(57)【要約】  ＮＯＸ吸蔵触媒(105)は、ディーゼル排出ガス後処理システム(103)であり、ＮＯＸ吸蔵触媒(105)は、ＮＯＸ負荷、残留ＮＯＸ吸蔵容量、または、排出ガス後処理システム(103)または該排出ガス後処理システムのＮＯＸ吸蔵触媒(105)を含む一部分の稼動性能に関連する測度が臨界値に達したときに、選択的に脱硝される。臨界値は、ＮＯＸ吸蔵触媒(105)の再生に対する現在の状態の有利性に部分的に基づいて決定される。脱硝は、再生の緊急性と再生に対する現在の状態の有利性との均衡に基づいてスケジュール設定される。再生の終了点は、再生に対する現在の状態の有利性に基づいて選択される。この方法では、再生の燃料損失を低減しつつ、排出ガス後処理システムの稼動性能が維持される。
2010530494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発動システム(100)を動作させるための方法であって、
ディーゼルエンジンを動作させてＮＯＸを含む希薄排出ガスを生成する段階と、
前記希薄排出ガスからＮＯＸの一部を吸収するＮＯＸ吸蔵触媒を含む排出ガス後処理システム(103)を通じて前記希薄排出ガスを通過させる段階と、
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を、前記排出ガス後処理システム(103)の状態及び稼動性能の一方または両方に関連する第１の因子と、ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性に関連する第２の因子との均衡に基づいて、選択的に脱硝する段階と、を含み、
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を脱硝する段階は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)に過濃な排出ガス−還元剤混合気を供給し、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)が、吸蔵されたＮＯＸを放出して還元することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性は、排出ガス酸素濃度に部分的に基づいて評価されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性は、排出ガス酸素流量に部分的に基づいて評価されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性は、排出ガス流量に部分的に基づいて評価されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性は、エンジンの速度−負荷情報に部分的に基づいて判別されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の因子に対して第１の数値が割り当てられ、
前記第２の因子に対して第２の数値が割り当てられ、
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を再生するか否かの選択は、前記第１及び第２の数値を含む数値の比較に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の因子は、前記排出ガス後処理システム(103)またはその一部分の測定された稼動性能から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の因子は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)のＮＯＸの負荷または残留吸蔵容量から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
脱硝の終了点は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性に基づいて選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
脱硝の終了点は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)のＮＯＸの負荷または残留吸蔵容量に関連することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
発動システム(100)を動作させるための方法であって、
ディーゼルエンジン(101)を動作させてＮＯＸを含む希薄排出ガスを生成する段階と、
前記希薄排出ガスからＮＯＸの一部を吸収するＮＯＸ吸蔵触媒(105)を含む排出ガス後処理システム(103)を通じて前記希薄排出ガスを通過させる段階と、
ＮＯＸ負荷、残留ＮＯＸ吸蔵容量、または、前記排出ガス後処理システム(103)または該排出ガス後処理システムの前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を含む一部分の稼動性能に関連する測度が臨界値に達したときに、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を選択的に脱硝する段階と、を含み、
前記臨界値は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を再生することに対する現在の状態の有利性に部分的に基づいて決定され、
前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を脱硝する段階は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)に過濃な排出ガス−還元剤混合気を供給し、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)が、吸蔵されたＮＯＸを放出して還元することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記臨界値は、排出ガス酸素濃度に依存することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記臨界値は、排出ガス酸素流量に依存することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記臨界値は、排出ガス流量に依存することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
脱硝を終了するための臨界値は、前記ＮＯＸ吸蔵触媒(105)を再生することに対する現在の状態の有利性に部分的に基づいて決定されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排出ガス後処理システムを備えたディーゼル発動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンからのＮＯＸの排出が環境問題となっている。米国を含む幾つかの国では、トラック及び他のディーゼル車からのＮＯＸ排出量を制限する規制が、長い間懸案となっており、製造者及び研究者は、これらの規制を満たすことに多大な努力を傾注している。
【０００３】
空燃量論混合気を使用するガソリン車では、ＮＯＸの排出を抑制するための三元触媒が知られている。しかし、圧縮点火を用いるディーゼル車では、一般に排出ガス中の酸素濃度が高すぎるため、三元触媒は有効ではない。
【０００４】
従来、ディーゼル車からのＮＯＸの排出を抑制するための幾つかの方法が提案されている。このような方法の１つは、エンジンに着目するものである。排出ガス再循環及び空燃量論混合気の部分的均質化のような技術は、有用ではあるものの、これらの技術だけでは、ＮＯＸの排出を解消することはできない。別の方法は、車両の排出ガスからＮＯＸを除去するものである。これらの方法には、希薄燃焼ＮＯＸ触媒、選択的触媒還元（selective catalytic reduction：ＳＣＲ）触媒、及びＮＯＸ吸蔵触媒（lean NOXtrap：ＬＮＴ）の使用が含まれる。
【０００５】
希薄燃焼ＮＯＸ触媒は、高酸素濃度条件下でのＮＯＸの還元を促進するものである。酸化雰囲気中でＮＯＸを還元するのは難しい。そして、必要な活性、耐性、及び動作温度範囲を有する希薄燃焼ＮＯＸ触媒を見出すことは難しいことが知られている。希薄ＮＯＸを還元するためには、ディーゼル燃料のような還元剤を絶えず排出ガスに供給しなければならず、これによる燃費の損失は３％以上となる。現在、希薄燃焼ＮＯＸ触媒の最大ＮＯＸ転換効率は、許容限度以下である。
【０００６】
ＳＣＲは、一般的に、アンモニアによるＮＯＸの選択的触媒還元を意味する。この反応は、酸化雰囲気中でも生じる。ＮＯＸを、排出ガス中に連続して供給される吸着剤またはアンモニア中に一時的に保存することができる。ＳＣＲによれば、高いレベルのＮＯＸ還元を達成することができる。但し、ＳＣＲには、アンモニアまたは適切な前駆物質の流通インフラが整っていないという欠点があり、また、アンモニアが環境に排出される可能性も懸念される。
【０００７】
ＬＮＴは、希薄条件下でＮＯＸを吸蔵し、吸蔵されたＮＯＸを過濃条件下で還元して放出するものである。ＬＮＴは、通常、ＮＯＸ吸着剤と触媒を含む。吸着剤は、典型的には、ＢａＣＯ３等のアルカリ化合物またはアルカリ土類化合物であり、触媒は、典型的には、Ｐｔ及びＲｈを含む貴金属の組合せである。この触媒は、希薄排出ガス中では、ＮＯＸの吸蔵をもたらす酸化反応を加速する。また、この触媒は、還元環境では、炭化水素還元剤をより高活性の種に転換させる反応、ＣＯからより高活性の水素を生成する水性ガスシフト反応、及び、吸蔵されたＮＯＸを還元して放出する反応を活性化する。典型的な運転手順では、還元環境は、ＬＮＴを再生（脱硝）するために排出ガス中に時々形成されるものである。
【０００８】
