JP2021014803A - Exhaust emission control device - Google Patents

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亜美 寺田
Ami Terada
亜美 寺田
良彦 松井
Yoshihiko Matsui
良彦 松井
裕司 岡本
Yuji Okamoto
裕司 岡本
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Abstract

To provide an exhaust emission control device capable of controlling an exhaust emission control system to release NOx adsorbed to an adsorptive layer without the need for adjusting the temperature of the adsorptive layer and an air-fuel ratio.SOLUTION: An exhaust emission control device 50 controls an exhaust emission control system 10 which includes an adsorptive layer 35 including adsorbent installed in an exhaust pipe 12 of an internal combustion engine 20 for adsorbing nitrogen oxide from exhaust gas from the internal combustion engine 20 and for supplying predetermined additive to release the adsorbed nitrogen oxide, an emission control catalyst layer 41 including an emission control catalyst installed in the exhaust pipe 12 for eliminating the nitrogen oxide from the exhaust gas with reductive reaction, and an additive supply device 60 for supplying the additive to the adsorptive layer 35, thereby eliminating predetermined components from the exhaust gas from the internal combustion engine 20. It includes an additive control part 55 for controlling the supply of the additive to the adsorptive layer 35 by the additive supply device, on the basis of the state of the emission control catalyst layer.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を制御する排気浄化制御装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification control device that controls 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、NSR触媒と、SCR触媒とを直列に接続した排気浄化システムにおいて、NSR触媒に流れ込む排気の空燃比をリーン側で制御してNSR触媒に吸着されたNOxを放出させ、この放出させたNOxをSCR触媒で還元する技術が記載されている。具体的には、NSR触媒の温度とSCR触媒の温度との双方が、それぞれNOx還元が可能となる温度範囲に属する場合に、SCR触媒にアンモニアを還元剤として供給するとともに、NSR触媒に流れ込む排気の空燃比を、NSR触媒に吸着されたNOxを放出させる第1リーン空燃比と、第1リーン空燃比よりもリーン側である第2リーン空燃比との間で交互に変更を繰り返す。第1リーン空燃比とする制御を継続すると、SCR触媒によるNOx還元能力が低下し得るため、SCR触媒の回復を図る目的で、第2リーン空燃比とする制御と交互に切替える。 According to Patent Document 1, in an exhaust purification system in which an NSR catalyst and an SCR catalyst are connected in series, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NSR catalyst is controlled on the lean side to release NOx adsorbed on the NSR catalyst, and this release is performed. A technique for reducing the produced NOx with an SCR catalyst is described. Specifically, when both the temperature of the NSR catalyst and the temperature of the SCR catalyst belong to the temperature range in which NOx reduction is possible, ammonia is supplied to the SCR catalyst as a reducing agent and the exhaust gas flows into the NSR catalyst. The air-fuel ratio is alternately changed between the first lean air-fuel ratio that releases NOx adsorbed on the NSR catalyst and the second lean air-fuel ratio that is leaner than the first lean air-fuel ratio. If the control of the first lean air-fuel ratio is continued, the NOx reduction ability of the SCR catalyst may decrease. Therefore, for the purpose of recovering the SCR catalyst, the control of the second lean air-fuel ratio is alternately switched.

特開2018−53882号公報JP-A-2018-53882

NSR触媒等の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は、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、特許文献1に記載されているとおり、NSR触媒に吸着されたNOxを放出させるために第1リーン空燃比とする制御を継続すると、SCR触媒によるNOx還元能力が低下し得る。 As a method for desorbing NOx adsorbed on a NOx storage reduction catalyst such as an NSR 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, as described in Patent Document 1, if the control of the first lean air-fuel ratio is continued in order to release the NOx adsorbed on the NSR catalyst, the NOx reduction ability of the SCR catalyst may decrease.

上記に鑑み、本発明は、排気浄化システムにおいて、吸着層の温度や空燃比を調整することを要さず、吸着層に吸着したNOxの放出を制御可能な排気浄化制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides an exhaust gas purification control device capable of controlling the release of NOx adsorbed on the adsorption layer without the need to adjust the temperature and air-fuel ratio of the adsorption layer in the exhaust purification system. The purpose.

本発明は、内燃機関の排気管内に設置され、前記内燃機関からの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と、前記吸着層に前記添加剤を供給する添加剤供給装置と、を備え、前記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を制御する排気浄化制御装置を提供する。この排気浄化制御装置は、前記浄化触媒層の状態に基づいて、前記添加剤供給装置による前記吸着層への前記添加剤の供給を制御する添加剤制御部を備える。 The present invention is an adsorbent that is installed in the exhaust pipe of an internal combustion engine, adsorbs nitrogen oxides in the exhaust gas from the internal combustion engine, and releases the adsorbed nitrogen oxides by supplying a predetermined additive. An adsorption layer containing the above, a purification catalyst layer containing a purification catalyst installed in the exhaust pipe and purifying nitrogen oxides in the exhaust by a reduction reaction, and an additive supply device for supplying the additive to the adsorption layer. Provided is an exhaust gas purification control device for controlling an exhaust gas purification system for purifying a predetermined component in exhaust gas from the internal combustion engine. The exhaust gas purification control device includes an additive control unit that controls the supply of the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the state of the purification catalyst layer.

本発明によれば、排気浄化システムは、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。そして、この排気浄化システムを制御する排気浄化制御装置は、浄化触媒層の状態に基づいて、添加剤供給装置による吸着層への添加剤の供給を制御する添加剤制御部を備える。添加剤制御部によって、浄化触媒層の状態に応じて添加剤を供給することにより、吸着層に吸着されたNOxを放出させることができるため、吸着層の温度や空燃比を調整することを要さず、浄化触媒層の状態に応じたより適切なタイミングで吸着層からNOxを放出させることができる。例えば、浄化触媒層が、吸着層から放出されたNOxを十分に浄化可能な状態である場合に、吸着層に添加剤を供給することにより適切なタイミングでNOxを放出させることができるため、浄化触媒層において、吸着層から放出されるNOxをより確実に浄化することができる。 According to the present invention, in the exhaust purification system, the adsorption layer includes an adsorbent that adsorbs nitrogen oxides in the exhaust gas and releases the adsorbed nitrogen oxides by supplying a predetermined additive. The exhaust gas purification control device that controls the exhaust gas purification system includes an additive control unit that controls the supply of the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the state of the purification catalyst layer. Since NOx adsorbed on the adsorption layer can be released by supplying the additive according to the state of the purification catalyst layer by the additive control unit, it is necessary to adjust the temperature and air-fuel ratio of the adsorption layer. Instead, NOx can be released from the adsorption layer at a more appropriate timing according to the state of the purification catalyst layer. For example, when the purification catalyst layer is in a state where NOx released from the adsorption layer can be sufficiently purified, NOx can be released at an appropriate timing by supplying an additive to the adsorption layer, so that purification is possible. In the catalyst layer, NOx released from the adsorption layer can be more reliably purified.

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. 実施形態に係る複合酸化物の結晶構造の模式図。The schematic diagram of the crystal structure of the composite oxide which concerns on embodiment. 吸着材の吸着特性を示す図。The figure which shows the adsorption characteristic of the adsorbent. 吸着材の吸着/還元/昇温脱離試験について説明する図。The figure explaining the adsorption / reduction / temperature rise desorption test of an adsorbent. 吸着材における含窒素成分の収支を示す図。The figure which shows the balance of the nitrogen-containing component in an adsorbent. 触媒活性と触媒温度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a catalyst activity and a catalyst temperature. 第1実施形態に係る排気浄化処理のフローチャート。The flowchart of the exhaust gas purification process which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る排気浄化処理のフローチャート。The flowchart of the exhaust gas purification process which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る排気浄化処理のフローチャート。The flowchart of the exhaust gas purification process which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る排気浄化処理のフローチャート。The flowchart of the exhaust gas purification process which concerns on 4th Embodiment.

(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 exhaust purification system 10 is mounted on the vehicle and includes a first catalyst layer 30, an adsorption layer 35, a second catalyst layer 40, an ECU 50, and a reducing agent supply device 60. ing. The exhaust gas purification system 10 is a system capable of purifying a predetermined component contained in the exhaust gas by circulating the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 20 to the first catalyst layer 30, the adsorption layer 35, and the second catalyst layer 40. It is configured as.

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、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 first catalyst layer 30, the adsorption layer 35, and the second catalyst layer 40 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side. The exhaust gas from the internal combustion engine 20 is purified by passing through the first catalyst layer 30, the adsorption layer 35, and the second catalyst layer 40 arranged in the exhaust pipe 12. Mixing members 37 and 38 are installed on the inlet side of the adsorption layer 35 and the inlet side of the second catalyst layer 40, respectively.

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 agent supply device 60 includes injectors 61 and 62, reducing agent supply pipes 63 and 64, a pump 65, and a tank 66. The injector 61 is connected to the exhaust pipe 12 at a position on the upstream side of the mixing member 37. The injector 62 is connected to the exhaust pipe 12 at a position on the downstream side of the inlet NOx sensor 23 and on the upstream side of the mixing member 38. A liquid containing a reducing agent is stored in the tank 66. The reducing agent supply pipe 63 connects the injector 61 and the tank 66, and the reducing agent supply pipe 64 connects the injector 62 and the tank 66. The pump 65 is installed between the tank 66 and the reducing agent supply pipes 63 and 64, and distributes and supplies the reducing agent stored in the tank 66 to the reducing agent supply pipes 63 and 64.

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 pump 65, the liquid containing the reducing agent stored in the tank 66 is supplied to the injectors 61 and 62 through the reducing agent supply pipes 63 and 64, and is supplied from the injectors 61 and 62 into the exhaust pipe 12. Be jetted. The liquid supplied into the exhaust pipe 12 is agitated by the mixing members 37 and 38, and is supplied as a reducing agent to the adsorption layer 35 and the second catalyst layer 40 located downstream thereof. The injector 61, the reducing agent supply pipe 63, the pump 65, and the tank 66 have a function as an additive supply mechanism for supplying the reducing agent as an additive to the inlet side of the adsorption layer 35. The injector 62, the reducing agent supply pipe 64, the pump 65, and the tank 66 are a reducing agent supply mechanism that supplies the reducing agent to the inlet side of the second catalyst layer 40 (more specifically, the inlet side of the NOx purification catalyst layer 41). It has the function as.

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 inlet NOx sensor 23 and an outlet NOx sensor 24 near the inlet and outlet of the second catalyst layer 40. The inlet NOx sensor 23 detects the amount of NOx in the exhaust gas flowing into the second catalyst layer 40 as a concentration. Further, the outlet NOx sensor 24 detects the amount of NOx in the exhaust gas after being purified by the second catalyst layer 40 as a concentration.

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 first catalyst layer 30 is a non-NOx purification catalyst layer provided with a purification catalyst having a function of mainly purifying components other than nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas. For example, a catalyst having a function of purifying unreacted fuel and particle components in the exhaust gas can be used for the first catalyst layer 30. Specific examples of the catalyst used in the first catalyst layer 30 include an oxidation catalyst layer (DOC layer) containing a diesel oxidation catalyst (DOC), a diesel particulate filter (DPF), and the like. Can be mentioned.

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+O→HO+CO … (1)
2CO+O→2CO … (2)
2NO+O→2NO … (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NO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+2NO→CO+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 first catalyst layer 30 may contain one or more non-NOx purification catalysts having a function of purifying components other than NOx mainly in the exhaust such as DOC and DPF. For example, only the DOC layer and only the DPF layer may be installed as the first catalyst layer 30. Further, for example, as shown in FIG. 1, the first catalyst layer 30 may be composed of the DOC layer 31 arranged on the upstream side and the DPF layer 32 arranged on the downstream side. The DOC layer 31 corresponds to an oxidation catalyst layer provided with an oxidation catalyst that oxidizes unburned components in the exhaust, and the DPF layer 32 corresponds to a particulate filter that purifies the particulate components in the exhaust.

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 adsorption layer 35 contains an adsorbent that adsorbs NOx in the exhaust gas and releases the adsorbed NOx by supplying a predetermined additive. As a specific example of the adsorbent having such a function, the adsorbent Q containing the first composite oxide described in JP-A-2019-34299 can be exemplified. JP-A-2019-34299 is cited by reference and the entire description thereof is incorporated herein by reference. In addition, in this specification, the term "adsorption" includes both physical adsorption and chemical adsorption, and further includes the concept of "occlusal" which means a phenomenon in which a gas or liquid is taken into a solid. Used.

この第1複合酸化物は、一般式I:A8.5−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 composite oxide 2 when A is Y, B is Ba, and C is Co in the general formula I. As illustrated in FIG. 2, the first composite oxide 2 has a crystal structure represented by the general formula I, and the crystal structure is formed from Y, Ba, Co and O. Oxygen deficiency 3 is present in the crystal structure.

