JP2006312932A - 窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の内燃機関が発生する排気ガスを処理するための窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法を提供することである。
【解決手段】窒素酸化物吸着触媒の充填レベルを判定する段階、車両の走行状態および／またはエンジンの作動状態を監視する段階、窒素酸化物吸着触媒の充填レベルが最大吸着レベルを超え、また、車両の走行状態および／またはエンジンの作動状態が再生に好適であるとき窒素酸化物吸着触媒の再生を開始する段階を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法と装置に関する。

周知の通り、ディーゼルエンジンの排出ガスは次の（ａ）〜（ｄ）の化合物を含み、中には健康および／または環境に有害なものもある。
（ａ） 軽油中の炭化水素の完全燃焼によって発生した二酸化炭素（ＣＯ₂）と水蒸気（Ｈ₂Ｏ）
（ｂ） 軽油中の炭化水素の不完全燃焼によって発生した未燃炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）
（ｃ） エンジンに吸入された空気に含まれる窒素の酸化によって発生した窒素酸化物（ＮＯ_x）
（ｄ） 主として噴射された燃料の不完全燃焼によって発生した微粒子

一酸化炭素と炭化水素は、次の酸化過程を経て二酸化炭素と水蒸気に転化することが可能であり、この化学反応は、混合気が希薄、すなわち高酸素濃度、のときに進行する。
ＣＯ＋ＨＣ＋Ｏ₂ → ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ

一方、窒素酸化物は、次の還元過程を経て二酸化炭素、窒素、および水蒸気に転化することが可能であり、この化学反応は、混合気が過濃なときに引き起こされる。
ＮＯ_x＋ＣＯ＋ＨＣ → Ｎ₂＋ＣＯ₂＋Ｈ₂Ｏ

オットーエンジンの場合には、上記の現象が同時に利用される。

上記三つの汚染物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯ_x）の全てを効果的に除去するために、三価触媒を備えるオットーエンジンの燃焼室の混合気は、化学量論的、すなわち燃焼室に供給された空気量が燃焼室内の燃料を燃焼させるために必要な正確な量でなければならない。

しかしながら、三価触媒はディーゼルエンジンでの使用には向かない。それは、機能させるためには化学量論比を超える空気量（希薄運転）が必要であり、そのために、通常運転状態において前記した理由により窒素酸化物の還元ができないからである。

したがって、ディーゼルエンジンが発生した窒素酸化物を三価触媒によって除去することは不可能であり、この種のエンジンの触媒の有効性は、一酸化炭素と炭化水素を二酸化炭素と水蒸気に酸化することにのみ制限される。

ディーゼルエンジンにおいては、窒素酸化物はいわゆる窒素酸化物吸着触媒を用いて除去することが可能であり、この場合、エンジンの通常運転中に一酸化窒素（ＮＯ）を酸化元素、たとえば、白金（Ｐｔ）、によって二酸化窒素（ＮＯ₂）に転化して吸着化合物、たとえば、酸化バリウム（ＢａＯ）、によって捕捉され、さらに、特定の作動段階において還元元素、たとえば、ロジウム（Ｒｈ）、によって窒素と二酸化炭素に分離される。この再生として知られる作動段階は、ディーゼルエンジンを較正して排気ガス中に還元雰囲気（過濃操作）を数秒間発生させることによって達成することができる。

吸着プロセス中、酸化バリウムは、受容域が飽和されるために一酸化窒素（ＮＯ）を吸着できないようになり、窒素酸化物吸着触媒が窒素酸化物をもはや効果的に除去できない飽和状態に達したとき、受容域をいわゆる再生、すなわち窒素酸化物の脱着と同時還元によって周期的に「浄化」しなければならない。

上記のように、窒素酸化物の吸着と還元は、エンジンが作動中の混合気の組成と緊密な関係にある。すなわち、窒素酸化物を吸着するためには混合気は希薄（すなわち酸化）でなければならないが、一方、窒素酸化物を脱着して還元するためには混合気は過濃（すなわち還元）でなければならない。

