Система обработки выхлопных газов и способ обработки потока выхлопных газов - RU2677024C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение предлагает систему обработки выхлопных газов согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения и способ обработки выхлопных газов согласно преамбуле пункта 11 формулы изобретения.

Настоящее изобретение также предлагает компьютерную программу и компьютерный программный продукт, посредством которых осуществляется способ согласно настоящему изобретению.

Уровень техники

Следующее описание уровня техники представляет собой описание уровня техники в той области, к которой относится настоящее изобретение, и, таким образом, оно не обязательно описывает предшествующий уровень техники.

В связи с повышенной озабоченностью государственных органов проблемами загрязнения и качества воздуха, главным образом, на городских территориях, во многих юрисдикциях разрабатываются стандарты и правила в отношении выбросов из двигателей внутреннего сгорания.

Такие стандарты выбросов часто состоят из требований, которые определяют допустимые предельные выбросы выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания, например, транспортных средств. Например, уровни выбросов оксидов азота NO_x, углеводородов C_xH_y, монооксида углерода CO и твердых частиц ТЧ часто регулируются такими стандартами для большинства типов транспортных средств. Транспортные средства, оборудованные двигателями внутреннего сгорания, как правило, производят такие выбросы в различной степени. В данном документе настоящее изобретение будет описано, главным образом, в отношении его применения в автомобилях. Однако настоящее изобретение может использоваться практически во всех приложениях, в которых используются двигатели внутреннего сгорания, включая, например, суда, такие как морские суда или самолеты/вертолеты, причем правила и стандарты для таких приложений ограничивают выбросы из двигателей внутреннего сгорания.

В целях соблюдения этих стандартов выбросов осуществляется обработка (очистка) выхлопных газы, которые образуются в процессе сгорания в двигателе внутреннего сгорания.

Распространенный способ обработки выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания представляет собой так называемый процесс каталитической очистки, и по этой причине транспортные средства, оборудованные двигателем внутреннего сгорания, обычно включают, по меньшей мере, один катализатор. Существуют разнообразные типы катализаторов, причем различные соответствующие типы могут оказываться подходящими, например, в зависимости от принципов сгорания, режимов сгорания и/или типов горючих материалов, которые используются в транспортных средствах, и/или типов соединений, от которых должен быть очищен поток выхлопных газов. Если рассматриваются, по меньшей мере, нитрозные газы (монооксид азота, диоксид азота), которые упоминаются далее как оксиды азота NO_x, транспортные средства часто включают катализатор, причем соответствующая добавка вводится в поток выхлопных газов, образующихся в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания, в целях восстановления оксидов азота NO_x, в первую очередь, до газообразного азота и водяного пара. Этот процесс более подробно описывается ниже.

Катализаторы селективного каталитического восстановления (СКВ) представляют собой обычно используемый тип катализаторов этой реакции восстановления, в первую очередь, для грузовых транспортных средств, причем для катализаторов СКВ обычно используется аммиак NH₃ или композиция, из которой может производиться/образовываться аммиак, в качестве добавки, которая уменьшает содержание оксидов азота NO_x в выхлопных газах. Эта добавка вводится в поток выхлопных газов, образующихся в двигателе внутреннего сгорания, выше по потоку относительно катализатора. Добавка, которая вводится в катализатор, адсорбируется (содержится) в катализаторе в форме аммиака NH₃, таким образом, что посредством этой добавки может происходить окислительно-восстановительная реакция между оксидами азота NO_x в выхлопных газах и аммиаком NH₃.

Современный двигатель внутреннего сгорания представляет собой систему, в которой осуществляется согласование и взаимодействие между работой двигателя и обработкой выхлопных газов. В частности, существует корреляция между способностью системы обработки выхлопных газов восстанавливать оксиды азота NO_x и эффективностью использования топлива в двигателе внутреннего сгорания. Для двигателя внутреннего сгорания находятся во взаимной корреляции эффективность использования топлива/полная эффективность двигателя и количество производимых двигателем оксидов азота NO_x. Это означает, что для данной системы существует положительная корреляция между количеством производимых оксидов азота NO_x и эффективностью использования топлива, другими словами, двигатель, для которого допускается выброс большего количества оксидов азота NO_x, может эксплуатироваться таким образом, чтобы расходовать меньше топлива, например, посредством более оптимального выбора режима впрыскивания, что позволяет получать более высокую эффективность сгорания. Аналогичным образом, часто наблюдается отрицательная корреляция между массой производимых твердых частиц и эффективностью использования топлива, и это означает, что при увеличении массы твердых частиц в выбросах двигателя повышается расход топлива. Эта корреляция представляет собой основу широкого применения систем обработки выхлопных газов, включающих катализатор СКВ, причем задача заключается в том, чтобы оптимизировать двигатель в отношении расхода топлива и выбросов твердых частиц в направлении относительного увеличения производимого количества оксидов азота NO_x. Восстановление этих оксидов азота NO_x затем осуществляется в системе обработки выхлопных газов, которая, таким образом, может также включать катализатор СКВ. Таким образом, посредством комплексного подхода к конструкции двигателя и системы обработки выхлопных газов, согласно которому двигатель и система обработки выхлопных газов дополняют друг друга, высокая эффективность использования топлива может достигаться совместно с одновременным снижением выбросов как твердых частиц ТЧ, так и оксидов азота NO_x.

Краткое описание изобретения

Эксплуатационные характеристики системы обработки выхлопных газов можно в некоторой степени улучшить посредством увеличения объемов каталитических слоев, содержащихся в системе обработки выхлопных газов, что, в частности, уменьшает потери, связанные с неравномерным распределением потока выхлопных газов через каталитический слой. В то же время, увеличение объема каталитического слоя обеспечивает увеличение обратного давления, что может препятствовать повышению эффективности использования топлива за счет повышения степени превращения. Кроме того, увеличение объема каталитического слоя приводит к увеличению расходов. Таким образом, важно иметь возможность оптимального использования системы обработки выхлопных газов, например, за счет предотвращения чрезмерных размеров и/или посредством ограничения увеличения системы обработки выхлопных газов в отношении размера и/или производственных расходов.

Функциональность и эффективность катализаторов в целом и катализаторов восстановления в частности в значительной степени зависит от температуры над катализатором восстановления. Термин «температура над катализатором восстановления», который используется в настоящем документе, означает температуру внутри/вблизи потока выхлопных газов через катализатор восстановления. Каталитический слой приобретает эту температуру вследствие своей теплообменной способности. При низкой температуре над катализатором восстановления, как правило, оказывается неэффективным восстановление оксидов азота NO_x. Соотношение NO₂/NO_x в выхлопных газах обеспечивает определенный потенциал для увеличения каталитической активности, также и при менее высоких температурах выхлопных газов. Однако регулирование температуры над катализатором восстановления и соотношения NO₂/NO_x, как правило, оказывается затруднительным, поскольку эти параметры в значительной степени зависят от ряда факторов, например, от того, как водитель управляет транспортным средством. Например, температура над катализатором восстановления зависит от крутящего момента, требуемого от водителя и/или автоматической системы регулирования скорости, состояния участка дороги, на которой находится транспортное средство, и/или манеры вождения водителя.

Системы обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники, такие как системы, которые используют многие производители в целях соблюдения стандарта выбросов евро 6 (далее называются термином «система евро 6»), включают первый катализатор окисления, улавливающий твердые частицы фильтр дизельного двигателя и катализатор восстановления. Эти системы предшествующего уровня техники имеют проблемы, которые вызывают большая теплоемкость/тепловая инерция катализаторов/фильтров и большая теплоемкость/тепловая инерция остальных деталей системы обработки выхлопных газов, включая, например, выхлопные трубы, глушители и разнообразные соединения. Например, в случае холодного запуска, когда являются холодными как двигатель, так и система обработки выхлопных газов, и при дросселировании имеющих низкую температуру выхлопных газов, когда требуется больший крутящий момент, чем ранее, например, когда происходит переход от простого вождения в городских условиях к вождению на шоссе, или после холостого хода и отбора мощности именно большая теплоемкость/тепловая инерция улавливающего твердые частицы фильтра дизельного двигателя представляет собой основную причину того, что температура катализатора восстановления может лишь медленно увеличиваться в таких системах обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники. Таким образом, например, в случае холодного запуска и эксплуатации транспортного средства в условиях колебаний температуры и/или потока функциональность катализатора восстановления ухудшается, и соответственно, также ухудшается восстановление оксидов азота NO_x. В результате этого ухудшения может осуществляться неудовлетворительная очистка выхлопных газов, вызывая ненужный риск загрязнения окружающей среды. Кроме того, вследствие ухудшения функциональности катализатора восстановления, повышается риск несоблюдения установленных требований в отношении очистки выхлопных газов. Это ухудшение функциональности может также неблагоприятно воздействовать на расход топлива, поскольку в таком случае может потребоваться использование энергии топлива на увеличение температуры и эффективности катализатора восстановления посредством различных способов повышения температуры.

Одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы улучшить очистку выхлопных газов в системе обработки выхлопных газов и одновременно улучшить условия для достижения более высокой эффективности использования топлива.

Эта задача решается посредством системы обработки выхлопных газов в соответствии с отличительной частью пункта формулы изобретения 1. Эта задача также решается вышеупомянутым способом в соответствии с отличительной частью пункта формулы изобретения 11. Кроме того, задача решается посредством компьютерной программы и компьютерного программного продукта.

Благодаря применению настоящего изобретения достигается более эффективная термическая обработка выхлопных газов, поскольку устройство первого катализатора восстановления, расположенное выше по потоку в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, может, в некоторых режимах эксплуатации, работать при более благоприятных температурах, чем температуры устройства второго катализатора восстановления, расположенного ниже по потоку. Например, в случае холодных запусков и дросселирования от низких температур устройство первого катализатора восстановления раньше достигает температуры эксплуатации, при которой осуществляется эффективное восстановление оксидов азота NO_x. Таким образом, согласно настоящему изобретению, располагаемое тепло используется более эффективным образом в отношении энергии, и в результате этого осуществляется более быстрое и/или более эффективное восстановление оксидов азота NO_x, например, в случае холодных запусков и дросселирования от низкой температуры выхлопных газов, чем было бы возможным с применением описанных выше систем обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники.

В других определенных режимах эксплуатации, аналогичным образом, устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку, может работать при более благоприятных температурах, чем температуры устройства первого катализатора восстановления, расположенного выше по потоку.

Благодаря применению настоящего изобретения, получаются различные значения тепловой инерции для устройств первого и второго катализаторов восстановления, и это означает, что эти устройства первого и второго катализаторов восстановления могут оптимизироваться различным образом в отношении активности и селективности. Таким образом, устройства первого и второго катализаторов восстановления могут оптимизироваться с системной точки зрения, другими словами, с точки зрения отношения к функционированию всей системы обработки выхлопных газов, и, таким образом, они могут использоваться для обеспечения в целом более эффективной очистки выхлопных газов, чем очистка, которую могли бы обеспечивать отдельные оптимизированные катализаторы. Такая оптимизация устройств первого и второго катализаторов восстановления согласно настоящему изобретению может использоваться, чтобы обеспечивать эту в целом более эффективную очистку, например, в случае холодного запуска, но также в течение практически всей эксплуатации транспортного средства, поскольку в процессе нормальной эксплуатации транспортного средства часто возникают также колебания температуры и/или потока. Как упоминается выше, настоящее изобретение может также использоваться для очистки выхлопных газов в других устройствах, не представляющих собой автомобили, таких как суда различных типов, причем для этих устройств достигается в целом более эффективная очистка выхлопных газов.

Согласно настоящему изобретению, используется тепловая инерция/теплоемкость улавливающего твердые частицы фильтра в целях преимущества для эксплуатации посредством оптимизации работы обоих устройств первого и второго катализаторов восстановления на основании этой инерции. Соответственно, согласно настоящему изобретению достигается взаимодействие/согласование между устройством первого катализатора восстановления, которое оптимизируется для первой теплоемкости и первой термической функции/термического процесса, который в нем происходит, и устройством второго катализатора восстановления, которое оптимизируется для второй теплоемкости и второго термического процесса, который в нем происходит.

Кроме того, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, использование двух стадий окисления в системе обработки выхлопных газов, другими словами, использование первого катализатора окисления, расположенного выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления и улавливающего твердые частицы фильтра, или второго катализатора окисления, расположенного ниже по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, приводит к увеличению содержания монооксида азота NO в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно. Таким образом, может увеличиваться доля полного превращения оксидов азота NOx, осуществляемого по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, в котором восстановление осуществляется по пути реакции как оксида азота NO, так и диоксида азота NO₂. Увеличение доли превращения посредством быстрого СКВ означает, что увеличивается скорость реакции, в которой осуществляется превращение NO_x, и снижаются требования в отношении объем катализатора. Быстрое СКВ подробно описывается ниже.

Первый катализатор окисления, расположенный выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению. Первый катализатор окисления может производить это тепло, поскольку он предназначается, помимо прочего, чтобы окислять углеводородные соединения в потоке выхлопных газов и, таким образом, производить тепло. Согласно одному варианту осуществления, это производимое тепло может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления, или улавливающего твердые частицы фильтра в системе обработки выхлопных газов, таким образом, что может осуществляться устойчивая регенерация благодаря использованию настоящего изобретения.

Таким образом, устройство первого катализатора восстановления и/или устройство второго катализатора восстановления могут оптимизироваться на основании характеристик, например, каталитических характеристик устройства второго катализатора восстановления и/или устройства первого катализатора восстановления. Например, устройство второго катализатора восстановления может быть сконструировано/выбрано таким образом, что его каталитические характеристики при низких температурах становятся менее эффективными, и это способствует тому, что могут оптимизироваться его каталитические характеристики при высоких температурах. Если принимаются во внимание эти каталитические характеристики устройства второго катализатора восстановления, то каталитические характеристики устройства первого катализатора восстановления могут оптимизироваться таким образом, что для них не потребуется такая же эффективность при высоких температурах.

Эти возможности оптимизации устройства первого катализатора восстановления и/или устройства второго катализатора восстановления означают, что настоящее изобретение обеспечивает очистку выхлопных газов, которая является подходящей для выбросов возникающих практически при всех типах режима эксплуатации, в частности, при эксплуатации в режиме высокой изменчивости, который приводит к переменному профилю температуры и/или потока. Эксплуатация в переменном режиме может, например, включать относительно большое число запусков и торможений транспортного средства или относительно большое число наклонных участков подъема и спуска. Поскольку относительно многие транспортные средства, такие как, например, автобусы, которые часто тормозят на автобусных остановках, и/или транспортные средства, работающие в городских условиях или в холмистой местности, подвергаются такой эксплуатация в переменном режиме, настоящее изобретение предлагает важную и весьма полезную очистку выхлопных газов, которая в целом снижает выбросы из транспортных средств, на которых она осуществляется.

Таким образом, настоящее изобретение использует в качестве положительных характеристик ранее проблематичные теплоемкость и теплообмен, в первую очередь, в улавливающем твердые частицы фильтре в системе евро 6. Система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может, аналогично системе евро 6, снабжать теплом поток выхлопных газов и устройство катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку, в течение коротких периодов неполного сцепления или других случаев эксплуатации при низкой температуре, если такой эксплуатации при низкой температуре предшествовала эксплуатация при более высокой температуре. Благодаря своей тепловой инерции, улавливающий твердые частицы фильтр в данный момент оказывается теплее, чем поток выхлопных газов, и, соответственно, поток выхлопных газов может нагреваться посредством улавливающего твердые частицы фильтра.