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 oxygen deficiency 3 is indicated by a small circle with a broken line. The broken line circle bonded to the oxygen atom O indicates a C element such as Co. Since element C exists inside the bond surface between oxygen atoms, it is shown by a broken line in FIG. As illustrated in FIG. 2, in the crystal structure of the first composite oxide, C in the general formula I has four coordinations of oxygen. In the first composite oxide 2, the oxygen atom exists as an anion.

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 composite oxide 2, for example, it is considered that the oxygen deficiency 3 is the starting point to generate an adsorption site for NOx in the crystal structure, or the oxygen deficiency 3 itself becomes an adsorption site. When the oxygen deficiency 3 is the starting point, it is considered that the crystal structure is changed by, for example, the oxygen deficiency 3, and as a result, an adsorption site is generated in the crystal structure. That is, the oxygen deficiency 3 is the starting point for the generation of the adsorption site. Then, it is considered that NOx is adsorbed on the adsorption site in the form of nitrate ion, nitric oxide, and nitrogen dioxide.

吸着サイトを有する第1複合酸化物は、一般式II:A8.5−δ(NOθ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。NO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 composite oxide 2 represented by the general formula I has an adsorption site for NOx, indicating that the first composite oxide 2 can adsorb NOx. ..

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 oxygen deficiency 3 can be identified by measuring the thermogravimetric analysis of the adsorbent Q. That is, δ in the general formulas I and II can be determined by thermogravimetric analysis. Specifically, it is as follows. Using a thermogravimetric analyzer STA449 F3 manufactured by NETZSCH, powdered adsorbent Q; 100 mg is first heated in a reducing atmosphere. As a result, the adsorbent Q having an oxygen deficiency amount δ = 0 is produced. For heating in a reducing atmosphere, a reducing atmosphere gas consisting of hydrogen: 5% by volume and nitrogen: the balance is circulated through the adsorbent Q at a flow rate of 100 mL / min, and heated to 500 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. Do it by. Next, the adsorbent Q with δ = 0 is heated in an oxygen atmosphere. The oxygen deficiency amount δ can be obtained as the weight increase at this time. The heating in an oxygen atmosphere is performed by heating the adsorbent Q to 500 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min while circulating 100% by volume of oxygen gas through the adsorbent Q at a flow rate of 100 mL / min.

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:A8.5−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 composite oxide 2. The first composite oxide 2 has an oxygen-deficient structure as represented by the general formula I: A a B b C c O 8.5-δ . This oxygen-deficient structure can be the starting point for the formation of adsorption sites for NOx or the adsorption sites. That is, the first composite oxide 2 has an adsorption site. Therefore, the adsorbent Q can adsorb NOx even at a high temperature, but can sufficiently adsorb NOx even at a low temperature of, for example, 250 ° C. or lower. This is because NOx can be adsorbed on the adsorption site.

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、NO、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NOとして吸着することもできるし、NO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 composite oxide 2 has the above-mentioned adsorption site, so that the adsorbent Q can adsorb NOx in any form of NO, NO 2 , or nitric acid. That is, the adsorbent Q can adsorb NO as it is, can be adsorbed as NO 2 obtained by oxidizing NO with a noble metal, or can adsorb NO 2 as nitrate ion. The adsorbent Q and the noble metal may be combined. In this case, for example, Pt, Pd, Rh and the like can be used as the precious metal.

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 composite oxide 2 contains an alkaline earth metal element B inside the crystal structure as represented by the general formula I. Therefore, the adsorbent Q of this embodiment is chemically stable. That is, even if the adsorbent Q is heated, it is possible to prevent the alkaline earth metal B from reacting with other members such as a carrier. Therefore, the adsorbent Q can suppress the deterioration of the adsorption performance due to heating.

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、MgAl、SrCO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 internal combustion engine 20 is passed through the adsorbent Q, NOx in the exhaust gas is adsorbed by the adsorbent Q and captured in a lean atmosphere or the like. On the other hand, in a rich atmosphere or the like, the adsorbed NOx is released.

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YBaCo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 YBaCo 4 O 7 , which is an example of the composite oxide represented by the above general formula I, and its adsorption performance and desorption. The result of experimentally evaluating the release performance is shown.

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 adsorption layer 35 and Xout is the amount of NOx in the exhaust gas flowing out of the adsorption layer 35.

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、HO;3vol%、O;10vol%、CO;3vol%を含むN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Oを10vol%含むN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. Reference numbers 4 to 7 shown in FIG. 3 show different data in the adsorption temperature at the time of adsorption of NOx. Reference numbers 4, 5, 6 and 7 indicate the cases where the adsorption temperatures are 100 ° C., 150 ° C., 200 ° C. and 250 ° C., respectively.

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NH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NH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 time 0~t1 the NOx adsorption stroke, heating process during the t1 to t2, during t2~t3 is NH 3 addition step, during the t3~t4 shows a purge step.

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、HO;3vol%、O;10vol%、CO;3vol%を含むN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. Reference number 101 indicates an area obtained by integrating the difference between the NOx concentration of the inlet gas (reference number 8) and the NOx concentration in the outlet gas (reference number 9) between 0 and t1. By calculating the area of the reference number 101, the amount of NOx adsorbed on the adsorbent Q1 in the NOx adsorption process can be obtained.

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N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。Nパージガスとしては、成分としてOを10vol%含むN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). Reference numeral 102 indicates the area obtained by integrating the NOx concentration in the outlet gas between t1 and t2 in time. By calculating the area of the reference number 102, the amount of NOx thermally desorbed from the adsorbent Q1 in the heating process can be obtained.

次に、NH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、NH;50ppm、HO;3vol%、O;10vol%、CO;3vol%を含むN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NH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N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、NH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. Reference numeral 103 indicates the area obtained by integrating the NOx concentration in the outlet gas between t2 and t4 in time. By calculating the area of the reference number 103, the NH 3 addition step and purge step, additives can be determined amount of NOx desorbed from the adsorbent Q1 resulted from the supply.

さらに、時間t4以降には、入口ガスとしてN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. Reference numeral 104 indicates the area where the NOx concentration in the outlet gas is integrated after the time t4. By calculating the area of the reference number 104, it is possible to obtain the amount of NOx remaining adsorbed on the adsorbent Q1 at the end of the purging process.

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NH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 reference numbers 101 to 104 in FIG. 4, respectively. As shown in FIG. 5, the breakdown of the nitrogen-containing component (in component) adsorbed on the adsorbent Q1 at the time of NOx adsorption is the "NOx-derived" component derived from the NOx component contained in the adsorption stroke gas and the addition stroke gas. It was an "additive-derived" component derived from NH 3 contained in. Further, the breakdown of the nitrogen-containing component (out component) released after being adsorbed on the adsorbent Q1 is the "residual" component remaining adsorbed on the adsorbent Q at the end of the purging process and the adsorption temperature Tm1 (adsorption temperature Tm1). The "heat desorption" component that was thermally desorbed from the adsorbent Q when the temperature was raised from 150 ° C.) to the reduction temperature Tm2 (400 ° C.), and the "additive desorption" that was desorbed from the adsorbent Q by supplying the additive. It was an ingredient.

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(NH)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NOや硝酸が、NH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(NH)、炭化水素(HC)、水素(H)、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 adsorption layer 35 is an adsorption layer in which the above-mentioned adsorption material Q is supported on the honeycomb structure. The adsorption layer 35 is provided with an adsorption layer temperature sensor 25 that detects the temperature of the adsorption layer 35.

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 member 37 shown in FIG.

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NO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NO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 second catalyst layer 40 includes a NOx purification catalyst layer 41 containing a NOx purification catalyst that purifies NOx in exhaust gas by a reduction reaction. The second catalyst layer 40 can be configured to include a reducing agent removing layer 42 on the downstream side of the NOx purification catalyst layer 41, if necessary. A second catalyst temperature sensor 21 for detecting the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is installed in the NOx purification catalyst layer 41.

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 purification catalyst layer 41 includes at least a catalyst layer containing a NOx purification catalyst that purifies NOx. Examples of the NOx purification catalyst include a selective reduction catalyst (SCR catalyst), an LNT catalyst, and a three-way catalyst (TWC). 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. 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.

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、NH、炭化水素(HC)、H、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,NO)は、還元剤によりNに還元される。還元剤は、酸化されて、その種類によって、水(HO)、二酸化炭素(CO)、N等が生成される。なお、NH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NH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NH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,H、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(Al)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(O)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 internal combustion engine 20, and occasionally reduces oxygen (O 2 ) in the exhaust gas by rich spikes (injecting a large amount of fuel), and also Increases carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. Then, it reacts with the adsorbed NOx and is reduced to nitrogen. As the LNT catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide or a ceramic, an active species of a noble metal or a base metal, and a NOx-adsorbed species is used. More specifically, as a specific example of the LNT catalyst, a catalyst containing noble metal species such as Pt, Pd, Rh and barium (Ba) and cerium (Ce) as NOx adsorbing species can be exemplified.

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COに酸化され、炭化水素(HC)はHOまたはCOに酸化され、NOxは、N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→2CO+N … (6)
2H+2NO→2HO+N … (7)
[HC]+NO→N+CO+HO … (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(CeO/ZrO)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(CeO)、ジルコニア(ZrO)、ランタニア(La)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NH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)、NH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、NHは、NやHO、NOxに変換される。 As the reducing agent removing layer 42, a catalyst layer provided with a catalyst for removing components not purified by the NOx purification catalyst layer 41 is arranged. For example, when an SCR catalyst using NH 3 as a reducing agent is used as the NOx purification catalyst layer 41, it is preferable to use an ammonia slip catalyst (ASC) or the like as a catalyst for the reducing agent removing layer 42. ASC is an oxidation catalyst, mainly for the purpose of suppressing NH 3 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 installed. In ASC, NH 3 is converted to N 2 , H 2 O, and NOx.

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、NH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 DOC layer 31 and the DPF layer 32 are used as the first catalyst layer 30, and the adsorption layer 35 in which the adsorbent Q is supported on the honeycomb is used as the adsorption layer 35, and the NOx of the second catalyst layer 40 is used. A case where an SCR catalyst using NH 3 as a reducing agent is used as the purification catalyst layer 41 and ASC is used as the reducing agent removing layer 42 will be described as an example. When the SCR catalyst is used as the NOx purification catalyst layer 41, the reducing agent for supplying the NOx purification catalyst layer 41 can be used as an additive for supplying the adsorption layer 35. Therefore, the reducing agent supply device 60 can be configured to also serve as the additive supply device, and the adsorption layer 35 can be mounted without complicating the exhaust gas purification system using the conventional SCR catalyst.

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 tank 66 of the reducing agent supply device 60 as a liquid containing the reducing agent. By driving the pump 65, the urea water stored in the tank 66 passes through the reducing agent supply pipes 63 and 64 and is supplied to the injectors 61 and 62, and the urea water is injected from the injectors 61 and 62 into the exhaust pipe 12. can do.

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(NH)からNH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 injectors 61 and 62 collide with the mixing members 37 and 38 and the inner wall surface of the exhaust pipe 12 to become finer, or adhere to the wall surface and evaporate, and then the following formula (9) ), And the hydrolysis represented by the following formula (10), changes from urea (CO (NH 2 ) 2 ) to NH 3 , and is supplied to the adsorption layer 35 and the second catalyst layer 40, respectively. To.

CO(NH→NH+HNCO … (9)
HNCO+HO→NH+CO … (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、NHを還元剤としてNOxが還元され、NとHO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 second catalyst layer 40, the catalytic reaction represented by the following formulas (11) to (13) occurs due to the SCR catalyst. As a result, NOx is reduced using NH 3 as a reducing agent and changed to N 2 and H 2 O. The following formula (11) is called a Fast reaction, the formula (12) is called a Standard reaction, and the formula (13) is called a Slow reaction.

NO+NO+2NH→2N+3HO … (11)
4NO+4NH+O→4N+6HO … (12)
6NO+8NH→7N+12HO … (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 catalyst temperature sensor 21, the inlet NOx sensor 23, the outlet NOx sensor 24, and the adsorption layer temperature sensor 25 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, 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 has a function of a control device for executing control of the amount of reducing agent supplied from the reducing agent supply device 60.

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 ECU 50 includes a temperature information acquisition unit 51, a component amount acquisition unit 52, an adsorbent state acquisition unit 53, a catalyst state acquisition unit 54, a reducing agent control unit 55, and a combustion control unit 56.

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 first catalyst layer 30, the adsorption layer 35, and the second catalyst layer 40, respectively. 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 second catalyst temperature sensor 21) installed in each catalyst layer, or may be an estimated value.

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 purification catalyst layer 41 as temperature information. The temperature information of each catalyst layer means the temperature of each catalyst layer and other parameters related to the temperature. For example, the elapsed time from the start of temperature rise of each catalyst layer and the warm-up of the internal combustion engine 20. The completion of the above, the temperature of the cooling return water of the internal combustion engine 20, the fuel consumption amount from the start of the internal combustion engine 20, the elapsed time, the mileage, and the like can be mentioned.

