En los sistemas modernos de control de emisiones 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.

Con el aumento de los requisitos de control de emisiones de las regulaciones como Euro V y Euro VI,una sola tecnología de filtración de partículas o de reducción selectiva ya no es suficiente para cumplir con los requisitos completos de control de emisionesUn catalizador DOC utiliza reacciones de oxidación para tratar el CO (monóxido de carbono) y el HC (hidrocarburos) en los gases de escape del diesel, promoviendo la oxidación del NO a NO2,proporcionar apoyo para la regeneración pasiva del DPF aguas abajo y el funcionamiento general del sistema de postratamiento.

Por lo tanto, en el diseño de los sistemas de postratamiento del diesel, el DOC no es sólo una simple unidad de oxidación, sino también una conexión importante entre los gases de escape del motor, el tratamiento de partículas en el DPF,y módulos de control de emisiones posteriores.

¿Por qué se instala un catalizador DOC antes que un DPF?

Un DPF se utiliza principalmente para capturar partículas (PM) de los gases de escape de los motores diesel.el hollín se acumula dentro del DPF y se requiere regeneración para restablecer la capacidad de filtración.

Instalado aguas arriba del DPF, el catalizador DOC cambia la composición de los gases de escape mediante reacciones de oxidación y crea condiciones más adecuadas para la oxidación de las partículas.

El DOC promueve las reacciones de oxidación del escape

Los gases de escape de los motores diesel suelen contener contaminantes como el CO, el HC y el NO.

Un catalizador DOC promueve reacciones de oxidación a través de recubrimientos de catalizadores de metales preciosos:

El CO se oxida en CO2;
El HC se oxida en CO2 y H2O;
Parte del NO se oxida en NO2.

Estas reacciones no solo ayudan a reducir los contaminantes gaseosos en los gases de escape, sino que también cambian la composición de los gases que entran en el DPF.

El DOC apoya la regeneración pasiva del DPF

La regeneración del DPF pasivo depende de un entorno oxidante en el escape.

En determinadas condiciones de temperatura, el NO2 tiene una mayor capacidad de oxidación que el oxígeno y puede ayudar a oxidar el hollín acumulado dentro del DPF.

Al promover la oxidación del NO a NO2, el DOC apoya la regeneración pasiva del DPF.

Por lo tanto, DOC y DPF no son simplemente componentes conectados antes y después el uno del otro, sino que forman una relación de trabajo coordinada dentro del sistema de postratamiento de diesel.

¿Cómo funciona un catalizador de DOC?

Un catalizador DOC consiste generalmente en un sustrato de panal de miel y un revestimiento del catalizador.

Los sustratos comunes incluyen el sustrato de cordierita y el sustrato de metal.La superficie del sustrato está recubierta con recubrimientos de catalizadores de oxidación que contienen componentes de metales preciosos como platino y paladio..

Cuando el gas de escape del diésel pasa a través de la estructura del panal de abejas del DOC, los contaminantes del gas de escape entran en contacto con el revestimiento del catalizador y se someten a reacciones de oxidación en condiciones de temperatura adecuadas.

Proceso de oxidación de CO y HC

El CO y el HC son contaminantes importantes controlados en los gases de escape de los motores diesel.

Un catalizador DOC reduce las concentraciones de CO y HC que entran en el sistema aguas abajo a través de la oxidación catalítica.

Para las diferentes plataformas de motores diesel, los catalizadores DOC deben combinarse con materiales catalizadores y soluciones de recubrimiento de acuerdo con las condiciones reales de funcionamiento, ya que la temperatura del escape,cambios de cargaLas condiciones de combustión varían.

NO Proceso de promoción de la oxidación

Además de la oxidación de CO y HC, un DOC también promueve la conversión de NO en NO2.

El NO2 desempeña un papel importante en la regeneración pasiva del DPF, por lo que la capacidad de oxidación del NO es uno de los indicadores de rendimiento importantes para la evaluación de los DOC.

Durante la selección real, la tasa de oxidación del NO, el rendimiento de apagado de la luz y la estabilidad térmica deben considerarse en conjunto en lugar de centrarse únicamente en la capacidad de conversión de un solo contaminante.

¿Qué parámetros deben tenerse en cuenta al seleccionar un catalizador DOC para diésel?

Para los fabricantes de equipos originales, los fabricantes de vehículos diésel e integradores de sistemas de postratamiento,La selección del catalizador DOC debe considerarse junto con la plataforma del motor y el diseño general del sistema de postratamiento..

1Eficiencia de conversión de CO y eficiencia de conversión de HC

La eficiencia de conversión de CO y la eficiencia de conversión de HC son indicadores importantes para evaluar el rendimiento catalítico del DOC.

Los compradores deben confirmar si el catalizador DOC es adecuado para aplicaciones específicas de acuerdo con los requisitos de emisiones objetivo, las condiciones de funcionamiento del motor y la composición de los gases de escape.

2. Luz apagada Rendimiento

Durante la fase de arranque en frío de los motores diesel, la temperatura de los gases de escape es relativamente baja y es posible que el catalizador aún no alcance su condición de funcionamiento óptima.

El rendimiento de apagado de la luz refleja la capacidad de un catalizador DOC para iniciar la actividad catalítica a medida que aumenta la temperatura.

En el caso de los vehículos de reparto urbanos, las máquinas de construcción y los equipos con funcionamiento de arranque y parada frecuentes, la actividad del catalizador a baja temperatura es un factor importante que requiere atención.

