JP6090134B2 - Highly active substance addition equipment - Google Patents

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Description

本発明は、NOxの還元に用いる還元剤を添加する、高活性物質添加装置に関する。   The present invention relates to a highly active substance addition apparatus for adding a reducing agent used for NOx reduction.

従来より、内燃機関の排気に含まれるNOx(窒素酸化物)を触媒に吸着させ、吸着されたNOxを触媒上で還元剤と反応させて浄化する技術が知られている。そして、特許文献1には、還元剤を排気通路に添加する還元剤ポンプと、オゾンを生成して排気通路に添加するオゾン生成器とを備える装置が開示されている。この装置によれば、排気通路内で還元剤がオゾンにより改質され、その改質された還元剤が触媒へ供給されるので、触媒上での浄化能力が向上される。また、上記装置によれば、排気通路内のNO(一酸化窒素)がオゾンによりNO(二酸化窒素)に酸化される。そして、NOはNOに比べて触媒への吸着性が高いので、触媒に吸着されずに通過してしまうNOxが低減される。 Conventionally, a technique is known in which NOx (nitrogen oxides) contained in exhaust gas from an internal combustion engine is adsorbed on a catalyst, and the adsorbed NOx is reacted with a reducing agent on the catalyst to be purified. Patent Document 1 discloses an apparatus including a reducing agent pump that adds a reducing agent to an exhaust passage, and an ozone generator that generates ozone and adds it to the exhaust passage. According to this apparatus, the reducing agent is reformed by ozone in the exhaust passage, and the reformed reducing agent is supplied to the catalyst, so that the purification ability on the catalyst is improved. Further, according to the above apparatus, NO (nitrogen monoxide) in the exhaust passage is oxidized to NO 2 (nitrogen dioxide) by ozone. Then, NO 2 Due to the high adsorption of the catalyst compared to NO, NOx which get through without being adsorbed on the catalyst is reduced.

しかし、上記還元剤改質において、オゾンは還元剤との反応速度が遅く、さらにオゾンは高温(例えば250℃以上)になると即座に熱分解してしまうため、上記改質の効果が十分に得られなくなり、改質されないまま還元剤が触媒へ供給されることが懸念される。   However, in the above reducing agent reforming, the reaction rate of ozone with the reducing agent is slow, and further ozone decomposes immediately when the temperature becomes high (for example, 250 ° C. or higher). There is a concern that the reducing agent is supplied to the catalyst without being reformed.

この問題に対し、特許文献2には、放電する電極間に還元剤を通過させることで還元剤を改質する放電装置が開示されている。この放電装置によれば、オゾンを用いることなく放電により電離した酸素ガスにより直接的に還元剤を酸化、改質できるので、上述したオゾンの熱分解や反応速度の問題は解消され、還元剤の改質能力を向上できる。   With respect to this problem, Patent Document 2 discloses a discharge device that modifies a reducing agent by allowing the reducing agent to pass between discharge electrodes. According to this discharge device, since the reducing agent can be directly oxidized and reformed by oxygen gas ionized by discharge without using ozone, the problems of the thermal decomposition and reaction rate of ozone described above are eliminated, and The reforming ability can be improved.

国際公開第2013/035663号パンフレットInternational Publication No. 2013/035663 Pamphlet 特開2009−162173号公報JP 2009-162173 A

しかしながら、上記放電装置では、上述の如く改質能力を向上できるものの、オゾンによりNOをNOに酸化する作用は生じないので、吸着されないNOxの低減を十分に図ることができない。そして、上記放電装置とは別にオゾン生成器を備えさせると、装置の大型化を招く。 However, although the above-described discharge device can improve the reforming capability as described above, the action of oxidizing NO to NO 2 by ozone does not occur, and therefore, NOx that is not adsorbed cannot be sufficiently reduced. If an ozone generator is provided separately from the discharge device, the size of the device is increased.

なお、吸着または吸蔵の機能を有していない触媒が採用されている場合であっても、例えばPMフィルターの再生にオゾンを利用する場合等、還元剤の改質とは別にオゾンの供給が求められる場合がある。そのため、オゾンを供給できない上記放電装置には改善の余地が有る。   Even when a catalyst that does not have an adsorption or occlusion function is used, it is necessary to supply ozone separately from reforming of the reducing agent, for example, when ozone is used for regeneration of the PM filter. May be. For this reason, there is room for improvement in the above discharge device that cannot supply ozone.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、還元剤の改質能力向上と、オゾンの供給を可能にすることとの両立を図った高活性物質添加装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly active substance addition apparatus that achieves both improvement of the reducing agent reforming ability and the ability to supply ozone. It is in.

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。   The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope of the invention. Not what you want.

開示される第1の発明は、内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち還元触媒の上流側に接続された供給管(35)から排気通路へ高活性物質を添加する高活性物質添加装置である。この高活性物質添加装置は、排気通路の外部に配置され、酸素ガスを放電により電離させる放電リアクタ(20)と、放電リアクタへ炭化水素を供給する炭化水素供給手段(33)と、炭化水素の供給を停止させるように炭化水素供給手段を制御することで、放電リアクタにより電離された酸素ガスから高活性物質としてオゾンを生成させるオゾン生成制御手段(S30、S40)と、炭化水素の供給を実施するように炭化水素供給手段を制御することで、放電リアクタにより電離された酸素ガスで炭化水素を酸化させて高活性物質として改質還元剤を生成させる改質制御手段(S50、S60)と、内燃機関の吸気または大気を、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして放電リアクタへ供給する酸素供給手段(31、36、37)と、を備え、燃焼システムは、内燃機関の吸気を過給する過給機(11)、および過給機により過給された吸気を冷却する冷却器(12)を備えており、酸素供給手段(36、37)は、過給機により過給された吸気の一部を放電リアクタへ供給するとともに、オゾン生成制御手段によるオゾン生成時には、冷却器の下流側の吸気を放電リアクタへ供給し、改質制御手段による改質還元剤生成時には、冷却器の上流側の吸気を放電リアクタへ供給することを特徴とする。
開示される第2の発明は、内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち還元触媒の上流側へ高活性物質を添加する高活性物質添加装置である。この高活性物質添加装置は、酸素ガスを放電により電離させる放電リアクタ(20)と、放電リアクタへ炭化水素を供給する炭化水素供給手段(33)と、炭化水素の供給を停止させるように炭化水素供給手段を制御することで、放電リアクタにより電離された酸素ガスから高活性物質としてオゾンを生成させるオゾン生成制御手段(S30、S40)と、炭化水素の供給を実施するように炭化水素供給手段を制御することで、放電リアクタにより電離された酸素ガスで炭化水素を酸化させて高活性物質として改質還元剤を生成させる改質制御手段(S50、S60)と、内燃機関の吸気または大気を、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして放電リアクタへ供給する酸素供給手段(31、36、37)と、
を備え、燃焼システムは、内燃機関の吸気を過給する過給機(11)、および過給機により過給された吸気を冷却する冷却器(12)を備えており、酸素供給手段(36、37)は、過給機により過給された吸気の一部を放電リアクタへ供給するとともに、オゾン生成制御手段によるオゾン生成時には、冷却器の下流側の吸気を放電リアクタへ供給し、改質制御手段による改質還元剤生成時には、冷却器の上流側の吸気を放電リアクタへ供給することを特徴とする。
According to a first aspect of the invention, a NOx purifying device (15) for purifying NOx contained in exhaust gas of an internal combustion engine (10) on a reduction catalyst is provided in a combustion system provided in an exhaust passage (10ex), This is a highly active substance addition device for adding a highly active substance from the supply pipe (35) connected to the upstream side of the reduction catalyst in the passage to the exhaust passage. This highly active substance addition device is disposed outside the exhaust passage, and includes a discharge reactor (20) for ionizing oxygen gas by discharge, a hydrocarbon supply means (33) for supplying hydrocarbons to the discharge reactor, Control of hydrocarbon supply means to stop supply, ozone generation control means (S30, S40) for generating ozone as a highly active substance from oxygen gas ionized by the discharge reactor, and supply of hydrocarbons A reforming control means (S50, S60) that oxidizes hydrocarbons with oxygen gas ionized by the discharge reactor to produce a reforming reducing agent as a highly active substance by controlling the hydrocarbon supply means to Bei intake or air of an internal combustion engine, with at least oxygen oxygen supply means for supplying to the discharge reactor as an oxygen gas containing (31,36,37), the The combustion system comprises an intake of an internal combustion engine supercharged for supercharger (11), and the supercharger by cooler for cooling the supercharged air (12), the oxygen supply means (36, 37 ) Supplies a part of the intake air supercharged by the supercharger to the discharge reactor, and supplies the intake air downstream of the cooler to the discharge reactor during the ozone generation by the ozone generation control means. by the time modifier reducing agent generation, it characterized that you supply intake upstream of the cooler to the discharge reactor.
According to a second invention to be disclosed, a NOx purification device (15) that purifies NOx contained in exhaust gas of an internal combustion engine (10) on a reduction catalyst is provided in a combustion system provided in an exhaust passage (10ex), and the exhaust gas is exhausted. This is a highly active substance addition device for adding a highly active substance to the upstream side of the reduction catalyst in the passage. This highly active substance addition apparatus includes a discharge reactor (20) for ionizing oxygen gas by discharge, a hydrocarbon supply means (33) for supplying hydrocarbons to the discharge reactor, and a hydrocarbon so as to stop the supply of hydrocarbons. By controlling the supply means, the ozone generation control means (S30, S40) for generating ozone as a highly active substance from the oxygen gas ionized by the discharge reactor, and the hydrocarbon supply means for carrying out the supply of hydrocarbons By controlling, reforming control means (S50, S60) that oxidizes hydrocarbons with oxygen gas ionized by the discharge reactor to generate a reforming reductant as a highly active substance, and intake air or air of the internal combustion engine, Oxygen supply means (31, 36, 37) for supplying the discharge reactor as oxygen gas containing at least oxygen;
The combustion system includes a supercharger (11) for supercharging the intake air of the internal combustion engine, and a cooler (12) for cooling the intake air supercharged by the supercharger, and an oxygen supply means (36) 37) supplies a part of the intake air supercharged by the supercharger to the discharge reactor, and supplies the intake air downstream of the cooler to the discharge reactor during the ozone generation by the ozone generation control means. When the reforming / reducing agent is generated by the control means, the intake air upstream of the cooler is supplied to the discharge reactor.

