专利名称：含有hc-scr和二元催化剂的排气处理系统及其使用方法
技术领域：
本发明的示例性实施例涉及排气处理系统，且更具体地涉及用于柴油发动机的排 气处理系统及其使用方法。
背景技术：
内燃机的制造商开发发动机操作控制策略以满足客户需要以及满足排放物控制 的各种规定和燃料经济性。这样一个发动机控制策略包括以稀于化学计量比的空气/燃料 比来操作发动机以提高燃料经济性和减小温室气体排放。这种操作使用压缩点火(柴油发 动机)和火花点火发动机两者都是可能的。当发动机采用稀(过量氧)空气/燃料比操作 时，得到的燃烧温度和过量氧导致较高的发动机排放N0X ；但是，由于在稀排气的条件下，缺 乏有效的方法从排气流中去除N0X，因而使得稀操作发动机的商业应用受到限制。这样，有 效地还原稀燃柴油发动机和汽油发动机排气中的氮氧化物(N0x = N0+N02)对于满足未来的 排放标准和提高车辆燃料经济性而言是很重要的。对车辆制造商来说，从包含过量氧的排气供给流中还原N0X排放物是一个挑战。举 例而言，估计在美国，遵循Bin5法规需要排气后处理系统基于当前预期的发动机排放N0X 水平在FTP (联邦试验程序Federal Test Procedure)循环中能够具有70-90 %的N0X转换 效率。对实际应用来说，转换效率必须在前面提到的FTP循环期间发生的相对低的操作温 度(例如200-350°C)范围内和在高速试验循环(例如US06联邦试验程序)期间发生的相 对较高的操作温度(例如450-550°C )范围内获得。已经提出各种排气处理系统用于在这些稀燃操作条件下的车辆应用。一种方法是 将N0X存储还原催化剂与下游的柴油颗粒N0X还原系统以及更下游的柴油氧化催化剂串联 结合。这种系统已经报告了 75-85%的N0X还原的目标性能。然而，这种系统需要定期的催 化剂再生，包括燃料喷射从而产生高的排气温度，以及喷射还原剂从而再生催化剂的存储 材料。由于被再生的部件将具有大大降低的N0X转换能力，所以在车辆操作过程中在催化 剂再生期间，保持目标N0X还原水平就成为问题。所以，仍然需要高效排气处理系统及其使用方法，以选择地还原稀燃内燃机(尤 其是用于各种车辆应用的内燃机)的排气流中的N0X。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，提供一种用于柴油发动机的排气处理系统。该 排气处理系统包括与柴油发动机流体连通的烃选择性催化还原催化剂(HC-SCR)以接收来 自柴油发动机的排气流。该系统还包括与HC-SCR流体连通的二元催化剂从而接收来自 HC-SCR的排气流，二元催化剂包括尿素选择性催化还原催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种使用排气处理系统的方法，该排气 处理系统包括与柴油发动机流体连通的HC-SCR催化剂，以接收来自柴油发动机的排气； 与HC-SCR流体连通的二元催化剂，从而接收来自HC-SCR的排气流；第一喷射装置，所述第一喷射装置配置成定期地和选择地向HC-SCR和发动机之间的排气流喷入烃、0)或吐物质、 或其组合；第二喷射装置，所述第二喷射装置配置成定期地和选择地向HC-SCR和二元催化 剂之间的排气流喷入尿素或氨、或其组合；以及控制器，所述控制器配置成控制发动机的操 作和烃、0)或吐物质、或其组合的定期和选择性喷射以及尿素或氨、或其组合的定期和选择 性喷射，并确定排气流中N0X的量；该方法包括操作发动机以产生排气流。该方法也包括采 用控制器定期地和选择性地向排气流喷入烃、0)或吐物质、或其组合，或尿素或氨或其组合 中的至少一种，其中来自发动机的排气流具有第一体积比例(N0X1)的N0X，流出二元催化剂 的排气流具有预定第二体积比例(N0X2)的N0x。 在本发明的又一个示例性实施例中，提供了一种柴油发动机和排气处理系统。发 动机和排气处理系统包括柴油发动机；与柴油发动机流体连通的HC-SCR催化剂，以接收 来自柴油发动机的排气；以及与HC-SCR流体连通的二元催化剂，从而接收来自HC-SCR的排 气流，二元催化剂包括尿素选择催化还原(二元)催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。方案 1. 一种用于柴油发动机的排气处理系统，包括烃选择性催化还原催化剂(HC-SCR)，配置 成与柴油发动机流体连通从而接收来自柴油发动机的排气流；以及与HC-SCR流体连通的 二元催化剂，从而接收来自HC-SCR的排气流，二元催化剂包括尿素选择性催化还原(二元) 催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。方案2.方案1的排气处理系统，还包括设置在发动机和 HC-SCR之间的柴油氧化催化剂，从而接收来自发动机的排气流且将排气流传送给HC-SCR。 方案3.方案1的排气处理系统，还包括第一喷射装置，所述第一喷射装置配置成向HC-SCR 和发动机之间的排气流喷入烃、CO或H2物质、或其组合。方案4.方案1的排气处理系统， 还包括第二喷射装置，所述第二喷射装置配置成向HC-SCR和二元催化剂之间的排气流喷 入尿素或氨、或其组合。方案5.方案1的排气处理系统，其中HC-SCR催化剂包括陶瓷流 通式整料，二元催化剂包括陶瓷壁流式整料。方案6.方案5的排气处理系统，其中HC-SCR 催化剂包括设置在陶瓷流通式整料上的第一涂层，第一涂层包括设置在陶瓷基体上的的钼 或设置在沸石基体上的Cu或Ag或其组合，U-SCR催化剂包括设置在陶瓷壁流式整料上的 第二涂层，第二涂层包括设置在沸石基体上的铜或铁或其组合。方案7.方案5的排气处理 系统，其中，二元催化剂包括设置在陶瓷壁流式整料上的涂层，所述涂层包括钒氧化物。方 案8.方案5的排气处理系统，还包括第二二元催化剂，该第二二元催化剂包括设置在第二 陶瓷或金属流通式整料上的涂层。方案9.方案8的排气处理系统，其中第二流通式整料设 置成在壁流式整料之前或之后接收排气流。方案10.方案1的排气处理系统，其中二元催 化剂包括多个陶瓷壁流式整料。方案11.方案1的排气处理系统，其中来自发动机的排气 流具有第一体积比例(N0X1)的N0X，流出二元催化剂的排气流具有预定第二体积比例(N0X2) 的N0X，且其中，N0X2<0. 