Система обработки выхлопных газов и способ обработки потока выхлопных газов - RU2669129C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе обработки выхлопных газов в соответствии с ограничительной частью п. 1 и к способу обработки выхлопных газов в соответствии с ограничительной частью п. 11.

Изобретение также относится к компьютерной программе и компьютерному программному продукту, которые реализуют способ в соответствии с изобретением.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Нижеследующее описание уровня техники представляет собой описание уровня техники настоящего изобретения, и, следовательно, не обязательно должно представлять собой предшествующий уровень техники.

В связи с повышенным интересом правительств к загрязнению окружающей среды и качеству воздуха, преимущественно, в городских районах, нормы выбросов и нормативные требования в отношении выбросов от двигателей внутреннего сгорания разрабатывались во многих юрисдикциях.

Такие нормы выбросов часто состоят из требований, задающих приемлемые пределы выбросов выхлопных газов от двигателей внутреннего сгорания, например, в автомобилях. Например, уровни выброса оксидов азота NO_x, углеводородов C_xH_y, монооксида углерода CO и частиц РМ часто регламентируются в таких нормах для большинства типов автомобилей. Автомобили, оснащенные двигателями внутреннего сгорания, как правило, в той или иной степени являются причиной таких выбросов. В данном документе изобретение будет описываться, главным образом, в отношении его применения в автомобилях. Однако данное изобретение может использоваться в большинстве сфер применения, в которых используются двигатели внутреннего сгорания, например, в кораблях, таких как морские суда, или самолетах/вертолетах, в отношении которых нормативы и нормы для таких сфер применения ограничивают выбросы от двигателей внутреннего сгорания.

С целью соответствия указанным нормам выбросов выхлопные газы, вызываемые горением в двигателе внутреннего сгорания, обрабатываются (очищаются).

Широко распространенный способ обработки выхлопных газов от двигателя внутреннего сгорания включает в себя так называемый процесс каталитической очистки, и поэтому автомобили, оснащенные двигателем внутреннего сгорания, обычно содержат, по меньшей мере, один катализатор. Имеются различные типы катализаторов, причем различные соответствующие типы могут быть пригодными в зависимости, например, от организации горения, принципов горения и/или типов топлива, которые используются в автомобилях, и/или типов соединений в очищаемом потоке выхлопных газов. Что касается, по меньшей мере, нитрозных газов (монооксида азота, диоксида азота), называемых ниже оксидами азота NO_x, автомобили часто содержат катализатор, в котором в поток выхлопных газов, возникающий в результате горения в двигателе внутреннего сгорания, подается присадка с целью восстановления оксидов азота NO_x, преимущественно, в нитрозный газ и водяной пар. Это подробнее описывается ниже.

Катализаторы с SCR (Селективным Каталитическим Восстановлением) являются широко используемым типом катализатора для данного типа восстановления, преимущественно, для грузовых автомобилей. Катализаторы с SCR обычно используют аммиак NH₃ или состав, из которого может быть создан/образован аммиак, в качестве присадки для восстановления оксидов азота NO_x в выхлопных газах. Присадка инжектируется в поток выхлопных газов, выходящего из двигателя внутреннего сгорания на входе в катализатор. Присадка, добавляемая в катализатор, поглощается (сохраняется) в катализаторе в виде аммиака NH₃, поэтому между оксидами азота NO_x в выхлопных газах и аммиаком NH₃, присутствующим благодаря использованию присадки, может происходить реакция окисления-восстановления.

Современный двигатель внутреннего сгорания является системой, в которой имеются взаимодействие и взаимное влияние между двигателем и обработкой выхлопных газов. В частности, имеется корреляция между способностью системы обработки выхлопных газов восстанавливать оксиды азота NO_x и эффективностью топлива двигателя внутреннего сгорания. Что касается двигателя внутреннего сгорания, имеется корреляция между эффективностью топлива двигателя/общей эффективностью и создаваемыми им оксидами азота NO_x. Эта корреляция означает, что для заданной системы имеется положительная корреляция между создаваемыми оксидами азота NO_x и эффективностью топлива, иными словами, у двигателя, у которого допускается выброс большего количества оксидов азота NO_x, может быть вызван меньший расход топлива с помощью, например, более оптимального выбора момента инжекции, который может дать в результате более высокий коэффициент полноты сгорания. Аналогичным образом, имеется часто отрицательная корреляция между создаваемой массой частиц РМ и эффективностью топлива, следовательно, увеличенный выброс массы частиц РМ из двигателя связан с увеличенным расходом топлива. Эта корреляция является предпосылкой к широкому применению систем обработки выхлопных газов, содержащих катализатор с SCR, при котором целью является оптимизация двигателя в отношении расхода топлива и выброса частиц в направлении относительно большего количества создаваемых оксидов азота NO_x. Затем в системе обработки выхлопных газов, которая при этом может также содержать катализатор с SCR, осуществляется восстановление этих оксидов азота NO_x. Благодаря использованию комплексного подхода к проектированию двигателя и системы обработки выхлопных газов, при котором двигатель и система обработки выхлопных газов дополняют друг друга, может быть достигнут высокий эффективность топлива вместе с низкими выбросами как частиц РМ, так и оксидов азота NO_x.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В некоторой степени характеристики системы обработки выхлопных газов могут быть улучшены путем увеличения объемов слоев, содержащихся в системе обработки выхлопных газов, что, в частности, снижает потери из-за неравномерного распределения потока выхлопных газов по слою. В то же время, больший объем слоя обеспечивает большее противодавление, которое может уравновешивать повышение эффективности топлива ввиду более высокой степени преобразования. Более значительные объемы слоя также влекут за собой увеличенную стоимость. Таким образом, важно иметь возможность оптимально использовать систему обработки выхлопных газов, например, путем предотвращения превышения номинальных размеров и/или путем ограничения диапазона отклонений системы обработки выхлопных газов с точки зрения размеров и/или стоимости изготовления.

Функционирование и эффективность для катализаторов в общем и для восстановительных катализаторов в частности сильно зависят от температуры по восстановительному катализатору. Термин «температура по восстановительному катализатору» в контексте данного документа означает температуру в/на/на протяжении потока выхлопных газов по восстановительному катализатору. Слой принимает эту температуру ввиду своей теплообменной способности. При низкой температуре по восстановительному катализатору восстановление оксидов азота NO_x, как правило, является неэффективным. Отношение NO₂/NO_x в выхлопных газах обеспечивает некоторый потенциал для повышения активности катализатора и при более низких температурах выхлопного газа. Однако температуру и отношение NO₂/NO_x по восстановительному катализатору, как правило, сложно регулировать, поскольку они в большой степени зависят от ряда факторов, например, от того, как водитель управляет автомобилем. Например, температура по восстановительному катализатору зависит от крутящего момента, необходимого водителю и/или системе автоматического поддержания скорости, от внешнего вида участка дороги, на котором расположен автомобиль, и/или стиля вождения водителя.

У систем обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники, таких как система, подробно описываемая ниже, которые используются многими производителями для соответствия экологическом стандарту Евро VI (называемому далее «Системой Евро VI»), содержащих окислительный нейтрализатор, дизельный сажевый фильтр и восстановительный катализатор, имеются проблемы, относящиеся к большой тепловой массе/инерции катализаторов/фильтров и большой тепловой массе/инерции остальной части системы обработки выхлопных газов, содержащей, например, выхлопные трубы, глушители и различные соединения. Например, при холодном запуске, когда и двигатель, и система обработки выхлопных газов являются холодными, и при управлении дроссельной заслонкой с низких температур выхлопного газа, когда требуется больший крутящий момент, чем ранее, например, когда несложное вождение в городских условиях переходит в езду по автомагистрали, либо после холостого хода и отбора мощности, именно большая тепловая масса/инерция дизельного сажевого фильтра преимущественно вызывает крайне медленное повышение температуры восстановительного катализатора в таких системах обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники. Так, например, при холодном запуске и при работе автомобиля при наличии элементов с неустановившейся температурой и/или потоком функционирование восстановительного катализатора ухудшается, и, соответственно, восстановление оксидов азота NO_x также ухудшается. Такое ухудшение может приводить к плохой очистке выхлопных газов, вызывая риск ненужного загрязнения окружающей среды. Кроме того, ввиду ухудшения функционирования восстановительного катализатора повышается риск невыполнения нормативных требований, относящихся к очистке выхлопных газов. Ухудшающееся функционирование может также отрицательно влиять на расход топлива, поскольку энергия топлива может при этом понадобиться для использования с целью увеличения температуры и эффективности восстановительного катализатора посредством различных мер повышения температуры.

Одна цель настоящего изобретения состоит в улучшении очистки выхлопных газов в системе обработки выхлопных газов при одновременном улучшении условий для достижения более высокой эффективности топлива.

Указанные цели достигаются с помощью вышеописанной системы обработки выхлопных газов в соответствии с описывающей частью п. 1 формулы изобретения. Данная цель достигается также с помощью вышеописанного способа в соответствии с описывающей частью п. 11 формулы изобретения. Данная цель достигается также с помощью вышеописанной компьютерной программы и компьютерного программного продукта.

С помощью настоящего изобретения достигается обработка выхлопных газов с более высоким температурным коэффициентом полезного действия, поскольку первое восстановительное каталитическое устройство, установленное на входе системы обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением, может в некоторых режимах работы работать при более благоприятных температурах, чем температуры второго восстановительного каталитического устройства, установленного на выходе. Например, при холодном запуске и управлении дроссельной заслонкой с низких температур первое восстановительное каталитическое устройство вскоре достигает рабочих температур, при которых обеспечивается эффективное восстановление оксидов азота NO_x. Таким образом, в соответствии с изобретением, располагаемое тепло используется с более высокой эффективностью, приводя к более раннему и/или более эффективному восстановлению оксидов азота NO_x, например, при холодном запуске и управлении дроссельной заслонкой с низких температур выхлопных газов, чем это было бы возможно при использовании вышеописанных систем обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники.

В некоторых других режимах работы, аналогичным образом, второе восстановительное каталитическое устройство, установленное на выходе, может работать при более благоприятных температурах, чем температуры первого восстановительного каталитического устройства, установленного на входе.

C помощью данного изобретения различные тепловые инерции обеспечиваются для первого и второго восстановительных каталитических устройств, следовательно, указанные первое и второе восстановительные каталитические устройства могут быть оптимизированы различным образом в отношении активности и избирательности. Таким образом, первое и второе восстановительные каталитические устройства могут быть оптимизированы с точки зрения системы, иными словами, с точки зрения, относящейся к производительности системы обработки выхлопных газов в целом, и, следовательно, могут использоваться для обеспечения общей более эффективной очистки выхлопных газов, чем могли бы обеспечивать отдельные оптимизированные катализаторы. Такая оптимизация первого и второго восстановительных каталитических устройств в соответствии с изобретением может использоваться для обеспечения такой общей более эффективной очистки, например, при холодном запуске, но также и при работе практически всего автомобиля, поскольку элементы с неустановившейся температурой и/или потоком часто возникают также при нормальной работе автомобиля. Как указано выше, данное изобретение может также использоваться для очистки выхлопных газов в транспортных средствах, отличных от автомобилей, например, в различных типах кораблей, в которых обеспечивается общая более эффективная очистка выхлопных газов от транспортного средства.

В настоящем изобретении используется тепловая инерция/масса сажевого фильтра в пользу функционирования путем оптимизации функционирования и для первого, и для второго восстановительных каталитических устройств на основе указанной инерции. В связи с этим, с помощью данного изобретения обеспечивается взаимодействие/симбиоз между первым восстановительным каталитическим устройством, которое оптимизировано для первой тепловой массы и первых температурной функции/температурного процесса, воздействию которых оно подвергается, и вторым восстановительным каталитическим устройством, которое оптимизировано для второй тепловой массы и вторых температурной функции/температурного процесса, воздействию которых оно подвергается.

Первое восстановительное каталитическое устройство и/или второе восстановительное каталитическое устройство могут при этом быть оптимизированы на основе характеристик, например, каталитических характеристик для второго восстановительного каталитического устройства и/или первого восстановительного каталитического устройства. Например, второе восстановительное каталитическое устройство может рассматриваться/выбираться таким образом, что его каталитические характеристики при низких температурах становятся менее эффективными, способствуя тому, что его каталитические характеристики при высоких температурах могут быть оптимизированы. Если учитывать указанные каталитические характеристики второго восстановительного каталитического устройства, каталитические характеристики первого восстановительного каталитического устройства могут при этом быть оптимизированы таким образом, что оно не обязательно должно быть столь же эффективным при высоких температурах.

Указанные возможности оптимизации первого восстановительного каталитического устройства и/или второго восстановительного каталитического устройства означают, что настоящее изобретение обеспечивает очистку выхлопных газов, которая пригодна для выбросов, возникающих практически во всех типах режимов вождения, особенно для работ в крайне неустановившемся режиме, который приводит к переменному профилю температуры и/или потока. Работа в неустановившемся режиме может, например, включать в себя относительно много запусков и торможений автомобиля, либо относительно много подъемов и спусков. Поскольку многие автомобили, например, автобусы, которые часто останавливаются на автобусных остановках, и/или автомобили, вождение которых осуществляется в условиях городского движения или на холмистой местности, испытывают такую работу в неустановившемся режиме, в настоящем изобретении предлагается важная и чрезвычайно полезная очистка выхлопных газов, которая в целом уменьшает выбросы от автомобилей, в которых она реализована.

