[發明專利]用于鎳基汽油微粒過濾器的系統和方法

在審

• 申請號: 202110255381.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113389620A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 蒂莫西·布萊恩·昌科;劉欣;道格拉斯·艾倫·多布森;喬瓦尼·卡瓦塔奧;伊娃·塔納西烏
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F01N3/035
• 分類號: F01N3/035;F01N13/00;F02D41/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 張穎

本公開提供了“用于鎳基汽油微粒過濾器的系統和方法”。提供了用于車輛的排放物控制的方法和系統。在一個示例中，排放物處理裝置包括多孔基板和設置在其上的催化涂層，所述催化涂層具有鎳但不具有其他金屬。所述多孔基板可以被配置為過濾離開所述車輛的微粒物質(PM)，并且所述催化涂層可以被配置為氧化所述PM的至少一部分。所述催化涂層中的鎳可以提供附加的氧存儲容量和對催化涂層的催化活性的硫中毒的增加的耐受性，從而進一步促進PM氧化。此外，因為催化涂層可以在被動再生事件期間增加PM氧化，所以可以減少主動再生事件的總數并且可以維持燃料經濟性。

技術領域

本說明書總體上涉及用于處理來自車輛發動機的排氣排放物的系統和方法，并且具體地涉及用具有鎳基涂層的汽油微粒過濾器處理排氣排放物。

背景技術

多組分排氣處理系統通常用于減少來自車輛的發動機的排放物。通常，此類系統的每種組分催化劑可以涉及減少或存儲某些類別的排放物。作為示例，可以實施汽油微粒過濾器(GPF)以存儲和氧化從排氣通道中的排氣捕獲的煙粒和其他微粒物質(PM)。

因為GPF具有用于PM的有限存儲容量，所以可能需要周期性再生以減小由于滿容量GPF或幾乎滿容量GPF阻止排氣的至少一部分離開車輛而可能發生的背壓。此類背壓事件可能最終降低燃料經濟性，因為可能增加發動機負荷以排出排氣。在再生期間，排氣溫度可以升高到高于閾值再生溫度(例如，600℃)，使得可以以足以燃盡積聚在GPF處的PM并由此減少PM排放物并維持燃料經濟性的速率來發生煙粒氧化。此外，可以供應富氧環境，這可以提供過量的氧化劑以進一步幫助煙粒氧化。

再生過程通常可以被表征為“被動的”或“主動的”。被動再生可以在典型的駕駛循環期間實現，其中排氣溫度可以在發動機操作期間超過閾值再生溫度。在一些示例中，為了提供富氧環境，一個或多個燃料噴射器可以在車輛滑行期間在所謂的瞬態燃料切斷(TFSO)事件中停用。

然而，在典型的駕駛循環期間產生的狀況可能取決于特定的車輛操作員和車輛。因而，在一些情況下，在典型的發動機操作期間可能無法實現再生條件(例如，排氣溫度可能長時間保持低于閾值再生溫度)。在此類情況下，可以實施主動再生，由此可以校準發動機工況以產生更高的排氣溫度。例如，可以通過增加燃料噴射或延遲點火或燃料噴射正時來升高排氣溫度。在主動再生期間發動機工況的這種變化可能對燃料經濟性產生負面影響。因此，可能期望總體減少主動再生過程。

減少主動再生的其他嘗試包括制造具有催化金屬涂層的GPF，這可以增強GPF的總體煙粒氧化能力。Qi等人在國際專利公開第2019/161775號中示出了一種示例性方法。其中，將鉑基催化劑涂覆到GPF上以促進PM氧化。

然而，本文的發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，由于鉑和其他鉑族金屬(PGM；例如，鈀、銠)可以被認為是低豐度金屬，因此此類金屬由于總體供應有限以及在開采和加工中面臨的對應困難而可能具有高成本。相比之下，在一些示例中(例如，在三元催化劑中)，基于更具成本效益和更大豐度的金屬(諸如鎳)的催化劑已經被示出為表現出比基于PGM的催化劑更大的氧存儲功能性和對硫“中毒”(例如，排氣中的硫使催化活性失活)的增加的耐受性。實際上，盡管Qi等人的鉑基催化劑可以任選地包括附加金屬，但是在其中公開的每種涂層組成中采用鉑。

發明內容

在一個示例中，上述問題可以通過一種用于車輛的排放物處理裝置來解決，所述排放物處理裝置包括：多孔基板，所述多孔基板被配置為從離開所述車輛的排氣中過濾煙粒；以及裝載在所述多孔基板上的催化涂層，所述催化涂層被配置為在車輛操作期間氧化所述煙粒，其中所述催化涂層可以包括鎳但不包括其他催化活性金屬。通過這種方式，可以實施涂覆鎳的GPF以在被動再生期間促進煙粒氧化，由此通過減少主動再生事件的總數來維持燃料經濟性。此外，涂覆鎳的GPF可以提供增加的氧存儲容量和對硫中毒的增加的耐受性(其中每一者都可以進一步促進煙粒氧化)，并且相對于涂覆PGM的GPF可以具有降低的總成本。