包含分区氧化催化剂的排气系统技术方案

技术编号:2101411 阅读:198 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
用于稀燃内燃机的排气系统,该系统包括用于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)的催化剂,该催化剂包括流通型衬底整料(10),该衬底整料包括基本上均匀长度的第一活化涂层区域(14)、第二活化涂层区域(18)和第三活化涂层区域(22),其中所述第一活化涂层区域包含至少一种铂族金属(PGM),该PGM负载在增加表面面积的活化涂层组分上,其中第一活化涂层区域在上游端通过所述衬底整料的入口端(12)限定,在下游端(16)通过自所述入口端测量沿所述衬底整料长度小于一半的位点限定;第二活化涂层区域(18)包含至少一种PGM,该PGM负载在增加表面面积的活化涂层组分上,第二活化涂层区域具有基本上均匀的长度并包括从所述入口端测量沿着所述衬底整料长度一半的位点;第三活化涂层区域(22)包含至少一种PGM,该PGM负载在基本上均匀长度的增加表面面积的活化涂层组分上,第三活化涂层区域在下游端通过所述衬底整料的出口端限定,在上游端通过自所述入口端测量沿所述衬底整料长度至多3/4处的位点(20)限定;其中,第一活化涂层区域中的PGM加载量和第三活化涂层区域中的PGM加载量都比第二活化涂层区域中的PGM加载量大,并且其中第一活化涂层区域包含比第三活化涂层区域的活化涂层加载量小的活化涂层加载量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含分区氧化催化剂的排气系统本专利技术涉及一种用于稀燃内燃发动机(lean-bum internal combustion engine),适合的为的小型柴油发动机,的排气系统,包括用于氧化一氧化碳(CO)和烃 (HC),比如柴油机废气中颗粒物质的可溶性有机馏份(SOF),的催化剂。US6827909B1 (其整个文献在此引用作为参考)公开了用于清洁来自柴油 机的废气的催化转换器,其包括至少一个蜂巢体,该蜂窝体上涂敷有催化活 性材料并具有可供废气流过的通道;将通道彼此隔离的壁;沿流动方向接连设 置的第一和第二区域。第一区域的蜂巢体的单位容积的热容量比第二区域的低。 在一个实施方案中,第一区域和第二区域通过具有不同厚度的涂层而构成。第 一区WE高废气温度下迅速达到其工作温度,而第二区域存储热量用于包括低 废气鹏勺操作斜牛。WO01/74476 (其齡文献在此引用作为参考)公开了多区域NOx吸收器, 其包括第一区域、第二区域和任选的一个或多个置于第一和第二区域之间的中 间区域。在第一区域中,催化捕集材料包括耐火金属氧化物载体,该载体上分 散有约30至约300^ff3数量的钯催化组分、0至约lOOg/ff3数量的钼催化组分、 0至约10g^数量的铑催化组分;和NOx吸附剂,其包括一种或多种碱土金属 的一种或多种碱性氧化的化合物和任选的一种或多种碱金属的一种或多种碱性 氧化化合物。在第二区域中,催化捕集材料包括耐火金属氧化物载体,该载体 上分散有0至约50g/f^数量的钯催化组分、约10至约100g/fe数量的钼催化组 分、约5至约20g/f^数量的铑催化组分;和Na吸附剂,其包括一种或多种选 自由碱金属和碱土金属构成的组的金属的一种或多种碱性氧化化合物。在所述 任选的区域(一个或多个)中,催化捕集材料包括耐火金属氧化物载体,该载 体上分散有约25至约75g/f^数量的钯催化组分、约5至约30g/ffS数量的铂催 化组分、0至约10g/ft—s数量的铑催化组分;和NOx吸附剂,其包括一种或多种 选自由碱金属和碱土金属构成的组的金属的一种或多种碱性氧化化合物。因而, 该公开文献暗示第一区域,紧接第一区域的中间区域,最后紧随的第二区域, 各自冑的多具有最大总铂族金属加载量为410、 115和170 gff3。New European Driving Cyclw (NEDC)己用于欧洲l的小型柴油机糊的排 放合格认证。NEDC由四个不间断重复的ECE段组成,其后紧随着一个European Urban Driving Cyvle (EUDC)段。在第一ECE段开始前,不存在怠速期。ECE 循环为城市驾驶循环,也称作UDC,被设计用于描述城市驾驶条件,比如巴黎 或罗马。其特征在于低车速、低发动机负荷刺細夂气 鹏。EUDC段考虑了更 积极的驾驶模式和高速驾驶模式。NEDC也称作MVEG-A循环。在美国与NEDC 等效的测试循环为FTP-75,其补充了 US06段来反应主动的高速驾驶,以及补 充了 SC03段来测试在空调工作期间排放标准的激盾。其他国家也采用了他们自 己的等效测试循环。典型地,用于至少氧化稀燃发动机尾气中的一氧化碳(CO)和烃(HC) 的催化剂包括一种或多种贵重的铂族金属(PGM),比如铀、钯和/或铑。相对 于标准的氧化催化剂,如果催化剂生产商会开发新的肯巨在整个立法的排放测试 循环中获得较好的CO和HC转化效果,而不增加PGM总量,或者甚至在该新 氧化催化剂中使用更少的PGM,他就会有竞,势。对本公开来说,"标准" 氧化催化剂具有沿其整^:度的均匀的活化涂层(washcoat)加载量以及均匀的 PGM加载量。