Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов



Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
Система очистки выхлопных газов и способ для очистки потока выхлопных газов
B01D53/9477 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2682203:

СКАНИА СВ АБ (SE)

Предлагается система очистки выхлопных газов, предназначенная для очистки потока выхлопных газов. В соответствии с настоящим изобретением, система очистки выхлопных газов содержит: первое устройство каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает первого устройства каталитического восстановления; сажевый фильтр, который расположен ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления, чтобы улавливать и окислять сажевые частицы в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку от сажевого фильтра и выполненное с возможностью подачи добавки, которая содержит аммиак или вещество, из которого аммиак может извлекаться и/или выделяться в поток выхлопных газов; и второе устройство каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием упомянутой добавки. 3 н. и 45 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе очистки потока выхлопных газов по преамбуле пункта 1 формулы изобретения и к способу очистки потока выхлопных газов по преамбуле пункта 23 формулы изобретения.

Изобретение относится также к компьютерной программе и компьютерному программному продукту, которые исполняют способ по изобретению.

Уровень техники изобретения

Нижеследующее описание уровня техники изобретения составляет описание уровня техники настоящего изобретения и, следовательно, не обязательно должно представлять известный уровень техники.

В связи с повышенным интересом государственных органов к тому, что касается загрязнения и качества воздуха, в первую очередь, в городских зонах, во многих юрисдикциях были разработаны проекты стандартов и норм на выбросы из двигателей внутреннего сгорания.

Такие стандарты на выбросы часто состоят из требований, определяющих допустимые пределы выбросов отработавших газов из двигателей внутреннего сгорания в составе, например, автотранспортных средств. Например, уровни выбросов оксидов азота NOx, углеводородов CxHy, монооксида углерода CO и частиц PM (сажи) часто регулируются такими стандартами для большинства типов автотранспортных средств. Автотранспортные средства, оборудованные двигателями внутреннего сгорания, обычно, образуют упомянутые выбросы в различной степени. В настоящем документе изобретение будет описано, в основном, для применения в автотранспортных средствах. Однако, изобретение можно использовать, по существу, во всех областях применения, в которых служат двигатели внутреннего сгорания, например, на таких транспортных средствах, как суда или самолеты/вертолеты, где нормы и стандарты на такие применения ограничивают выбросы из двигателей внутреннего сгорания.

С целью соответствия стандартам на выбросы, выхлопные газы, возникающие в результате процесса сгорания в двигателе внутреннего сгорания, подвергают обработке (очищают).

Распространенный способ очистки выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания состоит из процесса, так называемой, каталитической очистки, и поэтому автотранспортные средства, оборудованные двигателем внутреннего сгорания, обычно содержат, по меньшей мере, один катализатор. Имеются катализаторы разных типов, при этом разные соответствующие типы могут быть подходящими в зависимости от, например, принципа сгорания, стратегий сгорания и/или типов топлива, которые используются в автотранспортных средствах, и/или типов соединений в потоке выхлопных газов, подлежащих очистке. Что касается, по меньшей мере, нитрозных газов (монооксида азота, диоксида азота), называемых ниже оксидами азота NOx, автотранспортные средства часто содержат катализатор, при этом в поток выхлопных газов, возникающий вследствие сгорания в двигателе внутреннего сгорания, подается добавка для восстановления оксидов азота NOx, главным образом, до газообразного азота и водяного пара. Данный процесс подробно описан ниже.

Катализаторы SCR (селективного каталитического восстановления) являются катализаторами общеупотребительного типа для восстановления типа, в основном, для грузовых автомобилей большой грузоподъемности. Катализаторы SCR обычно используют аммиак NH3 или композицию, из которой может образоваться/формироваться аммиак, в качестве добавки для снижения концентрации оксидов азота NOx в выхлопных газах. Добавку впрыскивают в поток выхлопных газов, происходящий из двигателя внутреннего сгорания, перед катализатором. Добавка, вводимая в катализатор, абсорбируется (накапливается) в катализаторе в форме аммиака NH3, так что между оксидами азота NOx в выхлопных газах и аммиаком NH3, присутствующим в добавке, может протекать окислительно-восстановительная реакция.

Современный двигатель внутреннего сгорания является системой, в которой имеет место взаимодействие и взаимное влияние между двигателем и очисткой выхлопных газов. В частности, существует корреляция между способностью системы очистки выхлопных газов восстанавливать оксиды азота NOx и эффективностью использования топлива двигателем внутреннего сгорания. Для двигателя внутреннего сгорания, между эффективностью использования топлива/общим кпд двигателя и оксидами азота NOx, образуемыми двигателем, существует корреляция. Упомянутая корреляция означает, что для данной системы, между образуемыми оксидами азота NOx и эффективностью использования топлива существует положительная корреляция, другими словами, от двигателя, которому разрешается выделять больше оксидов азота NOx, можно добиться меньшего расхода топлива посредством, например, более оптимального выбора установки момента впрыска, что может дать более высокую полноту сгорания. Аналогично, между массой производимых частиц PM и эффективностью использования топлива часто существует отрицательная корреляция, означающая, что увеличенный выброс массы частиц PM из двигателя связан с повышенным расходом топлива. Данная корреляция является предпосылкой широкого применения систем очистки выхлопных газов, содержащих катализатор SCR, целью которых является оптимизация двигателя в отношении расхода топлива и выброса частиц в направлении образования сравнительно большего количества оксидов азота NOx. В таком случае, восстановление оксидов азота NOx выполняется в системе очистки выхлопных газов, которая поэтому может содержать катализатор SCR. Благодаря интегрированному подходу при проектировании двигателя и системы очистки выхлопных газов, когда двигатель и очистка выхлопных газов дополняют друг друга, можно обеспечить высокую эффективность использования топлива совместно с пониженными выбросами как частиц PM, так и оксидов азота NOx.

Краткое описание изобретения

Рабочие характеристики системы очистки выхлопных газов можно до некоторой степени повысить увеличением объемов субстрата, содержащихся в системе очистки выхлопных газов, что, в частности, снижает потери, обусловленные неравномерным распределением течения выхлопных газов через субстрат. При этом, увеличенный объем субстрата обеспечивает повышение противодавления, что может препятствовать повышению топливной экономичности вследствие повышенной степени конверсии. Увеличение объемов субстрата приводит также к повышению стоимости. Поэтому важно иметь возможность оптимального применения системы очистки выхлопных газов, например, путем исключения завышения размеров и/или путем ограничения разброса систем очистки выхлопных газов по размеру и/или стоимости изготовления.

Действие и эффективность катализаторов, в общем, и катализаторов восстановления, в частности, сильно зависят от температуры по катализатору восстановления. Термин «температура по катализатору восстановления» в контексте настоящего описания означает температуру в/по/при потоке выхлопных газов через катализаторов восстановления. Субстрат будет принимать эту температуру вследствие его теплообменной способности. При низкой температуре по катализатору восстановления, восстановление оксидов азота NOx, обычно, происходит неэффективно. Фракция NO2/NOx в выхлопных газах обеспечивает некоторую возможность повышения каталитической активности также при сниженных температурах выхлопных газов. Однако, температура и фракцию NO2/NOx по катализатору восстановления, обычно, трудно контролировать, поскольку они в значительной степени зависят от многих факторов, например, от того, как водитель управляет автотранспортным средством. Например, температура по катализатору восстановления зависит от крутящего момента, затребованного водителем и/или системой автоматического поддержания скорости, от представления участка дороги, на котором находится автотранспортное средство, и/или стиля вождения водителя.

Системы очистки выхлопных газов известного уровня техники, например, система, подробно описанная ниже, которую многие производители применяли для соответствия требованиям стандарта Евро-VI на выбросы, (в дальнейшем называемой «системой Евро-VI»), содержащая катализатор окисления, сажевый фильтр дизельных выхлопов и катализатор восстановления, имеет проблемы, связанные с большой тепловой массой/инерцией катализаторов/фильтров и большой тепловой массой/инерцией остальной части системы очистки выхлопных газов, содержащей, например, выхлопные трубопроводы, глушители и различные соединения. Например, при холодных пусках, когда как двигатель, так и система очистки выхлопных газов являются холодными, и при повышенной снимаемой мощности с низких температур выхлопных газов, если востребован больший крутящий момент, чем прежде, например, когда спокойное вождение в городских условиях превращается в вождение на скоростной автомагистрали, или после холостого хода и отбора мощности, главным образом, именно большая тепловая масса/инерция сажевого фильтра дизельных выхлопов обуславливает очень медленное повышение температуры катализатора восстановления в таких системах очистки выхлопных газов известного уровня техники. Таким образом, при, например, холодных пусках и при эксплуатации автотранспортного средства с этапами неустановившихся температур и/или течений, действие катализатора восстановления ухудшается, и, соответственно, восстановление оксидов азота NOx также ухудшается. Такое ухудшение характеристик может приводить к неудовлетворительной очистке выхлопных газов, создающей риск загрязнения окружающей среды. Кроме того, вследствие ухудшения качества действия катализатора восстановления возрастает риск невыполнения законодательных требований, относящихся к очистке выхлопных газов. Расход топлива также может испытывать неблагоприятное влияние ухудшение качества действия, поскольку энергию топлива может потребоваться расходовать на повышение температуры и эффективности катализатора восстановления с использованием разных мер повышения температуры.

Одной целью настоящего изобретения является улучшение очистки выхлопных газов в системе очистки выхлопных газов, при одновременном совершенствовании режимов для получения более высокой эффективности использования топлива,

Приведенные цели достигаются с помощью вышеупомянутой системы очистки выхлопных газов в соответствии с отличительной частью пункта 1 формулы изобретения. Данная цель достигается также с помощью выше способа в соответствии с отличительной частью пункта 23 формулы изобретения. Цель также достигается с помощью выше компьютерной программы и компьютерного программного продукта.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система очистки выхлопных газов, предназначенная для очистки потока выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания. Система очистки выхлопных газов содержит первое устройство каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов путем использования соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает первого устройства каталитического восстановления. В настоящем документе термин углеводороды HC, обычно, применяется для углеводородных соединений CaHb, которые содержат соединения, содержащие углерод С и водород H в разных пропорциях. Таким образом, первое восстановление оксидов азота NOx в соответствии с настоящим изобретением выполняется на основе соединений, которые присутствуют естественным образом или образуются в потоке/вносятся в поток выхлопных газов из двигателя. Соответственно, необходимость подачи добавок, содержащих аммиак, перед первым устройством каталитического восстановления исключается в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Данную особенность можно также описать как возможность того, что первое восстановление оксидов азота NOx в первом устройстве каталитического восстановления может выполняться только на основе выхлопных газов, при этом оксиды азота NOx в выхлопных газах восстанавливаются с использованием соединений, присутствующих естественным образом или образующихся в выхлопных газах уже в двигателе внутреннего сгорания.

Система очистки выхлопных газов содержит также сажевый фильтр, который расположен ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления, для улавливания и окисления сажевых частиц в потоке выхлопных газов.

Система очистки выхлопных газов содержит второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку от сажевого фильтра, для подачи добавки, содержащей аммиак или вещество, из которого аммиак может извлекаться и/или выделяться в поток выхлопных газов.

Система очистки выхлопных газов содержит также второе устройство каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от второго дозирующего устройства, для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием добавки, подаваемой вторым дозирующим устройством.

При применении настоящего изобретения, соединения, естественным образом присутствующие или образующиеся в потоке/вносимые в поток выхлопных газов, могут, тем самым, использоваться при восстановлении оксидов азота NOx с использованием первого устройства каталитического восстановления. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, требование, касающееся первого дозирующего устройства для дозирования добавки, например, аммиака или материала AdBlue, устанавливаемого перед первым устройством каталитического восстановления, исключается, что снижает производственные затраты и расходы по обслуживанию автотранспортного средства. Кроме того, снижается техническая сложность системы очистки выхлопных газов, поскольку перед первым устройством каталитического восстановления не требуется испарения и/или смешения добавки. Другими словами, когда применяются некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, не требуется ни первого дозирующего устройства, ни каких-нибудь устройств, подающих добавку в первое дозирующее устройство. Система очистки выхлопных газов не нуждается в содержании первого испарительного устройства или первого смесителя перед первым устройством каталитического восстановления. Кроме того, стоимость эксплуатации автотранспортного средства снижается потому, что расход добавки, например, AdBlue или эквивалентного материала, снижается, так как первое восстановление выполняется первым катализатором восстановления с использованием соединений, присутствующих в потоке выхлопных газов, вместо использования добавок.

Более того, восстановление оксидов азота NOx в соответствии с настоящим изобретением может продолжаться, даже если добавка вырабатывается, поскольку восстановление может выполняться на основе соединений, присутствующих в потоке выхлопных газов из двигателя.

При применении настоящего изобретения достигается также более температурно-экономичная очистка выхлопных газов, поскольку первое устройство каталитического восстановления, установленное впереди по потоку в системе очистки выхлопных газов, в соответствии с настоящим изобретением может в некоторых режимах работы действовать при более благоприятных температурах, чем температуры второго устройства каталитического восстановления, установленного позади по потоку. Например, при холодных пусках и повышенной снимаемой мощности с низких температур, первое устройство каталитического восстановления скорее достигает рабочих температур, при которых получают эффективное восстановление оксидов азота NOx. Таким образом, в соответствии с изобретением, имеющаяся тепловая энергия используется более энергосберегающим образом, приводящим к своевременному и/или более эффективному восстановлению оксидов азота NOx, например, при холодных пусках и при повышении снимаемой мощности с низких температур выхлопных газов, чем было бы возможно с вышеописанными системами очистки выхлопных газов известного уровня техники.

В некоторых других режимах работы, аналогично, второе устройство каталитического восстановления, установленное позади по потоку, может действовать при более благоприятных температурах, чем температуры первого устройства каталитического восстановления, установленного впереди по потоку.

При применении изобретения получают разные тепловые инерции для первого и второго устройств каталитического восстановления, то есть, данные первое и второе устройства каталитического восстановления можно оптимизировать различным образом по активности и селективности. Таким образом, первое и второе устройства каталитического восстановления можно оптимизировать с системной точки зрения, то есть, с точки зрения действия системы очистки выхлопных газов в целом, и поэтому можно применять для обеспечения, в итоге, более эффективной очистки выхлопных газов, чем могли бы обеспечивать оптимизированные по-отдельности катализаторы. Такую оптимизацию первого и второго устройств каталитического восстановления в соответствии с изобретением можно применять для обеспечения упомянутой, в итоге более эффективной очистки при, например, холодном пуске, но также при, по существу, всей эксплуатации автотранспортного средства, поскольку этапы неустановившихся температур и/или течений часто встречаются также при нормальной эксплуатации автотранспортного средства. Как упоминалось выше, изобретение можно также применять для очистки выхлопных газов в других установках, кроме автотранспортных средств, например, в транспортных средствах других типов, в которых получают итоговую более эффективную очистку выхлопных газов из установки.

Настоящее изобретение использует тепловую инерцию/массу сажевого фильтра для получения функциональных преимуществ посредством оптимизации действия как первого, так и второго устройств каталитического восстановления, на основании упомянутой инерции. Соответственно, при применении настоящего изобретения получают взаимодействие/симбиоз между первым устройством каталитического восстановления, которое оптимизировано в отношении первой тепловой массы и первой температурной функции/температурного процесса, которые влияют на данное устройство, и вторым устройством каталитического восстановления, которое оптимизировано в отношении второй тепловой массы и второго температурного процесса, которые влияют на данное устройство.

Следовательно, первое устройство каталитического восстановления и/или второе устройство каталитического восстановления можно оптимизировать на основании характеристик, например, каталитических характеристик, второго устройства каталитического восстановления и/или первого устройства каталитического восстановления. Например, второе устройство каталитического восстановления можно рассматривать/выбирать так, чтобы его каталитические характеристики при низких температурах становились менее эффективными, что дает возможность оптимизации его каталитических характеристик при высоких температурах. Если принимаются во внимание упомянутые каталитические характеристики второго устройства каталитического восстановления, то тогда каталитические характеристики первого устройства каталитического восстановления можно оптимизировать таким образом, чтобы оно не обязательно было так же эффективным при высоких температурах.

Упомянутые возможности оптимизации первого устройства каталитического восстановления и/или второго устройства каталитического восстановления означают, что настоящее изобретение обеспечивает очистку выхлопных газов, которая является подходящей для выбросов, возникающих в режимах вождения, по существу, всех типов, в частности, при эксплуатации в режимах со значительными переходами, что приводит к изменчивому профилю температур и/или течения. Эксплуатация в переходных режимах может содержать, например, относительно много троганий с места и торможений автотранспортного средства или относительно много восходящих и нисходящих уклонов. Поскольку относительно большое число автотранспортных средств, например, автобусы, которые часто останавливаются на автобусных остановках, и/или автотранспортные средства, работающие в условиях городского движения или гористого рельефа, эксплуатируются в таких переходных режимах, то настоящее изобретение обеспечивает важную и очень полезную очистку выхлопных газов, что, в общем, снижает выбросы из автотранспортных средств, в которых оно реализовано.

Таким образом, настоящее изобретение использует тепловую массу, ранее составлявшую проблему, и теплообмен, главным образом, в сажевом фильтре в систем Евро-VI в качестве положительной характеристики. Система очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может, аналогично системе Евро-VI, выделять тепловую энергию в поток выхлопных газов и устройство каталитического восстановления, установленное позади по потоку, в течение коротких периодов неполного выключения тормозов или другого режима низкотемпературной эксплуатации, если такой низкотемпературной эксплуатации предшествовала работа с повышенными рабочими температурами. Из-за тепловой инерции, сажевый фильтр на данной стадии нагрет сильнее, чем поток выхлопных газов, и, соответственно, поток выхлопных газов может нагреваться сажевым фильтром.

Кроме того, приведенная высокая характеристика дополняется тем, что устройство каталитического восстановления, размещенное впереди по потоку, может использовать, в частности, при эксплуатации в переходных режимах, высокую температуру, возникающую в связи с повышенной снимаемой мощностью. Таким образом, после съема повышенной мощности первое устройство каталитического восстановления испытывает воздействие более высокой температуры, чем второе устройство каталитического восстановления. Такая более высокая температура в первом устройстве каталитического восстановления используется по настоящему изобретению, чтобы интенсифицировать восстановление NOx в первом устройстве каталитического восстановления. Настоящее изобретение, в котором применены два устройств каталитического восстановленияа, может использовать обе упомянутые положительные характеристики путем добавления возможности восстановления NOx, при небольшой тепловой инерции, то есть, система очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением содержит как конверсию NOx в потоке до большой тепловой инерции, так и конверсию NOx в потоке после большой тепловой инерции. В таком случае, система очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением может энергосберегающим образом максимально использовать имеющуюся тепловую энергию, то есть, быстро нарастающая и «нефильтрованная» тепловая энергия, воздействующая на устройство каталитического восстановления, размещенное впереди по потоку, также можно использовать для того, чтобы сделать эффективной систему очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением.

