JP2014077431A

JP2014077431A - 車両の排気ガス浄化装置および再生方法

Info

Publication number: JP2014077431A
Application number: JP2012282459A
Authority: JP
Inventors: Jun Sung Park; パク、ジュン、スン
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-05-01
Also published as: US20140102078A1; CN103726914A; KR101427919B1; US9027328B2; CN103726914B; EP2719872A1; KR20140046920A

Abstract

【課題】燃費の向上を提供し、有害ガスの排出を最少化することができる車両の排気ガス浄化装置および再生方法を提供する。
【解決手段】希薄燃焼エンジンが適用され、排気マニホールドに窒素酸化物吸蔵触媒と媒煙粒子濾過フィルタが装着される車両の排気ガス浄化装置の再生方法において、媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を満足すると、排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質が設定された基準量に達するまで再生する過程と、媒煙粒子濾過フィルタの再生が設定された基準量に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒の温度を設定された基準温度の範囲に維持する過程と、エンジンを希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し制御し、希薄燃焼で媒煙粒子濾過フィルタから除去されなかった粒子状物質を除去する再生を提供し、濃厚燃焼で窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫を提供する過程とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の排気ガス浄化装置に関するものであって、より詳細には、排気ガスに含まれているすす（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を捕集する媒煙粒子濾過フィルタ（ＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＦｉｌｔｅｒ：ＰＦ）の再生と窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵する窒素酸化物吸蔵触媒（ＬｅａｎＮＯｘＴｒａｐ：ＬＮＴ）の脱硫を一元化制御できるようにする車両の排気ガス浄化装置および再生方法に関するものである。

車両の燃費改善を目的として希薄燃焼エンジンが多く使用されている。
排出ガス規制の強化に伴い、希薄燃焼エンジンが装着される車両には、通常、排気マニホールドの後端に窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）が装着され、前記窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の後端に媒煙粒子濾過フィルタが装着され、少量の有害排出ガスが生成されるようにする。
前記窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）は、エンジンの希薄燃焼で発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵して貯蔵し、還元作用によって窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ_２）に還元させて排出する。

このような窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の場合、燃料とエンジンオイルに含まれている硫黄成分による硫黄被毒が発生し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸蔵能力が低下するため、脱硫を通じて窒素酸化物（ＮＯｘ）に対する浄化性能を回復させるようにする。
そして、前記媒煙粒子濾過フィルタは、排気ガスに含まれているすす（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を物理的に捕集して濾過し、捕集および濾過された粒子状物質（ＰＭ）は、媒煙粒子濾過フィルタに濾過された粒子状物質（ＰＭ）の捕集量や、車両の走行距離、時間、あるいは媒煙粒子濾過フィルタの前後端の差圧に応じて、周期的に再生される。
前記媒煙粒子濾過フィルタの再生は、排気ガスの温度を略６００℃〜７００℃以上の高温に上昇させ、捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させることによって行われる。
このように、媒煙粒子濾過フィルタの再生と窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の脱硫は、いずれも略６００℃〜７００℃の高温環境で実行される。

一般的に、媒煙粒子濾過フィルタの前端の温度を上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタを再生した後、この時形成された高温雰囲気を活用して窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の脱硫を行う。
このように、媒煙粒子濾過フィルタの再生を実行してから窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の脱硫を行うのは、媒煙粒子濾過フィルタの不完全な再生を最少化する面では利点があるが、媒煙粒子濾過フィルタの再生と窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の脱硫のためにかかる時間と消耗する燃料量が大きく増加し、燃費の悪化および有害排出ガスの発生量の増加をもたらすことがある。

本発明は、上記の問題を解決するために開発されたものであって、その目的は、媒煙粒子濾過フィルタの再生と窒素酸化物吸蔵触媒（ＬＮＴ）の脱硫を同時に一元化制御し、燃費の向上および有害排出ガスの発生量を最少化することである。

