(57)【要約】機械（１０）は、内燃機関（１８）と、それに接続される排気粒子状物質フィルタ装置（２０）であって、内燃機関（１８）からの排気中の粒子状物質を捕捉するための排気粒子状物質フィルタ（２２）を有する排気粒子状物質フィルタ装置（２０）とを含む。排気粒子状物質フィルタ（２２）用の制御装置（４０）は、ＲＦ煤煙センサー（４２）などのセンサー機構（４２）と、そのセンサー機構（４２）に接続されるデータプロセッサ（４４）とを含む。このデータプロセッサ（４４）は、排気粒子状物質フィルタ（２２）の再生を制御するために、排気粒子状物質フィルタ（２２）内部の水分を表すセンサー機構（４２）からの入力のパターンに応答して水分補正信号を出力するように構成される。
2014503739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１８）用の排気粒子状物質フィルタ装置（２０）であって、
ハウジング（２４）と、内燃機関（１８）からの排気中の粒子状物質を捕捉するためにハウジング（２４）内部に配置されるフィルタ媒体（２６）とを含む排気粒子状物質フィルタ（２２）と、
排気粒子状物質フィルタ（２２）用の再生制御装置（４０）であり、センサー機構（４２）と、センサー機構（４２）に接続されるデータプロセッサ（４４）とを含む再生制御装置（４０）であって、データプロセッサ（４４）は、排気粒子状物質フィルタ（２２）内部の水分を表すセンサー機構（４２）からの入力のパターンに応答して水分補正信号を出力するように構成される、再生制御装置（４０）と、
を含む排気粒子状物質フィルタ装置（２０）。
【請求項２】
センサー機構（４２）が、排気粒子状物質フィルタ（２２）に結合されるＲＦ伝送器（４６、４８）とＲＦ受信機（４６、４８）と温度センサー（５０）とを含み、かつ、
再生制御装置（４０）が、データプロセッサ（４４）に接続されるコンピュータ読み取り可能なメモリ（５４）をさらに含み、データプロセッサ（４４）は、さらに、入力によってコード化されたＲＦ信号の減衰データおよびフィルタ温度データを含むフィルタの煤煙負荷データを、コンピュータ読み取り可能なメモリ（５４）上に保存するように構成される、
請求項１に記載の装置（２０）。
【請求項３】
データプロセッサ（４４）が、さらに、内燃機関（１８）の停止に先立つ第１の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データを、内燃機関（１８）起動後の第２の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データと比較して、それに応答して水分補正信号を出力するように構成され、かつ、
データプロセッサ（４４）が、さらに、第１および第２の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データの間の差異に基づくオフセット量をコード化する水分補正信号を出力するように構成され、かつ、さらに、オフセット量に応答して、排気粒子状物質フィルタ装置（２０）の再生を指令するように構成される、
請求項２に記載の装置（２０）。
【請求項４】
データプロセッサ（４４）が、さらに、第１時刻にミニ再生を指令するように、かつ、後刻に、オフセット量が凝縮水除去基準を満たせば、通常の再生を指令するように構成される、請求項３に記載の装置（２０）。
【請求項５】
データプロセッサ（４４）が、さらに、第１の煤煙負荷サイクルにおけるオフセット量の値に基づいてフィルタの煤煙負荷状態を決定するように、かつ、さらに、オフセット量に基づいて決定されたフィルタの煤煙負荷状態に応答して第１の再生を指令するように構成され、かつ、
データプロセッサ（４４）が、さらに、後続の煤煙負荷サイクルにおけるオフセット量の値とは無関係にフィルタの煤煙負荷状態を決定するように、かつ、さらに、オフセット量とは無関係に決定されるフィルタの煤煙負荷状態に応答して引き続く再生を指令するように構成される、
請求項３に記載の装置（２０）。
【請求項６】
内燃機関（１８）用の排気粒子状物質フィルタ装置（２０）の運転方法であって、
排気粒子状物質フィルタ装置（２０）内部の水分を表すセンサー機構（４２）からの入力を受信するステップと、
入力に応答して水分補正信号を出力するステップと、
水分補正信号に応答して排気粒子状物質フィルタ装置（２０）の再生を指令するステップと、
を含む方法。
【請求項７】
受信するステップが、第１大気条件における内燃機関（１８）の停止に先立つ第１の期間の間、センサー機構（４２）から入力を受信するステップと、第２大気条件における内燃機関（１８）の起動後の第２の期間の間、センサー機構（４２）から入力を受信するステップとをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フレーム（１２）と、
