JP2020169640A - Exhaust emission control system - Google Patents

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Abstract

To secure a capacity for reducing a nitrogen oxide amount, in an exhaust emission control system having an SCR catalyst and a three-dimensional catalyst at a catalyst layer.SOLUTION: An exhaust emission control system 10 for purifying a prescribed component in exhaust emission from an internal combustion engine 20 comprises: a catalyst layer 40 formed at an exhaust pipe 12 of the internal combustion engine 20, an ozone supply device 30 for supplying ozone to the catalyst layer 40, and a control device 50 for controlling the ozone supply device 30. The catalyst layer 40 includes at least either of a selective reduction catalyst for selectively reducing a nitrogen oxide by using a reductant supplied to the exhaust pipe as a catalyst for purifying the nitrogen oxide in the exhaust emission, and a three-dimensional catalyst for reducing the nitrogen oxide with a carbon monoxide or hydrocarbon in the exhaust emission as a reductant. The control device comprises a supply ratio control part 53 for controlling a supply ratio of an ozone amount supplied to the catalyst layer 40 with respect to a nitrogen oxide amount discharged from the internal combustion engine 20.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification system that purifies the exhaust gas of an internal combustion engine.

内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(NOx)の浄化に用いられる代表的な触媒として、リーンノックストラップ(Lean NOx Trap:LNT)触媒、選択的還元(Selective Catalytic Reduction:SCR)触媒、三元触媒(Three Way Catalyst:TWC)等が知られている。LNT触媒は、排気中のNOxを一時的に吸蔵してから還元する、NOx吸蔵還元型の浄化触媒である。特許文献1に記載されているように、LNT触媒を触媒層に備えた排気浄化システムにおいては、触媒層の上流側にオゾンを供給する技術が知られている。オゾンを供給することにより、排気中の一酸化窒素(NO)が、よりLNT触媒に吸着され易い二酸化窒素(NO2)に酸化されるため、LNT触媒に吸着されるNOxの量が増加する。これによって、LNT触媒におけるNOxの還元反応による浄化が促進される。 Lean NOx Trap (LNT) catalyst, Selective Catalytic Reduction (SCR) catalyst, and three-way catalyst are typical catalysts used to purify nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust of internal combustion engines. Catalysts (Three Way Catalyst: TWC) and the like are known. The LNT catalyst is a NOx occlusal reduction type purification catalyst that temporarily occludes NOx in the exhaust gas and then reduces it. As described in Patent Document 1, in an exhaust gas purification system provided with an LNT catalyst in a catalyst layer, a technique of supplying ozone to the upstream side of the catalyst layer is known. By supplying ozone, nitric oxide (NO) in the exhaust is oxidized to nitrogen dioxide (NO2), which is more easily adsorbed by the LNT catalyst, so that the amount of NOx adsorbed by the LNT catalyst increases. This promotes purification by the NOx reduction reaction in the LNT catalyst.

特開2015−108350号公報JP-A-2015-108350

触媒層の温度が低い等により、NOx浄化触媒において、NOx浄化に係る触媒活性が十分に得られないことがある。LNT触媒等と称されるNOx吸蔵還元型の浄化触媒は、NOxを還元するに際してNOxを吸蔵する必要があるため、NOx吸着種を導入する等により、NOx吸着量が高くなるように調製される。このため、NOx吸蔵還元型のNOx浄化触媒を用いる場合には、NOx還元反応の触媒活性が十分に得られないときにも、NOxを吸着することにより、排気中のNOx量をある程度低減させることができる。これに対し、SCR触媒や三元触媒等のNOx吸蔵還元型ではないNOx浄化触媒は、NOxを還元するに際してNOxを吸蔵する必要が無いため、必ずしもNOx吸着量が高くなるようには調製されない。このため、SCR触媒や三元触媒を用いる場合には、NOx還元反応の触媒活性を十分に得られないときに、NOxを吸着することは殆どできず、排気中のNOx量を殆ど低減できないことがある。 In the NOx purification catalyst, the catalytic activity related to NOx purification may not be sufficiently obtained due to the low temperature of the catalyst layer or the like. A NOx storage reduction type purification catalyst called an LNT catalyst or the like needs to store NOx when reducing NOx, and is therefore prepared so that the amount of NOx adsorbed is increased by introducing a NOx adsorbed species or the like. .. Therefore, when a NOx storage reduction type NOx purification catalyst is used, the amount of NOx in the exhaust can be reduced to some extent by adsorbing NOx even when the catalytic activity of the NOx reduction reaction is not sufficiently obtained. Can be done. On the other hand, NOx purification catalysts such as SCR catalysts and three-way catalysts, which are not NOx storage reduction type, do not necessarily need to store NOx when reducing NOx, and are not necessarily prepared so that the amount of NOx adsorbed is high. Therefore, when an SCR catalyst or a three-way catalyst is used, NOx can hardly be adsorbed when the catalytic activity of the NOx reduction reaction cannot be sufficiently obtained, and the amount of NOx in the exhaust gas can hardly be reduced. There is.

上記に鑑み、本発明は、SCR触媒や三元触媒を触媒層に備えた排気浄化システムにおいて、窒素酸化物量を低減する能力を確保する技術を提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a technique for ensuring the ability to reduce the amount of nitrogen oxides in an exhaust gas purification system provided with an SCR catalyst or a three-way catalyst in the catalyst layer.

本発明は、内燃機関からの排気を浄化する排気浄化システムを提供する。この排気浄化システムは、前記内燃機関の排気管に配置された触媒層と、前記触媒層にオゾンを供給するオゾン供給装置と、前記オゾン供給装置を制御する制御装置と、を備える。前記触媒層は、前記排気中の窒素酸化物を浄化する触媒として、前記排気管に供給される還元剤により選択的に窒素酸化物を還元する選択的還元触媒と、前記排気中の一酸化炭素または炭化水素を還元剤として窒素酸化物を還元する三元触媒との少なくともいずれか一方を含む。前記制御装置は、前記内燃機関から排出される窒素酸化物量に対しての前記触媒層に供給するオゾン量の供給比を制御する供給比制御部を備える。 The present invention provides an exhaust gas purification system that purifies the exhaust gas from an internal combustion engine. This exhaust purification system includes a catalyst layer arranged in an exhaust pipe of the internal combustion engine, an ozone supply device that supplies ozone to the catalyst layer, and a control device that controls the ozone supply device. The catalyst layer includes a selective reduction catalyst that selectively reduces nitrogen oxides with a reducing agent supplied to the exhaust pipe as a catalyst for purifying nitrogen oxides in the exhaust, and carbon monoxide in the exhaust. Alternatively, it includes at least one of a three-way catalyst that reduces nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent. The control device includes a supply ratio control unit that controls the supply ratio of the amount of ozone supplied to the catalyst layer to the amount of nitrogen oxides discharged from the internal combustion engine.

本発明者は、鋭意研究の結果、選択的還元触媒(SCR触媒)、三元触媒(TWC)にオゾンを供給することにより、各触媒におけるNOxの吸着量を増加させられることを見出した。 As a result of diligent research, the present inventor has found that the amount of NOx adsorbed in each catalyst can be increased by supplying ozone to the selective reduction catalyst (SCR catalyst) and the three-way catalyst (TWC).

本発明に係る排気浄化システムでは、触媒層は、排気管に供給される還元剤により選択的にNOxを還元する選択的還元触媒と、排気中の一酸化炭素または炭化水素を還元剤としてNOxを還元する三元触媒との少なくとも1つを触媒として含む。そして、オゾン供給装置および制御装置によって、この触媒層にオゾンを供給することができる。さらに、制御装置は、内燃機関から排出される窒素酸化物量に対しての触媒層に供給するオゾン量の供給比を制御する供給比制御部を備える。これによって、選択的還元触媒や、三元触媒におけるNOx吸着量を増大させることができる。触媒層に含まれる選択的還元触媒または三元触媒の状態が、NOx還元反応に係る触媒活性を十分に得られない状態であっても、オゾン供給装置から触媒層にオゾンを供給することにより、各触媒におけるNOxの吸着量を増大させて、NOx量を低減する能力を確保することができる。 In the exhaust purification system according to the present invention, the catalyst layer uses a selective reducing catalyst that selectively reduces NOx by a reducing agent supplied to the exhaust pipe, and NOx using carbon monoxide or hydrocarbon in the exhaust as a reducing agent. It contains at least one of the reducing ternary catalysts as a catalyst. Then, ozone can be supplied to this catalyst layer by the ozone supply device and the control device. Further, the control device includes a supply ratio control unit that controls the supply ratio of the amount of ozone supplied to the catalyst layer to the amount of nitrogen oxides discharged from the internal combustion engine. This makes it possible to increase the amount of NOx adsorbed in the selective reduction catalyst or the three-way catalyst. Even if the state of the selective reduction catalyst or the three-way catalyst contained in the catalyst layer is such that the catalytic activity related to the NOx reduction reaction cannot be sufficiently obtained, by supplying ozone from the ozone supply device to the catalyst layer, The ability to increase the amount of NOx adsorbed in each catalyst and reduce the amount of NOx can be ensured.

第1実施形態に係る排気浄化システムの概略図。The schematic diagram of the exhaust gas purification system which concerns on 1st Embodiment. 触媒名称と、その別称および具体例を示す表。A table showing catalyst names, their alternative names, and specific examples. 触媒温度とNOx浄化率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the catalyst temperature and NOx purification rate. SCR触媒に吸着されるNOx量と供給比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amount of NOx adsorbed by the SCR catalyst and the supply ratio. DOCに吸着されるNOx量と供給比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amount of NOx adsorbed by DOC and the supply ratio. アルミナに吸着されるNOx量と供給比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amount of NOx adsorbed by alumina and the supply ratio. 図7(a)はオゾン供給なしの場合のLNT触媒の表面の顕微FT−IRイメージング図。図7(b)はオゾン供給ありの場合のLNT触媒の表面の顕微FT−IRイメージング図。FIG. 7A is a microscopic FT-IR imaging diagram of the surface of the LNT catalyst without ozone supply. FIG. 7B is a microscopic FT-IR imaging diagram of the surface of the LNT catalyst with ozone supply. SCR触媒に吸着されるNOx量と供給比との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the amount of NOx adsorbed by the SCR catalyst and the supply ratio. 供給比制御について説明する図。The figure explaining the supply ratio control. 第1実施形態に係る排気浄化制御のフローチャート。The flowchart of the exhaust gas purification control which concerns on 1st Embodiment. 他の実施形態に係る触媒層の形態を示す概略図。The schematic diagram which shows the mode of the catalyst layer which concerns on other embodiment. 触媒層の配置と、オゾンおよび還元剤の供給位置とを例示する図。The figure which illustrates the arrangement of the catalyst layer and the supply position of ozone and a reducing agent. 触媒層の配置と、オゾンおよび還元剤の供給位置とを例示する図。The figure which illustrates the arrangement of the catalyst layer and the supply position of ozone and a reducing agent. 他の実施形態に係る触媒層の形態を示す概略図。The schematic diagram which shows the mode of the catalyst layer which concerns on other embodiment. 触媒層の配置と、オゾンおよび還元剤の供給位置とを例示する図。The figure which illustrates the arrangement of the catalyst layer and the supply position of ozone and a reducing agent. 触媒層の配置と、オゾンおよび還元剤の供給位置とを例示する図。The figure which illustrates the arrangement of the catalyst layer and the supply position of ozone and a reducing agent.

(第1実施形態)
図1に示すように、排気浄化システム10は、内燃機関20から排出される排気中に含まれる所定成分を触媒層40により浄化可能なシステムとして構成されている。排気浄化システム10は、さらに、オゾン供給装置30と、還元剤供給装置60とを備えている。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the exhaust gas purification system 10 is configured as a system capable of purifying a predetermined component contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 20 by the catalyst layer 40. The exhaust gas purification system 10 further includes an ozone supply device 30 and a reducing agent supply device 60.

内燃機関20は、ディーゼルエンジンであり、吸気管11から吸入した空気は、過給装置13によって圧縮されて内燃機関20の燃焼室内に吸入され、この燃焼室内において、燃料噴射弁から噴射された燃料とともに燃焼に供される。 The internal combustion engine 20 is a diesel engine, and the air sucked from the intake pipe 11 is compressed by the supercharging device 13 and sucked into the combustion chamber of the internal combustion engine 20, and the fuel injected from the fuel injection valve in this combustion chamber. It is used for combustion together.

過給装置13は、吸気管11に配置された吸気コンプレッサ14と、排気管12に配置された排気タービン15と、吸気コンプレッサ14と排気タービン15とを連結する回転軸16とを備えている。内燃機関20からの排気により排気タービン15が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ14が回転され、吸気の過給が行われる。 The supercharging device 13 includes an intake compressor 14 arranged in the intake pipe 11, an exhaust turbine 15 arranged in the exhaust pipe 12, and a rotating shaft 16 connecting the intake compressor 14 and the exhaust turbine 15. When the exhaust turbine 15 is rotated by the exhaust from the internal combustion engine 20, the intake compressor 14 is rotated along with the rotation, and the intake air is supercharged.

排気管12には、排気タービン15の出口近傍に、排出NOxセンサ22が設けられている。排出NOxセンサ22は、内燃機関20において発生した窒素酸化物量(NOx量)を濃度として検出する。排気管12には、排出NOxセンサ22よりも下流側に触媒層40が配置されている。内燃機関20からの排気は、排気管12を通過して触媒層40において浄化される。排気管12には、触媒層40の出口近傍に、触媒後NOxセンサ24が設けられている。触媒後NOxセンサ24は、触媒層40によって浄化された後の排気中のNOx量を濃度として検出する。 The exhaust pipe 12 is provided with an exhaust NOx sensor 22 near the outlet of the exhaust turbine 15. The emission NOx sensor 22 detects the amount of nitrogen oxides (NOx amount) generated in the internal combustion engine 20 as the concentration. In the exhaust pipe 12, the catalyst layer 40 is arranged on the downstream side of the exhaust NOx sensor 22. The exhaust gas from the internal combustion engine 20 passes through the exhaust pipe 12 and is purified in the catalyst layer 40. The exhaust pipe 12 is provided with a post-catalyst NOx sensor 24 near the outlet of the catalyst layer 40. The post-catalyst NOx sensor 24 detects the amount of NOx in the exhaust gas after being purified by the catalyst layer 40 as a concentration.

触媒層40は、上流側から順に、第1触媒層41と、第2触媒層42とを備えている。第1触媒層41には、触媒層の温度を検出する触媒温度センサ23が設置されている。図2に、本明細書における触媒名称と、その別名、および具体例を示す。本明細書では、図2に示す触媒名称は、その別名で称される各触媒を含むものとして取り扱う。 The catalyst layer 40 includes a first catalyst layer 41 and a second catalyst layer 42 in this order from the upstream side. A catalyst temperature sensor 23 for detecting the temperature of the catalyst layer is installed in the first catalyst layer 41. FIG. 2 shows the catalyst names in the present specification, their aliases, and specific examples. In the present specification, the catalyst name shown in FIG. 2 is treated as including each catalyst referred to by the alias.

第1触媒層41としては、少なくとも、窒素酸化物(NOx)を浄化するNOx浄化触媒を含む触媒層が備えられる。具体的には、NOx浄化触媒としては、選択的還元触媒(SCR触媒)または三元触媒(TWC)のうちの一方または双方が含まれる。 The first catalyst layer 41 includes at least a catalyst layer containing a NOx purification catalyst that purifies nitrogen oxides (NOx). Specifically, the NOx purification catalyst includes one or both of a selective reduction catalyst (SCR catalyst) and a three-way catalyst (TWC).

