排气处理系统技术方案

公开了一种用于具有内燃机的车辆的排放处理系统。该排放处理系统具有ＨＣ－ＳＣＲ催化剂，ＨＣ－ＳＣＲ催化剂包括散布在陶瓷基体上且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属。该系统还具有氧化催化剂，氧化催化剂包括被构造成从ＨＣ－ＳＣＲ催化剂接收排气气流的铂族金属。该系统还具有Ｕ－ＳＣＲ催化剂和柴油颗粒过滤器，Ｕ－ＳＣＲ催化剂或ＤＰＦ中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且Ｕ－ＳＣＲ催化剂或柴油颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示范性实施例涉及排气处理系统，并且更具体地涉及一种用于稀燃内燃 机的排气处理系统。
技术介绍
内燃机制造商研发出发动机控制策略以满足用户的需求并符合关于排放和燃料 经济性的各种规定。一种这样的发动机控制策略包括以稀于化学计量的空燃比操作发动机 从而提高燃料经济性并减少温室气体的排放。这样的操作使用压缩点火式(柴油)发动机 和稀燃火花点火式发动机是可能的。在发动机用稀(过量氧气)空燃比操作时，所得的燃 烧温度较低，从而减少了发动机的NOx排放；但是，由于缺少在稀排气状态下去除NOx的有效 方法，限制了稀操作发动机的商业应用。因此，从柴油和稀燃汽油排气中有效地还原氮氧化 物(ΝΟχ = Ν0+Ν02)对于满足未来的排放标准并提高车辆燃料经济性来说是很重要的。从含有过量氧气的排气供给流中还原NOx排放物对于车辆制造商来说是一种挑 战。举例来说，据估计要符合美国的Bin 5规定可能就需要能够在基于当前预期的发动机 排放NOx水平的FTP (联邦测试程序)循环中有70-90%的NOx转化效率的后处理系统。对 于实际应用，在前述的FTP循环期间出现的低温工作范围(例如200-350°C)以及在高速测 试循环(例如US06联邦测试程序)期间出现的较高温度工作范围(例如450-550°C)中都 必须要保持转化效率。已经提出了用于车辆应用的几种可能的后处理系统。一种方法包括使用后处理系 统，包括在尿素选择性催化还原(U-SCR)催化剂的上游喷射NOx还原剂(例如尿素)以将 NOx还原为N2。使用尿素作为还原剂必须要有用于该辅助流体的尿素分配结构和车载监控 系统，并且可能会由于尿素溶液相对高的凝固点(_12°C)而在寒冷天气的气候条件下具有 潜在的问题。NOx存储催化剂通常需要大催化剂体积、大量的钼族金属以及低硫燃料以用于 有效的存储操作。这样的系统需要定期进行催化剂再生，包括喷射燃料以产生高的排气温 度以及喷射还原剂以再生催化剂存储材料。使用烃的NOx选择性催化还原(HC-SCR)已经作为用于在富氧状态下去除NOx的潜 在的可选方法被广泛研究。离子交换型贱金属沸石催化剂(例如，CU-ZSM5)在典型的车辆 运行状态下(例如< 350°C )通常都活性不够，并且容易因为暴露于二氧化硫和水而降级。 使用钼族金属(例如PVAl2O3)的催化剂在窄的温度区间内有效工作并且对于N2O的生成 有高度的选择性。使用氧化铝支承银(Ag/Al203)的催化设备因为其在具有很多种烃品种的稀排气 状态下选择性地还原NOx的能力而获得关注。在AgAl2O3上使用部分氧化的烃(例如乙醇) 允许在较低温度下还原N0X。但是这样的还原剂在车辆上不可用。AgAl2O3催化剂上的前 述HC-SCR利用轻的烃(例如丙烯、丙烷)和较重的燃料组分烃(例如辛烷、癸烷)作为还 原剂。使用在发电机排气中作为燃烧产物存在的较轻的烃还原NOx在较高温度下发生转化， 但是对于被考虑作为用于实际应用候选的AgAl2O3催化剂来说，NO还原必须被切换至较低温度的区域并且必须将车载燃料用作还原剂。因此，对于车辆以及稀燃式内燃机的其他应用而言，需要一种选择性还原排气供 给流中NOx的有效方法和装置。在转让给本申请相同的受让者并由此通过引用将其全部内容并入本文的美国专 利申请No. 11/533,434,11/533,425和11/533，593中，提供了用于选择性地还原内燃机的 NOx排放物的方法和装置，包括排气后处理系统，排气后处理系统包括银_氧化铝或银_钼 族金属_氧化铝、催化反应设备以及可操作用于将烃还原剂分配到银_氧化铝催化反应设 备上游的排气供给流中的设备。控制系统适合用于确定排气供给流内NOx气体的参数测量 值，并基于NOx气体的参数测量值将烃还原剂分配到银_氧化铝催化反应设备上游的排气 供给流内。这包括确定优选的烃/NOx比；以及，优选地在内燃机的稀操作期间根据优选的 烃/NOx比将烃还原剂分配到银-氧化铝催化反应设备上游的排气供给流内。尽管这些申 请中介绍的排气系统在还原NOx排放物方面是有效的，但是这些结构对于包括有效的尿素 转化和使用、与操作期间可能的尿素泄漏以及冷启动期间的HC排放峰值和排气气味在内 的其他排气系统考虑因素而言可能并不是最优的。尽管上述的每一种排气处理系统和方法都有助于控制与各种内燃机结构以及包 括稀燃操作状态在内的操作方案有关的排放，但是仍然希望提供改进的排放物还原、控制 或其组合的系统和方法。
技术实现思路
