一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器制造技术

本发明专利技术提供一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器，包括壳体和安置于壳体内的载体，所述载体为壁流式蜂窝陶瓷载体，包括位于轴向的用于汽车尾气通过的孔道，所述孔道的一端设置有用于封闭孔道的孔底，且相邻所述孔道的孔底分别位于所述载体在轴向上的不同端；所述孔道的孔道壁上渗入有Pd涂层和Rh涂层。本发明专利技术的三元催化器，在有效降低发动机尾气气体排放物HC，CO和NOX的同时，也可有效捕集发动机颗粒污染物，降低颗粒污染物的排放；这种机外净化技术，不需要重新开发发动机相关硬件及系统，降低了单车成本；相对于单独的三元催化器加颗粒捕集装置，有效降低了排气后处理系统的背压，为整车动力性能贡献力量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆尾气后处理领域，特别涉及一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器。
技术介绍
发动机的污染物主要有：颗粒排放物质(PM/PN)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。传统进气道喷射发动机的后处理系统主要针对气体排放物碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)，这三种污染物通过在催化器的载体孔道表面发生氧化还原反应，进而生产无害的二氧化碳、水及氮气。但是其颗粒物排放主要依靠发动机的缸内净化技术来满足法规要求。压燃式发动机的颗粒物排放也是依靠发动机的缸内技术来满足法规要求。柴油机尾气排放的黑烟问题已成为了环保和排放关注的热点。另外，在能源和环保要求日趋严格的今天，随着机动车油耗法规和排放法规的日益严格，缸内直喷(GDI)技术已成为新型汽油车大功率输出并高效节油的新趋势。但缸内直喷技术在降低油耗的同时也带来了新的排放问题：采用缸内直喷技术后，由于湿壁及缸内燃烧的不充分，颗粒物排放量较采用非直喷技术时上升。日趋严格的排放法规对车辆的颗粒物排放要求，使内燃机的燃烧及后处理面临很大的挑战。现有技术中采用直流式结构载体的催化器(参见图1和图2)对发动机的污染物进行处理，但是一般只能对碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的转换起到作用，而对于颗粒排放物质(PM/PN)，其不具备处理功能。综上可知，现有技术的催化器，不能在对碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)进行转换的同时，对颗粒污染物进行有效捕集。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器，不仅能对碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)进行转换，还能对颗粒污染物进行有效捕集。本专利技术的技术方案如下：一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器，包括壳体和安置于壳体内的载体，所述载体为壁流式蜂窝陶瓷载体，包括位于轴向的用于汽车尾气通过的孔道，所述孔道的一端设置有用于封闭孔道的孔底，且相邻所述孔道的孔底分别位于所述载体在轴向上的不同端；所述孔道的孔道壁上渗入有Pd涂层和Rh涂层。优选地，所述孔底的厚度为8-10mm。优选地，所述载体是孔隙率为55-65％的堇青石陶瓷。优选地，所述载体为圆柱体结构，所述载体的底面直径为118-144mm，高度为100-200mm；孔密度为200-360cpsi，优选为300cpsi；孔道壁厚度为8-12mil。其中，cpsi，代表每平方英寸横截面上的孔道数，就是俗称的目数；mil，即密耳，为英制长度单位，意义为千分之一英寸，1mil＝1密耳＝1/1000inch＝0.001英寸＝0.0254mm。优选地，所述载体的底面直径为118.4mm、132mm或者143.8mm。优选地，所述载体的底面直径为118.4mm，高度为138mm。优选地，孔道壁厚度为8mil或10mil。优选地，孔道壁上Pd涂层和Rh涂层的总渗入量为30-150g/L。优选地，孔道壁上Pd涂层的渗入量为15-75g/L，优选30g/L；进一步优选，所述Pd涂层中贵金属Pd的含量是3-7g/ft3，比如5g/ft3。其中，ft代表英尺，1ft＝1英尺＝12英寸＝12×25.4mm＝304.8mm；1ft3＝28.3168L。优选地，孔道壁上Rh涂层的渗入量为15-75g/L，优选30g/L；进一步优选，所述Rh涂层中贵金属Rh的含量是3-7g/ft3，比如5g/ft3。其中，渗入量是指体积为1L的载体所用的渗入物的烘干质量。“Pd涂层中贵金属Pd的含量是5g/ft3”是指体积为1ft3的载体所用的渗入物中贵金属Rh的质量为5g。“Rh涂层中贵金属Rh的含量是5g/ft3”是指体积为1ft3的载体所用的渗入物中贵金属Rh的质量为5g。