SCR触媒は、排気管12に供給される還元剤により選択的にNOxを還元する触媒である。SCR触媒において還元剤として用いられる物質の代表例としては、アンモニア(NH3)、炭化水素(HC)、水素(H2)、アルデヒド類(RCHO)を挙げることができる。SCR触媒においては、NOx(NO,NO2)は、還元剤によりN2に還元される。還元剤は、酸化されて、その種類によって、水(H2O)、二酸化炭素(CO2)、N2等が生成される。なお、アンモニアを還元剤として用いる場合には、排気管12に尿素水等として供給され、排気管12内でアンモニアが生成される。 The SCR catalyst is a catalyst that selectively reduces NOx by a reducing agent supplied to the exhaust pipe 12. Typical examples of substances used as reducing agents in SCR catalysts include ammonia (NH3), hydrocarbons (HC), hydrogen (H2), and aldehydes (RCHO). In the SCR catalyst, NOx (NO, NO2) is reduced to N2 by a reducing agent. The reducing agent is oxidized to produce water (H2O), carbon dioxide (CO2), N2 and the like depending on the type of reducing agent. When ammonia is used as a reducing agent, it is supplied to the exhaust pipe 12 as urea water or the like, and ammonia is generated in the exhaust pipe 12.

SCR触媒としては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が知られている。より具体的には、図2に示すように、還元剤としてアンモニアを用いるSCR触媒の具体例として、銅(Cu)や鉄(Fe)等をカチオン種として含むZSM5等のゼオライト触媒を例示できる。また、HC,H2、RCHOを還元剤として用いるSCR触媒の具体例として、銀(Ag)またはプラチナ(Pt)をアルミナ(Al2O3)に担持した触媒を例示できる。 As the SCR catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal or a base metal is known. More specifically, as shown in FIG. 2, as a specific example of the SCR catalyst using ammonia as a reducing agent, a zeolite catalyst such as ZSM5 containing copper (Cu), iron (Fe) or the like as a cation species can be exemplified. Further, as a specific example of the SCR catalyst using HC, H2 and RCHO as a reducing agent, a catalyst in which silver (Ag) or platinum (Pt) is supported on alumina (Al2O3) can be exemplified.

三元触媒は、排気中の一酸化炭素(CO)または炭化水素(HC)を還元剤としてNOxを還元する触媒である。三元触媒によれば、例えば下記式(1)〜(3)に示す触媒反応により、COは二酸化炭素(CO2)に酸化され、HCは水(H2O)またはCO2に酸化され、NOxは、窒素(N2)に還元される。 The three-way catalyst is a catalyst that reduces NOx using carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) in the exhaust as a reducing agent. According to the three-way catalyst, for example, by the catalytic reaction represented by the following formulas (1) to (3), CO is oxidized to carbon dioxide (CO2), HC is oxidized to water (H2O) or CO2, and NOx is nitrogen. It is reduced to (N2).

2CO+2NO→2CO2+N2 … (1)
2H2+2H2+2NO→2H2+2NO→2H2O+N2 … (2)
[HC]+NO→N2+CO2+H2O … (3)
2CO + 2NO → 2CO2 + N2 ... (1)
2H2 + 2H2 + 2NO → 2H2 + 2NO → 2H2O + N2 ... (2)
[HC] + NO → N2 + CO2 + H2O ... (3)

三元触媒としては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属の活性種とを含む触媒が知られている。より具体的には、図2に示すように、三元触媒の具体例として、プラチナ(Pt),パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の貴金属触媒をアルミナ、セリア/ジルコニア(CeO2/ZrO2)等に担持した触媒を例示できる。三元触媒は、さらに、助触媒として、酸素貯蔵能を有するセリア(CeO2)、ジルコニア(ZrO2)、ランタニア(La2O3)等を含んでいてもよい。 As the three-way catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal is known. More specifically, as shown in FIG. 2, as a specific example of the three-way catalyst, a noble metal catalyst such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) is used as alumina, ceria / zirconia (CeO2 / ZrO2). Etc. can be exemplified as a catalyst carried in the above. The three-way catalyst may further contain, as a co-catalyst, ceria (CeO2), zirconia (ZrO2), lanthania (La2O3), etc., which have an oxygen storage capacity.

SCR触媒や三元触媒は、NOx吸蔵還元型ではないNOx浄化触媒であり、一般に、NOx吸着性が高くなるように調製されない。このため、一般に、LNT触媒等と称されるNOx吸蔵還元型の触媒よりも、NOxの吸着量が低い。 The SCR catalyst and the three-way catalyst are NOx purification catalysts that are not NOx storage reduction type, and are generally not prepared so as to have high NOx adsorption property. Therefore, the amount of NOx adsorbed is generally lower than that of a NOx storage reduction type catalyst called an LNT catalyst or the like.

LNT触媒は、内燃機関20の通常運転時はNOxを触媒上に吸蔵させ、時折、リッチスパイク(燃料を多めに噴射すること)により、排出ガス中の酸素(O2)を低減させ、かつ、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を増加させる。そして、吸蔵したNOxと反応させて窒素に還元する。LNT触媒としては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種と、NOx吸着種とを含む触媒が用いられている。より具体的には、図2に示すように、LNT触媒の具体例として、Pt,Pd,Rh等の貴金属種と、NOx吸着種としてのバリウム(Ba)やセリウム(Ce)を含む触媒を例示できる。 The LNT catalyst occludes NOx on the catalyst during normal operation of the internal combustion engine 20, and occasionally reduces oxygen (O2) in the exhaust gas by rich spikes (injecting a large amount of fuel). Increases carbon oxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. Then, it reacts with the occluded NOx and reduces it to nitrogen. As the LNT catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide, an active species of a noble metal or a base metal, and a NOx adsorbed species is used. More specifically, as shown in FIG. 2, specific examples of the LNT catalyst include a noble metal species such as Pt, Pd, and Rh, and a catalyst containing barium (Ba) and cerium (Ce) as NOx adsorbing species. it can.

LNT触媒の別称としては、NSR(NOx Strage Reduction)触媒、NAC(NOx Absorption Catalyst)、DPNR(Diesel Particulate−NOx Reduction)触媒等を挙げることができる。本明細書においては、LNT触媒という用語は、上記別称で称される各触媒を含む意味で用いる。 Examples of the LNT catalyst include NSR (NOx Strage Reduction) catalyst, NAC (NOx Absorption Catalyst), DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction) catalyst and the like. In the present specification, the term LNT catalyst is used to include each catalyst referred to by the above alternative names.

第2触媒層42としては、第1触媒層41により浄化されなかった成分を除去するための触媒を備えた触媒層が配置される。例えば、第1触媒層41としてアンモニアを還元剤とするSCR触媒を用いる場合には、アンモニアスリップ触媒(ammonia slip catalyst;ASC)等を第2触媒層42の触媒として用いることが好ましい。ASCは、酸化触媒であり、主に、排ガス温度が低い時に(例えば、200℃未満程度)、アンモニアがSCR触媒をスリップして(すり抜けて)外気中に放出されることを抑制する目的で設置される。ASCにおいて、アンモニアは、窒素や水、NOxに変換される。 As the second catalyst layer 42, a catalyst layer provided with a catalyst for removing components not purified by the first catalyst layer 41 is arranged. For example, when an SCR catalyst using ammonia as a reducing agent is used as the first catalyst layer 41, it is preferable to use an ammonia slip catalyst (ASC) or the like as a catalyst for the second catalyst layer 42. The ASC is an oxidation catalyst and is mainly installed for the purpose of suppressing ammonia from slipping (passing through) the SCR catalyst and being released into the outside air when the exhaust gas temperature is low (for example, less than 200 ° C.). Will be done. In ASC, ammonia is converted to nitrogen, water and NOx.

また、触媒層40は、さらに、NOx浄化触媒以外の触媒を含んでいてもよい。例えば、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)を含む触媒層や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ(Diesel Particulate Filter;DPF)を含んでいてもよい。 Further, the catalyst layer 40 may further contain a catalyst other than the NOx purification catalyst. For example, a catalyst layer containing a diesel oxidation catalyst (DOC) or a diesel particulate filter (DPF) may be included.

DOCは、排気に含まれる粒子状物質(Particulate matter:PM)中の可溶有機成分(Soluble Organic Fraction:SOF)や、排気中のCO及びHCを酸化する触媒である。DOCとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。図2に示すように、DOCの代表例としては、Pt,Pd等の貴金属触媒をアルミナやゼオライトに担持した触媒を例示できる。排気管12に配置する場合には、ハニカム構造のアルミナ担体にPt,Pdを担持した形態で用いられることが多い。 DOC is a catalyst that oxidizes soluble organic components (SOF) in particulate matter (PM) contained in exhaust gas, and CO and HC in exhaust gas. As the DOC, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal or a base metal is used. As shown in FIG. 2, as a typical example of DOC, a catalyst in which a noble metal catalyst such as Pt or Pd is supported on alumina or zeolite can be exemplified. When arranged in the exhaust pipe 12, it is often used in the form of supporting Pt and Pd on an alumina carrier having a honeycomb structure.

DPFは、排気中の粒子状成分を浄化する触媒を備えた粒子捕集フィルタである。DPFとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。図2に示すように、DPFの代表例としては、Pt,Pd等の貴金属触媒をハニカム構造のアルミナに担持した触媒を例示できる。DPFは、排気中の粒子状物質(Perticulate Matter:PM)をろ過して捕集する。 The DPF is a particulate filter equipped with a catalyst for purifying particulate components in exhaust gas. As the DPF, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal or a base metal is used. As shown in FIG. 2, as a typical example of the DPF, a catalyst in which a noble metal catalyst such as Pt or Pd is supported on alumina having a honeycomb structure can be exemplified. The DPF filters and collects particulate matter (PM) in the exhaust.

DPFの別称としては、DPR(Diesel Particulate active Reduction system)、DPD(Diesel Particulate Defuser)、CRT(Continuously Regenerating Trap、または、ContinuouslyRegenerating Technology)、CSF(Catalyzed Soot Filter)等を挙げることができる。本明細書においては、DPFという用語は、上記別称で称される各触媒を含む意味で用いる。 As another name for DPF, DPR (Diesel Particulate Active System System), DPD (Diesel Particulate Defecter), CRT (Continuous Particulate Filter), CRT (Continuous Particulate Filter, Generic Filter, etc.) In the present specification, the term DPF is used to include each catalyst referred to by the above alternative names.

DOCまたはDPFに代えて、NOx吸着(Passive NOx Adsorption:PNA)触媒を配置してもよい。PNA触媒としては、例えば、金属酸化物等の担体と、NOx吸着種とを含む触媒が用いられている。図2に示すように、PNA触媒の具体例としては、LNT触媒に対して、還元剤であるRhを含まない構造を有する触媒を例示できる。 Instead of DOC or DPF, a NOx adsorption (PASSA) catalyst may be placed. As the PNA catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and a NOx-adsorbed species is used. As shown in FIG. 2, as a specific example of the PNA catalyst, a catalyst having a structure that does not contain Rh, which is a reducing agent, can be exemplified with respect to the LNT catalyst.

本実施形態では、以下、第1触媒層41として、アンモニアを還元剤とするSCR触媒を用い、第2触媒層42として、ASCを用いた場合を例示して説明する。 In the present embodiment, a case where an SCR catalyst using ammonia as a reducing agent is used as the first catalyst layer 41 and ASC is used as the second catalyst layer 42 will be described below.

オゾン供給装置30は、エアポンプ32と、オゾン生成器33とを備えている。エアポンプ32は、例えば電動ポンプであって、外部から吸入した空気を加圧してオゾン生成器33に送風することができる。エアポンプ32の出口には、空気量センサ35が設けられており、エアポンプ32からオゾン生成器33に送風する空気の流量を検出することができる。 The ozone supply device 30 includes an air pump 32 and an ozone generator 33. The air pump 32 is, for example, an electric pump, and can pressurize the air sucked from the outside and blow it to the ozone generator 33. An air amount sensor 35 is provided at the outlet of the air pump 32, and can detect the flow rate of air blown from the air pump 32 to the ozone generator 33.

オゾン生成器33は、オゾン供給管31を介して接続されている。オゾン供給管31は、触媒層40の上流側かつ排出NOxセンサ22の下流側となる位置において、排気管12に接続されている。オゾン供給管31の先端には、オゾン供給口37が設けられており、オゾン供給口37は、排気管12の内部に挿入されている。オゾン供給管31には、排気管12からの排気の逆流を抑制する目的で、開閉弁34が設けられている。開閉弁34は、排気管12に対するオゾン供給時には開放され、オゾン供給の停止時には閉鎖される。 The ozone generator 33 is connected via an ozone supply pipe 31. The ozone supply pipe 31 is connected to the exhaust pipe 12 at a position on the upstream side of the catalyst layer 40 and on the downstream side of the exhaust NOx sensor 22. An ozone supply port 37 is provided at the tip of the ozone supply pipe 31, and the ozone supply port 37 is inserted inside the exhaust pipe 12. The ozone supply pipe 31 is provided with an on-off valve 34 for the purpose of suppressing the backflow of exhaust gas from the exhaust pipe 12. The on-off valve 34 is opened when ozone is supplied to the exhaust pipe 12, and is closed when ozone supply is stopped.

オゾン生成器33は、ハウジング内に複数の電極板を備えている。エアポンプ32からオゾン生成器33に供給された空気が複数の電極板の間を通過する際に、複数の電極板間に高電圧が印加されて放電が起こることにより、オゾン(O3)を生成することができる。オゾン生成器33により生成されたオゾンは、オゾン供給管31を介して、オゾン供給口37から排気管12中に供給される。オゾン供給口37は、触媒層40の上流側において排気管12に挿入されており、オゾンは触媒層40の上流側に供給される。 The ozone generator 33 includes a plurality of electrode plates in the housing. When the air supplied from the air pump 32 to the ozone generator 33 passes between the plurality of electrode plates, a high voltage is applied between the plurality of electrode plates and an electric discharge occurs, so that ozone (O3) can be generated. it can. The ozone generated by the ozone generator 33 is supplied from the ozone supply port 37 into the exhaust pipe 12 via the ozone supply pipe 31. The ozone supply port 37 is inserted into the exhaust pipe 12 on the upstream side of the catalyst layer 40, and ozone is supplied to the upstream side of the catalyst layer 40.

還元剤供給装置60は、インジェクタ61と、タンク62と、還元剤供給管63と、ポンプ64とを備えている。インジェクタ61は、触媒層40およびオゾン供給管31の上流側かつ排出NOxセンサ22の下流側となる位置において、排気管12に接続されている。タンク62には、還元剤を含む液体として、尿素水(尿素水溶液)が貯留されている。還元剤供給管63は、インジェクタ61とタンク62とを接続し、ポンプ64は、還元剤供給管63に設けられている。ポンプ64を駆動することにより、タンク62に貯留された尿素水が還元剤供給管63を通過してインジェクタ61に供給され、インジェクタ61から排気管12内に尿素水を噴射することができる。 The reducing agent supply device 60 includes an injector 61, a tank 62, a reducing agent supply pipe 63, and a pump 64. The injector 61 is connected to the exhaust pipe 12 at a position on the upstream side of the catalyst layer 40 and the ozone supply pipe 31 and on the downstream side of the exhaust NOx sensor 22. Urea water (urea aqueous solution) is stored in the tank 62 as a liquid containing a reducing agent. The reducing agent supply pipe 63 connects the injector 61 and the tank 62, and the pump 64 is provided in the reducing agent supply pipe 63. By driving the pump 64, the urea water stored in the tank 62 passes through the reducing agent supply pipe 63 and is supplied to the injector 61, and the urea water can be injected from the injector 61 into the exhaust pipe 12.

