(57)【要約】ＮＯｘトラップ（１４）を再生処理するための燃料改質器（１２）の動作方法が、水素および一酸化炭素を含む改質ガス（２２）を生成するように燃料改質器（１２）を動作させるステップと、ＮＯｘトラップ（１４）を再生するように、ＮＯｘトラップ（１４）を通して改質ガス（２２）を進めるステップとを含む。本方法はさらに、ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断し、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号（３０）を生成するステップを含む。ＮＯｘトラップ（１４）の温度は高められ、ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて、改質ガスは、ＮＯｘトラップ（１４）内からＳＯｘを除去するために、ＮＯｘトラップ（１４）内に進められる。燃料改質器システム（３６）もまた開示されている。
2005539175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘトラップを再生処理するための燃料改質器の動作方法であって、
（ａ）水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させるステップと、
（ｂ）前記ＮＯｘトラップを再生するように、前記ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るステップと、
（ｃ）前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断し、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成するステップと、
（ｄ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めるステップと、
（ｅ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させるステップとを含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｄ）および（ｅ）が同時に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）がステップ（ｅ）の前に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記判断するステップが、行われたＮＯｘパージの回数を測定し、行われたＮＯｘパージの回数を所定の設定値のＮＯｘパージの回数と比較するステップを含み、
ＮＯｘパージの回数が前記所定の設定値のＮＯｘパージの回数以上であるときに、前記ＳＯｘ再生処理制御信号が生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップの温度を高める前記ステップが、内燃エンジンから前記ＮＯｘトラップを通して送られる排気ガスの温度を高めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
排気ガスの温度を高める前記ステップが、前記内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げるステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
改質ガスを生成するための燃料改質器アセンブリであって、
燃料改質器と、
（i）処理装置、および（ii）前記処理装置に電気的に結合されたメモリー装置を含む、前記燃料改質器に電気的に結合された改質器制御装置とを備え、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、
（ａ）水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させ、
（ｂ）ＮＯｘトラップを再生処理するように、該ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るように前記燃料改質器を動作させ、
（ｃ）前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断させ、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成させ、
（ｄ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせ、
（ｅ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させる、複数の命令を前記メモリー装置が格納している、燃料改質器アセンブリ。
【請求項８】
エンジン制御ユニットに、内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げさせて、前記ＮＯｘトラップを通して送られる前記内燃エンジンから出る排気ガスの温度を高めさせるように、前記エンジン制御ユニットに伝えられる温度制御信号を生成するステップを、前記温度を高めるステップが含む、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項９】
前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘの量を検出するためのセンサをさらに含み、前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘの量が所定のレベルに達したときにＳＯｘ制御信号を生成させ、
（ii）前記ＳＯｘ制御信号の生成に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）前のＳＯｘパージが行われて以降に所定の期間が経過したときを判断させ、それに応じて時間経過制御信号を生成させ、
（ii）前記ＳＯｘ制御信号の生成に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）行われたＮＯｘパージの回数を測定させ、ＮＯｘパージの回数を所定の設定値のＮＯｘパージの回数と比較させ、
