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1、(10)申请公布号 CN 102889108 A (43)申请公布日 2013.01.23 C N 1 0 2 8 8 9 1 0 8 A *CN102889108A* (21)申请号 201210250403.2 (22)申请日 2012.07.19 13/185,531 2011.07.19 US F01N 3/20(2006.01) F01N 3/28(2006.01) F01N 3/035(2006.01) (71)申请人通用汽车环球科技运作有限责任公 司 地址美国密执安州 (72)发明人 C.H.金 G.齐 W.李 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理。
2、人吴超 杨炯 (54) 发明名称 压燃点火发动机的废气后处理系统 (57) 摘要 本发明涉及压燃点火发动机的废气后处理系 统。配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动 机包括废气后处理系统。废气后处理系统包括流 体耦合在氨-选择性催化还原装置上游的催化剂 装置。催化剂装置包括串联地流体耦合的第一、第 二以及第三元件。第一元件包括三元催化元件，第 二元件包括NO X 吸附器，第三元件包括氧化催化元 件。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 5 页 1/。
3、1页 2 1.一种用于配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机的废气后处理系统，包括： 催化装置，其流体耦合在氨-选择性催化还原装置上游，所述催化装置包括串联地流 体耦合的第一、第二以及第三元件； 所述第一元件包括三元催化元件； 所述第二元件包括NO X 吸附器；以及 所述第三元件包括氧化催化元件。 2.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括Pd/ Al 2 O 3 的涂层的基底。 3.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述NO X 吸附器包括涂覆有包括LaMnO 2 与 BaO的涂层的基底。 4.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述氧化催化元件包括涂覆。
4、有包括Rh/ CeO 2 与Al 2 O 3 的涂层的基底。 5.一种用于压燃点火内燃发动机的废气后处理系统，所述废气后处理系统基本上包 括： 包括串联地流体耦合的第一、第二以及第三元件的装置，其中，所述第一元件包括三元 催化元件，所述第二元件包括NO X 吸附剂，以及所述第三元件包括氧化催化元件； 氨-选择性催化还原装置；以及 微粒过滤器； 所述装置位于所述氨-选择性催化还原装置的流体上游，所述氨-选择性催化还原装 置位于所述微粒过滤器的流体上游。 6.根据权利要求5所述的废气后处理系统，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括 Pd/Al 2 O 3 的涂层的基底。 7.根据权利要求5所述的废。
5、气后处理系统，其中，所述NO X 吸附器包括涂覆有包括 LaMnO 2 与BaO的涂层的基底。 8.根据权利要求5所述的废气后处理系统，其中，所述氧化催化元件包括涂覆有包括 Rh/CeO 2 与Al 2 O 3 的涂层的基底。 9.一种设备，包括： 配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机，其流体耦合至无源NH 3 -SCR废气后处 理系统； 所述无源NH 3 -SCR废气后处理系统包括催化剂装置，其流体耦合在氨-选择性催化还 原装置的上游，所述氨-选择性催化还原装置流体耦合在微粒过滤器的上游； 所述催化剂装置包括串联地流体耦合的第一、第二以及第三元件； 所述第一元件包括三元催化元件； 所述第。
6、二元件包括NO X 吸附器；以及 所述第三元件包括氧化催化元件。 10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括Pd/Al 2 O 3 的 涂层的基底。 权 利 要 求 书CN 102889108 A 1/8页 3 压燃点火发动机的废气后处理系统 技术领域 0001 本公开涉及压燃点火内燃发动机排放后处理。 背景技术 0002 此部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息。因此，这种陈述并不旨在构成对现 有技术的承认。 0003 压燃点火内燃发动机以稀空燃比运行，以实现理想的燃油效率。当存在于发动 机进气空气中的氮分子、氧分子在燃烧的高温下离解时，稀燃发动机运行会产生氮氧化物 。
