專利名稱：用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)的制作方法
用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)本發(fā)明涉及一種用于處理在來自車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的顆粒物質(zhì)(PM)的排氣系統(tǒng)，特別用于化學(xué)計(jì)量操作的正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，但是也適用于貧燃燒正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，所述系統(tǒng)包含用于處理PM的過濾器。正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)使用火花點(diǎn)火引起烴和空氣混合物燃燒。與之對(duì)比,壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)通過將烴噴射至壓縮空氣中引起烴燃燒。正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可通過汽油燃料、與充氧物(包括甲醇和/或乙醇)共混的汽油燃料、液體石油氣或壓縮天然氣供應(yīng)燃料。三路催化劑(TWC)通常含有一種或多種鉬族金屬，特別是選自鉬、鈀和銠的那些。TffC旨在催化三個(gè)同時(shí)的反應(yīng)⑴一氧化碳氧化為二氧化碳，( )未燃燒的烴氧化為二氧化碳和水；和(iii)氮氧化物還原為氮和氧。它們不設(shè)計(jì)用于從貧廢氣吸附N0X。當(dāng)TWC接受來自在或大致在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣時(shí)，反應(yīng)(i)-(iii)(含)最有效地發(fā)生。如本領(lǐng)域公知的，當(dāng)在正點(diǎn)火(例如，火花-點(diǎn)火)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒汽油燃料 時(shí)，排放的一氧化碳(CO)、未燃燒的烴(HC)和氮氧化物(NOx)的量主要受燃燒氣缸中空氣與燃料比率的影響。具有化學(xué)計(jì)量平衡的組成的廢氣為其中氧化氣體(NOj^PO2)和還原氣體(HC和CO)的濃度實(shí)質(zhì)上匹配的廢氣。產(chǎn)生這種化學(xué)計(jì)量平衡的廢氣組成的空氣與燃料比率通常給定為14. 7:1。理論上，應(yīng)該可能實(shí)現(xiàn)在化學(xué)計(jì)量平衡的廢氣組成中02、N0X、CO和HC完全轉(zhuǎn)化為C02、H2O和N2 (和殘余的O2)，并且這是TWC的責(zé)任。因此，理想地，發(fā)動(dòng)機(jī)的操作方式應(yīng)使得燃燒混合物的空氣與燃料比率產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量平衡的廢氣組成。在廢氣的氧化氣體和還原氣體之間限定組成平衡的一種方式為廢氣的λ (λ)值，其可如下根據(jù)方程式(I)來限定
實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣與燃料比率/化學(xué)計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)空氣與燃料比率，(I)
其中λ值為I代表化學(xué)計(jì)量平衡的(或化學(xué)計(jì)量)廢氣組成，其中λ值>1代表過量的OdPNOx，并且該組成描述為“貧”，并且其中λ值〈I代表過量的HC和CO，并且該組成描述為“富”。本領(lǐng)域還常將發(fā)動(dòng)機(jī)操作時(shí)的空氣與燃料比率稱為“化學(xué)計(jì)量”、“貧”或“富”，這取決于空氣與燃料比率產(chǎn)生的廢氣組成，因此，取決于化學(xué)計(jì)量操作的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或貧燃燒的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。應(yīng)理解的是，當(dāng)廢氣組成為貧化學(xué)計(jì)量時(shí)，使用TWC將NOx還原為N2不太有效。同樣，當(dāng)廢氣組成為富時(shí)，TWC不太能氧化CO和He。因此，挑戰(zhàn)在于保持流動(dòng)進(jìn)入TWC的廢氣的組成盡可能接近化學(xué)計(jì)量組成。當(dāng)然，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，相對(duì)容易確?？諝馀c燃料比率為化學(xué)計(jì)量。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)用于推動(dòng)車輛時(shí)，所需的燃料的量暫時(shí)改變，這取決于司機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷要求。這使得控制空氣與燃料比率從而為三路轉(zhuǎn)化產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量廢氣特別困難。實(shí)際上，通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來控制空氣與燃料比率，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接受關(guān)于廢氣組成的信息，其來自廢氣氧(EGO)(或λ)傳感器所謂的閉合回路反饋系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特性在于空氣與燃料比率在稍富化學(xué)計(jì)量(或?qū)φ赵O(shè)定)點(diǎn)和稍貧之間振蕩(或擾動(dòng))，因?yàn)榇嬖谂c調(diào)節(jié)空氣與燃料比率關(guān)聯(lián)的時(shí)間滯后。該擾動(dòng)的特征在于空氣與燃料比率的幅度和響應(yīng)頻率(Hz)。
在典型的TWC中的活性組分包含在高表面積氧化物上負(fù)載的鉬和鈀中的一種或二者與銠的組合或甚至僅鈀(不含銠)，以及氧儲(chǔ)存組分。當(dāng)廢氣組成稍微富于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，需要少量的氧來消耗未反應(yīng)的CO和HC，S卩，使得反應(yīng)更加化學(xué)計(jì)量。相反，當(dāng)廢氣稍微貧時(shí)，需要消耗過量的氧。這通過開發(fā)在擾動(dòng)期間釋放或吸收氧的氧儲(chǔ)存組分來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代TWC中最常用的氧儲(chǔ)存組分(OSC)為二氧化鈰(CeO2)或含有鈰的混合氧化物，例如，Ce/Zr混合氧化物。環(huán)境PM基于它們的空氣動(dòng)力學(xué)直徑(空氣動(dòng)力學(xué)直徑定義為作為測量的顆粒在空氣中具有相同沉降速度的I g/cm3密度球體的直徑)被大多數(shù)作者分為以下種類
(i)PM-10—空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10 μπι的顆粒；
(ii)細(xì)顆粒一直徑低于2.5 μ m(PM-2. 5)；
(iii)超細(xì)顆粒一直徑低于O.I μ m(或100 nm);和· (iv)納米顆粒一特征為直徑小于50nm。自從二十世紀(jì)九十年代中期，由于細(xì)和超細(xì)顆粒可能不利的健康影響，從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排放的顆粒的顆粒尺寸分布已受到越來越多的關(guān)注。在環(huán)境空氣中PM-10顆粒的濃度在美國受到法律的管制。由于表明在人死亡率和低于2. 5 μ m的細(xì)顆粒的濃度之間強(qiáng)關(guān)聯(lián)的健康研究，美國在1997年引入對(duì)于PM-2. 5的新的另外的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在關(guān)注點(diǎn)已轉(zhuǎn)移至由柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的納米顆粒，這是因?yàn)橛蓪?duì)