ＮＯＸを除去するための再生は、脱硫（desulfation）と区別するために、脱硝（denitration）という。脱硫が実行される頻度は、脱硝と比べて非常に低い。脱硝のための還元環境は、幾つかの方法で形成することができる。１つの方法は、エンジンを使用して、過濃排出ガス−還元剤混合気を形成することである。例えば、エンジンにおいて、排出ガスを放出する前に、１以上のシリンダ内の排出ガス中に余分の燃料を射出することができる。還元環境は、エンジンの下流の希薄排出ガス中に還元剤を射出することによって形成することもできる。いずれの場合でも、還元剤の一部は、通常、排出ガス中の過剰酸素を消費するために使用される。過剰酸素の量を低減し、また、過剰酸素を消費するために使用される還元剤の量を低減するために、エンジンのスロットルを調整することができる。但し、エンジンによっては、このようなスロットル調整によってその動作に悪影響が及ぶ場合もある。
【０００９】
還元剤を用いて、燃焼または改質反応により過剰酸素を消費することができる。この反応は、通常、ＬＮＴの上流の酸化触媒上または改質装置内で発生する。還元剤は、ＬＮＴ内で直接酸化されるものであってもよいが、この場合、熱劣化が速まる傾向がある。米国特許出願公開第２００３／０１０１７１３号には、ＬＮＴの上流の排気ライン中に燃料改質装置を備えた排気システムが記載されている。この改質装置は、酸化触媒と改質触媒の両方を含んでいる。改質装置は、過剰酸素の除去と、ディーゼル燃料還元剤の活性を高める改質の両方を実施するものである。
【００１０】
還元環境の形成の仕方に関わらず、還元条件が形成される頻度を制御することが重要である。ＬＮＴは、再生の頻度が低すぎると、その機能を効果的に果たすことができなくなる。また、再生の頻度が高すぎると、燃料の損失が過大になる。いずれにしても、ＬＮＴの再生における燃料の損失は、ＬＮＴを使用する車両の運転コストに影響を及ぼす重要な因子であり、排出ガス規制を満たしつつ、できる限り燃料の損失を低く抑えることが望ましい。
【００１１】
従来、ＬＮＴを脱硝するスケジュールを設定するための多くの方法が提案されている。最も単純な方法は、定期的に再生する方法である。この場合、一定期間の希薄動作の後、再生が実行される。しかし、ＮＯＸの蓄積率は、車両の運転の経過中に大きく変動するため、通常、この方法は実用的な方法ではない。定期的再生法を使用すると、燃料の損失が許容限度以上となるか、または、排出ガスの抑制が許容限度以下となる。
【００１２】
ＬＮＴを脱硝するスケジュールを設定するための一般的な方法は、ＬＮＴの負荷に基づくものである。ＬＮＴの負荷は、蓄積されたＮＯＸの量、残留ＮＯＸ吸蔵容量、飽和度、または、この種の他のパラメータで特徴付けることができる。ＮＯＸの負荷及び残留ＮＯＸ吸蔵容量の一方または両方を推定するために、多くの方法が提案されている。これらの方法には、一般的に、ＮＯＸ吸蔵率の推定値を積算し、その結果と推定された残留ＮＯＸ吸蔵容量を比較することが含まれる。
【００１３】
ＮＯＸ吸蔵率は、エンジンからのＮＯＸ流量とＬＮＴからのＮＯＸ流量を比較するか、または、エンジンからのＮＯＸ流量にＬＮＴ吸蔵効率の推定値を乗算することにより、推定することができる。エンジンからのＮＯＸ流量は、エンジンマップから推定するか、または、ＬＮＴの上流の排出ガスに対してＮＯＸセンサを使用することによって、推定することができる。ＬＮＴからのＮＯＸ流量を使用する場合、この流量は、通常、ＮＯＸ濃度センサを使用して推定される。
【００１４】
ＬＮＴの負荷に基づく再生は、定期的な再生よりも良好なものであるが、結果として頻度過剰または頻度不足が生じるという意味で、まだ不正確なものである。ＮＯＸ吸蔵率の測定誤差を別としても、ＮＯＸ吸蔵容量を正確に判別することは難しい。ＮＯＸ吸蔵容量は、様々な因子により経時的に変動する。この因子には、硫黄被毒、触媒の劣化、及び触媒の温度が含まれるが、これらに限定されるものではない。ＬＮＴの効率が許容限度以下となるときの飽和度も、これらの因子またはその他の因子の関数として変動する。
【００１５】
ＮＯＸの負荷に基づく再生には、排出ガス後処理システム全体の稼動性能（パフォーマンス）が考慮されていないという別の限界もある。ＬＮＴは、脱硝の間にアンモニアを生成する場合があることが知られており、この知見に基づいて、ＬＮＴとアンモニアＳＣＲ触媒とを１つのシステムに統合する提案がなされている。脱硝の間にＬＮＴによって生成されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒によって捕捉され、続いてＮＯＸを還元するために使用される。これによって、燃料の損失または貴金属の使用量を殆どまたは全く増大させることなく、ＬＮＴのみを使用したシステムよりも転換効率が向上する。しかし、混成型システムでＬＮＴの負荷のみに基づいてＬＮＴを再生する方法は、上述したような因子に加えてＳＣＲ触媒の能力に鑑みれば、時期尚早であろう。
【００１６】
別の方法は、ＬＮＴの下流で測定されたＮＯＸ濃度の測定値から判別される後処理システムの現在の稼動性能に基づいて、ＬＮＴ再生のスケジュールを設定する方法である。これらの測定値は、単独で用いて、ＬＮＴの下流の濃度が臨界値を越えたときに再生を実行するものであってもよく、または、ＬＮＴの上流のＮＯＸ濃度の推定値と組合せて用いてＬＮＴの稼動性能を判別し、それを基準として用いるものであってもよい。ＬＮＴの稼動性能は、個別に判別されるものであってもよく、または、ＳＣＲ反応装置等の別の装置と組合せて測定されるものであってもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１０１７１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したような進歩はあるものの、耐久性があり、運転コスト（燃料の損失を含む）が管理限界内にあり、そして、ＮＯＸ排出量を、２０１０年に施行される米国環境保護局（U.S. Environmental Protection Agency：ＥＰＡ）の規制及び他の同様の規制を満たすという意味で満足すべき量にまで低減させる、低価格かつ高信頼のディーゼル排出ガス後処理システムに対する長い間の要望は、まだ続いている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ＮＯＸ濃度の測定に基づいてＬＮＴ再生のスケジュールを設定することは、この測定データが無秩序に変動する（chaotic）点で困難なものである。変速のような事象が発生すると、ＬＮＴの下流の排出ガス中のＮＯＸ濃度は一時的に増大する。このようなデータの変動可能性は、ＮＯＸの除去効率を推定するために、ＬＮＴに入るＮＯＸの濃度とＬＮＴから出るＮＯＸの濃度の差を算出する場合、さらに重大なものである。
【００２０】
本発明者等は、ＮＯＸの濃度センサのデータは、ＬＮＴ再生事象の直後の期間、特に信頼性に欠けるものの、その後、より安定になることを見出した。したがって、本発明に係る技術思想のうちの１つは、発動システム（power generation system）を動作させるための方法であって、この方法は、ＬＮＴを含む排出ガス後処理システムを用いてディーゼル排出ガスを処理すること、及び、ＮＯＸセンサのデータに基づいてＬＮＴを選択的に脱硝することを含んでおり、脱硝の実行を判別する際に、脱硝の直後の期間中に取得されたＮＯＸセンサのデータを無視するか、または、そのＮＯＸセンサのデータに対して与える重みを低減するものである。上記期間は、先行して行われた脱硝の直後の期間である。上記重みは、上記期間の後にセンサから得られたデータに与えられる重みよりも、小さいものである。この方法によれば、適切な時期よりも早期に実行される脱硝、及び、脱硝に関連する、紛らわしいＮＯＸ濃度データに由来する燃料消費を低減することができる。
【００２１】
本発明に係る別の技術思想は、第１の基準と第２の基準の両方が満たされたか否かに基づいて、ＬＮＴを選択的に脱硝することに関連する。第１の基準は、ＬＮＴに吸蔵されたＮＯＸの量、または、ＬＮＴの残留ＮＯＸ吸蔵容量に関連する。第２の基準は、排出ガス後処理システムまたはその一部分の、排出ガス中のＮＯＸ濃度の１つ以上の測度から判別される現在の稼動性能（パフォーマンス）に関連する。この方法によれば、適切な時期よりも早期に実行される脱硝、及び、脱硝に関連する、不正確なＮＯＸ濃度データ及び過渡事象に由来する不要な燃料消費を低減することができる。
【００２２】
本発明者等は、ディーセルエンジンの通常の動作の過程では、比較的低い燃料損失で再生を実行するために有利な状態が、決まって発生することを見出した。再生の実行を判別する際に、ＬＮＴを含む排出ガス後処理システムの状態及び稼動性能の一方または両方と、ＬＮＴを低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性との両方に重み付けをすることによって、このような状態を有利に利用することができる。したがって、本発明に係る発動システムを動作させるための方法は、その一態様において、ディーゼルエンジンを動作させてＮＯＸを含む希薄排出ガスを生成する段階と、希薄排出ガスからＮＯＸの一部を吸収するＬＮＴを含む排出ガス後処理システムを通じて希薄排出ガスを通過させる段階と、ＬＮＴを、排出ガス後処理システムの状態及び稼動性能の一方または両方と、ＬＮＴを低い燃料損失で再生することに対する現在の状態の有利性との均衡に基づいて、選択的に脱硝する段階とを含むものである。この方法によれば、状態が有利であるときに早期に再生を実行し、状態が有利でないときには再生を延期することができ、最終的に、与えられたレベルの排出ガス規制の下で燃費を向上させることができる。上記均衡を実現するため、再生のための閾値は変動する。
【００２３】
閾値は、ＬＮＴを含む排出ガス後処理システム状態及び稼動性能の一方または両方の測度が臨界値に到達するポイントである。一実施形態では、均衡化には、有利性に基づいて臨界値を設定することが含まれる。別の実施形態では、有利性に関連する第１の因子が決定され、（状態または稼動性能に依存する）再生の緊急性に関連する第２の因子が決定され、これらの２つの因子に対して、再生を実行するタイミングが来たか否かを判別する式によって重み付けがなされる。後者の実施形態では、臨界値は存在するが、明示的に算出しないものであってもよい。
