[发明专利]使用燃油添加催化剂净化柴油车废气的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用燃油添加催化剂(fuel borne catalyst，下文中称 为“FBC”)净化柴油车废气的系统和方法，应用该系统和方法，通过保 持最优FBC浓度来提高净化废气的效率。

背景技术

与汽油车相比，柴油车的发动机耐久性更好，且效率高20％-30％。 柴油车由于其在燃油效率和功率输出方面的优越性能，已经应用于大型 车辆，例如卡车和公共汽车。此外，由于柴油车的优点在于，它们排出 少量的CO₂、CO、THC和可挥发碳氢化合物，对全球变暖的影响小，因此 柴油车正日益增多地应用于小型和中型车辆的发动机。因此，在发达国 家，对于小型和中型柴油车的需求持续增加。然而，柴油车废气中含有 的大量氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM，particulate matter)被公认为是 空气污染的主要原因，占到高达整个空气污染的40％。因此，对柴油车的 制造严格实施环境限制。关于氮氧化物和颗粒物的排放标准，各个国家 之间存在权衡，并且各个国家根据政策要求来控制发生的程度。随着我 们今天看到的油价，比传统汽油车效率更高的柴油车引起人们的注意。 因此，发达国家正在逐步地建立对来自柴油车废气的污染物含量更严格 的限制，以减少所产生的空气污染物的排放，这直接涉及柴油车的制造。

满足柴油车排放规定的应对技术被分为两组：预处理技术，用于通 过改进燃油、燃烧过程或发动机的结构，来减少污染物的产生源；以及 后处理技术，用于通过排气口处的设备来净化所产生的废气。虽然在各 领域中都进行了持续的研发，但是到现在为止，后处理技术有着更多的 研发进展，被认为是更有利于实际使用。这些后处理技术包括：(1)氧化 催化剂，用于净化颗粒物质(PM)中未燃烧的碳氢化合物，(2)柴油机 颗粒过滤器(diesel particulate filter，下文中称为“DPF”)，用于 过滤PM，和(3)DeNOx催化系统，用于在还原氛围下分解或减少氮氧化 物(NOx)。目前，广泛地采用混合型的后处理系统，其中，有效地组合 上述各种技术，例如装配有催化剂过滤器的DPF系统。

在用于净化废气的传统系统中，流入柴油机颗粒过滤系统的废气中 包含的废气颗粒物(PM)被柴油机颗粒过滤系统捕获，从而至少90％地去 除这些颗粒物。当PM饱和时，柴油机颗粒过滤系统不仅会丧失其捕获能 力，而且会由于其上的背压而干扰发动机的驱动。因此，需要一种方法 来去除柴油机颗粒过滤系统中饱和的PM(称为再生)。作为一种再生方法， 广泛使用的方法是：柴油被喷入流进柴油机颗粒过滤器系统中的废气中， 造成自燃来升高废气的温度，并且使热的废气流入到柴油机颗粒过滤系 统中，以烧掉柴油机颗粒过滤系统中捕获的PM。

在用于净化废气的这种系统中显示出一些问题。首先，最严重的问 题是：适当地再生柴油机颗粒过滤系统并升高废气的温度使得能够进行 再生的时间太长。

在持续驱动车辆的情况下，对于实际情况，在长时间在公路上驱动 的车辆中，即使少量的柴油喷射也能够容易地升高废气的温度，因为从 发动机出来的废气的温度已经是热的。另一方面，如果间断地驱动车辆， 则对于实际情况，在频繁反复驱动/止动的车辆(例如，城市公共汽车) 中，难以在短时间内充分升高废气的温度。

对于再生而言，温度通常应该升高至400℃或更高。众所周知的是， 通过使用净化废气的传统系统，在频繁止动的车辆的情况下，将废气温 度升高至所述温度需要约10分钟。

为了实现快速升温，已经提出了添加燃油添加催化剂(燃油添加剂) 的传统技术。然而，这不是根本的解决方法，因为随着柴油的消耗，在 加油过程中燃油添加催化剂的浓度一直变化，并且由于燃油添加催化剂 导致的温度快速上升的效应随时间骤减。因此，本领域技术人员解决这 类问题的需求在不断增加。

发明内容

技术问题

本发明用于克服如上所述的传统技术的问题。本发明的目的在于提 供使用燃油添加催化剂净化柴油车废气的系统和方法，其通过在任何驱 动情况下都使燃油添加催化剂的浓度保持恒定，能够在再生时容易地在 短时间内升高废气的温度。

技术方案