[发明专利]排气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及把从发动机排出的排气中的有害成分加以净化的排气净化装置。

背景技术

在从汽车发动机排出的排气中含有作为有害成分的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、烃(HC)。

作为净化这些有害气体的现有装置，排气中残留的氧(O₂)极微量的化学计量论燃烧中，三元催化剂已经实用化。通过把来自发动机的排气通入该三元催化剂，有害气体成分转化为H₂O、CO₂、N₂等清洁气体。

与此相反，在稀薄燃烧(lean-burn)发动机或柴油发动机的排气中含有很多氧，故采用三元催化剂难以净化NOx。

希望一种使难以采用三元催化剂的汽油稀薄燃烧发动机或柴油发动机排出的有害成分降低的排气净化装置，在发动机排气管中安装等离子体处理部，在该等离子体处理部的下游侧连接NOx净化催化剂部的汽车用排气处理装置已有人提出(例如，参见专利文献1)。

在该等离子体处理部，具有放电电极，该放电电极之间形成通过排气的结构。该排气通过放电等离子体处理，排气中的氧分子和水分子首先按下式解离：

O₂→2O^*

H₂O→H^*+OH^*

该O^*与OH^*与有害气体烃(HC)和一氧化氮(NO)反应，最终生成甲醛或乙醛、二氧化氮(NO₂)、二氧化碳(CO₂)及水(H₂O)：

HC+O^*(或OH^*)→醛、CO₂、H₂O

NO+O^*→NO₂

通过该放电化学反应产生的醛为还原性气体，NO₂为氧化性气体。当该还原性气体及氧化性气体通过下一阶段的NO_x净化催化剂部时，在催化剂表面还原性气体与氧化性气体反应，生成氮(N₂)、二氧化碳(CO₂)及水(H₂O)而被净化。

醛+NO₂→N₂、CO₂、H₂O

因此，对含氧排气进行放电等离子体处理，将排气中的有害气体活化为反应性高的还原性气体及氧化性气体，然后使其通过NOx净化催化剂部，使排气净化。

另外，还有等离子体在排气活化中使用的其他例子(例如，参见专利文献2)。

在该例子中，为使捕集排气中的颗粒(PM)的过滤器再生，利用放电生成氧化力强的NO₂和臭氧(O₃)等。

以含这种NO₂和O₃的气体作为再生气体，供给PM过滤器。NO₂和O₃等氧化性气体把PM过滤器捕集的烟灰颗粒进行氧化，转变成CO₂，从而再生过滤器。

专利文献2中，为了PM过滤器不同时进行捕集与再生，设置多个PM过滤器，互相交替使用。PM过滤器的结构为，在再生PM过滤器时，从排气流路断开，排气的一部分通过等离子体放电反应器(plasmadischarge reactor)，供给PM过滤器的结构。

专利文献1：特开平6-335621号公报

专利文献2：特开2006-29132号公报

发明内容

然而，当汽油发动机在稀薄燃烧条件下进行运行时，排气中含有的HC相对NOx的含量过剩，采用具有上述等离子体处理部及NOx净化催化剂部的排气处理装置，放电等离子体生成的O^*与OH^*等自由基大部分与HC反应，故与NOx反应的自由基不足，NOx中的NO不能活化为NO₂。

当是这样的排气成分时，作为反应性高的氧化性气体的NO₂不足，放电等离子体处理效率降低，导致必需投入过大的放电能量。

因此，取决于发动机的运行方式，排气中的HC与NOx的比例有时显著不同，此时，存在必需过大的放电能量的问题。

作为排气中含有的过量HC的降低方法，可以考虑在放电等离子体的前段设置氧化催化剂。