CN101985893B - 排气处理系统 - Google Patents

排气处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101985893B
CN101985893B CN2010105116186A CN201010511618A CN101985893B CN 101985893 B CN101985893 B CN 101985893B CN 2010105116186 A CN2010105116186 A CN 2010105116186A CN 201010511618 A CN201010511618 A CN 201010511618A CN 101985893 B CN101985893 B CN 101985893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
treating system
scr catalyzer
discharge treating
exhaust
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010105116186A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101985893A (zh
Inventor
S·任
M·C·勒克姆
D·B·布朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101985893A publication Critical patent/CN101985893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101985893B publication Critical patent/CN101985893B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477—Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46—Iron group metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/90—Regeneration or reactivation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/16—Selection of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/104—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20784—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

公开了一种用于具有内燃机的车辆的排放处理系统。该排放处理系统具有HC-SCR催化剂，HC-SCR催化剂包括散布在陶瓷基体上且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属。该系统还具有氧化催化剂，氧化催化剂包括被构造成从HC-SCR催化剂接收排气气流的铂族金属。该系统还具有U-SCR催化剂和柴油颗粒过滤器，U-SCR催化剂或DPF中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且U-SCR催化剂或柴油颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。

Description

排气处理系统
技术领域
本发明的示范性实施例涉及排气处理系统，并且更具体地涉及一种用于稀燃内燃机的排气处理系统。
背景技术
内燃机制造商研发出发动机控制策略以满足用户的需求并符合关于排放和燃料经济性的各种规定。一种这样的发动机控制策略包括以稀于化学计量的空燃比操作发动机从而提高燃料经济性并减少温室气体的排放。这样的操作使用压缩点火式(柴油)发动机和稀燃火花点火式发动机是可能的。在发动机用稀(过量氧气)空燃比操作时，所得的燃烧温度较低，从而减少了发动机的NOX排放；但是，由于缺少在稀排气状态下去除NOX的有效方法，限制了稀操作发动机的商业应用。因此，从柴油和稀燃汽油排气中有效地还原氮氧化物(NOX＝NO+NO2)对于满足未来的排放标准并提高车辆燃料经济性来说是很重要的。
从含有过量氧气的排气供给流中还原NOX排放物对于车辆制造商来说是一种挑战。举例来说，据估计要符合美国的Bin 5规定可能就需要能够在基于当前预期的发动机排放NOX水平的FTP(联邦测试程序)循环中有70-90％的NOX转化效率的后处理系统。对于实际应用，在前述的FTP循环期间出现的低温工作范围(例如200-350℃)以及在高速测试循环(例如US06联邦测试程序)期间出现的较高温度工作范围(例如450-550℃)中都必须要保持转化效率。
已经提出了用于车辆应用的几种可能的后处理系统。一种方法包括使用后处理系统，包括在尿素选择性催化还原(U-SCR)催化剂的上游喷射NOX还原剂(例如尿素)以将NOX还原为N2。使用尿素作为还原剂必须要有用于该辅助流体的尿素分配结构和车载监控系统，并且可能会由于尿素溶液相对高的凝固点(-12℃)而在寒冷天气的气候条件下具有潜在的问题。NOX存储催化剂通常需要大催化剂体积、大量的铂族金属以及低硫燃料以用于有效的存储操作。这样的系统需要定期进行催化剂再生，包括喷射燃料以产生高的排气温度以及喷射还原剂以再生催化剂存储材料。
使用烃的NOX选择性催化还原(HC-SCR)已经作为用于在富氧状态下去除NOX的潜在的可选方法被广泛研究。离子交换型贱金属沸石催化剂(例如，Cu-ZSM5)在典型的车辆运行状态下(例如＜350℃)通常都活性不够，并且容易因为暴露于二氧化硫和水而降级。使用铂族金属(例如Pt/Al2O3)的催化剂在窄的温度区间内有效工作并且对于N2O的生成有高度的选择性。
使用氧化铝支承银(Ag/Al2O3)的催化设备因为其在具有很多种烃品种的稀排气状态下选择性地还原NOX的能力而获得关注。在Ag/Al2O3上使用部分氧化的烃(例如乙醇)允许在较低温度下还原NOX。但是这样的还原剂在车辆上不可用。Ag/Al2O3催化剂上的前述HC-SCR利用轻的烃(例如丙烯、丙烷)和较重的燃料组分烃(例如辛烷、癸烷)作为还原剂。使用在发电机排气中作为燃烧产物存在的较轻的烃还原NOX在较高温度下发生转化，但是对于被考虑作为用于实际应用候选的Ag/Al2O3催化剂来说，NO还原必须被切换至较低温度的区域并且必须将车载燃料用作还原剂。
因此，对于车辆以及稀燃式内燃机的其他应用而言，需要一种选择性还原排气供给流中NOX的有效方法和装置。
在转让给本申请相同的受让者并由此通过引用将其全部内容并入本文的美国专利申请No.11/533,434、11/533,425和11/533,593中，提供了用于选择性地还原内燃机的NOX排放物的方法和装置，包括排气后处理系统，排气后处理系统包括银-氧化铝或银-铂族金属-氧化铝、催化反应设备以及可操作用于将烃还原剂分配到银-氧化铝催化反应设备上游的排气供给流中的设备。控制系统适合用于确定排气供给流内NOX气体的参数测量值，并基于NOX气体的参数测量值将烃还原剂分配到银-氧化铝催化反应设备上游的排气供给流内。这包括确定优选的烃/NOX比；以及，优选地在内燃机的稀操作期间根据优选的烃/NOX比将烃还原剂分配到银-氧化铝催化反应设备上游的排气供给流内。尽管这些申请中介绍的排气系统在还原NOX排放物方面是有效的，但是这些结构对于包括有效的尿素转化和使用、与操作期间可能的尿素泄漏以及冷启动期间的HC排放峰值和排气气味在内的其他排气系统考虑因素而言可能并不是最优的。
尽管上述的每一种排气处理系统和方法都有助于控制与各种内燃机结构以及包括稀燃操作状态在内的操作方案有关的排放，但是仍然希望提供改进的排放物还原、控制或其组合的系统和方法。
发明内容
在本发明的一个示范性实施例中，公开了一种用于具有内燃机的车辆的排放处理系统。该排放处理系统包括HC-SCR催化剂，HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属催化剂材料。该系统还包括氧化催化剂，氧化催化剂包括被构造成从HC-SCR催化剂接收排气气流的铂族金属催化剂材料。该系统还包括U-SCR催化剂和柴油颗粒过滤器，U-SCR催化剂或DPF中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且U-SCR催化剂或柴油颗粒过滤器(DPF)中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。解决方案1、一种用于车辆的排气排放处理系统，包括：HC-SCR催化剂，所述HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属催化剂材料；氧化催化剂，所述氧化催化剂包括铂族金属催化剂材料并且被构造成从HC-SCR催化剂接收排气气流；U-SCR催化剂和颗粒过滤器，U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。解决方案2、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的非铂族金属催化剂材料包括Ag、Ag化合物或Ag合金或者是其组合，所述陶瓷基体包括氧化铝。解决方案3、如解决方案2中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce或Nd、或者是它们的氧化物、或者是它们的合金或者是其组合。解决方案4、如解决方案2中所述的排放处理系统，其中，所述非铂族金属是包括催化剂重量的大约1-4％的Ag或Ag化合物。