【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于柴油发动机的排气系统。本专利技术还涉及包括排气系统的车辆和涉及处理由柴油发动机产生的废气的方法。
技术介绍
1、柴油发动机产生通常含有至少四种类型的被世界各地的政府间组织立法禁止的污染物的废气排放物：一氧化碳(co)、未燃烧的烃(hc)、氮氧化物(nox)和颗粒物质(pm)。存在各种各样的排放物控制装置，用于处理每种类型的污染物的一种或更多种。通常将这些排放物控制装置作为排气系统的部件进行组合，以保证在将废气排放至环境之前处理所有四种类型的污染物。
2、将柴油发动机，特别是重型(hd)柴油发动机设计以具有改进的燃料经济性。由于这些设计，柴油发动机输出更高水平的氮氧化物(nox)，并且需要用于这样的发动机的排气系统以提供越来越高的nox转化率来满足排放法规。
3、已证实选择性催化还原(scr)是满足柴油发动机，尤其是hd柴油发动机的nox排放要求和法规的有效解决方案。随着对改进的燃料经济性的不断增长的需求，改进scr系统的nox排放减少将允许更高的发动机排出的nox排放物。然而，这样的要求对典型地由柴油氧化催化剂(doc)、催化烟灰过滤器(csf)和scr催化剂组成的目前的排气系统设计是有挑战性的。
4、一种途径是将csf用涂布有scr催化组合物的柴油颗粒物过滤器(dpf)替换，同时保留在下游的流通式scr催化剂。这样的排气系统的实例描述于sae 2014-01-1525中。在过滤器基材上的选择性催化还原催化剂已显示出具有高的nox转化能力(参见sae 2008-01-0072
5、还希望使废气排放物中的一氧化二氮(n2o)的量最小化。美国环境保护署已指出，1磅的一氧化二氮(n2o)对大气变暖的影响是1磅的二氧化碳(co2)的300多倍。一氧化二氮(n2o)还是消耗臭氧的物质(ods)。据估计，一氧化二氮(n2o)分子在被去除或破坏之前在大气中停留约120年。目前用于管理发动机排放物的法规并未限制一氧化二氮(n2o)，因为它作为温室气体(ghg)单独地进行管理。
技术实现思路
1、本专利技术涉及能够特别是在低温(例如在“冷启动”时-由冷态启动柴油发动机时)提供非常高nox的转化率的排气系统。排气系统还可以使在nox还原期间作为副产物产生的n2o的量最小化。
2、本专利技术提供了用于处理由柴油发动机产生的废气的排气系统，其包括：
3、(a)用于氧化一氧化碳(co)和/或烃(hc)的排放物控制装置，其中排放物控制装置包括铂族金属(pgm)和基材，其中铂族金属(pgm)选自铂(pt)、钯(pd)及其组合；
4、(b)用于将氨前体引入废气的喷射器，其在用于氧化一氧化碳(co)和/或烃(hc)的排放物控制装置的下游；
5、(c)第一选择性催化还原催化剂，其在用于将氨前体引入废气的喷射器的下游，其中第一选择性催化还原催化剂包括基材和第一选择性催化还原组合物，其中基材为流通式基材或过滤式基材；
6、(d)第二选择性催化还原催化剂，其在第一选择性催化还原催化剂的下游，其中第二选择性催化还原催化剂包括流通式基材和第二选择性催化还原(scr)组合物；和
7、其中所述排放物控制装置和所述第一选择性催化还原催化剂的至少一个具有过滤式基材。
8、本专利技术人已发现，使用本专利技术的排气系统可以获得优异的nox转化率。已发现通过排气系统提供的nox转化率可以通过以下得以进一步改进：(a)直接在第一选择性催化还原催化剂的上游计量配给nh3气体(特别是在低温)，和/或(b)特别是当废气温度相对低时，加热来自用于氧化一氧化碳(co)和/或烃(hc)的排放物控制装置的废气。本专利技术的排气系统可以在瞬态ftp测试循环下提供>95％ nox转化率，这将会允许柴油发动机满足将来的排放物法规和燃料经济目标。
9、本专利技术还提供了车辆。所述车辆包括柴油发动机和根据本专利技术的排气系统。
10、本专利技术还涉及处理由柴油发动机产生的废气的方法。所述方法包括将由柴油发动机产生的废气传送通过排气系统，特别是根据本专利技术的排气系统的步骤。
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1.用于处理由柴油发动机产生的废气的排气系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述能够电加热的导管为所述用于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)中的至少一者的排放物控制装置的出口与所述第一选择性催化还原催化剂的入口之间的废气导管的一部分。
3.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述用于氧化一氧化碳(CO)和/或烃(HC)的排放物控制装置可以选自(i)柴油氧化催化剂(DOC)，(ii)催化烟灰过滤器(CSF)，(iii)冷启动概念催化剂；(iv)柴油氧化催化剂(DOC)和催化烟灰过滤器(CSF)；以及(v)冷启动概念催化剂和催化烟灰过滤器(CSF)。
