JP2021014802A - Exhaust emission control system - Google Patents
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Abstract
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、LNT(Lean NOx Trap)触媒、NSR(NOx Strage Reduction)触媒等のNOx吸蔵還元型触媒、選択的還元(Selective Catalytic Reduction:SCR)触媒等が知られている。 As typical catalysts used for purifying nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust of internal combustion engines, NOx storage reduction catalysts such as LNT (Lean NOx Trap) catalysts and NSR (NOx Strage Reduction) catalysts, selective reduction (Selective Catalytic Reduction: SCR) Catalysts and the like are known.
特許文献1に記載されているように、NOx吸蔵還元型触媒は、排気中の空燃比がリーンの場合には排気中のNOxを吸着し、排気の空燃比がストイキまたはリッチの場合には、吸着したNOxを放出する。また、NOx吸蔵還元型触媒を昇温することにより、吸着したNOxを放出する。 As described in Patent Document 1, the NOx storage reduction catalyst adsorbs NOx in the exhaust when the air-fuel ratio in the exhaust is lean, and when the air-fuel ratio in the exhaust is stoichiometric or rich, it adsorbs NOx in the exhaust. Releases the adsorbed NOx. In addition, the adsorbed NOx is released by raising the temperature of the NOx storage-reduction catalyst.
特許文献1に記載されているように、NOx吸蔵還元型触媒に吸着されたNOxを脱着させる手法として、触媒温度を上昇させることや、空燃比をリッチ側に制御することが知られている。触媒温度や空燃比を変更するには、ある程度の時間を要する上に、変更により内燃機関や排気浄化システムの特性に影響する可能性があるため、任意に変更することは困難である。例えば、NOxを脱着させるために触媒温度や空燃比を制御すると、触媒劣化や内燃機関における燃費の低下などが懸念される。 As described in Patent Document 1, as a method for desorbing NOx adsorbed on a NOx storage reduction catalyst, it is known to raise the catalyst temperature and control the air-fuel ratio to the rich side. It takes a certain amount of time to change the catalyst temperature and air-fuel ratio, and the change may affect the characteristics of the internal combustion engine and the exhaust gas purification system, so it is difficult to change it arbitrarily. For example, if the catalyst temperature and the air-fuel ratio are controlled in order to desorb NOx, there are concerns about catalyst deterioration and deterioration of fuel consumption in an internal combustion engine.
上記に鑑み、本発明は、触媒温度や空燃比に拠らず、吸着したNOxの脱着を制御できる吸着層を備えた排気浄化システム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 an exhaust gas purification system provided with an adsorption layer capable of controlling the desorption of adsorbed NOx regardless of the catalyst temperature and the air-fuel ratio.
本発明は、内燃機関からの排気中の所定成分を浄化する排気浄化システムであって、前記排気中の窒素酸化物を吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着した前記窒素酸化物を放出する吸着材を含む吸着層と、前記排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する浄化触媒を含む浄化触媒層と、を備える排気浄化システムを提供する。 The present invention is an exhaust purification system that purifies a predetermined component in an exhaust gas from an internal combustion engine, and adsorbs the nitrogen oxides in the exhaust gas and supplies a predetermined additive to adsorb the nitrogen oxides. Provided is an exhaust gas purification system including an adsorption layer containing an adsorbent for releasing an substance and a purification catalyst layer containing a purification catalyst for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas by a reduction reaction.
本発明によれば、吸着層は、排気中の窒素酸化物を吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着した窒素酸化物を放出する吸着材を含む。添加剤の供給を制御することにより吸着したNOxの脱着を制御できるため、NOxを脱着させるために、吸着層や浄化触媒層の温度を上昇させたり、内燃機関の空燃比をリッチ側に制御したりする必要がない。このため、触媒温度や空燃比を制御した結果として浄化触媒の劣化や内燃機関における燃費の低下などの悪影響が生じることを回避して、吸着したNOxの脱着を制御できる。 According to the present invention, the adsorption layer contains an adsorbent that adsorbs nitrogen oxides in the exhaust gas and releases the adsorbed nitrogen oxides by supplying a predetermined additive. Since the desorption of adsorbed NOx can be controlled by controlling the supply of additives, in order to desorb NOx, the temperature of the adsorption layer and the purification catalyst layer is raised, and the air-fuel ratio of the internal combustion engine is controlled to the rich side. There is no need to do it. Therefore, it is possible to control the desorption of adsorbed NOx while avoiding adverse effects such as deterioration of the purification catalyst and deterioration of fuel consumption in the internal combustion engine as a result of controlling the catalyst temperature and the air-fuel ratio.
(第1実施形態)
図1に示すように、車両の排気浄化システム10は、車両に搭載され、第1触媒層30と、吸着層35と、第2触媒層40と、ECU50と、還元剤供給装置60とを備えている。排気浄化システム10は、内燃機関20から排出される排気を第1触媒層30と、吸着層35と、第2触媒層40に流通させることにより、排気中に含まれる所定成分を浄化可能なシステムとして構成されている。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the vehicle
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
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
排気管12には、上流側から下流側に向かって、第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40がこの順序で配置されている。内燃機関20からの排気は、排気管12に配置された第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40を通過することにより、浄化される。吸着層35の入口側と、第2触媒層40の入口側に、それぞれ、ミキシング部材37,38が設置されている。
In the exhaust pipe 12, the
還元剤供給装置60は、インジェクタ61、62と、還元剤供給管63,64と、ポンプ65と、タンク66とを備えている。インジェクタ61は、ミキシング部材37の上流側となる位置において、排気管12に接続されている。インジェクタ62は、入口NOxセンサ23の下流側かつミキシング部材38の上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66には、還元剤を含む液体が貯留されている。還元剤供給管63は、インジェクタ61とタンク66とを接続し、還元剤供給管64は、インジェクタ62とタンク66とを接続する。ポンプ65は、タンク66と、還元剤供給管63,64との間に設置されており、タンク66に貯留された還元剤を、還元剤供給管63,64に分配して供給する。
The reducing
ポンプ65を駆動することにより、タンク66に貯留された還元剤を含む液体は、還元剤供給管63,64を通過してインジェクタ61、62に供給され、インジェクタ61、62から排気管12内に噴射される。排気管12内に供給された液体は、ミキシング部材37,38により攪拌され、その下流に位置する吸着層35および第2触媒層40に還元剤として供給される。インジェクタ61、還元剤供給管63、ポンプ65およびタンク66は、吸着層35の入口側に添加剤としての還元剤を供給する添加剤供給機構としての機能を備える。インジェクタ62、還元剤供給管64、ポンプ65およびタンク66は、第2触媒層40の入口側(より具体的には、NOx浄化触媒層41の入口側)に還元剤を供給する還元剤供給機構としての機能を備える。
By driving the
排気管12には、さらに、第2触媒層40の入口および出口近傍に、入口NOxセンサ23および出口NOxセンサ24が設けられている。入口NOxセンサ23は、第2触媒層40に流入する排気中のNOx量を濃度として検出する。また、出口NOxセンサ24は、第2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 further provided with an
第1触媒層30は、主として排気中の窒素酸化物(NOx)以外の成分を浄化する機能を有する浄化触媒を備えた非NOx浄化触媒層である。例えば、排気中の未反応燃料や粒子成分を浄化する機能を有する触媒を第1触媒層30に用いることができる。第1触媒層30に用いられる触媒の具体例としては、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)を含む酸化触媒層(DOC層)や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ(Diesel Particulate Filter;DPF)等を挙げることができる。
The
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。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 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。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 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、Continuously Regenerating 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 Assistation System), DPD (Diesel Particulate Defecter), CRT (Continuary Particulate Defuser), CRT (Continuously Regenerating Trap, etc.), and Control In the present specification, the term DPF is used in the sense of including each catalyst referred to by the above alternative names.
DOCによれば、下記式(1)〜(3)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 reactions represented by the following formulas (1) to (3).
HC+O2→H2O+CO2 … (1)
2CO+O2→2CO2 … (2)
2NO+O2→2NO2 … (3)
HC + O 2 → H 2 O + CO 2 … (1)
2CO + O 2 → 2CO 2 … (2)
2NO + O 2 → 2NO 2 ... (3)
DPFによれば、下記式(4)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(3)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(3)の反応を促進させてNO2を生成することにより、下記式(4)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 (4). Further, as the DPF, a catalyst having activity in the catalytic reaction represented by the above formula (3) may be used. By promoting the reaction of the above formula (3) to generate NO 2 , the catalytic reaction represented by the following formula (4) can be promoted.
C+2NO2→CO2+2NO … (4) C + 2NO 2 → CO 2 + 2NO… (4)
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。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 (Passive NOx Addition: PNA) 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 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.
第1触媒層30は、DOC、DPF等の主として排気中のNOx以外の成分を浄化する機能を有する非NOx浄化触媒を1つ以上含んでいればよい。例えば、DOC層のみ、DPF層のみが第1触媒層30として設置されていてもよい。また、例えば、図1に示すように、上流側に配置されたDOC層31と、下流側に配置されたDPF層32とによって、第1触媒層30が構成されていてもよい。DOC層31は、排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒を備える酸化触媒層に相当し、DPF層32は、排気中の粒子状成分を浄化する粒子捕集フィルタに相当する。
The
吸着層35は、排気中のNOxを吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材を含む。このような機能を有する吸着材の具体例としては、特開2019−34299号公報に記載された、第1複合酸化物を含む、吸着材Qを例示することができる。特開2019−34299号公報は、参照により引用され、その記載内容全体を本明細書の一部とする。なお、本明細書では、「吸着」という用語は、物理吸着と化学吸着との双方を含み、さらには、気体や液体が固体内部に取り込まれる現象を意味する「吸蔵」という概念も含む用語として用いられる。
The
この第1複合酸化物は、一般式I:AaBbCcO8.5−δで表される。一般式Iにおいて、Aは、希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種である。Aは、好ましくは、Y、Pr、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種がよく、より好ましくは、Y及びCaの少なくとも一方(つまり、Y及び/又はCa)がよく、特に好ましくは、少なくともYを含有することがよい。この場合には、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。 This first composite oxide is represented by the general formula I: A a B b C c O 8.5-δ . In the general formula I, A is at least one selected from the group consisting of rare earth elements, Ca, and In. A is preferably at least one selected from the group consisting of Y, Pr, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, and In, and more preferably at least one of Y and Ca (that is,). , Y and / or Ca), and particularly preferably at least Y. In this case, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved.