2.5-10. O μ m范圍的顆粒研究發(fā)現(xiàn)推斷，比起更大尺寸的顆粒，認(rèn)為納米顆粒更深地滲入人肺，因此認(rèn)為納米顆粒比較大顆粒更加有害。柴油顆粒的尺寸分布具有良好建立的雙峰特性，其相應(yīng)于顆粒成核和聚集機(jī)理，其中相應(yīng)的顆粒類型分別稱為核模式和聚集模式(參見圖I)。由圖I可見，在核模式中，柴油PM由保持非常小質(zhì)量的眾多小顆粒組成。幾乎所有的柴油顆粒的尺寸顯著小于I ym，即，它們包括細(xì)(即，落入1997美國法律范圍內(nèi))、超細(xì)和納米顆粒的混合物。認(rèn)為核模式顆粒主要由揮發(fā)性冷凝物(烴、硫酸、硝酸等)組成并且含有很少的固體材料，例如灰和碳。聚集模式顆粒理解為包含與冷凝物和吸附的材料(重質(zhì)烴、硫物類、氮氧化物衍生物等)混合的固體(碳、金屬灰等)。認(rèn)為粗模式顆粒不在柴油燃燒過程中產(chǎn)生，并且可通過以下機(jī)理形成例如顆粒材料從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、排氣系統(tǒng)或顆粒取樣系統(tǒng)的壁沉積隨后重新夾帶。這些模式之間的關(guān)系示于圖I。成核顆粒的組成可隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、環(huán)境條件(特別是溫度和濕度)、稀釋和取樣系統(tǒng)條件而變。實(shí)驗(yàn)室作業(yè)和理論顯示，大多數(shù)核模式形成和生長在低稀釋比率范圍內(nèi)發(fā)生。在該范圍內(nèi)，揮發(fā)性顆粒前體(如重質(zhì)烴和硫酸)由氣體向顆粒轉(zhuǎn)化導(dǎo)致同時(shí)成核和核模式生長以及在聚集模式中的現(xiàn)有顆粒上吸附。實(shí)驗(yàn)室測試(例如，參見SAE 980525和SAE 2001-01-0201)已顯示核模式形成隨著空氣稀釋溫度的降低而強(qiáng)烈提高，但是對(duì)于濕度是否具有影響存在矛盾的證據(jù)。通常，低溫度、低稀釋比率、高濕度和長停留時(shí)間有利于納米顆粒形成和生長。研究已顯示納米顆粒主要由揮發(fā)性材料(如重質(zhì)烴和硫酸)組成，固體級(jí)分的跡象僅在非常高載荷下存在。與之對(duì)比，在穩(wěn)態(tài)操作中汽油顆粒的發(fā)動(dòng)機(jī)-輸出尺寸分布顯示單峰分布，具有約60-80nm的峰(例如，參見SAE 1999-01-3530中的圖4)。通過與柴油尺寸分布比較，汽油PM主要為超細(xì)，具有可忽略的聚集和粗模式。在柴油顆粒過濾器中柴油顆粒的顆粒收集基于使用多孔屏障將氣體負(fù)荷的顆粒與氣相分離的原理。柴油過濾器可定義為深床過濾器和/或表面型過濾器。在深床過濾器中，過濾介質(zhì)的平均孔尺寸大于收集的顆粒的平均直徑。通過深度過濾機(jī)理(包括擴(kuò)散沉積(布朗運(yùn)動(dòng))、慣性沉積(沖擊)和流線攔截(布朗運(yùn)動(dòng)或慣性))的組合，顆粒在介質(zhì)上沉積。在表面型過濾器中，過濾介質(zhì)的孔直徑小于PM的直徑，因此，通過篩分分離PM。通過收集的柴油PM本身的累積進(jìn)行分離，該累積通常稱為“過濾濾餅”，該過程通常稱為“濾餅過濾”。可以理解，柴油顆粒過濾器，例如陶瓷壁流整料，可通過深度和表面過濾的組合來工作當(dāng)深度過濾能力飽和時(shí)，在較高煤煙載荷下產(chǎn)生過濾濾餅，并且顆粒層開始覆蓋過濾表面。深度過濾的特性在于比起濾餅過濾稍稍更低的過濾效率和更低的壓力下降。
WO 03/011437公開了具有排氣系統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，所述排氣系統(tǒng)包含用于捕集來自廢氣的PM的裝置和用于催化通過廢氣中的二氧化碳和/或水來氧化PM的催化劑，所述催化劑包含負(fù)載的堿金屬。用于捕集PM的裝置適用于捕集10-100 nm顆粒范圍的PM，并且可為由具有適當(dāng)孔尺寸的陶瓷材料制成的壁流過濾器，例如涂有催化劑的堇青石、負(fù)載催化劑的金屬氧化物泡沫、金屬絲網(wǎng)、設(shè)計(jì)用于柴油應(yīng)用的柴油壁流過濾器、電泳捕集器或熱泳捕集器(例如，參見GB-A-2350804)。WO 2008/136232 Al公開了包含蜂窩狀過濾器的柴油顆粒過濾器，所述過濾器具有僅在其流入側(cè)上或在其流入和流出側(cè)上提供的由多孔胞孔壁基礎(chǔ)材料組成的胞孔壁，表面層，并且滿足以下要求(I)至(5) (1)表面層的峰值孔直徑等于或小于胞孔壁基礎(chǔ)材料的平均孔直徑，并且表面層的孔隙率大于胞孔壁基礎(chǔ)材料的孔隙率；(2)關(guān)于表面層，峰值孔直徑為O. 3至小于20 μ m，并且孔隙率為60至小于95% (通過汞滲透法測量)；(3)表面層的厚度(LI)為O. 5至小于胞孔壁厚度(L2)的30% ； (4)表面層的質(zhì)量/過濾面積為O. 01至小于6 mg/cm2 ;和(5)關(guān)于胞孔壁基礎(chǔ)材料,平均孔直徑為10至小于60 μ m,并且孔隙率為40至小于65%。還參見SAE文件第2009-01-0292號(hào)。在本領(lǐng)域提出的用于從氣相分離汽油PM的其它技術(shù)包括渦流回收。自2014年9月I日，歐洲排放法規(guī)(歐6)要求控制從柴油和汽油(正點(diǎn)火)轎車二者排放的顆粒數(shù)量。對(duì)于汽油EU輕型車輛，可允許的限定為1000 mg/km—氧化碳；60mg/km氮氧化物(NOx) ；100 mg/km總烴(其中< 68mg/km為非甲燒烴)jP4.5mg/km顆粒物質(zhì)((PM)，僅針對(duì)直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī))。雖然官方還未設(shè)定歐6的PM數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，但是廣泛理解的是其將設(shè)定在6. OX 10n/km。本說明書基于在今后適當(dāng)時(shí)候?qū)⒉捎迷摂?shù)字的假定。在美國，還未設(shè)定類似的排放標(biāo)準(zhǔn)。然而，State of California Air ResourcesBoard (CARB)近來公布題為 “Preliminary Discussion Paper - Amendments toCalifornia’s Low-Emission Vehicle [LEV] Regulations for Criteria Pollutants -LEV 111(初步討論文件-加利福尼亞州低排放車輛[LEV]標(biāo)準(zhǔn)污染物法規(guī)修正案-LEVIII)”的文件(發(fā)布日2010年2月8日)，其中提出2-4 mg PM/英里(1.25-2· 50 mg PM/km(目前10 mg PM/英里(6. 25 mg PM/km)))的新的PM標(biāo)準(zhǔn),該文件評(píng)論“工作人員已收到來自多個(gè)制造商的信息，表明汽油直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)到3 mg PM/英里(1.88 mg PM/km)的標(biāo)準(zhǔn)而不需要使用顆粒過濾器”。此外，該文件陳述由于PM質(zhì)量和計(jì)數(shù)排放看起來相互關(guān)聯(lián)“雖然此時(shí)不考慮強(qiáng)制數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，但正在考慮約IO12顆粒/英里[6. 2511顆粒/km]的任選的PM數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)(其可由制造商選擇，而不是PM質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))”。然而，由于CARB還未設(shè)定PM標(biāo)準(zhǔn)或PM數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于加利福尼亞州車輛市場或總的美國車輛市場，得知是否需要顆粒過濾還為時(shí)尚早。然而某些車輛制造商可能選擇過濾器，以提供所選的任何正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)選項(xiàng)的安全邊際，以滿足最終設(shè)定的無論什么標(biāo)準(zhǔn)。新的歐6排放標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)滿足汽油排放標(biāo)準(zhǔn)的許多挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)問題。特別是，如何設(shè)計(jì)過濾器或包括過濾器的排氣系統(tǒng)，用于降低PM汽油(正點(diǎn)火)排放數(shù)量，但是同時(shí)滿足非PM污染物(例如氮的氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃燒的烴(HC)中的一種或多種)的排放標(biāo)準(zhǔn)，均在可接受的背壓下，例如，通過在EU行駛循環(huán) 中的最大循環(huán)中背壓來測量的背壓。