還原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的排放物的催化劑系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種還原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的排放物的催化劑系統(tǒng)及方法。描述了用于提高稀燃NOx后處理系統(tǒng)的耐用性的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以化學(xué)計(jì)算的或富燃空氣燃油比率運(yùn)轉(zhuǎn)并且廢氣溫度在可校準(zhǔn)的水平（例如700℃）以上時(shí)，空氣注入系統(tǒng)被用于連續(xù)地將空氣注入在上游三元催化劑和下游選擇性催化還原（SCR）催化劑之間的排氣系統(tǒng)。這產(chǎn)生整體稀燃混合物并避免將SCR催化劑暴露給熱的富燃條件或熱的化學(xué)計(jì)算的條件。被注入的空氣還將使熱的廢氣冷卻，這也將對(duì)SCR催化劑的耐用性有利。在另一實(shí)施例中，在原地產(chǎn)生用于SCR的還原劑，在另一實(shí)施例中，使用用于具有還原劑的旁路臂的換向閥以在高載條件過(guò)程中繞開(kāi)SCR。
【專利說(shuō)明】還原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的排放物的催化劑系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的一方面涉及一種在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃過(guò)程中控制NOx排放物的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于增加了保護(hù)SCR催化劑以避開(kāi)不利條件的空氣注入系統(tǒng)，所以耐用性得到提高。本發(fā)明的其它方面包括使用空氣注入系統(tǒng)以保護(hù)與其它催化劑結(jié)合的SCR催化劑以及原位系統(tǒng)，從而SCR在輕載條件下對(duì)于稀燃NOx轉(zhuǎn)化是耐用且有效的，并且完全得到用于高載運(yùn)轉(zhuǎn)的其它催化劑系統(tǒng)的支持。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)正面臨著減少有害副產(chǎn)品的排放的需要以及提高燃油經(jīng)濟(jì)性的日益增加的壓力這樣的挑戰(zhàn)。由氮的氧化物組成的NOx構(gòu)成了這些副產(chǎn)品的主要成分。
[0003]與被設(shè)計(jì)成以化學(xué)正確(chemically correct)(化學(xué)計(jì)算，stoichiometric)的大約14.7:1的空氣燃油比率運(yùn)轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)成在輕載條件過(guò)程中以非常稀燃的空氣燃油比率運(yùn)轉(zhuǎn)，14.7:1的空氣燃油比率對(duì)于三元催化劑性能是優(yōu)化的。當(dāng)不需要全功率時(shí)，在輕載條件過(guò)程中，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)將過(guò)量的空氣與燃油混合，使得燃油經(jīng)濟(jì)性更好。稀燃進(jìn)氣道燃油噴射汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(lean burn port-fuel-1njectedgasoline engine)中的空氣燃油比率可高達(dá)22:1,對(duì)于在分層進(jìn)氣條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的直噴(DI)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，空氣燃油比率可高達(dá)30:1。在重載條件過(guò)程中，例如在加速或爬坡過(guò)程中，當(dāng)需要全功率時(shí)，稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)回復(fù)到化學(xué)計(jì)算的比率(14.7:1)或更富燃的比率。
[0004]折衷解釋，如果通過(guò)將空氣與燃油的比率增加到稀燃條件來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率，則降低一氧化碳和顆粒排放物。然而，用于當(dāng)前化學(xué)計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物控制的三元催化劑在稀燃環(huán)境中NOxR化效率不足。相反，如果將燃燒過(guò)程修改為還原氧化氮產(chǎn)物，即，通過(guò)在富燃(燃料過(guò)剩)的條件下使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，則顆粒、一氧化碳以及碳?xì)浠衔锱欧盼镌黾硬⑶胰加托曙@著降低。
