包括NOx储存催化剂和催化烟灰滤清器的排气系统技术方案

一种用于柴油发动机车辆的排气后处理系统，该系统包括NOx储存催化剂(NSC)和跟随在其下游方向的催化烟灰滤清器(CSF)，其中所述CSF包括氧化催化剂，所述氧化催化剂包括富钯重量比的铂和钯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括NOx储存催化剂和催化烟灰滤清器的排气系统本专利技术涉及用于柴油发动机车辆的排气后处理系统，该系统包括NOx储存催化器(NSC)和跟随在其下游方向的催化烟灰滤清器(CSF)。柴油发动机以某些优点而闻名，这些优点包括低燃料消耗量、高扭矩、以及低一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)排放。然而，虽然柴油发动机倾向于比汽油发动机产生更少量的管制排放物，但它们也与一些更难处理的排放物联系一起，特别是氮氧化物(N0X，主要是NO和NO2)和颗粒物(PM)。内燃发动机的另一种管制污染物是非燃烧的或未燃烧的(包括部分燃烧的)烃(HC)。减少发动机排放的方法主要有两种，第一种是发动机设计和管理，第二种是排气后处理。通过研究与开发处理管制排放物的催化方法，排气后处理已经有了很大的发展，并且在与电子发动机管理一起使用时通常能够满足现行排放标准。尽管如此，不断提高的排放规定，结合从环境和全球变暖角度而言要减少燃料消耗和相关的CO2排放的压力，仍不断 对发动机和后处理系统的设计提出挑战。历史上，为车用柴油发动机引入的最早催化后处理是包括沉积在流通式陶瓷或金属蜂窝基材上的钼族金属催化剂(通常为钼)的柴油机氧化催化剂(D0C)。这类DOC能有效地氧化CO和HC，目前被广泛使用。另外，这类DOC可通过同时氧化吸附在碳质颗粒上的(烃的)挥发性有机组分而有效地减少大部分PM。往往被称作稀燃NOx阱或NOx吸附催化剂(NAC)的串接(in-line) NOx储存催化剂(NSC)的使用目前在稀燃内燃发动机的排气后处理系统中是众所周知的。可能最早的专利公开是Toyota的EP0560991，其记述了怎样通过弓I入与NOx反应形成硝酸盐的材料(如氧化钡)和NOx转化催化剂(如钼)来构造NOx储存单元。通过调节燃料/空气比(通常称作“拉姆达”或λ)到化学计量比例(λ=1)或浓燃比例(入〈1)来周期性地再生所述吧(。在浓燃偏移(rich excursion)期间，发动机管理提供高浓度的HC，以清除所述NSC中储存的N0X。同时通过与所述催化剂接触将释放的NOx还原成氮气。浓燃清除事件(rich purge event)也可称作NSC再生事件。PM从柴油机排气中的去除通常由某种形式的滤清器或部分滤清器(partialfilter)来实现。在专利文献中已经提出了大量的滤清器设计。目前，现有技术的滤清器是载有PM燃烧催化剂的陶瓷或陶瓷样壁流滤清器，通常称作催化烟灰滤清器(CSF)。人们提出了 CSF的许多变体，包括用NOx储存催化剂涂覆滤清器。现有技术的CSF在滤清器前部带有DOC型涂层区而在滤清器后部带有轻负载区(lower-loaded zone)。通常，两个区都是Pt基的。已经提出了用于柴油机发动机车辆的后处理系统的一种设计，其包括NSC和在其之后的CSF。这种设计在我们的W02008/075111中有说明，其内容连同其中的参考文献都并入本文。但是，实验证明很难以比较简单和比较便宜的系统满足即将到来的EU6和US Tier2Bin 5的排放规定。EP1536111公开了一种在内燃机工作期间，特别是在所述发动机的浓燃操作期间，从排气中除去甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)的设备和方法，其中所述设备包括用于发动机参数调整的装置、用于NOx还原的包括NOx还原催化剂的装置、和用于还原发动机排气中的甲烷和一氧化二氮的催化剂。在一个优选实施方案中，使用了包括钯和二氧化铈或二氧化锆组分作为颗粒滤清器上的氧存储组分的氮存储还原型催化剂，其中钯用于还原甲烷。