インジェクタ61から噴射された尿素水の液滴は壁面に衝突して微細化、もしくは壁面に付着して蒸発した後に、下記式(4)に示す熱分解反応、下記式(5)に示す加水分解により、尿素(CO(NH2)2)からアンモニアへと変化し、第1触媒層41に供給される。 The urea water droplets ejected from the injector 61 collide with the wall surface to become finer, or adhere to the wall surface and evaporate, and then the thermal decomposition reaction represented by the following formula (4) and the hydrolysis represented by the following formula (5). As a result, urea (CO (NH2) 2) is changed to ammonia and supplied to the first catalyst layer 41.

CO(NH2)2→NH3+HNCO … (4)
HNCO+H2O→NH3+CO2 … (5)
CO (NH2) 2 → NH3 + HNCO… (4)
HNCO + H2O → NH3 + CO2 ... (5)

第1触媒層41において、SCR触媒により、下記式(6)〜(8)に示す触媒反応が起こる。これによって、NH3を還元剤としてNOxが還元され、窒素(N2)と水(H2O)に変化する。なお、下記式(6)は、Fast反応、式(7)はStandard反応、式(8)はSlow反応と呼ばれる。 In the first catalyst layer 41, the catalytic reaction represented by the following formulas (6) to (8) occurs due to the SCR catalyst. As a result, NOx is reduced using NH3 as a reducing agent and converted into nitrogen (N2) and water (H2O). The following formula (6) is called the Fast reaction, the formula (7) is called the Standard reaction, and the formula (8) is called the Slow reaction.

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O … (6)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O … (7)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O … (8)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O ... (6)
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ... (7)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O ... (8)

排出NOxセンサ22、触媒温度センサ23、触媒後NOxセンサ24、および空気量センサ35の検出値は、ECU50に出力される。ECU50は、CPU、ROM、RAM等を含むマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、前述した各種センサの検出信号に基づいて、内燃機関20および排気浄化システム10の各種制御を実行する。ECU50は、内燃機関20の燃焼制御を実行する機能を有するとともに、オゾン供給装置30からのオゾン供給量制御、および、還元剤供給装置60からの還元剤供給量制御を実行する制御装置としての機能を有する。 The detected values of the discharge NOx sensor 22, the catalyst temperature sensor 23, the post-catalyst NOx sensor 24, and the air amount sensor 35 are output to the ECU 50. The ECU 50 is an electronic control unit mainly composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc., and by executing various control programs stored in the ROM, it is based on the detection signals of the various sensors described above. , Performs various controls of the internal combustion engine 20 and the exhaust purification system 10. The ECU 50 has a function of executing combustion control of the internal combustion engine 20, and also functions as a control device for executing ozone supply amount control from the ozone supply device 30 and reduction agent supply amount control from the reducing agent supply device 60. Has.

ECU50は、温度情報取得部51と、成分量取得部52と、供給比制御部53と、推定部54と、オゾン量制御部55と、燃焼制御部56と、を備えている。 The ECU 50 includes a temperature information acquisition unit 51, a component amount acquisition unit 52, a supply ratio control unit 53, an estimation unit 54, an ozone amount control unit 55, and a combustion control unit 56.

温度情報取得部51は、触媒層40を構成する各触媒層の温度情報をそれぞれ取得する。温度情報取得部51によって取得された温度情報は、ECU50に記憶されてもよい。各触媒層の温度情報は、各触媒層に設置された温度センサ(例えば、触媒温度センサ23)により検出される温度の検出値であってもよいし、推定値であってもよい。 The temperature information acquisition unit 51 acquires temperature information of each catalyst layer constituting the catalyst layer 40. The temperature information acquired by the temperature information acquisition unit 51 may be stored in the ECU 50. The temperature information of each catalyst layer may be a detected value of the temperature detected by a temperature sensor (for example, the catalyst temperature sensor 23) installed in each catalyst layer, or may be an estimated value.

温度情報取得部51は、第1触媒層41の温度に関連する他のパラメータを温度情報として取得してもよい。温度情報は、第1触媒層41の温度に関連する他のパラメータとしては、例えば、第1触媒層41の昇温開始時からの経過時間、内燃機関20の暖機の完了、内燃機関20の冷却戻り水の水温、内燃機関20の始動時からの燃料消費量、経過時間、走行距離等を挙げることができる。 The temperature information acquisition unit 51 may acquire other parameters related to the temperature of the first catalyst layer 41 as temperature information. The temperature information includes other parameters related to the temperature of the first catalyst layer 41, for example, the elapsed time from the start of temperature rise of the first catalyst layer 41, the completion of warming up the internal combustion engine 20, and the internal combustion engine 20. Examples include the temperature of the cooling return water, the fuel consumption from the start of the internal combustion engine 20, the elapsed time, the mileage, and the like.

成分量取得部52は、排気中に含まれる各成分の成分量の検出値または推定値を取得する。例えば、NOxの成分量として、排出NOxセンサ22および触媒後NOxセンサ24により検出される排気中のNOx量を取得する。すなわち、成分量取得部52は、内燃機関20から排出されるNOx量を取得する排出NOx量取得部としての機能と、触媒層40を通過後の排気中のNOx量を取得する触媒後NOx量取得部としての機能とを有する。成分量取得部52によって取得されたデータは、ECU50に記憶されてもよい。 The component amount acquisition unit 52 acquires a detected value or an estimated value of the component amount of each component contained in the exhaust gas. For example, as the amount of NOx components, the amount of NOx in the exhaust gas detected by the exhaust NOx sensor 22 and the post-catalyst NOx sensor 24 is acquired. That is, the component amount acquisition unit 52 functions as a discharge NOx amount acquisition unit that acquires the NOx amount discharged from the internal combustion engine 20, and the post-catalyst NOx amount that acquires the NOx amount in the exhaust gas after passing through the catalyst layer 40. It has a function as an acquisition unit. The data acquired by the component amount acquisition unit 52 may be stored in the ECU 50.

供給比制御部53は、成分量取得部52が取得するNOx量に対しての触媒層40に供給するオゾン量の供給比を制御する。例えば、触媒層40に供給されるNOxの物質量をN1、オゾンの物質量をN2とすると、物質量比として算出される供給比Kは、下記式(9)により表すことができる。 The supply ratio control unit 53 controls the supply ratio of the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 to the amount of NOx acquired by the component amount acquisition unit 52. For example, assuming that the amount of substance of NOx supplied to the catalyst layer 40 is N1 and the amount of substance of ozone is N2, the supply ratio K calculated as the substance amount ratio can be expressed by the following formula (9).

K=N2/N1 … (9) K = N2 / N1 ... (9)

供給比制御部53は、第1触媒層41の温度情報に基づいて、触媒層40に供給するオゾン量を制御する。より具体的には、第1触媒層41の温度情報が、第1触媒層41の温度が所定の温度閾値未満であることを示す状態である場合に、触媒層40にオゾンを供給する「オゾン供給モード」を選択する。第1触媒層41の温度情報が、所定の温度閾値以上であることを示す状態である場合に、触媒層40にオゾンを供給しない「通常モード」を選択する。なお、温度閾値は、例えば、第1触媒層41に含まれる所定の触媒の活性温度TAに設定することができる。より具体的には、第1触媒層41に配置されるSCR触媒もしくは三元触媒の活性温度TAに設定してもよい。 The supply ratio control unit 53 controls the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 based on the temperature information of the first catalyst layer 41. More specifically, "ozone" that supplies ozone to the catalyst layer 40 when the temperature information of the first catalyst layer 41 indicates that the temperature of the first catalyst layer 41 is less than a predetermined temperature threshold value. Select "Supply Mode". When the temperature information of the first catalyst layer 41 is in a state indicating that it is equal to or higher than a predetermined temperature threshold value, the "normal mode" in which ozone is not supplied to the catalyst layer 40 is selected. The temperature threshold can be set to, for example, the active temperature TA of a predetermined catalyst contained in the first catalyst layer 41. More specifically, the activity temperature TA of the SCR catalyst or the three-way catalyst arranged in the first catalyst layer 41 may be set.

なお、活性温度TAとは、触媒のNOx浄化能力(触媒の有する最大浄化能力を100%とする指標)が高確率(例えば90%程度)となる温度である。図3に示すように、SCR触媒や三元触媒においては、触媒温度がT1程度までの低温域では触媒活性が殆ど無い。そして、低温域から触媒温度が上昇するに際し、触媒温度T1〜T2に示す中温域において、触媒活性が著しく上昇して高確率に達する。そして、触媒温度がT2に達した後の高温域において、触媒活性は略一定となる。例えば、触媒活性の著しい上昇が完了した触媒温度T2を活性温度TAとして用いることができる。 The active temperature TA is a temperature at which the NOx purification capacity of the catalyst (an index in which the maximum purification capacity of the catalyst is 100%) has a high probability (for example, about 90%). As shown in FIG. 3, the SCR catalyst and the three-way catalyst have almost no catalytic activity in the low temperature range where the catalyst temperature is up to about T1. Then, when the catalyst temperature rises from the low temperature range, the catalytic activity increases remarkably in the medium temperature range shown by the catalyst temperatures T1 to T2 to reach a high probability. Then, in the high temperature region after the catalyst temperature reaches T2, the catalytic activity becomes substantially constant. For example, the catalyst temperature T2 at which the significant increase in catalytic activity is completed can be used as the active temperature TA.

供給比制御部53は、触媒層40にNOxを吸着させることを目的として、触媒層40にオゾン供給するオゾン量を制御する。供給比制御部53は、NOxの還元反応が殆ど起こらない触媒温度がT1程度までの低温域と、NOxの還元反応における触媒活性が十分に高くない触媒温度がT1〜T2程度までの中温域において、触媒層40にオゾンを供給するように構成されている。 The supply ratio control unit 53 controls the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 for the purpose of adsorbing NOx on the catalyst layer 40. The supply ratio control unit 53 is used in a low temperature range where the catalyst temperature at which the NOx reduction reaction hardly occurs is up to about T1 and a medium temperature range where the catalyst temperature in the NOx reduction reaction is not sufficiently high is about T1 to T2. , It is configured to supply ozone to the catalyst layer 40.

例えば、特開2016−70181号公報のように、SCR触媒におけるNOxの還元反応を促進する目的で、上記式(6)に示すFast反応が主反応となるように、SCR触媒の上流側で排気中にオゾンを供給する技術が知られている。この技術では、SCR触媒に供給される排気中のNOx中の成分比(NO2/NO)が1となるように、オゾンの供給量を制御する。具体的には、オゾンを供給することにより、下記式(10)に示す反応によりNOをNO2に変化させ、成分比(NO2/NO)を1に制御する。このため、オゾン供給量は、NO2に変化させたいNOの物質量に等しくなるように制御される。例えば、排気中のNO2、NOの物質量を個別に検出または推定し、成分比(NO2/NO)が1となるように、供給するオゾン量を算出し、制御する。 For example, as in JP-A-2016-70181, for the purpose of promoting the NOx reduction reaction in the SCR catalyst, exhaust gas is exhausted on the upstream side of the SCR catalyst so that the Fast reaction represented by the above formula (6) becomes the main reaction. The technology to supply ozone inside is known. In this technique, the amount of ozone supplied is controlled so that the component ratio (NO2 / NO) in NOx in the exhaust gas supplied to the SCR catalyst is 1. Specifically, by supplying ozone, NO is changed to NO2 by the reaction represented by the following formula (10), and the component ratio (NO2 / NO) is controlled to 1. Therefore, the ozone supply amount is controlled so as to be equal to the amount of substance of NO that is desired to be changed to NO2. For example, the amounts of NO2 and NO substances in the exhaust gas are individually detected or estimated, and the amount of ozone supplied is calculated and controlled so that the component ratio (NO2 / NO) becomes 1.

NO+O3→NO2+O2 … (10) NO + O3 → NO2 + O2… (10)

また、オゾンは、SCR触媒等におけるNOxの還元反応を促進する目的で供給されるため、中温域において供給される。低温域では、触媒層40においてNOx還元反応が殆ど起こらないため、SCR触媒に供給される排気中の成分比(NO2/NO)を1に制御しても、SCR触媒におけるNOx還元反応を促進する効果が殆ど得られない。このため、従来のように、SCR触媒等におけるNOxの還元反応を促進する目的でオゾンを供給する場合には、低温域においては、オゾンは供給されない。 Further, ozone is supplied in the medium temperature range because it is supplied for the purpose of promoting the reduction reaction of NOx in the SCR catalyst or the like. In the low temperature region, the NOx reduction reaction hardly occurs in the catalyst layer 40, so even if the component ratio (NO2 / NO) in the exhaust gas supplied to the SCR catalyst is controlled to 1, the NOx reduction reaction in the SCR catalyst is promoted. Little effect is obtained. Therefore, when ozone is supplied for the purpose of promoting the reduction reaction of NOx in the SCR catalyst or the like as in the conventional case, ozone is not supplied in the low temperature region.

これに対し、本実施形態では、触媒層40におけるNOx還元反応を促進する目的ではなく、触媒層40にNOxを吸着させる目的で、触媒層40に供給するオゾン量を制御する。このため、供給比制御部53は、触媒層40において吸着させたいNOxの総量に基づいて供給するオゾン量を算出するように構成されており、その内訳であるNO2、NOの個別の物質量の検出値または推定値を取得する必要がない。また、触媒層40にNOxを吸着させる目的でオゾン供給量を制御するため、供給比制御部53は、従来のように中温域だけではなく、触媒活性が殆ど得られない低温域においても、触媒層40にオゾンを供給するように構成されている。 On the other hand, in the present embodiment, the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 is controlled not for the purpose of promoting the NOx reduction reaction in the catalyst layer 40 but for the purpose of adsorbing NOx on the catalyst layer 40. Therefore, the supply ratio control unit 53 is configured to calculate the amount of ozone to be supplied based on the total amount of NOx to be adsorbed in the catalyst layer 40, and the breakdown thereof is the amount of individual substances of NO2 and NO. There is no need to get a detected or estimated value. Further, in order to control the ozone supply amount for the purpose of adsorbing NOx on the catalyst layer 40, the supply ratio control unit 53 uses the catalyst not only in the medium temperature range as in the conventional case but also in the low temperature range where the catalytic activity is hardly obtained. It is configured to supply ozone to layer 40.

供給比制御部53によるオゾン供給量の制御について、実験データを参照しながら、さらに説明する。図4は、NOxの吸着/昇温脱離(TPD)試験により得られた、SCR触媒に供給されたNOxの吸着率(%)と、SCR触媒に蓄積するNOx量との関係を示す図である。なお、試料としては、基材がコージェライト、コート材がゼオライト、活性種がCu、FeであるSCR触媒を用いた。また、NOxの吸着時には、試料温度を100℃とし、成分としてNO;100ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの供給ガスを空間速度SV;47000(1/h)で20分間供給した。NOxの昇温脱離時には、成分としてO2を10vol%含むN2バランスの供給ガスを空間速度SV;47000(1/h)を供給し、100℃から550℃まで20分間で昇温した。 The control of the ozone supply amount by the supply ratio control unit 53 will be further described with reference to the experimental data. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the adsorption rate (%) of NOx supplied to the SCR catalyst and the amount of NOx accumulated in the SCR catalyst, which was obtained by the NOx adsorption / thermal desorption (TPD) test. is there. As the sample, an SCR catalyst in which the base material was cordierite, the coating material was zeolite, and the active species were Cu and Fe was used. When NOx is adsorbed, the sample temperature is set to 100 ° C., and an N2 balanced supply gas containing NO; 100 ppm, H2O; 3 vol%, O2; 10 vol%, CO2; 3 vol% as components is used as a space velocity SV; 47000 (1 /). It was supplied for 20 minutes in h). At the time of temperature rise desorption of NOx, an N2 balanced supply gas containing 10 vol% of O2 as a component was supplied with a space velocity SV; 47,000 (1 / h), and the temperature was raised from 100 ° C. to 550 ° C. in 20 minutes.