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 purification catalyst layer 41, the temperature information acquisition unit 51 further provides temperature information of the adsorption layer 35, temperature information of the DOC layer 31 and the DPF layer 32 constituting the first catalyst layer 30, and a reducing agent. It may be configured so that the temperature information of the removal layer 42 can be acquired.

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(エンジン回転数、燃料噴射量等)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 internal combustion engine 20 as the NOx component amount, and the NOx component amount in the exhaust detected by the inlet NOx sensor 23 and the outlet NOx sensor 24. To get. The amount of NOx discharged from the internal combustion engine 20 can be estimated based on, for example, the combustion state (engine speed, fuel injection amount, etc.) of the internal combustion engine 20. The data acquired by the component amount acquisition unit 52 may be stored in the ECU 50.

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 adsorbent layer 35. As the information indicating the state of the adsorption layer 35, for example, the temperature information of the adsorption layer 35 and the information on the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 and the amount of the additive can be exemplified. The temperature information of the adsorption layer 35 means the temperature of the adsorption layer 35 and other parameters related to the temperature. Similarly, the information regarding the amount of NOx and the amount of the additive adsorbed on the adsorption layer 35 means the amount of NOx and the amount of the additive, and other parameters related thereto.

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。吸着層35の温度情報は、例えば、吸着層温度センサ25の検出値を用いてもよいし、吸着層35の温度に関連する他のパラメータから推定してもよい。吸着層35に吸着しているNOx量は、例えば、内燃機関20から排出されるNOx量の推定値から、入口NOxセンサ23によって検出される排気中のNOx量との差分により算出することができる。 The higher the temperature of the adsorption layer 35, the easier it is for NOx adsorbed on the adsorption layer 35 to be released. Further, the larger the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 and the amount of additives, the easier it is for the NOx adsorbed on the adsorption layer 35 to be released. Therefore, the adsorption performance of the adsorption layer 35 can be obtained based on the temperature information of the adsorption layer 35 and the information on the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 and the amount of the additive. The temperature information of the adsorption layer 35 may be estimated from, for example, the detection value of the adsorption layer temperature sensor 25 or from other parameters related to the temperature of the adsorption layer 35. The amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 can be calculated, for example, from the estimated value of the amount of NOx discharged from the internal combustion engine 20 and the difference from the amount of NOx in the exhaust gas detected by the inlet NOx sensor 23. ..

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 first catalyst layer 30 and the second catalyst layer 40. The activated state of the catalyst is the degree of activity of the catalytic reaction, and can be obtained based on the temperature information of the catalyst, the adsorbed substance information on the substance adsorbed on the catalyst, and the like.

NOx浄化触媒層41の活性化状態とは、NOxを浄化する還元反応の触媒反応の活性度を意味する。NOxを浄化する還元反応は、NOx浄化触媒層41の活性化状態が高い状態にあるほど起こり易く、低い状態にあるほど起こりにくい。NOx浄化触媒層41の活性化状態は、NOx浄化触媒層41の温度や、NOx浄化触媒層41に吸着された触媒反応物(例えばNOxや還元剤など)の量などにより変化する。例えば、NOx浄化触媒層41がSCR触媒である場合には、その活性化状態は、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の検出値を用いてもよいし、NOx浄化触媒層41の温度に関連する他のパラメータから推定してもよい。 The activated state of the NOx purification catalyst layer 41 means the activity of the catalytic reaction of the reduction reaction that purifies NOx. The reduction reaction for purifying NOx is more likely to occur when the activated state of the NOx purification catalyst layer 41 is higher, and less likely to occur when the activated state of the NOx purification catalyst layer 41 is lower. The activated state of the NOx purification catalyst layer 41 changes depending on the temperature of the NOx purification catalyst layer 41, the amount of catalytic reaction product (for example, NOx, reducing agent, etc.) adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41, and the like. For example, when the NOx purification catalyst layer 41 is an SCR catalyst, its activation state is based on the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 and the amount of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41. , Can be sought. As the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41, the detected value of the second catalyst temperature sensor 21 may be used, or may be estimated from other parameters related to the temperature of the NOx purification catalyst layer 41.

NOx浄化触媒層41の吸着物質情報としては、例えば、NOx浄化触媒層41に吸着されている還元剤の吸着量を用いることができる。具体的には、インジェクタ61、62より供給された還元剤の総量をLt、吸着層35で消費された還元剤の量をLq、NOx浄化触媒層41で消費され還元剤の量をLcとした場合に、NOx浄化触媒層41に吸着されている還元剤の吸着量Laは、下記式(14)に基づいて算出できる。 As the adsorbed substance information of the NOx purification catalyst layer 41, for example, the adsorbed amount of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 can be used. Specifically, the total amount of the reducing agent supplied from the injectors 61 and 62 was Lt, the amount of the reducing agent consumed in the adsorption layer 35 was Lq, and the amount of the reducing agent consumed in the NOx purification catalyst layer 41 was Lc. In this case, the adsorption amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 can be calculated based on the following formula (14).

La=Lt−Lq−Lc … (14) La = Lt-Lq-Lc ... (14)

上記式(14)において、Ltはインジェクタ61、62から排気管12に噴射された還元剤供給量から求めることができる。また、Lqは、吸着層35から放出されるNOx量と、NOxを放出させるために要する還元剤の量との関係を示すマップや数式等を予めECU50に記憶させておき、吸着層35から放出されたNOx量を取得して、これに基づいてマップ等を参照することにより求めることができる。また、Lcは、浄化触媒層41が浄化したNOx量と、NOxを浄化するために要する還元剤の量との関係を示すマップや数式等を予めECU50に記憶させておき、NOx浄化触媒層41が浄化したNOx量を取得して、これ基づいてマップ等を参照することにより求めることができる。上記のマップや数式に示される関係は、実験により予め測定した結果に基づいて得られる関係であってもよいし、吸着層35における還元剤によるNOx放出反応の化学反応式や、NOx浄化触媒層41における還元剤によるNOx浄化反応の化学反応式に基づいて、量論比から導かれる関係であってもよい。なお、吸着層35から放出されるNOx量は、例えば、内燃機関20からの排出されるNOx量と、入口NOxセンサ23が検出するNOx量とを取得し、その差分を算出することにより求めることができる。また、浄化触媒層41が浄化したNOx量は、例えば、入口NOxセンサ23が検出するNOx量と、出口NOxセンサ24が検出するNOx量とを取得し、その差分を算出することにより求めることができる。もしくは、入口NOxセンサ23が検出するNOx量に替えて、内燃機関20からの排出されるNOx量と吸着層35から放出されるNOx量とを取得し、出口NOxセンサ24が検出するNOx量との差分を算出することにより、浄化触媒層41が浄化したNOx量を求めることもできる。 In the above formula (14), Lt can be obtained from the amount of reducing agent supplied from the injectors 61 and 62 to the exhaust pipe 12. Further, for Lq, a map or a mathematical formula showing the relationship between the amount of NOx released from the adsorption layer 35 and the amount of the reducing agent required to release NOx is stored in the ECU 50 in advance, and the Lq is released from the adsorption layer 35. It can be obtained by acquiring the obtained NOx amount and referring to a map or the like based on this. Further, in the Lc, a map or a mathematical formula showing the relationship between the amount of NOx purified by the purification catalyst layer 41 and the amount of the reducing agent required to purify NOx is stored in the ECU 50 in advance, and the NOx purification catalyst layer 41 is stored. It can be obtained by acquiring the amount of NOx purified by and referring to a map or the like based on this. The relationship shown in the above map or mathematical formula may be a relationship obtained based on the result measured in advance by an experiment, a chemical reaction formula of a NOx release reaction by a reducing agent in the adsorption layer 35, or a NOx purification catalyst layer. The relationship may be derived from the stoichiometric ratio based on the chemical reaction formula of the NOx purification reaction by the reducing agent in 41. The amount of NOx discharged from the adsorption layer 35 is determined by, for example, acquiring the amount of NOx discharged from the internal combustion engine 20 and the amount of NOx detected by the inlet NOx sensor 23 and calculating the difference between them. Can be done. Further, the amount of NOx purified by the purification catalyst layer 41 can be obtained, for example, by acquiring the amount of NOx detected by the inlet NOx sensor 23 and the amount of NOx detected by the outlet NOx sensor 24 and calculating the difference between them. it can. Alternatively, instead of the NOx amount detected by the inlet NOx sensor 23, the NOx amount discharged from the internal combustion engine 20 and the NOx amount released from the adsorption layer 35 are acquired, and the NOx amount detected by the outlet NOx sensor 24 is used. By calculating the difference between the above, the amount of NOx purified by the purification catalyst layer 41 can also be obtained.

なお、還元剤の量は、排気中の還元剤の量を検出可能な還元剤センサ等を設置することにより、求めてもよい。例えば、NOx浄化触媒層41と還元剤除去層42との間に、還元剤センサとしてNHセンサを設置する場合には、その検出値から浄化触媒層41の出口におけるNHの量を求めることができる。還元剤センサは、還元剤除去層42の出口側に設定してもよい。この場合、還元剤センサの検出値と、還元剤除去層42における還元剤の除去量とに基づいて、浄化触媒層41の出口における還元剤の量を算出する。還元剤除去層42の出口側に還元剤センサを設置する場合には、排気浄化システム10から排出される排気中に含まれる還元剤の量を監視することができ、車載式故障診断装置(OBD)の機能の一部として利用し得る点において好ましい。 The amount of the reducing agent may be determined by installing a reducing agent sensor or the like that can detect the amount of the reducing agent in the exhaust gas. For example, when an NH 3 sensor is installed as a reducing agent sensor between the NOx purification catalyst layer 41 and the reducing agent removing layer 42, the amount of NH 3 at the outlet of the purification catalyst layer 41 is obtained from the detected value. Can be done. The reducing agent sensor may be set on the outlet side of the reducing agent removing layer 42. In this case, the amount of the reducing agent at the outlet of the purification catalyst layer 41 is calculated based on the detected value of the reducing agent sensor and the amount of the reducing agent removed in the reducing agent removing layer 42. When the reducing agent sensor is installed on the outlet side of the reducing agent removing layer 42, the amount of the reducing agent contained in the exhaust discharged from the exhaust purification system 10 can be monitored, and an on-board diagnostic device (OBD) can be monitored. ) Is preferable in that it can be used as a part of the function.

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 agent supply device 60 to the exhaust pipe 12. For example, the supply amount and supply timing of the reducing agent supplied from the injector 61 to the inlet side of the adsorption layer 35 based on the amount of NOx contained in the exhaust on the inlet side and the outlet side of the adsorption layer 35 acquired by the component amount acquisition unit 52. Etc. are controlled. The reducing agent control unit 55 has a function as an additive control unit that controls the reducing agent supply device 60 as an additive supply device based on the amount of NOx acquired by the component amount acquisition unit 52. The reducing agent control unit 55 uses information indicating the state of the adsorbent layer 35 acquired by the adsorbent state acquisition unit 53 when controlling the reducing agent supplied as an additive from the injector 61. For example, the supply amount and supply timing of the reducing agent are controlled according to the adsorption performance of the adsorption layer 35. Further, the reducing agent control unit 55 controls the reducing agent supplied as an additive from the injector 61 with reference to the information indicating the state of the second catalyst layer 40 acquired by the catalyst state acquisition unit 54. Thereby, the NOx released from the adsorption layer 35 by the additive can be controlled so as to be sufficiently purified by the NOx purification catalyst layer 41 of the second catalyst layer 40.

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 purification catalyst layer 41 from the reducing agent supply device 60 to the exhaust pipe 12 in response to the NOx purification request when the NOx reduction reaction activity is sufficiently obtained. For example, the amount of reducing agent supplied from the injector 62, which is a reducing agent supply mechanism, to the exhaust pipe 12 is controlled based on the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 and the amount of NOx to be reduced. The reducing agent control unit 55 uses information indicating the state of the second catalyst layer 40 acquired by the catalyst state acquisition unit 54 when controlling the reducing agent supplied from the injector 62. For example, the supply amount and supply timing of the reducing agent are controlled according to the activated state of the NOx purification catalyst layer 41.