相對(duì)于同等的流通催化劑，設(shè)想對(duì)于三路催化的顆粒過濾器，為了滿足歐6 PM數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，最小顆粒降低大于等于50%。此外，相對(duì)于同等的流通催化劑，對(duì)于三路催化的壁流過濾器，不可避免地有一些背壓提高，在我們的經(jīng)驗(yàn)中，在MVEG-B行駛循環(huán)期間(來自“新的”三次測試的平均)，對(duì)于大多數(shù)客運(yùn)車輛，峰值背壓應(yīng)限制〈200 mbar，例如〈180 mbar,<150 mbar,優(yōu)選〈120 mbar,例如〈100 mbar。如前所述，與通過柴油(壓縮點(diǎn)火)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的相比，通過正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的PM具有顯著更高比例的超細(xì)模式，具有可忽略的聚集和粗模式，這代表將其從正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣除去的挑戰(zhàn)，以防止其排放至大氣。特別是，由于與柴油PM的尺寸分布相比，大多數(shù)衍生自正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的PM相對(duì)小，實(shí)際上不可能使用促進(jìn)正點(diǎn)火PM表面型濾餅過濾的過濾器基材，因?yàn)樗璧倪^濾器基材的相對(duì)低的平均孔尺寸將在系統(tǒng)中產(chǎn)生不切實(shí)際的高背壓。此外，通常不可能使用設(shè)計(jì)用于捕集柴油PM的傳統(tǒng)壁流過濾器，用于促進(jìn)來自正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的PM的表面型過濾，以滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橥ǔＴ谡c(diǎn)火廢氣中存在較少的PM，因此不太可能形成煤煙濾餅；并且正點(diǎn)火廢氣溫度通常較高，這可導(dǎo)致通過氧化較快除去PM，因此防止通過濾餅過濾提高PM去除。因?yàn)镻M顯著小于過濾介質(zhì)的孔尺寸，在傳統(tǒng)的柴油壁流過濾器中正點(diǎn)火PM的深度過濾也困難。因此，在正常的操作中，比起壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)隨正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)，未涂布的傳統(tǒng)的柴油壁流過濾器將具有較低的過濾效率。另一個(gè)困難是將催化劑過濾效率與載體涂層(washcoat)載荷組合，例如，在可接受的背壓下，用于滿足非PM污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)的催化劑。在當(dāng)今市售可得的車輛中柴油壁流顆粒過濾器的平均孔尺寸為約13 μπι。然而，我們發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)所需的汽油(正點(diǎn)火)排放標(biāo)準(zhǔn)，在足夠的催化劑載荷下載體涂布此類過濾器(如US 2006/0133969所述)可引起不可接受的背壓。為了降低過濾器背壓，可降低基材的長度。然而，存在有限的水平，低于該水平則背壓隨著過濾器長度降低而提高。本發(fā)明的過濾器的合適的過濾器長度為2-12英寸長，優(yōu)選3-6英寸長。橫截面可為圓形，并且在我們的開發(fā)工作中，我們使用4. 66和5. 66英寸直徑過濾器。然而，還可通過需要在其中安裝過濾器的車輛的空間來規(guī)定橫截面。因此，對(duì)于位于所謂的緊密連接位置中的過濾器，例如，在空間非常寶貴的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣集管的50 cm內(nèi)，可預(yù)期橢圓或卵形過濾器橫截面。如所預(yù)期的，背壓也隨著載體涂層載荷和煤煙載荷而提聞。近來有許多努力將TWC與過濾器組合，以滿足歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。US 2009/0193796公開了在汽油直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)下游的排放處理系統(tǒng)，用于處理包含烴、一氧化碳、氮氧化物和顆粒的廢氣，所述排放處理系統(tǒng)包含催化的顆粒捕集器，所述顆粒捕集器包含在顆粒捕集器上或在顆粒捕集器內(nèi)涂布的三路轉(zhuǎn)化(TWC)催化劑。通常的描述是說TWC-涂布的顆粒捕集器可位于第一 TWC催化劑的下游，其中由于在顆粒捕集器上涂布的TWC功能性，第一 TWC催化劑可小于另外所需的。未提供包含第一 TWC和下游TffC-涂布的顆粒捕集器二者的排氣系統(tǒng)的具體的實(shí)施例。WO 2009/043390公開了催化活性顆粒過濾器，所述過濾器包含過濾器元件和由兩 層組成的催化活性涂層。第一層與流入廢氣接觸，而第二層與流出廢氣接觸。兩層均含有氧化鋁。第一層含有鈀，第二層除了銠以外還含有儲(chǔ)氧混合鈰/鋯氧化物。在各實(shí)施例中，具有未指定的平均孔尺寸的壁流過濾器基材以約31 g/Ι的載荷涂有第一層并以約30 g/1的載荷涂有第二層。也就是，載體涂層載荷為約I. 00 g in—3。對(duì)于大多數(shù)車輛應(yīng)用，該涂布的過濾器單獨(dú)不大可能滿足所需的排放標(biāo)準(zhǔn)。該說明書還公開了用于純化使用主要化學(xué)計(jì)量空氣/燃料混合物操作的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的排放控制系統(tǒng)，根據(jù)公開內(nèi)容，所述排放控制系統(tǒng)含有催化活性顆粒過濾器。在WO ’390中未教導(dǎo)或提出排放控制系統(tǒng)可與在流通式基材整料上布置并且位于催化活性顆粒過濾器上游的單獨(dú)的TWC組合使用。我們的GB 2468210公開了用于過濾來自由正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)(PM)的過濾器，所述過濾器包含具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸。在各實(shí)施方案中，載體涂層被催化，并且在具體的實(shí)施方案中，該催化劑為TWC。用于過濾來自正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物質(zhì)的過濾器的實(shí)際的困難在于客運(yùn)車輛的空間可能有限，并且過濾器可能必須位于冷卻器中，所謂的“地板下”位置，懸掛在車輛車身底座下面。通常，在車輛上沒有足夠的空間使過濾器位于任意較接近發(fā)動(dòng)機(jī)集管的較熱的位置(所謂的“緊密連接”位置)，并且在任何情況下，過濾器相對(duì)高的熱質(zhì)量可防止催化劑在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)之后足夠快速地“點(diǎn)火(light-off)”。這是重要的，因?yàn)榉ㄒ?guī)評(píng)價(jià)在限定的行駛循環(huán)期間的車輛排放。大多數(shù)正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)車輛的污染物排放在測試循環(huán)中在冷啟動(dòng)之后的開始數(shù)十秒中發(fā)生。如果在冷啟動(dòng)之后TWC不足夠快速具有活性，這可意味著作為整體在行駛循環(huán)期間通過和未通過相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)之間的差異?！包c(diǎn)火”可定義為催化劑以期望的轉(zhuǎn)化活性催化反應(yīng)的溫度。例如“CO T5tl”為具體的催化劑以至少50%的效率引起進(jìn)料氣體中的一氧化碳轉(zhuǎn)化為例如CO2的溫度。類似地，“HC T8tl”為烴(可能是特定的烴例如辛烷或丙烯)以80%或更大的效率轉(zhuǎn)化為例如水蒸汽和CO2的溫度。因此，實(shí)際上，目前在市場上用于車輛正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)包括相對(duì)低的熱質(zhì)量TWC，其包含位于緊密連接位置的流通式整料基材。然而，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用TWC催化的過濾器位于車輛地板下和市售可得的緊密連接(流通式)TffC下游時(shí)，過濾器的溫度不足夠可靠地在測試循環(huán)或現(xiàn)實(shí)行駛條件下燃燒顆粒物質(zhì)。