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▶ パーキンス エンジンズ カンパニー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-13
(45)【発行日】2022-04-21
(54)【発明の名称】改良された選択的触媒還元システム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/08 20060101AFI20220414BHJP
B01D 53/86 20060101ALI20220414BHJP
B01D 53/90 20060101ALI20220414BHJP
B01D 53/94 20060101ALI20220414BHJP
【ＦＩ】
F01N3/08 B ZAB
B01D53/86 222
B01D53/90
B01D53/94 222
B01D53/94 400
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019530776
(86)(22)【出願日】2017-12-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-05-21
(86)【国際出願番号】 EP2017082173
(87)【国際公開番号】W WO2018114419
(87)【国際公開日】2018-06-28
【審査請求日】2020-09-18
(31)【優先権主張番号】16205947.1
(32)【優先日】2016-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】516323231
【氏名又は名称】パーキンス エンジンズ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＰＥＲＫＩＮＳ ＥＮＧＩＮＥＳ ＣＯＭＰＡＮＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100149249
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(72)【発明者】
【氏名】レオ シェード
(72)【発明者】
【氏名】アレクシス エデン
(72)【発明者】
【氏名】ロナルド シルバー
【審査官】沼生 泰伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－１１４９７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１５６２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２１５１３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２６２５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／０２５７３０３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０３０７９６７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ３／００
Ｆ０１Ｎ ３／０２
Ｆ０１Ｎ ３／０４－ ３／３８
Ｆ０１Ｎ ９／００－１１／００
Ｂ０１Ｄ ５３／７３
Ｂ０１Ｄ ５３／８６－５３／９０
Ｂ０１Ｄ ５３／９４－５３／９６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
排出ガス通路内で選択的触媒還元システムを使用して排出ガスを処理する方法であって，前記システムが，ＳＣＲ触媒の上流側通路内における加水分解触媒と，ディーゼル排出流体（ＤＥＦ）を可変のＤＥＦ投与率で加水分解触媒に噴射するためのＤＥＦ投与ユニットを備え，前記方法が：・排出ガスに含まれる全ての窒素酸化物（ＮＯｘ）を変換するための初期ＤＥＦ投与率を予測するステップ；
