用于柴油氧化催化剂的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于柴油氧化催化剂的方法和系统。提供了用于发动机系统的层状排放控制装置，其包括多个催化层，催化层任选地或额外地包括次层，每个次层具有不同的组成。这样的装置的优点包括在宽范围的发动机排气操作条件内提供一种或多种发动机排气物类的增加的处理速率，同时减少排气排放和减少排放控制系统的大小。

Method and System for Diesel Oxidation Catalyst

The present invention relates to a method and system for diesel oxidation catalyst. Layered emission control devices for engine systems are provided, including multiple catalytic layers, which optionally or additionally include sub-layers, each of which has a different composition. The advantages of such a device include providing an increased processing rate for one or more types of engine exhaust within a wide range of engine exhaust operating conditions, while reducing exhaust emissions and reducing the size of emission control systems.

【技术实现步骤摘要】
用于柴油氧化催化剂的方法和系统
本申请涉及用于具有层状柴油氧化催化剂的车辆的排放控制的方法和系统。
技术介绍
寻找具有成本效益且节能的柴油后处理解决方案是一项重大挑战。对于具有150,000英里或更多的车辆而言，柴油车辆的低排放车辆(LEV)排气尾管标准要求非常低的烃(HC)和氮氧化物(NOx)标准。在EPA规定的联邦测试程序(FTP)和补充联邦测试程序(SFTP)期间实现和保持高效率可能是困难的，因为道路柴油车辆的通常操作条件容易使PtNOx氧化退化。为了满足上述联邦排放法规(以及其他标准和规格)并减少排气排放，车辆发动机可配备排放控制系统，其包括以各种配置布置的各种排放控制装置，诸如三元催化剂、柴油氧化催化剂、微粒过滤器、NOx催化剂和烃捕集器。Choi在美国专利号8,168,125中示出了一个实例配置。其中，三层催化剂位于选择性催化还原(SCR)装置的上游，并且通过氧化烃来提供热，从而释放在氧化催化剂处吸附的硫。Chen等人在美国专利7,758,834中示出了另一个实例。其中，仅包括铂族金属的三元催化剂被负载在堇青石载体上。然而，专利技术人在本文已经识别了这样的系统的潜在问题，其涉及在道路柴油车辆的通常操作条件下随时间推移的NOx氧化的稳定性。一个潜在的问题可能是排放控制系统的各种功能可能相互竞争和/或相互干扰。例如，在发动机冷启动之后，NO物类可以通过NOx催化剂上游的柴油氧化催化剂被氧化为NO2。然而，柴油氧化催化剂的烃和一氧化碳氧化功能可能干扰催化剂的NOx氧化功能。因此，即使采用修改的配置，排放符合性，特别是NOx排放符合性，也可能无法实现。随着排放法规变得更严格，同时利用显著较低的排气温度燃烧过程变得更高效，这个问题可能被加剧。作为另一实例，不同的配置和较低的排气温度可能使排放控制装置(ECD)温度控制策略复杂。作为进一步实例，由于车辆上的封装体积约束，可能限制可用于排放控制系统的不同配置和功能的空间。总体而言，许多目前的柴油氧化催化剂和层状催化剂设计系统可以有效地恶化排气排放或不能提供持久且稳健的排放控制。
技术实现思路
在一个实施方式中，通过连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)可以至少部分地解决上面问题中的一些，该层状排放控制装置(ECD)包括：包括第一氧化催化剂的第一层；包括烃捕集器的第二层；和包括内次层(sublayers)的第三层，烃捕集器位于第三层的上游，每个内次层包括贱金属氧化物((basemetaloxide)BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在第一层的上游侧被引导进入层状ECD并在第三层的下游侧从层状ECD排出。在另一实施方式中，包括流体连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)的层状排放控制系统可以包括：第一氧化催化剂层，其位于层状ECD的上游侧，在其中氧化排气的第一部分；第二氧化催化剂层，其排布在层状ECD的下游侧，在其中氧化排气的第二部分；和烃捕集层，其排布介于上游侧和下游侧中间，其中第二氧化催化剂层包括多个第二次层，每个第二次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂，每个第二次层具有与其他第二次层不同的BMO催化剂组合物，并且排气的第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，和排气的第二部分包括NOx。在进一步实施方式中，处理来自发动机——该发动机包括层状排放控制装置(ECD))——的排气的方法可以包括：将入口温度下的排气引导至位于层状ECD的上游侧的层状ECD的第一层，第一层包括第一氧化催化剂；在第一层内通过第一氧化催化剂氧化排气的第一部分；在第二层内捕集排气的第二部分，第二层包括烃捕集材料；将排气从第一层和第二层引导至第三层，第三层包括多个内次层，每个次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物；和在第三层中氧化排气的第三部分，其中第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，第二部分包括烃，和第三部分包括NOx。应当理解的是，提供上面的
技术实现思路
以简化形式介绍概念的选择，其在具体实施方式中进一步描述。非旨在指出要求保护的主题的关键和必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面或在本公开任意部分中提到的任意缺点的实施。附图说明图1显示了发动机系统的示意性描绘。图2A和2B显示了连接至图1的发动机系统的排放控制系统的示意性描绘，其包括层状排放控制装置。图3-6显示了图2A和2B的层状排放控制装置的实例实施方式。图7-9显示了不具有铂族金属的图2A和2B的层状排放控制装置的实例实施方式。图10和12描绘了图解用于操作包括图3-9的层状排放控制装置的图1的发动机系统的程序的流程图。图11显示了包括多种催化剂组合物的层状ECD的催化剂效能的实例图，诸如图2A、2B和3-9的层状ECD。具体实施方式下面的描述涉及用于连接至发动机系统诸如图1的发动机系统的排气歧管的层状排放控制装置(ECD)的系统和方法。层状排放控制装置可以是层状柴油氧化催化剂(DOC)系统，如图2A和2B中所描绘，其位于一种或多种其他排放控制装置上游，诸如一种或多种NOx还原催化剂、微粒物(PM)过滤器和连接至发动机排气歧管的排气再循环(EGR)系统。层状排放控制装置的层可以包括不同的层组成及其层排布，用于在保持或减少排放控制系统的大小的同时减少排气排放。可以基于进一步的下游排放控制装置实施DOC层的不同配置和组成，具体而言DOC层可以配置为能够实现连续的排放控制装置之间的某些功能协同作用并减少操作干扰。通过图3-9中的非限制性实例描绘了层的各种配制剂和排布。如图7所示，排气可以经过并穿过层状装置，以保留并氧化排气烃和升高排气温度，同时将排气NO物类氧化为NO2用于随后捕获在下游NOx捕集器上或用于在选择性催化还原(SCR)催化剂中的低温还原，选择性催化还原(SCR)催化剂可以使用尿素或另一NOx还原剂。以该方式，可以改进排气排放的质量。出于讨论的目的，将共同描述图1-9。在图10中图解了操作包括层状ECD的发动机系统的方法，层状ECD诸如图2A、2B和3-9的层状ECD。层状ECD——诸如图2A、2B和3-9的层状ECD——可以有助于在发动机操作条件的较宽范围内增加催化剂效能，如图11的曲线所图解。图1显示了包括发动机4的发动机系统2的示意性描绘，发动机4具有多个汽缸6。发动机4包括发动机进气口8和发动机排气口16。发动机进气口8包括经由进气道14流体连接至发动机进气歧管12的节气门10。发动机排气口16包括引入排气道20的排气歧管18，排气道20将排气引导至大气。发动机排气口16包括排气控制系统22，其具有安装在关闭位置的一个或多个排放控制装置24。一个或多个排放控制装置可以包括层状柴油氧化催化剂(图3-9所描述)、三元催化剂、稀NOx捕集器、SCR催化剂、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等的各种组合和排布(如图2所示)。应当认识到，发动机中可以包括其他零件，例如多种气门和传感器。在任选实施方式中，发动机进气口8可以进一步包括增压装置，诸如压缩机26。压缩机26可以配置为在大气压力下吸入进气空气并将其增压至较高压力。增压装置可以是涡轮增压器的压缩机，其中增压的空气被引入前节气门(pre-throt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)，其包括：包括第一氧化催化剂的第一层；在第三层上游的包括烃捕集器的第二层；和包括内次层的所述第三层，每个所述内次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在所述第一层的上游侧被引导进入所述层状ECD并在所述第三层的下游侧从所述层状ECD排出。