NOx浄化触媒層41の活性化状態が十分に高い状態である場合には、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ため、添加剤や還元剤を供給するように制御する。具体的には、例えば、NOx浄化触媒層41の温度情報が、所定の温度閾値Tcを超えることを示す状態である場合に、NOx浄化触媒層41の活性化状態が十分に高い状態であると判定することができるため、インジェクタ61から吸着層35に添加剤を供給するとともに、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。さらには、還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41の温度情報が温度閾値Tc以下であることを示す場合に、NOx浄化触媒層41の温度が温度閾値Tcを超えるように昇温させるように構成されていてもよい。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。 When the activated state of the NOx purification catalyst layer 41 is sufficiently high, the reduction reaction activity of NOx can be sufficiently obtained in the NOx purification catalyst layer 41, so that an additive or a reducing agent is controlled to be supplied. .. Specifically, for example, when the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 is in a state indicating that it exceeds a predetermined temperature threshold Tc, the activated state of the NOx purification catalyst layer 41 is sufficiently high. Since it can be determined, the injector 61 may supply the additive to the adsorption layer 35, and the injector 62 may control the NOx purification catalyst layer 41 to supply the reducing agent. Further, when the reducing agent control unit 55 indicates that the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 is equal to or less than the temperature threshold Tc, the reducing agent control unit 55 raises the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 so as to exceed the temperature threshold Tc. It may be configured in. The temperature threshold can be set, for example, to the active temperature TA of a predetermined catalyst contained in the second catalyst layer 40. More specifically, the activity temperature TA of the LNT catalyst, the SCR catalyst, or the three-way catalyst arranged in the NOx purification 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.

還元剤制御部55は、吸着層35におけるNOxの吸着量に基づいて、吸着層35に供給する添加剤の量を制御してもよい。具体的には、吸着層35へ添加剤としての還元剤の供給を開始する条件として、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値A1より大きいという条件(Na>A1)を設定してもよい。 The reducing agent control unit 55 may control the amount of the additive supplied to the adsorption layer 35 based on the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35. Specifically, as a condition for starting the supply of the reducing agent as an additive to the adsorption layer 35, a condition (Na> A1) is set in which the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is larger than the predetermined adsorption amount threshold value A1. You may.

吸着量閾値A1は、例えば、吸着層35におけるNOxの最大吸着量Amaxに対する割合を百分率で表したPa1(%)を用いて、下記式(15)により算出される値に設定してもよい。最大吸着量Amaxに対してマージンを取り、Pa1は、例えば、80%程度に設定することが好ましい。 The adsorption amount threshold value A1 may be set to a value calculated by the following formula (15) using, for example, Pa1 (%) in which the ratio of NOx in the adsorption layer 35 to the maximum adsorption amount Amax is expressed as a percentage. It is preferable to set a margin with respect to the maximum adsorption amount Amax and set Pa1 to, for example, about 80%.

A1=Amax×Pa1/100 … (15) A1 = Amax x Pa1 / 100 ... (15)

または、吸着層35を通過した排気中のNOx量の吸着率Yrに基づいて、吸着量閾値A1を設定してもよい。図3に示すように、吸着層35による排気中のNOxの吸着率は、吸着層35に吸着されているNOx量がある程度以上に多くなると、下降する。この特性を考慮して、吸着量閾値A1は、例えば、吸着層35を通過した排気中のNOx量の吸着率Yrが目標吸着率Yo以上となる吸着量の上限値(第1吸着上限値)以下の値に設定してもよく、マージンを取って吸着上限値よりも低い値に設定してもよい。 Alternatively, the adsorption amount threshold value A1 may be set based on the adsorption rate Yr of the amount of NOx in the exhaust gas that has passed through the adsorption layer 35. As shown in FIG. 3, the adsorption rate of NOx in the exhaust gas by the adsorption layer 35 decreases when the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 increases to a certain extent or more. In consideration of this characteristic, the adsorption amount threshold A1 is, for example, the upper limit value of the adsorption amount (first adsorption upper limit value) at which the adsorption rate Yr of the amount of NOx in the exhaust passing through the adsorption layer 35 is equal to or higher than the target adsorption rate Yo. It may be set to the following values, or may be set to a value lower than the adsorption upper limit value with a margin.

また、還元剤制御部55は、吸着層35へ添加剤を供給している際に、その供給を停止する条件として、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値B1より小さいという条件(Na<B1)を設定してもよい。吸着量閾値B1は、吸着量閾値A1よりも低い値に設定することが好ましい(B1<A1)。 Further, when the reducing agent control unit 55 supplies the additive to the adsorption layer 35, the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is smaller than the predetermined adsorption amount threshold value B1 as a condition for stopping the supply. The condition (Na <B1) may be set. The adsorption amount threshold value B1 is preferably set to a value lower than the adsorption amount threshold value A1 (B1 <A1).

吸着量閾値B1は、例えば、吸着層35を通過した排気中のNOx量の吸着率Yrに基づいて設定してもよい。図3に示すように、吸着層35に吸着されているNOx量が低い範囲内では、吸着層35による排気中のNOxの吸着率は高い状態で維持される。この特性を考慮して、吸着量閾値B1は、例えば、吸着層35の吸着能力が十分に回復していると認められる吸着量の値に設定することが好ましい。例えば、吸着層35を通過した排気中のNOx量の吸着率Yrが目標吸着率Yoよりも高い所定の吸着率Yh(例えば99%)となる吸着量の上限値(第2吸着上限値)以下の値に設定してもよい。 The adsorption amount threshold value B1 may be set, for example, based on the adsorption rate Yr of the amount of NOx in the exhaust gas that has passed through the adsorption layer 35. As shown in FIG. 3, within the range where the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 is low, the adsorption rate of NOx in the exhaust gas by the adsorption layer 35 is maintained in a high state. In consideration of this characteristic, the adsorption amount threshold value B1 is preferably set to, for example, a value of the adsorption amount at which the adsorption capacity of the adsorption layer 35 is sufficiently recovered. For example, the adsorption rate Yr of the amount of NOx in the exhaust gas that has passed through the adsorption layer 35 is equal to or less than the upper limit value (second adsorption upper limit value) of the adsorption amount at which the predetermined adsorption rate Yh (for example, 99%) is higher than the target adsorption rate Yo. It may be set to the value of.

または、吸着量閾値B1は、吸着層35に添加剤を供給しても、NOx量が十分に放出されなくなるような吸着量の値に設定されてもよい。具体的には、例えば、吸着層35から流出する排気に含まれるNOx量と添加剤の量との和が、吸着層35に流入する排気に含まれる添加剤の量と同量となるような吸着層35のNOx吸着量を吸着量閾値B1に設定してもよい。また、例えば、吸着量閾値B1は、吸着層35に供給される添加剤の量L1に対する、放出されるNOx量L2の比であるS2/S1が所定値(例えば0.5程度)以下となる吸着量に設定してもよい。 Alternatively, the adsorption amount threshold value B1 may be set to a value of the adsorption amount so that the NOx amount is not sufficiently released even if the additive is supplied to the adsorption layer 35. Specifically, for example, the sum of the amount of NOx contained in the exhaust discharged from the adsorption layer 35 and the amount of the additive is the same as the amount of the additive contained in the exhaust flowing into the adsorption layer 35. The NOx adsorption amount of the adsorption layer 35 may be set to the adsorption amount threshold B1. Further, for example, in the adsorption amount threshold value B1, S2 / S1 which is the ratio of the amount of NOx L2 released to the amount L1 of the additive supplied to the adsorption layer 35 is a predetermined value (for example, about 0.5) or less. It may be set to the adsorption amount.

還元剤制御部55は、吸着層35に吸着されたNOx量が吸着量閾値A1よりも大きく、かつ、NOx浄化触媒層41の温度情報がNOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tcよりも高いことを示す場合に、吸着層35への添加剤の供給を開始するように還元剤供給装置60を制御してもよい。 In the reducing agent control unit 55, the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 is larger than the adsorption amount threshold A1, and the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 is such that the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is a predetermined temperature threshold Tc. The reducing agent supply device 60 may be controlled to start supplying the additive to the adsorption layer 35 when it indicates that it is higher than.

さらには、還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41の温度情報が温度閾値Tc以下であることを示す場合に、NOx浄化触媒層41の温度が、温度閾値Tcを超えるように昇温させるように構成されていてもよい。この場合、吸着量閾値A1は、NOx浄化触媒層41が温度閾値Tcを超えるまでの時間を考慮したマージンが含まれた値に設定されることが好ましい。NOx浄化触媒層41の昇温は、内燃機関20における燃料噴射量を増加させる等により内燃機関20の燃焼状態を制御して排気の熱量を上昇させることによって加熱するものであってもよいし、通電により加熱するヒータやバーナ等のNOx浄化触媒層41を加熱する加熱デバイスを用いるものであってもよい。 Further, when the reducing agent control unit 55 indicates that the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 is equal to or less than the temperature threshold Tc, the reducing agent control unit 55 raises the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 so as to exceed the temperature threshold Tc. It may be configured as follows. In this case, the adsorption amount threshold value A1 is preferably set to a value including a margin considering the time until the NOx purification catalyst layer 41 exceeds the temperature threshold value Tc. The temperature rise of the NOx purification catalyst layer 41 may be heated by controlling the combustion state of the internal combustion engine 20 by increasing the fuel injection amount in the internal combustion engine 20 or the like to increase the heat amount of the exhaust gas. A heating device that heats the NOx purification catalyst layer 41 such as a heater or a burner that heats by energization may be used.

還元剤制御部55は、さらに、吸着層35の温度情報が、吸着層35の温度Tkが所定の吸着層温度閾値Tq1よりも高い(Tk>Tq1)ことを示すこと、吸着層35に添加剤の供給を開始する条件として追加してもよい。さらには、この条件を満たさない場合には、吸着層35の温度情報が、吸着層35の温度Tkが吸着層温度閾値Tq1よりも高いことを示すように、吸着層35を昇温させるように構成されていてもよい。吸着層35の温度が低過ぎる場合に添加剤を供給することを抑制し、吸着層35の温度を適切に昇温させた後に添加剤を供給するようにすることにより、添加剤の供給量を節約することができる。吸着層35についても、同様に、排気の熱量を上昇させたり、加熱デバイスを用いたりすることにより、昇温させることができる。 The reducing agent control unit 55 further indicates that the temperature information of the adsorption layer 35 indicates that the temperature Tk of the adsorption layer 35 is higher than the predetermined adsorption layer temperature threshold Tq1 (Tk> Tq1), and the additive to the adsorption layer 35. May be added as a condition to start the supply of. Further, when this condition is not satisfied, the temperature information of the adsorption layer 35 is such that the temperature of the adsorption layer 35 is raised so as to indicate that the temperature Tk of the adsorption layer 35 is higher than the adsorption layer temperature threshold value Tq1. It may be configured. The supply amount of the additive is increased by suppressing the supply of the additive when the temperature of the adsorption layer 35 is too low and supplying the additive after appropriately raising the temperature of the adsorption layer 35. You can save. Similarly, the temperature of the adsorption layer 35 can be raised by increasing the amount of heat of the exhaust gas or by using a heating device.

還元剤制御部55は、吸着層35に供給する添加剤の量に応じて、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の供給量を変更するように構成されていることが好ましい。具体的には、吸着層35に添加剤を供給する場合には、添加剤を供給することにより吸着層35から放出されるNOxの量に応じて、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を増加する。例えば、吸着層35から放出されるNOxの量をNOx浄化触媒層41において目標吸着率Yoまで浄化するために必要な分だけ、還元剤の量を増加する。また、吸着層35への添加剤の供給を停止する場合には、吸着層35から放出されるNOxの量の減少に応じて、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を減少する。吸着層35から放出されるNOxの量は、入口NOxセンサ23の検出値から求めてもよいし、吸着層35の温度や内燃機関20の回転速度等から推定してもよい。 The reducing agent control unit 55 is preferably configured to change the supply amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 according to the amount of the additive supplied to the adsorption layer 35. Specifically, when the additive is supplied to the adsorption layer 35, the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 according to the amount of NOx released from the adsorption layer 35 by supplying the additive. Increase the amount. For example, the amount of the reducing agent is increased by the amount required to purify the amount of NOx released from the adsorption layer 35 to the target adsorption rate Yo in the NOx purification catalyst layer 41. When the supply of the additive to the adsorption layer 35 is stopped, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is reduced according to the decrease in the amount of NOx released from the adsorption layer 35. The amount of NOx released from the adsorption layer 35 may be obtained from the detected value of the inlet NOx sensor 23, or may be estimated from the temperature of the adsorption layer 35, the rotation speed of the internal combustion engine 20, and the like.

