[发明专利]利用贱金属的排气净化催化剂系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用贱金属作为催化剂金属的排气净化催化剂系统及其控制方法。

背景技术

近年来，从地球环境保护的观点来看，排气规制正在世界性地逐年强化。作为其对策，在内燃机中使用排气净化用催化剂。在该排气净化用催化剂中，为了高效地除去排气中的碳氢化合物(以下有时也简记为HC)、CO和氮氧化物(以下有时也简记为NO_x)，使用含有Pt、Pd、Rh等铂族元素等来作为催化剂成分的各种催化剂。

以往公知的贵金属的催化剂，虽然在理论配比附近能够分解HC、CO、NO_x，但是都存在着资源枯竭的问题，需求使用其他金属并具有与以往的贵金属催化剂相同程度以上的净化性能的催化剂、或能够减少贵金属的使用量的净化催化剂。

专利文献1记载了下述方法，该方法包括在还原剂的存在下使排气通过含有至少两个催化剂床的催化剂系统，将排气中的氮氧化物类还原为氮，第一催化剂床为铁-β-沸石，并且，下游的第二催化剂床为担载于氧化铝上的银。

引用文献2记载了一种骑乘型车辆，其具备：以比理论空燃比小的空燃比进行燃烧的内燃机；设置于从上述内燃机排出燃烧气体的排气路径内的第1催化剂；在上述排气路径内设置于比上述第1催化剂靠下游侧的第2催化剂；和向上述排气路径的、上述第1催化剂与上述第2催化剂之间的部分导入二次空气的二次空气导入装置，上述第1催化剂和上述第2催化剂各自含有贵金属成分，该贵金属成分包含Pt、Rh、Pd和Au中的至少1种，上述第1催化剂还含有沸石载体、和比能够离子交换的量多地担载于上述沸石载体上的Co或Fe。

引用文献3记载了一种内燃机的排气净化装置，其特征在于，具备：配设于内燃机的排气通路中并将排气中的有害成分净化的第1催化剂装置；配设于该第1催化剂装置的上游侧的上述排气通路中的具有与排气浓度大致成比例的输出特性的第1排气浓度传感器；检测包含至少发动机转速和发动机的负荷状态的发动机的运转状态的运转状态检测单元；基于该运转状态检测单元的检测结果算出目标空燃比的第1目标空燃比算出单元；配设于上述第1催化剂装置的下游侧的上述排气通路中的在上述目标空燃比的附近输出信号反转的第2排气浓度传感器；基于该第2排气浓度传感器的输出值将上述目标空燃比设定为比理论空燃比稍浓的状态的浓化单元；和将由上述第1排气浓度传感器检测到的混合气的空燃比反馈控制为由上述浓化单元设定的目标空燃比的控制单元，并且，在上述第2排气浓度传感器的下游侧的上述排气通路中配置有第2催化剂装置，并且，在上述第2催化剂装置的上游侧且比上述第2排气浓度传感器靠下游侧的排气通路中设置有供给二次空气的二次空气供给单元。

引用文献4记载了一种金合金催化剂，其由Au和选自下述所示的金属M中的1种或2种以上的元素构成，其特征在于，Au与金属M的重量比为Au/M＝1/9～9/1，并且合金中的Au固溶量为20～80重量％，M：Pt、Pd、Ag、Cu、Ni(引用文献4的权利要求1)。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2011-78968号公报

专利文献2：日本特开2010-229817号公报

专利文献3：日本特开平05-321651号公报

专利文献4：日本特开H10-216518号公报

发明内容

但是，如果在催化剂中使用贱金属，则贱金属与Pt、Pd、Rh等贵金属相比容易被氧化，因此为了降低排气中的氧浓度需要浓控制，作为结果，燃油经济性恶化的情况较多。

另外，在使用NH₃、尿素等还原剂来还原排气中的氮氧化物的情况下，需要添加NH₃+H₂等还原剂的系统，例如，需要搭载还原剂用的罐。

而且，在用第1段催化剂(第1级催化剂)净化NO_X，从上游导入空气从而用第2段催化剂(第2级催化剂)净化HC、CO的、在浓侧进行排气的控制的以往技术中，如果生成N₂O则第2段催化剂不能选择性地还原HC和CO，因此为了用前段催化剂完全净化NO_X需要在浓状态下的控制，燃油经济性也恶化。而且，需要用于将过量地排出的HC、CO净化的对策。另外，在第1、第2段催化剂间导入空气将未燃烧的HC、CO净化的以往技术中，如果导入空气则不能够只净化HC、CO，因此催化剂的利用效率差。另外，将Au与Cu的合金用于第1段催化剂的以往技术，虽然能够进行稀薄时的NO_X净化，但是弱浓时的净化能力不充分。