废气净化装置的制作方法

专利名称：废气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废气净化装置的技术，其氧化包含在废气中的各组分。
废气净化装置，S卩，废气滤清装置，设置在连接于柴油机并且将从柴油机排放的废 气引导至车辆的外部的排气通道中。废气净化装置具有氮氧化物(N0x)吸附催化剂，以及 微粒过滤器。NOx吸附催化剂可以设置在过滤器的上游。在下文中将该微粒过滤器称为过滤為。 当温度保持在预定水平，并且废气包含大量氧气，即，在低空燃比的气氛中时，N0x 吸附催化剂吸附包含在流入排气通道中的废气中的氮氧化物(N0x);而当温度保持在预定 水平，并且废气几乎不包含氧气，即，在高空燃比的气氛中时，将吸附的氮氧化物排出，并且 通过减少诸如包含在废气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)这样的作用剂来减少和净 化废气。 基于相同的原理，该N0x吸附催化剂还吸附硫氧化物(S0X)，其是在当燃料或者发 动机燃油中含有的硫组分通过内燃机的燃烧而氧化的时候所发生的。 然而，由于硫氧化物(S0X)随着时间的流逝在N0x吸附催化剂中生成更加稳定的 硫酸盐，所以硫氧化物的排放比氮氧化物的排放更加困难，并且硫氧化物趋于在NOx吸附 催化剂中残余为硫酸盐。如果残余硫酸盐的量增加，那么能够吸附氮氧化物的面积减小，并 且难以足够地吸附、减少并且净化废气中含有的氮氧化物。因此，为了长时间稳定地净化废 气中含有的氮氧化物，N0x吸附催化剂需要强行地排出吸附的硫氧化物。为了从N0x吸附催 化剂强行地排出硫氧化物，需要将N0x吸附催化剂的温度增加到能够排出硫氧化物的值。
过滤器具有收集废气中含有的颗粒物的功能。过滤器的收集性能在收集颗粒物之 后变低。因此，过滤器必须燃烧所收集的颗粒物。为了燃烧所收集的颗粒物，需要将过滤器 加热到能够燃烧该颗粒物的温度。 作为增加过滤器温度的装置，例如，氧化催化剂单元设置在排气系统中的N0x吸
附催化剂和过滤器的上游。例如，氧化催化剂单元具有氧化催化剂，其中诸如贵金属的催化
活性物质由蜂窝载体携带。当废气通过氧化催化剂的时候，促进了氧化，即，诸如废气中含
有的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(C0)这样的还原组分的燃烧，并且废气温度上升，而且可
以根据需要增加位于氧化催化剂单元的下游的过滤器和N0x吸附催化剂的温度。 然而，由经过氧化催化剂单元而增加的废气的温度在到达位于氧化催化剂单元的
下游的过滤器和N0x吸附催化剂之前下降。因此，为了将过滤器和N0x吸附催化剂的温度
增加到预定值，需要将废气中含有的还原组分的量控制为预定值。出于这个目的，已经提出
了在氧化催化剂单元的上游设置一种结构，其控制废气中含有的还原组分。 作为该机构的实例，阀，即，用于添加还原剂的还原剂添加阀设置在氧化催化剂单
元的上游。当还原剂添加阀排出还原剂的时候，废气中含有的还原剂的量增加，并且废气的
温度由于氧化催化剂的氧化反应而增加。 已知氧化催化剂单元具有两种氧化催化剂，以有效地且确定地将还原剂氧化。在 该已知的氧化催化剂单元中，被上游氧化催化剂加热的废气被运送到下游氧化催化剂，从而促进了下游氧化催化剂的活性，并且氧化了还原组分。还提出了一种不同类型的氧化催 化剂单元。在该氧化催化剂单元中，两种氧化催化剂中的含有具有低氧化力的金属的一种 氧化剂位于上游，而含有具有高氧化力的金属的另一种氧化剂位于所述含有具有低氧化力 的金属的氧化剂的下游(参见日本专利申请.K0KAI公开No. 2001-9275)。