早期跡象表明正點(diǎn)火PM在比柴油PM低的溫度下在氧中燃燒。然而，我們發(fā)現(xiàn)，需要>500°C的過濾器溫度來燃燒來自正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒物質(zhì)?？砷g歇地將另外的烴噴射至廢氣中，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)管理氣缸中的燃料噴射器或直接噴射至廢氣中，以提高過濾器的溫度，或使用其它裝置，例如過濾器中電加熱的催化劑。然而，這些方案昂貴，在技術(shù)上復(fù)雜，并且最終導(dǎo)致對(duì)司機(jī)的燃料懲罰，即提高的燃料消耗。我們現(xiàn)已非常意外地發(fā)現(xiàn)，可設(shè)計(jì)用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，其中過濾器溫度達(dá)到在至少一部分立法行駛循環(huán)期間足夠被動(dòng)燃燒顆粒物質(zhì)的溫度，或至少顯著降低積極介入的頻率，例如，通過噴射另外的烴，以提高過濾器溫度。根據(jù)一方面，本發(fā)明提供用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含用于過濾來自發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)的過濾器，所述過濾器包含具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸·小于第一平均孔尺寸，并且三路催化劑載體涂層在過濾器上游的單獨(dú)的基材整料上布置，其中在上游基材整料上的三路催化劑載體涂層的質(zhì)量小于等于在系統(tǒng)中的三路催化劑載體涂層總質(zhì)量的75%。可實(shí)踐本發(fā)明的三種方式包括，第一，比起在車輛火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的上游基材整料通常所使用的，使用更小體積的基材整料，但是使用與通常使用的相同的TffC載體涂層載荷，即，大于總共約3gin_3，在單層或多層構(gòu)造中。目前，使用的上游基材整料為發(fā)動(dòng)機(jī)掃掠體積的約60-100%或更高，因此以大于約3 gin_3的載體涂層載荷涂布〈60%發(fā)動(dòng)機(jī)掃掠體積(例如〈55%、50%或45%發(fā)動(dòng)機(jī)掃掠體積)的基材整料為在本發(fā)明中具有應(yīng)用的催化的上游基材整料的說明性實(shí)施例。上游基材整料可包含兩部分，上游部分和下游部分，各部分具有不同的載體涂層載荷、貴金屬載荷和/或體積。該后一種兩-部分概念也落入本發(fā)明范圍內(nèi)。在該第一布置中，上游基材整料的軸向長度可小于市售可得的緊密連接的基材整料，有時(shí)在本領(lǐng)域稱為“薄片”，與在三路催化的過濾器基材上的相對(duì)高的載體涂層載荷組
入
口 ο第二，相對(duì)于在用于車輛火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中通常使用的上游基材整料尺寸，上游基材整料可為相同的尺寸或類似的尺寸，即，發(fā)動(dòng)機(jī)掃掠體積的約60-100%或更高，但是所用的載體涂層載荷小于在正常的上游基材整料中使用的，即，總共<3gin_3，例如〈2. 75gin_3,〈2. 5gin_3或<2gin_3,在單層或多層構(gòu)造中。第三，比起在用于車輛火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中通常使用的，用于上游基材整料的TWC可為固有較少活性載體涂層，例如具有較低的總鉬族金屬載荷，或者當(dāng)使用兩種或更多種鉬族金屬時(shí)，相對(duì)于存在的一種或多種其它鉬族金屬，存在的一種或多種鉬族金屬的重量比可較低，和/或組成可具有較低的氧儲(chǔ)存活性，例如，較低載荷的基于鈰和鋯的混合氧化物。當(dāng)然可使用以上三個(gè)選項(xiàng)中的兩個(gè)或更多個(gè)的一些變化。在各實(shí)施方案中，在上游基材整料上的TWC載體涂層的質(zhì)量小于等于在所述系統(tǒng)中的TWC載體涂層總質(zhì)量的70%，例如彡65%，( 60%或彡55%。本發(fā)明基于我們的以下發(fā)現(xiàn)，通過使得上游TWC不太有效，足夠的污染物(CO、未燃燒的烴、NOx等)能滑動(dòng)通過以接觸三路催化的過濾器。在三路催化的過濾器上的剩余的污染物的催化轉(zhuǎn)化產(chǎn)生提高過濾器溫度的放熱，從而提高過濾器溫度足以燃燒在過濾器上或在過濾器中的顆粒物質(zhì)。由前述討論清楚的是，這種布置與在本技術(shù)領(lǐng)域的工業(yè)規(guī)范直觀相反，因?yàn)榫o密連接的TWC設(shè)計(jì)用于在冷啟動(dòng)后盡可能快速和有效地處理污染物。該原理的效力可通過計(jì)算機(jī)模型化來舉例說明(參見實(shí)施例8)。本發(fā)明還可在功能上限定，例如通過限定上游基材整料為設(shè)計(jì)用于滑動(dòng)足夠的反應(yīng)物氣體，使得相對(duì)于正常配制的緊密連接的TWC，對(duì)于400°C的過濾器入口氣體溫度，位于下游的三路催化的過濾器將過濾器溫度提高例如>50°C;或其中在上游基材整料上的TWC 設(shè)計(jì)成以〈80%效率，例如〈75%效率，<70%效率，<65%效率或〈60%效率轉(zhuǎn)化污染物?？梢岳斫?，任何或所有以上備選的定義可補(bǔ)充要求保護(hù)的定義，以更明確地區(qū)分現(xiàn)有技術(shù)?？梢岳斫猓挥谶^濾器上游的單獨(dú)的基材整料優(yōu)選為流通式基材整料，例如，具有陶瓷或金屬結(jié)構(gòu)。然而，可按需使用流通式整料以外的基材整料，例如，部分過濾器(例如，參見WO 01/080978或EP 1057519)、金屬泡沫基材等。還可以理解，在上游基材整料上的TWC載體涂層的質(zhì)量定義為相對(duì)于在系統(tǒng)中的TffC載體涂層的總質(zhì)量。這旨在包括其中除了過濾器以外，多于一個(gè)基材整料具有TWC載體涂層的布置。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在上游基材整料上的TWC載體涂層的質(zhì)量定義為相對(duì)于在過濾器加上上游基材整料中的TWC載體涂層的總質(zhì)量。用于本發(fā)明的該方面的正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可通過汽油燃料、與充氧物(包括甲醇和/或乙醇)共混的汽油燃料、液體石油氣或壓縮天然氣供應(yīng)燃料。早期跡象在于，在可接受的背壓下，本發(fā)明能將正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)顆粒數(shù)量排放降低>30%，例如>50%，例如>80%或甚至>90%。平均孔尺寸可通過汞孔隙度測定法來確定。可以理解，用于本發(fā)明的過濾器的益處實(shí)質(zhì)上與基材的孔隙率無關(guān)?？紫堵屎饬吭诙嗫谆闹锌障犊臻g的百分比，并且與排氣系統(tǒng)中的背壓有關(guān)通常，孔隙率越低，則背壓越高。然而，用于本發(fā)明的過濾器的孔隙率通常>40%或>50%，并且可有利地使用45-75%的孔隙率(例如50-65%或55-60%)。載體涂布的多孔基材的平均孔尺寸對(duì)于過濾是重要的。因此，可具有相對(duì)高的孔隙率的多孔基材，因?yàn)槠骄壮叽缫蚕鄬?duì)高，其為差的過濾器。多孔基材可為金屬例如燒結(jié)的金屬、或陶瓷例如碳化硅、堇青石、氮化鋁、氮化硅、鈦酸鋁、氧化鋁、莫來石例如針狀莫來石(例如，參見WO 01/16050)、銫榴石、thermet例如Al203/Fe、Al203/Ni或B4C/Fe，或包含其任意兩種或更多種的片段的復(fù)合物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，過濾器為包含陶瓷多孔過濾器基材的壁流過濾器，所述基材具有多個(gè)入口通道和多個(gè)出口通道，其中每個(gè)入口通道和每個(gè)出口通道通過多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷壁部分限定，其中每個(gè)入口通道與出口通道通過多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷壁分隔。該過濾器布置也公開于SAE810114，并且可參考該文件來獲得進(jìn)一步的細(xì)節(jié)?；蛘?，過濾器可為泡沫，或所謂的部分過濾器，例如在EP 1057519或WO 01/080978中中所公開的那些。激勵(lì)柴油應(yīng)用的壁流過濾器的涂層的原因通常與本發(fā)明的不同。