図4において、参照番号1は、上記式(9)においてK=1とした場合を示し、参照番号3は、上記式(9)において、K=3とした場合を示し、参照番号5は、オゾンを供給しなかった場合(すなわちK=0)である場合を示す。また、縦軸に示す吸着率Y(%)は、下記式(11)に基づいて算出した。なお、Cniは触媒上流のガス中のNOx濃度を示し、Cnoは触媒下流のガス中のNOx濃度を示す。 In FIG. 4, the reference number 1 indicates the case where K = 1 in the above equation (9), the reference number 3 indicates the case where K = 3 in the above equation (9), and the reference number 5 is The case where ozone is not supplied (that is, K = 0) is shown. The adsorption rate Y (%) shown on the vertical axis was calculated based on the following formula (11). Cni indicates the NOx concentration in the gas upstream of the catalyst, and Cno indicates the NOx concentration in the gas downstream of the catalyst.

Y=100×(Cni−Cno)/Cni … (11) Y = 100 × (Cni-Cno) / Cni… (11)

参照番号5に示すように、オゾン供給を行わない場合では、NOxの吸着率は、ほぼ零であった。これに対し、参照番号1,3に示すように、オゾン供給を行った場合には、SCR触媒に供給比K=1でオゾン供給を行うことにより、SCR触媒におけるNOx吸着率を40〜50%まで向上させることができた。さらに、SCR触媒に供給比K=3でオゾン供給を行うことにより、SCR触媒におけるNOx吸着率を90%以上まで向上させることができた。すなわち、図4に示すように、オゾンを供給しない場合には、NOx浄化率が殆ど零であるSCR触媒に対して、オゾンを供給することによってNOx浄化率を向上させることができることが、本発明者により新たな知見として見出された。 As shown in Reference No. 5, the adsorption rate of NOx was almost zero when ozone was not supplied. On the other hand, as shown in Reference Nos. 1 and 3, when ozone is supplied, the NOx adsorption rate in the SCR catalyst is 40 to 50% by supplying ozone to the SCR catalyst at a supply ratio of K = 1. Was able to be improved. Furthermore, by supplying ozone to the SCR catalyst at a supply ratio of K = 3, the NOx adsorption rate in the SCR catalyst could be improved to 90% or more. That is, as shown in FIG. 4, when ozone is not supplied, the NOx purification rate can be improved by supplying ozone to the SCR catalyst having almost zero NOx purification rate. It was found as a new finding by the person.

また、図5は、試料として、基材がコージェライト、コート材がアルミナ、活性種がPt、PdであるDOCを用い、同様にNOxの吸着/昇温脱離試験を行うことにより得られた試験結果を示す図である。図5において、参照番号4は、上記式(9)において、K=3とした場合を示し、参照番号2は、オゾンを供給しなかった場合(すなわちK=0)である場合を示す。 Further, FIG. 5 was obtained by similarly performing a NOx adsorption / temperature desorption test using DOC in which the base material is cordierite, the coating material is alumina, and the active species are Pt and Pd as samples. It is a figure which shows the test result. In FIG. 5, reference number 4 shows a case where K = 3 in the above formula (9), and reference number 2 shows a case where ozone is not supplied (that is, K = 0).

参照番号2に示すように、オゾン供給を行わない場合では、NOxの吸着率は、ほぼ零であった。これに対し、参照番号4に示すように、DOCに供給比K=3でオゾン供給を行うことにより、DOCにおけるNOx吸着率を80%以上まで向上させることができた。すなわち、図5に示すように、オゾンを供給しない場合には、NOx浄化率が殆ど零であるDOCに対して、オゾンを供給することによってNOx浄化率を向上させることができることが、本発明者により新たな知見として見出された。 As shown in Reference No. 2, the adsorption rate of NOx was almost zero when ozone was not supplied. On the other hand, as shown in Reference No. 4, by supplying ozone to the DOC at a supply ratio of K = 3, the NOx adsorption rate in the DOC could be improved to 80% or more. That is, as shown in FIG. 5, when ozone is not supplied, the NOx purification rate can be improved by supplying ozone to the DOC whose NOx purification rate is almost zero. Was found as a new finding by.

供給比K=1とした場合には、排気中のNOxの物質量の全量に対して等倍のオゾンが供給されるため、上記式(10)に示す反応により、オゾンによって排気中のNOx中の一酸化炭素(NO)を二酸化炭素(NO2)に酸化させるためには十分な供給量であると推察される。しかしながら、図4に示すように、SCR触媒においては、供給比K=1ではNOx吸着率は40〜50%であり、供給比K=3にした場合に、NOx吸着率を100%に近い値まで高くすることができることが、上記式(10)からは予測し得ない新たな知見として見出された。また、図5に示すように、DOCにおいても、供給比K=3にした場合に、NOx吸着率を80%以上に高くすることができることが、新たな知見として見出された。 When the supply ratio K = 1, ozone is supplied at the same magnification as the total amount of NOx in the exhaust gas. Therefore, the reaction represented by the above formula (10) causes ozone to be used in the NOx in the exhaust gas. It is presumed that the supply amount is sufficient to oxidize carbon monoxide (NO) to carbon dioxide (NO2). However, as shown in FIG. 4, in the SCR catalyst, the NOx adsorption rate is 40 to 50% when the supply ratio K = 1, and the NOx adsorption rate is close to 100% when the supply ratio K = 3. It was found as a new finding that cannot be predicted from the above equation (10) that it can be increased to. Further, as shown in FIG. 5, it was found as a new finding that the NOx adsorption rate can be increased to 80% or more even in DOC when the supply ratio is K = 3.

図4,5に示すように、オゾン供給モードにおいて、NOx吸着率を確保するためには、触媒層40にオゾンを供給する際の供給比は、物質量比で算出して等倍以上に設定されることが好ましく、等倍〜3倍、もしくは、3倍以上に設定されてもよい。すなわち、NOx吸着率を確保するためには、上記式(9)に示す供給比Kを、K≧1の範囲で設定することが好ましく、1≦K≦3の範囲、または、K≧3の範囲で設定してもよい。供給比Kが、等倍〜3倍程度の範囲内では、供給比Kの増加に伴いNOx吸着率が向上していることから、供給するオゾン量に対して、効率よくNOx吸着率を向上させるためには、供給比Kは、等倍〜3倍程度の範囲内で設定されることが好ましい。すなわち、供給するオゾン量に対して効率よくNOx吸着率を向上させるためには、上記式(9)に示す供給比Kを、1≦K≦3の範囲で設定することが好ましい。供給比Kは、ECU50に記憶されていてもよい。 As shown in FIGS. 4 and 5, in order to secure the NOx adsorption rate in the ozone supply mode, the supply ratio when supplying ozone to the catalyst layer 40 is set to the same value or more by calculating the substance amount ratio. It is preferably set to 1 to 3 times, or 3 times or more. That is, in order to secure the NOx adsorption rate, it is preferable to set the supply ratio K represented by the above formula (9) in the range of K ≧ 1, and the range of 1 ≦ K ≦ 3 or K ≧ 3. It may be set in a range. When the supply ratio K is in the range of about 1 to 3 times, the NOx adsorption rate improves as the supply ratio K increases. Therefore, the NOx adsorption rate is efficiently improved with respect to the amount of ozone supplied. Therefore, the supply ratio K is preferably set in the range of about 1 to 3 times. That is, in order to efficiently improve the NOx adsorption rate with respect to the amount of ozone to be supplied, it is preferable to set the supply ratio K represented by the above formula (9) in the range of 1 ≦ K ≦ 3. The supply ratio K may be stored in the ECU 50.

供給比Kが等倍〜3倍程度の範囲内において、供給比Kの増加に伴いNOx吸着率が向上する理由は、下記式(12)に示す反応により三酸化窒素(NO3)が生成し、SCR触媒、DOCの担体として用いられるアルミナ等の金属酸化物に吸着されたためであると推察される。等倍を超える供給比Kでオゾンを供給することにより、下記式(12)に示す反応が促進され、NO3の生成が促進される。NO3は、NO2よりもさらに酸性度が高いため、金属酸化物に吸着され易い。このため、NO3の生成を促進することにより、NOx吸着種として用いられる塩基性が高い金属酸化物(例えば酸化バリウム;BaO)と比較して塩基性が低い金属酸化物(例えば、アルミナ)によって吸着され易くなり、NOx浄化率を向上させられることができたと推察される。 The reason why the NOx adsorption rate improves as the supply ratio K increases in the range where the supply ratio K is about 1 to 3 times is that nitrogen trioxide (NO3) is generated by the reaction represented by the following formula (12). It is presumed that this is because it was adsorbed on metal oxides such as alumina used as a carrier for SCR catalyst and DOC. By supplying ozone at a supply ratio K exceeding the same magnification, the reaction represented by the following formula (12) is promoted, and the production of NO3 is promoted. Since NO3 has a higher acidity than NO2, it is easily adsorbed by metal oxides. Therefore, by promoting the production of NO3, it is adsorbed by a metal oxide having a low basicity (for example, alumina) as compared with a metal oxide having a high basicity (for example, barium oxide; BaO) used as a NOx adsorbing species. It is presumed that the NOx purification rate could be improved.

NO2+O3→NO3+O2 … (12) NO2 + O3 → NO3 + O2… (12)

アルミナ等の金属酸化物のNOx吸着能に対するオゾン供給の影響について、さらに実験により検証した。図6は、試料として、コート材に組成として含まれるアルミナを用い、同様にNOxの吸着/昇温脱離試験を行うことにより得られた試験結果を示す図である。図6は、上記式(9)において、K=3とした場合を示している。アルミナに供給比K=3でオゾン供給を行った場合にも、NOx吸着率を80%以上まで向上させることができた。図6の結果から、NOx浄化率が殆ど零であるアルミナに対して、オゾンを供給することによってNOx浄化率を向上させることができることが明らかとなった。 The effect of ozone supply on the NOx adsorption capacity of metal oxides such as alumina was further verified by experiments. FIG. 6 is a diagram showing test results obtained by similarly performing a NOx adsorption / temperature rise desorption test using alumina contained as a composition in a coating material as a sample. FIG. 6 shows a case where K = 3 in the above equation (9). Even when ozone was supplied to alumina at a supply ratio of K = 3, the NOx adsorption rate could be improved to 80% or more. From the results of FIG. 6, it was clarified that the NOx purification rate can be improved by supplying ozone to alumina having a NOx purification rate of almost zero.

図7は、基材がコージェライト、コート材がアルミナ、Pt,Pd,Rh等の貴金属種と、NOx吸着種としてのBaであるLNT触媒の表面を顕微FT−IR(フーリエ変換分光)イメージング法により分析した結果を示す図である。顕微FT−IRイメージング法とは、二次元アレイ(Focal Plane Array;FPA)検出器を用いて、2次元測定を行い、化合物に特徴的な官能基の分布などを可視化する手法である。図7(a)は、オゾンを供給しない場合を示しており、図7(b)は、オゾンを供給した場合を示している。図7においては、分かり易くするため、Baの存在領域(丸で囲われた領域)およびアルミナの存在領域を表示している。 FIG. 7 shows a microscopic FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) imaging method in which the substrate is cordierite, the coating material is a noble metal species such as alumina, Pt, Pd, Rh, and the surface of an LNT catalyst which is Ba as a NOx adsorption species. It is a figure which shows the result of the analysis by. The microscopic FT-IR imaging method is a method of visualizing the distribution of functional groups characteristic of a compound by performing two-dimensional measurement using a two-dimensional array (FPA) detector. FIG. 7A shows a case where ozone is not supplied, and FIG. 7B shows a case where ozone is supplied. In FIG. 7, for the sake of clarity, the region where Ba exists (the region circled) and the region where alumina exists are shown.

図7(a)に示すように、オゾンを供給しなかった場合には、Baの存在領域においてはNOxが吸着されている一方で、アルミナの存在領域においては、NOxが殆ど吸着されていなかった。これに対し、図7(b)に示すように、オゾンを供給した場合には、アルミナの存在領域においても、NOxが吸着されていた。図7に示す結果から、アルミナは、オゾンを供給しない場合にはNOxをあまり吸着しない一方で、オゾンを供給することにより、NOxの吸着量が増大することが明らかとなった。 As shown in FIG. 7A, when ozone was not supplied, NOx was adsorbed in the region where Ba was present, while NOx was hardly adsorbed in the region where alumina was present. .. On the other hand, as shown in FIG. 7B, when ozone was supplied, NOx was adsorbed even in the region where alumina was present. From the results shown in FIG. 7, it was clarified that alumina does not adsorb NOx so much when ozone is not supplied, while the amount of NOx adsorbed increases by supplying ozone.

図6,7の実験結果から、オゾンを供給することにより、SCR触媒、DOCのNOx吸着能が向上する効果は、担体に含まれるアルミナに代表される金属酸化物のNOx吸着能が向上するためであることが明らかとなった。また、図7に示すように、NOx吸着種として用いられるBaOにおいても、オゾンを供給することにより、NOxの吸着能がより向上することが明らかとなった。この結果より、SCR触媒、三元触媒、DOC,DPF、LNT触媒、PNA触媒において一般に担体等として用いられる金属酸化物において、上記式(12)に示す反応を促進させるために十分なオゾン量を供給することにより、排気中のNOxの浄化率を向上させる効果が得られることが明らかとなった。 From the experimental results shown in FIGS. 6 and 7, the effect of improving the NOx adsorption capacity of the SCR catalyst and DOC by supplying ozone is that the NOx adsorption capacity of metal oxides such as alumina contained in the carrier is improved. It became clear that. Further, as shown in FIG. 7, it was clarified that even in BaO used as a NOx adsorbing species, the NOx adsorption ability is further improved by supplying ozone. From this result, in the metal oxide generally used as a carrier or the like in the SCR catalyst, the three-way catalyst, the DOC, DPF, the LNT catalyst, and the PNA catalyst, the amount of ozone sufficient to promote the reaction represented by the above formula (12) is increased. It was clarified that the supply has the effect of improving the purification rate of NOx in the exhaust gas.

