BR112014024554B1

BR112014024554B1 - sistema de tratamento de exaustão de motor a gasolina

Info

Publication number: BR112014024554B1
Application number: BR112014024554-1A
Authority: BR
Inventors: Raoul Klingmann; Stephanie Spiess; Ka-Fai Wong; Joerg-Michael Richter
Original assignee: Umicore Ag & Co. Kg
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2021-05-04
Also published as: JP2020008022A; RU2618685C2; KR20150008382A; US9581063B2; JP2018035808A; US20150107228A1; EP2650042B1; JP6785749B2; CN104661730A; JP2015528868A; RU2014145429A; WO2013153081A1; CN104661730B; KR102107978B1; EP2650042A1; EP2650042B2; EP2836288A1

Abstract

SISTEMA DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO DE MOTOR A GASOLINA; E PROCESSO PARA A REDUÇÃO DE POLUENTES NOCIVOS EMITIDOS POR MOTORES A GASOLINA. A presente invenção está dirigida a um sistema de redução de poluentes para veículos propendido por um motor de combustão a gasolina, em particular, um motor com injeção direta de gasolina (GDI). Além disso, esta invenção diz respeito a um processo de mitigação de componentes nocivos na exaustão destes motores eficientemente aplicando o sistema de redução inventivo para atender a futuras regulamentações legislativas sobre exaustão.

Description

DESCRIÇÃO

[001] A presente invenção está dirigida para um sistema de redução de poluentes para veículos energizado por um motor de combustão a gasolina, em particular, um motor com injeção direta de gasolina (GDI). Além disso, esta invenção refere-se a um processo de mitigação eficiente de componentes nocivos na exaustão destes motores aplicando o sistema de redução inventivo para atender a futuras regulamentações legislativas sobre exaustão.

[002] Os gases de exaustão oriundos de motores de combustão interna operados com uma mistura ar/combustível predominantemente estequiométrica, como, por exemplo, motores com injeção de combustível multiponto (PFI), são purificados de acordo com métodos convencionais, com a ajuda de conversores catalíticos de três vias. Estes são capazes de converter os três poluentes essencialmente gasosos do motor, especificamente, hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio, simultaneamente em componentes inofensivos. Além dos poluentes hidrocarboneto gasoso (HC), monóxido de carbono (CO) e óxido de nitrogênio (NOx), o gás de exaustão de motores a gasolina também contém pouco material particulado ultrafino (MP), que resulta da combustão incompleta do combustível e consiste essencialmente de fuligem.

[003] Algumas tecnologias de motor com injeção direta de gasolina (GDI) foram introduzidas posteriormente, as quais envolvem condições de combustão mais eficiente, resultando em consumo de combustível aprimorado. Estas condições, no entanto, podem levar à geração de ainda mais particulados. Em contraste aos particulados gerados por motores a diesel, os particulados gerados por motores com injeção direta de gasolina tendem a ser muito mais finos. Isto é devido a diferentes condições de combustão de um motor diesel, se comparado a um motor a gasolina. Por exemplo, os motores a gasolina funcionam a uma temperatura mais alta do que os motores a diesel. Também, os componentes de hidrocarboneto são diferentes nas emissões de motores a gasolina, se comparado a motores diesel.

[004] Os veículos com motores com injeção direta de gasolina (GDI) com e sem turbocompressores estão ganhando fatia de mercado na Europa devido a economia de combustível superior e condutividade deles, se comparados a veículos com motores com injeção de combustível multiponto (PFI). Espera-se que esta tendência continue devido ao mandato da União europeia aos fabricantes de veículos para transporte de passageiros para reduzirem mais as emissões de CO2 e atenderem a uma frota média de 130 g/km de emissões de CO2 no ano de 2012. Metas médias de frota de CO2 ambiciosas estão sendo discutidas. Com as normas CAFE tornando-se mais exigentes antecipa-se em geral que nos Estados Unidos o compartilhamento de veículos GDI irá crescer às custas dos veículos PFI.

[005] Uma preocupação relacionada a veículos com GDI é a emissão de partícula mencionada originada deste tipo de motor, especialmente devido aos tamanhos de partícula relativamente pequenos e, por conseguinte, a natureza potencialmente mais perigosa destas partículas. Desde a implementação do estágio de legislação de emissão 5b no começo de 2011 todos os novos carros de passageiros a diesel registrados devem cumprir com um limite de massa de particulado de 4,5 mg/km, bem como com um limite de número de partícula sólida de 6xlOn #/km (tabela 1). A introdução de um limite de número de partícula para veículos a gasolina foi postergada para o estágio de legislação de emissão 6 que entrará em vigor em setembro de 2014. Antecipa-se que os limites para veículos com ignição por centelha serão os mesmos que aqueles para veículos com ignição por compressão para atender à legislação de emissão de tecnologia neutra. TABELA 1 - LIMITES DE EMISSÃO EURO 6 PARA CARROS PARA TRANSPORTE DE PASSAGEIROS

[006] Os veículos a gasolina com injeção de combustível multiponto cumprem normalmente com a meta de emissão de partícula proposta de 6oo bilhões de partículas por quilômetro. Um estudo por Braisher et al. revelou que as emissões de número de partículas por veículos com injeção direta estavam acima de uma magnitude mais alta que com os veículos com injeção de combustível multiponto, com uma grande porção das partículas sendo emitidas durante a partida fria do ciclo de condução (Braisher, M., Stone, R., Price, P., "Particle Number Emissions from a Range of European Vehicles," Documento Técnico SAE 2010-01-0786, 2010, doi: 10.4271/2010-01-0786). As emissões de massa de particulado apresentaram a mesma tendência.

[007] Diversos estudos mostraram que apenas filtro de fluxo de paredes são efetivos na redução das emissões de número de partícula destes motores abaixo da meta de 6xlOn #/km. Filtros de fluxo de parede do tipo cordierite se tornaram uma solução padrão para veículos a diesel de carga pesada e também foram bastante considerados para aplicações a diesel de carro para transporte de passageiros. Estudos recentes mostraram a aplicação bem sucedida de filtros de cordierite para o tratamento de exaustão de partícula de veículos GDI (Saito, C, Nakatani, T., Miyairi, Y., Yuuki, K., Makino, M., Kurachi, H., Heuss, W., Kuki, T., Furuta, Y., Kattouah, P., and Vogt, C.-D., "New Filter for particulate Concept to reduce Particle Number Emissions," Documento Técnico SAE 2011-01-0814, 2011, doi: 10.4271/201101-0814).