优选地，贵金属涂层浆料(Pd涂层浆料和Rh涂层浆料)的制备方法如下：将贵金属溶液溶解入基础浆料中，即得到贵金属涂层浆料；其中，贵金属溶液为Pd和/或Rh的强酸溶液；基础浆料的组分包括氧化铝、氧化锆、稀土元素氧化物(比如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)等常规稀土元素氧化物)以及助剂；助剂包括用作粘结剂的硝酸盐或醋酸盐等，优选还包括用作pH调节剂的硝酸、酒石酸、磷酸盐或铵盐等，更优选还包括抑制剂(一般是为了抑制气体中特殊气味的化学品，比如为了抑制硫化氢气体的臭鸡蛋气味所用的镍)。进一步优选地，贵金属涂层浆料(Pd涂层浆料和Rh涂层浆料)的制备方法如下：1、基础浆料a的制备:按照氧化铈、氧化锆、氧化铝、粘结剂及去离子水的质量比例为0.6-0.8：0.2-0.3：0.05-0.1：0.01-0.03：0.5-2将氧化铈、氧化锆、氧化铝及粘结剂加入到去离子水中，后搅拌均匀，得到基础浆料a；2、基础浆料b的制备:按照氧化铈、氧化锆、氧化铝、粘结剂及去离子水的质量比例为0.6-0.8：0.2-0.3：0.05-0.1：0.01-0.03：0.5-2将氧化铈、氧化锆、氧化铝及粘结剂加入到去离子水中，后搅拌均匀，得到基础浆料b；3、浆料研磨：将步骤1和2的基础浆料a和b分别进行球磨机研磨，球磨机转速200-350转/分，持续运转至浆料颗粒度为5-20μm；4、Pd贵金属涂层浆料的制备：将贵金属溶液Pd(NO3)2缓慢加入到步骤3研磨后的基础浆料a中，持续搅拌5-10h，使贵金属溶液完全分散在基础浆料a中，并加入硝酸调节pH至4-6，得到Pd贵金属涂层浆料；5、Rh贵金属涂层浆料的制备：将贵金属溶液Rh(NO3)2缓慢加入到步骤3研磨后的基础浆料b中，持续搅拌5-10h，使贵金属溶液Rh(NO3)2完全分散在基础浆料b中，并加入酒石酸调节pH至4-6，得到Rh贵金属涂层浆料。将两种贵金属涂层浆料分别浸渍涂覆于载体的孔道壁上即可得到本专利技术的载体；而将得到的本专利技术的载体装入壳体内，即得到本专利技术的车用集成颗粒物捕集的三元催化器。陶瓷载体不仅在宏观上(孔洞率)为多孔陶瓷，微观上(吸水率、孔容)同为多孔陶瓷，其涂覆方法可按照现有的方法来进行。现有的涂敷方法有两种：方法一，和现在的堇青石三元催化器载体的涂敷方式类似，将壁流式蜂窝陶瓷载体放置在涂敷工位的涂敷托盘上，该涂敷工位上采用载体上方淋料下方真空抽取，或者下面进料上面真空吸的方法；方法二，先将壁流式蜂窝陶瓷载体放置于盛有涂层且可以半浸渍载体的工位的涂敷托盘中，浸渍一段时间后，翻转载体及相应涂敷托盘，真空抽取使涂层分子快速运动至要求位置(载体壁面或载体壁中)。涂敷后，需经过高温煅烧炉煅烧，去除水分，以达到涂敷浆料结构的稳定。此两种涂敷方法都对载体的吸水率，涂层的黏度，颗粒度，以及涂敷工位的真空度都有一定要求。即在开发阶段，就需要研发匹配各种参数都合适的涂层技术。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的车用集成颗粒物捕集的三元催化器，实现了对车辆尾气排放处理中的气体排放处理功能和颗粒物排放处理功能的整合，在有效降低发动机尾气气体排放物HC，CO和NOX的同时，也可有效捕集发动机颗粒污染物，降低颗粒污染物的排放；(2)孔道的孔道壁上渗入有Pd涂层和Rh涂层，使得载体的孔隙率变小，孔径变小，增加了气流在载体中运动的流阻，在处理碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器，包括壳体和安置于壳体内的载体，其特征在于，所述载体为壁流式蜂窝陶瓷载体，其包括位于轴向的用于汽车尾气通过的孔道，所述孔道的一端设置有用于封闭孔道的孔底，且相邻所述孔道的孔底分别位于所述载体在轴向上的不同端；所述孔道的孔道壁上渗入有Pd涂层和Rh涂层。

【技术特征摘要】
1.一种车用集成颗粒物捕集的三元催化器，包括壳体和安置于壳体内的载体，其特征在于，所述载体为壁流式蜂窝陶瓷载体，其包括位于轴向的用于汽车尾气通过的孔道，所述孔道的一端设置有用于封闭孔道的孔底，且相邻所述孔道的孔底分别位于所述载体在轴向上的不同端；所述孔道的孔道壁上渗入有Pd涂层和Rh涂层。2.根据权利要求1所述的三元催化器，其特征在于，所述孔底的厚度为8-10mm。3.根据权利要求1或2所述的三元催化器，其特征在于，所述载体是孔隙率为55-65％的堇青石陶瓷。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的三元催化器，其特征在于，所述载体为圆柱体结构，所述载体的底面直径为118-144mm，高度为100-200mm；孔密度为200-360cpsi，优选为300cpsi；孔道壁厚度为8-12mil。5.根据权利要求4所述的三元催化器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，钱铮，王荣吉，祝何林，马兴友，郑有能，
申请(专利权)人：上汽通用汽车有限公司，泛亚汽车技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31