本発明の実施形態にかかる特徴は、希薄燃焼エンジンと、エンジンから排出される排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、還元作用によって浄化させる窒素酸化物吸蔵触媒と、エンジンから排出される排気ガスに含まれている粒子状物質を捕集する媒煙粒子濾過フィルタと、前記エンジンの燃焼を制御し、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生を制御する制御部とを含み、前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの再生を設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）で再生した後、エンジンを希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し運転させ、窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生を一元化制御する車両の排気ガス浄化装置が提供される。

前記媒煙粒子濾過フィルタの前後端に装着され、媒煙粒子濾過フィルタに入力される排気ガスの圧力と、媒煙粒子濾過フィルタから排出される排気ガスの圧力を検出する差圧検出部をさらに含むことができる。
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの前後端に設けられた差圧検出部の差圧情報から判断される粒子状物質の捕集量、あるいは走行距離および時間から算出されるマイレージに応じて、媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を判定することができる。
前記制御部は、エンジンに噴射される燃料量の制御や、吸入される空気量の調整、あるいは排気マニホールドの後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つ以上を適用し、排気ガスの温度を設定された基準温度に上昇させることができる。

前記制御部は、排気ガスの温度を段階的に上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタを保護することができる。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫制御に入るための媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質の捕集基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）はＤＴＩ（ＤｒｏｐＴｏＩｄｌｅ）またはＤＴＯ（ＤｒｏｐＴｏＯｖｅｒｒｕｎ）によって媒煙粒子濾過フィルタを破損させない値に設定できる。
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの再生によって粒子状物質の捕集量が基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒の温度を設定された基準温度の範囲［設定された最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）以上、設定された最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）以下］に維持し、エンジンの運転を希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し制御し、濃厚燃焼で窒素酸化物吸蔵触媒を脱硫させ、希薄燃焼で媒煙粒子濾過フィルタから除去されなかった粒子状物質を再生させることができる。

前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒で脱硫が起こり始める温度を最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）に設定し、窒素酸化物吸蔵触媒の性能が保障可能な温度を最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）に設定することができる。
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）経過したり、媒煙粒子濾過フィルタの前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定することができる。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２} ）を経過した場合、脱硫完了と判定することができる。

前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫は完了と判定されたが、媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了していない場合、エンジンを希薄燃焼の運転だけに制御し、媒煙粒子濾過フィルタの再生を実行することができる。
また、本発明の他の実施形態によれば、希薄燃焼エンジンが適用され、排気マニホールドに窒素酸化物吸蔵触媒と媒煙粒子濾過フィルタが装着される車両の排気ガス浄化装置の再生方法において、車両の情報が媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を満足するかを判断する過程と、媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を満足すると、排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質が設定された基準量に達するまで再生する過程と、媒煙粒子濾過フィルタの再生が設定された基準量に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒の温度を設定された基準温度の範囲に維持する過程と、エンジンを希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し制御し、希薄燃焼で媒煙粒子濾過フィルタから除去されなかった粒子状物質を除去する再生を提供し、濃厚燃焼で窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫を提供する過程と、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了すると、エンジンを正常燃焼に制御する過程とを含む車両の排気ガス浄化装置の再生方法が提供される。

前記窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫は完了したが、媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了していない場合、エンジンを希薄燃焼の運転に制御することができる。
前記媒煙粒子濾過フィルタの再生条件は、差圧情報から判断される粒子状物質の捕集量、あるいは走行距離および時間で算出されるマイレージで判定することができる。
前記媒煙粒子濾過フィルタ再生のための排気ガスの温度上昇は、エンジンに噴射される燃料量の制御、吸入される空気量の調整、排気マニホールドの後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つ以上の方法を適用し、媒煙粒子濾過フィルタ保護のために段階的な温度上昇で制御することができる。

前記媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）経過したり、前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定し、窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２}）を経過した場合、脱硫完了と判定することができる。