然而，在具有两种氧化催化剂的结构中，在废气中含有的还原组分之中的一种易 于氧化的，即，易于燃烧的，还原组分在上游氧化催化剂中被氧化(燃烧)，而难于燃烧的还 原组分难以在下游氧化催化剂中氧化(燃烧)。因此，在下游氧化催化剂中难以增加废气的 温度。 结果，通过氧化催化剂单元的废气的温度在通过上游氧化催化剂之后立即达到最 大，并且在此后趋于减小。换句话说，通过下游氧化催化剂的废气的温度从最大值下降。
如上所述，希望通过氧化催化剂单元的废气的温度足够高，以增加位于下游的过 滤器和N0x吸附催化剂的温度。 因此，需要足够地增加上游氧化催化剂中的废气的温度。上游氧化催化剂中的温 度增加通过假设过滤器和N0x吸附催化剂的温度减少来计算。因此，需要将上游氧化催化 剂的催化力的总和设定为大于下游氧化催化剂的催化力的总和。 然而，假设下游中的温度减少，氧化催化剂的温度必须增加为极高。因此，上游和 下游氧化催化剂的温度可能上升为超出耐热温度。如果氧化催化剂被加热为超过耐热温 度，则性能变差，并且氧化(燃烧)力下降。 即使氧化催化剂的氧化(燃烧)力下降，也需要将废气中的还原组分的量增加为 极高，以将废气的温度增加到希望的值。具体地，如果将碳氢化合物(HC)用作还原组分，燃 料效率下降。此外，存在一个问题，即，在氧化催化剂中未氧化的还原组分的量增加，并且排 放到车辆外部的未氧化的还原组分的量增加。 即使在日本专利申请KOKAI公开No. 2001-9275所公开的结构中，上游催化剂具有 大容量，并且下游催化剂具有小容量，但是含有具有低氧化力金属的上游催化剂与含有具 有高氧化力金属的下游催化剂之间的关系是不明确的。因此，没有解决上述问题。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种废气净化装置，其能够有效地增加在具有氧化力 的催化剂单元的存在侧上废气的温度，防止催化剂单元变质，并且因而能够解决上述提到 的问题。 根据本发明的一方面，设置在引导来自发动机的废气的排气通道的路径中的废气 净化装置包括位于废气的上游的上游催化剂，其具有氧化力，并且将废气中含有的各组分 氧化；以及位于所述上游催化剂的下游的下游催化剂，其具有比上游催化剂的总氧化力更 强的氧化力，并且将废气中含有的各组分氧化。 根据本发明的优选的方面，下游催化剂至少包括作为催化活性物质的铑。 根据本发明的优选的方面，上游催化剂至少包括作为催化活性物质的钯。下游催
化剂包括作为催化活性物质的铂、钯和铑。 根据本发明的优选的方面，下游催化剂中的催化活性物质的含量大于上游催化剂 中的催化活性物质的含量。
根据本发明的优选的方面，下游催化剂的与废气的接触面积大于上游催化剂的与 废气的接触面积。 考虑到上面提到的情况，上游催化剂的总氧化力小于下游催化剂的总氧化力。因 此，该废气净化装置能够有效地将在存在具有氧化力的催化剂单元的一侧上的废气的温度 增加到预定温度，并且防止催化剂单元变差。 本发明的其他目的和优点将在下面的说明书中提出，并且部分从说明书中将显而 易见，或者可以通过本发明的实践而得知。本发明的目的和优点可以通过下文中特别指出 的仪器和组合来实现和获得。


包括在并且构成了说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上面给
出的总体描述以及下面给出的实施例的详细说明一起，用于说明本发明的原理。
图1是根据本发明第一实施例的具有废气净化装置的排气系统的示意性视图； 图2是图1所示的废气净化装置的放大的剖视图； 图3是沿着图2中的线F3-F3截取的上游氧化催化剂的横截面的一部分的剖视 图； 图4是根据本发明第二实施例的废气净化装置的剖视图； 图5是沿着图4的线F5-F5截取的上游氧化催化剂的横截面的一部分的剖视图； 以及 图6是沿着图4的线F6-F6截取的下游氧化催化剂的横截面的一部分的剖视图。
具体实施例方式
