具有空气喷射器的排气纯化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种包括两个催化子系统的排气纯化系统，其中第一催化子系统用于转化NOx、HC、CO和任选地PM，且第二子系统用于转化CO。第二子系统位于第一催化子系统的下游处。空气喷射器位于第一催化子系统与第二催化子系统之间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有空气喷射器的排气纯化系统


[0001]本专利技术涉及一种排气纯化系统，包括两个子系统和一个处于适当位置处的空气喷射器，为具有相对小的发动机尺寸且在高速和/或高负荷情况期间在接近油门全开(wide
‑
open throttle)的条件下产生超高CO排放物的车辆提供简单但稳健的解决方案。
[0002]专利技术背景
[0003]多年来，使用排气纯化系统减少来自具有以汽油或柴油为燃料的发动机的内燃机的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、微粒物质(PM)和其他排放物。最近，出现的环境问题如雾霾(haze)和烟雾变得越来越具有挑战性，特别是在发展中国家。在许多国家中已经要求或将要要求更严格的排放标准，从而通过进一步限制排放物如CO、HC、NOx和PM等改善环境条件。
[0004]在美国，在2012年3月22日，加利福尼亚州空气资源委员会(the State of California Air Resources Board，CARB)通过了由2017年及随后的车型年“LEV III”轿车、轻型卡车和中型车辆的新排气标准，其包括3mg/英里的排放限制，且只要各种过渡性评审认为可行，随后可引入1mg/mi。
[0005]从2014年9月1日起，欧洲的排放法规(Euro 6)要求控制由柴油和汽油(强制点火)轿车排放的颗粒数。对于汽油欧盟轻型车辆，允许的限制是：1000mg/km CO；60mg/km NOx；100mg/km的总碳氢化合物(THC)，其中<68mg/km为非甲烷碳氢化合物(NMHC)；以及4.5mg/km PM(仅对于直喷发动机)。Euro 6设定颗粒数(PN)标准限值为6*10
11
km
‑1，尽管原始设备制造商可要求在2017年之前限值为6*10
12
km
‑1。在实际意义上，立法规定的微粒范围为23nm至3μm。
[0006]在2016年12月23日，中华人民共和国环境保护部(MEP)公布了轻型车辆排放物的China 6限值和测量方法的最终立法(GB18352.6
‑
2016；以下称为China 6)，其比China 5排放标准更严格。特别地，China 6b的目标是将THC和CO排放物由China 5水平降低50％，以及将NOx排放物降低42％。此外，China 6b并入一氧化二氮(N2O)和PN的限值，并采用车载诊断(OBD)要求。此外，还实施了应在世界统一轻型车辆测试周期(World Harmonized Light
‑
duty Vehicle Test Cycle，WLTC)下测试。
[0007]WLTC包括许多急剧的加速和长时间的高速要求。对于要求高功率输出的具有相对小发动机或重重量的车辆导致在富燃(空燃比，A/F<14.65)条件下长时间(例如>5秒)“开路”情况(因为需要将燃料桨一直推下去)。这些条件下产生的过量CO使得排放控制困难。催化剂中的储氧组分变得不足以处理该“A/F富”情况，无论可以使用多大的催化剂体积。一个解决方案是将标准改为较贫的偏向，以由空气提供较多氧气来转化CO。这需要时间和微妙的平衡，否则会出现“贫NO
x”问题，因为过多氧气可与NO竞争吸收点，并延缓NO
x
的转化。
[0008]许多目前车辆中的发动机正面临着巨大挑战，尤其是不能满足CO、HC、NOx和PM等的排放物的标准。改变发动机设计、燃料喷射压力和/或先进的发动机管理系统可以用作潜在的解决方案，然而，该类解决方案相当复杂，昂贵且耗时。
[0009]因此，希望开发一个简单且成本有效的解决方案，以实现排放目标并形成较清洁
的环境。
[0010]在20世纪70年代，在TWC的专利技术之前，通过O2传感器和A/F反馈控制，许多车辆标定为富燃标准，并具有空气喷射器系统以满足CO/HC标准。然而，由于氧气和NO
x
对贵金属的竞争性吸收，该空气喷射系统面临着转化NO
x
的困难。该系统也被认为不能充分处理来自发动机的PM。