7、（NO X ）。NO X 的产生速率遵循燃烧过程中的已知关系，例如更高的NO X 产生速率与更高的燃烧 温度以及空气分子暴露在更高温度下更长时间相关联。 0004 在后处理装置中，NO X 分子可以被还原为元素氮和氧。已知的后处理装置的功效取 决于包括运行温度在内的运行条件，运行温度与废气流温度与发动机空燃比相关联。后处 理装置包括当暴露至废气馈给流中的升高的温度和/或污染物时易于损坏或退化的材料。 0005 后处理系统包括催化装置，以产生化学反应，处理废气成分。三元催化装置（TWC） 氧化和还原废气成分。NO X 吸附器存储NO X ，其随后可以在特定的发动机运行条件下被解除 吸附并还原。已。
8、知的策略包括在稀燃运行过程中使用NO X 吸附器存储NO X 排放物，并且随 后在富燃发动机运行状态过程中使用TWC将存储的NO X 清除并还原为氮与水。微粒过滤器 （DPF）能够移除废气馈给流中的微粒物质，其可以随后被周期性地清除，例如，在高温再生 事件过程中。 0006 已知的后处理装置为选择性催化还原装置（SCR）。SCR装置包括催化材料，其促进 NO X 与例如氨（NH 3 ）或尿素的还原剂的反应，以产生氮与水。可以将例如尿素的还原剂喷射 入SCR装置上游的废气馈给流中，这需要喷射系统、存储罐以及控制策略。例如NH 3 的还原 剂可以在特定发动机运行条件过程中产生于SCR装置上游的废气。
9、馈给流中。 0007 SCR装置中使用的催化材料包括钛（Ti）上的钒（V）与钨（W）以及包括具有沸石涂 层的铁（Fe）或铜（Cu）的基底金属。包括铜的催化材料能够在更低温度下有效工作，但已经 示出在更高温度下具有较差的耐热能力。包括铁的催化材料能够在更高温度下工作良好， 但在更低温度下具有降低的还原剂存储效率。 0008 已知的SCR装置优选地在150至600的运行温度范围内运行。温度范围可以 根据催化材料改变。运行温度范围可以在更高的发动机载荷运行期间或之后降低。高于 600的温度可以使得还原剂突破并且退化SCR催化剂，而NO X 处理效率在低于150的温 度下降低。 发明内容 0009 配。
10、置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机包括废气后处理。废气后处理系统 包括流体耦合在氨选择性催化还原装置上游的催化装置。催化装置包括流体串联耦合的第 一、第二、以及第三元件。第一元件包括三元催化元件，第二元件包括NO X 吸附器，第三元件 说 明 书CN 102889108 A 2/8页 4 包括氧化催化元件。 0010 本发明还提供了如下方案： 方案1. 一种用于配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机的废气后处理系统， 包括： 催化装置，其流体耦合在氨-选择性催化还原装置上游，所述催化装置包括串联地流 体耦合的第一、第二以及第三元件； 所述第一元件包括三元催化元件； 所述第二元件包括NO 。
11、X 吸附器；以及 所述第三元件包括氧化催化元件。 0011 方案2. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括 Pd/Al 2 O 3 的涂层的基底。 0012 方案3. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述NO X 吸附器包括涂覆有包括 LaMnO 2 与BaO的涂层的基底。 0013 方案4. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述氧化催化元件包括涂覆有包括 Rh/CeO 2 与Al 2 O 3 的涂层的基底。 0014 方案5. 一种用于压燃点火内燃发动机的废气后处理系统，所述废气后处理系统 基本上包括： 包括串联地流体耦合的第一、第二以及第三元件的装置，其中，。
