[發明專利]廢氣凈化系統以及廢氣凈化方法

有效

• 申請號: 201380052633.0
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN104718366B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 長岡大治;中田輝男;是永智宏
• 申請（專利權）人: 五十鈴自動車株式會社
• 主分類號: F02D41/14
• 分類號: F02D41/14;F01N3/023;F01N3/025;F01N3/029;F01N3/20;F01N3/28;F01N3/36
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 夏斌

技術領域

本發明涉及廢氣凈化系統以及廢氣凈化方法，能夠對具備前級氧化催化劑以及至少NOx凈化催化劑或DPF中的一方的廢氣凈化裝置的低溫特性進行改善，而能夠提高低溫時的NOx凈化率，防止白煙的產生。

背景技術

在柴油發動機、一部分汽油發動機等內燃機中，為了減少廢氣中的NOx(氮氧化物)、PM(粒子狀物質)，而使用NOx凈化催化劑(deNOx催化劑)、DPF(柴油顆粒過濾器)。

作為該NOx凈化催化劑，存在稀NOx捕集催化劑(LNT催化劑)和選擇還原型催化劑(SCR催化劑)等，作為該稀NOx捕集催化劑之一而存在NOx吸藏還原型催化劑。該NOx吸藏還原型催化劑是載持有吸藏NOx的NOx吸藏材料、以及貴金屬的催化劑，在流入的廢氣的空燃比為稀(氧過多)狀態且氣氛中的氧(O₂)濃度較高的情況下，廢氣中的一氧化氮(NO)在貴金屬上被氧化而成為二氧化氮(NO₂)，該二氧化氮與鋇(Ba)等NOx吸藏材料結合而成為硝酸鹽(Ba₂NO₄)等并被吸藏。

此外，當朝該NOx吸藏還原型催化劑流入的廢氣的空燃比成為理論空燃比、濃(低氧濃度)狀態，氣氛中的氧濃度降低時，NOx吸藏材料與一氧化碳(CO)結合，硝酸鹽分解而釋放二氧化氮。該釋放的二氧化氮通過貴金屬的三元功能而被廢氣中所含的未燃烴(HC)、一氧化碳等還原而成為氮氣(N₂)，廢氣中的各成分作為二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、氮氣等無害的物質而朝大氣中釋放。

因此，在具備NOx吸藏還原型催化劑的廢氣凈化系統中，當NOx吸藏能力接近飽和時，通過進行使廢氣的空燃比成為濃狀態而使流入的廢氣的氧濃度降低的控制、即NOx吸藏能力恢復用的濃控制，由此進行使所吸收的NOx釋放而通過貴金屬使該釋放的NOx還原為氮氣的NOx再生操作。

以該NOx吸藏還原型催化劑為代表，在一般情況下，當催化劑未成為活化溫度以上時，其催化劑作用不活化，因此存在如下問題：在催化劑不活化的低溫時，無法促進催化劑反應，在NOx吸藏還原型催化劑、選擇還原型催化劑等NOx凈化催化劑中NOx凈化率變低。

為了提高該低溫時的催化劑的NOx凈化率，在柴油發動機的廢氣處理中也對廢氣的升溫控制進行研討。該升溫控制是如下控制：通過預噴射(引燃噴射)、主噴射(主噴射)、延遲噴射等的組合即多級升溫噴射(多級噴射)，將活塞上止點以后的膨脹行程的缸內(氣缸內)的燃燒溫度保持為高溫，而使廢氣溫度升溫的控制。通過該升溫控制，能夠使廢氣溫度提早升溫，而加快配設于排氣通路的廢氣凈化裝置的催化劑的活性。

此外，在具備捕集廢氣中的PM的DPF的廢氣凈化系統中，當PM捕集量接近DPF的可捕集量(飽和狀態的量)時，為了恢復其PM捕集能力，而進行將DPF的溫度升溫至所捕集的PM開始燃燒的溫度以上而將PM燃燒除去的PM再生控制。在該DPF的升溫時，進行使朝DPF流入的廢氣升溫而通過高溫的廢氣使DPF升溫的升溫控制。

但是，在冷機時的廢氣的升溫控制中，存在如下情況：通過多級升溫噴射的升溫控制而噴射到缸內的燃料幾乎全部在缸內燃燒，但燒剩的未燃烴(HC)直接穿過廢氣凈化裝置。即，在進行廢氣的升溫控制的情況下，在設置于排氣通路的催化劑的溫度為催化劑活化溫度以下的情況下，存在如下問題：從缸內排出的未燃烴到達排氣通路的最后部的后尾管，而朝大氣中流出(泄漏)并釋放到大氣中。

不僅在NOx凈化催化劑的冷機時的情況、NOx吸藏還原型催化劑的NOx再生的情況下，而且在發動機為低負載時的對DPF的PM進行燃燒除去的PM再生的情況下，也同樣存在產生該HC泄漏的可能性。

例如，如日本申請特開2010-31833號公報所記載的那樣，提出一種柴油發動機的排氣凈化裝置，為了減少該HC(烴)朝大氣中的釋放，在通過前級氧化催化劑(DOC)和DPF的構成，進行基于提前后噴射(early-post injection)的DOC升溫、以及基于通過延遲后噴射(delay-post injection)供給的未燃成分在DOC中的氧化反應熱的DPF升溫的廢氣凈化裝置中，通過使目標延遲后噴射量具有一定時間的延遲，由此抑制延遲后噴射的噴射量的急劇上升而防止HC泄漏。