Кроме того, эта хорошая характеристика дополняется тем, что устройство катализатора восстановления, расположенное выше по потоку, может, в частности, при эксплуатации в переменном режиме, использовать повышенную температуру, возникающую в связи с дросселированием. Таким образом, на устройство первого катализатора восстановления воздействует более высокая температура после дросселирования, чем на устройство второго катализатора восстановления. Согласно настоящему изобретению, такая повышенная температура для устройства первого катализатора восстановления используется в целях улучшения восстановления NO_x в устройстве первого катализатора восстановления. Согласно настоящему изобретению, где используются два устройства катализатора восстановления, могут использоваться обе эти положительные характеристики посредством увеличения возможности восстановления NO_x с малой тепловой инерцией; другими словами, система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению включает как превращение NO_x выше по потоку относительно большой тепловой инерции, так и превращение NO_x ниже по потоку относительно большой тепловой инерции. Таким образом, система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может в максимальной степени использовать располагаемое тепло эффективным с энергетической точки зрения способом.

Кроме того, первый и/или второй катализатор окисления также производят тепло при окислении углеводородных соединений. Согласно настоящему изобретению, это тепло может также использоваться для улучшения восстановления NO_x в устройстве первого и/или второго катализатора восстановления. Таким образом, согласно настоящему изобретению, разнообразные компоненты системы обработки выхлопных газов и соответствующие продукты очистки выхлопных газов могут использоваться для получения в целом эффективной системы обработки выхлопных газов.

Система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению имеет возможность удовлетворять требованиям, установленным стандартом выбросов евро 6. Кроме того, система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению имеет возможность удовлетворять требованиям, установленным некоторыми другими существующими и/или будущими стандартами выбросов.

Система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может быть сделана компактной, поскольку ее составляющие блоки, например, устройство катализатора восстановления, не обязательно должны иметь большой объем. Поскольку размер этих блоков сокращается до минимума согласно настоящему изобретению, обратное давление выхлопных газов может также ограничиваться, что приводит к снижению расхода топлива для транспортного средства. Каталитические характеристики в расчете на единицу объема каталитического слоя могут быть изменяться для меньшего объема каталитического слоя в целях осуществления определенной каталитической очистка. Для устройства очистки выхлопных газов, имеющего заданный размер и/или заданную внешнюю геометрию, что часто имеет место в транспортных средствах с ограниченным пространством для система обработки выхлопных газов, уменьшение объема каталитического слоя означает, что больший объем в пределах заданного размера устройства очистки выхлопных газов может использоваться для распределения, смешивания и направления потока выхлопных газов внутри устройства очистки выхлопных газов. Это означает, что обратное давление выхлопных газов может уменьшаться в случае устройства очистки выхлопных газов, имеющего заданный размер и/или заданную внешнюю геометрию, если увеличиваются эксплуатационные характеристики в расчете на единицу объема каталитического слоя. Таким образом, полный объем системы обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может уменьшаться, по меньшей мере, по сравнению с некоторыми системами предшествующего уровня техники. В качестве альтернативы, благодаря использованию настоящего изобретения, может уменьшаться обратное давление выхлопных газов.

Благодаря использованию настоящего изобретения, может также уменьшаться или устраняться необходимости рециркуляции выхлопных газов (РОГ). Уменьшение необходимости использования системы рециркуляции выхлопных газов система имеет преимущества, помимо прочего, в отношении устойчивости, сложности газообмена и выходной мощности.

В целях достижения достаточного окисления сажи на основе диоксида азота (на основе NO₂), для соотношения между оксидами азота и сажей (соотношение NO_x/сажа) в двигателе и регулирования дозировки восстановителя с помощью первого дозирующего устройства, расположенного выше по потоку в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, может потребоваться соответствие определенным критериям.

Окислительное покрытие, например, включающее драгоценный металл, которое присутствует в первом катализаторе окисления ДКО₁ и втором катализаторе окисления ДКО₂, создает условия для того, чтобы могло осуществляться достаточное окисление сажи на основе NO₂.

Таким образом, поскольку диоксид азота NO₂ образуется при окислении монооксида азота NO в катализаторе окисления, использование первого катализатора окисления ДКО₁ и второго катализатора окисления ДКО₂ обеспечивает возможность осуществления более эффективного окисления в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ, расположенном ниже по потоку. Кроме того, образование диоксида азота NO₂ означает, что соотношение между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в устройстве второго катализатора восстановления может принимать подходящее значение для эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Кроме того, катализаторы окисления обеспечивают хорошие возможности для производства тепла в процессе экзотермических реакций с углеводородами HC в потоке выхлопных газов. Таким образом, двигатель может рассматриваться в качестве внешнего инжектора, который вводит углеводороды HC в первый катализатор окисления ДКО₁ и/или второй ДКО₂, причем углеводороды HC могут использоваться для производства тепла.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, введение первой добавки регулируется посредством использования первого дозирующего устройства, на основании распределения соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в устройстве первого катализатора восстановления. Это создает преимущество того, что введение первой добавки посредством первого дозирующего устройства может в этом случае регулироваться таким образом, что поток выхлопных газов всегда имеет содержание диоксида азота NO₂, когда он достигает улавливающего твердые частицы фильтра. Таким образом, обеспечиваются хорошее окисление сажи на основе диоксида азота (на основе NO₂) в улавливающем твердые частицы фильтре и эффективное восстановление оксидов азота NO_x в устройстве первого катализатора восстановления посредством так называемого «быстрого СКВ», как подробно описывается выше/ниже.

Настоящее изобретение также имеет преимущество, заключающееся в том, что два взаимодействующих дозирующих устройства используются в сочетании для дозировки восстановителя, например, карбамида, которая производится выше по потоку относительно устройств первого и второго катализаторов восстановления и обеспечивает и упрощает смешивание и возможное испарение восстановителя, поскольку введение восстановителя разделяется между двумя физически раздельными положениями. Это уменьшает риск того, что восстановитель может осуществлять местное охлаждение системы обработки выхлопных газов, в результате чего могут потенциально образовываться отложения в точках введения восстановителя или ниже по потоку относительно этих точек.

Упрощение испарения восстановителя означает, что обратное давление выхлопных газов можно потенциально снижаться, поскольку уменьшается требование в отношении превращения NO_x на каждой стадии восстановления, таким образом, что количество восстановителя, которое должно испаряться, также уменьшается, поскольку введение восстановителя распределяется между двумя точками, в отличие от предшествующей дозировкой в одной точке. Кроме того, согласно настоящему изобретению, оказывается возможным прекращение введения в одной точке дозирования, а затем удаление с использованием тепла потенциальных отложений, которые могут образовываться. Соответственно, например, большее дозируемое количество (более высокая дозировка) может допускаться в первой точке дозирования для устройства первого катализатора восстановления, поскольку потенциальные отложения могут удаляться под действием тепла, и при этом одновременно удовлетворяются требования в отношении выбросов устройство второго катализатора восстановления в течение этого времени. Эта увеличенная/более объемная дозировка может рассматриваться как более активная дозировка, обеспечивающая дозируемое количество на уровне/выше порогового значения дозировки, при которой возникает риск образования отложений/кристаллов добавки.

Неограничительный пример может заключаться в том, что если единственное дозирующее устройство в системе евро 6 оптимизируется таким образом, что это способствует испарению и распределению восстановителя, обеспечивая превращение 98% NO_x, степень превращения NO_x двумя соответствующими устройствами катализаторов восстановления в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может уменьшаться, например, до 60% и 95%, соответственно. Количества восстановителя, которые в этом случае должны испаряться в двух соответствующих точках, уменьшаются, и распределение восстановителя не обязательно должно оптимизироваться в системе согласно настоящему изобретению, в отличие от системы евро 6. Оптимальное и однородное распределение восстановителя, которое требуется для системы евро 6, часто приводит к высокому обратному давлению выхлопных газов, поскольку усиленное испарение/смешивание должно использоваться, когда восстановитель смешивается с выхлопными газами, другими словами, с оксидами азота NO_x. Поскольку требования в отношении оптимального и однородного распределения восстановителя не являются высокими для системы согласно настоящему изобретению, существует возможность уменьшения обратного давления выхлопных газов в случае использования настоящего изобретения.

Таким образом, две точки дозирования, используемые согласно настоящему изобретению, способствуют тому, что, в целом, большее количество добавки может быть введено в поток выхлопных газов, чем в случае использования только одной точки дозирования в системе. Это означает, что могут быть обеспечены улучшенные эксплуатационные характеристики

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает устранение нагрузки в отношении смешивания и потенциального испарения. С одной стороны, дозирование в двух точках означает, что восстановитель смешивается и потенциально испаряется в двух точках, а не в единственной точке, как в системе евро 6, и, с другой стороны, дозирование в двух точках означает, что могут использоваться менее высокие степени превращения, и таким образом, дозировка с более благоприятным соотношением. Воздействие величины степени превращения и соотношения при дозировке более подробно описывается ниже.

Согласно вариантам осуществления, в которых используются добавки в жидкой форме, испарение также улучшается, когда используется система согласно настоящему изобретению. Это объясняется тем, что, с одной стороны, полный количество добавки, которое вводится в поток выхлопных газов, распределяется по двум физически раздельным точкам дозирования, и, с другой стороны, система может работать при более высокой нагрузке, чем системы, имеющие только одну точку дозирования. Система может работать при более высокой нагрузке, поскольку дозирование в той точке, где потенциально возникает остаток добавки, может, если это необходимо, уменьшаться/прекращаться в системе согласно настоящему изобретению, и при этом одновременно могут выполняться критерии в отношении полных выбросов.

Система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению также обеспечивает устойчивость в отношении ошибок дозировки количества восстановителя. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения датчик NO_x располагается между двумя дозирующими устройствами в системе обработки выхлопных газов. Это означает, что можно исправлять потенциальную ошибку дозировки в первом дозирующем устройстве в процессе введения следующей дозы с помощью второго дозирующего устройства.

Таблица 1 ниже иллюстрирует неограничительный пример степени превращения и выбросы, которые возникают в результате 10% ошибки дозировки восстановителя в случае 10 г/кВт⋅ч NO_x. В системе с единственной стадией восстановления, согласно примеру, требуется превращение 98% NO_x. Чтобы обеспечить 98% превращение NO_x в системе обработки выхлопных газов, имеющей две стадии восстановления, требуется превращение 60% NO_x для устройства первого катализатора восстановления, и требуется превращение 95% NO_x для устройства второго катализатора восстановления. Как проиллюстрировано в таблице 1, система с единственной стадией восстановления, такая как система евро 6, приводит к выбросам 1,18 г/кВт⋅ч. С другой стороны, в случае двух стадий восстановления, существующих в системе согласно настоящему изобретению, выбросы составляют 0,67 г/кВт⋅ч согласно примеру. Это значительное снижение образующихся в выбросов в системе согласно настоящему изобретению представляет собой математический результат использования двух точек дозировки/стадий восстановления, как проиллюстрировано в таблице 1. Датчик NO_x, который располагается между двумя дозирующими устройствами, обеспечивает эту возможность исправления ошибки дозировки в первом дозирующем устройстве за счет сочетания с дозировкой во втором дозирующем устройстве.

Таблица 1

Данный вариант осуществления может быть реализован при низком уровне дополнительной сложности, поскольку датчик NO_x, который уже присутствует в современной системе евро 6, может использоваться в сочетании с поправкой. Как правило, датчик NO_x находится во впуске глушителя. Поскольку устройство первого катализатора восстановления и его первая доза согласно настоящему изобретению не обязательно должны удалять все оксиды азота NO_x из потока выхлопных газов, устройство первого катализатора восстановления и его первая доза могут потенциально работать без какой-либо измеряемой информации о содержании оксидов азота NO_x выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления. Однако важно получить правильную информацию, другими словами, информацию с относительно высокой точностью о содержании оксидов азота NO_x выше по потоку относительно устройства второго катализатора восстановления, поскольку выбросы в устройстве второго катализатора восстановления должны быть сокращены до низкого уровня, часто до уровня, близкого к нулю. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, эта точка, т. е. точка, расположенная на уровне или выше по потоку относительно устройства второго катализатора восстановления, должна быть соответствующим образом оборудована датчиком NO_x. Таким образом, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, этот датчик NO_x может располагаться ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра, где также присутствует менее агрессивная среда с точки зрения химического отравления, в отличие от среды, присутствующей выше по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра.

Кроме того, адаптация/калибровка нескольких датчиков NO_x в системе обработки выхлопных газов может легко осуществляться в системе согласно настоящему изобретению, поскольку на датчики может воздействовать такой же уровень NO_x, в то время как количество выбросов может сохраняться на обоснованных уровнях в течение адаптации/калибровки. В случае системы евро 6, например, адаптация/калибровка часто приводит к тому, что уровень выбросов становится чрезмерно высоким в течение, а также частично после самой адаптации/калибровки.

Как упоминается выше, устройства первого и второго катализаторов восстановления могут оптимизироваться индивидуально и с учетом функциональности всей системы обработки выхлопных газов, и в результате этого может осуществляться в целом весьма эффективная очистка выхлопных газов. Эта индивидуальная оптимизация может также использоваться для уменьшения одного или нескольких объемов, занимаемых устройствами первого и второго катализаторов восстановления, таким образом, что получается компактная система обработки выхлопных газов.

Для неограничительного примера, в котором степень превращения NO_x, соответствующая двум соответствующим дозирующим устройствам в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению может составлять 60% или 95%, соответственно, система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению теоретически требует, чтобы полный объем устройств первого и второго катализаторов восстановления равнялся объему, требуемому для устройства катализатора восстановления в системе евро 6, в целях обеспечения степени превращения NO_x, составляющей 98% с единственным катализатором восстановления.

Однако на практике требование системы евро 6 в отношении высокой степени превращения, составляющей 98%, означает, что требуется больший объем катализатора, чем объемы катализаторов, обеспечивающие в сумме меньшие степени превращения на уровне 60% и 95%, соответственно, согласно требованию настоящего изобретения. Это возникает вследствие нелинейного взаимоотношения между объемом и степенью превращения. При высоких степенях превращения, составляющих, например, 98%, несовершенства в распределении выхлопных газов и/или восстановителя в большей степени влияют на требуемый объем катализатора. Для высокой степени превращения также требуется больший объем катализатора, поскольку в результате высокой степени превращения возникает повышенный осаждения/покрытия восстановителя на поверхности катализатора. Существует риск, заключающийся в том, что такой осажденный восстановитель может затем десорбироваться в некоторых условиях выхлопа, т. е. может возникать так называемый проскок аммиака.

