(57)【要約】      （修正有）【課題】ディーゼルエンジンにおける排出制御を提供する。【解決手段】排気システム１１１は、ディーゼルエンジン１１０から第１の排気ガスを受け入れるディーゼル酸化触媒１２０および該ディーゼル酸化触媒から第２の排気ガスを受け入れるディーゼル微粒子フィルタ１３０を用いて構成される。排気システムの第１のセンサ１６１は、第１の排気ガスのデータを測定し、第１の排気ガスのデータをコントローラに伝送し、一方、第２のセンサ１６２は、第２の排気ガスのデータを測定し、第２の排気ガスのデータをコントローラ１８０に伝送する。コントローラは、第１の排気ガスのデータおよび第２の排気ガスのデータに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、ディーゼル微粒子フィルタのための再生サイクルをいつ開始させるのかを求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン（１１０）から第１の排気ガスを受け入れるディーゼル酸化触媒（１２０）と、
前記ディーゼル酸化触媒（１２０）から第２の排気ガスを受け入れるディーゼル微粒子フィルタ（１３０）と、
前記第１の排気ガスのデータを測定し、前記第１の排気ガスの前記データをコントローラ（１８０）に伝送する第１のセンサ（１６１）と、
前記第２の排気ガスのデータを測定し、前記第２の排気ガスの前記データを前記コントローラ（１８０）に伝送する第２のセンサ（１６２）と、
前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための再生サイクルをいつ開始させるのかを求める前記コントローラ（１８０）と
を備えるシステム（１１１）。
【請求項２】
前記第１のセンサ（１６１）が、前記第１の排気ガスの検出に基づいて前記第１の排気ガスの前記データを測定し、前記第２のセンサ（１６２）が、前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）から出る第３の排気ガスの検出に基づいて前記第２の排気ガスの前記データを測定する、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項３】
前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データの少なくとも１つが、窒素酸化物のデータを含む、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項４】
前記コントローラ（１８０）が、燃料噴射コンポーネント（１５０）に命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項５】
前記コントローラ（１８０）が、エンジン制御ユニット（１１５）に命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項６】
前記コントローラ（１８０）が、前記ディーゼル酸化触媒（１２０）の上流への燃料の噴射または前記ディーゼルエンジン（１１０）のシリンダへの燃料の二次的なポスト噴射の少なくとも一方を実行させる命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項７】
前記コントローラ（１８０）が、前記ディーゼル酸化触媒（１２０）の上流への触媒の噴射または前記ディーゼルエンジン（１１０）のシリンダへの燃料の二次的なポスト噴射の少なくとも一方を実行させる命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１に記載のシステム（１１１）。
【請求項８】
ディーゼル酸化触媒（１２０）においてディーゼルエンジン（１１０）から第１の排気ガスを受け入れるステップと、
ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）において前記ディーゼル酸化触媒（１２０）から第２の排気ガスを受け入れるステップと、
第１のセンサ（１６１）において前記第１の排気ガスのデータを測定するステップと、
前記第１のセンサ（１６１）からコントローラ（１８０）に前記第１の排気ガスの前記データを伝送するステップと、
第２のセンサ（１６２）において前記第２の排気ガスのデータを測定するステップと、
前記第２のセンサ（１６２）から前記コントローラ（１８０）に前記第２の排気ガスの前記データを伝送するステップと、
前記コントローラ（１８０）において、前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データに基づき測定されていない排気ガスデータを推定するステップと、
前記コントローラ（１８０）において、前記測定されていない排気ガスデータに基づき前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための再生サイクルをいつ開始させるのかを求めるステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記第１のセンサ（１６１）において前記第１の排気ガスの前記データを測定する前記ステップが、前記第１の排気ガスに基づいて前記第１のセンサ（１６１）において前記第１の排気ガスの前記データを測定することを含み、
