排気後処理システムのための動作方法および排気後処理システム
本発明は、排気ガス後処理システム（１００）の動作方法であって、少なくとも、エンジン（１０）の排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ（４２）、および前記エンジン（１０）の前記排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）を包含する。前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームは、前記触媒コンバータ（４４）が、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生を実行するために互いに関して同期される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気後処理システムのための動作方法および排気後処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気後処理システムは、乗り物の排出物質の低減に使用される。ヘビーデューティ・トラック等の商用の乗り物のディーゼル・エンジンのための将来的な法規制は、排出物質の低減を要求する。乗り物の煤排出物質の低減には微粒子除去フィルタ・システムを使用することが可能である。通常、微粒子除去フィルタは、数日から数週間に至る運転時間の後に満杯になり、再生が行なわれなければならない。
【０００３】
排気後処理システムは、特許文献１の中で開示されており、それにおいては酸化触媒が排気微粒子除去フィルタの上流に配される。そのシステムは、さらに、フィルタ内の微粒子物質の量を検出するための手段を包含し、粒子の量が限界を超えると再生信号が送出される。フィルタを再生するために、望ましい温度に到達するように関係のあるエンジン・パラメータがコントロールされる。微粒子除去フィルタの再生は、マニュアルでトリガされることも可能である。再生のために、排気ガス内に未燃焼燃料を噴射して排気温度を増加することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１ ８８２ ８２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、コントロールされた粒子除去フィルタ再生を可能にする排気ガス後処理システムを動作させるための方法を提供することである。本発明の別の目的は、改善された後処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、独立請求項の特徴によって達成される。そのほかの請求項および記述は、本発明の有利な実施態様を開示する。
【０００７】
排気ガス後処理システムの動作方法が提案されており、当該システムは、少なくとも、エンジンの排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ、およびエンジンの排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータを包含する。微粒子除去フィルタの動作レジームおよびＮＯｘ除去触媒コンバータのそれは、触媒コンバータが、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、微粒子除去フィルタの再生を実行するために互いに関して同期される。
【０００８】
微粒子除去フィルタの動作レジームおよびＮＯｘ除去触媒コンバータのそれは、ＮＯｘ除去触媒コンバータおよび微粒子除去フィルタの好都合な動作状態において微粒子除去フィルタが再生されることが可能となるように同期することが可能である。これは、微粒子除去フィルタの煤レベルがあらかじめ決定済みの値に到達したとき、または好都合な動作レジームにおいてＮＯｘ除去触媒フィルタが動作している時々になされることが可能である。好都合なことに、窒素酸化物ＮＯｘの増加出力、およびより高い排気ガス温度を伴うモードにおいて動作するべくエンジンが設定されることが可能である。好ましくは、酸素に代えて二酸化窒素ＮＯ２が、微粒子除去フィルタ内の煤の燃焼のために提供される。これは、ＮＯ２が微粒子除去フィルタ内に蓄積された煤を酸化させるＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタの再生を活動させることになる。微粒子除去フィルタ内の煤レベルが望ましいレベルまで引下げられた後は、エンジン・モードが、ＮＯｘの正常生成レベルおよび、より低い排気ガス温度を伴う正常動作状態まで戻ることが可能である。
【０００９】
ＮＯ２を用いた微粒子除去フィルタの能動的再生は、エンジンはもとより乗り物が走行モードにあるときになされることが可能である。微粒子除去フィルタのＮＯ２ベースの再生の活動化は、乗り物が駐車している間の停止状態においてさえトリガされることが可能である。たとえば、運転者が、ボタンまたはスイッチを押すことによってマニュアルで再生を活動させることが可能であり、それが、相応じてエンジンを、増加ＮＯｘ生成およびより高い排気ガス温度を伴うモードに設定する。好ましくは、充分に高い温度の排気ガス内に充分なＮＯ２が存在するとき、微粒子除去フィルタの再生が行なわれる。
【００１０】
有利なことに、エンジンのその種の動作モード（『ヒート・モード』）を、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／または排気圧力ガバナ（ＥＰＧ）デバイスの適切な調整によって強制することが可能である。
【００１１】
好都合なことに、エンジンのヒート・モードが、上側限界と下側限界の間となる温度の排気ガスを生成する方法でコントロールされる。都合のよいことに上側温度限界は、高すぎる温度に触媒がさらされると触媒が老化するという有害な効果に起因してＮＯｘ除去触媒によって設定されることが可能であり、下側温度限界は、微粒子除去フィルタ再生の間にわたる排出物質の減少に及ぼす有害な効果に起因してＮＯｘ除去触媒によって設定されることが可能である。
【００１２】
同時に、ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが高い効率を伴って窒素酸化物ＮＯｘを変換する場合には、微粒子除去フィルタの再生を排出物質ニュートラルとすること、または少なくともあらかじめ決定済みの限界内において変化させることが可能である。微粒子除去フィルタの再生動作レジームの高いＮＯｘ変換を伴うＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームとの、特に選択的触媒還元（ＳＣＲ）にわたる同期は、ＮＯｘ除去触媒コンバータに関してＮＯｘ変換を決定することによってトリガされることが可能である。これは、たとえばＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に１つ、その下流に１つとする２つのＮＯｘセンサを介して容易に行なわれることが可能である。ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流のＮＯｘセンサは、仮想センサとすること、すなわち仮想センサの『信号』が、エンジンならびにエンジンとＮＯｘ除去触媒コンバータの間の構成要素の動作パラメータから演繹されること、あるいは現実のセンサとすることが可能である。好ましくは、ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流のＮＯｘセンサは現実のセンサである。都合のよいことに、これら２つのＮＯｘセンサは、タイマおよび／または、微粒子除去フィルタの煤詰まりを決定する差動圧力センサと結合されることが可能である。
【００１３】
好都合なことに、非常に高い温度およびフィルタの損傷を結果としてもたらす自発的煤燃焼のリスクが回避されることが可能である。微粒子除去フィルタは、コントロールされた態様で能動的に再生されることが可能である。好ましくは、二酸化窒素（ＮＯ２）を用いて微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させることによってフィルタの再生が行なわれる。その種の能動的な煤の再生は、３００℃から３５０℃までの範囲内の低い温度において実行されることが可能である。これと対照区別して述べれば、酸素を用いる能動的再生は、６００℃を超えるはるかに高い温度を必要とすることになり、それが微粒子除去フィルタの下流の触媒コンバータに対して有害な効果を有することがある。
【００１４】
有利なことに、微粒子除去フィルタのより高い煤詰まりはもとより、より長い再生間隔が、その微粒子除去フィルタへの損傷のリスクを伴うことなく許容可能である。特に、微粒子除去フィルタ内の完全な煤詰まりの酸化は、必要なときにその微粒子除去フィルタの再生が中断可能であることから必須ではない。微粒子除去フィルタの再生は、その後、容易に再開されることが可能である。これと対照区別して述べれば、ＮＯ２の代わりに酸素を用いる再生は、微粒子除去フィルタ内のすべての煤の酸化を必要とし、再生を停止する可能性を伴うことなく、高い排気ガス温度を生成することになる。
【００１５】
この方法は、比較的低い温度において実行されることが可能である。したがって、排気ガス後処理システム内の構成要素が、高温によって引き起こされる損傷から保護されることが可能である。触媒コンバータ、たとえばディーゼル酸化触媒の老化が低減されることが可能である。特に、微粒子除去フィルタの下流の構成要素の老化が低減されることが可能である。
【００１６】
好都合なことに、排気ガス温度の増加が達成されなければならない場合、バタフライ・バルブ等の増加背圧デバイスの形式の温度を上昇させるためのハードウエアを最小化すること、あるいは排気ガスへの炭化水素噴射の必要性を回避することさえも可能である。
【００１７】
本発明の好都合な方法ステップによれば、動作レジームが、微粒子除去フィルタおよび／またはＮＯｘ除去触媒コンバータの動作温度、排気ガスの組成、動作レジームのうちの少なくとも１つの調整タイミング、のうちの少なくとも１つに関して同期されることが可能である。好都合なことに、ＮＯｘ除去触媒コンバータの適正かつ効率的な動作のための適切な温度範囲はもとより、微粒子除去フィルタ内の煤のための酸化剤としてのＮＯ２の充分な量が達成されることが可能である。
【００１８】
本発明の好都合な方法ステップによれば、窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるようにＮＯｘ除去触媒コンバータの上流において還元剤の添加が修正されることが可能である。有利なことに、微粒子除去フィルタの再生は、排出物質に関して実質的にニュートラルで実行されることが可能である。
【００１９】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタの下流およびＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の排気ガスの動作温度が、ＮＯｘ除去触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限されることが可能である。高い排気ガス温度への露出に起因するＮＯｘ除去触媒コンバータの老化が低減されることが可能である。
【００２０】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタの下流および追加の触媒コンバータの上流の排気ガスの動作温度が、当該追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限されることが可能である。高い排気ガス温度への露出に起因する当該追加の触媒コンバータの老化が低減されることが可能である。その種の追加の触媒コンバータは、排気ガス内の炭化水素および／またはアンモニア等の残留還元剤を酸化させるための酸化触媒コンバータとすることが可能である。その種の触媒コンバータは、しばしば、クリーンナップ触媒コンバータとしても知られる。
【００２１】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよび／または触媒コンバータの動作レジームが、排気ガス後処理システムの１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償されることが可能である。有利なことに、微粒子除去フィルタの再生および排出物質が最適化されることが可能である。
【００２２】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが、少なくともエンジンの運転の間にわたって連続的に同期されることが可能である。微粒子除去フィルタは、ＮＯｘ除去触媒コンバータが窒素および水へのＮＯｘの変換のための高効率モードにある時々に再生されることが可能である。再生は、ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作状態があまり効率的でなくなり始めるとき停止されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、ＮＯｘ除去触媒コンバータが再び高効率変換モードに到達すると直ちに再開されることが可能である。時間にわたって平均されるとき、微粒子除去フィルタは、低い煤詰まりを伴う状態に維持されることが可能である。
【００２３】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが、少なくともエンジンの運転の間にわたって周期的なベースで同期されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生モードは、良好に定義された時々に実行されることが可能であり、それは、乗り物またはその類の望ましい動作モードまたは周囲状態に従って選択されることが可能である。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、発明の方法を実行するための排気ガス後処理システムが提案され、それにおいては、微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および触媒コンバータ内における窒素酸化物変換を強化するために、微粒子除去フィルタの再生段階の間にわたって微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニットが提供される。都合のよいことに、排出物質について実質的にニュートラルなコントロール付きの微粒子除去フィルタの再生が達成されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、コントロールされた方法で停止され、望ましい場合には再開されることが可能である。再生は、排気ガス内に充分な量の二酸化窒素を提供することによって能動的にトリガされることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、たとえば３００℃から３５０℃までの間といった比較的低い温度において煤を酸化させることが可能な窒素酸化物を用いて実行されることが可能であり、対照区別して述べれば、酸素を用いた再生は、６００℃から６５０℃までの範囲内となるはるかに高い温度において動作する。したがって、排気ガスの過熱が回避されることが可能である。