解决方案5、如解决方案4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的铂族金属。解决方案6、如解决方案5中所述的排放处理系统，其中，所述铂族金属包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os或Pd、或者是它们的合金，或者是其组合。解决方案7、如解决方案4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中铂族金属的原子分数与铂族金属的原子分数和Ag或Ag化合物的原子分数之和的比值为铂族金属和Ag或Ag化合物的组合的原子分数的0.25或更低。解决方案8、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂包括具有大约为1.0-4.0g/cm3的催化剂材料的涂层。解决方案9、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述陶瓷基体包括设置在基底表面上的涂层。解决方案10、如解决方案9中所述的排放处理系统，其中，所述基底包括陶瓷或金属的流通式整料。解决方案11、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述非铂族金属包括铜、铜化合物、铜合金、铬、铬化合物、铬合金、铁、铁化合物或铁合金或者是其组合，并且所述陶瓷基体包括沸石。解决方案12、如解决方案11中所述的排放处理系统，其中，所述沸石包括ZSM-5、ZSM-11或ZSM-12或者是其组合。解决方案13、如解决方案12中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce或Nd、或者是它们的氧化物、或者是它们的合金或者是其组合。解决方案14、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述氧化催化剂中的铂族金属包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os或Pd、或者是其合金，或者是其组合。解决方案15、如解决方案1中所述的排放处理系统，还包括被构造成将烃材料释放到HC-SCR催化剂上游的排气气流中的烃计量设备和被构造成将尿素释放到位于U-SCR催化剂上游的排气气流中的尿素计量设备。解决方案16、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂和氧化催化剂两者都在单个陶瓷或金属的流通式整料上形成。解决方案17、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述整料具有入口端和出口端，并且所述HC-SCR位于所述入口端附近，所述氧化催化剂位于出口端附近。解决方案18、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂在第一陶瓷或金属整料上形成，所述氧化催化剂在第二陶瓷或金属整料上形成。解决方案19、如解决方案1中所述的排放处理系统，其中，所述第一整料和第二整料被设置在单个壳体内。解决方案20、如解决方案1中所述的排放处理系统，还包括发动机，其中发动机包括被构造成用于稀燃操作的柴油或汽油发动机。
附图说明
其他的目标、特征、优点和细节仅作为示例呈现在以下对实施例的详细说明中，详细说明参照附图给出，在附图中：
图1是本文中公开的排气处理系统的一个示范性实施例的示意图；
图2是本文中公开的排气处理系统的第二示范性实施例的示意图；和
图3是本文中公开的排气处理系统的第三示范性实施例的示意图。
具体实施方式
参照图1-3，示意图示出了特别适合用于在多种类型的机动车辆1(例如汽车、轻型卡车、海上运输工具、ATV等)内使用的内燃机10的示范性实施例。发动机10包括排气排放后处理系统2，包含有根据本发明构建的排气处理控制系统3。排气排放系统2的这些示范性实施例包括被设置在氧化催化剂(OC)14(例如柴油氧化催化剂)上游的烃选择性催化还原(HC-SCR)催化剂20，氧化催化剂14又位于二元催化剂24上游，二元催化剂24包括尿素选择性催化还原(U-SCR)催化剂26和颗粒过滤器(PF)28(例如DPF)。排气排放处理系统2的这些设置有利地将HC-SCR 20和OC 14彼此相连，其中OC 14如上所述位于HC-SCR 20的下游，但是这些部件都位于二元催化剂24的上游。排气排放处理系统2的这种结构提供了以下优点。第一，HC-SCR 20将在U-SCR的NOX还原效率下降时(例如工作温度＞400℃)的时段(包括对DPF 28进行再生的时段)期间提供NOX还原。HC-SCR 20被远离二元催化剂24设置的事实也提供了这些设备的物理分离，由此防止与DPF 28再生有关的高温降低HC-SCR 20的NOX还原能力。第二，加入HC-SCR 20为系统2提供了额外的NOX还原能力，使得即使在系统2需要高NOX转化效率时也无需高尿素计量速率，以获得所需的NOX还原能力。因此即可避免与高尿素计量速率相关联的高NH3泄漏速率(也就是泄漏通过U-SCR催化剂26的NH3)。第三，鉴于上述的好处，就可以避免特别是在DPF再生期间与高尿素计量速率相关联的高尿素消耗，由此降低用于操作该系统的尿素用量和相关成本，并延长重新装填尿素罐之间的时间间隔。第四，可以通过OC 14上游的HC-SCR截留HC来降低发动机冷启动期间的尾管HC排放峰值和相关联的排气气味。第五，由OC 14产生的热量与OC 14和二元催化剂24的物理分离一起有助于尿素到NH3的转化，由此降低了NH3泄漏的可能性，提高了尿素/NH3转化的转化效率并且提高了U-SCR 26的NOX转化效率和能力。OC 14和二元催化剂24的物理间隔提供了更大的距离，尿素可以在这段距离上与水互相作用并反应以生成氨，由此改善尿素的转化效率并为该反应得以继续提供足够的机会，由此降低尿素泄漏通过U-SCR 26的可能性。由OC 14加入的热量进一步有利于尿素的转化。第六，如上所述的这种协作的实现使得能够减小尿素罐的尺寸以及相应地减小罐和与其相关联的尿素的重量，由此降低车辆1的重量，所有这些都是等价的。第七，OC 14恰好在二元催化剂24上游的位置提高了后喷射燃料(或者与发动机10内建立浓操作状态的过程相结合而使用的燃料)的利用效率，由于后喷射燃料仅被用于生成热量，并且这种配置将OC 14设置为紧靠二元催化剂24，因此降低了来自于燃料利用的热损失并提高了发动机10或车辆1或者这两者的效率。第八，这种协作配置提高了NOX的转化能力和排气排放系统2的效率并且有助于符合包括柴油机排气排放标准在内的各种排气排放标准。第九，NOX转化能力和效率的提高通过能够减小该系统各个部件的尺寸由此减少在这些部件中使用的材料特别是催化剂材料的数量而降低了排气排放处理系统2的成本。第十，通过将HC-SCR 20和OC 14置于同一壳体内(图2和图3)并进一步通过将它们合并为同一个容器内单个整料(图3)，就可以实现用于获得上述操作配合和成本益处的这些部件特别有利的组合。
示范性发动机和控制系统包括常规的四循环内燃机10和电子发动机控制模块(ECM)5。发动机可以包括已知的压缩点火式或柴油发动机，具有使其主要为稀燃式发动机的运行工况，以使其以燃料量低于或稀于燃烧所需化学计量比的量的燃料/空气混合物来运行。可选地，发动机10可以包括使用以稀于化学计量比运行的多种发动机控制策略中的任意一种的发动机，例如均质充气压缩点火式发动机和稀燃火花点火式发动机。发动机10包括附连至曲轴的多个往复运动的活塞，曲轴被可操作地附连至车辆传动系或动力系以将牵引转矩输送至传动系。在运行期间，发动机10内的内部燃烧过程产生排气供给流或气流，排气供给流或气流沿着箭头4所示的方向行进并含有作为燃烧副产物的管制成分，并且在从系统中释放之前必须由后处理系统进行转化。由发动机10在稀燃状态下生成的排气气流4中的成分包括烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)等。
排气后处理系统2是一种集成系统，目的是为了用于处理排气气流4中的管制成分以生成包含不管制成分或者包含在数量上可以从系统释放到外界环境中的管制成分的排气气流，例如通过将管制成分的数量降低至可接受的水平或者通过将它们化学地转化为可以被释放的不管制材料。一根或多根排气歧管以及相连的管路将排气气流4输送和引导至并且通过排气排放后处理系统2。参照图1，后处理系统2的一个示范性实施例包括HC-SCR催化剂20、OC 14和二元催化剂24的组合。二元催化剂24包括位于PF 28(例如DPF)上游的U-SCR 26。可选地，还是参照图1，后处理系统2的第二示范性实施例包括HC-SCR催化剂20、OC 14和二元催化剂24′的组合。二元催化剂24′包括位于U-SCR 26上游的PF 28。参照图1-3，本文中介绍的排气排放后处理系统2，包括其在本文中所介绍的部件或设备在内，使用了具有用于处理排气供给流中组分的各种不同能力的技术，包括如本文中进一步介绍的氧化、选择性催化还原、HC计量和颗粒物过滤。设备利用已知的管道或管路以及连接器流体地和可操作地串联连接并彼此流体连通，以容纳并引导排气气流4通过排气后处理系统2。