将参考附图1至3描述根据本发明第一实施例的废气净化装置。本实施例使用一 种氧化催化剂作为具有氧化力的实例。可以使用能够氧化各组分的任何催化剂。组分的实 例是未燃烧的碳氢化合物(HC)，即，本实施例中的未燃燃料。 在本实施例中，废气净化装置60并入在连接于未示出的车辆的柴油机10的排气 系统30中。 图1是示出连接于柴油机10的吸入系统20以及连接于柴油机10的排气系统30 的示意性视图。 柴油机10具有气缸体ll，气缸盖12等。气缸体11包括气缸13。每个气缸13都 包括在气缸13中可滑动的活塞14。活塞14通过连接杆16连接于曲轴15。
气缸盖12固定到气缸体11的甲板表面。与气缸13相对的那部分气缸盖12具有 凹入到与气缸13相对的那侧的凹腔。由该凹腔、气缸13以及活塞14限定的空间形成了燃 烧室14。 气缸盖12具有吸入口 18和排出口 19，该吸入口 18和排出口 19向燃烧室开口 。 气缸盖12设置有注入器5，以将燃料注入到燃烧室17中。 吸入系统20将空气供给到燃烧室17。该吸入系统20设置有连接于吸入口 18的 吸入管和空气滤清器。 排气系统30将从柴油机IO排出的废气引导至车辆的外部。排气系统30具有N0x吸附催化剂40、过滤器50、废气净化装置60、涡轮增压器废气轮机70等。本发明所提到的 上游和下游是沿着由附图中的箭头G所表示的废气的流动方向所定义的。
涡轮增压器废气轮机70位于排出口 19的下游。废气净化装置60位于废气轮机 70的下游。废气轮机70和废气净化装置60通过第一管件31而连接并且相通。后面将详 细描述废气净化装置60。 第一管件31设置有第一废气温度传感器32、第一氧气浓度传感器33以及燃料添 加注入器34。具体地，第一废气温度传感器32和第一氧气浓度传感器33直接位于废气净 化装置60之前，并且就在在废气流入废气净化装置60之前，分别检测废气中的氧气的温度 和浓度。燃料添加注入器34可以将燃料添加到废气净化装置60。 NOx吸附催化剂40位于废气净化装置60的下游。废气净化装置60和NOx吸附催 化剂40通过第二管件35而连接并相通。NOx吸附催化剂40具有通过还原反应来净化包含 在废气中的氮氧化物(NOx)的功能。N0x吸附催化剂40具有吸附包含在废气中的硫氧化物 (SOx)的特性。当达到预定温度的时候，N0x吸附催化剂40将吸附的S0x排出。这里提到 的预定温度是NOx吸附催化剂40开始排出SOx的温度。 第二管件35设置有第二废气温度传感器36。该第二废气温度传感器36刚刚位 于NOx吸附催化剂40之前，并且就在在废气流入到NOx吸附催化剂40之前，检测废气的温 度。 过滤器50位于NOx吸附催化剂40的下游。该过滤器50和NOx吸附催化剂40通 过第三管件37而连接且相通。过滤器50具有收集包含在废气中的颗粒物的作用。在收集 了一定量的颗粒物之后，过滤器50需要被加热到预定温度，以将收集的颗粒物燃烧。这里 提到的预定温度是足够高以能燃烧在过滤器50中的颗粒物的温度。 第三管件37设置有第三废气温度传感器38，和第二氧气浓度传感器39。第三废 气温度传感器38检测流入过滤器50的废气的温度。第二氧气浓度传感器39检测流入到 过滤器50的废气中的氧气的浓度。 第四废气温度传感器6设置在过滤器50的下游。具体地，第四废气温度传感器6 刚刚位于过滤器50之后，并且在废气通过过滤器50之后，检测废气的温度。
第一到第四废气温度传感器32、36、38和6，第一和第二氧气浓度传感器33和39， 以及燃料添加注入器34连接于控制单元80。控制单元80基于第一到第四废气温度传感器 32、36、38和6、以及第一和第二氧气浓度传感器33和39的检测结果，检测排气通道中的废 气状态，并且基于检测结果控制燃料添加注入器34的操作。控制单元80基于第一和第二 氧气浓度传感器33和39的检测结果，计算每个部分中的废气状态。这里提到的废气状态 的计算是为了确定是稀状态还是浓状态。 在图1中，局部省略了表示控制单元80与第一到第四废气温度传感器32、36、38
