(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒と、触媒に入るガスの容量を検出し、触媒に入るガスの容量を排出制御モジュールに報告する第１のセンサとを含んでもよい触媒システムを提供する。【解決手段】第２のセンサ２７１および第３のセンサ２７２が、触媒２２０を出るガスの容量を検出し、触媒を出るガスの容量を排出制御モジュール２３０に報告することができる。排出制御モジュールは、触媒に入るガスの容量２５１，２５２および触媒を出るガスの容量に基づいて空気−燃料比を決定することができる。排出制御モジュールは、空気−燃料調整器２４１，２４２に、上記空気−燃料比を使用してエンジンを運転するように命令することができる。【選択図】図２
2014152777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒と、
前記触媒に入るガスの容量を検出し、前記触媒に入る前記ガスの前記容量を排出制御モジュールに報告するように構成されている第１のセンサと、
前記触媒を出るガスの容量を検出し、前記触媒を出る前記ガスの前記容量を前記排出制御モジュールに報告するように構成されている第２のセンサおよび第３のセンサと、
前記触媒に入る前記ガスの前記容量および前記触媒を出る前記ガスの前記容量に基づいて空気−燃料比を決定し、前記空気−燃料比においてエンジンを運転するように空気−燃料調整器を制御するように構成されている前記排出制御モジュールと
を備える、システム。
【請求項２】
前記第１のセンサは第１の酸素センサを含み、
前記第１の酸素センサは前記触媒に入る前記ガスの酸素容量を前記排出制御モジュールに報告し、
前記第２のセンサは第２の酸素センサを含み、
前記第２の酸素センサは前記触媒を出る前記ガスの酸素容量を前記排出制御モジュールに報告する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第３のセンサはＮＯｘセンサを含み、前記ＮＯｘセンサは前記触媒を出る前記ガスのＮＯｘ容量を前記排出制御モジュールに報告する、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記第３のセンサは一酸化炭素センサを含み、前記一酸化炭素センサは前記触媒を出る前記ガスの一酸化炭素容量を前記排出制御モジュールに報告する、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記触媒はリッチバーンエンジン内に構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記触媒内の前記ガスの酸素容量を検出し、前記ガスの前記酸素容量を前記排出制御モジュールに報告するように構成されている酸素センサをさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記空気−燃料調整器は、燃料系統、燃料弁、燃料通過調整器、気化器、または燃料噴射器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記空気−燃料比を決定するように構成されている前記排出制御モジュールは、前記触媒に入る前記ガスの前記容量に基づいて第１の空気−燃料比を決定することによって前記空気−燃料比を決定し、前記触媒を出る前記ガスの前記容量に基づいて前記第１の空気−燃料比を変更することによって第２の空気−燃料比を決定するように構成されている前記排出制御モジュールを含み、
前記空気−燃料比を使用して前記エンジンを運転するように前記空気−燃料調整器に命令するように構成されている前記排出制御モジュールは、前記第２の空気−燃料比を使用して前記エンジンを運転するように前記空気−燃料調整器に命令するように構成されている前記排出制御モジュールを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記排出制御モジュールは触媒後Ｏ2設定点を備え、前記排出制御モジュールは、前記触媒後Ｏ2設定点に基づいて前記空気−燃料比を決定するようにさらに構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記排出制御モジュールは、ＮＯｘレベルが所定のＮＯｘ閾値を満たしたこと、または一酸化炭素レベルが所定の一酸化炭素閾値を満たしたことのうちの少なくとも一方を決定すると、通知を送信するようにさらに構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
触媒に入るガスの容量を示すデータを、第１のセンサから排出制御モジュールにおいて受信するステップと、
前記触媒を出るガスの容量を示すデータを、第２のセンサおよび第３のセンサから前記排出制御モジュールにおいて受信するステップと、
前記排出制御モジュールにおいて、前記触媒に入る前記ガスの前記容量および前記触媒を出る前記ガスの前記容量に基づいて空気−燃料比を決定するステップと、
前記空気−燃料比においてエンジンを運転するように空気−燃料調整器を制御するステップと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記第１のセンサは第１の酸素センサを含み、
前記触媒に入る前記ガスの前記容量を示す前記データは、前記触媒に入る前記ガスの酸素容量を含み、
前記第２のセンサは第２の酸素センサを含み、
