專利名稱：廢氣凈化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢氣凈化裝置的技術，其氧化包含在廢氣中的各組分。
廢氣凈化裝置，S卩，廢氣濾清裝置，設置在連接于柴油機并且將從柴油機排放的廢 氣引導至車輛的外部的排氣通道中。廢氣凈化裝置具有氮氧化物(N0x)吸附催化劑，以及 微粒過濾器。NOx吸附催化劑可以設置在過濾器的上游。在下文中將該微粒過濾器稱為過濾為。 當溫度保持在預定水平，并且廢氣包含大量氧氣，即，在低空燃比的氣氛中時，N0x 吸附催化劑吸附包含在流入排氣通道中的廢氣中的氮氧化物(N0x);而當溫度保持在預定 水平，并且廢氣幾乎不包含氧氣，即，在高空燃比的氣氛中時，將吸附的氮氧化物排出，并且 通過減少諸如包含在廢氣中的一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)這樣的作用劑來減少和凈 化廢氣。 基于相同的原理，該N0x吸附催化劑還吸附硫氧化物(S0X)，其是在當燃料或者發(fā) 動機燃油中含有的硫組分通過內(nèi)燃機的燃燒而氧化的時候所發(fā)生的。 然而，由于硫氧化物(S0X)隨著時間的流逝在N0x吸附催化劑中生成更加穩(wěn)定的 硫酸鹽，所以硫氧化物的排放比氮氧化物的排放更加困難，并且硫氧化物趨于在NOx吸附 催化劑中殘余為硫酸鹽。如果殘余硫酸鹽的量增加，那么能夠吸附氮氧化物的面積減小，并 且難以足夠地吸附、減少并且凈化廢氣中含有的氮氧化物。因此，為了長時間穩(wěn)定地凈化廢 氣中含有的氮氧化物，N0x吸附催化劑需要強行地排出吸附的硫氧化物。為了從N0x吸附催 化劑強行地排出硫氧化物，需要將N0x吸附催化劑的溫度增加到能夠排出硫氧化物的值。
過濾器具有收集廢氣中含有的顆粒物的功能。過濾器的收集性能在收集顆粒物之 后變低。因此，過濾器必須燃燒所收集的顆粒物。為了燃燒所收集的顆粒物，需要將過濾器 加熱到能夠燃燒該顆粒物的溫度。 作為增加過濾器溫度的裝置，例如，氧化催化劑單元設置在排氣系統(tǒng)中的N0x吸
附催化劑和過濾器的上游。例如，氧化催化劑單元具有氧化催化劑，其中諸如貴金屬的催化
活性物質(zhì)由蜂窩載體攜帶。當廢氣通過氧化催化劑的時候，促進了氧化，即，諸如廢氣中含
有的碳氫化合物(HC)和一氧化碳(C0)這樣的還原組分的燃燒，并且廢氣溫度上升，而且可
以根據(jù)需要增加位于氧化催化劑單元的下游的過濾器和N0x吸附催化劑的溫度。 然而，由經(jīng)過氧化催化劑單元而增加的廢氣的溫度在到達位于氧化催化劑單元的
下游的過濾器和N0x吸附催化劑之前下降。因此，為了將過濾器和N0x吸附催化劑的溫度
增加到預定值，需要將廢氣中含有的還原組分的量控制為預定值。出于這個目的，已經(jīng)提出
了在氧化催化劑單元的上游設置一種結(jié)構(gòu)，其控制廢氣中含有的還原組分。 作為該機構(gòu)的實例，閥，即，用于添加還原劑的還原劑添加閥設置在氧化催化劑單
元的上游。當還原劑添加閥排出還原劑的時候，廢氣中含有的還原劑的量增加，并且廢氣的
溫度由于氧化催化劑的氧化反應而增加。 已知氧化催化劑單元具有兩種氧化催化劑，以有效地且確定地將還原劑氧化。在 該已知的氧化催化劑單元中，被上游氧化催化劑加熱的廢氣被運送到下游氧化催化劑，從而促進了下游氧化催化劑的活性，并且氧化了還原組分。還提出了一種不同類型的氧化催 化劑單元。在該氧化催化劑單元中，兩種氧化催化劑中的含有具有低氧化力的金屬的一種 氧化劑位于上游，而含有具有高氧化力的金屬的另一種氧化劑位于所述含有具有低氧化力 的金屬的氧化劑的下游(參見日本專利申請.K0KAI公開No. 2001-9275)。
然而，在具有兩種氧化催化劑的結(jié)構(gòu)中，在廢氣中含有的還原組分之中的一種易 于氧化的，即，易于燃燒的，還原組分在上游氧化催化劑中被氧化(燃燒)，而難于燃燒的還 原組分難以在下游氧化催化劑中氧化(燃燒)。因此，在下游氧化催化劑中難以增加廢氣的 溫度。 結(jié)果，通過氧化催化劑單元的廢氣的溫度在通過上游氧化催化劑之后立即達到最 大，并且在此后趨于減小。換句話說，通過下游氧化催化劑的廢氣的溫度從最大值下降。
