[发明专利]净化尾气的系统及其控制方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0069546的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及净化尾气的系统及其控制方法。更特别地，本发明涉及净化尾气的系统及其控制方法，其中从稀薄NOx捕集(LNT)催化剂中释放氧化氮，并通过根据LNT催化剂的温度和颗粒过滤器的温度而形成富集大气，从而还原或滑脱已释放的氧化氮，以使用该释放的氧化氮来再生颗粒过滤器。

背景技术

一般地，经由排气歧管从发动机流出的尾气被引入安装在排气管上的催化转化器中并在其中净化。之后，当经过消音器时尾气的噪音降低，然后尾气经由尾管排至空气中。

脱氮催化剂(脱NOx催化剂)是所述催化转化器的一种类型且净化尾气中包含的氧化氮(NOx)。如果向尾气供应如尿素、氨、一氧化碳和碳氢化合物(HC)的还原剂，则尾气中包含的NOx在脱NOx催化剂中通过用还原剂的氧化还原反应而被还原。

近来，稀薄NOx捕集(LNT)催化剂被用作所述脱NOx催化剂。当发动机在稀薄大气下运转时，LNT催化剂吸收尾气中包含的NOx，并当发动机在富集大气下运转时释放吸收的NOx。

同时，捕集尾气中包含的颗粒物质(PM)的颗粒过滤器安装在排气管上。如果颗粒过滤器中捕集过量烟灰，尾气难以通过颗粒过滤器且尾气的压力增加。如果尾气的压力高，发动机性能会退化且颗粒过滤器会损坏。因此，如果颗粒过滤器中捕集的烟灰的量高于或等于预定值，则尾气的温度升高以燃烧颗粒过滤器内捕集的烟灰。这种方法被称作颗粒过滤器的再生。

颗粒过滤器的再生被分为被动再生和主动再生。被动再生通过从尾气中包含的氧化氮供应再生烟灰所需的二氧化氮(NO₂)进行。相反，主动再生通过向发动机燃烧室预先喷入燃料进行。在主动再生中，后喷射的燃料被氧化以产生氧化热且颗粒过滤器内捕集的烟灰通过氧化热燃烧。在主动再生的情况下，由于再生温度高，需要大能量以进入再生过程。因此，再生周期长从而防止能量消耗。在被动再生中，与主动再生相比，再生温度低且因此需要小能量以进入再生过程。因此再生周期短。

如果主动再生进行的过于频繁，则燃料消耗退化并产生油稀释。为了解决所述问题，颗粒过滤器的体积需要大于2.5升。

然而，在LNT催化剂安装在颗粒过滤器上游的情况下，尾气中包含的二氧化氮(NO₂)吸收至LNT催化剂，因此阻碍颗粒过滤器的被动再生。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供净化尾气的系统及其控制方法，其具有的优点是：当在LNT催化剂和颗粒过滤器顺序安装的系统中颗粒过滤器的被动再生有可能时，通过滑脱从LNT催化剂释放的二氧化氮(NO₂)来使得颗粒过滤器被动再生。

根据本发明的净化尾气的示例性系统可以包括：稀薄NOx捕集(LNT)催化剂，其适合在稀薄大气下吸收尾气中包含的氧化氮，在富集大气下释放吸收的氧化氮，并根据其温度还原或滑脱已释放的氧化氮；颗粒过滤器，其适合捕集尾气中包含的颗粒物质并通过使用从LNT催化剂滑脱的氧化氮来使得被捕集的颗粒物质再生；和控制器，其适合在LNT催化剂的温度高于或等于第一预定温度或颗粒过滤器的温度高于或等于第二预定温度时选择性形成富集大气。

所述LNT催化剂可以适合将尾气中包含的氧化氮吸收为硝酸盐的形式，并将吸收的氧化氮释放为二氧化氮的形式。

在LNT催化剂的温度高于或等于第一预定温度的情况下，从LNT催化剂释放的二氧化氮(NO₂)可以被还原成氮气。

在LNT催化剂的温度低于第一预定温度的情况下，从LNT催化剂释放的二氧化氮(NO₂)可以被滑脱。

在颗粒过滤器的温度高于或等于第二预定温度的情况下，从LNT催化剂滑脱的二氧化氮(NO₂)可用于再生颗粒物质。

根据本发明的控制所述系统的示例性方法包括：在发动机的运转过程中，确定LNT催化剂的温度是否高于或等于第一预定温度，和在LNT催化剂的温度高于或等于第一预定温度的情况下，通过形成富集大气而从LNT催化剂释放二氧化氮(NO₂)，并还原已释放的二氧化氮(NO₂)。