CN101802357A - 车载诊断系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的排气系统，所述系统包括涂覆有催化剂的单块基材(10)，所述单块基材包括多个基本上平行的槽，每个槽具有从上游端延伸到下游端的长度；和设置在部分地由所述单块基材的外壁所限定的孔(16)中的第一传感器，其中所述单块基材包括由所述多个槽组成的部分(12)，其中在从上游端延伸的槽的至少一部分长度中的催化剂组合物相对于在单块基材的剩余部分(14)中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性，如此布置使得所述传感器基本上只和与具有增强的活性的催化剂组合物进行了初次接触的废气接触。

Description

车载诊断系统
本申请涉及一种用于内燃机的排气系统，所述系统包括涂覆有催化剂的单块基材，所述单块基材包括多个基本上平行的槽，每个槽具有从上游端延伸到下游端的长度；和设置在部分地由所述单块基材的外壁所限定的孔中的第一传感器。
“车载诊断系统”(OBD)在机动车辆领域是一个总称，其用来描述通过连接到合适的电子管理系统的传感器网络提供的车辆系统的自我诊断和报告能力。如果监测到问题，则早前的OBD系统的例子可简单地照亮故障信号灯，但是其并没有提供有关本质的信息。更现代的OBD系统采用标准化的数字连接端口，并且能够提供有关标准化的故障代码的信息和实时数据选择，这使得能够获得车辆系统的快速故障识别和解决。
当前OBD规格要求，在存在导致排放超出了必须遵循的阈值的排放系统的故障或者恶化的情况下，驾驶者必须被告知。因此，例如，适用于客用柴油车辆(由70/156/EEC定义的分类为M的车辆)的欧4：98/69/EC的OBD限制标准为：一氧化碳(CO)-3.2g/km；烃(HC)-0.4g/km；氮氧化物(NOX)-1.2g/km；和颗粒物(PM)0.18g/km。对于客用汽油车辆，欧4限制标准为：CO-3.2g/km；HC-0.4g/km；NOX-0.6kg/km；和PM-未限制。
未来车辆排放的立法，尤其在欧美中，要求更高的灵敏度的诊断功能以连续地监测排放系统的后处理催化剂的能力以满足所述排放立法。例如，当前草拟的用于压缩点火(柴油)客用车辆的欧5：715/2007/EC的OBD限制标准为：CO-1.9g/km；非甲烷烃(NMHC)-0.25g/km；NOX-0.54g/km；PM-0.05g/km；而用于强制点火(汽油)客用车辆的OBD限制标准为：CO-1.9g/km；非甲烷烃(NMHC)-0.25g/km；NOX-0.54g/km；PM-未限制。
在美国，普遍认知的是：用于汽油/火花点火发动机的催化剂监测的OBD II立法(标题13，加利福尼亚州法规，第1968.2章，2004年及以后的客用车，轻型卡车和中重型车辆和发动机的故障和诊断系统规格)要求当平均联邦试验程序(FTP)检测的催化系统的一个监测部分的NMHC转化效率降低到50％以下时必须提供故障信号。
当前用于催化废气后处理系统的OBD系统已经限制了基于尾气传感器的信号的分辨率。基于排气系统是用于压缩点火还是强制喷射的车辆，有很多原因为这负责，这包括电子噪音、传感器的灵敏度随温度变化这样的事实和在预定值周围的波动。这个问题的一个重要原因是信号/噪音比太低。然而，可以看出，新立法要求能检测到相对小的催化剂活性的变化。
正如现有技术中已知的，当汽油燃料在火花点火式内燃机中燃烧时，一氧化碳(CO)、未燃的烃(HC)和氮氧化物(NOX)的排放量主要受到燃烧气缸中的空气/燃料比的影响。具有化学计量平衡的组成的废气是这样的废气，其中氧化性气体(NOX和O2)和还原性气体(HC和CO)的浓度基本上是匹配的。产生化学计量平衡的废气的空气-燃料比典型为14.7∶1。
理论上，在化学计量平衡的废气组合物中可以实现O2、NOX、CO和HC完全地转化为CO2、H2O和N2，这就是所谓的三效催化剂的任务。因此，理想地，发动机应当以这样一种方式运行使得燃烧混合物的空气-燃料比产生化学计量平衡的废气混合物。
