(57)【要約】【課題】種々の状態においてもアンモニア含有蒸気圧を低減し、そして、システムから出て行く微量なアンモニアを低減することが可能なアンモニア蒸気管理方法を提供する。【解決手段】エンジン10用のアンモニア含有還元剤供給システム73から生成される蒸気の管理方法が、アンモニア含有液体を第一貯蔵装置220内に貯蔵する工程と、第一貯蔵装置220内にてアンモニア蒸気を生成し、生成されたアンモニア蒸気を第二貯蔵装置230内に貯蔵する工程と、第一エンジン運転状態の間に第二貯蔵装置230からエンジンの燃焼室30の上流へ、貯蔵されたアンモニア蒸気をパージし、第二エンジン運転状態の間に第二貯蔵装置230からエンジンの燃焼室30の下流へ、貯蔵されたアンモニア蒸気をパージする工程を備える。【選択図】図１
2008223763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン用のアンモニア含有還元剤供給システムから生成されるアンモニア蒸気の管理方法であって、
アンモニア含有液体を第一貯蔵装置内に貯蔵する工程、
上記第一貯蔵装置内にてアンモニア蒸気を生成し、上記生成されたアンモニア蒸気を第二貯蔵装置内に貯蔵する工程、及び、
第一エンジン運転状態の間に上記第二貯蔵装置から上記エンジンの燃焼室の上流へ上記貯蔵されたアンモニア蒸気をパージし、第二エンジン運転状態の間に上記第二貯蔵装置から上記燃焼室の下流へ、上記貯蔵されたアンモニア蒸気をパージする工程、を備える方法。
【請求項２】
上記第一エンジン運転状態は、大気温度又は上記第一貯蔵装置の温度の少なくとも一方が、所定温度よりも高い状態である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
上記第一エンジン運転状態は、上記燃焼室内の温度が所定第一温度よりも高い状態であり、上記第二エンジン運転状態は、上記燃焼室の下流の触媒内の温度が所定第二温度よりも高い状態である、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項４】
上記所定第一温度は、上記所定第二温度よりも高い、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
上記第一貯蔵装置内の温度が所定第三温度よりも低い状態の間に、上記第二貯蔵装置から上記第一貯蔵装置に、上記貯蔵された蒸気をパージする工程を更に備え、上記所定第三温度は、上記所定第一温度及び上記所定第二温度よりも低い、請求項3又は4に記載の方法。
【請求項６】
上記貯蔵された蒸気が、触媒中で反応させるべく、上記燃焼室と、上記燃焼室の下流に設けられた触媒との間に位置するエンジンの排気にパージされ、上記触媒がSCR触媒である、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
エンジン用のアンモニア含有蒸気をパージする方法であって、
第一貯蔵装置内にアンモニア含有液体を貯蔵する工程、
上記第一貯蔵装置内にてアンモニア蒸気を生成し、上記生成されたアンモニア蒸気を第二貯蔵装置内に貯蔵する工程、及び、
上記アンモニア含有蒸気を、上記エンジンの燃焼室の上流の第一部位に移送する工程、を備える方法。
【請求項８】
自動車のエンジンのためのアンモニア含有還元剤供給システムを再充填する方法であって、
第一貯蔵装置内にアンモニア含有液体を貯蔵する工程、
上記第一貯蔵装置に上記アンモニア含有液体を再補給する期間の少なくとも一部において、上記再補給から生成されるアンモニア蒸気を、第二貯蔵装置内に貯蔵する工程、及び、
該第二貯蔵装置内への貯蔵工程の後に、上記貯蔵されたアンモニア蒸気をパージする工程、を備える方法。
【請求項９】
上記貯蔵されたアンモニア蒸気は、エンジン作動状態の間にパージされる、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
自動車のエンジンのためのアンモニア含有還元剤供給システムに還元剤を再補給する方法であって、
第一貯蔵装置内にアンモニア含有液体を貯蔵する工程、
上記第一貯蔵装置に上記アンモニア含有液体を再補給する期間の少なくとも一部において、上記再補給から生成されるアンモニア蒸気を第二貯蔵装置内に貯蔵する工程、
該第二貯蔵装置内への貯蔵工程の後に、上記貯蔵されたアンモニア蒸気をパージする工程、及び、
上記パージ工程の間に上記第一貯蔵装置から噴射される還元剤としてのアンモニア含有液体の量を上記パージ工程の作用に基づいて調整する工程、を備え、
上記パージ工程において、少なくともエンジン運転状態に応じて、上記貯蔵されたアンモニア蒸気が、上記第一貯蔵装置内、上記エンジンとSCR触媒との間の排気内、或いは、上記エンジンの燃焼室の上流の部位内に選択的にパージされ、そして、上記第一貯蔵装置から噴射される還元剤は尿素である方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア蒸気管理方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア又は尿素が、排出物質浄化システムにおける還元剤として使用するために、自動車内に貯蔵される場合がある。
【０００３】
アンモニア又は尿素の再補給期間のような所定の状態において、特許文献1に記述されているように、還元剤供給システムにおいて生成されたアンモニア蒸気が使用され得る。
【０００４】
例えば、アンモニア蒸気は、貯蔵ユニット及び、排気から触媒的に生成された熱又は電気的に生成された熱を使用する反応器に送られる場合がある。更に、アンモニア蒸気はまた、排気流中の触媒内において排気ガスのNOXと反応するために、排気ガスに送られる場合もある。
【特許文献１】米国特許出願公開第2006/0117741号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そのようなシステムには幾つかの問題が存在する。例えば、アンモニア蒸気は、SCR(選択触媒還元)触媒の幾つかの温度状態において、排気中にて効率的に使用されていない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、取り組みの一つにおいて、自動車のエンジン用のアンモニア含有還元剤供給システムから生成される蒸気を管理する方法が使用され得る。その方法は、還元剤供給システムにおいて生成されるアンモニア含有蒸気を貯蔵する工程と、貯蔵されたアンモニア蒸気をエンジンの所定部位に、その部位の温度のような作動温度に基づいてパージする工程を備える。
【０００７】
