BR112018013720B1

BR112018013720B1 - Sistema de tratamento de gás de exaustão

Info

Publication number: BR112018013720B1
Application number: BR112018013720-0A
Authority: BR
Inventors: David Raymand
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2022-10-18
Also published as: SE539523C2; EP3408010A1; CN108472589A; US20190009213A1; BR112018013720A2; KR20180101505A; SE1650091A1; WO2017131567A1

Abstract

A invenção se refere a um sistema de tratamento de gás de exaustão (4) e a um método para regenerar tal sistema de tratamento de gás de exaustão. O sistema de tratamento de gás de exaustão compreende: um conjunto de catalisador de oxidação (10); um filtro particulado (12) disposto à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação; um dispositivo de dosagem de agente de redução (14) disposto à jusante ao filtro particulado (12); e um dispositivo de redução catalítica seletiva (16) disposto à jusante ao dispositivo de dosagem do agente redutor (14). O conjunto catalisador de oxidação (10) compreende um primeiro catalisador de oxidação (18), disposto para oxidar seletivamente hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão, pelo menos parcialmente, com substancialmente nenhuma oxidação concomitante de óxidos de enxofre presentes na corrente de exaustão; e um segundo catalisador de oxidação (20) disposto à jusante ao primeiro catalisador de oxidação (18), disposto para oxidar hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos parcialmente oxidados que tenham escapado através do primeiro catalisador de oxidação (18), bem como para a oxidação concomitante de NO a NO2. O sistema pode ser regenerado com combustível, quando em funcionamento em combustíveis de alto teor de enxofre, a fim de regenerar o filtro de partículas (12) bem como remover espécies de enxofre depositadas nos catalisadores do sistema.(...).

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere, de modo abrangente, a um sistema de tratamento de gás de exaustão compreendendo um conjunto de catalisador de oxidação, um filtro particulado, um dispositivo de dosagem de agente redutor e um dispositivo de redução catalítica seletiva. O sistema de tratamento de gás de exaustão pode, por exemplo, ser um tratamento de gás de exaustão para um veículo, especialmente um veículo pesado tal como um ônibus ou um caminhão. A presente invenção também se refere a um método para regenerar o filtro particulado do sistema de tratamento de gás de exaustão.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Um motor de combustão interna queima uma mistura de combustível e ar a fim de gerar um sinal num momento de acionamento para acionar, por exemplo, um veículo pesado, tal como um ônibus ou caminhão. O processo de combustão gera gases de exaustão que saem do motor e são transferidos para um sistema de tratamento de gás de exaustão. Para um motor a diesel, os gases de exaustão do motor de combustão interna compreendem, principalmente, gases contendo nitrogênio (NOx), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), e particulados. NOx é um termo genérico comumente usado para descrever os gases contendo nitrogênio, que compreendem principalmente monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2).

[0003] O sistema de tratamento de gás de exaustão frequentemente compreende um catalisador de oxidação diesel (DOC) adaptado para primariamente oxidar hidrocarbonetos, mas também monóxido de carbono e monóxido de nitrogênio.

[0004] Além disso, o sistema de tratamento de gás de exaustão frequentemente compreende um catalisador de redução catalítica seletiva (SCR) no qual um agente redutor e NOx são convertidos em nitrogênio e água, desse modo reduzindo a quantidade de NOx liberada para a atmosfera circundante. O agente redutor usado é usualmente uma solução aquosa contendo ureia, também conhecido como fluido de exaustão de diesel, Padrão AUS 32 de ISO 22241, ou pela marca comercial AddBlue. O agente redutor é introduzido no sistema em posição anterior ao SCR.

[0005] O sistema de tratamento de gás de descarga inclui, tipicamente, um ou mais filtros particulados, por exemplo um filtro de partículas diesel (DPF) tal como um filtro de fuligem catalisado (CSF), a fim de capturar particulados no gás de exaustão. Tipos adicionais de catalisadores podem também ser providos no sistema de tratamento de gás de exaustão, por exemplo, um catalisador de deslizamento de amônia (ASC) a fim de evitar emissões de amônia a partir do tubo de descarga.

[0006] filtro de particulado de diesel acumula matéria particulada durante a operação e, portanto, deve ser regenerado regularmente para remover qualquer matéria particulada combustível, essencialmente fuligem. Em mercados onde a qualidade do combustível é altamente regulada, o filtro particulado pode ser provido com um revestimento de um catalisador de oxidação (catalisador catalisado por catalisador) e/ou ter um DOC disposto a montante. Estes catalisadores convertem NO em NO2, que é um oxidante altamente eficaz para fuligem. A presença desses catalisadores permite, portanto, a oxidação de fuligem em temperaturas relativamente baixas, permitindo a regeneração contínua do filtro sob condições normais de operação. Isto é conhecido como regeneração passiva. Se a regeneração passiva for insuficiente para prover a remoção completa de particulados combustíveis, a temperatura dos gases de exaustão que fluem através do filtro particulado pode ser temporariamente elevada a fim de remover completamente o material combustível. Isto é conhecido como regeneração ativa e pode ser obtido por regulação do motor para fornecer temperaturas de exaustão mais altas, ou pela provisão de combustível ao catalisador de oxidação de diesel, que, em uma reação exotérmica, oxida o combustível, elevando assim a temperatura de exaustão à jusante ao catalisador de oxidação.

[0007] Um número de problemas surge, no entanto, quando combustíveis de baixa qualidade são usados em sistemas de tratamento de exaustão avançados. Os combustíveis de baixa qualidade tipicamente contêm quantidades significativas de enxofre. O enxofre nesses combustíveis pode, no pior caso, envenenar quaisquer catalisadores de oxidação presentes no sistema de exaustão, tal como o catalisador de oxidação diesel ou o revestimento catalítico do filtro particulado, levando a uma desativação permanente e irreversível destes catalisadores. Felizmente, o desenvolvimento de catalisadores levou à disponibilidade de catalisadores que são elásticos a envenenamento permanente.

[0008] Entretanto, a presença de enxofre em combustível é ainda problemática. O enxofre é oxidado no processo de combustão para dióxido de enxofre (SO2). Os catalisadores de oxidação podem catalisar a oxidação adicional de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre (SO3), que por sua vez pode reagir adicionalmente para fornecer ácido sulfúrico, bissulfato de amônio e outras espécies de enxofre. Estas espécies de enxofre oxidadas podem se ligar fracamente aos metais catalisadores, serem absorvidas pelos revestimentos de lavagem de catalisador e/ou serem depositadas sobre superfícies catalíticas, em que todos esses casos levam a uma perda de atividade catalítica. Se o catalisador de oxidação de diesel e o filtro de particulado de diesel forem privados de atividade catalítica, NO2 é formado de modo insuficiente para oxidar fuligem, e o filtro particulado não pode ser regenerado passivamente.

