CN102482971B - 在具有相同存储功能的催化转化器上游具有具有存储功能的催化活性壁流式过滤器的尾气后处理体系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尾气后处理体系，其包含优选催化活性颗粒过滤器(壁-流式过滤器)，其依次接着优选设有催化活性功能的径流整料(流-通式整料)。两个组件都具有对于存在于内燃机尾气中的气态物质的相同存储功能。该体系尤其适用于从主要稀薄运行的内燃机的尾气以及主要以化学计量的空气/燃料混合物运行的内燃机的尾气同时去除颗粒和污染物。同样还描述了这样的体系的制备方法及其用于尾气后处理的用途。

Description

在具有相同存储功能的催化转化器上游具有具有存储功能的催化活性壁流式过滤器的尾气后处理体系

本发明涉及尾气后处理体系，其包括优选催化活性的颗粒过滤器(壁-流式过滤器)，其依次接着优选具有催化活性功能的径流整料(flowthrough monolith)(流通式整料)。这两个组件对于存在于内燃机尾气的气态物质具有相同的存储功能。该体系尤其适用于从主要稀运行的内燃机以及主要以化学计量空气/燃料混合物运行的内燃机二者的尾气同时去除颗粒和污染物。同样还描述了这样的体系的制备及其用于尾气后处理的用途。

包含在机动车辆尾气内的排放物可分为三组。术语“一级排放”是指通过燃料在发动机中的燃烧过程直接产生的并存在于汽缸出口处的所谓未处理尾气的有害气体。稀薄燃烧发动机的未处理的尾气除一氧化碳(CO)、烃(HC)和氮氧化物(NO_x)的通常一级排放外还包含最高15体积％的相对高的氧含量。也可能存在颗粒排放物，其包括烟灰残余物和可能的有机附聚物并且其由气缸内部分地不完全燃料燃烧产生。“二级排放”指的是在尾气净化体系中可作为副产物产生的有害气体。第三组包括这样的尾气组分，其活性地混合到尾气以便例如能够实现一级气体或二级排放物通过催化转化器表面(DeNOx，SCR)反应。

以主要是化学计量量的空气/燃料混合物运行的内燃机的尾气借助三元催化转化器以常规方法净化。这些能够同时将发动机的三种主要气态污染物(具体而言，烃、一氧化碳和氮氧化物)转化为无害组分。除了烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的气态污染物外，汽油发动机的尾气也包含由燃料的不完全燃烧引起的极细的颗粒(PM)，其基本上由烟灰组成。

由于与可吸入的极小颗粒(“细粉尘”)相关的潜在健康风险，自从2009年引入了EU-5尾气标准以来，在欧洲已经有了对于汽油发动机所允许的颗粒排放的限制。除了对于柴油发动机存在的颗粒质量限制值外，已经达成了对于柴油发动机更严格的颗粒数限制值的限制值范围的一致意见。对于火花点火式发动机，所述的限制值仍在讨论之中。因此根据将来在欧洲以及可能还在北美和日本适用的机动车法定尾气限制值不仅要求从尾气中去除有害气体，特别是氮氧化物(“脱氮作用”)还要求有效去除颗粒。

通过在合适的氧化催化转化器上氧化，有害气体一氧化碳和烃能由稀薄尾气相对容易地变得无害。有和没有另外的催化活性涂层的颗粒过滤器是用于去除颗粒排放物的适合的设备。由于在稀薄燃烧内燃机的尾气中的高氧含量，氮氧化物还原形成氮更为困难。已知的方法或者是基于使用氮氧化物存储催化转化器(NOx存储催化剂，NSC)，或者是在合适的催化转化器(简称为SCR催化转化器)上用于选择性催化还原(SCR)的方法，通常借助于氨作为还原剂。这些方法的组合也是通常已知的，其中例如氨作为二级排放物在浓集运行条件下在上游氮氧化物存储催化转化器上产生，该氨首先存储在配置在下游的SCR催化转化器中，在后续的稀薄操作阶段中利用以减少通过氮氧化物存储催化转化器的氮氧化物。DE 102007060623描述了现有技术的具有脱氮作用装置的尾气净化体系的多种变化形式。

在机动车辆的尾气后处理领域，优选在柴油车中，使用已知的壁流式过滤器来减少灰粒。这样的过滤器可以没有涂层或有催化涂层地使用。能引起烃和CO氧化并且可能氧化一氧化氮(NO)以形成二氧化氮(NO₂)的氧化催化剂形式的催化涂层是常规的。

然而，将来的立法要求所有出现的有害排出物如颗粒、HC和CO和NOx尽可能减少。为此目的，为了能够以最佳的可能的方式利用车中的可用安装空间，对于后处理体系而言，将来必要的是所使用的壁流式过滤器配有进一步的催化功能。因此，已经存在许多进一步的专利申请，其主题涉及具有氧化-催化活性涂层和/或降低烟灰点燃温度的涂层的颗粒过滤器(Catalytically Activated Diesel ParticularTraps，Engler等，1985，SAE850007)。然而，具有其他催化活性材料的颗粒过滤器的涂层也越来越多地被考虑(关于氧化催化涂覆的过滤器EP1309775；关于涂有TWC材料的过滤器EP2042225、EP2042226、US2009093796；关于涂有NOx存储催化剂的过滤器EP1837497或EP1398069；关于涂有SCR催化剂的过滤器WO 08106523和EP1663458)。在一些应用中，如例如US 2006/0057046，也考虑了过滤器基材的尾气背压问题。这里，借助催化涂层的特定空间配置，在组件的整个长度产生尾气流过过滤器壁的最均匀的可能的流动。

申请人的EP1300193描述了用于催化转化在内燃机尾气中的污染物的方法，其中尾气通过可能在两侧被催化涂覆的并具有开放孔结构的多孔载体体壁。这里，载体本身可由催化活性材料组成。该方法的特定实施方案适用于净化化学计量运行的内燃机的尾气。这里，基材配有能同时转化氮氧化物、烃和一氧化碳的三元催化剂涂层(没有更详细地说明)。

WO 00/29726描述了用于净化柴油机尾气的装置，其中提供了催化活性过滤器。该过滤器包括含有第一铂族金属和第一铈化合物的第一催化转化器。该装置还包括第二催化转化器，其包含第二铈化合物。描述了其中两个催化转化器都配置在过滤器基材上的实施方案。该体系的特征在于，借助包含在第二催化转化器中的铈化合物，附着在柴油机颗粒物质中的灰粒上的挥发性有机成分(“挥发性有机级分”VOF)的比例可通过氧化去除。因此，在尤其优选的实施方案中，将第二催化转化器配置在催化活性柴油颗粒过滤器的上游。

在所用的催化涂层中，除了常规催化活性贵金属外，能从尾气滤出或吸收特定组分的材料起着比以往都要大的作用。所述的尾气组分例如可以是：烃、氮氧化物、氨、硫组分和氧。现代的稀薄燃烧发动机(例如柴油机)将来将越来越多地装配有NOx后处理体系，这里使用SCR催化转化器或NOx存储催化转化器。SCR催化转化器常常具有对于氨的存储功能，以及NOx存储催化转化器具有对于氮氧化物的存储功能。在一些应用中，也要求所谓的硫捕集器，其能从尾气滤出或吸附硫以便由此防止配置在下游的催化转化器的减活化作用。对于非常严格的尾气规定，采用所谓烃累积器也可能是必需的。在低尾气温度如例如在冷启动期间，所述累积器能从尾气过滤出未燃烃并在较高的温度下使所述的未燃烃解吸和转化。对于火花点火式发动机尾气的尾气后处理，采用可能具有对于氧的存储功能的三元催化转化器。