Один пример влияния распределения восстановителя и влияния увеличения проскока NH₃ проиллюстрирован на фиг. 6. Фиг. 6 показывает, что соотношение, другими словами, градиент/производная для степени превращения (ось y слева) уменьшается в зависимости от стехиометрии (ось x) при высоких степенях превращения, другими словами, что кривая степени превращения выпрямляется при высоких степенях превращения, что, помимо прочего, обуславливают несовершенства в распределении выхлопных газов и/или восстановителя. Фиг. 6 также показывает, что увеличение проскока NH₃ (ось y справа) возникает при повышенных степенях превращения. При более высоких стехиометрических отношениях, чем единица (1), восстановитель добавляется в большем количестве, чем требуется теоретически, что также увеличивает риск проскока NH₃.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, также упрощается регулирование соотношение NO₂/NO_x между количеством диоксида азота NO₂ и количеством оксидов азота NO_x для второй стадии восстановления, и это означает, что система может предотвращать чрезмерно высокие значения для этого соотношения, например, предотвращать соотношение NO₂/NO_x > 50%, и что система, посредством увеличения дозировки, может увеличивать значение соотношения NO₂/NO_x, когда это значение является чрезмерно низким, например, если NO₂/NO_x < 50%. Значение соотношения NO₂/NO_x здесь может увеличиваться, например, посредством использования варианта осуществления настоящего изобретения, согласно которому уменьшается уровень оксидов азота NO_x.

Кроме того, благодаря применению настоящего изобретения, значение соотношения NO₂/NO_x для первой стадии восстановления можно регулироваться, поскольку уровень оксидов азота NO_x на первой стадии окисления регулируется посредством параметров двигателя.

Соотношение NO₂/NO_x может принимать менее высокие значения, например, после того, как система выдерживается в течение некоторого времени. Таким образом, настоящее изобретение предоставляет возможность предотвратить эту ситуацию, которая ухудшается с течением времени, и является неблагоприятной для системы, потому что в результате возникают чрезмерно низкие значения соотношения NO₂/NO_x. Таким образом, благодаря применению настоящего изобретения, уровень диоксид азота NO₂ может активно регулироваться, что становится возможным, поскольку уровень NO_x может регулироваться выше по потоку относительно каталитического окислительного покрытия, например, включающего драгоценный металл, в катализаторе окисления. Помимо преимуществ в отношении каталитических характеристик, таких как более высокая степень превращения NO_x, это регулирование соотношения NO₂/NO_x может также обеспечивать возможность, в частности, уменьшения выбросов диоксида азота NO₂, которые представляют собой весьма ядовитые и обладающие резким запахом выбросы. В результате этого могут возникать преимущества в отношении потенциального будущего введения в действие отдельного установленного требования ограничения диоксида азота NO₂ и упрощения сокращения вредных выбросов диоксида азота NO₂. Это можно рассматривать в сравнении, например, с системой евро 6, в которой на содержание диоксида азота NO₂, обеспечиваемое при очистке выхлопных газов, может не воздействовать сама система обработки выхлопных газов.

Другими словами, благодаря использованию настоящего изобретения, упрощается активное регулирование уровня диоксида азота NO₂, причем это активное регулирование может использоваться для увеличения уровня диоксида азота NO₂ в режимах вождения, для которых это является необходимым. Соответственно, может выбираться/определяться такая система обработки выхлопных газов, для которой, например, требуется в меньшем количестве драгоценный металл, и, таким образом, ее производство также становится дешевле.

Если доля полного превращения оксидов азота NO_x, которая наблюдается для пути быстрой реакции, другими словами, в случае быстрого СКВ, в котором реакция восстановление осуществляется по механизмам, включающим как оксид азота NO, так и диоксид азота NO₂, может увеличиваться посредством активного регулирования уровня диоксида азота NO₂, то требуемый объем катализатора, который описывается выше, может также уменьшаться. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов является активным в менее высоком температурном интервале восстановления Tв, чем температурный интервал окисления Tо, требуемый для окисление сажи на основе диоксида азота в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ. В качестве примера, окисление сажи на основе диоксида азота в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ может осуществляться при температурах, превышающих 275°C. В результате этого восстановление оксидов азота NO_x в устройстве первого катализатора восстановления не составляет значительной конкуренции окислению сажи в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ, поскольку они проявляют активность в пределах, по меньшей мере, частично различающихся температурных интервалов Tв ≠ Tо. Например, надлежащим образом выбранное и оптимизированное устройство первого катализатора восстановления может обеспечивать высокую степень превращение оксидов азота NO_x приблизительно при 200°C, и это означает, что данное устройство первого катализатора восстановления не обязательно должно конкурировать с характеристиками окисления сажи улавливающего твердые частицы фильтра.

Благодаря использованию настоящего изобретения, вторичные выбросы, такие как выбросы, содержащие аммиак NH₃ и/или закись азота (веселящий газ) N₂O, могут уменьшаться по отношению к данной степени превращения и/или к данному уровню NO_x. Катализатор, например, катализатор нейтрализации проскока (НП), который может использоваться на второй стадии восстановления, если выбросы в определенных юрисдикциях должны быть сокращены до очень низких уровней, может проявлять определенную селективность, например, в отношении закиси азота N₂O, и это означает, что снижение уровня NO_x посредством использования дополнительной стадии восстановления согласно настоящему изобретению также снижает образующийся в результате уровень закиси азота N₂O. Благодаря использованию настоящего изобретения образующийся в результате уровень аммиака NH₃ можно снижать аналогичным способом.

Благодаря применению настоящего изобретения, может быть достигнута более высокая эффективность использования топлива для транспортного средства, поскольку существует возможность регулирования двигателя в режиме большее эффективного использования, таким образом, что достигается более высокая эффективность двигателя. Таким образом, благодаря использованию настоящего изобретения, могут быть получены улучшенные эксплуатационные характеристики и/или уменьшенные выбросы диоксида углерода CO₂.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано более подробно на прилагаемых чертежах, на которых аналогичные условные номера используются для обозначения аналогичных деталей, и в числе которых:

фиг. 1 иллюстрирует примерное транспортное средство, для которого может использоваться настоящее изобретение,

фиг. 2 иллюстрирует традиционную систему обработки выхлопных газов,

фиг. 3 иллюстрирует систему обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению,

фиг. 4 иллюстрирует технологическую схему для способа обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению,

фиг. 5 иллюстрирует регулирующее устройство согласно настоящему изобретению,

фиг. 6 иллюстрирует, помимо прочего, соотношение между степенью превращения NO_x и проскоком NH₃,

фиг. 7 схематически иллюстрирует многофункциональный катализатор нейтрализации проскока.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1 схематически иллюстрирует примерное транспортное средство 100, включающее систему обработки выхлопных газов 150, которая может представлять собой систему обработки выхлопных газов 150 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Силовая передача включает двигатель внутреннего сгорания 101, который традиционным образом, через выходной вал 102 на двигателе внутреннего сгорания 101, обычно через маховое колесо, присоединяется к коробке передач 103 через муфту 106.

Двигатель внутреннего сгорания 101 регулируется системой регулирования двигателя посредством регулирующего устройства 115. Аналогичным образом, муфта 106 и коробка передач 103 могут регулироваться системой регулирования транспортного средства с помощью одного или нескольких соответствующих регулирующих устройств (не представленных на чертеже). Естественно, силовая передача транспортного средства может также относиться к другому типу, такому как с традиционной автоматической коробкой передача, тип с гибридной силовой передачей и т. д.

Выходной вал 107 из коробки передач 103 приводит в действие колеса 113, 114 посредством главной передачи 108, такой как, например, традиционный дифференциал, и ведущие валы 104, 105 присоединенные к главной передаче 108.

Транспортное средство 100 также включает систему обработки выхлопных газов/систему очистки выхлопных газов 150 для обработки/очистки выбросов выхлопных газов, образующихся в результате сгорания в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания 101, которая может состоять из цилиндров.

Фиг. 2 иллюстрирует систему обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники 250, которая может представлять собой пример системы евро 6, и которая присоединяется к двигатель внутреннего сгорания 201 через трубопровод выхлопных газов 202, причем выхлопные газы, которые образуются в результате сгорания, другими словами, выхлопные газы в потоке 203 показаны стрелками. Поток выхлопных газов 203 направляется в улавливающий твердые частицы фильтр дизельного двигателя (ДФЧ) 220 через дизельный катализатор окисления (ДКО) 210. В процессе сгорания в двигателе внутреннего сгорания образуются частицы сажи, и улавливающий твердые частицы фильтр 220 используется, чтобы захватывать эти частицы сажи. Здесь поток выхлопных газов 203 направляется через фильтрующую структуру, где частицы сажи захватываются из проходящего насквозь потока выхлопных газов 203 и содержатся в улавливающем твердые частицы фильтре 220.

Катализатор окисления ДКО 210 выполняет несколько функций и обычно используется, в первую очередь, чтобы окислять, в процессе обработки выхлопных газов, оставшиеся углеводороды C_xH_y (также называются HC) и монооксид углерода CO в потоке выхлопных газов 203, образуя диоксид углерода CO₂ и воду H₂O. Катализатор окисления ДКО 210 может также окислять большую долю монооксида азота NO, который присутствует в потоке выхлопных газов, до диоксида азота NO₂. Окисление монооксида азота NO до диоксида азота NO₂ имеет большое значение для окисления сажи с помощью диоксида азота в фильтре, а также имеет преимущество для потенциального последующего восстановления оксидов азота NO_x. В данном отношении, система обработки выхлопных газов 250 дополнительно включает катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ) 230, расположенный ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра ДФЧ 220. В катализаторах СКВ используется аммиак NH₃ или соединение, из которого аммиак может производиться/образовываться, например, карбамид, в качестве добавки для восстановления оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов. Однако на скорость реакции этого восстановления воздействует соотношение между монооксидом азота NO и диоксидом азота NO₂ в потоке выхлопных газов, таким образом, что на реакцию восстановления воздействует в положительном направлении предшествующее окисление NO до NO₂ в катализаторе окисления ДКО. Это условие применяется при значении молярного соотношения NO₂/NO_x, составляющего приблизительно вплоть до 50%. Для более высоких значений молярного соотношения NO₂/NO_x, другими словами, для значений, превышающих 50%, воздействие на скорость реакции осуществляется весьма неблагоприятным образом.

Как упоминается выше, для катализатора СКВ 230 требуются добавки в целях уменьшения концентрации соединений, таких как, например, оксиды азота NO_x, в потоке выхлопных газов 203. Такая добавка вводится в поток выхлопных газов выше по потоку относительно катализатора СКВ 230 (не проиллюстрировано на фиг. 2). Такая добавка часто содержит в качестве основы аммиак и/или карбамид или представляет собой вещество, из которого аммиак может выделяться или высвобождаться, и она может представлять собой, например, AdBlue™, основу которого составляет карбамид, смешанный с водой. Карбамид образует аммиак при нагревании (термолиз) и в процессе гетерогенного катализа на окисляющей поверхности (гидролиз), причем эта поверхность может представлять собой, например, диоксид титана TiO₂, в составе катализатора СКВ. Система обработки выхлопных газов может также включать отдельный катализатор гидролиза.

Кроме того, система обработки выхлопных газов 250 содержит катализатор нейтрализации проскока (НП), который предназначается, чтобы окислять избыток аммиака, который может оставаться после катализатора СКВ 230, и/или способствовать катализатору СКВ в дополнительном восстановлении NO_x. Соответственно, катализатор нейтрализации проскока НП может обеспечивать потенциал для повышения полной степени превращения/восстановления NO_x в системе.

Система обработки выхлопных газов 250 также оборудована одним или несколькими датчиками, такими как один или несколько датчиков NO_x и/или температуры 261, 262, 263, 264, в целях определения содержания оксидов азота и/или температуры в системе обработки выхлопных газов.

Система обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники, которая проиллюстрирована на фиг. 2, другими словами, система евро 6, имеет проблему, заключающуюся в том, что катализаторы представляют собой эффективные теплообменники, которые совместно с остальными компонентами системы обработки выхлопных газов, включая, например, трубопровод выхлопных газов 202, а также материалом и пространством для глушения и разнообразными соединениями имеет существенную теплоемкость/тепловую инерцию. При запусках, когда температура катализатора является ниже его оптимальной температуры эксплуатации, которая может составлять, например, приблизительно 300°C, и при дросселировании от низкой температуры выхлопных газов, которое может происходить, например, когда осуществляется переход от легкого режима городского вождения к шоссейному вождению или после холостого хода и отбора мощности, эта большая теплоемкость регулирует температуру выхлопных газов. Соответственно, на функциональность и, таким образом, эффективность восстановления воздействуют, например, оксиды азота NO_x в катализаторе СКВ 230, в результате чего может осуществляться неудовлетворительный очистка выхлопных газов системой, которая проиллюстрирована на фиг. 2. Это означает, что меньшее количество выпускаемых оксидов азота NO_x может допускаться к выходу из двигателя 101 по сравнению с тем случаем, когда очистка выхлопных газов является более эффективной, и это может привести к необходимости усложнения двигателя и/или к снижению эффективности использования топлива.

В системе обработки выхлопных газов предшествующего уровня техники существует также риск того, что относительно холодный восстановитель осуществляет местное охлаждение выхлопной трубы, и в результате этого может возникать риск образования отложений. Этот риск образования отложений ниже по потоку относительно введения увеличивается, если должно быть большим вводимое количество восстановителя.

Помимо прочего, чтобы компенсировать ограниченную доступность тепла/температуры, например, в случаях холодного запуска и эксплуатации при низкой нагрузке, может использоваться так называемое быстрое СКВ в целях регулирования восстановления таким образом, чтобы оно осуществлялось в максимально возможной степени по пути реакции, включающей как оксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. В случае быстрого СКВ в реакции используются в равных частях монооксид азота NO и диоксид азота NO₂, и это означает, что оптимальное значение молярного соотношения NO₂/NO_x составляет приблизительно 50%.

В некоторых условиях в отношении температуры катализатора и потока, т. е. для определенного времени пребывания в катализаторе (объемная скорость), существует риск того, что будет получено неблагоприятное содержание диоксида азота NO₂. В частности, существует риск того, что соотношение NO₂/NO_x превышает 50%, что может представлять собой реальную проблему для очистки выхлопных газов. Оптимизация соотношения NO₂/NO_x для вышеупомянутых режимов эксплуатации при критически низких температурах, таким образом, вызывает риск создания чрезмерно высокого содержания диоксида азота NO₂ в других режимах эксплуатации, например, при более высоких температурах. Это повышенное содержание диоксида азота NO₂ приводит к увеличению требуемого объема катализатора СКВ и/или к ограничению количества оксидов азота, которые выпускаются из двигателя, и, соответственно, к менее удовлетворительной эффективности использования топлива для транспортного средства. Кроме того, существует риск того, что повышенное содержание диоксида азота NO₂ также приводит к выбросам веселящего газа N₂O. Эти риски неблагоприятного содержания диоксида азота NO₂ возникают также вследствие старения системы. Например, соотношение NO₂/NO_x может принимать менее высокие значения, когда система подвергается старению, и в результате этого для компенсации старения катализатор должен использоваться в условиях, которые приводят к чрезмерно высокому соотношению NO₂/NO_x в состоянии отсутствия старения.

Неудовлетворительное регулирование устойчивости в отношении ошибок дозировки количества восстановителя и/или неудовлетворительное регулирование устойчивости в отношении ошибок датчиков может также представлять собой проблему для системы обработки выхлопных газов при высоких степенях превращения NO_x.

