車載診斷系統的製作方法

2023-05-19 16:35:01 1

專利名稱：車載診斷系統的製作方法
車載診斷系統 本申請涉及一種用於內燃機的排氣系統，所述系統包括塗覆有催化劑的單塊基 材，所述單塊基材包括多個基本上平行的槽，每個槽具有從上遊端延伸到下遊端的長度；和 設置在部分地由所述單塊基材的外壁所限定的孔中的第一傳感器。「車載診斷系統」(OBD)在機動車輛領域是一個總稱，其用來描述通過連接到合適 的電子管理系統的傳感器網絡提供的車輛系統的自我診斷和報告能力。如果監測到問題， 則早前的OBD系統的例子可簡單地照亮故障信號燈，但是其並沒有提供有關本質的信息。 更現代的OBD系統採用標準化的數字連接埠，並且能夠提供有關標準化的故障代碼的信 息和實時數據選擇，這使得能夠獲得車輛系統的快速故障識別和解決。當前OBD規格要求，在存在導致排放超出了必須遵循的閾值的排放系統的故障或 者惡化的情況下，駕駛者必須被告知。因此，例如，適用於客用柴油車輛(由70/156/EEC定 義的分類為M的車輛)的歐4 :98/69/EC的OBD限制標準為一氧化碳(C0)_3. 2g/km ；烴 (HC)-O. 4g/km ；氮氧化物(NOx)-L 2g/km ；和顆粒物(PM)O. 18g/km。對於客用汽油車輛，歐 4 限制標準為C0-3. 2g/km ；HC-0. 4g/km ；NOx-O. 6kg/km ；和 PM-未限制。未來車輛排放的立法，尤其在歐美中，要求更高的靈敏度的診斷功能以連續地 監測排放系統的後處理催化劑的能力以滿足所述排放立法。例如，當前草擬的用於壓縮 點火(柴油)客用車輛的歐5 :715/2007/EC的OBD限制標準為C0_1. 9g/km ；非甲烷烴 (NMHC)-0. 25g/km ；NOx-O. 54g/km ；PM-0. 05g/km ；而用於強制點火(汽油)客用車輛的 OBD 限制標準為C0-1. 9g/km ；非甲烷烴(NMHC)-O. 25g/km ；NOx-O. 54g/km ；PM-未限制。在美國，普遍認知的是用於汽油/火花點火發動機的催化劑監測的OBD II立法 (標題13，加利福尼亞州法規，第1968. 2章，2004年及以後的客用車，輕型卡車和中重型車 輛和發動機的故障和診斷系統規格)要求當平均聯邦試驗程序(FTP)檢測的催化系統的一 個監測部分的NMHC轉化效率降低到50%以下時必須提供故障信號。當前用於催化廢氣後處理系統的OBD系統已經限制了基於尾氣傳感器的信號的 解析度。基於排氣系統是用於壓縮點火還是強制噴射的車輛，有很多原因為這負責，這包括 電子噪音、傳感器的靈敏度隨溫度變化這樣的事實和在預定值周圍的波動。這個問題的一 個重要原因是信號/噪音比太低。然而，可以看出，新立法要求能檢測到相對小的催化劑活 性的變化。正如現有技術中已知的，當汽油燃料在火花點火式內燃機中燃燒時，一氧化碳 (CO)、未燃的烴(HC)和氮氧化物(NOx)的排放量主要受到燃燒氣缸中的空氣/燃料比的影 響。具有化學計量平衡的組成的廢氣是這樣的廢氣，其中氧化性氣體(NO5^nO2)和還原性 氣體(HC和CO)的濃度基本上是匹配的。產生化學計量平衡的廢氣的空氣-燃料比典型為 14. 7 1。理論上，在化學計量平衡的廢氣組合物中可以實現02、N0x、C0和HC完全地轉化為 C02、H20和N2,這就是所謂的三效催化劑的任務。因此，理想地，發動機應當以這樣一種方式 運行使得燃燒混合物的空氣_燃料比產生化學計量平衡的廢氣混合物。