CN109139200A - 用于柴油氧化催化剂的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于柴油氧化催化剂的方法和系统。提供了用于发动机系统的层状排放控制装置，其包括多个催化层，催化层任选地或额外地包括次层，每个次层具有不同的组成。这样的装置的优点包括在宽范围的发动机排气操作条件内提供一种或多种发动机排气物类的增加的处理速率，同时减少排气排放和减少排放控制系统的大小。

Description

用于柴油氧化催化剂的方法和系统
技术领域
本申请涉及用于具有层状柴油氧化催化剂的车辆的排放控制的方法和系统。
背景技术
寻找具有成本效益且节能的柴油后处理解决方案是一项重大挑战。对于具有150,000英里或更多的车辆而言，柴油车辆的低排放车辆(LEV)排气尾管标准要求非常低的烃(HC)和氮氧化物(NOx)标准。在EPA规定的联邦测试程序(FTP)和补充联邦测试程序(SFTP)期间实现和保持高效率可能是困难的，因为道路柴油车辆的通常操作条件容易使Pt NOx氧化退化。
为了满足上述联邦排放法规(以及其他标准和规格)并减少排气排放，车辆发动机可配备排放控制系统，其包括以各种配置布置的各种排放控制装置，诸如三元催化剂、柴油氧化催化剂、微粒过滤器、NOx催化剂和烃捕集器。
Choi在美国专利号8,168,125中示出了一个实例配置。其中，三层催化剂位于选择性催化还原(SCR)装置的上游，并且通过氧化烃来提供热，从而释放在氧化催化剂处吸附的硫。Chen等人在美国专利7,758,834中示出了另一个实例。其中，仅包括铂族金属的三元催化剂被负载在堇青石载体上。
然而，发明人在本文已经识别了这样的系统的潜在问题，其涉及在道路柴油车辆的通常操作条件下随时间推移的NOx氧化的稳定性。一个潜在的问题可能是排放控制系统的各种功能可能相互竞争和/或相互干扰。例如，在发动机冷启动之后，NO物类可以通过NOx催化剂上游的柴油氧化催化剂被氧化为NO2。然而，柴油氧化催化剂的烃和一氧化碳氧化功能可能干扰催化剂的NOx氧化功能。因此，即使采用修改的配置，排放符合性，特别是NOx排放符合性，也可能无法实现。随着排放法规变得更严格，同时利用显著较低的排气温度燃烧过程变得更高效，这个问题可能被加剧。作为另一实例，不同的配置和较低的排气温度可能使排放控制装置(ECD)温度控制策略复杂。作为进一步实例，由于车辆上的封装体积约束，可能限制可用于排放控制系统的不同配置和功能的空间。总体而言，许多目前的柴油氧化催化剂和层状催化剂设计系统可以有效地恶化排气排放或不能提供持久且稳健的排放控制。
发明内容
在一个实施方式中，通过连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)可以至少部分地解决上面问题中的一些，该层状排放控制装置(ECD)包括：包括第一氧化催化剂的第一层；包括烃捕集器的第二层；和包括内次层(sublayers)的第三层，烃捕集器位于第三层的上游，每个内次层包括贱金属氧化物((base metal oxide)BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在第一层的上游侧被引导进入层状ECD并在第三层的下游侧从层状ECD排出。
在另一实施方式中，包括流体连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)的层状排放控制系统可以包括：第一氧化催化剂层，其位于层状ECD的上游侧，在其中氧化排气的第一部分；第二氧化催化剂层，其排布在层状ECD的下游侧，在其中氧化排气的第二部分；和烃捕集层，其排布介于上游侧和下游侧中间，其中第二氧化催化剂层包括多个第二次层，每个第二次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂，每个第二次层具有与其他第二次层不同的BMO催化剂组合物，并且排气的第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，和排气的第二部分包括NOx。
在进一步实施方式中，处理来自发动机——该发动机包括层状排放控制装置(ECD))——的排气的方法可以包括：将入口温度下的排气引导至位于层状ECD的上游侧的层状ECD的第一层，第一层包括第一氧化催化剂；在第一层内通过第一氧化催化剂氧化排气的第一部分；在第二层内捕集排气的第二部分，第二层包括烃捕集材料；将排气从第一层和第二层引导至第三层，第三层包括多个内次层，每个次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物；和在第三层中氧化排气的第三部分，其中第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，第二部分包括烃，和第三部分包括NOx。应当理解的是，提供上面的发明内容以简化形式介绍概念的选择，其在具体实施方式中进一步描述。非旨在指出要求保护的主题的关键和必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面或在本公开任意部分中提到的任意缺点的实施。
附图说明
图1显示了发动机系统的示意性描绘。
图2A和2B显示了连接至图1的发动机系统的排放控制系统的示意性描绘，其包括层状排放控制装置。
图3-6显示了图2A和2B的层状排放控制装置的实例实施方式。
图7-9显示了不具有铂族金属的图2A和2B的层状排放控制装置的实例实施方式。
图10和12描绘了图解用于操作包括图3-9的层状排放控制装置的图1的发动机系统的程序的流程图。
图11显示了包括多种催化剂组合物的层状ECD的催化剂效能的实例图，诸如图2A、2B和3-9的层状ECD。
具体实施方式
下面的描述涉及用于连接至发动机系统诸如图1的发动机系统的排气歧管的层状排放控制装置(ECD)的系统和方法。层状排放控制装置可以是层状柴油氧化催化剂(DOC)系统，如图2A和2B中所描绘，其位于一种或多种其他排放控制装置上游，诸如一种或多种NOx还原催化剂、微粒物(PM)过滤器和连接至发动机排气歧管的排气再循环(EGR)系统。层状排放控制装置的层可以包括不同的层组成及其层排布，用于在保持或减少排放控制系统的大小的同时减少排气排放。可以基于进一步的下游排放控制装置实施DOC层的不同配置和组成，具体而言DOC层可以配置为能够实现连续的排放控制装置之间的某些功能协同作用并减少操作干扰。
通过图3-9中的非限制性实例描绘了层的各种配制剂和排布。如图7所示，排气可以经过并穿过层状装置，以保留并氧化排气烃和升高排气温度，同时将排气NO物类氧化为NO2用于随后捕获在下游NOx捕集器上或用于在选择性催化还原(SCR)催化剂中的低温还原，选择性催化还原(SCR)催化剂可以使用尿素或另一NOx还原剂。以该方式，可以改进排气排放的质量。出于讨论的目的，将共同描述图1-9。在图10中图解了操作包括层状ECD的发动机系统的方法，层状ECD诸如图2A、2B和3-9的层状ECD。层状ECD——诸如图2A、2B和3-9的层状ECD——可以有助于在发动机操作条件的较宽范围内增加催化剂效能，如图11的曲线所图解。
图1显示了包括发动机4的发动机系统2的示意性描绘，发动机4具有多个汽缸6。发动机4包括发动机进气口8和发动机排气口16。发动机进气口8包括经由进气道14流体连接至发动机进气歧管12的节气门10。发动机排气口16包括引入排气道20的排气歧管18，排气道20将排气引导至大气。发动机排气口16包括排气控制系统22，其具有安装在关闭位置的一个或多个排放控制装置24。一个或多个排放控制装置可以包括层状柴油氧化催化剂(图3-9所描述)、三元催化剂、稀NOx捕集器、SCR催化剂、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等的各种组合和排布(如图2所示)。应当认识到，发动机中可以包括其他零件，例如多种气门和传感器。
在任选实施方式中，发动机进气口8可以进一步包括增压装置，诸如压缩机26。压缩机26可以配置为在大气压力下吸入进气空气并将其增压至较高压力。增压装置可以是涡轮增压器的压缩机，其中增压的空气被引入前节气门(pre-throttle)，或是机械增压器的压缩机，其中节气门位于增压装置之前。使用增压的进气空气，可以进行增压的发动机操作。
在一些实施方式中，沿进气道14经由空气净化器27引入新鲜空气进入发动机6并流至压缩机26。通过控制节气门10可以至少部分地控制通过进气空气道14进入进气系统的环境空气的流速。压缩机26可以是任意适合的进气-空气压缩机，诸如电机驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。
如图1中所描绘，压缩机26通过增压空气冷却器29连接至节气门阀10。节气门阀10连接至进气歧管12。压缩的空气充气从压缩机流动通过增压空气冷却器29和节气门阀10至进气歧管12。例如，增压空气冷却器29可以是空气-空气或空气-水热交换器。在图1中所示的实施方式中，通过歧管空气压力(MAP)传感器31感测进气歧管内空气的压力变化。压缩机旁通阀(未显示)可以在压缩机26的入口和出口之间串联连接。压缩机旁通阀可以是常闭气门，其配置为在选择的操作条件下打开以减轻过量的增压压力。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机速度的条件期间被打开，以阻止压缩机喘振。
进气歧管12可以通过一系列进气门(未显示)连接至一系列燃烧汽缸6。燃烧汽缸可以经由一系列排气门(未显示)进一步连接至排气歧管18。在描绘的实施方式中，显示了单个排气歧管18。然而，在其他实施方式中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以能够使来自不同燃烧室的排气和/或流出物被引导至发动机系统中不同的位置或可以允许分流排气至处于下游的单独的排放控制系统22。
燃烧汽缸6可以被供应一种或多种燃料，诸如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气和乙醇燃料混合物(包括E10、E85)等等。燃料可以经由喷射器34供应至燃烧汽缸。在所描绘的实例中，燃料喷射器34配置为直接喷射，但是在其他实施方式中，燃料喷射器34可以配置为进气道喷射或节气门阀体喷射。进一步，每个燃烧汽缸6可以包括不同配置的一种或多种燃料喷射器，以能够使每个汽缸经由直接喷射、进气道喷射、节气门阀-体喷射或其组合来接收燃料。在燃烧汽缸中，燃烧可以经由火花点火和/或压缩点火启动。
另外，发动机系统2可以连接至燃料系统28，燃料系统28包括连接至燃料泵系统32的燃料箱30。燃料箱30可以配置为容纳任意燃料或燃料的任意组合，诸如汽油、醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气和醇燃料混合物(包括E10、E85)等。燃料泵系统32可以包括一个或多个泵，用于为输送至发动机4的喷射器34的燃料加压。虽然仅示出了单个喷射器34，但是为每个汽缸提供了额外的喷射器。应当认识到，燃料系统28可以是非回流式燃料系统、回流式燃料系统或任意其他适用类型的燃料系统。
车辆系统36可以进一步包括控制系统38。显示了控制系统38从多个传感器40(本文中描述了其各种实例)接收信息并且将控制信号发送到多个驱动器42(本文中描述了其各种实例)。作为一个实例，传感器40可以包括位于排放控制系统上游的排气传感器44、温度传感器46和压力传感器48。其他传感器诸如额外的压力、温度、空/燃比和组成传感器可以被连接至车辆系统36中的各种位置，如本文更详细讨论的。作为另一实例，驱动器可以包括燃料喷射器34和节气门10。控制系统38可以包括控制器50。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于处理输入数据基于其中编程的指令或代码来触发驱动器，该指令或代码对应于一个或多个程序。任选地或额外地包括温度传感器46和压力传感器48的传感器40可以测定排放控制系统22和/或各个排放控制装置24处的催化效率的水平。基于在传感器40处获得的关于排放控制系统22和/或各个排放控制装置24处的催化活性的水平的数据，驱动器42可从控制系统38接收控制信号以改变发动机性能，从而实现提高的催化效率。作为实例，可以通过进气歧管引入增加的进气或增压空气的量，以便将排气温度和/或排气压力调整至已知催化剂和/或催化剂组合物提供较高催化效率的范围，由此减少排气排放，诸如NOx排放。此外，基于在传感器40处接收的数据，控制器50可将警报传递至车载诊断计算机，使得车辆系统36的操作者可意识到DOC性能。如果DOC性能下降到排放处理阈值以下，则可以通过声音、视觉或触觉警报的任意组合来警告车辆系统36的操作者。