前記触媒を出る前記ガスの前記容量を示す前記データは、前記触媒を出る前記ガスの酸素容量を含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第３のセンサはＮＯｘセンサを含み、前記触媒を出る前記ガスの前記容量を示す前記データは前記触媒を出る前記ガスのＮＯｘ容量含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第３のセンサは一酸化炭素センサを含み、前記触媒を出る前記ガスの前記容量を示す前記データは前記触媒を出る前記ガスの一酸化炭素容量含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記触媒はリッチバーンエンジン内に構成されている、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記触媒内に構成されている酸素センサから、前記触媒内のガスの酸素容量を示すデータを受信するステップをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記空気−燃料調整器は、燃料系統、燃料弁、燃料通過調整器、気化器、または燃料噴射器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記空気−燃料比を決定するステップは、前記触媒に入る前記ガスの前記容量に基づいて第１の空気−燃料比を決定するステップと、前記触媒を出る前記ガスの前記容量に基づいて前記第１の空気−燃料比を変更することによって第２の空気−燃料比を決定するステップとを含み、
前記空気−燃料比を使用して前記エンジンを運転するように前記空気−燃料調整器に命令するステップは、前記第２の空気−燃料比を使用して前記エンジンを運転するように前記空気−燃料調整器に命令するステップを含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記空気−燃料比を決定するステップは触媒後Ｏ2設定点にさらに基づく、請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
ＮＯｘレベルが所定のＮＯｘ閾値を満たしたこと、または一酸化炭素レベルが所定の一酸化炭素閾値を満たしたことのうちの少なくとも一方を決定すると、通知を送信するステップをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には内燃エンジンの排出制御に関し、より詳細には、リッチバーンエンジンにおける触媒制御のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは、燃焼混合気が化学量論的燃焼反応（すなわち、燃料が完全に燃焼する）に必要な正確な相対的に比率において空気および燃料を含むように運転されるのが理想的である。リッチバーンエンジンは、化学量論量の燃料またはそれをわずかに超える燃料によって動作し得、一方で、リーンバーンエンジンは、化学量論的燃焼に必要な量と比較して過剰な酸素（Ｏ2）によって動作する。リーンモードにおいて内燃エンジンが動作することによって、絞り損失を低減することができ、より高い圧縮比を利用し、それによって、性能および効率の改善をもたらすことができる。リッチバーンエンジンには、相対的に単純であり、信頼性があり、安定しており、負荷の変化に良好に適応するという利点がある。リッチバーンエンジンはまた、窒素酸化物排出が低いものであり得るが、代わりに他の化合物の排出が増大する。
【０００３】
排出基準を順守するために、多くのリッチバーン内燃エンジンは、非選択的接触還元（ＮＳＣＲ）サブシステム（三元触媒として既知である）のように、触媒を利用する。触媒は、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ2）のような窒素酸化物（まとめてＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ3）、メタン（ＣＨ4）、他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ならびに他の化合物および排出成分の排出を、そのような排出成分をより毒性の低い物質に変換することによって低減することができる。この変換は、触媒化学反応を使用して触媒成分内で実行される。触媒は、高い還元効率を有することができ、排出基準（グラム排出量毎ブレーキ馬力時（ｇ／ｂｈｐ−ｈｒ）を単位として表すことが多い）を満たす経済的な手段を提供することができる。
【０００４】
低ＣＯおよびＮＯｘ排出レベルを達成するために、ある範囲の空気／燃料混合気に対応する相対的に狭い操作窓の中で触媒を操作しなければならない。しかしながら、最適なＣＯおよびＮＯｘ排出レベルに対する操作窓は、エンジンにおける運転条件が変化するにつれてサイズおよびロケーションが経時的に変化する。たとえば、エンジンを運転する環境が変化する（たとえば、エンジンを取り巻く領域の温度が上昇または下降する、エンジンを取り巻く空気中の湿度が増大または低減する、など）と、操作窓はより狭くもしくはより広くなり、かつ／または横滑りする場合があり、それによって、エンジンが低ＣＯおよびＮＯｘ排出レベル（たとえば、環境保護庁（ＥＰＡ）の制限を下回るレベル）を維持することを可能にする空気／燃料比が変化する場合がある。たとえば、エンジン運転条件が変化する（たとえば、エンジンの温度が上昇または下降する、燃料の品質が変化する、など）と、操作窓はより狭くもしくはより広くなり、かつ／または横滑りする場合があり、それによって、エンジンが低ＣＯおよびＮＯｘ排出レベルを維持することを可能にする空気／燃料比が変化する場合がある。現行の技術水準においては、エンジンが低ＣＯおよびＮＯｘ排出レベルを維持していることを保証するために、エンジンの空気／燃料比を定期的に手作業で調整する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１５１１２５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
