用于廢氣后處理系統的再生方法與流程
本發明涉及用于再生廢氣后處理系統的方法，所述廢氣后處理系統能夠儲存稀燃廢氣中的氮氧化物并且將氮氧化物還原成富燃廢氣中的氮。本發明用于廢氣后處理系統，所述廢氣后處理系統由布置在發動機附近的至少一種NOx儲存催化劑和位于車輛底部中的至少一種NOx儲存催化劑組成，并且旨在凈化主要依靠稀燃混合物運行的火花點火發動機的廢氣。
機動車輛中內燃機的廢氣通常含有有害氣體一氧化碳(CO)和烴類(HC)、氮氧化物(NOx)和可能的硫氧化物(SOx)以及顆粒物，所述顆粒物主要由煙塵殘留物和可能附著的有機附聚物組成。這些物質被指定為是主要排放物。CO、HC和顆粒物是發動機燃燒室內的燃料不完全燃燒的產物。當燃燒溫度在局部超過1400℃時，進氣中的氮氣和氧氣會在氣缸內形成氮氧化物。非合成燃料中總是存在少量的有機硫化合物，而有機硫化合物的燃燒會生成硫氧化物。為了去除機動車輛廢氣中這些對健康和環境有害的排放物，已經開發了多種用于凈化廢氣的催化技術，其基本原理通常基于引導需要凈化的廢氣通過由流通式或壁流式蜂窩狀體和涂覆于其上的催化活性涂層組成的催化劑。這種催化劑促進不同廢氣組分的化學反應，同時形成無害產物，如二氧化碳和水。
在一定程度上，根據催化劑處要凈化的廢氣組成和預期廢氣溫度水平，所使用的操作方式和催化劑組成顯著不同。許多用作催化劑中催化活性涂層的組合物含有這樣的組分，其中，在一定的操作條件下，一種或多種廢氣組分可以被暫時束縛，而當操作條件發生適當改變時，該組分可被重新有意地釋放。具有這種能力的組分在下文通常被稱為儲存材料。
例如，三元催化劑中的儲氧材料用于去除火花點火發動機廢氣中的CO、HC和NOx，所述發動機主要通過平均化學計量的空氣/燃料混合物來操作。眾所周知的儲氧材料是鈰和鋯的混合氧化物，其中可能摻雜有另外的氧化物，特別是摻雜有稀土金屬氧化物，如氧化鑭、氧化鐠、氧化釹或氧化釔(Autoabgaskatalysatoren,Grundlagen–Herstellung–Entwicklung–Recycling-[Exhaust Gas Catalytic Converters for Vehicles,Foundations-Manufacture-Development-Recycling-Ecology]Christian Hagelüken,2nd Edition,2005,p.49(用于車輛的廢氣催化轉換器，建立-制造-發展-回收-生態學)，Christian Hagelüken，第二版，2005年，第49頁)；Catalytic Air Pollution Control,Commercial Technology,R.Heck et al.,1995,p.73-112(催化空氣污染控制，《商業技術》，R.Heck等人，1995年，第73-112頁))。
氮氧化物儲存催化劑用于去除被稱為稀燃混合物發動機(柴油機、Lean-GDI)的稀燃廢氣中所含的氮氧化物。其中的凈化效果基于以下事實：在發動機的稀燃操作階段(儲存階段，稀燃操作)，氮氧化物由儲存催化劑的儲存材料以硝酸鹽的形式儲存。在隨后發動機的富燃操作階段(再生階段，富燃操作，DeNOx階段)，先前形成的硝酸鹽被分解，并且在富燃操作過程中，伴隨著廢氣富燃組分的還原，再次釋放的氮氧化物在儲存催化劑處被轉化為氮氣、二氧化碳和水。除了別的以外，烴類、一氧化碳、氨氣和氫氣被指定為廢氣的富燃組分。