このように、本発明は、媒煙粒子濾過フィルタの再生と窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫にかかる時間を短縮させることにより、消耗する燃料量を最小化することができ、燃費の向上を提供し、有害ガスの排出を最少化することができる。
そして、一般的に、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫は、媒煙粒子濾過フィルタの再生が２〜３回程度実行されてから行われているが、本発明は、媒煙粒子濾過フィルタの再生と窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫を同時に進行することにより、再生と脱硫を分離して行う場合に比べて、燃料消耗量を１０〜３５％低減できるという結果が、試験を通じて裏付けられた。

本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置を概略的に示す図である。本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置の再生手順を概略的に示すフローチャートである。本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置の再生関係を示すグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
本発明は、種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。

図１は、本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置を概略的に示す図である。
図１を参照すれば、本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置は、エンジン１０と、窒素酸化物吸蔵触媒２０と、媒煙粒子濾過フィルタ３０と、制御部４０とを含む。
エンジン１０は、希薄燃焼を提供する内燃機関であり、制御部４０の制御によって空気と燃料の混合器を希薄（空燃比＞１４．５）燃焼させて動力を発生させ、混合器の燃焼過程で発生した高温の排気ガスを、排気マニホールド１５と窒素酸化物吸蔵触媒２０および媒煙粒子濾過フィルタ３０を介して浄化させ、大気中に排出させる。
窒素酸化物吸蔵触媒２０は、エンジン１０の排気マニホールド１５の後端に装着され、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵して貯蔵し、還元作用を通じて人体に無害な窒素（Ｎ_２）に還元させて排出する。

前記窒素酸化物吸蔵触媒２０は、走行距離および時間に応じて、燃料とエンジンオイルに含まれている硫黄成分の被毒による窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸蔵性能の低下が発生し、略６００℃〜７００℃の高温環境での脱硫過程を通じて性能が回復する。
媒煙粒子濾過フィルタ３０は、排気ガスに含まれているすす（Ｓｏｏｔ）などの粒子状物質（ＰＭ）を物理的に捕集し、大気中に排出されないようにする。
前記媒煙粒子濾過フィルタ３０は、前後端の差圧で判断される粒子状物質（ＰＭ）の捕集量や、車両の走行距離、時間で算出されるマイレージに応じて、捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃やす周期的な再生が実行される。
前記媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生は、排気ガスの温度を略６００℃以上の高温に上昇させ、捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させる。

前記媒煙粒子濾過フィルタ３０の前後端には、差圧検出部３１と温度検出部３５が装着される。
前記差圧検出部３１は、媒煙粒子濾過フィルタ３０から入力される排気ガスの差圧を差圧センサを用いて検出し、それに関する情報を電気的信号として制御部４０に提供する。
温度検出部３５は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の温度を検出し、それに関する情報を電気的信号として制御部４０に提供する。

制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の前後端に設けられた差圧検出部３１で検出される差圧情報から判断される粒子状物質（ＰＭ）の捕集量や、走行距離および時間で算出されるマイレージに応じて、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生が必要かを判定することができる。
前記制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生条件を満足すると、排気ガスの温度を設定された一定温度、略６００℃〜７００℃の高温に上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタ３０に捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃やす再生過程を制御する。
前記制御部４０は、エンジン１０に噴射される燃料量の制御や、吸入される空気量の調整、あるいは排気マニホールド１５の後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つ以上を適用し、排気ガスの温度上昇を制御する。
前記制御部４０は、このように排気ガスの温度を上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタ３０を設定された一定水準まで再生した後、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返し、濃厚燃焼の運転で窒素酸化物吸蔵触媒２０に被毒した硫黄成分を脱硫させ、希薄燃焼の運転で媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生を行うことで、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生と窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫制御を一元化し、燃料消耗量と有害物質の排出を最小化する。
前記制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生が必要と判断する場合、排気ガスの温度を設定された一定水準に上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタ３０に捕集された粒子状物質（ＰＭ）が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達するまで再生する。