第1複合酸化物は、例えば、一般式Iで表される化合物が得られるように、この化合物を構成するA元素源、B元素源、C元素源を所望の配合比にて混合して、加熱することにより得られる。一般式Iにおいて、aは0<a≦1である。a=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してB元素、C元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、a>1の場合には、余剰なA元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、0.5≦a≦1であることがより好ましく、0.9≦a≦1であることがさらに好ましい。 For the first composite oxide, for example, the A element source, the B element source, and the C element source constituting this compound are mixed at a desired compounding ratio so that a compound represented by the general formula I can be obtained. Obtained by heating. In the general formula I, a is 0 <a ≦ 1. When a = 0, elements B and C are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when a> 1, the surplus element A may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 0.5 ≦ a ≦ 1 is more preferable, and 0.9 ≦ a ≦ 1 is further preferable.
Bは、アルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種である。Bは、好ましくは、Ba及びSrの少なくとも一方(つまり、Ba及び/又はSr)であることがよい。この場合には、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。また、一般式Iで表される化合物の結晶構造が安定化させることができるという観点から、Bは少なくともBaを含有することが特に好ましい。 B is at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements. B is preferably at least one of Ba and Sr (that is, Ba and / or Sr). In this case, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved. Further, it is particularly preferable that B contains at least Ba from the viewpoint that the crystal structure of the compound represented by the general formula I can be stabilized.
一般式Iにおいて、bは0<b≦1である。b=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してA元素、C元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、b>1の場合には、余剰なB元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、0.5≦b≦1であることがより好ましく、0.9≦b≦1であることがさらに好ましい。 In the general formula I, b is 0 <b ≦ 1. When b = 0, elements A and C are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when b> 1, the surplus element B may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 0.5 ≦ b ≦ 1 is more preferable, and 0.9 ≦ b ≦ 1 is even more preferable.
一般式Iにおいて、Cは、遷移金属、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、酸素の4配位をとる元素である。Cは、好ましくは、Fe、Co、Mn、Ni、Al、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種であることがよく、より好ましくは、Fe、Co、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種であることがよい。Cは、さらに好ましくは少なくともCoを含有することがよく、特に好ましくは、Coと、Ga及び/又はFe(つまり、Ga及びFeの少なくとも一方)とを含有することがよい。このようにCを選択することにより、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。 In the general formula I, C is an element consisting of at least one selected from the group consisting of transition metals, Al, Zn, and Ga, and having four coordinations of oxygen. C is preferably at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Mn, Ni, Al, and Ga, and more preferably at least selected from the group consisting of Fe, Co, and Ga. It is good to be one kind. C may more preferably contain at least Co, and particularly preferably contain Co and Ga and / or Fe (that is, at least one of Ga and Fe). By selecting C in this way, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved.
一般式Iにおいて、cは0<c≦4である。c=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してA元素、B元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、c>4の場合には、余剰なC元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、3.5≦c≦4であることがより好ましく、3.9≦c≦4であることがさらに好ましい。 In the general formula I, c is 0 <c ≦ 4. When c = 0, elements A and B are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when c> 4, the surplus C element may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 3.5 ≦ c ≦ 4 is more preferable, and 3.9 ≦ c ≦ 4 is further preferable.
上記第1複合酸化物は、上記一般式Iにおける酸素欠損量δで表されるように、酸素欠損構造を有する。δは0<δ≦1.5を満足する。δ>1.5の場合には、結晶構造が変化し、NOxに対する吸着性能が低下するおそれがある。 The first composite oxide has an oxygen-deficient structure as represented by the oxygen-deficient amount δ in the general formula I. δ satisfies 0 <δ ≦ 1.5. When δ> 1.5, the crystal structure may change and the adsorption performance for NOx may decrease.
図2には、一般式IにおけるAがY、BがBa、CがCoの場合における第1複合酸化物2の結晶構造を示している。図2に例示されるように、第1複合酸化物2は、一般式Iで表される結晶構造を有しており、Y、Ba、Co及びOから結晶構造が形成されている。結晶構造中に酸素欠損3が存在している。
FIG. 2 shows the crystal structure of the first
図2において酸素欠損3は破線の小さい丸で示している。なお、酸素原子Oに結合した破線の丸はCoなどのC元素を示す。C元素は、酸素原子同士の結合面よりも内部に存在しているため、図2においては破線で示している。図2に例示されるように、第1複合酸化物の結晶構造中で、一般式IにおけるCは酸素の4配位をとる。第1複合酸化物2において、酸素原子は陰イオンとして存在している。
In FIG. 2, the
第1複合酸化物2においては、例えば、酸素欠損3が起点となって結晶構造内にNOxに対する吸着サイトが生成するか、あるいは酸素欠損3自体が吸着サイトとなると考えられる。酸素欠損3が起点となる場合には、例えば酸素欠損3によって結晶構造が変化し、その結果、結晶構造内に吸着サイトが生成すると考えられる。つまり、酸素欠損3が吸着サイトの生成起点となっている。そして、吸着サイトには、NOxが、硝酸イオン、一酸化窒素、二酸化窒素の形態で吸着されると考えられる。
In the first
吸着サイトを有する第1複合酸化物は、一般式II:AaBbCcO8.5−δ(NOx)θで表すことができる。一般式IIにおけるA、B、C、a、b、c、δについては、一般式Iと同様である。NOxは窒素酸化物のことである。一般式IIは、一般式Iで表される第1複合酸化物2にNOxに対する吸着サイトが存在することを表しており、第1複合酸化物2がNOxを吸着可能であることを示している。
The first complex oxide having an adsorption site can be represented by the general formula II: A a B b C c O 8.5-δ (NO x ) θ . A, B, C, a, b, c, and δ in the general formula II are the same as those in the general formula I. NO x is a nitrogen oxide. The general formula II indicates that the first
一般式IIにおいて0≦θ≦1.5である。θ=0の場合は、NOxが吸着されていない状態であり、一般式Iと同じである。θ>0の場合は、吸着サイトにNOxが吸着された状態を示す。吸着サイトにNOxが吸着されるという理由からθ≦1.5である。 In the general formula II, 0 ≦ θ ≦ 1.5. When θ = 0, NOx is not adsorbed, which is the same as the general formula I. When θ> 0, it indicates a state in which NOx is adsorbed on the adsorption site. Θ ≦ 1.5 because NOx is adsorbed on the adsorption site.
酸素欠損3は、吸着材Qの熱重量測定により特定することができる。つまり、熱重量測定により一般式I、IIにおけるδを決定することができる。具体的には次の通りである。NETZSCH社製の熱重量測定装置STA449 F3を用いて、粉末状の吸着材Q;100mgをまずは還元雰囲気にて加熱する。これにより、酸素欠損量δ=0の吸着材Qを作製する。なお、還元雰囲気による加熱は、水素:5体積%、窒素:残部からなる還元雰囲気ガスを吸着材Qに100mL/minの流量で流通させながら、昇温速度10℃/minで500℃まで加熱することにより行う。次いで、δ=0の吸着材Qを酸素雰囲気にて加熱する。このときの重量増加分として酸素欠損量δを求めることができる。なお、酸素雰囲気による加熱は、100体積%の酸素ガスを吸着材Qに100mL/minの流量で流通させながら、昇温速度2℃/分で500℃まで加熱することにより行う。
The
吸着材Qは、第1複合酸化物とは異なる第2化合物を含有することができる。第2化合物は、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素、アルミニウム(Al)、及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する化合物であることが好ましい。この場合には、吸着材Qの熱耐久性が向上する。第2化合物は1種類であってもよいが、2種以上の化合物であってもよい。 The adsorbent Q can contain a second compound different from the first composite oxide. The second compound is preferably a compound containing at least one selected from the group consisting of transition metal elements, alkaline earth metal elements, aluminum (Al), and zinc (Zn). In this case, the thermal durability of the adsorbent Q is improved. The second compound may be one kind, but may be two or more kinds of compounds.
第2化合物は、上記一般式IにおけるA元素、B元素、及びC元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物であることが好ましい。この場合には、上記第1複合酸化物の製造時における原料種を増やすことなく、その原料の配合比を調整することにより、第1複合酸化物と第2化合物とを含有する吸着材Qを製造することができる。 The second compound is preferably a compound containing at least one element selected from the elements A, B, and C in the general formula I. In this case, the adsorbent Q containing the first composite oxide and the second compound can be obtained by adjusting the blending ratio of the raw materials without increasing the raw material species at the time of producing the first composite oxide. Can be manufactured.
第2化合物は、酸化物及び塩の少なくとも一方を含有することが好ましく、少なくともアルカリ土類金属元素の炭酸塩を含有することがより好ましい。この場合には、吸着材Qの熱耐久性をより向上させることができる。 The second compound preferably contains at least one of an oxide and a salt, and more preferably contains at least a carbonate of an alkaline earth metal element. In this case, the thermal durability of the adsorbent Q can be further improved.
吸着材Qは、第1複合酸化物からなる主相と、第2化合物からなる副相とを含有することが好ましい。主相は、主成分となる相であり、副相は副成分となる相である。この場合には、吸着材Qの熱耐久性をより向上させることができる。主相、副相は、例えばX線回折(XRD)により確認される。 The adsorbent Q preferably contains a main phase composed of the first composite oxide and a subphase composed of the second compound. The main phase is the main component phase, and the sub-phase is the sub-component phase. In this case, the thermal durability of the adsorbent Q can be further improved. The main phase and the sub-phase are confirmed by, for example, X-ray diffraction (XRD).
図1,2に例示されるように、吸着材Qは、上記特定の第1複合酸化物2を含有する。第1複合酸化物2は、一般式I:AaBbCcO8.5−δで表されるように、酸素欠陥構造を有している。この酸素欠陥構造がNOxに対する吸着サイトの生成起点あるいは吸着サイトとなりうる。つまり、第1複合酸化物2が吸着サイトを有することとなる。そのため、吸着材Qは、高温でもNOxを吸着できるが、例えば250℃以下という低温でも十分にNOxを吸着できる。吸着サイトにNOxを吸着できるからである。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the adsorbent Q contains the specific first
吸着材Qの製造方法は特に限定されず、固相反応法、錯体重合法等により製造できる。例えば固相反応法においては、まず、上記一般式で表される化合物が生成する化学量論比にて、A源、B源、C源を固体の状態で混合する。混合は、ボールミル、乳鉢等に行うことができる。次いで、混合物を焼成する。これにより、吸着材Qを得ることができる。固相反応法における、A源、B源、C源としては、A元素、B元素、C元素をそれぞれ含有する酸化物、塩、その他の化合物を用いることができる。 The method for producing the adsorbent Q is not particularly limited, and the adsorbent Q can be produced by a solid phase reaction method, a complex polymerization method, or the like. For example, in the solid-phase reaction method, first, the A source, the B source, and the C source are mixed in a solid state by the stoichiometric ratio produced by the compound represented by the above general formula. Mixing can be performed in a ball mill, a mortar or the like. The mixture is then fired. As a result, the adsorbent Q can be obtained. As the A source, B source, and C source in the solid phase reaction method, oxides, salts, and other compounds containing elements A, B, and C, respectively, can be used.