Система очистки выхлопных газов, в соответствии с настоящим изобретением располагает потенциалом для выполнения требований по выбросам стандарта Евро-VI на выбросы. Система очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением дополнительно располагает потенциалом для выполнения требований по выбросам ряда других существующих и/или перспективных стандартов на выбросы.

Систему очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением можно сделать компактной, поскольку, по отношению к рабочим характеристикам/степени очистки, которую она может обеспечивать, в данной системе очистки выхлопных газов содержится немного секций. Упомянутые относительно немногочисленные секции не обязательно должны иметь большой объем для получения сбалансированной системы очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку число секций и размеры данных секций минимизируются благодаря настоящему изобретению, то противодавление выхлопных газов также может быть ограниченным, что влечет за собой снижение расхода топлива автотранспортным средством. Для получения определенной каталитической очистки, каталитическую эффективность на единицу объема субстрата можно обменивать на меньший объем субстрата. Для устройства очистки выхлопных газов с предварительно заданным размером и/или предварительно заданной внешней геометрией, что часто имеет место в автотранспортных средствах с ограниченным пространством, доступным для системы очистки выхлопных газов, уменьшение объема субстрата означает, что в пределах предварительно заданного размера очистки выхлопных газов можно использовать больший объем для распределения, смешивания и циркуляции потока выхлопных газов внутри устройства очистки выхлопных газов. Это означает, что, для устройства очистки выхлопных газов с предварительно заданными размерами и/или предварительно заданной внешней геометрией, противодавление выхлопных газов можно снизить, если повышаются рабочие характеристики на единицу объема субстрата. Таким образом, общий объем системы очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением можно снизить по сравнению с, по меньшей мере, некоторыми системами известного уровня техники. В качестве альтернативы, при применении настоящего изобретения можно снижать противодавление выхлопных газов.

При применении настоящего изобретения можно также сокращать или исключить потребность в системе рециркуляции выхлопных газов (рециркуляция выхлопных газов; EGR). Сокращение потребности в применении системы рециркуляции выхлопных газов дает преимущества, в том числе, связанные с эксплуатационной надежностью, сложностью газового обмена и мощностью, снимаемой с двигателя.

При новых методах производства автотранспортных средств, систему в соответствии с настоящим изобретением можно легко устанавливать при ограниченных затратах, поскольку вместо отдельного катализатора окисления DOC (дизельных выхлопов), то есть, отдельного субстрата для катализатора окисления DOC, и установки такого субстрата, который существует в системах известного уровня техники, на предприятии-изготовителе устанавливают первое устройство каталитического восстановления в соответствии с настоящим изобретением. Дооборудование системой очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением также можно легко выполнить, поскольку в уже изготовленных автотранспортных средствах катализатор окисления DOC, который присутствовал в системах известного уровня, также можно заменить первым устройством каталитического восстановления в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку соединения, содержащие монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, присутствуют естественным образом или образуются в потоке/вносятся в поток выхлопных газов, используются в процессе восстановления оксидов азота NOx в соответствии с настоящим изобретением, то дополнительного дозирующего устройства не потребуется. Чтобы обеспечить достаточное окисление сажи на основе оксидов азота (на основе NO2), от соотношения между оксидами азота и сажи (соотношение NOx/сажа) от двигателя может, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, потребоваться соответствие некоторым критериям.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр состоит из традиционного сажевого фильтра без покрытия.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, окислительное покрытие, например, содержащее благородный металл, который в системах Евро-VI находится в катализаторе окисления DOC, может быть, вместо этого, по меньшей мере, частично реализовано в дизельном сажевом фильтре cDPF, в котором могут быть получены условия для достаточного окисления сажи на основе NO2. Таким образом получают компактную конструкцию системы очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением. Посредством применения дизельного сажевого фильтра cDPF с характеристиками катализатора окисления можно также обеспечить более прогнозируемое формирование оксидов азота NOx. Это обусловлено тем, что дезактивация каталитически активных центров, например, дезактивация фосфором, часто имеет аксиальный градиент концентраций. Это означает, что катализаторы с относительно короткой физической длиной могут быть более чувствительными данным интоксикациям, чем катализаторы с большей физической длиной. Когда, например, такой благородный металл, как платина, помещают на физически длинном дизельном сажевом фильтре cDPF, вместо физически укороченного катализатора окисления DOC, возможно получение более стабильных уровней диоксида азота NO2 в течение длительного времени.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр содержит, по меньшей мере, частично, покрытие каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления составляет, по меньшей мере, частично защитный субстрат перед окислительным покрытием, при этом окислительное покрытие может содержаться в катализаторе окисления или в сажевом фильтре с покрытием из, например, благородного металла. Каталитическое покрытие для первого устройства каталитического восстановления можно выбирать, в соответствии с одним вариантом осуществления, надежным в эксплуатации в смысле стойкости к химическому отравлению, которое может в течение длительного времени обеспечивать более стабильный уровень соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO2/NOx, достигающими второго устройства каталитического восстановления.

Кроме того, в системе в соответствии с настоящим изобретением можно легко выполнять адаптацию/калибровку нескольких датчиков NOx системы очистки выхлопных газов, поскольку на датчики может воздействовать одинаковая концентрация NOx, и наряду с этим, во время адаптации/калибровки можно сохранять нормальные уровни выбросов. Для системы Евро-VI, например, адаптация/калибровка часто делает необходимым, чтобы выбросы становились слишком высокими в течение, а также, частично, после самой адаптации/калибровки.

Как упоминалось выше, первое и второе устройства каталитического восстановления можно оптимизировать по-отдельности и с учетом действия системы очистки выхлопных газов в целом, что может иметь следствием общую высокоэффективную очистку выхлопных газов. Упомянутую раздельную оптимизацию можно также использовать для уменьшения одного или нескольких из объемов, занимаемых первым и вторым устройствами каталитического восстановления, чтобы получить компактную систему очистки выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления, настоящее изобретение также облегчает управление соотношением NO2_2/NOx_2 между количеством диоксида азота NO2_2 и количеством оксидов азота NOx_2 для второго этапа восстановления, а это означает, что система может исключать слишком высокие значения данного соотношения, например, исключать NO2_2/NOx_2>50%, и что система, посредством увеличения дозировки, может повысить значение для соотношения NO2_2/NOx_2, когда значение является слишком низким, например, если NO2_2/NOx_2<50%. В этом случае, например, при применении варианта осуществления настоящего изобретения, значение для соотношения NO2_2/NOx_2 можно повысить снижением уровня оксидов азота NOx_2. Соотношение NO2_2/NOx_2 может принимать низкие значения, например, после того, как система отработала некоторое время. Таким образом, настоящее изобретение предлагает возможность нейтрализовать данную характеристику, которая ухудшается с течением времени, неблагоприятна для системы и приводит к значениям, которые являются слишком низкими для соотношения NO2_2/NOx_2. Таким образом, при применении настоящего изобретения можно активно управлять уровнем диоксида азота NO2_2, что делается возможным благодаря тому, что уровень NOx_2 можно регулировать перед покрытием каталитического окисления, например, содержащим благородный металл, в катализаторе окисления или в сажевом фильтре. управление соотношением NO2_2/NOx_2, кроме преимуществ для каталитической эффективности, например, повышения конверсии NOx, может также давать, в результате, возможность конкретного снижения выбросов диоксида азота NO2, который приводит к очень ядовитым и остро пахнущим выбросам. Это может дать, в результате, преимущества, при потенциальном введении в будущем отдельного законодательного требования, касающегося диоксида азота NO2, и способствовать уменьшению вредных выбросов диоксида азота NO2. Данную возможность можно сравнить, например, с системой по стандарту Евро-VI, в которой на фракцию диоксида азота NO2, обеспечиваемую при очистке выхлопных газов, нельзя воздействовать в самой системе очистки выхлопных газов.

Другими словами, при применении настоящего изобретения облегчается активное управление уровнем диоксида азота NO2, при этом активное управление можно использовать для повышения или снижения уровня диоксида азота NO2 в режимах вождения, для которых это необходимо. Соответственно, можно создать/устанавливать систему очистки выхлопных газов, которая требует меньше благородного металла и, следовательно, также дешевле при изготовлении.

Если посредством активного управления уровнем диоксида азота NO2 можно повысить фракцию суммарной конверсии оксидов NOx, приходящуюся на путь быстрой реакции, то есть на быстрое SCR, при котором восстановление происходит по путям реакций как через NO, так и через диоксид азота NO2, то можно также снизить вышеописанное требование к объему катализатора.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления в системе очистки выхлопных газов активно в интервале температур Tred восстановления ниже интервала температур Tox окисления, который требуется для окисления сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF. Например, окисление сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF может происходить при температурах, превышающих 275°C. Таким образом, восстановление оксидов азота NOx в первом устройстве каталитического восстановления не конкурирует решающим образом с окислением сажи в сажевом фильтре DPF, поскольку они активны в пределах, по меньшей мере, частично различающихся интервалов температур Tred≠Тох. Например, правильно выбранное и оптимизированное первое устройство каталитического восстановления может приводить к значительной конверсии оксидов азота NOx также при приблизительно 200°C, а это означает, что данному первому устройству каталитиечского восстановления не нужно конкурировать с показателями окисления сажи сажевого фильтра, так что достигается эффективное окисление сажи.

Кроме того, при применении настоящего изобретения, вторичные выбросы, например, выбросы аммиака NH3 и/или закиси азота (веселящего газа) N2O можно снизить по отношению к данной степени конверсии и/или данному уровню NOx. Катализатор, например, SC (катализатор предотвращения проскока), который может содержаться на втором восстановительном этапе, если выбросы по некоторым юрисдикциям следует снижать до очень низких уровней, может иметь некоторую селективность по, например, закиси азота N2O, и это означает, что восстановление NOx до нужного уровня с использованием дополнительного восстановительного этапа в соответствии с настоящим изобретением сдвигает также вниз результирующие уровни закиси азота N2O. Результирующие уровни аммиака NH3 можно сдвигать вниз аналогичным образом, когда применяют настоящее изобретение.

При применении настоящего изобретения можно дополнительно усовершенствовать оптимизацию расхода топлива автотранспортным средством, поскольку в данном случае существует возможность управления двигателем более топливосберегающим образом, так что получают повышенную эффективность двигателя. Таким образом, когда применяют настоящее изобретение, можно добиться повышения рабочих характеристик и/или снижения выбросов диоксида углерода CO2.

Краткое описание фигур

Изобретение подробно поясняется ниже, вместе с прилагаемыми чертежами, на которых сходные позиции применяются для сходных частей, и где:

Фигура 1 - изображение примерного автотранспортного средства, которое может содержать настоящее изобретение,

Фигура 2 - традиционная система очистки выхлопных газов,

Фигуры 3а-b - система очистки выхлопных газов в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения,

Фигура 4 - блок-схема последовательности операций способа очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением,

Фигура 5 - устройство управления соответствии с настоящим изобретением,

Фигура 6 - схематичное изображение многофункционального катализатора предотвращения проскока.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Фигура 1 схематически изображает примерное автотранспортное средство 100, содержащее систему 150 очистки выхлопных газов, которая может быть системой 150 очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Силовой агрегат содержит двигатель 101 внутреннего сгорания, который обычным образом, посредством выходного вала 102 двигателя 101 внутреннего сгорания, обычно, через маховик, соединен с коробкой 103 передач через сцепление 106.

Двигателем 101 внутреннего сгорания управляют посредством системы управления двигателем через устройство 115 управления. Аналогично, сцеплением 106 и коробкой 103 передач можно управлять посредством системы управления автотранспортным средством, с помощью одного или более применимых устройств управления (не показанных). Силовой агрегат автотранспортного средства может быть также другого типа, например, с обычной автоматической коробкой передач или с гибридным силовым агрегатом и т.п.

Выходной вал 107 коробки 103 передач приводит колеса 113, 114 через главную передачу 108, например, обычный дифференциал и валы 104, 105 привода колес, соединенные с упомянутой главной передачей 108.

Автотранспортное средство 100 содержит также систему 150 обработки выхлопных газов/очистки выхлопных газов для обработки/очистки выбросов отработавших газов, образующихся в результате сгорания в камерах сгорания, которые могут состоять из цилиндров двигателя 101 внутреннего сгорания.

Фигура 2 представляет систему 250 очистки выхлопных газов известного уровня техники, которая может иллюстрировать вышеупомянутую систему Евро-VI, которая соединена с двигателем 201 внутреннего сгорания посредством выхлопного трубопровода 202, при этом выхлопные газы, образующиеся при сгорании, то есть поток 203 выхлопных газов, обозначены стрелками. Поток 203 выхлопных газов направляется в дизельный сажевый фильтр (DPF) 220 через дизельный катализатор окисления (DOC) 210. Во время сгорания в двигателе внутреннего сгорания образуются сажевые частицы, и сажевый фильтр DPF 220 применяется для улавливания данных сажевых частиц. Поток 203 выхлопных газов в данном случае пропускается через фильтрующую конструкцию, при этом сажевые частицы из потока 203 выхлопных газов улавливаются при проходе и накапливаются в сажевом фильтре 220.

Катализатор окисления DOC 210 выполняет несколько функций и обычно используется, в основном, при очистке выхлопных газов, чтобы окислять остаточные углеводороды СаНь (обозначаемые также HC) и монооксид углерода CO в потоке 203 выхлопных газов до диоксида углерода CO2 и воды H2O. Катализатор окисления DOC 210 может также окислять значительную фракцию монооксида азота NO, содержащегося в потоке выхлопных газов, до диоксида азота NO2. Окисление монооксида азота NO до диоксида азота NO2 имеет большое значение для окисления сажи на основе диоксида азота в фильтре и полезно также при возможном последующем восстановлении оксидов азота NOx. В этом отношении, система 250 очистки выхлопных газов дополнительно содержит катализатор SCR (селективного каталитического восстановления) 230 после сажевого фильтра DPF 220. Катализаторы SCR используют аммиак NH3 или композицию, из которой может образоваться/формироваться аммиак, например, мочевину, в качестве добавки для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов. Однако, скорость реакции такого восстановления испытывает влияние соотношения между монооксидом азота NO и диоксидом азота NO2 в потоке выхлопных газов таким образом, что на реакцию восстановления влияет в положительном направлении предшествующее окисление NO до NO2 в катализаторе окисления DOC. Это применяется вплоть до значения, представляющего приблизительно 50% молярного соотношения NO2/NOx. При более высоких фракциях молярного соотношения NO2/NOX, то есть, для значений, превышающих 50%, скорость реакции испытывает сильное негативное влияние.

Как упоминалось выше, катализатор SCR 230 нуждается в добавках для снижения концентрации таких соединений, как, например, оксиды азота NOx, в потоке 203 выхлопных газов. Упомянутая добавка впрыскивается в поток выхлопных газов перед катализатором SCR 230 (не показано на фигуре 2). Упомянутая добавка обычно содержит в основе аммиак и/или мочевину или состоит из вещества, из которого может извлекаться или выделяться аммиак, и может состоять, например, из материала AdBlue, которое состоит, в основном, из мочевины, смешанной с водой. Мочевина формирует аммиак при нагревании (термолизе) и при гетерогенном катализе на окислительной поверхности (гидролизе), при этом данная поверхность может состоять, например, из диоксида титана TiO2 внутри катализатора SCR. Система очистки выхлопных газов может также содержать отдельный гидролизный катализатор.

Система 250 очистки выхлопных газов оборудована также аммиачным катализатором (ASC) 240, который предназначен для избыточного аммиака, который может оставаться после катализатора SCR 230.

Система 250 очистки выхлопных газов оборудована также одним или несколькими датчиками, например, одним или несколькими датчиками NOx и/или температурными датчиками 261, 262, 263, 264 для определения диоксидов азота и/или температур в системе очистки выхлопных газов.

Система очистки выхлопных газов, показанная на фигуре 2, то есть, система Евро-Vl, имеет проблемой в том, что катализаторы являются эффективными теплообменниками, которые совместно с остальной системой очистки выхлопных газов, содержащей, например, выхлопной трубопровод 202, а также материал и пространство для глушения шума и различные соединения, обладает значительной тепловой массой/инерцией. При пусках, когда температура катализатора ниже его оптимальной рабочей температуры, которая может быть, например, приблизительно 300°C, и при повышенной снимаемой мощности с низких температур выхлопных газов, что может происходить, например, когда спокойное вождение в городских условиях переходит в вождение на скоростной автомагистрали, или после холостого хода и отбора мощности, температура выхлопных газов фильтруется данной большой тепловой массой. Соответственно, на восстановительное действие и его эффективность влияют, например, оксиды азота NOx в катализаторе SCR 230, что может приводить к неудовлетворительной очистке выхлопных газов системой, изображенной на фигуре 2. Это означает, что может допускаться выброс меньшего количества оксидов азота NOx из двигателя 101, по сравнению с тем, если бы очистка выхлопных газов была более эффективной, что может приводить к потребности усложнения двигателя и/или снижения эффективности расхода топлива.

В системе очистки выхлопных газов известного уровня техники существует также риск, что относительно холодный восстановитель локально охлаждает части выхлопных трубопроводов и поэтому может приводить к отложениям. риск образования отложений после впрыска по потоку повышается, если впрыскиваемое количество восстановителя должно быть большим.

Помимо прочего, чтобы компенсировать ограничения по тепловой энергии/температуре при, например, холодных пусках и эксплуатации с низкой нагрузкой, можно использовать, так называемое, быстрое SCR для управления восстановлением, чтобы оно происходило в максимально возможной степени по путям реакций как через монооксид азота NO, так и через диоксид азота NO2. При использовании быстрого SCR, реакция использует равные части монооксида азота NO и диоксида азота NO2, а это означает, что оптимальное значение молярного соотношения NO2/NOx составляет около 50%.

