(57)【要約】放出物低減装置は、それぞれ第１および第２のＮＯｘトラップ（２６，２８）を所有する第１および第２の排気ガス流路（１２，１４）を有する。一方のトラップは他方よりも小さい容量を有し、これは、大きい方のトラップが再生している間に運転し、対称的な運転を可能にする。
2006500500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の排気ガス流路、および、前記流路それぞれに第１および第２の再生可能な放出物低減エレメントを具備し、
前記第１の放出物低減エレメントが、前記第２の放出物低減エレメントよりも大きな放出物低減容量を有するエンジン排気ガスのための放出物低減装置。
【請求項２】
前記第１および第２の放出物低減エレメントは、熱依存性再生レジームおよび熱依存性放出物低減レジームの少なくともいずれか一方を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記放出物低減エレメントは、ＮＯｘトラップを具備する、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘトラップは、微粒子フィルターを含む、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第２の放出物低減エレメントは、前記第１の放出物低減エレメントよりも低い運転温度フォーミュレーションを有する、請求項１ないし４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の装置、および、前記装置の運転を制御するための制御器を含む放出物低減システム。
【請求項７】
排気ガス流路を提供するイグゾースト、および、前記排気ガス流路に設けられる請求項６記載のシステムを含むエンジン。
【請求項８】
ディーゼルエンジンを具備する請求項７記載のエンジン。
【請求項９】
請求項７または８に記載のエンジンを含む車両。
【請求項１０】
第１および第２の再生可能な放出物低減エレメントを有する第１および第２のエンジン排気ガス流路の相互間でエンジン排気ガス流を切り換え、前記排気ガス流は、前記第１の流路の前記再生可能なエレメントの再生の間に第２の流路へと切り換えられ、その後、再生が完了したときに前記第１の流路へとスイッチバッグされることを含む、エンジン排気ガス放出物を低減するための方法。
【請求項１１】
図面を参照して実質的に本明細書中に記述される装置システムエンジン車両または方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両エンジン排気ガスからの有害放出物を低減するための放出物低減装置（ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の公知の装置は、例えば、英国のジョンソンマゼー（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｈｅｙ）により製造される型式のＮＯｘトラップを有する。このトラップは、排気ガス入口と、出口と、これらの間の出口側にＮＯｘウォッシュコート（ｗａｓｈ  ｃｏａｔ）を有するフィルターとを備える。このフィルターは、例えば、セラミックきん青石（セラミックコーディエライト；ｃｅｒａｍｉｃ  ｃｏｒｄｉｅｒｉｒｅ）のような多孔質セラミック、および、例えば、アルミナ孔（ａｌｌｕｍｉｎｏｕｓ  ｐｏｒｔ）内に分散された貴金属およびアルカリ金属のようなＮＯｘ吸着剤のウォッシュコートであり得る。事実、このタイプのＮＯｘトラップは、２つの機能を実行する。すなわち、多孔質セラミックは、排気ガス中の粒体に対する微粒子フィルターとして働き、ウォッシュコートは、ＮＯｘと同様にＨＣおよびＣＯをも捕捉する。
【０００３】
使用において、ＮＯｘトラップは、頻繁に、例えば定常運転温度において６０秒から９０秒毎に再生処理することが必要であり、これは、低温あるいは非常に高い温度ではさらに短くなり得る。再生処理は、典型的には、排気ガス中に燃料を注入することによりなされ、これは、捕捉された粒体が酸化することによるフィルターでの発熱反応を引き起こす。残存燃料は、吸着されたＮＯｘと反応し、ウォッシュコートを再生させる。この再生時間は、典型的には２秒から４秒である。この種のトラップは、特にディーゼルエンジン排気ガスに適しているだけでなく、空気−燃料比率の低い排気ガスにも適しており、またこれは、しばしば希薄ＮＯｘトラップ（ｌｅａｎ  ＮＯｘ  ｔｒａｐ）（ＬＮＴ）と称される。
