專利名稱：用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，更特別地，用于柴油(壓縮點火式))發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括NOx吸附催化劑(NAC)和利用含氮還原劑進行氮氧化物(NOx)的選擇性催化還原(SCI )的催化劑。
背景技術(shù)：
NAC例如從美國專利No. 5，473，887(將其全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文)中已知，其設(shè)計為從稀薄的排氣(λ > 1)中吸附氮氧化物(NOx)并且在排氣中的氧濃度降低時釋放出Ν0Χ。釋放出的NOx可以在NAC自身的或者位于NAC下游的催化劑成分(例如，銠) 的促進下利用合適的還原劑(例如，柴油燃料)還原為Ν2。在實際中，間歇地響應(yīng)于所計算的NAC的剩余NOx吸收能力，氧濃度被調(diào)節(jié)到期望的氧化還原成分，例如調(diào)節(jié)到比正常的發(fā)動機運行操作濃(但是化學(xué)當(dāng)量或λ = 1的成分仍然稀薄)、化學(xué)當(dāng)量成分或富含化學(xué)當(dāng)量的成分(λ < 1)。氧濃度能夠通過大量手段來調(diào)節(jié)，例如節(jié)流、在例如排氣沖程期間注射附加的碳?xì)淙剂系桨l(fā)動機氣缸中或者直接注射碳?xì)淙剂系桨l(fā)動機歧管下游的排氣中。柴油機中更高級的共軌燃料噴射系統(tǒng)能夠用來非常精確地對燃料進行計量，以調(diào)節(jié)排氣成分。典型的NAC配方包括催化氧化成分(例如，鉬)、NOx-存儲成分(例如，鋇)、以及還原催化劑(例如，銠)。對于該配方，對來自稀薄排氣的NOx-存儲通常給定的一個作用原理是NO+1/2 — NO2(1)；和Ba0+N02+1/202 — Ba(NO3)2(2)其中，在反應(yīng)(1)中，一氧化氮與氧在鉬的活性氧化地點發(fā)生反應(yīng)，以形成N02。反應(yīng)( 涉及通過無機硝酸鹽形式的存儲材料來吸附no2。在氧濃度較低和/或溫度升高的情況下，硝酸鹽類變得在熱力學(xué)上不穩(wěn)定并分解，從而根據(jù)下面的反應(yīng)式C3)產(chǎn)生NO或N02。在存在合適的還原劑的情況下，這些氮氧化物隨后被一氧化碳、氫和碳?xì)浠衔镞€原為隊，這可以在還原催化劑上方發(fā)生(見反應(yīng)式 G))。Ba (NO3) 2 — Ba0+2N0+3/202或者Ba(NO3)2 — Ba0+2N02+l/202(3)；和N0+C0 — 1/2N2+C02 (以及其他反應(yīng))(4)在上面的反應(yīng)(1)至中，反應(yīng)的鋇類給定為氧化物。然而，應(yīng)當(dāng)理解，在存在空氣的情況下，大部分的鋇是碳酸鹽或者可能是氫氧化物的形式。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)Τ搜趸镏獾匿^類相應(yīng)地修改上述反應(yīng)方案。同樣，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)Τ虽^之外的NOx吸收劑成分(例如其他堿土金屬或堿性金屬)修改反應(yīng)方案。對環(huán)境越來越多的關(guān)注以及升高的油價導(dǎo)致對機動車和輕型商業(yè)車輛引入更大量的柴油發(fā)動機。當(dāng)前，排放控制規(guī)定包括對“煙塵”或顆粒物(“PM”)以及CO、碳?xì)浠衔?“HC”)和NOx的嚴(yán)格控制。對于PM的控制，已經(jīng)清楚，需要過濾器或捕集器來將PM從流動的排氣中去除。一種形式的過濾器是公知的壁流式過濾器，其構(gòu)造對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是公知的。實際的壁流式過濾器是通常對Ν02/ΡΜ反應(yīng)催化的，其通常使用降低PM燃燒溫度的催化劑和/或能夠?qū)ε艢庵械腘O到NO2的轉(zhuǎn)化進行催化的氧化催化劑。WO 01/12320公開了一種用于燃燒式發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的壁流式過濾器，其包括 含有例如鉬族金屬的氧化催化劑，其位于敞口的上游通道的上游端的基本不可滲透氣體的區(qū)域；和所述氧化催化劑下游的氣體可滲透過濾器區(qū)域，用于捕集煙塵。