專利名稱：引導(dǎo)構(gòu)造以及廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存在于在設(shè)置在排氣通路的途中的催化劑容器中串聯(lián)設(shè)置多個(gè)廢氣凈化用單元、且在廢氣凈化用單元之間設(shè)有廢氣用傳感器的裝置中的、廢氣流動(dòng)的引導(dǎo)構(gòu)造以及具備該引導(dǎo)構(gòu)造的廢氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)用于從柴油機(jī)或一部分的汽油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)、和各種燃燒裝置的廢氣中還原除去NOx(氮氧化物)的NOx催化劑，進(jìn)行了各種研究和提案。其中之一，有作為柴油機(jī)用的NOx降低催化劑的NOx吸附還原型催化劑。通過使用該NOx吸附還原型催化劑，能夠有效凈化廢氣中的NOx。
載持該NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元，由如圖8所示的構(gòu)造的整體式蜂窩30M等形成。如圖9所示，該整體式蜂窩30M構(gòu)成為，在由堇青石(cordierite)或不銹鋼形成的構(gòu)造材料的載體31上，形成多個(gè)多邊形的小室30S。如圖9及圖10所示，在該小室30S的壁面上，設(shè)有由氧化鋁(AL2O3)或沸石形成的、作為催化劑載持層的多孔質(zhì)的催化劑涂層34。該催化劑涂層34爭(zhēng)取與廢氣接觸的表面積。在該催化劑涂層34的表面上載持有載持貴金屬(催化劑活性金屬)32和NOx吸附材料(NOx吸附物質(zhì):NOx吸附劑:NOx吸收劑)33。通過該構(gòu)成，NOx凈化催化劑單元產(chǎn)生催化劑功能。
圖11和圖12表示NOx凈化催化劑單元的載持層表面的催化劑物質(zhì)32、33的配置、和NOx吸附還原機(jī)理。該NOx凈化催化劑單元，在催化劑涂層34上，載持有具有氧化功能的貴金屬32、和具有NOx吸附功能的NOx吸附材料33。貴金屬32為白金(Pt)等。并且，NOx吸附材料33是由鉀(K)、鈉(Na)、鋰(Li)、銫(Se)等堿金屬、鋇(Ba)、鈣(Ca)等堿土金屬、以及鑭(La)、釔(Y)等稀土類等中的幾種形成。該NOx凈化催化劑單元根據(jù)廢氣中的氧濃度的不同，發(fā)揮NOx吸附的功能，或發(fā)揮NOx放出以及被放出的NOx的凈化功能。
并且，如圖11所示，在通常的柴油機(jī)、稀(lean)空燃比燃燒汽油機(jī)等中，在廢氣中含有氧(O2)、且廢氣的空燃比為稀空燃比狀態(tài)。在該種廢氣的狀態(tài)的情況下，由廢氣中所含的氧通過載持貴金屬32的氧化型催化劑功能，將從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。并且，將該二氧化氮以硝酸鹽的形式吸附在具有NOx吸附功能的鋇等NOx吸附材料33中。由此，凈化廢氣中的NOx。
但是，當(dāng)繼續(xù)該種狀態(tài)時(shí)，具有NOx吸附功能的NOx吸附材料全部變成硝酸鹽，并失去NOx吸附功能。因此，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件、或向排氣通路中進(jìn)行燃料噴射，制造出過濃燃燒廢氣(濃空燃比燃燒氣體)并送至催化劑。該廢氣為廢氣中不存在氧、一氧化碳(CO)濃度高、且排氣溫度也高的廢氣。
并且，如圖12所示，當(dāng)使廢氣成為廢氣中沒有氧、一氧化碳的濃度高、且排氣溫度上升的濃空燃比狀態(tài)時(shí)，吸附了NOx的硝酸鹽釋放出二氧化氮并還原成原來(lái)的鋇等。由于廢氣中不存在氧，所以通過載持貴金屬32的氧化功能將該被釋放的二氧化氮還原并凈化。即，將廢氣中的一氧化碳、碳?xì)浠?HC)、氫(H2)作為還原劑，將二氧化氮還原為水(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)。
因此，在具備載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元的排氣凈化系統(tǒng)中，當(dāng)NOx吸附推斷量達(dá)到NOx吸附飽和量時(shí)，進(jìn)行再生操作，該再生操作進(jìn)行NOx吸附能力恢復(fù)用的濃空燃比控制(rich control)。在該濃空燃比控制中，將廢氣的空燃比變濃，并使流入的廢氣的氧氣濃度降低。由此，使吸收了的NOx釋放，并通過貴金屬催化劑使該被釋放的NOx還原。