除了所述的催化涂覆的颗粒捕集器，也已知这样的体系，其具有催化活性颗粒捕集器和其下游的其它催化转化器。所述配置的优势在于如下事实：多个催化活性功能且要求的颗粒去除可以空间节约方式容纳在仅两个单元中。大部分已知装置也是设有烟灰点燃涂层的氧化性颗粒捕集器和/或颗粒捕集器，该颗粒捕集器后面接着是具有与颗粒过滤器涂层不同的催化功能的单元。在文献中存在许多引证关于催化活性柴油颗粒过滤器，其下游接着是氮存储催化转化器(NSC)(尤其是WO08121167、EP1606498、EP1559879)。

在存储体系的所有应用中，以存储介质可尽可能完全地利用的方式使相应的存储功能容纳在尾气体系中是必须要的，这导致可以使催化转化器体积保持小，这导致成本降低、尾气体系的背压降低以及改善的催化转化器变热。如以常规构思，提到的存储材料埋置在实际的催化活性官能团中。所述的存储材料的运行方式经常是使得：在第一阶段，例如在存储氧、氮氧化物或硫组分期间，发生来自内燃机的尾气的组分存储，以及当达到存储能力，引发尾气的不同组成(特别是浓集/稀薄变化)。于是存储的组分被释放并经过催化活性官能团，在其附近，转化为无害尾气。此外，如已经表明的那样，存储也常用于在催化转化器中浓集特定尾气组分并使得所述组分与另外的尾气组分反应，例如存储氨，以便能够与氮氧化物反应。一些存储也仅仅用作保持尾气组分，直到配置在下游的催化转化器已经达到它们的工作温度，以便将低温暂时存储的组分再排回到尾气中，使得所述组分然后能通过下游催化转化器转化，例如烃和氮氧化物的情况常常是这种情形。

根据它们相应的功能性，某些存储介质(例如NSC、氮氧化物存储催化转化器)必须相应地不时地再次排空以便使它们的功能不减损。必须填充其他存储介质以使得尾气体系的催化功能仍能成功地进行(例如NH₃存储在SCR催化转化器中)。对于该目的，采用检测是否填充或排空存储介质的不同调节体系。存储介质的填充水平的检测可借助于合适的传感器或借助于模型计算来进行。然而，为了使得能够尽可能精确地调节，当存储物基本上充满时，必须理想地首先发生通过要存储的介质存储的尾气组分的突破。以此方式，当检测到要存储的组分通过存储物的突破时，可以立即启动相应要求的步骤。

对于在车辆中运行尾气体系的重要标准是在关于催化转化器的功能性范围连续监测这样的体系的能力。由立法委员规定的“OnBoard Diagnosis”(OBD)详细说明了车辆具有其用于自行监测的电子体系。最新的规定扩展到监测监测的情况。依据是担心该诊断不能在使用期限内定期进行。因此必须记录诊断多少时间进行一次以及预先确定特定的监测限额。

为了诊断催化转化器的效率，将传感器定位在催化转化器的下游的尾气区段以便检查是否存储功能仍以足够的效率进行。为了监测三元催化转化器，例如采用测量尾气中氧含量的所谓的λ传感器。三元催化转化器的氧存储效率的下降可借助传感器和发动机控制器检测，在在发动机控制器中存储了临界值超过数的情况下，该下降能导致驱动器显示屏的指示以及可能地发动机至紧急运行模式的切换。将来，催化转化器的清晰诊断能力将变得日益重要，因为OBD临界值将被设置得越来越低。对于良好监测能力的决定性的特征是物质突破催化转化器下游的清晰、陡峭上升或下降的信号，如果在催化转化器中的相应存储物已经耗尽。就应用于壁流式过滤器和具有氧存储材料的三元催化剂而言，氧突破相对早地并以不是非常陡的梯度发生(图2)，这显著妨碍了诊断能力。此外，λ传感器的测量精度随车辆的使用寿命在此期间偏移，其在这样的体系中进一步妨碍诊断的诊断(传感器功能的监测)。

作为在催化活性涂层中显示出一定存储功能的材料，能存储第一或第二产生组分氮氧化物(NO_x)、氨(NH₃)、硫组分(如硫化氢(H₂S)和氧化硫(SO_x))、氧(O₂)和烃(HC)的材料特别有意义。

总的说来，在用于内燃机的现代尾气净化体系中不使用这样的存储材料已是不可想象的。关于在过滤器接着是催化转化器的组合中使用这样的材料，其中如果合适在过滤器基材以及在下游的催化转化器二者上催化相同的反应以及在两个单元上使用相同的存储材料，参考来自丰田的两个申请(EP1843016，EP1959120)。所述的申请在每种情况下提及了配置在内燃机尾气区段的一个颗粒过滤器。内燃机的尾气被引经颗粒过滤器。颗粒过滤器设计有氮氧化物存储功能和氮氧化物还原功能。根据所述的公开内容，以这种方式制备的过滤器接着有进一步的流通催化转化器，其同样设计有氮氧化物存储功能和氮氧化物还原功能。所述的配置显然是为了能够降低用于单个催化转化器的再生以及燃烧所要求的燃料的比例。然而，未报道关于存储材料的有效利用。

因此本发明的目标是详细说明用于内燃机尾气的尾气后处理体系是，该尾气后处理体系在经济的和/或生态学方面优于现有技术的体系。特别是，对于存在于尾气中的某些化合物存储在以最佳利用存储能力的存储材料是合乎需要的，以便因此为后来时间所要求的转化提供更充足量的所述化合物。同时，应当容许在汽车中的结构条件。关于OBD能力和可定期性，最清楚的可能的信号检测是合乎需要的。

由现有技术产生的所述目标和进一步的目标借助具有权利要求1的特征的体系而实现。优选实施方案由引用权利要求1的从属权利要求产生。权利要求6和8目的在于优选用途。

通过提供用于内燃机的尾气后处理体系，其具有壁-流过滤器作为组件(1)和在其下游的流-通式整料(monolith)作为组件(2)，其中组件(1)和(2)均具有用于相同化合物(其选自存在于尾气中的SO_x、NO_x、NH₃、O₂、HC、H₂S)的至少一种存储功能，其中在组件(2)中的存储能力设计为使得组件(2)下游的突破信号具有浓度曲线的最高梯度，从而在考虑到对于尾气化合物的相应终止标准的同时使用尽可能少的存储材料。首先对于整个体系的结构尺寸保持在限度内是可能的，因为不同的功能性(颗粒的过滤以及存在于尾气中的提及化合物的存储)以最佳方式结合。第二，作为根据发明的体系布置的结果，所用的存储材料的利用以可能达到的最好的方式促进。这对于本领域熟练技术人员依靠已知的现有技术的背景不是显而易见的。

已经观察到，包含存储材料例如氧存储材料(OSC)的涂覆壁流式过滤器具有不同于涂覆的流-通式整料(monoliths)的存储行为。在动态存储试验中，经确认在壁流式过滤器上的存储材料通常不能被完全利用，因为要存储的气体显然太快通过过滤器，而没有完全被吸附。这意味着要存储的气体的突破比用相同的存储材料涂覆的流-通式整料更快，其中当存储介质基本上充满时，首先发生要存储的介质的突破。因此，包含存储材料的壁流式过滤器的最大可利用存储能力能取决于过滤器的设计(例如体积、几何结构、孔隙度、壁厚、平均孔径和孔径分布)和存储介质的吸附动力学通常仅被利用大约30-70％。如果将相同量的存储材料应用于涂覆的流-通式整料，则在实际应用中可利用70-95％的最大存储能力。

此外，就涂有存储材料的壁流式过滤器来说尾气后处理体系的调节比涂有存储材料的径流整料的情况显著更复杂。就涂覆过滤器的情况来说，要存储的组分的突破显著更快地发生(图2)。因此，非常早地借助于调节策略启动可能要求的存储介质的排空/填充是必需的。在一些情况下，这需要另外的燃料和/或增加其他污染排放物。此外，在包含存储材料的过滤器的下游要存储的组分的突破信号的分布不同之处在于在过滤器的下游要吸附的组分的浓度的提高与包含存储材料的整料相比不那么陡峭。然而，缓慢上升的信号仅能困难地借助传感器检测出，这又附加地妨碍了所述类型体系的调节。

