(57)【要約】  トラックあるいは他の車両の内燃機関の排気ガス流を冷却する装置または方法であって、該装置または方法は、空気源、例えば、大気を排気筒またはテールパイプに供給するターボ駆動圧縮機に連結された導管を含んでいる。前記導管は、基準値を上回る測定された排気ガス温度に対応して、車両速度が前記基準値を下回る場合、制御装置によって開閉される弁によって制御される。本発明は、高い温度再生を要求する後処理装置を有するエンジン排気装置にとって、特に有用である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを大気に放出する前に、車両の内燃エンジンの排気ガス温度を低下させる装置であって、
空気源と、
前記空気源と排気ガス管を接続する導管と、
圧縮空気の流れを制御する弁と、
前記空気源からの空気を前記排気管に案内するために前記弁を選択的に開く制御装置とを有する、装置。
【請求項２】
前記空気源が過給機の圧縮機である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記過給機がターボ圧縮機である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記空気源が送風機である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記導管の接続部の上流にある前記排気管内に配置された、排気温度を測定するとともに、前記弁の開閉を制御するために前記制御装置に温度信号を供給する少なくとも１つの温度センサをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記内燃エンジンは、排気内の粒子状物質を収集するフィルタエレメントと、粒子状物質を酸化させる再生システムであって、再生システムの状態を監視するために前記制御装置が接続された前記再生システムとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記フィルタエレメントの温度を感知するとともに、前記弁の開閉を制御するために前記制御装置にフィルタ温度信号を供給するよう接続された温度センサをさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記制御装置に接続されるとともに、前記弁を開くよう前記制御装置に指示する手動操作スイッチをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
エンジン吸気管に圧縮空気を供給する過給機を有するとともに、収集した粒子状物質を燃焼させるために再生を要する排気後処理装置を有する内燃エンジン用の排気冷却装置であって、
前記過給機の圧縮機の出口と前記エンジンの空気入口を接続する一次導管と、
前記過給機の前記圧縮機の前記出口と前記後処理装置の下流にある排気管とを接続する二次導管と、
前記二次導管内の流れを制御するための前記導管内の弁と、
排気ガスを冷却するために前記圧縮機からの空気を前記排気管に供給するよう、前記弁を選択的に開く制御装置とを有する、排気冷却装置。
【請求項１０】
前記二次導管の接続部の上流にある前記排気管内に配置される、排気温度を測定するとともに、前記弁の開閉を制御するよう前記制御装置に温度信号を供給する少なくとも１つの温度センサをさらに含む、請求項９に記載の排気冷却装置。
【請求項１１】
粒子フィルタと、前記粒子フィルタに収集された粒子状物質を酸化させる再生システムを有する内燃エンジン内の排気ガスを冷却する方法であって、
前記粒子フィルタの出口の排気ガス流の温度を感知するステップと、
車両速度を感知するステップと、
前記温度が選択された温度閾値を上回り、前記車両速度が選択された速度を下回る場合に、前記排気ガス流に空気流を案内するステップと、
前記温度が選択された温度閾値を下回るか、または前記車両速度が前記選択された速度を上回るまで、前記排気ガス流への前記空気流の案内を持続させるステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記排気ガス流内で測定された温度に応じて、前記空気流の量を制御するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記空気流は排気タービンによって駆動される圧縮機によって生成され、前記空気流の量は前記エンジン速度を制御することによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