【００２４】
本発明者等は、さらに、再生の緊急性は、排出ガス後処理システムの状態または稼動性能と静的な関連を有しないことを見出した。排出ガス後処理システム、特にそのＬＮＴの稼動性能に対する要求は、静的なものではなく、車両の運転状態に応じて変動する関数である。車両の運転状態によっては、ＮＯＸ排出を十分に抑制するために、ＬＮＴの飽和度を比較的低いレベルに維持する必要がある場合もある。車両の他の運転状態では、飽和度が比較的高いレベルにあっても、ＬＮＴは、排出ガス規制の目標を満たし続ける場合もある。したがって、ＬＮＴの脱硝の基準が、ＮＯＸの負荷、残留ＮＯＸ吸蔵容量、または、ＮＯＸ削減効率の固定された関数として維持されている場合、再生の頻度が過剰になり燃料損失が増大するか、または、再生の頻度が不足して十分なＮＯｘ削減を達成できなくなる可能性がある。したがって、本発明に係る発動システムを動作させるための方法は、その一態様において、ディーゼルエンジンを動作させてＮＯＸを含む希薄排出ガスを生成する段階と、希薄排出ガスからＮＯＸの一部を吸収するＮＯＸ吸蔵触媒を含む排出ガス後処理システムを通じて希薄排出ガスを通過させる段階と、ＮＯＸ負荷、残留ＮＯＸ吸蔵容量、または、排出ガス後処理システムまたは該排出ガス後処理システムのＮＯＸ吸蔵触媒を含む一部分の稼動性能に関連する測度が臨界値に達したときに、ＮＯＸ吸蔵触媒を選択的に脱硝する段階とを含むものである。上記測度のための臨界値は、車両の運転状態に部分的に基づいて決定され、排出ガス後処理システムに対する要求が高い場合、再生は早期に実行され、排出ガス後処理システムに対する要求が比較的低い場合、再生は延期される。
【００２５】
本発明に係る別の技術思想は、エンジンの測度−負荷情報に基づいて臨界値を選択することである。エンジンの速度−負荷情報には、エンジンの現在の速度、エンジンの現在の負荷、エンジンの速度勾配、エンジンの負荷勾配、及び、エンジンの速度及び負荷の一方または両方に関連する他の履歴情報のうちの１つまたは複数が含まれる。再生は、通常、測度が臨界値に達したときに起動される。この測度は、ＬＮＴを含む排出ガス後処理システムまたはその一部分の状態または稼動性能に関連する。上述したように、本発明に係る技術思想のうちの少なくとも２つには、臨界値を変動させることが含まれる。１つの技術思想によれば、臨界値は、排出ガス後処理システムに対する要求に基づいて変動する。再生に対する現在の状況の有利性と排出ガス後処理システムに対する要求の両方は、主として、エンジンの現在の速度−負荷点及びエンジンの速度−負荷履歴に依存する（但し、他の因子も重要である場合がある）。しかしながら、エンジンの速度−負荷情報の重要な役割と入手の容易性のため、本発明に係る別の技術思想では、この情報に基づいて臨界値が選択されるものである。
【００２６】
この概要に記載された本発明の概念及び方法を、個別にまたは２つ以上を組合せて使用することによって、脱硝のスケジュール設定を先行技術よりも改善することができる。これによって、排出ガス規制に関連する燃料損失を低減しつつ、排出ガス規制の目標を達成することができる。
【００２７】
上述した概要の主な目的は、以下に記載した詳細な説明の理解に供するために、本発明に係る技術思想の幾つかを簡略化した形で提示することである。この概要は、「発明」と考えられる本発明に係る技術思想の全て、または、本発明に係る技術思想の組合せの全てについて包括的に記載したものではない。本発明に係る他の技術思想は、以下の詳細な説明を添付図面とともに参照することによって、当業者には容易に理解されるものである。本明細書に記載された詳細事項は、添付請求項に記載された発明の範囲で、様々な方法で一般化、縮減、及び組合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本明細書に記載された様々な制御に関する技術思想を実装可能な排ガス後処理システムを模式的に示す図である。
【図２】図２は、脱硝に続く期間中のセンサのデータを無視する制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、２つの別々の基準が満たされない限り再生が開始されない制御処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、脱硝に関する状態の有利性に対して再生の緊急性が重み付けられた制御方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、排出ガス後処理システムに対する要求に基づいて再生のための閾値が設定される制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明に係る技術思想の幾つかを実装する制御処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明に係る様々な技術思想を適用可能な発動システム１００を模式的に示す図である。但し、本発明に係る技術思想を適用可能な発動システムが、発動システム１００のみであるというわけではなく、本明細書に記載された様々な技術思想は、本来、発動システム１００と同様の様々なシステムのために考案され、発動システム１００の個々の構成要素は、好適な実施形態に関連するものである。発動システム１００は、ディーゼルエンジン１０１及び排気ライン１０２を含み、排気ライン中に、排出ガス後処理システム１０３の構成要素が配置されている。排出ガス後処理システム１０３は、燃料改質装置１０４、ＮＯＸ吸蔵触媒（ＬＮＴ）１０５、及びアンモニアＳＣＲ触媒１０６を含む。燃料射出装置１０７は、排気ライン１０２中の燃料改質装置１０４の上流に燃料を射出するように構成される。コントローラ１０８は、エンジン１０１、温度センサ１０９によって測定される燃料改質装置１０４の温度、及び、排気ライン１０２中のＮＯＸ吸蔵触媒１０５から下流の位置でＮＯＸセンサ１１０により測定されるＮＯＸ濃度の測定値に関する情報に基づいて、燃料の射出を制御する。温度センサ１１１は、ＮＯＸ吸蔵触媒１０５の温度を測定するように構成されており、この温度は脱硫の間に特に重要なものである。
【００３０】
ディーゼルエンジン１０１は、圧縮点火方式のエンジンである。圧縮点火方式のディーゼルエンジンでは、通常、約４％から約２１％のＯ２を有する排出ガスが生成される。シリンダの排出ストロークの間に、排出ガス中にディーゼル燃料を射出することによって、過濃（リッチ）排出ガス-還元剤混合気を形成することができる。但し、どんな還元剤も、エンジン１０１の下流で、排出ガス中に射出されることが望ましい。エンジン１０１は、一般的に、排出ガス再循環（ＥＧＲ）システムを備えており、また、吸気スロットルを備えていてもよい。これらのいずれも、排出ガス中の酸素濃度を低減し、過濃排出ガス−還元剤混合気を生成するのに必要な還元剤の量を低減するために使用することができる。ディーゼルエンジン１０１の代わりに、希薄燃焼ガソリンエンジンまたは予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）エンジンを使用することができる。ディーゼルエンジン１０１は、その動作によりＮＯＸを含む排出ガスを生成し、このＮＯＸは、ＮＯ及びＮＯ２から構成されると考えられる。
【００３１】
エンジン１０１は、一般的に、中型または大型のディーゼルエンジンである。本発明に係る技術思想は、小型のディーゼルエンジンを含む発動システム及び希薄燃焼型ガソリンエンジンを含む発動システムに対して適用可能であるが、通常、中型または大型のディーゼルエンジンの方が、その排出ガス後処理システムに対して高い性能が要求される。希薄燃焼型ガソリンエンジンの排出ガス最低温度は、通常、小型ディーゼルエンジンの排出ガス最低温度よりも高い。また、小型ディーゼルエンジンの排出ガス最低温度は、通常、中型ディーゼルエンジンの排出ガス最低温度よりも高く、中型ディーゼルエンジンの排出ガス最低温度は、大型ディーゼルエンジンの排出ガス最低温度よりも高い。排出ガスの温度が低い程、ＮＯＸの軽減及び燃料改質装置の点火が困難になる。ここで、中型ディーゼルエンジンは、少なくとも約４リットル、典型的には約７リットルの排気量を備えるエンジンであり、大型ディーゼルエンジンは、少なくとも約１０リットル、典型的には約１２から１５リットルの排気量を備えるエンジンである。
【００３２】
エンジン１０１からの排出ガスは、マニホールドによって排気ライン１０２に導かれる。排気ライン１０２は、通常、単一の通路からなるものであるが、幾つかの並列の通路により構成することもできる。排気ライン１０２は、好ましくは、排気弁または排気ダンパーを備えることなく構成されている。特に、排気ライン１０２は、並列の排気通路中の複数のＬＮＴ１０５に対する排出ガスの配分を変えるために使用できる弁またはダンパーを備えることなく構成されていることが好ましい。本発明に係る技術思想を、排気弁または排気ダンパーを備えた後処理システムに適用することは可能であるが、排気弁または排気ダンパーが存在することによって、ＬＮＴ再生のスケジュール設定に関する考慮事項が変わる可能性がある。弁またはダンパーを燃料処理装置またはＬＮＴに対する排出ガスの流量を低減するために使用することにより、排出ガスの条件が好ましくない場合でも効果的に再生を実行できる場合もある。しかし、弁またはダンパーのような可動部品は、故障を免れず、後処理システムの耐久性及び信頼性を著しく低下させるおそれがあるため、排気ライン１０２は、弁またはダンパーを使用することなく構成されることが好ましい。
【００３３】
排気ライン１０２に排気弁または排気ダンパーが存在しない場合でも、排気ライン１２０の上流の排気ラインに、例えば排出ガス再循環（ＥＧＲ）ライン中のＥＧＲ弁のような排気弁が含まれる場合がある。排気弁は、主排気ラインから分かれる支流を通じた流量を制御するために構成された排気弁と比べて、排出ガスの大部分の流量が流れ込む主排気ライン中に配置されている場合に、特に問題となる。広い通路のための排気弁の方が、狭い通路のための排気弁よりも故障する可能性が高いからである。
