(57)【要約】【課題】ＮＯｘトラップを備え、自動車のディーゼルエンジン排気ラインに組み込まれた汚染除去手段のパージを、複数のパラメータを考慮して誘発するシステムを提供すること。【解決手段】システムは、トラップがＮＯｘで満たされている度合いを表す第１の係数（Ｃ０）、トラップ温度の関数として、蓄積されたＮＯｘを低減するトラップの能力を表す第２の係数（Ｃ１）、エンジン動作点の関数として、トラップをパージするエンジンの能力を表す第３の係数（Ｃ２）、及び対応する過剰燃料消費の関数として、トラップをパージするエンジンの能力を表す第４の係数（Ｃ３）を確立する各手段（７、８、９、１０）と、第５の最終的な係数（Ｃ  ｆｉｎａｌ）を得るためにこれらの係数を結合する手段（１１）と、閾値が横切られた場合にトラップのパージを誘発するための要求が発行されるよう、第５の係数を閾値と比較する比較手段（１２）とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘトラップを備える汚染除去手段であって、自動車のディーゼルエンジン排気ラインに組み込まれた汚染除去手段のパージを誘発するためのシステムにおいて、
前記ＮＯｘトラップがＮＯｘで満たされている度合いを表す第１の係数（Ｃ０）を確立する手段（７）と、
前記ＮＯｘトラップの温度の関数として、蓄積されたＮＯｘを低減する前記ＮＯｘトラップの能力を表す第２の係数（Ｃ１）を確立する手段（８）と、
エンジン動作点の関数として、前記ＮＯｘトラップをパージする前記エンジンの能力を表す第３の係数（Ｃ２）を確立する手段（９）と、
対応する過剰燃料消費の関数として、前記ＮＯｘトラップをパージする前記エンジンの能力を表す第４の係数（Ｃ３）を確立する手段（１０）と、
第５の且つ最終的な係数（Ｃ  ｆｉｎａｌ）を得るために前記係数を結合する手段（１１）と、
閾値が横切られた場合に前記ＮＯｘトラップのパージを誘発するための要求が発行されるよう、前記第５の且つ最終的な係数を閾値と比較する比較手段（１２）と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記係数を結合する手段が、前記係数を互いに乗算する手段（１１）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシステムであって、前記閾値が調整可能であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のシステムであって、係数を確立する前記の様々な手段が、温度、ＮＯｘ排出、ＮＯｘトラップ、及び燃料消費をそれぞれモデル化するモデル（２、３、４、５）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４記載のシステムであって、前記モデル（２、３、４、５）がマップを含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘトラップを含む汚染除去手段であって、自動車のディーゼルエンジン排気ラインに組み込まれた汚染除去手段のパージ（ｐｕｒｇｅ）を誘発するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘトラップ型の触媒を利用した排気ガスの後処理により、動作中にディーゼルエンジンにより排出されるＮＯｘを著しく減少させることができる。そのような触媒は、Ｂａ（ＮＯ３）２型の安定複合体を形成することによりＮＯｘが触媒に蓄積されることができるという原理に基づいて動作する。このＮＯｘの蓄積は、エンジンがリーン混合気、即ち酸素過剰状態において正常に動作している期間に発生する。
【０００３】
触媒がＮＯｘで飽和すると、トラップに蓄積されたＮＯｘの量を低減するために触媒をパージすることが必要になる。これは、例えば、エンジン動作をリーン・モードからリッチ・モード、即ち燃料過剰モードに切り替えることにより実行され得る。
【０００４】
トラップがＮＯｘで一杯になるにつれて、蓄積効率は減少する。従って、パージの間隔、及びそのようなパージの持続時間に依存して変化するＮＯｘ変換を得ることができる。
同様に、トラップに蓄積され得るＮＯｘの量は、触媒の温度、ひいてはエンジンからの排気ガスの温度に依存するために、一定ではない。従って、例えば、例えば１００秒間のリーン混合気と５秒間のリッチ混合気のような、リーン／リッチの単一の動作シーケンスは、当該シーケンスが実行される温度によって異なる変換をもたらす。
【０００５】
最後に、エンジンは、車両の特定の動作状況においてのみ、（例えば、ＮＯｘを低減するために）リッチ・モードで運転され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、ＮＯｘトラップにおけるＮＯｘ変換の最適化は、例えば物理的大きさのようなエンジン動作に関する様々なパラメータを考慮する必要がある。パージをいつ誘発し、いつ停止するかの決定は、後処理システムの性能、即ち達成されるＮＯｘ変換、関連する燃料の追加消費、排気される他の汚染物に関する不利益、を決定する主要な要因である。
