[发明专利]用于氧化催化剂组合的分区配置

说明书

本公开大体上提供用于至少部分转化气态CO排放物的排放处理系统。该排气处理系统包括各种组件，如选自LNT或含有催化剂组合物，如浸渍到耐火氧化物材料中的铂族金属组分的用于减少HC和CO的氧化催化剂的第一催化剂组件。排气处理系统中的另一组件是用于减少NOx的SCR催化剂，其含有催化剂组合物，如金属离子交换的分子筛并在第一催化剂组件是LNT时任选不存在。用于进一步减少CO的第二氧化催化剂也是该排放处理系统的一部分并包含布置在支承基底上的选自铂族金属组分、贱金属氧化物组分或其组合的第三催化剂组合物。

发明领域

本发明大体上涉及氧化催化剂和它们在排气处理系统中减少一氧化碳和烃的用途的领域。

发明背景

由于它们在稀燃条件下在高空/燃比下运行，稀燃发动机，例如柴油机的运行为使用者提供优异的燃料经济性。但是，柴油机也排放含颗粒物(PM)、未燃烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的废气排放物，其中NOx描述各种化学类型的氮氧化物，尤其包括一氧化氮和二氧化氮。

包含分散在耐火金属氧化物载体上的贵金属，如金、铂、钯、铑、铱、钌和锇的氧化催化剂已知用于处理柴油机排气以通过催化这些污染物的氧化将烃(HC)和一氧化碳(CO)气态污染物转化成二氧化碳和水。此类催化剂可包含在置于柴油供能发动机的排气流径中以处理排气料流的柴油氧化催化剂(DOC)中。通常，该柴油氧化催化剂在陶瓷或金属支承基底上制备，在其上沉积一种或多种催化剂涂料组合物。除转化气态HC、CO和颗粒物的可溶性有机成分外，含有分散在耐火氧化物载体上的贵金属的氧化催化剂还可促进一氧化氮氧化成二氧化氮。

如本领域中众所周知，用于处理内燃机排气的催化剂在相对低温运行期间，如发动机运行的初始冷启动期间较低效，因为发动机排气没有在足够高以有效催化转化排气中的有害组分的温度下。为此，本领域中已知的是包括吸附剂材料(其可以是沸石)作为催化处理系统的一部分以吸附气态污染物，通常烃，并在初始冷启动期间留住它们。随着排气温度提高，吸附的烃从吸附剂中驱出并在较高温度下经受催化处理。

如提到，包含分散在耐火金属氧化物载体上的贵金属的氧化催化剂已知用于处理来自柴油机的废气排放物。铂(Pt)在稀燃条件下高温老化后仍然是DOC中用于氧化CO和HC的主要铂族金属。使用钯(Pd)基催化剂的主要优点之一是钯比铂低的成本。但是，尽管钯添加到铂基DOC中确实抑制铂的烧结和改进在高温老化后的CO和HC氧化性能，但太多钯可能降低Pt转化链烷烃和/或氧化氮氧化物的活性，尤其是在与HC储存材料一起使用时，还可能使该催化剂更容易硫中毒。这些特征通常阻碍在稀燃运行中用Pd替代Pt作为氧化催化剂，尤其是对于发动机温度在大多数行驶条件下保持低于250℃的轻型柴油机用途。

此外，采用新型高级燃烧技术，如均质充量压缩点燃(HCCI)的现有柴油机能够通过降低发动机气缸内的燃烧火焰温度和通过提高点火前的燃料装载的均匀性和混合来降低NO_x和颗粒物(PM)排放的发动机输出。但是，在改变燃烧过程以降低NO_x和PM排放的方法中，CO和HC排放的总量提高，形成的HC的性质改变，且排气温度降低。在一些情况下，来自高级燃烧柴油机的CO和HC排放比来自传统柴油机的HC和CO排放高50％至大约100％。此外，由于车辆制造商寻求满足长期全球燃料经济性标准，预计发动机排气温度显著下降，由此对DOC在越来越低的温度下工作以氧化CO、HC和NOx提出挑战。需要对CO和HC具有较低light-off的DOC催化剂。

这些观察，与变得更严格的排放法规一起，已使得需要开发具有改进的CO和HC氧化能力的排气处理系统以管理在低发动机排气温度下的CO和HC排放。

发明概述