JP2021014803A - Exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システム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
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
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)
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
内燃機関20は、ディーゼルエンジンであり、吸気管11から吸入した空気は、過給装置13によって圧縮されて内燃機関20の燃焼室内に吸入され、この燃焼室内において、燃料噴射弁から噴射された燃料とともに燃焼に供される。
The
過給装置13は、吸気管11に配置された吸気コンプレッサ14と、排気管12に配置された排気タービン15と、吸気コンプレッサ14と排気タービン15とを連結する回転軸16とを備えている。内燃機関20からの排気により排気タービン15が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ14が回転され、吸気の過給が行われる。
The
排気管12には、上流側から下流側に向かって、第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40がこの順序で配置されている。内燃機関20からの排気は、排気管12に配置された第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40を通過することにより、浄化される。吸着層35の入口側と、第2触媒層40の入口側に、それぞれ、ミキシング部材37,38が設置されている。
In the
還元剤供給装置60は、インジェクタ61、62と、還元剤供給管63,64と、ポンプ65と、タンク66とを備えている。インジェクタ61は、ミキシング部材37の上流側となる位置において、排気管12に接続されている。インジェクタ62は、入口NOxセンサ23の下流側かつミキシング部材38の上流側となる位置において、排気管12に接続されている。タンク66には、還元剤を含む液体が貯留されている。還元剤供給管63は、インジェクタ61とタンク66とを接続し、還元剤供給管64は、インジェクタ62とタンク66とを接続する。ポンプ65は、タンク66と、還元剤供給管63,64との間に設置されており、タンク66に貯留された還元剤を、還元剤供給管63,64に分配して供給する。
The reducing
ポンプ65を駆動することにより、タンク66に貯留された還元剤を含む液体は、還元剤供給管63,64を通過してインジェクタ61、62に供給され、インジェクタ61、62から排気管12内に噴射される。排気管12内に供給された液体は、ミキシング部材37,38により攪拌され、その下流に位置する吸着層35および第2触媒層40に還元剤として供給される。インジェクタ61、還元剤供給管63、ポンプ65およびタンク66は、吸着層35の入口側に添加剤としての還元剤を供給する添加剤供給機構としての機能を備える。インジェクタ62、還元剤供給管64、ポンプ65およびタンク66は、第2触媒層40の入口側(より具体的には、NOx浄化触媒層41の入口側)に還元剤を供給する還元剤供給機構としての機能を備える。
By driving the pump 65, the liquid containing the reducing agent stored in the
排気管12には、さらに、第2触媒層40の入口および出口近傍に、入口NOxセンサ23および出口NOxセンサ24が設けられている。入口NOxセンサ23は、第2触媒層40に流入する排気中のNOx量を濃度として検出する。また、出口NOxセンサ24は、第2触媒層40によって浄化された後の排気中のNOx量を濃度として検出する。
The
第1触媒層30は、主として排気中の窒素酸化物(NOx)以外の成分を浄化する機能を有する浄化触媒を備えた非NOx浄化触媒層である。例えば、排気中の未反応燃料や粒子成分を浄化する機能を有する触媒を第1触媒層30に用いることができる。第1触媒層30に用いられる触媒の具体例としては、ディーゼル酸化触媒(Diesel Oxidation Catalyst:DOC)を含む酸化触媒層(DOC層)や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ(Diesel Particulate Filter;DPF)等を挙げることができる。
The
DOCは、排気に含まれる粒子状物質(Particulate matter:PM)中の可溶有機成分(Soluble Organic Fraction:SOF)や、排気中のCO及びHCを酸化する触媒である。DOCとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。DOCの代表例としては、Pt,Pd等の貴金属触媒をアルミナやゼオライトに担持した触媒を例示できる。排気管12に配置する場合には、ハニカム構造のアルミナ担体にPt,Pdを担持した形態で用いられることが多い。
DOC is a catalyst that oxidizes soluble organic components (SOF) in particulate matter (PM) contained in exhaust gas, and CO and HC in exhaust gas. As the DOC, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal or a base metal is used. As a typical example of DOC, a catalyst in which a noble metal catalyst such as Pt or Pd is supported on alumina or zeolite can be exemplified. When arranged in the
DPFは、排気中の粒子状成分を浄化する触媒を備えた粒子捕集フィルタである。DPFとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。DPFの代表例としては、Pt,Pd等の貴金属触媒をハニカム構造のアルミナに担持した触媒を例示できる。DPFは、排気中の粒子状物質(Perticulate Matter:PM)をろ過して捕集する。 The DPF is a particulate filter equipped with a catalyst for purifying particulate components in exhaust gas. As the DPF, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and an active species of a noble metal or a base metal is used. As a typical example of the DPF, a catalyst in which a noble metal catalyst such as Pt or Pd is supported on alumina having a honeycomb structure can be exemplified. The DPF filters and collects particulate matter (PM) in the exhaust.
DPFの別称としては、DPR(Diesel Particulate active Reduction system)、DPD(Diesel Particulate Defuser)、CRT(Continuously Regenerating Trap、または、Continuously Regenerating Technology)、CSF(Catalyzed Soot Filter)等を挙げることができる。本明細書においては、DPFという用語は、上記別称で称される各触媒を含む意味で用いる。 As another name for DPF, DPR (Diesel Particulate Assistation System), DPD (Diesel Particulate Defecter), CRT (Continuary Particulate Defuser), CRT (Continuously Regenerating Trap, etc.), and Control In the present specification, the term DPF is used in the sense of including each catalyst referred to by the above alternative names.
DOCによれば、下記式(1)〜(3)に示す触媒反応により、排気中の炭化水素(HC)、CO、NOが酸化される。 According to DOC, hydrocarbons (HC), CO, and NO in the exhaust gas are oxidized by the catalytic reactions represented by the following formulas (1) to (3).
HC+O2→H2O+CO2 … (1)
2CO+O2→2CO2 … (2)
2NO+O2→2NO2 … (3)
HC + O 2 → H 2 O + CO 2 … (1)
2CO + O 2 → 2CO 2 … (2)
2NO + O 2 → 2NO 2 ... (3)
DPFによれば、下記式(4)に示す触媒反応により、排気中の炭素(C)が酸化される。さらには、DPFは、上記式(3)に示す触媒反応に活性を有する触媒が用いられることもある。上記式(3)の反応を促進させてNO2を生成することにより、下記式(4)に示す触媒反応を促進することができる。 According to the DPF, the carbon (C) in the exhaust gas is oxidized by the catalytic reaction represented by the following formula (4). Further, as the DPF, a catalyst having activity in the catalytic reaction represented by the above formula (3) may be used. By promoting the reaction of the above formula (3) to generate NO 2 , the catalytic reaction represented by the following formula (4) can be promoted.
C+2NO2→CO2+2NO … (4) C + 2NO 2 → CO 2 + 2NO… (4)
DOCまたはDPFに代えて、NOx吸着(Passive NOx Adsorption:PNA)触媒を配置してもよい。PNA触媒としては、例えば、金属酸化物等の担体と、NOx吸着種とを含む触媒が用いられている。PNA触媒の具体例としては、LNT触媒に対して、還元剤であるRhを含まない構造を有する触媒を例示できる。 Instead of DOC or DPF, a NOx adsorption (Passive NOx Addition: PNA) catalyst may be placed. As the PNA catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and a NOx-adsorbed species is used. As a specific example of the PNA catalyst, a catalyst having a structure that does not contain Rh, which is a reducing agent, can be exemplified with respect to the LNT catalyst.