[0009] Felizmente, a espécie de enxofre ligada ou depositada pode ser removida por aquecimento, e a atividade catalítica dos catalisadores de oxidação (DOC e/ou DIPF) pode, portanto, ser recuperada. Isto é feito aumentando-se a temperatura dos catalisadores em excesso do ponto de ebulição do ácido sulfúrico (337 °C). Entretanto, uma vez que o catalisador de oxidação de diesel foi desativado por enxofre este não pode ser prontamente usado para elevar a temperatura do gás de exaustão por oxidação exotérmica de combustível. Assim, o único método possível de obtenção de tais aumentos de temperatura é a regulação do motor para produzir temperaturas de exaustão elevadas, levando a um maior consumo de combustível e desgaste dos componentes do motor.

[0010] O documento US2010/0229539A1 revela um sistema de pós-tratamento de exaustão compreendendo um dispositivo de SCR, em que nenhuma quantidade significativa de material catalisado está presente na corrente de exaustão em posição anterior ao dispositivo SCR. Evitar uma quantidade significativa de material ou corpos catalisados a montante ao SCR impede o envenenamento por sulfato que desativaria o SCR. Entretanto, como o sistema de pós-tratamento revelado evita corpos catalisados a montante ao SCR, uma fonte de calor adicional é necessária para regenerar o DPF disponível. Esta fonte de calor pode, por exemplo, ser um queimador de queima de combustível.

[0011] O documento US2003/0115859A1 descreve um sistema de exaustão de motor a diesel compreendendo um filtro de fuligem e um material captador de NO2 de baixa temperatura depositado sobre um transportador a montante e em linha com o filtro de fuligem. Em certas modalidades, uma camada contendo um catalisador eficaz para a oxidação de fuligem, por exemplo, V2O5, pode ser depositada no lado anterior às paredes do filtro de fuligem. O lado à jusante ao filtro de fuligem pode ser revestido com uma composição de revestimento reativo catalisadora contendo, de preferência, metais do grupo da platina. Entretanto, a aplicação não se manifesta com relação aos problemas associados ao uso de combustíveis de alto teor de enxofre, ou sobre como regenerar sistemas de tratamento de gás de exaustão envenenados por enxofre.

[0012] US 2012/023909 A1 divulga um dispositivo de controle de emissões acoplado a um coletor de exaustão de um veículo. O dispositivo de controle de emissão pode compreender várias formulações incorporadas em uma pluralidade de camadas do dispositivo para permitir que várias funções de controle de emissão sejam agrupadas dentro de restrições espaciais.

[0013] EP 1832332 A1 descreve um método de purificação de uma corrente de gás de exaustão de um motor de combustão. O processo compreende uma primeira etapa de oxidação dos hidrocarbonetos e parte da fuligem em um primeiro reator na presença de um primeiro catalisador ativo na oxidação de hidrocarbonetos e fuligem sem oxidar dióxido de enxofre e formar uma corrente de gás de exaustão parcialmente purificada. Em uma segunda etapa, a corrente de gás de exaustão parcialmente purificada é então resfriada. Em uma terceira etapa, o monóxido de carbono da corrente de gás de exaustão parcialmente purificada é então convertido em um segundo reator na presença de um segundo catalisador ativo na oxidação do monóxido de carbono sem oxidar o dióxido de enxofre.

[0014] US 2011/099975 A1 divulga um projeto de catalisador zonado que visa fornecer geração de NO2 termicamente durável em conjunto com desempenho de aquecimento eficiente para regeneração de filtro, bem como atividade de HC e CO de baixa temperatura.

[0015] Assim, permanece a necessidade de um sistema de tratamento de exaustão que permita uma segurança, regeneração eficaz e eficiente em combustível dos componentes do sistema, e em particular o filtro particulado, mesmo se usando combustíveis de alto teor de enxofre.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] O inventor da presente invenção reconheceu que a regeneração dos sistemas de tratamento de gases de exaustão do estado da técnica após o envenenamento do catalisador pela utilização de combustíveis de alto teor de enxofre requer o aumento da temperatura da corrente de descarga do motor através da regulação do motor. O inventor da presente invenção reconheceu que tal procedimento de regeneração é ineficiente em relação ao consumo de combustível e aumenta o desgaste do componente no motor, reduzindo assim a vida útil do componente.

[0017] Portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer um sistema para o sistema para o tratamento de gás de exaustão e um método para a regeneração de tal gás um sistema que permite um tratamento ótimo de gás de exaustão, quando se utiliza combustíveis de baixo teor de enxofre, ao mesmo tempo em que ainda provê um tratamento de gás de exaustão satisfatório quando se utilizam combustíveis de alto teor de enxofre.

[0018] Também é um objetivo da presente invenção fornecer um sistema e método que permita uma regeneração robusta e eficiente em combustível do filtro particulado mesmo se o sistema for envenenado pelo uso de combustíveis de alto teor de enxofre.

[0019] Um objetivo adicional é o de proporcionar um sistema e um método que permitam a recuperação completa de catalisadores de sistema após o envenenamento com combustíveis de alto teor de enxofre, de maneira robusta e eficiente em termos de combustível.

[0020] Os objetivos acima mencionados são alcançados por um sistema de tratamento de gás de exaustão de acordo com as reivindicações anexas.

[0021] O sistema de tratamento de gás de exaustão é disposto para o tratamento de uma corrente de exaustão que resulta de uma combustão em um motor de combustão, e compreende - um conjunto de catalisador de oxidação; - um filtro de partículas disposto à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação; - um dispositivo de dosagem de agente redutor disposto à jusante ao filtro particulado, e disposto para fornecer um agente redutor na corrente de exaustão; e - um dispositivo de redução catalítica seletiva disposto à jusante ao dispositivo de dosagem do agente redutor, e disposto de modo a reduzir óxidos de nitrogênio na corrente de exaustão usando o agente redutor fornecido a montante.

[0022] O conjunto de catalisador de oxidação compreende - um primeiro catalisador de oxidação disposto para oxidar seletivamente hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão, pelo menos parcialmente, substancialmente sem oxidação concomitante de óxidos de enxofre presentes na corrente de exaustão; e - um segundo catalisador de oxidação disposto à jusante ao primeiro catalisador de oxidação, arranjado para oxidar hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos parcialmente oxidados que tenham escapado através do primeiro catalisador de oxidação, bem como para oxidar concomitantemente NO em NO2.