・前記ＳＣＲ触媒に貯蔵されるアンモニアの量を推定するステップ；
・前記システムにおけるＮＯｘ変換率を測定するステップ；
・初期ＤＥＦ投与率を前記アンモニア貯蔵量の推定値及びＮＯｘ変換率の測定値に基づいて調整することにより，第１の調整されたＤＥＦ投与率を生成するステップ；
・前記加水分解触媒に貯蔵されているアンモニア等価体の量を推定するステップ；
・前記第１の調整されたＤＥＦ投与率をアンモニア等価体の貯蔵量推定値に基づいて調整することにより，第２の調整されたＤＥＦ投与率を生成するステップ；並びに
・該第２の調整されたＤＥＦ投与率によりＤＥＦを噴射するステップ；
を備える方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって，排出ガス中のＮＯｘを検出するに先立って，ＤＥＦを前記加水分解触媒に噴射する初期ステップを更に備える方法。
【請求項3】
請求項２に記載の方法であって，前記ＮＯｘ変換率が増加する際に，前記第２の調整されたＤＥＦ投与率を増加するステップを更に備える方法。
【請求項4】
請求項２又は３に記載の方法であって，前記ＮＯｘ変換率が減少する際に，前記第２の調整されたＤＥＦ投与率を減少するステップを更に備える方法。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の方法であって，前記システムの入口において排出ガス温度の増加を検出したときに，前記第２の調整されたＤＥＦ投与率を増加するステップを更に備える方法。
【請求項6】
請求項５に記載の方法であって，・アンモニア・スリップを生じさせ得る排出ガス温度の増加時間を計算するステップ； ・前記排出ガス温度の増加時間を計測するステップ，並びに
・排出ガス温度の増加が，前記計算された時間に亘って維持され，又はこれを超える場合に，前記第２の調整されたＤＥＦ投与率を徐々に減少させるステップ；
を更に備える，方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は，ディーゼルエンジンの排出ガスを処理するための選択的触媒還元システムに関する。
【背景技術】
【0002】
選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムは既知であり，一般的にディーゼルエンジンの排出系に含まれて該エンジンの排出ガス処理に供されている。このようなシステムは，エンジンの排出通路内を流れる排出ガスにディーゼル排出流体（ＤＥＦ）を導入するものである。ＤＥＦは尿素を含み，その尿素は排出通路内で加水分解及び／又は熱分解することによりアンモニアを生成する。アンモニアはＳＣＲ触媒を通過し，その間に排出ガスと反応する。この場合，排出ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）は，排出系から大気中に放出される前に窒素に変換される。
【0003】
排出通路内にＤＥＦを投与する多くのＳＣＲシステムが提案されている。このようなシステムは，ときには「ウェット・スプレー」とも称されており，水性尿素のスプレーを排出ガス中に噴射して分解させることによりアンモニアを生成するものである。かかるシステムの一例は，特許文献１：米国特許出願公開第２００８／３０７９６７号明細書に開示されている。特許文献１は，ＤＥＦが主排出通路の外側に配置された供給通路内で加水分解される配置を記載している。特に，ＤＥＦは加水分解触媒に投与され，アンモニアに加水分解される。そのアンモニアはＳＣＲ触媒の入口まで下流側に流れ，ここで反応してＮＯｘを還元させる。一般的に，ＳＣＲシステムにより行われる既知の制御プロセス，例えば特許文献１に開示されるプロセスは，ＮＯｘをアンモニアにより還元させるべき場合に，ＤＥＦを加水分解リアクタに投与するものである。
【0004】