フレーム（１２）に連結される地面係合推進要素（１４）と、
フレーム（１２）に連結される、内燃機関（１８）と、内燃機関（１８）に流体結合される排気粒子状物質フィルタ（２２）と、排気粒子状物質フィルタ（２２）用の制御装置（４０）であり、センサー機構（４２）およびデータプロセッサ（４４）を有する制御装置（４０）とを含むエンジン装置（１６）と、
を含む機械（１０）であって、
データプロセッサ（４４）は、排気粒子状物質フィルタ（２２）内部の水分を表すセンサー機構（４２）からの入力を受信するように構成され、かつ、さらに、入力に応答して、排気粒子状物質フィルタ（２２）の再生を制御するための水分補正信号を出力するように構成される、
機械（１０）。
【請求項９】
コンピュータ読み取り可能なメモリ（５４）をさらに含み、データプロセッサ（４４）は、センサー機構（４２）から受信されるフィルタの煤煙負荷データを、コンピュータ読み取り可能なメモリ（５４）上に保存するように構成され、かつ、さらに、エンジン装置（１６）の停止に先立つ第１の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データを、エンジン装置（１６）起動後の第２の期間の間のフィルタの煤煙負荷データと比較し、それに応答して水分補正信号を出力するように構成される、請求項８に記載の機械（１０）。
【請求項１０】
内燃機関（１８）が燃焼空気の流入部（３０）を含み、排気粒子状物質フィルタ（２２）が排気ガス流入部（２５）を含み、センサー機構（４２）が、燃焼空気の流入部（３０）と排気ガス流入部（２５）との間で、ガスの流れに流体的に露出される少なくとも１つのセンサー（６０）を含む、請求項８に記載の機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には内燃機関に接続して使用されるタイプの排気粒子状物質フィルタに関し、さらに具体的には、排気粒子状物質フィルタ装置用の水分補正再生制御方策に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に多数の異なるタイプの後処理装置が、多年にわたって内燃機関に接続して用いられてきた。多くの例において、内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕捉することが望ましく、この目的のために、排気粒子状物質フィルタまたは「捕捉器（ｔｒａｐ）」が広く用いられている。多くの排気粒子状物質フィルタは煤煙の捕捉にきわめて効果的であるが、その結果として、捕捉された煤煙の量が、エンジンの連続運転に問題が生じる点、あるいはその効率が低下する点に達する。「再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）」は、一般的に、排気粒子状物質フィルタから捕捉された煤煙を除去するプロセスを記述するのに用いられる用語である。通常の方式は、フィルタ内部の温度を、捕捉された煤煙を燃焼して、それを、好ましくない度合いが低い排出物質、またはより容易に処理される排出物質に転換するのに十分な点まで高めることを含んでいる。
【０００３】
多くの異なる再生技術が周知であり、広く用いられている。これらの再生技術の中には、排気粒子状物質フィルタの中に存在するか、あるいはフィルタから上流側の位置で排気ガス中に注入される触媒を用いて、触媒がない場合に必要な温度より相対的に低い温度で煤煙の燃焼を可能にするものがある。他の再生技術は排気ガス中への燃料の注入に基づいており、この燃料を、引き続いて排気粒子状物質フィルタの上流側で燃焼させるか、あるいは排気粒子状物質フィルタに流入すると直ちに燃焼させて、その中の温度を高める。さらに別の技術は、電気加熱されるヒータその他を使用するか、あるいは、従来方式と異なるエンジンの点火タイミングおよび／または燃料注入技術を採用している。触媒の使用に基づく再生技術は多額の費用がかかる傾向があり、一方、電気ヒータまたは特殊なエンジン運転を採用する技術はエンジンのエネルギーを目的外に流用することになり、そして、燃料の注入方策は燃料を直接消費する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
使用される特定の再生方策には関係なく、一方では、過度に詰め込まれたフィルタによるエンジンの運転は避けることが望ましく、しかし、他方では、エネルギーおよび反応物質消費方策の過度の使用は避けることが望ましい。この理由から、再生の過小使用および過大使用を避け得るように、実際の捕捉煤煙量をより一層正確に検出する技術が継続的に求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、内燃機関用の排気粒子状物質フィルタ装置が、ハウジングと、内燃機関からの排気中の粒子状物質を捕捉するためにそのハウジング内部に配置されるフィルタ媒体とを有する排気粒子状物質フィルタを含む。この装置は、さらに、排気粒子状物質フィルタ用の再生制御装置を含み、この再生制御装置は、センサー機構と、そのセンサー機構に接続されるデータプロセッサとを有する。このデータプロセッサは、排気粒子状物質フィルタ内部の水分を表すセンサー機構からの入力のパターンに応答して水分補正信号を出力するように構成される。