另一種定義廢氣中的氧化性氣體和還原性氣體之間的組成平衡的方式是根據以下公式(1)定義的廢氣的λ值實際的發動機空氣-燃料比/化學計量的發動機的空氣-燃料比，(1)，其中λ值等於1表示化學計量平衡的(或者化學計量的)廢氣組合物，λ值大 於1表示具有過量的O2和NOx並且組合物被稱為「貧的」，而λ值小於1表示具有過量的CO 和HC並且組合物被稱為「富的」。在現有技術中，當發動機以「化學計量的」、「貧的」或「富 的」方式運行時，參考空氣_燃料比是很普遍的，這取決於所述空氣-燃料比所產生的廢氣 組合物因此以化學計量方運行的發動機或者貧燃汽油發動機。應當理解，當廢氣組合物在化學計量上是貧的時，使用TWC來將NOx還原為N2是效 率較低的。相同地，當廢氣組合物是富的時，用TWC不太能夠氧化CO和HC。因此，所面臨的 挑戰是，將流入到TWC中的廢氣組成儘可能地保持在接近化學計量的組成的狀態。當然，當發動機處於穩定狀態時，相對容易地確保空氣-燃料比處於化學計量的 狀態。但是，當發動機被用於驅動車輛前進時，需要的燃料的量是瞬時變化的，這取決於駕 駛者施加於發動機上的負載，或者在所謂的「燃料切斷」操作期間(當操作管理系統檢測 到駕駛者已經鬆開加速器時燃料被切斷，此時僅僅有空氣被送至氣缸中)。這使得控制空 氣-燃料比以使得為三效轉化產生化學計量的廢氣變得尤其困難。在實踐中，通過發動機 控制單元來控制空氣-燃料比，發動機控制單元接收來自廢氣氧(EGO)(或λ)傳感器即 所謂的閉環反饋系統的廢氣組成信息。該系統的一個特徵是，空氣_燃料比在稍微富的化 學計量點和稍微貧的化學計量點之間擺動(或者波動)，因為與調整空氣-燃料比相關聯有 一個時間上的延遲。這種波動以空氣-燃料比的振幅和響應頻率(Hz)作為特徵。在典型的TWC中的活性組分包括負載在高表面積的氧化物上的鉬、鈀和銠的組
口 O當廢氣混合物稍微富於設定值時，需要少量的氧氣來消耗未反應的CO和HC，也就 是使得反應更趨於化學計量的。相反地，當廢氣變得輕微貧時，過量的氧氣需要被消耗掉。 這可以通過開發儲存氧的組分而實現，該組分在波動期間釋放或者吸收氧氣。在現代的TWC 中最常用的儲存氧的組分(OSC)是二氧化鈰(CeO2)或者包含鈰的混合氧化物，例如Ce/Zr 混合氧化物。對於現代TWC，典型的傳感器布置是設置第一 λ傳感器來接觸TWC上遊一側的 廢氣，並設置第二 λ傳感器來接觸TWC下遊一側的廢氣，也就是接觸離開TWC的廢氣。第 一傳感器被用來通過向發動機控制單元輸入傳感器讀數來借閉環控制來控制發動機的空 氣-燃料比。原則上，使用第二傳感器有兩個目的「整理」發動機空氣-燃料比的控制，所 述控制是第一 λ傳感器的主要目的；以及用於車載診斷中。λ傳感器很貴，而且如今有建議取消一個λ傳感器，並且僅針對TWC中設置的單 一 λ傳感器運行該系統(例如參見W02005/064139，其所有的內容在這裡被引入作為參 考)。這樣不僅僅使得所述系統總體上不太昂貴，而且據信，通過設置單個λ探針的位置使 其與TWC更為密切，就可能減少與調整空氣-燃料比相關聯的時間延遲，以便更精確地控制 廢氣的λ值並進而提高轉化效率。甚至還可能採用包括較少的昂貴的貴金屬活性組分的 更小的TWC。在我們的PCT/GB2007/050087 (其所有內容將在這裡引入作為參考)中，我們公開 了一種用於火花點火式內燃機的排氣系統，其包括(a)包含塗覆在流動式單塊基材上的儲存氧的組分的三效催化劑組合物，所述基材包括多個槽，每個槽都具有從進口端延伸到出 口端的長度；(b)單個λ傳感器，其中所述基材包括由幾個槽組成的部分，其中在從進口端 延伸的槽的至少一部分長度中的TWC組合物相對於所述基材的剩餘部分中的催化劑組合 物具有降低的儲存氧的活性或者沒有儲存氧的活性，如此布置使得單個λ傳感器基本上 只和已經與具有降低的儲存氧的活性或者沒有儲存氧的活性的TWC組合物進行了初次接 觸的廢氣接觸。