如上所述，希望通過氧化催化劑單元的廢氣的溫度足夠高，以增加位于下游的過 濾器和N0x吸附催化劑的溫度。 因此，需要足夠地增加上游氧化催化劑中的廢氣的溫度。上游氧化催化劑中的溫 度增加通過假設過濾器和N0x吸附催化劑的溫度減少來計算。因此，需要將上游氧化催化 劑的催化力的總和設定為大于下游氧化催化劑的催化力的總和。 然而，假設下游中的溫度減少，氧化催化劑的溫度必須增加為極高。因此，上游和 下游氧化催化劑的溫度可能上升為超出耐熱溫度。如果氧化催化劑被加熱為超過耐熱溫 度，則性能變差，并且氧化(燃燒)力下降。 即使氧化催化劑的氧化(燃燒)力下降，也需要將廢氣中的還原組分的量增加為 極高，以將廢氣的溫度增加到希望的值。具體地，如果將碳氫化合物(HC)用作還原組分，燃 料效率下降。此外，存在一個問題，即，在氧化催化劑中未氧化的還原組分的量增加，并且排 放到車輛外部的未氧化的還原組分的量增加。 即使在日本專利申請KOKAI公開No. 2001-9275所公開的結(jié)構(gòu)中，上游催化劑具有 大容量，并且下游催化劑具有小容量，但是含有具有低氧化力金屬的上游催化劑與含有具 有高氧化力金屬的下游催化劑之間的關系是不明確的。因此，沒有解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種廢氣凈化裝置，其能夠有效地增加在具有氧化力 的催化劑單元的存在側(cè)上廢氣的溫度，防止催化劑單元變質(zhì)，并且因而能夠解決上述提到 的問題。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，設置在引導來自發(fā)動機的廢氣的排氣通道的路徑中的廢氣 凈化裝置包括位于廢氣的上游的上游催化劑，其具有氧化力，并且將廢氣中含有的各組分 氧化；以及位于所述上游催化劑的下游的下游催化劑，其具有比上游催化劑的總氧化力更 強的氧化力，并且將廢氣中含有的各組分氧化。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方面，下游催化劑至少包括作為催化活性物質(zhì)的銠。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方面，上游催化劑至少包括作為催化活性物質(zhì)的鈀。下游催
化劑包括作為催化活性物質(zhì)的鉑、鈀和銠。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方面，下游催化劑中的催化活性物質(zhì)的含量大于上游催化劑 中的催化活性物質(zhì)的含量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方面，下游催化劑的與廢氣的接觸面積大于上游催化劑的與 廢氣的接觸面積。 考慮到上面提到的情況，上游催化劑的總氧化力小于下游催化劑的總氧化力。因 此，該廢氣凈化裝置能夠有效地將在存在具有氧化力的催化劑單元的一側(cè)上的廢氣的溫度 增加到預定溫度，并且防止催化劑單元變差。 本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將在下面的說明書中提出，并且部分從說明書中將顯而 易見，或者可以通過本發(fā)明的實踐而得知。本發(fā)明的目的和優(yōu)點可以通過下文中特別指出 的儀器和組合來實現(xiàn)和獲得。


包括在并且構(gòu)成了說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與上面給
出的總體描述以及下面給出的實施例的詳細說明一起，用于說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的具有廢氣凈化裝置的排氣系統(tǒng)的示意性視圖； 圖2是圖1所示的廢氣凈化裝置的放大的剖視圖； 圖3是沿著圖2中的線F3-F3截取的上游氧化催化劑的橫截面的一部分的剖視 圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的廢氣凈化裝置的剖視圖； 圖5是沿著圖4的線F5-F5截取的上游氧化催化劑的橫截面的一部分的剖視圖； 以及 圖6是沿著圖4的線F6-F6截取的下游氧化催化劑的橫截面的一部分的剖視圖。
具體實施例方式
