[发明专利]具有提高的吸附能力的碳氢化合物捕集器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对冷启动发动机排放物的吸附提高的碳氢化合物捕集器（hydrocarbon trap），更具体地，涉及一种包含用于提高碳氢化合物的吸附和保留的挤出沸石整料载体（extruded zeolite monolith substrate）的碳氢化合物捕集器。

背景技术

近年来，已经做出了相当多的努力来降低车辆发动机的碳氢化合物（HC）排放物。像三效催化剂这样的传统尾气处理催化剂实现将碳氢化合物转化为水并帮助阻止来自车辆的未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物排放物的逃逸。然而，在发动机冷启动过程中，在尾气的潜热允许催化剂起作用之前，即，在催化剂达到其“起燃”温度之前，这些排放物含量很高。

已经开发出了碳氢化合物捕集器用于通过在低温时捕集/吸附碳氢化合物（HC）排放物并且在对于在例如三效催化剂这样的催化剂上氧化来说足够高的温度下将它们从捕集器中释放/脱附，从而降低冷启动过程中的排放物。目前，沸石已广泛地用作碳氢化合物捕集器的吸附材料。沸石典型地与三效催化剂结合，其中三效催化剂采用承载在整料载体上的薄涂层（washcoat）的形式。

尽管增加沸石薄涂层担载量（loading）典型地提供了提高的转化效率，但要不产生HC捕集器中不期望的背压增加和转化降低的话，可以增加的总薄涂层担载量是有限的。

需要通过最大化冷启动过程中的吸附能力并最小化脱附速率直到催化剂达到其“起燃”温度来改善整体HC捕集器功能。

发明内容

本发明的实施例提供一种碳氢化合物捕集器，其利用挤出的沸石整料并包括三效催化剂，用以存储并转化碳氢化合物排放物。通过利用挤出的沸石整料，沸石担载量增加并且延迟碳氢化合物脱附直到到达较高温度，在利用三效催化剂材料的情况下产生提高的转化效率。

根据本发明的一个方面，提供一种用于降低冷启动车辆尾气排放物的碳氢化合物捕集器，并且该捕集器包含由碳氢化合物捕集材料形成的挤出的整体式载体（monolithic substrate）以及三效催化剂，其中碳氢化合物捕集材料包含按重量计约60到80%的沸石、按重量计20到40%的粘合剂。

挤出的整体式载体优选具有约10到20密耳的壁厚以及约200到400单元/in.2(cpsi)的孔道密度（cell density）的蜂窝状结构。

沸石优选具有约20到约40的Si/Al2比率。沸石可以包含离子交换的、骨架替换的或未交换的沸石，并且可以从β-沸石、ZSM-5沸石或它们的混合物中选择。对于“未交换的”，其意思是没有阳离子交换或替换到沸石结构中。沸石可以从具有约4到的孔径的沸石中选择，这种沸石在一个或多个轴向方向具有平直或波状通道的网（不是笼状网）并且拥有温度高达700℃时不蒸发的稳定的质子酸位点（Bronsted acid site）。

优选地，沸石包含β沸石。碳氢化合物捕集器优选具有约5.0到约8.0g/in.3的沸石担载量。粘合剂优选选自氧化铝、二氧化铈、氧化锆、或铈-锆（ceria-zirconia）、复合粘合剂耐火纤维或它们的混合物。

在一个实施例中，三效催化剂包含选自铂、钯、铑和它们的混合物的贵金属。

碳氢化合物捕集器可以进一步包括储氧能力（OSC）材料从而提供碳氢化合物的氧化所需要的附加氧气。储氧能力材料可以选自铈-锆、铈-镨（ceria-praesodymium）或它们的混合物。

根据本发明的另一方面，提供一种形成用于尾气处理系统中的碳氢化合物捕集器的方法，其中包含按重量计约60到80%的沸石、按重量计约20到40%的粘合剂、三效催化剂以及可选择的储氧能力材料的碳氢化合物捕集材料的浆料通过挤出模具挤出，从而形成整体式载体。在一个实施例中，配置挤出模具以便提供具有约40到60%的开口率（open frontal area）的整体式载体。对于“开口率”，或OFA，其意思是气体的流动可用的总载体横截面积的部分。OFA表示为占总载体横截面的百分比或载体空隙率。

在本方法的可选实施例中，三效催化剂在挤出之后涂覆在挤出的整体式载体上或者浸渍到载体中。OSC材料还可以在挤出之后与三效催化剂一起涂覆在载体上或者可以与三效催化剂一起浸渍到载体中。

根据本发明的另一方面，提供一种尾气处理系统，该系统包含位于车辆的尾气通道中用于降低冷启动车辆尾气排放物的碳氢化合物捕集器，该捕集器包含由碳氢化合物捕集材料形成的挤出的整体式载体、三效催化剂以及可选择的储氧能力材料，其中碳氢化合物捕集材料包含按重量计约60到80%的沸石、按重量计约20到40%的粘合剂。