来自排气控制系统22的全部或部分经处理的排气可经由排气道20释放到大气中。排放控制装置24可以包括柴油氧化催化剂、柴油微粒过滤器(DPF)、三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、NOx催化剂、各种其他排放控制装置或其组合。作为实例，装置24可以是选择性催化还原(SCR)系统，其操作以通过将还原剂诸如尿素引入排气流中来减少NOx排放。排放控制装置24也可以被称为排气催化剂，并且可进一步包括可以用于确定排气催化剂的温度的温度传感器。任选地或额外地，温度传感器46和压力传感器48可以位于排放控制装置24处。
图2A显示了排放控制系统22的实例实施方式。排放控制系统22可以包括连接至发动机排气歧管18的一个或多个排放控制装置24。这些可以包括，例如，定位于NOx后处理装置204和微粒物(PM)控制装置206上游的层状排放控制装置(ECD)202。NOx后处理装置204可以包括，例如，稀NOx捕集器(LNT)或NOx还原催化剂(如，SCR催化剂)，而PM控制装置可包括PM过滤器或柴油微粒过滤器(DPF)。尽管所描绘的实施方式显示了PM控制装置206上游的NOx后处理装置204，但在可选实施方式中，NOx后处理装置可定位于PM控制装置206的下游。通过将层状ECD 202放置在NOx后处理装置和PM控制装置的上游，可以实现各种优点。作为一个实例优点，排气烃可以在层状ECD的其中一个层中被氧化，以将排气的温度升高到阈值温度以上，诸如在PM设备的再生温度以上。作为另一实例，排气烃可以保留在层状ECD的一个层中以减少烃与NOx后处理装置的功能干扰。以此方式，通过在使排气通过下游NOx催化剂和PM过滤器之前使排气通过(并穿过)层状ECD，可以逐渐处理各种排气组分并且可以改善排气排放的质量。
任选地或额外地，还原剂输送系统208可以被包括在排放控制系统22中，例如NOx后处理装置204的上游。还原剂输送系统可以被配置为正好在排气进入NOx后处理装置之前将适合的还原剂(诸如氨或尿素)喷射到排气。
任选地或额外地，排放控制装置(如202、204、206和208)可以在彼此下游或上游组合或重复，从而进一步减少排气排放。作为非限制性实例，层状ECD可以放置在NOx后处理装置的上游，层状ECD和NOx后处理进一步位于第二层状ECD 210的上游，如图2B所图解。在某些实施方式中，该配置可以提供排气排放的额外减少。在一些实例中，如下面进一步详细描述，第一层状ECD 202可以提供第一排气物类和/或第一多种排放物类的氧化，而第二层状ECD 210可以提供第二排气物类和/或第二多种排气物类的氧化。
本文在图3-9图解了图2A的层状ECD(202)和图2B的第二层状ECD 210的各种实施方式。各种实施方式包括其中具有不同配制剂的多个层在衬底载体上成层并且由该衬底载体负载的实施方式以及其中在同一层中包括一个或多个配制剂并且一个或多个层在衬底载体内成层的实施方式。以下实施方式不是限制性实施例，并且所公开的层可以被混合(如，两层或更多层组合成一层)、重复或以任意可应用的方式修改。此外，尽管在下面的实施方式中描绘了层具有近似相似的厚度，但是层状ECD 202和210的层可以具有从一层到另一层显著变化的厚度。
转向图3，显示了连接至车辆排气歧管(诸如图1的排气歧管18)的层状排放控制装置(诸如图2A和2B的层状柴油氧化催化剂系统202)的第一实施例300。层状系统可以包括第一上(或外)层302，其包括第一氧化催化剂。第一氧化催化剂可以是，例如，包括铂族金属(PGM)或PGM的组合的柴油氧化催化剂。本文中，PGM可以指钌、铑、钯、锇、铱和铂中的一种或多种。作为实例，第一上层302也可以是排放控制装置的上游层，上游指当排气离开发动机并通过层状排放控制装置时排气的流动方向，使得流动的排气在位于其下游的层之前流过ECD的上游层。层状排放控制装置可以进一步包括第二中间层304，其包括用于捕集排气HC的烃(HC)捕集器。作为实例，第二中间层304也可以位于第一上层302的下游，其中排气首先通过第一上层302，然后通过第二中间层304。
该层状排放控制装置还可以进一步包括第三下(或内)层306，其包括第二不同的催化层，该第二不同催化层可以是具有贱金属氧化物组合物的贱金属氧化物(BMO)层。作为实例，第三下层可以是配置为将排气物类氧化为NO2物类的NOx氧化催化剂。在一些情况下，第二层304可以定位于第一层302和第三层306之间(介于中间)。作为实例，第三下(或内)306可以定位于中间层304的下游，并且进一步在层302下游，其中排气首先通过第一上层302，然后通过第二中间层304，然后通过第三层306。图3的层状装置可以进一步包括衬底载体310，其可以是层302、304和306的甚至更进一步下游。作为实例，排气可以首先通过第一上层302，然后通过第二中间层304，然后通过第三层306并且最终通过衬底载体310。
以此方式，术语第一、第二和第三，当指层状排放控制装置的层时，可以分别指示更上游层、中间层和更下游层。换言之，第一层、第二层和第三层可以指相对于排气流动方向连续更下游定位的层。类似地，术语上、中间和下，当指层状排放控制装置的层时，可分别指示更上游层、中间层和更下游层。换句话说，上层、中间层和下层可以指相对于排气流动方向连续地更下游定位的层。此外，术语外层、中间层和内层，当指层状排放控制装置的层时，可分别指示更上游层、中间层和更下游层。换句话说，外层、中间层和内层可以指相对于排气流动方向连续更下游定位的层。排气可以被引导从排气歧管流连续地通过层状ECD的每层和/或次层。在一个实例中，排气从上游侧到下游侧依次流过ECD的每层。在另一实例中，排气的至少一部分从上游侧到下游侧依次流过每个层。例如，排气的一部分可以在ECD的一个或多个上游层和/或次层内被捕集和/或发生反应，并且排气的剩余的非捕集部分可以流过ECD的更下游层和/或次层。使排气连续流过DOC的每层有助于实现减少排气排放的优点，同时维持或减小排放控制系统的大小。
在一些情况下，图3的层状装置可以包括具有不同或重复组成的额外的内BMO次层，诸如BMO次层组合物1 306以及由省略号(图3上的标签)指示的任意数目的额外的BMO次层，以及BMO次层组合物n 308。内BMO次层可以以这样的方式组织，从而利用不同催化BMO次层之间的某些功能协同作用，如下面所描述。在一些情况下，层状系统可以进一步包括衬底载体310。第三内BMO次层306和至308的额外的BMO次层可以在衬底载体310的上面(如上游)上直接成层，如图3所描绘，而第二HC储存层304可以在BMO次层306至308上(如，其上游)成层。第一上PGM基的DOC层302可以在第二层304上(如，上游)成层。作为实例，可能有1到10个BMO次层。作为实例，可能有3个BMO次层。作为实例，可能有4个BMO次层。
作为实例，衬底载体310可以拥有任意适合的材料，诸如堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适家族的沸石材料。在一些情况下，302、304和/或306的涂层载体可以掺杂有任意稀土金属、过渡金属或镧系元素。在实例中，涂层载体302可以掺杂有镧和/或钕，以提高涂层载体以及整个层状排放控制装置的稳定性。作为额外的实例，涂层载体302可以包括两个涂层：包括镧和锆混合物的第一稳定化二氧化锆涂层；和包括铈、钇、镧、钕和锆的混合物的第二低铈土涂层。上面描述的实例涂层可以以任意适用的顺序涂覆在衬底载体310上，并且可以将涂层煅烧以结合至衬底上。
额外地，衬底载体310可具有8％至80％的孔隙率。在一个实例中，衬底载体可以具有25％至35％之间的孔隙率。例如，衬底载体可具有27％的孔隙率。在其他实施方式中，衬底载体310可以包括柴油微粒过滤器(DPF)，其包括多个交替封闭端部的通道。作为实例，DPF可具有40％至80％之间的孔隙率。例如，DPF可以具有42％至48％之间的孔隙率。因此，可以使用各种适合的微粒过滤器，其包括堇青石、钛酸铝、富铝红柱石和碳化硅。实施方式300的衬底载体310可额外地包括关于在进一步实施方式中所公开的衬底载体所描述的任意衬底载体组成和/或特性。
层状排放控制装置300的第一上层可以配置为氧化HC的氧化催化剂以将排气温度升高到阈值ECD温度以上。排气温度可以指层状ECD内的排气温度的温度。在另一实例中，排气温度可以指上层302或其下游的一个或多个层的温度。例如，第一层的第一氧化催化剂可以氧化排气HC以周期性地产生放热，用于下游微粒过滤器或HC捕集器，放热使排气温度升高到阈值ECD温度以上，从而将DPF和/或其他微粒过滤器中捕集的微粒物氧化成气体产物。作为实例，放热产生的周期可基于DPF处的实际烟粒负荷和/或微粒负荷，任选地或额外地，放热产生的周期可基于DPF处的计算的烟尘负荷和/或颗粒负荷。作为另一实例，放热产生的周期可以基于排气排量穿过层状排放控制装置的频率。在另一实例，第一氧化催化剂层可以氧化排气HC以周期性地产生放热，使排气温度升高到阈值ECD温度以上，从而维持和/或促进下游层的催化活性，所述下游层诸如第三内层，任选地或额外地包括多个次层，次层包括贱金属氧化物(BMO)涂层，第三内层任选地或额外地包括另外的铂族金属(PGM)。以此方式，排气温度可维持在阈值ECD温度以上，从而有助于提高下游排放控制装置的效率，例如，用于再生下游微粒物过滤器。作为实例，阈值ECD温度可以是200℃。作为实例，阈值ECD温度可以是300℃。作为实例，阈值ECD温度可以是400℃。作为实例，阈值ECD温度可以是500℃。另外，通过在上层之一中包括HC氧化催化剂，可以减少和/或消除对单独的专用起燃催化剂或其他排气热维持装置的需要。
包含HC储存材料的HC储存层(如HC捕集器)304可以进一步包括任意适合的材料，诸如堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适家族的沸石材料。在图3的实施方式中，HC储存材料304的沸石材料可以进一步包括离子交换金属，诸如Ag、Au、Cu、Fe和/或其他已知促进HC吸附的金属。例如，第二层304可以具有微孔率，该微孔率配置为将排气HC物类或SO2毒物保留在第二层304中并阻止HC进入内BMO次层。此外，第二层304的孔径可以配置为能够使排气NOx物类穿过第二层304进入BMO次层。以此方式，包括HC捕集器的第二层可以作为在稀燃或低温条件下过滤掉大分子量HC和SO2毒物并保护内BMO次层不受HC吸附的有害影响的分子筛。
内BMO次层306至308的氧化催化剂可以配置为捕集排气物类，并且任选地或额外地可以配置为氧化NOx物类，从而为下游尿素-SCR、LNT或其他低温NOx吸附器提供稳定的NO2来源。内BMO次层的氧化催化剂的催化灵敏度可以随着HC或诸如SO2的毒物的存在而降低。同时，第二层可以被定制尺寸以能够使排气NOx物类穿过第二层进入第三层。以此方式，包括HC捕集器304的第二层可充当在稀燃或低温条件下过滤掉大分子量HC并保护一个或多个BMO次层306至308内的一种或多种NOx氧化催化剂不受HC吸附的有害影响的分子筛。通过将NOx氧化催化剂并入(incorporated)到其中一层内，可以减少或消除对诸如等离子体反应器的专用NOx氧化装置的需求。另外，通过将NOx氧化催化剂并入到其中一个层内，还可以减少或消除对单独的专用还原剂输送系统208的需求。此外，内BMO次层306到308可以配置为在发动机冷启动期间捕集NOx物类和当排气控制系统的温度升高到正常操作温度时热脱附NOx物类。例如，增加排气温度至阈值ECD温度以上也可以有助于热脱附NOx物类。具有额外的BMO次层可提供NOx物类的增加的捕集。
在描绘的实施方式中，在第一层302中可以仅包括PGM基的DOC，而HC捕集器和NOx氧化催化剂被排除在第一层之外。以同样的方式，在第二层304中可以仅包括HC捕集器，而第一和第二氧化催化剂被排除在第二层之外，并且在第三层中可以仅包括NOx氧化催化剂，而HC捕集器和PGM基的DOC被排除在第三层之外。以此方式，不同功能可以在不同层中分开以减少功能干扰，同时能够实现功能之间的协同作用。
各种层可以配置有不同的涂层负载量。此外，不同层的贵金属负载量可以改变。例如，第一层可以具有第一涂层负载量和第一贵金属负载量，第二层可以具有第二涂层负载量和第二贵金属负载量，并且第三层可以具有第三涂层负载量和第三贵金属负载量，任意次层可以具有为每个次层特别选择的额外涂层负载量和/或额外的贵金属负载量。第一涂层负载量和贵金属负载量、第二涂层负载量和贵金属负载量和第三涂层负载量和贵金属负载量可以基于该层的功能来选择。例如，一些层或次层(如，第一DOC层)可以包括较高的贵金属负载量，而其他层或次层(如第三BMO层)可包括或可以不包括任何贵金属负载量。此外，负载量可针对具体的车辆应用和发动机的具体排气排放曲线定制。在更进一步的实施方式中，可以基于发动机排气HC含量来调节涂层和贵金属负载量。发动机排气HC含量可以基于燃料类型、发动机年限、地理区域、气候或任意其他因素而变化。在一个实例中，总涂层负载量可以在0.1至9.0g/in3的范围内，其中不同层和/或次层具有不同的涂层负载量分布。在另一个实例中，总涂层负载量可以在1.00至4.5g/in3的范围内，其中不同层和/或次层具有不同的涂层负载量分布。总涂层负载量可以指每单位体积层状ECD的涂层质量浓度。
