JP5251596B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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Description

本発明は、排気ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device.

希薄燃焼式エンジン、とりわけディーゼルエンジンは、ストイキで運転されるガソリンエンジンよりもＣＯ２の排出量が少ない利点がある。しかし、希薄燃焼式エンジンの場合、排気ガスの酸素濃度が高いことから、所謂三元触媒では、排気ガス中の窒素酸化物を効率良く浄化することができない。これに対し、三元触媒に代わる浄化手法として、選択還元型触媒を用いる方法が知られている。これは、アンモニア水や尿素水を排気通路に供給してＮＨ３を発生させ、該ＮＨ３によって窒素酸化物を選択的に還元浄化するというものである。 A lean combustion engine, particularly a diesel engine, has the advantage of lower CO 2 emissions than a gasoline engine operated with stoichiometry. However, in the case of a lean combustion engine, since the oxygen concentration of the exhaust gas is high, the so-called three-way catalyst cannot efficiently purify nitrogen oxide in the exhaust gas. On the other hand, a method using a selective reduction type catalyst is known as a purification method replacing the three-way catalyst. This ammonia water or urea water is supplied to the exhaust passage to generate NH 3, and those that selectively reduces and purifies nitrogen oxides by the NH 3.

上記選択還元型触媒による窒素酸化物の浄化においては、その触媒に供給する還元剤の量を窒素酸化物の浄化に適した量として、還元剤、特にＮＨ３が触媒から流出する（触媒をスリップする）ことを抑制することが求められる。 In the purification of nitrogen oxides by the selective reduction catalyst, the amount of reducing agent supplied to the catalyst is set to an amount suitable for the purification of nitrogen oxides, and the reducing agent, particularly NH 3 flows out of the catalyst (the catalyst slips). It is required to suppress this.

この問題に関し、特許文献１には、尿素水溶液を触媒に供給してその尿素の一部を触媒に貯蔵し、触媒に貯蔵されている尿素から発生したアンモニアにより排気ガス中のＮＯｘを還元すること、並びに触媒の尿素貯蔵容量が許容上限容量よりも大きいか否かを触媒温度に基いて判断し、大きい（触媒温度が低い）と判断されたときに尿素水溶液の供給を禁止することにより、触媒から高濃度のＮＨ３が排出されることを防止することが記載されている。 Regarding this problem, Patent Document 1 discloses that an aqueous urea solution is supplied to a catalyst, a part of the urea is stored in the catalyst, and NOx in the exhaust gas is reduced by ammonia generated from the urea stored in the catalyst. And determining whether the urea storage capacity of the catalyst is larger than the allowable upper limit capacity based on the catalyst temperature, and prohibiting the supply of the urea aqueous solution when it is determined to be large (the catalyst temperature is low). It is described that high concentration NH 3 is prevented from being discharged from the atmosphere.

また、特許文献２には、ＮＯ、ＮＯ２およびＮ２Ｏを含有する排ガスにＮＨ３を混合し、脱硝反応器に充填した還元用触媒と接触させて排ガス中の当該窒素酸化物を除去する方法において、脱硝反応器の入口または出口におけるＮ２Ｏ濃度を考慮して、ＮＨ３注入量を排ガス中のＮＯ、ＮＯ２およびＮ２Ｏを還元するのに必要な量に制御し、ＮＯ、ＮＯ２を還元除去したのちに残存するＮＨ３を用いてＮ２Ｏを還元除去することが記載されている。
特開２００８−２５５９３７号公報 特開平２−６８１２０号公報 In Patent Document 2, NH 3 is mixed with exhaust gas containing NO, NO 2, and N 2 O and brought into contact with a reduction catalyst charged in a denitration reactor to remove the nitrogen oxide in the exhaust gas. In the method, considering the N 2 O concentration at the inlet or outlet of the denitration reactor, the NH 3 injection amount is controlled to an amount necessary for reducing NO, NO 2 and N 2 O in the exhaust gas, and NO, It is described that N 2 O is reduced and removed using NH 3 remaining after reducing and removing NO 2 .
JP 2008-255937 A JP-A-2-68120

上記選択還元型触媒による窒素酸化物の浄化において、エンジンの冷間始動と同時に還元剤を触媒に供給しても、その触媒が活性化しておらず、排気ガス中の窒素酸化物を還元浄化することができない。従って、触媒の活性化を待って還元剤の供給を開始するのが一般的である。   In the purification of nitrogen oxides by the selective reduction catalyst, even if a reducing agent is supplied to the catalyst simultaneously with the cold start of the engine, the catalyst is not activated and the nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced and purified. I can't. Therefore, the supply of the reducing agent is generally started after the catalyst is activated.

ところで、触媒はその排気ガス流れ方向の全長が同時に活性化することはなく、上流端から下流端に向かってその活性領域が広がっていくのが通常である。そして、触媒の上流部が活性化した時点で上記還元剤の供給を開始すると、その上流部によって排気ガス中の窒素酸化物の還元浄化を図ることができ、未浄化のまま排出される窒素酸化物の量を減らすことができる。   By the way, the catalyst generally does not have its entire length in the exhaust gas flow direction activated at the same time, and its active region usually spreads from the upstream end toward the downstream end. When the supply of the reducing agent is started when the upstream portion of the catalyst is activated, the upstream portion can reduce and purify the nitrogen oxides in the exhaust gas, and the nitrogen oxidation exhausted without purification. The amount of things can be reduced.

しかし、その場合、還元剤の供給を開始してから暫くの間は、触媒の上流部は活性化していても下流部までは活性化するに至っていないから、この下流側の不活性領域に還元剤が吸着されていく。そして、本発明者の実験・検討によれば、不活性領域に吸着された還元剤は、触媒の下流側の温度が上昇していくことに伴って、その不活性領域から脱離していくこと、この還元剤の脱離に伴って該還元剤の量が窒素酸化物量に対して過剰になると、還元剤の過剰分全てがそのまま排出されてしまうのではなく、一部がＮ２ＯやＮＯ、ＮＯ２に転化して排出されてしまうことがわかった。 However, in that case, for a while after the supply of the reducing agent is started, the upstream part of the catalyst is activated but not the downstream part. The agent is adsorbed. According to the experiments and examinations of the present inventors, the reducing agent adsorbed in the inactive region is desorbed from the inactive region as the temperature on the downstream side of the catalyst increases. When the amount of the reducing agent becomes excessive with respect to the amount of nitrogen oxides accompanying the desorption of the reducing agent, not all of the excessive amount of the reducing agent is discharged as it is, but a part thereof is N 2 O or NO. It was found that NO 2 was converted and discharged.

この還元剤が過剰になる問題に関し、特許文献１に記載された浄化装置は、要するに、触媒温度が低いときは還元剤の供給を禁止し、触媒温度が高くなると還元剤を供給するというものであるが、触媒温度が高くなると上記不活性領域に吸着されている還元剤が脱離してくるのであるから、還元剤が過剰になる問題の解決にはならない。   Regarding the problem of excessive reducing agent, the purification device described in Patent Document 1 basically prohibits the supply of the reducing agent when the catalyst temperature is low, and supplies the reducing agent when the catalyst temperature becomes high. However, since the reducing agent adsorbed in the inactive region is desorbed when the catalyst temperature is increased, the problem of excessive reducing agent cannot be solved.

また、特許文献２に記載された窒素酸化物の除去方法は、脱硝反応器出口のＮ２Ｏ濃度が高いときにはＮＨ３注入量を増大させるが、還元剤が過剰になることによってＮ２Ｏを生ずるケースでは、還元剤の過剰に伴ってＮ２Ｏ濃度が高くなると、ＮＨ３注入量の増大によって還元剤がさらに過剰になり、Ｎ２Ｏの低減には逆効果となる。 Further, a method of removing nitrogen oxides described in Patent Document 2, but increases the NH 3 injection rate when high concentration of N 2 O denitration reactor outlet, the N 2 O by the reducing agent becomes excessive In the case that occurs, if the N 2 O concentration increases with the excess of reducing agent, the reducing agent becomes further excessive due to an increase in the amount of NH 3 injected, which is counterproductive to reducing N 2 O.

そこで、本発明は、触媒に、既に窒素酸化物を還元浄化し得るように活性化した領域と、未だ窒素酸化物を還元浄化し得るように活性化していない不活性領域とが存するケースにおいて、還元剤の供給を適切に制御することを課題とする。   Therefore, the present invention, in the case where the catalyst already has a region activated so that nitrogen oxides can be reduced and purified, and an inactive region that has not yet been activated so as to reduce and purify nitrogen oxides, It is an object to appropriately control the supply of the reducing agent.

本発明は、上記課題に対して、触媒に対する還元剤供給量を基本的にはエンジン運転状態に基いて定め、その触媒に還元剤が吸着する不活性領域が存するか否かを判定し、その不活性領域が還元剤を脱離する温度に上昇したときに、上記還元剤供給量の減量補正をするようにした。   The present invention, in response to the above problem, basically determines the amount of reducing agent supplied to the catalyst based on the engine operating state, determines whether or not the catalyst has an inactive region where the reducing agent is adsorbed, and When the inactive region rises to a temperature at which the reducing agent is desorbed, the amount of reducing agent supplied is corrected for reduction.

すなわち、本発明は、希薄燃焼式エンジンの排気通路に配設され、排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元する選択還元型の触媒と、
上記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
上記触媒の温度が所定値以上になったときに、上記触媒に上記窒素酸化物を選択的に還元するための還元剤を供給する還元剤供給手段とを備えている排気ガス浄化装置において、
上記エンジンの運転状態に基いて、上記還元剤供給手段によって供給すべき還元剤供給量を算出する還元剤供給量算出手段と、
上記触媒温度検出手段の検出温度に基いて、上記触媒における、上記還元剤供給手段から供給された還元剤が吸着する不活性領域を判定する不活性領域判定手段と、
上記触媒の不活性領域が温度上昇によって還元剤を脱離するときに、上記還元剤供給量の減量補正をする補正手段とを備えていることを特徴とする。 That is, the present invention is a selective reduction type catalyst that is disposed in an exhaust passage of a lean combustion engine and selectively reduces nitrogen oxides in exhaust gas,
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
In an exhaust gas purification apparatus comprising a reducing agent supply means for supplying a reducing agent for selectively reducing the nitrogen oxides to the catalyst when the temperature of the catalyst becomes a predetermined value or more,
Reducing agent supply amount calculating means for calculating a reducing agent supply amount to be supplied by the reducing agent supply means based on the operating state of the engine;
An inactive region determining means for determining an inactive region of the catalyst to which the reducing agent supplied from the reducing agent supply means is adsorbed, based on the detected temperature of the catalyst temperature detecting means;
When the inactive region of the catalyst desorbs the reducing agent due to a temperature rise, it is provided with correction means for correcting the reduction of the reducing agent supply amount.

従って、触媒の不活性領域に還元剤が吸着しているとき、その不活性領域の温度上昇に伴って還元剤が脱離するときには、還元剤供給量が減量補正されるから、還元剤の脱離に伴って、還元すべき窒素酸化物に対して還元剤が触媒において過剰になることを避けることができ、好ましくない還元剤由来物質（還元剤そのもの、或いは還元剤から転化した他の化合物）が触媒から排出されることを抑制することができる。   Therefore, when the reducing agent is adsorbed on the inactive region of the catalyst, when the reducing agent is desorbed as the temperature of the inactive region increases, the reducing agent supply amount is corrected to decrease. With the separation, it is possible to avoid excessive reduction of the reducing agent in the catalyst with respect to the nitrogen oxide to be reduced, and undesirable reducing agent-derived substances (reducing agent itself or other compounds converted from the reducing agent) Can be prevented from being discharged from the catalyst.

なお、本発明でいう「還元剤」は、それ自体が還元能を有する物質の他、分解することによって還元能を有する物質を生ずるもの（例えば、尿素水）を含む。   In addition, the “reducing agent” referred to in the present invention includes a substance having a reducing ability in addition to a substance having a reducing ability itself (for example, urea water) that generates a substance having a reducing ability by decomposition.

好ましい実施態様は、上記補正手段が、上記触媒の不活性領域が還元剤を脱離する温度に上昇したときの還元剤脱離量を算出し、該還元剤脱離量に応じて上記還元剤供給量の減量補正をすることである。   In a preferred embodiment, the correction means calculates a reducing agent desorption amount when the inactive region of the catalyst rises to a temperature at which the reducing agent is desorbed, and the reducing agent is determined according to the reducing agent desorption amount. This is to correct the supply amount.

このように不活性領域からの還元剤脱離量を算出するようにすれば、還元剤供給量の減量補正の精度を高めることができ、還元剤が過剰になることを避ける上で有利になる。   If the reducing agent desorption amount from the inert region is calculated in this way, the accuracy of reducing the reducing agent supply amount can be increased, which is advantageous in avoiding excessive reducing agent. .

また、上記還元剤は窒素化合物であるとき、上記触媒の不活性領域から還元剤が脱離する際に該還元剤が窒素酸化物に転化する割合に基いて上記還元剤脱離量を補正することが好ましい。   Also, when the reducing agent is a nitrogen compound, the reducing agent desorption amount is corrected based on the ratio of the reducing agent converted to nitrogen oxide when the reducing agent is desorbed from the inactive region of the catalyst. It is preferable.

すなわち、本発明者の研究によれば、触媒の不活性領域から還元剤としての窒素化合物が脱離する際、その窒素化合物の一部が窒素酸化物に転化することがある。その場合、その転化に伴って、還元剤量が減少する一方、還元すべき窒素酸化物量が増加する。そこで、上記転化による還元剤量の減少及び窒素酸化物量の増加を考慮して還元剤脱離量を補正するものである。これにより、還元剤供給量の減量補正の精度を高めることができ、還元剤が過剰になることを避ける上で有利になるとともに、窒素酸化物の浄化率を高めることができる。   That is, according to the research of the present inventors, when a nitrogen compound as a reducing agent is desorbed from the inactive region of the catalyst, a part of the nitrogen compound may be converted to nitrogen oxide. In that case, with the conversion, the amount of the reducing agent is decreased, while the amount of nitrogen oxide to be reduced is increased. Therefore, the reducing agent desorption amount is corrected in consideration of the reduction in the reducing agent amount and the increase in the nitrogen oxide amount due to the conversion. Thereby, it is possible to improve the accuracy of reducing the reducing agent supply amount, which is advantageous in avoiding an excessive amount of reducing agent, and to improve the purification rate of nitrogen oxides.

上記窒素化合物としては、排気通路内に供給された後に排気ガスの熱等によって分解してＮＨ３を発生する尿素水又はアンモニア水を採用することができ、その場合、上記触媒の不活性領域からＮＨ３が脱離する際に、Ｎ２Ｏ、ＮＯ及びＮＯ２の少なくとも一種を含む窒素酸化物が転化生成することになる。 As the nitrogen compound, urea water or ammonia water which is decomposed by the heat of exhaust gas after being supplied into the exhaust passage and generates NH 3 can be adopted, and in that case, from the inactive region of the catalyst When NH 3 is desorbed, nitrogen oxides containing at least one of N 2 O, NO, and NO 2 are converted and generated.

以上のように本発明によれば、排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元する触媒への還元剤供給量を、基本的にはエンジン運転状態に基いて定め、その触媒に還元剤が吸着する不活性領域が存するか否かを判定し、その不活性領域が還元剤を脱離するときに、上記還元剤供給量の減量補正をするようにしたから、還元すべき窒素酸化物に対して還元剤が触媒において過剰になることを避けることができ、好ましくない還元剤由来物質が触媒から排出されることを抑制することができる。   As described above, according to the present invention, the reducing agent supply amount to the catalyst that selectively reduces nitrogen oxides in the exhaust gas is basically determined based on the engine operating state, and the reducing agent is added to the catalyst. It is determined whether or not there is an inactive region to be adsorbed, and when the inactive region desorbs the reducing agent, the above-mentioned reducing agent supply amount is corrected to decrease. On the other hand, it can avoid that a reducing agent becomes excessive in a catalyst, and it can suppress that a preferable reducing agent origin material is discharged | emitted from a catalyst.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.

図１は希薄燃焼式エンジン（ディーゼルエンジンや希薄燃焼式ガソリンエンジン）１の排気ガス浄化装置を示す。同エンジン１の排気通路２に、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２等）を選択的に還元浄化する選択還元型触媒３が設けられている。触媒３よりも上流側の排気通路２には、還元剤（ＮＨ３源としての尿素水）を噴射し触媒３に供給する還元剤噴射弁（還元剤供給手段）４が配設されている（還元剤貯蔵タンク、並びに該還元剤貯蔵タンクから還元剤噴射弁４に至る還元剤供給パイプの図示は省略している。）。 FIG. 1 shows an exhaust gas purifying device of a lean combustion engine (diesel engine or lean combustion gasoline engine) 1. A selective reduction catalyst 3 that selectively reduces and purifies nitrogen oxides (NO, NO 2, etc.) in the exhaust gas is provided in the exhaust passage 2 of the engine 1. A reducing agent injection valve (reducing agent supply means) 4 for injecting a reducing agent (urea water as an NH 3 source) and supplying it to the catalyst 3 is disposed in the exhaust passage 2 upstream of the catalyst 3 ( The illustration of the reducing agent storage tank and the reducing agent supply pipe extending from the reducing agent storage tank to the reducing agent injection valve 4 is omitted).

還元剤噴射弁４によって排気通路２に噴射される尿素水は、排気ガスの熱によって分解し、さらには触媒３の上流端で加水分解して、尿素１分子当たり２分子のＮＨ３を発生し、このＮＨ３によって、触媒３での窒素酸化物の還元浄化が進む。触媒３は、排ガス流れ方向に延びる多数のセル空間が区画形成されたハニカム担体に触媒材を担持させてなる。ゼオライト、アルミナ等のサポート材に、遷移金属、チタニヤ等の触媒成分を担持させた触媒材等を触媒３に採用することができる。 The urea water injected into the exhaust passage 2 by the reducing agent injection valve 4 is decomposed by the heat of the exhaust gas, and further hydrolyzed at the upstream end of the catalyst 3 to generate two molecules of NH 3 per molecule of urea. The NH 3 promotes the reduction and purification of nitrogen oxides in the catalyst 3. The catalyst 3 is formed by supporting a catalyst material on a honeycomb carrier in which a number of cell spaces extending in the exhaust gas flow direction are partitioned. A catalyst material or the like in which a catalyst component such as a transition metal or titania is supported on a support material such as zeolite or alumina can be used for the catalyst 3.

排気通路２には、触媒３に流入する排気ガス温度、すなわち触媒上流側温度Ｔ1を検出する第１温度センサ５と、触媒３から流出する排気ガス温度、すなわち触媒下流側温度Ｔ2を検出する第２温度センサ６とが設けられている。温度センサ５，６は触媒３の温度を検出する触媒温度検出手段を構成している。この温度センサ５，６の検出信号は、エンジン１の回転数、冷却水温及びアクセル開度等の検出信号と共にコントローラ７に与えられる（回転数、冷却水温及びアクセル開度各々を検出するセンサの図示は省略している。）。コントローラ７は、マイクロコンピュータを利用したものであり、上記各種検出信号に基いて、エンジン１の気筒内燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁８及び上記還元剤噴射弁４に作動信号を与える。   In the exhaust passage 2, a first temperature sensor 5 that detects an exhaust gas temperature flowing into the catalyst 3, that is, a catalyst upstream temperature T 1, and an exhaust gas temperature that flows out from the catalyst 3, that is, a catalyst downstream temperature T 2 is detected. A two-temperature sensor 6 is provided. The temperature sensors 5 and 6 constitute catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst 3. The detection signals of the temperature sensors 5 and 6 are given to the controller 7 together with detection signals such as the rotational speed of the engine 1, the cooling water temperature and the accelerator opening (illustrating sensors for detecting the rotational speed, the cooling water temperature and the accelerator opening respectively. Is omitted.) The controller 7 uses a microcomputer, and gives an operation signal to the fuel injection valve 8 for supplying fuel to the in-cylinder combustion chamber of the engine 1 and the reducing agent injection valve 4 based on the various detection signals. .

本発明は、触媒３に、既に窒素酸化物を還元浄化し得るように活性化した領域３ａと、未だ窒素酸化物を還元浄化し得るように活性化していない不活性領域３ｂとが存するケースにおいて、還元剤噴射弁４による還元剤の供給を適切に制御することを課題とする。そこで、まず、本発明者の実験及びその結果について説明する。   In the case where the catalyst 3 has a region 3a that has already been activated so that nitrogen oxides can be reduced and purified, and an inactive region 3b that has not yet been activated so that nitrogen oxides can be reduced and purified. An object is to appropriately control the supply of the reducing agent by the reducing agent injection valve 4. Therefore, first, the inventors' experiments and results will be described.

＜実験１＞
βゼオライトを１５０ｇ／Ｌ、ＴｉＯ２を２０ｇ／Ｌ、Ｌａ−Ａｌ２Ｏ３を４０ｇ／Ｌ、Ｃｅ−Ｚｒ複合酸化物を４０ｇ／Ｌ、アルミナバインダを２５ｇ／Ｌ秤量して混合してなる触媒材をハニカム担体に担持させて供試触媒とした。以上の各数値は担体１Ｌ当たりの担持量である。その触媒に、酸素を２％及びＨ２Ｏを１０％含む窒素ガス雰囲気において７５０℃の温度に２４時間加熱するエージングを施した後、モデルガス流通反応装置及び排気ガス分析装置を用い、モデルガスの供給開始温度（触媒入口ガス温度）を１６℃、５０℃及び８６℃の３通りとして、それら各温度から漸次上昇させていったときのＮＯｘ浄化率の変化、並びにＮ２Ｏ発生量の変化を調べた。 <Experiment 1>
Catalyst obtained by weighing and mixing 150 g / L of β zeolite, 20 g / L of TiO 2 , 40 g / L of La—Al 2 O 3 , 40 g / L of Ce—Zr composite oxide, and 25 g / L of alumina binder. The material was supported on a honeycomb carrier to prepare a test catalyst. Each of the above numerical values is a carrying amount per 1 L of the carrier. The catalyst was aged by heating it to a temperature of 750 ° C. for 24 hours in a nitrogen gas atmosphere containing 2% oxygen and 10% H 2 O, and then using the model gas flow reactor and the exhaust gas analyzer, Change in NOx purification rate and N 2 O generation amount when the temperature is gradually increased from each of the three starting temperatures (catalyst inlet gas temperature) of 16 ° C., 50 ° C. and 86 ° C. I investigated.

供給開始温度１６℃、５０℃及び８６℃のいずれも、モデルガスの組成は、ＮＯ；２６０ｐｐｍ，ＮＯ２；２６０ｐｐｍ，ＮＨ３；６２０ｐｐｍ，Ｏ２；１３．９％，残Ｈｅとし、空間速度はＳＶ＝６００００ｈ−１とし、昇温速度は１０℃／分とした。 The composition of the model gas was NO; 260 ppm, NO 2 ; 260 ppm, NH 3 ; 620 ppm, O 2 ; 13.9%, the remaining He, and the space velocity was 16 ° C., 50 ° C., and 86 ° C. SV = 60000 h −1 and the temperature rising rate was 10 ° C./min.

ＮＯｘ浄化率の変化を図２に示す。同図によれば、供給開始温度が低くなるほど、ＮＯｘ浄化率の立上り温度が高温側に振れている。この点について検討するに、触媒が活性化していないときはモデルガス中のＮＨ３が触媒に吸着するところ、供給開始温度が低くなるほど、モデルガスの供給開始から触媒が活性化するまでの時間が長くなるから、ＮＨ３吸着量が多くなる。その吸着したＮＨ３は、その後、触媒の温度が２００℃前後になると脱離するが、その際に一部が酸化されてＮ２Ｏ又はＮＯ、ＮＯ２になる。 The change in the NOx purification rate is shown in FIG. According to the figure, the rising temperature of the NOx purification rate fluctuates to the higher temperature side as the supply start temperature becomes lower. In consideration of this point, when NH 3 in the model gas is adsorbed to the catalyst when the catalyst is not activated, the lower the supply start temperature, the longer the time from the start of supply of the model gas to the activation of the catalyst. Since it becomes long, the amount of NH 3 adsorption increases. Then, the adsorbed NH 3 is desorbed when the temperature of the catalyst reaches around 200 ° C., but at this time, a part thereof is oxidized to become N 2 O, NO, or NO 2 .

従って、供給開始温度が低くなるほど、ＮＯｘ浄化率の立上り温度が高温側に振れているのは、触媒が活性化する過渡時にＮＨ３が脱離してＮ２Ｏ又はＮＯ、ＮＯ２になる量が多いためであると考えられる。つまり、触媒の上流部が活性化してモデルガス中のＮＯやＮＯ２の還元浄化が始まったとき、供給開始温度が低い触媒ではＮＨ３の脱離によって生成するＮ２Ｏ又はＮＯ、ＮＯ２の量が多いから、この生成するＮＯやＮＯ２によって、触媒の見掛け上の活性化温度が高温側にずれているものと考えられる。 Therefore, the lower the supply start temperature, the higher the rising temperature of the NOx purification rate is because the amount of NH 3 desorbed and becomes N 2 O or NO, NO 2 during the transition of activation of the catalyst. This is probably because there are many. That is, when the upstream portion of the catalyst is reduced and purified in the NO and NO 2 in the model gas began activated, supply start temperature is lower catalyst is produced by desorption of NH 3 N 2 O or NO, the NO 2 Since the amount is large, it is considered that the apparent activation temperature of the catalyst is shifted to the high temperature side due to the generated NO and NO 2 .

実際、図３に示すように、モデルガスの供給開始温度が１６℃と５０℃のケースでは、温度１８０℃付近からＮ２Ｏの発生が始まり、その発生量は、モデルガスの供給開始温度が低くなるほど多くなっており、供給開始温度が８６℃のケースではＮ２Ｏの発生が認められない。ＮＨ３が脱離する際には、Ｎ２Ｏだけでなく、ＮＯやＮＯ２も発生するから、その影響が図２のＮＯｘ浄化率の立上り温度の違いに現れていると考えられる。 In fact, as shown in FIG. 3, in the case where the model gas supply start temperature is 16 ° C. and 50 ° C., the generation of N 2 O starts from around the temperature of 180 ° C. In the case where the supply start temperature is 86 ° C., N 2 O is not generated. When NH 3 is desorbed, not only N 2 O but also NO and NO 2 are generated. Therefore, it is considered that the influence appears in the difference in the rising temperature of the NOx purification rate in FIG.

＜実験２＞
実験１と同じ供試触媒について、ＮＨ３濃度が異なる５種類のモデルガスにより、触媒入口ガス温度を漸次上昇させていったときのＮＯｘ浄化率の変化、並びにＮ２Ｏ発生量の変化を調べた。供試触媒には、実験１と同じエージングを事前に施し、モデルガスの供給開始温度はいずれも１６℃とし、空間速度はＳＶ＝６００００ｈ−１、昇温速度は１０℃／分とした。５種類のモデルガス（Ａ〜Ｅ）の組成は表１の通りである。 <Experiment 2>
For the same test catalyst as in Experiment 1, we investigated the change in the NOx purification rate and the change in the amount of N 2 O generated when the catalyst inlet gas temperature was gradually increased using five model gases with different NH 3 concentrations. It was. The test catalyst was subjected to the same aging as in Experiment 1, the model gas supply start temperature was 16 ° C., the space velocity was SV = 60000 h −1 , and the temperature increase rate was 10 ° C./min. The compositions of the five model gases (A to E) are shown in Table 1.

Figure 0005251596
Figure 0005251596

ＮＯｘ浄化率の変化を図４に示す。同図によれば、ＮＨ３濃度が２６０ｐｐｍのモデルガスＢでは、２００℃付近でＮＯｘ浄化率が１００％弱になり、それよりも高温側では５０％程度になっている。還元剤であるＮＨ３はＮＯ及びＮＯ２と略等量で反応するから、ＮＨ３濃度が２６０ｐｐｍのモデルガスＢであれば、触媒全体が活性化した状態ではＮＯｘ浄化率が５０％程度になるはずである。従って、上記高温側のＮＯｘ浄化率（５０％程度）は当該モデルガスの組成からすると妥当であるが、２００℃付近でＮＯｘ浄化率が１００％弱まで上昇している点は、モデルガスの組成からすると妥当な結果ではない。 The change in the NOx purification rate is shown in FIG. According to the figure, in the model gas B having an NH 3 concentration of 260 ppm, the NOx purification rate becomes slightly less than 100% near 200 ° C., and is about 50% on the higher temperature side. Since NH 3 as a reducing agent reacts with NO and NO 2 in substantially equal amounts, if the model gas B has an NH 3 concentration of 260 ppm, the NOx purification rate is about 50% when the entire catalyst is activated. It should be. Therefore, the NOx purification rate on the high temperature side (about 50%) is appropriate from the composition of the model gas, but the NOx purification rate increases to a little less than 100% near 200 ° C. Therefore, it is not a reasonable result.

そこで２００℃付近でＮＯｘ浄化率が１００％弱まで上昇している理由を検討する。上述の如く実験１により２００℃付近で触媒からＮＨ３が脱離することがわかっている。従って、２００℃付近で１００％弱のＮＯｘ浄化率が得られているのは、触媒が活性化する前に該触媒に吸着されたＮＨ３が脱離し、これが、モデルガス中のＮＯ及びＮＯ２の還元に働いたものと考えられる。つまり、ＮＨ３の脱離によって触媒中のＮＨ３濃度が高くなったということである。 Therefore, the reason why the NOx purification rate is increased to a little less than 100% around 200 ° C. will be examined. As described above, it is known from Experiment 1 that NH 3 is desorbed from the catalyst at around 200 ° C. Therefore, a NOx purification rate of slightly less than 100% is obtained at around 200 ° C., because NH 3 adsorbed on the catalyst is desorbed before the catalyst is activated, and this is the reason for NO and NO 2 in the model gas. It is thought that it worked for the reduction of That is that the NH 3 concentration in the catalyst becomes high by desorption of NH 3.

実際、図５に示すように、ＮＨ３を含有するモデルガスでは、温度１８０℃付近からＮ２Ｏの発生が始まっており、これは触媒から脱離したＮＨ３の一部が転化したものと認められる。なお、ＮＨ３濃度が５２０ｐｐｍ、６２０ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍの各モデルガスのＮ２Ｏ出力のピークは略同じあったため、図５では代表的に１本の出力強度線Ｉで表している。 In fact, as shown in FIG. 5, in the model gas containing NH 3 , the generation of N 2 O started from around 180 ° C., which is because a part of NH 3 desorbed from the catalyst was converted. Is recognized. Since the N 2 O output peaks of the model gases having NH 3 concentrations of 520 ppm, 620 ppm, and 1000 ppm were substantially the same, FIG. 5 typically shows one output intensity line I.

また、図４によれば、３００℃以上でのＮＯｘ浄化率は、ＮＨ３濃度６２０ｐｐｍのモデルガスでは略１００％になっているのに対して、ＮＨ３濃度５２０ｐｐｍでは９０％程度と低くなり、ＮＨ３濃度１０００ｐｐｍではさらに低くなっている。 Further, according to FIG. 4, the NOx purification rate at 300 ° C. or higher is about 100% in the model gas with NH 3 concentration of 620 ppm, whereas it is as low as about 90% at NH 3 concentration of 520 ppm. It is even lower at an NH 3 concentration of 1000 ppm.

ＮＨ３濃度をＮＯ及びＮＯ２とを合わせた濃度と等量の５２０ｐｐｍにしても、ＮＨ３の一部（５％程度）はＮＯ及びＮＯ２の還元に消費されることなく、ガス中の酸素で酸化されて窒素酸化物に転化する。この酸化によるＮＨ３の減少分と窒素酸化物の増加分とが上記ＮＯｘ浄化率に反映されて９０％程度になったものと認められる。一方、ＮＨ３濃度１０００ｐｐｍではＮＯ及びＮＯ２とを合わせた量に対してＮＨ３が過剰になっているから、この過剰分の一部が酸化された結果、ＮＯｘ浄化率がさらに低くなっているものと認められる。 Even if the NH 3 concentration is equal to 520 ppm equal to the combined concentration of NO and NO 2 , a part of NH 3 (about 5%) is not consumed for the reduction of NO and NO 2 , and oxygen in the gas Oxidized to convert to nitrogen oxide. It is recognized that the decrease in NH 3 and the increase in nitrogen oxide due to this oxidation are reflected in the NOx purification rate and become about 90%. On the other hand, when NH 3 concentration is 1000 ppm, NH 3 is excessive with respect to the total amount of NO and NO 2, and as a result, a part of this excess is oxidized, and the NOx purification rate is further lowered. It is accepted.

＜本発明に係る還元剤供給制御＞
上記実験結果から、触媒が活性化していないときは、触媒に供給されたＮＨ３が該触媒に吸着されること、その吸着されたＮＨ３は触媒の温度が高くなると脱離すること、その脱離は触媒が活性を呈し始める頃の温度で生ずること、脱離したＮＨ３の一部は窒素酸化物になること、並びに触媒におけるＮＨ３が窒素酸化物に対して過剰になると、過剰分が酸化されて窒素酸化物になり、触媒から窒素酸化物流出量が増えることがわかる。 <Reducing agent supply control according to the present invention>
From the above experimental results, when the catalyst is not activated, the NH 3 supplied to the catalyst is adsorbed by the catalyst, and the adsorbed NH 3 is desorbed when the temperature of the catalyst becomes high. Separation occurs at a temperature at which the catalyst begins to exhibit activity, part of the desorbed NH 3 becomes nitrogen oxides, and when NH 3 in the catalyst becomes excessive with respect to nitrogen oxides, It can be seen that it is oxidized to nitrogen oxides, increasing the nitrogen oxide outflow from the catalyst.

そうして、触媒はその排気ガス流れ方向の全長が同時に活性化することはなく、上流端から下流端に向かってその活性領域が広がっていくのが通常である。従って、触媒の上流部が活性化した時点で還元剤の供給を開始すると、その活性化した上流部によって排気ガス中の窒素酸化物の還元浄化を図ることができる。しかし、触媒下流側の不活性領域に還元剤が吸着されてその後に脱離するから、排気ガス中の窒素酸化物量に見合う適量の還元剤を触媒に供給すると、還元剤の脱離に伴って還元剤が窒素酸化物に対して一時的に過剰になり、窒素酸化物の排出量が増加するという問題を生ずる。   Thus, the catalyst generally does not have its entire length in the exhaust gas flow direction activated at the same time, and its active region usually expands from the upstream end toward the downstream end. Therefore, when the supply of the reducing agent is started when the upstream portion of the catalyst is activated, the nitrogen oxide in the exhaust gas can be reduced and purified by the activated upstream portion. However, since the reducing agent is adsorbed in the inactive region on the downstream side of the catalyst and then desorbed, if an appropriate amount of reducing agent corresponding to the amount of nitrogen oxide in the exhaust gas is supplied to the catalyst, There arises a problem that the reducing agent temporarily becomes excessive with respect to the nitrogen oxide, and the amount of nitrogen oxide discharged increases.

そこで、本発明は、以上の実験及び検討結果を踏まえて、触媒に対する還元剤の供給を制御するようにしている。以下、具体的に説明する。   Therefore, in the present invention, the supply of the reducing agent to the catalyst is controlled on the basis of the above experiment and examination results. This will be specifically described below.

図１に示す還元剤噴射弁４の作動を制御するコントローラ７は、触媒３の温度が所定値以上になったときに、還元剤噴射弁４による還元剤の噴射供給を開始させるものであり、エンジン１の運転状態に基いて触媒３に供給すべき還元剤の基本供給量Ｒoを算出する還元剤供給量算出手段と、触媒３における還元剤が吸着する不活性領域を判定する不活性領域判定手段と、不活性領域が還元剤脱離温度に上昇したときに上記還元剤の基本供給量Ｒoの減量補正をする補正手段とを構成している。   The controller 7 for controlling the operation of the reducing agent injection valve 4 shown in FIG. 1 starts injection supply of the reducing agent by the reducing agent injection valve 4 when the temperature of the catalyst 3 becomes a predetermined value or more. Reducing agent supply amount calculating means for calculating the basic supply amount Ro of the reducing agent to be supplied to the catalyst 3 based on the operating state of the engine 1, and an inactive region determination for determining the inactive region where the reducing agent in the catalyst 3 is adsorbed. And correction means for correcting the reduction of the basic supply amount Ro of the reducing agent when the inactive region rises to the reducing agent desorption temperature.

触媒３の温度は、第１及び第２の各温度センサ５，６によって検出することができ、或いはエンジン１の運転履歴に基いて排気ガスによって触媒３に与えられ熱量を求めることにより検出することができる。本実施形態では、第１温度センサ５によって検出される温度（触媒３に流入する排気ガス温度）Ｔ1が所定値Ｔa以上になったときに、触媒３の上流部が窒素酸化物を還元し得る活性温度に達したとして、還元剤噴射弁４による還元剤の噴射供給を開始するようにしている。   The temperature of the catalyst 3 can be detected by the first and second temperature sensors 5 and 6, or can be detected by obtaining the amount of heat given to the catalyst 3 by the exhaust gas based on the operation history of the engine 1. Can do. In this embodiment, when the temperature (exhaust gas temperature flowing into the catalyst 3) T1 detected by the first temperature sensor 5 becomes equal to or higher than a predetermined value Ta, the upstream portion of the catalyst 3 can reduce nitrogen oxides. When the activation temperature is reached, the reducing agent injection valve 4 starts to supply the reducing agent.