例示的な非限定的実施形態において、触媒システムは、触媒と、触媒に入るガスの容量を検出し、触媒に入るガスの容量を排出制御モジュールに報告する第１のセンサとを含んでもよい。第２のセンサおよび第３のセンサが、触媒を出るガスの容量を検出し、触媒を出るガスの容量を排出制御モジュールに報告することができる。排出制御モジュールは、触媒に入るガスの容量および触媒を出るガスの容量に基づいて空気−燃料比を決定することができる。排出制御モジュールは、空気−燃料調整器に、上記空気−燃料比を使用してエンジンを運転するように命令することができる。
【０００７】
別の例示的な非限定的実施形態において、排出制御モジュールにおいて第１のセンサから触媒に入るガスの容量を示すデータを受信するための方法が開示される。触媒を出るガスの容量を示すデータも、第２のセンサおよび第３のセンサから排出制御モジュールにおいて受信されてもよい。空気−燃料比は、排出制御モジュールによって、触媒に入るガスの容量および触媒を出るガスの容量に基づいて決定することができる。命令は、上記空気−燃料比を使用してエンジンを運転するように空気−燃料調整器に送信されてもよい。
【０００８】
上記の概要、および以下の詳細な説明は、図面とともに読まれるとよりよく理解される。特許請求する主題を説明するために、図面においてさまざまな実施形態を示す例を図示するが、本発明は開示する特定のシステムおよび方法には限定されない。
【０００９】
本発明の主題のこれらのおよび他の態様、および利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むとよりよく理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】触媒操作窓および関連データを示す例示的なグラフである。
【図２】非限定的な例示的リッチバーンエンジンおよび触媒システムのブロック図である。
【図３】別の非限定的な例示的リッチバーンエンジンおよび触媒システムのブロック図である。
【図４】本開示によるリッチバーンエンジンおよび触媒システムを実装する非限定的な例示的方法の流れ図である。
【図５】本明細書に開示する方法およびシステムの諸態様を組み込んでもよい汎用コンピュータシステムを表す例示的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、ラムダ（λ）に対する例示的なＣＯおよびＮＯｘ排出曲線を示すグラフである。当業者であれば認識するように、ラムダは空気−燃料当量比（実際の空気−燃料比／化学量論的空気−燃料比）である。ＮＯｘおよびＣＯの濃度は線形ではなく、ＮＯｘおよびＣＯの濃度を表すそれぞれの曲線の各々の「ニー」に達すると劇的に変化する。図１に示すようなこの例において、排出されるＮＯｘのｇ／ｂｈｐ−ｈｒは、ラムダが０．９９５を超えて０．９９６に達するときに、はるかに速い速度で増大し得、一方で排出されるＣＯのｇ／ｂｈｐ−ｈｒは、ラムダが０．９９４を下回って下降し、０．９９３に向かって後退するときに、はるかに速い速度で増大し得る。このグラフは、順守窓、または操作窓をも図示しており、ＣＯおよびＮＯｘ排出は所望のレベルを下回っている。この窓内のラムダの範囲は、現在のＮＯｘおよびＣＯ排出レベルに応じて決まる。しかしながら、エンジンおよび／またはエンジンを運転する環境の条件が変化すると、任意の特定のラムダに対するＮＯｘおよびＣＯ排出レベルは変化する場合があり、それによって、操作窓のラムダに対するサイズおよびロケーションが変化する場合がある。したがって、特定の空気−燃料比で運転しているエンジンのＮＯｘおよびＣＯ排出レベルが変化すると、エンジンが低排出レベルを維持することを保証するために、空気−燃料比を調整する必要がある場合がある。なお、このグラフは本発明が解決する問題を例示するためのみの、説明を補助するものとして提示されている。図１のグラフからは、本発明の主題に対するいかなる限定も解釈されるべきではない。
【００１２】
図２は、一実施形態に従って実装されてもよい、エンジン２１０および触媒２２０を含む例示的なシステム２００を示す。なお、システム２００の全体を「エンジン」と称する場合もある。システム２００は、本明細書に開示する概念を説明するために使用されることになる簡略化したブロック図であり、それゆえ、本明細書に開示する任意の実施形態が必要とするいかなる物理的要件または特定の構成を記載しているものとしても解釈されるべきではない。本明細書に記載するすべての構成要素、デバイス、システムおよび方法は、開示する実施形態を実装することが可能であるいかなる形状、形態、タイプ、または数の構成要素、および、いかなるそのような構成要素のいかなる組合せを用いて実装され、またはそれらをとってもよい。すべてのそのような実施形態が本開示の範囲内に入ることが企図されている。
【００１３】
エンジン２１０は、いかなるタイプの内燃エンジンもしくはいかなるデバイス、構成要素、または、排出ガスを生成する内燃構成要素を含むシステムであってもよい。一実施形態において、エンジン２１０は、酸素に比例する化学量論量の燃料またはそれをわずかに超える量の燃料で動作する（すなわち、リッチ）ように構成されている天然ガス燃料内燃エンジンであってもよい。しかしながら、開示する実施形態はそのようなエンジンには限定されず、いかなるタイプの固定または移動内燃エンジンとともに使用してもよい。エンジン２１０は、触媒２２０に続く排出配管２１１を通じてガスを排出することができ、触媒は変換された排出ガスを排出する。触媒２２０は、任意のタイプの１つまたは複数の触媒、および、任意のタイプの触媒の任意の組合せを表す。
【００１４】