より具体的には、窒素酸化物の吸着還元機構は希薄混合気状態において開始され、触媒として機能するプラチナ（Ｐｔ）によって一酸化窒素（ＮＯ）が次の式にしたがって二酸化窒素（ＮＯ₂）に酸化される。
ＮＯ ＋ 1/2 Ｏ₂ → ＮＯ₂

続いて、二酸化窒素（ＮＯ₂）は、吸着元素、たとえば、酸化バリウム（ＢａＯ）と反応し、これによって次の式に示すように硝酸バリウム（Ｂａ（ＮＯ₃）₂）として捕捉（すなわち化学的吸着）される。
ＢａＯ ＋ ＮＯ₂ ＋ 1/2 Ｏ₂ → Ｂａ（ＮＯ₃）₂

再生段階において、一酸化炭素と未燃炭化水素の排出量を増加させて排気ガスに還元性の特性を与えるために、混合気は予め決められた時間過濃にされる。

還元雰囲気は、硝酸バリウムを熱力学上不安定にし、そのために、次の式に示すように一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ₂）を放出する。
Ｂａ（ＮＯ₃）₂ → ＢａＯ ＋ ２ＮＯ ＋ 1/2 Ｏ₂
Ｂａ（ＮＯ₃）₂ → ＢａＯ ＋ ２ＮＯ₂ ＋ 1/2 Ｏ₂

触媒としてのロジウムが配置されているために、過濃混合気状態において一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ₂）は、一酸化炭素（ＣＯ）、水素、および炭化水素によって還元されて窒素（Ｎ₂）と二酸化炭素（ＣＯ₂）になる。

可能な還元のルートの一つは次の式の通りである。
ＮＯ ＋ ＣＯ → 1/2 Ｎ₂ ＋ ＣＯ₂

このプロセスの実現可能性は混合気に直接依存しており、窒素酸化物を効果的に除去するためには、空気と燃料の割合を継続して監視しなければならない。

したがって、窒素酸化物吸着触媒が効果的に機能するか否かは、実質上、バリウムが二酸化窒素を捕捉する能力に依存しており、このことは、また、排気ガス温度、排気ガス流量、および、バリウムの使用可能な受容域数などの種々の因子に依存することになる。窒素酸化物吸着触媒は、最高の可能作動状態においてエンジンによって生成された窒素酸化物の９０％をも効果的に除去する。

バリウムの吸着能力における還元を引き起こす因子の１つは、燃料中の硫黄の存在である。悪いことに、３００℃を超える温度において硫黄は二酸化硫黄（ＳＯ₂）へと酸化され、さらに、大気中の湿気によって三酸化硫黄（ＳＯ₃）に転化される。この二つの化合物は、窒素酸化物と同様のプロセスで酸化バリウムと反応する、すなわち、バリウムの受容域に硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）の形で捕捉される傾向にある。したがって、受容域の一部が永久的に硫酸バリウムによって占領され、このために、窒素酸化物の一部の取り込みと吸着効率の悪化を防止する。事実、二酸化窒素によって飽和された受容域の再生は３００℃から４５０℃の範囲で行われるが、硫化物によって飽和された受容域を再生するためには、６００℃前後の温度が必要である。

したがって、窒素酸化物吸着触媒の硫化物による損傷を防止するためには、燃料が硫黄を全く含まない、あるいは、損傷の範囲を限定するために最高でも１０ｐｐｍに押さえなければならない。

潤滑油と燃料に起因した少量の硫化物がゆっくりとではあるが吸着触媒に蓄積することは避けられず、したがって、還元雰囲気状態と約６００℃の温度とを組み合わせた特定の再生手法によって、１０００ｋｍから４０００ｋｍ毎に硫化物を定期的に取り除かなければならない。

したがって、窒素酸化物吸着触媒の再生手法は、明らかにこの種の触媒を自動車に用いることによって引き起こされた大きな課題の一つである。

このために、窒素酸化物吸着触媒の再生手法が種々提案されており、それらは、希薄な混合気、とりわけ２０から５５の空燃比（Ａ／Ｆ）、が一定時間（約６０秒間）連続する蓄積段階と、それに続く、混合気が、とりわけ１２から１４の空燃比（Ａ／Ｆ）で濃縮される一定時間（約５秒間）連続する再生段階を含む。