和6、第一和第二氧气浓度传感器33和39，以及燃料添加注入器34的连接的线。 本发明中所提到的排气通道是将从排出口 19排出的废气引导至车辆的外部的路
径，并且废气G在其内部流动。在本实施例中，排气通道包括第一到第三管件、NOx吸附催化
剂40、废气净化装置60、以及过滤器50。换句话说，废气净化装置60设置在排气通道200
的路径中。 接下来，将说明废气净化装置60。图2是图l所示的废气净化装置60的放大的剖视图。如图2所示，废气净化装置60包括外壳61、上游氧化催化剂62、以及下游氧化催化 剂63。外壳61是圆柱体的，并且其上游端与第一管件31连接且相通。外壳61的下游端与 第二管件35连接且相通。 上游氧化催化剂62容置并且固定于外壳61中。下游氧化催化剂63容置并且固 定于外壳61中，并且位于上游氧化催化剂62的下游。上游氧化催化剂62和下游氧化催化 剂63具有氧化力，S卩，促进在流入外壳61的废气中含有的碳氢化合物(HC)的氧化(燃烧) 的功能。碳氢化合物是本发明中所提到的各组分的一个实例。本发明所提到的各组分是其 氧化被氧化催化剂促进的组分。 图3是沿着图2中的线F3-F3截取的上游氧化催化剂62的横截面的一部分的剖 视图。图3示出了沿着与废气的流动交叉的方向截取的上游氧化催化剂62的横截面的剖 视图的一部分，即，沿着与上游到下游的方向交叉的方向截取的上游氧化催化剂62的一部 分。如图3所示，上游氧化催化剂62包括，例如，由陶瓷或者金属制成的蜂窝载体64，以及 催化活性物质65。在本发明中，催化活性物质指的是能够激活废气中的组分的氧化的物质。
载体64具有相同形状的巢室66。该巢室66以规定的间隔均匀的设置在载体64 上。如图2所示，巢室66从上游氧化催化剂62的上端62a线性延伸到下端62b，穿过载体 64。 如图3所示，催化活性物质65至少包括钯。在本实施例中，希望催化活性物质65 不包括铑。希望催化活性物质65包括除了铑之外的铂族元素。具体地，例如，在本实施例 中，催化活性物质65中包括的催化金属是铂和钯。 催化活性物质65基本均匀的设置在每个窝巢66的整个内部区域上。通过上游氧 化催化剂62携带的催化活性物质65中包括的催化金属并不限于铂和钯。催化活性物质65 可以至少包括钯，并且希望包括不含有铑的贵金属。图3所示的窝巢是放大的，而实际上更 小。当通过废气净化装置60的时候，废气G在每个窝巢66中流动。此时，废气G与催化活 性物质65接触，并且废气G中的未燃的碳氢化合物(HC)被氧化。该未燃的碳氢化合物是 本发明所提到的各组分中的一种。 下游氧化催化剂63的结构大致与上游氧化催化剂62的结构相同。因此，图3共 同用于说明下游氧化催化剂63的结构。在图3中，说明下游氧化催化剂63的附图标记置 于括号内。 下游氧化催化剂63包括载体67，以及催化活性物质68。该载体67的长度与上游 氧化催化剂62的载体64的长度不同。如图2所示，上游氧化催化剂62的载体64的长度 是Ll，而下游氧化催化剂63的载体67的长度是L2。 L2大于Ll。 下游氧化催化剂63的载体67的横截面形状与图3所示的上游氧化催化剂62的 载体64的横截面形状相同。因此形成在下游氧化催化剂63的载体67上窝巢69的横截面 积与上游氧化催化剂62的相同，并且每单位面积的窝巢69的密度与上游氧化催化剂62的 相同。因此，下游氧化催化剂63的容量大于上游氧化催化剂62的容量。