特に、NOx吸着種として用いられる塩基性が高い金属酸化物と比較して塩基性が低く、NO2の吸着能があまり高くない金属酸化物において、上記式(12)に示す反応を促進させるために十分なオゾン量を供給することによって、より顕著にNOxの吸着能を向上させることができることが明らかとなった。このような塩基性が比較的低い金属酸化物の具体例としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア等を例示することができる。アルミナ、チタニア、ジルコニア等の塩基性が比較的低い金属酸化物、および、この酸化物を組成として含む複合金属酸化物やセラミックス(例えば、コージェライト、ゼオライト、セリア/ジルコニア等)を含むSCR触媒、三元触媒、DOC,DPF、LNT触媒、PNA触媒において、上述のオゾン供給によりNOx吸着量を向上させる効果と、その結果として得られるNOx浄化率を向上させる効果とを顕著に得ることができる。 In particular, in order to promote the reaction represented by the above formula (12) in a metal oxide having a low basicity and not a very high NO2 adsorption capacity as compared with a highly basic metal oxide used as a NOx adsorbing species. It has been clarified that the NOx adsorption capacity can be improved more remarkably by supplying a sufficient amount of ozone. Specific examples of such metal oxides having relatively low basicity include alumina, titania, and zirconia. Metal oxides with relatively low basicity such as alumina, titania, and zirconia, and SCR catalysts containing composite metal oxides and ceramics containing this oxide as a composition (for example, cordierite, zeolite, ceria / zirconia, etc.). In the three-way catalyst, DOC, DPF, LNT catalyst, and PNA catalyst, the effect of improving the NOx adsorption amount by the above-mentioned ozone supply and the effect of improving the NOx purification rate obtained as a result can be remarkably obtained.

図8は、SCR触媒に供給されたNOxの吸着率(%)と、SCR触媒に蓄積するNOx量との関係について、供給比Kを変更して、さらに検討を行った結果を示す図である。なお、検討に際しては、図4にその結果を示すNOxの吸着/昇温脱離(TPD)試験と同様の条件で、同様の試料を用いた。さらに、触媒下流のガス中のオゾン濃度の検出も行った。 FIG. 8 is a diagram showing the results of further studies on the relationship between the adsorption rate (%) of NOx supplied to the SCR catalyst and the amount of NOx accumulated in the SCR catalyst by changing the supply ratio K. .. In the examination, the same sample was used under the same conditions as the NOx adsorption / thermal desorption (TPD) test shown in FIG. Furthermore, the ozone concentration in the gas downstream of the catalyst was also detected.

図8において、参照番号6〜9は、それぞれ、上記式(9)においてK=1,1.25,1.5,3とした場合を示す。参照番号7に示す供給比K=1.25は、参照番号6と参照番号7との中間の供給比であるとともに、NOx吸着率も参照番号6と参照番号7との中間程度の値であった。すなわち、供給比K=1〜1.5の間では、NOx吸着率の増加率は、供給比Kの増加率とほぼ対応していた。また、参照番号8に示すように、供給比K=1.5の場合には、参照番号9に示す供給比K=3の場合と同程度まで、NOx吸着率が増加していた。すなわち、供給比1.5〜3の間においては、NOx吸着率はやや増加するが、供給比K=1〜1.5の間と比較すると、供給比Kの増加率に対するNOx吸着率の増加率が大幅に低減されていた。また、供給比K=1,1.25,1.5,3のそれぞれについて、試料である触媒下流のガス中のオゾン濃度は、それぞれ、0ppm,0ppm,30ppm,300ppmであった。 In FIG. 8, reference numerals 6 to 9 indicate the case where K = 1,1.25,1.5,3 in the above formula (9), respectively. The supply ratio K = 1.25 shown in the reference number 7 is an intermediate supply ratio between the reference number 6 and the reference number 7, and the NOx adsorption rate is also a value intermediate between the reference number 6 and the reference number 7. It was. That is, when the supply ratio K was between 1 and 1.5, the rate of increase in the NOx adsorption rate almost corresponded to the rate of increase in the supply ratio K. Further, as shown in Reference No. 8, when the supply ratio K = 1.5, the NOx adsorption rate increased to the same extent as in the case of the supply ratio K = 3 shown in Reference No. 9. That is, the NOx adsorption rate increases slightly between the supply ratios of 1.5 to 3, but the NOx adsorption rate increases with respect to the increase rate of the supply ratio K as compared with the supply ratio K = 1 to 1.5. The rate was significantly reduced. Further, for each of the supply ratios K = 1,1.25,1.5,3, the ozone concentrations in the gas downstream of the catalyst as a sample were 0 ppm, 0 ppm, 30 ppm, and 300 ppm, respectively.

図8に示す実験結果より、供給比Kを1〜3に制御することにより、供給比Kが高くなるほど、NOx吸着率が高くなる関係を得られることが明らかになった。また、供給比Kを1〜1.5(等倍〜1.5倍)に制御することにより、供給比Kの増加率に対するNOx吸着率の増加率が高い状態で、NOx吸着率を向上させることができることが明らかになった。さらに、供給比Kを1〜1.5に制御することにより、試料である触媒下流のガス中のオゾン濃度の検出値を0ppmに低減できることが明らかになった。すなわち、供給比Kが1〜1.5の間で制御した場合には、供給するオゾン量を増加させることにより、NOx吸着率を効率よく向上させられることできること、および、下流側にリークするオゾン量を低減できることが明らかになった。 From the experimental results shown in FIG. 8, it was clarified that by controlling the supply ratio K to 1 to 3, the higher the supply ratio K, the higher the NOx adsorption rate. Further, by controlling the supply ratio K to 1 to 1.5 (1 to 1.5 times), the NOx adsorption rate is improved in a state where the increase rate of the NOx adsorption rate is high with respect to the increase rate of the supply ratio K. It became clear that it could be done. Furthermore, it was clarified that the detected value of the ozone concentration in the gas downstream of the catalyst, which is a sample, can be reduced to 0 ppm by controlling the supply ratio K to 1 to 1.5. That is, when the supply ratio K is controlled between 1 and 1.5, the NOx adsorption rate can be efficiently improved by increasing the amount of ozone supplied, and ozone leaking to the downstream side can be improved. It became clear that the amount could be reduced.

SCR触媒等のNOx浄化触媒にオゾンを供給すると、NOxの浄化反応は、下記式(13)〜(15)に示す反応によって進行する。なお、下記式(16)における[M]は、NOx浄化触媒を示している。 When ozone is supplied to a NOx purification catalyst such as an SCR catalyst, the NOx purification reaction proceeds by the reactions represented by the following formulas (13) to (15). [M] in the following formula (16) indicates a NOx purification catalyst.

NO+O3→NO2+O2 … (13)
NO2+O3→NO3+O2 … (14)
NO2+NO3→N2O5 … (15)
[M]+H2O+N2O5→[M]+2HNO3 … (16)
NO + O3 → NO2 + O2… (13)
NO2 + O3 → NO3 + O2 ... (14)
NO2 + NO3 → N2O5… (15)
[M] + H2O + N2O5 → [M] + 2HNO3 ... (16)

第1触媒層41にオゾンが供給されると、上記式(13)〜(15)に示す反応により、オゾンと排気中のNOxとが反応して、硝酸の前駆体である五酸化二窒素(N2O5)が生成する。生成したN2O5は、さらに、上記式(16)に示すように、SCR触媒上でH2Oと反応し、硝酸(HNO3)が生成する。生成したHNO3は、硝酸イオンとして、SCR触媒上に吸着される。上記式(13)〜(16)に示す反応を総括すると、下記式(17)を得ることができる。 When ozone is supplied to the first catalyst layer 41, ozone reacts with NOx in the exhaust gas by the reactions represented by the above formulas (13) to (15), and dinitrogen pentoxide (dinitrogen pentoxide), which is a precursor of nitric acid, is produced. N2O5) is generated. The produced N2O5 further reacts with H2O on the SCR catalyst as shown in the above formula (16) to produce nitric acid (HNO3). The generated HNO3 is adsorbed on the SCR catalyst as nitrate ions. The following formula (17) can be obtained by summarizing the reactions represented by the above formulas (13) to (16).

NO+1.5O3+0.5H2O→HNO3 … (17) NO + 1.5O3 + 0.5H2O → HNO3 ... (17)

上記式(17)に示す総括反応式より、1molのNOと、1.5molのO3から、1molのHNO3が生成されることが理解できる。上記式(17)によれば、第1触媒層41におけるNOとO3との物質量比が、NO:O3=1:1.5である場合に、効率よくO3を消費してHNO3を生成できることが理解でき、この知見は、図8に示す、供給比Kを1〜1.5に制御することにより、供給比Kの増加率に対するNOx吸着率の増加率が高い状態で、NOx吸着率を向上させることができ、下流側にリークするオゾン量を著しく低減できるという実験結果とも合致している。 From the general reaction formula shown in the above formula (17), it can be understood that 1 mol of HNO3 is produced from 1 mol of NO and 1.5 mol of O3. According to the above formula (17), when the substance amount ratio of NO and O3 in the first catalyst layer 41 is NO: O3 = 1: 1.5, O3 can be efficiently consumed to generate HNO3. As shown in FIG. 8, by controlling the supply ratio K to 1 to 1.5, the NOx adsorption rate can be determined in a state where the increase rate of the NOx adsorption rate is high with respect to the increase rate of the supply ratio K. This is in agreement with the experimental results that it can be improved and the amount of ozone leaking to the downstream side can be significantly reduced.

また、図8に示す実験結果にから、供給比Kを1.5以上にすることにより、80〜90%程度以上のNOx吸着率を確保できることが明らかになった。図8に示すように、供給比K=3の場合には、供給比K=1.5の場合よりも、さらにNOx吸着率を向上させられることができた。すなわち、上記式(17)に示す量論比に相当する供給比K=1.5を超えて、オゾンを過剰に供給すると、さらにNOx吸着率を増加させられることが明らかになった。 Further, from the experimental results shown in FIG. 8, it was clarified that the NOx adsorption rate of about 80 to 90% or more can be secured by setting the supply ratio K to 1.5 or more. As shown in FIG. 8, when the supply ratio K = 3, the NOx adsorption rate could be further improved as compared with the case where the supply ratio K = 1.5. That is, it was clarified that when the supply ratio K = 1.5, which corresponds to the stoichiometric ratio shown in the above formula (17), is exceeded and ozone is excessively supplied, the NOx adsorption rate can be further increased.

この知見より、供給比K=1.5〜3(1.5倍〜3倍)に制御すると、下流側にリークするオゾンが比較的少ない状態で、供給比K=1.5の場合よりもさらにNOx吸着率を向上させることができ、80〜90%程度以上のNOx吸着率を確保できることが分かった。一方で、供給比Kを1.5〜3に制御すると、下流側にリークするオゾン量が多くなる。また、供給比Kを3以上に制御する場合には、下流側にリークするオゾン量はさらに多くなると推察される。このため、第1触媒層41に供給するオゾン量について、供給比Kを1.5〜3、または、3以上に制御する場合には、第1触媒層41の下流側に、オゾンを利用または回収する機構を備えるように排気浄化システムを構成することが好ましい。 From this finding, when the supply ratio K = 1.5 to 3 (1.5 times to 3 times) is controlled, the amount of ozone leaking to the downstream side is relatively small, compared to the case where the supply ratio K = 1.5. It was found that the NOx adsorption rate can be further improved and the NOx adsorption rate of about 80 to 90% or more can be secured. On the other hand, if the supply ratio K is controlled to 1.5 to 3, the amount of ozone leaking to the downstream side increases. Further, when the supply ratio K is controlled to 3 or more, it is estimated that the amount of ozone leaking to the downstream side is further increased. Therefore, when the supply ratio K is controlled to 1.5 to 3 or 3 or more with respect to the amount of ozone supplied to the first catalyst layer 41, ozone is used or is used on the downstream side of the first catalyst layer 41. It is preferable to configure the exhaust purification system so as to include a recovery mechanism.

さらに、供給比制御部53は、算出した供給比となるように、触媒層40に供給されるNOx量やオゾン量を制御することができる。例えば、供給比制御部53は、後述するオゾン量制御部55または燃焼制御部56に制御指令を実行し、供給比Kとなるように、NOxの物質量N1とオゾンの物質量N2との少なくともいずれか一方を調整する。また、通常モードにおいては、触媒層40にオゾン供給を行わないため、供給比制御部53は、オゾン量制御部55に対して、オゾンの供給を停止する制御指令を実行する。 Further, the supply ratio control unit 53 can control the amount of NOx and the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 so as to obtain the calculated supply ratio. For example, the supply ratio control unit 53 executes a control command to the ozone amount control unit 55 or the combustion control unit 56, which will be described later, so that the supply ratio K is at least the substance amount N1 of NOx and the substance amount N2 of ozone. Adjust one or the other. Further, in the normal mode, since ozone is not supplied to the catalyst layer 40, the supply ratio control unit 53 executes a control command to the ozone amount control unit 55 to stop the supply of ozone.

例えば、供給比制御部53は、ECU50に記憶された、図9に示すようなNOx濃度とオゾン濃度との関係に基づいて、触媒層40に供給されるNOx量やオゾン量を制御するように構成されていてもよい。図9において、直線L1は、供給比K=1.5の直線を示し、直線L2は、供給比K=1の直線を示す。供給比制御部53は、直線L1と直線L2とに囲まれた領域ARの範囲内で、NOx量とオゾン量とを調整することにより、供給比K=1〜1.5に制御することができる。その結果、オゾンを効率よく利用してNOx吸着率を高くすることができるとともに、下流側にリークするオゾン量を低減できる。 For example, the supply ratio control unit 53 controls the amount of NOx and the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 based on the relationship between the NOx concentration and the ozone concentration stored in the ECU 50 as shown in FIG. It may be configured. In FIG. 9, the straight line L1 shows a straight line having a supply ratio K = 1.5, and the straight line L2 shows a straight line having a supply ratio K = 1. The supply ratio control unit 53 can control the supply ratio K = 1 to 1.5 by adjusting the amount of NOx and the amount of ozone within the range of the region AR surrounded by the straight line L1 and the straight line L2. it can. As a result, ozone can be efficiently used to increase the NOx adsorption rate, and the amount of ozone leaking to the downstream side can be reduced.

推定部54は、温度情報取得部51、成分量取得部52等により取得された各種データに基づいて、触媒層40の状態に関するパラメータの推定値を算出する。例えば、排気中のNOx量と、触媒後のNOx量とに基づいて、触媒に吸着されたNOx量を推定する。 The estimation unit 54 calculates estimated values of parameters related to the state of the catalyst layer 40 based on various data acquired by the temperature information acquisition unit 51, the component amount acquisition unit 52, and the like. For example, the amount of NOx adsorbed on the catalyst is estimated based on the amount of NOx in the exhaust gas and the amount of NOx after the catalyst.

図4の参照番号3に示すように、横軸に示すSCR触媒に蓄積するNOx量が小さい領域では、NOx量に対して略一定の高いNOx吸着率が得られる。しかしながら、NOx量がある程度増大すると、NOx量の増大に従い、吸着率が下降する。このため、推定部54は、積算吸着量が所定の吸着量閾値以下である場合に、触媒層40へのオゾンの供給を行うことを決定する。具体的には、例えば、図4の縦軸に示すY1をNOx吸着率の目標値として設定し、NOx吸着率がY1以上となるNOx量の最大値を吸着量閾値X1として設定する。そして、積算吸着量が吸着量閾値X1以下である場合に、オゾンの供給を許可する。これによって、NOx吸着率がY1以上である範囲において、オゾンの供給を行うように制御することができる。 As shown in Reference No. 3 of FIG. 4, in the region where the amount of NOx accumulated in the SCR catalyst shown on the horizontal axis is small, a substantially constant high NOx adsorption rate with respect to the amount of NOx can be obtained. However, when the amount of NOx increases to some extent, the adsorption rate decreases as the amount of NOx increases. Therefore, the estimation unit 54 determines to supply ozone to the catalyst layer 40 when the integrated adsorption amount is equal to or less than a predetermined adsorption amount threshold value. Specifically, for example, Y1 shown on the vertical axis of FIG. 4 is set as the target value of the NOx adsorption rate, and the maximum value of the NOx amount at which the NOx adsorption rate is Y1 or more is set as the adsorption amount threshold value X1. Then, when the integrated adsorption amount is equal to or less than the adsorption amount threshold value X1, the supply of ozone is permitted. Thereby, it is possible to control the supply of ozone in the range where the NOx adsorption rate is Y1 or more.

