CN101987281A - 纯化废气中氮氧化物的方法以及操作该方法的排气系统 - Google Patents

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Abstract

一种排气系统，其包括安装在排气管或发动机上的喷嘴以另外注入燃料；安装在喷嘴的排气管下游的柴油机燃料裂解催化剂以通过热裂解将另外注入的燃料转化为高反应活性的还原剂；安装在柴油机燃料裂解催化剂的排气管下游的脱-NOx催化剂以储存包含于废气中的氮氧化物并通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物，从而通过与高反应活性的还原剂的氧化还原反应还原氮氧化物；以及控制部分，其根据发动机的驱动条件控制燃料的另外注入，其中，控制部分可以根据预定的注入模式在发动机的驱动条件满足燃料的另外注入条件和燃料的另外注入时间条件时，控制喷嘴另外注入燃料。

Description

纯化废气中氮氧化物的方法以及操作该方法的排气系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年7月31日提交的韩国专利申请号10-2009-0070987的优先权，在此引入该申请的全部内容作为参考。
技术领域
本申请涉及一种纯化废气中氮氧化物的方法，以及操作该方法的排气系统。更具体而言，本申请涉及一种纯化废气中氮氧化物的方法，以及操作该方法的排气系统，当满足预定条件时包含在废气中的氮氧化物被储存，接着储存的氮氧化物通过另外注入的燃料被释放，使得储存的氮氧化物与另外注入的燃料间发生氧化-还原反应，从而改进了纯化氮氧化物的效率。
背景技术
通常，使得通过发动机的排气歧管排出的废气流至安装在排气管上的催化转化器中，并在其中净化。此后，当废气通过消声器时其噪音被降低，然后废气通过尾管排放至空气中。催化转换器纯化包含于废气中的污染物。此外，将微粒过滤器装在排气管上以捕集包含于废气中的微粒物质(PM)。
脱氮催化剂(脱-NOx催化剂)为一种这样的催化转化器，其纯化包含于废气中的氮氧化物。如果将诸如尿素、氨、一氧化碳和碳氢化合物(HC)的还原剂提供给废气，则包含于废气中的氮氧化物在脱-NOx催化剂上通过与还原剂的氧化还原反应而被还原。
最近，将稀NOx捕集器(LNT)催化剂用作这样的脱-NOx催化剂。当发动机在稀大气中操作时，LNT催化剂吸收包含于废气中的氮氧化物，而当发动机在浓大气中操作时，释放吸收的氮氧化物。
使用这样的LNT催化剂的排气系统根据储存在LNT催化剂中的氮氧化物的量控制发动机的操作状态(稀或浓)。但是，在氮氧化物量被检测且空气-燃料混合物的状态被控制的情况下，LNT催化剂的再生时间被延迟。也就是说，虽然控制部分判断再生时间，但是实际上需要长时间以满足目标空气/燃料比。因此，降低了纯化氮氧化物的效率。
此外，由于脱-NOx催化剂的再生时间基于由NOx传感器传送的信号加以判断，因此存在传感器可能失灵的问题。而且，可能使用昂贵的传感器。
在此背景部分公开的上述信息仅为了增强对本发明的背景的理解，因此其可含有不形成在该国家为本领域技术人员已知的现有技术的信息。
在本发明背景部分所公开的信息只是用于加深对本发明一般背景的理解，而不应该被认为是承认或者任何形式的暗示该信息形成了本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各方面提供一种用于纯化废气中的氮氧化物的方法，以及操作该方法的排气系统，通过仅基于发动机的驱动条件判断脱-NOx催化剂的再生时间从而具有改进氮氧化物纯化效率的优点。
本发明的其他方面提供用于纯化废气中氮氧化物的方法，以及操作该方法的排气系统，通过另外安装喷嘴(injector)以在排气管中注入燃料并通过使用柴油机燃料裂解催化剂活化另外注入的燃料从而具有进一步改进氮氧化物纯化效率的优点。
根据本发明的各个具体实施方案的排气系统可以包括安装在排气管或发动机上的喷嘴以另外注入燃料；安装在喷嘴的排气管下游的柴油机燃料裂解催化剂以通过热裂解将另外注入的燃料转化为高反应活性的还原剂；安装在柴油机燃料裂解催化剂的排气管下游的脱-NOx催化剂以储存包含于废气中的氮氧化物并通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物，从而通过与高反应活性的还原剂的氧化还原反应还原氮氧化物；以及控制部分，其根据发动机的驱动条件控制燃料的另外注入。