また、錯体重合法においては、A元素を含有する塩(つまりA塩)、B元素を含有する塩(つまりB塩)、C元素を含有する塩(つまりC塩)を用いる。これらの塩を用いて、水中でA元素、B元素、C元素の金属錯体を形成させた後、ゲル化剤により水溶液をゲル化させる。次いで、ゲル化した金属錯体を仮焼し、焼成させることにより、酸化物として、吸着材Qを得ることができる。ゲル化剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコールを用いることができる。 Further, in the complex polymerization method, a salt containing element A (that is, salt A), a salt containing element B (that is, salt B), and a salt containing element C (that is, salt C) are used. These salts are used to form metal complexes of element A, element B, and element C in water, and then the aqueous solution is gelled with a gelling agent. Next, the gelled metal complex is calcined and fired to obtain the adsorbent Q as an oxide. As the gelling agent, a polyhydric alcohol such as ethylene glycol or propylene glycol can be used.
また、吸着材Qは、貴金属と組み合わせて用いることができるが、貴金属含有量を少なくし、さらには、貴金属含有量を0として調製した吸着材Qであっても、NOxを吸着することができる。これは、第1複合酸化物2が上述の吸着サイトを有するため、吸着材Qは、NOxを、NO、NO2、硝酸のいずれの形態でも吸着できるからであると考えられる。つまり、吸着材Qは、NOをそのままの状態で吸着できるし、貴金属によってNOを酸化してなるNO2として吸着することもできるし、NO2を硝酸イオンとして吸着することもできる。吸着材Qと貴金属とを組み合わせてもよい。この場合には、貴金属として例えばPt、Pd、Rh等を用いることができる。
Further, although the adsorbent Q can be used in combination with the noble metal, NOx can be adsorbed even if the adsorbent Q is prepared by reducing the noble metal content and further setting the noble metal content to 0. .. It is considered that this is because the first
また、従来においては、NOxの吸着材料として、例えば、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)などのアルカリ土類金属、あるいは、酸化バリウム(BaO)等のアルカリ土類金属酸化物などが用いられていた。これらの吸着材料は、多孔質の担体に担持して使用されるが、アルカリ土類金属は例えば加熱時に担体などの他部材と反応しやすく、化学的に不安定である。その結果、NOxに対する吸着性能が劣化するおそれがある。一方、第1複合酸化物2は、一般式Iで表されるようにアルカリ土類金属元素Bを結晶構造の内部に含有する。そのため、本形態の吸着材Qは化学的に安定である。つまり、吸着材Qを加熱しても、アルカリ土類金属Bが、例えば担体などの他部材と反応することを抑制できる。そのため、吸着材Qは、加熱による吸着性能の劣化を抑制できる。
Further, conventionally, as a NOx adsorbing material, for example, an alkaline earth metal such as barium (Ba), calcium (Ca), magnesium (Mg), strontium (Sr), or an alkali such as barium oxide (BaO). Earth metal oxides were used. These adsorbents are used by supporting them on a porous carrier, but alkaline earth metals are chemically unstable because they easily react with other members such as carriers when heated. As a result, the adsorption performance for NOx may deteriorate. On the other hand, the first
また、吸着材Qは、Mg及びSrの少なくとも一方を含む化合物を含むことが好ましい。この場合には、吸着材Qの硫黄被毒を抑制することできる。Mg及びSrの少なくとも一方を含む化合物としては、MgAl2O4、SrCO3等が挙げられる。 Further, the adsorbent Q preferably contains a compound containing at least one of Mg and Sr. In this case, sulfur poisoning of the adsorbent Q can be suppressed. Examples of the compound containing at least one of Mg and Sr include MgAl 2 O 4 and SrCO 3 .
以上のごとく、本実施形態によれば、低温でのNOxに対する吸着性能に優れた吸着材Qを提供することができる。吸着材Qは、250℃以下という低温でもNOxに対する優れた吸着性能を示す。また、吸着材Qは、250℃を超える高温で用いることもできる。この場合であっても、NOxに対して優れた吸着性能を示す。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the adsorbent Q having excellent adsorption performance for NOx at low temperature. The adsorbent Q exhibits excellent adsorption performance for NOx even at a low temperature of 250 ° C. or lower. Further, the adsorbent Q can also be used at a high temperature exceeding 250 ° C. Even in this case, it exhibits excellent adsorption performance for NOx.
吸着材Qに内燃機関20から排出される排気を通過させると、リーン雰囲気などでは排気ガス中のNOxが吸着材Qに吸着されて捕捉される。一方、リッチ雰囲気などでは吸着されていたNOxが放出される。
When the exhaust gas discharged from the
さらに、本発明者は、鋭意研究の結果、上記の吸着材Qに所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出させることができることを見出した。吸着材QにおけるNOxの吸着は、吸着材Qの吸着サイトを塩基とし、NOxを酸とする酸−塩基結合によると推察される。このため、添加剤としては、吸着材Qの酸−塩基結合の切断を促進することができる材料を好適に用いることができる。 Furthermore, as a result of diligent research, the present inventor has found that the adsorbed NOx can be released by supplying a predetermined additive to the above-mentioned adsorbent Q. It is presumed that the adsorption of NOx on the adsorbent Q is due to an acid-base bond using the adsorption site of the adsorbent Q as a base and NOx as an acid. Therefore, as the additive, a material capable of promoting the cleavage of the acid-base bond of the adsorbent Q can be preferably used.
図3,5は、上記の一般式Iにより示される複合酸化物の一例であるYBaCo4O7を含む吸着材Q1(以下、吸着材Q1と略称する)を作製し、その吸着性能と、脱離性能とを実験により評価した結果を示す。 FIGS. 3 and 5 show an adsorbent Q1 (hereinafter abbreviated as adsorbent Q1) containing YBaCo4O7, which is an example of the composite oxide represented by the above general formula I, and its adsorption performance and desorption performance. Is shown by an experimental evaluation.
図3は、NOxの吸着/昇温脱離(TPD)試験により得られた、吸着材Q1の吸着特性を示す図である。図3の縦軸は、吸着材Q1に供給されたNOxの吸着率(%)を示し、横軸は、吸着材Q1に蓄積するNOxの吸着量を示している。なお、NOx吸着率Yrは、吸着層35に流入する排気中のNOx量をXin、吸着層35から流出する排気中のNOx量をXoutとすると、下記式(5)により算出できる。
FIG. 3 is a diagram showing the adsorption characteristics of the adsorbent Q1 obtained by the NOx adsorption / temperature desorption (TPD) test. The vertical axis of FIG. 3 shows the adsorption rate (%) of NOx supplied to the adsorbent Q1, and the horizontal axis shows the adsorption amount of NOx accumulated in the adsorbent Q1. The NOx adsorption rate Yr can be calculated by the following formula (5), where Xin is the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the
Yr(%)=100×(Xin−Xout)/Xin … (5) Yr (%) = 100 × (Xin-Xout) / Xin… (5)
なお、NOxの吸着時には、試料温度を所定の吸着温度とし、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。図3に示す参照番号4〜7は、NOxの吸着時における吸着温度において相違するデータを示している。参照番号4,5,6,7は、それぞれ、吸着温度が100℃、150℃、200℃、250℃の場合を示している。
When NOx is adsorbed, the sample temperature is set to a predetermined adsorption temperature, and an N 2 balanced supply gas containing NO; 100 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% as components is used as a space. Feed at a rate SV; 47,000 (1 / h) for 20 minutes. At the time of desorption by raising the temperature of NOx, an N 2 balanced supply gas containing 10 vol% of O 2 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3に示すように、吸着材Q1において、NOx吸着量が少ない場合には、供給される排気中のNOxを100%程度の高確率で吸着できるが、NOx吸着量がある程度以上に多くなると、NOx吸着率が下降し始めた。すなわち、NOx吸着量が多くなるほどNOx吸着率が低下することが分かった。また、吸着材Q1の温度が高いほど、NOx吸着率の下降し始めるNOx吸着量が多くなることが明らかになった。 As shown in FIG. 3, in the adsorbent Q1, when the amount of NOx adsorbed is small, NOx in the supplied exhaust can be adsorbed with a high probability of about 100%, but when the amount of NOx adsorbed is larger than a certain level, The NOx adsorption rate began to decline. That is, it was found that the NOx adsorption rate decreases as the NOx adsorption amount increases. Further, it was clarified that the higher the temperature of the adsorbent Q1, the larger the NOx adsorption amount at which the NOx adsorption rate begins to decrease.