該過濾器的下游通道可以包括NOx吸收劑催化劑(NAC)，并且可選地包括位于NAC下游的選擇性催化還原 (SCR)催化劑。WO 2004/022935公開了一種用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，其包括氮氧化物 (NOx)吸收劑；用于利用NOx特定的反應(yīng)物(例如氨)對NOx的選擇性催化還原(SCR)進行催化的催化劑；第一裝置，其用于將NOx特定的反應(yīng)物或其先期物質(zhì)(例如，尿素)引入到 SCR催化劑上游的排氣中；以及用于控制NOx特定的反應(yīng)物或其先期物質(zhì)經(jīng)由第一引入裝置到排氣中的引入的裝置，其中SCR催化劑設(shè)置在NOxK收劑的上游，并且可選地設(shè)置有所述NOx吸收劑，并且其中所述控制裝置布置為僅當(dāng)SCR催化劑為活性時才經(jīng)由第一引入裝置將NOx特定的反應(yīng)物或其先期物質(zhì)引入到排氣中，由此，基本防止了 NOx特定的反應(yīng)物向大氣的排放。US 7062904公開了過濾器，該過濾器在過濾元件的入口側(cè)涂有NOx吸附劑/催化劑，并且在過濾元件的出口側(cè)涂有SCR催化劑。所述吸收劑/催化劑優(yōu)選濃化其不吸收的 NOx中的NO2與NO的比。從說明書中能夠清楚，催化劑能夠與NOx吸附劑組合，或者能夠與 NOx吸附劑分開且位于其上游其不能夠既與NOx吸附劑組合又位于NOx吸附劑上游。DE 102005005663A1公開了一種壁流式過濾器，其可以載有NOx捕集器、或者NOxK 收催化劑(NAC)、位于入口單元上的涂層、以及位于出口單元上的SCR催化劑涂層。不清楚該設(shè)計是否已經(jīng)商業(yè)化。DE 102005005663A1中公開的壁流式過濾器的問題在于，其能夠在NAC再生之后導(dǎo)致氨的排放增加，并且在處理冷起動排放物(例如，來自新歐洲行駛循環(huán)測試(New European Drive Cycle, NEDC)的第一 ECE循環(huán)的冷起動)時較差?，F(xiàn)在，本申請已經(jīng)研發(fā)了一種緊湊的四路轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，即能夠處理碳?xì)浠衔?、一氧化碳、顆粒物和氮氧化合物，該系統(tǒng)減少或克服了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一基底單塊，所述第一基底單塊包括用于對一氧化氮(NO)進行氧化的催化劑，所述第一基底單塊的下游是第二基底單塊，所述第二基底單塊是具有入口通道和出口通道的壁流式過濾器，其中所述入口通道包括NOx吸收劑催化劑(NAC)，所述NOx吸收劑催化劑包括催化氧化成分，并且所述出口通道包括利用含氮還原劑對氮氧化物進行選擇性催化還原(SCR)的催化劑。通過將壁流式過濾器上包括催化氧化成分的NAC與SCR成分組合在一起(可選地，與下面描述的清潔催化劑一起)，所述系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)更高效地在整體上處理HC、C0、PM和N0X。這么認(rèn)為的其中一個原因在于，與NAC位于設(shè)置在壁流式過濾器上游的單獨的基底單塊上的系統(tǒng)相比，在NAC功能上產(chǎn)生的放熱能夠?qū)⒈诹魇竭^濾器保持在更高的溫度下。該效果的益處在于，更高的溫度促進了 NO2中的被動PM轉(zhuǎn)化，并且主動PM燃燒的燃料損耗較少，這是因為將壁流式過濾器升高到在氧氣中進行PM燃燒所必需的溫度所需的能量較少。其還有益于總體上的NOx轉(zhuǎn)化，因為一旦達到溫度，那么壁流式過濾器上的NAC 和SCR催化劑能夠保持在用于有利的NOx轉(zhuǎn)化活動的溫度范圍，即壁流式過濾器的相對較高的熱容量能夠消除排氣系統(tǒng)中的溫度極值。這對于排氣溫度可能在整個驅(qū)動循環(huán)內(nèi)波動的輕型柴油發(fā)動機車輛是特別有益的，特別是在ECE和在實況駕駛條件下，一般地當(dāng)駕駛員從加速踏板上提起腳時，對發(fā)動機的燃料供給被切斷，從而降低排氣溫度。在實際中，通過將NAC與發(fā)動機管理裝置產(chǎn)生的濃化排氣間歇地接觸和/或通過將還原劑引入到發(fā)動機下游的排氣中來再生NAC。這種濃化促進了吸收的NOx的解吸以及存在的還原催化劑(例如，銠或鈀)上的NOxW還原。