[0023] O inventor da presente invenção percebeu que um sistema de tratamento de gás de exaustão compreendendo um conjunto de catalisador de oxidação como definido acima alcança os objetivos da invenção como previamente descrito. Quando se usa combustível de baixo teor de enxofre, o sistema acima proporciona excelente tratamento de emissões, totalmente comparável aos sistemas do estado da técnica. Quando se usa combustíveis de alto teor de enxofre, o sistema acima ainda provê desempenho satisfatório de emissões. O sistema definido acima pode regenerar o filtro particulado por meio da dosagem de combustível à corrente de exaustão que está sendo tratada, mesmo quando usando combustíveis de alto teor de enxofre, que é um método eficiente em combustível e robusto de regeneração. Além disso, o sistema pode recuperar totalmente a atividade do catalisador quando da regeneração com combustíveis de baixo teor de enxofre, que novamente é eficiente em combustível e robusta. Além disso, as vantagens acima podem, pelo menos para algumas modalidades, ser obtido sem um aumento no custo de produção apesar do fato de que o conjunto de catalisador de oxidação compreende dois catalisadores de oxidação diferentes uma vez que o volume do segundo catalisador de oxidação (que frequentemente compreende metais do grupo da platina) pode ser reduzida em comparação com os sistemas do estado da técnica. Além disso, o sistema é principalmente composto de componentes similares em função e dimensão aos componentes do estado da técnica. Uma vez que o conjunto de catalisador de oxidação não precisa ser maior do que os catalisadores de oxidação a diesel do estado da técnica, o sistema pode ser fornecido a veículos projetados para sistemas do estado da técnica com um mínimo de reengenharia necessária. Também, o sistema pode ser regenerado usando a mesma lógica de controle que os sistemas do estado da técnica, significando que pouca reengenharia de software é necessária.

[0024] De acordo com uma característica, o primeiro catalisador de oxidação pode compreender pentóxido de vanádio. Isto proporciona um catalisador eficaz em termos de custo, que seja robusto e de vida longa. A carga de vanádio do primeiro catalisador de oxidação pode ser de 1 a 2,5% em peso, ou de preferência de 1 a 1,5% em peso. Isto garante que uma quantidade suficiente de material catalítico esteja presente para o funcionamento ótimo do primeiro catalisador de oxidação.

[0025] De acordo com outra característica, o segundo catalisador de oxidação pode compreender um metal do grupo da platina (PGM), preferivelmente platina. Os catalisadores de PGM são bem estabelecidos para uso como catalisadores de oxidação em aplicações automotivas. A carga de metal do grupo da platina do segundo catalisador de oxidação pode ser de 1 - 50 g/m3. Isto garante que uma quantidade suficiente de material catalítico esteja presente para o funcionamento ótimo do segundo catalisador de oxidação.

[0026] De acordo com ainda outra característica, o filtro particulado pode ser catalisado. Isto pode ser obtido através da utilização de um filtro particulado que compreende um metal do grupo da platina, de preferência platina. O uso de um filtro particulado catalisado permite a regeneração passiva do filtro particulado em temperaturas operacionais mais baixas em comparação com um filtro particulado não- catalisado.

[0027] De acordo com ainda outra característica, os primeiro e segundo catalisadores de oxidação podem ser do tipo monolítico de passagem de fluxo não tampado. Isto proporciona catalisadores com uma combinação ótima de alta área superficial catalítica e bom fluxo (isto é, pouca queda de pressão) através dos catalisadores.

[0028] O primeiro catalisador de oxidação pode ser depositado em um primeiro suporte de catalisador e o segundo catalisador de oxidação pode ser depositado sobre um segundo suporte de catalisador. Isto permite um processo de fabricação simples para os catalisadores suportados e minimiza o risco de envenenamento do catalisador PGM com pentóxido de vanádio. Alternativamente, o primeiro catalisador de oxidação pode ser depositado em uma primeira porção de um suporte de catalisador compartilhado e o segundo catalisador de oxidação pode ser depositado em uma segunda porção do suporte de catalisador compartilhado, em que a primeira porção do suporte de catalisador é disposta a montante da segunda porção do suporte de catalisador. Um conjunto de catalisador de oxidação fabricado desta maneira pode ser usado como uma substituição de tipo “drop in" para catalisadores de oxidação de diesel do estado da técnica. A razão em volume do primeiro catalisador de oxidação para o segundo catalisador de oxidação pode ser 4: 1 a 1: 4, de preferência 1,5: 1 a 1: 1, 5.

[0029] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, os objetivos acima mencionados são alcançados por um método de regeneração do sistema de tratamento de gás de exaustão como descrito acima. O método compreende as etapas de dosagem de combustível a uma corrente de exaustão a montante a um conjunto de catalisador de oxidação e uma regulação da dosagem de combustível usando controle de realimentação a fim de atingir uma temperatura de regeneração alvo da corrente de gás de exaustão, conforme medido por um sensor de temperatura disposto à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação e a montante de um filtro particulado. O sensor de temperatura pode ser um sensor de temperatura físico ou pode ser um sensor de temperatura virtual

[0030] De acordo com uma característica do método acima, o combustível pode ser dosado na corrente de exaustão pela regulagem de um motor de combustão para liberar combustível não queimado na corrente de exaustão. Isto permite a dosagem de combustível à corrente de exaustão sem a necessidade de um aparelho de dosagem adicional. De acordo com outra característica do método acima, o combustível pode ser dosado na corrente de exaustão usando um dispositivo de dosagem de combustível disposto a montante ao conjunto de catalisador de oxidação. Trata-se de um método confiável de fornecimento de combustível à corrente de exaustão, independentemente do motor de combustão. Naturalmente, ambos os métodos de dosagem de combustível à corrente de exaustão podem ser usados em combinação, se desejado.

[0031] A presente invenção se refere ainda a um veículo motorizado que compreende o sistema de tratamento de gás de exaustão conforme descrito acima.

[0032] Outros aspectos, objetivos e vantagens são definidos na descrição detalhada abaixo com referência aos desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0033] Para o entendimento da presente invenção e de outros objetivos e vantagens da mesma, a descrição detalhada apresentada abaixo pode ser lida em conjunto com os desenhos anexos, em que os mesmos numerais de referência denotam itens similares nos vários diagramas, e em que:

[0034] A Fig. 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral de um veículo compreendendo um motor de combustão interna e um sistema de tratamento de gás de exaustão.

[0035] A Fig. 2 ilustra esquematicamente um sistema de tratamento de gás de exaustão de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção

[0036] A Fig. 3 ilustra esquematicamente uma configuração de teste para testar a função de um sistema de acordo com a presente invenção

[0037] A Fig. 4 mostra temperaturas de gás de descarga, razões de NOx e concentrações de hidrocarbonetos como função do tempo durante o teste de regeneração.