然而，如果例如将蜂窝形流通式整料连接到过滤器的下游，则在壁流式过滤器上的相应的存储材料可以更彻底地利用，该流通式整料同样对于要吸附的相同气体具有存储功能。由于下游整料阻断要吸附的气体通过涂覆的过滤器的突破，因此防止了要吸收的气体无阻地通入大气。此外，由于延长的吸附阶段，将在过滤器中的存储介质仍进一步填充，因此，在最佳的情况下直至100％被利用直至要吸附的气体的突破在下游的流-通式整料发生(图3)。

取决于应用，壁流式过滤器可由不同材料组成且可具有不同体积、壁厚度、孔隙度和孔隙半径分布。催化活性材料以及可另外容纳在过滤器上的存储组分的可能的量相应地随不同的应用而显著不同。因为通过过滤器的动态压力能随催化活性材料比例的提高而显著上升，在过滤器上的存储材料的量保持相对低以保持由尾气体系的非常高的动压引起的发动机功率损失尽可能低经常是合适的。

根据本发明，认为成本有效的解决方案是，流-通式整料(2)已经在其上精确地以相应的材料的形式容纳这样的存储能力使得整料下游的突破信号具有最高的梯度。也就是说，将组件(2)的存储能力设置得使得组件(2)下游的突破信号具有以具有相应的存储材料的相应的整料能实现的最高梯度。就在整料(2)上的存储能力的进一步提高的情况下，则突破信号的相对陡峭上升不再能达到。在这方面，“最高梯度”当理解指的是在存储材料能力的整个范围内平均的突破信号的梯度，该梯度应当假定为最大可能的值。这不理解为绝对的点值，而是在向下方向变化最高可达到的梯度(容差)值的最多5％，优选最多3％以及特别优选最多2％。图4举例说明组件(2)的存储能力必须如何设置以便利用组件(1)的全部存储。在这里，组件(2)下游的总突破信号(实线)比组件(1)下游更陡(虚线)并具有最高梯度，这可用组件(2)以及给出的存储材料获得。存储能力的进一步提高将使突破曲线进一步位移至右边，并大致平行于举例说明的组件(2)下游的突破曲线，而不进一步增加梯度。

有利地，必须对组件(2)的存储能力进行尺寸确定以确保组件(1)的存储能力的有效利用，以及具有用于体系的调节的以及用于在发动机所有相关运行点的OBD目的的最好的可能的检测器信号。尤其优选分别设计组件(2)对于在用于证明的有关测试周期以及有关OBD曲线矩阵(mapping matrix)中的所有操作点的存储能力。这意味着组件(2)的存储能力必须优化最差情况的发动机运行点，在此处组件(1)的存储效率是最低的以及组件(2)下游的检测器信号显示最低斜率，分别确保组件(1)的存储能力的完全利用以及在发动机所有相关运行模式期间体系的最佳调节。

关于要存储的气体NO_x、SO_x、NH₃、HC、O₂和H₂S，要设计组件(2)中的存储能力使得浓度曲线的最高可能梯度在考虑对于尾气组分的相应终止标准产生。例如，对于氧的终止标准是从稀薄到浓集或从浓集到稀薄的λ信号的变化，在例如λ＝1点。对于NO_x、NH₃、SO_x、H₂S和HC，其可以是测量的组件(2)下游的浓度或分别是相关质量流量以及累积质量。取决于传感器，相关的输出信号可以是电压或电流。

取决于法规，对于NO_x和HC的终止标准可以是以ppm(百万分之一)范围或甚至直至数百ppm的气体浓度。对于NH₃、SO_x和H₂S，当气体要被释放到环境时，终止标准可以是相关的气味临界值限度。

即使相对小量的存储能力并因此如果在组件(2)上的合适的存储材料足以用于所述设计，由于就这里考虑的气体来说，即使在极小的突破之后，目标值(例如尾气中的浓度)也可以被超过。仅直至所述时间对于组件(2)的存储能力而言必要的是，防止所述气体的突破，并因此与单用壁流式过滤器(1)相比，确保非常陡峭以及因此可容易地检测的信号的存在(图4)。在所述的情况中，本发明的焦点与其说在于本发明存储材料的最佳利用，不如说在于由于陡峭的信号而改善体系的可调节性，这有助于更可靠地符合考虑的限度值。这样的组件(2)的存储材料的设置将使图4中显示的组件(2)(实线)下游的突破信号进一步位移到在组件(1)(虚线)下游的突破信号的方向。如果目标值例如是相应于入口浓度的20％的浓度，则组件(2)的存储能力将设置为使得组件(2)下游的曲线最大梯度在O2/O2in值为0.2处产生，这将甚至以在组件(2)上的非常小量的存储能力达到。O2/O2in值在0.2范围之外，突破信号将相应地再次不那么陡峭地进展，因为组件(1)下游的突破也将紧接着通过组件(2)的突破，由于然后组件(2)的存储能力将要耗尽。

仅能困难地预计存储能力，其例如表示为作为在整料上的存储材料的量，该量是将通过过滤器的缓缓上升的突破信号完全转化成为尽可能陡峭上升或下降的整料下游的信号所要求的。取决于过滤器和在过滤器上的存储材料的设计，过滤器下游的突破信号可显著地改变。通常可说明在组件(1)下游要吸收的介质的突破信号以较缓梯度运行：

●在过滤器上的存储材料的量越高

●要存储的组分的存储动力学越慢

●孔隙度越大、壁厚越小以及过滤器材料的孔隙半径分布越宽(旁路形成的可能性提高——参见上述)

●就不对称的入口和出口通道的情况，在出口通道(A_出)和进气通道(A_入)之见的横截面积的比例(A_出/A_入)越低。

相应地，当通过选择埋置在头道底漆(washcoat)中的存储材料的量和类型来调适整料(2)中的存储能力。

在优选实施方案中，所用存储材料是相同的化合物。相应地，组件(1)和组件(2)具有相同的存储材料。在这种情况下，已经证明有利的是组件(2)中存储材料的量或相应的存储能力小于组件(1)的存储材料的相应量。尤其优选的是这样的配置，其中组件(2)的存储能力总计仅为组件(1)的存储能力的大约20-70％。对组件(2)的存储能力尤其优选为30-50％。根据本发明的体系的所述设置尤其优选针对这样的背景：两个组件(1)和(2)彼此的间隔小于50cm。如果合适，两个组件(1)和(2)也可彼此邻接。

然而，如果在两个组件(1)和(2)之间存在70cm或以上的相对大的间隔，优选60cm或以上和特别优选50cm或以上或者如果另外的催化转化器安装在两个组件之间，也可能是有利的是对于相同化合物组件(1)和(2)的存储材料彼此不同。例如，若适当，由于组件(1)和(2)中不同的温度要求，采用具有不同的热稳定性或不同的温度依赖性存储特性的存储材料可能是适合的。

作为设定两个上面说明的条件的其它替代方案，本领域熟练技术人员可考虑不同的测量法，其选自用于生产组件(1)和(2)的不同载体、差异制备的头道底漆、不同数量和/或比例的贵金属、不同类型存储材料。

对于存储功能性的最佳可能利用，在组件(1)和(2)上设有相同的存储功能性是必要的。进一步优选的根据本发明的体系是，其中组件(1)和组件(2)二者都具有至少一种催化活性功能。在更优选的实施方案中，同样寻求两种组分催化相同的化学反应。特别重要的是这样的应用，其中在组件(1)和组件(2)上设有相同的存储材料和相同的催化活性材料。