【０００６】
別の態様において、内燃機関用の排気粒子状物質フィルタ装置の運転方法が、排気粒子状物質フィルタ装置内部の水分を表すセンサー機構からの入力を受信するステップと、その入力に応答して水分補正信号を出力するステップとを含む。この方法は、さらに、その水分補正信号に応答して排気粒子状物質フィルタ装置の再生を指令するステップを含む。
【０００７】
さらに別の態様において、機械が、フレームと、そのフレームに連結される地面係合推進要素とを含む。この機械は、さらに、フレームに連結されるエンジン装置であって内燃機関を有するエンジン装置と、内燃機関に流体結合される排気粒子状物質フィルタと、その排気粒子状物質フィルタ用の制御装置とを含む。制御装置は、センサー機構と、排気粒子状物質フィルタ内部の水分を表すセンサー機構からの入力を受信するように構成されるデータプロセッサとを含む。データプロセッサは、さらに、入力に応答して、排気粒子状物質フィルタの再生を制御するための水分補正信号を出力するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による機械の概略側面図である。
【図２】図１の機械に使用するのに適したエンジン装置の概略側面図である。
【図３】一実施形態による制御プロセスを示すフローチャートである。
【図４】２つの異なる煤煙計算方式による、時間に対するフィルタの煤煙負荷に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、一実施形態による機械１０が示されている。機械１０は、フレーム１２と、フレーム１２に連結される地面係合推進要素とを有するオフハイウェイトラックの形態で示されている。他の実施形態においては、機械１０は、推進車輪ではなく地面係合無限軌道を有する無限軌道タイプの機械、あるいは、さらに別のタイプの機械、例えばモータグレーダ、バックホウ、ホイールローダ、スクレーパまたは任意の他の多様なタイプの機械とすることができる。機械１０には、フレーム１２に連結されると共に圧縮点火ディーゼルエンジンなどの内燃機関１８を含むエンジン装置１６と、エンジン１８に流体結合される排気粒子状物質フィルタ２２を含む排気粒子状物質フィルタ装置２０とを装備することができる。以下の記述からさらに明らかになるように、排気粒子状物質フィルタ装置２０は、エンジン１８からフィルタ装置２０への排気ガスの流れの中に同伴される水分、あるいは、大気空気からの凝縮などの他の現象によって装置２０内に導入される水分に関係する問題に対処するように、独自に構成することができる。
【００１０】
フィルタ２２は缶体またはハウジング２４を含むことができる。この缶体またはハウジング２４は、従来の態様でエンジン１８に接続される排気導管２８に流体結合される排気流入部２５と、流出側導管３２に連結される排気流出部２７とを有し、この流出側導管３２は、排気スタックまたはテール管（図示されていない）に従来の態様で繋がっている。再生機構３４は、以下に詳述する態様および条件においてフィルタ２２の再生を可能にするために、流体的にエンジン１８とフィルタ２２との間に配置することができる。フィルタ媒体２６は、ハウジング２４の内部に配置され、エンジン１８からの排気中の煤煙および灰などの粒子状物質を捕捉するように構成される。フィルタ装置２０は、さらに、フィルタ２２用の再生制御装置４０を含むことができる。この再生制御装置４０は、本明細書において以下に記述する特徴および機能を有する多様な構成要素を含み、さらに、機械１０の運転室５７内に配置されるキースイッチ５６を含む。このキースイッチ５６の意味は以下の記述から明らかになるであろう。
【００１１】
ここで図２も参照すると、エンジン装置１６の特定の構成要素および特徴がさらに詳しく示されている。上記のように、再生機構３４は、例えば、フィルタ２２内に捕捉された煤煙の相対的な量が所定のレベルを超えた場合に、フィルタ２２を再生するように構成することができる。当業者は、煤煙粒子が排気粒子状物質フィルタのフィルタ媒体の内部に捕捉される一般的な現象には精通しているであろう。時間の経過と共に、煤煙は、フィルタの有効性が低下し始める点まで、かつ、当該内燃機関における背圧を上昇させる点まで蓄積する傾向があり、これは、好ましくない結果をもたらす可能性がある。本発明においては、フィルタ媒体２６は、きわめて多様な種々のタイプの任意のフィルタ媒体を含むことができる。例えば、コーディエライトなどのセラミックのフィルタ媒体、金属メッシュのろ過媒体、あるいはさらに別のタイプのフィルタ媒体などである。