還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laが、還元剤の量についての所定の吸着量閾値(還元剤吸着量閾値)D1より大きい場合(La>D1)に、吸着層35への添加剤の供給を実行するように構成されていてもよい。NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laが多いほど、NOx浄化触媒層41における還元反応の反応速度が速くなる。吸着量閾値D1は、NOx浄化触媒層41における還元反応の反応速度が所定以上に速くなるような還元剤の吸着量として設定してもよい。または、吸着量閾値D1は、NOx浄化触媒が吸着できる還元剤の量の最大値である最大吸着量Dmaxに基づいて設定してもよい。例えば、最大吸着量Dmaxに対する割合を百分率で表したPd1(%)を用いて、下記式(16)により算出される値に設定してもよい。最大吸着量Dmaxは温度が低いほど大きくなるため、Pd1を一定に設定した場合には、下記式(16)から算出される吸着量閾値D1は温度が低いほど大きくなる。Pd1は、最大吸着量Dmaxに対してマージンを取り、例えば、80%程度に設定することが好ましい。 In the reducing agent control unit 55, when the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 is larger than a predetermined adsorption amount threshold (reducing agent adsorption amount threshold) D1 for the amount of the reducing agent (La> D1). May be configured to carry out the supply of additives to the adsorption layer 35. The larger the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41, the faster the reaction rate of the reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 41. The adsorption amount threshold D1 may be set as the adsorption amount of the reducing agent so that the reaction rate of the reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 41 becomes faster than a predetermined value. Alternatively, the adsorption amount threshold value D1 may be set based on the maximum adsorption amount Dmax, which is the maximum value of the amount of the reducing agent that can be adsorbed by the NOx purification catalyst. For example, the ratio to the maximum adsorption amount Dmax may be set to a value calculated by the following formula (16) using Pd1 (%) expressed as a percentage. Since the maximum adsorption amount Dmax increases as the temperature decreases, the adsorption amount threshold value D1 calculated from the following equation (16) increases as the temperature decreases when Pd1 is set constant. It is preferable that Pd1 has a margin with respect to the maximum adsorption amount Dmax and is set to, for example, about 80%.

D1=Dmax×Pd1/100 … (16) D1 = Dmax x Pd1 / 100 ... (16)

吸着層35への添加剤の供給を実行するための条件として、La>D1という条件を追加する場合には、上記に説明した吸着量閾値A1に替えて、吸着量閾値A2を用いることが好ましい。吸着量閾値A2は、さらに、NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laが吸着量閾値D1を超えるまでの時間を考慮したマージンが含まれた値として設定され、吸着量閾値A1より小さい値に設定される(A2<A1)。上記式(15)において、A1をA2に、Pa1をPa2に置き換えて、吸着量閾値A2を算出することができる。例えば、Pa1を80%程度に設定する場合には、Pa2は70%程度に設定することが好ましい。 When the condition La> D1 is added as a condition for executing the supply of the additive to the adsorption layer 35, it is preferable to use the adsorption amount threshold value A2 instead of the adsorption amount threshold value A1 described above. .. The adsorption amount threshold value A2 is further set as a value including a margin considering the time until the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 exceeds the adsorption amount threshold value D1 and is set from the adsorption amount threshold value A1. It is set to a small value (A2 <A1). In the above formula (15), A1 can be replaced with A2 and Pa1 can be replaced with Pa2 to calculate the adsorption amount threshold value A2. For example, when Pa1 is set to about 80%, Pa2 is preferably set to about 70%.

還元剤制御部55は、吸着層35に含まれる吸着材の特性に応じて、添加剤の量と還元剤の量とを調整するように構成されていてもよい。 The reducing agent control unit 55 may be configured to adjust the amount of the additive and the amount of the reducing agent according to the characteristics of the adsorbent contained in the adsorbent layer 35.

例えば、上記の一般式Iおよび一般式IIにおけるC元素がコバルト(Co)、銅(Cu)等の遷移金属元素である吸着材は、遷移金属元素の正の価数が変化するため、酸化力が比較的高い。このため、添加剤としてNHを供給すると、余剰のNHが酸化されて、NOxが生成する可能性がある。従って、吸着層35において余剰のNHからNOxが生成することを回避するために、吸着層35には、吸着層35からNOxを放出させるために必要な量のNHを添加剤として供給し、過剰にNHを供給しないようにすることが好ましい。すなわち、インジェクタ61からは、吸着層35からNOxを放出させるために必要な量のNHに相当する尿素水を供給することが好ましい。 For example, an adsorbent in which the C element in the general formulas I and II is a transition metal element such as cobalt (Co) and copper (Cu) has an oxidizing power because the positive valence of the transition metal element changes. Is relatively high. Therefore, when NH 3 is supplied as an additive, excess NH 3 may be oxidized to generate NOx. Therefore, in order to avoid the generation of NOx from the excess NH 3 in the adsorption layer 35, the adsorption layer 35 is supplied with the amount of NH 3 required for releasing NOx from the adsorption layer 35 as an additive. , It is preferable not to supply NH 3 excessively. That is, it is preferable to supply urea water corresponding to the amount of NH 3 required for releasing NOx from the adsorption layer 35 from the injector 61.

一方、上記の一般式Iおよび一般式IIにおけるC元素がアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)である吸着材は、遷移金属のように正の価数が変化しないため、酸化力が比較的低い。このため、添加剤としてNHを供給し、余剰のNHが生じても、NOxが生成する可能性は低い。吸着層35において余剰となったNHは、NHのままで、その下流側のNOx浄化触媒層41に到達し、還元剤として機能する。このため、吸着層35に、吸着層35からNOxを放出させるために必要な量を超える過剰量のNHを供給してもよい。すなわち、インジェクタ61からは、吸着層35からNOxを放出させるために必要な量のNHに対して過剰となる尿素水を供給してもよい。 On the other hand, the adsorbent in which the C elements in the general formulas I and II are aluminum (Al), gallium (Ga), and zinc (Zn) do not change in positive valence unlike the transition metal, and therefore are oxidized. The power is relatively low. Therefore, supplying NH 3 as an additive, even if NH 3 excess, is unlikely that NOx is generated. The excess NH 3 in the adsorption layer 35 reaches the NOx purification catalyst layer 41 on the downstream side of the NH 3 as it is, and functions as a reducing agent. Therefore, the adsorption layer 35 may be supplied with an excess amount of NH 3 that exceeds the amount required for releasing NOx from the adsorption layer 35. That is, the injector 61 may supply urea water that is excessive with respect to the amount of NH 3 required for releasing NOx from the adsorption layer 35.

例えば、還元剤制御部55は、インジェクタ61から過剰量の尿素水を供給し、インジェクタ61から供給され、NOx浄化触媒層41に到達する尿素水の量を考慮して、不足する分だけインジェクタ62から尿素水を供給するようにしてもよい。また、還元剤制御部55は、吸着層35に必要な尿素水の量と、NOx浄化触媒層41に必要な尿素水とを合わせてインジェクタ61から供給し、インジェクタ62からは尿素水を供給しないように制御してもよい。より上流側のインジェクタ61から尿素水を供給することにより、排気管12を通過してNOx浄化触媒層41に到達するまでに上記式(9)および(10)に示す反応を進行させることができ、NOx浄化触媒層41におけるSCR触媒の還元反応を進行させ易くすることができる。 For example, the reducing agent control unit 55 supplies an excess amount of urea water from the injector 61, considers the amount of urea water supplied from the injector 61 and reaches the NOx purification catalyst layer 41, and considers the insufficient amount of the injector 62. Urea water may be supplied from. Further, the reducing agent control unit 55 supplies the amount of urea water required for the adsorption layer 35 and the urea water required for the NOx purification catalyst layer 41 together from the injector 61, and does not supply urea water from the injector 62. It may be controlled as follows. By supplying urea water from the injector 61 on the upstream side, the reactions represented by the above formulas (9) and (10) can proceed before passing through the exhaust pipe 12 and reaching the NOx purification catalyst layer 41. , The reduction reaction of the SCR catalyst in the NOx purification catalyst layer 41 can be facilitated.

還元剤制御部55は、内燃機関20の運転状態に応じて、添加剤および還元剤を供給する条件を変更してもよい。例えば、内燃機関20が運転状態を継続する場合には、吸着層35に添加剤を供給する制御を実行するための条件として、上記のようにNa>A1であるという条件を設定する一方で、内燃機関20が運転状態から停止状態に移行する際には、Na>A1であるという条件を設定しないようにしてもよい。 The reducing agent control unit 55 may change the conditions for supplying the additive and the reducing agent according to the operating state of the internal combustion engine 20. For example, when the internal combustion engine 20 continues to operate, the condition that Na> A1 is set as described above is set as a condition for executing the control of supplying the additive to the adsorption layer 35, while the condition is set. When the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state, the condition that Na> A1 may not be set may not be set.

内燃機関20が運転状態から停止状態に移行する際には、NOx浄化触媒層41が活性化状態である場合がある。このため、還元剤制御部55は、内燃機関20が運転状態から停止状態に移行する際に、NOx浄化触媒層41の還元反応についての活性化状態が所定以上に高い場合には、吸着層35に吸着されたNOx量に関わらず、吸着させたNOxを放出させて、吸着層35の吸着性能を回復させる制御を実行することが好ましい。 When the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state, the NOx purification catalyst layer 41 may be in the activated state. Therefore, when the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state, the reducing agent control unit 55 determines that the activated state of the reduction reaction of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than a predetermined value, the adsorption layer 35 Regardless of the amount of NOx adsorbed on the surface, it is preferable to perform control to release the adsorbed NOx to restore the adsorption performance of the adsorption layer 35.

このように制御することにより、その後、内燃機関20が停止状態から運転状態に移行する際に、吸着層35の吸着性能を高い状態にすることができる。内燃機関20が停止状態から運転状態に移行する際には、吸着層35やNOx浄化触媒層41の温度は低い状態であることがある。このような低温状態であっても、吸着層35の吸着性能が回復された状態であれば、吸着層35によって、内燃機関20から排出されるNOxを確実に浄化することができる。すなわち、冷間始動時の排気中のNOxを確実に浄化することができる。 By controlling in this way, when the internal combustion engine 20 subsequently shifts from the stopped state to the operating state, the suction performance of the suction layer 35 can be made high. When the internal combustion engine 20 shifts from the stopped state to the operating state, the temperatures of the adsorption layer 35 and the NOx purification catalyst layer 41 may be in a low state. Even in such a low temperature state, if the adsorption performance of the adsorption layer 35 is restored, the adsorption layer 35 can surely purify the NOx discharged from the internal combustion engine 20. That is, NOx in the exhaust gas at the time of cold start can be reliably purified.

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 purification catalyst layer 41. More specifically, the injection rate and the injection time in the injector 62, which is the reducing agent supply mechanism, can be set according to the supply amount of the reducing agent.

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 internal combustion engine 20. The combustion control unit 56 may be configured to be able to control the amount of each component in the exhaust gas by controlling the amount or timing of the fuel and air supplied to the internal combustion engine 20.

図7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7に係る処理は、一定の周期で繰り返し実行される。 FIG. 7 shows a flowchart of the exhaust gas purification process executed by the ECU 50. The process according to FIG. 7 is repeatedly executed at regular intervals.

ステップS101では、吸着層(図では、AD層と略称する)35に還元剤を供給中であるか否かを判定する。供給していない場合には、ステップS102に進む。供給中である場合には、ステップS121に進む。 In step S101, it is determined whether or not the reducing agent is being supplied to the adsorption layer (abbreviated as AD layer in the figure) 35. If it is not supplied, the process proceeds to step S102. If the supply is in progress, the process proceeds to step S121.

吸着層35に還元剤を供給していない場合には、ステップS102,S104の処理により、還元剤の供給を開始するか否かについて判定される。一方、吸着層35に還元剤を供給している場合には、ステップS121の処理により、還元剤の供給を停止するか否かについて判定される。 When the reducing agent is not supplied to the adsorption layer 35, it is determined by the treatments of steps S102 and S104 whether or not to start the supply of the reducing agent. On the other hand, when the reducing agent is supplied to the adsorption layer 35, it is determined by the treatment of step S121 whether or not to stop the supply of the reducing agent.

ステップS102では、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値A1より大きいか否かを判定する。NOx吸着量Naは、例えば、内燃機関20から排出されるNOx量の推定値と、入口NOxセンサ23との検出値との経時変化を取得し、前者から後者を差し引いた差分を経過時間で積分することにより算出した値を用いることができる。Na>A1である場合には、ステップS104に進む。Na≦A1である場合には、処理を終了する。吸着量閾値A1は、吸着層35におけるNOxの最大吸着量Amaxと、割合Pa1(%)を用いて、上記式(15)により算出される値に設定されている。最大吸着量Amaxに対してマージンを取り、Pa1は、例えば、80%程度に設定することが好ましい。 In step S102, it is determined whether or not the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is larger than the predetermined adsorption amount threshold value A1. For the NOx adsorption amount Na, for example, the time-dependent change between the estimated value of the NOx amount discharged from the internal combustion engine 20 and the detected value of the inlet NOx sensor 23 is acquired, and the difference obtained by subtracting the latter from the former is integrated over the elapsed time. The calculated value can be used. If Na> A1, the process proceeds to step S104. When Na ≦ A1, the process ends. The adsorption amount threshold value A1 is set to a value calculated by the above formula (15) using the maximum adsorption amount Amax of NOx in the adsorption layer 35 and the ratio Pa1 (%). It is preferable to set a margin with respect to the maximum adsorption amount Amax and set Pa1 to, for example, about 80%.