本发明的体系可由本领域熟练技术人员已知的制品以及方式生产。然而，熟练工人应当注意其提供了根据本发明用于内燃机的尾气后处理体系，其具有壁流式过滤器作为组件(1)和其下游的作为组件(2)的流-通式整料，其中组件(1)和(2)均具有至少一种对于存在于尾气中选自SO_x、NO_x、NH₃、O₂、HC、H₂S的相同化合物的存储功能，这样设计组件(2)中的存储能力使得组件(2)下游的突破信号具有浓度曲线的最高梯度，从而在考虑到对于尾气化合物的相应终止标准的同时使用尽可能少的存储材料，以获得该体系的所有所述有利方面。当然在体系部分提及的优选实施方案也相应地适用于该方法。

本发明的主题同样包括所述类型的尾气后处理体系在用于净化内燃机尾气的方法中的用途。特别有利的是根据本发明的体系是以这样的形式使用使得

a)尾气被引经组件(1)和接着引经组件(2)；

b)存在于尾气中的选自SO_x、NO_x、NH₃、O₂、HC、H₂S的化合物的浓度测量或建模在组件(2)的下游进行；以及

c)当达到存储目标值时，由ECU(在车辆中的电子控制单元)启动测量。

要存储的尾气组分的浓度可以通过在尾气区段的相应传感器来测量。通常借助计算存储材料负载来进行建模，存储材料负载借助存储在发动机特性曲线或用以与存储在存储材料特性曲线中的理论存储匹配的存储材料的填充水平计算的尾气组分的质量流量。这里，例如当存储已经填充到要存储的组分即将发生突破的程度时启动测量。例如当尾气的λ值变化或尾气质量流量在动力驱动条件下改变时，这可能发生。此外，陡峭的温度升高可能引发存储的气体(例如HC、HN₃或NO_x)从存储材料释放，这也可以被模拟。对于温度的精确测量，可采用热电偶，其置于组件(2)的上游或下游。

优选的是，存储的目标值是选自浓度、质量流量、累积质量、空气/燃料比和λ值的值。

如已经显示的，达到陡峭上升的突破信号是本发明的重要目标之一。陡峭上升的突破信号是每单位时间浓度尽可能大的增加或降低(浓度曲线的梯度，图2)的指示。当记录或计算组件(2)下游的目标值(建模)(作为本体系特征的函数并如上所述测定)时，用于改变尾气流量的某种测定通过ECU启动。测量本身是显而易见地取决于来自尾气的何种化合物要存储。

由ECU启动的测量优选可以是选自如下组的一种或多种：温度变化、质量流量变化和/或尾气浓度变化。

例如，如果使用HC存储材料，在组件(2)的下游的提高的HC突破的情况下，在尾气区域的温度升高可借助于发动机相关的测量或外部加热引发以使得存储的烃可通过催化转化器解吸和转化。

此外，如果使用具有氧存储材料的体系，检测到在组件(2)的下游尾气中的氧浓度提高的情况下，引发尾气组成的变化将是可能的，这将产生氧气存储至少部分排空。在这里，氧浓度可借助已知的λ传感器或氧传感器测量。然而，就采用λ传感器的情况，不是直接测量在尾气中氧的比例，而是空气/燃料比以及由此的氧当量，这可同样被考虑以用于启动所述测量。取决于λ传感器，信号是以mV输出或者作为λ值输出。根据本发明，值λ(λ)应当考虑为定义为描述由空气和燃料组成的混合物组成的值。由该数字，得出关于燃烧模式、温度、污染物形成和效率的结论是可能的。其他表达是空气比、空气比数、空气数、空气过剩和空气过剩数。

燃烧空气比例代表了可用于燃烧的实际空气质量m_L，act与对于完全燃烧所要求的最小的化学计量空气质量m_L，st的比值：

$\mathrm{\λ}=\frac{m_{L.\mathrm{act}}}{m_{L.\mathrm{st}}}$

若λ＝1，则该比例为化学计量燃烧空气比例，其中m_L，act＝m_L，st；若所有的燃料分子理论上完全与空气的氧反应，不存在氧缺乏且也不存在任何残留的未燃烧的氧，就是这种情况。

对于内燃机：

λ＜1(例如0.9)意味着″空气缺乏″：浓集混合物

λ＞1(例如1.1)意味着″空气过剩″：稀薄混合物

说明：λ＝1.1意味着比化学计量反应所要求的多10％的空气参与燃烧。这同时是过量空气。

若采用具有H₂S存储材料的体系，则例如在检测到组件(2)下游H₂S浓度提高时，λ＜1运行将切换到以λ≥1的发动机运行模式以从存储释放H₂S，其容许所述H2S氧化形成SO₂。该切换例如借助发动机本身中的燃烧切换或者借助于将空气注入尾气区段来进行。

若在包含NH₃存储材料的整料下游检测到氨漏失提高，则可引发在尾气区段中的温度降低，这将导致存储材料存储性能提高，结果氨漏失可以被降低。此外，可进行氨配量的减少。显然对于所属技术领域技术人员对于相应地利用这样的方法有许多选项可利用。

启动通过ECU进行测量的存储目标值可以是要存储的物质的浓度、产生的质量流量或累积量。例如，就导致令人不快的气味的物质例如氨或硫化氢的情况，这对于要作为目标值存储在发动机控制器中的浓度或质量流量是适合的，因为当所述物质出现在大气中时其应当防止达到物质的气味临界值。当目标是符合排放规定时，作为预定目标值的累积量尤其适合，如烃排放的情况。

作为根据本发明使用并包含如上所述的存储组分的颗粒过滤器的实施方案，采用现有技术中常规的由金属和/或陶瓷材料组成的任一过滤器本体是可能的。这些包括例如金属纺织和针织过滤器本体、烧结金属本体和由陶瓷材料组成的泡沫结构。优选使用由堇青石、碳化硅或钛酸铝组成的多孔壁流式过滤器。所述壁流式过滤器基材具有流入和流出通道，在每种情况下流出通道道的流出-侧面端和流出通道的流入侧面端关闭，彼此之间相对错位，具有气密“栓塞”。

这里，流过过滤器基材的要净化的尾气强制通过流入和流出通道之间的多孔壁，其产生优异的颗粒过滤作用。对于颗粒的过滤性能能借助于壁的孔隙度、孔/径分布和厚度配置。存储材料和可能地催化剂材料可以涂层形式存在于流入和流出通道之间的多孔壁中和/或上。采用由相应的存储和/或催化转化器材料直接挤出的或借助于粘合剂挤出的过滤器也是可能的，也就是说多孔壁直接由催化转化器组成，如可以是例如基于钒的SCR催化转化器的情况。

可使用的优选的过滤器基材可来自EP1309775、EP2042225、US2009093796或EP1663458。

流通式整料(组件(2))是现有技术中是常规的催化转化器载体，并且如在上述过滤器材料的情况下，其由金属或陶瓷材料组成。优选采用耐火陶瓷例如堇青石。由陶瓷组成的流通式整料通常具有由连续通道组道成的蜂窝状结构，据此理由流-通式整料也称为通道-流整料。尾气可以流通该通道，以及在这种情况下，与通道壁接触，该通道壁用催化活性物质以及可能地存储材料涂覆。每一单位面积的通道的数量由孔密度表征，通常为每平方英寸300至900孔(cpsi)。用陶瓷，通道壁的壁厚在0.5和0.05mm之间。

NOx存储：

尾气中的氮氧化物根据定义由一氧化二氮和二氧化氮组成，取决于发动机的运行状态，在稀薄燃烧发动机的尾气中的氮氧化物的大约50到90％以一氧化二氮存在。由于在稀薄燃烧发动机的尾气中的高氧含量，在燃烧期间产生的氮氧化物(NOx)不能借助三元催化转化器连续地还原形成氮并且将烃和一氧化碳同时氧化，如以化学计量运行的火花点火式发动机的情况。所述的氮氧化物的催化还原仅发生在化学计量至浓集尾气的混合物中。为了能够在稀薄燃烧尾气中连续还原氮氧化物，采用特定催化转化器，例如HC-DeNOx催化转化器或SCR催化转化器。稀薄燃烧尾气中还原氮氧化物的其他可能性是采用氮氧化物存储催化转化器。