然而，濃化的排氣還從NAC的氧化催化成分上的NOx產(chǎn)生氨(NH3)，產(chǎn)生的NH3變得吸附在下游的SCR催化劑上，并可用于在稀薄的排氣條件下從NAC溜走的NOx的NOx還原。在一個實施方式中，壁流式過濾器的入口通道包括設(shè)置在NAC的下游的SCR催化劑。SCR催化劑能夠作為壁流式過濾器上的單獨的涂層存在，或者SCR催化劑能夠與壁流式過濾器成一體，例如SCR催化劑能夠作為鹽溶液浸入到初始(virgin)壁流式過濾器的材料中，或者SCR催化劑能夠與形成基底單塊的結(jié)構(gòu)的成分結(jié)合，該基底單塊然后被擠壓成通流的單塊，并且在干燥和煅燒之后，通道的交替端部以基底單塊一端處的寬的網(wǎng)格圖案布置被堵住，并且未封堵的通道在其相反端以相似的布置被交替地封堵。該后一種布置需要干燥和煅燒之后的擠壓的孔隙度足以起到壁流式過濾器的作用，即基底單塊的孔隙度至少為40%，例如至少45% (如50% )，或者至少55%，或者達到70%。從擠壓類型的SCR通流基底得到的壁流式過濾器在2008年1月23日提交的、名為“催化過濾器”的本申請人的英國專利申請No. 0801161. 1中進行了描述。在進行涂覆的情況下，并非每個入口單元都需要這樣涂覆，但是目前優(yōu)選對每個單元都進行涂覆。每個涂層的幾何比方便地是約50 50，但是其他比也可以使用。如果入口單元和/或出口單元需要，也可以將其他催化劑功能并入。特別地，如下面所描述的，可以在過濾器的出口單元上或者在設(shè)于過濾器下游的單獨的基底上涂覆清潔催化劑，例如相對低載的鍍鉬氧化鋁催化劑，如< 5gft_3Pt。適當(dāng)?shù)耐繉优浞?一般稱作“載體涂料(washcoats) ”)設(shè)計成避免或減少壁面處的孔隙堵塞或者在壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔隙之間相互連接的孔隙堵塞。結(jié)果，利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可用的區(qū)域涂覆技術(shù)(例如，見EP 1064094)從壁流式過濾器的一端引入到通道中的催化劑(例如SCR催化劑)可以移動通過過濾器的孔隙結(jié)構(gòu)，從而坐落在壁結(jié)構(gòu)的孔隙內(nèi)， 或者甚至出現(xiàn)在壁流式過濾器的相反“端”的通道的表面。接下來通過采用適當(dāng)?shù)妮d體涂料配方，能夠利用SCR催化劑(通過將SCR催化劑載體涂料從下游的過濾器側(cè)，即從壁流式過濾器的相反端引入到壁流式過濾器中)對用于入口過濾器側(cè)的通道的下游端進行區(qū)域涂覆。隨后，能夠?qū)θ肟趩卧纳嫌味螒?yīng)用NAC涂覆?？梢源嬖诨蛘卟淮嬖谕繉拥闹丿B。如果存在重疊的話，則NAC涂層覆蓋SCR涂層。根據(jù)實施方式，壁流式過濾器包括從入口端延伸到出口端的長度，其中NAC從壁流式過濾器長度的30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第一區(qū)域內(nèi)，并且上游區(qū)域端由壁流式過濾器入口端限定。SCR催化劑可以從壁流式過濾器長度的30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第二區(qū)域內(nèi)，并且下游端由壁流式過濾器出口端限定，且第一區(qū)域和第二區(qū)域能夠重疊。在替代性實施方式中，NAC和SCR催化劑如本申請人的W002/068099中所描述地
結(jié)合在同一催化劑中。壁流式過濾器可以具有任何適當(dāng)?shù)膯卧芏?，這取決于使用場合。在柴油排氣系統(tǒng)中使用的典型單元密度為每平方英寸100-400個單元。壁流式過濾器本身可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑巛狼嗍?、碳化硅或鈦酸鋁等。在一個實施方式中，NO氧化催化劑是支撐在適當(dāng)?shù)哪突鹧趸镏紊系难趸呋瘎?，例如含有鉬或者鉬和鈀兩者?？商娲兀梢允荖AC。理想地，這種NO氧化催化劑成分靠近發(fā)動機安裝，例如安裝在排氣歧管中，或者安裝在排氣歧管和渦輪增壓器之間。壁流式過濾器可以設(shè)置在NO氧化催化劑的直接下游，例如設(shè)置在同一個罐或殼體中，或者壁流式過濾器可以設(shè)置在更下游，例如設(shè)置在車輛上的底板位置。在氧化催化劑的情況下，NO氧化足以輔助過濾器上的被動PM燃燒。