一実施形態において、低排出が維持されることを保証するために空気−燃料混合気を手作業で調整することを必要とするのではなく、排出ガスの容量に関するデータを収集するために、排気流に沿ったさまざま点においてセンサを使用することができる。収集したデータは排出制御モジュール２３０に提供することができ、排出制御モジュールは、排出ガス内の１つまたは複数の化合物のレベルに基づいて適切な空気−燃料混合気を決定するように構成することができる、任意のタイプのデバイス、構成要素、コンピュータ、またはそれらの組合せであってもよい。排出制御モジュール２３０は、最適な空気−燃料混合気、または空気−燃料混合気の適切な調整が決定すると、空気−燃料調整器２４１および２４２が、正確な空気−燃料混合気がエンジン２１０に送られるようにするように、空気−燃料調整器２４１および２４２に命令を送信するか、または他の様態で空気−燃料調整器を制御する。空気−燃料調整器２４１および２４２の各々は、燃料系統、気化器、燃料噴射器、燃料通過調整器、およびこれらのうちの１つもしくは複数を含む任意のシステム、またはそれらの任意の組合せであってもよい。
【００１５】
一実施形態において、システム２００は触媒前センサ、触媒中センサ、および触媒後センサを含んでもよい。この実施形態において、触媒後センサ２７１は酸素（たとえば、Ｏ2）センサであってもよく、触媒後センサ２７２はＮＯｘセンサであってもよい。触媒後センサ２７２はまた、代わりにＣＯセンサであってもよい。触媒後センサ２７１は、検出した酸素濃度を反映したデータを排出制御モジュール２３０に供給することができ、触媒後センサ２７２は、検出したＮＯｘおよび／またはＣＯの濃度を反映したデータを排出制御モジュール２３０に供給することができる。触媒後センサ２７１および／または２７２は、全体的な触媒効率を感知することができるが、ガスが、エンジン２１０が使用する触媒システム全体を通過した後にのみセンサがガスを感知するため、排出ガスの組成の変化を排出制御モジュール２３０に報告するのが相対的に遅い場合がある。
【００１６】
触媒中センサ２６０は、触媒２２０中のいずれか１つの触媒ブリック内に構成されてもよく、または、触媒２２０中の任意の数の触媒ブリック内に構成された任意の数のセンサであってもよい。代替的に、触媒中センサ２６０は、触媒２２０中の２つの触媒ブリックの間に構成されてもよく、または、２つの別個の触媒の間に構成されてもよく、それらの触媒の各々が１つまたは複数の触媒ブリックを有する。なお、触媒２２０は、任意の数の触媒ブリックを有する任意のタイプの任意の数の個々の触媒を表し、触媒中センサ２６０は、触媒中の任意のタイプの容量を検出するように構成されてもよい任意の数およびタイプのセンサを表す。すべてのそのような変形形態が本開示の範囲内に入ることが企図されている。触媒中センサ２６０は、酸素（たとえば、Ｏ2）センサであってもよく、触媒２２０の効率の指標を提供することができ、触媒中センサ２６０は触媒２２０において酸素濃度を検出するように構成されているため、触媒後センサ２７１および２７２よりも迅速に、排出ガスの変化を排出制御モジュール２３０に報告することができる。触媒前センサ２５１および２５２は、酸素（たとえば、Ｏ2）センサであってもよく、それらのロケーションに起因して、ガスがエンジン２１０から出て、触媒２２０内へ進行する前に排出ガスの容量を感知して排出制御モジュール２３０に報告するため、上記センサの中で最も速く反応することができる。
【００１７】
触媒後センサ２７１および２７２、触媒中センサ２６０、ならびに触媒前センサ２５１および２５２のうちの１つまたは複数から受信したデータを使用して、排出制御モジュール２３０は、適切な空気−燃料混合気を決定し、決定した空気−燃料混合気を示すデータを空気−燃料調整器２４１および２４２に送信するか、または他の様態で、決定した空気−燃料混合気を使用してエンジン２１０を運転するように指示することができる。
【００１８】
一実施形態において、排出制御モジュール２３０は、触媒前センサ２５１および２５２からのデータに基づいて空気−燃料混合気設定点を決定してもよく、その後、触媒中センサ２６０からのデータに基づいて、その設定点を変更して第２の設定点を決定してもよい。その後、触媒後センサ２７１および２７２からのデータに基づいて第２の設定点をさらに変更してもよい。
【００１９】
図３は、一実施形態に従って実装されてもよい、エンジン３１０および触媒３２０を含む例示的なシステム３００を示す。なお、システム３００の全体を「エンジン」と称する場合もある。システム３００は、本明細書に開示する概念を説明するために使用されることになる簡略化したブロック図であり、それゆえ、本明細書に開示する任意の実施形態が必要とするいかなる物理的要件または特定の構成を記載しているものとしても解釈されるべきではない。本明細書に記載するすべての構成要素、デバイス、システムおよび方法は、開示する実施形態を実装することが可能であるいかなる形状、形態、タイプ、または数の構成要素、および、いかなるそのような構成要素のいかなる組合せを用いて実装され、またはそれらをとってもよい。すべてのそのような実施形態が本開示の範囲内に入ることが企図されている。
【００２０】
エンジン３１０は、いかなるタイプの内燃エンジンもしくはいかなるデバイス、構成要素、または、排出ガスを生成する内燃構成要素を含むシステムであってもよい。一実施形態において、エンジン３１０は、酸素に比例する化学量論量の燃料またはそれをわずかに超える量の燃料で動作する（すなわち、リッチ）ように構成されている天然ガス燃料内燃エンジンであってもよい。しかしながら、開示する実施形態はそのようなエンジンには限定されず、いかなるタイプの固定または移動内燃エンジンとともに使用してもよい。エンジン３１０は、触媒３２０に続く排出配管３１１を通じてガスを排出することができ、触媒は変換された排出ガスを排出する。触媒３２０は、任意のタイプの１つまたは複数の触媒、および、任意のタイプの触媒の任意の組合せを表す。