US2006/0165567(其所有內容將在這裡被引入作為參考)公開了一種不同於 PCT/GB2007/050087的裝置，其中包括全部槽和它們從基材的前表面開始延伸的壁的 部分體積-由於僅僅與其一部分相對-具有較低的吸收氧氣的能力。更進一步地，在 US2006/0165567中在部分體積中的較低獲得氧氣能力的特點可以不由洗滌塗層提供，而是 由洗滌塗層本身的不同製劑提供，正如PCT/GB2007/050087所公開的那樣。例如從EP0560991(其所有內容將在這裡引入作為參考)中已知一種用於車用貧 燃內燃機(柴油或者汽油)的排氣系統，其包括一個用於吸收來自貧的廢氣中的NOx並將 存儲的NOx釋放到含有較少的氧氣的氣氛中以便還原為氮氣的裝置。這類NOx吸收劑典型 地與用於將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)的催化劑例如，鉬(Pt)，以及任選地，還有 一種用於將NOx還原為N2的催化劑，例如銠相結合。包括NOx吸收劑和NO氧化催化劑和任 選的NOx還原催化劑的催化劑通常被稱為貧的NOx阱或者簡稱NOx阱。在典型的NOx阱製劑中的NOx吸收劑可以包括鹼金屬，例如，鉀和/或銫的化合物； 鹼土金屬，例如鋇或鍶的化合物；和/或稀土金屬，典型的鑭和/或釔的化合物。針對該制 齊U，一種通常為在貧燃發動機運行過程中NOx存儲給出的機制是，在第一步驟中，NO與氧氣 在Pt上的活性氧化位點上反應而形成N02。第二步涉及通過存儲物質以無機硝酸鹽的形式 吸收NO2。當發動機在富的條件下間歇性地運行時，或者排氣處於高溫時，所述硝酸鹽物質 變得熱力學上不穩定並且分解，產生NO或N02。在富的條件下，這些NOx被一氧化碳、氫和 烴還原為N2，這些可以在還原催化劑上發生。同時無機的儲存NOx的組分典型地呈現為氧化物，應當理解的是，在存在空氣或包 含CO2和H2O的廢氣情況下，其也可以呈碳酸鹽或者氫氧化物的形式。使用含氮化合物例如氨或尿素來選擇性催化還原(SCR)NOx的方法已經被提出用 於車輛廢氣的處理中。在NH3 SCR系統中有幾個化學反應，它們都代表了將NOx還原為氮氣 所必要的反應。最主要的反應用反應式(2)表示4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20(2)競爭性的與氧氣發生的非選擇性反應能產生二次排放或者可能無效果地消耗氨 水。這樣的一個非選擇性反應是完全的氨的氧化反應，在反應(3)中示出。4NH3+502 — 4N0+6H20(3)還有，副反應可能會導致不需要的產物，例如N2O的生成，如反應(4)所代表的4NH3+5N0+302 — 4N20+6H20 (4)典型的SCR催化劑包括過渡金屬/沸石，例如Cu/ZSM-5和Fe/ β和基底金屬催化 齊U，例如氧化釩，比如V205/W03/Ti02 (參見EP1054722，其所有內容在這裡被引入作為參考)。