在柴油應(yīng)用中，采用載體涂層向過濾器基材引入催化組分，例如，用于將NO氧化為NO2的催化劑，然而顯著的問題是當(dāng)煤煙累積時(shí)避免背壓問題。因此，在期望的催化活性和可接受的背壓之間達(dá)成平衡。與之對(duì)比，用于載體涂布用于本發(fā)明的多孔基材的主要激勵(lì)因素是實(shí)現(xiàn)期望的過濾效率和催化活性兩者。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，多孔過濾器基材的多孔結(jié)構(gòu)的表面孔的第一平均孔尺寸為8-45 μ m，例如8-25 μ m，10-20 μπι或10-15 μπι。在具體的實(shí)施方案中，第一平均孔尺寸大于 18 μ m,例如 15-45 μ m, 20-45 μπι,例如，20-30 μ m 或 25-45 μπι。在各實(shí)施方案中，過濾器的載體涂層載荷>0.25 g in_3，例如>0. 5 g化_3或彡0.80g in_3，例如，O. 80-3. 00 g in_3。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，載體涂層載荷> I. 00 g in_3，例如^ I. 2 g irf3, >1. 5 g irf3, >1. 6 g irf3 或 >2. 00 g irf3 或例如 I. 6-2. 4 g irf3。在過濾器平均孔尺寸和載體涂層載荷的具體的組合中，過濾器在可接受的背壓下組合期望水平的顆粒過濾和催化活性。在第一優(yōu)選的實(shí)施方案中，過濾器包含表面載體涂層，其中載體涂層實(shí)質(zhì)上覆蓋多孔結(jié)構(gòu)的表面孔，并且載體涂布的多孔基材的孔由在載體涂層中的顆粒之間的空間(顆 的多孔過濾器基材的方法包括向多孔結(jié)構(gòu)中引入聚合物(例如，聚乙烯醇(PVA))，向包括所述聚合物的多孔過濾器基材施加載體涂層并干燥，隨后煅燒涂布的基材，使聚合物燒盡。第一實(shí)施方案的不意性表不不于圖2A。涂布多孔過濾器基材的方法為技術(shù)人員已知的，并且包括但不限于在WO99/47260中所公開的方法，即，涂布整料載體的方法，包括以下步驟(a)在載體頂上定位容納裝置，(b)在所述容納裝置內(nèi)投入預(yù)定量的液體組分，順序?yàn)?a)然后(b)或者(b)然后(a)，和(C)通過施加壓力或真空，將所述液體組分吸入至少一部分載體中，和在載體內(nèi)保留實(shí)質(zhì)上所有所述量。在使用任選的點(diǎn)火/煅燒干燥第一涂層之后，可從整料載體的另一端重復(fù)這些過程步驟。在該第一實(shí)施方案中，多孔載體涂層的平均顆粒間孔尺寸為5. O nm-5. O μπι,例如 O. 1-1. O μ m。在該第一表面涂層實(shí)施方案中，固體載體涂層顆粒的D90可大于多孔過濾器基材的平均孔尺寸，并且可在10-40 μ m范圍，例如15-30 μπι或12-25 μ m。本文使用的“D90”定義在其中存在的90%的顆粒具有在指定范圍內(nèi)的直徑的載體涂層中的顆粒尺寸分布。或者，在各實(shí)施方案中，固體載體涂層顆粒的平均尺寸在1-20 μπι范圍?？梢岳斫猓谳d體涂層中顆粒尺寸的范圍越寬，則載體涂層越可能進(jìn)入多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)。因此應(yīng)相應(yīng)地解釋術(shù)語“實(shí)質(zhì)上沒有載體涂層進(jìn)入基材的多孔結(jié)構(gòu)”。根據(jù)第二實(shí)施方案，載體涂層可涂布在入口和/或出口表面上以及在多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。我們認(rèn)為在入口和/或出口表面處圍繞孔開口，從而例如使空的過濾器基材的表面孔尺寸變窄的表面涂層，促進(jìn)包括PM的氣相的相互作用，而不實(shí)質(zhì)上限制孔體積，以免產(chǎn)生背壓顯著提高。也就是，在多孔結(jié)構(gòu)表面處的孔包括孔開口，并且載體涂層引起實(shí)質(zhì)上所有的孔開口變窄。第二實(shí)施方案的示意性表示示于圖2Β。根據(jù)第二實(shí)施方案制備過濾器的方法可包括適當(dāng)配制本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的載體涂層，包括調(diào)節(jié)粘度和表面潤濕特性，和在涂布多孔基材之后施用適當(dāng)?shù)恼婵?還參見WO 99/47260)。
在第一和第二實(shí)施方案中，其中至少部分載體涂層在多孔基材的入口和/或出口表面上涂布，載體涂層可在入口表面、出口表面上或在入口和出口表面二者上涂布。此外，入口和出口表面之一或二者可包括多個(gè)載體涂層，其中在多個(gè)層內(nèi)的每個(gè)載體涂層可相同或不同，例如，第一層的平均孔尺寸可與第二層的不同。在各實(shí)施方案中，旨在在出口表面上涂布的載體涂層不必與在入口表面上涂布的載體涂層相同。當(dāng)入口和出口表面二者涂布時(shí)，載體涂層制劑可相同或不同。當(dāng)入口和出口表面二者載體涂布時(shí)，在入口表面上的載體涂層的平均孔尺寸可與在出口表面上的載體涂層的平均孔尺寸不同。例如，在入口表面上的載體涂層的平均孔尺寸可小于在出口表面上的載體涂層的平均孔尺寸。在后一種情況下，在出口表面上的載體涂層的平均孔尺寸可大于多孔基材的平均孔尺寸。雖然施用于入口表面的載體涂層的平均孔尺寸可大于多孔基材的平均孔尺寸，有利的是載體涂層具有比在入口表面上的載體涂層中的多孔基材更小的孔，以防止或降低進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)的灰或碎片的任何燃燒。 根據(jù)第三實(shí)施方案，載體涂層實(shí)質(zhì)上坐落于(即，滲透)多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)。該第三實(shí)施方案的示意性表示示于圖2C。根據(jù)第三實(shí)施方案的過濾器的制備方法包括適當(dāng)配制本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的載體涂層，包括粘度調(diào)節(jié)，選擇低潤濕特性和在載體涂布多孔基材之后施用適當(dāng)真空(還參見WO 99/47260)?；蛘?，多孔基材可在鹽的適當(dāng)溶液中浸泡，并將所得到的產(chǎn)品干燥和煅燒。在第二和第三實(shí)施方案中，其中至少部分載體涂層為多孔結(jié)構(gòu)，固體載體涂層顆粒的尺寸(例如，平均尺寸)可小于多孔過濾器基材的平均孔尺寸，例如在O. 1-20 μ m范圍，例如1-18 μ m, 1-16 μ m, 2-15 μπι或3-12 μπι。在具體的實(shí)施方案中，固體載體涂層顆粒的上述尺寸為D90而不是平均尺寸。在其它具體的實(shí)施方案中，通過在其中包括空隙來提高載體涂層的表面孔隙率。具有這種特性的廢氣催化劑例如公開于我們的WO 2006/040842和WO 2007/116881。在本文的載體涂層中的“空隙”是指在通過固體載體涂層材料限定的層中存在的空間?？障犊砂ㄈ魏慰杖?、細(xì)孔、隧道狀態(tài)(圓柱、棱柱)、裂縫等，并且可通過在用于在過濾器基材上涂布的載體涂層組成中包括在煅燒涂布的過濾器基材期間燃燒的材料而引入，例如，切短的棉或通過引起在分解或燃燒時(shí)形成氣體而制備的孔的材料。當(dāng)存在空隙時(shí)，空隙不同于多孔載體涂層的平均顆粒間孔尺寸，因此不應(yīng)考慮確定所述多孔載體涂層的平均顆粒間孔尺寸。載體涂層的平均空隙比率可為5-80%，而空隙的平均直徑可為O. 2-500 μ m,例如10-250 μ m。用于本發(fā)明的過濾器的載體涂層為三路催化載體涂層，其可與其它催化載體涂層組合使用，所述催化載體涂層選自烴捕集器、NOx吸收器、氧化催化劑、選擇性催化還原(SCR)催化劑、貧NOjJt化劑和其中的任意兩種或更多種的組合。例如，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，入口表面涂有TWC載體涂層，而出口表面涂有SCR載體涂層。在該布置中，發(fā)動(dòng)機(jī)的的間歇富運(yùn)轉(zhuǎn)可在TWC上原位產(chǎn)生氨，用于在出口表面上布置的SCR催化劑上還原N0X。類似地，氧化催化劑可包括烴捕集器功能。催化載體涂層，例如NOx吸收器、氧化催化劑、烴捕集器和貧NOx催化劑，可含有一種或多種鉬族金屬，特別是選自鉬、鈀和銠的那些。NOx吸收器催化劑(NAC)例如由美國專利號(hào)5，473，887已知，并且設(shè)計(jì)用于從貧廢氣U >1)吸附氮氧化物(NOx)和當(dāng)廢氣中的氧濃度降低時(shí)用于解吸Ν0Χ。出于該目的，NAC包括相對(duì)高載荷的堿土和/或堿金屬，例如，約800g/ft_3。與此相反，TffC設(shè)計(jì)不用于吸附NOx,然而，它們可包括堿土和/或堿金屬作為催化劑促進(jìn)劑，例如，鋇和/或鍶。