JP4946725B2 - Exhaust gas purification method and exhaust gas purification device - Google Patents

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Description

本発明は、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置に関し、特に、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法及びエンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流に活性酸素を供給可能に構成された排気ガス浄化装置に関し、排気エミッションの向上を図る技術分野に属する。   The present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device, and more particularly, is configured to be able to supply active oxygen upstream of an exhaust gas purification catalyst disposed in an exhaust passage of an engine and an exhaust gas purification method using active oxygen. In addition, the present invention belongs to a technical field for improving exhaust emission.

一般に、ガソリン等の化石燃料をエネルギ源とする自動車等の車両においては、エンジン始動直後の数10秒間は、排気ガス温度が比較的低く、エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒における白金(Pt)やパラジウム(Pd)等の触媒金属が活性化していないために、未燃排気ガス成分である炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)の浄化が困難であることが知られている。これを改善する方法の1つとして、従来、触媒をエキゾーストマニホルドの直下に配設した「直キャタ」と称されるマニホルド触媒が広く採用されている。しかし、この方法は、触媒温度が活性化温度に上昇するまでの時間の短縮化を図るものであり、問題の根本的な解決策とはなっていない。   In general, in a vehicle such as an automobile using fossil fuel such as gasoline as an energy source, the exhaust gas temperature is relatively low for several tens of seconds immediately after the engine is started, and the exhaust gas purification catalyst disposed in the exhaust passage of the engine It is known that hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO), which are unburned exhaust gas components, are difficult to purify because catalytic metals such as platinum (Pt) and palladium (Pd) are not activated. ing. As one method for improving this, conventionally, a manifold catalyst called “straight catalyzer” in which the catalyst is disposed directly under the exhaust manifold has been widely adopted. However, this method shortens the time until the catalyst temperature rises to the activation temperature, and is not a fundamental solution to the problem.

そこで、ゼオライトをはじめとする炭化水素吸着材をマニホルド触媒の材料として用いることが行われている。すなわち、エンジン始動後、排気ガス温度が比較的低いときは、エンジンから排出された未燃炭化水素を炭化水素吸着材の細孔内に吸着し、排気ガス温度が約200℃まで上昇したときには、炭化水素吸着材に吸着していた未燃炭化水素を放出して、約200℃である程度活性化した触媒金属と反応させるのである。しかし、ゼオライトをはじめとするアルミノシリケート系の多孔質材は、高温化で結晶構造が崩れ易いという性質があるので、この方法は、時間の経過と共に触媒の浄化性能が次第に低下するという問題がある。   Therefore, hydrocarbon adsorbents such as zeolite are used as the material for the manifold catalyst. That is, after the engine is started, when the exhaust gas temperature is relatively low, unburned hydrocarbons discharged from the engine are adsorbed in the pores of the hydrocarbon adsorbent, and when the exhaust gas temperature rises to about 200 ° C, Unburned hydrocarbons adsorbed on the hydrocarbon adsorbent are released and reacted with a catalytic metal activated to some extent at about 200 ° C. However, since aluminosilicate porous materials such as zeolite have the property that the crystal structure tends to collapse at high temperatures, this method has a problem that the purification performance of the catalyst gradually decreases with time. .

この問題に対処するために、ゼオライト等の炭化水素吸着材を用いずに、オゾン(O)等の活性酸素を用いて、未燃排気ガス成分を酸化浄化する方法が提案されている。例えば特許文献1には、空気に高電圧を作用させることにより、活性酸素であるオゾンを発生させ、このオゾンを排気通路の触媒よりも上流に供給して、排気ガス中に含まれるHCの一部をCOに転化し、このCOを後段の触媒でさらにCOまで酸化する技術が開示されている。 In order to cope with this problem, a method of oxidizing and purifying unburned exhaust gas components using active oxygen such as ozone (O 3 ) without using a hydrocarbon adsorbent such as zeolite has been proposed. For example, Patent Document 1 discloses that ozone, which is active oxygen, is generated by applying a high voltage to air, and this ozone is supplied upstream of the catalyst in the exhaust passage, and one of the HC contained in the exhaust gas. A technique is disclosed in which a part is converted to CO, and this CO is further oxidized to CO 2 with a catalyst at a later stage.

また、特許文献2にも、活性酸素の発生供給手段が開示されている。すなわち、特許文献2には、エンジンの排気管に配設したNOx吸蔵還元触媒の上流側に放電手段と水素供給手段とを設け、放電手段で発生させた酸素ラジカルやオゾンによりNOを吸蔵し易いNOに酸化してNOx吸蔵還元触媒に吸蔵させ、このNOx吸蔵還元触媒から放出されるNOを水素供給手段で排気管に供給された水素により還元浄化するように構成された排気浄化装置が開示されている。 Patent Document 2 also discloses a means for generating and supplying active oxygen. That is, in Patent Document 2, a discharge unit and a hydrogen supply unit are provided on the upstream side of the NOx occlusion reduction catalyst disposed in the exhaust pipe of the engine, and it is easy to occlude NO by oxygen radicals or ozone generated by the discharge unit. An exhaust emission control device configured to reduce and purify NO 2 that is oxidized to NO 2 and stored in a NOx storage reduction catalyst, and NO 2 released from the NOx storage reduction catalyst by hydrogen supplied to an exhaust pipe by a hydrogen supply means. It is disclosed.

ここで、一般に、オゾン等の活性酸素は酸化力が強く、かつ室温程度の比較的低い温度では生成してから分解するまでの寿命が比較的長いので、エンジンの始動後に、排気ガス温度が触媒活性化温度に到達するまでの間、活性酸素を触媒よりも上流の排気通路に供給することは、HCやCOの未燃排気ガス成分を酸化浄化する有効な方法の1つであると考えられる。   Here, in general, active oxygen such as ozone has a strong oxidizing power and has a relatively long life from generation to decomposition at a relatively low temperature of about room temperature. Supplying active oxygen to the exhaust passage upstream of the catalyst until reaching the activation temperature is considered to be one of the effective methods for oxidizing and purifying unburned exhaust gas components of HC and CO. .

特開2005−207316(段落0046〜0050)JP-A-2005-207316 (paragraphs 0046 to 0050) 特開2005−344688(段落0005〜0007)JP-A-2005-344688 (paragraphs 0005 to 0007)

前述のように、エンジン始動後、排気ガス温度が触媒活性化温度に上昇するまでの間、オゾン等の活性酸素を排気ガスに供給することは、未燃排気ガス成分の1つの有効な浄化方法と考えられるが、一方で、本発明者等は、排気ガスの組成をいろいろに変えて活性酸素の効果を研究検討していたところ、次のような知見を得た。   As described above, supplying active oxygen such as ozone to the exhaust gas until the exhaust gas temperature rises to the catalyst activation temperature after engine startup is one effective purification method for unburned exhaust gas components. However, on the other hand, the present inventors have studied the effect of active oxygen by changing the composition of the exhaust gas in various ways, and obtained the following knowledge.

