相关申请的交叉引证
本申请要求于2015年12月11号提交的韩国专利申请号10-2015-0177109的优先权以及其权益，其全部内容通过引证结合于此。
本公开涉及一种废气净化系统及其控制方法。
背景技术：
该部分中的陈述仅是提供与本公开内容有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
通常，通过排气歧管从发动机流出的废气被驱动到安装在排气管处的催化转化器中并在其中进行净化。然后，在穿过消声器时废气的噪声降低并且然后废气通过尾管被排出到大气中。催化转化器净化废气中包含的污染物。此外，用于截留废气中包含的颗粒物质(pm)的微粒过滤器安装在排气管中。
脱氮(denox)催化剂用在一类这样的催化转化器中，并且净化废气中包含的氮氧化物(nox)。如果还原剂(诸如，尿素、氨、一氧化碳、以及碳氢化合物(hc))被提供至废气，则通过denox催化剂与还原剂的氧化还原反应减少废气中包含的nox。
近来，稀燃nox捕集器(lnt)催化剂已用作这样的denox催化剂。当空气/燃料比稀(lean，贫乏)时，则lnt催化剂吸收废气中包含的nox，并且当空气/燃料比浓时，则释放所吸收的nox，并且当空气/燃料比浓(rich，丰富)时，则减少所释放的nox和废气中包含的nox(在下文中称为“lnt的再生”)。
然而，由于一般的柴油发动机以稀(lean)空气/燃料比运转，其需要将空气/燃料比人为地调整为浓(rich)以便从lnt释放所吸收的nox。为了该目的，应当准确地确定释放lnt中吸收的nox的时间(即，再生时间)。
此外，如果废气的温度高(例如，废气的温度高于400℃)，则lnt不能除去废气中包含的nox。为了解决这样的问题，将选择性催化还原(scr)催化剂与lnt一起使用。
在此，当发动机的空气/燃料比浓时，废气中包含的及穿过lnt的非燃烧燃料的含量增加。因此，我们已发现必须对氧浓度加以控制以激活选择性催化还原(scr)催化剂的氧化还原反应。
在此背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本公开的背景的理解，并且因此，本公开可包含不构成对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开提供一种废气净化系统及其控制方法，其优点在于，当发动机的空气/燃料比浓时，通过控制scr催化器的上游的废气中包含的氧浓度激活选择性催化还原(scr)催化器的氧化还原反应来除去废气中包含的氮氧化物。
根据本公开的示例性形式的废气净化系统可以包括：发动机，包括被构造为喷射燃料的喷射器，发动机被构造为通过燃烧空气和燃料的混合物产生动力，并通过排气管将燃烧产生的废气排出到外部；稀燃nox捕集器(lnt)，安装在排气管上，并被构造为在稀空气/燃料比时吸收废气中包含的氮氧化物(nox)，在浓空气/燃料比时释放所吸收的nox，并且使用包含废气中所包含的碳或氢的还原剂减少废气中包含的氮氧化物或所释放的氮氧化物；选择性催化还原(scr)催化器，安装在lnt的下游的排气管处并被构造为经由通过lnt而减少废气中包含的nox；控制器，被构造为通过基于发动机的驱动条件使用lnt和scr催化器中至少一个执行脱氮(denox)；第一氧传感器，安装在排气管上并布置在发动机与lnt之间，第一氧传感器被构造为检测从发动机排出的废气中的氧量；第二氧传感器，安装在排气管上并布置在lnt与scr催化器之间，第二氧传感器被构造为检测从lnt排放的废气中的氧量；以及空气喷射装置，被构造为基于控制器的控制信号选择性地将空气喷射到排气管的内部，空气喷射装置布置在第二氧传感器与scr催化器之间。
控制器可以操作lnt使得基于第一氧传感器检测的废气中包含的氧量来执行nox的再生。
控制器可以操作空气喷射装置以便基于第二氧传感器检测的废气中的氧量选择性地将空气喷射到废气中。
