(57)【要約】本発明は、１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジンを制御するための方法に関する。そして、そのエンジンは、その排気路に酸化窒素トラップと、排気ガス再循環回路とを具備し、その方法は、エンジンの吸気マニホールドに注入される排気ガスの量が、排気ガス温度の制御に適用される方式で調節されることを特徴とする。本発明は、また、本方法を実施するためのシステムに関し、そのようなシステムを具備する車両にも関する。
2008525702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジン（１８）を制御するためのシステム（１）であって、エンジンはその排気路（３）に設置された酸化窒素トラップ（１０）と、エンジンの吸気マニホールドに注入される排気ガスの量を調節するための手段（１５）を具備する排気ガス再循環回路（７）とを具備し、該システムは、排気ガス温度を制御するのに適した前記調節手段を制御するための手段（１４）を具備することを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、排気ガス温度を制御するために、調節手段は、吸気マニホールド内のガス圧の関数として、制御手段によって制御されることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、システム内において、吸気回路（２）が取り入れ空気流量を調節するための吸気フラップ（１３）を具備し、該システムは、制御手段が、吸気マニホールド内、前記吸気フラップの下流におけるガス圧を計算に入れることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項２または３に記載のシステムであって、調節手段は、吸気マニホールド内のガス圧の制御量の関数として、制御手段によって制御されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、吸気マニホールド内の圧力設定値と吸気マニホールド内の実際の圧力を示す値との差を計算することによって前記制御量を決定するための手段を具備することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記実際の圧力を示す値は、吸気マニホールド内に設置された圧力センサ（１７）によって決定されることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、前記実際の圧力を示す値は、実際の圧力の推定器によって、エンジンの動作点の関数として決定されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のシステムを具備することを特徴とする車両、特に自動車。
【請求項９】
１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジン（１８）を制御するための方法であり、エンジンはその排気路（３）に設置された酸化窒素トラップ（１０）と、排気ガス再循環回路（７）とを具備し、該方法は、エンジンの吸気マニホールドに注入される排気ガスの量が、排気ガス温度を制御するのに適するように制御されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、エンジンの吸気マニホールドに注入される排気ガスの量が、吸気マニホールド内のガス圧の関数として調節されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記制御量は、吸気マニホールド内の圧力設定値と吸気マニホールド内の実際の圧力を示す値との差を計算することによって決定されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記実際の圧力を示す値は、吸気マニホールド内に設置された圧力センサ（１７）によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、前記実際の圧力を示す値は、エンジンの動作点の関数として推定されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気路に酸化窒素トラップ型のガス後処理システムを有するディーゼル・エンジンを制御するための方法およびシステムに関する。
【０００２】
本発明は、さらに特別に、１よりも高い空燃比で運転するエンジンを制御することに関する。
【背景技術】
【０００３】
後処理システムが、典型的には、内燃機関の排気ガス中の汚染排出物（酸化窒素（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）および微粒子）の量を減少させるために提供されている。
【０００４】
この後処理システムは、汚染物蓄積フェーズとトラップ再生フェーズ（すなわち、蓄積汚染物を非汚染物質に変換するフェーズ）とを交互に行う、断続的動作または交互動作を行う。
【０００５】