在SAE文獻SAE 950809中詳細描述了氮氧化物儲存催化劑的操作原理。氮氧化物儲存催化劑的組成是本領域技術人員非常熟悉的。氮氧化物儲存材料通常是堿金屬或堿土金屬的堿性化合物，例如鋇和鍶的氧化物、氫氧化物或碳酸鹽，其以精細分布的形式沉積在合適的基底材料上。此外，氮氧化物儲存催化劑還具有催化活性的鉑族貴金屬，以及儲氧材料。這種組成在化學計量操作條件下賦予了氮氧化物儲存催化劑三元催化劑的功效(DE102009039249A以及其中引用的文獻)。
氮氧化物的儲存階段(稀燃操作)通常持續100至2000秒，并且取決于催化劑的儲存容量和廢氣中氮氧化物的濃度。對于儲存容量降低的老化催化劑來說，儲存階段的持續時間也可降至50秒或更少。相比之下，再生階段(富燃操作)通常明顯更短，僅持續幾秒鐘(5秒至20秒)。再生過程中從氮氧化物儲存催化劑逸出的廢氣基本上不再包含任何有害物質，并且大致按化學計量構成。在此期間，所述廢氣的空氣比λ(λ：是指廢氣中的燃料與空氣的比率，參見下文)幾乎等于1。再生階段結束時，所釋放的氮氧化物和結合至催化劑的儲氧組分的氧不再足以氧化所有的富燃廢氣組分。因而導致這些組分穿透催化劑，并且空氣比降至低于1的值。穿透的廢氣可能包括大量的氨氣(NH3)，這些氨氣是過度還原氮氧化物而形成的。發生這種穿透意味著再生過程結束，并且這種穿透可借助于儲存催化劑之后的所謂的λ探針(所謂的傳感器控制系統)檢測到。
除了減少這些主要排放物之外，管理廢氣排放的最新法規(具體為美國GHG排放標準，SULEV)規定，不僅要大幅度減少主要排放物，而且還要最大程度遏制廢氣組分本身所產生的二次排放物形成，諸如甲烷(CH4)和強效溫室氣體一氧化二氮(N2O)(Federal Register；Vol.75,No.88,2010/Rules and Regulations,Page 25399(《聯邦公報》，第75卷，第88期，2010年，“規章制度”，第25399頁)；Federal Register；Vol.77,No.199,2012/Rules and Regulations,Page 62799(《聯邦公報》，第77卷，第199期，2012年，“規章制度”，第62799頁)；http://epa.gov/climatechange/ghgemissions/gases/n2o.html)。歐盟目前也正在討論有關二次排放物NH3、CH4和N2O的排放指南，相關指南可能納入2014年生效的EU6中，但最終將納入隨后的法規中。
如上所述，一氧化二氮是強效溫室氣體。在美國，已討論決定N2O排放極限值為0.01克/英里。利用NOx儲存催化劑并以之前的廢氣后處理概念難以實現該值(SAE,2013Umicore,2013-01-1300N2O Emissions of Low Emission Vehicles(SAE，2013年，優美科公司，2013-01-1300，低排放車輛的N2O排放))。
在主要為稀燃操作的內燃機中，用于防止產生有害廢氣的現代系統通常利用至少兩種氮氧化物催化劑工作，其中一種位于發動機附近用于更快加熱，而另一種安裝在更冷的底部區域(WO06069652A1、WO10034452A1、JP2009150282A2)。例如，如果是這種布置，氮氧化物儲存催化劑的活性窗口可覆蓋更大的溫度范圍。