第三氧传感器可以安装在排气管上并布置在空气喷射装置与scr催化器之间，并且第三氧传感器被构造为检测废气包含的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器，其中废气包含从空气喷射装置排放的空气。
控制器可以控制空气喷射装置以便基于由scr催化器上游的第三氧传感器检测的废气中的氧量来控制空气喷射量。
根据本公开的示例性形式的设置有lnt和选择性催化还原(scr)催化器的废气净化系统的控制方法可以包括：以空气喷射驱动模式驱动车辆；当lnt上游的拉姆达值小于1时，识别在lnt处进入nox的再生；当lnt下游的拉姆达值小于1时，通过操作空气喷射装置控制scr催化器上游的空气喷射量，以及确定lnt下游的拉姆达值是否大于1。
由安装在lnt上游的排气管上的第一氧传感器测量lnt上游的拉姆达值。
由安装在lnt下游的排气管上的第二氧传感器测量lnt下游的拉姆达值。
废气净化系统的控制方法可以进一步包括：在通过操作空气喷射装置控制空气喷射量之后确定scr催化器上游的拉姆达值是否等于预定值。
可以由安装在scr催化器上游的排气管上的第三氧传感器测量scr催化器上游的拉姆达值。
预定值可大约介于1.002至1.457之间。
本公开致力于提供一种废气净化系统及其控制方法使得当发动机的空气/燃料比浓时通过控制选择性催化还原(scr)催化器的上游的废气中包含的氧气的浓度而激活scr催化器的氧化还原反应进而改善nox的净化效率。
进一步的应用领域将可从本文提供的说明中明显得出。应当理解描述和具体实例旨在仅仅用于举例说明，而并非旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种方式，其中：
图1是根据本公开的一种形式的废气净化系统的示意图；
图2是根据本公开的一种形式的废气净化系统的控制方法的流程图；
图3是根据本公开的另一形式的废气净化系统的示意图；以及
图4是根据本公开的另一形式的废气净化系统的控制方法的流程图。
本文所描述的附图仅用于说明目的并且不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。
符号说明
10：发动机
20：排气管
30：稀燃nox捕集器(lnt)
40：选择性催化还原(scr)催化器
50：控制器
60：空气喷射装置
具体实施方式
以下描述实际上仅是示例性的并不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解的是，贯穿附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。
首先，由于在说明书中描述的示例性形式和在附图中示出的构造仅仅是本公开的示例性形式和构造，它们并不代表本公开的全部技术构思，并且应当理解当提交本申请时可以取代示例性形式的各种等同物和变形例是可以的。
为了清楚地描述本公开，省去与说明书不相干的部分，并且贯穿本公开相同的或者类似的组成元件由相同的参考标号表示。
由于为了描述的方便任意示出了在附图中示出的每个构造的尺寸和厚度，本公开不必限于在附图中示出的构造，并且为了清楚地示出几个部分和区域，示出了放大的厚度。
此外，贯穿本公开，除非明确地描述为相反，否则措辞“包括”以及变体诸如“包含”或“含有”应当理解为暗示包含所述要素而并不排除任何其他要素。
此外，在本公开中描述的术语诸如“...单元”、“...装置”、“...部件”以及“...构件”是指具有至少一个功能或操作的全面构造的单元。
图1是根据本公开的示例性形式的废气净化系统的示意图。
如在图1中示出的，内燃机的排气系统包括发动机10、排气管20、稀燃nox捕集器(lnt)30、选择性催化还原(scr)催化器40以及控制器50。