NO氧化催化劑的氧化催化劑和NAC實施方式均有助于改善總體的HC和CO轉(zhuǎn)化(否則的話，它們可以與過濾器中的NOx存儲相干涉)，并且將 NO轉(zhuǎn)化為NO2且用于NOx更高效地吸附成為過濾器上的NAC上的硝酸鹽。能夠看到，通過比較圖4A和圖4B，用于利用SCR進行的NOx還原的NH3的大部分在上游NAC上產(chǎn)生。上游NO氧化催化劑的另一個益處在于提高了冷起動污染物轉(zhuǎn)化，例如在MVEG-A 循環(huán)期間(或者新歐洲駕駛循環(huán)(NewEuropean Driving Cycle，NEDC))，這是因為壁流式過濾器通常比第一基底單塊具有更高的熱容量。除了將第一基底單塊設(shè)置成更靠近發(fā)動機以使傳熱最大化之外，第一基底單塊的熱容量還可以選擇為實現(xiàn)NO氧化催化劑的快速點燃， 例如使用金屬單塊或較小的基底來改善傳熱。另外，上游NO氧化催化劑的使用幫助改善了相對較高溫度下的主動過濾器再生控制，因為位于NO氧化催化劑和過濾器之間的熱耦合能夠被用來確保正確的條件得到了滿足；不適當(dāng)?shù)目刂颇軌驅(qū)е逻^濾器過熱，從而引起過度的熱老化和催化劑活性隨時間的相應(yīng)喪失。第一基底單塊可以是通流式基底單塊，或者是局部過濾器，如EP 1057519或WO 01/080978中所描述的。在優(yōu)選實施方式中，壁流式過濾器的出口通道包括用于轉(zhuǎn)化氨和/或碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉拇呋瘎?。這具有如下優(yōu)點稀薄運轉(zhuǎn)或者主動或被動過濾器再生期間的氨泄漏或碳?xì)浠衔锘蛞谎趸寂欧盼锬軌虮晦D(zhuǎn)化。在一個實施方式中，清潔催化劑設(shè)置在壁流式過濾器出口端在下游端限定的具有基本統(tǒng)一長度的區(qū)域中?？商娲兀鍧嵈呋瘎┛梢栽O(shè)置在覆蓋SCR催化劑的單獨層中。在特定實施方式中，SCR催化劑從壁流式過濾器長度的30-65%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第二區(qū)域內(nèi)，其中第二區(qū)域的上游端由第一區(qū)域的下游端限定，并且清潔催化劑從壁流式過濾器長度的5-40%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第三區(qū)域內(nèi)，其中第三區(qū)域的上游端由第二區(qū)域的下游端限定，并且在下游端由壁流式過濾器的出口端限定。在實施方式中，用于在本發(fā)明中使用的清潔催化劑是相對低載的鍍鉬氧化鋁催化劑。用于在本發(fā)明中使用的NAC催化劑可以從由至少一種堿土金屬、堿性金屬和稀土金屬構(gòu)成的組中選擇，所述金屬或其中的每種可選地支撐在耐火氧化物上。用于在本發(fā)明中使用的SCR催化劑可以從由下列各項構(gòu)成的組中選擇過渡金屬 /沸石，以及Cu、Hf、La、Au、In、V、鑭系元素和VIII族過渡金屬(例如Fe)中的至少一種， 它們支撐在耐火氧化物上。適當(dāng)?shù)哪突鹧趸锇ˋl203、Ti02、Ce02、Si02、&O2和含有它們中的兩個或更多個的混合氧化物。非沸石的催化劑還可以包括鎢氧化物。根據(jù)第二方面，提供了一種具有第一通道和第二通道的壁流式過濾器，其中第一通道包括具有催化氧化成分的NOx吸收劑催化劑(NAC)，并且第二通道包括利用含氮還原劑進行氮氧化物(NOx)的選擇性催化還原(SCR)的催化劑，其中第二通道包括用于轉(zhuǎn)化氨和/ 或碳?xì)浠锖鸵谎趸嫉那鍧嵈呋瘎?。?yīng)當(dāng)注意到，根據(jù)本發(fā)明第二方面的壁流式過濾器適于在根據(jù)本發(fā)明的第一方面中使用。因此，上面關(guān)于本發(fā)明的第一方面論述的壁流式過濾器的特征等同地適用于本發(fā)明的第二方面。優(yōu)選地，清潔催化劑設(shè)置于在一端由包括SCR催化劑的通道的入口端限定的具有基本統(tǒng)一長度的區(qū)域中。 在第一實施方式中，清潔催化劑設(shè)置在覆蓋SCR催化劑的單獨層中，其中SCR催化劑作為壁流式過濾器上的單獨的涂層存在，或者SCR催化劑能夠與壁流式過濾器成一體， 例如SCR催化劑能夠作為鹽溶液浸入到初始壁流式過濾器的材料中，或者SCR催化劑與形成基底單塊的結(jié)構(gòu)的成分結(jié)合，該基底單塊然后被擠壓成通流的單塊，并且在干燥和煅燒之后，通道的交替端部以基底單塊一端處的寬的網(wǎng)格圖案布置被堵住，并且未封堵的通道在其相反端以相似的布置被交替地封堵。