(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内燃機関（２、３；２２、２３）から成るシステム（１；２１）を動作させるための方法であって、前記内燃機関（２、３；２２、２３）は、前記内燃機関（２、３；２２、２３）によって供給される駆動力が、少なくとも１つの共通の消費機器（４；２４）によって受容されるように連結されており、各内燃機関（２、３）に、それぞれの内燃機関の排ガスの排ガス後処理が個別に行われる個々の排ガス後処理装置（１１、１２）が後置されている方法
において、
少なくとも１つの第１の内燃機関（２、３）の前記排ガス後処理装置（１１、１２）の再生のために、それぞれの第１の内燃機関（２、３）の駆動力が削減され、さらに、その排ガス後処理装置（１１、１２）が再生されない、少なくとも１つの第２の内燃機関（２、３）の駆動力が、１つ又は各第１の内燃機関（２、３）における駆動力の削減が補償されるように高められることを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれの第１の内燃機関（２、３）の前記排ガス後処理装置（１１、１２）の再生のために、それぞれの第１の内燃機関（２、３）の駆動力が削減され、それぞれの第１の内燃機関（２、３）の再生されるべき排ガス後処理装置（１１、１２）を通過するように誘導される排ガスの温度が引き上げられること、及び、１つ又は各第２の内燃機関（２、３）の駆動力が、第１及び第２の内燃機関（２、３）によって総じて供給される総駆動力が一定であり続けるように高められることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのセンサ（１５、１６；３３）を用いて、排ガス後処理装置（１１、１２；３１）の再生が必要であるかが監視され、排ガス後処理装置の再生が必要であると検知された場合には、前記排ガス後処理装置の再生が自動的に実施されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の方法。
【請求項４】
それぞれの排ガス後処理装置（１１、１２；３１）の再生が、閉ループ制御されるか、又は、時間制御されて実施されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
その駆動力が削減される、１つ又は各第１の内燃機関（２、３；２２、２３）の排ガスの温度が、それぞれの第１の内燃機関への原動機の介入によって引き上げられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの第１の内燃機関（２、３、２２、２３）の排ガスの温度は、燃料空気比の変更及び／又は噴射開始の変更及び／又は噴射圧力の変更及び／又は圧縮比の変更及び／又は弁開口時間の変更及び／又は過給空気温度の変更及び／又は排ガス背圧の変更によって高められることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
それぞれの第１の内燃機関（２、３；２２、２３）の排ガスの温度が、外部の熱源（３４、３５）によって引き上げられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実施するための手段を特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の内燃機関から成るシステムを動作させるための方法に関する。さらに、本発明は、当該方法を実施するための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実践から、複数の内燃機関から成るシステムが知られており、当該内燃機関は、内燃機関によって供給される駆動力が、少なくとも１つの共通の消費機器によって受容されるように連結されている。このとき、システムの内燃機関によって供給される駆動力は、総計で、１つ又はそれぞれの共通の消費機器によって受容される全出力を供給している。
【０００３】
実践からはさらに、このような複数の内燃機関から成るシステムのそれぞれの内燃機関に、個々の排ガス後処理装置が後置されているか、又は、このような複数の内燃機関から成るシステムの複数の内燃機関に、共通の排ガス後処理装置が後置されていることが知られている。複数の内燃機関に個々の排ガス後処理装置が後置されている場合、それぞれの内燃機関の排ガスに関しては、それぞれの排ガス後処理装置内で、個別に排ガス後処理が行われる。複数の内燃機関に共通の排ガス後処理装置が後置されている場合、これらの複数の内燃機関の排ガスに関しては、共通の排ガス後処理が行われ、当該排ガスは共通の排ガス後処理装置を通過するように誘導される。
【０００４】