従って、還元剤は、運転状態に基づいて、エンジンの様々な部位に向けられ得る。例えば、比較的高い作動温度では、アンモニアは、燃焼室内で第一量のNOXを還元し、そしてその後、下流のSCR触媒内で残りのNOXを還元し得る。別の例において、低い作動温度では、アンモニアは、後でシステム内に放出させるために、尿素貯蔵装置を再充填するために使用され得る。このようにして、アンモニア蒸気圧を低減し、そして、システムから出て行く微量なアンモニアを低減することが可能になり得る。さらに、貯蔵したアンモニアを後で排気中にて使用することによって、アンモニア(或いは尿素)の使用率が更に高まり、運転者によって追加されるアンモニア(又は尿素)の量、又はその追加作業の頻度を低減することが可能となる。
【０００８】
更に、貯蔵されたアンモニア又は尿素がエンジンの燃焼室内にパージされる取り組み例の一つにおいて、下流のSCR触媒の前にて若干量のNOXを還元することが可能である。このようにして、燃焼室とSCR触媒との組合せは、システム内にて還元されるNOXの総量を増加し得る。エンジン自体は、燃料経済性を改善すべく、更にリーンな状態で作動し得る。
【０００９】
そして、アンモニア又は尿素が還元剤の再補給の間に貯蔵され、後で(エンジン内、排気中又は再びタンク内に)パージされる更に別の取り組み例においては、還元剤の再補給の間に大気中に放出され得る蒸発性排出物を低減することが可能である。運転者自身にとっては、不快なアンモニア蒸気の量が低減され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面及び本明細書が、蒸発性排出物の貯蔵及びパージを管理するためのシステムのうち、例えば自動車に搭載されるアンモニア又は尿素の貯蔵及び計量システム(管理システム)に関する種々の例示的な実施形態を示し、記述する。ここに記述される実施形態の幾つかは、貯蔵された還元剤を、種々のエンジン排出物を還元するための触媒よりも上流の排気系に移送する計量・供給システムに加えて、還元剤を貯蔵する第一貯蔵装置を有する。更に、蒸発性排出物の大気中への放出を低減すべく第一貯蔵装置からの蒸発性排出物を捕捉するための、第二貯蔵装置が備えられ得る。第二貯蔵装置は、所定状態においてパージを必要とする場合がある。第二貯蔵装置に貯蔵される蒸発性排出物は、第一還元剤に溶解されるべく第一貯蔵装置にパージされる場合があり、又は、排気系にパージされる場合もある。例えば、蒸発性排出物は、熱的考察或いはエンジン運転状態に応じて、SCR触媒、又は、燃焼室に導入されてNOXを還元し得る。このようにして、システムは、エンジン運転状態を利用して、パージされた蒸発性排出物を用いてNOXを効率的に還元し、そして、第一貯蔵装置からの蒸発性排出物の放出を効率的に低減し得る。
【００１１】
ここで図1を参照すると、複数の燃焼室30を備え、電子エンジン制御器12によって制御される直噴内燃エンジン10が示される。エンジン10の燃焼室30は、クランク軸40に結合されるピストン36をその中に備えた燃焼室壁32を含む。例の一つにおいて、ピストン36の上面は、空気と燃料の充填を、所定レベルの成層又は均質にするための、凹部或いは椀部(図示せず)を有する。或いは、上面が平坦なピストンが使用される場合もある。
【００１２】
燃焼室30が、吸気バルブ52a及び排気バルブ54aを介して、吸気マニホールド44及び排気マニホールド48と連通するのが示される。燃料噴射弁66が、制御器12から一般的な電子ドライバ68を介して受けるパルス幅信号fpwに比例して液体燃料を燃焼室30内に直接供給すべく、そこに直接的に結合されるのが示される。燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ、及び燃料レールを含む燃料システム(図示せず)へ供給される。実施形態の幾つかにおいて、エンジン10が、各々が複数の吸気バルブ、及び/又は、複数の排気バルブを持つ、複数の燃焼室を含む場合がある。
【００１３】
吸気マニホールド44が、スロットル板62を介してスロットル・ボディ58と連通するのが示される。この特定の例において、スロットル板62は、その位置が電気モーター94を介して制御器12によって制御されるように、電気モーター94に連結される。
【００１４】
制御器12は、所望の空燃比の混合気が形成されるように燃料噴射弁66を駆動する。制御器12は、燃焼室30内の混合気の空燃比が、実質的に理論空燃比であるストイキ(或いはストイキ近く)の値、ストイキより燃料比率が多いリッチな値、又は、ストイキより燃料比率が少ないリーンな値から選択され得るように、燃料噴射弁66によって供給される燃料の量を制御する。更に、制御器12は、一サイクルの間に複数回の燃料噴射が実行され得るように、燃料噴射弁66を駆動すべく構成される。
【００１５】
触媒コンバータ70が排気マニホールド48と連通し、そして、触媒72が触媒コンバータ70の下流に配置されているのが示される。還元剤源(還元剤管理システム)73が、制御器12によって指示される時に、SCR触媒72の上流の排気系71内に、又は、燃焼室30の上流の吸気マニホールド44内に、或いはそれらの幾らかの組み合わせに、一つ以上の還元剤を導入すべく設けられる。具体的には、還元剤は、種々の位置(例えば、第一還元剤入力通路(第一排気入力通路)75や第二還元剤入力通路(第二排気入力通路)77など)において、排気系71に入る場合がある。或いは、還元剤は、例えば吸気マニホールド入力通路(第一吸気入力通路)76を介して、吸気マニホールド44に入る場合もある。
【００１６】
制御器12は図1において、マイクロ・プロセッサ・ユニット102、入力/出力ポート104、この特定の例において読み出し専用メモリー(read-only-memory: ROM)106として示される、実行プログラム及び較正値の電子記憶媒体、ランダム・アクセス・メモリー(random-access-memory: RAM)108、キープ・アライブ・メモリー(keep-alive-memory)110及び、一般的なデータ・バスを有する、一般的なマイクロ・コンピュータとして示される。
【００１７】
制御器12は、エンジン10に結合されたセンサーから、前述の信号に加え、スロットル・ボディ58に結合された質量空気流量センサー100からの質量吸気流量(MAF)、冷却スリーブ114に結合された温度センサー112からのエンジン冷媒温度(ECT)、クランク軸40に結合されたホール効果センサー118からの、エンジン速度(RPM)を与えるプロファイル点火ピックアップ信号(PIP)、スロットル位置センサー120からのスロットル位置(TP)を含む、種々の信号を受けるのが示される。制御器12はまた、SCR触媒72の上流に配設されたNOXセンサー122からの、排気NOX濃度に関連する信号、及び/又は、還元剤源73から加えられた還元剤中のアンモニア濃度に関連するアンモニア・センサー124からの信号を受信し得る。エンジン速度信号RPMは、制御器12により、従来の方法で信号PIPから生成される。そして、マニホールド圧信号MAPはマニホールド圧センサー126によって計測され、エンジン負荷の指示値を提供する。
【００１８】
