[發(fā)明專(zhuān)利]用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的貧氮氧化物阱催化劑的活化涂層技術(shù)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310395605.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103670615A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E.雷尼爾;A.德菲利波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01N3/28
• 分類(lèi)號(hào): F01N3/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的貧氮氧化物阱的新的活化涂層技術(shù)，其用于增強(qiáng)氨產(chǎn)物。

背景技術(shù)

已知柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)可裝備有貧氮氧化物阱（Lean?NOx?Trap，即LNT）和其它裝置。

貧氮氧化物阱（LNT）被設(shè)置用于捕獲包含在排氣中的氮氧化物NOx且位于排氣管線中。

LNT是包含PGM（鉑族金屬）催化劑和吸附劑（例如鋇基元件）的催化裝置，其提供適于結(jié)合包含在排氣中的氮氧化物（NOx）的活化點(diǎn)用于將它們捕獲在裝置自身內(nèi)。

貧氮氧化物阱（LNT）受到周期性再生處理，該再生處理通常被用于從LNT釋放和減少捕獲的氮氧化物（NOx）。

LNT被循環(huán)操作，例如通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)從貧油燃燒操作切換至過(guò)量燃油可用的操作（也稱(chēng)為富油操作或再生階段）。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作，NOx被儲(chǔ)存在催化表面上。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被切換至富油操作時(shí)，儲(chǔ)存在吸附劑點(diǎn)上的NOx與排氣中的還原劑反應(yīng)且被解吸收和轉(zhuǎn)換為氮?dú)夂桶保纱嗽偕呋瘎┑奈絼c(diǎn)。

本領(lǐng)域還存在已知的用于減排特別是來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的氮氧化物（NOx）和顆粒的排氣后處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)設(shè)置有沿發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管線安裝的后處理裝置且通常包括柴油顆粒過(guò)濾器（DPF）用于控制顆粒，和選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)用于NOx控制。

在本領(lǐng)域中還已知，在一些排氣系統(tǒng)配置中，為了在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中噴射反應(yīng)劑（催化劑）以通過(guò)上述后處理裝置降低排放。特別地，碳?xì)浠磻?yīng)劑，通常被表示為HC，如圖用于給發(fā)動(dòng)機(jī)供油的柴油一樣，被噴射在排氣管中以通過(guò)燃燒積蓄在其中的煙灰來(lái)促進(jìn)柴油顆粒過(guò)濾器（DPF）的再生。而且，流體催化劑例如尿素、或氨或其組合（通常是水溶液）也被噴射至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中，以促進(jìn)選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）中的氮氧化物（NOx）的還原。

碳?xì)浠衔铮℉C）和尿素催化劑通過(guò)安裝在排氣管中的兩個(gè)噴射器而被噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣中。

這種配置，由于部件的數(shù)量，且特別是用于在排氣管中分配碳?xì)浠衔锖湍蛩厮璧膰娚淦鞯臄?shù)量，導(dǎo)致高系統(tǒng)復(fù)雜性、高制造成本，且還導(dǎo)致排氣處理系統(tǒng)的安裝柔性的降低。

這種復(fù)雜的排氣系統(tǒng)的可能的簡(jiǎn)化是組合上游貧氮氧化物阱（LNT）至NH3儲(chǔ)存裝置（SCR，選擇性催化還原系統(tǒng)或SCRF，包括選擇性催化還原系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器）。這種架構(gòu)的一個(gè)大的可能是一方面后處理裝置數(shù)量的減少另一方面是外部尿素/氨噴射器不再被需要，或至少外部尿素需求被大大降低。實(shí)際上，由于富油操作，儲(chǔ)存在吸附劑點(diǎn)上的NOx與排氣中的還原劑反應(yīng)且被解吸收和轉(zhuǎn)換為氮?dú)夂桶薄?/p>

從LNT產(chǎn)生的氨可被有利地用于下游SCR/SCRF以去除過(guò)多的NOx，同時(shí)過(guò)濾器去除顆粒物質(zhì)。這樣，不需要尿素噴射器（見(jiàn)圖3），由此允許較便宜的排氣系統(tǒng)架構(gòu)，或在任意情況下降低了外部尿素需求。必須要說(shuō)的是，氨的產(chǎn)生必須被小心地控制：量少不足于幫助進(jìn)行沒(méi)有外部催化劑噴射的完整的氮還原，而量多則導(dǎo)致氨滑至下游SCR或SCRF。這可通過(guò)改善控制策略獲得，且本申請(qǐng)以就此主題或替代地催化劑技術(shù)提出專(zhuān)利申請(qǐng)。

由此，存在對(duì)于LNT的新技術(shù)的需求，其在富油階段（即在LNT的再生處理過(guò)程中）優(yōu)化氨的生成。

本發(fā)明的目的是要提供一種新的LNT催化劑，其使用新的活化涂層技術(shù)，其優(yōu)化了氨的生成。

本發(fā)明的另一目的是一種排氣架構(gòu)，其合并上游貧氮氧化物阱（LNT）至SCR或SCRF。特別地，該優(yōu)化涉及新的LNT技術(shù)，改善了氨的生成。

這些目的是通過(guò)設(shè)置有能控制燃料噴射器的電子控制單元且具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的產(chǎn)品、排氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

從屬權(quán)利要求限定了優(yōu)選的和/或特別有利的方面。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的實(shí)施例提供一種貧氮氧化物阱的催化轉(zhuǎn)換器，其包括涂覆有具有至少兩個(gè)活性區(qū)域的活化涂層的催化劑基層，其中后部區(qū)域包括兩種活性成分，氧化催化劑和吸附劑，和最小的氧儲(chǔ)存能力，且其中緊位于后部區(qū)域之前的區(qū)域包括氧化催化劑、還原催化劑、吸附劑和氧儲(chǔ)存能力。

該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，其提供一種催化劑，該催化劑具有后部區(qū)域和緊在后部區(qū)域之前的區(qū)域，其具有“標(biāo)準(zhǔn)”LNT的活性成分且由此能通過(guò)在富油燃燒模式過(guò)程中通過(guò)NOx氧化產(chǎn)生氨，該后部區(qū)域能保存氨，因?yàn)榈脱鮾?chǔ)存能力減少了NH3氧化且還原催化劑的缺少最小化了還原NOx中的競(jìng)爭(zhēng)性NH3消耗反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，后部區(qū)域的所述氧化催化劑包括鈀，所述氧化催化劑包括鈀。

該方面的優(yōu)點(diǎn)是鈀的存在便于CO和HC的氧化。