[008] Além das regulamentações para o tratamento de partículas de gás de exaustão, os padrões de emissão para contaminantes de hidrocarbonetos não queimados, monóxido de carbono, e óxido de nitrogênio também continuam a ficar mais exigentes (tabela 1). A fim de atender estes padrões, conversores catalíticos contendo catalisador de três vias (CTV) dedicado precisam ser instalados na linha de gás de exaustão de motores de combustão de gasolina. Como mencionado anteriormente, dito catalisador promove a oxidação de hidrocarbonetos não queimados e monóxido de carbono por oxigênio, bem como a redução de óxidos de nitrogênio a nitrogênio na corrente de gás de exaustão. Além disso, foram propostos agora tipos de filtro especialmente concebidos para a aplicação em motores com injeção direta de gasolina lidando com todos os tipos de poluentes emitidos. Como o tamanho do particulado de fuligem emitido é menor comparado ao de a motores diesel, deve-se pesquisar mais sobre como equilibrar o efeito de filtragem apropriadamente, em vista do prejuízo relacionado à contrapressão aparente (US20100239478, US20100275579, US8066963, US20110030346, US20090193796, SAE2011010814).

[009] Os sistemas catalíticos já foram propostos, os quais tentam fazer frente eficientemente a todos os poluentes emitidos pelos motores GDI. Em alguns casos, estes sistemas são concebidos em um layout no qual um acoplado em circuito fechado CTV é acompanhado por um filtro de fluxo de parede (filtro para particulados de gasolina catalisado; FPG). Em alguns casos, também o filtro de fluxo de parede carrega uma funcionalidade catalítica, por exemplo, um outro CTV.

[010] Por exemplo, o documento US20100293929 trata de sistemas de pós-tratamento de emissão de gás de exaustão para motores com ignição por centelha. Várias concretizações do sistema mencionado aqui compreendem tanto um dispositivo CTV acoplado em circuito fechado como um dispositivo de tratamento abaixo do piso. O dispositivo de tratamento abaixo do piso pode ter ou uma funcionalidade CTV ou de redução de NOx. De acordo com a fig. 1 divulgada, o sistema engloba um elemento de filtro revestido com CTV de fluxo de parede (8). Menciona-se que com respeito a fig. 4, a formulação catalítica CTV no filtro é operável para reduzir material particulado, bem como os gases tratados por dispositivos CTV convencionais. Assim que o filtro de fluxo de parede é capaz de reduzir HC, CO, NOx quando sua temperatura light off é alcançada, e reduzir efetivamente emissões de material particulado sob todas as condições operacionais. No entanto, não são dados outros pormenores com respeito ao teor do acoplado em circuito fechado CTV e ao filtro revestido com CTV nesta divulgação.

[011] O documento US20110252773 divulga igualmente um sistema de exaustão adequado para uso em conjunto com motores a gasolina para capturar particulados, além disso, para reduzir emissões gasosas, tais como hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio, e monóxido de carbono. O filtro para particulados revestido com CTV tem carregamentos de washcoat na faixa de pelo menos 1 a 4 g/in3 para minimizar prejuízos relacionados a contrapressão. A porosidade do filtro revestido pode ser na faixa de 55 a 70%, e pode compreender determinadas distribuições de tamanho de poro médio. O filtro catalisado pode precisar ser usado em conjunto com um segundo CTV a fim de atender a regulamentações e a exigências dos fabricantes de veículos (fig. 1). No entanto, o CTV a montante pode ser menor que, do contrário, necessário, devido ao filtro para particulados revestido CTV a jusante, ou pode ser mesmo omitido, caso o filtro forneça funcionalidade CTV completa. O filtro para particulados catalisado pode compreender uma disposição zoneada, em que a zona a montante compreende o componente paládio em uma quantidade que é maior que a quantidade do componente paládio na zona a jusante. Diz-se que o filtro catalisado deve conter entre 2-100 g/ft3 de paládio na zona a montante e 1-20 g/ft3 de paládio na zona a jusante. Os sistemas testados neste pedido compreendem carregamentos de metal precioso no CTV e o filtro catalisado de >30g/ft3. As relações paládio para ródio são em cada caso 27/3 para ambos os dispositivos catalíticos.

[012] Igualmente, o documento US20110158871 diz respeito a um sistema de exaustão para um motor de combustão interna de ignição positiva veicular. O sistema compreende um catalisador de três vias washcoat disposto em um substrato monolítico localizado a montante do filtro, que também está revestido com um CTV washcoat. Reivindica-se que o dispositivo a montante compreende igualmente ou menos que 75% da massa total do catalisador de três vias washcoat no sistema de exaustão. O comportamento do filtro de fluxo de parede foi examinado em vista do tamanho de poro médio do substrato de filtro e seu carregamento de washcoat. Em vista do pedido de patente divulgado, o acoplado em circuito fechado CTV compreende um washcoat de CTV como o filtro de fluxo de parede cerâmico revestido CTV a jusante. Nos exemplos, o substrato de filtro de fluxo de parede compreende, por exemplo, uma relação Pd-Rh de 16: 1 em um carregamento de 85 g/ft3. O acoplado em circuito fechado CTV foi revestido com um carregamento idêntico.

[013] Era um objetivo da presente invenção fornecer um sistema para a redução de poluentes emitidos por um motor com injeção direta a gasolina que mostre efeitos superiores sobre os sistemas divulgados na técnica anterior, tanto de um ponto de vista econômico como ecológico. Em particular, o sistema da invenção deve servir para atender com segurança os futuros padrões de legislação discutidos. Além disso, esta meta deve ser atingida vantajosamente com baixos custos de metal precioso do que o associado aos sistemas presentes na técnica anterior. Da mesma forma, um processo para o tratamento eficiente de exaustão de motor com injeção direta de gasolina deve ser propiciado.

[014] Estes e outros objetivos, sendo óbvios para aqueles versados na técnica, são atendidos por um sistema como descrito na reivindicação 1. As concretizações preferidas do sistema da invenção estão protegidas nas sub- reivindicações 2-10 relacionadas a reivindicação 1. A reivindicação 11 está dirigida a um processo inventivo.

