(57)【要約】  本発明は、エンジンと、前記エンジンの下流の排気ラインと、前記排気ラインにおける後処理装置と、冷却流体源と前記排気ラインにおける前記後処理装置より上流の地点との間の導管と、を含むエンジン装置、及び前記排気ラインにおける温度を制御する方法に関する。【選択図】図１
2010511838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン装置であって、
エンジンと、
前記エンジンの下流の排気ラインと、
前記排気ラインにおける後処理装置と、
冷却流体源と前記排気ラインにおける前記後処理装置より上流の地点との間の導管と、を含むエンジン装置。
【請求項２】
前記排気ラインにおける前記地点の付近の温度センサと、前記温度センサから信号を受信するためのコントローラと、冷却流体を前記排気ラインに選択的に導入するために、前記温度センサからの信号に応答して前記コントローラにより制御される、前記導管における弁とを含む、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項３】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項２に記載のエンジン装置。
【請求項４】
第２の温度センサを、前記導管が前記流体源に接続している地点の付近に含み、前記コントローラが、前記第２の温度センサからの信号を受信し、前記コントローラが、前記弁を、前記第１の温度センサからの前記信号、及び前記第２の温度センサからの前記信号の関数として制御する、請求項３に記載のエンジン装置。
【請求項５】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項４に記載のエンジン装置。
【請求項６】
第２の温度センサを、前記導管が前記流体源に接続している地点の付近に含み、前記コントローラが、前記第２の温度センサからの信号を受信し、前記コントローラが、前記弁を、前記第１の温度センサからの前記信号、及び前記第２の温度センサからの前記信号の関数として制御する、請求項２に記載のエンジン装置。
【請求項７】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項６に記載のエンジン装置。
【請求項８】
前記流体源が、前記エンジンの上流で且つ前記エンジンに通じる吸気ラインを含む、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項９】
前記吸気ラインに給気冷却器を含み、前記導管が、前記給気冷却器の下流にて前記吸気ラインに接続されている請求項８に記載のエンジン装置。
【請求項１０】
前記流体源がコンプレッサを含む請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１１】
前記後処理装置の上流にある上流の後処理装置を含み、前記排気ラインにおける前記地点が、前記上流の後処理装置と前記後処理装置との間に配置されている請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１２】
前記上流の後処理装置がＤＰＦである請求項１１に記載のエンジン装置。
【請求項１３】
前記後処理装置がＳＣＲを含む請求項１２に記載のエンジン装置。
【請求項１４】
前記後処理装置が、ＤＰＦ、ＮＯｘトラップ、及びＳＣＲの少なくとも１つである請求項１１に記載のエンジン装置。
【請求項１５】
前記流体源が水源を含む請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１６】
排気ラインにおける温度を制御する方法であって、
排気ラインにおける排気温度を、後処理装置より上流の地点にて測定するステップと、
前記測定された温度に対応する信号をコントローラに送信するステップと、
流体を前記排気ラインに、前記測定ポイントにて、又は前記測定ポイントより上流にて、前記測定された温度の関数として前記コントローラにより制御することにより導入するステップとを含む方法。
【請求項１７】
前記排気ラインに導入された前記流体の温度を測定するステップと、前記測定された、導入された流体温度に対応する信号を前記コントローラに送信するステップと、流体の、前記排気ラインへの導入を、前記測定された温度、及び、前記測定された、導入された流体温度の関数として制御するステップとを含む、請求項１６に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項１８】
排気を、前記後処理装置の上流にある上流の後処理装置に、上流温度にて導入するステップと、前記上流温度を上昇させるステップとを含む、請求項１６に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項１９】
