(57)【要約】  エミッション低減アセンブリ（１０）を動作させる方法であって、微粒子フィルタ（１８）を再生する必要があるか否かを決定することと、内燃機関（１２）の動作を調整し、内燃機関（１２）が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させ、微粒子フィルタ（１８）内にトラップされたすすを燃焼させるべく燃料燃焼バーナ（１６）に熱を生成することとを含む。エミッション低減アセンブリ（１０）もまた開示される。
2009533585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッション低減アセンブリを動作させる方法であって、
微粒子フィルタを再生する必要があるか否かを決定し、それに応じて信号を生成することと、
前記信号の生成に応じて、内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関により生成される排気ガス中の酸素含有量を増加させることと、
前記排気ガスを燃料燃焼バーナへ進めることと、
燃料燃焼バーナによって熱を生成し、微粒子フィルタにトラップされたすすを燃焼させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記決定することは、前記微粒子フィルタを通しての圧力損失を測定して前記微粒子フィルタを再生する必要があることを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整することは、
前記微粒子フィルタを再生する必要があることを示すセンサによって前記信号を生成することと、
前記信号をコントローラへ送信することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記調整することは、前記信号の生成に応じてＥＧＲバルブを動作させ、前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記調整することは、前記信号の生成に応じてコントローラにより前記ＥＧＲバルブを動作させ、前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、燃焼室へ空気を供給するべくコントローラにより前記ターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記動作させることは、
前記ターボチャージャのタービンを動作させることと、
前記タービンにより前記ターボチャージャのコンプレッサを動作させることと、
圧縮空気を前記コンプレッサから前記内燃機関の前記燃焼室へ供給し、前記内燃機関が生成する排気ガスの酸素含有量を増加させることと
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給する複数のターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、燃焼室へ空気を供給するべくコントローラにより前記複数のターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するスーパーチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、コントローラにより前記スーパーチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
内燃機関と、
微粒子フィルタと、
前記微粒子フィルタの上流に配置された燃料燃焼バーナと、
前記内燃機関および前記燃料燃焼バーナに電気的に接続されたコントローラと
を含むエミッション低減アセンブリであって、
前記コントローラは、
（ｉ）プロセッサと、
（ｉｉ）前記プロセッサに電気的に接続されたメモリ装置と
を含み、
前記メモリ装置は、前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサが、
前記微粒子フィルタが再生する必要があるか否かを決定し、それに応じて制御信号を生成し、
前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の動作を調整して前記内燃機関が生成した排気ガス中の酸素含有量を増加させ、
前記制御信号の生成に応じて、前記燃料燃焼バーナを動作させて前記微粒子フィルタ内にトラップされたすすを燃焼させるべく熱を生成する
複数の命令を記憶する、エミッション低減アセンブリ。
【請求項１５】
センサをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記センサにより前記微粒子フィルタを通しての圧力損失を測定することによって、前記微粒子フィルタを再生する必要があるか否かを決定する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１６】
ＥＧＲバルブをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記ＥＧＲバルブを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関の前記燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１７】
ターボチャージャをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するべく前記ターボチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１８】
前記ターボチャージャは、タービンとコンプレッサとを含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記タービンにより前記コンプレッサを動作させることによって前記内燃機関の動作を調整し、
前記コンプレッサは、圧縮空気を前記コンプレッサから前記内燃機関の前記燃焼室へ供給し、前記内燃機関が生成する排気ガスの酸素含有量を増加させる、請求項１７に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１９】
前記ターボチャージャは複数のターボチャージャを含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給すべく前記複数のターボチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１７に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２０】
スーパーチャージャをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給すべく前記スーパーチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２０】
前記排気ガスは、前記内燃機関から前記燃料燃焼バーナへ進み、前記微粒子フィルタ内にトラップされたすすを燃焼すべく熱を生成する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２１】
前記燃料燃焼バーナは、追加の空気供給なしで動作する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２２】
エミッション低減アセンブリを動作させる方法であって、
エミッション低減要素の所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することと、
前記信号の生成に応じて、内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることと、
前記排気ガスを燃料燃焼バーナへ進めることと、
前記燃料燃焼バーナにより熱を生成し、前記排気ガスを加熱することと、
前記加熱した排気ガスを前記エミッション低減要素へ進めることと
を含む方法。
【請求項２３】
前記決定することは、ＮＯｘ低減装置の所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記決定することは、微粒子フィルタの所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することを含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般にエミッション低減装置に関し、詳細には、微粒子フィルタのための再生装置を含むエミッション低減装置を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエミッションのような非処理の内燃機関エミッションには、例えばＮＯｘ、炭化水素、および一酸化炭素のような様々な排出物が含まれる。また、ディーゼルエンジンのような所定の種類の内燃機関からの非処理のエミッションには、微粒炭素関連物質すなわち「すす」も含まれる。すすのエミッション基準に関する連邦規則は次第に厳格になっており、エンジンエミッションからすすを除去する装置および／または方法の必要性が増している。
【０００３】
エンジンシステムから放出されるすすの量は、フィルタまたはトラップのようなエミッション低減装置の使用によって減らすことができる。かかるフィルタまたはトラップは、すすをそこから除去するべく定期的に再生される。フィルタまたはトラップは、フィルタ内にトラップされたすすを燃焼させるバーナを使用して再生される。すすを燃焼するバーナの使用により、エンジンシステムを流れる排気ガスの温度が上昇し、最終的には大気中に放出される。
【発明の開示】
【０００４】
本開示の一面に係るエミッション低減システムの動作方法は、微粒子フィルタを再生する必要があるか否かを決定し、それに応じて信号を生成することとを含む。かかる信号の生成に応じて、内燃機関の動作は、その内燃機関により生成される排気ガスの酸素含有量を増加するように調整される。排気ガスは、燃料燃焼バーナへ進む。熱が燃料燃焼バーナにより生成されて、微粒子フィルタにトラップされたすすを燃やす。
【０００５】