В некоторых режимах, касающихся температуры катализатора и течения через него, т.е. при некотором времени пребывания в катализаторе («объемной скорости»), существует риск получения неблагоприятной фракции диоксидов азота NO2. В частности, существует риск, что соотношение NO2/NOx превышает 50%, что может составлять реальную проблему при очистке выхлопных газов. Поэтому, оптимизация соотношения NO2/NOx для выше критических низкотемпературных режимов работы создает риск образования слишком высокой фракции диоксида азота NO2 в других режимах работы при, например, более высоких температурах. Данная повышенная фракция диоксида азота NO2 приводит к повышенному требованию к объему катализатора SCR и/или к ограничению количества оксидов азота, выделяемых из двигателя, и, соответственно, к сниженной эффективности расхода топлива автотранспортным средством. Кроме того, существует риск, что повышенная фракция диоксида азота NO2 приводит также к выбросам закиси азота N2O. Упомянутые риски возникновения неблагоприятной фракции монооксида азота NO существуют также вследствие старения системы. Например, соотношение NO2/NOx может принимать сниженные значения, когда система отработала длительное время, вследствие чего для компенсации старения может потребоваться использование катализатора с техническими характеристиками, которые дают, в результате, слишком высокие фракции NO2/NOx в состоянии до старения.

Неудовлетворительная устойчивость управления к ошибкам дозирования количества восстановителя и/или неудовлетворительная устойчивость управления к ошибке датчика также может составлять проблему для системы очистки выхлопных газов при высоких степенях конверсии NOx.

Фигура 3a схематически изображает систему 350 очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом данная система соединена с двигателем 301 внутреннего сгорания посредством выхлопного трубопровода 302. Выхлопные газы, образуемые при сгорании в двигателе 301, направляются в потоке 303 выхлопных газов (обозначенном стрелками) в первое устройство каталитического восстановления 331. Первое устройство каталитического восстановления 331 выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, при этом данные соединения содержатся в потоке 303 выхлопных газов, когда он достигает первого устройства каталитического восстановления 331. Конкретнее, первое устройство каталитического восстановления 331 использует одно или несколько соединений, которые присутствуют естественным образом или образуются в выхлопных газах из двигателя 301 внутреннего сгорания, при восстановлении оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, следующие упрощенные реакции могут, например, выполняться первым устройством каталитического восстановления 331:

HC+NOx → N2+CO2+H2O, (уравнение 1)

и

CO+NOx → N2+CO2. (уравнение 2)

В приведенных формулах упрощенных реакции, HC представляет одно или несколько углеводородных соединений СаНb. Как уравнение 1, так и уравнение 2 обеспечивают восстановление оксидов азота NOx, при этом, при восстановлении используются, соответственно, HC и CO.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, двигателем 301 внутреннего сгорания можно управлять в одной или нескольких выбранных рабочих зонах, чтобы сжигать топливо, впрыскиваемое в двигатель таким образом, что в потоке 303 выхлопных газов возникают повышенные уровни соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, при этом данные повышенные уровни соединений могут использоваться при первом восстановлении.

Система 350 очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением содержит сажевый фильтр 320 ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления 331, при этом данный фильтр выполнен с возможностью улавливания и окисления сажевых частиц. Поток 303 выхлопных газов пропускается через фильтрующую конструкцию сажевого фильтра, при этом сажевые частицы улавливаются в фильтрующей конструкции из потока 303 выхлопных газов, протекающего через нее, и накапливаются и окисляются в сажевом фильтре.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор 311 окисления, расположенный перед первым катализатором 331 восстановления. В данном случае, первый катализатор 311 окисления выполнен с возможностью выполнения первого окисления и/или разложения соединений, содержащих одно или несколько из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов, и/или для проведения экзотермической реакции.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, сажевый фильтр 320 расположен так, что сажевый фильтр 320 является первым компонентом системы очистки выхлопных газов, которого достигает поток 303 выхлопных газов после того, как он миновал первое устройство каталитического восстановления 331. Другими словами, сажевый фильтр 320 в соответствии с вариантом осуществления подсоединен ниже по потоку от устройства каталитического восстановления 331, без каких-либо промежуточных компонентов системы очистки выхлопных газов, за исключением возможных трубопроводных соединений между устройством каталитического восстановления 331 и сажевым фильтром 320.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит второй катализатор 312 окисления, расположенный ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления 331 и перед сажевым фильтром 320, чтобы выполнять второе окисление и/или разложение соединений, содержащих одно или несколько из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов и/или для проведения экзотермической реакции.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит третий катализатор 313 окисления, расположенный ниже по потоку от сажевого фильтра 320 и перед вторым устройством каталитического восстановления 332, чтобы выполнять третье окисление и/или разложение соединений, содержащих одно или несколько из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов и/или для проведения экзотермической реакции.

Как подробно описано ниже, в соответствии с одним вариантом осуществления, первое устройство каталитического восстановления 331 может содержать первый катализатор CR1 каталитического восстановления, первый катализатор CR1 каталитического восстановления с последующим по потоку первым катализатором SC1 предотвращения проскока, первый катализатор SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку первым катализатором CR1 каталитического восстановления, или только первый катализатор SC1 предотвращения проскока.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр DPF 320 является традиционным сажевым фильтром без покрытия, то есть, сажевым фильтром DPF без какого-либо покрытия каталитического окисления.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, на сажевый фильтр 320, по меньшей мере, частично нанесено покрытие каталитического окисления, при этом окислительное покрытие может содержать, по меньшей мере, один благородный металл. То есть, сажевый фильтр 320 может быть, по меньшей мере, частично покрыт одним или несколькими благородными металлами, например, платиной. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, покрытие фильтра расположено в первой части фильтра, то есть, в связи с впуском. Данное покрытие можно также определить как покрытие, например, содержащее один или несколько благородных металлов, размещенное на том конце фильтра, где поток выхлопных газов втекает в фильтр. Сажевый фильтр cDPF 320, содержащий окислительное покрытие, имеет несколько преимуществ по сравнению с классическим сажевым фильтром DPF без окислительного покрытия. Сажевый фильтр сDPF 320, содержащий окислительное покрытие, способствует улучшенной регенерации фильтра с использованием NO2, то есть, улучшенному окислению сажи с использованием NO2, которая может также называться пассивной регенерацией фильтра. Сажевый фильтр cDPF 320, который содержит окислительное покрытие, приводит также к более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332. Кроме того, использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, означает, что значением соотношения NO2/NOx, то есть, уровнем NO2, можно управлять

Сажевый фильтр 320, который, по меньшей мере, частично содержит покрытие каталитического окисления, может также эффективнее окислять сажевые частицы и одно или несколько неполностью окисленных соединений азота и/или углерода, благодаря окислительному покрытию.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, на сажевый фильтр 320, по меньшей мере, частично нанесено каталитически восстанавливающее покрытие, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx.

Система в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения относится к очистке фильтра от сажи посредством пассивной регенерации с использованием NO2. Однако, настоящее изобретение можно также успешно применить в связи с активной регенерацией фильтра, то есть, когда регенерация инициируется впрыском топлива перед фильтром, например, посредством использования инжектора. При активной регенерации, система очистки выхлопных газов в соответствии с изобретением имеет одно преимущество в том, что первое устройство каталитического восстановления само может справляться с некоторой конверсией NOx в течение того времени, когда, по причине регенерации, второе устройство каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от фильтра, испытывает воздействие такой высокой температуры, что ему затруднительно обеспечить высокую степень конверсии.

При применении системы впрыска двигателя при регенерации сажевого фильтра DPF/cDPF, первое устройство каталитического восстановления будет, по меньшей мере, частично поддерживать сажевый фильтр DPF/cDPF посредством, по меньшей мере, частичного окисления топлива до, в основном, монооксида углерода CO. Тем самым, регенерация сажевого фильтра DPF/cDPF упрощается по сравнению с системой очистки выхлопных газов, которая не имеет первого устройства каталитического восстановления в соответствии с настоящим изобретением.

Ниже по потоку от сажевого фильтра 320, система 350 очистки выхлопных газов оборудована вторым дозирующим устройством 372, которое выполнено с возможностью подачи добавки в поток 303 выхлопных газов, при этом упомянутая добавка содержит аммиак NH3 или вещество, например, материал AdBlue, из которого аммиак может извлекаться/формироваться/выделяться, как описано выше. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, в связи с вторым дозирующим устройством 372 могут также располагаться гидролизный катализатор и/или смеситель. Гидролизный катализатор может состоять, по существу, из любого подходящего гидролизного покрытия. Смеситель может располагаться в связи со вторым дозирующим устройством 372. Гидролизный катализатор и/или смеситель используются для повышения скорости разложения мочевины в аммиак и/или для смешения добавки с выбросами и/или для испарения добавки.

Система 350 очистки выхлопных газов содержит также второе устройство каталитического восстановления 332, которое расположено ниже по потоку от второго дозирующего устройства 372. Второе устройство каталитического восстановления 332 выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием добавки.

Система 350 очистки выхлопных газов может быть также оборудована одним или несколькими датчиками, например, одним или несколькими датчиками NOx и/или температурными датчиками 361, 363, 364, которые предназначены для определения концентраций NOx и температур в системе 350 очистки выхлопных газов, соответственно. Температурные датчики 361, 362, 363, 364 могут, как показано на фигурах 3a-b, располагаться перед и/или после компонентов 331, 320, 332 в системе 350 очистки выхлопных газов. Температурные датчики можно также располагать в/около/на одном или нескольких из компонентов 331, 320, 332 в системе 350 очистки выхлопных газов.

Представления одной или нескольких температур для устройства каталитического восстановления могут быть основаны, например, на температурах в системе очистки выхлопных газов, измеренных, моделируемых и/или прогнозируемых, например, с использованием одного или нескольких температурных датчиков, описанных в настоящей заявке, которые могут располагаться внутри/около/на, впереди и/или после соответствующего устройства каталитического восстановления.

Размещение датчика NOx 363 между двумя дозирующими устройствами 371, 372 и, предпочтительно, между сажевым фильтром DPF/cDPF 320 и вторым дозирующим устройством 372 также создает возможность корректировать количество добавки, впрыскиваемой вторым дозирующим устройством 372 для оксидов азота NOx, которые могут образовываться за сажевым фильтром DPF/cDPF 320.

Датчик NOx 364 ниже по потоку от второго устройства каталитического восстановления 332 можно использовать при обратной связи по дозированию добавки.

Один или несколько датчиков 361, 362, 363, 364 могут быть соединены с устройством 360 управления, которое выполнено с возможностью подачи одного или нескольких управляющих сигналов, которые можно использовать при управлении двигателем 301 внутреннего сгорания, чтобы в потоке 303 выхлопных газов, исходящем из двигателя 301 внутреннего сгорания, присутствовало требуемое количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC. Данным требуемым количеством соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC можно, тем самым, управлять так, чтобы соединения можно было использовать первым устройством каталитического восстановления 331 при первом восстановлении оксидов азота NOx.

В соответствии с рядом вариантов осуществления настоящего изобретения, активное управление двигателем 301 внутреннего сгорания содержит выбор, по меньшей мере, одной стратегии впрыска для двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, установкой моментов впрыска топлива в соответствующий цилиндр в двигателе внутреннего сгорания можно управлять так, чтобы в потоке 303 выхлопных газов, исходящем из двигателя 301 внутреннего сгорания, присутствовало требуемое количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, давлением впрыска для впрысков топлива в соответствующий цилиндр в двигателе внутреннего сгорания можно управлять так, чтобы в потоке 303 выхлопных газов, исходящем из двигателя 301 внутреннего сгорания, присутствовало требуемое количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, фазировкой впрыска для впрысков топлива в соответствующий цилиндр можно управлять так, чтобы в потоке 303 выхлопных газов, исходящем из двигателя 301 внутреннего сгорания, присутствовало требуемое количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC. Фазировка впрыска в контексте настоящей заявки означает, как образом изменяется впрыск с течение времени, например, каким образом изменяется давление впрыска с течение времени. Представлением (мерой) фазировки впрыска может быть, например, производная давления в цилиндре по времени.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, активное управление двигателем 301 внутреннего сгорания содержит управление устройством для рециркуляции выхлопных газов (EGR). В двигатели внутреннего сгорания подается воздух на всасывающем коллекторе, чтобы получать газообразную смесь, которая пригодна для сгорания, вместе с топливом, которое также подается в двигатель. Сгорание происходит в цилиндрах двигателя, где сжигается газообразная смесь. Сгорание производит выхлопные газы, которые вытекают из двигателя на выпускном коллекторе. Трубопровод системы рециркуляции выхлопных газов расположен от выпускного коллектора двигателя до его всасывающего коллектора и отводит обратно часть выхлопных газов от выпускного коллектора во всасывающий коллектор. Тем самым можно уменьшать потери при всасывании на впуске воздуха и можно регулировать количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC из двигателя.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, система 350 очистки выхлопных газов содержит систему 370 для подачи добавки, которая содержит, по меньшей мере, один насос 373, выполненный с возможностью подачи добавки, то есть, например, аммиака или мочевины во второе дозирующее устройство 372.

Система 370 подает, в соответствии с одним вариантом осуществления, добавку в жидкой форме во второе дозирующее устройство 372. Добавку в жидкой форме можно заливать на многих топливозаправочных станциях, где заправляются топливом, что обеспечивает возможность восполнения добавки и, соответственно, обеспечивает оптимальное применение системы очистки выхлопных газов. В настоящее время, уже существуют сети для дистрибуции жидких добавок, что гарантирует наличие добавки там, где водят автотранспортное средство.

Добавку в жидкой форме можно заливать на многих топливозаправочных станциях, где заправляются топливом, что обеспечивает возможность восполнения добавки и, соответственно, обеспечивает оптимальное применение системы очистки выхлопных газов.

В соответствии с другим вариантом осуществления, система 370 подает добавку в газообразной форме во второе дозирующее устройство 372. В соответствии с одним вариантом осуществления, данная добавка может состоять из водорода H2 и/или газообразного аммиака NH3.

Один пример такой системы 370 для подачи добавки схематически изображен на фигуре 3a, при этом система содержит второе дозирующее устройство 372, которое расположено перед вторым катализатором 332 восстановления. Второе дозирующее устройство 372, часто состоящее из дозирующей форсунки, которая впрыскивает добавку в поток 303 выхлопных газов и смешивает с ним данную добавку, получает добавку посредством, по меньшей мере, одного насоса 373 по трубопроводам 375 для добавки. По меньшей мере, один насос 373 получает добавку из одного или нескольких баков 376 для добавки по одному или нескольким трубопроводам 377 между баком/баками 376 и, по меньшей мере, одним насосом 373. В данном случае следует понимать, что добавка может быть в жидкой форме и/или газообразной форме, как описано выше. Когда добавка имеет жидкую форму, насос 373 является жидкостным насосом, и один или несколько баков 376 являются баками для жидкостей. Когда добавка имеет газообразную форму, насос 373 является газовым насосом, и один или несколько баков 376 являются баками для газа. Если используются как газообразные, так и жидкие добавки, то подготавливается несколько баков и насосов, при этом, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи жидкой добавки, и, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи газообразной добавки.

Конкретное действие системы 370 для подачи добавки описано для технологии известного уровня, и поэтому точный способ впрыска добавки подробно не описан дополнительно в настоящей заявке. Однако, в общем, температура в точке впрыска/катализаторе SCR должна быть выше нижней пороговой температуры, чтобы избежать отложений и формирования нежелательных -ых продуктов, например, нитрата аммония NH4NO3. Примерное значение такой нижней пороговой температуры может быть приблизительно 200°C. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, система 370 для подачи добавки содержит устройство 374 управления дозированием, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы добавка подавалась в поток выхлопных газов. Устройство 374 управления дозированием содержит, в соответствии с одним вариантом осуществления, второе устройство 379 управления насосом, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы вторая доза добавки подавалась в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

Таким образом, один или несколько насосов 373 действуют под управлением устройства 374 управления дозированием, которое формирует управляющие сигналы для управления подачей добавки таким образом, чтобы в поток 303 выхлопных газов впрыскивалось требуемое количество с использованием второго дозирующего устройства 372.

Устройство 374 управления дозированием может быть также соединено с устройством 360 управления, которое выполнено с возможностью подачи управляющих сигналов для двигателя 301 внутреннего сгорания. Таким образом, устройство 360 управления может формировать упомянутые управляющие сигналы также на основании информации из устройства 374 управления дозированием таким образом, чтобы дозирование добавки можно было учитывать при управлении двигателем 301 внутреннего сгорания и наоборот.

Следует отметить, что система очистки выхлопных газов в соответствии с вариантом осуществления, изображенная на фигуре 3a, не нуждается в обеспечении первого дозирования перед первым устройством каталитического восстановления 331, поскольку первое восстановление в первом устройстве каталитического восстановления 331 может выполняться с использованием таких соединений, как монооксид углерода и/или углеводороды HC, естественным образом присутствующие или образующиеся в потоке/вносимые в поток 303 выхлопных газов.

Фигура 3b схематически представляет систему 350 очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, которая очищает выхлопные газы, производимые при сгорании в двигателе 301 внутреннего сгорания. Фигура 3b содержит большое число компонентов, общих с системой очистки выхлопных газов, изображенной на фигуре 3a и описанной выше. Данные общие компоненты на фигуре 3b имеют соответствующие функции, подобные тем, которые описаны выше для фигуры 3a, и поэтому они не описаны подробно в связи с фигурой 3b.

Система очистки выхлопных газов в соответствии с вариантами осуществления, изображенными на фигуре 3b, содержит, тем самым, признаки вариантов осуществления, изображенных на фигуре 3a. Система очистки выхлопных газов дополнительно содержит, в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фигуре 3b, систему 370 для подачи добавки, при этом данная система содержит, по меньшей мере, один насос 373, выполненный с возможностью снабжения первого дозирующего устройства 371 соединениями, содержащими монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, и подачи добавки, то есть, например, аммиака или мочевины, во второе дозирующее устройство 372.

Система 370 снабжает, в соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, какое-то одно из первого 371 и второго 372 дозирующих устройств монооксидом углерода CO и/или углеводородами HC и добавкой, соответственно, в жидкой форме.

Добавку в жидкой форме можно заливать на многих топливозаправочных станциях, где заправляются топливом, что обеспечивает возможность восполнения добавки. Соединения, содержащие монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, также можно восполнять на многих топливозаправочных станциях, например, в форме дизельного топлива, природного газа, биогаза или этанола, и это означает, что упомянутые соединения имеются в наличии, по сути, везде.