[0005]選擇性催化還原(SCR)是在稀燃條件下通過(guò)催化劑選擇性地還原NOx的過(guò)程。利用還原劑(例如，尿素或NH3)的選擇性催化還原是用于處理來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放物的有效技術(shù)。SCR催化劑使用堿金屬來(lái)促進(jìn)NOx和NH3之間的反應(yīng)，以在稀燃條件下產(chǎn)生N2和職。SCR催化劑可在寬的溫度范圍內(nèi)還原NOx，并且由于它們不含有貴金屬，所以它們是柴油NOx控制的節(jié)省成本的方法。SCR的一個(gè)問(wèn)題是需要在車上攜帶額外的還原劑。由于處理NH3存在安全問(wèn)題，所以這種還原劑通常是尿素。尿素在排氣系統(tǒng)中分解成NH3,NH3與NOx通過(guò)SCR反應(yīng)以形成N2。
[0006]利用尿素或冊(cè)13注入的選擇性催化還原(SCR)還是用于稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(稀燃進(jìn)氣道燃油噴射(PFI)或分層進(jìn)氣DI發(fā)動(dòng)機(jī))上NOx控制的主要候選方案。然而，在高載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以化學(xué)計(jì)算的或富燃A/F比率正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的熱的富燃廢氣(hotrich exhaust)或熱的化學(xué)計(jì)算的廢氣(hot stoichiometric exhaust)對(duì)SCR催化劑的耐用性有害，導(dǎo)致NOx轉(zhuǎn)化能力降低。
[0007]因此，在高溫的富燃或化學(xué)計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，需要保護(hù)SCR催化劑，從而當(dāng)廢氣溫度降低并且空氣燃油比率回復(fù)到稀燃條件時(shí)能夠保持高的NOx轉(zhuǎn)化效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種還原稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的有害的排放物的耐用的催化劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:點(diǎn)火催化劑，緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)；選擇性催化還原催化劑，位于點(diǎn)火催化劑的下游；還原劑注入系統(tǒng)，位于點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間；空氣注入系統(tǒng)，位于點(diǎn)火催化劑和還原劑注入的位置之間，用于將空氣注入到處于預(yù)先指定的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下的廢氣流內(nèi)，以提高選擇性催化還原催化劑的耐用性。所述空氣注入系統(tǒng)可以是在指定的條件下提供連續(xù)的空氣流的泵
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種用于提高還原稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放物的催化劑系統(tǒng)的耐用性的方法，該方法包括下述步驟:提供催化劑系統(tǒng)，該催化劑系統(tǒng)包括緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火催化劑以及位于點(diǎn)火催化劑下游的選擇性催化還原催化劑；在對(duì)選擇性催化還原催化劑的耐用性有害的某些指定的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下將空氣注入于點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間。
[0010]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提高了一種用于提高還原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放物中的有害排放物的催化劑系統(tǒng)的耐用性的方法，該方法包括下述步驟:提供催化劑系統(tǒng)，該催化劑系統(tǒng)包括緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火催化劑以及位于點(diǎn)火催化劑下游的選擇性催化還原催化劑；在某些指定的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下將空氣注入于點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間；當(dāng)溫度在選擇性催化還原催化劑的工作范圍內(nèi)時(shí)，在選擇性催化還原催化劑的上游注入還原劑；在空氣注入的位置和還原劑注入的位置之間提供氧化催化劑，以防止SCR催化劑發(fā)生放熱反應(yīng)并防止熱分解的發(fā)生。
[0011]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種還原稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的有害排放物的耐用的催化劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:點(diǎn)火催化劑，緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)；選擇性催化還原催化劑，位于點(diǎn)火催化劑的下游；還原劑注入系統(tǒng)，位于點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間；換向閥，位于還原劑注入的位置的下游和SCR的上游，所述換向閥連接到包括三元催化劑的旁路臂，該換向閥可被用于在高載條件下繞開(kāi)選擇性催化還原催化劑并提高NOx轉(zhuǎn)化率。