前記第２のセンサ（１６２）において前記第２の排気ガスの前記データを測定する前記ステップが、前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）から出る第３の排気ガスの検出に基づいて前記第２のセンサ（１６２）において前記第２の排気ガスの前記データを測定することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データの少なくとも１つが、窒素酸化物のデータを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルをいつ開始させるのかを求める前記ステップが、燃料噴射コンポーネント（１５０）に命令を伝送することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルをいつ開始させるのかを求める前記ステップが、エンジン制御ユニット（１１５）に命令を伝送することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ディーゼル酸化触媒（１２０）の上流への燃料の噴射または前記ディーゼルエンジン（１１０）のシリンダへの燃料の二次的なポスト噴射の少なくとも一方を実行させる命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ディーゼル酸化触媒（１２０）の上流への触媒の噴射または前記ディーゼルエンジン（１１０）のシリンダへの燃料の二次的なポスト噴射の少なくとも一方を実行させる命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
第１の排気ガスを発生させるディーゼル内燃コンポーネント（１１０）と、
前記ディーゼル内燃コンポーネント（１１０）から前記第１の排気ガスを受け入れるディーゼル酸化触媒（１２０）と、
前記ディーゼル酸化触媒（１２０）から第２の排気ガスを受け入れるディーゼル微粒子フィルタ（１３０）と、
前記第１の排気ガスのデータを測定し、前記第１の排気ガスの前記データをコントローラ（１８０）に伝送する第１のセンサ（１６１）と、
前記第２の排気ガスのデータを測定し、前記第２の排気ガスの前記データを前記コントローラ（１８０）に伝送する第２のセンサ（１６２）と、
前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための再生サイクルをいつ開始させるのかを求める前記コントローラ（１８０）と
を備えるエンジン（１００）。
【請求項１６】
前記第１のセンサ（１６１）が、前記第１の排気ガスの検出に基づいて前記第１の排気ガスの前記データを測定し、
前記第２のセンサ（１６２）が、前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）から出る第３の排気ガスの検出に基づいて前記第２の排気ガスの前記データを測定する、請求項１５に記載のエンジン（１００）。
【請求項１７】
前記第１の排気ガスの前記データおよび前記第２の排気ガスの前記データの少なくとも１つが、窒素酸化物のデータを含む、請求項１５に記載のエンジン（１００）。
【請求項１８】
前記コントローラ（１８０）が、燃料噴射コンポーネント（１５０）に命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１５に記載のエンジン（１００）。
【請求項１９】
前記コントローラ（１８０）が、エンジン制御ユニット（１１５）に命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１５に記載のエンジン（１００）。
【請求項２０】
前記コントローラ（１８０）が、前記ディーゼル酸化触媒（１２０）の上流への燃料の噴射または前記ディーゼルエンジン（１１０）のシリンダへの燃料の二次的なポスト噴射の少なくとも一方を実行させる命令を伝送することによって前記ディーゼル微粒子フィルタ（１３０）のための前記再生サイクルを開始させる、請求項１５に記載のエンジン（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、内燃エンジンのための排出制御に関し、具体的には、ディーゼルエンジンにおける排出制御のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは、様々な定置用途および自動車用途に使用されている。ディーゼルエンジンは、一般的には、例えば車およびトラックに使用されている。排出基準を遵守するために、多くのディーゼルエンジンでは、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）などの触媒が利用されている。ＤＯＣは、炭化水素および一酸化炭素を酸化して二酸化炭素および水にすることによってディーゼルエンジンの排出を低減することができる。さらにまたはあるいは、ディーゼルエンジンでは、エンジンの排気ガスからディーゼル微粒子を除去することによって排出を低減するために、１つ以上のディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）が使用される場合がある。ＤＰＦに堆積した粒子状物質は、再生と呼ばれる工程によって除去される場合がある。多くのＤＰＦは、触媒の使用により堆積した微粒子を焼却することによって、および／またはＤＰＦを微粒子燃焼温度まで加熱するために排気システムにおいて燃料を燃やすことによって能動的に再生される場合がある。また、ディーゼルエンジンは、排気温度を上昇させるように、ならびに／または堆積した粒子状物質を酸化するために窒素酸化物ＮＯおよびＮＯ２（総称的にはＮＯｘ）を排出するようにエンジンを運転することによってＤＰＦを受動的に再生する場合がある。あまりに頻繁な再生は、ＤＰＦおよび排気システムの他のコンポーネントの寿命を短くし、燃料を浪費する可能性がある一方で、頻度が不十分な再生は、エンジンにおける非効率的な燃料使用の原因となる可能性がある。
【発明の概要】
【０００３】
例示的で非限定的な実施形態において、ディーゼルエンジン排気システムは、ディーゼルエンジンから第１の排気ガスを受け入れるディーゼル酸化触媒およびディーゼル酸化触媒から第２の排気ガスを受け入れるディーゼル微粒子フィルタを用いて構成されてもよい。第１のセンサは、第１の排気ガスのデータを測定し、このようなデータをコントローラに伝送してもよく、一方、第２のセンサは、第２の排気ガスのデータを測定し、このようなデータをコントローラに伝送してもよい。コントローラは、第１の排気ガスのデータおよび第２の排気ガスのデータに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、ディーゼル微粒子フィルタのための再生サイクルをいつ開始させるのかを求めてもよい。