貧的NOx催化劑(LNCs)有時在文獻中被稱為非選擇性催化還原(NSCR)催化劑、烴選擇性催化還原(HC-SCR)催化劑、貧的NOx還原催化劑、「脫NOx催化劑」和回收NOx的催 化劑。在貧的NOx催化劑中，烴(HC)與NOx按照以下反應(5)發生反應，而不與氧氣(O2)反應，以生成氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O){HC} +NOx — N2+C02+H20(5)競爭性的與氧氣的非選擇性反應由反應(6)給出{HC} +O2 — C02+H20(6)已知多種催化劑用來選擇性地促進反應(5)，其包括負載在氧化鋁(Al2O3)上 的鉬(Pt)、銅(Cu)-替代的沸石例如Cu/ZSM-5和負載在氧化鋁上的銀(Ag)(參見例如 EP0658368，其所有內容在這裡被引入作為參考)。設計的用於處理柴油機廢氣的催化系統包括催化劑煙氣過濾器(CSF)和柴油氧 化催化劑(DOC)。在CSF中(例如參見美國專利5100632，其所有內容在這裡被引入作為參考)，給 過濾器基材塗敷了催化劑材料，為的是燃燒柴油的顆粒物質。典型的CSF催化劑組分包括 鉬和鈰。D0C(參見美國專利6274107，其所有內容在這裡被引入作為參考)被設計用來將 CO氧化成CO2和將氣態的烴(HC)和柴油的顆粒物質的有機級分(可溶解的有機級分或者 S0F)氧化成0)2和吐0。典型的DOC組分包括鉬和任選地還有負載在高表面積氧化物載體 包括氧化鋁、氧化矽_氧化鋁和沸石上的鈀。我們現在已經發展了一種增強催化劑OBD應用的信號噪音比的方法通過在催 化劑載體內設置一傳感器，並且圍繞著傳感器優化催化劑的性能。本發明可以被用於任何 催化系統中的0BD，用來處理柴油或者汽油廢氣。根據一方面，提供了一種用於內燃機的排氣系統，所述系統包括(a)塗覆有催化劑的單塊基材，該單塊基材包括多個基本上平行的槽，每個槽具有 從上遊端延伸到下遊端的長度；和(b)設置在部分地由所述單塊基材的外壁限定的孔中的第一傳感器，其中所述單 塊基材包括由所述多個槽組成的部分，其中在從上遊端延伸的槽的至少一部分長度中的催 化劑組合物相對於所述單塊基材的剩餘部分中的催化劑組合物具有增強的想要的催化劑 組合物的反應活性，如此布置使得所述傳感器基本上只和已經與具有增強活性的催化劑組 合物進行了初次接觸的廢氣接觸。本發明的一個優點在是，通過增強第一傳感器所在區域中的催化劑活性，所述傳 感器能夠更好地分辨催化劑活性，從而增大了傳感器噪音比而不損害催化劑的總體性能。 例如，對於包含儲存氧的組分的三效催化劑組分，均勻地增加加載在單塊基材上的OSC載 量可以增強燃料的消耗，其中在燃料被切斷後，淨化OSC中的氧氣是必要的，以便使所述系 統恢復到最優操作。由於類似的原因，過量的OSC活性也可以損害OBD系統中的NOx吸收 劑的0BD，其中在系統恢復到貧的運行條件之後，所述OBD系統使用在富的淨化期間檢測到 的延遲時間來監測還原劑「突破」，與所檢測到的氧氣「突破」的延遲時間相比較。在一個實施方案中，相對於由所述多個槽組成的部分的體積，所述單塊基材的剩 餘部分的體積佔據大多數。