エンジン10内の燃焼は運転状態に応じて種々の形式をとり得る。図1は圧縮着火エンジンを示しているが、以下に記述される実施形態は、ディーゼル圧縮着火エンジン、ガソリン圧縮着火エンジン、火花点火エンジン、直噴エンジン、ポート噴射エンジン等を含む(但し、これらには限定されない)、適切なものであれば如何なるエンジンにおいても使用可能であることが理解されるであろう。
【００１９】
図2が、エンジン10の排出物制御システム200の一例をより詳しく示すブロック図である。具体的には、燃焼室30は、吸気マニホールド44及び、触媒コンバータ70と更に連通する排気マニホールド48と連通するのが示される。SCR触媒のような触媒72は、排気系71によって触媒コンバータ70と連結され得る。更に、排出物制御システム200は、複数の還元剤の貯蔵及び使用を管理し得る還元剤源73(例えば、還元剤の貯蔵、移送、及びパージ管理システム)を含む場合がある。図2は特定の還元剤管理システムの一つを示すが、ここに記述される例によって示される代替実施形態のような、種々の代替実施形態が使用され得る。
【００２０】
還元剤管理システム73が、燃焼室30の上流の吸気マニホールド44、及び、SCR触媒のような触媒72の上流の排気系71と連結されるのが示される。そのようなものとして還元剤管理システム73は、還元剤(例えば、アンモニア及び/又は尿素の混合物)を、(例えば、吸気マニホールド44を介して)燃焼室30若しくはその上流に、及び/又は、燃焼室30の下流の排気系71(例えば、SCR触媒72の前)に、選択的に導入し得る。具体的には、一つ以上の還元剤が、第一吸気入力通路76又は第二吸気入力通路81を介して、吸気マニホールド44に導入される場合がある。同様に、一つ以上の還元剤が、第一排気入力通路75、第二排気入力通路77、第三排気入力通路74、又はそれらの組み合わせを介して、排気系71に導入される場合がある。
【００２１】
還元剤管理システム73は、所定量の第一還元剤222を貯蔵するための第一貯蔵装置220を含む場合がある。第一還元剤222の化学的特性及び物理特性に依存して、第一還元剤222は、或る状態において、第二還元剤224を形成するように、(例えば、大気中の成分と)反応、或いは、分解し得る。
【００２２】
第二還元剤224の生成は、時間とともに(例えば、自動車の運転の間、エンジン/自動車の停止の間、還元剤の再補給の間に)、第一貯蔵装置220内の蒸気圧の上昇をもたらす場合がある。従って、第一貯蔵装置220内又は還元剤管理システム73内の圧力の制御を促進するため、所定の蒸気圧において、圧力開放バルブ225が、所定量の第二還元剤224を貯蔵通路79を介して第二貯蔵装置230内に放出するように構成され得る。しかしながら、第二還元剤224は第三排気入力通路74を介して排気流内に直接放出される場合もある。第二貯蔵装置230は同様に、制御された量の第二還元剤224を、第二排気入力通路77を通して排気系71内に放出するように構成され得る。所定の状態において、第二貯蔵装置230は、制御された量の第二還元剤224を、燃焼室30の上流の吸気マニホールド44内に放出するように構成される場合がある。別の状態において、第二還元剤224は、再循環通路78を介して第一貯蔵装置220内に放出される場合もあり、そこにおいて、第二還元剤224は、例えば第一還元剤222中に溶解され得る。このようにして、還元剤管理システム73は、制御された量の第一及び第二の両還元剤が、排気系71内に放出されるのを可能とし得て、そこにおいて還元剤の少なくとも一方が、例えば、SCR触媒のような下流の位置において反応し得る。更に、両還元剤の放出は、同時に生じる場合もあれば、別個に生じる場合もあり、或いはそれらの組み合わせの場合もある。
【００２３】
実施形態の幾つかにおいて、第一貯蔵装置220内に貯蔵される第一還元剤222は尿素水溶液であり得る。第一貯蔵装置220は、ここに記述された実施形態のについては貯蔵タンクを有し得るが、他の貯蔵装置もまた使用可能である。
【００２４】
上述したように、尿素水溶液は、(例えば、加熱、外部加熱、大気圧の低下などの)種々の条件下において、種々の大気中成分(例えば、水蒸気、酸素など)と反応し、それによって、分解してアンモニア蒸気を発生する場合がある。圧力開放バルブ225は、アンモニア蒸気の少なくとも一部を第一貯蔵装置220から第二貯蔵装置230内へ放出すべく、所定の圧力、所定のエンジン・サイクル、或いは所定の時間間隔などにおいて、開くように構成され得る。例えば、圧力開放バルブ225は、貯蔵タンクへの還元剤の再補給に先立つエンジンや自動車の停止の間、開くように構成される場合がある。同様に、再循環バルブ227は、例えば第二貯蔵装置230内における所定の還元剤濃度にて、開くように構成される場合もある。第二貯蔵装置230は、例えば貯蔵タンクへの還元剤の再補給の間、大気中へのアンモニア放出を低減すべく、アンモニア蒸気を捕捉し、そして貯蔵する場合がある。第二貯蔵装置230は、化学的に、物理的に、或いはそれらの組み合わせにて、アンモニアを貯蔵し得る。アンモニアは、制御器12が第二貯蔵装置230からのアンモニア蒸気の放出を指示するまでは、第二貯蔵装置230に貯蔵され得る。
【００２５】
第二貯蔵装置230は、アンモニアの貯蔵のために適切なものであれば、如何なる吸着剤をも含み得る。例えば、第二貯蔵装置230は、セラミック基板上にウォッシュコートされた低温貯蔵ゼオライトを含む場合がある。別の例において、第二貯蔵装置230は、チャコール・キャニスターである場合もある。適切な吸着剤の他の例が、分子ふるい(例えば、ゼオライト、アルミナ、シリカ、活性炭素など)、アルカリ土類金属の酸化物、炭酸塩、及び、水酸化物、そして、チタンやジルコニウムのリン酸塩を含む(但し、これらには限定されない)金属リン酸塩を含み得るが、これらに限定されるものではない。例の一つにおいて、アンモニアが、化学的吸着によって貯蔵装置の表面に吸着される場合や、或いは、貯蔵装置内の物質中に化学的及び物理的に吸着される場合もある。
【００２６】
実施形態の幾つかにおいて、第二貯蔵装置230を通過する気体内のアンモニアの濃度が、アンモニアの貯蔵/放出を促進し得る。例えば、所定温度において高濃度のアンモニアが第一貯蔵装置220から第二貯蔵装置230へ通過させられるとき、アンモニアが第二貯蔵装置230に貯蔵される場合がある。しかしながら、新鮮な空気が第二貯蔵装置230を通過させられるとき、アンモニアは第二貯蔵装置230から放出される場合もある。このようにして、気体の放出を可能とし、それによりシステム内の圧力を低減すべく、一時的な貯蔵が使用され得、その後、一時的に貯蔵されたアンモニアが取り戻され、システム内で使用され得る。
【００２７】
