內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來(lái)，作為被設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上的排氣凈化裝置而公開(kāi)了使選擇還原型NOx催化劑(以下，稱為SCR催化劑)負(fù)載于過(guò)濾器中的裝置。過(guò)濾器對(duì)排氣中的顆粒狀物質(zhì)(以下，稱為PM)進(jìn)行捕集。SCR催化劑為，將氨(NH3)作為催化劑來(lái)對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行還原。以下，有時(shí)也將承裝了這種SCR催化劑的過(guò)濾器稱為SCRF。
[0003]通過(guò)采用SCRF作為排氣凈化裝置，從而與將過(guò)濾器和SCR催化劑分別設(shè)置在排氣通道上的情況相比，能夠使排氣凈化裝置的大小進(jìn)一步縮小。因此，能夠提高排氣凈化裝置的安裝性。此外，通過(guò)采用SCRF而能夠?qū)CR催化劑配置于排氣通道中靠上游側(cè)。排氣通道中的SCR催化劑的配置越靠上游側(cè)，該SCR催化劑越容易通過(guò)排氣的熱量而被加熱。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)SCR催化劑的預(yù)熱性的提高及SCR催化劑中的Ncyf化率的提高。
[0004]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了如下結(jié)構(gòu)，即，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中，沿著排氣流向而從上游側(cè)起依次地設(shè)置有氧化用催化劑、注入器、SCRF以及滑動(dòng)氧化用催化劑。注入器為，將氨或氨的前體向排氣中注入的裝置?；瑒?dòng)氧化用催化劑為，對(duì)經(jīng)過(guò)了 SCRF的氨進(jìn)行氧化的催化劑。
[0005]在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了由氧化催化劑或三元催化劑和HC吸附材料組成的排氣凈化用催化劑。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下內(nèi)容，S卩，在排氣凈化用催化劑中，以沿著排氣的流向而成為在上游側(cè)較多且在下游側(cè)較少的濃度分布的方式而含有HC吸附材料，并且，以沿著排氣的流向而成為在上游側(cè)較少且在下游側(cè)較多的濃度分布的方式而含有氧化催化劑或三元催化劑。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特表2007-501353號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2001-190960號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]向SCRF中供給氨或氨的前驅(qū)體。而且，在被負(fù)載于SCRF中的SCR催化劑中，將氨作為還原劑而使排氣中的顯^皮還原。在此，存在當(dāng)氨被氧化時(shí)會(huì)生成情況。由于需要對(duì)這樣的NOx的生成進(jìn)行抑制，因此使氧化能力較高的催化劑負(fù)載于SCRF中較為困難。
[0012]因此，當(dāng)向SCRF流入的排氣中含有HC和CO時(shí)，該HC及CO有可能在SCRF中未被氧化而穿過(guò)該SCRF。此外，當(dāng)堆積于SCRF中的PM被氧化時(shí)，會(huì)生成CO。由于以該方式而生成的CO在SCRF中也難以被氧化，因此有可能會(huì)從該SCRF流出。
[0013]而且，在該SCRF所負(fù)載的SCR催化劑中的、未被NOx的還原消耗的氨也可能從SCRF流出。
[0014]本發(fā)明為鑒于上述那樣的問(wèn)題而被完成的發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)腟CRF流出的HC、CO以及氨適當(dāng)?shù)貜呐艢庵腥コ募夹g(shù)。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]在本發(fā)明中，在與SCRF相比而靠下游側(cè)的排氣通道上設(shè)置有后段催化劑，所述后段催化劑被構(gòu)成為，包括吸附氨且將氨作為還原劑而對(duì)NOx進(jìn)行還原的吸附還原部、對(duì)氨進(jìn)行氧化的第一氧化部和對(duì)HC及CO進(jìn)行氧化的第二氧化部。