（ii）ＮＯｘパージの回数が、前記所定の設定値のＮＯｘパージの回数以上のときに前記ＳＯｘ制御信号を生成させる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１２】
水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように燃料改質器を動作させるステップと、
前記改質ガスをＮＯｘトラップ内に送り、前記水素および一酸化炭素を、前記ＮＯｘトラップにトラップされたＳＯｘと反応させ、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップとを含む、ＮＯｘトラップの脱硫方法。
【請求項１３】
前記送るステップの間、前記ＮＯｘトラップ内の温度を高めるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＮＯｘトラップ内の温度を高める前記ステップが、内燃エンジンから前記ＮＯｘトラップを通って送られる排気ガスの温度を高めるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記温度を高めるステップが、前記内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げるステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記温度を高めるステップが、前記ＮＯｘトラップを、約６５０℃を下回る温度に高めるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＮＯｘトラップをＳＯｘパージすべきかを判断し、それに応じてＳＯｘパージ信号を生成するステップをさらに含み、前記送るステップが、前記ＳＯｘパージ信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記判断するステップが、前記ＮＯｘトラップが最後にＳＯｘパージされて以降に所定の期間が経過したかを判断し、それに応じて時間経過制御信号を生成するステップを含み、前記送るステップが、前記時間経過制御信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記判断するステップが、前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘ量を検出するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記検出するステップが、前記ＮＯｘトラップ内の前記ＳＯｘ量が所定の蓄積レベルに達したときにトラップ飽和制御信号を生成するステップを含み、前記送るステップが、前記トラップ飽和制御信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘを除去するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には燃料改質器を含む排出物抑制装置に関し、より詳細には、ＮＯｘトラップにより吸収されたＳＯｘを再生処理する排出物抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料改質器は、炭化水素燃料を、水素リッチガスのような改質ガスに改質する。搭載型(onboard)燃料改質器または定置発電機に結合された燃料改質器の場合、燃料改質器により生成される改質ガスは、内燃エンジンの運転に、燃料または燃料添加剤として用いうる。また改質ガスは、内燃エンジンに結合された排出物抑制装置を再生処理する、または別のやり方で調整することに、または燃料電池の燃料として用いることもできる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
実例となる一実施形態によれば、ＮＯｘトラップを再生処理するための燃料改質器の動作方法が提供される。本方法は、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させるステップと、前記ＮＯｘトラップを再生処理するように、前記ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るステップとを含んでいる。本方法はまた、前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断し、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成するステップをも含んでいる。さらに本方法は、前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めるステップと、前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させるステップとを含んでいる。
【０００４】
前記ＮＯｘトラップの温度を高める前記ステップは、内燃エンジンから前記ＮＯｘトラップを通して送られる排気ガスの温度を高めるステップを含む。前記排気ガスの温度は、例えば、前記内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げることにより高められる。前記排気ガスの温度は、約６５０℃を下回る温度に高めてもよい。
【０００５】
一実施形態においては、前記判断するステップは、行われたＮＯｘパージの回数を測定し、行われたＮＯｘパージの回数を所定の設定値のＮＯｘパージの回数と比較するステップを含んでいる。そして、ＮＯｘパージの回数が前記所定の設定値のＮＯｘパージの回数以上であるときに、前記ＳＯｘ再生処理制御信号が生成される。
【０００６】
別の実施形態においては、前記判断するステップが、最後に脱硫が行われてから所定の期間が経過したかを判断し、それに応じて時間経過制御信号を生成するステップを含んでいる。前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記燃料改質器を動作させるステップが、前記時間経過制御信号の生成に応じて前記ＮＯｘトラップ内に前記改質ガスを送るステップをさらに含んでいる。