將參考附圖1至3描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的廢氣凈化裝置。本實施例使用一 種氧化催化劑作為具有氧化力的實例?？梢允褂媚軌蜓趸鹘M分的任何催化劑。組分的實 例是未燃燒的碳氫化合物(HC)，即，本實施例中的未燃燃料。 在本實施例中，廢氣凈化裝置60并入在連接于未示出的車輛的柴油機10的排氣 系統(tǒng)30中。 圖1是示出連接于柴油機10的吸入系統(tǒng)20以及連接于柴油機10的排氣系統(tǒng)30 的示意性視圖。 柴油機10具有氣缸體ll，氣缸蓋12等。氣缸體11包括氣缸13。每個氣缸13都 包括在氣缸13中可滑動的活塞14?；钊?4通過連接桿16連接于曲軸15。
氣缸蓋12固定到氣缸體11的甲板表面。與氣缸13相對的那部分氣缸蓋12具有 凹入到與氣缸13相對的那側(cè)的凹腔。由該凹腔、氣缸13以及活塞14限定的空間形成了燃 燒室14。 氣缸蓋12具有吸入口 18和排出口 19，該吸入口 18和排出口 19向燃燒室開口 。 氣缸蓋12設置有注入器5，以將燃料注入到燃燒室17中。 吸入系統(tǒng)20將空氣供給到燃燒室17。該吸入系統(tǒng)20設置有連接于吸入口 18的 吸入管和空氣濾清器。 排氣系統(tǒng)30將從柴油機IO排出的廢氣引導至車輛的外部。排氣系統(tǒng)30具有N0x吸附催化劑40、過濾器50、廢氣凈化裝置60、渦輪增壓器廢氣輪機70等。本發(fā)明所提到的 上游和下游是沿著由附圖中的箭頭G所表示的廢氣的流動方向所定義的。
渦輪增壓器廢氣輪機70位于排出口 19的下游。廢氣凈化裝置60位于廢氣輪機 70的下游。廢氣輪機70和廢氣凈化裝置60通過第一管件31而連接并且相通。后面將詳 細描述廢氣凈化裝置60。 第一管件31設置有第一廢氣溫度傳感器32、第一氧氣濃度傳感器33以及燃料添 加注入器34。具體地，第一廢氣溫度傳感器32和第一氧氣濃度傳感器33直接位于廢氣凈 化裝置60之前，并且就在在廢氣流入廢氣凈化裝置60之前，分別檢測廢氣中的氧氣的溫度 和濃度。燃料添加注入器34可以將燃料添加到廢氣凈化裝置60。 NOx吸附催化劑40位于廢氣凈化裝置60的下游。廢氣凈化裝置60和NOx吸附催 化劑40通過第二管件35而連接并相通。NOx吸附催化劑40具有通過還原反應來凈化包含 在廢氣中的氮氧化物(NOx)的功能。N0x吸附催化劑40具有吸附包含在廢氣中的硫氧化物 (SOx)的特性。當達到預定溫度的時候，N0x吸附催化劑40將吸附的S0x排出。這里提到 的預定溫度是NOx吸附催化劑40開始排出SOx的溫度。 第二管件35設置有第二廢氣溫度傳感器36。該第二廢氣溫度傳感器36剛剛位 于NOx吸附催化劑40之前，并且就在在廢氣流入到NOx吸附催化劑40之前，檢測廢氣的溫 度。 過濾器50位于NOx吸附催化劑40的下游。該過濾器50和NOx吸附催化劑40通 過第三管件37而連接且相通。過濾器50具有收集包含在廢氣中的顆粒物的作用。在收集 了一定量的顆粒物之后，過濾器50需要被加熱到預定溫度，以將收集的顆粒物燃燒。這里 提到的預定溫度是足夠高以能燃燒在過濾器50中的顆粒物的溫度。 第三管件37設置有第三廢氣溫度傳感器38，和第二氧氣濃度傳感器39。第三廢 氣溫度傳感器38檢測流入過濾器50的廢氣的溫度。第二氧氣濃度傳感器39檢測流入到 過濾器50的廢氣中的氧氣的濃度。 第四廢氣溫度傳感器6設置在過濾器50的下游。具體地，第四廢氣溫度傳感器6 剛剛位于過濾器50之后，并且在廢氣通過過濾器50之后，檢測廢氣的溫度。
第一到第四廢氣溫度傳感器32、36、38和6，第一和第二氧氣濃度傳感器33和39， 以及燃料添加注入器34連接于控制單元80。控制單元80基于第一到第四廢氣溫度傳感器 32、36、38和6、以及第一和第二氧氣濃度傳感器33和39的檢測結(jié)果，檢測排氣通道中的廢 氣狀態(tài)，并且基于檢測結(jié)果控制燃料添加注入器34的操作?？刂茊卧?0基于第一和第二 氧氣濃度傳感器33和39的檢測結(jié)果，計算每個部分中的廢氣狀態(tài)。這里提到的廢氣狀態(tài) 的計算是為了確定是稀狀態(tài)還是濃狀態(tài)。 在圖1中，局部省略了表示控制單元80與第一到第四廢氣溫度傳感器32、36、38
