[發明專利]用于內燃發動機的廢氣凈化系統

無效

• 申請號: 200780010894.0
• 申請日: 2007-03-29
• 公開（公告）號: CN101410602A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 高木信之;三浦真秀;松本伸一;田邊稔貴;長井康貴;畑中美穗;堂前和彥;山本敏生;池田靖夫
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/22;F01N11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王艷江;段 斌

技術領域

本發明涉及一種包括催化器的廢氣凈化系統，所述催化器設置在內 燃發動機的排氣通道中并且能夠通過使已燒結的鉑顆粒再分散而再生。

背景技術

在汽車中，使用廢氣凈化催化器以去除來自發動機的廢氣中所含有 的比如HC、CO和NO_X等污染物。這種廢氣凈化催化器的已知示例是 三元催化器，其從以理論空燃比燃燒之后的廢氣中同時去除HC、CO 和NO_X。三元催化器包括：蜂窩狀載體基材，所述載體基材由例如堇青 石或金屬箔制成；催化劑承載層，所述承載層由例如活性氧化鋁粉或石 英粉制成并且涂敷在所述載體基材的表面上；以及承載于所述催化劑承 載層上的比如鉑等貴金屬。所述三元催化器通過氧化作用去除廢氣中的 HC和CO，并且還原NO_X。

氧化催化器也是公知的，其中在由沸石制成的催化劑承載層上承載 有貴金屬，沸石對包含于廢氣中的HC具有良好的吸收特性。對于氧化 催化器，催化劑承載層在低溫下吸收包含于廢氣中的HC，并且隨著催 化器溫度的升高而釋放所述HC。當貴金屬處于或高于其活化溫度時， 通過所述貴金屬氧化所釋放的HC。這樣，在低溫下，例如當起動發動 機時以及在冬天時，能夠抑制HC的排放。

另外，已知用以減緩廢氣氣氛變化的具有氧儲存/釋放性能的催化器 和NO_X儲存還原催化器。在具有氧儲存釋放性能的催化器中，催化劑 承載層上承載有比如鈰等元素。在NO_X儲存還原催化器中，催化劑承 載層上承載有比如堿金屬和堿土金屬等NO_X儲存材料連同貴金屬。

對于用作這些催化器的活性成分的貴金屬，主要使用的是鉑(Pt)。 但是，當鉑長時間在高溫下暴露于氧化氣氛時，鉑顆粒變成絮凝狀(鉑 顆粒增長)并且因此鉑發生燒結，從而不利地減少了鉑顆粒的比表面積 并因此降低了催化器的活性。因此，已開發了用以使其中的鉑已被燒結 的廢氣凈化催化器再生的各種方法。

例如，日本專利申請公報No.JP-A-2000-202309記述了一種用于再 生廢氣凈化催化器的方法。所述催化器由載體和承載于載體上的鉑組 成，所述載體包含從堿土金屬氧化物和稀土元素氧化物中選擇的至少一 種成分。所述方法包括氧化過程以及在所述氧化過程之后執行的還原過 程，在所述氧化過程中，催化器在含氧的氧化氣氛中受熱。在這種再生 方法中，在所述氧化過程中氧化鉑形成在已燒結和增長的鉑金屬顆粒的 表面上。氧化鉑與含有上述特定氧化物的載體強烈地相互作用。因此， 氧化鉑從鉑金屬顆粒的表面移動到載體的表面，使得在鉑金屬顆粒的表 面上能夠出現金屬鉑。所述金屬鉑被氧化成氧化鉑，所述氧化鉑進而移 動到載體的表面上。通過重復這種現象，所承載的鉑金屬顆粒的直徑逐 漸變得更小，并且分散在載體的表面上，從而導致氧化鉑高度分散在載 體上。然后催化器經歷還原過程，在所述還原過程中，氧化鉑被還原成 金屬鉑。由高度分散的金屬鉑能夠恢復催化器的活性。

上述的再生方法包括：當執行使鉑再生的氧化過程時，將流到發動 機內的空氣燃料混合氣的空燃(A/F)比增加到極高的程度。但是，當 使用上述再生方法來再生廢氣凈化系統中的催化器時，取決于運轉條 件，需要進行鉑再生時的時間并不總是與空燃比增加時的時間一致，這 使得難以可靠地再生鉑。

當氧的濃度低時，會沒有足夠量的氧抵達催化器的下游側，即使增 加了空燃比也是這樣。在這種情況下，不能有效地執行再生過程。還提 出了在催化器的上游側上設置空氣供給裝置。但是，通過這種設置，在 供給過量氧的情況下，普通的三元催化器難以去除廢氣中的NO_X。因此 會不利地排放出NO_X。

發明內容

本發明提供了一種廢氣凈化系統，所述系統使鉑再生并且即使在鉑 的再生期間也能維持廢氣凈化性能。