第1触媒層30は、DOC、DPF等の主として排気中のNOx以外の成分を浄化する機能を有する非NOx浄化触媒を1つ以上含んでいればよい。例えば、DOC層のみ、DPF層のみが第1触媒層30として設置されていてもよい。また、例えば、図1に示すように、上流側に配置されたDOC層31と、下流側に配置されたDPF層32とによって、第1触媒層30が構成されていてもよい。DOC層31は、排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒を備える酸化触媒層に相当し、DPF層32は、排気中の粒子状成分を浄化する粒子捕集フィルタに相当する。
The
吸着層35は、排気中のNOxを吸着するとともに、所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材を含む。このような機能を有する吸着材の具体例としては、特開2019−34299号公報に記載された、第1複合酸化物を含む、吸着材Qを例示することができる。特開2019−34299号公報は、参照により引用され、その記載内容全体を本明細書の一部とする。なお、本明細書では、「吸着」という用語は、物理吸着と化学吸着との双方を含み、さらには、気体や液体が固体内部に取り込まれる現象を意味する「吸蔵」という概念も含む用語として用いられる。
The
この第1複合酸化物は、一般式I:AaBbCcO8.5−δで表される。一般式Iにおいて、Aは、希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種である。Aは、好ましくは、Y、Pr、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種がよく、より好ましくは、Y及びCaの少なくとも一方(つまり、Y及び/又はCa)がよく、特に好ましくは、少なくともYを含有することがよい。この場合には、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。 This first composite oxide is represented by the general formula I: A a B b C c O 8.5-δ . In the general formula I, A is at least one selected from the group consisting of rare earth elements, Ca, and In. A is preferably at least one selected from the group consisting of Y, Pr, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Ca, and In, and more preferably at least one of Y and Ca (that is,). , Y and / or Ca), and particularly preferably at least Y. In this case, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved.
第1複合酸化物は、例えば、一般式Iで表される化合物が得られるように、この化合物を構成するA元素源、B元素源、C元素源を所望の配合比にて混合して、加熱することにより得られる。一般式Iにおいて、aは0<a≦1である。a=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してB元素、C元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、a>1の場合には、余剰なA元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、0.5≦a≦1であることがより好ましく、0.9≦a≦1であることがさらに好ましい。 For the first composite oxide, for example, the A element source, the B element source, and the C element source constituting this compound are mixed at a desired compounding ratio so that a compound represented by the general formula I can be obtained. Obtained by heating. In the general formula I, a is 0 <a ≦ 1. When a = 0, elements B and C are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when a> 1, the surplus element A may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 0.5 ≦ a ≦ 1 is more preferable, and 0.9 ≦ a ≦ 1 is further preferable.
Bは、アルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種である。Bは、好ましくは、Ba及びSrの少なくとも一方(つまり、Ba及び/又はSr)であることがよい。この場合には、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。また、一般式Iで表される化合物の結晶構造が安定化させることができるという観点から、Bは少なくともBaを含有することが特に好ましい。 B is at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal elements. B is preferably at least one of Ba and Sr (that is, Ba and / or Sr). In this case, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved. Further, it is particularly preferable that B contains at least Ba from the viewpoint that the crystal structure of the compound represented by the general formula I can be stabilized.
一般式Iにおいて、bは0<b≦1である。b=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してA元素、C元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、b>1の場合には、余剰なB元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、0.5≦b≦1であることがより好ましく、0.9≦b≦1であることがさらに好ましい。 In the general formula I, b is 0 <b ≦ 1. When b = 0, elements A and C are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when b> 1, the surplus element B may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 0.5 ≦ b ≦ 1 is more preferable, and 0.9 ≦ b ≦ 1 is even more preferable.
一般式Iにおいて、Cは、遷移金属、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、酸素の4配位をとる元素である。Cは、好ましくは、Fe、Co、Mn、Ni、Al、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種であることがよく、より好ましくは、Fe、Co、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種であることがよい。Cは、さらに好ましくは少なくともCoを含有することがよく、特に好ましくは、Coと、Ga及び/又はFe(つまり、Ga及びFeの少なくとも一方)とを含有することがよい。このようにCを選択することにより、吸着材QのNOxに対する吸着性能をより向上させることができる。 In the general formula I, C is an element consisting of at least one selected from the group consisting of transition metals, Al, Zn, and Ga, and having four coordinations of oxygen. C is preferably at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Mn, Ni, Al, and Ga, and more preferably at least selected from the group consisting of Fe, Co, and Ga. It is good to be one kind. C may more preferably contain at least Co, and particularly preferably contain Co and Ga and / or Fe (that is, at least one of Ga and Fe). By selecting C in this way, the adsorption performance of the adsorbent Q with respect to NOx can be further improved.
一般式Iにおいて、cは0<c≦4である。c=0の場合には、一般式Iで表される化合物に対してA元素、B元素が余剰となり、一般式Iで表される化合物以外の酸化物相が形成されるおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一方、c>4の場合には、余剰なC元素が一般式Iで表される化合物以外の酸化物相を形成するおそれがあり、この酸化物相がNOxに対する吸着性能を劣化させる可能性がある。一般式Iで表される化合物相を単相で形成するという観点から、3.5≦c≦4であることがより好ましく、3.9≦c≦4であることがさらに好ましい。 In the general formula I, c is 0 <c ≦ 4. When c = 0, elements A and B are surplus with respect to the compound represented by the general formula I, and an oxide phase other than the compound represented by the general formula I may be formed. The oxide phase may degrade the adsorption performance for NOx. On the other hand, when c> 4, the surplus C element may form an oxide phase other than the compound represented by the general formula I, and this oxide phase may deteriorate the adsorption performance for NOx. is there. From the viewpoint of forming the compound phase represented by the general formula I as a single phase, 3.5 ≦ c ≦ 4 is more preferable, and 3.9 ≦ c ≦ 4 is further preferable.
上記第1複合酸化物は、上記一般式Iにおける酸素欠損量δで表されるように、酸素欠損構造を有する。δは0<δ≦1.5を満足する。δ>1.5の場合には、結晶構造が変化し、NOxに対する吸着性能が低下するおそれがある。 The first composite oxide has an oxygen-deficient structure as represented by the oxygen-deficient amount δ in the general formula I. δ satisfies 0 <δ ≦ 1.5. When δ> 1.5, the crystal structure may change and the adsorption performance for NOx may decrease.
図2には、一般式IにおけるAがY、BがBa、CがCoの場合における第1複合酸化物2の結晶構造を示している。図2に例示されるように、第1複合酸化物2は、一般式Iで表される結晶構造を有しており、Y、Ba、Co及びOから結晶構造が形成されている。結晶構造中に酸素欠損3が存在している。
FIG. 2 shows the crystal structure of the first
図2において酸素欠損3は破線の小さい丸で示している。なお、酸素原子Oに結合した破線の丸はCoなどのC元素を示す。C元素は、酸素原子同士の結合面よりも内部に存在しているため、図2においては破線で示している。図2に例示されるように、第1複合酸化物の結晶構造中で、一般式IにおけるCは酸素の4配位をとる。第1複合酸化物2において、酸素原子は陰イオンとして存在している。
In FIG. 2, the
第1複合酸化物2においては、例えば、酸素欠損3が起点となって結晶構造内にNOxに対する吸着サイトが生成するか、あるいは酸素欠損3自体が吸着サイトとなると考えられる。酸素欠損3が起点となる場合には、例えば酸素欠損3によって結晶構造が変化し、その結果、結晶構造内に吸着サイトが生成すると考えられる。つまり、酸素欠損3が吸着サイトの生成起点となっている。そして、吸着サイトには、NOxが、硝酸イオン、一酸化窒素、二酸化窒素の形態で吸着されると考えられる。
In the first
吸着サイトを有する第1複合酸化物は、一般式II:AaBbCcO8.5−δ(NOx)θで表すことができる。一般式IIにおけるA、B、C、a、b、c、δについては、一般式Iと同様である。NOxは窒素酸化物のことである。一般式IIは、一般式Iで表される第1複合酸化物2にNOxに対する吸着サイトが存在することを表しており、第1複合酸化物2がNOxを吸着可能であることを示している。
The first complex oxide having an adsorption site can be represented by the general formula II: A a B b C c O 8.5-δ (NO x ) θ . A, B, C, a, b, c, and δ in the general formula II are the same as those in the general formula I. NO x is a nitrogen oxide. The general formula II indicates that the first
一般式IIにおいて0≦θ≦1.5である。θ=0の場合は、NOxが吸着されていない状態であり、一般式Iと同じである。θ>0の場合は、吸着サイトにNOxが吸着された状態を示す。吸着サイトにNOxが吸着されるという理由からθ≦1.5である。 In the general formula II, 0 ≦ θ ≦ 1.5. When θ = 0, NOx is not adsorbed, which is the same as the general formula I. When θ> 0, it indicates a state in which NOx is adsorbed on the adsorption site. Θ ≦ 1.5 because NOx is adsorbed on the adsorption site.