Это означает, что оптимальное использование как первого, так и второго дозирующих устройств может надежно обеспечиваться при эксплуатации любых типов. В таком случае, оптимизированное использование, например, не ограничено использованием первого дозирующего устройства только при холодных пусках. В настоящее время, уже существуют сети для дистрибуции жидких добавок и соединений, что гарантирует наличие добавки и соединений там, где водят автотранспортное средство.

Суммарные вторичные выбросы системы очистки выхлопных газов, например, аммиака NH3, диоксида азота NO2 и/или закиси азота N2O во время обычной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, то есть, не только при холодных пусках, можно снижать при применении одного варианта осуществления настоящего изобретения посредством впрыска монооксида углерода CO и/или углеводородов HC с использованием первого дозирующего устройства 371 и впрыска добавки с использованием второго дозирующего устройства 372. Однако, это предполагает, что можно обеспечивать по существу непрерывное дозирование при применении данного варианта осуществления. При использовании добавки и соединений в жидкой форме, добавка служит дольше без перерыва на техническое обслуживание, поскольку добавка и соединения в жидкой форме имеются в продаже на обычных топливозаправочных станциях. Соответственно, во время всех нормальных интервалов между техническими обслуживаниями автотранспортного средства может выполняться, по существу, непрерывное дозирование посредством как первого 371, так и второго 372 дозирующих устройств.

Возможность, по существу, непрерывного дозирования посредством как первого 371, так и второго 372 дозирующих устройств означает, что можно использовать весь потенциал системы очистки выхлопных газов. Таким образом, системой можно управлять таким образом, чтобы в течение длительного времени можно было получать надежные и очень высокие суммарные степени конверсии NOx, без необходимости для системы компенсировать выработку добавки и/или соединений CO/HC. Гарантированное наличие добавки и/или соединений означает также, что всегда, то есть, во время всего нормального интервала между техническими обслуживаниями, можно выполнять надежное управление уровнем NO2 и соотношением NO2/NOx.

В соответствии с другим вариантом осуществления, система 370 снабжает, по меньшей мере, одно из первого 371 и второго 372 дозирующего устройств соединениями CO/HC и добавкой, соответственно, в газообразной форме. В соответствии с одним вариантом осуществления, упомянутая добавка может состоять из газообразного водорода H2 и/или газообразного аммиака NH3.

Один пример такой системы 370 для подачи добавки схематически изображен на фигуре 3b, при этом система содержит первое дозирующее устройство 371 и второе дозирующее устройство 3 72, которые расположены перед первым катализатором 331 восстановления и вторым катализатором 332 восстановления, соответственно. Первое и второе дозирующие устройства 371, 372, часто состоящие из дозирующих форсунок, впрыскивающих и смешивающих соединения CO/HC и добавку, соответственно, в/с поток(ом) 303 выхлопных газов, снабжаются соединениями CO/HC и добавкой, соответственно, посредством, по меньшей мере, одного насоса 373 по трубопроводам 375 для добавки. По меньшей мере, один насос 373 получает соединения CO/HC и добавку, соответственно, из двух или более баков 376a-b для добавки, по двум или более трубопроводам 377 между баками 376a-b и, по меньшей мере, одним насосом 373. В данном случае следует понимать, что соединения CO/HC и добавка, соответственно, могут быть в жидкой форме и/или газообразной форме, как описано выше. Когда соединения CO/HC и добавка, соответственно, имеют жидкую форму, насос 373 является жидкостным насосом, и два или более баков 376a-b являются баками для жидкостей. Когда соединения CO/HC и добавка, соответственно, имеют газообразную форму, насос 373 является газовым насосом, и два или более баков 376a-b являются баками для газов. Если используются как газообразные, так и жидкие соединения CO/HC и добавки, соответственно, то подготавливается несколько баков и насосов, при этом, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи жидких соединений CO/HC и добавки, соответственно, и, по меньшей мере, один бак и один насос предназначены для подачи газообразных соединений CO/HC и добавки, соответственно.

В соответствии с вариантом осуществления, изображенным на фигуре 3b, в потоке 303 выхлопных газов присутствуют соединения, содержащие монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, когда данный поток достигает первого устройства каталитического восстановления 331, частично выработанные двигателем 301 внутреннего сгорания и частично поданные в поток выхлопных газов первым дозирующим устройством 371. Первое устройство каталитического восстановления 331 предназначено, как описано выше, для выполнения восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC и присутствующих в потоке выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один насос 373 содержит общий насос, который снабжает как первое 371, так и второе 372 дозирующие устройства соединениями CO/HC и добавкой, соответственно. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один насос содержит первый и второй насосы, которые снабжают как первое 371, так и второе 372 дозирующие устройства, соответственно, соединениями CO/HC и добавкой, соответственно.

Конкретное действие системы 370 для подачи добавки описано для технологии известного уровня, и поэтому точный способ впрыска добавки подробно не описан дополнительно в настоящей заявке. Однако, в общем, температура в точке впрыска/катализаторе SCR должна быть выше нижней пороговой температуры, чтобы избежать отложений и формирования нежелательных побочных продуктов, например, нитрата аммония NH4NO3. Примерное значение такой нижней пороговой температуры может быть приблизительно 200°C. В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, система 370 для подачи добавки содержит устройство 374 управления дозированием, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы в поток выхлопных газов подавались соединения CO/HC и добавка, соответственно. Устройство 374 управления дозированием содержит, в соответствии с одним вариантом осуществления, первое устройство 378 управления насосом, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы первая доза соединений CO/HC подавалась в поток 303 выхлопных газов посредством первого дозирующего устройства 371. Устройство 374 управления дозированием также содержит второе устройство 378 управления насосом, выполненное с возможностью управления, по меньшей мере, одним насосом 373 таким образом, чтобы вторая доза добавки подавалась в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

Таким образом, один или несколько насосов 373 действуют под управлением устройства 374 управления дозированием, которое формирует управляющие сигналы для управления подачей соединений CO/HC и добавки, соответственно, таким образом, чтобы в поток 303 выхлопных газов впрыскивалось требуемое количество с использованием первого 371 и второго 372 дозирующих устройств, соответственно, перед первым 331 и вторым 332 устройствами каталитического восстановления, соответственно. Подробнее, первое устройство 378 управления насосом выполнено с возможностью управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для первого дозирующего устройства 371, таким образом, чтобы выполнялось управление первой дозой для подачи в поток 303 выхлопных газов посредством первого дозирующего устройства 371. Второе устройство 379 управления насосом выполнено с возможностью управления либо общим насосом, либо насосом, предназначенным для второго дозирующего устройства 372, таким образом, чтобы выполнялось управление второй дозой для подачи в поток 303 выхлопных газов посредством второго дозирующего устройства 372.

Устройство 374 управления дозированием может быть также соединено с устройством 360 управления, которое выполнено с возможностью формирования управляющих сигналов для двигателя 301 внутреннего сгорания. Таким образом, устройство 360 управления может формировать упомянутые управляющие сигналы также на основании информации из устройства 374 управления дозированием таким образом, чтобы дозирование соединений CO/HC и добавки, соответственно, можно было учитывать при управлении двигателем 301 внутреннего сгорания и наоборот.

Устойчивость к ошибкам впрыснутых доз соединений CO/HC можно обеспечить посредством варианта осуществления изобретения, в котором датчик NOx 363 размещен между двумя дозирующими устройствами 371, 372 и, предпочтительно, между сажевым фильтром 320 и вторым дозирующим устройством 372 в системе 350 очистки выхлопных газов. Это создает возможность корректировать, посредством второго дозирующего устройства 372, возможную ошибку дозирования, которая создала непредвиденные уровни выбросов ниже по потоку от первого устройства 371 восстановления и/или сажевого фильтра 320.

размещение датчика NOx 363 между двумя дозирующими устройствами 371, 372 и, предпочтительно, между сажевым фильтром cDPF 320 и вторым дозирующим устройством 372 создает также возможность корректировать количество добавки, впрыскиваемой вторым дозирующим устройством 372 для оксидов азота NOx, которые, в соответствии с одним вариантом осуществления, могли образоваться в сажевом фильтре cDPF 320 с каталитическим покрытием из избыточных предотвращения проскока соединений CO/HC от дозирования, выполняемого первым дозирующим устройством 371.

Датчик NOx 364 ниже по потоку от второго устройства каталитического восстановления 332 можно использовать при обратной связи по дозированию добавки.

При применении системы 350 очистки выхлопных газов, изображенной на фигурах За-b, как первое устройство каталитического восстановления 331, так и второе устройство каталитического восстановления 332 можно оптимизировать относительно выбора каталитических характеристик для восстановления оксидов азота NOx и/или относительно объемов для первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления, соответственно. При применении настоящего изобретения, сажевый фильтр 320 используется для получения функциональных преимуществ посредством учета того, каким образом его тепловая масса влияет на температуру второго катализатора 332 восстановления. Для таких вариантов осуществления, в которых сажевый фильтр имеет каталитическое покрытие cDPF, действие сажевого фильтра cDPF можно использовать как преимущество посредством учета того, каким образом его каталитическое покрытие влияет на фракцию NO2/NOx перед вторым катализатором 332 восстановления при очистке выхлопных газов.

Посредством учета тепловой инерции сажевого фильтра 320, первое устройство каталитического восстановления 331 и второе устройство каталитического восстановления 332, соответственно, можно оптимизировать относительно конкретной температурной функции, которая будет воздействовать на каждое устройство. Поскольку, в соответствии с настоящим изобретением, оптимизированные первое 331 и второе 332 устройства каталитического восстановления настроены на очистку выхлопных газов во взаимодействии, то можно создать компактную систему 350 очистки выхлопных газов. Поскольку пространство, выделяемое для системы 350 очистки выхлопных газов, например, в автотранспортном средстве, ограничено, то огромным преимуществом является создание компактной системы очистки выхлопных газов посредством высокоэффективного использования катализаторов, применяемых в соответствии с настоящим изобретением. высокоэффективное использование и соответствующее требование к уменьшению объема обеспечивают также возможность снижения противодавления и, соответственно, также сниженный расход топлива.

Настоящее изобретение предусматривает также систему 350 очистки выхлопных газов, которая эффективно уменьшает количество оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов, по существу, во всех режимах вождения, содержащих, в частности, холодные пуски и повышенный съем мощности, то есть, повышенный требуемый крутящий момент, с низкой температуры выхлопных газов и снижение нагрузки, то есть, при пониженном требуемом крутящем моменте. Таким образом, система 350 очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением пригодна, по существу, во всех режимах вождения, которые приводят к переходному процессу изменения температуры при очистке выхлопных газов. Один пример такого режима работы может состоять из городского вождения, содержащего много пусков и торможений.

Проблемы с технологией известного уровня, которые связаны со слишком высокой фракцией диоксида азота NO2, можно решать, по меньшей мере, частично с применением настоящего изобретения, поскольку в системе 350 очистки выхлопных газов содержатся два устройств каталитического восстановленияа 371, 372. Проблему можно решить объединением настоящего изобретения со знанием, что количество оксидов азота NOx управляет величиной фракции оксидов азота NO2, которая получается после фильтра и/или субстрата с нанесенным покрытием каталитического окисления, то есть, что количество оксидов азота NOx можно использовать для управления значением соотношения NO2/NOx. Путем снижения оксидов азота NOx на первом устройстве каталитического восстановления 371 во время эксплуатации при низких температурах, требование, касающееся данного соотношения между диоксидов азота и оксидами азота NO2/NOx в выхлопных газах, достигающих второго устройства каталитического восстановления 372, может выполняться с меньшим по величине и, соответственно, более дешевым окислительным покрытием.

Настоящее изобретение имеет преимущество в том, что дополнительные производственные затраты как следствие изобретения можно сохранить на низком уровне, поскольку катализатор окисления DOC 210, присутствующий в системах известного уровня техники, при изготовлении, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения можно заменить первым устройством каталитического восстановления 331 в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое дозирующее устройство тоже не требуется, поскольку первое восстановление в первом устройстве каталитического восстановления 331 происходит посредством реакций с монооксидом углерода CO и/или углеводородами HC, которые естественным образом присутствуют или образуются в потоке/вносятся в поток выхлопных газов. Следовательно, производственную операцию, содержащую монтаж катализатора окисления DOC 210, можно легко заменить другой производственной операцией, содержащей монтаж первого устройства каталитического восстановления 331 в соответствии с настоящим изобретением. Это дает, в результате, минимальные дополнительные затраты на монтаж и/или изготовление.

Поскольку катализатор окисления DOC 210, который присутствовал в системах известного уровня техники, можно заменить первым устройством каталитического восстановления 331 в соответствии с настоящим изобретением, то возможно дооборудование уже изготовленных секций, содержащих системы очистки выхлопных газов по спецификации Евро-Vl.

Для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения первое дозирующее устройство 371 используется, как описано выше, для впрыска монооксида углерода CO и/или углеводородов HC. В данном случае, соединения, содержащие монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, выпускаемые из двигателя и/или вводимые первым дозирующее устройство 3 71, используются при восстановлении в первом устройстве каталитического восстановления. Для данных вариантов осуществления требуется устанавливать дополнительное дозирующее устройство в системе очистки выхлопных газов.

Первое устройство каталитического восстановления 331 в системе 350 очистки выхлопных газов является, в соответствии с одним вариантом осуществления, активным в интервале Tred низких температур восстановления, по меньшей мере, частично отличающемся от интервала Tox температур окисления, в котором использующее диоксид азота окисление сажи из неполностью окисленных углеродных соединений активно происходит в сажевом фильтре 320. Например, интервал Tred температур восстановления может быть ниже, чем интервал Tox температур окисления, при этом температура, так называемого, «light-off» (начала температурного скачка) для окисления сажи в сажевом фильтре 320 может быть выше, чем «light-off» для восстановления оксидов азота NOx в первом устройстве каталитического восстановления 331. Соответственно, восстановление оксидов азота NOx в первом устройстве каталитического восстановления 331 не обязательно конкурирует с окислением сажи в сажевом фильтре 320, поскольку они активны в пределах, по меньшей мере, частично различающихся интервалов температур Tred≠Тох.

Система очистки выхлопных газов иногда запрашивает управляющими сигналами, формируемыми в устройстве 360 управления, чтобы двигатель вырабатывал тепловую энергию для того, чтобы система очистки выхлопных газов могла обеспечить достаточную эффективность очистки выхлопных газов. В таком случае, данная выработка тепла обеспечивается за счет эффективности расхода топлива двигателем, которая снижается. Одна полезная характеристика системы очистки выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что первое устройство каталитического восстановления перед фильтром можно выполнить с возможностью реагирования на данную вырабатываемую тепловую энергию быстрее, чем это было бы возможно, например, в случае системы Евро-VI. Поэтому, при применении настоящего изобретения расходуется, в общем, меньше топлива.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, управление двигателем выполняется так, что двигатель вырабатывает упомянутую тепловую энергию в количестве, обеспечивающем для первого катализатора восстановления достижения некоторых заданных температуры/рабочих характеристик. Вследствие этого можно получать эффективную очистку выхлопных газов, поскольку первое устройство каталитического восстановления может работать при благоприятной температуре, а излишнее нагревание и, поэтому, неэффективный расход топлива исключаются.

В противоположность выше известным решениям, первое устройство каталитического восстановления 331 в соответствии с настоящим изобретением не нуждается в непосредственном соединении с двигателем и/или турбокомпрессором. Тот факт, что первое устройство каталитического восстановления 331 в соответствии с настоящим изобретением можно устанавливать дальше от двигателя и/или турбокомпрессора и, например, можно располагать в глушителе, дает преимущество в том, что в потоке выхлопных газов можно получать большее расстояние смешивания между двигателем и/или турбокомпрессором и первым устройством каталитического восстановления 331. Это означает, что повышается эффективность использования первого устройства каталитического восстановления 331. В то же время, благодаря настоящему изобретению обеспечиваются многие преимущества, упомянутые в настоящем документе в связи с возможным восстановлением оксидов азота NOx как перед, так и после термически инертным фильтром cDPF.

В соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331, которое выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, состоит из одного из:

- первого катализатора CR1 каталитического восстановления;

- первого катализатора CR1 каталитического восстановления, с последующим по потоку первым катализатором SC1 предотвращения проскока, при этом первый катализатор SC1 предотвращения проскока выполнен с возможностью окисления и/или разложения остатка соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, поддержки CR1 посредством дополнительного восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов и/или проведения экзотермической реакции;

- первого катализатора SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку первым катализатором CR1 каталитического восстановления, при этом первый катализатор SC1 предотвращения проскока выполнен с возможностью окисления соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, и/или поддержки первого катализатора CR1 каталитического восстановления посредством восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов; и

- первого катализатора SC1 предотвращения проскока, предназначенного, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления остатка соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

В соответствии с различными вариантами осуществления, второе устройство каталитического восстановления 332, которое выполняет восстановление оксидов азота NOx, состоит, по меньшей мере, частично, с целью использования добавки, из одного из:

- второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления; и

- второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления, с последующим по потоку вторым катализатором SC2 предотвращения проскока, при этом второй катализатор SC2 предотвращения проскока выполнен с возможностью окисления остатка добавки, причем проскок может состоять, например, из мочевины, аммиака NH3 или изоциановой кислоты HNCO, и/или поддержки SCR2 посредством дополнительного восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов.

В настоящем документе термин первый катализатор SC1 предотвращения проскока применяется, обычно, для обозначения первого катализатора, который выполнен с возможностью окисления и/или разложения соединений CO и/или HC в потоке 303 выхлопных газов, и/или который выполнен с возможностью восстановления предотвращения проскока оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием соединений CO и/или НС в потоке выхлопных газов. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, данный первый катализатор SC1 предотвращения проскока выполнен с возможностью, в первую очередь, восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, окисления и/или разложения соединений, то есть, первый катализатор SC1 предотвращения проскока является многофункциональным катализатором предотвращения проскока. Другими словами, многофункциональный первый катализатор SC1 предотвращения проскока может работать с проходящими остатками соединений и/или может работать с проходящими остатками оксидов азота NOx. Это можно также описать так, что катализатор SC1 предотвращения проскока является расширенным аммиачным катализатором ASC, который создан также с возможностью окисления и/или разложения соединений CO и/или HC и восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов, так что получается универсальный/многофункциональный первый катализатор SC1 предотвращения проскока, который работает с проскоками нескольких типов, а это значит, что он работает с оксидами азота NOx и/или остатками соединений CO и/или НС.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, следующие реакции могут выполняться в первом многофункциональном катализаторе SC1 предотвращения проскока, содержащемся в первом устройстве каталитического восстановления 331, которое восстанавливает оксиды азота NOx и/или окисляет соединения:

HC+O2 → H2O+CO2; (уравнение 3)

HC+NOx → N2+CO2; (уравнение 4)

и/или

CO+NOx → NO2+CO2. (уравнение 5)

В приведенных формулах упрощенных реакции, HC представляет одно или несколько углеводородных соединений СаНb. В данном случае, реакция по уравнению 3 приводит к окислению углеводородов HC. Реакции по уравнениям 4 и 5 обеспечивают восстановление оксидов азота NOx, при этом HC и CO, соответственно, используются при восстановлении.

