CN106150622A - 用于车辆的排气净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的排气净化***，其用于降低生产成本并且有效地净化氮氧化物。根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***包括：柴油机氧化催化剂单元，其安装至排气管，形成为用于排放发动机的排放气体并且将排放气体中的部分成分氧化；以及多催化剂单元，其与柴油机氧化催化剂单元的后端连接，安装至排气管，以及调整为在柴油机颗粒物过滤器中形成氧化催化剂和选择性还原催化剂，所述柴油机颗粒物过滤器用于捕集并净化排放气体中的颗粒物。还原剂可以喷射在柴油机氧化催化剂单元与多催化剂单元之间。

Description

用于车辆的排气净化***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年11月3日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2014-0151235的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于本文中。
技术领域
本发明涉及用于车辆的排气净化***。更具体地，本发明涉及减少排放气体中污染物的用于车辆的排气净化***。
背景技术
通常，发动机的排气***包括后处理装置，诸如DOC(柴油机氧化催化剂)、DPF(柴油机颗粒物过滤器)、SCR(选择性催化还原)和LNT(稀燃NOx捕集)，其用于减少一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)等(它们都是排放气体中的污染物)。
DOC可以将排放气体中全部的碳氢化合物和一氧化碳氧化，并且将一氧化氮氧化为二氧化氮。
DPF可以过滤排放气体中的颗粒物，并且经由化学转化处理来净化颗粒物。
SCR使用排放气体的热量来将还原剂(尿素)转化为氨气(NH3)，其中还原剂(尿素)通过喷射器在排放气体的气流方向上喷射；并且通过利用SCR催化剂在排放气体中的氮氧化物与氨气之间进行催化反应，而将氮氧化物还原为氮气(N2)和水(H2O)。
LNT吸收排放气体中的氮氧化物，并且用于在预定的条件下将吸收的氮氧化物与还原剂反应，以脱除吸收的氮氧化物。
此外，DOC或者LNT和DPF设置为排放气体经由DOC或者LNT而通过DPF。在通过喷射器将还原剂(尿素)喷射在DOC或者LNT与DPF之间的情况下，尿素或者氨气可以接触DOC或者LNT(它们是前端催化剂)，并且相应地额外产生NOx。具有较小喷射角的喷射器可以用于防止额外地产生NOx。
然而，如果使用具有较小喷射角的喷射器，则可能破坏尿素或氨气的流动均匀性或者可能破坏催化反应中氮氧化物和氨气的同时混合效率。因此，可能需要额外的混合器。
公开于背景技术部分的以上信息仅仅旨在增强对本发明的背景技术的理解，并不构成在这个国家对本领域普通技术人员而言为已知的现有技术。
发明内容
本发明致力于提供用于车辆的排气净化***，其具有降低生产成本以及有效地净化氮氧化物的优点。
根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***可以包括：柴油机氧化催化剂单元，其安装至排气管，形成为排放发动机的排放气体并且将排放气体中的部分成分氧化；以及多催化剂单元，其与柴油机氧化催化剂单元的后端连接，安装至排气管，以及调整为在柴油机颗粒物过滤器中形成氧化催化剂和选择性还原催化剂，所述柴油机颗粒物过滤器用于捕集并净化排放气体中的颗粒物。
还原剂可以喷射在柴油机氧化催化剂单元与多催化剂单元之间。
用于车辆的排气净化***还可以包括还原催化剂单元，其设置在柴油机氧化催化剂单元的后端，并且还原排放气体中的部分成分。
还原剂可以通过喷射器喷射在柴油机氧化催化剂单元与多催化剂单元之间。
用于车辆的排气净化***还可以包括喷射室，其是排气管的一部分，将柴油机氧化催化剂单元与多催化剂单元连接，并且形成用于通过喷射器喷射还原剂的空间。
还原催化剂单元和多催化剂单元可以通过使用喷射至喷射室中的还原剂来还原排放气体中的部分成分。
根据本发明的另一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***可以包括：氮氧化物净化装置，其安装至排气管，形成为排放发动机的排放气体，以及吸收并还原排放气体中的氮氧化物；以及多催化剂单元，其通过排气管与氮氧化物净化装置的后端连接，并且调整为在柴油机颗粒物过滤器中形成氧化催化剂和选择性还原催化剂，所述柴油机颗粒物过滤器用于捕集并净化排放气体中的颗粒物。
还原剂可以喷射在氮氧化物净化装置与多催化剂单元之间。
用于车辆的排气净化***还可以包括还原催化剂单元，其设置在氮氧化物净化装置的后端，并且还原排放气体中的部分成分。
还原剂可以通过喷射器喷射在氮氧化物净化装置与多催化剂单元之间。
用于车辆的排气净化***还可以包括喷射室，其是排气管的一部分，将氮氧化物净化装置与多催化剂单元连接，以及形成用于通过喷射器喷射还原剂的空间。