酸素欠損3は、吸着材Qの熱重量測定により特定することができる。つまり、熱重量測定により一般式I、IIにおけるδを決定することができる。具体的には次の通りである。NETZSCH社製の熱重量測定装置STA449 F3を用いて、粉末状の吸着材Q;100mgをまずは還元雰囲気にて加熱する。これにより、酸素欠損量δ=0の吸着材Qを作製する。なお、還元雰囲気による加熱は、水素:5体積%、窒素:残部からなる還元雰囲気ガスを吸着材Qに100mL/minの流量で流通させながら、昇温速度10℃/minで500℃まで加熱することにより行う。次いで、δ=0の吸着材Qを酸素雰囲気にて加熱する。このときの重量増加分として酸素欠損量δを求めることができる。なお、酸素雰囲気による加熱は、100体積%の酸素ガスを吸着材Qに100mL/minの流量で流通させながら、昇温速度2℃/分で500℃まで加熱することにより行う。
The
吸着材Qは、第1複合酸化物とは異なる第2化合物を含有することができる。第2化合物は、遷移金属元素、アルカリ土類金属元素、アルミニウム(Al)、及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する化合物であることが好ましい。この場合には、吸着材Qの熱耐久性が向上する。第2化合物は1種類であってもよいが、2種以上の化合物であってもよい。 The adsorbent Q can contain a second compound different from the first composite oxide. The second compound is preferably a compound containing at least one selected from the group consisting of transition metal elements, alkaline earth metal elements, aluminum (Al), and zinc (Zn). In this case, the thermal durability of the adsorbent Q is improved. The second compound may be one kind, but may be two or more kinds of compounds.
第2化合物は、上記一般式IにおけるA元素、B元素、及びC元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物であることが好ましい。この場合には、上記第1複合酸化物の製造時における原料種を増やすことなく、その原料の配合比を調整することにより、第1複合酸化物と第2化合物とを含有する吸着材Qを製造することができる。 The second compound is preferably a compound containing at least one element selected from the elements A, B, and C in the general formula I. In this case, the adsorbent Q containing the first composite oxide and the second compound can be obtained by adjusting the blending ratio of the raw materials without increasing the raw material species at the time of producing the first composite oxide. Can be manufactured.
第2化合物は、酸化物及び塩の少なくとも一方を含有することが好ましく、少なくともアルカリ土類金属元素の炭酸塩を含有することがより好ましい。この場合には、吸着材Qの熱耐久性をより向上させることができる。 The second compound preferably contains at least one of an oxide and a salt, and more preferably contains at least a carbonate of an alkaline earth metal element. In this case, the thermal durability of the adsorbent Q can be further improved.
吸着材Qは、第1複合酸化物からなる主相と、第2化合物からなる副相とを含有することが好ましい。主相は、主成分となる相であり、副相は副成分となる相である。この場合には、吸着材Qの熱耐久性をより向上させることができる。主相、副相は、例えばX線回折(XRD)により確認される。 The adsorbent Q preferably contains a main phase composed of the first composite oxide and a subphase composed of the second compound. The main phase is the main component phase, and the sub-phase is the sub-component phase. In this case, the thermal durability of the adsorbent Q can be further improved. The main phase and the sub-phase are confirmed by, for example, X-ray diffraction (XRD).
図1,2に例示されるように、吸着材Qは、上記特定の第1複合酸化物2を含有する。第1複合酸化物2は、一般式I:AaBbCcO8.5−δで表されるように、酸素欠陥構造を有している。この酸素欠陥構造がNOxに対する吸着サイトの生成起点あるいは吸着サイトとなりうる。つまり、第1複合酸化物2が吸着サイトを有することとなる。そのため、吸着材Qは、高温でもNOxを吸着できるが、例えば250℃以下という低温でも十分にNOxを吸着できる。吸着サイトにNOxを吸着できるからである。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the adsorbent Q contains the specific first
吸着材Qの製造方法は特に限定されず、固相反応法、錯体重合法等により製造できる。例えば固相反応法においては、まず、上記一般式で表される化合物が生成する化学量論比にて、A源、B源、C源を固体の状態で混合する。混合は、ボールミル、乳鉢等に行うことができる。次いで、混合物を焼成する。これにより、吸着材Qを得ることができる。固相反応法における、A源、B源、C源としては、A元素、B元素、C元素をそれぞれ含有する酸化物、塩、その他の化合物を用いることができる。 The method for producing the adsorbent Q is not particularly limited, and the adsorbent Q can be produced by a solid phase reaction method, a complex polymerization method, or the like. For example, in the solid-phase reaction method, first, the A source, the B source, and the C source are mixed in a solid state by the stoichiometric ratio produced by the compound represented by the above general formula. Mixing can be performed in a ball mill, a mortar or the like. The mixture is then fired. As a result, the adsorbent Q can be obtained. As the A source, B source, and C source in the solid phase reaction method, oxides, salts, and other compounds containing elements A, B, and C, respectively, can be used.
また、錯体重合法においては、A元素を含有する塩(つまりA塩)、B元素を含有する塩(つまりB塩)、C元素を含有する塩(つまりC塩)を用いる。これらの塩を用いて、水中でA元素、B元素、C元素の金属錯体を形成させた後、ゲル化剤により水溶液をゲル化させる。次いで、ゲル化した金属錯体を仮焼し、焼成させることにより、酸化物として、吸着材Qを得ることができる。ゲル化剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコールを用いることができる。 Further, in the complex polymerization method, a salt containing element A (that is, salt A), a salt containing element B (that is, salt B), and a salt containing element C (that is, salt C) are used. These salts are used to form metal complexes of element A, element B, and element C in water, and then the aqueous solution is gelled with a gelling agent. Next, the gelled metal complex is calcined and fired to obtain the adsorbent Q as an oxide. As the gelling agent, a polyhydric alcohol such as ethylene glycol or propylene glycol can be used.
また、吸着材Qは、貴金属と組み合わせて用いることができるが、貴金属含有量を少なくし、さらには、貴金属含有量を0として調製した吸着材Qであっても、NOxを吸着することができる。これは、第1複合酸化物2が上述の吸着サイトを有するため、吸着材Qは、NOxを、NO、NO2、硝酸のいずれの形態でも吸着できるからであると考えられる。つまり、吸着材Qは、NOをそのままの状態で吸着できるし、貴金属によってNOを酸化してなるNO2として吸着することもできるし、NO2を硝酸イオンとして吸着することもできる。吸着材Qと貴金属とを組み合わせてもよい。この場合には、貴金属として例えばPt、Pd、Rh等を用いることができる。
Further, although the adsorbent Q can be used in combination with the noble metal, NOx can be adsorbed even if the adsorbent Q is prepared by reducing the noble metal content and further setting the noble metal content to 0. .. It is considered that this is because the first
また、従来においては、NOxの吸着材料として、例えば、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)などのアルカリ土類金属、あるいは、酸化バリウム(BaO)等のアルカリ土類金属酸化物などが用いられていた。これらの吸着材料は、多孔質の担体に担持して使用されるが、アルカリ土類金属は例えば加熱時に担体などの他部材と反応しやすく、化学的に不安定である。その結果、NOxに対する吸着性能が劣化するおそれがある。一方、第1複合酸化物2は、一般式Iで表されるようにアルカリ土類金属元素Bを結晶構造の内部に含有する。そのため、本形態の吸着材Qは化学的に安定である。つまり、吸着材Qを加熱しても、アルカリ土類金属Bが、例えば担体などの他部材と反応することを抑制できる。そのため、吸着材Qは、加熱による吸着性能の劣化を抑制できる。
Further, conventionally, as a NOx adsorbing material, for example, an alkaline earth metal such as barium (Ba), calcium (Ca), magnesium (Mg), strontium (Sr), or an alkali such as barium oxide (BaO). Earth metal oxides were used. These adsorbents are used by supporting them on a porous carrier, but alkaline earth metals are chemically unstable because they easily react with other members such as carriers when heated. As a result, the adsorption performance for NOx may deteriorate. On the other hand, the first
また、吸着材Qは、Mg及びSrの少なくとも一方を含む化合物を含むことが好ましい。この場合には、吸着材Qの硫黄被毒を抑制することできる。Mg及びSrの少なくとも一方を含む化合物としては、MgAl2O4、SrCO3等が挙げられる。 Further, the adsorbent Q preferably contains a compound containing at least one of Mg and Sr. In this case, sulfur poisoning of the adsorbent Q can be suppressed. Examples of the compound containing at least one of Mg and Sr include MgAl 2 O 4 and SrCO 3 .
