(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガス濃度を監視するためのシステムを提供する。【解決手段】エンジンからの排気流中の排気ガス濃度を監視するためのシステムが提供される。システムは、エンジンによって生成された排気流を運ぶように構成された排気系を含み得る。システムは、排気に連通する少なくとも１つのセンサであって、排気流中のＮＯｘの濃度と少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度とを示す出力を生成するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに含み得る。システムは、排気流におけるリッチ条件及びリーン条件のうちの１つを選択的に生成し、リッチ条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気流中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定し、リーン条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気流中のＮＯｘの濃度を決定するように構成された制御装置をさらに含み得る。【選択図】図２
2006177366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ストリーム中の排気ガス濃度を監視するためのシステムであって、
エンジンからの排気ストリームを運ぶように構成された排気系と、
排気ストリームに連通する少なくとも１つのセンサであって、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度と少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度とを示す出力を生成するように構成された少なくとも１つのセンサと、
制御装置であって、
排気ストリームにおいてリッチ条件及びリーン条件のうちの１つを選択的に生成し、
リッチ条件中に、少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、排気ストリーム中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定し、
リーン条件中に、少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定する
制御装置と
を備えるシステム。
【請求項２】
少なくとも１つの硫黄含有化合物は、二酸化硫黄、三酸化硫黄、カルボニル硫化物、及び硫化水素のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
エンジンの排気ストリーム中の排気ガス濃度を監視するための方法であって、
排気ストリームにおいてリッチ条件を生成すること、
排気ストリームに流体連通するセンサの出力を監視すること、
リッチ条件中に、リッチ条件中のセンサの出力に基づいて、排気ストリームの少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定すること、
排気ストリームにおけるリーン条件を生成すること、及び
リーン条件中に、リーン条件中のセンサの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定すること
を含む方法。
【請求項４】
少なくとも１つの硫黄含有化合物は、二酸化硫黄、三酸化硫黄、カルボニル硫化物、及び硫化水素のうちの少なくとも１つを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
作業機械であって、
エンジンと、
エンジンによって生成された排気ストリームを運ぶように構成された排気系と、
排気ストリームに連通する少なくとも１つのセンサであって、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度と少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度とを示す出力を生成するように構成された少なくとも１つのセンサと、
制御装置であって、
排気ストリームにおけるリッチ条件及びリーン条件のうちの１つを選択的に生成し、
リッチ条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気ストリーム中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定し、