在追寻幵发新的氧化催化剂过程中,我们发现,在一些车辆中,通过在催 化齐附底入口端的区域中放置较高加载量的销,在ECE循环的加速阶段,CO 和HC的转化效果得到改善,原因是这种布置促进了催化剂的更快点燃 (light-off)。然而,在ECE循环的冷却阶段,比如在减速期间,我们发现催化剂 的该前端(front)"熄火(lit-out)"对本公开来说,"点燃"定义为某个,,在这个温度和该温度之上,催化 剂催化反应物以》50。/。效率或T50转化。"熄火"意(W催化剂^Jt已在催化剂 催化反应物以>50%效率转化的温度水平之下。也可以选择替换性的手段来确 定点燃,比如T70,艮卩,在这个皿和这个温度之上,催化剂催化反应物以》 70%效率转化,但对本公开来说,"点燃"意指T50。我们已开发了用于稀燃内燃机的氧化催化剂,和标准的氧化催化剂比较, 在立法排放测试循环中,获得更好的CO和HC的转化,并且不使用更多的PGM, 实际上和标准的氧化催化剂相比使用更少的PGM。根据一个方面,本专利技术提供了用于稀燃内燃机的排气系统,该系统包括用于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)的催化剂,该催化齐i泡括^ffi (flow-through) 型衬底整料,该衬底整料包括基本上均匀长度的第一活化涂层(washcoat)区域、 第二活化涂层区域和第三活化涂层区域,其中第一活化、凃层区域包含至少一种 钼族金属(PGM),该PGM负载在增加表面面积的活化涂层组分(surface area-increasingwashcoat component)上,第一活化涂层区i^上游立瑞31ii在丰寸底 整料的入口端限定,在下游端通过自入口端观懂小于衬底整料长度一半的某点 限定;第二活化涂层区域包含至少一种PGM,该PGM负载在增加表面面积的 活化涂层组分上,第二活化涂层区域具有基本上均匀的长度,包括从入口端测 量沿着衬底整料长度一半的点;第三活化涂层区域包含至少一种PGM,该PGM 负载在基本上均匀长度的增加表面面积的活化涂层组分上,第三活化涂层区域 在下游端通过衬底整料的出口端限定,在上游端M自入口端测量沿衬底整料 长度至多3/4处的点限定;其中,第一活化涂层区域的PGM加载量和第三区域 的PGM加载量都比第二区域的PGM加载量大,并且其中第一活化涂层区域包 含比第三活化涂层区域的活化涂层加载量小的活化涂层加载量。不希望被理论所限制,我们相信本专利技术在NEDC测试循环上和标准的氧化 催化剂或者甚至是由在入口端具有较高PGM加载量的区域组成的两区域氧化 催化剂相比,育旨够获得更好的CO和HC转换,这是因为第三活化涂层区WE 该循环的7賴卩阶段维持"点燃",相反标准的或两区域的氧化催化剂将会"熄火"。 第二活化涂层区域充当热缓冲器,并在NEDC循环的EUDC部分中在高速条件 下提供HC和CO转换。进一步说,在其中第二活化涂层区域包括合适的活化 涂层组分,比如沸石,的实施方案中,所述第二活化涂层区域在该循环的低温 阶段提供HC存储,用于随后在较高、M阶段进行的释放和转换。在特定实施方案中,催化剂基本上不含碱土金属和碱金属,也就是说,催 化剂并不打算用作如下排气系统中的NOx吸附剂(比如在W001/74476中公开 的)在所述排气系统中,废气间歇性的富集以解吸所吸附的NOx,并使用适合 的还原剂将其还原成N2,比如3131调节发动机中的空气-燃料比、在排气阀打开 前将燃油后注入(post-injecting or after-inject本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于稀燃内燃机的排气系统,该系统包括用于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)的催化剂,该催化剂包括流通型衬底整料(10),该衬底整料包括基本上均匀长度的第一活化涂层区域(14)、第二活化涂层区域(18)和第三活化涂层区域(22),其中所述第一活化涂层区域包含至少一种铂族金属(PGM),该PGM负载在增加表面面积的活化涂层组分上,其中第一活化涂层区域在上游端通过所述衬底整料的入口端(12)限定,在下游端(16)通过自所述入口端测量沿所述衬底整料长度小于一半的位点限定;第二活化涂层区域(18)包含至少一种PGM,该PGM负载在增加表面面积的活化涂层组分上,第二活化涂层区域具有基本上均匀的长度并包括从所述入口端测量沿着所述衬底整料长度一半的位点;第三活化涂层区域(22)包含至少一种PGM,该PGM负载在基本上均匀长度的增加表面面积的活化涂层组分上,第三活化涂层区域在下游端通过所述衬底整料的出口端限定,在上游端通过自所述入口端测量沿所述衬底整料长度至多3/4处的位点(20)限定;其中,第一活化涂层区域中的PGM加载量和第三活化涂层区域中的PGM加载量都比第二活化涂层区域中的PGM加载量大,并且其中第一活化涂层区域包含比第三活化涂层区域的活化涂层加载量小的活化涂层加载量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:D贝尔格PR菲利普斯MV崔格
申请(专利权)人:约翰逊马西有限公司
类型:发明
国别省市:GB[英国]

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