[0038] A Fig. 5 mostra temperaturas na primeira entrada de catalisador de oxidação, entre o primeiro e o segundo catalisador de oxidação, na segunda saída de catalisador de oxidação, e na saída de filtro de partículas durante o teste de regeneração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0039] Daqui por diante, os termos "à jusante" e "a montante" são usados com referência à direção geral de fluxo de exaustão, a partir da entrada de tratamento de gás de exaustão, através do conjunto de catalisador de oxidação, filtro de material particulado e dispositivo SCR, para a saída de tratamento de gás de exaustão.

[0040] Daqui por diante, por combustível de baixo teor de enxofre, deve-se entender combustíveis tendo um teor de enxofre de 15 ppm ou menor. Por combustível de alto teor de enxofre deve-se entender combustíveis tendo um teor de enxofre maior do que 100 ppm.

[0041] De acordo com o presente sistema para tratamento de gás de exaustão, e com o método para regenerar um sistema para tratamento de gás de exaustão, é possível regenerar ativamente um filtro particulado preenchido com fuligem mesmo se o metal do grupo platina do sistema (PGM) dos catalisadores foi envenenado devido ao uso de combustíveis com alto teor de enxofre. Esta regeneração pode ser realizada sem recorrer ao uso de carga de motor aumentada a fim de elevar a temperatura da corrente de exaustão que sai do motor de combustão do veículo. Assim, a economia de combustível é melhorada e um desgaste do componente do veículo é evitado. Além disso, quando se usa combustíveis de alta qualidade, combustíveis com baixo teor de enxofre, o sistema trabalha de uma maneira análoga aos sistemas de tratamento de gás de exaustão do estado da técnica, apesar de potencialmente exigir quantidades menores de metais preciosos do grupo de platina (PGM). O sistema de tratamento de gás de exaustão é especialmente adequado para uso em veículos motorizados, particularmente veículos pesados tais como caminhões ou ônibus.

[0042] O sistema de tratamento de gás de exaustão da invenção compreende um conjunto de catalisador de oxidação compreendendo um primeiro catalisador de oxidação e um segundo catalisador de oxidação. O primeiro catalisador de oxidação é substancialmente inerte ao envenenamento por enxofre, mas é capaz de oxidar pelo menos parcialmente hidrocarbonetos em temperaturas de operação típicas. Assim, o primeiro catalisador de oxidação pode oxidar seletivamente hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão, pelo menos parcialmente, com substancialmente nenhuma oxidação concomitante de óxidos de enxofre presentes na corrente de exaustão. Por "substancialmente nenhuma oxidação concomitante de óxidos de enxofre" deve ser entendido que, nas condições de operação e as composições de gás de exaustão típicas para a invenção, o primeiro catalisador de oxidação produz quantidades insignificantes de trióxido de enxofre, isto é, quantidades de SO3 insuficientes para levar a qualquer perda significativa de atividade no primeiro catalisador de oxidação.

[0043] O segundo catalisador de oxidação é, preferivelmente, um catalisador de oxidação de diesel típico (DOC) que é capaz de oxidar completamente os hidrocarbonetos a CO2. Entretanto, tais catalisadores são tipicamente propensos a uma desativação reversível por enxofre. O sistema ainda compreende um filtro particulado (que opcionalmente pode ser catalisado) à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação, um dispositivo de dosagem de agente redutor à jusante ao filtro particulado e um dispositivo de redução catalítica seletiva (SCR) à jusante ao dispositivo de dosagem do agente redutor.

[0044] Se o veículo está rodando em combustível de baixo teor de enxofre, o sistema de tratamento de gás de exaustão fornece resultados comparáveis aos sistemas de tratamento de gás de exaustão do estado da técnica. O primeiro catalisador de oxidação do presente sistema parcialmente oxida os hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão, e o segundo catalisador de oxidação completa a oxidação de hidrocarbonetos na corrente de exaustão, assim evitando exaustão de hidrocarboneto e monóxido de carbono à jusante, bem como oxidação de NO a NO2. Este NO2 atua como um oxidante para fuligem coletada no filtro particulado, significando que a fuligem pode ser continuamente removida em um processo de regeneração passiva sob condições de operação típicas. Se fuligem excessiva for coletada no filtro particulado, a taxa de remoção de fuligem pode ser aumentada pela provisão de combustível a ser oxidado ao conjunto de catalisador de oxidação, elevando assim a temperatura à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação. Trata-se de um meio eficiente em combustível para regenerar ativamente o filtro particulado, em que se evita o desgaste dos componentes do motor.

[0045] Se o veículo está funcionando em combustível com alto teor de enxofre, o segundo catalisador de oxidação e o filtro particulado catalisado, se presentes, são rapidamente, mas reversivelmente, desativados pelos óxidos de enxofre na corrente de exaustão. Assim, o sistema não pode oxidar cataliticamente NO, na corrente de exaustão, a NO2 e o filtro particulado não pode ser regenerado passivamente. De modo importante, entretanto, o primeiro catalisador de oxidação não é suscetível ao envenenamento por enxofre uma vez que tem uma baixa atividade em relação a óxidos de enxofre e, portanto, retém sua atividade oxidante de hidrocarboneto. Adicionalmente, os particulados ainda são coletados no filtro particulado, o dispositivo SCR reduz, ainda, NOx na corrente de exaustão para N2 e o desempenho de emissões do sistema de tratamento de gás de descarga é, portanto, ainda satisfatório, embora não necessariamente no mesmo nível como com combustíveis de baixo teor de enxofre.

[0046] Uma vez que o filtro particulado não está sendo regenerado passivamente se o veículo for conduzido com combustíveis de alto teor de enxofre, a fuligem se acumulará no filtro particulado e precisará ser ativamente regenerada, mais cedo ou à jusante, a fim de evitar contrapressão excessiva no sistema de exaustão, bem como um risco de descontrole térmico no filtro particulado.

[0047] O sistema de tratamento de gás de exaustão do estado da técnica, sem um primeiro catalisador de oxidação seletiva, é em grande parte incapaz de aumentar a temperatura da corrente de exaustão usando oxidação catalítica quando se utiliza combustíveis de alto teor de enxofre porque os catalisadores de oxidação no sistema são desativados. Assim, a única alternativa prontamente disponível para sistemas do estado da técnica é se aumentar a carga no motor de combustão de modo a prover temperaturas de corrente de exaustão suficientes para reativar os catalisadores do sistema e regenerar o filtro particulado. Isto requer consumo excessivo de combustível e leva a um desgaste excessivo dos componentes do motor. Outros métodos possíveis de regeneração ativa podem ser o uso de aditivos de combustível catalíticos, ou a inclusão de um dispositivo de queimador de combustível no sistema de tratamento de exaustão, mas estes métodos também são indesejáveis.