【０００４】
別の例示的で非限定的な実施形態において、ディーゼル酸化触媒においてディーゼルエンジンから第１の排気ガスを受け入れ、ディーゼル微粒子フィルタにおいてディーゼル酸化触媒から第２の排気ガスを受け入れるための方法が開示されている。第１の排気ガスのデータは、第１のセンサにおいて測定され、コントローラに伝送されてもよく、一方、第２の排気ガスのデータは、第２のセンサにおいて測定され、コントローラに伝送されてもよい。コントローラは、第１の排気ガスのデータおよび第２の排気ガスのデータに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、測定されていない排気ガスデータに基づいて、ディーゼル微粒子フィルタのための再生サイクルをいつ開始させるのかを求めてもよい。
【０００５】
別の例示的で非限定的な実施形態において、エンジンは、第１の排気ガスを発生させるディーゼル内燃コンポーネントを含んでもよい。ディーゼル酸化触媒は、ディーゼル内燃コンポーネントから第１の排気ガスを受け入れてもよく、ディーゼル微粒子フィルタは、ディーゼル酸化触媒から第２の排気ガスを受け入れてもよい。第１のセンサは、第１の排気ガスのデータを測定し、このようなデータをコントローラに伝送してもよく、一方、第２のセンサは、第２の排気ガスのデータを測定し、このようなデータをコントローラに伝送してもよい。コントローラは、第１の排気ガスのデータおよび第２の排気ガスのデータに基づいて、測定されていない排気ガスデータを推定し、ディーゼル微粒子フィルタのための再生サイクルをいつ開始させるのかを求めてもよい。
【０００６】
前述の概要および以下の詳細な説明は、図面と併せて読まれるときにより良く理解される。特許請求されている主題を示す目的で、図面には、様々な実施形態を示す例が示されている。しかしながら、本発明は、開示されている特定のシステムおよび方法に限定されない。
【０００７】
本主題のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照しながら読まれる場合により良く理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】非限定的で例示的なディーゼルエンジンおよび排気システムのブロック図である。
【図２】非限定的で例示的なディーゼルエンジンおよび排気システムを実施する方法を示すフローチャートである。
【図３】本明細書に開示されている方法およびシステムの態様が組み込まれ得る汎用コンピュータシステムを示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】
【０００９】
図１は、実施形態に従って実施され得る、ディーゼルエンジン１１０および排気システム１１１を含む例示的なシステム１００を示している。システム１００全体が「エンジン」と呼ばれる場合もあることに留意されたい。システム１００は、本明細書に開示されている概念を説明するために使用される簡略化したブロック図として示されており、したがって、本明細書に開示されているいずれかの実施形態にとって必要な何らかの物理的要件または特定の構成について述べているものとして解釈されるべきではない。本明細書で説明されているすべてのコンポーネント、装置、システム、および方法は、任意の形状、形態、または種類の多数のコンポーネントを用いて実施されてもよく、開示されている実施形態を実施することができる任意のこのようなコンポーネントの任意の組み合わせは、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００１０】
ディーゼルエンジン１１０は、ディーゼル燃料で運転する任意の種類の内燃エンジンまたはディーゼル燃料で運転し、かつ排気ガスを発生させる内燃コンポーネントを含む任意の装置、コンポーネント、もしくはシステムであってもよい。排気システム１１１は、ＤＯＣ１２０およびＤＰＦ１３０を含んでもよい。ディーゼルエンジン１１０は、排気流１０１によって示されている方向に排気システム１１１を通過するように（すなわち、ディーゼルエンジン１１０からＤＯＣ１２０へ、ＤＯＣ１２０からＤＰＦ１３０へ、そして最終的にガスがＤＰＦ１３０から排気されるように）ガスを排気してもよい。ＤＯＣ１２０およびＤＰＦ１３０のそれぞれは、本明細書で説明されているように、受け入れた排気ガスを変換された排気ガスに変換してもよい。
【００１１】
エンジン制御ユニット１１５は、ディーゼルエンジン１１０およびディーゼルエンジン１１０の任意のコンポーネントを制御してもよい。また、エンジン制御ユニット１１５は、ＤＰＦ１３０の再生のための、排気システム１１１への燃料の噴射を制御するために燃料噴射コンポーネント１５０（本明細書でより詳細に述べられる）および／または燃料噴射コンポーネント１５０のアクチュエータを制御してもよい。また、エンジン制御ユニット１１５は、燃料噴射コンポーネント１５０からデータを受信してもよく、燃料噴射コンポーネント１５０は、燃料流量、排気流量、排気ガス種濃度、温度、および圧力のデータなどのデータの検出および報告を行うことができるセンサまたは任意の他のコンポーネントを含んでもよい。一部の実施形態において、燃料噴射コンポーネント１５０は、排気システム１１１に構成された熱電対、圧力損失センサ（ｄｅｌｔａ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｏｒ）、および／もしくは他の種類のセンサと通信することによって、またはこれらと協働して動作することによってこのようなデータの取得または測定を行ってもよい。あるいは、エンジン制御ユニット１１５は、排気システム１１１に構成された熱電対、圧力損失センサ、および／もしくは他の種類のセンサと直接協働して動作することによって、またはこのようなデータの供給または測定を行うことができる任意の他の手段を使用することによって排気システム１１１またはこれに向けられた排気ガスに関する排気流量、排気ガス種濃度、温度、および圧力のデータの取得または測定を行ってもよい。エンジン制御ユニット１１５は、排気システム１１１もしくはこれらに向けられた排気ガスに関する流量、排気ガス種濃度、温度、および圧力のデータなどのデータの測定、獲得、または取得を行ってもよく、また、コントローラ１８０もしくはそのコンポーネント（以下でより詳細に述べられる）へのこのようなデータの伝送または供給を行ってもよい。すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００１２】