在稀薄(也就是说富氧)气氛中，除HC和CO组分外，还将氮氧化物在NOx存储催化转化器中存在的贵金属的催化作用下氧化以便形成硝酸盐例如硝酸钡，吸收于催化转化器并因此从尾气流中除去。若NO_x存储催化转化器的容纳能力耗尽，则将浓集的、还原性尾气混合物暂时由发动机电子设备复位(浓集运行通常最多大约十秒)。由于定期的暂时“浓集”，反应以反方向发生，结果通过还原性组分如存在于浓集气氛中的HC(不完全燃烧的烃)或CO，存储的氮氧化物再次排到尾气流且被还原，优选形成氮(N₂)。在该操作阶段期间。存储催化转化器起到三元催化转化器的作用。以这种方式，将催化转化器再生用于下一个存储周期。借助该过程，使经济的稀薄燃烧发动机的污染物排放最小化以及遵守合法规定的排放限值也是可能的。氮氧化物存储催化转化器的保持能力可以通过NO_x传感器来监测。氮氧化物存储催化转化器的运行方式在SAE文件SAE 950809中详细描述。相应的NO_x传感器可在文件Autoabgaskatalysatoren，Grundlagen-Herstellung-Entwicklung-Recycling[汽车尾气催化转化器，原理-生产-制备-再循环]，2005，Expert Verlag第二版中找到。

存储催化转化器由这样的材料组成，其能在稀薄燃烧尾气条件下将氮氧化物从尾气流中去除以及在λ＝1或浓集尾气条件下解吸和转化氮氧化物。

因此，在这里使用的氮氧化物存储催化转化器长期以来已经为本领域熟练技术人员已知[EP0982066、EP1317953、WO2005/092481]。关于氮氧化物存储催化转化器(NSC)的设计和组成，参考EP1911506和EP1101528以及本文中引用的参考文献中的说明。将相应的催化转化器材料采用本领域熟练技术人员已知的方法以涂层形式一起或彼此分开施加到由陶瓷(例如堇青石)或金属组成的整料、惰性四角形的或六角形的蜂窝状体。蜂窝状体具有流动通道，其以稠密的网格在所述蜂窝状体的横截面上排列以及平行于蜂窝状体的纵轴用于要净化的尾气。催化活性涂层沉积到分区的壁表面上，该分区将流动通道限定在每升蜂窝状体体积50到450克(g/l)的浓度，优选200-400g/l以及非常特别优选250-350g/l。催化转化器材料包含氮氧化物存储材料和催化活性组分。氮氧化物存储材料反过来由实际氮氧化物存储组分组成，其以高度分散形式沉积到载体材料上。作为存储组分，主要使用碱金属、碱土金属的碱性氧化物，特别是钡氧化物以及稀土金属的碱性氧化物，特别是铈氧化物，其与二氧化氮反应以形成相应的硝酸盐。优选的存储材料是包含Mg、Ba、Sr、La、Ce、Mn和K的化合物。作为催化活性组分，通常采用铂族贵金属(例如Pt、Pd、Rh)，其通常与存储组分一起沉积到载体材料上。作为载体材料，主要使用活性、大表面积铝氧化物。

就用NOx存储材料涂覆的壁流式过滤器的情况，将存储以及解吸附作用/转化功能利用到与涂覆的整料相比不令人满意的程度。这样，在实际的驾驶操作中，稀运行时间显著缩短，这可以导致燃料消耗提高且可能不利影响车辆的可驾驶性。此外，可预计在稀薄阶段NOx通过过滤器的突破提高，这显著降低了通过过滤器的NOx的总转化率。NOx存储填充水平的建模或测量以及所产生的稀薄阶段的终止通常通过计算或通过连接到过滤器的下游的NOx传感器来进行。对于NOx存储材料的再生引发的浓集相的终止通常借助于过滤器下游的λ传感器进行。因为在涂覆有NOx存储材料的过滤器的情况中，浓集以及稀薄阶段借助传感器调节，这里不够显著的突破信号导致明显降低的NOx转化率。

SOx存储：

氮氧化物存储催化转化器通常由尾气中的硫化合物去活化。具体地，如果在发动机的燃烧室中产生的硫化合物碰撞到氮氧化物存储催化转化器的表面，然后将其在稀薄气氛中首先转化为二氧化硫(SO2)或三氧化硫(SO3)。氧化硫的吸附可直接在氮氧化物存储组分上或在具有氧化作用的组分上直接发生。因为在氮氧化物存储催化转化器中形成的相应的硫酸盐化合物是高度热稳定的，与相应的硝酸盐相比，仅可困难地分解，在其使得氮氧化物存储催化转化器减活化之前设法最小化在尾气中的SOx。这首先通过使所用燃料中的硫化合物的比例最小化以及其次通过将特定的硫捕集器连接到实际的氮氧化物存储催化转化器(NSC)上游来进行。

在尾气后处理的领域，硫捕集器已知能从尾气除去硫化氢以及氧化硫。如说明，这些硫捕集器优选在流动方向上设置于NOx存储催化转化器的上游，并旨在防止硫组分能够进入NOx存储催化转化器以及使NOx存储中心化学减活化。所谓的硫捕集器具有对于硫的高存储能力以及必须能够实际上定量吸附硫以便防止下游催化转化器的减活化作用。

例如，EP1959120和EP1843016描述了尾气后处理体系，其中相应的SOx捕集器位于颗粒过滤器的上游，后者具有氮氧化物存储催化转化器(NSC)(参见EP1904721)。不同的策略在EP1911506中关注，关于其公开内容涉及论及的硫存储的教导，被认为包括在本申请中。所述文件提出降低所用的氮氧化物存储材料的碱性，尤其是借助加入氧化铈。然而，原则上，用于硫存储的存储材料具有与氮氧化物存储催化转化器相同的设计。特定的硫存储材料的综述可在以下文件中找到：EP1843016、EP1959120、EP0945165。

NH₃存储：

SCR催化转化器能够导致氮氧化物与氨在稀薄燃烧尾气条件下反应以形成氮。SCR催化转化器通常具有对于氨的存储功能且包含可与过渡金属或包含钒或钨的化合物交换的沸石。当其氨存储至少部分填充时，SCR催化转化器特别活性。将氨计量加入尾气区段通常借助直接进入SCR催化转化器上游尾气区段的外部配量装置进行。应当尽可能地防止由于过量计量添加而引起的氨漏失或由于快速升温导致的氨解吸附作用，因为氨具有极为刺鼻的气味，不应当作为第二或第三排放物未经处理地通进大气。涂覆有氨存储功能的壁流式过滤器显然具有比相同设计的流通式整料更大的氨漏失。

例如对于具有氮氧化物存储催化转化器，接着有SCR催化转化器的尾气后处理体系，已经证明对于设计SCR催化转化器使得其能存储一定量的氨(NH₃)是适合的。这样的尾气后处理单元的构造已经例如描述在EP1687514中。在所述体系中，有利的是氮氧化物存储催化转化器也在再生阶段中产生少量氨。如果位于下游的SCR催化转化器具有NH₃存储，则产生的NH₃能存储在所述的NH₃存储中并且然后可供后来的NO_x还原使用，其已经突破上游氮氧化物存储催化转化器。