【０００７】
従って、ＮＯｘトラップをディーゼルエンジン車両に適用するには、パージを自律して管理する戦略が必要である。これらの戦略は、システムに期待される様々なサービスを最適化する方法で定義されなければならない。
【０００８】
実際、これらの戦略は、例えばエンジン制御コンピュータなどのコンピュータに組み込まれ、エンジン制御に伴う他の戦略との相互作用において、触媒の動作を制御することを意図する。
【０００９】
そのようなパージを最適化するために、様々な方法及びシステムが想定された。
本発明の目的は、それらのシステムを更に改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
つまり、本発明は、ＮＯｘトラップを備える汚染除去手段であって、自動車のディーゼル排気ラインに組み込まれた汚染除去手段のパージを誘発するシステムにおいて、
ＮＯｘトラップがＮＯｘで満たされている度合いを表す第１の係数を確立する手段と、
ＮＯｘトラップの温度の関数として、蓄積されたＮＯｘを低減するＮＯｘトラップの能力を表す第２の係数を確立する手段と、
エンジン動作点の関数として、ＮＯｘトラップをパージするエンジンの能力を表す第３の係数を確立する手段と、
対応する過剰燃料消費の関数として、ＮＯｘトラップをパージするエンジンの能力を表す第４の係数を確立する手段と、
第５の且つ最終的な係数を得るために前記の係数を結合する手段と、
閾値が横切られた場合にＮＯｘトラップのパージを誘発するための要求が発行されるよう、第５の且つ最終的な係数を閾値と比較する比較手段と、
を備えることを特徴とするシステムを提供する。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、
係数を結合する手段は、係数を互いに乗算する手段を備え、
閾値は調整可能であり、
係数を確立する様々な手段は、温度、ＮＯｘ排出、ＮＯｘトラップ、及び燃料消費をそれぞれモデル化するモデルを備え、
前記モデルはマップを含む。
【００１２】
本発明は、純粋に例示として与えられた、添付の図面を参照する以下の詳細な説明を読むことによって、より良く理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、従って、自動車ディーゼルエンジンの排気ラインに組み込まれ、汚染除去手段に属するＮＯｘトラップを形成する触媒のパージをいつ開始するかを決定する戦略に関する。
【００１４】
この決定には、エンジン動作に関するパラメータだけでなく、ＮＯｘトラップを形成する触媒の動作に関するパラメータをも考慮する必要がある。
本明細書に記載される戦略は、「ＮＯｘ除去管理部」と呼ばれるモジュールの形でエンジン動作を制御するアセンブリに組み込まれる。
【００１５】
パージを誘発するか否かの決定は、エンジン動作に関して測定されるパラメータ、並びに、例えば温度モデル、ＮＯｘ排出モデル、ＮＯｘトラップ・モデル、過剰燃料消費モデルなどのような、モデル化された物理的な大きさに基づく。
【００１６】
パージを開始又は誘発する決定は、次いで、「ＮＯｘ除去制御部」と呼ばれるモジュールに転送される。該モジュールは、例えば、エンジンが先にリーン・モードで動作した後にリッチ・モードで動作するよう切り替えることによりパージが実行される場合に、エンジン動作を制御するパラメータの変更を誘発することにより、パージを適正に制御するために役立つ。
【００１７】
いつパージを開始するかを決定するＮＯｘ除去管理モジュールと、該モジュールをエンジン制御に組み込む方法とを、図１を参照して説明する。
図１において、全体として参照番号１を与えられるＮＯｘ除去管理部は、温度、ＮＯｘ排出、ＮＯｘトラップ、及び燃料消費をそれぞれモデル化するために役立つ、全体として参照番号２、３、４及び５を与えられるモジュールからの入力情報を受け取る。ＮＯｘ除去管理部１は、全体として参照番号６を与えられるＮＯｘ除去制御部に接続される出力を有する。
【００１８】
上記の通り、トラップをパージする決定は、様々なパラメータを考慮する必要がある。車両の全ての動作状況において有効な決定戦略を定義することは難しいかもしれない。本発明は、複数の係数（０〜２の範囲の実数）によりパージの実行の適切性を表すという概念に基づく。従って、様々な係数の積が校正された閾値を超えた場合に、パージ開始の決定がなされる。これは、図２に示される。
【００１９】
図２は、２つのカテゴリの係数を表す様々な係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３の利用を示し、それらの係数は、第１に、ＮＯｘ変換の高い割合を維持するためのトラップのパージの必要性と関連し、第２に、例えば過剰な燃料消費、他の汚染物質の排出、車両の運転容易性などの点において、システムが提供すべき他のサービスに応じながら、そのようなトラップのパージを実行する可能性と関連する。
