[发明专利]氮氧化物和碳氢化合物储存催化剂及其使用方法

说明书

提供了一种用于处理废气流的氮氧化物(NO_x)和碳氢化合物(HC)储存催化剂。NO_x和HC储存催化剂包括(a)沸石、(b)贵金属原子，以及(c)金属氧化物、非金属氧化物或其组合。贵金属原子中的一种或多种与金属氧化物、非金属氧化物或其组合一起以络合物形式存在。络合物分散在沸石的笼内。还提供了制备NO_x和HC储存催化剂的方法，以及使用NO_x和HC储存催化剂处理在发动机冷启动后的一段时间内从车辆内燃机流出的废气流的方法。

引言

本公开总体涉及废气处理系统，更具体地涉及氮氧化物(NO_x)和碳氢化合物(HC)储存催化剂及其使用方法，特别是在发动机冷启动后的使用方法。

排放控制是发动机设计和发动机控制中的一个因素。一种具体排放物NO_x是燃烧的公知副产物。NO_x可以包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)和通常少量的其它氮氧化物中的一种或多种的混合物。NO_x是由发动机进气中存在的氮和氧分子在燃烧的高温中分解产生的，并且NO_x产生速率包括与燃烧过程的公知关系，例如，更高的NO_x产生速率与更高的燃烧温度和空气分子更长时间暴露于更高温度相关联。

一旦燃烧室中产生了NO_x分子，NO_x分子便可以在更广泛种类的废气处理或后处理设备内的本领域公知的示例性设备中转化回氮和水分子。废气处理或后处理设备是公知的，例如，利用化学反应处理废气流。一种示例性设备包括选择性催化还原(SCR)设备。SCR设备利用能够与NOx反应的还原剂在SCR催化剂存在下将NO_x还原成无害的氮气和水。一种示例性还原剂是氨气，氨气可以来自于尿素喷射。许多替代还原剂在本领域中也是公知的。众所周知，在柴油应用中，在SCR设备的上游运行例如含有铂族金属(PGM，通常是Pt和Pd)的柴油氧化催化剂(DOC)，以将一部分NO转化成NO₂，优选用于SCR中的处理，并且另外将HC和一氧化氮(CO)氧化成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。DOC也可以像“柴油燃烧器”一样工作，以氧化喷射的柴油燃料以产生放热用于支持周期性的碳烟氧化或柴油微粒过滤器(DPF)再生。柴油微粒过滤器(DPF)设备可以额外用于捕集和/或去除废气流中的微粒物质。

后处理系统中的NO_X还原效率通常取决于温度。目前的废气处理系统在处理预热发动机的废气方面非常有效，因为催化剂材料已经被加热到一定温度(例如，250℃及以上)，在该温度下，催化剂材料用于有效氧化一氧化碳和未完全燃烧的燃料成分并且减少NO_X。这些处理系统对于以化学计量空燃比运行的汽油燃料发动机和以大量过量空气(有时称为“稀燃”)运行的柴油发动机(和其它稀燃发动机)都非常有效。在废气将诸如SCR等下游催化反应器或其它处理容器加热到催化剂或其它功能材料的有效温度之前，很难在冷发动机启动或冷启动之后立即处理废气排放。人们认识到，这种未经处理的排放物将在发动机排气系统的强制测试中占总排放物的很大一部分。问题是特别难处理柴油发动机的废气中的NO_X。因此，需要更好的系统来处理在冷启动之后发动机的废气。这种需求在诸如柴油发动机等稀燃发动机中尤其迫切，这些发动机由于充入气缸的燃烧混合物中使用的过量空气而往往产生较冷的废气流。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概述，并不是对其全部范围或所有特征的全面公开。