[015] Em um primeiro aspecto, a presente invenção diz respeito a um sistema de tratamento de exaustão de motor a gasolina compreendendo um catalisador de três vias acoplado em circuito fechado(CTV) e um filtro para particulados de fluxo e parede de gasolina catalisado a jusante (FPG). Este sistema está caracterizado por uma determinada razão de teor de metal precioso do CTV acoplado em circuito fechado comparado ao filtro para particulados de gasolina catalisado a jusante. Em particular, a quantidade de metais do grupo platina, por exemplo, Pd e Rh, no CTV ultrapassa a quantidade de metais do grupo platina, por exemplo, Pd e Rh, no FPG por um fator de pelo menos 5. Este sistema é capaz de satisfazer aos objetivos mencionados acima de uma maneira relativamente fácil, mas, não obstante, surpreendente. Poderia ser mostrado que distribuindo o teor de metal precioso do sistema de uma maneira de acordo com a presente invenção, alguns resultados podem ser atingidos com quantidades menores de metais preciosos, o que, por sua vez, leva a uma produção mais barata do sistema da invenção ou, pelos mesmos custos, atua para uma melhor mitigação de poluentes nocivos.

[016] Tanto o CTV a montante como o FPG a jusante compreendem vantajosamente os metais preciosos paládio, ródio, platina ou misturas destes. Outros metais preciosos, por exemplo, irídio, rênio, rutênio, prata, ouro, também podem estar presentes. No entanto, se presente, os últimos PGMs estão contidos em menos quantidades comparados ao paládio e ao ródio, respectivamente. É mais preferível que os metais do grupo platina presentes em um CTV a montante e no FPG a jusante sejam apenas o paládio e o ródio.

[017] Em uma outra concretização preferida da presente invenção, a razão de metais do grupo platina no CTV a montante e no FPG a jusante é de pelo menos 6, mais preferível, pelo menos 7, ainda mais preferível, pelo menos 8 ou 9, e mais preferível de todos, pelo menos 10. É preferível, em particular, que os metais do grupo platina envolvidos no sistema sejam apenas o Pd e o Rh.

[018] Constatou-se que o teor de metal do grupo platina do filtro para particulados de gasolina a jusante ajuda a acelerar a combustão da fuligem acumulada no filtro. Daí, um limite superior da razão de CTV vs. FPG em metais do grupo platina is drawn pelo fato de que o FPG deve compreender ainda uma funcionalidade de CTV benéfica que seja suficiente para suplementar a funcionalidade do CTV a montante de uma maneira econômica e ecológica, e deve ainda mostrar a capacidade de acelerar a combustão de partículas de fuligem. É óbvio que, com relação a isto, também a quantidade de metais do grupo platina no CTV a montante deve ser equilibrada por fatores de custo e pela eficiência na mitigação de poluentes de exaustão nocivos via o sistema inventivo. Deve ser observado que este fator pode depender enormemente da espécie de motor envolvido e da composição de seu gás de exaustão, bem como da extensão na qual os PGMs são efetivos nos dispositivos em questão (por exemplo, diminuição de atividade ao longo do tempo de vida útil, suporte usado, etc.). O trabalhador habilitado saberá como encontrar o limite superior para a razão de metal do grupo platina de acordo com os parâmetros mencionados acima. No entanto, este limite superior varia vantajosamente entre 10-23, com preferência entre 15-20, e mais preferencialmente, entre 16-19. Considerado isto, as quantidades de metais do grupo platina, por exemplo, Pd e Rh, no CTV a montante variam vantajosamente entre 20-200 g/ft3, mais preferencialmente, entre 25-120 g/ft3, e mais preferencialmente, em torno de 30-80 g/ft3. O FPG a jusante mostra, ao contrário, teores de metal do grupo platina de preferencialmente, 2-20 g/ft3, mais preferencialmente, 2-15 g/ft3, e mais preferencialmente, em torno de 2-10 g/ft3.

[019] Em uma concretização alternativa vantajosa os metais do grupo platina no CTV a montante estão presentes em determinada razão entre si. Por exemplo, no caso de paládio e ródio serem os únicos metais do grupo platina em questão, o CTV a montante tem uma razão de peso de Pd para Rh que varia entre 8-40:1, preferencialmente, entre 10-25 : 1, e mais preferencialmente, em torno de 11-19 : 1. O FPG a jusante carregando uma concentração menos alta de metais do grupo platina compreende igualmente determinadas razões destes metais do grupo platina. Novamente, por exemplo, no caso de paládio e ródio serem os únicos metais do grupo platina em questão, o FPG a jusante mostra uma razão de peso de Pd para Rh entre 1-10 : 1, preferencialmente, entre 1-5: 1, e mais preferencialmente, em torno de 1-3 : 1.

[020] A presente invenção fornece um sistema de tratamento de exaustão para motores com injeção direta de gasolina. O sistema compreende um dispositivo CTV seguido por um FPG que também é revestido com um catalisador compreendendo funcionalidade de CTV. O CTV - de acordo com a invenção - está posicionado em uma parte a montante do sistema de exaustão. Em uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo CTV está localizado em uma posição chamada acoplado em circuito fechado. Isto significa que o dispositivo para tratamento de emissão acoplado em circuito fechado está posicionado próximo ao coletor de saída de exaustão, da própria saída de exaustão ou do turbocompressor. Ou seja, que o CTV está localizado preferencialmente, aproximadamente a 2-40 cm a jusante do motor, mais preferencialmente, a aproximadamente 5-30 cm e mais preferencialmente, 5-20 cm distante da saída de exaustão/ turbocompressor respectivos.

[021] Normalmente, os veículos possuem um compartimento de motor contendo o motor e subsistemas e dispositivos relacionados, incluindo o dispositivo para tratamento de emissão acoplado em circuito fechado mencionado acima. A proteção na parede do veículo separa o compartimento do motor e o compartimento do condutor/passageiro dos subsistemas e dispositivos abaixo do piso. O último está nomeando uma posição abaixo do piso ou abaixo do corpo de um dispositivo se o dispositivo está posicionado sob o piso do dito veículo. Em um aspecto preferido da presente invenção, o FPG a jusante está localizado em tal posição abaixo do piso. O FPG a jusante da invenção fica, por conseguinte, em comunicação de fluido com o CTV a montante que está associado ao motor, turbocompressor ou saída de coletor, de modo que os gases de exaustão produzidos pelo motor com injeção direta são primeiro transportados através do dispositivo CTV, preferencialmente, localizado em uma posição acoplada em circuito fechado, e depois carregados através de um tubo de escape para o FPG a jusante, preferencialmente, posicionado em uma localização abaixo do piso. Pelas razões da dinâmica de fluidos de fluxo ou difusão de gás de exaustão constatou- se que existe uma distância ótima entre o CTV e o FPG. Esta distância depende fortemente de diversos aspectos, por exemplo, o motor envolvido e os parâmetros de sistema, como atividade de CTV vs. FPG. Consequentemente, está contemplado como estando em uma posição abaixo da posição do piso se o FPG se encontra aproximadamente a 60-200 cm a jusante da saída do motor ou do canal de descarga do coletor de exaustão. Em mais uma concretização preferida, o FPG está localizado a 60-150 cm a jusante de dita saída. Mais preferencialmente, a distância entre dita saída e a entrada de FPG é de 60-120 cm.