【００２１】
この実施形態において、より少ないセンサを使用して効率的な触媒制御を自動化するという同じ目標を達成することができる。具体的には、図３において、触媒中センサはない。触媒後センサ３７１および３７２ならびに触媒前センサ３５１および３５２から収集したデータは排出制御モジュール３３０に提供することができ、排出制御モジュールは、排出ガス内の１つまたは複数の化合物のレベルに基づいて適切な空気−燃料混合気を決定するように構成される、任意のタイプのデバイス、構成要素、コンピュータ、またはそれらの組合せであってもよい。排出制御モジュール３３０は、最適な空気−燃料混合気、または空気−燃料混合気の適切な調整が決定すると、空気−燃料調整器３４１および３４２が、正確な空気−燃料混合気がエンジン３１０に送られるようにするように、空気−燃料調整器３４１および３４２に命令を送信するか、または他の様態で空気−燃料調整器を制御することができる。空気−燃料調整器３４１および３４２の各々は、燃料系統、気化器、燃料噴射器、燃料通過調整器、およびこれらのうちの１つもしくは複数を含む任意のシステム、またはそれらの任意の組合せであってもよい。
【００２２】
この実施形態において、触媒後センサ３７１は酸素（たとえば、Ｏ2）センサであってもよく、触媒後センサ３７２はＮＯｘセンサであってもよい。触媒後センサ３７２はまた、あるいは代わりにＣＯセンサであってもよい。触媒後センサ３７１は、検出した酸素濃度を反映したデータを排出制御モジュール３３０に供給することができ、触媒後センサ３７２は、検出したＮＯｘおよび／またはＣＯの濃度を反映したデータを排出制御モジュール３３０に供給することができる。触媒後センサ３７１および／または３７２は、全体的な触媒効率を感知することができるが、ガスが、エンジン３１０が使用する触媒システム全体を通過した後にのみセンサがガスを感知するため、排出ガスの組成の変化を排出制御モジュール３３０に報告するのが相対的に遅い場合がある。触媒前センサ３５１および３５２は、酸素（たとえば、Ｏ2）センサであってもよく、それらのロケーションに起因して、ガスがエンジン３１０から出て、触媒３２０内へ進行する前に排出ガスの容量を感知して排出制御モジュール３３０に報告するため、上記センサの中で最も速く反応することができる。
【００２３】
触媒後センサ３７１および３７２ならびに触媒前センサ３５１および３５２のうちの１つまたは複数から受信したデータ」を使用して、排出制御モジュール３３０は、適切な空気−燃料混合気を決定し、決定した空気−燃料混合気を示すデータを空気−燃料調整器３４１および３４２に送信するか、または他の様態で、決定した空気−燃料混合気を使用してエンジン３１０を運転するように指示することができる。
【００２４】
一実施形態において、排出制御モジュール３３０は、触媒前センサ３５１および３５２からのデータに基づいて空気−燃料混合気設定点を決定してもよく、その後、触媒後センサ３７１および３７２からのデータに基づいて、その設定点を変更して第２の設定点を決定してもよい。
【００２５】
一実施形態において、最初の触媒後Ｏ2設定点レベルは、決定されて、排出制御モジュール３３０に記憶されている、または排出制御モジュールがアクセス可能であるバイアステーブルにロードされてもよい。バイアステーブルに基づいて、排出制御モジュール３３０は、触媒後Ｏ2レベルが変化するときに触媒前Ｏ2空気−燃料比を変更することができる。この実施形態において、排出制御モジュール３３０は、サブルーチンを通じて触媒操作窓（その一例を図１に示す）を決定し、決定した空気−燃料比設定点をゼロ（０）バイアス点に設定することができる。排出制御モジュール３３０は、その後、触媒後Ｏ2レベルが移動するときに触媒前Ｏ2設定点を変更することができる。触媒後ＮＯｘセンサを、初期設定点を決定するのに、および、ＮＯｘレベルが変化するときに触媒後Ｏ2設定点バイアステーブルを上下に変更するのに使用してもよい。
【００２６】
一実施形態において、排出制御モジュール３３０は、所定の排出規制レベルおよび／または触媒効率によって構成されてもよい。そのような実施形態において、事前設定ＮＯｘおよび／またはＣＯグラムレベルが設定されていてもよく、これらのレベルのうちの一方または両方に達する、これを満たす、かつ／またはこれを超えると、ユーザが規制に従っていない状態を通知されることができ、かつ／または排出制御モジュール３３０がエンジンの運転停止を自動的に実行することができる。いくつかの実施形態において、触媒効率は、触媒前Ｏ2設定点の決定した変更量、ならびに／または、エンジン運転時間および負荷と監視されている環境条件のような他の条件に基づいてもよい。
【００２７】
本明細書に記載の任意のシステムまたはエンジンは、ＮＯｘおよびＣＯ規制に対して最適なＯ2設定点を達成するように操作されてもよい。たとえば、本明細書に記載するような１つまたは複数のＮＯｘセンサは、ラムダ曲線のリッチニー（図１参照）に達するときのＮＯｘ百万分率（ｐｐｍ）出力の増大として表すことができるＣＯ濃度を求めるのに使用されてもよい。空気−燃料混合気がリッチであるときにＣＯ濃度が増大することによって、ＮＯｘセンサに安定した干渉をもたらすことができ、そのようなセンサが読み取るＮＯｘはより高いレベルのＮＯｘ濃度を示し得、ここで、実際に検出されているのはアンモニアである。リーンな空気−燃料比においてそのようなセンサは同様のレベルのＮＯｘを正常と読取り得る。極度にリッチな空気−燃料比において生成されるアンモニアが、ＮＯｘセンサによってＮＯｘ濃度として報告され得る。
【００２８】