Для получения характеристик, то есть, для получения первого многофункционального катализатора SC1 предотвращения проскока, катализатор предотвращения проскока может, в соответствии с одним вариантом осуществления, содержать одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах (PGM; металлы платиновой группы), то есть, один или несколько из иридия, осмия, палладия, платины, родия и рутения. Катализатор SC1 предотвращения проскока может также содержать одно или несколько других веществ, которые придают катализатору предотвращения проскока такие же характеристики, как у металлов платиновой группы. Катализатор предотвращения проскока может также содержать NOx-восстановительное покрытие, при этом покрытие может, например, содержать цеолит или ванадий. В данном случае, цеолит может быть активирован таким металлом, как, например, медь (Cu) или железо (Fe). Катализатор SC1 предотвращения проскока может также содержать серебро Ag.

Для первого устройства каталитического восстановления 331, каталитические характеристики можно выбрать с учетом среды, в котором данное устройство работает или будет работать. Кроме того, каталитические характеристики первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления можно адаптировать так, чтобы упомянутые устройства работали в симбиозе друг с другом. Первое устройство каталитического восстановления 331 может также содержать один или несколько материалов, обеспечивающих каталитическую характеристику. Например, в катализаторе, содержащем V2O5/WO3/TiO2, можно использовать такие переходные металлы, как ванадий и/или вольфрам. Такие металлы, как железо и/или медь, также могут содержаться в первом устройстве каталитического восстановления 331, например, в катализаторе на основе цеолита. В первом катализаторе восстановления могут также содержаться серебро Ag и/или металлы платиновой группы, PGM, как упоминалось выше.

В настоящем документе, термин второй катализатор SC2 предотвращения проскока применяется, обычно, для обозначения катализатора, который выполнен с возможностью окисления и/или разложения добавки в потоке 303 выхлопных газов, и/или который выполнен так, что он способен восстанавливать остаточные оксиды азота NOx в потоке 303 выхлопных газов. Как упоминалось выше, добавка может содержать одно или несколько из мочевины, аммиака NH3 и изоциановой кислоты HNCO. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, такой второй катализатор SC2 предотвращения проскока выполнен с возможностью, в первую очередь, восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, окисления и/или разложения остатка добавки, то есть, второй катализатор SC2 предотвращения проскока является многофункциональным катализатором предотвращения проскока. Другими словами, второй многофункциональный катализатор SC2 предотвращения проскока может работать с проходящими остатками добавки и/или может работать с проходящими остатками оксидов азота NOx. Это можно также описать так, что второй катализатор SC2 предотвращения проскока является расширенным аммиачным катализатором ASC, который создан с возможностью восстановления оксидов азота и/или разложения добавки и восстановления оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов, так что получается универсальный/многофункциональный второй катализатор SC2 предотвращения проскока, который работает с проскоками нескольких типов, а это значит, что он работает с оксидами азота NOx и/или остатками добавки.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, например, следующие реакции могут выполняться во втором многофункциональном катализаторе SC2 предотвращения проскока, содержащемся во втором устройстве каталитического восстановления 332, которое восстанавливает оксиды азота NOx и/или окисляет добавку:

NH3+O2 → N2; (уравнение 6)

и/или

NOx+NH3 → N2+H2O. (уравнение 7)

В данном случае, реакция по уравнению 6 приводит к окислению добавки, например, предотвращения проскока добавки, содержащей аммиак. Реакция по уравнению 7 приводит к восстановлению оксидов азота NOx. Соответственно, добавка, например, остаток аммиака NH3, изоциановой кислоты HNCO, мочевины или чего-то подобного, может окисляться. Упомянутые остатки добавки, то есть, аммиака NH3, HNCO, мочевины или чего-то подобного, можно в данном случае использовать для восстановления оксидов азота NOx.

Для получения характеристик, то есть, для получения многофункционального катализатора предотвращения проскока, второй катализатор SC2 предотвращения проскока может, в соответствии с одним вариантом осуществления, содержать одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах (PGM; металлы платиновой группы), то есть, один или несколько из иридия, осмия, палладия, платины, родия и рутения. Катализатор предотвращения проскока может также содержать одно или несколько других веществ, которые придают катализатору предотвращения проскока такие же характеристики, как у металлов платиновой группы. Катализатор предотвращения проскока может также содержать NOx-восстановительное покрытие, при этом покрытие может, например, содержать цеолит или ванадий. В данном случае, цеолит может быть активирован таким активным металлом, как, например, медь (Cu) или железо (Fe).

Для второго устройства каталитического восстановления 332, каталитические характеристики можно выбрать с учетом среды, в котором данное устройство работает или будет работать. Кроме того, каталитические характеристики первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления можно адаптировать так, чтобы упомянутые устройства могли работать в симбиозе друг с другом. Второе устройство каталитического восстановления 332 может также содержать один или несколько материалов, обеспечивающих каталитическую характеристику. Например, в катализаторе, содержащем V2O5/WO3/TiO2, можно использовать такие переходные металлы, как ванадий и/или вольфрам. Такие металлы, как железо и/или медь, также могут содержаться в первом 331 и/или втором 332 устройств каталитического восстановленияах, например, в катализаторе на основе цеолита.

Система 350 очистки выхлопных газов, которая схематически изображена на фигурах За-b, может, в соответствии с разными вариантами осуществления, иметь несколько разных конструкций/конфигураций, которые могут быть кратко описаны ниже, и при этом соответствующие секции CR1, SCR2, DPF, cDPF, SC1, SC2 имеют соответствующие характеристики, описанные по всему документу, Традиционный сажевый фильтр, то есть, сажевый фильтр без покрытия, упоминается как DPF в настоящем документе. Сажевый фильтр 320 с, по меньшей мере, частично покрытием каталитического окисления упоминается как cDPF в настоящем документе. Покрытие каталитического окисления можно адаптировать соответственно его характеристикам, чтобы окислять оксиды азота NOx, с одной стороны, и окислять неполностью окисленные соединения углерода, с другой стороны. Неполностью окисленные соединения углерода могут, например, состоять из предотвращения проскока топлива, создаваемых системой впрыска.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру CR1-cDPF-SCR2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор CR1 каталитического восстановления, с последующим по потоку сажевым фильтром cDPF с, по меньшей мере, частичным, покрытием каталитического окисления, ниже которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления. Симбиотическое использование первого катализатора CR1 каталитического восстановления и второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления в системе 350 очистки выхлопных газов может способствовать исключению второго катализатора SC2 предотвращения проскока из системы 350 очистки выхлопных газов для некоторых применений, например, при ограниченных уровнях NOx, что приводит к ограниченным требованиям по степени конверсии. Это является преимуществом, например, по сравнению с вышеупомянутой системой Евро-VI, в которой, на практике, требуется катализатор предотвращения проскока. Поскольку катализатор SCR, обычно, дешевле, чем катализатор SC, то, благодаря данному варианту осуществления изобретения, производственные затраты можно снизить за счет отсутствия второго катализатора SC2 предотвращения проскока.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления можно применить с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что облегчает регенерацию компонентов, загрязняемых серой, например, первого катализатора CR1 каталитического восстановления и/или компонентов, расположенных ниже последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которая осаждается в компонентах, то есть, в, по меньшей мере, одном из первого катализатора CR1 каталитического восстановления и компонентов, расположенных ниже последнего по потоку.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру CR1-SC1-cDPF-SCR2. То есть, система очистки выхлопных газов 350 содержит первый катализатор CR1 каталитического восстановления, с последующим по потоку первым катализатором SC1 предотвращения проскока, ниже которого по потоку следует сажевый фильтр cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, ни которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления. Как упоминалось выше, использование как первого катализатора CR1 каталитического восстановления, так и второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления в системе 350 очистки выхлопных газов способствует отказу от использования второго катализатора SC2 предотвращения проскока в системе 350 очистки выхлопных газов при некоторых применениях, что сокращает производственные затраты для автотранспортного средства. Использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока способствует повышению нагрузки и, следовательно, улучшенному использованию первого катализатора CR1 каталитического восстановления.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 в данном случае содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и поэтому восстанавливает оксиды азота NOx посредством использования предотвращения проскока соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, и который также окисляет и/или разлагает остатки соединений (как описано выше). Это влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать здесь симбиотически с первым катализатором восстановления CR1 таким образом, что активность первого катализатора SC1 предотвращения проскока в отношении восстановления оксидов азота NOx и окисления и/или разложения предотвращения проскока соединений, а также характеристики катализатора SC1 предотвращения проскока по образованию отложений соединений являются дополнением к действию первого катализатора восстановления CR1. Сочетание характеристик для первого устройства каталитического восстановления 331, содержащего первый катализатор восстановления CR1 и первый катализатор SC1 предотвращения проскока означает, что посредством первого устройства каталитического восстановления 331 можно получить более высокую степень конверсии. Кроме того, использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока в первом устройстве каталитического восстановления 331 дает, в результате, режимы, создающие возможность исключить осуществление неселективного окисления соединений CO/HC в компонентах, расположенных после первого устройства каталитического восстановления 331 в системе очистки выхлопных газов.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления и/или первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, первого катализатора CR1 каталитического восстановления и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое отлагается в компонентах, то есть, в, по меньшей мере, одном из первого катализатора CR1 каталитического восстановления и компонентов, расположенных после последнего по потоку.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру CR1-cDPF-SCR2-SC2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор CR1 каталитического восстановления, с последующим по потоку сажевым фильтром cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления, после которого по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Данная система 350 очистки выхлопных газов способствует получению близкого к нулю уровня выбросов оксидов азота NOx, поскольку второй катализатор восстановления SCR2 может принимать тяжелую нагрузку, например, посредством повышенного дозирования добавки, так как после него по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока дает, в результате, дополнительное повышение рабочих характеристик системы, поскольку дополнительные проходящие остатки могут обрабатываться вторым катализатором SC2 предотвращения проскока.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, первого катализатора CR1 каталитического восстановления и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое отлагается в компонентах, то есть, в, по меньшей мере, одном из первого катализатора CR1 каталитического восстановления и компонентов, расположенных после последнего по потоку.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру CR1-SC1-cDPF-SCR2-SC2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор CR1 каталитического восстановления, с последующим по потоку первым катализатором SC1 предотвращения проскока, после которого по потоку следует сажевый фильтр cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления, после которого по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Данная система 350 очистки выхлопных газов способствует получению близкого к нулю уровня выбросов оксидов азота NOx, поскольку второй катализатор восстановления SCR2 можно держать в напряженном режиме работы, например, посредством повышенного дозирования добавки, так как после него по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока дает, в результате, дополнительное повышение рабочих характеристик системы, поскольку дополнительные проходящие остатки могут обрабатываться вторым катализатором SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока способствует также снижению начальной температуры (температуры «light-off») восстановления NOx и может также приводить к более высокой нагрузке и, следовательно, повышению эффективности использования второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 здесь содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и поэтому восстанавливает оксиды азота NOx посредством использования предотвращения проскока соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, и который также окисляет и/или разлагает остатки соединений (как описано выше). Это влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать здесь симбиотически с первым катализатором восстановления CR1 таким образом, что активность первого катализатора SC1 предотвращения проскока в отношении восстановления оксидов азота NOx и окисления и/или разложения предотвращения проскока соединений CO/HC, а также характеристики катализатора SC1 предотвращения проскока по образованию отложений соединений CO/HC являются дополнением к действию первого катализатора восстановления CR1. Сочетание характеристик для первого устройства каталитического восстановления 331, содержащего первый катализатор восстановления CR1 и первый катализатор SC1 предотвращения проскока означает, что посредством первого устройства каталитического восстановления 331 можно получить более высокую степень конверсии. Кроме того, использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока в первом устройстве каталитического восстановления 331 дает, в результате, режимы, создающие возможность исключить осуществление неселективного окисления соединений CO/HC в компонентах, расположенных после первого устройства каталитического восстановления 331 в системе очистки выхлопных газов.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления и/или первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, первого катализатора CR1 каталитического восстановления и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое отлагается в компонентах, то есть, в, по меньшей мере, одном из первого катализатора CR1 каталитического восстановления и компонентов, расположенных после последнего по потоку.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру SC1-cDPF-SCR2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку сажевым фильтром cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления. В данном случае также, вследствие использования как первого катализатора SC1 предотвращения проскока, так и второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления, второй катализатор SC2 предотвращения проскока можно исключить из системы 350 очистки выхлопных газов для некоторых применений.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 содержит здесь только катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NOx с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, а также окисляет и/или разлагает соединения (как описано выше). Это влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов.

Первый катализатор SС1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что также может способствовать регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, катализатора и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, внедряющейся в компоненты.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру SC1-cDPF-SCR2-SC2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку сажевым фильтром cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления, после которого по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Данная система 350 очистки выхлопных газов способствует получению близкого к нулю уровня выбросов оксидов азота NOx, поскольку второй катализатор восстановления SCR2 может принимать тяжелую нагрузку, то есть, принимать относительно высокое дозирование второй добавки, так как после него по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока дает, в результате, дополнительное повышение рабочих характеристик системы, поскольку дополнительные проходящие остатки могут обрабатываться вторым катализатором SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока способствует также снижению начальной температуры (температуры «light-off») восстановления NOx.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 содержит здесь только катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NOx посредством использования соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, а также окисляет и/или разлагает соединения (как описано выше). Это влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что также способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, катализатора и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое внедряется в компоненты.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего покрытие каталитического окисления, приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру SC1-CR1-cDPF-SCR2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку первым катализатором CR1 каталитического восстановления, после которого по потоку следует сажевый фильтр cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления. Как упоминалось выше, использование как первого катализатора CR1 каталитического восстановления, так и второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления в системе 350 очистки выхлопных газов, способствует исключению второго катализатора SC2 предотвращения проскока из системы 350 очистки выхлопных газов для некоторых применений, что снижает производственные затраты на автотранспортное средство. Использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока способствует повышению нагрузки и, следовательно, улучшенному использованию первого катализатора CR1 каталитического восстановления.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 содержит здесь только катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NOx с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, а также окисляет и/или разлагает соединения (как описано выше), что влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать в данной системе симбиотически с первым катализатором восстановления CR1 таким образом, что активность первого катализатора SC1 предотвращения проскока в отношении восстановления оксидов азота NOx и окисления добавки, а также характеристики катализатора SC1 предотвращения проскока по образованию отложений соединений CO/HC являются дополнением к действию первого катализатора восстановления CR1. Сочетание характеристик первого устройства каталитического восстановления 331, содержащего первый катализатор восстановления CR1 и первый катализатор SC1 предотвращения проскока, означает, что посредством первого устройства каталитического восстановления 331 можно получить более высокую степень конверсии. Кроме того, использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока в первом устройстве каталитического восстановления 331 дает, в результате, режимы, создающие возможность исключить осуществление неселективного окисления соединений CO/HC в компонентах, расположенных после первого устройства каталитического восстановления 331 в системе очистки выхлопных газов.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления и/или первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, катализатора и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое внедряется в компонентах. Использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока выше по потоку от первого катализатора CR1 каталитического восстановления дает, в результате, хорошие возможности выработки данной тепловой энергии.

Использование сажевого фильтра cDPF 320, содержащего окислительное покрытие приводит к совершенствованию регенерации фильтра с использованием NO2, более стабильным режимам по уровню диоксида азота NO2 во втором устройстве каталитического восстановления 332 и/или возможности управления значением соотношения NO2/NOx.

В соответствии с одной конфигурацией по изобретению, система очистки выхлопных газов содержит структуру SC1-CR1-cDPF-SCR2-SC2. То есть, система 350 очистки выхлопных газов содержит первый катализатор SC1 предотвращения проскока, с последующим по потоку первым катализатором CR1 каталитического восстановления, после которого по потоку следует сажевый фильтр cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления, после которого по потоку следует второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления, после которого по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Данная система 350 очистки выхлопных газов способствует получению близкого к нулю уровня выбросов оксидов азота NOx, поскольку второй катализатор восстановления SCR2 можно держать в напряженном режиме работы, например, посредством повышенного дозирования добавки, так как после него по потоку следует второй катализатор SC2 предотвращения проскока. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока способствует также снижению начальной температуры (температуры «light-off») восстановления NOx и может также приводить к более высокой нагрузке и, следовательно, повышению эффективности использования второго катализатора SCR2 селективного каталитического восстановления. Использование второго катализатора SC2 предотвращения проскока дает, в результате, дополнительное повышение рабочих характеристик системы, поскольку дополнительные проходящие остатки могут обрабатываться вторым катализатором SC2 предотвращения проскока.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 содержит здесь только катализатор SC1 предотвращения проскока, который является многофункциональным и восстанавливает оксиды азота NOx посредством использования соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, а также окисляет и/или разлагает соединения (как описано выше), что влечет за собой ряд преимуществ для системы очистки выхлопных газов. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать в данной системе симбиотически с первым катализатором восстановления CR1 таким образом, что активность первого катализатора SC1 предотвращения проскока в отношении восстановления оксидов азота NOx и окисления и/или разложения предотвращения проскока соединений CO/HC, а также характеристики катализатора SC1 предотвращения проскока по образованию отложений соединений CO/HC являются дополнением к действию первого катализатора восстановления CR1. Сочетание характеристик для первого устройства каталитического восстановления 331, содержащего первый катализатор восстановления CR1 и первый катализатор SC1 предотвращения проскока означает, что посредством первого устройства каталитического восстановления 331 можно получить более высокую степень конверсии. Кроме того, использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока в первом устройстве каталитического восстановления 331 дает, в результате, режимы, создающие возможность исключить осуществление неселективного окисления соединений CO/HC в компонентах, расположенных после первого устройства каталитического восстановления 331 в системе очистки выхлопных газов.