[022] Todos, alguns ou apenas um dos metais do grupo platina que são aplicados ao CTV a montante e/ou ao FPG a jusante podem ser distribuídos igualmente sobre o dispositivo respectivo, podem estar presentes no mesmo em uma disposição zoneada, ou podem estar dispostos em camadas.

[023] Em uma concretização muito preferida, o CTV a montante mostra uma disposição zoneada no que diz respeito a todos, alguns ou apenas um dos metais do grupo platina localizados nele. Em particular, por exemplo, no caso de apenas o paládio e ródio estarem presentes como metais do grupo platina, o teor de paládio pode ser distribuído sobre o CTV a montante de uma maneira não uniforme, enquanto que o teor de ródio é distribuído igualmente de modo vantajoso sobre todo o dispositivo. Isto significa que apenas o CTV a montante tem um zoneamento-Pd. Mais preferencialmente, o teor de paládio em uma zona de entrada do CTV a montante é maior que o teor de paládio em uma zona de saída do CTV a montante. A razão de peso deste teor de paládio deve residir dentro dos limites de 2-10: 1, preferencialmente, 3-7: e mais preferencialmente, em torno de 4-5 : 1. A zona de admissão está localizada da entrada do dispositivo até menos que o comprimento total dele ao canal de descarga. A zona de descarga está localizada do canal de descarga do dispositivo até menos que o comprimento total dele ao canal de admissão. Ambas as zonas podem sobrepor-se entre si ou podem estar dispostas com ou sem uma folga entre elas. De uma maneira preferida, a zona de admissão tem um comprimento relativo comparado ao substrato de 1/5 - 1/2, mais preferencialmente, 1/5 - 1/3 e mais preferencialmente, 1/5 - 1/4. A zona de descarga tem preferencialmente, o mesmo comprimento que a zona de admissão. Em uma concretização mais preferida, ambas as zonas têm um comprimento de 7-8 cm e fornecem uma diferença de carregamento-Pd de 4-5 : 1 entre as respectivas zonas.

[024] Como o tamanho do material particulado produzido por um motor com injeção direta de gasolina é bastante pequeno, os poros e a porosidade do filtro para particulados de gasolina catalisado se tornam importantes, no sentido de que um equilíbrio vantajoso tem que ser encontrado entre eficiência de filtragem e prejuízo relacionado à contrapressão. Além disso, a funcionalidade de CTV estando presente no filtro pode dar origem a ainda mais contrapressão, se aplicada ao filtro com um washcoat desvantajoso. Constatou-se que o problema de contrapressão pode ser superado escolhendo washcoat especificamente otimizado, tendo funcionalidade de três vias em FPGs compreendendo porosidades adaptadas e tamanhos de poros médios. Não desejando ater-se à teoria, acredita-se que embora o tamanho de partículas do material particulado na exaustão de gasolina seja menor comparado à exaustão de motor diesel (ver discussão acima), o tamanho de poro médio das paredes dos FPGs de acordo com esta invenção pode mostrar um tamanho de poro médio bem grande de > 14 ou mesmos > 20 MP (SAE2007010921). Pelo menos os tamanhos de poro adotados parecem estar em conflito com as recomendações dadas na literatura (SAE2011010814). Devido ao fato de que os washcoats tendo partículas dimensionadas apropriadamente penetram mais ou menos nos poros das paredes de FPG, elas ajudam a capturar fuligem, mas impedem desenvolvimento de contrapressão. Em um aspecto mais preferido, o tamanho de poro médio do FPG é entre 14-25, mais preferencialmente, entre 15-21. A quantidade de washcoat presente sobre ou no FPG pode ser determinada apropriadamente de acordo com o ensinamento do documento US20110252773 com respeito aos tópicos mencionados acima.

[025] Consequentemente, pelo menos a uma determinada extensão, o washcoat não está recobrindo as paredes do FPG de acordo com a invenção, mas está localizado nos próprios poros delas. Para ser possível entrar na estrutura porosa das paredes do FPG, as partículas de washcoat precisam ser menores que o tamanho de poro médio do filtro. É, por conseguinte, vantajoso se o tamanho de partícula de partículas no washcoat for menor do que o tamanho de poro médio do FPG envolvido. Preferencialmente, o tamanho de partícula do washcoat é, por conseguinte, entre 0.1-20 MP, mais preferencialmente, entre 0.1-15 MP e, mais preferencialmente, entre 0.1-10 MP.

[026] Apresenta-se que o tamanho de partículas apresentado aqui mostra uma determinada variação nos valores de diâmetro. É importante que seja compreendido por aqueles que são versados na técnica que pelo menos 80%, preferencialmente, pelo menos 90% e mais preferencialmente, pelo menos 95% das partículas presentes no washcoat têm um diâmetro nas faixas mencionadas acima.

[027] Em um outro aspecto da presente invenção, o filtro para particulados de gasolina de fluxo de parede envolvido tem uma determinada porosidade. Não apenas os tamanhos de poro médios do FPG instante são cruciais para equilibrar o prejuízo relacionado a contrapressão. Também a quantidade de poros determina a contrapressão de um filtro de fluxo de parede. Vantajosamente, o filtro de particulados de fluxo de parede de gasolina de acordo com a presente invenção tem uma estrutura de parede porosa compreendendo porosidades entre 45%-75%, preferencialmente, a estrutura porosa tem uma porosidade entre 55%-70%, e mais preferencialmente, entre 60%-65%.

[028] Um aspecto especialmente preferido da presente invenção está dirigido a um sistema de tratamento de exaustão de motor com injeção direta de gasolina compreendendo um catalisador de três vias acoplado em circuito fechado (CTV), por exemplo, com zoneamento-Pd, e um filtro para particulados de gasolina (FPG) de CTV a jusante, em que o tamanho de poro médio do filtro para particulados de fluxo de parede é em torno de 18-22 MP, o tamanho de partículas no washcoat aplicado ao filtro é entre 1-7 MP, e a porosidade do filtro situa em torno de 60-70%.

[029] Em outra concretização da presente invenção, a presente invenção está dirigida a um processo para a redução de poluentes nocivos emitidos por motores a gasolina, em que o gás de exaustão entra em contato com um sistema de acordo com a invenção. É importante ficar compreendido por aqueles que são versados na técnica que todos os aspectos e concretizações preveridos e vantajosamente mencionados do sistema inventivo também se aplicam prontamente mutatis mutandis ao presente processo.