Таким образом, настоящее изобретение использует ранее проблематичный обмен тепловой массы и теплообмен преимущественно в сажевом фильтре в системе Евро VI в качестве положительной характеристики. Система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может - аналогично системе Евро VI - вносить тепло в поток выхлопных газов и восстановительное каталитическое устройство, установленное на выходе, во время коротких периодов движения вследствие неполного сцепления или во время иной работы при низкой температуре, если такой работе при низкой температуре предшествовала работа при более высоких рабочих температурах. Ввиду своей тепловой инерции сажевый фильтр в этот момент теплее, чем поток выхлопных газов, и в связи с этим поток выхлопных газов может нагреваться сажевым фильтром.

Кроме того, указанная приемлемая характеристика дополняется тем, что восстановительное каталитическое устройство, установленное на входе, может - особенно при работе в неустановившемся режиме - использовать более высокую температуру, возникающую в связи с управлением дроссельной заслонкой. Таким образом, первое восстановительное каталитическое устройство испытывает более высокую температуру после управления дроссельной заслонкой, чем та, которую испытывает второе восстановительное каталитическое устройство. Такая более высокая температура первого восстановительного каталитического устройства используется настоящим изобретением с целью улучшения восстановления NO_x первого восстановительного каталитического устройства. Настоящее изобретение, которое использует два восстановительных каталитических устройства, может использовать обе указанные положительные характеристики путем добавления возможности восстановления NO_x с незначительной тепловой инерцией, иными словами, система обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением включает в себя и преобразование NO_x перед большой тепловой инерцией, и преобразование NO_x после большой тепловой инерции. Система обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением может при этом - с высокой эффективностью - по максимуму использовать располагаемое тепло, то есть, быстрое и «нефильтрованное» тепло, которому подвергается восстановительное каталитическое устройство, установленное на входе, может также использоваться для повышения эффективности системы обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением.

Система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может соответствовать требованиям к выбросам в нормах выбросов Евро VI. Кроме того, система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может соответствовать требованиям к выбросам в нескольких иных существующих и/или будущих нормах выбросов.

Система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнена компактной, поскольку она содержит - в отношении производительности/степени очистки, которые она может обеспечивать - несколько блоков в системе обработки выхлопных газов. Указанные относительно немногочисленные блоки не обязательно - для уравновешенной системы обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением - должны иметь большой объем. Поскольку число блоков и размер этих блоков минимизированы настоящим изобретением, противодавление выхлопного газа также может быть ограничено, что влечет за собой более низкий расход топлива автомобиля. Каталитическая производительность на единицу объема слоя может быть заменена на меньший объем слоя для обеспечения некоторой каталитической очистки. Для устройства очистки выхлопных газов с заранее заданным размером и/или заранее заданной внешней геометрией, которое часто используется в автомобилях с ограниченным пространством для системы обработки выхлопных газов, меньший объем слоя означает, что больший объем в пределах заранее заданного размера очистки выхлопных газов может использоваться для распределения, смешивания и превращений потока выхлопных газов в устройстве очистки выхлопных газов. Это означает, что противодавление выхлопного газа может быть уменьшено для устройства очистки выхлопных газов с заранее заданным размером и/или заранее заданной внешней геометрией, если производительность на единицу объема слоя увеличена. Таким образом, общий объем системы обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением может быть уменьшен по сравнению, по меньшей мере, с некоторыми системами предшествующего уровня техники. В качестве альтернативы, противодавление выхлопного газа может быть уменьшено с помощью настоящего изобретения.

При использовании настоящего изобретения необходимость в системе рециркуляции выхлопных газов (Рециркуляции Выхлопных Газов; EGR) может также быть уменьшена или исключена. Уменьшение необходимости в использовании системы рециркуляции выхлопных газов имеет преимущества, помимо прочего относящиеся к надежности, сложности газового обмена и отдаваемой мощности.

Чтобы достичь достаточного окисления сажи на основе диоксида азота (на основе NO_x), может потребоваться, чтобы соотношение между оксидами азота и сажей (соотношение NO_x/сажа) в двигателе и регулирование дозы восстановителя, осуществляемое с помощью первого дозирующего устройства, установленного на входе систем обработки выхлопных газов в соответствии с изобретением, удовлетворяли определенным критериям.

Окисляющее покрытие, например, содержащее драгоценный металл, находящееся в окислительном катализаторе DOC, создает условия для обеспечения достаточного окисления сажи на основе NO₂.

Использование окислительного катализатора DOC при этом означает, что, поскольку диоксид азота NO₂ образуется при окислении монооксида азота NO в окислительном катализаторе, более эффективное окисление сажи может обеспечиваться в сажевом фильтре DPF, расположенном после него. Кроме того, образование диоксида азота NO₂ ведет к тому, что соотношение между диоксидом азота и оксидами азота - NO₂/NO_x - во втором восстановительном каталитическом устройстве может обеспечивать подходящую величину для эффективного восстановления оксидов азота - NO_x. Кроме того, окислительный катализатор обеспечивает хорошие возможности для выделения тепла посредством экзотермических реакций с углеводородами в потоке выхлопных газов. Двигатель можно рассматривать как внешний инжектор, который подает окислительный катализатор DOC с углеводородами НС, причем углеводороды НС могут использоваться для выделения тепла.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое восстановительное каталитическое устройство представляет собой, по меньшей мере, частично защитный слой перед окисляющим покрытием, причем окисляющее покрытие состоит из окислительного катализатора и может, например, быть покрыто драгоценным металлом. Каталитическое покрытие для первого восстановительного каталитического устройства может - в соответствии с одним вариантом осуществления - выбираться надежным по устойчивости к отравлению химическим веществом, что может с течением времени обеспечивать более стабильный уровень для соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x, достигающими второго восстановительного каталитического устройства.

Настоящее изобретение также имеет преимущество, состоящее в том, что два взаимодействующих дозирующих устройства используются вместе для дозирования восстановителя, например, мочевины на входе первого и второго восстановительных каталитических устройств, что облегчает и упрощает смешивание и потенциальное испарение восстановителя, поскольку инжекция восстановителя разделяется между двумя физически отдельными положениями. Это снижает риск локального охлаждения восстановителем системы обработки выхлопных газов, которое может потенциально образовывать осаждения в тех местах, в которых инжектируется восстановитель, либо после таких мест.

Облегчение испарения восстановителя означает, что противодавление выхлопных газов потенциально может быть понижено, поскольку требование к преобразованию NO_x на этап восстановления понижено, поэтому величина восстановителя, которая должна испариться, также уменьшена, поскольку инжекция восстановителя разделена между двумя положениями по сравнению с предыдущим одним положением дозирования. При использовании настоящего изобретения можно также уменьшить или полностью прекратить дозирование в одном положении дозирования, а затем удалить потенциальные осадки, которые могут возникать, с помощью нагрева. В связи с этим, например, больший размер дозирования (более обильное дозирование) может допускаться в первом положении дозирования для первого восстановительного каталитического устройства, поскольку потенциальные осадки могут быть удалены при использовании тепла наряду с тем, что в это время вторым восстановительным каталитическим устройством выполняются требования к выбросам. Большее/более обильное дозирование можно рассматривать как более агрессивное дозирование, обеспечивающее величины дозирования, находящиеся ближе/выше величины порога дозирования, при которой возникает риск осадка/кристаллизации присадки.

Неограничительный пример может состоять в том, что если одно дозирующее устройство в системе Евро VI оптимизировано для обеспечения испарения и распределения восстановителя, дающего 98%-ное преобразование NO_x, преобразование NO_x двух соответствующих восстановительных каталитических устройств в системе обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может быть уменьшено, например, до 60% и 95% соответственно. Количества восстановителя, которые в этом случае должны испаряться в соответствующих двух положениях, становятся меньше, и доли восстановителя не обязательно должны быть так же оптимизированы в системе в соответствии с изобретением, как в системе Евро VI. Оптимальное и равномерное распределение восстановителя, в соответствии с требованиями системы Евро VI, часто приводит к высокому противодавлению выхлопных газов, поскольку должно использоваться преждевременное испарение/смешивание, когда восстановитель смешивается с выхлопными газами, иными словами, с оксидами азота NO_x. Поскольку требования к оптимальному и равномерному распределению восстановителя не столь высоки в отношении системы в соответствии с настоящим изобретением, имеется возможность снижения противодавления выхлопных газов в тех случаях, когда используется настоящее изобретение.

Два положения дозирования, используемые в настоящем изобретении, таким образом, способствуют тому, что в целом больше присадки может подаваться в поток выхлопных газов, чем если бы в системе использовалось только одно положение дозирования. Следовательно, может обеспечиваться повышенная производительность.

Настоящее изобретение, таким образом, обеспечивает снятие нагрузки для смешивания и потенциального испарения. С одной стороны, два положения дозирования означают, что восстановитель смешивается и потенциально испаряется в двух положениях вместо одного положения, как в системе Евро VI, а, с другой стороны, два положения дозирования означают, что могут использоваться более низкие уровни преобразования и, следовательно, дозирование с менее неблагоприятным соотношением. Влияние размера уровня преобразования и соотношения дозирования подробнее описывается ниже.

Для вариантов осуществления, которые используют присадки в жидком виде, испарение также усовершенствовано в тех случаях, когда используется система в соответствии с данным изобретением. Это связано с тем, что, с одной стороны, общее количество присадки, подаваемое в поток выхлопных газов, разделяется на два физически отдельных положения дозирования, и, с другой стороны, система может быть нагружена сильнее, чем системы только с одним положением дозирования. Система может быть нагружена сильнее, поскольку дозирование в положении, в котором потенциально возникает остаток присадки, может при необходимости быть уменьшено/прекращено при использовании системы в соответствии с изобретением, между тем, как одновременно могут удовлетворяться критерии полных выбросов.

Система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением также обеспечивает устойчивость к ошибкам в количествах дозирования восстановителя. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, между двумя дозирующими устройствами в системе обработки выхлопных газов устанавливается датчик NO_x. Следовательно, можно корректировать потенциальную ошибку дозирования в первом дозирующем устройстве в связи с введением дозы вторым дозирующим устройством.

Ниже в таблице 1 приведен неограничительный пример уровней преобразования и выбросов, возникающих в результате 10%-ной ошибки дозирования для восстановителя в случае с 10 г/кВтч NO_x. В системе с одним этапом восстановления в соответствии с данным примером требуется 98% преобразования NO_x. Чтобы обеспечить 98%-ное преобразование NO_x в системе обработки выхлопных газов с двумя этапами преобразования, 60%-ное преобразование NO_x требуется для первого восстановительного каталитического устройства и 95%-ное преобразование NO_x требуется для второго восстановительного каталитического устройства. Как показано в таблице, система с одним этапом восстановления, такая как система Евро VI, дает в результате выброс 1,18 г/кВтч. Два этапа восстановления, например, в системе в соответствии с настоящим изобретением вместо этого дают в результате выброс 0,67 г/кВтч в соответствии с данным примером. Такой значительно более низкий результирующий выброс для системы в соответствии с настоящим изобретением является математическим результатом использования двух точек дозирования/этапов восстановления, как иллюстрируется в таблице 1. Датчик NO_x, установленный между двумя дозирующими устройствами, обеспечивает такую возможность коррекции ошибки дозирования в первом дозирующем устройстве в связи с дозированием применительно ко второму дозирующему устройству.

Данный вариант осуществления может быть реализован с низким уровнем дополнительной сложности, поскольку датчик NO_x, который уже присутствует в сегодняшней системе Евро VI, может использоваться применительно к коррекции. Датчик NO_x обычно находится на впуске глушителя. Поскольку первое восстановительное каталитическое устройство и его первая дозировка в настоящем изобретении не обязательно должны удалять все оксиды азота NO_x из потока выхлопных газов, первое восстановительное каталитическое устройство и его первая дозировка могут потенциально справиться без каких-либо результатов измерений оксидов азота NO_x перед первым восстановительным каталитическим устройством. Однако важно получить точную информацию, иными словами, информацию с относительно высокой точностью об оксидах азота NO_x перед вторым восстановительным каталитическим устройством, поскольку выбросы во втором восстановительном каталитическом устройстве должны быть уменьшены до низких уровней, часто до уровней вблизи нуля. Следовательно, данное положение, т.е., положение во втором восстановительном каталитическом устройстве или перед ним в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения должно быть надлежащим образом оснащено датчиком NO_x. Такой датчик NO_x может, таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления быть установлен после сажевого фильтра, который также является менее агрессивной средой с точки зрения химического отравления по сравнению со средой перед сажевым фильтром.

Кроме того, настройка/калибровка нескольких датчиков NO_x в системе обработки выхлопных газов легко может осуществляться в системе в соответствии с настоящим изобретением, поскольку датчики могут подвергаться воздействию того же уровня NO_x наряду с тем, что во время настройки/калибровки уровни выбросов могут поддерживаться на приемлемых уровнях. Например, для системы Евро VI настройка/калибровка часто связана с тем, что во время и частично после самой настройки/калибровки выбросы становятся слишком высокими.