另一种定义废气中的氧化性气体和还原性气体之间的组成平衡的方式是根据以下公式(1)定义的废气的λ值：
实际的发动机空气-燃料比/化学计量的发动机的空气-燃料比，(1)，
其中λ值等于1表示化学计量平衡的(或者化学计量的)废气组合物，λ值大于1表示具有过量的O2和NOX并且组合物被称为“贫的”，而λ值小于1表示具有过量的CO和HC并且组合物被称为“富的”。在现有技术中，当发动机以“化学计量的”、“贫的”或“富的”方式运行时，参考空气-燃料比是很普遍的，这取决于所述空气-燃料比所产生的废气组合物：因此以化学计量方运行的发动机或者贫燃汽油发动机。
应当理解，当废气组合物在化学计量上是贫的时，使用TWC来将NOX还原为N2是效率较低的。相同地，当废气组合物是富的时，用TWC不太能够氧化CO和HC。因此，所面临的挑战是，将流入到TWC中的废气组成尽可能地保持在接近化学计量的组成的状态。
当然，当发动机处于稳定状态时，相对容易地确保空气-燃料比处于化学计量的状态。但是，当发动机被用于驱动车辆前进时，需要的燃料的量是瞬时变化的，这取决于驾驶者施加于发动机上的负载，或者在所谓的“燃料切断”操作期间(当操作管理系统检测到驾驶者已经松开加速器时燃料被切断，此时仅仅有空气被送至气缸中)。这使得控制空气-燃料比以使得为三效转化产生化学计量的废气变得尤其困难。在实践中，通过发动机控制单元来控制空气-燃料比，发动机控制单元接收来自废气氧(EGO)(或λ)传感器：即所谓的闭环反馈系统的废气组成信息。该系统的一个特征是，空气-燃料比在稍微富的化学计量点和稍微贫的化学计量点之间摆动(或者波动)，因为与调整空气-燃料比相关联有一个时间上的延迟。这种波动以空气-燃料比的振幅和响应频率(Hz)作为特征。
在典型的TWC中的活性组分包括负载在高表面积的氧化物上的铂、钯和铑的组合。
当废气混合物稍微富于设定值时，需要少量的氧气来消耗未反应的CO和HC，也就是使得反应更趋于化学计量的。相反地，当废气变得轻微贫时，过量的氧气需要被消耗掉。这可以通过开发储存氧的组分而实现，该组分在波动期间释放或者吸收氧气。在现代的TWC中最常用的储存氧的组分(OSC)是二氧化铈(CeO2)或者包含铈的混合氧化物，例如Ce/Zr混合氧化物。
对于现代TWC，典型的传感器布置是：设置第一λ传感器来接触TWC上游一侧的废气，并设置第二λ传感器来接触TWC下游一侧的废气，也就是接触离开TWC的废气。第一传感器被用来通过向发动机控制单元输入传感器读数来借闭环控制来控制发动机的空气-燃料比。原则上，使用第二传感器有两个目的：“整理”发动机空气-燃料比的控制，所述控制是第一λ传感器的主要目的；以及用于车载诊断中。
λ传感器很贵，而且如今有建议取消一个λ传感器，并且仅针对TWC中设置的单一λ传感器运行该系统(例如参见WO2005/064139，其所有的内容在这里被引入作为参考)。这样不仅仅使得所述系统总体上不太昂贵，而且据信，通过设置单个λ探针的位置使其与TWC更为密切，就可能减少与调整空气-燃料比相关联的时间延迟，以便更精确地控制废气的λ值并进而提高转化效率。甚至还可能采用包括较少的昂贵的贵金属活性组分的更小的TWC。
在我们的PCT/GB2007/050087(其所有内容将在这里引入作为参考)中，我们公开了一种用于火花点火式内燃机的排气系统，其包括(a)包含涂覆在流动式单块基材上的储存氧的组分的三效催化剂组合物，所述基材包括多个槽，每个槽都具有从进口端延伸到出口端的长度；(b)单个λ传感器，其中所述基材包括由几个槽组成的部分，其中在从进口端延伸的槽的至少一部分长度中的TWC组合物相对于所述基材的剩余部分中的催化剂组合物具有降低的储存氧的活性或者没有储存氧的活性，如此布置使得单个λ传感器基本上只和已经与具有降低的储存氧的活性或者没有储存氧的活性的TWC组合物进行了初次接触的废气接触。