しかし、上記のように窒素酸化物吸着触媒の蓄積と再生のサイクルを制御することは、再生が厳密に不必要なときに実行され、あるいは逆に、実際には必要なときに実行されないことがあり得るために、燃費と汚染物質排出という観点からは満足できるものではない。

本発明は、窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法と装置を提供することを目的とし、周知の方法の欠点を無くすことを目的としている。

本発明の一態様は、車両の内燃機関（１）が発生した排気ガスを処理するための窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始するための方法において、
前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）を表す数量を計測することと、
車両の走行状態および／またはエンジン（１）の作動状態を監視することと、
前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）と車両の走行状態および／またはエンジン（１）の作動状態の関数として、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始すること、とを含むことを特徴としている。

本発明の他の態様は、車両の内燃機関（１）が発生する排気ガスを処理するための窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始するための装置において、前記方法を実行するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、請求項１と請求項２４に各々記載されているように、窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法と装置が提供される。

本発明の好ましい非限定的態様が、添付図面を参照しつつ説明される。

図１の符号１は、車両（図示せず）の内燃機関、とりわけ排気装置２を有するディーゼルエンジン全体の概略図あり、本発明の明確な理解に必要な部品だけが示されている。

図１は、これに限定されるものではないが、例示として、吸気マニホルド５に沿って配置されたコンプレッサ４と、コンプレッサ４に連結され、エンジンが発生したガスを排出するための排気管７に沿って配置されたタービン６によって規定されたターボ過給機３を備えたエンジン１を示す。

排気装置２は、排気管７に配置された窒素酸化物（ＮＯ_x）吸着触媒８と、以下に説明するように、とりわけ窒素酸化物吸着触媒８の再生を制御するための電子制御装置９を有する。

より具体的は、電子制御装置９は、エンジンの吸入空気量Ｑ_Aを計測するために吸気マニホルド５に配置された空気流量計、または、いわゆるデビメータ１０、窒素酸化物吸着触媒８を通って流れる排気ガスの温度Ｔ_EXHを計測するために窒素酸化物吸着触媒８の入口または出口において排気管７に沿って配置された温度センサ１１、駆動軸１４（一点鎖線で概略的に示す）に取り付けされたパルスホイール１３とパルスホイール１３に面する電磁センサ１５により規定されたエンジン回転数ＲＰＭを計測するための測定器１２、窒素酸化物吸着触媒８を通って流れる排気ガスの窒素酸化物濃度を計測するために窒素酸化物吸着触媒８の入口または出口の排出管７に沿って配置された窒素酸化物濃度センサ１６、および、デビメータ１０、温度センサ１１、測定器１２、ならびに窒素酸化物濃度センサ１６に接続され、とりわけ本発明による窒素酸化物吸着触媒８の再生を開始するための方法を実行する電子中央制御ユニット１７を有する。

図２は、電子中央制御ユニット１７によって実行される窒素酸化物吸着触媒８の再生を開始するための方法の原理を示すブロック図である。

より具体的には、図２に示すように、本発明による再生を開始するための方法は、実質的に、
窒素酸化物吸着触媒８の再生に好適な車両の走行状態および／またはエンジンの作動状態を判定することと（ブロック２０）、
エンジンの作動状態と、エンジン１、窒素酸化物吸着触媒８、および、使用された燃料の特性に基づいて窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルを評価することと（ブロック３０）、
窒素酸化物吸着触媒８を再生するためのエンジン制御手法を、上記条件の有無、ならびに、窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルに基づいて開始または終了を制御すること（ブロック４０）、とを含む。