Как указано выше, первое и второе восстановительные каталитические устройства могут быть оптимизированы индивидуально и с учетом функционирования всей системы обработки выхлопных газов, что может приводить к общей чрезвычайно эффективной очистке выхлопных газов. Такая индивидуальная оптимизация может также использоваться для уменьшения одного или нескольких из объемов, занимаемых первым и вторым восстановительными каталитическими устройствами, таким образом, что достигается компактная система обработки выхлопных газов.

В отношении вышеуказанного неограничительного примера, в котором преобразование NO_x, соответствующее двум соответствующим дозирующим устройствам в системе обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может составлять 60% или 95% соответственно, системе обработки выхлопных газов в соответствии с данным изобретением теоретически требуется общий объем для первого и второго восстановительных каталитических устройств, равный величине, которая требуется для восстановительного каталитического устройства в системе Евро VI, для обеспечения преобразования NO_x, составляющего 98% при использовании только одного восстановительного катализатора.

Однако на практике требование системы Евро VI в отношении высокого 98%-ного уровня преобразования означает, что требуется больший объем катализатора, чем объемы катализаторы, представляющие собой сумму более низких уровней преобразования 65% и 90% соответственно в соответствии с требованиями настоящего изобретения. Это вызвано нелинейным соотношением между объемом и уровнем преобразования. При высоких уровнях преобразования, например, 98%, отклонения в распределении выхлопных газов и/или восстановителя в большей степени влияют на требование к объему катализатора. Высокие уровни преобразования также требуют большего объема катализатора, поскольку высокие уровни преобразования приводят к большему уровню осаждения/покрова на поверхности катализатора. Существует риск того, что такой осажденный восстановитель может затем десорбировать в некоторых условиях выхлопного газа, т.е., может возникать так называемый проскок аммиака.

Один пример влияния распределения восстановителя и влияния увеличения проскока NH₃ иллюстрируется на фиг. 6. На данном чертеже показано, что соотношение, а именно, градиент/производная для уровня преобразования (ось y слева) уменьшается по отношению к стехиометрии (ось х) при высоких уровнях преобразования, то есть, что кривая для уровня преобразования выравнивается для высоких уровней преобразования, что помимо прочего вызвано отклонениями в распределении выхлопных газов и/или восстановителя. На чертеже также показано, что увеличение проскока NH₃ (ось y справа) возникает при более высоких уровнях преобразования. При более высоких значениях, чем единица (1) для стехиометрии, добавляется больше восстановителя, чем теоретически необходимо, что также повышает риск проскока NH₃.

Настоящее изобретение также упрощает - в соответствии с одним вариантом осуществления - регулирование соотношения NO₂/NO_x между количеством диоксида азота NO₂ и количеством оксидов азота NO_x для второго этапа восстановления, что означает, что система может избежать чрезмерно высоких значений данного соотношения, например, избегая NO₂/NO_x>50%, и что система посредством увеличения дозирования может увеличить значение соотношения NO₂/NO_x, когда данное значение является слишком низким, например, если NO₂/NO_x<50%. Значение соотношения NO₂/NO_x может в данном случае с помощью одного из вариантов осуществления настоящего изобретения быть увеличено за счет уменьшения уровня оксидов азота NO_x. Соотношение NO₂/NO_x может принимать более низкие значения, например, после того, как система подвергалась старению в течение некоторого времени. Настоящее изобретение, таким образом, обеспечивает возможность уравновешивания этой характеристики, которая со временем ухудшается и является отрицательной для системы, приводя к значениям, являющимся слишком низкими для соотношения NO₂/NO_x. С помощью настоящего изобретения уровень диоксида азота NO₂ может, таким образом, активно регулироваться, что делается возможным благодаря тому, что уровень NO_x может корректироваться перед каталитически окисляющим покрытием, например, содержащим драгоценный металл, в окислительном катализаторе. Такое регулирование соотношения NO₂/NO_x может - помимо преимуществ в каталитической производительности, таких как более высокое преобразование NO_x - также приводить к возможности специального уменьшения выбросов диоксида азота NO₂, которые дают чрезвычайно ядовитые и имеющие сильный запах выбросы. Это может давать в результате преимущества при потенциальном будущем введении отдельного нормативного требования, относящегося к диоксиду азота NO₂, и упростить уменьшение вредных выбросов диоксида азота NO₂. Это можно сравнить, например, с системой Евро VI, в которой относительное количество диоксида азота NO₂, обеспечиваемое при очистке выхлопных газов, может не подвергаться влиянию в самой системе обработки выхлопных газов.

Иными словами, при использовании настоящего изобретения упрощается активное регулирование уровня диоксида азота NO₂, причем активное регулирование может использоваться для повышения уровня диоксида азота NO₂ в режимах вождения, в которых это необходимо. В связи с этим, может выбираться/задаваться система обработки выхлопных газов, которая, например, требует меньше драгоценного металла и, следовательно, дешевле в изготовлении.

Если доля общего преобразования оксидов азота NO_x, происходящего в ходе быстрой реакции, а именно, посредством быстрого SCR, причем восстановление происходит в ходе реакций и с оксидом азота NO, и с диоксидом азота NO₂, может быть увеличена с помощью активного регулирования уровня диоксида азота NO₂, то требование к объему катализатора, описанное выше, также может быть снижено. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое восстановительное каталитическое устройство в системе обработки выхлопных газов является активным в меньшем интервале T_red температур восстановления, чем интервал T_ox температур окисления, требуемый для окисления сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF. Например, окисление сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF может происходить при температуре, превышающей 275°С. При этом восстановление оксидов азота NO_x в первом восстановительном каталитическом устройстве незначительно конкурирует с окислением сажи в сажевом фильтре DPF, поскольку они являются активными в, по меньшей мере, частично отличающихся интервалах температур T_red≠T_ox. Например, правильно выбранное и оптимизированное первое восстановительное каталитическое устройство может давать в результате значительное преобразование оксидов азота NO_x приблизительно при 200°С, следовательно, указанное первое восстановительное каталитическое устройство не обязательно должно конкурировать с производительностью окисления сажи сажевого фильтра.

При использовании настоящего изобретения вторичные выбросы, такие как выбросы аммиака NH₃ и/или закиси азота (веселящего газа) N₂O, могут быть уменьшены по отношению к заданному уровню преобразования и/или заданному уровню NO_x. Катализатор, например, SC (Катализатор Проскока), который может входить во второй этап восстановления, если выбросы для некоторых юрисдикций должны быть уменьшены до очень низких уровней, могут иметь некоторую избирательность, например, к закиси азота N₂O, следовательно, уменьшение уровня NO_x с помощью дополнительного этапа восстановления в соответствии с настоящим изобретением также смещает результирующие уровни для закиси азота N₂O вниз. Результирующие уровни для аммиака NH₃ могут быть сдвинуты вниз аналогичным образом в тех случаях, когда используется настоящее изобретение.

С помощью настоящего изобретения для автомобиля может обеспечиваться более качественная оптимизация расхода топлива, поскольку при этом имеется возможность управления двигателем, обеспечивающего более высокую топливную эффективность, таким образом, что обеспечивается более высокая эффективность двигателя. Таким образом, при использовании настоящего изобретения может достигаться повышение производительности и/или уменьшенный выброс диоксида углерода СО₂.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данное изобретение подробнее иллюстрируется ниже вместе с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для одинаковых деталей и на которых:

фиг. 1 - пример автомобиля, который может включать в себя настоящее изобретение;

фиг. 2 - традиционная система обработки выхлопных газов;

фиг. 3 - система обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4 - структурная схема способа обработки выхлопных газов в соответствии с данным изобретением;

фиг. 5 - устройство управления в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 6 -, помимо прочего, соотношение между преобразованием NO_x и проскоком NH₃; и

фиг. 7 – схематический вид многофункционального катализатора проскока.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематически изображен пример автомобиля 100, содержащего систему 150 обработки выхлопных газов, которая может представлять собой систему 150 обработки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Силовая передача содержит двигатель 101 внутреннего сгорания, который традиционным способом - через вторичный вал 102 на двигателе 101 внутреннего сгорания, обычно через маховик - соединен с коробкой 103 передач через сцепление 106.

Управление двигателем 101 внутреннего сгорания осуществляется системой управления двигателем посредством устройства 115 управления. Аналогичным образом, управление сцеплением 106 и коробкой 103 передач может осуществляться системой управления двигателем с помощью одного или более применимых устройств управления (не показаны). Конечно, трансмиссия автомобиля может также быть другого типа, такого как тип с обычной автоматической коробкой передач или тип с гибридной трансмиссией и т.д.

Вторичный вал 107 от коробки 103 передач приводит в движение колеса 113, 114 через главную передачу 108, например, обычный дифференциал и первичные валы 104, 104, соединенные с упомянутой главной передачей 108.

Автомобиль 100 также содержит систему 150 обработки выхлопных газов/систему 150 очистки выхлопных газов для обработки/очистки выбросов выхлопных газов, возникающих в результате сгорания в камере сгорания двигателя 101 внутреннего сгорания, которая может состоять из цилиндров.

На фиг. 2 изображена система 250 обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники, которая может иллюстрировать вышеуказанную систему Евро VI и которая соединена с двигателем 201 внутреннего сгорания через выхлопной трубопровод 202, причем выхлопные газы, образуемые при сгорании, иными словами, поток 203 выхлопных газов показан стрелками. Поток 203 выхлопных газов направляется в дизельный сажевый фильтр (DPF) 220 через дизельный окислительный катализатор (DOC) 210. Во время сгорания в двигателе внутреннего сгорания образуются частицы сажи, и сажевый фильтр 220 используется, чтобы улавливать такие частицы сажи. Поток 203 выхлопных газов в данном случае направляется через структуру фильтров, причем частицы сажи из потока 203 выхлопных газов улавливаются при прохождении и накапливаются в сажевом фильтре 220.

Окислительный катализатор DOC 210 выполняет несколько функций и обычно используется преимущественно для окисления - во время обработки выхлопных газов - оставшихся углеводородов C_xH_y (называемых также НС) и монооксида углерода СО в потоке 203 выхлопных газов в диоксид углерода СО₂ и воду Н₂О. Окислительный катализатор DOC 210 может также окислять большое относительное количество монооксидов азота NO, возникающих в потоке выхлопных газов, в диоксид азота NO₂. Окисление монооксида азота NO в диоксид азота NO₂ важно для окисления сажи на основе диоксида азота в фильтре и также предпочтительно при потенциальном последующем восстановлении оксидов азота NO_x. В этой связи, система 250 обработки выхлопных газов дополнительно содержит катализатор 230 с SCR (Селективным Каталитическим Восстановлением) после сажевого фильтра DPF 220. Катализаторы с SCR используют аммиак NH₃ или состав, из которого может быть создан/образован аммиак, например, мочевину в качестве присадки для восстановления оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов. Однако скорость протекания реакции такого восстановления подвержена влиянию соотношению между монооксидом азота NO и диоксидом азота NO₂ в потоке выхлопных газов таким образом, что скорость протекания реакции подвержена влиянию в положительном направлении благодаря предыдущему окислению NO в NO₂ в окислительном катализаторе DOC. Это применимо вплоть до значения, представляющего собой приблизительно 50% от молярного отношения NO₂/NO_x. Для более высоких значений относительного количества в молярном отношении NO₂/NO_x, а именно, для значений, превышающих 50%, скорость протекания реакции подвержена влиянию строго отрицательным образом.

Как указано выше, катализатору 230 с SCR требуются присадки для снижения концентрации соединения, например, оксиды азота NO_x в потоке 203 выхлопных газов. Такая присадка инжектируется в поток выхлопных газов перед катализатором 230 с SCR (на фиг. 2 не показан). Такая присадка часто основана на аммиаке и/или мочевине или состоит из вещества, из которого может быть извлечен или освобожден аммиак, и может, например, состоять из AdBlue, который, в основном, состоит из мочевины, смешанной с водой. Мочевина образует аммиак при нагреве (термолизе) и гетерогенном катализе на окисляющей поверхности (гидролиз), которая может, например, состоять из диоксида титана TiO₂, в катализаторе с SCR. Система обработки выхлопных газов может также содержать отдельный гидролитический катализатор.

Система 250 обработки выхлопных газов может также быть снабжена катализатором проскока SC, который установлен для окисления избытка аммиака, который может оставаться после катализатора 230 с SCR, и/или для помощи катализатору с SCR в дальнейшем восстановлении NO_x. В связи с этим, катализатор проскока SC может обеспечивать возможность улучшения общего преобразования/восстановления NO_x системой.

Система 250 обработки выхлопных газов также снабжена одним или несколькими датчиками, например, одним или несколькими датчиками NO_x и/или температуры 261, 262, 263, 264 для определения оксидов азота и/или температуры системы обработки выхлопных газов.