第２の排気温度を、前記排気ラインにおいて、第２の後処理装置の第２の地点にて測定するステップと、前記第２の測定温度に対応する信号を前記コントローラに送信するステップと、流体を前記排気ラインに、前記第２の測定ポイントにて、又は前記第２の測定ポイントよりも上流にて、前記第２の測定された温度の関数として前記コントローラの制御下で導入するステップとを含む、請求項１６に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項２０】
前記排気ラインがエンジンの下流に接続され、且つ吸気ラインが前記エンジンの上流に接続されており、１０％〜１５％の吸入流体を前記排気ラインに導入するステップを含む、請求項１６に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン排気システムに関し、より詳細には、排気冷却を有するエンジン排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを含む多くの現在の車両には、排気後処理装置（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ））、選択式触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）、及びＮＯｘトラップが、エンジンの下流の排気ラインに設けられている。ＳＣＲ及びＮＯｘトラップなどの装置は、典型的に、ＤＰＦの下流に設けられる。ＤＰＦを再生することが定期的に必要であり、この再生は、通常、ＤＰＦの上流にて燃料を、ＤＰＦを通過するガスの温度を上昇させるために燃焼させることを含む。この温度は、その他の装置に有害である可能性がある。下流の装置への損傷を回避するために、今日、慣例的であるのは、ＤＰＦを通過するガスの温度を、例えば、ＤＰＦを再生するために燃焼される燃料の量を減少させることにより制御することである。それでもなお、下流の装置に損傷を与え得る過剰な熱が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＤＰＦより下流の後処理装置への損傷の可能性を低減することができる装置及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様に従えば、エンジン装置が、エンジン、前記エンジンより下流の排気ライン、前記排気ラインにおける後処理装置、及び、流体源と前記排気ラインにおける前記後処理装置より上流の地点との間の導管を含む。
【０００５】
本発明の別の態様に従えば、排気ラインにおける温度を制御する方法が提供される。この方法に従えば、排気ラインにおける排気温度が、後処理装置の上流の地点にて測定される。前記測定温度に対応する信号がコントローラに送信される。空気が前記排気ラインに、前記測定地点にて、又は前記測定地点よりも上流にて、前記測定温度の関数として、前記コントローラの制御下で導入される。
【０００６】
本発明を、以下の図面に示された好ましい実施形態に関連して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従う排気冷却を有するエンジンを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従う排気冷却を有するエンジンを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態に従うエンジン装置２１を示す。エンジン装置２１は、エンジン２３、及び、エンジンの下流の排気ライン２５を含む。後処理装置２７が排気ライン２５に設けられている。導管２９が、流体源と、後処理装置２７より上流の排気ライン２５における地点３１との間に延在している。
【０００９】
流体源は、通常は、エンジン２３の上流の吸気ライン３３であるが、流体が、様々な流体源（例えば、燃焼空気ではない加圧空気）から導入されることができることは理解されよう。また、図２に見られるように、エンジン装置の一態様である装置１２１は、水源１３１などの流体源から、流体を導管１２９を通して導入することを含み得る。エンジン装置１２１は、図１に示されたエンジン装置２１の代わりに、又は、エンジン装置２１と組み合わせて用いられることができる。図１は、ライン３３ｘを含む流体源を点線で示す。ライン３３ｘは、例えば、大気を、排気ライン２５に空気が導入されることを可能にするように十分な圧力まで空気を加圧するためのコンプレッサ３３ｙと共に引き込み得る。この流体源は、車両の圧縮エアシステム、例えば、トラックのブレーキに用いられるシステムであり得る。流体源が吸気ライン３３を含む実施形態を、考察のために説明する。
【００１０】
温度センサ３５を、排気ライン２５の地点３１付近に設けることができる。コントローラ３７を、温度センサ３５から信号を受信するために設けることができる。弁３９を導管２９に設けることができる。弁３９は、通常、温度センサ３５からの信号に応答して、コントローラ３７により制御される。弁３９は、温度コントローラからの信号に応答して、完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置のいずれにも開くようにコントローラ３７により制御されるように適合されたタイプの比例弁であることができる。弁３９は、もちろん、完全に開放され、また完全に閉鎖もされるオン／オフタイプの弁、例えばソレノイド弁であり得る。導入される空気は、所望の温度に達するまで、継続的に、又は一連のパルスで導入されることができる。