空気流の案内は、前記排気管に接続された給気管路内の弁を開くことによるものであり、前記空気流の量は前記弁の開放量を制御することによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記空気流は送風機によって生成され、前記空気流の量は前記送風機の速度を増加させることによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年１２月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／８７６，７９３号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、大気に放出される前に排気ガスを希釈および冷却するトラック排気システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国および欧州の規制当局が課すような厳しい排ガス規制によって、ディーゼルエンジンの排気ガスに許容されるディーゼル粒子状物質（ＤＰＭ）およびその他のガス状成分の量が徐々に減少されている。ＵＳ０７およびＥｕｒｏ５規制が提案する排出レベルは低く、排気後処理装置を使用せずにこれを満たすことができない。粒子排出レベルに準拠するべく使用できる装置の例として、ディーゼル粒子フィルタ装置（ＤＰＦ）およびディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）が挙げられる。
【０００４】
ＤＰＦは、排気ガスから粒子状物質を濾過することで、粒子状物質が排気管から放出するのを防ぐ。作動期間の後、収集された粒子によってフィルタが詰まり始める。フィルタを交換するかまたは取り外して洗浄する必要があるが、これは実用的ではないため、再生として知られるプロセスによって浄化する必要がある。ＤＰＭは主に炭素からなるため、可燃性である。再生は、排気ガス温度を高くすることで、フィルタ内のＤＰＭを燃焼または酸化させるプロセスである。エンジンが高負荷下で作動する場合、排気ガスは通常、補助なしで少なくとも一部の再生を生じるに十分な高温である。しかしながら、少ない周期的負荷、すなわち短期間の周期的負荷の間、または外気温が低い時、排気ガス温度は高くなく、再生を生じるに不十分である。これらの期間中、排気ガス温度を能動的に上昇させて再生を促進すること、または排気ガス温度を上昇させて他の排気後処理装置の動作を助けることが必要である。
【０００５】
後処理装置の再生に十分な温度まで排気ガスを加熱する方法は周知である。例えば、排気流に抵抗発熱体を直接使用して、排気ガス温度を上昇させることが知られている。また、排気に燃料を噴射し、専用のバーナアセンブリ内の燃料を燃焼させて、排気ガス温度を上昇させることも知られている。さらに、排気ガスに炭化水素を噴射し、触媒装置を使用して、噴射された炭化水素を触媒的に酸化させることによって排気ガス温度を上昇させることも知られている。また、エンジンにエンジン減速荷重（制動荷重）をかける排気ガス規制装置を使用して、エンジンを高いエンジン負荷状態で作動させることによって、排気ガス温度を上昇させることができる。さらに、マイクロ波を用いてディーゼル粒子状物質（ＤＰＭ）温度を上昇させることも知られている。
【０００６】
再生プロセスによって、ディーゼル粒子フィルタから出る排気ガス温度を、６００℃をかなり上回るようにすることができる。比較すると、ディーゼルエンジンの正常動作排気温度は負荷に依存し、アイドリング時の約１００℃から高負荷時の約５００℃まで変動し得る。
【０００７】
ハイウェイ速度では、気流速度が比較的早く、熱が放散する傾向があるので、通常は高い高温排気が問題になることがない。車両が静止または低速走行している時や、可燃性物質の近くにある時に、高温の排気流が問題となる。トラックは、一般的にトラック運転台に隣接したシャーシから立ち上がる排気立て管を有する。高温排気によって、トラック運転台またはトレーラーにホットスポットが形成されたり、高温ガスが建造物（例えば、船積みドックや車庫）または張り出した木などの可燃物質に案内されたりすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／０３０２５８号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４８８８８）