У системы обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники, изображенной на фиг. 2, то есть, системы Евро VI имеется проблема, состоящая в том, что катализаторы являются эффективными теплообменниками, что вместе с остальной частью системы обработки выхлопных газов, содержащей, например, выхлопной трубопровод 202, а также материал и пространство для глушения и различные соединения, имеет значительную тепловую массу/инерцию. При запусках, при которых температура катализатора находится ниже его оптимальной рабочей температуры, что может, например, составлять приблизительно 300°С, и при управлении дроссельной заслонкой из низких температур выхлопных газов, которое может, например, происходить, когда несложное вождение в городских условиях переходит в езду по автомагистрали, либо после холостого хода и отбора мощности температура выхлопных газов фильтруется указанной большой тепловой массой. В связи с этим, функционирование и, следовательно, эффективность восстановления подвержены влиянию, например, оксидов азота NO_x в катализаторе 230 с SCR, что может быть связано с тем, что изображенной на фиг. 2 системой обеспечивается плохая очистка. Это означает, что может допускаться освобождение меньшего количества оксидов азота NO_x из двигателя 101 по сравнению со случаем, когда очистка выхлопных газов была бы более эффективной, что может повлечь за собой требования к более сложному двигателю и/или более низкой эффективности топлива.

В системе обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники существует также риск того, что относительно холодный восстановитель локально охлаждает части выхлопной трубы и может тем самым вызывать осадки. Такой риск осадков после инжекции повышается, если инжектируемое количество восстановителя должно быть большим.

Помимо прочего для компенсации ограниченного наличия тепла/температуры, например, при холодных запусках и работе при низкой нагрузке может использоваться так называемое быстрое SCR для регулирования восстановления таким образом, что оно происходит в максимально возможной степени в ходе реакций и с оксидом азота NO, и с диоксидом азота NO₂. При быстром SCR в реакции используются равные части монооксида азота NO и диоксида азота NO₂, следовательно, оптимальное значение молярного отношения NO₂/NO_x близко к 50%.

В некоторых условиях, относящихся к температуре катализатора и потоку, т.е., для некоторого времени выдержки в катализаторе («Объемной Скорости») существует риск того, что получится непредпочтительное относительное количество диоксидов азота NO₂. В частности, существует риск того, что отношение NO₂/NO_x превысит 50%, что может представлять настоящую проблему для очистки выхлопных газов. Оптимизация отношения NO₂/NO_x для вышеуказанных режимов работы при критической низкой температуре, тем самым, приводит к риску получения слишком высокого относительного количества диоксидов азота NO₂ в других режимах работы, например, при более высоких температурах. Такое более высокое относительное количество диоксидов азота NO₂ приводит к требованию большего объема катализатора с SCR и/или к ограничению количества оксидов азота, освобождаемых из двигателя, и, в связи с этим, к худшему коэффициенту полезного действия топлива у двигателя. Кроме того, существует риск того, что более высокое относительное количество диоксидов азота NO₂ также приводит к выбросам веселящего газа N₂O. Указанные риски возникновения непредпочтительного относительного количества диоксидов азота NO₂ существуют также из-за старения системы. Например, соотношение NO₂/NO_x может принимать более низкие значения, например, после того, как система подвергалась старению, что может быть связано с тем, что для компенсации старения должна использоваться характеристика катализатора, которая приводит к слишком высоким относительным количествам NO₂/NO_x в несостарившемся состоянии.

Плохая устойчивость регулирования к ошибкам дозирования в отношении количества восстановителя и/или плохая устойчивость регулирования к ошибкам датчика могут также представлять проблему для системы обработки выхлопных газов при высоких уровнях преобразования NO_x.

В решении предшествующего уровня техники, описанном в US2005/0069476, предполагается, что выхлопная система должна состоять из непосредственно соединенного катализатора с SCR (ccSCR), который соединяется вблизи - менее чем в 1 метре - от выхлопного отверстия двигателя или турбонаддува с последующей системой с SCRT на выходе. Система с SCRT определяется авторами US2005/0069476 как система предшествующего уровня техники в направлении потока выхлопных газов, содержащая катализатор DOC, фильтр DPF, устройство дозирования мочевины и катализатор с SCR. Таким образом, система обработки выхлопных газов, описанная в US2005/0069476, состоит из следующих последовательных отдельных компонентов в направлении протекания потока выхлопных газов: непосредственно соединенный катализатор ccSCR, катализатор DOC, фильтр DPF и катализатор с SCR; ccSCR-DOC-DPF-SCR.

В соответствии с решением в US2005/0069476, непосредственно соединенный катализатор ccSCR должен устанавливаться вблизи двигателя и/или турбонаддува, чтобы влияние тепловой массы/инерции выхлопной трубы и/или системы обработки выхлопных газов было минимизировано, поскольку такая тепловая масса/инерция ухудшает характеристики очистки выхлопных газов системы обработки выхлопных газов. Тем не менее, существует риск того, что решение, описанное в US2005/0069476, может испытывать проблемы с производительностью, поскольку ни непосредственно соединенный катализатор ccSCR, ни следующий катализатор с SCR не оптимизированы для совместной очистки выхлопных газов. Следующий катализатор в US2005/0069476 представляет собой тот же катализатор, что и ранее используемый в системе SCRT, следовательно, указанный следующий катализатор с SCR может стать неоправданно дорогим, а также не оптимальным для совместной очистки выхлопных газов с ccSCR.

В US2005/0069476 непосредственно соединенный катализатор ccSCR добавляется в систему очистки выхлопных газов для решения проблем, относящихся к холодному запуску, что приводит к дорогостоящему решению, служащему только для холодных запусков, причем такое решение, поскольку оно включает в себя дополнительное устройство (катализатор ccSCR), потенциально увеличивает противодавление в системе очистки выхлопных газов и, следовательно, потенциально повышает также расход топлива. Потенциально расход топлива при этом повышается при работе, отличающейся от холодных запусков, например, при работе на автомагистрали, что влечет за собой более высокую отдаваемую мощность и часто больший вклад в общий расход топлива.

Указанные проблемы для системы, описанной в US2005/0069476, решаются, по ме6ньшей мере, частично с помощью настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематически изображена система 350 обработки выхлопных газов, которая соединена через выхлопную трубу 302 с двигателем 301 внутреннего сгорания. Выхлопные газы, образуемые при сгорании в двигателе 301, и поток 303 выхлопных газов (показан стрелками) направляются в первое дозирующее устройство 371, установленное для добавления первой присадки в поток 303 выхлопных газов. Первое восстановительное каталитическое устройство 331 установлено после первого дозирующего устройства 371. Первое восстановительное каталитическое устройство 331 установлено для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов с помощью первой присадки, добавляемой в поток выхлопных газов первым дозирующим устройством 371, и содержит, по меньший мере, один катализатор проскока SC, который установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов. Более конкретно, первое восстановительное каталитическое устройство 331 использует присадку, например, аммиак NH₃ или вещество, из которого может быть создан/образован/освобожден аммиак, для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Такая присадка может, например, состоять из вышеуказанного AdBlue.

В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, первый гидролитический катализатор, который может состоять из практически любого применимого гидролитического покрытия и/или первого смесителя, может быть установлен с использованием первого дозирующего устройства 371. Первый гидролитический катализатор и/или первый смеситель при этом используются для повышения скорости распада мочевины на аммиак и/или для смешивания присадки с выбросами и/или для испарения присадки.

Система 350 обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением содержит окислительный катализатор DOC 310 после первого восстановительного каталитического устройства 331. Окислительный катализатор 310 установлен для окисления одного или нескольких из оксидов азота NO и неполностью окисленных соединений углерода в потоке 303 выхлопных газов.

Выхлопная система 350 содержит сажевый фильтр 320 после окислительного катализатора 310, который установлен как для улавливания, так и для окисления частиц сажи. Поток 303 выхлопных газов в данном случае направляется через структуру фильтров сажевого фильтра, причем частицы сажи улавливаются в структуре фильтров из проходящего через нее потока 303 выхлопных газов и накапливаются и окисляются в сажевом фильтре.

Окислительный катализатор 310, по меньшей мере, частично покрыт каталитически окисляющим покрытием, причем такое каталитически окисляющее покрытие может содержать, по меньшей мере, один драгоценный металл, например, платину. Использование окислительного катализатора DOC 310, таким образом, приводит к окислению монооксида азота NO в диоксид азота NO₂, следовательно, в сажевом фильтре DPF, установленном после него, может достигаться более эффективное окисление сажи. Кроме того, образуемый диоксид азота NO₂ дает в результате приемлемые значения соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x во втором восстановительном каталитическом устройстве, что, в свою очередь, влечет за собой эффективное восстановление оксидов азота NO_x во втором восстановительном каталитическом устройстве 332. Кроме того, восстановительный катализатор может выделять тепло посредством экзотермических реакций с углеводородами НС в потоке выхлопных газов.

Система 350 обработки выхлопных газов может - в соответствии с одним вариантом осуществления - содержать, по меньшей мере, один внешний инжектор, который снабжает окислительный катализатор DOC и/или cDPF углеводородами НС.

Двигатель в данном случае можно рассматривать как инжектор, снабжающий окислительный катализатор DOC и/или cDPF углеводородами НС, причем углеводороды НС могут использоваться для выделения тепла.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр 320 состоит из дизельного сажевого фильтра (DPF) в том смысле, который описан выше для системы в соответствии с предшествующим уровнем техники, изображенной на фиг. 2. Данный фильтр используется при этом для улавливания, накопления и окисления частиц сажи из потока 303 выхлопных газов.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр 320 состоит из сажевого фильтра, который, по меньшей мере, частично покрыт каталитически окисляющим покрытием, причем такое окисляющее покрытие может содержать, по меньшей мере, один драгоценный металл. Иными словами, сажевый фильтр 320 может, по меньшей мере, частично быть покрыт одним или несколькими драгоценными металлами, например, платиной. Сажевый фильтр cDPF, который содержит окисляющее покрытие, может давать в результате более стабильные соотношения для уровня диоксида азота NO₂ во втором восстановительном каталитическом устройстве 332. Кроме того, использование сажевого фильтра cDPF, содержащего окисляющее покрытие, означает, что значение соотношения NO₂/NO_x, то есть, уровня NO₂, может регулироваться. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, покрытие фильтра установлено в первой части фильтра, то есть, применительно к втекающему потоку фильтра. Это можно также представить как покрытие, например, содержащее один или несколько драгоценных металлов и расположенное на том конце фильтра, на котором поток выхлопных газов втекает в фильтр.

Система в соответствии с настоящим изобретением предназначена для очистки фильтра от сажи с помощью пассивной регенерации на основе NO₂. Однако настоящее изобретение может также предпочтительно использоваться применительно к активной регенерации фильтра, иными словами, когда регенерация запускается инжекцией топлива перед фильтром, например, с помощью инжектора. При активной регенерации система очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением имеет преимущество, состоящее в том, что первое восстановительное каталитическое устройство само может справиться с некоторым преобразованием NO_x, в то время как ввиду регенерации второе восстановительное каталитическое устройство, установленное после фильтра, испытывает столь высокую температуру, что у него имеются трудности с достижением высокого уровня преобразования.

При использовании системы инжекции двигателя при регенерации сажевого фильтра DPF первое восстановительное каталитическое устройство будет, по меньшей мере, частично помогать окислительному катализатору DOC 310 частичном окислением топлива преимущественно в монооксид углерода С. Таким образом, регенерация сажевого фильтра упрощена по сравнению с системами обработки выхлопных газов, у которых отсутствует первое восстановительное каталитическое устройство в соответствии с настоящим изобретением.

После сажевого фильтра 320 система 350 обработки выхлопных газов снабжена вторым дозирующим устройством 372, которое установлено для подачи второй присадки в поток 303 выхлопных газов, причем такая вторая присадка содержит аммиак NH₃ или вещество, например, AdBlue, из которого может быть создан/образован/освобожден аммиак, как описано выше. Вторая присадка может в данном случае состоять из той же присадки, что и вышеуказанная первая присадка, иными словами, первая и вторая присадки - одного и того же типа и, возможно, могут также поступать из одного и того же бака. Первая и вторая присадки могут также быть различных типов и могут поступать из различных баков.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, второй гидролитический катализатор и/или второй смеситель может также устанавливаться с использованием второго дозирующего устройства 372. Функционирование и осуществление второго гидролитического катализатора и/или второго смесителя соответствуют описанным выше для первого гидролитического катализатора и первого смесителя.

Система 350 обработки выхлопных газов также содержит второе восстановительное каталитическое устройство 332, которое установлено после второго дозирующего устройства 372. Второе восстановительное каталитическое устройство 332 установлено для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов с помощью второй присадки и - если первая присадка остается в потоке 303 выхлопных газов, когда он достигает второго восстановительного каталитического устройства 332 - также с помощью первой присадки.

Система 350 обработки выхлопных газов может также быть снабжена одним или несколькими датчиками, например, одним или несколькими датчиками 361, 363, 364 NO_x и/или одним или несколькими датчиками 362, 363 температуры, которые устанавливаются для определения концентраций NO_x и температур в системе 350 обработки выхлопных газов соответственно. Устойчивость к ошибкам во вводимых дозировках восстановителя достигается посредством одного из вариантов осуществления данного изобретения, в котором датчик 363 NO_x установлен между двумя дозирующими устройствами 371, 372, а предпочтительно - между сажевым фильтром 320 и вторым дозирующим устройством 372 в системе 350 обработки выхлопных газов. Это позволяет - посредством второго дозирующего устройства 372 - корректировать возможную ошибку дозирования, которая создает непредвиденные уровни выбросов после первого дозирующего устройства 371 и/или сажевого фильтра 320.