上記第1の発明および第2の発明によれば、炭化水素を供給させることで、放電リアクタにより電離された酸素ガスで炭化水素を酸化させて改質還元剤を生成できる。そのため、上記特許文献1ではオゾンで還元剤を改質するのに対し、上記発明ではオゾンを用いることなく炭化水素(還元剤)を改質できる。よって、先述したオゾンの熱分解や反応速度が遅いといった問題は解消され、還元剤の改質能力を向上できる。 According to the first invention and the second invention, by supplying hydrocarbons, the reforming reductant can be generated by oxidizing the hydrocarbons with oxygen gas ionized by the discharge reactor. Therefore, while the reducing agent is reformed with ozone in Patent Document 1 above, the hydrocarbon (reducing agent) can be reformed without using ozone in the above invention. Therefore, the above-described problems such as the thermal decomposition of ozone and the slow reaction rate are solved, and the reforming ability of the reducing agent can be improved.

さらに上記第1の発明および第2の発明によれば、炭化水素の供給を停止させることで、放電リアクタにより電離された酸素ガスからオゾンを生成することもできる。よって、1つの放電リアクタで、還元剤の改質とオゾン生成の両方を実現でき、還元剤の改質能力向上と、オゾンの供給を可能にすることとの両立を図ることができる。 Further, according to the first and second inventions, ozone can be generated from the oxygen gas ionized by the discharge reactor by stopping the supply of hydrocarbons. Therefore, both the reforming of the reducing agent and the generation of ozone can be realized with one discharge reactor, and both the improvement of the reforming ability of the reducing agent and the supply of ozone can be achieved.

本発明の第1実施形態に係る高活性物質添加装置、およびその装置が適用される燃焼システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the combustion system to which the highly active substance addition apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, and its apparatus are applied. 第1実施形態において、オゾンが生成されるメカニズムを説明する模式図。The schematic diagram explaining the mechanism by which ozone is produced | generated in 1st Embodiment. 第1実施形態において、改質HCが生成されるメカニズムを説明する模式図。The schematic diagram explaining the mechanism in which reformed HC is generated in a 1st embodiment. 第1実施形態において、オゾン生成と改質HC生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the control which switches ozone production | generation and reformed HC production | generation in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態において、オゾン生成と改質HC生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the control which switches ozone production | generation and reformed HC production | generation in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態において、オゾン生成と改質HC生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the control which switches ozone production | generation and reformed HC production | generation in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る高活性物質添加装置、およびその装置が適用される燃焼システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the highly active substance addition apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention, and the combustion system to which the apparatus is applied. 本発明の第5実施形態に係る高活性物質添加装置、およびその装置が適用される燃焼システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the combustion system to which the highly active substance addition apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention, and its apparatus are applied. 第5実施形態において、オゾン生成と改質HC生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the control which switches ozone production | generation and reformed HC production | generation in 5th Embodiment.

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted. In each embodiment, when only a part of the configuration is described, the other configurations described above can be applied to other portions of the configuration.

(第1実施形態)
図1に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関10、過給機11、微粒子捕集装置(DPF14)、NOx浄化装置15、還元剤浄化装置(DOC16)および高活性物質添加装置を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、内燃機関10の出力を駆動源として走行する。内燃機関10は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には軽油を用いている。
(First embodiment)
The combustion system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine 10, a supercharger 11, a particulate collection device (DPF 14), a NOx purification device 15, a reducing agent purification device (DOC 16), and a highly active substance addition device, which will be described in detail below. . The combustion system is mounted on a vehicle, and the vehicle travels using the output of the internal combustion engine 10 as a drive source. The internal combustion engine 10 is a compression self-ignition diesel engine, and light oil is used as a fuel for combustion.

過給機11は、タービン11a、回転軸11bおよびコンプレッサ11cを備える。タービン11aは、内燃機関10の排気通路10exに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸11bは、タービン11aおよびコンプレッサ11cの各インペラを結合することで、タービン11aの回転力をコンプレッサ11cに伝達する。コンプレッサ11cは、内燃機関10の吸気通路10inに配置され、吸気を圧縮して内燃機関10へ過給する。   The supercharger 11 includes a turbine 11a, a rotating shaft 11b, and a compressor 11c. The turbine 11a is disposed in the exhaust passage 10ex of the internal combustion engine 10 and rotates by the kinetic energy of the exhaust. The rotating shaft 11b couples the impellers of the turbine 11a and the compressor 11c to transmit the rotational force of the turbine 11a to the compressor 11c. The compressor 11c is disposed in the intake passage 10in of the internal combustion engine 10, compresses the intake air, and supercharges the internal combustion engine 10.

吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流側には、コンプレッサ11cで圧縮された吸気を冷却する冷却器12が配置されている。冷却器12により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ13により流量調整された後、吸気マニホールドにより内燃機関10の複数の燃焼室へ分配される。   A cooler 12 for cooling the intake air compressed by the compressor 11c is disposed on the downstream side of the compressor 11c in the intake passage 10in. The compressed intake air cooled by the cooler 12 is adjusted in flow rate by a throttle valve 13 and then distributed to a plurality of combustion chambers of the internal combustion engine 10 by an intake manifold.

排気通路10exのうちタービン11aの下流側には、DPF14(Diesel Particulate Filter)、NOx浄化装置15、DOC16(Diesel Oxidation Catalyst)が順に配置されている。DPF14は、排気に含まれている微粒子を捕集する。排気通路10exのうちDPF14の下流側かつNOx浄化装置15の上流側には、高活性物質添加装置の供給管35が接続されている。この供給管35から排気通路10exへ、高活性物質添加装置により生成された改質還元剤が添加される。改質還元剤とは、還元剤として用いる炭化水素(燃料)を部分的に酸化して部分酸化炭化水素に改質したものであり、図2を用いて後に詳述する。   In the exhaust passage 10ex, on the downstream side of the turbine 11a, a DPF 14 (Diesel Particulate Filter), a NOx purification device 15, and a DOC 16 (Diesel Oxidation Catalyst) are arranged in this order. The DPF 14 collects fine particles contained in the exhaust. A supply pipe 35 of a highly active substance addition device is connected to the exhaust passage 10ex downstream of the DPF 14 and upstream of the NOx purification device 15. The reforming / reducing agent generated by the highly active substance adding device is added from the supply pipe 35 to the exhaust passage 10ex. The reforming / reducing agent is obtained by partially oxidizing a hydrocarbon (fuel) used as a reducing agent to reform it into a partially oxidized hydrocarbon, which will be described in detail later with reference to FIG.

NOx浄化装置15は、還元触媒を担持するハニカム状の担体15bと、担体15bを内部に収容するハウジング15aとを備える。NOx浄化装置15は、排気中のNOxを還元触媒上で改質還元剤と反応させてNに還元することで、排気に含まれているNOxを浄化する。なお、排気中にはNOxの他にOも含まれているが、改質還元剤はO存在下においてNOxと選択的に反応する。 The NOx purification device 15 includes a honeycomb-shaped carrier 15b that carries a reduction catalyst, and a housing 15a that houses the carrier 15b. The NOx purifying device 15 purifies NOx contained in the exhaust by reacting NOx in the exhaust with the reforming reducing agent on the reduction catalyst and reducing it to N 2 . The exhaust gas contains O 2 in addition to NOx, but the reforming / reducing agent reacts selectively with NOx in the presence of O 2 .

還元触媒には、NOxを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度が低い場合には、還元触媒は排気中のNOxを吸着する機能を発揮する。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合には、吸着されていたNOxは改質還元剤により還元されて、還元触媒から放出される。例えば、担体15bに担持された銀アルミナによる還元触媒により、NOx吸着機能を有したNOx浄化装置15が提供される。   A reduction catalyst having a function of adsorbing NOx is used. Specifically, when the catalyst temperature is lower than the activation temperature at which the reduction reaction is possible, the reduction catalyst exhibits a function of adsorbing NOx in the exhaust. When the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature, the adsorbed NOx is reduced by the reforming reducing agent and released from the reduction catalyst. For example, the NOx purification device 15 having a NOx adsorption function is provided by a reduction catalyst made of silver alumina supported on the carrier 15b.

