[发明专利]用于柴油发动机的排气系统

说明书

描述了用于处理由柴油发动机产生的废气的排气系统，其包括：(a)用于氧化一氧化碳(CO)和/或烃(HC)的排放物控制装置，其中排放物控制装置包括铂族金属(PGM)和基材，其中铂族金属(PGM)选自铂(Pt)、钯(Pd)及其组合；(b)用于将氨前体引入废气的喷射器，其在用于氧化一氧化碳(CO)和/或烃(HC)的排放物控制装置的下游；(c)第一选择性催化还原催化剂，其在用于将氨前体引入废气的喷射器的下游，其中第一选择性催化还原催化剂包括基材和第一选择性催化还原组合物，其中基材为流通式基材或过滤式基材；(d)第二选择性催化还原催化剂，其在第一选择性催化还原催化剂的下游，其中第二选择性催化还原催化剂包括流通式基材和第二选择性催化还原(SCR)组合物；和其中所述排放物控制装置和所述第一选择性催化还原催化剂的至少一个具有过滤式基材。

技术领域

本发明涉及用于柴油发动机的排气系统。本发明还涉及包括排气系统的车辆和涉及处理由柴油发动机产生的废气的方法。

背景技术

柴油发动机产生通常含有至少四种类型的被世界各地的政府间组织立法禁止的污染物的废气排放物：一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物质(PM)。存在各种各样的排放物控制装置，用于处理每种类型的污染物的一种或更多种。通常将这些排放物控制装置作为排气系统的部件进行组合，以保证在将废气排放至环境之前处理所有四种类型的污染物。

将柴油发动机，特别是重型(HD)柴油发动机设计以具有改进的燃料经济性。由于这些设计，柴油发动机输出更高水平的氮氧化物(NO_x)，并且需要用于这样的发动机的排气系统以提供越来越高的NO_x转化率来满足排放法规。

已证实选择性催化还原(SCR)是满足柴油发动机，尤其是HD柴油发动机的NO_x排放要求和法规的有效解决方案。随着对改进的燃料经济性的不断增长的需求，改进SCR系统的NO_x排放减少将允许更高的发动机排出的NO_x排放物。然而，这样的要求对典型地由柴油氧化催化剂(DOC)、催化烟灰过滤器(CSF)和SCR催化剂组成的目前的排气系统设计是有挑战性的。

一种途径是将CSF用涂布有SCR催化组合物的柴油颗粒物过滤器(DPF)替换，同时保留在下游的流通式SCR催化剂。这样的排气系统的实例描述于SAE 2014-01-1525中。在过滤器基材上的选择性催化还原催化剂已显示出具有高的NO_x转化能力(参见SAE 2008-01-0072、SAE 2011-01-1312和SAE 2012-01-0843)。

还希望使废气排放物中的一氧化二氮(N₂O)的量最小化。美国环境保护署已指出，1磅的一氧化二氮(N₂O)对大气变暖的影响是1磅的二氧化碳(CO₂)的300多倍。一氧化二氮(N₂O)还是消耗臭氧的物质(ODS)。据估计，一氧化二氮(N₂O)分子在被去除或破坏之前在大气中停留约120年。目前用于管理发动机排放物的法规并未限制一氧化二氮(N₂O)，因为它作为温室气体(GHG)单独地进行管理。

发明内容

本发明涉及能够特别是在低温(例如在“冷启动”时-由冷态启动柴油发动机时)提供非常高NO_x的转化率的排气系统。排气系统还可以使在NO_x还原期间作为副产物产生的N₂O的量最小化。

本发明提供了用于处理由柴油发动机产生的废气的排气系统，其包括：

(a)用于氧化一氧化碳(CO)和/或烃(HC)的排放物控制装置，其中排放物控制装置包括铂族金属(PGM)和基材，其中铂族金属(PGM)选自铂(Pt)、钯(Pd)及其组合；