【００２５】
本発明の好都合な実施態様によれば、ＮＯｘ除去触媒コンバータを選択的触媒還元触媒コンバータとすることが可能である。選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒コンバータは、ＮＯｘを効率的に窒素および水に変換することが可能である。
【００２６】
本発明の好都合な実施態様によれば、酸化触媒が、微粒子除去フィルタとＮＯｘ除去触媒コンバータの間に配されることが可能である。酸化触媒は、一酸化炭素および炭化水素はもとより、ＮＯ２へのＮＯの酸化を行なうことが可能である。
【００２７】
本発明の好都合な実施態様によれば、微粒子除去フィルタがＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に配されることが可能であり、それによってＮＯｘ除去触媒コンバータの性能が、ＳＣＲ触媒の場合には、カリウム、リン、硫黄、煤、炭化水素等であり得る、いわゆる触媒毒によって否定的に影響されることから保護される。
【００２８】
本発明の好都合な実施態様によれば、微粒子除去フィルタが、ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流に配され、ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の熱質量を低減することが可能である。この方法は、ＮＯｘ除去触媒コンバータが、低温運転サイクルまたはコールド・スタート条件におけるＮＯｘ変換に関して好都合な着火温度を有することを可能にする。
【００２９】
本発明の好都合な実施態様によれば、クリーンナップ触媒が、微粒子除去フィルタ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ、および酸化触媒コンバータの下流に配されることが可能である。クリーンナップ触媒コンバータは、たとえば、ＮＯｘ除去触媒コンバータを通じて放出される排気ガス内の可能量のアンモニアを排除することが可能である。
【００３０】
本発明は、高デューティ、中または低デューティ・タイプのトラックといった商用の乗り物の中において好ましく使用されることが可能である。
【００３１】
本発明は、上述の、およびそのほかの目的ならびに利点とともに、以下の図面の中に略図的に示された本発明の実施態様の詳細な説明から最良の理解が得られるであろうが、それらの実施態様に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に従った排気ガス後処理システムの概略図である。
【図２】低温サイクルをシミュレーションする動的サイクルにおける包括的な温度プロファイル（図２ａ）およびその種の温度プロファイルを伴うエンジンの動作サイクルの間にわたって煤が蓄積される煤の蓄積ならびに再生を示す曲線（図２ｂ）である。
【図３】ＮＯ２ベースの煤燃焼のための排気温度の関数として必要とされるＮＯｘ／煤の比を一例で示したグラフである。
【図４】能動的ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生事象を活動させる煤のトリガ・レベルについて、いくつかの入力パラメータとともに示した図式表現である。
【図５】ＳＣＲ触媒コンバータのＮＯｘ還元における性能に基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートである。
【図６】排気微粒子除去フィルタ内の煤詰まりに基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートである。
【図７】煤詰まりしたフィルタについて煤微粒子に関するＮＯ２変換の確率を温度の関数として図解したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面内においては、等しいかまたは類似の要素が等しい参照番号によって参照される。これらの図面は単なる略図的な表現であり、本発明の特定のパラメータを描写することは意図されていない。さらにまた図面には、本発明の代表的な実施態様だけを図示することが意図されており、したがって本発明の範囲を限定していると見なされるべきではない。
【００３４】
図１は、本発明に従った排気ガス後処理システム１００の概略図を示している。エンジン１０には、排気ガスをエンジン１０の排気マニフォールド１４から吸気マニフォールド１２へ再循環ライン３４を通じて転送する排気ガス再循環のためのＥＧＲシステムが装備されている。
【００３５】
エンジン１０の正常動作の間にわたり、取入れ口の空気が、ターボチャージャ２０の圧縮機２４、取入れ口ライン２６、およびチャージ・エア・クーラー２８を介してＥＧＲ混合チャンバ３０へ導かれる。ＥＧＲ混合チャンバ３０においては、取入れ口の空気が排気ライン１６から到来し、再循環ライン３４およびＥＣＧＲクーラー３６に通される排気ガスの一部と混合される。ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ質量流を、したがってエンジンから出るＮＯｘ排出物質をコントロールする。用語ＮＯｘは、一酸化窒素ＮＯならびに二酸化窒素ＮＯ２を包含する。排気ガス流は、排気ライン１６を介して導かれ、ターボチャージャ２０のタービン２２を通過して微粒子コントロールのための排気微粒子除去フィルタ４２およびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４、たとえば排気管コントロール内のＮＯｘのためのＳＣＲ触媒コンバータへ向かう。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流には、噴射器５８を配することが可能である。噴射器５８は、還元剤、たとえば尿素またはアンモニアを排気ガス・ストリーム内に噴射することが可能であり、それが、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内の触媒にわたるＮＯｘのＮ２への還元を補助する。
【００３６】
微粒子除去フィルタ４２の上流には、酸化触媒コンバータ（図示せず）を配することが可能であり、それが排気ガス内のＮＯを酸化させて微粒子除去フィルタ４２内において使用することが可能なＮＯ２に変える。熱の生成のために、酸化触媒コンバータは、排気ガス・ストリーム内に噴射されることが可能な炭化水素を燃焼することも可能である。
【００３７】
図示されていない実施態様においては、排気ガス後処理システム１００の構成要素を、酸化触媒コンバータ−−排気微粒子除去フィルタ−−酸化触媒コンバータ（オプション）−−ＮＯｘ除去触媒コンバータ−−クリーンナップ触媒コンバータ（オプション）の順序で配することが可能である。
【００３８】
別の図示されていない実施態様においては、排気ガス後処理システム１００の構成要素を、酸化触媒コンバータ−−ＮＯｘ除去触媒コンバータ−−酸化触媒コンバータ（オプション）−−排気微粒子除去フィルタ−−クリーンナップ触媒コンバータ（オプション）の順序で配することが可能である。
【００３９】
排気ガス後処理システム１００内のユニットを通過した後、きれいな排気ガスが環境内へ排出される。
【００４０】
コントロール・ユニット７０には、多数のセンサおよび排気後処理システム１００内の構成要素が結合されている。コントロール・ユニット７０は、単一の構成要素として図示されているが、それに代えてセンサならびに構成要素と結合される複数のコントロール・ユニットが提供されることは可能である。
【００４１】
コントロール・ユニット７０には、微粒子除去フィルタ４２の上流の温度センサ４６、および微粒子除去フィルタ４２の下流かつＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流の温度センサ４８が接続されている。差動圧力センサ５０は、微粒子除去フィルタ４２の煤詰まり状態と関係する情報を引渡す。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流および下流には、排気ガス内のＮＯｘの量に関係する情報を提供するＮＯｘセンサ５２、５４が配されている。さらにコントロール・ユニット７０には、ＥＧＲバルブ３２およびターボチャージャ２０を結合することが可能である。
【００４２】
ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流のＮＯｘセンサ５２は、仮想センサとすること、すなわち仮想センサの『信号』が、エンジンならびにエンジン１０とＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の間の構成要素の動作パラメータから演繹されること、あるいは現実のセンサとすることが可能である。好ましくは、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の下流のＮＯｘセンサ５４は現実のセンサである。２つのＮＯｘセンサ５２、５４にタイマおよび／または、微粒子除去フィルタ４２の煤詰まりを決定する差動圧力センサ５０を結合することによって、高いＮＯｘ変換を伴うＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の動作レジームを検知することが可能である。
【００４３】
燃焼および排気ガス排出物質コントロールはもとより燃料効率を有意に増加するための新しいコンセプトを適用する将来のエンジンは、排気ガス後処理システム１００内の構成要素の適正な働きの維持に利用可能な排気ガス・エネルギがより低くなること、すなわち排気ガス後処理システム１００内の温度が低くなることを結果としてもたらすことになるであろう。すでに今日においても、特定の運転サイクル、たとえばバスのサイクル、ゴミ収集トラックのサイクルが、図２ａに図解されているとおり、同じタイプの問題を呈している。
【００４４】
図２ａは、低温サイクルをシミュレーションする動的サイクルにおける包括的な温度プロファイルを示しており、図２ｂは、煤の蓄積ならびに再生を表わす曲線を図示しているが、それにおいて煤は、図２ａに示された類の温度プロファイルを伴うエンジンの動作サイクルの間にわたって蓄積され、たとえば市内の運転、たとえばゴミ収集トラックのサイクルまたはバスのサイクルについて典型的な運転においてこの低温サイクルに遭遇する。
【００４５】
曲線Ａは、エンジン（図１の１０）から排出される排気ガス温度を示しており、曲線Ｂは、微粒子除去フィルタ（図１の４２）から出る排気ガスの排気ガス温度である。排気ガスの温度は低く、２００℃に近い。
【００４６】
図２ｂの曲線Ｃは、図２ａに示された動的なサイクルの間にわたって微粒子除去フィルタ（図１の４２）内に煤が蓄積される様子を示している。曲線Ｄは、ＮＯ２ベースの再生の結果を示しており、それにおいては微粒子除去フィルタ（図１の４２）内に蓄積された煤が３０分間にわたってＮＯ２によって酸化される。
【００４７】
このエンジンから出る低い温度は、必要とされるエンジンから出るＮＯｘ排出物質に対して将来の厳格な排出物質の法規制の遵守が求められることと組合わされて、微粒子除去フィルタ（図１の４２）の再生のために受動的な連続再生（ＣＲＴ再生）を適用することを排除する。図３から理解できるとおり、煤対ＮＯｘ（煤／ＮＯｘ）の比および微粒子除去フィルタ（図１の４２）内の優勢な温度は、乗り物の多くの運転サイクルにおいて充分でないことがある。煤を酸化させるために必要とされるＮＯ２の量は、排気ガス温度の減少とともに強く増加し、３００℃を超える温度においては比較的低い。受動的ＣＲＴ再生は、３００℃を優に超える温度において生じることができる。
【００４８】
図１を参照するが、本発明によれば、エンジン１０の排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ４２、エンジン１０の排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータ４４を少なくとも包含する排気ガス後処理システム１００のための動作方法が提案されており、それにおいては、微粒子除去フィルタ４２内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加するため、および／または微粒子除去フィルタ４２の再生段階の間にわたって触媒コンバータ４４内における窒素酸化物の変換を強化するために微粒子除去フィルタ４２およびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の動作レジームが互いに関して同期される。低ＮＯｘ含有量（したがって、低ＮＯ２含有量）および温度の問題を解決するための可能性はいくつか存在する。
【００４９】
排気ガス温度を増加させるための１つの好都合な可能性は、エンジン１０の燃焼モードを変更し、ＥＧＲ流を減少させることによってエンジンから出るＮＯｘ排出物質を増加することである。この方法は、より高いエネルギを生成する、より効率的な燃焼と同時にＥＧＲクーラー３６を介した冷却システムにおけるより低いエネルギ損失を結果としてもたらす。より多くのエネルギが、排気質量流を介して排気ガス後処理システム１００に利用可能となる。
【００５０】
排気ガス温度を増加させるための別の好都合な可能性は、たとえばエンジンへの取入れ口空気のスロットル、ターボ装置にわたる排出再循環バルブ（ＤＲＶ）の使用、排気ガス・ライン内における炭化水素噴射器の使用、エンジンのシリンダ内への遅い燃料後噴射、または追加の炭化水素を燃焼させる別体のバーナ等を包含する。
【００５１】
排気ガス温度を増加させるための別の好都合な可能性は、尿素の噴射特性を変更して排気システム内のアンモニア含有量を下げ、尿素の気化およびアンモニアと水へのそれの分解に必要となる総合的な熱に影響を与えることを包含する。
【００５２】
排気ガス温度を増加させることによって、ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生が、通常はその種のＮＯ２ベースの再生を可能にしないエンジン状態の下に達成されることが可能となる。ＮＯ２ベースの再生は、能動的にトリガされることが可能であり、ＣＲＴ再生プロセスにおけるように連続的に適用される必要がない。能動的ＮＯ２ベースの再生は、オプションかつ排出物質ニュートラルであり、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４のＮＯｘ還元効率、すなわちＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の変換効率、たとえばＳＣＲ触媒コンバータの変換効率への高い依存を有する。
【００５３】
ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の変換効率は、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内の触媒にわたってＮＯｘをＮ２へ還元する化学反応を可能にするための最低温度に依存する。還元剤として尿素を用いる場合には、決定パラメータがアンモニアへの尿素の加水分解のための温度であり、約２００℃から２５０℃において可能になる。アンモニアを貯蔵できるＳＣＲ触媒の使用は、Ｎ２へのＮＯｘの変換反応の温度を２００℃より低い温度まで下げることが可能であり、これはまた、コールド・スタートのためにも非常に都合がよい。