リーン条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定する
制御装置と
を備える作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気ガス濃度を監視するためのシステムに関し、さらに詳細には、酸化窒素（ＮＯｘ）と硫黄含有化合物の両方に反応するセンサを含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械及び／又は車両は、大気内に放出されるＮＯｘ化合物と他の排気成分の量を調整又は低減させる各種の排気系排出要素を含み得る。ディーゼルエンジンの排気は、ＮＯｘ吸着型触媒を含む排気系要素によって捕捉され得る硫黄含有化合物を含み得る。時間が経てば、これらの捕捉された化合物は、著しい排気系の硫黄汚染を生じ得るが、これは、排気系の排出物制御能力を妨げる可能性がある。
【０００３】
排気系の性能を維持するために、硫黄汚染は、周期的なリッチ再生によって、除去され得る。リッチ再生は、高温において、エンジンをリッチな空燃比で運転することを含み得る。しかし、リッチなエンジン運転による硫黄汚染の除去は、エンジンの全体の効率を低減させる可能性がある。さらに、長期間の高温運転は、排気系触媒の性能の劣化をもたらすことがある。従って、排気系の硫黄汚染を監視し、必要なときにのみ、脱硫することが、有用であり得る。
【０００４】
排気系の硫黄汚染を監視する１つの方法が、２００４年４月１２日にベイリー（Ｂａｉｌｅｙ）に付与された（特許文献１）に開示されている。この方法は、排気系内の異なる場所に配置された多数のＮＯｘセンサの使用を含む。この方法は、多数のセンサの応答時間の差を比較し、硫黄化合物の汚染のレベルを決定することを、さらに含む。
【０００５】
（特許文献１）の方法は、排気系の硫黄汚染の徴候を提供し得るが、この方法は、いくつかの欠点を有している。特に、この方法は、多数のセンサを必要とする。さらに、この方法は、異なるガス感度と応答時間を備えた多数のセンサ型式を必要とし得る。（特許文献１）の方法は、排気系触媒の劣化に基づく排気系の硫黄汚染の徴候をもたらし得るが、この方法は、排気ガスの硫黄化合物の直接測定をもたらすことができない。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，８０３，２３６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、先行技術の１つ以上の問題又は欠点を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、エンジンからの排気ストリーム中の排気ガス濃度を監視するためのシステムを含む。システムは、エンジンによって生成された排気ストリームを運ぶように構成された排気系を含み得る。システムは、排気ストリームに連通する少なくとも１つのセンサであって、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度と少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度とを示す出力を生成するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに含み得る。システムは、排気ストリームにおけるリッチ条件及びリーン条件のうちの１つを選択的に生成し、リッチ条件中に、少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、排気ストリーム中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定し、リーン条件中に、少なくとも１つのセンサの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定するように構成された制御装置をさらに含み得る。
【０００９】
本開示の第２態様は、エンジンの排気ストリーム中の排気ガス濃度を監視するための方法を含む。この方法は、排気ストリームにおいてリッチ条件を生成すること、及び排気ストリームに流体連通するセンサの出力を監視することを含み得る。この方法は、リッチ条件中に、センサからの出力に基づいて、排気ストリームの少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定することをさらに含み得る。この方法は、排気ストリームにおけるリーン条件を生成すること、及びリーン条件中に、センサからの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定することも含み得る。