オゾン量制御部55は、オゾン供給装置30から触媒層40に供給されるオゾン量を制御する。排気管12にオゾン供給を行う場合には、オゾン生成器33において放電板に電圧が印加され、オゾンが生成される。オゾンが生成される状態下で、エアポンプ32が駆動され、かつ開閉弁34が開放されることにより、オゾン生成器33を通過する空気と共にオゾンが排気管12内に流入する。 The ozone amount control unit 55 controls the amount of ozone supplied from the ozone supply device 30 to the catalyst layer 40. When ozone is supplied to the exhaust pipe 12, a voltage is applied to the discharge plate in the ozone generator 33 to generate ozone. When the air pump 32 is driven and the on-off valve 34 is opened under the state where ozone is generated, ozone flows into the exhaust pipe 12 together with the air passing through the ozone generator 33.

オゾン量制御部55は、エアポンプ32が送風する空気量と、放電板に印加する電圧とを制御することにより、オゾン量を制御する。エアポンプ32が送風する空気量は、空気量センサ35の検知値に基づいて、エアポンプ32を制御することにより調整できる。また、オゾン生成器33におけるオゾンの生成を停止したり、開閉弁34を閉止したりする制御により、触媒層40へのオゾンの供給を停止することができる。 The ozone amount control unit 55 controls the ozone amount by controlling the amount of air blown by the air pump 32 and the voltage applied to the discharge plate. The amount of air blown by the air pump 32 can be adjusted by controlling the air pump 32 based on the detected value of the air amount sensor 35. Further, the supply of ozone to the catalyst layer 40 can be stopped by controlling the ozone generator 33 to stop the production of ozone and the on-off valve 34 to be closed.

燃焼制御部56は、内燃機関20の燃焼状態を制御する。燃焼制御部56は、排出NOxセンサ22の検出値に基づいて、内燃機関20に供給する燃料や空気の量やタイミング等を制御することにより、排気中のNOx量を制御することができる。 The combustion control unit 56 controls the combustion state of the internal combustion engine 20. The combustion control unit 56 can control the amount of NOx in the exhaust gas by controlling the amount and timing of the fuel and air supplied to the internal combustion engine 20 based on the detected value of the exhaust NOx sensor 22.

図10に、ECU50が実行する排気浄化処理のフローチャートを示す。図10に係る処理は、一定の周期で繰り返し実行される。 FIG. 10 shows a flowchart of the exhaust gas purification process executed by the ECU 50. The process according to FIG. 10 is repeatedly executed at regular intervals.

ステップS101では、内燃機関20からの排気中に含まれるNOx量を取得する。例えば、排出NOxセンサ22により検出された排気中のNOx濃度である排出NOx量CnbをNOx量として取得する。 In step S101, the amount of NOx contained in the exhaust gas from the internal combustion engine 20 is acquired. For example, the exhaust NOx amount Cnb, which is the NOx concentration in the exhaust detected by the exhaust NOx sensor 22, is acquired as the NOx amount.

ステップS102では、触媒層40の触媒温度Tcatを取得する。例えば、触媒温度センサ23により検出された第1触媒層41の温度Tcat1を取得する。 In step S102, the catalyst temperature Tcat of the catalyst layer 40 is acquired. For example, the temperature Tcat1 of the first catalyst layer 41 detected by the catalyst temperature sensor 23 is acquired.

ステップS103では、触媒温度Tcatが温度閾値として用いられる活性温度TA以上であるか否かを判定する。この場合、活性温度TAは、第1触媒層41に用いられるSCR触媒の活性温度である。Tcat<TAである場合には、ステップS104に進み、オゾン供給モードを選択する。オゾン供給モードでは、ステップS105〜ステップS111に示す処理を実行する。他方、Tact≧TAである場合には、ステップS120に進み、通常モードを選択する。通常モードでは、ステップS121に示すように、オゾンの供給を行わないことを決定して、処理を終了する。 In step S103, it is determined whether or not the catalyst temperature Tcat is equal to or higher than the active temperature TA used as the temperature threshold. In this case, the activity temperature TA is the activity temperature of the SCR catalyst used for the first catalyst layer 41. If Tcat <TA, the process proceeds to step S104 to select the ozone supply mode. In the ozone supply mode, the processes shown in steps S105 to S111 are executed. On the other hand, when Tact ≧ TA, the process proceeds to step S120 and the normal mode is selected. In the normal mode, as shown in step S121, it is determined not to supply ozone, and the process ends.

オゾン供給モードでは、まず、ステップS105において、触媒層40の出口側において検出したNOx量を取得する。例えば、触媒後NOxセンサ24により検出された排気中のNOx濃度である触媒後NOx量CnaをNOx量として取得する。その後、ステップS106に進む。 In the ozone supply mode, first, in step S105, the amount of NOx detected on the outlet side of the catalyst layer 40 is acquired. For example, the post-catalyst NOx amount Cna, which is the NOx concentration in the exhaust gas detected by the post-catalyst NOx sensor 24, is acquired as the NOx amount. After that, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、ステップS101およびステップS105において取得した、排出NOx量Cnbおよび触媒後NOx量Cnaに基づいて、第1触媒層41に吸着されたNOx量、すなわち、積算吸着量Accを算出する。 In step S106, the amount of NOx adsorbed on the first catalyst layer 41, that is, the integrated adsorption amount Acc, is calculated based on the discharged NOx amount Cnb and the post-catalyst NOx amount Cna acquired in steps S101 and S105.

ステップS107では、積算吸着量Accが所定の吸着量閾値X1以下であるか否かを判定する。吸着量閾値X1は、触媒層40のNOx吸着率を目標値Y1以上にすることができるNOx吸着量として設定された閾値である。Acc≦X1である場合には、ステップS109に進む。Acc>X1である場合には、ステップS108に進み、オゾンを供給しないことを決定し、処理を終了する。すなわち、オゾンを供給している場合には、供給を停止し、オゾンを供給していない場合には、オゾンの供給を行わない。 In step S107, it is determined whether or not the integrated adsorption amount Acc is equal to or less than a predetermined adsorption amount threshold value X1. The adsorption amount threshold value X1 is a threshold value set as a NOx adsorption amount that can make the NOx adsorption rate of the catalyst layer 40 equal to or higher than the target value Y1. If Acc ≦ X1, the process proceeds to step S109. If Acc> X1, the process proceeds to step S108, it is determined not to supply ozone, and the process ends. That is, when ozone is supplied, the supply is stopped, and when ozone is not supplied, ozone is not supplied.

ステップS109では、上記式(9)によって示される、供給比Kを取得する。供給比Kは、ECU50に予め記憶されており、ステップS109においてECU50から読み出される。その後、ステップS110に進む。 In step S109, the supply ratio K represented by the above equation (9) is acquired. The supply ratio K is stored in the ECU 50 in advance and is read out from the ECU 50 in step S109. After that, the process proceeds to step S110.

ステップS110では、触媒層40に供給するオゾン量の制御目標値を算出する。具体的には、ステップS109において取得した供給比Kと、排出NOx量Cnbとを上記式(9)に適用し、制御目標値として、触媒層40に供給するオゾン量Coを算出する。供給比Kが3である場合には、触媒層40に供給されるオゾンの物質量は、内燃機関20から排出され触媒層40に供給されるNOxの物質量の3倍の値に算出される。その後、ステップS111に進む。 In step S110, the control target value of the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 is calculated. Specifically, the supply ratio K acquired in step S109 and the emission NOx amount Cnb are applied to the above formula (9), and the ozone amount Co to be supplied to the catalyst layer 40 is calculated as a control target value. When the supply ratio K is 3, the amount of substance of ozone supplied to the catalyst layer 40 is calculated to be three times the amount of substance of NOx discharged from the internal combustion engine 20 and supplied to the catalyst layer 40. .. After that, the process proceeds to step S111.

ステップS111では、触媒層40に供給するオゾン量を、ステップS110において算出した制御目標値であるオゾン量Coに制御する。例えば、オゾン供給管31から供給されるオゾン量がCoとなるように、オゾン供給装置30が制御される。図4に示すように、触媒層40に流入する排気中のNOxの物質量の3倍に相当するオゾンを触媒層40に供給することにより、第1触媒層41においてNOxの還元反応が殆ど起こらない場合であっても、排気中のNOxのY1%以上を除去することができる。 In step S111, the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 is controlled to the amount of ozone Co, which is the control target value calculated in step S110. For example, the ozone supply device 30 is controlled so that the amount of ozone supplied from the ozone supply pipe 31 is Co. As shown in FIG. 4, by supplying ozone corresponding to three times the amount of the substance of NOx in the exhaust gas flowing into the catalyst layer 40 to the catalyst layer 40, a reduction reaction of NOx almost occurs in the first catalyst layer 41. Even if it is not present, Y1% or more of NOx in the exhaust can be removed.

上記のとおり、排気浄化システム10によれば、第1触媒層41の温度が、SCR触媒または三元触媒の活性温度TAよりも低い場合には、オゾン供給モードを実行できる。第1触媒層41の温度が活性温度TAよりも低く、第1触媒層41に含まれるSCR触媒または三元触媒の状態が、NOx還元反応に係る触媒活性を十分に得られない場合には、オゾン供給モードによって、オゾン供給装置30から触媒層40にオゾンを供給する。さらには、供給するオゾン量は、SCR触媒におけるNOx浄化率に基づいて設定された供給比Kを用いて算出される。このため、各触媒におけるNOxの吸着量を増大させ、所望のNOx浄化率を達成することができる。その結果、第1触媒層41の温度が活性温度TAよりも低い場合においても、NOx量を低減する能力を確保することができる。 As described above, according to the exhaust gas purification system 10, when the temperature of the first catalyst layer 41 is lower than the active temperature TA of the SCR catalyst or the three-way catalyst, the ozone supply mode can be executed. When the temperature of the first catalyst layer 41 is lower than the activity temperature TA and the state of the SCR catalyst or the three-way catalyst contained in the first catalyst layer 41 does not sufficiently obtain the catalytic activity related to the NOx reduction reaction, In the ozone supply mode, ozone is supplied from the ozone supply device 30 to the catalyst layer 40. Furthermore, the amount of ozone to be supplied is calculated using the supply ratio K set based on the NOx purification rate in the SCR catalyst. Therefore, the amount of NOx adsorbed in each catalyst can be increased, and a desired NOx purification rate can be achieved. As a result, even when the temperature of the first catalyst layer 41 is lower than the active temperature TA, the ability to reduce the amount of NOx can be ensured.

なお、図10においては、ステップS103に示すように、触媒温度センサ23によって検出される第1触媒層41の温度によってオゾン供給モードと通常モードとの切替を実行したが、触媒温度に関連する他のパラメータに基づいて、オゾン供給モードと通常モードとを切り替えてもよい。具体的には、例えば、第1触媒層41の昇温開始からの経過時間Sが、所定の時間閾値Xs未満である場合にオゾン供給モードを選択し、Xsを以上である場合に通常モードを選択するようにしてもよい。この場合、時間閾値Xsは、例えば、第1触媒層41が活性温度TAに到達する時間を設定することが好ましい。 In FIG. 10, as shown in step S103, switching between the ozone supply mode and the normal mode was executed according to the temperature of the first catalyst layer 41 detected by the catalyst temperature sensor 23, but other than that related to the catalyst temperature. The ozone supply mode and the normal mode may be switched based on the parameters of. Specifically, for example, the ozone supply mode is selected when the elapsed time S from the start of temperature rise of the first catalyst layer 41 is less than the predetermined time threshold value Xs, and the normal mode is selected when Xs is equal to or more than the predetermined time threshold value Xs. You may choose. In this case, it is preferable that the time threshold value Xs is set, for example, the time when the first catalyst layer 41 reaches the active temperature TA.

(変形例)
触媒層40を構成する各触媒層は、複数の触媒層に分割されていてもよい。具体的には、例えば、図11に示すように、第1触媒層41は、配管12mにより分離された複数の分割触媒層41a、41bに分割されていてもよい。この場合、分割触媒層41a,41bのそれぞれに、触媒温度センサ23a,23b、その上流側に還元剤を注入するインジェクタ61a,61b、オゾンを供給するオゾン供給管31a,31bが備えられていてもよい。また、配管12mにおける排気中のNOx量を検出する中間NOxセンサ25が備えられていてもよい。中間NOxセンサ25により検出されるNOx量は、分割触媒層41aの触媒後NOx量であるとともに、分割触媒層41bに供給されるNOx量である。
(Modification example)
Each catalyst layer constituting the catalyst layer 40 may be divided into a plurality of catalyst layers. Specifically, for example, as shown in FIG. 11, the first catalyst layer 41 may be divided into a plurality of divided catalyst layers 41a and 41b separated by a pipe 12m. In this case, even if the split catalyst layers 41a and 41b are provided with catalyst temperature sensors 23a and 23b, injectors 61a and 61b for injecting a reducing agent upstream thereof, and ozone supply pipes 31a and 31b for supplying ozone. Good. Further, an intermediate NOx sensor 25 for detecting the amount of NOx in the exhaust gas in the pipe 12 m may be provided. The amount of NOx detected by the intermediate NOx sensor 25 is the amount of NOx after the catalyst in the split catalyst layer 41a and the amount of NOx supplied to the split catalyst layer 41b.

図12に、分割触媒層41a、42bおよび第2触媒層42に配置される触媒と、オゾンおよび還元剤の供給位置を例示する。図12(a)〜(c)では、分割触媒層41a、41bにはSCR触媒を含む触媒層が配置されており、第2触媒層42にはASCを含む触媒層が配置されている。 FIG. 12 illustrates the catalysts arranged in the split catalyst layers 41a and 42b and the second catalyst layer 42, and the supply positions of ozone and the reducing agent. In FIGS. 12A to 12C, a catalyst layer containing an SCR catalyst is arranged on the split catalyst layers 41a and 41b, and a catalyst layer containing an ASC is arranged on the second catalyst layer 42.

図12(a)〜(c)に示すように、還元剤の供給は、分割触媒層41a,41bの双方において、その上流側に行われることが好ましい。分割触媒層41a、41bの双方に配置されたSCR触媒に、それぞれ還元剤を適切に供給することができる。その結果、SCR触媒における選択的還元反応を適切に進行させてNOx量を低減することができる。 As shown in FIGS. 12A to 12C, it is preferable that the reducing agent is supplied to the upstream side of both the split catalyst layers 41a and 41b. The reducing agent can be appropriately supplied to the SCR catalysts arranged in both the split catalyst layers 41a and 41b. As a result, the amount of NOx can be reduced by appropriately proceeding the selective reduction reaction in the SCR catalyst.

オゾンの供給は、図12(a)に示すように、分割触媒層41aの上流のみに供給してもよい。もしくは、図12(b)に示すように、分割触媒層41bの上流のみに供給してもよい。もしくは、図12(c)に示すように、分割触媒層41a,41bの双方において、その上流側に供給してもよい。分割触媒層41a,41bに供給するオゾン量は、分割触媒層41a,41bに配置された触媒層における触媒温度や、算出された積算吸着量Acc等に基づいて調整されることが好ましい。 As shown in FIG. 12A, ozone may be supplied only upstream of the split catalyst layer 41a. Alternatively, as shown in FIG. 12B, it may be supplied only upstream of the split catalyst layer 41b. Alternatively, as shown in FIG. 12 (c), both of the split catalyst layers 41a and 41b may be supplied to the upstream side thereof. The amount of ozone supplied to the split catalyst layers 41a and 41b is preferably adjusted based on the catalyst temperature in the catalyst layers arranged in the split catalyst layers 41a and 41b, the calculated cumulative adsorption amount Acc and the like.