[0012]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在富燃清污階段中，通過(guò)在選擇性催化還原催化劑的上游的稀燃NOx吸收裝置在原地產(chǎn)生氨，并且空氣注入系統(tǒng)位于稀燃NOx吸收裝置和選擇性催化還原催化劑之間，從而可在對(duì)選擇性催化還原催化劑的耐用性有害的某些指定的發(fā)動(dòng)機(jī)條件下注入空氣。
[0013]考慮到本發(fā)明的下面的詳細(xì)的描述，本發(fā)明的這些和其它方面將被更好地理解。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例將按照穩(wěn)定的方式在權(quán)利要求書(shū)中被描述。然而，通過(guò)參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)的描述，其它特點(diǎn)將變得更加清楚并且實(shí)施例會(huì)被更好地理解，其中:
[0015]圖1顯示對(duì)于鐵/沸石SCR催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系，以證明鐵/沸石SCR在稀燃廢氣中比在富燃或化學(xué)計(jì)算的廢氣中更耐用；[0016]圖2顯示對(duì)于銅/沸石SCR催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率與溫度之間的關(guān)系，以證明銅/沸石SCR在稀燃或化學(xué)計(jì)算的廢氣中比在富燃廢氣中更耐用；
[0017]圖3是使選擇性催化還原催化劑的放熱反應(yīng)最小化的包括空氣注入和還原劑注入以及氧化催化劑的建議的排氣系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖4是描述具有換向閥以及含有另外的三元催化劑的旁路臂的排氣系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖5A和圖5B是描述帶有空氣注入以保護(hù)SCR催化劑的LNT+SCR原位系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]選擇性催化還原(SCR)催化劑是在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的稀燃操作過(guò)程中用于NOx控制的主要候選物。SCR催化劑使用堿金屬來(lái)促進(jìn)NOx和NH3之間的反應(yīng)以在稀燃條件下產(chǎn)生N2。與其它現(xiàn)有技術(shù)相比，由于SCR催化劑可在寬的溫度范圍內(nèi)工作，所以SCR催化劑是有利的，對(duì)送入的氣(feedgas)NOx的濃度要求不高(robust)，并且因?yàn)镾CR催化劑不需要使用貴金屬，所以它們節(jié)省成本。然而，在高載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以化學(xué)計(jì)算的或富燃空氣燃油比率正常運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的熱的富燃廢氣或熱的化學(xué)計(jì)算的廢氣對(duì)SCR催化劑的耐用性有害。在這種熱的條件下，SCR催化劑必須被保護(hù)，以當(dāng)廢氣溫度降低和空氣燃油比率回復(fù)到稀燃條件時(shí)保持SCR催化劑的NOx轉(zhuǎn)化能力。
[0021]目前開(kāi)發(fā)的用于車輛應(yīng)用的SCR配方(formulation)包括鐵/沸石配方和銅/沸石配方。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以化學(xué)計(jì)算的或富燃A/F比率運(yùn)轉(zhuǎn)并且廢氣溫度在可校準(zhǔn)的水平(calibratible level)(例如,700°C )之上時(shí),通過(guò)使用注空氣(airinjection)或脈沖空氣以將空氣連續(xù)地注入到緊密地結(jié)合(close coupled)的點(diǎn)火催化劑(例如，三元催化劑(TWC))和SCR催化劑之間的廢氣內(nèi)，SCR催化劑被保護(hù)以避開(kāi)這種熱條件。這將產(chǎn)生整體稀燃混合物并避免使SCR催化劑被暴露給熱的富燃條件或熱的化學(xué)計(jì)算的條件。注入的空氣還將使熱的廢氣冷卻，這也將對(duì)SCR的耐用性有利。
[0023]為了證實(shí)SCR在稀燃廢氣中比在富燃或化學(xué)計(jì)算的廢氣中更耐用，在脈沖火焰燃燒反應(yīng)堆(pulse-flame combustion reactor)上以800°C的入口溫度將鐵/沸石SCR催化劑的樣本老化34小時(shí)。一個(gè)樣本在A/F比率大部分時(shí)間是富燃的耐用性循環(huán)上被老化。另一個(gè)樣本在A/F比率大部分時(shí)間是化學(xué)計(jì)算的耐用性循環(huán)上被老化。第三個(gè)SCR樣本通過(guò)向廢氣內(nèi)注入氧氣而以稀燃A/F比率被持續(xù)老化。在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)堆上，對(duì)這三個(gè)老化樣本進(jìn)行評(píng)估，其中，送入的氣含有500ppm的NO和500ppm的NH3以及5%的02、10 %的C02、10%的H2O以及平衡量的N2。熔爐的溫度從150°C的熔爐溫度緩慢上升到800°C以上的溫度。K型熱電偶用于測(cè)量SCR催化劑的床溫度(bed temperature)。