【０００４】
特許文献１（欧州特許出願番号ＥＰ１０５５８０６）は、平行な排気ガス流路中に２つのＮＯｘトラップを含む増強システムを提案している。運転において、起動時には第１流路が開放され、第２流路が閉鎖されるため、排気ガスは、対応する第１ＮＯｘトラップを通るように向けられる。このシステムは、第１トラップの吸着容量（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｃａｐａｃｉｔｙ）に近づいたのを確認すると、再生操作手順に入る。この操作手順に従って、第２バルブが開放されて排気ガスを第２流路へと通過させ、第１バルブは部分的に閉鎖され、排気ガス流の大部分が第２流路とＮＯｘ流路を通過する。実際には、約９５％から５％の流量が観察される。第１流路内の残存流は、第１トラップでの再生を促すために注入される燃料を運搬するのに十分である。再生が検知されると、第１バルブは完全に閉鎖され、燃料注入が中止され、その後、第１トラップは第２トラップがその吸着容量に近づくまで止まっている。有効な排気ガス精製が連続して行われている場合にはこのプロセスが繰り返され、再生が必要になると一方のトラップから他方のトラップへ切り換えられる。加えて、再生区間（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  ｌｅｇ）に注入される燃料の量が低減される。これは、排気ガス流が乏しいこと、および、再生区間内の酸素の量が乏しいことを理由とする。また、エア質量流量（ｍａｓｓ  ａｉｒｆｌｏｗ）が低いため、再生中の再生区間において燃料に引き起こされる発熱反応から、高温に到達し易い。また、低い空間速度も、再生の完全性を停止させる。これは、全ＮＯｘがＮ2へ転化するために十分な滞留時間を確保することによる。
【０００５】
このような平行な流路システムに伴って生じる問題は、２つのアームのうちの一方に偏り、これに比例して放出物低減モードにおいてより長い時間を費やす傾向があるといった非対称性の実際の運転で観察されるものである。
【特許文献１】欧州特許出願番号ＥＰ１０５５８０６
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、添付の請求項に記載されている。本発明は、既知の装置に伴う種々の問題を解決する。特には、運転に認められる非対称性は、一方の放出物トラップを他方よりも有意に小さくすることにより活用される。この小さい方のトラップは、大きい方のトラップが再生をしている間にのみ、放出物低減を効率的に行うことができる程度にする。このことは、小さい方の容量区間（キャパシティーレッグ）はより低い総質量充填（ｔｏｔａｌ  ｍａｓｓ  ｌｏａｄｉｎｇ）と減少したサイズとを有するために、コスト低減に大きく寄与する。同様に、これはパッケージング体積を減少させる。さらにまた、公知のシステムでは、再生完了後、再生区間がトラップに切り換えられる前に急速に冷たくなることが観察されている。このため、温度管理が重要な事項となり得る。本発明の場合には、再生後、大きい方のトラップだけが短期間、あったとしてもごくわずか停止し、このため、最小限の温度低下が観察され、これにより改善された効率が得られる。放出物低減能は、物理的サイズ、長さ、直径または体積、物理的または熱的質量、化学的配合（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）または放出物低減材料を含むパラメータのいずれか一つまたはそれ以上を変更することにより減少し得ることが認められる。
【０００７】
さらにまた、燃料の消費不良の減少もある。公知の対称性の平行システム（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｐａｒａｌｌｅｌ  ｓｙｓｔｅｍ）においては、再生区間を、燃料消費を全体的に増加させ得るまでの温度に維持するために、始めから終わりまで燃料注入が必要であるかも知れない。本発明においては、小さい方のトラップの提供と、一般的に改善された温度管理との結果として、この問題を明らかに減少させる。事実、小さい方のトラップの減少されたサイズは、再生中に必要な追加の燃料を減少させる。これは、再生区間において、除去しなければならない残留酸素が殆ど無いためである。
