[发明专利]用于包含PGM组分和SCR催化剂的贫燃发动机的排气系统

说明书

一种用于车辆贫燃内燃机的排气系统(10)，该系统包括：(a)第一基底整料(6)，其包含SCR催化剂；(b)至少一个第二基底整料(4)，其包含含有至少一种铂族金属(PGM)的催化活化涂层，该至少一个第二基底整料位于第一基底整料上游；和(c)第三基底整料(2)，其位于第一基底整料和该或各第二基底整料之间，其中当该或各第二基底整料(4)暴露于包括相对高温的相对极端条件时，在该或各第二基底整料(4)上的至少一种PGM易于挥发，和其中第三基底整料(2)包含活化涂层，该活化涂层包含至少一种用于捕集挥发的PGM的材料。

本申请是基于申请号为201280060789.9、申请日为2012年12月11日、发明名称为“用于包含PGM组分和SCR催化剂的贫燃发动机的排气系统”的中国专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及用于车辆贫燃内燃机的排气系统，该系统包括包含SCR催化剂的第一基底整料和位于第一基底整料上游的包含至少一种铂族金属(PGM)的至少一个第二基底整料。

发明背景

通常，有四类污染物被全世界的政府间组织立法限制：一氧化碳(CO)，未燃的烃(HC)，氮的氧化物(NO_x)和颗粒物质(PM)。

随着对来自车辆发动机的废气中污染物的可容许排放的排放标准越来越严格，提出和研发了发动机管理和多重催化剂废气后处理系统的组合以满足这些排放标准。对于包括颗粒过滤器的排气系统，通常定期(例如每隔500km)进行发动机管理以提高过滤器中的温度以燃烧掉保持在该过滤器上的基本上所有剩余的烟灰，由此将该系统返回基线水平。这些经过发动机管理的烟灰燃烧事件经常称作“过滤器再生”。尽管过滤器再生的主要焦点是燃烧保持在该过滤器上的烟灰，但未曾预期的结果是根据该系统中发动机管理的水平，排气系统中存在的一个或多个催化剂涂层(例如过滤器(所谓的催化烟灰过滤器(CSF))本身的过滤涂层)、位于过滤器上游或下游的氧化催化剂(例如柴油机氧化催化剂(DOC))或NO_x吸附催化剂(NAC)(例如第一DOC之后是柴油颗粒过滤器，之后又是第二DOC，最后是SCR催化剂)能够定期暴露于高废气温度。这些条件也可能经历未曾预期的偶然的发动机不正常模式(upset mode)或不受控制或控制不良的再生事件。然而，一些柴油发动机(特别是以高负荷操作的重型柴油发动机)甚至可以在正常操作条件下将催化剂暴露于高温(例如>600℃)。

因为车辆制造商研发其发动机和发动机管理系统以满足排放标准，本申请人/受让人被车辆制造商要求提出催化组分和催化组分的组合，以帮助满足排放标准的目标。这些组分包括用于氧化CO、HC而且任选也氧化NO的DOC；用于氧化CO、HC、任选也氧化NO并用于捕集颗粒物质用于随后燃烧的CSF；用于氧化CO和HC并用于氧化一氧化氮(NO)和将其从贫燃废气中吸收并解吸吸附的NO_x并将其在富废气中还原成N₂的NAC(见下面)；和用于在含氮还原剂(例如氨)存在下将NO_x还原成N₂的选择性催化还原(SCR)催化剂(见下面)。

在实践中，DOC和CSF中使用的催化剂组合物是非常相似的。然而，通常DOC和CSF的使用之间的主要差异是该催化剂组合物所涂覆的基底整料：在DOC的情况中，该基底整料通常是流通式基底整料，包括具有延伸贯通的细长通道阵列的金属或陶瓷蜂窝状整料，该通道在两端都开口；CSF基底整料是过滤器整料例如壁流式过滤器，例如陶瓷多孔过滤器基底，其包括与多个出口通道平行排列的多个入口通道，其中各入口通道和各出口通道部分地由多孔结构的陶瓷壁限定，其中各入口通道与出口通道通过多孔结构的陶瓷壁交替隔开，反之亦然。换言之，壁流式过滤器是蜂窝状布置，限定了多个在上游端堵塞的第一通道和多个在上游端未堵塞但在下游端堵塞的第二通道。与第一通道垂直和横向相邻的通道在下游端堵塞。当从任一端观察时，通道的交替地堵塞和开口的端呈现棋盘的外观。