所述單塊基材典型地為流通式基材，其由陶瓷材料或者任何具有合適的孔密度例 如每平方英寸200-1200孔的金屬製成。獲得這類塗覆布置的裝置和方法是已知的，例如， 從我們的W099/47260(其所有內容在這裡被引入作為參考)中獲知。然而，在某些應用中， 所述單塊基材可以是過濾器例如是壁流式過濾器或者燒結的金屬或者局部過濾器(例如 在TO01/80978或者EP1057519中所公開的(它們所有內容在這裡被引入作為參考)，後者 描述了一種包括盤旋的流動路徑的基材，所述路徑至少減慢了其中煙氣的通行)。在特定的 應用中，所述單塊基材是擠出型SCR催化劑。在一個特定的實施方案中，塗覆單塊支撐件的方法包括以下步驟(a)在單塊基 材的上部設置容納裝置，(b)量取預定量的液體組分放入所述容納裝置中，可以按照先步驟 (a)後步驟(b)或者先步驟(b)後步驟(a)的順序，(c)通過利用真空，將全部所述量的液 體組分吸入到所述支撐件的一部分中，並將基本上全部所述量保留在所述支撐件中，不進 行循環。可以在從所述單塊基材的第一端開始的「第一次通過」完成後，從所述單塊基材的 第二端開始重複所述步驟。不同的塗覆可以通過多個裝置實現。所述容納裝置可以被構造成用來封鎖所述支 撐件的區域，使得所述塗覆不在這些區域中進行。另外，還可以在內部將所述容納裝置分割 從而用於隔開用於塗覆的不同液體，或者可以將部件封鎖來防止塗覆。修改所述容納裝置 的基體從而獲得需要的塗覆分布型或者獲得需要的產品都屬於本發明。例如，所述基體可 以具有不同的滲透性以提供更容易的流動，因此在某些區域就提供更大的塗層沉積，或者 所述基體本身就發揮分布型的容納裝置的作用，例如，通過機加工單塊基材，使得某些區域 包含更大量的液體組分，所述液體組分被直接轉移到位於所述基體下面的支撐件的相應部 件上。可以在塗覆所述單塊基材之後或者之前形成用於容納傳感器的孔；在一個實施方案中，所述催化劑組合物是三效催化劑(TWC)。典型地，該TWC包括 兩種或多種鉬族金屬(PGM)的組合，一般為Pt/Rh、Pd/Rh或者Pt/Pd/R/h。儘管在Pt/Rh 組合物中的總PGM載量通常< lOOgft—3，但是總PGM載量可以低至大約2gft_3到300gft_3。 在Pd/Rh系統中的總PGM載量可以更高，如< 300gft_3。OSC組分可以包括至多1000gft_3 的洗滌塗層的鈰，所述洗滌塗層包括用於塗覆所述流動式單塊基材的TWC組合物。所述PGM 和所使用的任何助催化劑，如基於鋇的化合物，都被OSC例如CeAr混合或者複合氧化物和 高表面積氧化物例如氧化鋁之一或兩者所支撐。在根據本發明的一個TWC的實施方案中，在由所述多個槽組成的部分中的TWC組合物的儲存氧的活性相對於所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合物被增強了。在實施方案中，具有增強的儲存氧的活性的TWC組合物具有以下中的一個或兩 者(i)比在所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合物更高的儲存氧的組分的載量；(ii)比所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合物更高的總鉬族金屬載量；DE102005020963A1公開了 一種汽車催化轉化器，其具有一個殼體，所述殼體具有 切開的用於氣體傳感器的插座。所述殼體包圍了一種具有催化劑塗層的基材，所述催化劑 塗層具有不均勻的氧吸收能力。相比於本發明，在所述催化劑轉化器的其他部分中，在所述 傳感器附近，所述塗層具有較低的氧吸收能力。