和6、第一和第二氧氣濃度傳感器33和39，以及燃料添加注入器34的連接的線。 本發(fā)明中所提到的排氣通道是將從排出口 19排出的廢氣引導至車輛的外部的路
徑，并且廢氣G在其內(nèi)部流動。在本實施例中，排氣通道包括第一到第三管件、NOx吸附催化
劑40、廢氣凈化裝置60、以及過濾器50。換句話說，廢氣凈化裝置60設置在排氣通道200
的路徑中。 接下來，將說明廢氣凈化裝置60。圖2是圖l所示的廢氣凈化裝置60的放大的剖視圖。如圖2所示，廢氣凈化裝置60包括外殼61、上游氧化催化劑62、以及下游氧化催化 劑63。外殼61是圓柱體的，并且其上游端與第一管件31連接且相通。外殼61的下游端與 第二管件35連接且相通。 上游氧化催化劑62容置并且固定于外殼61中。下游氧化催化劑63容置并且固 定于外殼61中，并且位于上游氧化催化劑62的下游。上游氧化催化劑62和下游氧化催化 劑63具有氧化力，S卩，促進在流入外殼61的廢氣中含有的碳氫化合物(HC)的氧化(燃燒) 的功能。碳氫化合物是本發(fā)明中所提到的各組分的一個實例。本發(fā)明所提到的各組分是其 氧化被氧化催化劑促進的組分。 圖3是沿著圖2中的線F3-F3截取的上游氧化催化劑62的橫截面的一部分的剖 視圖。圖3示出了沿著與廢氣的流動交叉的方向截取的上游氧化催化劑62的橫截面的剖 視圖的一部分，即，沿著與上游到下游的方向交叉的方向截取的上游氧化催化劑62的一部 分。如圖3所示，上游氧化催化劑62包括，例如，由陶瓷或者金屬制成的蜂窩載體64，以及 催化活性物質(zhì)65。在本發(fā)明中，催化活性物質(zhì)指的是能夠激活廢氣中的組分的氧化的物質(zhì)。
載體64具有相同形狀的巢室66。該巢室66以規(guī)定的間隔均勻的設置在載體64 上。如圖2所示，巢室66從上游氧化催化劑62的上端62a線性延伸到下端62b，穿過載體 64。 如圖3所示，催化活性物質(zhì)65至少包括鈀。在本實施例中，希望催化活性物質(zhì)65 不包括銠。希望催化活性物質(zhì)65包括除了銠之外的鉑族元素。具體地，例如，在本實施例 中，催化活性物質(zhì)65中包括的催化金屬是鉑和鈀。 催化活性物質(zhì)65基本均勻的設置在每個窩巢66的整個內(nèi)部區(qū)域上。通過上游氧 化催化劑62攜帶的催化活性物質(zhì)65中包括的催化金屬并不限于鉑和鈀。催化活性物質(zhì)65 可以至少包括鈀，并且希望包括不含有銠的貴金屬。圖3所示的窩巢是放大的，而實際上更 小。當通過廢氣凈化裝置60的時候，廢氣G在每個窩巢66中流動。此時，廢氣G與催化活 性物質(zhì)65接觸，并且廢氣G中的未燃的碳氫化合物(HC)被氧化。該未燃的碳氫化合物是 本發(fā)明所提到的各組分中的一種。 下游氧化催化劑63的結(jié)構(gòu)大致與上游氧化催化劑62的結(jié)構(gòu)相同。因此，圖3共 同用于說明下游氧化催化劑63的結(jié)構(gòu)。在圖3中，說明下游氧化催化劑63的附圖標記置 于括號內(nèi)。 下游氧化催化劑63包括載體67，以及催化活性物質(zhì)68。該載體67的長度與上游 氧化催化劑62的載體64的長度不同。如圖2所示，上游氧化催化劑62的載體64的長度 是Ll，而下游氧化催化劑63的載體67的長度是L2。 L2大于Ll。 下游氧化催化劑63的載體67的橫截面形狀與圖3所示的上游氧化催化劑62的 載體64的橫截面形狀相同。因此形成在下游氧化催化劑63的載體67上窩巢69的橫截面 積與上游氧化催化劑62的相同，并且每單位面積的窩巢69的密度與上游氧化催化劑62的 相同。因此，下游氧化催化劑63的容量大于上游氧化催化劑62的容量。