前記媒煙粒子濾過フィルタ３０を再生する過程において、粒子状物質（ＰＭ）が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達するかの判断は、差圧検出部３１から入力される情報を活用することができる。
つまり、前記制御部４０は、前記差圧検出部３１で検出された差圧を分析し、再生される粒子状物質（ＰＭ）の捕集量が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達するかを判断することができる。
前記排気ガスの温度を上昇させる時、媒煙粒子濾過フィルタ３０を保護するために、前記制御部４０は、段階的に温度を上昇させることができ、前記設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）はＤＴＩ（ＤｒｏｐＴｏＩｄｌｅ）またはＤＴＯ（ＤｒｏｐＴｏＯｖｅｒｒｕｎ）などによって媒煙粒子濾過フィルタ３０が破損しないように設定する。

前記制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生によって粒子状物質（ＰＭ）の捕集量が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒２０の温度を設定された基準温度の範囲［設定された最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）以上、設定された最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）以下］に維持する。
そして、前記制御部４０は、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返し、濃厚燃焼の運転で窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫が実行されるようにし、希薄燃焼の運転で媒煙粒子濾過フィルタ３０から除去されなかったすすなどの粒子状物質（ＰＭ）の再生が実行されるようにする。
前記基準温度において、最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）の条件は、窒素酸化物吸蔵触媒２０で脱硫が起こり始める温度に設定し、最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）は、窒素酸化物吸蔵触媒２０の性能が保障可能な温度として選択される。

前記制御部４０は、希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返し、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生を同時に制御する過程で脱硫および再生完了が判定されると、希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返さずに正常制御を実行する。
前記制御部４０は、前記媒煙粒子濾過フィルタ３０内のすすなどの粒子状物質（ＰＭ）が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）を経過したり、媒煙粒子濾過フィルタ３０の前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定することができる。
そして、前記制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２}）を経過した場合、脱硫完了と判定することができる。

また、前記制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫は完了と判定されたが、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生が完了していないと判定されると、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返さずに希薄燃焼の運転だけに制御し、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生を実行する。
前述したような機能を有する、本発明の実施形態にかかる車両の排気ガス浄化装置の再生手順について、図２を参照して説明すると、次のように実行される。
本発明の実施形態にかかる希薄燃焼エンジンが搭載された車両が運行されると、制御部４０は、車両の状態情報を検出する（Ｓ１０１）。また、制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生条件に入ったかを判断する（Ｓ１０２）。
前記媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生条件入りの判定は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の前端に設けられた差圧検出部３１で検出される差圧情報から判断される粒子状物質（ＰＭ）の捕集量や、走行距離および時間で算出されるマイレージによる再生条件に入ったか否かによって判定されることができる。

前記Ｓ１０２で媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生条件に入っていなければ、前記Ｓ１０１の過程にリターンし、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生条件に入った場合、制御部４０は、排気ガスの温度を設定された一定温度、略６００℃〜７００℃の高温に上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタ３０に捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃やす再生過程を制御する（Ｓ１０３）。
前記Ｓ１０３において、制御部４０は、エンジン１０に噴射される燃料量の制御や、吸入される空気量の調整、あるいは排気マニホールド１５の後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つ以上を適用し、排気ガスの温度上昇を制御する。
そして、制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生をモニタリングし（Ｓ１０４）、媒煙粒子濾過フィルタ３０に捕集された粒子状物質（ＰＭ）が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達したかを判断する（Ｓ１０５）。

つまり、制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０に捕集された粒子状物質（ＰＭ）の再生が一定量だけ進行されたかを判断する。
前記媒煙粒子濾過フィルタ３０を再生する過程において、粒子状物質（ＰＭ）が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達するかの判断は、差圧検出部３１から入力される情報を活用することができる。
つまり、前記制御部４０は、前記差圧検出部３１で検出された差圧を分析し、再生される粒子状物質（ＰＭ）の捕集量が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達するかを判断することができる。
前記排気ガスの温度を上昇させる時、媒煙粒子濾過フィルタ３０を保護するために段階的に温度を上昇させることができ、前記設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）はＤＴＩ（ＤｒｏｐＴｏＩｄｌｅ）またはＤＴＯ（ＤｒｏｐＴｏＯｖｅｒｒｕｎ）などによって媒煙粒子濾過フィルタ３０が破損しないように設定する。