其中所述催化劑組合物是TWC組合物，優選地，所述第一傳感器是λ傳感器。該實施方案特別應用在以化學計量方式運行的汽油(火花點火)的發動機中，可能還摻入了 少量的偏移。可選擇地，所述催化劑組合物可以是柴油氧化催化劑、貧的NOx催化劑、選擇性的催化還原催化劑、顆粒物燃燒催化劑或者NOx吸收劑催化劑。這些催化劑組合物特別可用 於處理來自貧燃內燃機的廢氣，例如貧燃汽油發動機，例如GDI (汽油直噴式)或者DISI發 動機，或者包括HCCI-類型發動機的柴油機。本發明中所使用的傳感器可以是烴傳感器、氧傳感器、氮氧化物傳感器(NOx)、一氧化碳傳感器、溫度傳感器(例如熱電偶)或者顆粒物傳感器。這些傳感器尤其可用於貧 燃應用。取決於所採用的車輛管理系統的標準和策略，有可能採用僅僅一個傳感器(第一 傳感器)與合適的預示性的發動機排放(或者模擬)裝置組合來運行所述系統。然而，在 一個特定的實施方案中，根據本發明的排氣系統包括第二參考傳感器。所述第二參考傳感 器可以被設置成用於接觸單塊基材的排氣上遊一側的廢氣。然而，優選地，其被設置在部分 地由所述單塊基材的外壁所限定的一個孔中，並且與第一傳感器一樣，其中所述孔被設置 在所述多個槽的相似長度處，如此布置使得所述參考傳感器基本上只與還沒有與具有增強 的活性的催化劑組合物進行初次接觸的廢氣相接觸。後一項發明的優點是，在上遊一側的傳感器和下遊一側的傳感器之間的溫度延遲 被減小或者避免了，也就是通過在沿著所述槽的總長度的相似長度處設置第一傳感器和第 二參考傳感器，基於傳感器溫度差異的噪聲能夠被減小或避免了。所述軸向同位同時也消 減了由於廢氣組分改變所造成的信號變化。另外，第一和第二傳感器的軸向同位的優點在於其減小或者避免了在其中兩個傳 感器在縱向上是分開的系統中觀察到的溫度、廢氣組分和壓力脈衝傳感器信號的波動。更 進一步地，在傳感器中催化劑塗層的使用產生了與熱應力和系統整體的老化相關的診斷信 號，因此其能夠更好地反映催化部件例如催化劑煙氣過濾器、柴油氧化催化劑、NOx阱和在 系統的其它位置處的三效催化劑的性能。根據第二個方面，本發明提供了一種包括內燃機和根據本發明的排氣系統的設備。根據第三個方面，本發明提供了一種包括根據本發明的第二方面的設備的車輛。根據第四個方面，本發明提供了一種單塊基材，其包括塗覆有催化劑組合物的多 個槽，每個槽具有從上遊端延伸到下遊端的長度，其中在由所述多個槽組成的部分中從所 述第一端延伸的多個槽的一部分長度被塗敷了相對於單塊基材的剩餘部分中的催化劑組 合物具有增強的想要的催化劑組合物的反應活性的催化劑組合物，並且其中所述單塊基材 的外壁與所述部分聯合部分地限定了一個用於容納傳感器的孔。為了使本發明更充分地被理解，下面將參考相應的附圖描述舉例說明性的實施方 案，其中

圖1示出了 TWC基材的兩個實施方案，其中所述多個槽的形狀是環狀的；圖2示出了 TWC基材的兩個實施方案，其中所述多個槽的形狀是節段狀的(或者 條狀)的；和
圖3示出了可以用於本發明的基材和催化劑的布置；圖4示出了半條實施方案的部分截面圖，指示了第一傳感器和第二參考傳感器的 位置。
參考圖1，根據本發明的特點，示出了塗敷有TWC組合物的流動式單塊基材的兩 個實施方案，在左邊的實施方案中，其中由多個槽組成的環形部分在其全部長度上，也就是 從第一進口端到第二出口端都被塗覆了所述TWC組合物，其中所述TWC組合物具有總共 1600gft_3(以鈰元素質量表示)的二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC組分和PGM。基材的 剩餘部分(圓筒形的芯)被塗覆了包含PGM和具有總共350gft_3鈰元素質量的OSC組分的 TWC組合物。