【００５４】
アンモニアを貯蔵できる触媒についての例は、ゼオライト・ベースの材料、たとえば鉄含有ゼオライト、または銅含有ゼオライトをはじめ、バナジウム含有押出物である。
【００５５】
他方、アンモニアを貯蔵できるＳＣＲ触媒の多くがゼオライト・ベースであることから、その種のＳＣＲ触媒の長い経時変化のために、最高許容可能温度のオーバーシュートを回避することが極めて好都合である。
【００５６】
最高温度は、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または備えられることがあるクリーンナップ触媒コンバータの材料特性によって決定され、通常は６００℃から６５０℃までの範囲内である。
【００５７】
微粒子除去フィルタ４２の酸素ベースの再生については、６００℃を優に超える温度が必要とされ、再生プロセスのコントロールが極めて困難である。最高温度は、温度センサ４６、４８によって監視することが可能である。６００℃より低い温度における酸素ベースの再生を容易にするために燃料添加物、たとえば酸化セリウムが使用される場合には、再生の間にわたって最高温度を超える温度上昇を回避することが非常に重要になる。したがって、ＮＯ２ベースの再生は、低い温度において酸素ベースの再生より優れている。
【００５８】
微粒子除去フィルタ４２の能動的なＮＯ２ベースの再生が実行されることになるとき、再生事象は、より詳細が図４、５、および６に示されているとおり、微粒子除去フィルタ４２内の煤詰まりおよびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４のＮＯｘ変換に依存する。
【００５９】
概して言えば、本発明に従った能動的ＮＯ２ベースの再生のための許容可能な煤詰まりは、時間の関数として発熱性酸化反応によって生成される温度上昇が酸素ベースの再生事象よりＮＯ２ベースの方が低いことから、酸素ベースの再生の場合より高い。好都合なことに、ＮＯ２を用いる微粒子除去フィルタ４２の再生の間における最高温度の超過が、容易に防止されることが可能である。
【００６０】
図４は、能動的ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生事象を活動させる煤のトリガ・レベルについて、ＥＧＲ入力パラメータｐ＿ａ、ＶＧＴ入力パラメータｐ＿ｂ、タイミング・パラメータｐ＿ｃ、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄといったいくつかの入力パラメータとともに示した図式表現である。
【００６１】
４つのレベルの煤詰まりＳＬ、すなわち低煤詰まりＳＬ＿ｌ、中煤詰まりＳＬ＿ｍ、高煤詰まりＳＬ＿ｈ、および臨界煤詰まりＳＬ＿ｃが定義される。これらの煤詰まりレベルは、異なるエンジン最適化特性に対応し、それにおいて低煤詰まりＳＬ＿ｌは燃料最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｆ）に対応し、中煤詰まりＳＬ＿ｍは温度最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｔ）に対応し、高煤詰まりＳＬ＿ｈは温度ならびにＮＯｘまたはＮＯ２最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘに対応し、臨界煤詰まりＳＬ＿ｃはＮＯｘエンジン特性を用いた緊急再生（ｏｐ＿ｅｒｅｇ）に対応する。
【００６２】
入力パラメータに基づいて、エンジン・コントローラ内に含めることができるエンジン・マップ（ｍａｐ＿ｓｅｌ）から望ましいエンジン最適化特性を選択することが可能である。パラメータは、無段階で選択することが可能であり、すなわち明確なレベルを選択することに代えて補間された値を選択すること、たとえば１または２といったちょうどの値に代えて１．５、１．６、１．７といった値を選択することが可能である。
【００６３】
図５は、ＳＣＲ触媒コンバータ４４のＮＯｘ還元における性能に基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートを示している。排気ガス後処理システム１００の構成要素のために与えられた参照番号は、図１に示されている構成要素を参照する。
【００６４】
ステップ２００において、温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる（図１における温度センサ４６、４８、ＮＯｘセンサ５２、５４）。ステップ２０２において、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流における実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。特に、両方の位置からのＴ信号を使用することが可能である。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内におけるＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいか、あるいはそれより大きい場合。
【００６５】
両方の要件が満たされる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、プロセスがステップ２０４へ続き、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。
【００６６】
ステップ２０２において温度ならびにＮＯｘ変換の両方が、それぞれの必要とされるレベルに満たない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ヒート・モードがステップ２１０においてトリガされる。ヒート・モードにおいては、窒素酸化物ＮＯｘの出力の増加および、より高い排気ガス温度を伴うモードで運転するべくエンジンが設定される。ヒート・モードは、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／またはＥＰＧデバイスの適切な調整を包含することが可能である。ＥＰＧデバイス（ＥＰＧ＝排気圧力ガバナ）は、エンジンをより激しく働かせる背圧を作り出すデバイスである。
【００６７】
ヒート・モードの終了時には、ステップ２１２において温度センサならびにＮＯｘセンサの信号が再度読取られる。ステップ２１４においては、微粒子除去フィルタ４２の上流におけるこのときの実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のこのときのＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいか否か、あるいはそれより大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まらない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ２１０へ戻り、ステップ２１０、２１２、および２１４のシーケンスが繰り返される。最低温度Ｔ１ならびに最低効率η１を超える場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ルーチンがステップ２０４へジャンプし、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。
【００６８】
ステップ２０６においては、煤詰まりＳＬがあらかじめ決定済みの第１のレベルＳＬ１（低レベル）と等しいあるいはそれより大きいか否か、および／または煤タイマＳＬ＿ｔｉｍがあらかじめ決定済みの時間パラメータＳＴ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達していない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２０８において、このコントロール・シーケンスを実行する次の機会が見積もられる。その後このルーチンは、ステップ２４０において終了する。
【００６９】
ステップ２０６において第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達している場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ２２０へ続き、煤詰まりＳＬに応じて先へ進み、望ましいエンジン最適化特性がエンジン・コントローラのエンジン・マップ内において選択されることになる。
【００７０】
ステップ２２０においては、温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる。その後に続くステップ２２２においては、煤詰まりＳＬが第１の低レベルＳＬ１と第２の最低煤詰まりＳＬ２の内にあるか否かがチェックされる。煤詰まりがこの限界内にある場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２２４において、エンジン・マップ内の燃料最適化エンジン特性ｏｐ＿ｆが選択される。その後このルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７１】
ステップ２２２において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２２６において、煤詰まりが第２の中煤詰まりＳＬ２と第３の高煤詰まりＳＬ３の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２２８においてエンジン・マップ内の温度最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７２】
ステップ２２６において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２３０において、煤詰まりが第３の高煤詰まりＳＬ３と第４の臨界煤詰まりＳＬ４の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２３２においてエンジン・マップ内の温度およびＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７３】
ステップ２３０において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２３４において、煤詰まりが第４の臨界煤詰まりＳＬ４より大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２３６においてエンジン・マップ内の緊急ＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｅｒｅｇが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７４】
ステップ２３０において、煤詰まりＳＬが臨界煤詰まりＳＬ４より下であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ２０６へ戻り、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７５】
図６は、排気微粒子除去フィルタ４２内の煤詰まりに基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートを図示している。排気ガス後処理システム１００の構成要素のために与えられた参照番号は、図１に示されている構成要素を参照する。
【００７６】
ステップ３００においては、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。ステップ３０２においては、煤詰まりＳＬがあらかじめ決定済みの第１のレベルＳＬ１（低レベル）と等しいあるいはそれより大きいか否か、および／または煤タイマＳＬ＿ｔｉｍがあらかじめ決定済みの時間パラメータＳＴ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達していない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３０４において、このコントロール・シーケンスを実行する次の機会が見積もられる。その後このルーチンは、ステップ３４０において終了する。
【００７７】
ステップ３０２において第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達している場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ３０６へ続き、それにおいて温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる（図１における温度センサ４６、４８、ＮＯｘセンサ５２、５４）。
【００７８】
その後に続くステップ３０８においては、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流における実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。両方の要件が満たされる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ３２０へ続き、煤詰まりＳＬに応じて先へ進み、望ましいエンジン最適化特性がエンジン・コントローラのエンジン・マップ内において選択されることになる。
【００７９】
ステップ３０８において温度ならびにＮＯｘ変換の両方が、それぞれの必要とされるレベルに満たない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ヒート・モードがステップ３１０において実行される。ヒート・モードにおいては、窒素酸化物ＮＯｘの出力の増加およびより高い排気ガス温度を伴うモードで運転するべくエンジンが設定される。ヒート・モードは、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／またはＥＰＧデバイスの適切な調整を包含することが可能である。
【００８０】
ヒート・モードの終了時には、ステップ３１２において温度センサならびにＮＯｘセンサの信号が再度読取られる。ステップ３１４においては、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流におけるこのときの実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のこのときのＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まらない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ３１０へ戻り、ステップ３１０、３１２、および３１４のシーケンスが繰り返される。最低温度Ｔ１ならびに最低効率η１を超える場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ルーチンがステップ３２０へジャンプする。
【００８１】