【００３４】
排気ライン１０２は、ＬＮＴ１０５の再生のための過濃条件を形成するための排気ライン用燃料射出装置１０７を備えている。本発明に係る技術思想は、ＬＮＴ１０５の再生のための還元環境を形成する他の方法にも適用可能であり、それらの方法には、還元剤である燃料をエンジン内で射出すること、及びディーゼル燃料以外の還元剤を射出することが含まれる。しかし、還元剤は、エンジン１０１を動作させるために使用されるものと同一のディーゼル燃料であることが好ましい。さらに、燃料がピストンリングの周囲を通過して送油孔（oil gallery）に侵入することによってオイルが希釈されることを回避するために、還元剤は、エンジン１０１のシリンダ内ではなく、排気ライン１０２中に射出されることが好ましい。シリンダ内に還元剤を射出することの他の欠点は、ＬＮＴの再生を実施するために、エンジン１０１の動作を変える必要があることである。還元剤のパルス流を過剰に散布すると、エンジン１０１と排気ライン１０２との間に配置されるターボ過給機上、及び、ＥＧＲ弁上に堆積物が形成される。
【００３５】
ディーゼル燃料は、排気ライン１０２中の燃料改質装置１０４の上流に射出される。燃料改質装置１０４は、有効量の貴金属触媒（ロジウムを含む）を含んでおり、この貴金属触媒は、酸化反応及び６００℃における水蒸気改質反応を触媒するものである。燃料改質装置１０４は、低い熱容量を備えるように設計され、これによって、ＬＮＴの再生の度に、水蒸気改質温度まで容易に加熱することができる。低い熱容量は、通常、燃料改質装置１０４を薄い金属基板の回りに構築することによって達成される。薄い金属基板の厚みは、約１００μｍ以下、好ましくは約５０μｍ以下、さらに好ましくは約３０μｍ以下である。
【００３６】
水蒸気改質温度は、最低でも５００℃であり、この温度は、通常、ディーゼル排出ガスの温度を上回る。ターボ過給機の下流におけるディーゼル排出ガスの温度は、約１１０から約５５０℃まで変化する。燃料改質装置１０４は、好ましくは、エンジン１０１からの排出ガスの温度が２７５℃に留まっている間に、射出装置１０７からのディーゼル燃料を使用して、２７５℃の初期温度から開始して暖機及び動作させることができる。より好ましくは、燃料改質装置１０４は、排出ガス及び燃料改質装置の２２５℃の初期温度から開始して暖機及び動作させることができ、さらに好ましくは、排出ガス及び燃料改質装置の１９５℃の初期温度から開始して暖機及び動作させることができる。このような特徴は、初期温度におけるディーゼル燃料の酸化を触媒するための有効量の貴金属（例えばＰｔ及びＰｄの一方または両方）を備えた燃料改質装置１０４を備えることによって、達成される。低温からの起動は、燃料改質装置１０４の上流に低熱容量の貴金属酸化触媒を配置することによって改善することもできる。好ましくは、上流の触媒は、燃料の一部を燃焼させ、残りを蒸発させるものである。上流の触媒と燃料改質装置１０４との間に、混合区間を設けることも有用である。
【００３７】
水蒸気改質温度で燃料改質装置１０４を動作させることにより、必要な貴金属触媒の総量が低減する。水蒸気改質温度でディーゼル燃料を改質する場合に必要な貴金属触媒は、改質が部分酸化と水蒸気改質により行われるか、または、部分酸化反応のみにより行われるかに関わらず、排出ガスの温度で改質する場合に比べて少ない。
【００３８】
燃料改質装置１０４で、少なくとも部分的に水蒸気改質反応を進行させることにより、改質燃料の収率が大幅に増大し、発生熱量が低減する。改質燃料の生成が、次の化学反応式で表されるような部分酸化改質反応によって進行する場合、原理的には、燃料中の炭素原子１モル当たり、１．９２５モル（ＣＯのモル数とＨ２のモル数の和）の改質燃料が得られる。
ＣＨ１．８５ ＋ 0.5 Ｏ２  −＞ ＣＯ ＋ 0.925 Ｈ２
ここで、ＣＨ１．８５は、典型的な水素／炭素比を有するディーゼル燃料を表すために使用されている。一方、改質燃料の生成が、次の化学反応式で表されるような水蒸気改質反応によって進行する場合、原理的には、燃料中の炭素原子１モル当たり、２．９２５モル（ＣＯのモル数とＨ２のモル数の和）の改質燃料が得られる。
ＣＨ１．８５ ＋ Ｈ２Ｏ  −＞ ＣＯ ＋ 1.925 Ｈ2
但し、燃料の転換効率の限界、完全な燃焼反応に対する改質反応の選択性の限界、改質反応を進行させるために熱を生成する必要性、及び、排出ガスを加熱するためのエネルギー損失により、実際の収率は理論値よりも低くなる。
【００３９】
好ましくは、燃料改質装置１０４は、６００℃において、エンジン１０１からの酸素濃度８ｍｏｌ％の排出ガス、及び、燃料対空気比が１．２：１の排出ガスを供給するために十分なディーゼル燃料を用いたときに、少なくとも約２ｍｏｌ％、より好ましくは少なくとも約４ｍｏｌ％、さらに好ましくは少なくとも約６ｍｏｌ％の改質燃料が、水蒸気改質により生成されるために十分な水蒸気改質触媒を含むものである。これを開示するため、ディーゼル燃料に関連する機能上の記述事項は、典型的なディーゼル燃料である、米国で市販された「Ｎｏ．２  ディーゼルオイル」を用いてテストされた。
【００４０】
本発明に係る技術思想は、射出されたディーゼル燃料が、水蒸気改質触媒を含む燃料改質装置で処理されない発動システムにも適用することができる。例えば、過剰酸素を消費するために、射出されたディーゼル燃料を、ＬＮＴ１０６または上流の酸化触媒中で燃焼させるものであってもよい。また、射出されたディーゼル燃料は、水蒸気改質温度を下回る温度で部分酸化反応によって改質燃料が生成されるように、処理されるものであってもよい。
【００４１】
ＬＮＴは、希薄（リーン）条件下でＮＯＸを吸蔵し、吸蔵されたＮＯＸを過濃（リッチ）条件下で還元して放出するものである。ＬＮＴは、通常、ＮＯＸ吸着剤と、不活性な担体に密着させた貴金属触媒とを含む。ＮＯＸ吸着剤の例には、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのようなアルカリ土類金属またはＫ、Ｃｓのようなアルカリ金属の、特定の酸化物、炭化物、及び水酸化物が含まれる。貴金属触媒は、典型的には、Ｐｔ、Ｐｄ、及びＲｈのうちの１つ以上からなる。担体は、通常、モノリス（monolith）状のものであるが、他の担体構造を使用することもできる。モノリス担体は、通常、セラミックである。但し、金属及びＳｉＣ等の他の材料も、ＬＮＴ担体として適切なものである。ＬＮＴ１０５は、２つ以上の別々のブロックとして形成されるものであってもよい。
【００４２】
アンモニアＳＣＲ触媒１０６は、希薄燃焼においてＮＯＸをＮ２に還元するために、ＮＯＸとＮＨ３との間の反応を触媒するものである。アンモニアＳＣＲ触媒１０６は、脱硝の間にＬＮＴから放出されたＮＨ３を吸着し、続いて、ＮＨ３を使用して、希薄条件下でＬＮＴ１０５から出るＮＯＸを還元する。アンモニアＳＣＲ触媒１０６の例には、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｅのような金属の特定の酸化物、及び、ＺＳＭ−５またはＺＳＭ−１１のようなゼオライトにＣｕ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｚｎのような金属の陽イオンをイオン交換したゼオライト系触媒が含まれる。アンモニアＳＣＲは、貴金属を使用して遂行することもできるが、好ましくは、アンモニアＳＣＲ触媒１０６は、貴金属を含まないものである。好ましくは、アンモニアＳＣＲ触媒１０６は、ＬＮＴ１０５の脱硫に必要な温度に耐えるように形成される。
【００４３】
排出ガス後処理システム１００は、ディーゼル粒子フィルタ及び浄化用酸化触媒のような他の構成要素を含んでいてもよい。燃料改質装置の高温に頻繁に曝されることからＬＮＴ１０５を保護するために、燃料改質装置１０４とＬＮＴ１０５との間に蓄熱体を配置するものであってもよい。ディーゼル粒子フィルタを蓄熱体として使用することができる。
【００４４】
通常動作の間（希薄段階）、エンジン１０１は、その動作によりＮＯＸ、粒子状物質、及び過剰酸素を含む排出ガスを生成する。ＮＯＸの一部はＬＮＴ１０５に吸着される。アンモニアＳＣＲ触媒１０６は、前に行われたＬＮＴ１０５の脱硝により保存されたアンモニアを有している場合がある。アンモニアＳＣＲ触媒１０６が、保存されたアンモニアを含む場合、保存されたアンモニアとの反応によって、ＮＯＸのさらなる一部がアンモニアＳＣＲ触媒上で還元される。燃料射出装置１０７は、通常、この期間中動作していない。但し、燃料改質装置１０４の温度を、そこからの加熱が容易な温度に維持する、または、ＮＯＸ吸蔵触媒１０５の温度をＮＯＸを効果的に吸着する温度に維持するために、少量の燃料射出を使用することもできる。
【００４５】
過濃段階において、ＬＮＴ１０５は、時々、蓄積されたＮＯＸを除去（脱硝）する再生を実行する必要がある。脱硝には、通常、燃料改質装置１０４を動作温度にまで加熱し、次いで、燃料改質装置１０４を使用して改質燃料を生成することが含まれる。燃料改質装置１０４は、通常、排気ライン中の燃料改質装置１０４の上流に、量論比を下回る量の燃料を射出することによって加熱される。この際、排出ガス−還元剤混合気は希薄状態に留まり、射出された燃料は、燃料改質装置１０４内で完全に燃焼される。これを、希薄暖機段階という。燃焼により燃料改質装置１０４を加熱した後、燃料射出量の増大及び排出ガスの酸素流量の低減の一方または両方により、排出ガス−還元剤混合気を過濃状態とする。これによって、燃料改質装置１０４では、排出ガス中の大部分の酸素が消費され、部分酸化反応及び水蒸気改質反応の一方または両方により改質燃料が生成される。このように生成された改質燃料によって、ＬＮＴ１０５に吸蔵されたＮＯＸが還元される。ＮＯＸの一部がＮＨ３に還元される場合があり、このＮＨ３は、アンモニアＳＣＲ触媒１０６に保存される。
【００４６】