正常に動作し、ディーゼル・エンジンのＮＯｘ排出を制限する酸化窒素トラップ（本技術分野に精通している者にはＮＯｘトラップとも呼ばれている）にとっては、１よりも高い空燃比での交代的動作を提供することが必要である。このことは、エンジンが希薄混合気で運転するときにトラップで吸着される酸化窒素の量が減少することを効果的に要求する。
【０００６】
１よりも高い空燃比での動作を提供するために、ディーゼル・エンジン排気路のトラップ上流において、還元性化学種（ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２）の量は、酸化性化学種（Ｏ２）の量と比較して、増加されなければならない。
【０００７】
そのような１よりも高い空燃比での動作を可能とするために従来用いられている技法は、一方ではエンジンに流入する空気の流れを（取り入れ空気フラップを用いて）調節し、他方では追加量の燃料を、サイクルの終わりで噴射すること（噴射は一般に後噴射として引用される）からなる。
【０００８】
しかしながら、再生フェーズにおいては、空燃比を目標の空燃比に届くまで高め、エンジン性能（それは、すでに見てきたように、取り入れ空気量の限界と後噴射による燃料の増加とを組合わせることによって得られる）を維持することは、排気ガスの非常に高い温度上昇を結果として生じる。
【０００９】
図１は、タービン上流の排気ガス温度を、希薄混合気での運転（曲線Ｍｐ）と、空燃比１の混合物での運転（曲線ＭＲ１）とについて、平均実効圧力（ＰＭＥ）の関数として示している。この図に見られるように、より高い排気ガス温度が、希薄混合気での運転の場合よりも空燃比が１よりも高い混合物での運転の場合に観測されている。
【００１０】
実際に、この排気温度の過剰な上昇は、排気路に設置された（ターボチャージャ、マニホールド、触媒トラップ、その他のような）構成要素の健全な状態を危険にさらす。
【００１１】
この温度上昇を制限するために、後噴射における燃料の量を減らすことと、新鮮空気取り入れ流量を取り入れフラップによって調節することによって空燃比の差を相殺することが提案されている。
【００１２】
しかしながら、後噴射される燃料の量を減らすことは、エンジン・シリンダ内における後酸化反応の熱的凍結につながる。この解決法は、排気中の煤煙の量を増やすという欠点をもっている。
【００１３】
図２は、上記の２つの技法の各々について、排気の温度と煤煙レベルへの制御の効果を示している。
【００１４】
第１の技法（従来技法と呼ばれる）の実行は、約８００℃の排気温度（横棒ＴＡを見よ）と、約３．５ＦＳＮ（ＦＳＮは、煤煙排出を定量的に定義する無次元の指数、フィルタ・スモーク・ナンバーである）の煤煙レベル（横棒ＦＡ）を伴う。
【００１５】
第２の技法（後噴射を減らすことによる）の実行は、効果的に、排気温度を下げること（約７６０℃になるまでの約４０℃；横棒ＴＢを見よ）に役立つが、煤煙レベルの上昇（約５ＦＳＮ；横棒ＦＢ）を伴う。
【００１６】
排気中の煤煙の増加が起こるので、排気温度を下げるために後噴射を減らす解決法は、したがって、不十分である。
【００１７】
そこで、１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジンの制御であって、必然的に排気煤煙レベルが上昇することがないようにして、排気ガス温度を下げるような制御への要求が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、この要求を満足する、ディーゼル・エンジンを制御するための方法とシステムとを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、そこで、第１の形態として、１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジンを制御するためのシステムを提案し、そのエンジンは、その排気路中に設置された酸化窒素トラップと、エンジンの吸気マニホールド中へ噴射される排気ガスの量を調節するための手段を具備する排気ガス再還流回路とを具備し、システムは、排気ガス温度を制御するのに適当な前記調節手段を制御するための手段を具備することを特徴としている。
【００２０】
或る、好ましいけれども、制約するものではない、このシステムの形態は以下の通りである：
−  排気ガス温度を制御するために、調節手段は、吸気マニホールド内のガス圧の関数として、制御手段によって制御され；
−  吸気回路は、吸入空気流量を調節するための吸気フラップを具備し、制御手段は、前記吸気フラップ下流の吸気マニホールド内のガス圧を計算し；
−  調節手段は、吸気マニホールド内のガス圧の制御量の関数として、制御手段によって制御され；
−  システムは、吸気マニホールド内の圧力の設定点と、吸気マニホールド内の実際の圧力を表す値との間の差を計算することによって、前記制御量を決定する手段を具備し；
−  前記実際の圧力を表す値は、吸気マニホールド内に設置された圧力センサによって決定され；
−  前記実際の圧力を表す値は、実際圧力推定器によって、エンジンの動作点の関数として決定される。
【００２１】
本発明は、本発明の第１の形態におけるシステムを具備する車両にも関する。
【００２２】