本発明の範囲から逸脱することなく、取換え可能なフィルタカートリッジ、またはモノリシックなフィルタ媒体を用いることができる。さらになお、煤煙の燃焼を補助するために、フィルタ媒体２６は触媒材料を含むことができ、あるいは、触媒をフィルタ２２の上流側に注入することができる。一実施形態においては、いずれにしても、再生機構３４は、導管２８およびフィルタ２２の間を通過する排気ガスの流れの中に燃焼空気を供給するための空気流入口３６を含むことができる。また、再生機構３４は、燃料ノズル３８または他の燃料供給機構などの燃料供給装置を含むことができる。これは、液体のディーゼル蒸留物などの燃焼燃料を排気ガス中に供給するためのものであって、その燃焼燃料を燃焼空気によって燃焼させ、それによって、フィルタ２２に流入するガス温度を上昇させて、その中に捕捉された煤煙の燃焼を生起させおよび／または維持する。
【００１２】
フィルタ装置２０は、さらに、フィルタ２２用の再生制御装置４０を含むことができ、この再生制御装置４０は、センサー機構４２と、センサー機構４２に接続されると共にセンサー機構４２からの入力を受信するように構成されるデータプロセッサ４４とを含む。データプロセッサ４４は、フィルタ制御ユニットを含む電子制御ユニット４５の一部分とすることができるが、この電子制御ユニット４５はエンジン制御ユニットをも含むことができる。換言すれば、電子制御ユニット４５は、フィルタ装置２０を監視かつ制御するように構成することができるが、追加的に、エンジン１８と、装置１６および／または機械１０の他の構成要素との運転態様を監視かつ制御するように構成することが可能である。データプロセッサ４４には、コンピュータ読み取り可能なメモリ５４を接続することができ、データプロセッサ４４は、さらに、以下に述べる理由から、フィルタの煤煙負荷データをコンピュータ読み取り可能なメモリ５４上に保存するように構成することができる。メモリ５４は、ハードドライブ、フラッシュメモリなどなどの任意の型式の適切なメモリを含むことができる。
【００１３】
一実施形態においては、センサー機構４２が、電子制御ユニット４５に連絡するコンピュータ５２を有する煤煙センサーであってハウジング２４の内部に配置される伝送器４６および受信機４８をさらに含む煤煙センサーを有することができる。この伝送器４６および受信機４８は、フィルタ媒体２６を貫通する無線周波数（「ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」）信号をそれぞれ伝送および受信するように構成される。ＲＦ伝送器４６およびＲＦ受信機４８のそれぞれは、それらが、フィルタ媒体２６を通過するＲＦ信号を伝送、あるいは受信し得るようにアンテナを含むことができる。コンピュータ５２は、フィルタ媒体２６を貫通して伝送されたＲＦ信号の減衰を表す信号を、電子制御ユニット４５に出力するように構成することができる。伝送されたＲＦ信号の減衰は、フィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態を表すことができる。その結果、データプロセッサ４４が、ＲＦ信号の減衰と、以下にさらに述べる他の因子とによって指示されるフィルタ２２の煤煙負荷状態に応答して、再生機構３４の運転を指令することができる。
【００１４】
実際の一実施方策においては、フィルタ２２を貫通して伝達されるＲＦ「信号」が、伝送器４６によって伝送されかつ受信機４８によって受信される一連の離散パルスを含むことができる。各離散パルスは、１つのＲＦ周波数帯域を規定する複数の周波数が、周期的にまたは繰り返してフィルタ媒体２６を貫通して伝送され、かつ受信機４８によって受信されるように、異なるＲＦ周波数を含むことができる。一例としての手順は、１つのミリ秒単位のＲＦ周波数パルスを第１周波数において伝送し、続いて第２の１つのミリ秒パルスを異なる周波数で伝送し、さらに第３の１つのミリ秒パルスをさらに別の周波数で伝送し、これを、約２００メガヘルツの周波数帯域が伝送されかつ受信されてしまうまで続けるという手順である。各パルスの伝送された振幅と各パルスの受信された振幅との間の差異を、コンピュータ５２からデータプロセッサ４４への１つ以上の出力においてコード化することができる。この場合、このような出力は、フィルタ媒体２６を貫通して伝送されたＲＦ信号の減衰を表すものと理解されるであろう。データプロセッサ４４は、コンピュータ５２から対応する入力を受信して、フィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態を決定することができる。相対的な煤煙負荷状態を決定することができる一方法は、上記のＲＦ周波数帯域における各周波数に対する平均の信号減衰値を計算することによるものである。ＲＦ信号減衰と相対的な煤煙負荷状態との間の関係をどのように決定するべきかについての一般的な原則は、特定の条件に対して、特に実験室の装置における制御された条件に対して、当分野ではよく知られている。本明細書に記述する教示によって、フィルタ２２などのフィルタの相対的な煤煙負荷状態の計算と、通常実験室では出現しない実際の運転条件の下でのフィルタ再生の制御とが容易に明らかになるであろう。