12、所述第一元件包括三元 催化元件，所述第二元件包括NO X 吸附剂，以及所述第三元件包括氧化催化元件； 氨-选择性催化还原装置；以及 微粒过滤器； 所述装置位于所述氨-选择性催化还原装置的流体上游，所述氨-选择性催化还原装 置位于所述微粒过滤器的流体上游。 0015 方案6. 根据方案5所述的废气后处理系统，其中，所述三元催化元件包括涂覆有 包括Pd/Al 2 O 3 的涂层的基底。 0016 方案7. 根据方案5所述的废气后处理系统，其中，所述NO X 吸附器包括涂覆有包 括LaMnO 2 与BaO的涂层的基底。 0017 方案8. 根据方案5所述的废气后处理系统，其中，所述氧化催化元件包括涂。
13、覆有 包括Rh/CeO 2 与Al 2 O 3 的涂层的基底。 0018 方案9. 一种设备，包括： 配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机，其流体耦合至无源NH 3 -SCR废气后处 理系统； 所述无源NH 3 -SCR废气后处理系统包括催化剂装置，其流体耦合在氨-选择性催化还 原装置的上游，所述氨-选择性催化还原装置流体耦合在微粒过滤器的上游； 所述催化剂装置包括串联地流体耦合的第一、第二以及第三元件； 所述第一元件包括三元催化元件； 所述第二元件包括NO X 吸附器；以及 所述第三元件包括氧化催化元件。 0019 方案10. 根据方案9所述的设备，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括P。
14、d/ 说 明 书CN 102889108 A 3/8页 5 Al 2 O 3 的涂层的基底。 0020 方案11. 根据方案9所述的设备，其中，所述NO X 吸附器包括涂覆有包括LaMnO 2 与 BaO的涂层的基底。 0021 方案12. 根据方案9所述的设备，其中，所述氧化催化元件包括涂覆有包括Rh/ CeO 2 与Al 2 O 3 的涂层的基底。 附图说明 0022 参照附图，通过示例，现将描述一个或多个实施例，其中： 图1示意性地示例了根据本公开的压燃点火内燃发动机的单个气缸的一部分与废气 后处理系统； 图2图示地示出了与操作装配有根据本发明的后处理系统的发动机系统相关联的数 据，后处。
15、理系统包括NH 3 -SCR催化剂上游的公知的催化转化器； 图3图示地示出了说明操作装配有根据本公开的无源NH 3 -SCR废气后处理系统的实施 例的发动机系统的数据； 图4图示地示出了发动机排出H 2 和通过操作装配有根据本公开的此处所描述的无源 NH 3 -SCR废气后处理系统的实施例的发动机系统所得到的第一催化元件下游的H 2 的浓度； 以及 图5图示地示出了发动机排出H 2 的浓度与通过操作装配有根据本公开的在此所描述 的无源NH 3 -SCR废气后处理系统的实施例的发动机系统获得的第三催化元件下游的相应H 2 浓度。 具体实施方式 0023 现参照附图，其中，所示的仅是出于示例特定典。
16、型实施例的目的，并不是为了限制 本发明。图1示意性地示例了流体耦合至无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的压燃点火内 燃发动机10的单个气缸12的一部分。无源NH 3 -SCR废气后处理系统40包括流体耦合至 氨-选择性催化还原（NH 3 -SCR）催化剂44，并且位于其上游的第一催化转化器42，氨-选择 性催化还原（NH 3 -SCR）催化剂44流体耦合至微粒过滤器46，并且位于其上游。内燃发动机 10配置成以四冲程压燃点火燃烧循环运行，其包括重复执行的进气-压缩-点燃-排放冲 程，或任意其他合适的燃烧循环。内燃发动机10优选地包括进气歧管14、燃烧室16、进气 门与排气门17与15、排。
17、气歧管18以及包括EGR阀22的EGR系统20。进气歧管14可以包 括空气流量传感装置24，其产生对应于发动机进气空气质量流率的信号输出71。在一个实 施例中进气歧管14任选地包括节气门装置23。空燃比传感装置41配置成监控内燃发动机 10的废气馈给流，并且优选地产生包括空燃比信号75与废气馈给流温度信号73的信号输 出。燃料喷射器28配置成响应于脉宽指令77直接将燃油脉冲喷射入燃烧室16中。在一 个实施例中，一个或多个压力传感器30配置成在每个燃烧循环中，监控发动机10的一个气 缸，或优选的所有气缸中的气缸内压力。旋转位置传感器25配置成监控发动机10的曲轴 旋转位置与速度。虽然描述了气缸1。
18、2中的单一一个，但应该知道的是，发动机10包括多个 气缸，每个均具有相关联的燃烧室16、燃油喷射器28、以及进气门与排气门17与15。发动 机10的描述是示例性的，并且本文描述的概念并不限于此。尽管将内燃发动机10描述为 说 明 书CN 102889108 A 4/8页 6 压燃点火内燃发动机，但应该理解的是，此处描述的概念可以应用于配置成在化学当量的 贫侧运行以可采用此处描述的无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的其他内燃发动机。 0024 排气歧管18将内燃发动机10的废气馈给流引导至无源NH 3 -SCR废气后处理系统 40。第二传感装置45配置成监控NH 3 -SCR催化剂44下游。