【０００８】
好ましい態様に従えば、小さい方のトラップがより低い温度フォーミュレーション（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を有し、このことは、システムにおける温度レジーム（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｒｅｇｉｍｅ）と一致する。このシステムに従えば、小さい方のトラップは、より優れた転化効率を提供するより低い温度に維持される傾向にある。
【０００９】
本発明の態様を図面を参照して実施例により以下に記述する。
【００１０】
図１は、本発明に従う放出物低減装置の模式図である。
【００１１】
図２は、微粒子フィルターを含むＮＯｘトラップの模式図である。
【００１２】
図１を参照すると、エンジン排気ガス流路１０は、二つの平行な流路１２，１４に分岐している。各流路は、それぞれバルブ１６，１８を備え、これらの運転は、それぞれ制御ライン２０，２２により制御されている。各バルブ１６，１８の下流には、燃料注入口２２，２４がそれぞれ設けられ、これらの下流が、それぞれＮＯｘトラップ２６，２８である。流路１２および流路１４は、それぞれのＮＯｘトラップの後に適切な排気ガス出口３０，３２に続いている。
【００１３】
微粒子フィルターを含むＮＯｘトラップの一般的な形状は、当業者によく知られているため、本明細書中には図２を参照して極く簡単な記述を示す。特には、通常設計されたトラップ４０は、複数の流路４２，４４，４６，４８，５０を備える。このトラップは、通常設計された入口端Ａおよび設計された出口端Ｂを有し、流路は交互に、閉じた入口端と開いた出口端を有し、逆もまた同じである。例えば、この態様において、示された流路４２，４６，５０は、入口端Ａに閉じた末端を有し、入口端Ｂに開いた末端を有し、一方で、流路４４および流路４８は、入口端Ａに開いた末端を有し、入口端Ｂに閉じた末端を有する。この結果、入口端Ａで流路４４および流路４８に入った排気ガスは、流路の間の壁５２を通り抜けるように押し出され、流路４２，４６，５０から出て行く。上述したように、壁５２は、粒体を捕捉する多孔質材料で形成されており、ＮＯｘを吸着するためのＮＯｘウォッシュコートで覆われている。
【００１４】
本発明に従えば、それぞれの流路１２，１４に提供されたＮＯｘトラップ２６，２８は、５：１から１０：１の範囲にある比率で異なる容量を有することが理解できる。加えて、後に詳述するように、より好ましい態様において、小さい方のトラップ２８はより低い温度フォーミュレーションを有することができ、例えば、大きい方のトラップ２６よりも低い温度で最も効率的に作動するように設計されている。
【００１５】
運転において、始めに、流路１４はバルブ１８により閉口され、バルブ１６は開口しており、流れは流路１２およびＮＯｘトラップ２６を通るように向けられる。トラップ２６が完全に充填（ｌｏａｄ）されるか、あるいは完全に充填された状態に近づくと、再生段階に入り、これに従ってバルブ１８が開口され、バルブ１６が部分的に閉口され、排気ガス流の約９５％が流路１４を通るように向けられる。燃料は口２２に注入され、再生はトラップ２６で起こる。その間、トラップ２８が正常に運転する。トラップ２８が完全に再生されると、燃料注入が止まり、バルブ１６が完全に開口され、排気ガス流の全てが小さい方のトラップ２８を通るように向けられる。小さい方のトラップ２８の完全な充填が検知されると、運転が逆になる。
【００１６】
この運転サイクルの間の検知ステップと制御ステップは、当業者によく知られており、本明細書中において詳細は記述しない。例えば、適切な充填センサーおよび再生センサーをトラップ２６，２８に提供することができ、あるいは、完全な充填または完全な再生に到達したときを評価するために、適切な制御ロジックを、例えば、エンジン充填またはエンジン出力、または、トラップ温度をモニターするエンジン制御ユニットにおいて実行させてもよい。その後、バルブ１６およびバルブ１８は、制御ライン２０および制御ライン２２を介して、ＥＣＵのような制御システムで制御され、これらの運転を正確な時間で確実にさせる。
【００１７】