在TWC中用作促進(jìn)劑的堿土和/或堿金屬的總量通常<300gff3，例如<250gft_3，<150gft_3，<100gft_3或甚至<50gft_3。使用合適的還原劑(例如，汽油燃料)，通過NAC本身或位于NAC下游的催化劑組分(例如銠)促進(jìn)，可將解吸的 NOx還原為N2。實(shí)際上，間歇地響應(yīng)于NAC的計(jì)算的剩余NOx吸附能力，氧濃度的控制可調(diào)節(jié)至期望的氧化還原組成，例如，比正常的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)操作更富(但是仍貧化學(xué)計(jì)量或λ = I組成)、化學(xué)計(jì)量或富化學(xué)計(jì)量(λ〈I)。通過多種方式可調(diào)節(jié)氧濃度，例如，節(jié)氣，例如在排氣沖程期間將另外的烴燃料噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸或?qū)N燃料直接噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)集管下游的廢氣中。典型的NAC制劑包括催化氧化組分，例如鉬；顯著量(即，實(shí)質(zhì)上多于用作促進(jìn)劑例如TWC中的促進(jìn)劑所需的)的NOx-儲(chǔ)存組分，例如鋇；和還原催化劑，例如，銠。對(duì)于該制劑，從貧廢氣對(duì)NOx-儲(chǔ)存通常給出的一種機(jī)理為
no4 >4O2.......^NO;.α):和
BaO 十.NO2 + H O, ........ Ba師土O),
其中在反應(yīng)(2)中，一氧化氮與氧在鉬上的活性氧化部位上反應(yīng)，以形成Ν02。反應(yīng)(3)包括通過無機(jī)硝酸鹽形式的儲(chǔ)存材料吸附NO2。根據(jù)以下反應(yīng)(4)，在較低的氧濃度下和/或在升高的溫度下，硝酸鹽物類變得熱動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定并分解，產(chǎn)生NO或Ν02。在合適的還原劑存在下，這些氮氧化物隨后被一氧化碳、氫和烴還原為N2，這可在還原催化劑上進(jìn)行(參見反應(yīng)(5))。BafNOO; —* BaO + 2^0 + % O、or BafKOα -+ BaO + 2NO + H O；, (4);和 NO + CO .........“4 N2 - CO,(5);
(其它反應(yīng)包括 Ba (NO3)2 +8H2— BaO +2NH3 +5H20，接著 NH3 + N0X— N2 + yH20 或 2NH3+ 202 + CO — N2 + 3H20 + CO2 等)。在以上反應(yīng)(2)-(5)中，給出反應(yīng)性鋇物類作為氧化物。然而，可以理解，在空氣存在下，大多數(shù)鋇為碳酸鹽形式或可能為氫氧化物形式。對(duì)于除氧化物以外的鋇物類，技術(shù)人員可相應(yīng)地改變以上反應(yīng)機(jī)理。氧化催化劑促進(jìn)一氧化碳氧化為二氧化碳，未燃燒的烴氧化為二氧化碳至水。典型的氧化催化劑包括在高表面積載體上的鉬和/或鈀。烴捕集器通常包括分子篩，并且也可被例如鉬族金屬例如鉬或鉬和鈀二者的組合催化。SCR催化劑可選自在耐火氧化物或分子篩上負(fù)載的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。合適的耐火氧化物包括Al203、Ti02、Ce02、Si02、ZrO2和含有其中的兩種或更多種的混合氧化物。非沸石催化劑還可包括氧化鎢，例如，V2O5/W03/Ti02。
貧NOx催化劑，有時(shí)也稱為烴-SCR催化劑、DeNOx催化劑或甚至非選擇性催化還原催化劑，包括Pt/Al203、Cu- Pt-、Fe-、Co-或Ir-交換的ZSM-5、質(zhì)子化的沸石例如H-ZSM-5或H-Y沸石、鈣鈦礦和Ag/Al203。根據(jù)方程式(6)，在通過烴(HC)的選擇性催化還原(SCR)中，HC與NOx反應(yīng)，而不是與O2反應(yīng)，以形成氮、CO2和水
me I t NOv ^ N2 ++ CO I- H2OIfiJ。與氧的競爭性非選擇性反應(yīng)由方程式(7)給出
'HCJ 十 C^yCOr*— Η·0( ) 因此，比起反應(yīng)(J)，對(duì)于反應(yīng)(6)，良好的HC-SCR催化劑更具選擇性。在具體的實(shí)施方案中，SCR、烴捕集器和貧NOx催化劑載體涂層包含至少一種分子篩，例如硅鋁酸鹽沸石或SAP0，用于捕集正點(diǎn)火PM。例如，至少一種分子篩可為小、中或大 孔分子篩。本文中“小孔分子篩”是指含有最大環(huán)尺寸為8的分子篩，例如CHA ;本文中“中孔分子篩”是指含有最大環(huán)尺寸為10的分子篩，例如ZSM-5 ;本文中“大孔分子篩”是指具有最大環(huán)尺寸為12的分子篩，例如β。小孔分子篩潛在有利地用于SCR催化劑，例如參見WO 2008/132452。在本發(fā)明中具有應(yīng)用的具體的分子篩選自AEI、ZSM-5、ZSM-20、ERI包括ZSM-34、絲光沸石、鎂堿沸石、BEA包括Beta、Y、CHA, LEV包括Nu_3、MCM-22和EU-I。在各實(shí)施方案中，分子篩可未被金屬化或被至少一種選自周期表的IB、IIB、IIIA、IIIB、VB、VIB、VIB和VIII族的金屬金屬化。當(dāng)金屬化時(shí)，金屬可選自Cr、Co、Cu、Fe、Hf、La、Ce、In、V、Mn、Ni、Zn、Ga和貴金屬Ag、Au、Pt、Pd和Rh。這些金屬化的分子篩可用于使用還原劑來選擇性催化在正點(diǎn)火廢氣中的氮氧化物的還原的過程。本文中“金屬化的”是指包括在分子篩的框架中結(jié)合一種或多種金屬的分子篩，例如，F(xiàn)e-在框架Beta中和Cu在-框架CHA中。如上所述，當(dāng)還原劑為烴時(shí)，該過程有時(shí)稱為“烴選擇性催化還原(HC-SCR) ”、“貧NOx催化”或“DeN0x催化”，并且用于該應(yīng)用的具體的金屬包括Cu、Pt、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ag、Ce、Ga?？赏ㄟ^發(fā)動(dòng)機(jī)管理技術(shù)將烴還原劑引入到廢氣中，例如，噴射后晚期或噴射后早期(所謂的“噴射后”)。當(dāng)還原劑為含氮還原劑(所謂的“NH3_SCR”)時(shí)，具體關(guān)注的金屬選自Ce、Fe和Cu。合適的含氮還原劑包括氨。氨可原位產(chǎn)生，例如，在過濾器上游布置的NAC的富再生期間或通過使TWC與發(fā)動(dòng)機(jī)-衍生的富廢氣接觸(參見上文反應(yīng)(4)和(5)的替代方案)?；蛘?，可將含氮還原劑或其前體直接噴射至廢氣中。合適的前體包括甲酸銨、脲和氨基甲酸銨。前體分解為氨和其它副產(chǎn)物可為水熱或催化水解。在實(shí)際應(yīng)用中，柴油壁流過濾器的胞孔密度可與用于本發(fā)明的壁流過濾器不同，在于柴油壁流過濾器的胞孔密度通常為300胞孔/平方英寸(cpsi)或更少，例如，100或200 cpsi,因此相對(duì)更大柴油PM組分可進(jìn)入過濾器的入口通道，而不會(huì)在柴油顆粒過濾器的固體正面上受到?jīng)_擊，從而結(jié)塊和玷污進(jìn)入開口通道的入口，而用于本發(fā)明的壁流過濾器可最高 300 cpsi 或更大,例如 350 cpsi、400 cpsi、600 cpsi、900 cpsi 或甚至 1200cpsi ο使用較高胞孔密度的優(yōu)點(diǎn)在于，比起柴油顆粒過濾器，過濾器可具有降低的橫截面，例如，直徑，其為對(duì)于在車輛之上定位排氣系統(tǒng)提高設(shè)計(jì)選項(xiàng)的有用的實(shí)用優(yōu)點(diǎn)。在另一方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和包含這種正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)為直接噴射正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。在其它方面，本發(fā)明提供通過深度過濾來捕集和燃燒來自正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)(PM)的方法，所述方法包括將含有PM的廢氣引向排氣系統(tǒng)，使含有PM的廢氣與在排氣系統(tǒng)內(nèi)的基材整料上布置的三路催化劑載體涂層接觸，使含有PM的廢氣與在三路催化劑基材整料下游的排氣系統(tǒng)中的過濾器接觸，所述過濾器包含具有入口和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，其中在基材整料上的三路催化劑載體涂層的質(zhì)量小于等于在排氣系統(tǒng)中的三路催化劑載體涂層總質(zhì)量的75%。為了可以更充分地理解本發(fā)明，參考附圖