19、的废气馈给流，并且可以包括，例 如NO X 传感器、NH 3 传感器、或其他合适的传感器。为了控制与诊断目的，第二传感装置45 产生控制模块50可读的信号81。 0025 无源NH 3 -SCR废气后处理系统40包括流体耦合至上述的NH 3 -SCR催化剂44，并且 位于其上游的第一催化转化器42。第一催化转化器42分别包括第一、第二以及第三催化元 件51、53与55。第一、第二与第三催化元件51、53与55串联布置，第一催化元件51流体耦 合至排气歧管18，并且配置成处理发动机排出的废气。应该知道的是，在第一催化元件51 中处理的废气传递至第二催化元件53，并且随后传递至第三催化元件55。第。
20、一、第二以及 第三催化元件51、53与55每个均包括如此处描述地涂覆的陶瓷或金属基底元件。 0026 第一催化元件51优选地为包括涂覆有涂层的基底元件的催化元件，该涂层能够 响应于包括空燃比在内的发动机运行条件而氧化HC与CO分子，并且减少NO X 分子。催化活 性材料在一个实施例中包括Pd/Al 2 O 3 。可替换地，第一催化元件51可以是另一合适的三元 催化元件，其包括涂覆有催化活性涂层的基底元件，该涂层响应于发动机运行条件氧化HC 与CO分子，并且减少NO X 分子。 0027 第二催化元件53优选地为包括涂覆有涂层的基底元件的NO X 吸附器，该涂层能够 吸附与解除吸附NO X 分子。
21、。基底元件涂覆有涂层，该涂层在一个实施例中包括LaMnO 2 与BaO。 如此而言，优选地NO X 吸附器中不使用的铂族元素金属（例如，铂、钯、以及铑）。可替换地，第 二催化元件53可以是任意其他NO X 吸附器元件，其包括涂覆有合适的涂层的基底元件，该 涂层能够吸收与解除吸附NO X 分子。 0028 第三催化元件55优选地为包括涂覆有涂层的基底元件的催化元件，该涂层包含 一个或多个催化活性材料，用于氧化废气馈给流中的碳氢化合物。催化活性材料在一个实 施例中包括Rh/CeO 2 与Al 2 O 3 。可替换地，第三催化元件55可以是另一合适的氧化催化元件 或三元催化元件，其包括涂覆有催化活性。
22、涂层的基底元件。这可以包括三元催化装置，其能 够响应于包括空燃比在内的发动机运行条件而氧化HC与CO分子，并且减少NO X 分子。 0029 使用一种系统可以在第一催化转化器42中无源地产生氨（NH 3 ），在该系统中周期 性地调整发动机运行，以产生包括一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、以及氢气（H 2 ）的废气馈给 流。废气馈给流在特定运行状态之下在第一催化转化器42中产生NH 3 。应该知道的是，产 生于第一、三元催化元件51与第三氧化催化元件55的任意一个或全部中的NH 3 的量由发 动机排出的NO X 水平限制。可获得额外的H 2 ，其可以用于产生NH 3 。化学反应式表述该关系 如。
23、下。 0030 NH 3 -SCR催化剂44包括一个或多个优选地由堇青石材料制造的基底元件，其具有 多个流通通道，通道优选地涂覆有沸石涂层与催化剂材料，例如，催化活性基底金属。催化 活性材料存储NH 3 ，并且释放存储的NH 3 ，用于与废气馈给流中的NO X 分子反应。应该知道的 是，NH 3 -SCR催化剂的存储能力，即，可以存储于NH 3 -SCR催化剂上的NH 3 的质量与NH 3 -SCR 催化剂的入口温度相关联。当入口温度增加到阈值温度之上时，存储能力降低。 说 明 书CN 102889108 A 5/8页 7 0031 微粒过滤器46流体耦合至NH 3 -SCR催化剂44的下游，。
24、并且包括配置成捕获微粒 物质的陶瓷过滤器元件。在一个实施例中，陶瓷过滤器元件是壁流过滤元件。在一个实施 例中，陶瓷过滤器元件涂覆有涂层，该涂层包括合适的催化活性材料。微粒过滤器46可以 包括用于捕获与氧化产生于燃烧过程中的微粒物质的其他合适的特征。 0032 控制模块50信号连接至发动机传感器，并且操作地连接至发动机致动器，以执行 控制策略，控制发动机10的运行，以响应于操作者指令形成气缸充气。传感器包括，例如空 燃比传感装置41、空气流量传感装置24、以及压力传感器30。致动器包括，例如燃油喷射器 28、节气门装置23、以及EGR阀22。控制模块50通过命令一脉宽77来操作燃油喷射器28 以。