より具体的には、エンジン制御手法の開始および終了の制御は、
車両とエンジンが各々所定の走行状態と作動状態にあると判定され、また、窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルが所定の最高レベルを超えるとき、窒素酸化物吸着触媒８の再生を開始するために再生開始要求を発生することと（ブロック５０）、
車両とエンジンが各々所定の走行状態と作動状態にあると判定され、また、窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルが所定の最低レベル未満であるとき、窒素酸化物吸着触媒８の再生を終了するために再生終了要求を発生することと（ブロック７０）、
開始要求が存在する、または、上記第一の車両の走行状態とエンジンの作動状態をもたらすことなく最長時間が経過した後に窒素酸化物吸着触媒８の再生を開始すること、さらに、終了要求が存在する、または、上記第二の車両の走行状態とエンジンの作動状態をもたらすことなく最長時間が経過した後に窒素酸化物吸着触媒８の再生を終了すること（ブロック６０）、とを含む。

図３は、本発明による再生を開始するための方法をより詳細に示すブロックグラフである。

より具体的には、図３に示すように、電子中央制御ユニット１７は、まず、燃焼によって発生した窒素酸化物（ＮＯ_x）と二酸化硫黄（ＳＯ₂）の量を決定する車両の走行状態とエンジンの作動状態を示す、車速Ｖ、車両のギヤＧ、燃料の噴射量Ｑ_INJ、エンジン回転数ＲＰＭ、エンジン冷却流体温度Ｔ_COOL、排気ガス温度Ｔ_EXH、および排気ガス流量Ｑ_EXH、の値を取得し（ブロック１８）、そして、エンジン回転数ＲＰＭの関数としてエンジン出力トルクＴＱと、噴射のカットオフ（エンジンへの燃料供給のカットオフ）が存在する、または、エンジンの作動状態が切換中であるか否かを判定する。

電子中央制御ユニット１７は、また、窒素酸化物吸着触媒８と使用燃料に関する次のパラメータ（ａ）〜（ｉ）を記録している（ブロック１８）。

（ａ） 石油会社が示した燃料の硫黄の割合Ｑ_S
（ｂ） 排気ガス流量Ｑ_EXH、エンジン回転数ＲＰＭ、およびエンジンに噴射された燃料の噴射量Ｑ_INJの関数として所定の時間間隔に発生する窒素酸化物の値を含む窒素酸化物発生マップ
（ｃ） 後述するが、現在の車速Ｖを比較するための最低速度Ｖ_MIN、たとえば、５０ｋｍ／ｈ、と最高速度Ｖ_MAX、たとえば、１２０ｋｍ／ｈ
（ｄ） 後述するが、エンジン冷却流体温度Ｔ_COOLを比較するための最低温度Ｔ_MIN、たとえば、３０℃、と最高温度Ｔ_MAX、たとえば、９０℃
（ｅ） 後述するが、エンジンの現在の作動点を比較するための図４に示すように分割されたエンジングラフ
（ｆ） 使用中のギヤの関数としてのエンジン回転数ＲＰＭの閾値
（ｇ） 超過したとき、安全のために再生手法を直ちに終了しなければならない排気管の安全温度Ｔ_SAF、たとえば、７００℃
（ｈ） 後述するが、窒素酸化物吸着触媒８の再生の開始と終了を制御するために用いられる較正可能な時間ＴＩＭＥ１、たとえば、１０秒間、と時間ＴＩＭＥ２、たとえば、６０秒間
（ｉ） 窒素酸化物吸着触媒８の最低充填レベルＦＩＬＬ_MIN、たとえば、３０％、と最大吸着レベルＦＩＬＬ_MAX、たとえば、８０％

図３を参照すると、電子中央制御ユニット１７は、車両の走行状態とエンジンの作動状態を監視して、窒素酸化物吸着触媒８を再生するために好適な条件であると判定したとき、可能信号ＥＮＢＬを発生する（ブロック２５）。

より具体的には、電子中央制御ユニット１７は、
車速Ｖが記憶されている最低値Ｖ_MINと記憶されている最大値Ｖ_MAXのあいだにあるか否かを判定し（ブロック２１）、
図４を参照して後述するが、燃料の噴射量Ｑ_INJとエンジン回転数ＲＰＭによって規定されたエンジンの作動点がエンジングラフの所与の領域にあるか否かを判定し（ブロック２２）、
使用中のギヤの関数として、エンジン回転数ＲＰＭが記憶されている作動条件を満たすか否かを判定し（ブロック２３）、さらに
エンジン冷却流体温度Ｔ_COOLを記憶されている最小値Ｔ_MINおよび最大値Ｔ_MAXと比較してエンジンの正しい作動状態を判定する（ブロック２４）。