在本专利技术的一个示范性实施例中，公开了一种用于具有内燃机的车辆的排放处理 系统。该排放处理系统包括HC-SCR催化剂，HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被 构造成从发动机接收排气气流的非钼族金属催化剂材料。该系统还包括氧化催化剂，氧化 催化剂包括被构造成从HC-SCR催化剂接收排气气流的钼族金属催化剂材料。该系统还包 括U-SCR催化剂和柴油颗粒过滤器，U-SCR催化剂或DPF中的一个被构造成从氧化催化剂 接收排气气流，并且U-SCR催化剂或柴油颗粒过滤器(DPF)中的另一个被构造成从相应一 个接收排气气流。解决方案1、一种用于车辆的排气排放处理系统，包括=HC-SCR催化剂， 所述HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非钼族 金属催化剂材料；氧化催化剂，所述氧化催化剂包括钼族金属催化剂材料并且被构造成从 HC-SCR催化剂接收排气气流；U-SCR催化剂和颗粒过滤器，U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的 一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的另一个被 构造成从相应一个接收排气气流。解决方案2、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中， 所述HC-SCR催化剂中的非钼族金属催化剂材料包括Ag、Ag化合物或Ag合金或者是其组 合，所述陶瓷基体包括氧化铝。解决方案3、如解决方案2中所述的排放处理系统，其中，所 述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce或 Nd、或者是它们的氧化物、或者是它们的合金或者是其组合。解决方案4、如解决方案2中所 述的排放处理系统，其中，所述非钼族金属是包括催化剂重量的大约1-4%的Ag或Ag化合 物。解决方案5、如解决方案4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化 剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的钼族金属。解决方案6、如解决方案5中所述的排放 处理系统，其中，所述钼族金属包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os或Pd、或者是它们的合金，或者是其组合。解决方案7、如解决方案4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中钼 族金属的原子分数与钼族金属的原子分数和Ag或Ag化合物的原子分数之和的比值为钼族 金属和Ag或Ag化合物的组合的原子分数的0.25或更低。解决方案8、如解决方案1中所 述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂包括具有大约为1. 0-4. Og/cm3的催化剂材料 的涂层。解决方案9、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述陶瓷基体包括设置在 基底表面上的涂层。解决方案10、如解决方案9中所述的排放处理系统，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的排气排放处理系统，包括：ＨＣ－ＳＣＲ催化剂，所述ＨＣ－ＳＣＲ催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属催化剂材料；氧化催化剂，所述氧化催化剂包括铂族金属催化剂材料并且被构造成从ＨＣ－ＳＣＲ催化剂接收排气气流；Ｕ－ＳＣＲ催化剂和颗粒过滤器，Ｕ－ＳＣＲ催化剂或颗粒过滤器中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且Ｕ－ＳＣＲ催化剂或颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。

【技术特征摘要】
US 2009-7-14 12/502464一种用于车辆的排气排放处理系统，包括HC SCR催化剂，所述HC SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属催化剂材料；氧化催化剂，所述氧化催化剂包括铂族金属催化剂材料并且被构造成从HC SCR催化剂接收排气气流；U SCR催化剂和颗粒过滤器，U SCR催化剂或颗粒过滤器中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且U SCR催化剂或颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。2.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的非钼族金属催 化剂材料包括Ag、Ag化合物或Ag合金或者是其组合，所述陶瓷基体包括氧化铝。3.如权利要求2中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还 包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce或Nd、或者是它们的氧化物、或者是它 们的合金或者是其组合。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：S任，MC勒克姆，DB布朗，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]