在進(jìn)行該濃空燃比控制時(shí)，需要抑制作為還原劑的HC等未使用就被排放到大氣中的HC漏出(slip)，并且需要將通過濃空燃比控制被釋放的NOx完全還原。因此，對(duì)載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元的下游側(cè)的氧濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并控制濃空燃比控制等的空燃比。
然而，實(shí)際上，由于理論配比(理論空燃比)附近的HC活性不充分或空燃比控制的延遲，而漏出少量的HC。為此，例如日本特開平2001-227333號(hào)公報(bào)中所記載的那樣，提出了一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將含有氧吸附放出劑的氧化型催化劑單元，配置于不含氧吸附放出劑的NOx凈化催化劑單元的下游。通過該構(gòu)成，將從NOx凈化催化劑單元漏出的HC由氧化型催化劑單元氧化。由此，防止未使用HC向大氣中的放出。
另一方面，例如日本特開平2001-323812號(hào)公報(bào)所記載的，有將NOx凈化催化劑單元和氧化型催化劑單元放入一個(gè)容器中并使其一體化的廢氣凈化裝置。在該裝置中，當(dāng)在NOx凈化催化劑單元和氧化型催化劑單元之間配置氧濃度傳感器時(shí)，通常其配置位置為容器的外周部。
在該情況下，如圖13所示，廢氣凈化裝置50X將前段的氧化型催化劑單元51和后段的氧化型催化劑單元53，配置在載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元52的前后，并配置在相同的容器內(nèi)。在該裝置50X中，通過前段的氧化型催化劑51實(shí)現(xiàn)排氣升溫和NO→NO2活性化。并且，通過后段的氧化型催化劑53，將在濃空燃比控制中作為還原劑沒被消耗的HC或CO氧化除去。在該構(gòu)成中，將空燃比傳感器等氧濃度傳感器55配置在氧化型催化劑單元53的下游側(cè)。
在該構(gòu)成的情況下，通過NOx凈化催化劑單元52，在結(jié)束了濃空燃比控制的NOx的釋放以及還原后，消耗在氧化型催化劑53中的氧吸附放出劑(例如二氧化鈰CeO等)中剩余的氧氣，所以濃空燃比時(shí)間變長(zhǎng)與其對(duì)應(yīng)的量。因此，進(jìn)行了多余的無(wú)益于NOx凈化催化劑單元52的再生的濃空燃比控制。結(jié)果，產(chǎn)生燃料消耗率的惡化、以及產(chǎn)生作為還原劑沒有被消耗的HC或CO的釋放的問題。
為了避開該問題，如圖14所示，將氧濃度傳感器55配置在氧化型催化劑單元53的上游側(cè)，構(gòu)成廢氣凈化裝置50Y。在該構(gòu)成中，廢氣在容器的中心部流動(dòng)快，在外周側(cè)流動(dòng)慢。即，在外周部的空燃比變化比中央部緩慢。因此，氧濃度傳感器的應(yīng)答性惡化。所以，進(jìn)行與該應(yīng)答性的惡化的時(shí)間延遲量對(duì)應(yīng)的多余的濃空燃比控制。其結(jié)果，產(chǎn)生燃料消耗率惡化以及產(chǎn)生作為還原劑沒有被消耗的HC或CO的釋放的問題。所以，該構(gòu)成不適合空燃比控制。
另外，作為使用了該氧濃度傳感器的配置的系統(tǒng)，例如，提出日本特開2002-89245號(hào)公報(bào)所記載的內(nèi)燃機(jī)的廢氣凈化系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，在上游側(cè)的催化劑單元和下游側(cè)的催化劑單元之間，形成縮小廢氣的流路的直管狀的縮小部，在該縮小部上配置氧傳感器。但是，該構(gòu)成不適用于將催化劑單元收納在一個(gè)容器中的一體型的催化劑轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而做出的，其目的是提供一種引導(dǎo)構(gòu)造，在設(shè)置在排氣通路途中的催化劑容器中串聯(lián)配置多個(gè)廢氣凈化用單元的裝置中，使在廢氣凈化用單元之間設(shè)置的廢氣用傳感器的應(yīng)答性提高。
并且，特別是提供一種廢氣凈化裝置，在為了凈化廢氣中的NOx、使用載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元、和氧化型催化劑單元中的廢氣凈化系統(tǒng)中，將廢氣的流動(dòng)向氧濃度傳感器的設(shè)置位置指向及引導(dǎo)，使氧濃度傳感器的應(yīng)答性提高。
為了達(dá)到上述目的的引導(dǎo)構(gòu)造構(gòu)成為，在一個(gè)裝置中將廢氣的流動(dòng)向上述廢氣凈化用單元引導(dǎo)，所述裝置為將多個(gè)廢氣凈化用單元串聯(lián)地配置在設(shè)置在排氣通路的途中的廢氣凈化裝置的容器中，并在上述廢氣凈化用單元之間設(shè)有廢氣用傳感器。