【特許文献２】国際公開第２００８／０３０２５９号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０４８９５６）
【特許文献３】国際公開第２００７／０８１３４２号パンフレット（ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１２３１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
エンジン排気温度を低下させる装置および方法であって、特にエンジンが低負荷において作動している時、複雑な構成要素や過度の追加運転費用を伴うことなく排気後処理装置の再生を補助する装置および方法を提供することが望ましい。
【００１０】
同時に、周囲環境への過剰な熱負荷を避けるよう、大気中に放出される排気ガスを冷却する装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、排気後処理装置の再生を補助するよう排気ガスを加熱する一方で、ガスを大気中に放散する前に排気ガスを冷却する方法および装置を提供する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、エンジン排気温度制御装置を有するエンジンは、吸気管および排気管を有するエンジンと、排気導管内に配置された排気後処理装置と、入口および出口を有する圧縮機と、圧縮機出口とエンジン吸気管の間の導管と、圧縮機出口と排気後処理装置の出口の間の二次導管と、二次導管内の流れを制御する弁とを含む。
【００１３】
圧縮機、例えば、機械駆動式過給機または排気ガス駆動式ターボ圧縮機は、導管によってエンジン吸気管に接続され、圧縮空気をエンジン吸気管に供給する。本発明によれば、圧縮機の出口と排気後処理装置の下流にある排気管を接続する二次導管内に配置された弁は、通常は閉じている。制御装置は、再生プロセスが求められているかを判断し、かつ／または後処理装置からの排気温度を感知し、弁を開いて排気流に空気を案内する。圧縮空気によって、排気ガスが希釈され、冷却される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、制御装置は、排気後処理装置からの排気ガス温度を監視し、排気ガス温度を所望温度にするために弁の開放量、すなわち開閉を制御するように構成されている。本発明のまた別の態様によれば、制御装置はさらに、エンジン速度および車両速度を監視し、エンジン速度または車両速度に応じて所望温度を決定するように構成されている。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、エンジン排気ガス温度を制御する方法は、圧縮機内の給気を圧縮するステップと、圧縮機の出口からの圧縮ガスを排気後処理装置からの排気ガスに混合することでガス流が冷却されるように、圧縮ガスの一部分を圧縮機の出口から排気後処理装置の出口へ方向転換させるステップと、圧縮ガスの第二の部分をエンジンの吸気管に案内するステップとを含んでおり、エンジンへの圧縮空気量を減少させることによって排気ガス温度を上昇させる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、エンジンの運転温度を制御する方法はさらに、エンジンの吸気管に向かって循環する圧縮ガスの量を制御して、所望のエンジン運転速度を維持するステップを含む。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によれば、エンジンの運転温度を制御する方法はさらに、または代替的に、排気後処理装置に入る排気ガスに燃料の一部を噴射することで、排気ガス温度を上昇させるステップを含む。
【００１８】
本発明はさらに、再生プロセスの終了後かつ後処理装置の冷却中に、大気に放出される前の排気ガスを冷却する方法であって、圧縮空気の一部を圧縮機の出口から排気後処理装置の出口へ方向転換させるステップと、圧縮機の出口からの圧縮空気の一部をエンジンの吸気管に供給するステップと、エンジン温度を低く維持するようにエンジンの吸気管への空気および燃料の量を制御するステップとを含む方法を提供する。
【００１９】
本発明による方法は、ディーゼル粒子フィルタから出る排気ガス温度を感知するステップと、ターボ圧縮機の出口管路の弁を開いて、圧縮空気を排気ガスに案内するステップと、排気ガス温度を感知するステップと、排気ガスを所望温度まで冷却するための空気量を得るために弁の開度を調節するステップとを含む。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、制御装置は、エンジン入口への空気流の変化に適応するように様々な形態のタービンを調節する。
