[发明专利]废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及废气净化系统的脱硫控制方法及废气净化系统，废气净化系统具备NOx净化催化剂装置，其中NOx净化催化剂装置担载有净化内燃机的废气中的NOx(氮氧化物)的NOx净化催化剂。

背景技术

对用来从柴油发动机或一部分汽油发动机等的内燃机或各种燃烧装置的废气中将NOx还原除去的NOx催化剂进行了各种研究和提案。其中之一，作为柴油发动机用的NOx净化催化剂，有NOx吸附还原型催化剂。通过该催化剂能够有效地对废气中的NOx进行净化。

该NOx吸附还原型催化剂在空燃比为稀状态时，将NO(一氧化氮)氧化成NO₂(二氧化氮)后，将NO₂吸附在钡(Ba)等的具有吸附NOx的性质的金属中。但是，由于NOx的吸附能力会饱和，所以在该饱和前进行使空燃比成为浓状态的NOx再生控制，从吸附材料中放出NO₂，将该放出的NO₂以HC(碳化氢)、CO(二氧化碳)为还原剂还原为N2(氮)。通过交替地利用这些催化剂反应机构，将废气中的NOx净化。

但是，在该NOx吸附还原型催化剂中，存在因硫磺中毒而引起的性能劣化的问题。即，通过在燃料中含有的硫磺(硫)燃烧而变为SO₂(二氧化硫)，该SO₂与NO₂同样被吸附在吸附材料中，生成Ba₂SO₄(硫酸钡)等的硫酸盐。因此，吸附材料的NOx的吸附能力减少，使NOx净化效率恶化。

因此，为了维持初始的NOx净化功能，除了通过NOx再生控制恢复NOx吸附能力以外，还需要使吸着及吸附在催化剂内的硫磺成分脱离及放出。在该硫磺的脱离及放出、即脱硫中，需要一定以上的温度和还原废气组成气体环境。因此，需要在适当时候进行制作高温且浓的气体环境的脱硫控制(硫清除控制)、制作硫酸盐容易分解的环境。在该脱硫控制中，因催化剂的不同而存在差异，但硫酸盐如果不达到大致600℃～700℃的高温的浓条件就不分解并释放出SO₂。

因此，例如，如日本的特表2003-500594号公报、日本的特开2003-336518号公报、日本的特开2004-92445号公报、日本的特开2000-54900号公报等记载的那样，在发动机侧通过吸气节流等减少废气的流量，从而减少热容，并且通过多喷射或后喷射等的缸内燃料喷射控制将废气升温，或者在配设在NOx吸附还原型催化剂的上游侧的氧化催化剂上使通过后喷射或向排气管的直接燃料喷射而被供给到废气中的未燃燃料氧化将废气升温等，制作高温而浓的条件。

在该脱硫控制中，需要将NOx吸附还原型催化剂维持为长时间高温。此外，由于通过脱硫控制维持的温度也接近于使NOx吸附还原型催化剂热劣化的边界的温度，所以需要尽量抑制温度变动。

但是，在以往技术中进行那样的、参照根据发动机转速与发动机负荷预先设定的映射数据算出仅在废气的升温中使用的升温用燃料量、通过该升温用燃料量进行后喷射及排气管内直接喷射的映射控制的情况下，有如下的追随性的问题。

即，在该映射控制中，脱硫控制通常在600℃～700℃的高温下在空气过剩率为约0.9的浓状态下进行几十分钟。因此，在该脱硫控制的期间难以将搭载发动机的车辆的运转状态保持为一定，进入到发动机的运转条件频繁地变化的过渡运转状态的情况较多。在该过渡运转状态中，难以将从映射数据得到的升温用燃料量与发动机的运转条件的变化对应地来修正，不能追随于发动机的运转条件的变化。

因此，算出的升温用燃料量成为从实际需要的升温用燃料量脱离的值，将NOx吸附还原型催化剂的温度维持在可脱硫的温度区域中变得困难，产生NOx吸附还原型催化剂的温度不上升而脱硫不进展的问题，或与之相反，温度上升过多而NOx吸附还原型催化剂热劣化的问题。

图5的实线B表示该状况。图5的实线B表示以过渡运转的冷启动模式通过以往技术的映射控制进行脱硫控制(硫清除控制)的情况下的NOx吸附还原型催化剂的催化剂温度的变化。在该映射控制中虽然升温较快，但对应于过喷射的量而变为比硫清除可能温度区域还高温，会进入到热劣化危险温度区域中。此外，一旦升温后，催化剂温度的上下波动剧烈，容易脱离硫清除可能温度区域而进入到热劣化危险温度区域中。

专利文献1：日本特表2003-500594号公报

专利文献2：日本特开2003-336518号公报

专利文献3：日本特开2004-92445号公报