(57)【要約】リーンＮＯｘトラップ（１３）よりも排気ライン上流に燃料改質装置（１２）を配置した。リーンＮＯｘトラップ（１３）を脱硫するために、第１期間中、燃料を排気に供給して、排気をリッチにする。改質油生成中、改質装置（１２）は、比較的広い範囲で、典型的には少なくとも約７５℃で加熱される。改質装置（１２）が過熱状態となる前に、燃料の供給は低減され、典型的には、第２期間の間は完全に停止され、改質装置（１２）は冷却される。脱硫プロセスを完了するために、加熱期間と冷却期間が繰り返される。温度範囲の拡大による改質装置（１２）の作動効率の低下は、リッチパルスを延長することによって補われる。
2009541640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料改質装置（１２）の下流に配列されたリーンＮＯｘトラップ（１３）を脱硫する方法であって、
内燃機関（９）を作動させて排気を生成し；
該排気を燃料改質装置（１２）に導入し；
燃料改質装置（１２）を、排気よりも少なくとも約５０℃高い温度に加熱し；
排気に燃料を供給して、改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で加熱される第１期間中は排気をリッチにし；
排気への燃料供給を減少または終了して、排気よりも少なくとも約５０℃高い温度を維持したままで、改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で冷却される第２期間中は排気をリーンにし；また、
改質装置（１２）が排気よりも少なくとも約５０℃高い温度に維持される間、改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で加熱される期間中は排気をリッチにする作動と、改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で冷却される期間中は排気をリーンにする作動を繰り返す；ことを特徴とする脱硫方法。
【請求項２】
燃料改質装置（１２）は、低熱質量用に薄い金属壁から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項３】
リーンＮＯｘトラップ（１３）は、第１及び第２期間を集合した期間中は冷却されることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項４】
リーンＮＯｘトラップ（１３）は、排気をリーン状態に保持する割合で改質装置（１２）の上流の排気内に燃料を噴射することにより、時々再加熱されることを特徴とする請求項３に記載の脱硫方法。
【請求項５】
改質装置（１２）は、各第１期間中は少なくとも約１００℃で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項６】
改質装置（１２）は、各第１期間中は少なくとも約１５０℃で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項７】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約５０℃／秒で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項８】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約１００℃／秒で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の脱硫方法。
【請求項９】
請求項１の方法を実施するように構成されたコントローラを含むことを特徴とする排気後処理システム（７）。
【請求項１０】
請求項１の方法を実施するように構成された排気後処理システム（７）とコントローラ（１０）を含むことを特徴とする動力発生システム（５）。
【請求項１１】
燃料改質装置（１２）の下流に配列されたリーンＮＯｘトラップ（１３）を脱硫する方法であって、
内燃機関（９）を作動させて排気を生成し；
連続して配列した燃料改質装置（１２）とリーンＮＯｘトラップ（１３）を介して排気を通過させ；
リーンＮＯｘトラップ（１３）を脱硫する必要性を決定し；
改質装置（１２）が改質油を生成して、少なくとも約７５℃で加熱される第１期間中は排気をリッチにし；
改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で冷却される第２期間中は排気をリーンにし；
リーンＮＯｘトラップ（１３）を脱硫するために、改質装置（１２）が改質油を生成して、少なくとも約７５℃で加熱される第１期間中は排気をリッチにする作動と、改質装置（１２）が少なくとも約７５℃で冷却される第２期間中は排気をリーンにする作動を繰り返す；ことを特徴とする脱硫方法。
【請求項１２】
燃料改質装置（１２）は、低熱質量用に薄い金属壁から形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１３】
リーンＮＯｘトラップ（１３）は、第１及び第２期間を集合した期間中は冷却されることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１４】
リーンＮＯｘトラップ（１３）は、排気をリーン状態に保持する割合で改質装置（１２）の上流の排気内に燃料を噴射することにより、時々再加熱されることを特徴とする請求項１３に記載の脱硫方法。
【請求項１５】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約１００℃で加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１６】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約１５０℃で加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１７】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約５０℃／秒で加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１８】
改質装置（１２）は、各第１期間中は、少なくとも約１００℃／秒で加熱されることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫方法。
【請求項１９】