以上のごとく、本実施形態によれば、低温でのNOxに対する吸着性能に優れた吸着材Qを提供することができる。吸着材Qは、250℃以下という低温でもNOxに対する優れた吸着性能を示す。また、吸着材Qは、250℃を超える高温で用いることもできる。この場合であっても、NOxに対して優れた吸着性能を示す。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the adsorbent Q having excellent adsorption performance for NOx at low temperature. The adsorbent Q exhibits excellent adsorption performance for NOx even at a low temperature of 250 ° C. or lower. Further, the adsorbent Q can also be used at a high temperature exceeding 250 ° C. Even in this case, it exhibits excellent adsorption performance for NOx.
吸着材Qに内燃機関20から排出される排気を通過させると、リーン雰囲気などでは排気ガス中のNOxが吸着材Qに吸着されて捕捉される。一方、リッチ雰囲気などでは吸着されていたNOxが放出される。
When the exhaust gas discharged from the
さらに、本発明者は、鋭意研究の結果、上記の吸着材Qに所定の添加剤を供給することにより、吸着したNOxを放出させることができることを見出した。吸着材QにおけるNOxの吸着は、吸着材Qの吸着サイトを塩基とし、NOxを酸とする酸−塩基結合によると推察される。このため、添加剤としては、吸着材Qの酸−塩基結合の切断を促進することができる材料を好適に用いることができる。 Furthermore, as a result of diligent research, the present inventor has found that the adsorbed NOx can be released by supplying a predetermined additive to the above-mentioned adsorbent Q. It is presumed that the adsorption of NOx on the adsorbent Q is due to an acid-base bond using the adsorption site of the adsorbent Q as a base and NOx as an acid. Therefore, as the additive, a material capable of promoting the cleavage of the acid-base bond of the adsorbent Q can be preferably used.
図3,5は、上記の一般式Iにより示される複合酸化物の一例であるYBaCo4O7を含む吸着材Q1(以下、吸着材Q1と略称する)を作製し、その吸着性能と、脱離性能とを実験により評価した結果を示す。 FIGS. 3 and 5 show an adsorbent Q1 (hereinafter abbreviated as adsorbent Q1) containing 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
Yr(%)=100×(Xin−Xout)/Xin … (5) Yr (%) = 100 × (Xin-Xout) / Xin… (5)
なお、NOxの吸着時には、試料温度を所定の吸着温度とし、成分としてNO;100ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの供給ガスを空間速度SV;47000(1/h)で20分間供給した。NOxの昇温脱離時には、成分としてO2を10vol%含むN2バランスの供給ガスを空間速度SV;47000(1/h)を供給し、100℃から550℃まで20分間で昇温した。図3に示す参照番号4〜7は、NOxの吸着時における吸着温度において相違するデータを示している。参照番号4,5,6,7は、それぞれ、吸着温度が100℃、150℃、200℃、250℃の場合を示している。
When NOx is adsorbed, the sample temperature is set to a predetermined adsorption temperature, and an N 2 balanced supply gas containing NO; 100 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% as components is used as a space. Feed at a rate SV; 47,000 (1 / h) for 20 minutes. At the time of desorption by raising the temperature of NOx, an N 2 balanced supply gas containing 10 vol% of O 2 as a component was supplied with a space velocity SV; 47,000 (1 / h), and the temperature was raised from 100 ° C. to 550 ° C. in 20 minutes.
図3に示すように、吸着材Q1において、NOx吸着量が少ない場合には、供給される排気中のNOxを100%程度の高確率で吸着できるが、NOx吸着量がある程度以上に多くなると、NOx吸着率が下降し始めた。すなわち、NOx吸着量が多くなるほどNOx吸着率が低下することが分かった。また、吸着材Q1の温度が高いほど、NOx吸着率の下降し始めるNOx吸着量が多くなることが明らかになった。 As shown in FIG. 3, in the adsorbent Q1, when the amount of NOx adsorbed is small, NOx in the supplied exhaust can be adsorbed with a high probability of about 100%, but when the amount of NOx adsorbed is larger than a certain level, The NOx adsorption rate began to decline. That is, it was found that the NOx adsorption rate decreases as the NOx adsorption amount increases. Further, it was clarified that the higher the temperature of the adsorbent Q1, the larger the NOx adsorption amount at which the NOx adsorption rate begins to decrease.
図4は、NOxの吸着/還元/昇温脱離(TPD)試験における試料温度、入口ガスのNOx濃度(参照番号8)、出口ガスのNOx濃度(参照番号9)、および入口ガスのNH3濃度、について、それぞれの時間変化を同じ時間軸で示した図である。この試験は、具体的には、吸着材Q1を試料として設置した試料室に所定の入口ガスを供給し、試料室を通過後の出口ガス中の成分を検出することにより、実行した。図4において、時間が0〜t1の間はNOx吸着行程、t1〜t2の間は昇温行程、t2〜t3の間はNH3添加行程、t3〜t4の間はパージ行程を示している。
FIG. 4 shows the sample temperature in the NOx adsorption / reduction / thermal desorption (TPD) test, the NOx concentration of the inlet gas (reference number 8), the NOx concentration of the outlet gas (reference number 9), and the NH 3 of the inlet gas. It is the figure which showed each time change about the concentration on the same time axis. Specifically, this test was carried out by supplying a predetermined inlet gas to the sample chamber in which the adsorbent Q1 was installed as a sample, and detecting the components in the outlet gas after passing through the sample chamber. 4, during the
まず、NOx吸着行程では、図4(a)に示すように、試料温度を所定の吸着温度Tm1(本試験では150℃)に保持し、図4(b)の参照番号8に示すように、所定の濃度のNOxを含む入口ガスとして供給した。入口ガスとしては、NO;100ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの吸着行程ガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で20分間供給した。図4(b)の参照番号9に示すように、出口ガス中にNOxが検出された。参照番号101は、入口ガスのNOx濃度(参照番号8)と、出口ガス中のNOx濃度(参照番号9)との差を時間が0〜t1の間で積分した面積を示している。参照番号101の面積を算出することにより、NOx吸着行程において吸着材Q1に吸着されたNOx量を求めることができる。
First, in the NOx adsorption process, as shown in FIG. 4 (a), the sample temperature is maintained at a predetermined adsorption temperature Tm1 (150 ° C. in this test), and as shown in Reference No. 8 of FIG. 4 (b), It was supplied as an inlet gas containing NOx having a predetermined concentration. As the inlet gas, an N 2 balanced adsorption stroke gas containing NO; 100 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% was used, and the space velocity was SV; 47,000 (1 / h). Supplied for 20 minutes. As shown in reference number 9 in FIG. 4 (b), NOx was detected in the outlet gas.
次に、昇温行程では、図4(a)に示すように、入口ガスを上記の吸着行程ガスからN2パージガスに切り替え、試料温度を、吸着温度Tm1から所定の還元温度Tm2(本試験では400℃)まで昇温した。N2パージガスとしては、成分としてO2を10vol%含むN2バランスのガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で供給した。試料温度が上昇することにより、吸着行程において吸着材Q1に吸着されたNOxの一部が放出され、図4(b)の参照番号9に示すように、出口ガスにおいてNOxが検出された。参照番号102は、出口ガス中のNOx濃度を時間がt1〜t2の間で積分した面積を示している。参照番号102の面積を算出することにより、昇温行程において吸着材Q1から熱脱離したNOx量を求めることができる。
Next, in the heating step, as shown in FIG. 4 (a), the inlet gas switched to N 2 purge gas from the adsorption process gas, the sample temperature, at a predetermined reduction temperature Tm2 (this test from the adsorption temperature Tm1 is The temperature was raised to 400 ° C.). As the N 2 purge gas, an N 2 balanced gas containing 10 vol% of O 2 as a component was used and supplied at a space velocity SV; 47,000 (1 / h). As the sample temperature rises, a part of NOx adsorbed on the adsorbent Q1 is released in the adsorption process, and NOx is detected in the outlet gas as shown in Reference No. 9 of FIG. 4 (b).