US2006/0165567(其所有内容将在这里被引入作为参考)公开了一种不同于PCT/GB2007/050087的装置，其中包括全部槽和它们从基材的前表面开始延伸的壁的部分体积-由于仅仅与其一部分相对-具有较低的吸收氧气的能力。更进一步地，在US2006/0165567中在部分体积中的较低获得氧气能力的特点可以不由洗涤涂层提供，而是由洗涤涂层本身的不同制剂提供，正如PCT/GB2007/050087所公开的那样。
例如从EP0560991(其所有内容将在这里引入作为参考)中已知一种用于车用贫燃内燃机(柴油或者汽油)的排气系统，其包括一个用于吸收来自贫的废气中的NOX并将存储的NOX释放到含有较少的氧气的气氛中以便还原为氮气的装置。这类NOX吸收剂典型地与用于将一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)的催化剂例如，铂(Pt)，以及任选地，还有一种用于将NOX还原为N2的催化剂，例如铑相结合。包括NOX吸收剂和NO氧化催化剂和任选的NOX还原催化剂的催化剂通常被称为贫的NOX阱或者简称NOX阱。
在典型的NOX阱制剂中的NOX吸收剂可以包括碱金属，例如，钾和/或铯的化合物；碱土金属，例如钡或锶的化合物；和/或稀土金属，典型的镧和/或钇的化合物。针对该制剂，一种通常为在贫燃发动机运行过程中NOX存储给出的机制是，在第一步骤中，NO与氧气在Pt上的活性氧化位点上反应而形成NO2。第二步涉及通过存储物质以无机硝酸盐的形式吸收NO2。
当发动机在富的条件下间歇性地运行时，或者排气处于高温时，所述硝酸盐物质变得热力学上不稳定并且分解，产生NO或NO2。在富的条件下，这些NOX被一氧化碳、氢和烃还原为N2，这些可以在还原催化剂上发生。
同时无机的储存NOX的组分典型地呈现为氧化物，应当理解的是，在存在空气或包含CO2和H2O的废气情况下，其也可以呈碳酸盐或者氢氧化物的形式。
使用含氮化合物例如氨或尿素来选择性催化还原(SCR)NOX的方法已经被提出用于车辆废气的处理中。在NH3 SCR系统中有几个化学反应，它们都代表了将NOX还原为氮气所必要的反应。最主要的反应用反应式(2)表示：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O      (2)
竞争性的与氧气发生的非选择性反应能产生二次排放或者可能无效果地消耗氨水。这样的一个非选择性反应是完全的氨的氧化反应，在反应(3)中示出。
4NH3+5O2→4NO+6H2O         (3)
还有，副反应可能会导致不需要的产物，例如N2O的生成，如反应(4)所代表的：
4NH3+5NO+3O2→4N2O+6H2O    (4)
典型的SCR催化剂包括过渡金属/沸石，例如Cu/ZSM-5和Fe/β和基底金属催化剂，例如氧化钒，比如V2O5/WO3/TiO2(参见EP1054722，其所有内容在这里被引入作为参考)。
贫的NOX催化剂(LNCs)有时在文献中被称为非选择性催化还原(NSCR)催化剂、烃选择性催化还原(HC-SCR)催化剂、贫的NOX还原催化剂、“脱NOX催化剂”和回收NOX的催化剂。
在贫的NOX催化剂中，烃(HC)与NOX按照以下反应(5)发生反应，而不与氧气(O2)反应，以生成氮气(N2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)：
{HC}+NOX→N2+CO2+H2O       (5)
竞争性的与氧气的非选择性反应由反应(6)给出：
{HC}+O2→CO2+H2O           (6)
已知多种催化剂用来选择性地促进反应(5)，其包括负载在氧化铝(Al2O3)上的铂(Pt)、铜(Cu)-替代的沸石例如Cu/ZSM-5和负载在氧化铝上的银(Ag)(参见例如EP0658368，其所有内容在这里被引入作为参考)。
设计的用于处理柴油机废气的催化系统包括催化剂烟气过滤器(CSF)和柴油氧化催化剂(DOC)。
在CSF中(例如参见美国专利5100632，其所有内容在这里被引入作为参考)，给过滤器基材涂敷了催化剂材料，为的是燃烧柴油的颗粒物质。典型的CSF催化剂组分包括铂和铈。