根據(jù)該引導(dǎo)構(gòu)造，廢氣的流動(dòng)被指向廢氣用傳感器、并且對(duì)于廢氣的變化的應(yīng)答性顯著提高。所以，使根據(jù)該廢氣用傳感器的輸出進(jìn)行的各種控制，可以沒有時(shí)間延遲、高精度地進(jìn)行。
另外，作為該廢氣凈化用單元，有NOx凈化催化劑單元、氧化型催化劑單元等催化劑單元、或帶有催化劑或不帶催化劑的DPF單元等。此外，該NOx凈化催化劑單元，有載持了NOx吸附還原型催化劑、選擇性還原催化劑(SCR催化劑)、直接型還原型NOx凈化催化劑(DCR)等單元。并且，作為廢氣用傳感器，有O2(氧)濃度傳感器、NOx(氮氧化物)濃度傳感器、NH3(氨)濃度傳感器、廢氣溫度傳感器等各種傳感器。
并且，為了達(dá)到上述目的的廢氣凈化裝置構(gòu)成為，將載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元、和在該NOx凈化催化劑單元下游側(cè)連續(xù)的氧化型催化劑單元配置在同一容器內(nèi)，該NOx吸附還原型催化劑為在廢氣的空燃比為稀的狀態(tài)下吸附NOx、在為濃的狀態(tài)下釋放吸附的NOx并且進(jìn)行還原，并且，在將氧濃度傳感器配置在上述NOx凈化催化劑單元和上述氧化型催化劑單元之間的一體型廢氣凈化裝置中，采用將廢氣的流動(dòng)向上述氧濃度傳感器引導(dǎo)的引導(dǎo)構(gòu)造。
該一體型廢氣凈化裝置，是將NOx凈化催化劑單元和氧化型催化劑單元收納在一個(gè)容器中的廢氣凈化裝置。在此，作為廢氣凈化用單元，采用載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元、和氧化型催化劑單元，作為廢氣用傳感器采用氧濃度傳感器。
根據(jù)設(shè)置了該引導(dǎo)構(gòu)造的構(gòu)成，廢氣的流動(dòng)被指向氧濃度傳感器、使對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性顯著提高。因此，可以在NOx還原結(jié)束的同時(shí)結(jié)束濃空燃比控制。所以，可以使?jié)饪杖急瓤刂浦械倪€原用的HC等的供給量為所需的最小限。其結(jié)果，可以提高燃料消耗率。并且，可以防止未使用的HC、CO的漏出。
并且，在上述的廢氣凈化裝置中，上述引導(dǎo)構(gòu)造形成為，在入口側(cè)在從容器的橫截面的中心向與上述氧濃度傳感器相反側(cè)偏心的位置設(shè)置廢氣入口，并且在出口側(cè)在從容器的橫截面的中心向與上述氧濃度傳感器相同側(cè)偏心的位置設(shè)置廢氣出口。即，在廢氣凈化裝置(變換器)的出入口的配管上下功夫，使廢氣的流動(dòng)通過氧濃度傳感器的附近。該構(gòu)成同時(shí)也成為減小廢氣凈化裝置的離地高度的對(duì)策。即，以往變換器位置構(gòu)成為使排氣從變換器的中心軸進(jìn)入，但是在該裝置中，廢氣從變換器的下側(cè)進(jìn)入、從變換器的上側(cè)排出，所以裝置的下側(cè)可以設(shè)置在比以往的裝置高的位置。
根據(jù)該構(gòu)成，在一體型廢氣凈化裝置的容器內(nèi)，廢氣從廢氣入口側(cè)傾斜地流向廢氣出口側(cè)，所以流過在其間設(shè)置的氧濃度傳感器部分。其結(jié)果，對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性顯著提高。
并且，在上述的引導(dǎo)裝置中，與上述廢氣入口所連接的入口側(cè)排氣管形成為，相對(duì)于上述廢氣凈化裝置的軸心傾斜地安裝，以便使氣體朝向上述氧濃度傳感器方向流動(dòng)。根據(jù)該構(gòu)成，進(jìn)入到一體型廢氣凈化裝置的容器內(nèi)的廢氣的流動(dòng)方向，朝向氧濃度傳感器的方向，所以更加確實(shí)地流過氧濃度傳感器部分。其結(jié)果，對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性顯著提高。
此外，上述引導(dǎo)構(gòu)造形成為，在上述廢氣凈化裝置內(nèi)部的廢氣通路中，在上述NOx凈化催化劑單元的上游側(cè)或下游側(cè)的至少一側(cè)設(shè)置引導(dǎo)板，以使廢氣朝向上述氧濃度傳感器的方向流動(dòng)。即，在廢氣凈化裝置的入口、在NOx凈化催化劑單元的上游或下游的至少一側(cè)，對(duì)廢氣的流動(dòng)設(shè)置引導(dǎo)板(阻擋板)，將氣體的流動(dòng)導(dǎo)向氧濃度傳感器。