すなわち、排気ガスの組成として、HCが存在している場合と、HCとNOxとが共存している場合とを比較すると、触媒が活性化するまでの排気ガスの低温時、活性酸素の非供給下では、HCの浄化率が後者の場合に低下することを見出した(詳細は図8を用いて後述するが、前者が図8の符号Cに該当し、後者が符号Aに該当する)。これは、通常の酸素の存在のみでは、NOxのうちのNOがNOへ酸化することが優先され、HCが水及び二酸化炭素へ酸化することが遅れるためであろうと考えられる。そして、本発明者等は、この場合に、活性酸素を供給すると、HCとNOxとが共存している場合でも、HCの浄化率が著しく向上することを見出したのである(図8の符号Bに該当する)。これは、活性酸素によるHCの酸化浄化に加えて、活性酸素によりNOがNO 活性種に転化し、このNO 活性種が活性酸素と共にHCの酸化に寄与するためであろうと考えられる。 That is, when comparing the case where HC is present and the case where HC and NOx coexist as the composition of the exhaust gas, the active oxygen is not supplied at a low temperature until the catalyst is activated. Below, it has been found that the HC purification rate decreases in the latter case (details will be described later with reference to FIG. 8, but the former corresponds to reference C in FIG. 8 and the latter corresponds to reference A). This is only the presence of normal oxygen, it takes precedence of NO of the NOx is oxidized to NO 2, HC is considered to be because it is delayed to oxidize into water and carbon dioxide. In this case, the present inventors have found that when the active oxygen is supplied, the purification rate of HC is significantly improved even when HC and NOx coexist (reference B in FIG. 8). Fall under). This is in addition to the oxidation purify HC by active oxygen, NO is NO 3 by the active oxygen - converted to the active species, the NO 3 - active species is believed to be due to contribute to the oxidation of HC with the active oxygen .

本発明は、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法において、通常の酸素の存在のみではHCの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、HCの浄化率を確実に向上させること、及び、触媒上流の排気通路に活性酸素を供給可能な排気ガス浄化装置において、エンジンの始動後に、排気ガス温度が触媒活性化温度以下のとき、通常の酸素の存在のみではHCの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、HCの浄化率を確実に向上させることを課題とする。   In the exhaust gas purification method using active oxygen, the present invention reliably improves the purification rate of HC even in the presence of nitrogen oxides in which the oxidation of HC is delayed only by the presence of normal oxygen, and In an exhaust gas purifying apparatus capable of supplying active oxygen to the exhaust passage upstream of the catalyst, after the engine is started, when the exhaust gas temperature is equal to or lower than the catalyst activation temperature, nitrogen oxides that HC oxidation is delayed only by the presence of normal oxygen It is an object to reliably improve the HC purification rate even under the coexistence.

前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。   In order to solve the above problems, the present invention uses the following means.

すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法であって、排気通路内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物をNO 活性種に転化し、このNO 活性種を、排気通路の前記活性酸素の供給部より下流に配設された白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含む三元触媒内で該触媒金属に結合させ、この触媒金属に結合したNO 活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化することを特徴とする。 That is, the invention according to claim 1 of the present application is an exhaust gas purification method using active oxygen, which detects the concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas in the exhaust passage and detects the detected concentration of nitrogen oxide. when is equal to or higher than the predetermined concentration, by supplying active oxygen to the exhaust gas, nitrogen oxides NO 3 - converted to the active species, the NO 3 - active species, downstream of the supply of the active oxygen of the exhaust passage in the three-way catalyst including at least one catalytic metal of the arranged platinum or palladium bound to the catalyst metal, NO 3 bound to the catalytic metal - oxidizing hydrocarbons contained in the exhaust gas by the active species It is characterized by purifying.

次に、本願の請求項2に記載の発明は、エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流の排気通路に活性酸素を供給可能な活性酸素供給手段を有する排気ガス浄化装置であって、前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、同じく前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、エンジンの始動後において前記排気ガス温度検出手段で検出される排気ガスの温度が所定温度以下かつ前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のときに前記活性酸素供給手段を作動させる活性酸素供給制御手段とが備えられ、かつ、前記排気ガス浄化触媒は、白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含み、前記活性酸素の供給により排気ガス中の窒素酸化物が転化されてなるNO 活性種を前記触媒金属に結合させて、この触媒金属に結合したNO 活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化する三元触媒であることを特徴とする。


Next, an invention according to claim 2 of the present application is an exhaust gas purification apparatus having active oxygen supply means capable of supplying active oxygen to an exhaust passage upstream of an exhaust gas purification catalyst disposed in an exhaust passage of an engine. Exhaust gas temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification catalyst, and nitrogen oxide for detecting the concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification catalyst. The exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detecting means after the engine is started is equal to or lower than a predetermined temperature and the nitrogen oxide concentration detected by the nitrogen oxide concentration detecting means is equal to or higher than the predetermined concentration. wherein the active oxygen supply active oxygen supply control means for operating the means provided in the case, and the exhaust gas purifying catalyst, at least one catalytic metal of the platinum or palladium Seen, the nitrogen oxide in the exhaust gas by supplying active oxygen is formed by conversion NO 3 - by the active species bound to the catalytic metal, NO 3 bound to the catalytic metal - active species included in the exhaust gas It is a three-way catalyst for oxidizing and purifying hydrocarbons .


次に、本願の請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の排気ガス浄化装置であって、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段が備えられ、前記窒素酸化物濃度検出手段は、前記エンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出することを特徴とする。   Next, the invention according to claim 3 of the present application is the exhaust gas purifying apparatus according to claim 2, further comprising engine load detecting means for detecting engine load, wherein the nitrogen oxide concentration detecting means comprises: The nitrogen oxide concentration is detected based on the engine load detected by the engine load detecting means.

次に、本願の請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の排気ガス浄化装置であって、前記エンジン負荷検出手段は、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも1つを検出することを特徴とする。   Next, the invention according to claim 4 of the present application is the exhaust gas purifying apparatus according to claim 3, wherein the engine load detecting means is configured to take an intake air amount, a throttle opening, and an engine speed as an engine load. It is characterized by detecting at least one of them.