実施形態において、ディーゼルエンジン１１０は、ガスをＤＯＣ１２０に排気する。この実施形態において、ＤＯＣ１２０は、ディーゼル酸化触媒サブシステムであってもよい。ＤＯＣ１２０は、パラジウムおよびプラチナなどの材料を含んでもよく、炭化水素および一酸化炭素を酸化して二酸化炭素および水にしてもよい。ディーゼルエンジン１１０によってＤＯＣ１２０に排気されるガスは、ＤＯＣ１２０からＤＰＦ１３０に排気され得る粒子状物質を含み得る。
【００１３】
ＤＰＦ１３０は、ＤＯＣ１２０から排気された排気ガスから粒子を除去することができる再生可能な任意の種類のディーゼル微粒子フィルタ（コージェライト製ウォールフローフィルタ（ｗａｌｌ  ｆｌｏｗ  ｆｉｌｔｅｒ）、炭化ケイ素製ウォールフローフィルタ、セラミック繊維フィルタ、および金属繊維フロースルーフィルタ（ｆｌｏｗ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｆｉｌｔｅｒ）を含む）またはその任意の組み合わせであってもよい。ＤＰＦ１３０は、ＤＯＣ１２０から排出された粒子状物質の一部または全部を除去してもよい。
【００１４】
ディーゼル燃料の燃焼の副産物は、フィルタの前の圧力を上昇させる、ＤＰＦ１３０に蓄積される灰などの粒子状物質を含む。ＤＰＦ１３０を元のまたは改善された処理能力（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）に戻すために、再生工程または再生サイクルが使用されてもよい。再生は、受動的または能動的であってもよい。能動的再生の実施形態において、燃料噴射コンポーネント１５０は、排気システム１１１に高熱を供給するために点火され得るディーゼルを排気システム１１１に噴射し、これにより、ＤＰＦ１３０に捕集された粒子状物質を焼却するために粒子状物質を燃やしてもよい。一部のこのような実施形態において、付加的な燃料添加触媒（ｆｕｅｌ  ｂｏｒｎｅ  ｃａｔａｌｙｓｔ）が、粒子状物質を焼却するために必要な温度を低下させるために、燃料噴射コンポーネント１５０によって噴射されるディーゼル燃料と共に導入されてもよい。燃料噴射コンポーネント１５０は、排気流に燃料を導入することができる任意の手段、コンポーネント、装置、またはこれらの組み合わせであってもよく、すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。一部の実施形態において、燃料の二次的なポスト噴射が、能動的再生のために使用されてもよく、この場合、付加的な燃料が、ディーゼルエンジン１１０によって排出される排気ガスの温度を上昇させるためにディーゼルエンジン１１０のシリンダの１つ以上に噴射される。エンジン制御ユニット１１５は、ディーゼルエンジン１１０においてこのことを実行させる命令を発行してもよい（一部の実施形態では、コントローラ１８０から受信した入力または命令に応じて）。
【００１５】
排気温度を上昇させるために、ディーゼルエンジン１１０に構成されたターボの後ろの燃料バーナを使用すること、ディーゼルエンジン１１０によって排出される排気の温度を上昇させるために後噴射と組み合わせて触媒酸化装置（ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｏｘｉｄｉｚｅｒ）（例えば、ＨＣドーザ（ＨＣ−Ｄｏｓｅｒ））を使用すること、ディーゼルエンジン１１０によって排出される排気の温度を上昇させるために抵抗加熱コイルを使用すること、および／またはＤＰＦ１３０における粒子状物質の微粒子温度を上昇させるためにマイクロ波エネルギーを使用することなど、能動的再生の他の方法が、一部の実施形態と共にさらに使用されてもよいことに留意されたい。これらの方法のいずれも、単独でまたは任意の他の再生方法（受動的または能動的な）と組み合わせて使用されてもよく、すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００１６】
受動的再生の実施形態において、ディーゼルエンジン１１０の排気によって発生した熱が、ＤＰＦ１３０における粒子状物質を焼却するために使用されてもよい。このような実施形態では、触媒が、ＤＰＦ１３０におけるＮＯｘがＤＰＦ１３０に捕集された煤と反応するときに発生する、粒子状物質の燃焼を容易にするために排気システム１１１に導入されてもよい。コントローラ１８０は、ＤＰＦ１３０におけるＮＯｘの量の測定または推定を行ってもよく、ＤＰＦ１３０を適切に受動的に再生するのに十分なＮＯｘがＤＰＦ１３０内にあるか、もしくはＤＰＦ１３０に進入したか否かの測定または推定を行ってもよく、そうであれば、コントローラ１８０は、能動的再生を要求せず、この結果、燃料が節約され、燃料経済性が改善され得る。コントローラ１８０が、十分なＮＯｘがＤＰＦ１３０に進入していないと推定した場合、コントローラ１８０は、能動的再生に関する命令の要求または伝送を行ってもよい。一部の実施形態では、受動的再生および能動的再生の両方が使用されてもよいことに留意されたい。
【００１７】
排気システム１１１は、少なくとも２つのコンポーネント（推定器１６０および制御アルゴリズム１７０）を有するコントローラ１８０を用いて構成されてもよい。推定器１６０および制御アルゴリズム１７０は、例えば、単一のソフトウェアモジュールまたはコンポーネントの一部として組み合わされてもよいし、または、別々のソフトウェアおよび／もしくはハードウェアコンポーネントにおいて個々に実施されてもよいことに留意されたい。コントローラ１８０は、任意の種類および任意の数の計算装置、ソフトウェアモジュール、またはこれらの任意の組み合わせであってもよく、また、本明細書で説明されているようなコントローラの機能を実行する専用の装置によって、または他の付加的な機能を実行する装置によって実施されてもよい。すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００１８】