在一个实例中，包括DOC的第一外层302的涂层负载量可以是0.25至1.5g/in3。在另一实例中，第一外层302的涂层负载量可以是1.0g/in3。第一外层302可以还具有15至300g/ft3的铂(Pt)和/或钯(Pd)含量的贵金属负载量。在一个实例中，第一外层302可以具有150g/ft3的铂(Pt)和/或钯(Pd)含量的贵金属负载量。Pt与Pd的比可以在1：10至0：1的范围内。在一个实例中，Pt与Pd范围可以是0：1，因为在道路柴油车辆的通常操作条件下已经显示了铂基DOC展现了退化的NOx氧化灵敏度。因此，从第一外层302排除Pt可以有助于减少NOx排气排放。
包括HC捕集器的第二层304的涂层负载量可以为0.25至1.5g/in3。在一个实例中，第二层304的涂层负载量可以是1.0g/in3。第二层304可以进一步包括任意适合的材料，诸如堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适族的沸石材料。在图3的实施方式中，第一层和第三层可以包括或可以不包括沸石材料。第二层304的沸石材料可以进一步包括离子交换金属，诸如Ag、Au、Cu、Fe和/或其他已知促进HC吸附的金属。
包括NOx氧化催化剂的第三内BMO次层306至308的涂层负载量可以为0.25至1.5g/in3。在一个实例中，内BMO次层的涂层负载量可以是1.0g/in3。内BMO次层306至308可以配置为包括任意Pt族金属或可以配置为不包括Pt族金属。内BMO次层可以包括混合的金属氧化物或贱金属氧化物(BMO)。在实例中，内BMO次层可以在层内包括2至75wt％的范围内的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，内BMO次层可以在层内包括30wt％的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，涂层负载量、Pt族金属负载量、和/或BMO负载量可以应用至额外的BMO次层306至308。
在一个实例中，构成至少BMO次层306至308的金属氧化物可以包括Mn、Co、W、Mo、Cu、Fe、Ce、和Ni。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Mo、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ni混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Co、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Cu、Ni、Fe、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ce混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Ce、Mo混合物。在一个实例中，BMO次层包括Cu、Ni、Fe、Mo混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Mo、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ni、Fe混合物。在任意上述混合物中，金属可以被交换、替代、添加或移除。
在一个实例中，经由水溶液中的金属盐制备BMO次层，金属盐中的金属对应构成BMO次层金属混合物的金属。混合的金属盐水溶液可以被润湿至沸石材料上。在一个实例中，BMO盐水溶液可以被润湿至沸石材料上，然后煅烧以将BMO结合至衬底载体。包括不同组成的另外的上BMO次层(诸如，图3，306至308)可以也被混合在来自金属盐的水溶液中，润湿至先前煅烧的BMO次层(如，煅烧至衬底载体的下BMO次层，例如308)上，并然后煅烧以将上BMO次层结合至下BMO次层。可以重复该过程，从而堆叠期望的许多BMO次层。在一个实例中，沸石材料可以是ZrO2和沸石材料可以掺杂有La和/或Nd，从而增加载体衬底以及整个层状排放控制装置的稳定性。
在一个实例中，BMO层可以包括BMO层内的多个次层，其包括各个BMO组合物，各个BMO次层具有不同的或重复的组成，如图3中306至308所图解。在一个实例中，BMO层内的多个层可以拥有上面公开的任意BMO层组合物。作为实例，具有不同BMO组合物的多个BMO层的使用可能是有用的，因为通过提供跨越不同温度范围的氧化功能，BMO的不同组合物可有益于稳健的氧化功能。作为实例，具有第一BMO组合物的第一BMO次层306可以在发动机冷启动期间提供稳健的氧化，该氧化提供上至第一阈值温度。作为实例，具有第二BMO组合物的第二BMO层可以提供NOx氧化，上至大于第一阈值温度的第二阈值温度。作为实例，具有额外的BMO组合物的额外的BMO次层308可以提供NOx氧化，上至大于第二阈值温度的进一步阈值温度。通过图3中省略号所指示，存在插入BMO次层1 306和BMO次层n 308之间的众多额外的BMO次层，在额外的温度范围下提供增加的NOx氧化。以此方式，组合的多个BMO次层可以在比单个BMO层更宽的温度范围内氧化NOx氧化，从而减少NOx排放，同时减少排放控制系统的大小。
不同或重复组成的多个BMO次层可以并入层状ECD中，BMO次层具有不同或重复的涂层负载量，其中多个BMO次层的每个BMO层配置为在具体温度范围内和/或具体温度下提供较高的NOx氧化速率，并且温度或温度的范围可以或可以不重叠和/或重复，从而增加NOx氧化。另外，作为实例，多个BMO次层中每个BMO次层可以配置为提供增加的NOx氧化，这额外地或任选地基于涉及排气和/或排气系统和/或发动机配置的操作条件的任意范围和/或配置，诸如，任选地或额外地包括但不限于温度、歧管空气压力、CO排气浓度、HC排气浓度、S排气浓度、层状DOC系统中的PGM浓度、HC储存材料的孔隙率、排气气流速度、燃料补充、辛烷值、十六烷值、和/或烟粒排气浓度。例如，单个BMO次层可以在第一发动机操作条件内展现较高的NOx氧化速率，而在第一发动机操作条件之外的发动机操作条件内展现较低的NOx氧化速率。如本文所描述，在单个BMO次层的上游或下游可以采用额外的BMO次层，从而通过在第一发动机操作条件之外的发动机操作条件期间提供较高的NOx氧化速率来增强ECD的BMO层。以此方式，增强的ECD(包括多个BMO次层)可在宽范围的发动机操作条件(包括第一发动机操作条件和第一发动机操作条件之外的发动机操作条件)下展现增加的NOx氧化速率。如前所描述，发动机操作条件可以指发动机操作温度、MAP、CO排气浓度、HC排气浓度、S排气浓度、层状DOC系统中的PGM浓度、HC储存材料的孔隙率、排气气流速度、燃料补充、辛烷值、十六烷值和/或烟粒排气浓度等。
可以配置构成次层的任意BMO层、PGM层、BMO/PGM层和HC捕集器/BMO层，使得上述层中多个次层可以配置为具有不同或重复的不同组成，不同次层的组成配置为在具体的、离散温度范围内和/或具体的、离散的温度下提供增加的氧化(如，较高的HC和/或NOx氧化速率)。作为实例，上述层可以在一温度范围内提供氧化，同时上述层的次层可以在具体的温度范围内和/或具体的温度下提供排气物类的增加的氧化。温度或温度的范围可以或可以不重叠和/或重复，从而增加排放控制系统内一种或多种排气物类的氧化。作为实例，构成多个次层的任意上述层可以在100℃至700℃的温度的范围内提供氧化，并且第一次层可以从100℃至200℃提供氧化，第二次层可以从200℃至300℃提供氧化，第三次层可以从300℃至400℃提供氧化，和第四次层可以从400℃至500℃提供氧化，和第五次层可以从500℃至600℃提供氧化，和第六次层可以从600℃至700℃提供氧化。作为进一步实例，任意上述层可以在100℃至700℃的温度的范围内提供氧化，并且第一次层可以在100℃下提供增加的氧化，第二次层可以在200℃下提供增加的氧化，第三次层可以在300℃下提供增加的氧化，第四次层可以在400℃下提供增加的氧化，和第五次层可以在500℃下提供增加的氧化，第六次层可以在600℃下提供增加的氧化，和第七次层可以在700℃下提供增加的氧化。作为进一步实例，基于进一步次层催化剂组合物，可以提供任意期望的温度范围和/或温度。
转向图4，提供了层状ECD 400的可选实施方式。层状ECD 400包括第一上DOC层402，其配置为氧化排气烃，从而升高排气温度，第一DOC层可以包括PGM，诸如Pd。在实例中，可选实施方式400可以包括第二DOC层404，其配置为捕集排气烃和阻止其穿入BMO次层406至408和衬底载体410。第二中间层404可以作为包括额外HC储存材料的第二DOC层配置具有微孔率，其配置为保留排气HC物类和阻止HC进入内BMO次层406至408。包括PGM基的DOC和HC储存材料的层404可以允许在相同的催化层内进行HC捕集和氧化——这可以增加HC氧化速率——和缓解BMO层406的中毒。第二层404的孔径可以配置为能够使排气NOx物类穿过第二层进入第三层。以此方式，包括HC捕集器的第二层可以作为在稀燃或低温条件下过滤掉大分子量HC和SO2毒物并保护内BMO次层不受HC吸附的有害影响的分子筛。
另外，可选实施方式400可以包括内BMO次层1 406至BMO次层n 408，其可以配置为包括不同或重复的氧化催化剂组合物，该氧化催化剂组合物可以包括不同的贱金属氧化物(BMO)组合物。作为实例，内BMO次层可以是NOx氧化催化剂，其配置为将排气物类氧化为NO2物类。在一些情况中，第二层404可以位于第一层402和内BMO次层406至408之间。内BMO次层406至408可以在衬底载体410上面直接成层，如图4中所描绘，同时第二层404可以在具有第一组合物(组合物1)的上BMO次层406(的顶部)上成层，和第一层402可以在第二层404(的顶部)上成层。
在描绘的实施方式400中，DOC系统可以包括具有较高孔隙率(如，大于40％以下的阈值孔隙率)的衬底载体410。高孔隙率衬底载体可以具有8至80％的孔隙率。作为实例，较高孔隙率可以允许额外的涂层被施加至衬底并且由于增加的孔隙率可以进一步提供较高的涂层相容性。作为实例，较高孔隙率可以允许衬底热容的减少，由此提供较快速的热响应(较快的起燃)。较高孔隙率衬底载体可以进一步有助于增加来自层状DOC 400的排气流动。在一个实例中，衬底载体可以具有30％的孔隙率。高孔隙率的多种衬底载体410可以包括，例如，高孔隙率的堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适家族的沸石材料。此外，高孔隙率载体衬底可以包括具有在30至80％的范围内的孔隙率的高孔隙率DPF衬底。在一个实例中，高孔隙率DPF衬底可以具有65％的孔隙率。实施方式400的任意层的涂层负载量、贱金属氧化物负载量和贵金属负载量可以包括层状ECD实施方式300、400和500的任意层的任意涂层负载量、贱金属氧化物负载量和贵金属负载量，并且如果需要，任意层的涂层负载量、贱金属氧化物负载量、和贵金属负载量可以组合或改变以合并层或重复层。图4的贱金属氧化物次层406至408可以与图3中所描述的次层306至308相同。
使用这样的高孔隙率衬底载体可以能够使额外的催化剂或配制剂并入衬底载体内。作为实例，第三内BMO次层306至308和406至408可以被并入衬底载体310和410内，同时中间层和上层(如，302、304、402和404)由衬底载体310和410负载。通过在衬底载体内包括层中至少一个层，可以减少排放控制系统的大小同时还减少层状排放控制装置中经历的排气背压。另外，由于减少总催化表面积，可以加快达到起燃温度。图4的实施方式的不同层的PGM和BMO涂层负载量可以类似于先前关于图3讨论的那些。