本開示の他の一面に係るエミッション低減アセンブリは、内燃機関、微粒子フィルタ、燃料燃焼バーナおよびコントローラを含む。燃料燃焼バーナは、微粒子フィルタの上流に配置される。コントローラは、内燃機関および燃料燃焼バーナに電気的に接続される。コントローラは、プロセッサと、プロセッサに電気的に接続されたメモリ装置とを含む。メモリ装置には、プロセッサによって実行される複数の命令が記憶される。命令の実行により、プロセッサは、微粒子フィルタが再生される必要があるか否かを決定し、それに応じて制御信号を生成する。命令の実行により、プロセッサはさらに、制御信号の生成に応じて、内燃機関の動作を調整し、内燃機関により生成された排気ガスの酸素含有量を増加させる。また、命令の実行により、プロセッサは燃料燃焼バーナを動作させ、制御信号の生成に応じて微粒子フィルタにトラップされたすすを燃やすための熱を生成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下詳細に記載されるように、ディーゼルエンジン１２のような内燃機関とともに使用されるエミッション低減アセンブリ１０は、すす低減アセンブリ１４を含む。図１に示されるように、すす低減アセンブリ１４は燃料燃焼バーナ１６および微粒子フィルタ１８のそれぞれを有する。燃料燃焼バーナ１６が、図１の矢印に示されるエンジンからの排気ガス流に対して、微粒子フィルタ１８よりも上流に配置される。エンジン１２の動作中、排気ガスは微粒子フィルタ１８を流れるので、すすはフィルタ１８にトラップされる。処理された排気ガスは、排気ガス出口２０を通して大気中に放出され、または、他の（排気ガス流に対して）下流のエミッション低減装置に向けられる。エンジン動作中、燃料燃焼バーナ１６は、微粒子フィルタ１８を再生するべく選択的に時々動作する。
【０００７】
動作時、燃料燃焼バーナ１６は、排気ライン２７を流れる排気ガスを加熱する火炎を生成するべく燃料供給を受ける。加熱された排気ガスは、微粒子フィルタ１８へ向かって下流へ進み、そこにトラップされたすすを発火させる。燃料燃焼バーナ１６は、微粒子フィルタ１８内のすすを発火させるのに十分に高い温度まで、バーナ１６を流れる排気ガスを加熱できるように火炎を維持する必要がある。十分な温度を達成するべく、燃料燃焼バーナ１６には、燃焼のための十分な酸素量が必要、すなわち排気ガスの加熱が必要である。しかし、エンジン１２のようなエンジンが典型的な動作中に生成する排気ガスは、燃料燃焼バーナ１６が再生温度に到達できるほど十分な酸素を含むわけではない。従来は、燃焼のための燃料燃焼バーナに空気を与えるべく排気経路に沿うよう構成された、付加的な空気供給が使用されてきた。しかし、エンジン１２の動作は、以下に記載の方法によって、フィルタ１８の再生のための燃料燃焼バーナ１６に供給される酸素量を十分に含んだ排気ガスを生成するべく調整される。燃料燃焼バーナ１６がアクティブになると、熱の生成が始まる。かかる熱は、排気ガスにより下流へ向けられ、微粒子フィルタ１８の上流側の面と接触する。かかる熱は、フィルタ基板内にトラップされたすす微粒子を発火し燃焼させて、微粒子フィルタ１８を再生する。
【０００８】
微粒子フィルタ１８は、任意の種類の市販の粒子フィルタであってよい。例えば、粒子フィルタ１８は、「ディープベッド」または「ウォールフロー」フィルタのような任意の周知の排気微粒子フィルタとしてよい。ディープベッドフィルタは、金属メッシュフィルタ、金属またはセラミックの発泡フィルタ、セラミック繊維メッシュフィルタ等としてよい。他方、ウォールフローフィルタは、コーディエライトまたは炭化ケイ素のセラミックフィルタとしてよい。このセラミックフィルタは、フィルタの前部および後部に交互のフィルタが詰められており、ガスを強制的に一方のチャネル内に進め、ウォールを通して別のチャネルから出す。さらに、フィルタ基板は、例えば貴金属触媒材料のような触媒材料が含浸される。触媒材料は、例えば、白金、ロジウム、パラジウム、任意の他の同様な触媒材料とともに、これらの組み合わせとすることができる。触媒材料の使用によって、トラップされたすす微粒子を発火させるのに必要な温度が低下する。具体的には、非触媒フィルタを再生するためには摂氏６００度から６５０度の範囲の熱で十分となるが、触媒フィルタを再生するためには摂氏３００度から３５０度の範囲の熱で十分となる。
【０００９】
一実施例においては、微粒子フィルタ１８の再生は数分で足りる。なお、微粒子フィルタ１８の再生は、燃料燃焼バーナ１６からの熱によって一旦発火すれば、それぞれ自動的に継続する。具体的には、フィルタ１８にトラップされたすす微粒子が発火し始める温度までフィルタ１８が一旦加熱されると、フィルタ１８にトラップされたすす微粒子の初期部分の発火により、残りのすす微粒子の発火は、たばこが一端から他端へ向かってゆっくり燃えるのとほぼ同様になる。基本的には、すす微粒子が「燃焼する」と、「燃焼領域」に熱量が放出される。局所的には、（燃焼領域内の）すす層が、すぐ近くの周囲よりも非常に熱くなる。このようにして、燃焼領域の下流側のまだ発火していないすす層に向かって熱が伝達される。伝達されるエネルギーは、非発火すすをその発火温度まで上昇させて酸化反応を開始させるのに十分である。この結果、燃料燃焼バーナからの熱は、フィルタ１８の再生プロセスを開始する（すなわち、トラップされたすす微粒子の発火プロセスを開始する）ためだけに必要とされる。
【００１０】
図１に示されるように、フィルタ１８の再生のために十分な酸素を与える一つの方法には、排気ガス再生（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ＥＧＲ））のために構成されたエンジン１２が含まれる。この実施例では、ＥＧＲライン２２によって、排気ライン２７とエンジン１２とが互いに接続される。ＥＧＲライン２２によって、排気ガスの一部が、吸引燃焼空気とともにエンジン吸気口（図示せず）内へ、究極的にはエンジン１２の燃焼室１３内へ再循環される。燃焼室１３により、エンジン１２から出る排気ガスに存在するエミッションの量が低減される。しかしながら、動作においては、エンジン１２へ供給される再循環排気ガスの量によって、供給される燃焼空気の対応量が置換される。これにより、燃焼室１３に存在する酸素が少なくなる結果、エンジン１２により生成された排気ガスに存在する酸素が少なくなる。