发动机10燃烧燃料和空气混合的空气/燃料混合物，以便将化学能转换为机械能。发动机10连接至进气歧管16从而在燃烧室12中接收空气，并且连接至排气歧管18使得在燃烧过程中产生的废气收集在排气歧管18中并排出到外部。喷射器14安装在燃烧室12中以便将燃料喷射到燃烧室12中。
本文中阐述了柴油发动机，但是可以使用稀燃汽油发动机。在使用汽油发动机的情况下，空气/燃料混合物通过进气歧管16流入燃烧室12，并且火花塞(未示出)安装在燃烧室12的上部。此外，如果使用汽油直接喷射(gdi)发动机，喷射器14安装在燃烧室12的上部。
排气管20连接至排气歧管18以将废气排出到车辆的外部。lnt30和scr催化器40安装在排气管20上以便除去废气中包含的碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物质以及氮氧化物(nox)。
第一氧传感器32在发动机10与lnt30之间安装在排气管20上的下游处。第一氧传感器32检测从发动机10排出的废气中的氧量，并且将与其对应的信号发送至控制器50以便帮助控制器50执行对废气的稀/浓控制。在本公开中，由第一氧传感器32检测的值称为lnt上游的拉姆达值(lambdavalue，氧值)。
lnt30安装在发动机10下游的排气管20上。lnt30在稀空气/燃料比时吸收废气中包含的氮氧化物(nox)，并释放所吸收的氮氧化物，并且在浓空气/燃料比时减少废气中包含的氮氧化物或释放的氮氧化物。此外，lnt30可以氧化废气中包含的一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)。
本文中，碳氢化合物表示由废气和燃料中包含的碳和氢组成的所有的化合物。
第二氧传感器34安装在lnt30下游的排气管20上。第二氧传感器34检测流入scr催化器40中的废气中包含的氧量并将与其对应的信号发送至控制器50。
控制器50可以基于第一氧传感器32和第二氧传感器34检测的值执行废气的稀/浓控制。在本公开中，由第二氧传感器34检测的值称为lnt下游的拉姆达值。
scr催化器40安装在lnt30下游的排气管20上，并且通过使用包含碳、氢、氮或氧以及所产生的或从lnt30未氧化的还原剂来减少废气中包含的氮氧化物。
控制器50确定发动机的驱动条件，并执行稀/浓控制并基于发动机的驱动条件控制配量模块(dosingmodule)喷射的还原剂的量。例如，控制器50可以通过将空气/燃料比控制为浓来从lnt30释放nox并可以通过使用废气中包含的还原剂减少释放的nox(在本公开中，这将称为“lnt的再生”)。此外，控制器50可以通过使用所产生的或从lnt30未氧化的还原剂除去scr催化器40处的nox。可以通过控制喷射器14喷射的燃料量执行稀/浓控制。
这里，控制器50操作lnt30以便通过第一氧传感器32检测的信号根据废气中包含的氧量执行nox再生(即，lnt的再生)。
当空气喷射装置60接收控制器50的控制信号时，其可以选择性地将空气喷射到第二氧传感器34与scr催化器40之间的排气管20的内部。
因此，控制器50选择性地操作空气喷射装置60以便基于从第二氧传感器34发送的信号中读取的废气中的氧量，当lnt下游的拉姆达值低于预定值时，在流入scr催化器40之前将空气喷射到废气中。
多个映射、lnt的特性和/或校正系数使得控制器50能够确定再生开始时间和再生结束时间。可以通过多次实验设置多个映射、lnt的特性、和/或校正系数。
控制器50可以为通过预定程序激活的一个或多个处理器的形式，并且预定程序可以被编写为执行再生lnt的方法的每个步骤。
第一氧传感器32和第二氧传感器34电连接至控制器50，并将所检测的值发送至控制器50。