システムは、種々の方法で第二貯蔵装置230から取り戻されたアンモニア蒸気を使用し得る。所定の状態において、第二貯蔵装置230からのアンモニア蒸気は、排気系71に導入される場合がある。そのようにして、アンモニアは、排気中のNOXを還元すべく、SCR触媒72内に吸着され得る。或いは、第二貯蔵装置230からのアンモニア蒸気は、燃焼室30に、又は、その上流の吸気マニホールド44に導入される場合もある。所定の状態において、吸気マニホールド44内に導入されるアンモニアは、燃焼室30及び/又は排気マニホールド48内のNOXを少なくとも部分的に還元し得る。
【００２８】
そのようにして、アンモニアは、燃焼室30のような触媒を含まないシステムの一部においてNOXを少なくとも部分的に還元する場合があり、及び/又は、SCR触媒72内にて選択的及び触媒的にNOXを還元する場合もあり、或いはそれらの組み合わせもあり得る。
【００２９】
図3は、還元プロセス300の例における、アンモニア及び/又は尿素による窒素酸化物の転化を図式的に示す。ボックス310へ向かう矢印が(反応前の)化学反応物320を表す一方で、ボックス310からの矢印が(反応後の)生成物330を表す。アンモニア及び/又は尿素と反応する窒素酸化物は、窒素、二酸化炭素、及び水のような、大気中への放出に関して、より環境的に優しい物質を生成し得る。実施形態の幾つかにおいて、アンモニア及び/又は尿素は、SCR触媒72内で選択的及び触媒的に反応し得る。別の実施形態において、アンモニア及び/又は尿素は、例えば熱分解のような触媒を含まない方法で反応する場合もある。例示的な反応の幾つかは以下の通りである。
【００３０】
最初に尿素が、下記の化学反応式(1)及び(2)のように、アンモニアに分解し得る。
(化1)
CO(NH2)2→NH3+HNCO
(化2)
HNCO+H2O→NH3+CO2
【００３１】
次にアンモニアが、下記の化学反応式(3)乃至(6)の一つ以上を含むがこれらに限定されない種々の異なった反応経路に従って、NOXと反応し得る。
(化3)
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
(化4)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
(化5)
6NO2 + 8NH3 →7N2+12H2O
(化6)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
【００３２】
上述のNOX還元反応化学量論、或いは、制御器12内に記憶された参照テーブルから一般的に得られる所定量の尿素及び/又はアンモニアのような一つ以上の還元剤を、導入するのが望ましい。具体的には、導入される尿素及び/又はアンモニアの量は、センサーからの情報に基づく場合がある。例えば、NOXセンサー122のようなセンサーからの出力信号が、システムの一部領域内のNOXの量を表す場合がある。別の例において、アンモニア・センサー124のような還元剤管理システム73内のセンサーからの出力信号が、第二貯蔵装置230からパージされ得るアンモニアの量を表す場合もある。制御器12自体は、相応の量の尿素及び/又はアンモニアを排気系71に導入するように、還元剤管理システム73に指示し得る。このようにすることにより、尿素及び/又はアンモニアは、SCR触媒における排気中のNOX還元により実質的に消費され得る。
【００３３】
しかしながら、所定の状態において、外部へのアンモニア放出を低減することが有利な場合がある。具体的には、アンモニア放出は、貯蔵タンクの還元剤の再補給の間に起こり得る。還元剤管理システム73は、アンモニアが貯蔵タンクの補給口を通って外部に逃げずに第二貯蔵装置230内に実質的に収容され得るように、還元剤を調整する場合がある。このようにすることにより、外部へのアンモニア放出は低減され得る。
【００３４】
図4は、尿素貯蔵タンクからの蒸発性排出物の放出を低減するために使用され得る一連の操作の実施形態を示す。具体的には、尿素及び/又はアンモニアのような還元剤の貯蔵及び移送が、種々のエンジン状態に少なくとも部分的に依存し得て、そして具体的には、エンジン停止状態及び/又は還元剤再補給状態に基づく、還元剤管理システム73の運転方法によって調整され得る。通常のエンジン運転の間は、アンモニアは生成され得るものの、エンジンによって生成されるNOXの量が生成されたアンモニアを実質的に消費するのに十分であり得る。しかしながら、エンジンの停止状態の間は、エンジンによって生成され得るNOXの量は低減され、アンモニアが大気中に放出される可能性がある。ここに記述される方法はそれ自体、尿素タンクへの還元剤の再補給を要請する出力信号によって指示されるエンジン停止の間に放出される蒸発性排出物を低減するために使用され得る。例えば、エンジンの停止状態の間(自動車の停止状態、又はハイブリッド電気自動車の例では自動車運転状態を含み得る)、アンモニアは、還元剤タンクへの還元剤の再補給前、再補給中、及び/又は再補給後に、タンクから外部に放出される場合がある。図4はエンジン停止状態の一連の運転を示すが、ここに記述される方法は、通常のエンジン運転の間のような他の各種エンジン状態の間に使用される場合もあることは理解され得るであろう。
【００３５】
図4に示されたルーチン例400が、タンクへの還元剤の再補給の間のようなエンジン停止状態の期間におけるアンモニアの発生に取り組むべく排出物制御システム200内のアンモニアを管理し得る、排出物制御システム作動の実施形態例の概略図を示す。例えば、アンモニアは、アンモニア/尿素貯蔵装置に伝えられる外部熱によって発生され得る。例の一つにおいて、エンジン/排気の残余熱が大気の熱と協働してアンモニア蒸気の生成を引き起こし、それは蒸気圧を上昇させる場合がある。そのような状態は、エンジン停止状態の期間に、後で排出物の還元のために吸気マニホールド内及び/又は排気中に導入されることになる蒸気を貯蔵することにより、取り組まれ得る。
【００３６】
まず、ステップ410において、貯蔵タンク内への還元剤の再補給が要請され得る。具体的には、貯蔵タンク内のセンサーからの出力信号が、適切な排出物制御を維持するために、還元剤の再補給が要請されていることを示す場合がある。ステップ420において、例えば自動車の計器盤(control panel)内の表示灯(indicator light)自体が、自動車の運転者に、貯蔵タンクに還元剤を再補給するためにエンジンを停止させることを促す場合がある。ステップ430において、エンジン自体が停止を実行する。この停止は、ここにおいて「エンジン停止状態」と呼称され得る状態を開始し得る。実施形態の一つにおいて、エンジンは自動車の内燃エンジンであり、自動車はエンジン停止状態の間、停止される場合がある。別の実施形態において、自動車は、内燃エンジンのエンジン停止状態の間、電気モーター、又は種々の他の駆動要素(例えば、燃料電池など)を使用する場合もある。
【００３７】