【００１０】
本開示の第３の態様は、作業機械を含む。この作業機械は、エンジンと、エンジンによって生成された排気ストリームを運ぶように構成された排気系と、排気系中の排気ガス濃度を監視するためのシステムとを含み得る。排気ガス濃度を監視するためのこのシステムは、排気ストリームに連通する少なくとも１つのセンサであって、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度と少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度とを示す出力を生成するように構成された少なくとも１つのセンサをさらに含み得る。このシステムは、排気ストリームにおけるリッチ条件及びリーン条件のうちの１つを選択的に生成し、リッチ条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気ストリーム中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定し、リーン条件中に、少なくとも１つのセンサからの出力に基づいて、排気ストリーム中のＮＯｘの濃度を決定するように構成された制御装置をさらに含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、開示される例示的実施形態による作業機械１０を示している。作業機械１０は、トラックとして示されているが、作業機械１０は、例えば、掘削機、マテリアルハンドラー、バックホウローダ、グレーダ、オフハイウエイ車両、トラクター、及びパイプレイヤを含むいかなる種類の作業機械をも含み得る。図示されるように、作業機械１０は、エンジン１２、排気系１４、及びエンジン１２からの排気ガス濃度を監視するためのシステム１６を含み得る。排気系１４は、排気通路１８、ＮＯｘ吸着型触媒２０、及び／又は三元触媒２２を含み得る。
【００１２】
エンジン１２は、作業機械１０に動力を供給し得る。この動力は、化石燃料の燃焼から得られ、この燃焼は、排気ガスストリームを生じ得る。エンジン１２における燃焼によって生じた排気ガスストリームは、排気系１４に送達され得る。エンジン１２によって生じた排気ガスストリーム中の化学物質の濃度は、システム１６によって監視され得る。このシステム１６は、ＮＯｘと硫黄含有化合物の両方に対して感度を有するセンサ２４（図２）を含み得る。
【００１３】
エンジン１２は、多数の運転モードを有し得る。例えば、エンジン１２は、種々の異なる空気／燃料蒸気比率で運転され得る。エンジン１２における空気／燃料蒸気比率は、化学量論的空気／燃料蒸気比率から導かれるラムダ値によって、表され得る。化学量論的空気／燃料蒸気比率は、燃焼が生じるための化学的に正確な比率に対応し得る。化学量論的空気／燃料蒸気比率は、１．０のラムダ値に相当すると、考えられ得る。
【００１４】
エンジン１２は、非化学量論的空気／燃料蒸気比率で、運転され得る。特に、エンジン１２が、化学量論的な燃焼に必要とされるよりも高いレベルの燃料を有するとき、ラムダ値は、１．０よりも小さく、エンジン１２は、いわゆる、リッチモードで運転されている。さらに、エンジン１２が、化学量論的な燃焼に必要とされるよりも低いレベルの燃料を有するとき、ラムダ値は、１．０よりも大きく、エンジン１２は、いわゆる、リーンモードで運転されている。
【００１５】
エンジン１２の空気／燃料蒸気比率は、多数の所望の性能特性に基づいて、選択され得る。例えば、エンジン１２の空気／燃料蒸気比率は、燃料効率、出力、及び／又は燃焼副生成物の排出を制御するように、選択され得る。リーン運転は、化学量論的又はリッチ運転と比較して、改良された燃料効率をもたらし得る。しかし、リーン運転は、エンジン１２によって生じるＮＯｘのレベルを増大させ得る。
【００１６】
また、ある時には、エンジン１２は、リッチモードで運転され得る。リッチ運転は、リーン又は化学量論的運転と比較して、低いＮＯｘ排出物を生じ得る。さらに、リッチ運転は、エンジン１２から出力されるより高い動力をもたらし得る。しかし、エンジン１２のリッチ運転は、リーン又は化学量論的運転と比較して、より低い燃料効率を生じ得る。
【００１７】
図２は、排気ガス濃度を監視するための例示的システムの概略図を示している。図２に示されるように、排気系１４は、排気通路１８を含み得る。排気通路１８は、エンジン１２によって生じた排気ガスストリーム２８を受けるように、構成され得る。排気通路１８は、エンジン１２からの排気ガスストリーム２８を、種々のサブシステムを介して、作業機械１０内に導き得る。これらのサブシステムは、過給システム、冷却／加熱システム、及び／又は排出物制御システムを含み得る。排気通路１８は、排気ガスストリームを作業機械１０から放出させるように構成された出口通路３０に、流体的に連通し得る。加えて、燃料供給装置３２が、燃料又は他の添加物を排気ガスストリーム２８に供給するように、構成され得る。