1N0X1。方案12. —种使用排气处理系统的方法，该排气处理系统 包括烃选择性催化还原催化剂(HC-SCR)，所述HC-SCR与柴油发动机流体连通从而接收来 自柴油发动机的排气流；与HC-SCR流体连通的二元催化剂，从而接收来自HC-SCR的排气 流；第一喷射装置，所述第一喷射装置配置成定期地和选择地向HC-SCR和发动机之间的排 气流喷入烃、C0、H2物质、或其组合；第二喷射装置，所述第二喷射装置配置成定期地和选择 地向HC-SCR和二元催化剂之间的排气流喷入尿素或氨、或其组合；以及控制器，所述控制 器配置成控制发动机的操作和控制烃、0)或压物质、或其组合的定期和选择性喷射，以及控 制尿素或氨、或其组合的定期和选择性喷射，并确定排气流中N0X的量；该方法包括操作发动机以产生排气流，以及采用控制器定期地和选择性地将烃、CO或H2物质、或其组合，或 尿素或氨或其组合中的至少一种喷入排气流，其中来自发动机的排气流具有第一体积比例 (N0X1)的N0X，流出二元催化剂的排气流具有预定第二体积比例(N0X2)的N0x。方案13.方 案13的方法，其中定期地和选择性地喷射包括向排气流中喷入烃、0)或吐物质、或其组合。 方案14.方案14的方法，其中HC-SCR提供了 N0X1的体积比例减少，表示为流出HC-SCR催 化剂的排气流中N0X1的第三体积比例(N0X3)，其中0. 50N0X1彡N0X3彡0. 80N0X1。方案15.方 案13的方法，其中定期地和选择性地喷射包括向排气流中喷射尿素或氨、或其组合。方案 16.方案16的方法，其中二元催化剂提供了 N0X1的体积比例减少，表示为N0X1的第四体积 比例(N0X4)，其中0. 05N0X1彡N0X4彡0. 60N0X1。方案17.方案13的方法，其中控制器设置 成控制来自发动机、第一喷射装置、第二喷射装置或其组合的排气流，以产生预定第二体积 比例N0X2，N0X2 ^ 0. 10N0X1。方案18.方案15的方法，其中控制器设置成在第一模式下操作 以使尿素或氨或其组合的消耗最小化，且使N0X3最小化。方案19.方案17的方法，其中控 制器设置成在第二模式下操作以使烃、CO或H2物质，或其组合的消耗最小化，且使N0X4最小 化。方案20. —种柴油发动机和排气处理系统，包括柴油发动机；烃选择性催化还原催化 剂(HC-SCR)，所述HC-SCR与柴油发动机流体连通从而接收来自柴油发动机的排气流；以及 二元催化剂，所述二元催化剂与HC-SCR流体连通从而接收来自HC-SCR的排气流，二元催化 剂包括尿素选择性催化还原(二元)催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。当结合附图时，通过下面对用于执行本发明的最佳模式的详细说明，本发明的上 述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。
在下面对实施例的详细说明中，仅通过举例的方式来说明其他目的、特征、优点和 内容，详细说明参考附图，其中图1是本文公开的排气处理系统的示例性实施例的示意图；图2是本文公开的排气处理系统的第二示例性实施例的示意图；图3是本文公开的排气处理系统的第三示例性实施例的示意图；图4是本文公开的排气处理系统的第四示例性实施例的示意图；图5是本文公开的排气处理系统的第五示例性实施例的示意图；图6是本文公开的排气处理系统的第六示例性实施例的示意图；和图7是本文公开的排气处理系统的第七示例性实施例的示意具体实施例方式根据本发明的示例性实施例，提供了改进的排气处理系统和用于处理柴油发动机 排气排放物的方法。本发明提供了减小和控制排气排放物(包括N0x、C0、HC以及柴油颗粒 (PM)的排放物)同时改善排气处理系统的总体封装的可能。本发明也提供了增强排放控制 策略和方法的可能，包括以下策略和方法例如，使实现减少排气排放所需的烃(如，燃料) 或尿素的消耗最小化，或使再生以去除积聚的硫化物的需要最小化，从而延长排气系统部 件的操作寿命。这可以通过采用排气系统部件或装置的有利组合以及采用借助于这些有利 组合的控制策略和方法来实现，该排气系统部件或装置尤其适用于在柴油发动机的操作过程中协同相互作用从而使排放物减少。通常，参考附图1所示的配置，该示意图显示了根据本发明的柴油内燃机2、控制 系统4和发动机排气处理系统10的实施例。示例性柴油发动机2和控制系统4包括四循 环柴油内燃机2和电子发动机控制模块(ECM)6，该控制模块可以配置成依据本文描述的控 制方法和策略完成对排气流8内的控制。该发动机可包括已知的压缩点火发动机，该发动 机具有主要为稀于化学计量比的操作工况。替代地，柴油发动机2可包括配置成采用多种 发动机配置以及相关发动机控制策略中的任何一种的发动机，这些发动机也包括具有稀于 化学计量比的操作工况(或多个工况)的发动机，例如，均质充气压缩点火发动机。柴油发 动机2包括附连至曲轴(未显示)的多个往复式活塞(未显示)，该曲轴可操作地附连至传 动系统，例如车辆传动系统(未显示)，从而向传动系统输送牵引扭矩。柴油发动机2可以 是任何柴油发动机配置或应用，包括各种车辆应用(例如，汽车，船舶等)以及各种非车辆 应用(例如，泵，发电机等)。在操作期间，柴油发动机2产生由箭头8表示的排气供给流或 排气流，包括受管制和不受管制的排放物成分，通常包括组分气体和颗粒物质。排气处理系 统10将受管制的成分(例如，各种烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(N0X)以及颗粒物 质(PM))转化为不受管制的成分(例如，二氧化碳(C02)、氮(N2)和水(聊。排气处理系统10包括一集成系统，旨在用于将排气流8的受管制组分转换为不受 管制的组分。排气处理系统10与柴油发动机2流体连通。如本文使用的那样，流体连通指 的是排气流8从排气处理系统的一个部件12或装置通到系统的另一个部件12或装置，且 可通过任何适当的流体连通装置形成，包括排气管道(诸如管14)或排气歧管(未显示)或 排气处理部件12或装置的壳体(诸如金属罐)、或其组合。流体连通可以从一个部件12至 另一个部件12，或者从一个部件至多个部件，或相反地，从多个部件至单个部件，且包括从 发动机2至部件的连通以及从部件到外部环境的最终排出。