図４は、本明細書に記載するような実施形態を実装する例示的な非限定的方法４００を示す。方法４００、および方法４００に記載する個々の動作および機能は、図１および図２に示すシステムのような、本明細書に記載されるシステムを含む任意の１つまたは複数のデバイスまたは構成要素が実行してもよい。一実施形態において、方法４００は、任意の他のデバイス、構成要素、またはそれらの組合せが実行してもよく、いくつかの実施形態においては、方法４００は、他のシステム、デバイスおよび／または構成要素とともに実行してもよい。なお、方法４００のブロックのいずれかに関連して記載する機能および／または動作のいずれかは、任意の順序で、独立して、方法４００の他のブロックのいずれかに関連して記載する他の機能および／もしくは動作のサブセットまたは本明細書に記載する任意の他の方法とともに、ならびに、本明細書に記載するものおよび本明細書に記載していないものを含む、他の機能および／または動作と組み合わせて実行してもよい。すべてのそのような実施形態が本開示の範囲内に入ることが企図されている。
【００２９】
ブロック４１０において、排出制御モジュールにおいて、１つまたは複数の触媒前センサからデータを受信することができる。そのようなセンサは、酸素（たとえば、Ｏ2）センサおよび／または任意の他のタイプのセンサであってもよい。ブロック４２０において、排出制御モジュールにおいて、１つまたは複数の触媒中センサからデータを受信することができる。そのようなセンサは、酸素（たとえば、Ｏ2）センサおよび／または任意の他のタイプのセンサであってもよい。ブロック４３０において、排出制御モジュールにおいて、１つまたは複数の触媒後センサからデータを受信することができる。そのようなセンサは、酸素（たとえば、Ｏ2）センサ、ＮＯｘセンサ、ＣＯセンサ、および／または任意の他のタイプのセンサであってもよい。なお、代替の実施形態において、触媒中センサは存在しなくてもよく、それゆえ、ブロック４２０の機能を省いてもよい。任意のタイプの任意の数のセンサが使用されてもよく、そのようなセンサはエンジンおよび触媒システム内のいずれのロケーションに位置してもよいことが企図されている。
【００３０】
ブロック４４０において、排出制御モジュールが、１つまたは複数のセンサから受信したデータに基づいて、適切な空気−燃料比を決定することができる。多くの実施形態において、この決定は、エンジンの排出レベルを、ＥＰＡが命じるもののような所定のレベルを下回ったまま維持するか、または下回るようにする空気−燃料比を選択することであってもよい。ブロック４５０において、排出制御モジュールが、１つまたは複数の空気−燃料調整器に、決定した空気−燃料比を実装する、すなわち、決定した空気−燃料比を使用してエンジンを運転するよう命令するか、または他の様態でそのようにさせることができる。
【００３１】
本明細書に記載するシステムおよび方法の技術的効果は、エンジンにおいて使用する空気−燃料混合気より効率的に制御することができるようになることであり、それによって、エンジンの排出が所望のレベルに維持されることがより効率的に保証されることである。当業者には明らかになるように、開示するプロセスおよびシステムを使用することによって、手作業で介入することなく、そのようなエンジンの排出を低いレベルに低減し、それらの排出を低いレベルに維持することができる。さらにより優れた排出制御およびエンジン性能を達成するために、開示するシステムおよび方法を他のシステムおよび技術と組み合わせてもよいことを、当業者は認識しよう。すべてのそのような実施形態が本開示の範囲内に入ることが企図されている。
【００３２】
図５および以下の説明は、本明細書に開示する方法およびシステムならびに／またはその部分を実装することができる適切なコンピュータ環境の簡潔で一般的な説明を提供することを意図したものである。たとえば、排出制御モジュール２３０および３３０の機能は、図５に関連して説明する態様のいくつかまたはすべてを含む１つまたは複数のデバイスが実行してもよい。特許請求する実施形態の機能を実行するのに使用することができる、図５に記載のデバイスのいくつかまたはすべては、図２および図３に関連して説明するもののようなシステムに組み込まれてもよいコントローラ内に構成されてもよい。代替的に、図５に記載のデバイスのいくつかまたはすべては、開示する実施形態の任意の態様を実行する任意のデバイス、デバイスの組合せ、または任意のシステムに含まれてもよい。
【００３３】
必須ではないが、本明細書に開示するシステムおよび方法は、クライアントワークステーション、サーバまたはパーソナルコンピュータのようなコンピュータによって実行されている、プログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈において記載されることができる。そのようなコンピュータ実行可能命令は、それ自体が過渡信号ではない任意のタイプのコンピュータ可読記憶デバイスに記憶されてもよい。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。さらに、本明細書に開示する方法およびシステムならびに／またはその部分は、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースのまたはプログラム可能な家庭用電化製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む、他のコンピュータシステム構成によって実践されてもよいことが明らかなはずである。本明細書に開示する方法およびシステムはまた、タスクが、通信ネットワークを通じてリンクされる遠隔処理デバイスによって実行される、分散コンピューティング環境において実施されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔メモリ記憶デバイスの両方内に位置してもよい。
【００３４】