ステップ440において、内燃エンジンのエンジン停止状態の間、アンモニアは種々の方法によって還元剤管理システム73内に生成され得る。具体的には、尿素が、大気温度において貯蔵タンク内の水及び/又は酸素と反応し、アンモニアを生成し得る。さらに、熱が、尿素のアンモニアへの分解を促進する場合がある。先行のエンジン運転からの残余熱はそれ自体で、貯蔵タンク内のアンモニアの生成を少なくとも部分的に加速し得る。
【００３８】
再び図2を参照すると、貯蔵された尿素の反応は、ここにおいて尿素貯蔵タンクであり得る第一貯蔵装置220内におけるアンモニア・ガスの圧力の上昇をもたらす場合がある。      
【００３９】
貯蔵タンク220内の圧力は、アンモニアを第一排気入力通路75、第三排気入力通路74又は第二吸気入力通路81によって排気系71又は吸気マニホールド44に放出することにより、或いは、圧力開放バルブ225を通じて第二貯蔵装置230に放出することにより、又はそれらの組合せにより、低減され得る。具体的には、圧力開放バルブ225は、所定状態において貯蔵装置内の蒸気圧を軽減すべく開くように構成され得る。例えば、圧力開放バルブ225は、貯蔵タンクへの還元剤の再補給前、再補給中、及び/又は再補給後のエンジン/自動車の停止状態の間に開かれる場合がある。別の例において、圧力開放バルブ225は、所定の圧力において開かれる場合もある。
【００４０】
図4に戻ると、ステップ450において、アンモニアは第二貯蔵装置230(中間貯蔵装置)に吸着され得る。例えば、圧力開放バルブ225は、制御器がバルブが閉じるのを指示するまで開くように構成される場合がある。そのような理由で、エンジン停止状態の間の少なくとも一部の期間、アンモニアの濃度が、第二貯蔵装置230内で上昇する場合がある。このようにすると、貯蔵タンク220内のアンモニアの蒸気圧が低減され得る。貯蔵タンク220内の低いアンモニア蒸気圧は、大気中へのアンモニアの放出を低減する場合がある。ステップ460において貯蔵タンク220に還元剤を再補給するとき、第二貯蔵装置230内でのアンモニア収着自体が、補給バルブ又は補給装置において大気中に放出されるアンモニアの量を低減し得る。
【００４１】
その後、ステップ470において、内燃エンジンが始動される。ステップ480において、アンモニアが、所定のエンジン/排気状態の間、第二貯蔵装置230から脱着され、そして、排気系71内にパージされ得る。例えば、エンジン速度が上昇し、SCR触媒が所定の作動温度に達した後、貯蔵されていたアンモニアは排気中にパージされ、そして、排気中に生成されたNOXを還元するために使用される場合がある。例の一つとして、パージ量とパージ頻度との少なくとも一つが、排気温度、触媒温度、エンジン速度、エンジン負荷、或いは、それらの組合せのような、運転状態に基づいて調整される場合もある。更に、制御器12が、第二貯蔵装置230からのアンモニアのパージを、種々の状態に応じて調整或いは可能とし得る。具体的な例の一つとして、制御器12は、排気中、還元剤管理システム73の下流のSCR触媒内、或いは第二貯蔵装置230内に配設され得る温度センサーからのフィードバック信号に応じてアンモニアをパージ可能とし得る。或いは、温度センサーは外気温度を表す場合もある。別の例において、制御器12は、第二貯蔵装置230内に貯蔵されたアンモニアの濃度を検知し得る濃度センサー及び/又は圧力センサーからのフィードバック信号に応じてアンモニアをパージ可能とし得る。
【００４２】
このようにして、少なくとも所定の状態において、エンジン停止状態の間の蒸気生成に対して取り組むことが可能となり得る。
【００４３】
ここで図5A乃至Fを参照すると、各ブロック図が、排出物制御システム200において、貯蔵モード、パージ・モードなどを含む、使用可能な種々の還元剤管理モードを図式的に説明する。例えば、モードの一つが、第一貯蔵装置220或いは第二貯蔵装置230の少なくとも一方から選択的にアンモニアを移送するのを含み得て、このアンモニア移送は、一つ以上の大気への通気孔/連絡口によって促進され得る。更に、大気通気孔は、正圧又は負圧の増加を軽減し得る(或いは、所望の効果作用に応じて正圧の解放と負圧の解放とを選択し得る)、又は、アンモニア及び/又は尿素の望ましい移送方向に応じて切り替わる、開放バルブであり得る。圧力上昇のような所定の状態において、一つ以上の大気への通気孔/連絡口は、システムから外部に正圧を放出し得る。追加の装置(図示せず)が、そのようなものとして、通気孔と大気との間に流体的に配設される場合がある。具体的には、図5Aに示すように、還元剤管理システム73は、第一貯蔵装置220(すなわち、尿素貯蔵タンク)に連結され得る第一大気バルブ510、及び/又は、第二貯蔵装置に連結され得る第二大気バルブ520を有し、各バルブは、ここに記述されるように、正圧又は負圧の増加を軽減するように構成され得る。これらの大気バルブは、図2の還元剤管理システム73への大気空気の流量を調整すべく、或いは、システムから出る蒸気の流量を調整すべく、構成される場合がある。図2の還元剤管理システム73から出る還元剤は、概して、吸気マニホールド44又は排気系71、或いはそれらの組合せに送られ得ることが理解されるであろう。
【００４４】
具体的に図5Aを参照すると、還元剤管理システム73内の還元剤流の通路が示され、その還元剤流は、概して、貯蔵タンク220内で生成されたアンモニア蒸気の第二貯蔵装置230への流れを含み得る。この図5Aに示される流路は、貯蔵モードと呼ばれることがある。
【００４５】
ここに記述される貯蔵モードの実施形態の一つにおいて、排気中のNOXが、SCR触媒内で、貯蔵タンク220から第一排気入力通路75を介して排気系71に導入される液体尿素によって還元され得る。貯蔵された尿素は、第二貯蔵装置230に送られ得るアンモニア蒸気を生成する場合があり、そのアンモニア蒸気は、制御器12がパージ状態を指示するまでは、第二貯蔵装置230内に貯蔵され得る。
【００４６】
別の実施形態において、制御器12が、還元剤管理システム73からの還元剤の放出を指示しない場合がある。例えば、エンジン停止状態の間、排気系71へ導入された尿素及び/又はアンモニアが、大気中へのアンモニア漏れをもたらす場合がある。そのような場合、尿素自体は、排気系71に導入され得ない。一方で、例えば残余エンジン熱を受けて貯蔵タンク220内に生成されたアンモニア蒸気は、第二貯蔵装置230に送られ得る。そのようにすると、制御器12が還元剤の排気系71への放出を指示しなくても、増加した蒸気圧が低減され得る。更に、エンジン停止状態の間において、還元剤が還元剤供給通路80を介して貯蔵タンク220に供給される場合がある。例えば、自動車の運転者は、貯蔵タンク220内に含まれ得る尿素の量が所定量よりも少ないという表示に応答して、貯蔵タンク220に尿素を再補給する場合がある。貯蔵タンク220内で発生するアンモニア蒸気はそのようにして第二貯蔵装置230に送られ、運転者が貯蔵タンク220に還元剤を再補給している間に大気中にアンモニア蒸気が放出されるのを低減する。
【００４７】