図4は、NOxの吸着/還元/昇温脱離(TPD)試験における試料温度、入口ガスのNOx濃度(参照番号8)、出口ガスのNOx濃度(参照番号9)、および入口ガスのNH3濃度、について、それぞれの時間変化を同じ時間軸で示した図である。この試験は、具体的には、吸着材Q1を試料として設置した試料室に所定の入口ガスを供給し、試料室を通過後の出口ガス中の成分を検出することにより、実行した。図4において、時間が0〜t1の間はNOx吸着行程、t1〜t2の間は昇温行程、t2〜t3の間はNH3添加行程、t3〜t4の間はパージ行程を示している。
FIG. 4 shows the sample temperature in the NOx adsorption / reduction / thermal desorption (TPD) test, the NOx concentration of the inlet gas (reference number 8), the NOx concentration of the outlet gas (reference number 9), and the NH 3 of the inlet gas. It is the figure which showed each time change about the concentration on the same time axis. Specifically, this test was carried out by supplying a predetermined inlet gas to the sample chamber in which the adsorbent Q1 was installed as a sample, and detecting the components in the outlet gas after passing through the sample chamber. 4, during the
まず、NOx吸着行程では、図4(a)に示すように、試料温度を所定の吸着温度Tm1(本試験では150℃)に保持し、図4(b)の参照番号8に示すように、所定の濃度のNOxを含む入口ガスとして供給した。入口ガスとしては、NO;100ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの吸着行程ガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で20分間供給した。図4(b)の参照番号9に示すように、出口ガス中にNOxが検出された。参照番号101は、入口ガスのNOx濃度(参照番号8)と、出口ガス中のNOx濃度(参照番号9)との差を時間が0〜t1の間で積分した面積を示している。参照番号101の面積を算出することにより、NOx吸着行程において吸着材Q1に吸着されたNOx量を求めることができる。
First, in the NOx adsorption process, as shown in FIG. 4 (a), the sample temperature is maintained at a predetermined adsorption temperature Tm1 (150 ° C. in this test), and as shown in Reference No. 8 of FIG. 4 (b), It was supplied as an inlet gas containing NOx having a predetermined concentration. As the inlet gas, an N 2 balanced adsorption stroke gas containing NO; 100 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% was used, and the space velocity was SV; 47,000 (1 / h). Supplied for 20 minutes. As shown in reference number 9 in FIG. 4 (b), NOx was detected in the outlet gas.
次に、昇温行程では、図4(a)に示すように、入口ガスを上記の吸着行程ガスからN2パージガスに切り替え、試料温度を、吸着温度Tm1から所定の還元温度Tm2(本試験では400℃)まで昇温した。N2パージガスとしては、成分としてO2を10vol%含むN2バランスのガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で供給した。試料温度が上昇することにより、吸着行程において吸着材Q1に吸着されたNOxの一部が放出され、図4(b)の参照番号9に示すように、出口ガスにおいてNOxが検出された。参照番号102は、出口ガス中のNOx濃度を時間がt1〜t2の間で積分した面積を示している。参照番号102の面積を算出することにより、昇温行程において吸着材Q1から熱脱離したNOx量を求めることができる。
Next, in the heating step, as shown in FIG. 4 (a), the inlet gas switched to N 2 purge gas from the adsorption process gas, the sample temperature, at a predetermined reduction temperature Tm2 (this test from the adsorption temperature Tm1 is The temperature was raised to 400 ° C.). As the N 2 purge gas, an N 2 balanced gas containing 10 vol% of O 2 as a component was used and supplied at a space velocity SV; 47,000 (1 / h). As the sample temperature rises, a part of NOx adsorbed on the adsorbent Q1 is released in the adsorption process, and NOx is detected in the outlet gas as shown in Reference No. 9 of FIG. 4 (b).
次に、NH3添加行程では、図4(a)に示すように、吸着材Q1の温度を還元温度Tm2に保持し、図4(c)に示すように、所定濃度の添加剤を含む入口ガスを供給した。入口ガスとしては、NH3;50ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの添加行程ガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で100秒間供給した。図4(b)に示すように、一定の還元温度Tm2に保持した状態であっても、吸着材Q1に添加剤としてNH3を供給することにより、出口ガス中にNOxが検出された。 Then, the NH 3 addition step, as shown in FIG. 4 (a), the temperature of the adsorbent Q1 maintains the reduction temperature Tm2, as shown in FIG. 4 (c), an inlet including additives having a predetermined concentration Supplyed gas. As the inlet gas, an N 2 balanced addition stroke gas containing NH 3 ; 50 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% was used, and the space velocity SV; 47000 (1 / h). Was supplied for 100 seconds. As shown in FIG. 4B, NOx was detected in the outlet gas by supplying NH 3 as an additive to the adsorbent Q1 even when the reduction temperature was kept at a constant Tm2.
さらに、パージ行程では、図4(a)に示すように、吸着材Q1の温度を還元温度Tm2に保持したままで、入口ガスを上記の吸着行程ガスからN2パージガスに切り替えた。パージ行程は、出口ガス中にNOxが検出されなくなるまで継続した。参照番号103は、出口ガス中のNOx濃度を時間がt2〜t4の間で積分した面積を示している。参照番号103の面積を算出することにより、NH3添加行程およびパージ行程において、添加剤を供給したことに起因して吸着材Q1から脱離したNOx量を求めることができる。
Moreover, the purging process, as shown in FIG. 4 (a), while maintaining the temperature of the adsorbent Q1 to reduction temperature Tm2, the inlet gas was switched to N 2 purge gas from the adsorption process gas. The purging process continued until NOx was no longer detected in the outlet gas.
さらに、時間t4以降には、入口ガスとしてN2パージガスの供給を継続し、出口ガス中にNOxが検出されなくなるまで、試料温度を昇温した。参照番号104は、出口ガス中のNOx濃度を時間t4以降において積分した面積を示している。参照番号104の面積を算出することにより、パージ行程の終了時において吸着材Q1に吸着されたまま残存しているNOx量を求めることができる。
Further, the later time t4, and continues the supply of the N 2 purge gas as an inlet gas, until NOx is not detected in the outlet gas was heated to sample temperature.
図5は、吸着材Q1における含窒素成分の収支(イン/アウト)を示す図である。図5に示す「NOx由来」成分、「熱脱離」成分、「添加剤脱離」成分、および、「残存」成分は、それぞれ図4における参照番号101〜104の面積から求められる。図5に示すように、NOx吸着時に、吸着材Q1に吸着された含窒素成分(イン成分)の内訳は、吸着行程ガスに含まれるNOx成分に由来する「NOx由来」成分と、添加行程ガスに含まれるNH3に由来する「添加剤由来」成分であった。また、吸着材Q1に吸着された後、放出された含窒素成分(アウト成分)の内訳は、パージ行程の終了時に吸着材Qに吸着されたまま残存する「残存」成分と、吸着温度Tm1(150℃)から還元温度Tm2(400℃)まで昇温させる際に吸着材Qから熱脱離した「熱脱離」成分と、添加剤の供給により吸着材Qから脱離した「添加剤脱離」成分であった。
FIG. 5 is a diagram showing the balance (in / out) of the nitrogen-containing component in the adsorbent Q1. The "NOx-derived" component, the "thermal desorption" component, the "additive desorption" component, and the "residual" component shown in FIG. 5 are obtained from the areas of
図5に示すように、吸着材Q1に供給され、吸着された含窒素成分は、吸着材Q1の温度を上昇することによっても吸着材Q1から放出されるが、アンモニア(NH3)を添加剤として供給することにより、吸着材Q1から放出されることが明らかになった。添加剤を供給することによって、吸着材Q1が吸着するNOxが放出される現象が生じる要因の一つは、吸着材Q1に吸着されたNO2や硝酸が、NH3を添加剤として供給することにより、より吸着され難いNOに還元されたためであると推定できる。この推定によれば、吸着材Qに吸着されたNOxの還元を促す材料を添加剤として好適に用いることができると推察できる。例えば、SCR触媒やLNT触媒用の還元剤として用いられる、アンモニア(NH3)、炭化水素(HC)、水素(H2)、アルデヒド類(RCHO)、一酸化窒素(CO)等は、添加剤として好適に用いることができる。 As shown in FIG. 5, the nitrogen-containing component supplied to and adsorbed on the adsorbent Q1 is also released from the adsorbent Q1 by raising the temperature of the adsorbent Q1, but ammonia (NH 3 ) is added as an additive. It was revealed that the adsorbent Q1 was released from the adsorbent Q1. One of the factors that cause the phenomenon that NOx adsorbed by the adsorbent Q1 is released by supplying the additive is that NO 2 and nitric acid adsorbed on the adsorbent Q1 supply NH 3 as an additive. Therefore, it can be presumed that this is because it was reduced to NO, which is less likely to be adsorbed. Based on this estimation, it can be inferred that a material that promotes the reduction of NOx adsorbed on the adsorbent Q can be suitably used as an additive. For example, ammonia (NH 3 ), hydrocarbon (HC), hydrogen (H 2 ), aldehydes (RCHO), nitrogen monoxide (CO), etc., which are used as reducing agents for SCR catalysts and LNT catalysts, are additives. Can be suitably used as.
吸着層35は、上記の吸着材Qがハニカム構造体に担持された吸着層である。吸着層35には、吸着層35の温度を検出する吸着層温度センサ25が設置されている。
The
吸着材Qは、ハニカム構造体の他に、多孔質体等の触媒担体として利用可能な一般的な構造体に担持させてもよい。さらには、図1に示すミキシング部材37のような、触媒の担持以外を主目的として排気管12内に設置される構造体に担持させてもよい。
In addition to the honeycomb structure, the adsorbent Q may be supported on a general structure that can be used as a catalyst carrier such as a porous body. Further, it may be supported on a structure installed in the exhaust pipe 12 for a main purpose other than supporting the catalyst, such as the mixing
さらには、上記の吸着材Qが貴金属と共に担体に担持されていてもよい。担体に、上記の吸着材Qと共に、貴金属が担持されている場合には、NOxに対する吸着性能が向上する。これは、貴金属がNOをNO2や硝酸に酸化することができるためであり、上記の吸着材Qが、NOよりもNO2や硝酸を吸着しやすいからであると考えられる。 Furthermore, the above-mentioned adsorbent Q may be supported on a carrier together with a noble metal. When a noble metal is supported on the carrier together with the above-mentioned adsorbent Q, the adsorption performance for NOx is improved. It is considered that this is because the noble metal can oxidize NO to NO 2 and nitric acid, and the above-mentioned adsorbent Q is more likely to adsorb NO 2 and nitric acid than NO.
また、上記の吸着材Qは、アルミナ、シリカ、及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機バインダと共に上記担体に担持されてもよい。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with an inorganic binder consisting of at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and titania.
また、上記の吸着材Qは、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる助触媒と共に上記担体に担持されてもよい。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with a co-catalyst consisting of at least one selected from the group consisting of ceria, zirconia, and ceria-zirconia solid solution.
担体にさらに助触媒が担持されている場合には、貴金属の一酸化窒素に対する酸化性能が向上する。その結果、吸着材Qへの窒素酸化物の吸着性能が向上する。 When a co-catalyst is further supported on the carrier, the oxidation performance of the noble metal with respect to nitric oxide is improved. As a result, the adsorption performance of nitrogen oxides on the adsorbent Q is improved.
