(57)【要約】  エンジン排出物監視、特にシリンダ異常挙動を検出するための、機内診断方法及びシステム。ある実施の形態においては、排気経路内の少なくとも１つのセンサは、粒状物質を表示する電荷を測定する。ある実施の形態においては、少なくとも１つのセンサは窒素酸化物を測定する。瞬間的な排出物の表示はエンジン制御におけるリアルタイムの調整を行うために使用することができ、メンテナンスの目的でログすることができる。
2009521641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排出物を監視するための機内診断システムであって、
少なくとも１つのセンサと；
データプロセッサと；を有し、
少なくとも１つのセンサの各々がエンジンの排気経路内に配置されるように構成され、寸法決めされ；
データプロセッサがリアルタイムで少なくとも１つのセンサから情報を引き出すようにされており；
少なくとも１つのセンサの各々が電荷センサ及び窒素酸化物を検出するためのセンサからなるグループから選択され；
少なくとも１つのセンサのうちの１つが電荷センサである場合、少なくとも１つのセンサのうちのこの１つから引き出された情報がエンジンの個々のシリンダからの粒状物質の濃度に関連づけることができることを特徴とする機内診断システム。
【請求項２】
前記データプロセッサが少なくとも１つのセンサの信号を増幅するための信号処理電子機器を有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサのうちの１つが窒素酸化物を検出するためのセンサであり；
データプロセッサは、窒素酸化物を検出するためのセンサの信号が所定のレベルを越えた時期を検出するようにされていることを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサのうちの１つが電荷センサであり；
データプロセッサは、少なくとも１つのセンサのうちのこの１つから引き出された情報に異常があるか否かを検出するための、及び、異常が属する可能性のあるシリンダを特定するためのエンジン制御ユニットを有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項５】
前記データプロセッサが燃料流れ、排気ガスの循環の百分率、射出タイミング、ニードルリフト、クランクシャフト角度、シリンダ圧力、弁位置、弁リフト、マニホルド真空、燃料／空気混合物及びエンジン吸入特性からなるグループから選択されたエンジンパラメータを表す情報を引き出すようにされていることを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項６】
前記データプロセッサが引き出された情報に応答してリアルタイムで少なくとも１つのエンジンパラメータを調整するために制御信号を感知するためのエンジン制御ユニットを有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項７】
前記データプロセッサが燃料混合物、射出タイミング、排気ガスの循環の百分率及び弁制御からなるグループから選択された少なくとも１つのエンジンパラメータを調整するために制御信号を感知するようにされていることを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項８】
個々のシリンダにより性能を表示するデータをログするためのデータベースを更に有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項９】
前記データプロセッサは、少なくとも１つのセンサのうちの１つのセンサの信号が所定レベルを越えたときに、警報信号を送るようにされていることを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのセンサのうちの第１のセンサが電荷センサであり；
少なくとも１つのセンサのうちの第２のセンサが電荷センサであり；
データプロセッサは、少なくとも１つのセンサのうちの第１のセンサが排気経路内のディーゼル粒子フィルタの上流側に位置し、かつ、少なくとも１つのセンサのうちの第２のセンサがディーゼル粒子フィルタの下流側に位置する場合に、少なくとも１つのセンサのうちの第１及び第２のセンサのそれぞれの信号間の差が所定のレベル以下に落ちたときに、警報信号を送るようにされている；ことを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項１１】
エンジン排出物を監視するための方法であって、
エンジンの排気経路内に位置する電荷センサの信号を監視する工程と；
電荷センサの信号に異常が生じたか否かを検出する工程と；
異常を検出した場合に異常が属する可能性のあるエンジンのシリンダを特定する特定工程と；
異常が検出された場合に、異常が検出されなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータをリアルタイムで調整する工程と；を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記特定工程が、