貯蔵モードの間に、アンモニアの貯蔵タンク220から第二貯蔵装置230への移送を促進するのが有利な場合がある。例えば、貯蔵モードの間に、大気バルブ520が開くように構成される場合がある。このようにすると、還元剤管理システム73を出る空気が、実質的にアンモニアを含まず、そして、より多くのアンモニア蒸気が第二貯蔵装置230に入ってそこに貯蔵され得るように、第二貯蔵装置230内の圧力増加が軽減され得る。別の例において、大気バルブ510が、大気の空気が貯蔵タンク220内に引き込まれ得るように、ある圧力において開くように構成される場合もある。このようにすることにより、排気系71に尿素を供給する間のようにアンモニア生成量が低い所定の状態において、貯蔵タンク220内の負圧が軽減され得る。
【００４８】
図5B乃至Dは、第二貯蔵装置230をパージするための種々のモードを図示する。具体的に、第二貯蔵装置230からパージされるアンモニアは、ここに記述されるように、貯蔵タンク220に導入され、及び/又は、吸気マニホールド44を通って燃焼室30内に引き込まれ、及び/又は、排気系71内に放出され得る。更に、大気バルブ520は、大気の空気が、ベンチュリー装置又はポンプのような差圧系を介して第二貯蔵装置230内に導入され得るよう、開放すべく構成される場合がある。結果として、第二貯蔵装置230を出て行く空気は、尿素溶液に溶解され得る、又は、エンジンの燃焼反応によって生成されるNOXを還元し得るアンモニア蒸気で少なくとも部分的に飽和し得る。
【００４９】
実施形態の幾つかにおいて、第二貯蔵装置230からのアンモニアの放出が、第二貯蔵装置230への空気の導入に先立って大気の空気を加熱することによって、促進され得る。例えば、排出物制御システム200は、大気バルブ520と第二貯蔵装置230との間に配設され得る加熱装置(図示せず)を含む場合がある。別の例において、排出物制御システム200は、大気の空気が予熱され得るように、高温の排気の一部を第二貯蔵装置230に送る場合もある。
【００５０】
図5Bを具体的に参照すると、アンモニアが尿素溶液内に溶解され得るように、第二貯蔵装置230内に貯蔵されたアンモニア蒸気の貯蔵タンク220への流れを含み得る、第二貯蔵装置230のパージ・モードが示される。実施形態の一つにおいて、大気バルブ520を通ってポンプによって大気の空気を引き込むことによって、アンモニア蒸気の流れは促進され得る。例えば、通路78に沿って配置され得るポンプが、還元剤管理システム73内に引き込まれた大気の空気を、大気バルブ520を通って、アンモニアが尿素溶液に溶解され得る貯蔵タンク220へ送る場合がある。しかしながら、貯蔵タンク220内の尿素溶液は、貯蔵タンク220内のアンモニア蒸気圧力の上昇をもたらす溶解アンモニアで飽和する場合がある。そのような理由で、図5Bによって示される運転モードは、アンモニア蒸気が排出物制御システム200内の圧力に基づいて第二貯蔵装置230内に再び貯蔵され得るように、終了される場合がある。また、貯蔵タンク220内の圧力は、図5Aに従ってアンモニア蒸気を第二貯蔵装置230に少なくとも一時的に送ることにより、及び/又は、図5E及びFに示されるモードに従ってアンモニアを貯蔵タンク220から放出することにより、優先的に低減され得る。
【００５１】
図5Cを具体的に参照すると、還元剤管理システム73内に還元剤の流路を備えた貯蔵装置のパージ運転が示され、そこにおいて還元剤の流れは、第二貯蔵装置230内に貯蔵されたアンモニア蒸気の、燃焼室30の上流の吸気マニホールド44への流れを概して含み得る。バルブ505は、触媒コンバータ70の上流のNOXを還元する、或いは、触媒コンバータ70内又はSCR触媒72内、或いはそれら両方の中のNOXを還元するために、アンモニア蒸気が燃焼室30内に選択的に引き込まれるように開放すべく構成され得る。
【００５２】
還元剤管理システム73からのアンモニア・パージの間、貯蔵タンク220内の尿素が、貯蔵タンク220内のアンモニア蒸気圧の上昇をもたらすアンモニアを生成する場合がある。そのような理由で、パージ運転が、排出物制御システム200内の圧力に基づいて終了されて、アンモニア蒸気が第二貯蔵装置230に再び貯蔵される場合がある。また、貯蔵タンク220内の圧力は、図5Aに従ってアンモニア蒸気を第二貯蔵装置230に少なくとも一時的に送ることにより、及び/又は、ここに記述するように還元剤管理システム73から放出することにより、優先的に低減され得る。
【００５３】
図5Dを具体的に参照すると、還元剤管理システム73内に還元剤の流路を備えた貯蔵装置のパージ運転が示され、ここにおいて上記還元剤の流れは、第二貯蔵装置230内に貯蔵されたアンモニア蒸気の、排気系71への流れを含み得る。ここでも、大気バルブ520は、大気の空気が、アンモニア蒸気の排気系71への入り口点におけるベンチュリー装置又はポンプのような差圧系を介して第二貯蔵装置230内に導入され得るよう、開放すべく構成され得る。
【００５４】
ここで具体的に図5Eを参照すると、還元剤管理システム73内に還元剤の流路を備えた貯蔵タンクのパージ運転が示され、ここにおいて上記還元剤の流れは、貯蔵タンク220内に貯蔵されたアンモニア蒸気の排気系71への流れを含み得る。具体的には、大気バルブ510は、NOXの選択的及び触媒的な還元のための貯蔵タンク220から排気系71へのアンモニアの放出によって引き起こされる負圧、或いは、温度変化による負圧を軽減するために、大気の空気が貯蔵タンク220に導入され得るように、開放すべく構成され得る。
【００５５】
図5Fを具体的に参照すると、還元剤管理システム73内に還元剤の流路を備えた貯蔵タンクのパージ運転が示され、ここにおいて還元剤の流れは、貯蔵タンク220内に貯蔵されたアンモニア蒸気の、燃焼室30の上流の吸気マニホールド44への流れを含み得る。バルブ507は、触媒コンバータ70の上流のNOXを非触媒的に還元する、或いは、触媒コンバータ70内又はSCR触媒72内、或いはそれらの両方の中のNOXを還元するために、アンモニア蒸気が燃焼室30内に選択的に引き込まれ得るように、開放すべく構成される場合がある。ここに記述されるように、尿素及びアンモニア(或いは、他の適切な還元剤)をエンジン10及び/又は排気系71に加えることは、種々の方法で実行され得る。例えば、制御器12は、バルブ、ポンプ、噴射弁などを含むがこれらに限定されない適切なシステム部品によって、適切な量の還元剤のエンジン10及び/又は排気系71への追加を制御するための、実行可能なコードを含む場合がある。
【００５６】
