Em sistemas modernos de controlo de emissões de motores diesel, the DOC Diesel Oxidation Catalyst (Diesel Oxidation Catalyst) is usually installed upstream of the DPF (Diesel Particulate Filter) and serves as an important component of the diesel exhaust aftertreatment system.

Com o aumento dos requisitos de controlo de emissões decorrentes de regulamentos como o Euro V e o Euro VI,Uma única tecnologia de filtragem de partículas ou de redução seletiva não é mais suficiente para satisfazer os requisitos completos de controlo das emissõesUm catalisador DOC utiliza reacções de oxidação para tratar o CO (monóxido de carbono) e o HC (hidrocarbonetos) nos gases de escape do diesel, promovendo a oxidação do NO para o NO2,fornecimento de apoio à regeneração passiva dos DPF a jusante e ao funcionamento geral do sistema de pós-tratamento.

Por conseguinte, na concepção de sistemas de pós-tratamento de diesel, o DOC não é apenas uma unidade de oxidação simples, mas também uma ligação importante entre os gases de escape do motor, o tratamento de partículas do DPF,e módulos de controlo de emissões subsequentes.

Por que um catalisador DOC é instalado antes de um DPF?

Um DPF é usado principalmente para capturar partículas (PM) dos gases de escape de motores diesel.A fuligem acumula-se no interior do DPF e é necessária uma regeneração para restabelecer a capacidade de filtragem.

Instalado a montante do DPF, o catalisador DOC altera a composição dos gases de escape através de reações de oxidação e cria condições mais adequadas para a oxidação das partículas.

O DOC promove reações de oxidação dos gases de escape

Os gases de escape dos motores a diesel contêm geralmente poluentes como CO, HC e NO.

Um catalisador DOC promove reações de oxidação através de revestimentos de catalisadores de metais preciosos:

O CO é oxidado em CO2;
O HC é oxidado em CO2 e H2O;
Parte do NO é oxidada em NO2.

Estas reações não só ajudam a reduzir os poluentes gasosos nos gases de escape, mas também alteram a composição dos gases que entram no DPF.

DOC apoia a regeneração passiva de DPF

A regeneração do DPF passivo depende de um ambiente oxidante nos gases de escape.

Sob certas condições de temperatura, o NO2 tem uma capacidade de oxidação mais forte do que o oxigénio e pode ajudar a oxidar a fuligem acumulada no interior do DPF.

Ao promover a oxidação do NO em NO2, o DOC apoia a regeneração passiva do DPF.

Por conseguinte, o DOC e o DPF não são simplesmente componentes ligados um ao outro antes e depois, mas formam uma relação de trabalho coordenada no âmbito do sistema de pós-tratamento do diesel.

Como funciona um catalisador DOC?

Um catalisador DOC consiste normalmente num substrato de favo de mel e num revestimento do catalisador.

Os substratos comuns incluem o Substrato de Cordierita e o Substrato de Metal.A superfície do substrato é revestida com revestimentos de catalisadores de oxidação contendo componentes de metais preciosos, tais como platina e paládio.

Quando os gases de escape do diesel passam pela estrutura do favo de mel DOC, os poluentes dos gases de escape entram em contacto com o revestimento do catalisador e sofrem reacções de oxidação em condições de temperatura adequadas.

Processo de oxidação de CO e HC

O CO e o HC são poluentes importantes controlados nos gases de escape dos motores diesel.

Um catalisador DOC reduz as concentrações de CO e HC que entram no sistema a jusante através da oxidação catalítica.

Para diferentes plataformas de motores a diesel, os catalisadores DOC devem ser combinados com materiais catalisadores e soluções de revestimento de acordo com as condições reais de funcionamento, porque a temperatura dos gases de escape,mudanças de carga, e as condições de combustão variam.

NO Processo de promoção da oxidação

Além da oxidação de CO e HC, um DOC também promove a conversão de NO em NO2.

O NO2 desempenha um papel importante na regeneração do DPF passivo, tornando a capacidade de oxidação do NO um dos importantes indicadores de desempenho para a avaliação dos DOC.

Durante a selecção real, a taxa de oxidação do NO, o desempenho da luz e a estabilidade térmica devem ser considerados em conjunto, em vez de se concentrar apenas na capacidade de conversão de um único poluente.

Que parâmetros devem ser tidos em conta na selecção de um catalisador DOC para diesel?

Para OEMs, fabricantes de veículos a diesel e integradores de sistemas de pós-tratamento,A selecção do catalisador DOC deve ser considerada em conjunto com a plataforma do motor e o projecto global do sistema de pós-tratamento.

1Eficiência de conversão de CO e eficiência de conversão de HC

A eficiência de conversão de CO e a eficiência de conversão de HC são indicadores importantes para a avaliação do desempenho catalítico do DOC.

Os compradores devem confirmar se o catalisador DOC é adequado para aplicações específicas, de acordo com os requisitos de emissões-alvo, as condições de funcionamento do motor e a composição dos gases de escape.

2Desliga a luz.

Durante a fase de arranque a frio dos motores diesel, a temperatura dos gases de escape é relativamente baixa e o catalisador pode ainda não atingir a sua condição de funcionamento ideal.

O desempenho de desligamento da luz reflete a capacidade de um catalisador DOC iniciar a atividade catalítica à medida que a temperatura aumenta.

Para os veículos de transporte urbano, máquinas de construção e equipamentos com funcionamento de arranque e parada frequentes, a atividade do catalisador a baixa temperatura é um fator importante que requer atenção.