請求項１１の方法を実施するように構成されたコントローラ（９）を含むことを特徴とする排気後処理システム（７）。
【請求項２０】
請求項１１の方法を実施するように構成された排気後処理システム（７）とコントローラ（９）を含むことを特徴とする動力発生システム（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
この出願は、２００５年１２月２日に出願された米国特許出願第１１／２９３，０６５の一部継続出願であり、その全てが本明細書に参照される。
【０００２】
本発明は、ディーゼルエンジン及びリーンバーンガソリンエンジン用の排気コントロールシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ディーゼルエンジンからのＮＯｘ排出物は環境問題となっている。米国を含む幾つかの国には、トラックやディーゼル動力車からのＮＯｘ排出物を制限するための長く継続中の規則がある。この規則を満たすように製造業者や研究者は相当の努力を払っている。
【０００４】
理論混合気を使用するガソリン動力車では、ＮＯｘ排出物を制御するために三元触媒が出現した。圧縮点火を利用するディーゼル動力車では、三元触媒に効力を生じさせるためには排気は一般的に酸素リッチすぎる。
【０００５】
ディーゼル動力車からのＮＯｘ排出物を制御するために幾つかの解決策が提案されている。一連の提案では、エンジンに焦点が合わせられている。排気ガス再循環や燃料空気混合体を部分的に均一化する技術は有効であるが、これらの技術だけではＮＯｘ排出物を排除することはできない。他の一連の提案では、車両の排気からＮＯｘを取り除くものがある。これらの提案には、リーンバーンＮＯｘ触媒、選択還元触媒（ＳＣＲ）およびリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴｓ）の利用が含まれる。
【０００６】
リーンバーンＮＯｘ触媒は酸素リッチ状況下でＮＯｘの還元を促進する。しかし、酸化雰囲気内でのＮＯｘの還元は困難である。要求される作用、持続性、および作動温度範囲を有するリーンバーンＮＯｘ触媒を見つけ出すための難しさは証明されている。また、リーンバーンＮＯｘ触媒は熱水作用的に不安定な傾向にある。さらに、比較的短期の使用後の作用に相当な損失が生じている。リーンバーンＮＯｘ触媒は、典型的に、還元微環境を提供すると考えられているゼオライトウォッシュコートを用いている。また、ディーゼル燃料のような還元剤を排気内に導入することが一般的に要求されており、燃料経済損失は３％或いはそれ以上となる。現在、リーンバーンＮＯｘ触媒用のピークＮＯｘ変換効率は許容できないほど低い。
【０００７】
ＳＣＲは、一般に、アンモニアによるＮＯｘの選択還元触媒として参照される。反応は酸化環境内でも起こる。ＮＯｘを一時的に吸着剤内に蓄積することができ、或いは、排気内に連続してアンモニアを供給することができる。ＳＣＲは、高レベルのＮＯｘ還元を達成することができるが、アンモニア分配用の基盤や適当な先駆物質が欠乏するという欠点がある。また、他の関心事として、アンモニアを周囲に放出する可能性がある。
【０００８】
やや不明瞭な学術用語の事情を明らかにすると、排気後処理の技術では、「ＳＣＲ触媒」と「リーンＮＯｘ触媒」という用語は、時々、交換可能に用いられることに注意されたい。ここで、「ＳＣＲ」という用語は、アンモニアＳＣＲを参照するものとして用いられているが、時として、ＳＣＲは、リーンＮＯｘ触媒の特殊なケースとして用いられる。通常、両方の形式の触媒が一つの参照例として論じられる場合には、ＳＣＲはアンモニアＳＣＲを参照するものとして用いられ、また、リーンＮＯｘ触媒は、アンモニア以外の還元剤を有するＳＣＲ、例えば、炭化水素を有するＳＣＲを参照するものとして用いられる。
【０００９】
ＬＮＴｓは、リーン排気状況下でＮＯｘを吸着して、リッチ状況下で吸着したＮＯｘを還元して放出する装置である。一般に、ＬＮＴは、ＮＯｘ吸着剤と触媒を含む。典型的に、吸着剤はＢａＣＯ３などのアルカリ土類混合物であり、また、触媒はＰｔやＲｈなどの貴金属の組み合わせである。リーン排気では、触媒はＮＯｘ吸着へ導く酸化作用を早める。還元環境では、触媒は、吸着したＮＯｘを還元して、脱着するように反応する。典型的な作動プロトコルでは、還元環境は排気内に形成され、時々、ＬＮＴを再生（脱硝）する。
【００１０】
ＬＮＴは、脱硝中にアンモニアを生成することができる。そこで、一つのシステム中に、ＬＮＴとアンモニアＳＣＲ触媒を組み合わせることが提案された。再生中にＬＮＴによって生成されるアンモニアは、ＳＣＲ触媒で捕集され、次に、ＮＯｘを還元するために使用され、燃料損失を増大させることなく、或いは、貴金属を使用することなく、ＬＮＴだけで変換効率を改善する。このようなシステムが特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、両方の構成体を一つの容器内に収納することや、単一の基板上に分配させるようなシステムが開示されている。
【００１１】
ＮＯｘの捕集に加えて、ＬＮＴｓはＳＯｘを捕集する。ＳＯｘは通常の燃料に存在する硫黄の燃焼生成物である。硫黄を減少させた燃料でさえ、燃焼により生成されるＳＯｘの量はかなり多い。ＳＯｘは、ＮＯｘよりも強力に吸着されて、頻繁ではないが、再生の必要性は切迫している。脱硫は、温度を高めると共に気圧を低くする必要がある。排気温度は、特に、リーンバーンガソリンエンジンの場合、エンジンの調整で高めることができるが、少なくともディーゼルエンジンの場合、しばしば追加の熱を供給する必要がある。典型的に、この熱は、排気から過剰の酸素を取り除くために使用される反応と同じ形式の反応を介して供給される。ＬＮＴの温度は、一般に、脱硫に必要と思われる温度が、ＬＮＴ触媒が熱的に不活性になるときの温度に接近するときの脱硫中に制御される。
【００１２】
ＬＮＴ再生用に還元環境を形成することは、排気から殆どの酸素を除去して、還元剤を供給することを含む。エンジンがストイキ、或いは、リッチで駆動できる場合を除いて、還元剤の一部は排気内で反応して酸素を消費する。還元剤と反応して除去され酸素の量は、種々の方法で削減することができる。エンジンが吸気スロットルを備えている場合には、スロットルを利用することができる。変速ギア比により、動力は等しいが酸素を減少させる作動ポイントにエンジンをシフトすることもできる。しかし、少なくともディーゼルエンジンの場合には、燃焼或いは排気内に噴射される還元剤を利用して改質反応をさせて、排気中の酸素をある程度削減する必要がある。
【００１３】