DOC16は、酸化触媒を担持する担体をハウジング内に収容して構成されている。DOC16は、還元触媒上にてNOx還元に用いられずにNOx浄化装置15から流出した還元剤を、酸化触媒上で酸化する。これにより、排気通路10exの出口から還元剤が大気に放出されることを防止する。なお、酸化触媒の活性化温度(例えば200℃)は、還元触媒の活性化温度(例えば250℃)よりも低い。   The DOC 16 is configured by accommodating a carrier carrying an oxidation catalyst in a housing. The DOC 16 oxidizes the reducing agent that has not been used for NOx reduction on the reduction catalyst and has flowed out of the NOx purification device 15 on the oxidation catalyst. This prevents the reducing agent from being released into the atmosphere from the outlet of the exhaust passage 10ex. Note that the activation temperature of the oxidation catalyst (eg, 200 ° C.) is lower than the activation temperature of the reduction catalyst (eg, 250 ° C.).

次に、改質還元剤を生成して供給管35から排気通路10exへ添加する高活性物質添加装置について説明する。高活性物質添加装置は、以下に詳述する放電リアクタ20、エアポンプ31、燃料噴射弁33および電気ヒータ34を備える。放電リアクタ20は、接地電圧および高電圧となる一対の電極21を複数組備える。各々の電極21は平板形状であり、互いに平行に対向するように配置されている。電極21への電圧印加は、電子制御装置(ECU80)が備えるマイクロコンピュータ(マイコン81)により制御される。   Next, a highly active substance adding device that generates a reforming and reducing agent and adds it to the exhaust passage 10ex from the supply pipe 35 will be described. The highly active substance addition apparatus includes a discharge reactor 20, an air pump 31, a fuel injection valve 33, and an electric heater 34, which will be described in detail below. The discharge reactor 20 includes a plurality of pairs of a pair of electrodes 21 that have a ground voltage and a high voltage. Each electrode 21 has a flat plate shape and is disposed so as to face each other in parallel. The voltage application to the electrode 21 is controlled by a microcomputer (microcomputer 81) included in the electronic control unit (ECU 80).

放電リアクタ20の上流側には、内部に混合室30aを形成するケース30が取り付けられている。混合室30aには、エアポンプ31により送風された空気が送風管32を通じて流入する。エアポンプ31は電動モータにより駆動し、その電動モータはマイコン81により制御される。エアポンプ31が送風する空気は、高活性物質添加装置の周囲に存在する常温常圧の大気である。空気には酸素分子が含まれているので、酸素を含むガスをエアポンプ31は混合室30aへ供給していると言える。以下、このように少なくとも酸素を含むガスのことを、単に酸素ガスと呼ぶ。エアポンプ31は酸素ガスを放電リアクタ20へ供給する「酸素供給手段」を提供する。   A case 30 that forms a mixing chamber 30 a is attached to the upstream side of the discharge reactor 20. The air blown by the air pump 31 flows into the mixing chamber 30a through the blow pipe 32. The air pump 31 is driven by an electric motor, and the electric motor is controlled by the microcomputer 81. The air blown by the air pump 31 is a normal temperature and normal pressure atmosphere existing around the highly active substance adding device. Since air contains oxygen molecules, it can be said that the air pump 31 supplies oxygen-containing gas to the mixing chamber 30a. Hereinafter, such a gas containing at least oxygen is simply referred to as oxygen gas. The air pump 31 provides “oxygen supply means” for supplying oxygen gas to the discharge reactor 20.

燃料タンク33t内の液体燃料は、ポンプ33pにより燃料噴射弁33に供給され、燃料噴射弁33の噴孔から混合室30aへ噴射される。燃料タンク33t内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、内燃機関10の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。燃料噴射弁33は、電磁ソレノイドによる電磁力により開弁作動させる構造であり、その電磁ソレノイドへの通電はマイコン81により制御される。燃料噴射弁33は、燃料を噴射することで放電リアクタ20へ炭化水素を供給する「炭化水素供給手段」を提供する。   The liquid fuel in the fuel tank 33t is supplied to the fuel injection valve 33 by the pump 33p and injected from the injection hole of the fuel injection valve 33 into the mixing chamber 30a. The fuel in the fuel tank 33t is also used as the fuel for combustion described above, and the fuel used for combustion of the internal combustion engine 10 and the fuel used as the reducing agent are shared. The fuel injection valve 33 is structured to open by an electromagnetic force generated by an electromagnetic solenoid, and the energization of the electromagnetic solenoid is controlled by the microcomputer 81. The fuel injection valve 33 provides “hydrocarbon supply means” for supplying hydrocarbons to the discharge reactor 20 by injecting fuel.

電気ヒータ34は、混合室30aに配置され、燃料噴射弁33から噴射された液体燃料を加熱する。電気ヒータ34への通電状態はマイコン81により制御される。電気ヒータ34により加熱された液体燃料は、混合室30a内で気化し、さらに、気化した燃料は電気ヒータ34により所定温度以上にまで加熱される。これにより、炭素数の少ない炭化水素に燃料が分解されるといったクラッキングが生じる。クラッキングにより炭素数が少なくなった炭化水素は沸点が低くなるので、気化した燃料が液体に戻ることが抑制される。   The electric heater 34 is disposed in the mixing chamber 30 a and heats the liquid fuel injected from the fuel injection valve 33. The state of energization to the electric heater 34 is controlled by the microcomputer 81. The liquid fuel heated by the electric heater 34 is vaporized in the mixing chamber 30a, and the vaporized fuel is heated to a predetermined temperature or higher by the electric heater 34. As a result, cracking occurs in which the fuel is decomposed into hydrocarbons having a small number of carbon atoms. Since the hydrocarbon having a reduced number of carbon atoms due to cracking has a low boiling point, the vaporized fuel is suppressed from returning to a liquid.

混合室30aでは、電気ヒータ34により気化およびクラッキングされた燃料と、エアポンプ31により供給された酸素ガスを含む空気とが混合される。その混合気は、放電リアクタ20の電極21間の流通路21aを流通し、供給管35を通じて排気通路10exへ添加される。放電リアクタ20は、混合気に含まれる炭化水素を酸化させて改質還元剤を生成する。以下、図2を用いてその生成反応について説明する。   In the mixing chamber 30a, the fuel vaporized and cracked by the electric heater 34 and the air containing the oxygen gas supplied by the air pump 31 are mixed. The air-fuel mixture flows through the flow passage 21 a between the electrodes 21 of the discharge reactor 20 and is added to the exhaust passage 10 ex through the supply pipe 35. The discharge reactor 20 oxidizes hydrocarbons contained in the air-fuel mixture to generate a reforming reducing agent. Hereinafter, the production reaction will be described with reference to FIG.

先ず、図2中の符号(1)に示すように、電極21から放出された電子が、混合気に含まれる酸素ガス(酸素分子)に衝突する。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる(符号(2)参照)。次に、活性酸素は、混合気に含まれる気体燃料(炭化水素)と反応して炭化水素を部分的に酸化する(符号(3)参照)。これにより、炭化水素が部分的に酸化された状態の改質還元剤が生成される(符号(4)参照)。改質還元剤の具体例としては、炭化水素の一部がヒドロキシ基(OH)、アルデヒド基(CHO)に酸化された状態の部分酸化物が挙げられる。   First, as indicated by reference numeral (1) in FIG. 2, electrons emitted from the electrode 21 collide with oxygen gas (oxygen molecules) contained in the air-fuel mixture. Then, the oxygen molecules are ionized and become active oxygen (see symbol (2)). Next, the active oxygen reacts with the gaseous fuel (hydrocarbon) contained in the air-fuel mixture to partially oxidize the hydrocarbon (see symbol (3)). Thereby, the reforming / reducing agent in a state where the hydrocarbons are partially oxidized is generated (see reference numeral (4)). Specific examples of the reforming / reducing agent include partial oxides in a state in which a part of the hydrocarbon is oxidized to a hydroxy group (OH) or an aldehyde group (CHO).

さらに放電リアクタ20は、燃料噴射弁33による燃料噴射が停止されて燃料が流入していない状態では、図3に示すようにオゾンを活発に生成するようになる。すなわち、先ず、電極21から放出された電子が、エアポンプ31により送風されてくる酸素ガス(酸素分子)に衝突する(符号(1)参照)。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる(符号(2)参照)。そして活性酸素は、送風されてくる酸素分子と反応して酸化する(符号(5)参照)。   Further, the discharge reactor 20 actively generates ozone as shown in FIG. 3 in a state where the fuel injection by the fuel injection valve 33 is stopped and no fuel flows. That is, first, electrons emitted from the electrode 21 collide with oxygen gas (oxygen molecules) blown by the air pump 31 (see reference numeral (1)). Then, the oxygen molecules are ionized and become active oxygen (see symbol (2)). Then, the active oxygen is oxidized by reacting with the oxygen molecules that are blown (see symbol (5)).