已经证明对于用于存储NH₃合适的材料对本领域技术人员是已知的(US2006/0010857；WO2004076829)。作为用于氨的存储材料，优选使用微孔固体材料，所谓的分子筛。这些材料可以是含沸石材料，如例如丝光沸石(MOR)、Y-沸石(FAU)、ZSM-5(MFI)、镁碱沸石(FER)、菱沸石(CHA)和β-沸石(BEA)和铝磷酸盐(AIPO)以及硅铝磷酸盐SAPO或其混合物。优选将这些材料与过渡金属，特别优选与铁、铜、钴或银交换并催化氨与氮氧化物的SCR反应。尤其优选使用ZSM-5(MFI)、菱沸石(CHA)、镁碱沸石(FER)、SAPO-34和β-沸石(BEA)，其与铁和/或Cu交换。非常尤其优选使用与铁和/或铜交换的SAPO-34或β-沸石(BEA)。也可能使用钒化合物、氧化铈、铈/锆混合氧化物、二氧化钛和含钨化合物及其混合物作为氨存储材料。

H₂S存储：

硫化氢是在非常低的浓度具有令人不快的气味并在相对高浓度是高毒性的气体。因此，这些二级排放物必须在车辆的尾气体系中完全去除。出于该目的，在现有技术中已经提出各种所谓“H₂S阻断催化转化器”或另外配有相应的阻断功能的尾气催化转化器。

所述的硫化氢存储在流动方向上配置在三元催化转化器或NOx存储催化转化器下游且旨在防止硫化氢未经处理地通入大气中。所谓的硫化氢捕集器在浓集尾气条件下对于硫化氢具有高存储能力且在稀薄气氛中能使所存储的硫化氢解吸并使所述的硫化氢氧化形成氧化硫。这里使用这样的催化转化器，其包含元素周期表第I和II副族和第VI-VIII副族的过渡金属，优选元素Cu、Zn、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Ag、Pb、Pd，特别优选Ni、Mn、Fe、Cu。所述的金属可沉积在金属氧化物上例如在掺杂的大表面积铝氧化物或混合氧化物上或者可与沸石结合使用。

HC存储：

其它与尾气后处理体系有关的存储材料是用于烃(HC)的存储材料。这样的材料同样为本领域熟练技术人员所熟悉(KR20040042177)。通常将含沸石的材料用于存储烃。在尾气冷时将烃吸附(例如在冷启动期间)并且当达到较高的尾气温度时解吸并转化。烃的转化主要发生在催化中心，例如贵金属处。因此将烃存储材料整合到氧化催化转化器或三元催化转化器中以便当催化活性中性没有活性时存储烃并且当催化中心达到其熄火温度时使所述烃解吸是常规的。在这种情况下，烃存储可能地与催化功能一起整合到过滤器以及下游整料中。

作为用于烃的存储材料，使用多微孔固体，所谓的分子筛。优选使用含沸石材料例如丝光沸石(MOR)、Y-沸石(FAU)、ZSM-5(MFI)和β-沸石(BEA)或其混合物。优选以H-形式或NH4-形式使用，尽管也可以与过渡金属交换。在某些情况下，它们也可以用贵金属如Pt、Pd、Ru、Re、Ir和Rh掺杂。尤其优选使用ZSM-5(MFI)和β-沸石(BEA)。

O₂存储：

含氧的材料具有氧化还原性质且能在氧化性气氛中与氧化性组分如氧或氮氧化物以及在还原性气氛中与还原性组分如氢或一氧化碳反应。氧存储材料的实例包括铈和镨或者相应的混合氧化物，所述混合氧化物可另外包含选自以下的锆、钕、钇和镧的组分。这些氧存储材料经常用贵金属如Pd、Rh和/或Pt掺杂，由此改进存储能力和存储特性。

EP1911506描述了内燃机的尾气后处理的设计，其基本上在化学计量范围运行。这里使用的是设有氧存储材料的颗粒过滤器。所述类型的氧存储材料有利地由铈/锆混合氧化物组成。可存在其它的氧化物，特别是稀土金属的氧化物。根据本发明的颗粒过滤器的优选实施方案因此另外包含镧氧化物或钕氧化物。最通常使用的是铈氧化物，其可作为Ce₂O₃和CeO₂二者存在。在这方面，参见US6605264和US6468941的公开内容。

这样的氧存储材料优选用于所谓三元催化转化器中。三元催化转化器包含通常由铈的氧化物组成的氧存储材料，且所述氧存储材料可能与作为热稳定混合相的其他金属氧化物一起使用(例如Ce/Zr混合氧化物)。这些材料能够在稀薄条件下从尾气中去除氧以及在浓集尾气条件下再释放所述尾气。以这种方式，防止了在燃料/空气比从λ＝1暂时偏移进入稀薄范围期间，经过TWC的NOx转化下降并发生NOx突破。此外，当尾气暂时进入浓集范围时，充满的氧存储防止出现HC和CO突破，因为在浓集尾气条件下，在发生突破之前，存储的氧首先与过量的HC和CO反应。在这种情况下，氧气存储用作针对λ＝1左右的波动的缓冲物。半充满的氧存储对于阻断从λ＝1暂时偏移具有最佳性能。为了检测在操作期间氧存储填充水平，采用λ传感器。若存储材料容纳在壁流式过滤器上，则难以测定氧存储的填充水平和利用

氧存储能力与整个三元催化转化器老化的状态相关。在OBD(车载诊断)的范围内，存储能力的测定用于检测当时的活性以及因此催化转化器的老化状态。此外，过滤器下游仅迟滞地增大的突破信号使得这样的催化转化器的OBD困难。

例如，EP1227231描述用于操作三元催化转化器的方法，其包含对于氧的最小和最大填充水平，其配置在内燃机的尾气区段，提供给发动机的空气/燃料混合物以这样的方式调节：使得催化转化器的氧存储性组分的填充水平保持在最小和最大填充水平之间的中间标称范围内。

WO 02/26379描述了采用颗粒过滤器减少稀薄燃烧发动机的尾气中一氧化碳、烃和灰粒的方法，其中灰粒具有烟灰点燃温度T_Z，通过将颗粒过滤器的温度提高至高于烟灰点燃温度并燃尽灰粒而使颗粒过滤器不时地再生。所用的颗粒过滤器设有催化活性涂层，为了降低烟灰的点燃温度，其包含至少一种氧存储性组分和至少一种铂、钯和铑的铂族金属。在颗粒过滤器的优选实施方案中，该涂层包含第二组化合物，其用于氧化一氧化碳和烃，且包含负载在选自包含氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、沸石或其混合物的组的载体材料上的铂、钯和铑的至少一种铂族金属。这两种物质组优选以叠置的两个单独的层配置，其中氧化催化活性涂层直接施加到过滤器基材的进流通道，降低烟灰点燃温度的涂层配置在所述氧化-催化活性涂层上，使得要净化的尾气首先与降低烟灰点燃温度的涂层接触。描述在出版物中的氧存储材料有利地是容许它们的氧化态变化的材料。所述类型的其它存储材料例如描述在WO05113126、US6387338、US585944、US7041622、EP2042225、US2009093796中。

术语“涂覆(涂层)”理解为指的是将催化活性材料和/或存储组分施加到可以上面所述的壁流式过滤器或流通式整料的方式构造的基本上惰性的载体本体上。涂层发挥实际的催化功能且包含存储材料和/或催化活性金属，其通常以高度分散的形式沉积在温度稳定的大表面积金属氧化物上。涂覆通常借助于将存储材料和催化活性组分(也称为头道底漆)的水性悬浮液施加到惰性载体本体壁之上或之中来进行。在施加该悬浮液之后，将载体干燥以及如果合适在高温下煅烧。该涂层可由单层组成或由多个层构造，该多个层彼此叠置(以多层形式)和/或彼此之间相对错位(以区域)施加到载体本体上。

