[发明专利]使用单个电加热催化器的排气处理系统

说明书

排气系统包括：氧化催化剂(OC)，其能够接收排气并氧化可燃碳氢化合物(HC)和一种或多种氮氧化物(NOx)物质中的一种或多种；选择性催化反应装置(SCR)，其布置在OC下游且通过导管与其流体连通；电加热催化器(EHC)，其至少部分布置在OC下游与SCR上游的导管内。EHC包括具有外表面的加热元件，该外表面包括能够氧化CO、HC和一种或多种NOx物质中的一种或多种第二氧化催化剂材料。OC包括一种或多种储存材料，其能够单独地或共同地储存NOx和/或HC物质。排气可以由可以任选地为车辆提供动力的内燃机提供。

技术领域

本发明涉及使用单个电加热催化器的排气处理系统。

背景技术

在内燃机（ICE）的燃烧循环期间，向ICE汽缸提供空气/燃料混合物。空气/燃料混合物被压缩和/或点燃并燃烧以提供输出扭矩。燃烧后，ICE活塞驱动汽缸内的排气通过排气阀开口离开并进入排气系统。从ICE特别是柴油机排放的排气为各种成分的混合物，其包含诸如一氧化碳（CO）、未燃烧的碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO_x）、硫氧化物（SO_X）以及构成颗粒物质的凝聚相材料（液体和固体）的气体排放物。液体可包括例如水和碳氢化合物。

排气处理系统可采用一种或多种组成的催化剂，其配置成用于实现后处理工艺，诸如减少NO_x以产生氮气（N₂）和水（H₂O）的更能容忍的排气成分。一种用于减少NO_x排放的排气处理技术为选择性催化还原装置（SCR），其一般包括其上设置催化剂化合物的基底或支撑。使排气经过催化剂从而使诸如不可调排气组分的特定或全部排气成分转化成需要的化合物。通常将还原剂喷射到SCR上游的热排气中，使其被分解成氨随后被SCR吸收。在SCR催化器存在的情形下，氨随后将NO_x还原成氮气和水。另一种排气处理装置为氧化催化器（OC）装置，其通常设置在SCR上游以起到一些催化作用，包括氧化HC和CO物质。此外，为了增加下游SCR的NO_x的还原效率，OC可将NO转化成NO₂以改变排气中的NO:NO_x比。排气处理装置的初次加热（例如在车辆冷启动期间）仍然是一种挑战。

发明内容

提供一种排气处理系统，其包括：氧化催化装置（OC），其配置成在上游侧接收排气且在下游侧释放排气且其具有催化组合物；选择性催化还原装置（SCR），其布置在OC下游且通过导管与OC流体连通；还原剂喷射器，其配置成在OC与SCR之间的还原剂喷射位置处将还原剂输入导管中；以及电加热催化器（EHC），其至少部分布置在OC下游与还原剂喷射位置上游的导管内。催化剂组合物可包括能够将一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）以及一种或多种氮氧化物（NOx）物质氧化的一种或多种第一氧化催化剂材料；以及能够单独或共同储存NOx和HC物质的一种或多种储存材料。SCR可配置成在还原剂存在的情形下，储存NOx物质和/或还原NOx物质。EHC可包括具有外表面的加热元件，其包括能够氧化CO、HC和一种或多种NOx物质的一种或多种第二氧化催化剂材料。该一种或多种第一氧化催化剂材料和/或第二氧化催化剂材料可包括铂族金属催化剂和/或金属氧化物催化剂。该一种或多种铂族金属催化剂可包括铂、钯、铑、钌、锇和/或铱。该一种或多种金属氧化物催化剂可包括铁氧化物、锌氧化物、铝氧化物和/或钙钛矿。储存材料可以是NOx储存材料，且可包括碱金属、碱土金属和/或稀土金属中的一种或多种，包括其各自的氧化物、碳酸盐和氢氧化物。储存材料可以是HC储存材料，且可包括氧化铝、二氧化硅、沸石、氧化锆、二氧化钛和氧化镧中的一种或多种。储存材料可以是蓄冷材料，其能够在相对低的温度下储存NOx物质和/或HC物质，且能够在相对高的温度下释放所储存的NOx物质和/或HC物质。还原剂可以是尿素和/或其分解产物、氨，以及在排气和/或热存在的情形下能够分解或反应以形成氨的化合物中的一种或多种。加热元件可布置成线圈构造。OC与SCR之间的导管的至少一部分可以是隔热的。