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的第二實施方式，壁流式過濾器包括從第一端延伸到第二端的長度，其中NAC從壁流式過濾器長度的30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第一區(qū)域內(nèi)，并且上游區(qū)域端由壁流式過濾器的第一端限定，SCR催化劑從壁流式過濾器長度的 30-65%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第二區(qū)域內(nèi)，其中第二區(qū)域的上游端由第一區(qū)域的下游端限定，并且清潔催化劑從壁流式過濾器長度的5-40%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第三區(qū)域內(nèi)，其中第三區(qū)域的上游端由第二區(qū)域的下游端限定，并且在下游端由壁流式過濾器的第二端限定。排氣系統(tǒng)能夠用來處理來自稀燃內(nèi)燃發(fā)動機、特別是車輛的稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排放物，所述發(fā)動機包括稀燃汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機，如輕型柴油(由相關(guān)的立法限定)車輛。


為了能夠更全面地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一方面的排氣系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第二方面的壁流式過濾器的示意圖；圖3是示出對于根據(jù)本發(fā)明第一方面的系統(tǒng)，在NEDC循環(huán)的反復(fù)ECE循環(huán)上實現(xiàn)的NOx轉(zhuǎn)化的圖，該系統(tǒng)裝配于在滾動路面發(fā)動機測力計上運行的輕質(zhì)柴油車輛，其中NO氧化催化劑是NAC (在圖中標(biāo)為“NSC”或“N0X”吸收劑催化劑)與相似系統(tǒng)的比較，在該相似系統(tǒng)中，壁流式過濾器上的SCR催化劑被< 10gft_3Pt/Pd下的常規(guī)催化煙塵過濾器催化劑替換；以及圖4A和4B是示出了圖3的比較器系統(tǒng)中的NAC和壁流式過濾器(圖4A)之間的排氣中存在的NH3的圖，所述比較器系統(tǒng)位于壁流式過濾器的下游(圖4B)。
具體實施例方式在圖1中示出了包括輕型柴油發(fā)動機12和排氣系統(tǒng)14的裝置10，排氣系統(tǒng)14包括將從發(fā)動機排出的排氣輸送到大氣15中的管道，在該管道中設(shè)置有涂覆有NAC16的金屬基底單塊，在流動方向上在該金屬基底單塊之后是碳化硅壁流式過濾器18。壁流式過濾器的入口通道從入口端涂覆有NAC成分20至壁流式過濾器的總長度的大約50%，并且總長度的剩余50%從出口端被涂覆SCR催化劑。包括相對低載的鍍鉬氧化鋁的清潔催化劑設(shè)置在壁流式過濾器18的下游。為了簡化起見，圖2示出了傳統(tǒng)的陶瓷壁流式過濾器中的單個入口通道28和相鄰的出口通道四。通道的可滲透氣體的壁由30表示，氣流的期望方向由箭頭表示。NAC涂層 32沉積在入口通道30的入口端上，并且SCR催化劑34示出為沉積在出口通道四中。清
潔催化劑涂層36示出為從出口通道四的最后的出口端延伸，從而與SCR催化劑涂層34相 、-父。圖3示出了圖表，其繪制了對于兩個系統(tǒng)，MVEG(ECE)循環(huán)數(shù)與NOx轉(zhuǎn)化效率的比較，第一個標(biāo)為“NSC+FWC/CSF”的是比較器系統(tǒng)，其中NAC催化劑(或者“N0X吸收劑催化劑”(NSC))之后是壁流式過濾器，該壁流式過濾器利用NAC(標(biāo)為“FWC”或“四路催化劑”) 從入口端被涂覆到總長度的50%，并且從出口端開始的出口通道的50%被涂覆有規(guī)則的相對低載的催化煙塵過濾器(CSF)成分(在氧化鋁基耐火支撐上< 10gft_3Pt/Pd)。除了 CSF被包括SCR催化劑涂層(標(biāo)為“SCRF”)的過濾器替代之外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)是相同的。