【００２１】
本発明は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて読み参照することによって、よりよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による排気ガス冷却装置を含むエンジンの簡略図である。
【図２】本発明の代替実施形態による排気ガス冷却装置を含むエンジンの概略図である。
【図３】本発明による装置による温度比較を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、排気ガスが周囲空気に放出される前に、トラック排気を冷却する装置に関する。
【００２４】
図１に、エンジン排気温度制御装置を有する内燃エンジン１０の簡略図を示す。エンジン０は、吸気管１２および排気管１４を有する。一般的に、吸気管１２および排気管１４は吸気マニホルドおよび排気マニホルドである。エンジン１０はいかなる所望のタイプの内燃エンジンであってもよいが、本発明は、現時点ではディーゼルエンジンに関連する特定用途を有するものと考えられる。
【００２５】
エンジン吸気管１２への空気を圧縮するために、過給機２０が含まれている。過給機２０は、機械駆動式過給機または排気ガス駆動式ターボ圧縮機であってよい。代替的には、圧縮機を、過給機の構成要素でもある遠心圧縮機または容積式ポンプとすることができる。さらなる代替案として、圧縮機は、排気冷却装置のみに空気を供給する専用の圧縮機または送風機であってもよい。
【００２６】
説明の便宜上、ターボ過給機を有する実施形態を図示および説明する。排気タービン２２は、エンジン排気管１４からの排気ガスを受け入れるよう接続される。タービン２２から排気されたガスは排気導管２４を通って、ディーゼルエンジン用のディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）であってもよい排気後処理装置２６へ流れる。周知のように、ＤＰＦ２６によって排気ガスから粒子状物質を除去し、後処理装置は触媒を含み得、排気ガスからＮＯｘ生成物を除去する。排気ガスはＤＰＦ２６から放出され、排気立て管２８または排気管を通って大気中に排気される。
【００２７】
図１では、後処理装置２６をディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）として示しているが、本発明には、ＤＰＦの代わりに、またはＤＰＦに加えて、任意の数の後処理装置を適用することができる。例えば、排気ガス後処理装置２６は、ディーゼル酸化触媒および／またはディーゼルＮＯｘ触媒を含んでよい。
【００２８】
排気立て管２８は、特許文献１または特許文献２（本出願と共通して所有され、その内容が参照により本明細書に援用される）に記載のように、拡散器または拡散器と希釈器の組み合わせとして構成されてもよい。
【００２９】
ターボ圧縮機２０の圧縮機３０は、入口３２および出口３４を有する。給気吸気弁３６は、圧縮機入口３２に接続される。導管４０は、エンジンに圧縮空気を供給するために、圧縮機出口３４とエンジン吸気管１２の間に設けられる。
【００３０】
本発明の第１実施形態によれば、二次導管５０を、圧縮機出口３４と、ＤＰＦ２６の出口側５２にある立て管２８の間に設ける。弁５４は、二次導管５０内の流れを制御するために設けられる。ＤＰＦ２６と排気管２８を、説明の便宜上、短い導管によって接続されるものとして示している。ＤＰＦ２６と排気管２８は、直接接続されてもよい。冷却空気流導管５０は、冷却空気と排気ガスを混合した後で、その混合ガスを大気中に放出できるよう、排気ガス出口から十分遠く離れた地点に接続されている。
【００３１】
排気ガス後処理装置２６は、時間とともに粒子状物質で詰まってくるので、浄化が必要である。再生は、後処理装置を加熱することで、収集した物質を燃焼または酸化させるためのプロセスであり、特に可燃性物質を収集するディーゼル粒子フィルタの浄化方法として選択される。
【００３２】
排気ガス後処理装置２６を動作させ、フィルタ内に収集した粒子状物質を燃焼させるに十分な高温で、排気ガスを排気ガス後処理装置に導入することによって、再生を行うことができる。エンジンが、例えば、ハイウェイ速度や山登り時の高負荷で作動している場合、排気は一般的に十分に高温である。しかしながら、その他の作動状態では、排気ガスを加熱しなければならない。