特定の条件下でＳＣＲシステムにおける加水分解触媒にＤＥＦを投与する場合，ＤＥＦは触媒を冷却して尿素の熱分解と，これに引き続くイソシアン酸の加水分解，並びにアンモニア及びイソシアン酸の脱離を減速させ，又は実効的に防止する。このアンモニア放出の抑制により，加水分解触媒の機能におけるラグ又は遅延が生じる。その結果，ＳＣＲ触媒におけるアンモニア貯蔵及びＮＯｘ変換に作用させ得る制御量が制約される。更に，尿素の熱分解が減速又は防止されると，例えば排出入口温度の上昇が生じた場合でも，排出通路内における尿素の堆積を生じさせ，未反応の尿素又はアンモニアが未処理状態で排出通路からアンモニア・スリップ中に投与される結果を生じさせかねない。
【0005】
本発明の課題は，既知のＳＣＲ排出システムにおける上記欠点の少なくとも１つを除去又は軽減することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】米国特許出願公開第２００８／３０７９６７号明細書
【発明の概要】
【0007】
第１の態様において，本発明は，排出ガス通路内で選択的触媒還元システムを使用して排出ガスを処理する方法を提供する。このシステムは，ＳＣＲ触媒の上流側通路内における加水分解触媒と，ディーゼル排出流体（ＤＥＦ）を可変のＤＥＦ投与率で加水分解触媒に噴射するためのＤＥＦ投与ユニットを備える。本発明に係る方法は，排出ガスに含まれる全ての窒素酸化物（ＮＯｘ）を変換するための初期ＤＥＦ投与率を予測するステップ；及びＳＣＲ触媒に貯蔵されるアンモニアの量を推定するステップを備える。次に，システムにおけるＮＯｘ変換率を測定する。次に，初期ＤＥＦ投与率をアンモニア貯蔵量の推定値及びＮＯｘ変換率の測定値に基づいて調整することにより，第１の調整されたＤＥＦ投与率を生成する。次に，加水分解触媒に貯蔵されているアンモニア等価体の量を推定する。次に，第１の調整されたＤＥＦ投与率をアンモニア等価体の貯蔵量推定値に基づいて調整することにより，第２の調整されたＤＥＦ投与率を生成する。次に，第２の調整されたＤＥＦ投与率によりＤＥＦを噴射する。
【0008】
第２の態様において，本発明は，排出ガスを排出通路内において処理するための選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを提供する。このＳＣＲシステムは，排出通路内における加水分解触媒，ディーゼル排出流体（ＤＥＦ）を前記加水分解触媒に噴射するためのＤＥＦ投与ユニット，及び，加水分解触媒の下流側で前記通路内に配置されたＳＣＲ触媒を備える。入口温度センサ及び第１の窒素酸化物（ＮＯｘ）センサが，それぞれ加水分解触媒の上流側で前記通路内に配置されている。第２のＮＯｘセンサが，ＳＣＲ触媒の下流側に配置されている。制御モジュールが入口温度センサ，第１のＮＯｘセンサ，第２のＮＯｘセンサ及びＤＥＦ投与ユニットに接続されており，制御モジュールは，アンモニア‐ＮＯｘ比（ＡＮＲ）マップを読取り可能である。制御モジュールによりＤＥＦ投与ユニットを，前記センサから受信した信号及びＡＮＲマップから取得されたＡＮＲ情報に基づいて制御する。
【0009】
第３の態様において，本発明は，上記第２の態様に係るＳＣＲシステムを含む車両用の排出装置を提供する。
【0010】
第４の態様において，本発明は，上記第２の態様に係るＳＣＲシステムを含む車両を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
以下，本発明の好適な実施形態を，あくまでも例示として，添付図面を参照しながら記載する。
【図1】選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図１は，選択的触媒関願（ＳＣＲ）システム１０を示すものである。システム１０は，車両（図示せず）のエンジン（図示せず）から排出ガスを排出する排出通路１２内に配置される。排出ガスは，先ず，任意的にシステム１０の一部を構成することのできる，既知の形式のディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）１４を通過する。ＤＯＣ１４は，その触媒作用により排出ガス中の炭化水素及び一酸化酸素の酸化反応を生じさせて二酸化酸素及び水を発生し，一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させるものである。