第２の形態において、本発明は、１よりも高い空燃比で運転するディーゼル・エンジンを制御するための方法を提案し、そのエンジンは、その排気路中に設置された酸化窒素トラップと、エンジンの吸気マニホールド中へ注入される排気ガスの量を調節するための手段を具備する排気ガス再還流回路とを具備し、その方法は、エンジンの吸気マニホールド中へ注入される排気ガスの量が、排気ガス温度を制御するのに適するように制御されることを特徴としている。
【００２３】
或る、好ましいけれども、制約するものではない、この方法の形態は以下の通りである：
−  エンジンの吸気マニホールド中へ注入される排気ガスの量は、吸気マニホールド内のガス圧の関数として調節され；
−  エンジンの吸気マニホールド中へ注入される排気ガスの量は、吸気マニホールド内のガス圧の制御量の関数として調節され；
−  前記制御量は、吸気マニホールド内の圧力の設定点と、吸気マニホールド内の実際の圧力を表す値との間の差を計算することによって決定され；
−  前記実際の圧力を表す値は、吸気マニホールド内に設置された圧力センサによって決定され；
−  前記実際の圧力を表す値は、エンジンの動作点の関数として推定される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の他の形態、目的および利点は、以下の、添付された図を参照する、制約するものではない例として提供される好ましい実施例の詳細な記述を読むことによって、さらに良く理解されるようになるであろう。
【００２５】
これらの図において、すでに議論した図１と２を別として：
−  図３は、排気ガス再還流割合の関数としての排気温度の変化を示し；
−  図４は、図２に類似して、本発明によって提案された制御が、排気の温度と煤煙レベルに及ぼす効果を、従来の制御および後噴射を低減する制御と比較して示し；
−  図５は、本発明の１つの可能な実施例によるシステムを示している。
【００２６】
図５において、自動車のような車両に搭載されるディーゼル・エンジン１８を制御するための、本発明の１つの可能な実施例によるシステム１が示されている。このシステム１は、特に、１よりも高い空燃比で運転するエンジン１８を制御するのに適している。
【００２７】
エンジンは、エンジン１８に空気を供給するための吸気回路２と、加圧された燃料回路（図示されず）と、排気路３とを具備する。
【００２８】
システムは、エンジンを制御するためのコンピュータ１４を具備する。
【００２９】
燃料は、燃焼室へ燃料を噴射し、燃料回路を経由してコンピュータ１４によって制御されるインジェクタ（図示されず）によって、エンジンのシリンダ中へ噴射される。
【００３０】
エンジン１８の出口において、排気路３から出て、酸化窒素トラップ（ＮＯｘトラップ）型の後処理装置１０を通る。
【００３１】
ターボチャージャは、吸気回路２に設置された圧縮機４と、排気路５に設置されたタービン５とを具備する。圧縮機４とエンジン１８との間において、吸気回路２は、圧縮機出口の圧縮空気を冷却し、それによってその密度を増加させる熱交換器６と、コンピュータ１４によって制御される空気取り入れフラップ１３と、吸気マニホールド１７内の、コンピュータ１４に接続された圧力センサとを具備する。
【００３２】
エンジンは、また、排気ガス再循環回路７（これはまた、英語の表現Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｒａｔｉｏｎの頭文字をとってＥＧＲ回路とも呼ばれる）を具備する。
【００３３】
ＥＧＲ回路は、一方ではタービン５の上流の排気路３に、他方では吸気回路１２の、吸気マニホールドの空気取り入れフラップ１３の下流の部分に接続される。
【００３４】
ＥＧＲ回路７は、エンジンの吸気マニホールド１８中へ注入される排気ガスの量を調節するための手段を具備し、その手段は、典型的には、開閉がコンピュータ１４によって制御される弁１５の形態のものである。
【００３５】
空気流量計１２が、回路１２中、ターボチャージャの圧縮機４の上流に取り付けられ、実際にエンジン１８に供給される空気の流入量に関するデータをコンピュータ１４に供給する。
【００３６】
温度センサ１６が、排気路３中、ターボチャージャのタービン５の上流に取り付けられ、排気ガス温度に関するデータをコンピュータ１４に供給する。
【００３７】
コンピュータ１４は、通常、マイクロプロセッサまたは中央演算ユニット、メモリ・ゾーン、アナログ−デジタルコンバータおよび種々の入力と出力のインターフェースを具備する。コンピュータのマイクロプロセッサは、電子回路と、種々のセンサからの信号を処理し、エンジンの状態を知り、インジェクタを例とする、制御対象のアクチュエータへの適切な制御信号を生成するための適切なソフトウエアとを具備する。
【００３８】
本発明の枠組みの中で、１よりも高い空燃比での運転のための濃厚フェーズを実現させるために、前述のように、吸引空気流量が通常調節され、追加分の燃料がサイクルの終わりに噴射される（後噴射）。
【００３９】
空気取り入れフラップ１３への作用は、コンピュータ１４によって制御され、通常は、エンジン動作点の関数として計算されコンピュータ１４に供給される空気流量設定値と、実際の空気流量（例えば、入口における空気流量計１２を用いて得られるか、または、空気流量推定器を用いてエンジン動作点の関数として得られる）との差によってサーボ制御される。
【００４０】