根據(jù)該構(gòu)成，通過非常簡(jiǎn)單的構(gòu)成的引導(dǎo)板，可容易地將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向氧濃度傳感器。
并且，當(dāng)上述引導(dǎo)構(gòu)造形成為，上述廢氣凈化裝置的橫斷面形成為扁平形狀、在該扁平形狀的扁平方向上設(shè)置上述氧濃度傳感器的構(gòu)造時(shí)，可使氧濃度傳感器被設(shè)置在容器的中心部或其附近，并可將廢氣容易地導(dǎo)向氧濃度傳感器。另外，作為該扁平形狀，也可以采用橢圓形狀或長(zhǎng)方形形狀或其它形狀。
并且，當(dāng)上述引導(dǎo)構(gòu)造形成為，將氧濃度傳感器安裝部突出設(shè)置在上述廢氣凈化裝置的容器的中心部側(cè)的構(gòu)造時(shí)，由于廢氣容易流過容器的中心側(cè)，因此容易將廢氣導(dǎo)向氧濃度傳感器。
并且，對(duì)于替代上述氧化型催化劑單元、設(shè)置了柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)單元的廢氣凈化裝置，也可為與上述相同的構(gòu)成、并可取得相同的效果。
根據(jù)上述的構(gòu)成，成為重視配置在NOx凈化催化劑單元下游的氧濃度傳感器的應(yīng)答性的轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。因此，可以使廢氣的流動(dòng)偏心、或使氧濃度傳感器接近廢氣的主流側(cè)。其結(jié)果，特別是在濃空燃比控制時(shí)，可以加快對(duì)于氧濃度傳感器附近的空燃比變化的應(yīng)答性。
并且，通過對(duì)氧濃度傳感器以外的NOx傳感器等廢氣用傳感器也下同樣的功夫，可提高應(yīng)答性。并且，在采用載持了尿素型選擇還原催化劑(SCR催化劑)的NOx凈化催化劑單元的情況下，將其使用被預(yù)測(cè)的NH3濃度傳感器，設(shè)置在SCR催化劑和其后段的NH3漏出防止用氧化型催化劑(DOC)單元之間。在該情況下，如果下同樣的功夫也可提高應(yīng)答性。
根據(jù)本發(fā)明的引導(dǎo)構(gòu)造，構(gòu)成為將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向廢氣用傳感器。因此，廢氣的流動(dòng)被指向廢氣用傳感器，所以可顯著提高對(duì)于廢氣變化的應(yīng)答性。其結(jié)果，使根據(jù)該廢氣用傳感器的輸出進(jìn)行的各種控制，可沒有時(shí)間延遲、高精度地運(yùn)行。
并且，根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置，可提高載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元的下游側(cè)的氧濃度傳感器的應(yīng)答性。因此，可在濃空燃比控制的NOx的釋放和還原結(jié)束的同時(shí)，使?jié)饪杖急瓤刂平Y(jié)束。結(jié)果，可使?jié)饪杖急瓤刂浦械倪€原用HC等的供給量為所需的最小限，并可提高燃料消耗率。此外，可防止未使用的HC、CO的漏出。


圖1是表示第1實(shí)施方式的廢氣凈化裝置、以及具備了該廢氣凈化裝置的廢氣凈化系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖3是表示第2實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖4是表示第3實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖5是表示第3實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的其他構(gòu)成的圖。
圖6是表示第4實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖7是表示第5實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖8是表示整體式蜂窩的圖。
圖9是整體式蜂窩的部分放大圖。
圖10是整體式蜂窩的小室的壁部分的放大圖。
圖11是模式地表示載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元的構(gòu)成、和稀空燃比控制時(shí)的狀態(tài)的凈化機(jī)理的圖。
圖12是模式地表示載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元的構(gòu)成、和濃空燃比控制時(shí)的狀態(tài)的凈化機(jī)理的圖。