SUBSTRATO DE CTV

[030] Os compósitos catalíticos de CTV estão dispostos em um substrato. O substrato pode ser quaisquer daqueles materiais normalmente usados para preparar catalisadores, e irão compreender preferencialmente uma estrutura cerâmica ou de favo de mel de metal. Qualquer substrato adequado pode ser empregado, tal como um substrato monolítico do tipo tendo passagens de escoamento de gás finas e paralelas estendendo-se através deste, de uma face de entrada ou de saída do substrato, de tal modo que passagens são abertas para escoar o fluxo através dele (referidos como substratos de escoamento do tipo de favo de mel). As passagens, as quais são vias essencialmente retilíneas de suas entradas de fluido para suas saídas de fluido, são definidas por paredes nas quais o material catalítico é revestido como um washcoat, de modo que os gases que fluem através das passagens entram e contato com o material catalítico. As passagens de escoamento do substrato monolítico são canais de paredes finas, que podem ser de qualquer formato e tamanho em seção transversal, tais como trapezoidal, retangular, quadrado, sinusoidal, hexagonal, oval, circular, etc. Estas estruturas podem conter de cerca de 60 - 900 ou mais de aberturas de entrada de gás (ou seja, células) por polegada quadrada de seção cruzada.

[031] O substrato cerâmico pode ser produzido de qualquer material refratário adequado, por exemplo, cordierite, cordierite-alumina, nitrito de silício, zircônio mulita, espodumeno, alumina-sílica magnésia, silicato de zircônio, silimanite, um silicato de magnésio, zircônio, petalite, alumina, um aluminosilicato, etc. Os substratos úteis para o compósito catalítico da presente invenção também podem ser de natureza metálica, e pode ser composto de um ou mais metais ou ligas de metal. Os substratos metálicos podem ser empregados em vários formatos, tais como folha corrugada ou forma monolítica. Os suportes metálicos preferidos incluem os metais e ligas de metal resistentes ao calor, tais como titânio e aço inoxidável, bem como outras ligas nas quais o ferro é um componente substancial ou principal. Estas ligas podem conter um ou mais de níquel, cromo, e/ou alumínio, e a quantidade total destes metais pode compreender vantajosamente pelo menos cerca de 15 % em peso da liga, por exemplo, aproximadamente 10 - 25 % em peso de cromo, aproximadamente 3 - 8 % em peso de alumínio e até aproximadamente 20 % em peso de níquel. As ligas também podem conter pequenas quantidades ou traços de um ou mais outros metais, tais como manganês, cobre, vanádio, titânio, e similares. A superfície dos substratos de metal pode ser oxidada a alta temperatura, por exemplo, aproximadamente 1000°C e mais alta, para aperfeiçoar a resistência a corrosão das ligas formando uma camada de óxido nas superfícies dos substratos. Esta oxidação induzida por alta temperatura pode aumentar a aderência do suporte de óxido refratário, e promover cataliticamente os componentes de metal ao substrato. Em concretizações alternativas, uma ou mais composições catalíticas podem ser depositadas em um substrato de espuma de célula aberta. Estes substratos são bem conhecidos na técnica, e são formados normalmente de cerâmica refratária ou materiais metálicos.

SUBSTRATO DE FPG

[032] De acordo com a presente invenção, um sistema de tratamento está fornecido compreendendo um filtro para particulados de fluxo de parede que é adaptado especialmente para o tratamento de correntes de gás de exaustão de motor a gasolina, em particular, aquelas originárias de motores com injeção direta de gasolina. Vantajosamente, qualquer substrato de filtro de fluxo de parede pode ser usado na presente invenção, desde que ele permita a filtração efetiva de material particulado contido em correntes de gás de exaustão de motor a gasolina. Preferencialmente, um filtro para particulados de gasolina (FPG) é usado como o substrato do filtro, em que, de acordo com a presente invenção, em referência a um meio de filtro particulado assim chamado e configurado para aprisionar particulados gerados pelas reações de combustão no motor a gasolina, preferencialmente, em motores a gasolina com tecnologias de injeção direta.

[033] Consequentemente, o substrato de FPG é um monolito de fluxo de parede ou filtro de fluxo de parede, e mais preferencialmente, um filtro de fluxo de parede tendo uma estrutura de favo de mel. Os substratos de fluxo de parede incluem aqueles com uma pluralidade de passagens de escoamento de gás finas e substancialmente paralelas estendendo-se ao longo do eixo longitudinal do substrato. Preferencialmente, cada passagem está bloqueada em uma extremidade do corpo de substrato, com passagens alternadas bloqueadas em faces de extremidade opostas. O documento U.S. Pat. No. 4,329,162 está incorporado por referência aqui com respeito á divulgação de substratos de fluxo de parede adequados que podem ser usados de acordo com a presente invenção.

[034] O substrato de filtro para particulados pode ser concebido de qualquer material ou combinação de materiais que permitem a filtração de material particulado contido no gás de exaustão de motor a gasolina, impedindo a função de um motor a gasolina em comunicação de fluido com o filtro para particulados. Com esta finalidade, os materiais porosos são usados preferencialmente como o material de substrato, em particular, materiais do tipo cerâmica, tais como cordierite, alumina alfa, carboneto de silício, titanato de alumínio, nitreto de silício, zircônia, mulita, espodumeno, alumina-sílica-magnésia e silicato de zircônio, bem como metais refratários porosos e seus óxidos. De acordo com a presente invenção, "metal refratário" refere-se a um ou mais metais selecionados do grupo consistindo em Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, e Re. O substrato de filtro para particulado também pode ser formado de materiais compósitos de fibra de cerâmica. De acordo com a presente invenção, o substrato de filtro para particulados é formado preferencialmente de cordierite, carboneto de silício, e/ou de titanato de alumínio. Em geral, os materiais que são preferidos são aqueles que são capazes de suportar as altas temperaturas as quais um filtro para particulados é exposto quando usado no tratamento de gás de exaustão de motor a gasolina.

[035] Mais especificamente, o filtro para particulados compreende preferencialmente um substrato de filtro para particulados, uma primeira camada disposta em ou sobre dita uma superfície do substrato de filtro que, e opcionalmente uma segunda camada disposta sobre ou na dita uma superfície do substrato de filtro. Em uma concretização muito preferida da invenção, o revestimento está disposto totalmente ou pelo menos predominantemente dentro das paredes porosas do substrato de filtro de fluxo de parede.

