[发明专利]内燃机的排气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的排气净化系统。

背景技术

在内燃机的排气中含有NO_x(氮氧化合物)等的有害物质。为了降低 这些有害物质的排放，众所周知的是在内燃机的排气系统中设置净化排气 中的NO_x的NO_x催化剂。在该技术中，在设置例如吸藏还原型NO_x催化 剂的情况下，在已吸藏的NO_x的量增加时、净化能力下降，所以通过进行 燃料过量供给(rich spike)控制对吸藏还原型NO_x催化剂供给还原剂，对 已被该催化剂吸藏的NO_x进行还原释放(下面，称作“NO_x还原处理”。)。

此外，有时为了消除在NO_x催化剂中吸藏了排气中的SO_x而导致净化 能力下降的SO_x中毒，也使NO_x催化剂的床温上升并且对其供给还原剂(下 面，称作“SO_x再生处理”。)。在该SO_x再生处理中还原剂也用于使NO_x催化剂的床温上升。

另外，在内燃机的排气中含有以碳为主要成分的微粒物质(PM： Particulate Matter)。为了防止这些微粒物质向大气扩散，众所周知的技 术是在内燃机的排气系统中设置捕集微粒物质的微粒过滤器(下面，称作 “过滤器”。)。

在该过滤器中，如果已捕集的微粒物质的堆积量增加，则由于过滤器 的堵塞，使排气的背压上升导致发动机性能下降，所以使过滤器的温度上 升而将已捕集的微粒物质氧化清除(下面，称作“PM再生处理”。)。 此时为了使过滤器的温度上升，有时会对过滤器供给作为还原剂的燃料。

与这样的排气净化系统的技术相关联，例如日本特开2002-349236号 公报所记载的技术是众所周知的。即，在内燃机的排气管上设置NO_x吸藏 还原催化剂，在比NO_x吸藏还原催化剂更靠排气上游侧的排气管上设置能 够喷射还原剂的液体喷射嘴。另外，在比NO_x吸藏还原催化剂更靠排气下 游侧的排气管上设置作为氧化催化剂而起作用的微粒过滤器。进而，以绕 过NO_x吸藏还原催化剂的方式将旁通管连接于排气管，并切换排气调整阀 以使得排气流入NO_x吸藏还原催化剂或者旁通管中的任意一方。而且，基 于温度传感器的检测输出分别控制还原剂的喷射和排气调整阀开度，所述 温度传感器检测比NO_x吸藏还原催化剂更靠排气上游侧的排气管内的排气 温度。

在该技术中，在排气温度未满预定值的情况下，停止还原剂的喷射， 切换排气调整阀以使得排气流入NO_x吸藏还原催化剂并且不流入旁通管。 由此，排气中的NO_x被催化剂吸藏，排气中的HC(碳氢化合物)通过催 化剂所担载的贵金属的氧化作用而被氧化。在排气温度为预定值以上的情 况下，调整排气调整以使得大部分排气流入旁通管并且使一部分排气流过 催化剂，同时从液体喷射嘴喷射还原剂。由此，催化剂入口的排气的空气 过剩率下降，并且已被催化剂吸藏的NO_x与上述HC等反应而成为N₂、 CO₂、H₂O而从催化剂中被释放。另外，由于还原剂的喷射所生成的HC 等的一部分通过催化剂而由过滤器捕集。在喷射还原剂时，大部分的排气 流入旁通管，空气过剩率高的排气流入过滤器，所以已被该过滤器捕集的 HC等通过过滤器所担载的活性金属的氧化作用而被氧化、燃烧。

根据该技术，能够高效地降低排气所含的NO_x以及微粒的排放量，并 且能够防止从液体喷射嘴向排气管喷射的还原剂在气化的状态下被释放到 大气中。

另外，众所周知：如日本特开2005-248765号公报所记载，为了防止 NO_x催化剂的热劣化，设置在PM再生中使NO_x催化剂绕过的路径，使排 气气体完全绕过NO_x催化剂，由此减轻对NO_x催化剂的热负荷。