[发明专利]NOx净化系统的控制方法及NOx净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及在废气通路的上游侧具备氧化催化剂装置、在废气通路的下游侧具备选择还原型NOx催化剂(SCR催化剂)装置的NOx净化系统的控制方法及NOx净化系统。

背景技术

在柴油发动机的废气的净化处理中，为了在氧过剩环境中处理NOx(氮氧化物)，一直使用利用了选择还原型NOx催化剂装置的NOx净化系统。在该具备选择还原型NOx催化剂装置的NOx净化系统中具备：以氨(NH₃)为还原剂将NOx选择还原的选择还原型NOx催化剂(SCR催化剂)装置和在其前段、即在其上游侧的将作为氨供给源的尿素水等氨系溶液添加于废气中的氨系溶液供给装置。

从该氨系溶液供给装置添加至废气中的尿素水((NH₂)₂CO)被水解，通过化学反应式的(1)式“(NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂”的反应产生氨。该生成的氨作为还原剂在选择还原型NOx催化剂装置中用于NOx净化。该选择还原型NOx催化剂装置中，氨和NOx通过化学反应式(2)式“4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O”、(3)式“2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂O”和(4)式“8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O”的反应将NOx还原成氮。

这些反应中，在低温下，(3)式的反应比(2)式的反应和(4)式的反应更易进行，认为当NO(一氧化氮)与NO₂(二氧化氮)之比(摩尔比)为1∶1时、即NOx中的NO₂的比例(摩尔比)为50％时，反应最容易。但是，在由发动机排出的废气中，NOx几乎都是NO。因而采用把将废气中的一部分NO氧化成NO₂的氧化催化剂装置配置在比氨系溶液供给装置更上游侧的位置以提高低温下的NOx净化性能的方法。

与此相关，例如在日本特开2007-154819号公报中提出了以下的提高低温NOx净化性能的方法。该方法中，为了使流入SCR催化剂(选择还原型NOx催化剂)的废气中的NO∶NO₂尽量接近于对低温下的NOx净化有利的1∶1，使由发动机排出的废气G的一部分或全部流过NO氧化催化剂(氧化催化剂)后供给至SCR催化剂(选择还原型NOx催化剂)，将废气G的剩余部分通过不流过NO氧化催化剂的旁通路供给至SCR催化剂。此时，考虑到废气条件等或NO氧化催化剂的NO氧化性能，调节通过NO氧化催化剂的废气G的流量和不流过NO氧化催化剂地供给至SCR催化剂的各自的流量，使NO∶NO₂之比接近于1∶1，从而提高低温NOx净化性能。另外，还提出了当废气G达到高温时，按照不使废气G流过NO催化剂的方式来防止NO氧化催化剂劣化的方法。

但是，被氧化催化剂氧化所生成的NO₂与NO相比，对氧化催化剂的吸附性非常高。因此，在NO₂达到饱和吸附之前，通过氧化催化剂生成的NO₂被吸附于氧化催化剂。因而变成仅将未反应的NO供给至选择还原型NOx催化剂，而NO₂不会被供给至选择还原型NOx催化剂。

另一方面，当NO₂吸附量达到饱和后，在温度上升时，氧化催化剂的NO₂饱和吸附量随温度上升而降低，因此引起NO₂的释放。为此，超过预想的多量的NOx被供给至选择还原型NOx催化剂。

因此，根据氧化催化剂的NO₂吸附程度不同，流至选择还原型NOx催化剂的NO∶NO₂或NOx量发生较大变化，因此在未考虑NO₂吸附的现有技术的方法中，NO∶NO₂之比的预测变得不准确。为此，无法通过调节NO∶NO₂之比来达成提高NOx净化率的目的。

NO∶NO₂之比不同时，净化活性也不同，所消耗的氨量、即必要的尿素水等氨系溶液的量也不同。因而，氨系溶液的添加量变得过量而引起氨泄漏、或者氨系溶液的添加量不足而大大降低NOx净化性能的可能性很高。