還元剤と酸素との間の反応は、ＬＮＴ内で起こすことができるが、一般に、ＬＮＴの上流の触媒内で反応させることが好適であり、これによって、反応熱は、ＬＮＴ内で再生毎に大きな温度上昇を引き起こすことはない。
【００１４】
還元剤は、エンジン或いは別の燃料噴射装置によって排気内に噴射することができる。例えば、排気を排出する前に、一つ或いはそれ以上のシリンダ内で排気内に追加の燃料を噴射することができる。或いは、さらに追加して、エンジンの下流の排気内に還元剤を噴射することもできる。
【００１５】
特許文献３には、還元剤は排気流の外側で生成された改質油であり、必要に応じて排気内に噴射されるシステムが開示されている。脱硫中、改質油は酸化触媒の上流に噴射される。酸化触媒上での改質油の燃焼によって発生する熱は、排気によってＬＮＴまで運ばれ、ＬＮＴを脱硫温度まで上昇させる。
【００１６】
特許文献４には、ＬＮＴの排気ラインの上流に配置された燃料改質装置を備えた排気処理システムが開示されている。改質装置は、酸化触媒と改質触媒の両方を含んでいる。改質装置は、過剰の酸素を除去すると共にディーゼル燃料還元剤をより反応性の高い改質油に変える。脱硫中、改質装置によって供給される熱は、ＬＮＴを脱硫温度まで高めるために利用される。
【００１７】
特許文献５には、ＬＮＴとＳＣＲ触媒の上流に、改質装置を直列に配置したシステムが開示されている。改質装置は高熱質量を備えており、排気ガス温度で作動することが予定されている。
【００１８】
直列配置の改質装置の作動は、以下の３つの反応式でモデル化することができる。
０．６８４ＣＨ１．８５＋Ｏ２→０．６８４ＣＯ２＋０．６３２Ｈ２Ｏ          （１）
０．３１６ＣＨ１．８５＋０．３１６Ｈ２Ｏ→０．３１６ＣＯ＋０．６０８Ｈ２  （２）
０．３１６ＣＯ＋０．３１６Ｈ２Ｏ→０．３１６ＣＯ２＋０．３１６Ｈ２      （３）
ここで、ＣＨ１．８５は、炭素と水素の比が１．８５のディーゼル燃料などの還元剤の例である。反応式（１）は、酸素が消費された完全発熱燃焼である。反応式（２）は、吸熱蒸気改質である。反応式（３）は、比較的に熱的に中立な水性ガスシフト反応であり、本明細書では重要ではないが、ＣＯとＨ２の両方が再生に効果的である。
【００１９】
特許文献４の直列配置の改質装置は、急速に加熱され、続いて、蒸気改質する触媒作用を及ぼす。この改質装置によって効果的に改質油を生成するために、約５００℃から約７００℃の温度が必要であると言われている。この温度は、典型的なディーゼル排気温度よりも実質的に高い。改質装置は、排気をリーン状態にする割合で、ここでは反応式（１）が起こる割合で燃料を噴射することによって加熱される。加熱後、燃料噴射の割合は、リッチの排気を供給するように増加される。排気の酸素濃度、燃料噴射量および排気温度などのファクターにもよるが、改質装置は、改質油を生成するように、加熱或いは冷却される傾向がある。
【００２０】
理論的には、改質装置の温度は、燃料噴射量で制御することができる。例えば、改質装置を加熱する場合には、燃料噴射量は、反応式（２）（吸熱蒸気改質）の範囲を拡大するように増加させることができるが、反応式（１）（完全発熱燃焼）の範囲は、排気の酸素濃度によって、基本的には一定の状態に制限される。実際には、このアプローチは、使用することができないことがある。改質装置のサイズや触媒負荷は、経済的理由により制限され、特に、燃料改質装置の効率は、一般的に、高燃料噴射量を適用するためには不十分である。その結果、改質装置は、特に、排気の酸素濃度が８−１５％の範囲にあるときに、改質油を生成するように加熱される傾向がある。
【００２１】
特許文献４で示唆された一つのアプローチは、燃料をパルス噴射することにより加熱を制御することである。改質装置はパルスとパルスの間で冷却される。このようにして、改質装置は、ＬＮＴの再生が完了する間、好適な温度に維持することができる。例えば、好適な温度は、６００℃±５０℃である。
【００２２】
改良されているにもかかわらず、手ごろで信頼性のある排気処理システムが長い間要求されている。このシステムは、耐久性があり、管理可能な操作コスト（燃料損失を含む）を有し、米国環境保護庁（ＥＰＡ）の２０１０年規制や他の同様の規制を満足する範囲でディーゼルエンジンからのＮＯｘ排出物を実用的に削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】米国特許第６，７３２，５０７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００７６５６５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８３２，４７３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／００５００３７号明細書
【特許文献５】国際公開第２００４／０９０２９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、内燃機関の排気システムにおいて、燃料改質装置の下流に配列されたＬＮＴを脱硫する改良した方法を提供することである。この目的は、改質装置の過熱を防止するためにパルス噴射を利用するときに、リッチパルスの長さを延長して、改質装置の温度を広範囲に変化させることによって達成される。リッチパルスの長さを延長することによって、改質油がリーンフェーズ中に供給される酸素で酸化される範囲が著しく減少される。延長された温度範囲にわたって改質装置の作動効率を低下させることは、リッチパルスの延長の恩恵で十分に補うことができる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の方法では、燃料改質装置は、この改質装置に導入される排気の温度よりも、典型的には、少なくとも約５０℃高い温度に加熱される。第１期間の終了時に、燃料が排気に供給されて、排気をリッチにする。改質装置は、第１期間中、典型的には、少なくとも約７５℃で加熱される。改質装置が過熱状態になる前に、燃料供給が減少され、典型的には、改質装置が冷却される第２期間中は燃料供給が完全に停止される。一般的に、改質装置は、少なくとも約７５℃で冷却されるが、排気よりも、典型的には、少なくとも約５０℃高い温度に保持される。改質装置が排気よりも熱い状態の間に、改質装置を加熱する第１期間中に排気をリッチにする作動と、改質装置を冷却する第２期間中に排気をリーンにする作動が繰り返される。
【００２６】