排放气体中的部分成分可以通过喷射至喷射室中的还原剂而在还原催化剂单元和多催化剂单元中还原。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***的框图。
图2是根据本发明的另一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***的框图。
图3是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的示意图。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的效果的曲线图。
<附图标记描述>
10：发动机
12：排气管
20：柴油机氧化催化剂单元
25：氮氧化物净化装置
30：还原催化剂单元
40：多催化剂单元
50：喷射器
55：喷射室
具体实施方式
在下文中将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***的框图。
如图1中所示，根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***与发动机10连接，以净化发动机10的排放气体。另外，用于车辆的排气净化***包括：柴油机氧化催化剂(DOC)单元20、还原催化剂单元(SCR：选择性催化还原)30和多催化剂单元(SDPF：基于DPF的SCR)40。
柴油机氧化催化剂单元20安装至排气管12，形成为用于将从车辆的发动机10中排放的排放气体排放至外部。即，柴油机氧化催化剂单元20的前端与发动机10连接，以吸入从发动机10中排放的排放气体。在本文中，组成部件的前端和后端是基于排放气体从组成部件的前端流动至后端的排放气体流动方向而限定的。
柴油机氧化催化剂单元20具有在预定的情况下设置的载体，并且柴油机氧化催化剂涂覆在载体。另外，柴油机氧化催化剂单元20用于通过柴油机氧化催化剂来氧化排放气体中的碳氢化合物和一氧化碳。具体地，柴油机氧化催化剂单元20用于将一氧化氮氧化为二氧化氮。柴油机氧化催化剂单元20对于本领域的普通技术人员是公知的，因此将省略对其的更详细描述。
还原催化剂单元30设置在柴油机氧化催化剂单元20的后端处。另外，还原催化剂单元30用于使用排放气体的热量来将还原剂(尿素)转化为氨气(NH3)，并且通过选择性还原催化剂在排放气体中的氮氧化物与氨气之间进行催化反应而将氮氧化物还原为氮气(N2)和水(H2O)。还原催化剂单元30的作用对于本领域的普通技术人员是公知的，因此将省略对其的更详细描述。
多催化剂单元40安装至排气管12，并且多催化剂单元40的前端通过排气管12与还原催化剂单元30连接，还原催化剂单元30设置在柴油机氧化催化剂单元20的后端处。另外，多催化剂单元40基于柴油机颗粒物过滤器(DPF)并且调整为在DPF中形成选择性还原催化剂和氧化催化剂。在本文中，DPF是用于捕集排放气体中的颗粒物并且经由化学转化处理将颗粒物净化的装置，其对于本领域的普通技术人员是公知的，因此将省略对其的更详细描述。
多催化剂单元40用于捕集排放气体中的颗粒物，并且经由化学转化处理来净化颗粒物。另外，多催化剂单元40用于通过使用诸如尿素溶液的还原剂而将排放气体中的氮氧化物还原为氮气。另外，多催化剂单元40用于脱除还原剂中未反应的碳烟(soot)，并且通过氧化来净化由燃烧碳烟产生的CO、HC等。
图2是根据本发明的另一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***的框图。
如图2中所示，在根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的排气净化***中，设置了氮氧化物净化装置(LNT：稀燃NOx捕集器)25，来代替基于参照图1所述的根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的柴油机氧化催化剂单元20。
换言之，还原催化剂单元30设置在氮氧化物净化装置25的后端。将省略与参照图1关于根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的描述中相同的组成部件的重复描述。
氮氧化物净化装置25用于吸收排放气体中的氮氧化物，并且通过在预定的条件下将吸收的氮氧化物与还原剂反应来脱除氮氧化物。氮氧化物净化装置25对于本领域的普通技术人员是公知的，因此将省略对其的详细描述。
即，根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***可以应用于基于柴油机氧化催化剂单元20的排气净化***、或者基于氮氧化物净化装置25的排气净化***。
如图1和图2中所示，在还原催化剂单元30与多催化剂单元40之间供给还原剂。
在下文中，将参照图3详细地描述供给还原剂。
图3是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的示意图。
如图3中所示，根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***还包括喷射器50和喷射室55。
