[发明专利]用于净化排气的方法和用于净化排气的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化含有颗粒物质(下文中简写为“PMs”)的排气的方法，以及一种利用所述排气方法净化排气的装置。

背景技术

对于汽油机，通过排气方面的严格规范以及能够应对严格规范的技术进步已经能够安全地减少排气中的有害成分。另一方面，对于柴油机，由于具有排放颗粒(或PMs，例如含碳的细颗粒、含硫的细颗粒如硫酸盐，以及高分子碳氢化合物细颗粒(下文中称为“SOFs”))的独特状况，净化柴油机排气要比净化汽油机的排气更难。

对于柴油机，排气净化装置已得到发展，下述内容已经公知。例如，排气净化装置可以概略地划分为捕集型(或壁流式)排气净化装置和开放型(或直流式)排气净化装置。其中，已知由陶瓷制成的插入式蜂窝结构(即柴油机PMs过滤器，下文中称为“DPFs”)为捕集型排气净化装置中的一种。在DPFs中，蜂窝结构以例如棋格的形式插入各单元的相对开口。DPFs包括插装在排气流下游侧的入口单元，邻近入口单元并插装在排气流上游侧的出口单元，以及界定入口单元和出口单元的蜂窝壁。在DPFs中，由蜂窝壁的细孔捕集PMs来过滤排气，从而抑制PMs排放。

但是，在DPFs中，随着Pms的沉积，压力损失也将增大。因此，需要通过特定装置定期除去沉积的PMs来再生DPFs。所以，当压力损失增大时，常规上使高温排气流过DPFs来燃烧沉积的PMs从而再生DPFs。但是，在这种情况下，PMs的沉积量越多，燃烧沉积的PMs的温度升高的越高。因此，可能会出现DPFs被由这种燃烧引起的熔化或热应力损坏的情况。

因此，日本专利未审定公开(KOKAI)No.2002-129936建议采取一种在柴油机的排气歧管中添加臭氧来通过氧化利用臭氧除去PMs的方法。由于臭氧具有较高的活性，因而是一种很好的氧化剂。但是，臭氧在300℃或更高的温度下会热分解。因此，在高温排气中臭氧发挥的优势明显地减小。另外，即使将臭氧用在低温排气中，氧化排气中的NO、HC和CO也会消耗臭氧。因此，可用于氧化PMs的臭氧的量急剧减少。

此外，在日本专利审定公开(KOKOKU)No.7-106290公开一种近来发展起来的排气净化过滤器催化剂。排气净化过滤器催化剂包括由铝制成并形成于DPF的蜂窝壁表面上的涂层，以及加载在涂层上的例如铂(Pt)等催化剂成分。由于排气净化过滤器催化剂通过所加载的催化剂成分的催化反应来氧化并燃烧所捕集的PMs，使得能够在捕集PMs的同时或紧接着捕集PMs通过燃烧PMs来再生DPF。而且，由于催化反应发生在较低的温度下，并且能够在PMs的捕集量较少时燃烧PMs，因此，排气净化过滤器催化剂具有作用在DPF上的热应力很小而使得DPF免于损坏的优点。

另外，日本专利未审定公开(KOKAI)No.9-94434公开一种排气净化过滤器催化剂，其中，加载有催化剂成分的涂层不仅形成于DPF的蜂窝壁上，还形成于蜂窝壁的孔中。当催化剂成分加载于蜂窝壁的孔中时，PMs和催化剂成分之间接触的可能性增大，使得能够通过氧化燃烧孔内捕集的PMs。而且，该专利文献公开了在涂层上还加载有选自碱金属和碱土金属的NOx吸收成分。假若这样的话，排气净化过滤器催化剂不仅具有增强的NOx净化性能，还更加便于利用被NOx吸收成分吸收的NOx来氧化PMs。应注意的是，NOx吸收成分变成硝酸盐或亚硝酸盐来吸收NOx，且所得到的NOx吸收成分的硝酸盐或亚硝酸盐的特征在于具有较低的熔点，因此能够在排气温度下熔化并捕集PMs。因此，由NOx吸收成分的硝酸盐或亚硝酸盐捕集的PMs很有可能与此时非常接近它们的NO₂接触。所以，排气净化过滤器催化剂还具有通过氧化有效地净化PMs的益处。

但是，当低温排气流入上述常规过滤器催化剂中时，可能会出现沉积在DPFs上的PMs增大压力损失的情况。为了避免这种情况，可以考虑供给诸如臭氧等氧化剂至常规过滤器催化剂来防止由PMs的沉积导致的排气压力损失增大。然而，催化剂成分，或用以支承催化剂成分的金属氧化物可能会分解臭氧。因此，在常规过滤器催化剂中，难以利用臭氧通过氧化除去PMs。

发明内容

本发明在考虑到前述概况的基础上作出了改进。所以使用诸如臭氧等氧化剂，通过氧化有效地除去PMs是本发明的一个目标。

根据本发明的用于净化排气的方法达到了上述目的，其包括步骤：

用过滤器捕集排气中的颗粒物质(下文中简写为“PMs”)；

通过向所述过滤器上吹送加压气体来强制排出捕集在所述过滤器上的PMs，由此形成含PMs的气体；以及