ステップS104では、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tc1より高いか否かを判定する。温度Tsとしては、例えば、第2触媒温度センサ21の検出値を用いることができる。Ts>Tc1である場合には、ステップS106に進む。Ts≦Tc1である場合には、ステップS108に進む。ステップS108では、NOx浄化触媒層41を昇温して処理を終了する。温度閾値Tc1は、NOx浄化触媒層41の活性温度TA以上の値に設定することが好ましい。より具体的には、例えば、NOx浄化触媒層41を通過することにより、排気中のNOxの99%が浄化される温度を温度閾値Tc1として設定してもよい。 In step S104, it is determined whether or not the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than the predetermined temperature threshold value Tc1. As the temperature Ts, for example, the detected value of the second catalyst temperature sensor 21 can be used. If Ts> Tc1, the process proceeds to step S106. If Ts ≦ Tc1, the process proceeds to step S108. In step S108, the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is raised to end the process. The temperature threshold Tc1 is preferably set to a value equal to or higher than the active temperature TA of the NOx purification catalyst layer 41. More specifically, for example, the temperature at which 99% of NOx in the exhaust gas is purified by passing through the NOx purification catalyst layer 41 may be set as the temperature threshold value Tc1.

ステップS106では、吸着層35への還元剤の供給を開始する。還元剤は、添加剤として吸着層35に供給される。より具体的には、インジェクタ61からの還元剤の供給が開始される。その後、ステップS107に進む。 In step S106, the supply of the reducing agent to the adsorption layer 35 is started. The reducing agent is supplied to the adsorption layer 35 as an additive. More specifically, the supply of the reducing agent from the injector 61 is started. Then, the process proceeds to step S107.

ステップS107では、NOx浄化触媒層(図では、NCA層と略称する)41への還元剤供給量を変更する。吸着層35に、添加剤としての還元剤を供給すると、吸着層35に吸着されていたNOxが還元剤によって放出される。吸着層35から排気中に放出されたNOx量に応じて、NOx浄化触媒層41への還元剤供給量を増加させる。より具体的には、吸着層35から排気中に放出されたNOx量をNOx浄化触媒層41において還元するために必要な量だけ、インジェクタ62から供給される還元剤の量を増加させる。その後、処理を終了する。 In step S107, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer (abbreviated as NCA layer in the figure) 41 is changed. When a reducing agent as an additive is supplied to the adsorption layer 35, NOx adsorbed on the adsorption layer 35 is released by the reducing agent. The amount of reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is increased according to the amount of NOx released from the adsorption layer 35 into the exhaust gas. More specifically, the amount of the reducing agent supplied from the injector 62 is increased by the amount required to reduce the amount of NOx released from the adsorption layer 35 into the exhaust gas in the NOx purification catalyst layer 41. After that, the process ends.

一方、吸着層35に還元剤を供給している場合には、ステップS121において、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値B1未満であるか否かを判定する。Na<B1である場合には、ステップS122に進む。Na≧B1である場合には、処理を終了する。 On the other hand, when the reducing agent is supplied to the adsorption layer 35, in step S121, it is determined whether or not the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is less than the predetermined adsorption amount threshold value B1. If Na <B1, the process proceeds to step S122. When Na ≧ B1, the process is terminated.

吸着量閾値B1は、吸着量閾値A1よりも低い値である(B1<A1)。吸着量閾値B1は、吸着層35の吸着能力が十分に回復していると認められる吸着量の値に設定されている。具体的には、吸着量閾値B1は、吸着層35を通過した排気中のNOx量の吸着率Yrが目標吸着率Yoよりも高い所定の吸着率Yh(例えば99%)となる吸着量の上限値(第2吸着上限値)値に設定することができる。 The adsorption amount threshold value B1 is a value lower than the adsorption amount threshold value A1 (B1 <A1). The adsorption amount threshold value B1 is set to a value of the adsorption amount at which the adsorption capacity of the adsorption layer 35 is sufficiently recovered. Specifically, the adsorption amount threshold B1 is the upper limit of the adsorption amount at which the adsorption rate Yr of the amount of NOx in the exhaust passing through the adsorption layer 35 becomes a predetermined adsorption rate Yh (for example, 99%) higher than the target adsorption rate Yo. It can be set to a value (second adsorption upper limit value) value.

ステップS122では、吸着層35への還元剤の供給を停止する。より具体的には、インジェクタ61からの還元剤の供給を停止する。その後、ステップS123に進む。 In step S122, the supply of the reducing agent to the adsorption layer 35 is stopped. More specifically, the supply of the reducing agent from the injector 61 is stopped. After that, the process proceeds to step S123.

ステップS123では、NOx浄化触媒層41への還元剤供給量を変更する。ステップS122の処理により、吸着層35への還元剤の供給が停止されると、吸着層35からのNOxの放出が低減され、やがて停止する。吸着層35から排気中に放出されたNOx量の低減に応じて、インジェクタ62からNOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を低減させる。その後、処理を終了する。 In step S123, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is changed. When the supply of the reducing agent to the adsorption layer 35 is stopped by the treatment in step S122, the release of NOx from the adsorption layer 35 is reduced, and the process is stopped. The amount of reducing agent supplied from the injector 62 to the NOx purification catalyst layer 41 is reduced in accordance with the reduction in the amount of NOx released from the adsorption layer 35 into the exhaust gas. After that, the process ends.

上記のとおり、第1実施形態によれば、ステップS102,S104,S106,S107に示すように、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tc1より高く、かつ、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値A1より大きい場合に、吸着層35に添加剤としての還元剤の供給を開始するとともに、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を増加させる。このため、吸着層35におけるNOx吸着量Naが十分多い場合に、吸着層35に還元剤を供給してNOxを放出させることができるとともに、放出させたNOxをNOx浄化触媒層41により確実に浄化することができる。 As described above, according to the first embodiment, as shown in steps S102, S104, S106, and S107, the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than the predetermined temperature threshold Tc1, and NOx adsorption in the adsorption layer 35. When the amount Na is larger than the predetermined adsorption amount threshold A1, the supply of the reducing agent as an additive to the adsorption layer 35 is started, and the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is increased. Therefore, when the amount of NOx adsorbed in the adsorption layer 35 is sufficiently large, the reducing agent can be supplied to the adsorption layer 35 to release NOx, and the released NOx is reliably purified by the NOx purification catalyst layer 41. can do.

また、ステップS102において、Na>A1の条件を満たす場合であっても、ステップS104に示すTs>Tc1の条件を満たさない場合には、ステップS108に示すように、NOx浄化触媒層41を昇温する処理を実行して、一旦処理を終了する。そして、ステップS108の処理によってNOx浄化触媒層41の温度Tsが上昇し、次回以降の周期において、ステップS104に示すTs>Tc1の条件を満たすと判定されるまで、NOx浄化触媒層41を昇温する。このため、ステップS104の条件を満たす状態まで、NOx浄化触媒層41を昇温させた後で、吸着層35に還元剤を供給してNOxを放出させるようにすることができる。 Further, even if the condition of Na> A1 is satisfied in step S102, if the condition of Ts> Tc1 shown in step S104 is not satisfied, the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is raised as shown in step S108. Executes the process to be performed, and ends the process once. Then, the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 rises due to the treatment in step S108, and the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is raised until it is determined that the condition of Ts> Tc1 shown in step S104 is satisfied in the next and subsequent cycles. To do. Therefore, after raising the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 until the condition of step S104 is satisfied, a reducing agent can be supplied to the adsorption layer 35 to release NOx.

また、吸着層35に還元剤を供給している状況においては、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値B1未満である場合に、還元剤の供給を停止することができる。このため、吸着層35に対して過剰に還元剤を供給することを抑制することができる。さらに、吸着層35に対する還元剤の供給を停止した場合には、吸着層35からのNOxの放出量が低減することに応じて、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を低減させる。このため、余剰の還元剤が、NOx浄化触媒層41から還元剤除去層42に流入することを抑制することができる。 Further, in the situation where the reducing agent is supplied to the adsorption layer 35, the supply of the reducing agent can be stopped when the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is less than the predetermined adsorption amount threshold value B1. Therefore, it is possible to suppress the excessive supply of the reducing agent to the adsorption layer 35. Further, when the supply of the reducing agent to the adsorption layer 35 is stopped, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is reduced in accordance with the reduction in the amount of NOx released from the adsorption layer 35. Therefore, it is possible to prevent the excess reducing agent from flowing from the NOx purification catalyst layer 41 into the reducing agent removing layer 42.

(第2実施形態)
図8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8に係る処理は、一定の周期で繰り返し実行される。第2実施形態では、ステップS203に示すように、吸着層35の温度に関する判定処理を含む点等において、図7に示す第1実施形態に係るフローチャートと相違している。
(Second Embodiment)
FIG. 8 shows a flowchart of the exhaust gas purification process executed by the ECU 50. The process according to FIG. 8 is repeatedly executed at regular intervals. The second embodiment is different from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 7 in that, as shown in step S203, a determination process relating to the temperature of the adsorption layer 35 is included.

ステップS201では、ステップS101と同様に、吸着層35に還元剤を供給中であるか否かを判定する。供給していない場合には、ステップS202に進む。供給中である場合には、ステップS221に進む。ステップS221〜ステップS223の処理は、図6に示すステップS121〜ステップS123の処理と同様であるため、説明を省略する。 In step S201, similarly to step S101, it is determined whether or not the reducing agent is being supplied to the adsorption layer 35. If not, the process proceeds to step S202. If it is being supplied, the process proceeds to step S221. Since the processing of steps S221 to S223 is the same as the processing of steps S121 to S123 shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted.

ステップS202では、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値A2より大きいか否かを判定する。Na>A2である場合には、ステップS203に進む。Na≦A2である場合には、処理を終了する。なお、吸着量閾値A2は、図7に示す吸着量閾値B1よりも大きく、吸着量閾値A1よりも小さい値に設定されている(B1<A2<A1)。吸着量閾値A2は、後述するステップS211〜S213の処理によってNOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laを増加させる間に、吸着層35の吸着性能が低下し過ぎることを防止することができる程度にマージンが取られた値であり、その分だけ、吸着量閾値A1よりも小さい値となっている。 In step S202, it is determined whether or not the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is larger than the predetermined adsorption amount threshold value A2. If Na> A2, the process proceeds to step S203. When Na ≦ A2, the process is terminated. The adsorption amount threshold value A2 is set to a value larger than the adsorption amount threshold value B1 shown in FIG. 7 and smaller than the adsorption amount threshold value A1 (B1 <A2 <A1). The adsorption amount threshold A2 prevents the adsorption performance of the adsorption layer 35 from being excessively lowered while increasing the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 by the treatment of steps S211 to S213 described later. It is a value with a margin to the extent that it can be formed, and the value is smaller than the adsorption amount threshold A1 by that amount.

ステップS203では、NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laが、所定の吸着量閾値D1より大きいか否かを判定する。NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量が多いほど、NOx浄化触媒層41における還元反応の反応速度が速くなる。吸着量閾値D1は、NOx浄化触媒層41における還元反応の反応速度が所定以上に速くなるような吸着量として設定される。 In step S203, it is determined whether or not the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41 is larger than the predetermined adsorption amount threshold value D1. The larger the amount of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41, the faster the reaction rate of the reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 41. The adsorption amount threshold value D1 is set as an adsorption amount such that the reaction rate of the reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 41 becomes faster than a predetermined value.

La>D1である場合には、ステップS204に進む。ステップS204、S206〜S208の処理は、図6に示すステップS104、S106〜S108の処理と同様であるため、説明を省略する。La≦D2である場合には、ステップS211に進む。 If La> D1, the process proceeds to step S204. Since the processes of steps S204 and S206 to S208 are the same as the processes of steps S104 and S106 to S108 shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted. If La ≦ D2, the process proceeds to step S211.

ステップS211では、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tc2より高いか否かを判定する。温度閾値Tc2は、温度閾値Tc1と同じ値に設定してもよいし、相違する値に設定してもよい。Tc2=Tc1に設定すれば、次回以降の周期でのステップS204において肯定判定を得られるため、好ましい。Ts>Tc2である場合には、ステップS212に進む。Ts≦Tc2である場合には、ステップS213に進む。ステップS213では、NOx浄化触媒層41を昇温して処理を終了する。 In step S211 it is determined whether or not the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than the predetermined temperature threshold Tc2. The temperature threshold value Tc2 may be set to the same value as the temperature threshold value Tc1 or may be set to a different value. If Tc2 = Tc1 is set, a positive determination can be obtained in step S204 in the next and subsequent cycles, which is preferable. If Ts> Tc2, the process proceeds to step S212. If Ts ≦ Tc2, the process proceeds to step S213. In step S213, the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is raised to end the treatment.