WASHCOAT DE CTV

[036] De acordo com a presente invenção o filtro para particulados de fluxo de parede de gasolina e o CTV a montante são revestidos com um washcoat apropriado carregando um catalisador compreendendo funcionalidade de três vias. O washcoat de ambos os dispositivos pode ser o mesmo ou diferente. Em princípio, dentro dos limites da presente invenção qualquer washcoat de CTV pode ser empregado no sistema de tratamento, desde que o tratamento efetivo do gás de exaustão do motor a gasolina possa ser realizado. Os washcoats de CTV apropriados em desenho de camada simples ou de camada múltipla podem ser encontrados, por exemplo, nos documentos EP1974810B1 PCT/EP2011/070541, EP1974809B1, ou PCT/EP2011/070539. Para demais informações, ver a literatura citada na técnica anterior. São empregados catalisadores CTV que compreendem metais do grupo platina, por exemplo, Rh e Pd, mais preferencialmente, eles compreendem apenas Pd e R.

[037] Em concretizações preferidas da presente invenção, o washcoat de CTV compreende um catalisador composto de um material de suporte de óxido de metal, dito material de suporte preferencialmente sendo selecionado do grupo consistindo em alumina, zircônia, zircônia-alumina, bário óxido-alumina, lantana-alumina, lantana-zircônia- alumina, e misturas dos mesmos. Em concretizações particularmente preferidas, o material de suporte de óxido de metal é alumina gama. Preferencialmente, o material de suporte é dopado com terra-rara, terra alcalina ou óxido de metal refratário em uma quantidade variando preferencialmente de 0,01 a 30 % em peso, mais preferencialmente, de 0,05 a 15 % em peso, ainda mais preferencialmente, de 0,1 a 10 % em peso. Em particular, a terra-rara, terra alcalina ou óxido de metal refratário são selecionados preferencialmente do grupo consistindo em céria, lantana, praseodímia, neodímia, óxido de bário, óxido de estronteo, zircônia e misturas destes, em que a terra-rara, terra alcalina ou óxido de metal refratário são preferencialmente lantana, óxido de bário e/ou zircônia de acordo com uma concretização particularmente preferida da presente invenção, o material de suporte de óxido de metal é alumina gama que é preferencialmente, dopado com uma terra- rara, terra alcalina ou óxido de metal refratário, mais preferencialmente, com lantana, óxido de bário e/ou zircônia. Além de dito material de suporte, o catalisador CTV de acordo com a presente invenção compreende preferencialmente um componente de armazenamento de oxigênio (CAO), dito CAO sendo selecionado preferencialmente do grupo consistindo em céria, praseodímia e misturas destes, e misturas daqueles materiais com outros óxidos de metais, mais preferencialmente do grupo consistindo em céria-zircônia-, céria-zircônia-lantana-, céria-zircônia-neodímia-, céria-zircônia-praseodímia, céria- zircônia- ítria -, céria-zircônia-lantana-neodímia-, céria- zircônia-lantana-praseodímia- ou mistura de céria-zircônia- lantana-ítria.

[038] O compósito catalítico pode ser prontamente revestido em um transportador. Para uma primeira camada de um washcoat específico, partículas divididas finamente de um óxido de metal de alta área de superfície, tal como alumina gama são dispostos em um veículo apropriado, por exemplo, a água. Para incorporar componentes, tais como metais do grupo platina (por exemplo, paládio, ródio, platina, e/ou combinações destes), estabilizadores e/ou promotores, estes componentes podem ser incorporados na lama como uma mistura de água solúvel ou compostos ou complexos dispersíveis em água. Normalmente, quando os componentes PGM, por exemplo, Pd e/ou Rh, são incluídos no washcoat, o componente em questão é utilizado na forma de um composto ou complexo para atingir dispersão do componente no suporte de óxido de metal, por exemplo, alumina ativada, como, por exemplo, alumina gama. Com respeito ao washcoat de CTV, o termo "componente" significa qualquer composto, complexo, ou semelhante que, na calcificação ou uso dele, se decompõe ou de outro modo se converte em uma forma ativa cataliticamente, normalmente o metal ou o óxido de metal. Isto se aplica, portanto, a todos os elementos do grupo platina usados sozinhos ou em combinação uns com os outros de acordo com a presente invenção. Os compostos solúveis em água ou compostos ou complexos dispersíveis em água do componente de metal podem ser usados na medida em que o meio líquido usado para impregnar ou depositar o componente de metal nas partículas de suporte de óxido de metal refratário não reagem inadvertidamente com o metal ou seu composto ou seu complexo, ou outros elementos que podem estar presentes na composição catalítica e que sejam capazes de ser removidos a partir do componente de metal pela volatilização ou decomposição logo após aquecimento e/ou aplicação de um vácuo. Em alguns casos, a conclusão de remoção do líquido não pode ocorrer até que o catalisador seja colocado em uso e submetido à temperaturas elevadas encontradas durante operação. Em geral, desde o ponto de vista da economia e dos aspectos ambientais, soluções aquosas de compostos ou complexos solúveis dos metais preciosos são encontrados. Por exemplo, compostos adequados são nitrato de paládio ou nitrato de ródio.

[039] Em geral, qualquer método concebível pode ser empregado para a produção do sistema de tratamento de acordo com a presente invenção (para FPG: US2009129995, EP1789191, WO2006021336). Usando aquelas técnicas conhecidas, a lama de catalisador pode permear as paredes do substrato. Como usado neste documento, o termo "permear" quando usado para descrever a dispersão da lama catalítica no substrato, significa que a composição catalítica é dispersa por toda a parede do substrato.

[040] Os substratos revestidos são secos normalmente a aproximadamente 100°C, e calcinados a uma temperatura mais alta (por exemplo, 300 a 450° C e até 550° C). Após calcificação, o carregamento de catalisador pode ser determinado através de cálculo dos pesos revestidos e não revestidos do substrato. Como ficará aparente para aqueles que são versados na técnica, o carregamento de catalisador pode ser modificado alterando o teor de sólidos da lama de revestimento. Alternativamente, imersões repetidas do substrato na lama de revestimento podem ser conduzidas, acompanhadas por remoção do excesso de lama, como descrito acima.

[041] Os compósitos catalíticos da presente invenção podem ser formados em uma camada simples ou em múltiplas camadas ou zonas. Em alguns casos, pode ser adequado preparar uma lama de material catalítico e usar esta lama para formar múltiplas camadas sobre o transportador. Os compósitos podem ser preparados prontamente por processos bem conhecidos na técnica anterior. Um processo representativo está expresso abaixo. Como usado aqui, o termo "washcoat" tem seu significado usual na técnica de um revestimento fino e aderente de um material catalítico ou outro aplicado a um material transportador de substrato, tal como um membro transportador do tipo favo de mel, que é poroso o suficiente para permitir a passagem por ele da corrente de gás a ser tratada.