図５は、本明細書に開示する方法およびシステムならびに／またはその部分の諸態様を組み込んでもよい汎用コンピュータシステムを表すブロック図である。図示するように、例示的な汎用コンピュータシステムは、処理装置５２１と、システムメモリ５２２と、システムメモリを含むさまざまシステム構成要素を処理装置５２１に結合するシステムバス５２３とを含む、コンピュータ５２０などを含む。システムバス５２３は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺機器用バス、および、さまざまなバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用するローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれかであってもよい。システムメモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５２４およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５２５を含んでもよい。起動中などにコンピュータ５２０内の要素間で情報を転送するのを補助する基本ルーチンを含んでもよい基本入出力システム５２６（ＢＩＯＳ）がＲＯＭ５２４内に記憶されてもよい。
【００３５】
コンピュータ５２０は、ハードディスク（図示せず）から読み出し、ハードディスクに書き込むためのハードディスクドライブ５２７、リムーバブル磁気ディスク５２９から読み出し、またはリムーバブル磁気ディスクに書き込むための磁気ディスクドライブ５２８、および／または、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光媒体のようなリムーバブル光ディスク５３１から読み出し、またはリムーバブル光ディスクに書き込むための光ディスクドライブ５３０をさらに含んでもよい。ハードディスク５２７、磁気ディスクドライブ５２８、および光ディスクドライブ５３０は、それぞれハードディスクドライブインターフェース５３２、磁気ディスクドライブインターフェース５３３、および光ドライブインターフェース５３４によってシステムバス５２３に接続されてもよい。ドライブおよびそれらの関連コンピュータ可読媒体は、コンピュータ５２０に、コンピュータ可読命令、データ構造体、プログラムモジュールおよび他のデータの不揮発性記憶を提供する。
【００３６】
本明細書に説明する例示的な環境はハードディスク、リムーバブル磁気ディスク５２９、およびリムーバブル光ディスク５３１を採用しているが、コンピュータがアクセス可能なデータを記憶することができる他のタイプのコンピュータ可読媒体も例示的な動作環境において使用されてもよいことは明らかなはずである。そのような他のタイプの媒体は、限定ではないが、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタル・ビデオまたは多用途ディスク、ベルヌーイカートリッジ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む。
【００３７】
オペレーティングシステム５３５、１つまたは複数のアプリケーションプログラム５３６、他のプログラムモジュール５３７およびプログラムデータ５３８を含むいくつかのプログラムモジュールが、ハードディスクドライブ５２７、磁気ディスク５２９、光ディスク５３１、ＲＯＭ５２４、および／またはＲＡＭ５２５に記憶されてもよい。ユーザは、キーボード５４０およびポインティングデバイス５４２のような入力デバイスを通じてコンピュータ５２０にコマンドおよび情報を入力することができる。他の入力デバイス（図示せず）は、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライトディスク、スキャナなどを含んでもよい。これらのおよび他の入力デバイスは、システムバスに結合されるシリアルポートインターフェース５４６を通じて処理装置５２１に接続されることが多いが、パラレルポート、ゲームポート、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）のような他のインターフェースによって接続されてもよい。モニタ５４７または他のタイプの表示デバイスも、ビデオアダプタ５４８のようなインターフェースを介してシステムバス５２３に接続されてもよい。モニタ５４７に加えて、コンピュータは、スピーカおよびプリンタのような他の周辺出力デバイス（図示せず）を含んでもよい。図５の例示的なシステムは、ホストアダプタ５５５と、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）バス５５６と、ＳＣＳＩバス５５６に接続されてもよい外部記憶デバイス５６２も含んでよい。
【００３８】
コンピュータ５２０は、遠隔コンピュータ５４９、空気−燃料調整器２４１、２４２、３４１、および／または３４２のような１つまたは複数の遠隔コンピュータまたはデバイスへの論理および／または物理接続を使用してネットワーク環境において動作してもよい。空気−燃料調整器２４１、２４２、３４１、および／または３４２の各々は、エンジンに入る空気および／または燃料の調整を実行することが可能な、本明細書に記載する任意のデバイスであってもよい。遠隔コンピュータ５４９は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイスまたは他の共通ネットワークノードであってもよく、コンピュータ５２０に対して上述した要素のうちの多くまたはすべてを含んでもよいが、メモリ記憶デバイス５５０のみは図５に示したものである。図５に描いた論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５５１およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）５５２を含んでもよい。このようなネットワーク環境は、オフィスにおいて一般的な、企業規模コンピュータネットワーク、イントラネット、および、インターネットである。