【００１１】
第２の温度センサ４１を、導管２９が吸気ライン３３に接続される地点４３付近に設けることができる。コントローラ３７は、第２温度センサ４１から温度信号を受信することができ、コントローラは、弁３９を、第１温度センサ３３からの信号及び第２温度センサ４１からの信号の関数として制御することができる。給気冷却器（ＣＡＣ）４５が、吸気ライン３３にしばしば設けられる。導管２９は、典型的に、ＣＡＣの下流の冷却器エアを利用するために、ＣＡＣ４５の下流の吸気ライン３３に接続されている。しかし、排気を冷却するためにＣＡＣの上流の空気を用いることができることが理解されよう。
【００１２】
後処理装置２７の上流に、上流の後処理装置４７を設けることができる。排気ライン２５における地点３１を、上流の後処理装置４７と後処理装置２７との間に配置することができる。現在考えられる実施形態において、上流の後処理装置４７はＤＰＦであり、下流の後処理装置２７は、ＤＰＦ、ＮＯｘトラップ、及びＳＣＲの少なくとも１つである。ＤＰＦの再生は、典型的に、通常の動作温度よりも高い温度を必要とするため、空気を排気に導入することによる、ＤＰＦより下流での排気の冷却は、ＳＣＲ又はＮＯｘトラップなどの装置へのダメージの可能性を低減することができる。空気が吸気ライン３３から導入される場合、１０％〜１５％の給気が排気ライン２５への導入のために導管２９に向けられることが現在考えられる。
【００１３】
本発明の一態様に従う、排気ライン２５における温度を制御する方法において、排気温度が、後処理装置２７より上流の排気ラインの地点３１にて測定される。測定された温度に対応して、信号がコントローラ３７に送信される。空気が排気ライン２５に、測定地点３１にて、又は、測定地点３１より上流にて、測定された温度の関数として、コントローラ３７の制御下で導入される。
【００１４】
この方法は、また、排気ライン２５に導入される空気の温度を、例えば、吸気ライン３３における地点４３の付近の第２の温度センサ４１を介して測定することも含む。測定された、導入された空気の温度に対応する信号がコントローラ３７に送信され、そして、排気ライン２５への空気の導入が、コントローラ３７により、測定された温度、及び、測定された、導入された空気の温度の関数として制御される。
【００１５】
本発明の一態様に関する特に有益な用途は、後処理装置２７（例えば、ＳＣＲ又はＮＯｘトラップ）の上流にある、上流の後処理装置４７（例えばＤＰＦ）からの排気を、上流の後処理装置における排気の温度が通常の動作温度よりも高くなったときに冷却することに関連している。これは、例えば、上流の温度を通常の動作温度よりも上昇させることを必然的に伴うＤＰＦの再生手順が行われるときに生じ得る。
【００１６】
本発明の方法は、排気ライン２５における第２の排気温度を、第２の後処理装置５１の上流にある第２のポイントにて温度センサ４９により測定することを含むことができる。温度センサ４９は、第２の測定された温度に対応する信号をコントローラ３７に送信することができる。空気を、排気ライン２５に、第２の測定された温度の関数として、コントローラ３７の制御下で、温度センサ４９の、又は温度センサ４９よりも上流の地点５３にて導入することができる。導入される空気の量は弁５５を用いて制御されることができ、弁５５は、任意の所望のタイプであってよいが、通常は、弁３９に用いられるタイプと同一タイプの弁であろう。
【００１７】
本出願において、「含む」(“including”)などの用語の使用は制約がなく、「含む」(“comprising”)などの用語と同一の意味を有し、且つ、他の構造、材料又は動作の存在を排除しないものとする。同様に、「〜であってよい」(can)又は「し得る」(may)などの用語の使用も制約がなく、その構造、材料、又は動作は必須ではないことを反映することを意図されているが、これらの用語が用いられていなくとも、このような構造、材料、又は動作が必須であることを反映するものではない。構造、材料又は動作は、現在必須であると考えられる範囲において、それらが必須であると見なされる。
【００１８】
本発明は、上記の例示的な実施形態に限定されるものと見なされてはならない。多数のさらなる変更及び修正が、以下の特許請求の範囲から逸脱せずに実行可能である。
【符号の説明】
【００１９】
２１      エンジン装置
２３      エンジン
２５      排気ライン
２７      後処理装置
３３ｙ    コンプレッサ
３７      コントローラ
３９      弁
４７      上流の後処理装置
１３１    水源
【図１】
2010511838.tif 000003
【図２】
2010511838.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン装置であって、
エンジンと、
前記エンジンの下流の排気ラインと、
前記排気ラインにおける後処理装置と、