実施形態の幾つかにおいて、システムはフィードバック制御に応じて、加えられる還元剤の量を制御するように構成され得る。例えば、実施形態の幾つかにおいて、制御器12がセンサー124から受けるフィードバックに基づいて排気系71に加えられる第一還元剤222及び第二還元剤224の量を調整する場合がある。実施形態の幾つかにおいて、センサー124はアンモニア・センサーであり得る。別の実施形態において、制御器12は、例えばNOXセンサーであり得るセンサー122からのフィードバックに基づいて還元剤の量を調整する場合がある。更に別の実施形態において、アンモニア・センサー124とNOXセンサー122の両方が、他の適切なセンサー(複数の場合もあり)と一緒に採用される場合もある。更に別の実施形態において、制御器12は、エンジン運転状態に基づいてNOXの濃度を判定するように構成され得て、及び/又は、第二貯蔵装置230などを通る空気の流速のような変数に基づき、第二貯蔵装置230から排気系71に加えられるアンモニアの濃度を推定するように構成され得る。別の実施形態において、図5C乃至Fのパージ運転モードはエンジンの作動中にのみ選択される場合もある。なお、図5C及びFにおいては、大気温度が高温である、或いは、貯蔵タンクの温度が高温である等の理由により、処理しきれない大量のアンモニアが貯蔵タンク内に発生した場合であっても、燃焼室にて一部のアンモニアを燃焼させることが出来るので、大気中にアンモニアが放出されることを極小化することが可能になる。
【００５７】
ここで図6を参照すると、複数の還元剤の排気系への追加を管理するための方法600の例示的な実施形態の一つが示される。方法600は、種々の方法によって実行され得て、例えば、実施形態の幾つかにおいては制御器12に記憶されたコードの実行により行われ得る。
【００５８】
方法600は最初に、ステップ610において、排気系71内の排気ガス中のNOX濃度を判定する工程を含む。NOX濃度を判定する工程の例が、NOXセンサーからの信号を受信する工程、及び/又は、エンジン速度やエンジン負荷のようなエンジン運転状態からNOX濃度の推定値を判定する工程を含むが、これらに限定はされるものではない。さらに、NOXの量は、NOX量、NOX濃度、及び/又は、流量当たりのNOX質量率のような種々の形態で推定され得る。
【００５９】
方法600は次に、ステップ620において、第二貯蔵装置230からのアンモニア・パージが要求されているか否かを判定する工程を含む。いつアンモニア・パージを要求すべきかを判定するために、種々の条件或いはイベントが使用され得る。その種々の条件或いはイベントの例は、第二貯蔵装置230内のアンモニアの圧力が閾値圧力を超えたときパージを要求する工程、所定のエンジン作動期間(例えば、時間間隔或いはエンジン・サイクル数)が経過した後にパージを要求する工程、エンジン運転状態がパージする機会を提供したときにパージを要求する工程、及び/又は、第二貯蔵装置230内に貯蔵された還元剤の量が所定レベルに達したときにパージを要求する工程などを含むが、これらには限定されるものではない。
【００６０】
もし、アンモニア・パージが要求されないならば、方法600は、そこにおいて排気に加えられる尿素の量が決定されるステップ630に進み、そしてその後、そこにおいて決定された量の尿素が例えば第一排気入力通路75を介して排気に加えられるステップ640に進む。排気に加えられる尿素の量は、種々の方法で決定され得る。実施形態の幾つかにおいて、制御器12は排気ガス中のNOX濃度を示すNOXセンサーからの入力を受け、その後制御器12はこの入力から、排気に加えられる尿素の量を決定及び/又は調整する場合がある。別の実施形態において、排気中のNOX濃度が、エンジン運転状態から推定され、対応する量の尿素が排気系へ加えられる場合もある。更に別の実施形態において、一定量の尿素が排気に加えられる場合もある。追加されるアンモニア量は、選択されたセンサー入力又はエンジン運転状態に対して計算され、又は、予め決定されて制御器12の参照テーブル内に記憶され、そして、入力された運転状態に基づいて調整され得る。
【００６１】
一方、もしアンモニア・パージが要求されるならば、方法600は、アンモニアが排気系71に加えられてパージが実行されるステップ650に進む。実施形態の幾つかにおいて、制御器12は、例えばセンサー124に基づいて排気系71へのアンモニアの流れを制御することによって、排気系71へのアンモニア追加量を制御又は調整する場合がある。或いは、所定量のアンモニアが追加される場合もある。
【００６２】
上述したように、実施形態の幾つかにおいて、尿素を全く排他して、アンモニアが排気系に加えられる場合がある。別の実施形態においては、第二貯蔵装置からのアンモニアが、尿素と同時に排気系に加えられる場合もある。第二貯蔵装置からのアンモニアが尿素と同時に排気系に加えられる場合には、方法600は、ステップ660において、大気中へのアンモニアの抜けを避けながら加えられたアンモニアに対応するため、排気系に加えられる(同時に排気系に加えられるアンモニアに相当する量だけ)低減された尿素量を決定及び/又は提供する工程、及び、その後に、ステップ670において決定された量の尿素を排気系へ加える工程を含み得る。
【００６３】
排気系に加えられる低減された尿素量は、様々な方法で決定され得る。例えば、制御器12は、排気系に加えられるアンモニア量又はアンモニア濃度を判定し、更に、エンジン10の排気ガス中のNOX量又はNOX濃度を判定し、それから、排気ガス中の全てのNOXを完全に還元するのにどのくらい尿素が必要かを判定することによって、排気に加えられる尿素量を決定する場合がある。加えられる尿素量は、NOX還元反応化学量論から導き出される関数から算出可能であり、或いは、制御器12に記憶された参照テーブルによって決定される場合もある。このようにして、排気に加えられる尿素の量は、排気系に加えられるアンモニア量又はアンモニア濃度の変化、及び/又は、エンジン10の排気ガス中のNOX量又はNOX濃度の変化に応じて調整され得る。以上のようにして、パージ工程の間に第一貯蔵装置から噴射される還元剤の量は、パージ工程の作用に基づいて調整される場合がある。
【００６４】
還元剤管理システム73は、SCR触媒72に入る前の、燃焼室30の上流、及び/又は、内部、及び/又は、下流に、還元剤を選択的に導入し得る。具体的には、制御器12は、種々の条件に基づいて、アンモニア・パージを指示し得る。例えば、制御器12は、第二貯蔵装置230内のアンモニア濃度に応じて、貯蔵装置230がパージするよう指示する場合がある。そのようにして、アンモニアは、NOXを還元すべく、吸気マニホールド44及び/又は排気系71に導入され得る。或いは、アンモニアは、尿素溶液に溶解させるべく、貯蔵タンクに送られる場合がある。アンモニアは、排気温度又はエンジン燃焼温度などを含む種々の条件に基づいて、貯蔵タンク、吸気マニホールド、及び/又は排気系のようなシステムの様々な部位に導入され得る。
【００６５】
図7は、温度のような種々の状態に基づいてアンモニアが導入され得る部位を制御することを示す実施形態の別のフローチャート700である。そのようなものとして、制御器12は、ステップ710において、アンモニア・パージが可能か判断し得て、そうでなければルーチンを終了する。アンモニア・パージは、ここに記述するように制御器12からの種々のフィードバック信号に応じて可能とされ得る。