【0013】
ＤＯＣ１４の下流側にはディーゼル排出流体（ＤＥＦ）投与ユニット１６が配置され，これは，排出通路１２内でＤＯＣ１４の下流側に配置された加水分解触媒１８にＤＥＦを投与するように構成されている。ＤＥＦ）投与ユニット１６は既知の形式であり，ＤＥＦを水性尿素の溶液形態で噴射するものである。加水分解触媒１８は既知の形式であり，ＤＥＦの加水反応の触媒作用を生じさせてアンモニア及び二酸化炭素を発生させるものである。
【0014】
排出通路１２内で加水分解触媒１８の下流側にＳＣＲ触媒２０が配置され，これも既知の形式である。ＳＣＲ触媒２０は，排出ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と上流側で発生するアンモニアとの間の還元反応の触媒作用を生じさせてＮＯｘを窒素及び水に変換するものである。任意的に，システム１０は，ＳＣＲ触媒２０の直ぐ上流側に配置されるＳＣＲ触媒フィルタ２２を含むことができる。ＳＣＲ触媒フィルタ２２は，排出通路内における大きな粒子がＳＣＲ触媒２０に流入するのを防止するように構成されている。
【0015】
排出通路１２内でＳＣＲ触媒２０の下流側には，既知形式のアンモニア・スリップ（ＡＳ）触媒２４が任意的に配置され，これは，ＳＣＲ触媒２０を通過した未反応のアンモニアを，排出系から大気中に放出可能となる前に酸化させるように構成されている。
【0016】
システム１０は，電子制御モジュール（ＥＣＭ）２６を含み，これはＤＥＦ投与ユニット１６に接続され，かつ，ＤＥＦ投与ユニット１６がＤＥＦを加水分解触媒１８に投与する投与率を制御するように構成されている。システム１０は，ＥＣＭ２６に接続される複数のセンサも含んでいる。
【0017】
入口窒素酸化物（ＮＯｘ）センサ２８が加水分解触媒１８の上流側に配置され，排出通路１２内におけるＮＯｘレベルを測定するように構成されている。この第１のＮＯｘセンサ２８は，ＥＣＭ２６に接続されている。
【0018】
加水分解触媒１８の上流側には入口温度センサ３０も配置されており，これもＥＣＭ２６に接続されている。入口温度センサ３０は，加水分解触媒１８の上流側における温度を測定し，その温度をＥＣＭ２６に送信するように構成されている。
【0019】
加水分解触媒１８とＳＣＲ触媒２０との間には加水分解触媒温度センサ３２が配置され，これはＥＣＭセンサ２６に接続され，かつ，ＳＣＲ触媒２０の上流側における排出ガスのＳＣＲ温度値を測定すると共に信号をＥＣＭに送信することにより，ＥＣＭにＳＣＲ温度値を示すように構成されている。加水分解触媒１８とＳＣＲ触媒２０との間には加水分解触媒アンモニアセンサ３４も配置され，これもＥＣＭ２６に接続されている。
【0020】
システム１０はＡＳ触媒２４の下流側に配置された第２のＮＯｘセンサ３６も含んでおり，これはＳＣＲシステムの下流側における排出系のテールパイプ内のＮＯｘレベルを測定し，かつ，そのＮＯｘレベルをＥＣＭ２６に送信するように構成されている。第２のＮＯｘセンサ３６に隣接する排出通路内には，出口アンモニア及び温度センサ３８，４０も配置することができ，これらはそれぞれテールパイプ内におけるアンモニア及び温度レベルを測定し，かつ，そのアンモニア及び温度レベルをＥＣＭ２６に送信するように構成される。
【産業上の利用可能性】
【0021】
次に，図２～６を参照してシステム１０による排出ガスの処理態様の一例を記載する。
【0022】