ＮＯｘセンサ１６１は、ＤＯＣ１２０に進入する排気ガスからＮＯｘの測定値を検出および／または測定するように構成されてもよい。ＮＯｘセンサ１６１は、コントローラ１８０および／もしくは推定器１６０にこのデータを供給または伝送する（直接的または間接的に）ように構成されてもよい。ＮＯｘセンサ１６２は、ＤＰＦ１３０から出る排気ガスからＮＯｘの測定値を検出および／または測定するように構成されてもよい。  ＮＯｘセンサ１６２は、コントローラ１８０および／もしくは推定器１６０にこのデータを供給または伝送する（直接的または間接的に）ように構成されてもよい。
【００１９】
推定器１６０は、無線通信、有線通信、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の手段を使用して、排気システム１１１の様々な位置に構成され得る、ＮＯｘセンサ１６１および１６２を含む様々なセンサから特定のガスの測定値、種濃度の測定値、または他の測定値を受信してもよい。また、推定器１６０は、排気システム１１１またはこれに向けられた排気ガスに関する流量、温度、種濃度、および圧力のデータなどの他のデータを、エンジン制御ユニット１１５などの、システム１００の他のコンポーネントから受信してもよい。推定器１６０は、直接測定されない、排気システムの状態およびガス含有量の推定値を求めるために排気システムのモデルを実行してもよい。例えば、推定器１６０は、直接的な測定が行われない、排気システム１１１の複数の位置（ＤＯＣ１２０とＤＰＦ１３０との間の位置など）のＮＯｘ濃度の推定値を求めるために、ＤＯＣ１２０およびＤＰＦ１３０の特定の構成と同様に構成されたＤＯＣおよびＤＰＦのモデルを実行してもよい。別の例では、推定器１６０は、マップおよび／または相関を使用して、エンジン制御ユニット１１５から受信したデータに基づいて、排気システム１１１の様々な位置（例えば、ガスがＤＯＣ１２０に進入する前の位置）における、他の主要種（例えば、ＣＯ、ＮＨ３、およびＣＨ４）の濃度を推定してもよい。さらにまたはあるいは、推定器１６０は、ＤＰＦ１３０における粒子状物質レベルを推定するためにこの情報を使用してもよい。推定器１６０によって使用されるモデルは、数学ベースのＤＯＣおよび／またはＤＰＦモデルから導出され得る線形または非線形のモデル（例えば、拡張カルマンフィルタ）であってもよい。ＮＯｘ濃度および／または粒子状物質の堆積を推定するために使用され得るすべてのこのようなモデルおよび任意の他のモデルは、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２０】
推定器１６０は、エンジン制御ユニット１１５から、間接的もしくは直接的に燃料噴射コンポーネント１５０から、ならびに／または間接的もしくは直接的にディーゼルエンジン１１０および／もしくは排気システム１１１の他のコンポーネント（熱電対および圧力損失センサなど）から流量、温度、および圧力のデータなどの他の動作条件データを取得してもよい。推定器１６０は、任意の他の動作条件データと併せてＮＯｘセンサ１６１および１６２から受信される測定値を得て、同様の排気システムを示すモデルを実行することによって、ＤＰＦ１３０に進入したガス中のＮＯおよびＮＯ２の量および／または濃度を推定してもよい。さらにまたはあるいは、推定器１６０は、任意の触媒および／もしくはフィルタ内の任意のガス、粒子状物質、および／もしくは物質の蓄積を推定してもよく、ならびに／または、このようなガスもしくは物質がセンサによってもしくは任意の他の手段を使用して直接測定されるか否かに関係なく、排気システム１１１のどこかに存在し得る任意の他のガスもしくは任意の他の物質の量および／もしくは濃度を推定してもよい。すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２１】
推定器１６０は、このような推定値を制御アルゴリズム１７０に供給してもよく、次に、制御アルゴリズム１７０は、ＤＰＦ１３０のための能動的再生サイクルの開始の時点および一部の実施形態では能動的再生の継続時間を求めてもよい。例えば、制御アルゴリズム１７０は、燃料噴射コンポーネント１５０をいつ作動させるのか、どれくらいの間燃料噴射コンポーネント１５０を作動させるべきなのか、および／または燃料噴射コンポーネント１５０によって使用されるべき特定の燃料／触媒混合物を決定してもよい。一部の実施形態において、制御アルゴリズム１７０は、ＤＰＦ１３０の受動的再生を補助するために触媒の噴射の開始の時点および一部の実施形態ではこのような触媒噴射の継続時間を求めてもよい。このとき、燃料および／または触媒の噴射を実行させるための命令が、燃料噴射コンポーネント１５０への適用のためにエンジン制御ユニット１１５に伝送または供給されてもよい。あるいは、制御アルゴリズム１７０および／またはコントローラ１８０が、燃料噴射コンポーネント１５０を直接制御してもよい。
【００２２】
図２は、本明細書に開示されているような実施形態を実施する例示的で非限定的な方法２００を示している。方法２００ならびに方法２００に記載されている個々の動作および機能は、本明細書で説明されているもの（図１のコントローラ１８０および／または図１に示されているシステムの任意の他のコンポーネントもしくは装置など）を含む任意の１つ以上の装置またはコンポーネントによって実行されてもよい。実施形態において、方法２００は、任意の他の装置、コンポーネント、またはこれらの組み合わせによって実行されてもよい（一部の実施形態では、他のシステム、装置、および／またはコンポーネントと併せて）。方法２００のブロックのいずれかに関して説明されている機能および／または動作のいずれかは、任意の順序で、単独で、方法２００の他のブロックのいずれかまたは本明細書で説明されている任意の他の方法に関して説明されている他の機能および／または動作の一部と共に、ならびに本明細書で説明されているものおよび本明細書に述べられ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されてもよいことに留意されたい。すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２３】