次に、NH3添加行程では、図4(a)に示すように、吸着材Q1の温度を還元温度Tm2に保持し、図4(c)に示すように、所定濃度の添加剤を含む入口ガスを供給した。入口ガスとしては、NH3;50ppm、H2O;3vol%、O2;10vol%、CO2;3vol%を含むN2バランスの添加行程ガスを用い、空間速度SV;47000(1/h)で100秒間供給した。図4(b)に示すように、一定の還元温度Tm2に保持した状態であっても、吸着材Q1に添加剤としてNH3を供給することにより、出口ガス中にNOxが検出された。 Then, the NH 3 addition step, as shown in FIG. 4 (a), the temperature of the adsorbent Q1 maintains the reduction temperature Tm2, as shown in FIG. 4 (c), an inlet including additives having a predetermined concentration Supplyed gas. As the inlet gas, an N 2 balanced addition stroke gas containing NH 3 ; 50 ppm, H 2 O; 3 vol%, O 2 ; 10 vol%, CO 2 ; 3 vol% was used, and the space velocity SV; 47000 (1 / h). Was supplied for 100 seconds. As shown in FIG. 4B, NOx was detected in the outlet gas by supplying NH 3 as an additive to the adsorbent Q1 even when the reduction temperature was kept at a constant Tm2.
さらに、パージ行程では、図4(a)に示すように、吸着材Q1の温度を還元温度Tm2に保持したままで、入口ガスを上記の吸着行程ガスからN2パージガスに切り替えた。パージ行程は、出口ガス中にNOxが検出されなくなるまで継続した。参照番号103は、出口ガス中のNOx濃度を時間がt2〜t4の間で積分した面積を示している。参照番号103の面積を算出することにより、NH3添加行程およびパージ行程において、添加剤を供給したことに起因して吸着材Q1から脱離したNOx量を求めることができる。
Moreover, the purging process, as shown in FIG. 4 (a), while maintaining the temperature of the adsorbent Q1 to reduction temperature Tm2, the inlet gas was switched to N 2 purge gas from the adsorption process gas. The purging process continued until NOx was no longer detected in the outlet gas.
さらに、時間t4以降には、入口ガスとしてN2パージガスの供給を継続し、出口ガス中にNOxが検出されなくなるまで、試料温度を昇温した。参照番号104は、出口ガス中のNOx濃度を時間t4以降において積分した面積を示している。参照番号104の面積を算出することにより、パージ行程の終了時において吸着材Q1に吸着されたまま残存しているNOx量を求めることができる。
Further, the later time t4, and continues the supply of the N 2 purge gas as an inlet gas, until NOx is not detected in the outlet gas was heated to sample temperature.
図5は、吸着材Q1における含窒素成分の収支(イン/アウト)を示す図である。図5に示す「NOx由来」成分、「熱脱離」成分、「添加剤脱離」成分、および、「残存」成分は、それぞれ図4における参照番号101〜104の面積から求められる。図5に示すように、NOx吸着時に、吸着材Q1に吸着された含窒素成分(イン成分)の内訳は、吸着行程ガスに含まれるNOx成分に由来する「NOx由来」成分と、添加行程ガスに含まれるNH3に由来する「添加剤由来」成分であった。また、吸着材Q1に吸着された後、放出された含窒素成分(アウト成分)の内訳は、パージ行程の終了時に吸着材Qに吸着されたまま残存する「残存」成分と、吸着温度Tm1(150℃)から還元温度Tm2(400℃)まで昇温させる際に吸着材Qから熱脱離した「熱脱離」成分と、添加剤の供給により吸着材Qから脱離した「添加剤脱離」成分であった。
FIG. 5 is a diagram showing the balance (in / out) of the nitrogen-containing component in the adsorbent Q1. The "NOx-derived" component, the "thermal desorption" component, the "additive desorption" component, and the "residual" component shown in FIG. 5 are obtained from the areas of
図5に示すように、吸着材Q1に供給され、吸着された含窒素成分は、吸着材Q1の温度を上昇することによっても吸着材Q1から放出されるが、アンモニア(NH3)を添加剤として供給することにより、吸着材Q1から放出されることが明らかになった。添加剤を供給することによって、吸着材Q1が吸着するNOxが放出される現象が生じる要因の一つは、吸着材Q1に吸着されたNO2や硝酸が、NH3を添加剤として供給することにより、より吸着され難いNOに還元されたためであると推定できる。この推定によれば、吸着材Qに吸着されたNOxの還元を促す材料を添加剤として好適に用いることができると推察できる。例えば、SCR触媒やLNT触媒用の還元剤として用いられる、アンモニア(NH3)、炭化水素(HC)、水素(H2)、アルデヒド類(RCHO)、一酸化窒素(CO)等は、添加剤として好適に用いることができる。 As shown in FIG. 5, the nitrogen-containing component supplied to and adsorbed on the adsorbent Q1 is also released from the adsorbent Q1 by raising the temperature of the adsorbent Q1, but ammonia (NH 3 ) is added as an additive. It was revealed that the adsorbent Q1 was released from the adsorbent Q1. One of the factors that cause the phenomenon that NOx adsorbed by the adsorbent Q1 is released by supplying the additive is that NO 2 and nitric acid adsorbed on the adsorbent Q1 supply NH 3 as an additive. Therefore, it can be presumed that this is because it was reduced to NO, which is less likely to be adsorbed. Based on this estimation, it can be inferred that a material that promotes the reduction of NOx adsorbed on the adsorbent Q can be suitably used as an additive. For example, ammonia (NH 3 ), hydrocarbon (HC), hydrogen (H 2 ), aldehydes (RCHO), nitrogen monoxide (CO), etc., which are used as reducing agents for SCR catalysts and LNT catalysts, are additives. Can be suitably used as.
吸着層35は、上記の吸着材Qがハニカム構造体に担持された吸着層である。吸着層35には、吸着層35の温度を検出する吸着層温度センサ25が設置されている。
The
吸着材Qは、ハニカム構造体の他に、多孔質体等の触媒担体として利用可能な一般的な構造体に担持させてもよい。さらには、図1に示すミキシング部材37のような、触媒の担持以外を主目的として排気管12内に設置される構造体に担持させてもよい。
In addition to the honeycomb structure, the adsorbent Q may be supported on a general structure that can be used as a catalyst carrier such as a porous body. Further, it may be supported on a structure installed in the
さらには、上記の吸着材Qが貴金属と共に担体に担持されていてもよい。担体に、上記の吸着材Qと共に、貴金属が担持されている場合には、NOxに対する吸着性能が向上する。これは、貴金属がNOをNO2や硝酸に酸化することができるためであり、上記の吸着材Qが、NOよりもNO2や硝酸を吸着しやすいからであると考えられる。 Furthermore, the above-mentioned adsorbent Q may be supported on a carrier together with a noble metal. When a noble metal is supported on the carrier together with the above-mentioned adsorbent Q, the adsorption performance for NOx is improved. It is considered that this is because the noble metal can oxidize NO to NO 2 and nitric acid, and the above-mentioned adsorbent Q is more likely to adsorb NO 2 and nitric acid than NO.
また、上記の吸着材Qは、アルミナ、シリカ、及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機バインダと共に上記担体に担持されてもよい。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with an inorganic binder consisting of at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and titania.
また、上記の吸着材Qは、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる助触媒と共に上記担体に担持されてもよい。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with a co-catalyst consisting of at least one selected from the group consisting of ceria, zirconia, and ceria-zirconia solid solution.
担体にさらに助触媒が担持されている場合には、貴金属の一酸化窒素に対する酸化性能が向上する。その結果、吸着材Qへの窒素酸化物の吸着性能が向上する。 When a co-catalyst is further supported on the carrier, the oxidation performance of the noble metal with respect to nitric oxide is improved. As a result, the adsorption performance of nitrogen oxides on the adsorbent Q is improved.