要するに、電極21に電圧を印加してエアポンプ31を作動させた状態にすれば、放電リアクタ20は、酸素ガスをグロー放電によりプラズマ状態にして、酸素分子を電離させて活性酸素にする。そして、この状態で燃料が噴射されていれば、放電リアクタ20は活性酸素により燃料を部分的に酸化させて改質還元剤を生成する。一方、燃料噴射が停止されていれば、放電リアクタ20は活性酸素により酸素ガスからオゾンを生成する。生成された改質還元剤またはオゾンは、エアポンプ31の送風圧力により電極21間の流通路21aから流出し、供給管35を通じて排気通路10exへ添加される。   In short, if a voltage is applied to the electrode 21 to activate the air pump 31, the discharge reactor 20 turns oxygen gas into a plasma state by glow discharge and ionizes oxygen molecules into active oxygen. If the fuel is injected in this state, the discharge reactor 20 partially oxidizes the fuel with active oxygen to generate a reforming and reducing agent. On the other hand, if fuel injection is stopped, the discharge reactor 20 generates ozone from oxygen gas by active oxygen. The generated reforming / reducing agent or ozone flows out of the flow passage 21a between the electrodes 21 due to the blowing pressure of the air pump 31, and is added to the exhaust passage 10ex through the supply pipe 35.

ECU80が備えるマイコン81は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置と、を備える。ECU80は、各種センサの検出値に基づき内燃機関10の作動を制御する。上記各種センサの具体例として、アクセルペダルセンサ91、機関回転速度センサ92、スロットル開度センサ93、吸気圧センサ94、吸気量センサ95、排気温度センサ96等が挙げられる。   The microcomputer 81 provided in the ECU 80 includes a storage device that stores a program and a central processing unit that executes arithmetic processing according to the stored program. The ECU 80 controls the operation of the internal combustion engine 10 based on detection values of various sensors. Specific examples of the various sensors include an accelerator pedal sensor 91, an engine speed sensor 92, a throttle opening sensor 93, an intake pressure sensor 94, an intake air amount sensor 95, an exhaust temperature sensor 96, and the like.

アクセルペダルセンサ91は、ユーザのアクセルペダル踏込量を検出する。機関回転速度センサ92は、内燃機関10の出力軸10aの回転速度を検出する。スロットル開度センサ93はスロットルバルブ13の開度を検出する。吸気圧センサ94は、吸気通路10inのうちスロットルバルブ13の下流側の圧力を検出する。吸気量センサ95は吸気の質量流量を検出する。   The accelerator pedal sensor 91 detects a user's accelerator pedal depression amount. The engine rotation speed sensor 92 detects the rotation speed of the output shaft 10 a of the internal combustion engine 10. The throttle opening sensor 93 detects the opening of the throttle valve 13. The intake pressure sensor 94 detects the pressure on the downstream side of the throttle valve 13 in the intake passage 10in. The intake air amount sensor 95 detects the mass flow rate of intake air.

概略、ECU80は、出力軸10aの回転速度および内燃機関10の負荷に応じて、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃焼用燃料の噴射量および噴射時期を制御する。さらにECU80は、排気温度センサ96により検出された排気温度に基づき、高活性物質添加装置の作動を制御する。すなわち、マイコン81は、図4に示す手順のプログラムを所定周期で繰り返し実行することで、改質還元剤の生成とオゾンの生成を切り替えるように制御する。上記プログラムは、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして始動し、内燃機関10の運転期間中は常時実行される。   In general, the ECU 80 controls the injection amount and injection timing of combustion fuel injected from a fuel injection valve (not shown) according to the rotation speed of the output shaft 10a and the load of the internal combustion engine 10. Further, the ECU 80 controls the operation of the highly active substance adding device based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. That is, the microcomputer 81 performs control so as to switch between the generation of the reforming reducing agent and the generation of ozone by repeatedly executing the program of the procedure shown in FIG. 4 at a predetermined period. The above program is triggered by the ignition switch being turned on, and is always executed during the operation period of the internal combustion engine 10.

先ず、図4のステップS10において、マイコン81はエアポンプ31を作動させる。続くステップS20では、NOx浄化装置15が有する還元触媒の温度(NOx触媒温度)が、活性化温度未満であるか否かを判定する。NOx触媒温度は、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定される。ここで、還元触媒の活性化温度とは、改質還元剤によりNOxを還元浄化できる温度を示す。   First, in step S10 in FIG. 4, the microcomputer 81 operates the air pump 31. In subsequent step S20, it is determined whether or not the temperature of the reduction catalyst (NOx catalyst temperature) of the NOx purification device 15 is lower than the activation temperature. The NOx catalyst temperature is estimated from the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. Here, the activation temperature of the reduction catalyst indicates a temperature at which NOx can be reduced and purified by the reforming reducing agent.

NOx触媒温度が活性化温度未満であると判定された場合には、ステップS30において、燃料噴射弁33を閉弁作動させて燃料噴射を停止させるとともに、電気ヒータ34への通電を停止させる。続くステップS40では、電極21への電圧印加による放電を実施して、放電リアクタ20内でオゾンを生成させる。ステップS30、S40の処理を実行している時のマイコン81は「オゾン生成制御手段」を提供する。   If it is determined that the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature, in step S30, the fuel injection valve 33 is closed to stop fuel injection, and energization to the electric heater 34 is stopped. In subsequent step S <b> 40, discharge is performed by applying a voltage to the electrode 21 to generate ozone in the discharge reactor 20. The microcomputer 81 when executing the processes of steps S30 and S40 provides “ozone generation control means”.

NOx触媒温度が活性化温度未満でないと判定された場合には、ステップS50において、燃料噴射を実施させるように燃料噴射弁33を開弁作動させるとともに、電気ヒータ34への通電を実施する。続くステップS60では、電極21への電圧印加による放電を実施して、放電リアクタ20内で改質還元剤を生成させる。ステップS50、S60の処理を実行している時のマイコン81は「改質制御手段」を提供する。   When it is determined that the NOx catalyst temperature is not lower than the activation temperature, in step S50, the fuel injection valve 33 is opened so that fuel injection is performed, and the electric heater 34 is energized. In subsequent step S <b> 60, discharge by applying voltage to the electrode 21 is performed, and a reforming reducing agent is generated in the discharge reactor 20. The microcomputer 81 at the time of executing the processing of steps S50 and S60 provides “reforming control means”.

以上に説明した通り、本実施形態に係る高活性物質添加装置は、供給された酸素ガスを放電により電離させて活性酸素にする放電リアクタ20と、放電リアクタ20へ燃料(炭化水素)を供給する燃料噴射弁33とを備える。そして、図4のステップS30、S40によるオゾン生成制御手段、およびステップS50、S60による改質制御手段がマイコン81により提供される。そのため、オゾン生成制御手段により燃料噴射を停止させれば、活性酸素によりオゾンが生成され、改質制御手段により燃料を噴射させれば、活性酸素により燃料が酸化(改質)されて改質還元剤が生成される。よって、1つの放電リアクタ20で、還元剤の改質とオゾン生成の両方を実現できる。   As described above, the highly active substance addition device according to the present embodiment supplies the fuel (hydrocarbon) to the discharge reactor 20 that ionizes the supplied oxygen gas to form active oxygen by discharge. A fuel injection valve 33. And the ozone production | generation control means by FIG.4 S30 and S40 and the reforming control means by step S50 and S60 are provided by the microcomputer 81. FIG. Therefore, if fuel injection is stopped by the ozone generation control means, ozone is generated by active oxygen, and if fuel is injected by the reforming control means, the fuel is oxidized (reformed) by active oxygen and reformed and reduced. An agent is produced. Therefore, both the reforming of the reducing agent and the generation of ozone can be realized with one discharge reactor 20.

しかも、放電リアクタ20により電離された活性酸素により燃料を酸化させて改質還元剤を生成するので、上記特許文献1の如くオゾンで還元剤を改質する場合に比べて、還元反応速度を速くできる。よって、還元剤が改質されずに放電リアクタ20を通過することを抑制でき、かつ、改質還元剤を排気通路10exへ単位時間当たりに添加できる量を増加できる。   Moreover, since the fuel is oxidized by the active oxygen ionized by the discharge reactor 20 to produce the reforming / reducing agent, the reduction reaction rate is increased compared to the case of reforming the reducing agent with ozone as in Patent Document 1 described above. it can. Therefore, it is possible to suppress the reducing agent from passing through the discharge reactor 20 without being modified, and to increase the amount of the modifying reducing agent that can be added to the exhaust passage 10ex per unit time.

さらに本実施形態では、還元触媒がNOxを吸着する機能を有している。そのため、放電リアクタ20にて生成されたオゾンを排気通路10exに添加すると、排気中のNOがNOに酸化され、還元触媒に吸着されやすくなる。よって、生成したオゾンを、還元触媒でのNOx吸着性向上に利用することができる。 Furthermore, in this embodiment, the reduction catalyst has a function of adsorbing NOx. Therefore, when ozone generated in the discharge reactor 20 is added to the exhaust passage 10ex, NO in the exhaust is oxidized to NO 2 and is easily adsorbed by the reduction catalyst. Therefore, the generated ozone can be used for improving NOx adsorption on the reduction catalyst.