第一氧传感器32检测废气中的氧量并将与其对应的信号发送至控制器50。控制器50可以基于第一氧传感器32检测的废气中的氧量执行废气的稀/浓控制。第一氧传感器32检测的值可以表示为拉姆达(λ)值。拉姆达值表示实际空气/燃料比与化学计量空气/燃料比的比例。如果拉姆达值大于1，则空气/燃料比稀，然而如果拉姆达值小于1，则空气/燃料比浓。
第二氧传感器34检测从lnt30排出的废气中的氧量并将与其对应的信号发送至控制器50。
除图1中示出的传感器以外的多个传感器可以安装在废气净化装置中。然而，为了更好地理解和容易说明，将省去对多个其他传感器的说明。
在下文中，参照图2，将详细描述根据本公开的示例性形式的废气净化系统的控制方法。
图2是根据本公开的示例性形式的废气净化系统的控制方法的流程图。
如图2中所示，在车辆行驶时执行根据本公开的示例性形式的废气净化系统的控制方法。如果车辆启动，在步骤s1中，控制器50控制发动机10在空气喷射模式下运转。
控制器50从第一氧传感器32接收废气中的氧量的输入，并在步骤s2中确定lnt上游的拉姆达值是否小于1。
在步骤s2中，当确定lnt上游的拉姆达值小于1时，在步骤s3中，控制器50识别在lnt30处进入nox再生。
即，lnt30释放所吸收的nox，并执行lnt再生，这减少了所释放的氮氧化物和废气中包含的氮氧化物。
相反，当控制器50确定lnt上游的拉姆达值不小于1时(即，当不满足条件时)，控制器50返回至在空气喷射驱动模式中驱动车辆的步骤s1。
在步骤s4中，控制器50从第二氧传感器34接收通过lnt30的废气中的氧量的输入，并确定lnt下游的拉姆达值是否小于1。
当确定lnt下游的拉姆达值小于1时，在步骤s5中，控制器50通过操作空气喷射装置60控制scr催化器40上游的空气喷射量。
因此，在流入scr催化器40之前废气中的氧量增加，并且可以在scr催化器40中激活氧化还原反应。
相反，当控制器50确定lnt下游的拉姆达值大于1时(即，当不满足条件时)，控制器50返回至识别在lnt30进入nox再生的步骤s3。
然后，控制器50从第二氧传感器34接收通过lnt30的废气中的氧量的输入，并在步骤s6中确定lnt下游的拉姆达值是否大于1。
在步骤s6中，当确定lnt下游的拉姆达值大于1时，在步骤s7中控制器50停止致动空气喷射装置60并结束控制。
相反，当控制器50确定lnt下游的拉姆达值小于1时(即，当不满足条件时)，控制器50通过操作空气喷射装置60返回至控制空气喷射量的步骤s5。
具体地，根据本公开的废气净化系统的控制方法具有当发动机的空气/燃料比浓时，通过控制废气中包含的氧浓度激活scr催化器40中的氧化还原反应来除去废气中包含的氮氧化物的优点。
图3是根据本公开的另一示例性形式的废气净化系统的示意图。
如在图3中示出的，内燃机的排气系统包括：发动机10、排气管20、稀燃nox捕集器(lnt)30、选择性催化还原(scr)催化器40以及控制器50。
发动机10燃烧燃料和空气混合的空气/燃料混合物，以便将化学能转换为机械能。发动机10连接至进气歧管16以便接收燃烧室12中的空气，并且连接至排气歧管18使得在燃烧过程中产生的废气收集在排气歧管18中并排放到外部。喷射器14安装在燃烧室12中以便将燃料喷射到燃烧室12中。
作为示例性形式，描述了柴油发动机，但能以另一形式使用稀燃汽油发动机。在使用汽油发动机的情况下，空气/燃料混合物通过进气歧管16流入燃烧室12，并且火花塞(未示出)安装在燃烧室12的上部。此外，如果使用汽油直接喷射(gdi)发动机，喷射器14安装在燃烧室12的上部。
排气管20连接至排气歧管18以将废气排放到车辆的外部。lnt30和scr催化器40安装在排气管20上以便除去废气中包含的碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物质以及氮氧化物(nox)。第一氧传感器32在发动机10与lnt30之间安装在排气管20上的下游处。第一氧传感器32检测从发动机10排出的废气中的氧气量，并且将与氧量对应的信号发送至控制器50以便帮助控制器50执行对废气的稀/浓控制。在本公开中，由第一氧传感器32检测的值称为lnt上游的拉姆达值。
