[发明专利]废气净化系统以及废气净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及对柴油车等的内燃机的废气中的微粒物(PM)、氮氧化物(NOx)等进行净化的废气净化系统以及废气净化方法。

背景技术

从地球环境保全的观点出发，汽车的废气限制正在不断加强。尤其是，在车辆搭载的柴油机中要求微粒物(PM)、氮氧化物(NOx)的减少，为了减少PM而使用柴油颗粒过滤器装置(DPF装置)，为了减少氮氧化物而使用尿素选择还原型催化剂装置(尿素SCR装置)、碳氢化合物选择还原型催化剂装置(HC-SCR装置)、稀NOx减少催化剂装置(LNT装置)等，通过搭载该多个废气净化装置来除去有害物质的情况正在发展。

作为其中之一，例如日本申请的特开2010-242515号公报所记载的那样，提出一种废气净化系统，从排气通路的上游侧起依次配置氧化催化剂、尿素喷射装置、柴油颗粒过滤器装置、选择还原型NOx催化转换器、以及氧化催化剂，并且使柴油颗粒过滤器装置不载持具有氧化功能的催化剂而载持尿素分解催化剂。

此外，还存在如图15所示那样的具备废气净化装置20X的废气净化系统1X，该废气净化装置20X为，在内燃机10的排气通路13上所设置的涡轮式增压器的涡轮机14的下游侧，从上游侧起依次配置氧化催化剂装置21、柴油颗粒过滤器装置(DPF)22、以及选择还原型NOx催化剂装置(SCR)23，并将尿素喷射装置24设置在柴油颗粒过滤器装置22与选择还原型NOx催化剂装置23之间。

随着发动机的燃烧改良发展、燃料消耗率提高，微粒物、氮氧化物的总排出量也减少，但另一方面，朝废气净化装置流入的废气温度变低。即，发动机的燃烧状态改良的结果，废气温度与以往相比降低30℃～50℃或者其以上、并且废气净化装置复数化而变得大型，因此热容量增大而难以确保催化剂的活性温度。

此外，在尿素SCR系统中，为了使尿素水均匀地扩散，并且为了促进尿素被分解成氨，而难以缩短从尿素水喷射喷嘴等尿素供给装置到尿素选择还原型催化剂装置为止的距离，该情况也成为排气净化装置大型化的较大的主要原因。

作为应对这些情况的对策之一，例如日本申请的特开2011-149400号公报所记载的那样，本发明人提出了一种柴油机的排气净化装置，通过从排气通路的上游侧起依次配置前级的氧化催化剂(DOC)、尿素喷射喷嘴、涡轮增压器的涡轮机(低压级涡轮机)、柴油颗粒过滤器(DPF)、选择还原型催化剂(尿素SCR)、后级氧化催化剂(R-DOC)的构成，使各后处理单元接近排气口，而有效地利用废气的热，容易将各后处理单元的温度确保为催化剂活性温度。

但是，由于计测废气的模式要从现有的JE05行驶模式(模拟了都市内行驶的日本的行驶模式)、NEDC(European driving cycle：欧洲驾驶循环)行驶模式等切换成世界统一标准的WHDC(重型车的排出气体试验用车辆循环)行驶模式等，因此成为还需要低温模式、高温高流量下的废气减少的状况。

另一方面，关于尿素SCR系统，关于低温下的氮氧化物(NOx)净化率的提高，对尿素及其中间生成物和氨(NH₃)的吸附控制进行了研究，但存在在高温且高流量区域中难以进行它们的吸附控制这种问题。此外，关于DPF系统，存在如下问题：由于在DPF装置中通过的废气温度的降低，因此能够进行连续再生的范围变少，为了使DPF装置所捕集的微粒物(PM)强制地燃烧而进行排气升温控制的频度增加，DPF装置的强制再生时的二氧化碳(CO₂)排出量增加。并且，还存在如下问题：由于在废气中包含由燃料中所含有的硫成分产生的硫氧化物(SOx)，因此排气管、涡轮增压器的涡轮机产生SOx腐蚀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本申请的特开2010-242515号公报

专利文献2：日本申请的特开2011-149400号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于提供废气净化系统以及废气净化方法，能够使氨(NH₃)的生成率提高而提高NOx净化率，并且能够将DPF装置的温度保持为高温而增加连续再生的时间和频度，减少DPF装置的强制再生以及在强制再生时产生的CO₂排出量，而且，能够抑制由硫氧化物(SOx)引起的涡轮式增压器的涡轮机的腐蚀。

用于解决课题的手段