本明細書に開示される本発明に係る技術思想は、脱硝の開始のスケジュール設定に関連する。このスケジュール設定は、コントローラ１０８によって実行され、コントローラは、脱硝を開始するための基準が満たされた場合、制御信号を送出する。また、コントローラ１０８は、脱硝の終了を示す基準が満たされた場合も、制御信号を送出する。コントローラ１０８は、エンジンの制御装置であってもよく、または、エンジンの制御装置とは別の装置であってもよい。
【００４７】
ＬＮＴ１０５は、時々、蓄積された硫黄化合物を除去する（脱硫）再生を実行する必要もある。脱硫には、通常、燃料改質装置１０４を動作温度にまで加熱すること、ＬＮＴ１０５を脱硫温度にまで加熱すること、及び、加熱されたＬＮＴ１０５に過濃雰囲気を供給することが含まれる。脱硫温度は変動するが、通常、約５００から約８００℃の範囲であり、最適温度は、通常、約６５０から約７５０℃の範囲である。最小温度を下回ると、脱硫の速度が非常に遅くなり、最高温度を上回ると、ＬＮＴ１０５が損傷を受ける可能性がある。
【００４８】
ＬＮＴ１０５は、部分的には、燃料改質装置１０４からの熱伝達によって加熱される。この熱を発生するため、希薄条件下で燃料改質装置１０４に燃料を供給することができ、これによって、燃料改質装置１０４内で燃料が燃焼する。燃料改質装置１０４が加熱された後、ＬＮＴ１０５が加熱されている間に、燃料改質装置１０４の温度を維持するように燃料射出量を制御することができる。
【００４９】
（ＮＯＸセンサのデータの処理）
コントローラ１０８は、ＮＯＸセンサ１１０からのデータを使用して、ＬＮＴ１０５の脱硝のスケジュールを設定する。ＬＮＴ１０５の下流に位置するＮＯＸセンサを使用することなく脱硝のスケジュールを設定することは可能であるが、一般に、このようなセンサを使用することが望ましいと考えられている。このセンサは、排出ガス規制の目標が達成されているか否かを監視するために使用することができ、また、ＬＮＴ１０５の現在の効率を測定すること、及び、ＬＮＴ１０５が最後の脱硝以来どれだけのＮＯＸを吸蔵したかを算出する計算の一部として、ＬＮＴ１０５によって排出ガスから除去された現在のＮＯＸの量を判別することの一方または両方を実施するために使用することができる。
【００５０】
センサは、厳密に正確な情報を提供するものではないことは周知であり、センサのデータは、通常、制御アルゴリズムで使用する前に様々な方法で処理される。ＮＯＸセンサ１１０からのデータは、測定値に影響を及ぼすランダムな摂動及びノイズのため、不正確な場合がある。データは、測定値の取得における遅延のために現在のものではない点でも、不正確である。一般に、データは、状態推定手段によって処理され、状態推定手段には、データからシステムの状態を判別するために使用される任意のアルゴリズムを使用することができる。状態推定手段は、単純なフィルタであってもよく、または、システムのモデルを使用するものであってもよい。システムのモデルを使用する場合、状態推定手段をオブザーバということもある。状態推定手段は、様々な方法で動作させることができ、例えば、移動時間平均を算出すること、一連の測定値から異常値を廃棄すること、及び、モデルに基づいて予想し得る状態とセンサから得られた状態とを調和させて状態を推定することのいずれか１つまたはこれらの任意の組合せを実施することができる。この場合の状態とは、ＬＮＴ１０５の下流におけるＮＯＸの濃度である。但し、状態は、１つのＮＯＸの濃度よりも複雑なものとすることもできる。また、ＮＯＸの濃度は、アンモニアＳＣＲ触媒１０６の上流または下流のいずれの濃度を使用することもできる。
【００５１】
本発明者等は、ＬＮＴの下流のＮＯＸセンサは、典型的には、ＬＮＴを再生するために使用された過濃段階の直後の期間において、特に信頼性に欠けることを見出した。そして、センサのデータは、多少の希薄動作を実行した後に、その信頼性を回復する。上記の期間のデータが信頼性に欠けることの理由は不明である。しかし、本発明者等は、過濃な再生の直後の期間におけるセンサのデータを無視するか、または少なくとも重みを小さくすれば、ＬＮＴの下流のＮＯＸセンサを使用した制御が改善されることを確認した。
【００５２】
一実施形態では、脱硝の直後の期間に得られたＮＯＸセンサのデータは、無視されるかまたは廃棄される。この期間長は、固定または可変とすることができ、また、予め定められていても、または、事象に応じて定められるものであってもよい。可変期間は、例えば、エンジン１０１が特定の量の燃料を使用するにかかった時間、または、エンジン１０１が特定の容積の排出ガスを生成するのにかかった時間に基づくものであってもよい。事象に応じて定められる期間は、ＮＯＸセンサのデータの信頼性が回復されたことを示すＮＯＸセンサのデータの観測に基づいて、この期間を終了するものであってもよい。脱硝の開始の決定が、例えば、ＬＮＴ１０５に吸収されたＮＯＸの量の計算ような、ＮＯＸセンサのデータを使用してなされた前進的計算に基づいている場合、この期間中のデータの代わりに推定値を使用することができる。脱硝の開始の決定が、１つのＮＯＸセンサの測定値をトリガーとするものである場合、期間中、このトリガーは止められる。
【００５３】
図２は、この方法の例示的な実施形態である制御処理２００のフローチャートである。ブロック２０１において、センサのデータに基づいて、脱硝を開始するか否かが判別される。開始の決定がなされると、処理はブロック２０２に進行し、ここで脱硝が実行される。脱硝に続いて、処理は、ブロック２０１にすぐに戻るのではなく、センサのデータが十分な信頼性を回復したと考えられるまで時間を経過させるため、ブロック２０３に滞留する。ブロック２０３において一定の期間待機した後、処理は、判別ブロック２０１に戻る。
【００５４】
別の実施形態は、上記期間中、ＮＯＸセンサ１１０のデータに与える重みを小さくするものである。重みの低減は、例えば、オブザーバによって実施することができる。オブザーバには、センサの測定値に対するノイズの影響の推定に関連するパラメータを含めることができる。このようなパラメータを、上記期間中、ノイズの影響を大きく反映するように変更することができ、これによって、有用な情報が得られる場合もある。この期間の後、ＮＯＸセンサのデータは、脱硝を開始するか否かの判別に関連するため、データに与える重みを再び増大させる。
【００５５】
（２つの基準を満たした場合にのみ再生する）
ＮＯＸセンサのデータの信頼性の一般的な問題に対処するさらなる技術思想は、脱硝を開始する前に２つの別々の基準を満たすことを要求することである。第１の基準は、ＮＯＸ吸蔵触媒１０５に吸蔵されたＮＯＸの量またはＮＯＸ吸蔵触媒１０５の残留ＮＯＸ吸蔵容量に関する。第２の基準は、排出ガス後処理システム１０３またはその一部分の現在の稼動性能に関連し、この稼動性能は、排出ガス中のＮＯＸ濃度の１つ以上の測定値から判別される。第１の基準は、ＮＯＸセンサのデータに影響を及ぼすノイズまたは一時的事象のために、脱硝が適切なタイミング以前に開始してしまうことを確実に防止するものである。また、脱硝が開始される前に第２の基準も満たすことを要求することによって、第１の基準のみを基準とした場合に使用しなければならない慎重な制限を越えて、希薄段階を延長することができる。
【００５６】
第２の基準に基づいて可能な場合に希薄段階を延長することによって、再生の頻度を低減することができ、排出ガス規制の目標を、少ない燃料損失で達成することが可能になる。還元剤がＮＯＸの負荷が高いときに効率的に使用される点で、燃料損失が削減される。また、通常、脱硝を開始するために起動時の燃料損失があり、脱硝の頻度を低減すると、起動時の燃料損失の発生数が低減する点で、燃料損失が削減される。さらに、ＬＮＴ１０５の下流に配置されたＳＣＲ触媒１０６を用いた場合、ＮＯＸの負荷が高くなるまで脱硝を延長すると、アンモニアの生成量が増大する点で、燃料損失が削減される。アンモニアは、ＳＣＲ触媒１０６上の反応によって、燃料損失を伴うことなく排出ガスからＮＯＸを除去するものである。
【００５７】
第１の基準は、ＬＮＴ１０５中のＮＯＸの蓄積に関連する。ＬＮＴ１０５中のＮＯＸの蓄積は、ＬＮＴ１０５に吸蔵されたＮＯＸの量、または、ＬＮＴ１０５に残っているＮＯＸ吸蔵容量のいずれかと関連させて特徴付けることができる。いずれの場合にも、通常、ＮＯＸがＬＮＴ１０５に吸蔵される速度の推定及び積分と、ＬＮＴ１０５の吸蔵容量の推定が含まれる。結果は、容量のパーセンテージとして表すことができる。飽和度は、ＮＯＸ負荷の理論的負荷限界に対する割合である。
【００５８】
ＮＯＸがＬＮＴ１０５に吸蔵される速度を推定するために、任意の適切な方法を使用することができる。一実施形態において、蓄積速度は、排出ガスの容積流量に対して、ＬＮＴ１０５の上流のＮＯＸ濃度とＬＮＴ１０５の下流のＮＯＸ濃度との差を乗算することによって算出される。これは、ＮＯＸセンサ１１０がＳＣＲ触媒１０６の上流に配置されている場合に好適な方法である。好ましくは、排出ガスの容積流量及びＬＮＴ１０５の上流のＮＯＸ濃度は、エンジンマップから推定される。この場合、これらの量を測定するためのセンサを必要としない。
【００５９】
別の実施形態では、蓄積速度は、ＬＮＴ１０５に入るＮＯＸの流量に対して、ＬＮＴ１０５の（ＮＯＸ除去）効率の推定値を乗算することによって算出される。これは、ＮＯＸセンサ１１０がＳＣＲ触媒１０６の下流に配置されている場合に好適な方法である。ＬＮＴ１０５の効率は、モデルから推定することができる。モデルは、ＬＮＴの温度、ＬＮＴのＮＯＸ負荷、ＬＮＴのＳＯＸ負荷、及び排出ガスの流量等のＬＮＴの効率に影響を及ぼす１つ以上の変数を含むように設計することができる。
【００６０】
第２の基準は、ＮＯＸセンサのデータを使用して判別される排出ガス後処理システム１０３の現在の稼動性能に関連する。稼動性能は、ＬＮＴ１０５のみに関するものであってもよく、または、ＬＮＴ１０５とＳＣＲ触媒１０６との組合せに関するものであってもよい。稼動性能の測度として、任意の適切な測度を使用することができる。適切な測度として使用できる可能性のある量の例には、ＮＯＸが還元される濃度、ＬＮＴ１０５を含む１つ以上の後処理装置によって排出ガスから除去されたＮＯＸの割合、及び、ＮＯＸの放出速度または排出（スリップ）速度が含まれる。ＮＯＸ放出速度は、規格化することができる。エンジンの「ｂｈｐ−ｈｒ」に対して規格化すると、この測度は、特定の排出ガス規制の標準と直接的に関係付けられる。