さらに本実施形態では、還元触媒が活性化温度未満であることを条件としてオゾンを生成させ、還元触媒が活性化温度以上であることを条件として改質還元剤を生成させる。そのため、還元触媒が還元能力を発揮できない低温時に改質還元剤が排気通路10exに添加されることを回避できる。そして、上記低温時には排気通路10exにオゾンを添加してNOをNOに酸化させ、NOx吸着性を向上させるので、低温時にNOxが浄化されないままNOx浄化装置15から流出することを抑制できる。 Further, in the present embodiment, ozone is generated on the condition that the reduction catalyst is lower than the activation temperature, and the reforming reducing agent is generated on the condition that the reduction catalyst is higher than the activation temperature. Therefore, it can be avoided that the reforming reducing agent is added to the exhaust passage 10ex at a low temperature when the reduction catalyst cannot exhibit the reducing ability. And, at the low temperature, ozone is added to the exhaust passage 10ex to oxidize NO to NO 2 and improve NOx adsorption, so that NOx can be prevented from flowing out of the NOx purification device 15 without being purified at low temperatures.

また、オゾンは高温であるほど熱分解しやすくなるが、本実施形態では、上記低温時にオゾンが排気通路10exに添加され、低温時以外では添加されない。よって、添加したオゾンが排気熱で熱分解するおそれを低減できる。   Further, although ozone is more likely to be thermally decomposed as the temperature is higher, in the present embodiment, ozone is added to the exhaust passage 10ex when the temperature is low, and is not added except when the temperature is low. Therefore, the possibility that the added ozone is thermally decomposed by exhaust heat can be reduced.

ここで、燃料噴射弁33から噴射された液体燃料が電極21に付着すると、改質した燃料を排気通路10exへ供給するタイミングを意図通りに制御できなくなるおそれがある。例えば、改質還元剤の供給が遅れたり、改質還元剤が低排気温時に意図に反して添加される懸念が生じる。この懸念に対し、本実施形態では、燃料噴射弁33から噴射された液体燃料を電気ヒータ34により加熱している。そのため、液体燃料の気化が促進され、電極21に液体燃料が付着することを抑制でき、上記懸念を軽減できる。   Here, if the liquid fuel injected from the fuel injection valve 33 adheres to the electrode 21, the timing for supplying the reformed fuel to the exhaust passage 10ex may not be controlled as intended. For example, there is a concern that the supply of the reforming / reducing agent is delayed or the reforming / reducing agent is added unintentionally at a low exhaust temperature. In response to this concern, in the present embodiment, the liquid fuel injected from the fuel injection valve 33 is heated by the electric heater 34. Therefore, the vaporization of the liquid fuel is promoted, the liquid fuel can be prevented from adhering to the electrode 21, and the above concerns can be reduced.

さらに本実施形態では、液体燃料を電気ヒータ34で加熱するので、先述したクラッキングを生じさせて燃料の沸点を低下させることができる。よって、気化した燃料が酸素ガスにより冷却されて液体に戻ることを抑制できるので、液体燃料が電極21に付着することを抑制できる。   Furthermore, in this embodiment, since liquid fuel is heated with the electric heater 34, the cracking mentioned above can be produced and the boiling point of fuel can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress the vaporized fuel from being cooled by the oxygen gas and returning to the liquid, and thus it is possible to suppress the liquid fuel from adhering to the electrode 21.

さらに本実施形態では、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして大気を用いており、エアポンプ31で大気を放電リアクタ20へ供給する。そのため、例えば内燃機関10の排気を酸素ガスとして用いた場合に比べて、酸素濃度の高い酸素ガスを放電リアクタ20へ供給できる。   Further, in the present embodiment, the atmosphere is used as an oxygen gas containing at least oxygen, and the atmosphere is supplied to the discharge reactor 20 by the air pump 31. Therefore, for example, oxygen gas having a high oxygen concentration can be supplied to the discharge reactor 20 as compared with the case where the exhaust gas from the internal combustion engine 10 is used as oxygen gas.

(第2実施形態)
図5に示す本実施形態では、NOx触媒温度が活性化温度未満であると判定されてステップS30にて燃料噴射を停止させた場合に、続くステップS35において、現時点で還元触媒に吸着されているNOxの量(NOx吸着量)を推定する。例えば、出力軸10aの回転速度、内燃機関10の負荷、内燃機関10での燃焼に用いる燃料の噴射量、NOx触媒温度および排気温度等の各種状態値の履歴に基づき、NOx吸着量を推定する。ここで推定されるNOx吸着量は、特許請求の範囲に記載の「捕捉量」に相当する。また、ステップS35の処理を実行している時のマイコン81は「捕捉量推定手段」を提供する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment shown in FIG. 5, when it is determined that the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature and the fuel injection is stopped in step S30, in the subsequent step S35, the NOx catalyst temperature is currently adsorbed by the reduction catalyst. The amount of NOx (NOx adsorption amount) is estimated. For example, the NOx adsorption amount is estimated based on the history of various state values such as the rotational speed of the output shaft 10a, the load of the internal combustion engine 10, the injection amount of fuel used for combustion in the internal combustion engine 10, the NOx catalyst temperature, and the exhaust temperature. . The NOx adsorption amount estimated here corresponds to the “capture amount” described in the claims. Further, the microcomputer 81 when executing the process of step S35 provides “capture amount estimating means”.

続くステップS36では、推定したNOx吸着量が飽和量未満であるか否かを判定する。NOx吸着量が飽和量未満でないと判定されれば、続くステップS37にて放電リアクタ20への通電を停止させて、電極21での放電を停止させる。一方、NOx吸着量が飽和量未満であると判定されれば、ステップS40にて放電を実施し、放電リアクタ20内でオゾンを生成させる。   In a succeeding step S36, it is determined whether or not the estimated NOx adsorption amount is less than the saturation amount. If it is determined that the NOx adsorption amount is not less than the saturation amount, energization of the discharge reactor 20 is stopped in the subsequent step S37, and the discharge at the electrode 21 is stopped. On the other hand, if it is determined that the NOx adsorption amount is less than the saturation amount, discharge is performed in step S40, and ozone is generated in the discharge reactor 20.

さて、還元触媒が飽和して吸着できない状況であれば、オゾンを排気通路10exに添加してNOをNOに酸化しても、吸着性向上の効果が十分に発揮されず、オゾンを無駄に生成することになる。これに対し、本実施形態によれば、NOx吸着量が飽和量に達している場合にはオゾンの生成が禁止される。そのため、無駄にオゾンを生成することを抑制でき、放電リアクタ20で無駄に電力消費されることを低減できる。 Now, if the situation in which reduction catalyst can not adsorb saturated, even the NO to add ozone to the exhaust passage 10ex is oxidized to NO 2, is not sufficiently exerted effect of adsorption improvement, wasteful ozone Will be generated. On the other hand, according to the present embodiment, generation of ozone is prohibited when the NOx adsorption amount reaches the saturation amount. Therefore, it is possible to suppress the wasteful generation of ozone, and to reduce wasteful power consumption in the discharge reactor 20.

(第3実施形態)
図6に示す本実施形態では、ステップS20にてNOx触媒温度が活性化温度未満でないと判定された場合にステップS21に進む。このステップS21では、DOC16が有する酸化触媒の温度(酸化触媒温度)が炭化水素、もしくは炭化水素の部分酸化物を酸化浄化できる活性化温度より大きいか否かを判定する。酸化触媒温度は、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定する。酸化触媒温度が活性化温度より大きくないと判定されれば、ステップS30にて燃料噴射を停止し、ステップS40にてオゾンを生成する。一方、酸化触媒温度が活性化温度より大きいと判定されれば、ステップS50にて燃料噴射を実施し、ステップS60にて改質還元剤を生成する。
(Third embodiment)
In this embodiment shown in FIG. 6, when it determines with NOx catalyst temperature not being less than activation temperature in step S20, it progresses to step S21. In this step S21, it is determined whether or not the temperature of the oxidation catalyst (oxidation catalyst temperature) of the DOC 16 is higher than the activation temperature at which hydrocarbons or hydrocarbon partial oxides can be oxidized and purified. The oxidation catalyst temperature is estimated from the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. If it is determined that the oxidation catalyst temperature is not higher than the activation temperature, the fuel injection is stopped in step S30, and ozone is generated in step S40. On the other hand, if it is determined that the oxidation catalyst temperature is higher than the activation temperature, fuel injection is performed in step S50, and a reforming / reducing agent is generated in step S60.

以上により、本実施形態によれば、酸化触媒が活性化温度未満の場合には、還元触媒の温度に拘わらず、燃料噴射による改質還元剤の生成が禁止される。そのため、NOx浄化装置15から流出した還元剤が、DOC16で酸化されることなく排気通路10exから大気に放出されることの防止を促進できる。   As described above, according to the present embodiment, when the oxidation catalyst is lower than the activation temperature, the generation of the reforming reducing agent by fuel injection is prohibited regardless of the temperature of the reduction catalyst. Therefore, prevention of the reducing agent flowing out from the NOx purification device 15 from being released into the atmosphere from the exhaust passage 10ex without being oxidized by the DOC 16 can be promoted.

(第4実施形態)
図1に示す上記第1実施形態では、放電リアクタ20へ酸素ガスを供給する酸素供給手段として、大気を送風するエアポンプ31を採用している。これに対し、図7に示す本実施形態では、内燃機関10の吸気の一部を分岐させて放電リアクタ20へ流入させる。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment shown in FIG. 1, an air pump 31 that blows air is used as an oxygen supply unit that supplies oxygen gas to the discharge reactor 20. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 7, a part of the intake air of the internal combustion engine 10 is branched and flows into the discharge reactor 20.