２つのトラップの非対称的な容量は、非対称的な運転サイクルに応じて生じ、ここでは、大きい方のトラップが、小さい方のトラップよりも有意に長い時間、運転を続ける傾向があることが理解できる。事実、小さい方のトラップは、大きい方のトラップに再生を起こさせる時間の長さの間だけ運転を続け、一方、この運転期間は、運転ミスを回避するために、大きい方のトラップの考えられ得る最も長い時間の再生期間よりも長くなるように設計するべきである。また、大きい方のトラップの温度がその放出物低減期間中に、および、同様に対応するより長い再生期間中にも高まるように、温度も非対称性にすることができる。結果として、小さい方のトラップは、より低い温度フォーミュレーションから利益を得ることができ、これにより、その貯蔵容量（ｓｔｏｒａｇｅ  ｃａｐａｃｉｔｙ）がより低温で高められる。
【００１８】
結果として、本発明は、既知の物理的に対称的な系で観察される運転の非対称性を利用している。既知の系における非対称性は、以下の理由により生じるものと考えられる。すなわち、他方のアームが再生している間、排気ガス流の大半は、一方のアームを通るため、トラップアームは熱が保持され、一方、短い再生に続いて再生アームは急速に冷たくなる。バルブが切り替わると、排気ガス流は、比較的冷たいトラップを通る。注意しておかなければならないことは、トラップのＮＯｘ貯蔵容量は、非常に温度依存的であり、ＮＯｘ富化排気ガス流（ＮＯｘ  ｒｉｃｈ  ｅｘｈａｕｓｔ  ｓｔｒｅａｍ）は冷たいトラップへと向き、トラップの急速な飽和へとつながり（トラップのＮＯｘ貯蔵容量は、その配合に依存して３００℃から４５０℃までのいずれかにピークを示す）、低温では（また、非常に高温では）貯蔵容量は急激に低下する。
【００１９】
冷たい区間は非常に急速に飽和するため、この系は、その温度が貯蔵の最適温度に至る前に、他の区間へとスイッチバッグされる。スイッチバッグ時間が短い時には、同じように、他方の区間はなお熱く、なお高い捕捉効率を有する。その間、より冷たい区間は、再生に供されるが、しかし、捕捉ＮＯｘ量は低いため、再生は短く、より少ない燃料が注入され、このため、発熱反応がより少なく、加熱がより少ない。逆に、他の区間が再生しているときには、より高い割合でＮＯｘが貯蔵されるため、より高い再生温度に到達する。最終結果（ｎｅｔ  ｅｆｆｅｃｔ）としては、運転において非常に素早く温度の非対称性が生じることであり、これは効率的にフィードバックし、たとえ両方のトラップが同一であっても、一方の区間の運転時間を引き延ばし、他方の運転時間を低減する。
【００２０】
本発明のシステムは、本発明の概念を逸脱しない限り種々の様式に適用することができることを理解し得る。例えば、温度依存性の放出物低減または再生レジームを有するいかなるタイプの放出物低減装置であっても適用することができる。
【００２１】
上述の特定の態様では、記述説明が微粒子フィルターを含むＮＯｘトラップに向けられていたが、本発明はそのようなフィルターを含まず、ＮＯｘ低減成分だけを含むＮＯｘトラップでも同様に働き得ることを理解することができる。
【００２２】
これらの２つのトラップのそれぞれの容量は、容積もしくは温度、またはトラップの他の低減フォーミュレーション（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）の点で種々に変更することができる。対応するトラップが再生が必要なときだけ流路の切り換えを行うものに従う制御体系を上述したが、この代わりに、流路が大きい方のトラップが再生されるとすぐに、小さい方のトラップが完全に充填される前に、大きい方のトラップを最適な運転温度に維持するように、小さい方のトラップから大きい方のトラップ流路へとスイッチバッグされるのであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従う放出物低減装置の模式図。
【図２】微粒子フィルターを含むＮＯｘトラップの模式図。
【符号の説明】
【００２４】
１０…エンジン排気ガス流路、１２，１４，４２，４４，４６，４８，５０…流路、１６，１８…バルブ、２０，２２…制御ライン、２２，２４…燃料注入口、２６，２８…ＮＯｘトラップ、３０，３２…排気ガス出口、４０…トラップ、５２…壁。
【図１】
2006500500.tif 000003
【図２】
2006500500.tif 000004
【国際調査報告】
2006500500.tif 000005
2006500500.tif 000006
2006500500.tif 000007