DOC(参见美国专利6274107，其所有内容在这里被引入作为参考)被设计用来将CO氧化成CO2和将气态的烃(HC)和柴油的颗粒物质的有机级分(可溶解的有机级分或者SOF)氧化成CO2和H2O。典型的DOC组分包括铂和任选地还有负载在高表面积氧化物载体包括氧化铝、氧化硅-氧化铝和沸石上的钯。
我们现在已经发展了一种增强催化剂OBD应用的信号：噪音比的方法：通过在催化剂载体内设置一传感器，并且围绕着传感器优化催化剂的性能。本发明可以被用于任何催化系统中的OBD，用来处理柴油或者汽油废气。
根据一方面，提供了一种用于内燃机的排气系统，所述系统包括：
(a)涂覆有催化剂的单块基材，该单块基材包括多个基本上平行的槽，每个槽具有从上游端延伸到下游端的长度；和
(b)设置在部分地由所述单块基材的外壁限定的孔中的第一传感器，其中所述单块基材包括由所述多个槽组成的部分，其中在从上游端延伸的槽的至少一部分长度中的催化剂组合物相对于所述单块基材的剩余部分中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性，如此布置使得所述传感器基本上只和已经与具有增强活性的催化剂组合物进行了初次接触的废气接触。
本发明的一个优点在是，通过增强第一传感器所在区域中的催化剂活性，所述传感器能够更好地分辨催化剂活性，从而增大了传感器：噪音比而不损害催化剂的总体性能。例如，对于包含储存氧的组分的三效催化剂组分，均匀地增加加载在单块基材上的OSC载量可以增强燃料的消耗，其中在燃料被切断后，净化OSC中的氧气是必要的，以便使所述系统恢复到最优操作。由于类似的原因，过量的OSC活性也可以损害OBD系统中的NOX吸收剂的OBD，其中在系统恢复到贫的运行条件之后，所述OBD系统使用在富的净化期间检测到的延迟时间来监测还原剂“突破”，与所检测到的氧气“突破”的延迟时间相比较。
在一个实施方案中，相对于由所述多个槽组成的部分的体积，所述单块基材的剩余部分的体积占据大多数。
所述单块基材典型地为流通式基材，其由陶瓷材料或者任何具有合适的孔密度例如每平方英寸200-1200孔的金属制成。获得这类涂覆布置的装置和方法是已知的，例如，从我们的WO99/47260(其所有内容在这里被引入作为参考)中获知。然而，在某些应用中，所述单块基材可以是过滤器例如是壁流式过滤器或者烧结的金属或者局部过滤器(例如在WO01/80978或者EP1057519中所公开的(它们所有内容在这里被引入作为参考)，后者描述了一种包括盘旋的流动路径的基材，所述路径至少减慢了其中烟气的通行)。在特定的应用中，所述单块基材是挤出型SCR催化剂。
在一个特定的实施方案中，涂覆单块支撑件的方法包括以下步骤：(a)在单块基材的上部设置容纳装置，(b)量取预定量的液体组分放入所述容纳装置中，可以按照先步骤(a)后步骤(b)或者先步骤(b)后步骤(a)的顺序，(c)通过利用真空，将全部所述量的液体组分吸入到所述支撑件的一部分中，并将基本上全部所述量保留在所述支撑件中，不进行循环。可以在从所述单块基材的第一端开始的“第一次通过”完成后，从所述单块基材的第二端开始重复所述步骤。
不同的涂覆可以通过多个装置实现。所述容纳装置可以被构造成用来封锁所述支撑件的区域，使得所述涂覆不在这些区域中进行。另外，还可以在内部将所述容纳装置分割从而用于隔开用于涂覆的不同液体，或者可以将部件封锁来防止涂覆。修改所述容纳装置的基体从而获得需要的涂覆分布型或者获得需要的产品都属于本发明。例如，所述基体可以具有不同的渗透性以提供更容易的流动，因此在某些区域就提供更大的涂层沉积，或者所述基体本身就发挥分布型的容纳装置的作用，例如，通过机加工单块基材，使得某些区域包含更大量的液体组分，所述液体组分被直接转移到位于所述基体下面的支撑件的相应部件上。
可以在涂覆所述单块基材之后或者之前形成用于容纳传感器的孔；