控制部分可以根据预定的注入模式在发动机的驱动条件满足燃料的另外注入条件和燃料的另外注入时间条件时，控制喷嘴另外注入燃料。
当发动机正常操作且不在空转状态，不发生换档，当前档速高于或者等于第一前进速度，脱-NOx催化剂的入口温度在催化剂活化温度范围内，发动机转速在预定的转速范围内以及不连续发生再生时，燃料的另外注入条件可得以满足。
当在脱-NOx催化剂后部的氮氧化物放出量大于或者等于预定放出量，储存在脱-NOx催化剂中的氮氧化物量大于或者等于预定量，或者碳氢化合物与氮氧化物之比大于或者等于预定比例时，燃料的另外注入时间条件可得以满足。
预定的注入模式随发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态而变化。
当发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态在脱-NOx催化剂的再生过程中发生变化时，控制部分可以控制喷嘴停止燃料的另外注入。
排气系统可以进一步包括微粒过滤器以捕集包含于废气中的微粒物质。
当微粒过滤器的再生条件得以满足时，燃料的另外注入时间条件也得以满足。
当微粒过滤器的入口和出口之间的压差大于或者等于预定值时，微粒过滤器的再生条件得以满足。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将通过引入本文的附图以及如下具体实施方式(它们一起用于解释本发明的某些原理)而变得显然或更详细地说明。
附图说明
图1是操作根据本发明所述的纯化包含于废气中的氮氧化物的一个示例性方法的排气系统的示意图。
图2是显示氮氧化物储存在根据本发明的一个示例性排气系统中所用的脱-NOx催化剂中的示意图。
图3是显示氮氧化物从根据本发明的一个示例性排气系统中所用的脱-NOx催化剂中释放的示意图。
图4是显示在根据本发明的一个示例性排气系统中所用的脱-NOx催化剂中第一催化剂层的结构的示意图。
图5是显示在根据本发明的一个示例性排气系统中所用的控制部分的输入和输出的关系的方框图。
图6是操作根据本发明所述的用于纯化示例性废气中的氮氧化物的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的实施例在附图中示出并且在下文描述。尽管将结合示例性具体实施方案来描述本发明，但应该理解的是本说明书并不意在将本发明限制在那些示例性具体实施方案中。相反，本发明意在不仅覆盖示例性的具体实施方案，而且覆盖包括在权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种选择形式、修改形式、等价形式和其他具体实施方案。
图1是操作根据本发明的各个具体实施方案所述的纯化废气中氮氧化物的方法的排气系统的示意图。
如图1所示，排气系统包括发动机10、排气管20、废气再循环(EGR)装置80、柴油机燃料裂解催化剂32、微粒过滤器30、脱-NOx催化剂40和控制部分50。
发动机10燃烧空气-燃料混合物，其中燃料与空气混合以将化学能转化为机械能。发动机10与进气歧管18相连以在燃烧室12中接收空气，并连接至排气歧管16以使得在燃烧过程中产生的废气收集在排气歧管16中并排放至外部。第一喷嘴14安装在燃烧室12中以将燃料注入燃烧室12中。
在文中以柴油机作为示例，但是也可以使用汽油机。当使用汽油机时，空气-燃料混合物经进气歧管18流入燃烧室12，火花塞(未示出)安装在燃烧室12的上部。
此外，可以使用具有各种压缩比，优选压缩比小于或者等于16.5的发动机。
排气管20与排气歧管16相连以将废气排放至车辆的外部。微粒过滤器30和脱-NOx催化剂40安装在排气管20上以除去包含于废气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物。
废气再循环装置80安装在排气管20上，自发动机10排放的废气流经废气再循环装置80。此外，废气再循环装置80与进气歧管18相连从而通过使一部分废气与空气混合来控制燃烧温度。通过控制控制部分50来控制提供给进气歧管18的废气的量进行这样的燃烧温度的控制。
