(57)【要約】【課題】  ディーゼルエンジン排気システムのフィルタ及び触媒を再生するシステム及び方法を提供する。  【解決手段】  圧縮点火エンジンを有する車両のための粒子フィルタ、触媒機能付き煤煙フィルタ及びＮＯｘ触媒を再生するためのシステム及び方法。エンジン制御モジュールは、エンジンの動作及び再生機能を制御する。エンジンは、好ましくは、統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダ組立体を有する。排気システムには負荷バンク加熱器が設けられ、これは、排気を直接加熱するように動作し、それにより、その温度を上昇させ、その温度が、再生及び脱硫酸に必要な温度に近づけられる。加熱器の動作は、統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダ組立体を通して負荷を与え、エンジンにかかる負荷が増加し、これによって更に、排気温度を、再生及び脱硫酸に必要なレベルにまで上昇させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用圧縮点火エンジンのための粒子フィルタ触媒、煤煙フィルタ及びＮＯｘ吸着触媒を再生するシステムにおいて、
スタータと、
オルタネータと、
フライホイールと、
リターダと、
を有し、
上記スタータ、オルタネータ、フライホイール及びリターダが一つの統合された組立体として結合されていて、
上記システムは更に、
排気管内に配置された負荷バンク加熱器と、
再生サイクルを開始するための信号を受信できるように構成されたエンジン制御モジュールと、
を有し、
上記エンジン制御モジュールは、上記車両が停止していて上記エンジンがアイドリングしている時に上記再生サイクル開始信号を受信した後に、上記負荷バンク加熱器を動作させて上記エンジンに負荷をかけ、エンジン動作パラメータを調節するものである、
システム。
【請求項２】
上記排気の温度を検出するセンサが、再生のために充分な予め決められたレベルよりも上記排気温度が低いことを示す低温信号を生成し、
上記負荷バンク加熱器が動作し、これが、上記統合された組立体によってエンジンにかけられる負荷が増大することに伴って上記排気の温度を上昇させ、
上記エンジン制御モジュールが、上記エンジンを所定の動作速度に移行させる、
請求項１のシステム。
【請求項３】
フィルタの再生サイクルを開始するための上記信号が、排気背圧を監視する排気内のセンサによって生成される、請求項１のシステム。
【請求項４】
ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸サイクルを開始するための上記信号は、排気のＮＯｘセンサ、温度センサ、空気／燃料比センサから上記エンジン制御モジュールによって受信された信号に応じて開始される、請求項１のシステム。
【請求項５】
ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸サイクルの間に調節される上記エンジン動作パラメータが空気／燃料比である、請求項１のシステム。
【請求項６】
上記エンジン制御モジュールによって調節される上記エンジン動作パラメータが給油とタイミングのパラメータである、請求項１のシステム。
【請求項７】
上記エンジン制御モジュールが再生サイクル開始の上記信号を受信したことに応じて警告灯が動作する、請求項１のシステム。
【請求項８】
上記警告灯が動作した時に、オペレータが再生サイクルを開始する場合を除いて、上記エンジン制御モジュールがエンジンを動作不能にする、請求項７のシステム。
【請求項９】
上記警告灯が動作した時に、上記オペレータが手動スイッチを入れることによって上記再生サイクルを動作させる、請求項８のシステム。
【請求項１０】
エンジン制御モジュールと、統合された一つのスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダ組立体とを有する圧縮点火エンジンを具備する車両のための粒子フィルタ触媒、煤煙フィルタ及びＮＯｘ吸着触媒を再生する方法において、
上記粒子フィルタ触媒、煤煙フィルタ及びＮＯｘ吸着触媒の状態を検出し、上記フィルタ及び触媒がクリーニングを必要とすることを検出した時にクリーニングサイクル開始信号を生成するステップと、
上記エンジン及び車両の動作を監視して、上記エンジンがアイドリング状態かどうか、及び、上記車両が停止しているかどうかを判定し、エンジンアイドリング・車両停止信号を生成するステップと、
上記エンジン制御モジュールで、上記エンジンクリーニングサイクル信号及び上記エンジンアイドリング・車両停止信号を受信するステップと、