[0024]在圖1中將3個(gè)樣本的NOx轉(zhuǎn)化率顯示為測(cè)量的溫度的函數(shù)。
[0025]圖1示出了鐵/沸石SCR催化劑在脈沖火焰燃燒反應(yīng)堆上以800°C的溫度針對(duì)主要為富燃老化循環(huán)、主要為化學(xué)計(jì)算的老化循環(huán)或持續(xù)稀燃老化循環(huán)老化34小時(shí)的的NOx轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。在緩慢的溫度上升過(guò)程中用500ppm的NO和500ppm的NH3在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)堆上進(jìn)行評(píng)估。[0026]用連續(xù)的稀燃廢氣老化的樣本比按照利用主要為化學(xué)計(jì)算的運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)程老化的樣本具有更好的性能，而按照利用主要為化學(xué)計(jì)算的運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)程老化的樣本比按照利用主要為富燃運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)程老化的樣本具有稍好的NOx轉(zhuǎn)化率。這證明鐵/沸石SCR催化劑的耐用性在高溫稀燃廢氣中比在高溫化學(xué)的計(jì)算或高溫富燃廢氣中好。
[0027]圖2顯示了用800°C的入口溫度老化的銅/沸石SCR催化劑的樣本的類似數(shù)據(jù)。同樣，富燃老化比化學(xué)計(jì)算的老化或稀燃老化對(duì)催化劑更有害。
[0028]圖2示出了銅/沸石SCR催化劑在脈沖火焰燃燒反應(yīng)堆上以800°C的溫度針對(duì)主要為富燃老化循環(huán)、主要為化學(xué)計(jì)算的老化循環(huán)或持續(xù)稀燃老化循環(huán)的老化34小時(shí)的NOx轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。在緩慢的溫度上升過(guò)程中用500ppm的NO和500ppm的NH3在實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)堆上進(jìn)行評(píng)估。
[0029]建議的系統(tǒng)存在的問(wèn)題在于:當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的A/F比率是富燃比率時(shí)，由于缺少氧氣，所以緊密結(jié)合的TWC不能轉(zhuǎn)化廢氣中所有的He、CO或H2。因此，這些還原劑中的一些將穿過(guò)TWC。SCR催化劑中的活性成分是過(guò)渡金屬。在高溫時(shí)，這些過(guò)渡金屬對(duì)于氧化H2、C0和HC是活躍的。因此，如果將空氣加到富燃廢氣，則SCR的過(guò)渡金屬將放熱，這會(huì)促使過(guò)渡金屬粗化并降低SCR催化劑的NOx性能。該問(wèn)題可能的解決方案是在空氣注入點(diǎn)和尿素/NH3注入點(diǎn)之間放置另外的氧化催化劑(例如，鈀基(Pd-based) TWC)。穿過(guò)第一 TWC的還原劑將在氧化催化劑(例如，鈀基TWC)上被氧化，以防止在SCR的過(guò)渡金屬上出現(xiàn)放熱反應(yīng)。眾所周知，鈀催化劑對(duì)于熱的稀燃廢氣是耐用的，因此是優(yōu)選的。在低溫時(shí)，當(dāng)尿素被注入到廢氣中以還原NOx時(shí)，尿素或NH3被注入到鈀基TWC的下游很重要，以防止鈀將NH3氧化成NO或N2。在圖3中不出了完整的系統(tǒng)。
[0030]圖3示出了用于稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣20的稀燃NOx后處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:點(diǎn)火催化劑30，緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)10 ;氧化催化劑150，在點(diǎn)火催化劑30的下游，但在選擇性催化還原(SCR)催化劑170的上游。接著，空氣注入系統(tǒng)140位于點(diǎn)火催化劑30和氧化催化劑150之間，以保護(hù)SCR催化劑170的耐用性。如圖3中所闡述的，在該實(shí)施例的條件下，還原劑(例如尿素或NH3)被注入SCR170上游的位置160，以驅(qū)動(dòng)在稀燃條件下選擇性地還原NOx的過(guò)程。
[0031]點(diǎn)火催化劑30通常是用于緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)10的位置的三元催化劑，優(yōu)選地含有氧化鋁、銠、鉬和/或鈀，并且還含有用于在化學(xué)計(jì)算的情況下的三效活性的儲(chǔ)氧材料(即，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯混合物)。
[0032]選擇性催化還原催化劑170最好由銅/沸石或鐵/沸石配方制成。也可以是具有鶴或者鑰作為添加劑的氧化鈦/氧化fL(vanadia)配方。