Первый катализатор CR1 каталитического восстановления и/или первый катализатор SC1 предотвращения проскока можно использовать с целью выработки тепловой энергии, например, посредством окисления углеводородов HC в потоке выхлопных газов, что способствует регенерации компонентов, загрязняемых серой, например, катализатора и/или компонентов, расположенных после последнего по потоку. При регенерации компонентов, загрязняемых серой, уменьшается количество серы, которое внедряется в компоненты. Использование первого катализатора SC1 предотвращения проскока выше по потоку от первого катализатора CR1 каталитического восстановления дает, в результате, хорошие возможности выработки данной тепловой энергии.

В вышеперечисленных конфигурациях в соответствии с вариантами осуществления, первый катализатор восстановления CR1 и первый катализатор SC1 предотвращения проскока могут состоять из интегрированной секции, содержащей как CR1 и SC1, или могут состоять из отдельных секций для CR1 и SC1.

Аналогично, первое устройство каталитического восстановления 331 и сажевый фильтр cDPF с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления может состоять из интегрированной секции, содержащей как первое устройство каталитического восстановления 331, так и сажевый фильтр cDPF, или может состоять из отдельных секций для первого устройства каталитического восстановления 331 и фильтра cDPF,

Аналогично, второй катализатор восстановления SCR2 и второй катализатор SC2 предотвращения проскока могут состоять из интегрированной секции, содержащей как SCR2, так и SC2, или может состоять из отдельных секций для SCR2 и SC2.

Аналогично, первый катализатор SC1 предотвращения проскока и сажевый фильтр cDPF 320 с, по меньшей мере, частичным покрытием каталитического окисления могут составлять, по меньшей мере, частично интегрированные секции или содержать отдельные секции.

Вышеописанные конфигурации в соответствии с изобретением могут, в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, также содержать первый катализатор окисления DOC1 311, расположенный выше по потоку от первого катализатора восстановления 331, чтобы выполнять первое окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов, как описано выше. Тогда, конфигурации можно кратко описать следующим образом: DOC1-CR1-cDPF-SCR2, DOC1-CR1-cDPF-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-cDPF-SCR2, DOC1-CR1-SC1-cDPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-cDPF-SCR2, DOC1-SC1-cDPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-CR1-cDPF-SCR2, DOC1-SC1-CR1-cDPF-SCR2-SC2.

Вышеописанные конфигурации в соответствии с изобретением могут, в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, также содержать второй катализатор 312 окисления, расположенный после первого катализатора 331 восстановления и перед сажевым фильтром DPF 320 без покрытия, чтобы выполнять второе окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов, как описано выше. Тогда, конфигурации можно кратко описать следующим образом: CR1-DOC2-DPF-SCR2, CR1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, CR1-SC1-DOC2-DPF-SCR2, CR1-SC1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, SC1-DOC2-DPF-SCR2, SC1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, SC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2, SC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, и DOC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2, DOC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-DOC2-DPF-SCR2, DOC1-CR1-SC1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-DOC2-DPF-SCR2, DOC1-SC1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2, DOC1-SC1-CR1-DOC2-DPF-SCR2-SC2, соответственно.

Вышеописанные конфигурации в соответствии с изобретением могут, в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, также содержать третий катализатор 313 окисления, расположенный после cDPF с покрытием или сажевого DPF 320 без покрытия и выше по потоку от второго устройствр каталитического восстановления 332, чтобы выполнять второе окисление соединений, содержащих одно или несколько из азота, углерода и водорода в потоке 303 выхлопных газов, как описано выше. Тогда, конфигурации можно кратко описать следующим образом: CR1-cDPF-DOC3-SCR2, CR1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, CR1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2, CR1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-cDPF-DOC3-SCR2, SC1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2, SC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2; и DOC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-CR1-cDPF-DOC3-SCR2-SC2; и CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, CR1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, CR1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, SC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2; и DOC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-CR1-DOC2-DPF-DOC3-SCR2-SC2, соответственно.

Те из вышеописанных конфигураций в соответствии с изобретением, которые не содержат второй катализатор окисления DOC2, могут также, в соответствии с разными вариантами осуществления настоящего изобретения, содержать сажевый фильтр DPF 320 без покрытия. Тогда, конфигурации можно кратко описать следующим образом: CR1-DPF-SCR2, CR1-DPF-SCR2-SC2, CR1-SC1-DPF-SCR2, CR1-SC1-DPF-SCR2-SC2, SC1-DPF-SCR2, SC1-DPF-SCR2-SC2, SC1-CR1-DPF-SCR2, SC1-CR1-DPF-SCR2-SC2; и DOC1-CR1-DPF-SCR2, DOC1-CR1-DPF-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-DPF-SCR2, DOC1-CR1-SC1-DPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-DPF-SCR2, DOC1-SC1-DPF-SCR2-SC2, DOC1-SC1-CR1-DPF-SCR2, DOC1-SC1-CR1-DPF-SCR2-SC2; и CR1-DPF-DOC3-SCR2, CR1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, CR1-SC1-DPF-DOC3-SCR2, CR1-SC1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-DPF-DOC3-SCR2, SC1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, SC1-CR1-DPF-DOC3-SCR2, SC1-CR1-DPF-DOC3-SCR2-SC2; и DOC1-CR1-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-CR1-SC1-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-CR1-SC1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-DPF-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, DOC1-SC1-DOC3-SCR2, DOC1-SC1-CR1-DPF-DOC3-SCR2-SC2, соответственно.

Как подробно описано выше, каждая из вышеперечисленных конфигураций изобретения может содержать второе дозирующее устройство 372 выше по потоку от второго устройствп каталитического восстановления 332 и может содержать или не содержать первое дозирующее устройство 371 перед первым устройством каталитического восстановления 331.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ очистки потока 303 выхлопных газов, который испускается двигателем 301 внутреннего сгорания. способ описан в настоящем документе с помощью фигуры 4, на которой этапы способа следуют течению потока выхлопных газов через систему 350 очистки выхлопных газов.

На первом этапе 410 способа выполняется восстановление оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов, с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, присутствующих в потоке 303 выхлопных газов, в первом устройстве каталитического восстановления 331. Первое устройство каталитического восстановления 331 может, в соответствии с разными вариантами осуществления, содержать первый катализатор CR1 каталитического восстановления и/или первый катализатор SC1 предотвращения проскока. Первый катализатор SC1 предотвращения проскока выполнен с возможностью окисления и/или разложения соединений CO/HC и/или выполняет дополнительное восстановление оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов. Следует отметить, что восстановление оксидов азота NOx первым устройством каталитического восстановления 331 в настоящем документе может содержать частичное окисление, если суммарная реакция представляет собой восстановление оксидов азота NOx.

На втором этапе 420 способа поток выхлопных газов фильтруется так, что сажевые частицы улавливаются и окисляются сажевым фильтром 320. В соответствии с различными вариантами осуществления, сажевый фильтр 320 может состоять из традиционного сажевого фильтра DPF без покрытия или сажевого фильтра cDPF, который, по меньшей мере, частично содержит покрытие каталитического окисления, при этом данное покрытие каталитического окисления окисляет улавливаемые сажевые частицы и одно или несколько неполностью окисленных азотных и/или углеродных соединений.

На третьем этапе 430 способа выполняется управление подачей добавки в поток 303 выхлопных газов с использованием второго дозирующего устройства 372.

На четвертом этапе 440 способа выполняется восстановление оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, добавки во втором устройстве каталитического восстановления 332, которое может содержать второй катализатор SCR2 селективного каталитического восстановления и, в некоторых конфигурациях, второй катализатор SC2 предотвращения проскока, расположенные после второго дозирующего устройства 372. Восстановление во втором катализаторе 332 восстановления испытывают в данном случае влияние подачи добавки на третьем этапе 430. Второй катализатор SC2 предотвращения проскока в данном случае окисляет избыток добавки, например, аммиака, и/или обеспечивает дополнительное восстановление оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов. Следует отметить, что восстановление оксидов азота NOx посредством второго устройства каталитического восстановления 332 в настоящем документе может содержать частичное окисление, если суммарная реакция представляет собой восстановление оксидов азота NOx.

Можно отметить, что первая температура T1, которая действует на первое устройство каталитического восстановления 331, и вторая температура T2, которая действует на второе устройство каталитического восстановления 332, имеют очень большое значение для действия системы 350 очистки выхлопных газов. Однако, управлять данными температурами T1, T2 трудно, поскольку они в значительной степени зависят от того, как водитель управляет автотранспортным средством, то есть, первая T1 и вторая T2 температуры зависят от текущей эксплуатации автотранспортного средства и входных воздействий, например, посредством педали акселератора в автотранспортном средстве.

Способ очистки выхлопных газов и сама система 350 очистки выхлопных газов становятся намного эффективнее традиционной системы (изображенной на фигуре 2), благодаря ускоренному достижению первой температурой T1 в первом устройстве каталитического восстановления 331, например, в процессах запуска, более высоких значений первой температуры T1, и, поэтому, получению более высокой эффективности при восстановлении оксидов азота NOx, при применении способа в соответствии с настоящим изобретением. Соответственно, более эффективное восстановление оксидов азота NOx получается, например, при холодных пусках и повышенной снимаемой мощности с низких температур выхлопных газов, что приводит к меньшему повышению расхода топлива в таких режимах вождения. Другими словами, настоящее изобретение использует первую T1 и вторую T2 температуры, которыми трудно управлять, настолько результативно, что они вносят вклад в повышение общей эффективности системы очистки выхлопных газов.

Вышеупомянутые преимущества системы 350 очистки выхлопных газов достигаются также в способе в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, выполняется управление выбросом 401 соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток 303 выхлопных газов из двигателя 301 внутреннего сгорания. Для данного варианта осуществления восстановление 410 оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов с использованием первого устройства каталитического восстановления 331 использует упомянутые соединения, содержащие одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, выделяющихся в поток 303 выхлопных газов. В соответствии с данным вариантом осуществления настоящего изобретения, подаются один или несколько управляющих сигналов, которые можно использовать при управлении двигателем 301 внутреннего сгорания для того, чтобы в поток 303 выхлопных газов выделялось требуемое количество соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, из двигателя 301 внутреннего сгорания. Таким образом, перед первым устройством каталитического восстановления не требуется никакого дозирующего устройства, чтобы обеспечивать восстановление в первом устройстве каталитического восстановления.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, подаются также один или несколько управляющих сигналов, которые можно использовать для управления двигателем 301 внутреннего сгорания таким образом, чтобы тепловая энергия для нагревания первого устройства каталитического восстановления 331 вырабатывалась в такой степени, чтобы первое устройство каталитического восстановления 331 достигало предварительно заданной температуры, подходящей для действия данного устройства.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, подача 402 соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток 303 выхлопных газов выполняется с управлением с использованием первого дозирующего устройства 371, расположенного в потоке после двигателя 301 внутреннего сгорания и перед первым устройством каталитического восстановления 331. Для данного варианта осуществления восстановление оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов использует упомянутые подаваемые соединения на первом этапе 410 способа. Таким образом, первый катализатор 331 восстановления использует одно или более из подаваемых соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC. В соответствии с данным вариантом осуществления, система 350 очистки выхлопных газов содержит поэтому первое дозирующее устройство 371. В данном случае подаются один или более управляющих сигналов, которые можно использовать для управления подачей монооксида углерода и/или углеводородных соединений с использованием первого дозирующего устройства 371.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, подаются один или более управляющих сигналов, которые можно использовать для управления как выбросами из двигателя 301, так и подачей с использованием первого дозирующего устройства 371. Таким образом, выброс 401 соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток 303 выхлопных газов из двигателя 301 внутреннего сгорания является управляемым. Кроме того, подача 402 соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток 303 выхлопных газов осуществляется с управлением с использованием первого дозирующего устройства 371, расположенного в потоке после двигателя 301 внутреннего сгорания и перед первым устройством каталитического восстановления 331. Восстановление 410 оксидов азота NOx в потоке 303 выхлопных газов посредством первого устройства каталитического восстановления 331 происходит с использованием одного или более из подаваемых соединений и испускаемых соединений. Подаваемые соединения и испускаемые соединения в данном случае содержат, как описано выше, одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

В соответствии с вышеописанными вариантами осуществления настоящего изобретения, подача 402 обеспечивается по одному или более управляющим сигналам, которые можно использовать для управления двигателем 301 внутреннего сгорания, чтобы получать требуемое количество соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводородов HC в потоке выхлопных газов, или чтобы получать тепловую энергию для нагревания первого устройства каталитического восстановления. Упомянутые один или более управляющих сигналов могут в данном случае формироваться устройством 360 управления и подаваться в двигатель 301, как показано на фигурах 3a-b.

Аналогично, устройство 360 управления может формировать вышеупомянутые один или более управляющих сигналов для того, чтобы управлять подачей соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, в поток выхлопных газов, и подавать их в устройство 374 управления дозированием, как показано на фигуре 3b.

Как упоминалось выше, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первый катализатор SC1 предотвращения проскока может быть многофункциональным катализатором предотвращения проскока, который как восстанавливает оксиды азота NOx, так и окисляет остатки соединений CO/HC, например, посредством, в первую очередь, восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, окисления предотвращения проскока соединений CO/HC. Для получения характеристик, первый катализатор SC1 предотвращения проскока, в соответствии с вариантом осуществления, может содержать одно или более веществ, содержащихся в платиновой группе металлов и/или серебро Ag.

Такой многофункциональный первый катализатор SC1 предотвращения проскока, содержащийся в первом устройстве каталитического восстановления 331, может, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, сам по себе составлять первое устройство каталитического восстановления 331, и это означает, что первое устройство каталитического восстановления 331 состоит только из многофункционального катализатора SC1 предотвращения проскока.

Такой многофункциональный первый катализатор SC1 предотвращения проскока, содержащийся в первом устройстве каталитического восстановления 331, может, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, составлять первое устройство каталитического восстановления 331 в комбинации с первым катализатором восстановления CR1, и это означает, что первое устройство каталитического восстановления 331 состоит из первого катализатора восстановления CR1 и многофункционального первого катализатора SC1 предотвращения проскока.

Как упоминалось выше, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, второй катализатор SC2 предотвращения проскока может быть многофункциональным катализатором предотвращения проскока, который как восстанавливает оксиды азота NOx, так и окисляет остатки добавки, например, посредством, в первую очередь, восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, окисления предотвращения проскока добавки.

Для получения характеристик, второй катализатор SC2 предотвращения проскока может, в соответствии с одним вариантом осуществления, содержать одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах и/или одно или несколько других веществ, которые придают катализатору предотвращения проскока такие же характеристики, как у металлов платиновой группы.

Для второго катализатора SC2 предотвращения проскока во втором устройстве каталитического восстановления 332 часто обеспечивают, по существу, только окисление предотвращения проскока добавки, прошедших через второй катализатор восстановления SCR2, поскольку в данном месте только низкие уровни оксидов азота NOx имеются в наличии в потоке 303 выхлопных газов.

Многофункциональный второй катализатор SC2 600 предотвращения проскока, в соответствии с одним вариантом осуществления, содержит, по меньшей мере, два активных слоя/зон, расположенных на, по меньшей мере, одном стабилизирующем слое/зоне 601, что схематически изображено на фигуре 6. Следует отметить, что вариант осуществления, изображенный на фигуре 6, является всего лишь примером возможной конструкции многофункционального второго катализатора SC2 предотвращения проскока. Многофункциональный второй катализатор SC2 предотвращения проскока можно адаптировать множеством других способов, если многофункциональным вторым катализатором SC2 предотвращения проскока обеспечиваются вышеописанные реакции. Соответственно, для многофункционального второго катализатора SC2 предотвращения проскока, кроме конструкции, изображенной на фигуре 6, можно использовать несколько конструкций многофункционального второго катализатора SC2 предотвращения проскока, которые приводят к окислению добавки и восстановлению оксидов азота NOx.

Первый слой 602 активных слоев второго катализатора SC2 предотвращения проскока содержит одно или несколько веществ, содержащихся в платиновых металлах или одно или несколько других веществ, которые придают катализатору предотвращения проскока такие же характеристики, как у металлов платиновой группы, то есть, например, способность окислять аммиак. Второй слой 603 может содержать comprise an NOx-восстанавливающее покрытие, например, содержащее Cu/цеолит или Fе/цеолит или ванадий. Цеолит в данном случае активирован активным металлом, например, медью (Cu) или железом (Fe). Второй слой 603 здесь находится в непосредственном контакте с потоком 303 выхлопных газов, который протекает через систему очистки выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331, то есть, первый катализатор SC1 предотвращения проскока и/или первый катализатор восстановления CR1, можно, тем самым, использовать для окисления углеводородов HC и/или монооксида углерода CO, который естественным образом присутствуют или образуются в потоке/вносятся в поток выхлопных газов. Например, углеводороды HC в потоке 303 выхлопных газов могут содержаться в остатках топлива от сгорания в двигателе 101 внутреннего сгорания и/или от дополнительных впрысков топлива в связи с регенерацией сажевого фильтра DPF/cDPF.

Окисление углеводородов HC в первом устройстве каталитического восстановления 331 может также содержать, по меньшей мере, одну экзотермическую реакцию, то есть, реакцию, которая вырабатывает тепловую энергию, так что, в результате, происходит повышение температуры для первого устройства каталитического восстановления 331 и/или для компонентов, следующих дальше по потоку, например, сажевого фильтра DPF/cDPF 320 и/или глушителя, в системе 350 очистки выхлопных газов. Данное повышение температуры можно использовать при окислении сажи в сажевом фильтре DPF/cDPF 320 и/или для очистки глушителя от побочных продуктов, например, мочевины. Посредством упомянутой, по меньшей мере, одной экзотермической реакции облегчается также окисление углеводородов HC в первом устройстве каталитического восстановления 331. Кроме того, слой CR (каталитического восстановления) в первом катализаторе SC1 предотвращения проскока может дезактивироваться с течением времени, например, серой, а это означает, что тепловыделяющая экзотермическая реакция может потребоваться для того, чтобы обеспечивать действие первого катализатора SC1 посредством регенерации. Аналогично, тепловыделяющую экзотермическую реакцию можно использовать для того, чтобы обеспечивать действие первого катализатора восстановления CR1 посредством регенерации. Как упоминалось выше, регенерация уменьшает количество серы в катализаторе/компоненте, который регенерируется.