圖13是表示以往技術(shù)的廢氣凈化裝置的構(gòu)成的圖。
圖14是表示以往技術(shù)的廢氣凈化裝置的其他的構(gòu)成的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的廢氣凈化裝置進(jìn)行說明。
圖1表示的廢氣凈化系統(tǒng)10A是具備了第1實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50A的廢氣凈化系統(tǒng)，構(gòu)成為在發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))1的排氣通路20上配置廢氣凈化裝置50A。
該第1實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50A，由被收納在同一容器內(nèi)的前段的氧化型催化劑單元51、和載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元52、以及后段的氧化型催化劑單元53構(gòu)成，且形成為一體型廢氣凈化裝置。
該前段的氧化型催化劑單元51和后段的氧化型催化劑單元53形成為，使白金(Pt)等的氧化型催化劑載持在多孔質(zhì)的陶瓷的蜂窩構(gòu)造等載持體上。該前段的氧化型催化劑單元51用于，使流入下游側(cè)的NOx凈化催化劑單元52的廢氣的溫度上升、及促進(jìn)NO→NO2活性地使NOx吸附效率提高。后段的氧化型催化劑單元53用于，在進(jìn)行用于再生下游側(cè)的NOx凈化催化劑單元52的濃空燃比控制時(shí)，將流出(漏出)的HC等氧化并防止HC向大氣中的流出。
該NOx凈化催化劑單元52由整體式催化劑形成。在該單元52中，在氧化鋁、氧化鈦等載持體上設(shè)置有催化劑涂層。使該催化劑涂層載持白金(Pt)(Pd)等貴金屬催化劑(催化劑金屬)、和鋇(Ba)等NOx吸附材料(NOx吸附物質(zhì))。
在該NOx凈化催化劑單元52中，在氧濃度高的廢氣的狀態(tài)(稀空燃比)時(shí)，通過NOx吸附材料吸附廢氣中的NOx，將廢氣中的NOx凈化。并且，在氧濃度低或?yàn)榱愕膹U氣狀態(tài)時(shí)，釋放吸附的NOx，并通過貴金屬催化劑的催化劑作用將該釋放的NOx還原。由此，防止廢氣中的NOx向大氣中流出。
排氣管燃料添加閥22設(shè)置在該NOx凈化催化劑單元52的上游側(cè)。該排氣管燃料添加閥22在再生控制時(shí)，從未圖示的管線接受燃燒，并將該燃料作為NOx的還原劑供給到廢氣中。通過該供給使廢氣的空燃比小于理論空然比，并成為過濃狀態(tài)。
并且，在NOx凈化催化劑單元52的NOx吸附還原型催化劑的再生控制中，進(jìn)行調(diào)整還原劑供給量的反饋控制，以使向NOx凈化催化劑單元52流入的廢氣中的氧濃度成為目標(biāo)空燃比(或過量空氣系數(shù)λ)的氧濃度。為此，在廢氣凈化裝置50A的入口側(cè)，設(shè)置作為氧濃度傳感器的催化劑入口λ(過量空氣系數(shù))傳感器54。并且，在NOx掙化催化劑單元52的下游側(cè)、且在后段的氧化型催化劑單元53的上游側(cè)，設(shè)置作為檢測(cè)氧濃度的氧濃度檢測(cè)器的NOx催化劑出口λ傳感器55。該NOx催化劑出口λ傳感器55，使用在理論配比(理論空燃比)附近輸出變化顯著增大、并可容易且正確地判斷氧釋放結(jié)束的過量空氣系數(shù)傳感器。
該過量空氣系數(shù)傳感器是用于檢測(cè)廢氣中的氧濃度的傳感器。該傳感器的構(gòu)造為在氧化鋯元件的表面上附著白金薄層。該傳感器通過廢氣和大氣之間的氧濃度差而成為空氣電池。并且，該傳感器具有以理論空燃比為界電動(dòng)勢(shì)Z型變化的特性。
并且，在該廢氣凈化裝置50A的入口側(cè)，配設(shè)有用于檢測(cè)催化劑溫度的催化劑入口廢氣溫度傳感器56。并且，在廢氣凈化裝置50A的出口側(cè)，配設(shè)有催化劑出口廢氣溫度傳感器57。另外，在排氣通路20的廢氣凈化裝置50A的上游側(cè)，配設(shè)有渦輪增壓器21的渦輪機(jī)21a。
另一方面，在吸氣通路30上設(shè)有空氣質(zhì)量流量傳感器(MAF傳感器)31、渦輪增壓器21的壓縮機(jī)21b、以及進(jìn)氣節(jié)氣門(進(jìn)氣節(jié)流閥)32。并且，設(shè)有連接渦輪機(jī)21a的上游側(cè)的排氣通路20、和進(jìn)氣通路30的EGR通路40。該EGR通路40上設(shè)有EGR冷卻器41和EGR閥42。