下游氧化催化劑63的催化活性物質(zhì)68可以至少包括銠，作為催化金屬。在本實施 例中，催化活性物質(zhì)68包括含有銠的鉑族元素，作為催化金屬的一個實例。具體地，例如， 催化活性物質(zhì)68中含有的催化金屬是鉑、鈀和銠。催化活性物質(zhì)68基本均勻的設置在每 個窩巢69的整個內(nèi)部區(qū)域上。下游氧化催化劑63的每單位容積的載體67攜帶的催化活性物質(zhì)68的量大于上游氧化催化劑62的每單位容積的載體64攜帶的催化活性物質(zhì)65的 量。當廢氣G通過廢氣凈化裝置60的時候，廢氣G通過窩巢69。此時，廢氣G接觸催化活 性物質(zhì)65，并且廢氣G中的未燃的碳氫化合物被氧化。廢氣G基本上接觸窩巢66和69的 整個內(nèi)部區(qū)域。 如上所述，由于上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63的橫截面形狀是相同的， 并且下游氧化催化劑63的長度L2大于上游氧化催化劑62的長度Ll，所以窩巢69的總的 內(nèi)部區(qū)域大于每個窩巢66的總的內(nèi)部區(qū)域。因此，廢氣G與下游氧化催化劑中的催化活性 物質(zhì)68之間的接觸面積大于廢氣G與上游氧化催化劑中的催化活性物質(zhì)65之間的接觸面 積。在本實施例中，催化活性物質(zhì)65和68的表面積形成了接觸面積。這里提到的表面積 是指暴露到外部的部分的面積。 下游氧化催化劑63中含有的催化活性物質(zhì)68的量大于上游氧化催化劑62中含 有的催化活性物質(zhì)65的量。 在上面的結(jié)構(gòu)中，下游氧化催化劑63的氧化力大于上游氧化催化劑62的氧化力。 本發(fā)明中提到的氧化力是能夠促進各組分氧化(燃燒)的能力。在本實施例中，由于未燃 的碳氫化合物用作為各組分的一個實例，所以本實施例中所提到的氧化力是能夠促進未燃 的碳氫化合物的氧化的能力。 如上所述，氧化力由催化活性物質(zhì)的種類、催化活性物質(zhì)的量，以及廢氣與催化劑
中的催化活性物質(zhì)之間的接觸面積來確定。隨著氧化力的增加，促進了各組分的氧化，并且
廢氣的溫度增加。催化活性物質(zhì)的量是指在本發(fā)明中的催化活性物質(zhì)的含量。 由于包含銠作為催化活性物質(zhì)，所以氧化力大于不包含銠的催化劑的氧化力。隨
著催化活性物質(zhì)的含量的增加，氧化力增加。隨著廢氣與催化劑中的催化活性物質(zhì)之間的
接觸面積的增加，氧化力增加。 在本實施例中，將確定氧化力的上面三種因素設定為在下游氧化催化劑63中的 比在上游氧化催化劑62中的大，并且下游氧化催化劑63的氧化力大于上游氧化催化劑62 的氧化力。 接下來，將給出強行排出由NOx吸附催化劑40吸附的硫氧化物(SOx)，并且燃燒由
過濾器50收集的顆粒物的操作的說明，來作為排氣系統(tǒng)的操作的實例。 例如，基于柴油機10的工作狀態(tài)，控制單元80計算由NOx吸附催化劑40吸附的
硫氧化物(SOx)的量，并且檢測由過濾器50收集的顆粒物的量。這里提到的工作狀態(tài)是指
廢氣狀態(tài)。 當控制單元80確定需要從NOx吸附催化劑40強行排出硫氧化物(SOx)，并且需 要燃燒在過濾器50中的顆粒物的時候，控制單元80驅(qū)動燃料添加注入器34，并且注入燃 料。這增加了在流入廢氣凈化裝置60的廢氣中的未燃碳氫化合物的量。僅僅根據(jù)需要從 NOx吸附催化劑40強行排出硫氧化物(SOx)與需要燃燒在過濾器50中的顆粒物的判斷中 的一個，控制單元80就可以驅(qū)動燃料添加注入器34，并且注入燃料。通過上游氧化催化劑 62促進了在流入廢氣凈化裝置60中的廢氣中的碳氫化合物中的易氧化部分的氧化。這增 加了廢氣的溫度。 沒有被上游氧化催化劑62氧化(燃燒)的碳氫化合物殘留在通過上游氧化催化 劑62的廢氣中。流經(jīng)上游氧化催化劑62的廢氣流入到下游氧化催化劑63中。
由于下游氧化催化劑63的氧化力大于上游氧化催化劑62的氧化力，所以殘留在 流入下游氧化催化劑63的廢氣中的未氧化(未燃)的碳氫化合物被下游氧化催化劑63氧 化。因此，通過下游氧化催化劑63的廢氣的溫度，即，通過廢氣凈化裝置60的廢氣的溫度， 進一步增加。 通過如上所述的廢氣凈化裝置60的操作，通過廢氣凈化裝置60的廢氣的溫度在 通過下游氧化催化劑63之后立即達到最大。 N0x吸附催化劑40和位于下游的過濾器50的溫度通過被廢氣凈化裝置60加熱的 廢氣而增加，并且N0x吸附催化劑40的溫度達到能夠排出硫氧化物的溫度?；蛘?，過濾器 50的溫度達到顆粒物燃燒的溫度。結(jié)果，由N0x吸附催化劑40吸附的硫氧化物(S0x)被排 出，并且由過濾器50收集的顆粒物燃燒。 