Согласно решению предшествующего уровня техники, которое описывается в патентной заявке США № 2005/0069476, предлагается, что систему обработки выхлопных газов должны составлять непосредственно присоединенный катализатор СКВ (нпСКВ), который должен присоединяться вблизи, на расстоянии менее одного метра от выпуска выхлопных газов двигателя или турбины, после которого следует система СКВТ, расположенная ниже по потоку. Система СКВТ (SCRT®) определяется авторами патентной заявки США № 2005/0069476 как система предшествующего уровня техники, которая включает в направлении потока выхлопных газов катализатор ДКО, фильтр ДФЧ, дозирующее карбамид устройство и катализатор СКВ. Таким образом, систему обработки выхлопных газов, которая описывается в патентной заявке США № 2005/0069476, составляют отдельные компоненты, расположенные последовательно в направлении потока выхлопных газов в таком порядке: непосредственно присоединенный катализатор нпСКВ, катализатор ДКО, фильтр ДФЧ и катализатор СКВ (нпСКВ-ДКО-ДФЧ-СКВ).

Согласно решению, описанному в патентной заявке США № 2005/0069476, непосредственно присоединенный катализатор нпСКВ должен быть установлен вблизи двигателя и/или турбины в целях сокращения до минимума воздействия теплоемкости/тепловой инерции выхлопной трубы и/или системы обработки выхлопных газов, поскольку такая теплоемкость/тепловая инерция ухудшает характеристики очистки выхлопных газов системой обработки выхлопных газов. Тем не менее, существует риск того, что решение, описанное в патентной заявке США № 2005/0069476, может вызывать проблемы ухудшения эксплуатационных характеристик, поскольку ни непосредственно присоединенный катализатор нпСКВ, ни последующий катализатор СКВ не является оптимизированным для совместной очистки выхлопных газов. Последующий катализатор СКВ, описанный в патентной заявке США № 2005/0069476, представляет собой такой же катализатор, который ранее использовался в системе СКВТ, и это означает, что этот последующий катализатор СКВ может становиться чрезмерно дорогостоящим, а также неоптимальным для совместной очистки выхлопных газов с нпСКВ.

Согласно патентной заявке США № 2005/0069476, непосредственно присоединенный катализатор нпСКВ дополнительно устанавливается в системе обработки выхлопных газов в целях решения проблем, связанных с холодным запуском, что приводит к дорогостоящему решению, сосредоточенному исключительно на холодном запуске.

Эти проблемы системы, описанной в патентной заявке США № 2005/0069476, решаются, по меньшей мере, частично благодаря настоящему изобретению.

Фиг. 3 схематически иллюстрирует систему обработки выхлопных газов 350, которая присоединяется через выхлопную трубу 302 к двигателю внутреннего сгорания 301. Выхлопные газы, которые образуются в процессе сгорания в двигателе 301 и составляют поток 303 выхлопных газов, обозначенный стрелками, направляются в первый катализатор окисления ДКО₁ 311, который предназначается, чтобы окислять азотистые соединения, углеродные соединения и/или углеводородные соединения в потоке 303 выхлопных газов в системе обработки выхлопных газов 350. В результате окисления в первом катализаторе окисления ДКО₁ 311 часть монооксида азота NO в потоке 303 выхлопных газов окисляется до диоксида азота NO2. Первое дозирующее устройство 371, которое располагается ниже по потоку относительно первого катализатора окисления ДКО₁ 311, предназначается для введения первой добавки в поток 303 выхлопных газов. Устройство 331 первого катализатора восстановления располагается ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства 371. Устройство 331 первого катализатора восстановления предназначается для восстановления азотов NO_x в потоке 303 выхлопных газов посредством использования первой добавки, которую вводит в поток выхлопных газов первое дозирующее устройство 371, и включает, по меньшей мере, один катализатор нейтрализации проскока НП, который предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов. Более конкретно, в устройстве первого катализатора восстановления 371 используется добавка, например, аммиак NH₃ или карбамид, из которого может производиться/образовываться/высвобождаться аммиак для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Эта добавка может представлять собой, например, раствор AdBlue™.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, первый катализатор гидролиза, который может составлять практически любое подходящее для гидролиза покрытие, и/или первый смеситель, может располагаться в сочетании с первым дозирующим устройством 371. Первый катализатор гидролиза и/или первый смеситель, затем используется для увеличения скорости разложения карбамида с образованием аммиака и/или для смешивания добавки с выхлопными газами, и/или для испарения добавки.

Повышенное содержание диоксида азота NO₂ в потоке 303 выхлопных газов, которое получается с использованием первого катализатора окисления, расположенного выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления ДКО₁ 311, означает, что большая доля полной степени превращения оксидов азота NO_x осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, когда восстановление осуществляется по пути реакции, включающей как оксид азота, так и диоксид азота NO₂.

Первый катализатор окисления, расположенный выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, также производит тепло в процессе окисления возможных углеводородных соединений в потоке выхлопных газов, и это означает, что данное тепло может использоваться, например, для оптимизации восстановления NO_x.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, упрощается регулирование соотношения NO₂/NO_x, между количеством диоксида азота NO₂ и количеством оксидов азота NO_x для первой стадии восстановления путем регулирования средствами двигателя и/или системы сгорания уровня/количества оксидов азота NO_x, достигающих первого катализатора окисления. Другими словами, если это необходимо, осуществляется регулирование соотношения NO_{2_1}/NO_{x_1}, между первым количеством диоксида азота NO_{2_1} и первым количеством оксидов азота NO_{x_1}, достигающим устройства 331 первого катализатора восстановления. Это регулирование осуществляется путем активное регулирования средствами двигателя и/или системы сгорания количества оксидов азота NO_{x_ДКО1}, которые выпускаются из двигателя и после этого достигают первого катализатора 311 окисления. Косвенно активное регулирование влияет также на первое количества оксидов азота NO_{x_1}, достигающих устройства 331 первого катализатора восстановления, поскольку уровень первого количества оксидов азота NO_{x_1} зависит от количества оксидов азота NO_{x_ДКО1}, выпускаемых из двигателя.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, упрощается также регулирование соотношения NO₂/NO_x между количеством диоксида азота NO₂ и количеством оксидов азота NO_x, для второй стадии восстановления посредством регулирования дозировки добавки в устройстве первого катализатора восстановления.

Система обработки выхлопных газов 350 согласно настоящему изобретению включает второй катализатор окисления ДКО₂ 312, расположенный ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления. Второй катализатор окисления ДКО₂ 312 предназначается, чтобы окислять одно или несколько соединений, представляющих собой оксид азота NO и не полностью окисленные углеродные соединения в потоке 303 выхлопных газов.

Система обработки выхлопных газов 350 включает улавливающий твердые частицы фильтр 320, расположенный ниже по потоку относительно второго катализатора окисления ДКО₂ 312, который предназначается для захвата и окисления частиц сажи. Здесь поток 303 выхлопных газов направляется через фильтрующую структуру улавливающего твердые частицы фильтра, причем частицы сажи захватываются фильтрующей структуре из проходящего насквозь потока 303 выхлопных газов, а затем удерживаются и окисляются в улавливающем твердые частицы фильтре.

Первый катализатор окисления ДКО₁ 311 и/или второй катализатор окисления ДКО₂ 312 является, по меньшей мере, частично покрытым каталитическим окисляющим покрытием, причем в этом окисляющем покрытии может содержаться, по меньшей мере, один благородный металл, например, платина. Таким образом, использование первого 311 и второго 312 катализатора окисления приводит к окислению монооксид азота NO до диоксида азота NO₂, и это означает, что может осуществляться более эффективное окисление сажи в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ, расположенном ниже по потоку. Кроме того, полученный диоксид азота NO₂ обеспечивает подходящие значения соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в устройстве второго катализатора восстановления, что, в свою очередь, приводит к эффективному восстановлению оксидов азота NO_x в устройстве 332 второго катализатора восстановления. Кроме того, первый 311 и/или второй 312 катализатор окисления могут производить тепло в процессе экзотермической реакции с углеводородами HC в потоке выхлопных газов.

Согласно одному варианту осуществления, система обработки выхлопных газов 350 может включать, по меньшей мере, один внешний инжектор, вводящий углеводороды HC в первый 311 и второй 312 катализатор окисления и/или пДФЧ.

В этом случае двигатель может также рассматриваться в качестве инжектора, который вводит углеводороды HC в первый 311 и второй 312 катализатор окисления и/или пДФЧ, и при этом углеводороды HC могут использоваться для производства тепла.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, улавливающий твердые частицы фильтр 320 представляет собой улавливающий твердые частицы фильтр дизельного двигателя (ДФЧ), такой как фильтр, описанный выше для системы предшествующего уровня техники, которая проиллюстрирована на фиг. 2. Таким образом, этот фильтр используется, чтобы захватывать, содержать и окислять частицы сажи из потока 303 выхлопных газов.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, улавливающий твердые частицы фильтр 320 представляет собой улавливающий твердые частицы фильтр, который является, по меньшей мере, частично покрытым каталитическим окислительным покрытием, причем в таком окислительном покрытии может содержаться, по меньшей мере, один драгоценный металл. Другими словами, улавливающий твердые частицы фильтр 320 могут, по меньшей мере, частично покрывать один или несколько драгоценных металлов, например, платина. Улавливающий твердые частицы фильтр пДФЧ, который включает окислительное покрытие, может обеспечивать более устойчивые соотношения для содержания диоксида азота NO₂ в устройстве 332 второго катализатора восстановления. Кроме того, использование улавливающего твердые частицы фильтра пДФЧ, включающего окислительное покрытие, позволяет регулировать соотношение NO₂/NO_x, то есть содержание NO₂.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, покрытие фильтра находится на передней части фильтра, другими словами, на стороне впуска фильтра. Оно может также представлять собой покрытие, содержащее, например, один или несколько драгоценных металлов, которое находится на той стороне фильтра, где в фильтр поступает поток выхлопных газов.

Система согласно настоящему изобретению позволяет очищать фильтр от сажи посредством пассивной регенерации на основе NO₂. Однако в сочетании с настоящим изобретением может также преимущественно использоваться активная регенерация фильтра, другими словами, регенерация, которая инициируется посредством введения топлива выше по потоку относительно фильтра, например, с помощью использования инжектора. В случае активной регенерации система обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению имеет одно преимущество, заключающееся в том, что устройство первого катализатора восстановления может самостоятельно обеспечивать определенную степень превращения NO_x, в то время как, благодаря регенерации, на устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно фильтра, воздействует такая высокий температура, что оказывается затруднительным обеспечение высокой степени превращения.

При использовании системы введения двигателя для регенерации улавливающего твердые частицы фильтра ДФЧ устройство первого катализатора восстановления будет, по меньшей мере, частично содействовать первому 311 и/или второму 312 катализатору окисления в частичном окислении топлива, в первую очередь, до монооксида углерода CO. Таким образом, упрощается регенерация улавливающего твердые частицы фильтра ДФЧ или другого компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство первого катализатора восстановления, поскольку устройство первого 311 и/или второго 312 катализатора окисления может использоваться для производства необходимого тепла.

Кроме того, благодаря окислительному покрытию, улавливающий твердые частицы фильтр 320, который, по меньшей мере, частично включает каталитическое окислительное покрытие, можно более эффективно окислять частицы сажи, а также одно или несколько не полностью окисленных азотистых и/или углеродных соединений.

Расположенная ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра 320 система обработки выхлопных газов 350 оборудована вторым дозирующим устройством 372, которое предназначается для введения второй добавки в поток 303 выхлопных газов, причем такая вторая добавка включает аммиак NH₃ или другое вещество, например, AdBlue™, из которого может производиться/образовываться/высвобождаться аммиак, как описывается выше. Здесь вторая добавка может представлять собой такую же добавку, как вышеупомянутая первая добавка, другими словами, первая и вторая добавки могут относиться к одному типу и могут даже поступать из одного резервуара. Кроме того, первая и вторая добавки могут относиться к различным типам и могут поступать из различных резервуаров.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, второй катализатор гидролиза и/или второй смеситель может также устанавливаться в сочетании со вторым дозирующим устройством 372. По своим функциям и вариантам осуществления второй катализатор гидролиза и/или второй смеситель соответствуют тому, что описывается выше для первого катализатора гидролиза и первого смесителя.

Система обработки выхлопных газов 350 также включает устройство 332 второго катализатора восстановления, которое располагается ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства 372. Устройство 332 второго катализатора восстановления предназначается для восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов посредством использования второй добавки и, если первая добавка остается в потоке 303 выхлопных газов, когда он достигает устройства 332 второго катализатора восстановления, также посредством использования первой добавки.

Система обработки выхлопных газов 350 может быть также оборудована одним или несколькими датчиками, такими как один или несколько датчиков NO_x 361, 363, 364, 365, и/или один или несколько датчиков температуры 362, 363, 365, которые предназначаются для определения концентрации NO_x и температуры в системе обработки выхлопных газов 350, соответственно. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, может обеспечиваться устойчивость в отношении ошибок во вводимых дозах восстановителя посредством, причем датчик NO_x 363 располагается между двумя дозирующими устройствами 371, 372 и предпочтительно между улавливающим твердые частицы фильтром 320 и вторым дозирующим устройством 372 в системе обработки выхлопных газов 350. Это делает возможным, посредством второго дозирующего устройства 372 исправление потенциальной ошибки дозировки, которая создает непрогнозируемые уровни выбросов ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства 371 и/или улавливающего твердые частицы фильтра 320.

Такое расположение датчика NO_x 363 между двумя дозирующими устройствами 371, 372 и предпочтительно между улавливающим твердые частицы фильтром ДФЧ 320 и вторым дозирующим устройством 372 также делает возможным исправление количества добавки, которое вводится вторым дозирующим устройством 372, в отношении оксидов азота NO_x, которые могут образовываться над первым 311 и/или вторым 312 катализатором окисления за счет избыточного остатка добавки в результате дозировки, осуществляемой первым дозирующим устройством 371.

Датчик NO_x 364, расположенный ниже по потоку относительно устройства 332 второго катализатора восстановления может использоваться в целях обратной связи для дозировки добавки.

Посредством использования системы обработки выхлопных газов 350, которая проиллюстрирована на фиг. 3, могут одновременно оптимизироваться устройство 331 первого катализатора восстановления и устройство 332 второго катализатора восстановления в отношении выбора характеристик катализатора для восстановления оксидов азота NO_x и/или в отношении объемов первого 331 и второго 332 устройств катализаторов восстановления, соответственно. Согласно настоящему изобретению, улавливающий твердые частицы фильтр 320 используется для улучшения функционирования, принимая во внимание воздействие его теплоемкости на температуру 332 второго катализатора восстановления.

Принимая во внимание тепловую инерцию улавливающего твердые частицы фильтра 320, устройство 331 первого катализатора восстановления и устройство 332 второго катализатора восстановления, соответственно, могут оптимизироваться в отношении функции при конкретной температуре, которая будет воздействовать на каждое устройство. Поскольку оптимизированные первое 331 и второе 332 устройства катализаторов восстановления предназначаются, чтобы очищать выхлопные газы во взаимодействии друг с другом, согласно настоящему изобретению, система обработки выхлопных газов 350, или, по меньшей мере, некоторые из ее компонентов могут быть сделаны компактными. Поскольку пространство, выделенное для системы обработки выхлопных газов 350, например, в транспортном средстве, является ограниченным, обеспечивается огромное преимущество посредством изготовления компактной системы обработки выхлопных газов за счет высокого уровня эффективности использования катализаторов согласно настоящему изобретению. Такой высокий уровень эффективности использования и связанное с ним уменьшение требуемого объема также обеспечивают возможность уменьшения обратного давления и, соответственно, также снижения расхода топлива.