第一氧气传感器25安装在废气再循环装置80的排气管20的下游上，以检测流经废气再循环装置80的废气中的氧气量。
第二喷嘴90安装在废气再循环装置80的排气管20下游，并电力连接至控制部分50，并根据控制部分50的控制执行燃料向排气管20中的另外注入。
微粒过滤器30安装在第二喷嘴90的排气管20下游。柴油机燃料裂解催化剂在微粒过滤器30的上游供应。这样，柴油机燃料裂解催化剂32安置在第二喷嘴90和脱-NOx催化剂40之间。在本文中，柴油机燃料裂解催化剂32与微粒过滤器30分开安置，但是柴油机燃料裂解催化剂32可以涂布在微粒过滤器30的前部。
柴油机燃料裂解催化剂32通过催化剂反应切断包含在燃料内的碳化合物的链环以分解碳化合物。也就是说，柴油机燃料裂解催化剂32通过热裂解切断形成碳氢化合物的链环并分解燃料。因此，另外注入的燃料的有效反应区域增加，并由此制得包括高反应活性氧(氧化HC)、CO和H2的碳氢化合物。
热裂解如下进行。
式(1)C16H34→2n-C8H17*→n-C6H13*→n-C4H9*→C2H5*→C2H4
式(2)C16H34→8C2H4+H2
此处，*表示自由基。
在文中，碳氢化合物表示由包含在废气和燃料中的碳和氢构成的所有化合物。
柴油机微粒过滤器(DPF)30(其为一种微粒过滤器30)安装在柴油机燃料裂解催化剂32的下游，并捕集包含于自排气管20排放的废气中的微粒物质(PM)。在该说明书中，微粒过滤器30和柴油机微粒过滤器30用于表示相同的过滤器。但是，其它类型的微粒过滤器30(例如催化剂微粒过滤器(CPF))可用于代替柴油机微粒过滤器30使用。
此外，氧化催化剂可涂布在柴油机微粒过滤器30上。这样的氧化催化剂将包含于废气中的碳氢化合物和一氧化碳氧化为二氧化碳，并将包含于废气中的一氧化氮氧化为二氧化氮。氧化催化剂可主要涂布在微粒过滤器30的特定区域，或者可均匀地涂布在微粒过滤器30的整个区域。
第一温度传感器35安装在柴油机燃料裂解催化剂32的排气管20的上游，检测柴油机燃料裂解催化剂32的入口温度。第二温度传感器36安装在柴油机燃料裂解催化剂32的下游，检测柴油机燃料裂解催化剂32的出口温度或者微粒过滤器30的入口温度。
同时，压差传感器55安装在排气管20上。压差传感器55检测微粒过滤器30的入口和出口的压差，并将其相应的信号传送至控制部分50。当由压差传感器55检测的压差大于或者等于预定值时，控制部分50控制微粒过滤器30再生。此时，第一喷嘴14能够后注入燃料以燃烧捕集在微粒过滤器30中的煤烟。
脱-NOx催化剂40安装在微粒过滤器30的排气管20下游。脱-NOx催化剂40储存包含于废气中的氮氧化物，并通过燃料的另外注入释放储存的氮氧化物。此外，脱-NOx催化剂40进行释放的氮氧化物的还原反应以纯化包含于废气中的氮氧化物。
第三温度传感器60和第四温度传感器65分别安装在脱-NOx催化剂40的上游和下游以检测入脱-NOx催化剂40的入口温度和出口温度。在文中，脱-NOx催化剂40被分成两个部分。将脱-NOx催化剂40分成两个部分的原因在于涂布在各部分上的金属比例可发生变化以实现特定的功能。例如，通过增加钯(Pd)比例增强靠近发动机10的第一部分40的耐热能力，通过增加铂(Pt)比例防止在第二部分40的碳氢化合物的放出。相反，可以使用在整个区域涂布相同金属比例的脱-NOx催化剂40。
此外，第二氧气传感器70安装在脱-NOx催化剂40的排气管20下游。第二氧气传感器70用于监测根据本发明的各个具体实施方案的排气系统是否正常地纯化包含于废气中的有害材料。
控制部分50基于由各传感器25、35、36、55、60、65和70传送的信号确定发动机的驱动条件，并基于发动机的驱动条件控制燃料的另外注入量和另外注入时间。由此，控制部分50控制脱-NOx催化剂40以释放储存的氮氧化物。例如，当储存在脱-NOx催化剂40中的氮氧化物量大于或者等于预定值时，控制部分50控制燃料另外注入。
此外，控制部分50控制废气中的碳氢化合物与氮氧化物的比例大于或者等于预定比例以活化脱-NOx催化剂40中氮氧化物的还原反应。预定比例可以为8。