【００１５】
センサー機構４２は、さらに、フィルタ２２の流入部温度を感知して温度データをデータプロセッサ４４に出力するように構成される温度センサーなどの温度センサー５０を含むことができる。排気粒子状物質フィルタ内部の温度は、捕捉された煤煙を含むフィルタ媒体を貫通してＲＦエネルギーが伝送される時にそれが減衰する程度に影響を及ぼす可能性がある。一般的には、減衰は温度と逆相関の関係にあるので、データプロセッサ４４は、温度センサー５０からの入力にも応答してフィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態を決定するように構成することができる。センサー機構４２からデータプロセッサ４４が受信する入力は、この入力によってコード化されたＲＦ信号の減衰データとフィルタ温度データとの両者を含むが、この入力は、データプロセッサ４４を経由してコンピュータ読み取り可能なメモリ５４に保存することができる。前記に示唆したように、本発明は、従来から知られる条件と、これまでは認識されなかった条件との下での、排気粒子状物質フィルタにおける煤煙負荷の決定に適用することができる。このようなこれまでに認識されなかった条件の１つは、排気粒子状物質フィルタ装置内部における水分が、捕捉された煤煙を含む粒子状物質媒体を貫通して伝送されるＲＦエネルギーの減衰に影響を及ぼす場合のフィルタの煤煙負荷の決定に関するものである。
【００１６】
この目的のため、データプロセッサ４４は、排気粒子状物質フィルタ２２内部の水分を表すセンサー機構４２からの入力のパターンに応答して、水分補正信号を出力するように構成される。水は、それ自体、ＲＦエネルギーの減衰器である。従って、排気装置２０の内部に水分が存在すると、特に、フィルタ媒体２６上またはその内部に凝縮する水分が存在すると、ＲＦ伝送器４６とＲＦ受信機４８との間に伝送されるＲＦ信号の減衰が影響を受ける可能性があり、その結果、コンピュータ５２からデータプロセッサ４４に出力される信号におけるコード化データが影響を受けることがある。これは、ひｓいては、フィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態のいかなる決定の精度にも影響を及ぼし、適切な再生のタイミング決定に影響する結果をもたらす可能性がある。装置２０内部の水分は種々の発生源を有することができる。任意の従来型内燃機関の運転中の水蒸気の発生、および、大気からの吸気中における水蒸気の存在については、当業者が周知しているところであろう。従って、エンジン排気中の水自体が、フィルタ媒体２６の上またはその中に凝縮することがある。さらに、エンジン装置１６が停止されると、フィルタ２２と大気との間の流体結合が形成され、その結果、含湿大気空気がフィルタ２２内に流入して、同伴される水分がその中で凝縮する可能性がある。本発明は、フィルタ媒体２６内に捕捉された煤煙内またはその上の凝縮水に関わる問題および潜在的な問題に代案的な方法で対処する。この代案的な方法は、煤煙監視およびフィルタ再生用の単一の制御方策において可能にすることができるが、しかし独立の技術によっても実行し得るものである。
【００１７】
前記のように、データプロセッサ４４は、センサー機構４２からの入力に応答して水分補正信号を出力するように構成することができる。一実施形態においては、データプロセッサ４４を、エンジン１８の停止に先立つ第１の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データを、エンジン１８起動後の第２の期間の間の保存されたフィルタの煤煙負荷データと比較して、それに応答して水分補正信号を出力するように構成することができる。機構４２などのセンサー機構からのデータであって、フィルタの煤煙負荷状態を表す、あるいはそれに関わると想定されるデータは、フィルタ媒体２６内またはその上に凝縮した水分の存在に基づいて変化する可能性があることが見出された。従って、本明細書において言及する「フィルタの煤煙負荷データ（ｆｉｌｔｅｒ  ｓｏｏｔ  ｌｏａｄｉｎｇ  ｄａｔａ）」は、フィルタの煤煙負荷状態の決定および／または再生のタイミング決定の目的のために収集されるようなデータを含むように理解されるべきである。但しこの場合、フィルタの煤煙負荷状態および／またはフィルタの再生に関する時間の正確な評価を得る前に、データにおける誤差または不正確さを補正するか、あるいは付加的な処理ステップを講じなければならない可能性がある。前記のように、本発明は、フィルタの煤煙負荷データに対する水分の影響の存在が認識されるとすると、凝縮した水分の影響に対処するための１つ以上の方策を含む。