参照图1-3，HC-SCR催化剂20可以包括任意合适的提供NOX的烃选择性催化还原的催化剂材料，并且可以提供任意合适形式的促进还原反应的催化剂材料，包括自支承催化剂颗粒或珠状物的床，或者被支承的催化剂颗粒或珠状物，并且更具体地包括在其中催化剂材料被设置为金属或陶瓷的流通式蜂窝状整料壁部上的涂层的形式。在一个示范性实施例中，HC-SCR 20的催化剂材料包括非铂族金属-沸石催化剂。非铂族金属-沸石催化剂包括设置在陶瓷基体上的非铂族金属或贱金属的催化剂材料。任意合适的能够催化NOX还原的非铂族金属均可使用。合适的非铂族金属包括设置在包括氧化铝的陶瓷基体上的Ag、Ag化合物或Ag合金或者是其组合。合适的非铂族金属包括设置在包括沸石的陶瓷基体上的铜(Cu)、Cu化合物、Cu合金、铬(Cr)、Cr化合物或Cr合金、铁(Fe)、Fe化合物或Fe合金或者是其组合。非铂族金属的催化剂材料还可以包括各种过渡金属或稀土金属或它们的氧化物或它们的合金或者是其组合作为添加剂。合适的过渡金属或稀土金属添加剂包括Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce或Nd、或它们的氧化物或它们的合金或者是其组合。非铂族金属的催化剂材料还可以包括铂族金属或它们的合金或者是其组合作为添加剂。合适的铂族金属合金添加剂包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os或Pd、或者是它们的合金，或者是其组合。包括非铂族金属以及任意的过渡金属或稀土金属合金添加剂的催化剂材料能够以至少约1gm/cm3的数量存在，并且更具体地大约1至大约4gm/cm3，并且甚至更具体地大约2至大约3gm/cm3。
陶瓷基体可以包括任意合适的陶瓷基体材料。在非铂族金属包括Ag、Ag化合物或Ag合金或者是其组合时，合适的陶瓷材料包括含有氧化铝的那些材料。通常，Ag-氧化铝催化剂包括重量百分比范围是大约1到大约4的Ag。在一个示范性实施例中，催化剂材料包括氧化铝上承载的约1％到约4％重量的Ag2O，并且更具体地是约2％重量的Ag2O，其中催化剂材料被设置作为每平方英寸400网孔的堇青石整料式基底上承载的涂层。在另一个示范性实施例中，催化剂材料包括在作为陶瓷基体的氧化铝上承载的形式为Ag2O的约2％到4％重量的银以及铂族金属添加剂，并且可以通过在高度羟基化的氧化铝上沉积银离子来制备。铂族金属的原子分数与铂族金属的原子分数和Ag或Ag化合物的原子分数之和的比值小于或等于约0.25。在某些实施例中，原子分数小于或等于约0.20。在特定的实施例中，铂族金属和银催化剂材料的组合的原子分数小于或等于约0.10。根据一个或多个实施例，催化剂含有小于约1％重量的铂，例如小于或等于约0.75％重量的铂，并且更具体地，小于约0.50％重量的铂。在非铂族金属催化剂包括铜、铜化合物、铜合金、铬、铬化合物、铬合金、铁、铁化合物或铁合金或者是其组合时，合适的陶瓷基体材料包括含有沸石(例如ZSM-5、ZSM-11或ZSM-12或者其组合)的那些材料。陶瓷基体材料可以具有任意合适的沸石结构以及结合如本文中所述的承载其上的催化剂材料足以促进NOX催化还原的表面积，包括具有的表面积至少为大约400m2/g的那些沸石结构。
非铂族金属-陶瓷基体催化剂可以被设置为适当基底上的涂层。基底可以是通常被用于制备催化剂的那些材料中的任意一种，并且优选地包括陶瓷或金属的蜂窝状结构。任意合适的基底都可以使用，例如整料式基底类型，具有从基底的入口或出口面开始从中延伸穿过的精细、平行的气流通道，以使得通道对从中流过的流体流是开放的(被称为蜂窝状流通式基底)。从它们的流体入口到它们的流体出口基本为直线路径的通道由壁界定，在壁上涂有催化材料作为涂层以使流过通道的气体接触催化材料。整料式基底的流动通道是薄壁式通道，该通道可以是任意合适的截面形状和尺寸，例如梯形、矩形、正方形、正弦形、六边形、椭圆、圆形等。这样的结构可以在每平方英寸的横截面上包含有大约60到大约600或者更多个气体入口开口(也就是网孔)。陶瓷基底可以由任意合适的耐火材料制成，例如堇青石、堇青石-氧化铝、氮化硅、锆质莫来石、锂辉石、硅酸铝镁、硅酸锆、硅线石、硅酸镁、锆石、透锂长石、氧化铝、铝矽酸盐等等。可用于本发明中催化剂的基底也可以是金属材质并且包括一种或多种金属或金属合金。金属基底可以以各种形状使用，例如波纹板或如上所述的整料形式。优选的金属载体包括耐热金属和金属合金，例如Ti、Ti合金和各种等级的不锈钢以及在其中铁为实质或主要组分的其他合金。这样的合金可以包含镍、铬和/或铝中的一种或多种，并且这些金属的总量可以有利地包括至少15％重量的合金，例如10-25％重量的铬、3-8％重量的铝和高达20％重量的镍。合金还可以含有一种或多种少量或微量的其他金属，例如锰、铜、钒、钛等。金属基底的表面可以在高温(例如1000℃和更高的温度)下被氧化以通过在基底表面上形成氧化层而提高合金的耐腐蚀性。这种高温引发的氧化可以增强陶瓷基体和催化剂材料对基底的粘附性。
根据本发明实施例的非铂族金属-沸石材料可以利用公知的工艺制备，包括已知的用于沉积单层和多层涂层的方法。涂层可以被容易地制备在整料式蜂窝状基底上的一层或多层内。以下介绍了一种用于在整料式金属基底上制备双层涂层的示范性工艺。应该理解的是，根据本发明的不同实施例，以下的工艺可以如下所述通过省略涂覆第二层的步骤而被改变为制备单层涂层，或者可以被改变为给双层涂层增加一层或多层附加层。
对于双层涂层，包括大表面面积耐火金属氧化物的细分颗粒(例如伽马氧化铝)的底层在合适的媒介物(例如水)中被浆化。基底随后即可被一次或多次浸入到这样的浆料中或者可以把浆料涂覆到基底(例如蜂窝状流通式基底)上以使得可以将所需加载量的金属氧化物沉积在基底上。包含非铂族金属以及任意稀土金属、过渡金属或铂族添加剂的催化剂材料可以被加入浆料中成为水溶或可水分散的化合物或复合物的混合物。随后，通常通过例如在400℃到600℃的温度下加热1到3小时来煅烧被涂覆的基底。
在一个或多个实施例中，浆料随后就被粉碎以得到基本上全部为具有平均直径小于20微米(也就是在1-15微米)的颗粒尺寸的固体。粉碎可以在球磨机或其他类似设备中进行，并且浆料中的固体含量可以是例如20-60％的重量，优选地是35-45％的重量。
随后在先前成形的煅烧复合物层上制备和沉积的每一层都可以用类似于以上介绍的方式制成。在所有的涂层操作均已完成之后，可通过例如在大于400℃到大约600℃的温度下加热1到3小时来再次煅烧复合物。
非铂族金属-沸石催化剂以及其上设置有催化剂的任意基底(包括如本文中所述的各种整料式基底)都被容纳在壳体23内，壳体23包括金属壳体，例如具有入口和出口的金属罐，或者以其他方式被设置用于提供承载并引导流体流至HC-SCR催化剂20。金属壳体23可以由合适的材料制成，包括各种等级的高温抗氧化的钢，例如各种不锈钢。壳体23可以包括包含有圆柱形隔室的任意合适的形状或尺寸。隔室还可以包括附连部件，例如位于入口附近的圆柱形入口管和位于隔室出口附近的圆柱形出口管，用于将HC-SCR催化剂20流体联接至排气处理系统2的排气管和/或其它隔室(特别是OC 14)。应该理解的是HC-SCR催化剂20(包括壳体23)可以包括一个或多个用于帮助HC-SCR催化剂20或排气处理系统2或控制系统3操作的附加部件，包括但不限于各种气体或温度传感器、喷射器(尿素或燃料喷射器)或其他部件。这样的附加部件对于监测排气的特征(例如某些排放组分(例如颗粒物或其他组分)的流率)可能是特别有利的，这对于确定启动HC-SCR催化剂20再生过程的必要性可能是特别有利的。HC-SCR催化剂20也可以如本文中所述包含OC 14。
随着排气气流4经过HC-SCR催化剂20的长度(特别是流动通道和带有涂层的网孔壁部)，铂族金属催化剂或贱金属催化剂或其组合催化如本文中所述的各种反应。在排气处理系统2内存在用于该还原反应的适当条件时，例如在发动机排出的HC水平相对较高(其中，否则将促进所述氧化的O2已经被消耗)的条件下，HC-SCR催化剂20可以被用于将排气气流4内的NOX还原为N2。这种还原反应也可以在通过使用图1-3中的结构在HC-SCR催化剂20上游直接喷射HC获得相对较高的HC水平时发生，所述状态可以利用包括ECM 5的控制系统3来实现。用于HC-SCR 20的示范性还原反应提供如下：{HC}+NOX＝N2+CO2+H2O            (1)
N2、CO2和H2O的相对数量将取决于所选择的HC的性质。
再次参照图1-3中的示范性实施例，OC 14与发动机10流体连通，并且相对于排气气流4位于HC-SCR催化剂20的下游，而且被构造成用于氧化排气气流4中的某些成分以生成如本文中所述适合用于在排气处理系统1的其他部件中进一步处理的不管制的副产物或成分。通常，OC 14是如本文中所述的流通式设备，由具有蜂窝状结构的金属或陶瓷整料或基底构成，蜂窝状结构包括多个大体平行的、纵向延伸的互连网孔，所述网孔提供包括多条流动通道用于接收排气气流4的网络并通过对应的网孔壁网络隔离。基底沿网孔壁具有大表面积。网孔壁具有涂层，涂层包括多孔陶瓷基体，具有被用催化活性数量的铂族金属催化剂涂覆的表面。合适的铂族金属包括Pt、Pd、Rh、Ru、Os或Ir或者是其组合。其中，Pt或Pd或者是其组合(包括其合金)是特别有效的。包括Pt和Pd两者的那些催化剂是特别有效的，例如具有的Pt∶Pd的比例为大约2∶1到大约4∶1的那些催化剂。随着排气气流4经过OC 14的长度(特别是流动通道和带有涂层的网孔壁)，铂族金属催化剂催化CO氧化为CO2以及催化各种烃(HC)的氧化，包括气态烃和液态烃，包括未燃烧的燃料或油，或者是被引入排气处理系统以形成CO2和H2O由此还原有害排放物的燃料或其他的HC还原剂。在一种结构中，在发动机的提前燃烧操作期间，控制系统3或ECM 5可以被用于使得燃烧在排气气流4中得到与正常燃烧期间生成的HC相比更高水平的HC。OC 14被构造成用于催化增加数量的HC中的至少一部分的分解，以通过降低其催化NOX的能力而减少或者可选地防止排气气流中的HC到达二元催化剂24并损害该设备，或者是通过从排气处理系统2中释放而减少或者可选地防止排气气流中的HC到达外界环境。
OC 14(例如柴油氧化催化剂)可以被构造成用于通过氧化将各种管制的排气成分转化为其他管制或不管制的排气成分。例如，OC 14可以被构造成用于将烃(HC)氧化为二氧化碳(CO2)和水(H2O)，将一氧化碳(CO)转化为二氧化碳(CO2)，将二氧化硫(SO2)转化为三氧化硫(SO3)和/或硫酸(H2SO4)以及将一氧化氮(NO)转化为二氧化氮(NO2)或其他方式。以下是本发明的OC 14设想的示范性氧化反应。HC+O2＝CO2+H2O           (2)CO+1/2O2＝CO2            (3)2SO2+O2＝2SO3            (4)SO3+H2O＝H2SO4           (5)NO+1/2O2＝NO2            (6)