そして、本願の請求項5に記載の発明は、請求項2から4のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置であって、前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度に応じて前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を変更する活性酸素供給量変更手段が備えられていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 of the present application is the exhaust gas purifying apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the concentration of nitrogen oxides detected by the nitrogen oxide concentration detection means And an active oxygen supply amount changing means for changing the amount of active oxygen supplied by the active oxygen supply means.

まず、請求項1に記載の発明によれば、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法において、排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、つまりNOx濃度が比較的高いときは、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物のうちのNOをNO 活性種に転化し、このNO 活性種を用いて排気ガスに含まれるHCを酸化浄化するようにしたから、たとえNOx濃度が比較的高く、したがって、HCの酸化を遅らせる一因であるNOを含む窒素酸化物が排気ガス中にHCと共存している場合であっても、HCの浄化率が確実に向上することとなる。 First, according to the first aspect of the invention, in the exhaust gas purification method using active oxygen, the concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas is detected, and the detected concentration of nitrogen oxide is equal to or higher than a predetermined concentration. , that is, when a relatively high NOx concentration by supplying active oxygen to the exhaust gas, the NO of nitrogen oxides NO 3 - converted to the active species, the NO 3 - in the exhaust gas using an active species Since the contained HC was oxidized and purified, even if the NOx concentration is relatively high, and therefore nitrogen oxides containing NO, which is one factor that delays HC oxidation, coexist with HC in the exhaust gas. Even if it exists, the purification rate of HC will improve reliably.

一方、請求項2に記載の発明によれば、触媒上流の排気通路に活性酸素を供給可能な排気ガス浄化装置において、エンジンの始動後に触媒上流の排気ガスの温度が所定温度以下、つまり触媒が活性化しておらず、かつ触媒上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が所定濃度以上、つまりNOx濃度が比較的高いときには、前記活性酸素供給手段を作動させて、活性酸素を触媒の上流に供給するようにしたから、この活性酸素によって、窒素酸化物のうちのNOがNO 活性種に転化し、このNO 活性種が排気ガスに含まれるHCを酸化浄化することとなる。これにより、たとえNOx濃度が比較的高く、したがって、HCの酸化を遅らせる一因であるNOを含む窒素酸化物が排気ガス中にHCと共存している場合であっても、HCの浄化率が確実に向上することとなる。 On the other hand, according to the second aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus capable of supplying active oxygen to the exhaust passage upstream of the catalyst, the temperature of the exhaust gas upstream of the catalyst is equal to or lower than a predetermined temperature after the engine is started. When the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas upstream of the catalyst is not lower than the predetermined concentration, that is, when the NOx concentration is relatively high, the active oxygen supply means is operated to move the active oxygen to the upstream of the catalyst. it is so arranged to supply to, by the active oxygen, NO of nitrogen oxides NO 3 - converted to the active species, the NO 3 - so that the active species to oxidize purifies HC contained in the exhaust gas . As a result, even if the NOx concentration is relatively high and therefore nitrogen oxides containing NO, which is one factor that delays the oxidation of HC, coexist with HC in the exhaust gas, the HC purification rate is high. It will definitely improve.

その場合に、請求項3に記載の発明によれば、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段を備え、このエンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出するようにしたから、排気ガス中のNOx濃度を検出するための、例えばNOxセンサ等の専用機器を新たに設ける必要がなくなる。ここで、一般に、排気ガス中のNOx濃度は、エンジン負荷に大きく影響されること、つまりエンジン負荷と所定の相関関係を有していることが知られている。   In that case, according to the invention described in claim 3, the engine load detecting means for detecting the engine load is provided, and the concentration of nitrogen oxide is detected based on the engine load detected by the engine load detecting means. Therefore, it is not necessary to newly provide a dedicated device such as a NOx sensor for detecting the NOx concentration in the exhaust gas. Here, it is generally known that the NOx concentration in the exhaust gas is greatly influenced by the engine load, that is, has a predetermined correlation with the engine load.

さらに、その場合に、請求項4に記載の発明によれば、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも1つを検出するようにしたから、エンジンの空燃比制御や出力制御で一般に汎用されるパラメータを用いてエンジン負荷ひいてはNOx濃度が検出されることとなり、別段、NOx濃度検出用のエンジン負荷を検出するための機器を新たに備えずに済む。   Further, in this case, according to the invention described in claim 4, since at least one of the intake air amount, the throttle opening degree, and the engine speed is detected as the engine load, the air-fuel ratio of the engine The engine load and thus the NOx concentration is detected using parameters generally used in control and output control, and it is not necessary to newly provide a device for detecting the engine load for NOx concentration detection.

そして、請求項5に記載の発明によれば、窒素酸化物の濃度に応じて活性酸素の供給量を変更するようにしたから、NOからNO 活性種への転化が過不足なく適正良好に行われ、その結果、NO 活性種を用いたHCの酸化浄化が確実に円滑に達成されることとなる。以下、発明の最良の実施形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。 Then, according to the invention described in claim 5, it is so arranged to change the supply amount of the active oxygen according to the concentration of nitrogen oxides, NO 3 from NO - proper good conversion to the active species in just proportion done, the result, NO 3 - so that the oxidation purify HC with active species can be reliably and smoothly achieved. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the best mode of the present invention.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置10の制御システムを含んだ全体構成図である。なお、本実施形態において、コントロールユニット20が行う制御動作は、本発明の排気ガス浄化方法の実施の形態を構成する。   FIG. 1 is an overall configuration diagram including a control system of an exhaust gas purification device 10 according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the control operation performed by the control unit 20 constitutes an embodiment of the exhaust gas purification method of the present invention.

エンジン1は、吸気通路2及び排気通路3を有し、排気通路3に、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等の触媒金属、及びこれらの触媒金属を担持する酸化物担体としての活性アルミナやセリウム(Ce)系複合酸化物(酸素吸蔵材)等を含んだ構成の三元触媒11が排気ガス浄化触媒として配設されている。   The engine 1 has an intake passage 2 and an exhaust passage 3. The exhaust passage 3 has catalytic metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), and oxide carriers carrying these catalytic metals. A three-way catalyst 11 having a structure containing activated alumina, cerium (Ce) -based composite oxide (oxygen storage material), and the like is disposed as an exhaust gas purification catalyst.