選択されたエンジンパラメータを表す信号を受け取る工程と；
異常のタイミングを選択されたエンジンパラメータと関連づける工程と；を有することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１３】
シリンダの入力状態を表す少なくとも１つの信号を受け取る工程と；
異常が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なるか否かを検出するためにシリンダ入力状態信号を使用する工程と；
特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なる場合には、特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータのうちの少なくとも１つを調整する工程と；
特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで少なくとも１つのエンジンパラメータを調整した後、異常が依然として生じているか否かを検出する工程と；を更に有することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１４】
燃料流れ、排気ガス循環の百分率、射出タイミング、ニードルリフト、クランクシャフト角度、シリンダ圧力、弁位置、弁リフト、マニホルド真空、燃料／空気混合物及びエンジン空気吸入特性からなるグループから選択されたエンジン状態を表す信号から情報を引き出す工程を更に有することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのエンジンパラメータが燃料混合物、射出タイミング、排気ガス循環の百分率及び弁制御からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１６】
エンジンの個々のシリンダによる性能を表示するデータをログする工程を更に有することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１７】
排気経路内に位置する窒素酸化物を検出するためのセンサの信号を監視する工程と；
窒素酸化物の濃度が所定のレベルを越えたか否かを検出する工程と；を更に有することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１８】
濃度が所定の限界を越えた場合には、濃度が所定の限界を越えなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータをリアルタイムで調整する工程を更に有することを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項１９】
エンジン排出物を監視するための方法であって、
エンジンの排気経路内に位置する窒素酸化物を検出するためのセンサの信号を監視する工程と；
窒素酸化物の濃度が所定のレベルを越えたか否かを検出する工程と；
窒素酸化物の濃度が所定のレベルを越えた場合に、過剰な窒素酸化物が属する可能性のあるエンジンのシリンダを特定する工程と；
濃度が所定のレベルを越えた場合には、濃度が所定の限界を越えなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータをリアルタイムで調整する工程と；を有することを特徴とする方法。
【請求項２０】
シリンダの入力状態を表す少なくとも１つの信号を受け取る工程と；
過剰な濃度が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なるか否かを検出するためにシリンダ入力状態信号を使用する工程と；
特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なる場合には、特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータのうちの少なくとも１つを調整する工程と；
特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで少なくとも１つのエンジンパラメータを調整した後、濃度が依然として所定のレベルを越えているか否かを検出する工程と；を更に有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２１】
排気経路内に位置する電荷センサの信号を監視する工程と；
電荷センサの信号に異常が生じたか否かを検出する工程と；
異常を検出した場合に異常が属する可能性のあるエンジンのシリンダを特定する特定工程と；
異常が検出された場合に、異常が検出されなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータのうちの少なくとも１つをリアルタイムで調整する工程と；を更に有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２２】