【００１８】
第１の方策においては、データプロセッサ４４を、フィルタ２０における水分の存在の直接的または間接的検出に応答して、フィルタ２２の内部の温度を、凝縮水を排除するのに十分な程度に高めるために、フィルタ２２の「ミニ（ｍｉｎｉ）」再生を指令するように構成することができる。このミニ再生は、必ずしもフィルタ媒体２６内またはその上に捕捉された煤煙のすべてを焼却するように意図された再生ではなく、単に、フィルタ２２内部の温度を凝縮水分の蒸発に十分な程度に高めて、それをフィルタ装置２０から排出することだけを意図した再生を含むことができる。ミニ再生の実行後には、煤煙感知精度に対する水分の影響または潜在的影響が打ち消され、従来型の煤煙感知と、関連する通常再生のタイミング決定および指令とを開始することができる。ミニ再生の制御方策は、エンジン装置１６の起動後すぐに、機械１０が駐車している間に、例えばキースイッチ５６からの入力に応答して実施することができる。ミニ再生または場合によってはそのための制御方策が、単にエンジン装置１６の電気的なスイッチオンの検出のみに基づいて実行されることがないことを保証するために、データプロセッサ４４と連絡するエンジン運転センサー５８を用いて、エンジン１８が実際に運転していることを確認することができる。
【００１９】
ミニ再生が有利であるか否かを決定する代わりに、またはその決定に平行して、データプロセッサ４４を、さらに、センサー機構４２からのデータを、フィルタ２２内部の水分の存在を補正する方法で処理するように構成することができる。この方策は、エンジン１８の停止に応答してフィルタの煤煙負荷データをメモリ５４に保存するステップと、エンジン１８の起動に応答して追加的なフィルタの煤煙負荷データをメモリ５４に保存するステップと、それぞれのデータセットの間の差異に基づいて１つの値を計算、あるいはさもなければ決定するステップとを含むことができる。決定されたこの値は、センサー機構４２からのＲＦ信号減衰データに対するフィルタ２２内部の水分の影響を勘案することを可能にする。２つの異なる一般的な方式のそれぞれについて、図４の制御プロセス例に関連付けて以下に詳しく説明する。
【００２０】
上記の技術、すなわち、ミニ再生、または修飾されたデータ処理技術は、センサー機構４２からのデータによって可能にし得ることが想起されるであろう。しかし、次のような代替的な方策が考えられる。すなわち、データプロセッサ４４が、フィルタ装置２０の内部で水分が凝縮し、あるいは凝縮する可能性があり、その結果、煤煙負荷の決定および再生制御に影響が及ぶことを決定、推定、あるいは推論できるような方策である。煤煙監視ハードウェアからのデータに基づいて凝縮水分の存在または存在の可能性を決定することに加えて、またはそれに代わる方式として、本発明は、エンジン装置１６の他の部分から集めたデータに基づいて、水分の存在または存在の可能性を決定することを考えている。この目的のため、制御装置４０は湿度センサー６０または同類のものをふくむことができる。この湿度センサー６０は、吸気導管３０の内部に配置され、エンジン装置１６に供給される吸気空気の湿度に応答して信号をデータプロセッサ４４に出力する。センサー６０は、吸気導管３０への流入部とフィルタ２２の排気ガス流入部２５との間でガスの流れに流体的に露出するように示されているが、フィルタ装置２０内部に補正する必要がある水分が存在しているかあるいは存在する可能性があるかについての一般的な状況を提供するデータを同様に得るために、１つ以上の追加のセンサーをエンジン装置１６の他の位置に配置することができる。同様に、制御装置４０は、エンジン１８に装着されるエンジン燃料供給センサー５９をさらに含むことができる。この燃料供給センサー５９は、センサー６０および場合によってはエンジン装置１６における他のデータ源からの入力と協動して、水分の検出、あるいは、フィルタ装置２０の内部における水分の凝縮もたらし得る状態の検出を可能にする信号をデータプロセッサ４４に出力する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
ここで図３を参照すると、制御プロセスの一例がフローチャートとして示されている。フローチャート１００のプロセスは、ステップ１０５から始まり、続いて、キーオフ状態におけるセンサー機構４２からデータを記録するステップ１１０に進むことができる。エンジン運転センサー５８からの入力などの付加的なデータは、エンジン１８が実際に停止されていることを決定するために用いることができる。プロセスは、ステップ１１０から、キーオン状態におけるセンサー機構４２からデータを記録するステップ１１５に進むことができる。キーオン状態は、キースイッチセンサー５６およびセンサー５８などの付加センサーからの入力によって同様に指示される。ステップ１１０および１１５のそれぞれにおいて、データプロセッサ４４は、センサー５６からの入力に応答して、本明細書に記述するようなフィルタの煤煙負荷データをコンピュータ読み取り可能なメモリ５４に保存することができる。