ステップ３２０においては、煤詰まりＳＬが第１の低レベルＳＬ１と第２の最低煤詰まりＳＬ２の内にあるか否かがチェックされる。煤詰まりがこの限界内にある場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３２２において、エンジン・マップ内の燃料最適化エンジン特性ｏｐ＿ｆが選択される。その後このルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８２】
ステップ３２０において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３２４において、煤詰まりが第２の中煤詰まりＳＬ２と第３の高煤詰まりＳＬ３の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３２６においてエンジン・マップ内の温度最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８３】
ステップ３２４において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３２８において、煤詰まりが第３の高煤詰まりＳＬ３と第４の臨界煤詰まりＳＬ４の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３３０においてエンジン・マップ内の温度およびＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８４】
ステップ３２８において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３３２において、煤詰まりが第４の臨界煤詰まりＳＬ４より大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３３４においてエンジン・マップ内の緊急ＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｅｒｅｇが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８５】
ステップ３３２において、煤詰まりＳＬが臨界煤詰まりＳＬ４より下であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ３０２へ戻り、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８６】
図７は、煤詰まりしたフィルタについて煤微粒子に関するＮＯ２変換の確率を温度の関数として図解したグラフである。例として述べるが、微粒子除去フィルタは、２ｇ／ｌの煤詰まりを伴う。観察できるであろうが、ＮＯ２変換の確率は、低温において低く、高温において高い。例として述べるが、ＮＯ２変換は、約２２０℃において１０％であるが、約３２０℃においてはＮＯ２変換が５０％、約４３０℃においては９０％となる。
【００８７】
たとえば、微粒子除去フィルタの上流に酸化触媒コンバータが配される場合には、それが、排気ガス内に含まれるＮＯを、その後に続いて微粒子除去フィルタ内の煤の燃焼のために使用されることが可能なＮＯ２に酸化させるだけでなく、排気ガス・ストリーム内に噴射される炭化水素を燃焼させることによって熱を生成することも可能である。
【００８８】
排気温度が低すぎて微粒子除去フィルタの効率的なＮＯ２ベースの再生が得られない場合には、温度を増加させるために炭化水素、すなわち燃料の噴射が好都合である。炭化水素は、微粒子除去フィルタの上流の酸化触媒上において燃焼されることが可能であり、当該酸化触媒から排出される排気ガスの温度を増加する。酸化触媒が炭化水素を酸化させているとき、同時にＮＯからＮＯ２への変換を行なうことは可能でない。これは煤の再生をまったく導かないか、またはそれが低い。炭化水素による酸化触媒の『毒作用』を回避するためには、炭化水素の短い噴射パルスを使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０ エンジン
１２ 吸気マニフォールド
１４ 排気マニフォールド
１６ 排気ライン
２０ ターボチャージャ
２２ タービン
２４ 圧縮機
２６ 取入れ口ライン
２８ チャージ・エア・クーラー
３０ ＥＧＲ混合チャンバ
３２ ＥＧＲバルブ
３４ 再循環ライン
３６ ＥＧＲクーラー
４２ 排気微粒子除去フィルタ、微粒子除去フィルタ
４４ ＮＯｘ除去触媒コンバータ、ＳＣＲ触媒コンバータ
４６ 温度センサ
４８ 温度センサ
５０ 差動圧力センサ
５２ ＮＯｘセンサ
５４ ＮＯｘセンサ
５８ 噴射器
７０ コントロール・ユニット
１００ 排気ガス後処理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気後処理システムのための動作方法および排気後処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気後処理システムは、乗り物の排出物質の低減に使用される。ヘビーデューティ・トラック等の商用の乗り物のディーゼル・エンジンのための将来的な法規制は、排出物質の低減を要求する。乗り物の煤排出物質の低減には微粒子除去フィルタ・システムを使用することが可能である。通常、微粒子除去フィルタは、数日から数週間に至る運転時間の後に満杯になり、再生が行なわれなければならない。
【０００３】
排気後処理システムは、特許文献１の中で開示されており、それにおいては酸化触媒が排気微粒子除去フィルタの上流に配される。そのシステムは、さらに、フィルタ内の微粒子物質の量を検出するための手段を包含し、粒子の量が限界を超えると再生信号が送出される。フィルタを再生するために、望ましい温度に到達するように関係のあるエンジン・パラメータがコントロールされる。微粒子除去フィルタの再生は、マニュアルでトリガされることも可能である。再生のために、排気ガス内に未燃焼燃料を噴射して排気温度を増加することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１ ８８２ ８２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、コントロールされた粒子除去フィルタ再生を可能にする排気ガス後処理システムを動作させるための方法を提供することである。本発明の別の目的は、改善された後処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、独立請求項の特徴によって達成される。そのほかの請求項および記述は、本発明の有利な実施態様を開示する。
【０００７】
排気ガス後処理システムの動作方法が提案されており、当該システムは、少なくとも、エンジンの排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ、およびエンジンの排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータを包含する。微粒子除去フィルタの動作レジームおよびＮＯｘ除去触媒コンバータのそれは、触媒コンバータが、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、微粒子除去フィルタの再生を実行するために互いに関して同期される。
【０００８】
微粒子除去フィルタの動作レジームおよびＮＯｘ除去触媒コンバータのそれは、ＮＯｘ除去触媒コンバータおよび微粒子除去フィルタの好都合な動作状態において微粒子除去フィルタが再生されることが可能となるように同期することが可能である。これは、微粒子除去フィルタの煤レベルがあらかじめ決定済みの値に到達したとき、または好都合な動作レジームにおいてＮＯｘ除去触媒フィルタが動作している時々になされることが可能である。好都合なことに、窒素酸化物ＮＯｘの増加出力、およびより高い排気ガス温度を伴うモードにおいて動作するべくエンジンが設定されることが可能である。好ましくは、酸素に代えて二酸化窒素ＮＯ２が、微粒子除去フィルタ内の煤の燃焼のために提供される。これは、ＮＯ２が微粒子除去フィルタ内に蓄積された煤を酸化させるＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタの再生を活動させることになる。微粒子除去フィルタ内の煤レベルが望ましいレベルまで引下げられた後は、エンジン・モードが、ＮＯｘの正常生成レベルおよび、より低い排気ガス温度を伴う正常動作状態まで戻ることが可能である。
【０００９】
ＮＯ２を用いた微粒子除去フィルタの能動的再生は、エンジンはもとより乗り物が走行モードにあるときになされることが可能である。微粒子除去フィルタのＮＯ２ベースの再生の活動化は、乗り物が駐車している間の停止状態においてさえトリガされることが可能である。たとえば、運転者が、ボタンまたはスイッチを押すことによってマニュアルで再生を活動させることが可能であり、それが、相応じてエンジンを、増加ＮＯｘ生成およびより高い排気ガス温度を伴うモードに設定する。好ましくは、充分に高い温度の排気ガス内に充分なＮＯ２が存在するとき、微粒子除去フィルタの再生が行なわれる。
【００１０】
有利なことに、エンジンのその種の動作モード（『ヒート・モード』）を、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／または排気圧力ガバナ（ＥＰＧ）デバイスの適切な調整によって強制することが可能である。
【００１１】
好都合なことに、エンジンのヒート・モードが、上側限界と下側限界の間となる温度の排気ガスを生成する方法でコントロールされる。都合のよいことに上側温度限界は、高すぎる温度に触媒がさらされると触媒が老化するという有害な効果に起因してＮＯｘ除去触媒によって設定されることが可能であり、下側温度限界は、微粒子除去フィルタ再生の間にわたる排出物質の減少に及ぼす有害な効果に起因してＮＯｘ除去触媒によって設定されることが可能である。
【００１２】
同時に、ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが高い効率を伴って窒素酸化物ＮＯｘを変換する場合には、微粒子除去フィルタの再生を排出物質ニュートラルとすること、または少なくともあらかじめ決定済みの限界内において変化させることが可能である。微粒子除去フィルタの再生動作レジームの高いＮＯｘ変換を伴うＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームとの、特に選択的触媒還元（ＳＣＲ）にわたる同期は、ＮＯｘ除去触媒コンバータに関してＮＯｘ変換を決定することによってトリガされることが可能である。これは、たとえばＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に１つ、その下流に１つとする２つのＮＯｘセンサを介して容易に行なわれることが可能である。ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流のＮＯｘセンサは、仮想センサとすること、すなわち仮想センサの『信号』が、エンジンならびにエンジンとＮＯｘ除去触媒コンバータの間の構成要素の動作パラメータから演繹されること、あるいは現実のセンサとすることが可能である。好ましくは、ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流のＮＯｘセンサは現実のセンサである。都合のよいことに、これら２つのＮＯｘセンサは、タイマおよび／または、微粒子除去フィルタの煤詰まりを決定する差動圧力センサと結合されることが可能である。
【００１３】
好都合なことに、非常に高い温度およびフィルタの損傷を結果としてもたらす自発的煤燃焼のリスクが回避されることが可能である。微粒子除去フィルタは、コントロールされた態様で能動的に再生されることが可能である。好ましくは、二酸化窒素（ＮＯ２）を用いて微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させることによってフィルタの再生が行なわれる。その種の能動的な煤の再生は、３００℃から３５０℃までの範囲内の低い温度において実行されることが可能である。これと対照区別して述べれば、酸素を用いる能動的再生は、６００℃を超えるはるかに高い温度を必要とすることになり、それが微粒子除去フィルタの下流の触媒コンバータに対して有害な効果を有することがある。
【００１４】
有利なことに、微粒子除去フィルタのより高い煤詰まりはもとより、より長い再生間隔が、その微粒子除去フィルタへの損傷のリスクを伴うことなく許容可能である。特に、微粒子除去フィルタ内の完全な煤詰まりの酸化は、必要なときにその微粒子除去フィルタの再生が中断可能であることから必須ではない。微粒子除去フィルタの再生は、その後、容易に再開されることが可能である。これと対照区別して述べれば、ＮＯ２の代わりに酸素を用いる再生は、微粒子除去フィルタ内のすべての煤の酸化を必要とし、再生を停止する可能性を伴うことなく、高い排気ガス温度を生成することになる。
【００１５】
この方法は、比較的低い温度において実行されることが可能である。したがって、排気ガス後処理システム内の構成要素が、高温によって引き起こされる損傷から保護されることが可能である。触媒コンバータ、たとえばディーゼル酸化触媒の老化が低減されることが可能である。特に、微粒子除去フィルタの下流の構成要素の老化が低減されることが可能である。
【００１６】
好都合なことに、排気ガス温度の増加が達成されなければならない場合、バタフライ・バルブ等の増加背圧デバイスの形式の温度を上昇させるためのハードウエアを最小化すること、あるいは排気ガスへの炭化水素噴射の必要性を回避することさえも可能である。
【００１７】
本発明の好都合な方法ステップによれば、動作レジームが、微粒子除去フィルタおよび／またはＮＯｘ除去触媒コンバータの動作温度、排気ガスの組成、動作レジームのうちの少なくとも１つの調整タイミング、のうちの少なくとも１つに関して同期されることが可能である。好都合なことに、ＮＯｘ除去触媒コンバータの適正かつ効率的な動作のための適切な温度範囲はもとより、微粒子除去フィルタ内の煤のための酸化剤としてのＮＯ２の充分な量が達成されることが可能である。
【００１８】
本発明の好都合な方法ステップによれば、窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるようにＮＯｘ除去触媒コンバータの上流において還元剤の添加が修正されることが可能である。有利なことに、微粒子除去フィルタの再生は、排出物質に関して実質的にニュートラルで実行されることが可能である。
【００１９】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタの下流およびＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の排気ガスの動作温度が、ＮＯｘ除去触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限されることが可能である。高い排気ガス温度への露出に起因するＮＯｘ除去触媒コンバータの老化が低減されることが可能である。
