通电加热式废气净化催化剂系统和废气净化方法技术方案

本发明专利技术提供一种通电加热式废气净化催化剂系统。该通电加热式废气净化催化剂系统基于从通电加热式催化剂装置的温度检测部输入的催化剂床的温度的信息，进行以下的通电控制：(1)在催化剂床的温度为设定在350

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通电加热式废气净化催化剂系统和废气净化方法


[0001]本专利技术涉及设置于车辆的内燃机的排气系统的通电加热式废气净化催化剂系统。另外，本专利技术涉及通过该通电加热式废气净化催化剂系统进行的废气净化方法。另外，本专利技术涉及通电加热式废气净化催化剂系统的控制程序。
[0002]另外，本申请主张了基于在2021年2月10日申请的日本专利申请2021
‑
019606号的优先权，该申请的全部内容作为参照被编入本说明书中。

技术介绍

[0003]作为用于通过氧化或还原反应从由车辆发动机等内燃机排出的废气中除去烃(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害成分的废气净化催化剂，使用所谓的三元催化剂(TWC)。作为三元催化剂，例如利用在由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)等无机氧化物构成的多孔载体上载持作为氧化催化剂和/或还原催化剂发挥功能的金属(以下有时称为“催化剂金属”)、典型的是钯(Pd)、铑(Rh)等属于铂族的贵金属的催化剂。例如，广泛利用使作为氧化催化剂的Pd和作为还原催化剂的Rh载持于多孔载体的三元催化剂。
[0004]该三元催化剂在规定的高温条件下发挥高催化剂活性。因此，在发动机起动时那样的排气系统还为冷的状态下，与基于发动机的长期的连续行驶时那样的高温状态相比，装备于排气系统的三元催化剂的活性低。因此，要求即使在这样的状况下也有效地净化废气的技术。
[0005]特别是近年来，混合动力车辆、包括怠速停止机构和/或燃料切断机构的所谓的环保汽车正在普及。在这些车辆中，在运转中发动机也频繁地停止，在运转开始后也容易产生发动机起动时那样的排气系统的冷状态，要求即使在这样的状况下也有效地利用三元催化剂净化废气的技术。
[0006]为了应对该要求，开发了一种也被称为EHC的所谓通电加热式(也称为电加热式)废气净化催化剂装置，该废气净化催化剂装置是包括蜂窝载体等载体和载持于该载体的三元催化剂的催化剂装置，还包括一对电极，构成为向该一对电极供给电力来加热催化金属。
[0007]作为EHC，已知有在催化剂装置安装电加热器的结构的EHC和在导电性的载体载持催化剂并对该载体通电而进行加热的结构的EHC。例如，在专利文献1中记载了组装有用于使催化剂金属升温的电热加热器的EHC。另外，在专利文献2中记载了一种EHC，由通过通电而产生焦耳热的材质构成载持NOx吸藏还原催化剂的催化剂成分的载体。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本专利申请公开2004
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176592号公报
[0011]专利文献2：日本专利申请公开2005
‑
233066号公报

