CN1982663B - 用于再生NOx吸收催化剂的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于再生NOx吸收催化剂的方法，包括：通过NOx传感器检测NOx值，在对感应值和预定上限进行比较的基础上确定是否执行再生模式；如果确定需要执行再生模式，则第一再生模式执行预定时间周期；确定用于执行第二再生模式的时间周期T2，并且以预定时间周期T2执行第二再生模式；在执行第二再生模式后使用所感应到的NOx排放量确定NOx吸收催化剂性能是否降低的基础上，确定是否执行中毒恢复模式；且如果确定需要执行中毒恢复模式，则执行中毒恢复模式。

Description

用于再生NOx吸收催化剂的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年12月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2005-0122000的优先权，该申请的全部内容在此引用作为参考。

发明背景

(a)技术领域

本发明涉及一种用于再生NOx吸收催化剂的方法。特别地，本发明涉及一种用于NOx吸收催化剂再生和NOx吸收催化剂中毒恢复，从而通过NOx吸收催化剂将排放的NOx量限制在恒定范围内的方法。

(b)相关技术的说明

在柴油机车辆中，排放气体包括大量微小颗粒物质(PM)，氮氧化物(NOx)等。多种方法用于减少这些PM，NOx等。

作为这样的方法，NOx PM减少系统(“NOx PM ReductionSystem，NPRS”)使用柴油颗粒物质滤清器(“Diesel Particulate MatterFilter，DPF”)和稀燃NOx吸收装置(“Lean NOx Trap，LNT”)同时减少PM和NOx。

DPF使用吸收装置物理地收集柴油机排放气体中的颗粒物质，该吸收装置通过将颗粒物质加热到600℃-650℃的氧化温度以上而去除所收集的颗粒物质。在一个特定实施方案中，燃烧温度为650℃。PM收集的比率超过大约70％。

NOx吸收催化剂是净化排放气体中氮氧化物的排放气体净化催化剂。NOx吸收催化剂吸收经过的氮氧化物，并通过将吸收的氮氧化物转化为氮气(N2)而执行排放气体净化功能。从而，为了NOx吸收催化剂的连续净化功能，必须执行适当的再生。

同时，除了NOx以外，排放气体还包括硫的氧化物(SOx)。NOx吸收催化剂不但吸收氮氧化物，还吸收硫成分。如果硫成分在NOx中积聚，则NOx吸收催化剂净化氮氧化物的方法变差。为了解决该问题，必须进行NOx吸收催化剂硫中毒的恢复。

因而，为了维持NOx吸收催化剂的初始功能，用于执行NOx吸收催化剂再生模式和中毒恢复的再生方法变得很重要。

一个例子包括在NOx吸收催化剂的上游和下游采用两个NOx传感器的技术。在该方法中，如果这两个传感器感应或检测到的NOx值彼此相同，则再生模式执行恒定时间，从而再生NOx吸收催化剂。但是，由于仅当NOx吸收催化剂过度吸收NOx时执行再生，因此该方法存在的缺点是：NOx的排放量无法被精确地控制。此外，该方法还存在的局限是：硫中毒不能被正确地确定，并且中毒的恢复仅是周期性的。

从而，对于能够适当地执行再生模式和中毒恢复模式从而获得NOx吸收催化剂的初始净化功能的方法存在需求。

发明内容

本发明提供一种用于通过将NOx的排放量限制在允许范围内而再生NOx吸收催化剂的方法。

本发明的一个例示性的实施方案提供一种用于再生NOx吸收催化剂的方法，包括：通过NOx传感器感应或检测排放气体中的NOx值，在对感应值和预定上限进行比较的基础上确定是否执行再生模式；如果确定需要执行再生模式，则以预定时间周期T1执行第一再生模式；确定用于在执行第一再生模式后第二再生模式执行的时间周期T2，第二再生模式执行预定时间周期T2；在执行第二再生模式后、使用所感应或所检测到的NOx排放量来确定的NOx吸收催化剂性能是否降低的判断基础上，确定是否执行中毒恢复模式；且如果确定需要执行中毒恢复模式，则执行中毒恢复模式。