【００６１】
ＮＯＸ除去効率の測度も、規格化することができる。一実施形態では、この効率は、排出ガスの流量に対して規格化される。排出ガスの流量は、観測されるＮＯＸの除去効率に対して強い影響を及ぼす。排出ガスの流量に対して規格化された効率は、排出ガス後処理システム１０３またはその一部分の状態の指標として、このように規格化されていない測度よりも正確である。同様に、この効率は、温度に対して規格化することもできる。温度に対する規格化は、ＮＯＸの除去効率の温度依存性を与える式に基づいて行われる。温度依存性の影響を除くことによって、この効率は、ＬＮＴ１０５の効率に対する現在のＮＯＸ負荷レベルの影響に直接的に関連付けられる。
【００６２】
脱硝は、それを開始した後、任意の適切な終了点まで進行させることができる。脱硝は、固定された期間中、または、一定量の還元剤が供給されるまで続けることができる。脱硝の期間長を、推定されたＬＮＴ１０５のＮＯＸ負荷に少なくとも部分的に基づいて決めることも任意に選択できる。一実施形態では、脱硝は、ＮＯＸ負荷が目標レベルに低減するまで続けられる。この目標レベルは、固定または可変とすることができる。一例として、可変な目標レベルは、脱硝の開始時におけるＮＯＸ負荷に依存するものである。排出ガス後処理システム１０３の現在の稼動性能に関連する基準が比較的早く満たされたことによって、脱硝が比較的低いＮＯＸ負荷レベルで開始した場合、再生の頻度を比較的低く抑えるために、脱硝の程度を増大させることが望ましい。
【００６３】
図３は、この技術思想を実装する制御処理３００の例を示すフローチャートである。この処理は希薄段階から開始し、この段階でＬＮＴ１０５にＮＯＸが蓄積される。ブロック３０１において、ＬＮＴ１０５のＮＯＸの飽和度が臨界レベルにまで達したか否かが判別される。臨界レベルにまで達した場合（ｙｅｓ）、この処理はブロック３０２に進行し、ここで、ＬＮＴの効率が限界を下回るまで低下したか否かが判別される。低下していた場合（二回目のｙｅｓ）、この処理はブロック３０３に進行し、ここで脱硝が実行される。脱硝において、ブロック３０１で使用されるＬＮＴの飽和度の推定値が、脱硝の程度に応じた程度にまで低減される。また、脱硝によってＬＮＴの効率も回復する。脱硝が完了したならば、この処理は希薄段階及びブロック３０１に戻る。
【００６４】
ＬＮＴの現在の稼動性能に関連する基準と、負荷または残存容量に関連する基準の２つの基準が満たされた場合にのみ再生を開始するという技術思想は、脱硫に対しても適用可能である。ＳＯＸ負荷は、最後の脱硫からの燃料の使用量に基づいて推定することができる。これを、ＬＮＴ１０５のＳＯＸ吸収効率を使用して修正することも任意に選択できる。硫黄負荷に関連する現在の稼動性能は、任意の適切な方法によって判別することができる。硫黄負荷によって影響が及ぼされる稼動性能の測度の１つは、再生が必要な頻度である。硫黄負荷に関連する現在の稼動性能の別の測度は、完全な脱硝の直後に測定されたＬＮＴ１０５のＮＯＸ除去効率である。硫黄負荷に関連する現在の稼動性能のさらに別の測度は、ＮＯＸ除去効率とＮＯＸ負荷との間の関係に基づくものである。ＬＮＴの温度及び排出ガスの流量のような現在の状態の影響を考慮に入れた上で、ＮＯＸ除去効率が、現在のレベルのＮＯＸ負荷での脱硫状態におけるＬＮＴ１０５について予想される効率よりも低いことが明らかな場合、脱硫の必要性が示されている。
【００６５】
（再生の緊急性と有利性とを均衡させる）
本発明に係る別の技術思想は、再生の必要性と、再生に対する現在の状態の有利性とを均衡させることである。有利な状態である場合、早期に再生を実行することが好ましい。再生に対する有利性が常に同じである場合には、緊急に脱硝を実行しなければならなくなるまで、脱硝を延期することが望ましい。しかし、本発明者等は、典型的な車両の運転では、排出ガスの状態は頻繁かつ劇的に変動し、変動する状態を無視する再生方法は、決して最適とはなり得ないことを見出した。排出ガスの状態は、時々、再生を実行するために非常に有利なものとなり、この場合、ＬＮＴのＮＯＸ負荷が増大するまで再生を延期するよりも、早期に再生を実行することが好ましいものとなる。また、時々、特に不利な状態も発生する場合がある。したがって、再生が必要とされる時点よりも早期のある時点で、再生を実行することが有利となり、これによって、その後に生じる可能性のある特に不利な条件下で再生が必要となる危険性が低減される。
【００６６】
上述した均衡化によって、再生のための閾点が定義される。閾点は、排出ガス後処理システムまたはそのＬＮＴを含む一部分の状態または稼動性能が、再生が起動される臨界値に到達する点である。閾点は、有利性を判別する条件に基づいて、いくつかの可能な点のうつの１つに割り当てることができる。但し、閾点は、状態の有利性の何らかの測度の連続関数に従って変動することが好ましい。
【００６７】
閾点によって、排出ガス後処理システム１０３またはその一部分の状態または稼動性能が臨界値に到達した場合に満たされる基準が定義される。この測度は、再生の緊急性に関連するものである。この基準に関して、任意の適切な測度が使用できる。測度は、ＮＯＸセンサ１１０のデータを使用して判別される排出ガス後処理システムの現在の稼動性能に関連するものであってもよい。あるいは、測度は、ＬＮＴ１０５のＮＯＸの蓄積に関連するものであってもよい。但し、これらに限定されるものではない。
【００６８】
基準が満たされて閾点を越えた否かの判別は、任意の適切な方法によって実施することができる。一例では、排出ガス後処理システム１０３の状態または稼動性能の測度と閾値とを比較することにより、判別が実施される。別の例では、再生に対する状態の有利性に基づいて１つの値が生成され、再生の緊急性に基づいて別の値が生成され、これらの２つの値を、（因子を均衡化する）公式で相対的に重み付けすることによって、判別が実施される。後者の例では、排出ガス後処理システム１０３の状態または稼動性能の閾値は、その値が数学的な意味で存在していても、明示的に判別しなくともよい。
【００６９】
再生の緊急性は、排出ガス後処理システム１０３の状態または稼動性能と、再生が必須であると考えられる臨界値との比較に関連付けることができる。緊急性は、その度合いに応じて、緊急性の度合いが最低の開始点から、排出ガス規制に抵触することを避けるために再生が必須である終了点までのスケール上に並べることができる。例えば、緊急性の測度がｇ／ｂｈｐ−ｈｒ単位で測られたＮＯＸ放出速度である場合、緊急性に対して、放出速度が０のときに値「０」を割り当て、放出速度が法規制上超えられない限界値であるときに値「１」を割り当て、これらの値の間を線形に変動するものとすることができる。
【００７０】
本明細書において、再生に対する状態の有利性は、再生が可能であることを前提として、再生のための燃料損失に着目するものである。したがって、再生に対する状態の有利性は、再生のための燃料損失に影響を及ぼす１つ以上の条件を考慮することによって判別される。燃料損失に影響を及ぼす最も重要な条件には、排出ガス中の酸素の流量、排出ガス中の酸素濃度、及び排出ガスの流量が含まれる。酸素の流量が小さいことは、再生の過程で排出ガスから酸素を除去するために消費される還元剤が少量で済むことを意味する。酸素濃度が低いことは、酸素の流量が小さいことに関連するが、パルス動作を殆どまたは全く使用用しないときの燃料改質装置１０４の動作性能にも関連する。酸素濃度が高い場合、過熱を回避するためにパルス動作が必要となる場合がある。排出ガスの流量が小さいことも、酸素の流量が小さいことに関連するが、滞在時間が長いことによる効率的な還元剤の使用におも関連する。エンジンの吸気スロットルを調整すること、または、エンジンの出力を維持しつつ変速ギア比を変えることによって達成可能な排出ガスの状態は、現在の状態から判別することができ、それ自体を現在の状態として考えることもできる。
【００７１】
再生に対する状態の有利性は、エンジンの速度−負荷状態の情報に関連付けることができる。安定状態では、流量及び酸素濃度のような排出ガスの状態は、エンジンの速度−負荷点に関連する。したがって、エンジンの速度−負荷点を使用して、再生に対する状態の有利性を推定することができる。過渡運転の間、排出ガスの状態は、現在の速度−負荷状態に加えて速度−負荷状態の履歴にも依存する。特に、流量が小さくかつ酸素濃度が低い好ましい燃焼は、正の速度勾配及び正の荷重勾配の間に発生する場合が多いことが観察された。したがって、再生に対する状態の有利性を速度−負荷状態によって判別する場合、エンジン１０１の現在の速度−負荷点に加えて、速度勾配と負荷勾配を考慮することが好ましい。
【００７２】
有利性は、その度合いに応じて、最も有利でない状態の開始点から最も有利な状態の終了点までのスケール上に並べることができる。例えば、排出ガスの酸素流量が最高の状態に対して値「０」を割り当て、排出ガスの酸素流量が（エンジンの稼動時において）最低の状態に対して値「１」を割り当て、有利性を表す数値はこれらの値の間を線形に変動するものとすることができる。
【００７３】
緊急性の因子と有利性の因子と均衡させることは、任意の適切な方法によって実施することができる。例えば、両者の数値因子を加算または乗算し、その結果を調べて再生を開始する閾値に達したか否かを判別するものであってもよい。同様に、有利性の因子を使用して、緊急性の因子を調べることに対する臨界値を設定することもできる。例えば、緊急性の測度がｇ／ｂｈｐ−ｈｒ単位で測られたＮＯＸ放出速度に基づくものである場合、再生が開始される臨界放出速度を、有利性の因子の大きさに比例して減少させるものであってもよい。別の例では、緊急性の測度がＬＮＴ１０５の残留ＮＯＸ吸蔵容量に基づくものである場合、脱硝を開始する容量の閾値を有利性の因子の大きさに比例して増大させ、これによって、有利性が高い場合に閾値に速く達するようにするものであってもよい。
【００７４】