含氧材料通常用于三元催化转化器配制物中，尽管也可与氧化催化转化器和氮氧化物存储催化转化器结合使用。

含烃材料经常用在用于柴油发动机的尾气净化的氧化催化转化器中。然而，其中将烃存储与三元催化转化器结合使用以便符合特别严格的尾气法规也是已知的。

氨存储材料优选用在SCR催化转化器中，其催化氨与氮氧化物的反应以在稀薄气氛中形成氮。

氢-硫化物存储材料优选与三元催化转化器结合使用，尽管也可以用在催化SCR反应的催化转化器中。这样的SCR催化转化器对本领域熟练技术人员是熟知的(WO2007/137675、US4961917、DE10335785)。SCR催化转化器理解为指的是在稀薄燃烧尾气条件下，通过添加还原剂如例如氨来选择性地将氮氧化物转化形成氮的催化转化器。所述催化转化器包含酸性氧化物并可存储氨。典型的SCR催化转化器例如包含在二氧化钛上的氧化钒和/或氧化钨。或者，或者还考虑以H-形式使用以及可与金属如铜和/或铁交换的沸石。这样的催化转化器通常不包含催化活性铂类金属，因为所述的金属可能在稀薄燃烧尾气中使氨氧化形成氮氧化物。对于根据本发明的尾气净化体系，优选使用包含沸石的SCR催化转化器。沸石具有对于氨和对于烃的尤其大的存储能力。因此它们极为适于存储和转化具有氮氧化物的尾气中的所述组分。

应当注意到配置在下游且具有存储功能的组件(2)不必直接配置在组件(1)的紧下游。对于在尾气后处理体系中遇到其他装置位于组件(1)和组件(2)之间也是可能的，所述装置选自传感器、喷射装置、其他催化转化器、混合器、燃烧器和换热器。

此外，配置在下游的整料(2)也可配置在车辆的底盘区域，以及过滤器(1)可靠近发动配置，靠近发动机指的是离发动机小于约一米的距离以及底盘位置离发动机超过一米。此外，具有其他功能的其它催化转化器也可以位于两种存储介质之间。例如为了降低在冷启动期间HC排放，具有HC存储功能的其它催化转化器位于涂有氧存储功能层的过滤器和具有氧存储功能的下游三元催化转化器之间可能是合适的。此外，具有氨存储能力的过滤器后可紧接着没有氨存储能力的NOx还原催化转化器或形成NO₂的催化转化器，其后紧接着其他具有氨存储功能的催化转化器以进一步提高氮氧化物转化。此外，氧化催化转化器可配置在两个HC存储组分之间，该氧化催化转化器可氧化一部分存储在过滤器上的烃。例如可能适合的是，具有对氮氧化物的存储能力的过滤器后面接着是具有氨存储和NOx还原功能的SCR催化转化器，其下游接着是具有NOx存储功能的整料。这样的应用对本领域熟练技术人员是熟知的(DE69804371、US2004076565)。

同样可能的是预先配置在过滤器和整料之间的单独的催化转化器上的所述类型的催化功能作为涂层施加于过滤器(1)的出口侧或下游的流通式整料(2)的入口侧。

在现有技术中，已知许多这样的体系，其中选择了关于根据本发明的体系的反向布局。也就是说设有相应的存储功能的流-通式整料位于设有相应的存储功能的壁流式过滤器的上游(例如US20090193796A1)。然而，所述的布局未产生存储材料在涂覆的过滤器上的改善利用(图3)。尽管同样提高了整个体系的存储能力，经涂覆的壁流式过滤器的存储能力未完全利用。此外，例如，丰田公司将这样的体系用于其商购可得的DPNR体系中，其中将涂覆有NOx存储材料的流-通式整料连接到涂覆有NOx存储材料的壁流式过滤器的上游。

如前所述，就涂覆的过滤器的情况，存在要存储的介质明显较早的突破，以及由此的存储材料的不充分利用(图2)。该问题由此解决：将其他催化转化器附随地配置在涂覆的过滤器的下游，该其它催化转化器具有对于与过滤器相同介质的存储功能。以此方式，如实施例部分所示，更多要存储的组分经由存储过程存储。所述的组分可以对于后来的反应更有利地可利用。

在实施例部分，将基于模型计算基准显示：包含涂有存储材料的壁流式过滤器以及布置在其下游的相应涂覆的流通式整料的体系(该过滤器和整料具有相同的体积且已经涂有相同量的氧存储材料)可比包含具有配置在下游的涂覆整料的类似体系更有效地利用存储材料。此外，要存储的介质(在该实施例中的氧存储)的突破显著陡峭，结果相应的调节策略和监测策略可更容易地应用。另外应当注意的是在位于过滤器(1)下游的整料(2)上的存储材料的体积还有量应当如此设置使得在涂覆过滤器上的存储材料以尽可能最优的方式利用。如可从实施例部分(图4)看出，大约小60％的催化转化器体积以及在下游整料上的相应较低的存储量将足以能够相应地利用在上游过滤器上的存储材料。在通过该涂覆的过滤器具有更缓运行的突破信号的应用中，下游整料必须设计地相应较大。

根据本发明的体系布局的进一步描述的优点在于在流通式整料的下游存在所产生的明显更陡峭的运行突破信号。由于作为涂覆整料的下游连接的结果的要存储的介质的更陡峭的突破信号，该体系的调节显然变得明显更容易(图2)。理论表明：在涂覆壁流式过滤器中，存在的存储材料不能完全利用，因为在壁流式过滤器的壁中存在大孔，其具有比壁中其他点更大的对于尾气的可渗透性。在所述点，尾气能更快地通过该壁，且与之相邻配置的存储材料相应地比位于在载体壁上较低可渗透性的点的存储材料更快填充。关于此的更进一步的说明可以是，在壁流式过滤器中，位于朝向尾气的侧面上的进气通道中的存储材料比位于通道中远下游的存储材料更快填充。以此方式，要存储的气体突破将在靠近过滤器的入口发生，即使当位于通道深处的存储材料还没有完全填充时。然后，这最终导致突破信号模糊。所述模糊显示在对于要存储的组分的浓度曲线的较缓的梯度中(图2)。

因此，用具有有着相同存储功能的过滤器下游的存储功能的流通式整料的配置达到的另外一个目标是由于要在整料下游吸附的组分的更陡峭运行的突破信号更加容易地诊断催化转化器的能力。若连接过滤器下游的流通式整料包含这样数量的存储材料或具有相应的存储能力，获得连续陡峭运行的突破信号，使得突破过滤器的要存储的组分完全存储在整料上直至在过滤器上的存储组分完全被填充。在这种情况下，总突破信号在整料下游比在过滤器下游更陡峭。然而，整料下游的突破信号仅在要存储的组分的突破开始时比过滤器下游更陡峭地运行也是合乎需要的，因为排空存储材料的测量经常在早期就已经启动了，例如即使检测到要存储的组分的小突破。在这种情况下，即使在下游整料上少量的存储能力也足以至少在突破开始时以及相应的操作阶段终止时提供更陡峭的运行突破信号。就氨或硫化氢作为要存储的介质的情况，在尾气中目标值通常处于10和150ppm之间的浓度。在包含氧存储材料的体系的调节中，该目标值将是在400和750mV之间的电压或0.98和1.02之间的λ值。本领域熟练技术人员将根据本申请设置过滤器和下游整料的存储能力。

总的说来，应当注意到，除了更容易地诊断体系的能力外，由于体系布局的使用而可能有利地利用尾气后处理体系使得可以采用相同量的存储材料获得改善的存储性能，或者在反向情况中，可达到类似的存储性能，同时节约存储材料或采用具有较差存储性能的较便宜的存储材料。这样的有利效果对于本领域技术人员基于在申请时的现有技术中的信息完全不是显而易见的。

对于本领域技术人员通常更适合的是，将涂覆整料配置在过滤器在流动方向的上游，例如因为涂覆整料的变热比由于更大的壁厚度而通常具有较慢的变热特性的涂覆过滤器的变热更快，因此在冷启动之后尾气体系的净化功能可更快地利用。所述的配置例如描述在US2009193796。