时间周期T2可以在预定时间周期T1和通过执行第一再生模式而获得的诸NOx排放量之间的差值的基础上确定。

时间周期T2可以按照下述等式确定：

T2＝T1*(b-FL)/(a-b)

其中a是NOx的初始感应或检测值，b是执行第一再生后的NOx感应或检测值，T1是预定时间周期，而FL是预定清洁水平(Fresh Level)。

是否执行中毒恢复模式的决定由执行第二再生模式后所感应的NOx值和一个预定清洁水平之间的差所确定，该差是作为执行再生模式的结果的一个预定标准，其大于预定值SPL，并且从而确定NOx吸收催化剂的性能是否降低。

根据本发明的另一个实施方案，一种用于再生NOx吸收催化剂的方法包括：通过NOx传感器感应或检测NOx值；在比较感应或检测值和预定上限(Upper Limit，UL)的基础上确定是否执行再生模式；  NOx吸收催化剂的第一再生模式执行时间周期T1；在执行第一再生模式后通过NOx传感器感应或检测NOx值；以预定方法确定第二再生模式执行的时间周期T2；NOx吸收催化剂的第二再生模式执行预定时间周期T2；在执行第二再生模式后通过NOx传感器感应或检测NOx值；在执行第二再生模式后基于所感应或所检测NOx值的基础上确定是否执行中毒恢复模式；且如果确定需要执行中毒恢复模式，则执行中毒恢复模式。

附图说明

图1是NPRS系统的框图，该系统用于执行根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法。

图2是用于再生NOx吸收催化剂的方法的流程图。

图3是一个流程图，更加详细地说明图2中所示根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法。

图4是一个曲线图，表示根据一个用于再生NOx吸收催化剂的方法的NOx传感器的感应值。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的一个例示性实施方案。

图1是NPRS系统的框图，该系统执行根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法。

参考图1，NPRS系统布置成依次为发动机1，涡轮增压器2，DPF3，和LNT(NOx吸收催化剂)4。次级喷射装置5喷射在LNT4的再生中用作还原剂的燃料，该装置安装在LPN4的上游，而NOx传感器6安装在LNT4的下游。次级喷射装置5和NOx传感器6与控制单元(图中未表示)相连以传递电信号。该控制单元可以包括处理器，内存和相关的硬件和软件，这些硬件和软件可以由本领域普通技术人员在本发明中包含的内容基础上选择和编程。

该控制单元使用NOx传感器6的感应或检测值执行第一NOx再生模式和第二NOx再生模式，使得由LNT4排放的NOx量维持在预定上限UL和清洁水平FL之间。该清洁水平是在不考虑由于中毒恢复而导致的性能降低情况下经过NOx吸收催化剂减少的NOx排放量。

图2是根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法的流程图。根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法包括再生模式执行确定步骤S1，第一再生模式步骤S2，第二再生模式步骤S3，中毒恢复执行确定步骤S4，和中毒恢复模式步骤S5。

再生模式执行确定步骤S1通过由NOx传感器感应或检测排放气体中的NOx值，并将所感应或检测的值与预定上限进行比较，确定是否执行再生模式。

如果确定需要执行再生模式，则第一再生模式步骤S2以一个预定时间T1执行再生模式。

第二再生模式步骤S3在执行第一再生模式后确定第二再生模式执行时间T2，并以一个预定时间重复该再生模式。

中毒恢复确定步骤S4在执行第二再生模式后基于所感应或所检测NOx值的基础上确定NOx吸收催化剂的性能是否降低。

如果确定在中毒恢复执行确定步骤S4中确定需要执行中毒恢复模式，则中毒恢复模式步骤S5执行中毒恢复模式。从而，NOx吸收催化剂的中毒得以去除，且NOx吸收性能(即，排放气体净化性能)得以恢复。