ブロック２１０において、データが、排気システムに構成されたセンサから、および／またはエンジンもしくは排気システムの任意の他のコンポーネントから受信されてもよい。例えば、ブロック２１０において、ＤＰＦの上流に構成されたＤＯＣを有する排気システムでは、ＤＯＣの上流に配置されたＮＯｘセンサ（例えば、ＮＯｘセンサ１６１）が、ＮＯｘの量および／または濃度などのセンサデータを伝送してもよい。このようなシステムにおいて、ＮＯｘセンサは、ＤＰＦの下流に配置されてもよく、排気システムのその位置にあるセンサを通過する排気のＮＯｘの量および／または濃度などのセンサデータを伝送してもよい。また、他のデータが、他のコンポーネントから受信されてもよい。例えば、排気システムまたはこれに向けられた排気ガスに関する流量、温度、種濃度、および圧力のデータが、エンジン制御ユニット（例えば、エンジン制御ユニット１１５）から受信されてもよい。このようなデータは、コントローラまたは計算装置（本明細書で説明されているもののうちのいずれかなど）において受信されてもよい。
【００２４】
ブロック２２０において、測定されていないデータに関して推定が行われてもよい。例えば、直接的な測定が行われていない、排気システムの位置（ＤＯＣとＤＰＦとの間の位置または排気ガスが最初に排気システムに進入する位置）におけるＮＯおよびＮＯ２などのガスに関連するデータの推定が行われてもよい。このようなデータは、マップおよび／または相関を使用することによって、エンジン制御ユニットから受信されるデータに基づいて行われる、排気システム１１１の様々な位置における他の主要種（例えば、ＣＯ、ＮＨ３、およびＣＨ４）の濃度の推定を含んでもよい。
【００２５】
ブロック２３０において、制御アルゴリズムが、ディーゼルエンジンおよび／または排気システムに関する適切な動作条件を改善または維持する目的でＤＰＦのための再生サイクルの開始時点および継続時間を求めるために実行されてもよい。さらにまたはあるいは、制御アルゴリズムは、能動的再生に使用される燃料のための燃料／触媒混合物または受動的再生を補助するために排気システムに触媒を添加する開始時点および継続時間を決定してもよい。
【００２６】
ブロック２４０において、再生の時点、再生の継続時間、および燃料／触媒混合物、または再生を実行させるか、もしくは燃料および／もしくは触媒を排気システムに導入させる命令が、適切なコンポーネントに伝送されてもよい。例えば、コンポーネントが、設定を直接受信するように構成されている場合、再生の時点、再生の継続時間、および燃料／触媒混合物を決定するコントローラは、これらのパラメータをこのコンポーネントに伝送してもよい。あるいは、命令を受信するように構成されたコンポーネントの場合、コントローラは、これらのパラメータを使用して再生を実施するために命令をこのコンポーネントに伝送するように構成されてもよい。
【００２７】
例えば、コントローラは、能動的再生の時点に到達したことを判定してもよく、また、排気システムに構成された燃料噴射コンポーネントに排気システムへの燃料の噴射を開始するように命令してもよい。同様に、コントローラは、燃料噴射コンポーネントのための現在の燃料／触媒混合物を決定してもよく、また、この設定を燃料噴射コンポーネントに伝送しもよいし、または決定された燃料／触媒混合物を使用して燃料噴射コンポーネントを作動させるコマンドを伝送してもよい。一部の実施形態では、再生は現時点では必要ないという判定が行われてもよく、したがって、命令または設定が伝送されなくてもよいことに留意されたい。
【００２８】
本明細書に述べられているシステムおよび方法の技術的効果は、排出規制を満たすことができること、ならびに、最低限の数のセンサによって推定および制御アルゴリズムを使用してディーゼルエンジン排気の正確な制御を達成することができることであり、この結果、ディーゼルエンジン排気システムのコストおよび複雑度が低減される。当業者によって理解されるように、開示されている工程およびシステムの使用によって、このようなエンジンの長寿命化ならびにより高い信頼性、より高い清浄度、およびより低い費用を可能にしながら、このようなエンジンの排出を低減することができる。当業者は、開示されているディーゼルエンジンの排気システムおよび方法が、さらに優れた排出制御およびエンジン性能を達成するために他のシステムおよび技術と組み合わされてもよいことを認めるであろう。すべてのこのような実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２９】
図３および以下の記述は、本明細書に開示されているディーゼルエンジンの排気システムおよび方法ならびに／またはその一部が実施され得る適切なコンピューティング環境に関する簡単な一般的説明を提供するためのものである。例えば、コントローラ１８０の機能は、図３に関して説明されている態様の一部または全部を含む１つ以上の装置によって実行されてもよい。特許請求されている実施形態の機能を実行するために使用され得る、図３に記載されている装置の一部または全部は、図１に関して説明されているものなどのシステムに組み込まれる得るコントローラにおいて構成されてもよい。あるいは、図３に記載されている装置の一部または全部は、開示されている実施形態の任意の態様を実行する任意の装置、装置の組み合わせ、または任意のシステムに含まれてもよい。
【００３０】