三元触媒11よりも上流の排気通路3に、活性酸素供給手段としてオゾン供給装置12が配設されている。すなわち、三元触媒11の直上流にオゾン供給通路4が合流し、このオゾン供給通路4上に、該通路4を介して空気を排気通路3の側に向けて送るための空気供給ポンプ13と、このポンプ13で送られた空気を原料にして活性酸素としてオゾン(O)を生成するためのオゾン生成装置(オゾナイザ)14とが配設されている。このオゾン生成装置14は、例えば、空気を無声放電させることによりオゾンを発生させるものである。 An ozone supply device 12 is disposed in the exhaust passage 3 upstream from the three-way catalyst 11 as active oxygen supply means. That is, the ozone supply passage 4 joins immediately upstream of the three-way catalyst 11, and the air supply pump 13 for sending air toward the exhaust passage 3 through the passage 4 on the ozone supply passage 4 An ozone generation device (ozonizer) 14 for generating ozone (O 3 ) as active oxygen using air sent by the pump 13 as a raw material is disposed. For example, the ozone generator 14 generates ozone by silently discharging air.

さらに、排気通路3には、三元触媒11よりも上流で、オゾン供給通路4の合流点(オゾン供給装置12がオゾンを供給する部位)よりも下流に、排気通路3内の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ15が配設されており、オゾン供給通路4の合流点よりも上流に、排気通路3内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度(NOx濃度)を検出するNOxセンサ16が配設されている。   Further, in the exhaust passage 3, the temperature of the exhaust gas in the exhaust passage 3 is located upstream of the three-way catalyst 11 and downstream of the junction of the ozone supply passage 4 (the portion where the ozone supply device 12 supplies ozone). An exhaust gas temperature sensor 15 for detecting NOx is provided, upstream of the junction of the ozone supply passage 4, NOx for detecting the concentration of nitrogen oxide (NOx concentration) contained in the exhaust gas in the exhaust passage 3. A sensor 16 is provided.

この排気ガス浄化装置10のコントロールユニット20は、前記排気ガス温度センサ15からの排気ガス温度信号と、前記NOxセンサ16からのNOx濃度信号とを入力し、その入力結果に基いて、エンジン1に対する燃料噴射制御の他、オゾン供給装置12(すなわち空気供給ポンプ13及びオゾン生成装置14)に対するオゾン供給制御を実行する。   The control unit 20 of the exhaust gas purifying apparatus 10 inputs an exhaust gas temperature signal from the exhaust gas temperature sensor 15 and a NOx concentration signal from the NOx sensor 16, and based on the input result, controls the engine 1. In addition to fuel injection control, ozone supply control for the ozone supply device 12 (that is, the air supply pump 13 and the ozone generation device 14) is executed.

本実施形態において、コントロールユニット20は、およそ次のような目的でオゾン供給制御を行う。   In the present embodiment, the control unit 20 performs ozone supply control for the following purpose.

すなわち、図2に示すように、三元触媒11より上流の排気通路3内の排気ガスにHCとNOxとが共存している場合、オゾン供給装置12を作動させて、オゾン供給通路4から排気通路3へオゾンを供給する。すると、NOxのうちのNOがオゾンによってNO 活性種に転化される。そして、このNO 活性種がHCを水及び二酸化炭素に酸化浄化すると共に、NO 活性種自身は窒素に還元浄化される。このような一連の反応により、排気ガス中のHCの浄化率が向上することとなる。 That is, as shown in FIG. 2, when HC and NOx coexist in the exhaust gas in the exhaust passage 3 upstream from the three-way catalyst 11, the ozone supply device 12 is operated to exhaust from the ozone supply passage 4. Ozone is supplied to the passage 3. Then, NO of NOx is NO 3 by ozone - are converted to the active species. Then, the NO 3 - together with the active species oxidizes purify HC to water and carbon dioxide, NO 3 - active species itself is reduced and purified into nitrogen. By such a series of reactions, the purification rate of HC in the exhaust gas is improved.

なお、以上説明した一連の反応は、三元触媒11より上流の排気通路3内でも起こり得るし、また触媒11内でも起こる。もっとも、NO 活性種は、白金やパラジウムといった触媒金属に安定に結びつき易いから、触媒11内でHCの強い酸化剤としてより有効に働くこととなる。 Note that the series of reactions described above can occur in the exhaust passage 3 upstream of the three-way catalyst 11 or also in the catalyst 11. However, NO 3 - active species, since easily ties stable to catalytic metals such as platinum and palladium, and to work more effectively as a strong oxidizing agent of HC in the catalyst 11.

図3は、この第1の実施形態に係るコントロールユニット20がエンジン1の始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の1例を示すフローチャートである。すなわち、コントロールユニット20は、ステップS11で、冷間始動であることを確認した後、ステップS12で、NOx濃度を検出し、ステップS13で、NOx濃度が所定値以上か否かを判定する。なお、前記ステップS11で冷間始動であるか否かの判定は、エンジン1の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ(図示せず)からの冷却水温度信号や、前記排気ガス温度センサ15からの排気ガス温度信号等に基いて行うことができる。   FIG. 3 is a flowchart showing an example of a specific operation of the ozone supply control performed immediately after the engine 1 is started by the control unit 20 according to the first embodiment. That is, after confirming that it is a cold start in step S11, the control unit 20 detects the NOx concentration in step S12, and determines in step S13 whether the NOx concentration is a predetermined value or more. In step S11, whether or not the engine is cold started is determined by a cooling water temperature signal from a cooling water temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooling water of the engine 1 or the exhaust gas temperature sensor. 15 on the basis of an exhaust gas temperature signal from 15 or the like.

その結果、NOx濃度が所定値以上のとき、つまりNOx濃度が比較的高いときは、ステップS14で、NOx濃度に応じてオゾン供給量を設定する。ここで、オゾン供給量は、図4に例示したように、NO濃度が増加するに従って同じく増加するように設定される。   As a result, when the NOx concentration is equal to or higher than the predetermined value, that is, when the NOx concentration is relatively high, the ozone supply amount is set according to the NOx concentration in step S14. Here, as illustrated in FIG. 4, the ozone supply amount is set so as to increase as the NO concentration increases.

なお、図4は、触媒11のサイズが1.0Lの場合に好ましく用いられる例を示している。図例では、NO濃度50ppmが、ステップS13の判定用所定値として用いられる。   FIG. 4 shows an example that is preferably used when the size of the catalyst 11 is 1.0 L. In the illustrated example, a NO concentration of 50 ppm is used as the predetermined value for determination in step S13.

次いで、ステップS15で、オゾン供給装置12を作動させる。つまり、三元触媒11よりも上流の排気通路3にオゾンを供給するのである(図8の符号Bに該当する)。このとき、ステップS14で設定した量のオゾンを排気通路3に供給する。これは、例えば、オゾン供給装置12の空気供給ポンプ13を増速又は減速させて、オゾン生成装置14に送る空気の量を増減調整することによって達成される。あるいは、空気を無声放電させるときの印加電圧を上昇又は低下させて、オゾン生成装置14におけるオゾン生成率を増減調整することによって達成される。   Next, in step S15, the ozone supply device 12 is operated. In other words, ozone is supplied to the exhaust passage 3 upstream of the three-way catalyst 11 (corresponding to symbol B in FIG. 8). At this time, the amount of ozone set in step S14 is supplied to the exhaust passage 3. This is achieved, for example, by increasing or decreasing the air supply pump 13 of the ozone supply device 12 to increase or decrease the amount of air sent to the ozone generation device 14. Alternatively, it is achieved by increasing or decreasing the applied voltage when silently discharging air and adjusting the ozone generation rate in the ozone generator 14 to increase or decrease.