上記の吸着材Qの担体への担持方法は、特に限定されるものではない。例えば含浸法、イオン交換法により担持させることができる。含浸法としては、蒸発乾固法、平行吸着法、ポアフィリング法等が挙げられる。触媒の調整が比較的容易であるという観点から、蒸発乾固法が好ましい。 The method for supporting the adsorbent Q on the carrier is not particularly limited. For example, it can be supported by an impregnation method or an ion exchange method. Examples of the impregnation method include an evaporative drying method, a parallel adsorption method, and a pore filling method. The evaporation dry method is preferable from the viewpoint that the catalyst can be adjusted relatively easily.
貴金属を用いる場合には、例えば、貴金属を担持した吸着材Qを担体に担持させることにより、貴金属とともに吸着材Qを担体に担持できる。 When a noble metal is used, for example, by supporting the adsorbent Q on which the noble metal is supported on the carrier, the adsorbent Q can be supported on the carrier together with the noble metal.
助触媒、無機バインダは、吸着材Qと共に担体に担持させることができる。例えば蒸発乾固法においては、吸着材Qと、助触媒と、無機バインダとを含有するスラリーを担体に含侵させる等により、共に担持することができる。 The co-catalyst and the inorganic binder can be supported on the carrier together with the adsorbent Q. For example, in the evaporation-drying method, the carrier can be supported together by impregnating the carrier with a slurry containing the adsorbent Q, the co-catalyst, and the inorganic binder.
担体の材料としては、特に限定されないが、耐熱性に優れた材料が好ましく、より具体的には、コージェライト、SiC等に例示される、耐熱性に優れた金属酸化物材料やセラミックス材料であることが好ましい。 The material of the carrier is not particularly limited, but a material having excellent heat resistance is preferable, and more specifically, a metal oxide material or a ceramic material having excellent heat resistance as exemplified by cordierite, SiC, etc. Is preferable.
上記の吸着材Qは、低温におけるNOxに対する吸着性能が高く、加熱されても担体と化学的に反応しにくいため、安定して高い吸着性能を発揮することができる。 Since the above-mentioned adsorbent Q has high adsorption performance for NOx at low temperature and does not easily react chemically with the carrier even when heated, it can stably exhibit high adsorption performance.
第2触媒層40は、排気中のNOxを還元反応により浄化するNOx浄化触媒を含むNOx浄化触媒層41を備えている。第2触媒層40は、必要に応じて、NOx浄化触媒層41の下流側に、還元剤除去層42を備えるように構成することができる。NOx浄化触媒層41には、NOx浄化触媒層41の温度を検出する第2触媒温度センサ21が設置されている。
The
NOx浄化触媒層41としては、少なくとも、NOxを浄化するNOx浄化触媒を含む触媒層が備えられる。NOx浄化触媒としては、選択的還元触媒(SCR触媒)、LNT触媒、三元触媒(TWC)等を例示することができる。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 NOx
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、NH3、炭化水素(HC)、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、NH3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NH3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. Representative examples of substances used as reducing agents in SCR catalysts include NH 3 , hydrocarbons (HC), H 2 , and aldehydes (RCHO). In the SCR catalyst, NOx (NO, NO 2 ) is reduced to N 2 by a reducing agent. The reducing agent is oxidized to produce water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ), N 2 and the like depending on the type of reducing agent. When NH 3 is used as a reducing agent, it is supplied to the exhaust pipe 12 as urea water or the like, and NH 3 is generated in the exhaust pipe 12.
SCR触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、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、還元剤としてNH3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 or a ceramic and an active species of a noble metal or a base metal is known. More specifically, as a specific example of an SCR catalyst using NH 3 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, H 2 , and RCHO as a reducing agent, a catalyst in which silver (Ag) or platinum (Pt) is supported on alumina (Al 2 O 3 ) can be exemplified.
LNT触媒は、内燃機関20の通常運転時はNOxを触媒上に吸着させ、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、吸着した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、セラミックス等の担体と、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、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 adsorbs NOx on the catalyst during normal operation of the
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.
三元触媒は、排気中の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(6)〜(8)に示す触媒反応により、COはCO2に酸化され、炭化水素(HC)はH2OまたはCO2に酸化され、NOxは、N2に還元される。 The three-way catalyst is a catalyst that reduces NOx using 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 (6) to (8), CO is oxidized to CO 2 , hydrocarbon (HC) is oxidized to H 2 O or CO 2 , and NOx is converted to CO 2 . It is reduced to N 2 .
2CO+2NO→2CO2+N2 … (6)
2H2+2NO→2H2O+N2 … (7)
[HC]+NO→N2+CO2+H2O … (8)
2CO + 2NO → 2CO 2 + N 2 ... (6)
2H 2 + 2NO → 2H 2 O + N 2 ... (7)
[HC] + NO → N 2 + CO 2 + H 2 O ... (8)
三元触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、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 or a ceramic 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 (CeO 2 / ZrO). The catalyst carried in 2 ) and the like can be exemplified. The three-way catalyst may further contain, as a co-catalyst, ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), lanthania (La 2 O 3 ), etc., which have an oxygen storage capacity.
還元剤除去層42としては、NOx浄化触媒層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、NOx浄化触媒層41としてNH3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)等を還元剤除去層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)、NH3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、NH3は、N2やH2O、NOxに変換される。
As the reducing
本実施形態では、以下、第1触媒層30として、DOC層31およびDPF層32を用い、吸着層35として、ハニカムに吸着材Qを担持した吸着層35を用い、第2触媒層40のNOx浄化触媒層41として、NH3を還元剤とするSCR触媒を用い、還元剤除去層42として、ASCを用いた場合を例示して説明する。NOx浄化触媒層41としてSCR触媒を用いる場合には、NOx浄化触媒層41に供給するための還元剤を、吸着層35に供給する添加剤として利用することができる。このため、還元剤供給装置60が添加剤供給装置を兼ねるように構成することができ、従来のSCR触媒を用いた排気浄化システムを複雑化することなく、吸着層35を搭載することができる。
In the present embodiment, the
還元剤供給装置60のタンク66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。ポンプ65を駆動することにより、タンク66に貯留された尿素水が還元剤供給管63,64を通過してインジェクタ61、62に供給され、インジェクタ61、62から排気管12内に尿素水を噴射することができる。
Urea water (urea aqueous solution) is stored in the
インジェクタ61,62から噴射された尿素水の液滴は、ミキシング部材37,38や、排気管12の内壁面に衝突して微細化し、もしくは、壁面に付着して蒸発した後に、下記式(9)に示す熱分解反応、下記式(10)に示す加水分解により、尿素(CO(NH2)2)からNH3へと変化して、それぞれ、吸着層35、第2触媒層40に供給される。
The urea water droplets ejected from the
CO(NH2)2→NH3+HNCO … (9)
HNCO+H2O→NH3+CO2 … (10)
CO (NH 2 ) 2 → NH 3 + HNCO… (9)
HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 … (10)
第2触媒層40において、SCR触媒により、下記式(11)〜(13)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、N2とH2Oに変化する。なお、下記式(11)は、Fast反応、式(12)はStandard反応、式(13)はSlow反応と呼ばれる。
In the
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O … (11)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O … (12)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O … (13)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O… (11)
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O… (12)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O… (13)
第2触媒温度センサ21、入口NOxセンサ23、出口NOxセンサ24、吸着層温度センサ25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、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 second
ECU50は、温度情報取得部51と、成分量取得部52と、吸着材状態取得部53と、触媒状態取得部54と、還元剤制御部55と、燃焼制御部56と、を備えている。
The
温度情報取得部51は、第1触媒層30、吸着層35、第2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、第2触媒温度センサ21)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
温度情報取得部51は、NOx浄化触媒層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。なお、各触媒層の温度情報とは、各触媒層の温度や、温度に関連する他のパラメータを意味し、例えば、各触媒層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 NOx
温度情報取得部51は、NOx浄化触媒層41の温度情報に加えて、さらに、吸着層35の温度情報や、第1触媒層30を構成するDOC層31,DPF層32の温度情報、還元剤除去層42の温度情報を取得可能に構成されていてもよい。
In addition to the temperature information of the NOx
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。各成分の成分量は、各種センサによって検出された検出値であってもよいし、その成分量に関係する他のパラメータ等に基づいて推定された推定値であってもよい。成分量取得部52は、例えば、NOx成分量として、内燃機関20から排出されるNOx量の推定値を取得するとともに、入口NOxセンサ23および出口NOxセンサ24により検出される排気中のNOx成分量を取得する。内燃機関20から排出されるNOx量は、例えば、内燃機関20の燃焼状態に基づいて推定することができる。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. The component amount of each component may be a detected value detected by various sensors, or may be an estimated value estimated based on other parameters related to the component amount or the like. For example, the component amount acquisition unit 52 acquires an estimated value of the NOx amount discharged from the
吸着材状態取得部53は、吸着層35の状態を示す情報を取得する。吸着層35の状態を示す情報としては、例えば、吸着層35の温度情報や、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量に関する情報を例示することができる。なお、吸着層35の温度情報とは、吸着層35の温度および温度に関連する他のパラメータを意味する。同様に、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量に関する情報とは、NOx量や添加剤量、およびこれらに関連する他のパラメータを意味する。
The adsorbent state acquisition unit 53 acquires information indicating the state of the
吸着層35の温度が高いほど、吸着層35に吸着されたNOxが放出され易くなる。また、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量が多いほど、吸着層35に吸着されたNOxが放出され易くなる。従って、吸着層35の吸着性能は、吸着層35の温度情報と、吸着層35に吸着しているNOx量および添加剤量に関する情報とに基づいて、求めることができる。
The higher the temperature of the
触媒状態取得部54は、第1触媒層30および第2触媒層40における触媒の活性化状態を検出する。触媒の活性化状態とは、触媒反応の活性の程度であり、触媒の温度情報や触媒に吸着する物質に関する吸着物質情報等に基づいて、求めることができる。
The catalyst state acquisition unit 54 detects the activated state of the catalyst in the
例えば、NOx浄化触媒層41の活性化状態は、NOx浄化触媒層41の温度情報と、NOx浄化触媒層41に吸着している還元剤の量とに基づいて、求めることができる。NOx浄化触媒層41の温度情報としては、第2触媒温度センサ21の検出値を用いることができる。NOx浄化触媒層41の吸着物質情報としては、例えば、還元剤の吸着量を用いることができる。
For example, the activated state of the NOx
還元剤制御部55は、還元剤供給装置60から排気管12へ供給する還元剤の供給量や供給タイミング等を制御する。例えば、成分量取得部52が取得する吸着層35の入口側および出口側の排気に含まれるNOx量に基づいて、インジェクタ61から吸着層35の入口側に供給する還元剤の供給量や供給タイミング等を制御する。還元剤制御部55は、成分量取得部52により取得したNOx量に基づいて、添加剤供給装置としての還元剤供給装置60を制御する添加剤制御部としての機能を備える。還元剤制御部55は、インジェクタ61から添加剤として供給する還元剤の制御に際して、吸着材状態取得部53が取得する吸着層35の状態を示す情報を利用する。例えば、吸着層35の吸着性能に応じて、還元剤の供給量や供給タイミングを制御する。さらには、還元剤制御部55は、触媒状態取得部54が取得する第2触媒層40の状態を示す情報も参照して、インジェクタ61から添加剤として供給する還元剤を制御する。これによって、添加剤によって吸着層35から放出されたNOxが、第2触媒層40のNOx浄化触媒層41によって十分に浄化できるように制御することができる。
The reducing agent control unit 55 controls the supply amount, supply timing, and the like of the reducing agent supplied from the reducing
また、還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41においてNOxの還元反応活性が十分に得られる場合に、NOx浄化の要求に応じて、還元剤供給装置60から排気管12へ供給する。例えば、NOx浄化触媒層41の温度情報や、還元すべきNOx量に基づいて、還元剤供給機構であるインジェクタ62から排気管12に供給する還元剤量を制御する。還元剤制御部55は、インジェクタ62から供給する還元剤の制御に際して、触媒状態取得部54が取得する第2触媒層40の状態を示す情報を利用する。例えば、NOx浄化触媒層41の活性化状態に応じて、還元剤の供給量や供給タイミングを制御する。
Further, the reducing agent control unit 55 supplies the NOx
より具体的には、NOx浄化触媒層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、NOx浄化触媒層41においてNOxの還元反応活性が十分に得られると判定することができるため、インジェクタ62からNOx浄化触媒層41に還元剤を供給するように制御してもよい。なお、温度閾値は、例えば、第2触媒層40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、NOx浄化触媒層41に配置されるLNT触媒、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。
More specifically, it is determined that the NOx reduction reaction activity is sufficiently obtained in the NOx
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6に示すように、SCR触媒、LNT触媒、三元触媒等のNOx浄化触媒においては、触媒温度がT2程度までの触媒活性の殆ど無い低温域から触媒温度が上昇するに際して、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. 6, in NOx purification catalysts such as SCR catalysts, LNT catalysts, and three-way catalysts, when the catalyst temperature rises from a low temperature range where the catalyst temperature is up to about T2 and there is almost no catalytic activity, the catalyst temperature T1 to 1 In the medium temperature range shown in T2, the catalytic activity increases remarkably and reaches 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.