このような排ガス後処理装置は、例えばＳＣＲ触媒コンバータであって良く、ＳＣＲ触媒コンバータ内では、窒素酸化物が、アンモニア等の還元剤を用いて、窒素及び水蒸気に変換される。このようなＳＣＲ触媒コンバータには、ＮＯ酸化触媒コンバータを前置することが可能であり、それによって、ＳＣＲ触媒コンバータの上流で、ＮＯがＮＯ２に変換され、その結果、ＳＣＲ触媒コンバータ内の反応速度が上昇する。付加的又は代替的に、排ガス後処理装置は、ＣＨ４酸化触媒コンバータも含んでいて良く、それによって、例えば、特にガスエンジンで生じるＣＨ４の排出量が減少する。
【０００５】
動作中、特に排ガス後処理装置の動作温度が長時間に亘って低すぎる場合、排ガス後処理装置では、炭化水素と、並びに／又は、燃料由来及びエンジンオイル由来の硫酸塩及び硫化物とのコーキングが生じ、それによって、それぞれの排ガス後処理装置が動作を停止するか、又は、その有効性が失われるという問題が生じる。このような動作の停止は、可逆性であり、排ガス温度を上昇させることによって、それぞれの排ガス後処理装置の再生という意味で、逆行させることが可能であり、それによって、それぞれの排ガス後処理装置は、再びその元の活動を得る。
【０００６】
個々の排ガス後処理装置が後置されている、又は、共通の排ガス後処理装置が後置されている複数の内燃機関から成るシステムを動作させる場合、それぞれの排ガス後処理装置の再生は困難である。その理由は特に、排ガス後処理装置の効果的な再生のために、複数の内燃機関から成るシステムの少なくとも１つの内燃機関の駆動力を削減しなければならないことにある。しかしながら、これは、これらの内燃機関がそれぞれ、少なくとも１つの共通の消費機器に駆動力を供給している場合には不可能である。なぜなら、共通の消費機器に供給される駆動力が減少し、共通の消費機器はもはや完全な状態では動作できないであろうからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここから出発して、本発明の課題は、複数の内燃機関から成るシステムを動作させるための新しい方法と、当該方法を実施するための制御装置とを創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本発明によると、排ガス後処理装置の再生のために、少なくとも１つの第１の内燃機関の駆動力が削減され、１つ又は各第１の内燃機関の排ガス温度が引き上げられ、さらに、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力が高められ、それによって、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減が、少なくとも部分的に補償される。
【０００９】
本発明では、複数の連結された内燃機関から成るシステムの排ガス後処理装置を再生する必要がある場合に、少なくとも１つの第１の内燃機関の駆動力を削減することが提案されている。さらに、その駆動力が削減される１つ又は各第１の内燃機関の排ガスの温度が引き上げられる。さらに、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力が高められ、それによって、１つ又は各第１の内燃機関の駆動力の削減が、少なくとも部分的に補償される。それによって、少なくとも１つの第１の内燃機関における駆動力の削減にも関わらず、連結された内燃機関から成るシステムのそれぞれの共通の消費機器に供給される総駆動力を一定に保つことが可能である。１つ又は各第１の内燃機関の駆動力の減少によって、それぞれの第１の内燃機関の排ガス温度は、特にそれぞれの第１の内燃機関への原動機側の介入によって上昇可能であり、それぞれの第１の内燃機関において臨界部材温度を超過するという危険は生じない。
【００１０】
代替的又は付加的に、駆動力が削減される１つ又は各第１の内燃機関における排ガス温度を、外部の熱源によって上昇させることが可能である。それには、それぞれの第１の内燃機関で駆動力が減少する結果、発生する排ガスの量が減少するので、排ガスの温度を上昇させるためには、比較的少ないエネルギーのみを必要とする、比較的小さな外部の熱源で十分であるという利点がある。それによって、燃料の需要を減少させることができる。
【００１１】
各内燃機関に、個々の排ガス後処理装置が後置されている場合、少なくとも１つの第１の内燃機関の排ガス後処理装置の再生のために、それぞれの第１の内燃機関の駆動力が削減され、さらに、その排ガス後処理装置が再生されない少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力は高められ、それによって、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減が補償される。その際、それぞれの第１の内燃機関の再生されるべき排ガス後処理装置を通過するように誘導されるべき排ガスの温度は、特にそれぞれの第１の内燃機関への原動機の介入によって引き上げられ、１つ又は各第２の内燃機関の駆動力は、第１の内燃機関と第２の内燃機関とによって総じて供給される総駆動力が一定であり続けるように高められる。当該方法の当該態様は、各内燃機関に、個々の排ガス後処理装置が後置されている場合に有利である。