[0048] O sistema de tratamento de gás de exaustão da presente invenção pode, entretanto, ser facilmente regenerado, e os catalisadores PGM (DOC e DIPF) reativados, fornecendo combustível não queimado à corrente de exaustão. Isto pode ser feito pelo controle da injeção no motor de combustão, ou por um dispositivo de dosagem de combustível separado disposto no sistema de tratamento de gás de exaustão a montante ao conjunto de catalisador de oxidação. Devido ao fato de o primeiro catalisador de oxidação ser substancialmente insuscetível à desativação por enxofre, ele rapidamente oxida (pelo menos parcialmente) o combustível adicionado à corrente de exaustão, gerando calor. O calor gerado é suficiente para dessorver e/ou evaporar espécies de enxofre depositadas nos catalisadores à jusante. Quando da segunda atividade de oxidação de catalisador de oxidação, a capacidade de oxidação de NO do sistema também é regada o NO2 gerado pelo segundo catalisador de oxidação (e filtro particulado catalisado se presente), juntamente com as temperaturas elevadas da corrente de exaustão, levam a uma remoção eficiente de fuligem do filtro particulado.

[0049] Naturalmente, o sistema de tratamento de gás de exaustão também pode ser usado com veículos que correm em combustíveis tendo um teor de enxofre intermediário àqueles de combustível de baixo teor de enxofre e um combustível de alto teor de enxofre, como definido acima.

[0050] A invenção será agora descrita em maiores detalhes com referência a certas modalidades exemplificativas e desenhos. Entretanto, a invenção não é limitada às modalidades exemplificativas discutidas aqui e/ou mostradas nos desenhos, mas pode ser variada dentro do escopo das reivindicações em anexo. Além disso, os desenhos não devem ser considerados como desenhados em escala. Algumas características podem ser exageradas a fim de ilustrar mais claramente certas modalidades.

[0051] A figura 1 ilustra um veículo 1, aqui na forma de um caminhão, em uma vista lateral esquemática. O veículo pode, no entanto, ser qualquer outro veículo acionado por motor, por exemplo, um ônibus, um avião, ou um carro de passageiro. O veículo compreende um motor de combustão 2 que aciona as rodas de tração 3 do veículo através de uma caixa de câmbio (não mostrada) e um eixo de hélice (não mostrado). O motor é provido com um sistema de tratamento de gás de exaustão 4. O motor é alimentado por combustível fornecido ao mesmo através de um sistema de combustível que compreende um tanque de combustível 5.

[0052] A figura 2 ilustra esquematicamente uma modalidade exemplar de um sistema de tratamento de gás de exaustão 4 de acordo com a presente invenção. Uma seta 9 indica a direção do fluxo de exaustão. Os termos "à jusante" e "a montante" são usados com referência à direção do fluxo de exaustão. O sistema compreende um conjunto de catalisador de oxidação 10, um filtro de partículas 12, um dispositivo de dosagem de agente redutor 14 e um dispositivo de redução catalítica seletiva 16 dispostos à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação na direção de fluxo da corrente de exaustão através do sistema de tratamento de gás de exaustão. O conjunto de catalisador de oxidação 10 compreende um primeiro catalisador de oxidação 18 e um segundo catalisador de oxidação 20 à jusante ao primeiro catalisador de oxidação 18.

[0053] O primeiro catalisador de oxidação 18 é capaz de catalisar, pelo menos parcialmente, a oxidação de hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão numa reação exotérmica. A reação de oxidação deve prosseguir a uma taxa suficiente pelo menos em temperaturas de 300 °C e acima desta. Entretanto, é preferível que a oxidação se processe satisfatoriamente em temperaturas ainda mais baixas, tal como a 250 °C e acima, de preferência a 220 °C e, com mais preferência, a 200 °C eacima. De modo importante, o primeiro catalisador de oxidação é seletivo e, portanto, é substancialmente inerte a óxidos de enxofre sob as condições de reação predominantes; isto é, nas temperaturas e concentrações de enxofre de gás de exaustão que prevalecem no primeiro catalisador de oxidação. Isto significa que o primeiro catalisador de oxidação não é desativado por óxidos de enxofre, nem se baseia em uma extensão substancial na reação de SO2 a SO3 sob as condições que prevalecem no primeiro catalisador de oxidação. Um certo grau de reação ou desativação com óxidos de enxofre pode ser tolerável, desde que o catalisador retenha atividade suficiente para ser capaz de gerar calor suficiente para regenerar os catalisadores PGM à jusante, sempre que a regenaração do filtro particulado for necessária. Tais catalisadores de oxidação seletiva, por si, são conhecidos na técnica e estão disponíveis comercialmente. Por exemplo, catalisadores compreendendo pentóxido de vanádio (V2O5) ou óxido de cério (IV) podem ser usados como o primeiro catalisador de oxidação. Entretanto, outros catalisadores que possuem as propriedades desejadas podem ser usados sem se afastar do escopo da presente invenção. Catalisadores compreendendo pentóxido de vanádio são preferidos, uma vez que tais catalisadores são conhecidos como sendo de vida longa e tolerantes às condições predominantes no sistema de tratamento de gás de exaustão. O catalisador pode adequadamente ter uma carga de catalisador de 1 - 2,5% em peso de vanádio, preferivelmente 1 - 1,5% em peso de vanádio. A porcentagem em peso aqui é calculada com referência ao peso seco total do revestimento reativo, se utilizando um substrato revestido com lavagem de V2O5 catalítico, ou com referência ao peso total do substrato de catalisador se o V2O5 catalítico for um constituinte do material de substrato.

[0054] O segundo catalisador de oxidação 20 oxida completamente quaisquer hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos parcialmente oxidados que escapam do primeiro catalisador de oxidação, significando que existe pouca ou nenhuma fuga de hidrocarboneto do conjunto de catalisador de oxidação 10. Esta função é essencial uma vez que o exaustão de hidrocarboneto para o filtro de particulado leva à formação reduzida e/ou consumo aumentado de NO2 no filtro de particulado. Como observado a montante, somente NO2, e não oxigênio, é capaz de oxidar fuligem a uma taxa razoável nas temperaturas de operação do sistema de gás de exaustão, isto é, < 500 °C, o segundo catalisador de oxidação é adequadamente um catalisador de oxidação de diesel convencional com um revestimento reativo e/ou suporte substancialmente inerte com enxofre. Por exemplo, o catalisador pode compreender um metal do grupo da platina (PGM), preferivelmente platina. Cargas de PGM de catalisador adequadas são de 35 - 1770 g/m3 (1 - 50 g/ft3).

[0055] O primeiro catalisador de oxidação 18 e o segundo catalisador de oxidação 20 podem compartilhar um suporte de catalisador comum, ou pode consistir em suportes separados para cada um dos primeiro e segundo catalisadores de oxidação 18, 20. Quando os catalisadores 18, 20 compartilham um suporte comum,é preferível que os catalisadores não se sobreponham em qualquer extensão significativa, uma vez que o V2O5 pode envenenar o catalisador PGM. Os suportes de catalisador podem ser do tipo de monólito de fluxo passante, embora outros tipos de suporte conhecidos na técnica possam ser usados. O material usado pode ser cordierita, carboneto de silício, ou qualquer outro material de substrato conhecido na técnica.