必須ではないが、本明細書に開示されているディーゼルエンジンの排気システムおよび方法は、コンピュータ（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など）によって実行されるコンピュータ実行可能命令（プログラムモジュールなど）の一般的文脈において説明されてもよい。このようなコンピュータ実行可能命令は、それ自体は過渡信号でない任意の種類のコンピュータ可読記憶装置に記憶されてもよい。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクの実行または特定の抽象データ型の実装を行うルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、およびデータ構造などを含む。さらに、本明細書に開示されているディーゼルエンジンの排気システムおよび方法ならびに／またはその一部が、他のコンピュータシステム構成（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消費者電化製品（ｃｏｎｓｕｍｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、およびメインフレームコンピュータなどを含む）を用いて実施されてもよいことが理解されるべきである。また、本明細書に開示されている方法およびシステムは、タスクが通信ネットワークを介して互いにリンクされた複数のリモート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、ローカルおよびリモートのメモリ記憶装置の双方に配置されてもよい。
【００３１】
図３は、本明細書に開示されている方法およびシステムの態様ならびに／またはその一部が組み込まれ得る汎用コンピュータシステムを示すブロック図である。図示のように、例示的な汎用の計算システムは、コンピュータ３２０などを含み、コンピュータ３２０などは、処理装置３２１と、システムメモリ３２２と、システムメモリを含む様々なシステムコンポーネントおよび処理装置３２１を接続するシステムバス３２３とを含む。システムバス３２３は、様々なバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含む複数種類のバス構造のうちのいずれかであってもよい。システムメモリは、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）３２４およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３２５を含んでもよい。起動中などにコンピュータ３２０内の要素間での情報の転送を助ける基本ルーチンを含み得る基本入力／出力システム３２６（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭ３２４に記憶されてもよい。
【００３２】
コンピュータ３２０は、ハードディスク（図示せず）からの読み取りおよびこれへの書き込みを行うためのハードディスクドライブ３２７、リムーバブル磁気ディスク３２９からの読み取りもしくはこれへの書き込みを行うための磁気ディスクドライブ３２８、ならびに／またはＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光学媒体などのリムーバブル光ディスク３３１からの読み取りもしくはこれへの書き込みを行うための光ディスクドライブ３３０をさらに含んでもよい。ハードディスクドライブ３２７、磁気ディスクドライブ３２８、および光ディスクドライブ３３０は、それぞれハードディスクドライブインターフェース３３２、磁気ディスクドライブインターフェース３３３、および光学ドライブインターフェース３３４によってシステムバス３２３に接続されてもよい。これらのドライブおよびこれらに関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ３２０のための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、および他のデータの不揮発性ストレージを実現する。
【００３３】
本明細書で説明されている例示的な環境は、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク３２９、およびリムーバブル光ディスク３３１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種類のコンピュータ可読媒体が、例示的な動作環境において同様に使用されてもよいことが理解されるべきである。このような他の種類の媒体は、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（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ  ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを含むが、これらに限定されない。
【００３４】
オペレーティングシステム３３５、１つ以上のアプリケーションプログラム３３６、他のプログラムモジュール３３７、およびプログラムデータ３３８を含む多数のプログラムモジュールが、ハードディスクドライブ３２７、磁気ディスク３２９、光ディスク３３１、ＲＯＭ３２４、および／またはＲＡＭ３２５に記憶されてもよい。ユーザは、キーボード３４０およびポインティングデバイス３４２などの入力装置を介してコマンドおよび情報をコンピュータ３２０に入力してもよい。他の入力装置（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（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｄｉｓｋ）、またはスキャナを含んでもよい。これらおよび他の入力装置は、多くの場合、システムバスに接続されたシリアルポートインターフェース３４６を介して処理装置３２１に接続されるが、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）などの他のインターフェースによって接続されてもよい。また、モニタ３４７または他の種類の表示装置が、ビデオアダプタ３４８などのインターフェースを介してシステムバス３２３に接続されてもよい。モニタ３４７に加えて、コンピュータは、スピーカおよびプリンタなどの他の周辺出力装置（図示せず）を含んでもよい。また、図３の例示的なシステムは、ホストアダプタ３５５、小型コンピュータシステムインターフェース（ＳＣＳＩ）バス３５６、およびＳＣＳＩバス３５６に接続され得る外部記憶装置３６２を含んでもよい。