【００１２】
複数の内燃機関に、共通の排ガス後処理装置が後置されている場合、排ガス後処理装置の再生のために、少なくとも１つの第１の内燃機関の駆動力が削減され、さらに、その排ガスが同一の排ガス後処理装置を通過するように誘導される、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力は高められ、それによって、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減が補償される。その際、その駆動力が削減される１つ又は各第１の内燃機関の排ガスの温度は、特にそれぞれの第１の内燃機関への原動機の介入によって引き上げられ、加えて、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力は、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減が補償されるように高められ、第１の内燃機関と第２の内燃機関とによって総じて供給される総駆動力は一定であり続ける。当該方法の当該態様は、複数の内燃機関に、共通の排ガス後処理装置が後置されている場合に有利である。
【００１３】
好ましくは、その駆動力が削減される、それぞれの第１の内燃機関の排ガスの温度は、燃料空気比の変更及び／又は噴射開始の変更及び／又は噴射圧力の変更及び／又は圧縮比の変更及び／又は弁開口時間の変更及び／又は過給空気温度の変更及び／又は排ガス背圧の変更によって高められる。代替的又は付加的に、その駆動力が削減される、それぞれの第１の内燃機関の排ガスの温度が、外部の熱源によって高められる。それによって、その駆動力が削減される、それぞれの第１の内燃機関における排ガスの温度が、特に有利に高められ得る。
【００１４】
本発明に係る制御装置は、本発明に係る方法を実施するための手段を含んでいる。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、下位請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、これに限定されることなく、図面を用いて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】複数の内燃機関から成る第１のシステムのブロック図である。
【図２】複数の内燃機関から成る第２のシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、複数の内燃機関から成るシステムを動作させるための方法と、当該方法を実施するための制御装置と、に関する。
【００１８】
図１は、複数の内燃機関２、３から成る第１のシステム１を極めて概略的に示している。図１に示された内燃機関２、３は、当該内燃機関によって供給される駆動力が、共通の使用機器４によって受容されるように連結されている。消費機器４は、例えば油圧又は電気的又は機械的又はその他の消費機器であって良く、その必要な駆動力は、両方の内燃機関２及び３によって、総じて供給される。従って、両方の内燃機関２及び３は、共通の消費機器４のために部分駆動力を供給している。
【００１９】
図１によると、内燃機関それぞれに、一方では燃料５又は６が、他方では燃焼空気７、８が供給され、それぞれの内燃機関２、３内で燃料５、６が燃焼し、それぞれの内燃機関２、３から排ガス９、１０が排出される。
【００２０】
図１のシステム１では、各内燃機関２、３に、個々の排ガス後処理装置１１、１２が配設されており、当該排ガス後処理装置内で、それぞれの内燃機関２、３のそれぞれの排ガス９、１０の排ガス後処理が個別に行われる。対応して、浄化された排ガス１３、１４が、排ガス後処理装置１１、１２から流出する。
【００２１】
例えば、内燃機関２に後置された排ガス後処理装置１２を再生する必要がある場合、本発明では、当該排ガス後処理装置１２を再生するために、内燃機関２の駆動力が削減され、駆動力が削減された内燃機関２の排ガス１０の温度が引き上げられ、さらに、その排ガス後処理装置１１が再生されない内燃機関３の駆動力が高められ、それによって、内燃機関２における駆動力の減少が、少なくとも部分的に、好ましくは完全に補償され、結果として、共通の消費機器４に、全体として一定の総駆動力が供給される。
【００２２】
図１に係るシステムの排ガス後処理装置の内の１つを再生するために、再生されるべき排ガス後処理装置に前置された第１の内燃機関では、駆動力が削減される。その排ガス後処理装置が再生されない第２の内燃機関では、駆動力が高められ、それによって、第１の内燃機関の削減された駆動力が補償される。さらに、その駆動力が削減された第１の内燃機関の排ガスの温度が引き上げられ、それによって、この第１の内燃機関に後置された排ガス後処理装置が、排ガス温度の上昇の結果、再生される。その際、内燃機関によって供給される総駆動力は一定であり続けるので、第１の内燃機関で駆動力が削減されたにも関わらず、第２の内燃機関の駆動力が増大することによって、共通の消費機器は、依然として完全な状態で動作可能である。