在一个实施方案中，所述催化剂组合物是三效催化剂(TWC)。典型地，该TWC包括两种或多种铂族金属(PGM)的组合，一般为Pt/Rh、Pd/Rh或者Pt/Pd/R/h。尽管在Pt/Rh组合物中的总PGM载量通常＜100gft-3，但是总PGM载量可以低至大约2gft-3到300gft-3。在Pd/Rh系统中的总PGM载量可以更高，如＜300gft-3。OSC组分可以包括至多1000gft-3的洗涤涂层的铈，所述洗涤涂层包括用于涂覆所述流动式单块基材的TWC组合物。所述PGM和所使用的任何助催化剂，如基于钡的化合物，都被OSC例如Ce/Zr混合或者复合氧化物和高表面积氧化物例如氧化铝之一或两者所支撑。
在根据本发明的一个TWC的实施方案中，在由所述多个槽组成的部分中的TWC组合物的储存氧的活性相对于所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物被增强了。
在实施方案中，具有增强的储存氧的活性的TWC组合物具有以下中的一个或两者：
(i)比在所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物更高的储存氧的组分的载量；
(ii)比所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物更高的总铂族金属载量；
DE102005020963A1公开了一种汽车催化转化器，其具有一个壳体，所述壳体具有切开的用于气体传感器的插座。所述壳体包围了一种具有催化剂涂层的基材，所述催化剂涂层具有不均匀的氧吸收能力。相比于本发明，在所述催化剂转化器的其他部分中，在所述传感器附近，所述涂层具有较低的氧吸收能力。
其中所述催化剂组合物是TWC组合物，优选地，所述第一传感器是λ传感器。该实施方案特别应用在以化学计量方式运行的汽油(火花点火)的发动机中，可能还掺入了少量的偏移。
可选择地，所述催化剂组合物可以是柴油氧化催化剂、贫的NOX催化剂、选择性的催化还原催化剂、颗粒物燃烧催化剂或者NOX吸收剂催化剂。这些催化剂组合物特别可用于处理来自贫燃内燃机的废气，例如贫燃汽油发动机，例如GDI(汽油直喷式)或者DISI发动机，或者包括HCCI-类型发动机的柴油机。
本发明中所使用的传感器可以是烃传感器、氧传感器、氮氧化物传感器(NOX)、一氧化碳传感器、温度传感器(例如热电偶)或者颗粒物传感器。这些传感器尤其可用于贫燃应用。
取决于所采用的车辆管理系统的标准和策略，有可能采用仅仅一个传感器(第一传感器)与合适的预示性的发动机排放(或者模拟)装置组合来运行所述系统。然而，在一个特定的实施方案中，根据本发明的排气系统包括第二参考传感器。所述第二参考传感器可以被设置成用于接触单块基材的排气上游一侧的废气。然而，优选地，其被设置在部分地由所述单块基材的外壁所限定的一个孔中，并且与第一传感器一样，其中所述孔被设置在所述多个槽的相似长度处，如此布置使得所述参考传感器基本上只与还没有与具有增强的活性的催化剂组合物进行初次接触的废气相接触。
后一项发明的优点是，在上游一侧的传感器和下游一侧的传感器之间的温度延迟被减小或者避免了，也就是通过在沿着所述槽的总长度的相似长度处设置第一传感器和第二参考传感器，基于传感器温度差异的噪声能够被减小或避免了。所述轴向同位同时也消减了由于废气组分改变所造成的信号变化。
另外，第一和第二传感器的轴向同位的优点在于其减小或者避免了在其中两个传感器在纵向上是分开的系统中观察到的温度、废气组分和压力脉冲传感器信号的波动。更进一步地，在传感器中催化剂涂层的使用产生了与热应力和系统整体的老化相关的诊断信号，因此其能够更好地反映催化部件例如催化剂烟气过滤器、柴油氧化催化剂、NOX阱和在系统的其它位置处的三效催化剂的性能。
根据第二个方面，本发明提供了一种包括内燃机和根据本发明的排气系统的设备。
根据第三个方面，本发明提供了一种包括根据本发明的第二方面的设备的车辆。
根据第四个方面，本发明提供了一种单块基材，其包括涂覆有催化剂组合物的多个槽，每个槽具有从上游端延伸到下游端的长度，其中在由所述多个槽组成的部分中从所述第一端延伸的多个槽的一部分长度被涂敷了相对于单块基材的剩余部分中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性的催化剂组合物，并且其中所述单块基材的外壁与所述部分联合部分地限定了一个用于容纳传感器的孔。