図２～図３は，ＥＣＭ２６により使用されるメインの，又は標準的ＳＣＲ用のコントローラと，加水分解触媒用サブコントローラを示す。メインコントローラ１００は，フィードフォワード型ＡＮＲマップ５０と，ＳＣＲ触媒用の貯蔵量推定器／修正器５２とを含み，この推定器／修正器はアンモニア貯蔵量を推定し，その貯蔵量推定値と，モデル／推定器における温度測定値に基づいてフィードバック修正を行うものである。使用にあたり，ＥＣＭ２６により第１のＮＯｘセンサ２８からの測定値及び入口温度センサ３０からの測定値を受信し，通路内における排出ガスのための質量流量を既知の態様で計算する。次に，これらの入口ＮＯｘ値，温度測定値及び質量流量値をＡＮＲマップ５０と照合し，排出ガス中の全てのＮＯｘを窒素及び水に変換するための初期ＤＥＦ投与率を予測する。更に，メインコントローラ１００により，第１のＮＯｘセンサ２８，第２のＮＯｘセンサ３０及び加水分解触媒温度センサ３２からの各測定値も受信し，これらの測定値をＳＣＲ触媒用の貯蔵量推定器／修正器５２に送信する。また，メインコントローラ１００は，出口アンモニアセンサ３８からの測定値を任意的に受信し，そのアンモニア測定値も貯蔵量推定器／修正器５２に送信する構成とすることができる。これらの測定値を貯蔵量推定器／修正器５２に送信することにより，メインコントローラ１００は，ＳＣＲ触媒２０に貯蔵されているアンモニアの量を推定し，システム１０全体におけるＮＯｘ変換率も測定することができる。すなわち，メインコントローラ１００により，ＡＮＲマップ５０から得られる初期ＤＥＦ投与率を，アンモニア貯蔵量推定値及びＮＯｘ変換率に基づいて調整して，第１の調整されたＤＥＦ投与率を提供することができる。
【0023】
ＳＣＲシステム１０に加水分解触媒１８が存在するため，ＤＥＦ投与率は，加水分解触媒に蓄積されているアンモニア等価体の量を加味して更に調整する必要がある。本開示の文脈において「アンモニア等価体」とは，ＤＥＦの噴射と，その後に生じる熱分解及び加水分解の間の任意の段階で加水分解触媒に残留する物質を指す。すなわち，「アンモニア等価体」とは，ＤＥＦ，尿素，イソシアン酸及びアンモニアを指す。この追加的な調整は，サブコントローラ１０２により行われるものである。
【0024】
サブコントローラ１０２は，操作レジーム・ステートマシン１０４と，加水分解触媒の貯蔵量推定モデル１０６と，アンモニア・フィードバック／フィードフォワードコントローラ１０８と，アンモニア等価体の貯蔵コントローラ１１０とを含む。操作レジーム・ステートマシン１０４は，第１の調整されたＤＥＦ投与率，排出系の質量流量値，並びに入口温度センサ３０により測定される入口温度に関する情報を受信する。図４に関連して後述するように，ステートマシン１０４は，その情報を使用してシステムの入口状況と，これがレジームを安定的又は不安定的に作動させるに適当であるか否かを分析する。ステートマシン１０４からの情報は，アンモニア等価体の貯蔵コントローラ１１０に供給することができ，従ってサブコントローラ１０２により，ＤＥＦ投与率の調整が適当であるか否かを判定することができる。また，ステートマシン１０４からの情報は，メインコントローラ１００の貯蔵量推定器／修正器５２にフィードバックすることもできる。
【0025】
加水分解触媒の貯蔵量推定モデル１０６は，第１の調整されたＤＥＦ投与率，排出系の質量流量，入口温度センサ３０により測定された入口温度，加水分解触媒アンモニアセンサ３４により測定されたアンモニアレベル，並びに，加水分解触媒温度センサ３２により測定された加水分解触媒に関する情報を受信する。次に，モデル１０６は，加水分解触媒１８におけるアンモニア等価体の貯蔵量を推定し，その情報をアンモニア等価体の貯蔵量コントローラ１１０にフィードフォワードする。
【0026】
アンモニア・フィードバック／フィードフォワードコントローラ１０８は，第１の調整されたＤＥＦ投与率と，加水分解アンモニアセンサ３４により測定されたアンモニアレベルに関する情報も受信する。コントローラ１０８は，その情報を使用することにより，図４を参照してより詳細に後述するように，第１の調整されたＤＥＦ投与率に更なる調整が必要か否かを判断する。
【0027】