Такое размещение датчика 363 NO_x между двумя дозирующими устройствами 371, 372, а предпочтительно - между сажевым фильтром 320 DPF и вторым дозирующим устройством 372 позволяет также корректировать количество присадки, вводимой вторым дозирующим устройством 372 для оксидов азота NO_x, которые могут создаваться посредством окислительного катализатора 310 из лишних остатков присадки из дозировки, осуществляемой первым дозирующим устройством 371.

Датчик 364 NO_x после второго восстановительного каталитического устройства 332 может использоваться при обратной связи по дозированию присадки.

С помощью системы 350 обработки выхлопных газов, изображенной на фиг. 3, и первое восстановительное каталитическое устройство 331, и второе восстановительное каталитическое устройство 332 могут быть оптимизированы в отношении выбора характеристик катализатора для восстановления оксидов азота NO_x и/или в отношении объемов первого 331 и второго 332 восстановительных каталитических устройств соответственно. При использовании настоящего изобретения сажевый фильтр 320 используется в пользу функционирования благодаря учету влияния его тепловой массы на температуру второго восстановительного катализатора 332.

Благодаря учету тепловой инерции сажевого фильтра 320 первое восстановительное каталитическое устройство 331 и второе восстановительное каталитическое устройство 332, соответственно, могут быть оптимизированы в отношении конкретной температурной зависимости, которую будет испытывать каждое из них. Поскольку в соответствии с настоящим изобретением оптимизированные первое 331 и второе 332 восстановительные каталитические устройства установлены для совместной очистки выхлопных газов, система 350 обработки выхлопных газов может быть выполнена компактной. Поскольку пространство, выделяемое на систему 350 обработки выхлопных газов, например, в автомобиле ограничено, большим преимуществом является создание компактной системы обработки выхлопных газов посредством высокого уровня применения катализаторов, используемых в соответствии с настоящим изобретением. Такой высокий уровень применения и соответствующее более низкое требование к объему также обеспечивают возможность пониженного противодавления и, соответственно, также более низкого расхода топлива.

В настоящем изобретении предлагается система 350 обработки выхлопных газов, которая эффективно снижает количество оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов практически во всех режимах вождения, включающих в себя, в частности, холодные запуски и управление дроссельной заслонкой, иными словами, увеличенный требуемый крутящий момент с низкой температуры и снижения нагрузки, иными словами, с пониженного требуемого крутящего момента. Таким образом, система 350 обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением применима практически во всех режимах вождения, которые приводят к неустойчивым изменениям температуры при обработке выхлопных газов. Один пример такого режима вождения может состоять в вождении в городских условиях, включающем в себя множество запусков и замедлений.

Проблемы предшествующего уровня техники, которые относятся к слишком высокой доли диоксидов азота NO₂, могут быть решены, по меньшей мере, частично при использовании настоящего изобретения, поскольку в системе 350 обработки выхлопных газов используются два восстановительных каталитических устройства 331, 332. Проблема может быть решена путем объединения настоящего изобретения с информацией о том, что количество оксидов азота NO_x регулирует, насколько большая доля диоксидов азота NO₂ получается после фильтра/носителя, покрытого каталитически окисляющим покрытием, иными словами, что количество оксидов азота NO_x может использоваться для регулирования величины соотношения NO₂/NO_x. Благодаря восстановлению оксидов азота NO_x посредством первого восстановительного каталитического устройства 331 во время работы при низкой температуре требование в отношении заданного соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в выхлопных газах, достигающим второго восстановительного каталитического устройства 332, может быть удовлетворено при использовании меньшего и, следовательно, менее дорогостоящего количества окисляющего покрытия.

Первое восстановительное каталитическое устройство 331 в системе 350 обработки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления является активным в меньшем интервале T_red температур восстановителя, чем интервал T_ox температур окисления, в котором окисление сажи на основе диоксида азота, иными словами, окисление неполностью окисленных углеродных соединений в сажевом фильтре 320 является активным. Иными словами, температура так называемого «выключения» окисления сажи в сажевом фильтре 320 выше, чем «выключения» восстановления оксидов азота NO_x в первом восстановительном каталитическом устройстве 331. В связи с этим, восстановление оксидов азота NO_x в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 не обязательно должно конкурировать с окислением сажи в сажевом фильтре 320, поскольку они являются активными, по меньшей мере, в частично различных интервалах температур T_red≠T_ox.

Системе обработки выхлопных газов иногда требуется, чтобы двигатель выделял тепло для системы обработки выхлопных газов, чтобы она могла достичь достаточной эффективности в отношении очистки выхлопных газов. Выделение тепла при этом достигается за счет эффективности двигателя в отношении расхода топлива, который снижается. Одна полезная характеристика системы обработки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что первое восстановительное каталитическое устройство перед фильтром и окислительный катализатор 310 могут быть выполнены реагирующими быстрее на такое выделяемое тепло, чем было бы возможно, например, при использовании системы Евро VI. Следовательно, при использовании настоящего изобретения в целом расходуется меньше топлива.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, управление двигателем осуществляется таким образом, что он выделяет такое тепло с величиной, заставляющей первое восстановительное каталитическое устройство достигать некоторой заданной температуры/производительности. Следовательно, может обеспечиваться эффективная очистка, поскольку первое восстановительное каталитическое устройство может работать при благоприятной температуре, в то же время, избегая ненужного нагрева и, следовательно, неэффективности использования топлива.

В противоположность вышеуказанным решениям предшествующего уровня техники, первое восстановительное каталитическое устройство 331 в соответствии с настоящим изобретением не обязательно должно быть тесно связанным с двигателем и/или турбонаддувом. То обстоятельство, что первое восстановительное каталитическое устройство 331 в соответствии с настоящим изобретением может быть установлено дальше от двигателя и/или турбонаддува и, например, может размещаться в глушителе, имеет преимущество, состоящее в том, что в потоке выхлопных газов между двигателем и/или турбонаддувом и первым восстановительным каталитическим устройством 331 может обеспечиваться более значительное расстояние смешивания для присадки. Это означает, что для первого восстановительного каталитического устройства 331 обеспечивается повышенный коэффициент использования. Между тем, благодаря настоящему изобретению достигаются многие преимущества, упоминаемые в настоящем документе и связанные с потенциальным восстановлением оксидов азота NO_x и перед имеющим тепловую инерцию фильтром, и после него.

В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, первое восстановительное каталитическое устройство 331 состоит из одного из:

- первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, сопряженного на выходе с первым катализатором проскока SC₁, причем первый катализатор проскока SC₁ установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления остатков присадки, причем остатки могут состоять, например, из мочевины, хлористого аммония NH₃ или изоциановой кислоты HNCO, в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе отдельный первый катализатор проскока SC₁, причем первый катализатор проскока SC₁ установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления остатков присадки, причем остатки могут состоять, например, из мочевины, хлористого аммония NH₃ или изоциановой кислоты HNCO, в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, сопряженного на выходе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, причем первый катализатор проскока SC₁ установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, за которым следует на выходе отдельный первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, причем первый катализатор проскока SC₁ установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, сопряженного на выходе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, сопряженным на выходе с дополнительным первым катализатором проскока SC_1b, причем первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, за которым следует на выходе отдельный первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе отдельный дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, причем первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, сопряженного после с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе отдельный дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, причем первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов;

- первого катализатора проскока SC₁, за которым следует на выходе отдельный первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, сопряженный на выходе с дополнительным первым катализатором проскока SC_1b, причем первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов; и

- первого катализатора проскока SC₁, который в первую очередь установлен для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления остатков присадки, причем остатки могут состоять, например, из мочевины, хлористого аммония NH₃ или изоциановой кислоты HNCO, в потоке 303 выхлопных газов.

В соответствии с различными вариантами осуществления, второе восстановительное каталитическое устройство 332 состоит из одного из:

- второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂;

- второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, сопряженного на выходе со вторым катализатором проскока SC₂, причем такой второй катализатор проскока SC₂ установлен для окисления остатков присадки и/или для помощи SCR₂ в дополнительном восстановлении оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов; и

- второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе отдельный второй катализатор проскока SC₂, причем такой второй катализатор проскока SC₂ установлен для окисления остатков присадки и/или для помощи SCR₂ в дополнительном восстановлении оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов.

В данном документе термин «катализатор проскока SC» используется, в основном, для обозначения катализатора, который установлен для окисления присадки в потоке 303 выхлопных газов и/или который установлен таким образом, что он способен восстанавливать оксиды азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Более конкретно, такой катализатор проскока SC установлен в первую очередь для восстановления оксидов азота NO_x и во вторую очередь для окисления присадки. Иными словами, катализатор проскока SC может заботиться об остатках проскока и присадки, и оксидов азота NO_x. Это можно также описать таким образом, что катализатор проскока SC является расширенным катализатором проскока аммиака ASC, который установлен для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов, так что обеспечивается общий/многофункциональный катализатор проскока SC, который заботится о нескольких типах проскока, то есть, он заботится об остатках и присадки, и оксидов азота NO_x. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, следующие реакции могут, например, осуществляться в многофункциональном катализаторе проскока SC, который как восстанавливает оксиды азота NO_x, так и окисляет присадку:

NH₃+O₂→N₂; (Уравнение 1)

и

NO_x+NH₃→N₂+H₂O. (Уравнение 2)

В данном случае реакция в соответствии с уравнением 1 приводит к окислению остатков присадки, содержащих аммиак. Реакция в соответствии с уравнением 2 приводит к восстановлению оксидов азота NO_x.

В связи с этим, присадка может в данном случае окисляться, кроме того, остатки аммиака NH₃, изоциановой кислоты HNCO, мочевины и т.п. могут окисляться. Указанные остатки присадки, иными словами, аммиака NH₃, HNCO, мочевины и т.п. могут в данном случае также использоваться для окисления оксидов азота NO_x.

С целью получения этих характеристик, иными словами, получения многофункционального катализатора проскока катализатор проскока может в соответствии с одним вариантом осуществления содержать одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах (PGM; Металлах Платиновой Группы), иными словами одно или несколько из иридия, осмия, палладия, платины, родия и рутения. Катализатор проскока может также содержать одно или несколько иных веществ, которые придают катализатору проскока такие же характеристики, как металлы платиновой группы. Катализатор проскока может также содержать восстанавливающее NO_x покрытие, причем покрытие может, например, содержать цеолит Cu или Fe, либо ванадий. Цеолит может в данном случае активироваться активным металлом, например, медью (Cu) или железом (Fe).

И для первого 331, и для второго 332 восстановительного каталитического устройства его каталитические характеристики могут выбираться на основе окружающих условий, воздействию которых оно подвергается или будет подвергаться. Кроме того, каталитические характеристики для первого 331 и второго 332 восстановительного каталитического устройства могут настраиваться таким образом, что может допускаться их работа в симбиозе друг с другом. Первое 331 и второе 332 восстановительное каталитическое устройство может также содержать один или несколько материалов, обеспечивающих каталитические характеристики. Например, могут использоваться переходные металлы, такие как ванадий и/или вольфрам, например, в катализаторе, содержащем V₂O₅/WO₃/TiO₂. Такие металлы, как железо и/или медь, также могут содержаться в первом 331 и/или втором 332 восстановительном каталитическом устройстве, например, в основанном на цеолите катализаторе.