【００２０】
これらの様々な係数は、測定された又はモデル化された物理的大きさの関数として、及び、エンジンの動作パラメータの関数として、決定される。
第１の係数Ｃ０は、ＮＯｘトラップがＮＯｘで満たされている度合いを表す係数である。この係数は、全体として参照番号７を与えられる、対応するモジュールにより供給される。
【００２１】
ＮＯｘトラップが一杯になるにつれて、その効率が低下するため、ＮＯｘトラップをパージすることが必要になる。実際には、係数Ｃ０は、例えばＮＯｘトラップ・モデルによってモデル化されたＮＯｘの質量を、トラップの温度に依存する関数であるトラップの蓄積容量で割ることによって確立される。対応するモジュール８によって供給される係数Ｃ１は、トラップの温度の関数として、蓄積されたＮＯｘを低減するＮＯｘトラップの能力を表す。
【００２２】
ＮＯｘの効率的な低減、即ち高レベルのＣＯ／ＨＣ排出をもたらさず、ＮＯｘそのものの過度の脱着をもたらさない低減は、ＮＯｘトラップの温度が十分に高いことを保証することにより得られる。そのため、この係数Ｃ１は、例えば温度モデルにおいてモデル化されるように、ＮＯｘトラップの温度の関数として確立される。典型的に、この係数Ｃ１は、トラップ温度が上昇するにつれて、０から１へと増加する。
【００２３】
第３の係数Ｃ２は、全体として参照番号９を与えられるモジュールによって供給され、エンジン動作点の関数としてＮＯｘトラップをパージするエンジンの能力に対応する。
トラップをパージするには、エンジンがリッチ燃焼モードで動作する必要がある。この設定は、必ずしもエンジンの動作範囲全体をカバーしなくてもよい（例えば、リッチ燃焼は、低負荷において不安定になり得る）。同様に、運転の快適性の点から、例えば、車両が安定した速度で走行しているときではなく加速中のような、特定の動作点のみにおいてパージを実行することが望ましいかもしれない。実際に、係数Ｃ２は、エンジン速度と、燃料が噴射される割合とに依存するマップ又はグラフを利用して決定される。
【００２４】
第４の係数Ｃ３は、モジュール１０によって供給され、対応する過剰な燃料消費の関数として、ＮＯｘトラップをパージするモータの能力を表す。
ＮＯｘトラップを動作させることは、過剰な追加消費にはつながらないはずである。即ち、追加消費は、例えば５〜６％を超えないはずである。パージは、過剰消費をもたらすことが避けられないため、例えば過剰消費モデルにおいて決定される過剰消費が調整可能な閾値以下にとどまっている場合にのみ許される。典型的に、Ｃ３は、パージが許される場合に値１を有し、そうではない場合に値０を有する。
【００２５】
これらの４つの係数は、次いで、例えば、全体として参照番号１１を与えられる乗算器において互いに乗算されて、「最終係数」と呼ばれる第５の係数Ｃ  ｆｉｎａｌをもたらすことにより結合される。Ｃ  ｆｉｎａｌは、比較手段１２において、調整可能な閾値と比較される。ＮＯｘトラップのパージ要求は、その後、第５の係数Ｃ  ｆｉｎａｌが設定された閾値より大きくなる場合に開始される。
【００２６】
上記の戦略が開発され、ディーゼル開発車に組み込まれた。意図される目的のうちの１つは、自動車排気グループ（ＭＶＥＧ）の認定サイクルにおいて、他のサービスを過剰に低下させることなく、高いＮＯｘ変換率を利用可能にすることである。
【００２７】
そのため、利用される戦略は、これらの要件をしっかりと満足することを可能にしなければならない。これは、係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を決定する様々な曲線及びマップと、第５の係数Ｃ  ｆｉｎａｌと比較される閾値とを校正することによって実現されてきた。ＭＶＥＧサイクルによって計算された様々な係数の値は、例として、図３〜７に示される。
【００２８】
特に第１の係数Ｃ０に関する図３において、サイクルの市街地モード、即ち０〜８００秒の時間範囲では、温度、ひいてはＮＯｘトラップの蓄積容量は比較的低い。その結果、トラップはすぐに一杯になり、第１の係数Ｃ０は比較的高い。サイクルの郊外モード、即ち８００〜１２００秒の時間範囲では、温度、ひいては蓄積容量は、より高くなる。しかし、排出されるＮＯｘの量が多く、トラップはすぐに一杯になる。第１の係数Ｃ０は、そのため、各パージ後に非常に早く増加する。
【００２９】
図４は、第２の係数Ｃ１の変化を示す。サイクルの市街地モードでは、温度が比較的低く、従って第２の係数Ｃ１の値がかなり低いことが読み取れる。サイクルの郊外モードでは、温度がより高くなり、より高いＣ１の値をもたらす。
【００３０】