下游氧化催化剂63的催化活性物质68可以至少包括铑，作为催化金属。在本实施 例中，催化活性物质68包括含有铑的铂族元素，作为催化金属的一个实例。具体地，例如， 催化活性物质68中含有的催化金属是铂、钯和铑。催化活性物质68基本均匀的设置在每 个窝巢69的整个内部区域上。下游氧化催化剂63的每单位容积的载体67携带的催化活性物质68的量大于上游氧化催化剂62的每单位容积的载体64携带的催化活性物质65的 量。当废气G通过废气净化装置60的时候，废气G通过窝巢69。此时，废气G接触催化活 性物质65，并且废气G中的未燃的碳氢化合物被氧化。废气G基本上接触窝巢66和69的 整个内部区域。 如上所述，由于上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63的横截面形状是相同的， 并且下游氧化催化剂63的长度L2大于上游氧化催化剂62的长度Ll，所以窝巢69的总的 内部区域大于每个窝巢66的总的内部区域。因此，废气G与下游氧化催化剂中的催化活性 物质68之间的接触面积大于废气G与上游氧化催化剂中的催化活性物质65之间的接触面 积。在本实施例中，催化活性物质65和68的表面积形成了接触面积。这里提到的表面积 是指暴露到外部的部分的面积。 下游氧化催化剂63中含有的催化活性物质68的量大于上游氧化催化剂62中含 有的催化活性物质65的量。 在上面的结构中，下游氧化催化剂63的氧化力大于上游氧化催化剂62的氧化力。 本发明中提到的氧化力是能够促进各组分氧化(燃烧)的能力。在本实施例中，由于未燃 的碳氢化合物用作为各组分的一个实例，所以本实施例中所提到的氧化力是能够促进未燃 的碳氢化合物的氧化的能力。 如上所述，氧化力由催化活性物质的种类、催化活性物质的量，以及废气与催化剂
中的催化活性物质之间的接触面积来确定。随着氧化力的增加，促进了各组分的氧化，并且
废气的温度增加。催化活性物质的量是指在本发明中的催化活性物质的含量。 由于包含铑作为催化活性物质，所以氧化力大于不包含铑的催化剂的氧化力。随
着催化活性物质的含量的增加，氧化力增加。随着废气与催化剂中的催化活性物质之间的
接触面积的增加，氧化力增加。 在本实施例中，将确定氧化力的上面三种因素设定为在下游氧化催化剂63中的 比在上游氧化催化剂62中的大，并且下游氧化催化剂63的氧化力大于上游氧化催化剂62 的氧化力。 接下来，将给出强行排出由NOx吸附催化剂40吸附的硫氧化物(SOx)，并且燃烧由
过滤器50收集的颗粒物的操作的说明，来作为排气系统的操作的实例。 例如，基于柴油机10的工作状态，控制单元80计算由NOx吸附催化剂40吸附的
硫氧化物(SOx)的量，并且检测由过滤器50收集的颗粒物的量。这里提到的工作状态是指
废气状态。 当控制单元80确定需要从NOx吸附催化剂40强行排出硫氧化物(SOx)，并且需 要燃烧在过滤器50中的颗粒物的时候，控制单元80驱动燃料添加注入器34，并且注入燃 料。这增加了在流入废气净化装置60的废气中的未燃碳氢化合物的量。仅仅根据需要从 NOx吸附催化剂40强行排出硫氧化物(SOx)与需要燃烧在过滤器50中的颗粒物的判断中 的一个，控制单元80就可以驱动燃料添加注入器34，并且注入燃料。通过上游氧化催化剂 62促进了在流入废气净化装置60中的废气中的碳氢化合物中的易氧化部分的氧化。这增 加了废气的温度。 没有被上游氧化催化剂62氧化(燃烧)的碳氢化合物残留在通过上游氧化催化 剂62的废气中。流经上游氧化催化剂62的废气流入到下游氧化催化剂63中。
由于下游氧化催化剂63的氧化力大于上游氧化催化剂62的氧化力，所以残留在 流入下游氧化催化剂63的废气中的未氧化(未燃)的碳氢化合物被下游氧化催化剂63氧 化。因此，通过下游氧化催化剂63的废气的温度，即，通过废气净化装置60的废气的温度， 进一步增加。 通过如上所述的废气净化装置60的操作，通过废气净化装置60的废气的温度在 通过下游氧化催化剂63之后立即达到最大。 N0x吸附催化剂40和位于下游的过滤器50的温度通过被废气净化装置60加热的 废气而增加，并且N0x吸附催化剂40的温度达到能够排出硫氧化物的温度。或者，过滤器 50的温度达到颗粒物燃烧的温度。结果，由N0x吸附催化剂40吸附的硫氧化物(S0x)被排 出，并且由过滤器50收集的颗粒物燃烧。 