【００３５】
コンピュータ３２０は、１つ以上のリモートコンピュータまたは装置（リモートコンピュータ３４９など）、ディーゼルエンジン１１０のコンポーネント、および燃料噴射コンポーネント１５０との論理的および／または物理的接続を使用して、ネットワーク化された環境において動作してもよい。ディーゼルエンジン１１０のコンポーネントおよび燃料噴射コンポーネント１５０は、記載されている機能を実行することができる、本明細書で説明されているような任意の装置であってもよい。リモートコンピュータ３４９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、または他の共通のネットワークノードであってもよく、また、図３にはメモリ記憶装置３５０しか示されていないが、コンピュータ３２０に関連して上述されている要素の多くまたはすべてを含んでもよい。図３に描かれている論理的接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３５１および広域ネットワーク（ＷＡＮ）３５２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、企業規模の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においてありふれたものである。
【００３６】
ＬＡＮのネットワーク環境で使用される場合、コンピュータ３２０は、ネットワークインターフェースまたはアダプタ３５３を介してＬＡＮ３５１と接続されてもよい。ＷＡＮのネットワーク環境で使用される場合、コンピュータ３２０は、インターネットなどの広域ネットワーク３５２との接続を確立するためのモデム３５４または他の手段を含んでもよい。内部モデムまたは外部モデムであってもよいモデム３５４は、シリアルポートインターフェース３４６を介してシステムバス３２３と接続されてもよい。ネットワーク化された環境において、コンピュータ３２０に関連して描かれているプログラムモジュールまたはその一部は、リモートメモリ記憶装置に記憶されてもよい。図示の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理解されよう。
【００３７】
コンピュータ３２０は、様々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３２０がアクセスすることができる有形の、非一時的な、または非伝播の任意の利用可能な媒体であってもよく、揮発性および不揮発性の媒体の双方、取り外し可能なおよび取り外し不可能な媒体の双方を含む。非限定的な例として、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、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実施される揮発性のおよび不揮発性の、取り外し可能なおよび取り外し不可能な媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、所望の情報を記憶するために使用することができ、かつコンピュータ３２０がアクセスすることができる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、もしくは他の磁気記憶装置、または任意の他の有形媒体を含むが、これらに限定されない。また、上記の任意のものの組み合わせが、本明細書で説明されている方法およびシステムを実施するためのソースコードを記憶するために使用され得るコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。本明細書に開示されている特徴または要素の任意の組み合わせが、１つ以上の実施形態に使用されてもよい。
【００３８】
この記載された説明では、最良の態様を含めて本明細書に含まれている主題を開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００３９】
１００  ディーゼルエンジンおよび排気システム
１０１  排気流
１１０  ディーゼルエンジン
１１１  排気システム
１１５  エンジン制御ユニット
１２０  ディーゼル酸化触媒
１３０  ディーゼル微粒子フィルタ
１５０  燃料噴射コンポーネント
１６０  推定器
１６１  ＮＯｘセンサ
１６２  ＮＯｘセンサ
１７０  制御アルゴリズム
１８０  コントローラ
２００  方法
２１０  方法ブロック
２２０  方法ブロック
２３０  方法ブロック
２４０  方法ブロック
３２０  コンピュータ
３２１  処理装置
３２２  メモリ
３２３  バス
３２４  ＲＯＭ
３２５  ＲＡＭ
３２６  ＢＩＯＳ
３２７  ハードディスクドライブ
３２８  磁気ディスクドライブ
３２９  リムーバブル磁気ディスク
３３０  光ディスクドライブ
３３１  光ディスク
３３２  ハードドライブインターフェース
３３３  磁気ディスクドライブインターフェース
３３４  光ディスクドライブインターフェース
３３５  オペレーティングシステム
３３６  アプリケーションプログラム
３３７  プログラムモジュール
３３８  プログラムデータ
３４０  キーボード
３４２  ポインティングデバイス
３４６  シリアルポートインターフェース
３４７  モニタ
３４８  ビデオアダプタ
３４９  リモートコンピュータ
３５０  メモリ記憶装置
３５１  ＬＡＮ
３５２  ＷＡＮ
３５３  アダプタ
３５４  モデム
３５５  ホストアダプタ
３５６  バス
３６２  外部記憶装置
【図１】
2015135103.tif 000003
【図２】
2015135103.tif 000004
【図３】
2015135103.tif 000005
【外国語明細書】
2015135103000001.pdf