【００１８】
排気系１４は、１つ以上のフィルター又は触媒を含み得る。これらのフィルター及び触媒は、排気物質の制御を補助し得る。例えば、フィルター又は触媒は、ＮＯｘ、炭化水素、及び／又は硫黄含有化合物のような化学物質の排出物を制御するように構成され得る。排気系１４は、例えば、ＮＯｘ吸着型触媒２０、三元触媒２２、酸化触媒、ディーゼル排気微粒子フィルター、及び／又は選択的接触還元システムを含む任意の所望のフィルター及び／又は触媒をも含み得る。
【００１９】
一実施形態において、排気系１４は、ＮＯｘ吸着型触媒２０を含み得る。ＮＯｘ吸着型触媒２０は、エンジン１２によって生じたＮＯｘ排出物の制御を補助し得る。ＮＯｘ吸着型触媒２０は、それらの外面に窒素酸化物を蓄えることができるいかなる触媒材料をも含み得る。このような触媒材料は、例えば、アルミニウム、プラチナ、ラジウム、バリウム、セリウム、又は他のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又は希土類金属を含み得る。触媒材料は、ＮＯｘ吸着型触媒２０内において、ＮＯｘ吸着が可能である表面積を可能な限り大きくするように、配置され得る。このような構成は、例えば、ハニカム、メッシュ、又は当該技術分野で知られているいかなる他の構成をも含み得る。ＮＯｘ吸着型触媒は、ＮＯｘトラップ、ＮＯｘ吸着体、又はＮＯｘ吸収型触媒とも呼ばれることがある。
【００２０】
ＮＯｘ吸着型触媒２０は、エンジン１２のリーン運転中に生じたＮＯｘ排出物を制御し得る。リーン運転中に、ＮＯｘ吸着型触媒２０は、エンジン１２によって生じたＮＯｘと結合し得る。ＮＯｘ吸着型触媒２０が所定量のＮＯｘと結合した後、ＮＯｘ吸着型触媒２０は、リッチ排気ガス及び／又は還元剤に晒され得る。リッチ排気ガス及び／又は還元剤は、結合されたＮＯｘを窒素ガス及び水のような他の化学物質に変換させるのを促進し得る。
【００２１】
一実施形態において、排気系１４は、三元触媒２２をも含み得る。三元触媒２２は、一酸化炭素（ＣＯ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）、及び／又はＮＯｘの排出物を制御し得る。三元触媒２２は、例えば、プラチナ、パラジウム、及び／又はロジウムを含む１つ以上の触媒材料を含み得る。これらの材料は、ＣＯ、ＶＯＣｓ、及び／又はＮＯｘを二酸化炭素、水、及び／又は窒素ガスのような他の化学物質に変換させるのを促進し得る。
【００２２】
ＮＯｘ吸着型触媒２０と三元触媒２２は、エンジン１２によって生じた多数の硫黄含有燃焼副生成物とも結合し得る。例えば、エンジン１２は、二酸化硫黄（ＳＯ2）、三酸化硫黄（ＳＯ3）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、及び／又はカルボニル硫化物（ＣＯＳ）を含む１つ以上の硫黄含有化合物を生じ得る。これらの硫黄含有化合物は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２に堆積し、それらと結合し得る。時間が経つと、これらの硫黄含有化合物は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２の排出物制御能力に悪影響を及ぼし得る。排気系１４のＮＯｘ吸着型触媒２０、三元触媒２２、及び／又は他の要素の性能を維持するために、硫黄含有化合物は、排気系１４の要素から、周期的に除去され得る。
【００２３】
ＮＯｘ吸着剤触媒２０及び／又は三元触媒２２から硫黄含有化合物を除去するのに、多数の脱硫プロセスが用いられ得る。このような脱硫プロセスの１つは、排気系１４内の排気ガスストリーム２８にリッチ条件を生じさせることを含み得る。リッチ排気条件は、排気システム１４のＮＯｘ吸着型触媒２０、三元触媒２２、及び／又は他の要素から硫黄含有化合物を除去させるのを促進し得る。脱硫中、すでに捕捉された硫黄含有化合物の除去は、排気系１４内の１つ以上の硫黄含有化合物の濃度を増大させ得る。
【００２４】
脱硫プロセスは、排気系１４の１つ以上の要素を加熱することも含み得る。加熱は、正常な温度よりも高い温度でエンジン１２を運転することによって、又はＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２を直接加熱することによって、達成され得る。例えば、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２の上に又はその近傍に配置される電気ヒータを用いて、加熱され得る。
