[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

本发明涉及废气净化系统以及废气净化方法，能够对具备前级氧化催化剂以及至少NOx净化催化剂或DPF中的一方的废气净化装置的低温特性进行改善，而能够提高低温时的NOx净化率，防止白烟的产生。

背景技术

在柴油发动机、一部分汽油发动机等内燃机中，为了减少废气中的NOx(氮氧化物)、PM(粒子状物质)，而使用NOx净化催化剂(deNOx催化剂)、DPF(柴油颗粒过滤器)。

作为该NOx净化催化剂，存在稀NOx捕集催化剂(LNT催化剂)和选择还原型催化剂(SCR催化剂)等，作为该稀NOx捕集催化剂之一而存在NOx吸藏还原型催化剂。该NOx吸藏还原型催化剂是载持有吸藏NOx的NOx吸藏材料、以及贵金属的催化剂，在流入的废气的空燃比为稀(氧过多)状态且气氛中的氧(O₂)浓度较高的情况下，废气中的一氧化氮(NO)在贵金属上被氧化而成为二氧化氮(NO₂)，该二氧化氮与钡(Ba)等NOx吸藏材料结合而成为硝酸盐(Ba₂NO₄)等并被吸藏。

此外，当朝该NOx吸藏还原型催化剂流入的废气的空燃比成为理论空燃比、浓(低氧浓度)状态，气氛中的氧浓度降低时，NOx吸藏材料与一氧化碳(CO)结合，硝酸盐分解而释放二氧化氮。该释放的二氧化氮通过贵金属的三元功能而被废气中所含的未燃烃(HC)、一氧化碳等还原而成为氮气(N₂)，废气中的各成分作为二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、氮气等无害的物质而朝大气中释放。

因此，在具备NOx吸藏还原型催化剂的废气净化系统中，当NOx吸藏能力接近饱和时，通过进行使废气的空燃比成为浓状态而使流入的废气的氧浓度降低的控制、即NOx吸藏能力恢复用的浓控制，由此进行使所吸收的NOx释放而通过贵金属使该释放的NOx还原为氮气的NOx再生操作。

以该NOx吸藏还原型催化剂为代表，在一般情况下，当催化剂未成为活化温度以上时，其催化剂作用不活化，因此存在如下问题：在催化剂不活化的低温时，无法促进催化剂反应，在NOx吸藏还原型催化剂、选择还原型催化剂等NOx净化催化剂中NOx净化率变低。

为了提高该低温时的催化剂的NOx净化率，在柴油发动机的废气处理中也对废气的升温控制进行研讨。该升温控制是如下控制：通过预喷射(引燃喷射)、主喷射(主喷射)、延迟喷射等的组合即多级升温喷射(多级喷射)，将活塞上止点以后的膨胀行程的缸内(气缸内)的燃烧温度保持为高温，而使废气温度升温的控制。通过该升温控制，能够使废气温度提早升温，而加快配设于排气通路的废气净化装置的催化剂的活性。

此外，在具备捕集废气中的PM的DPF的废气净化系统中，当PM捕集量接近DPF的可捕集量(饱和状态的量)时，为了恢复其PM捕集能力，而进行将DPF的温度升温至所捕集的PM开始燃烧的温度以上而将PM燃烧除去的PM再生控制。在该DPF的升温时，进行使朝DPF流入的废气升温而通过高温的废气使DPF升温的升温控制。

但是，在冷机时的废气的升温控制中，存在如下情况：通过多级升温喷射的升温控制而喷射到缸内的燃料几乎全部在缸内燃烧，但烧剩的未燃烃(HC)直接穿过废气净化装置。即，在进行废气的升温控制的情况下，在设置于排气通路的催化剂的温度为催化剂活化温度以下的情况下，存在如下问题：从缸内排出的未燃烃到达排气通路的最后部的后尾管，而朝大气中流出(泄漏)并释放到大气中。

不仅在NOx净化催化剂的冷机时的情况、NOx吸藏还原型催化剂的NOx再生的情况下，而且在发动机为低负载时的对DPF的PM进行燃烧除去的PM再生的情况下，也同样存在产生该HC泄漏的可能性。

例如，如日本申请特开2010-31833号公报所记载的那样，提出一种柴油发动机的排气净化装置，为了减少该HC(烃)朝大气中的释放，在通过前级氧化催化剂(DOC)和DPF的构成，进行基于提前后喷射(early-post injection)的DOC升温、以及基于通过延迟后喷射(delay-post injection)供给的未燃成分在DOC中的氧化反应热的DPF升温的废气净化装置中，通过使目标延迟后喷射量具有一定时间的延迟，由此抑制延迟后喷射的喷射量的急剧上升而防止HC泄漏。