[发明专利]用于内燃机的贱金属废气控制装置和贱金属废气控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于仅使用贱金属作为催化金属的内燃机的贱金属废气控制装置和贱金属废气控制系统。

背景技术

在汽车等领域中，使用利用贵金属（例如Pt、Rh或Pd）作为催化金属的废气净化催化剂。也在发展使用贱金属代替贵金属作为催化金属以降低材料成本的废气净化催化剂。

由于贱金属作为催化金属的活性远低于贵金属，因此在废气组分HC、CO和NOx中，NOx在正常化学计量控制下特别难还原。

例如，日本专利申请公开No.2008-309013（JP-A-2008-309013）公开了一种催化装置，其中将催化剂分成两个阶段，在上游催化装置的下游进一步提供空气导入手段，并在将来自内燃机的废气的空燃比控制在比化学计量空燃比更富燃时导入空气，由此有效提高HC和CO的量。但是，如果此时使用贱金属作为催化金属，则该催化剂装置需要更大量的CO来补偿贱金属比贵金属低得多的还原性能。

下面给出使用贱金属作为催化金属的废气控制装置的具体实例。

日本专利申请公开No.2010-013975（JP-A-2010-013975）公开了内燃机的废气控制装置，其具有NOx储存和还原催化剂以及安装在该NOx储存和还原催化剂下游的铁基催化剂。

日本专利申请公开No.2008-031970（JP-A-2008-031970）公开了废气处理结构，其中含有铁元素并具有氨吸附能力的第一催化剂层和包含贵金属和二氧化铈的第二催化剂层依次堆叠在柴油机的废气处理系统中。

日本专利申请公开No.11-294150（JP-A-11-294150）公开了下述结构：其中将三元催化剂安装在上游侧，并使富气氛中的废气流入，由此通过还原而转化NOx且使HC和CO在低氧化转化效率下通过，并且其中在下游侧放置Cu-氧化锆催化剂，并在Cu-氧化锆催化剂的下游进一步放置氧化催化剂。

但是，尽管根据JP-A-2010-013975、JP-A-2008-031970和JP-A-11-294150的结构都在废气控制装置的一部分中使用贱金属，但该贱金属仅起到辅助作用，并且需要贵金属作为主要组分。因此，这些不是仅使用贱金属作为催化金属的结构。

发明概述

本发明提供贱金属废气控制装置和贱金属废气控制系统，其用于仅使用贱金属作为催化金属的内燃机。

根据本发明第一方面的用于内燃机的贱金属废气控制装置包括基本结构，该基本结构具有氧化HC和CO的第一阶段贱金属催化剂和还原NOx的第二阶段贱金属催化剂。所述第一阶段贱金属催化剂比其氧化CO更有效地氧化HC。

根据上述方面的贱金属废气控制装置在通过第一阶段贱金属催化剂氧化HC和CO时与CO相比优先氧化HC，由此通过使未氧化的CO流入第二阶段贱金属催化剂中而有效促进NOx的还原转化。

在根据上述方面的内燃机的贱金属废气控制装置中，第一阶段贱金属催化剂可包含铁作为催化金属。

在根据上述方面的内燃机的贱金属废气控制装置中，第二阶段贱金属催化剂可包含铜作为催化金属。

根据本发明第二方面的用于内燃机的贱金属废气控制系统包括根据本发明第一方面的贱金属废气控制装置。使空燃比比化学计量空燃比略微富燃的废气流入第一阶段贱金属催化剂。

根据本发明第三方面的用于内燃机的贱金属废气控制系统包括根据本发明第一方面的贱金属废气控制装置。该贱金属废气控制装置进一步包括第三阶段贱金属催化剂和空气导入手段（或空气导入装置），所述第三阶段贱金属催化剂氧化HC和CO并处于所述基本结构的更下游，所述空气导入手段（或空气导入装置）处于所述基本结构和所述第三阶段贱金属催化剂之间，并且当控制来自内燃机的废气的空燃比以使其比化学计量空燃比更富燃时，从所述空气导入手段导入空气。

在根据第三方面的用于内燃机的贱金属废气控制系统中，可以使空燃比比化学计量空燃比略微富燃的废气流入第一阶段贱金属催化剂。

在根据第三方面的用于内燃机的贱金属废气控制系统中，第三阶段贱金属催化剂可包含银作为催化金属。

附图简述

下面参照附图描述本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似数字是指类似要素，且其中：

图1是显示根据本发明的贱金属废气控制装置的一个实施例（本发明实施例）的示意图；

图2是显示根据对比例1的废气控制装置的结构的示意图；

图3是显示根据对比例2的废气控制装置的结构的示意图；