燃料添加注入器34的操作，即，燃料注入量和时间被调整为满足废气状态，其是 通过由第一到第四废气温度传感器32、36、38和6所检测的温度，以及由第一和第二氧气浓 度传感器33和39所检测的氧气浓度而获得的。 在如上构造的废气净化装置60中，由于下游氧化催化剂63的氧化力大于上游氧 化催化剂62的氧化力，所以通过废气净化装置60的废气的温度就在通过下游氧化催化剂 63之后逐渐增加到最大。 结果，可以防止在上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63中的过度的温度增加， 并且可以防止上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63变质。 由于防止了上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63变质，所以可以防止由变质 引起的氧化力的下降，并且可以防止过度的燃料注入。 此外，在本实施例中，将用于确定氧化力的三种因素，S卩，催化活性物质的种类、废 气与催化活性物质之间的接触面积，以及催化活性物质的含量设定为在下游氧化催化剂63 中的大于在上游氧化催化剂62中的。具体地，下游氧化催化剂63至少包括作为催化活性物 质的铑、包含比在上游氧化催化剂62中的催化活性物质更多的催化活性物质、并且具有比 催化活性物质65的表面积，S卩，与废气G接触的面积，大的催化活性物质68的表面积，即， 与废气G接触的面积。 然而，本发明并不局限于上述。只要下游氧化催化剂的氧化力大于上游氧化催化 剂的氧化力就没有问题。例如，即使上游氧化催化剂62中的催化活性物质的含量大于下游 氧化催化剂63中的催化活性物质的含量，只要通过在下游氧化催化剂63中提供铑，并且将 废气G与下游氧化催化剂中的催化活性物质之间的接触面积设定为大于废气G与上游氧化 催化剂中的催化活性物质之间的接触面积，使下游氧化催化剂的氧化力增加为大于上游氧 化催化剂的氧化力，就没有问题。 此外，即使在上游氧化催化剂和在下游氧化催化剂中的氧化活性物质的含量相 同，只要例如通过将下游氧化催化剂中的氧化活性物质的含量设定为大于上游氧化催化剂 中的氧化活性物质的含量，使下游氧化催化剂的氧化力增加为大于上游氧化催化剂的氧化 力，就没有问题。 换句话说，没有任何的组合问题，其中下游氧化催化剂的氧化力大于上游氧化催 化剂的氧化力。 接下来，将参考图4到图6来说明根据第二实施例的废气净化装置。具有与第一实施例中的各部件相同的功能的部件被给予相同的附图标记，并且将省略其说明。
本实施例与第一实施例的不同之处在于在下游氧化催化剂63和在上游氧化催化 剂62中的窝巢的相对密度，S卩，每单位面积的窝巢的相对数目。其他的情况与第一实施例 中的相同。将详细说明不同的情况。 图4是本实施例的废气净化装置60的剖视图。图5是示出了沿着图4所示的线 F5-F5截取的上游氧化催化剂62的横截面的一部分的剖视图。图6是示出了沿着图4所示 的线F6-F6截取的下游氧化催化剂63的横截面的一部分的剖视图。 如图5所示，上游氧化催化剂62具有相同形状的窝巢66，其以规定的间隔均匀地 布置在载体64上。如图6所示，下游氧化催化剂63具有相同形状的窝巢69，其以规定的间 隔均匀地布置在载体67上。在本实施例中，下游氧化催化剂63中的窝巢的密度高于上游 氧化催化剂62中的窝巢的密度。例如，上游氧化催化剂62中的窝巢的密度是400cpsi(窝 巢每平方英尺)，并且下游氧化催化剂63中的窝巢的密度是600cpsi。附图中示出的窝巢 66和69是放大的，它们实际上更小。附图中简化了催化活性物质68和65，它们实际上如 图3所示设置。 在本实施例中，上游氧化催化剂62的横截面积与下游氧化催化剂63的横截面积 相同。