【００２３】
その駆動力が削減される第１の内燃機関における排ガスの排ガス温度の上昇は、好ましくは、駆動力が削減された第１の内燃機関への原動機側の介入によってもたらされる。
【００２４】
このような原動機側の介入は、例えば、燃料空気比の変更及び／又は噴射開始の変更及び／又は噴射圧力の変更及び／又は圧縮比の変更及び／又は弁開口時間の変更及び／又は過給空気温度の変更及び／又は駆動力が削減された内燃機関における排ガス背圧の変更によって行われ得る。
【００２５】
有利な一態様によると、図１に係るシステム１の各排ガス後処理装置１１、１２には、それぞれ少なくとも１つのセンサ１５、１６が配設されており、当該センサを用いて、それぞれの排ガス後処理装置１１、１２の再生が必要であるかが自動的に検知され得る。これは、例えば、ＮＯｘセンサ又はＮＨ３センサ又は煤センサを通じて行われ得る。
【００２６】
センサ１５、１６によって供給された測定信号は、制御装置１７に供給され、制御装置１７は、排ガス後処理装置１１、１２の内の１つで再生が必要であると検知した場合、上述の方法を自動的に実施するが、この実施は、再生されるべき排ガス後処理装置に前置される内燃機関において駆動力が削減され、当該内燃機関の排ガス温度が引き上げられ、さらに、その排ガス後処理装置が再生されるべきものではない、もう一方の内燃機関の駆動力が高められ、その結果、もう一方の内燃機関における駆動力の削減が補償されることによるものである。
【００２７】
制御装置１７は、本発明に係る方法を実施するための手段を含んでいる。当該手段は、ハード面の手段及びソフト面の手段である。
【００２８】
制御装置１７のハード面の手段は、本発明に係る方法の実施に関与している部材とデータを交換するためのデータインターフェースである。さらに、制御装置１７のハード面の手段は、データ処理のためのプロセッサ、及び、データを保存するための記憶装置である。制御装置１７のソフト面の手段は、本発明に係る方法の実施に用いられるプログラムコンポーネントである。
【００２９】
図１には示されていないが、その駆動力が削減される内燃機関の排ガスの排ガス温度を、それぞれの内燃機関への原動機側の介入の代わりに、又は、介入に加えて、外部の熱源によっても上昇させることが可能である。それぞれの内燃機関の駆動力の削減によって、当該内燃機関で生じる排ガスの量が減少するので、駆動力が削減される内燃機関の排ガスの温度を、比較的少ないエネルギーを必要とする比較的小さい外部の熱源によって、それぞれの排ガス後処理装置の再生に必要な温度まで上昇させることができる。
【００３０】
図２は、複数の連結された内燃機関２２、２３から成る代替的なシステム２１を示しており、当該内燃機関の駆動力はやはり、共通の使用機器２４によって受容される。内燃機関２２及び２３内でも、燃料２５又は２６が、過給空気２７又は２８の存在下で燃焼し、対応する排ガス２９又は３０を生成しているが、図１に係るシステム１とは異なり、図２に係るシステム２１では、両方の内燃機関２２、２３の排ガス２９、３０は、共通の排ガス後処理装置３１を通過するように誘導され、共通の排ガス後処理に付される。従って、図２では、両方の内燃機関２２、２３の排ガス２９、３０は、共通の排ガス後処理装置３１を通過するように誘導され、浄化された排ガス３２が排ガス後処理装置３１から流出する。
【００３１】
排ガス後処理装置３１を再生する必要がある場合、その必要は、例えば排ガス後処理装置３１に配設されたセンサ３３によって検知可能であり、システム２１の第１の内燃機関の駆動力は削減され、この駆動力が削減された第１の内燃機関の排ガスの温度は引き上げられ、もう一方の第２の内燃機関の駆動力が高められ、それによって、もう一方の内燃機関の駆動力の削減が補償される。
【００３２】
例えば図２では、内燃機関２２の駆動力が削減され、内燃機関２２の排ガス３０の温度が引き上げられ、もう一方の内燃機関２３の駆動力が高められ得るので、両方の内燃機関２２及び２３は、やはり総じて、共通の消費機器２４に、一定の総駆動力を供給している。
【００３３】
その際、その駆動力が削減された内燃機関２２における排ガス３０の排ガス温度の上昇は、図１の実施例と一致して、やはり、上述の原動機側の介入の内少なくとも１つによって、及び／又は、外部の熱源によってもたらされ得る。図２では、各内燃機関２２、２３の下流に、このような外部の熱源３４又は３５が配置されており、当該外部熱源によって、それぞれの内燃機関のそれぞれの排ガス２９又は３０が熱せられ得る。
【００３４】
両方の内燃機関２２、２３の排ガスが、共通の排ガス後処理装置３１を通過するように誘導される、図２の実施例では、当該排ガス後処理装置の再生が、例えば出力が削減された内燃機関２２の、その温度が上昇した排ガスが、排ガス後処理装置３１の第１のセクションを通り、その駆動力が増大した内燃機関２３の排ガスが、排ガス後処理装置３１の第２のセクションを通るように誘導されることによって、セクション毎に、又は、段階的に行われると規定され得る。