[042] Está mencionado expressamente que mais catalisadores ou funcionalidades podem ser associadas com o presente sistema, como, por exemplo, a funcionalidade SCR e/ou funcionalidade CAO e/ou funcionalidade NSC, etc. (US20110158871; US20090193796).

[043] A implementação de filtro para particulados de gasolina catalisado (FPG) no sistema de pós- tratamento de exaustão pode ser uma solução eficiente no que se refere ao custo e sustentável para reduzir as emissões de partícula de motores a gasolina de injeção direta. A tarefa mais desafiante é fornecer redução de número de partícula suficiente a queda de pressão adequada a fim de não comprometer a vantagem de CO2 dos motores GDI enquanto fornece alto grau de eficiência de conversão para poluentes regulados ao mesmo tempo. Aplicando um washcoat funcional de três vias dedicado em um filtro de fluxo de parede cerâmico e um CTV a montante, todos os requisitos acima mencionados poderiam ser satisfeitos para atender a pelo menos a futura legislação Euro 6.

[044] O impacto benéfico do revestimento catalítico sobre a eficiência de filtração de partículas, bem como a eficiência de conversão do FPG catalisado para hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos nitrosos poderiam ser comprovados. A substituição de um catalisador de três vias em posição abaixo do piso de um sistema de exaustão de dois conversores por um FPG catalisado poderia ser executada sem qualquer impacto sobre a eficiência de conversão para todos os poluentes regulados. Dados obtidos com sistemas de exaustão compreendendo catalisadores de três vias convencionais para particulados em aplicações GDI modernas ilustram ainda que juntamente com o novo desempenho de filtração adquirido, o desempenho de redução de emissão para todos os poluentes regulados pode ser melhorado. Em particular, emissões de NOx no tubo de escape poderiam ser diminuídas substancialmente com um FPG catalisado adicional.

FIGURAS:

[045] A fig. 1 mostra uma configuração experimental e diagrama de localizações de instrumentação.

[046] A fig. 2 mostra emissões de número de partícula em teste de NEDC e eficiência de filtração.

[047] A fig. Mostra perfil de emissões de NEDC 1,4L GDTI.

[048] A fig. 4 mostra emissões cruas de exaustão em teste de NEDC 4 - 1.4L.

[049] A fig. 5 mostra comparação de emissão por bolsa 1,4L GDTI entre referência e sistemas por fases de NEDC.

NUMERAÇÃO DA FIG. 1

[050] 1: motor a gasolina

[051] 2: analisador de emissão

[052] 3: CTV de referência

[053] 4: analisador de emissão

[054] 5: FPG não catalisado

[055] 6: analisador de emissão

[056] 7: CTV

[057] 8: FPG catalisado

[058] 9: CTV zoneado

EXEMPLOS CONFIGURAÇÃO EXPERIMENTAL

[059] Os analisadores de emissão (AVL/Pierburg AMA4000) foram usados para medir a emissão gasosa CO, CO2, NOx, THC e O2. Os sensores de gás de exaustão estão localizados 2" antes (2) e após (4) o CTV e após o FPG (6). Termopares e sensor de pressão foram posicionados em localizações semelhantes para medição de temperatura e contrapressão. Sensores lambda adicionais foram usados para medir a razão ar-combustível. Um Horiba MEXA1000 foi usado para medir número de particulados de acordo com MPP. À medida que o número de particulados foi PN foi medido depois do FPG, a etapa de diluição adicional desde o MEXA1000 foi usada. O instrumento foi capaz de fornecer dados de número de partículas baseado em tempo.

[060] Quatro sistemas foram construídos (fig.1) e avaliados em um motor DI 1,4L. O sistema de referência usou um substrato de 101,6mm de diâmetro por 152mm de comprimento (3). A densidade de célula é de 600 cpsi. Os exemplos 1 e 2 usaram a mesma tecnologia de catalisador CTV de referência, mas com um carregamento de PGM ligeiramente diferente ((3) e (9)) com um dispositivo FPG não catalisado (5) e catalisado (8), respectivamente, na localização abaixo do piso. O exemplo 3 usou um catalisador CTV zoneado de PGM (9) com um FPG catalisado (8). Todos os substratos de FPG são feitos de material cordierite com uma porosidade de 65% e um tamanho de poro médio de aproximadamente 20 prn. As dimensões de substrato são de 118,4mm de diâmetro por 152mm de comprimento. A densidade de célula e a espessura de parede são de 300 cpsi com 12mil de espessura de parede. Os substratos de filtro foram revestidos com lama de washcoat tendo uma composição funcional de três vias especificamente otimizada para uso em FPGs. Os carregamentos de metal precioso tanto do CTV acoplado em circuito fechado como do FPG abaixo do corpo podem ser encontrados na Tabela 2. Todos os sistemas com FPG catalisado foram avaliados neste estuo possuem custos de metal precioso mais baixo que o sistema de referência. Todos os sistemas foram datados em paralelo após um procedimento de datação por corte de combustível com uma temperatura de leito de 1030 °C dentro do catalisador CTV acoplado em circuito fechado. TABELA 2 - CARREGAMENTOS DE METAL PRECIOSO E CUSTOS DE SISTEMAS MOSTRADOS NA FIG. 1.

RESULTADOS DE TESTE EM VEÍCULO GDI 1.4L

[061] Apenas para a aplicação de FPGs catalisados foi escolhido um veículo GDI 1,4L: Era um motor com injeção direta 2005 MY 1,4 L com turbocompressor. O motor está calibrado para emissões Euro 4 e usado um catalisador acoplado em circuito fechado de 1,25l de produção. Este motor foi instalado em um assento de motor de alta dinâmica equipado com um sistema CVS para análise por bolsa, três linhas de analisador online (gás bruto, após o CTV e após o FPG) para componentes de emissão gasosa e um contador de particulados (Horiba MEXA 1000) que foi usado em exaustão não diluída após o FPG. Para medir de acordo com MPP usa-se também a etapa de diluição adicional. Todos os resultados mostrados do assento de motor de alta dinâmica foram valores médios de pelo menos cinco testes.