已知的是，如果氮氧化物儲存催化劑充滿富燃廢氣混合物，則會產生NH3(SAE 2005-01-3876、DE102013218234)。在包括發動機(cc)附近的氮氧化物儲存催化劑(NSC、LNT、NSR)和位于底部(uf)的氮氧化物儲存催化劑的系統中，這種危險是由于在發動機附近發生NH3氧化而導致uf-NSC產生N2O的結果，因為cc-NSC的再生必須在富燃空氣/燃料混合物范圍內實現。直接將燃料注入火花點火發動機的燃燒室，并且在出口閥下游依次布置渦輪增壓器，可使廢氣溫度恒定降低。尤其是在城市駕駛和長距離旅行中，這種低溫不再足夠以充足的轉化效率(具體為N2O轉化效率)操作底部催化劑。相比之下，已知的是，在主要為稀燃操作的內燃機中，在限定溫度區間和給定的限定λ值下，在氮氧化物儲存催化劑處N2O的形成特別密集(DE102013218234及其中引用的文獻)。布置在底部區域中的氮氧化物儲存催化劑處的更低的廢氣溫度因此導致由NH3形成的溫室氣體N2O增加，所述NH3是在位于發動機附近的氮氧化物儲存催化劑處進行的再生過程中形成的。在該過程中，這種底部催化劑的床層度通常在220℃至400℃的最佳一氧化二氮形成窗口中連續移動。
EP1536111B1描述了用于減少二次排放物的方法，所述二次排放物諸如裝配有NOx儲存催化劑的內燃機的廢氣中的甲烷或N2O。為了能夠在再生NOx儲存催化劑的富燃操作期間減少后來形成的二次排放物，建議在NOx儲存催化劑下游布置額外的催化劑。該催化劑能夠氧化甲烷和N2O，并且由兩種不同的催化活性材料組成。建議將含鈀的催化劑用于氧化甲烷，并且建議將鐵沸石催化劑用于還原N2O。已知甲烷或N2O可在稀燃氣氛中被含鈀催化劑或鐵沸石催化劑有效轉化。然而，N2O在稀燃氣氛中被Pd催化劑的轉化非常小，并且被鐵沸石催化劑的轉化僅僅在超過大約400℃的更高的溫度下發生。為了確保用于N2O還原的催化劑的作用明顯地變弱(這種情況對于轉化甲烷必然可行)，EP1536111B1另外建議在位于下游的催化劑上游注入二次空氣。然而，如一開始所述，這在低溫下不會導致期望的N2O還原。
DE102010014468A1涉及用于后處理基本稀燃內燃機的廢氣的方法，以及適當有利的廢氣后處理系統。具體地講，本發明涉及減少相應燃燒系統的全部廢氣中的溫室氣體N2O的比例，所述燃燒系統具有NOx儲存催化劑作為廢氣凈化元件。本發明的目的是一旦由NOx儲存催化劑形成的N2O到達N2O還原催化劑，就在λ≤1條件下使布置在NOx儲存催化劑下游的N2O還原催化劑發揮作用。
本發明的目的是實現關于廢氣后處理系統中N2O二次排放物的平衡改善，所述廢氣后處理系統由發動機附近的氮氧化物儲存催化劑和布置在距其限定距離處的氮氧化物儲存催化劑組成。這應該在其他有害廢氣組分或燃料消耗不受過度負面影響的前體下發生。
該目的通過根據權利要求1的方法實現。根據本發明的方法的優選實施例是從屬于權利要求1的從屬權利要求中討論的主題。
由于(就主要為稀燃操作的汽油內燃機的廢氣后處理系統(具有設置在發動機附近的一種或多種氮氧化物儲存催化劑和位于車輛底部的一種或多種氮氧化物儲存催化劑)的再生而言)在布置在發動機附近的氮氧化物儲存催化劑的再生期間，完全耗盡這些氮氧化物儲存催化劑不受影響，因此如果位于底部的氮氧化物儲存催化劑在氨氣被氧化形成一氧化二氮的溫度范圍內，則所提出的目的出人意料地完全實現而且同樣有利。這種類型的溫度控制調控策略允許汽車在大約減少40％的一氧化二氮排放(在FTP或NEDC循環中測量)的情況下操作。雖然NOx排放增加了將近10％，但其可比剛才提到的一氧化二氮排放更好地通過發動機處的措施(例如，相應的AGR調控)來控制。從而在總體圖中產生顯著改善的排放曲線，這使得能夠符合嚴格的美國廢氣標準和未來更嚴格的歐盟廢氣標準。
