内燃机的排气净化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及内燃机的排气净化装置，提供一种在具备NSR催化剂和SCR的内燃机中，能够在抑制油耗变差、排放变差的同时，使NSR催化剂从硫中毒有效地恢复的内燃机的排气净化装置。在能够进行稀燃运转的内燃机（10）的排气净化装置中，具备：配设在内燃机（10）的排气通路（16），并在其内部担载有贵金属的TWC（201）；配设在TWC（201）的排气下游侧，并在其内部担载有贵金属以及碱的NSR催化剂（202）；和配设在NSR催化剂（202）的下游侧的排气通路（16）的SCR（22）；NSR催化剂（202）被配设在其动作时的床温为500～750℃的区域。优选TWC（201）与NSR催化剂（202）以串联配置构成为一体化的串联排列构造的SC（20）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内燃机的排气净化装置，尤其涉及具备NOx吸留还原催化剂与NOx选择还原催化剂的内燃机的排气净化装置。
技术介绍
以往，例如公知有一种如日本特开2008 - 303759号公报所公开那样，在内燃机的排气通路中将三元催化剂、NOx吸留还原催化剂(以下称为“NSR催化剂”)、以及NOx选择还原催化剂(以下称为“SCR”)从上游侧开始以所述顺序配置的系统。在三元催化剂以及NSR催化剂中，通过在浓空燃比环境下氮与氢、以及/或者HC与NOx发生反应，来生成氨(NH3)。SCR具有吸附氨(NH3)的功能，将由三元催化剂以及NSR催化剂生成的NH3吸留在其内部。被吸留的NH3在对流入到该SCR的NOx选择性进行还原时使用。专利文献1:日本特开2008 - 303759号公报NSR催化剂被配置在作为适于NOx的吸留以及净化反应的温度环境，催化剂床温为350 450°C左右的区域。然而，由于该催化剂床温的温度区域对于废气中含有的硫成分的附着也是适合的温度条件，所以导致NSR催化剂在比较短的时间内因硫中毒而引起劣化。在NSR催化剂的硫中毒进展了的情况下，通过使该NSR催化剂的床温上升到700°C，并且置于浓空燃比环境，能够有效地使附着的硫成分脱离。然而，为了使NSR催化剂的床温上升到700°C，需要大量的热能。因此，如果在空燃比的浓空燃比控制中进行该升温，则存在油耗极度变差的问题。另外，作为其他方法，可以考虑另外设置排气热回收器等来使NSR催化剂的床温升温，但这样的方法存在系统复杂化、成本上升的问题。这样，希望构建一种在NSR催化剂的硫中毒进展了的情况下，不会导致油耗变差、系统复杂化便能够进行从硫中毒恢复的处理的系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述那样的课题而提出，其目的在于，提供一种在具备NSR催化剂与SCR的内燃机中，能够在抑制油耗变差、排放变差的同时，使NSR催化剂从硫中毒有效恢复的内燃机的排气净化装置。为了实现所述目的，第I专利技术涉及能够进行稀燃运转的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备被配设在所述内燃机的排气通路，并在内部担载有贵金属的第I催化剂；被配设在所述第I催化剂的排气下游侧，并在内部担载有贵金属以及碱的第2催化剂；和被配设在所述第2催化剂的下游侧的排气通路的NOx选择还原催化剂；所述第2催化剂被配设在所述排气通路中的规定的排气上游区域。第2专利技术在第I专利技术的基础上提出，其特征在于，所述第2催化剂被配设在其动作时的床温为500 750°C的区域。第3专利技术在第I或者第2专利技术的基础上提出，其特征在于，所述第I催化剂与所述第2催化剂是串联配置而一体化的串联排列构造。第4专利技术在第I至第3中任意一个专利技术的基础上提出，其特征在于，具备对所述第2催化剂的硫中毒是否已进展进行判定的判定单元；和在判定为所述硫中毒已进展的情况下，向所述第2催化剂内导入浓空燃比气体的浓空燃比气体导入单元。第5专利技术在第4专利技术的基础上提出，其特征在于，还具备NOx浓度取得单元，该NOx浓度取得单元取得所述NOx选择还原催化剂的下游侧的废气的NOx浓度，在所述NOx浓度比规定浓度高的情况下，所述判定单元判定为所述第2催化剂的硫中毒已进展。第6专利技术在第4或者第5专利技术的基础上提出，其特征在于，在从所述浓空燃比气体导入单元上次的执行起的行驶距离比规定距离长的情况下，所述判定单元判定为所述第2催化剂的硫中毒已进展。第7专利技术在第4至第6专利技术的基础上提出，其特征在于，所述内燃机是具有多个气缸的内燃机，所述浓空燃比气体导入单元包括空燃比控制单元，对于将所述多个气缸分成两组而得到的第1、第2气缸组，该空燃比控制单元将所述第I气缸组的排气空燃比控制为规定的浓空燃比，将所述第2气缸组的排气空燃比控制成规定的稀空燃比或者理论空燃比。第8专利技术在第4至第7中任意一个专利技术的基础上提出，其特征在于，所述浓空燃比气体导入单元对所述第2催化剂导入微浓空燃比的废气。