[发明专利]废气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气净化装置的技术，其氧化包含在废气中的各组分。

废气净化装置，即，废气滤清装置，设置在连接于柴油机并且将从柴油机排放的废气引导至车辆的外部的排气通道中。废气净化装置具有氮氧化物(NOx)吸附催化剂，以及微粒过滤器。NOx吸附催化剂可以设置在过滤器的上游。在下文中将该微粒过滤器称为过滤器。

当温度保持在预定水平，并且废气包含大量氧气，即，在低空燃比的气氛中时，NOx吸附催化剂吸附包含在流入排气通道中的废气中的氮氧化物(NOx)；而当温度保持在预定水平，并且废气几乎不包含氧气，即，在高空燃比的气氛中时，将吸附的氮氧化物排出，并且通过减少诸如包含在废气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)这样的作用剂来减少和净化废气。

基于相同的原理，该NOx吸附催化剂还吸附硫氧化物(SO_X)，其是在当燃料或者发动机燃油中含有的硫组分通过内燃机的燃烧而氧化的时候所发生的。

然而，由于硫氧化物(SO_X)随着时间的流逝在NOx吸附催化剂中生成更加稳定的硫酸盐，所以硫氧化物的排放比氮氧化物的排放更加困难，并且硫氧化物趋于在NOx吸附催化剂中残余为硫酸盐。如果残余硫酸盐的量增加，那么能够吸附氮氧化物的面积减小，并且难以足够地吸附、减少并且净化废气中含有的氮氧化物。因此，为了长时间稳定地净化废气中含有的氮氧化物，NOx吸附催化剂需要强行地排出吸附的硫氧化物。为了从NOx吸附催化剂强行地排出硫氧化物，需要将NOx吸附催化剂的温度增加到能够排出硫氧化物的值。

过滤器具有收集废气中含有的颗粒物的功能。过滤器的收集性能在收集颗粒物之后变低。因此，过滤器必须燃烧所收集的颗粒物。为了燃烧所收集的颗粒物，需要将过滤器加热到能够燃烧该颗粒物的温度。

作为增加过滤器温度的装置，例如，氧化催化剂单元设置在排气系统中的NOx吸附催化剂和过滤器的上游。例如，氧化催化剂单元具有氧化催化剂，其中诸如贵金属的催化活性物质由蜂窝载体携带。当废气通过氧化催化剂的时候，促进了氧化，即，诸如废气中含有的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)这样的还原组分的燃烧，并且废气温度上升，而且可以根据需要增加位于氧化催化剂单元的下游的过滤器和NOx吸附催化剂的温度。

然而，由经过氧化催化剂单元而增加的废气的温度在到达位于氧化催化剂单元的下游的过滤器和NOx吸附催化剂之前下降。因此，为了将过滤器和NOx吸附催化剂的温度增加到预定值，需要将废气中含有的还原组分的量控制为预定值。出于这个目的，已经提出了在氧化催化剂单元的上游设置一种结构，其控制废气中含有的还原组分。

作为该机构的实例，阀，即，用于添加还原剂的还原剂添加阀设置在氧化催化剂单元的上游。当还原剂添加阀排出还原剂的时候，废气中含有的还原剂的量增加，并且废气的温度由于氧化催化剂的氧化反应而增加。

已知氧化催化剂单元具有两种氧化催化剂，以有效地且确定地将还原剂氧化。在该已知的氧化催化剂单元中，被上游氧化催化剂加热的废气被运送到下游氧化催化剂，从而促进了下游氧化催化剂的活性，并且氧化了还原组分。还提出了一种不同类型的氧化催化剂单元。在该氧化催化剂单元中，两种氧化催化剂中的含有具有低氧化力的金属的一种氧化剂位于上游，而含有具有高氧化力的金属的另一种氧化剂位于所述含有具有低氧化力的金属的氧化剂的下游(参见日本专利申请.KOKAI公开No.2001-9275)。

然而，在具有两种氧化催化剂的结构中，在废气中含有的还原组分之中的一种易于氧化的，即，易于燃烧的，还原组分在上游氧化催化剂中被氧化(燃烧)，而难于燃烧的还原组分难以在下游氧化催化剂中氧化(燃烧)。因此，在下游氧化催化剂中难以增加废气的温度。

结果，通过氧化催化剂单元的废气的温度在通过上游氧化催化剂之后立即达到最大，并且在此后趋于减小。换句话说，通过下游氧化催化剂的废气的温度从最大值下降。

如上所述，希望通过氧化催化剂单元的废气的温度足够高，以增加位于下游的过滤器和NOx吸附催化剂的温度。

因此，需要足够地增加上游氧化催化剂中的废气的温度。上游氧化催化剂中的温度增加通过假设过滤器和NOx吸附催化剂的温度减少来计算。因此，需要将上游氧化催化剂的催化力的总和设定为大于下游氧化催化剂的催化力的总和。

然而，假设下游中的温度减少，氧化催化剂的温度必须增加为极高。因此，上游和下游氧化催化剂的温度可能上升为超出耐热温度。如果氧化催化剂被加热为超过耐热温度，则性能变差，并且氧化(燃烧)力下降。