因此可將本發明的氮氧化物儲存催化劑的再生程序有利地用于具有發動機附近的至少一種氮氧化物儲存催化劑和車輛底部區域中至少一種另外的氮氧化物儲存催化劑的系統中。如果不使用相應的氮氧化物儲存催化劑，也可使用多個塊。這些塊可彼此隔開，或可優選地以邊對邊的方式容納在殼體中。可共同容納氮氧化物儲存催化劑與相應的探針，用于測量廢氣條件，所述探針選自NOx傳感器、λ傳感器和溫度傳感器。在一個優選的實施例中，廢氣后處理系統還具有一個或多個三元催化劑，所述三元催化劑位于布置在發動機附近的氮氧化物儲存催化劑和發動機之間(圖1)。本領域的技術人員知道如何最佳地設計這種完整系統，以便該系統可在車輛中與位于其中的ECU有利地相互作用，并且可成功地實施相應的OBD措施。例如，在該完整的系統中，任選的三元催化劑的作用與具有低起燃溫度的氧化催化劑一樣，是在稀燃操作中氧化NO、HC和CO。如果λ＝1，則該三元催化劑根據正常的三元催化劑發揮作用并使HC/CO/NOx相互轉化。在富燃廢氣混合物中，所述三元催化劑還充當HC-DeNOx催化劑，其利用過量的富燃廢氣組分(例如，HC、CO等)還原NOx。
根據本發明，在布置在發動機附近的氮氧化物儲存催化劑的再生過程中，要求這些催化劑在限定溫度區間中不完全再生，此時在位于底部的氮氧化物儲存催化劑處是具有優勢的。有證據表明，如果氮氧化物儲存催化劑完全再生，除了發生富燃穿透(通常表明再生循環結束)(所謂的傳感器控制方法)之外，大量的氨氣也離開氮氧化物儲存催化劑。在限定的廢氣溫度下，在位于下游的氮氧化物儲存催化劑中，所述氨氣優選地被氧化形成一氧化二氮，然后順暢地排放到環境中。因此，優選的是發動機附近的氮氧化物儲存催化劑的再生以僅在環境條件下存在的儲存能力容量的90％、更優選80％和特別優選僅70％的比例進行。這意味著再生后相應比例的氮氧化物被保留在氮氧化物儲存催化劑中(所謂的基于模型的方法)。其結果是發生富燃穿透，從而可幾乎完全遏制氨氣的再生(圖3)。遏制氨氣再生繼而可確保不再被位于底部的氮氧化物儲存催化劑在底部中形成氮氧化物。應當注意，這種措施會引發以下情況：較不富燃廢氣達到位于底部中的氮氧化物儲存催化劑。這可導致NOx排放物略微增加。還應當考慮到，這種類型的再生策略需要發動機附近的氮氧化物儲存催化劑必須更頻繁地再生，因為每次再生僅使位于其中的特定比例的氮氧化物再生。然而，這至多導致燃料消耗略微增加，因為一般說來，每次再生所使用的燃料并非明顯增加。然而，調控成本似乎略微增加。
如以上已進一步表明的那樣，如果位于底部的氮氧化物儲存催化劑在限定的溫度窗口內，則本文設想的調控策略特別優選地發生。所述溫度窗口促進由氨氣形成一氧化二氮。因此優選的是根據本發明的調控策略僅在車輛[sic]底部中的氮氧化物儲存催化劑的溫度在220℃至400℃、優選225℃至380℃、特別優選230℃至350℃的范圍內時進行。通過這種措施就可防止位于底部的氮氧化物儲存催化劑處的一氧化二氮形成的最大遏制現象(圖4)。