排气处理系统10包括HC-SCR 催化剂16和二元催化剂18，其中每一个都设置成处理柴油发动机2操作所产生的排气流8 中的至少一种排放物成分。HC-SCR催化剂16配置成与柴油发动机2流体连通且配置成接 收来自柴油发动机的排气流8。如本文所述那样，HC-SCR催化剂16包括设置在衬底(诸如 流通式整料)上的催化剂。二元催化剂18配置成与HC-SCR催化剂16流体连通且配置成 从HC-SCR催化剂16接收排气流8。如本文所述那样，二元催化剂18包括设置在衬底(诸 如壁流式整料)上的催化剂。如图1所示，排气处理系统10也可任选地包括柴油氧化催化剂(D0C)20。在所示 的特定组合中，D0C20位于HC-SCR催化剂16的上游，HC-SCR催化剂16还位于二元催化剂 18的上游。如本文使用的那样，一个部件相对排气处理系统10环境中的另一部件位于上游 通常是指该部件相对来说更靠近作为排气流8的源的发动机2，或者是指排气流8在到达另 一部件12之前到达上游部件12。排气处理系统10也可包括一个或多个定量装置22，诸如流体喷射器，用于给与排 气处理系统的部件12相互作用并处理排气流8的反应剂材料进行定量，如本文所述那样。 参见图2-7，排气处理系统10的各个实施例包括位于HC-SCR催化剂16上游的烃(HC)定量 装置24，诸如燃料喷射器，用于从HC源(诸如HC贮存器26)喷射受控量的HC还原剂，如图 2和图4-7所示。如本文使用的那样，术语“HC还原剂”包括适当的烃(HC)，它也可包括CO 或吐物质、或其组合。例如，烃(诸如柴油燃料)可在合适的重整器催化剂上被重整从而提供CO和H2。一旦被重整，烃、CO或吐或其任意组合就可以被喷入排气流8中。在D0C20 用在HC-SCR催化剂16的上游时，HC定量装置24可位于D0C20的上游，以在排气流8经过 D0C20时经由HC的氧化来消耗排气流8中的氧，包括操作HC定量装置24以基本上消耗排 气流8中的所有氧。这将产生燃料浓的条件，在该条件下，HC-SCR催化剂16可将^、还原 为H2。HC在D0C20中的氧化也将产生发热条件并产生热量从而促进HC-SCR催化剂16中 (或者也可能在二元催化剂18中)的增加的碳烟氧化。替代地，HC定量装置24也可位于 D0C20的下游，如图3所示；然而，具有这种配置的实施例不能获得HC在D0C20中氧化所带 来的好处。一种合适的HC还原剂贮存器26的实例是燃料箱或一部分燃料管，包括燃料喷 射系统(诸如共轨燃料喷射系统)的高压或低压部分。HC还原剂定量装置24可操作地连 接至ECM6，ECM6适合于控制通常以发动机燃料的形式向排气流8喷射的HC还原剂的定时 和数量。替代地，如图1实施例所示，来自发动机2的未燃烃(例如未燃燃料或发动机排放 的HC)可用作HC还原剂材料从而还原HC-SCR催化剂16中的N0X，且增强上面所描述的使 用D0C20的其他方面，例如，通过采用后喷射控制策略。参考图1-7，排气处理系统10的各个实施例还包括尿素定量装置28，诸如尿素喷 射器，用于从二元催化剂18上游的尿素贮存器30喷射受控量的尿素或氨作为还原剂。如 本文使用的那样，由于尿素分解产生氨作为反应副产物，而且在二元催化剂18中发生的催 化反应中，用作还原剂物质的是氨，所以术语尿素也可以包括使用氨(NH3)作为还原剂。合 适的尿素贮存器的实例是尿素箱。尿素定量装置28可操作地连接至ECM6，ECM6适合于控 制向排气流8喷射尿素的定时和数量。当尿素用作还原剂时，喷射应该在二元催化剂18的 充分上游发生，从而在进入到二元催化剂18之前允许尿素分解为氨。排气处理系统10和控制系统4可包括配置成与ECM6信号连通的一个或多个传感 装置和系统。控制系统4也可包括用户界面7(UI)，用于向用户显示系统信息，包括使用本 文所描述的任何传感器获得的信息，以及与本文所述的任何操作方法或模式相关的信息。 传感装置包括可操作以确定在流出发动机2时排气流8中的N0X量的N0X传感器32。N0X传 感器32优选包括这样的传感器该传感器可操作以产生与排气供给流中N0X浓度的参数值 相关的电信号，且还可操作以产生与排气供给流中空气/燃料比的参数值相关的第二电信 号，通过这些信号，可以确定氧的含量。N0X传感器32也可与控制系统4 一起使用从而实现 发动机2和排气处理系统10的控制，包括定量装置22。所述排气传感装置也可包括排气传感装置34。排气传感装置34可包括第二 NOj. 感器，该第二 N0X传感器可操作以产生与排气供给流8中度的参数值相关的电信号。 替代地，排气传感装置34包括虚拟传感装置，其中，排气供给流中的N0X浓度基于发动机操 作条件确定，这是已知的技术。排气传感装置34可位于第一 N0X传感器32的下游，例如二 元催化剂18的下游，从而使得从排气处理系统10排出的N0X的量可以被确定。排气传感 装置34也可与控制系统4 一起使用从而实现发动机2和排气处理系统10的控制。所述传感装置也可包括温度传感器36或多个温度传感器36 (未显示)，可操作以 测量排气处理系统10中排气流8的温度，以便与控制系统4 一起使用以实现发动机2和排 气处理系统10的控制。作为一个实例，温度传感器36可位于D0C催化剂20和HC-SCR催 化剂16之间以确定HC-SCR催化剂16的操作温度。相似地，温度传感器36可位于HC-SCR 催化剂16和二元催化剂18之间以确定二元催化剂18的操作温度。