【００２５】
図２を再び参照すると、システム１６は、センサ２４と制御装置２６とを含み得る。センサ２４は、排気系１４内の排気ガスストリーム２８中の１つ以上の化合物を検出するように、構成され得る。制御装置２６は、排気ガスストリーム２８における燃料／燃料蒸気比率を制御するように、構成され得る。
【００２６】
センサ２４は、排気ガスストリーム２８内の種々の化学物質を検出するように、構成され得る。例えば、センサ２４は、ＮＯｘ、硫黄含有化合物、一酸化炭素（ＣＯ）、及び／又は水を検出するように、構成され得る。一実施形態において、センサ２４は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘと少なくとも１つの硫黄含有化合物とを検出するように、構成され得る。硫黄含有化合物は、ＳＯ2、ＳＯ3、Ｈ2Ｓ、及び／又はＣＯＳを含み得る。
【００２７】
センサ２４は、多くの異なる場所に配置され、排気ガスストリーム２８の少なくとも一部に流体連通し得る。一実施形態において、センサ２４は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２の下流に配置され得る。この実施形態において、センサ２４は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２から放出された、１つ以上の硫黄含有化合物を含む化学物質を検出することが可能であり得る。
【００２８】
センサ２４は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘと少なくとも１つの硫黄含有化合物の両方の濃度を示す出力を生成するように、構成され得る。例えば、センサ２４は、ＮＯｘと１つ以上の硫黄含有化合物の両方の濃度を示し得る電圧又は電流を生成し得る。電圧又は電流が、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘと、ＳＯ2、ＳＯ3、Ｈ2Ｓ、及び／又はＣＯＳを含む１つ以上の硫黄含有化合物の両方の濃度を決定するために、測定され得る。
【００２９】
ある条件下で、排気ガスストリーム２８は、硫黄含有化合物の濃度と比較して高い濃度のＮＯｘを含み得る。例えば、エンジン１２のリーン運転中では、エンジン１２は、エンジン１２のリッチ又は化学量論的運転と比較して、高いレベルのＮＯｘを生じ得る。もしエンジン１２のリーン運転によって生じたＮＯｘが下流のリッチ化及び／又はＮＯｘの触媒除去によって除去されないと、エンジン１２のリーン運転は、リーン状態にあるＮＯｘ含有排気ガスストリーム２８を生じ得る。さらに、エンジン１２は、リーン運転中に、１つ以上の硫黄含有化合物も生じ得る。しかし、リーン運転中の排気ガスストリーム２８中の硫黄含有化合物の濃度は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘの濃度と比較して、少なくなり得る。従って、リーン運転中、ＮＯｘと硫黄含有化合物の両方に反応することが可能であるセンサ２４の出力は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘの濃度を決定するのに、用いられ得る。
【００３０】
他の条件下で、排気ガスストリーム２８中の硫黄含有化合物の濃度は、ＮＯｘの濃度と比較して高くなり得る。例えば、リッチ運転中、エンジン１２は、エンジン１２のリーン又は化学量論的運転と比較して、低レベルのＮＯｘを生じ得る。さらに、リッチエンジン運転によって又はエンジン１２の下流の排気ガスストリーム２８のリッチ化によって生じ得るリッチ排気条件は、ＮＯｘ吸着型触媒２０及び／又は三元触媒２２から排気ガスストリーム２８への１つ以上の硫黄含有化合物の放出を促進し得る。リッチ排気ストリーム条件下で排気通路１８内に放出され得る硫黄含有化合物は、ＮＯｘの濃度と比較して高い濃度の硫黄含有化合物であり得る。従って、排気ストリームのリッチ条件下で、センサ２４の出力は、排気ガスストリーム２８中の硫黄含有化合物の濃度を決定するのに、用いられ得る。
【００３１】
制御装置２６は、排気ガスストリーム２８の多数の特性を監視及び／又は制御するように、構成され得る。制御装置２６は、例えば、作業機械１０の電気制御ユニット（ＥＣＵ）を含み得る。付加的又は代替的に、制御装置２６は、１つ以上の機械的又は化学的に作動されるセンサ及び／又はアクチェータを含み得る。
【００３２】