，其中
圖I為顯示在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的PM的尺寸分布的圖。為了比較，汽油尺寸分布顯示在 SAE 1999-01-3530 的圖 4 ;
圖2A-C顯示本發(fā)明的載體涂布的多孔過濾器基材的三個(gè)實(shí)施方案的示意 圖3為關(guān)于多孔過濾器基材、多孔載體涂層和包括多孔表面載體涂層的多孔過濾器基材的孔尺寸分布的汞孔隙度測定法的示意 圖4為展示壁流過濾器基材孔尺寸相對(duì)于載體涂層載荷的矩陣的表，說明用于車輛汽油廢氣后處理系統(tǒng)的涂布的壁流過濾器的適宜性；和圖5為本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的示意圖。圖2A-C顯示通過包含表面孔12的多孔過濾器基材10的橫截面。圖2A顯示第一實(shí)施方案中，特征為多孔表面載體涂層14包含固體載體涂層顆粒，顆粒之間的空間限定孔(顆粒間孔)?？梢钥吹捷d體涂層14實(shí)質(zhì)上覆蓋多孔結(jié)構(gòu)的孔12，并且顆粒間孔16的平均孔尺寸小于多孔過濾器基材10的平均孔尺寸12。圖2B顯示第二實(shí)施方案，其包含在入口表面16上以及另外在多孔基材10的多孔結(jié)構(gòu)12內(nèi)涂布的載體涂層?？梢钥吹捷d體涂層14引起表面孔12的孔開口變窄，使得涂布的多孔基材的平均孔尺寸18小于多孔過濾器基材10的平均孔尺寸12。圖2C顯示第三實(shí)施方案，其中所述載體涂層14實(shí)質(zhì)上坐落于(B卩，滲透)多孔基材10的多孔結(jié)構(gòu)12內(nèi)。圖3顯示對(duì)于多孔過濾器基材20、多孔載體涂層22和包括表面載體涂層的多孔柴油過濾器基材24，關(guān)于孔尺寸與孔數(shù)量的圖形說明。可以看到過濾器基材的平均孔尺寸為約15 μπι左右。載體涂層具有由顆粒內(nèi)孔22Α (在范圍的納米端)和朝向刻度的微米端的顆粒間孔22Β組成的雙峰分布。還可以看到，通過使用本發(fā)明的載體涂層涂布多孔過濾器基材，使得空過濾器基材的孔分布在顆粒間載體涂層孔尺寸方向轉(zhuǎn)變(參見箭頭)。圖5顯示本發(fā)明的設(shè)備10，其包含車輛正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)12及其排氣系統(tǒng)14。排氣系統(tǒng)14包含連接催化后處理組件的導(dǎo)管16，所述催化后處理組件即在接近發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣集管(所謂的緊密連接位置)布置的惰性金屬流通基材18上涂布的基于Pd-Rh的TWC。緊密連接的催化劑18的下游進(jìn)而為以I. 6 gin-3在平均孔尺寸為20 μ m的陶瓷壁流過濾器20上涂布的基于Pd-Rh的TWC，該過濾器20在所謂的地板下位置懸掛于車輛下。在使用中，系統(tǒng)受益于緊密連接的TWC18的低溫點(diǎn)火活性，所述TWC18位于在接通之后可快速達(dá)到活性溫度的位置。然而，不同于將未燃燒的烴、一氧化碳和氮氧化物轉(zhuǎn)化至滿足相關(guān)的歐V排放標(biāo)準(zhǔn)所需的程度，TWC18設(shè)置為滑動(dòng)足夠的易燃排放組分例如一氧化碳和未燃燒的烴，從而在三路催化的壁流過濾器20上滑動(dòng)的易燃組分隨后轉(zhuǎn)化產(chǎn)生足夠的放熱，以燃燒在過濾器上保持的顆粒物質(zhì)，無論在行駛循環(huán)例如歐洲MVEG-B行駛循環(huán)期間連續(xù)或至少一次。在該實(shí)施方案中，TWC18設(shè)置為使用全-尺寸緊密連接的基材整料體積(100%的發(fā)動(dòng)機(jī)掃掠體積)，該基材整料涂有與在下游TWC涂布的壁流過濾器20上使用的相同的完全配制的TWC，但是在比緊密連接的TWC通常所用的更低的載體涂層載荷下，例如,2. O girT3。圖4展示對(duì)于在具有不同的平均孔尺寸的三個(gè)壁流過濾器上的TWC載體涂層，顯示載體涂層載荷研究的初步結(jié)果的矩陣?？傊?，存在可接受的背壓和過濾的帶，從13 μπι平均孔尺寸壁流過濾器和相對(duì)低載體涂層載荷(0.4 g in-3)的組合開始，經(jīng)過具有O. 8 gin_3的20 μπι和13 μπι孔尺寸基材，直到38 μ m和20 μ m平均孔尺寸基材上的I. 6和2.4 g in_3 載荷。然而，對(duì)于TWC應(yīng)用，在該矩陣之上的是，在獨(dú)立的產(chǎn)品中，彡1.6 g in_3的載體涂層載荷對(duì)于可接受的TWC活性是優(yōu)選的。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)足夠的TWC活性和PM過濾的組合，而不會(huì)顯著提高背壓。在較低的平均孔尺寸壁流過濾器基材上提高的載體涂層載荷僅·可用于可耐受提高的背壓的應(yīng)用。參考圖4，雖然在可耐受背壓提高的某些應(yīng)用中，13 μπι平均孔尺寸壁流過濾器基材可與> 1.6 g in_3載體涂層載荷組合使用，對(duì)于> 1.6 g in_3載荷，目前我們優(yōu)選使用> 20 μ m的平均孔尺寸，以在催化劑活性、過濾和背壓之間實(shí)現(xiàn)期望的平衡。本發(fā)明的益處在于，通常在地板下或緊密連接的位置位于車輛上的包含流通式整料基材的現(xiàn)有技術(shù)的TWC可用本發(fā)明的過濾器代替，以提供足夠的三路活性，以滿足氣態(tài)HC、CO和NOx排放的立法要求，同時(shí)還滿足例如歐6標(biāo)準(zhǔn)所需的顆粒數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的過濾器顯然可與其它排氣系統(tǒng)后處理組件組合使用，以提供完全的排氣系統(tǒng)后處理設(shè)備，例如，過濾器上游的低熱質(zhì)量TWC和/或下游催化元件，例如，根據(jù)具體的要求，包含NOx捕集器或SCR催化劑的基材整料。因此，在產(chǎn)生相對(duì)冷卻的行駛中循環(huán)廢氣溫度的車輛正點(diǎn)火應(yīng)用中，我們預(yù)期使用在本發(fā)明的過濾器上游布置的低熱質(zhì)量TWC。對(duì)于車輛貧燃燒正點(diǎn)火應(yīng)用，我們?cè)O(shè)想在包含NOx捕集器的基材整料上游或下游使用本發(fā)明的過濾器。TWC的另外的新的要求是需要對(duì)其有用壽命提供診斷功能，所謂的“車上診斷”或OBD0當(dāng)在TWC中氧儲(chǔ)存能力不夠時(shí)，在OBD中出現(xiàn)問題，因?yàn)橛糜赥WC的OBD過程使用剩余的氧儲(chǔ)存能力來診斷剩余的催化劑功能。然而，如果在過濾器上載荷不足夠的載體涂層，例如在US2009/0193796和W02009/043390中所公開的具體實(shí)施例，可能不存在足夠的OSC來為OBD目的提供精確的OSC “ Δ (delta) ”。由于本發(fā)明能使載體涂層載荷接近目前現(xiàn)有技術(shù)TWC，用于本發(fā)明的過濾器可有利地用于目前的OBD過程。為了能更充分地理解本發(fā)明，僅通過說明的方式提供以下實(shí)施例。實(shí)施例中引用的載體涂層載荷用上文描述的在WO 99/47260中所公開的方法通過以下得到從一端涂布一半載體涂層，并且從另一端涂布剩余的一半載體涂層，即，整個(gè)載體涂層不是僅在過濾器的入口或出口通道上涂布，而是在過濾器的入口和出口通道二者上涂布。實(shí)施例I以2.4 g/in3的載體涂層載荷和85 g/ft3的貴金屬載荷(Pd:Rh 16:1)制備兩種TWC涂層一種研磨至小顆粒尺寸(d90〈5 μ m)，預(yù)期能進(jìn)入壁流過濾器的孔結(jié)構(gòu)(“壁中”)，而另一種較少研磨(d90 <17 μ m)，因此預(yù)期優(yōu)先更多位于壁流過濾器壁的表面處(“壁上”)。將涂層施用于4. 66X4.5英寸300胞孔/平方英寸堇青石壁流過濾器基材，其具有千分之十二英寸壁厚度(“300/12”)，標(biāo)稱平均孔尺寸為20微米(下文中稱為“微米”)(62%孔隙率)。將每個(gè)過濾器于980°C下水熱爐-老化4小時(shí)，并安裝在具有I. 4 L直接噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的歐5轎車的緊密連接的位置。在最小三個(gè)MVEG-B行駛循環(huán)期間評(píng)價(jià)每個(gè)過濾器，相對(duì)于參比催化劑測量顆粒數(shù)量排放的降低，其中在相同的載體涂層和貴金屬載荷下，過濾器與在流通基材整料上涂布的TWC交換，在安裝在過濾器(或參比催化劑)的上游和下游的傳感器之間確定背壓差異。在歐洲，自從2000年(歐3排放標(biāo)準(zhǔn))，在新歐洲行駛循環(huán)(NEDC)之上測試排放。這包括四次重復(fù)先前的ECE15行駛循環(huán)加上一次額外的城市行駛循環(huán)(EUDC)，在開始排放取樣之前沒有40秒溫?zé)犭A段。該修改的冷啟動(dòng)測試也稱為“MVEG-B”行駛循環(huán)。所有的排 放用g/km表示。歐5/6執(zhí)行法規(guī)引入由UN/ECE顆粒測量程序(PMP)開發(fā)的新的PM質(zhì)量排放測量方法，其調(diào)節(jié)PM質(zhì)量排放限定來說明使用舊的和新的方法的結(jié)果差別。除了基于質(zhì)量的限定以外，歐5/6法規(guī)還引入顆粒數(shù)量排放限定(PMP方法)。表I中的結(jié)果說明，比起使用較小顆粒尺寸“壁中”載體涂層制備的過濾器，使用較大顆粒尺寸“壁上”載體涂層制備的過濾器具有顯著改進(jìn)的顆粒數(shù)量降低，具有小的但是可接受的峰值背壓提高。表I.在過濾器內(nèi)的載體涂層位置對(duì)顆粒數(shù)量降低和背壓(BP)的影響。
