[发明专利]排气净化系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用氮氧化物(下文有时缩写为“NO_x”)净化催化剂的排气净化系统，更具体而言，涉及在非稳态运行时能够对包含烃(下文有时缩写为“HC”)的排气组成来改善NO_x净化性能的排气净化系统。

背景技术

近年来，从保护全球环境的角度出发，在世界各地，排放控制已变得严厉起来。作为一种应对措施，内燃机中在使用排气净化催化剂。在此类排气净化催化剂中，为高效地移除排气中的HC(烃)、一氧化碳和NO_x，正使用铂、金、铑和其它贵金属作为催化成分。在使用此类净化催化剂的车辆如汽油发动机车辆或柴油发动机车辆中，正使用各种系统来改善催化活性和燃料经济性。例如，为改善稳态运行中的燃料经济性，使燃料在贫空-燃比(A／F)(富氧)的条件下燃烧，而为改善催化活性，使燃料暂时地在化学计量(化学计量的空-燃比，A／F=14.7)到富(燃料过剩)条件下燃烧。

这是因为此类传统已知的铂、钯、铑及其它贵金属催化剂在低温和氧化性条件下具有低的NO_x净化性能。如果将净化催化剂升至高温以改善净化性能，则需要加入HC或一氧化碳等来获得还原性气氛。由于对催化活性的影响，因而甚至在稳态运行过程中也不可能增大空-燃比(A／F)。使用此类贵金属催化剂，燃料经济性的改善因此存在限制。这样，在传统已知的贵金属催化剂中，需要降低使净化催化剂升至高温以获得净化性能所需的能量以及发动机的空-燃比(A／F)。为改善汽车发动机及其它内燃机的燃料经济性，人们正在寻求能够在低温下和／或在氧化性气氛中表现出NO_x净化性能的新的净化催化剂。另一方面，贵金属催化剂都有着资源枯竭的问题。人们已寻求这样的净化催化剂：其使用其它金属、具有程度等于或优于常规贵金属催化剂的净化性能并且可减少催化剂或贵金属的用量。为此，人们已对净化催化剂尝试各种改进。

例如，日本专利公开(A)第10-216518号描述了一种金与选自铂、钯、金、铜和镍中的一种或两种金属M的金合金催化剂，其中使得重量比为Au／M=1／9至9／1并且使得合金中溶解的金的量为20重量％至80重量％。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为包括金和金属M的催化剂，所述催化剂作为金与钯或铂的金合金负载在Al₂O₃载体上。在还原性气氛下，其表现出高的NO_x净化性能，但在低温下和/或在氧化性气氛中，NO_x净化性能低。

此外，日本专利公开(A)第2001-239161号描述了一种低温有害气体净化催化剂，所述净化催化剂包括金属氧化物或碳质材料的载体，在所述载体上使用高温、高压流体而负载有至少一种选自铂、钯、铑、钌、铱、锇、金、银、铜、锰、铁和镍中的金属的超细颗粒。另外，作为该公开中的具体实例示出的催化剂为其上负载有铂、钯、铑、钌、镍或金中的一种的净化催化剂并且所述净化催化剂在还原性气氛中表现出NO_x净化性能。

然而，使用具有这些已知NO_x净化催化剂的排气净化系统难以减少贵金属的用量以及难以在低温下和／或在氧化性气氛中获得NO_x净化性能。这是因为NO_x净化催化剂的NO_x反应活性受排气中组成的影响。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种排气净化系统，其使用减少贵金属的用量并且能够在低温下和/或在氧化性气氛中表现出NO_x净化性能的NO_x净化催化剂，并且在非稳态运行等时甚至对含有HC和NO_x的排气组成也具有NO_x净化性能。

本发明涉及一种使用NO_x净化设备的排气净化系统，所述NO_x净化设备具有NO_x净化催化剂和用于预测NO_x排放量的装置，所述NO_x净化催化剂设置在排气通道中并且包括载体，在所述载体上负载有包含呈紧邻状态的金原子和镍原子的纳米颗粒，当预测将排放NO_x时，所述NO_x净化设备运行用于增加进给至NO_x净化催化剂的排气中的一氧化碳的装置，而当预测将不排放NO_x时，所述NO_x净化设备通过NO_x净化催化剂净化从发动机排放的排气而不注入过量的燃料。