すなわち，サブコントローラ１０２は，加水分解触媒１８に貯蔵されているアンモニア等価体の量を推定することができ，次に，必要であれば，そのアンモニア等価体貯蔵量推定値に基づいて第１の調整されたＤＥＦ投与率を再び調整して第２の調整されたＤＥＦ投与率を生成する。次に，ＤＥＦをその第２の調整されたＤＥＦ投与率に基づいてＤＥＦ投与ユニットにより噴射する。
【0028】
図４は，サブコントローラによりシステムの入口条件を分析するために実行することのできるプロセスのフローチャートであり，この分析は，安定的又は不安定的なレジームで作動するに適当であるか否か，従って第１の調整されたＤＥＦ登龍率に追加的な調整が必要であるか否かを判断するためのものである。開始ステップ２００に引き続き，ステートマシン１０４は，ステップ２０２において入口条件を分析する。図３に関連して上述したように，これらの入口条件は，排出ガスの質量流量と，入口温度とを含んでいる。決定ステップ２０４において，マシンは，入口条件がシステムを不安定的レジームで作動させるに好適であるか否かを決定する。入口条件が安定的レジームでの作動に好適であれば，判定ステップ２０６において，加水分解触媒貯蔵推定モデル１０６を使用して加水分解触媒の状態を判定する。次に，決定ステップ２０８において，プロセスは，推定モデル１０６からの推定情報が不安定的レジームを示すか否かを確認する。その情報が不安定レジームを示すものであれば，サブコントローラ１０２は，ステップ２１０において第１の調整されたＤＥＦ投与率を，状態がそうではないことを示すまで，最小の，又は管理された低レベルの投与率に調整する。推定モデル１０６からの情報が安定的レジームを示すものであれば，サブコントローラ１０２は，ステップ２１２において，第１の調整されたＤＥＦ投与率をＤＥＦ投与ユニットに供給する。
【0029】
決定ステップ２０４において入口条件が不安定レジームでの作動に適当と判断された場合には，判定ステップ２１４において加水分解触媒の貯蔵量推定モデル１０６を使用することにより，加水分解触媒の状態を判断する。次に，決定ステップ２１６においてプロセスは，推定モデル１０６からの推定情報が不安定レジームを示すか否かを判断する。その情報が安定レジームを示す場合には，サブコントローラ１０２により第１の調整されたＤＥＦ投与率を，状態が安定レジームを示さなくなるまで，最大の，又は管理された高レベルの投与率に調整する。推定モデル１０６からの情報が不安定レジームを示す場合には，ステップ２２０において，サブコントローラ１０２によりアンモニア・フィードフォワード／フィードバックコントローラ１１０からの出力を計算すると共に，アンモニア等価体貯蔵量コントローラからの貯蔵量を修正する。この計算は，図５に示すサブルーチンにより実行するものである。
【0030】
アンモニア・フィードフォワード／フィードバック計算及び貯蔵量修正のためのサブルーチンは開始ステップ３００において開始され，判定ステップ３０２に移行する。判定ステップ３０２では，加水分解触媒におけるアンモニア等価体貯蔵量推定値が，予め定められている目標値を超えているか否かを判断する。貯蔵量推定値が目標値に満たないと判断された場合には，ステップ３０４において，アンモニア等価体貯蔵量コントローラ１１０によりアンモニア出口目標値バイアスを増加させる。貯蔵量推定値が目標値を超えていると判断された場合には，ステップ３０６において，アンモニア等価体貯蔵量コントローラ１１０によりアンモニア出口目標値バイアスを減少させる。アンモニア出口目標値バイアスデータ３０８は，サブルーチンの一部として蓄積し，かつ読み出すことができる。
【0031】