ステップS212では、NOx浄化触媒層41への還元剤供給量を変更する。NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量を増加させるために、NOx浄化触媒層41への還元剤供給量を増加させる。より具体的には、インジェクタ62から供給される還元剤の量を増加させる。その後、処理を終了する。 In step S212, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is changed. In order to increase the amount of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is increased. More specifically, the amount of the reducing agent supplied from the injector 62 is increased. After that, the process ends.

上記のとおり、第2実施形態によれば、吸着層35に添加剤としての還元剤の供給を開始するとともに、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を増加させるための条件として、さらに、ステップS203に示すように、La>D1いう条件が設定されている。このため、NOx浄化触媒層41における還元反応の反応速度を所定以上に高くすることができるため、より確実に、吸着層35から放出されるNOxを浄化することができる。 As described above, according to the second embodiment, as a condition for starting the supply of the reducing agent as an additive to the adsorption layer 35 and increasing the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41, further. , As shown in step S203, the condition La> D1 is set. Therefore, since the reaction rate of the reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 41 can be increased more than a predetermined value, NOx released from the adsorption layer 35 can be purified more reliably.

また、ステップS203に示すLa>D1の条件を満たさない場合には,ステップS211,S212に示すように、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を増加させる。これによって、La>D1の条件を満たすまで、NOx浄化触媒層41における還元剤の吸着量Laを増加させることができる。さらに、ステップS202における吸着量閾値A2は、ステップS211〜S213の処理によってLaを増加させる間に、吸着層35の吸着性能が低下し過ぎることを防止することができる程度にマージンを取った値に設定されている。このため、NOx浄化触媒層41に吸着された還元剤の量Laを増加させる間に、排気浄化システム10から排出される排気中のNOx量が増加することを防止することができる。 When the condition of La> D1 shown in step S203 is not satisfied, the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is increased as shown in steps S211 and S212. Thereby, the adsorption amount La of the reducing agent in the NOx purification catalyst layer 41 can be increased until the condition of La> D1 is satisfied. Further, the adsorption amount threshold value A2 in step S202 is set to a value with a margin sufficient to prevent the adsorption performance of the adsorption layer 35 from being excessively deteriorated while increasing La by the treatment of steps S211 to S213. It is set. Therefore, it is possible to prevent the amount of NOx in the exhaust gas discharged from the exhaust gas purification system 10 from increasing while increasing the amount La of the reducing agent adsorbed on the NOx purification catalyst layer 41.

(第3実施形態)
図9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9に係るフローチャートは、一定の周期で繰り返し実行される。第3実施形態では、ステップS305に示すように、吸着層35の温度に関する判定処理を含む点において、図7に示す第1実施形態に係るフローチャートと相違している。
(Third Embodiment)
FIG. 9 shows a flowchart of the exhaust gas purification process executed by the ECU 50. The flowchart according to FIG. 9 is repeatedly executed at regular intervals. As shown in step S305, the third embodiment is different from the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 7 in that it includes a determination process regarding the temperature of the adsorption layer 35.

ステップS301では、ステップS101と同様に、吸着層35に還元剤を供給中であるか否かを判定する。供給していない場合には、ステップS302に進む。供給中である場合には、ステップS321に進む。ステップS321〜ステップS323の処理は、図6に示すステップS121〜ステップS123の処理と同様であるため、説明を省略する。 In step S301, similarly to step S101, it is determined whether or not the reducing agent is being supplied to the adsorption layer 35. If not, the process proceeds to step S302. If it is being supplied, the process proceeds to step S321. Since the processing of steps S321 to S323 is the same as the processing of steps S121 to S123 shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted.

ステップS302では、ステップS102と同様に、吸着層35におけるNOx吸着量Naが、所定の吸着量閾値A1より大きいか否かを判定する。Na>A1である場合には、ステップS304に進む。Na≦A1である場合には、処理を終了する。 In step S302, similarly to step S102, it is determined whether or not the NOx adsorption amount Na in the adsorption layer 35 is larger than the predetermined adsorption amount threshold value A1. If Na> A1, the process proceeds to step S304. When Na ≦ A1, the process ends.

ステップS304では、ステップS104と同様に、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tc1より高いか否かを判定する。Ts>Tc1である場合には、ステップS305に進む。Ts≦Tc1である場合には、ステップS308に進む。ステップS308では、ステップS108と同様に、NOx浄化触媒層41を昇温して処理を終了する。 In step S304, similarly to step S104, it is determined whether or not the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than the predetermined temperature threshold value Tc1. If Ts> Tc1, the process proceeds to step S305. If Ts ≦ Tc1, the process proceeds to step S308. In step S308, the temperature of the NOx purification catalyst layer 41 is raised to end the process in the same manner as in step S108.

ステップS305では、吸着層35の温度Tkが所定の吸着層温度閾値Tq1よりも高いか否かを判定する。Tk>Tq1である場合には、ステップS306、ステップS307に進み、その後、処理を終了する。ステップS306、ステップS307の処理は、ステップS106,S107の処理と同様であるため、説明を省略する。Ts≦Tc1である場合には、ステップS309に進む。ステップS309では、吸着層35を昇温して処理を終了する。 In step S305, it is determined whether or not the temperature Tk of the adsorption layer 35 is higher than the predetermined adsorption layer temperature threshold value Tq1. If Tk> Tq1, the process proceeds to step S306 and step S307, and then the process ends. Since the processes of steps S306 and S307 are the same as the processes of steps S106 and S107, the description thereof will be omitted. If Ts ≦ Tc1, the process proceeds to step S309. In step S309, the temperature of the adsorption layer 35 is raised to end the process.

上記のとおり、第3実施形態によれば、第1実施形態に示すTs>Tc1という条件およびNa>A1という条件に、さらに、ステップS305に示す、Tk>Tq1という条件を追加し、この3つの条件を満たす場合に、吸着層35に添加剤としての還元剤の供給を開始するとともに、NOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量を増加させる。吸着層35の温度が低過ぎる場合には、供給した添加剤に対して放出されるNOx量が少なくなる傾向がある。ステップS305の処理により、吸着層35の温度が低過ぎる場合に添加剤を供給することを抑制し、ステップS309の処理により、吸着層35の温度を適切に昇温させることにより、添加剤の供給量を節約することができる。 As described above, according to the third embodiment, the condition Ts> Tc1 and the condition Na> A1 shown in the first embodiment are further added with the condition Tk> Tq1 shown in step S305, and these three conditions are added. When the conditions are satisfied, the supply of the reducing agent as an additive to the adsorption layer 35 is started, and the amount of the reducing agent supplied to the NOx purification catalyst layer 41 is increased. If the temperature of the adsorption layer 35 is too low, the amount of NOx released with respect to the supplied additive tends to be small. The treatment of step S305 suppresses the supply of additives when the temperature of the adsorption layer 35 is too low, and the treatment of step S309 appropriately raises the temperature of the adsorption layer 35 to supply the additives. You can save the amount.

(第4実施形態)
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9に係る処理は、一定の周期で繰り返し実行される。第4実施形態は、ステップS400に示すように、内燃機関20が運転状態から停止状態に移行することを判定する処理を含む点等において、図7に示す第1実施形態に係るフローチャートと相違している。
(Fourth Embodiment)
FIG. 10 shows a flowchart of the exhaust gas purification process executed by the ECU 50. The process according to FIG. 9 is repeatedly executed at regular intervals. As shown in step S400, the fourth embodiment is different from the flowchart according to the first embodiment shown in FIG. 7 in that it includes a process of determining that the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state. ing.

まず、ステップS400では、排気浄化システム10が搭載された車両において、イグニッションオフ(IGオフ)が実行されたか否かを判定する。イグニッションオフが実行されたイグニッションオフが実行された場合には、ステップS401に進む。実行されていない場合には、処理を終了する。 First, in step S400, it is determined whether or not the ignition off (IG off) has been executed in the vehicle equipped with the exhaust gas purification system 10. Ignition-off has been executed When the ignition-off is executed, the process proceeds to step S401. If it has not been executed, the process ends.

ステップS401では、ステップS101と同様に、吸着層35に還元剤を供給中であるか否かを判定する。供給していない場合には、ステップS404に進む。供給中である場合には、ステップS421に進む。ステップS421〜ステップS423の処理は、図7に示すステップS121〜ステップS123の処理と同様であるため、説明を省略する。 In step S401, similarly to step S101, it is determined whether or not the reducing agent is being supplied to the adsorption layer 35. If it is not supplied, the process proceeds to step S404. If it is being supplied, the process proceeds to step S421. Since the processing of steps S421 to S423 is the same as the processing of steps S121 to S123 shown in FIG. 7, the description thereof will be omitted.

ステップS404では、ステップS104と同様に、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値Tc1より高いか否かを判定する。Ts>Tc1である場合には、ステップS406、ステップS407に進み、その後、処理を終了する。ステップS406、ステップS407の処理は、ステップS106,S107の処理と同様であるため、説明を省略する。Ts≦Tc1である場合には、処理を終了する。 In step S404, similarly to step S104, it is determined whether or not the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 is higher than the predetermined temperature threshold value Tc1. If Ts> Tc1, the process proceeds to step S406 and step S407, and then the process ends. Since the processes of steps S406 and S407 are the same as the processes of steps S106 and S107, the description thereof will be omitted. If Ts ≦ Tc1, the process ends.

第4実施形態によれば、ステップS400において、イグニッションオフが実行された場合、すなわち、内燃機関20が運転状態から停止状態に移行する場合には、ステップS102等に示すような、吸着層35におけるNOx吸着量Naに関する判定を実行することなく、ステップS404に進み、Ts>Tc1であることを条件として、添加剤を吸着層35に供給するとともに、還元剤をNOx浄化触媒層41に供給する。これによって、吸着させたNOxを放出させて、吸着層35の吸着性能を回復させることができる。その結果、再度、車両がイグニッションオフ状態から、イグニッションオン状態に切り替わった場合に、吸着層35の吸着性能が高い状態で、内燃機関20を始動させることができる。このため、冷間始動時など、排気浄化システム10を構成する吸着層35やNOx浄化触媒層41の温度が低い状態であっても、吸着性能が回復された状態の吸着層35によって、内燃機関20から排出されるNOxを確実に浄化することができる。 According to the fourth embodiment, when the ignition off is executed in step S400, that is, when the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state, the suction layer 35 as shown in step S102 or the like. The process proceeds to step S404 without executing the determination regarding the NOx adsorption amount Na, and the additive is supplied to the adsorption layer 35 and the reducing agent is supplied to the NOx purification catalyst layer 41 on condition that Ts> Tc1. As a result, the adsorbed NOx can be released and the adsorption performance of the adsorption layer 35 can be restored. As a result, when the vehicle is switched from the ignition off state to the ignition on state again, the internal combustion engine 20 can be started with the suction performance of the suction layer 35 being high. Therefore, even when the temperature of the adsorption layer 35 and the NOx purification catalyst layer 41 constituting the exhaust gas purification system 10 is low, such as during a cold start, the adsorption layer 35 in a state where the adsorption performance is restored causes the internal combustion engine. The NOx discharged from 20 can be reliably purified.

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 exhaust purification system 10 that purifies a predetermined component in the exhaust gas from the internal combustion engine 20 includes an adsorption layer 35 and a NOx purification catalyst layer 41 installed in the exhaust pipe of the internal combustion engine 20, and a reducing agent supply device that supplies a reducing agent. 60 and. The adsorption layer 35 contains an adsorbent that adsorbs NOx in the exhaust gas and releases the adsorbed NOx by supplying a predetermined additive. The NOx purification catalyst layer 41 contains a NOx purification catalyst that purifies nitrogen oxides in the exhaust gas by a reduction reaction. The reducing agent supply device 60 has a function as an additive supply device for supplying the additive to the adsorption layer 35.

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41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 gas purification system 10, NOx adsorbed on the adsorbent can be released by supplying the additive to the adsorbent layer 35 by the reducing agent supply device 60, so that the adsorption layer and the NOx purification catalyst layer 41 can be released. It is possible to arbitrarily release NOx without raising the temperature or controlling the air-fuel ratio of the internal combustion engine to the rich side.

ECU50は、排気浄化システム10を制御する排気浄化制御装置として機能する。ECU50は、NOx浄化触媒層41の状態に基づいて、添加剤供給装置(還元剤供給装置60)による吸着層35への添加剤の供給を制御する添加剤制御部としての機能を有する、還元剤制御部55を備える。 The ECU 50 functions as an exhaust gas purification control device that controls the exhaust gas purification system 10. The ECU 50 has a function as an additive control unit that controls the supply of the additive to the adsorption layer 35 by the additive supply device (reducing agent supply device 60) based on the state of the NOx purification catalyst layer 41. A control unit 55 is provided.

添加剤制御部としての還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41が排気中のNOxを浄化する還元反応についての活性化状態に基づいて、吸着層35への前記添加剤の供給を制御する。 The reducing agent control unit 55 as an additive control unit controls the supply of the additive to the adsorption layer 35 based on the activated state of the reduction reaction in which the NOx purification catalyst layer 41 purifies NOx in the exhaust. ..