より具体的には、図４は、いわゆる「エンジングラフ」であり、エンジン回転数ＲＰＭと燃料の噴射量Ｑ_INJによって規定されたエンジンの作動点の位置を示す。図に見られるように、いわゆる「エンジン出力曲線」も示すエンジングラフは、二つの領域に分割されており、「領域１」と表示された第一領域にあるとき、エンジンは窒素酸化物吸着触媒８の再生に好適な作動状態であり、また、「領域２」と表示された第二領域にあるとき、エンジンは過濃混合気を達成するため、ひいては、窒素酸化物吸着触媒８の再生に好適ではない作動状態であることを示す。

より具体的には、「領域１」は、エンジンの特性と排気装置に実質的に依存し、各々の場合について、エンジンの種類と車両の排気装置に基づいて規定されている。したがって、電子中央制御ユニット１７のブロック２２においては、エンジンの現在の作動点が、エンジングラフの第一領域または第二領域のいずれにあるのかが判定される。

上記の項目が判定され、また、
車速Ｖが特定の範囲内にあり、
エンジン回転数ＲＰＭと使用中のギヤＧが上記の条件を満たし、
エンジン冷却流体温度Ｔ_COOLが特定の範囲内にあり、かつ
エンジンの作動点が領域１にある
場合に、電子中央制御ユニット１７は可能信号ＥＮＢＬを発生する（ブロック２５）。

その後、電子中央制御ユニット１７は、窒素酸化物吸着触媒８での窒素酸化物と硫黄酸化物の吸着を評価し、次の項目の関数として相対割合の吸着レベルＦＩＬＬ％を評価する（ブロック３３）。

すなわち、全排気ガス流量に対する割合として窒素酸化物濃度センサ１６により供給された排気ガス中の窒素酸化物濃度、または、前記窒素酸化物発生マップに基づいて評価された窒素酸化物吸着触媒８を通過する窒素酸化物流量Ｑ_NOx（ブロック３１）、
窒素酸化物吸着触媒の特定の特性と実際の作動を考慮した物理的なモデル、または、エンジン試験マップに基づいて排気ガス温度Ｔ_EXHと流量Ｑ_EXH（ブロック３２）の関数として評価された窒素酸化物吸着触媒８の吸着効率ＡＤ％、および
使用燃料の硫黄の割合Ｑ_Sが関数として採用され、相対割合の吸着レベルが評価される。

その後、電子中央制御ユニット１７は、車両の走行状態とエンジンの作動状態、および、窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルが窒素酸化物吸着触媒８の再生開始を許可してもよい状態にあるか否かを、判定のための三段階の工程、要求−許可−実行、を経て判定する。

より具体的には、電子中央制御ユニット１７は、
窒素酸化物吸着触媒８のパーセンテージによる充填レベルＦＩＬＬ％を記憶されている最大充填レベルＦＩＬＬ_MAXと比較し（ブロック５１）、
最後の噴射のカットオフまたは最後のエンジンの作動状態の切換からの経過時間をも計数することによって、車両の運転者にエンジンの作動状態の急激な変化による影響を与えないようにするため、噴射のカットオフ中またはエンジンの作動状態の切換中であるか否かを監視し（ブロック５３）、
窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルＦＩＬＬが記憶されている最大充填レベルＦＩＬＬ_MAXを超えるとき再生要求ＲＧＮ＿ＲＱＳＴを発生し、
再生要求ＲＧＮ＿ＲＱＳＴと可能信号ＥＮＢＬが存在するとき、再生許可ＲＧＮ＿ＡＵＴＨを発生し（ブロック５２）、さらに
窒素酸化物吸着触媒８の再生を開始するために、以下の項目に該当したとき開始要求ＡＣＴ＿ＲＱＳＴを発生する（ブロック５５）。すなわち、
ａ） 再生許可ＲＧＮ＿ＡＵＴＨが存在する、または噴射のカットオフ中である、あるいは、エンジンの作動状態が切換中である（ブロック５３および５４）とき、または
ｂ） 噴射のカットオフまたはエンジンの作動状態の切換を引き起こすことなく、時間ＴＩＭＥ１が経過したとき（ブロック５５）のいずれかである。