【００３５】
同様に、両方の内燃機関２２、２３の排ガスを前もって混合した後、当該混合気を、専ら排ガス後処理装置のセクションを通過するように誘導することを規定し得る。
【００３６】
排ガス後処理装置３１をセクション毎に形成することによって、その再生を改善することが可能であるが、そのためには、排ガス後処理装置３１の各セクションが、例えばフラップ又はその他の遮断要素によって、再生のために、互いに分離し得る、又は、連結を解除され得ることが必要である。
【００３７】
図２には、やはり制御装置３６が示されており、当該制御装置は、本発明に係る方法の実施に用いられ、当該方法を実施するための手段を有している。
【００３８】
図１及び図２に示された排ガス後処理装置１１、１２、３１は、必要に応じて前置されたＮＯ酸化触媒コンバータを有するＳＣＲ触媒コンバータを含み得る。さらに、排ガス後処理装置１１、１２、３１は、ＣＨ４酸化触媒コンバータ及び／又はＣＨ２Ｏ酸化触媒コンバータ及び／又はＮＯｘ貯蔵触媒コンバータ等を含んでいて良く、これらの酸化触媒コンバータは、温度の上昇によって再生可能である。
【００３９】
具体的な数の例を挙げると、例えば、図１の実施例に関して、両方の内燃機関２及び３が、共通の消費機器４に、５ＭＶの駆動力を供給するので、これらの内燃機関は総計で、１０ＭＶの総駆動力を供給していると仮定される。通常動作において、排ガス９、１０の温度は、それぞれ約３２０℃であり、ＮＯｘセンサとして構成されたセンサ１５、１６は、浄化された排ガス１３、１４内に、約４００ｍｇ／Ｎｍ３の濃度のＮＯｘを測定する。
【００４０】
さらに、例えばセンサ１６は、浄化された排ガスフロー１４内のＮＯｘ濃度の、７００ｍｇ／Ｎｍ３までの上昇を検知すると仮定される。制御装置１７は、このＮＯｘ濃度の上昇に基づいて、排ガス後処理装置１２が再生されるべきであると推測する。
【００４１】
このために、自動的に、内燃機関２の駆動力が、例えば２ＭＷまで削減され、この削減の補償のために、内燃機関３の駆動力が８ＭＷまで高められるので、両方の内燃機関２、３は再び、総計で１０ＭＷの総駆動力を、共通の消費機器４に供給する。同様に、内燃機関２から流出する排ガス１０の温度は、上述したように、少なくとも１つの原動機側の介入によって、及び／又は、少なくとも１つの外部の熱源によって、例えば３８０℃まで引き上げられる。
【００４２】
それぞれの排ガス後処理装置の再生のために講じられる上述の手段、すなわち、少なくとも１つの第１の内燃機関の駆動力の削減、１つ又は各第１の内燃機関の排ガスの温度の引き上げ、及び、さらに、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減を補償するための、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力の引き上げは、それぞれの排ガス後処理装置を時間制御の観点から再生するために、例えば固定された期間に亘る時間制御のもとで行われ得る。この期間が終了した後、その駆動力が削減された第１の内燃機関における排ガス温度は再び低下し、その駆動力が削減された第１の内燃機関の駆動力が高められ、対応して、もう一方の内燃機関の駆動力が削減されるので、排ガス後処理装置の再生の後、両方の内燃機関は、全体として一定の駆動力を再び供給する。
【００４３】
代替的に、それぞれの排ガス後処理装置の再生のために講じられる上述の手段、すなわち、少なくとも１つの第１の内燃機関の駆動力の削減、１つ又は各第１の内燃機関の排ガスの温度の引き上げ、及び、さらに、１つ又は各第１の内燃機関における駆動力の削減を補償するための、少なくとも１つの第２の内燃機関の駆動力の引き上げは、それぞれの排ガス後処理装置を再生の程度又は再生の成功に応じて再生するために、閉ループ制御の観点から、時間を変化させて行うことが可能である。この場合、それぞれの排ガス後処理装置の再生は特に、例えばそれぞれの排ガス後処理装置の少なくとも１つのセンサの測定信号に応じて、それぞれの排ガス後処理装置の再生がもはや必要ではないことが検知される場合に終了する。
【符号の説明】
【００４４】
１  システム
２  内燃機関
３  内燃機関
４  消費機器
５  燃料
６  燃料
７  過給空気
８  過給空気
９  排ガス
１０  排ガス
１１  排ガス後処理装置
１２  排ガス後処理装置
１３  排ガス
１４  排ガス
１５  センサ
１６  センサ
１７  制御装置
２１  システム
２２  内燃機関
２３  内燃機関
２４  消費機器
２５  燃料
２６  燃料
２７  過給空気
２８  過給空気
２９  排ガス
３０  排ガス
３１  排ガス後処理装置
３２  排ガス
３３  センサ
３４  熱源
３５  熱源
３６  制御装置
【図１】
0006412257.tif 000002
【図２】
0006412257.tif 000003