該系統(tǒng)裝配于歐洲IV輕型柴油發(fā)動機乘用車，其構(gòu)造為根據(jù)預(yù)先編程的原始設(shè)備制造商規(guī)格間歇地再生NAC。車輛利用滾動路面發(fā)動機測力計在EUDC(MVEG-A)排放循環(huán)的ECE 部分上反復(fù)地運行。從圖3中能夠清楚地看到NOx轉(zhuǎn)化效率的提高。圖4A和圖4B是圖表，示出了在上面結(jié)合圖3描述的比較器系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)中的兩個位置測試的排氣中存在的氨的量。第一個測試位置在上游NAC和壁流式過濾器(圖 4A)之間，第二個測試位置位于壁流式過濾器的下游，即位于CSF出口區(qū)域的下游。從圖4A 中能夠看到，在間歇NAC再生期間產(chǎn)生大量的氨。然而，從圖4B中能夠看到，存在相似量的氨。這些結(jié)果可以解釋為表明大部分氨在上游NAC上產(chǎn)生，這是因為CSF區(qū)域中的Pt負(fù)載不足以產(chǎn)生足夠量的NH3。為避免產(chǎn)生疑問，本文所引用的所有文件的全部內(nèi)容以參引的方式并入文中。
權(quán)利要求
1.一種用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有用于使一氧化氮(NO)氧化的催化劑的第一基底單塊，所述第一基底單塊的下游是第二基底單塊，所述第二基底單塊是具有入口通道和出口通道的壁流式過濾器，其中所述入口通道包括具有催化氧化成分的NOx吸收劑催化劑(NAC)，并且所述出口通道包括利用含氮的還原劑對氮氧化物(NOx)進行選擇性催化還原(SCI )的催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述壁流式過濾器的所述入口通道包括設(shè)置在所述NAC的下游的SCR催化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述壁流式過濾器包括從入口端延伸到出口端的長度，其中所述NAC從所述壁流式過濾器長度的30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一長度的第一區(qū)域中，并且上游區(qū)域端由所述壁流式過濾器的入口端限定。
4.如權(quán)利要求3所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述SCR催化劑從所述壁流式過濾器長度的 30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一長度的第二區(qū)域中，并且下游端由所述壁流式過濾器的出口端限定。
5.如權(quán)利要求4所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域重疊。
6.如權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述NAC和SCR催化劑結(jié)合在同一催化劑中。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述NO氧化催化劑是氧化催化劑。
8.如權(quán)利要求中1至6中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述NO氧化催化劑是NAC。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述第一基底單塊是通流式基底單塊。
10.如權(quán)利要求中1至8中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述第一基底單塊是局部過濾器。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述出口通道包括用于轉(zhuǎn)化氨和 /或碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉拇呋瘎?br> 12.如權(quán)利要求中11所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述清潔催化劑設(shè)置在由壁流式過濾器出口端在下游端限定的具有基本統(tǒng)一的長度的區(qū)域中。
13.如權(quán)利要求中10所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述清潔催化劑設(shè)置在覆蓋所述SCR催化劑的單獨的層中。