参考图2-7的示例性实施例，D0C20与发动机2流体连通，且参照排气流8，位于 HC-SCR催化剂16的上游且配置成氧化排气流8中的某些成分从而产生不受管制的副产物 或成分，这些副产物或成分适于在这里描述的排气处理系统10的其他部件中进一步处理。 通常，D0C20是由具有蜂窝状结构的金属或陶瓷整料或衬底组成的流通装置，蜂窝状结构包 括多个通常平行且纵向延伸的互连单元，这些单元提供了包括用于接收排气流8的多个流 动通道的网且通过相应的单元壁网分隔开。衬底沿着所述单元壁具有大的表面积。单元壁 具有涂层，该涂层包括具有用催化活性量的钼族金属催化剂涂覆的表面的多孔陶瓷基体。 合适的钼族金属包括Pt、Pd、Rh、Ru、0s或Ir、或其组合。在这些中，Pt或Pd或其组合(包 括其合金)是尤其有用的。当排气流8穿过D0C20的长度(尤其是流动通道和涂层单元 壁)时，钼族金属催化剂将CO催化氧化为C02，以及催化氧化各种烃(HC)，包括气态烃和液 态烃颗粒，包括未燃烧的燃料或油，或燃料或引入排气处理系统的其他HC还原剂，以形成 C02和H20从而减少有害排放物。在一种配置中，在发动机的提前燃烧操作期间，控制系统4 或ECM6可以用于引起燃烧，从而导致排气流8中的HC水平比在正常燃烧期间采用化学计 量空气/燃料混合物产生的HC水平更高。为了减少或替代地防止排气流中的HC到达二元 催化剂18和通过降低对N0X的催化能力而损害该装置，或防止通过从排气处理系统中释放 而到达外部环境，D0C20配置成催化增加量的HC中的至少一部分的分解。D0C20可配置成通过氧化将各种受管制的排气成分转换成其他受管制或不受管制 的排气成分。例如，D0C20可配置成将烃(HC)氧化成二氧化碳(C02)和水(H20)，将一氧化 碳(CO)转换成二氧化碳(C02)，将二氧化硫(S02)转换成三氧化硫(S03)和/或硫酸(H2S04) 以及将一氧化氮(NO)转换成二氧化氮(N02)等。以下是本发明的D0C20设想的示例性氧化 反应。HC+02 = C02+H20(l)C0+l/202 = C02(2) 2S02+02 = 2S03 (3) S03+H20 = H2S04 (4)N0+l/202 = N02 (5)应当理解，根据排气流8中存在的反应化合物及其浓度、D0C20的温度、以及选作 催化剂的钼族金属，D0C20可配置成执行上述转换中的任何一种，上述转换的组合，或者甚 至所有的上述转换。其他氧化也是可以设想的，诸如醛、多环芳烃等的氧化。而且，D0C20内 的反应可用于减少某些排放物成分的臭味。D0C20容纳在外壳(未显示)内，外壳包括金属外壳，诸如具有入口开口和出口开 口的金属罐等，被配置成用于提供支承和将流体流导向D0C。外壳可包括任何适当的形状或 尺寸，包括圆柱形室。该室还可包括附连特征，诸如位于入口开口附近的圆柱形入口管和位 于室的出口开口附近的圆柱形出口管，用于将D0C20流体联接至排气管和/或排气处理系 统10的其他部件。应当理解，包括外壳在内的D0C20可包括一个或多个附加部件，以便于 D0C20、或排气处理系统10或控制系统4的操作，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)等。这些附加特征可尤其有利于监视排气的特性，诸如某些排 放物成分(例如颗粒物质等)的流率，这可尤其有利于确定启动HC-SCR催化剂16或二元 催化剂18的再生过程的必要性。在一个特定配置中，D0C20配置成将排气流8中的氮氧化物氧化为二氧化氮(见 反应式5)。这是有利的，因为当排气处理系统10中存在该反应的合适条件时，通过由二元 催化剂18允许随后还原为氮气，这种转换有助于总体N0X转换过程。在稀燃条件下，可促 进本文所述的氮和其他组分的氧化，稀燃条件具有相对较高的02水平和较低的HC水平，可通过采用控制系统4(包括ECM6)来实现这种条件。所以，将D0C20布置在HC-SCR催化剂 16的上游，位于发动机和HC-SCR催化剂16之间是尤其有利的。为了将D0C20内的操作温 度保持在至少约356° F(180°C )，更优选地在约482° F (250°C )至约842° F (450°C )的 范围内，将D0C20邻近发动机(优选尽可能地靠近发动机)定位也是尤其有利的。如上所述，参考附图1-7，HC-SCR催化剂16位于发动机2和D0C20 (图2_7)的下 游(离发动机相对更远且进一步沿着排气流动路径8)，位于D0C20(当采用时)和二元催化 剂18之间，且配置成转换排气流8的某些组成从而产生不受管制的副产物或适合在排气处 理系统10的其他部件中被进一步处理的受管制组分，如本文所述那样。HC-SCR催化剂16 包括具有催化剂涂层的陶瓷流通整料，催化剂涂层设置在所述整料的壁上。HC-SCR催化剂 16也可包括单个陶瓷整料。替代地(未显示)，HC-SCR催化剂16也可包括并联设置、串联 设置或其组合的多个陶瓷整料，例如，以增加表面积，从而增加可通过HC-SCR催化剂16转 换的NOx的体积。当采用多个陶瓷整料时，它们可布置在多个外壳内，或一起布置在单个外 壳内，或其组合。通常，HC-SCR催化剂16是由具有蜂窝状结构的金属或陶瓷整料或衬底组成的流 通装置，蜂窝状结构包括多个通常平行纵向延伸的互连单元，这些单元形成包括用于接收 排气流8的多个流动通道的网且通过相应的单元壁网分隔开。衬底沿所述单元壁具有大的 表面积。单元壁具有涂层，该涂层包括具有用催化活性量的催化剂涂覆的表面的多孔基体。 催化剂可包括钼族金属催化剂。合适的钼族金属包括Pt、Pd、Rh、Ru、0s或Ir、或其组合(包 括其合金)。在这些钼族金属中，Pt或Pd或其组合(包括其合金)是尤其有用的。对于钼 族金属催化剂，用于多孔基体的合适材料包括各种金属氧化物陶瓷。在这些金属氧化物陶 瓷中，氧化铝(Al2O3)是尤其有用的。合适的钼族金属陶瓷多孔基体的实例是Pt/Al203。催 化剂也可包括基体金属催化剂。合适的基体金属包括Cu或Ag、或其组合(包括其合金)。 对于基体金属催化剂而言，用于多孔基体的合适材料包括各种沸石。合适的基体金属催化 剂和沸石多孔基体的实例是铜交换沸石，诸如Cu/ZSM-5。采用钼族金属催化剂的HC-SCR催 化剂16在相对低的温度(例如200°C )下有效地催化本文所述化学反应，但只在窄的温度 范围内有效，且在相对较高的温度(诸如275°C以上)下对本文所述的反应不能有效地催 化。基体金属催化剂在相对较高的温度(诸如325°C以上)下有效地催化本文所述的反应， 但在较低的温度下不能有效地显著地催化这些反应。考虑到催化剂材料的不同性能，在示 例性实施例中，HC-SCR催化剂16可包括具有一个涂层或多个涂层的陶瓷整料，所述涂层包 括沿陶瓷整料的长度轴向隔开的钼族金属催化剂和基体金属催化剂。在另一个示例性实施 例中，可包括多个陶瓷整料，一个陶瓷整料可包括钼族金属催化剂，且第二陶瓷整料可包括 基体金属催化剂。当排气流8穿过HC-SCR催化剂16 (尤其是流动通道和涂层单元壁)的长度时， 钼族金属催化剂或基体金属催化剂、或其组合催化本文描述的各种反应。在一个特定配置 中，HC-SCR催化剂16配置成将排气流8中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)以及与 D0C20相似的其他氧化反应(见反应式1-5)。当排气处理系统10中存在该反应的合适条 件时，通过由二元催化剂18允许随后还原为氮气，这种转换有助于总体的NOx转换，因此这 也是有利的。这在稀燃条件下会发生，稀燃条件具有相对较高的O2水平和较低的HC水平， 可通过采用控制系统4(包括ECM6)来实现这种条件。在该相同的配置中，当排气处理系统