燃料添加注入器34的操作，即，燃料注入量和時間被調(diào)整為滿足廢氣狀態(tài)，其是 通過由第一到第四廢氣溫度傳感器32、36、38和6所檢測的溫度，以及由第一和第二氧氣濃 度傳感器33和39所檢測的氧氣濃度而獲得的。 在如上構(gòu)造的廢氣凈化裝置60中，由于下游氧化催化劑63的氧化力大于上游氧 化催化劑62的氧化力，所以通過廢氣凈化裝置60的廢氣的溫度就在通過下游氧化催化劑 63之后逐漸增加到最大。 結(jié)果，可以防止在上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63中的過度的溫度增加， 并且可以防止上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63變質(zhì)。 由于防止了上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63變質(zhì)，所以可以防止由變質(zhì) 引起的氧化力的下降，并且可以防止過度的燃料注入。 此外，在本實施例中，將用于確定氧化力的三種因素，S卩，催化活性物質(zhì)的種類、廢 氣與催化活性物質(zhì)之間的接觸面積，以及催化活性物質(zhì)的含量設定為在下游氧化催化劑63 中的大于在上游氧化催化劑62中的。具體地，下游氧化催化劑63至少包括作為催化活性物 質(zhì)的銠、包含比在上游氧化催化劑62中的催化活性物質(zhì)更多的催化活性物質(zhì)、并且具有比 催化活性物質(zhì)65的表面積，S卩，與廢氣G接觸的面積，大的催化活性物質(zhì)68的表面積，即， 與廢氣G接觸的面積。 然而，本發(fā)明并不局限于上述。只要下游氧化催化劑的氧化力大于上游氧化催化 劑的氧化力就沒有問題。例如，即使上游氧化催化劑62中的催化活性物質(zhì)的含量大于下游 氧化催化劑63中的催化活性物質(zhì)的含量，只要通過在下游氧化催化劑63中提供銠，并且將 廢氣G與下游氧化催化劑中的催化活性物質(zhì)之間的接觸面積設定為大于廢氣G與上游氧化 催化劑中的催化活性物質(zhì)之間的接觸面積，使下游氧化催化劑的氧化力增加為大于上游氧 化催化劑的氧化力，就沒有問題。 此外，即使在上游氧化催化劑和在下游氧化催化劑中的氧化活性物質(zhì)的含量相 同，只要例如通過將下游氧化催化劑中的氧化活性物質(zhì)的含量設定為大于上游氧化催化劑 中的氧化活性物質(zhì)的含量，使下游氧化催化劑的氧化力增加為大于上游氧化催化劑的氧化 力，就沒有問題。 換句話說，沒有任何的組合問題，其中下游氧化催化劑的氧化力大于上游氧化催 化劑的氧化力。 接下來，將參考圖4到圖6來說明根據(jù)第二實施例的廢氣凈化裝置。具有與第一實施例中的各部件相同的功能的部件被給予相同的附圖標記，并且將省略其說明。
本實施例與第一實施例的不同之處在于在下游氧化催化劑63和在上游氧化催化 劑62中的窩巢的相對密度，S卩，每單位面積的窩巢的相對數(shù)目。其他的情況與第一實施例 中的相同。將詳細說明不同的情況。 圖4是本實施例的廢氣凈化裝置60的剖視圖。圖5是示出了沿著圖4所示的線 F5-F5截取的上游氧化催化劑62的橫截面的一部分的剖視圖。圖6是示出了沿著圖4所示 的線F6-F6截取的下游氧化催化劑63的橫截面的一部分的剖視圖。 如圖5所示，上游氧化催化劑62具有相同形狀的窩巢66，其以規(guī)定的間隔均勻地 布置在載體64上。如圖6所示，下游氧化催化劑63具有相同形狀的窩巢69，其以規(guī)定的間 隔均勻地布置在載體67上。在本實施例中，下游氧化催化劑63中的窩巢的密度高于上游 氧化催化劑62中的窩巢的密度。例如，上游氧化催化劑62中的窩巢的密度是400cpsi(窩 巢每平方英尺)，并且下游氧化催化劑63中的窩巢的密度是600cpsi。附圖中示出的窩巢 66和69是放大的，它們實際上更小。附圖中簡化了催化活性物質(zhì)68和65，它們實際上如 圖3所示設置。 在本實施例中，上游氧化催化劑62的橫截面積與下游氧化催化劑63的橫截面積 相同。這里提到的上游氧化催化劑62的橫截面積是在橫截面外周的內(nèi)部的面積，并且包括 各窩巢之間的空間。下游氧化催化劑63的橫截面積是在橫截面外周的內(nèi)部的面積，并且包 括各窩巢之間的空間。 