同时，控制部分50基于发动机的驱动条件计算储存在脱-NOx催化剂40中的氮氧化物量，在脱-NOx催化剂的后部的氮氧化物的放出量，以及碳氢化合物与氮氧化物的比例。根据由各种实验得到的图表进行这样的计算。
此外，控制部分50根据发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态，通过第二喷嘴90改变燃料的注入模式。在此，通过考虑发动机的操作周期设定发动机的状态，并通过考虑脱-NOx催化剂的降解设定脱-NOx催化剂的状态。
同时，控制部分50可以控制第一喷嘴14后注入燃料以代替第二喷嘴90的另外注入而在脱-NOx催化剂40中活化氮氧化物的还原反应。此时，后注入燃料在柴油机燃料裂解催化剂32上被转化为高反应活性的还原剂，并在脱-NOx催化剂40中促进氮氧化物的还原反应。因此，应理解的是在该说明书和权利要求书中，另外的注入包括后注入。
在下文中，参照图2至图4进一步描述脱-NOx催化剂40。
图2是显示氮氧化物储存在根据本发明的各个具体实施方案的排气系统中所用的脱-NOx催化剂中的示意图；图3是显示氮氧化物从根据本发明的各个具体实施方案的排气系统中所用的脱-NOx催化剂中释放的示意图；图4是显示在根据本发明的各个具体实施方案的排气系统中所用的脱-NOx催化剂中第一催化剂层的结构的示意图。
如图2和图3所示，脱-NOx催化剂40包括涂布在载体上的第一和第二催化剂层44和46。第一催化剂层44靠近废气安置，第二催化剂层46靠近载体安置。
第一催化剂层44氧化包含于废气中的氮氧化物，通过与包含于未燃烧燃料或废气中的碳氢化合物的氧化还原反应还原一部分氧化的氮氧化物。此外，氧化的氮氧化物的剩余部分扩散至第二催化剂层46。第一催化剂层44，如图4所示，包括沸石催化剂112和负载在多孔氧化铝上的金属催化剂114中的至少一种。
沸石催化剂112为其中铜、铂、锰、铁、钴、镍、锌、银、铈和镓的至少一种元素被离子交换的催化剂。发生在沸石催化剂112中的化学反应如下。
式(3)Z-Cu2+O-+NO→Z-Cu2+(NO2 -)ads→Z-Cu2++NO2
式(4)Z+O-+NO→Z+(NO2 -)ads→Z++NO2
式(5)Z-Cu2+(NO2 -)ads+NO→Z-Cu2+N2O3 - ads→Z-Cu2+O-+N2+O2
式(6)Z-H++CnH2n→Z-CnH2n+1 +→n(Z-H)+CnH2n +
式(7)mNO2+CnH2n+→CnH2nNmO2m→N2+CO2+H2O
这里，“Z”表示沸石，下标“ads”表示吸附。
而且，铂、钯、铑、铱、钌、钨、铬、锰、铁、钴、铜、锌和银中的至少一种元素可用于在多孔氧化铝上负载的金属催化剂114。负载在多孔氧化铝上的金属催化剂114中发生的化学反应如下。
式(8)NO+O2→(NOx)ads
式(9)THC+(NOx)ads→THC-ONO或THC-NO2
式(10)THC-NO2→THC-NCO
式(11)THC-NCO+NO+O2→N2+CO2+H2O
这里，THC表示碳氢化合物。如上所述，碳氢化合物表示由包含于废气和燃料中的碳和氢组成的所有化合物。
第二催化剂层46储存自第一催化剂层44扩散的氮氧化物，并通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物以在第一催化剂层44中将储存的氮氧化物还原。
第二催化剂层46包括贵金属108和NOx储存材料106。氧化钡(BaO)可用作NOx储存材料106。贵金属108促进NOx储存材料106储存氮氧化物。如铂和钯的各种金属材料可用作贵金属108。
在下文，将详细描述脱-NOx催化剂的操作。
氮氧化物储存模式
在燃料不由第二喷嘴90另外注入时，包含于废气中的氮氧化物在第一催化剂层44中被氧化。一部分氧化的氮氧化物通过与包含于废气中的碳氢化合物的氧化-还原反应还原成为氮气。在该阶段，包含于废气中的碳氢化合物被氧化为二氧化碳。发生在第一催化剂层44中的化学反应简要地如下所示。
式(12)NO+1/2O2→NO2
式(13)NO+HC→1/2N2+CO2
而且，氧化的氮氧化物的剩余部分与包含于废气中的氮氧化物扩散至第二催化剂层46。此时，第二催化剂层46的贵金属108促进NOx储存材料106储存氮氧化物。发生在第二催化剂层46中的化学反应简要地如下所示。