上記の吸着材Qの担体への担持方法は、特に限定されるものではない。例えば含浸法、イオン交換法により担持させることができる。含浸法としては、蒸発乾固法、平行吸着法、ポアフィリング法等が挙げられる。触媒の調整が比較的容易であるという観点から、蒸発乾固法が好ましい。 The method for supporting the adsorbent Q on the carrier is not particularly limited. For example, it can be supported by an impregnation method or an ion exchange method. Examples of the impregnation method include an evaporative drying method, a parallel adsorption method, and a pore filling method. The evaporation dry method is preferable from the viewpoint that the catalyst can be adjusted relatively easily.
貴金属を用いる場合には、例えば、貴金属を担持した吸着材Qを担体に担持させることにより、貴金属とともに吸着材Qを担体に担持できる。 When a noble metal is used, for example, by supporting the adsorbent Q on which the noble metal is supported on the carrier, the adsorbent Q can be supported on the carrier together with the noble metal.
助触媒、無機バインダは、吸着材Qと共に担体に担持させることができる。例えば蒸発乾固法においては、吸着材Qと、助触媒と、無機バインダとを含有するスラリーを担体に含侵させる等により、共に担持することができる。 The co-catalyst and the inorganic binder can be supported on the carrier together with the adsorbent Q. For example, in the evaporation-drying method, the carrier can be supported together by impregnating the carrier with a slurry containing the adsorbent Q, the co-catalyst, and the inorganic binder.
担体の材料としては、特に限定されないが、耐熱性に優れた材料が好ましく、より具体的には、コージェライト、SiC等に例示される、耐熱性に優れた金属酸化物材料やセラミックス材料であることが好ましい。 The material of the carrier is not particularly limited, but a material having excellent heat resistance is preferable, and more specifically, a metal oxide material or a ceramic material having excellent heat resistance as exemplified by cordierite, SiC, etc. Is preferable.
上記の吸着材Qは、低温におけるNOxに対する吸着性能が高く、加熱されても担体と化学的に反応しにくいため、安定して高い吸着性能を発揮することができる。 Since the above-mentioned adsorbent Q has high adsorption performance for NOx at low temperature and does not easily react chemically with the carrier even when heated, it can stably exhibit high adsorption performance.
第2触媒層40は、排気中のNOxを還元反応により浄化するNOx浄化触媒を含むNOx浄化触媒層41を備えている。第2触媒層40は、必要に応じて、NOx浄化触媒層41の下流側に、還元剤除去層42を備えるように構成することができる。NOx浄化触媒層41には、NOx浄化触媒層41の温度を検出する第2触媒温度センサ21が設置されている。
The
NOx浄化触媒層41としては、少なくとも、NOxを浄化するNOx浄化触媒を含む触媒層が備えられる。NOx浄化触媒としては、選択的還元触媒(SCR触媒)、LNT触媒、三元触媒(TWC)等を例示することができる。SCR触媒や三元触媒は、NOx吸蔵還元型ではないNOx浄化触媒であり、一般に、NOx吸着性が高くなるように調製されない。このため、一般に、LNT触媒等と称されるNOx吸蔵還元型の触媒よりも、NOxの吸着量が低い。
The NOx
SCR触媒は、排気管12に供給される還元剤により選択的にNOxを還元する触媒である。SCR触媒において還元剤として用いられる物質の代表例としては、NH3、炭化水素(HC)、H2、アルデヒド類(RCHO)を挙げることができる。SCR触媒においては、NOx(NO,NO2)は、還元剤によりN2に還元される。還元剤は、酸化されて、その種類によって、水(H2O)、二酸化炭素(CO2)、N2等が生成される。なお、NH3を還元剤として用いる場合には、排気管12に尿素水等として供給され、排気管12内でNH3が生成される。
The SCR catalyst is a catalyst that selectively reduces NOx by a reducing agent supplied to the
SCR触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が知られている。より具体的には、還元剤としてNH3を用いるSCR触媒の具体例として、銅(Cu)や鉄(Fe)等をカチオン種として含むZSM5等のゼオライト触媒を例示できる。また、HC,H2、RCHOを還元剤として用いるSCR触媒の具体例として、銀(Ag)またはプラチナ(Pt)をアルミナ(Al2O3)に担持した触媒を例示できる。 As the SCR catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide or a ceramic and an active species of a noble metal or a base metal is known. More specifically, as a specific example of an SCR catalyst using NH 3 as a reducing agent, a zeolite catalyst such as ZSM5 containing copper (Cu), iron (Fe) or the like as a cation species can be exemplified. Further, as a specific example of the SCR catalyst using HC, H 2 , and RCHO as a reducing agent, a catalyst in which silver (Ag) or platinum (Pt) is supported on alumina (Al 2 O 3 ) can be exemplified.
LNT触媒は、内燃機関20の通常運転時はNOxを触媒上に吸着させ、時折、リッチスパイク(燃料を多めに噴射すること)により、排出ガス中の酸素(O2)を低減させ、かつ、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)等を増加させる。そして、吸着したNOxと反応させて窒素に還元する。LNT触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、貴金属または卑金属の活性種と、NOx吸着種とを含む触媒が用いられている。より具体的には、LNT触媒の具体例として、Pt,Pd,Rh等の貴金属種と、NOx吸着種としてのバリウム(Ba)やセリウム(Ce)を含む触媒を例示できる。
The LNT catalyst adsorbs NOx on the catalyst during normal operation of the
LNT触媒の別称としては、NSR(NOx Strage Reduction)触媒、NAC(NOx Absorption Catalyst)、DPNR(Diesel Particulate−NOx Reduction)触媒等を挙げることができる。本明細書においては、LNT触媒という用語は、上記別称で称される各触媒を含む意味で用いる。 Examples of the LNT catalyst include NSR (NOx Strage Reduction) catalyst, NAC (NOx Absorption Catalyst), DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction) catalyst and the like. In the present specification, the term LNT catalyst is used to include each catalyst referred to by the above alternative names.
三元触媒は、排気中のCOまたは炭化水素(HC)を還元剤としてNOxを還元する触媒である。三元触媒によれば、例えば下記式(6)〜(8)に示す触媒反応により、COはCO2に酸化され、炭化水素(HC)はH2OまたはCO2に酸化され、NOxは、N2に還元される。 The three-way catalyst is a catalyst that reduces NOx using CO or hydrocarbon (HC) in the exhaust as a reducing agent. According to the three-way catalyst, for example, by the catalytic reaction represented by the following formulas (6) to (8), CO is oxidized to CO 2 , hydrocarbon (HC) is oxidized to H 2 O or CO 2 , and NOx is converted to CO 2 . It is reduced to N 2 .
2CO+2NO→2CO2+N2 … (6)
2H2+2NO→2H2O+N2 … (7)
[HC]+NO→N2+CO2+H2O … (8)
2CO + 2NO → 2CO 2 + N 2 ... (6)
2H 2 + 2NO → 2H 2 O + N 2 ... (7)
[HC] + NO → N 2 + CO 2 + H 2 O ... (8)
三元触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、貴金属の活性種とを含む触媒が知られている。より具体的には、図2に示すように、三元触媒の具体例として、プラチナ(Pt),パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の貴金属触媒をアルミナ、セリア/ジルコニア(CeO2/ZrO2)等に担持した触媒を例示できる。三元触媒は、さらに、助触媒として、酸素貯蔵能を有するセリア(CeO2)、ジルコニア(ZrO2)、ランタニア(La2O3)等を含んでいてもよい。 As the three-way catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide or a ceramic and an active species of a noble metal is known. More specifically, as shown in FIG. 2, as a specific example of the three-way catalyst, a noble metal catalyst such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh) is used as alumina, ceria / zirconia (CeO 2 / ZrO). The catalyst carried in 2 ) and the like can be exemplified. The three-way catalyst may further contain, as a co-catalyst, ceria (CeO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), lanthania (La 2 O 3 ), etc., which have an oxygen storage capacity.