關于儲存的氮氧化物在cc-氮氧化物儲存催化劑的再生期間的溫度可由本領域技術人員根據本發明來選擇。優選的是在設置在發動機附近的氮氧化物儲存催化劑在介于150℃和500℃之間、特別優選介于200℃和450℃之間的溫度區間內時，進行根據本發明的再生策略。在該實施例中，再生策略最適合遏制一氧化二氮形成，并因此最大程度遏制一氧化二氮向環境中排放。
將燃燒空氣比設定為燃燒實際可獲得的空氣質量(air mass)mL,tats相對于完全燃燒所需的最小所需化學計量空氣質量mL,st：
λ＝mL,tats/mL,st
如果λ＝1，則該比率適用作化學計量燃燒空氣比，其中mL,tats＝mL,st；這種情況是，在沒有缺氧的情況下或在沒有未燃燒的氧氣被遺留的情況下，所有燃料分子可在理論上與大氣氧氣完全反應。
以下適用于內燃機：
λ<1(例如，為0.9)是指“空氣缺乏”：富燃廢氣混合物
λ<1(例如，為1.1)是指“空氣過剩”：稀燃廢氣混合物
說明：λ＝1.1是指相比于化學計量反應所需量多10％的空氣存在。這同時被指定為空氣過剩。然而，在再生期間，優選地維持對應于0.8至1的λ值的空氣-燃料混合物。該值特別優選地介于0.85和0.99之間，尤其優選地介于0.95和0.99之間。
就本文中討論的底部(uf)而言，與本發明有關的是，所述底部涉及車輛中的某一區域，在該區域中，催化劑安裝在發動機附近的第一催化劑末端后0.2m至2.5m、更優選0.5m至2m、特別優選0.7m至1.5m的距離處，優選地安裝在駕駛室下方。
在本發明范圍內被指定為在發動機附近(cc)是指催化劑被布置在距發動機氣缸的廢氣出口小于70cm、優選小于50cm、特別優選小于30cm的距離處。發動機附近的催化劑優選地直接布置在廢氣歧管與廢氣管線的交匯處之后。
可根據本領域技術人員已知的措施對本文所述的方法進行控整。如上所述，在任何時間測量廢氣具體組分的狀態并將這些值傳輸到發動機控制單元(ECU)的各種傳感器可用于支持調控和調節廢氣系統。然而，出于成本考慮，其中部分或完全由儲存在ECU中的數據值(所謂的圖)來調控和調節廢氣系統的實施例似乎是特別優選的。本文要考慮的傳感器是已在上文進一步提及的那些。
由柴油發動機或尤其是稀燃火花點火發動機操作的車輛產生同樣由相應法律監管的煙塵顆粒。例如鑒于市中心的微粒負載，煙塵顆粒的排放尤其受到限制。鑒于此，有利的是在由此類發動機操作的車輛的廢氣系統中使用微粒過濾器。本領域技術人員知道如何將此類微粒過濾器安置在相應的廢氣系統中。例如，在廢氣系統的前向區域(其天然經受比車輛底部中的廢氣系統可獲得的熱量更多的熱量)中引入柴油微粒過濾器適于產生相對較冷的廢氣的柴油車輛。這種高熱對于柴油微粒過濾器的充分再生特別有利。相比之下，采用稀燃火花點火發動機的車輛產生相對較熱的廢氣。這里，同樣可以設想的是優選地將微粒過濾器設置在車輛的底部中。在這種情況下，微粒過濾器可有利地安裝在uf-氮氧化物儲存催化劑的上游或下游。然而，在本發明一個特別優選的實施例中，將微粒過濾器與氮氧化物儲存催化劑組合，使得氮氧化物儲存催化劑作為涂層而提供于微粒過濾器上。該實施例對于采用稀燃火花點火發動機的車輛是最優選的。
NOx儲存催化劑
NOx儲存催化劑由這樣的材料構成，所述材料可在稀燃操作廢氣條件下從廢氣流中去除氮氧化物，并且可在λ＝1或富燃廢氣條件下釋放并轉化氮氧化物。
