Conditions of NO2-production in catalyzed DPF-systems

• Autorzy: Mayer A. , Czerwinski J. , Zelenka P.

Warianty tytułu

PL

Warunki tworzenia NO2 w filtrach cząstek stałych z katalityczną warstwą aktywną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

NO2 is much more toxic than NO. Due to the use of oxidation catalysts and catalytic coatings in the exhaust gas systems in the last decades and due to the use of low sulphur fuels the average NO2-portion in exhaust gases of vehicles increases. Diesel oxidation catalysts (DOC) and Pt-containing DPF-coatings are generally used to support the regeneration of particle filters, which can be a source of strongly increased NO2-production. The present work shows some examples and summarizes the experiences in this matter elaborated at the Laboratories for IC-Engines & Exhaust Emissions Control (AFHB) of the University of Applied Sciences Biel-Bienne, Switzerland, during some research activities on engine dynamometers in the years 2010-2012. In general it can be stated: 1) with a Pt-coated catalyst (DOC), or with catalytic surface filter (CSF) there is a maximum of NO2/ NOx - ratio typically in the exhaust gas temperature range around 350 °C, 2) with higher Pt-content in the coating there is a higher potential for NO2-formation, 3) lower NO2-production appears with: higher spatial velocity, higher S-content in fuel and with DOC/DPF used and/or soot loaded, 4) in some cases of semi active regeneration systems, or with the use of RME conditions with higher NO2-rates can appear.

PL

W ostatnich dziesięcioleciach w układach wylotowych silników spalinowych zastosowano reaktory utleniające z powłokami katalitycznymi oraz wprowadzono paliwa o niskiej zawartości siarki, czego wynikiem jest wzrost zawartości NO2 w gazach wylotowych silników spalinowych. NO2 jest znacznie bardziej toksycznym związkiem niż NO. Katalityczne reaktory utleniające i filtry cząstek stałych z naniesionymi powłokami zawierającymi platynę są przeważnie wykorzystywane w celu ułatwienia regeneracji filtrów cząstek stałych. W niniejszej pracy zawarto wyniki badań podsumowujące działalność badawczą Laboratoriów Silników Spalinowych i Pomiarów Emisji Spalin, prowadzoną na uniwersytecie w Biel-Bienne (Szwajcaria) w latach 2010-2012. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono, że: 1) stosując reaktory utleniające z powłokami zawierającymi platynę lub inny materiał katalityczny maksymalna wartość proporcji NO2/NOx jest osiągana przy temperaturze gazów wylotowych wynoszącej ok. 350 °C, 2) zwiększenie zawartości platyny w powłoce katalitycznej sprzyja zwiększeniu intensywności tworzenia NO2, 3) mniejsza intensywność tworzenia NO2 następuje wraz ze zwiększeniem względnej prędkości przepływu spalin, zwiększeniem zawartości siarki w paliwie oraz dzięki zastosowaniu reaktora utleniającego/filtra cząstek stałych i/lub zapełniony filtr cząstek stałych, 4) w niektórych przypadkach regeneracji półaktywnej oraz podczas stosowania estrów metylowych kwasów tłuszczowych może nastąpić zwiększenie emisji NO2.

Słowa kluczowe

EN

combustion engine; diesel particulate filter; Diesel Particulate Filter regeneration

PL

silnik spalinowy; filtr cząstek stałych; regeneracja filtra cząstek stałych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 51, nr 3
• Strony: 3--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Mayer A.

autor

Czerwinski J.

autor

Zelenka P.

• Technik Thermische Maschinen (TTM), Switzerland,

Bibliografia

• [1] Lemaire J. (AEEDA): NO2: A New Challenge? 3. FAD, Dresden 10-11 November 2005.
• [2] Lemaire J.: How to Select Efficient Diesel Exhaust Emissions Control Strategies for Meeting Air Quality Targets in 2010? Österreichische Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift (ÖIAZ), 152. Jg. Heft 1-3/2009, S. 40.
• [3] Czerwinski J., Pétermann J.-L., Comte P., Lemaire J., Mayer A.: Diesel NO/NO2/NOx Emissions – New Experiences and Challenges. SAE Technical Paper 2007-01-0321, Detroit, April 2007.
• [4] Carslaw D.: Evidence of an Increasing NO2/NOx Emissions Ratio from Road Traffic Emissons. University of Leeds, Atm. Envir. 39 (2005) 4793-4802.
• [5] Kessler C. and al.: Estimation of NO2/NOx Relations with Traffic in Baden-Wurttemberg from 1995 to 2005. Poster at 2nd Conference Environment & Transport 12-14 June, 2006, Reims, proceedings n 2, pages 101 to 105, AVISO GmbH.
• [6] Emmenegger L. and al.: Emissions Measurements on CRT-Equipped City Buses on Chassis Dynamometer. EMPA report 411289/2, August 2004.
• [7] Frank W., Hüthwohl G, Maurer B.: SCR-Technologie für Nutzfahrzeuge. Purem Abgassysteme GmbH, MTZ 9/2004, S. 632.
• [8] Jacob E., Müller R., Scheeder A., Cartus T., Dreisbach R., Mai H.-P., Paulus M., Spengler J.: High Performance SCR Catalyst System: Elements to Guarantee the Lowest Emissions of NOx. 27. Internationales Wiener Motorensymposium 2006. Bd.2.
• [9] Pischinger S., Körfer T., Wiartalla A., Schnitzler J., Tomazic D., Tatur M.: Combined Particulate Matter and NOx Aftertreatment Systems for Stringent Emission Standards. SAE Techn. Paper 2007-01-1128.
• [10] Hosoya M., Kawada Y., Sato S., Shimoda M.: The Study of NOx and PM Reduction Using Urea Selective Catalytic Reduction System for Heavy Duty Diesel Engine. SAE Techn. Paper 2007-01-1576.
• [11] Görsmann C.: Retrofit SCRT – A retrofit system for the simultaneous reduction of carbon monoxide, hydrocarbon, soot particulate and oxides of nitrogen emissions from commercial vehicles, 4. FAD – Konferenz, Dresden, Nov. 2006, p. 155.
• [12] Czerwinski J., Zimmerli Y., Mayer A., Heeb N., Lemaire J., D’Urbano G., Bunge R.: Testing of Combined DPF+SCR Systems for HD_retrofitting VERTdePN. SAE Techn. Paper 2009-01-0284.
• [13] Spruk P. C., Frantz S., Schütze F.-W., Noack H.-D., Müller W.: NO2 Formation on the DOC/DPF System – a System Thought. UMICORE, 6th International Exhaust Gas and Particulate Emissions Forum, AVL, Ludwigsburg, Germany, March 2010.
• [14] Zelenka-Eicher B., Wirth F., Zelenka P.: Auslegung von DPF-Systemen für die Nachrüstung im Hinblick auf NO2-Emissionen. Twintec, VDI-Fachkonferenz „Abgasnachbehandlungssysteme 2010, “ Stuttgart-Bad Cannstatt, Dezember 2010.
• [15] Lanzerath P., Traebert A., Massner A., Gärtner U.: Effects of Catalyst Deactivation on the Performance of Exhaust After-Treatment Systems in Commercial Vehicles. Daimler AG. 19. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 2010. Band 1, p. 491.