シリンダの入力状態を表す少なくとも１つの信号を受け取る工程と；
異常が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なるか否かを検出するためにシリンダ入力状態信号を使用する工程と；
異常が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異なる場合には、異常が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで、少なくとも１つのエンジンパラメータのうちの少なくとも１つを調整する工程と；
異常が属する可能性があるものと特定されたシリンダの入力状態が他のシリンダの入力状態とは異ならなくなるまで少なくとも１つのエンジンパラメータを調整した後、異常が依然として生じているか否かを検出する工程と；を更に有することを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２３】
燃料流れ、排気ガス循環の百分率、射出タイミング、ニードルリフト、クランクシャフト角度、シリンダ圧力、弁位置、弁リフト、マニホルド真空、燃料／空気混合物及びエンジン空気吸入特性からなるグループから選択されたエンジン状態を表す信号から情報を引き出す工程を更に有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２４】
少なくとも１つのエンジンパラメータが燃料混合物、射出タイミング、排気ガス循環の百分率及び弁制御からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２５】
エンジンの個々のシリンダによる性能を表示するデータをログする工程を更に有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２６】
センサの信号が所定のレベルを越えた場合に警報信号を送る工程を更に有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２７】
エンジン排出物を監視するための方法であって、
エンジンの排気経路内でディーゼル粒子フィルタの上流側に位置する電荷センサの信号をリアルタイムで監視する工程と；
ディーゼル粒子フィルタの下流側に位置する電荷センサの信号をリアルタイムで監視する工程と；を有することを特徴とする方法。
【請求項２８】
下流側のセンサの信号が所定のレベルを越えた場合に警報信号を送る工程を更に有することを特徴とする請求項２７の方法。
【請求項２９】
上流側及び下流側のセンサのそれぞれの信号間の差が所定のレベル以下に落ちたか否かを検出する工程と；
上流側及び下流側のセンサのそれぞれの信号間の差が所定のレベル以下に落ちた場合に警報信号を送る工程と；を更に有することを特徴とする請求項２７の方法。
【請求項３０】
エンジン排出物を監視するための機内診断システムであって、
エンジンの排気経路内における、粒状物質及び窒素酸化物のうちの少なくとも一方を含む望ましくないエンジン排出物に関連する情報をリアルタイムで取得する手段と；
望ましくないエンジン排出物の情報をエンジンの個々のシリンダの排出物にリアルタイムで関連づける手段と；
エンジンの単一のシリンダの望ましくないエンジン排出物をリアルタイムで減少させる手段と；を有することを特徴とする機内診断システム。
【請求項３１】
所定のレベルを越える望ましくないエンジン排出物濃度のリアルタイムの表示を提供する手段を更に有することを特徴とする請求項３０の機内診断システム。
【請求項３２】
望ましくないエンジン排出物を経時的に追跡する手段を更に有することを特徴とする請求項３０の機内診断システム。
【請求項３３】
排気経路内のディーゼル粒子フィルタを回復させる時間及び排気経路内のディーゼル粒子フィルタの効力の劣化からなるグループから選択された少なくとも１つの状態を決定する手段更に有することを特徴とする請求項３０の機内診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は参照としてここに組み込む２００５年１２月２１日に出願された米国仮特許出願番号第６０／７５３，０９１号の出願データの利益を主張する。本発明はＤＥ−ＦＣ０４−０２ＡＬ６７６３６の下での政府支援により遂行される作業に部分的に関連する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]排出物規制は微小粒状物質排出物の減少を世界的に強調している。微粒子は、大粒の粒子よりも健康害悪に一層密接に関連する。エンジンは微粒子の有力な源であることが分かっている。事実、粒子大量排出物を減少させるエンジン技術の変化は、排出される（大きな質量集団を構成するには小さ過ぎる）小さな粒子の数を劇的に増大させてしまった。核形態（nuclei mode）の粒子は、５−５０ナノメートル（nanometers）の範囲にある。このような粒子は、硫酸と、部分的に燃焼した燃料及び潤滑オイルとの混合物からなる。核形態の粒子の気相前駆物質（vapor phase precursors）が、ガスに粒子変換をより受けさせ易い場合、大半の核形態の粒子は、排気燃焼生成物が大気中で希釈されて冷却されるまで、形成されない。