910中存在该还原反应的合适条件(例如在发动机排出的HC水平相对较高的条件下，此时 否则将促进所述氧化反应的O2被消耗)时，HC-SCR催化剂16也可用于将排气流8中的NOx 还原为氮气(N2)。这种还原反应也可在通过采用图2和图4-7的配置直接向HC-SCR催化 剂16的上游喷射HC获得较高的HC水平时发生，可通过采用控制系统4 (包括ECM6)来实 现这种条件。下面提供了用于HC-SCR催化剂16的实例还原反应{HC}+N0x = N2+C02+H20 (6)N2, CO2和H2O的相对量取决于所选择的HC的性质。二元催化剂18包括DPF38和尿素选择催化还原(U-SCR)催化剂40。二元催化剂 18是壁流装置，由具有蜂窝状结构的金属或陶瓷整料或衬底组成，蜂窝状结构包括多个通 常平行纵向延伸的互连单元，这些单元形成了包括用于接收排气流8的多个流动通道的网 且通过多孔单元壁的相应的网分隔开。衬底沿单元壁具有大的表面积。交替相邻的单元具 有被堵塞的入口或出口中的一个，使得交替的入口列被堵塞，而与之直接相邻的单元的入 口敞开，同时一个交替的出口列被堵塞，而与之直接相邻的单元的出口敞开。该结构在单元 壁中具有开口孔。这样，排气流8进入多个入口且强制通过多孔单元壁进入相邻的出口单 元，然后从出口单元流出多个未堵塞的出口。这些孔允许气体成分通过单元壁，同时PM被 捕获在孔内，从而提供DPF38的PM过滤功能。U-SCR催化剂40设置为布置在陶瓷壁流式整 料上的涂层。涂层包括设置在陶瓷基体上的还原催化剂。涂层可沿多个入口通道或多个出 口通道或两者的单元壁设置。在一个示例性实施例中，涂层设置在多个出口通道上。涂层包 括具有用催化活性量的还原催化剂涂覆的表面的多孔基体。陶瓷壁流式整料可由任意合适 的陶瓷(包括堇青石或氧化铝等)制成。相对于采用分立的DPF38和U-SCR40而言，由于 实现的空间缩减以及各个排气部件的总体数量的缩减，所以采用二元催化剂18是有利的。当控制系统4通过控制发动机2内的燃烧或者通过采用HC定量装置24向排气处 理系统10直接定量或喷射HC还原剂而在排气处理系统10中提供浓于化学计量比的空气 /燃料比的条件(称为富条件)时，NO利用排气中的HC和CO被还原为氮气，而DPF38中 的PM进一步被由此产生的活性氧氧化。在二元催化剂18包括DPF38和U-SCR40时，系统 10适于在排气处理系统10和发动机2的整个操作温度范围内提供NOx的还原(U-SCR40) 和PM收集(DPF38)，整个操作温度范围包括从约-40° F(约-40 °C )到约120 ° F(约 49°C)的典型环境车辆储存/启动温度至高达约1292° F(约700°C)的操作温度。二元 催化剂18的DPF38在发动机2的整个操作温度范围内过滤碳烟，整个操作温度范围包括从 约-40° F(约-40°C )到约120° F(约49°C )的典型环境车辆储存/启动温度至高达约 1292° F(约700°C)的操作温度。在482° F(250°C )到约842° F(450°C )的温度范围内 时，在存在NOx的情况下发生DPF38的被动再生以及碳烟颗粒的氧化，而在温度为500°C或 更高(更优选的是在约1112° F(600°C )到约1202° F(650°C )的温度范围内)时，在存 在O2的情况下发生DPF38的主动再生以及碳烟颗粒的氧化。在一示例性实施例中，涂层包括具有用催化活性量(即，足以催化期望化学反应 的量)的基体金属催化剂涂覆的表面的多孔陶瓷基体。合适的基体金属催化剂包括铜(Cu) 或铁(Fe)、或其组合(包括其合金和化合物)。多孔基体可包括任何合适的多孔基体。合 适的多孔基体包括各种沸石，诸如包括氧化铝的沸石，包括各种硅酸铝。在Cu催化剂的情 况下，合适的沸石是商业上已知的ZSM-5。在另一个示例性实施例中，二元催化剂18的涂层包括具有用催化活性量的基体金属催化剂涂覆的表面的多孔陶瓷基体，其中，基体金属催 化剂包括钒，包括其合金和化合物，例如钒氧化物(V2O5)。多孔基体可包括任何合适的多孔 基体。合适的多孔基体包括氧化钛以及包括氧化钛的各种沸石，诸如包括氧化铝的沸石，包 括各种硅酸铝。氧化钛多孔基体也可包括钨和钼的氧化物。基体金属催化剂的使用允许在 不使用贵金属的情况下实现氮氧化物的转化。二元催化剂采用氨来还原N0X。例如，在一示例性实施例中，在二元催化剂18的上 游设置定量装置22，诸如尿素定量装置28，从而将尿素引入排气流8中(诸如通过引入尿 素溶液)。将尿素在距二元催化剂18足够距离的上游引入，从而允许尿素在排气流8中分 解以在进入二元催化剂18之前形成氨。在一个有利的配置中，氨也在HC-SCR催化剂16中 产生且向下游行进到达二元催化剂18。在该配置中，由于在HC-SCR催化剂16中产生的氨， 需要减少量的氨。以下是二元催化剂18设想的示例性转换化学反应。尿素分解0)(朋2)2+!120—2朋3+0)2(7) 二元催化剂 18 中的 NOx 还原反应6N0+4NH3 — 5N2+6H20(8) 4N0+
4NH3+02 — 4N2+6H20(9)6N02+8NH3 —7N2+12H20(10) 2N02+4NH3+02