【００１１】
この実施例では、図示されるように、ＥＧＲバルブ２４が、排気ライン２７とエンジン１２との間のＥＧＲライン２２沿いに配置される。バルブ２４は、エンジン１２へ供給される再循環排気ガスの量を制御するべく動作する。バルブ２４が、エンジン１２の燃焼室１３へ供給される排気ガスの量を低減するべく動作すると、エンジン１２の吸気口を介して燃焼室１３へ供給される空気は多くなる。排気ガスよりも多くの空気をエンジン１２の燃焼室１３に入れることで、バルブ２４が全開で生成される排気ガスの酸素よりも多くの酸素を含む排気ガスが生成されてエンジン１２から出る。これにより、フィルタ１８を再生するべく燃料燃焼バーナ１６に供給される酸素が多くなる。バルブ２４は、空気および燃料のみが、燃焼するべく燃焼室１３内に存在するように、全閉としてもよい。
【００１２】
図１に示されるように、コントローラ２５が、エミッション低減アセンブリ１０（および、所定の場合にはエンジン１２）に関連するセンサによる電気信号を変換する役割、および、エミッション低減アセンブリ１０に関連する電気制御要素をアクティブにする役割を担う。例えば、コントローラ２５は、とりわけ、すす低減アセンブリ１４の微粒子フィルタ１８が再生を必要とする時を決定し、燃料燃焼バーナ１６内に導入される燃料の量を計算および制御し、すす低減アセンブリ１４内の様々な位置での温度を決定し、多数の空気バルブおよび燃料バルブを動作させ、そして、エンジン１２に関連するエンジン制御ユニット（図示せず）との通信を行う。
【００１３】
そうするべく、コントローラ２５は、電気機械システムの制御で使用される電気ユニットと通常関連する所定数の電気要素を含む。例えば、コントローラ２５は、かかる装置に通例含まれる要素の中でもとりわけ、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラのようなプロセッサ、および、消去可能ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ）を含むプログラマブル読み取り専用メモリ装置（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ  ｄｅｖｉｃｅ（ＰＲＯＭ）)を含む。メモリ装置には、とりわけ、例えばプロセッサによって実行されてコントローラ２５にエミッション低減アセンブリ１０の動作を制御できるようにする単数または複数のソフトウェアルーチンの形態の命令が記憶される。コントローラ２５はまた、エミッション低減アセンブリ１０において使用されるアナログセンサまたはデジタルセンサのいずれかからの信号を受信するように構成される。
【００１４】
コントローラ２５は、制御ライン１７を介して燃料燃焼バーナ１６の動作を制御する。具体的には、コントローラ２５は、制御ライン１７上の適切な制御信号を制御することにより、燃料燃焼バーナ１６内に噴射される燃料の量を制御する。メモリ装置には、フィルタ１８を再生するべく必要な燃料の量が記憶される。これにより、コントローラ２５は、フィルタ１８内のすすを発火させるのに十分な熱を生成するべく、適切な量の燃料が使用されることを確実にする。コントローラ２５は、フィルタ１８の再生が必要か否かをセンサ２９を介して決定する。センサ２９は、フィルタ１８を通しての圧力損失を感知して再生が必要か否かを決定し、それを示す信号を制御ライン１９を介してコントローラ２５へ送信する。微粒子フィルタ１８が再生される場合、コントローラ２５は、制御ライン２１を介してバルブ２４を制御し、燃焼室１３から供給される再循環排気ガスの量を低減する。これにより、燃料燃焼バーナ１６へ供給される排気ガスの酸素含有量が増加する。なお、フィルタ再生を開始するべく使用される制御スキームは所定数の様々な方法で設計される。例えば、タイミング速度制御スキームが使用されると、微粒子フィルタ１８の再生は時間の関数として開始される。例えば、微粒子フィルタ１８の再生は、所定の時間間隔で行われる。
【００１５】
図２は、エミッション低減システム１０の他の実施例を示す。この図示の実施例では、ターボチャージャ２６が、エンジン１２の燃焼室１３へ選択的に空気を供給する。図１に示されるのと同様に、図２の実施例は、排気ガス内の酸素量を増加させて、燃料燃焼バーナが、排気システムを流れる排気ガスを加熱して、すす微粒子フィルタ１４にトラップされたすすを発火させるのに十分高い温度を達成できるように構成される。ターボチャージャ２６は典型的には、コンプレッサ２８およびタービン３０を含む。この図示の実施例では、ターボチャージャ２６はエンジン１２の下流に配置される。タービン３０の入口３２は、エンジン１２から流れる排気ガスを受け取り、これによりタービン３０が回転する。排気ガスは、出口３１を介してタービン３０を出て、すす低減アセンブリ１４へ向かって下流へ移動し続ける。タービン３０の動きにより、コンプレッサ２８は空気を吸気口３３に引き込み、圧縮空気を出口３４を介してエンジン１２の燃焼室１３内へ送る。ターボチャージャ２６は、微粒子フィルタ１８が再生される場合に選択的に動作する。具体的には、コントローラ２５は、制御ライン２３を介してターボチャージャ２６を選択的に動作させるべく使用される。図１に示されるように、コントローラ２５は、フィルタ１８の再生が必要か否かを、センサ２９のような、エミッション低減システム１０に使用されるセンサからの入力に基づいて決定する。コントローラ２５は、適切な場合にターボチャージャ２６を動作させることができる。なお、微粒子フィルタを再生することの決定は、前述したように、時間ベースの決定であってよい。