应该想到的是，取决于反应的化合物以及它们在排气气流4内存在的浓度、OC 14的温度以及选择作为催化剂的铂族金属，OC 14可以被构造成用于执行上述转化中的任何一种、上述转化的组合或者甚至是全部的上述转化。也可以想到其他的氧化，例如乙醛、多环芳香烃或其他的氧化。而且，OC 14中的反应可以被用于减少某些排放物组分的气味。
OC 14可以被容纳在单独的壳体15内，壳体15包括金属壳体，例如具有入口和出口的金属罐，或者以其他方式被设置用于提供承载并引导流体流动至OC 14，如图1所示。壳体15可以包括包含有圆柱形隔室的任意合适的形状或尺寸。隔室进一步可以包括附连部件，例如位于入口附近的圆柱形入口管和位于隔室出口附近的圆柱形出口管，用于将OC 14流体联接至排气处理系统2的排气管和/或另一部件。应该理解的是，OC 14(包括壳体15)可以包括一个或多个用于帮助OC 14或排气处理系统2或控制系统3操作的附加部件，包括但不限于各种气体或温度传感器、喷射器(尿素或燃料喷射器)或其他部件。这样的附加部件对于监测排气的特征(例如某些排放组分(例如颗粒物或其他组分)的流率)可能是特别有利的，这对于确定启动HC-SCR催化剂20或二元催化剂24再生过程的必要性可能是特别有利的。
在另一个示范性实施例中，OC 14可以如图2中所示与HC-SCR催化剂20一起被容纳在壳体23内并在HC-SCR催化剂20的下游。在这种结构中，HC-SCR催化剂20可以如本文中所述包括一个或多个整料，OC 14可以包括一个或多个整料，并且这些整料可以一起被装入壳体23内以使得相应的整料流体连通，从而使得排气气流4可以在入口处进入HC-SCR催化剂20，并且可以通过HC-SCR催化剂20和OC 14传送至OC 14的出口。
在另一个示范性实施例中，OC 14可以如图3中所示被装入HC-SCR催化剂20的下游端内。在这种结构中，HC-SCR催化剂20可以如本文中所述包括一个或多个整料，OC 14也可以被装入HC-SCR催化剂20最下游的整料的下游端内。通过对每一个整料区域涂敷催化剂材料，也就是通过将合适的涂层涂覆到整料的一端以构成HC-SCR催化剂20，并将合适的涂层涂覆到同一整料的相对端以构成OC 14，可将OC 14结合到包括HC-SCR催化剂20的整料上。
在一种特定结构中，OC 14被构造成用于将排气气流4内的一氧化氮氧化为二氧化氮(参见公式6)。这是有利的，原因在于当排气处理系统2内存在用于该反应的适当条件时，这种转化通过借助二元催化剂24使得能够在随后还原为氮而有助于总体的NOX转化过程。本文中介绍的氮和其他成分的氧化在具有相对较高O2水平和较低HC水平的稀燃状态下得到促进，该状态可以利用包括ECM 5的控制系统2来实现。因此，将OC 14置于U-SCR催化剂26上游且在发动机和U-SCR催化剂26之间是特别有利的。将OC 14设置为靠近发动机，优选地尽可能靠近发动机也是特别有利的，以将OC 14内的工作温度保持在至少约356°F(180℃)，并且更优选地保持在大约482°F(250℃)到大约842°F(450℃)的范围内。
二元催化剂24包括尿素选择性还原(U-SCR)催化剂26和DPF 28。二元催化剂24是由具有蜂窝状结构的陶瓷整料或基底构成的壁流式设备，蜂窝状结构包括多个大体平行的、纵向延伸的互连网孔，所述网孔提供包括用于排气气流4的多条流动通道的网络并通过对应的多孔网孔壁网络隔离。基底沿网孔壁具有大的表面积。交替相邻的网孔具有被堵塞的入口或出口之一，以使交替排列的入口被堵塞，而紧邻的网孔的入口敞开，并使交替排列的出口被堵塞，紧邻的网孔的出口敞开。这种结构在网孔壁内具有开孔。因此，排气气流4流入多个入口并被迫使通过多孔的网孔壁和进入到相邻的出口网孔内，随后气流在此从多个未堵塞的出口流出。开孔允许气体成分通过网孔壁，而PM则被截留在开孔内，由此提供DPF 28的PM过滤作用。U-SCR催化剂26被提供作为布置在陶瓷流通式整料上的涂层。涂层包括设置在陶瓷基体上的还原催化剂。涂层可以沿多条入口通道或多条出口通道或两者的网孔壁设置。在一个示范性实施例中，涂层被设置在提供了图1-3中所示作为二元催化剂24的结构的多条入口通道上，其中U-SCR催化剂26如图所示位于DPF 28的上游。二元催化剂24(图1-3)也示出了将涂层设置在多条入口和出口通道上的结构。在另一个示范性实施例中，涂层被设置在提供了图1-3中所示作为二元催化剂24′的结构的多条出口通道上，其中U-SCR催化剂26如图所示位于DPF 28的下游。涂层包括多孔基体，具有被用催化活性数量的还原催化剂涂覆的表面。陶瓷壁流式整料可以由任意合适的陶瓷制成，包括堇青石或氧化铝等。使用二元催化剂24是有利的，原因在于与使用了分立的DPF 28和U-SCR催化剂26相比所实现的空间节约，以及减少了独立排气部件的总数。
二元催化剂24，包括DPF 28和U-SCR催化剂26在内，适合用于在排气处理系统2和发动机10的大多数工作温度范围内提供NOX的还原(U-SCR催化剂26)和PM的收集(DPF 28)，包括从大约400°F(大约～200℃)到大约1022°F(大约550℃)的典型排气处理系统的工作温度。二元催化剂24的DPF 28在发动机10的整个工作温度范围内过滤碳烟，包括从大约-40°F(大约-40℃)到大约120°F(大约49℃)的车辆存放/启动的典型环境温度到高达约1292°F(大约700℃)的工作温度。DPF 28的被动再生和碳烟颗粒的氧化会在从482°F(250℃)到大约842°F(450℃)的温度范围内NOX存在时发生，而碳烟颗粒的主动再生和氧化会在大约为500℃的温度或更高温度下O2存在时发生，并且更优选地是在大约1112°F(600℃)到大约1202°F(650℃)的温度范围内。
涂层包括多孔陶瓷基体，具有被用催化活性数量(也就是足以催化所需化学反应的数量)的贱金属催化剂涂覆的表面。合适的贱金属催化剂包括铜(Cu)、铬(Cr)或铁(Fe)或者其组合，包括其合金和化合物。多孔基体可以包括任意合适的多孔基体。合适的多孔材料包括各种沸石。在Cu催化剂的情况下，合适的沸石是一种商用上已知的ZSM-5。使用贱金属催化剂允许在不使用贵重金属的情况下转化氮氧化物。二元催化剂24利用氨来还原NOX。例如，在一个示范性实施例中，计量设备(例如尿素计量设备17)被设置在二元催化剂24的上游，用于例如通过引入尿素溶液而将尿素引入排气气流4中。尿素要在二元催化剂24上游足够的距离处被引导，以允许尿素在排气气流4内分解从而在进入二元催化剂24之前形成氨。在一种有利的结构中，氨也可以在HC-SCR催化剂20内生成并向下游行进至二元催化剂24。在该结构中，由于在HC-SCR催化剂20内生成的氨而需要减少数量的尿素。以下是二元催化剂24可设想的示范性化学转化反应：
尿素分解：CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2        (7)
二元催化剂24内的NOX还原反应：6NO+4NH3→5N2+6H2O            (8)4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O         (9)6NO2+8NH3→7N2+12H2O          (10)2NO+4NH3+O2→3N2+6H2O         (11)NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O         (12)
应该理解的是，二元催化剂24可以被构造成用于执行上述转化中的任何一种、上述转化的组合，包括上述转化的全部。二元催化剂24如上所述在大约356°F(180℃)的工作温度下开始发挥作用，并且可以更优选地在大约482°F(250℃)到大约1022°F(550℃)的范围内工作。
二元催化剂24被容纳在壳体25(例如金属罐)内，被构造成提供承载并引导排气气流4流入、通过和流出二元催化剂24。壳体25可以具有任意合适的形状或尺寸，包括圆柱形。壳体25也可以包括定位成靠近入口的附连部件(例如入口管)和靠近出口的附连部件(例如出口管)，用于将二元催化剂24流体联接至排气处理系统2的排气管和/或其他部件。应该理解的是，二元催化剂24，包括壳体25在内，可以包括一个或多个用于帮助排气处理系统2操作的附加部件，包括但不限于传感器、计量设备(尿素或燃料喷射器)或其他部件。这样的附加部件对于监测排气的特征(例如某些排放组分的数量或流率)可能是特别有利的，这对于排气处理系统2的控制(包括二元催化剂24的再生)是特别有利的。排气处理系统2还可以单独地或者组合地包括附加排气后处理设备，包括催化或未催化的颗粒过滤器、附加氧化催化剂、催化碳烟过滤器、碳烟过滤器、NOX捕集器、NSR催化剂、部分烃氧化催化剂、空气泵、外部加热设备、贵金属催化剂、硫捕集器、磷捕集器、POX重整器等。每一种附加的排气后处理设备都会使用具备处理排气气流4组分的各种能力的技术。可以利用已知的管路、管道和连接器来串联或并联地流体连接这些设备。
后处理系统包括优选地信号连接至ECM 5的传感设备和系统。传感设备可以包括操作用于测量发动机10排出的排气的NOX传感器12、操作用于测量HC-SCR催化剂20上游的排气温度以确定HC-SCR催化剂20工作温度的温度传感器27以及排气传感设备22，该排气传感设备是操作用于监测HC-SCR催化剂20之后的排气组分以供反馈和诊断的第二传感器。NOX传感器12优选地包括操作用于生成与排气气流4内的NOX浓度参数值有关的电信号并且进一步操作用于生成与排气供给流的空燃比参数值相关的第二电信号的传感器，由此即可确定氧气含量。排气传感设备22优选地包括第二NOX传感器，操作用于生成与排气气流内的NOX浓度参数值有关的电信号。可选地，NOX传感器12可以包括虚拟传感设备，其中根据发动机工作状态来确定排气气流4中的NOX浓度，这是一种已知技术。