3Estabilidade térmica e durabilidade do catalisador

Os sistemas de pós-tratamento do diesel estão expostos a gases de escape de alta temperatura durante longos períodos, pelo que os catalisadores DOC têm de proporcionar uma estabilidade térmica adequada às condições de funcionamento pretendidas.

O envelhecimento térmico do catalisador e a durabilidade do catalisador são importantes factores de referência para avaliar a capacidade de funcionamento a longo prazo dos catalisadores DOC.

Se o revestimento do catalisador for continuamente exposto a temperaturas excessivas, o risco de desativação do revestimento do catalisador pode aumentar.

4Parâmetros da estrutura do favo de mel

Os catalisadores DOC geralmente adotam um projeto de estrutura de favo de mel.

A densidade da célula, a espessura da parede, as dimensões do substrato e o tipo de material afetam o fluxo de escape, a área de reação catalítica e a contrapressão do sistema.

No caso das plataformas a diesel com fluxos de escape elevados, é necessário considerar conjuntamente o equilíbrio entre a superfície catalítica e a concepção de baixa contrapressão.

Por que a correspondência entre DOC e DPF afeta o desempenho do pós-tratamento do diesel?

Embora o DOC e o DPF desempenhem funções diferentes, é necessário que sejam combinados como um sistema completo.

Se a capacidade de oxidação do DOC for insuficiente, pode afectar as condições de escape que entram no DPF e influenciar a capacidade de regeneração passiva do DPF.

Por outro lado, se os parâmetros de projeto do DOC não corresponderem ao caudal de escape do motor, à faixa de temperatura ou ao espaço de instalação, o desempenho do sistema global de pós-tratamento também pode ser afetado.

Por conseguinte, a correspondência entre DOC e DPF deve considerar:

Intervalo de temperatura do escape;
Intervalo de fluxo de escape;
Dimensões do catalisador;
Estrutura do favo de mel;
Requisitos de contrapressão;
Estratégia de regeneração.

Para veículos a diesel Euro VI e aplicações de motores a diesel off-road, o DOC deve geralmente ser concebido em conjunto com o DPF, o SCR e outros módulos de pós-tratamento como um sistema completo.

Como devem ser selecionados os catalisadores DOC para diferentes aplicações?

As diferentes plataformas diesel têm requisitos diferentes para os catalisadores DOC.

Pós-tratamento de diesel pesado

Os sistemas de pós-tratamento de diesel pesado geralmente se concentram em alto fluxo de escape, estabilidade operacional a longo prazo e conformidade com a regulamentação de emissões.

O DOC deve ser ajustado de acordo com o deslocamento do motor, a temperatura de funcionamento e o layout de pós-tratamento.

Máquinas de construção civil e motores a diesel fora de estrada

Aplicações de pós-tratamento de motores diesel em máquinas de construção e fora de estrada geralmente envolvem grandes variações de carga e ambientes operacionais complexos.

Por conseguinte, deve prestar-se atenção à estabilidade térmica do catalisador DOC, à durabilidade do catalisador e à adaptabilidade do material.

Tratamento dos gases de escape dos geradores a diesel

Os sistemas de tratamento dos gases de escape dos geradores a diesel operam normalmente de forma contínua durante longos períodos.

A selecção dos COD tem de ter em conta a temperatura de funcionamento contínua, a composição dos gases de escape e a estabilidade do catalisador a longo prazo.

Como escolher o catalisador de oxidação do diesel certo?

Antes de confirmar uma solução catalisadora DOC, recomenda-se fornecer aos fornecedores as seguintes informações:

Tipo de motor e cilindrada;
cenário de aplicação;
Intervalo de fluxo de escape;
Intervalo de temperatura do escape;
Normas de emissões visadas;
Requisitos de instalação de DPF;
Dimensões disponíveis da instalação;
Limitações da contrapressão;
Requisitos relativos ao substrato de favo de mel;
Se é necessário um revestimento de catalisador personalizado.

Estes parâmetros podem ajudar os fornecedores a determinar:

A seleção do substrato de cordierita ou do substrato metálico;
Solução de revestimento do catalisador;
Formulação de metais preciosos;
Densidade celular;
Dimensões do catalisador.

Para diferentes plataformas diesel, capacidades como revestimento de catalisador personalizado, dimensões personalizadas e densidade de célula personalizada podem ajudar a alcançar uma correspondência mais adequada do sistema de pós-tratamento.

Conclusão: O DOC é uma importante unidade de pré-tratamento de oxidação nos sistemas de pós-tratamento de diesel

Um catalisador DOC não é simplesmente um componente de filtragem de gases de escape, mas uma unidade de oxidação chave no sistema de pós-tratamento de diesel.

Através da oxidação do CO, da oxidação do HC e da promoção da oxidação do NO, o DOC pode melhorar as condições de escape antes do DPF e apoiar o processo de regeneração do DPF passivo.

Ao selecionar um catalisador de oxidação de diesel, devem ser considerados fatores como a eficiência de conversão de CO, a eficiência de conversão de HC, a capacidade de oxidação de NO, o desempenho de desligamento da luz, a estabilidade térmica,durabilidade do catalisador, estrutura do favo de mel e contrapressão do sistema devem ser avaliadas em conjunto.

Para fabricantes de equipamentos originais, fornecedores de sistemas de pós-tratamento de diesel e compradores de catalisadores,A selecção de um catalisador DOC adequado requer uma avaliação a partir da perspectiva do sistema de pós-tratamento do diesel completo, em vez de se concentrar apenas num único parâmetro do catalisador..