图3是一个流程图，更加详细地说明图2中所示根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法。

参考图3，一种根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法以执行发动机起动而开始。当发动机已经起动时，第一感应步骤S10使用NOx传感器感应或检测NOx值。在步骤S10后，再生模式执行一个确定步骤S12，在第一感应或检测步骤的感应或检测值基础上确定是否执行再生模式。如果再生模式需要执行，则以一个预定的T1来执行第一再生模式S14。在第一再生模式执行后，执行使用NOx传感器感应NOx值的第二感应或检测步骤S16。在确定第二再生模式执行时间周期T2的第二再生模式时间确定步骤S18后，以时间周期T2来执行再生NOx催化剂的第二再生模式步骤S20，在执行第二再生模式后，是使用NOx传感器感应NOx值的第三感应步骤S22，在第三感应步骤的感应值基础上确定是否执行中毒恢复模式的中毒恢复模式执行确定步骤S24，和中毒恢复模式步骤S26。

当执行发动机起动后，执行第一感应步骤S10，并且NOx传感器6检测NOx值，然后将该感应值发送给控制单元。

在再生模式执行确定步骤S12中，控制单元将在第一感应步骤中检测的感应值与设为比较标准的上限UL进行比较，并在该比较的基础上确定是否执行再生模式。上限UL设定为通过NOx吸收催化剂的排放气体的可允许NOx限定值。如果感应值大于上限UL，则可以通过所吸收的NOx的增多来确定NOx吸收催化剂的净化效率已经到达允许限定值。从而，如果在步骤S12中确定感应值不大于上限UL，则在步骤S10中重复NOx感应步骤。另一方面，如果在步骤S12中确定感应值大于上限UL，则用于再生NOx吸收催化剂的再生模式是适用的。

在第一再生模式步骤S14中，以时间周期T1来执行NOx再生模式，同时通过次级喷射装置5执行喷射。时间周期T1在控制单元中是作为标准时间周期的预定值。

在第二感应步骤S16中，在执行第一再生模式后，再次通过NOx传感器6感应或检测NOx值。NOx传感器6感应NOx值，并向控制单元提供所感应的值b。

在获得该感应值b后，通过感应值a和b，预定上限UL，和清洁水平FL确定第二再生时间周期T2。第二再生时间周期T2可以按照下面的等式计算：

T2＝T1*(b-FL)/(a-b)

其中a是第一感应值，b是第二感应值，T1是用于执行第一再生模式的时间周期，而FL是预定清洁水平。

在第二再生模式步骤S20中，以时间周期T2来执行NOx再生模式。

在第三感应步骤S22中，再次通过NOx传感器6感应NOx值。NOx传感器6感应NOx值并向控制单元提供所感应的值c。

在中毒恢复模式执行确定步骤S24中，使用在下面所示等式中的感应值c，预定确定标准值SPL(Sulfur Poisoning Limit，硫中毒限定值)，和预定清洁水平FL来确定是否执行中毒恢复模式：

(c-FL)＞SPL。

如果确定感应值c和清洁水平FL之间的差大于SPL，则意味着NOx吸收催化剂没有通过第二再生模式充分地再生。NOx吸收催化剂吸收能吸收NOx，也吸收硫成分。如果所吸收的NOx和硫成分在NOx吸收催化剂中聚集，则硫成分会降低NOx吸收催化剂的性能。从而，如果尽管第二再生模式执行了时间周期T2，NOx吸收催化剂的NOx吸收性能还没有提高到预定水平，则可以确定NOx吸收催化剂已经硫中毒。

相应地，如果通过以时间周期T2在步骤S24中执行第二再生模式，确定NOx吸收催化剂的NOx吸收性能已经恢复到预定水平，(即，如果在步骤S24中确定感应值c和清洁水平FL之间的差值不大于SPL)，则控制步骤进入步骤S10，从而再次执行第一感应步骤。另一方面，如果在步骤S24中确定NOx吸收催化剂的NOx吸收性能还没有通过以时间周期T2来执行第二再生模式而恢复到预定水平(即，如果在步骤S24中确定感应值c和清洁水平FL之间的差值大于SPL)，则确定需要执行中毒恢复模式。