Вышеперечисленные характеристики и преимущества, упомянутые для первого многофункционального катализатора SC1 предотвращения проскока в первом устройстве каталитического восстановления 331, могут быть рассчитаны на очень эффективную работу для системы 350 очистки выхлопных газов, описанной выше, то есть, с первым устройством каталитического восстановления 331, с последующим по потоку сажевым фильтром 320, на который, в соответствии с одним вариантом осуществления, может быть частично нанесено каталитическое покрытие, после которого следует второе устройство каталитического восстановления 332.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, восстановление выполняется с управлением первым устройством каталитического восстановления 331 таким образом, чтобы оно происходило в интервале температур Tred восстановления, который, по меньшей мере, частично отличается от интервала температур Tox окисления, в пределах которого происходит сильное окисление сажи в сажевом фильтре 320, Tred≠Тох, так что восстановление оксидов азота NOz в первом устройстве каталитического восстановления не конкурирует решающим образом с окислением сажи на основе диоксида азота в сажевом фильтре DPF/cDPF.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа, первое устройство каталитического восстановления 331 оптимизируют на основании характеристик, например, каталитических характеристик, для первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления. Кроме того, второе устройство каталитического восстановления 332 можно оптимизировать на основании характеристик, например, каталитических характеристик, для первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления. Данные возможности оптимизации первого устройства каталитического восстановления и/или второго устройства каталитического восстановления дают, в результате, общую эффективную очистку выхлопных газов, которая лучше отражает режимы системы очистки выхлопных газов в комплексе.

Вышеупомянутые характеристики для первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления могут быть связаны с одной или более каталитическими характеристиками первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления, типом катализатора для первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления, интервалом температур, в котором активны первое 331 и/или второе 332 устройства каталитического восстановления и заполнением соединениями CO/НС и аммиаком, соответственно, первого 331 и/или второго 332 устройств каталитического восстановления, соответственно.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, первое устройство каталитического восстановления 331 и второе устройство каталитического восстановления 332, соответственно, оптимизируют на основании режимов эксплуатации для первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления, соответственно. Данные режимы эксплуатации могут зависеть от температуры, то есть, статической температуры, для первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления, соответственно, и/или от тенденции изменения температуры, то есть, изменения температуры, для первого 331 и второго 332 устройств каталитического восстановления, соответственно.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, активное управление восстановлением, исполняемым первым устройством каталитического восстановления 331, выполняется на основании взаимозависмости между количеством диоксида азота NO2_2 и количеством оксидов азота NOx_2, которые достигают второго устройства каталитического восстановления 332. Другими словами, выполняется такое управление соотношением NO2_2/NOx_2, чтобы оно имело подходящее значение для восстановления во втором устройстве каталитического восстановления 332, в результате чего можно получить более эффективное восстановление. Подробнее, при этом первое устройство каталитического восстановления 33 выполняет, таким образом, первое восстановление первого количества оксидов азота NOx_1, которое достигает первого устройства каталитического восстановления 331. Во втором устройстве каталитического восстановления 331 выполняется второе восстановление второго количества оксидов азота NOx_2, достигающего второго устройства каталитического восстановления 332, при этом выполняется адаптация соотношения NO2_2/NOx_2 между количеством диоксида азота NO2_2 и вторым количеством оксидов азота NOx_2, достигающих второго устройства каталитического восстановления 332. Упомянутая адаптация выполняется в данном случае с использованием активного управления первым восстановлением на основании определяемого значения (NO2_2/NOx_2)det для соотношения NO2_2/NOx_2, с целью, чтобы соотношение NO2_2/NOx_2 имело значение, повышающее эффективность второго восстановления. Значение (NO2_2/NOx_2)det для соотношения NO2_2/NOx_2 может здесь состоять из измеренного значения, моделируемого значения и/или прогнозируемого значения. В данном случае, прогнозируемое значение можно определять на основании представления участка дороги впереди автотранспортного средства. Данное представление может базироваться, например, на информации о местоположении, например, информации GPS (глобальной системы определения местоположения) и картографических данных.

В соответствии с вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, в потоке 303 выхлопных газов выполняется первое окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода. Данное первое окисление выполняется в этом случае первым катализатором 311 окисления, расположенным перед первым катализатором восстановления 331.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, в потоке 303 выхлопных газов выполняется первое окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода. Данное второе окисление выполняется в этом случае вторым катализатором 312 окисления, расположенным после первого катализатора 331 восстановления и перед сажевым фильтром 320, который, в данном случае, может быть сажевым фильтром DPF без покрытия.

В соответствии с одним вариантом осуществления способа по настоящему изобретению, в потоке 303 выхлопных газов выполняется третье окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода. Данное третье окисление выполняется в этом случае третьим катализатором 313 окисления, расположенным после сажевого фильтра 320 и перед вторым устройством каталитического восстановления.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, сажевый фильтр cDPF 320 содержит, по меньшей мере, частично, покрытие каталитического окисления, выполненное с возможностью окисления чего-то одного или более из монооксида азота NO и неполностью окисленных углеродных соединений в потоке выхлопных газов.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, управление восстановлением 410 выполняется первым устройством каталитического восстановления 331 таким образом, чтобы проскок HC/COslip соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, из устройства каталитического восстановления 331 не превышал пороговый проскок HC/COslip_threshold; HC/COslip≤HC/COslip_threshold. Данное значение HC/COslip_threshold порогового проходящего остатка может, например, иметь значение 500 ч/млн, 100 ч/млн, 50 ч/млн или 10 ч/млн для соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC. Проскок HC/COslip соединений может быть в данном случае равен количеству либо монооксида углерода CO и углеводородов HC, выпускаемых из устройства каталитического восстановления 331, либо суммарному количеству монооксида углерода CO и углеводородов HC.

Возможность управления восстановлением 410 с использованием первого устройства каталитического восстановления 331 таким образом, чтобы проскок HC/COslip монооксида углерода CO и/или углеводородов HC ограничивался, влечет за собой преимущества для компонентов, расположенных по потоку после первого устройства каталитического восстановления 331 в системе очистки выхлопных газов. Если, например, после первого устройства каталитического восстановления 331 по потоку расположены сажевый фильтр DPF 320 и второе устройство каталитического восстановления 332, то существует риск, что проскок HC/COslip сможет пройти напрямую через сажевый фильтр 320 и достигнуть второго устройства каталитического восстановления 332. Тогда действие второго устройства каталитического восстановления 332 может пострадать от воздействия данного проходящего остатка HC/COslip. Таким образом, данным вариантом осуществления настоящего изобретения может обеспечиваться эффективное восстановление оксидов азота NOx во втором устройстве каталитического восстановления 332, поскольку проскок HC/COslip ограничивается.

Если, например, после первого устройства каталитического восстановления 331 по потоку расположен сажевый фильтр cDPF 320, по меньшей мере, частично содержащий покрытие каталитического окисления, выполненное с возможностью окисления чего-то одного или более из монооксида азота NO и неполностью окисленных углеродных соединений в потоке выхлопных газов, то существует риск, что проскок HC/COslip сможет ограничить окисление сажи в фильтре cDPF, так как тогда фильтр cDPF загружается окислением проходящего остатка HC/COslip вместо образования диоксида азота NO2. Таким образом, данным вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивается эффективное окисление сажи в фильтре cDPF, поскольку проскок HC/COslip ограничивается.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, управление восстановлением 410 выполняется первым устройством каталитического восстановления 331 таким образом, чтобы проскок NH3_slip аммиака из первого устройства каталитического восстановления 331 не превышал пороговый проскок NH3_slip_threshold аммиака; NH3_slip≤NH3_slip_threshold. Значение порогового проходящего остатка NH3_slip_threshold аммиака может в данном случае иметь значение, например, 100 ч/млн, 50 ч/млн, 20 ч/млн, 10 ч/млн, 5 ч/млн или 0 ч/млн аммиака NH3. В некоторых обстоятельствах, первое устройство каталитического восстановления 331 может создавать низкие уровни аммиака NH3 в качестве побочного продукта при восстановлении оксидов азота NOx с использованием монооксида углерода CO и/или углеводородов HC. Посредством ограничения проходящего остатка NH3_slip аммиака, исходящего из первого устройства каталитического восстановления 331, можно обеспечить более эффективное окисление сажи в сажевом фильтре DPF, расположенном после первого устройства каталитического восстановления 331. Если же после первого устройства каталитического восстановления 331 по потоку расположен сажевый фильтр cDPF 320, по меньшей мере, частично содержащий покрытие каталитического окисления, выполненное с возможностью окисления чего-то одного или более из монооксида азота NO и неполностью окисленных углеродных соединений в потоке выхлопных газов, то существует риск, что проскок NH3_slip аммиака сможет конвертироваться в одно или более таких нежелательных соединений, как закись азота, и/или что это сможет привести к нежелательному повторному образованию монооксида азота NOx в фильтре cDPF.

Управление восстановлением 410, которое выполняется, по меньшей мере, частично, с целью ограничения выше проходящих предотвращения проскока HC/COslip, NH3_slip различных типов, может содержать управление выбросом 401 соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, в поток 303 выхлопных газов из двигателя 301 внутреннего сгорания и/или управление подачей 402 соединений, содержащих монооксид углерода CO и/или углеводороды HC, в поток 303 выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства 371, расположенного перед первым устройством каталитического восстановления 331. Управление двигателем 301 внутреннего сгорания и/или подачей монооксида углерода CO и/или углеводородов HC с использованием первого дозирующего устройства 3 71 выполняется поэтому для обеспечения требования, чтобы проскок HC/COslip, NH3_slip, выпускаемый из первого устройства каталитического восстановления, был ниже порогового значения HC/COsIip_threshold, NH3_slip_threshold.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ очистки потока выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением можно также реализовать в компьютерной программе, которая, при выполнении в компьютере, будет предписывать компьютеру задание выполнять способ. Компьютерная программа обычно образует часть компьютерного программного продукта 503, при этом компьютерный программный продукт содержит подходящий энергонезависимый/долговременный/постоянный/долговечный носитель цифровых данных, на котором хранится компьютерная программа. энергонезависимый/долговременный/постоянный/долговечный компьютерно-читаемый носитель состоит из подходящей памяти, например: ROM (постоянной памяти), PROM (программируемой постоянной памяти), EPROM (стираемой PROM), флэш-памяти, EEPROM (электрически стираемой PROM), накопителя на жестком диске и т.п.

Фигура 5 схематически представляет устройство 500 управления. Устройство 500 управления содержит вычислительное устройство 501, которое может состоять, по существу, из процессора или микрокомпьютера подходящего типа, например, схемы для цифровой обработки сигналов (цифрового сигнального процессора, DSP) или схемы с предварительно заданной конкретной функцией (специализированной интегральной схемы, ASIC). Вычислительное устройство 501 соединено с блоком 502 памяти, установленным в устройстве 500 управления, снабжающим вычислительное устройство 501, например, хранящимся программным кодом и/или хранящимися данными, которые требуются вычислительному устройству 501, чтобы иметь возможность выполнять вычисления. Вычислительное устройство 501 настроено также на сохранение промежуточных или конечных результатов вычислений в запоминающем устройстве 502.

Устройство 500 управления дополнительно оборудовано устройствами 511, 512, 513, 514 для приема и передачи входных и выходных сигналов, соответственно. Упомянутые входные и выходные сигналы могут содержать формы сигналов, импульсы или другие характерные элементы, которые могут обнаруживаться как информация посредством устройств 511, 513 для приема входных сигналов и могут преобразовываться в сигналы, которые могут обрабатываться вычислительным устройством 501. Затем, упомянутые сигналы подаются в вычислительное устройство 501. Устройства 512, 514 для передачи выходных сигналов выполнены с возможностью преобразования результата вычислений из вычислительного устройства 501 в выходные сигналы для передачи в другие части системы управления автотранспортным средством и/или компонент(ы), для которых предназначены сигналы.

Каждое из соединений с устройствами для приема и передачи входных и выходных сигналов может состоять из чего-то одного или нескольких из кабеля; шины данных, например, шины CAN (локальной сети контроллеров), шины MOST (передачи данных мультимедийных систем) или шины любой другой конфигурации; или из беспроводного соединения.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что выше компьютер может состоять из вычислительного устройства 501, и что вышеупомянутая память может состоять из запоминающего устройства 502.

В общем, системы управления в современных автотранспортных средствах состоят из системы коммуникационных шин, состоящей из одной или нескольких коммуникационных шин для соединения нескольких электронных устройств управления (ECU) или контроллеров и разных компонентов, расположенных на автотранспортном средстве. Данная система управления может содержать большое число устройств управления, и ответственность за выполнение конкретной функции может распределяться среди, по меньшей мере, двух устройств управления. Следовательно, автотранспортные средства показанного типа часто содержат значительно больше устройств управления, чем показано на фигуре 5, что достаточно известно специалисту в рассматриваемой технологической области.

Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, устройство 500 управления на фигуре 5 может содержать одно или более из устройств 115 и 160 на фигуре 1, устройства 260 управления на фигуре 2, устройства 360 управления на фигурах 3a-b и устройства 374 управления на фигурах 3a-b.

Настоящее изобретение в представленном варианте осуществления реализовано в устройстве 500 управления. Однако, изобретение можно также полностью или частично реализовать в одном или нескольких других устройствах управления, уже существующих в автотранспортном средстве, или в устройстве управления, специально предназначенном для настоящего изобретения.

В настоящем документе устройства, например, устройства управления, часто описываются как выполненные с возможностью выполнения этапов способа в соответствии с изобретением. Это включает в себя также то, что устройства выполнены и/или настроены с возможностью выполнения приведенных этапов способа. Например, упомянутые блоки могут соответствовать разным группам команд, например, в форме программного кода, который подается в процессор и используется им, когда соответствующий блок действует/применяется для исполнения соответствующих этапов способа.

Специалисту в данной области техники будет также понятно, что вышеописанную систему очистки выхлопных газов можно модифицировать соответственно разным вариантам осуществления способа по изобретению. Кроме того, изобретение относится к автотранспортному средству 100, например, легковому автомобилю, грузовику или автобусу, или другой установке, содержащим, по меньшей мере, одну систему очистки потока выхлопных газов в соответствии с изобретением, например, транспортному средству или генератору напряжения/тока.

Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления изобретения, а относится ко всем вариантам осуществления в пределах объема прилагаемых независимых пунктов формулы изобретения и содержит все упомянутые варианты осуществления.

1. Система (350) очистки выхлопных газов, предназначенная для очистки потока (303) выхлопных газов, возникающего в результате сгорания в двигателе (301) внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что содержит

- первое устройство (331) каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов путем использования соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке (303) выхлопных газов, когда поток (303) выхлопных газов достигает первого устройства (331) каталитического восстановления;

- сажевый фильтр (320), расположенный ниже по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления, для улавливания и окисления сажевых частиц в потоке (303) выхлопных газов;

второе дозирующее устройство (372), расположенное ниже по потоку от сажевого фильтра (320) и выполненное с возможностью подачи добавки, которая содержит аммиак или вещество, из которого аммиак может быть извлечен и/или выделен в поток (303) выхлопных газов; и

- второе устройство (332) каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от второго дозирующего устройства (372) и выполненное с возможностью восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием упомянутой добавки.

2. Система (350) очистки выхлопных газов по п. 1, в которой:

- двигатель (301) внутреннего сгорания выполнен с возможностью выброса соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов; и

- первое устройство (331) каталитического восстановления выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, выбрасываемых соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC в потоке (303) выхлопных газов.

3. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1 и 2, в которой:

- первое дозирующее устройство (371) расположено ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления и выполнено с возможностью подачи соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов; и

- первое устройство (331) каталитического восстановления предназначено для восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием, по меньшей мере, подаваемых соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов, в потоке (303) выхлопных газов.

4. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-3, в которой:

- двигатель (301) внутреннего сгорания выполнен с возможностью выброса соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов;

- первое дозирующее устройство (371) расположено ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления и выполнено с возможностью подачи соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов; и

- первое устройство (331) каталитического восстановления выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием одного или более из подаваемых соединений и выбрасываемых соединений, при этом упомянутые подаваемые соединения и упомянутые выбрасываемые соединения содержат одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

5. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-4, содержащая:

- устройство (360) управления, выполненное с возможностью подачи одного или нескольких управляющих сигналов, которые можно использовать для управления двигателем (301) внутреннего сгорания таким образом, что из двигателя (301) внутреннего сгорания выбрасывается требуемое количество соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

6. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-5, в которой первое устройство (331) каталитического восстановления содержит одно из следующей группы:

- первый катализатор каталитического восстановления (CR1);

первый катализатор каталитического восстановления (CR1), с последующим ниже по потоку первым катализатором предотвращения проскока (SC1), при этом первый катализатор предотвращения проскока (SC1) выполнен с возможностью окисления и/или разложения указанных соединений, поддержки первого катализатора каталитического восстановления (CR1) посредством дополнительного восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов и/или проведения экзотермической реакции;

первый катализатор предотвращения проскока (SC1), с последующим ниже по потоку первым катализатором каталитического восстановления (CR1), при этом первый катализатор предотвращения проскока (SC1) выполнен с возможностью окисления и/или разложения соединений, поддержки первого катализатора каталитического восстановления (CR1) посредством дополнительного восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов и/или проведения экзотермической реакции; и

- первый катализатор предотвращения проскока (SC1), выполненный с возможностью окисления и/или разложения соединений, обеспечения восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов и/или проведения экзотермической реакции.

7. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-6, в которой второе устройство (332) каталитического восстановления содержит одно из следующей группы:

- второй катализатор селективного каталитического восстановления (SCR2); и

- второй катализатор селективного каталитического восстановления (SСR2), с последующим ниже по потоку вторым катализатором предотвращения проскока (SC2), при этом второй катализатор предотвращения проскока (SC2) выполнен с возможностью окисления остатка добавки и/или поддержки второго катализатора селективного каталитического восстановления (SCR2) посредством дополнительного восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов.

8. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-7, содержащая систему (370) для подачи одного или более из соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO, углеводородов HC, и упомянутой добавки, при этом система (370) содержит по меньшей мере один насос (373), выполненный с возможностью подачи соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO, углеводородов HC, и упомянутой добавки, соответственно, в первое (371) и второе (372) дозирующие устройства.

