[發明專利]壓燃式發動機及其排放系統

有效

• 申請號: 201210311360.4
• 申請日: 2003-09-15
• 公開（公告）號: CN102797539A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: P.R.菲利普斯;M.V.特維格
• 申請（專利權）人: 約翰遜馬西有限公司
• 主分類號: F01N3/08
• 分類號: F01N3/08;F01N3/20;F01N3/28;F01N3/035;B01D53/94;F02D41/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;權陸軍

本申請是分案申請，其母案的申請日為2003年9月15日、申請號為03821726.0，名稱為“壓燃式發動機及其排放系統”。

技術領域

本發明涉及一種壓燃式發動機，例如柴油機，及其排放系統。

背景技術

常規的壓燃式發動機，例如柴油機比汽油機產生的氣態烴(HC)和一氧化碳(CO)少，并且通過使用放置在流通型蜂窩獨體上的鉑(Pt)基柴油機氧化反應催化劑(DOC)，這些組分可能滿足目前的法律限定標準。柴油機氧化氮(NO_x)排放目前由發動機管理，例如廢氣再循環(EGR)控制。但是，結果卻增加了包括未燃的烴(HC)的揮發性和可溶性有機餾分(分別記作VOF和SOF)的柴油機顆粒狀物質(PM)的排放。

但是，由于在未來的歲月排放標準將更加嚴格，技術工程師面臨的挑戰是如何滿足這些標準。

用于處理來自壓燃式發動機例如柴油機的廢氣以滿足目前和未來排放標準的裝置包括DOC、催化煤煙過濾器(CSF)、NO_x阱、貧NO_x催化劑(LNC)(也稱作烴選擇性催化還原(HC-SCR)催化劑或非選擇性催化還原(NSCR)催化劑)和選擇性催化還原(SCR)催化劑，即使用NO_x-專用反應劑，例如氨或氨前體，如脲。

在WO?94/22564中公開了一種用于處理柴油機排放物中的CO、HC和顆粒的VOF組分的示例性DOC組合物，該催化劑包括二氧化鈰和沸石及攜帶任選的Pt或鈀(Pd)的分散金屬組分的任選氧化鋁。替換或另外地，沸石任選通過例如離子交換與尤其是Pt和/或Pd摻混。

在申請人的EP?0341832中，公開了一種用于在二氧化氮(NO₂)中于最高400℃燃燒沉積在過濾器上的柴油機顆粒的方法，該NO₂是通過經過在過濾器上游處理的適宜催化劑氧化廢氣中的一氧化氮(NO)而獲得的。NO氧化催化劑可以包括鉑族金屬(PGM)，如Pt、Pd、釕(Ru)、銠(Rh)或其組合，特別是Pt。可以用促進更高溫燃燒的材料，如賤金屬催化劑，例如氧化釩、La/Cs/V₂O₅或貴金屬催化劑涂覆過濾器。這種體系由Johnson?Matthey以出售。

WO?00/29726公開了一種用于處理包括柴油機排放物的廢氣流的裝置，該裝置包括包含第一催化劑和與第一催化劑相關的第二催化劑的CSF。第一催化劑可以包含至少一種包含PGM組分混合物的第一PGM；第一鈰組分；和優選的鋯組分。第二催化劑可以包含第二鈰組分和任選的至少一種第二PGM。第二催化劑可以是一種單獨的催化元件或者是過濾器的一部分，并且優選設計為通過氧化其VOF來降低柴油機排放顆粒。實施例均未記載包含Pd的第一或第二催化劑。

EP?0560991公開了一種方法，該方法包括在NO_x吸收劑上吸收來自貧內燃機廢氣的NO_x，并間歇地降低氧濃度以釋放被吸收的NO_x，用來經過帶有還原劑的適宜催化劑進行還原，由此再生NO_x吸收劑。

這些裝置的一個問題在于，當廢氣溫度太低時，例如在空轉或緩慢驅動條件下的廣泛時間內，這些裝置中的催化劑不具有最佳活性。由此，法定污染物如CO、HC和NO_x的排放增加，并且過濾器負載PM。例如在NO_x阱的情況下，NO氧化催化劑必須足夠熱，以便能夠將NO氧化為NO₂，使得NO₂能夠在適宜的NO_x吸收劑上被吸收。在使用CSF的情況下，可以通過在過濾器上燃燒注射的HC燃料以將過濾器的溫度提高到約600℃來再生活化過濾器。但是，除非在HC注射之前過濾器溫度超過約250-300℃，否則HC不可能在過濾器上燃燒或者燃燒可能不完全，由此導致HC和CO排放增加。

EP?0758713中公開了提高包括和NO_x阱體系的溫度的方法。

現有技術中提高包括DOC、CSF或NO_x阱的排放系統的溫度的方法的一個問題是它們通常導致燃料損失增加。