【０００３】
[0003]将来の排出物規格を満たすため、未来のディーゼルエンジンは、多分精巧な燃焼制御システム及び、多分、粒子フィルタ及び捕獲器を含む後処理システムを備えなければならないであろう。有効な排気粒子センサはエンジンからの粒状排出物の減少を扇動し、その結果、捕獲器及び他の後処理装置を一層実行可能にするために情報を提供できる。粒子捕獲器は一層小さくすることができ、または、その再生回数を減らすことができ、経費及び燃料節約の不利益を減少させる。
【０００４】
[0004]また、エンジン排出物内の窒素酸化物を最少にすることが望ましい。しかし、エンジン排気物内の粒状物質を減少させると、窒素酸化物が一層増大すること、及びその逆も真であることは周知である。それ故、取引が必要であり、エンジン排気物についての一層の情報は最適の結果を達成する補助となる。
【０００５】
[0005]既存のエンジン排出物センサは、全体のエンジン排出物における長期（１−１０秒の期間）の動向を監視し、または、一定の試験サイクルにわたる全体の排出物の総和を示す。しかし、多くのエンジンにおいては、１個又は２個のシリンダが、排出物規格を越えるピークを伴った大多数の排出物に寄与する。本出願人による試験によれば、シリンダ毎及びサイクル毎のエンジン排出物のかなりの実際の変化を示した。すべてのシリンダにわたって平均した場合、この効果は隠される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]それ故、本発明は、平均レベルではなく、「越えない（not exceeded）」限界に基づく現在及び将来の排出物規制に応じるために個々のシリンダの挙動又はエンジンサイクル挙動を瞬時に監視するためにセンサを使用する。センサから得られた情報はまたエンジン制御又はメンテナンスのために使用することができる。センサから得られた情報は通常のメンテナンス期間中に使用するためにログする（logged;対数化する）ことができ、また、故障しているシリンダからの一層多量の排出物を減少させるようにエンジンパラメータを変更するために使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
[0007]図面における素子は必ずしも実寸であるとは限らない。[0019]本発明は種々の形としての実施の形態が可能であるが、図面に示し、この開示が本発明の例示であると考えるべきであり、図示又は説明する特定の実施の形態に限定されないことを理解した上で、いくつかの実施の形態を以下に説明する。
【０００８】
[0020]１つの実施の形態の例として、センサはエンジンシリンダの排気行程中に粒状物質上の電荷を監視できる。異なる形式の電荷センサは当業界で既知である。例えば、あるものは接触型電荷センサであり、また、あるものはセンサとの接触に関係なく通過する排気ストリーム内の粒子の電荷を測定できる画像電荷センサである。あるものはイオンセンサである。エンジンシリンダの排気行程中に粒状物質上の電荷を監視するためのセンサの例を以下に述べる。関連する技術は参照としてここに組み込む米国特許第６，９７１，２５８号明細書に記載されている。充電（電荷）が純粋な電気的現象であるため、応答速度（率）は極めて高く、排出物はリアルタイムで監視することができる。シリンダ毎及びサイクル毎に、監視を達成できる。
【特許文献１】米国特許第６，９７１，２５８号明細書。
【０００９】
[0021]１つの実施の形態の例として、電荷センサは、感知した信号に対する電気的な隔離を提供するために、ガラス又はセラミックの電気的なフィードスルー(feed-through) を備えた高温金属リング、ディスク又はスクリーンを利用する。読み出し電子回路はイオン化、電荷又は電流搬送及び温度のような他のパラメータを測定する。
【００１０】
[0022]１つの例として、電荷センサは自動車の点火プラグ上に設けることができる。この接近法即ちアプローチは、エンジンの排気パイプ、マニホルド又はヘッダ内へ直接配置するような、エンジンの排気経路内へ容易に配置できる極めて良好な高温及び高圧プラットフォームを提供する。エンジンがターボチャージャである場合は、センサはターボチャージャの下流側に配置することができる。このデザインはまた低価格、大量製造と矛盾しない。信号電子機器は商業的な実験室級の電荷増幅器により提供することができる。
【００１１】
[0023]図１−３の例においては、センサ１０はＳｗａｇｅｌｏｃ（登録商標名）取り付け具１２及び（又は）高温セラミックフィードスルー絶縁体１３及び（又は）コネクタを使用することができる。センサ１０のプローブ１４はエンジンの排気経路内に配置することができる。プローブ１４の長さ１５及び直径１６は感知及びエンジンのパラメータに応じて変えることができる。
【００１２】