還元剤除去層42としては、NOx浄化触媒層41により浄化されなかった成分を除去するための触媒を備えた触媒層が配置される。例えば、NOx浄化触媒層41としてNH3を還元剤とするSCR触媒を用いる場合には、アンモニアスリップ触媒(ammonia slip catalyst;ASC)等を還元剤除去層42の触媒として用いることが好ましい。ASCは、酸化触媒であり、主に、排ガス温度が低い時に(例えば、200℃未満程度)、NH3がSCR触媒をスリップして(すり抜けて)外気中に放出されることを抑制する目的で設置される。ASCにおいて、NH3は、N2やH2O、NOxに変換される。
As the reducing
本実施形態では、以下、第1触媒層30として、DOC層31およびDPF層32を用い、吸着層35として、ハニカムに吸着材Qを担持した吸着層35を用い、第2触媒層40のNOx浄化触媒層41として、NH3を還元剤とするSCR触媒を用い、還元剤除去層42として、ASCを用いた場合を例示して説明する。NOx浄化触媒層41としてSCR触媒を用いる場合には、NOx浄化触媒層41に供給するための還元剤を、吸着層35に供給する添加剤として利用することができる。このため、還元剤供給装置60が添加剤供給装置を兼ねるように構成することができ、従来のSCR触媒を用いた排気浄化システムを複雑化することなく、吸着層35を搭載することができる。
In the present embodiment, the
還元剤供給装置60のタンク66には、還元剤を含む液体として、尿素水(尿素水溶液)が貯留されている。ポンプ65を駆動することにより、タンク66に貯留された尿素水が還元剤供給管63,64を通過してインジェクタ61、62に供給され、インジェクタ61、62から排気管12内に尿素水を噴射することができる。
Urea water (urea aqueous solution) is stored in the
インジェクタ61,62から噴射された尿素水の液滴は、ミキシング部材37,38や、排気管12の内壁面に衝突して微細化し、もしくは、壁面に付着して蒸発した後に、下記式(9)に示す熱分解反応、下記式(10)に示す加水分解により、尿素(CO(NH2)2)からNH3へと変化して、それぞれ、吸着層35、第2触媒層40に供給される。
The urea water droplets ejected from the
CO(NH2)2→NH3+HNCO … (9)
HNCO+H2O→NH3+CO2 … (10)
CO (NH 2 ) 2 → NH 3 + HNCO… (9)
HNCO + H 2 O → NH 3 + CO 2 … (10)
第2触媒層40において、SCR触媒により、下記式(11)〜(13)に示す触媒反応が起こる。これによって、NH3を還元剤としてNOxが還元され、N2とH2Oに変化する。なお、下記式(11)は、Fast反応、式(12)はStandard反応、式(13)はSlow反応と呼ばれる。
In the
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O … (11)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O … (12)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O … (13)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O… (11)
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O… (12)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O… (13)
第2触媒温度センサ21、入口NOxセンサ23、出口NOxセンサ24、吸着層温度センサ25の検出値は、ECU50に出力される。ECU50は、CPU、ROM、RAM等を含むマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、前述した各種センサの検出信号に基づいて、内燃機関20および排気浄化システム10の各種制御を実行する。ECU50は、内燃機関20の燃焼制御を実行する機能を有するとともに、還元剤供給装置60からの還元剤供給量制御を実行する制御装置としての機能を有する。
The detected values of the second
ECU50は、温度情報取得部51と、成分量取得部52と、吸着材状態取得部53と、触媒状態取得部54と、還元剤制御部55と、燃焼制御部56と、を備えている。
The
温度情報取得部51は、第1触媒層30、吸着層35、第2触媒層40を構成する各触媒層の温度情報をそれぞれ取得する。温度情報取得部51によって取得された温度情報は、ECU50に記憶されてもよい。各触媒層の温度情報は、各触媒層に設置された温度センサ(例えば、第2触媒温度センサ21)により検出される温度の検出値であってもよいし、推定値であってもよい。
The temperature information acquisition unit 51 acquires temperature information of each catalyst layer constituting the
温度情報取得部51は、NOx浄化触媒層41の温度に関連する他のパラメータを温度情報として取得してもよい。なお、各触媒層の温度情報とは、各触媒層の温度や、温度に関連する他のパラメータを意味し、例えば、各触媒層の昇温開始時からの経過時間、内燃機関20の暖機の完了、内燃機関20の冷却戻り水の水温、内燃機関20の始動時からの燃料消費量、経過時間、走行距離等を挙げることができる。
The temperature information acquisition unit 51 may acquire other parameters related to the temperature of the NOx
温度情報取得部51は、NOx浄化触媒層41の温度情報に加えて、さらに、吸着層35の温度情報や、第1触媒層30を構成するDOC層31,DPF層32の温度情報、還元剤除去層42の温度情報を取得可能に構成されていてもよい。
In addition to the temperature information of the NOx
成分量取得部52は、排気中に含まれる各成分の成分量の検出値または推定値を取得する。各成分の成分量は、各種センサによって検出された検出値であってもよいし、その成分量に関係する他のパラメータ等に基づいて推定された推定値であってもよい。成分量取得部52は、例えば、NOx成分量として、内燃機関20から排出されるNOx量の推定値を取得するとともに、入口NOxセンサ23および出口NOxセンサ24により検出される排気中のNOx成分量を取得する。内燃機関20から排出されるNOx量は、例えば、内燃機関20の燃焼状態(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
吸着材状態取得部53は、吸着層35の状態を示す情報を取得する。吸着層35の状態を示す情報としては、例えば、吸着層35の温度情報や、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量に関する情報を例示することができる。なお、吸着層35の温度情報とは、吸着層35の温度および温度に関連する他のパラメータを意味する。同様に、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量に関する情報とは、NOx量や添加剤量、およびこれらに関連する他のパラメータを意味する。
The adsorbent state acquisition unit 53 acquires information indicating the state of the
吸着層35の温度が高いほど、吸着層35に吸着されたNOxが放出され易くなる。また、吸着層35に吸着されたNOx量や添加剤量が多いほど、吸着層35に吸着されたNOxが放出され易くなる。従って、吸着層35の吸着性能は、吸着層35の温度情報と、吸着層35に吸着しているNOx量および添加剤量に関する情報とに基づいて、求めることができる。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
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
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
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
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
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NH3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NH3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
還元剤制御部55は、還元剤供給装置60から排気管12へ供給する還元剤の供給量や供給タイミング等を制御する。例えば、成分量取得部52が取得する吸着層35の入口側および出口側の排気に含まれるNOx量に基づいて、インジェクタ61から吸着層35の入口側に供給する還元剤の供給量や供給タイミング等を制御する。還元剤制御部55は、成分量取得部52により取得したNOx量に基づいて、添加剤供給装置としての還元剤供給装置60を制御する添加剤制御部としての機能を備える。還元剤制御部55は、インジェクタ61から添加剤として供給する還元剤の制御に際して、吸着材状態取得部53が取得する吸着層35の状態を示す情報を利用する。例えば、吸着層35の吸着性能に応じて、還元剤の供給量や供給タイミングを制御する。さらには、還元剤制御部55は、触媒状態取得部54が取得する第2触媒層40の状態を示す情報も参照して、インジェクタ61から添加剤として供給する還元剤を制御する。これによって、添加剤によって吸着層35から放出されたNOxが、第2触媒層40のNOx浄化触媒層41によって十分に浄化できるように制御することができる。
The reducing agent control unit 55 controls the supply amount, supply timing, and the like of the reducing agent supplied from the reducing
また、還元剤制御部55は、NOx浄化触媒層41においてNOxの還元反応活性が十分に得られる場合に、NOx浄化の要求に応じて、還元剤供給装置60から排気管12へ供給する。例えば、NOx浄化触媒層41の温度情報や、還元すべきNOx量に基づいて、還元剤供給機構であるインジェクタ62から排気管12に供給する還元剤量を制御する。還元剤制御部55は、インジェクタ62から供給する還元剤の制御に際して、触媒状態取得部54が取得する第2触媒層40の状態を示す情報を利用する。例えば、NOx浄化触媒層41の活性化状態に応じて、還元剤の供給量や供給タイミングを制御する。
Further, the reducing agent control unit 55 supplies the NOx
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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NH3を供給すると、余剰のNH3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NH3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NH3を添加剤として供給し、過剰にNH3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NH3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
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NH3を供給し、余剰のNH3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NH3は、NH3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NH3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NH3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
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
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
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
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
還元剤の供給量は、NOx浄化触媒層41に供給される排気中のNOx量に基づいて、設定することができる。より具体的には、還元剤の供給量に応じて、還元剤供給機構であるインジェクタ62における噴射率と噴射時間とを設定することができる。
The supply amount of the reducing agent can be set based on the amount of NOx in the exhaust gas supplied to the NOx
燃焼制御部56は、内燃機関20の燃焼状態を制御する。燃焼制御部56は、内燃機関20に供給する燃料や空気の量またはタイミング等を制御することにより、排気中の各成分の成分量を制御可能に構成されていてもよい。
The combustion control unit 56 controls the combustion state of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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:AaBbCcO8.5−δで表され、NOxに対する吸着サイトを有する複合酸化物(第1複合酸化物)を含む吸着材Qを例示することができる。なお、一般式Iにおいて、Aが希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Bがアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Cが遷移金属元素、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、a、b、c、δが、それぞれ、0<a≦1、0<b≦1、0<c≦4、0<δ≦1.5を満足する。
The adsorbent used for the
上記の第1複合酸化物は、一般式II:AaBbCcO8.5−δ(NOx)θで表され、上記一般式IIにおいて、Aが希土類元素、Ca、及びInからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Bがアルカリ土類金属元素からなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、Cが遷移金属元素、Al、Zn、及びGaからなる群より選ばれる少なくとも1種からなり、a、b、c、δ、θが、それぞれ、0<a≦1、0<b≦1、0<c≦4、0<δ≦1.5、0≦θ≦1.5を満足する、複合酸化物であってもよい。 The first composite oxide is represented by the general formula II: A a B b 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
また、上記の吸着材Qは、アルミナ、シリカ、及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる無機バインダと共に上記担体に担持されてもよい。また、上記の吸着材Qは、セリア、ジルコニア、及びセリア−ジルコニア固溶体からなる群より選ばれる少なくとも1種からなる助触媒と共に上記担体に担持されてもよい。助触媒が担持されている場合には、貴金属の一酸化窒素に対する酸化性能が向上する。その結果、吸着材Qへの窒素酸化物の吸着性能が向上する。 Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with an inorganic binder consisting of at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and titania. Further, the adsorbent Q may be supported on the carrier together with a co-catalyst consisting of at least one selected from the group consisting of ceria, zirconia, and ceria-zirconia solid solution. When a co-catalyst is supported, the oxidation performance of the noble metal with respect to nitric oxide is improved. As a result, the adsorption performance of nitrogen oxides on the adsorbent Q is improved.