例えば、図12(c)に示すように、分割触媒層41a,41bのそれぞれの上流にオゾン供給管31a,31bが設けられている場合には、分割触媒層41a、41bのそれぞれの温度情報や、排出NOxセンサ22、中間NOxセンサ25、触媒後NOxセンサ24の検出値等に基づいて、オゾン供給管31aから供給するオゾン量と、オゾン供給管31bから供給するオゾン量とをそれぞれ算出することが好ましい。 For example, as shown in FIG. 12C, when ozone supply pipes 31a and 31b are provided upstream of the split catalyst layers 41a and 41b, the temperature information of the split catalyst layers 41a and 41b, respectively, , The amount of ozone supplied from the ozone supply pipe 31a and the amount of ozone supplied from the ozone supply pipe 31b are calculated based on the detected values of the emission NOx sensor 22, the intermediate NOx sensor 25, and the post-catalyst NOx sensor 24, respectively. Is preferable.

第1触媒層41は、SCR触媒または三元触媒に加えて、LNT触媒等と称されるNOx吸蔵還元型の触媒を含んでいてもよい。例えば、図11に示す分割触媒層41aにLNT触媒を備えていてもよい。この場合、触媒層40は、例えば図13に示す構成となる。図13では、第1触媒層41として、上流側の分割触媒層41aにLNT触媒を備える触媒層が配置され、下流側の分割触媒層41bにSCR触媒を備える触媒層が配置され、第2触媒層42にASCを備える触媒層が配置されている。 The first catalyst layer 41 may contain a NOx storage reduction type catalyst called an LNT catalyst or the like in addition to the SCR catalyst or the three-way catalyst. For example, the split catalyst layer 41a shown in FIG. 11 may be provided with an LNT catalyst. In this case, the catalyst layer 40 has, for example, the configuration shown in FIG. In FIG. 13, as the first catalyst layer 41, a catalyst layer having an LNT catalyst is arranged on the upstream split catalyst layer 41a, and a catalyst layer having an SCR catalyst is arranged on the downstream split catalyst layer 41b. A catalyst layer having an ASC is arranged on the layer 42.

この場合、分割触媒層41aの下流かつ分割触媒層41bの上流にインジェクタ61およびオゾン供給管31を配置することが好ましい。分割触媒層41bの入口にSCR触媒にオゾンおよび還元剤を供給することにより、SCR触媒におけるNOx吸着量を向上させるとともに、SCR触媒における選択的還元反応を進行させてNOx量を低減することができる。SCR触媒等と比較すると、LNT触媒は、NOxを吸着する能力が高いため、分割触媒層41aにLNT触媒を含む触媒層を配置する場合には、分割触媒層41aにオゾンを供給しなくても、LNT触媒によってNOxが吸着されて、ある程度、NOxが浄化される。このため、図13の構成においては、分割触媒層41aの上流にオゾンを供給する必要はないが、オゾンを供給可能に構成されていてもよい。 In this case, it is preferable to arrange the injector 61 and the ozone supply pipe 31 downstream of the split catalyst layer 41a and upstream of the split catalyst layer 41b. By supplying ozone and a reducing agent to the SCR catalyst at the inlet of the split catalyst layer 41b, the amount of NOx adsorbed in the SCR catalyst can be improved, and the selective reduction reaction in the SCR catalyst can be promoted to reduce the amount of NOx. .. Compared with SCR catalysts and the like, LNT catalysts have a higher ability to adsorb NOx. Therefore, when a catalyst layer containing an LNT catalyst is arranged in the split catalyst layer 41a, ozone is not supplied to the split catalyst layer 41a. , NOx is adsorbed by the LNT catalyst, and NOx is purified to some extent. Therefore, in the configuration of FIG. 13, it is not necessary to supply ozone upstream of the split catalyst layer 41a, but ozone may be supplied.

例えば、図14に示すように、第1触媒層41よりも上流側に第3触媒層43を備えており、第3触媒層43に、NOx浄化機能を有さない触媒を備えた触媒層を配置してもよい。第3触媒層43には、例えば、DOCを含む触媒層や、DPFを配置することが好ましい。 For example, as shown in FIG. 14, a third catalyst layer 43 is provided on the upstream side of the first catalyst layer 41, and the third catalyst layer 43 is provided with a catalyst layer having a catalyst having no NOx purification function. It may be arranged. For example, it is preferable to arrange a catalyst layer containing DOC or a DPF in the third catalyst layer 43.

DOCによれば、下記式(18)〜(20)に示す触媒反応により、排気中の炭化水素(HC)、CO、NOが酸化される。 According to DOC, hydrocarbons (HC), CO, and NO in the exhaust gas are oxidized by the catalytic reaction represented by the following formulas (18) to (20).

HC+O2→H2O+CO2 … (18)
2CO+O2→2CO2 … (19)
2NO+O2→2NO2 … (20)
HC + O2 → H2O + CO2 ... (18)
2CO + O2 → 2CO2 ... (19)
2NO + O2 → 2NO2 ... (20)

DPFによれば、下記式(21)に示す触媒反応により、排気中の炭素(C)が酸化される。さらには、DPFは、上記式(10)に示す触媒反応に活性を有する触媒が用いられることもある。上記式(20)の反応を促進させてNO2を生成することにより、下記式(21)に示す触媒反応を促進することができる。 According to the DPF, the carbon (C) in the exhaust gas is oxidized by the catalytic reaction represented by the following formula (21). Further, as the DPF, a catalyst having activity in the catalytic reaction represented by the above formula (10) may be used. By promoting the reaction of the above formula (20) to generate NO2, the catalytic reaction represented by the following formula (21) can be promoted.

C+2NO2→CO2+2NO … (21) C + 2NO2 → CO2 + 2NO ... (21)

DOCおよびDPFは、SCR触媒や三元触媒と同様に、NOxを吸蔵する必要が無いため、必ずしもNOx吸着量が高くなるようには調製されない。このため、DOCおよびDPFは、一般に、LNT触媒等のNOx吸蔵還元型のNOx浄化触媒よりも、NOxの吸着量が低い。また、SCR触媒や三元触媒と同様に、NOx浄化率が殆ど零であるDOCやDPFに対して、オゾンを供給することによってNOx浄化率を向上させることができる。 Like the SCR catalyst and the three-way catalyst, the DOC and DPF do not need to occlude NOx, so they are not necessarily prepared so that the amount of NOx adsorbed is high. Therefore, the DOC and DPF generally have a lower NOx adsorption amount than the NOx storage reduction type NOx purification catalyst such as the LNT catalyst. Further, similarly to the SCR catalyst and the three-way catalyst, the NOx purification rate can be improved by supplying ozone to the DOC and DPF having a NOx purification rate of almost zero.

触媒層40が第3触媒層43を備える場合には、触媒層40は、例えば図14に示す構成となる。図14では、第3触媒層43としてDOCまたはDPFを含む触媒層が配置され、第1触媒層41としてSCR触媒を備える触媒層が配置され、第2触媒層42としてASCを備える触媒層が配置されている。第1触媒層41の上流の配管12mにオゾン供給管31が設けられており、第3触媒層43の上流にオゾン供給管31cが設けられている。 When the catalyst layer 40 includes the third catalyst layer 43, the catalyst layer 40 has, for example, the configuration shown in FIG. In FIG. 14, a catalyst layer containing a DOC or DPF is arranged as the third catalyst layer 43, a catalyst layer having an SCR catalyst is arranged as the first catalyst layer 41, and a catalyst layer having an ASC is arranged as the second catalyst layer 42. Has been done. An ozone supply pipe 31 is provided in a pipe 12 m upstream of the first catalyst layer 41, and an ozone supply pipe 31c is provided upstream of the third catalyst layer 43.

図14に示す触媒層40の構成においては、図15(a)に示すように、第3触媒層43の上流のオゾン供給管31cからオゾンを供給することが好ましい。第3触媒層43の上流からDOCにオゾンを供給することにより、DOCにおけるNOx吸着量を向上させることができる。オゾン量が十分である場合には、その下流側の第1触媒層41にもオゾンが供給され、SCR触媒におけるNOx吸着量をも向上させることができる。さらには、図15(b)に示すように、オゾン供給管31cと、オゾン供給管31との双方からオゾンを供給してもよい。この場合、オゾン供給管31cから供給するオゾン量は、第3触媒層43の温度情報等により制御し、オゾン供給管31から供給するオゾン量は、第1触媒層41の温度情報等により制御するようにしてもよい。 In the configuration of the catalyst layer 40 shown in FIG. 14, it is preferable to supply ozone from the ozone supply pipe 31c upstream of the third catalyst layer 43, as shown in FIG. 15A. By supplying ozone to the DOC from the upstream of the third catalyst layer 43, the amount of NOx adsorbed in the DOC can be improved. When the amount of ozone is sufficient, ozone is also supplied to the first catalyst layer 41 on the downstream side thereof, and the amount of NOx adsorbed in the SCR catalyst can also be improved. Further, as shown in FIG. 15B, ozone may be supplied from both the ozone supply pipe 31c and the ozone supply pipe 31. In this case, the amount of ozone supplied from the ozone supply pipe 31c is controlled by the temperature information of the third catalyst layer 43 and the like, and the amount of ozone supplied from the ozone supply pipe 31 is controlled by the temperature information of the first catalyst layer 41 and the like. You may do so.

第3触媒層43にオゾンを供給する場合には、供給比制御部53は、図10に示すように、第1触媒層41の温度情報に基づいてオゾン供給量を制御してもよいし、第3触媒層43の温度情報に基づいてオゾン供給量を制御してもよい。例えば、第3触媒層43の温度情報が、第3触媒層43の温度が所定の温度閾値TB未満であることを示す状態である場合に、第3触媒層43にオゾンを供給する「オゾン供給モード」を選択するようにしてもよい。さらには、第3触媒層43の温度情報が、第3触媒層43の温度が所定の温度閾値TB以上であることを示す状態である場合に、触媒層40にオゾンを供給しない「通常モード」を選択するようにしてもよい。 When supplying ozone to the third catalyst layer 43, the supply ratio control unit 53 may control the ozone supply amount based on the temperature information of the first catalyst layer 41 as shown in FIG. The ozone supply amount may be controlled based on the temperature information of the third catalyst layer 43. For example, when the temperature information of the third catalyst layer 43 indicates that the temperature of the third catalyst layer 43 is less than a predetermined temperature threshold TB, “ozone supply” that supplies ozone to the third catalyst layer 43 You may choose "mode". Further, when the temperature information of the third catalyst layer 43 indicates that the temperature of the third catalyst layer 43 is equal to or higher than a predetermined temperature threshold TB, ozone is not supplied to the catalyst layer 40 in the "normal mode". May be selected.

温度閾値TBは、例えば、第3触媒層43におけるNOxの吸着量の温度依存性に基づいて、設定することができる。第3触媒層43の温度Tdocが高くなると、第3触媒層43におけるNOxの吸脱着平衡が、脱着側に移行し、第3触媒層43におけるNOx吸着量が低下する。例えば、第3触媒層43におけるNOx吸着量の目標値Y2を設定し、目標値Y2以上を確保できる第3触媒層43の触媒温度の上限値を温度閾値TBに設定する。これにより、目標値Y2以上のNOx吸着量を確保できる場合に、オゾン供給モードを実行するようにできる。 The temperature threshold TB can be set, for example, based on the temperature dependence of the amount of NOx adsorbed on the third catalyst layer 43. When the temperature Tdoc of the third catalyst layer 43 becomes high, the NOx adsorption / desorption equilibrium in the third catalyst layer 43 shifts to the desorption side, and the amount of NOx adsorbed in the third catalyst layer 43 decreases. For example, the target value Y2 of the NOx adsorption amount in the third catalyst layer 43 is set, and the upper limit value of the catalyst temperature of the third catalyst layer 43 that can secure the target value Y2 or more is set in the temperature threshold TB. As a result, the ozone supply mode can be executed when the NOx adsorption amount of the target value Y2 or more can be secured.

また、インジェクタ61は、第1触媒層41の上流に配置することが好ましい。第1触媒層41の入口からSCR触媒に還元剤を供給することにより、SCR触媒における選択的還元反応を進行させてNOx量を低減することができる。 Further, the injector 61 is preferably arranged upstream of the first catalyst layer 41. By supplying the reducing agent to the SCR catalyst from the inlet of the first catalyst layer 41, the selective reduction reaction in the SCR catalyst can proceed and the amount of NOx can be reduced.

また、図16に示すように、DOCまたはDPFに代えて、第3触媒層43にPNA触媒を配置してもよい。DOCまたはDPFと比較すると、PNA触媒は、NOxを吸着する能力が高い。このため、第3触媒層43にPNA触媒を含む触媒層を配置する場合には、第3触媒層43にオゾンを供給しなくても、第3触媒層43によってNOxが吸着されて、ある程度、NOxが浄化される。このため、第3触媒層43にPNA触媒を配置する場合には、第3触媒層43の上流側からオゾンを供給する必要はないが、オゾンを供給可能に構成してもよい。 Further, as shown in FIG. 16, a PNA catalyst may be arranged in the third catalyst layer 43 instead of the DOC or DPF. Compared to DOC or DPF, PNA catalysts have a higher ability to adsorb NOx. Therefore, when a catalyst layer containing a PNA catalyst is arranged in the third catalyst layer 43, NOx is adsorbed by the third catalyst layer 43 even if ozone is not supplied to the third catalyst layer 43, and NOx is adsorbed to some extent. NOx is purified. Therefore, when the PNA catalyst is arranged in the third catalyst layer 43, it is not necessary to supply ozone from the upstream side of the third catalyst layer 43, but ozone may be supplied.

上記の各実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。 According to each of the above embodiments, the following effects can be obtained.

排気浄化システム10は、内燃機関20からの排気中に含まれるNOx等を浄化することができる。排気浄化システム10は、内燃機関20の排気管12に配置された触媒層40と、触媒層40にオゾンを供給するオゾン供給装置30と、オゾン供給装置30を制御するECU50とを備えている。触媒層40は、排気中のNOxを浄化する触媒として、SCR触媒と、三元触媒との少なくともいずれか一方を含む。 The exhaust gas purification system 10 can purify NOx and the like contained in the exhaust gas from the internal combustion engine 20. The exhaust purification system 10 includes a catalyst layer 40 arranged in the exhaust pipe 12 of the internal combustion engine 20, an ozone supply device 30 that supplies ozone to the catalyst layer 40, and an ECU 50 that controls the ozone supply device 30. The catalyst layer 40 contains at least one of an SCR catalyst and a three-way catalyst as a catalyst for purifying NOx in the exhaust gas.