本文要使用的氮氧化物儲存催化劑對本領域技術人員來說是非常熟悉的(EP0982066A2、EP1317953A1、WO2005/092481A1)。此外，參考EP1911506A1和EP1101528A2中的陳述以及其中引用的文獻中有關氮氧化物儲存催化劑(NSC)的設計和組成。根據本領域技術人員已知的方法，以整料惰性體上的涂層形式聯合或彼此單獨地應用所使用的催化劑材料，所述整料惰性體由陶瓷(例如堇青石)或者具有4或6面蜂窩的金屬制成。所述蜂窩體具有流動通道，所述流動通道以狹窄柵格形式布置在所述蜂窩體的橫截面中，并且平行于所述蜂窩體的縱軸，用于待凈化的廢氣。所述催化活性涂層設置在限制流動通道的分隔壁的壁表面上或壁表面中，濃度為每升蜂窩體體積含50克至450克(g/L)，優選地為200g/L至400g/L，特別優選地為250g/L至350g/L。所述催化劑材料包含氮氧化物儲存材料和催化活性組分。氮氧化物儲存材料相應地由以高度分散形式沉積在基底體材料上的實際氮氧化物儲存組分組成。堿金屬、堿土金屬的堿性氧化物(具體為氧化鋇)以及稀土金屬(具體為氧化鈰)主要用作儲存組分，其與二氧化氮反應形成相應的硝酸鹽。優選的儲存材料是含有Mg、Ba、Sr、La、Ce、Mn和K的化合物。通常與儲存組分一起沉積在基底體材料上的鉑系貴金屬(例如，Pt、Pd、Rh)一般用作催化活性組分。在大部分情況下，將具有較大表面積的活性氧化鋁用作載體材料。
TWC：
三元催化劑(TWC)能夠同時從化學計量的廢氣混合物中去除三種污染物組分HC、CO和NOx(條件是λ＝1)。三元催化劑還可在富燃廢氣條件下轉化氮氧化物。三元催化劑在大部分情況下包含鉑系金屬(諸如Pt、Pd和Rh，其中Pd和Rh是特別優選的)作為催化活性組分。催化活性金屬通常以高分散形式沉積在鋁、鋯和鈦的氧化物或它們的混合物上，所述氧化物具有較大表面積并且可通過另外的過渡元素(諸如La、Y、Pr等)穩定。三元催化劑還包含儲氧材料(例如Ce/Zr混合氧化物；參見下文)。例如，合適的三元催化涂層由申請人在EP181970B1、WO2008-113445A1、WO2008-000449A2中描述，這些文獻在本文中被引用。
氧儲存：
儲氧材料具有氧化還原性質，并且能在氧化氣氛中與氧化組分(諸如氧或氮氧化物)反應，或在還原氣氛中與還原組分(諸如氫或一氧化碳)反應。基本上在化學計量范圍中操作的內燃機的廢氣后處理的實施例在EP1911506A1中有所描述。在這種情況下，使用擁有儲氧材料的微粒過濾器。有利的是，此類儲氧材料由鈰/鋯混合氧化物組成。尤其可含有稀土金屬的另外氧化物。因此，根據本發明的微粒過濾器的優選實施例還包含氧化鑭或氧化釹。最常用的是以Ce2O3以及CeO2存在的鈰氧化物。就這一點而言，還參考了US6605264和US6468941的公開內容。
此類儲氧材料優選地用在所謂的三元催化劑中。三元催化劑包含儲氧材料，所述儲氧材料主要由鈰氧化物組成并且可能與其他金屬氧化物一起用作熱穩定性混合相(例如Ce/Zr混合氧化物)。儲氧材料的其他例子包括鈰和鐠或相應的混合氧化物，所述氧化物還可包含選自以下物質的組分：鋯、釹、釔和鑭。這些儲氧材料常常摻雜有貴金屬，諸如Pd、Rh和/或Pt，從而可改變儲存容量和儲存特性。如所述，這些物質能夠從稀燃操作中的廢氣中去除氧并且在富燃廢氣條件下再將其釋放。這可防止NOx被TWC轉化而減少并且可防止在燃料-空氣比率從λ＝1到稀燃操作的短期偏差過程中發生NOx穿透。此外，充滿的氧儲存可防止在廢氣短暫地進入富燃范圍時發生HC和CO穿透，因為在富燃廢氣條件下，儲存的氧在發生穿透之前首先與過量的HC和CO反應。在這種情況下，氧儲存充當對抗λ＝1附近波動的緩沖物。半充滿的氧儲存在能夠吸收從λ＝1的短期偏差方面具有最佳性能。使用λ傳感器以便能夠確定操作期間氧儲存的填充水平。