并且，設(shè)有控制裝置(ECU發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)60，該控制裝置60用于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)的整體控制，并且也進(jìn)行NOx凈化催化劑單元52的NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化能力的恢復(fù)控制。來(lái)自催化劑入口λ傳感器54、NOx催化劑出口λ傳感器55、催化劑入口廢氣溫度傳感器56、以及催化劑出口廢氣溫度傳感器57等的檢測(cè)值，被輸入到該控制裝置60。并且，從該控制裝置60輸出信號(hào)，該信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)1的EGR閥42、燃料噴射用的共軌(common rail)電子控制燃料噴射裝置的燃料噴射閥、以及進(jìn)氣節(jié)氣門32等。
在該廢氣凈化系統(tǒng)10A中，空氣A通過進(jìn)氣通路30的空氣質(zhì)量流量傳感器(MAF傳感器)31、和渦輪增壓器21的壓縮機(jī)21b，由進(jìn)氣節(jié)氣門32調(diào)整其量并進(jìn)入到氣缸內(nèi)。然后，在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的廢氣G驅(qū)動(dòng)排氣通路20的渦輪增壓器21的渦輪機(jī)21a。其后，廢氣G通過廢氣凈化裝置50A成為被凈化了的廢氣Gc，并通過未圖示的消聲器排出到大氣中。并且，廢氣G的一部分作為EGR氣體Ge通過EGR通路40的EGR冷卻器41。其后，該EGR氣體Ge由EGR閥42調(diào)整其量，并在進(jìn)氣通路30側(cè)被再循環(huán)。
并且，在第1實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50A中，采用用于將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55的引導(dǎo)構(gòu)造。作為該引導(dǎo)構(gòu)造，采用如下的構(gòu)造。如圖1以及圖2所示，在廢氣凈化裝置50A的入口側(cè)，在從容器的橫截面中心向與NOx催化劑出口λ傳感器55相反側(cè)偏心的位置上，設(shè)置廢氣入口。在該廢氣入口連接入口側(cè)配管20a。并且，在出口側(cè)在從容器的橫截面中心向與NOx催化劑出口λ傳感器55相同側(cè)偏心的位置上，設(shè)置廢氣出口。在該廢氣出口連接出口側(cè)配管20b。
根據(jù)該構(gòu)成，廢氣的流動(dòng)被指向NOx催化劑出口λ傳感器55，所以顯著提高對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性。
并且，在圖3所示的第2實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50B中，作為用于將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55的引導(dǎo)構(gòu)造，采用如下的構(gòu)造。該構(gòu)造形成為，在第1實(shí)施方式的構(gòu)造的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將連接在廢氣入口的入口側(cè)排氣管20a相對(duì)于廢氣凈化裝置50B的軸心傾斜地安裝，以使廢氣朝向NOx催化劑出口λ傳感器55的方向流動(dòng)。
根據(jù)該構(gòu)成，進(jìn)入到一體型廢氣凈化裝置50B的容器內(nèi)的廢氣G的流動(dòng)方向，從最初就朝向NOx催化劑出口λ傳感器55的方向，所以更確實(shí)地流過NOx催化劑出口λ傳感器55。所以，顯著提高對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性。
并且，在圖4以及圖5所示的第3實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50C中，作為用于將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55的引導(dǎo)構(gòu)造，采用如下的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，在廢氣掙化裝置50C內(nèi)部的廢氣通路中，在載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元52的上游側(cè)、或下游側(cè)的至少一側(cè)，設(shè)置引導(dǎo)板71、72、73，以使廢氣朝向NOx催化劑出口λ傳感器55的方向流動(dòng)。