前記Ｓ１０５において、前記制御部４０は、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生によって粒子状物質（ＰＭ）の捕集量が設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達したと判定されると、窒素酸化物吸蔵触媒２０の温度を設定された基準温度の範囲［設定された最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）以上、設定された最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）以下］に維持する（Ｓ１０６）。
そして、前記制御部４０は、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返し（Ｓ１０７）、濃厚燃焼の運転で窒素酸化物吸蔵触媒２０に被毒した硫黄成分の脱硫が実行されるようにし、希薄燃焼の運転で媒煙粒子濾過フィルタ３０から除去されなかったすすなどの粒子状物質（ＰＭ）の再生が実行されるようにする（Ｓ１０８）。
前記基準温度において、最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）の条件は、窒素酸化物吸蔵触媒２０で脱硫が起こり始める温度に設定し、最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）は、窒素酸化物吸蔵触媒３０の性能が保障可能な温度として選択される。

このように、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返し、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生を同時に制御する過程において、制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生が完了したかを判断する（Ｓ１０９）。
前記Ｓ１０９において、制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生完了が判定されると、エンジン１０の希薄燃焼と濃厚燃焼を繰り返す運転が中止されるように制御し、正常制御が行われるように制御する（Ｓ１１０）。
前記制御部４０は、前記媒煙粒子濾過フィルタ３０内のすすなどの粒子状物質（ＰＭ）が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）を経過したり、媒煙粒子濾過フィルタ３０の前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定することができる。

そして、前記制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２}）を経過した場合、脱硫完了と判定することができる。
また、前記制御部４０は、窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫は完了と判定されたが、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生が完了していないと判定されると、エンジン１０を希薄燃焼の運転と濃厚燃焼の運転を繰り返さずに希薄燃焼の運転だけに制御し、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生を実行する。

前記手順について、図３を参照すれば、本発明の実施形態を適用し、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生（ＤｅＰＭ）と窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫（ＤｅＳＯｘ）を同時に制御する場合、媒煙粒子濾過フィルタ３０の再生（ＤｅＰＭ）と窒素酸化物吸蔵触媒２０の脱硫（ＤｅＳＯｘ）を分離して制御する場合よりも再生時間が顕著に短縮し、これにより、燃費低減効果を得ることができる。

以上、本発明は限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明は、これによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正および変形が可能であることはもちろんである。