NOx浄化触媒層41に備えられるNOx浄化触媒としては、NOxを還元して浄化する従来公知のNOx還元触媒を用いることができる。具体的には、LNT触媒、SCR触媒、三元触媒等と称されるNOx還元触媒を用いることができる。
As the NOx purification catalyst provided in the NOx
NOx浄化触媒として、還元剤を供給することにより選択的にNOxを還元して浄化するSCR触媒を用いる場合には、添加剤は、還元剤と共通の物質であってもよいし、別の物質であってもよい。添加剤と還元剤が共通の物質である場合には、排気浄化システム10のように、SCR触媒に還元剤を供給する還元剤供給装置としての機能と、添加剤供給装置としての機能を併せ持つ還元剤供給装置60を備えるように構成されていてもよい。添加剤と、還元剤とが相違する場合には、添加剤供給装置と、還元剤供給装置とは、別個の装置として構成されるが、共通の物質である場合においても、別個の装置として構成してもよい。
When an SCR catalyst that selectively reduces and purifies NOx by supplying a reducing agent is used as the NOx purification catalyst, the additive may be a substance common to the reducing agent or another substance. It may be. When the additive and the reducing agent are common substances, a reduction having both a function as a reducing agent supply device for supplying the reducing agent to the SCR catalyst and a function as an additive supply device like the exhaust purification system 10. It may be configured to include the
排気浄化システム10のように、さらに、排気中の未燃焼成分を酸化する酸化触媒を備えるDOC層31と、排気中の粒子状成分を浄化するDPF層32との少なくともいずれか一方を排気管12内に備えていることが好ましい。
Like the exhaust purification system 10, the
排気浄化システム10のように、吸着層35の入口側に添加剤を供給する添加剤供給機構としてのインジェクタ61と、NOx浄化触媒層41の入口側に還元剤を供給する還元剤供給機構としてのインジェクタ62とをそれぞれ別個に備えるように構成されていてもよい。添加剤と還元剤が共通の物質である場合には、吸着層35に供給する還元剤(添加剤としての還元剤)の量と、吸着層35の下流側に配置されたNOx浄化触媒層41に供給する還元剤の量との総和を、インジェクタ61の位置から吸着層の入口に供給するように構成されていてもよい。この場合、インジェクタ61は、添加剤と還元剤との双方を一箇所から噴射する共通還元剤供給機構としての機能を有する。
Like the exhaust gas purification system 10, the
SCR触媒に供給する還元剤としては、限定されないが、例えば、アンモニア、炭化水素または一酸化炭素を例示できる。これらの還元剤は、吸着材にNOxを放出させるために供給する添加剤としても利用することができる。 Examples of the reducing agent supplied to the SCR catalyst include, but are not limited to, ammonia, hydrocarbons, and carbon monoxide. These reducing agents can also be used as additives to be supplied to the adsorbent to release NOx.
吸着材は、排気浄化システム10に係る吸着層35のように、NOx吸着を目的とする吸着層として構成されたものであってもよいし、NOx吸着以外の目的で排気管12内に配置される他の構成に吸着材を担持させたものであってもよい。例えば、排気をミキシングするミキシング部材や、排気中の粒子状成分を浄化する粒子捕集フィルタに、吸着材を吸着させたものを吸着層として用いてもよい。
The adsorbent may be configured as an adsorption layer for the purpose of NOx adsorption, such as the
排気浄化システム10では、DOC層31と、DPF層32と、吸着層35と、NOx浄化触媒層41とは、それぞれ1個ずつ備えられ、この順序で内燃機関20側から配置されていたが、これに限定されない。各層の個数は、単数であっても複数であってもよいし、各層の配置を適宜変更してもよい。
In the exhaust gas purification system 10, one
例えば、DOC層と、DPF層と、吸着層とをそれぞれ1層ずつ備え、NOx浄化触媒層を2層備える場合には、内燃機関20側から順に、上流側に配置された上流側NOx浄化触媒層、DOC層、DPF層、吸着層、下流側に配置された下流側NOx浄化触媒層、の順序で排気管12内に配置されていてもよい。
For example, when one layer each of the DOC layer, the DPF layer, and the adsorption layer is provided, and two NOx purification catalyst layers are provided, the upstream NOx purification catalyst arranged on the upstream side in order from the
また、DOC層と、DPF層とをそれぞれ1層ずつ備え、吸着層と、NOx浄化触媒層とをそれぞれ2層ずつ備える場合には、内燃機関20側から順に、上流側に配置された上流側吸着層、上流側NOx浄化触媒層、DOC層、DPF層、下流側に配置された下流側吸着層、下流側NOx浄化触媒層、の順序で排気管12内に配置されていてもよい。
Further, when the DOC layer and the DPF layer are provided one by one, and the adsorption layer and the NOx purification catalyst layer are provided by two layers each, the upstream side arranged on the upstream side in order from the
なお、上記の各実施形態においては、SCR触媒に対して供給される、アンモニア、炭化水素、一酸化炭素等の還元剤を添加剤として供給することにより、吸着したNOxを放出する吸着材を例示して説明したが、これに限定されない。吸着材Qは、NOよりもNO2や硝酸を吸着し易い傾向にあるため、吸着材に吸着されたNO2や硝酸を、より吸着され難いNOに還元する材料を添加剤として好適に用いることができる。 In each of the above embodiments, an adsorbent that releases adsorbed NOx by supplying a reducing agent such as ammonia, hydrocarbon, and carbon monoxide, which is supplied to the SCR catalyst, as an additive is exemplified. However, it is not limited to this. Since the adsorbent Q tends to adsorb NO 2 and nitric acid more easily than NO, a material that reduces NO 2 and nitric acid adsorbed on the adsorbent to NO, which is less likely to be adsorbed, is preferably used as an additive. Can be done.
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done. Alternatively, the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
10…排気浄化システム、12…排気管、20…内燃機関、35…吸着層、41…NOx浄化触媒層、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)
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.
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