现在转向图5，本文公开了另一可选层状ECD实施方式500。实施方式500公开了包括配置为捕集和氧化烃的第一层502(如，第一外柴油氧化催化剂层)的层状柴油氧化催化剂系统。在该实例中，图3-4的第一层和第二层合并为单个层内或一个层被包括在另一个内，从而提供协同益处并且进一步改善排放控制装置(ECD)的空间参数。例如，将实施方式300和400的示例性第一层和第二层合并为单个层502(或602)可以减少ECD的大小。在该第一层502中，排气HC可以被捕集，和所捕集的排气HC可以通过第一氧化催化剂氧化，从而升高排气温度并周期性地产生放热，用于下游排放控制装置。因为HC也被捕集并固定在组合的DOC和HC层502内，组合的DOC和HC层502——如上面涉及实施方式400的层404所提到的——可以提供更有效地氧化HC的额外的协同益处，由此通过减少达到和使内BMO次层504至506中毒的在第一(合并的)层502内产生的HC副产物的量而提供免受内BMO次层504至506的HC中毒的增加的保护。在一个实例中，第一层502可以通过润湿和沉积(如，煅烧)一个或多个涂层至多孔衬底上而形成。具体地，多个涂层中每个可以对应选择来提供HC氧化功能的催化剂组合物。此外，可以选择碳或沸石多孔材料的孔径分布以提供HC捕集功能，如关于层304和/或404的孔径分布所描述。在一个实例中，多孔衬底可以包括碳或沸石多孔材料。层状ECD可以进一步包括内贱金属氧化物次层504至506，其可以任选地或额外地配置为包括任意Pt族金属。内BMO次层可以包括混合的金属氧化物或单一贱金属氧化物(BMO)。在实例中，BMO次层504至506可以在层内包括2至75wt％的范围内的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，BMO次层可以在层内包括30wt％的单一或混合的贱金属氧化物。在一个实例中，金属氧化物可以包括Mn、Co、W、Mo、Cu、Fe、Ce、Ni。在一个实例中，金属氧化物是水溶液中混合的盐，其可以被润湿至沸石材料上。在一个实例中，BMO盐水溶液可以被润湿至沸石材料上然后煅烧以将BMO结合至衬底载体。对于本文中任意层状DOC实施方式，最内BMO盐溶液可以首先被润湿至沸石材料上，然后煅烧以将最内BMO盐组合物结合至衬底载体。另外，进一步的BMO次层组合物可以被润湿在先前煅烧的BMO次层的顶部，从而将一个BMO次层煅烧至另一个BMO次层，以便以促进增加NOx物类的氧化的期望排布堆叠合适的BMO次层。在实例中，沸石材料可以是ZrO2和沸石材料可以掺杂有La和/或Nd，从而增加载体衬底以及整个层状排放控制装置的稳定性。实施方式500的层状ECD可以进一步包括衬底载体508。在一个实例中，衬底载体508可以是与参考实施方式300要素310或实施方式400要素410所公开的相同的衬底。在另一实例中，实施方式400的贱金属氧化物次层可以包括如实施方式300的次层所公开的任意组合物。任选地或额外地，如上面关于实施方式300和400所提到，内BMO次层504至506中任意或全部可以直接并入衬底载体508，从而保持或减少排放控制系统的大小，同时减少排气排放。
参考图5，总涂层负载量可以依然在1.00至4.5g/in3的范围内，其中不同层具有不同的涂层负载量分布。具体地，PGM基的DOC层、HC捕集器层、和贱金属氧化物催化剂次层的涂层和贵金属负载量可以与图3和4中指示的那些相同，和/或可以包括来自图3和4的涂层和贵金属负载量的任意组合。然而，层之间的涂层负载量和贵金属负载量可以改变。在一个实例中，具有HC氧化催化剂功能(PGM基的DOC)和HC捕集器功能的合并的层502的涂层负载量可以为0.25至2.5g/in3。在一个实例中，具有HC氧化催化剂功能(PGM基的DOC)和HC捕集器功能的合并的层502的涂层负载量可以为1.5g/in3。在一个实例中，具有用于NOx氧化的BMO催化剂的BMO次层504至506的涂层负载量可以为0.25至2.5g/in3。在一个实例中，用于NOx氧化的BMO催化剂的涂层负载量可以为1.5g/in3。实施方式500的任意层和/或次层的涂层负载量和贵金属负载量可以包括层状ECD实施方式300、400和500的任意层和/或次层的任意涂层负载量和贵金属负载量，并且如果需要，任意层的涂层负载量和贵金属负载量可以被组合或改变以合并层和/或次层或重复层和/或次层。内BMO次层504至506可以在衬底载体508上直接成层，如图5中所描绘，同时上层502可以在具有第一组合物(贱金属氧化物组合物1)504的内BMO层(的顶部)上成层。
现在转向图6，本文公开了另一可选层状ECD实施方式600。实施方式600公开了包括配置为捕集和氧化烃的第一外层602的层状柴油氧化催化剂系统。在该实例中，图3-4的示例性第一层和第二层合并或一个层被包括在另一个内，从而提供协同益处(类似于图5的层502)。在该第一层中，排气HC可以被捕集，和所捕集的排气HC可以通过第一氧化催化剂氧化，从而升高排气温度并周期性地产生用于下游排放控制装置的放热。组合的DOC和HC层602——如上面涉及502所提到的——可以提供更有效地捕集和氧化HC的额外的协同益处并提供PGM-BMO次层604至606免受HC毒物的增加的保护。层状系统可以进一步包括内PGM-BMO次层604至606，其可以配置为包括任意Pt族金属和/或包括贱金属氧化物的任意混合物。内PGM-BMO次层可以包括混合的金属氧化物或贱金属氧化物(BMO)。在实例中，内PGM-BMO次层可以在层内包括2至75wt％的范围内的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，内PGM-BMO次层可以在层内包括30wt％的单一或混合的贱金属氧化物。在一个实例中，金属氧化物可以包括Mn、Co、W、Mo、Cu、Fe、Ce、Ni。在一个实例中，金属氧化物是水溶液中混合的盐，其可以被润湿至沸石材料上。在一个实例中，最内PGM-BMO次层的BMO盐溶液可以被润湿至沸石材料上，然后煅烧以将BMO结合至衬底载体。另外，上PGM-BMO次层可以被润湿在内PGM-BMO次层(已经煅烧的)然后煅烧，从而实现PGM-BMO次层的期望顺序。在一个实例中，沸石材料可以是ZrO2并且沸石材料可以掺杂有La和/或Nd，从而增加载体衬底以及整个层状排放控制装置的稳定性。实施方式600的层状系统可以进一步包括衬底载体608。在一个实例中，衬底载体608可以是与参考实施方式300要素310或实施方式400要素410或实施方式500要素508所公开的相同的衬底。
参考图6，总涂层负载量可以依然在1.00至4.5g/in3的范围内，其中不同层具有不同的涂层负载量分布。具体地，PGM基的DOC层、HC捕集器层、和贱金属氧化物催化剂层的涂层和贵金属负载量的规格可以与图4和5中指示的那些，和/或来自图4和5的涂层和贵金属负载量的任意组合相同。然而，层之间的涂层负载量和贵金属负载量可以改变。在一个实例中，具有HC氧化催化剂功能(PGM基的DOC)和HC捕集器功能的合并的层602的涂层负载量可以为0.25至2.5g/in3。在一个实例中，具有HC氧化催化剂功能(PGM基的DOC)和HC捕集器功能的合并的层602的涂层负载量可以为1.0g/in3。在一个实例中，具有用于NOx氧化的BMO催化剂和PGM基的DOC的内PGM-BMO次层604至606的涂层负载量可以为0.25至2.5g/in3之间。在一个实例中，具有用于NOx氧化的PGM-BMO催化剂的层604至606的涂层负载量可以为1.5g/in3。实施方式600的任意层的BMO负载量和贵金属负载量可以包括实施方式300、400和500的任意层的任意涂层负载量和贵金属负载量，并且如果需要，任意层的涂层负载量和贵金属负载量可以被组合或改变以合并层或重复层。此外，PGM-BMO次层604至606可以配置为对于每个个体的次层包括Pt族金属和/或贱金属氧化物的任意组合。作为实例，次层604可以配置为包括PGM和BMO，同时进一步的次层606可以配置为包括仅BMO。配置个体的层604至606任选地包括贱金属氧化物和/或Pt族金属中一个或两者可以实现增加的催化功能，提供NO、CO、HC和/或SO2物类的更有效的催化，同时减小或维持排放控制装置的大小。
内BMO层604至606可以在衬底载体608的顶部上直接成层，如图6中所描绘，同时上层602可以在具有第一组合物(组合物1)604的内PGM-BMO层(的顶部)上成层。任选地或额外地，内BMO次层604至606中任意或全部可以直接并入衬底载体608，从而减少或保持排放控制系统的大小，同时减少排气排放。
在图3-6的实施方式的每个中，第一外PGM基的DOC层和/或中间层配置为负载(如，捕集、吸附等)第一量的排气烃，同时内BMO层配置为负载和氧化第二量的排气NOx物类并在冷启动期间潜在地捕集NOx。在一个实例中，层可以在其组成方面不同，使得第一外PGM基的层可以包括PGM，同时内BMO层可以包括贱金属并可以或可以不包括PGM。
现在转向图7-9，公开了涉及图3-6的层状DOC装置组合物。示例性层状ECD实施方式700、800、900可以类似于示例性层状ECD实施方式300、400、500、和600，然而，与图3-6中公开的实施方式不同，图7-9中公开的实施方式在这些附图中显示的层状DOC装置的层和/或次层中不包括PGM。在一些实例中，BMO组合物可以被示出以提供普通氧化功能(氧化HC和CO)，由此排出对PGM基的催化剂的需要。
当示例性实施方式700、800、900涉及示例性实施方式300、400、500和600时，它们可以包括类似的结构，其中包括PGM(全部或部分)的层已经被包括BMO的层取代。在一些实例中，PGM材料可以不存在于催化材料中，并且在实施方式700、800、和900中，层状DOC系统可以不含PGM材料。以该方式，制造和操作成本可以被减少，这是因为与本文中公开的贱金属氧化物相比，PGM材料是昂贵的。以此方式，ECD制造成本可以被减少，同时保持和/或降低发动机排气排放。
转向图7，显示了在车辆排气歧管(诸如图1的排气歧管18)下游连接的层状排放控制装置(诸如图2的层状柴油氧化催化剂系统202)的第一实施方式700。层状系统可以包括上(或外)次层702至704，其包括第一氧化贱金属氧化物催化剂。第一氧化催化剂可以是，例如，包括单一或混合贱金属氧化物的贱金属氧化物催化剂。具有第一组合物(组合物1)的BMO柴油氧化催化剂上次层702可以包括任意数目(通过省略号指示)的具有不同组成的额外的BMO柴油氧化催化剂次层，至704(组合物n)。第一外次层702至704可以配置为提供氧化至少HC和/或CO和/或SO2的普通催化剂功能。包括一定范围的不同BMO柴油氧化催化剂并且组合物的次层702至704可以允许更有效的HC和CO催化功能。作为实例，存在1和10之间个上BMO次层。作为实例，存在2个上BMO次层的优选数目。
层状排放控制装置可以进一步包括中间层706，其包括用于捕集排气HC的烃(HC)捕集器。中间层706可以类似于中间层304。层状排放控制装置还可以进一步包括多个下(或内)次层708至710，其包括不同的催化次层，这些催化次层可以是具有不同贱金属氧化物的组合物的贱金属氧化物(BMO)次层。根据需要(省略号所示)可以存在任意数目的具有不同和/或区别的组合物的内BMO次层。作为实例，下内次层708至710可以包括配置为将排气物类氧化为NO2物类的NOx氧化催化剂。内BMO层可以进一步包括具有与具有次层702至704的第一BMO层不同、区别或重复的组合物的次层。BMO次层702至704和708至710可以排布为利用不同催化BMO层之间的某些功能协同作用，如下面参考图11所描述。在一些情况中，层状系统可以进一步包括衬底载体712。内BMO层708至710可以在衬底载体712的顶部上(如，上游)直接成层，如图7中所描绘，同时HC储存材料706可以在BMO内层708至710(如，其上游)上成层，以及外层702至704可以在HC储存层706上(如，其上游)成层。另外，内BMO次层708至710中任意或全部可以直接并入衬底载体712，从而减小或维持排放控制系统的大小同时减少排气排放。作为实例，可以存在1和10之间个内BMO次层。作为实例，可以存在2个内BMO次层的优选数目。作为实例，可以存在1和10之间个外BMO次层。作为实例，可以存在2个外BMO次层的优选数目。
图7的衬底载体712可以类似于衬底载体310、410、508、或608，如在先前的实施方式300、400、500和600中所描述，并且可以包括类似的材料和组成。
内BMO次层708至710的氧化催化剂组合物可以配置为捕集排气物类，并且任选地或额外地可以配置为氧化NOx物类，从而为更下游的尿素-SCR、LNT或其他低温NOx吸附器提供稳定的NO2来源。各种内次层可以配置具有不同的涂层负载量。负载量可针对具体的车辆应用和发动机的具体排气排放曲线定制。在更进一步的实施方式中，可以基于发动机排气HC含量来调节涂层负载量。发动机排气HC含量可以基于燃料类型、发动机年限、地理区域、气候或任意其他因素而变化。在一个实例中，总涂层负载量可以在1.00至4.5g/in3的范围内，其中不同次层具有不同的涂层负载量分布。