上記エンジンが所定の運転速度に移行するようにエンジン制御パラメータ調節を開始するステップと、
排気流れの温度を検出し、上記排気温度がフィルタの再生には不充分であることが検出された時に、低温信号を生成するステップと、
エンジン制御モジュールによって上記低温信号が受信されたことに応じて、排気管内の加熱器を動作させ、それによって排気を直接加熱するとともに、上記排気を加熱する上記統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダ組立体から上記エンジンにかかる負荷を増加させるステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
上記加熱器は、上記統合組立体によってエンジンにかかる負荷を増加させることに伴って上記排気の温度を上昇させる負荷バンク加熱器である、請求項１０の方法。
【請求項１２】
排気背圧を監視するセンサによって、再生サイクル開始のための信号が
生成されるステップを更に有する、請求項１０の方法。
【請求項１３】
上記エンジン制御モジュールによって受信され、排気ＮＯｘセンサ、温度センサ及び空気／燃料比センサから出た出力に基づいて、脱硫酸サイクルを開始するための信号を生成し、ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸を開始するステップを更に有する、請求項１０の方法。
【請求項１４】
上記空気／燃料比を調節することによってＮＯｘ吸着触媒を脱硫酸するステップを更に有する、請求項１０の方法。
【請求項１５】
上記エンジン制御モジュールによって調節されるエンジン動作パラメータが、給油とタイミングのパラメータである、請求項１０の方法。
【請求項１６】
上記エンジン制御モジュールが再生サイクル開始のための上記信号を受信したことに応じて警告灯を動作させるステップを更に有する、請求項１０の方法。
【請求項１７】
上記警告灯が動作した時に、オペレータが上記再生サイクルを開始する場合を除いて、上記エンジン制御モジュールが上記エンジンを動作不能にする、請求項１６の方法。
【請求項１８】
上記警告灯が動作した時に、オペレータによって手動スイッチを動作させるステップを更に有する、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン排気システムのフィルタ及び触媒を再生するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン排気システムは、粒子フィルタと、触媒作用を有する煤煙フィルタと、ＮＯｘ吸着触媒とを含んでいて、これらは、排気をきれいにしてエンジン放出を減らすものである。効率的な運用のために、定期的に排気システムコンポーネントを再生して硫酸を取り除くことが要望されている。
【０００３】
ディーゼル粒子フィルタの再生には、そのフィルタを約１０分間約５００℃の温度に加熱することが必要である。触媒作用を有する煤煙フィルタの再生には、そのフィルタを約１０分間約４００℃の温度に加熱することが必要である。ＮＯｘ吸着剤の脱硫酸のためには、エンジンを濃空燃比混合ガスで（過剰燃料／アクセス酸素無しで）運転しながらその触媒を少なくとも約５分間約７００℃の温度に加熱することが必要である。この運転により、比較的高い濃度の未燃焼炭化水素及び一酸化炭素を含み酸素を含まない排気を生成する。先行技術は、触媒コンポーネントをエンジンターボチャージャタービンの出口の近くに配置することによって高い触媒温度を維持することを提案している。この方法は、空間的制約により、高速走行用車両においては現実的でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
再生サイクルを実行する好ましい方法は、車両が停止している間、例えば給油のための停止時にフィルタ及び触媒コンポーネントを加熱する方法である。高温の排気は、エンジンに負荷をかけることによって最も効率的に生成される。しかし、車両が停止している間にエンジンに充分な負荷をかけるのは困難である。車両が停止している時にエンジンにかかる負荷は、例えばライトや空調系統等に関連する電気的な負荷と、空気圧縮機の運転、冷却ファンやエンジンのアイドリングトルク負荷に関連する機械的負荷だけである。これらの負荷は、荷物を積んだ車両が坂を登る時の路上負荷に比べて極めて小さい。再生サイクルを実行する好ましい方法は、車両が停止している時、例えば給油のための停止時にフィルタ及び触媒コンポーネントを加熱する方法である。
【０００５】
車両が停止している時に排気システムフィルタ及び触媒コンポーネントを再生するために必要な高温を作り出す比較的高い負荷をエンジンにかけるための、実効的なシステムが所望されている。
