處理排放氣體的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理車(chē)輛的排放氣體的設(shè)備和方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于處理排放氣體的設(shè)備和方法，其使用氧傳感器和溫度傳感器而不使用NOx傳感器以將氮氧化物(NOx)降低性能最大化。
【背景技術(shù)】
[0002]由于對(duì)車(chē)輛的排放氣體的規(guī)定正在變嚴(yán)，將脫NOx催化器技術(shù)，如稀油NOx捕集器(LNT)和選擇性催化還原(SCR)用于后處理設(shè)備中以減少排放氣體中的NOx。脫NOx催化器為一種配置為除去排放氣體中含有的NOx的催化凈化器，并且當(dāng)還原劑如尿素、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、或碳?xì)浠衔?HC)被傳送至排放氣體，在脫NOx催化器中通過(guò)使用還原劑的氧化還原反應(yīng)而還原氮氧化物(NOx)。
[0003]在近些年中，LNT已被用作后處理設(shè)備以除去運(yùn)轉(zhuǎn)稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的排放氣體中的NOx，LNT在貧氣氛中吸附或吸留排放氣體中含有的NOx，并在富氣氛中釋放吸附或吸留的NOx。
[0004]SCR系統(tǒng)適于通過(guò)向SCR催化器供應(yīng)還原劑來(lái)有效地減少NOx，并采用向排放氣體供應(yīng)還原劑而減少NOx的方法，不同于與通過(guò)再循環(huán)排放氣體降低燃燒室的燃燒溫度而減少NOx的排放氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。SCR系統(tǒng)被稱(chēng)為選擇性催化還原系統(tǒng)，這意味著使得還原劑如尿素、氨、一氧化碳、或碳?xì)浠衔锔菀着c氧和NOx中的NOx反應(yīng)。
[0005]此外，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出如柴油氧化催化器(DOC)，柴油顆粒過(guò)濾器(DPF)或催化顆粒過(guò)濾器(CPF)等技術(shù)用以后處理減少車(chē)輛排放氣體中的顆粒物質(zhì)(PMs)。此外，在最近幾年，已經(jīng)開(kāi)發(fā)和使用柴油顆粒過(guò)濾器(SDPF)上的SCR，其既收集顆粒物質(zhì)，又減少NOx。所述SDPF通過(guò)將SCR催化劑涂布在多孔DPF上使得排放氣體中的順3和NOx在SCR催化器上反應(yīng)，以將此類(lèi)分子凈化為水和氮?dú)?，并?jīng)由過(guò)濾功能(例如DPF功能)收集排放氣體中的顆粒物質(zhì)。
[0006]在確定SCR催化器與SDPF催化器的老化的方法中，將NOx傳感器安裝在SCR或SDPF的上游和下游，并通過(guò)NOx傳感器測(cè)定NOx，以當(dāng)SCR或SDPF凈化性能相當(dāng)?shù)蜁r(shí)確定所述SCR催化器或SDPF催化器是否老化?？芍苯邮褂眠@樣的方法測(cè)量老化，然而，由于單個(gè)的NOx傳感器的價(jià)格是溫度傳感器的許多倍，執(zhí)行需要設(shè)置于催化器的上游和下游的NOx傳感器的方法的成本有所增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明提供用于處理排放氣體的設(shè)備和方法，其使用氧傳感器和溫度傳感器而不使用NOx傳感器來(lái)改進(jìn)或最大化氮氧化物(NOx)降低性能。應(yīng)當(dāng)理解NOx可包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和一氧化二氮(N2O)中的任一個(gè)或全部。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，排放氣體處理設(shè)備可包括可沿著排放氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置的稀油NOx捕集器(LNT)、選擇性催化還原(SCR)催化器、含有儲(chǔ)氧材料以及貴金屬的儲(chǔ)氧催化器。此外，還可提供可設(shè)置于LNT的上游的前置氧傳感器、可設(shè)置于儲(chǔ)氧催化器的下游的后置氧傳感器、以及可配置為測(cè)量排放氣體的溫度的溫度傳感器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在排放氣體處理方法中，稀油NOx捕集器(LNT)、選擇性催化還原(SCR)催化器、和含有儲(chǔ)氧材料和貴金屬的儲(chǔ)氧催化器可沿著排放氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置，且前置氧傳感器可設(shè)置于LNT的上游側(cè)，后置氧傳感器可設(shè)置于儲(chǔ)氧催化器的下游側(cè)。該方法可包括通過(guò)溫度傳感器測(cè)量排放氣體的溫度。此外，在車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的富油操作(rich operat1n)中，可通過(guò)SCR催化器除去NOx，此時(shí)在SCR催化器中，LNT產(chǎn)生的順3和排放氣體中的NOx相互反應(yīng)。
[0010]因此，根據(jù)本發(fā)明的排放氣體處理設(shè)備及其控制方法可使用氧傳感器和溫度傳感器而不使用NOx傳感器來(lái)改進(jìn)或最大化氮氧化物(NOx)降低性能。
【附圖說(shuō)明】
[0011]提供附圖用于參考以描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，并且本發(fā)明的精神不應(yīng)僅通過(guò)附圖解釋。通過(guò)下文結(jié)合附圖所呈現(xiàn)的詳細(xì)描述將會(huì)更為清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征以及其他優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中:
[0012]接下來(lái)將參照由所附附圖顯示的本發(fā)明的某些示例性實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的以上及其它特征，這些附圖在下文中僅以顯示的方式給出，因而對(duì)本發(fā)明是非限定性的，在這些附圖中:
[0013]圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的排放氣體處理設(shè)備的構(gòu)造的示例性圖；
[0014]圖2為示出圖1中所示的示例性實(shí)施方案的構(gòu)造中的整體SDPF/鈰土催化器的構(gòu)造的示例性剖視圖；