lnt30安装在发动机10下游的排气管20上。lnt30在稀空气/燃料比时吸收废气中包含的氮氧化物(nox)，并释放所吸收的氮氧化物，并且在浓空气/燃料比时减少废气中包含的氮氧化物或释放的氮氧化物。此外，lnt30可以氧化废气中包含的一氧化碳(co)和碳氢化合物(hc)。
本文中，碳氢化合物表示由废气和燃料中包含的碳和氢组成所有的化合物。
第二氧传感器34安装在lnt30下游的排气管20上。第二氧传感器34检测流入scr催化器40中的废气中包含的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器50。
控制器50可以基于第一氧传感器32和第二氧传感器34检测的值执行废气的稀/浓控制。在本公开中，由第二氧传感器34检测的值称为lnt下游的拉姆达值。
scr催化器40安装在lnt30下游的排气管20上，并且通过使用包含碳、氢、氮或氧以及所产生的或从lnt30未氧化的还原剂减少废气中包含的氮氧化物。
控制器50确定发动机的驱动条件，并执行稀/浓控制并基于发动机的驱动条件控制配量模块喷射的还原剂的量。例如，控制器50可以通过将空气/燃料比控制为浓从lnt30释放nox并可以通过使用废气中包含的还原剂减少释放的nox(在本公开中，这将称为“lnt的再生”)。此外，控制器50可以通过使用所产生的或从lnt30未氧化的还原剂除去在scr催化器40处的nox。可以通过控制喷射器14喷射的燃料量执行稀/浓控制。
这里，控制器50操作lnt30以便通过从第一氧传感器32检测的信号根据废气中包含的氧量执行nox再生(即，lnt的再生)。
当空气喷射装置60接收控制器50的控制信号时，其可以选择性地将空气喷射到第二氧传感器34与scr催化器40之间的排气管20的内部。
因此，控制器50选择性地操作空气喷射装置60以便基于从第二氧传感器34发送的信号中读取的废气中的氧量，当lnt下游的拉姆达值低于预定值时，在流入scr催化器40之前将空气喷射到废气中。
这里，第三氧传感器42可以安装在布置于空气喷射装置60与scr催化器40之间的排气管20上。第三氧传感器42检测废气中包含的氧量，废气包含来自空气喷射装置60的空气。
具体地，第三氧传感器42检测scr催化器40上游的废气中包含的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器50。
控制器50控制空气喷射装置60以便基于从scr催化器40上游的第三氧传感器43检测的废气中的氧量控制空气喷射量。
控制器50可以基于由第一氧传感器32、第二氧传感器34以及第三氧传感器42检测的值执行废气的稀/浓控制。在本公开中，第三氧传感器42检测的值称为scr催化器上游的拉姆达值。
控制器50设置有多个映射、lnt的特性以及校正系数，并且因此其可以基于它们确定再生开始时间和再生结束时间。可以通过多次实验设置多个映射、lnt的特性和/或校正系数。
控制器50可以为通过预定程序激活的一个或多个处理器的形式，并且预定程序可以被编写为执行根据本公开的示例性形式的再生lnt的方法的每个步骤。
第一氧传感器32、第二氧传感器34以及第三氧传感器42电连接至控制器50，并将所检测的值发送至控制器50。
第一氧传感器32检测废气中的氧量并将与量对应的信号发送至控制器50。控制器50可以基于第一氧传感器32检测的废气中的氧量执行废气的稀/浓控制。第一氧传感器32检测的值可以表示为拉姆达(λ)值。拉姆达值是指实际空气/燃料比与化学计量空气/燃料比的比例。如果拉姆达值大于1，空气/燃料比称为“稀”，而如果拉姆达值小于1，空气/燃料比称为“浓”。