喷射器50将还原剂喷射在还原催化剂单元30与多催化剂单元40之间。
喷射室55设置在还原催化剂单元30与多催化剂单元40之间，以将还原催化剂单元30的后端与多催化剂单元40的前端连接。另外，喷射室55形成还原剂喷射至其中的空间。即，还原剂通过喷射器50喷射在还原催化剂单元30与多催化剂单元40之间的喷射室55中。另外，喷射室55可以是排气管12的一部分。
还原催化剂单元30和多催化剂单元40通过使用喷射至喷射室55中的还原剂来还原氮氧化物。
图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于车辆的排气净化***的效果的曲线图。
曲线的横轴表示以秒(s)为单位的时间，并且曲线的纵轴表示以摄氏度为单位的温度。另外，如曲线图中的实线所示的曲线表示柴油机氧化催化剂单元20或者氮氧化物净化装置25和还原催化剂单元30随着时间的温度变化，并且如曲线图中的虚线所示的曲线表示多催化剂单元40随着时间的温度变化。在本文中，柴油机氧化催化剂单元20、氮氧化物净化装置25、还原催化剂单元30和多催化剂单元40的温度根据发动机10的排放气体温度而变化，并且0s可以是当发动机10启动时的时间。
如图4中所示，柴油机氧化催化剂单元20或者氮氧化物净化装置25和还原催化剂单元30的温度可以在大约200s时达到200℃，并且多催化剂单元40的温度可以在大约800s时达到200℃。这是由于柴油机氧化催化剂单元20或者氮氧化物净化装置25和还原催化剂单元30设置为与多催化剂单元40相比而靠近发动机10(参见图1至图3)。在本文中，200℃可以是还原剂喷射和根据还原剂喷射的还原效率的标准化温度。因此，还原催化剂单元30设置至柴油机氧化催化剂单元20或者氮氧化物净化装置25的组合，与多催化剂单元40的组合相比，可以容易地且有效地净化氮氧化物。
根据本发明的示例性实施例，由于还原催化剂单元30设置在柴油机氧化催化剂单元20的后端，所以可以防止通过喷射器50喷射的还原剂与柴油机氧化催化剂单元20接触。因此，可以应用具有较大喷射角的喷射器，而可以不包括诸如混合器的额外部件。此外，由于还原催化剂单元30设置在柴油机氧化催化剂单元20的后端，使得还原催化剂单元30靠近发动机10，所以可以通过高温排放气体而容易地加热还原催化剂单元30，并且可以改善净化氮氧化物的性能。
尽管已经结合目前视为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利求的精神和范围内的各种修改形式和等同布置形式。

Claims (10)

1.一种用于车辆的排气净化***，其包括：
柴油机氧化催化剂单元，其安装至排气管，形成为用于排放发动机的排放气体并且将排放气体中的部分成分氧化；以及
多催化剂单元，其与所述柴油机氧化催化剂单元的后端连接，安装至所述排气管，以及调整为在柴油机颗粒物过滤器中形成氧化催化剂和选择性还原催化剂，所述柴油机颗粒物过滤器用于捕集并净化排放气体中的颗粒物，
其中，还原剂喷射在所述柴油机氧化催化剂单元与所述多催化剂单元之间。
2.如权利要求1所述的用于车辆的排气净化***，还包括还原催化剂单元，其设置在所述柴油机氧化催化剂单元的后端，并且还原排放气体中的部分成分。
3.如权利要求2所述的用于车辆的排气净化***，其中，所述还原剂通过喷射器喷射在所述柴油机氧化催化剂单元与所述多催化剂单元之间。
4.如权利要求3所述的用于车辆的排气净化***，还包括喷射室，其是所述排气管的一部分，将所述柴油机氧化催化剂单元与所述多催化剂单元连接，以及形成用于通过所述喷射器喷射所述还原剂的空间。
5.如权利要求4所述的用于车辆的排气净化***，其中，所述还原催化剂单元和所述多催化剂单元通过使用喷射至所述喷射室中的所述还原剂来还原排放气体中的部分成分。
6.一种用于车辆的排气净化***，其包括：
氮氧化物净化装置，其安装至排气管，形成为用于排放发动机的排放气体以及吸收并还原排放气体中的氮氧化物；以及
多催化剂单元，其通过所述排气管与所述氮氧化物净化装置的后端连接，并且调整为在柴油机颗粒物过滤器中形成氧化催化剂和选择性还原催化剂，所述柴油机颗粒物过滤器用于捕集并净化排放气体中的颗粒物，
其中，还原剂喷射在所述氮氧化物净化装置与所述多催化剂单元之间。
7.如权利要求6所述的用于车辆的排气净化***，还包括还原催化剂单元，其设置在所述氮氧化物净化装置的后端，并且还原排放气体中的部分成分。
8.如权利要求7所述的用于车辆的排气净化***，其中，所述还原剂通过喷射器喷射在所述氮氧化物净化装置与所述多催化剂单元之间。
9.如权利要求8所述的用于车辆的排气净化***，还包括喷射室，其是所述排气管的一部分，将所述氮氧化物净化装置与所述多催化剂单元连接，以及形成通过所述喷射器喷射所述还原剂的空间。
10.如权利要求9所述的用于车辆的排气净化***，其中，排放气体中的部分成分通过喷射至所述喷射室中的所述还原剂，在所述还原催化剂单元和所述多催化剂单元中还原。
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