9. Система (350) очистки выхлопных газов по п. 8, в которой система (370) для подачи одного или более из соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO, углеводородов HC, и добавки, содержит устройство (374) управления дозированием, выполненное с возможностью управления по меньшей мере одним насосом (373).

10. Система (350) очистки выхлопных газов по п. 8, в которой упомянутая система (370) для подачи одного или более из соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO, углеводородов HC, и упомянутой добавки, содержит устройство (374) управления дозированием, содержащее:

- первое устройство (378) управления насосом, выполненное с возможностью управления по меньшей мере одним насосом (373), при этом первая подача соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, подается в поток выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371); и

второе устройство (379) управления насосом, выполненное с возможностью управления по меньшей мере одним насосом (373), причем вторая подача добавки подается в поток выхлопных газов с использованием второго дозирующего устройства (372).

11. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-10, в которой первое устройство (331) каталитического восстановления выполнено с возможностью восстановления оксидов азота NOx в интервале температур Tred восстановления, который по меньшей мере частично отличается от интервала Tox температур окисления, в котором сажевый фильтр (320) предназначен для окисления неполностью окисленных углеродных соединений; Tred≠Тох.

12. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-11, содержащая дополнительно:

- первый катализатор (311) окисления, расположенный выше по потоку от первого катализатора (331) восстановления для первого окисления и/или разложения соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке (303) выхлопных газов и/или для проведения экзотермической реакции.

13. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-12, в которой сажевый фильтр (320) по меньшей мере частично содержит покрытие каталитического окисления, выполненное с возможностью окисления чего-то одного или более из оксида азота NO и неполностью окисленных углеродных соединений.

14. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-13, в которой сажевый фильтр (320) по меньшей мере частично содержит покрытие каталитического окисления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx.

15. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-14, содержащая также второй катализатор (312) окисления, расположенный ниже по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления и выше по потоку от сажевого фильтра (320), для того, чтобы выполнять второе окисление и/или разложение соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке (303) выхлопных газов и/или проводить экзотермическую реакцию.

16. Система очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-15, содержащая третий катализатор (313) окисления, расположенный ниже по потоку сажевого фильтра (320) и выше по потоку от второго устройства (332) каталитического восстановления, для того, чтобы выполнять третье окисление и/или разложение соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода, в потоке (303) выхлопных газов и/или проводить экзотермическую реакцию.

17. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-16, содержащая также:

устройство (360) управления, выполненное с возможностью подачи одного или нескольких сигналов управления, которые выполнены с возможностью использования для управления восстановлением (410) с использованием первого устройства (331) каталитического восстановления таким образом, что проскок HC/COslip соединений, исходящих из устройства каталитического восстановления (331), не превышает пороговое значение проскока HC/COslip_threshold; HC/COslip≤HC/COslip_threshold.

18. Система (350) очистки выхлопных газов по п. 17, в котором управление восстановлением (410) содержит управление одним или более из:

- выбросов (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания; и

- подачи (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов, с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства каталитического восстановления (331).

19. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 17 и 18, в которой пороговое значение проскока HC/COslip_threshold имеет значение в группе из:

- 500 ч./млн соединений;

- 100 ч./млн соединений;

- 50 ч./млн соединений; и

- 10 ч./млн соединений.

20. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 1-19, содержащая дополнительно:

устройство (360) управления, выполненное с возможностью подачи одного или нескольких сигналов управления, которые выполнены с возможностью использования для управления восстановлением (410) с использованием устройства (331) каталитического восстановления таким образом, что проскок NH3_slip аммиака, исходящего из устройства (331) каталитического восстановления, не превышает пороговое значение проскока NH3_slip_threshold аммиака; NH3_slip≤NH3_slip_threshold.

21. Система (350) очистки выхлопных газов по п. 20, в которой управление восстановлением (410) содержит управление одним или более из:

- выбросов (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания;

- подачи (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления.

22. Система (350) очистки выхлопных газов по любому из пп. 20 и 21, в которой пороговое значение проскока NH3_slip_threshold аммиака имеет значение в группе из:

- 100 ч./млн аммиака NH3;

- 50 ч./млн аммиака NH3;

- 20 ч./млн аммиака NH3;

- 10 ч./млн аммиака NH3;

- 5 ч./млн аммиака NH3; и

- 0 ч./млн аммиака NH3.

23. Способ очистки потока (303) выхлопных газов, возникающего в результате сгорания в двигателе (301) внутреннего сгорания, отличающийся тем, что содержит этап, на котором

восстанавливают (410) оксиды азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием первого устройства (331) каталитического восстановления, при этом восстановление (410) выполняют с использованием соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке (303) выхлопных газов, когда поток (303) выхлопных газов достигает первого устройства (331) каталитического восстановления; и

- улавливают и окисляют (420) частицы сажи в потоке (303) выхлопных газов с использованием сажевого фильтра (320), который расположен ниже по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления; и

- управляют (430) подачей добавки, содержащей аммиак или вещество, из которого аммиак может извлекаться и/или выделяться в поток (303) выхлопных газов, с использованием второго дозирующего устройства (372), расположенного ниже по потоку от сажевого фильтра (320), причем подача добавки влияет на восстановление (440) оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием упомянутой добавки во втором устройстве (332) каталитического восстановления, расположенном ниже по потоку от второго дозирующего устройства (372).

24. Способ по п. 23, в котором:

- выполняют выброс (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания; и

- восстанавливают (410) оксиды азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием первого устройства (331) каталитического восстановления, с использованием выбрасываемых соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в потоке (303) выхлопных газов.

25. Способ по любому из пп. 23 и 24, в котором:

- выполняют подачу (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления; и

- восстанавливают (410) оксиды азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием первого устройства (331) каталитического восстановления, с использованием подаваемых соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в потоке (303) выхлопных газов.

26. Способ по любому из пп. 23-25, в котором:

- выполняют выброс (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания;

- выполняют подачу (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления; и

- восстанавливают (410) оксиды азота NOx в потоке (303) выхлопных газов с использованием первого устройства (331) каталитического восстановления, с использованием одного или более из подаваемых соединений и выбрасываемых соединений, при этом подаваемые соединения и выбрасываемые соединения содержат одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

27. Способ по любому из пп. 23-26, содержащий:

- подачу (402) одного или нескольких сигналов управления, которые используют для управления двигателем (301) внутреннего сгорания таким образом, что из двигателя (301) внутреннего сгорания будет выбрасываться требуемое количество соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC.

28. Способ по любому из пп. 23-27, в котором управление двигателем (301) внутреннего сгорания выполняют для выработки тепловой энергии для нагревания первого устройства (331) каталитического восстановления до такой степени, чтобы первое устройство (331) каталитического восстановления достигало предварительно заданной температуры.

29. Способ по любому из пп. 23-28, в котором восстановлением (410) посредством первого устройства (331) каталитического восстановления управляют для его протекания в интервале температур Tred восстановления, который по меньшей мере частично отличается от интервала температур Tox окисления, в пределах которого происходит окисление неполностью окисленных углеродных соединений посредством сажевого фильтра (320); Tred≠Тох.

30. Способ по любому из пп. 23-29, в котором восстановлением (410) оксидов азота NOx посредством первого устройства (331) каталитического восстановления управляют на основании одной или нескольких характеристик и/или режимов эксплуатации для первого устройства (331) каталитического восстановления.

31. Способ по любому из пп. 23-30, в котором восстановлением (410) оксидов азота NOx посредством первого устройства (331) каталитического восстановления управляют на основании одной или нескольких характеристик и/или режимов эксплуатации для второго устройства каталитического восстановления (332).

32. Способ по любому из пп. 23-31, в котором восстановлением (440) посредством второго устройства (372) каталитического восстановления управляют на основании одной или нескольких характеристик и/или режимов эксплуатации для второго устройства (332) каталитического восстановления.

33. Способ по любому из пп. 23-32, в котором восстановлением (440) посредством второго устройства (372) каталитического восстановления управляют на основании одной или нескольких характеристик и/или режимов эксплуатации для первого устройства (331) каталитического восстановления.

34. Способ по любому из пп. 30-33, в котором упомянутые характеристики для первого (331) и второго (372) устройств каталитического восстановления, соответственно, зависят от одной или нескольких из следующей группы:

- каталитические характеристики для первого устройства (331) каталитического восстановления;

- каталитические характеристики для второго устройства (332) каталитического восстановления;

- тип катализатора для первого устройства (331) каталитического восстановления;

- тип катализатора для второго устройства (332) каталитического восстановления;

- интервал температур, в котором активно первое устройство (331) каталитического восстановления;

- интервал температур, в котором активно второе устройство (332) каталитического восстановления;

- степень заполнения монооксидом углерода и/или углеводородами для первого устройства (331) каталитического восстановления; и

- степень заполнения аммиаком для второго устройства (332) каталитического восстановления.

35. Способ по любому из пп. 23 и 24, в котором

первое устройство (331) каталитического восстановления выполняет первое восстановление (410) первого количества оксидов азота NOx_1, достигающего первого устройства (331) каталитического восстановления;

второе устройство (332) каталитического восстановления выполняет второе восстановление (440) второго количества оксидов азота NOx_2, достигающего второго устройства (332) каталитического восстановления; и

- выполняют адаптацию соотношения NO2_2/NOx_2 между количеством диоксида азота NO2_2 и вторым количеством оксидов азота NOx_2, достигающих второго устройства (332) каталитического восстановления, при этом активное управление первым восстановлением (410) первого количества оксидов азота NOx_1 выполняют на основании значения (NO2_2/NOx_2)det для соотношения NO2_2/NOx_2.

36. Способ по п. 35, в котором значение (NO2_2/NOx_2)det для соотношения NO2_2/NOx_2 состоит из одного из следующей группы:

- измеренное значение;

- моделируемое значение;

- прогнозируемое значение.

37. Способ по любому из пп. 23-36, дополнительно содержащий:

- первое окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода в потоке (303) выхлопных газов, которое выполняют первым катализатором (311) окисления, расположенным выше по потоку от первого катализатора (331) восстановления.

38. Способ по любому из пп. 23-37, дополнительно содержащий:

- второе окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода в потоке (303) выхлопных газов, которое выполняют вторым катализатором (312) окисления, расположенным ниже по потоку от первого катализатора (331) восстановления выше по потоку от сажевого фильтра (320).

39. Способ по любому из пп. 23-38, дополнительно содержащий:

- третье окисление соединений, содержащих одно или более из азота, углерода и водорода в потоке (303) выхлопных газов, которое выполняют третьим катализатором (313) окисления, расположенным ниже по потоку сажевого фильтра (320) и выше по потоку от второго устройства (332) каталитического восстановления.

40. Способ по любому из пп. 23-39, в котором сажевый фильтр (320) по меньшей мере частично содержит покрытие каталитического окисления, выполненное с возможностью окисления одного или более из оксида азота NO и неполностью окисленных углеродных соединений в потоке выхлопных газов.

41. Способ по любому из пп. 23-40, в котором сажевый фильтр (320) выполняет восстановление оксидов азота NOx с использованием по меньшей мере частично покрытия каталитического восстановления, расположенного в сажевом фильтре (320).

42. Способ по любому из пп. 23-41, в котором восстановлением (410) посредством первого устройства (331) каталитического восстановления управляют таким образом, что проскок HC/COslip соединений, исходящих из устройства (331) каталитического восстановления, не превышает пороговое значение проскока HC/COslip_threshold; HC/COslip≤HC/COslip_threshold.

43. Способ по п. 42, в котором управление восстановлением (410) содержит управление одним или более из:

- выбросом (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания; и

- подачи (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов, с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления.

44. Способ по любому из пп. 42 и 43, в котором пороговое значение проскока HC/COslip_threshold имеет значение в группе из:

- 500 ч./млн соединений;

- 100 ч./млн соединений;

- 50 ч./млн соединений; и

- 10 ч./млн соединений.

45. Способ по любому из пп. 23-44, в котором восстановлением (410) посредством первого устройства (331) каталитического восстановления управляют таким образом, что проскок NH3_slip аммиака, исходящий из устройства (331) каталитического восстановления, не превышает пороговое значение проскока NH3_slip_threshold аммиака; NH3_slip≤NH3_slip_threshold.

46. Способ по п. 45, в котором управление восстановлением (410) содержит управление одним или более из:

- выбросом (401) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов из двигателя (301) внутреннего сгорания.

- подачи (402) соединений, содержащих одно или более из монооксида углерода CO и углеводородов HC, в поток (303) выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку от двигателя (301) внутреннего сгорания и выше по потоку от первого устройства (331) каталитического восстановления.

47. Способ по любому из пп. 45 и 46, в котором пороговое значение проскока NH3_slip_threshold аммиака имеет значение в группе из:

- 100 ч./млн аммиака NH3;

- 50 ч./млн аммиака NH3;

- 20 ч./млн аммиака NH3;

- 10 ч./млн аммиака NH3;

- 5 ч./млн аммиака NH3; и

- 0 ч./млн аммиака NH3.

48. Компьютерно-читаемый носитель, содержащий компьютерную программу, содержащую программный код, который, когда программный код выполняется в компьютере, обеспечивает, что компьютер выполняет способ по любому из пп. 23-47.



 

Похожие патенты:

Предлагаются способ и система очистки выхлопных газов для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

Предлагаются способ и система очистки выхлопных газов для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для транспортных средств. Способ диагностирования каталитического нейтрализатора (70) заключается в том, что регулируют предел оценки накопления кислорода в каталитическом нейтрализаторе (70) в ответ на крутизну выходного сигнала датчика (127) контроля каталитического нейтрализатора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя заключается в том, что определяют состояние частичного окисления каталитического нейтрализатора на основании скоростей реакций каждой из группы окислителей, содержащей NOx, O2, H2O и CO2 соединения отработавших газов, и группы восстановителей, содержащей CO, HC, H2, H2O соединения отработавших газов, на протяжении каталитического нейтрализатора, одномерной модели, усредненной по пространству и времени, и уравнений баланса масс и энергетического баланса для текучей фазы и тонкого покрытия каталитического нейтрализатора.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что относят выходной сигнал датчика (126), (158) NOx к каждому из NH3 и NOx на основании скорости изменения NOx в местоположении выше по потоку и скорости изменения NOx в местоположении ниже по потоку относительно устройства (152) избирательного каталитического восстановления (SCR) выхлопных газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что относят выходной сигнал датчика (126), (158) NOx к каждому из NH3 и NOx на основании скорости изменения NOx в местоположении выше по потоку и скорости изменения NOx в местоположении ниже по потоку относительно устройства (152) избирательного каталитического восстановления (SCR) выхлопных газов.

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

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предложен модуль (1) для дозированной подачи жидкости, имеющий камеру (5), которая имеет стенку (7) камеры.

Предлагаются способ и система очистки выхлопных газов для очистки потока выхлопных газов, который образуется в результате сгорания в двигателе внутреннего сгорания и содержит оксиды азота NOx.

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

Изобретение относится к выхлопным системам для двигателя внутреннего сгорания. Данная выхлопная система содержит фильтр для частиц, один или более катализаторов восстановления NОх и контур циркуляции выхлопных газов (ЦВГ) низкого давления для соединения выхлопной системы ниже по потоку от данного фильтра и одного или нескольких катализаторов восстановления NОх с впускным устройством двигателя.

Изобретение относится к катализатору для очистки выхлопного газа от дизельного двигателя, содержащему: (а) 0,1-10% мас. переходного металла групп 8-11; и (b) 90-99,9% мас.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предложен способ определения эффективности устройства (2) очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в частности дизельного двигателя (1) внутреннего сгорания, в частности, для автомобилей, с первым датчиком NOx (7), расположенным перед катализатором окисления (3) и/или сажевым фильтром (4), и вторым датчиком NOx (8), расположенным ниже по потоку за катализатором (5) восстановления, а также с устройством (10) дозированной подачи восстановителя, причем сигналы от обоих датчиков NOx (7, 8) подаются на блок (9) управления, посредством которого задается по меньшей мере одно подаваемое количество восстановителя.
Система выпуска ОГ, в частности, для ДВС транспортного средства, содержащая направляющий канал (14) для ОГ, устройство (20) впрыска реактива (R) в протекающие в направляющем канале (14) ОГ (А), ниже по потоку за устройством (20) впрыска реактива смесительное устройство (22) для поддержания перемешивания впрыскиваемого устройством (20) впрыска реактива (R) с протекающими в направляющем канале (14) ОГ (А), ниже по потоку за устройством (20) впрыска реактива и выше по потоку перед смесительным устройством (22) устройство (24) нагрева реактива, расположенное в направляющем канале (14) для ОГ (А) и обтекаемое протекающими ОГ (А) и впрыскиваемым устройством (20) впрыска реактивом (R).

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для снижения выбросов из двигателя при холодном старте.

Изобретение относится к каталитическому фильтру, который отфильтровывает твердые частицы от выхлопного газа, выпускаемого из двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топлива.

Настоящее изобретение относится к каталитическому материалу для окисления NO, содержащему носитель катализатора, содержащий подложку из оксида церия-алюминия с диспергированными на ней платиной и палладием, при этом массовое отношение платины к палладию составляет по меньшей мере 1:1, а количество оксида церия в подложке составляет от 1% до 12% по массе.

Согласно настоящему изобретению предложены способ и система обработки выхлопных газов для обработки потока выхлопных газов, формируемого при сгорании в двигателе внутреннего сгорания и содержащего оксиды азота NOx.

Устройство для очистки отработавших газов дизельного двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с установленным в нем фильтрующим патроном, периодически регенерируемым посредством выжигания сажи.

Предлагается система очистки выхлопных газов, предназначенная для очистки потока выхлопных газов. В соответствии с настоящим изобретением, система очистки выхлопных газов содержит: первое устройство каталитического восстановления, предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием соединений, содержащих одно или несколько из монооксида углерода CO и углеводородов HC, которые содержатся в потоке выхлопных газов, когда поток выхлопных газов достигает первого устройства каталитического восстановления; сажевый фильтр, который расположен ниже по потоку от первого устройства каталитического восстановления, чтобы улавливать и окислять сажевые частицы в потоке выхлопных газов; второе дозирующее устройство, расположенное ниже по потоку от сажевого фильтра и выполненное с возможностью подачи добавки, которая содержит аммиак или вещество, из которого аммиак может извлекаться иили выделяться в поток выхлопных газов; и второе устройство каталитического восстановления, расположенное ниже по потоку от второго дозирующего устройства и предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов с использованием упомянутой добавки. 3 н. и 45 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх