JP7314830B2 - exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気を浄化する排気浄化システムに関する。 The present invention relates to an exhaust purification system for purifying exhaust gas from an internal combustion engine.

選択還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＳＣＲ）触媒は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）等の浄化に用いられる代表的なＮＯｘ浄化触媒の１つとして知られている。ＳＣＲ触媒には、ＮＯｘを浄化するための還元剤としてアンモニア（ＮＨ３）等が供給される。特許文献１には、アンモニア吸着能力の相違するＳＣＲ触媒を備えた２つの触媒層が並列に接続されて排気通路に配置された排気浄化装置が開示されている。この排気浄化装置では、アンモニアがＳＣＲ触媒の下流側に流出することを抑制するために、排気温度に応じて、２つの触媒層に流入する排気量を調整する。 A selective catalytic reduction (SCR) catalyst is known as one of representative NOx purification catalysts used for purification of nitrogen oxides (NOx) and the like contained in exhaust gas from internal combustion engines. Ammonia (NH3) or the like is supplied to the SCR catalyst as a reducing agent for purifying NOx. Patent Literature 1 discloses an exhaust purification device in which two catalyst layers having SCR catalysts with different ammonia adsorption capabilities are connected in parallel and arranged in an exhaust passage. In this exhaust purification device, in order to suppress ammonia from flowing out to the downstream side of the SCR catalyst, the amount of exhaust gas flowing into the two catalyst layers is adjusted according to the temperature of the exhaust gas.

特開２０１０－１８５４３４号公報JP 2010-185434 A

ＳＣＲ触媒においてＮＯｘ浄化反応の触媒反応を促進するためには、還元剤として供給されるアンモニアがＳＣＲ触媒に吸着する吸着量を確保することが求められる。ＳＣＲ触媒の触媒温度が高くなると、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量は低下する。このため、内燃機関が運転されてＳＣＲ触媒の触媒温度が上昇した後に、内燃機関が停止して、ＳＣＲ触媒の触媒温度が十分に低下しないうちに還元剤の供給が停止されると、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量は低い状態のままＳＣＲ触媒の触媒温度が低下する。内燃機関が停止した後、次回の起動時に冷間始動される場合には、ＳＣＲ触媒の触媒温度が低くアンモニアの吸着量が低い状態で、内燃機関が運転を開始するため、ＮＯｘの還元反応の反応速度を高くすることが困難となり、ＮＯｘ浄化率を十分に高くすることができないことが懸念される。 In order to promote the catalytic reaction of the NOx purification reaction in the SCR catalyst, it is required to secure an adsorption amount of ammonia supplied as a reducing agent to the SCR catalyst. As the temperature of the SCR catalyst increases, the amount of ammonia adsorbed on the SCR catalyst decreases. Therefore, if the internal combustion engine is stopped after the temperature of the SCR catalyst has risen due to the operation of the internal combustion engine, and the supply of the reducing agent is stopped before the temperature of the SCR catalyst has sufficiently decreased, the temperature of the SCR catalyst will decrease while the amount of ammonia adsorbed in the SCR catalyst remains low. When the internal combustion engine is cold-started at the next startup after the internal combustion engine has been stopped, the internal combustion engine starts operating in a state where the catalyst temperature of the SCR catalyst is low and the amount of ammonia adsorbed is low. Therefore, it is difficult to increase the reaction rate of the NOx reduction reaction, and there is concern that the NOx purification rate cannot be sufficiently increased.

上記に鑑み、本発明は、内燃機関の起動時にＮＨ３の吸着量の不足に起因してＮＯｘの浄化率が低下することを抑制する技術を提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a technique for suppressing a reduction in the NOx purification rate due to an insufficient amount of NH3 adsorbed when an internal combustion engine is started.

本発明は、内燃機関からの排気中の所定成分を浄化する排気浄化システムを提供する。この排気浄化システムは、前記内燃機関の排気管内に設置され、アンモニアを還元剤として前記排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する選択還元触媒を含む選択還元触媒層と、前記排気管内の前記選択還元触媒層の下流側に設置され、前記排気中の窒素酸化物を浄化する浄化触媒を含む浄化触媒層と、前記選択還元触媒層にアンモニア源を供給する還元剤供給装置と、前記内燃機関からの排気の一部を、前記選択還元触媒層を迂回して前記浄化触媒層に通過させることにより前記選択還元触媒層に流入する触媒側排気量を調整する流量調整機構と、制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記選択還元触媒層の温度情報が、前記選択還元触媒層の温度が所定の温度閾値よりも高いことを示す場合に、前記触媒側排気量を低減するように前記流量調整機構を制御する排気量制御部と、前記排気量制御部により前記触媒側排気量を低減する制御が実行された場合に、前記選択還元触媒層にアンモニア源を供給するように前記還元剤供給装置を制御する還元剤制御部と、を備える。 The present invention provides an exhaust purification system for purifying predetermined components in exhaust from an internal combustion engine. This exhaust purification system includes a selective reduction catalyst layer that is installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine and includes a selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides in the exhaust through a reduction reaction using ammonia as a reducing agent; a purification catalyst layer that is installed downstream of the selective reduction catalyst layer in the exhaust pipe and includes a purification catalyst that purifies nitrogen oxides in the exhaust; a reducing agent supply device that supplies an ammonia source to the selective reduction catalyst layer; A flow rate adjusting mechanism that adjusts the amount of catalyst-side exhaust gas that flows into the selective reduction catalyst layer by allowing it to pass therethrough, and a control device. The control device includes an exhaust amount control unit that controls the flow rate adjustment mechanism to reduce the catalyst-side exhaust amount when the temperature information of the selective reduction catalyst layer indicates that the temperature of the selective reduction catalyst layer is higher than a predetermined temperature threshold, and a reducing agent control unit that controls the reducing agent supply device to supply an ammonia source to the selective reduction catalyst layer when the exhaust amount control unit executes control to reduce the catalyst-side exhaust amount.

本発明の排気浄化システムによれば、制御装置は、選択還元触媒層（以下、本明細書ではＳＣＲ触媒層と称することがある）の温度情報が、ＳＣＲ触媒層の温度が所定の温度閾値よりも高いことを示す場合には、排気量制御部により、触媒側排気量を低減する。このため、排気熱量が低減されてＳＣＲ触媒層の温度をアンモニアの吸着に適した低い温度に制御することができる。さらに、排気量制御部は、流量調整機構を制御して、ＳＣＲ層を迂回して浄化触媒層に通過させることにより、触媒側排気量を低減する。このため、ＳＣＲ層を迂回した排気も浄化触媒層によって浄化され、排気浄化システムから排出される排気におけるＮＯｘ浄化率の低下を抑制できる。また、排気量制御部により前記触媒側排気量を低減する制御が実行された場合に、還元剤制御部により、ＳＣＲ触媒層にアンモニア源を供給するように還元剤供給装置を制御する。このため、ＳＣＲ触媒層の温度をアンモニアの吸着に適した低い温度に制御した状態で、アンモニア源を供給することができる。その結果、供給したアンモニア源が、確実にＳＣＲ触媒層におけるアンモニアの吸着量の増加に寄与するように制御できる。すなわち、上記の排気浄化システムによれば、内燃機関の運転中などの排気温度が高い場合にも、排気浄化システム全体を通してのＮＯｘ浄化率の低下を抑制しながら、上流側に配置されたＳＣＲ触媒層の温度を低温に制御してＳＣＲ触媒層におけるアンモニアの吸着量を確保できる。このため、内燃機関の運転中に、任意に、次回の内燃機関の起動時に備えて、ＳＣＲ触媒層にアンモニアを十分に吸着させることができる。その結果、次回の内燃機関の起動時には、ＳＣＲ触媒層におけるアンモニア吸着量が確保された状態で排気浄化システムを起動でき、ＳＣＲ触媒におけるアンモニアの吸着量の不足に起因してＮＯｘの浄化率が低下することを抑制することができる。特に、冷間始動時などの各触媒層の温度を上げてＮＯｘ還元反応の反応速度を速くすることが困難な場合でも、アンモニアの吸着量を確保することによりＮＯｘの還元反応の反応速度を速くすることができる。 According to the exhaust gas purification system of the present invention, the control device reduces the catalyst-side exhaust gas amount by the exhaust gas amount control unit when the temperature information of the selective reduction catalyst layer (hereinafter sometimes referred to as the SCR catalyst layer in this specification) indicates that the temperature of the SCR catalyst layer is higher than a predetermined temperature threshold. Therefore, the heat quantity of exhaust gas is reduced, and the temperature of the SCR catalyst layer can be controlled to a low temperature suitable for adsorption of ammonia. Furthermore, the exhaust amount control unit controls the flow rate adjustment mechanism to bypass the SCR layer and pass through the purification catalyst layer, thereby reducing the catalyst side exhaust amount. Therefore, the exhaust that has bypassed the SCR layer is also purified by the purification catalyst layer, and a decrease in the NOx purification rate of the exhaust emitted from the exhaust purification system can be suppressed. Further, when the exhaust amount control unit executes the control to reduce the exhaust amount on the catalyst side, the reducing agent control unit controls the reducing agent supply device so as to supply the ammonia source to the SCR catalyst layer. Therefore, the ammonia source can be supplied while the temperature of the SCR catalyst layer is controlled to a low temperature suitable for ammonia adsorption. As a result, the supplied ammonia source can be controlled so as to reliably contribute to an increase in the amount of ammonia adsorbed in the SCR catalyst layer. That is, according to the exhaust purification system described above, even when the temperature of the exhaust gas is high, such as during operation of the internal combustion engine, it is possible to control the temperature of the SCR catalyst layer arranged on the upstream side to a low temperature while suppressing a decrease in the NOx purification rate throughout the entire exhaust purification system, thereby ensuring the adsorption amount of ammonia in the SCR catalyst layer. Therefore, during operation of the internal combustion engine, ammonia can be sufficiently adsorbed on the SCR catalyst layer in preparation for the next start-up of the internal combustion engine. As a result, when the internal combustion engine is started next time, the exhaust gas purification system can be started in a state where the ammonia adsorption amount in the SCR catalyst layer is ensured, and a decrease in the NOx purification rate due to the shortage of the ammonia adsorption amount in the SCR catalyst can be suppressed. In particular, even when it is difficult to increase the reaction rate of the NOx reduction reaction by raising the temperature of each catalyst layer, such as during cold start, the reaction rate of the NOx reduction reaction can be increased by securing the amount of ammonia adsorbed.

実施形態に係る排気浄化システムの概略図。1 is a schematic diagram of an exhaust purification system according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る内燃機関の排気浄化処理のフローチャート。4 is a flowchart of exhaust purification processing for an internal combustion engine according to the embodiment; 上流側のＳＣＲ触媒層における触媒側排気量およびバイパス側排気量の触媒温度依存性を示す図。FIG. 4 is a graph showing the catalyst temperature dependence of the exhaust gas amount on the upstream side and the exhaust gas amount on the bypass side in the SCR catalyst layer on the upstream side; 上流側のＳＣＲ触媒層におけるＮＨ３の吸着量と触媒温度との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of NH3 adsorbed in the SCR catalyst layer on the upstream side and the catalyst temperature; 変形例に係る排気浄化システムの一部を示す概略図。Schematic diagram showing part of an exhaust purification system according to a modification.

（第１実施形態）
図１に示すように、車両の排気浄化システム１０は、車両に搭載され、第１触媒層３０と、第２触媒層３１と、第３触媒層３２と、流量制御弁４０と、バイパス路４１と、ＥＣＵ５０と、還元剤供給装置とを備えている。バイパス路４１は、第１触媒層３０をバイパスする管路である。排気浄化システム１０は、内燃機関２０から排出される排気を第１触媒層３０またはバイパス路４１に流通させ、その後、第２触媒層３１と、第３触媒層３２とに流通させることにより、排気中に含まれる所定成分を浄化可能なシステムとして構成されている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, a vehicle exhaust purification system 10 is mounted on a vehicle and includes a first catalyst layer 30, a second catalyst layer 31, a third catalyst layer 32, a flow control valve 40, a bypass passage 41, an ECU 50, and a reducing agent supply device. The bypass line 41 is a line that bypasses the first catalyst layer 30 . The exhaust gas purification system 10 is configured as a system capable of purifying predetermined components contained in the exhaust gas by causing the exhaust gas emitted from the internal combustion engine 20 to flow through the first catalyst layer 30 or the bypass passage 41, and then through the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32.

内燃機関２０は、ディーゼルエンジンであり、吸気管１１から吸入した空気は、過給装置１３によって圧縮されて内燃機関２０の燃焼室内に吸入され、この燃焼室内において、燃料噴射弁から噴射された燃料とともに燃焼に供される。 The internal combustion engine 20 is a diesel engine, and the air sucked from the intake pipe 11 is compressed by the supercharger 13 and sucked into the combustion chamber of the internal combustion engine 20, where it is injected from the fuel injection valve and burned together with the fuel.

過給装置１３は、吸気管１１に配置された吸気コンプレッサ１４と、排気管１２に配置された排気タービン１５と、吸気コンプレッサ１４と排気タービン１５とを連結する回転軸１６とを備えている。内燃機関２０からの排気により排気タービン１５が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ１４が回転され、吸気の過給が行われる。 The supercharging device 13 includes an intake compressor 14 arranged in the intake pipe 11 , an exhaust turbine 15 arranged in the exhaust pipe 12 , and a rotary shaft 16 connecting the intake compressor 14 and the exhaust turbine 15 . When the exhaust turbine 15 is rotated by the exhaust from the internal combustion engine 20, the intake compressor 14 is rotated along with the rotation to supercharge the intake air.

排気管１２には、上流側から下流側に向かって、流量制御弁４０、第１触媒層３０、第２触媒層３１、第３触媒層３２がこの順序で配置されている。排気管１２は、上流から順に、第１排気管部４２と、第２排気管部４３と、第３排気管部４４と、第４排気管部４５とを備えている。第１排気管部４２は、排気管１２のうち、流量制御弁４０と第１触媒層３０の入口との間となる部分である。第２排気管部４３は、排気管１２のうち、第１触媒層３０の出口と第２触媒層３１の入口との間となる部分である。第３排気管部４４は、排気管１２のうち、第２触媒層３１の出口と第３触媒層３２の入口との間となる部分である。第４排気管部４５は、排気管１２のうち、第３触媒層３２の出口よりも下流となる部分である。図示していないが、車両の外部に排気を排出する排気口は、第４排気管部４５よりも下流側に配置されている。排気管１２の第１排気管部４２には、入口ＮＯｘセンサ２１が設けられている。入口ＮＯｘセンサ２１は、第１触媒層３０に流入する排気中のＮＯｘ量を濃度として検出する。 In the exhaust pipe 12, a flow control valve 40, a first catalyst layer 30, a second catalyst layer 31, and a third catalyst layer 32 are arranged in this order from upstream to downstream. The exhaust pipe 12 includes a first exhaust pipe portion 42, a second exhaust pipe portion 43, a third exhaust pipe portion 44, and a fourth exhaust pipe portion 45 in order from upstream. The first exhaust pipe portion 42 is a portion of the exhaust pipe 12 that is between the flow control valve 40 and the inlet of the first catalyst layer 30 . The second exhaust pipe portion 43 is a portion of the exhaust pipe 12 between the outlet of the first catalyst layer 30 and the inlet of the second catalyst layer 31 . The third exhaust pipe portion 44 is a portion of the exhaust pipe 12 between the outlet of the second catalyst layer 31 and the inlet of the third catalyst layer 32 . The fourth exhaust pipe portion 45 is a portion of the exhaust pipe 12 downstream of the outlet of the third catalyst layer 32 . Although not shown, an exhaust port for discharging exhaust to the outside of the vehicle is arranged downstream of the fourth exhaust pipe portion 45 . An inlet NOx sensor 21 is provided in the first exhaust pipe portion 42 of the exhaust pipe 12 . The inlet NOx sensor 21 detects the amount of NOx in the exhaust flowing into the first catalyst layer 30 as a concentration.

バイパス路４１は、流量制御弁４０と第２排気管部４３とを接続する位置で、排気管１２に対して接続されている。バイパス路４１は、第１触媒層３０の入口側と出口側とにおいて排気管１２に接続されている。 The bypass passage 41 is connected to the exhaust pipe 12 at a position where the flow control valve 40 and the second exhaust pipe portion 43 are connected. The bypass passage 41 is connected to the exhaust pipe 12 on the inlet side and the outlet side of the first catalyst layer 30 .

流量制御弁４０は、内燃機関２０からの排気を第１触媒層３０とバイパス路４１とに分配して流通させる。内燃機関２０からの排気は、第１触媒層３０のみに分配されてもよいし、第１触媒層３０とバイパス路４１との双方に分配されてもよい。なお、後述する図２に示す内燃機関２０の排気浄化処理においては実行されない制御ではあるが、流量制御弁４０は、内燃機関２０からの排気をバイパス路４１のみに分配して第１触媒層３０に分配する排気量を零にするように制御可能に構成されている。 The flow control valve 40 distributes the exhaust gas from the internal combustion engine 20 to the first catalyst layer 30 and the bypass passage 41 . The exhaust from the internal combustion engine 20 may be distributed only to the first catalyst layer 30 or may be distributed to both the first catalyst layer 30 and the bypass passage 41 . Although the control is not executed in the exhaust purification process of the internal combustion engine 20 shown in FIG. 2, which will be described later, the flow rate control valve 40 is configured so as to distribute the exhaust gas from the internal combustion engine 20 only to the bypass passage 41 and control the amount of exhaust gas distributed to the first catalyst layer 30 to zero.

第１触媒層３０は、車両において、内燃機関２０に近接して設置されるｃ／ｃ（ｃｌｏｓｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ：エンジン近接）触媒層である。第２触媒層３１および第３触媒層３２は、車体の床下部に設置されるｕ／ｆ（ｕｎｄｅｒ－ｆｌｏｏｒ：車体床下）触媒層である。ｃ／ｃ触媒層は、内燃機関２０に近接して配置されるため、内燃機関２０の運転時には、ｕ／ｆ触媒層よりも高温化し易い傾向がある。 The first catalyst layer 30 is a c/c (close-coupled) catalyst layer that is installed close to the internal combustion engine 20 in the vehicle. The second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32 are u/f (under-floor) catalyst layers installed under the floor of the vehicle body. Since the c/c catalyst layer is arranged close to the internal combustion engine 20, the temperature tends to be higher than that of the u/f catalyst layer when the internal combustion engine 20 is operated.

第１触媒層３０は、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）を含む選択還元触媒層（ＳＣＲ触媒層）である。第１触媒層３０には、第１触媒層３０の温度を検出する第１触媒温度センサ２２が設けられている。ＳＣＲ触媒は、還元剤により選択的にＮＯｘを還元する触媒である。ＳＣＲ触媒においては、ＮＯｘ（ＮＯ，ＮＯ２）は、還元剤によりＮ２に還元される。ＳＣＲ触媒において還元剤として用いられる物質の代表例としては、ＮＨ３、炭化水素（ＨＣ）、Ｈ２、アルデヒド類（ＲＣＨＯ）を挙げることができるが、排気浄化システム１０では、第１触媒層３０は、ＮＨ３を還元剤として用いるＳＣＲ触媒層として構成されている。ＮＨ３を還元剤として用いる場合には、アンモニア源としての尿素水等が排気管１２に供給され、排気管１２内でＮＨ３が生成される。 The first catalyst layer 30 is a selective reduction catalyst layer (SCR catalyst layer) containing a selective reduction catalyst (SCR catalyst). The first catalyst layer 30 is provided with a first catalyst temperature sensor 22 that detects the temperature of the first catalyst layer 30 . The SCR catalyst is a catalyst that selectively reduces NOx with a reducing agent. In the SCR catalyst, NOx (NO, NO2) is reduced to N2 by a reducing agent. Representative examples of substances used as reducing agents in the SCR catalyst include NH3, hydrocarbons (HC), H2, and aldehydes (RCHO). In the exhaust purification system 10, the first catalyst layer 30 is configured as an SCR catalyst layer using NH3 as a reducing agent. When NH3 is used as a reducing agent, urea water or the like as an ammonia source is supplied to the exhaust pipe 12, and NH3 is generated within the exhaust pipe 12.

ＳＣＲ触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が知られている。より具体的には、還元剤としてＮＨ３を用いるＳＣＲ触媒の具体例として、銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）等をカチオン種として含むＺＳＭ５等のゼオライト触媒を例示できる。 As the SCR catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide or ceramics and active species of a noble metal or a base metal is known. More specifically, as a specific example of the SCR catalyst using NH3 as a reducing agent, a zeolite catalyst such as ZSM5 containing copper (Cu), iron (Fe) or the like as cationic species can be exemplified.

第２触媒層３１は、主として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）以外の成分を浄化する機能を有する浄化触媒を備えた非ＮＯｘ浄化触媒層である。例えば、排気中の未反応燃料や粒子成分を浄化する機能を有する触媒を第２触媒層３１に用いることができる。第２触媒層３１に用いられる触媒の具体例としては、ディーゼル酸化触媒（Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ：ＤＯＣ）を含む酸化触媒層（ＤＯＣ層）や、ディーゼル微粒子捕集フィルタ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ；ＤＰＦ）等を挙げることができる。 The second catalyst layer 31 is a non-NOx purification catalyst layer provided with a purification catalyst having a function of mainly purifying components other than nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas. For example, a catalyst having a function of purifying unreacted fuel and particulate components in exhaust gas can be used for the second catalyst layer 31 . Specific examples of the catalyst used for the second catalyst layer 31 include an oxidation catalyst layer (DOC layer) containing a diesel oxidation catalyst (Diesel Oxidation Catalyst: DOC), a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter; DPF), and the like.

ＤＯＣは、排気に含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）中の可溶有機成分（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｃｔｉｏｎ：ＳＯＦ）や、排気中のＣＯ及びＨＣを酸化する触媒である。ＤＯＣとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。ＤＯＣの代表例としては、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属触媒をアルミナやゼオライトに担持した触媒を例示できる。排気管１２に配置する場合には、コージェライトまたはＳｉＣ（炭化ケイ素）を材料とするハニカム構造の担体にＰｔ，Ｐｄを担持した形態で用いられることが多い。 DOC is a catalyst that oxidizes soluble organic fraction (SOF) in particulate matter (PM) contained in exhaust, and CO and HC in exhaust. As the DOC, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and active species of a noble metal or a base metal is used. Typical examples of DOC include catalysts in which noble metal catalysts such as Pt and Pd are supported on alumina or zeolite. When arranged in the exhaust pipe 12, it is often used in a form in which Pt and Pd are supported on a carrier having a honeycomb structure made of cordierite or SiC (silicon carbide).

ＤＰＦは、排気中の粒子状成分を浄化する触媒を備えた粒子捕集フィルタである。ＤＰＦとしては、例えば、金属酸化物等の担体と、貴金属または卑金属の活性種とを含む触媒が用いられている。ＤＰＦの代表例としては、Ｐｔ，Ｐｄ等の貴金属触媒をコージェライトまたはＳｉＣを材料とするハニカム構造の担体に担持した触媒を例示できる。ＤＰＦは、排気中の粒子状物質（Ｐｅｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）をろ過して捕集する。本実施形態では、図１に示すように、上流側に配置されたＤＯＣ層３１ａと、下流側に配置されたＤＰＦ層３１ｂとによって、第２触媒層３１が構成されている場合を例示して説明する。 A DPF is a particulate filter with a catalyst that cleans particulate matter in the exhaust. As the DPF, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide and active species of a noble metal or a base metal is used. A representative example of the DPF is a catalyst in which a noble metal catalyst such as Pt or Pd is supported on a carrier having a honeycomb structure made of cordierite or SiC. The DPF filters and collects particulate matter (PM) in the exhaust. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the second catalyst layer 31 is configured by the DOC layer 31a arranged on the upstream side and the DPF layer 31b arranged on the downstream side will be described as an example.

第３触媒層３２は、排気中のＮＯｘを還元反応により浄化するＮＯｘ浄化触媒を含むＮＯｘ浄化触媒層３２ａを備えている。第３触媒層３２は、必要に応じて、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの下流側に、還元剤除去層３２ｂを備えるように構成することができる。ＮＯｘ浄化触媒層３２ａには、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度を検出する第２触媒温度センサ２３が設置されている。ＮＯｘ浄化触媒としては、ＳＣＲ触媒、ＬＮＴ（Ｌｅａｎ ＮＯｘ Ｔｒａｐ）触媒等を例示することができる。なお、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおいてＮＯｘ浄化触媒としてＳＣＲ触媒を用いる場合には、第１触媒層３０と共通の還元剤を利用可能な触媒を用いることが好ましい。第１触媒層３０とＮＯｘ浄化触媒層３２ａとについて還元剤供給装置を一部共有化でき、排気浄化システム１０の構成を簡略化できる。 The third catalyst layer 32 includes a NOx purification catalyst layer 32a including a NOx purification catalyst that purifies NOx in the exhaust gas by a reduction reaction. The third catalyst layer 32 can be configured to include a reducing agent removal layer 32b downstream of the NOx purification catalyst layer 32a, if necessary. A second catalyst temperature sensor 23 that detects the temperature of the NOx purification catalyst layer 32a is installed on the NOx purification catalyst layer 32a. Examples of NOx purification catalysts include SCR catalysts, LNT (Lean NOx Trap) catalysts, and the like. When an SCR catalyst is used as the NOx purification catalyst in the NOx purification catalyst layer 32a, it is preferable to use a catalyst that can use the same reducing agent as the first catalyst layer 30. A part of the reducing agent supply device can be shared between the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a, and the configuration of the exhaust purification system 10 can be simplified.

ＬＮＴ触媒は、内燃機関２０の通常運転時はＮＯｘを触媒上に吸着させ、時折、リッチスパイク（燃料を多めに噴射すること）により、排出ガス中の酸素（Ｏ２）を低減させ、かつ、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等を増加させる。そして、吸着したＮＯｘと反応させて窒素に還元する。ＬＮＴ触媒としては、例えば、金属酸化物、セラミックス等の担体と、貴金属または卑金属の活性種と、ＮＯｘ吸着種とを含む触媒が用いられている。より具体的には、ＬＮＴ触媒の具体例として、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の貴金属種と、ＮＯｘ吸着種としてのバリウム（Ｂａ）やセリウム（Ｃｅ）を含む触媒を例示できる。ＬＮＴ触媒の別称としては、ＮＳＲ（ＮＯｘ Ｓｔｒａｇｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒、ＮＡＣ（ＮＯｘ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）、ＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ－ＮＯｘ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒等を挙げることができる。本明細書においては、ＬＮＴ触媒という用語は、上記別称で称される各触媒を含む意味で用いる。 The LNT catalyst adsorbs NOx on the catalyst during normal operation of the internal combustion engine 20, and occasionally by rich spikes (injecting a large amount of fuel), oxygen (O2) in the exhaust gas is reduced, and carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), etc. are increased. Then, it is reduced to nitrogen by reacting with the adsorbed NOx. As the LNT catalyst, for example, a catalyst containing a carrier such as a metal oxide or ceramics, a noble metal or base metal active species, and a NOx adsorbing species is used. More specifically, specific examples of LNT catalysts include catalysts containing noble metal species such as Pt, Pd, and Rh, and barium (Ba) and cerium (Ce) as NOx adsorbing species. Other names for the LNT catalyst include NSR (NOx Storage Reduction) catalyst, NAC (NOx Absorption Catalyst), DPNR (Diesel Particulate-NOx Reduction) catalyst, and the like. In this specification, the term LNT catalyst is used to include each of the catalysts referred to by the above names.

還元剤除去層３２ｂとしては、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおいて利用されず通過した還元剤を除去するための触媒を備えた触媒層が配置される。例えば、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａとしてＮＨ３を還元剤とするＳＣＲ触媒を用いる場合には、アンモニアスリップ触媒（ａｍｍｏｎｉａ ｓｌｉｐ ｃａｔａｌｙｓｔ；ＡＳＣ）を還元剤除去層３２ｂの触媒として用いることが好ましい。ＡＳＣは、酸化触媒であり、主に、ＮＨ３がＳＣＲ触媒をスリップして（すり抜けて）外気中に放出されることを抑制する目的で設置される。ＡＳＣにおいて、ＮＨ３は、Ｎ２やＨ２Ｏ、ＮＯｘに変換される。本実施形態では、以下、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａとしてＳＣＲ触媒を用い、還元剤除去層３２ｂとしてＡＳＣを用いた場合を例示して説明する。 As the reducing agent removing layer 32b, a catalyst layer provided with a catalyst for removing the reducing agent that has passed through the NOx purification catalyst layer 32a without being used is arranged. For example, when an SCR catalyst using NH3 as a reducing agent is used as the NOx purification catalyst layer 32a, it is preferable to use an ammonia slip catalyst (ASC) as the catalyst for the reducing agent removal layer 32b. ASC is an oxidation catalyst, and is installed mainly for the purpose of suppressing NH3 from slipping (passing through) the SCR catalyst and being released into the outside air. In ASC, NH3 is converted to N2, H2O and NOx. In the present embodiment, an SCR catalyst is used as the NOx purification catalyst layer 32a, and an ASC is used as the reducing agent removal layer 32b.

還元剤供給装置は、第１触媒層３０等においてアンモニア源を供給する。アンモニア源は、ＮＨ３自体であってもよいし、尿素水等の化学反応等によりＮＨ３を生成する物質であってもよい。これら還元剤供給装置は、排気管１２に接続されたインジェクタ６１、６２を備えている。図示を省略しているが、還元剤供給装置は、アンモニア源としての尿素水を貯蔵するタンクと、タンクからインジェクタ６１，６２に尿素水を供給するためのポンプ等を備えている。還元剤供給装置は、インジェクタ６１、６２から、尿素水を排気管１２内に噴射することができる。 The reducing agent supply device supplies an ammonia source in the first catalyst layer 30 and the like. The ammonia source may be NH3 itself, or a substance such as urea water that produces NH3 through a chemical reaction or the like. These reducing agent supply devices have injectors 61 and 62 connected to the exhaust pipe 12 . Although not shown, the reducing agent supply device includes a tank for storing urea water as an ammonia source, a pump for supplying the urea water from the tank to the injectors 61 and 62, and the like. The reducing agent supply device can inject urea water into the exhaust pipe 12 from the injectors 61 and 62 .

インジェクタ６１、６２から排気管１２内に供給された尿素水は、その液滴が排気管１２の内壁面等に衝突して微細化し、もしくは、壁面に付着して蒸発する。その後、下記式（１）に示す熱分解反応、下記式（２）に示す加水分解により、還元剤としてのＮＨ３を生成する。 The urea water supplied from the injectors 61 and 62 into the exhaust pipe 12 is atomized by droplets colliding with the inner wall surface of the exhaust pipe 12 or adhering to the wall surface and evaporating. Then, NH3 is produced as a reducing agent by the thermal decomposition reaction represented by the following formula (1) and the hydrolysis represented by the following formula (2).

ＣＯ（ＮＨ２）２→ＮＨ３＋ＨＮＣＯ … （１）
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ３＋ＣＯ２ … （２） CO(NH2)2→NH3+HNCO (1)
HNCO+H2O→NH3+CO2 (2)

ＮＨ３が生成されることにより、第１触媒層３０およびＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおいて、ＳＣＲ触媒により、ＮＨ３を還元剤として下記式（３）～（５）に示す触媒反応が起こる。なお、下記式（３）は、Ｆａｓｔ反応、式（４）はＳｔａｎｄａｒｄ反応、式（５）はＳｌｏｗ反応と呼ばれる。 When NH3 is produced, the SCR catalyst causes the catalytic reactions represented by the following formulas (3) to (5) with NH3 as a reducing agent in the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a. The following formula (3) is called Fast reaction, formula (4) is called Standard reaction, and formula (5) is called Slow reaction.

ＮＯ＋ＮＯ２+２ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ … （３）
４ＮＯ＋４ＮＨ３+Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ … （４）
６ＮＯ２＋８ＮＨ３→７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ … （５） NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O (3)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (4)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (5)

なお、排気浄化システム１０におけるＮＯｘの浄化率Ｙｒ（％）は、内燃機関２０から排出される排気中のＮＯｘ量を入口ＮＯｘ量Ｎｉとし、第３触媒層３２から流出する排気中のＮＯｘ量を出口ＮＯｘ量Ｎｏとした場合、下記式（６）により算出できる。 The NOx purification rate Yr (%) in the exhaust gas purification system 10 can be calculated by the following formula (6), where the NOx amount in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 20 is the inlet NOx amount Ni, and the NOx amount in the exhaust gas flowing out from the third catalyst layer 32 is the outlet NOx amount No.

Ｙｒ（％）＝１００×（Ｎｉ－Ｎｏ）／Ｎｉ …（６）。 Yr (%)=100×(Ni−No)/Ni (6).

ＮＯｘの浄化率Ｙｒは、排気中に含まれる各成分の成分量の検出値または推定値を取得し、取得した検出値または推定値に基づいて、推定できる。各成分の成分量は、各種センサによって検出された検出値であってもよいし、その成分量に関係する他のパラメータ等に基づいて推定された推定値であってもよい。 The NOx purification rate Yr can be estimated based on the detected value or estimated value obtained for the component amount of each component contained in the exhaust gas. The component amount of each component may be a detected value detected by various sensors, or may be an estimated value estimated based on other parameters related to the component amount.

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、前述した各種センサの検出信号に基づいて、内燃機関２０および排気浄化システム１０の各種制御を実行する。ＥＣＵ５０は、内燃機関２０の燃焼制御を実行するとともに、流量制御弁４０を制御し、インジェクタ６１，６２からの還元剤供給量を制御する制御装置としての機能を有する。入口ＮＯｘセンサ２１、第１触媒温度センサ２２、第２触媒温度センサ２３の検出値は、ＥＣＵ５０に出力される。 The ECU 50 is an electronic control unit mainly composed of a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc. By executing various control programs stored in the ROM, the ECU 50 executes various controls of the internal combustion engine 20 and the exhaust purification system 10 based on the detection signals of the various sensors described above. The ECU 50 functions as a control device that executes combustion control of the internal combustion engine 20 , controls the flow rate control valve 40 , and controls the amount of reducing agent supplied from the injectors 61 and 62 . Detected values of the inlet NOx sensor 21 , the first catalyst temperature sensor 22 and the second catalyst temperature sensor 23 are output to the ECU 50 .

ＥＣＵ５０は、温度情報取得部５１と、記憶部５２と、バイパス量算出部５３と、排気量制御部５４と、吸着量推定部５５と、目標吸着量算出部５６と、還元剤制御部５７と、を備えている。 The ECU 50 includes a temperature information acquisition unit 51 , a storage unit 52 , a bypass amount calculation unit 53 , an exhaust amount control unit 54 , an adsorption amount estimation unit 55 , a target adsorption amount calculation unit 56 and a reducing agent control unit 57 .

温度情報取得部５１は、第１触媒層３０の温度情報およびＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度情報を取得する。各触媒層の温度情報とは、各触媒層の温度や、温度に関連する他のパラメータを意味し、例えば、各触媒層の昇温開始時からの経過時間、内燃機関２０の暖機の完了、内燃機関２０の冷却戻り水の水温、内燃機関２０の始動時からの燃料消費量、経過時間、走行距離等を挙げることができる。 The temperature information acquisition unit 51 acquires temperature information of the first catalyst layer 30 and temperature information of the NOx purification catalyst layer 32a. The temperature information of each catalyst layer means the temperature of each catalyst layer and other parameters related to the temperature. For example, the elapsed time from the start of temperature rise of each catalyst layer, the completion of warming up of the internal combustion engine 20, the temperature of the cooling return water of the internal combustion engine 20, the fuel consumption from the start of the internal combustion engine 20, the elapsed time, the travel distance, and the like.

具体的には、温度情報取得部５１は、第１触媒層３０の温度情報として第１触媒温度センサ２２の検出値を用い、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度情報として第２触媒温度センサ２３の検出値を用いてもよいし、第１触媒層３０の温度またはＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度に関連する他のパラメータを温度情報として取得してもよい。温度情報取得部５１は、温度情報を推定してもよい。例えば、第１触媒層３０の上流または下流に位置する第１排気管部４２や第２排気管部４３に温度センサが設置されている場合には、その検出値に基づいて第１触媒層３０の温度を推定し、温度情報として用いてもよい。または、内燃機関２０の回転速度や負荷等の燃焼状態に基づいて、内燃機関２０からの排気の温度を推定し、この排気温度に基づいて第１触媒層３０の温度を推定し、温度情報として用いてもよい。 Specifically, the temperature information acquiring unit 51 may use the detected value of the first catalyst temperature sensor 22 as the temperature information of the first catalyst layer 30 and the detected value of the second catalyst temperature sensor 23 as the temperature information of the NOx purification catalyst layer 32a, or may acquire the temperature of the first catalyst layer 30 or other parameters related to the temperature of the NOx purification catalyst layer 32a as the temperature information. The temperature information acquisition unit 51 may estimate temperature information. For example, when a temperature sensor is installed in the first exhaust pipe portion 42 or the second exhaust pipe portion 43 located upstream or downstream of the first catalyst layer 30, the temperature of the first catalyst layer 30 may be estimated based on the detected value and used as temperature information. Alternatively, the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine 20 may be estimated based on the combustion state such as the rotational speed and load of the internal combustion engine 20, and the temperature of the first catalyst layer 30 may be estimated based on the exhaust gas temperature and used as temperature information.

記憶部５２は、温度情報取得部５１により取得された温度情報を記憶することができる。例えば、入口ＮＯｘセンサ２１、第１触媒温度センサ２２、第２触媒温度センサ２３の検出値を記憶する。また、バイパス量算出部５３、排気量制御部５４、吸着量推定部５５、目標吸着量算出部５６、還元剤制御部５７において算出された各種の算出値等を記憶することができる。ＥＣＵ５０には、上記の検出値や算出値の他に、予め実験やシミュレーションで求めた各種パラメータの関係を示すマップや数式等が記憶されている。 The storage unit 52 can store temperature information acquired by the temperature information acquisition unit 51 . For example, detected values of the inlet NOx sensor 21, the first catalyst temperature sensor 22, and the second catalyst temperature sensor 23 are stored. Further, various calculated values calculated by the bypass amount calculator 53, the exhaust amount controller 54, the adsorption amount estimator 55, the target adsorption amount calculator 56, and the reducing agent controller 57 can be stored. In addition to the detected values and calculated values, the ECU 50 stores maps, formulas, and the like that show the relationships among various parameters obtained in advance through experiments and simulations.

バイパス量算出部５３は、第１触媒層３０の温度情報に基づいて、バイパス路４１に流入する排気量であるバイパス側排気量Ｂを算出する。より具体的には、第１触媒層３０の温度情報が、第１触媒層３０の温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｘ１よりも高いことを示す場合に、第１触媒層３０の温度Ｔ１が高いほどバイパス側排気量Ｂを増加させるように構成されている。 The bypass amount calculator 53 calculates a bypass side exhaust amount B, which is the exhaust amount flowing into the bypass passage 41 , based on the temperature information of the first catalyst layer 30 . More specifically, when the temperature information of the first catalyst layer 30 indicates that the temperature T1 of the first catalyst layer 30 is higher than the predetermined temperature threshold value X1, the higher the temperature T1 of the first catalyst layer 30, the more the bypass-side exhaust amount B is increased.

温度閾値Ｘ１は、排気浄化システム１０の次回の起動時に第１触媒層３０に確保すべきＮＨ３の吸着量に基づいて、設定することができる。例えば、冷間始動時に要求されたＮＯｘ浄化率を達成するために必要な必要ＮＨ３吸着量を求め、第１触媒層３０における飽和吸着量が必要ＮＨ３吸着量よりも高くなるような温度を温度閾値Ｘ１として設定し、ＥＣＵ５０に記憶させてもよい。必要ＮＨ３吸着量は、上記式（３）～（５）に示す反応式から得られる量論比等に基づいて算出できる。 The temperature threshold value X1 can be set based on the adsorption amount of NH3 to be ensured in the first catalyst layer 30 when the exhaust purification system 10 is started next time. For example, the required NH3 adsorption amount required to achieve the required NOx purification rate during cold start may be obtained, and the temperature at which the saturated adsorption amount in the first catalyst layer 30 becomes higher than the required NH3 adsorption amount may be set as the temperature threshold value X1 and stored in the ECU 50. The required NH3 adsorption amount can be calculated based on the stoichiometric ratio obtained from the reaction formulas (3) to (5) above.

バイパス側排気量Ｂは、例えば、第１触媒層３０の現在の温度Ｔ１と、温度閾値Ｘ１との差に基づいて設定することが好ましい。例えば、温度差（Ｔ１－Ｘ１）が大きいほど、バイパス側排気量Ｂの割合を大きくしてもよい。バイパス量算出部５３は、ＥＣＵ５０に予め記憶された、第１触媒層３０の温度Ｔ１とバイパス側排気量Ｂとの関係を示すマップ等に基づいて、バイパス側排気量Ｂを算出できる。 The bypass-side exhaust gas amount B is preferably set based on, for example, the difference between the current temperature T1 of the first catalyst layer 30 and the temperature threshold value X1. For example, the ratio of the bypass side exhaust amount B may be increased as the temperature difference (T1-X1) increases. The bypass amount calculator 53 can calculate the bypass side exhaust amount B based on a map or the like stored in advance in the ECU 50 and indicating the relationship between the temperature T1 of the first catalyst layer 30 and the bypass side exhaust amount B.

排気量制御部５４は、内燃機関２０の運転中において、第１触媒層３０の温度情報が、第１触媒層３０の温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｘ１よりも高いことを示す場合に、バイパス量算出部５３により算出されたバイパス側排気量Ｂに基づいて、触媒側排気量Ｖを低減するように流量制御弁４０を制御する。内燃機関２０から排出される排気量Ｅは、触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとの総和である（Ｅ＝Ｖ＋Ｂ）ため、バイパス側排気量Ｂを決定することにより、触媒側排気量Ｖも決定される。排気量制御部５４は、例えば、バイパス側排気量Ｂと、触媒側排気量Ｖとに基づいて、分配比（Ｂ／Ｖ）を算出し、分配比（Ｂ／Ｖ）によって流量制御弁４０を制御してもよい。なお、触媒側排気量Ｖは、第１触媒層３０にアンモニア源を輸送するために必要な排気量である輸送排気量Ｖｍｉｎ以上に制御されることが好ましい。 When the temperature information of the first catalyst layer 30 indicates that the temperature T1 of the first catalyst layer 30 is higher than the predetermined temperature threshold value X1 during operation of the internal combustion engine 20, the exhaust amount control unit 54 controls the flow rate control valve 40 so as to reduce the catalyst side exhaust amount V based on the bypass side exhaust amount B calculated by the bypass amount calculating unit 53. Since the exhaust amount E discharged from the internal combustion engine 20 is the sum of the catalyst side exhaust amount V and the bypass side exhaust amount B (E=V+B), the catalyst side exhaust amount V is also determined by determining the bypass side exhaust amount B. The exhaust amount control unit 54 may, for example, calculate a distribution ratio (B/V) based on the bypass-side exhaust amount B and the catalyst-side exhaust amount V, and control the flow control valve 40 based on the distribution ratio (B/V). The catalyst-side exhaust amount V is preferably controlled to be equal to or greater than the transportation exhaust amount Vmin, which is the exhaust amount necessary for transporting the ammonia source to the first catalyst layer 30 .

排気量制御部５４によって、内燃機関２０の運転中に触媒側排気量Ｖを低減することにより、内燃機関２０からの排気が高温であっても、第１触媒層３０に排気から供給される熱量を低減することができ、第１触媒層３０の温度を低下させることができる。また、バイパス側排気量Ｂは、第１触媒層３０を通過しないで第２触媒層３１および第３触媒層３２に流入するが、内燃機関２０からの排気が高温の場合には、第２触媒層３１および第３触媒層３２の温度も高温であり、触媒活性が高い状態である。このため、第２触媒層３１および第３触媒層３２によって、バイパス路４１を通過した排気中のＮＯｘを十分に浄化することができる。 By reducing the catalyst side exhaust amount V during operation of the internal combustion engine 20 by the exhaust amount control unit 54, even if the exhaust gas from the internal combustion engine 20 is at a high temperature, the amount of heat supplied from the exhaust gas to the first catalyst layer 30 can be reduced, and the temperature of the first catalyst layer 30 can be lowered. Also, the bypass-side exhaust gas amount B flows into the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32 without passing through the first catalyst layer 30, but when the temperature of the exhaust gas from the internal combustion engine 20 is high, the temperatures of the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32 are also high, and the catalytic activity is high. Therefore, the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32 can sufficiently purify NOx in the exhaust that has passed through the bypass passage 41 .

排気量制御部５４は、第２触媒層３１や、第３触媒層３２における触媒の活性化状態に基づいて、バイパス量算出部５３により算出されたバイパス側排気量Ｂに関わらず、バイパス側排気量Ｂおよび触媒側排気量Ｖを制御可能に構成されていてもよい。例えば、バイパス量算出部５３により、バイパス側排気量Ｂを増加する算出結果が得られていても、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａのＮＯｘ浄化触媒が低活性の状態である場合には、バイパス側排気量Ｂを増加することを禁止してもよい。ＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおけるＮＯｘ浄化触媒は、その温度情報に基づいて、推定することができる。具体的には、例えば、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａに含まれるＮＯｘ浄化触媒の活性化温度を温度閾値Ｙ１として用いて、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度情報が、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度が温度閾値Ｙ１よりも低いことを示す場合に、バイパス側排気量Ｂを増加することを禁止してもよい。そして、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度情報が、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度が温度閾値Ｙ１以上となった場合に、禁止を解除し、バイパス側排気量Ｂを増加することを許可してもよい。 The exhaust amount control unit 54 may be configured to be able to control the bypass side exhaust amount B and the catalyst side exhaust amount V based on the activation state of the catalyst in the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32, regardless of the bypass side exhaust amount B calculated by the bypass amount calculating unit 53. For example, even if the bypass amount calculation unit 53 obtains a calculation result for increasing the bypass side exhaust amount B, if the NOx purification catalyst of the NOx purification catalyst layer 32a is in a low activity state, the bypass side exhaust amount B may be prohibited from increasing. The NOx purification catalyst in the NOx purification catalyst layer 32a can be estimated based on the temperature information. Specifically, for example, the activation temperature of the NOx purification catalyst included in the NOx purification catalyst layer 32a may be used as the temperature threshold value Y1, and an increase in the bypass-side exhaust amount B may be prohibited when the temperature information of the NOx purification catalyst layer 32a indicates that the temperature of the NOx purification catalyst layer 32a is lower than the temperature threshold value Y1. Then, when the temperature information of the NOx purification catalyst layer 32a indicates that the temperature of the NOx purification catalyst layer 32a is equal to or higher than the temperature threshold value Y1, the prohibition may be lifted and the increase of the bypass side exhaust amount B may be permitted.

排気量制御部５４は、内燃機関２０の通常運転時には、内燃機関２０の運転状態や、各触媒層の活性化状態に応じて、適宜、触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとの分配比を制御してもよい。例えば、内燃機関２０の通常運転時には、バイパス側排気量Ｂを零に制御する通常モードの制御を実行し、第１触媒層３０にＮＨ３を吸着させる要求があった場合等に、第１触媒層３０の温度情報に基づいて、触媒側排気量Ｖを低減し、バイパス側排気量Ｂを増加する吸着モードの制御を実行するように構成されていてもよい。例えば、排気量制御部５４は、内燃機関２０の停止指令時など、内燃機関２０が運転を停止することが指示または推定される場合に、通常モードから吸着モードに切り替えて、停止指令後から内燃機関２０が実際に停止されるまでの間に吸着モードでの制御を実行してもよい。また、例えば、排気量制御部５４は、第１触媒層３０におけるＮＨ３吸着量が所定の閾値よりも低減したことが検出または推定される場合に、通常モードから吸着モードに切り替え、その後、ＮＨ３吸着量が所定の閾値以上まで回復した場合に、吸着モードから通常モードに切り替えてもよい。 During normal operation of the internal combustion engine 20, the exhaust amount control unit 54 may appropriately control the distribution ratio between the catalyst side exhaust amount V and the bypass side exhaust amount B according to the operating state of the internal combustion engine 20 and the activation state of each catalyst layer. For example, during normal operation of the internal combustion engine 20, a normal mode control for controlling the bypass-side exhaust amount B to zero is executed, and when there is a request for adsorbing NH3 to the first catalyst layer 30, etc., the adsorption mode control for reducing the catalyst-side exhaust amount V and increasing the bypass-side exhaust amount B may be executed based on the temperature information of the first catalyst layer 30. For example, when it is instructed or estimated that the operation of the internal combustion engine 20 is to be stopped, such as when a stop command is given to the internal combustion engine 20, the exhaust amount control unit 54 may switch from the normal mode to the suction mode, and perform control in the suction mode from after the stop command until the internal combustion engine 20 is actually stopped. Further, for example, the exhaust amount control unit 54 may switch from the normal mode to the adsorption mode when it is detected or estimated that the NH3 adsorption amount in the first catalyst layer 30 has decreased below a predetermined threshold value, and then switch from the adsorption mode to the normal mode when the NH3 adsorption amount has recovered to the predetermined threshold value or more.

排気量制御部５４は、実際の触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂについて検出値または推定値を取得し、流量制御弁４０のフィードバック制御を実行可能に構成されていてもよい。実際の触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂは、例えば、バイパス路４１、第１排気管部４２、第２排気管部４３に流量センサを設置し、その検出値を実測値として用いてもよい。または、内燃機関２０からの排気量の検出値または推定値と、流量制御弁４０の分配比とに基づいて、実際の触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとを推定してもよい。なお、内燃機関２０からの排気量は、内燃機関２０に供給される空気の流量を検出するエアフローセンサの検出値および内燃機関２０の燃焼状態に基づいて推定できる。 The exhaust amount control unit 54 may be configured to acquire the detected value or the estimated value of the actual catalyst side exhaust amount V and the bypass side exhaust amount B, and execute feedback control of the flow control valve 40 . For the actual catalyst-side exhaust amount V and bypass-side exhaust amount B, for example, flow rate sensors may be installed in the bypass passage 41, the first exhaust pipe portion 42, and the second exhaust pipe portion 43, and the detected values thereof may be used as measured values. Alternatively, the actual catalyst-side exhaust amount V and bypass-side exhaust amount B may be estimated based on the detected or estimated exhaust amount from the internal combustion engine 20 and the distribution ratio of the flow control valve 40 . The amount of exhaust gas from the internal combustion engine 20 can be estimated based on the detection value of an air flow sensor that detects the flow rate of air supplied to the internal combustion engine 20 and the combustion state of the internal combustion engine 20 .

吸着量推定部５５は、第１触媒層３０に吸着されたアンモニア量（ＮＨ３量）である推定吸着量Ａｅを推定する。推定吸着量Ａｅは、第１触媒層３０に供給されたＮＨ３量の総和である供給ＮＨ３量Ａｐから、第１触媒層３０において消費されたＮＨ３量の総和である消費ＮＨ３量Ａｃを減算することによって、算出される。すなわち、Ａｅ＝Ａｐ－Ａｃにより、推定吸着量Ａｅを算出できる。供給ＮＨ３量Ａｐは、アンモニア源の供給量に、アンモニア源から上記式（１）（２）により生成するＮＨ３の割合である転化率を乗算することにより、算出できる。消費ＮＨ３量Ａｃは、上記（３）～（５）に示す反応等により消費されるＮＨ３量と、第１触媒層３０から脱離して排出されるＮＨ３量とを含む。消費ＮＨ３量Ａｃは、第１触媒層３０の温度情報、第１触媒層３０に供給される排気の流量、流速、ＮＯｘ濃度等のパラメータと関係付けることができ、その関係は、予め実験等により求められ、マップ化されてＥＣＵ５０に記憶されている。吸着量推定部５５は、第１触媒層３０の温度情報、第１触媒層３０に供給される排気の流量、流速、ＮＯｘ濃度等を取得して、ＥＣＵ５０に記憶されたマップに基づいて、消費ＮＨ３量Ａｃを推定することができる。 The adsorption amount estimator 55 estimates an estimated adsorption amount Ae, which is the amount of ammonia (the amount of NH3) adsorbed by the first catalyst layer 30 . The estimated adsorption amount Ae is calculated by subtracting the consumed NH3 amount Ac, which is the total amount of NH3 consumed in the first catalyst layer 30, from the supplied NH3 amount Ap, which is the total amount of NH3 supplied to the first catalyst layer 30. That is, the estimated adsorption amount Ae can be calculated from Ae=Ap-Ac. The supplied NH3 amount Ap can be calculated by multiplying the supplied amount of the ammonia source by the conversion rate, which is the ratio of NH3 produced from the ammonia source according to the above equations (1) and (2). The consumed NH3 amount Ac includes the amount of NH3 consumed by the reactions shown in (3) to (5) above and the amount of NH3 desorbed from the first catalyst layer 30 and discharged. The consumed NH3 amount Ac can be related to parameters such as the temperature information of the first catalyst layer 30, the flow rate, flow velocity, NOx concentration, etc. of the exhaust gas supplied to the first catalyst layer 30, and the relationship is determined in advance by experiments or the like, mapped and stored in the ECU 50. The adsorption amount estimator 55 acquires the temperature information of the first catalyst layer 30, the flow rate, flow velocity, NOx concentration, etc. of the exhaust gas supplied to the first catalyst layer 30, and based on the map stored in the ECU 50, the NH3 consumption amount Ac can be estimated.

目標吸着量算出部５６は、第１触媒層３０に吸着させるＮＨ３の目標量である目標吸着量Ａｔを算出する。目標吸着量Ａｔは、第１触媒層３０におけるＮＨ３の最大吸着量Ａｍａｘに基づいて設定してすることが好ましい。ＮＨ３の最大吸着量Ａｍａｘは、いわゆる飽和吸着量に相当し、第１触媒層３０の温度が高いほど少なくなり、第１触媒層３０の温度が低いほど多くなる。最大吸着量Ａｍａｘに漸近すると、吸着速度の低下等により吸着効率が低下して、第１触媒層３０に供給されたＮＨ３が吸着されないで通過することが懸念される。このため、目標吸着量Ａｔは、最大吸着量Ａｍａｘよりに対して余裕を取り、所定量（例えば、数十％程度）だけ少ない値に設定することが好ましい。 The target adsorption amount calculator 56 calculates a target adsorption amount At, which is the target amount of NH3 to be adsorbed on the first catalyst layer 30 . The target adsorption amount At is preferably set based on the maximum adsorption amount Amax of NH 3 in the first catalyst layer 30 . The maximum adsorption amount Amax of NH3 corresponds to a so-called saturated adsorption amount, which decreases as the temperature of the first catalyst layer 30 increases and increases as the temperature of the first catalyst layer 30 decreases. When the maximum adsorption amount Amax is asymptotically approached, there is concern that the adsorption efficiency will decrease due to a decrease in the adsorption speed or the like, and the NH3 supplied to the first catalyst layer 30 will pass through without being adsorbed. Therefore, it is preferable to set the target adsorption amount At to a value smaller than the maximum adsorption amount Amax by a predetermined amount (for example, several tens of percent).

還元剤制御部５７は、還元剤供給装置のインジェクタ６１，６２から排気管１２へ供給するアンモニア源の供給量や供給タイミング等を制御する。アンモニア源が尿素である場合には、上記式（１）（２）に基づいて、還元剤制御部５７は、内燃機関２０からの排気に含まれるＮＯｘ量、要求されるＮＯｘ浄化率、第１触媒層３０およびＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおける触媒の活性化状態や還元剤等の吸着状態等に応じて、インジェクタ６１，６２から排気管１２に供給するアンモニア源の供給量や供給タイミング等を制御する。また、還元剤制御部５７は、アンモニア源の供給量に応じて、インジェクタ６１，６２における噴射率と噴射時間とを設定する。 The reducing agent control unit 57 controls the supply amount, supply timing, and the like of the ammonia source supplied from the injectors 61 and 62 of the reducing agent supply device to the exhaust pipe 12 . When the ammonia source is urea, the reducing agent control unit 57 controls the amount of NOx contained in the exhaust gas from the internal combustion engine 20, the required NOx purification rate, the activation state of the catalyst in the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a, the adsorption state of the reducing agent, etc., and the supply amount and supply timing of the ammonia source supplied from the injectors 61 and 62 to the exhaust pipe 12 based on the above formulas (1) and (2). Further, the reducing agent control unit 57 sets the injection rate and the injection time in the injectors 61 and 62 according to the supply amount of the ammonia source.

還元剤制御部５７は、第１触媒層３０やＮＯｘ浄化触媒層３２ａに含まれるＮＯｘ浄化触媒の活性化状態に応じて、インジェクタ６１，６２から供給するアンモニア源の供給量や供給タイミングを制御するように構成されていてもよい。ＮＯｘ浄化触媒の活性化状態とは、ＮＯｘを浄化する還元反応の触媒反応の活性度を意味する。ＮＯｘを浄化する還元反応は、ＮＯｘ浄化触媒の活性化状態が高い状態にあるほど起こり易く、低い状態にあるほど起こりにくい。ＮＯｘ浄化触媒の活性化状態は、ＮＯｘ浄化触媒の温度等により変化する。還元剤制御部５７は、温度情報取得部５１が取得する第１触媒層３０の温度情報およびＮＯｘ浄化触媒層３２ａの温度情報に基づいて、各触媒層に含まれるＮＯｘ浄化触媒の活性化状態を判断することができる。 The reducing agent control unit 57 may be configured to control the supply amount and supply timing of the ammonia source supplied from the injectors 61 and 62 according to the activation state of the NOx purification catalyst included in the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a. The activation state of the NOx purification catalyst means the degree of activity of the catalytic reaction of the reduction reaction that purifies NOx. The reduction reaction that purifies NOx is more likely to occur when the activation state of the NOx purification catalyst is higher, and less likely to occur when the activation state is lower. The activation state of the NOx purification catalyst changes depending on the temperature of the NOx purification catalyst and the like. The reducing agent control unit 57 can determine the activation state of the NOx purification catalyst included in each catalyst layer based on the temperature information of the first catalyst layer 30 and the temperature information of the NOx purification catalyst layer 32a acquired by the temperature information acquisition unit 51.

例えば、還元剤制御部５７は、第１触媒層３０およびＮＯｘ浄化触媒層３２ａの活性化状態が十分に高い状態である場合には、各触媒層においてＮＯｘの還元反応活性が十分に得られるため、ＮＯｘの還元反応のために要するアンモニア源を供給するように制御してもよい。具体的には、例えば、ＮＯｘ浄化触媒を含む各触媒層の温度が、所定の温度閾値を超える場合に、ＮＯｘ浄化触媒の活性化状態が十分に高い状態であると判定することができるため、インジェクタ６１，６２から各触媒層にアンモニア源を供給するように制御してもよい。この場合、温度閾値は、例えば、各触媒層に含まれる所定のＮＯｘ浄化触媒の活性温度ＴＡに設定することができる。より具体的には、例えば、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａに含まれるＳＣＲ触媒の活性温度ＴＡに設定してもよい。 For example, when the activation states of the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a are sufficiently high, the reducing agent control unit 57 may control to supply the ammonia source required for the NOx reduction reaction because the NOx reduction reaction activity is sufficiently obtained in each catalyst layer. Specifically, for example, when the temperature of each catalyst layer including the NOx purification catalyst exceeds a predetermined temperature threshold, it can be determined that the activated state of the NOx purification catalyst is sufficiently high. In this case, the temperature threshold can be set, for example, to the activation temperature TA of a predetermined NOx purification catalyst included in each catalyst layer. More specifically, for example, it may be set to the activation temperature TA of the SCR catalyst included in the NOx purification catalyst layer 32a.

なお、活性温度ＴＡとは、ＮＯｘ浄化触媒のＮＯｘ浄化能力（触媒の有する最大浄化能力を１００％とする指標）が高確率（例えば９０％程度）となる温度である。ＳＣＲ触媒、ＬＮＴ触媒等のＮＯｘ浄化触媒においては、触媒活性の殆ど無い低温域から触媒温度が上昇するに際して、触媒活性が著しく上昇して高確率に達する。そして、触媒温度が活性温度ＴＡに達した後の高温域において、触媒活性は略一定となる。例えば、触媒活性の著しい上昇が完了した触媒温度を活性温度ＴＡとして用いることができる。 Note that the activation temperature TA is a temperature at which the NOx purification capacity of the NOx purification catalyst (an index where the maximum purification capacity of the catalyst is 100%) has a high probability (for example, about 90%). In NOx purification catalysts such as SCR catalysts and LNT catalysts, when the catalyst temperature rises from a low temperature region where there is almost no catalytic activity, the catalytic activity rises significantly and reaches a high probability. In the high temperature range after the catalyst temperature reaches the activation temperature TA, the catalyst activity becomes substantially constant. For example, the catalyst temperature at which a significant increase in catalyst activity is completed can be used as the activation temperature TA.

また、還元剤制御部５７は、第１触媒層３０の温度情報に基づいて、第１触媒層３０におけるＮＨ３の吸着量を増加させるために、アンモニア源を供給するように構成されていてもよい。この場合、還元剤制御部５７は、吸着量推定部５５により推定された推定吸着量Ａｅおよび目標吸着量算出部５６により算出された目標吸着量Ａｔに基づいて、アンモニア源の供給量等を決定するように構成されていることが好ましい。例えば、還元剤制御部５７は、推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔよりも少ない場合に、第１触媒層３０に供給するアンモニア源を供給するように還元剤供給装置を制御してもよい。既にアンモニア源の供給を実行している場合には、還元剤制御部５７は、推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔよりも少ない場合に、第１触媒層３０へのアンモニア源の供給量を増加する制御を実行してもよい。アンモニア源の供給量は、推定吸着量Ａｅおよび目標吸着量Ａｔに基づいて算出できる。例えば、還元剤制御部５７は、推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔとの差（Ａｔ－Ａｅ）や、比率（Ａｅ／Ａｔ）が大きいほど、アンモニア源の供給量を多く設定するように構成されていてもよい。 Further, the reducing agent control unit 57 may be configured to supply an ammonia source in order to increase the adsorption amount of NH 3 in the first catalyst layer 30 based on the temperature information of the first catalyst layer 30 . In this case, the reducing agent control unit 57 is preferably configured to determine the supply amount of the ammonia source, etc. based on the estimated adsorption amount Ae estimated by the adsorption amount estimation unit 55 and the target adsorption amount At calculated by the target adsorption amount calculation unit 56. For example, the reducing agent control unit 57 may control the reducing agent supply device to supply the ammonia source to the first catalyst layer 30 when the estimated adsorption amount Ae is smaller than the target adsorption amount At. When the supply of the ammonia source has already been executed, the reducing agent control unit 57 may execute control to increase the supply amount of the ammonia source to the first catalyst layer 30 when the estimated adsorption amount Ae is smaller than the target adsorption amount At. The supply amount of the ammonia source can be calculated based on the estimated adsorption amount Ae and the target adsorption amount At. For example, the reducing agent control unit 57 may be configured to set a larger amount of ammonia source supply as the difference between the estimated adsorption amount Ae and the target adsorption amount At (At−Ae) or the ratio (Ae/At) increases.

ＥＣＵ５０は、さらに、内燃機関２０の燃焼状態を制御する燃焼制御を実行する機能を有する。より具体的には、ＥＣＵ５０は、内燃機関２０に供給する燃料や空気の量またはタイミング等を制御することにより、排気中の各成分の成分量を制御可能に構成されていてもよい。 The ECU 50 further has a function of executing combustion control for controlling the combustion state of the internal combustion engine 20 . More specifically, the ECU 50 may be configured to be able to control the amount of each component in the exhaust gas by controlling the amount or timing of the fuel or air supplied to the internal combustion engine 20 .

図２に、ＥＣＵ５０が実行する排気浄化処理のフローチャートを示す。図２に係る処理は、一定の周期で繰り返し実行される。 FIG. 2 shows a flowchart of the exhaust purification process executed by the ECU 50. As shown in FIG. The processing according to FIG. 2 is repeatedly executed at regular intervals.

ステップＳ１０１では、排気量制御前の第１触媒層３０の温度情報として、第１触媒温度センサ２２の検出する第１触媒層３０の温度Ｔ１を取得する。取得された温度Ｔ１は、排気量制御前の第１触媒層３０の温度情報としてＥＣＵ５０に記憶される。その後、ステップＳ１０２に進む。 In step S101, the temperature T1 of the first catalyst layer 30 detected by the first catalyst temperature sensor 22 is acquired as the temperature information of the first catalyst layer 30 before the exhaust amount control. The acquired temperature T1 is stored in the ECU 50 as temperature information of the first catalyst layer 30 before the exhaust amount control. After that, the process proceeds to step S102.

ステップＳ１０２では、温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｘ１以上であるか否かを判定する。なお、第１触媒層３０における飽和吸着量が、冷間始動時に要求されたＮＯｘ浄化率を達成するために必要な必要ＮＨ３吸着量に等しくなる温度をＸｎとすると、温度閾値Ｘ１は、余裕を取って、温度Ｘｎよりも僅かに低い温度に設定されている（Ｘ１＜Ｘｎ）。ステップＳ１０２においてＴ１≧Ｘ１である場合には、ステップＳ１０３に進む。Ｔ１＜Ｘ１である場合には、処理を終了する。 In step S102, it is determined whether the temperature T1 is equal to or higher than a predetermined temperature threshold value X1. Assuming that the temperature at which the saturated adsorption amount in the first catalyst layer 30 is equal to the required NH3 adsorption amount required to achieve the required NOx purification rate at the time of cold start is Xn, the temperature threshold X1 is set to a temperature slightly lower than the temperature Xn with a margin (X1<Xn). If T1≧X1 in step S102, the process proceeds to step S103. If T1<X1, the process ends.

ステップＳ１０３では、温度Ｔ１に基づいて、バイパス側排気量Ｂを決定する。内燃機関２０から排出される排気量Ｅは、触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとの総和である（Ｅ＝Ｖ＋Ｂ）ため、バイパス側排気量Ｂを決定することにより、触媒側排気量Ｖも決定される。例えば、図３に示すように、触媒側排気量Ｖおよびバイパス側排気量Ｂは、温度Ｔ１がＴ１≧Ｘ１である場合に、温度Ｔ１の上昇に伴い、略直線的に変化させてもよい。具体的には、Ｔ１≧Ｘ１である場合に、温度Ｔ１の上昇量に略比例させて、触媒側排気量Ｖを減量するとともにバイパス側排気量Ｂを増量してもよい。また、図３に示すように、触媒側排気量Ｖは、第１触媒層３０にアンモニア源を輸送するために必要な排気量である輸送排気量Ｖｍｉｎ以上に制御される。このため、Ｖ＝Ｖｍｉｎに到達した後には、温度Ｔ１に関わらず、触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂは一定となる。図３に示す関係は、ＥＣＵ５０に予めマップまたは数式として記憶されており、このマップ等を参照して、温度Ｔ１に基づいて触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとを決定し、ＥＣＵ５０に記憶する。その後、ステップＳ１０４に進む。 In step S103, the bypass side exhaust amount B is determined based on the temperature T1. Since the exhaust amount E discharged from the internal combustion engine 20 is the sum of the catalyst side exhaust amount V and the bypass side exhaust amount B (E=V+B), the catalyst side exhaust amount V is also determined by determining the bypass side exhaust amount B. For example, as shown in FIG. 3, when the temperature T1 satisfies T1≧X1, the catalyst-side exhaust amount V and the bypass-side exhaust amount B may be changed approximately linearly as the temperature T1 rises. Specifically, when T1≧X1, the catalyst-side exhaust amount V may be decreased and the bypass-side exhaust amount B may be increased in approximately proportion to the amount of increase in the temperature T1. Further, as shown in FIG. 3 , the catalyst-side exhaust amount V is controlled to be equal to or greater than the transport exhaust amount Vmin, which is the exhaust amount required to transport the ammonia source to the first catalyst layer 30 . Therefore, after reaching V=Vmin, the catalyst-side exhaust amount V and the bypass-side exhaust amount B become constant regardless of the temperature T1. The relationship shown in FIG. 3 is stored in the ECU 50 in advance as a map or mathematical expression, and the catalyst-side exhaust amount V and the bypass-side exhaust amount B are determined based on the temperature T1 by referring to this map or the like, and stored in the ECU 50. After that, the process proceeds to step S104.

ステップＳ１０４では、決定した触媒側排気量Ｖおよびバイパス側排気量Ｂに基づいて、流量制御弁４０の開度を制御する。その後、ステップＳ１０５に進む。 In step S104, the opening degree of the flow control valve 40 is controlled based on the catalyst-side exhaust amount V and the bypass-side exhaust amount B that have been determined. After that, the process proceeds to step S105.

ステップＳ１０５では、排気量制御後の第１触媒層３０の温度情報として、第１触媒温度センサ２２の検出する第１触媒層３０の温度Ｔ２を取得する。取得された温度Ｔ２は、排気量制御後の第１触媒層３０の温度情報としてＥＣＵ５０に記憶される。その後、ステップＳ１０６に進む。 In step S105, the temperature T2 of the first catalyst layer 30 detected by the first catalyst temperature sensor 22 is acquired as the temperature information of the first catalyst layer 30 after the exhaust amount control. The acquired temperature T2 is stored in the ECU 50 as temperature information of the first catalyst layer 30 after the exhaust amount control. After that, the process proceeds to step S106.

ステップＳ１０６では、温度Ｔ２とバイパス側排気量Ｂとに基づいて、目標吸着量Ａｔを算出する。予め実験等により、ＳＣＲ触媒層に吸着可能なＮＨ３の最大値である最大吸着量Ａｍａｘと、ＳＣＲ触媒層に流れる排気の流速や流量、排気中のＮＨ３濃度、ＳＣＲ触媒層の触媒温度等のパラメータとの関係が求められ、ＥＣＵ５０に記憶されている。ステップＳ１０６では、温度Ｔ２とバイパス側排気量Ｂとに基づいて、ＥＣＵ５０に記憶されたマップを参照し、最大吸着量Ａｍａｘを推定する。そして、図４に示すように、最大吸着量Ａｍａｘよりも低くなるように目標吸着量Ａｔを設定する。目標吸着量Ａｔを算出した後、ステップＳ１０７に進む。 In step S106, the target adsorption amount At is calculated based on the temperature T2 and the bypass-side exhaust amount B. As shown in FIG. Through experiments or the like, the relationships between the maximum adsorption amount Amax, which is the maximum value of NH3 that can be adsorbed by the SCR catalyst layer, and parameters such as the flow rate and flow rate of the exhaust gas flowing through the SCR catalyst layer, the NH3 concentration in the exhaust gas, and the catalyst temperature of the SCR catalyst layer are obtained and stored in the ECU 50. In step S106, based on the temperature T2 and the bypass side exhaust amount B, a map stored in the ECU 50 is referenced to estimate the maximum adsorption amount Amax. Then, as shown in FIG. 4, the target adsorption amount At is set so as to be lower than the maximum adsorption amount Amax. After calculating the target adsorption amount At, the process proceeds to step S107.

ステップＳ１０７では、還元剤供給装置を制御して、インジェクタ６１から第１触媒層３０にアンモニア源として尿素水を供給する。より具体的には、ＮＨ３を生成するアンモニア源として尿素水の供給を実行する。尿素水の供給が停止されている場合には、供給を開始し、尿素水の供給が既に実行されている場合には、供給が続行される。その後、ステップＳ１０８に進む。 In step S<b>107 , the reducing agent supply device is controlled to supply urea water as an ammonia source from the injector 61 to the first catalyst layer 30 . More specifically, urea water is supplied as an ammonia source for generating NH3. If the urea water supply has been stopped, the supply is started, and if the urea water supply has already been performed, the supply is continued. After that, the process proceeds to step S108.

ステップＳ１０８では、第１触媒層３０に現在吸着しているＮＨ３の吸着量である推定吸着量Ａｅを推定する。推定吸着量Ａｅは、例えば、第１触媒層３０に供給されたＮＨ３量の積算値（供給ＮＨ３量Ａｐ）から、第１触媒層３０において消費されたＮＨ３量の積算値（消費ＮＨ３量Ａｃ）を減算した値として推定することができる。ＥＣＵ５０には、ＡｐおよびＡｃと、インジェクタ６１から第１触媒層３０に供給された尿素水の供給量、第１触媒温度センサ２２からの温度情報等の各種パラメータとの関係を示すマップが、予め記憶されており、このマップを参照することにより、推定吸着量Ａｅを推定できる。 In step S108, the estimated adsorption amount Ae, which is the adsorption amount of NH3 currently adsorbed on the first catalyst layer 30, is estimated. The estimated adsorption amount Ae can be estimated, for example, as a value obtained by subtracting the integrated value of the NH amount consumed in the first catalyst layer 30 (NH3 amount consumed Ac) from the integrated value of the NH amount supplied to the first catalyst layer 30 (supplied NH amount Ap). The ECU 50 stores in advance a map indicating the relationship between Ap and Ac, the amount of urea water supplied from the injector 61 to the first catalyst layer 30, and various parameters such as temperature information from the first catalyst temperature sensor 22. By referring to this map, the estimated adsorption amount Ae can be estimated.

ステップＳ１０９では、推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔ以上であるか否かを判定する。Ａｅ≧Ａｔである場合には、ステップＳ１１０に進み、尿素水の供給を停止した後、処理を終了する。Ａｅ＜Ａｔである場合には、尿素水の供給を停止することなく、処理を終了する。なお、ステップＳ１０９において、Ａｅ＜Ａｔである場合には、尿素水の供給量を増加するように還元剤供給装置を制御してもよい。 In step S109, it is determined whether or not the estimated adsorption amount Ae is greater than or equal to the target adsorption amount At. If Ae≧At, the process proceeds to step S110, stops the supply of the urea water, and ends the process. If Ae<At, the process ends without stopping the supply of the aqueous urea solution. In step S109, if Ae<At, the reducing agent supply device may be controlled to increase the amount of urea water supplied.

上記のとおり、排気浄化システム１０によれば、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２～Ｓ１０４に示すように、第１触媒層３０の温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｘ１よりも高いことを示す場合には、バイパス側排気量Ｂを決定して、触媒側排気量Ｖを低減する。このため、内燃機関２０の運転中に、第１触媒層３０に供給される排気が高温であっても、触媒側排気量Ｖが低減されることにより第１触媒層３０に供給される排気熱量が低減されて、ＳＣＲ触媒層の温度をＮＨ３の吸着に適した低い温度に制御することができる。また、ＥＣＵ５０は、流量制御弁４０を制御して触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとを制御するため、バイパス路４１側に分配された排気は、第１触媒層３０を迂回した後、第２触媒層３１および第３触媒層３２を通過してから、排気管１２から排出される。第２触媒層３１および第３触媒層３２は、内燃機関の通常の運転時と同様に、触媒層の温度が高い状態であるため、第１触媒層３０を迂回させた排気は、第２触媒層３１および第３触媒層３２を通過することにより浄化され、排気浄化システム１０全体を通してのＮＯｘ浄化率の低下を抑制できる。 As described above, according to the exhaust purification system 10, when the temperature T1 of the first catalyst layer 30 is higher than the predetermined temperature threshold value X1, the ECU 50 determines the bypass side exhaust amount B and reduces the catalyst side exhaust amount V, as shown in steps S102 to S104. Therefore, even if the temperature of the exhaust gas supplied to the first catalyst layer 30 is high during operation of the internal combustion engine 20, the amount of exhaust heat supplied to the first catalyst layer 30 is reduced by reducing the catalyst-side exhaust amount V, and the temperature of the SCR catalyst layer can be controlled to a low temperature suitable for adsorption of NH3. Further, since the ECU 50 controls the flow rate control valve 40 to control the catalyst-side exhaust amount V and the bypass-side exhaust amount B, the exhaust gas distributed to the bypass passage 41 bypasses the first catalyst layer 30, passes through the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32, and is discharged from the exhaust pipe 12. Since the temperature of the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32 is high, as in normal operation of the internal combustion engine, the exhaust that has bypassed the first catalyst layer 30 is purified by passing through the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32, thereby suppressing a decrease in the NOx purification rate throughout the exhaust gas purification system 10.

さらに、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０５～Ｓ１１０に示すように、第１触媒層３０におけるＮＨ３の推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔよりも小さい場合に、第１触媒層３０に尿素水を供給するように還元剤供給装置を制御する。このため、第１触媒層３０の温度をＮＨ３の吸着に適した低い温度に制御した状態で、第１触媒層３０におけるＮＨ３の吸着量を目標吸着量Ａｔに向けて増加させることができる。 Further, the ECU 50 controls the reducing agent supply device so as to supply urea water to the first catalyst layer 30 when the estimated adsorption amount Ae of NH3 in the first catalyst layer 30 is smaller than the target adsorption amount At, as shown in steps S105 to S110. Therefore, the adsorption amount of NH3 in the first catalyst layer 30 can be increased toward the target adsorption amount At while the temperature of the first catalyst layer 30 is controlled to a low temperature suitable for adsorption of NH3.

また、第１触媒層３０の温度をＮＨ３の吸着により適した低い温度に制御した状態で、尿素水を供給するため、供給された尿素水がＮＨ３となって第１触媒層３０に吸着されることなく通過することを抑制できる。内燃機関２０の運転中に、図２に示す排気浄化処理を繰り返し実行することにより、第１触媒層３０の温度は徐々に低下して、内燃機関２０の次回の起動時にＮＯｘ浄化率を達成するために必要な必要ＮＨ３吸着量を確保できる温度に到達する。このため、内燃機関２０の冷間始動時など、第１触媒層３０やＮＯｘ浄化触媒層３２ａの触媒温度が低い場合に内燃機関２０を起動する場合においても、ＮＨ３の吸着量を確保することによりＮＯｘの還元反応の反応速度を速くすることができ、排気浄化システム１０全体を通してのＮＯｘの浄化率の低下を抑制することができる。特に、排気浄化システム１０では、第１触媒層３０は、ｃ／ｃ触媒層であり、内燃機関２０に近接して配置されるため、ｕ／ｆ触媒層である第２触媒層３１および第３触媒層３２よりも早期に高温化し易い傾向がある。早期に高温化し易い第１触媒層３０に十分にＮＨ３が吸着された状態で、内燃機関２０を起動できるため、冷間始動時においても、ＮＯｘ浄化率の低下を効果的に抑制できる。 In addition, since the urea water is supplied while the temperature of the first catalyst layer 30 is controlled to a low temperature suitable for adsorption of NH3, the supplied urea water turns into NH3 and passes through the first catalyst layer 30 without being adsorbed. By repeatedly executing the exhaust purification process shown in FIG. 2 while the internal combustion engine 20 is running, the temperature of the first catalyst layer 30 gradually decreases, and reaches a temperature at which the necessary NH3 adsorption amount necessary to achieve the NOx purification rate at the next startup of the internal combustion engine 20 can be secured. Therefore, even when the internal combustion engine 20 is started when the catalyst temperatures of the first catalyst layer 30 and the NOx purification catalyst layer 32a are low, such as when the internal combustion engine 20 is cold-started, the reaction speed of the NOx reduction reaction can be increased by ensuring the adsorption amount of NH3, and a decrease in the NOx purification rate throughout the entire exhaust purification system 10 can be suppressed. In particular, in the exhaust gas purification system 10, the first catalyst layer 30 is a c/c catalyst layer and is arranged in close proximity to the internal combustion engine 20, so the second catalyst layer 31 and the third catalyst layer 32, which are u/f catalyst layers, tend to increase in temperature earlier. Since the internal combustion engine 20 can be started in a state in which NH3 is sufficiently adsorbed in the first catalyst layer 30, which tends to reach a high temperature early, it is possible to effectively suppress a decrease in the NOx purification rate even during a cold start.

また、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０３において、触媒側排気量Ｖが、第１触媒層３０に尿素水を輸送するために必要な排気量である輸送排気量Ｖｍｉｎ以上となる範囲で、バイパス側排気量Ｂを決定する。このため、供給された尿素水が確実に第１触媒層３０に輸送され、第１触媒層３０へのＮＨ３の吸着に寄与できる。 Further, in step S103, the ECU 50 determines the bypass-side exhaust amount B within a range in which the catalyst-side exhaust amount V is greater than or equal to the transportation exhaust amount Vmin, which is the exhaust amount necessary for transporting the urea water to the first catalyst layer 30. Therefore, the supplied urea water is reliably transported to the first catalyst layer 30, and can contribute to the adsorption of NH3 on the first catalyst layer 30.

（変形例）
図１に示す排気浄化システム１０では、流量制御弁４０と第１触媒層３０の入口との間に、第１触媒層３０に尿素水を供給可能なインジェクタ６１が設置されていたが、これに替えて、例えば、図５に示すように、内燃機関２０と流量制御弁４０との間にインジェクタ６３が設置されており、インジェクタ６３から第１触媒層３０への尿素水の供給が実行されるように構成されていてもよい。インジェクタ６３から供給された尿素水は、流量制御弁４０における触媒側排気量Ｖとバイパス側排気量Ｂとの分配比に応じて、第１触媒層３０と、バイパス路４１とに分配される。バイパス路４１側に供給された尿素水は、下流に配置された第３触媒層３２のＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおいてＮＯｘ還元反応により消費され、過剰量は還元剤除去層３２ｂにより除去される。バイパス路４１からＮＯｘ浄化触媒層３２ａに到達するまでの工程で、上記式（１）および（２）に示す尿素水からＮＨ３を生成する反応が進行するため、ＮＨ３としてＮＯｘ浄化触媒層３２ａに供給される割合が向上し、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａにおけるＮＯｘ還元反応が促進される。 (Modification)
In the exhaust purification system 10 shown in FIG. 1, the injector 61 capable of supplying the urea water to the first catalyst layer 30 is installed between the flow control valve 40 and the inlet of the first catalyst layer 30. Alternatively, for example, as shown in FIG. The urea water supplied from the injector 63 is distributed to the first catalyst layer 30 and the bypass passage 41 according to the distribution ratio between the catalyst side exhaust amount V and the bypass side exhaust amount B in the flow control valve 40 . The urea water supplied to the bypass 41 side is consumed by the NOx reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 32a of the third catalyst layer 32 arranged downstream, and the excess amount is removed by the reducing agent removal layer 32b. In the process from the bypass 41 to the NOx purification catalyst layer 32a, the reaction of generating NH3 from the urea water represented by the above formulas (1) and (2) proceeds, so the ratio of NH3 supplied to the NOx purification catalyst layer 32a increases, and the NOx reduction reaction in the NOx purification catalyst layer 32a is promoted.

また、図１に示す排気浄化システム１０では、排気管１２側に第１触媒層３０が配置され、排気管１２から分岐するようにバイパス路４１が配置されていたが、これらは互いに逆に配置されていてもよい。また、第１触媒層３０は、第３触媒層３２と同様に、ＳＣＲ触媒層と、その後段に配置されたＡＳＣ層とを含むように構成されていてもよい。この場合、第１触媒温度センサ２２は、ＳＣＲ触媒層の温度を取得可能に設置されることが好ましい。 In addition, in the exhaust purification system 10 shown in FIG. 1, the first catalyst layer 30 is arranged on the side of the exhaust pipe 12, and the bypass passage 41 is arranged so as to branch from the exhaust pipe 12, but these may be arranged in reverse. Further, the first catalyst layer 30 may be configured to include an SCR catalyst layer and an ASC layer arranged after the SCR catalyst layer, like the third catalyst layer 32 . In this case, the first catalyst temperature sensor 22 is preferably installed so as to be able to acquire the temperature of the SCR catalyst layer.

上記の各実施形態によれば、下記の効果を得ることができる。 According to each of the above embodiments, the following effects can be obtained.

排気浄化システム１０は、内燃機関２０からの排気中の所定成分を浄化する機能を有し、ＳＣＲ触媒層としての第１触媒層３０と、ＮＯｘ浄化触媒層３２ａと、還元剤供給装置（例えば、インジェクタ６１，６２）と、流量調整機構（例えば、流量制御弁４０およびバイパス路４１）と、制御装置として機能するＥＣＵ５０と、を備える。 The exhaust purification system 10 has a function of purifying predetermined components in the exhaust from the internal combustion engine 20, and includes a first catalyst layer 30 as an SCR catalyst layer, a NOx purification catalyst layer 32a, a reducing agent supply device (e.g., injectors 61 and 62), a flow rate adjustment mechanism (e.g., flow control valve 40 and bypass passage 41), and an ECU 50 functioning as a control device.

第１触媒層３０は、内燃機関２０の排気管１２内に設置され、ＮＨ３を還元剤として排気中のＮＯｘを還元反応により浄化するＳＣＲ触媒を含む。ＮＯｘ浄化触媒層３２ａは、排気管１２内の第１触媒層３０の下流側に設置され、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒（例えば、ＳＣＲ触媒やＬＮＴ触媒）を含む。還元剤供給装置は、インジェクタ６１，６２等により構成され、第１触媒層３０にアンモニア源を供給する。流量調整機構は、例えば、流量制御弁４０およびバイパス路４１によって構成され、内燃機関２０からの排気の一部を、第１触媒層３０を迂回してＮＯｘ浄化触媒層３２ａに通過させることにより、第１触媒層３０に流入する排気量である触媒側排気量Ｖを調整する。 The first catalyst layer 30 is installed in the exhaust pipe 12 of the internal combustion engine 20 and includes an SCR catalyst that purifies NOx in the exhaust through a reduction reaction using NH3 as a reducing agent. The NOx purification catalyst layer 32a is installed downstream of the first catalyst layer 30 in the exhaust pipe 12 and includes a NOx purification catalyst (for example, an SCR catalyst or an LNT catalyst) that purifies NOx in the exhaust. The reducing agent supply device is composed of injectors 61 and 62 and the like, and supplies an ammonia source to the first catalyst layer 30 . The flow rate adjustment mechanism is composed of, for example, a flow rate control valve 40 and a bypass passage 41, and allows part of the exhaust gas from the internal combustion engine 20 to bypass the first catalyst layer 30 and pass through the NOx purification catalyst layer 32a, thereby adjusting the catalyst side exhaust gas amount V, which is the amount of exhaust gas flowing into the first catalyst layer 30.

ＥＣＵ５０は、排気量制御部５４と、還元剤制御部５７とを備える。排気量制御部５４は、第１触媒層３０の温度情報が、第１触媒層３０の温度Ｔ１が所定の温度閾値Ｘ１よりも高いことを示す場合に、触媒側排気量Ｖを低減するように流量調整機構としての流量制御弁４０を制御する。還元剤制御部５７は、排気量制御部５４により触媒側排気量Ｖを低減する制御が実行された場合に、第１触媒層３０にアンモニア源を供給するように還元剤供給装置を制御する。このため、第１触媒層３０の温度をアンモニアの吸着に適した低い温度に制御した状態で、アンモニア源を供給することができる。その結果、供給したアンモニア源が、確実に第１触媒層３０におけるＮＨ３の吸着量の増加に寄与するように制御できる。また、排気量制御部５４は、内燃機関２０からの排気の一部が、第１触媒層３０を迂回してＮＯｘ浄化触媒層３２ａを通過するように、流量制御弁４０等を制御するため、第１触媒層３０を迂回した排気をＮＯｘ浄化触媒層３２ａにより浄化することができる。排気浄化システム１０によれば、内燃機関の運転中に、任意に、次回の内燃機関の起動時に備えて、ＳＣＲ触媒層にアンモニアを十分に吸着させることができるため、次回の内燃機関２０の起動時には、第１触媒層３０におけるＮＨ３吸着量が確保された状態で排気浄化システム１０を起動できる。このため、第１触媒層３０におけるＮＨ３の吸着量の不足に起因してＮＯｘの浄化率が低下することを抑制できる。特に、冷間始動時などの各触媒層の温度を上げてＮＯｘ還元反応の反応速度を速くすることが困難な場合でも、内燃機関２０に近い上流側に配置された第１触媒層３０においてＮＨ３の吸着量を確保することにより、排気浄化システム１０から排出される排気について、ＮＯｘの浄化率が低下することを抑制できる。 The ECU 50 includes an exhaust amount control section 54 and a reducing agent control section 57 . When the temperature information of the first catalyst layer 30 indicates that the temperature T1 of the first catalyst layer 30 is higher than the predetermined temperature threshold value X1, the exhaust amount control unit 54 controls the flow rate control valve 40 as a flow rate adjustment mechanism so as to reduce the catalyst side exhaust amount V. The reducing agent control unit 57 controls the reducing agent supply device so as to supply the ammonia source to the first catalyst layer 30 when the exhaust amount control unit 54 executes control to reduce the exhaust amount V on the catalyst side. Therefore, the ammonia source can be supplied while the temperature of the first catalyst layer 30 is controlled to a low temperature suitable for ammonia adsorption. As a result, the supplied ammonia source can be controlled so as to reliably contribute to an increase in the amount of NH3 adsorbed in the first catalyst layer 30 . In addition, since the exhaust amount control unit 54 controls the flow control valve 40 and the like so that part of the exhaust gas from the internal combustion engine 20 bypasses the first catalyst layer 30 and passes through the NOx purification catalyst layer 32a, the exhaust gas bypassing the first catalyst layer 30 can be purified by the NOx purification catalyst layer 32a. According to the exhaust gas purification system 10, during the operation of the internal combustion engine, it is possible to cause the SCR catalyst layer to sufficiently adsorb ammonia in preparation for the next start-up of the internal combustion engine. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the NOx purification rate due to an insufficient amount of NH3 adsorbed in the first catalyst layer 30 . In particular, even when it is difficult to increase the reaction speed of the NOx reduction reaction by raising the temperature of each catalyst layer, such as during cold start, the first catalyst layer 30 arranged upstream near the internal combustion engine 20 secures the amount of NH3 adsorbed, thereby suppressing a decrease in the NOx purification rate of the exhaust emitted from the exhaust gas purification system 10.