電子中央制御ユニット１７は、再生中に車両の走行状態とエンジンの作動状態、ならびに、窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルが窒素酸化物吸着触媒８の再生終了を許可してもよい状態にあるか否かを判定する。

より具体的には、電子中央制御ユニット１７は、
窒素酸化物吸着触媒８の充填レベルＦＩＬＬを記憶されている最小充填レベルＦＩＬＬ_MINと比較し（ブロック７１）、
最後の噴射のカットオフまたは最後のエンジンの作動状態の切換からの経過時間を計数することによって、噴射のカットオフ中またはエンジンの作動状態の切換中であるか否かを監視し（ブロック７２）、
窒素酸化物吸着触媒８の吸着レベルＦＩＬＬが記憶されている最低吸着レベルＦＩＬＬ_MINを下回るとき中断要求ＩＮＴ＿ＲＱＳＴを発生し、
中断要求ＩＮＴ＿ＲＱＳＴが存在する、また、噴射のカットオフ中またはエンジンの作動状態の切換中であるときには、中断許可ＩＮＴ＿ＡＵＴＨを発生し（ブロック７３）、さらに
窒素酸化物吸着触媒８の再生を終了するために、以下の項目のいずれか一項に該当したとき終了要求ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴを発生する（ブロック７５）。すなわち、
ａ） 中断許可ＩＮＴ＿ＡＵＴＨが存在するとき、
ｂ） 噴射のカットオフまたはエンジンの作動状態の切換がなされないまま、時間ＴＩＭＥ１が経過したとき、または
ｃ） 排気ガス温度Ｔ_EXHが安全温度Ｔ_SAF以上であるときのいずれかである。

最後に、電子中央制御ユニット１７は、窒素酸化物吸着触媒８の再生の開始および終了を、開始要求ＡＣＴ＿ＲＱＳＴ、終了要求ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴ、および、可能信号ＥＮＢＬに基づき有限状態制御装置によって実行し、有限状態制御装置は、図５の状態図に示した下記の操作を実行する（ブロック６０）。

図５に示すように、有限状態制御装置は、まず、窒素酸化物吸着触媒８が吸着中であり、また、車両の走行状態とエンジンの作動状態が窒素酸化物吸着触媒８の再生にとって好適な状態（可能信号ＥＮＢＬ有り）にある第一の開始状態Ａと、窒素酸化物吸着触媒８が吸着中であり、車両の走行状態とエンジンの作動状態が窒素酸化物吸着触媒８の再生にとって好適ではない状態（可能信号ＥＮＢＬ無し）にある第二の開始状態Ｂとのあいだの切換を行う。第二の開始状態Ｂの連続時間も、また、計数される。

有限状態制御装置が第一の開始状態Ａにあり、また、開始要求ＡＣＴ＿ＲＱＳＴが発生されているとともに第二の開始状態Ｂの合計連続時間がＴＩＭＥ２未満の場合、有限状態制御装置は、窒素酸化物吸着触媒８の標準再生が開始される第一の終了状態Ｃに移行する。一方、有限状態制御装置が第一の開始状態Ａにあり、また、開始要求ＡＣＴ＿ＲＱＳＴが発生されているとともに第二の開始状態Ｂの合計連続時間がＴＩＭＥ２を超える場合、有限状態制御装置は、窒素酸化物吸着触媒８の長時間再生が開始される第二の終了状態Ｄに移行する。長時間再生は、窒素酸化物吸着触媒８に捕捉された窒素酸化物がしばらく脱着されておらず、硝酸バリウムが安定化したときに必要である。状態Ｂから状態Ａへの切換が必要となる条件がもたらされない限り、再生が実行されることはない。

標準再生は、終了要求ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴが発生したときに終了され、長時間再生は、充填レベルに拘わらず設定された時間、たとえば２０秒間、実行される。