—3N2+6H20(11)N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20(12)应当理解，二元催化剂18可配置成执行上述转换中的任何一种、或上述转换的组 合，包括上述转换的全部。如上所述，二元催化剂18在约356° F(ISO0C)的操作温度时开 始起作用，而且更优选的在约482° F(250°C )至约1022° F(550°C )的范围内操作。二元催化剂18容纳在外壳(诸如金属罐)内，该外壳配置成提供支承以及将排气 流8导入、经过和导出二元催化剂18。所述外壳可具有任何合适的形状或尺寸，包括圆柱 形。外壳也可包括位于入口开口(诸如进气管)和出口开口(诸如出口管)附近的附连特 征，用于将二元催化剂18流体联接至排气管和/或排气处理系统10的其他部件。应当理 解，包括外壳的二元催化剂18可包括一个或多个附加部件以方便排气处理系统10的操作， 包括但不限于传感器、定量装置(尿素或燃料喷射器)等。这些附加特征对于监测排气的 特性(诸如某些排放组分的量或流率)是尤其有利的，这对于排气处理系统10的控制(包 括二元催化剂18的再生)是尤其有利的。参考图4，在另一个示例性实施例中，排气处理系统10也包括二元催化剂18下游 的第二 U-SCR催化剂42，从而第二 U-SCR催化剂42设计为从二元催化剂18接收排气流8。 第二 U-SCR催化剂42可用来提高系统10的NOx转换能力。第二 U-SCR催化剂42可配置 为本文所述的流通式(flow-through)催化剂，且可包括具有催化剂的陶瓷整料衬底，催化 剂也如同本文所述那样设置在涂层上。第二 U-SCR催化剂42可包括设置在多孔基体(如 沸石基体)上的铜或铁催化剂材料，如同本文中结合U-SCR催化剂40所描述的那样。第二 U-SCR催化剂42也可与二元催化剂18和U-SCR催化剂40容纳在相同的外壳内或容纳在独 立的外壳(诸如金属罐)内。第二 U-SCR催化剂42与排气管14流体连通，以传送排气流 8，例如从系统10送出至外部环境。这种配置在期望在不增加二元催化剂18的尺寸和容量 的情况下通过喷射尿素提高系统10的NOx转换能力时(例如在采用标准尺寸的二元催化 剂18时)是有利的。参考图5，显示了排气处理系统10的又一个实施例。系统10包括本文描述的第二 U-SCR催化剂42。该系统与图4所示系统的主要区别在于第二 U-SCR催化剂42位于二元催化剂18的上游。另外，第二 U-SCR催化剂42可与图4显示的实施例以相同的方式配置。 而且，第二 U-SCR催化剂42也可与二元催化剂18 —起容纳，或容纳在独立的外壳内。在该 实施例中，第二 U-SCR催化剂42也向系统10提供附加的NOx转换能力。这种配置在期望 在不增加二元催化剂18的尺寸和容量的情况下通过喷射尿素提高系统10的NOxR换能力 时(例如在采用标准尺寸的二元催化剂18时)是有利的。参考图6，显示了排气处理系统10的又一个实施例。在该实施例中，系统10包括 多个二元催化剂18。所述多个二元催化剂18参照排气流8平行布置。所述多个二元催化 剂18中的每一个配置成通过相应管路14从H-SCR催化剂16接收部分排气流8。每个二元 催化剂18可容纳在独立的外壳(诸如金属罐)内，或容纳在适于使与每个二元催化剂18 相关联的排气流8部分彼此分开的单个外壳内。在该实施例中，系统10的配置也可能是有 利的，例如，在设置二元催化剂18作为低成本解决方案以满足排气流8的必要通过量而不 增加单个二元催化剂18的尺寸。参考图7，显示了排气处理系统10的又一个示例性实施例。在该实施例中，与图 6的实施例相似，也采用了多个二元催化剂18。然而，在该实施例中，所述多个二元催化剂 18在单个外壳(诸如金属罐)中相对于排气流8平行布置。由于这种结构能够处理比采用 单个二元催化剂18更多的排气流8同时还使附加的U-SCR催化剂18结构保持封装在单个 外壳内，因此，这种配置是有利的。由于催化剂的入口和出口侧的管14的数量也减少了，因 此，这种配置也是有利的。排气处理系统10的另一个有利的方面是D0C20或HC-SCR催化剂16或两者产生 热量的能力，该热量被传递给二元催化剂18。所以，本文所示的配置具有将进入二元催化剂 18的排气流8加热至的能力比进入HC-SCR催化剂16的排气温度更高的温度的能力。增加 热量给二元催化剂18提高了二元催化剂18的转换效率。因此，将HC-SCR催化剂16布置 在二元催化剂18的上游提供排气处理系统10的更有效的配置。图1-7所示的配置提供调整排气处理系统10以实现特定NOx转换效率的能力。这 可以通过采用NOx传感器、温度传感器、校准软件、控制算法和控制器(诸如ECM6或控制系 统4)、或其组合与排气处理系统10 (包括D0C20、HC-SCR催化剂16或二元催化剂18、或其 组合)的定期和选择性使用一起来实现，以实现按排气体积计90%或更多的NOx转换效率。 例如，如果希望约20%到50%的氮氧化物转换/还原(例如NOx转换为N2)效率，可采用 HC-SCR催化剂16以实现这种效率。在另一个实例中，如果希望更高的NOx还原(例如约 90%或更高)，可采用D0C20和HC-SCR16将约20%到约60%的氮氧化物转换/还原，且可 采用尿素喷射器以转换/还原通过二元催化剂18的其余N0X。通过采用二元催化剂18，这 种较高的NOx转换百分比在排气处理系统10的寿命内尤其有利，从而抵消HC-SCR催化剂 16和二元催化剂18两者上的硫再生的有害影响以及其转换效率的相应降低。排气处理系统10以及控制器(诸如ECM6、控制系统4或其组合)可在各种操作 模式下操作。在一个示例性实施例中，控制器配置成在第一模式下操作从而最小化尿素或 氨或其组合的消耗，以及最小化二元催化剂18中的NOx转换。在另一个示例性实施例中， 控制器配置成在第二模式下操作从而最小化烃、CO或H2物质或其组合的消耗，以及最小化 HC-SCR催化剂16中的NOx转换。可以执行这些模式，以最小化烃、CO或H2物质的消耗，或 最小化尿素、或氨或其组合的消耗