一実施形態において、制御装置２６は、多数の作動、保守、及び／又は診断機能を有し得る。例えば、制御装置２６は、空気／燃料蒸気比率及び／又は出力を特定し得る。制御装置２６は、燃料効率及び／又は排出物レベルのような多数のエンジン運転特性も監視し得る。制御装置２６は、エンジン運転パラメータと排気ストリーム条件を変化させ、これらの特性を制御し得る。
【００３３】
制御装置２６は、２つ以上の排気ストリーム条件を選択するように、構成され得る。これらの排気ストリーム条件は、リッチ条件とリーン条件を含み得る。排気ストリーム条件は、作業機械１０の所望の運転特性に基づいて、又は種々の診断及び／又は保守手順を容易にするように、選択され得る。例えば、正常な運転中、制御装置２６は、リッチ条件と比較して、燃料効率を改良し得るリーン条件を選択し得る。代替的に、制御装置２６は、排気系の脱硫を容易にするために、リッチ条件を選択し得る。特に、制御装置２６は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘと１つ以上の硫黄含有化合物の濃度の選択的な測定を容易にするために、リッチ又はリーン条件を選択し得る。
【００３４】
リッチ排気ストリーム条件は、多くの方法で生成され得る。一実施形態において、リッチ排気ストリーム条件は、リッチな空気／燃料蒸気比率でエンジン１２を運転することによって、生成され得る。制御装置２６は、エンジン１２の１つ以上のシリンダー内の空気／燃料蒸気比率を、リッチな排気ストリーム条件を生成するように、制御し得る。
【００３５】
他の実施形態において、リッチな排気ストリーム条件は、１つ以上の添加物を排気ガスストリーム２８に供給することによって、生成され得る。添加物は、ディーゼル燃料、ガソリン、還元剤、及び／又は燃焼副生成物を含み得る。制御装置２６は、所望の排気ストリーム特性に基づいて、添加物が排気ガスストリーム２８に供給される割合を選択し得る。例えば、この割合は、排気物質、燃料効率、及び／又は排気系の脱硫を制御するように、選択され得る。
【００３６】
一実施形態において、燃料は、燃料供給装置３２を介して、排気ガスストリーム２８に供給され得る。燃料供給装置３２は、排気通路１８に流体的に接続され得る。さらに、燃料供給装置３２は、排気通路１８内に燃料を直接噴射し、排気通路１８に対して１つ以上の異なる場所に配置され得る。一実施形態において、燃料供給装置３２は、エンジン１２の下流で、かつＮＯｘ吸着型触媒２０の上流に、配置され得る。
【００３７】
他の実施形態において、燃料供給装置３２は、燃料を排気通路１８に供給する前に、燃料を変更するように、構成され得る。例えば、燃料供給装置３２は、ディーゼル燃料の少なくとも部分的な燃焼を生じさせ、燃焼副生成物を排気通路１８内に放出させるように、構成され得る。さらに、燃料供給装置３２は、排気ガスストリーム２８の燃料と他の成分が、ＮＯｘ吸着型触媒２０に到達する前に、少なくとも部分的に酸化され得るように、燃料を排気通路１８の酸化触媒の上流側に供給するように、構成され得る。
【００３８】
制御装置２６は、センサ２４の出力に基づいて、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘ及び／又は硫黄含有化合物の濃度を決定するように、構成され得る。一実施形態において、制御装置２６は、リーン排気ストリーム条件を選択し、このリーン排気ストリーム条件中に、センサ２４の出力に基づいて、ＮＯｘの濃度を決定するように、構成され得る。さらに、制御装置２６は、リッチ排気ストリーム条件を選択し、このリッチ排気ストリーム条件中に、センサ２４の出力に基づいて、少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定するように、構成され得る。
【００３９】
制御装置２６は、排気系の脱硫が、リッチ排気ストリーム条件中に、センサ２４の出力に基づいて、必要とされるかどうかを決定するようにも、構成され得る。リッチ排気ストリーム条件の生成中におけるセンサ２４の出力は、排気ガスストリーム２８中の１つ以上の硫黄含有化合物の濃度を示し得る。所定レベルに合致するか又はそれを超える１つ以上の硫黄含有化合物の濃度は、排気系１４があるレベルの硫黄濃度を含んでいることを示し得る。エンジン制御装置２６は、センサ２４の出力が、脱硫が十分に達成されたことを示す所定レベル未満に落ちるまで、リッチ条件を維持するように、構成され得る。さらに、センサ２４の出力が所定レベル未満になると、エンジン制御装置２６は、リーン排気ストリーム条件の生成に戻り得る。
【００４０】
