[发明专利]废气后处理装置中的NOx吸藏还原型催化剂的劣化判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了NOx吸藏还原型催化剂的废气后处理装置，尤其涉及废气后处理装置中的NOx吸藏还原型催化剂的劣化判定方法。

背景技术

作为柴油发动机的废气后处理装置，DOC(Diesel Oxidation Catalyst：氧化催化剂)、DPF(Diesel Particulate Filter：柴油颗粒过滤器)、NOx吸藏还原型催化剂(LNT：Lean NOx Trap或者NSR：NOx Strage Reduction)、尿素SCR(Selective Catalystic Reduction：选择催化还原)系统等被实用化。

DOC和DPF系统是用于减少PM的有力手段。设置于废气流的前级的DOC为，虽然固体的煤烟本身无法氧化，但能够对占据PM整体的30～70％的可溶性有机成分(SOF)的大部分进行氧化，还能够同时除去HC、CO，设置于后级的DPF为，由具有细孔径的多孔质陶瓷等形成，捕捉废气中的大部分PM。

NOx吸藏还原型催化剂为，在氧化铝(Al₂O₃)等催化剂载体上载持有Pt、Pd等贵金属催化剂、以及Na、K、Cs等碱金属、Ca、Ba等碱土类金属、Y、La等稀土类等的具有NOx吸藏功能的吸藏材料，根据废气中的氧浓度来发挥NOx吸藏和NOx放出净化这两个功能。

基于该NOx吸藏还原型催化剂的净化系统，在通常运转状态那样废气中的氧浓度较高的条件(稀空燃比)下，废气中的NO由Pt、Pd等贵金属催化剂等氧化为NO₂，吸藏材料使该NO₂成为硝酸盐(Ba(NO₃)₂)而吸藏从而净化NOx。

但是，当持续进行NOx的吸藏时，硝酸盐饱和而失去吸藏材料的吸藏功能，因此改变运转条件，在低氧浓度的条件下，进行EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)、燃料的后喷射、排气管喷射，形成浓状态，在贵金属催化剂上使燃料还原，由此在废气中生成CO、HC、H₂而使NOx还原，从而放出净化NOx。

如此，基于NOx吸藏还原型催化剂的净化系统，是在空燃比稀时(氧浓度较高的条件)吸藏NOx，在空燃比浓时对所吸藏的NOx进行还原净化的系统。

然而，作为NOx吸藏还原型催化剂劣化的主要原因，存在硫中毒和热劣化。

NOx吸藏还原型催化剂在吸附、吸藏NOx的同时还吸附、吸藏废气中的SOx，由此产生硫中毒。SOx与NOx不同，不能够容易地脱离，为了使蓄积于吸藏材料的S放出，而以使催化剂的气氛温度成为700℃以上的高温、且空燃比成为浓气氛的方式进行控制，由此Ba₂SO₄成为碳酸盐+SO₂，而进行硫磺的脱硫。NOx吸藏还原型催化剂需要以一定的行驶间隔来进行脱硫控制(S清除)而进行再生。

热劣化是如下现象：与通常的氧化催化剂相同，载持于催化剂的贵金属由于热而凝聚而比表面积变小，由此活性降低的现象。将该现象称作烧结(sintering)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4474775号公报

专利文献2：日本特开2008-261252号公报

专利文献3：日本特开2012-87749号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，即使进行S清除而进行再生，也无法通过传感器来检测脱硫了的S的量，因此无法得知脱硫的量。因此，在催化剂的性能劣化的情况下，难以区分热劣化和硫中毒。

由热劣化导致的劣化是不能够恢复的，需要更换催化剂，但硫中毒存在能够恢复的可能性，因此需要提早确定劣化的原因而采取适当的措施。

对于脱硫了的S的量，通过实验来测定相对于催化剂温度和拉姆达(λ＝所供给的空气量/理论上需要的空气量)的脱硫量，将该脱硫量作为映射而保持，根据S清除时的催化剂温度和拉姆达(λ)来推定脱硫量。

但是，在实际中由于各种外部干扰而S清除时的脱硫量产生偏差，因此即使想要完全脱硫，在实际中也存在S逐渐蓄积到NOx吸藏还原型催化剂的可能性。结果，净化率会降低，而无法与热劣化区分。

因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种废气后处理装置中的NOx吸藏还原型催化剂的劣化判定方法，能够判别NOx吸藏还原型催化剂的硫中毒和热劣化。

用于解决课题的手段