具体的には、吸気通路10inのうちコンプレッサ11cの下流かつ冷却器12の上流部分と、高活性物質添加装置の混合室30aとは、分岐配管36により接続されている。分岐配管36には内部通路を開閉する電磁バルブ31Aが取り付けられている。電磁バルブ31Aの作動はマイコン81により制御される。電磁バルブ31Aが開弁作動すると、コンプレッサ11cで圧縮された吸気の一部が、吸気通路10inから分岐配管36へ分岐して流れ、混合室30aへ流入する。吸気には酸素分子が含まれているので、酸素を含むガス(酸素ガス)を分岐配管36は混合室30aへ供給していると言える。つまり、分岐配管36は酸素ガスを放電リアクタ20へ供給する「酸素供給手段」を提供する。   Specifically, the downstream portion of the compressor 11c and the upstream portion of the cooler 12 in the intake passage 10in and the mixing chamber 30a of the highly active substance adding device are connected by a branch pipe 36. An electromagnetic valve 31A for opening and closing the internal passage is attached to the branch pipe 36. The operation of the electromagnetic valve 31A is controlled by the microcomputer 81. When the electromagnetic valve 31A opens, a part of the intake air compressed by the compressor 11c branches from the intake passage 10in to the branch pipe 36 and flows into the mixing chamber 30a. Since oxygen molecules are contained in the intake air, it can be said that the branch pipe 36 supplies oxygen-containing gas (oxygen gas) to the mixing chamber 30a. That is, the branch pipe 36 provides “oxygen supply means” for supplying oxygen gas to the discharge reactor 20.

電磁バルブ31Aを開弁させている期間中は、分岐配管36により吸気の一部が分岐して流れる分だけ、内燃機関10の燃焼室に流入する吸気量が少なくなる。そのため、マイコン81は、電磁バルブ31Aの開弁期間中には分岐配管36へ流れる分だけ吸気量を増大させるように、スロットルバルブ13の開度を補正する。   During the period in which the electromagnetic valve 31A is opened, the amount of intake air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine 10 is reduced by the amount that a portion of the intake air branches and flows through the branch pipe 36. Therefore, the microcomputer 81 corrects the opening degree of the throttle valve 13 so that the intake air amount is increased by the amount flowing into the branch pipe 36 during the valve opening period of the electromagnetic valve 31A.

以上により、本実施形態によれば、過給機11により過給された吸気の一部を放電リアクタ20へ供給する。そのため、図1に示すエアポンプ31を用いることなく、酸素ガスを放電リアクタ20へ供給し、供給管35を通じて排気通路10exへ添加することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, a part of the intake air supercharged by the supercharger 11 is supplied to the discharge reactor 20. Therefore, it is possible to supply oxygen gas to the discharge reactor 20 and add it to the exhaust passage 10ex through the supply pipe 35 without using the air pump 31 shown in FIG.

(第5実施形態)
図7に示す上記第4実施形態では、コンプレッサ11cの下流側に位置する吸気通路10inのうち、冷却器12の上流部分に分岐配管36を接続している。これに対し、図8に示す本実施形態では、吸気通路10inのうち冷却器12の上流部分に分岐配管36を接続することに加え、冷却器12の下流部分にも分岐配管(第2分岐配管37)を接続している。分岐配管36は、冷却器12により冷却される前の高温吸気を混合室30aへ供給する。第2分岐配管37は、冷却器12により冷却された後の低温吸気を混合室30aへ供給する。
(Fifth embodiment)
In the fourth embodiment shown in FIG. 7, the branch pipe 36 is connected to the upstream portion of the cooler 12 in the intake passage 10in located on the downstream side of the compressor 11c. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 8, in addition to connecting the branch pipe 36 to the upstream portion of the cooler 12 in the intake passage 10in, the branch pipe (second branch pipe) is also connected to the downstream portion of the cooler 12. 37) is connected. The branch pipe 36 supplies the high-temperature intake air before being cooled by the cooler 12 to the mixing chamber 30a. The second branch pipe 37 supplies the low temperature intake air after being cooled by the cooler 12 to the mixing chamber 30a.

分岐配管36および第2分岐配管37には、内部通路を開閉する電磁バルブ31Bが取り付けられている。電磁バルブ31Bの作動はマイコン81により制御される。分岐配管36を開けて第2分岐配管37を閉じるように電磁バルブ31Bが作動すると、高温吸気が混合室30aへ流入する。第2分岐配管37を開けて分岐配管36を閉じるように電磁バルブ31Bが作動すると、低温吸気が混合室30aへ流入する。分岐配管36および第2分岐配管37は、少なくとも酸素を含むガス(酸素ガス)を放電リアクタ20へ供給する「酸素供給手段」を提供する。   An electromagnetic valve 31B that opens and closes the internal passage is attached to the branch pipe 36 and the second branch pipe 37. The operation of the electromagnetic valve 31B is controlled by the microcomputer 81. When the electromagnetic valve 31B is operated so as to open the branch pipe 36 and close the second branch pipe 37, the high-temperature intake air flows into the mixing chamber 30a. When the electromagnetic valve 31B is operated so as to open the second branch pipe 37 and close the branch pipe 36, the low temperature intake air flows into the mixing chamber 30a. The branch pipe 36 and the second branch pipe 37 provide “oxygen supply means” for supplying a gas containing at least oxygen (oxygen gas) to the discharge reactor 20.

図9に示す本実施形態では、図4の処理手順に以下のステップS25、S26の処理を追加し、かつ、ステップS10の処理を廃止している。すなわち、先ず図9のステップS20において、NOx触媒温度が活性化温度未満であるか否かを判定する。   In the present embodiment shown in FIG. 9, the following steps S25 and S26 are added to the processing procedure of FIG. 4, and the processing of step S10 is abolished. That is, first, in step S20 of FIG. 9, it is determined whether or not the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature.

NOx触媒温度が活性化温度未満であると判定された場合には、続くステップS25において、第2分岐配管37から低温吸気が導入され、かつ、分岐配管36からの高温吸気の導入が停止されるように、電磁バルブ31Bを作動させる。その後、ステップS30にて燃料噴射を停止させるとともに電気ヒータ34への通電を停止させる。続くステップS40では放電を実施して、第2分岐配管37からの低温吸気でオゾンを生成させる。   When it is determined that the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature, the low temperature intake air is introduced from the second branch pipe 37 and the introduction of the high temperature intake air from the branch pipe 36 is stopped in the subsequent step S25. Thus, the electromagnetic valve 31B is operated. Thereafter, in step S30, fuel injection is stopped and energization to the electric heater 34 is stopped. In the subsequent step S40, discharge is performed, and ozone is generated by the low temperature intake air from the second branch pipe 37.

一方、NOx触媒温度が活性化温度未満でないと判定された場合には、続くステップS26において、分岐配管36から高温吸気が導入され、かつ、第2分岐配管37からの低温吸気の導入が停止されるように、電磁バルブ31Bを作動させる。その後、ステップS50にて燃料噴射を実施させるとともに電気ヒータ34への通電を実施させる。続くステップS60では放電を実施して、分岐配管36からの高温吸気で改質還元剤を生成させる。   On the other hand, when it is determined that the NOx catalyst temperature is not lower than the activation temperature, in the subsequent step S26, the high temperature intake air is introduced from the branch pipe 36 and the introduction of the low temperature intake air from the second branch pipe 37 is stopped. Thus, the electromagnetic valve 31B is operated. Thereafter, in step S50, fuel is injected and the electric heater 34 is energized. In subsequent step S60, discharge is performed, and the reforming / reducing agent is generated by the high temperature intake air from the branch pipe 36.

以上により、本実施形態によれば、オゾン生成時には冷却器12の下流側から、改質還元剤生成時には冷却器12の上流側から吸気を放電リアクタ20へ供給するよう、分岐配管36および第2分岐配管37の開通状態が切り替えられる。   As described above, according to the present embodiment, the branch pipe 36 and the second pipe are supplied so that the intake air is supplied from the downstream side of the cooler 12 when ozone is generated and from the upstream side of the cooler 12 when the reforming / reducing agent is generated. The open state of the branch pipe 37 is switched.

そのため、オゾン生成時には、冷却器12で冷却された低温の吸気が酸素ガスとして供給されるので、生成したオゾンが吸気の熱で破壊されることを抑制できる。また、改質還元剤生成時には、コンプレッサ11cの圧縮により温度上昇した吸気であって、冷却器12で冷却される前の高温の吸気が酸素ガスとして供給される。よって、電気ヒータ34により加熱された燃料が、混合室30a内で吸気により冷却されることを抑制できる。よって、放電リアクタ20に供給される燃料が、冷却により液化して電極21に付着するといった事態に陥ることを抑制できる。   Therefore, at the time of ozone generation, the low-temperature intake air cooled by the cooler 12 is supplied as oxygen gas, so that the generated ozone can be prevented from being destroyed by the heat of the intake air. In addition, when the reforming / reducing agent is generated, the intake air whose temperature has increased due to the compression of the compressor 11c and before being cooled by the cooler 12 is supplied as oxygen gas. Therefore, it is possible to suppress the fuel heated by the electric heater 34 from being cooled by the intake air in the mixing chamber 30a. Therefore, it is possible to prevent the fuel supplied to the discharge reactor 20 from being liquefied by cooling and attached to the electrode 21.