由于下游氧化催化劑63中的窩巢的密度高于上游氧化催化劑62中的窩巢單位密 度，所以形成在下游氧化催化劑63中的窩巢66的數(shù)目大于形成在上游氧化催化劑62中的 窩巢69的數(shù)目，并且在下游氧化催化劑63中的廢氣G與催化活性物質(zhì)68之間的接觸面積 比在上游氧化催化劑62中的大。此外，催化活性物質(zhì)65和68可以與第一實施例中的一樣， 并且它們均勻的設置在窩巢66和69的整個內(nèi)部區(qū)域上。 如上所述，在本實施例中，下游氧化催化劑63中的窩巢的密度比上游氧化催化劑 62中的大。結(jié)果，通過下游氧化催化劑63的廢氣更容易接觸催化活性物質(zhì)。換句話說，進 一步促進了廢氣中的碳氫化合物的氧化。因此，與上游氧化催化劑62的氧化力相比，進一 步增加了下游氧化催化劑63的氧化力。 此外，上游氧化催化劑62中的窩巢的密度比下游氧化催化劑63中的低。總的來 說，具有高密度窩巢的載體更容易塞滿顆粒物。因此，具有比下游氧化催化劑63的窩巢密 度低的窩巢密度的上游氧化催化劑62位于下游氧化催化劑63的上游，以燃燒上游氧化催 化劑62中的廢氣G中含有的一定量的顆粒物。 結(jié)果，在流入下游氧化催化劑63的廢氣G中含有的顆粒物的量減少，并且防止了 下游氧化催化劑63塞滿顆粒物。這解決了廢氣由于顆粒物的塞滿而難以在下游中流動的 問題。 除了第一實施例中的作用以外，下游氧化催化劑63中的窩巢的密度比上游氧化 催化劑62中的高，并且下游氧化催化劑63被加熱到比上游氧化催化劑62更高的溫度。因 此，即使下游氧化催化劑63塞滿顆粒物，該顆粒物也能夠通過下游氧化催化劑63而被燃燒。 除了第一實施例中的效果之外，本實施例還防止了顆粒物的塞滿，并且可以進一步促進碳氫化合物的氧化(燃燒)。下游氧化催化劑63的每單位容積的催化活性物質(zhì)的量 可以增加為比上游氧化催化劑62中的大。進一步增加了下游氧化催化劑63的氧化力。
接下來，將給出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的廢氣凈化裝置的說明。具有與第一實 施例中的部件相同的功能的部件給予相同的附圖標記，并且將省略其說明。在本實施例中， 由上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63攜帶的催化活性物質(zhì)與第一實施例中的不同。 與第一實施例中的不同，上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63的長度Ll和L2是相同 的。其他情況與第一實施例中的相同。下文中將說明不同的情況。 在本實施例中，上游氧化催化劑62中含有的催化活性物質(zhì)65與下游氧化催化劑 63中含有的催化活性物質(zhì)68是同一種類。下游氧化催化劑63中含有的催化活性物質(zhì)68 的量大于上游氧化催化劑62中含有的催化活性物質(zhì)65的量。 如果上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63包含同一種類的活化組分，則上游 氧化催化劑62可以包括作為催化金屬的銠。例如，催化活性物質(zhì)65和68可以包括如第一 實施例說明的鉑、鈀和銠。 如果氧化催化劑包括兩種或者兩種以上的催化活性物質(zhì)，則在下游氧化催化劑63 中含有的催化活性物質(zhì)68中的各組分，例如，作為催化貴金屬的鉑、鈀和銠的比率與在上 游氧化催化劑62中含有的催化活性物質(zhì)65中的各組分的比率相同。 此外，在本實施例中，上游氧化催化劑62的載體64和下游氧化催化劑63的載體 67的結(jié)構(gòu)相同。因此，上游氧化催化劑62和下游氧化催化劑63之間的差異是這些催化劑 中含有的活性物質(zhì)的量之間的差異。這里提到的相同的結(jié)構(gòu)是指載體的形狀是相同的，例 如沿著窩巢的延伸的方向垂直切割的橫截面形狀是相同的，以及窩巢延伸方向的長度L1 和L2是相同的。 在本實施例中，下游氧化催化劑63中含有的催化活性物質(zhì)68的量大于上游氧化 催化劑62中含有的催化活性物質(zhì)65的量，并且下游氧化催化劑63的氧化力大于上游氧化 催化劑62的氧化力。因此，本實施例可以提供與第一實施例相同的作用和效果。