技术实现思路

[0012]然而，虽然EHC在加热催化剂金属的同时被使用，但与通常的废气净化催化剂装置
相比，在比较低的温度区域被使用的机会较多。特别是在装载于混合动力车辆、具有燃料切断机构的车辆的情况下，该倾向高。
[0013]因此，为了更有效地使用EHC进行废气净化，重要的是正确地掌握对所装备的催化剂金属的催化剂活性带来的温度特性，并与该温度特性对应地更致密地进行催化剂金属的温度控制(加热控制)。
[0014]然而，为了准确地掌握催化剂金属中的特别是三元催化剂的比较低温区域中的温度特性而有效地进行EHC的温度控制，还有改善的余地。
[0015]本专利技术是以提高该EHC中的三元催化剂的温度控制为目的而创造出的，特别是提供能够对低温区域中的废气净化进行有效的温度控制的通电加热式废气净化催化剂系统和废气净化方法。另外，提供用于实施该废气净化方法的控制程序。
[0016]作为三元催化剂使用的催化剂金属的温度、换言之从内燃机通过排气管向催化剂装置内的催化剂床(也称为催化剂层)供给的废气的温度越上升，则作为三元催化剂使用的催化剂金属的废气净化性能越提高是该领域的技术常识。
[0017]但是，本专利技术人等着眼于三元催化剂的废气净化性能与催化剂床的温度的更详细的关系、特别是如图4所示的温度特性。图4的曲线图的横轴为供给至催化剂床的废气温度(℃)，纵轴以将废气温度400℃时的净化率设为100时的相对值表示废气中的氮氧化物(NOx)的净化率。由该图可知，在供给至催化剂床的废气的温度达到450℃之前，NOx净化性能也始终上升。但是，如果向催化剂床供给的废气温度超过450℃，则NOx净化性能反而降低至500～550℃的范围。并且，当废气温度上升超过500～550℃的范围时，NOx净化性能也上升。
[0018]本专利技术人等鉴于上述的大致450℃～550℃的温度范围内的三元催化剂的NOx净化性能的降低特性，创造出本专利技术。
[0019]根据本专利技术，提供一种技术，即使是从内燃机(发动机)向排气系统高频度地排出比较低温的废气的HV、PHEV等混合动力车辆、其他的所谓环保汽车所装备的通电加热式废气净化催化剂装置，也能够积极地减少在三元催化剂的NOx净化性能相对降低的大致450℃～550℃的温度范围(以下称为“NOx净化降低温度范围”)进行废气净化处理的时间。
[0020]即，在此公开的用于废气净化的催化剂系统是进行从内燃机排出的废气的净化的通电加热式废气净化催化剂系统。该系统包括：通电加热式催化剂装置，其配置于内燃机的排气管，进行从上述内燃机排出的废气的净化，该通电加热式催化剂装置包括：与上述排气管连接的外筒；一对电极；包括催化剂床的催化剂部，上述催化剂床能够与导入到上述外筒内的废气接触，且包含至少一种作为三元催化剂发挥功能的催化剂金属；在对上述一对电极通电时发热而能够加热上述催化剂床的发热体；和能够检测上述催化剂床的温度的温度检测部；和控制装置，其控制对上述一对电极的通电。
[0021]并且，在此公开的通电加热式废气净化催化剂系统的上述控制装置基于从温度检测部输入的催化剂床的温度的信息，进行以下的通电控制(1)～(4)：
[0022](1)在上述催化剂床的温度为设定在350
±
25℃的范围内的第1阈值温度T1以下时，对上述一对电极通电；
[0023](2)在上述催化剂床的温度高于上述第1阈值温度T1且为设定在450
±
25℃的范围内的第2阈值温度T2以下时，不对上述一对电极通电；
[0024](3)在上述催化剂床的温度高于上述第2阈值温度T2且为被设定为550℃以上的第3阈值温度T3以下时，对上述一对电极通电；
[0025](4)当所述催化剂床的温度超过所述第3阈值温度T3时，不对上述一对电极通电。
[0026]另外，作为本专利技术的另一方面，提供一种采用在此公开的系统来净化废气的方法。即，在此公开的废气净化方法是利用配置于内燃机的排气管的上述构成的通电加热式催化剂装置对从上述内燃机排出的废气进行净化的方法。
[0027]然后，基于从上述温度检测部取得的催化剂床的温度的信息，进行上述的通电控制(1)～(4)。
[0028]在上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通电加热式废气净化催化剂系统，进行从内燃机排出的废气的净化，其特征在于，包括：通电加热式催化剂装置，其配置于内燃机的排气管，进行从所述内燃机排出的废气的净化，该通电加热式催化剂装置包括：与所述排气管连接的外筒；一对电极；包括催化剂床的催化剂部，所述催化剂床能够与导入到所述外筒内的废气接触，且包含至少一种作为三元催化剂发挥功能的催化剂金属；在对所述一对电极通电时发热而能够加热所述催化剂床的发热体；和能够检测所述催化剂床的温度的温度检测部，和控制装置，其控制对所述一对电极的通电，所述控制装置构成为基于从所述温度检测部输入的所述催化剂床的温度的信息，进行以下的通电控制(1)～(4)：(1)在所述催化剂床的温度为设定在350
±
25℃的范围内的第1阈值温度T1以下时，对所述一对电极通电；(2)在所述催化剂床的温度高于所述第1阈值温度T1且为在450
±
25℃的范围内设定的第2阈值温度T2以下时，不对所述一对电极通电；(3)在所述催化剂床的温度高于所述第2阈值温度T2且为被设定为550℃以上的第3阈值温度T3以下时，对所述一对电极通电；(4)在所述催化剂床的温度超过所述第3阈值温度T3时，不对所述一对电极通电。2.如权利要求1所述的通电加热式废气净化催化剂系统，其特征在于：所述控制装置在进行所述(3)的通电控制时，构成为还进行以下的控制：(3
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1)在所述内燃机中不产生燃烧气体的模式时，不对所述一对电极通电。3.如权利要求2所述的通电加热式废气净化催化剂系统，其特征在于：在所述内燃机中不产生燃烧气体的模式是怠速停止或燃料切断。4.如权利要求1～3中任一项所述的通电加热式废气净化催化剂系统，其特征在于：所述催化剂床至少包含铑(Rh)作为所述催化剂金属。5.如权利要求1～4中任一项所述的通电加热式废气净化催化剂系统，其特征在于：所述内燃机...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾上亮太，堀淳一，高须亮佑，大桥达也，大石隼辅，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，
类型：发明
国别省市：