这里提到的上游氧化催化剂62的横截面积是在横截面外周的内部的面积，并且包括 各窝巢之间的空间。下游氧化催化剂63的横截面积是在横截面外周的内部的面积，并且包 括各窝巢之间的空间。 由于下游氧化催化剂63中的窝巢的密度高于上游氧化催化剂62中的窝巢单位密 度，所以形成在下游氧化催化剂63中的窝巢66的数目大于形成在上游氧化催化剂62中的 窝巢69的数目，并且在下游氧化催化剂63中的废气G与催化活性物质68之间的接触面积 比在上游氧化催化剂62中的大。此外，催化活性物质65和68可以与第一实施例中的一样， 并且它们均匀的设置在窝巢66和69的整个内部区域上。 如上所述，在本实施例中，下游氧化催化剂63中的窝巢的密度比上游氧化催化剂 62中的大。结果，通过下游氧化催化剂63的废气更容易接触催化活性物质。换句话说，进 一步促进了废气中的碳氢化合物的氧化。因此，与上游氧化催化剂62的氧化力相比，进一 步增加了下游氧化催化剂63的氧化力。 此外，上游氧化催化剂62中的窝巢的密度比下游氧化催化剂63中的低。总的来 说，具有高密度窝巢的载体更容易塞满颗粒物。因此，具有比下游氧化催化剂63的窝巢密 度低的窝巢密度的上游氧化催化剂62位于下游氧化催化剂63的上游，以燃烧上游氧化催 化剂62中的废气G中含有的一定量的颗粒物。 结果，在流入下游氧化催化剂63的废气G中含有的颗粒物的量减少，并且防止了 下游氧化催化剂63塞满颗粒物。这解决了废气由于颗粒物的塞满而难以在下游中流动的 问题。 除了第一实施例中的作用以外，下游氧化催化剂63中的窝巢的密度比上游氧化 催化剂62中的高，并且下游氧化催化剂63被加热到比上游氧化催化剂62更高的温度。因 此，即使下游氧化催化剂63塞满颗粒物，该颗粒物也能够通过下游氧化催化剂63而被燃烧。 除了第一实施例中的效果之外，本实施例还防止了颗粒物的塞满，并且可以进一步促进碳氢化合物的氧化(燃烧)。下游氧化催化剂63的每单位容积的催化活性物质的量 可以增加为比上游氧化催化剂62中的大。进一步增加了下游氧化催化剂63的氧化力。
接下来，将给出根据本发明的第三实施例的废气净化装置的说明。具有与第一实 施例中的部件相同的功能的部件给予相同的附图标记，并且将省略其说明。在本实施例中， 由上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63携带的催化活性物质与第一实施例中的不同。 与第一实施例中的不同，上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63的长度Ll和L2是相同 的。其他情况与第一实施例中的相同。下文中将说明不同的情况。 在本实施例中，上游氧化催化剂62中含有的催化活性物质65与下游氧化催化剂 63中含有的催化活性物质68是同一种类。下游氧化催化剂63中含有的催化活性物质68 的量大于上游氧化催化剂62中含有的催化活性物质65的量。 如果上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63包含同一种类的活化组分，则上游 氧化催化剂62可以包括作为催化金属的铑。例如，催化活性物质65和68可以包括如第一 实施例说明的铂、钯和铑。 如果氧化催化剂包括两种或者两种以上的催化活性物质，则在下游氧化催化剂63 中含有的催化活性物质68中的各组分，例如，作为催化贵金属的铂、钯和铑的比率与在上 游氧化催化剂62中含有的催化活性物质65中的各组分的比率相同。 此外，在本实施例中，上游氧化催化剂62的载体64和下游氧化催化剂63的载体 67的结构相同。因此，上游氧化催化剂62和下游氧化催化剂63之间的差异是这些催化剂 中含有的活性物质的量之间的差异。这里提到的相同的结构是指载体的形状是相同的，例 如沿着窝巢的延伸的方向垂直切割的横截面形状是相同的，以及窝巢延伸方向的长度L1 和L2是相同的。 在本实施例中，下游氧化催化剂63中含有的催化活性物质68的量大于上游氧化 催化剂62中含有的催化活性物质65的量，并且下游氧化催化剂63的氧化力大于上游氧化 催化剂62的氧化力。因此，本实施例可以提供与第一实施例相同的作用和效果。