排气后处理系统2包括烃(HC)计量设备16，用于在HC-SCR催化剂20的上游喷射受控数量的HC还原剂。示范性的HC计量设备包括燃料喷射器，例如柴油燃料喷射器，用于将柴油燃料喷入排气气流4中。来自发动机10的燃料管线30将加压燃料提供至可控压力调节设备32，例如阀，通过管路34将可控压力调节设备32的输出流体连接至还原剂计量设备16。HC计量设备16和压力调节设备32都被操作性地连接至ECM 5，ECM 5适合用于控制喷射至排气供给流的HC的正时和数量(例如质量流量)，通常为车辆燃料的形式。可选地，来自烃容器(未示出)或重整设备(未示出)的烃可以被用作还原剂材料，以利用后喷射控制策略来还原HC-SCR催化剂20内的NOX。
排气处理系统2还包括尿素计量设备17，例如尿素喷射器，用于在二元催化剂24的上游通过管路21从尿素容器19中喷射受控数量的尿素或氨作为还原剂。如本文中所用，术语尿素也可以包括使用氨(NH3)作为还原剂，因为尿素分解就会产生氨作为反应的副产物，并且也正是氨被用作二元催化剂24中所发生的催化反应的还原剂品种。合适的尿素容器的例子可以是尿素罐。尿素计量设备17被操作性地连接至ECM 5，ECM 5适合用于控制喷射到排气气流4中的尿素的正时和数量。在尿素被用作还原剂时，喷射应该在二元催化剂24上游的足够远处进行以使得尿素能够在进入二元催化剂24之前分解为氨。
控制系统3优选地包括分布式控制模块结构，包含适合用于提供各种车辆系统(包括本文所述的动力系统)的协同控制的多个控制模块。控制系统可操作用于监测来自传感设备的输入，综合相关信息，并执行算法以控制各个致动器用于满足操作者需求和实现控制目标，包括例如燃料经济性、排放、性能、驾驶性能和硬件保护这样的参数。分布式控制器结构包括ECM 5和操作性地连接至其他设备的用户接口(UI)13，车辆操作者通常可以通过用户接口来控制或引导车辆以及动力系的操作。车辆操作者为UI 13提供输入的设备通常包括加速踏板、制动踏板、变速器档位选择器以及车辆速度巡航控制。前述的每一种控制模块和设备都与其他的控制模块、设备、传感器和致动器一起通过大体上用标记6示出的高速局域网(LAN)总线进行通信。LAN总线6允许在各个处理器、控制模块和设备之间对控制参数和指令进行结构化通信。所使用的具体通信协议是专用的。LAN总线和适当的协议在前述的控制模块和提供例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性等功能的其他控制模块之间提供了鲁棒的消息传送和多控制模块接口。
ECM 5包括通过数据总线电信号连接至易失性和非易失性存储设备的中央处理单元。ECM 5如图所示被操作性地附连至传感设备和其他输出设备以持续地监测并控制发动机10和排气后处理系统的运行。输出设备优选地包括用于准确控制和操作发动机所必需的子系统，作为示例可包括空气进气系统、燃料喷射系统、火花点火系统(在使用火花点火式发动机例如均质充气压缩点火发动机时)、排气再循环(EGR)系统和蒸发控制系统。发动机传感设备包括可操作用于监测发动机运行、外部状态和操作者需求的设备，并且通常通过线束被信号附连至ECM 5。
存储在非易失性存储设备内的算法由中央处理单元执行并且可操作用于监测来自传感设备的输入并执行发动机控制和诊断程序以利用预设的标定值来控制发动机的运行。使用ECM 5来控制和诊断内燃机10各方面的运行对于本领域技术人员来说是公知的。但是，ECM 5可以适用于如本文中所述利用排气排放系统2的独特优点，以在发动机10的各种运行状态下使NOX的还原最大化，并且也可以在HC-SCR催化剂20或二元催化剂24的再生期间保持可以接受的NOX还原水平。
排气排放处理系统2内催化剂温度在从-40至650℃范围内都是可能的，还有以下的催化剂有可能会处于其中的气相浓度范围：由POX燃料重整器或缸内燃烧控制(例如后喷射)提供的O2(2-21％)、NOX(0-1500ppm)和H2(高达4％)。另外，在从怠速时的100kg/小时至加速条件下的1200kg/小时范围内的排气流率会导致用于催化反应设备的空间速度(SV)的范围从大约5000h-1至60000h-1。存在于柴油燃料中的较重烃(例如n-十二烷)在较低的温度范围内提供NOX转化，这有助于将辅助燃料喷射引入到排气中。将氢气加入供给流中(例如通过加入POX重整器(未示出))降低了起燃温度，在轻烃(丙烯、丙烷)和重烃(n-十二烷)两者使用的Ag/Al2O3催化剂上进一步用于NOX转化。没有示出向排气供给流中加入一氧化碳以在Ag/Al2O3催化剂上还原NOX。
使用的特定控制策略，也就是本文中所述的HC喷射量对比H2喷射量对比NO2比例，最终取决于HC-SCR催化剂20的SV和温度以及入口的NOX浓度。在低O2浓度(＜10％)和/或低温(＜350℃)而没有在供给流中添加过多H2(也就是≤250ppm H2)的条件下，应该注意确保没有喷射过量的HC从而使得HC-SCR催化剂20的焦化和可能的去活化得以最小化。
在持续发动机运行期间能够控制的排气状态包括喷射的柴油燃料量(也就是用于在HC-SCR催化剂20上还原NOX所使用的烃(HC))以及来自POX燃料重整器或缸内燃烧控制策略的H2喷射量。另外，EGR的幅度(单位：％)和PCCI(预混充气压缩点火)燃烧可以被用于降低发动机排出的NOX浓度并改变排气气流中的O2浓度。
本发明包括一种方法，利用示范性内燃机的运行状态控制在以稀于化学计量比运行期间将发动机排出的NOX浓度还原为排气供给流中的N2。该方法包括确定排气供给流中的NOX气体的测量值并基于排气供给流的选定参数确定优选的烃/NOX比值；然后选择性地将烃还原剂分配至Ag-氧化铝的HC-SCR催化剂20上游的排气供给流中。燃料是用于在Ag-氧化铝的HC-SCR催化剂20中还原NOX的优选还原剂。限定得到最优NOX转化的发动机工作状态和排气温度。感兴趣的排气系统2的工作参数包括催化剂工作温度、排气流率、NOX浓度和氧气浓度。所述参数优选地由控制系统使用以计算在特定工作条件下NOX还原的最优HC1/NOX比值。HC1/NOX比值被定义为在C1基础上喷射的燃料量除以入口NOX浓度(例如1ppm的蒸发柴油燃料具有大约14个碳原子；因此在排气供给流中具有100ppm的入口NOX的情况下HC1∶NOX比值为10需要喷射10×100/14＝71ppm的柴油燃料)。HC1/NOX比值被用于计算和喷射适当的燃料量以用于催化剂上的NOX还原。发动机工作参数被进一步用于计算NOX还原的最优氢气(H2)浓度，可以利用可用方法(例如部分氧化的燃料重整器或缸内后喷射系统)将其喷入排气供给流内。限定了对于指定发动机选择最优催化剂体积的标准，包括排气体积流率/催化剂体积＝空间速度(单位为h-1)。而且，本文中介绍的方法在发动机排放的O2浓度低至2％时对于产生高NOX转化是很有效的。例如排气再循环(EGR)和预混充气压缩点火(PCCI)以及其他的低温燃烧策略这样的发动机控制方案被用于改变发动机排出的NOX和O2浓度以在催化剂上实现最优的NOX转化。限定得到最优NOX转化的在发动机排出的NOX水平以及发动机排出的O2水平之间的折衷。氧化设备(例如已知的柴油氧化催化剂或者已知的等离子臭氧生成设备)可以被用于NOX还原催化剂的上游以在低温下将NO(发动机排出的主要NOX种类)氧化为NO2从而得到最优的NOX转化。在低温下优选地喷射较少的燃料还原剂和较多的H2。相反，在高温下则喷射较多的燃料还原剂和较少的H2。在高排气流量条件下喷射的H2量更高。前述的工作参数可应用于根据催化剂配方(例如加载Ag-金属、加载涂层以及添加其他的非Ag成分)来计算用于NOX还原的最优HC1/NOX比值。使用这样的控制策略允许通过EGR、PCCI(低温)燃烧、燃料喷射量和H2喷射量的组合来优化车俩的燃料经济性，同时实现催化剂上的最大NOX还原。而且，在高空间速度、低O2浓度和低温的条件下可以限定使用喷射还原剂燃料的工作限制以将可能的焦化(碳化物沉积)和可能的催化剂去活化最小化而无需在排气供给流中添加过多的H2。能够识别出获得最优NOX转化的燃料组成。
尽管本发明已经参考示例性实施例来描述，但是本领域技术人员可理解的是，在不偏离本发明范围的情况下，可以作出各种变化且等价物可以替代其元件。另外，在不偏离本发明本质范围的情况下，可以作出许多修改以使得具体情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明并不旨在限于作为用于执行本发明的最佳模式公开的具体实施例，而本发明将包括所有落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于车辆的排气排放处理系统，包括：
HC-SCR催化剂，所述HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷基体上并且被构造成从发动机接收排气气流的非铂族金属催化剂材料；
氧化催化剂，所述氧化催化剂包括铂族金属催化剂材料并且被构造成从HC-SCR催化剂接收排气气流；
U-SCR催化剂和颗粒过滤器，U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的一个被构造成从氧化催化剂接收排气气流，并且
U-SCR催化剂或颗粒过滤器中的另一个被构造成从相应一个接收排气气流。
2.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的非铂族金属催化剂材料包括Ag、Ag化合物、Ag合金、或者是其组合，所述陶瓷基体包括氧化铝。
3.如权利要求2中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce、Nd、它们的氧化物、它们的合金、或者是其组合。
4.如权利要求2中所述的排放处理系统，其中，所述非铂族金属是包括催化剂重量的大约1-4％的Ag或Ag化合物。
5.如权利要求4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的铂族金属。