[0056] A razão em volume do primeiro catalisador de oxidação para o segundo catalisador de oxidação é adequadamente 4: 1 a 1: 4, de preferência 1,5: 1 a 1: 1, 5, tal como cerca de 1: 1. Uma Vez que o primeiro catalisador de oxidação realiza uma grande proporção das propriedades de oxidação de hidrocarboneto requeridas no sistema, o segundo catalisador de oxidação pode ter quantidades totais menores de PGM em comparação com o catalisador de oxidação de diesel tradicional. Assim, o conjunto de catalisador de oxidação pode ser mais barato de produzir que um catalisador de oxidação de diesel típico. Também é possível usar cargas de PGM mais altas no segundo catalisador de oxidação, isto é, quantidades maiores de PGM por unidade de volume, em comparação com catalisadores de oxidação de diesel típicos. Isto significa que o conjunto de catalisador de oxidação completa 10 não precisa ocupar nenhum volume maior do que os catalisadores de oxidação de diesel do estado da técnica comparáveis, mesmo se a quantidade total de PGM for mantida.

[0057] O filtro de partículas 12 pode ser um filtro de partículas diesel típico como conhecido na técnica. Assim, por exemplo, pode ser um filtro de fluxo de parede de cordierita ou carboneto de silício. Preferivelmente, o filtro particulado é provido com um catalisador de oxidação para melhorar a produção de NO2 e, assim, facilitar a regeneração do filtro. O revestimento de catalisador de oxidação para o filtro particulado pode compreender um metal do grupo da platina, preferivelmente platina, e pode ter cargas de PGM de 0,1 - 10 g/ft3 (4 - 350 g/m3).

[0058] O dispositivo de dosagem de agente redutor 14 é disposto para fornecer um agente redutor à corrente de exaustão a montante ao dispositivo SCR 16. O agente redutor, de outro modo conhecido como um fluido de exaustão de diesel, é comumente uma solução aquosa de ureia em água deionizada e é vendida sob o nome comercial AdBlue em um número de mercados. Entretanto, outros agentes redutores, tais como soluções de amónia, também são adequados.

[0059] O dispositivo de redução catalítica seletiva 16 compreende um catalisador SCR como conhecido na técnica. Este catalisador catalisa a redução de óxidos de nitrogênio (NOx) para nitrogênio e água, usando o agente redutor fornecido pelo dispositivo de dosagem do agente redutor 14. Qualquer catalisador SCR conhecido no estado da técnica pode ser usado, tal como vanádia em titânia, zeólito de cobre e/ou zeólito de ferro.

[0060] O sistema de tratamento de gás de exaustão 4 pode compreender opcionalmente outros componentes, tais como sensores, dispositivos de dosagem de combustível, filtros particulados adicionais, catalisadores de fuga de amónia e assim por diante. Por exemplo, o sistema de tratamento de gás de exaustão 4 pode compreender um sensor de temperatura 22 a montante ao conjunto de catalisador de oxidação 10, um sensor de temperatura 24 à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação 10, e um sensor de temperatura 26 à jusante ao filtro de particulado 12. O sistema de tratamento de gás de exaustão 4 também pode compreender um dispositivo de dosagem de combustível 25 a montante ao conjunto de catalisador de oxidação 10 a fim de facilitar a introdução

[0061] Hidrocarbonetos para o fluxo de exaustão sempre que necessário. O combustível a ser dosado é comumente o mesmo que o combustível fornecido ao motor de combustão, embora este não seja necessariamente o caso.

[0062] Quando um veículo 1, tal como o mostrado na figura 1, equipado com um sistema de tratamento de gás de exaustão 4 está funcionando com combustível de alta qualidade, combustíveis de baixo teor de enxofre, tais como diesel de enxofre ultra-baixo (USLD), que tipicamente tem um teor de enxofre de 15 ppm ou menos, o sistema de tratamento de gás de exaustão 4 provê resultados comparáveis em comparação com os sistemas de tratamento de exaustão do estado da técnica. O conjunto de catalisador de oxidação 10, junto com o revestimento catalítico opcional do filtro de partículas 12, forma NO2 que consome passivamente qualquer fuligem acumulada no filtro de particulado 12. O dispositivo de dosagem de agente de redução 14 junto com o dispositivo de SCR então se encarrega da remoção de NOx da corrente de exaustão. Se a regeneração passiva do filtro particulado for insuficiente para remover as quantidades requeridas de fuligem, um procedimento de regeneração ativa pode ser realizado por dosagem de combustível à corrente de exaustão por um período predeterminado, em que o combustível é completamente oxidado pelo conjunto de catalisador de oxidação 10, assim elevando a temperatura da corrente de exaustão a uma temperatura suficiente para regenerar eficazmente o filtro particulado 12, tal como cerca de 450 °C. Assim, o desempenho do sistema de tratamento de gás de exaustão 4, quando utilizando combustíveis de baixo teor de enxofre, é completamente comparável com os sistemas do estado da técnica, apesar de exigir quantidades menores dos metais preciosos do grupo da platina.

[0063] Num veículo 1 sendo conduzido com combustíveis de baixo teor de enxofre, potencialmente tendo um teor de enxofre de até 10.000 ppm, o funcionamento do sistema de tratamento de gás de exaustão é consideravelmente alterado. O enxofre no combustível é oxidado no motor de combustão para dióxido de enxofre que então forma um componente constituinte da corrente de exaustão. Este SO2 na corrente de exaustão é adicionalmente oxidado pelos catalisadores de PGM do sistema de tratamento de gás de exaustão, para formar SO3 que é então hidratado para dar H2SO4. Estas espécies de enxofre oxidadas se ligam fracamente ou depositam-se nos catalisadores de PGM, revestimentos de lavagem e/ou suportes. O ácido sulfúrico (H2SO4) também pode reagir com amônia formada a partir de ureia no vapor de exaustão, dando bissulfato de amônio (ABS, (NH4)HSO4) que deposita no dispositivo SCR 16, reduzindo a atividade catalítica do dispositivo SCR. Desta maneira, os catalisadores de metal PGM do sistema de tratamento de gás de exaustão, isto é, o segundo catalisador de oxidação 20 e o filtro particulado 12 cataliticamente revestido são rapidamente, mas reversivelmente, desativados pelo uso de combustíveis de alto teor de enxofre. O dispositivo SCR 16 também pode perder parcialmente a atividade devido aos depósitos de ABS, mas uma vez que a formação de ácido sulfúrico é interrompida, uma vez que os catalisadores PGM são desativados, a maior parte da atividade catalítica do dispositivo SCR 16 é retida. O primeiro catalisador de oxidação 18, devido à sua seletividade inerente e disposição anterior aos catalisadores de PGM, não é substancialmente afetado pelo enxofre no combustível e retém sua atividade. Devido a esta seletividade, entretanto, ele é incapaz de oxidar NO a NO2 em quaisquer quantidades substanciais. Consequentemente, com o uso de combustíveis com alto teor de enxofre, a capacidade do sistema de tratamento de gás de exaustão 4 para formar as quantidades NO2 requeridas para regenerar passivamente o filtro particulado 12 é rapidamente diminuída, porque o primeiro catalisador de oxidação é incapaz de catalisar a oxidação de NO a NO2, e o segundo catalisador de oxidação (e o filtro particulado 12, se catalítico) é desativado. Assim, a capacidade de regeneração passiva do sistema de tratamento de gás de exaustão é diminuída, ou até mesmo perdida. O filtro de particulado 12 ainda coleta fuligem e o dispositivo SCR 16 permanece substancialmente ativo e capaz de reduzir NOx a N2 e água. O desempenho de emissões do sistema de tratamento de gás de exaustão 4, portanto, permanece satisfatório, mesmo quando se usa combustível com alto teor de enxofre.