本発明は、以上述べた及びその他の課題を解決するものであって、以下にその概要を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、圧縮点火エンジンのための粒子フィルタ及び触媒煤煙フィルタを再生するシステムが提供される。このシステムは、スタータ、オルタネータ、フライホイール及びリターダを含む統合組立体を有する。このシステムは更に、排気システムの中に配置された負荷バンク加熱器を有する。エンジン制御モジュールは、車両が停止してエンジンがアイドリングしている時に、再生サイクルを始動する信号を受けるように構成されている。再生サイクルを始動するための信号を受け取ると、制御モジュールは、負荷バンク加熱器を作動させ、それによってエンジンに負荷をかける。エンジン制御モジュールは又、エンジン動作パラメータの調節も行なう。
【０００７】
システムは更に、排気温度を検出するためのセンサも有している。センサが、排気温度が再生にとって不充分であることを示す信号を生成した時、負荷バンク加熱器が動作する。負荷バンク加熱器は、排気温度を直接的に上昇させ、更に、エンジンにかかる負荷を増加させる。統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダ組立体から導かれる電気エネルギは、エンジンの負荷を増加させる。更に、エンジン制御モジュールは、エンジンを所定の動作速度に移行させる。
【０００８】
フィルタのための再生サイクルを開始する信号は、排気背圧を監視するセンサによって生成される。ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸を開始する信号は、排気のＮＯｘセンサ、温度センサ及び／又は空気／燃料比センサから受信した信号に応じて開始される。これらのセンサは、エンジン動作中にエンジン制御モジュールによって監視される。調節される一つのエンジン動作パラメータは空気／燃料比である。給油及びタイミングのエンジン動作パラメータは、脱硫酸及び再生のためにエンジン制御モジュールによって調節することができる。
【０００９】
エンジン制御モジュールが再生サイクルを開始する信号を受信したことに応じて、警告灯を動作させてもよい。警告灯を動作させた時、エンジン制御モジュールは、オペレータが再生サイクルを開始しない限りエンジンを動作不能にしてもよい。オペレータは、警告灯によって、手動スイッチを入れることによって再生サイクルを動作させるように指示される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、圧縮点火エンジンを有する車両用の粒子フィルタ、触媒煤煙フィルタ及びＮＯｘ吸着触媒を再生する方法が提供される。圧縮点火エンジンは、エンジン制御モジュールと、統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダとを有する。この方法は、粒子フィルタ、触媒煤煙フィルタ及びＮＯｘ吸着触媒の状態を検出し、フィルタ又は触媒がクリーニングを必要としていることを検出した時に、クリーニング開始信号を生成する。エンジン及び車両の動作は監視され、エンジンがアイドリング中かどうか、及び車両が停止中かどうかが判定され、その時に、エンジンアイドリング／車両停止信号が生成される。エンジン制御モジュールは、エンジンクリーニングサイクル開始信号及びエンジンアイドリング／車両停止信号を受信した時、エンジン制御パラメータを調節してエンジンが所定の動作速度に移行するようにする。排気流れの温度も検出される。排気温度がフィルタの再生にとって不充分であることが検出された時、低温信号が生成される。エンジン制御モジュールが低温信号を受信した時、エンジン制御モジュールは、排気管内の加熱器を動作させ、これによって排気が直接加熱される。加熱器の動作により、統合されたスタータ・オルタネータ・フライホイール・リターダによってエンジンにかかる負荷も増加し、これによっても排気が加熱される。
【００１１】
加熱器は、負荷バンク加熱器であって、これによって統合組立体によってエンジンにかかる負荷が増大するので、排気温度が上昇する。
【００１２】
本発明の方法の他の態様によれば、再生サイクルを開始するための信号が、排気圧力を監視するセンサによって生成される。脱硫酸サイクルを開始する信号は、排気ＮＯｘセンサ、温度センサ及び空気／燃料比センサからの出力でエンジン制御モジュールによって受信された出力に基づいて生成してもよい。この出力によって、ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸が開始される。エンジン制御モジュールは、ＮＯｘ吸着触媒の脱硫酸の時に、空気／燃料比を調節してもよい。エンジン制御モジュールは、さらに、エンジン動作パラメータである給油とタイミングを調節してもよい。