在第三实施例中，如第一实施例，载体67的长度L2大于载体64的长度Ll ，并且废 气G与下游氧化催化剂63中的催化活性物质68之间的接触面积大于废气G与上游氧化催 化剂62中的催化活性物质65之间的接触面积。此外，如第二实施例，下游氧化催化剂63 中的窝巢的密度比上游氧化催化剂62中的大。 此外，在第一到第三实施例中，上游和下游氧化催化剂62和63在载体64和67的 窝巢66和69的整个内部区域上均匀的设置有催化活性物质65和68。因此，本发明提到的 接触面积是催化活性物质65和68的表面积，即，接触废气的面积。然而，本发明并不局限 于上面。例如，载体64和67可以由具有氧化力的物质制成。在这种情况下，本发明提到的 接触面积是载体64和67的接触废气的面积。 简而言之，本发明提到的接触面积是具有氧化力的氧化催化剂的部分，以及接触 废气的部分的面积。 因此，在第一到第三实施例中，如果将下游氧化催化剂63的接触面积，即，本发明 提到的接触面积，设定为大于上游氧化催化剂62的接触面积，则可以将具有氧化力并且可 以接触废气的那部分下游氧化催化剂的面积设定为大于具有氧化力并且可以接触废气的 那部分上游氧化催化剂的面积。
本发明并不局限于上述实施例。在不脱离其精神与实质特征的情况下，本发明可 以通过变更组成元素来实施。此外，本发明也可以通过适当地组合上述实施例中公开的组 成元素而以其他的特定形式来实施。例如，可以删除各实施例中公开的一些组成元素。不 同实施例的组成元素可以适当地结合。 本领域技术人员将容易想到其他的优点和修正。因此，本发明在其更广泛的方面 并不局限于这里示出和描述的具体细节和代表性实施例。因此，在不脱离所附权利要求及 其等同所限定的整个发明内容的精神或者范围的情况下，可以做各种修正。
权利要求
一种废气净化装置，其设置在引导来自发动机的废气的排气通道的路径中，其特征在于包括位于废气的上游的上游催化剂，该上游催化剂具有氧化力，并且将废气中含有的各组分氧化；以及位于所述上游催化剂的下游的下游催化剂，该下游催化剂具有比所述上游催化剂的总氧化力更强的氧化力，并且将废气中含有的各组分氧化。
2. 根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，所述下游催化剂至少包括铑作 为催化活性物质。
3. 根据权利要求2所述的废气净化装置，其特征在于，所述上游催化剂至少包括钯作 为催化活性物质，并且所述下游催化剂包括铂、钯和铑作为催化活性物质。
4. 根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，所述下游催化剂中的催化活性 物质的含量大于所述上游催化剂中的催化活性物质的含量。
5. 根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，所述下游催化剂的与废气的接 触面积大于所述上游催化剂的与废气的接触面积。
全文摘要
本发明涉及一种废气净化装置，包括上游氧化催化剂(62)，其具有氧化力并且被构造成使废气(G)中的未燃HC氧化；以及位于上游氧化催化剂(62)的下游的下游氧化催化剂(63)，其具有比上游氧化催化剂(62)的氧化力高的氧化力，并且被构造成使废气(G)中的未燃HC氧化。
文档编号B01J23/44GK101732992SQ20091022432
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者信原惠, 冈田公二郎, 川岛一仁, 恒川希代香, 田代圭介, 畠道博, 菊池诚二 申请人:三菱自动车工业株式会社