[0033]位于空氣注入系統(tǒng)140之后的氧化催化劑150最好是含有氧化鋁和低含量(例如，2至10gpcf(grams per cubic feet))的貴金屬(PGM)的三元催化劑，雖然也可使用鉬(Pt)以及Pd和Pt的混合物，但優(yōu)選地使用鈀(Pd)。對(duì)于氧化催化劑150，由于該催化劑未被用于NOx還原，所以不需要銠。氧化催化劑150可含有儲(chǔ)氧材料(例如，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯混合物)，以提高耐用性，但這不是必需的。
[0034]圖4中顯示了替代實(shí)施例。在該實(shí)施例的條件下，為了保護(hù)SCR不受熱影響，富燃條件在于使用電子控制的換向閥(diverter valve) 250,并與被含于旁路臂260中的三元催化劑270結(jié)合使用，以在高載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中繞開(kāi)SCR280。由于SCR280對(duì)于主要在稀燃條件下的NOx還原是有效的，所以在熱的富燃條件下，SCR280不能提供足夠的NOx還原。此外，廢氣溫度對(duì)于SCR進(jìn)行有效的NOx控制將會(huì)太熱。因此，換向閥250可在高載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中弓I導(dǎo)廢氣20繞過(guò)SCR280，以保護(hù)SCR，從而SCR可在低載和中載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中持續(xù)有效地處理NOx排放物，在低載和中載運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，溫度的值更利于促使NOx轉(zhuǎn)化。廢氣20或預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型中的熱敏電阻可被用于確定廢氣20何時(shí)應(yīng)當(dāng)繞開(kāi)SCR280。
[0035]根據(jù)該系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，SCR將會(huì)在低到中載的過(guò)程中轉(zhuǎn)化NOx，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在化學(xué)計(jì)算的條件或富燃條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，旁路臂260中的三元催化劑270會(huì)提供另外的NOx還原，從而補(bǔ)充在高載情況下點(diǎn)火催化劑30的NOx還原。
[0036]旁路臂260中的還原催化劑270最好是含有氧化鋁或低含量(例如，2至IOgpcf)的銠和鈀和/或鉬的三元催化劑，還可含有氧化鋯。旁路臂260中的還原催化劑270還可含有儲(chǔ)氧材料(例如，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯混合物)以提高NOx轉(zhuǎn)化率和耐用性。
[0037]在另一實(shí)施例中，如圖5A和圖5B所示，在原地制造還原劑。如圖5A中所示，在可選的實(shí)施例中，使用稀燃NOx吸收裝置(LNT)40和SCR60，從而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10按照稀燃/富燃循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在富燃清污階段(rich purge period)由LNT40產(chǎn)生的NH3被用作下游SCR60的還原劑。與單獨(dú)的LNT相比,銅基(copper-based) SCR提高了系統(tǒng)的低溫性能。在該實(shí)施例條件下，空氣注入系統(tǒng)50被加在LNT40和SCR60之間，從而當(dāng)溫度高并且A/F比率為富燃時(shí)，SCR60被保護(hù)。
[0038]作為另一實(shí)施例，如圖5B所示，低含量(low-loaded)的氧化催化劑或TWC70可被加在空氣注入點(diǎn)50和SCR60之間。同樣，由于放熱反應(yīng)將導(dǎo)致SCR60的熱分解(thermaldegradation),所以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)富燃運(yùn)轉(zhuǎn)并且空氣被加在SCR之前時(shí),低含量的氧化催化劑或TWC70被加在空氣注入點(diǎn)50和SCR60之間將使SCR60的放熱反應(yīng)最小化。
[0039]在圖5A和圖5B中示出的實(shí)施例的條件下，點(diǎn)火催化劑是被用于緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)10的位置的三元催化劑，該催化劑最好含有氧化鋁、銠和鉬和/或鈀，并且還含有用于化學(xué)計(jì)算的條件下的三效活性的儲(chǔ)氧材料(即，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯混合物)。
[0040]在圖5A和圖5B中示出的實(shí)施例的條件下，LNT40最好含有氧化鋁、儲(chǔ)NOx材料(例如，鋇)、鉬和銠。鈀和儲(chǔ)氧材料(例如，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯)是可選的。對(duì)于該LNT, PGM含量通常是15至IOOgpcf。