4.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述用于氧化一氧化碳(CO)和烃(HC)中的至少一者的排放物控制装置包括冷启动概念催化剂，其中所述冷启动概念催化剂包括负载在基材上的催化材料，其中所述催化材料包括含有贵金属和分子筛的分子筛催化剂。
5.根据权利要求4所述的排气系统，其中所述贵金属包括钯。
6.根据权利要求4所述的排气系统，其中所述分子筛选自小孔分子筛、中孔分子
7.根据权利要求6所述的排气系统，其中所述分子筛为具有由AEI或CHA表示的骨架类型代码(FTC)的骨架结构的小孔分子筛。
8.根据权利要求1所述的排气系统，其中(b)所述喷射器为用于将包含氨前体的溶液引入废气中的液体喷射器。
9.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述第一选择性催化还原组合物包含基于金属氧化物的SCR催化剂制剂、基于分子筛的SCR催化剂制剂或其混合物。
10.根据权利要求9所述的排气系统，其中所述第一选择性催化还原组合物包含基于金属氧化物的SCR催化剂制剂，所述基于金属氧化物的SCR催化剂制剂包含负载在难熔氧化物上的钒或钨或其混合物。
11.根据权利要求9所述的排气系统，其中所述第一选择性催化还原组合物包含基于分子筛的SCR催化剂制剂，所述基于分子筛的SCR催化剂制剂包含过渡金属交换的分子筛。
12.根据权利要求9所述的排气系统，其中所述基于金属氧化物的SCR催化剂制剂包含负载在氧化钛上的钒的氧化物和任选的钨的氧化物，和(b)所述基于分子筛的SCR催化剂制剂包含过渡金属交换的分子筛，其中所述过渡金属交换的分子筛的过渡金属为铁。
13.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述(d)选择性催化还原(SCR)催化剂具有流通式基材，其为流通式整料，其中未涂布的流通式整料具有45至60％的孔隙率。
14.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述第二选择性催化还原组合物包含基于金属氧化物的SCR催化剂制剂、基于分子筛的SCR催化剂制剂或其混合物。
15.根据权利要求14所述的排气系统，其中所述第二选择性催化还原组合物包含基于金属氧化物的SCR催化剂制剂，所述基于金属氧化物的SCR催化剂制剂包含负载在难熔氧化物上的钒或钨或其混合物。
16.根据权利要求14所述的排气系统，其中所述第二选择性催化还原组合物包含基于分子筛的SCR催化剂制剂，所述基于分子筛的SCR催化剂制剂包含过渡金属交换的分子筛。
...【技术特征摘要】
1.用于处理由柴油发动机产生的废气的排气系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述能够电加热的导管为所述用于氧化一氧化碳(co)和烃(hc)中的至少一者的排放物控制装置的出口与所述第一选择性催化还原催化剂的入口之间的废气导管的一部分。
3.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述用于氧化一氧化碳(co)和/或烃(hc)的排放物控制装置可以选自(i)柴油氧化催化剂(doc)，(ii)催化烟灰过滤器(csf)，(iii)冷启动概念催化剂；(iv)柴油氧化催化剂(doc)和催化烟灰过滤器(csf)；以及(v)冷启动概念催化剂和催化烟灰过滤器(csf)。
4.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述用于氧化一氧化碳(co)和烃(hc)中的至少一者的排放物控制装置包括冷启动概念催化剂，其中所述冷启动概念催化剂包括负载在基材上的催化材料，其中所述催化材料包括含有贵金属和分子筛的分子筛催化剂。
5.根据权利要求4所述的排气系统，其中所述贵金属包括钯。
6.根据权利要求4所述的排气系统，其中所述分子筛选自小孔分子筛、中孔分子筛和大孔分子筛。
7.根据权利要求6所述的排气系统，其中所述分子筛为具有由aei或cha表示的骨架类型代码(ftc)的骨架结构的小孔分子筛。
8.根据权利要求1所述的排气系统，其中(b)所述喷射器为用于将包含氨前体的溶液引入废气中的液体喷射器。
9.根据权利要求1所述的排气系统，其中所述第一选择性催化还原组合物包含基于金属氧化物的scr催化剂制...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·纳塞里，C·艾丁，S·马拉，R·康韦，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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