在一个实例中，外BMO柴油氧化催化剂次层702至704的涂层负载量可以是0.25至2.5g/in3。在另一实例中，外BMO DOC次层的涂层负载量可以是1.5g/in3。因为铂基的DOC已经显示在道路柴油车辆的通常操作条件下展现退化的NOx氧化灵敏度，所以使用本文所公开的层状BMO DOC次层可以是更有效的。
包括HC储存材料的HC储存层706可以进一步包括任意适合的材料，诸如堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适家族的沸石材料。在图7的实施方式中，HC储存材料706的沸石材料可以进一步包括离子交换金属，诸如Ag、Au、Cu、Fe和/或已知促进HC吸附的其他金属。包括NOx氧化贱金属氧化物催化剂的第三内BMO次层708至710的涂层负载量可以是0.25至2.5g/in3。在一个实例中，内BMO次层的涂层负载量可以是1.5g/in3。内BMO次层708至710可以配置为不包括Pt族金属。内BMO次层可以包括混合的金属氧化物或贱金属氧化物(BMO)。在实例中，内BMO次层可以在层内包括2至75wt％的范围内的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，内BMO次层可以在层内包括30wt％的单一或混合的贱金属氧化物。在实例中，涂层负载量和/或BMO负载量可以应用至额外的BMO次层708至710。
在一个实例中，至少构成BMO次层708至710的金属氧化物可以包括Mn、Co、W、Mo、Cu、Fe、Ce、和Ni。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Mo、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ni混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Co、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Cu、Ni、Fe、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ce混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Ce、Mo混合物。在一个实例中，BMO次层包括Cu、Ni、Fe、Mo混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Co、Mo、W混合物。在一个实例中，BMO次层包括Mn、Cu、Ni、Fe混合物。在任意上述混合物中，金属可以被交换、替代、添加或移除。
在一个实例中，可以经由水溶液中混合的金属盐制备外BMO DOC次层和内BMO次层，所述金属对应于构成BMO次层金属混合物的金属。混合的金属盐水溶液可以被润湿至沸石材料上。在一个实例中，BMO盐水溶液可以被润湿至沸石材料上然后煅烧以将BMO结合至沸石材料。对于本文中任意的层状DOC实施方式，最内BMO盐溶液可以首先被润湿至沸石材料上，然后煅烧以将最内BMO次层盐组合物结合至沸石材料。另外，进一步的BMO次层组合物可以被润湿至先前煅烧的BMO次层的顶部上，从而将一个BMO次层煅烧至另一个上，以便以期望的顺序堆叠合适的BMO次层，从而利用各种次层之间的协同作用，同时减少排气排放。在实例中，诸如图7的实施方式700，其中存在两组BMO氧化次层组合物(外组合物702至704和内组合物708至710)，这些可以通过使用上面提到的技术将BMO DOC催化剂组合物成层在HC储存材料706上和分别地将内BMO催化剂组合物成层在衬底载体712上来制备。在形成这些外和内BMO堆叠的各个堆叠后，它们可以以任意合适的方式组合，从而形成全部仅为贱金属氧化物的层状催化排放控制装置700。在一个实例中，沸石材料可以是ZrO2并且沸石材料可以掺杂有La和/或Nd，从而增加载体衬底以及整个层状排放控制装置的稳定性。
在一个实例中，层状催化装置可以包括多个BMO次层，这些BMO次层包括不同的BMO组合物，各个BMO次层具有不同的、区别的或重复的组合物，在图7中图解为702至704和708至710。在一个实例中，BMO层内的多个次层可以是本公开中上面公开的任意BMO次层。作为实例，因为不同的BMO组合物通过跨越不同的温度范围提供氧化功能而有益于稳健的氧化功能，所以使用具有不同的、区别的BMO组合物可以是有用的。作为实例，具有第一BMO组合物的第一BMO次层708可以在发动机冷启动期间提供稳健的氧化，所述氧化提供上至第一阈值NOx氧化温度。作为实例，具有第二BMO组合物的第二BMO次层710可以在较高温度下提供NOx氧化，提供氧化上至第二阈值NOx氧化温度。作为实例，具有额外的BMO组合物的进一步的BMO次层可以在进一步较高的温度下提供NOx氧化，提供氧化上至进一步的阈值NOx氧化温度。通过图7中省略号所指示，存在众多额外的BMO次层，其在额外的温度范围下提供增加的NOx氧化。作为实例，外BMO次层702至704可以配置为氧化CO、HC和/或SO2物类，同时内BMO次层708至710可以配置为氧化NO物类。
作为实例，本文中描述的层状ECD可以并入多个具有不同或重复涂层负载量的不同或重复的组合物的BMO次层，其中多个BMO次层中每个BMO次层配置为在具体的温度范围内提供增加的NOx氧化，所述范围可以或可以不重叠从而提供最佳氧化协同作用。另外，作为实例，多个BMO次层中每个BMO次层可以配置为提供增加的NOx氧化，这额外地或任选地基于涉及排气和/或排气系统和/或发动机配置的操作条件的任意范围和/或配置，诸如，任选地或额外地包括但不限于温度、歧管空气压力、CO排气浓度、HC排气浓度、S排气浓度、层状DOC系统中的PGM浓度、HC储存材料的孔隙率、排气气流速度、燃料补充、辛烷值、十六烷值、和/或烟粒排气浓度。
现在转向图8，提供了类似于图7的层状DOC排放控制装置。与图7一样，图8提供了不包括PGM基的催化剂的层状DOC装置的实施方式800。图8与图7的实施方式700的设计不同，其中HC储存材料层708被替换为任选地或额外地包含HC储存材料的多个BMO DOC次层，在图8中通过次层806至808图解。类似于上面公开的实例，任选地或额外地包含HC储存材料的BMO DOC次层806至808可以包括任意数目的期望的BMODOC HC储存次层，具有贱金属氧化物和HC捕集材料的组合物的多个次层中每个次层不同于其他BMO DOC HC储存次层。例如，BMO DOC HC储存次层806至808的HC捕集材料可以具有在次层806至808中选择性保留排气HC物类和/或SO2毒物的微孔率(如，孔径分布)，由此减少进入下游BMO次层810至812的HC和SO2毒物的量。此外，次层806至808的孔径分布可以配置为能够使排气NOx物类由其穿过进入BMO次层810至812。还有，次层806至808中每个可以包括与次层806至808中其他次层不同的区别孔径分布，以便次层806至808中每个可以选择性捕集不同大小的分子HC和SO2物类。如此，与传统排放控制系统相比，可以捕集排气中较高分数的HC和SO2物类。以此方式，包括HC捕集器的第二层可以作为在稀燃或低温条件下过滤掉大分子量HC和SO2毒物并保护内BMO次层不受HC和SO2吸附的有害影响的分子筛。
作为实例，具有多个次层806至808可以通过烃或其他碳物类(例如，CO)的增加的氧化以及烃捕集的增加的速率有利地允许增加的催化剂效能，从而减轻内BMO次层810至812的HC中毒。另外，BMO DOC次层802至804可以包括与次层806至808不同的贱金属氧化物组合物，这是因为可以选择它们从而氧化来自排气流的不同物类。作为实例，可以选择次层802至804的贱金属氧化物组合物，从而氧化CO、HC和/或SO2物类中一种或多种。作为实例，可以选择次层806至808的贱金属氧化物组合物，从而氧化CO、SO2和/或HC物类中的一种或多种。由于次层806至808还包括HC储存和/或捕集材料——这可以允许HC物类的更有效的氧化，所以在次层806至808中氧化HC可以是有利的。在一个实例中，选择次层806至808的BMO组合物以对氧化HC更有选择性可以允许选择802至804的BMO组合物以对氧化CO和/或SO2更有选择性。以此方式，可以减少BMO次层802至804下游的CO和SO2排放，同时减少BMO次层806至810下游的HC排放，由此减少BMO催化剂次层810至812的中毒。中间BMO DOC/HC次层806至808的涂层负载量可以为0.5至3.0g/in3。在一个实例中，中间BMO DOC/HC次层806至808的涂层负载量可以为1.5g/in3。
可以选择内BMO催化剂次层810至812的组合物以提供增加的NOx氧化，并且如此，基于次层的组合物，它们可以通过进入HC物类被有效地中毒。如此，如上所提到，上游外次层802至804和中间次层806至808、下游外次层可以配置为捕集和/或氧化进入的可以使内下游次层810至812中毒的排气物类。这样的配置可以允许更稳健的层状DOC排放控制装置。此外，外BMO次层802至804可以包括关于实施方式700的次层702至704所公开的任意组合物。还有，内BMO次层810至812可以采取关于实施方式700的次层708至710所公开的任何组合物。BMO DOC次层802至804的形成可以类似于BMO DOC次层702至704的形成，内BMO次层810至812的形成可以类似于内BMO次层708至710的形成。在一个实例中，BMO DOC/HC储存次层806至808可以通过润湿和沉积(如，煅烧)一个或多个涂层至多孔衬底上而形成。具体地，多个涂层中每个可以对应选择来提供HC(或CO或SO2)氧化功能的BMO催化剂组合物。涂层可以沉积至多孔衬底上，从最下游次层808开始并且在最上游次层806结束。以此方式，在相邻的更上游次层之前(如，更下游)沉积每个连续的下游次层。此外，可以选择碳或沸石多孔材料的孔径分布以提供HC捕集功能，如关于层304和/或404的孔径分布所描述。在一个实例中，多孔衬底可以包括碳或沸石多孔材料。次层806至808的涂层负载量可以类似于次层702至704的涂层负载量。
现在转向图9，本文中公开了层状排放控制装置的实施方式900，其相对于实施方式700和800减少了层的数目。额外包含CH储存材料的外BMO DOC次层902至904可以包括任意数目的期望的BMO DOC HC储存次层(如通过省略号所指示)，具有贱金属氧化物和HC捕集材料的组合物的多个次层中每个次层不同于其他BMO DOC HC储存次层。BMODOC/HC次层902至904的涂层负载量可以是0.25至4.5g/in3。在一个实例中，BMODOC/HC次层902至904的涂层负载量可以是1.5g/in3。作为实例，具有多个次层902至904的优点可以允许烃和/或其他物类(例如，CO、SO2)的氧化的增加的速率以及增加的HC-捕集速率，从而减轻内BMO次层906至908的中毒。例如，BMO DOC HC储存次层902至904的HC捕集材料可以具有在次层902至904中选择性保留排气HC物类和/或SO2毒物的微孔率(如，孔径分布)，由此减少进入下游BMO次层906至908的HC和SO2毒物的量。此外，次层902至904的孔径分布可以配置为能够使排气NOx物类由其穿过进入BMO次层906至908。还有，次层902至904中每个可以包括与次层902至904中其他次层不同的区别孔径分布，以便次层902至904中每个可以选择性捕集不同大小的分子HC和SO2物类。如此，与传统排放控制系统相比，可以捕集排气中较高分数的HC和SO2物类。以此方式，BMO DOC HC储存次层可以作为在稀燃或低温条件下过滤掉大分子量HC和SO2毒物并保护内BMO次层不受HC和SO2吸附的有害影响的分子筛。
作为实例，可以选择外BMO DOC/HC次层902至904的组合物，从而在温度范围内和/或在发动机操作条件的任意其他范围内提供上面提到的物类的增加的氧化，诸如关于图3的次层306至308公开的那些。例如，BMO DOC/HC次层902至904中每个可以具有不同的催化剂组合物，其被选择以在期望的温度范围内氧化HC、CO和SO2中的一种或多种物类。如此，可以减少HC、CO和SO2物类穿过至内BMO次层906至908的量，由此减少BMO次层906至908的中毒同时增加其中NOx物类的氧化和减少总排气排放。内BMO次层906至908可以包括任意数目的具有不同组合物的贱金属氧化物次层，选择组合物以在温度范围内和/或在操作条件的任意其他范围内提供增加的NOx氧化，诸如关于图3的次层306至308公开的那些。通过提供其中HC储存材料与BMO DOC层组合的层状DOC排放控制装置，由于可以在BMO DOC内捕集HC，所以可以提供增加的HC/CO氧化，由此促进在其中的HC的氧化。此外，由于可以避免单独的HC储存层，所以合并HC捕集材料与BMO DOC层可以有助于减少ECD的大小。内BMO次层906至908可以包括关于实施方式700中次层708至710所公开的任意组合物。