一方、エンジン１から排出される窒素酸化物の排出量はエンジン１の運転状態によって異なる。そこで、上記還元剤供給量算出手段は、エンジン１から排出される窒素酸化物を還元するに必要な還元剤の基本供給量Ｒoを、エンジン回転数及びアクセル開度（又はエンジン１の要求トルク）に基いて、予め設定したマップを検索して算出する。   On the other hand, the amount of nitrogen oxide discharged from the engine 1 varies depending on the operating state of the engine 1. Therefore, the reducing agent supply amount calculating means calculates the basic supply amount Ro of the reducing agent necessary for reducing the nitrogen oxides discharged from the engine 1, the engine speed and the accelerator opening (or the required torque of the engine 1). Based on the above, a map set in advance is searched and calculated.

上述の如く触媒３の上流部が活性温度に達した時点で還元剤の供給を開始するようにしているが、その時点では通常は触媒３の下流側部分は活性温度に達しておらず、不活性領域になっている。この不活性領域には還元剤である尿素が分解してなるＮＨ３が吸着されるが、温度が上昇してＮＨ３が脱離すると、触媒３ではＮＨ３が還元すべき窒素酸化物に対して過剰になってしまう。触媒３の下流側部分が不活性状態であるか否かは、触媒３に流入する排気ガス温度Ｔ1と触媒３から流出する排気ガス温度Ｔ2とに基いて推定することができる。そこで、上記不活性領域判定手段は、第１及び第２の各温度センサ５，６の検出温度Ｔ1，Ｔ2に基いて、触媒３の不活性領域を判定する。 As described above, the supply of the reducing agent is started when the upstream portion of the catalyst 3 reaches the activation temperature. However, at that time, the downstream portion of the catalyst 3 usually does not reach the activation temperature and is not suitable. It is an active area. NH 3 formed by decomposition of urea as a reducing agent is adsorbed in this inactive region, but when the temperature rises and NH 3 is desorbed, in catalyst 3, NH 3 is reduced with respect to the nitrogen oxide to be reduced. Will become excessive. Whether or not the downstream portion of the catalyst 3 is in an inactive state can be estimated based on the exhaust gas temperature T1 flowing into the catalyst 3 and the exhaust gas temperature T2 flowing out from the catalyst 3. Therefore, the inactive region determination means determines the inactive region of the catalyst 3 based on the detected temperatures T1, T2 of the first and second temperature sensors 5, 6.

上記補正手段は、触媒３の不活性領域からＮＨ３が脱離したときに、触媒３のＮＨ３量が過剰にならないように上記減量補正をする。この減量補正は予め適切な減量値を実験によって定めておいて実行することもできるが、本実施形態では、次回の還元剤噴射までに不活性領域から脱離するＮＨ３量を予測して当該減量補正を行なうようにしている。ここに、不活性領域からのＮＨ３脱離量は、不活性領域に吸着しているＮＨ３の量と、次回の還元剤噴射までの温度上昇によって不活性領域におけるＮＨ３の脱離を生ずる範囲とから、簡易的に予測することができる。 The correction means corrects the decrease so that the NH 3 amount of the catalyst 3 does not become excessive when NH 3 is desorbed from the inactive region of the catalyst 3. This reduction correction can be executed by determining an appropriate reduction value in advance by experiment, but in this embodiment, the amount of NH 3 desorbed from the inactive region is predicted by the next reducing agent injection, The weight loss correction is performed. Here, the amount of NH 3 desorbed from the inactive region is the amount of NH 3 adsorbed in the inactive region and the desorption of NH 3 in the inactive region due to the temperature rise until the next reducing agent injection. From the range, it can be easily predicted.

そこで、上記補正手段は、還元剤噴射弁４によって還元剤（尿素）が噴射されるたびに、その還元剤供給量Ｒに基いて、該不活性領域における単位長さ当たりのＮＨ３吸着量Ｎ1を求め、このＮＨ３吸着量Ｎ1を積算していくことにより、該不活性領域の単位容量当たりのＮＨ３吸着量Ｎを求める。この場合、触媒３の全長のＹ％が不活性領域であるときは、還元剤供給量Ｒのうち、Ｙに所定の係数ａ（ａ＜１）を掛けたａ×Ｙ％の還元剤量がＮＨ３となって不活性領域に吸着したとする。ここで、上記説明では簡略的に、「単位長さ当たりの」ＮＨ３吸着量Ｎとしているが、「単位容量当たりの」に置き換えてもよい。 Therefore, the correction means is configured such that each time the reducing agent (urea) is injected by the reducing agent injection valve 4, the NH 3 adsorption amount N1 per unit length in the inactive region is based on the reducing agent supply amount R. And the NH 3 adsorption amount N1 is integrated to obtain the NH 3 adsorption amount N per unit capacity of the inactive region. In this case, when Y% of the total length of the catalyst 3 is an inactive region, a reducing agent amount of a × Y% obtained by multiplying Y by a predetermined coefficient a (a <1) in the reducing agent supply amount R. It is assumed that NH 3 is adsorbed on the inert region. Here, in the above description, the NH 3 adsorption amount N “per unit length” is simply used, but it may be replaced with “per unit capacity”.

不活性領域におけるＮＨ３の脱離範囲については、便宜上、次回の還元剤噴射までに活性温度に達すると見込まれる範囲を当該脱離範囲とし、且つその範囲から吸着していたＮＨ３の全量が脱離するとする。すなわち、脱離範囲に吸着していたＮＨ３量をＮＨ３脱離量Ｎdとする。次回の還元剤噴射までの脱離範囲は、予め実験により検討して、例えば触媒３の全長のＺ％の長さが還元剤噴射のたびに新たに活性温度に達する（脱離範囲となる）としてもよいが、本実施形態では、温度センサ５，６の検出温度Ｔ1，Ｔ2及び単位時間当たりの温度上昇度に基いて脱離範囲を定めるようにしている。 Regarding the desorption range of NH 3 in the inert region, for convenience, the range expected to reach the activation temperature before the next reducing agent injection is defined as the desorption range, and the total amount of NH 3 adsorbed from the range is Suppose it is detached. That is, the NH 3 amount adsorbed in the desorption range is defined as the NH 3 desorption amount Nd. The desorption range until the next injection of the reducing agent is examined in advance by experiment. For example, the length of Z% of the total length of the catalyst 3 reaches the activation temperature anew every time the reducing agent is injected (becomes the desorption range). However, in this embodiment, the desorption range is determined based on the detected temperatures T1 and T2 of the temperature sensors 5 and 6 and the temperature rise per unit time.

なお、不活性領域のＮＨ３吸着量Ｎについては、還元剤噴射弁４による還元剤供給量Ｒとその供給回数から求めるようにしてもよい。 The NH 3 adsorption amount N in the inactive region may be obtained from the reducing agent supply amount R by the reducing agent injection valve 4 and the number of times of supply.

また、本実施形態では上述の如く次回の還元剤噴射までに不活性領域から脱離するＮＨ３量を予測して当該減量補正を行なうものとしているが、他の実施形態として、例えば０．５秒後までに不活性領域から脱離するＮＨ３量を予測して当該減量補正を行なうようにしてもよい。この場合、タイマ等による計時手段が備えられることになる。或いは、さらに別の実施形態として、触媒の昇温速度や還元剤噴射のインターバルを考慮して、予め設定した脱離量マップを先読みして当該減量補正する方法を採用してもよい。 Further, in the present embodiment, as described above, the amount of NH 3 desorbed from the inactive region is predicted until the next reducing agent injection, and the amount of reduction is corrected, but as another embodiment, for example, 0.5 The amount of NH 3 desorbed from the inactive region may be predicted by a second later, and the amount reduction correction may be performed. In this case, time measuring means such as a timer is provided. Alternatively, as another embodiment, a method of pre-reading a preset desorption amount map and correcting the decrease may be adopted in consideration of the temperature increase rate of the catalyst and the reducing agent injection interval.