25、将燃油脉冲传递至燃烧室16。脉宽77为逝去的时间周期，在该周期中，开启燃油喷射器 28，并且传递燃油脉冲。传递的燃油脉冲与进气空气以及任意内部保持的和外部再循环的 废气相互作用，以响应于操作者转矩要求形成在燃烧室16中的气缸充气。应该知道的是， 控制模块50可以使用多个脉宽77命令多个燃油喷射事件，以使得燃油喷射器28在每个气 缸事件过程中将燃油脉冲传递至燃烧室16。 0033 控制模块50通过命令EGR阀开启指令78而操作EGR阀22，以使得EGR阀22实现 优选的EGR流速，从而实现气缸充气中的优选的EGR分数。应该知道的是，老化、标定、污染 以及其他因素可以影响EGR系统20的操作，因此。
26、，引起气缸充气的气缸内空燃比的变化。 0034 控制模块50可以通过命令节气门阀开启指令76操作节气门装置23，以命令气缸 充气的优选新鲜空气的质量流速。在一个实施例中，控制模块50操作涡轮增压装置，以命 令与气缸充气相关联的增压。 0035 控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器以及相似的术语表示专用集成电 路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或硬件程序或程序的中央处理器（优选地为微 处理器）以及相关的内存与存储器（只读、可编程只读、随机存储、硬盘驱动等）、组合逻辑电 路、输入/输出电路以及装置、合适的信号调节与缓冲电路、以及提供所述功能的其他元件 中的任意一个或一个或多个的。
27、各种组合。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法以及相似 的术语表示任意控制器可执行的指令集，其包括标定与查询表。控制模块具有一套控制例 程，其被执行以提供所需的功能。例程例如通过中央处理器执行，并且例程可操作以监控来 自传感装置与其他网络化的控制模块的输入，并且执行控制与诊断例程，以控制致动器的 操作。在正在进行的发动机与车辆运行过程中，可以按规则的时间间隔执行例程，例如每隔 3.125、6.25、12.5、25与100毫秒。可替换地，响应于事件的发生执行例程。 0036 应该知道的是，压燃点火发动机废气馈给流中的发动机排出的NO X 基本上少于火 花点火发动机废气馈给流中的发动机排出的N。
28、O X 。在正在进行的发动机运行过程中，在冷启 动与贫空燃发动机运行的过程中产生的NO X 排放物存储在第二NO X 吸附器催化元件53上， 表示如下。 0037 在发动机运行于其他条件下的过程中，存储的NO X 用于产生传递至NH 3 -SCR催化剂 44的额外NH 3 ，并且被存储用于NO X 还原，表示如下。 0038 包括如此处所述的第一催化转化器42的无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的结构 能够在压燃点火发动机系统中使用无源NH 3 -SCR废气后处理系统。第一催化转化器42产 说 明 书CN 102889108 A 6/8页 8 生NH 3 ，因此最小化与产生NH 3 所要。
29、求的富燃事件相关联的任何燃油惩罚。在第一催化转化 器42中吸收NO X 降低了依赖NH 3 -SCR催化剂44在贫运行过程中实现NO X 还原。 0039 用于管理来自耦合至无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的发动机10的废气馈给流 的示例性控制策略包括根据运行状态，在贫空燃比与化学当量空燃比或富空燃比之间的反 复循环的过程。优选地，监控无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的废气馈给流和/或选择的 元件，以检测或以其它方式确定NH 3 -SCR催化剂44下游的NO X 突破与NH 3 突破，例如，使用 第二传感装置45。监控NH 3 -SCR催化剂44优选地包括监控靠近NH 3 -S。
30、CR催化剂44的废气 馈给流的温度，以确保NH 3 -SCR催化剂44的温度处于优选的温度范围之内。在一个实施例 中，优选的温度范围为150至450。当NH 3 -SCR催化剂44的温度保持在优选的温度范 围中时，可以调节发动机运行，以产生一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）、以及氢气（H 2 ），从而在 第一催化转化器42中产生NH 3 ，其可以向下游传输至NH 3 -SCR催化剂44，用于存储以及随后 的NO X 还原。 0040 调节的发动机运行包括以富空燃比或化学当量空燃比操作发动机10，同时满足操 作者转矩需求，并且不改变发动机输出功率。用于以化学当量的富侧运行示例性发动机10 的一个。