【００２２】
プロセスは、ステップ１１５から、それぞれのデータセットを比較するステップ１２０に進むことができる。エンジン１８の停止は、比較的温暖な条件などの第１大気条件において行われ、一方、エンジン１８の起動は、比較的冷涼な大気条件などの第２大気条件において行われ得る。大気温度における差異の結果として、水分が、フィルタ装置２０内部にあるガスから凝縮することがある。この現象が生起し得る場合の一例は機械１０の夜間の駐車である。この場合、エンジン装置１６は冷却され、フィルタ装置２０内部のガスから、水分が、フィルタ装置２０の構成要素の上、並びにフィルタ媒体２６内に捕捉された煤煙の上に凝縮する。冷却中の煤煙は凝縮した水分の幾分かを吸収することがあり、これは、エンジン装置１６を再起動した際のＲＦ信号の減衰の変化に反映される。煤煙が吸収した水分が、エンジン装置１６の再起動時に蒸発するかあるいは排除される場合でも、いくつかの例においては、煤煙ケーキの物理的状態が変化したことがあり、従来型の煤煙監視が不正確になる結果がもたらされる。従って、キーオフの状態においては、センサー機構４２からのデータは第１の煤煙負荷状態を示し、キーオンの状態においては、センサー機構４２からのデータは第２の、より高い煤煙負荷状態を示す。この第２の煤煙負荷状態は、煤煙の検出に用いられるＲＦ信号の減衰に対する凝縮水または煤煙ケーキの物理的状態の変化の影響によって、煤煙量のいかなる実際の変化よりも高くなっている。このため、補正方策がなければ、データプロセッサ４４は、フィルタ媒体２６の内部にどの程度煤煙が捕捉されているかを正確に「知る」ことができず、その結果、再生のタイミング決定を誤るリスクが生じて燃料を浪費することになるであろう。プロセスは、ステップ１２０から、データプロセッサ４４がデータセット間の差異に基づいて信号を出力するステップ１２５に進むことができる。出力されるこの信号は、上記の水分補正信号を含むことができ、さらに、データセットによって指示される決定された煤煙量間の算術的差異、あるいは平均の信号減衰値間の差異、あるいは他のなんらかの値を含むことができる。プロセスは、ステップ１２５から、データプロセッサ４４が、水分補正信号によってコード化されるデータセット間の差異または「オフセット量（ｏｆｆｓｅｔ）」が所定の限界値を超えているか否かを照会することができるステップ１３０に進むことができる。
【００２３】
ステップ１３０において、オフセット量が所定の限界値を超えている場合は、プロセスはステップ１３５に進んで、例えば、データプロセッサ４４からミニ再生サイクルを指令することによって、ミニ再生を作動させ、再生機構３４を起動することができる。ステップ１３０における手順を理解する別の方法は、凝縮した水分が排除されるべきであって制御方策における水分補正の試みはなされるべきではない程にオフセット量が十分に大きいか否かを、データプロセッサ４４が決定しようとしていることである。さらに別の方法を述べると、ステップ１３０において、データプロセッサ４４が、データセット間のオフセット量が凝縮水除去基準を満たしているか否かを決定しようとしている場合があり得る。オフセット量が比較される所定の限界値は、例えば、粒子状物質フィルタ内部における凝縮水分の量を変化させる試験によって経験的に決定することができる。そして、煤煙感知または再生のタイミング決定における水分の補正を実際的でないものにする凝縮水分の量に関する試験の値を決定する。ステップ１３０においてその答えが否定的である場合は、プロセスはステップ１４０に進む。このステップ１４０においては、データプロセッサ４４は、オフセット量がノイズ閾値を超えているか否かを照会することができる。そうでない場合は、オフセット量が信号ノイズの結果である可能性があること、あるいはノイズでないとしてもオフセット量が非常に小さいので、特別な水分補正のステップを講じる必要はないことを決定することができる。そうである場合は、プロセスはステップ１４５に進み、第１の再生までそのオフセット量を適用することができる。換言すれば、ステップ１４５において、フィルタ２０の実際の煤煙負荷状態を、オフセット量を用いることなく可能であると見られるものよりも正確に決定するために、センサー機構４２からのデータをオフセット量によって調整することができる。
【００２４】
