[發明專利]組合式碳氫化合物捕集器和催化劑

在審

• 申請號: 201310142292.8
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103375231A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 詹森·亞倫·盧佩斯庫;洪溫·珍
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 包紅健

技術領域

本發明涉及一種可以與氧化催化劑組合使用的碳氫化合物捕集器（hydrocarbon?trap），其中，該捕集器改善冷啟動發動機排放物的留烴（hydrocarbon?retention）以及催化劑達到其起燃溫度時這樣的排放物的氧化。更具體地，本發明涉及一種利用包含整體式載體（monolith?substrate）上的銅和鎳的混合物的催化劑的碳氫化合物捕集器。

背景技術

近年來，已經做出了相當多的努力來降低車輛發動機的碳氫化合物（HC）排放水平。像三效催化劑這樣的傳統尾氣處理催化劑實現將碳氫化合物氧化為CO2和水并幫助阻止來自車輛的未燃燒或部分燃燒的碳氫化合物排放物的逃逸。然而，在發動機冷啟動過程中，在尾氣的潛熱允許催化劑起作用之前，即，在催化劑達到其“起燃”溫度之前，這些排放物含量很高。

已經開發出了碳氫化合物捕集器用于通過在低溫時捕集/吸附碳氫化合物（HC）排放物并且在對于在催化劑上氧化來說足夠高的溫度下將它們從捕集器中釋放/解吸，從而降低冷啟動過程中的排放物。這樣的催化劑典型地是包含例如鉑、鈀或銠這樣的貴金屬的三效催化劑。目前，沸石已廣泛地用作碳氫化合物捕集器的吸附材料。沸石典型地與三效催化劑結合并且涂覆在整體式載體上。然而，包含貴金屬的三效催化劑的使用相對昂貴。

此外，即使利用碳氫化合物捕集器，在三效催化劑起作用之前，存儲的HC依然會解吸，并且該問題隨捕集器的老化而加重。例如，車輛運行過程中的高溫老化導致存儲的HC在較低溫度時從沸石中解吸并且需要較高的溫度才能實現對釋放的HC的氧化。盡管已經通過在車輛的車身底部轉換器總成中放置沸石HC捕集器實現了較低的氧化溫度，但將捕集器的HC轉換為CO2和水所需要的尾氣氧在該位置有限，原因在于僅在轉換器總成上游對氧氣的控制進行監測。

需要通過提高冷啟動過程中HC種類的保留以及在減少催化劑中昂貴的貴金屬的使用的情況下通過實現存儲的HC排放物的氧化來改善整體碳氫化合物捕集器功能。

發明內容

本發明的實施例提供一種組合式碳氫化合物捕集器和催化劑系統，該系統利用包含沸石并包括催化劑的整體式載體，用以存儲并氧化碳氫化合物排放物，其中催化劑包含銅和鎳金屬的混合物。碳氫化合物捕集器可以可選擇地進一步包括三效催化劑，由于在系統中利用鎳-銅催化劑實現碳氫化合物的氧化，三效催化劑的貴金屬用量減少。

根據本發明的一方面，提供一種用于降低冷啟動車輛尾氣排放物的組合式碳氫化合物捕集器和催化劑系統，該系統包含含有沸石的整體式載體和催化劑，其中催化劑包含浸漬在載體中或涂覆在載體上的銅（Cu）和鎳（Ni）的混合物。在一個實施例中，整體式載體包含擠出的沸石載體。在另一個實施例中，整體式載體包含已經用沸石涂覆的陶瓷載體。

最好以按重量計50%的Cu和按重量計50%的Ni的比率使用Cu-Ni混合物，并且該混合物最好占整體式載體總重量的約1至20wt%，最好是約6至7wt%。

沸石最好具有約20至100的Si/Al₂比。沸石可以包含β-沸石或包含金屬的沸石，例如Fe-離子交換β-沸石。碳氫化合物捕集器可以具有約2至8g/in³的沸石含量。在一個實施例中，碳氫化合物捕集器具有約4g/in³至約5g/in³的沸石含量。

組合式碳氫化合物捕集器和催化劑系統可以可選擇地進一步包括選自鉑、鈀、銠和它們的組合的三效催化劑。三效催化劑最好以約0.1g/in³至約3.0g/in³的擔載量（loading）包含在其中。

根據本發明的另一方面，提供一種用于降低冷啟動碳氫化合物排放物的方法，其中將組合式碳氫化合物捕集器和催化劑系統放置在車輛的尾氣通路中。當尾氣經過尾氣通路時，碳氫化合物捕集器吸附碳氫化合物排放物并保留碳氫化合物直到達到鎳和銅混合物足以進行催化轉換的溫度，即，約200°C至約600°C。

因此，本發明的實施例的特征是，提供用于降低冷啟動車輛尾氣排放物和用于實現這樣的排放物的氧化的組合式碳氫化合物捕集器和催化劑系統。通過以下說明、附圖和權利要求，本發明的其它特征和優點將顯而易見。

附圖說明

圖1A和1B是根據本發明的實施例的組合式碳氫化合物捕集器/催化劑系統的剖視圖；以及

圖2是包括根據本發明的實施例的組合式碳氫化合物捕集器/催化劑系統的尾氣處理系統的示意圖；