[发明专利]排放气体净化装置及排放气体净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及可紧凑地且以低成本构成净化装置的排放气体净化装置及排放气体净化系统，所述排放气体净化装置用于具备选择性还原型NOx催化剂和DPF(柴油微粒过滤器：Diesel Particulate Filter)、进行尿素水喷射和排气管内燃料直接喷射的排放气体净化系统中。

背景技术

在汽车搭载的内燃机中，重要的是降低排放气体中的NOx(氮氧化物)和PM(微粒状物质)。作为用于降低该NOx的排放气体净化方法之一，有使用选择性还原型NOx催化剂(SCR催化剂)的排放气体净化方法，其向排气管中喷射尿素等氨系溶液，利用水解而生成氨，进而在沸石等吸附材料上选择性还原NOx。

该SCR(选择性催化还原：Selective Catalytic Reduction)系统多用作柴油发动机的排放气体的后处理装置。在该柴油发动机用SCR系统中，由于必须在氧化气氛中还原NOx，因而向排放气体中供给氨(NH₃)或尿素(NH₂)₂CO)水溶液(尿素水)等还原剂，采用可选择性吸附排放气体中的NOx的选择性还原型NOx催化剂，从而将NOx分解成氮(N₂)和水(H₂O)而排放。

在供给尿素或尿素水溶液时，利用(NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂的反应，在排放气体的热的作用下，尿素发生水解而产生NH₃。然后，选择性还原型NOx催化剂主要利用NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O的反应，通过NH₃而将NOx还原净化。此外，有时也在下游侧设置氧化催化剂，利用4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O的反应，将向选择性还原型NOx催化剂的下游侧流出的剩余的NH₃氧化除去。

另一方面，作为用于降低PM的方法之一，有用陶瓷制过滤器等临时捕集PM，然后将该捕集的PM燃烧除去，一边再生过滤器一边降低PM的DPF(柴油微粒过滤器)。在该DPF中，供给燃料等HC(碳氢化合物)使其燃烧。利用该燃烧热使DPF升温而将捕集的PM燃烧除去。此外，多使用在过滤器上担载贵金属催化剂而降低PM的燃烧开始温度的带催化剂的DPF。

作为该HC的供给方法，在现有技术中，在筒内(气缸内)的燃烧循环的膨胀行程中进行燃料喷射的后喷射成为主流。可是，在该后喷射中，由于在筒内温度降低时进行喷射，所以一部分燃料从气缸套落到油中。由此，出现润滑油被燃料稀释这一润滑油稀释的问题。因此，最近更优选向排气管内直接喷射燃料等HC。

但是，在使用选择性还原型催化剂和DPF双方的排放气体净化系统中，存在以下的问题。通常，在采用选择性还原型NOx催化剂的情况下，在其前段配置氧化催化剂(DOC)。其原因在于：在NO(一氧化氮)和NO₂(二氧化氮)的比率为NO∶NO₂＝50∶50时是NOx的还原反应中最适合的条件，因而用氧化催化剂将NO氧化成NO₂以接近该条件。

另外，如果将氨系溶液的喷射阀安装在氧化催化剂的上游侧而进行喷射，则通过氧化催化剂由NH₃(氨)生成NO₂，因此需要将该喷射阀安装在氧化催化剂的下游、选择性还原型NOx催化剂的上游。另外，在选择性还原型NOx催化剂中，由于排放气体和氨的混合对NOx净化率有较大影响，所以通常在选择性还原型NOx催化剂的上游侧需要用于提高混合效果的混合器(Mixer)。

另一方面，DPF再生用的排气管内直接喷射用燃料喷射阀为了采用氧化催化剂氧化HC而使其放热，需要安装在氧化催化剂的上游侧。因此，在现有技术的配置中，如图4所示，通过单独形成氧化催化剂(DOC)17和带催化剂的DPF(CSF)14的催化剂室10X、和选择性还原型NOx催化剂(SCR)12的催化剂室10Y，在各自的上游侧设置燃料喷射阀21和氨系溶液用喷射阀20。

但是，在这些排放气体净化系统1X中，由于在氨系溶液用喷射阀21后设置混合器27，因此系统规模大，当搭载在汽车等上时，有难以配置(布置：lay out)的问题及成本高的问题。