[发明专利]用于具有多个氮氧化物存储催化转化器的废气后处理的催化转化器方案的调控策略

说明书

本发明涉及一种用于废气后处理的催化转化器方案的调控策略。该催化转化器方案的特征在于车辆排气段中采用至少两个氮氧化物存储催化转化器，其氮氧化物存储催化转化器空间上彼此分开地设置在排气段中，优选地，第一氮氧化物存储催化转化器为紧耦合。

稀油运行的内燃机，也就是所谓的稀燃发动机，尤其是分层喷射，主要在超化学计量的空气/燃料比下运行，即是稀的。因此稀空气/燃料混合物包含的氧浓度比燃料完全燃烧所需要的氧浓度更高。因此，相应的废气包含相比于还原性废气组分如一氧化碳(CO)、氢(H₂)和烃(HC)而言过量的氧化组分氧(O₂)、氮氧化物(NO_x)。稀油的废气通常包含3-15％体积的氧。

稀燃发动机包括柴油机和稀燃火花点火式发动机。只是在近年来，在浓空气/燃料混合物下运行的柴油机也得到了短期发展。稀燃火花点火式发动机中，在某些运行阶段例如全负荷运行或冷起动，也进行了化学计量的或亚化学计量的，即浓的空气/燃料预备。

本发明的范围内，除柴油机以及汽油直接喷射且分级-注入运行的火花点火式发动机之外，可以在最大约1.4，即稀空气比下运行的基本均质混合制备的传统火花点火式发动机，同样被认为是主流的稀油-运行发动机。专门开发的汽油直接喷射式稀燃发动机可以在最大2.5的空气比下运行，并且最新型的稀燃发动机甚至可以在大于5的空气比下运行。柴油车辆中，空气比可以高达25。

常常用空气比λ替代空气/燃料比来描述内燃机的运行模式。所述空气比λ是将空气/燃料比归一化至化学计量条件；因此，空气比λ＝1表示化学计量组成的空气/燃料混合物。稀燃发动机中，空气比基本上或总是为比1大的值。

由于稀燃发动机废气中的高氧成分，产生在燃烧期间的氮氧化物(NO_x)不能连续地减小，其中烃和一氧化碳通过三元催化转化器同时氧化形成氮，如化学计量地运行的火花点火式发动机那样。所述氮氧化物(NO_x)的催化还原为浓废气混合物仅可以以化学计量发生。为了能连续地还原稀油废气中的氮氧化物，采用了专门的催化转化器，例如HC-DeNO_x催化转化器或SCR催化转化器。另一种用于还原稀油废气中的氮氧化物可能性是采用氮氧化物存储催化转化器。所述氮氧化物存储催化转化器，其是非连续操作的，从而使得在稀油废气中储存氮氧化物并将所储存的氮氧化物低于化学计量地还原为浓废气条件(SAE文献SAE950809)成为可能。为了符合将来的废气排放标准，带有稀燃汽油和柴油机的机动车已经配备有NO_x存储催化转化器(NSC)。

为了使得氮氧化物能够得到缓冲，将高级金属作为催化活性组分与NO_x存储材料施加于适合的载体，例如陶瓷或金属构成的惰性蜂窝体上。氮氧化物存储材料进而由有效的氮氧化物存储组分组成，其可以细颗粒的形式沉积在载体材料上。作为存储组分主要使用碱土金属、稀土金属和碱金属的碱性氧化物，但尤其是氧化钡，其与氮氧化物反应形成相应的氮氧化物化合物，例如硝酸盐。作为催化活性组分，通常使用来自铂族的高级金属，其通常与存储组分一起沉积于载体材料上。作为载体材料主要使用具有大表面积的活性氧化铝。然而催化活性组分也可以被施加于单独的载体材料，例如活性氧化铝。