排気浄化システム10によれば、触媒層40に備えられたSCR触媒または三元触媒の状態が、NOx還元反応に係る触媒活性を十分に得られない状態であっても、オゾン供給装置30から触媒層40にオゾンを供給することにより、各触媒におけるNOxの吸着量を増大させることができる。このため、SCR触媒または三元触媒にNOxを吸着させて低減することができる。すなわち、NOx還元反応に係る触媒活性を十分に得られない状態であっても、オゾンを供給することにより、SCR触媒または三元触媒にNOx吸着能力を付与し、NOx量を低減する能力を確保することができる。 According to the exhaust purification system 10, even if the state of the SCR catalyst or the three-way catalyst provided in the catalyst layer 40 is such that the catalytic activity related to the NOx reduction reaction cannot be sufficiently obtained, the catalyst is supplied from the ozone supply device 30. By supplying ozone to the layer 40, the amount of NOx adsorbed in each catalyst can be increased. Therefore, NOx can be adsorbed on the SCR catalyst or the three-way catalyst to reduce the amount. That is, even if the catalytic activity related to the NOx reduction reaction cannot be sufficiently obtained, by supplying ozone, the SCR catalyst or the three-way catalyst is imparted with NOx adsorption ability and the ability to reduce the amount of NOx is secured. can do.

触媒層40は、排気中の未燃焼成分を酸化するDOCと、排気中の粒子状成分を浄化するDPFとの少なくともいずれか一方をさらに含んでいてもよい。オゾンを供給することにより、DOCやDPFについてもNOxの吸着量を増大させることができる。このため、SCR触媒や三元触媒がNOx還元反応に係る触媒活性を十分に得られない状態である場合に、触媒層40に含まれるDOCやDPFにオゾンを供給して、そのNOx吸着量を増大させることにより、NOx量を低減する能力を確保することができる。 The catalyst layer 40 may further contain at least one of a DOC that oxidizes an unburned component in the exhaust and a DPF that purifies the particulate component in the exhaust. By supplying ozone, the amount of NOx adsorbed can be increased also for DOC and DPF. Therefore, when the SCR catalyst or the three-way catalyst is in a state where the catalytic activity related to the NOx reduction reaction cannot be sufficiently obtained, ozone is supplied to the DOC or DPF contained in the catalyst layer 40 to reduce the amount of NOx adsorption. By increasing the amount, the ability to reduce the amount of NOx can be ensured.

ECU50は、触媒層40の温度情報に基づいて、触媒層40に供給するオゾン量を制御するように構成されていることが好ましい。さらには、ECU50は、触媒層40の温度情報が、触媒層40の温度が所定温度閾値未満であることを示す状態である場合に、触媒層40にオゾンを供給するように構成されていることがより好ましい。SCR触媒や三元触媒のNOx還元反応に係る触媒活性は、その触媒温度に依存し、触媒温度が活性温度TA以上である場合に、十分にNOx還元能力を発揮することができる。触媒活性に影響する温度に関するパラメータである温度情報に基づいて、オゾン供給をするか否かについて判定し、オゾン供給量を決定することによって、SCR触媒や三元触媒のNOx還元反応活性に応じて適切にオゾン供給を実行することができる。 The ECU 50 is preferably configured to control the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 based on the temperature information of the catalyst layer 40. Further, the ECU 50 is configured to supply ozone to the catalyst layer 40 when the temperature information of the catalyst layer 40 indicates that the temperature of the catalyst layer 40 is less than a predetermined temperature threshold value. Is more preferable. The catalytic activity of the SCR catalyst or the three-way catalyst for the NOx reduction reaction depends on the catalyst temperature, and when the catalyst temperature is equal to or higher than the active temperature TA, the NOx reduction ability can be sufficiently exhibited. Based on the temperature information, which is a parameter related to the temperature that affects the catalytic activity, it is determined whether or not ozone is supplied, and the amount of ozone supplied is determined according to the NOx reduction reaction activity of the SCR catalyst or the three-way catalyst. Ozone supply can be carried out appropriately.

ECU50は、内燃機関20から排出されるNOx量に対する、触媒層40に供給するオゾン量の供給比を制御する供給比制御部53を備えることが好ましい。供給比については、物質量比で算出した供給比Kを1以上に制御することが好ましい。これによって、40〜50%のNOxを吸着して浄化することができる。さらには、物質量比で算出した供給比Kを1〜3(1≦K≦3)に制御してもよい。供給するオゾン量に対して、効率よくNOx吸着率を向上させることができる。もしくは、物質量比で算出した供給比Kを3以上に制御してもよい。NOx吸着率をさらに向上させられる可能性がある。さらには、物質量比で算出した供給比Kを1〜1.5(1≦K≦1.5)に制御してもよい。供給するオゾン量に対して、効率よくNOx吸着率を向上させることができるとともに、下流側にリークするオゾンを著しく低減することができる。もしくは、物質量比で算出した供給比Kを1.5〜3(1.5≦K≦3)に制御してもよい。下流側にリークするオゾンが比較的少ない状態で、供給比K=1.5の場合よりもさらにNOx吸着率を向上させることができるとともに、80〜90%程度以上のNOx吸着率を確保できる。 The ECU 50 preferably includes a supply ratio control unit 53 that controls the supply ratio of the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40 with respect to the amount of NOx discharged from the internal combustion engine 20. Regarding the supply ratio, it is preferable to control the supply ratio K calculated by the substance amount ratio to 1 or more. As a result, 40 to 50% of NOx can be adsorbed and purified. Further, the supply ratio K calculated by the substance amount ratio may be controlled to 1 to 3 (1 ≦ K ≦ 3). The NOx adsorption rate can be efficiently improved with respect to the amount of ozone supplied. Alternatively, the supply ratio K calculated by the substance amount ratio may be controlled to 3 or more. There is a possibility that the NOx adsorption rate can be further improved. Further, the supply ratio K calculated by the substance amount ratio may be controlled to 1 to 1.5 (1 ≦ K ≦ 1.5). The NOx adsorption rate can be efficiently improved with respect to the amount of ozone supplied, and the ozone leaking to the downstream side can be significantly reduced. Alternatively, the supply ratio K calculated by the substance amount ratio may be controlled to 1.5 to 3 (1.5 ≦ K ≦ 3). In a state where the amount of ozone leaking to the downstream side is relatively small, the NOx adsorption rate can be further improved as compared with the case where the supply ratio K = 1.5, and the NOx adsorption rate of about 80 to 90% or more can be secured.

ECU50は、内燃機関20およびオゾン供給装置30も制御可能に構成されている。このため、内燃機関20を制御して、内燃機関20から排出されるNOx量を調整して、供給比を制御することができる。また、オゾン供給装置30を制御して、触媒層40に供給するオゾン量を調整して、供給比を制御することができる。 The ECU 50 is configured so that the internal combustion engine 20 and the ozone supply device 30 can also be controlled. Therefore, the supply ratio can be controlled by controlling the internal combustion engine 20 and adjusting the amount of NOx discharged from the internal combustion engine 20. Further, the ozone supply device 30 can be controlled to adjust the amount of ozone supplied to the catalyst layer 40, and the supply ratio can be controlled.

ECU50は、触媒層40に吸着されたNOx量の積算値である積算吸着量Accが所定の吸着量閾値X1以下である場合に、触媒層40にオゾンを供給するように、オゾン供給装置30を制御する。SCR触媒、三元触媒、DOC、DPFにおいて、積算吸着量Accが高くなり過ぎると、オゾンを供給してもNOxの吸着性が十分に得られなくなる。このため、Acc≦X1である場合に、触媒層40にオゾンを供給し、Acc>X1である場合にはオゾンを供給しないように制御することにより、無駄にオゾンを供給することを回避することができる。 The ECU 50 sets the ozone supply device 30 so as to supply ozone to the catalyst layer 40 when the integrated adsorption amount Acc, which is the integrated value of the NOx amount adsorbed on the catalyst layer 40, is equal to or less than a predetermined adsorption amount threshold value X1. Control. In the SCR catalyst, the three-way catalyst, the DOC, and the DPF, if the integrated adsorption amount Acc becomes too high, the NOx adsorption property cannot be sufficiently obtained even if ozone is supplied. Therefore, it is possible to avoid unnecessary supply of ozone by supplying ozone to the catalyst layer 40 when Acc ≦ X1 and not supplying ozone when Acc> X1. Can be done.

なお、上記においては、一般的な傾向として、SCR触媒、三元触媒、DOCおよびDPFにおけるNOx吸着量は、LNT触媒等のNOx吸蔵還元型のNOx吸着量よりも低いことを説明しているが、SCR触媒、三元触媒、DOCおよびDPFにおいて、NOx吸着種を導入する等により、NOx吸着量が高くなるように調製されたSCR触媒、三元触媒、DOCおよびDPFを排除するものではない。NOx吸着量が高くなるように調製されたSCR触媒、三元触媒、DOCおよびDPFにおいても、オゾンを供給することによりNOx吸着量は向上するため、上記の各実施形態に係る排気浄化システム10によって、例えば、触媒活性温度以下におけるNOx吸着量をより向上させ、触媒層40から排出されるNOx量を低減することができる。 In the above, as a general tendency, it is explained that the NOx adsorption amount in the SCR catalyst, the three-way catalyst, the DOC and the DPF is lower than the NOx adsorption amount of the NOx storage reduction type such as the LNT catalyst. , SCR catalysts, three-way catalysts, DOCs and DPFs do not exclude SCR catalysts, three-way catalysts, DOCs and DPFs prepared so that the amount of NOx adsorbed is increased by introducing NOx adsorbed species and the like. Even in the SCR catalyst, the three-way catalyst, the DOC, and the DPF prepared so that the NOx adsorption amount is high, the NOx adsorption amount is improved by supplying ozone, so that the exhaust purification system 10 according to each of the above embodiments is used. For example, the amount of NOx adsorbed below the catalyst active temperature can be further improved, and the amount of NOx discharged from the catalyst layer 40 can be reduced.

また、上記の各実施形態においては、通常モードでは、オゾン供給を行わない場合を例示して説明したが、これに限定されない。例えば、通常モードでは、触媒層40にNOxを吸着させる目的ではなく、排気中のNOとNO2との成分比を調整する目的等により、オゾン供給を実行するようにしてもよい。通常モードでオゾンを供給する場合には、触媒層40にNOxを吸着させる場合に好適なパラメータである供給比Kとは異なるパラメータを用いて、オゾン量が制御される。 Further, in each of the above embodiments, the case where ozone is not supplied in the normal mode has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, in the normal mode, ozone supply may be executed not for the purpose of adsorbing NOx on the catalyst layer 40 but for the purpose of adjusting the component ratio of NO and NO2 in the exhaust gas. When ozone is supplied in the normal mode, the amount of ozone is controlled by using a parameter different from the supply ratio K, which is a parameter suitable for adsorbing NOx on the catalyst layer 40.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

10…排気浄化システム、12…排気管、20…内燃機関、30…オゾン供給装置、40…触媒層、50…ECU、53…供給比制御部 10 ... Exhaust purification system, 12 ... Exhaust pipe, 20 ... Internal combustion engine, 30 ... Ozone supply device, 40 ... Catalyst layer, 50 ... ECU, 53 ... Supply ratio control unit

Claims (11)

内燃機関(20)からの排気中の所定成分を浄化する排気浄化システム(10)であって、
前記内燃機関の排気管に配置された触媒層(40)と、
前記触媒層にオゾンを供給するオゾン供給装置(30)と、
前記オゾン供給装置を制御する制御装置(50)と、を備え、
前記触媒層は、前記排気中の窒素酸化物を浄化する触媒として、前記排気管に供給される還元剤により選択的に窒素酸化物を還元する選択的還元触媒と、前記排気中の一酸化炭素または炭化水素を還元剤として窒素酸化物を還元する三元触媒との少なくともいずれか一方を含み、
前記制御装置は、前記内燃機関から排出される窒素酸化物量に対しての前記触媒層に供給するオゾン量の供給比を制御する供給比制御部(53)を備える排気浄化システム。
An exhaust gas purification system (10) that purifies a predetermined component in exhaust gas from an internal combustion engine (20).
The catalyst layer (40) arranged in the exhaust pipe of the internal combustion engine and
An ozone supply device (30) that supplies ozone to the catalyst layer, and
A control device (50) for controlling the ozone supply device is provided.
The catalyst layer includes a selective reduction catalyst that selectively reduces nitrogen oxides with a reducing agent supplied to the exhaust pipe as a catalyst for purifying nitrogen oxides in the exhaust, and carbon monoxide in the exhaust. Alternatively, it contains at least one of a three-way catalyst that reduces nitrogen oxides using a hydrocarbon as a reducing agent.
The control device is an exhaust gas purification system including a supply ratio control unit (53) that controls the supply ratio of the amount of ozone supplied to the catalyst layer to the amount of nitrogen oxides discharged from the internal combustion engine.
前記触媒層は、前記排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒と、前記排気中の粒子状成分を浄化する粒子捕集フィルタとの少なくともいずれか一方をさらに含む、請求項1に記載の排気浄化システム。 The exhaust according to claim 1, wherein the catalyst layer further includes at least one of an oxidation catalyst that oxidizes an unburned component in the exhaust and a particle collection filter that purifies the particulate component in the exhaust. Purification system. 前記供給比制御部は、前記触媒層の温度情報が、前記触媒層の温度が所定の温度閾値未満であることを示す状態である場合に、前記触媒層にオゾンを供給する請求項1または2に記載の排気浄化システム。 Claim 1 or 2 in which the supply ratio control unit supplies ozone to the catalyst layer when the temperature information of the catalyst layer indicates that the temperature of the catalyst layer is less than a predetermined temperature threshold value. Exhaust purification system described in. 前記供給比制御部は、物質量比で算出した前記供給比を等倍以上に制御する請求項1〜3のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 3, wherein the supply ratio control unit controls the supply ratio calculated by the substance amount ratio to the same magnification or more. 前記供給比制御部は、物質量比で算出した前記供給比を等倍〜3倍に制御する請求項1〜4のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the supply ratio control unit controls the supply ratio calculated by the substance amount ratio to be 1 to 3 times. 前記供給比制御部は、物質量比で算出した前記供給比を等倍〜1.5倍に制御する請求項1〜5のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein the supply ratio control unit controls the supply ratio calculated by the substance amount ratio to be 1 to 1.5 times. 前記供給比制御部は、物質量比で算出した前記供給比を1.5倍〜3倍に制御する請求項1〜5のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 5, wherein the supply ratio control unit controls the supply ratio calculated by the substance amount ratio to 1.5 times to 3 times. 前記供給比制御部は、物質量比で算出した前記供給比を3倍以上に制御する請求項1〜4のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the supply ratio control unit controls the supply ratio calculated by the substance amount ratio to be three times or more. 前記供給比制御部は、前記内燃機関から排出される前記窒素酸化物量を調整して、前記供給比を制御する請求項1〜8のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 8, wherein the supply ratio control unit adjusts the amount of nitrogen oxides discharged from the internal combustion engine to control the supply ratio. 前記供給比制御部は、前記触媒層に供給するオゾン量を調整して、前記供給比を制御する請求項1〜9のいずれかに記載の排気浄化システム。 The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 9, wherein the supply ratio control unit adjusts the amount of ozone supplied to the catalyst layer to control the supply ratio. 前記制御装置は、前記触媒層に吸着された窒素酸化物量の積算値である積算吸着量を推定する推定部(54)を備え、前記推定部により推定された前記積算吸着量が所定の吸着量閾値以下である場合に、前記触媒層にオゾンを供給する請求項1〜10のいずれかに記載の排気浄化システム。 The control device includes an estimation unit (54) that estimates an integrated adsorption amount, which is an integrated value of the amount of nitrogen oxides adsorbed on the catalyst layer, and the integrated adsorption amount estimated by the estimation unit is a predetermined adsorption amount. The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 10, wherein ozone is supplied to the catalyst layer when it is equal to or less than a threshold value.
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