不活性領域から脱離するＮＨ３の一部は窒素酸化物に転化する。この転化に伴って、触媒３のＮＨ３量が減少する一方、還元すべき窒素酸化物量が増加する。そこで、上記補正手段は、上記ＮＨ３の転化率に応じて上記ＮＨ３脱離量Ｎdを補正係数Ｃの乗算によって補正する。この場合、転化率をＸ％とすると、当該転化によってＮＨ３の減少と窒素酸化物の増加とを招くから、当該転化によるＮＨ３脱離量の減少率は２×Ｘ％となる。つまり、ＮＨ３脱離量Ｎdは（１００−２×Ｘ）％に減少する。通常はＸ＝５％程度であるから、ＮＨ３脱離量Ｎdは９０％程度になる（補正係数Ｃ＝０．９）。 Part of NH 3 desorbed from the inactive region is converted to nitrogen oxide. With this conversion, the amount of NH 3 in the catalyst 3 decreases, while the amount of nitrogen oxide to be reduced increases. Therefore, the correction means, the NH 3 desorption amount Nd corrected by multiplying the correction factor C in accordance with the conversion rate of the NH 3. In this case, assuming that the conversion rate is X%, the conversion causes a decrease in NH 3 and an increase in nitrogen oxides, so the reduction rate of the NH 3 desorption amount due to the conversion is 2 × X%. That is, the NH 3 desorption amount Nd decreases to (100−2 × X)%. Since normally X is about 5%, the NH 3 desorption amount Nd is about 90% (correction coefficient C = 0.9).

そうして、この転化による補正を加えたＮＨ３脱離量Ｎdに基いて還元剤基本供給量Ｒoを補正する。この場合、尿素１分子からＮＨ３２分子を生ずるから、減算すべき還元剤補正量Ｒc＝ＮＨ３脱離量Ｎd×１／２となる。すなわち、還元剤基本供給量Ｒoから還元剤補正量Ｒcを減算して還元剤供給量Ｒとし、還元剤噴射弁４による噴射を実行する。 Then, the reducing agent basic supply amount Ro is corrected based on the NH 3 desorption amount Nd to which correction by this conversion is added. In this case, since NH 3 2 molecules are generated from 1 urea molecule, the reducing agent correction amount Rc to be subtracted = NH 3 desorption amount Nd × 1/2. That is, the reducing agent correction amount Rc is subtracted from the reducing agent basic supply amount Ro to obtain the reducing agent supply amount R, and injection by the reducing agent injection valve 4 is executed.

図６は上記還元剤供給制御の流れを示す。スタート後のステップＳ１でエンジン運転状態（エンジン回転数，アクセル開度）及び触媒３の上流側及び下流側の各温度Ｔ1，Ｔ2を読み込む。続くステップＳ２で上流側温度Ｔ1が所定値Ｔa以上になっているか否かを判定する。上流側温度Ｔ1が所定値Ｔa以上になっているときは、触媒３の上流部が活性化しているとしてステップＳ３に進み、エンジン運転状態に基いて還元剤噴射弁４による還元剤の基本噴射量Ｒoを算出する。   FIG. 6 shows the flow of the reducing agent supply control. In step S1 after the start, the engine operating state (engine speed, accelerator opening) and the temperatures T1 and T2 on the upstream side and downstream side of the catalyst 3 are read. In subsequent step S2, it is determined whether or not the upstream temperature T1 is equal to or higher than a predetermined value Ta. When the upstream temperature T1 is equal to or higher than the predetermined value Ta, it is determined that the upstream portion of the catalyst 3 is activated, and the process proceeds to step S3, and the basic injection amount of the reducing agent by the reducing agent injection valve 4 based on the engine operating state. Calculate Ro.

続くステップＳ４では、触媒３の上流側及び下流側の各温度Ｔ1，Ｔ2に基いて触媒３の不活性領域を算出する。続くステップＳ５において、触媒３に不活性領域があるか否かを判定する。不活性領域があるときはステップＳ６に進み、前回の還元剤供給量Ｒに基いて、不活性領域の単位長さ当たりのＮＨ３吸着量Ｎ1を算出する。そして、このＮＨ３吸着量Ｎ1を前回までのＮＨ３吸着量に加算して単位長さ当たりのＮＨ３吸着量Ｎとする（ステップＳ７）。 In the subsequent step S4, the inactive region of the catalyst 3 is calculated based on the temperatures T1 and T2 on the upstream side and downstream side of the catalyst 3. In a succeeding step S5, it is determined whether or not the catalyst 3 has an inactive region. When there is an inactive region, the process proceeds to step S6, where the NH 3 adsorption amount N1 per unit length of the inactive region is calculated based on the previous reducing agent supply amount R. Then, this NH 3 adsorption amount N1 is added to the previous NH 3 adsorption amount to obtain an NH 3 adsorption amount N per unit length (step S7).

続くステップＳ８では、触媒３の上流側及び下流側の各温度Ｔ1，Ｔ2及びその単位時間当たりの温度上昇度に基いて、不活性領域における次回の還元剤供給までにＮＨ３が脱離する範囲を算出（予測）する。続くステップＳ９では、次回の還元剤供給までにＮＨ３が脱離する範囲が存するか否かを判定する。ＮＨ３が脱離するときはステップＳ１０に進んでそのＮＨ３脱離量Ｎdを算出する。続くステップＳ１１で、脱離するＮＨ３が窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２又はＮ２Ｏ）に転化することに基づく補正係数Ｃにより、ＮＨ３脱離量Ｎdを補正する。 In the subsequent step S8, the range in which NH 3 is desorbed until the next supply of the reducing agent in the inert region based on the temperatures T1, T2 on the upstream side and downstream side of the catalyst 3 and the temperature rise per unit time thereof. Is calculated (predicted). In the subsequent step S9, it is determined whether or not there is a range in which NH 3 is desorbed before the next supply of the reducing agent. When NH 3 is desorbed, the process proceeds to step S10 to calculate the NH 3 desorption amount Nd. In the subsequent step S11, the NH 3 desorption amount Nd is corrected by a correction coefficient C based on conversion of desorbed NH 3 into nitrogen oxide (NO, NO 2 or N 2 O).

続くステップＳ１２で還元剤基本供給量補正後のＮＨ３脱離量Ｎdに基いて還元剤補正量Ｒc（＝Ｎd×１／２）を算出し、続くステップＳ１３で還元剤供給量Ｒ（＝Ｒo−Ｒc）を算出し、還元剤供給量Ｒによる還元剤の噴射を還元剤噴射弁４によって実行する（ステップＳ１４）。 In the following step S12, the reducing agent correction amount Rc (= Nd × 1/2) is calculated based on the NH 3 desorption amount Nd after the reducing agent basic supply amount correction, and in the subsequent step S13, the reducing agent supply amount R (= Ro). -Rc) is calculated, and the reducing agent injection valve 4 executes injection of the reducing agent with the reducing agent supply amount R (step S14).