冷却流体源と前記排気ラインにおける前記後処理装置より上流の地点との間の導管と、
前記排気ラインにおける前記地点の付近の温度センサと、
前記温度センサから信号を受信するためのコントローラと、
冷却流体を前記排気ラインに選択的に導入するために、前記温度センサからの信号に応答して前記コントローラにより制御される、前記導管における弁とを含み、
前記後処理装置がＳＣＲを含むエンジン装置。
【請求項２】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項３】
第２の温度センサを、前記導管が前記流体源に接続している地点の付近に含み、前記コントローラが、前記第２の温度センサからの信号を受信し、前記コントローラが、前記弁を、前記第１の温度センサからの前記信号、及び前記第２の温度センサからの前記信号の関数として制御する、請求項２に記載のエンジン装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項３に記載のエンジン装置。
【請求項５】
第２の温度センサを、前記導管が前記流体源に接続している地点の付近に含み、前記コントローラが、前記第２の温度センサからの信号を受信し、前記コントローラが、前記弁を、前記第１の温度センサからの前記信号、及び前記第２の温度センサからの前記信号の関数として制御する、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項６】
前記コントローラが、前記温度コントローラからの前記信号に応答して、前記弁を完全な開放と完全な閉鎖との間の複数の位置に開放するように制御するよう適合されている、請求項５に記載のエンジン装置。
【請求項７】
前記流体源が、前記エンジンの上流で且つ前記エンジンに通じる吸気ラインを含む、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項８】
前記吸気ラインに給気冷却器を含み、前記導管が、前記給気冷却器の下流にて前記吸気ラインに接続されている請求項７に記載のエンジン装置。
【請求項９】
前記流体源がコンプレッサを含む請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１０】
前記後処理装置の上流にある上流の後処理装置を含み、前記排気ラインにおける前記地点が、前記上流の後処理装置と前記後処理装置との間に配置されている請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１１】
前記上流の後処理装置がＤＰＦである請求項１０に記載のエンジン装置。
【請求項１２】
前記後処理装置が、ＤＰＦ、ＮＯｘトラップ、及びＳＣＲの少なくとも１つである請求項１０に記載のエンジン装置。
【請求項１３】
前記流体源が水源を含む請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項１４】
排気ラインにおける温度を制御する方法であって、
排気ラインにおける排気温度を、ＳＣＲを含む後処理装置より上流の地点にて測定するステップと、
前記測定された温度に対応する信号をコントローラに送信するステップと、
冷却流体を前記排気ラインに、前記測定ポイントにて、又は前記測定ポイントより上流にて、前記排気ラインと前記冷却流体源との間のラインに配置されている弁を前記測定された温度の関数として前記コントローラにより制御することにより導入するステップとを含む方法。
【請求項１５】
前記排気ラインに導入された前記流体の温度を測定するステップと、前記測定された、導入された流体温度に対応する信号を前記コントローラに送信するステップと、流体の、前記排気ラインへの導入を、前記測定された温度、及び、前記測定された、導入された流体温度の関数として制御するステップとを含む、請求項１４に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項１６】
排気を、前記後処理装置の上流にある上流の後処理装置に、上流温度にて導入するステップと、前記上流温度を上昇させるステップとを含む、請求項１４に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項１７】
第２の排気温度を、前記排気ラインにおいて、第２の後処理装置の第２の地点にて測定するステップと、前記第２の測定温度に対応する信号を前記コントローラに送信するステップと、流体を前記排気ラインに、前記第２の測定ポイントにて、又は前記第２の測定ポイントよりも上流にて、前記第２の測定された温度の関数として前記コントローラの制御下で導入するステップとを含む、請求項１４に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【請求項１８】
前記排気ラインがエンジンの下流に接続され、且つ吸気ラインが前記エンジンの上流に接続されており、１０％〜１５％の吸入流体を前記排気ラインに導入するステップを含む、請求項１４に記載の前記排気ラインにおける温度を制御する方法。
【国際調査報告】
2010511838.tif 000005