RESULTADOS DE TESTE DE EMISSÃO DE PARTÍCULAS

[062] As emissões de número de partícula medidas no Ciclo de Condução Europeu dos quatro sistemas de exaustão descritos na fig. 1 foram mostrados na fig. 2. O perfil de emissões de número de particulados do CTV apenas refere-se a sistema é idêntico às emissões cruas do veículo. Não existe redução de número de partículas mensurável desde o catalisador de três vias em um substrato de passagem de fluxo. Os exemplos 1 a 3 equipados com filtros para particulados de gasolina reduzem a quantidade de partículas emitidas drasticamente. A fig. 2 resume as emissões de partículas e a eficiência de filtração. O perfil de emissão de particulados baseado em NEDC para todos os sistemas está mostrado na fig. 3. A eficiência de filtração de cada sistema de pós-tratamento foi calculada proporcional às medições do motor desligado. Cada valor representa a média de cinco testes de NEDC. Com o filtro do tipo cordierite escolhido a eficiência de filtração do Exemplo 1 é de 88% resultando em emissão de 1,7 x 1011 #/km. Aplicando um washcoat ao filtro a eficiência de filtração aumentou para 99% e 99% para o Exemplo 2 e Exemplo 3 resultando em 1,4 x 1010 #/km e 1,2 x 1010 #/km respectivamente. Ambos os sistemas atendem com segurança os limites propostos.

EFICIÊNCIA DE CONVERSÃO DE CO, HC E NOx

[063] As emissões cruas obtidas para todos os poluentes regulados medidos no Ciclo de Condução Europeu estão mostradas na fig. 4.Todos os dados de emissão modal entre 0 sec e 1200 sec foram coletados em localização fora do motor usando analisadores de gás AVL/Pierburg AMA4000. Enquanto a massa acumulativa de emissões de CO e HC aumenta quase linear sobre o ciclo, existe um aumento significativo para massa de emissões de NOx durante a última fase de aceleração a alta velocidade.

[064] As emissões por bolsa de CO, HC e NOx dos sistemas de pós-tratamento pesquisados estão resumidas na fig. 5. Todos os valores foram ponderados a partir de pelo menos cinco resultados de teste. Devido à adição do canning abaixo do piso compreendendo um filtro esta aplicação muda o comportamento de combustão e o controle de lambda ligeiramente em comparação à configuração de conversor simples. Desse modo, as emissões HC pelo tubo de escape (e também CO e NOx em ECE) são diferentes para a Referência e o Exemplo 1, respectivamente, ambos tendo o mesmo CTV acoplado em circuito fechado, embora estes sistemas mostrem a mesma eficiência de conversão de HC. Em contraste, uma vantagem clara na conversão de HC poderia ser observada usando o CTV zoneado do Exemplo 3. Fica claramente visível que usando um CTV acoplado em circuito fechado zoneado de PGM a custos de PGM semelhantes às emissões de CO no tubo de escape podem ser reduzidas de modo significativo para chegar à redução de aproximadamente 12% em emissões de CO, se comparado aos outros sistemas.

[065] A vantagem compelativa dos FPGs catalisados, Exemplos 2 e 3, é o aprimoramento observado em emissões de NOx, As diferenças são aparentes durante a parte EUDC do Ciclo de Condução Europeu. Embora rupturas de NOx pudessem ser observados durante aceleração na fase de alta velocidade para Referência e Exemplo 1, os FPGs catalisados são capazes de atenuar este efeito consideravelmente. A figura 5 mostra que usando um FPG catalisador no sistema as emissões totais de NOx no tubo de escape são 10 mg/km menores que para o sistema de referência.

Claims

1. SISTEMA DE TRATAMENTO DE EXAUSTÃO DE MOTOR A GASOLINA compreendendo um catalisador de três vias acoplado em circuito fechado (CTV) e um filtro para particulados de gasolina de fluxo de parede catalisado a jusante (FPG), caracterizado por a quantidade de metais do grupo platina no CTV ultrapassar a quantidade de metais do grupo platina no FPG por um fator de pelo menos 5 e em que a carga de metal do grupo platina do CTV é de 25-120 g/ft3 e a carga de metal do grupo platina do FPG é de 2-20 g/ft3.

2. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ambos os dispositivos compreenderem os metais do grupo platina Pd e Rh.

3. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o CTV a montante estar localizado a aproximadamente 5-20 cm a jusante do canal de descarga do motor, do canal de descarga do coletor ou do turbocompressor.

4. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o FPG a jusante estar localizado a aproximadamente 60-120 cm a jusante do motor.

5. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a razão de peso de Pd para Rh no CTV ser de 8-40: 1.

6. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a razão de peso de Pd para Rh no FPG ser de 1-10: 1.

7. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o CTV a montante ter um zoneamento-Pd.

8. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o FPG a jusante ter uma estrutura porosa com um tamanho de poro médio de 14-25 μm.

9. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o tamanho de partícula de partículas que suportam os metais do grupo platina recebidos pelo FPG ser menor do que o tamanho de poro médio do FPG envolvido.

10. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o FPG a jusante ter uma estrutura porosa com uma porosidade entre 45%-75%.

11. PROCESSO PARA A REDUÇÃO DE POLUENTES NOCIVOS EMITIDOS POR MOTORES A GASOLINA, caracterizado por o gás de exaustão entrar em contato com um sistema, conforme definido na reivindicação 1, o sistema compreendendo um catalisador de três vias acoplado em circuito fechado (CTV) e um filtro para particulados de gasolina de fluxo de parede catalisado a jusante (FPG), em que a quantidade de metais do grupo platina no CTV ultrapassa a quantidade de metais do grupo platina no FPG por um fator de pelo menos 5; e em que a carga de metal do grupo platina do CTV é de 25-120 g/ft3 e a carga de metal do grupo platina do FPG é de 2-20 g/ft3.

12. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de metais do grupo platina no CTV ultrapassar a quantidade de metais do grupo platina no FPG por um fator de 10-23.

13. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de metais do grupo platina no CTV ultrapassar a quantidade de metais do grupo platina no FPG por um fator de 15-20.

14. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a quantidade de metais do grupo platina no CTV ultrapassar a quantidade de metais do grupo platina no FPG por um fator de 16-19.

15. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a carga de metal do grupo platina do CTV ser de 30-80 g/ft3.

16. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o FPG ter uma carga de metal do grupo platina que é disposta inteiramente ou pelo menos predominantemente dentro das paredes porosas do FPG.

17. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a carga de metal do grupo platina do FPG ser de 2-15 g/ft3.

18. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a carga de metal do grupo platina do FPG ser de 2-10 g/ft3.

19. SISTEMA DE TRATAMENTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o FPG ter um tamanho de poro médio de 18-22 μm e uma porosidade de 60-70%.