[0011]美国专利No.9,376,949公开了一种用于控制汽油发动机的贫燃操作期间的NOx排放物的选择性催化还原(SCR)系统。该系统包括与发动机紧密连接的起燃(light
‑
off)催化剂、位于起燃催化剂下游的SCR催化剂、位于起燃催化剂与SCR催化剂之间的还原剂引入系统以及位于起燃催化剂与还原剂注入位置之间的空气喷射系统以在指定发动机条件下将空气注入排气料流，从而冷却和改善SCR催化剂的持久性。增加空气喷射器是为了保护SCR催化剂以防不利条件。该系统是为了控制汽油发动机的贫燃操作期间的NOx排放物，且它对排放物中的CO和PM，尤其是对汽油发动机在富A/F条件下的排气的控制能力较差。
[0012]美国专利No.6,477,831介绍了一种设备，它含有电加热器、用于氧化排气中的CO和H2的位于电加热器上或其下游的第一氧化催化剂以及第二氧化催化剂，第二氧化催化剂也为第一氧化催化剂或位于其下游以氧化排气中的HC。在设备中增加设置空气喷射器，以增加CO和H2的氧化量且因此增加由第一氧化催化剂化学产生的热量，由其加快其达到电加热器以外的第二氧化催化剂的HC起燃温度。然而，该解决方案控制排放物中的NO
x
和PM，特别是在富A/F条件下的汽油发动机的排气的能力较差。
[0013]因此，为了满足目前政府的排放物法规，需要一种用于来自富A/F条件下的汽油发动机的排气的排气纯化系统，该系统可以控制CO、HC、PM的排放，特别是超高CO排放物，并且不会负面影响NOx转化。
[0014]专利技术概述
[0015]本专利技术的一个目的是提供一种排气纯化系统，其可有助于移除一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和微粒物质(PM)而不损害氮氧化物(NOx)的转化。
[0016]本专利技术的第一方面涉及一种排气纯化系统，包括用于转化NOx、HC、CO以及任选地PM的第一催化子系统，用于转化CO的第二催化子系统；以及空气喷射器，其中第二催化子系统位于第一催化子系统的下游，空气喷射器位于第一催化子系统和第二催化子系统之间。
[0017]本专利技术的第二方面涉及一种用于处理来自发动机的排气的方法，包括(i)提供根据本专利技术的第一方面的排气处理系统，和(ii)将来自发动机的排气引导通过该排气处理系统。
[0018]附图简述
[0019]图1是显示根据一个或多个实施方案的排气纯化系统的示意图。
[0020]图2是显示根据一个或多个实施方案的排气纯化系统的示意图。
[0021]实施方案的描述
[0022]在描述本专利技术的数个示例性实施方案之前，应理解本专利技术不限于以下描述中阐述的结构细节或工艺步骤。本专利技术能够具有其他实施方案且能够以各种方式实施或进行。
[0023]关于本公开内容中使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排气纯化系统，包括用于转化氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)；以及任选地微粒物质(PM)的第一催化子系统，用于转化CO的第二催化子系统；以及空气喷射器，其中第二催化子系统位于第一催化子系统的下游，空气喷射器位于第一催化子系统和第二催化子系统之间。2.根据权利要求1的排气纯化系统，其中第二催化子系统包括一种或多种选自由如下组成的组的催化剂：贱金属氧化物(BMO)催化剂、三效转化(TWC)催化剂和四效转化(FWC)催化剂、柴油氧化催化剂(DOC)。3.根据权利要求1或2的排气纯化系统，其中第一催化子系统包括一种或两种选自由TWC催化剂和FWC催化剂组成的组的催化剂。4.根据权利要求3的排气纯化系统，其中第一催化子系统包括处于紧密连接位置的TWC催化剂和处于地板下位置的FWC催化剂，第二催化子系统包括BMO催化剂或DOC。5.根据权利要求4的排气纯化系统，其中将BMO催化剂或DOC涂覆于选自由蜂窝状基材、泡沫基材和消声器组成的组的载体上。6.根据权利要求2
‑
5中任一项的排气纯化系统，其中TWC催化剂包括铂族金属(PGM)、储氧组件(OSC)和难熔金属氧化物载体；FWC包括铂族金属(PGM)、储氧组件(OSC)、难熔金属氧化物载体和微粒过滤器。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春雨，陈效林，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：