即，如圖4所示，在廢氣凈化裝置50C的入口附近設(shè)置將廢氣的流動(dòng)引導(dǎo)到外側(cè)的開孔的引導(dǎo)板(阻擋板)，并將氣體流動(dòng)向NOx催化劑出口λ傳感器55引導(dǎo)。或者，如圖5所示，在NOx凈化催化劑單元52的上游或下游，將對(duì)于廢氣流動(dòng)的引導(dǎo)板(阻擋板)72、73設(shè)置在橫截面的中心部，干擾廢氣向NOx凈化催化劑單元52或氧化型催化劑單元53的中心部流入，將廢氣的流動(dòng)向NOx凈化催化劑單元52或氧化型催化劑單元53的外周側(cè)引導(dǎo)，并向NOx催化劑出口λ傳感器55引導(dǎo)。
并且，在圖6所示的第4實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50E中，作為用于將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55的引導(dǎo)構(gòu)造，采用如下的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，將廢氣凈化裝置50E的橫截面形成為一個(gè)扁平形狀的橢圓形，并在該扁平形狀的扁平方向、即橢圓的短軸方向，設(shè)置NOx催化劑出口λ傳感器55。根據(jù)該構(gòu)造，使NOx催化劑出口λ傳感器55被配置在容器的中心部或其附近，并可容易地將廢氣導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器55。另外，作為該扁平形狀也可以采用橢圓形狀以外的長(zhǎng)方形形狀或其他的形狀。
并且，在圖7所示的第5實(shí)施方式的廢氣凈化裝置50F中，作為用于將廢氣的流動(dòng)導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55的引導(dǎo)構(gòu)造，采用如下的構(gòu)造。在該構(gòu)造中，將NOx催化劑出口λ傳感器55的安裝部58突出地設(shè)置在廢氣凈化裝置50F的容器的中心側(cè)。根據(jù)該構(gòu)造，使NOx催化劑出口λ傳感器55被配置在容器的中心部或其附近，并可容易地將廢氣導(dǎo)向NOx催化劑出口λ傳感器55。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)的廢氣凈化裝置50A～50F，由于設(shè)置有用于將廢氣的流動(dòng)向NOx催化劑出口λ傳感器(氧濃度傳感器)55引導(dǎo)的引導(dǎo)構(gòu)造，所以廢氣的流動(dòng)被指向NOx催化劑出口λ傳感器55。因此，顯著提高對(duì)于廢氣中的空燃比變化的應(yīng)答性。所以，在用于恢復(fù)NOx吸附能力的NOx再生用的濃空燃比控制中，可以在與NOx釋放或還原結(jié)束的大致同時(shí)結(jié)束濃空燃比控制。其結(jié)果，可以使?jié)饪杖急瓤刂浦械倪€原用HC等的供給量為所需的最小限，并提高燃料消耗率，并且，可防止在NOx還原中未使用的HC、CO的漏出。
并且，對(duì)于替代后段的氧化型催化劑單元53、設(shè)置了柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)單元的廢氣凈化裝置，也可使其為與上述相同的構(gòu)成，關(guān)于氧濃度傳感器，可得到相同的效果。
另外，在上述中，作為廢氣凈化用單元，以載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元、和載持了氧化型催化劑的氧化型催化劑單元為例進(jìn)行了說明，作為廢氣用傳感器以氧濃度傳感器為例進(jìn)行了說明，除此之外，作為廢氣凈化部件還存在載持了NOx凈化催化劑、氧化型催化劑等催化劑的催化劑單元、以及帶有催化劑或不帶有催化劑的PDF等PDF單元。并且，該NOx凈化催化劑，存在NOx吸附還原型催化劑、選擇性還原催化劑(SCR催化劑)、直接型還原型NOx凈化催化劑(DCR催化劑)等。并且，作為廢氣用傳感器，也存在NOx(氮氧化物)濃度傳感器、NH3(氨)濃度傳感器以及廢氣溫度傳感器等各種傳感器。
并且，根據(jù)上述的引導(dǎo)構(gòu)造，在利用了這些廢氣凈化用單元的廢氣凈化裝置中，廢氣的流動(dòng)也被指向廢氣傳感器，并顯著提高對(duì)于廢氣的變化的應(yīng)答性。因此，使根據(jù)該廢氣用傳感器的輸出來(lái)進(jìn)行的各種控制，可以沒有時(shí)間延遲、高精度地運(yùn)行。