圖中的黑點代表部分地由所述基材的外壁與由具有較高OSC載量的多個槽組 成的部分一起限定的孔。從中間照片可以看出來，所述用來容納λ傳感器的孔位於沿著第 一進口端和第二出口端之間的所述基材長度的大約一半的位置處。類似於前面討論的實施方案，在圖1的右邊所示的實施方案被塗覆到從第一進口 端開始延伸的其一半長度，也就是環形TWC組合物包括PGM和總共1600gft_3(以鈰元素質 量表示)的二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC組分載量，而且中間的圓筒形的芯具有包括 PGM和總共350gft_3 (以鈰元素質量表示)的二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC組分載量 的TWC組合物。另一半(從第二出口端延伸的)長度被塗覆了包含PGM和350gft_3的鈰元 素質量的OSC組分載量的TWC組合物。在實踐中，包含具有更高的鈰元素質量的OSC載量 的TWC組合物的該基材的第一進口端被定位於排氣系統的上遊。參考圖2，在左邊顯示的實施方案示出了在其槽的全部長度上都被塗覆了 TWC組 合物的所述基材的節段部分，所述TWC組合物包括總共1600gft_3(以鈰元素質量表示)的 二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC組分。基材的剩餘部分被塗敷了包含PGM和總共350gft_3 的鈰元素質量的混合的二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC載量的TWC組合物。如上所討論 的，與所述節段部分相關聯的黑點代表用於容納λ傳感器的孔。該實施方案被稱為「條」實 施方案。右邊所示出的實施方案是一個「半條」實施方案，其中所述載體在其節段部分中的 槽的大約一半長度被塗覆了 TWC組合物，所述TWC組合物包括PGM和具有1600gft_3鈰元素 質量的二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物OSC組分，基材的剩餘部分被塗敷了包括PGM和具有 350gft_3低鈰元素質量(以二氧化鈰/氧化鋯混合氧化物表示)載量的OSC的TWC組合物。 在使用中，所述基材將被安裝在排氣系統中，使得所述「半條」端面對上遊。圖3示出了根據本發明的一個單塊基材和一個罐，所述罐包括一個用於與所述基 材外壁中的傳感器孔對準並容納適當的λ傳感器探針的凸臺。圖4示出了根據本發明的陶瓷流動式基材單塊10，其被沿著所示單塊基材的全部 長度延伸的節段12包覆。節段10包括相對於單塊基材的剩餘部分14中的催化劑組合物具 有增強的想要的催化劑組合物的反應活性的催化劑組合物塗層，所述基材單塊包括鑽入所 述陶瓷材料中用於容納適當傳感器的孔16、18。可以看到，傳感器孔16被布置在所述節段 12中，如此布置使得傳感器基本上只和已經與具有增強的活性的催化劑組合物進行了初次 接觸的廢氣相接觸。傳感器孔18是用於第二參考傳感器的孔，用於檢測與第一傳感器一樣 的值如氧氣、烴，針對還沒有與具有增強的活性的催化劑組合物進行初次接觸的催化劑組 合物，也就是基材單塊的剩餘部分的催化劑組合物。將會看到，傳感器孔16和18被設置在從所述單塊基材的第一端量起的槽的相似的長度處，以將溫度對信號噪音的影響最小化.