(他の実施形態)
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as illustrated below. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

オゾンの生成および改質還元剤の生成をともに停止させている完全停止の場合には、酸素ガスの供給を停止させてもよい。すなわち、図1に示す実施形態の場合において、上記完全停止時にエアポンプ31の作動を停止させて、電力消費の低減を図ってもよい。また、図7および図8に示す実施形態の場合において、電磁バルブ31A、31Bを閉弁させて吸気の分岐を停止させることで、燃焼室へ吸入される吸気量を目標量にすることの精度向上を図ってもよい。上記完全停止させるケースの具体例としては、NOx触媒温度が活性化温度未満であり、かつ、NOx吸着量が飽和状態になっているケースや、NOx触媒温度が還元可能範囲を超えて高温になっているケースが挙げられる。   In the case of a complete stop where both the generation of ozone and the generation of the reforming reducing agent are stopped, the supply of oxygen gas may be stopped. That is, in the case of the embodiment shown in FIG. 1, the operation of the air pump 31 may be stopped during the complete stop to reduce power consumption. Further, in the case of the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the accuracy of setting the intake air amount drawn into the combustion chamber to the target amount by closing the electromagnetic valves 31A and 31B and stopping the branching of the intake air. Improvements may be made. Specific examples of the case of complete stop include a case where the NOx catalyst temperature is lower than the activation temperature and the NOx adsorption amount is saturated, or the NOx catalyst temperature exceeds the reducible range and becomes high. There are cases.

図1に示す上記実施形態では、NOxを物理的に捕捉(つまり吸着)する還元触媒が採用されているが、NOxを化学的結合により捕捉(つまり吸蔵)する還元触媒が採用された燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。   In the above embodiment shown in FIG. 1, a reduction catalyst that physically captures (that is, adsorbs) NOx is employed. However, the combustion system employs a reduction catalyst that traps (that is, stores) NOx by chemical bonding. Alternatively, a highly active substance addition apparatus may be applied.

内燃機関10が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、NOx浄化装置15がNOxを吸着し、リーン燃焼以外の時にNOxを還元させる燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。この場合、リーン燃焼時にはオゾンを生成し、リーン燃焼以外の時に改質還元剤を生成させればよい。このようにリーン燃焼時にNOxを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。   When the internal combustion engine 10 is burned in a state leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the highly active substance addition device is applied to a combustion system in which the NOx purification device 15 adsorbs NOx and reduces NOx in other than lean combustion. May be. In this case, ozone may be generated at the time of lean combustion, and a reforming reducing agent may be generated at times other than lean combustion. As a specific example of the catalyst that captures NOx during lean combustion in this way, an occlusion reduction catalyst using platinum and barium supported on a carrier can be cited.

吸着または吸蔵の機能を有しないNOx浄化装置15が採用された燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。この場合、放電リアクタ20で生成されたオゾンをDPF14の再生に用いればよい。すなわち、DPF14の上流へオゾンを添加することで、排気中のNOをNOに酸化してDPF14へ流入させる。すると、DPF14で捕集されて堆積した微粒子の炭素成分が、NOと反応して酸化される。これにより、DPF14に堆積した微粒子が除去されて、DPF14が再生される。 The highly active substance addition device may be applied to a combustion system in which the NOx purification device 15 that does not have an adsorption or storage function is employed. In this case, ozone generated in the discharge reactor 20 may be used for regeneration of the DPF 14. That is, by adding ozone upstream of the DPF 14, NO in the exhaust is oxidized to NO 2 and flows into the DPF 14. Then, the carbon component of the fine particles collected and deposited by the DPF 14 reacts with NO 2 and is oxidized. Thereby, the fine particles deposited on the DPF 14 are removed, and the DPF 14 is regenerated.

図1に示す実施形態では、燃料噴射弁33の噴孔から燃料を減圧させながら噴射することで、液体燃料を微粒化させている。詳細には、液体燃料の粒径を60μm以下の状態にして噴射する。これに対し、燃料噴射弁33を電磁バルブに替えて、微粒化させずに混合室30aへ燃料を流入させてもよい。また、図1に示す実施形態では、電気ヒータ34により燃料を加熱しているが、電気ヒータ34を廃止してもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the liquid fuel is atomized by injecting the fuel from the injection hole of the fuel injection valve 33 while reducing the pressure. Specifically, the liquid fuel is ejected with a particle size of 60 μm or less. On the other hand, the fuel injection valve 33 may be replaced with an electromagnetic valve so that fuel flows into the mixing chamber 30a without atomization. In the embodiment shown in FIG. 1, the fuel is heated by the electric heater 34, but the electric heater 34 may be omitted.

上記第1実施形態では、図4のステップS20で用いるNOx触媒温度を、排気温度センサ96により検出された排気温度から推定している。これに対し、NOx浄化装置15に温度センサを取り付けて、NOx触媒温度を直接計測してもよい。或いは、出力軸10aの回転速度および内燃機関10の負荷等に基づき、NOx触媒温度を推定してもよい。   In the first embodiment, the NOx catalyst temperature used in step S <b> 20 of FIG. 4 is estimated from the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 96. On the other hand, a temperature sensor may be attached to the NOx purification device 15 to directly measure the NOx catalyst temperature. Alternatively, the NOx catalyst temperature may be estimated based on the rotation speed of the output shaft 10a, the load of the internal combustion engine 10, and the like.

図1に示す実施形態では、放電リアクタ20は、平板形状の電極21を互いに平行に対向するように配置して構成されている。これに対し、放電リアクタは、針状に突出した形状の針状電極と、針状電極を環状に取り囲む環状電極とから構成されていてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the discharge reactor 20 is configured by arranging flat-plate electrodes 21 so as to face each other in parallel. On the other hand, the discharge reactor may be constituted by a needle-like electrode protruding in a needle shape and an annular electrode surrounding the needle-like electrode in an annular shape.

図1に示す実施形態では、液体の炭化水素を加熱して気化させる加熱手段として電気ヒータ34を採用しているが、内燃機関10の廃熱を利用した熱交換器を加熱手段として採用してもよい。或いは、燃料を加熱する手段を廃止してもよい。また、図1に示す実施形態では、燃料噴射弁33から混合室30aへ液体燃料を供給しているが、混合室30aの外部で液体燃料を加熱して気化させておき、気体燃料を混合室30aへ供給するようにしてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the electric heater 34 is employed as a heating means for heating and vaporizing liquid hydrocarbons, but a heat exchanger using waste heat of the internal combustion engine 10 is employed as the heating means. Also good. Alternatively, the means for heating the fuel may be eliminated. In the embodiment shown in FIG. 1, the liquid fuel is supplied from the fuel injection valve 33 to the mixing chamber 30a. However, the liquid fuel is heated and vaporized outside the mixing chamber 30a, and the gaseous fuel is mixed into the mixing chamber 30a. You may make it supply to 30a.

図1に示す実施形態では、車両搭載状態において板形状の電極21が水平の向きになるように放電リアクタ20を設置している。これに対し、板形状の電極21の板面が水平方向に対して傾くように設置することで、電極21に付着した液体燃料が重力で落下しやすくなるようにしてもよい。また、板形状の電極21の板面が上下方向に対して平行な向きになるように設置してもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the discharge reactor 20 is installed so that the plate-like electrode 21 is in a horizontal orientation in a vehicle-mounted state. On the other hand, the liquid fuel attached to the electrode 21 may be easily dropped by gravity by installing the plate-shaped electrode 21 so that the plate surface is inclined with respect to the horizontal direction. Moreover, you may install so that the plate | board surface of the plate-shaped electrode 21 may become the direction parallel to the up-down direction.

図1に示す実施形態では、液体の炭化水素を微粒化して加熱手段へ供給する微粒化手段として、燃料噴射弁33を採用している。これに対し、超音波等の高周波数で振動する振動板に液体燃料を接触させることで、液体燃料を振動させて微粒化させる振動装置を、微粒化手段として採用してもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, the fuel injection valve 33 is employed as the atomizing means for atomizing liquid hydrocarbons and supplying them to the heating means. On the other hand, a vibrating device that vibrates the liquid fuel and makes it atomize by bringing the liquid fuel into contact with a vibration plate that vibrates at a high frequency such as ultrasonic waves may be employed as the atomizing means.

図1に示す実施形態では、車両に搭載された燃焼システムに高活性物質添加装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムに高活性物質添加装置を適用させてもよい。図1に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンに高活性物質添加装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンに高活性物質添加装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 1, a highly active substance addition device is applied to a combustion system mounted on a vehicle. On the other hand, a highly active substance addition device may be applied to a stationary combustion system. In the embodiment shown in FIG. 1, a highly active substance addition device is applied to a compression self-ignition diesel engine, and light oil used as a fuel for combustion is used as a reducing agent. On the other hand, gasoline used as a fuel for combustion may be used as a reducing agent by applying a highly active substance addition device to an ignition ignition type gasoline engine.