31、示例性方法可以包括在燃烧循环过程中执行多个燃油喷射脉冲，该燃烧循环包括在 每个压缩冲程过程中将第一燃油脉冲喷射入燃烧室16。基于足以操作发动机10以满足操 作者转矩需求以及其他载荷要求的量确定第一燃油脉冲过程中喷射的燃油质量。可以将后 续的燃油脉冲在燃烧循环的其他冲程中喷射入燃烧室16，从而产生包括一氧化氮（NO）、一 氧化碳（CO）、以及氢气（H 2 ）的废气馈给流，以在第一催化转化器42中产生NH 3 。在一个实 施例中，在燃烧循环的做功冲程后期或者在排气冲程前期执行随后的燃油脉冲，从而最小 化燃烧室16中的燃烧可能性。 0041 中断调节的发动机运行，并且控制发动机，以当NH 3 -SC。
32、R催化剂44存储足够量的 NH 3 时优选地在达到饱和点之前，以化学当量的贫侧运行。可以在产生预定阈值的NH 3 分子 之后或当发动机运行状态不导致NH 3 产生时，例如，在车辆减速、发动机怠速、或发动机停止 时，可替代地中断NH 3 产生。可以基于以调节模式的运行经过了预定的时间周期，或通过监 控NH 3 -SCR催化剂44下游的废气馈给流以检测NH 3 突破而估计NH 3 饱和，或在执行预定数 量的气缸事件之后确定NH 3 饱和。可以通过监控配置成监控NH 3 -SCR催化剂44下游的废气 馈给流的NH 3 传感器的信号输出而检测NH 3 突破。在一个实施例中，使用根据足以准确估计 燃烧循。
33、环的操作、后处理过程、转化、和包括进气质量流量、空燃比、发动机速度、以及第一 催化转化器42与NH 3 -SCR催化剂44的温度与老化状态在内的监控运行条件的方法的模型 来估计NH 3 饱和。可以根据对应于特定硬件应用的测试结果而标定这种模型。 0042 在确定NH 3 -SCR催化剂44已经NH 3 饱和之后，或者基于包括运行条件在内的其他 考虑因素决定之后，中断调节的发动机运行，并且发动机运行转变为贫发动机运行，其可以 导致增加的NO X 排放物入废气流。第一催化转化器42可以降低NO X 排放物的一部分。存储 于NH 3 -SCR催化剂44上的NH 3 与NO X 反应，从而降低NO X。
34、 排放，并且产生氮气与水。存储于 NH 3 -SCR催化剂44中的NH 3 在NH 3 分子与NO X 分子反应时被耗尽。当NH 3 -SCR催化剂44上 的NH 3 被耗尽时，NO X 排放物可以穿过NH 3 -SCR催化剂44。因此，中断贫发动机运行，并且在 探测到NH 3 -SCR催化剂44下游的NO X 突破之后，控制系统可以恢复成调节的发动机运行。 可以使用第二传感装置45探测NH3耗尽与任何的相关联的NO X 突破。可替换地，可以使用 说 明 书CN 102889108 A 7/8页 9 可执行的模型估计NH 3 -SCR催化剂44上的NH 3 耗尽。 0043 图2图示地示出了与。
35、操作装配有在NH 3 -SCR催化剂上游包括公知的催化转化器的 后处理系统的发动机系统相关联的数据。公知的催化转化器包括使用钯作为催化剂的第 一催化元件以及使用钯与铑作为催化剂的第二催化元件。x轴描绘了流逝的时间（202），y 轴描绘了相应气体（204）的浓度单位以及空燃比（207）形式的发动机运行。发动机空燃比 （207）包括以贫空燃比（206）运行，伴有周期性的富空燃比偏移（208）。当以贫空燃比（206） 运行时，废气馈给流包括550 ppm NO、700 ppm HC、以及10%O 2 的状态。当以富空燃比（208） 运行时，废气馈给流包括550 ppm NO、700 ppm HC、以。
36、及0.5%O 2 、1.5%CO与0.5%H 2 的状态。 绘制的数据表示NO（212）、N 2 O（214）、NH3（216）、NO 2 （218）、C 3 H 6 （220）、以及C 4 H 8 （222） 的浓度。数据表示对于具有包含使用钯的第一催化元件以及使用钯和铑的第二催化元件的 已知的催化转化器的系统，已知的催化转化器产生550 ppm最高浓度的NH 3 。 0044 图3图示地示出了说明操作装配有此处描述的无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的 实施例的发动机系统的数据。无源NH 3 -SCR废气后处理系统40包括NH 3 -SCR催化剂上游的 第一催化转化器，包括之前描述的。