プロセスは、ステップ１４５から、データプロセッサ４４が第１の再生を指令することができるステップ１５０に進むことができる。従って、ステップ１４５および１５０の間に、制御装置４０は、フィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態が再生機構３４による再生サイクルの開始に対して妥当であると見做されるような時間まで、フィルタ２２の相対的な煤煙負荷を監視し続けることができる。これは、センサー機構４２からデータを受け取るステップと、前記の平均減衰値を決定するステップと、続いて、その平均減衰値にどのような相対的な煤煙負荷状態が対応するのかを、オフセット量を用いて決定するステップと、さらに続けて、フィルタ再生のタイミングを的確に決定するステップとを含むことができる。本発明は、相対的な煤煙負荷状態と再生のタイミング決定との間に何らかの特定の繋がりを必要とすると理解されるべきでないが、実際的な一実施方策においては、フィルタ容積１リットル当り約６グラムの相対的な煤煙負荷状態に達した時に、再生を指令することができる。プロセスは、ステップ１５０から、第１の再生に続いて、データプロセッサ４４がセンサー機構４２から付加的なデータを受け取るステップ１５５に進むことができる。プロセスは、ステップ１５５からステップ１６０に進むことができるが、このステップ１６０は、オフセット量とは無関係に決定されるフィルタの煤煙負荷状態に基づく引き続く再生または第２の再生を指令するステップである。換言すれば、ステップ１６０で指令される再生は、水分を主要因とするのではない、またその必要もないフィルタ２２の相対的な煤煙負荷状態の決定に応答して指令される通常再生とすることができる。プロセスは、ステップ１６０から、ステップ１６５において終了することができる。
【００２５】
ここで図４を参照すると、１リットル当り約０グラムと１リットル当り約６グラムとの間の排気粒子状物質フィルタの決定された相対的な煤煙負荷状態をＹ軸上に表すグラフが示されている。相対的な煤煙負荷状態は、Ｘ軸上に示される複数の期間Ｔ０〜Ｔ３を含む時間に対して示されている。図４のグラフには２つの曲線Ｚ１およびＺ２も示されている。曲線Ｚ１は、不正確ではあるが、本明細書で述べる教示の便益なしに決定され得る排気粒子状物質フィルタの近似的な煤煙負荷状態を表すと理解することができる。近似的にＴ１において、曲線Ｚ１における見掛けの煤煙負荷状態の跳躍が明らかに存在する。見掛けの煤煙負荷状態におけるこの跳躍は、排気粒子状物質フィルタ装置の内部における凝縮水分の影響に関する補正なしに計算された場合に看取することになる状態を表現している。例えば、本明細書に記載する排気粒子状物質フィルタを含む内燃機関を、時刻Ｔ１の直前に停止し、冷却させ、続いて再起動することができる。エンジンの停止時刻とそれが起動される時刻との間に凝縮する水分に関する補正がない場合は、凝縮水が、減衰器として作用して結果を歪め、実際に存在するよりも相対的に大きい煤煙負荷状態を表す可能性がある。これとは対照的に、曲線Ｚ２は、水分が補正される本発明によれば煤煙負荷をいかにして計算し得るかを表現している。見掛けの煤煙負荷において、時刻Ｔ１における跳躍が明らかに存在しないことに注目することができる。
【００２６】
当業者には明らかであろう不正確な煤煙負荷の決定の帰結の一つは、フィルタ再生のタイミング決定の妥当性に関わる。煤煙の検出が十分に正確でなければ、通常は、装置を実際に必要な頻度よりさらに頻繁に再生することになり、過少頻度の再生よりもむしろ過大頻度の再生の方への何らかのずれが生じる。再生は、特定のエンジン運転方策、電気ヒータ、排気への燃料注入、あるいは一般的に他の任意の方策のいずれによるものであれ、多くの場合、効率またはコストの犠牲を伴う。換言すれば、排気粒子状物質フィルタを再生する度ごとに、エネルギーまたは反応物質が消費される。触媒付き排気粒子状物質フィルタは、いくつかの適用分野においては効率上の利点を有することがあるが、それは、コストなどの他のマイナス面を有する傾向もある。再生が最適頻度より頻繁に行われる場合には、エネルギーが浪費される傾向がある。図４の例においては、水分補正をしない方策による煤煙負荷決定の場合には、曲線Ｚ１は、再生をおよその時刻Ｔ２において実施するべきであることを示すであろう。本発明による技術を用いると、曲線Ｚ２が、より正確に、再生が実際に行われるべき時刻、すなわち遅い時刻のＴ３を示しており、これは、従来型の装置より効率的に有利であることを表している。
【００２７】
本明細書は、例示目的用のみのものであり、いずれにしても本発明の範囲を狭めるように解釈されるべきではない。従って、当業者は、ここに開示された実施形態に対して、本発明の十全かつ公正な範囲および本質から逸脱することなく、種々の変更をなし得ることを理解するであろう。他の態様、特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲を精査することによって明らかになるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【国際調査報告】
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