[0024]１つの開発事項は、センサプローブ上に形成されるすす及び極めて高温での作動が信号を地面へ直接短絡させることであった。しかし、活性素子はすすの層による短絡の不存在の原因となる極めて薄い非導電性のコーティングにより非活性化されるものと思われる。それ故、センサプローブの応答性はすすの形成及び高温では悪化しない。図１−３の例においては、プローブ１４はエンジンの作動中にプローブ１４により蓄積されたすすの層による電気的短絡の欠如の原因となる極めて薄い非導電性のコーティング即ち層１７により非活性化される。
【００１３】
[0025]センサ１０の１つの実施の形態は、外側の電極を除去し、中央の電極に溶着された約１／８インチ（約３．１８ｍｍ）の直径を持つ４ないし６インチ（約１０１．６ないし１５２．４ｍｍ）のステンレス鋼製の延長部１４を有する標準の点火プラグ１１とすることができる。センサ１０は排気スチーム２３内に装着することができる。図３は排気パイプ１８内でのセンサ１０の設置の例を示す。排気パイプ１８内に溶着されたステンレス鋼製のカラー２４が存在することができる。カラー２４は、センサ１０が異なるプローブのスタイルを有する他のセンサ１０と容易に交換できるように、過剰寸法のネジ付きアクセス開口を備えることができる。
【００１４】
[0026]試験において、センサ信号の実効（ｒｍｓ）値を多くの連続するエンジンサイクルにわたってログされたデータから計算し、ボッシュ(Bosch)煤煙メータ、拡散チャージャ、光電エーロゾルセンサ及び濃縮粒子カウンタから測定された値と関連づけた。電荷センサのｒｍｓ値と約０．１のボッシュ数の近くへ低下したボッシュ煤煙数(Bosch Smoke Number)との間の極めて良好な相関関係が存在する。
【００１５】
[0027]窒素酸化物を測定するためのセンサは当業界で既知である。このようなセンサはまた点火プラグ上に設けることができ、エンジンの排気経路内に設置することができる。[0028]図４はエンジンの排気経路内でのセンサの位置の例を示す、エンジン排出物の監視における機内診断を使用するためのシステムの例を表す。粒状物質を測定するためのセンサ３１、３２、３３及び窒素酸化物を測定するためのセンサ３５はエンジン３９からの排気パイプ３７内に設置される。排気ガス循環路４1及びディーゼル粒子フィルタ４３も示す。センサ信号の発生に加え、システムは望ましくは信号から情報をリアルタイムで引き出すためのデータ処理能力を有する。それ故、信号処理電子機器４５はセンサ信号を受け取って増幅し、エンジン制御ユニット４７への入力を提供する。エンジン制御ユニット４７はその燃料射出及び吸入マニホルドシステムを含むエンジン３９に接続される。
【００１６】
排気経路内のセンサからの信号に加え、エンジン制御ユニット４７はまた燃料流れ、排気ガス循環、射出タイミング、ニードルリフト、クランクシャフト角度、シリンダ圧力、弁位置及びリフト、マニホルド真空、燃料／空気混合物、エンジン空気吸入の特性等のようなエンジンパラメータに関する信号を受け取ることができる。エンジン制御ユニット４７は燃料混合物、射出タイミング、排気ガス循環の百分率、弁制御等を調整するために制御信号を提供することができる。この説明はエンジンの排気経路内の望ましくない排出物（望ましくない排出物は粒状物質、窒素酸化物又はその両方を含む）に関する情報を取得するための手段、その情報を個々のシリンダの排出物と関連づけるための手段及び単一のシリンダの粒状物質の排出物又は窒素酸化物の排出物をすべてリアルタイムで減少させるための手段の（後述する例のような）例である。
【００１７】
[0029]シリンダ排気物からの粒状物質及び窒素酸化物の迅速感知はミリ秒程度で達成することができ、シリンダ毎の変化についての情報をリアルタイムで提供できる。この情報はシリンダの故障を現すことができ、異なる状態の下でのエンジンの排気力学を現すことができる。診断ソフトウエアは、周期的なメンテナンス中に使用するためのシリンダデータをログするために、及び、個々のシリンダの排気状態を修正するように個々のシリンダ入力状態を変更するために、及び、シリンダからの望ましくない排出物が所定のレベルを越えたときに、ユーザー計器パネルのようなものへ警報信号を送りために、このような情報を使用することができる。これは、エンジン排出物を経時的に追跡し、所定のレベルを越える望ましくないエンジン排出物濃度のリアルタイムの表示を提供するための手段の例を述べている。
【００１８】
[0030]図５はエンジン排気物のこのような感知から導き出すことのできる診断情報の例を強調する、試験エンジンからの実験データを示すグラフである。グラフは電圧と秒単位の時間との関係をプロットしたものである。信号５１、５２は擬似ノイズの効果を減衰するために１１回のエンジンサイクルにわたって平均化された。信号５１は試験エンジンの１つのシリンダにおける圧力センサから検出された。線５４は信号５１から決定されたような１つのエンジンサイクルの周期を区画する。信号５２は、図４におけるセンサ３１と同様に位置する、排気経路内の電荷センサから検出された。最少の粒状物質が検出されたときに、信号５２内に比較的高い地点が生じ、最大の粒状物質が検出されたときに、信号５２内に比較的低い地点が生じる。約０．０４３秒での比較的低い地点への約０．０３６秒での比較的高い地点は、線５６により区画されるように、１つのシリンダから流出する粒状物質を反映するピーク間読み取り値を示す。信号５２内で明確な実質上異なるピーク間読み取り値は異なるシリンダからの排出物の幅広い変化を示す。更に、特定のシリンダのピーク間読み取り値における経時的な顕著な変化はまた貴重な診断表示となる。