工業(yè)上的可利用性具有上述的優(yōu)良效果的本發(fā)明的引導(dǎo)構(gòu)造以及廢氣凈化系統(tǒng)，作為不僅對(duì)于汽車搭載的內(nèi)燃機(jī)的廢氣、還對(duì)于各種工業(yè)用機(jī)械或固定式內(nèi)燃機(jī)的排氣、或工廠氣體、發(fā)電站氣體等廢氣的引導(dǎo)構(gòu)造以及廢氣凈化系統(tǒng)，可極為有效地利用。
權(quán)利要求
1.一種引導(dǎo)構(gòu)造，其特征在于，所述引導(dǎo)構(gòu)造在如下裝置中將廢氣的流動(dòng)向廢氣用傳感器引導(dǎo)，所述裝置為，在設(shè)置在排氣通路的途中的廢氣凈化裝置的容器中串聯(lián)地配置多個(gè)廢氣凈化用單元、且在上述廢氣凈化用單元之間設(shè)有上述廢氣用傳感器。
2.一種廢氣凈化裝置，為一體型的廢氣凈化裝置，該一體型的廢氣凈化裝置，將載持了NOx吸附還原型催化劑的NOx凈化催化劑單元、和在該NOx凈化催化劑單元的下游側(cè)連續(xù)的氧化型催化劑單元配置在同一容器內(nèi)，所述NOx吸附還原型催化劑為在廢氣的空燃比為稀狀態(tài)的情況下吸附NOx、在濃狀態(tài)的情況下釋放吸附的NOx并且進(jìn)行還原，并且，在上述NOx凈化催化劑單元和上述氧化型催化劑單元之間配置了氧濃度傳感器，其特征在于，采用了將廢氣的流動(dòng)向上述氧濃度傳感器引導(dǎo)的引導(dǎo)構(gòu)造。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，上述引導(dǎo)構(gòu)造以如下構(gòu)造形成在入口側(cè)在從容器的橫截面的中心向與上述氧濃度傳感器相反側(cè)偏心的位置上設(shè)置廢氣入口，并且在出口側(cè)在從容器的橫截面的中心向與上述氧氣濃度傳感器相同側(cè)偏心的位置上設(shè)置廢氣出口。
4.如權(quán)利要求2或3所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，在上述引導(dǎo)構(gòu)造中，上述廢氣入口所連接的入口側(cè)排氣管相對(duì)于上述廢氣凈化裝置的軸心傾斜地被安裝，以使廢氣朝向上述氧濃度傳感器的方向流動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2～4中任意一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，上述引導(dǎo)構(gòu)造以如下構(gòu)造形成在上述廢氣凈化裝置內(nèi)部的廢氣通路中，在上述NOx凈化催化劑單元的上游側(cè)或下游側(cè)的至少一側(cè)設(shè)置了引導(dǎo)板，以使廢氣朝向上述氧濃度傳感器的方向流動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2～5中任意一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，上述引導(dǎo)構(gòu)造以如下構(gòu)造形成將上述廢氣凈化裝置的橫截面形成為扁平形狀，在該扁平形狀的扁平方向設(shè)置上述氧濃度傳感器。
7.如權(quán)利要求2～6中任意一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，上述引導(dǎo)構(gòu)造以如下構(gòu)造形成將氧濃度傳感器安裝部突出地設(shè)置在上述廢氣凈化裝置的容器的中心部側(cè)。
8.權(quán)利要求2～7中任意一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，代替上述氧化型催化劑單元設(shè)置了柴油機(jī)微粒過濾器。
全文摘要
一種引導(dǎo)構(gòu)造以及廢氣凈化裝置，其構(gòu)成為，在設(shè)置在排氣通路的途中的廢氣凈化裝置(50A～50F)的容器中串聯(lián)地配置有多個(gè)廢氣凈化用單元(52、53)的裝置(50A～50F)、且在上述廢氣凈化用單元(52、53)之間設(shè)有廢氣用傳感器(55)的裝置(50A～50F)中，將廢氣的流動(dòng)向上述廢氣用傳感器(55)引導(dǎo)。由此，在設(shè)置在廢氣通路途中的催化劑容器中串聯(lián)地設(shè)置多個(gè)廢氣凈化用單元(52、53)的裝置中，使在廢氣凈化用單元(52、53)之間設(shè)置的廢氣用傳感器的應(yīng)答性提高。
文檔編號(hào)F01N3/00GK101014757SQ20058003032
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者長(zhǎng)岡大治, 我部正志 申請(qǐng)人:五十鈴自動(dòng)車株式會(huì)社