Система 350 обработки выхлопных газов, схематически изображенная на фиг. 3, может в соответствии с различными вариантами осуществления иметь некоторое количество различных структур/конфигураций, которые можно обобщить, как представлено ниже, и в которых соответствующие блоки SCR₁, SCR₂, DOC, DPF, cDPF, SC₁, SC₂ имеют соответствующие характеристики, описываемые во всем данном документе. Каталитического окисляющее покрытие окислительного катализатора DOC может быть настроено в соответствии с его характеристиками для окисления оксидов азота NO с одной стороны и окисления неполностью окисленных углеродных соединений с другой стороны. Неполностью окисленные углеродные соединения могут, например, состоять из остатков топлива, создаваемых посредством системы инжекции двигателя.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SCR₁-SC₁-DOC-DPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Как указано выше, использование и первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, и второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ в системе 350 обработки выхлопных газов способствует исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, что снижает стоимость изготовления автомобиля. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует достижению большей нагрузки и, следовательно, лучшему использованию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, а также способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Обеспечение в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, после первого восстановительного катализатора SCR₁ с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SCR₁-SC₁-DOC-cDPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Как указано выше, использование и первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, и второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ в системе 350 обработки выхлопных газов способствует исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, что снижает стоимость изготовления автомобиля. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует достижению большей нагрузки и, следовательно, лучшему использованию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, а также способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Содержание в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, после первого восстановительного катализатора SCR₁ с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-DPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть выполнен с возможностью работы с большой нагрузкой, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂. Использование первого катализатора проскока SC₁ также способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x и может также приводить к большей нагрузке и, следовательно, повышению коэффициента использования первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, после первого восстановительного катализатора SCR₁ с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-cDPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть выполнен с возможностью работы с большой нагрузкой, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂. Использование первого катализатора проскока SC₁ также способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x и может также приводить к большей нагрузке и, следовательно, повышению коэффициента использования первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, после первого восстановительного катализатора SCR₁ с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании первого катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-DPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Симбиотическое использование в системе 350 обработки выхлопных газов первого катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ вместе со вторым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может способствовать исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, например, при ограниченных уровнях NO_x, что приводит к ограниченным требованиям к уровню преобразования. Это является преимуществом, например, по сравнению с вышеуказанной системой Евро VI, в которой на практике требуется катализатор проскока. Поскольку катализатор SCR, как правило, дешевле, чем катализатор SC, благодаря данному варианту осуществления стоимость изготовления может быть уменьшена путем исключения второго катализатора проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-cDPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Симбиотическое использование в системе 350 обработки выхлопных газов первого катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ вместе со вторым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может способствовать исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, например, при ограниченных уровнях NO_x, что приводит к ограниченным требованиям к уровню преобразования. Это является преимуществом, например, по сравнению с вышеуказанной системой Евро VI, в которой на практике требуется катализатор проскока. Поскольку катализатор SCR, как правило, дешевле, чем катализатор SC, благодаря данному варианту осуществления стоимость изготовления может быть уменьшена путем исключения второго катализатора проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-DPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть сильно нагружен, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второй катализатор проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-DOC-cDPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть сильно нагружен, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, после первого восстановительного катализатора SCR₁ с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании первого катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-SC_1b-DOC-DPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Симбиотическое использование в системе 350 обработки выхлопных газов первого катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ вместе со вторым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может способствовать исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, например, при ограниченных уровнях NO_x, что приводит к ограниченным требованиям к уровню преобразования. Это является преимуществом, например, по сравнению с вышеуказанной системой Евро VI, в которой на практике требуется катализатор проскока. Поскольку катализатор SCR, как правило, дешевле, чем катализатор SC, благодаря данному варианту осуществления стоимость изготовления может быть уменьшена путем исключения второго катализатора проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b, по меньшей мере, один из которых является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ и дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или многофункционального дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-SC_1b-DOC-cDPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. Симбиотическое использование в системе 350 обработки выхлопных газов первого катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ вместе со вторым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может способствовать исключению второго катализатора проскока SC₂ в системе 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений, например, при ограниченных уровнях NO_x, что приводит к ограниченным требованиям к уровню преобразования. Это является преимуществом, например, по сравнению с вышеуказанной системой Евро VI, в которой на практике требуется катализатор проскока. Поскольку катализатор SCR, как правило, дешевле, чем катализатор SC, благодаря данному варианту осуществления стоимость изготовления может быть уменьшена путем исключения второго катализатора проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b, по меньшей мере, один из которых является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ и дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения такого тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-SC_1b-DOC-DPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть сильно нагружен, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁ и дополнительного первого катализатора проскока SC_1b, по меньшей мере, один из которых является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-SCR₁-SC_1b-DOC-cDPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, за которым следует на выходе дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть сильно нагружен, например, за счет увеличенной дозировки второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 катализатора проскока SC₁ и дополнительного первого катализатора проскока SC_1b, по меньшей мере, один из которых является многофункциональным и, тем самым, восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования остатков присадки и который также окисляет остатки присадки (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может в данном случае использоваться в симбиозе с первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ таким образом, что активность первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков присадки, а также характеристики осаждения катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b для восстановителя составляют дополнение к функционированию первого катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₁. Комбинация указанных характеристик для первого восстановительного каталитического устройства 331, содержащего первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, означает, что во всем первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может обеспечиваться более высокий уровень преобразования. Кроме того, использование первого катализатора проскока SC₁ и дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 приводит к условиям, позволяющим избежать неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, находящихся после первого восстановительного каталитического устройства 331 в системе обработки выхлопных газов, которые могут потенциально содержать платиновые металлы.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается. Использование первого катализатора проскока SC₁ перед первым катализатором с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ приводит к хорошим возможностям выделения такого тепла.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-DOC-DPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. В данном случае также ввиду использования и первого катализатора проскока SC₁, и второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, второй катализатор проскока SC₂ может быть исключен из системы 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 лишь одного катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования присадки и который также окисляет присадку, влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор проскока SC₁ может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-DOC-cDPF-SCR₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂. В данном случае также ввиду использования и первого катализатора проскока SC₁, и второго катализатора с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, второй катализатор проскока SC₂ может быть исключен из системы 350 обработки выхлопных газов для некоторых применений. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 лишь одного катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования присадки и который также окисляет присадку, влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор проскока может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-DOC-DPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр DPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть выполнен с возможностью работы с большой нагрузкой, а именно, с относительно высокой дозировкой второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 лишь одного катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования присадки и который также окисляет присадку (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор проскока может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что также может способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В соответствии с одной конфигурацией в соответствии с изобретением, система обработки выхлопных газов имеет структуру SC₁-DOC-cDPF-SCR₂-SC₂. Иными словами, система 350 обработки выхлопных газов содержит первый катализатор проскока SC₁, за которым следует на выходе окислительный катализатор DOC, за которым следует на выходе сажевый фильтр, по меньшей мере, с частично каталитически окисляющим покрытием cDPF, за которым следует на выходе второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂, за которым следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Такая система 350 обработки выхлопных газов способствует достижению уровней выбросов для оксидов азота NO_x, близких к нулю, поскольку второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ может быть выполнен с возможностью работы с большой нагрузкой, а именно, с относительно высокой дозировкой второй присадки, поскольку за ним следует на выходе второй катализатор проскока SC₂. Использование второго катализатора проскока SC₂ приводит к дополнительному повышению производительности системы, поскольку о дополнительном проскоке может позаботиться второй катализатор проскока SC₂. Использование первого катализатора проскока SC₁ способствует снижению температуры запуска (температуры «выключения») для восстановления NO_x.

Наличие в восстановительном каталитическом устройстве 331 лишь одного катализатора проскока SC₁, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NO_x путем использования присадки и который также окисляет присадку (как описано выше), влечет за собой несколько преимуществ для системы обработки выхлопных газов. Испытания продемонстрировали, что восстановление оксидов азота NO_x при использовании первого многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 становится на удивление эффективным. Это является результатом достаточных количеств оксидов азота NO_x, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 с целью обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Иными словами, относительно достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ может использоваться для достижения весьма высокой производительности и/или весьма высокого коэффициента использования при использовании многофункционального катализатора проскока SC₁ в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор проскока может использоваться с целью выделения тепла, например, посредством окисления углеводородов НС в потоке выхлопных газов, что также может способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные на выходе последнего. При регенерации загрязненных серой компонентов количество серы, входящей в компоненты, снижается.

В перечисленных выше конфигурациях в соответствии с вариантами осуществления, как описано выше, первый восстановительный катализатор SCR₁ и первый катализатор проскока SC₁ могут состоять из комплексного блока, содержащего SCR₁ и SC₁, либо могут состоять из отдельных блоков для SCR₁ и SC₁.

Аналогичным образом, первое восстановительное каталитическое устройство и окислительный катализатор DOC могут состоять из комплексного блока, содержащего и первое восстановительное каталитическое устройство 331, и DOC, либо могут состоять из отдельных блоков для первого восстановительного каталитического устройства 331 и DOC.

Аналогичным образом, окислительный катализатор DOC и сажевый фильтр DPF/cDPF могут состоять из комплексного блока, содержащего и DOC, и DPF/cDPF, либо могут состоять из отдельных блоков для DOC и DPF/cDPF.

Аналогичным образом, второй восстановительный катализатор SCR₂ и второй катализатор проскока SC₂ могут либо состоять из комплексного блока, содержащего SCR₂ и SC₂, либо состоять из отдельных блоков для SCR₂ и SC₂.

Аналогичным образом, первое восстановительное каталитическое устройство 331 и DOC 310 могут представлять собой комплексный блок или содержать отдельные блоки.

Аналогичным образом, первый катализатор проскока SC₁ и DPF/cDPF 320 могут представлять собой, по меньшей мере, частично комплексные блоки или содержать отдельные блоки.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 обработки выхлопных газов содержит систему 370 для подачи присадки, которая содержит, по меньшей мере, один насос 373, установленный для снабжения первого 371 и второго 372 дозирующих устройств присадкой, то есть, например, аммиаком или мочевиной.

Система 370 снабжает, в соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один из первого 371 и второго 372 дозирующих устройств присадкой в жидком виде. Присадка в жидком виде может заливаться на многих заправочных станциях/бензозаправочных станциях, на которых предусматривается топливо, чтобы присадка могла доливаться, и в связи с этим может обеспечиваться оптимизированное использование двух этапов восстановления в системе обработки выхлопных газов, причем оптимизированное использование может, например, быть связано с тем, что и первое, и второе дозирующие устройства могут использоваться для дозирования при различных типах работы. Оптимизированное использование при этом, например, не ограничивается первым дозирующим устройством, используемым только при холодных запусках. Так, в настоящее время имеются уже существующие сети распределения для жидких присадок, обеспечивающие наличие присадки в тех местах, где осуществляется управление автомобилем.

Кроме того, при наличии для использования только жидкой присадки необходимо лишь, чтобы автомобиль был укомплектован дополнительным дозирующим устройством - первым дозирующим устройством 371. В связи с этим, дополнительная сложность минимизируется посредством использования только жидкой присадки. Если, например, помимо жидкой присадки используется также газообразная присадка, систему обработки выхлопных газов необходимо использовать с полной системой для подачи газообразной присадки. Кроме того, должны быть создана сеть распределения и/или логистика для подачи газообразной присадки.

Общие вторичные выбросы, например, аммиака NH₃, диоксидов азота NO₂ и/или веселящего газа N₂O системы обработки выхлопных газов при обычной работе двигателя внутреннего сгорания, то есть, не только при холодных запусках могут с помощью одного варианта осуществления настоящего изобретения быть уменьшены посредством присадки, вводимой и в первом 371, и во втором 372 дозирующих устройствах. Однако при этом предполагается, что можно обеспечивать практически непрерывную дозировку при использовании данного варианта осуществления. Благодаря использованию присадки в жидком виде присадки хватает на большее время без прерывания обслуживания, поскольку присадка в жидком виде имеется для покупки на обычных бензозаправочных станциях. В связи с этим, практически непрерывная дозировка при использовании и первого 371, и второго 372 дозирующих устройств может выполняться в течение полных интервалов нормальной эксплуатации автомобиля.

Возможность непрерывной дозировки при использовании и первого 371, и второго 372 дозирующих устройств означает, что система обработки выхлопных газов может использоваться в полную силу. Таким образом, управление системой может осуществляться таким образом, что со временем могут быть получены устойчивые и весьма высокие уровни преобразования NO_x без необходимости компенсации израсходования системой присадки. Гарантированное наличие присадки также означает, что всегда может осуществляться надежное регулирование уровня NO₂-NO₂/NO_x, иными словами, в течение полных интервалов между техническими обслуживаниями.

Использование присадки в жидком виде для дозирования с использованием и первого 371, и второго 372 дозирующих устройств означает, что сложность системы 370 сохраняется низкой, поскольку для хранения присадки может использоваться общий бак. Присадка в жидком виде может заливаться на многих заправочных станциях/бензозаправочных станциях, на которых предусматривается топливо, чтобы присадка могла доливаться, и в связи с этим может обеспечиваться оптимизированное использование двух этапов восстановления в системе обработки выхлопных газов.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 370 снабжает, по меньшей мере, одно из первого 371 и второго 372 дозирующих устройств присадкой в газообразном виде. В соответствии с одним вариантом осуществления, такая присадка может состоять из водорода Н₂.

Один пример такой системы 370 для подачи присадки схематически изображен на фиг. 3, на которой данная система содержит первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 372, которые установлены перед первым восстановительным катализатором 331 и вторым восстановительным катализатором 332 соответственно. Первое и второе дозирующие устройства 371, 372, часто состоящие из дозирующих форсунок, которые вводят присадку в поток 303 выхлопных газов и смешивают с ним такую присадку, снабжаются присадкой с помощью указанного, по меньшей мере, одного насоса 373 через трубопроводы 375 для присадки. Указанный, по меньшей мере, один насос 373 получает присадку из одного или нескольких баков 376 для присадки через один или несколько трубопроводов 377 между баком/баками 376 и указанным, по меньшей мере, одним насосом 373. Следует понимать, что присадка может быть в жидком виде и/или газообразном виде, как описано выше. В тех случаях, когда присадка в жидком виде, насос 373 является насосом для жидкости, а указанные один или несколько баков 376 являются баками для жидкости. В тех случаях, когда присадка в газообразном виде, насос 373 является насосом для газа, а указанные один или несколько баков 376 являются баками для газа. Если используются и газообразные, и жидкие присадки, устанавливаются несколько баков и насосов, причем, по меньшей мере, один бак и один насос устанавливаются для подачи жидкой присадки, и, по меньшей мере, один бак и один насос устанавливаются для подачи газообразной присадки.