【００１９】
[0031]原理を図６ないし８に示す。図６、７は、それぞれ、通常のエンジン作動中に、及び、１つのシリンダがエンジン作動中に故障した場合に生じる粒状物質の濃度の例を示す。エンジンが正常に作動している場合、各シリンダからの排気粒子濃度は図６に示すようにほぼ同じとなる。シリンダの１つに問題が生じた場合、この特定のシリンダからの粒状物質は図７に示すように増大することがある。図８は図４におけるセンサ３１と同様に位置した電荷センサからのような信号の例を示す。
【００２０】
図８は故障したシリンダを持つエンジンの作動中の粒状物質の異常（anomaly）を示す信号の例を示す。この異常信号形状から、計画したメンテナンス中に適用すべき有用な情報を提供するデータをログすることができる。更に、故障しているシリンダの作動は、メンテナンスを計画できるまで、一時的な調整として、エンジンが作動している間に、修正することができる。例えば、シリンダの作動は排気ガス循環路４１又はエンジン制御ユニット４７により制御される（燃料混合物又は射出タイミングのような）他のパラメータを調整することにより修正することができる。それ故、排気経路内のセンサから引き出される情報は個々のシリンダからの粒状物質の濃度とリアルタイムで関連づけることができる。
【００２１】
[0032]上述のように、エンジン排気物内の窒素酸化物を減少させることも望ましいが、粒状物質の濃度を減少させると、窒素酸化物が一層増え、濃度を増大させると窒素酸化物が一層減ることがある。排出物を制御するために異なるアプローチを行うことができる。エンジンの排気経路内のセンサから入手できる機内診断情報は排出物制御を最適化する補助を行う。
【００２２】
[0033]図９ａ、９ｂは、診断フローチャートの一例を示す。電荷センサ３１及び窒素酸化物センサ３５からの信号の監視（６１）はエンジン制御ユニット４７により維持される。センサ３１、３５からの及びエンジン制御ユニット４７からのデータはログされる（６２）。エンジン制御ユニット４７は、窒素酸化物の濃度が所定の限界を越えたか否かを検出する（６３）。越えていない場合、エンジン制御ユニット４７は、粒状物質信号内に異常があるか否かを検出する（６４）。このような異常がある場合、異常のタイミングを他のエンジンパラメータと関連づけ、異常が属する可能性のあるシリンダを特定する（６５）。次いで、特定されたシリンダのための入力状態に差が存在するか否かを検出するために尋問（６６）を行う。このような差が存在する場合、このような差が無くなるまで調整を行う（６７）。粒状物質信号が特定されたシリンダに対する異常を依然として示すか否かの連続的な検出（６８）を行う。異常がある場合、異常が検出されなくなるまで、シリンダの入力状態を調整する（６９）。窒素酸化物の濃度が所定のレベルを越えたことをエンジン制御ユニット４７が検出した（６３）場合、過剰な窒素酸化物が属する可能性のあるシリンダを特定する（６５ａ）ために他のエンジンパラメータとの関連づけを行う。
【００２３】
次いで、特定されたシリンダのための入力状態に差が存在するか否かを検出するために尋問（６６ａ）を行う。このような差が存在する場合、このような差が無くなるまで調整を行う（６７ａ）。窒素酸化物が所定のレベルを越え続けているか否かの連続的な検出（６８ａ）を行う。越えている場合、窒素酸化物が所定のレベルをもはや越えなくなるまで、シリンダの入力状態を調整する（６９ａ）。図９ａ、９ｂは適用可能な診断フローチャートの単なる一例である。
【００２４】
[0034]典型的には、調整可能な入力状態は故障しているシリンダからの一層多量の排出物を減少させるために燃料混合物又は射出タイミングを含むことができる。可能なら、例えば、排気ガス循環の百分率又は弁制御のような他の調整可能な入力状態を用いることができる。[0035]排出物制御手順の１つの例として、窒素酸化物を減少させるためにエンジンのタイミングを調整すること、及び、粒状物質を減少させるためにフィルタを使用することが可能である。ディーゼル粒子フィルタの上流側及び下流側での粒状物質の測定はエンジン排気物からの感知により導き出すことのできる診断情報の別の例である。
【００２５】