为了使本发明更充分地被理解，下面将参考相应的附图描述举例说明性的实施方案，其中：
图1示出了TWC基材的两个实施方案，其中所述多个槽的形状是环状的；
图2示出了TWC基材的两个实施方案，其中所述多个槽的形状是节段状的(或者条状)的；和
图3示出了可以用于本发明的基材和催化剂的布置；
图4示出了半条实施方案的部分截面图，指示了第一传感器和第二参考传感器的位置。
参考图1，根据本发明的特点，示出了涂敷有TWC组合物的流动式单块基材的两个实施方案，在左边的实施方案中，其中由多个槽组成的环形部分在其全部长度上，也就是从第一进口端到第二出口端都被涂覆了所述TWC组合物，其中所述TWC组合物具有总共1600gft-3(以铈元素质量表示)的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC组分和PGM。基材的剩余部分(圆筒形的芯)被涂覆了包含PGM和具有总共350gft-3铈元素质量的OSC组分的TWC组合物。图中的黑点代表部分地由所述基材的外壁与由具有较高OSC载量的多个槽组成的部分一起限定的孔。从中间照片可以看出来，所述用来容纳λ传感器的孔位于沿着第一进口端和第二出口端之间的所述基材长度的大约一半的位置处。
类似于前面讨论的实施方案，在图1的右边所示的实施方案被涂覆到从第一进口端开始延伸的其一半长度，也就是环形TWC组合物包括PGM和总共1600gft-3(以铈元素质量表示)的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC组分载量，而且中间的圆筒形的芯具有包括PGM和总共350gft-3(以铈元素质量表示)的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC组分载量的TWC组合物。另一半(从第二出口端延伸的)长度被涂覆了包含PGM和350gft-3的铈元素质量的OSC组分载量的TWC组合物。在实践中，包含具有更高的铈元素质量的OSC载量的TWC组合物的该基材的第一进口端被定位于排气系统的上游。
参考图2，在左边显示的实施方案示出了在其槽的全部长度上都被涂覆了TWC组合物的所述基材的节段部分，所述TWC组合物包括总共1600gft-3(以铈元素质量表示)的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC组分。基材的剩余部分被涂敷了包含PGM和总共350gft-3的铈元素质量的混合的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC载量的TWC组合物。如上所讨论的，与所述节段部分相关联的黑点代表用于容纳λ传感器的孔。该实施方案被称为“条”实施方案。
右边所示出的实施方案是一个“半条”实施方案，其中所述载体在其节段部分中的槽的大约一半长度被涂覆了TWC组合物，所述TWC组合物包括PGM和具有1600gft-3铈元素质量的二氧化铈/氧化锆混合氧化物OSC组分，基材的剩余部分被涂敷了包括PGM和具有350gft-3低铈元素质量(以二氧化铈/氧化锆混合氧化物表示)载量的OSC的TWC组合物。在使用中，所述基材将被安装在排气系统中，使得所述“半条”端面对上游。
图3示出了根据本发明的一个单块基材和一个罐，所述罐包括一个用于与所述基材外壁中的传感器孔对准并容纳适当的λ传感器探针的凸台。