ステップＳ５において不活性領域が存在しないと判定されたとき（触媒３の全体が活性化した状態）、並びにステップＳ９においてＮＨ３の脱離がないと判定されたとき（触媒３の温度が実質的に上昇していないとき）は、ステップＳ１５に進んで還元剤補正量Ｒc＝０としてステップＳ１３に進む。 When it is determined in step S5 that there is no inactive region (the entire catalyst 3 is activated), and when it is determined in step S9 that there is no NH 3 desorption (the temperature of the catalyst 3 is substantially equal). Is not increased), the process proceeds to step S15, the reducing agent correction amount Rc = 0, and the process proceeds to step S13.

従って、上記実施形態によれば、触媒３の上流部の活性化に伴って還元剤噴射弁４による還元剤の供給が開始された後、触媒３に不活性領域があれば、その不活性領域のＮＨ３吸着量Ｎが算出される。このＮＨ３吸着量Ｎは、還元剤が噴射供給されるたびにその還元剤供給量Ｒに基いて吸着量Ｎ1を求め、これを積算することによって得るようにしているから、精度が高いものになる。 Therefore, according to the above embodiment, if the catalyst 3 has an inactive region after the supply of the reducing agent by the reducing agent injection valve 4 is started along with the activation of the upstream portion of the catalyst 3, the inactive region is present. The NH 3 adsorption amount N is calculated. The NH 3 adsorption amount N is obtained by obtaining the adsorption amount N1 based on the reducing agent supply amount R every time the reducing agent is injected and supplied, and accumulating these, so that the accuracy is high. .

また、不活性領域におけるＮＨ３の脱離範囲を、温度センサ５，６の検出温度Ｔ1，Ｔ2及び単位時間当たりの温度上昇度に基いて定め、ＮＨ３が脱離する際にその一部が窒素酸化物に転化することを考慮してＮＨ３脱離量を補正するようにしているから、当該脱離によって触媒３において窒素酸化物に対してＮＨ３が過剰になる量を精度良く捉えることができる。よって、当該ＮＨ３過剰量に基づく還元剤供給量Ｒの減量補正により、ＮＯ、ＮＯ２やＮ２Ｏ、或いはＮＨ３が触媒３から排出されることを抑制することができる。 Further, the desorption range of NH 3 in the inactive region is determined based on the detected temperatures T1, T2 of the temperature sensors 5, 6 and the temperature rise per unit time, and a part of the NH 3 desorbs when desorbing. Since the NH 3 desorption amount is corrected in consideration of conversion to nitrogen oxides, the amount of NH 3 excess in the catalyst 3 relative to nitrogen oxides due to the desorption can be accurately captured. Can do. Therefore, it is possible by decreasing correction of the reducing agent supply amount R based on the NH 3 excess, NO, NO 2 and N 2 O, or NH 3 can be prevented from being discharged from the catalyst 3.

エンジンの排気ガス浄化装置の構成図である。It is a block diagram of the exhaust gas purification apparatus of an engine. モデル排気ガスの供給開始温度がＮＯｘ浄化率の温度変化に及ぼす影響を示すグラフ図である。It is a graph which shows the influence which the supply start temperature of model exhaust gas has on the temperature change of a NOx purification rate. モデル排気ガスの供給開始温度がＮ２Ｏ発生量の温度変化に及ぼす影響を示すグラフ図である。Supply starting temperature of the model exhaust gas is a graph illustrating the effect on temperature change of the N 2 O emissions. モデル排気ガスのＮＨ３濃度がＮＯｘ浄化率の温度変化に及ぼす影響を示すグラフ図である。NH 3 concentration of the model exhaust gas is a graph illustrating the effect on temperature change of the NOx purification rate. モデル排気ガスのＮＨ３濃度がＮ２Ｏ発生量の温度変化に及ぼす影響を示すグラフ図である。NH 3 concentration of the model exhaust gas is a graph illustrating the effect on temperature change of the N 2 O emissions. 触媒への還元剤供給制御のフロー図である。It is a flowchart of the reducing agent supply control to a catalyst.

１ エンジン
２ 排気通路
３ 選択還元型触媒
４ 還元剤噴射弁（還元剤供給手段）
５，６ 温度センサ
７ コントローラ
８ 燃料噴射弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Exhaust passage 3 Selective reduction type catalyst 4 Reducing agent injection valve (reducing agent supply means)
5, 6 Temperature sensor 7 Controller 8 Fuel injection valve

Claims (4)

希薄燃焼式エンジンの排気通路に配設され、排気ガス中の窒素酸化物を選択的に還元する選択還元型の触媒と、
上記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
上記触媒の温度が所定値以上になったときに、上記触媒に上記窒素酸化物を選択的に還元するための還元剤を供給する還元剤供給手段とを備えている排気ガス浄化装置において、
上記エンジンの運転状態に基いて、上記還元剤供給手段によって供給すべき還元剤供給量を算出する還元剤供給量算出手段と、
上記触媒温度検出手段の検出温度に基いて、上記触媒における、上記還元剤供給手段から供給された還元剤が吸着する不活性領域を判定する不活性領域判定手段と、
上記触媒の不活性領域が温度上昇によって還元剤を脱離するときに、上記還元剤供給量の減量補正をする補正手段とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化装置。 A selective reduction type catalyst that is disposed in an exhaust passage of a lean combustion engine and selectively reduces nitrogen oxides in exhaust gas;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst;
In an exhaust gas purification apparatus comprising a reducing agent supply means for supplying a reducing agent for selectively reducing the nitrogen oxides to the catalyst when the temperature of the catalyst becomes a predetermined value or more,
Reducing agent supply amount calculating means for calculating a reducing agent supply amount to be supplied by the reducing agent supply means based on the operating state of the engine;
An inactive region determining means for determining an inactive region of the catalyst to which the reducing agent supplied from the reducing agent supply means is adsorbed, based on the detected temperature of the catalyst temperature detecting means;
An exhaust gas purifying apparatus, comprising: a correction means for correcting a decrease in the reducing agent supply amount when the inert region of the catalyst desorbs the reducing agent due to a temperature rise. 請求項１において、
上記補正手段は、上記触媒の不活性領域が還元剤を脱離する温度に上昇したときの還元剤脱離量を算出し、該還元剤脱離量に応じて上記還元剤供給量の減量補正をすることを特徴とする排気ガス浄化装置。 In claim 1,
The correction means calculates a reducing agent desorption amount when the inactive region of the catalyst rises to a temperature at which the reducing agent is desorbed, and reduces the reducing agent supply amount according to the reducing agent desorption amount. An exhaust gas purifying device characterized by that. 請求項２において、
上記還元剤は窒素化合物であり、
上記補正手段において、上記還元剤脱離量の算出では、上記触媒の不活性領域から還元剤が脱離する際に該還元剤が窒素酸化物に転化する割合に基いて上記還元剤脱離量を補正することを特徴とする排気ガス浄化装置。 In claim 2,
The reducing agent is a nitrogen compound,
In the correction means, in the calculation of the reducing agent desorption amount, the reducing agent desorption amount is based on the ratio of the reducing agent converted to nitrogen oxide when the reducing agent is desorbed from the inactive region of the catalyst. An exhaust gas purifying device characterized by correcting the above. 請求項３において、
上記窒素化合物は、ＮＨ３を発生する尿素水又はアンモニア水であり、該還元剤が上記触媒の不活性領域から脱離する際に転化する上記窒素酸化物がＮ２Ｏ、ＮＯ及びＮＯ２の少なくとも一種を含むことを特徴とする排気ガス浄化装置。 In claim 3,
The nitrogen compound is urea water or ammonia water that generates NH 3 , and the nitrogen oxide that is converted when the reducing agent is desorbed from the inactive region of the catalyst is N 2 O, NO, and NO 2 . An exhaust gas purification device comprising at least one kind.
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