燃料の噴射が行われていないとき窒素酸化物吸着触媒８の再生に必要な還元状態を生み出すことが不可能なために、有限状態制御装置は、再生中にカットオフを制御できなければならない。より具体的には、数秒間（５秒以下）連続する短時間のカットオフの場合には、窒素酸化物吸着触媒８の再生は中断されない。しかし、カットオフが長時間連続する場合、再生は一時的に中断された後、カットオフが終了した段階において再生を実行するための条件が適用される場合再開される。

以上の説明から、本発明の利点は明白であろう。特に、吸着段階の連続時間が、固定することに代えて、窒素酸化物吸着触媒の受容域の実際の飽和の程度に依存するために、吸着触媒は、実際に飽和したときに再生される。このように、エンジンの作動状態の関数として窒素酸化物吸着触媒８の瞬間充填レベルを評価することによって、窒素酸化物吸着触媒８の再生頻度を最適化することができる。

また、エンジンの作動状態が再生にとって好適な場合に吸着触媒のみを再生することによって、再生が最適化される。

さらに、本発明は、吸着段階における車両の運転「ヒストリィ」の関数として再生連続時間を適用し、また、再生手法の開始条件と終了条件を「厳格」に制御するように構成されている。

ここに記載し、また、図示した方法を、添付請求項に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、変更できることは明白であろう。

窒素酸化物吸着触媒を備えた内燃機関の排気装置の概略図である。 本発明による窒素酸化物吸着触媒の再生を開始するための方法の原理を示すブロック図である。 本発明による方法のより詳細なブロック図である。 エンジンの作動点を示すグラフである。 図３の状態制御装置の状態を示すグラフである。

Claims (24)