取决于在过滤器上存储介质的量和利用程度，一定量的存储材料可在整料下游继续以便能够尽可能完全地利用过滤器上的存储介质。对本领域熟练技术人员并非显而易见的是在配置在下游的流通式整料上的较少量的存储材料足以获得在壁流整料上的存储材料的最佳利用。同样可能的是，由于所产生的更陡峭的信号分布，如果合适在端点，以根据本发明的体系和方法获得有利的尾气体系可调节性。对于根据本发明的尾气净化体系相关的优点是明显的，本领域熟练技术人员基于现有技术的教导是不可直接预期的。

附图：

图1以实施例的方式显示了例如根据本发明的具有整料(2)上游的过滤器(1)的体系布局。

图2以实施例的方式显示了在涂有氧存储材料的壁流式过滤器上以及在包含氧存储材料的流通式整料上的氧存储如何发生。该图显示了在每种情况下相应组分下游的氧突破信号作为催化转化器下游的氧量(O₂)除以催化转化器上游的氧测定量(O₂in)。在该计算中，在过滤器和整料上存在相同量的氧存储材料。存储的氧的总量，也就是说在两种组分上的存储能力是相同的。然而，通过过滤器的氧突破比通过整料(实线)更早开始(虚线)，以及整料下游的突破曲线比过滤器下游的显著进展更陡峭。在实际条件下操作的尾气后处理体系中，当在催化转化器下游记录到要存储组分的最小漏失时，存储阶段将终止。可明显看出，相对于直到在过滤器下游检测到氧突破的大约2秒，通过整料的存储运行较长(直到突破时大约2.7秒)。在整料上的氧存储材料因此比在过滤器上的氧存储材料被更有效利用。

图3显示了其中在氧存储上发生氧(O₂)存储行为的实施例。在每种情况下，相同量的氧存储材料被施加到壁流式过滤器以及流通式整料。两种组分的存储行为已经就配置在整料下游的过滤器(虚线)和就配置在过滤器下游的整料(实线)进行了计算。可以看出体系整料+过滤器的突破信号不如体系过滤器+整料的突破信号进展陡峭。在体系过滤器+整料中，在要存储的组分的突破发生之前，利用了92.1％的存储材料，而在体系整料+过滤器中，在突破前，仅利用72.7％的存储介质。这意味着，在优选的应用中(过滤器+整料)，下游整料利用了比配置整料+过滤器中的过滤器多19.4％的存储材料。因此，对于体系中相同的存储量，在根据本发明的实施方案中，利用了多9.7％的存储材料，以及要存储的化合物(在这种情况下，氧)的漏失以显著更陡峭的进展信号发生，例如借助配置在下游的氧传感器，这明显简化了体系的调节和检测。

图4示意性显示了包含氧存储材料的过滤器下游的氧信号(虚线)。当下游整料精确地包含这样数量的存储材料，使得当在过滤器上的存储材料的存储能力100％耗尽时在所述整料的下游发生要存储组分的突破时，发生在过滤器上的全部存储材料的最佳利用，如在图4中实线所示。在4秒钟之后，存在通过过滤器的氧的100％突破，而整料的下游漏失才刚刚开始。在该实施例中，该整料包含过滤器存储量的大约40％，因此能更好地利用在过滤器中大约33％的存储材料。在这里，直到氧突破的时间实际上从2秒翻倍到大约4秒。要存储的组分较早的突破通过过滤器发生，在过滤器上能利用的存储介质越少，在下游的整料上存储的量越高。出于成本的原因，在发生通过下游的整料的突破之前，在过滤器上至少70％的存储介质得以利用是合适的。相比之下，如前所述，为了利用改善的诊断能力，在下游整料上即使少量的存储能力也可能足以仅阻断在整料中通过过滤器的突破的开始，并使得突破信号至少在开始时更陡峭地上升。因此，对本领域熟练技术人员明显的是，对于组件(2)上的存储能力设置得使得突破信号具有仅最高至启动测量的预定目标值时相对高的梯度是足够的，因为组件(2)上的较高的存储能力不会进一步在目标值的点提高突破信号的梯度，而是仅仅提高在过滤器上的存储材料的利用以及过滤器+整料的总存储能力。

用于计算图2和3的突破曲线的模型说明：

所用的模拟模型求解了对于在在每种情况下包含一个入口和出口通道和这两个通道之间的壁的代表性区段的浓度的平衡等式。这样的模型详细地描述在Votsmeier，M.；Gieshoff，J.；M.；Pfeifer，M.；Knoth，J.F.；Drochner，A.；Vogel，H.Wall-flowfilters with wall-integrated oxidation catalyst：A simulationstudy.Appl Catal B 2007，70，233。

引用的参考文献涉及没有存储效果的催化反应。为了描述在壁中的存储效果(例如氧存储)，求解了存储在壁中的组分的另一个平衡方程。因为对于存储的组分扩散或对流都不考虑，所述平衡方程简化为：

$\frac{{\∂C}_{\mathrm{stored}}}{\∂t}=r---\left(1\right)$

其中r表示相应的存储反应的反应速率。相同的反应速率也出现在对于在过滤器壁中的气态组分的平衡等式：

$0=-\▿\·\left(\mathrm{cu}\right)+\▿\·(D\▿c)-r---\left(2\right)$

为了解释在等式2中剩余的符号，参见上面引用的参考文献。反应速率在给定的实施例中计算为：

r＝k*c_g*(C_MAX-C_stored)        (3)

其中c_g表示无量纲的气相浓度，例如气相中的氧，相对于入口浓度归一化，C_stored表示在壁中存储的组分的浓度，C_MAX表示壁的最大存储能力。C_stored和C_MAX同样是无量纲的，并相对于气相组分的入口浓度具体说明。

类似于上面引用的出版物进行流通式整料的建模。此外，出版物涉及的催化气相反应用存储反应代替(对应于等式1-2)。存储反应的速度再次借助等式3计算。

对于说明的实施例的相关参数是：

空间速度：37500h-1

温度：400℃。

对于壁流式过滤器：

孔密度：300cpsi

壁厚度：0.33mm

壁中的扩散系数：1E-5m²/s

k  ：100s^-1

C_MAX：111

对于流-通式整料：

孔密度：400cpsi

壁厚度：0.1mm

头道底漆(Washcoat)层厚度：60μm

头道底漆中的扩散系数：3E-6m²/s

k：100s^-1

C_MAX：182。

Claims (7)

1.用于内燃机的尾气后处理体系，其具有作为第一组件(1)的壁流式过滤器、其下游的作为第二组件(2)的流通式整料，其中第一组件(1)和第二组件(2)均具有至少一种对于存在于尾气中的选自SO_x、NO_x、NH₃、O₂、HC、H₂S的相同化合物的存储功能，

其特征在于

在第二组件(2)中的存储能力设计为使得第二组件(2)下游的突破信号具有浓度曲线的最高梯度，从而在考虑到对于尾气化合物的相应终止标准的同时使用尽可能少的存储材料。

2.根据权利要求1的体系，

其特征在于

第一组件(1)和第二组件(2)包含相同的存储材料。

3.根据权利要求1或2的体系，

其特征在于

第一组件(1)和第二组件(2)具有至少一种催化活性功能。

4.根据权利要求3的体系，

其特征在于

第一组件(1)和第二组件(2)催化相同的反应。

5.根据权利要求1-4的一项的体系用于净化内燃机的尾气的用途。

6.根据权利要求5的用途，其中：

a)尾气被引经第一组件(1)，随后引经第二组件(2)；

b)在第二组件(2)下游进行化合物浓度的测量或建模，所述化合物选自存在于尾气中的SO_x、NO_x、NH₃、O₂、HC、H₂S；以及

c)当达到存储目标值时，由ECU启动测量。

7.根据权利要求6的用途

其特征在于

存储目标值是选自浓度、质量流量、累积质量、空气/燃料比以及λ值的值。