Согласно настоящему изобретению, предлагается система обработки выхлопных газов 350, которая эффективно уменьшает количество оксидов азота NO_x в потоке выхлопных газов практически во всех режимах вождения, включая, в частности, холодный запуск и дросселирование, другими словами, увеличение требуемого крутящего момента, от низкой температуры выхлопных газов и снижения нагрузки, другими словами, от сокращения требуемого крутящего момента. Таким образом, система обработки выхлопных газов 350 согласно настоящему изобретению является подходящей практически во всех режимах вождения, в которых возникает профиль переменной температуры в процессе обработки выхлопных газов. Один пример такого режима вождения может представлять собой вождение в городских условиях, включающее многочисленные запуски и торможения.

Проблемы предшествующего уровня техники, которые связаны с чрезмерно высоким содержанием диоксида азота NO₂, могут быть решены, по меньшей мере, частично благодаря использованию настоящего изобретения, поскольку в системе обработки выхлопных газов 350 присутствуют два устройства катализаторов восстановления 371, 372. Проблема может быть решена посредством сочетания настоящего изобретения со знанием того, что количество оксидов азота NO_x определяет, насколько большим является содержание диоксида азота NO₂, получаемое ниже по потоку относительно фильтра/каталитического слоя, на который нанесено каталитическое окислительное покрытие, другими словами, что количество оксидов азота NO_x может использоваться для регулирования значения соотношения NO₂/NO_x. Посредством восстановления оксидов азота NO_x в устройстве первого катализатора восстановления 371 в процессе работы при низкой температуре требование, определяющее заданное соотношение между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в выхлопных газах достигающих устройства второго катализатора восстановления 372, может быть выполнено за счет меньшего и, таким образом, имеющего меньшую стоимость количества окислительного покрытия между первым 331 и вторым 332 устройствами катализаторов восстановления, другими словами, на втором катализаторе окисления ДКО₂ и/или на улавливающем твердые частицы фильтре пДФЧ.

Согласно одному варианту осуществления, устройство 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов 350 проявляет активность в менее высоком температурном интервале восстановления Tв, чем температурный интервал окисления Tо, в котором осуществляется активное окисление сажи на основе диоксида азота, другими словами, окисление не полностью окисленных углеродных соединений в улавливающем твердые частицы фильтре 320. Другими словами, температура, при которой осуществляется так называемый «запуск» для окисления сажи в улавливающем твердые частицы фильтре 320, является выше, чем температура запуска для восстановления оксидов азота NO_x в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Соответственно, восстановление оксидов азота NO_x в устройстве 331 первого катализатора восстановления не обязательно должно конкурировать с окислением сажи в улавливающем твердые частицы фильтре 320, поскольку они проявляют активность в пределах, по меньшей мере, частично различающихся температурных интервалов; Tв ≠ Tо.

Для системы обработки выхлопных газов иногда требуется, чтобы двигатель, который производит тепло для системы обработки выхлопных газов, имел способность проявлять достаточную эффективность в отношении очистки выхлопных газов. Тогда это производство тепла осуществляется за счет эффективности двигателя в отношении расхода топлива, который уменьшается. Одна из преимущественных характеристик системы обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению заключается в том, что устройство первого катализатора восстановления, расположенное выше по потоку относительно фильтра и катализатора 311 окисления, может реагировать быстрее для такого производства тепла, чем было бы возможным, например, в случае системы евро 6. Таким образом, благодаря использованию настоящего изобретения, суммарный расход топлива уменьшается.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, двигатель регулируется таким образом, что он производит тепло в таком количестве, что заставляет устройство первого катализатора восстановления приобретать определенные заданные температурные/эксплуатационные характеристики. Таким образом, может осуществляться эффективная очистка выхлопных газов, поскольку устройство первого катализатора восстановления может работать при благоприятной температуре, и при этом предотвращается необязательное нагревание, и, таким образом, неэффективное использование топлива.

В отличие от вышеупомянутых решений предшествующего уровня техники, устройство 331 первого катализатора восстановления согласно настоящему изобретению не обязательно должны быть непосредственно присоединены к двигателю и/или турбине. Тот факт, что устройство 331 первого катализатора восстановления согласно настоящему изобретению может быть установлено на большом расстоянии от двигателя и/или турбины и, например, может располагаться в глушителе, имеет преимущество, заключающееся в том, что может быть обеспечено большее расстояние для смешивания добавки в потоке выхлопных газов между двигателем и/или турбиной и устройством 331 первого катализатора восстановления. Это означает, что для устройства 331 первого катализатора восстановления достигается улучшенная эффективность использования. При этом, благодаря настоящему изобретению, достигаются многочисленные преимущества, которые упоминаются в настоящем документе в связи с потенциальным восстановлением оксидов азота NO_x как выше по потоку, так и ниже по потоку относительно термически инертного фильтра.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения может быть связано с тем, что первый катализатор окисления ДКО₁ 311 и устройство 332 второго катализатора восстановления находятся/помещаются в термически различных положениях. В результате этого получается, например, что при дросселировании первый катализатор окисления ДКО₁ 311 и устройство 331 первого катализатора восстановления обеспечивают более высокую температуру выхлопных газов, прежде чем устройство 332 второго катализатора восстановления приобретает повышенную температуру. Тогда устройство 331 первого катализатора восстановления обеспечивает, как упоминается выше, возможное восстановление оксидов азота NO_x перед устройством 332 второго катализатора восстановления. Кроме того, схема/конфигурация системы обработки выхлопных газов 350 также означает, что устройство 332 второго катализатора восстановления имеет повышенные возможности осуществления восстановления по механизму быстрого СКВ, поскольку первый катализатор окисления ДКО₁ 311 может раньше начинать превращение монооксида азота NO в диоксид азота NO₂. В случае критического дросселирования, когда наблюдается недостаток имеющих высокую температуру выхлопных газов, благодаря использованию настоящего изобретения, получаются более благоприятные условия для устройства первого и/или второго катализатора восстановления посредством более благоприятного соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x, чем было бы в том случае, когда первый катализатор окисления ДКО₁ 311 отсутствует в системе обработки выхлопных газов 350.

Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения, устройство 331 первого катализатора восстановления составляет один из следующих катализаторов:

- первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП1 предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления остатка добавки, причем данный остаток могут составлять, например, карбамид, аммиак NH₃ или изоциановая кислота HNCO в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления остатка добавки, причем данный остаток могут составлять, например, карбамид, аммиак NH₃ или изоциановая кислота HNCO в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, который предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления остатка добавки, причем данный остаток могут составлять, например, карбамид, аммиак NH₃ или изоциановая кислота HNCO в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ предназначается, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b предназначаются, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b предназначаются, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов;

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b предназначаются, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов; и

- первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, с которым интегрируется расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, причем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b предназначаются, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке 303 выхлопных газов.

Согласно различным вариантам осуществления, устройство 332 второго катализатора восстановления составляет один из следующих катализаторов:

- второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂;

- второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂ с которым интегрируется расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂, причем второй катализатор нейтрализации проскока НП₂ предназначается, чтобы окислять остаток добавки, и/или содействовать СКВ₂ в целях дополнительного восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов; и

- второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный второй катализатор нейтрализации проскока НП₂, причем второй катализатор нейтрализации проскока НП₂ предназначается, чтобы окислять остаток добавки, и/или содействовать СКВ₂ в целях дополнительного восстановления оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов.

В настоящем документе, термин «катализатор нейтрализации проскока» (НП) используется для описания катализатора, который предназначается, чтобы окислять добавку в потоке 303 выхлопных газов, и который должен иметь способность восстановления остатков оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Более конкретно, такой катализатор нейтрализации проскока НП предназначается, чтобы, в первую очередь, восстанавливать оксиды азота NO_x и, во вторую очередь, окислять добавку. Другими словами, катализатор нейтрализации проскока НП может нейтрализовать проскок остатков добавки и оксидов азота NO_x.

Это можно также описать как катализатор нейтрализации проскока НП, который представляет собой модифицированный катализатор нейтрализации проскока аммиака (НПА), который также предназначается, чтобы восстанавливать оксиды азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов, причем он представляет собой общий катализатор нейтрализации проскока НП, который нейтрализует проскок нескольких типов, и это означает, что он одновременно нейтрализует проскок добавок и оксидов азота NO_x. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, следующие реакции могут, например, осуществляться в многофункциональном катализаторе нейтрализации проскока НП, который одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x и окисляет добавку:

NH₃+O₂ → N₂+H₂O (уравнение 1)

и

NO_x+NH₃ → N₂+H₂O (уравнение 2)

Здесь реакция согласно уравнению 1 приводит к окислению добавки, например, остатков добавки, содержащей аммиак. Реакция согласно уравнению 2 приводит к восстановлению оксидов азота NO_x.

Соответственно, здесь могут окисляться добавка, а также остаток аммиака NH₃, изоциановая кислота HNCO, карбамид или аналогичное вещество. Эти остатки добавки, включая аммиак NH₃, HNCO, карбамид или аналогичное вещество, могут здесь также использоваться для восстановления оксидов азота NO_x.

Чтобы получились эти характеристики, другими словами, чтобы получился многофункциональный катализатор нейтрализации проскока, катализатор нейтрализации проскока может, согласно одному варианту осуществления, содержать одно или несколько веществ, представляющих собой платиновые металлы (металлы платиновой группы или МП;), другими словами, один или несколько металлов, таких как иридий, осмий, палладий, платина, родий и рутений. Катализатор нейтрализации проскока может также содержать одно или несколько других веществ, которые придают катализатору нейтрализации проскока такие же характеристики, как металлы платиновой группы. Катализатор нейтрализации проскока может также содержать восстанавливающее NO_x покрытие, причем данное покрытие может содержать, например, модифицированный Cu или Fe цеолит или ванадий. Здесь цеолит может активироваться активным металлом, таким как, например, медь (Cu) или железо (Fe).

Как для первого 331, так и для второго 332 устройства катализатора восстановления его каталитические характеристики могут выбираться на основании условий, которые воздействуют или будут воздействовать на эти устройства. Кроме того, каталитические характеристики как первого 331, так и второго 332 устройства катализатора восстановления могут быть приспособлены таким образом, чтобы они могли обеспечивать эксплуатацию устройств во взаимодействии друг с другом. Первое 331 и второе 332 устройство катализатора восстановления могут также содержать один или несколько материалов, обеспечивающих каталитические характеристики. Например, переходные металлы, такие как ванадий и/или вольфрам, могут использоваться, например, в катализаторе, содержащем V₂O₅/WO₃/TiO₂. Металлы, такие как железо и/или медь, могут также содержаться в первом 331 и/или втором 332 устройстве катализатора восстановления, например, в катализаторе на основе цеолита.

Система обработки выхлопных газов 350, которая схематически проиллюстрирована на фиг. 3, может, согласно различным вариантам осуществления, соответственно, иметь ряд различных структур/конфигураций, которые могут быть такими, как кратко описано ниже, причем соответствующие блоки СКВ₁, СКВ₂, ДКО₁, ДКО₂, ДФЧ, пДФЧ, НП₁, НП₂ имеют соответствующий характеристики, которые описываются во всем настоящем документе. Каталитическое окислительное покрытие первого ДКО₁ 311 и/или второго ДКО₂ 312 катализаторов окисления может быть приспособлено, согласно своим характеристикам, чтобы, с одной стороны, окислять оксид азота NO и, с другой стороны, окислять не полностью окисленные углеродные соединения. Не полностью окисленные углеродные соединения могут представлять собой, например, остатки топлива, выходящие из инжекторной системы двигателя.