第9专利技术在第4至第8中任意一个专利技术的基础上提出，其特征在于，还具备判定是否是进行所述第I催化剂的异常诊断的时机的第2判定单元；和在是进行所述第I催化剂的异常诊断的时机的情况下，以理论空燃比作为控制中心，执行将所述内燃机的空燃比交替地强制切换到浓空燃比侧与稀空燃比侧的主动空燃比控制，基于由此测定出的氧吸留容量，来执行该第I催化剂的异常诊断的异常诊断单元；在判定为是进行所述第I催化剂的异常诊断的时机、且所述第2催化剂的硫中毒正在进展的情况下，所述浓空燃比气体导入单元使所述主动空燃比控制中的所述控制中心向浓空燃比方向转移规定量。根据第I专利技术，第2催化剂被配设在规定的排气上游区域。由于这样的排气上游区域是催化剂床温因来自内燃机的导热以及来自高温废气的受热而成为高温的区域，所以硫成分难以附着于碱性物质。因此，根据本专利技术，能够有效地抑制第2催化剂的硫中毒在短时间内进展的情况。根据第2专利技术，第2催化剂被配设在其动作时的床温为500 750°C的区域。在这样的动作温度区域中，硫成分难以附着于碱性物质。因此，根据本专利技术，能够有效地抑制第2催化剂的硫中毒在短时间内进展的情况。根据第3专利技术，第I催化剂与第2催化剂构成为串联配置的具有一体的串联排列构造的催化剂。因此，根据本专利技术，能够通过部件个数的削减、构造的简化而起到成本削减的效果。为了使硫成分从第2催化剂脱离，需要使催化剂床温升温到700°C左右，且将催化剂内部置于浓空燃比环境下。根据第4专利技术，在判定为第2催化剂的硫中毒已进展的情况下，对该第2催化剂导入浓空燃比气体。该浓空燃比气体成分有助于该第2催化剂内的升温以及浓空燃比环境的形成。因此，根据本专利技术，由于能够使第2催化剂容易地成为高温且置于浓空燃比环境下，所以能够使NSR催化剂从硫中毒容易地恢复。根据第5专利技术，在NOx选择还原催化剂(SCR)的下游侧的废气的NOx浓度高于规定浓度的情况下，判定为第2催化剂的硫中毒已进展。在NOx漏向SCR的下游侧的情况下，可判断为在该SCR中NH3不足、即第2催化剂的硫中毒进展，该第2催化剂中的NH3的生成效率降低。因此，根据本专利技术，能够基于SCR的下游侧的NOx浓度，有效地判定第2催化剂的硫中毒的进展程度。根据第6专利技术，在从上次硫中毒的再生处理的执行起的行驶距离比规定距离长的情况下，判定为第2催化剂的硫中毒已进展。第2催化剂的硫中毒随着持续行驶距离变长而缓缓进展。因此，根据本专利技术，能够基于该行驶距离来有效地判定第2催化剂的硫中毒的进展程度。根据第7专利技术，通过将第I气缸组的排气空燃比控制成规定的浓空燃比，将第2气缸组的排气空燃比控制成规定的稀空燃比，能够将流入到第2催化剂的废气的排气空燃比有效地控制为浓空燃比。根据第8专利技术，在判定为第2催化剂的硫中毒已进展的情况下，对该第2催化剂导入微浓空燃比气体。因此，根据本专利技术，能够在抑制排放、油耗变差的同时，使NSR催化剂从硫中毒容易地恢复。根据第9专利技术，在判定为是进行使用了主动控制的第I催化剂的异常诊断的时机、且第2催化剂的硫中毒已进展的情况下，该主动控制中的空燃比的控制中心向浓空燃比侧转移。因此，根据本专利技术，能够在执行第I催化剂的异常诊断的过程中，执行第2催化剂的硫中毒恢复处理。附图说明图1是用于对本专利技术的实施方式I的构成进行说明的图。图2是用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃机的排气净化装置，是能够进行稀燃运转的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备: 被配设在所述内燃机的排气通路，并在内部担载有贵金属的第I催化剂； 被配设在所述第I催化剂的排气下游侧，并在内部担载有贵金属以及碱的第2催化剂；和 被配设在所述第2催化剂的下游侧的排气通路的NOx选择还原催化剂； 所述第2催化剂被配设在所述排气通路中的规定的排气上游区域。2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于， 所述第2催化剂被配设在当所述内燃机工作时该第2催化剂的床温为500 750°C的区域。3.根据权利要求 1或2所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于， 所述第I催化剂与所述第2催化剂是通过串联配置而一体化的串联排列构造。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备: 对所述第2催化剂的硫中毒是否已进展进行判定的判定单元；和 在判定为所述硫中毒已进展的情况下，向所述第2催化剂内导入浓空燃比气体的浓空燃比气体导入单元。5.根据权利要求4所述的内燃机的排气净化装置，其特征在于， 还具备NOx浓度取得单元，该NOx浓度取得单元取得所述NOx选择还原催化剂的下游侧的废气的NOx浓度， 在所述NOx浓度比规定浓度高的情况下，所述判定单元判定为所述第2催化剂的硫中毒已进展。6.根据权利要求4或5所述的内燃机的排气净化装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井健治，木所彻，小渊刚，胜又洋一，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：