図５及び６は、第３の係数Ｃ２及び第４の係数Ｃ３の変化を示す。サイクルの市街地モードにおいて、安定した速度でのパージの誘発は、過剰消費の観点から好ましくない。排気ガス温度及び流量が低いために、パージに長い時間がかかるからである。Ｃ３の値はゼロである。温度がより好ましい状態になるか、又は、動作条件がより好ましい状態になる場合に、Ｃ３の値は、８００〜８４５秒の範囲で、１に切り替わる。パージが起こっている間に、係数Ｃ３は０であるため、過剰消費が設定閾値以下に戻るまで、更なるパージが防止される。
【００３１】
図７は、第５の係数Ｃ  ｆｉｎａｌの変化と、ＮＯｘトラップをパージするか否かの決定とを示す。係数Ｃ０〜Ｃ３の積は、上記の通りに、図７に示すような第５の係数Ｃ  ｆｉｎａｌをもたらす。閾値は、例えば０．９の値に設定される。係数Ｃ  ｆｉｎａｌが０．９を超えると、要求に応じてパージが誘発される。
【００３２】
従って、係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は、いつＮＯｘをパージするかを決定する際にシステムの全てのニーズ及び能力を考慮すること、及び、システムによって提供されるサービスを最適化することを可能とすることが理解できる。
【００３３】
更に、係数Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を決定するマッピング曲線の校正は、高い信頼性をもって、認定サイクルにおける戦略を定義することを可能とする。決定は、１つのサイクルと他のサイクルとのばらつき、又は、或る車両と他の車両とのばらつきに比較的影響を受けない方法で為される。
【００３４】
従って、本発明に係るシステムは、特に現在製造されているＮＯｘ除去管理部の戦略との比較において、様々な利点を提示することが理解される。なぜなら、現在製造されているＮＯｘ除去管理部の戦略は、異なるロジックを用いて決定に至るからである。
【００３５】
そのような従来技術の管理部において、決定は、パラメータを閾値と比較することによって為される。例えば、ＮＯｘの質量が所与の動作点に対する閾値より大きい場合に、パージが誘発される。また、複数の閾値との比較が為されてもよい。例えば、ＮＯｘの質量が閾値より大きく、且つ、動作条件が好ましい場合に、パージが開始されてもよい。言い換えれば、従来技術の管理部は、パージに関する決定に達するために、限られた数の条件を利用する。
【００３６】
本発明のシステムにおいて提案される戦略は、それと異なる。決定が為され得る無限の数の状況が存在するからである。各パラメータは、連続的に変化し得る重みと関連付けられる。決定は、（階層なしに）重みを互いに乗算することによって為されるため、同様に継続的である。この技術の主な利点は、決定に至る期間に、単純な方法で多数のパラメータを考慮することを可能にし、それにより、システムが存在し得る全ての条件において決定が最適化されることを可能とすることである。
【００３７】
更に、選択されたパラメータ、及びそれらに個々の重みをつけるために選択された手段（曲線、グラフなど）は、ＮＯｘトラップの動作に非常に良く適応する。これは、システムに期待される多数のサービスを、高い度合いの信頼性をもって満足させることを可能とする。
【００３８】
当然ながら、更に他の実施の形態が想定され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に係るシステムの一般的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、そのようなシステムを構成する様々な要素を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明に係るシステムに組み込まれた様々な係数が、時間の関数として、どのように変化するかを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明に係るシステムに組み込まれた様々な係数が、時間の関数として、どのように変化するかを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明に係るシステムに組み込まれた様々な係数が、時間の関数として、どのように変化するかを示すグラフである。
【図６】図６は、本発明に係るシステムに組み込まれた様々な係数が、時間の関数として、どのように変化するかを示すグラフである。
【図７】図７は、本発明に係るシステムに組み込まれた様々な係数が、時間の関数として、どのように変化するかを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１  ＮＯｘ除去管理部、
２  温度モデル、
３  ＮＯｘ排出モデル、
４  ＮＯｘトラップモデル、
５  消費モデル、
６  ＮＯｘ除去制御部。
【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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