式(14)BaO+2NO2+1/2O2→Ba(NO3)2
氮氧化物再生模式
当由第二喷嘴90另外注入燃料时，另外注入的燃料流经柴油机燃料裂解催化剂32，此时燃料转化为低分子的碳氢化合物。此外，部分低分子的碳氢化合物转化为氧化(oxygenated)的碳氢化合物并流经脱-NOx催化剂40。
此时，氮氧化物通过与碳氢化合物的取代反应由第二催化剂层46释放，其简要地如下所示。
式(15)Ba(NO3)2+3CO→BaCO3+2NO+2CO2
此外，在第一催化剂层44中，通过释放的氮氧化物与碳氢化合物和氧化的碳氢化合物的氧化-还原反应，使得氮氧化物还原为氮气，碳氢化合物和氧化的碳氢化合物氧化为二氧化碳。这简要地如下所示。
式(16)NO+HC/氧化HC＝1/2N2+CO2
因此，包含于氮氧化物和碳氢化合物被纯化。
图5是显示在根据本发明的各个具体实施方案的排气系统中所用的控制部分的输入和输出关系的方框图。
如图5所示，将通过第一和第二氧气传感器25和70，第一、第二、第三和第四温度传感器35、36、60和65，发动机速度传感器75，和计时器85的检测值传送至控制部分50。
控制部分50基于检测值确定发动机的驱动条件，燃料的另外注入量和另外注入时间，和另外注入模式，并将用于控制第二喷嘴90的信号输出至第二喷嘴90。
发动机速度传感器75检测发动机的转速并将其相应的信号传送至控制部分50。
当完成脱-NOx催化剂的再生或者在脱-NOx催化剂的再生过程中，发动机的驱动条件改变和停止燃料的另外注入时，打开计时器85。相反，当在计时器85的打开状态开始燃料的另外注入时，复位计时器85。
同时，根据本发明的各个具体实施方案的排气系统除图5所示的传感器外还包括多个传感器，但是为了更好理解和易于描述而省略对其说明。
在下文中，将详细描述根据本发明的各个具体实施方案所述的用于纯化废气中氮氧化物的方法。
图6是操作根据本发明的各个具体实施方案所述的用于纯化废气中氮氧化物的方法的流程图。
如图6所示，在步骤S210中，当操作发动机时，控制部分50基于由传感器25、35、36、55、60、65、70和75检测值确定发动机的驱动条件。
在步骤S220中，控制部分50基于发动机的驱动条件计算氮氧化物的生成量，并基于氮氧化物的生成量确定储存在脱-NOx催化剂40中的氮氧化物量是否大于或者等于预定的氮氧化物量。
如果在步骤S220中氮氧化物的储存量小于预定氮氧化物量，则控制部分50基于发动机的驱动条件继续计算氮氧化物的储存量。
如果在步骤S220中氮氧化物的储存量大于或者等于预定氮氧化物量，则在步骤S230中控制部分50确定燃料的另外注入条件是否得以满足。当发动机正常操作且不在空转状态，不发生换档，当前档速高于或者等于第一前进速度，脱-NOx催化剂的入口温度在催化剂活化温度范围内(例如200℃-600℃)，发动机转速在预定的转速范围内，以及再生不连续发生时，燃料的另外注入条件可得以满足。为了确定发动机是否正常操作，另外检测燃料温度、进气温度、大气压力、冷却剂温度和燃料注入量。此外，当脱-NOx催化剂的温度太高或太低时，氮氧化物的还原反应不正常发生。因此，如果脱-NOx催化剂的入口温度太高或太低，阻止了脱-NOx催化剂40的再生。此外，当脱-NOx催化剂40的再生刚完成或者当在脱-NOx催化剂40的再生完成后预定时间未过去时，脱-NOx催化剂40的再生也被阻止。也即，阻止了脱-NOx催化剂40的连续再生。
在步骤S230中，如果燃料的另外注入条件不满足，则在步骤S230中控制部分50继续确定燃料的另外注入条件是否满足。
在步骤S230中，如果燃料的另外注入条件得以满足，则在步骤S240中控制部分50确定燃料的另外注入条件是否满足。也即，由于在步骤S230中燃料的另外注入已经准备就绪，因此如果满足燃料的另外注入时间条件则另外注入燃料。当在脱-NOx催化剂40后部的氮氧化物放出量大于或者等于预定放出量，储存在脱-NOx催化剂40中的氮氧化物量大于或者等于预定量(在该步骤中的预定量可以比在步骤S220中的大)，或者碳氢化合物与氮氧化物之比大于或者等于预定比例时，燃料的另外注入时间条件可得以满足。预定放出量、预定量和预定比例可由本领域技术人员根据发动机10的状态和脱-NOx催化剂40的状态设定。