【０００７】
さらに別の実施形態においては、前記判断するステップは、前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘ量を検出するステップを含んでいる。さらに、前記検出するステップは、前記ＮＯｘトラップ内の前記ＳＯｘ量が所定の蓄積レベルに達したときにトラップ飽和制御信号を生成するステップを含んでいる。したがって、前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記燃料改質器を動作させるステップは、前記トラップ飽和制御信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るステップを含んでいる。
【０００８】
別の実例となる一実施形態によれば、改質ガスを生成するための燃料改質器アセンブリが提供される。本燃料改質器アセンブリは、燃料改質器と、該燃料改質器に電気的に結合された改質器制御装置とを備える。改質器制御装置は、処理装置と、該処理装置に電気的に結合されたメモリー装置とを含む。メモリー装置は、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、（i）水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させ、（ii）ＮＯｘトラップを再生処理するように、該ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るように前記燃料改質器を動作させ、（iii）前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断させ、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成させ、（iv）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせ、（v）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させる、複数の命令を格納している。前記温度を高めるステップは、エンジン制御ユニットに、内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げさせるように、前記エンジン制御ユニットに伝えられる温度制御信号を生成するステップを含んでいる。前記空気・燃料混合気の前記下げられた空燃比によって、前記ＮＯｘトラップを通して送られる前記内燃エンジンから出る排気ガスの温度が高められる。
【０００９】
さらに別の実例となる一実施形態によれば、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように燃料改質器を動作させるステップと、前記改質ガスをＮＯｘトラップ内に送り、前記水素および一酸化炭素を、前記ＮＯｘトラップにトラップされたＳＯｘと反応させ、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップとを含む、ＮＯｘトラップの脱硫方法が提供されている。
【００１０】
本開示の上記の特徴および他の特徴は、以下の説明および添付の図面から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本開示の概念には、さまざまな変形および代替形態が可能であるが、その具体的な代表実施形態が、例として図面に示されており、本明細書中で詳細に説明される。しかし、本開示を、開示された特定の形態に限定する意図はなく、反対に、その意図は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の要旨および範囲にならうすべての変形物、均等物、代替物を含むことにある。
【００１２】
ここで、図１を参照すると、燃料改質器１２と、ＮＯｘトラップ１４と、内燃エンジン１６とを含む排出物抑制装置１０が示されている。装置１０は、ＮＯｘトラップ１４を脱硫する（例えば、その中にトラップすなわち吸収されたＳＯｘを除去すなわちパージする）ために設けられる。装置１０はまた、ＮＯｘトラップ１４を再生処理し、その中にトラップされたＮＯｘを除去することもできる。エンジン１６は、中でも特にＮＯｘおよびＳＯｘを含む未処理の排気２４を発生する。ＮＯｘトラップ１４は、例えば、排気ガス２４中に存在するＮＯｘをトラップし、ＮＯｘが大気中に排出されることを防ぐ。定期的に、または要求に応じて、ＮＯｘトラップ１４を再生処理して、その中にトラップされたＮＯｘを除去してもよい。しかし、ＳＯｘもまた、ＮＯｘトラップ１４内にトラップされる傾向があり、最終的に、ＮＯｘトラップ１４を飽和させて、さらなるＮＯｘをＮＯｘトラップ１４内に保持すなわちトラップするのを妨げることがありうる。さらに、ＳＯｘは、通常、ＮＯｘトラップ１４のＮＯｘ再生処理が行われるときには再生処理されない。したがって、ＳＯｘは、ＮＯｘトラップ１４内にたまり続け、ＮＯｘトラップ１４をＮＯｘのトラップに関して無力化することにより、事実上、ＮＯｘトラップ１４の作用を損なうことがありうる。上記のように、装置１０は、ＮＯｘトラップ１４がその中のＮＯｘをトラップし続けられるように、ＮＯｘトラップ１４内にトラップされたＳＯｘをパージするのに設けられる。
【００１３】
再び図１を参照すると、通路１８が燃料改質器１２をＮＯｘトラップ１４に接続しており、別の通路２０がエンジン１６をＮＯｘトラップ１４に接続している。燃料改質器１２は、炭化水素燃料を、中でも特に水素および一酸化炭素を含む改質ガス２２に改質（すなわち転化）させる。通路１８は、改質ガス２２を用いてＮＯｘトラップ１４からＳＯｘをパージし、ＳＯｘがＮＯｘトラップ１４の作用を損なうのを防止し、それにより、ＮＯｘ排出低減に関してＮＯｘトラップ１４の効率を向上させることができるように、改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４に導く。
【００１４】
燃料改質器１１は、例えば、触媒燃料改質器、熱燃料改質器、蒸気燃料改質器、または任意の他の型の部分酸化燃料改質器のような、任意の型の燃料改質器として実施しうる。燃料改質器１２は、プラズマ燃料改質器として実施してもよい。プラズマ燃料改質器は、プラズマを用いて、空気と炭化水素燃料との混合気を、水素および一酸化炭素を多く含む改質ガスに転化させる。プラズマ燃料改質器を含む装置は、Rabinovichらに交付された米国特許第５４２５３３２号、Rabinovichらに交付された米国特許第５４３７２５０号、Brombergらに交付された米国特許第５４０９７８４号、およびCohnらに交付された米国特許第５８８７５５４号に開示されており、これらの開示を参照によりここに援用する。
【００１５】
図１に示すように、燃料改質器１２およびそれに関連する構成要素は、改質器制御装置２６の制御を受ける。具体的には、温度、圧力またはガス組成センサ（不図示）、燃料噴射器のような燃料注入アセンブリ（不図示）、および空気入口弁（不図示）といった構成要素が、それぞれ改質器制御装置２６に電気的に結合されている。さらに、電源２８が、信号線３０を介して改質器制御装置２６に電気的に結合されている。信号線３０は、単一の線として概略的に示しているが、信号線３０は、燃料改質器１２の他の構成要素のそれぞれに結合される信号線と共に、改質器制御装置２６と、対応する構成要素との間で一方向にまたは双方向に電気信号を伝達することを可能とするいかなる型の信号伝達アセンブリとして構成してもよいということが理解されるはずである。例えば、その信号線のうちの任意の１本以上を、改質器制御装置２６と、対応する構成要素との間で電気信号を伝達する多数の信号線を有する配線ハーネスとして実施してもよい。いくつもの他の配線構成もまた用いうるということが理解されるはずである。例えば、信号線のうちの任意の１本以上の設計に、信号多重化装置を用いたシステムを用いてもよく、または個別の信号線を用いてもよい。さらに、信号線は、単一のハーネスすなわちシステムを用いて、燃料改質器１２に結合された幾つかのまたは全ての構成要素を改質器制御装置２６に電気的に結合するように、まとめてもよい。
【００１６】
改質器制御装置２６は、本質的に、燃料改質器１２を制御するために、燃料改質器１２に結合されたセンサにより送られる電気信号を解釈する役割を有し、かつ燃料改質器１２に結合された電子制御される構成要素を作動させる役割を有するマスターコンピュータである。例えば、本開示の改質器制御装置２６は、多くのものの中でも特に、燃料改質器１２を起動または停止させるように、燃料改質器１２への燃料の各注入サイクルの開始および終了を決定するように、燃料改質器１２内に導入される空気と燃料との量および比を計算および制御するように、燃料改質器１２の温度を測定するように、また、燃料改質器１２に供給する電力レベルを決定するように、動作可能である。
【００１７】
そのために、改質器制御装置２６は、電気機械的システムを制御するのに用いられる電子ユニットに通常結合される多数の電子構成要素を含んでいる。例えば、改質器制御装置２６は、そのような装置に通常含まれる構成要素の中でも、マイクロプロセッサ３２のようなプロセッサと、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ）を含むプログラム可能読取専用メモリー装置（ＰＲＯＭ）のようなメモリー装置３４とを含みうる。メモリー装置３４は、中でも、例えば、マイクロプロセッサ３２により実行されたときに、改質器制御装置２６に燃料改質器１２の動作を制御させるソフトウエアルーチンの形で命令を格納するために設けられる。
【００１８】
改質器制御装置２６はまた、アナログ・インターフェース回路（不図示）をも含んでいる。アナログ・インターフェース回路は、さまざまな燃料改質器用センサからの出力信号を、マイクロプロセッサ３２の入力に対して与えるのに適した信号に変換する。具体的には、アナログ・インターフェース回路は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器（不図示）等を用いて、センサにより生成されたアナログ信号を、マイクロプロセッサ３２により用いられるデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、別個の１つの装置または複数の装置として実施してもよく、またはマイクロプロセッサに組み込んでもよいということが理解されるはずである。また、燃料改質器１２に結合された任意の１つ以上のセンサがデジタル出力信号を生成する場合、アナログ・インターフェース回路をバイパスしてもよいということも理解されるはずである。
【００１９】
同様に、アナログ・インターフェース回路は、マイクロプロセッサ３２からの信号を、燃料改質器１２と結合された電子制御される構成要素（例えば電源２８）に対する提示に適した出力信号に変換する。具体的には、アナログ・インターフェース回路は、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器（不図示）等を用いて、マイクロプロセッサ３２により生成されたデジタル信号を、電源２８のような、燃料改質器１２に結合された電子制御される構成要素により用いられるアナログ信号に変換する。上記Ａ／Ｄ変換器と同様に、Ｄ／Ａ変換器は、別個の１つの装置または複数の装置として実施してもよく、またはマイクロプロセッサ３２に組み込んでもよいということが理解されるはずである。また、燃料改質器１２に結合された任意の１つ以上の電子制御される構成要素がデジタル入力信号で動作する場合、アナログ・インターフェース回路をバイパスしてもよいということも理解されるはずである。
【００２０】
したがって、改質器制御装置２６は、燃料改質器１２の動作を制御するように稼動される。具体的には、改質器制御装置２６は、ルーチンを、別けても燃料改質器１２に結合された電子制御される構成要素への入力を制御するために、改質器制御装置２６が燃料改質器１２に結合されたセンサの出力をモニターする、閉ループ制御方式を含むルーチンを実行する。そうするために、改質器制御装置２６は、とりわけ、燃料改質器１２に供給される空気および／または燃料の量、温度および／または圧力と、改質ガス中の酸素量と、それにより生成される改質ガスの温度と、改質ガスの組成とを測定するために、燃料改質器に結合されたセンサと通信する。このデータを供給され、改質器制御装置２６は、燃料改質器の燃料噴射器または他の燃料投入装置をいつ、またはどれだけ長く開くかを決定すること、燃料改質器に投入される電力レベルを制御すること、一ないし複数の空気入口弁を通して送られる空気量を制御すること等のような機能を実現するためのアルゴリズムを実行するために、予めプログラムされたテーブル内の値を検索することを含む、多くの計算を刻々と実行する。
【００２１】
上記のように、改質器制御装置２６は、燃料改質器１２に結合された電源２８に電気的に結合されている。したがって、改質器制御装置２６は、電源２８と通信し、燃料改質器１２を選択的に動作または停止させる。燃料改質器１２および改質器制御装置２６は、全体として、中でも特に車両用の搭載型システムまたは定置発電機の構成に用いることができる、燃料改質器システム３６を構成する。
【００２２】
一方、エンジン１６は、エンジン制御ユニット３８の制御を受ける。具体的には、エンジン制御ユニット３８は、信号線４０を介して、エンジン１６と結合された多数の電子制御された構成要素（例えば、燃料注入アセンブリ、点火装置アセンブリ等）に、電気的に結合されている。燃料改質器１２に結合された信号線と同様に、信号線４０は、多数のエンジン構成要素に結合された、電気信号を伝達するための配線ハーネスを含む任意の型の信号伝達コネクタとしうる。
【００２３】
改質器制御装置２６およびエンジン制御ユニット３８は、互いに通信する。具体的には、改質器制御装置２６は、信号線４２を介してエンジン制御ユニット３８に電気的に結合されている。
【００２４】
改質器制御装置２６およびエンジン制御ユニット３８は、図１において別個の構成要素として示している。しかし、改質器制御装置２６は、図２に示すように、エンジン制御ユニット３８に組み込んでもよいということが、理解されるはずである。そのようにして、単一のハードウエア構成要素を用いて燃料改質器１２およびエンジン１６の両方を制御してもよい。
【００２５】
したがって、上述の制御方式を用いて燃料改質器１２およびエンジン１６の動作を制御しうる。代表的な一実施形態においては、上述の制御方式は、ＮＯｘトラップ１４を脱硫するための、すなわち、ＮＯｘトラップ１４を再生処理してその中にトラップされたＳＯｘを除去するためのルーチンを含んでいる。上記のように、ＮＯｘトラップ１４は、おおむねＮＯｘを含まない処理済み排気をＮＯｘトラップ１４から排気するように、エンジン１６から放出される未処理の排気ガス２４中に含まれるＮＯｘをトラップするために設けられる。要求に応じて、ＮＯｘトラップ１４をまた、その中にトラップされたＮＯｘを除去するために再生処理してもよい。
【００２６】
やはり上で述べたように、未処理の排気ガス２４は、ＳＯｘを含んでいる。さまざまなＮＯｘトラップの性質に起因し、ＳＯｘもその中にトラップされることがあり、そのために、ＮＯｘトラップ１４が無力化されるか、そうでなくても、さらなる量のＮＯｘをトラップするというそのトラップの能力が減殺される。したがって本開示は、ＮＯｘトラップ１４を脱硫するための、すなわち、ＮＯｘトラップ１４を再生処理し、その中に吸収すなわちトラップされたＳＯｘを除去すなわちパージするための、方法および装置１０を提供するものである。
【００２７】
具体的には、実例となる実施形態の装置１０は、ＮＯｘトラップ１４の温度を高め、かつ、通路１８を通して改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に導入することにより、ＮＯｘトラップ１４からＳＯｘを除去する。上記のように、改質ガス２２は、水素ガスおよび一酸化炭素の両方を含んでいる。一般に、吸収されたＳＯｘは、約６５０℃を超えてＮＯｘトラップ１４の温度を高め、そしてまた一方、吸収されたＳＯｘと反応するさらなる炭化水素燃料を後噴射することにより、ＮＯｘトラップ１４からパージしうる。改質ガス２２は、炭化水素燃料とは対照的に、吸収されたＳＯｘと６５０℃よりも低い温度で反応して、ＮＯｘトラップ１４を再生処理し、かつ、ＮＯｘトラップ１４により吸収されたＳＯｘを除去し、ＮＯｘトラップ１４に、より効率的かつ効果的にＮＯｘをその中にトラップさせるものである。
【００２８】
ＮＯｘトラップ１４の温度は、エンジン１６からＮＯｘトラップ１４を通って送られる未処理の排気ガス２４の温度を高めることにより、高められる。具体的には、エンジン１６から出る排気ガス２４の温度を高める一方法は、エンジン１６内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げることである。空気・燃料混合気の空燃比は、エンジン制御ユニット３８により制御される。ＮＯｘトラップ１４の温度を高めるステップと、改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に進めるステップとが同時に行われることも、または、代替形態において、一方のステップが他方のステップの前に行われることも、その逆も、本開示の範囲内である。さらに、本装置１０は、ＮＯｘトラップ１４の温度を高めること、および改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に送ることの両方により、ＮＯｘトラップ１４を脱硫するが、全くＮＯｘトラップ１４の温度を高める必要なく、改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に送ることにより、ＮＯｘトラップ１４の温度を高める必要なく、ＮＯｘトラップ１４からＳＯｘを除去することは、本開示の範囲内である。
【００２９】
したがって、本開示の制御方式は、ＮＯｘトラップ１４の温度を選択的に高めて、水素および一酸化炭素を含む改質ガスをＮＯｘトラップ１４内に導入し、その中に蓄積されたＳＯｘと反応させ、それにより、ＳＯｘを除去してＮＯｘトラップ１４を再生処理するためのルーチンを含んでいる。ＳＯｘパージの継続時間は、全ての（実質的に全ての）蓄積されたＳＯｘがＮＯｘトラップ１４からパージされることが確実になるように設定しうる。通常、ＮＯｘトラップ１４のＳＯｘ再生処理は、ＳＯｘパージ要求の生成に対する応答として行われる。ＳＯｘパージ要求は、任意の数の事象に応じて生成することができる。
【００３０】
ＮＯｘトラップ１４のＳＯｘパージ（すなわち脱硫）を行うかを決定する１つの代表的な方法は、ＮＯｘトラップ１４内からＮＯｘを所定の回数だけ再生処理した後に、ＮＯｘトラップ１４から蓄積されたＳＯｘをパージすることである。そのような制御ルーチン１００は、図３に示されており、ＮＯｘトラップ１４のＮＯｘパージが要求されたかを改質器制御装置２６が判断するステップ１０２から始まる。実例的には、ＮＯｘパージは、最後のＮＯｘパージからの経過時間、ＮＯｘトラップ１４のＮＯｘ飽和等を含む、任意の数の要因の結果として要求してもよい。
【００３１】
ＮＯｘパージが要求されていない場合は、制御ルーチン１００は、最初にループして戻り、ＮＯｘパージが要求されたかを判断し続ける。一方、ＮＯｘパージの要求が改質器制御装置２６により検知された場合、制御ルーチン１００はステップ１０４に進み、ＮＯｘトラップ１４のＮＯｘパージが実行される。実例的には、ＮＯｘトラップ１４は、ＮＯｘトラップ１４のＳＯｘ再生処理と同様に、ＮＯｘトラップ１４の温度を所定の温度まで高め、ＮＯｘトラップ１４を通して改質ガスを送って、パージしうる。しかし、ＮＯｘトラップ１４のＮＯｘ再生処理に必要とされる温度は、通常、ＮＯｘトラップ１４のＳＯｘ再生処理に必要とされる温度よりも低い。すなわち、ＮＯｘパージは、ＳＯｘパージよりも低い温度で行いうる。ＮＯｘパージを他の手段によって遂行することも、本開示の範囲内である。
【００３２】
一度ＮＯｘパージが行われたならば、制御ルーチン１００は、ステップ１０６に進み、ＮＯｘトラップ１４について直前のＳＯｘパージ以降に行われたＮＯｘパージの回数（ＮＰ）を測定する。一度、この行われたＮＯｘパージの回数（ＮＰ）が測定されると、制御ルーチン１００はステップ１０８に進む。ステップ１０８に示すように、改質器制御装置２６は、ＮＯｘトラップ１４の直前のＳＯｘパージ以降に行われたＮＯｘパージの回数（ＮＰ）を、設定された回数（Ｎ）の値と比較する。行われたＮＯｘパージの回数（ＮＰ）が設定された回数（Ｎ）よりも少ない場合、制御ルーチン１００は、ステップ１０２にループして戻り、ＮＯｘパージが要求されたかを判断する。一方、行われたＮＯｘパージの回数（ＮＰ）がＮＯｘパージの設定された回数（Ｎ）の値以上である場合、制御信号が生成され、制御ルーチン１００はステップ１１０に進む。
【００３３】
ステップ１１０では、上記のようにして、ＳＯｘがＮＯｘトラップ１４からパージされる。具体的には、改質器制御装置２６は、信号線３０に制御信号を生成し、これにより、改質ガスをＮＯｘトラップ１４に送るように燃料改質器１２に命令し、同時にまた、より高温の排気ガス２４をエンジン１６からＮＯｘトラップ１４に送るべくエンジンを動作させるようにエンジン制御ユニット３８に命令する制御信号を信号線４２に生成してもよい。したがって、エンジン制御ユニット３８は、エンジン１６内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げて、未処理の排気ガス２４の温度を高めるようにエンジン１６に命令する制御信号を信号線４０に生成してもよい。
【００３４】
図４に示す別の制御ルーチン２００においては、ＮＯｘトラップ１４内に蓄積するＳＯｘは、所定の時間間隔で定期的にパージされる。制御ルーチン２００は、概して、ＳＯｘがＮＯｘトラップ１４から最後にパージされて以降に、より詳しくは、燃料改質器１２が、改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に導入してＮＯｘトラップ１４を脱硫するように最後に命令されて以降に経過した時間（ＴＬ）を、改質器制御装置２６が測定するステップ２０２から始まる。一度制御装置２６が経過した時間（ＴＬ）を測定したならば、制御ルーチン２００はステップ２０４に進む。ステップ２０４では、制御装置２６は、経過時間（ＴＬ）を、所定の期間（Ｔ）の設定値と比較する。具体的には、本明細書中に述べるように、ＳＯｘパージサイクル間の所定の期間（Ｔ）は、要求に応じて定められる。
【００３５】
経過時間（ＴＬ）が設定値された期間（Ｔ）よりも短い場合、制御ルーチン２００は、ステップ２０２にループして戻り、最後のＳＯｘ再生処理以来経過した時間をモニターし続ける。制御装置２６が、制御ルーチン２００中、または装置１０の全体の動作中の、任意のステップ、または任意の基準点からの所定の経過時間を計測することも、本開示の範囲内である。一方、経過時間（ＴＬ）が設定された期間（Ｔ）の値以上である場合は、制御ルーチンはステップ２０６に進み、ＮＯｘトラップ１４を脱硫すなわちパージする。ＮＯｘトラップ１４は、制御ルーチン１００に関して上で述べたようにして脱硫される。
【００３６】
図５に示す、さらに別の実例となる制御ルーチン３００においては、ＮＯｘトラップ１４は、ＮＯｘトラップ１４内のＳＯｘの蓄積に基づいて脱硫される。制御ルーチンは、改質器制御装置２６が、ＮＯｘトラップ１４内に蓄積されたＳＯｘの量（ＳＡ）を定量するステップ３０２から始まる。これは、ＮＯｘトラップ１４に結合され、ＮＯｘトラップ１４内に蓄積されたＳＯｘの量を間接的に測定すなわち検出するのに設けられた単一のまたは一群のセンサを用いて遂行される。そのようなセンサは、制御装置２６が、センサからの出力をモニターするために、信号線をスキャンできるように、または別のやり方で読むことができるように、信号線（不図示）を介して改質器制御装置２６に電気的に結合しうる。センサによって生成された出力信号は、ＮＯｘトラップ１４内のＳＯｘの量（ＳＡ）を示すこととなる。一度制御装置２６がＮＯｘトラップ１４内の蓄積されたＳＯｘの量（ＳＡ）を定量したならば、制御ルーチン３００は、ステップ３０４に進む。
【００３７】
ステップ３０４では、制御装置２６が、ＮＯｘトラップ１４内のＳＯｘの検出量（ＳＡ）を、設定値のＳＯｘ蓄積値（Ｓ）と比較する。具体的には、本明細書中で述べるように、ＮＯｘトラップ１４内の特定のＳＯｘ蓄積量に対応する所定のＳＯｘ蓄積値（Ｓ）すなわち設定値を定めうる。ＮＯｘトラップ１４内のＳＯｘ蓄積量（ＳＡ）が設定されたＳＯｘ蓄積値（Ｓ）よりも小さい場合、制御ルーチン３００は、ステップ１０２にループして戻り、センサからの出力をモニターし続ける。一方、ＮＯｘトラップ１４内のＳＯｘの蓄積量（ＳＡ）が設定されたＳＯｘ蓄積値（Ｓ）以上である場合は、制御信号が生成され、制御ルーチン３００はステップ３０６に進む。ステップ３０６では、改質器制御装置２６は上記のようにして動作し、ＮＯｘトラップ１４を脱硫する。
【００３８】
上記のように、制御装置２６は、改質ガス２２をＮＯｘトラップ１４内に送るように燃料改質器１２に命令し、かつ、エンジン１６内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げて、ＮＯｘトラップ１４内に進める未処理の排気ガス２４の温度を上昇させるようにエンジン１６に命令することにより、ＮＯｘトラップ１４を脱硫させるように作用する。制御装置２６は、例えば、所定の回数のＮＯｘパージの後、所定の時間間隔で、または１つ以上のセンサからの出力に応じて等の、さまざまな信号および／または事象に応じて、上記のようにして作用する。しかしながら、制御装置２６が（エンジン制御ユニット３８とともに）、さまざまな他の信号および／または条件に応じてＮＯｘトラップ１４を脱硫することも、本開示の範囲内である。
【００３９】
本開示の概念を図面および上述の記載において詳細に説明しかつ述べてきたが、そのような説明および記載は、代表的であり、かつ限定的ではない性質のものとして考えられるべきであり、実例となる実施形態のみが示されかつ述べられているにすぎず、この開示の要旨の範囲内で想到される全ての変更および変形が保護されるように意図するものであるということが理解されるべきである。
【００４０】
本明細書中に述べられた装置のさまざまな特徴に起因する、本開示の概念の複数の利点が存在する。本開示の装置のそれぞれの代替実施形態は、述べられた特徴の全てを含まないことがありうるが、やはり、そのような特徴の利点の少なくとも幾つかから利益を得られうるものであるということが認められるであろう。当業者であれば、本開示の特徴のうちの１つ以上を含み、かつ、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の要旨および範囲内に含まれる装置の、彼ら自身の実施を、容易に案出しうる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】燃料改質器と、ＮＯｘトラップと、燃料改質器により生成された改質ガスをＮＯｘトラップ内に導く通路とを含み、燃料改質器が改質器制御装置の制御を受け、パワー系統のエンジンが改質器制御装置とは別個のエンジン制御ユニットの制御を受ける、排出物抑制装置の概略ブロック図である。
【図２】改質器制御装置がエンジン制御ユニットに組み込まれている点を除いて図１と同様な概略ブロック図を示している。
【図３】ＮＯｘトラップを（その中にトラップされたＮＯｘを除去すべく）所定の回数再生処理した後に、図１および図２のＮＯｘトラップを脱硫する制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】前のＮＯｘトラップの脱硫から所定の期間が経過した後に、図１および図２のＮＯｘトラップを脱硫する別の制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】ＮＯｘトラップ内のＳＯｘ蓄積量が所定の量に達した後に、図１および図２のＮＯｘトラップを脱硫するさらに別の制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０  排出物抑制装置
１２  燃料改質器
１４  ＮＯｘトラップ
１６  エンジン
１８，２０  通路
２２  改質ガス
２４  未処理排気ガス
２６  改質器制御装置
２８  電源
３０，４０，４２，４４  信号線
３２  マイクロプロセッサ
３４  メモリー
３６  燃料改質システム
３８  エンジン制御ユニット
【図１】
2005539175.tif 000003
【図２】
2005539175.tif 000004
【図３】
2005539175.tif 000005
【図４】
2005539175.tif 000006
【図５】
2005539175.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月18日(2005.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘトラップを再生処理するための燃料改質器の動作方法であって、
（ａ）水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させるステップと、
（ｂ）前記ＮＯｘトラップを再生するように、前記ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るステップと、
（ｃ）前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断し、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成するステップと、
（ｄ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めるステップと、
（ｅ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させるステップとを含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｄ）および（ｅ）が同時に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）がステップ（ｅ）の前に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記判断するステップが、行われたＮＯｘパージの回数を測定し、行われたＮＯｘパージの回数を所定の設定値のＮＯｘパージの回数と比較するステップを含み、
ＮＯｘパージの回数が前記所定の設定値のＮＯｘパージの回数以上であるときに、前記ＳＯｘ再生処理制御信号が生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＮＯｘトラップの温度を高める前記ステップが、内燃エンジンから前記ＮＯｘトラップを通して送られる排気ガスの温度を高めるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
排気ガスの温度を高める前記ステップが、前記内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げるステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
改質ガスを生成するための燃料改質器アセンブリであって、
燃料改質器と、
（i）処理装置、および（ii）前記処理装置に電気的に結合されたメモリー装置を含む、前記燃料改質器に電気的に結合された改質器制御装置とを備え、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、
（ａ）水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように前記燃料改質器を動作させ、
（ｂ）ＮＯｘトラップを再生処理するように、該ＮＯｘトラップを通して前記改質ガスを送るように前記燃料改質器を動作させ、
（ｃ）前記ＮＯｘトラップのＳＯｘ再生処理を行うべきかを判断させ、それに応じてＳＯｘ再生処理制御信号を生成させ、
（ｄ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせ、
（ｅ）前記ＳＯｘ再生処理制御信号に応じて前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送るように、前記燃料改質器を動作させる、複数の命令を前記メモリー装置が格納している、燃料改質器アセンブリ。
【請求項８】
エンジン制御ユニットに、内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げさせて、前記ＮＯｘトラップを通して送られる前記内燃エンジンから出る排気ガスの温度を高めさせるように、前記エンジン制御ユニットに伝えられる温度制御信号を生成するステップを、前記温度を高めるステップが含む、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項９】
前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘの量を検出するためのセンサをさらに含み、前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘの量が所定のレベルに達したときにＳＯｘ制御信号を生成させ、
（ii）前記ＳＯｘ制御信号の生成に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１０】
前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）前のＳＯｘパージが行われて以降に所定の期間が経過したときを判断させ、それに応じて時間経過制御信号を生成させ、
（ii）前記ＳＯｘ制御信号の生成に応じて前記ＮＯｘトラップの温度を高めさせる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１１】
前記複数の命令が、前記処理装置により実行されたときに前記処理装置に、さらに、
（i）行われたＮＯｘパージの回数を測定させ、ＮＯｘパージの回数を所定の設定値のＮＯｘパージの回数と比較させ、
（ii）ＮＯｘパージの回数が、前記所定の設定値のＮＯｘパージの回数以上のときに前記ＳＯｘ制御信号を生成させる、請求項７に記載の燃料改質器アセンブリ。
【請求項１２】
水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成するように燃料改質器を動作させるステップと、
前記改質ガスをＮＯｘトラップ内に送り、前記水素および一酸化炭素を、前記ＮＯｘトラップにトラップされたＳＯｘと反応させ、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップと、
前記送るステップの間、前記ＮＯｘトラップ内の温度を高めるステップとを含む、ＮＯｘトラップの脱硫方法。
【請求項１３】
前記ＮＯｘトラップ内の温度を高める前記ステップが、内燃エンジンから前記ＮＯｘトラップを通って送られる排気ガスの温度を高めるステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記温度を高めるステップが、前記内燃エンジン内に導入される空気・燃料混合気の空燃比を下げるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記温度を高めるステップが、前記ＮＯｘトラップを、約６５０℃を下回る温度に高めるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＮＯｘトラップをＳＯｘパージすべきかを判断し、それに応じてＳＯｘパージ信号を生成するステップをさらに含み、前記送るステップが、前記ＳＯｘパージ信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記判断するステップが、前記ＮＯｘトラップが最後にＳＯｘパージされて以降に所定の期間が経過したかを判断し、それに応じて時間経過制御信号を生成するステップを含み、前記送るステップが、前記時間経過制御信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記判断するステップが、前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘ量を検出するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記検出するステップが、前記ＮＯｘトラップ内の前記ＳＯｘ量が所定の蓄積レベルに達したときにトラップ飽和制御信号を生成するステップを含み、前記送るステップが、前記トラップ飽和制御信号の生成に応じて、前記改質ガスを前記ＮＯｘトラップ内に送り、前記ＮＯｘトラップ内のＳＯｘを除去するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【国際調査報告】
2005539175.tif 000008