[发明专利]废气净化系统和废气净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及废气净化系统和废气净化方法，能够防止未燃的烃吸附于将内燃机的废气净化的DPF或催化剂等废气净化单元，并能够将废气净化单元的温度始终维持为可控制的状态。

背景技术

在搭载于车辆的柴油发动机等内燃机的废气净化系统中，配置有使用了将废气中的粒子状物质(PM)净化的柴油微粒过滤器(DPF)单元的装置、或具备贫(lean)NOx降低催化剂(LNT催化剂)单元的废气净化装置，该NOx降低催化剂单元担载有将氮氧化物(NOx)在贫气氛中还原而净化的NOx吸附还原型催化剂或选择还原型催化剂(SCR)等。

在该DPF单元中，采用以下方法：如果接近PM的捕集界限，则为了将DPF单元捕集的PM燃烧除去而进行将废气升温的强制再生，将堆积于DPF单元的PM燃烧除去，恢复PM的捕集能力。在该强制再生的废气升温中，在缸内的燃料喷射中，在活塞经过上死点之后进行后喷射，将在该后喷射中喷射的未燃燃料供给至排气通路内，并从设于排气通路的燃料喷射装置向排气通路内直接喷射燃料而将作为未燃燃料的烃(HC)供给至排气通路内。将该烃在废气净化装置的氧化催化剂单元中氧化，将由于该氧化热而升温的废气送至DPF单元，将DPF单元和由该DPF单元捕集的PM升温而成为PM的可燃烧温度以上，将该PM燃烧除去。

另外，在使用NOx吸附还原型催化剂的废气净化单元中，也采用以下方法：在用于恢复NOx吸附能力的富(rich)控制中，使用后喷射或向排气通路内的直接燃料喷射，使烃在氧化催化剂单元等中燃烧而消耗废气的氧并且将废气温度升温，将该废气供给至NOx吸附还原型催化剂而使NOx吸附还原型催化剂的表面成为富状态和高温状态，使由NOx吸附还原型催化剂吸附的NOx放出，并且通过催化剂作用将该放出的NOx还原。

另外，在使用烃选择还原型催化剂(HC-SCR催化剂)来净化NOx的废气净化单元中，也采用以下方法：在烃选择还原型催化剂的上游侧，通过向排气通路的直接燃料喷射而喷射燃料等烃，使用该烃作为还原剂，通过选择还原型催化剂还原废气中的NOx。

这样，在具备了净化废气的废气净化装置的废气净化系统的若干废气净化方法中，将作为轻油等内燃机的燃料的烃，在具备氧化催化剂单元、DPF单元、担载有NOx吸附还原型催化剂、烃选择还原型催化剂等的贫NOx催化剂单元的废气净化装置的上游侧，在根据各个废气净化单元预先设定的规定的烃供给条件下，以各自的时机和供给量供给。

然而，在废气温度为各个废气净化单元中的烃的活性开始温度(起燃温度)以下的情况下，存在以下问题：即使添加烃，烃也不在催化剂上燃烧，而是吸附于催化剂。

再者，本发明人通过许多实验而获得以下认知：即使在废气温度为活性开始温度附近的温度而烃燃烧的情况下，如果废气的流量由于搭载了内燃机的车辆的加速等而增加，则有时燃烧火焰吹灭而发生缺火的现象。

还了解到：该未燃的烃吸附而被HC失活的催化剂，如果从烃未燃烧的状态成为废气温度上升至活性开始温度以上的状态，则存在烃一口气地燃烧而成为不能控制的状态的现象。如果成为该状态，则催化剂温度异常地升温，引起催化剂的劣化或DPF的融损。另外了解到，该现象还可在贫NOx降低催化剂(LNT催化剂)的脱硫控制中引起。

与此相关联，如日本申请的特开2011-153591号公报(专利文献1)所记载那样，提出了以下内燃机的废气处理方法和装置：在将前段氧化催化剂和DFP过滤器设于内燃机的废气通路的排气处理装置中，为了防止在内燃机从高负荷状态向低负荷状态变化时发生的DPF过滤器的异常燃烧，在判定为DPF异常燃烧发生运转时，将吸气节流阀全开而使废气流量增大，通过废气的显热导致的降热而将DPF过滤器装置冷却，并且使延迟后喷射继续进行，使DPF过滤器周围的氧浓度降低，抑制由DPF过滤器捕集的PM的异常燃烧。

这种情况下，抑制了由DPF过滤器捕集的PM的异常燃烧，虽然与上述的烃的异常燃烧不同，但是通过上述的烃的异常燃烧，由DPF过滤器捕集的PM的异常燃烧发生的可能性变高，可以看出废气净化单元中的异常燃烧的抑制的重要性。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本申请特开2011-153591号公报

发明内容

发明要解决的问题