ＥＣＵ５０は、さらに、吸着量推定部５５と、目標吸着量算出部５６とを備えるように構成されている。吸着量推定部５５は、第１触媒層３０に吸着されたＮＨ３の量である推定吸着量Ａｅを推定する。目標吸着量算出部５６は、ＳＣＲ触媒層に吸着させるＮＨ３の目標量である目標吸着量Ａｔを算出する。そして、還元剤制御部５７は、推定吸着量Ａｅが目標吸着量Ａｔよりも少ない場合に、アンモニア源の供給量を供給する制御を実行するように構成されていてもよい。推定吸着量Ａｅおよび目標吸着量Ａｔに基づいてアンモニア源の供給量を制御できるため、アンモニア源を過剰に供給することを回避できる。 The ECU 50 is further configured to include an adsorption amount estimator 55 and a target adsorption amount calculator 56 . The adsorption amount estimator 55 estimates an estimated adsorption amount Ae, which is the amount of NH3 adsorbed on the first catalyst layer 30 . The target adsorption amount calculator 56 calculates a target adsorption amount At, which is the target amount of NH3 to be adsorbed on the SCR catalyst layer. Then, the reducing agent control unit 57 may be configured to perform control to supply the supply amount of the ammonia source when the estimated adsorption amount Ae is smaller than the target adsorption amount At. Since the supply amount of the ammonia source can be controlled based on the estimated adsorption amount Ae and the target adsorption amount At, excessive supply of the ammonia source can be avoided.

さらに、吸着量推定部５５は、還元剤供給装置から供給されたＮＨ３量の総和と、ＳＣＲ触媒層が消費するＮＨ３量の総和とに基づいて、推定吸着量Ａｅを推定するように構成されている。推定吸着量Ａｅを精度よく算出することができるため、アンモニア供給源の供給量をより適切に制御できる。 Further, the adsorption amount estimator 55 is configured to estimate the estimated adsorption amount Ae based on the total amount of NH3 supplied from the reducing agent supply device and the total amount of NH3 consumed by the SCR catalyst layer. Since the estimated adsorption amount Ae can be calculated with high accuracy, the supply amount of the ammonia supply source can be controlled more appropriately.

排気浄化システム１０は、さらに、流量調整機構として、第１触媒層３０の上流側と、第１触媒層３０の下流側かつＮＯｘ浄化触媒層３２ａの上流側とを接続するバイパス路４１を利用可能に構成されている。そして、ＥＣＵ５０は、さらに、バイパス量算出部５３を備えている。バイパス量算出部５３は、第１触媒層３０の温度情報に基づいて、バイパス路に流入する排気量であるバイパス側排気量Ｂを算出する。排気量制御部５４は、バイパス側排気量Ｂに基づいて、触媒側排気量Ｖを制御する。バイパス路４１を通過した排気中のＮＯｘは、第１触媒層３０の下流側に配置されたＮＯｘ浄化触媒層３２ａを通過して浄化されるため、排気浄化システム１０から排出される排気におけるＮＯｘ浄化率を確保できる。 The exhaust gas purification system 10 is further configured so that a bypass passage 41 that connects the upstream side of the first catalyst layer 30 with the downstream side of the first catalyst layer 30 and the upstream side of the NOx purification catalyst layer 32a can be used as a flow rate adjustment mechanism. The ECU 50 further includes a bypass amount calculator 53 . Based on the temperature information of the first catalyst layer 30, the bypass amount calculator 53 calculates a bypass side exhaust amount B, which is the exhaust amount flowing into the bypass passage. The exhaust amount control unit 54 controls the exhaust amount V on the catalyst side based on the exhaust amount B on the bypass side. Since NOx in the exhaust that has passed through the bypass passage 41 passes through the NOx purification catalyst layer 32a arranged downstream of the first catalyst layer 30 and is purified, the NOx purification rate in the exhaust emitted from the exhaust purification system 10 can be ensured.

バイパス量算出部５３は、第１触媒層３０の温度情報が、第１触媒層３０の温度が所定の温度閾値よりも高いことを示す場合に、第１触媒層３０の温度が高いほどバイパス側排気量Ｂを増加させるように構成されていてもよい。そして、排気量制御部５４は、バイパス側排気量Ｂの増加に応じて触媒側排気量Ｖを低減するように構成されていてもよい。バイパス側排気量Ｂを増加させ、触媒側排気量Ｖを低減させるほど、第１触媒層３０の温度が低下するため、第１触媒層３０の温度が高いほどバイパス側排気量Ｂを増加させることにより、適切に第１触媒層３０の温度を制御することができる。 When the temperature information of the first catalyst layer 30 indicates that the temperature of the first catalyst layer 30 is higher than a predetermined temperature threshold, the bypass amount calculation unit 53 may be configured to increase the bypass-side exhaust amount B as the temperature of the first catalyst layer 30 increases. The exhaust amount control section 54 may be configured to reduce the catalyst side exhaust amount V in accordance with an increase in the bypass side exhaust amount B. Since the temperature of the first catalyst layer 30 decreases as the bypass-side exhaust amount B is increased and the catalyst-side exhaust amount V is decreased, the temperature of the first catalyst layer 30 can be appropriately controlled by increasing the bypass-side exhaust amount B as the temperature of the first catalyst layer 30 is higher.

さらに、排気量制御部５４は、触媒側排気量Ｖを、第１触媒層３０にアンモニア源を輸送するために必要な排気量である輸送排気量Ｖｍｉｎ以上に制御するように構成されている。このため、供給されたアンモニア源が確実に第１触媒層３０に輸送され、第１触媒層３０におけるアンモニア吸着量の増加に寄与できる。 Further, the exhaust amount control unit 54 is configured to control the exhaust amount V on the catalyst side to be equal to or greater than the transportation exhaust amount Vmin, which is the exhaust amount necessary for transporting the ammonia source to the first catalyst layer 30 . Therefore, the supplied ammonia source is reliably transported to the first catalyst layer 30 , which contributes to an increase in the ammonia adsorption amount in the first catalyst layer 30 .

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the controls and techniques described in this disclosure may be implemented by one or more dedicated computers configured with a processor and memory programmed to perform one or more functions in combination with the processor configured by one or more hardware logic circuits. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.

１０…排気浄化システム、３０…ＳＣＲ触媒層、３２ａ…ＮＯｘ浄化触媒層、４０…流量調整弁、４１…バイパス路、５０…制御装置、５４…排気量制御部、５７…還元剤制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Exhaust purification system 30... SCR catalyst layer 32a... NOx purification catalyst layer 40... Flow control valve 41... Bypass passage 50... Control device 54... Exhaust amount control part 57... Reducing agent control part

Claims (3)

内燃機関（２０）からの排気中の所定成分を浄化する排気浄化システム（１０）であって、
前記内燃機関の排気管内に設置され、アンモニアを還元剤として前記排気中の窒素酸化物を還元反応により浄化する選択還元触媒を含む選択還元触媒層（３０）と、
前記排気管内の前記選択還元触媒層の下流側に設置され、前記排気中の窒素酸化物を浄化する浄化触媒を含む浄化触媒層（３２ａ）と、
前記選択還元触媒層にアンモニア源を供給する還元剤供給装置（６１）と、
前記内燃機関からの排気の一部を、前記選択還元触媒層を迂回して前記浄化触媒層に通過させることにより前記選択還元触媒層に流入する排気量である触媒側排気量を調整する流量調整機構（４０，４１）と、
制御装置（５０）と、を備え、
前記制御装置は、
前記選択還元触媒層の温度情報が、前記選択還元触媒層の温度が所定の温度閾値よりも高いことを示す場合に、前記触媒側排気量を低減するように前記流量調整機構を制御する排気量制御部（５４）と、
前記排気量制御部により前記触媒側排気量を低減する制御が実行された場合に、前記選択還元触媒層にアンモニア源を供給するように前記還元剤供給装置を制御する還元剤制御部（５７）と、を備える排気浄化システムであって、
前記流量調整機構は、前記選択還元触媒層の上流側と、前記選択還元触媒層の下流側かつ前記浄化触媒層の上流側とを接続するバイパス路（４１）を含み、
前記制御装置は、前記選択還元触媒層の温度情報に基づいて、前記バイパス路に流入する排気量であるバイパス側排気量を算出するバイパス量算出部（５３）を備え、
前記バイパス量算出部は、前記選択還元触媒層の温度情報が、前記選択還元触媒層の温度が所定の温度閾値よりも高いことを示す場合に、前記選択還元触媒層の温度が高いほど前記バイパス側排気量を増加し、
前記排気量制御部は、前記バイパス側排気量の増加に応じて前記触媒側排気量を低減し、前記触媒側排気量を、前記選択還元触媒層にアンモニア源を輸送するために必要な排気量である輸送排気量以上に制御する、排気浄化システム。 An exhaust purification system (10) for purifying a predetermined component in exhaust gas from an internal combustion engine (20),
a selective reduction catalyst layer (30) installed in an exhaust pipe of the internal combustion engine and containing a selective reduction catalyst that purifies nitrogen oxides in the exhaust through a reduction reaction using ammonia as a reducing agent;
a purification catalyst layer (32a) installed downstream of the selective reduction catalyst layer in the exhaust pipe and containing a purification catalyst for purifying nitrogen oxides in the exhaust gas;
a reducing agent supply device (61) that supplies an ammonia source to the selective reduction catalyst layer;
a flow rate adjustment mechanism (40, 41) that adjusts a catalyst-side exhaust amount, which is an amount of exhaust flowing into the selective reduction catalyst layer by allowing part of the exhaust from the internal combustion engine to bypass the selective reduction catalyst layer and pass through the purification catalyst layer;
a controller (50),
The control device is
an exhaust amount control unit (54) that controls the flow rate adjustment mechanism to reduce the exhaust amount on the catalyst side when the temperature information of the selective reduction catalyst layer indicates that the temperature of the selective reduction catalyst layer is higher than a predetermined temperature threshold;
a reducing agent control unit (57) that controls the reducing agent supply device to supply an ammonia source to the selective reduction catalyst layer when the exhaust amount control unit executes control to reduce the exhaust gas amount on the catalyst side , wherein
The flow rate adjustment mechanism includes a bypass passage (41) connecting the upstream side of the selective reduction catalyst layer and the downstream side of the selective reduction catalyst layer and the upstream side of the purification catalyst layer,
The control device includes a bypass amount calculation unit (53) that calculates a bypass side exhaust amount, which is an exhaust amount flowing into the bypass passage, based on the temperature information of the selective reduction catalyst layer,
When the temperature information of the selective reduction catalyst layer indicates that the temperature of the selective reduction catalyst layer is higher than a predetermined temperature threshold, the bypass amount calculation unit increases the bypass-side exhaust amount as the temperature of the selective reduction catalyst layer increases,
The exhaust amount control unit reduces the catalyst side exhaust amount in accordance with the increase in the bypass side exhaust amount, and controls the catalyst side exhaust amount to be equal to or higher than the transportation exhaust amount, which is the exhaust amount necessary for transporting the ammonia source to the selective reduction catalyst layer. 前記制御装置は、
前記選択還元触媒層に吸着されたアンモニアの量である推定吸着量を推定する吸着量推定部（５５）と、
前記選択還元触媒層に吸着させるアンモニアの目標量である目標吸着量を算出する目標吸着量算出部（５６）と、をさらに備え、
前記還元剤制御部は、前記推定吸着量が前記目標吸着量よりも少ない場合に、前記選択還元触媒層に前記アンモニア源を供給する請求項１に記載の排気浄化システム。 The control device is
an adsorption amount estimation unit (55) for estimating an estimated adsorption amount, which is the amount of ammonia adsorbed on the selective reduction catalyst layer;
a target adsorption amount calculation unit (56) that calculates a target adsorption amount, which is a target amount of ammonia to be adsorbed on the selective reduction catalyst layer,
2. The exhaust purification system according to claim 1, wherein the reducing agent control unit supplies the ammonia source to the selective reduction catalyst layer when the estimated adsorption amount is smaller than the target adsorption amount. 前記吸着量推定部は、前記還元剤供給装置から供給されたアンモニア量の総和と、前記選択還元触媒層が消費するアンモニア量の総和とに基づいて、前記推定吸着量を推定する請求項２に記載の排気浄化システム。 3. The exhaust purification system according to claim 2, wherein the adsorption amount estimating unit estimates the estimated adsorption amount based on the total amount of ammonia supplied from the reducing agent supply device and the total amount of ammonia consumed by the selective reduction catalyst layer.
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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