１０：エンジン
１５：排気マニホールド
２０：窒素酸化物吸蔵触媒
３０：媒煙粒子濾過フィルタ

Claims

希薄燃焼を提供するエンジンと、
エンジンから排出される排気ガスに含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵し、還元作用によって浄化させる窒素酸化物吸蔵触媒と、
エンジンから排出される排気ガスに含まれている粒子状物質を捕集する媒煙粒子濾過フィルタと、
前記エンジンの燃焼を制御し、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの再生を設定された基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）で再生した後、エンジンを希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し運転させ、窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生を一元化制御することを特徴とする車両の排気ガス浄化装置。
前記媒煙粒子濾過フィルタの前後端に装着され、媒煙粒子濾過フィルタに入力される排気ガスの圧力と、媒煙粒子濾過フィルタから排出される排気ガスの圧力を検出する差圧検出部をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、差圧検出部の差圧情報から判断される粒子状物質の捕集量、あるいは走行距離および時間で算出されるマイレージに応じて、媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を判定することを特徴とする請求項２記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、エンジンに噴射される燃料量の制御や、吸入される空気量の調整、あるいは排気マニホールドの後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つまたは１つ以上を適用し、排気ガスの温度を設定された基準温度に上昇させることを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、排気ガスの温度を段階的に上昇させ、媒煙粒子濾過フィルタを保護することを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫制御に入るための媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質の捕集基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）はＤＴＩまたはＤＴＯによって媒煙粒子濾過フィルタを破損させない値に設定することを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの再生によって粒子状物質の捕集量が基準量（ｍ_{Ｓｏｏｔ１}）に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒の温度を設定された基準温度の範囲［設定された最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）以上、設定された最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）以下］に維持し、エンジンの運転を希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し制御し、濃厚燃焼で窒素酸化物吸蔵触媒を脱硫させ、希薄燃焼で媒煙粒子濾過フィルタから除去されなかった粒子状物質を再生させることを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒で脱硫が起こり始める温度を最低温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍｉｎ．}）に設定し、窒素酸化物吸蔵触媒の性能が保障可能な温度を最高温度（Ｔ_{ＤｅＳＯｘ，ｍａｘ．}）に設定することを特徴とする請求項７記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）経過したり、媒煙粒子濾過フィルタの前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定することを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２}）を経過した場合、脱硫完了と判定することを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
前記制御部は、窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫は完了と判定されたが、媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了していない場合、エンジンを希薄燃焼の運転だけに制御し、媒煙粒子濾過フィルタの再生を実行することを特徴とする請求項１記載の車両の排気ガス浄化装置。
希薄燃焼エンジンが適用され、排気マニホールドに窒素酸化物吸蔵触媒と媒煙粒子濾過フィルタが装着される車両の排気ガス浄化装置の再生方法において、
車両の情報が媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を満足するかを判断する過程と、
媒煙粒子濾過フィルタの再生条件を満足すると、排気ガスの温度を上昇させ、粒子状物質が設定された基準量に達するまで再生する過程と、
媒煙粒子濾過フィルタの再生が設定された基準量に達すると、窒素酸化物吸蔵触媒の温度を設定された基準温度の範囲に維持する過程と、
エンジンを希薄燃焼と濃厚燃焼に繰り返し制御し、希薄燃焼で媒煙粒子濾過フィルタから除去されなかった粒子状物質を除去する再生を提供し、濃厚燃焼で窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫を提供する過程と、
窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫と媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了すると、エンジンを正常燃焼に制御する過程とを含むことを特徴とする車両の排気ガス浄化装置の再生方法。
前記窒素酸化物吸蔵触媒の脱硫は完了したが、媒煙粒子濾過フィルタの再生が完了していない場合、エンジンを希薄燃焼の運転に制御することを特徴とする請求項１２記載の車両の排気ガス浄化装置の再生方法。
前記媒煙粒子濾過フィルタの再生条件は、差圧情報から判断される粒子状物質の捕集量、あるいは走行距離および時間で算出されるマイレージで判定することを特徴とする請求項１２記載の車両の排気ガス浄化装置の再生方法。
前記媒煙粒子濾過フィルタ再生のための排気ガスの温度上昇は、エンジンに噴射される燃料量の制御、吸入される空気量の調整、排気マニホールドの後端の燃料噴射制御のうちのいずれか１つ以上の方法を適用し、
媒煙粒子濾過フィルタ保護のために段階的な温度上昇で制御することを特徴とする請求項１２記載の車両の排気ガス浄化装置の再生方法。
前記媒煙粒子濾過フィルタの粒子状物質が設定された一定水準（ｍ_{Ｓｏｏｔ２}）以下まで再生されたり、再生時間が設定された一定時間（ｔ_ＰＦ）経過したり、前後端の差圧が設定された一定水準（△Ｐ_ＰＦ）以下に低下した場合、再生完了と判定し、
窒素酸化物吸蔵触媒に被毒した硫黄成分が設定された一定量（ｍ_ＳＯｘ）以下に除去されたり、脱硫時間が設定された一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、１}）を経過したり、脱硫過程で空燃比が濃厚な（λ＜１）雰囲気を維持した時間が一定時間（ｔ_{ＤｅＳＯｘ、２}）を経過した場合、脱硫完了と判定することを特徴とする請求項１２記載の車両の排気ガス浄化装置の再生方法。