[發(fā)明專利]利用賤金屬的排氣凈化催化劑系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280069920.8
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN104114276A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 信川健
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號: B01J29/072
• 分類號: B01J29/072;B01D53/94;F01N3/10;F01N3/22;F01N3/24;F01N3/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉航;段承恩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用賤金屬作為催化劑金屬的排氣凈化催化劑系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

近年來，從地球環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)來看，排氣規(guī)制正在世界性地逐年強(qiáng)化。作為其對策，在內(nèi)燃機(jī)中使用排氣凈化用催化劑。在該排氣凈化用催化劑中，為了高效地除去排氣中的碳?xì)浠衔?以下有時(shí)也簡記為HC)、CO和氮氧化物(以下有時(shí)也簡記為NO_x)，使用含有Pt、Pd、Rh等鉑族元素等來作為催化劑成分的各種催化劑。

以往公知的貴金屬的催化劑，雖然在理論配比附近能夠分解HC、CO、NO_x，但是都存在著資源枯竭的問題，需求使用其他金屬并具有與以往的貴金屬催化劑相同程度以上的凈化性能的催化劑、或能夠減少貴金屬的使用量的凈化催化劑。

專利文獻(xiàn)1記載了下述方法，該方法包括在還原劑的存在下使排氣通過含有至少兩個(gè)催化劑床的催化劑系統(tǒng)，將排氣中的氮氧化物類還原為氮，第一催化劑床為鐵-β-沸石，并且，下游的第二催化劑床為擔(dān)載于氧化鋁上的銀。

引用文獻(xiàn)2記載了一種騎乘型車輛，其具備：以比理論空燃比小的空燃比進(jìn)行燃燒的內(nèi)燃機(jī)；設(shè)置于從上述內(nèi)燃機(jī)排出燃燒氣體的排氣路徑內(nèi)的第1催化劑；在上述排氣路徑內(nèi)設(shè)置于比上述第1催化劑靠下游側(cè)的第2催化劑；和向上述排氣路徑的、上述第1催化劑與上述第2催化劑之間的部分導(dǎo)入二次空氣的二次空氣導(dǎo)入裝置，上述第1催化劑和上述第2催化劑各自含有貴金屬成分，該貴金屬成分包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少1種，上述第1催化劑還含有沸石載體、和比能夠離子交換的量多地?fù)?dān)載于上述沸石載體上的Co或Fe。

引用文獻(xiàn)3記載了一種內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置，其特征在于，具備：配設(shè)于內(nèi)燃機(jī)的排氣通路中并將排氣中的有害成分凈化的第1催化劑裝置；配設(shè)于該第1催化劑裝置的上游側(cè)的上述排氣通路中的具有與排氣濃度大致成比例的輸出特性的第1排氣濃度傳感器；檢測包含至少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元；基于該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測單元的檢測結(jié)果算出目標(biāo)空燃比的第1目標(biāo)空燃比算出單元；配設(shè)于上述第1催化劑裝置的下游側(cè)的上述排氣通路中的在上述目標(biāo)空燃比的附近輸出信號反轉(zhuǎn)的第2排氣濃度傳感器；基于該第2排氣濃度傳感器的輸出值將上述目標(biāo)空燃比設(shè)定為比理論空燃比稍濃的狀態(tài)的濃化單元；和將由上述第1排氣濃度傳感器檢測到的混合氣的空燃比反饋控制為由上述濃化單元設(shè)定的目標(biāo)空燃比的控制單元，并且，在上述第2排氣濃度傳感器的下游側(cè)的上述排氣通路中配置有第2催化劑裝置，并且，在上述第2催化劑裝置的上游側(cè)且比上述第2排氣濃度傳感器靠下游側(cè)的排氣通路中設(shè)置有供給二次空氣的二次空氣供給單元。

引用文獻(xiàn)4記載了一種金合金催化劑，其由Au和選自下述所示的金屬M(fèi)中的1種或2種以上的元素構(gòu)成，其特征在于，Au與金屬M(fèi)的重量比為Au/M＝1/9～9/1，并且合金中的Au固溶量為20～80重量％，M：Pt、Pd、Ag、Cu、Ni(引用文獻(xiàn)4的權(quán)利要求1)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-78968號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2010-229817號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平05-321651號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開H10-216518號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

但是，如果在催化劑中使用賤金屬，則賤金屬與Pt、Pd、Rh等貴金屬相比容易被氧化，因此為了降低排氣中的氧濃度需要濃控制，作為結(jié)果，燃油經(jīng)濟(jì)性惡化的情況較多。

另外，在使用NH₃、尿素等還原劑來還原排氣中的氮氧化物的情況下，需要添加NH₃+H₂等還原劑的系統(tǒng)，例如，需要搭載還原劑用的罐。

而且，在用第1段催化劑(第1級催化劑)凈化NO_X，從上游導(dǎo)入空氣從而用第2段催化劑(第2級催化劑)凈化HC、CO的、在濃側(cè)進(jìn)行排氣的控制的以往技術(shù)中，如果生成N₂O則第2段催化劑不能選擇性地還原HC和CO，因此為了用前段催化劑完全凈化NO_X需要在濃狀態(tài)下的控制，燃油經(jīng)濟(jì)性也惡化。而且，需要用于將過量地排出的HC、CO凈化的對策。另外，在第1、第2段催化劑間導(dǎo)入空氣將未燃燒的HC、CO凈化的以往技術(shù)中，如果導(dǎo)入空氣則不能夠只凈化HC、CO，因此催化劑的利用效率差。另外，將Au與Cu的合金用于第1段催化劑的以往技術(shù)，雖然能夠進(jìn)行稀薄時(shí)的NO_X凈化，但是弱濃時(shí)的凈化能力不充分。