脱硝は、それを開始した後、任意の適切な終了点まで進行させることができる、脱硝は、固定された終了点まで進行させるか、または、再生の緊急性に影響を及ぼす因子のみに依存する期間にわたって進行させることができる。但し、脱硝の期間長を、再生に対する状態の有利性に部分的に基づくようにすることも任意に選択できる。脱硝の期間長は、状態が脱硝に関して有利である場合に長く、有利でない場合に短いことが好ましい。終了点の目標を、脱硝の過程における状態の変化に応じて改訂することもできる。例えば、状態が悪化した場合、脱硝を早期に終了するものであってもよい。再生の終了点は、任意の適切な方法で定義することができるが、典型的には、ＬＮＴ１０５から除去されたＮＯＸの量の推定値、または、ＬＮＴ１０５に残存するＮＯＸの量の推定値から判別される。
【００７５】
図４は、再生に対する状態の有利性と再生の緊急性とを均衡させた制御方法４００の例を示すフローチャートである。この処理は、ブロック４０１の希薄段階から開始する。ブロック４０１において、再生の緊急性に対して数値が割り当てられる。例えば、排出ガス後処理システム１０３のＮＯＸ除去効率に基づいて、緊急性に対して、ＮＯＸ除去効率の現在の推定値に基づく値を、許容可能な効率の最小値に近づくにつれてその値が１．０に近づくように増加するような方法で、割り当てることができる。
【００７６】
ブロック４０２において、再生に対する状態の現在の有利性に対して数値が割り当てられる。例えば、排出ガス中の酸素流量に基づいて、有利性に対して、酸素流量が最高の場合に値「０」を割り当て、酸素流量が最低の場合には値「０．７」を割り当てるように、数値を割り当てることができる。
【００７７】
ブロック４０３において、有利性及び緊急性に割り当てられた数値を組合せて、再生を実行するか否か判別するためにテストできる１つの因子が構成される。この例では、この因子を構成するために、２つの数値が単純に加算される。
【００７８】
ブロック４０４においてこの因子がテストされ、再生を実行するか否かが判別される。このテストは、例えば、因子が１．０を超えたかどうかを調べるものであってもよい。この因子が１．０を超えた場合（ＹＥＳ）、ブロック４０５において脱硝が開始される。この因子が１．０を超えていない場合（ＮＯ）、処理は、元に戻ってブロック４０１−４０４を繰り返す。
【００７９】
（排出ガス制御システムに対する要求が高い場合、早期に再生する）
本発明者は、排出ガス後処理システム１０３の状態のみに関連する再生の緊急性の測度、及び、排出ガス後処理システム１０３の稼動効率の多くの測度について、ある動作状態の測度によって示される緊急性は、他の動作状態によって示される緊急性よりも低いことも見出した。したがって、本発明に係る別の技術思想は、再生を実行するか否かの判別において、排出ガス後処理システム１０３またはその一部分の状態または稼動性能の測度と、車両の運転状態によって排出ガス後処理システム１０３に対して求められる現在の要求とを均衡させることである。この均衡化は、再生が開始される状態または稼動性能の測度の臨界値に影響を及ぼす。
【００８０】
状態に基づいて変動する臨界値は、ＬＮＴの再生を開始するタイミングを判別するために使用される任意の通常の基準と関連付けることができる。例えば、この基準は、ＮＯＸセンサ１１０のデータを使用して判別される排出ガス後処理システム１０３の現在の稼動性能に関連するものであってもよく、または、ＬＮＴ１０５の残留ＮＯＸ吸蔵容量に関連するものであってもよい。
【００８１】
排出ガス後処理システム１０３に対する要求は、主として、エンジン１０１の動作状態の関数である。この要求は、通常、排出ガスの流量が大きい場合、エンジン１０１が生成するＮＯＸが多量である場合、または、エンジン１０１が、排出ガス後処理システム１０３による処理のための最適温度の範囲外で排出ガスを生成する場合に高いものとなる。排出ガスの流量が大きい場合、滞在時間が短いため、排出ガス規制の目標を達成するために、排出ガス後処理システム１０３のデバイスに対してより高い活性が要求される。エンジン１０１が生成するＮＯＸが多量である場合、特に、エンジン１０１が、ｇ／ｂｈｐ−ｈｒ単位で見たときに多量のＮＯＸを生成している場合、排出ガス後処理システム１０３が排出ガスから除去しなければならないＮＯＸの割合は増大する。ＬＮＴ１０５が、排出ガスによって最適動作温度の範囲外に冷却または加熱されている場合、ＬＮＴ１０５の効率は、ＬＮＴ１０５が最適温度範囲内である場合のＮＯＸ負荷よりも低いＮＯＸ負荷で、許容限度を下回る。
【００８２】
排出ガス後処理システムに対する要求を、エンジンマップと関連付けることを任意に選択できる。通常、この要求は、エンジン１０１が高速高負荷状態にあるときに、最も高いものとなる。エンジン１０１が高速高負荷状態にある場合、再生を早期に起動することが好ましく、一方、要求が低い場合には、ＮＯＸ負荷が増大し、ＬＮＴ１０４の稼動性能が大幅に悪化するまで、再生の実行を延期することができる。この要求は、最近の速度−負荷履歴にも関連し、速度−負荷勾配によって特徴付けられる場合もある。但し、現在の要求を評価する場合、このような過渡的な影響を考慮することの有用性は低くなる。現在の要求との関連性が最も高いのは、数分程度持続する状態であり、これに対して、速度勾配及び負荷勾配は、数秒程度としか持続しない傾向があるからである。
【００８３】
要求の測度として適用可能なものが何かは、問題とする基準に依存する。例えば、基準は、ＬＮＴ１０５に吸蔵されたＮＯＸの量か、または、ＬＮＴ１０５の残留ＮＯＸ吸蔵容量に関連する場合、排出ガスの流量、排出ガスの温度、及びエンジンのＮＯＸ生成速度は、全て適切な要求の測度である。基準が、センサ１０１を使用して判別されるＬＮＴ１０５の効率に関連する場合、上記の測度のうち、エンジンのＮＯＸ生成測度のみが適切な測度である。排出ガスの流量及び温度はＬＮＴの効率の測定値に直接影響を及ぼすからである。対照的に、ＮＯＸ放出測度は、ＬＮＴの効率が一定であっても、ＮＯＸ生成測度に伴って増大する。エンジン１０１のｇ／ｂｈｐ−ｈｒ単位で測ったＮＯＸ生成測度が大きいかまたはＮＯＸの濃度が高い場合の排出ガスの制限を満たすために、ＬＮＴに対して高い効率が要求される場合があり、この要求は、排出ガスの制限に依存する。エンジン１０１によって排出ガス後処理システム１０３に対して求められる要求が高くなるにつれて、再生のための閾値は低下し、逆に、再生のための閾値が低下すると、エンジン１０１によって排出ガス後処理システム１０３に対して求められる要求が高くなる。
【００８４】
要求の測度を使用して、任意の適切な方法により臨界値を修正することができる。例えば、臨界値として、幾つかの可能な値の１つを測度に応じて設定することができる。詳しい例では、エンジン１０１が高速−高負荷状態にある場合、脱硝が開始される負荷の閾値を、他の時点で使用される値よりも低い値に設定することができる。別の例では、臨界値を、要求の測度の連続関数とすることもできる。この例には、再生が開始されるＮＯＸ負荷の閾値を、排出ガスの流量が増大するにつれて線形に減少させる場合、及び、再生が開始されるＬＮＴの効率の閾値を、ｇ／ｂｈｐ−ｈｒ単位で測られるエンジンのＮＯＸ放出速度が増大するにつれて線形に増大させる場合が含まれる。
【００８５】
図５は、エンジン１０１によって排出ガス後処理システム１０３に求められる現在の要求に基づいて再生の閾値が設定される制御方法５００の例を示すフローチャートである。この方法は、希薄段階の間、ブロック５０１で開始される。ブロック５０１において、現在の状態に基づいて再生の基準が設定される。例えば、要求は、エンジン１０１の速度−負荷状態に関連するものであってもよく、速度−負荷状態のマップを使用して、再生が開始される飽和度の閾値を設定することができる。ブロック５０２において、基準が満たされたか否か、この例の場合には、飽和度が閾値を超えたか否かが判別される。基準が満たされた場合、この方法はブロック５０３に進行し、ここで再生が実行される。基準が満たされていない場合、この方法はブロック５０１に戻り、その時点における現在の要求レベルに基づいて次の反復手順のための基準が再設定され、続いて、ブロック５０２において、排出ガス後処理システム１０３の更新された状態に対してテストが実施される。
【００８６】
これに関連する技術思想として、現在の要求の基づいて再生の終了点を変動させるものであってもよい。排出ガス後処理システム１０３に対する要求が高い場合、過剰な頻度で再生を実行することなく十分な排出ガス制御を行うために、再生を実行する期間を延長する必要がある場合もある。また、要求が比較的低い場合、再生を実行する期間を大幅に短縮しても十分な場合もある。そして、再生を実行する期間を短縮することは、高負荷での再生時の効率が増大する点で有利であるため、望ましいものである。この技術思想は、現在の要求の状態に基づいて、例えば飽和度のような、再生を終了するための閾値を設定することによって実現することができる。
【００８７】
現在の要求に基づいて脱硝の開始点及び終了点を変動させるという技術思想は、脱硫に対しても適用可能である。脱硫は、以下の幾つかの理由により、その開始を延期し、かつ、早期に終了させることが望ましい。理由の１つは、硫黄負荷に伴ってアンモニア生成の増大が見られることである。別の理由は、硫黄負荷が高い場合、単位時間当たりに除去可能な硫黄の量が増大することである。すなわち、硫黄負荷が高いときに硫黄を除去すると、硫黄負荷が低いときに除去する場合と比べて、全体の脱硫時間が短縮される。ＬＮＴは、通常、脱硫温度に維持される時間に比例して劣化及び不活性化が進行するため、脱硫時間を短縮ることは重要である。脱硫温度を上げることなく脱硫時間を短縮することによって、ＬＮＴの寿命が延びる。
【００８８】
（組合せによる方法）