次いで、ステップS16で、排気ガス温度Tが触媒11の活性化温度TH以下か否かを判定する。その結果、排気ガス温度Tが触媒活性化温度TH以下の間は、前記のステップS12〜S15を繰り返す。つまり、NOx濃度に応じた量のオゾンの供給を続行する。   Next, in step S16, it is determined whether the exhaust gas temperature T is equal to or lower than the activation temperature TH of the catalyst 11. As a result, while the exhaust gas temperature T is equal to or lower than the catalyst activation temperature TH, the above steps S12 to S15 are repeated. That is, the supply of ozone in an amount corresponding to the NOx concentration is continued.

そして、排気ガス温度Tが触媒活性化温度THを超えて高くなった段階で、ステップS17に進んでオゾン供給装置12を停止し、このオゾン供給制御を終了する。   Then, when the exhaust gas temperature T becomes higher than the catalyst activation temperature TH, the process proceeds to step S17, the ozone supply device 12 is stopped, and this ozone supply control is ended.

これに対し、ステップS13でNOx濃度が所定値未満のとき、つまりNOx濃度が比較的低いときは、たとえ排気ガス温度Tが触媒活性化温度TH以下であっても(ステップS16でYESであっても)、直ちにステップS17に進んでオゾン供給装置12を停止する(図8の符号Cに該当する)。あるいは、図示しないが、ステップS13でNOx濃度が所定値未満のときは、排気ガス温度Tが触媒活性化温度THを超えるまで、予め決められた一定量のオゾンを供給するようにしてもよい(図8の符号Dに該当する。この場合は、NOx濃度に無関係にオゾンを供給することで、排気ガス中のHCをオゾンで酸化浄化することになる。)。   On the other hand, when the NOx concentration is less than the predetermined value in step S13, that is, when the NOx concentration is relatively low, even if the exhaust gas temperature T is equal to or lower than the catalyst activation temperature TH (YES in step S16) The process immediately proceeds to step S17, and the ozone supply device 12 is stopped (corresponding to the reference C in FIG. 8). Alternatively, although not shown, when the NOx concentration is less than the predetermined value in step S13, a predetermined amount of ozone may be supplied until the exhaust gas temperature T exceeds the catalyst activation temperature TH ( This corresponds to the symbol D in Fig. 8. In this case, by supplying ozone regardless of the NOx concentration, HC in the exhaust gas is oxidized and purified with ozone.

また、ステップS11で冷間始動でないと判定されたときは、オゾン供給装置12を作動させることなく、この制御を終了する。   Moreover, when it determines with not being a cold start by step S11, this control is complete | finished, without operating the ozone supply apparatus 12. FIG.

このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置10は、エンジン1の排気通路3に配設された三元触媒11の上流に、オゾン供給装置12(すなわち空気供給ポンプ13及びオゾン生成装置14)によりオゾンを供給可能に構成されたものである。   As described above, the exhaust gas purification apparatus 10 according to the present embodiment has an ozone supply device 12 (that is, an air supply pump 13 and an ozone generation device 14) upstream of the three-way catalyst 11 disposed in the exhaust passage 3 of the engine 1. ) Is configured to be able to supply ozone.

そして、エンジン1の冷間始動後に(ステップS11でYES)、触媒11より上流の排気ガスの温度Tが触媒11の活性化温度TH以下(ステップS16でYES)、つまり触媒11が活性化しておらず、かつ触媒11より上流の排気ガスに含まれるNOx濃度が所定濃度以上(ステップS13でYES)、つまりNOx濃度が比較的高い場合に限り、オゾン供給装置12を作動させて(ステップS15)、オゾンを触媒11の上流に供給するようにしたから、図2を参照して説明したように、このオゾンによって、NOxのうちのNOがNO 活性種に転化し、このNO 活性種が排気ガスに含まれるHCを酸化浄化することとなる。これにより、たとえNOx濃度が比較的高く、したがって、HCの酸化を遅らせる一因であるNOを含むNOxが排気ガス中にHCと共存している場合であっても、HCの浄化率が確実に向上することとなる。 After the cold start of the engine 1 (YES in step S11), the temperature T of the exhaust gas upstream from the catalyst 11 is equal to or lower than the activation temperature TH of the catalyst 11 (YES in step S16), that is, the catalyst 11 has not been activated. And the ozone supply device 12 is operated only when the NOx concentration contained in the exhaust gas upstream of the catalyst 11 is equal to or higher than the predetermined concentration (YES in step S13), that is, when the NOx concentration is relatively high (step S15), ozone it is so arranged that the supply upstream of the catalyst 11, as described with reference to FIG. 2, this ozone, NO of NOx is NO 3 - converted to the active species, the NO 3 - active species Oxidizes and purifies HC contained in the exhaust gas. As a result, even if the NOx concentration is relatively high and therefore NOx containing NO, which is one factor that delays the oxidation of HC, coexists with HC in the exhaust gas, the HC purification rate is ensured. Will be improved.

しかも、オゾンの供給量をNOx濃度に応じて変更するようにしたから(ステップS14)、NOからNO 活性種への転化が過不足なく適正良好に行われ、その結果、NO 活性種を用いたHCの酸化浄化が確実に円滑に達成されることとなる。 Moreover, since the supply amount of ozone was set to be changed according to the NOx concentration (step S14), NO from NO 3 - conversion to the active species are carried out in just proportion properly good result, NO 3 - activity Thus, the oxidative purification of HC using seeds is reliably and smoothly achieved.

次に、本発明の第2の実施形態を説明する。ただし、前述の第1の実施形態と同じ又は類似する部分は説明を省略し、第2の実施形態の特徴部分のみ説明を加える。また、前述の第1の実施形態と同じ又は類似する構成要素には同じ符号を用いる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, the description of the same or similar parts as those in the first embodiment will be omitted, and only the characteristic parts of the second embodiment will be described. The same reference numerals are used for the same or similar components as those in the first embodiment.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置10の制御システムを含んだ全体構成図である。図1と異なる点は、排気通路3にNOxセンサ16が配設されておらず、代わりに、吸気通路2に、吸入空気量を検出するエアフローメータ17と、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ18とが配設され、かつエンジン1に、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ19が設けられている点である。   FIG. 5 is an overall configuration diagram including a control system of the exhaust gas purifying apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the NOx sensor 16 is not provided in the exhaust passage 3, but instead, an air flow meter 17 for detecting the intake air amount and a throttle for detecting the opening of the throttle valve are provided in the intake passage 2. An opening sensor 18 is provided, and the engine 1 is provided with an engine speed sensor 19 for detecting the engine speed.