本专利技术的专利技术人注意到，用于现代的轻型柴油发动机的排气后处理的一个困难来自低排气温度，特别是在涡轮增压机下游，所述涡轮增压机从排气流中抽取能量从而进一步降低所述气体温度，这将导致催化剂起燃(light-off)困难。他们还注意到，这样的低温度会加重CSF氧化总HC的困难，特别是由于NSC再生所产生的HC有一部分为甲烧，且甲烷构成在再生期间离开NSC的HC的一大部分。在正常工作条件下甲烷由于其高起燃温度而难以在NSC和CSF上氧化。对于具有位于通道上的Pt催化剂的传统CSF，起燃温度(定义为50%浓度的甲烷反应了的温度)在400°C左右。轻型柴油发动机一般在CSF中不产生这样的温度。轻型柴油机车辆的排气温度只在高速或高负荷行车条件下才到达此区域。因此仍需控制NSC和CSF型系统中的总HC。为避免疑义，NSC用在这里不包括被称作被动NOx吸附器的设备我们将例如W02008/047170作为对这样一种被动NOx吸附器的举例说明。因此，本专利技术提供一种用于柴油发动机车辆的排气后处理系统，该系统包括NOx储存催化剂(NSC)和跟随在其下游方向的催化烟灰滤清器(CSF)，其中所述CSF包括氧化催化齐U，所述氧化催化剂包括富钯重量比的钼和钯。所属领域技术人员将可理解，位于传统CSF上的DOC型涂层在发生NSC再生事件的条件下不会氧化大量的甲烷。此外，本专利技术还提供一种用于在NSC再生事件期间后处理来自包括排气后处理系 统的车用柴油发动机的排气的方法，其中所述排气后处理系统包括NOx储存催化剂(NSC)和跟随在其下游方向的催化烟灰滤清器(CSF)，所述方法包括在所述再生事件期间使来自所述NSC的排气从包括富钯重量比的钼和钯的氧化催化剂之上通过。可取地，将所述氧化催化剂作为部分的、分层的或分区的涂层施加到所述CSF，不过在整个所述CSF上(例如向所有出口通道)施加涂层也包括在本专利技术的范围之内。就分区的涂层来说，可取的是所述涂层的其余部分为能够在普通的稀燃工作条件下(即不是在浓燃再生事件期间)氧化CO和HC的传统的CSF催化剂。在优选实施方案中，所述CSF包括含入口通道和出口通道的壁流滤清器。在一个实施方案中，所述入口通道包括钼基氧化催化剂而所述出口通道包括富钯的Pt:Pd氧化催化剂。或者，可以将所述氧化催化剂布置在一个由所述滤清器的出口端在下游端限定的下游区域，其中所述滤清器的入口端包括一个由所述滤清器的入口端限定的上游区域且其中所述上游区域为钼基氧化催化剂。这种配置可以与壁流滤清器或任何其它滤清器配置结合使用。布置在入口区域或涂覆在壁流滤清器的入口通道上的传统的钼基CSF催化剂位于布置在出口区域或涂覆在出口通道上的富Pd催化剂上游的配置是有利的，原因在于它能提供更好的热管理并由此提高所述排气后处理系统的效率。特别是，浓燃再生事件产生升高的排气温度。相应地，由于所述滤清器总体上与温度升高的排气接触，所以富Pd催化剂的位置不受温度限制。但是，在一般的稀燃发动机操作(即，再生事件之间)期间排气温度较低，因此钼基催化剂的活性受温度限制。从而，优选将Pt基催化剂设置在一个其在冷启动之后可以尽可能快地实现一氧化碳和烃起燃并可用于处理高速行车时(例如MVEG-B驾驶周期中的EUDC部分)排放的排气的位置。在所述滤清器以钼基氧化催化剂为特征的实施方案中，优选所述钼基氧化催化剂以富钼的Pt:Pd重量比包括钮I。所述向壁流滤清器及其它滤清器基材上施加涂层以获得部分的、分层的或分区的涂层可以通过所属领域技术人员已知的方法来实现，参见例如我们的W099/47260或我们在2011年I月4日提交的国际专利申请PCT/GB2011/05000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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AF奇费伊，GM布朗，
申请(专利权)人：约翰逊马西有限公司，
类型：发明
国别省市：