[0017]具體而言，本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置具備:過(guò)濾器(SCRF)，其為被設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣通道上并對(duì)排氣中的顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行捕集的過(guò)濾器，并且負(fù)載有將氨作為還原劑而對(duì)排氣中的NOx?行還原的選擇還原型NOx催化劑；氨供給裝置，其向所述過(guò)濾器供給氨或氨的前驅(qū)體；后段催化劑，其被設(shè)置于與所述過(guò)濾器相比而靠下游側(cè)的排氣通道上，在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣凈化裝置中，所述后段催化劑被構(gòu)成為，包括:吸附還原部，其具有對(duì)氨進(jìn)行吸附的作用以及將氨作為還原劑而對(duì)N0X?行還原的作用；第一氧化部，其位于與所述吸附還原部相比沿著排氣的流向而靠下游側(cè)處，并具有對(duì)氨進(jìn)行氧化的作用；第二氧化部，其位于與所述吸附還原部及所述第一氧化部相比沿著排氣的流向而靠下游側(cè)處，且與所述第一氧化部相比而氧化能力較高，具有對(duì)HC及CO進(jìn)行氧化的作用。
[0018]在本發(fā)明所涉及的排氣凈化裝置中，從SCRF流出的HC、C0以及氨會(huì)流入后段催化劑。當(dāng)氨流入后段催化劑時(shí)，該氨的一部分會(huì)吸附到吸附還原劑上。此外，流入后段催化劑的氨的另一部分通過(guò)第一氧化部而被氧化。由此，生成隊(duì)或勵(lì)^而且，當(dāng)通過(guò)氨被氧化而生成NOJt，將吸附在吸附還原部上的氨作為還原劑而使該NO ^皮還原。
[0019]此外，當(dāng)HC及⑶流入后段催化劑時(shí)，該HC及CO通過(guò)與第一氧化部相比氧化能力較高的第二氧化部而被氧化。并且，在后段催化劑中，第二氧化部位于與吸附還原部及第一氧化部相比沿著排氣的流向而靠下游側(cè)。此外，在后段催化劑中，第一氧化部位于與吸附還原部相比沿著排氣的流向而靠下游側(cè)。因此，流入了后段催化劑中的氨未被吸附在吸附還原部上而通過(guò)在第一氧化部或第二氧化部中被氧化，從而對(duì)成為NOx的情況進(jìn)行抑制。
[0020]因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)腟CRF流出的HC、CO以及氨適當(dāng)?shù)貜呐艢庵腥コ?br>[0021]在本發(fā)明中，后段催化劑的吸附還原部也可以通過(guò)使與貴金屬相比而氧化能力較低的金屬負(fù)載于將沸石作為材料的載體上而形成。通過(guò)將沸石作為載體來(lái)使用，從而能夠使氨吸附。而且，通過(guò)使與貴金屬相比而氧化能力較低的金屬負(fù)載于該載體上，從而能夠促進(jìn)將所吸附的氨作為還原劑的還原。
[0022]此外，在本發(fā)明中，后段催化劑的第一氧化部及第二氧化部也可以通過(guò)使貴金屬負(fù)載于載體上而形成。這種情況下，第二氧化部中的每單位面積的貴金屬的負(fù)載量多于第一氧化部中的每單位面積的貴金屬的負(fù)載量。由此，能夠使第二氧化部的氧化能力高于第一氧化部的氧化能力。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)腟CRF流出的HC、CO以及氨適當(dāng)?shù)貜呐艢庵腥コ?br>【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為表示實(shí)施例所涉及的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣排氣系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖2A為表示實(shí)施例所涉及的后段催化劑的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0027]圖2B為表示實(shí)施例所涉及的后段催化劑中的氨去除用催化劑的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖3為表示實(shí)施例所涉及的后段催化劑的改變例的概要結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中所記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀以及該結(jié)構(gòu)部件的相對(duì)配置等，只要未特別地記載，則并不表示將發(fā)明的技術(shù)范圍僅限定于此的含義。
[0030][進(jìn)氣排氣系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)]
[0031]圖1為表示本實(shí)施例所涉及的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)的圖。內(nèi)燃機(jī)I為車(chē)輛驅(qū)動(dòng)用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)I與進(jìn)氣通道2及排氣通道3連接。在進(jìn)氣通道2上設(shè)置有對(duì)內(nèi)燃機(jī)I的進(jìn)氣量進(jìn)行檢測(cè)的空氣流量計(jì)11。