權利要求
一種內燃機排氣系統，所述系統包括(a)塗覆有催化劑的單塊基材(10)，該單塊基材包括多個基本上平行的槽，每個槽具有從上遊端延伸到下遊端的長度；和(b)設置在部分地由所述單塊基材的外壁所限定的孔(16)中的第一傳感器，其中所述單塊基材包括由所述多個槽組成的部分(12)，其中在從上遊端延伸的槽長度的至少一部分中的催化劑組合物相對於所述單塊基材的剩餘部分(14)中的催化劑組合物具有增強的想要的催化劑組合物的反應活性，如此布置使得所述傳感器基本上只和已經與具有增強活性的催化劑組合物進行了初次接觸的廢氣接觸。
2.根據權利要求1所述的排氣系統，其中相對於由所述多個槽組成的部分的體積，所 述單塊基材的剩餘部分的體積佔據大多數。
3.根據權利要求1或2所述的排氣系統，其中由所述多個槽組成的部分的形狀是環狀的。
4.根據權利要求1或2所述的排氣系統，其中由所述多個槽組成的部分(12)的形狀是 節段狀的。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的排氣系統，其中所述催化劑組合物是三效催化劑 (TWC)，其包括儲存氧的組分，並且其中相對於在所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合 物，在由所述多個槽組成的部分中的TWC組合物的儲存氧的活性被增強了。
6.根據權利要求5所述的排氣系統，其中所述具有增強的儲存氧的活性的TWC組合物 具有以下中的一個或兩個(1)比所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合物更高的儲存氧的組分的載量；和 (ii)比所述單塊基材的剩餘部分中的TWC組合物更高的總鉬族金屬的載量。
7.根據權利要求5或6所述的排氣系統，其中所述的傳感器為λ傳感器。
8.根據權利要求1、2、3或4所述的排氣系統，其中所述的催化劑組合物是柴油氧化催 化劑、貧的NOx催化劑、選擇性的催化還原催化劑、顆粒物燃燒催化劑、溫度傳感器或者NOx 吸收劑催化劑。
9.根據權利要求8所述的排氣系統，其中所述的單塊基材是過濾器。
10.根據權利要求8或9所述的排氣系統，其中所述傳感器是烴傳感器、氧傳感器、氮氧 化物(NOx)傳感器、一氧化碳傳感器或者顆粒物傳感器。
11.根據上述任一權利要求所述的排氣系統，它包括第二參考傳感器。
12.根據權利要求11所述的排氣系統，其中所述參考傳感器被設置在部分地由單塊基 材的外壁所限定的孔(18)中，並且與所述第一傳感器一樣，其中所述孔位於所述多個槽的 相似的長度處，如此布置使得所述參考傳感器基本上只和還沒有與具有增強的活性的催化 劑組合物進行初次接觸的廢氣相接觸。
13.一種設備，其包括內燃機和上述任一權利要求所述的排氣系統。
14.一種包括權利要求13所述的設備的車輛。
15.一種單塊基材(10)，其包括多個塗覆有催化劑組合物的槽，每個槽具有從第一端 延伸到第二端的長度，其中在由所述多個槽組成的部分(12)中，從第一端延伸的槽的一部 分長度被塗覆了催化劑組合物，所述催化劑組合物相對於所述單塊基材的剩餘部分(14) 中的催化劑組合物具有增強的想要的催化劑組合物的反應活性，並且其中所述基材的外壁與所述部分聯合部分地限定了一個用於容納傳感器的孔(16) 。
全文摘要
一種內燃機的排氣系統，所述系統包括塗覆有催化劑的單塊基材(10)，所述單塊基材包括多個基本上平行的槽，每個槽具有從上遊端延伸到下遊端的長度；和設置在部分地由所述單塊基材的外壁所限定的孔(16)中的第一傳感器，其中所述單塊基材包括由所述多個槽組成的部分(12)，其中在從上遊端延伸的槽的至少一部分長度中的催化劑組合物相對於在單塊基材的剩餘部分(14)中的催化劑組合物具有增強的想要的催化劑組合物的反應活性，如此布置使得所述傳感器基本上只和與具有增強的活性的催化劑組合物進行了初次接觸的廢氣接觸。
文檔編號F01N3/28GK101802357SQ200880104583
公開日2010年8月11日 申請日期2008年8月27日 優先權日2007年8月31日
發明者D·莫裡斯, G·P·錢皮安, L·C·阿諾, M·C·克萊門茨, N·R·科林斯, P·R·菲利普斯, R·J·布裡斯利 申請人:詹森馬西有限公司