3Estabilidad térmica y durabilidad del catalizador

Los sistemas de postratamiento del diésel están expuestos a gases de escape de alta temperatura durante largos períodos, por lo que los catalizadores DOC deben proporcionar una estabilidad térmica adecuada para las condiciones de funcionamiento deseadas.

El envejecimiento térmico del catalizador y la durabilidad del catalizador son factores de referencia importantes para evaluar la capacidad de funcionamiento a largo plazo de los catalizadores DOC.

Si el revestimiento del catalizador se expone continuamente a temperaturas excesivas, puede aumentar el riesgo de desactivación del revestimiento del catalizador.

4Parámetros de la estructura del panal

Los catalizadores DOC suelen adoptar un diseño de estructura de panal de miel.

La densidad de la célula, el grosor de la pared, las dimensiones del sustrato y el tipo de material afectan el flujo de escape, el área de reacción catalítica y la contrapresión del sistema.

En el caso de las plataformas diésel con altos caudales de gases de escape, debe considerarse conjuntamente el equilibrio entre la superficie catalítica y el diseño de baja contrapresión.

¿Por qué la coincidencia entre DOC y DPF afecta el rendimiento del postratamiento del diésel?

Aunque DOC y DPF desempeñan funciones diferentes, deben combinarse como un sistema completo.

Si la capacidad de oxidación del DOC es insuficiente, puede afectar a las condiciones de escape que entran en el DPF e influir en la capacidad de regeneración pasiva del DPF.

Por otro lado, si los parámetros de diseño de DOC no coinciden con el caudal de escape del motor, el rango de temperatura o el espacio de instalación, el rendimiento del sistema de postratamiento general también puede verse afectado.

Por lo tanto, la coincidencia entre DOC y DPF debe tener en cuenta:

el rango de temperatura de los gases de escape;
el rango de flujo de escape;
dimensiones del catalizador;
Estructura del panal;
requisitos de contrapresión;
Estrategia de regeneración.

Para los vehículos diesel Euro VI y las aplicaciones de motores diesel todoterreno, el DOC debe diseñarse generalmente junto con el DPF, el SCR y otros módulos de postratamiento como un sistema completo.

¿Cómo se deben seleccionar los catalizadores DOC para diferentes aplicaciones?

Las diferentes plataformas diesel tienen diferentes requisitos para los catalizadores DOC.

Tratamiento posterior del diesel de uso pesado

Los sistemas de postratamiento de diésel pesado generalmente se centran en un alto flujo de gases de escape, estabilidad operativa a largo plazo y cumplimiento de la regulación de emisiones.

El DOC debe ajustarse de acuerdo con el desplazamiento del motor, la temperatura de funcionamiento y el diseño del postratamiento.

Máquinas de construcción y motores diésel para todo terreno

Las aplicaciones de postratamiento de maquinaria de construcción y diésel todoterreno generalmente implican grandes variaciones de carga y entornos operativos complejos.

Por lo tanto, debe prestarse atención a la estabilidad térmica del catalizador DOC, la durabilidad del catalizador y la adaptabilidad del material.

Tratamiento de los gases de escape de los generadores diesel

Los sistemas de tratamiento de gases de escape de los generadores diesel suelen funcionar de forma continua durante largos períodos.

La selección de los DOC debe tener en cuenta la temperatura de funcionamiento continuo, la composición del escape y la estabilidad del catalizador a largo plazo.

¿Cómo elegir el catalizador adecuado para la oxidación del diesel?

Antes de confirmar una solución catalizadora de DOC, se recomienda proporcionar a los proveedores la siguiente información:

Tipo de motor y cilindrada;
Escenario de aplicación
el rango de flujo de escape;
el rango de temperatura de los gases de escape;
normas de emisión objetivo;
requisitos para la instalación de un DPF;
Las dimensiones de la instalación disponibles;
limitaciones de la contrapresión;
requisitos para el sustrato de panal;
Si se requiere un revestimiento de catalizador personalizado.

Estos parámetros pueden ayudar a los proveedores a determinar:

La selección del sustrato de cordierita o del sustrato metálico;
Solución de revestimiento del catalizador;
Formulación de metales preciosos;
Densidad celular;
Las dimensiones del catalizador.

Para las diferentes plataformas diésel, capacidades como el revestimiento de catalizadores personalizados, las dimensiones personalizadas y la densidad de célula personalizada pueden ayudar a lograr una compatibilidad del sistema de postratamiento más adecuada.

Conclusión: El DOC es una importante unidad de pretratamiento de la oxidación en los sistemas de postratamiento del diesel

Un catalizador DOC no es simplemente un componente de filtración de gases de escape, sino una unidad de oxidación clave en el sistema de postratamiento del diesel.

A través de la oxidación de CO, la oxidación de HC y la promoción de la oxidación de NO, el DOC puede mejorar las condiciones de escape antes del DPF y apoyar el proceso de regeneración pasivo del DPF.

Cuando se seleccione un catalizador de oxidación del diésel, se considerarán factores como la eficiencia de conversión de CO, la eficiencia de conversión de HC, la capacidad de oxidación NO, el rendimiento de apagado de la luz, la estabilidad térmica,durabilidad del catalizador, la estructura del panal y la contrapresión del sistema deben evaluarse conjuntamente.

Para los OEM, proveedores de sistemas de postratamiento de diesel y compradores de catalizadores,la selección de un catalizador DOC adecuado requiere una evaluación desde la perspectiva del sistema completo de postratamiento del diésel en lugar de centrarse solo en un solo parámetro del catalizador.