如果确定需要执行中毒恢复模式，则在步骤S26中执行NOx吸收催化剂的中毒恢复模式。

图4是一个曲线图，表示根据本发明的一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法的NOx传感器的感应值。

如图4中所示，通过在区域(a)中执行第二再生模式，NOx吸收催化剂的NOx吸收性能已经恢复到预定水平，从而中毒恢复模式还没有执行。另一方面，尽管在区域(b)中执行第二再生模式，NOx吸收催化剂的NOx吸收性能还没有恢复到预定水平，则执行中毒恢复模式。

可以通过上述NOx控制始终将通过NOx吸收催化剂的排放气体NOx值调节在上限UL和清洁水平FL之间。即，可以将NOx的排放量限定到特定范围内。而且，由于中毒恢复模式在NOx吸收催化剂的性能下降时执行，则可以执行中毒恢复控制，从而可以防止NOx的排放量增大。

如上所述，根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法维持NOx吸收催化剂的性能，从而将NOx的排放量限定在上限和清洁水平之间。此外，在根据本发明一个实施方案的用于再生NOx吸收催化剂的方法中，由于仅使用了一个NOx传感器，系统可以简化，且NOx吸收催化剂的性能可以更有效地控制。而且，由于NOx吸收催化剂的中毒恢复有效地执行，因此可以防止由于中毒而导致NOx催化剂的性能降低和NOx排放量的增大。因此，NOx吸收催化剂的性能和效率可以充分提高。

尽管已经结合一个目前认为是实用的例示性实施方案对本发明作了说明，但应予理解的是，本发明并非局限于公开的实施方案。相反，本发明涵盖各种包括在所附的权利要求的精神与范围中的改进和等价的布置。

Claims (5)

1.一种用于再生NOx吸收催化剂的方法，包括：

a)通过NOx传感器检测排放气体中的第一NOx值；

b)在对检测值和预定上限进行比较的基础上确定是否执行再生模式；

c)如果确定需要执行再生模式，则以预定时间周期T1执行第一再生模式；

d)确定用于执行第二再生模式的时间周期T2，并且以预定时间周期T2执行第二再生模式；

e)在使用执行第二再生模式后检测的NOx排放量而确定NOx吸收催化剂性能是否降低的基础上，确定是否执行中毒恢复模式；且

f)如果确定需要执行中毒恢复模式，则执行中毒恢复模式。

2.如权利要求1所述的用于再生NOx吸收催化剂的方法，其中时间周期T2在预定时间周期T1期间通过执行第一再生模式的诸NOx排放量之间的差的基础上确定。

3.如权利要求2所述的用于再生NOx吸收催化剂的方法，其中时间周期T2可以按照下述等式确定：

T2＝T1*(b-FL)/(a-b)

其中a是NOx的初始检测值，b是执行第一再生后的NOx后的第二检测值，T1是预定时间周期，而FL是预定清洁水平。

4.如权利要求1所述的用于再生NOx吸收催化剂的方法，其中确定是否执行中毒恢复模式的是在执行第二再生模式后所检测的第三NOx值和预定清洁水平之间的差。

5.一种用于再生排放气体净化催化剂的方法，包括：

a)通过NOx传感器检测第一NOx值；

b)在比较第一NOx值和预定上限UL的基础上确定是否执行再生模式；

c)以时间周期T1执行NOx吸收催化剂的第一再生模式；

d)在执行第一再生模式后通过NOx传感器检测第二NOx值；

e)确定用于执行第二再生模式的时间周期T2；

f)以预定时间周期T2执行NOx吸收催化剂的第二再生模式；

g)在执行第二再生模式后通过NOx传感器检测第三NOx值；

h)在执行第二再生模式后，在第三NOx值的基础上确定是否执行中毒恢复模式；且

i)如果确定需要执行中毒恢复模式，则执行中毒恢复模式。

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