Согласно одной конфигурации настоящего изобретения, система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-СКВ₁-НП₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Как упоминается выше, использование как первого селективного каталитического катализатора восстановления СКВ₁, так и второго селективного каталитического катализатора восстановления СКВ₂ в системе обработки выхлопных газов 350 способствует исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для некоторых приложений, что уменьшает расходы на производство транспортного средства. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует повышению нагрузки и, таким образом, улучшению использования первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, а также это способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки, и который также окисляет остатки добавки (как описано выше) в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановление оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, обеспечивает условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, которое происходит в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x первым многофункциональным катализатором нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 после первого катализатора восстановления СКВ₁ в целях осуществления эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенный ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, проходящего по пути быстрой реакции, другими словами, по пути быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-СКВ₁-НП₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Как упоминается выше, когда одновременно используются первый каталитически селективный катализатор восстановления СКВ₁ и второй каталитически селективный катализатор восстановления СКВ₂ в системе обработки выхлопных газов 350, это способствует исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для некоторых приложений, что сокращает расходы на производство транспортного средства. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует повышению нагрузки и, таким образом, улучшает использование первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, а также способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ присутствия в системе обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки, и который также окисляет остатки добавки (как описано выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатор нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления обеспечивает, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 после первого катализатора восстановления СКВ₁в целях обеспечения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-СКВ₁-НП₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может работать более эффективно, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ также способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x, и в результате этого может также увеличиваться нагрузка, и, таким образом, улучшаться эффективность использования первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки и который также окисляет остатки добавки (как описывается выше) в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NOx и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 после первого катализатора восстановления СКВ₁ в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-СКВ₁-НП₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может работать более эффективно, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ также способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x, и в результате этого может также увеличиваться нагрузка и, таким образом, улучшаться эффективность использования первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки и который также окисляет остатки добавки (как описывается выше) в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 после первого катализатора восстановления СКВ₁ в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Комбинированное использование в системе обработки выхлопных газов 350 первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁ совместно со вторым катализатором селективного каталитического восстановления СКВ₂ может способствовать исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений, например, при ограниченных уровнях содержания NO_x, и в результате этого ограничивается требуемая степень превращения. Это представляет собой преимущество, например, по сравнению с системой евро 6, в которой на практике требуется катализатор нейтрализации проскока. Поскольку катализатор СКВ, как правило, стоит дешевле, чем катализатор НП, благодаря этому варианту осуществления настоящего изобретения, производственные расходы могут быть сокращены посредством исключения второго катализатора нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления добавки, и характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов, уменьшается количество серы, осажденной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂,. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ1, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Комбинированное использование в системе обработки выхлопных газов 350 первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁ совместно со вторым катализатором селективного каталитического восстановления СКВ₂ может способствовать исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений, например, при ограниченных уровнях содержания NO_x, и в результате этого ограничивается требуемая степень превращения. Это представляет собой преимущество, например, по сравнению с системой евро 6, в которой на практике требуется катализатор нейтрализации проскока. Поскольку катализатор СКВ, как правило, стоит дешевле, чем катализатор нейтрализации проскока НП, благодаря этому варианту осуществления настоящего изобретения, производственные расходы могут сокращаться посредством исключения второго катализатора нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO₂ с использованием остатков добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO₂ и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов, уменьшается количество серы, осажденной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может иметь высокую нагрузку, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов, уменьшается количество серы, осажденной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NOx, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может иметь высокую нагрузку, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием остатков добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающее в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁ и/или первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов, уменьшается количество серы, осажденной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-НП_1b-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Комбинированное использование в системе обработки выхлопных газов 350 первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁ совместно со вторым катализатором селективного каталитического восстановления СКВ₂ может способствовать исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений, например, при ограниченных уровнях содержания NO_x, и в результате этого ограничивается требуемая степень превращения. Это представляет собой преимущество, например, по сравнению с системой евро 6, в которой на практике требуется катализатор нейтрализации проскока. Поскольку катализатор СКВ, как правило, стоит дешевле, чем катализатор НП, благодаря этому варианту осуществления настоящего изобретения, производственные расходы могут быть сокращены посредством исключения второго катализатора нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатор нейтрализации проскока НП_1b, из которых, по меньшей мере, один катализатор является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет добавку (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1bмогут здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления добавки, и характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП1 и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или многофункциональный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b используются в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства этого тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-НП_1b-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Комбинированное использование в системе обработки выхлопных газов 350 первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁ совместно со вторым катализатором селективного каталитического восстановления СКВ₂ может способствовать исключению второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений, например, при ограниченных уровнях содержания NO_x, и в результате этого ограничивается требуемая степень превращения. Это представляет собой преимущество, например, по сравнению с системой евро 6, в которой на практике требуется катализатор нейтрализации проскока. Поскольку катализатор СКВ, как правило, стоит дешевле, чем катализатор нейтрализации проскока НП, благодаря этому варианту осуществления настоящего изобретения, производственные расходы могут сокращаться посредством исключения второго катализатора нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатор нейтрализации проскока НП_1b, из которых, по меньшей мере, один катализатор является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет добавку (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, обеспечивает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия для предотвращения того, что становится возможным неселективное окисление восстановителя, возникающее компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b используются в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства этого тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-НП_1b-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может иметь высокую нагрузку, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁ и дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, из которых, по меньшей мере, один катализатор является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет добавку (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b может здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, означает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия для предотвращения того, что становится возможным неселективное окисление восстановителя, возникающее компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или многофункциональный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b используются в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства этого тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-СКВ₁-НП_1b-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, за которым следует расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может иметь высокую нагрузку, например, посредством увеличения дозировки второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП2 приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁ и дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, из которых, по меньшей мере, один катализатор является многофункциональным и, таким образом, восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет добавку (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут здесь использоваться в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, таким образом, что активность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, в отношении восстановления оксидов азота NO_x и окисления остатков добавки, а также характеристики осаждения восстановителя катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b представляют собой дополнение функции первого катализатора восстановления СКВ₁. Сочетание этих характеристик для устройства 331 первого катализатора восстановления, включающего первый катализатор восстановления СКВ₁, и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, обеспечивает, что может быть получена более высокая степень превращения в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, в результате использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно нескольким вариантам осуществления, которые описываются в настоящем документе, создаются условия, которые делают возможным предотвращение неселективного окисления восстановителя, возникающего в компонентах, расположенных ниже по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления в системе обработки выхлопных газов, в котором могут потенциально содержаться платиновые металлы.

Кроме того, исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁, расположенного выше по потоку относительно первого катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₁, обеспечивает хорошие возможности для производства этого тепла.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Здесь также вследствие одновременного использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и второго катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₂ второй катализатор нейтрализации проскока НП₂ может быть исключен из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет остатки добавки, в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор нейтрализации проскока может использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что также можно способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂. Здесь также вследствие одновременного использования первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и второго катализатора селективного каталитического восстановления СКВ₂ второй катализатор нейтрализации проскока НП₂ может быть исключен из системы обработки выхлопных газов 350 для определенных приложений. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет остатки добавки, в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор нейтрализации проскока может использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что можно способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-ДКО₂-ДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может работать более эффективно, другими словами, при относительно высокой дозе второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор нейтрализации проскока может использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что можно способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В одной конфигурации согласно настоящему изобретению система обработки выхлопных газов имеет структуру ДКО₁-НП₁-ДКО₂-пДФЧ-СКВ₂-НП₂. Другими словами, система обработки выхлопных газов 350 включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр, имеющий, по меньшей мере, частичное каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Эта система обработки выхлопных газов 350 способствует приближению к нулю уровней выбросов оксидов азота NO_x, поскольку второй катализатор восстановления СКВ₂ может работать более эффективно, другими словами, с относительно высокой дозой второй добавки, поскольку за ним следует расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока НП₂. Использование второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ приводит к дополнительному улучшению эксплуатационных характеристик системы, поскольку дополнительный проскок может быть нейтрализован вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂. Использование первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ способствует уменьшению исходной температуры (температуры запуска) для восстановления NO_x.

Существует ряд преимуществ присутствия включения в систему обработки выхлопных газов катализатора нейтрализации проскока НП₁, который является многофункциональным и одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x с использованием добавки, а также окисляет остатки добавки (как описывается выше), в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Исследования показали, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 становится неожиданно эффективным. Это представляет собой результат присутствия оксидов азота NO_x в достаточных количествах в потоке 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ в первом каталитическом устройстве 331 в целях достижения эффективного восстановления оксидов азота NO_x. Другими словами, относительно высокая доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ может использоваться для достижения очень хороших эксплуатационных характеристик и/или очень высокой эффективности использования, когда многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ используется в первом каталитическом устройстве 331.

Первый катализатор нейтрализации проскока может использоваться в целях производства тепла, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что также можно способствовать регенерации загрязненных серой компонентов, таких как катализатор и/или компоненты, расположенные ниже по потоку относительно катализатора. В результате регенерации загрязненных серой компонентов уменьшается количество серы, интеркалированной в компонентах.

Кроме того, использование двух стадий окисления в первом ДКО₁ и втором ДКО₂ катализаторах окисления в системе обработки выхлопных газов приводит к увеличению содержания диоксида азота NO₂ в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает устройства первого катализатора восстановления и устройства второго катализатора восстановления, соответственно, таким образом, что увеличивается доля полной степени превращения оксидов азота NO_x, которое осуществляется по пути быстрой реакции, другими словами, посредством быстрого СКВ, причем восстановление осуществляется по путям реакций, в которых присутствуют как монооксид азота NO, так и диоксид азота NO₂. Первый катализатор окисления ДКО₁ может также использоваться для производства тепла в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, которое может использоваться в процессе регенерации компонента для обработки выхлопных газов, такого как, например, устройство катализатора восстановления или улавливающий твердые частицы фильтр в системе обработки выхлопных газов.

В перечисленных выше конфигурациях согласно вариантам осуществления, которые описываются выше, первый катализатор восстановления СКВ₁ и первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ могут составлять интегрированный блок, включающий как СКВ₁, так и НП₁, или они могут представлять собой отдельные блоки СКВ₁ и НП₁.

Аналогичным образом, первый катализатор окисления ДКО₁, устройство первого катализатора восстановления и второй катализатор окисления ДКО₂ могут представлять собой интегрированный блок, включающий два или более устройств из первого катализатора окисления ДКО₁, устройства 331 первого катализатора восстановления и второго катализатор окисления ДКО₂, или они могут представлять собой отдельные блоки первого катализатора окисления ДКО₁, устройства 331 первого катализатора восстановления и второго катализатора окисления ДКО₂.

Аналогичным образом, второй катализатор окисления ДКО₂ и улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ/пДФЧ могут составлять интегрированный блок, включающий второй катализатор окисления ДКО₂ и ДФЧ/пДФЧ, или они могут представлять собой отдельные блоки ДКО₂ и ДФЧ/пДФЧ.

Аналогичным образом, второй катализатор восстановления СКВ₂ и второй катализатор нейтрализации проскока НП₂ могут составлять интегрированный блок, одновременно включающий СКВ₂ и НП₂, или они могут представлять собой отдельные блоки СКВ₂ и НП₂.

Аналогичным образом, блоки устройства 331 первого катализатора восстановления и второго катализатор окисления ДКО₂ могут составлять интегрированные блоки или представлять собой отдельные блоки.

Аналогичным образом, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и ДФЧ/пДФЧ 320 могут состоять, по меньшей мере, из частично интегрированных блоков или представлять собой отдельные блоки.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, система обработки выхлопных газов 350 включает систему 370 для введения добавки, которая включает, по меньшей мере, один насос 373, предназначенный, чтобы вводить в первое 371 и второй 372 дозирующие устройства добавку, другими словами, например, аммиак или карбамид.

Согласно одному варианту осуществления, система 370 вводит, по меньшей мере, в одно из первого 371 и второго 372 дозирующих устройств добавку в жидкой форме. Добавка в жидкой форме может поставляться на многочисленные автозаправочные станции/бензоколонки, где продается топливо, таким образом, что может осуществляться пополнение добавки, и, соответственно, может обеспечиваться оптимизированное использование двух стадий восстановления в системе обработки выхлопных газов, причем это оптимизированное использование может, например, предусматривать одновременное использование первого и второго дозирующего устройства для дозировки в операциях различных типов. При этом оптимизированное использование, например, не ограничивается тем, что первое дозирующее устройство используется только при холодном запуске. Сейчас, таким образом, уже существующие сети распределения жидких добавок обеспечивают доступность добавки в тех местах, где эксплуатируются транспортные средства.

Кроме того, транспортное средство не обязательно должно включать дополнительное дозирующее устройство, первое 371 дозирующее устройство, если для использования является доступной единственная жидкая добавка. Соответственно, посредством использования единственной жидкой добавки сокращается до минимума дополнительное усложнение. Если, помимо жидкой добавки, также используется, например, газообразная добавка, система обработки выхлопных газов должна использоваться с полной системой для введения газообразной добавки. Кроме того, должна быть построена распределительная сеть и/или логистическая система для введения газообразной добавки.

В системе обработки выхлопных газов все вторичные выбросы, например, аммиак NH₃, диоксид азота NO₂ и/или веселящий газ N₂O, которые образуются в процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, другими словами, не только при холодном запуске, посредством использования одного варианта осуществления настоящего изобретения, могут уменьшаться за счет одновременного введения добавки через первое 371 и второе 372 дозирующие устройства. Однако при этом предполагается возможность обеспечения практически непрерывной дозировки при использовании варианта осуществления. Когда добавка используется в жидкой форме, эта добавка присутствует в течение более продолжительного времени без перерыва для обслуживания, поскольку добавка в жидкой форме поставляется на продажу на обычных бензоколонках. Соответственно, практически непрерывная дозировка посредством первого 371 и второго 372 дозирующих устройств может осуществляться в течение всех периодов обычного обслуживания транспортного средства.

Возможность непрерывной одновременной дозировки через первое 371 и второе 372 дозирующие устройства означает, что система обработки выхлопных газов может использоваться на полную мощность. Следовательно, система можно регулироваться таким образом, что устойчивые и очень высокие степени полного превращения NO_x могут быть получены с течением времени без необходимости пополнения выходящих из системы добавок. Обеспечение доступности добавки также означает, что надежное регулирование содержания NO₂, т. е. соотношения NO₂/NO_x может осуществляться всегда, другими словами, в течение всего интервала обслуживания.

Использование добавки в жидкой форме для дозировки через первое 371 и второе 372 дозирующие устройства означает, что сложность системы 370 сохраняется на низком уровне, поскольку для хранения добавки может использоваться объединенный резервуар. Добавка в жидкой форме может поставляться на многочисленные автозаправочные станции/бензоколонки, где продается топливо, таким образом, что может осуществляться пополнение добавки, и, соответственно, может обеспечиваться оптимизированное использование двух стадий восстановления в системе обработки выхлопных газов.

Согласно еще одному варианту осуществления, система 370 вводит добавку в газообразной форме, по меньшей мере, в одно устройство из первого 371 и второго 372 дозирующих устройств. Согласно одному варианту осуществления, эта добавка может представлять собой водород H₂.

Один пример такой системы 370 для введения добавки схематически проиллюстрирован на фиг. 3, где система включает первое дозирующее устройство 371, которое располагается выше по потоку относительно первого устройства 331, и второе дозирующее устройство 372, которое располагается выше по потоку относительно второго устройства 332, соответственно. Первое и второе дозирующие устройства 371, 372, часто составляют дозирующие сопла, которые вводят добавку и перемешивают введенную добавку с потоком 303 выхлопных газов, причем добавку вводит, по меньшей мере, один насос 373 через трубопроводы 375 для добавки. По меньшей мере, один насос 373 принимает добавку из одного или нескольких резервуаров 376 для добавки через один или несколько трубопроводов 377 между одним или несколькими резервуарами 376 и, по меньшей мере, одним насосом 373. Следует понимать, что добавка может присутствовать в жидкой форме и/или газообразной форме. В том случае, где добавка присутствует в жидкой форме, насос 373 представляет собой жидкостной насос, а один или несколько резервуаров 376 представляют собой жидкостные резервуары. В том случае, где добавка присутствует в газообразной форме, насос 373 представляет собой газовый насос, а один или несколько резервуаров 376 представляют собой газовые резервуары. Если одновременно используются газообразные и жидкие добавки, присутствуют несколько резервуаров и насосов, причем, по меньшей мере, один резервуар и один насос предназначаются для введения жидкой добавки, и, по меньшей мере, один резервуар и один насос предназначаются для введения газообразной добавки.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один насос 373 представляет собой объединенный насос, который вводит первую и вторую добавку в первое 371 и второе 372 дозирующее устройство, соответственно. Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один насос включает первый и второй насос, которые вводят первую и вторую добавку в первое 371 и второе 372 дозирующее устройство, соответственно. Конкретная функция системы введения добавок 370 хорошо описана в литературе предшествующего уровня техники, и, таким образом, точный способ введения добавок не описывается подробно в настоящем документе. Однако температура в точке введения катализатора СКВ, как правило, должна быть выше, чем нижняя пороговая температура, чтобы предотвращать образование отложений и нежелательных побочных продуктов, таких как нитрат аммония NH₄NO₃. Примерное значение такой нижней пороговой температуры может составлять приблизительно 200°C. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, система 370 для введения добавки включает регулирующее дозирование устройство 374, предназначенное, чтобы регулировать, по меньшей мере, один насос 373, таким образом, что добавка вводится в поток выхлопных газов. Регулирующее дозирование устройство 374 включает, согласно одному варианту осуществления, первое регулирующее перекачивание устройство 378 предназначенное, чтобы регулировать, по меньшей мере, один насос 373, таким образом, что первая доза первой добавки вводится в поток 303 выхлопных газов посредством первого дозирующего устройства 371. Регулирующее дозирование устройство 374 также включает второе регулирующее перекачивание устройство 379, предназначенное, чтобы регулировать, по меньшей мере, один насос 373, таким образом, что вторая доза второй добавки вводится в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

Первая и вторая добавки обычно представляют собой добавку одного типа, например, карбамид. Однако согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, первая добавка и вторая добавка могут представлять собой различные типы, например, карбамид и аммиак, и это означает, что дозировка каждого из первого 331 и второго 332 устройств и, соответственно, также функция каждого из первого 331 и второго 332 устройств может оптимизироваться также в отношении типа добавки. Если используются добавки различных типов, резервуар 376 включает несколько субрезервуаров, в которых содержатся соответствующие добавки различных типов. Один или несколько насосов 373 могут использоваться для введения добавок различных типов в первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 372. Как упоминается выше, один или несколько резервуары и один или несколько насосов приспосабливаются в зависимости от состояния добавки, другими словами, от того, является ли добавка газообразной или жидкой.