【技术特征摘要】
2017.06.15 US 15/623,5451.一种连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)，其包括：包括第一氧化催化剂的第一层；在第三层上游的包括烃捕集器的第二层；和包括内次层的所述第三层，每个所述内次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在所述第一层的上游侧被引导进入所述层状ECD并在所述第三层的下游侧从所述层状ECD排出。2.根据权利要求1所述的层状ECD，其中每个所述内次层包括30重量％的BMO。3.根据权利要求2所述的层状ECD，其中以多孔衬底上煅烧的内涂层的方式将所述BMO催化剂并入所述内次层，每个所述内次层包括0.25和5g/in3之间的涂层负载量的一个所述内涂层。4.根据权利要求1所述的层状ECD，其中将BMO催化剂并入所述内次层作为内涂层，每个所述内次层包括在多孔衬底上煅烧的一个所述内涂层，每个所述内次层包括至少三种不同的贱金属。5.根据权利要求4所述的层状ECD，其中所述多孔衬底位于所述第三层的下游，所述多孔衬底具有比所述第一层、所述第二层和所述第三层更高的孔隙率。6.根据权利要求1所述的层状ECD，其中所述第二层与所述第一层整合，所述第一层包括上涂层，所述上涂层包括煅烧至所述第二层上的所述第一氧化催化剂，在所述第一氧化催化剂的表面处氧化所述排气的一种或多种烃物类，和所述烃捕集器包括具有孔径分布的分子筛，借以在所述烃捕集器中保留所述排气的所述一种或多种烃物类。7.根据权利要求1所述的层状ECD，进一步包括0.1至9.0g/in3的总涂层负载量，所述总涂层负载量包括第一涂层和多个内涂层，所述第一涂层包括所述第一氧化催化剂，和每个所述内涂层包括所述内次层的BMO催化剂组合物中一种。8.一种流体地连接至发动机排气的排放控制系统，其包括：位于其中氧化所述排气的第一部分的所述系统的上游侧的第一氧化催化剂层；排布在其中氧化所述排气的第二部分的所述系统的下游侧的第二氧化催化剂层；和排布在上游侧和下游侧中间的烃捕集层，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·多布森，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US