[發明專利]包括催化型分區涂覆的過濾器基底的強制點火發動機和排氣系統

在審

• 申請號: 201810925441.0
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN109012176A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: P·G·布萊克曼;D·R·格林威爾
• 申請（專利權）人: 莊信萬豐股份有限公司
• 主分類號: B01D53/94
• 分類號: B01D53/94;F01N3/035;F01N3/10;F01N13/00;B01J23/40;B01J29/06;B01J35/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王剛

一種強制點火發動機，其包括排氣系統，該排氣系統包括催化型過濾器，用于從由強制點火內燃機排放的廢氣中過濾顆粒物質，該過濾器包括具有總基底長度和具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中該入口表面通過含有第一平均孔尺寸的孔的第一多孔結構與該出口表面隔開，其中該多孔基底涂覆有載體涂層組合物，該載體涂層組合物是包含至少一種貴金屬的NO_x吸收劑催化劑載體涂層組合物；或者選擇性催化還原(SCR)催化劑載體涂層組合物，其中經載體涂層涂覆的多孔基底的第二多孔結構含有第二平均孔尺寸的孔，其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，該NO_x吸收劑催化劑載體涂層或SCR催化劑載體涂層作為第一區和第二區軸向布置在該多孔基底上。

本申請是基于申請號為201480032667.8、申請日為2014年4月23日、發明名稱為“包括催化型分區涂覆的過濾器基底的強制點火發動機和排氣系統”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種催化型過濾器，用于從由強制點火內燃機排放的廢氣中過濾顆粒物質。

背景技術

強制點火發動機使用火花點火來引起烴和空氣混合物燃燒。與之相反，壓縮點火發動機通過將烴注入到壓縮空氣中來引起烴燃燒。強制點火發動機可以通過汽油燃料，與包括甲醇和/或乙醇的含氧物共混的汽油燃料，液化石油氣或者壓縮天然氣來提供燃料。

三元催化劑(TWC)典型地包含一種或多種鉑族金屬，特別是選自鉑、鈀和銠的那些。

TWC用來催化三種同時的反應：(i)將一氧化碳氧化成二氧化碳，(ii)將未燃燒的烴氧化成二氧化碳和水；和(iii)將氮氧化物還原成氮和氧。TWC接收來自于化學計量點或該點左右運行的發動機的廢氣時，這三種反應最有效地發生。作為本領域公知的，當汽油燃料在強制點火(例如火花點火)內燃機中燃燒時所排放的一氧化碳(CO)、未燃燒的烴(HC)和氮氧化物(NO_x)的量主要受到燃燒汽缸中的空氣-燃料比的影響。具有化學計量比平衡的組成的廢氣是這樣的廢氣，其中氧化氣體(NO_x和O₂)和還原氣體(HC和CO)的濃度基本匹配。產生這種化學計量比平衡的廢氣組合物的空氣-燃料比典型地為14.7:1。

理論上，應當可以實現化學計量比平衡廢氣組合物中的O₂、NO_x、CO和HC完全轉化成CO₂、H₂O和N₂(和殘留的O₂)，并且這是TWC的任務。所以理想地，發動機應當以這樣的方式運行，即燃燒混合物的空氣-燃料比產生化學計量比平衡的廢氣組合物。

定義廢氣的氧化氣體和還原氣體之間的組成平衡的一種方式是該廢氣的lambda(λ)值，其可以根據式(1)來定義：

實際的發動機空氣-燃料比/化學計量發動機空氣-燃料比 (1)

其中λ值為1代表化學計量比平衡的(或者化學計量的)廢氣組合物，其中λ值>1代表過量的O₂和NO_x，并且該組合物被描述為“貧的”，和其中λ值<1代表過量的HC和CO，并且該組合物被描述為“富的”。根據產生該空氣-燃料比的廢氣組合物，將發動機所運行于的空氣-燃料比稱為“化學計量的”、“貧的”或“富的”，這在本領域也是通常的：因此是化學計量比運行的汽油發動機或貧燃汽油發動機。

應當理解，當廢氣組合物是貧化學計量比的時，使用TWC將NO_x還原成N₂是不太有效的。同樣地，當廢氣組合物是富的時，該TWC不太能夠氧化CO和HC。所以挑戰是將流入TWC的廢氣的組成盡可能地保持為接近于化學計量組成。