燃料後噴射への作用は、コンピュータ１４によって制御され、通常は、コンピュータ１４に供給される空燃比の設定値と、実際の排気ガスの燃料、空気量（例えば、ＮＯｘトラップの上流に設置されたプローブ１１、例えば英語の表現Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｏｘｙｇｅｎの頭文字をとってＵＥＧＯプローブと呼ばれるプローブから得られる）との差によってサーボ制御される。
【００４１】
さらに、本発明の枠組みは、手段１５（典型的にはＥＧＲ弁）を制御することによって排気ガス温度を制御すること、排気ガス再循環回路７中の再循環によってエンジンの吸気マニホールドへの排気ガス注入量を制御することを提供する。
【００４２】
再循環回路を効果的に使用することは、エンジン１８のシリンダに入る空気の量を増加させるのに役立つ。このようにして、等エネルギー入力において（そして、１よりも高い空燃比で運転するための従来の技法に対する、近似的な燃費の差を伴って）、エネルギー・バランスは、ＥＧＲ回路７を用いる本発明の技法に、より有利である。このエネルギー・バランスは、シリンダに導入されるより多いガス（空気と排気ガス）の量に効果的に分配され、そのために、結果として、排気ガス温度の低下を生じている。
【００４３】
図３は、回路７中の排気ガス再循環割合（またはＥＧＲ割合）の関数としての、排気ガス温度の変化示している。排気ガス温度は、この割合が増加したとき（すなわち、調節手段１５が、より多くの量の排気ガスをエンジンの吸気マニホールドに注入するように制御されたとき）低下することが観測される。
【００４４】
排気ガスの量を調節するための手段（ＥＧＲ弁１５）はコンピュータ１４によって制御され、その制御は、例えば、目標の排気ガス温度を得るためのＥＧＲ割合を、１よりも高い空燃比での運転されるエンジンの種々の動作点の関数として、図表化した表から出てくる制御法則によって行われる。
【００４５】
本発明の１つの可能な実施例によれば、ＥＧＲ割合を調節するための手段は、吸気回路２内で、空気取り入れフラップ１３の下流のガス圧の関数として、そして、特に、吸気マニホールド内のガス圧の関数として制御される。この目的のために、コンピュータ１４は、吸気圧力の制御量を得る手段と、その制御量の関数として調節手段を制御するための手段とを具備する。
【００４６】
コンピュータ１４は、この制御量を、吸気マニホールド内の圧力設定値と吸気マニホールド内の実際の圧力を示す値との差を計算することによって、決定することができる。
【００４７】
第１の可能な実施例によれば、前記吸気マニホールド内の実際の圧力を示す値は、吸気回路２内で、空気取り入れフラップ１３の下流に設置された圧力センサ１７を用いて決定されることができる。
【００４８】
第２の可能な実施例によれば、前記吸気マニホールド内の実際の圧力を示す値は、吸気回路２内で、空気取り入れフラップ１３の下流における実際の圧力を、エンジンの動作点の関数として推定する推定器を用いて決定されることができる。
【００４９】
本発明における、ＥＧＲ調節手段の制御は、本質的に排気ガス温度を下げ、それによって、より受入れやすい温度/煤煙妥協点を得ることに役立つ。
【００５０】
排気ガス温度の制御は、特に、排気路に設けられた構成要素の安全を保証するのに役立つ。
【００５１】
図２に類似して、図４は、排気における温度と煤煙レベルに対する本発明の実施の結果を、それぞれ、従来制御、および、前に検討した後噴射の低減と比較して、示している。
【００５２】
本発明の実施は、排気温度を（さらに大きく）下げ（約５０℃の低下、約７５０℃にまで；横棒ＴＣを見よ）、また、煤煙レベルを下げている（約２．５ＦＳＮ；横棒ＦＣを見よ）。
【００５３】
明らかに、本発明は、記載され、示された実施例に限定されず、この分野に熟練した者は、この実施例から、多くの代案や変更を提供する方法を知るであろう。
【００５４】
特に、記載された制御は、この分野に熟練した者によって、特に、調節手段を制御するための法則が、吸気圧力以外のパラメータの関数として図表化した表から出てくるように、容易に変更され得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】タービン上流の排気ガス温度を、希薄混合気での運転（曲線Ｍｐ）と、空燃比１の混合物での運転（曲線ＭＲ１）とについて、平均実効圧力（ＰＭＥ）の関数として示す図である。
【図２】２つの技法の各々について、排気の温度と煤煙レベルへの制御の効果を示す図である。
【図３】排気ガス再還流割合の関数としての排気温度の変化を示す図である。
【図４】図２に類似して、本発明によって提案された制御が、排気の温度と煤煙レベルに及ぼす効果を、従来の制御および後噴射を低減する制御と比較して示す図である。
【図５】本発明の１つの可能な実施例によるシステムを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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2008525702.tif 000009
2008525702.tif 000010
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