【００３９】
ＬＡＮネットワーク環境において使用するとき、コンピュータ５２０はネットワークインターフェースまたはアダプタ５５３を通じてＬＡＮ５５１に接続されてもよい。ＷＡＮネットワーク環境において使用するとき、コンピュータ５２０は、モデム５５４、または、インターネットのようなワイドエリアネットワーク５５２を介した通信を確立するための他の手段を含んでもよい。内部または外部であってもよいモデム５５４は、シリアルポートインターフェース５４６を介してシステムバス５２３に接続されてもよい。ネットワーク環境において、コンピュータ５２０に対して描いたプログラムモジュール、またはその部分が、遠隔メモリ記憶デバイス内に記憶されてもよい。図示するネットワーク接続は例示であり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段が使用されてもよいことが明らかである。
【００４０】
コンピュータ５２０は、さまざまなコンピュータ可読記憶媒体を含んでもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ５２０がアクセスすることができ、揮発性および不揮発性媒体、取外し可能および取外し不能媒体の両方を含む任意の市販の有形媒体とすることができる。限定を意図するものではなく例として、コンピュータ可読媒体はコンピュータ記憶媒体および通信媒体を含んでもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術において実装される揮発性および不揮発性、取外し可能および固定の媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、限定ではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気的記憶デバイス、または、所望の情報を記憶するのに使用することができるとともに、コンピュータ５２０がアクセスすることができる任意の他の媒体を含む。上記のいずれかの組合せも、本明細書に記載する方法およびシステムを実装するためのソースコードを記憶するのに使用されてもよいコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。本明細書に開示する特徴または要素の任意の組合せが１つまたは複数の実施形態において使用されてもよい。
【００４１】
本記載説明は、最良の形態を含む、本明細書に含まれる主題を開示し、さらに、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含め、当業者が発明を実践することを可能にするために実施例を使用している。本開示の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって画定され、当業者が着想する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合に、またはそれらが特許請求の範囲の文言との内容的な差違を有しない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に入ることが意図される。
【符号の説明】
【００４２】
２００  システム
２１０  エンジン
２１１  排出配管
２２０  触媒
２３０  排出制御モジュール
２４１  空気−燃料調整器
２４２  空気−燃料調整器
２５１  触媒前センサ
２５２  触媒前センサ
２６０  触媒中センサ
２７１  触媒後センサ
２７２  触媒後センサ
３００  システム
３１０  エンジン
３１１  排出配管
３２０  触媒
３３０  排出制御モジュール
３４１  空気−燃料調整器
３４２  空気−燃料調整器
３５１  触媒前センサ
３５２  触媒前センサ
３７１  触媒後センサ
３７２  触媒後センサ
５２０  コンピュータ
５２１  処理装置
５２２  システムメモリ
５２３  システムバス
５２４  読出し専用メモリ
５２５  ランダムアクセスメモリ
５２６  基本入出力システム
５２７  ハードディスクドライブ
５２８  磁気ディスクドライブ
５２９  リムーバブル磁気ディスク
５３０  光ディスクドライブ
５３１  リムーバブル光ディスク
５３２  ハードディスクドライブインターフェース
５３３  磁気ディスクドライブインターフェース
５３４  光ドライブインターフェース
５３５  オペレーティングシステム
５３６  アプリケーションプログラム
５３７  他のプログラムモジュール
５３８  プログラムデータ
５４０  キーボード
５４２  ポインティングデバイス
５４６  シリアルポートインターフェース
５４７  モニタ
５４８  ビデオアダプタ
５４９  遠隔コンピュータ
５５０  メモリ記憶デバイス
５５１  ローカルエリアネットワーク
５５２  ワイドエリアネットワーク
５５３  ネットワークインターフェース
５５４  モデム
５５５  ホストアダプタ
５５６  小型コンピュータ用周辺機器インターフェースバス
５６２  外部記憶デバイス
【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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【外国語明細書】
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