【００３３】
エンジン１０から出る排気ガス温度は、燃焼する燃料の量、燃焼用空気の量、および燃焼用空気がエンジンに導入される時の入口温度と直に関連している。本発明の一実施形態によれば、後処理装置２６に供給される排気ガスを、エンジン吸気管１２に供給される圧縮空気の量を制御する、すなわち減少させることによって加熱し、再生を行うことができ、その一方で同時に、後処理装置から出る排気ガスを、圧縮機３０から方向転換した空気で希釈し、冷却することができる。
【００３４】
圧縮された吸気の一部分を方向転換させることによって、エンジン１０に供給されている吸気の全質量流量が、ＤＰＦ出口５２に向けられた全質量流量分だけ減少する。空気量の減少により、燃焼温度、およびそれに伴って排気ガス温度が上昇する。
【００３５】
本発明による排気温度制御装置を有するエンジン１０において、圧縮機３０によって圧縮された空気は、エンジン吸気管１２に空気を供給する導管４０と、ＤＰＦ２６の出口５２に空気を供給する導管とにおいて分配される。例えば、ＤＰＦの再生中など、排気ガス温度を積極的に上昇させることが望ましい時に、弁５４を用いて空気流の方向転換を制限し、空気流を制御することができる。
【００３６】
エンジンおよび排気ガスを加熱するためにエンジン吸気管からの圧縮空気を方向転換させることの他の利点は、その内容が参照により本明細書に援用される特許文献３に記載されている。
【００３７】
制御装置６０を設けることにより、弁５４の開閉を制御することができる。弁の「開閉」という言及に、必要に応じて全開未満および全閉未満の弁の開閉が含まれることは理解されよう。本明細書に記載の弁は、オンオフ弁または全開および全閉の間で任意の数の位置に調節可能な弁とすることができる。
【００３８】
制御装置６０は、排気後処理装置２６の温度を監視するために接続されている。図示するように、ＤＰＦ２６に対して、一般的に３つの温度センサが設けられる。第１センサ８０はＤＰＦの入口に配置され、第２センサ８２は触媒部分の下流に配置され、第３センサ８４はＤＰＦの出口５２に配置される。
【００３９】
導管４０内に給気冷却器（ＣＡＣ）５６を設け、この給気冷却器から出るガスの温度を制御できるよう弁５４の開閉を制御する制御装置６０を構成することができる。給気冷却器バイパス装置（図示せず）を設けることによって、ＣＡＣ５６の下流のガス温度をさらに制御することができる。給気冷却器バイパス装置は、それぞれＣＡＣ５６の上流および下流の地点で導管４０に接続された管路を有しており、弁を用いてこの管路内の流れを制御することができる。
【００４０】
ある条件においては、エンジンへの給気を減少させることによって加熱された排気ガスが、再生の補助に十分な高温でなくなる可能性がある。後処理装置２６に先立って排気ガスの加熱を促進するために、制御装置６０と共に動作可能な１つ以上の追加的または代替的な排気ガス加熱アセンブリ６６を設けて、高い排気ガス温度、例えば、後処理装置の再生が可能な温度まで、タービン２２の下流の排気ガスを加熱することができる。追加的な排気ガス加熱アセンブリ６６は、排気ガス流内の１つ以上の抵抗発熱体と；排気ガス流に燃料を噴射し、専用のバーナアセンブリ内で燃料を燃焼させるバーナ装置と；炭化水素源、炭化水素噴射器、および噴射した炭化水素を触媒的に酸化させることによって排気ガス流温度を上昇させる触媒装置と；高温の排気ガス流が発生するように、エンジン減速荷重をかけてエンジンを高い負荷状態で作動させる排気ガス規制装置と；マイクロ波装置とを有する。制御装置６０は、（設けられていれば）排気ヒータ６６に接続され、これを制御する。
【００４１】
制御装置６０は、累積エンジン運転時間、乗車距離、消費燃料、ＤＰＦ内の圧力変化、または当業者に想起可能なその他のファクタを含み得るアルゴリズムに基づいて、再生が必要であると判断するか、あるいは再生が必要であるという信号を受信する。制御装置６０を、手動で生成された再生開始信号を受け付けるように構成してもよい。制御装置６０は、ＤＰＦ入口、触媒の下流、およびＤＰＦ出口の温度を確認する。温度が再生の補助に十分である場合、制御装置はさらなる挙動を伴うことなく、状態を監視するだけとなる。排気ガス温度の上昇が必要な場合、再生を開始するために、制御装置は、弁５４を開き、圧縮空気をＤＰＦ２６の出口５２へ向かわせてエンジン入口１２への給気を減少させる。上述のように、これにより、エンジン排気管１４に残った排気ガス温度が上昇することになる。制御装置６０は温度を監視し続け、再生が進むにつれて、さらなる空気を方向転換させるために弁５４の開度を増加させる。代わりに、またはそれに加えて、制御装置６０は、追加的なヒータ６６を起動させることで、温度をさらに上昇させてもよい。
