[發明專利]用于還原N2O排放物的分區的催化劑系統

在審

• 申請號: 201510876170.0
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN105673157A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: G·卡維塔歐;H·珍;C·P·哈伯德;M·D·沙恩
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

背景技術

本文所描述的主題涉及一種促進車輛排氣中氮氧化物還原的催化 劑系統，且更具體地，涉及一種還原來自車輛排氣中氧化亞氮(N₂O) 排放物的催化劑系統。

關于減少來自車輛發動機排放物的環境法規變得日益嚴厲，從而 需要新的設計來解決生產更清潔車輛的挑戰。催化劑已經長期使用在 機動車輛的排氣系統中以將一氧化碳、碳氫化合物、和氮氧化物(NO_x) 污染物轉化為環境更友好氣體，例如，二氧化碳、水蒸氣和氮氣。長 期已為人所知，所謂的三元催化劑(TWC)能夠被使用以同時將一氧 化碳、碳氫化合物、和氮氧化物轉化為環境更友好氣體。通常，這樣 的TWC包括多個或多種貴金屬，例如，鉑族金屬(PGM)。例如， 由銠(Rh)和鉑(Pt)或鈀(Pd)的組合組成的催化劑已經用在TWC 系統中。通常，認為Pd對于轉化CO和HC是更有效的，而Rh對還 原NO_x化合物是更有效的。

氮氧化物是日益增加的環境問題。例如，國家研究委員會在2010 年的研究中估計，釋放到大氣中的N₂O分子保持不變平均達120年， 且一磅N₂O對大氣變暖的環境影響超過一磅二氧化碳的300倍。日益 嚴厲的燃料經濟性標準加劇了車輛中NO_x的產生。

因此，優選的是在稀條件下操作車輛發動機，即，空氣/燃料比大 于化學計量比以提高燃料效率并降低CO₂排放的條件。然而，當稀操 作提高燃料經濟性時，這樣的操作增加處理和除去來自車輛排氣系統 的NO_x氣體的難度。這已經導致車輛制造商開發增加排氣系統復雜性 和成本的所謂的稀NO_x捕集，以試圖捕集和還原盡可能多的NO_x。

在機動車輛的正常操作中遇到的其他條件也導致產生過量的NO_x氣體。例如，在發動機的冷起動期間，催化劑的效力和效率被降低直 到催化劑達到點火溫度。在車輛加速期間，增加的包含NO_x和CO的 排氣流量導致NO_x化合物不完全還原為N₂，并且在催化轉化器內引起 額外N₂O的產生。

因此，本領域仍需要提供在廣泛的工況中能夠解決和控制污染氣 體的排放的更有效的催化劑系統。

發明內容

通過本發明的實施例解決那些需要，本發明的實施例提供一種促 進車輛排氣中氮氧化物還原的催化劑系統，且更具體地，涉及一種還 原來自車輛排氣的氧化亞氮(N₂O)排放物的催化劑系統。

根據本發明的一個實施例，提供一種用于還原車輛的排氣系統中 的N₂O排放物的催化劑系統，并且該系統包含與排氣流連通的載體 (support)，其中，該載體包含排氣入口和排氣出口。載體具有通過其的 至少一個排氣通道。可以是單片、多單元蜂窩狀結構形式的載體包含 第一催化區域和在第一區域下游的第二催化區域。第一催化區域包括 包含從約50wt％到約100wt％銠的鉑族金屬(PGM)催化劑，其中，剩 余物包含任何重量比的鉑和/或鈀。催化第二區域包括包含從約50wt％ 到約100wt％鈀的PGM催化劑，其中，剩余物包含任何重量比的鉑和/ 或銠。提到“PGM催化劑”是指銠、鉑或鈀、及其混合物。優選地， 載體包含任何重量比的氧化鈰、氧化鋯、氧化鋁、及其混合物。

在一些實施例中，第二催化區域包括進一步幫助還原仍存在于排 氣系統內的任何N₂O的鎳銅催化劑。在一些實施例中，鎳銅催化劑包 含約50wt％的鎳和約50wt％的銅。

在另一個實施例中，催化劑系統包括在第二催化區域下游的第三 催化區域，其中鎳和銅催化劑位于第三催化區域內。在包括三個催化 區域的實施例中，系統經配置使得在排氣通道內的第一催化區域包含 具有第一和第二端部的入口管道，其中，入口管道的第一端部與排氣 入口連通。第二催化區域包含具有第一和第二端部的出口管道，其中， 出口管道的第二端部與排氣出口連通。第三催化區域包含具有第一和 第二端部的中間管道，其中，所述中間管道的第一端部與入口管道的 第二端部連通，并且中間管道的第二端部與出口管道的第一端部連通。 中間管道經取向使得經過至少一個排氣通道的排氣流動與在入口和出 口管道內的流動方向反向。