【００２０】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタの下流および追加の触媒コンバータの上流の排気ガスの動作温度が、当該追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限されることが可能である。高い排気ガス温度への露出に起因する当該追加の触媒コンバータの老化が低減されることが可能である。その種の追加の触媒コンバータは、排気ガス内の炭化水素および／またはアンモニア等の残留還元剤を酸化させるための酸化触媒コンバータとすることが可能である。その種の触媒コンバータは、しばしば、クリーンナップ触媒コンバータとしても知られる。
【００２１】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよび／または触媒コンバータの動作レジームが、排気ガス後処理システムの１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償されることが可能である。有利なことに、微粒子除去フィルタの再生および排出物質が最適化されることが可能である。
【００２２】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが、少なくともエンジンの運転の間にわたって連続的に同期されることが可能である。微粒子除去フィルタは、ＮＯｘ除去触媒コンバータが窒素および水へのＮＯｘの変換のための高効率モードにある時々に再生されることが可能である。再生は、ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作状態があまり効率的でなくなり始めるとき停止されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、ＮＯｘ除去触媒コンバータが再び高効率変換モードに到達すると直ちに再開されることが可能である。時間にわたって平均されるとき、微粒子除去フィルタは、低い煤詰まりを伴う状態に維持されることが可能である。
【００２３】
本発明の好都合な方法ステップによれば、微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームが、少なくともエンジンの運転の間にわたって周期的なベースで同期されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生モードは、良好に定義された時々に実行されることが可能であり、それは、乗り物またはその類の望ましい動作モードまたは周囲状態に従って選択されることが可能である。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、発明の方法を実行するための排気ガス後処理システムが提案され、それにおいては、微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および触媒コンバータ内における窒素酸化物変換を強化するために、微粒子除去フィルタの再生段階の間にわたって微粒子除去フィルタおよびＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニットが提供される。都合のよいことに、排出物質について実質的にニュートラルなコントロール付きの微粒子除去フィルタの再生が達成されることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、コントロールされた方法で停止され、望ましい場合には再開されることが可能である。再生は、排気ガス内に充分な量の二酸化窒素を提供することによって能動的にトリガされることが可能である。微粒子除去フィルタの再生は、たとえば３００℃から３５０℃までの間といった比較的低い温度において煤を酸化させることが可能な窒素酸化物を用いて実行されることが可能であり、対照区別して述べれば、酸素を用いた再生は、６００℃から６５０℃までの範囲内となるはるかに高い温度において動作する。したがって、排気ガスの過熱が回避されることが可能である。
【００２５】
本発明の好都合な実施態様によれば、ＮＯｘ除去触媒コンバータを選択的触媒還元触媒コンバータとすることが可能である。選択的触媒還元（ＳＣＲ）触媒コンバータは、ＮＯｘを効率的に窒素および水に変換することが可能である。
【００２６】
本発明の好都合な実施態様によれば、酸化触媒が、微粒子除去フィルタとＮＯｘ除去触媒コンバータの間に配されることが可能である。酸化触媒は、一酸化炭素および炭化水素はもとより、ＮＯ２へのＮＯの酸化を行なうことが可能である。
【００２７】
本発明の好都合な実施態様によれば、微粒子除去フィルタがＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に配されることが可能であり、それによってＮＯｘ除去触媒コンバータの性能が、ＳＣＲ触媒の場合には、カリウム、リン、硫黄、煤、炭化水素等であり得る、いわゆる触媒毒によって否定的に影響されることから保護される。
【００２８】
本発明の好都合な実施態様によれば、微粒子除去フィルタが、ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流に配され、ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の熱質量を低減することが可能である。この方法は、ＮＯｘ除去触媒コンバータが、低温運転サイクルまたはコールド・スタート条件におけるＮＯｘ変換に関して好都合な着火温度を有することを可能にする。
【００２９】
本発明の好都合な実施態様によれば、クリーンナップ触媒が、微粒子除去フィルタ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ、および酸化触媒コンバータの下流に配されることが可能である。クリーンナップ触媒コンバータは、たとえば、ＮＯｘ除去触媒コンバータを通じて放出される排気ガス内の可能量のアンモニアを排除することが可能である。
【００３０】
本発明は、高デューティ、中または低デューティ・タイプのトラックといった商用の乗り物の中において好ましく使用されることが可能である。
【００３１】
本発明は、上述の、およびそのほかの目的ならびに利点とともに、以下の図面の中に略図的に示された本発明の実施態様の詳細な説明から最良の理解が得られるであろうが、それらの実施態様に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に従った排気ガス後処理システムの概略図である。
【図２】低温サイクルをシミュレーションする動的サイクルにおける包括的な温度プロファイル（図２ａ）およびその種の温度プロファイルを伴うエンジンの動作サイクルの間にわたって煤が蓄積される煤の蓄積ならびに再生を示す曲線（図２ｂ）である。
【図３】ＮＯ２ベースの煤燃焼のための排気温度の関数として必要とされるＮＯｘ／煤の比を一例で示したグラフである。
【図４】能動的ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生事象を活動させる煤のトリガ・レベルについて、いくつかの入力パラメータとともに示した図式表現である。
【図５】ＳＣＲ触媒コンバータのＮＯｘ還元における性能に基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートである。
【図６】排気微粒子除去フィルタ内の煤詰まりに基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートである。
【図７】煤詰まりしたフィルタについて煤微粒子に関するＮＯ２変換の確率を温度の関数として図解したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面内においては、等しいかまたは類似の要素が等しい参照番号によって参照される。これらの図面は単なる略図的な表現であり、本発明の特定のパラメータを描写することは意図されていない。さらにまた図面には、本発明の代表的な実施態様だけを図示することが意図されており、したがって本発明の範囲を限定していると見なされるべきではない。
【００３４】
図１は、本発明に従った排気ガス後処理システム１００の概略図を示している。エンジン１０には、排気ガスをエンジン１０の排気マニフォールド１４から吸気マニフォールド１２へ再循環ライン３４を通じて転送する排気ガス再循環のためのＥＧＲシステムが装備されている。
【００３５】
エンジン１０の正常動作の間にわたり、取入れ口の空気が、ターボチャージャ２０の圧縮機２４、取入れ口ライン２６、およびチャージ・エア・クーラー２８を介してＥＧＲ混合チャンバ３０へ導かれる。ＥＧＲ混合チャンバ３０においては、取入れ口の空気が排気ライン１６から到来し、再循環ライン３４およびＥＣＧＲクーラー３６に通される排気ガスの一部と混合される。ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ質量流を、したがってエンジンから出るＮＯｘ排出物質をコントロールする。用語ＮＯｘは、一酸化窒素ＮＯならびに二酸化窒素ＮＯ２を包含する。排気ガス流は、排気ライン１６を介して導かれ、ターボチャージャ２０のタービン２２を通過して微粒子コントロールのための排気微粒子除去フィルタ４２およびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４、たとえば排気管コントロール内のＮＯｘのためのＳＣＲ触媒コンバータへ向かう。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流には、噴射器５８を配することが可能である。噴射器５８は、還元剤、たとえば尿素またはアンモニアを排気ガス・ストリーム内に噴射することが可能であり、それが、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内の触媒にわたるＮＯｘのＮ２への還元を補助する。
【００３６】
微粒子除去フィルタ４２の上流には、酸化触媒コンバータ（図示せず）を配することが可能であり、それが排気ガス内のＮＯを酸化させて微粒子除去フィルタ４２内において使用することが可能なＮＯ２に変える。熱の生成のために、酸化触媒コンバータは、排気ガス・ストリーム内に噴射されることが可能な炭化水素を燃焼することも可能である。
【００３７】
図示されていない実施態様においては、排気ガス後処理システム１００の構成要素を、酸化触媒コンバータ−−排気微粒子除去フィルタ−−酸化触媒コンバータ（オプション）−−ＮＯｘ除去触媒コンバータ−−クリーンナップ触媒コンバータ（オプション）の順序で配することが可能である。
【００３８】
別の図示されていない実施態様においては、排気ガス後処理システム１００の構成要素を、酸化触媒コンバータ−−ＮＯｘ除去触媒コンバータ−−酸化触媒コンバータ（オプション）−−排気微粒子除去フィルタ−−クリーンナップ触媒コンバータ（オプション）の順序で配することが可能である。
【００３９】
排気ガス後処理システム１００内のユニットを通過した後、きれいな排気ガスが環境内へ排出される。
【００４０】
コントロール・ユニット７０には、多数のセンサおよび排気後処理システム１００内の構成要素が結合されている。コントロール・ユニット７０は、単一の構成要素として図示されているが、それに代えてセンサならびに構成要素と結合される複数のコントロール・ユニットが提供されることは可能である。
【００４１】
コントロール・ユニット７０には、微粒子除去フィルタ４２の上流の温度センサ４６、および微粒子除去フィルタ４２の下流かつＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流の温度センサ４８が接続されている。差動圧力センサ５０は、微粒子除去フィルタ４２の煤詰まり状態と関係する情報を引渡す。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流および下流には、排気ガス内のＮＯｘの量に関係する情報を提供するＮＯｘセンサ５２、５４が配されている。さらにコントロール・ユニット７０には、ＥＧＲバルブ３２およびターボチャージャ２０を結合することが可能である。
【００４２】
ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の上流のＮＯｘセンサ５２は、仮想センサとすること、すなわち仮想センサの『信号』が、エンジンならびにエンジン１０とＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の間の構成要素の動作パラメータから演繹されること、あるいは現実のセンサとすることが可能である。好ましくは、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の下流のＮＯｘセンサ５４は現実のセンサである。２つのＮＯｘセンサ５２、５４にタイマおよび／または、微粒子除去フィルタ４２の煤詰まりを決定する差動圧力センサ５０を結合することによって、高いＮＯｘ変換を伴うＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の動作レジームを検知することが可能である。
【００４３】
燃焼および排気ガス排出物質コントロールはもとより燃料効率を有意に増加するための新しいコンセプトを適用する将来のエンジンは、排気ガス後処理システム１００内の構成要素の適正な働きの維持に利用可能な排気ガス・エネルギがより低くなること、すなわち排気ガス後処理システム１００内の温度が低くなることを結果としてもたらすことになるであろう。すでに今日においても、特定の運転サイクル、たとえばバスのサイクル、ゴミ収集トラックのサイクルが、図２ａに図解されているとおり、同じタイプの問題を呈している。
【００４４】
図２ａは、低温サイクルをシミュレーションする動的サイクルにおける包括的な温度プロファイルを示しており、図２ｂは、煤の蓄積ならびに再生を表わす曲線を図示しているが、それにおいて煤は、図２ａに示された類の温度プロファイルを伴うエンジンの動作サイクルの間にわたって蓄積され、たとえば市内の運転、たとえばゴミ収集トラックのサイクルまたはバスのサイクルについて典型的な運転においてこの低温サイクルに遭遇する。
【００４５】
曲線Ａは、エンジン（図１の１０）から排出される排気ガス温度を示しており、曲線Ｂは、微粒子除去フィルタ（図１の４２）から出る排気ガスの排気ガス温度である。排気ガスの温度は低く、２００℃に近い。
【００４６】
図２ｂの曲線Ｃは、図２ａに示された動的なサイクルの間にわたって微粒子除去フィルタ（図１の４２）内に煤が蓄積される様子を示している。曲線Ｄは、ＮＯ２ベースの再生の結果を示しており、それにおいては微粒子除去フィルタ（図１の４２）内に蓄積された煤が３０分間にわたってＮＯ２によって酸化される。
【００４７】
このエンジンから出る低い温度は、必要とされるエンジンから出るＮＯｘ排出物質に対して将来の厳格な排出物質の法規制の遵守が求められることと組合わされて、微粒子除去フィルタ（図１の４２）の再生のために受動的な連続再生（ＣＲＴ再生）を適用することを排除する。図３から理解できるとおり、煤対ＮＯｘ（煤／ＮＯｘ）の比および微粒子除去フィルタ（図１の４２）内の優勢な温度は、乗り物の多くの運転サイクルにおいて充分でないことがある。煤を酸化させるために必要とされるＮＯ２の量は、排気ガス温度の減少とともに強く増加し、３００℃を超える温度においては比較的低い。受動的ＣＲＴ再生は、３００℃を優に超える温度において生じることができる。
【００４８】
図１を参照するが、本発明によれば、エンジン１０の排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ４２、エンジン１０の排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータ４４を少なくとも包含する排気ガス後処理システム１００のための動作方法が提案されており、それにおいては、微粒子除去フィルタ４２内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加するため、および／または微粒子除去フィルタ４２の再生段階の間にわたって触媒コンバータ４４内における窒素酸化物の変換を強化するために微粒子除去フィルタ４２およびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の動作レジームが互いに関して同期される。低ＮＯｘ含有量（したがって、低ＮＯ２含有量）および温度の問題を解決するための可能性はいくつか存在する。
【００４９】
排気ガス温度を増加させるための１つの好都合な可能性は、エンジン１０の燃焼モードを変更し、ＥＧＲ流を減少させることによってエンジンから出るＮＯｘ排出物質を増加することである。この方法は、より高いエネルギを生成する、より効率的な燃焼と同時にＥＧＲクーラー３６を介した冷却システムにおけるより低いエネルギ損失を結果としてもたらす。より多くのエネルギが、排気質量流を介して排気ガス後処理システム１００に利用可能となる。
【００５０】
排気ガス温度を増加させるための別の好都合な可能性は、たとえばエンジンへの取入れ口空気のスロットル、ターボ装置にわたる排出再循環バルブ（ＤＲＶ）の使用、排気ガス・ライン内における炭化水素噴射器の使用、エンジンのシリンダ内への遅い燃料後噴射、または追加の炭化水素を燃焼させる別体のバーナ等を包含する。
【００５１】
排気ガス温度を増加させるための別の好都合な可能性は、尿素の噴射特性を変更して排気システム内のアンモニア含有量を下げ、尿素の気化およびアンモニアと水へのそれの分解に必要となる総合的な熱に影響を与えることを包含する。
【００５２】
排気ガス温度を増加させることによって、ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生が、通常はその種のＮＯ２ベースの再生を可能にしないエンジン状態の下に達成されることが可能となる。ＮＯ２ベースの再生は、能動的にトリガされることが可能であり、ＣＲＴ再生プロセスにおけるように連続的に適用される必要がない。能動的ＮＯ２ベースの再生は、オプションかつ排出物質ニュートラルであり、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４のＮＯｘ還元効率、すなわちＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の変換効率、たとえばＳＣＲ触媒コンバータの変換効率への高い依存を有する。
【００５３】
ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４の変換効率は、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内の触媒にわたってＮＯｘをＮ２へ還元する化学反応を可能にするための最低温度に依存する。還元剤として尿素を用いる場合には、決定パラメータがアンモニアへの尿素の加水分解のための温度であり、約２００℃から２５０℃において可能になる。アンモニアを貯蔵できるＳＣＲ触媒の使用は、Ｎ２へのＮＯｘの変換反応の温度を２００℃より低い温度まで下げることが可能であり、これはまた、コールド・スタートのためにも非常に都合がよい。
【００５４】
アンモニアを貯蔵できる触媒についての例は、ゼオライト・ベースの材料、たとえば鉄含有ゼオライト、または銅含有ゼオライトをはじめ、バナジウム含有押出物である。
【００５５】
他方、アンモニアを貯蔵できるＳＣＲ触媒の多くがゼオライト・ベースであることから、その種のＳＣＲ触媒の長い経時変化のために、最高許容可能温度のオーバーシュートを回避することが極めて好都合である。
【００５６】
最高温度は、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または備えられることがあるクリーンナップ触媒コンバータの材料特性によって決定され、通常は６００℃から６５０℃までの範囲内である。
【００５７】
微粒子除去フィルタ４２の酸素ベースの再生については、６００℃を優に超える温度が必要とされ、再生プロセスのコントロールが極めて困難である。最高温度は、温度センサ４６、４８によって監視することが可能である。６００℃より低い温度における酸素ベースの再生を容易にするために燃料添加物、たとえば酸化セリウムが使用される場合には、再生の間にわたって最高温度を超える温度上昇を回避することが非常に重要になる。したがって、ＮＯ２ベースの再生は、低い温度において酸素ベースの再生より優れている。
【００５８】
微粒子除去フィルタ４２の能動的なＮＯ２ベースの再生が実行されることになるとき、再生事象は、より詳細が図４、５、および６に示されているとおり、微粒子除去フィルタ４２内の煤詰まりおよびＮＯｘ除去触媒コンバータ４４のＮＯｘ変換に依存する。
【００５９】
概して言えば、本発明に従った能動的ＮＯ２ベースの再生のための許容可能な煤詰まりは、時間の関数として発熱性酸化反応によって生成される温度上昇が酸素ベースの再生事象よりＮＯ２ベースの方が低いことから、酸素ベースの再生の場合より高い。好都合なことに、ＮＯ２を用いる微粒子除去フィルタ４２の再生の間における最高温度の超過が、容易に防止されることが可能である。
【００６０】
図４は、能動的ＮＯ２ベースの微粒子除去フィルタ再生事象を活動させる煤のトリガ・レベルについて、ＥＧＲ入力パラメータｐ＿ａ、ＶＧＴ入力パラメータｐ＿ｂ、タイミング・パラメータｐ＿ｃ、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄといったいくつかの入力パラメータとともに示した図式表現である。
【００６１】
４つのレベルの煤詰まりＳＬ、すなわち低煤詰まりＳＬ＿ｌ、中煤詰まりＳＬ＿ｍ、高煤詰まりＳＬ＿ｈ、および臨界煤詰まりＳＬ＿ｃが定義される。これらの煤詰まりレベルは、異なるエンジン最適化特性に対応し、それにおいて低煤詰まりＳＬ＿ｌは燃料最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｆ）に対応し、中煤詰まりＳＬ＿ｍは温度最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｔ）に対応し、高煤詰まりＳＬ＿ｈは温度ならびにＮＯｘまたはＮＯ２最適化エンジン特性（ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘに対応し、臨界煤詰まりＳＬ＿ｃはＮＯｘエンジン特性を用いた緊急再生（ｏｐ＿ｅｒｅｇ）に対応する。
【００６２】
入力パラメータに基づいて、エンジン・コントローラ内に含めることができるエンジン・マップ（ｍａｐ＿ｓｅｌ）から望ましいエンジン最適化特性を選択することが可能である。パラメータは、無段階で選択することが可能であり、すなわち明確なレベルを選択することに代えて補間された値を選択すること、たとえば１または２といったちょうどの値に代えて１．５、１．６、１．７といった値を選択することが可能である。
【００６３】
図５は、ＳＣＲ触媒コンバータ４４のＮＯｘ還元における性能に基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートを示している。排気ガス後処理システム１００の構成要素のために与えられた参照番号は、図１に示されている構成要素を参照する。
【００６４】
ステップ２００において、温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる（図１における温度センサ４６、４８、ＮＯｘセンサ５２、５４）。ステップ２０２において、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流における実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。特に、両方の位置からのＴ信号を使用することが可能である。ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内におけるＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいか、あるいはそれより大きい場合。
【００６５】
両方の要件が満たされる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、プロセスがステップ２０４へ続き、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。
【００６６】
ステップ２０２において温度ならびにＮＯｘ変換の両方が、それぞれの必要とされるレベルに満たない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ヒート・モードがステップ２１０においてトリガされる。ヒート・モードにおいては、窒素酸化物ＮＯｘの出力の増加および、より高い排気ガス温度を伴うモードで運転するべくエンジンが設定される。ヒート・モードは、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／またはＥＰＧデバイスの適切な調整を包含することが可能である。ＥＰＧデバイス（ＥＰＧ＝排気圧力ガバナ）は、エンジンをより激しく働かせる背圧を作り出すデバイスである。
【００６７】
ヒート・モードの終了時には、ステップ２１２において温度センサならびにＮＯｘセンサの信号が再度読取られる。ステップ２１４においては、微粒子除去フィルタ４２の上流におけるこのときの実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のこのときのＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいか否か、あるいはそれより大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まらない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ２１０へ戻り、ステップ２１０、２１２、および２１４のシーケンスが繰り返される。最低温度Ｔ１ならびに最低効率η１を超える場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ルーチンがステップ２０４へジャンプし、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。
【００６８】
ステップ２０６においては、煤詰まりＳＬがあらかじめ決定済みの第１のレベルＳＬ１（低レベル）と等しいあるいはそれより大きいか否か、および／または煤タイマＳＬ＿ｔｉｍがあらかじめ決定済みの時間パラメータＳＴ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達していない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２０８において、このコントロール・シーケンスを実行する次の機会が見積もられる。その後このルーチンは、ステップ２４０において終了する。
【００６９】
ステップ２０６において第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達している場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ２２０へ続き、煤詰まりＳＬに応じて先へ進み、望ましいエンジン最適化特性がエンジン・コントローラのエンジン・マップ内において選択されることになる。
【００７０】
ステップ２２０においては、温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる。その後に続くステップ２２２においては、煤詰まりＳＬが第１の低レベルＳＬ１と第２の最低煤詰まりＳＬ２の内にあるか否かがチェックされる。煤詰まりがこの限界内にある場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２２４において、エンジン・マップ内の燃料最適化エンジン特性ｏｐ＿ｆが選択される。その後このルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７１】
ステップ２２２において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２２６において、煤詰まりが第２の中煤詰まりＳＬ２と第３の高煤詰まりＳＬ３の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２２８においてエンジン・マップ内の温度最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７２】
ステップ２２６において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２３０において、煤詰まりが第３の高煤詰まりＳＬ３と第４の臨界煤詰まりＳＬ４の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２３２においてエンジン・マップ内の温度およびＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７３】
ステップ２３０において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ２３４において、煤詰まりが第４の臨界煤詰まりＳＬ４より大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ２３６においてエンジン・マップ内の緊急ＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｅｒｅｇが選択された後にルーチンがステップ２０６へジャンプし、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７４】
ステップ２３０において、煤詰まりＳＬが臨界煤詰まりＳＬ４より下であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ２０６へ戻り、それにおいてステップ２０８および２４０へ進むこと、またはステップ２２０へ戻ってステップ２２２を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００７５】
図６は、排気微粒子除去フィルタ４２内の煤詰まりに基づく再生ロジックのトリガを図解したフローチャートを図示している。排気ガス後処理システム１００の構成要素のために与えられた参照番号は、図１に示されている構成要素を参照する。
【００７６】
ステップ３００においては、煤詰まりＳＬ、煤タイマＳＬ＿ｔｉｍ、再循環される排気ＥＧＲの量、ニードル開き圧力（ＮＯＰ）パラメータｐ＿ｄ、および可変ジオメトリ・タービンＶＧＴの状態が読取られる。状態は、多様なパラメータ、たとえばタービン速度、バッフルのタービン開き角度、ガス圧およびガス温度等々によって記述することが可能である。ステップ３０２においては、煤詰まりＳＬがあらかじめ決定済みの第１のレベルＳＬ１（低レベル）と等しいあるいはそれより大きいか否か、および／または煤タイマＳＬ＿ｔｉｍがあらかじめ決定済みの時間パラメータＳＴ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達していない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３０４において、このコントロール・シーケンスを実行する次の機会が見積もられる。その後このルーチンは、ステップ３４０において終了する。
【００７７】
ステップ３０２において第１の煤レベルＳＬ１および／または煤再生のためのあらかじめ決定済みの時間ＳＴ１に到達している場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ３０６へ続き、それにおいて温度センサおよびＮＯｘセンサの信号が読取られる（図１における温度センサ４６、４８、ＮＯｘセンサ５２、５４）。
【００７８】
その後に続くステップ３０８においては、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流における実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。両方の要件が満たされる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、このルーチンがステップ３２０へ続き、煤詰まりＳＬに応じて先へ進み、望ましいエンジン最適化特性がエンジン・コントローラのエンジン・マップ内において選択されることになる。
【００７９】
ステップ３０８において温度ならびにＮＯｘ変換の両方が、それぞれの必要とされるレベルに満たない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ヒート・モードがステップ３１０において実行される。ヒート・モードにおいては、窒素酸化物ＮＯｘの出力の増加およびより高い排気ガス温度を伴うモードで運転するべくエンジンが設定される。ヒート・モードは、排気ガス再循環、空気の質量流（たとえば、可変ジオメトリ・タービン（ＶＧＴ）のタービン・ジオメトリを調整することによって）、排気ガス内への炭化水素の後噴射、インテーク・スロットル設定、および／またはＥＰＧデバイスの適切な調整を包含することが可能である。
【００８０】
ヒート・モードの終了時には、ステップ３１２において温度センサならびにＮＯｘセンサの信号が再度読取られる。ステップ３１４においては、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４および／または微粒子除去フィルタ４２の上流におけるこのときの実際の温度があらかじめ決定済みの最低温度Ｔ１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされ、ＮＯｘ除去触媒コンバータ４４内のこのときのＮＯｘ変換効率η＿ＮＯｘがあらかじめ決定済みの最低効率η１と等しいあるいはそれより大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まらない場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ３１０へ戻り、ステップ３１０、３１２、および３１４のシーケンスが繰り返される。最低温度Ｔ１ならびに最低効率η１を超える場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ルーチンがステップ３２０へジャンプする。
【００８１】
ステップ３２０においては、煤詰まりＳＬが第１の低レベルＳＬ１と第２の最低煤詰まりＳＬ２の内にあるか否かがチェックされる。煤詰まりがこの限界内にある場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３２２において、エンジン・マップ内の燃料最適化エンジン特性ｏｐ＿ｆが選択される。その後このルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８２】
ステップ３２０において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３２４において、煤詰まりが第２の中煤詰まりＳＬ２と第３の高煤詰まりＳＬ３の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３２６においてエンジン・マップ内の温度最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８３】
ステップ３２４において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３２８において、煤詰まりが第３の高煤詰まりＳＬ３と第４の臨界煤詰まりＳＬ４の内にあるか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３３０においてエンジン・マップ内の温度およびＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｔ，ＮＯｘが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８４】
ステップ３２８において煤詰まりＳＬが限界の外側であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ステップ３３２において、煤詰まりが第４の臨界煤詰まりＳＬ４より大きいか否かがチェックされる。これに当て嵌まる場合（フローチャート内の『ｙｅｓ』）には、ステップ３３４においてエンジン・マップ内の緊急ＮＯｘ最適化エンジン特性ｏｐ＿ｅｒｅｇが選択された後にルーチンがステップ３０２へジャンプし、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８５】
ステップ３３２において、煤詰まりＳＬが臨界煤詰まりＳＬ４より下であると決定された場合（フローチャート内の『ｎｏ』）には、ルーチンがステップ３０２へ戻り、それにおいてステップ３０４および３４０へ進むこと、またはステップ３０６へ戻ってステップ３０８を続けることのうちのいずれかが決定される。
【００８６】
図７は、煤詰まりしたフィルタについて煤微粒子に関するＮＯ２変換の確率を温度の関数として図解したグラフである。例として述べるが、微粒子除去フィルタは、２ｇ／ｌの煤詰まりを伴う。観察できるであろうが、ＮＯ２変換の確率は、低温において低く、高温において高い。例として述べるが、ＮＯ２変換は、約２２０℃において１０％であるが、約３２０℃においてはＮＯ２変換が５０％、約４３０℃においては９０％となる。
【００８７】
たとえば、微粒子除去フィルタの上流に酸化触媒コンバータが配される場合には、それが、排気ガス内に含まれるＮＯを、その後に続いて微粒子除去フィルタ内の煤の燃焼のために使用されることが可能なＮＯ２に酸化させるだけでなく、排気ガス・ストリーム内に噴射される炭化水素を燃焼させることによって熱を生成することも可能である。
【００８８】
排気温度が低すぎて微粒子除去フィルタの効率的なＮＯ２ベースの再生が得られない場合には、温度を増加させるために炭化水素、すなわち燃料の噴射が好都合である。炭化水素は、微粒子除去フィルタの上流の酸化触媒上において燃焼されることが可能であり、当該酸化触媒から排出される排気ガスの温度を増加する。酸化触媒が炭化水素を酸化させているとき、同時にＮＯからＮＯ２への変換を行なうことは可能でない。これは煤の再生をまったく導かないか、またはそれが低い。炭化水素による酸化触媒の『毒作用』を回避するためには、炭化水素の短い噴射パルスを使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０ エンジン
１２ 吸気マニフォールド
１４ 排気マニフォールド
１６ 排気ライン
２０ ターボチャージャ
２２ タービン
２４ 圧縮機
２６ 取入れ口ライン
２８ チャージ・エア・クーラー
３０ ＥＧＲ混合チャンバ
３２ ＥＧＲバルブ
３４ 再循環ライン
３６ ＥＧＲクーラー
４２ 排気微粒子除去フィルタ、微粒子除去フィルタ
４４ ＮＯｘ除去触媒コンバータ、ＳＣＲ触媒コンバータ
４６ 温度センサ
４８ 温度センサ
５０ 差動圧力センサ
５２ ＮＯｘセンサ
５４ ＮＯｘセンサ
５８ 噴射器
７０ コントロール・ユニット
１００ 排気ガス後処理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス後処理システム（１００）の動作方法であって、少なくとも、エンジン（１０）の排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ（４２）、および前記エンジン（１０）の前記排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）を包含し、それにおいて前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームは、前記触媒コンバータ（４４）が、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生を実行するために互いに関して同期される、方法。
【請求項２】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームは、
− 前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作温度、
− 排気ガスの組成、
− 微粒子除去フィルタ再生のタイミングおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）内の高い窒素変換、
のうちの少なくとも１つによって同期される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生のために、ある量の二酸化窒素が提供され、特にそれにおいて二酸化窒素の量が増加される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるように前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流において還元剤の添加が修正される請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の下流および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流の前記排気ガスの動作温度は、前記触媒コンバータ（４４）が許容可能な上側温度に制限される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の下流および追加の触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および／または前記触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、前記排気ガス後処理システム（１００）の１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償される、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、少なくとも前記エンジン（１０）の運転の間にわたって連続的に同期される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、少なくとも前記エンジン（１０）の運転の間にわたって周期的なベースで同期される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の方法を実行するための排気ガス後処理システム（１００）において、前記微粒子除去フィルタ（４２）内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および／または、前記触媒コンバータ（４４）内における窒素酸化物変換を強化するために、前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生段階の間にわたって前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニット（７０）が提供されるシステム。
【請求項１１】
前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）は選択的還元触媒コンバータである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
酸化触媒が、前記微粒子除去フィルタ（４２）と前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の間に配される、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記微粒子除去フィルタ（４２）は、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流に配される、請求項９乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記微粒子除去フィルタ（４２）は、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の下流に配される、請求項９乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
クリーンナップ触媒が、前記微粒子除去フィルタ（４２）、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）、および前記酸化触媒コンバータの下流に配される、請求項９乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
排気ガス後処理システムの動作方法であって、少なくとも、エンジンの排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ、および前記エンジンの前記排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータを包含し、それにおいて前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームは、前記触媒コンバータが、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、前記微粒子除去フィルタの再生を実行するために互いに関して同期される方法。
【請求項１７】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームは、
− 前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作温度、
− 排気ガスの組成、
− 微粒子除去フィルタ再生のタイミングおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ内の高い窒素変換、
のうちの少なくとも１つによって同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記微粒子除去フィルタの再生のために、ある量の二酸化窒素が提供され、特にそれにおいて二酸化窒素の量が増加される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるように前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流において還元剤の添加が修正される請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記微粒子除去フィルタの下流および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記微粒子除去フィルタの下流および追加の触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記微粒子除去フィルタおよび／または前記触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、前記排気ガス後処理システムの１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの前記動作レジームは、少なくとも前記エンジンの運転の間にわたって連続的に同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの前記動作レジームは、少なくとも前記エンジンの運転の間にわたって周期的なベースで同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１６に記載の方法を実行するための排気ガス後処理システムにおいて、前記微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および／または、前記触媒コンバータ内における窒素酸化物変換を強化するために、前記微粒子除去フィルタの再生段階の間にわたって前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニットが提供されるシステム。
【請求項２６】
前記ＮＯｘ除去触媒コンバータは選択的還元触媒コンバータである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
酸化触媒が、前記微粒子除去フィルタと前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの間に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記微粒子除去フィルタは、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記微粒子除去フィルタは、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
クリーンナップ触媒が、前記微粒子除去フィルタ、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ、および前記酸化触媒コンバータの下流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項１】
排気ガス後処理システム（１００）の動作方法であって、少なくとも、エンジン（１０）の排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ（４２）、および前記エンジン（１０）の前記排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）を包含し、それにおいて前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームは、前記触媒コンバータ（４４）が、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生を実行するために互いに関して同期される、方法。
【請求項２】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームは、
− 前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作温度、
− 排気ガスの組成、
− 微粒子除去フィルタ再生のタイミングおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）内の高い窒素変換、
のうちの少なくとも１つによって同期される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生のために、ある量の二酸化窒素が提供され、特にそれにおいて二酸化窒素の量が増加される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるように前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流において還元剤の添加が修正される請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の下流および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流の前記排気ガスの動作温度は、前記触媒コンバータ（４４）が許容可能な上側温度に制限される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記微粒子除去フィルタ（４２）の下流および追加の触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および／または前記触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、前記排気ガス後処理システム（１００）の１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償される、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、少なくとも前記エンジン（１０）の運転の間にわたって連続的に同期される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、少なくとも前記エンジン（１０）の運転の間にわたって周期的なベースで同期される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の方法を実行するための排気ガス後処理システム（１００）において、前記微粒子除去フィルタ（４２）内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および／または、前記触媒コンバータ（４４）内における窒素酸化物変換を強化するために、前記微粒子除去フィルタ（４２）の再生段階の間にわたって前記微粒子除去フィルタ（４２）および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニット（７０）が提供されるシステム。
【請求項１１】
前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）は選択的還元触媒コンバータである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
酸化触媒が、前記微粒子除去フィルタ（４２）と前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の間に配される、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記微粒子除去フィルタ（４２）は、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の上流に配される、請求項９乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記微粒子除去フィルタ（４２）は、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）の下流に配される、請求項９乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
クリーンナップ触媒が、前記微粒子除去フィルタ（４２）、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ（４４）、および前記酸化触媒コンバータの下流に配される、請求項９乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
排気ガス後処理システムの動作方法であって、少なくとも、エンジンの排気ガスからの煤を保持するための微粒子除去フィルタ、および前記エンジンの前記排気ガス内の窒素酸化物を還元するためのＮＯｘ除去触媒コンバータを包含し、それにおいて前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームは、前記触媒コンバータが、あらかじめ決定済みの限界より上の窒素酸化物変換効率を提供する間、前記微粒子除去フィルタの再生を実行するために互いに関して同期される方法。
【請求項１７】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームは、
− 前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作温度、
− 排気ガスの組成、
− 微粒子除去フィルタ再生のタイミングおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ内の高い窒素変換、
のうちの少なくとも１つによって同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記微粒子除去フィルタの再生のために、ある量の二酸化窒素が提供され、特にそれにおいて二酸化窒素の量が増加される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
窒素酸化物排出物質が一定に維持されるか、または決定済みの境界域内において修正されるように前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流において還元剤の添加が修正される請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記微粒子除去フィルタの下流および前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記微粒子除去フィルタの下流および追加の触媒コンバータの上流の前記排気ガスの動作温度は、前記追加の触媒コンバータが許容可能な上側温度に制限される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記微粒子除去フィルタおよび／または前記触媒コンバータ（４４）の前記動作レジームは、前記排気ガス後処理システムの１つまたは複数の構成要素の老化効果について補償される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの前記動作レジームは、少なくとも前記エンジンの運転の間にわたって連続的に同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの前記動作レジームは、少なくとも前記エンジンの運転の間にわたって周期的なベースで同期される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１６に記載の方法を実行するための排気ガス後処理システムにおいて、前記微粒子除去フィルタ内の煤を酸化させるための窒素酸化物の量を増加させるため、および／または、前記触媒コンバータ内における窒素酸化物変換を強化するために、前記微粒子除去フィルタの再生段階の間にわたって前記微粒子除去フィルタおよび前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの動作レジームを互いに関して同期するべく適合されたコントロール・ユニットが提供されるシステム。
【請求項２６】
前記ＮＯｘ除去触媒コンバータは選択的還元触媒コンバータである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
酸化触媒が、前記微粒子除去フィルタと前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの間に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記微粒子除去フィルタは、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの上流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記微粒子除去フィルタは、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータの下流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
クリーンナップ触媒が、前記微粒子除去フィルタ、前記ＮＯｘ除去触媒コンバータ、および前記酸化触媒コンバータの下流に配される、請求項２５に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５２０４１９（Ｐ２０１２−５２０４１９Ａ）
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５３９７４（Ｐ２０１１−５５３９７４）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００９／０００１３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４４２２
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５００２７７７１１）ボルボ ラストバグナー アーベー (163)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００９／０００１３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４４２２
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５００２７７７１１）ボルボ ラストバグナー アーベー (163)
【Ｆターム（参考）】
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