還元剤の供給量は、NOx浄化触媒層41に供給される排気中のNOx量に基づいて、設定することができる。より具体的には、還元剤の供給量に応じて、還元剤供給機構であるインジェクタ62における噴射率と噴射時間とを設定することができる。
The supply amount of the reducing agent can be set based on the amount of NOx in the exhaust gas supplied to the NOx
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、内燃機関20に供給する燃料や空気の量またはタイミング等を制御することにより、排気中の各成分の成分量を制御可能に構成されていてもよい。
The combustion control unit 56 controls the combustion state of the
(変形例)
図7(a)は、図1に示す排気管12に設置された第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40、ミキシング部材37,38、インジェクタ61,62、入口NOxセンサ23、出口NOxセンサ24を模式的に示す図である。排気浄化システム10は、図7(a)に示すように、インジェクタ61の上流における排気中のNOx量を検出する吸着層入口NOxセンサ22をさらに備えていてもよい。
(Modification example)
7 (a) shows the
また、NOx浄化触媒層41がNOx浄化触媒としてSCR触媒を備えるSCR触媒層であり、このSCR触媒層に供給する還元剤を添加剤として用いる場合には、排気浄化システム10は、図7(b)に示すように、インジェクタ62を備えていなくてもよい。この場合、インジェクタ61は、吸着層35に供給する還元剤およびNOx浄化触媒層41に供給する還元剤の総量を、吸着層35の入口に供給する共通還元剤供給機構として機能する。共通還元剤供給機構を採用することにより、排気浄化システム10を簡素化することができる。
Further, when the NOx
また、吸着層35は、図8に示すように、DPFに吸着材Qを担持させたフィルタ構造を有する吸着層35aに置き換えられてもよい。この場合、第1触媒層30は、DOC触媒層を含む一方、DPF層を含まない第1触媒層30aに置き換えてもよい。吸着層35aがDPFの機能を有するため、DPF層32を省略することができ、排気管12内の構成を簡素化することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、図9に示すように、吸着層35は、ミキシング部材に吸着材Qを担持させた吸着層35bであってもよい。ミキシング部材としては、例えば、図10に示すように、複数の孔部71が設けられた円板状のミキシング部材70を例示することができる。ミキシング部材70は、例えば、その円形の外縁が排気管12の内壁面に接するように嵌め込まれ、固定される。ミキシング部材70は、排気の流れ方向に間隔を空けて複数設置されていてもよい。この場合、排気が直線的に流れないように、排気の流れ方向に隣接するミキシング部材70における孔部71の位置を互いにずらして設置することが好ましい。図10に示す形状の他、プロペラ羽状、らせん羽状等、排気の流れを攪拌可能な各種形状を有していてもよい。
Further, as shown in FIG. 9, the
また、図11に示すように、吸着層35は、SCR触媒層の上流側に連結された吸着層35cに置き換えられてもよい。吸着層35cは、排気を拡散する機能を有するフィルタ状の担体に、吸着材Qを担持させた吸着層である。このようなフィルタの具体例としては、エミテック社製のPE(Perforated foil)担体、LS(Longitudinal Structured foil)担体等や、これらを複合した構造の担体を例示できる。
Further, as shown in FIG. 11, the
PE担体は、図12および図13に示すように、開孔箔80と、波状箔81,82とが、重ねられた状態で渦巻状に巻かれた円柱状のフィルタである。渦巻状に巻かれることにより、開孔箔80と、波状箔81,82とが、円柱の径方向であるR方向に交互に層状に重ねられた構造を有する。開孔箔80には、孔部83が形成されており、波状箔82には、排気管12の周方向において孔部83と同じ位置に孔部84が設けられている。波状箔81には、孔部は設けられていない。PE担体を通過する気体は、孔部83,84を通して、R方向に拡散することができ、波状箔81、82により、気体の流れを乱して乱流化する。気体の拡散状態が良好となり、乱流化することにより、PE担体に担持された触媒反応を反応律速に近づけることができ、触媒活性の向上に寄与することができる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the PE carrier is a columnar filter in which the
なお、図9,11に示すように、排気の流れを攪拌する機能を有する吸着層35b,35cを用いる場合には、図1に示すミキシング部材37,38を排気管12内に設置しなくてもよい。このため、排気管12内の構成を簡素化することができる。吸着層また、図11において、吸着層35cと、第2触媒層40とは、一つのフィルタ状の担体に、上流側から、吸着材Q、SCR触媒、ASC触媒がこの順序で担持されたものであってもよい。
As shown in FIGS. 9 and 11, when the adsorption layers 35b and 35c having a function of stirring the exhaust flow are used, the mixing
図14に示すように、SCR触媒に替えて、NOx浄化触媒としてLNT触媒を備えた第2触媒層40aを備えていてもよい。第2触媒層40aは、LNT触媒を備えているため、還元剤除去層42を備える必要がない。この場合、第2触媒層40aの入口側には、炭化水素を供給するインジェクタ91を設置することもできる。さらには、インジェクタ91から供給する炭化水素源としては、内燃機関20に供給する燃料を利用することができる。添加剤として、燃料を利用可能に構成することにより、還元剤用のタンク66が不要となるため、還元剤が不要なLNT触媒をNOx浄化触媒として備える排気浄化システムに対しても、容易に吸着層35を搭載することができる。
As shown in FIG. 14, a second catalyst layer 40a provided with an LNT catalyst as a NOx purification catalyst may be provided instead of the SCR catalyst. Since the second catalyst layer 40a includes an LNT catalyst, it is not necessary to include a reducing
図15(a)および(b)に示すように、1つのフィルタ状の担体の上流側に吸着材Qが担持され、下流側にNOx浄化触媒が担持されることにより、吸着層35bと第2触媒層40bとが一連に形成されていてもよい。この場合、インジェクタ61は、添加剤と還元剤との双方を一箇所から噴射する共通還元剤供給機構としての機能を有する。
As shown in FIGS. 15A and 15B, the adsorbent Q is supported on the upstream side of one filter-shaped carrier, and the NOx purification catalyst is supported on the downstream side, whereby the
図16(a)および(b)に示すように、1つのフィルタ状の担体に、吸着材QとNOx浄化触媒とが混在して担持されることにより、吸着層とNOx浄化触媒層とが一体化した吸着/NOx浄化触媒層39を備えていてもよい。この場合、インジェクタ61は、添加剤と還元剤との双方を一箇所から噴射する共通還元剤供給機構としての機能を有する。なお、第2触媒層40bおよび吸着/NOx浄化触媒層39においては、NOx浄化触媒は特に限定されず、SCR触媒、LNT触媒、三元触媒を用いることができる。
As shown in FIGS. 16A and 16B, the adsorption layer and the NOx purification catalyst layer are integrated by supporting the adsorbent Q and the NOx purification catalyst in a mixed manner on one filter-like carrier. The adsorption / NOx
第2触媒層は、複数の第2触媒層に分割されていてもよく、さらには、排気管12内において互いに離れて配置されていてもよい。具体的には、例えば、図17に示すように、第2触媒層は、複数の第2触媒層40c、40dに分割されていてもよい。上流側に配置された上流側第2触媒層40cは、NOx浄化触媒層のみを備えていればよく、ASC触媒層を備える必要がない。また、下流側第2触媒層40dは、NOx浄化触媒層と、ASC層の双方を備えていることが好ましい。NOx浄化触媒層が複数に分割されている場合には、図17に示すように、第2触媒層40a,40bのそれぞれに、その上流側に還元剤を注入するインジェクタ62a,62bと、インジェクタ62a,62bと第2触媒層40c,40dとの間に配置されたミキシング部材38a,38bと、第2触媒層40c,40dの出口側の排気中のNOx量を検出する出口NOxセンサ24a,24bを備えるように構成してもよい。
The second catalyst layer may be divided into a plurality of second catalyst layers, and may be further arranged apart from each other in the exhaust pipe 12. Specifically, for example, as shown in FIG. 17, the second catalyst layer may be divided into a plurality of second catalyst layers 40c and 40d. The upstream side
複数の第2触媒層に分割されている場合には、上流側の第2触媒層は、第1触媒層よりも上流に配置されていてもよい。具体的には、例えば、図18に示すように、上流側から、上流側第2触媒層40e、第1触媒層30、吸着層35、下流側第2触媒層40fの順に配置されていてもよい。また、第2触媒層40e,40fのそれぞれに、その上流側に還元剤を注入するインジェクタ62e,62fと、インジェクタ62e,62fと第2触媒層40e,40fとの間に配置されたミキシング部材38e,38fとを備えるように構成してもよい。第2触媒層40eは、内燃機関や排気浄化システムが外気温と同程度またはそれ以下の温度で始動する冷間始動時において、NOxの浄化性能を向上させることを主目的として設置されるものであるが、図18に示す構成によれば、特に冷間始動時における第2触媒層40e,40fの浄化性能が十分でない場合であっても、吸着層35により浄化性能を向上させることができる。
When the second catalyst layer is divided into a plurality of second catalyst layers, the second catalyst layer on the upstream side may be arranged upstream of the first catalyst layer. Specifically, for example, as shown in FIG. 18, even if the
吸着層は、複数の吸着層に分割されていてもよく、さらには、排気管12内に離れて設置されていてもよい。具体的には、例えば、図19に示すように、内燃機関20側から順に、上流側吸着層35g、上流側第2触媒層40e、第1触媒層30、下流側吸着層35h、下流側第2触媒層40fの順に配置されていてもよい。また、吸着層35g,35hのそれぞれに、その上流側に還元剤を注入するインジェクタ61g,61hと、インジェクタ61g,61hと吸着層35g,35hとの間に配置されたミキシング部材37g,37hとを備えるように構成してもよい。図19の構成によれば、特に冷間始動時における第2触媒層40e,40fの浄化性能が十分でない場合であっても、上流側吸着層35h、下流側吸着層35gにより浄化性能を向上させることができる。図18の構成に加えて、さらに、冷間始動時の浄化性能を向上させることを主と目的として設置される第2触媒層40eの上流にも、上流側吸着層35gを設置しているため、図18の構成よりもさらに浄化性能を向上させることができる。
The adsorption layer may be divided into a plurality of adsorption layers, and may be further installed separately in the exhaust pipe 12. Specifically, for example, as shown in FIG. 19, in order from the