37、第一催化转化器42，该第一催化转化器42分别包括上述 第一、第二与第三催化元件51、53与55。第一催化元件51使用钯。第二催化元件53为NO X 吸附器，如前所述。第三催化元件55使用钯与铑。x轴描绘了流逝的时间（202），y轴描绘 了相应气体（204）的浓度单位以及空燃比（207）形式的发动机运行。发动机空燃比（207） 包括以贫空燃比（206）运行，伴有周期性的富空燃比偏移（20 8）。当以贫空燃比（206）运行 时，废气馈给流包括550 ppm NO、700 ppm HC、以及10%O 2 的状态。当以富空燃比（208）运 行时，废气流包括550 ppm NO、700 ppm HC、以。
38、及0.5%O 2 、1.5%CO与0.5%H 2 的状态。因此， 发动机运行状态与参照图2所描述的发动机运行状态相似。绘制的数据表示NO（212）、N 2 O （214）、NH3（216）、NO 2 （218）、C 3 H 6 （220）、以及C 4 H 8 （222）的浓度。数据表示对于使用无 源NH 3 -SCR废气后处理系统40的实施例的系统，第一催化转化器42在富空燃比偏移（208） 过程中产生浓度接近1200 ppm的NH3。因此，使用包括NO X 吸附器作为第二催化元件53的 无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的实施例的系统产生比装配有包括公知的不使用NO X 吸附 器的催化。
39、转化器的后处理系统的相似发动机系统远远更大量的NH 3 。 0045 图4与5图示地示出来自废气馈给流中的测量结果的数据，废气馈给流从操作装 配有此处描述的无源NH 3 -SCR废气后处理系统40的实施例的发动机系统获得。数据清楚地 示出了示例性系统的操作，并且意味着例示了本文描述的概念。发动机系统为压燃点火发 动机系统。无源NH 3 -SCR废气后处理系统40包括NH 3 -SCR催化剂上游的第一催化转化器， 其包括前述第一催化转化器42，该第一催化转化器42分别包括上述第一、第二与第三催化 元件51、53与55。第一催化元件51使用钯。第二催化元件53为NO X 吸附器，如前所述。第 三催。
40、化元件55使用钯与铑。x轴描绘了流逝的时间（202）。y轴包括相应气体（204）的浓 度、空燃比（207）形式的发动机运行、以及催化剂温度（209）。发动机空燃比（207）包括贫 空燃比（206）的运行，伴有周期性的空燃比偏移（208）。 0046 图4示出了发动机排出的H 2 （213）与第一催化元件51下游的H2（215）的浓度。 图5示出了发动机排出的H 2 （213）的浓度以及第三催化元件55下游的相应的H 2 浓度（217）。 0047 空燃比（207）与催化剂温度（209）的发动机运行状态包括周期性的空燃比偏 移，空燃比偏移（208）的具体大小包括15.0:1、14.9:1、14.。
41、8:1、14.7:1、14.6:1、14.5:1、 说 明 书CN 102889108 A 8/8页 10 14.4:1、14.3:1、14.2:1、14.1:1，如所示的。 0048 如所示的，发动机排出的H 2 （213）浓度随着空燃比逐渐变向富侧而增加，然而第 一催化元件51下游的H 2 浓度（215）可以忽略。然而，当空燃比变成化学当量的富侧时，第 三催化元件55下游的相应H 2 浓度（217）增加，并且当空燃比偏移为14.4:1时，其达到大约 1400 ppm的峰值浓度。 0049 NH 3 -SCR催化剂44上游的上游的废气馈给流中增加的H 2 与NO X 气体反应，形成NH 3 。
42、， 其可以存储于NH 3 -SCR催化剂44上，并且在贫操作过程中用于NO X 还原。 0050 本公开已经描述了特定的优选实施例与其修改。在阅读与理解说明书后本领域技 术人员可以作出进一步修改与改变。因此，期望的是，本公开并不限于作为被认为是实现该 公开的最佳方式而公开的特定实施例，而是本公开将包括落入所附权利要求范围中的所有 实施例。 说 明 书CN 102889108 A 10 1/5页 11 图 1 说 明 书 附 图CN 102889108 A 11 2/5页 12 图 2 说 明 书 附 图CN 102889108 A 12 3/5页 13 图 3 说 明 书 附 图CN 102889108 A 13 4/5页 14 图 4 说 明 书 附 图CN 102889108 A 14 5/5页 15 图 5 说 明 书 附 图CN 102889108 A 15 。