在一个示例性实施例中，排气处理系统10配置成使来自发动机2的排气流8具有 第一体积比例(NOxi)的NOx，流出二元催化剂18的排气流具有预定第二体积比例(NOx2)的 NOx，且其中，NOx2SO. INOxio换句话说，系统配置用于至少为90%的NOx转换效率。在一种 配置中，采用HC-SCR催化剂16以及向HC-SCR催化剂16上游的排气流8定期地和选择性地 喷射烃、CO或H2物质，HC-SCR催化剂16提供NOxi的一定体积比例减少，表示为流出HC-SCR 催化剂16的排气流中NOxi的第三体积比例(NOx3)，其中0. 30N0X1 ^ NOx3 ^ 0. SONOxi,或者 NOx的转换效率为约20%至70%。在另一种配置中，采用二元催化剂18以及向二元催化剂18上游的排气 流8定期地和选择性地喷射尿素或氨或其组合，二元催化剂18提供NOxi的一定体积 比例减少，表示为流出二元催化剂18的排气流中NOxi的第四体积比例(NOx4)，其中 0. 05N0X1 彡 NOx4 彡 0. 60N0xlo排气处理系统10还包括ECM6和控制系统4，用于控制排气处理系统10的一个或 多个部件的功能。在最低限度，这可包括排气处理系统10的一个或多个部件的再生。所 以，可以设想控制器可与一个或多个传感器(诸如温度传感器、颗粒物质传感器、氧气传感 器等)通信，用于监测排气处理系统10的条件。这些传感器可位于排气处理系统10的任 何部件(例如D0C20、HC-SCR催化剂16、二元催化剂18等)之前或之后或前后都有。另外， 控制器可与一个或多个热源连通，所述热源适于引起排气处理系统10的部件的再生。还可以设想的是，控制器可用于实现在系统10的还原/转换能力范围内的特定 NOx还原/转换目标。例如，基于命令的排放物要求，排放目标(即NOx转换需要)可以是 固定的，例如，80%。包括ECM6的控制系统4能采用第一 NOx传感器32确定N0X1，以及采用 排气传感器34 (诸如第二 NOx传感器)确定N0X2，从而确定当前的NOx还原。如果NOx2的值 反映出了充分的还原，那么不需要动作。如果没有，控制系统4能被用于通过尿素喷射器定 期地喷射尿素或通过HC喷射器定期地喷射HC以实现NOx2的目标值。如上文所述，例如可 基于调整或控制模式选择还原剂，尿素或HC，这些调整或控制模式适于使这些组分的一个 或另一个的使用最小化。控制系统4也可基于对HC-SCR催化剂16或二元催化剂18的一 个或另一个的再生要求进行选择，其中优选的是当另一个正在再生时，选择一个装置及其 相关还原剂。本发明提供了如下的特征和优点。首先，包括D0C20的实施例将NO氧化为NO2,这 将采用HC-SCR催化剂16和二元催化剂18来增强NOx的还原，且提高系统的总体NOx转换 效率。第二，这里描述的提前燃烧将采用高的HC水平，或者作为燃烧过程控制的结果以产 生高的发动机排出HC水平，或者作为向排气流8中直接喷射烃、CO或H2、或其组合的结果。 高的HC水平可在HC-SCR16中被高效地氧化，从而在包括D0C20的实施例中，在D0C20和 HC-SCR16的组合中，将二元催化剂18的烃损害和尾管的HC排放降到最低。第三，采用该 系统可实现可调的NOx转换效率。例如，如果希望约20%到约50%的NOx转换效率，HC-SCR 催化剂16可用于NOx还原。第四，如果希望较高(即大于约20%到约50%)的N0x转换 效率，可采用D0C20/HC-SCR催化剂16组合的附加能力从而实现额外的约10%到约15%的 NOx还原，或总计高达约20%到约60%，且采用二元催化剂18通过尿素的喷射可实现所需 的任何额外的NOx转换。第五，采用这种方法，排气处理系统10试图最大化HC-SCR催化剂 16(以及D0C20，在采用D0C20的实施例中)的NOx转换的操作模式可用于减小尿素的消耗，且更特别的是将尿素的消耗最小化，从而增大尿素再装填间隔。第六，甚至在如上所述那样 使用HC-SCR催化剂16用于大量的NOx转换或者甚至大多数NOx转换的模式操作时，通过采 用二元催化剂18平衡NOx的转换负载，系统能定期地和自动地切换以降低对HC-SCR催化剂 16的依赖性，这样HC-SCR催化剂16不是在所有的时间都操作或不需要以其最高NOx转换 效率操作，因此能够改善HC-SCR催化剂16的耐用性。HC-SCR催化剂16和二元催化剂18 之间的NOxR换负载平衡也能够用于减少HC-SCR催化剂16所需的硫再生循环。第七，利 用HC-SCR催化剂16下游的二元催化剂18，使用HC-SCR催化剂16能够在低排气温度下实 现NOx还原，且在采用D0C20的实施例中，当二元催化剂18提供主要NOx还原时，D0C20和 HC-SCR催化剂16两者均可以有助于NO至NO2的氧化。第八，在DPF38的再生和所捕获的碳 烟的氧化期间，排气温度对于有效的HC-SCR催化剂16操作将会太高，但仍然可能通过尿素 喷射进行NOx还原，从而在DPF38再生循环期间允许NOx控制得到提高。第九，在高发动机 转速和负载条件下，具有相关的高NOx水平的排气流8的高温可超过HC-SCR催化剂16 (或 D0C20和HC-SCR催化剂16)实现希望NOx转换效率的能力。在这种条件下，采用二元催化 剂18和尿素喷射，高的NOx转换效率和控制仍然可能。 根据示例性实施例，公开了用于还原NOx排放物的排气处理系统，该系统利用了现 有技术中对还原NOx的理解，用于开发相对于在被单独使用时任一技术提供增强的NOx还原 的协同组合。单独的HC-SCR催化剂往往具有较窄的操作温度范围，在排气处理系统10相 对低的操作温度范围内，对于NOx转换是有用的，而包括U-SCR的二元催化剂在相对较高的 排气系统操作温度范围内是有用的，但往往易于受到HC的损害。例如，基于HC-SCR催化剂 16的稀NOx技术包括各种催化制剂和催化剂/衬底组合。氧化铝衬底上的钼催化剂(Pt/ Al2O3)HC-SCR催化剂在低温度(大约200°C)下工作且具有高的峰值转换，但具有非常窄的 操作温度范围，所以这种HC-SCR催化剂制剂本身不是非常有用。与Pt催化剂有关的另一 缺点是其SO2氧化活性，但当采用低硫燃料时，它们可被成功地应用；然而，Pt催化剂也很 容易由于硫污染而失活。其他HC-SCR催化剂16包括各种铜-沸石或银_沸石催化剂/衬 底组合。这些HC-SCR催化剂16往往在较高的温度下工作但不具有良好的低温性能。作为 另一个实例，当U-SCR在壁流过滤器上具有铜/铁沸石(SCR)涂层时，包括柴油颗粒过滤器 (DPF)和尿素选择催化剂还原(二元)催化剂(DPF+U-SCR)的二元催化剂能够完成NOx和 颗粒物质(PM)两者的减少。通过尿素喷射，二元催化剂能实现高的NOx还原，而且也可以 提供颗粒物质的减少。然而，如果排气中具有太多的烃(HC)，U-SCR涂层往往丧失效率。然 而，如果采用稀NOx催化剂16 (HC-SCR)和二元催化剂18的催化剂组合，NOx催化剂16位于 二元催化剂的上游，且用于二元催化剂18的尿素喷射器位于稀NOx催化剂16的下游，则上 面描述的许多缺点将被克服。