【００４２】
再生は一般的に、一定期間にわたって行われる。制御装置は、再生が終了する時刻を測定するためのタイマー機能を有する。代替的に、制御装置はＤＰＦ内の圧力変化を監視することによって、再生が終了する時刻を測定してもよい。
【００４３】
再生中、ＤＰＦまたはその他の後処理装置に入る排気ガスは高温であり、方向転換された空気によってガスは、立て管２８から出る前に希釈および冷却される。再生の終了後、再生を補助するために加熱されたＤＰＦは、一定の比較的大きな熱量を冷却しなければならないことがある。制御装置６０は、ＤＰＦ２６の出口５２の温度を確認するとともに、エンジン速度および車両速度を確認する。走行中の車両は、その運動によって高温の排気ガスを放散する。車両が速度閾値を上回って走行している場合は、車両が道路またはハイウェイを走行していることを示しているので、制御装置６０は弁５４を閉じる。速度閾値は、例えば長距離トラックでは１０マイル／時間であるが、高くてもよく、例えば、短い周期で動かすことが多い職業トラックでは２０ｍｐｈである。
【００４４】
エンジン速度は、排気ガスの冷却に十分な空気の方向転換がなされているかどうかの指標となり得る。車両速度またはエンジン速度が、車両がアイドリング中であるか、または例えば５ｍｐｈを下回る低速で走行していることを示す場合、制御装置６０は弁５４を開いたままにして、排気ガスを希釈および冷却し続けることになる。制御装置６０はまた、エンジンに対して燃料供給および（様々な形態のタービンに対して）タービン制御を適宜指示する信号を送ることで、排気ガス温度を、再生を行なう高温ではなく標準温度に維持する。
【００４５】
制御装置６０は、ＤＰＦの冷却中、排気ガス温度とエンジン速度および車両速度を監視し続ける。制御装置６０が弁５４を閉じる温度閾値は、不希釈排気ガスの放出を許容できるエンジン速度および／または車両速度に基づいている。温度閾値は、例えば、アイドリング中または低速時の車両よりも、走行中の車両の方が高くなる。
【００４６】
制御装置６０は、エンジンに対する出力要求も監視する。排気ガスを冷却するためにエンジンから方向転換された空気をエンジンの作動に利用することはできないので、エンジン出力は限られている。要求がエンジン定格出力によって定まる閾値を上回る場合、制御装置６０が弁５４を閉じることによって、要求されたエンジン出力を生じることができる。
【００４７】
一般に認められている再生中の目標排気ガス温度は、排気出口のそばの物質の燃焼を避けるよう、２４６℃である。この温度を得るために必要な排気ガス内での圧縮空気の希釈量は、エンジン寸法および作動状態に依存しているため、分流弁５４の選択および制御は、これに応じて行われる。現在考えられるものとして、十分な空気を方向転換させてＤＰＦの排気温度を低下させるとともに、エンジン排気温度を上昇させることのできる弁は、少なくとも０．１４ｋｇ／秒の流量を有する。
【００４８】
制御装置６０を、ＤＰＦ２６の出口５２の温度を監視して、その他の状態の間に希釈冷却空気を供給するように構成してもよい。例えば、トラックがハイウェイから降りようとするとき、特に再生サイクルが行なわれている場合、高い排気温度を有することがあり、ＤＰＦ２６は高温となり得る。制御装置６０は、希釈空気が必要かどうかを判断するためにＤＰＦ２６の出口５２の温度とエンジン速度および車両速度を監視し、弁５４を開いて、必要に応じて燃料システムおよびタービンに指示を与える。弁５４を、ＤＰＦに組み込まれた任意またはすべての温度センサの温度を監視に基づいて定まる許容温度までＤＰＦを冷却するのに必要な時間、すなわちＤＰＦの質量を冷却するに十分な時間を得られるよう計算された所定の時間間隔にわたって、開いたままにすることができる。
【００４９】
その他の例として、動力取り出し（ＰＴＯ：パワーテイクオフ）装置の使用中を挙げる。ＰＴＯ装置は、一般的に静止中または低速走行中の車両で使用され、これにより放熱量を増加させることができる。ここでは、制御装置６０は、上述の方法で、ＤＰＦ入口温度センサ８０、触媒温度センサ８２およびＤＰＦ排気側温度センサ８４の１つ以上の温度表示に基づいて作動する。
【００５０】
排気温度が通常運転温度を上回ったことを運転者またはオペレータに警告するために、ランプまたは可視表示器を車両運転台に設けてもよい。これは、再生動作用の表示器であってもよい。