Таким образом, один или несколько насосов 373 регулируются регулирующим дозирование устройством 374, которое производит регулирующие сигналы для регулирования введения добавки, и в результате этого желательное количество вводится в поток 303 выхлопных газов с помощью первого 371 и второго 372 дозирующих устройств, соответственно, которые располагаются выше по потоку относительно первого 331 и второго 332 устройств катализаторов восстановления, соответственно. Более конкретно, первое регулирующее перекачивание устройство 378 предназначается, чтобы регулировать объединенный насос или насос, предназначенный для первого дозирующего устройства 371, таким образом, что введение первой дозы в поток 303 выхлопных газов регулируется посредством первого дозирующего устройства 371. Второе регулирующее перекачивание устройство 379 предназначается, чтобы регулировать объединенный насос или насос, предназначенный для второго дозирующего устройства 372, таким образом, что введение второй дозы в поток 303 выхлопных газов регулируется посредством первого дозирующего устройства 372.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предлагается способ обработки потока 303 выхлопных газов, которые выпускаются двигателем внутреннего сгорания 301. Этот способ описывается в настоящем документе с помощью фиг. 4, на котором проиллюстрированы стадии обработки, которой подвергается поток выхлопных газов в системе обработки выхлопных газов 350.

На первой стадии 401 способа осуществляется окисление азотистых соединений, углеродных соединений и/или углеводородных соединений в потоке 303 выхлопных газов. Это окисление осуществляется с помощью первого катализатор окисления ДКО₁ 311, расположенного таким образом, что через него проходит поток 303 выхлопных газов.

На второй стадии 402 способа в поток выхлопных газов вводится первая добавка с использованием первого дозирующего устройства 371, расположенного ниже по потоку относительно первого катализатора 311 окисления. На второй стадии 403 способа восстановление оксидов азота NOx осуществляется в потоке выхлопных газов с использованием этой первой добавки в устройстве 331 первого катализатора восстановления, которое включает первый катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₁, и/или, по меньшей мере, первый многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП, расположенный ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства 371. По меньшей мере, один первый катализатор нейтрализации проскока НП здесь окисляет остаток добавки, где такой остаток может представлять собой, например, карбамид, аммиак NH₃ или изоциановую кислоту HNCO, и он обеспечивает восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Следует отметить, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью устройства 331 первого катализатора восстановления, описанного в настоящем документе, может включать частичное окисление, при том условии, что полная реакция представляет собой восстановление оксидов азота NO_x.

На четвертой стадии 404 способа один или несколько не полностью окисленных азотистых и/или углеродных соединений в потоке выхлопных газов окисляются с помощью второго катализатора 312 окисления, таким образом, что окисляются, например, C_xH_y, CO и/или NO.

На пятой стадии 405 способа поток выхлопных газов фильтруется таким образом, что частицы сажи захватываются улавливающим твердые частицы фильтром 320. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, улавливающий твердые частицы фильтр 320 может, по меньшей мере, частично включать каталитическое окислительное покрытие, таким образом, что частицы сажи, и один или несколько не полностью окисленных азотистых и/или углеродных соединений могут окисляться более эффективно в улавливающем твердые частицы фильтре 320.

На шестой стадии 406 способа вторая добавка вводится в поток 303 выхлопных газов с использованием второго дозирующего устройства 372. На седьмой стадии 407 способа осуществляется восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов, посредством использования, по меньшей мере, второй добавки в устройстве 332 второго катализатора восстановления, который может включать второй катализатор селективного каталитического восстановления СКВ₂ и в некоторых конфигурациях второй катализатор нейтрализации проскока НП₂, расположенный ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства 371. Второй катализатор нейтрализации проскока здесь окисляет избыток аммиака и/или обеспечивает дополнительное восстановление оксидов азота NO_x в потоке 303 выхлопных газов. Следует отметить, что восстановление оксидов азота NO_x с помощью устройства 332 второго катализатора восстановления, описанного в настоящем документе, может включать частичное окисление, при том условии, что полная реакция представляет собой восстановление оксидов азота NO_x.

Можно отметить, что первая температура T1, которая воздействует на устройство 331 первого катализатора восстановления, и вторая температура T2, которая воздействует на устройство 332 второго катализатора восстановления, имеют очень большое значение для функционирования системы обработки выхлопных газов 350. Однако регулирование этих температур T1, T2 оказывается затруднительным, поскольку они в значительной степени зависят от режима управления транспортного средства водителем, другими словами, первая T1 и вторая T2 температуры зависят от текущей эксплуатации транспортного средства и воздействия на транспортное средства, например, посредством педали акселератора.

Способ обработки выхлопных газов и сама система обработки выхлопных газов 350 становятся значительно более эффективными, чем традиционный система (которая проиллюстрирована на фиг. 2) посредством первой температуры T1, которая воздействует на устройство 331 первого катализатора восстановления и достигает, например, в процессе запуска, более высоких значений, причем более высокие значения первой температуры достигаются быстрее, и, таким образом, с использованием способа согласно настоящему изобретению обеспечивается более высокая эффективность восстановления оксидов азота NO_x. Соответственно, более эффективное восстановление оксидов азота NO_x получается, например, при холодном запуске и дросселировании от имеющих низкую температуру выхлопных газов, и в результате этого происходит меньшее увеличение расхода топлива при вождении в таком режиме. Другими словами, согласно настоящему изобретению, используются первая T1 и вторая T2 температуры, регулирование которых оказывается затруднительным, и, таким образом, преимущество заключается в том, что они способствуют увеличению общей эффективности системы очистки выхлопных газов.

Вышеупомянутые преимущества системы обработки выхлопных газов 350 также достигаются для способа согласно настоящему изобретению.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, улавливающий твердые частицы фильтр 320 включает, по меньшей мере, частично каталитическое окислительное покрытие пДФЧ, причем такой каталитическое окислительное покрытие окисляет захваченные частицы сажи, а также одно или несколько не полностью окисленный азотистые и/или углеродные соединения.

Поскольку, по меньшей мере, две стадии окисления используются в системе обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, другими словами, на первой технологической стадии 401, на которой окисление азотистых соединений, углеродных соединений и/или углеводородных соединений осуществляется с помощью первого катализатора 311 окисления, и на четвертой технологической стадии, на которой окисление одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота NO и не полностью окисленные углеродные соединения, осуществляется с помощью второго катализатора окисления ДКО₂, и, согласно некоторым вариантам осуществления, на пятой стадии 405, если покрытый улавливающий твердые частицы фильтр 320 пДФЧ содержится в системе, повышенная доля полной степени превращения NO_x может быть обеспечена посредством быстрого СКВ, другими словами, с участием монооксида азота NO и диоксида азота NO₂. Когда восстановление в большей степени осуществляется по путям реакции с участием монооксида азота NO и диоксида азота NO₂, полный требуемый объем катализатора может уменьшаться, в то время как улучшается переходный режим для восстановления NO_x.

Кроме того, первый катализатор окисления ДКО₁ 311, расположенный выше по потоку относительно устройства 331 первого катализатора восстановления, может также использоваться для производства тепла в компонентах, расположенных ниже по потоку, что, согласно одному варианту осуществления, может использоваться для устойчивого инициирования регенерации улавливающего твердые частицы фильтра 320 в системе обработки выхлопных газов 350 и/или может использоваться для оптимизации восстановления NO_x в системе обработки выхлопных газов 350.

Как упоминается выше, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, катализатор нейтрализации проскока НП может представлять собой многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП, который одновременно восстанавливает оксиды азота NO_x и окисляет остатки добавки, например, в первую очередь, посредством восстановления оксидов азота NO_x и, во вторую очередь, посредством окисления остатков добавки. Чтобы получались эти характеристики, катализатор нейтрализации проскока может, согласно одному варианту осуществления, содержать одно или несколько веществ, представляющих собой платиновые металлы, и/или одно или несколько других веществ, которые придают катализатору нейтрализации проскока такие же характеристики, как металлы платиновой группы.

Такой многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁, который содержится в устройстве 331 первого катализатора восстановления, может, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, самостоятельно составлять устройство 331 первого катализатора восстановления, и это означает, что устройство 331 первого катализатора восстановления представляет собой только многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁.

Такой многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, которые содержатся в устройстве 331 первого катализатора восстановления, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, могут составлять устройство 331 первого катализатора восстановления в сочетании с первым катализатором восстановления СКВ₁, другими словами, устройство 331 первого катализатора восстановления может содержать первый катализатор восстановления СКВ₁ и многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b.

Такой многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, которые содержатся в устройстве 331 первого катализатора восстановления, В способе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, могут использоваться новым способом по отношению к использованию катализаторов нейтрализации проскока предшествующего уровень техники.

Этот новый способ, в котором используется многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, основан на то, что когда поток 303 выхлопных газов проходит через первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, которые содержатся в устройстве 331 первого катализатора восстановления, этот поток оказывается обогащенным оксидами азота NOx, другими словами, он содержит относительно высокую долю оксидов азота NO_x, и это означает, что поток выхлопных газов имеет избыток содержания NO_xпо отношению к содержанию NH₃. Эта относительно большая доля оксидов азота NO_x, другими словами, избыток NO_x по отношению к NH₃ в устройстве 331 первого катализатора восстановления значительно превышает содержание оксидов азота NOx, другими словами, избыток NO_x по отношению к NH₃ в потоке 303 выхлопных газов, когда этот поток проходит через устройство 332 второго катализатора восстановления, и это означает, что первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления производят полностью иное воздействие на поток 303 выхлопных газов по сравнению со вторым катализатором нейтрализации проскока НП₂ в устройстве 332 второго катализатора восстановления. Это объясняется тем. Что поток 303 выхлопных газов содержит значительно меньший избыток оксидов азота NO_x, другими словами, значительно меньший избыток NO_x по отношению к NH₃в устройстве 332 второго катализатора восстановления, чем в устройстве 331 первого катализатора восстановления.

Когда первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления имеет хороший доступ к оксидам азота NO_x, другими словами, когда присутствует относительно большой избыток NO_x по отношению к NH₃, этот катализатор, может, таким образом, использоваться в качестве многофункционального катализатора нейтрализации проскока, осуществляя одновременно восстановления оксидов азота NO_x и окисление добавки, такой как, например, остатки добавки, которая проходит через первый катализатор восстановления СКВ₁.

Для второго катализатора нейтрализации проскока НП₂ в устройстве 332 второго катализатора восстановления получается практически только окисление остатков добавки, которые проходят через второй катализатор восстановления СКВ₂, поскольку оксиды азота NO_x присутствуют в потоке 303 выхлопных газов только на низких уровнях.

Многофункциональный первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b 700, включают, согласно одному варианту осуществления, по меньшей мере, два активных слоя/пласта, расположенных, по меньшей мере, на один стабилизирующий слой/пласт 701, который схематически проиллюстрирован на фиг. 7. Следует отметить, что вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 7, представляет собой лишь пример возможной конструкции многофункционального первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b. Многофункциональный первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, может быть модифицирован рядом других способов, при том условии, что описанные выше реакции, которые могут соответствовать, например, уравнениям 1 и 2, осуществляются посредством многофункционального первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b. Соответственно, помимо конструкции, которая проиллюстрирована на фиг. 7, ряд конструкций многофункционального первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, в результате которых осуществляется окисление добавки и восстановление оксидов азота NO_x, можно использоваться в качестве многофункционального первый катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b.

Первый слой 702 из этих активных слоев содержит один или несколько веществ, которые представляют собой платиновые металлы, или одно или несколько других веществ, которые придают катализатору нейтрализации проскока такие же характеристики, как металлы платиновой группы, другими словами, например, окисление аммиака. Второй слой 703 может включать восстанавливающее NO_xпокрытие, содержащее, например, цеолит на основе Cu или Fe, или ванадий. Здесь цеолит активируется активным металлом, такой как, например, медь (Cu) или железо (Fe). Второй слой 703 здесь находится в непосредственном контакте с потоком 303 выхлопных газов, который проходит через систему обработки выхлопных газов.

Многофункциональный первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, занимают относительно небольшой объем, таким образом, что объемная скорость, составляющая приблизительно 50000/час может быть достигнута для большинства режимов вождения. В результате использование занимающего ограниченный объем первый катализатор нейтрализации проскока НП₁/НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления, где имеется высокое содержание оксидов азота NO_x по сравнению с содержанием аммиак, но где существуют ограничения в отношении объема/размера катализатора нейтрализации проскока НП₁/НП_1b, возникают несколько неожиданные преимущества.

Таким образом, первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b могут здесь использоваться, прежде всего, в качестве многофункционального катализатора нейтрализации проскока, который одновременно обеспечивает восстановление оксидов азота NO_x и окисление добавки. Превосходная доступность оксидов азота NO_x у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b обеспечивает весьма эффективное восстановление оксидов азота NO_x посредством первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или посредством дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b.

Кроме того, исследования показали, что короткое время пребывания потока 303 выхлопных газов у первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b, которое объясняется тем, что поток выхлопных газов быстро проходит первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b вследствие их относительно ограниченного размера, в сочетании с очень высокой доступностью в случае оксидов азота NO_x, приводит к очень высокой селективности многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b. Было показано, что первый катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b используются неожиданно интенсивно в этих условиях, другими словами, в условиях короткого времени пребывания и высокого содержания оксидов азота NO_x, которые приводит к весьма эффективному восстановлению оксидов азота NO_x.

Другими словами, на способность первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b ускорять восстановление оксидов азота NO_x и/или окисление, например, углеводородов и/или аммиака NH₃, можно воздействовать посредством выбора подходящего размера первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b и/или посредством введения подходящей композиции для обработки выхлопных газов, например, содержащей в подходящих долях NO_x и/или NH₃.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство 331 первого катализатора восстановления, включающее первый катализатор нейтрализации проскока НП₁, первый катализатор восстановления СКВ1 и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, может использоваться для окисления углеводородов HC и/или монооксида углерода CO, которые присутствуют естественным образом в потоке выхлопных газов. Например, углеводороды HC в потоке 303 выхлопных газов могут представлять собой остатки топлива от сгорания в двигателе внутреннего сгорания 101 и/или от избыточного введения топлива в сочетании с регенерацией улавливающего твердые частицы фильтра ДФЧ.