図４の例においては、排気経路内にディーゼル粒子フィルタ４３が位置する。エンジン３９の作動中、ディーゼル粒子フィルタ４３は負荷され、ある時間量の後に回復させなければならない。図４はディーゼル粒子フィルタ４３のそれぞれ上流側及び下流側に位置する電荷センサ３２、３３を示す。センサ３２、３３からの信号Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ監視及び記録することができる。ディーゼル粒子フィルタ４３の負荷が増大するにつれて、２つの信号Ｉ１、Ｉ２の差は経時的に減少する。これは、経時的なＩ１−Ｉ２を図示する図１０に示す。その差がある所定のレベル７１よりも小さくなった場合、それは、ディーゼル粒子フィルタ４３を回復させる時期であることの表示とすることができる。エンジン制御ユニット４７はまた、それが生じた場合に、警報信号をユーザー計器パネルのようなものへ送るようにプログラムすることができる。これは、ディーゼル粒子フィルタを回復させるべき時期を検出するための手段の例を述べている。
【００２６】
[0036]図１１は、経時的なＩ２を図示する。Ｉ２がある所定のレベル７３以上に急激に増大した場合、これは、ディーゼル粒子フィルタ４３の破壊の可能性を表示する。ディーゼル粒子フィルタの故障のこの表示は、フィルタを交換するためにメンテナンスが必要であることを示す。エンジン制御ユニット４７は、レベル７３を越えたときに、警報信号をユーザー計器パネルのようなものへ送るようにプログラムすることができる。これは、エンジン排気経路内のディーゼル粒子フィルタの効力の劣化を決定するための手段の例を述べている。
【００２７】
[0037]上述のことから、本発明の新規な概念の精神及び範囲から逸脱することなく、多数の修正及び変更を行うことができることが分かろう。図示又は説明した特定の実施の形態に対する限定は意図せず、推測すべきでないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】粒状物質センサの基本的な素子を示す例示的な図である。
【図２】図１のセンサの側面図である。
【図３】排気パイプ内への図１のセンサの挿入を示す例示的な図である。
【図４】エンジン排気経路内でのセンサの位置を示す、エンジン排出物監視における機内診断を使用するためのシステムの例示的な図である。
【図５】試験エンジンからの実験データを示すグラフである。
【図６】通常のエンジン作動中に生じる粒状物質の濃度を表す図である。
【図７】１つのシリンダがエンジン作動中に故障した場合の、粒状物質の濃度を表す図である。
【図８】１つのシリンダが故障した場合の、エンジン作動中の電荷センサ電気信号を表す図である。
【図９ａ】図９ａは診断フローチャートの例を示す図である。
【図９ｂ】図９ｂは診断フローチャートの例を示す図である。
【図１０】ディーゼル粒子フィルタのそれぞれ両側に位置する２つの電荷センサからの信号における差を示す図である。
【図１１】ディーゼル粒子フィルタの下流側の電荷センサ電気信号を表す図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排出物を監視するための機内診断システムであって、
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）と；
データプロセッサ（４７）と；を有し、
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）の各々がエンジンの排気経路内に配置されるように構成され、寸法決めされ；
データプロセッサ（４７）がリアルタイムで少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）から情報を引き出すようにされており；
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）の各々が電荷センサ及び窒素酸化物を検出するためのセンサからなるグループから選択され；
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）のうちの１つが電荷センサである場合、少なくとも１つのセンサのうちのこの１つから引き出された情報がエンジンの個々のシリンダからの粒状物質の濃度に関連づけることができることを特徴とする機内診断システム。
【請求項２】
前記データプロセッサ（４７）が少なくとも１つのセンサの信号を増幅するための信号処理電子機器を有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）のうちの１つが窒素酸化物を検出するためのセンサ（３５）であり；
データプロセッサ（４７）は、窒素酸化物を検出するためのセンサ（３５）の信号が所定のレベルを越えた時期を検出するようにされていることを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【請求項４】
少なくとも１つのセンサ（３１、３２、３３、３５）のうちの１つが電荷センサ（３１、３２、３３）であり；
データプロセッサ（４７）は、少なくとも１つのセンサのうちのこの１つから引き出された情報に異常があるか否かを検出するための及び異常が属する可能性のあるシリンダを特定するためのエンジン制御ユニットを有することを特徴とする請求項１の機内診断システム。
【国際調査報告】
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