【００５１】
さらに、手動制御装置を設けることで、運転者またはオペレータによって排気ガス冷却サイクルを開始することができるようにしてもよい。これは、動力取り出し装置の作動によって、エンジンに負荷がかかり、局所的に許容できないレベルまで排気ガス温度が上昇し得る、例えばコンクリートミキサ等の職業トラックにとって望ましい。オペレータによって冷却が開始すると、制御装置６０は上述のように作動して、排気ガス温度を冷却するための希釈空気が供給される。
【００５２】
代替的に、動力取り出し装置の使用中の排気冷却の開始を、動力取り出し装置から制御装置６０に供給される信号に基づいて制御してもよい。
【００５３】
図２に示す代替実施形態によれば、ＤＰＦ２６から出る排気ガスに空気を供給するために、専用の送風機または圧縮機７０が導管５０によって接続される。制御装置６０は、送風機７０を作動させるために、上述の方法でＤＰＦ入口８０、触媒８２の下流、およびＤＰＦ出口８４の温度を監視して、排気温度が高い状態の間ならびに再生中、排気に空気を供給するが、圧縮機３０からの空気は、再生サイクルの一部としても、その他の車両またはエンジン作動中の排気ガスの冷却についても、排気ガス流へと方向転換されることはない。従って制御装置６０は、上述の説明とは別の手段を講じて、ＤＰＦ再生を行なうために排気ガスを加熱する。本実施形態において、エンジン１０は、再生に関して特許文献３に開示のように、排気ガスを加熱するための圧縮機再循環ループ７２を含み、この再循環ループ７２には、圧縮機３０の入口側へ再循環されている圧縮機空気の流れを制御するための弁７４が含まれている。弁７４は、制御装置６０に接続され、制御される。本実施形態において、後処理再生用の一次または二次熱源として、ヒータアセンブリ６６を設けてもよい。排気ガスの冷却に関するその他の点については、図２の実施形態は図１に関して説明したのと同じ方法で実施する。
【００５４】
図３は、テスト中に測定した、再生中の排気ガス温度に対する本発明の効果に関するグラフ図である。温度は、排気筒の出口から１５０ｍｍ地点で測定した。「ＧＡＳ  ＩＮ（ガス入口）」は、排気ガスの排気立て管の入口の温度である。「ＰＩＰＥ（管）」は、従来の立て管の端部から出る排気ガスの出口温度である。「ＤＩＦＦ（拡散器）」は、上述のディキンソンらによる特許文献１に開示のような拡散器から出る排気の温度を示す。拡散器は、立て管の端部に取り付けられ、メッシュ壁を有するボックスを備えており、管出口のみによって提供されるよりも広い空間容積にわたって排気ガスを放散させる。「ＰＩＰＥ＋ＥＴＲ（管＋排気温度）」は、本発明に従って圧縮空気により希釈された、従来型の管からの排気ガス温度を示す。「ＤＩＦＦ＋ＥＴＲ（拡散器＋排気温度）」は、拡散器を圧縮空気による希釈と組み合わせた時の排気温度を示す。
【００５５】
本出願において、「〜を含む」等の用語は非限定的に使用されており、「有する」等の用語と同じ意味を有することを目的とし、その他の構造、材料または作用の存在を排除するものではない。同様に、「〜することができる」または「〜してもよい」等の用語も非限定的に使用されており、その構造、材料または作用が必須ではないことを表すことを目的としている。しかし、それらの用語を使用しないからといってその構造、材料または作用が必須であることを表すものではない。その構造、材料または作用が現時点で必須だと考えられる場合は、そのように示している。
【００５６】
本発明を好適な実施形態に従って図示および説明したが、明らかなように、添付の特許請求の範囲に記載の発明から逸脱することなく、本発明に変形および変更を加えることができる。
【図１】
2010515847.tif 000003
【図２】
2010515847.tif 000004
【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月16日(2008.9.16)
【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】
排気ガスを大気に放出する前に、排気ガス処理装置を有する車両の内燃エンジンの排気ガス温度を低下させる装置であって、
空気源と、
前記空気源と排気ガス処理装置の下流にある排気ガス管を接続する導管と、
圧縮空気の流れを制御する弁と、
前記空気源からの空気を前記排気管に案内するために前記弁を選択的に開く制御装置と、
前記導管の接続部の上流にある前記排気管内に配置された、排気温度を測定するとともに、前記弁の開閉を制御するために前記制御装置に温度信号を供給する少なくとも１つの温度センサとを有する、装置。