図６は、本発明に係る技術思想の幾つかを組合せた脱硝制御処理６００を示すフローチャートである。この処理は、ブロック６０１で開始し、ここで、希薄段階が開始するとともに、この間に、ＬＮＴ１０５にＮＯＸが蓄積される。次いで、この処理は、ブロック６０２に進行し、ここで、ＬＮＴ１０５の飽和度が臨界値を超えたか否かが判別される。ＬＮＴ１０５の飽和度は、ＬＮＴ１０５に吸蔵されるＮＯＸの量を、理論的最大値によって規格化したものである。この飽和度が臨界値を超えた場合、この処理は、ブロック６０３に進行し、ここで、ＬＮＴ１０５のＮＯＸ削減性能が臨界値を下回る程低下したか否かが判別される。ＬＮＴ１０５のＮＯＸ削減性能が臨界値を下回った場合、この処理は、ブロック６０４に進行し、過濃段階における再生を開始する。ブロック６０２またはブロック６０３のいずれかのテストに合格しなかった場合、次の反復手順で、両方のテストが繰り返される。ブロック６０３のテストに合格しなかった場合、ブロック６０２のテストに以前に合格していた場合でも、ブロック６０２のテストが繰り返される。これは、次の反復手順に適用される基準が変化し、以前に再生の実行が許容された飽和度よりも高いレベルの飽和度が要求される可能性があるからである。
【００８９】
ブロック６０４において再生が開始した後、この処理６００は、ブロック６０５に進行し、ここで、脱硝の終了点に関連する基準が満たされたか否かが判別される。この例では、この基準は、ＬＮＴ１０６のＮＯＸ飽和度に関連する。飽和度の推定値は、処理６００を通じて保持されており、希薄段階が進行するにつれて増大し、過濃段階が進行するにつれて減少する。この増大速度及び減少速度は、モデルを用いて推定される。再生処理は、飽和度が目標レベルに減少するまで続けられ、目標レベルに達すると、ブロック６０１において新たな希薄段階が開始される。
【００９０】
ブロック６０１−６０５によって定められる主要処理と並行して、いくつかの処理が実施される。ブロック６１０及びブロック６１１によって定められる処理は、ブロック６０２においてＬＮＴの飽和度がテストされる対象の臨界値を更新するものである。ブロック６１０において、ＬＮＴに許容される最大飽和度が設定される。この飽和度は、発動システム１００の現在の動作状態の要求に基づくものであり、これらの要求を決定する主要な因子は、エンジン１０１の速度−負荷点である。一例では、エンジンマップを、例えば、表または関数式とすることができる。
【００９１】
ブロック６１１において、再生に対する現在の状態の有利性に基づいて、臨界値が低減される。通常、現在の状態の有利性が増大すればする程、臨界値は低くなる。有利性を決定する重要な因子は、排出ガスの状態であり、これは、主としてエンジンの速度−負荷履歴の関数である。したがって、ブロック６１１で適用される飽和度の臨界値の低下の度合いは、現在の速度−負荷点とは別のエンジンマップに基づいて決定することができ、例えば、エンジンの速度勾配または負荷勾配に基づく修正を任意に選択できる。
【００９２】
ブロック６１０及びブロック６１１における処理の組合せにより、１つの臨界値が決定される。ブロック６１０及びブロック６１１における処理よって適用される考慮事項は異なり、また、これらのブロックにおける処理の結果に影響を及ぼすパラメータは異なっていてもよいが、これらの２つのブロックにおける処理を組合せることにより、１つの結果が導かれるものである。ブロック６１０及びブロック６１１における処理を、２つのブロックで共通して使用されるパラメータに直接関連する１つのマップを作成することにより、ブロック６０２で適用される臨界値に関連する最終的な判別のために組合せることができる。このように、目標の飽和度は、現在の状態におけるＮＯＸ削減の要求、及び、再生に対する現在の状態の有利性の両方に基づいて、１つのステップで設定することができる。
【００９３】
さらに、ブロック６１２及び６１３に定められた処理も、並行して実施される。これらのブロックにおける処理は、ブロック６１０及びブロック６１１における処理と同様のものであるが、飽和度の臨界値を決定する代わりに、ＬＮＴ１０５またはＬＮＴ１０５とＳＣＲ触媒１０６の組合せの、ＮＯＸ削減性能の臨界値を決定する点で異なるものである。これらの２つの処理も１つのに組合せることができる。さらに、ブロック６１４及び６１５に定められた処理も並行して実施され、この処理では、脱硝の終了点が決定される。これらのブロックに関する記述は、ブロック６１０及びブロック６１１に関する記述と同様のものである。
【００９４】
さらに、ブロック６２０−６３０に追加のサブ処理が定められている。これれは、ＬＮＮＴの稼動性能、及び、ブロック６０２及びブロック６０３の比較で使用されるＬＮＴの飽和度の決定に関連する。ブロック６０５における脱硝の完了後、ブロック６２０に信号が送出され、これによって、ブロック６２０では、再生後の段階のためにＮＯＸセンサのデータを重み付けするプログラムが開始される。ブロック６２０では、経時的に変動する重み因子が生成され、これらの重み因子はブロック６２１で使用される。ブロック６２１では、ＬＮＴ１０６の下流のＮＯＸ濃度が推定される。ブロック６２１では、ＮＯＸセンサからの情報を使用してシステム１００のモデルが形成される。このモデルは、エンジン１０１の速度−負荷点等の様々な情報を使用することができる。ブロック６２１は、例えば、カルマンフィルタであってもよい。ブロック６２０によって提供される重み因子によって、ブロック６２１において、脱硝の直後の期間におけるＮＯＸセンサのデータには、低い重みが与えられる。ＮＯＸ濃度の推定値が使用して、ブロック６２２においてＮＯＸ削減効率が推定され、ブロック６２３においてＬＮＴ飽和度の推定値が更新される。
【００９５】
（エンジンの速度−負荷情報に基づいて再生の閾値を設定する）
本発明に係る技術思想の幾つかを、脱硝を開始する閾値を設定において考慮されるパラメータのタイプに関連する別の観点から見ることができる。上述したように、本発明に係る技術思想のうちの少なくとも２つは、再生を開始するタイミングの決定に際して、エンジン１０１の速度−負荷情報を考慮すること、及び、その情報を、排出ガス後処理システム１３０の状態または稼動性能の独立した判別とともに使用することが含まれる。そして、本発明に係る別の技術思想は、脱硝のための閾値がエンジンの速度−負荷情報に基づいて変動するような脱硝のスケジュール設定の方法である。この閾値は、排出ガス後処理システム１０３またはそのＬＮＴ１０５を含む一部分の状態及び／または稼動性能の測度の臨界値である。
【００９６】
この閾値は、排出ガス後処理システムを動作させるための燃料損失を最小限に抑えるという最終的な目標とともに、複数の事項を考慮して設定することができる。上述したように、排出ガス後処理システムへの要求が低いために再生の実行を延期することができる動作状態はあるものの、このように再生を延期できる場合でも、適切な状態で再生を有利に実行し、その後に発生する可能性のある不利な状態で再生を実行することを回避するために、再生を早期に実行することが望ましい場合がある。全ての事項を考慮すると、エンジンの速度−負荷点、または、エンジンの速度−負荷の勾配を判別するための、エンジンの速度−負荷点とエンジンの速度−負荷情報の履歴との組合せに関連付けることができる最適な閾値が存在する。
【００９７】
任意の適切な方法を使用して、エンジンの速度−負荷情報から閾値に対するマップを作成することができる。一実施形態では、１組のデータがマップを作成するために使用される訓練例に供される。車両の動作サイクルから得られるデータは、現在の動作状態を超えて進行する情報が捕捉されている点で、重要なものである。例えば、適切なタイミングでの再生に関して、閾値をどの程度変更するか、及び、再生の時期をどの程度早めるかを決定する上で、単に、再生に対する現在の状態の有利性の度合い以上のことを考慮することが最も望ましい。状態の有利性に加えて、現在の状態が持続する可能性が重要である。持続する可能性が高い場合、再生の時期を早めることによる利益は、持続する可能性が低い場合よりも少なくなる。したがって、マップの作成において、速度−負荷点及び速度−負荷勾配と、その速度−負荷点及び速度−負荷勾配における状態の持続性との何らかの相関が捕捉された訓練例を処理することが望ましい。このような相関は、適切な方法で訓練例を処理することによって捕捉することができる。１つの選択肢は、再生のために使用される最適閾値を、エンジンの速度−負荷点、または、エンジンの速度−負荷点とエンジンの速度−負荷情報の履歴との組合せの関数として算出するために使用可能な確率的従属モデル（probabilistic dependency model）を構成することである。通常、閾値の設定において、エンジンの速度−負荷情報に加えて更なるパラメータを考慮することによって、さらに良好な性能を達成することができる。更なるパラメータは、例えば、ＬＮＴの温度のような排出ガスシステムの状態、車両の速度、または、エンジンの速度−負荷履歴に関連するものである。
【００９８】
以上、添付請求項に明記された本発明を、特定の概念、構成要素、及び特徴に関連させて開示及び／または説明した。本明細書において、特定の構成要素または特徴が、幾つかの概念または広義または狭義の例もしくはその両方のうちの１つのみに関連させて開示されていたとしても、広義または狭義の構成要素または特徴は、１つ以上の広義または狭義の他の構成要素または特徴と組合せることが可能であり、このような組合せは、当業者には論理的に理解されるものである。また、本明細書には、１つ以上の発明が開示されている場合があり、添付請求項は、必ずしも、本明細書に記載された全ての概念、態様、実施形態、または例を含むものではない。
【００９９】
（産業上の利用可能性）
本発明は、ディーゼルエンジン及び希薄燃焼型ガソリンエンジンからのＮＯＸ排出を抑制するために有用である。
【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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【国際調査報告】
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2010530494.tif 000011
2010530494.tif 000012
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