在步骤S240中，如果燃料的另外注入时间条件不满足，则在步骤S240中控制部分50继续确定燃料的另外注入时间条件是否满足。
在步骤S240中，如果燃料的另外注入时间条件得以满足，则在步骤S250中控制部分50确定燃料的另外注入模式。如上所述，控制部分50根据发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态控制第二喷嘴90以改变燃料的另外注入模式。主要根据注入时间值和注入期(即输入第二喷嘴90的阀的闭合/开启信号的脉冲宽度)确定燃料的另外注入模式。因此，控制部分50根据发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态确定注入时间的最佳值和最佳注入期。
此后，控制部分50根据确定的燃料的另外注入模式控制第二喷嘴90以另外地注入燃料，在步骤S260中第二喷嘴90另外注入燃料从而再生脱-NOx催化剂40。脱-NOx催化剂40的再生是指储存在脱-NOx催化剂40中的氮氧化物被释放。
在脱-NOx催化剂40的再生过程中，在步骤S270中控制部分50确定发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂40的状态是否改变。发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态的改变是指脱-NOx催化剂40的再生应该被阻止。发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态的改变使得换挡信号被检测、发动机转速超出预定速度范围，或者脱-NOx催化剂40的入口温度超出催化剂活化温度范围。此外，本领域技术人员用以确定脱-NOx催化剂40的再生应该被阻止的所有状态包括在发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态的改变中。
如果在步骤S270中发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态不改变，则在步骤S290中控制部分50确定脱-NOx催化剂40的再生是否被完成。如果在步骤S270中发动机的驱动条件、发动机的状态或者脱-NOx催化剂的状态改变，则在步骤S280中控制部分50控制第二喷嘴90停止燃料的另外注入，该方法返回步骤S230。
如果脱-NOx催化剂40的再生没有完成，则该方法返回步骤S260。相反地，如果脱-NOx催化剂40的再生得以完成，则完成根据本发明的各个具体实施方案所述的用于纯化废气中氮氧化物的方法。
根据本发明，通过根据发动机的驱动条件精确控制另外注入的燃料量可以改进纯化包含于废气中的氮氧化物的效率。
此外，由于另外注入的燃料被柴油机燃料裂解催化剂活化，在脱-NOx催化剂中发生的氧化-还原反应也被活化。由此，包含于废气中的氮氧化物的纯化效率可得以进一步提高。
为了解释的方便和权利要求书中的准确限定，术语“前面”或“后面”等参考附图中显示的示例性具体实施方案的特征的位置而用于描述这种特征。
以上对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和阐述的目的。它们并非意在穷举或者将本发明限制在所公开的精确形式，并且很明显地，根据上述教导可进行很多修改和变化。选择示例性的具体实施方案并进行描述是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使得本领域其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性具体实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由权利要求书及其等同形式限定。

Claims (13)

1.一种纯化氮氧化物的方法，其纯化包含于废气中的氮氧化物，该方法包括：
提供安装在排气管上的排气系统，其中所述排气系统包括：
喷嘴，其安装在排气管或发动机上以另外注入燃料；
柴油机燃料裂解催化剂，其安装在喷嘴的排气管下游以通过热裂解将另外注入的燃料转化为高反应活性的还原剂；