【請求項２】
前記空気源が過給機の圧縮機である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記過給機がターボ圧縮機である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記空気源が送風機である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
車両速度を示す信号を前記制御装置に供給する手段をさらに含んでおり、前記車両速度が基準値を下回る場合に前記制御装置によって前記弁を選択的に開く、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記内燃エンジンは、排気内の粒子状物質を収集するフィルタエレメントと、粒子状物質を酸化させる再生システムであって、再生システムの状態を監視するために前記制御装置が接続された前記再生システムとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記フィルタエレメントの温度を感知するとともに、前記弁の開閉を制御するために前記制御装置にフィルタ温度信号を供給するよう接続された温度センサをさらに含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記制御装置に接続されるとともに、前記弁を開くよう前記制御装置に指示する手動操作スイッチをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
エンジン吸気管に圧縮空気を供給する過給機を有するとともに、収集した粒子状物質を燃焼させるために再生を要する排気後処理装置を有する内燃エンジン用の排気冷却装置であって、
前記過給機の圧縮機の出口と前記エンジンの空気入口を接続する一次導管と、
前記過給機の前記圧縮機の前記出口と前記後処理装置の下流にある排気管とを接続する二次導管と、
前記二次導管内の流れを制御するための前記導管内の弁と、
排気ガスを冷却するために前記圧縮機からの空気を前記排気管に供給するよう、前記弁を選択的に開く制御装置と、
前記二次導管の接続部の上流にある前記排気管内に配置される、排気温度を測定するとともに、前記弁の開閉を制御するよう前記制御装置に温度信号を供給する少なくとも１つの温度センサとを有する、排気冷却装置。
【請求項１０】
車両速度を示す信号を前記制御装置に供給する手段をさらに含んでおり、前記車両速度が基準値を下回る場合に前記制御装置によって前記弁を選択的に開く、請求項９に記載の排気冷却装置。
【請求項１１】
粒子フィルタと、前記粒子フィルタに収集された粒子状物質を酸化させる再生システムを有する内燃エンジン内の排気ガスを冷却する方法であって、
前記粒子フィルタの出口の排気ガス流の温度を感知するステップと、
車両速度を感知するステップと、
前記温度が選択された温度閾値を上回り、前記車両速度が選択された速度を下回る場合に、前記粒子フィルタの下流にある前記排気ガス流に空気流を案内するステップと、
前記温度が選択された温度閾値を下回るか、または前記車両速度が前記選択された速度を上回るまで、前記排気ガス流への前記空気流の案内を持続させるステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記排気ガス流内で測定された温度に応じて、前記空気流の量を制御するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記空気流は排気タービンによって駆動される圧縮機によって生成され、前記空気流の量は前記エンジン速度を制御することによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
空気流の案内は、前記排気管に接続された給気管路内の弁を開くことによるものであり、前記空気流の量は前記弁の開放量を制御することによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記空気流は送風機によって生成され、前記空気流の量は前記送風機の速度を増加させることによって制御される、請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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