在第三實施例中，如第一實施例，載體67的長度L2大于載體64的長度Ll ，并且廢 氣G與下游氧化催化劑63中的催化活性物質(zhì)68之間的接觸面積大于廢氣G與上游氧化催 化劑62中的催化活性物質(zhì)65之間的接觸面積。此外，如第二實施例，下游氧化催化劑63 中的窩巢的密度比上游氧化催化劑62中的大。 此外，在第一到第三實施例中，上游和下游氧化催化劑62和63在載體64和67的 窩巢66和69的整個內(nèi)部區(qū)域上均勻的設置有催化活性物質(zhì)65和68。因此，本發(fā)明提到的 接觸面積是催化活性物質(zhì)65和68的表面積，即，接觸廢氣的面積。然而，本發(fā)明并不局限 于上面。例如，載體64和67可以由具有氧化力的物質(zhì)制成。在這種情況下，本發(fā)明提到的 接觸面積是載體64和67的接觸廢氣的面積。 簡而言之，本發(fā)明提到的接觸面積是具有氧化力的氧化催化劑的部分，以及接觸 廢氣的部分的面積。 因此，在第一到第三實施例中，如果將下游氧化催化劑63的接觸面積，即，本發(fā)明 提到的接觸面積，設定為大于上游氧化催化劑62的接觸面積，則可以將具有氧化力并且可 以接觸廢氣的那部分下游氧化催化劑的面積設定為大于具有氧化力并且可以接觸廢氣的 那部分上游氧化催化劑的面積。
本發(fā)明并不局限于上述實施例。在不脫離其精神與實質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可 以通過變更組成元素來實施。此外，本發(fā)明也可以通過適當?shù)亟M合上述實施例中公開的組 成元素而以其他的特定形式來實施。例如，可以刪除各實施例中公開的一些組成元素。不 同實施例的組成元素可以適當?shù)亟Y(jié)合。 本領域技術人員將容易想到其他的優(yōu)點和修正。因此，本發(fā)明在其更廣泛的方面 并不局限于這里示出和描述的具體細節(jié)和代表性實施例。因此，在不脫離所附權(quán)利要求及 其等同所限定的整個發(fā)明內(nèi)容的精神或者范圍的情況下，可以做各種修正。
權(quán)利要求
一種廢氣凈化裝置，其設置在引導來自發(fā)動機的廢氣的排氣通道的路徑中，其特征在于包括位于廢氣的上游的上游催化劑，該上游催化劑具有氧化力，并且將廢氣中含有的各組分氧化；以及位于所述上游催化劑的下游的下游催化劑，該下游催化劑具有比所述上游催化劑的總氧化力更強的氧化力，并且將廢氣中含有的各組分氧化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述下游催化劑至少包括銠作 為催化活性物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述上游催化劑至少包括鈀作 為催化活性物質(zhì)，并且所述下游催化劑包括鉑、鈀和銠作為催化活性物質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述下游催化劑中的催化活性 物質(zhì)的含量大于所述上游催化劑中的催化活性物質(zhì)的含量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述下游催化劑的與廢氣的接 觸面積大于所述上游催化劑的與廢氣的接觸面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氣凈化裝置，包括上游氧化催化劑(62)，其具有氧化力并且被構(gòu)造成使廢氣(G)中的未燃HC氧化；以及位于上游氧化催化劑(62)的下游的下游氧化催化劑(63)，其具有比上游氧化催化劑(62)的氧化力高的氧化力，并且被構(gòu)造成使廢氣(G)中的未燃HC氧化。
文檔編號B01J23/44GK101732992SQ20091022432
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者信原惠, 岡田公二郎, 川島一仁, 恒川希代香, 田代圭介, 畠道博, 菊池誠二 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社