【００１６】
フィルタ再生中、ターボチャージャ２６は、圧縮空気をエンジン１２の燃焼室１３へ送る。これにより、エンジン１２を出る排気ガスには、ターボチャージャ２６の動作がない場合に存在するよりも多くの酸素が存在するようになる。酸素のレベルが上昇することで、燃料燃焼バーナ１６は、すす微粒子フィルタ１８を再生するのに十分高い温度まで排気ガスを加熱することができる。なお、ターボチャージャ２６は、可変速度ユニットまたは単一速度ユニットであってよい。可変速度ユニットでは燃焼室１３へ供給される圧縮空気の速度は動作範囲にわたって制御されるが、単一速度ユニットでは圧縮空気は一定速度で供給される。
【００１７】
なお、エンジン１２は、ディーゼルエンジンに典型的に見られるような所定数の燃焼室１３を含む。図１において、エンジン１２は、再循環排気ガスが各燃焼室１３へ供給されるように構成され、バルブ２４は、各燃焼室１３へ供給される排気ガスの量を低減する。図２において、エンジン１２は、ターボチャージャ２６により供給される圧縮空気が各燃焼室１３へ到達するように構成される。
【００１８】
図３は、ターボチャージャ２６ａから２６ｎまでを実装する例示的なエミッション低減システム１０を示す。この実施例では、複数のターボチャージャ２６が直列接続され、図３に示されるように、各コンプレッサ２８の出口３４が、近接するコンプレッサ２８の入口３３に接続される。コンプレッサ２８ａは、コンプレッサ２８ｂの入口33bに接続された出口３４ａを有するように示される。
【００１９】
動作中はターボチャージャ２６のすべてが動作し、空気はまず、コンプレッサ２８ａの入口３４ａに引き込まれる。空気は各コンプレッサ２８を通って移動し、その移動に従って連続的に圧縮される。最終的に圧縮空気は、ターボチャージャ２６ｎの出口３４ｎから出て燃焼室１３へ入る。すなわち、燃料燃焼バーナ１６へ空気を供給するべく図３に示される構成が使用され、図２に関連して記載されたのと同様にフィルタ１８が再生される。
【００２０】
排気ガスは、エンジン１２を出て、各タービン３０を通過する。各ターボチャージャ２６は、制御ライン２３を含む。制御ライン２３は、各ターボチャージャ２６を独立して選択的に動作させるべく使用される。図２に示されるように、各ターボチャージャ２６は、可変速度ユニットまたは単一速度ユニットであってよく、それに応じて制御される。可変速度ターボチャージャ２６を使用する構成では、各タービン３０は独立して動作し、ターボチャージャ２６によってエンジン１２に与えられる「ブースト」の量は詳細に制御される。
【００２１】
図４は、スーパーチャージャ４０を実装するエミッション低減アセンブリ１０の他の実施例を示す。スーパーチャージャ４０は、空気を引き込む入口４２を含み、空気はその中で圧縮されてその後出口４４を介して排出される。図４において、スーパーチャージャ４０は、内燃機関１２の燃焼室１２へ酸素を与えるように構成される。酸素はその後、フィルタ１８を再生するべく燃料燃焼バーナ１６へ与えられる。一実施例では、エンジン１２はガソリンで動作する。
【００２２】
スーパーチャージャ４０は、矢印４６で示されるように、エンジン１２により機械的または電気的に動作する。例えば、一実施例では、スーパーチャージャ４０は、ベルトを回転させるべくエンジンによって与えられる回転運動を使用するベルト駆動空気ポンプ（図示せず）を含む。他の実施例では、スーパーチャージャ４０は、バッテリのようなエンジン内の電源から電力を受けることができる電気駆動ポンプ（図示せず）を含む。なお、スーパーチャージャ４０は、可変速度ユニットまたは単一速度ユニットであってよい。可変速度ユニットにより、燃焼室１３へ供給される圧縮空気の速度は動作範囲にわたって制御されるが、単一速度ユニットでは一定速度で供給される。
【００２３】
制御ライン４３はコントローラ２５からスーパーチャージャ４０へ制御信号を与え、スーパーチャージャは、フィルタ１８の再生が望まれる場合等に選択的に動作する。なお、スーパーチャージャ４０は、可変速度ユニットまたは単一速度ユニットであってよい。可変速度ユニットでは燃焼室１３へ供給される圧縮空気の速度は動作範囲にわたって制御されるが、単一速度ユニットでは圧縮空気は一定速度で供給される。
【００２４】
なお、ここに開示される方法は、微粒子フィルタの他の、その他のエミッション低減要素に適用することができる。例えば、エミッション低減アセンブリ１０は、選択触媒還元（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（ＳＣＲ））の触媒のような、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するための装置を使用することができる。典型的には、ＮＯｘ低減装置の効率は、それを流れる排気ガスの温度を上昇することにより向上する。したがって、燃料燃焼バーナ１６は、排気ガス温度を上昇させるべく、ここに開示される様々な方法で動作することができる。また、排気ガス中の酸素含有量は、燃焼用バーナ１６へ所望の酸素量を与えるべく、ここに開示される様々な方法で調整される。これにより、排気ガスの温度は、バーナ１６の下流に配置されたＮＯｘ低減装置に到達する前に上昇される。
【００２５】