制御装置２６は、所定の時間間隔又はエンジン運転特性に基づいて、排気ストリーム条件を周期的に選択し、かつ生成し得る。例えば、一実施形態において、制御装置２６は、リーン排気ストリーム条件を既定条件として選択し得る。制御装置２６は、既定のリーン条件をリッチ条件に周期的に切換え得る。リッチ条件の周期的な選択は、多くの基準に基づき得る。例えば、一実施形態において、制御装置２６は、排気系の硫黄汚染のレベルを評価し、及び／又は排気系の脱硫をもたらすように、リッチ条件を選択し得る。
【００４１】
運転中、制御装置２６は、排気ガスストリーム２８中の排気ガス濃度に基づいて、排気ガスストリーム２８におけるリッチ条件を選択し、かつ生成する。例えば、過剰の硫黄汚染は、ＮＯｘ吸着型触媒２０のＮＯｘ吸着能力を損ない得る。ＮＯｘ吸着型触媒２０の損なわれたＮＯｘ吸着能力は、排気ガスストリーム２８において、増大されたＮＯｘ濃度を生成し得る。従って、一実施形態において、制御装置２６は、リーン条件を既定条件として特定し、もし排気ガスストリーム２８中のＮＯｘ濃度が、所定レベルと合致するか又はそれを超えた場合、制御装置２６は、脱硫が必要とされ得ることを決定し、リッチ排気ストリーム条件を選択し、かつ開始し得る。
【００４２】
リッチ条件の開始は、排気ガスストリーム２８中のＮＯｘ及び／又は他の化学物質の過渡的な放出を生じ、これによって、センサ２４の精度に悪影響を及ぼし得る。従って、ある実施形態では、制御装置２６は、リッチ条件の開始の後、１つ以上の硫黄含有化合物の濃度を決定する前に、所定期間、待機するように、構成され得る。例えば、制御装置２６は、リッチ条件の開始の後、排気ガスストリーム２８中の少なくとも１つの硫黄含有化合物の濃度を決定する前に、約５秒から１分の間、待機するように、構成され得る。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示は、内燃機関又は任意の他の型式の排気を生じる装置の排気ストリーム中のＮＯｘ濃度と硫黄濃度を監視するためのシステムを提供する。このシステムは、ＮＯｘと硫黄含有化合物の少なくとも１つを生じるいかなる型式の作業機械にも用いられ得る。
【００４４】
本開示のシステム１６は、エンジン排気ガスストリーム２８中のＮＯｘの濃度と硫黄含有化合物の濃度の両方を測定するための単一センサ２４を含んでいる。センサ２４は、ＮＯｘと１つ以上の硫黄含有化合物の両方に反応し得る。従って、システム１６は、多くのセンサの必要なく、ＮＯｘと硫黄含有化合物の両方に対する濃度情報をもたらし得る。センサ２４を含むシステム１６は、排気物質を監視するのに必要な部品の数を低減し、これによって、システムの信頼性を改良し、コストを低減し得る。１つのセンサ２４でも、ＮＯｘと硫黄含有種の濃度情報を十分に決定し得るが、システム１６は、いかなる数のセンサ２４をも含み得ることに、留意すべきである。例えば、多数のセンサ２４が、排気系１４の異なる場所におけるＮＯｘ濃度と硫黄濃度を決定するために、排気システム１４の種々の場所に分配され得る。
【００４５】
本開示のシステム１６は、作業機械１０に改良された排出物の制御と燃料効率をもたらし得る。システム１６は、ＮＯｘ排出物レベルと排気系の硫黄汚染を監視し、排気系の脱硫が必要であるときに、決定することができる。排気系の硫黄汚染を厳密に監視し、必要なときにのみ脱硫することによって、本開示のシステムは、非効率な脱硫モードでの時間の浪費を低減し、これによって、エンジン効率の全体を改良し、高温の脱硫による触媒の機能停止を防ぎ得る。
【００４６】
種々の修正と変更が、開示の範囲から逸脱することなく、開示されたシステムと方法に対してなされ得ることは、当業者にとって明らかであろう。開示されたシステムと方法の他の実施形態も、ここに開示された実施形態の詳述と実施を考慮することから、当業者にとって明らかであろう。詳述と実例は、単なる例示として考えられることが意図され、開示の真の範囲は、以下の特許請求の範囲とそれらの等価物とによって、示される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】開示される例示的実施形態による作業機械の線図である。
【図２】開示される例示的実施形態による排気ガス濃度を監視するためのシステムの概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  作業機械
１２  エンジン
１４  排気系
１６  排気ガス監視システム
１８  排気通路
２０  ＮＯｘ吸着型触媒
２２  三元触媒
２４  センサ
２６  制御装置
２８  排気ガスストリーム
３０  出口通路
３２  燃料供給装置
【図１】
2006177366.tif 000003
【図２】
2006177366.tif 000004