[0041]在圖5A和圖5B的實(shí)施例的條件下，SCR催化劑60最好由銅/沸石配方或鐵/沸石配方制成。
[0042]最后，在圖5B的實(shí)施例中，低儲(chǔ)氧能力(OSC)的TWC催化劑70最好含有氧化鋁和低含量(例如，2至IOgpcf)的貴金屬，最好為鈀(Pd)，但是也可使用鉬(Pt)或Pd和Pt的混合物。對(duì)于低儲(chǔ)氧能力(OSC)的TWC催化劑70，由于該催化劑不用于NOx還原，所以不需要銠。雖然非常少量的OSC材料可被用于提高催化劑的耐用性，但是低OSC TWC催化劑70最好不含有儲(chǔ)氧材料(例如，二氧化鈰或二氧化鈰/氧化鋯混合物)，以使在富燃清污階段中由所述催化劑消耗的氨的量最小化。
[0043]根據(jù)需要，在此公開(kāi)了本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，公開(kāi)的實(shí)施例僅是可由不同的可選的形式實(shí)施的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。因此，在此公開(kāi)的具體的功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制，而僅作為權(quán)利要求的代表性基礎(chǔ)和/或用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員按照不同方式實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。[0044]雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是這些實(shí)施例不旨在示出和描述本發(fā)明所有可能的形式。此外，在說(shuō)明書(shū)中使用的詞語(yǔ)是描述性的詞語(yǔ)而不是限制性的詞語(yǔ)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進(jìn)行各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種還原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流中的排放物的催化劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 點(diǎn)火催化劑，緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)； 選擇性催化還原催化劑，位于點(diǎn)火催化劑的下游； 還原劑注入系統(tǒng)，位于點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間； 換向閥，位于還原劑注入的位置的下游和選擇性催化還原催化劑的上游，所述換向閥連接到包括還原催化劑的旁路臂，該換向閥被用于在高載條件下繞開(kāi)選擇性催化還原催化劑并提高NOx轉(zhuǎn)化率。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑系統(tǒng)，其中，點(diǎn)火催化劑是三元催化劑。
3.如權(quán)利要求1所述的催化劑系統(tǒng)，其中，被注入的還原劑是氨或尿素。
4.如權(quán)利要求1所述的催化劑系統(tǒng)，其中，旁路臂中包括的還原催化劑是三元催化劑。
5.如權(quán)利要求1所述的催化劑系統(tǒng)，其中，旁路臂中包括的還原催化劑含有儲(chǔ)氧材料。
6.一種用于提高還原稀燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放物中的排放物的催化劑系統(tǒng)的耐用性的方法，該方法包括下述步驟: 提供包括點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑的催化劑系統(tǒng)，點(diǎn)火催化劑緊密地結(jié)合到發(fā)動(dòng)機(jī)，選擇性催化還原催化劑位于點(diǎn)火催化劑的下游； 在點(diǎn)火催化劑和選擇性催化還原催化劑之間注入還原劑； 提供換向閥，換向閥位于還原劑注入的位置的下游和選擇性催化還原催化劑的上游，其中，所述換向閥連接到包括還原催化劑的旁路臂，以使得廢氣排放物在高載條件下繞開(kāi)選擇性催化還原催化劑并經(jīng)過(guò)旁路臂中包括的還原催化劑，以提高NOx轉(zhuǎn)化率。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，點(diǎn)火催化劑是三元催化劑。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，被注入的還原劑是氨或尿素。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，旁路臂中包括的還原催化劑是三元催化劑。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，其中，旁路臂中包括的還原催化劑含有儲(chǔ)氧材料。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK103790679SQ201410047325
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2008年4月16日
【發(fā)明者】哈蘭德·S·甘地, 羅伯特·瓦爾特·麥卡貝, 約瑟夫·羅伯特·泰斯 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司