图3-9中公开的实施方式描绘了不同配制剂作为在衬底载体上成层的不同层和/或次层，在可选实施方式中，不同的配制剂可以包括在不同的衬底或砖上。如此，通过在每个次层中包括不同的功能(如，一种或多种排气物类的氧化、捕集、脱附)，可以减少排放控制系统的大小，同时减少排气排放。任选地或额外地，图3-9中公开的任意不同的层和/或次层可以包含在衬底载体内(与在顶部成层相对)，以便减少排放控制系统的大小和增加HC和NOx氧化速率。
图3-9中公开的任选地或额外地包括PGM的多个内或外贱金属氧化物次层可以包括贱金属氧化物和/或HC储存材料和/或PGM的组合物，其中选择组合物以在温度范围内和/或任意其他范围内提供一种或多种排气物类的增加的氧化，诸如上面关于图3公开的那些。
本文中可以进一步认识到，图3-9的示例性层状排放控制装置可以指示层的彼此相关的取向，并且它们还可以指示在层状排放控制装置内相对排气的流动的上游和下游层。如上面关于图3所提到，作为实例，图3-9的包括柴油氧化催化剂的上层是最远的上游和图3-9位于进一步向内的上层的次层还可以位于最上DOC次层的更下游。作为实例，可以包含HC储存材料的图3-9的中间层可以位于上DOC层的更下游。作为实例，位于中间HC储存层的更向内的额外的次层可以位于最上HC储存次层的下游。作为实例，图3-9的可以包含用于氧化NOx物类的贱金属氧化物组合物的内贱金属氧化物层可以位于中间HC储存层和上DOC层的更下游。作为实例，内BMO层的额外的次层可以在最上BMO次层的更下游。作为实例，参考图3-9，衬底载体可以位于所有层状排放控制装置层的最远下游，其中，最上DOC层和/或次层是最远上游，中间HC层和/或次层是最上DOC层和/或次层的下游，最内BMO层和/或次层在中间HC层和/或次层的下游而最上DOC层和/或次层在中间HC层和/或次层的上游，和如上面所提到，衬底载体位于最远下游，同时最内BMO层和/或次层位于衬底载体的上游，中间HC层和/或次层在最内BMO层和/或次层的上游，和最上DOC层和/或次层在中间HC层和/或次层的上游。
作为实例，可以配置图3-9中公开的层状排放控制装置，使得它们引导排气连续地流动通过层状ECD的每个层和次层。在一个实例中，排气从上游侧连续地流动通过ECD的每层至下游侧。在另一实例中，至少部分排气从上游侧连续地流动通过ECD的每层至下游侧。使排气连续地流动通过DOC的每层有助于至少实现排气物类的较高氧化和在宽的温度范围内排气物类的氧化的优点。
当提及任意上面提到的图3-9时，使用提及“上”或“外”层和/或次层的语言情形可以被用于指位于更上游的层和/或次层。此外，当提及任意上面提到的图3-9时，使用提及“下”或“内”层和/或次层的语言情形可以被用于指位于更下游的层和/或次层。因为在一些情形中，层状排放控制装置可以垂直取向，而在其他情形中，层状排放控制装置可以水平取向，和在其他情形中，层状排放控制装置可以既不垂直也不水平取向，所以可以使用这样的语言。如此，图3-9包括指示“入口排气”和“出口排气”的流动的箭头。另外，为了提供更清楚，相邻图3-9每一个包括进一步的箭头，指示描绘的排放控制装置的相对“上游”和“下游”层。
还可以选择图3-9内公开的内BMO层的组合物以提供额外的HC和CO的氧化和/或移除。换句话说，图3-9内公开的内BMO层不限于仅NOx氧化，和在一些情况中，可以进一步促进HC、CO和SO2物类氧化。
作为实例，图3-9中公开的任选地或额外地包括多个次层的任意上面提到的层可以在从100℃至800℃的温度范围内提供氧化。
在一个实例中，为了制备图3-9中公开的上面提到的配制剂，或砖，首先将沸石材料研磨至期望的范围。在一个实例中，沸石材料，诸如二氧化锆，可以被研磨至80至250微米的分布范围。在一些实例中，分布范围可以比80至250微米的范围宽40至450微米。例如，分布范围可以从60至270微米。在实例中，通过在水溶液中混合合适的金属盐(对应构成BMO次层的材料)然后润湿至研磨的沸石材料来制备BMO次层组合物的水溶液。在一些实例中，沸石材料可以是任意适合材料诸如堇青石、钛酸铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化钒、氧化镧、富铝红柱石、碳化硅、二氧化锆、二氧化锆矿和包括硅铝酸盐和硅铝磷酸盐(SAPO)的任意合适家族的沸石材料中一种或组合。然后可以在第一温度下干燥混合的沸石和贱金属氧化物材料以移除过量的水分。在一个实例中，第一干燥温度可以是90℃。在实例中，可以重复该过程多次，从而负载较高水平的贱金属氧化物材料或增加其他催化材料，诸如额外的次层。在实例中，然后可以煅烧干燥的混合的沸石和贱金属氧化物材料以形成层。在一个实例中，可以在600℃的温度下进行干燥材料的煅烧持续4小时。
作为实例，图3-9的层状ECD的层和/或次层可以以任何适合的组合定位或排布。层和/或次层还可以彼此混合，使得一个层和/或次层可以包含指定用于两个不同层和/或次层的单独功能的材料。在一些例子中，层状ECD的层和/或次层可以如上面所提及被重复、混合或组合，使得层状ECD的层和/或次层可以以任意适合的排布布置并成层至载体上，从而提供协同益处和减少排放，同时维持或减小排放控制系统的大小和避免竞争或干扰功能。以此方式，相对于传统排放控制系统，通过减少HC、CO、NOx和SOx物类的排气排放，可以提高排气排放的质量。
作为进一步实例，层中一个或多个可以任选地或额外地包括具有不同组合物的次层。不同的次层可以提供氧化功能、捕集、起燃和/或任意其他期望的功能，其中每个次层在发动机排气条件(如，排气温度等)的较窄范围内提供期望的排气处理。这样的排布可以有效用于在发动机排气条件的宽范围内提供排气的处理和/或额外地对排气中一种或多种类型的物类可提供增加的处理速率，由此减少排气排放同时减小或维持排放控制系统的大小。
作为进一步实例，一个或多个层可以任选地或额外地包括具有不同组合物的次层，这些次层包括可以包括PGM和/或贱金属氧化物的涂层，和涂层可以包括被稳定以提高耐久性的载体材料，比如氧化铈、氧化锆。
本文公开的层状DOC ECD系统提供众多优点。由于在层状DOC系统的各种层和/或次层中PGM和/或BMO混合物的协同作用，可以在较低发动机操作温度(包括如100℃一样低)下在层状ECD内进行NOx氧化，其中NOx氧化至NO2大于总NOx发动机排放的10％，但小于25％氧化。此外，本文描述的层状ECD系统可以促进用于实现在低和中温范围下NOx发动机排放至NO2的高氧化转化率的发动机操作方法。在一个实例中，在300℃–400℃范围，利用本文中关于图2A、2B和3-9描述的层状的整体DOC组合物实现来自总NOx发动机排放的氧化的峰NO2形成。
现在转向图10，显示了操作包括连接至发动机排气歧管的层状排放控制装置的发动机系统的实例方法1000。通过使排气穿过层状排放控制装置然后使排气穿过其他排放控制装置，可以减少排气排放同时维持或减小排放控制系统的大小。
在1002，方法可以包括使排气在层状装置(诸如，层状排放控制装置系统或层状DOC)的衬底上经过，并穿过多个层，一些层可能包含用于氧化HC、CO、SO2和/或NOx物类的催化材料和/或一些层包含可以保留HC或NOx和其他物类的HC、CO、SO2和/或NOx捕集器。方法进一步可以包括使排气在层状装置的衬底上经过并穿过多个层，层进一步包括额外的次层。方法可以进一步包括在层状装置的上游侧定位第一催化层。方法可以进一步包括在层状装置的下游侧定位第二催化层。方法可以进一步包括在第一催化层和第二催化层之间插入烃捕集层，或可选地在第二催化层上游定位烃捕集层。方法可以进一步包括在第二催化层的更下游定位衬底，为层状装置提供载体。
为层状装置提供载体可以包括提供可润湿的表面，在该表面上可以煅烧包含BMO和/或PGM催化材料的连续涂层，由此形成第一催化层、第二催化层和烃捕集层的每个次层和层。以此方式，定位各自层和/或次层中每个可以通过以下步骤控制：首先在最下游(即，最接近衬底载体)制备包含第一层和/或次层的期望组合物的第一水溶液，将该第一溶液润湿至载体上，将第一溶液煅烧至载体上，制备包含待放置在第一层和/或次层的更上游的额外层和/或次层的组合物的额外水溶液，润湿待放置在第一层和/或次层的更上游的额外层和/或次层，和将更上游层和/或次层煅烧至另一层顶部。
作为实例，如上面所提到的定位层和/或次层可以通过选择具有类似热膨胀系数(CTE)的相邻层来控制。通过选择具有类似CTE的相邻层和/或次层，或选择其中层和/或次层的CTE之间的差在CTE差阈值以下的相邻层和/或次层，层状柴油氧化催化剂中煅烧的层和/或次层的材料可以在瞬时操作温度下类似地膨胀和/或收缩并且可以维持彼此间的粘合。例如，如果相邻层和/或次层的CTE之间的差在CTE差阈值之上，那么相邻层和/或次层的材料可能不一起移动并且可能不维持粘合并且层状排放控制装置可能失败或破裂。
此外，可以预先选择每一层和/或次层的催化剂组合物，从而在发动机操作条件的范围内为每一层和/或次层提供不同的催化能力。例如，可以为第二催化层的第一次层预先选择第一催化剂组合物，以在指示冷发动机启动条件——包括排气温度在热发动机阈值温度以下——的第一温度范围内在第一次层内氧化NOx。热发动机阈值温度可以对应在其之上发动机排气指示暖机的发动机的温度。类似地，可以为第二催化层的第二次层预先选择第二催化剂组合物(与第一催化剂组合物不同)，以在当排气温度在热发动机阈值温度之上时的第二温度范围内在第二次层内氧化NOx。此外，可以为第二催化层的第三次层预先选择第三催化剂组合物，以在第一温度范围内在第三次层内捕集NOx和在第二温度范围期间脱附NOx。当在冷发动机启动期间NOx排气流可能较高时，通过在第三层固定NOx直到发动机变热，和排气温度增加到热发动机阈值温度之上，第三催化剂组合物可以有利地减轻NOx排放。可以预先选择第二催化层内每一额外的次层的额外不同的催化剂组合物，以在不同于第一和第二温度范围的额外的温度范围内提供NOx氧化。
预先选择催化剂组合物可以包括在受控的环境(如，实验室、中试设施等)中预定、表征和设计催化剂混合物，诸如BMO催化剂混合物、PGM催化剂混合物和具有BMO和PGM两者的催化剂混合物，从而在层状ECE的催化层中提供期望的氧化和/或捕集速率。以此方式，包括第二催化层的次层的层状ECD可以在较宽发动机操作条件内增加NOx氧化速率，由此减少排气排放和维持或减小排放控制系统的大小。
在1004，方法可以包括在第一催化层氧化排气的第一部分并将排气温度升高至阈值温度以上。升高至阈值温度以上的排气可以助于再生(如，加热)排气系统中的下游PM过滤器，由此提高排放控制系统的性能。排气的第一部分可以包括排气烃、CO和SOx物类中一种或多种。第一催化层可以包括PGM，PGM包括Pt、Pd、Os、Ir、Ru和Rh中一种或多种。在这些PGM中，在一些实例中，第一催化层可以仅包括Pt和Pd。在进一步实例中，在这些PGM中，第一催化层可以仅包括Pd。在进一步实例中，第一催化层可以包括不含Pt的PGM。换句话说，第一催化层可以不含Pt。在另一实施方式中，第一催化层可以包括BMO催化剂。在一些实例中，第一催化层可以包括含有至少2种不同BMO的BMO的混合物。在其他实例中，第一催化层可以包括至少3种不同的BMO，如先前所描述。此外，第一催化层可以包括一种或多种BMO，而不含PGM。第一催化层可以通过涂覆载体材料诸如碳基或沸石材料而形成。
在一些实施方式中，第一催化层可以包括含有BMO催化剂材料的多个次层。如此，每个次层可以包括与其他次层不同的区别的BMO催化剂组合物。以此方式，可以在较宽范围的操作条件内增加第一部分中的排气HC、CO和SOx物类的氧化。例如，可以预先选择每一催化剂组合物，以在较窄范围的发动机操作条件内选择性地氧化第一部分中的一种或多种物类，以致可以增加在较窄范围内第一部分中的一种或多种物类的氧化速率，如下面参考图11所描述。如此，当组合采用时，第一催化层的次层可以在较宽范围的操作条件内增加第一部分的总氧化速率，由此减少排气排放和维持或减小排放控制系统的大小。