添加剤制御部としての還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41の温度情報に基づいて、吸着層35への添加剤の供給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、添加剤制御部としての還元剤制御部55は、吸着層35の状態に基づいて、吸着層35への添加剤の供給を制御するように構成されていることが好ましい。 The reducing agent control unit 55 as the additive control unit is preferably configured to control the supply of the additive to the adsorption layer 35 based on the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41. Further, it is preferable that the reducing agent control unit 55 as the additive control unit is configured to control the supply of the additive to the adsorption layer 35 based on the state of the adsorption layer 35.

添加剤制御部としての還元剤制御部55は、吸着層35に吸着されたNOx量が所定の吸着量閾値(例えばA1,A2)よりも大きく、かつ、NOx浄化触媒層41の温度情報が、NOx浄化触媒層41の温度Tsが所定の温度閾値(例えばTc1)を超えることを示す場合に、吸着層35に添加剤を供給するように還元剤供給装置60を制御するように構成されていてもよい。 In the reducing agent control unit 55 as an additive control unit, the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 is larger than a predetermined adsorption amount threshold (for example, A1 and A2), and the temperature information of the NOx purification catalyst layer 41 is obtained. The reducing agent supply device 60 is configured to control the reducing agent supply device 60 so as to supply the additive to the adsorption layer 35 when it indicates that the temperature Ts of the NOx purification catalyst layer 41 exceeds a predetermined temperature threshold (for example, Tc1). May be good.

より具体的には、添加剤制御部としての還元剤制御部55は、吸着層35に吸着されたNOx量が所定の吸着量閾値(例えばA1,A2)よりも大きく、かつ、NOx浄化触媒層41の温度情報が、NOx浄化触媒層41の温度Tkが所定の温度閾値(例えばTc1)以下であることを示す場合に、NOx浄化触媒層41の温度Tkが温度閾値を超えるように昇温させるように構成されていてもよい。 More specifically, in the reducing agent control unit 55 as the additive control unit, the amount of NOx adsorbed on the adsorption layer 35 is larger than the predetermined adsorption amount thresholds (for example, A1 and A2), and the NOx purification catalyst layer When the temperature information of 41 indicates that the temperature Tk of the NOx purification catalyst layer 41 is equal to or lower than a predetermined temperature threshold (for example, Tc1), the temperature Tk of the NOx purification catalyst layer 41 is raised so as to exceed the temperature threshold. It may be configured as follows.

還元剤制御部55は、吸着層35に添加剤として還元剤を供給するように還元剤供給装置60を制御する場合には、NOx浄化触媒層41への還元剤の供給量を増加させるように構成されていることが好ましい。 When the reducing agent control unit 55 controls the reducing agent supply device 60 so as to supply the reducing agent as an additive to the adsorption layer 35, the reducing agent control unit 55 increases the supply amount of the reducing agent to the NOx purification catalyst layer 41. It is preferably configured.

添加剤制御部としての還元剤制御部55は、内燃機関20が運転状態から停止状態に移行する際に、NOx浄化触媒層41が排気中のNOxを浄化する還元反応についての活性化状態が所定の活性化状態よりも高い場合に、吸着層35に添加剤を供給するように還元剤供給装置60を制御するように構成されていてもよい。 The reducing agent control unit 55 as an additive control unit determines an activated state for a reduction reaction in which the NOx purification catalyst layer 41 purifies NOx in the exhaust when the internal combustion engine 20 shifts from the operating state to the stopped state. The reducing agent supply device 60 may be controlled so as to supply the additive to the adsorption layer 35 when the activation state is higher than the activated state of.

排気浄化システム10の吸着層35に用いられる、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:A8.5−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 used for the adsorption layer 35 of the exhaust purification system 10 to adsorb NOx in the exhaust and release the adsorbed NOx by supplying a predetermined additive is not limited, but is limited to the general formula I: An adsorbent Q represented by A a B b C c O 8.5-δ and containing a composite oxide having an adsorption site for NOx (first composite oxide) 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:A8.5−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 C c O 8.5-δ (NOx) θ , and in the above general formula II, A is composed of a rare earth element, Ca, and In. At least one selected from the group, B is composed of at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and C is at least one selected from the group consisting of transition metal elements, Al, Zn, and Ga. A, b, c, δ, and θ are 0 <a ≦ 1, 0 <b ≦ 1, 0 <c ≦ 4, 0 <δ ≦ 1.5, and 0 ≦ θ ≦ 1.5, respectively. It may be a satisfactory 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、ミキシング部材38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 in the exhaust pipe 12 for a main purpose other than supporting the catalyst, such as a mixing member 38. It may be a structure installed in. 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 purification catalyst layer 41, a conventionally known NOx reduction catalyst that reduces and purifies NOx can be used. Specifically, NOx reduction catalysts called LNT catalysts, SCR catalysts, three-way catalysts and the like can be used.

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 exhaust purification system 10. It may be configured to include the agent supply device 60. When the additive and the reducing agent are different, the additive supply device and the reducing agent supply device are configured as separate devices, but even if they are common substances, they are configured as separate devices. You may.

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 exhaust purification system 10, the exhaust pipe 12 further has at least one of a DOC layer 31 provided with an oxidation catalyst that oxidizes unburned components in the exhaust and a DPF layer 32 that purifies the particulate components in the exhaust. It is preferable to have it inside.

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 gas purification system 10, the injector 61 as an additive supply mechanism for supplying an additive to the inlet side of the adsorption layer 35 and the reducing agent supply mechanism for supplying a reducing agent to the inlet side of the NOx purification catalyst layer 41. It may be configured so that the injector 62 and the injector 62 are separately provided. When the additive and the reducing agent are common substances, the amount of the reducing agent (reducing agent as an additive) supplied to the adsorption layer 35 and the NOx purification catalyst layer 41 arranged on the downstream side of the adsorption layer 35. The sum of the amount of the reducing agent to be supplied to the adsorbent may be supplied from the position of the injector 61 to the inlet of the adsorption layer. In this case, the injector 61 has a function as a common reducing agent supply mechanism that injects both the additive and the reducing agent from one place.

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 adsorption layer 35 according to the exhaust purification system 10, or may be arranged in the exhaust pipe 12 for a purpose other than NOx adsorption. The adsorbent may be supported on another structure. For example, a mixing member that mixes exhaust gas or a particle collecting filter that purifies particulate components in exhaust gas may be used as an adsorbent layer on which an adsorbent is adsorbed.

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 gas purification system 10, one DOC layer 31, one DPF layer 32, one adsorption layer 35, and one NOx purification catalyst layer 41 are provided, and they are arranged from the internal combustion engine 20 side in this order. Not limited to this. The number of each layer may be singular or plural, and the arrangement of each layer may be appropriately changed.

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 internal combustion engine 20 side. The layer, the DOC layer, the DPF layer, the adsorption layer, and the downstream NOx purification catalyst layer arranged on the downstream side may be arranged in the exhaust pipe 12 in this order.

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 internal combustion engine 20 side. The adsorption layer, the upstream NOx purification catalyst layer, the DOC layer, the DPF layer, the downstream adsorption layer arranged on the downstream side, and the downstream NOx purification catalyst layer may be arranged in the exhaust pipe 12 in this order.

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NO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NO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、50…ECU、55…還元剤制御部、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, 50 ... ECU, 55 ... Reducing agent control unit, 60 ... Reducing agent supply device

Claims (9)

内燃機関(20)の排気管(12)内に設置され、前記内燃機関からの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、前記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(10)を制御する排気浄化制御装置(50)であって、
前記浄化触媒層の状態に基づいて、前記添加剤供給装置による前記吸着層への前記添加剤の供給を制御する添加剤制御部(55)を備える、排気浄化制御装置。
It is installed in the exhaust pipe (12) of the internal combustion engine (20), adsorbs the nitrogen oxides in the exhaust from the internal combustion engine, and releases the adsorbed nitrogen oxides by supplying a predetermined additive. And the adsorption layer (35) containing the adsorbent
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 purification control device (50) comprising an additive supply device (60) for supplying the additive to the adsorption layer and controlling an exhaust purification system (10) for purifying a predetermined component in exhaust gas from the internal combustion engine. ) And
An exhaust gas purification control device including an additive control unit (55) that controls the supply of the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the state of the purification catalyst layer.
前記吸着材は、一般式I:A8.5−δで表される複合酸化物(2)を含有し、
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に記載の排気浄化制御装置。
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 control device according to claim 1, which satisfies <δ ≦ 1.5.
前記添加剤制御部は、前記浄化触媒層が前記排気中の窒素酸化物を浄化する還元反応についての活性化状態に基づいて、前記添加剤供給装置による前記吸着層への前記添加剤の供給を制御する請求項1または2に記載の排気浄化制御装置。 The additive control unit supplies the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the activated state of the reduction reaction in which the purification catalyst layer purifies the nitrogen oxides in the exhaust gas. The exhaust gas purification control device according to claim 1 or 2 to be controlled. 前記添加剤制御部は、前記浄化触媒層の温度情報に基づいて、前記添加剤供給装置による前記吸着層への前記添加剤の供給を制御する請求項1〜3のいずれかに記載の排気浄化制御装置。 The exhaust purification according to any one of claims 1 to 3, wherein the additive control unit controls the supply of the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the temperature information of the purification catalyst layer. Control device. 前記添加剤制御部は、前記吸着層の状態に基づいて、前記添加剤供給装置による前記吸着層への前記添加剤の供給を制御する請求項1〜4のいずれかに記載の排気浄化制御装置。 The exhaust purification control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the additive control unit controls the supply of the additive to the adsorption layer by the additive supply device based on the state of the adsorption layer. .. 前記添加剤制御部は、前記吸着層に吸着された前記窒素酸化物量が所定の吸着量閾値よりも大きく、かつ、前記浄化触媒層の温度情報が前記浄化触媒層の温度が所定の温度閾値を超えることを示す場合に、前記吸着層に前記添加剤を供給するように前記添加剤供給装置を制御する請求項5に記載の排気浄化制御装置。 In the additive control unit, the amount of the nitrogen oxide adsorbed on the adsorption layer is larger than the predetermined adsorption amount threshold, and the temperature information of the purification catalyst layer is such that the temperature of the purification catalyst layer has a predetermined temperature threshold. The exhaust purification control device according to claim 5, wherein the additive supply device is controlled so as to supply the additive to the adsorption layer when the amount exceeds the limit. 前記添加剤制御部は、前記吸着層に吸着された前記窒素酸化物量が所定の吸着量閾値よりも大きく、かつ、前記浄化触媒層の温度情報が前記浄化触媒層の温度が所定の温度閾値以下であることを示す場合に、前記浄化触媒層の温度が前記温度閾値を超えるように前記浄化触媒層を昇温させる請求項6に記載の排気浄化制御装置。 In the additive control unit, the amount of nitrogen oxide adsorbed on the adsorption layer is larger than the predetermined adsorption amount threshold, and the temperature information of the purification catalyst layer is such that the temperature of the purification catalyst layer is equal to or less than the predetermined temperature threshold. The exhaust purification control device according to claim 6, wherein the temperature of the purification catalyst layer is raised so that the temperature of the purification catalyst layer exceeds the temperature threshold. 前記浄化触媒は、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であり、
前記排気浄化システムは、前記浄化触媒層に前記還元剤を供給する還元剤供給装置(60)を備え、
前記排気浄化制御装置は、前記還元剤供給装置による前記還元剤の供給を制御する還元剤制御部を備え、
前記還元剤制御部は、前記添加剤制御部が前記吸着層に前記添加剤を供給するように前記添加剤供給装置を制御する場合には、前記還元剤の供給量を増加させる、請求項1〜7のいずれかに記載の排気浄化制御装置。
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 includes a reducing agent supply device (60) that supplies the reducing agent to the purification catalyst layer.
The exhaust gas purification control device includes a reducing agent control unit that controls the supply of the reducing agent by the reducing agent supply device.
The reducing agent control unit increases the supply amount of the reducing agent when the additive control unit controls the additive supply device so as to supply the additive to the adsorption layer. 7. The exhaust purification control device according to any one of 7.
前記添加剤制御部は、前記内燃機関が運転状態から停止状態に移行する際に、前記浄化触媒層が前記排気中の窒素酸化物を浄化する還元反応についての活性化状態が所定の活性化状態よりも高い場合に、前記吸着層に前記添加剤を供給するように前記添加剤供給装置を制御する、請求項1〜8のいずれかに記載の排気浄化制御装置。 In the additive control unit, when the internal combustion engine shifts from the operating state to the stopped state, the activated state for the reduction reaction in which the purifying catalyst layer purifies the nitrogen oxides in the exhaust gas is a predetermined activated state. The exhaust gas purification control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the additive supply device is controlled so as to supply the additive to the adsorption layer when the value is higher than that of the above.
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