[发明专利]处理排放气体的设备和方法

说明书

技术领域

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

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)。

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。

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。

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NH₃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。

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

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。

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。

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(richoperation)中，可通过SCR催化器除去NOx，此时在SCR催化器中，LNT产生的NH₃和排放气体中的NOx相互反应。

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

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：

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：

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；

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；