在1006，方法可以包括在装置的HC储存层中保留排气的第二部分，第二部分包括排气烃。通过在HC储存层中保留排气HC，可以减少HC向位于更下游的第二催化层流动，由此减轻第二催化层的中毒。在一些实施方式中，HC储存层可以与催化层合并。使第一催化层与HC储存层合并可以助于在HC储存层中氧化捕集的HC。换句话说，由于HC可以被HC储存层固定紧密靠近催化材料，在HC储存层中包括催化材料可以促进HC的氧化。如此，可以增加效率(如，HC氧化速率/单位质量催化剂)，以致可以减少催化材料的量同时维持或减少排气排放。在一些实施方式中，HC储存层中包括的催化材料可以是PGM，而在其他实施方式中，HC储存层中包括的催化材料可以是BMO。在一些实施方式中，合并的HC储存层和催化层可以与第一催化层分离，如图4和8中所示。在其他实施方式中，合并的HC储存层和催化层可以包括第一催化层。在一些实施方式中，合并的HC储存层和催化层可以包括多个次层，每个次层包括合并的HC储存层和催化层。如先前所描述，可以设计每个次层(如，通过预先选择催化剂组合物和/或其孔径分布)，以选择性捕集和氧化其中的第一部分的一种或多种物类。而且，可以设计每个次层，以在较窄范围的发动机操作条件内以较高速率选择性捕集和氧化其中第一部分的一种或多种物类。如此，当组合采用时，可以增加合并的HC储存层和催化次层上排气的第一部分的总捕集和氧化速率，由此减少排气排放，同时维持或减小排放控制系统的大小。以此方式，通过包括HC储存层和/或第一催化层，可以相对于传统排放控制系统促进或增加第二催化层中NOx氧化。
在1008，方法可以包括在不同于第一催化层且位于其下游的第二催化层中氧化包括NOx物类的排气的第三部分。第二催化层可以包括BMO催化剂材料，并且可以任选地或额外地包括催化PGM材料。在一些实施方式中，由于Pt基的催化剂可以在较高排气温度下退化，这在较高排气温度下可以引起较高的排气排放，由此降低了催化剂能效，所以第二催化层可以不含Pt。在其他实施方式中，由于PGM相对于BMO催化剂材料更昂贵，所以第二催化层可以不含PGM，由此降低了层状排放控制系统的成本，同时减少排气排放。在一个实例中，BMO催化剂材料可以包括至少2种或至少三种BMO。第二催化层可以包括多个次层，每个次层包括与其他次层不同的催化剂组合物。
在1010，方法可以包括在第二催化层的多个次层中的每个次层处优化NOx氧化，其中第二催化层的每个次层在温度范围内的离散温度下提供增加的NOx氧化。优化NOx氧化可以指增加引入至第二催化层的NOx的氧化百分比，使得相对于传统排放控制系统降低来自车辆排气的NOx排放的量。如先前所描述，可以设计(如，通过预先选择催化剂组合物)第二催化层的每个次层，以选择性氧化其中的第三部分的一种或多种NOx物类。而且，可以设计每个次层，以在较窄范围的发动机操作条件内以较高速率选择性氧化其中的第三部分的一种或多种NOx物类。如此，当组合采用时，可以增加第二催化层的次层上排气的第三部分的总NOx氧化速率，由此减少排气排放，同时维持或减小排放控制系统的大小。以此方式，通过包括第二催化层的次层，可以相对于传统排放控制系统促进或增加NOx氧化。在一个实例中，在第二催化层内进入的NOx可以被减少60％和70％之间。作为实例，与单个催化剂层相比，如在传统ECD中，在第二层处NOx的％氧化的增加可以是由于在第二催化层的每个次层内NOx的氧化。此外，如上面所描述，第二催化层中每个次层可以包括与其他次层不同的催化剂组合物，使得可以实现跨越较宽范围的温度和其他发动机操作条件的总NOx氧化速率，如先前所描述。
在1012，方法可以包括使排气穿过DPF并在其中捕集微粒物。在一个实施方式中，层状排放控制装置的衬底载体可以包括在其中整合的DPF。任选地或额外地，排放控制系统可以包括位于衬底下游的DPF，允许更下游的微粒捕获。此外，具有在衬底下游并与衬底分离的DPF可以允许更方便替换和/或清洁DPF。任选地或额外地，DPF可以包含在层状排放控制装置的衬底载体内，允许减小层状排放控制装置的大小，和/或由于DPF更靠近氧化催化剂和因此更靠近在氧化催化剂处发生的氧化产生的放热(热)——其驱动DPF处微粒物的氧化——而允许微粒物的更有效的氧化，换句话说，在衬底载体内整合DPF可以促进DPF的更容易的再生。
在1014，方法可以包括使第一层状ECD下游的排气穿过位于排气歧管中层状ECD下游的NOx后处理装置中的一个或多个，诸如NOx捕集器和SCR催化剂，如图2中所示。任选地或额外地，存在还原剂输送系统(诸如图2的208)，以进一步还原NOx排放。在一些实施方式中，在NOx后处理装置的下游可以进一步包括第二层状ECD。第二层状ECD可以包括本文上面关于图3-9的层状ECD描述的实施方式的任意组合。通过捕集和氧化在第一层状ECD下游流动的任意HC、NOx物类、CO或SOx物类中一种或多种，第二层状ECD可以用来进一步降低排气排放。
现在转向图11，显示了利用包括多个次层的催化层增加催化效能的实例，每个次层包括预先选择来在温度范围内处理排气的不同催化组合物。可以通过排气物类被催化剂或催化剂层或次层处理(如，被捕集和/或被氧化)的程度描述催化剂效能。排气物类被催化剂氧化的程度可以由催化剂内排气物类的氧化百分比指示，这可以通过测量和比较催化剂(或催化剂层或次层)的正好上游和正好下游的排气条件来测定。图表图解了例如每个次层的每个催化组合物，对一定百分比的特定排气物类提供氧化，在温度范围内提供所述氧化。作为实例，这样的配置可以是期望的以在更宽的温度范围内提供氧化(例如，冷启动和/或超高操作温度)。作为实例，因为传统催化剂将通常仅在单个温度范围内提供排气物类的氧化，所以，相比仅具有一种铂族金属组合物的传统催化剂，这样的配置可以是优选的。相反，如图11所示，图解的具有不同组合物的多个次层的配置提供多个温度范围的排气物类的氧化。因为排气温度可以随发动机操作条件宽泛地改变，所以通过在层状ECD内包括多种催化剂组合物在温度范围内为不同排气物类提供增加的％氧化可以增加排气物类诸如NOx和烃的总氧化。图11的曲线是催化剂效能对温度的实例曲线。如上面所描述，与传统柴油氧化催化剂相比，包括多个次层(如，上次层、内次层和/或中间次层)的层状ECD可以在除排气温度以外的发动机操作条件(如，MAP、HC排气浓度等)的更宽范围内提供增加的催化剂效能。
在图11的实例中，在该图中图解了NOx和HC氧化，连同物类“n”氧化，图解了可以被层状排放控制装置氧化的任意其他物类或任意其他数目的其它排气物类。每个实例组合物的催化效能图解为排气物类的总量的氧化百分比。总NOx的％NO2可以指示氧化为NO2的排气NO的量。作为实例，不同催化剂组合物可以在不同温度下提供排气物类的增加的或降低的氧化。作为实例，某些催化剂组合物可以在不同温度范围内，或甚至多个温度范围内提供氧化(如所示，例如，‘总n’中氧化的％物类n中‘催化剂组合物1’图表)。在图11的实例中，显示了对于3种不同催化剂组合物在温度范围内的氧化百分比，然而，在其他实例中，可以存在任意数目的额外的催化剂组合物，和层状排放控制装置不以任何方式限于3种催化剂组合物。此外，图11的催化剂组合物，例如，可以包括含有贱金属氧化物和/或铂族金属的催化剂组合物。
此外，图11可以提供关于上面描述的功能协同的进一步细节。作为实例，如在“总HC中氧化的％HC”图所示，相对于其他组合物，催化剂组合物1提供总HC排气物类的非常高百分比的氧化。作为实例，催化剂组合物1可以是PGM基的DOC。在其他实例中，催化剂组合物1可以是BMO基的DOC。作为实例，催化剂组合物1可以在大于和小于T1的温度范围下氧化HC，并且可以在该范围内在T1下比其他温度内提供更大程度的氧化。
作为进一步实例，相对于其他组合物，催化剂组合物3可以因此提供总NOx排放的非常高百分比的氧化。作为实例，催化剂组合物3可以是具有在大于和小于T5的温度范围内提供NOx排气物类的氧化的组成的BMO基的催化剂和/或PGM基的催化剂，以及可以进一步在T5下比该范围内提供更大程度的氧化。
另外，作为实例，相对于其他组合物，催化剂组合物2可以类似地提供总其他物类“n”排放的非常高百分比的氧化。作为实例，催化剂组合物2可以是具有在大于和小于T5的温度范围内提供其他“n”物类的氧化的组成的BMO基的催化剂和/或PGM基的催化剂，并且可以进一步在T5下比该范围内提供更大程度的氧化。
因此，在温度T1下从发动机排气歧管流动至层状ECD的排气可以首先遭遇第一上催化剂层，第一上催化剂层包括催化剂组合物1，相对于层状ECD的其他催化剂层其位于更上游。在催化剂层1内可以更加完全地氧化排气烃，相对于其他催化剂组合物和温度在温度T1下在催化剂组合物1内发生更高的％HC氧化。在包括催化剂组合物1的第一上层内氧化烃后，由于氧化HC的放热性质，排气温度可以被升高至T5。此外，排气可以继续从第一上层流动至包括催化剂组合物3的第三内层。如图11中所示，在催化剂组合物3内氧化的％NO2在T5下相比在T1下更高。因此，相对于其他催化剂组合物和温度，在第一上层(包括催化剂组合物1)中HC氧化期间将排气温度从T1升高至T5可以有助于增加NOx氧化的量，同时增加HC氧化，由此减少排气排放。以此方式，在催化剂组合物3的上游放置催化剂组合物1(用于其中HC氧化)可以协同地增加整体催化剂效能，由此减少来自层状ECD和排放控制系统的排气排放。作为进一步实例，在HC氧化期间将排气温度从T1升高至T5还可以有助于增加催化剂层或次层中物类n氧化的量，催化剂层或次层包括催化剂组合物2，位于第一上层下游。在一个实例中，第三内层除了在不同次层内包括催化剂组合物3以外还可以在次层内包括催化剂组合物2。
现在转向图12，其图解了利用具有包括多个次层的催化层的层状ECD增加催化剂效能的方法1200的流程图，每个次层具有与其他次层不同的催化剂组合物。如上所描述，具有多个次层(如，N个次层)的实例催化层可以包括图3-5和7-9的BMO层；图6的PGM/BMO层；图7和8的BMO DOC层；以及图8和9的BMO DOC/HC捕集器层。可以通过在排气穿过催化层时增加排气的处理速度来增加催化剂效能。处理可以指捕集、脱附和氧化排气中一种或多种物类(如，HC、NOx、CO、SOx、PM)中的一种或多种。例如，处理可以指HC氧化、HC捕集、NOx捕集、NOx氧化、CO氧化、SOx捕集、PM氧化中的一种或多种。方法1200的步骤可以执行作为方法1000中包括的处理步骤中任意一步或多步的部分，同时排气被引导至包括多个次层的催化层内并在其中进行处理。
方法1200图解了在宽温度范围内增加催化剂效能的实例方法，其中预先选择每个次层催化剂组合物，以相对于在较窄温度范围内由传统催化剂提供的处理速率，在较窄温度范围提供增加的排气处理速率。放在一起，次层的组合能够在多个较窄温度范围内提供排气处理，所述多个较窄温度范围重叠和组合以涵盖更宽的整个温度范围。因此，当排气被连续引导在催化层内的次层的组合上时，提供了在较宽温度范围内的增加的排气处理速率。虽然方法1200描述了在宽温度范围内增加催化剂效能，但是可以额外地或替代地预先选择次层催化剂组合物，以在除了排气温度以外的排气操作条件的宽范围内(包括MAP、CO排气浓度、HC排气浓度、S排气浓度、层状DOC系统中PGM浓度、HC储存的孔隙率、排气气流速率、燃料补充、辛烷值、十六烷值和/或烟粒排气浓度等)提供增加的排气处理速率。换句话说，方法1200在1210、1220和1230处的基于温度的决定中的一个或多个可以被基于其他排气操作条件的决定取代(其中对应的阈值温度TTH,N-1和TTH,N可以被对应于第(N-1)和第N个次层的其他阈值排气操作条件替换)。如此，次层中一个或多个可以具有预先选择以在较窄的MAP(或另一排气操作条件)范围内提供增加的排气处理速率的催化剂组合物，例如。这样的催化剂组合物预先选择可以能够实现对于包括后处理装置的一种或多种层状排放控制装置更有效的排放控制。
方法1200开始于1202，其中由发动机排出的排气被引导至包括多个次层(1、2、3、4…N)的催化层。接下来在1210，方法1200确定排气温度是否小于第一阈值温度TTH,1。TTH,1可以对应于在其以下相对于其他次层在次层1内排气处理速率增加的温度。例如，TTH,1可以对应于在其以下指示冷发动机启动的温度。次层1可以比其他次层2、3、N位于更上游，并且可以指在催化层的上游侧的一个或多个次层。对于温度小于TTH,1的情况，可以在1214处，在次层1中处理一种或多种排气物类。换句话说，可以预先选择次层1的催化剂组合物，以当排气温度小于TTH,1时，以增加的速率处理一种或多种排气物类。处理一种或多种排气物类可以包括在1212和1213处分别捕集和/或氧化排气物类。对于NOx处理的情况，当排气温度小于TTH,1时，由于NOx氧化速率在较低温度下可以非常低，所以可以在次层1中捕集NOx。以此方式，在次层1中捕集NOx可以减轻未处理的NOx穿过催化层，由此减少NOx排放。此外，可以选择次层1的催化剂组合物，以在TTH,1以下的温度下提供相比传统催化剂更高的NOx氧化速率。因为传统催化剂一般被定制以在更普遍的发动机操作条件下，诸如在热发动机排气温度下，提供增加的氧化速率，所以传统催化剂可以在冷发动机启动期间展现较低NOx氧化速率。以此方式，包括次层1的催化层可以在较窄温度范围，诸如在冷发动机启动期间(如，当排气温度<TTH,1)，增加NOx氧化。对于排气温度大于TTH,1的情况，返回至1210，方法1200在1216通过引导排气物类至下游次层而继续。引导排气物类至下游次层可以包括脱附在次层1中任何捕集的排气物类。