例如，稀NOx催化剂16将有利地将NO氧化为NO2，这将有助于 采用二元催化剂18还原N0X。另外，某些提前燃烧过程将具有高的发动机排出HC水平。高 的HC水平可借助于HC-SCR16和二元催化剂18的该组合被有效地利用，从而在稀NOx催化 剂上还原N0X，同时氧化HC的其余部分以释放热量。采用这种系统的另一个优点在于可以 实现可调的NOx转换效率。如果在某些发动机操作工况下仅需要约20%到约50%的N0x还 原，或在也包括D0C20的配置中，需要约20%到约60%的NOx还原，HC-SCR催化剂16可在 不对二元催化剂18喷射尿素的情况下被使用，但是如果希望较高的效率，二元催化剂18可 通过启动尿素喷射来激活。采用这种方法能够减小尿素消耗且增大尿素再装填间隔。作为另一个优点，通过采用稀NOx催化剂作为NOx还原、NO氧化和HC减少的装置以及将二元催 化剂18用于PM和额外NOxW减少，就有可能减小在贵金属负载方面的排气系统成本和总的 封装空间。作为又一个优点，可基于NOx转换效率需求和发动机排出HC水平使用主动(使 用HC定量)和被动稀NOx处理方法。在正常操作期间，如果发动机排出HC高且NOx还原的 需求低，则不需要主动控制。这种系统将执行所需NOx还原。如果NOx的还原需求增加，可 以启动缸内HC喷射或通过独立定量装置喷射(诸如燃料喷射)以增加碳与NOx的(C/N)比 从而提高稀NOx还原效率。如果希望更进一步的NOx还原，可启动尿素喷射以在二元催化剂 18中将NOx转换为N2。采用这种方式，可实现宽范围的NOx转换效率，这是单独使用这些技 术中的任一个不可能的。而且，由于尿素喷射不是所有的时间都需要，尿素消耗就会减少。 作为另一个优点，在不需要HC喷射器或独立的柴油氧化催化剂(DOC)的实施例中就有潜力 减小排气处理系统的成本。 虽然参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解可以进行各 种改变且等价物可以替代其元件，而不脱离本发明的范围。另外，可以作出许多修改，以使 得具体情形或材料适合本发明的教导，而不脱离本发明的实质范围。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特定实施例，本发明将包括落在本申请范围内 的所有实施例。
1权利要求
一种用于柴油发动机的排气处理系统，包括烃选择性催化还原催化剂(HC SCR)，配置成与柴油发动机流体连通从而接收来自柴油发动机的排气流；以及与HC SCR流体连通的二元催化剂，从而接收来自HC SCR的排气流，二元催化剂包括尿素选择性催化还原(二元)催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。
2.根据权利要求1的排气处理系统，还包括设置在发动机和HC-SCR之间的柴油氧化催 化剂，从而接收来自发动机的排气流且将排气流传送给HC-SCR。
3.根据权利要求1的排气处理系统，还包括第一喷射装置，所述第一喷射装置配置成 向HC-SCR和发动机之间的排气流喷入烃、CO或H2物质、或其组合。
4.根据权利要求1的排气处理系统，还包括第二喷射装置，所述第二喷射装置配置成 向HC-SCR和二元催化剂之间的排气流喷入尿素或氨、或其组合。
5.根据权利要求1的排气处理系统，其中HC-SCR催化剂包括陶瓷流通式整料，二元催 化剂包括陶瓷壁流式整料。
6.根据权利要求5的排气处理系统，其中HC-SCR催化剂包括设置在陶瓷流通式整料上 的第一涂层，第一涂层包括设置在陶瓷基体上的的钼或设置在沸石基体上的Cu或Ag或其 组合，U-SCR催化剂包括设置在陶瓷壁流式整料上的第二涂层，第二涂层包括设置在沸石基 体上的铜或铁或其组合。
7.根据权利要求5的排气处理系统，其中，二元催化剂包括设置在陶瓷壁流式整料上 的涂层，所述涂层包括钒氧化物。
8.根据权利要求5的排气处理系统，还包括第二二元催化剂，该第二二元催化剂包括 设置在第二陶瓷或金属流通式整料上的涂层。
9.一种使用排气处理系统的方法，该排气处理系统包括烃选择性催化还原催化 剂(HC-SCR)，所述HC-SCR与柴油发动机流体连通从而接收来自柴油发动机的排气流；与 HC-SCR流体连通的二元催化剂，从而接收来自HC-SCR的排气流；第一喷射装置，所述第一 喷射装置配置成定期地和选择地向HC-SCR和发动机之间的排气流喷入烃、CO、H2物质、或 其组合；第二喷射装置，所述第二喷射装置配置成定期地和选择地向HC-SCR和二元催化剂 之间的排气流喷入尿素或氨、或其组合；以及控制器，所述控制器配置成控制发动机的操作 和控制烃、CO或H2物质、或其组合的定期和选择性喷射，以及控制尿素或氨、或其组合的定 期和选择性喷射，并确定排气流中N0X的量；该方法包括操作发动机以产生排气流，以及采用控制器定期地和选择性地将烃、0)或吐物质、或其组合，或尿素或氨或其组合中的 至少一种喷入排气流，其中来自发动机的排气流具有第一体积比例(N0X1)的N0X，流出二元 催化剂的排气流具有预定第二体积比例(N0X2)的N0x。
10.一种柴油发动机和排气处理系统，包括柴油发动机；烃选择性催化还原催化剂(HC-SCR)，所述HC-SCR与柴油发动机流体连通从而接收来 自柴油发动机的排气流；以及二元催化剂，所述二元催化剂与HC-SCR流体连通从而接收来自HC-SCR的排气流，二元 催化剂包括尿素选择性催化还原(二元)催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。
全文摘要
公开了一用于柴油发动机的排气处理系统。排气处理系统包括与柴油发动机流体连通的烃选择性催化还原催化剂(HC-SCR)以接收来自柴油发动机的排气流。该系统还包括与HC-SCR流体连通的二元催化剂从而接收来自HC-SCR的排气流，二元催化剂包括尿素选择性催化还原催化剂和柴油颗粒过滤器(DPF)。
文档编号B01D53/56GK101979847SQ201010249940
公开日2011年2月23日 申请日期2010年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者R·米塔尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司