なお、上記に示す実施形態およびその変形例においては、NOx浄化触媒として、SCR触媒とLNT触媒とを代替的に用いる場合を例示して説明したが、SCR触媒、LNT触媒、三元触媒を含む複数種のNOx浄化触媒を併用してもよい。例えば、図17に示す構成において、上流側の第2触媒層40aはLNT触媒をNOx浄化触媒として備え、下流側の第2触媒層40bはSCR触媒をNOx浄化触媒として備えるように構成してもよい。また、例えば、第2触媒層を3つに分割し、3つに分割された触媒層が、SCR触媒、LNT触媒、三元触媒をそれぞれ備えるように構成してもよい。
In the above-described embodiment and its modifications, the case where the SCR catalyst and the LNT catalyst are used as alternatives as the NOx purification catalyst has been described as an example, but the SCR catalyst, the LNT catalyst, and the three-way catalyst are included. A plurality of types of NOx purification catalysts may be used in combination. For example, in the configuration shown in FIG. 17, the second catalyst layer 40a on the upstream side may be configured to have an LNT catalyst as a NOx purification catalyst, and the
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.
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は、内燃機関20の排気管内に設置された、吸着層35およびNOx浄化触媒層41と、還元剤を供給する還元剤供給装置60とを備える。吸着層35は、排気中のNOxを吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材を含む。NOx浄化触媒層41は、排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化するNOx浄化触媒を含む。還元剤供給装置60は、吸着層35に添加剤を供給する添加剤供給装置としての機能を有する。
The
排気浄化システム10によれば、還元剤供給装置60によって吸着層35に添加剤を供給することにより、吸着材に吸着されたNOxを放出させることができるため、吸着層やNOx浄化触媒層の温度を上昇させたり、内燃機関の空燃比をリッチ側に制御したりすることなく、NOxを任意に放出させることが可能となる。
According to the exhaust
排気中のNOxを吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材としては、限定されないが、一般式I:AaBbCcO8.5−δで表され、NOxに対する吸着サイトを有する複合酸化物(第1複合酸化物)を含む吸着材Qを例示することができる。なお、一般式Iにおいて、Aが希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Bがアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Cが遷移金属元素、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、a、b、c、δが、それぞれ、0<a≦1、0<b≦1、0<c≦4、0<δ≦1.5を満足する。 The adsorbent that adsorbs NOx in the exhaust and releases the adsorbed NOx by supplying a predetermined additive is not limited, but is not limited to the general formula I: A a B b C c O 8.5-δ. An adsorbent Q containing a composite oxide (first composite oxide) represented by and having an adsorption site for NOx can be exemplified. In the general formula I, A is composed of at least one selected from the group consisting of rare earth elements, Ca, and In, B is composed of at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and C is a transition. It consists of at least one selected from the group consisting of metal elements, Al, Zn, and Ga, and a, b, c, and δ are 0 <a≤1, 0 <b≤1, 0 <c≤4, respectively. Satisfy 0 <δ ≦ 1.5.
上記の第1複合酸化物は、一般式II:AaBbCcO8.5−δ(NOx)θで表され、上記一般式IIにおいて、Aが希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Bがアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Cが遷移金属元素、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、a、b、c、δ、θが、それぞれ、0<a≦1、0<b≦1、0<c≦4、0<δ≦1.5、0≦θ≦1.5を満足する、複合酸化物であってもよい。 The first composite oxide is represented by the general formula II: A a B b CcO 8.5-δ (NOx) θ , and in the above general formula II, A is a group consisting of rare earth elements, Ca, and In. It consists of at least one selected, B consists of at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and C consists of at least one selected from the group consisting of transition metal elements, Al, Zn, and Ga. , A, b, c, δ, θ satisfy 0 <a ≦ 1, 0 <b ≦ 1, 0 <c ≦ 4, 0 <δ ≦ 1.5, 0 ≦ θ ≦ 1.5, respectively. , May be a composite oxide.
さらに、上記の吸着材Qは、上記の第1複合酸化物とは異なる第2化合物を含有していてもよい。また、上記の吸着材Qは、上記の第1複合酸化物からなる主相と、上記の第2化合物からなる副相とを有していてもよい。また、上記の第2化合物は、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素、Al、及びZnからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、上記の第2化合物は、酸化物及び塩の少なくとも一方を含有していてもよい。また、上記の第2化合物は、少なくともアルカリ土類金属元素の炭酸塩を含有していてもよい。 Further, the adsorbent Q may contain a second compound different from the first composite oxide. Further, the adsorbent Q may have a main phase composed of the first composite oxide and a subphase composed of the second compound. Further, the above-mentioned second compound may contain at least one selected from the group consisting of transition metal elements, alkaline earth metal elements, Al, and Zn. In addition, the above-mentioned second compound may contain at least one of an oxide and a salt. In addition, the above-mentioned second compound may contain at least a carbonate of an alkaline earth metal element.
上記の吸着材Qは、担体に担持されていてもよい。担体としては、例えば、ハニカム構造体や、多孔質体等の触媒担体として利用される構造体であってもよいし、図10に示すミキシング部材のような、触媒の担持以外を主目的として排気管12内に設置される構造体であってもよい。さらには、上記の吸着材Qが貴金属と共に担体に担持されていてもよい。担体に、上記の吸着材Qと共に、貴金属が担持されている場合には、NOxに対する吸着性能が向上する。 The above-mentioned adsorbent Q may be supported on a carrier. The carrier may be, for example, a structure used as a catalyst carrier such as a honeycomb structure or a porous body, or is exhausted mainly for purposes other than supporting the catalyst, such as the mixing member shown in FIG. It may be a structure installed in the pipe 12. Furthermore, the above-mentioned adsorbent Q may be supported on a carrier together with a noble metal. When a noble metal is supported on the carrier together with the above-mentioned adsorbent Q, the adsorption performance for NOx is improved.
また、上記の吸着材Qは、アルミナ、シリカ、及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機バインダと共に上記担体に担持されてもよい。また、上記の吸着材Qは、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる助触媒と共に上記担体に担持されてもよい。助触媒が担持されている場合には、貴金属の一酸化窒素に対する酸化性能が向上する。その結果、吸着材Qへの窒素酸化物の吸着性能が向上する。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with an inorganic binder consisting of at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and titania. Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with a co-catalyst consisting of at least one selected from the group consisting of ceria, zirconia, and ceria-zirconia solid solution. When a co-catalyst is supported, the oxidation performance of the noble metal with respect to nitric oxide is improved. As a result, the adsorption performance of nitrogen oxides on the adsorbent Q is improved.