14.如權(quán)利要求中11或12所述的排氣系統(tǒng)，在從屬于權(quán)利要求3時，其中所述SCR催化劑從所述壁流式過濾器長度的30-65 %設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第二區(qū)域內(nèi)，其中第二區(qū)域的上游端由所述第一區(qū)域的下游端限定，并且清潔催化劑從所述壁流式過濾器長度的5-40%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第三區(qū)域內(nèi)，其中所述第三區(qū)域的上游端由所述第二區(qū)域的下游端限定，并且在下游端由所述壁流式過濾器的出口端限定。
15.如權(quán)利要求中11至14中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述清潔催化劑是相對低載的鍍鉬氧化鋁。
16.如前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述NAC催化劑從由至少一種堿土金屬、堿性金屬和稀土金屬構(gòu)成的組中選擇，所述金屬或其中的每種可選地支撐在耐火氧化物上。
17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述SCR催化劑從由下列各項構(gòu)成的組中選擇過渡金屬/沸石，以及Cu、Hf、La、Au、In、V、鑭系元素和VIII族過渡金屬中的至少一種，所述SCR催化劑支撐在耐火氧化物上。
18.如權(quán)利要求中17所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述耐火氧化物從Al203、Ti02、Ce02、Si02、 ZrO2和含有它們中的兩個或更多個的混合氧化物中選擇。
19.一種具有第一通道和第二通道的壁流式過濾器，其中所述第一通道包括具有催化氧化成分的NOx吸收劑催化劑(NAC)，并且所述第二通道包括利用含氮還原劑進行氮氧化物 (NOx)的選擇性催化還原(SCR)的催化劑，其中所述第二通道包括用于轉(zhuǎn)化氨和/或碳?xì)浠锖鸵谎趸嫉那鍧嵈呋瘎?br> 20.如權(quán)利要求中19所述的壁流式過濾器，其中，所述清潔催化劑設(shè)置于在一端由包括所述SCR催化劑的通道的入口端限定的具有基本統(tǒng)一長度的區(qū)域中。
21.如權(quán)利要求中20所述的壁流式過濾器，其中，所述清潔催化劑設(shè)置在覆蓋所述SCR 催化劑的單獨的層中。
22.如權(quán)利要求中20所述的壁流式過濾器，其中，所述壁流式過濾器包括從第一端延伸到第二端的長度，其中所述NAC從所述壁流式過濾器長度的30-70%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第一區(qū)域內(nèi)，并且上游區(qū)域端由所述壁流式過濾器的第一端限定，所述SCR催化劑從所述壁流式過濾器長度的30-65%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第二區(qū)域內(nèi)，其中所述第二區(qū)域的上游端由所述第一區(qū)域的下游端限定，并且所述清潔催化劑從所述壁流式過濾器長度的5-40%設(shè)置在具有基本統(tǒng)一的長度的第三區(qū)域內(nèi)，其中所述第三區(qū)域的上游端由所述第二區(qū)域的下游端限定，并且在下游端由所述壁流式過濾器的第二端限定。
全文摘要
一種用于稀燃內(nèi)燃發(fā)動機(12)的排氣系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)(10)包括具有用于使一氧化氮(NO)氧化的催化劑的第一基底單塊(16)，所述催化劑包括催化氧化成分，所述第一基底單塊的下游是第二基底單塊(18)，所述第二基底單塊(18)是具有入口通道和出口通道的壁流式過濾器，其中所述入口通道包括NOx吸收劑催化劑(20)，并且所述出口通道包括利用含氮的還原劑對氮氧化物進行選擇性催化還原的催化劑(22)。
文檔編號F01N3/08GK102159807SQ200980135891
公開日2011年8月17日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者D·斯沃羅, G·R·錢德勒, N·R·科林斯, P·R·菲利普斯 申請人:約翰遜馬西有限公司