1. 車両の内燃機関（１）が発生した排気ガスを処理するための窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始するための方法において、
   前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）を表す数量を計測することと、
   車両の走行状態および／またはエンジン（１）の作動状態を監視することと、
   前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）と車両の走行状態および／またはエンジン（１）の作動状態の関数として、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始すること、とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始することが、
   再生に好適な、車両の所与の走行状態および／またはエンジン（１）の所与の作動状態が得られたとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の前記再生を開始すること、を含む請求項１記載の方法。
3. 前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始することが、
   前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）の関数として再生要求（ＲＧＮ＿ＲＱＳＴ）を発生することと、
   前記再生要求（ＲＧＮ＿ＲＱＳＴ）が存在し、また、車両が前記所与の走行状態および／またはエンジン（１）が前記所与の作動状態にあるとき再生許可（ＲＧＮ＿ＡＵＴＨ）を発生することと、
   前記再生許可（ＲＧＮ＿ＡＵＴＨ）が存在し、また、エンジンが所与の作動状態にあるとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始するための開始要求（ＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）を発生すること、とを含む請求項１または２記載の方法。
4. 再生要求（ＲＧＮ＿ＲＱＳＴ）を発生することが、
   前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）を第一充填レベル（ＦＩＬＬ_MAX）と比較することと、
   前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）と第一充填レベル（ＦＩＬＬ_MAX）が第一の関係を満たすとき前記再生要求（ＲＧＮ＿ＲＱＳＴ）を発生させること、とを含む請求項３記載の方法。
5. 前記第一の関係が、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）が第一充填レベル（ＦＩＬＬ_MAX）を超えるという条件によって規定される請求項４記載の方法。
6. 前記開始要求（ＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）が、前記再生許可（ＲＧＮ＿ＡＵＴＨ）が存在し、また、エンジンが噴射のカットオフ中または作動状態の切換中であるときに発生する請求項３、４または５記載の方法。
7. 前記再生許可（ＲＧＮ＿ＡＵＴＨ）が存在し、また、エンジンが噴射のカットオフまたは作動状態の切換を引き起こすことなく所与の時間（ＴＩＭＥ１）が経過したとき前記開始要求（ＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）を発生する請求項３、４または５記載の方法。
8. 車両の前記所与の走行状態および／またはエンジン（１）の前記所与の作動状態が、
   所与の範囲内（Ｖ_MIN、Ｖ_MAX）の車速（Ｖ）、
   第二の関係を満たすエンジン回転数（ＲＰＭ）と使用中のギヤ（Ｇ）、
   所与の範囲内（Ｔ_MIN、Ｔ_MAX）のエンジン冷却流体温度（Ｔ_COOL）、および
   エンジングラフの所与の領域に位置するエンジンの現在の作動点、の１つまたは１つ以上の条件を含む請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。
9. 前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）の関数として前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了することをさらに含む請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の方法。
10. エンジン（１）の作動状態の関数として前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了することをさらに含む請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
11. 前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了することが、
    前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）の関数として中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）を発生することと、
    前記中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）が存在し、また、エンジンが所与の作動状態にあるとき中断許可（ＩＮＴ＿ＡＵＴＨ）を発生することと、
    前記中断許可（ＩＮＴ＿ＡＵＴＨ）が存在するとき、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了するための終了要求（ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）を発生することを含む請求項９または１０記載の方法。
12. 中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）を発生することが、
    前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）を第二充填レベル（ＦＩＬＬ_MIN）と比較することと、
    前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）と第二充填レベル（ＦＩＬＬ_MIN）が第三の関係を満たすとき前記中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）を発生することを含む請求項１１記載の方法。
13. 前記第三の関係が、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）が第二充填レベル（ＦＩＬＬ_MIN）未満であるという条件によって規定される請求項１２記載の方法。
14. 前記中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）が存在し、また、噴射のカットオフ中またはエンジンの作動状態の切換中であるとき前記中断許可（ＩＮＴ＿ＡＵＴＨ）を発生する請求項１１、１２または１３記載の方法。
15. 前記中断要求（ＩＮＴ＿ＲＱＳＴ）が存在し、また、エンジンが噴射のカットオフまたは作動状態の切換を引き起こすことなく所与の時間（ＴＩＭＥ１）が経過したとき前記中断許可（ＩＮＴ＿ＡＵＴＨ）を発生する請求項１１、１２または１３記載の方法。
16. 前記中断許可（ＩＮＴ＿ＡＵＴＨ）または所与の排気ガス温度（Ｔ_EXH）が存在するとき、窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了する前記終了要求（ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）を発生する請求項１１、１２、１３、１４または１５記載の方法。
17. 前記開始要求（ＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）が存在するとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始することをさらに含む請求項３、４、５、６または７記載の方法。
18. 車両が前記所与の走行状態にあり、および／またはエンジンが前記所与の作動状態にあるとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始することをさらに含む請求項１７記載の方法。
19. 車両の所与の走行状態および／またはエンジンの所与の作動状態が所与の閾値（ＴＩＭＥ２）を超えてもたらされなかったとき長時間再生を実行すること、または
    上記に該当しないとき標準再生を実行することをさらに含む請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８記載の方法。
20. 前記終了要求（ＤＥＡＣＴ＿ＲＱＳＴ）が存在するとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了することをさらに含む請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載の方法。
21. 長時間の噴射のカットオフが存在するとき前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を終了することをさらに含む請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７記載の方法。
22. 前記長時間の噴射のカットオフが終了したときに開始条件が依然として適用できる場合、前記窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を再開することをさらに含む請求項２１記載の方法。
23. 前記窒素酸化物吸着触媒（８）の充填レベル（ＦＩＬＬ）を示す前記数量が、
    全排気ガス流量に対する割合として排気ガス中の窒素酸化物濃度、または、エンジンの作動状態の関数として記憶されている窒素酸化物発生マップに基づいて評価された前記窒素酸化物吸着触媒（８）を通過する窒素酸化物流量（Ｑ_NOx）と、
    排気ガス温度（Ｔ_EXH）と排気ガス流量（Ｑ_EXH）の関数として評価された前記窒素酸化物吸着触媒（８）の吸着効率（ＡＤ％）と、の関数として決定される請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、または２２記載の方法。
24. 車両の内燃機関（１）が発生する排気ガスを処理するための窒素酸化物吸着触媒（８）の再生を開始するための装置において、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２または２３記載の再生を開始するための方法を実行するように構成されていることを特徴とする装置。

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