NOx浄化触媒層41に備えられるNOx浄化触媒としては、NOxを還元して浄化する従来公知のNOx還元触媒を用いることができる。具体的には、LNT触媒、SCR触媒、三元触媒等と称されるNOx還元触媒を用いることができる。
As the NOx purification catalyst provided in the NOx
NOx浄化触媒として、還元剤を供給することにより選択的にNOxを還元して浄化するSCR触媒を用いる場合には、添加剤は、還元剤と共通の物質であってもよいし、別の物質であってもよい。添加剤と還元剤が共通の物質である場合には、排気浄化システム10のように、SCR触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置としての機能と、添加剤供給装置としての機能を併せ持つ還元剤供給装置60を備えるように構成されていてもよい。添加剤と、還元剤とが相違する場合には、添加剤供給装置と、還元剤供給装置とは、別個の装置として構成されるが、共通の物質である場合においても、別個の装置として構成してもよい。
When an SCR catalyst that selectively reduces and purifies NOx by supplying a reducing agent is used as the NOx purification catalyst, the additive may be a substance common to the reducing agent or another substance. It may be. When the additive and the reducing agent are common substances, a reduction having both a function as a reducing agent supply device for supplying the reducing agent to the SCR catalyst and a function as an additive supply device like the
排気浄化システム10のように、さらに、排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒を備えるDOC層31と、排気中の粒子状成分を浄化するDPF層32との少なくともいずれか一方を排気管12内に備えていることが好ましい。
Like the
排気浄化システム10のように、吸着層35の入口側に添加剤を供給する添加剤供給機構としてのインジェクタ61と、NOx浄化触媒層41の入口側に還元剤を供給する還元剤供給機構としてのインジェクタ62とをそれぞれ別個に備えるように構成されていてもよい。添加剤と還元剤が共通の物質である場合には、吸着層35に供給する還元剤(添加剤としての還元剤)の量と、吸着層35の下流側に配置されたNOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量との総和を、インジェクタ61の位置から吸着層の入口に供給するように構成されていてもよい。この場合、インジェクタ61は、添加剤と還元剤との双方を一箇所から噴射する共通還元剤供給機構としての機能を有する。
Like the exhaust
SCR触媒に供給する還元剤としては、限定されないが、例えば、アンモニア、炭化水素または一酸化炭素を例示できる。これらの還元剤は、吸着材にNOxを放出させるために供給する添加剤としても利用することができる。 Examples of the reducing agent supplied to the SCR catalyst include, but are not limited to, ammonia, hydrocarbons, and carbon monoxide. These reducing agents can also be used as additives to be supplied to the adsorbent to release NOx.
吸着材は、排気浄化システム10に係る吸着層35のように、NOx吸着を目的とする吸着層として構成されたものであってもよいし、NOx吸着以外の目的で排気管12内に配置される他の構成に吸着材を担持させたものであってもよい。例えば、排気をミキシングするミキシング部材や、排気中の粒子状成分を浄化する粒子捕集フィルタに、吸着材を吸着させたものを吸着層として用いてもよい。
The adsorbent may be configured as an adsorption layer for the purpose of NOx adsorption, such as the
排気浄化システム10では、DOC層31と、DPF層32と、吸着層35と、NOx浄化触媒層41とは、それぞれ1個ずつ備えられ、この順序で内燃機関20側から配置されていたが、これに限定されない。各層の個数は、単数であっても複数であってもよいし、各層の配置を適宜変更してもよい。
In the exhaust
例えば、DOC層と、DPF層と、吸着層とをそれぞれ1層ずつ備え、NOx浄化触媒層を2層備える場合には、内燃機関20側から順に、上流側に配置された上流側NOx浄化触媒層、DOC層、DPF層、吸着層、下流側に配置された下流側NOx浄化触媒層、の順序で排気管12内に配置されていてもよい。
For example, when one layer each of the DOC layer, the DPF layer, and the adsorption layer is provided, and two NOx purification catalyst layers are provided, the upstream NOx purification catalyst arranged on the upstream side in order from the
また、DOC層と、DPF層とをそれぞれ1層ずつ備え、吸着層と、NOx浄化触媒層とをそれぞれ2層ずつ備える場合には、内燃機関20側から順に、上流側に配置された上流側吸着層、上流側NOx浄化触媒層、DOC層、DPF層、下流側に配置された下流側吸着層、下流側NOx浄化触媒層、の順序で排気管12内に配置されていてもよい。
Further, when the DOC layer and the DPF layer are provided one by one, and the adsorption layer and the NOx purification catalyst layer are provided by two layers each, the upstream side arranged on the upstream side in order from the
また、排気浄化システム10は、還元剤供給装置60を制御する制御装置としての機能を有するECU50を備えている。ECU50は、内燃機関20から排出される排気中のNOx量と、NOx浄化触媒層41の入口側および出口側の排気中のNOx量とを検出または推定により取得する成分量取得部52と、成分量取得部52により取得したNOx量に基づいて、還元剤供給装置60を制御する還元剤制御部55とを備えている。このため、取得したNOx量に基づいて、吸着層35に供給する添加剤としての還元剤の量、またはNOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を適切に制御することができる。
Further, the exhaust
なお、上記の各実施形態においては、SCR触媒に対して供給される、アンモニア、炭化水素、一酸化炭素等の還元剤を添加剤として供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材を例示して説明したが、これに限定されない。吸着材Qは、NOよりもNO2や硝酸を吸着し易い傾向にあるため、吸着材に吸着されたNO2や硝酸を、より吸着され難いNOに還元する材料を添加剤として好適に用いることができる。 In each of the above embodiments, an adsorbent that releases adsorbed NOx by supplying a reducing agent such as ammonia, hydrocarbon, and carbon monoxide, which is supplied to the SCR catalyst, as an additive is exemplified. However, it is not limited to this. Since the adsorbent Q tends to adsorb NO 2 and nitric acid more easily than NO, a material that reduces NO 2 and nitric acid adsorbed on the adsorbent to NO, which is less likely to be adsorbed, is preferably used as an additive. Can be done.
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、35…吸着層、41…NOx浄化触媒層、60…還元剤供給装置 10 ... Exhaust purification system, 12 ... Exhaust pipe, 20 ... Internal combustion engine, 35 ... Adsorption layer, 41 ... NOx purification catalyst layer, 60 ... Reducing agent supply device
Claims (14)
前記内燃機関の排気管内に設置され、前記排気中の窒素酸化物を吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着した前記窒素酸化物を放出する吸着材を含む吸着層(35)と、
前記排気管内に設置され、前記排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する浄化触媒を含む浄化触媒層(41)と、
前記吸着層に前記添加剤を供給する添加剤供給装置(60)と、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).
An adsorption layer (35) that is installed in the exhaust pipe of the internal combustion engine and contains an adsorbent that adsorbs the nitrogen oxides in the exhaust gas and releases the adsorbed nitrogen oxides by supplying a predetermined additive. When,
A purification catalyst layer (41) installed in the exhaust pipe and containing a purification catalyst that purifies nitrogen oxides in the exhaust gas by a reduction reaction.
An exhaust gas purification system including an additive supply device (60) for supplying the additive to the adsorption layer.
前記複合酸化物が前記窒素酸化物に対する吸着サイトを有し、
前記一般式Iにおいて、Aが希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Bがアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Cが遷移金属元素、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、a、b、c、δが、それぞれ、0<a≦1、0<b≦1、0<c≦4、0<δ≦1.5を満足する、請求項1に記載の排気浄化システム。 The adsorbent contains a composite oxide (2) represented by the general formula I: A a B b C c O 8.5-δ .
The composite oxide has an adsorption site for the nitrogen oxide and
In the general formula I, A is composed of at least one selected from the group consisting of rare earth elements, Ca, and In, B is composed of at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and C is a transition metal. It consists of at least one selected from the group consisting of elements, Al, Zn, and Ga, and a, b, c, and δ are 0 <a≤1, 0 <b≤1, 0 <c≤4,0, respectively. The exhaust purification system according to claim 1, which satisfies <δ ≦ 1.5.
前記排気浄化システムは、前記還元剤を供給する還元剤供給装置(60)を備える請求項1または2に記載の排気浄化システム。 The purification catalyst is a selective reduction catalyst that selectively reduces and purifies the nitrogen oxides by supplying a reducing agent.
The exhaust gas purification system according to claim 1 or 2, wherein the exhaust gas purification system includes a reducing agent supply device (60) for supplying the reducing agent.
前記還元剤供給装置(60)は、前記浄化触媒層(41)の入口側に還元剤を供給する還元剤供給機構(62)を備える請求項3に記載の排気浄化システム。 The additive supply device (60) includes an additive supply mechanism (61) that supplies the additive to the inlet side of the adsorption layer (35).
The exhaust gas purification system according to claim 3, wherein the reducing agent supply device (60) includes a reducing agent supply mechanism (62) that supplies the reducing agent to the inlet side of the purification catalyst layer (41).
前記還元剤供給装置(60)は、前記添加剤供給装置としての機能をさらに備える請求項3または4に記載の排気浄化システム。 The additive is a substance common to the reducing agent, and is
The exhaust gas purification system according to claim 3 or 4, wherein the reducing agent supply device (60) further includes a function as the additive supply device.
前記吸着材は、前記ミキシング部材に担持されている請求項1〜8のいずれかに記載の排気浄化システム。 The adsorption layer (35a) includes a mixing member that mixes the exhaust gas.
The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 8, wherein the adsorbent is supported on the mixing member.
前記浄化触媒として還元剤を供給することにより選択的に前記窒素酸化物を還元して浄化する選択的還元触媒を備える上流側浄化触媒層(41a,40e)と、
前記排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒を備える酸化触媒層(31)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(32)と、
前記吸着層(35)と、
前記浄化触媒として選択的還元触媒を備える下流側浄化触媒層(40b,40f)と、を前記排気管(12)内に備える請求項1〜11のいずれかに記載の排気浄化システム。 In order from the internal combustion engine (20) side
Upstream purification catalyst layers (41a, 40e) including a selective reduction catalyst that selectively reduces and purifies the nitrogen oxides by supplying a reducing agent as the purification catalyst.
An oxidation catalyst layer (31) including an oxidation catalyst that oxidizes the unburned components in the exhaust gas.
A particle collecting filter (32) that purifies the particulate component in the exhaust gas, and
With the adsorption layer (35)
The exhaust purification system according to any one of claims 1 to 11, wherein a downstream purification catalyst layer (40b, 40f) including a selective reduction catalyst as the purification catalyst is provided in the exhaust pipe (12).
前記上流側浄化触媒層(41a)よりも上流となる前記内燃機関(20)側の前記排気管(12)内に上流側吸着層(35g)をさらに備える請求項12に記載の排気浄化システム。 The adsorption layer is a downstream adsorption layer (35h).
The exhaust purification system according to claim 12, further comprising an upstream adsorption layer (35 g) in the exhaust pipe (12) on the internal combustion engine (20) side upstream of the upstream purification catalyst layer (41a).
前記成分量取得部により取得した前記窒素酸化物量に基づいて、前記添加剤供給装置(60)を制御する添加剤制御部(55)と、
を含む制御装置(50)をさらに備える請求項1〜13のいずれかに記載の排気浄化システム。 A component amount acquisition unit (52) that detects or estimates the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and the amount of nitrogen oxides in the exhaust gas on the inlet side and the outlet side of the purification catalyst layer.
An additive control unit (55) that controls the additive supply device (60) based on the amount of nitrogen oxides acquired by the component amount acquisition unit.
The exhaust gas purification system according to any one of claims 1 to 13, further comprising a control device (50) including.
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