[0032]在排氣通道3上沿著排氣的流向依次設(shè)置有燃料添加閥4、前段催化劑5、氨添加閥6、SCRF7、第一排氣溫度傳感器12、后段催化劑8以及第二排氣溫度傳感器13。
[0033]前段催化劑5為氧化催化劑。然而，只要前段催化劑5為具有氧化作用的催化劑，則也可以為氧化催化劑以外的催化劑。燃料添加閥4為了向前段催化劑5供給燃料而向排氣中添加燃料。另外，在不設(shè)置燃料添加閥4的情況下，在內(nèi)燃機(jī)I中，還能夠通過(guò)在被噴射的燃料未被供于燃燒而以未燃燒的狀態(tài)被排出至排氣通道3的時(shí)機(jī)執(zhí)行副燃料噴射，從而向前段催化劑5提供燃料。
[0034]SCRF7以SCR催化劑7a被負(fù)載于對(duì)排氣中的PM進(jìn)行捕集的壁流型的過(guò)濾器中的方式而被構(gòu)成。SCR催化劑7a將氨作為還原劑而對(duì)排氣中的NOx進(jìn)行還原。為了向SCRF7供給氨，氨添加閥6向排氣中添加氨氣。當(dāng)氨向SCRF7被供給時(shí)，該氨會(huì)暫時(shí)吸附在被負(fù)載于SCRF7中的SCR催化劑7a上。而且，所吸附的氨成為還原劑而使排氣中的勵(lì)^皮還原。另外，當(dāng)被負(fù)載于SCRF7中的催化劑的氧化能力較高時(shí)，在該SCRF7中容易使氨被氧化從而生成NOx。為了對(duì)這樣的生成進(jìn)行抑制，而使SCR催化劑7a的氧化能力變得非常低。
[0035]在本實(shí)施例中，氨添加閥6相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的氨供給裝置。然而，本發(fā)明所涉及的氨供給裝置也可以是將氨以液體或固體的形式來(lái)進(jìn)行供給的裝置。此外，本發(fā)明所涉及的氨供給裝置也可以是對(duì)氨的前驅(qū)體進(jìn)行供給的裝置。例如，在本實(shí)施例中，也可以取代氨添加閥6而設(shè)置向排氣中添加尿素水溶液的尿素添加閥。這種情況下，尿素作為氨的前驅(qū)體而向SCRF7被供給。而且，尿素通過(guò)加水分解而生成氨。
[0036]后段催化劑8為用于對(duì)排氣中的HC、CO以及氨進(jìn)行去除的催化劑。在后文中對(duì)后段催化劑8的結(jié)構(gòu)進(jìn)行敘述。
[0037]第一排氣溫度傳感器12及第二排氣溫度傳感器13為，對(duì)排氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。在內(nèi)燃機(jī)I上同時(shí)設(shè)置有電子控制單元(E⑶)10。E⑶10上電連接有空氣流量計(jì)11、第一排氣溫度傳感器12以及第二排氣溫度傳感器13等各種傳感器。而且，各種傳感器的輸出信號(hào)被輸入至E⑶10。E⑶10基于空氣流量計(jì)11的輸出值而對(duì)排氣通道3中的排氣的流量進(jìn)行推斷。此外，ECUlO基于第一排氣溫度傳感器12的輸出值而對(duì)SCRF7的溫度進(jìn)行推斷，并基于第二排氣溫度傳感器13的輸出值而對(duì)后段催化劑8進(jìn)行推斷。
[0038]并且，E⑶10上電連接有燃料添加閥4以及氨添加閥6。而且，這些裝置由E⑶10控制。
[0039]例如，E⑶10通過(guò)對(duì)燃料添加閥4進(jìn)行控制從而執(zhí)行過(guò)濾器的再生處理。過(guò)濾器的再生處理為，用于對(duì)堆積在SCRF7中的PM進(jìn)行去除的處理。當(dāng)燃料從燃料添加閥4而被添加且該燃料向前段催化劑5被供給時(shí)，通過(guò)該燃料被氧化而產(chǎn)生氧化熱。通過(guò)該氧化熱而使流入SCRF7中的排氣被加熱。由此，SCRF7的溫度會(huì)上升。而且，通過(guò)對(duì)來(lái)自燃料添加閥4的燃料添加量進(jìn)行控制而使SCRF7的溫度上升至能夠進(jìn)行PM的氧化的預(yù)定的PM氧化溫度(例如，600?650°C )。其結(jié)果為，堆積在SCRF7中的PM被氧化并被去除。
[0040]另外，盡管在未執(zhí)行上述那樣的過(guò)濾器再生處理時(shí)，但當(dāng)由于內(nèi)燃機(jī)I的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)成為高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)等原因而使流入SCRF7中的排氣的溫度上升時(shí)，也存在SCRF7的溫度上升至PM氧化溫度的情況。在這種情況下，堆積在SCRF7中的PM也會(huì)被氧化。
[0041][后段催化劑的概要結(jié)構(gòu)]
[0042]在此，基于圖2A、2B對(duì)本實(shí)施例所涉及的后段催化劑8的概要結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2A為表示本實(shí)施例所涉及的后段催化劑8的概要結(jié)構(gòu)的圖。圖2B為表示本實(shí)施例所涉及的后段催化劑8中的氨去除用催化劑81的概要結(jié)構(gòu)的圖。另外，在圖2A、2B中，空心箭頭標(biāo)記表示排氣的流動(dòng)方向。
[0043]本實(shí)施例所涉及的后段催化劑8由氨