【００１３】
エンジン制御モジュールが再生サイクル開始の信号を受信したことに応じて、警告灯が動作するようにしてもよい。警告灯が動作した時、エンジン制御モジュールは、オペレータが再生サイクルを開始しない限りエンジンを動作不能にする。オペレータは、警告灯が動作した時に、再生サイクルを開始するように手動スイッチを入れる。
【００１４】
以上説明した本発明の態様及びその他の態様は、添付図面と以下の詳細な説明を参照することのよってよりよく理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付図は、高速走行用車両１２のための圧縮点火エンジン１０を模式的に示している。エンジン１０はエンジン制御モジュール１４を有し、エンジン制御モジュール１４はエンジン１０の動作を制御するとともに、以下に説明するように、本発明によって排気コンポーネントの再生と脱硫酸を制御する。
【００１６】
排気マニホルドセンサ１６及びテールパイプセンサ１８はエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１４に対して情報を提供し、この情報は、排気コンポーネント再生の制御に使用される。排気マニホルドセンサ１６は、ＮＯｘレベル、空気／燃料比（λ）、温度及び圧力に関する情報を提供してもよい。排気マニホルドセンサ１６及びパイプセンサ１８は、ＮＯｘ、λ及び温度に関する情報を提供する。これらの情報により、ＥＣＭ１４は、再生の必要が迫っていることを検出できる。ＥＣＭは更に、再生の必要性を判定するために他の動作パラメータをも監視してもよい。特定のフィルタ２０、触媒機能付き煤煙フィルタ２２又はＮＯｘ吸着触媒２４の再生の必要性を検出すると、警告灯２６が動作する。警告灯が点灯することにより、オペレータは、次の給油停止時に再生／脱硫酸サイクルを起動するように、スイッチ２８を入れるように促される。
【００１７】
車両が給油のために停止する時、エンジン１０は通常はアイドリング状態を続ける。この時、車両が停止し、ＥＣＭは、給油、タイミング、ガバニング及び、エンジンを所定の動作速度にするために必要な他のエンジン動作パラメータを、制御する。ＮＯｘ吸着触媒を再生する場合は、空気／燃料比もそれ相応に制御される。
【００１８】
排気温度が、再生／脱硫酸にとって不充分な場合は、複数の加熱エレメント３２を含む加熱器負荷バンク３０が動作する。加熱エレメント３２を動作することにより、排気を直接加熱することになり、これにより排気温度が上昇する。更に、加熱器負荷バンク３０を動作させることにより、エンジン１０にかかる負荷が増大する。加熱エレメント３２によって使用される電気エネルギが、結合されたスタータ／オルタネータ／フライホイール／リターダ組立体３４から得られるからである。統合されたスタータ／オルタネータ／フライホイール／リターダ組立体３４によってエンジン１０にかけられる負荷は、エンジン１０への負荷を増加させ、それによって、排気温度が上昇する。このようにして、排ガス流れが、粒子排気フィルタ２０及び触媒煤煙フィルタ２２を再生し、又、ＮＯｘ触媒２４の硫酸を取り除くために必要なレベルにまで効率的に増大する。
【００１９】
警告灯が点灯した後の次の給油のための停止の時に、オペレータが再生／脱硫酸サイクルを開始しそこねた場合は、ＥＣＭが車両を動作不能にしてもよい。ＥＣＭは、トランスミッションでの歯車の噛み合わせを不可能とするか、エンジンスロットルを動作不能にすることによって、車両を動作不能にすることができる。ＥＣＭは更に、再生／脱硫酸サイクルがオペレータによって開始されるまで車両の動作を禁止する他の方策を採用してもよい。他の例として、このシステムは、再生／脱硫酸サイクル実行の必要性についてオペレータに更に忠告するために、警報を出したり、警告灯を点滅させてもよい。
【００２０】
発明の実施形態を図示し説明したが、これらの実施形態は、本発明のすべての可能な形態を図示し説明することを意図していない。この明細書で使用される言葉は限定するためでなくて説明するためのものである。又、本発明の概念や範囲から逸脱することなしに種々の変更が可能であることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による排気システムコンポーネント再生システムを有する圧縮点火エンジンを模式的に示す図である。
【図１】
2004190666.tif 000003