【００６６】
方法700は次に、ステップ720において、ステップ730にてアンモニア・パージのモードを選択するために、種々の状態を判定する工程を含む。実施形態の幾つかにおいて、排気温度が使用される場合がある。具体的には、一つ以上の温度センサーからの出力信号又は温度の推定が、システムの様々な部位の温度を特定し得る。例えば、燃焼室の作動温度が特定される場合がある。別の例において、排気温度が特定される場合もある。更なる別の例において、尿素貯蔵タンクの温度が特定される場合もある。別の実施形態において、エンジン速度及び/又はエンジン負荷のようなエンジン10の運転状態が特定され得る。種々のエンジン速度又はエンジン負荷のような所定の状態において、アンモニアが燃焼室30に噴射されない場合がある。
【００６７】
従ってステップ730において、アンモニア・パージのモードが、ここに記述される種々の状態に基づいて選択され、ステップ740において選択されたアンモニア・パージが実行され得る。実施形態の一つにおいて、燃焼室30の温度は、アンモニアが燃焼室内にてNOXを還元し得る温度の範囲内であり得る。例えば、制御器12は、燃焼室30内の温度センサーからの出力信号に応じて、そこにおいて温度が、燃焼室内でのアンモニアによる非触媒的なNOX還元に関して適切である状態を表し得るとき(すなわち第一所定温度よりも高いとき)に、第二貯蔵装置230から吸気マニホールド44へのアンモニア・パージを指示する場合がある。別の実施形態において、SCR触媒72内の温度が、その中での効率的なNOX還元に関して適切な場合がある。従って制御器12は、SCR触媒72内の温度センサーからの出力信号に応じて、そこにおいて温度がSCR触媒72内での触媒的なNOX還元に関して適切である状態を表し得るとき(すなわち第二所定温度よりも高いとき)に、排気系71へのアンモニア・パージを指示する場合がある。更に別の実施形態において、尿素貯蔵タンク内の種々の状態(例えば、貯蔵タンク220内の温度)が、アンモニアを尿素水溶液に溶解させるのに関して適切な場合がある。従って貯蔵タンク220は、第二貯蔵タンク230からパージされるアンモニアが実質的に尿素溶液に溶解され得るように、エンジン停止から所定時間経過後に比較的低い温度（第三所定温度）に到達する場合がある。そこで、制御器12は、貯蔵タンク220の温度センサーからの出力信号に応じて、そこにおいて温度がアンモニアが実質的に尿素溶液に溶解され得る状態を表し得るとき(すなわち第三所定温度よりも低いとき)に、貯蔵タンク220へのアンモニア・パージ(すなわち、尿素溶液への再溶解)を指示する場合がある。なお、上述の吸気マニホールド44へのアンモニア・パージ、排気系71へのアンモニア・パージ、及び貯蔵タンク220へのアンモニア・パージのいずれか二つ又は全てを備えることも可能であり、この場合においては、第一所定温度＞第二所定温度＞第三所定温度に設定され得る。別の例において、制御器12は、アンモニアの高い溶解性に関して適切である尿素溶液の濃度を示す濃度センサーからの出力信号に応じて、(尿素溶液の濃度が所定濃度以下の時に)貯蔵タンクへのアンモニア・パージを指示する場合もある。更なる別の例において、制御器12は、貯蔵タンク220又は大気温度の温度センサーからの出力信号に応じて、そこにおいて温度が、処理しきれない大量のアンモニアが貯蔵タンク内に発生し得る場合(すなわち第四所定温度よりも高いとき)に、エンジンの運転中であることを前提として、第二貯蔵装置230から吸気マニホールド44へのアンモニア・パージを指示する場合がある。こうすることで、処理しきれない大量のアンモニアが貯蔵タンク内に発生した場合であっても、燃焼室にて一部のアンモニアを燃焼させることが出来るので、大気中にアンモニアが放出されることを極小化することが可能になる。
【００６８】
このようにして、種々の状態の間に排気に対する還元剤追加を制御すること、及び、NOX還元の改善を達成し、そして、大気中へのアンモニアの抜けを低減するために、別の還元剤移送と共にアンモニア蒸気のパージを管理することが、可能となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に従った内燃エンジン及び制御システムの実施形態の一例を示す全体構成図である。
【図２】還元プロセス内で使用される複数の還元剤を管理するシステムの実施形態の一例を示すブロック図である。
【図３】還元プロセスにおけるアンモニアと尿素による窒素酸化物の還元作用を概略的に示す図である。
【図４】エンジンの運転状態に基づいて排出物制御システムを運転する方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図５Ａ】還元剤管理システムの運転モードの作動を示すブロック図である。
【図５Ｂ】還元剤管理システムの運転モードの作動を示すブロック図である。
【図５Ｃ】還元剤管理システムの運転モードの作動を示すブロック図である。
【図５Ｄ】還元剤管理システムの運転モードの作動を示すブロック図である。
【図５Ｅ】還元剤管理システムの運転モードの作動を示すブロック図である。
【図６】導入された他の還元剤の量に基づき、還元プロセスに加える還元剤の量を決定する方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【図７】種々の状態に基づき、複数の部位から還元剤を導入する部位を選択する方法の実施形態の例を示す別のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
10  エンジン
12  制御器
30  燃焼室
44  吸気マニホールド
48  排気マニホールド
70  触媒コンバータ
71  排気系
72  SCR触媒
73  還元剤管理システム(還元剤源)
200  排出物制御システム
220  第一貯蔵装置(貯蔵タンク)
222  第一還元剤
224  第二還元剤
225  圧力開放バルブ
227  再循環バルブ
230  第二貯蔵装置
505  バルブ
510  第一大気バルブ
520  第二大気バルブ
【図１】
2008223763.tif 000003
【図２】
2008223763.tif 000004
【図３】
2008223763.tif 000005
【図４】
2008223763.tif 000006
【図５Ａ】
2008223763.tif 000007
【図５Ｂ】
2008223763.tif 000008
【図５Ｃ】
2008223763.tif 000009
【図５Ｄ】
2008223763.tif 000010
【図５Ｅ】
2008223763.tif 000011
【図６】
2008223763.tif 000012
【図７】
2008223763.tif 000013