サブルーチンにより目標値バイアスに対する調整が決定されたら，サブルーチンは，ステップ３０１において，メインコントローラ１００から受信した第１の調整されたＤＥＦ投与率をアンモニア等価体出口目標値に変換する。ステップ３０４又は３０６において決定されたアンモニア出口目標値バイアスは，ステップ３１２においてアンモニア等価体出口目標値に加算し，これによりバイアス加算アンモニア出口目標値を生成する。次に，ステップ３１４において，アンモニア等価体貯蔵量コントローラ１１０により，加水分解触媒アンモニアセンサ３４により測定された加水分解触媒１８におけるアンモニア濃度が，ステップ３１２において計算したこのバイアス加算アンモニア出口目標値を超えているか否かを判断する。アンモニア濃度がバイアス加算アンモニア出口目標値に満たないと判断された場合には，ステップ３１６において，サブルーチンによりＤＥＦ投与バイアス値を減少させる。アンモニア濃度がバイアス加算アンモニア出口目標値を超えていると判断された場合には，ステップ３１８において，サブルーチンによりＤＥＦ投与バイアス値を増加させる。ＤＥＦ投与率バイアスデータ３２０は，サブルーチンの一部として蓄積し，かつ読み出すことができる。
【0032】
ＤＥＦ投与バイアス値が決定されたら，そのバイアス値を第１の調整されたＤＥＦ投与率に加算し，これにより第２の調整されたＤＥＦ投与率を生成する。
【0033】
図６は，ＳＣＲシステムの例示的な操作手順の間におけるシステム１０の各種パラメータの経時変化を示す。これらのパラメータは，排出ガス中のＮＯｘ及びアンモニア濃度，排出系入口温度，ＤＥＦ投与率及び加水分解触媒におけるアンモニア等価体貯蔵量である。説明の便宜のため，時間はフェーズＡ～Ｇに区分されている。例示的な操作手順のフェーズＡにおいて，ステートマシン１０４は，図４に示す制御プロセスに基づいて，入口条件が不安定レジームでの作動に適当なものではあるが，推定モデル１０６からの推定情報が安定レジームを示すものでないことを判断する。従って，ＥＣＭ２６は，ＤＥＦ投与ユニット１６がＤＥＦを加水分解触媒１８に最大投与率で噴射するようにＤＥＦ投与ユニット１６を制御し，その結果として加水分解触媒におけるアンモニア濃度及びアンモニア等価体貯蔵量を増加させる。フェーズＡにおける排出ガス温度は，一定である。
【0034】
例示的な操作手順のフェーズＢにおいて，ＥＣＭ２６は，排出系内でＮＯｘが検出された旨の通信をＮＯｘセンサ２８から受信する。その時点でステートマシン１０４は，図４のプロセスに基づき，入口条件及び推定モデル１０６が不安定レジームを示すものと判断する。従って，プロセスは，図５に示すサブルーチンを使用して，アンモニア・フィードフォワード／フィードバックコントローラ１０８からの出力を計算すると共に，アンモニア等価体貯蔵量コントローラ１１０からの貯蔵量修正を行う。この場合，ＥＣＭ２６は，ＤＥＦ投与ユニット１６に，加水分解触媒１８へのＤＥＦ投与率を減少させるように指示する。その結果，排出系内におけるアンモニア濃度にスパイクが生じ，検出されたＮＯｘがＳＣＲ触媒内でアンモニアにより処理される。加水分解触媒へのＤＥＦ投与率の低下により，更に，加水分解触媒におけるアンモニア等価体貯蔵量が一時的に低下し，これに伴ってＤＥＦ投与バイアス値が増加する。
【0035】
例示的な操作手順のフェーズＣにおいて，ステートマシンによるプロセスは，入口条件が不安定レジームでの作動に好適であり続け，状態推定器１０６が不安定レジームを示すものと判断する。サブプロセスステップ２２０が行われて出口側アンモニア目標値バイアスを減少させ，このプロセスは目標値が達成されるまで続行される。
【0036】
例示的な操作手順のフェーズＤにおいて，ＥＣＭ２６は，排出系の入口でＮＯｘが検出された旨の通信を再びＮＯｘセンサ２８から受信する。ステートマシン１０４も，図４のプロセスに基づき，入口条件が不安定レジームに好適であり，推定モデル１０６が不安定レジームを示すものと再び判断する。従って，プロセスは，図５に示すサブルーチンを使用して，アンモニア・フィードフォワード／フィードバックコントローラ１０８からの出力を計算すると共に，アンモニア等価体貯蔵量コントローラ１１０からの貯蔵量修正を行う。この場合，ＥＣＭ２６は，ＤＥＦ投与ユニット１６に，加水分解触媒１８への出口側アンモニア目標値バイアスを減少させるように指示する。その結果，検出されるＮＯｘをＳＣＲ触媒内においてアンモニアにより処理するための排出系内におけるアンモニア濃度にスパイクが生じる。すなわち，加水分解触媒からのアンモニア等価体の放出を阻害するＤＥＦ噴射がもはや存在しなくなるため，排出系内におけるアンモニア濃度にスパイクが生じる。加水分解触媒へのＤＥＦ投与率の低下により，更に，加水分解触媒におけるアンモニア等価体貯蔵量が一時的に低下し，これに伴ってその補償のために出口側アンモニア目標値バイアスが増加する。例示的な操作手順のフェーズＥにおいては，これと同じプロセスが行われるが，入口条件が変化せず，所要のアンモニア貯蔵目標値が達成されているため，バイアス値の変化は小さい。