10…内燃機関、10ex…排気通路、15…NOx浄化装置、20…放電リアクタ、31…エアポンプ(酸素供給手段)、33…燃料噴射弁(炭化水素供給手段)、S30、S40…オゾン生成制御手段、S50、S60…改質制御手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 10ex ... Exhaust passage, 15 ... NOx purification apparatus, 20 ... Discharge reactor, 31 ... Air pump (oxygen supply means), 33 ... Fuel injection valve (hydrocarbon supply means), S30, S40 ... Ozone production control means , S50, S60 ... reforming control means.

Claims (7)

内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側に接続された供給管(35)から前記排気通路へ高活性物質を添加する高活性物質添加装置において、
前記排気通路の外部に配置され、酸素ガスを放電により電離させる放電リアクタ(20)と、
前記放電リアクタへ炭化水素を供給する炭化水素供給手段(33)と、
前記炭化水素の供給を停止させるように前記炭化水素供給手段を制御することで、前記放電リアクタにより電離された酸素ガスから前記高活性物質としてオゾンを生成させるオゾン生成制御手段(S30、S40)と、
前記炭化水素の供給を実施するように前記炭化水素供給手段を制御することで、前記放電リアクタにより電離された酸素ガスで前記炭化水素を酸化させて前記高活性物質として改質還元剤を生成させる改質制御手段(S50、S60)と、
前記内燃機関の吸気または大気を、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして前記放電リアクタへ供給する酸素供給手段(31、36、37)と、
を備え
前記燃焼システムは、前記内燃機関の吸気を過給する過給機(11)、および前記過給機により過給された吸気を冷却する冷却器(12)を備えており、
前記酸素供給手段(36、37)は、
前記過給機により過給された吸気の一部を前記放電リアクタへ供給するとともに、
前記オゾン生成制御手段によるオゾン生成時には、前記冷却器の下流側の吸気を前記放電リアクタへ供給し、前記改質制御手段による改質還元剤生成時には、前記冷却器の上流側の吸気を前記放電リアクタへ供給することを特徴とする高活性物質添加装置。
A NOx purification device (15) for purifying NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) on the reduction catalyst is provided in a combustion system provided in the exhaust passage (10ex), and upstream of the reduction catalyst in the exhaust passage. In the highly active substance addition device for adding a highly active substance from the supply pipe (35) connected to the side to the exhaust passage,
A discharge reactor (20) disposed outside the exhaust passage and ionizing oxygen gas by discharge;
Hydrocarbon supply means (33) for supplying hydrocarbons to the discharge reactor;
Ozone generation control means (S30, S40) for generating ozone as the highly active substance from the oxygen gas ionized by the discharge reactor by controlling the hydrocarbon supply means so as to stop the supply of the hydrocarbon; ,
By controlling the hydrocarbon supply means so as to supply the hydrocarbon, the hydrocarbon is oxidized with the oxygen gas ionized by the discharge reactor to generate a reforming reducing agent as the highly active substance. Reforming control means (S50, S60);
Oxygen supply means (31, 36, 37) for supplying intake air or air of the internal combustion engine to the discharge reactor as oxygen gas containing at least oxygen;
Equipped with a,
The combustion system includes a supercharger (11) for supercharging intake air of the internal combustion engine, and a cooler (12) for cooling intake air supercharged by the supercharger,
The oxygen supply means (36, 37)
While supplying a part of the intake air supercharged by the supercharger to the discharge reactor,
At the time of ozone generation by the ozone generation control means, the intake air on the downstream side of the cooler is supplied to the discharge reactor, and at the time of generation of the reforming reducing agent by the reforming control means, the intake air on the upstream side of the cooler is discharged. highly active materials added and wherein that you fed to the reactor.
内燃機関(10)の排気に含まれるNOxを還元触媒上で浄化するNOx浄化装置(15)が排気通路(10ex)に備えられた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ高活性物質を添加する高活性物質添加装置において、
酸素ガスを放電により電離させる放電リアクタ(20)と、
前記放電リアクタへ炭化水素を供給する炭化水素供給手段(33)と、
前記炭化水素の供給を停止させるように前記炭化水素供給手段を制御することで、前記放電リアクタにより電離された酸素ガスから前記高活性物質としてオゾンを生成させるオゾン生成制御手段(S30、S40)と、
前記炭化水素の供給を実施するように前記炭化水素供給手段を制御することで、前記放電リアクタにより電離された酸素ガスで前記炭化水素を酸化させて前記高活性物質として改質還元剤を生成させる改質制御手段(S50、S60)と、
前記内燃機関の吸気または大気を、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスとして前記放電リアクタへ供給する酸素供給手段(31、36、37)と、
を備え、
前記燃焼システムは、前記内燃機関の吸気を過給する過給機(11)、および前記過給機により過給された吸気を冷却する冷却器(12)を備えており、
前記酸素供給手段(36、37)は、
前記過給機により過給された吸気の一部を前記放電リアクタへ供給するとともに、
前記オゾン生成制御手段によるオゾン生成時には、前記冷却器の下流側の吸気を前記放電リアクタへ供給し、前記改質制御手段による改質還元剤生成時には、前記冷却器の上流側の吸気を前記放電リアクタへ供給することを特徴とする高活性物質添加装置。
A NOx purification device (15) for purifying NOx contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (10) on the reduction catalyst is provided in a combustion system provided in the exhaust passage (10ex), and upstream of the reduction catalyst in the exhaust passage. In a highly active substance addition device that adds a highly active substance to the side,
A discharge reactor (20) for ionizing oxygen gas by discharge;
Hydrocarbon supply means (33) for supplying hydrocarbons to the discharge reactor;
Ozone generation control means (S30, S40) for generating ozone as the highly active substance from the oxygen gas ionized by the discharge reactor by controlling the hydrocarbon supply means so as to stop the supply of the hydrocarbon; ,
By controlling the hydrocarbon supply means so as to supply the hydrocarbon, the hydrocarbon is oxidized with the oxygen gas ionized by the discharge reactor to generate a reforming reducing agent as the highly active substance. Reforming control means (S50, S60);
Oxygen supply means (31, 36, 37) for supplying intake air or air of the internal combustion engine to the discharge reactor as oxygen gas containing at least oxygen;
With
The combustion system includes a supercharger (11) for supercharging intake air of the internal combustion engine, and a cooler (12) for cooling intake air supercharged by the supercharger,
The oxygen supply means (36, 37)
While supplying a part of the intake air supercharged by the supercharger to the discharge reactor,
At the time of ozone generation by the ozone generation control means, the intake air on the downstream side of the cooler is supplied to the discharge reactor, and at the time of generation of the reforming reducing agent by the reforming control means, the intake air on the upstream side of the cooler is discharged. A highly active substance adding device characterized by being supplied to a reactor.
前記還元触媒がNOxを吸着または吸蔵する機能を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の高活性物質添加装置。 The highly active substance addition device according to claim 1 or 2 , wherein the reduction catalyst has a function of adsorbing or storing NOx. 前記オゾン生成制御手段は、前記還元触媒が活性化温度未満であることを条件としてオゾンを生成させ、
前記改質制御手段は、前記還元触媒が活性化温度以上であることを条件として改質還元剤を生成させることを特徴とする請求項に記載の高活性物質添加装置。
The ozone generation control means generates ozone on the condition that the reduction catalyst is lower than the activation temperature,
4. The highly active substance adding device according to claim 3 , wherein the reforming control means generates a reforming reducing agent on condition that the reduction catalyst is at an activation temperature or higher.
前記還元触媒によりNOxを吸着または吸蔵した捕捉量を推定する捕捉量推定手段(S35)を備え、
前記捕捉量推定手段により推定された捕捉量が飽和量に達している場合には、前記オゾン生成制御手段によるオゾンの生成を禁止することを特徴とする請求項またはに記載の高活性物質添加装置。
A trapping amount estimating means (S35) for estimating the trapping amount of NOx adsorbed or occluded by the reduction catalyst;
The highly active substance according to claim 3 or 4 , wherein when the trapped amount estimated by the trapped amount estimating means reaches a saturation amount, generation of ozone by the ozone generation control means is prohibited. Addition equipment.
前記排気通路のうち前記還元触媒の下流側に、前記NOx浄化装置から流出した還元剤を酸化触媒上で浄化する還元剤浄化装置(16)が配置されており、
前記酸化触媒が活性化温度未満の場合には、前記還元触媒の温度に拘わらず、前記改質制御手段による改質還元剤の生成を禁止することを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の高活性物質添加装置。
A reducing agent purification device (16) for purifying the reducing agent flowing out from the NOx purification device on the oxidation catalyst is disposed on the downstream side of the reduction catalyst in the exhaust passage,
Wherein when the oxidation catalyst is lower than the activation temperature, the irrespective of the temperature of the reduction catalyst, claim 1-5, characterized in that prohibiting generation of the reformed reducing agent by the reforming control unit The highly active substance addition apparatus as described in one.
前記放電リアクタの上流側に配置され、前記放電リアクタへ供給される炭化水素を加熱する電気ヒータ(34)を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の高活性物質添加装置。 The highly active substance according to any one of claims 1 to 6 , further comprising an electric heater (34) that is disposed upstream of the discharge reactor and that heats hydrocarbons supplied to the discharge reactor. Addition equipment.
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