樣品過濾器I載體涂層|%PN降低,相對(duì)于流通|70kph巡航MVEG-B行駛循環(huán)的平均|在任一 MVEG-B行駛循環(huán)期間的峰值性質(zhì)類型參比BP (mbar)BP (mbar)
20 μ m，62% “壁中” 75_ 14.373.5
20 μ m,62% “壁上” 83^16.2104. 2實(shí)施例2
胞孔密度為300胞孔/平方英寸并且壁厚度為千分之十二英寸(約O. 3mm)的5. 66 X 3英寸堇青石壁流過濾器基材以O(shè). 8 g/in3的載體涂層載荷和80 g/ft3的鈀載荷涂有TWC涂層。比較三種孔結(jié)構(gòu)在65%孔隙率下的38微米的標(biāo)稱平均孔尺寸、在62%孔隙率下的20微米的標(biāo)稱平均孔尺寸和在52%孔隙率下的15微米的標(biāo)稱平均孔尺寸。將每個(gè)過濾器于980°C下水熱爐-老化4小時(shí)，并安裝在具有I. 4 L直接噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的歐4轎車的地板下位置，具有在位于緊密連接的位置(即，過濾器上游)的流通基材整料上涂布的充分配制的TWC。在最小三個(gè)MVEG-B行駛循環(huán)期間評(píng)價(jià)每個(gè)過濾器，相對(duì)于參比系統(tǒng)測量顆粒數(shù)量排放的降低，其中在相同的載體涂層和鈀載荷下，地板下過濾器與在流通基材整料上涂布的TWC交換，在安裝在緊密連接的TWC的上游和過濾器(或參比催化劑)的下游的傳感器之間確定背壓差異。在表2中給出的峰值背壓結(jié)果為在第三次重復(fù)MVEG-B循環(huán)時(shí)讀取的背壓。表2中的結(jié)果說明，38微米過濾器具有顯著較低水平的顆粒數(shù)量去除(對(duì)該車輛應(yīng)用不足)，即使具有最低背壓。20微米過濾器得到可接受水平的顆粒數(shù)量降低，具有中等背壓提高。15微米過濾器在降低顆粒數(shù)量排放方面最有效，但是比起20微米過濾器實(shí)施方案具有顯著較高的背壓。
表2.對(duì)于不同孔尺寸過濾器，顆粒數(shù)量降低和背壓(BP)的比較。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含用于過濾來自發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)的過濾器，所述過濾器包含具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，并且三路催化劑載體涂層布置在位于過濾器上游的單獨(dú)的基材整料上，其中在上游基材整料上的三路催化劑載體涂層的質(zhì)量小于等于在排氣系統(tǒng)中的三路催化劑載體涂層總質(zhì)量的75%。
2.權(quán)利要求I的排氣系統(tǒng)，其中所述在上游基材整料上的三路催化劑(TWC)載體涂層的質(zhì)量小于等于在所述系統(tǒng)中的TWC載體涂層總質(zhì)量的70%。
3.權(quán)利要求I或2的排氣系統(tǒng)，其中所述位于過濾器上游的單獨(dú)的基材整料為流通式基材整料。
4.權(quán)利要求1、2或3的排氣系統(tǒng)，其中多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)的第一平均孔尺寸為8-45μ m0
5.權(quán)利要求1、2、3或4的排氣系統(tǒng)，其中在所述過濾器上的所述載體涂層載荷大于O. 50 g in 3o
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包含表面載體涂層，其中載體涂層實(shí)質(zhì)上覆蓋多孔結(jié)構(gòu)的表面孔，并且載體涂布的多孔基材的孔部分由在載體涂層中的顆粒之間的空間(顆粒間孔)限定。
7.權(quán)利要求6的排氣系統(tǒng)，其中所述多孔載體涂層的平均顆粒間孔尺寸為5.Onm-5. Oym0
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)，其中固體載體涂層顆粒的平均尺寸大于第一平均孔尺寸。
9.權(quán)利要求8的排氣系統(tǒng)，其中所述固體載體涂層顆粒的平均尺寸在1-40μπι范圍。
10.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)，其中在所述多孔結(jié)構(gòu)的表面處的孔包括孔開口且載體涂層引起實(shí)質(zhì)上所有的表面孔開口變窄。
11.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng),其中所述載體涂層實(shí)質(zhì)上坐落于多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
12.權(quán)利要求10或11的排氣系統(tǒng)，其中固體載體涂層顆粒的平均尺寸小于多孔基材的平均孔尺寸。
13.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)，其中所述載體涂層在入口表面、出口表面或入口和出口表面二者上涂布。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)，其中所述多孔基材為陶瓷壁流過濾器、金屬過濾器或陶瓷泡沫。
15.—種正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī),所述正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)包含前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的排氣系統(tǒng)。
16.化學(xué)計(jì)量操作的權(quán)利要求15的正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。
17.—種通過深度過濾捕集和燃燒來自正點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)(PM)的方法，所述方法包括將含有PM的廢氣引向排氣系統(tǒng)，使含有PM的廢氣與在排氣系統(tǒng)內(nèi)的基材整料上布置的三路催化劑載體涂層接觸，使含有PM的廢氣與在三路催化劑基材整料下游的排氣系統(tǒng)中的過濾器接觸，所述過濾器包含具有入口和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，其中在基材整料上的三路催化劑載體涂層的質(zhì)量小于等于在排氣系統(tǒng)中的三路催化劑載體涂 層總質(zhì)量的75%。
全文摘要
一種用于車輛正點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的排氣系統(tǒng)(10)包含用于過濾來自發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣的顆粒物質(zhì)的過濾器(20)，所述過濾器包含具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結(jié)構(gòu)分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個(gè)固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，并且三路催化劑載體涂層布置在位于過濾器上游的單獨(dú)的基材整料(18)上，其中在上游基材整料上的三路催化劑載體涂層的質(zhì)量小于等于在排氣系統(tǒng)中的三路催化劑載體涂層總質(zhì)量的75%。
文檔編號(hào)F01N3/035GK102762283SQ201080064672
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者C.G.莫爾岡, D.R.格林威爾, L.C.阿爾諾, N.R.科林斯, R.J.布里斯利 申請(qǐng)人:約翰遜馬西有限公司