【0037】
例示的な操作手順のフェーズＦにおいて，ＥＣＭ２６は，排出ガス温度が上昇したものと判断する。初めは，操作レジーム・ステートマシンは，条件が不安定レジームでの作動に好適であるものと決定し，ＥＣＭ２６は，ＤＥＦ投与ユニット１６が加水分解触媒に対してＤＥＦを噴射する噴射率を最大率まで線形的イ増加させることにより，目標値バイアスステップ３０４における排出ガス温度の上昇にも関わらずアンモニア放出を阻止するように，ＤＥＦ投与ユニットを制御する。間もなくステートマシンは，排出ガス温度の上昇継続時間がアンモニア放出を更に抑制するには長すぎると判断する。次にＥＣＭ２６は，ステップ２１０におけるようにＤＥＦ投与ユニット１６を制御して，加水分解触媒に対するＤＥＦを噴射する噴射率をゼロに向けて減少させる。このステップは，事後ＳＣＲスリップの可能性を回避するために，漸減的とすることができる。排出ガス温度の上昇により，アンモニア及びその他の物質が放出される際の加水分解触媒におけるアンモニア等価体貯蔵レベルは減少する。
【0038】
例示的な操作手順のフェーズＧにおいて，ＥＣＭ２６は，ＮＯｘが再び排出系に検出されたものと判断する。この時点で操作レジームのステートプロセスは，ステートマシンに，入口条件及びアンモニア等価体貯蔵量推定値のいずれも不安定レジームを示すことを通知する。従って，図３に示すように，メインコントローラにより決定された第１の調整されたＤＥＦ投与率は単に直接的にＤＥＦ投与ユニット１６に送信され，これによりＤＥＦ投与ユニットは，通常の態様でＮＯｘにより規定される投与率をもって，ＤＥＦを加水分解触媒１８に投与する。換言すれば，排出ガス温度が昇温状態を維持し，アンモニア等価体貯蔵量がゼロである場合，ＮＯｘが加水分解触媒の上流側で検出されればＤＥＦが加水分解触媒１８に噴射され，そのＤＥＦ投与率は加水分解触媒１８の上流側におけるＮＯｘレベルに対して比例的である。
【0039】
ＤＥＦを制限してアンモニア等価体の貯蔵を回避する代わりに，本発明のシステム及び方法では，加水分解触媒に合理的な量のアンモニア等価体貯蔵量を維持し，その貯蔵量を，更になる投与の継続に基づく冷却効果によって安定化させるものである。アンモニアを放出する必要がある場合，アンモニアは，ＤＥＦ投与率の増加ではなく，減少によって放出される。
【0040】
加えて，本発明のシステム及び方法では高い量のアンモニア等価体が維持されるため，エンジンをスイッチオフして事後処置システムを冷却させると，ＤＥＦの水分が蒸発して尿素を残留させる。その尿素は，低温投与の代わりとして，エンジン始動時に放出することができる。
【0041】
本発明の制御プロセスは，ＳＣＲ触媒の入口でアンモニアが必要とされないときに投与が指示され，アンモニアが必要とされるときに投与を停止させるという，反直感的な作動モードを有している。比較的大量のアンモニア及びアンモニア等価体を，意図的に加水分解触媒に貯蔵するものである。最後に，先行するエンジン作動フェーズからの比較的多量のアンモニア等価体が加水分解触媒に蓄積されているために，エンジン始動時におけるＮＯｘ変換を，既知のシステムにおけるよりも改善することができる。
【0042】
添付した特許請求の範囲により規定される本発明の技術的範囲を逸脱することなく，修正及び改良を行えることは，言うまでもない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】