[发明专利]内燃机的排气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的排气净化装置。

背景技术

已知一种内燃机，其中，在排气通路内设有NOx吸附还原型催化剂，所述NOx吸附还原型催化剂在流入的排气的空燃比稀时吸附排气中包含的NOx，并在排气的空燃比等于理论空燃比或浓时释放所吸附的NOx。所述NOx吸附还原型催化剂包括由铂Pt制成的贵金属催化剂和NOx吸附剂。当排气的空燃比稀时，排气中包含的NOx，即排气中包含的NO在铂Pt上被氧化为NO₂，然后以硝酸根离子NO₃^-的形式被吸附于NOx吸附剂中。

另一方面，当从NOx吸附剂中释放所吸附的NOx并还原所释放的NOx时，令进入NOx吸附还原型催化剂的排气的空燃比浓。随着排气的空燃比变浓，排气中的氧浓度降低，使得以硝酸根离子NO₃^-的形式被吸附于NOx吸附剂中的NOx变为NO₂并移动至铂Pt的表面，然后，NO₂被排气中包含的未燃HC和CO还原。

可以通过向各燃烧室供给追加的燃料或者通过向排气通路内添加燃料来令排气的空燃比浓。在上述任一情况下，如果添加燃料使得所添加的燃料以燃料气体的形式进入NOx吸附还原型催化剂，则响应于排气的空燃比变浓，NOx立即从NOx吸附还原型催化剂中释放并被还原。然而，如果燃料以微小燃料液滴的形式被添加到排气通路内然后以燃料粒子对(duplet)的形式附着于NOx吸附还原型催化剂上，则不会发生这种情况。

即，如果为了令排气的空燃比浓而被添加的燃料以燃料粒子对的形式附着于NOx吸附还原型催化剂上，则载持于NOx吸附还原型催化剂上的铂Pt被液体燃料覆盖。当铂Pt被液体燃料覆盖时，排气中包含的氧不能到达铂Pt的表面。所以，铂Pt上的液体燃料不能够被适当地氧化。如果液体燃料不能够被适当地氧化，则排气中的氧未被充分地消耗。因此，氧浓度不会充分降低，所以NOx不会从NOx吸附剂中充分地释放。此外，在这种情况下，由于液体燃料没有被有效地气化，所以排气中的未燃HC的量变得不足，从而所释放的NOx不能够被充分地还原。

鉴于此，本发明的发明人在他们的研究过程中，着眼于钯Pd的氧吸附能力并发现了以下内容。即，如果钯Pd和铂Pt一起作为贵金属载持于NOx吸附还原型催化剂上，则通过吸附于钯Pd中的大量的氧促进了NOx吸附还原型催化剂上的液体燃料的氧化反应，并且由该氧化反应产生的热加速了铂Pt上的液体燃料的气化，从而促进了NOx从NOx吸附剂中的释放。

如果钯Pd的量增大而铂Pt的量减小，则通过钯Pd的氧化反应产生的反应热促进了铂Pt上的液体燃料的气化。然而，在这种情况下，由于铂Pt的量少，NOx释放效果弱，所以NOx不能被有效地释放。另一方面，如果钯Pd的量减小而铂Pt的量增大，则未通过钯Pd所吸附的氧的氧化反应产生的反应热促进铂Pt上的液体燃料的气化，所以尽管铂Pt增加，NOx释放效果也会变弱。因此，在这种情况下，也不能有效地释放NOx。

这样，很明显仅当铂Pt的量和钯Pd的量的比率在给定的既不过高又不过低的适当范围内时，才能够实现NOx的有效释放。关于这一点，日本专利申请特开No.2003-205245(JP-A-2003-205245)记载了一种颗粒过滤器，在该颗粒过滤器上载持有铂Pt和钯Pd，使得每升过滤器体载持1克铂Pt和1克钯Pd。在这种情况下，铂Pt的摩尔数与铂Pt和钯Pd的摩尔数总和的比率为约35.7。然而，在这样的摩尔比下，与铂Pt的量相比，钯Pd的量太大。因此，不能有效地释放NOx。

同时，本发明的发明人对钯Pd的效果进行了持续研究，结果发现以下内容。即，如果适当地设定铂Pt的量和钯Pd的量的比率，则能够实现NOx的有效释放。然而，当NOx吸附还原型催化剂的温度低时，钯Pd阻碍排气中的NO₂被吸附至NOx吸附剂中。因此，当NOx吸附还原型催化剂的温度低时，例如发动机刚刚起动后，NOx除去率降低。

发明内容

考虑到上述问题，本发明提供了一种排气净化装置，当从NOx吸附还原型催化剂中释放NOx时，即使当以燃料液滴的形式添加燃料时，也能确保NOx从NOx吸附还原型催化剂中有效地释放，并且当NOx吸附还原型催化剂的温度低时获得提高的除去率。