处理排放气体的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于处理车辆的排放气体的设备和方法。更具体地，本发明涉及用于处理排放气体的设备和方法，其使用氧传感器和温度传感器而不使用NOx传感器以将氮氧化物(NOx)降低性能最大化。
【背景技术】
[0002]由于对车辆的排放气体的规定正在变严，将脱NOx催化器技术，如稀油NOx捕集器(LNT)和选择性催化还原(SCR)用于后处理设备中以减少排放气体中的NOx。脱NOx催化器为一种配置为除去排放气体中含有的NOx的催化净化器，并且当还原剂如尿素、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、或碳氢化合物(HC)被传送至排放气体，在脱NOx催化器中通过使用还原剂的氧化还原反应而还原氮氧化物(NOx)。
[0003]在近些年中，LNT已被用作后处理设备以除去运转稀燃发动机时产生的排放气体中的NOx，LNT在贫气氛中吸附或吸留排放气体中含有的NOx，并在富气氛中释放吸附或吸留的NOx。
[0004]SCR系统适于通过向SCR催化器供应还原剂来有效地减少NOx，并采用向排放气体供应还原剂而减少NOx的方法，不同于与通过再循环排放气体降低燃烧室的燃烧温度而减少NOx的排放气体再循环(EGR)系统。SCR系统被称为选择性催化还原系统，这意味着使得还原剂如尿素、氨、一氧化碳、或碳氢化合物更容易与氧和NOx中的NOx反应。
[0005]此外，已经开发出如柴油氧化催化器(DOC)，柴油颗粒过滤器(DPF)或催化颗粒过滤器(CPF)等技术用以后处理减少车辆排放气体中的颗粒物质(PMs)。此外，在最近几年，已经开发和使用柴油颗粒过滤器(SDPF)上的SCR，其既收集颗粒物质，又减少NOx。所述SDPF通过将SCR催化剂涂布在多孔DPF上使得排放气体中的順3和NOx在SCR催化器上反应，以将此类分子净化为水和氮气，并经由过滤功能(例如DPF功能)收集排放气体中的颗粒物质。
[0006]在确定SCR催化器与SDPF催化器的老化的方法中，将NOx传感器安装在SCR或SDPF的上游和下游，并通过NOx传感器测定NOx，以当SCR或SDPF净化性能相当低时确定所述SCR催化器或SDPF催化器是否老化。可直接使用这样的方法测量老化，然而，由于单个的NOx传感器的价格是温度传感器的许多倍，执行需要设置于催化器的上游和下游的NOx传感器的方法的成本有所增加。
【发明内容】
[0007]因此，本发明提供用于处理排放气体的设备和方法，其使用氧传感器和温度传感器而不使用NOx传感器来改进或最大化氮氧化物(NOx)降低性能。应当理解NOx可包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和一氧化二氮(N2O)中的任一个或全部。
[0008]根据本发明的一个方面，排放气体处理设备可包括可沿着排放气体流动方向依次设置的稀油NOx捕集器(LNT)、选择性催化还原(SCR)催化器、含有储氧材料以及贵金属的储氧催化器。此外，还可提供可设置于LNT的上游的前置氧传感器、可设置于储氧催化器的下游的后置氧传感器、以及可配置为测量排放气体的温度的温度传感器。
[0009]根据本发明的一个方面，在排放气体处理方法中，稀油NOx捕集器(LNT)、选择性催化还原(SCR)催化器、和含有储氧材料和贵金属的储氧催化器可沿着排放气体流动方向依次设置，且前置氧传感器可设置于LNT的上游侧，后置氧传感器可设置于储氧催化器的下游侧。该方法可包括通过温度传感器测量排放气体的温度。此外，在车辆发动机的富油操作(rich operat1n)中，可通过SCR催化器除去NOx，此时在SCR催化器中，LNT产生的順3和排放气体中的NOx相互反应。
[0010]因此，根据本发明的排放气体处理设备及其控制方法可使用氧传感器和温度传感器而不使用NOx传感器来改进或最大化氮氧化物(NOx)降低性能。
【附图说明】
[0011]提供附图用于参考以描述本发明的示例性实施方案，并且本发明的精神不应仅通过附图解释。通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其他优点，在这些附图中:
[0012]接下来将参照由所附附图显示的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以显示的方式给出，因而对本发明是非限定性的，在这些附图中:
[0013]图1为示出根据本发明的示例性实施方案的排放气体处理设备的构造的示例性图；
[0014]图2为示出图1中所示的示例性实施方案的构造中的整体SDPF/铈土催化器的构造的示例性剖视图；
[0015]图3为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的排放气体处理设备的构造的示例性图。
[0016]图4为示出图3所示的示例性实施方案中分区涂布型SCR催化器和铈土催化器的示例性图；
[0017]图5为用于说明在本发明中在LNT中的NH3生成机理的示例性图；和
[0018]图6为描述在本发明中NH3生成温度范围的示例性图。
[0019]应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在这些图中，贯穿附图中的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
【具体实施方式】
[0020]应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
[0021]虽然示例性实施方案被描述为使用多个单元来执行示例性过程，应当理解示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应该理解的是，术语控制器/控制单元是指一种硬件设备，其包括存储器和处理器。存储器被构造成储存模块，处理器特别被构造为执行所述模块以进行一个或多个过程，下文进一步描述。
[0022]此外，本发明的控制逻辑可以在包括通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读媒介上体现为永久性计算机可读媒体。计算机可读媒介的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据储存设备。计算机可读记录媒介也可以分布在网络联接的计算机系统中使得计算机可读媒介以分布方式储存和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
[0023]本文所使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的并且不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。
[0024]除非特别声明或者从上下文显而易见的，本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01 %之内。除非从上下文清楚的，本文提供的所有数值通过术语“约”修饰。
[0025]在下文中将参考附图具体描述本发明的示例性实施方案，从而使本发明所属领域的技术人员能够容易地实现本发明。本发明涉及一种排放气体处理设备和处理排放气体的方法，通过其可以应对增强的EU6排放气体法则，其基本上包括LNT，SCR催化器，和储氧催化器。
[0026]图1是示出根据本发明的示例性实施方案的排放气体处理设备的构造的示例性图。稀油NOx捕集器(LNT)、选择性催化还原(SCR)催化器、和储氧催化器可沿着排放气体流动方向依次设置，使得从发动机排出的排放气体顺序经过LNT、SCR、和储氧催化器。LNT可以是涂布有高温吸留材料(如Ba)的催化器，并且可被配置以在贫气氛中(例如在贫油操作期间)吸附或吸留排放气体