[0064] Quando o filtro de partículas 12 está cheio e a regeneração é necessária, o sistema de tratamento de gás de exaustão 4 é capaz não somente de regenerar o filtro particulado 12, mas também de reativar o segundo catalisador de oxidação 20 e a atividade catalítica do filtro de particulado 12 (se ele for um DIFP). O que é necessário para reativar os catalisadores é que a temperatura da corrente de exaustão seja elevada até pelo menos 350 °C para dessorver e evaporar espécies de enxofre que são depositadas sobre os catalisadores. A reativação e a regeneração podem ser realizadas mesmo se o veículo estiver ainda operando em combustível com alto teor de enxofre, embora neste caso os catalisadores de PGM mudarão novamente a atividade logo após o procedimento de regeneração ser terminado, devido ao envenenamento recorrente com enxofre.

[0065] O procedimento de regeneração e reativação é realizado pela introdução de combustível na corrente de exaustão a montante ao conjunto de catalisador de oxidação 10. Uma vez que o primeiro catalisador de oxidação 18 manteve a atividade de oxidação de hidrocarbonetos, o combustível na corrente de exaustão é oxidado pelo menos parcialmente em uma reação exotérmica. O calor liberado por esta reação rapidamente eleva a temperatura do segundo catalisador de oxidação adjacente e à jusante 20, liberando o mesmo de depósitos de enxofre. O segundo catalisador de oxidação 20, assim, recupera rapidamente a atividade e pode oxidar NO a NO2 a fim de regenerar o filtro particulado. Porque o segundo catalisador de oxidação oxida completamente quaisquer hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos parcialmente oxidados tendo passado pelo primeiro catalisador de oxidação 18, isto aumenta adicionalmente a temperatura da corrente de exaustão a uma temperatura adequada para a regeneração eficaz do filtro particulado, tal como cerca de 450 °C. Em uma tal temperatura, os depósitos de espécies de enxofre no revestimento catalítico do filtro de particulado 12 e do dispositivo SCR 16 também são facilmente removidos e estes catalisadores, portanto, também recuperam atividade total.

[0066] Na prática, o procedimento de regeneração é executado por meio da medição da temperatura à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação 10 usando um sensor de temperatura 24 e controlando a quantidade de combustível introduzida na corrente de exaustão do motor usando controle de realimentação, a fim de manter a temperatura de regeneração desejada no sensor de temperatura 24. A temperatura de regeneração é adequadamente cerca de 450 °C. O combustível pode ser introduzido na corrente de exaustão por injeção direta no sistema de tratamento de gás de exaustão 4 por meio de um dispositivo de dosagem de combustível 25 a montande ao conjunto de catalisador de oxidação 10. Alternativamente, o motor de combustão pode ser controlado para fornecer combustível não queimado dos cilindros do motor.

[0067] Este procedimento de regeneração para o sistema de tratamento de gás de exaustão 4 é essencialmente o mesmo que o procedimento usado tipicamente para a regeneração ativa de sistemas de tratamento de gás de exaustão do estado da técnica. Isto, juntamente com o fato de que o conjunto de catalisador de oxidação 10 pode ter as mesmas dimensões que os catalisadores de oxidação diesel do estado da técnica, é uma grande vantagem. Isto significa que os sistemas de tratamento de gás de exaustão da invenção podem ser obtidos utilizando o conjunto de catalisador de oxidação 10 como uma substituição de tipo “drop in" para o catalisador de oxidação de diesel em sistemas de tratamento de exaustão do estado da técnica, sem a necessidade de reprogramação extensiva de sistemas de controle ou reengenharia extensiva dos sistemas de tratamento de gás de exaustão do estado da técnica.

[0068] Outra característica notável do procedimento de regeneração é que uma vez que o primeiro catalisador de oxidação só oxida parcialmente os hidrocarbonetos na corrente de exaustão, ele não é submetido à totalidade da energia térmica liberada pela oxidação de hidrocarboneto. Assim, a temperatura atingida no primeiro catalisador de oxidação é significativamente menor do que a temperatura obtida no segundo catalisador de oxidação e adicionalmente à jusante. Isto é vantajoso uma vez que alguns materiais catalíticos adequados para utilização no primeiro catalisador de oxidação, tal como pentóxido de vanádio, são propensos a sublimação ou decomposição em temperaturas elevadas. Uma vez que o primeiro catalisador de oxidação é somente submetido a temperaturas muito menores do que a temperatura de regeneração alvo, o risco de sublimação é minimizado.

[0069] Uma configuração de teste para testar a regeneração do sistema de tratamento de gás de exaustão foi estabelecida como mostrado na Figura 3. O sistema de teste tem uma entrada de corrente de exaustão 11 e uma saída 13. O conjunto de catalisador de oxidação 10 compreende suportes separados para o primeiro catalisador de oxidação 18 e segundo catalisador de oxidação 20. O primeiro catalisador de oxidação compreende V2O5 em um suporte de cordierita, o segundo catalisador de oxidação compreende platina sobre um suporte de cordierita. O filtro de partículas 12 compreende um filtro de fluxo de parede revestido com um revestimento catalítico de platina. Nenhum dispositivo SCR foi requerido no estabelecimento de teste, uma vez que este é conhecido por reter atividade mesmo quando usando combustível de alto teor de enxofre. Os termopares 22, 24, 26, 28 foram dispostos a montante ao primeiro catalisador de oxidação 18, à jusante ao segundo catalisador de oxidação 20, à jusante ao filtro de particulado 12, e à jusante ao primeiro catalisador de oxidação, mas a montante ao segundo catalisador de oxidação, conforme mostrado na Figura 3. Sensores para a medição de concentração de hidrocarbonetos (HC) 30 e da razão de NOx 32 foram dispostos à jusante ao filtro particulado, na saída do sistema 13.