脱-NOx催化剂，其安装在柴油机燃料裂解催化剂的排气管下游，以储存包含于废气中的氮氧化物，并通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物从而通过与高反应活性的还原剂的氧化还原反应还原氮氧化物；和
控制部分，其根据发动机的驱动条件控制燃料的另外注入；以及
在发动机的驱动条件满足燃料的另外注入条件和燃料的另外注入时间条件时，根据预定的注入模式通过另外注入燃料再生脱-NOx催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当发动机正常操作且不在空转状态，不发生换档，当前档速高于或者等于第一前进速度，脱-NOx催化剂的入口温度在催化剂活化温度范围内，发动机转速在预定的转速范围内，以及再生不连续发生时，所述燃料的另外注入条件得以满足。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，当在脱-NOx催化剂后部的氮氧化物放出量大于或者等于预定放出量，储存在脱-NOx催化剂中的氮氧化物量大于或者等于预定量，或者碳氢化合物与氮氧化物之比大于或者等于预定比例时，所述燃料的另外注入时间条件得以满足。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的注入模式随发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态而变化。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当在脱-NOx催化剂的再生过程中，发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态发生变化时，停止燃料的另外注入。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述排气系统进一步包括微粒过滤器以捕集包含于废气中的微粒物质，且
其中，当微粒过滤器的再生条件得以满足时，燃料的另外注入时间条件也得以满足。
7.一种排气系统，其安装在排气管上以纯化包含于废气中的氮氧化物，所述排气系统包括：
喷嘴，其安装在排气管上以另外注入燃料；
柴油机燃料裂解催化剂，其安装在喷嘴的排气管下游并通过热裂解将另外注入的燃料转化为高反应活性的还原剂；
脱-NOx催化剂，其安装在柴油机燃料裂解催化剂的排气管下游，暂时储存包含于废气中的氮氧化物，并通过另外注入的燃料释放储存的氮氧化物从而通过与高反应活性的还原剂的氧化还原反应还原氮氧化物；以及
控制部分，其在发动机的驱动条件满足燃料的另外注入条件和燃料的另外注入时间条件时，根据预定的注入模式控制喷嘴另外注入燃料。
8.根据权利要求7所述的排气系统，其中，当发动机正常操作且不在空转状态，不发生换档，当前档速高于或者等于第一前进速度，脱-NOx催化剂的入口温度在催化剂活化温度范围内，发动机转速在预定的转速范围内，以及再生不连续发生时，所述燃料的另外注入条件得以满足。
9.根据权利要求7所述的排气系统，其中，当在脱-NOx催化剂后部的氮氧化物放出量大于或者等于预定放出量，储存在脱-NOx催化剂中的氮氧化物量大于或者等于预定量，或者碳氢化合物与氮氧化物之比大于或者等于预定比例时，所述燃料的另外注入时间条件得以满足。
10.根据权利要求7所述的排气系统，其中，所述预定的注入模式随发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态而变化。
11.根据权利要求7所述的排气系统，其中，当在脱-NOx催化剂的再生过程中，发动机的驱动条件、发动机的状态或脱-NOx催化剂的状态发生变化时，停止燃料的另外注入。
12.根据权利要求7所述的排气系统，其进一步包括微粒过滤器以捕集包含于废气中的微粒物质，
其中，当微粒过滤器的再生条件得以满足时，燃料的另外注入时间条件也得以满足。
13.根据权利要求12所述的排气系统，其中，当微粒过滤器的入口和出口之间的压差大于或者等于预定值时，微粒过滤器的再生条件得以满足。
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