6.如权利要求5中所述的排放处理系统，其中，所述铂族金属包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os、Pd、它们的合金、或者是其组合。
7.如权利要求4中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中铂族金属的原子分数与铂族金属的原子分数和Ag或Ag化合物的原子分数之和的比值为0.25或更低。
8.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂包括具有大约为1.0-4.0g/cm3的催化剂材料的涂层。
9.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述陶瓷基体包括设置在基底表面上的涂层。
10.如权利要求9中所述的排放处理系统，其中，所述基底包括陶瓷或金属的流通式整料。
11.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述非铂族金属包括铜、铜化合物、铜合金、铬、铬化合物、铬合金、铁、铁化合物、铁合金、或者是其组合，并且所述陶瓷基体包括沸石。
12.如权利要求11中所述的排放处理系统，其中，所述沸石包括ZSM-5、ZSM-11或ZSM-12或者是其组合。
13.如权利要求12中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂中的催化剂材料还包括设置在所述陶瓷基体上的Zr、Nb、Y、Hf、La、Ce、Nd、它们的氧化物、它们的合金、或者是其组合。
14.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述氧化催化剂中的铂族金属包括Pt、Rh、Ir、Ru、Re、Os、Pd、它们的合金、或者是其组合。
15.如权利要求1中所述的排放处理系统，还包括被构造成将烃材料释放到HC-SCR催化剂上游的排气气流中的烃计量设备和被构造成将尿素释放到位于U-SCR催化剂上游的排气气流中的尿素计量设备。
16.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂和氧化催化剂两者都在单个陶瓷或金属的流通式整料上形成。
17.如权利要求16中所述的排放处理系统，其中，所述整料具有入口端和出口端，并且所述HC-SCR位于所述入口端附近，所述氧化催化剂位于出口端附近。
18.如权利要求1中所述的排放处理系统，其中，所述HC-SCR催化剂在第一陶瓷或金属整料上形成，所述氧化催化剂在第二陶瓷或金属整料上形成。
19.如权利要求18中所述的排放处理系统，其中，所述第一陶瓷或金属整料和第二陶瓷或金属整料被设置在单个壳体内。
20.如权利要求1中所述的排放处理系统，还包括发动机，其中发动机包括被构造成用于稀燃操作的柴油或汽油发动机。
CN2010105116186A 2009-07-14 2010-07-14 排气处理系统 Expired - Fee Related CN101985893B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/502464 2009-07-14
US12/502,464 2009-07-14
US12/502,464 US8409515B2 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Exhaust gas treatment system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101985893A CN101985893A (zh) 2011-03-16
CN101985893B true CN101985893B (zh) 2013-08-07

Family

ID=43464293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105116186A Expired - Fee Related CN101985893B (zh) 2009-07-14 2010-07-14 排气处理系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8409515B2 (zh)
CN (1) CN101985893B (zh)
DE (1) DE102010026890B4 (zh)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9103248B2 (en) 2006-01-19 2015-08-11 Cummins Inc. Method and system for optimizing fuel and reductant consumption
US9399937B2 (en) * 2009-03-12 2016-07-26 Volvo Lastvagnar Ab Operating method for an exhaust aftertreatment system and exhaust aftertreatment system
DE102009033635B4 (de) * 2009-07-17 2020-11-05 Umicore Ag & Co. Kg Katalytisch aktives Partikelfilter mit Schwefelwasserstoff-Sperrfunktion, seine Verwendung und Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden und Partikeln
KR101158816B1 (ko) * 2009-08-21 2012-06-26 기아자동차주식회사 디젤 차량의 배기 장치
FR2949812B1 (fr) * 2009-09-10 2012-03-30 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif et procede de regulation de l'injection d'une quantite de reducteur en phase gaz
BR112012020873A2 (pt) * 2010-02-23 2016-05-03 Basf Corp filtro de fuligem catalisado, processo para fabricar um filtro de fuligem catalisado, e, método para tratar uma corrente de gás de escape de motores a diesel
KR101180949B1 (ko) 2010-07-09 2012-09-07 기아자동차주식회사 디젤 분진 필터용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 디젤 차량용 매연 저감 장치
GB2485530A (en) * 2010-11-11 2012-05-23 Johnson Matthey Plc Catalyst system
US8479500B2 (en) * 2011-04-08 2013-07-09 GM Global Technology Operations LLC Exhaust treatment system for an internal combustion engine
CN102758669A (zh) * 2011-04-26 2012-10-31 陈温乐 车辆排放废气中和降温处理装置
JP5465361B2 (ja) * 2011-09-05 2014-04-09 日野自動車株式会社 排ガス浄化装置
DK2597279T3 (da) * 2011-11-22 2021-10-25 Deutz Ag Anordning og fremgangsmåde til rensning af dieselmotorudstødningsgasser
US9138686B2 (en) * 2012-03-30 2015-09-22 GM Global Technology Operations LLC Carbon monoxide-selective oxidation catalysts
US9003792B2 (en) * 2012-04-05 2015-04-14 GM Global Technology Operations LLC Exhaust aftertreatment and exhaust gas recirculation systems
US8765623B2 (en) 2012-04-26 2014-07-01 Caterpillar Inc. Method for exhaust gas after treatment
US8920756B2 (en) * 2012-05-07 2014-12-30 GM Global Technology Operations LLC Silver promoted close-coupled NOx absorber
DE102013207921B4 (de) * 2012-05-07 2021-04-22 GM Global Technology Operations, LLC (n.d. Ges. d. Staates Delaware) Verfahren zur Stickstoffmonoxid-Oxidation über silber-basierten Katalysatoren und katalytischer Reaktor
US8997461B2 (en) * 2012-05-21 2015-04-07 Cummins Emission Solutions Inc. Aftertreatment system having two SCR catalysts