接下来，方法1200在1220从1214和1216继续，在此其确定是否TTH,1<排气温度<TTH,2。TTH,2可以指大于第一阈值温度的第二阈值温度。对于排气温度处于TTH,1和TTH,2之间的情况，方法1200继续至1224，其中在次层2中处理由上游次层(如，次层2的上游)穿过的排气物类中的一种或多种。次层2可以位于次层1的下游，而比其他次层3、4、N更上游，并且可以指一个或多个次层。可以预先选择次层2的催化剂组合物，以在TTH,1<排气温度<TTH,2，以增加的速率处理一种或多种排气物类。对于NOx氧化的情况，可以预先选择次层2(其可以指一个或多个次层)的催化剂组合物，以当TTH,1<排气温度<TTH,2时提供增加的NOx氧化速率。相反，当排气温度<TTH,1时或当排气温度>TTH,2时，次层2中NOx氧化速率可以非常低。因此，对于排气温度排气温度<TTH,1或当排气温度>TTH,2时的情况，返回至1220，在1226排气可以穿过次层2，进行最小程度处理或未处理。以此方式，包括次层2的催化层可以在处于TTH,1和TTH,2之间的较窄温度范围内增加NOx氧化。
接下来，方法1200继续，对第n次层重复类似的步骤至步骤1220-1226，其中n是1至N之间的正整数。具体地，方法1200在1230从1224和1226继续，在此其确定是否TTH,n-1<排气温度<TTH,n。TTH,n可以指大于第(n-1)阈值温度的第n阈值温度。对于排气温度处于TTH,n-1和TTH,n之间的情况，方法1200继续至1234，其中在次层n中处理由次层n的上游(如，次层n的上游)次层穿过的排气物类中的一种或多种。次层n可以位于次层n-1的下游，而比其他次层n+1、n+2…N更上游，并且可以指一个或多个次层。可以预先选择次层n的催化剂组合物，以在TTH,n-1<排气温度<TTH,n，以增加的速率处理一种或多种排气物类。对于NOx氧化的情况，可以预先选择次层n(其可以指一个或多个次层)的催化剂组合物，以当TTH,n-1<排气温度<TTH,n时提供增加的NOx氧化速率。相反，当排气温度<TTH,n-1时或当排气温度>TTH,n时，次层n中NOx氧化速率可以非常低。因此，对于排气温度排气温度<TTH,n-1或当排气温度>TTH,n时的情况，返回至1230，在1236排气可以穿过次层n，进行最小程度处理或未处理。以此方式，包括次层n的催化层可以在处于TTH,n-1和TTH,n之间的较窄温度范围内增加NOx氧化。1236之后，方法1200结束。
作为另一实例，提供了连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)，其包括：第一层，其包括第一氧化催化剂；第二层，其包括第三层上游的烃捕集器；和第三层，其包括内次层，每个内次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其它内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在第一层的上游侧被引导进入层状ECD并在第三层的下游侧从层状ECD排出。在前面的实例中，额外地或任选地，每个内次层包括30重量％的BMO。在前面实例的任一或全部中，第三层不含铂。在前面实例的任一或全部中，BMO催化剂利用在多孔衬底之上煅烧的内涂层并入内次层，每个内次层包括内涂层之一，涂层负载量在0.25和5g/in3之间。在前面实例的任一或全部中，BMO催化剂并入内次层作为内涂层，每个内次层包括在多孔衬底之上煅烧的内涂层之一，每个内次层包括至少三种不同贱金属。在前面实例的任一或全部中，多孔衬底位于第三层下游，多孔衬底具有比第一层、第二层和第三层高的孔隙率。在前面实例的任一或全部中，多孔衬底包括掺杂有La和/或Nd的沸石材料。在前面实例的任一或全部中，多孔衬底包括柴油微粒过滤器。在前面实例的任一或全部中，第二层与第一层整合，第一层包括上涂层，该上涂层包括煅烧至第二层的第一氧化催化剂，在第一氧化催化剂的表面处氧化排气中一种或多种烃物类，和烃捕集器包括具有孔径分布的分子筛，从而在烃捕集器中保留排气中一种或多种烃物类。在前面实例的任一或全部中，层状ECD可以额外地或任选地包括1至4.5g/in3的总涂层负载量，总涂层负载量包括包含第一氧化催化剂的第一涂层，和多个内涂层，每个内涂层包括内次层的BMO催化剂组合物之一。
作为另一实例，包括流体连接至发动机排气的排放控制系统，其包括：位于其中氧化排气的第一部分的系统的上游侧的第一氧化催化剂层；排布在其中氧化排气的第二部分的系统的下游侧的第二氧化催化剂层；和排布在上游侧和下游侧中间的烃捕集层，其中第二氧化催化剂层包括多个第二次层，每个第二次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂，每个第二次层具有与其他第二次层不同的BMO催化剂组合物，和排气的第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，以及排气的第二部分包括NOx。在前面实例的任一或全部中，在第二次层的每个中NOx氧化的速率在不同阈值温度下达到峰值，不同阈值温度中每个对应第二次层中一个的BMO催化剂组合物。在前面实例的任一或全部中，第一氧化层包括贱金属氧化物(BMO)，没有铂族金属(PGM)。在前面实例的任一或全部中，层状排放控制系统不含PGM。在前面实例的任一或全部中，第一氧化催化剂层包括多个第一次层，每个第一次层包括与其他第一次层不同的催化剂组合物。在前面实例的任一或全部中，每个第一次层包括至少三种不同的贱金属氧化物。在前面实例的任一或全部中，排放控制系统可以额外地或任选地包括位于层状ECD下游的发动机排气中的NOx后处理装置，和位于NOx后处理装置下游的第二层状ECD。
作为另一实例，包括处理来自发动机的排气的方法，发动机包括层状排放控制装置(ECD)，该方法包括：在入口温度下引导排气至位于层状ECD的上游侧的层状ECD的第一层，第一层包括第一氧化催化剂；在第一层内通过第一氧化催化剂氧化排气的第一部分；在第二层捕集排气的第二部分，第二层包括烃捕集材料；将排气从第一层和第二层引导至第三层，第三层包括多个内次层，每个次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并具有不同于其他内次层的BMO催化剂组合物；和在第三层中氧化排气的第三部分，其中第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，第二部分包括烃，和第三部分包括NOx。在前面实例的任一或全部中，方法可以额外地或任选地包括在排气温度在热发动机阈值温度以下时在第三层中捕集而不氧化第三部分，和当排气温度升高至热发动机阈值温度之上时在第三层中脱附和氧化捕集的第三部分。在前面实例的任一或全部中，方法可以额外地或任选地包括仅在排气温度在第一阈值温度以下时氧化一个内次层的第三部分，和仅在排气温度在第一阈值温度以上时氧化另一个内次层的第三部分。
以此方式，各种排放控制功能和配制剂可以成层在衬底载体上，以将各种排放控制功能整合在车辆发动机排气歧管的封装体积限制内。通过组织层的配置以增加协同益处，同时减少功能干扰，可通过减少HC、NOx和SOx物类的排放来提高排气排放质量。
应当认识到，本文中公开的配置和方法流程本质上是示例性的，并且这些具体实施方式不被认为是限制性意义，因为许多变化是可能的。
本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。所附权利要求特别指出被认为新颖并且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可提及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应该被理解为包括一个或多个这样的元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元素。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这样的权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种连接至发动机排气的层状排放控制装置(ECD)，其包括：
包括第一氧化催化剂的第一层；
在第三层上游的包括烃捕集器的第二层；和
包括内次层的所述第三层，每个所述内次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并且具有与其他内次层不同的BMO催化剂组合物，其中排气分别在所述第一层的上游侧被引导进入所述层状ECD并在所述第三层的下游侧从所述层状ECD排出。
2.根据权利要求1所述的层状ECD，其中每个所述内次层包括30重量％的BMO。
3.根据权利要求2所述的层状ECD，其中以多孔衬底上煅烧的内涂层的方式将所述BMO催化剂并入所述内次层，每个所述内次层包括0.25和5g/in3之间的涂层负载量的一个所述内涂层。
4.根据权利要求1所述的层状ECD，其中将BMO催化剂并入所述内次层作为内涂层，每个所述内次层包括在多孔衬底上煅烧的一个所述内涂层，每个所述内次层包括至少三种不同的贱金属。
5.根据权利要求4所述的层状ECD，其中所述多孔衬底位于所述第三层的下游，所述多孔衬底具有比所述第一层、所述第二层和所述第三层更高的孔隙率。
6.根据权利要求1所述的层状ECD，其中
所述第二层与所述第一层整合，所述第一层包括上涂层，所述上涂层包括煅烧至所述第二层上的所述第一氧化催化剂，
在所述第一氧化催化剂的表面处氧化所述排气的一种或多种烃物类，和
所述烃捕集器包括具有孔径分布的分子筛，借以在所述烃捕集器中保留所述排气的所述一种或多种烃物类。
7.根据权利要求1所述的层状ECD，进一步包括0.1至9.0g/in3的总涂层负载量，所述总涂层负载量包括第一涂层和多个内涂层，所述第一涂层包括所述第一氧化催化剂，和每个所述内涂层包括所述内次层的BMO催化剂组合物中一种。
8.一种流体地连接至发动机排气的排放控制系统，其包括：
位于其中氧化所述排气的第一部分的所述系统的上游侧的第一氧化催化剂层；
排布在其中氧化所述排气的第二部分的所述系统的下游侧的第二氧化催化剂层；和
排布在上游侧和下游侧中间的烃捕集层，其中
所述第二氧化催化剂层包括多个第二次层，
每个所述第二次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂，每个所述第二次层具有与其他第二次层不同的BMO催化剂组合物，和
所述排气的所述第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，和所述排气的所述第二部分包括NOx。
9.根据权利要求8所述的排放控制系统，其中在每个所述第二次层中NOx氧化的速率在不同阈值温度下达到峰值，每个所述不同阈值温度对应一个所述第二次层的所述BMO催化剂组合物。
10.根据权利要求8所述的排放控制系统，其中所述第一氧化层包括贱金属氧化物(BMOs)，没有铂族金属(PGM)。
11.根据权利要求10所述的排放控制系统，其中所述层状排放控制系统不含PGM。
12.根据权利要求8所述的排放控制系统，其中所述第一氧化催化剂层包括多个第一次层，每个所述第一次层包括与其他第一次层不同的氧化催化剂组合物。
13.一种处理来自发动机的排气的方法，所述发动机包括层状排放控制装置(ECD)，所述方法包括：
在入口温度下引导所述排气至位于所述层状ECD的上游侧的所述层状ECD的第一层，所述第一层包括第一氧化催化剂；
在所述第一层内通过所述第一氧化催化剂氧化所述排气的第一部分；
在第二层内捕集所述排气的第二部分，所述第二层包括烃捕集材料；
将所述排气从所述第一层和第二层引导至第三层，所述第三层包括多个内次层，每个所述次层包括贱金属氧化物(BMO)催化剂并具有不同于其他内次层的BMO催化剂组合物；和
在所述第三层中氧化所述排气的第三部分，其中所述第一部分包括烃、CO和SO2中一种或多种，所述第二部分包括烃，和所述第三部分包括NOx。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在排气温度在热发动机阈值温度以下时在所述第三层中捕集而不氧化所述第三部分，和当所述排气温度升高至所述热发动机阈值温度之上时在所述第三层中脱附和氧化所捕集的第三部分。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括，仅在排气温度在第一阈值温度以下时在一个所述内次层中氧化所述第三部分，和仅在所述排气温度在所述第一阈值温度以上时在另一个所述内次层中氧化所述第三部分。
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