そして、この排気ガス浄化装置10のコントロールユニット20は、排気ガス温度センサ15からの排気ガス温度信号と、前記エアフローメータ17からの吸入空気量信号と、前記スロットル開度センサ18からのスロットル開度信号と、前記エンジン回転数センサ19からのエンジン回転数信号とを入力し、その入力結果に基いて、エンジン1に対する燃料噴射制御の他、オゾン供給装置12(すなわち空気供給ポンプ13及びオゾン生成装置14)に対するオゾン供給制御を実行する。   The control unit 20 of the exhaust gas purifying apparatus 10 includes an exhaust gas temperature signal from the exhaust gas temperature sensor 15, an intake air amount signal from the air flow meter 17, and a throttle opening from the throttle opening sensor 18. A signal and an engine speed signal from the engine speed sensor 19 are input, and on the basis of the input result, in addition to the fuel injection control for the engine 1, the ozone supply device 12 (that is, the air supply pump 13 and the ozone generation device). The ozone supply control for 14) is executed.

つまり、この第2の実施形態では、NOxセンサで触媒11より上流の排気通路3内のNOx濃度を直接検出するのではなく、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも1つからNOx濃度を間接的に推定するのである。   That is, in the second embodiment, the NOx concentration in the exhaust passage 3 upstream from the catalyst 11 is not directly detected by the NOx sensor, but at least one of the intake air amount, the throttle opening, and the engine speed is used. From this, the NOx concentration is indirectly estimated.

図6は、この第2の実施形態に係るコントロールユニット20がエンジン1の始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の1例を示すフローチャートである。図6において、ステップS21,S24〜S28は、図3のステップS11,S13〜S17と同様である。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of a specific operation of ozone supply control performed immediately after the engine 1 is started by the control unit 20 according to the second embodiment. In FIG. 6, steps S21 and S24 to S28 are the same as steps S11 and S13 to S17 of FIG.

この第2の実施形態では、コントロールユニット20は、ステップS21で、冷間始動であることを確認した後、ステップS22で、前記エアフローメータ17で検出された吸入空気量と、前記スロットル開度センサ18で検出されたスロットル開度と、前記エンジン回転数センサ19で検出されたエンジン回転数とをエンジン負荷として読み込む。   In this second embodiment, the control unit 20 confirms that the engine is cold start in step S21, and then in step S22, the intake air amount detected by the air flow meter 17 and the throttle opening sensor. The throttle opening detected at 18 and the engine speed detected by the engine speed sensor 19 are read as engine loads.

そして、ステップS23で、読み込んだエンジン負荷に基いて、触媒11より上流の排気通路3内のNOx濃度を推定する。ここで、排気ガス中のNOx濃度は、エンジン負荷の影響を大きく受け、エンジン負荷と所定の相関関係を有しており、例えば図7に示したように、中負荷領域でNOx濃度が高くなり、これより低負荷側及び高負荷側にいくほどNOx濃度が低くなるように推定される。   In step S23, the NOx concentration in the exhaust passage 3 upstream from the catalyst 11 is estimated based on the read engine load. Here, the NOx concentration in the exhaust gas is greatly influenced by the engine load and has a predetermined correlation with the engine load. For example, as shown in FIG. 7, the NOx concentration becomes high in the middle load region. Thus, it is estimated that the NOx concentration becomes lower as it goes to the low load side and the high load side.

そして、ステップS24で、このようにして推定されたNOx濃度が所定値以上か否かを判定することになる。   In step S24, it is determined whether the NOx concentration estimated in this way is equal to or higher than a predetermined value.

このように、第2の実施形態においては、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段17〜19を備え、このエンジン負荷検出手段17〜19で検出されるエンジン負荷に基いてNOx濃度を検出(推定)するようにしたから(ステップS23)、排気ガス中のNOx濃度を検出するための、例えば第1実施形態のNOxセンサ16等の専用機器を新たに設ける必要がなくなる。   As described above, the second embodiment includes the engine load detection means 17 to 19 for detecting the engine load, and detects (estimates) the NOx concentration based on the engine load detected by the engine load detection means 17 to 19. (Step S23), it is not necessary to newly provide a dedicated device such as the NOx sensor 16 of the first embodiment for detecting the NOx concentration in the exhaust gas.

その場合に、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも1つを検出するようにしたから(ステップS22)、エンジン1の空燃比制御や出力制御で一般に汎用されるパラメータを用いてエンジン負荷ひいてはNOx濃度が検出されることとなり、別段、NOx濃度検出用のエンジン負荷を検出するための機器を新たに備えずに済むこととなる。   In this case, since at least one of the intake air amount, the throttle opening degree, and the engine speed is detected as the engine load (step S22), it is generally used for air-fuel ratio control and output control of the engine 1. Thus, the engine load and thus the NOx concentration are detected using the parameters, and it is not necessary to provide a new device for detecting the engine load for detecting the NOx concentration.

図8は、排気ガスの組成を変化させて行った排気ガス浄化率(HC浄化率)の実験結果を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing the experimental results of the exhaust gas purification rate (HC purification rate) performed by changing the composition of the exhaust gas.

すなわち、ガソリンエンジンに汎用される排気ガス浄化触媒に排気ガスの模擬ガスを流通させて排気ガス浄化性能試験(HC浄化性能試験)を行った。使用した触媒は、触媒貴金属の合計量が7.0g/Lで、その内訳は、Pt:Pd:Rhが質量比で1:30:2であった。また、Pd担持用のCe,Zr,Nd複合酸化物(すなわち、Ceが50〜70重量%、Zrが20〜30重量%、残りがNdの組成を有する酸素吸蔵材)が100g/L、Rh担持用のOSC材(セリアを含む酸素吸蔵材)が70g/L、Pt担持用のAlが60g/Lであった。 That is, an exhaust gas purification performance test (HC purification performance test) was conducted by passing a simulated exhaust gas through an exhaust gas purification catalyst generally used for gasoline engines. The catalyst used had a total amount of catalyst noble metals of 7.0 g / L, and the breakdown was Pt: Pd: Rh in a mass ratio of 1: 30: 2. Further, Ce, Zr, and Nd composite oxide for supporting Pd (that is, an oxygen storage material having a composition of Ce of 50 to 70% by weight, Zr of 20 to 30% by weight and the balance of Nd) is 100 g / L, Rh The supporting OSC material (oxygen storage material including ceria) was 70 g / L, and Pt supporting Al 2 O 3 was 60 g / L.