AU2012382388B2 (en) * 2012-06-13 2017-03-16 Mack Trucks, Inc. Method for monitoring components in an exhaust after treatment system, an exhaust after treatment system, and a controller for an exhaust after treatment system
US9403124B2 (en) * 2012-08-02 2016-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for reducing the concentration of nitrogen dioxide
GB201220912D0 (en) * 2012-11-21 2013-01-02 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for treating the exhaust gas of a compression ignition engine
DE102012023049A1 (de) 2012-11-26 2014-05-28 Volkswagen Aktiengesellschaft SCR-Abgasnachbehandlungseinrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen
US9266092B2 (en) 2013-01-24 2016-02-23 Basf Corporation Automotive catalyst composites having a two-metal layer
SE537641C2 (sv) * 2013-03-07 2015-09-01 Scania Cv Ab Förfarande vid ett HC-doseringssystem och ett HC-doseringssystem
US8966880B2 (en) 2013-03-15 2015-03-03 Paccar Inc Systems and methods for determining the quantity of a combustion product in a vehicle exhaust
US8778290B1 (en) * 2013-03-21 2014-07-15 GM Global Technology Operations LLC Compact exhaust gas treatment systems for diesel applications
WO2014148506A1 (ja) * 2013-03-22 2014-09-25 日本碍子株式会社 還元剤噴射装置、排ガス処理装置及び排ガス処理方法
US20140311123A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 GM Global Technology Operations LLC Electrically heated doc using hcscr cold start nox controls
EP3027309B1 (en) * 2013-07-30 2020-05-27 Johnson Matthey Public Limited Company Ammonia slip catalyst
US9133747B2 (en) * 2013-10-30 2015-09-15 Gm Global Technoogy Operations Llc Selective catalyst reduction filter washcoat thickness ammonia compensation system
DK2896407T3 (en) * 2014-01-15 2019-01-21 Dc & Bv France Holding Sas An apparatus for diffusing a chemical substance
US9677439B2 (en) 2014-01-20 2017-06-13 Cummins Inc. Systems and methods to mitigate NOx and HC emissions
US9387438B2 (en) 2014-02-14 2016-07-12 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Modular system for reduction of sulphur oxides in exhaust
US9512761B2 (en) 2014-02-28 2016-12-06 Cummins Inc. Systems and methods for NOx reduction and aftertreatment control using passive NOx adsorption
CN103920392B (zh) * 2014-04-17 2016-08-17 山东大学 一种利用贫富氧交替反应进行烟气脱硝的工艺
US9597635B2 (en) * 2014-12-04 2017-03-21 GM Global Technology Operations LLC Zeolite promoted silver based catalyst for NOx storage
US10145281B2 (en) * 2015-01-29 2018-12-04 GM Global Technology Operations LLC Synergistic combinations of low temperature NOx adsorbers
US10125653B2 (en) * 2015-02-19 2018-11-13 General Electric Company System and method for engine emission control harness
US9987626B2 (en) 2015-08-20 2018-06-05 Ford Global Technologies, Llc Use of transition metals to reduce cold start emissions
KR101749127B1 (ko) * 2016-02-19 2017-06-22 한국에너지기술연구원 N2O 생성 억제를 위한 NOx 저감장치, 디젤엔진 배기가스 처리장치 및 디젤엔진의 배기가스 처리방법
JP6676438B2 (ja) * 2016-03-30 2020-04-08 日本碍子株式会社 還元剤噴射装置、排ガス処理方法、及び排ガス処理装置
GB201617350D0 (en) * 2016-10-13 2016-11-30 Johnson Matthey Public Limited Company Oxidation catalyst for a diesel engine exhaust
CN106563311B (zh) * 2016-11-07 2018-09-14 河南师范大学 环境空气中污染物选择性高效脱除实验装置及其运行方法
KR101896334B1 (ko) * 2016-11-28 2018-09-07 현대자동차 주식회사 배기가스 정화장치
DE102017122696A1 (de) 2017-09-29 2019-04-04 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer Abgasanlage und Abgasanlage
DK201700681A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-20 HANS JENSEN GREENTECH ApS A Selective Catalytic Reduction System and a Method for NOx Reduction
DE102018000434B4 (de) * 2018-01-19 2021-05-27 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens und Abgasanlage für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens
CN109915245B (zh) * 2019-01-25 2020-10-30 中国汽车技术研究中心有限公司 一种重型车排放监管系统
DE102019211114A1 (de) * 2019-07-26 2021-01-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
GB2593762A (en) * 2020-04-02 2021-10-06 Jaguar Land Rover Ltd Lean-burn gasoline engine aftertreatment system
US11415034B2 (en) * 2020-11-23 2022-08-16 Caterpillar Inc. Aftertreatment system and method of treating exhaust gases
DE102020214870B3 (de) * 2020-11-26 2022-05-12 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