Окисление углеводородов в устройстве 331 первого катализатора восстановления может также включать, по меньшей мере, одну экзотермическую реакцию, другими словами, реакцию, в которой производится тепло, таким образом, что происходит увеличение температуры в устройстве 331 первого катализатора восстановления и/или в следующих компонентах, расположенных ниже по потоку, таких как улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ 320 и/или глушитель, в системе обработки выхлопных газов 350. Такое увеличение температуры может использоваться для окисления сажи в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ 320 и/или для очистки глушителя от побочных продуктов, таких как, например, карбамид. Благодаря этой, по меньшей мере, одной экзотермической реакции, окисление углеводородов HC также ускоряется в устройстве 331 первого катализатора восстановления. Кроме того, слой СКВ в первом катализаторе нейтрализации проскока НП₁ и/или в дополнительном первом катализаторе нейтрализации проскока НП_1b может дезактивироваться с течением времени, например, под действием серы, и это означает, что может потребоваться производящая тепло экзотермическая реакция, чтобы обеспечить посредством регенерации функции первого катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b. Аналогичным образом, производящая тепло экзотермический реакция может использоваться, чтобы обеспечивать посредством регенерации функции первого селективного катализатора восстановления СКВ₁. Как упоминается выше, в результате регенерации уменьшается количество серы, которую содержит регенерируемый катализатор/компонент.

Первый многофункциональный катализатор нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока НП_1b, который находится в устройстве 331 первого катализатора восстановления, также имеют способность окислять монооксид азота NO до диоксида азота NO₂. Таким образом, диоксид азота NO₂ вводится в улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ, расположенный ниже по потоку, что способствует эффективному окислению сажи в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ, где окисление сажи представляет собой окисление на основе диоксида азота.

Доступность диоксида азота NO₂ ниже по потоку относительно первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или у дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b также означает, что может быть достигнуто улучшенное восстановление оксидов азота NO_x в устройстве 332 второго катализатора восстановления.

Перечисленные выше характеристики и преимущества, определенные для первого многофункционального катализатора нейтрализации проскока НП₁ и/или дополнительного первого катализатора нейтрализации проскока НП_1b в устройстве 331 первого катализатора восстановления могут функционировать очень хорошо в системе обработки выхлопных газов 350, которая описывается выше, другими словами, которая включает первый катализатор окисления ДКО₁, за которым следует расположенный ниже по потоку катализатор окисления ДКО, за которым следует расположенное ниже по потоку устройство 331 первого катализатора восстановления, за которым следует расположенный ниже по потоку второй катализатор окисления ДКО₂, за которым следует расположенный ниже по потоку улавливающий твердые частицы фильтр ДФЧ 320, за которым следует расположенное ниже по потоку устройство 332 второго катализатора восстановления.

В способе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, восстановление регулируется посредством устройства 331 первого катализатора восстановления и осуществляется в пределах температурного интервала восстановления Tв, который, по меньшей мере, частично отличается от температурного интервала окисления Tо, в пределах которого осуществляется значительное окисление сажи с помощью улавливающего твердые частицы фильтра 320, Tв ≠ Tо, таким образом, что восстановление оксидов азота NO_x в устройстве первого катализатора восстановления не конкурирует в значительной степени с окислением сажи на основе диоксида азота в улавливающем твердые частицы фильтре ДФЧ, поскольку они проявляют активность в пределах, по меньшей мере, частично различающихся температурных интервалов Tв ≠ Tо.

В способе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения введение добавки в первое дозирующее устройство 371 и/или второе дозирующее устройство 372 увеличивается до уровня введения добавки, при котором могут образовываться остатки/отложения/кристаллы. Этот уровень можно определяться, например, посредством сравнения с заданным пороговым уровнем введения. Таким образом в результате использования данного варианта осуществления могут образовываться остатки/отложения/кристаллы.

В способе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения введение добавки в первое дозирующее устройство 371 и/или второе дозирующее устройство 372 уменьшается, когда образуются отложения/остатки, таким образом, что эти отложения могут удаляться при нагревании. Восстановление может предусматривать полное прекращение введения добавки. Соответственно, может допускаться, например, увеличение размера дозы в первой точке дозирования для устройства первого катализатора восстановления, поскольку потенциальные отложения/остатки могут удаляться естественным путем при нагревании, и при этом требования в отношении выбросов выполняются устройством второго катализатора восстановления в течение того же времени. Здесь уменьшение/прерывание введения может зависеть от текущих и/или прогнозируемых условий эксплуатации двигателя внутреннего сгорания и/или системы обработки выхлопных газов. Таким образом, например, устройство 332 второго катализатора восстановления не должно обязательно решать проблему прерывания введения через первое дозирующее устройство 371 для всех режимов эксплуатации. Таким образом, обоснованное регулирование способствует уменьшению размеров системы, которая может использоваться, когда это целесообразно, и когда эта система может обеспечивать выполнение требуемой каталитической функции.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство первого катализатора восстановления 371 оптимизируется на основании характеристик, таких как каталитические характеристики, для первого 371 и/или второго 372 устройства катализатора восстановления. Кроме того, устройство второго катализатора восстановления 372 может оптимизироваться на основании характеристик, таких как каталитические характеристики, для первого 371 и/или второго 372 устройства катализатора восстановления. В результате этих возможностей оптимизация устройства первого катализатора восстановления и/или устройства второго катализатора восстановления осуществляется в целом эффективная очистка выхлопных газов, которая лучше отражает условия полной системы обработки выхлопных газов.

С вышеупомянутыми характеристиками для первого 371 и/или второго 372 устройства катализатора восстановления могут быть связаны одна или несколько каталитических характеристик для первого 371, и/или второго 372 устройства катализатора восстановления, тип катализатора для первого 371 и/или второго 372 устройства катализатора восстановления, температурный интервал, в пределах которого является активным первое 371 и/или второе 372 устройство катализатора восстановления, и содержание аммиака для первого 371 и/или второго 372 устройства катализатора восстановления 372.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство первого катализатора восстановления 371 и устройство второго катализатора восстановления 372, соответственно, оптимизируются на основании условий эксплуатации для первого 371 и второго 372 устройства катализатора восстановления, соответственно. С этими условиями эксплуатации могут быть связаны температура, другими словами, статическая температура для первого 371 и второго 372 устройства катализатора восстановления, соответственно и/или температурный профиль, другими словами, изменение температуры для первого 371 и второго 372 устройства катализатора восстановления, соответственно.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, введение первой добавки регулируется с использованием первого дозирующего устройства 371 на основании распределения соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x в устройстве первого катализатора восстановления 371. Это имеет одно преимущество, заключающееся в том, что дозировка первой добавки с помощью первого дозирующего устройства 371 может затем регулироваться таким образом, что поток выхлопных газов имеет содержание диоксида азота NO₂, когда он достигает улавливающего твердые частицы фильтра 320, которое способствует эффективной кинетике реакции в устройстве 331 первого катализатора восстановления, посредством быстрого СКВ и определенного окисления сажи с помощью диоксида азота (на основе NO₂). Другими словами, здесь доступность диоксида азота NO₂ может быть гарантирована в течение окисления сажи с помощью улавливающего твердые частицы фильтра 320, поскольку дозировка первой добавки можно регулироваться, таким образом, что всегда присутствует диоксид азота NO₂, оставшийся в потоке 303 выхлопных газов, когда он достигает улавливающего твердые частицы фильтра 320. Количество диоксида азота NO, и, соответственно, распределение соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO₂/NO_x выше по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления 371 может определяться, например, на основании заданных параметром для первого катализатора 311 окисления, например, в форме картированных значений содержания диоксид азота NO₂ после первого катализатора 311 окисления. Благодаря такому регулированию дозировки первой добавки, вся вводимая добавка и полная степень превращения NO_x в устройстве первого катализатора восстановления будет расходоваться посредством быстрого СКВ, которое имеет преимущества, упомянутые в настоящем документе.

В качестве неограничительного примера, регулирование можно осуществляться таким образом, что введение первой добавки очень редко соответствует степени превращения NO_x, превышающей значение двойного соотношения между содержанием диоксида азота NO₂ и содержанием оксидов азота NO_x, и это означает, что дозировка первой добавки соответствует степени превращения NO_x, составляющей менее чем (NO₂/NO_x)⋅2. Если, например, NO₂/NO_x=30%, то дозировка первой добавки может регулироваться таким образом, чтобы соответствовать меньшей степени превращения NO_x, чем 60% (2⋅30%=60%), например, степени превращения NO_x, составляющей приблизительно 50%, которая гарантировала бы, что является высокой скорость реакции в устройстве первого катализатора восстановления, и что остается 5% диоксида азота NO₂ для окисления сажи на основе NO₂посредством улавливающего твердые частицы фильтра 320.

В способе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения осуществляется активное регулирование восстановления посредством устройства 331 первого катализатора восстановления на основании соотношения между количеством диоксида азота NO_{2_2} и количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающим устройства 332 второго катализатора восстановления. Другими словами, соотношение NO_{2_2}/NO_{x_2} регулируется таким образом, что оно принимает подходящее значение для восстановления в устройстве 332 второго катализатора восстановления, посредством которого более может осуществляться эффективное восстановление. Более конкретно, согласно настоящему изобретению, устройство 331 первого катализатора восстановления осуществляет первое восстановление первого количества оксидов азота NO_{x_1}, которое достигает устройства 331 первого катализатора восстановления. В устройстве 332 второго катализатора восстановления осуществляется второе восстановление второго количества оксидов азота NO_{x_2}, достигающего устройства 332 второго катализатора восстановления, причем осуществляется адаптация соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2}, между количеством диоксида азота NO_{2_2} и вторым количеством оксидов азота NO_{x_2}, достигающим устройства 332 второго катализатора восстановления. Согласно настоящему изобретению, эта адаптация осуществляется с использованием активного регулирования первого восстановления на основании значения соотношения NO_{2_2}/NO_{x_2} в целях придания соотношению NO_{2_2}/NO_{x_2} такого значения, которое делает второе восстановление более эффективным. Согласно настоящему изобретению, значение соотношение NO_{2_2}/NO_{x_2} может представлять собой измеряемое значение, моделируемое значение и/или прогнозируемое значение.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, значение соотношения NO₂/NO_x для первой стадии восстановления 331 может регулироваться посредством регулирования уровня оксидов азота NO_x на первой стадии восстановления 331 посредством регулирования/настройки систем двигателя и/или сгорания, которые осуществляются для двигателя.

Специалист в данной области техники понимает, что способ обработки потока выхлопных газов согласно настоящему изобретению может также осуществляться посредством компьютерной программы, выполнение которой компьютером приводит к тому, что компьютер осуществляет данный способ. Компьютерная программа обычно состоит из части компьютерного программного продукта 503, причем компьютерный программный продукт включает подходящий энергонезависимый/постоянный/энергостойкий/устойчивый носитель цифровых данных, на котором содержится компьютерная программа. энергонезависимый/постоянный/энергостойкий/устойчивый компьютерно-читаемый носитель составляет подходящее запоминающее устройство, например ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство), СППЗУ (стираемое ППЗУ), флэш-память, ЭСППЗУ (электрически стираемое ППЗУ), устройство жесткого диска и т. д.

Фиг. 5 схематически иллюстрирует регулирующее устройство 500. Регулирующее устройство 500 включает вычислительное устройство 501, который может, в основном, составлять процессор или микрокомпьютер подходящего типа, например, схема для обработки цифровых сигналов (процессор цифровых сигналов, ПЦС) или схема для заданной специальной функции (специализированная интегральная схема, СИС). Вычислительное устройство 501 присоединяется к блоку памяти 502, который устанавливается в регулирующем устройстве 500 и передает вычислительному устройству 401, например, сохраненный программный код и/или сохраненные данные, которые требуются, чтобы вычислительное устройство 501 было способным осуществлять вычисления. Вычислительное устройство 501 также обеспечивает сохранение промежуточных или конечных результатов вычислений в блоке памяти 502.

Кроме того, регулирующее устройство 500 оборудовано устройствами 511, 512, 513, 514 для приема и отправления входящих и исходящих сигналов. Эти входящие и исходящие сигналы могут содержать волновые формы, импульсы или другие признаки, которые могут определяться в качестве информации устройствами 511, 513 для приема входящих сигналов и могут преобразовываться в сигналы, которые могут быть обработаны вычислительным устройством 501. Эти сигналы затем направляются в вычислительное устройство 501. Устройства 512, 514 для отправления исходящих сигналов предназначаются, чтобы преобразовывать результаты из вычислительного устройства 501 в исходящие сигналы для передачи в другие части системы регулирования транспортного средства и/или одного или нескольких компонентов, для которых предназначаются эти сигналы.

Каждое из соединений к устройствам для приема и отправления входящих и исходящих сигналов может состоять из одного или нескольких устройств, таких как кабель; информационная шина, такая как шина локальной сети контроллеров (ЛСК), шина передачи данных мультимедийных систем (ПДМС) или шина любой другой конфигурации; или беспроводное соединение.

Специалист в данной области техники понимает, что компьютер может состоять из вычислительного устройства 501, и что вышеупомянутое запоминающее устройство может состоять из блока памяти 502.

Как правило, системы управления в современных транспортных средствах составляют система коммуникационных шин, состоящая из одной или нескольких коммуникационных шин для присоединения ряда электронных управляющих устройств (ЭУУ) или контроллеров, а также различные компоненты, установленные на транспортном средстве. Такая система управления может включать многочисленные регулирующие устройства, и ответственность за выполнение определенной функции могут распределять между собой несколько регулирующих устройств. Таким образом, транспортные средства представленного типа часто включают значительно большее число регулирующих устройств, чем проиллюстрировано на фиг. 5, что хорошо известно специалисту в данной области техники.

Специалист в данной области техники понимает, что регулирующее устройство 500 на фиг. 5 может включают одно или несколько из регулирующих устройство 115 и 160 на фиг. 1, регулирующее устройство 260 на фиг. 2, регулирующее устройство 360 на фиг. 3 и регулирующее устройство 374 на фиг. 3.

Настоящее изобретение, согласно представленному варианту осуществления, осуществляется в регулирующем устройстве 500. Однако настоящее изобретение может также осуществляться полностью или частично в одном или нескольких других регулирующих устройствах, уже существующих в транспортном средстве, или в регулирующем устройстве, предназначенном для настоящего изобретения.

Кроме того, специалист в данной области техники понимает, что описанная выше система обработки выхлопных газов может быть модифицирована согласно различным вариантам осуществления способа согласно настоящему изобретению. Кроме того, настоящее изобретение предлагает моторное транспортное средство 100, например, легковой автомобиль, грузовой автомобиль или автобус, включающий, по меньшей мере, одну систему обработки выхлопных газов согласно настоящему изобретению, такую как, например, резервуар или генератор напряжения/тока.

Настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления изобретения, которые описаны выше, но включает и распространяется на все варианты осуществления в пределах объема независимых пунктов прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Предлагается система обработки выхлопных газов. Система обработки выхлопных газов включает: первый катализатор окисления, предназначенный для окисления азотистых и/или углеводородных соединений в потоке выхлопных газов; первое дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно первого катализатора окисления и предназначенное для введения первой добавки в поток выхлопных газов; устройство первого катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием первой добавки; второй катализатор окисления, расположенный ниже по потоку относительно устройства первого катализатора восстановления, и предназначенный для окисления одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке выхлопных газов; улавливающий твердые частицы фильтр, расположенный ниже по потоку относительно катализатора окисления и предназначенный для захвата и окисления частиц сажи в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра и предназначенное для введения второй добавки в поток выхлопных газов; и устройство второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота в потоке выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула