[發(fā)明專利]排氣凈化系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180071056.0
• 申請(qǐng)日: 2011-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN103562508A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大崎真由子;繆里爾·萊帕熱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): F01N3/08
• 分類號(hào): F01N3/08;F01N9/00;B01D53/94;F02D41/02;B01J23/52;B01J23/755;B01J23/89
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;冷永華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用氮氧化物(下文有時(shí)縮寫為“NO_x”)凈化催化劑的排氣凈化系統(tǒng)，更具體而言，涉及在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能夠?qū)Π瑹N(下文有時(shí)縮寫為“HC”)的排氣組成來改善NO_x凈化性能的排氣凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，從保護(hù)全球環(huán)境的角度出發(fā)，在世界各地，排放控制已變得嚴(yán)厲起來。作為一種應(yīng)對(duì)措施，內(nèi)燃機(jī)中在使用排氣凈化催化劑。在此類排氣凈化催化劑中，為高效地移除排氣中的HC(烴)、一氧化碳和NO_x，正使用鉑、金、銠和其它貴金屬作為催化成分。在使用此類凈化催化劑的車輛如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車輛或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車輛中，正使用各種系統(tǒng)來改善催化活性和燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，為改善穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的燃料經(jīng)濟(jì)性，使燃料在貧空-燃比(A／F)(富氧)的條件下燃燒，而為改善催化活性，使燃料暫時(shí)地在化學(xué)計(jì)量(化學(xué)計(jì)量的空-燃比，A／F=14.7)到富(燃料過剩)條件下燃燒。

這是因?yàn)榇祟悅鹘y(tǒng)已知的鉑、鈀、銠及其它貴金屬催化劑在低溫和氧化性條件下具有低的NO_x凈化性能。如果將凈化催化劑升至高溫以改善凈化性能，則需要加入HC或一氧化碳等來獲得還原性氣氛。由于對(duì)催化活性的影響，因而甚至在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中也不可能增大空-燃比(A／F)。使用此類貴金屬催化劑，燃料經(jīng)濟(jì)性的改善因此存在限制。這樣，在傳統(tǒng)已知的貴金屬催化劑中，需要降低使凈化催化劑升至高溫以獲得凈化性能所需的能量以及發(fā)動(dòng)機(jī)的空-燃比(A／F)。為改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其它內(nèi)燃機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性，人們正在尋求能夠在低溫下和／或在氧化性氣氛中表現(xiàn)出NO_x凈化性能的新的凈化催化劑。另一方面，貴金屬催化劑都有著資源枯竭的問題。人們已尋求這樣的凈化催化劑：其使用其它金屬、具有程度等于或優(yōu)于常規(guī)貴金屬催化劑的凈化性能并且可減少催化劑或貴金屬的用量。為此，人們已對(duì)凈化催化劑嘗試各種改進(jìn)。

例如，日本專利公開(A)第10-216518號(hào)描述了一種金與選自鉑、鈀、金、銅和鎳中的一種或兩種金屬M(fèi)的金合金催化劑，其中使得重量比為Au／M=1／9至9／1并且使得合金中溶解的金的量為20重量％至80重量％。另外，作為該公開中的具體實(shí)例示出的催化劑為包括金和金屬M(fèi)的催化劑，所述催化劑作為金與鈀或鉑的金合金負(fù)載在Al₂O₃載體上。在還原性氣氛下，其表現(xiàn)出高的NO_x凈化性能，但在低溫下和/或在氧化性氣氛中，NO_x凈化性能低。

此外，日本專利公開(A)第2001-239161號(hào)描述了一種低溫有害氣體凈化催化劑，所述凈化催化劑包括金屬氧化物或碳質(zhì)材料的載體，在所述載體上使用高溫、高壓流體而負(fù)載有至少一種選自鉑、鈀、銠、釕、銥、鋨、金、銀、銅、錳、鐵和鎳中的金屬的超細(xì)顆粒。另外，作為該公開中的具體實(shí)例示出的催化劑為其上負(fù)載有鉑、鈀、銠、釕、鎳或金中的一種的凈化催化劑并且所述凈化催化劑在還原性氣氛中表現(xiàn)出NO_x凈化性能。

然而，使用具有這些已知NO_x凈化催化劑的排氣凈化系統(tǒng)難以減少貴金屬的用量以及難以在低溫下和／或在氧化性氣氛中獲得NO_x凈化性能。這是因?yàn)镹O_x凈化催化劑的NO_x反應(yīng)活性受排氣中組成的影響。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種排氣凈化系統(tǒng)，其使用減少貴金屬的用量并且能夠在低溫下和/或在氧化性氣氛中表現(xiàn)出NO_x凈化性能的NO_x凈化催化劑，并且在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等時(shí)甚至對(duì)含有HC和NO_x的排氣組成也具有NO_x凈化性能。

本發(fā)明涉及一種使用NO_x凈化設(shè)備的排氣凈化系統(tǒng)，所述NO_x凈化設(shè)備具有NO_x凈化催化劑和用于預(yù)測(cè)NO_x排放量的裝置，所述NO_x凈化催化劑設(shè)置在排氣通道中并且包括載體，在所述載體上負(fù)載有包含呈緊鄰狀態(tài)的金原子和鎳原子的納米顆粒，當(dāng)預(yù)測(cè)將排放NO_x時(shí)，所述NO_x凈化設(shè)備運(yùn)行用于增加進(jìn)給至NO_x凈化催化劑的排氣中的一氧化碳的裝置，而當(dāng)預(yù)測(cè)將不排放NO_x時(shí)，所述NO_x凈化設(shè)備通過NO_x凈化催化劑凈化從發(fā)動(dòng)機(jī)排放的排氣而不注入過量的燃料。