儲氧容量與整個三元催化劑的老化情況相關。作為OBD(車載診斷)的一部分，測定儲存容量用于鑒定催化劑的當前活性，從而鑒定催化劑的老化情況。出版物中描述的儲氧材料有利地是允許其氧化狀態發生變化的那些。例如，其他此類儲存材料和三元催化劑在WO05113126A1、US6387338BA、US7041622BB、EP2042225A1中有所描述。
基底：
氮氧化物儲存催化劑可布置在整料通道流動支撐體(流通式)或壁流基底(壁流式)或微粒過濾器上。
在現有技術中，流通式整料是典型的催化劑基底，其可由金屬或陶瓷材料組成，正如前述過濾器材料一樣。優選地使用耐火陶瓷，諸如堇青石。由陶瓷制成的流通式整料主要具有由連續通道組成的蜂窩狀結構，這是流通式整料也被稱作通道流整料的原因。廢氣可以流經通道，并且在這種情況下與涂覆有催化活性物質和可能覆蓋有儲存材料的通道壁接觸。單位面積的通道數量是通過孔密度來表征的，孔密度通常介于每平方厘米46.5至139.5個孔之間(每平方英寸300至900個孔(cpsi))。陶瓷中通道壁的壁厚介于0.5mm至0.05mm之間。
由現有技術中典型的金屬和/或陶瓷材料制成的所有過濾體均可用作微粒過濾器。這些過濾體包括例如金屬織物和針織過濾體、燒結金屬體和由陶瓷材料制成的泡沫結構。優選地使用由堇青石、碳化硅或鈦酸鋁制成的多孔壁流式過濾器基底。這些壁流式過濾器基底具有入口通道和出口通道，其中入口通道的各下游端和出口通道的各上游端彼此錯開，并由氣密“塞”封閉。在這種情況下，迫使要凈化的并流經過濾器基底的廢氣通過入口通道和出口通道之間的多孔壁，這會帶來極佳的微粒過濾效果。微粒的過濾性能可借助于孔隙度、孔隙/半徑分布和壁厚來設計。可以涂層的形式在入口通道和出口通道之間的多孔壁之中和/或之上提供催化劑材料。還可使用從相應的催化劑材料直接擠出或借助于粘合劑從相應的催化劑材料擠出的過濾器，意味著所述多孔壁直接由催化劑材料組成，例如基于釩的SCR催化劑就是這種情況。
優選使用的過濾器基底可從EP1309775A1、EP2042225A1或EP1663458A1中了解。
涂層
術語“涂層”是指較大的惰性支撐體上施加催化活性材料和/或儲存組分，所述支撐體可被設計成如同前述的壁流式過濾器或流通式整料。涂層具有實際的催化功能并包含儲存材料和/或催化活性金屬，所述儲存材料和/或催化活性金屬在大部分情況下以高度分散形式沉積在具有較大表面積的溫度穩定性金屬氧化物上。在大部分情況下涂層經由向惰性支撐體壁上或其中施加儲存材料和催化活性組分的水性懸浮液(也稱為載體涂料)來實現。在施加懸浮液后，使基底干燥并且在適當的情況下高溫煅燒。涂層可由一層組成或可多層組成，所述多層以依次在頂上(多層)和/或依次相對偏移(分區)的方式施加在支撐體上。