使用した模擬ガスの組成は、実験例Aが、プロピレン(C)を700ppmC、一酸化窒素(NO)を1000ppm、酸素(O)を1.0vol%、残りを窒素とし、実験例Bが、プロピレン(C)を700ppmC、一酸化窒素(NO)を1000ppm、オゾン(O)を0.3vol%、酸素(O)を0.7vol%、残りを窒素とし、実験例Cが、プロピレン(C)を700ppmC、酸素(O)を1.0vol%、残りを窒素とし、実験例Dが、プロピレン(C)を700ppmC、オゾン(O)を0.3vol%、酸素(O)を0.7vol%、残りを窒素とした。 The composition of the simulated gas used is experimental example A, in which propylene (C 3 H 6 ) is 700 ppmC, nitric oxide (NO) is 1000 ppm, oxygen (O 2 ) is 1.0 vol%, and the rest is nitrogen. B was propylene (C 3 H 6 ) 700 ppmC, nitric oxide (NO) 1000 ppm, ozone (O 3 ) 0.3 vol%, oxygen (O 2 ) 0.7 vol%, and the rest nitrogen. In Example C, propylene (C 3 H 6 ) was 700 ppmC, oxygen (O 2 ) was 1.0 vol%, and the remainder was nitrogen. Experimental Example D was propylene (C 3 H 6 ) 700 ppmC, ozone (O 3 ) Was 0.3 vol%, oxygen (O 2 ) was 0.7 vol%, and the rest was nitrogen.

模擬ガスの流量は、20L/分とし、模擬ガスの温度は、70℃からスタートして(冷間始動)、10℃/分で昇温させた。   The flow rate of the simulation gas was 20 L / min, and the temperature of the simulation gas was started from 70 ° C. (cold start) and was raised at 10 ° C./min.

結果を図8に示す。図8において、縦軸は、触媒通過後の模擬ガス中のプロピレン濃度、すなわちHCの浄化率を表している。これから明らかなように、実験例A,B,C,Dの順にHC浄化率が良好となっているのがわかる。   The results are shown in FIG. In FIG. 8, the vertical axis represents the propylene concentration in the simulated gas after passing through the catalyst, that is, the HC purification rate. As is clear from this, it can be seen that the HC purification rate is good in the order of Experimental Examples A, B, C, and D.

つまり、HCとしてのCとNOとの共存下でオゾンを供給した実験例B(ステップS13,S24でYESの場合に該当する)、HCとしてのCのみの存在下で通常の酸素のみ供給した実験例C(ステップS13,S24でNOの場合に該当する)、及びHCとしてのCのみの存在下でオゾンを供給した実験例D(ステップS13,S24でNOの場合の別案に該当する)では、模擬ガス温度ひいては触媒温度の上昇に伴い、HC浄化率が順調に高まっていき、最も良好であった実験例Dでは、模擬ガス温度が約150℃になった段階でHC浄化率が略100%に達し、その次に良好であった実験例Cでは、模擬ガス温度が約165℃になった段階でHC浄化率が略100%に達し、その次に良好であった実験例Bでは、模擬ガス温度が約190℃になった段階でHC浄化率が略100%に達した。 In other words, Experimental Example B in which ozone was supplied in the presence of C 3 H 6 as HC and NO (corresponding to YES in steps S13 and S24), usually in the presence of only C 3 H 6 as HC Example C in which only oxygen was supplied (corresponding to NO in steps S13 and S24), and Example D in which ozone was supplied in the presence of only C 3 H 6 as HC (NO in steps S13 and S24) In this case, the HC purification rate increases steadily as the simulated gas temperature and, consequently, the catalyst temperature rises. In Experimental Example D, which was the best, the simulated gas temperature was about 150 ° C. In Experimental Example C, in which the HC purification rate reached approximately 100% at the next stage, and the second best test example C, the HC purification rate reached approximately 100% when the simulated gas temperature reached about 165 ° C., and then Experimental example B was good Is, HC purification rate reaches approximately 100% at the stage where the simulant gas temperature was about 190 ° C..

特に、実験例Bでは、オゾンによりNOから転化したNO 活性種がオゾンと共にHCの酸化に寄与したものと考えられる。 In particular, in Examples B, NO 3 were converted from NO with ozone - is considered that the active species contributed to the oxidation of HC with ozone.

これらとは対照的に、HCとしてのCとNOとの共存下でオゾンを供給せず通常の酸素のみ供給した実験例Aでは、模擬ガス温度が約150℃付近までは、HC浄化率が上昇していたが、それ以降は逆にHC浄化率が低下していき、HC浄化率が100%に達することはなかった。これは、通常の酸素のみの存在では、NOがNOへ酸化することが優先され、HCが水及び二酸化炭素へ酸化することが遅れたためと考えられる。 In contrast to this, in Example A in which only normal oxygen was supplied without supplying ozone in the coexistence of C 3 H 6 as HC and NO, HC purification was performed until the simulated gas temperature was about 150 ° C. Although the rate increased, the HC purification rate decreased on the contrary, and the HC purification rate did not reach 100%. This is, in the presence of only normal oxygen, NO can be precedence to oxidize to NO 2, presumably because HC is delayed be oxidized to water and carbon dioxide.

なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の修正や変更を施してよいことはいうまでもない。例えば、前記実施形態では、排気ガス温度は、排気通路3に配設した排気ガス温度センサ15で直接検出していたが、これに限らず、エンジン負荷に基いて間接的に推定することも可能である。   The above embodiment is the best embodiment of the present invention, but it goes without saying that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the exhaust gas temperature is directly detected by the exhaust gas temperature sensor 15 disposed in the exhaust passage 3, but the present invention is not limited to this, and it can also be estimated indirectly based on the engine load. It is.

また、第2実施形態において、図7に例示したエンジン負荷とNOx濃度との特性は、エンジン負荷の種類、つまり吸入空気量、スロットル開度又はエンジン回転数に応じて、異なる特性であってもよい。   In the second embodiment, the characteristics of the engine load and the NOx concentration illustrated in FIG. 7 may be different depending on the type of engine load, that is, the intake air amount, the throttle opening, or the engine speed. Good.