В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, указанный, по меньшей мере, один насос 373 выполнен в виде общего насоса, который снабжает и первое 371, и второе 372 дозирующее устройство первой и второй присадками соответственно. В соответствии с еще одним вариантом осуществления данного изобретения, указанный, по меньшей мере, один насос выполнен в виде первого и второго насосов, которые снабжают первое 371 и второе 372 дозирующее устройство, соответственно, первой и второй присадками соответственно. Конкретное функционирование системы 370 добавления присадок хорошо описано в технологии предшествующего уровня техники, поэтому точный способ инжекции присадки в настоящем документе более подробно не описывается. Однако, как правило, температура в точке инжекции/катализаторе с SCR должна быть выше нижней пороговой температуры для исключения осадков и формирования нежелательных побочных продуктов, таких как нитрат аммония NH₄NO₃. Один из примеров значения для такой нижней пороговой температуры может составлять приблизительно 200°С. В соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения, система 370 для подачи присадки содержит устройство 374 управления дозированием, установленное для управления указанным, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, что присадка подается в поток выхлопных газов. Устройство 374 управления дозированием содержит, в соответствии с одним вариантом осуществления, первое устройство 378 управления насосом, установленное для управления указанным, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, что первая доза первой присадки подается в поток 303 выхлопных газов через первое дозирующее устройство 371. Устройство 374 управления дозированием также содержит второе устройство 379 управления насосом, установленное для управления указанным, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, что вторая доза второй присадки подается в поток 303 выхлопных газов через второе дозирующее устройство 372.

Первая и вторая присадки обычно состоят из одного и того же типа присадки, например, мочевины. Однако, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первая присадка и вторая присадка могут быть различных типов, например, мочевина и аммиак, следовательно, дозировка в каждое из первого 331 и второго 332 восстановительных каталитических устройств и соответственно этому также функционирование каждого из первого 331 и второго 332 восстановительных каталитических устройств могут быть оптимизированы также в отношении типа присадки. Если используются различные типы присадки, бак 376 содержит несколько вспомогательных баков, которые содержат различные соответствующие типы присадки. Один или несколько насосов 373 могут использоваться для подачи различных типов присадки в первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 372. Как отмечалось выше, указанные один или несколько баков и указанные один или несколько насосов применяются в соответствии с состоянием присадки, то есть, в соответствии с тем, является ли присадка газообразной или жидкой.

Управление указанными одним или несколькими насосами 373 при этом осуществляется устройством 374 управления дозированием, которое генерирует управляющие сигналы для управления подачей присадки таким образом, чтобы необходимое количество инжектировалось в поток 303 выхлопных газов с помощью первого 371 и второго 372 дозирующих устройств соответственно перед первым 331 и вторым 332 восстановительным каталитическим устройством соответственно. Более конкретно, первое устройство 378 управления насосом установлено для управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для первого дозирующего устройства 371, таким образом, что осуществляется управление подачей первой дозы в поток 303 выхлопных газов через первое дозирующее устройство 371. Второе устройство 379 управления насосом установлено для управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для второго дозирующего устройства 372, таким образом, что осуществляется управление подачей второй дозы в поток 303 выхлопных газов через второе дозирующее устройство 372.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предлагается способ обработки потока 303 выхлопных газов, который выбрасывается двигателем 301 внутреннего сгорания. Данный способ описывается в настоящем документе с помощью фиг. 4, на которой этапы способа логически вытекают из потока выхлопных газов через систему 350 обработки выхлопных газов.

На первом этапе 401 способа поток выхлопных газов поток выхлопных газов снабжается первой присадкой с помощью первого дозирующего устройства 371. На втором этапе 402 способа осуществляется восстановление оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов с помощью данной первой присадки в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, которое содержит первый катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₁ и/или, по меньшей мере, один первый многофункциональный катализатор проскока SC, установленный после первого дозирующего устройства 371. Указанный, по меньшей мере, один первый катализатор проскока SC в данном случае окисляет остаток присадки, причем такой остаток может состоять, например, из мочевины, аммиака NH₃ или изоциановой кислоты HNCO, и обеспечивает восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Необходимо отметить, что восстановление оксидов азота NO_x первым восстановительным каталитическим устройством 331 в данном документе может включать в себя частичное окисление при условии, что общая реакция представляет собой восстановление оксидов азота NO_x.

На третьем этапе 403 данного способа один или несколько неполностью окисленных соединений азота и/или углерода в потоке выхлопных газов окисляются окислительным катализатором 310.

На четвертом этапе 404 данного способа поток выхлопных газов фильтруется таким образом, что частицы сажи улавливаются и окисляются сажевым фильтром 320.

На пятом этапе 405 данного способа вторая присадка подается в поток выхлопных газов с помощью второго дозирующего устройства 372. На шестом этапе 406 данного способа осуществляется восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов с помощью, по меньшей мере, второй присадки во втором восстановительном каталитическом устройстве 332, которое может содержать второй катализатор с селективным каталитическим восстановлением SCR₂ и в некоторых конфигурациях второй катализатор проскока SC₂, установленный после второго дозирующего устройства 372. Второй катализатор проскока в данном случае окисляет избыток аммиака и/или обеспечивает дополнительное восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Необходимо отметить, что восстановление оксидов азота NO_x вторым восстановительным каталитическим устройством 332 в данном документе может включать в себя частичное окисление при условии, что общая реакция представляет собой восстановление оксидов азота NO_x.

Можно отметить, что первая температура Т1, воздействию которой подвергается первое восстановительное каталитическое устройство 331, и вторая температура Т2, воздействию которой подвергается второе восстановительное каталитическое устройство 332, чрезвычайно важны для функционирования системы 350 обработки выхлопных газов. Однако этими температурами Т1, Т2 сложно управлять, поскольку они в значительной степени зависят от того, как водитель управляет автомобилем, иными словами, первая Т1 и вторая Т2 температуры зависят от текущей работы автомобиля и входных воздействий через посредство, например, педали акселератора в автомобиле.

Способ обработки выхлопных газов и сама система 350 обработки выхлопных газов становятся значительно более эффективными, чем традиционная система (как показано на фиг. 2) благодаря тому, что первая температура Т1 для первого восстановительного каталитического устройства 331 достигает, например, во время процессов запуска более высоких значений для первой температуры Т1 быстрее и, следовательно, достигает более высокой эффективности при восстановлении оксидов азота NO_x с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением. В связи с этим, обеспечивается более эффективное восстановление оксидов азота NO_x, например, при холодных запусках и управлении дроссельной заслонкой с низких температур выхлопных газов, что дает в результате меньшее увеличение расхода топлива в таких режимах вождения. Иными словами, настоящее изобретение использует первую Т1 и вторую Т2 температуры, которыми сложно управлять, в свою пользу таким образом, что они вносят вклад в увеличение общей эффективностью системы очистки выхлопных газов.

Вышеуказанные преимущества для системы 350 обработки выхлопных газов достигаются также для способа в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр 320 содержит, по меньшей мере, частично каталитически окисляющее покрытие cDPF, причем такое каталитически окисляющее покрытие окисляет улавливаемые частицы сажи и одно или несколько неполностью окисленных соединений азота и/или углерода. Сажевый фильтр cDPF, который, по меньшей мере, частично содержит каталитического окисляющее покрытие, может также более эффективно окислять частицы сажи и одно или несколько неполностью окисленных соединений азота и/или углерода благодаря окисляющему покрытию.

Как указано выше, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, катализатор проскока SC может представлять собой многофункциональный катализатор проскока SC, который и восстанавливает оксиды азота NO_x, и окисляет остатки присадки, например, благодаря в первую очередь восстановлению оксидов азота NO_x и во вторую очередь окислению остатков присадки. Чтобы обеспечивать эти характеристики, катализатор проскока может - в соответствии с одним вариантом осуществления - содержать одно или несколько веществ, входящих в платиновые металлы, и/или одно или несколько других веществ, которые придают катализатору проскока такие же характеристики, как у группы платиновых металлов.

Такой многофункциональный катализатор проскока SC₁, входящий в первое восстановительное каталитическое устройство 331, может в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения сам представлять собой первое восстановительное каталитическое устройство 331, то есть, первое восстановительное каталитическое устройство 331 состоит только из многофункционального катализатора проскока SC₁.

Такой многофункциональный первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, входящий в первое восстановительное каталитическое устройство 331, может - в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения - составлять первое восстановительное каталитическое устройство 331 в совокупности с первым восстановительным катализатором SCR₁, то есть, первое восстановительное каталитическое устройство 331 состоит из первого восстановительного катализатора SCR₁ и многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b.

Такой многофункциональный катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, входящий в первое восстановительное каталитическое устройство 331, может - в соответствии с другим вариантом осуществления способа в соответствии с данным изобретением - использоваться новым способ по сравнению с применениями катализаторов проскока предшествующего уровня техники.

В данном новом способе для применения многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b используется то обстоятельство, что поток 303 выхлопных газов при его прохождении через первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, установленный в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, богат оксидами азота NO_x, иными словами, он содержит относительно большую долю оксидов азота NO_x, то есть, поток выхлопных газов содержит избыток содержания NO_x по сравнению с содержанием NH₃. Такая относительно большая доля оксидов азота NO_x, иными словами, избыток NO_x по сравнению с NH₃, в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 значительно превышает долю оксидов азота NO_x, иными словами, избыток NO_x по сравнению с NH₃ в потоке 303 выхлопных газов при его прохождении через второе восстановительное каталитическое устройство 332, следовательно, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 оказывает совершенно иное влияние на поток 303 выхлопных газов по сравнению со вторым катализатором проскока SC₂ во втором восстановительном каталитическом устройстве 332. Это связано с тем, что поток 303 выхлопных газов содержит значительно меньше избытка оксидов азота NO_x, иными словами, значительно меньше избытка NO_x по сравнению с NH₃ во втором восстановительном каталитическом устройстве 332, чем в первом восстановительном каталитическом устройстве 331.

Когда первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 имеет достаточный доступ к оксидам азота NO_x, иными словами, когда он имеет относительно большой избыток NO_x по сравнению с NH₃, он может при этом использоваться в качестве многофункционального катализатора проскока и для восстановления оксидов азота NO_x, и для окисления присадки, например, остатков присадки, прошедших через первый восстановительный катализатор SCR₁.

Для второго катализатора проскока SC₂ во втором восстановительном каталитическом устройстве 332 достигается по существу только окисление остатков присадки, прошедших через второй восстановительный катализатор SCR₂, поскольку в потоке 303 выхлопных газов имеются только низкие уровни оксидов азота NO_x.

Многофункциональный первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b 700 в соответствии с одним вариантом осуществления содержат, по меньшей мере, два активных слоя/пласта, расположенные, по меньшей мере, на одном стабилизирующем уровне/слое 701, который схематически иллюстрируется на фиг. 7. Необходимо отметить, что вариант осуществления, изображенный на фиг. 7, является лишь примером возможной конструкции многофункционального первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b. Многофункциональный первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может использоваться различными способами при условии, что вышеописанные реакции, которые могут, например, соответствовать уравнениям 1 и 2, достигаются многофункциональным первым катализатором проскока SC₁ и/или дополнительным первым катализатором проскока SC_1b. Кроме того, различные конструкции, помимо изображенной на фиг. 7, многофункционального первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b, которые приводят к окислению присадки и восстановлению оксидов азота NO_x, могут использоваться для многофункционального первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b.

Первый слой 702 указанных активных слоев содержит одно или несколько веществ, входящих в платиновые металлы, либо одно или несколько других веществ, которые придают катализатору проскока такие же характеристики, как у группы платиновых металлов, то есть, например, окисление аммиака. Второй слой 703 может содержать восстанавливающее NO_x покрытие, например, содержащее цеолит Cu или Fe, либо ванадий. Цеолит в данном случае активируется активным металлом, например, медью (Cu) или железом (Fe). Второй слой 703 в данном случае непосредственно соприкасается с потоком 303 выхлопных газов, который проходит через систему обработки выхлопных газов.

Многофункциональный первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения имеют относительно небольшой размер, так что пространственная скорость свыше приблизительно 50.000 в час может обеспечиваться для большинства режимов вождения. Использование ограниченного по размеру первого катализатора проскока SC₁/SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, в котором имеется достаточный доступ к оксидам азота NO_x по отношению к доступу к аммиаку, но в котором имеются ограничения в отношении объема/размера катализатора проскока SC₁/SC_1b, дает в результате несколько неожиданных преимуществ.

Во-первых, первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b может при этом использоваться в данном случае в качестве многофункционального катализатора проскока и для восстановления оксидов азота NO_x, и для окисления остатков присадки. Достаточное наличие оксидов азота NO_x в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b приводит к чрезвычайно эффективному, достаточному восстановлению оксидов азота NO_x первым катализатором проскока SC₁ и/или дополнительным первым катализатором проскока SC_1b.

Кроме того, испытания продемонстрировали, что короткое время выдержки потока 303 выхлопных газов в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b, которое вызвано тем обстоятельством, что ввиду своего относительно ограниченного размера поток выхлопных газов быстро течет за первым катализатором проскока SC₁ и/или дополнительным первым катализатором проскока SC_1b, в совокупности с чрезвычайно достаточным наличием оксидов азота NO_x приводит к чрезвычайно избирательному первому катализатору проскока SC₁ и/или дополнительному первому катализатору проскока SC_1b. Продемонстрировано, что первый катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b используются неожиданно интенсивно в этих условиях, иными словами, при коротком времени выдержки и при высоком относительном количестве оксидов азота NO_x, что приводит к чрезвычайно качественному восстановлению оксидов азота NO_x.