本文所描述的智能再生策略中，附近布置有氮氧化物儲存催化劑的發動機所在的系統中，恰好包括這種涂層和位于底部的氮氧化物儲存催化劑，使主要為稀燃操作的火花點火發動機的廢氣以相對簡單但仍然有利的方式進一步減少。尤其是在污染性溫室氣體N2O(一氧化二氮)方面，本發明提供了進一步減少一氧化二氮而不對其它廢氣排放物造成顯著負面影響的可能性。鑒于已知的現有技術領域，這絕不是顯而易見的。
附圖說明：
圖1-示出了根據本發明，優選地進行再生策略所使用的示意性廢氣系統。
圖2-與λ、HC、NOx、NH3形成的再生比較。
圖3-發動機附近NH3的遏制[NEDC行駛循環中尾管排放的描述—完全再生與90％再生的比較]
參考符號：
圖1：
1 稀燃火花點火發動機
2 ECU
3 發動機附近的任選三元催化劑
4 λ探針
5 發動機(cc)附近的氮氧化物儲存催化劑
6 NOx傳感器或λ探針
7 位于底部(uf)中的氮氧化物儲存催化劑
8 NOx傳感器或λ探針
9-11 溫度傳感器
實例：
使用兩次測試運行來進行減少二次排放物的系列測試：
在第一步中，創建測試運行，使得能夠根據溫度、λ以及富燃操作持續時間由cc-NSC對NH3的形成情況進行建模。該測試運行在以下被稱為建模。在第二步中，實施測試運行以驗證用于減少二次排放物的基于模型的方法的有效性。該測試運行在以下被稱為驗證。
建模
原則上，該測試運行由不同溫度水平的靜止稀燃操作以及探針調控的富燃操作階段組成。對應的分析使得能夠在整個測試運行期間連續測量所有相關排放。
開始時，使發動機稀燃運行限定的持續時間(λ>1)。之后，啟動具有確定的設定點λ值的富燃階段，該階段的持續時間由cc-NSC下游的離散水平傳感器調控。一旦該探針檢測到富燃穿透(通常電壓值>650mV)，就切換回稀燃操作。該稀燃操作之后是具有經修改的設定點λ值的另外富燃階段。再次由離散水平傳感器檢測到該富燃階段的結束。重復該過程，直到測試完所有設定點λ值。在該過程中，為了實現統計學可靠性，重復測試每個設定點λ值。
在得出λ變化后，改變溫度，再次測試所有設定點λ值。重復該過程，直到測試完所有限定的溫度水平。
使用所有確定的測量數據創建模型，用以描述NH3根據溫度和λ的形成情況。在接下來的測試運行中，檢查該模型在減少二次排放物方面的有效性。
驗證
借助于該模型，在測試運行中相應地縮短富燃階段(參見以上描述)(圖2，基于模型的再生)。結果表明，二次排放物(N2O、NH3)顯著減少(圖2、圖3)。就“新歐洲行駛循環(New European Driving Cycle，NEDC)”的標準而言，本文也可確定顯著減少了二次排放物，并且僅伴隨少量的NOx尾管排放物增加。
發動機臺架測試：
測試運行在具有噴霧引導分層燃燒過程的V6火花點火發動機上進行。具有氧化和NOx儲存功能的市售廢氣催化劑(5)位于發動機附近，距發動機出口的距離為大約0.2m至1.0m。為了進行分析，從該催化劑的上游提取原始廢氣，并通過寬頻λ探針(4)記錄λ信號。同樣，為了進行分析，從該催化劑的下游提取廢氣，借助于寬頻和離散水平探針(6)記錄λ信號，并通過NOx傳感器(6)檢查再生質量。本文還利用激光二極管檢測器測量了氨氣(NH3)。另外的市售氮氧化物儲存催化劑(7)位于距離發動機出口1.0m至2.0m處。為了進行分析，再次從該催化劑的下游提取廢氣，并借助于離散水平探針(8)記錄λ信號。
圖2描述了探針調控和模型調控的再生結果。圖3匯總了根據本發明的再生策略的優點。
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