[发明专利]压燃式发动机废气净化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种贫燃压燃式发动机，例如柴油机产生的废气的净化方法及装置，以及该方法所用的装置。特别地，本发明用来通过将二氧化氮(NO₂)与废气中含有的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和/或煤烟(soot)煤烟在催化剂的存在下进行反应还原为一氧化氮(NO)来将其去除。适用于该方法的装置包括涂布有该催化剂的颗粒过滤器。

本发明特别适用于贫燃压燃式发动机。

背景技术

传统的贫燃压燃式发动机，例如柴油机，产生柴油微粒物质(PM)排放物，包括煤烟和可挥发且可溶的有机级分。未来法律方面对PM的限制需要在排气系统中设置颗粒过滤器。

煤烟过滤器一个已知的问题是它们在操作过程中会被煤烟阻塞，这需要连续的或周期性的再生以防止通过过滤器时的压力过度下降。传统的周期性再生方法是将排气系统增加到一定温度，在该温度下被捕获的煤烟被氧化为气相组分从而从过滤器除去。

典型地，所需的温度提升通过注入额外的燃料来获得，该燃料在位于过滤器上游的排气系统中的柴油氧化催化剂(DOC)上燃烧。许多柴油汽车都已经安装了DOC以符合碳氢化合物和CO的排放物限制。与没有颗粒过滤器的发动机排气系统相比，通过过滤器时增加的压降和周期性再生都增加了油耗。

不同的系统被开发出来以降低这种油耗。美国专利No.4902487公开了一种这样的系统，其已经作为“连续再生阱”被商业化。在该系统中，NO₂被用来燃烧沉积在过滤器上的柴油微粒，该燃烧相比于用在气相中也可获得的氧气的燃烧，可在更低的温度下进行。NO₂通过在位于过滤器上游的适宜催化剂上使存在于废气中的NO氧化而获得。这种NO氧化催化剂典型地含有Pt，它作为一种优异的NO氧化催化剂是已知的。为了进一步增加废气中NO₂的含量，过滤器也被涂布上含有Pt的催化剂。这种系统的缺点是，当过滤器上没有足够的PM与产生于氧化催化剂的NO₂反应，或者废气的温度低于优选的PM在NO₂中的燃烧范围时，NO₂可能滑过过滤器并被排放到大气中，这是不被期望的。

DE102005027063A1公开了一种用于含氧气的内燃机废气的后处理的装置，该装置具有二氧化氮还原催化转换器，该转换器位于废气后处理装置气流末端，废气后处理装置具有氧化催化剂和/或煤烟过滤器。用于二氧化氮还原的SCR催化剂浸渍有少量的铂金属。

WO06040533A1涉及通过酸性金属氧化物与废气接触以在贫燃内燃机中将二氧化氮分解为一氧化氮。该酸性金属氧化物选自由沸石、钨掺杂的氧化钛、氧化硅-氧化钛、氧化锆-氧化钛、γ-氧化铝、非晶相氧化硅-氧化铝以及它们的混合物所组成的组。

低剂量的NO₂有毒。令人不安的是，欧洲城市和高速公路的NO₂水平在增长[参见来自于“NO₂研讨会，慕尼黑2006年2月”的介绍]。因此立法机构开始讨论将废气中NO₂的量限制到一个可以接受的水平才被允许。例如，2004年斯图加特市区的年度平均值为68μg/m³，这个数字按正常情况将于2010年减少到40μg/m³NO₂(年度平均值)的限度。因此可以推测，将有法律要求减少排放到大气的废气中的PM和NO₂。

因此，本发明的总的发明目的为提供一种大量减少压燃式发动机废气中的NO₂，优选NO₂和PM的方法和装置。

发明内容

依照上述总发明目的，本发明提供一种除去来自于贫燃压燃式发动机的NO₂排放物的方法，其中含NO₂的发动机废气与催化剂接触，该催化剂具有将NO₂还原为NO的活性，并且包含至少一种铂族金属且该铂金属不是铂，和至少一种具有氧化还原作用活性的金属氧化物，因而通过与废气中存在的CO、碳氢化合物和/或煤烟反应将废气中所含NO₂还原为NO。

本发明方法的优选实施方案在从属权利要求2至6和本发明的详细说明中得到公开。