[0015]圖3為示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的排放氣體處理設(shè)備的構(gòu)造的示例性圖。
[0016]圖4為示出圖3所示的示例性實(shí)施方案中分區(qū)涂布型SCR催化器和鈰土催化器的示例性圖；
[0017]圖5為用于說(shuō)明在本發(fā)明中在LNT中的NH3生成機(jī)理的示例性圖；和
[0018]圖6為描述在本發(fā)明中NH3生成溫度范圍的示例性圖。
[0019]應(yīng)當(dāng)了解，所附附圖并非按比例地繪制，顯示了說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種特征的略微簡(jiǎn)化的畫(huà)法。本文所公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征(包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來(lái)確定。在這些圖中，貫穿附圖中的多幅圖，附圖標(biāo)記涉及本發(fā)明的相同或等同的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0020]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)一般包括機(jī)動(dòng)車(chē)輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(chē)輛(SUV)、公共車(chē)輛、卡車(chē)、各種商用車(chē)輛的乘用汽車(chē)，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)輛、電動(dòng)車(chē)輛、可插式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛、氫動(dòng)力車(chē)輛以及其它替代性燃料車(chē)輛(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動(dòng)力車(chē)輛是具有兩種或更多動(dòng)力源的車(chē)輛，例如汽油動(dòng)力和電力動(dòng)力兩者的車(chē)輛。
[0021]雖然示例性實(shí)施方案被描述為使用多個(gè)單元來(lái)執(zhí)行示例性過(guò)程，應(yīng)當(dāng)理解示例性過(guò)程也可以由一個(gè)或多個(gè)模塊執(zhí)行。此外，應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)控制器/控制單元是指一種硬件設(shè)備，其包括存儲(chǔ)器和處理器。存儲(chǔ)器被構(gòu)造成儲(chǔ)存模塊，處理器特別被構(gòu)造為執(zhí)行所述模塊以進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)過(guò)程，下文進(jìn)一步描述。
[0022]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以在包括通過(guò)處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀媒介上體現(xiàn)為永久性計(jì)算機(jī)可讀媒體。計(jì)算機(jī)可讀媒介的實(shí)例包括但不限于ROM、RAM、光盤(pán)(CD)-ROM、磁帶、軟盤(pán)、閃存盤(pán)、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄媒介也可以分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使得計(jì)算機(jī)可讀媒介以分布方式儲(chǔ)存和執(zhí)行，例如通過(guò)遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。
[0023]本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施方案的目的并且不旨在限制本發(fā)明。正如本文所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚說(shuō)明。還將理解當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或加入一種或多種其他的特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群體。正如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一種或多種相關(guān)列舉項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0024]除非特別聲明或者從上下文顯而易見(jiàn)的，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“約”被理解為在本領(lǐng)域的正常公差范圍內(nèi)，例如在平均2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)?！凹s”可被理解為在指定值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01 %之內(nèi)。除非從上下文清楚的，本文提供的所有數(shù)值通過(guò)術(shù)語(yǔ)“約”修飾。
[0025]在下文中將參考附圖具體描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，從而使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種排放氣體處理設(shè)備和處理排放氣體的方法，通過(guò)其可以應(yīng)對(duì)增強(qiáng)的EU6排放氣體法則，其基本上包括LNT，SCR催化器，和儲(chǔ)氧催化器。
[0026]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的排放氣體處理設(shè)備的構(gòu)造的示例性圖。稀油NOx捕集器(LNT)、選擇性催化還原(SCR)催化器、和儲(chǔ)氧催化器可沿著排放氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置，使得從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排放氣體順序經(jīng)過(guò)LNT、SCR、和儲(chǔ)氧催化器。LNT可以是涂布有高溫吸留材料(如Ba)的催化器，并且可被配置以在貧氣氛中(例如在貧油操作期間)吸附或吸留排放氣體