CN113606015A (zh) * 2021-08-10 2021-11-05 北京工业大学 一种基于臭氧进行的dpf主动再生的装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798148A (en) * 1994-03-21 1998-08-25 British Technology Group Limited Porous metal composite body
CN101384800A (zh) * 2006-03-06 2009-03-11 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6311484B1 (en) * 2000-02-22 2001-11-06 Engelhard Corporation System for reducing NOx transient emission
US7264785B2 (en) * 2001-12-20 2007-09-04 Johnson Matthey Public Limited Company Selective catalytic reduction
US6895747B2 (en) * 2002-11-21 2005-05-24 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
US6834498B2 (en) * 2002-11-21 2004-12-28 Ford Global Technologies, Llc Diesel aftertreatment systems
CN100355488C (zh) * 2003-05-07 2007-12-19 韩国高化环保技术有限公司 通过多次喷射还原氮氧化物的催化方法及其用法
US6973776B2 (en) * 2003-11-03 2005-12-13 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas aftertreatment systems
JP2005291071A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Honda Motor Co Ltd 排気ガス浄化システムおよび排気ガス浄化方法
US7451594B2 (en) * 2004-10-01 2008-11-18 Donaldson Company, Inc. Exhaust flow distribution device
US7396517B2 (en) * 2005-08-05 2008-07-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Reduction of NOx emissions using a staged silver/alumina catalyst system
US7063642B1 (en) * 2005-10-07 2006-06-20 Eaton Corporation Narrow speed range diesel-powered engine system w/ aftertreatment devices
US8110151B2 (en) * 2006-04-03 2012-02-07 Donaldson Company, Inc. Exhaust flow distribution device
US7943548B2 (en) * 2006-09-20 2011-05-17 Basf Corporation Catalysts to reduce NOx in an exhaust gas stream and methods of preparation
US7591132B2 (en) * 2006-09-20 2009-09-22 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus and method to inject a reductant into an exhaust gas feedstream
US8006481B2 (en) * 2006-09-20 2011-08-30 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to selectively reduce NOx in an exhaust gas feedstream
US20080131345A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Frederic Vitse Multi-bed selective catalytic reduction system and method for reducing nitrogen oxides emissions
US20080295499A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 James Joshua Driscoll Exhaust system utilizing a low-temperature oxidation catalyst
US8166751B2 (en) * 2007-07-31 2012-05-01 Caterpillar Inc. Particulate filter
JP2009150279A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Hino Motors Ltd 排気処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798148A (en) * 1994-03-21 1998-08-25 British Technology Group Limited Porous metal composite body
CN101384800A (zh) * 2006-03-06 2009-03-11 丰田自动车株式会社 内燃机的排气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
US8409515B2 (en) 2013-04-02
CN101985893A (zh) 2011-03-16
DE102010026890A1 (de) 2011-03-03
US20110011068A1 (en) 2011-01-20
DE102010026890B4 (de) 2016-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101985893B (zh) 排气处理系统
CN107923290B (zh) 排气处理系统和处理排气流的方法
CN101845978B (zh) 具有四效和尿素scr催化器的排气处理系统及使用方法
CN101219339B (zh) 有选择地还原废气供给流中的NOx的方法和装置
CN104053871B (zh) 排气后处理系统和用于运行该系统的方法
CN102278176B (zh) 具有双涡轮增压器的内燃发动机的密耦排气后处理系统
KR101890838B1 (ko) 연소 엔진에서 나오는 질소산화물 배기물을 제어하는 시스템 및 방법
CN101979847B (zh) 含有hc-scr和二元催化剂的排气处理系统及其使用方法
CN109281737B (zh) 控制和监测氧化催化剂装置的方法
CN101979846B (zh) 包括稀NOx捕集器和二元催化剂的排气处理系统及其使用方法
US8621846B2 (en) Gas/liquid mixing device for diesel exhaust aftertreatment
US8176731B2 (en) Exhaust gas aftertreatment system
EP2315923B1 (en) Method and device for the purification of diesel exhaust gases
CN102220895B (zh) 用于涡轮增压发动机的紧密连接的排气后处理系统
US20100326059A1 (en) Selective catalytic reduction exhaust aftertreatment system and engine incorporating the same
CN108952898A (zh) 包含耐腐蚀金属的电加热器和使用其的选择性催化还原装置
CN101149010A (zh) 控制将还原剂注入废气馈送流的方法和设备
CN105188925A (zh) 选择性催化还原催化剂系统
CN107923282B (zh) 排气处理系统和用于处理排气气流的方法
CN103362610A (zh) 与废气后处理装置结合的应用方法
CN103362613A (zh) 一氧化碳选择性氧化催化剂
KR20180041198A (ko) 배기가스 스트림 처리를 위한 방법 및 배기 처리 시스템
Brück et al. NOx aftertreatment for passenger cars and heavy duty truck applications for EU 6 and EUVI/US2010 legislation
EP4039356B1 (en) Exhaust gas purification device
Jacob et al. The SCRi Concept for Exhaust Gas Aftertreatment: Integrated PM Reduction in a Urea-SCR System

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130807

Termination date: 20210714

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee