(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）と粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）とを備え、前記ＣＰＦの再生が、設定温度範囲の排気温度で行なうマイルド再生と、前記マイルド再生の排気温度より高い排気温度で行なうストロング再生からなるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法であって、
前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の前後排気ガス差圧（ΔＰ）を検出する段階と、
前記差圧が第１設定差圧以上であるか否かを判断する段階と、
前記差圧（ΔＰ）が前記第１設定差圧以上であると判断された場合に、前記エンジンの排気温度が設定温度範囲以内であるか否かを判断する段階と、
前記エンジンの排気温度が前記設定温度範囲に至らない場合、主噴射より遅れたタイミングで噴射し、排気温度が前記設定温度範囲に入るように排気温度を高くするため、設定された第３噴射遅延角度及び第３噴射量で第３後噴射を遂行する段階と、
前記エンジンの排気温度が前記設定温度範囲以内である場合、前記差圧が前記第１設定差圧より低い第２設定差圧以下であるマイルド再生終了条件が満たされたか否かを判断する段階と、
前記マイルド再生終了条件が満たされた場合に、ＣＰＦ内部温度（Ｔ２）がエンジン出口の排気温度（Ｔ１）から設定温度偏差以上高くないとのストロング再生進入条件が満たされたか否かを判断する段階と、
前記設定されたストロング再生進入条件が満たされた場合、エンジン燃料主噴射、前記第３後噴射、並びに前記第３噴射遅延角度よりも大きな値である第４噴射遅延角度及び前記第３噴射量よりも大きな値である第４噴射量で第４後噴射を遂行する段階と、
前記差圧が、前記第２設定差圧よりもさらに低い第３設定差圧以下に設定されたストロング再生終了条件が満たされたか否かを判断する段階と、
前記ストロング再生終了条件が満たされた場合、前記第３後噴射及び前記第４後噴射を終了する段階と、を含むことを特徴とするＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項２】
前記設定温度範囲は、６００℃乃至７００℃の範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項３】
前記第４後噴射は、前記ＣＰＦ内部温度が８００℃を超える値に設定されることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項４】
前記第１設定差圧は、前記ＣＰＦの捕集容量の１／２以上の捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項５】
前記第１設定差圧は約６ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項６】
前記第２設定差圧は、約４ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項７】
前記設定温度偏差は約２０℃であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項８】
前記第３設定差圧は、約１ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項９】
前記設定温度範囲は６００℃乃至７００℃の範囲を含み、
前記第４後噴射は、前記ＣＰＦ内部温度が８００℃を超える値に設定されることを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１０】
前記第１設定差圧は、前記ＣＰＦの捕集容量の１／２以上の捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項９に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１１】
前記第１設定差圧は、約６ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であり、
前記第２設定差圧は、約４ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であり、
前記第３設定差圧は、約１ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする請求項１０に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１２】
前記ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれたＮＯｘ排出量を検出する段階と、
前記ＮＯｘ排出量が設定値以上である場合、前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１３】
前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階は、
設定された第１噴射量及び第１噴射遅延角度で前記ディーゼルエンジンの第１後噴射を遂行する段階と、
設定されたＬＮＴ再生条件が満たされたか否かを判断する段階と、
前記設定されたＬＮＴ再生条件が満たされた場合、設定されたＬＮＴ再生終了条件が満たされるまでに前記ＬＮＴ再生を持続する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１４】
前記設定されたＬＮＴ再生条件は、
前記ディーゼルエンジンの排気温度が設定温度以上であり、
前記酸素センサーから検出される排気ガス酸素量を基礎に空燃比濃厚条件であることを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１５】
前記設定温度は約２５０℃に設定されることを特徴とする請求項１４に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１６】
前記設定されたＬＮＴ再生終了条件は、前記ＬＮＴ再生条件が満たされた以降、設定された時間が経過したことを含むことを特徴とする請求項１４に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１７】
前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階は、
前記設定されたＬＮＴ再生条件が満たされなかった場合、設定された空燃比／酸素濃度制御動作を行う段階をさらに含み、
前記空燃比／酸素濃度制御動作は、前記ディーゼルエンジンの主噴射タイミングを遅延させる段階と、
前記第１噴射量より大きな値に設定された第２噴射量及び前記第１噴射遅延角度より大きな値に設定された第２噴射遅延角度で前記ディーゼルエンジンの第２後噴射を遂行する段階と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１８】
前記第２噴射量は前記第１噴射量より大きく、
前記第２噴射遅延角度は前記第１噴射遅延角度より大きいことを特徴とする請求項１６に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項１９】
前記ＮＯｘ排出量を検出する段階は、前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置を通過した排気ガスに含まれたＮＯｘ含有量を検出することを特徴とする請求項１２乃至１８のいずれか一項に記載のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法。
【請求項２０】
ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）と粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）とが備えられたＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置であって、
前記エンジンの排気ガスの温度を検出する第１排気温度センサーと、
前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置内で、ＬＮＴとＣＰＦとの間を流れる排気ガスの温度を検出する第２排気温度センサーと、
前記ＣＰＦの内部温度を検出するＣＰＦ内部温度センサーと、
前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の前後圧力差を測定する差圧センサーと、
前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサーと、
前記排気ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物センサー（ＮＯｘセンサー）と、
前記すべてのセンサーから受信される信号に基づいて前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生を制御する制御ユニットと、を含み、
前記制御ユニットは、請求項１乃至１９のうちのいずれか一つに記載された方法を遂行するための一連の命令を行うことを特徴とするＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル自動車の排気ガス浄化に係り、特に、窒素酸化物除去触媒（Ｌｅａｎ  ＮＯｘ  Ｔｒａｐ；以下、ＬＮＴという）と触媒ろ過装置（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ；以下、ＣＰＦという）を備えたＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル自動車の主な大気汚染物質は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と粒子状物質（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍａｔｔｅｒ；以下、“ＰＭ”という）である。したがって、これらはディーゼル自動車排気ガス規制の主要な対象物質となっている。
ディーゼル自動車の排気ガス規制に対応するために、いくつかの技術が重点的に開発されてきた。例えば、燃料噴射時期を遅延することも一つの例である。あるいは、排気ガス再循環装置（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ；ＥＧＲ）を改善することによって窒素酸化物濃度を低減する試みも行われた。そして、粒子状物質を低減するために、エンジンの燃焼性能を改善する努力も試みられた。
【０００３】
このようなディーゼル自動車排気ガス規制に対応するための技術は、大きく、エンジンの改良と後処理技術に区分できる。特に、ディーゼル主排気ガスを低減するための後処理技術としては、（１）粒子状物質中の高沸点炭化水素（ＨＣ）を浄化するための酸化触媒、（２）過剰酸素雰囲気下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を分解又は還元するＤｅＮＯｘ触媒、そして（３）粒子状物質をフィルターでろ過する粒子状物質除去用フィルター（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ；ＤＰＦ）システムなどがある。
このような後処理技術のうち、窒素酸化物除去触媒とディーゼル媒煙触媒ろ過装置（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ；ＣＰＦ）によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＮＯｘ−ＰＭ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）は、ＬＮＴの再生とＤＰＦの再生が同時に行われることは難しいと理解されている。また、ＬＮＴ再生は、空燃比濃厚領域で行われる必要があるため、ＬＮＴの再生は多量のＰＭを誘発する。
【０００４】
また、粒子状物質（ＰＭ）除去用フィルターシステムは、媒煙を確実に捕集してＰＭ排出量を減らすことができるという長所を有する。しかし、捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼して除去させる再生制御装置とこれを運用できる再生制御ロジックが充分に研究されていない。そのため、フィルターの再生中に過剰な熱発生によってフィルターが破損するなど、粒子状物質（ＰＭ）除去用フィルターシステム（ＤＰＦ）の耐久性が充分でないという問題点がある。
また、ＮＯｘ除去のためにＥＧＲが行われている状態では、多量のＰＭが発生する。したがって、この場合、ＤＰＦの担体が有しているＰＭ捕集限界に容易に到達し、ＤＰＦの強制再生（ａｃｔｉｖｅｒｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）時、これによってＤＰＦの担体破損の原因になる。
【０００５】
特に、従来は、エンジンの燃料後噴射によって排気ガス温度を上昇させ、ＤＰＦ内部温度を５５０℃以上一定の時間維持させてＤＰＦ内に捕集されたＰＭを排気ガスの熱により燃焼させた。そして、捕集されたＰＭ量に依存しない再生条件でＤＰＦ再生が行われた。しかし、ＤＰＦ内部温度を１，０００℃以下に厳しく制御できないと、ＤＰＦ内部温度が急激に上昇する場合にＳｉＣ担体が破損する恐れがある。したがって、従来のＳｉＣ材質のフィルターの場合、通常最大１０ｇ／ｌのＰＭ捕集許容量を有しているが、安全性と耐久性のために、ＰＭが蓄積されたＤＰＦ再生は通常６ｇ／ｌ以下の条件で再生し、また、ＤＰＦ内部温度も７００℃以下に制御している。
【特許文献１】特開２００２−２９５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このようなマイルド再生の場合、ＤＰＦ再生効率が低くなる。また、この場合、ＤＰＦ中央部のみが集中的に再生され、したがって、ＤＰＦ周縁にはＰＭが残留する。したがって、反復的に再生すると、ＤＰＦ周縁に残っていたＰＭがある瞬間ＳｉＣ再生限界値を超えるようになり、そのために、制御できなかった燃焼による担体破損が生じる恐れがある。また、ＤＰＦ再生効率向上と燃費悪化防止のためにＤＰＦ内部温度を上昇させることができるが、ＤＰＦ内部温度を上昇させるためにエンジン後噴射燃料量の増加及び噴射時期を調節すると、ＤＰＦの前に設置されたＬＮＴの劣化が促進される傾向がある。
このため、通常は、１０ｇ／ｌのＰＭ捕集容量を有するＣＰＦを使用する場合でも、ＰＭ捕集量が４〜５ｇ／ｌ程度になる時に再生を行っており、したがって、再生が頻繁に行われることによって燃費悪化などの短所を有するようになる。
【０００７】
本発明が目的とする技術的課題は、窒素酸化物除去触媒とディーゼル媒煙触媒ろ過装置を備えたＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置で、ＰＭ捕集量によってディーゼル媒煙触媒ろ過装置（ＣＰＦ）の再生制御を異にすることにより、再生効率の向上及びＣＰＦ担体破損とＬＮＴ触媒劣化を防止するＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を達成するために本発明によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）と粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）とが備えられたＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置であって、前記エンジンの排気ガスの温度を検出する第１排気温度センサーと、前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置内で、ＬＮＴとＣＰＦとの間を流れる排気ガスの温度を検出する第２排気温度センサーと、前記ＣＰＦの内部温度を検出するＣＰＦ内部温度センサーと、前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の前後圧力差を測定する差圧センサーと、前記エンジンの排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサーと、前記排気ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物センサー（ＮＯｘセンサー）と、前記すべてのセンサーから受信される信号に基づいて前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生を制御する制御ユニットと、を含み、前記制御ユニットは、請求項１乃至１９のうちのいずれか一つに記載された方法を遂行するための一連の命令を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記技術的課題を達成するために本発明によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法は、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去する窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）と粒子状物質（ＰＭ）を捕集するディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）とを備え、前記ＣＰＦの再生が、設定温度範囲の排気温度で行なうマイルド再生と、前記マイルド再生の排気温度より高い排気温度で行なうストロング再生からなるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法であって、前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の前後排気ガス差圧（ΔＰ）を検出する段階と、前記差圧が第１設定差圧以上であるか否かを判断する段階と、前記差圧（ΔＰ）が前記第１設定差圧以上であると判断された場合に、前記エンジンの排気温度が設定温度範囲以内であるか否かを判断する段階と、前記エンジンの排気温度が前記設定温度範囲に至らない場合、主噴射より遅れたタイミングで噴射し、排気温度が前記設定温度範囲に入るように排気温度を高くするため、設定された第３噴射遅延角度及び第３噴射量で第３後噴射を遂行する段階と、前記エンジンの排気温度が前記設定温度範囲以内である場合、前記差圧が前記第１設定差圧より低い第２設定差圧以下であるマイルド再生終了条件が満たされたか否かを判断する段階と、前記マイルド再生終了条件が満たされた場合に、ＣＰＦ内部温度（Ｔ２）がエンジン出口の排気温度（Ｔ１）から設定温度偏差以上高くないとのストロング再生進入条件が満たされたか否かを判断する段階と、前記設定されたストロング再生進入条件が満たされた場合、エンジン燃料主噴射、前記第３後噴射、並びに前記第３噴射遅延角度よりも大きな値である第４噴射遅延角度及び前記第３噴射量よりも大きな値である第４噴射量で第４後噴射を遂行する段階と、前記差圧が、前記第２設定差圧よりもさらに低い第３設定差圧以下に設定されたストロング再生終了条件が満たされたか否かを判断する段階と、前記ストロング再生終了条件が満たされた場合、前記第３後噴射及び前記第４後噴射を終了する段階と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記設定温度範囲は、６００℃乃至７００℃の範囲を含むことを特徴とする。前記第４後噴射は、前記ＣＰＦ内部温度が８００℃を超える値に設定されることを特徴とする。前記第１設定差圧は、前記ＣＰＦの捕集容量の１／２以上の捕集量に対応する差圧であることを特徴とする。前記第１設定差圧は約６ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする。前記第２設定差圧は、約４ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする。前記設定温度偏差は約２０℃であることを特徴とする。前記第３設定差圧は、約１ｇ／ｌのＰＭ捕集量に対応する差圧であることを特徴とする。
【００１１】
前記ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれたＮＯｘ排出量を検出する段階と、前記ＮＯｘ排出量が設定値以上である場合、前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階と、をさらに含むことを特徴とする。前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階は、設定された第１噴射量及び第１噴射遅延角度で前記ディーゼルエンジンの第１後噴射を遂行する段階と、設定されたＬＮＴ再生条件が満たされたか否かを判断する段階と、前記設定されたＬＮＴ再生条件が満たされた場合、設定されたＬＮＴ再生終了条件が満たされるまでに前記ＬＮＴ再生を持続する段階と、を含むことを特徴とする。前記設定されたＬＮＴ再生条件は、前記ディーゼルエンジンの排気温度が設定温度以上であり、前記酸素センサーから検出される排気ガス酸素量を基礎に空燃比濃厚条件であることを含むことを特徴とする。前記設定温度は約２５０℃に設定されることを特徴とする。前記設定されたＬＮＴ再生終了条件は、前記ＬＮＴ再生条件が満たされた以降、設定された時間が経過したことを含むことを特徴とする。前記ＬＮＴの再生制御を遂行する段階は、前記設定されたＬＮＴ再生条件が満たされなかった場合、設定された空燃比／酸素濃度制御動作を行う段階をさらに含み、前記空燃比／酸素濃度制御動作は、前記ディーゼルエンジンの主噴射タイミングを遅延させる段階と、前記第１噴射量より大きな値に設定された第２噴射量及び前記第１噴射遅延角度より大きな値に設定された第２噴射遅延角度で前記ディーゼルエンジンの第２後噴射を遂行する段階と、を含むことを特徴とする。前記第２噴射量は前記第１噴射量より大きく、前記第２噴射遅延角度は前記第１噴射遅延角度より大きいことを特徴とする。前記ＮＯｘ排出量を検出する段階は、前記ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置を通過した排気ガスに含まれたＮＯｘ含有量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によれば、ＣＰＦに捕集されたＰＭ捕集量によって、ＣＰＦ内部温度が７００℃以下のマイルド再生と８００℃以上のストロング再生の２段階の排気ガス温度条件で再生する。
したがって、再生効率を向上することによって燃費向上を図ることができるだけでなく、ＣＰＦの耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置の構成図であり、図２は、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置の電気的な連結関係を示したブロック図である。
図１に示すように、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置は、エンジン１６０の排気側にＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００が備えられる。そして、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の下側にはディーゼル酸化触媒装置１８０が設置されている。
ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００には、上側に窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）１１０が設置され、下側にディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）１１５が設置されている。
【００１７】
本発明の実施例でＬＮＴ１１０は、例えば、窒素酸化物を吸着して除去する吸着型触媒（ａｂｓｏｒｂｅｒ−ｃａｔａｌｙｓｔ）で形成される。このような吸着型触媒は、稀薄燃焼領域で窒素酸化物を吸収し、理論空燃比以上の濃厚な領域でこれを還元する装置である。
本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の再生制御システムは、図１に示すように、エンジン１６０の動作状態とＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の動作状態を検出するためのセンサーシステム１９０、センサーシステム１９０から検出されるデータに基づいてＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の再生を制御する制御ユニット１５０を含む。
【００１８】
前記センサーシステム１９０は、エンジン１６０の排気ガスの温度を検出する第１排気温度センサー１２０、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００内で、ＬＮＴ１１０とＣＰＦ１１５との間を流れる排気ガスの温度を検出する第２排気温度センサー１２５、そしてＣＰＦ１１５の内部温度を検出するＣＰＦ内部温度センサー１３０を含む。
また、前記センサーシステム１９０は、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の入口側（つまり、ＬＮＴ１１０の入口側）とＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の出口側（つまり、ＣＰＦ１１５の出口側）との圧力差を測定する差圧センサー１３５、エンジン１６０の排気ガスの酸素濃度を検出する酸素センサー１４０、そして排気ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物センサー（以下、“ＮＯｘセンサー”という）１４５を含む。
【００１９】
差圧センサー１３５は、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の入口側と出口側に各々差圧検出用配管１０５で連結されて、これら配管１０５を介して伝えられる圧力の差（ΔＰ）を検出する。
差圧センサー１３５を通じて検出される差圧（ΔＰ）は、ＣＰＦ１１５に捕集されたＰＭ捕集量に相関関係がある。このような差圧（ΔＰ）とＣＰＦ１１５のＰＭ捕集量との相関関係の一例を図３に示した。一般に、ＰＭ捕集量が大きいほど、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の内部では排気ガスの疎通が円滑に行われないため、その入口側と出口側との間の圧力差が大きくなる。したがって、差圧センサー１３５を通じて検出される差圧（ΔＰ）に基づいて、ＣＰＦ１１５のＰＭ捕集量を推算することができる。したがって、以下の説明では、“１ｇ／ｌの差圧”などのように、“差圧”はこれに対応するＰＭ捕集量を称すものとして使用する。
【００２０】
ＮＯｘセンサー１４５はＣＰＦ１１５の下側に設置されて、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００を通過した排気ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出する。
ＣＰＦ内部温度センサー１３０は、ＣＰＦ１１５の内部温度を検出するためにＣＰＦ１１５内で連結されている。
酸素センサー１４０は、エンジン１６０とＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００との間に設置されて、エンジン１６０から排出される排気ガスの酸素濃度を検出する。
第１排気温度センサー１２０は、エンジン１６０とＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００との間に設置されて、エンジン１６０から排出される排気ガスの温度を検出する。
第２排気温度センサー１２５は、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００内でＬＮＴ１１０とＣＰＦ１１５との間に連結されて、この間で流れる排気ガスの温度を検出する。
このようなセンサーシステム１９０からデータを受信する制御ユニット１５０は、受信したデータに基づいてＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の再生制御を行う。
制御ユニット１５０は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のマイクロプロセッサーに実現され、このように設定されたプログラムは、後述の本発明の実施例のＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の再生制御方法に含まれた各段階を遂行するための一連の命令を含む。
【００２１】
以下、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の再生制御方法について、図４乃至図６を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートである。
図４に示すように、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法は、大きく、ＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）とＣＰＦ２段再生制御過程（Ｓ４２０）とを含む。
以下では、これらＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）とＣＰＦ２段再生制御過程（Ｓ４２０）について、図５及び図６を参照して各々詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明の実施例によるＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）について、図５を参照して詳細に説明する。
図５は、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートであって、より具体的には、ＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）に関する詳細フローチャートである。
図５に示すように、まず、制御ユニット１５０は、ＮＯｘセンサー１４５から受信される信号に基づいて排気ガスのＮＯｘ排出量を検出する（Ｓ５１０）。
本発明の実施例で、ＮＯｘセンサー１４５はＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の後端に設置されている。したがって、本発明の実施例で段階（Ｓ５１０）は、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００を通過した排気ガスに含まれたＮＯｘ含有量を検出することである。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されたわけではない。ＮＯｘセンサー１４５は本発明の実施例による位置外の他の位置に設置されることができ、このような設置構造にも本発明の技術的思想は適用可能である。
【００２３】
次の段階（Ｓ５２０）では、段階（Ｓ５１０）で検出されたＮＯｘ排出量が設定程度以上であるか否かを判断する。
段階（Ｓ５２０）でＮＯｘ排出量が設定程度以上でない場合には、本発明の実施例によるＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）を終了する。
段階（Ｓ５２０）でＮＯｘ排出量が設定程度以上である場合には、下記のようにＬＮＴ１１０の再生制御を行う。
ＬＮＴ１１０の再生制御の際、まず、設定された第１噴射量及び第１噴射遅延角度でディーゼルエンジンの第１後噴射を行う（Ｓ５３０）。
第１後噴射は、ＬＮＴ１１０の適正な再生温度に到達するように排気ガスの温度を高めるためのものである。すなわち、通常ディーゼルエンジンの排気温度は約２００℃前後であるが、通常のＬＮＴ１１０の適正な再生温度は、たとえＬＮＴごとに多少の差はあるが、ほぼ２５０℃乃至４５０℃程度に至る。したがって、ＬＮＴ１１０が適正な再生温度に到達できるように、排気ガスの温度を高くする必要があり、このために第１後噴射を行う。
【００２４】
このような第１後噴射は、ディーゼルエンジンの適正な主噴射タイミングに対し、第１噴射遅延角度で遅延されたタイミングで第１噴射量で制御される。第１噴射遅延角度及び第１噴射量は、採用されたディーゼルエンジン１６０の特性によって適当な値に当業者が自明に定めることができる。
第１後噴射段階（Ｓ５３０）の後には、設定されたＬＮＴ再生条件が満たされたか否かを判断する（Ｓ５４０）。
設定されたＬＮＴ再生条件は、ＬＮＴ１１０の再生に適した条件に設定される。例えば、設定されたＬＮＴ再生条件は、（１）ディーゼルエンジンの排気温度が設定温度以上であること、そして（２）酸素センサーから検出される信号に基づいて判断される空燃比状態が空燃比濃厚状態であることを含む。
この時、設定温度は、ＬＮＴ１１０の適正な再生温度を考慮して当業者が設定することができる。例えば、設定温度は約２５０℃に設定することができる。
【００２５】
仮に、ＬＮＴ再生条件判断段階（Ｓ５４０）で設定されたＬＮＴ再生条件が満たされなかった場合には、設定された空燃比／酸素濃度制御動作を行う（Ｓ５５０）。
設定された空燃比／酸素濃度制御動作（Ｓ５５０）は、ディーゼルエンジンの主噴射タイミングを遅延させる段階（Ｓ５５２）；そして設定された第２噴射量及び第２噴射遅延角度でディーゼルエンジンの第２後噴射を遂行する段階（Ｓ５５４）；を含む。すなわち、排気温度をより迅速に上昇させ、空燃比を濃厚状態に迅速に転換できるように、前述した段階（Ｓ５５２、Ｓ５５４）が行われる。
例えば、第２噴射量は第１噴射量より大きい値に設定でき、第２噴射遅延角度は第１噴射遅延角度より大きい値に設定できる。
仮に、ＬＮＴ再生条件判断段階（Ｓ５４０）で設定されたＬＮＴ再生条件が満たされた場合には、ＬＮＴ１１０の再生が行われる（Ｓ５６０）。
このようなＬＮＴ１１０の再生（Ｓ５６０）は、設定されたＬＮＴ再生終了条件が満たされるまでに持続される（Ｓ５７０）。
【００２６】
ＬＮＴ再生終了条件は、例えば、ＬＮＴ再生条件が満たされた以降、設定された時間が経過したことを含む。設定された時間は、例えば数秒の大きさに設定できる。しかし、設定された時間は、採用されたＬＮＴ１１０の容量などのＬＮＴの諸々な原因に基づいて当業者がさらに適当な値に設計することができる。
段階（Ｓ５７０）でＬＮＴ再生条件が満たされた場合、制御ユニット１５０は、段階（Ｓ５３０）で開始された第１後噴射及び段階（Ｓ５５４）で開始された第２後噴射を中断し、したがって、ＬＮＴ１１０は再生が中止される。
前述の説明では、本発明の実施例によるＬＮＴの再生制御過程（Ｓ４１０）について図５を参照して詳細に説明した。
【００２７】
以下では、本発明の実施例によるＣＰＦ２段再生制御過程（Ｓ４２０）について、図６を参照して詳細に説明する。
図６は、本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートであって、より具体的には、ＣＰＦ２段再生制御過程（Ｓ４２０）に関する詳細フローチャートである。
図６に示すように、まず、制御ユニット１５０は、差圧センサー１３５から受信される信号に基づいてＣＰＦ１１５前後の差圧（ΔＰ）を検出する（Ｓ６１０）。
本発明の実施例で、差圧センサー１３５に連結される差圧検出用配管１０５は、ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の前後に連結されており、したがって、実質的にはＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の前後の差圧（ΔＰ）を検出するものである。しかし、本発明の保護範囲がこれに限定されるわけではない。差圧検出用配管１０５のうちの一つがＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００に含まれたＬＮＴ１１０とＣＰＦ１１５との間に連結されることも可能であり、この場合、直接ＣＰＦ１１５前後の圧力を測定することが可能である。
【００２８】
次の段階（Ｓ６２０）で、制御ユニット１５０は、段階（Ｓ６１０）で検出された差圧（ΔＰ）が第１設定差圧以上であるか否かを判断する。
第１設定差圧は、ＣＰＦ１１５の再生が必要であると判断される基準値として、当業者がエンジン排気特性などを考慮して任意に定めることができる。一例として、本発明の実施例では、捕集されたＰＭ量が６ｇ／ｌに相当する差圧値とすることができる。これはＣＰＦ１１５の捕集容量を約１０ｇ／ｌとした場合、その１／２以上の値に決めたものである。これは本発明の実施例によるＣＰＦ１１５再生制御によれば、充分に高いＰＭ捕集量でＣＰＦ１１５のマイルド再生を開始しても、ＣＰＦ１１５の耐久性を確保できるという意味である。
段階（Ｓ６２０）で差圧（ΔＰ）が第１設定差圧以上であると判断された場合には、第１排気温度センサー１２０から検出される排気温度が設定温度範囲以内であるか否かを判断する（Ｓ６３０）。
設定温度範囲は、排気ガス中の未燃焼ＨＣの発生が抑制され、ＣＰＦ１１５内のＰＭが除去されるのに適した温度範囲に設定される。例えば、本発明の実施例で、設定温度範囲は６００℃乃至７００℃の範囲に設定される。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されたわけではない。
【００２９】
段階（Ｓ６３０）で、排気温度が設定温度範囲に至らない場合には、制御ユニット１５０は第３後噴射を行う（Ｓ６３５）。
第３後噴射は、排気温度が設定温度範囲に至ることができるように排気ガスの温度を高めるためである。このような第３後噴射は、ディーゼルエンジンの適正な主噴射タイミングに対し、第３噴射遅延角度で遅延されたタイミングおよび第３噴射量で制御される。第３噴射遅延角度及び第３噴射量は、採用されたディーゼルエンジン１６０の特性によって適当な値に当業者が自明に定めることができる。
ただし、第３噴射遅延角度は、主噴射タイミングに充分近く設定されるのが好ましい。これは、後噴射された燃料がエンジン燃焼室及び排気マニホールドで燃焼できるようにすることにより、後噴射された燃料がＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００で燃焼することを最小にするためである。
【００３０】
第３後噴射過程（Ｓ６３５）によって排気温度が設定温度範囲に至った場合には、ＣＰＦ１１５ではマイルド再生が行われる（Ｓ６４０）。
通常、未燃焼ＨＣはＬＮＴ１１０で酸化反応を起こし、この時、排気ガスの温度が上昇する。ところが本発明の実施例では、排気ガス中の未燃焼ＨＣの発生が抑制されることにより、排気ガスがＬＮＴ１１０を通過する時、未燃焼ＨＣの酸化反応による温度上昇が抑制されることによって、ＣＰＦ１１５に到達する時の温度差が大きくない。同時に、第３後噴射によって排気ガスに含まれたＯ２量が減るので、ＣＰＦ内に捕集されたＰＭの酸化による温度上昇効果も抑制される。
このようなマイルド再生過程（Ｓ６４０）のみを通じてＣＰＦ１１５を完全に再生させるためには、非常に長い期間の再生が必要である。しかし、マイルド再生過程が過度に長く持続される場合、後噴射された燃料による潤滑油の希釈と燃費悪化、そしてエンジンの耐久性低下などを招く恐れがある。
【００３１】
したがって、マイルド再生過程（Ｓ６４０）が過度に長く持続されないようにするのが好ましい。このために、本発明の実施例では、マイルド再生過程（Ｓ６４０）が行われる間、制御ユニット１５０は、差圧（ΔＰ）が第２設定差圧以下に落ちたか否かを判断する（Ｓ６５０）。
本発明の実施例で第２設定差圧は、例えば、ＣＰＦ１１５のＰＭ捕集量が４ｇ／ｌに相当する差圧に設定される。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるわけではない。採用されたディーゼルエンジン１６０とＣＰＦ１１５の特性を考慮して、当業者が本発明の実施例による第２設定差圧とは異なる適当な値に自明に設計することができる。
判断（Ｓ６５０）で、差圧（ΔＰ）が第２設定差圧以下に落ちない間には、制御ユニット１５０は、第３噴射遅延角度及び第３噴射量による第３後噴射過程を持続する（Ｓ６５５）。
判断（Ｓ６５０）で、差圧（ΔＰ）が第２設定差圧以下に落ちた場合には、例えば、第３後噴射を終了することによってマイルド再生過程を終了する（Ｓ６６０）。
【００３２】
しかし、マイルド再生は排気ガス温度が比較的低いため、ＰＭ再生効率がそれほど高くない。また、ＣＰＦ１１５マイルド再生はＣＰＦ担体の中央部位中心の再生が行われる。したがって、このような再生を繰り返すと、ある瞬間ＣＰＦ１１５で非制御燃焼が発生する可能性が高い。このような非制御燃焼が発生するとＣＰＦ１１５が損傷する恐れがある。
したがって、このような非制御燃焼を防止し、ＣＰＦ１１５の全体的な再生が行われるのが好ましい。このために本発明の実施例では、ＣＰＦ１１５の温度が安定である時にストロング再生を短く実施する。
すなわち、まず、制御ユニット１５０は第１排気温度センサー１２０からエンジン出口の排気温度（Ｔ１）を測定し、また、ＣＰＦ内部温度センサー１３０からＣＰＦ内部温度（Ｔ２）を測定する（Ｓ６６５）。
そして、ＣＰＦ内部温度（Ｔ２）がエンジン出口の排気温度（Ｔ１）から設定温度偏差以上高くない温度に安定化されたかを判断する（Ｓ６７０）。
【００３３】
本発明の実施例で、設定温度偏差は、例えば２０℃の値に設定される。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるわけではない。
段階（Ｓ６７０）で、ＣＰＦ内部温度（Ｔ２）がエンジン出口の排気温度（Ｔ１）から設定温度偏差以上高くない温度に安定化された場合には、制御ユニット１５０は、既存エンジン燃料主噴射と第３後噴射に追加して第４後噴射を行う（Ｓ６７５）。
第３後噴射は、前述のように第３噴射遅延角度及び第３噴射量で行われ、第４後噴射は、第４噴射遅延角度及び第４噴射量で行われる。例えば、第４噴射遅延角度は第３噴射遅延角度より大きい値に設定でき、第４噴射量は第３噴射量より大きい値に設定できる。
【００３４】
本発明の実施例で第４後噴射は、ＣＰＦ１１５内部温度が８００℃を超えるように第４噴射遅延角度及び第４噴射量が設定される。
段階（Ｓ６７５）の後噴射制御によってストロング再生が行われる（Ｓ６８０）。
このようなストロング再生では、排気ガスに含まれた未燃焼ＨＣがＬＮＴ１１０内で酸化反応を起こす。この時、ＬＮＴ１１０内で排気ガスの温度は上昇するので、ＣＰＦ１１５に供給される排気ガスの温度が上昇する。ＬＮＴ１１０内で完全に燃焼しない余分のＨＣはＣＰＦ１１５内に流入して触媒と反応し、これによってＣＰＦ内部温度はさらに上昇する。
このような作用により、ＣＰＦ１１５は全体的に高い内部温度を有するようになって、ＣＰＦ１１５に捕集されたＰＭを全体的に再生させる。したがって、マイルド再生により残っていたＣＰＦ１１５内部のＰＭを完全に再生する。また、このストロング再生による発熱を通じて、硫黄被毒を除去する脱黄再生の効果も得られる。
このようなストロング再生過程中に、制御ユニット１５０は、差圧（ΔＰ）が第３設定差圧以下に落ちたか否かを判断する（Ｓ６９０）。
【００３５】
本発明の実施例で第３設定差圧は、例えば、ＣＰＦ１１５のＰＭ捕集量が１ｇ／ｌに相当する差圧に設定される。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるわけではない。採用されたディーゼルエンジン１６０とＣＰＦ１１５の特性を考慮して、当業者が本発明の実施例による第３設定差圧とは異なる適当な値に自明に設計することができる。
判断（Ｓ６９０）で、差圧（ΔＰ）が第３設定差圧以下に落ちない間には、制御ユニット１５０は、第３後噴射と第４後噴射によるストロング再生過程を持続する（Ｓ６７５）。
判断（Ｓ６９０）で差圧（ΔＰ）が第３設定差圧以下に落ちた場合には、例えば、第３、第４後噴射を終了することによってストロング再生過程を終了する（Ｓ６９５）。
【００３６】
以上、差圧（ΔＰ）によってマイルド再生とストロング再生の２段階再生でＣＰＦ１１５を再生する過程を説明した。
これに加えて本発明の実施例では、設定走行距離ごとにストロング再生を行うことによってＣＰＦ１１５の再生効率を高め、ＣＰＦ１１５内のＰＭ捕集余裕分を常時確保できるようにする。
このために、段階（Ｓ６２０）で差圧（ΔＰ）が第１設定差圧以下であると判断された場合には、制御ユニット１５０は、以前のストロング再生過程遂行時点から累積走行距離が設定距離以上であるかを判断する（Ｓ６２５）。
本発明の実施例で、設定距離は、例えば１，０００ｋｍの値に決められる。しかし、本発明の保護範囲が必ずこれに限定されるわけではない。設定距離は、採用されたディーゼルエンジン１６０及びＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置１００の特性によって、適当な値に当業者が自明に定めることができる。
段階（Ｓ６２５）で、以前のストロング再生過程遂行時点からの累積走行距離が設定距離以上である場合には、段階（Ｓ６７５）に進んでストロング再生過程（Ｓ６８０）を行う。
段階（Ｓ６２５）で、以前のストロング再生過程遂行時点からの累積走行距離が設定距離以上でない場合には、本発明の実施例によるＣＰＦ再生過程を終了する。
【００３７】
以上、現時点で実質的であると考えられる実施例について本発明を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御装置の電気的な連結関係を示したブロック図である。
【図３】ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の差圧とＣＰＦに捕集されたＰＭの捕集量の相関関係の一例を示したグラフである。
【図４】本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートであって、より具体的には、ＬＮＴの再生制御過程に関する詳細フローチャートである。
【図６】本発明の実施例によるＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置の再生制御方法を示すフローチャートであって、より具体的には、ＣＰＦ２段再生制御過程に関する詳細フローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１００  ＮＯｘ−ＰＭ同時低減装置
１０５  差圧検出用配管
１１０  窒素酸化物除去触媒（ＬＮＴ）
１１５  ディーゼル媒煙触媒ろ過フィルター（ＣＰＦ）
１２０  第１排気温度センサー
１２５  第２排気温度センサー
１３０  ＣＰＦ内部温度センサー
１３５  差圧センサー
１４０  酸素センサー
１４５  窒素酸化物センサー
１５０  制御ユニット
１６０  エンジン
１８０  ディーゼル酸化触媒装置
１９０  センサーシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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