本発明の別の方法では、内燃機関は、連続して配列した燃料改質装置とＬＮＴを通過する排気を供給するように作動する。ＬＮＴの脱硫の必要性が決定されたときに、排気は、第１期間中にリッチにされる。この第１期間中に、改質装置は改質油を生成して、少なくとも約７５℃で加熱される。排気は、続いて、第２期間中にリーンにされる。この第２期間中に、改質装置は少なくとも約７５℃で冷却される。これらの作動は、ＬＮＴが十分な程度に脱硫されるまで繰り返される。
【００２７】
上述した本発明の概要は、以下の詳細な説明の理解を容易とするために、簡略化した形態で本発明の概念を提供することにある。この概要は、「発明」として考えることのできる本発明の夫々の概念や本発明の概念の組み合わせを包括的に記載したものではない。本発明の他の概念は、図面と共に以下の詳細な説明によって、当業者に理解できることである。ここでは、本発明者が添付した請求項に定めた発明のように、本発明の最終的な記載と共に、様々な方法で、一般化したり、狭めたり、および、組み合わせることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明のＬＮＴの脱硫に用いる燃料噴射の方法を例示したプロット図である。
【図２】図２は、本発明を実施するための排気処理システム例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明を実施するための他の排気処理システム例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明を実施するために使用することができる制御方法の概要である。
【図５】図５は、本発明を実施するために使用することができる制御プロセス例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明者は、従来技術で開示された燃料パルス噴射は、ＬＮＴの脱硫には適していないという結論に達した。リーンフェーズからの酸素は、対流混合或いは吸着のどちらの場合でもリッチフェーズからの燃料と混合することができる。本発明の概念は、改質装置が広範囲に加熱される長く持続する明確なリッチパルスを提供することにある。本発明者は、改質装置の温度制御は不連続なリッチパルスを供給することよりも重要ではないと決定した。
【００３０】
本発明の概念によれば、各リッチパルスは、比較的低い温度で、典型的には、約４５０℃から約５５０℃の温度で始まる。各パルスは、改質装置が加熱される間中、比較的長い時間の期間の間保持される。リッチパルスとリッチパルスとの間では改質装置は冷却される。好適には、冷却期間中は、燃料は供給されない。
【００３１】
リッチパルスの理想的な長さは、実験的に、一般的には、ファクター間のバランスを考慮して決定することができる。パルスの長さが長くなるにしたがって、脱硫効率を増大させる改質装置の下流で、改質油が酸素と反応する傾向が少なくなる。他方、パルスの長さが次第に長くなると、次第に拡大する範囲の全域、すなわち、最適と考えられる温度の上下を含む範囲で燃料改質装置を作動させる必要がある。結局、広い範囲全域の効率は、リッチパルスが広がることができる程度を制限する。
【００３２】
好適には、改質装置は、少なくとも約７５℃で、より好ましくは少なくとも約１００℃で、さらにより好ましくは少なくとも約１５０℃で加熱される。反対に、改質装置は、リッチパルス間で、少なくとも約７５℃で、より好ましくは少なくとも約１００℃で、さらにより好ましくは少なくとも約１５０℃で冷却される。これらのパルスに必要とする時間は、排気流量、排気温度、排気酸素濃度、及び改質装置の熱質量などのファクターに依存する。
【００３３】
改質装置の作動が、最大可能な長さのリッチパルスを提供するように要求されても、ＬＮＴの温度は、一般的に、同時には制御されない。その結果、ＬＮＴは、一連のパルスの終了時に加熱または冷却、最も典型的には冷却される。これを補うために、ＬＮＴは、排気をリーン状態に維持する割合で燃料を噴射することにより、周期的に再加熱される。例えば、ＬＮＴは、約５０℃或いはそれ以上で冷却された後に再加熱することができる。ＬＮＴの加熱中、典型的には、改質装置は一定の最大温度に制御される。
【００３４】
改質装置作動用の広い温度範囲は、特に、燃料改質装置が低熱質量を有する場合に好適である。低熱質量は、改質装置を加熱するための燃料損失を低減する。典型的には、本発明において好適な形式の改質装置は、ＬＮＴを再生するために使用する前に、少なくとも約５０℃で、より典型的には少なくとも約１００℃で加熱される。低熱質量は、この加熱を最小の燃料で迅速に起こすが、このような低熱質量はまた、改質油生成中に急速に加熱され、リッチパルスが短くなる傾向がある。このように、本発明の概念は、特に、低熱質量の改質装置に適用する場合に有益である。つまり、本発明の概念は、特に、ＬＮＴの脱硫のために、改質装置が少なくとも約５０℃／秒で加熱される場合が好適であり、改質装置が少なくとも約１００℃／秒で加熱される場合がさらに好適である。
【００３５】
図１には、本発明の概念に基づく燃料噴射プロファイル例が示されている。ライン７０は燃料噴射量であり、ライン８０は改質装置の温度であり、また、ライン９０はＬＮＴの温度である。符号７１で示す最初の期間中は、ＬＮＴ加熱温度に至るまで改質装置を加熱するために燃料が噴射される。この期間７１中は、燃料噴射量は排気リーン状態に保持される。
【００３６】
符号７２で示す次の期間中、燃料噴射量は依然として排気リーン状態に保持されており、この場合、改質装置の温度は一定に維持される。改質装置の温度が一定のままで、下流のＬＮＴは脱硫温度に加熱される。ＬＮＴの熱質量は改質装置の熱質量よりも大きい。したがって、期間７２は期間７１よりも長い。ＬＮＴは、典型的には、改質装置よりもいくらか低い温度に、すなわち、約２０℃から約５０℃低い温度に加熱される。
【００３７】
ＬＮＴが脱硫温度に到達した後、続いて第１リッチ期間７３となる。この期間は、開始温度が高いために、続いて起こるリッチ期間よりもいくらか短い。脱硫は主に、一連のリッチ期間７４で起こるが、上述したように、この期間では、改質装置は比較的広い範囲で加熱される。リッチ期間７４とリッチ期間７４との間に、改質装置が冷却される期間７５があり、この期間では燃料噴射は行われない。第１リッチパルスの前に、選択的に改質装置を冷却して、全てのリッチパルスの期間を同じ長さにすることもできる。
【００３８】
期間７６は、一連の期間７４と７５の終了までに徐々に冷却されるＬＮＴを再加熱するために時々使用される。期間７６では、改質装置は、下流のＬＮＴを加熱するために、比較的高い温度に維持される。
【００３９】
図２は、本発明の種々の概念を実施することができる動力発生システム５の例を示す概略図である。システム５は、エンジン９、トランスミッション８および排気後処理システム７を含んでいる。排気後処理システム７は、コントローラ１０、燃料噴射装置１１、リーンＮＯｘ触媒１５、改質装置１２、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）１３、アンモニアＳＣＲ触媒１４、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１６、およびクリーンアップ触媒（浄化触媒）１７を含んでいる。コントローラ１０は、温度センサ２０、２１およびＮＯｘセンサ２２、２３を含む幾つかのソース（情報源）からデータを受け取る。コントローラ１０は、トランスミッション８や排気後処理システム７を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）でもよいし、これらの機能を集合的に実行する幾つかのコントローラを含むことができる。
【００４０】
リーンＮＯｘ触媒１５は、還元剤を利用してエンジンの排気からＮＯｘの一部を取り除くが、還元剤は、典型的には、排気の一部を構成するか、或いは、リーンＮＯｘ触媒１５に蓄積された炭化水素である。ＤＰＦ１６は、排気からパティキュレートを取り除く。リーン作動（リーンフェーズ）中に、ＬＮＴ１３は、ＮＯｘの第２の部分を吸着する。アンモニアＳＣＲ触媒１４は、ＬＮＴ１３の以前の再生（リッチフェーズ）で蓄積されたアンモニアを備えることができる。アンモニアＳＣＲ触媒１４が蓄積されたアンモニアを含む場合には、リーン排気からＮＯｘの第３の部分を取り除く。浄化触媒１７は、排気中に残っているＣＯや未燃焼炭化水素を酸化する役割をする。
【００４１】
時々、ＬＮＴ１３は、捕集されたＮＯｘを取り除く（脱硝）ために再生しなければならない。脱硝は、改質装置１２を作動温度に加熱して、続いて、燃料噴射装置１１を利用して燃料を噴射することを含んでいる。改質装置１２は、噴射された燃料を利用して、排気からの酸素の殆どを消費して、改質油を生成する。生成された改質油は、ＬＮＴ１３に吸着されたＮＯｘを還元する。ＮＯｘのある部分は、ＮＨ３に還元され、殆どのＮＨ３はアンモニアＳＣＲ触媒１４で捕集され、続くリーンフェーズでＮＯｘを還元するために使用される。浄化触媒１７は、リッチフェーズ中に、蓄積された酸素や排気中に残存する酸素を利用して、未使用還元剤や未吸着ＮＨ３を酸化する。再生中、リーンＮＯｘ触媒１５は、後で使用するために還元剤を蓄積する。
【００４２】
図３は、本発明の種々の概念を適用することができる他のシステム２５の例を示す。システム２５は、システム５と同様の多くの部材を含んでいるが、リーンＮＯｘ触媒１５または浄化酸化触媒１７を含んでいない。一つの違いは、システム２５中に、改質装置１２とＬＮＴ１３との間にＤＦＦ１６が配置されていることである。この配置により、ＤＰＦ１６は、脱硝中に改質装置１２とＬＮＴ１３との間に熱緩衝（サーマルバッファ）を形成することによって、高温度からＬＮＴ１３を保護する役割をする。ＬＮＴ１３の温度偏位の数および／または大きさを低減することにより、ＬＮＴ１３の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
ＬＮＴ１３はまた、時々、捕集された硫黄混合物を取り除く（脱硫）ために再生しなければならない。脱硫は、改質装置１２を作動温度に加熱して、ＬＮＴ１３を脱硫温度に加熱して、そして、加熱されたＬＮＴ１３に還元環境を形成する。脱硫温度は変化するが、典型的には、約５００℃から約８００℃の範囲であり、最適温度は、約６５０℃から約７５０℃の範囲である。最低温度より下では、脱硫作用は非常に遅くなる。最高温度より上では、ＬＮＴ１３が損傷するおそれがある。
【００４４】
ＬＮＴ１３を加熱する主な手段は、改質装置１２からの熱伝達である。熱を発生させるために、リーン状況下で改質装置１２に燃料が供給され、これによって、改質装置１２内で燃料が燃焼する。
【００４５】
選択的に、ＬＮＴ１３は、ＬＮＴ１３内での直接燃焼によって加熱することもできる。ＬＮＴ１３内での直接燃焼により、改質装置１２を作動させるピーク温度が低下する。ＬＮＴ１３内での直接燃焼を達成するための一つの方法は、改質装置１２に供給される燃料の一部をＬＮＴ１３に導入するように、改質装置１２を設計して作動させることである。例えば、機構を容易とするために、改質装置１２の触媒負荷または質量伝達効率を低く保つことである。ＬＮＴ１３内での燃焼を達成するための他の方法は、リッチフェーズとリーンフェーズのサイクルを迅速にすることである。リーンフェーズ用の酸素を、リッチフェーズからの燃料または改質油と混合させて、ＬＮＴ１３内で燃焼させることができる。この混合および燃焼により、ＬＮＴ１３の容量による燃料または酸素の吸着を促進することができる。この形式の混合および燃焼をＬＮＴ１３の加熱に利用することにより、脱硫中に、リーンフェーズおよびリッチフェーズの長さが延長されることが最小限となる。
【００４６】
インナーループおよびアウターループを含むコントローラは、改質装置１２とＬＮＴ１３の温度をそれぞれ制御するように使用することができる。アウターループは、改質装置の作動を制御するインナーループに命令を出すことによって、ＬＮＴの温度を制御する。改質装置１２の作動は、主に燃料噴射量によって制御される。さらなる制御として、エンジン９の吸気スロットルやトランスミッション８のトルク比選択を含むことができる。
【００４７】
図４は、インナーループ制御およびアウターループ制御を例示した制御アーキテクチャ１００の概要である。ＬＮＴ温度コントローラ１０２は、脱硫プロセスの開始を決定するために、適当なクライテリア（基準）を適用する脱硫スケジューラ／コントローラ１０１によって作動される。ＬＮＴ温度コントローラ１０２は、状態推定装置１０３によって供給されるＬＮＴ温度に応答する。ＬＮＴの温度は、制御可能なパラメータに対して比較的ゆっくりと応答するので、ＬＮＴの温度を決定するために、オブザーバまたは状態推定装置を利用することが望ましい。ある形式の予測を利用しない場合には、ＬＮＴの温度が予定した制限の限度を超えてしまうというリスクがある。現在の測定温度に基づく推定、その変化量、温度測定遅れの推定は、ほぼ満足できる。
【００４８】
ＬＮＴ温度コントローラ１０２の出力は、改質装置コントローラ１０６に対して命令する。例えば、ＬＮＴの温度が高くなりすぎた場合には、ＬＮＴ温度コントローラ１０２が改質装置コントローラ１０６に命令して、ＬＮＴ１３が冷却される間は、改質装置１２の作動を停止させる。ＬＮＴの温度が脱硫に適した範囲にある場合には、改質装置コントローラ１０２は、改質油を生成するように、改質装置コントローラ１０６に命令することができる。ＬＮＴの温度が低すぎる場合には、改質装置１２を作動させて、ＬＮＴ１３を加熱するように、改質装置コントローラ１０６に命令することができる。
【００４９】
理想の改質油生成状況では、反応式（１）と反応式（２）が平衡するように、改質装置の温度を維持するためにまさに十分な熱を供給する。改質装置にもよるが、酸素濃度が比較的高い場合、すなわち、５−１０％またはそれ以上の場合には、反応式（１）が優位となり、改質装置の温度が望ましくない程度まで増加する傾向がある。結果として、改質装置１２は、過熱を防止するために作動を停止しなければならない。一端、改質装置１２が冷却されると、燃料噴射を再開することができる。その結果、特に、排気の酸素濃度が比較的高い場合には、改質装置コントローラ１０６は、改質装置の温度を許容可能な範囲内に維持するために、燃料供給量をパルス化させる。燃料供給量がパルス化された場合は、パルスの長さを延長することが好ましい。
【００５０】
図５には、上述した幾つかの概念を実施するための制御プロセス７００が例示されている。プロセス７００は、オペレーション７０１で開始され、脱硫が要求されているかどうかを決定する。決定は、適当な形態ですることができる。例えば、脱硫は、周期的に、すなわち、３０時間作動毎に計画される。または、脱硫の必要性は、システムパフォーマンス、すなわち、脱硝に続くＬＮＴ１３の作動に基づいて、或いは、過度に増加した脱硝の必要性の頻度に基づいて、決定することができる。
【００５１】
脱硝プロセスは、改質装置１２を加熱するオペレーション７０２で開始される。ここで予定している典型的な改質装置は、典型的なディーゼルエンジンの排気温度より上の温度だけで効果的に作動する改質装置である。改質装置１２は、適宜の形態で加熱することができる。この例では、改質装置１２は、ストイキな燃料酸素比で、或いはそれより下で排気を維持する割合で燃料を噴射することによって加熱される。実質的に全ての燃料が改質装置１２内で燃焼されて熱を発生するが、基本的に改質油は生成されない。改質装置１２は電気的に加熱することもできる。
【００５２】
ＬＮＴ１３は、改質装置１２が加熱される間に加熱されるが、一般的にさらに加熱する必要はない。オペレーション７０３では、ストイキな作動で、或いはストイキな作動よりも下で、ＬＮＴ１３を十分に加熱するように延長することができる。一つの例では、ＬＮＴ１３は、少なくとも約４５０℃の温度に加熱される。ＬＮＴ１３の加熱は、ＬＮＴ１３内で燃焼するように設計された比較的短い燃料噴射を含むことができる。
【００５３】
オペレーション７０４では、改質装置１２が冷却される。改質装置１２は、リッチパルスを拡大して改質油を生成するために、最適温度以下に冷却される。典型的には、改質装置１２は、約４５０℃から約５５０℃の温度に冷却される。
【００５４】
オペレーション７０５では、排気をリッチにする割合で燃料を噴射して、改質装置１２内で改質油を生成する。燃料噴射量は、改質油生成と燃料消費との割合を最大にするように最適化することができる。ここで、コントローラ１０は、エンジンの吸気を絞るか、トランスミッションのギア比を選択することができるが、これらの制御パラメータは、改質油の生成および／または改質油の使用を効果的にするように選択することができる。
【００５５】
オペレーション７０６は、改質装置１２が過熱状態にあるどうかについて決定する。好適には、この目的のための改質装置の温度は、遅れ−自由推定である。例えば、このような推定は、改質装置１２内や改質装置１２のすぐ下流の排気内に置かれた温度センサからの情報を利用して行われる。推定を行う場合は、簡単な推定を含んでもよく、また、オブザーバ（observer）、例えば、カルマンフィルタ（Kalman filter）またはスライディングモードオブザーバ（sliding mode observer）を利用して達成してもよい。オブザーバは、好適には、改質装置１２内の炭化水素の吸着を考慮したモデルを含む。改質装置１２内での炭化水素の吸着は、燃料供給が停止された後に、改質装置１２の温度をかなり上昇させることがあることが観察されている。改質装置の温度は、遅れ−自由推定を利用しないと、温度測定を受け取るときの遅れによってかなり行き過ぎることがある。
【００５６】
オペレーション７０６は、改質装置１２が過熱状態であると決定した場合には、プロセス７００は、ＬＮＴ１３が過冷状態であるかどうかを決定するオペレーション７０７をチェックする。遅れ−自由推定は、ＬＮＴの温度に利用することができる。ＬＮＴ１３が過冷状態の場合には、加熱オペレーション７０３が繰り返される。このオペレーションでは、改質装置１２がピーク温度にある場合には、改質装置１２を加熱する必要性がない。
【００５７】
オペレーション７０７は、ＬＮＴ１３が過冷状態でないと決定した場合には、オペレーション７０８で燃料噴射を停止して、オペレーション７０４で改質装置は冷却され、他の長いリッチパルスに備える。待機期間の長さは適宜の形態で決定することができる。一つの例では、オペレーション７０６が改質装置１２が目標温度に冷却されるまで継続する。他の例では、冷却期間は一定とされる。
【００５８】
オペレーション７０６が改質装置１２が過熱状態であると決定した場合には、脱硫が完了したかどうかを決定するオペレーション７０９が用いられる。脱硫プロセスの終了は、適宜の形態で決定することができる。一つの例では、脱硫は一定の時間期間の間に行われる。他の例では、ＬＮＴ１３内に蓄積された硫黄量が推定され、脱硫は、この推定が十分な低レベルを示した時に終了する。さらなる実施の形態では、脱硫は、一定量の還元剤がＬＮＴ１３に供給された後に終了する。また、さらなる実施の形態では、リッチフェーズ中に、ＬＮＴ１３の下流の硫黄濃度が一定レベルに低下したという決定に基づいて終了する。脱硫が完了しない場合には、オペレーション７０５で改質油の生成が継続される。脱硫が完了した場合には、オペレーション７１０で燃料噴射が終了する。
【００５９】
エンジン９は、好適には、圧縮点火ディーゼルエンジンであるが、リーンバーンガソリンエンジンや酸素リッチなＮＯｘを含む排気を生成する他の適宜形式のエンジンを備えた動力発生システムに対して、本発明の様々な構想を適用することができる。本発明の目的のために、ＮＯｘは、ＮＯおよびＮＯ２を含む。
【００６０】
トランスミッション８は、適宜の形式のトランスミッションでもよい。トランスミッション８は、カウンタシャフト形式の機械式変速装置のような通常のトランスミッションでもよいが、好適には、ＣＶＴである。ＣＶＴは、通常のトランスミッショよりも、多くの操作ポイントを提供することができ、また、一般に、トルク乗数のより広い範囲を提供することができる。一般に、ＣＶＴは、シフト中に、動力伝達中の中断を回避したり、最小化することができる。ＣＶＴシステムの例として、油圧変速装置、ローリングコンタクトトラクションドライブ装置、オーバーランニングクラッチ、電子機器、滑りクラッチを備えた多段ギアボックス、および、Ｖベルトトラクションドライブ装置を含む。ＣＶＴは、パワースプリットを含むことができるし、また、多段変速装置を含むことができる。
【００６１】
好適なＣＶＴは、広範囲のトルク乗算比を提供し、通常のトランスミッションと比べてシフトの必要性を減らして、エンジンによって形成されるピークトルクレベルの一部だけにＣＶＴを支配させる。これは、ＣＶＴを介して通過するトルクを減少させるように、ステップダウンギアセットを利用して達成することができる。ＣＶＴからのトルクは、トルクをリストアするステップアップギアセットを通過する。ＣＶＴはさらに、エンジンからのトルクを分配して、プラネタリィギアセット内でトルクを再結合することよって保護される。プラネタリィギアセットは、ステップ式自動変速装置を介してエンジンから伝達される直接的なトルク成分を、バンド式ＣＶＴのようなＣＶＴからのトルク成分と混合したり、或いは、結合する。この結合により総合的なＣＶＴが提供され、トルクの一部だけがバンド式ＣＶＴを通過する。
【００６２】
燃料噴射装置１１は適宜の形式とすることができる。好適には、霧化あるいは気化スプレーで燃料を供給する。燃料は、エンジン９用の燃料ポンプで供給される圧力で噴射することができる。しかしながら、好適には、燃料は、油圧原理で作動する圧力増強装置を介して、少なくとも約４バール（ｂａｒ）の圧力で燃料を供給するように、燃料ポンプから供給される燃料圧力の少なくとも２倍の圧力で通過する。
【００６３】
リーンＮＯｘ触媒１５は、ＨＣ−ＳＣＲ触媒、ＣＯ−ＳＣＲ触媒、または、Ｈ２−ＳＣＲ触媒のいずれでもよい。ＨＣ−ＳＣＲ触媒の例では、耐火性酸化物に充填されるか、ゼオライト内に置換された遷移金属を含む。遷移金属の例では、銅、クロミウム、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、銀、金、イリジウム、白金およびマンガン、および、これらの混合物を含む。耐火性酸化物の例では、アルミナ、ジルコニア、シリカ−アルミナ、およびチタニアを含む。有用なゼオライトは、ＺＳＭ-５、Ｙゼオライト、モルデナイト、およびフェライトを含む。好適なゼオライトは、Ｓｉ：Ａｌ比が約５以上、選択的には約２０以上である。ＨＣ−ＳＣＲ触媒をベースとしたゼオライトの特例では、Ｃｕ−ＺＳＭ−５、Ｆｅ−ＺＳＭ−５およびＣｏ−ＺＳＭ−５を含む。ＣｅＯ２コーティングは、これらの触媒の水とＳＯ２の不活性化を減少させることができる。Ｃｕ／ＺＳＭ−５は、約３００℃から約４５０℃の温度範囲で有効である。触媒をベースとした耐火性酸化物の特例では、アルミナ−サポート銀（alumina-supported silver）を含む。効果的な温度ウィンドウ（温度領域）を拡大するために、二つあるいはそれ以上の触媒を組み合わせることができる。
【００６４】
炭化水素の蓄積機能が要求される場合には、ゼオライトが効果的である。米国特許第６，２０２，４０７号明細書には、炭化水素の蓄積機能を備えたＨＣ−ＳＣＲ触媒が開示されている。この触媒は、両性金属酸化物である。この金属酸化物は、酸と塩基の両方と反応を示すという意味で両性である。特殊な例として、ガンマ−アルミナ（gamma-alumina）、Ｇａ２Ｏ３およびＺｒＯ２を含む。貴金属は選択的である。貴金属が用いられる場合には、Ｐｔ、ＰｄまたはＲｈの代わりに、Ｃｕ、ＮｉまたはＳｎなどのより高価ではない貴金属が用いられる。
【００６５】
本明細書では、炭化水素という用語は、水素と炭素原子から基本的に構成される全てのものが含まれるが、しかしながら、ＨＣ−ＳＣＲ触媒は、全ての炭化水素分子に対して作用を示す必要はない。例えば、いくつかのＨＣ−ＳＣＲ触媒は、短鎖の炭化水素を利用する方が好適であり、また、ＨＣ−ＳＣＲ触媒は、一般に、ＣＨ４に対して実質的に作用を示さないことが想定される。
【００６６】
ＣＯ−ＳＣＲ触媒の例では、耐火性酸化物担体上の貴金属を含む。特殊な例では、ＣｅＯ２−ＺｒＯ２担体およびＣｕおよび／またはＦｅＺｒＯ２担体上のＲｈを含む。
【００６７】
Ｈ２−ＳＣＲ触媒の例では、耐火性酸化物担体上の貴金属を含む。特殊な例では、ＬａＭｎＯ３、ＣｅＯ２およびＭｎＯ２の混合体上に担持されたＰｔ、ＺｉＯ２およびＴｉＯ２の混合体上に担持されたＰｔ、ＭｇＯ上に担持されたＲｕ、および、Ａｌ２Ｏ３上に担持されたＲｕを含む。
【００６８】
リーンＮＯｘ触媒１５は、図１に示したものとは異なるように配置することができる。一つの実施の形態では、リーンＮＯｘ触媒１５は、燃料噴射装置１１の上流に配置される。他の実施の形態では、リーンＮＯｘ触媒１５は、改質装置１２の下流に配置され、これによって、リーンＮＯｘ触媒１５は、還元剤として改質装置の生成物を利用することができる。さらなる実施の形態では、リーンＮＯｘ触媒１５は、ＬＮＴ１３の十分下流に配置され、これによって、リーンＮＯｘ触媒１５は、ＬＮＴ１３の脱硫に伴う高温から保護することができる。
【００６９】
燃料改質装置は、燃料を十分に燃焼させることなく、重い燃料を軽い成分に変えることができる装置である。燃料改質装置は、触媒改質装置やプラズマ改質装置でもよい。好適には、改質装置１２は、排気改質触媒を含む部分的な酸化触媒改質装置である。改質装置触媒の例として、Ｐｔ、ＰｄおよびＲｈなどの貴金属、Ａｌ、ＭｇおよびＮｉの酸化物を含み、後者のグループは、典型的に、ＣａＯ、Ｋ２ＯおよびＣｅなどの希土類金属の一つまたはそれ以上を組み合わせて、作用を向上させる。改質装置は、好適には、４５０℃より下の温度で主に作用するように設計された酸化触媒や三元触媒に比べて、小さいサイズである。改質装置は、一般的に、約４５０℃から約１１００℃の温度で作動する。
【００７０】
ＬＮＴ１３は、適宜のＮＯｘ吸着剤を含むことができる。ＮＯｘ吸着剤の例として、酸化物、炭酸塩、および、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａなどのアルカリ土類金属や、ＫまたはＣｓなどのアルカリ金属を含む。ＮＯｘ吸着剤のさらなる例として、ゼオライト、アルミナ、シリカおよび活性炭などの分子篩を含む。さらなる例として、チタニウムやジルコニウムのリン酸塩などの金属リン酸塩を含む。一般的に、ＮＯｘ吸着材は、アルカリ土類酸化物である。吸着物は、典型的に、バインダーと組み合わされて、自己担体構造に形成されるか、あるいは、不活性基板上のコーティングとして適用される。
【００７１】
ＬＮＴ１３は、還元環境内でＮＯｘの還元用の触媒を含む。触媒は、例えば、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕなどの遷移金属、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、ＮｉおよびＣｏ、ＣｒまたはＭｏなどのグループＶＩＩＩの金属、の一つあるいはそれ以上でもよい。典型的な触媒は、ＰｔとＲｈを含む。貴金属触媒はまた、アルカリ土類酸化物吸着装置の吸着機能を促進する。
【００７２】
本発明に従う吸着剤と触媒は、一般に、車両排気システムへの利用に適している。車両排気システムは、重量、寸法、耐久性の制限を生ずる。例えば、車両排気システムに用いるＮＯｘ吸着層は、車両作動中の振動下で、品質低下に対して十分な耐性を有しなければならない。
【００７３】
アンモニア−ＳＣＲ触媒１４は、リーン排気内でＮＯｘをＮ２に還元するためにＮＯｘとＮＨ３との間で触媒作用を及ぼす触媒である。ＳＣＲ触媒の例として、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｄ、Ｍｏ、ＷおよびＣｅなどの金属酸化物、ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１などのゼオライト、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｇ、ＺｎまたはＰｔなどの金属イオンと置換したもの、および活性炭を含む。好適には、アンモニア−ＳＣＲ触媒１４は、ＬＮＴ１３を脱硫するために必要な温度に耐えられるように設計される。
【００７４】
パティキュレートフィルタ１６は、適宜の構造を有することができる。適当な構造の例として、モノリス壁フローフィルタを含み、これは典型的には、セラミック、特に、コーディライトまたはＳｉＣ、セラミックフォームのブロック、有孔焼結金属や金属フォームのモノリス状構造、および、セラミックや金属ファイバーなどの耐熱性ファイバーを巻き付けたり、編んだり、組んだりした構造物から作られる。典型的な孔の大きさは、約１０ミクロン（μｍ）またはこれよりも小さい。
【００７５】
ＤＰＦ１６の配置は任意である。改質装置１２とＬＮＴ１３との間で、ＤＰＦ１６は改質装置１２の作動に伴う温度変化からＬＮＴ１３を保護する役割をする。ＬＮＴ１３とアンモニア−ＳＣＲ触媒１４との間で、ＤＰＦ１６は、脱硫温度からＳＣＲ触媒１４を保護することができる。選択的に、改質装置１２、ＬＮＴ１３およびアンモニア−ＳＣＲ触媒１４の一つまたはそれ以上が、ＤＰＦ１６の構造体内にコーティングされるか、一体構造とされてもよい。
【００７６】
ＤＰＦ１６は、捕集した煤を取り除くために再生される。ＤＰＦ１６は、連続的にあるいは間欠的に再生される形式にすることができる。間欠的な再生では、ＤＰＦ１６は例えば改質装置１２を利用して加熱される。ＤＰＦ１６は、捕集した煤をＯ２で燃焼させる温度まで加熱される。この温度は、適宜の触媒を備えたＤＰＦ１６を提供することによって低下させることができる。ＤＰＦ１６が加熱された後、煤は酸素リッチ環境内で燃焼される。
【００７７】
連続的な再生では、ＤＰＦ１６は、ＮＯ２とＯ２の両方によって煤の燃焼を促進する触媒として用意することができる。ＮＯ２とＯ２の両方によって煤の酸化を促進する触媒の例として、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｙ、Ｎｄ、ＰｔおよびＰｄの酸化物を含む。間欠的な再生の必要性を完全に排除するために、さらに酸化触媒を用意して、ＮＯとＮＯ２の酸化を促進して、これによって集積した煤を迅速に燃焼するために十分なＮＯ２を供給する必要がある。連続的に再生する場合には、ＤＰＦ１６を改質装置１２の上流に配置する方がよい。ＤＰＦ１６が連続的に再生されない場合には、一般的、改質装置１２の下流に配置される。
【００７８】
浄化触媒１７は、好適には、エンジン９からの未燃焼炭化水素、未使用の還元剤、および、ＮＯｘ吸着触媒１３から放出され、アンモニアＳＣＲ触媒１４または追加触媒１４によって酸化されないＨ２Ｓを酸化する機能を有する。適宜の酸化触媒を利用することができる。浄化触媒１７をリッチ状況下で機能させるために、触媒は、セリアなどの酸素貯蔵成分を含んでもよい。Ｈ２Ｓを取り除くことは、必要に応じて、ＮｉＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＣｏＯおよびＣｒＯ２などの一つまたはそれ以上の追加成分によって容易になる。
【００７９】
添付した請求項によって示された発明は、特定の概念、構成要件および特徴を、特有の表現で示し、および／または、記載した。ここでは、特定の構成要件や特徴は、いくつかの概念や例の一つだけで、或いは、広い表現や狭い表現の両方で、開示されているが、広い表現や狭い表現の構成要件や特徴は、広い概念や狭い概念の他の構成要件や特徴の一つまたはそれ以上と組み合わせることができるし、このような組み合わせは、当業者にとって理論的に認識できるものである。また、この一つの説明は、一つの発明以上のことを開示しており、添付した請求項は、ここで説明された全ての概念、見方、実施の形態、または、実施例を包含する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ディーゼルエンジンおよびリーンバーンガソリンエンジンからのＮＯｘ排出物の制御に有効である。
【符号の説明】
【００８１】
７  排気後処理システム、８  トランスミッション、９  エンジン、１０  コントローラ、１１  燃料噴射装置、１２  改質装置、１３  ＬＮＴ、１４  アンモニアＳＣＲ触媒、１５  リーンＮＯｘ触媒、１６  ＤＰＦ、１７  浄化触媒、２０、２１  温度センサ、２２、２３  ＮＯｘセンサ、７０  燃料噴射量、７３、７４  リッチ期間、７５  冷却期間、７６  ＬＮＴ再加熱期間、８０  改質装置温度、９０  ＬＮＴ温度
【図１】
2009541640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2009541640.tif 000008
2009541640.tif 000009
2009541640.tif 000010