Иными словами, на способность первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b вносить вклад в восстановление оксидов азота NO_x и/или окисление, например, углеводородов и/или аммиака NH₃, можно влиять посредством выбора подходящего размера для первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b и/или путем добавления подходящего состава присадки, например, содержащей подходящие доли NO_x и/или NH₃.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое восстановительное каталитическое устройство 331, то есть, первый катализатор проскока SC₁ и/или первый восстановительный катализатор SCR₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b могут использоваться для окисления углеводородов НС и/или монооксида углерода СО, которое происходит естественным образом в потоке выхлопных газов. Например, углеводороды НС в потоке 303 выхлопных газов могут входить в остатки топлива от сгорания в двигателе 101 внутреннего сгорания и/или от дополнительных инжекций топлива в связи с регенерацией сажевого фильтра DPF.

Окисление углеводородов в первом восстановительном каталитическом устройстве 331 может также включать в себя, по меньшей мере, экзотермическую реакцию, то есть, реакцию, которая выделяет тепло таким образом, что в результате температура повышается для первого восстановительного каталитического устройства 331 и/или для следующих за ним компонентов, таких как сажевый фильтр DPF 320 и/или глушитель, в системе 350 обработки выхлопных газов. Такое повышение температуры может использоваться при окислении сажи в сажевом фильтре DPF 320 и/или для очистки глушителя от побочных продуктов, например, мочевины. Посредством такой, по меньшей мере, одной экзотермической реакции упрощается также окисление углеводородов НС в первом восстановительном каталитическом устройстве 331. Кроме того, слой SCR в первом катализаторе проскока SC₁ и/или дополнительном первом катализаторе проскока SC_1b может быть со временем деактивирован, например, серой, следовательно, может понадобиться тепловыделяющая экзотермическая реакция с целью обеспечения функционирования посредством регенерации первого катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b. Аналогичным образом, тепловыделяющая экзотермическая реакция может использоваться с целью обеспечения - посредством регенерации - функционирования первого избирательного восстановительного катализатора SCR₁. Как отмечалось выше, регенерация уменьшает количество серы в катализаторе/компоненте, который регенерируется.

Первый многофункциональный катализатор проскока SC₁ и/или дополнительный первый катализатор проскока SC_1b, установленный в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, также обладает способностью окисления монооксида азота NO в диоксид азота NO₂. При этом диоксид азота NO₂ подается в сажевый фильтр DPF, установленный по направлению потока, который упрощает эффективное окисление сажи в основанном на диоксиде азота окислении.

Наличие диоксида азота NO₂ после первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b также означает, что может достигаться увеличенное восстановление оксидов азота NO_x во всем втором восстановительном каталитическом устройстве 332.

Перечисленные выше характеристики и преимущества, задаваемые для первого многофункционального катализатора проскока SC₁ и/или дополнительного первого катализатора проскока SC_1b в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, могут быть выполнены с возможностью чрезвычайно качественного функционирования в системе 350 обработки выхлопных газов, как описано выше, то есть, в первом восстановительном каталитическом устройстве 331, за которым следует окислительный катализатор DOC 320, за которым следует сажевый фильтр DPF 320, за которым следует второе восстановительное каталитическое устройство 332.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, восстановление регулируется первым восстановительным каталитическим устройством 331 таким образом, что оно происходит в интервале T_red температур восстановления, который, по меньшей мере, частично отличается от интервала T_ox температур окисления, в котором происходит значительное окисление сажи в сажевом фильтре 320, T_red ≠ T_ox, так что восстановление оксидов азота NO_x в первом восстановительном каталитическом устройстве незначительно конкурирует с окислением сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, подача присадки в первое дозирующее устройство 371 и/или второе дозирующее устройство 372 увеличивается до уровня подаваемой присадки, при котором могут возникать остатки/осадки/кристаллизация. Этот уровень может, например, определяться путем сравнения с заданным пороговым значением для подачи. Использование данного варианта осуществления может тем самым приводить к образованию остатков/осадков/кристаллизации присадки.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, подача присадки в первое дозирующее устройство 371 и/или второе дозирующее устройство 372 уменьшается в тех случаях, когда образовались осадки/остатки присадки, так что от указанных осадков может отводиться тепло. Такое уменьшение может повлечь за собой полное прекращение подачи. В связи с этим, например, может допускаться более значительная величина дозы в первом положении дозирования для первого восстановительного каталитического устройства, поскольку тепло может отводиться от потенциальных осадков/осадков естественным образом наряду с выполнением в это время требований к выбросам вторым восстановительным каталитическим устройством. Уменьшение/прерывание подачи может в данном случае зависеть от измеренных в настоящий момент, моделируемых и/или расчетных условий для двигателя внутреннего сгорания и/или системы обработки выхлопных газов. Так, например, не обязательно должно устанавливаться второе восстановительное каталитическое устройство 332, чтобы справляться с прерыванием подачи через первое дозирующее устройство 371 для всех режимов работы. Исходя из вышеизложенного, интеллектуальное управление содействует менее крупной системе, которая может использоваться в тех случаях, когда она удовлетворяет требованиям, и в тех случаях, когда данная система может обеспечивать требуемую каталитическую функцию.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа, первое восстановительное каталитическое устройство 331 оптимизировано на основе характеристик, например, каталитических характеристик для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства. Кроме того, второе восстановительное каталитическое устройство 332 может быть оптимизировано на основе характеристик, например, каталитических характеристик для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства. Указанные возможности оптимизации для первого восстановительного каталитического устройства и/или второго восстановительного каталитического устройства приводят к общей эффективной очистке выхлопных газов, которая лучше отражает условия полной системы обработки выхлопных газов.

Вышеуказанные характеристики для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства могут относиться к одной или нескольким каталитическим характеристикам для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства, типу катализатора для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства, интервалу температур, в котором первое 331 и/или второе 332 восстановительное каталитическое устройство является активным, и зоне покрытия аммиака для первого 331 и/или второго 332 восстановительного каталитического устройства.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое восстановительное каталитическое устройство 331 и второе восстановительное каталитическое устройство 332, соответственно, оптимизированы на основе условий эксплуатации для первого 331 и второго 332 восстановительного каталитического устройства соответственно. Указанные условия эксплуатации могут относиться к температуре, то есть, статической температуре для первого 331 и второго 332 восстановительного каталитического устройства соответственно и/или к температурному ходу, то есть, к изменению температуры для первого 331 и второго 332 восстановительного каталитического устройства соответственно.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, осуществляется активное регулирование уменьшением, реализуемым первым восстановительным каталитическим устройством, на основе соотношения между количеством диоксида азота NO_{2_2} и количеством оксидов азота NO_{x_2}, которое достигает второго восстановительного каталитического устройства 332. Иными словами, соотношение NO_{2_2}/NO_{x_2} регулируется таким образом, что оно имеет приемлемое значение для восстановления во втором восстановительном каталитическом устройстве 332, посредством которого может достигаться более эффективное восстановление. Более подробно, в настоящем документе первое восстановительное каталитическое устройство 331 осуществляет первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1}, которое достигает первого восстановительного каталитического устройства 331. Во втором восстановительном каталитическом устройстве 332 осуществляется второе восстановление второго количества оксидов азота NO_{x_2}, достигающего второго восстановительного каталитического устройства 332, причем осуществляется адаптация соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} между количеством диоксида азота NO_{2_2} и количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающим второго восстановительного каталитического устройства 332. Такая адаптация осуществляется в настоящем документе с помощью активного регулирования первого восстановления на основе значения первого соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} с целью обеспечения соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} со значением, делающим второе восстановление более эффективным. Значение соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} может в настоящем документе состоять из измеренного значения, моделируемого значения и/или расчетного значения.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ обработки потока выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может также быть реализован в компьютерной программе, которая при исполнении в компьютере инициирует осуществление компьютером данного способа. Компьютерная программа обычно составляет часть компьютерного программного продукта 503, причем компьютерный программный продукт содержит применимый цифровой энергонезависимый/нестираемый/постоянный/длительный носитель информации, на котором хранится компьютерная программа. Упомянутый энергонезависимый/нестираемый/постоянный/длительный машиночитаемый носитель состоит из применимого запоминающего устройства, например: ПЗУ (постоянного запоминающего устройства), ППЗУ (программируемого постоянного запоминающего устройства), СППЗУ (стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства), ЭСППЗУ (электронно-стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства), устройства на жестких дисках и т.д.

На фиг. 5 схематически изображено устройство 500 управления. Устройство 500 управления содержит блок 501 вычислений, который может состоять по существу из применимого типа процессора или микрокомпьютера, например, схемы для цифровой обработки сигналов (Цифровой Обработки Сигналов-DSP) или схемы с заданной конкретной функцией (Специализированной Интегральной Схемы-ASIC). Блок 501 вычислений соединен с блоком 502 памяти, установленным в устройстве 500 управления, снабжающим вычислительное устройство 501, например, хранимым программным кодом и/или хранимыми данными, которые необходимы вычислительному устройству 501 с целью обеспечения возможности осуществления вычислений. Блок 501 вычислений также установлен для хранения промежуточных или конечных результатов вычислений в блоке 502 памяти.

Кроме того, устройство 500 управления оснащено устройствами 511, 512, 513, 514 для приема и отправки входных и выходных сигналов соответственно. Указанные входные и выходные сигналы могут содержать формы волны, импульсы или иные атрибуты, которые могут обнаруживаться как информация устройствами 511, 513 для приема входных сигналов и могут преобразовываться в сигналы, которые могут обрабатываться блоком 501 вычислений. Указанные сигналы после этого выдаются в блок 501 вычислений. Устройства 512, 514 для отправки выходных сигналов установлены для преобразования результата вычислений из блока 501 вычислений в выходные сигналы для переноса в другие части системы управления автомобиля и/или компонент(ы), для которых предназначены сигналы.

Каждое из соединений с устройствами для приема и отправки входных и выходных сигналов может состоять из одного или нескольких из кабеля; шины данных, такой как шина CAN (Локальной Сети Контроллеров), шина MOST (Передачи Данных Мультимедийных Систем) или любая иная конфигурация шины; либо беспроводного соединения.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что вышеуказанный компьютер может состоять из блока 501 вычислений и что вышеуказанная память может состоять из блока 502 памяти.

Как правило, системы управления в современных автомобилях состоят из системы шин связи, состоящей из одной или нескольких шин связи для соединения нескольких электронных управляющих устройств (ECU) - или контроллеров - и различных компонентов, установленных на автомобиле. Такая система управления может содержать большое число устройств управления, при этом ответственность за конкретную функцию может быть распределена между более чем одним устройством управления. Автомобили изображенного типа при этом часто содержат значительно больше устройств управления, чем изображено на фиг. 5, что хорошо известно специалисту в данной области техники.

Как будет ясно специалисту в данной области техники, устройство 500 управления на фиг. 5 может содержать одно или несколько из устройств управления 115 и 160 на фиг. 1, устройства 260 управления на фиг. 2, устройства 360 управления на фиг. 3 и устройства 374 управления на фиг. 3.

Настоящее изобретение в изображенном варианте осуществления реализовано в устройстве 500 управления. Однако данное изобретение может также быть реализовано полностью или частично в одном или нескольких иных устройствах управления, уже существующих в автомобиле, либо в устройстве управления, предназначенном для настоящего изобретения.

Специалисту в данной области техники будет также понятно, что вышеописанная система обработки выхлопных газов может быть модифицирована в соответствии с различными вариантами осуществления способа в соответствии с данным изобретением. Кроме того, данное изобретение относится к автомобильному транспортному средству 100, например, легковому автомобилю, грузовому автомобилю или автобусу, либо иному агрегату, содержащему, по меньшей мере, одну систему обработки выхлопных газов в соответствии с данным изобретением, например, судно или генератор напряжения/тока.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления изобретения, а относится ко всем вариантам осуществления в пределах объема прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения и включат их в себя.

Реферат

Рассматриваемая система обработки выхлопных газов содержит: первое дозирующее устройство (371), установленное для подачи первой присадки в поток выхлопных газов; первое восстановительное каталитическое устройство, установленное после упомянутого первого дозирующего устройства (371) и содержащее катализатор проскока в первую очередь для восстановления оксидов азота (NO) с помощью присадки и во вторую очередь для окисления присадки; окислительный катализатор (310), установленный после упомянутого первого восстановительного катализатора (331); сажевый фильтр (320), установленный после упомянутого окислительного катализатора (310); и второе дозирующее устройство (372), установленное после упомянутого сажевого фильтра (320) и установленное для подачи второй присадки в упомянутый поток выхлопных газов; второе восстановительное каталитическое устройство (332), установленное после упомянутого второго дозирующего устройства (372) и установленное для восстановления оксидов азота в упомянутом потоке выхлопных газов с помощью, по меньшей мере, одной из упомянутой первой и упомянутой второй присадки. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Формула