图4示出了根据本发明的陶瓷流动式基材单块10，其被沿着所示单块基材的全部长度延伸的节段12包覆。节段10包括相对于单块基材的剩余部分14中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性的催化剂组合物涂层，所述基材单块包括钻入所述陶瓷材料中用于容纳适当传感器的孔16、18。可以看到，传感器孔16被布置在所述节段12中，如此布置使得传感器基本上只和已经与具有增强的活性的催化剂组合物进行了初次接触的废气相接触。传感器孔18是用于第二参考传感器的孔，用于检测与第一传感器一样的值如氧气、烃，针对还没有与具有增强的活性的催化剂组合物进行初次接触的催化剂组合物，也就是基材单块的剩余部分的催化剂组合物。将会看到，传感器孔16和18被设置在从所述单块基材的第一端量起的槽的相似的长度处，以将温度对信号噪音的影响最小化。

Claims (15)

1.一种内燃机排气系统，所述系统包括：
(a)涂覆有催化剂的单块基材(10)，该单块基材包括多个基本上平行的槽，每个槽具有从上游端延伸到下游端的长度；和
(b)设置在部分地由所述单块基材的外壁所限定的孔(16)中的第一传感器，
其中所述单块基材包括由所述多个槽组成的部分(12)，其中在从上游端延伸的槽长度的至少一部分中的催化剂组合物相对于所述单块基材的剩余部分(14)中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性，如此布置使得所述传感器基本上只和已经与具有增强活性的催化剂组合物进行了初次接触的废气接触。
2.根据权利要求1所述的排气系统，其中相对于由所述多个槽组成的部分的体积，所述单块基材的剩余部分的体积占据大多数。
3.根据权利要求1或2所述的排气系统，其中由所述多个槽组成的部分的形状是环状的。
4.根据权利要求1或2所述的排气系统，其中由所述多个槽组成的部分(12)的形状是节段状的。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的排气系统，其中所述催化剂组合物是三效催化剂(TWC)，其包括储存氧的组分，并且其中相对于在所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物，在由所述多个槽组成的部分中的TWC组合物的储存氧的活性被增强了。
6.根据权利要求5所述的排气系统，其中所述具有增强的储存氧的活性的TWC组合物具有以下中的一个或两个：
(i)比所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物更高的储存氧的组分的载量；和
(ii)比所述单块基材的剩余部分中的TWC组合物更高的总铂族金属的载量。
7.根据权利要求5或6所述的排气系统，其中所述的传感器为λ传感器。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的排气系统，其中所述的催化剂组合物是柴油氧化催化剂、贫的NOX催化剂、选择性的催化还原催化剂、颗粒物燃烧催化剂、温度传感器或者NOX吸收剂催化剂。
9.根据权利要求8所述的排气系统，其中所述的单块基材是过滤器。
10.根据权利要求8或9所述的排气系统，其中所述传感器是烃传感器、氧传感器、氮氧化物(NOX)传感器、一氧化碳传感器或者颗粒物传感器。
11.根据上述任一权利要求所述的排气系统，它包括第二参考传感器。
12.根据权利要求11所述的排气系统，其中所述参考传感器被设置在部分地由单块基材的外壁所限定的孔(18)中，并且与所述第一传感器一样，其中所述孔位于所述多个槽的相似的长度处，如此布置使得所述参考传感器基本上只和还没有与具有增强的活性的催化剂组合物进行初次接触的废气相接触。
13.一种设备，其包括内燃机和上述任一权利要求所述的排气系统。
14.一种包括权利要求13所述的设备的车辆。
15.一种单块基材(10)，其包括多个涂覆有催化剂组合物的槽，每个槽具有从第一端延伸到第二端的长度，其中在由所述多个槽组成的部分(12)中，从第一端延伸的槽的一部分长度被涂覆了催化剂组合物，所述催化剂组合物相对于所述单块基材的剩余部分(14)中的催化剂组合物具有增强的想要的催化剂组合物的反应活性，并且其中所述基材的外壁与所述部分联合部分地限定了一个用于容纳传感器的孔(16)。
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