第二氧传感器34检测从lnt30排出的废气中的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器50。第三氧传感器42检测废气中包含的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器50，其中废气包含由空气喷射装置60喷射的空气。
除图3中示出的传感器以外的多个传感器可以其他形式安装在废气净化装置中。然而，为了更好地理解和容易说明，将省去对多个其他传感器的说明。
在下文中，参照图4，将详细描述根据本公开的另一形式的废气净化系统的控制方法。
图4是废气净化系统的控制方法的流程图。
如图4中所示，当车辆驱动时执行废气净化系统的控制方法。如果车辆启动，在步骤s10中，控制器50控制发动机10在空气喷射模式下运转。
控制器50从第一氧传感器32接收从发动机10排出的废气中的氧量的输入，并在步骤s20中确定lnt上游的拉姆达值是否小于1。
在步骤s20中，当确定lnt上游的拉姆达值小于1时，在步骤s30中，控制器50识别在lnt30处进入nox再生。
更具体地，lnt30释放所吸收的nox，并执行lnt再生，这减少了所释放的氮氧化物和废气中包含的氮氧化物。
相反，当控制器50确定lnt上游的拉姆达值不小于1时(即，当不满足条件时)，控制器50返回至在空气喷射驱动模式中驱动车辆的步骤s10。
然后，控制器50从第二氧传感器34接收通过lnt30的废气中的氧量的输入，并在步骤s40中确定lnt下游的拉姆达值是否小于1。
在步骤s40中，当确定lnt下游的拉姆达值小于1时，在步骤s50中，控制器50通过操作空气喷射装置60控制scr催化器40的上游的空气喷射量。
因此，在流入scr催化器40之前废气中的氧量增加，并且可以在scr催化器40中激活氧化还原反应。
相反，当控制器50确定lnt下游的拉姆达值不小于1时(即，当不满足条件时)，控制器50返回至识别在lnt30进入nox再生的步骤s30。
在另一形式中，在步骤50中，通过操作空气喷射装置60控制空气喷射量之后，在步骤60中，控制器50确定scr催化器上游的拉姆达值是否等于预定值。
这里，通过安装在排气管20上scr催化器40上游的第三氧传感器42检测scr催化器上游的拉姆达值。第三氧传感器42检测废气中包含的氧量并将与氧量对应的信号发送至控制器50，其中废气包含来自空气喷射装置60的空气。
预定值可以是在从大约1.002至1.457的范围，并且在一种形式中，预定值可以是大约1.236。
具体地，在步骤s60中，当确定scr催化器上游的拉姆达值等于预定值时，控制器50从第二氧传感器34接收通过lnt30的废气中的氧量的输入，并在步骤s70中确定lnt下游的拉姆达值是否大于1。
同时，当控制器50确定scr催化器上游的拉姆达值不是预定值时(即，当不满足条件时)，控制器50通过操作空气喷射装置60返回至控制空气喷射量的步骤s50。
在步骤s70中，当确定lnt下游的拉姆达值大于1时，在步骤s80中控制器50停止致动空气喷射装置60并结束控制。
相反，当控制器50确定lnt下游的拉姆达值不大于1时(即，当不满足条件时)，控制器50通过操作空气喷射装置60返回至控制空气喷射量的步骤s50。
即，当发动机的空气/燃料比浓时，根据另一示例性形式的废气净化系统的方法可以重复上述过程，并具有通过控制废气中包含的氧浓度激活scr催化器40中的氧化还原反应来除去废气中包含的氮氧化物的优点。
如上所述，当发动机的空气/燃料比浓时，通过控制选择性催化还原(scr)催化器上游的废气中包含的氧浓度可以改善nox的净化效率使得可以激活scr催化器的氧化还原反应。
虽然本公开结合目前认为实用的示例性形式进行描述，应当理解是，本公开不限于所公开的形式，而是相反地，本公开旨在覆盖本公开的精神和范围内包含的各种变形和等同布置。