ここに開示される装置および方法の様々な特徴から生ずる本開示の複数の利点が存在する。なお、本開示に係る装置および方法の代替実施例は、記載されたすべての特徴を含むわけではないが、かかる特徴の少なくともいくつかの利点からの恩恵を受ける。当業者は、本開示の特徴の一つ以上を組み合わせて本開示の趣旨および範囲内に収まる装置および方法に係る独自の具体例を容易に考え出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エミッション低減システムの一実施例の概略図である。
【図２】エミッション低減システムの他の実施例の概略図である。
【図３】エミッション低減システムの他の実施例の概略図である。
【図４】エミッション低減システムの他の実施例の概略図である。
【図１】
2009533585.tif 000003
【図２】
2009533585.tif 000004
【図３】
2009533585.tif 000005
【図４】
2009533585.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月9日(2008.12.9)
【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】
エミッション低減アセンブリを動作させる方法であって、
微粒子フィルタを再生する必要があるか否かを決定し、それに応じて信号を生成することと、
前記信号の生成に応じて、内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関により生成される排気ガス中の酸素含有量を増加させることと、
前記排気ガスを燃料燃焼バーナへ進めることと、
燃料燃焼バーナによって熱を生成し、微粒子フィルタにトラップされたすすを燃焼させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記決定することは、前記微粒子フィルタを通しての圧力損失を測定して前記微粒子フィルタを再生する必要があることを決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記決定することは、
前記微粒子フィルタを再生する必要があることを示すセンサによって前記信号を生成することと、
前記信号をコントローラへ送信することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記調整することは、前記信号の生成に応じてＥＧＲバルブを動作させ、前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記調整することは、前記信号の生成に応じてコントローラにより前記ＥＧＲバルブを動作させ、前記内燃機関の燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、燃焼室へ空気を供給するべくコントローラにより前記ターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記動作させることは、
前記ターボチャージャのタービンを動作させることと、
前記タービンにより前記ターボチャージャのコンプレッサを動作させることと、
圧縮空気を前記コンプレッサから前記内燃機関の前記燃焼室へ供給し、前記内燃機関が生成する排気ガスの酸素含有量を増加させることと
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給する複数のターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、燃焼室へ空気を供給するべくコントローラにより前記複数のターボチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記調整することは、前記信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するスーパーチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記動作させることは、前記信号の生成に応じて、コントローラにより前記スーパーチャージャを動作させ、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
内燃機関と、
微粒子フィルタと、
前記微粒子フィルタの上流に配置された燃料燃焼バーナと、
前記内燃機関および前記燃料燃焼バーナに電気的に接続されたコントローラと
を含むエミッション低減アセンブリであって、
前記燃料燃焼バーナは、前記内燃機関が生成する排気ガスを受け取る入口を含み、
前記コントローラは、
（ｉ）プロセッサと、
（ｉｉ）前記プロセッサに電気的に接続されたメモリ装置と
を含み、
前記メモリ装置は、前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサが、
前記微粒子フィルタが再生する必要があるか否かを決定し、それに応じて制御信号を生成し、
前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の動作を調整して前記内燃機関が生成した排気ガス中の酸素含有量を増加させ、
前記制御信号の生成に応じて、前記燃料燃焼バーナを動作させて前記微粒子フィルタ内にトラップされたすすを燃焼させるべく熱を生成する
複数の命令を記憶する、エミッション低減アセンブリ。
【請求項１５】
センサをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記センサにより前記微粒子フィルタを通しての圧力損失を測定することによって、前記微粒子フィルタを再生する必要があるか否かを決定する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１６】
ＥＧＲバルブをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記ＥＧＲバルブを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関の前記燃焼室に入る再循環排気ガスの量を低減する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１７】
ターボチャージャをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給するべく前記ターボチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１８】
前記ターボチャージャは、タービンとコンプレッサとを含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記タービンにより前記コンプレッサを動作させることによって前記内燃機関の動作を調整し、
前記コンプレッサは、圧縮空気を前記コンプレッサから前記内燃機関の前記燃焼室へ供給し、前記内燃機関が生成する排気ガスの酸素含有量を増加させる、請求項１７に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項１９】
前記ターボチャージャは複数のターボチャージャを含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給すべく前記複数のターボチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１７に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２０】
スーパーチャージャをさらに含み、
前記複数の命令が前記プロセッサにより実行されると、前記プロセッサはさらに、前記制御信号の生成に応じて、前記内燃機関の燃焼室へ空気を供給すべく前記スーパーチャージャを動作させることにより前記内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させる、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２１】
前記排気ガスは、前記内燃機関から前記燃料燃焼バーナへ進み、前記微粒子フィルタ内にトラップされたすすを燃焼すべく熱を生成する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２２】
前記燃料燃焼バーナは、追加の空気供給なしで動作する、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２３】
エミッション低減アセンブリを動作させる方法であって、
エミッション低減要素の所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することと、
前記信号の生成に応じて、内燃機関の動作を調整し、前記内燃機関が生成する排気ガス中の酸素含有量を増加させることと、
前記排気ガスを燃料燃焼バーナへ進めることと、
前記燃料燃焼バーナにより熱を生成し、前記排気ガスを加熱することと、
前記加熱した排気ガスを前記エミッション低減要素へ進めることと
を含む方法。
【請求項２４】
前記決定することは、ＮＯｘ低減装置の所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記決定することは、微粒子フィルタの所定条件が存在するか否かを決定し、それに応じて信号を生成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記進めることは、
前記内燃機関と前記燃料燃焼バーナとの間に排気ガスの経路を画定する排気ラインを配置させることと、
前記排気ラインを介して前記内燃機関の排気ガスを前記燃料燃焼バーナ内へ供給することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記燃料燃焼バーナは、前記内燃機関が生成する排気ガスから酸素を受け取る、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記内燃機関を前記燃料燃焼バーナの前記入口へ流体的に接続する排気ラインを含み、
前記排気ラインを介して前記排気ガスが前記燃料燃焼バーナ内へ供給される、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項２９】
前記燃料燃焼バーナは、前記内燃機関が生成する排気ガスから酸素を受け取る、請求項１４に記載のエミッション低減アセンブリ。
【請求項３０】
前記進めることは、
前記内燃機関と前記燃料燃焼バーナとの間に排気ガスの経路を画定する排気ラインを配置させることと、
前記排気ラインを介して前記内燃機関の排気ガスを前記燃料燃焼バーナ内へ供給することと
を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記燃料燃焼バーナは、前記内燃機関が生成する排気ガスから酸素を受け取る、請求項２３に記載の方法。
【国際調査報告】
2009533585.tif 000007