以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、通常の酸素の存在のみではHCの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、HCの浄化率を確実に向上させることが可能な技術であるから、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置、特に、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法及びエンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流に活性酸素を供給可能に構成された排気ガス浄化装置の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。   As described above in detail with reference to specific examples, the present invention reliably improves the HC purification rate even in the presence of nitrogen oxides in which HC oxidation is delayed only by the presence of normal oxygen. Therefore, it is possible to supply active oxygen upstream of an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device, in particular, an exhaust gas purification method using active oxygen and an exhaust gas purification catalyst disposed in the exhaust passage of the engine. Extensive industrial applicability is expected in the technical field of the exhaust gas purification apparatus constructed as described above.

本発明の第1の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御システムを含んだ全体構成図である。1 is an overall configuration diagram including a control system for an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention. HCとNOxとが共存している排気ガスに活性酸素を供給したときの反応を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows reaction when supplying active oxygen to the exhaust gas in which HC and NOx coexist. 第1の実施形態に係るコントロールユニットがエンジンの始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の1例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the specific operation | movement of the ozone supply control which the control unit which concerns on 1st Embodiment performs immediately after starting of an engine. 前記制御動作でオゾン供給量を設定する際に用いる特性図である。It is a characteristic view used when setting ozone supply amount by the said control action. 本発明の第2の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御システムを含んだ全体構成図である。It is a whole block diagram containing the control system of the exhaust-gas purification apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態に係るコントロールユニットがエンジンの始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の1例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the specific operation | movement of ozone supply control which the control unit which concerns on 2nd Embodiment performs immediately after starting of an engine. 前記制御動作でNOx濃度を推定する際に用いる特性図である。It is a characteristic view used when estimating NOx concentration by the control operation. 排気ガスの組成を変化させて行った排気ガス浄化率の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the exhaust gas purification rate performed by changing the composition of exhaust gas.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
3 排気通路
10 排気ガス浄化装置
11 排気ガス浄化触媒(三元触媒)
12 オゾン供給装置(活性酸素供給手段)
13 空気供給ポンプ
14 オゾン生成装置
15 排気ガス温度センサ(排気ガス温度検出手段)
16 NOxセンサ(窒素酸化物濃度検出手段)
17 エアフローメータ(エンジン負荷検出手段)
18 スロットル開度センサ(エンジン負荷検出手段)
19 エンジン回転数センサ(エンジン負荷検出手段)
20 コントロールユニット(活性酸素供給制御手段、活性酸素供給量変更手段)
1 Engine 3 Exhaust passage 10 Exhaust gas purification device 11 Exhaust gas purification catalyst (three-way catalyst)
12 Ozone supply device (active oxygen supply means)
13 Air supply pump 14 Ozone generator 15 Exhaust gas temperature sensor (exhaust gas temperature detection means)
16 NOx sensor (nitrogen oxide concentration detection means)
17 Air flow meter (engine load detection means)
18 Throttle opening sensor (engine load detection means)
19 Engine speed sensor (engine load detection means)
20 Control unit (active oxygen supply control means, active oxygen supply amount changing means)

Claims (5)

活性酸素を用いる排気ガス浄化方法であって、
排気通路内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、
検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物をNO 活性種に転化し、
このNO 活性種を、排気通路の前記活性酸素の供給部より下流に配設された白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含む三元触媒内で該触媒金属に結合させ、
この触媒金属に結合したNO 活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
An exhaust gas purification method using active oxygen,
Detect the concentration of nitrogen oxides contained in the exhaust gas in the exhaust passage ,
When the concentration of the detected nitrogen oxide is equal to or higher than the predetermined concentration, by supplying active oxygen to the exhaust gas, nitrogen oxides NO 3 - converted to the active species,
The NO 3 - the active species, is bound to the active oxygen the catalyst metal in the three-way catalyst comprising at least one catalytic metal of the arranged platinum or palladium downstream of the supply portion of the exhaust passage,
NO 3 bound to the catalytic metal - exhaust gas purification method, characterized in that the oxidation purifying hydrocarbons contained in the exhaust gas in the active species.
エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流の排気通路に活性酸素を供給可能な活性酸素供給手段を有する排気ガス浄化装置であって、
前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、
同じく前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、
エンジンの始動後において前記排気ガス温度検出手段で検出される排気ガスの温度が所定温度以下かつ前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のときに前記活性酸素供給手段を作動させる活性酸素供給制御手段とが備えられ
かつ、前記排気ガス浄化触媒は、白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含み、前記活性酸素の供給により排気ガス中の窒素酸化物が転化されてなるNO 活性種を前記触媒金属に結合させて、この触媒金属に結合したNO 活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化する三元触媒であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
An exhaust gas purification apparatus having active oxygen supply means capable of supplying active oxygen to an exhaust passage upstream of an exhaust gas purification catalyst disposed in an exhaust passage of an engine,
Exhaust gas temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification catalyst;
Nitrogen oxide concentration detecting means for detecting the concentration of nitrogen oxide contained in the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification catalyst,
The active oxygen is detected when the temperature of the exhaust gas detected by the exhaust gas temperature detecting means is not more than a predetermined temperature and the concentration of nitrogen oxide detected by the nitrogen oxide concentration detecting means is not less than a predetermined concentration after the engine is started. Active oxygen supply control means for operating the supply means ,
And, wherein the exhaust gas purifying catalyst comprises at least one catalytic metal of the platinum or palladium, NO 3 nitrogen oxides in the exhaust gas by the supply of the active oxygen is formed by the conversion - active species of the catalytic metal by binding to, NO 3 bound to the catalytic metal - exhaust gas purification device, wherein the active species is a three-way catalyst for oxidizing purifying hydrocarbons contained in the exhaust gas.
請求項2に記載の排気ガス浄化装置であって、
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段が備えられ、
前記窒素酸化物濃度検出手段は、前記エンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出することを特徴とする排気ガス浄化装置。
The exhaust gas purification device according to claim 2,
Engine load detection means for detecting engine load is provided,
The exhaust gas purifier according to claim 1, wherein the nitrogen oxide concentration detecting means detects the concentration of nitrogen oxide based on the engine load detected by the engine load detecting means.
請求項3に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記エンジン負荷検出手段は、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも1つを検出することを特徴とする排気ガス浄化装置。
An exhaust gas purification device according to claim 3,
The engine load detecting means detects at least one of an intake air amount, a throttle opening degree, and an engine speed as an engine load.
請求項2から4のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度に応じて前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を変更する活性酸素供給量変更手段が備えられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
The exhaust gas purifying device according to any one of claims 2 to 4,
Exhaust gas provided with active oxygen supply amount changing means for changing the supply amount of active oxygen by the active oxygen supply means according to the concentration of nitrogen oxides detected by the nitrogen oxide concentration detection means Gas purification device.
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