[0070] Múltiplas operações de teste para testar a regeneração forçada do sistema de tratamento de gás de exaustão foram feitas. Uma temperatura de entrada de 280 °C e um fluxo de exaustão de 500 kg/h foram usados. O teste foi realizado usando combustível com um teor de enxofre de 2.000 ppm. A temperatura de regeneração alvo foi de 450 °C. Cada corrida de teste foi realizada aguardando-se que a temperatura estabilizasse no termopar 26 localizado na saída de filtro em partículas. A dosagem de combustível foi então iniciada. A dosagem foi regulada de modo que a temperatura alvo de 450 °C foi atingida na saída do conjunto de oxidação (termopar 24). A dosagem de combustível durou aproximadamente 10 minutos.

[0071] Os resultados de uma única corrida de teste são mostrados na figura 4. Quando da iniciação da dosagem de combustível pode ser visto que a temperatura de exaustão conforme medida nos termopares 24 e 26 (isto é, à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação e filtro particulado) é rapidamente trazida para a temperatura de regeneração de 450 °C (linhas 124 e 126). Pouca perda HC é observada no sistema (linha 130). Pode também ser visto que a capacidade oxidante de NO do sistema de tratamento de gás de exaustão é recuperada e que a % de NO2 se eleva até atingir o limite termodinâmico (linha 132). Isto indica que a atividade do sistema PGM do sistema foi recomposta. Assim, o uso de um conjunto de catalisador de oxidação em um sistema de tratamento de gás de exaustão é capaz de fornecer temperaturas e concentrações de NO2 adequadas para a oxidação de fuligem, e assim a regeneração do filtro particulado, mesmo quando em funcionamento com combustível de alto teor de enxofre.

[0072] A figura 5 mostra a temperatura medida em termopares 122, 124, 126 e 128 sobre um número de ciclos de teste. Pode-se ver que, embora as temperaturas sejam atingidas à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação (linha 224) e filtro particulado (linha226) estas são aproximadamente equivalentes à temperatura de regeneração alvo de 450 °C, a temperatura na saída do primeiro catalisador de oxidação (linha228) é menor do que 400 °C. Assim, mesmo durante o procedimento de regeneração ativa, o primeiro catalisador de oxidação não é submetido a altas temperaturas que podem possivelmente, por exemplo, conduzir à sublimação de vanádio. A medição do teor de vanádio do substrato do segundo catalisador de oxidação confirmou que nenhuma quantidade significativa de vanádio migrou à jusante ao primeiro catalisador de oxidação.

Claims

1. Sistema de tratamento de gás de exaustão (4) disposto para o tratamento de uma corrente de exaustão que resulta de uma combustão em um motor de combustão (2), o sistema de tratamento de exaustão (4) compreendendo: - um conjunto de catalisador de oxidação (10) - um filtro de particulado (12) disposto à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação; - um dispositivo de dosagem de agente de redução (14) disposto à jusante ao filtro de partículas (12) e disposto para suprir um agente redutor na corrente de exaustão; e - um dispositivo de redução catalítica seletiva (16) disposto à jusante ao dispositivo de dosagem do agente redutor (14) e dispostos para reduzir óxidos de nitrogênio na corrente de exaustão usando o agente redutor fornecido a montante, - um sensor de temperatura (24) disposto a jusante do conjunto de catalisador de oxidação (10) e a montante do filtro de partículas (12), - um dispositivo de dosagem de combustível (25) disposto a montante do conjunto de catalisador de oxidação (10), caracterizado pelo fato de que o conjunto de catalisador de oxidação (10) compreende: - um primeiro catalisador de oxidação (18) disposto para oxidar seletivamente hidrocarbonetos presentes na corrente de exaustão, pelo menos parcialmente, com substancialmente nenhuma oxidação concomitante de óxidos de (18) compreende pentóxido de vanádio; e - um segundo catalisador de oxidação (20) disposto à jusante ao primeiro catalisador de oxidação (18), arranjado para oxidar hidrocarbonetos ou hidrocarbonetos parcialmente oxidados que tenham escapado através do primeiro catalisador de oxidação (18), bem como para oxidar concomitantemente NO a NO2, em que o segundo catalisador de oxidação (20) compreende um metal do grupo da platina, preferivelmente platina.

2. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de vanádio do primeiro catalisador de oxidação (18) é de 1 a 2,5% em peso, de preferência de 1 a 1,5% em peso.

3. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a carga metálica do grupo da platina do segundo catalisador de oxidação (20) é de 1 - 50 g/m3 (1 - 50 g/ft3).

4. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o filtro de partículas (12) é catalisado.

5. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o filtro particulado catalisado (12) compreende um metal do grupo da platina, de preferência platina.

6. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro (18) e o segundo (20) catalisadores de oxidação são do tipo monolítico de fluxo direto não ligado.

7. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro catalisador de oxidação (18) é depositado em um primeiro suporte de catalisador e de que o segundo catalisador de oxidação (20) é depositado em um segundo suporte de catalisador.

8. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro catalisador de oxidação (18) é depositado em uma primeira porção de um suporte de catalisador compartilhado e de que o segundo catalisador de oxidação (20) é depositado em uma segunda porção do suporte de catalisador compartilhado, em que a primeira porção do suporte de catalisador é disposta a montante à segunda porção do suporte de catalisador.

9. Sistema de tratamento de gás de exaustão, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a razão de volume do primeiro catalisador de oxidação (18) para o segundo catalisador de oxidação (20) é 4: 1 a 1: 4, preferivelmente 1,5: 1 a 1: 1,5.

10. Método de regeneração do sistema de tratamento de gás de exaustão conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de dosagem de combustível a uma corrente de exaustão anterior a um conjunto de catalisador de oxidação (10) e de regular a dosagem de combustível usando controle de realimentação a fim de atingir uma temperatura de regeneração alvo da corrente de gás de exaustão, conforme medido por um sensor de temperatura (24) disposto à jusante ao conjunto de catalisador de oxidação (10) e a montante a um filtro de particulado (12).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o combustível é dosado na corrente de exaustão por regulação de um motor de combustão (2) para liberar combustível não queimado na corrente de exaustão.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o combustível é dosado na corrente de exaustão utilizando a dispositivo de dosagem de combustível (25) disposto a montante ao conjunto de catalisador de oxidação (10).

13. Veículo motorizado (1) caracterizado pelo fato de compreender um sistema de tratamento de exaustão (4) conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 9.