(57)【要約】  燃焼エンジンによって生成される窒素酸化物の量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、燃焼エンジンによって生成される窒素酸化物の量および粒子状物質の量を調整するステップであって、その調整を、ＥＧＲ冷却器およびＥＧＲ冷却器バイパスラインを通って再循環する燃焼エンジンの排気ガスの量を、前記情報を用いて制御することによって行うステップと、を含む方法。
2010528211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を調整するステップであって、ＥＧＲ冷却器およびＥＧＲ冷却器バイパスラインを通して循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を、前記情報を用いて制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【請求項２】
燃焼エンジンを含むシステムであって、燃焼エンジンの吸排気システムが、エンジンに燃焼空気を供給するように構成されかつ配置される空気吸気側と、エンジンからの燃焼排気を捕捉するように構成されかつ配置される燃焼排気側と、前記空気吸気側から前記燃焼排気側に延びる第１排気ガス再循環アセンブリであって、１次排気ガス再循環ライン、およびそれと流体連絡する冷却器であって、それを通過する流体を冷却するように構成されかつ配置される冷却器を含む第１排気ガス再循環アセンブリと、排気ガスを、前記冷却器を迂回して導くように構成されかつ配置されるバイパスラインであって、従ってこのバイパスラインを通過するガスが前記冷却器によって冷却されることは実質的にないバイパスラインとを含む、システムを用意するステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を調整するステップであって、排気再循環ガス冷却器および排気再循環ガス冷却器バイパスを通して再循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を、前記情報を用いて制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【請求項３】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、排出物質センサまたは温度センサの少なくとも一方から、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量に関する情報を前記制御装置が受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、排出物質センサ、温度センサまたはパティキュレートフィルタ負荷センサの少なくとも１つから、燃焼エンジンによって生成される粒子状物質の量に関する情報を前記制御装置が受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、前記第１排気ガス再循環ラインにおける温度センサから前記制御装置が情報を受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、前記バイパスラインにおける温度センサから前記制御装置が情報を受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記空気吸気側が前記エンジンに連結される空気吸気マニホールドを含み、前記情報を得るステップが、前記空気吸気マニホールドにおける温度センサから前記制御装置が情報を受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、前記排気ガス再循環ラインまたは前記バイパスラインにおける弁にある温度センサから前記制御装置が情報を受け取る工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を調整するステップが、生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を相互に均衡化させる工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＮＯｘの量および粒子状物質の量を調整するステップが、生成されるＮＯｘの量を第１の予め定められた受け入れ可能な範囲内に調整し、生成される粒子状物質の量を第２の予め定められた受け入れ可能な範囲内に調整する、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記バイパスラインが、前記冷却器の上流側で前記１次排気ガス再循環ラインに接続される第１端部と、前記冷却器の下流側で前記１次排気ガス再循環ラインに接続される第２端部とを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記システムが、前記冷却器の下流側の前記排気再循環ラインに排気再循環弁をさらに含み、前記バイパスラインが、前記冷却器の下流側でかつ前記排気再循環弁の上流側または下流側において前記排気再循環ラインに接続される第２端部を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記空気吸気側が空気吸気導管を含み、前記バイパスラインが、前記空気吸気導管に接続される第１端部を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記燃焼排気側が１次排気導管を含み、前記バイパスラインが前記１次排気導管に接続される第２端部を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
前記燃焼排気側が１次排気導管を含み、前記システムが、前記１次排気導管に接続される流入口と、前記１次排気導管に接続される第１流出口と、前記第１排気ガス再循環ラインに接続される第２流出口と、前記バイパスラインに接続される第３流出口とを含む４方向弁をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記システムが、前記第１排気ガス再循環ラインに接続される流入口と、前記第１排気ガス再循環ラインに接続される第１流出口と、前記バイパスラインに接続される第２流出口とを含む３方向弁をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記システムが、前記第１排気ガス再循環ラインに接続される流入口と、前記バイパスラインに接続される第２流入口と、前記第１排気ガス再循環ラインに接続される第１流出口とを含む３方向弁をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記システムが制御装置をさらに含み、前記情報を得るステップが、前記空気吸気側の１次空気吸気導管と、前記空気吸気側の空気吸気マニホールドと、前記排気側の排気マニホールドと、前記排気側の１次排気導管とにおける温度センサから前記制御装置が情報を受け取る工程を含み、その場合、前記排気側から前記空気吸気側に、前記１次排気ガス再循環ライン、前記バイパスラインまたは第２排気ガス再循環アセンブリが延びる、請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
燃焼エンジンを含むシステムであって、燃焼エンジンの吸排気システムが、エンジンに燃焼空気を供給するように構成されかつ配置される空気吸気側と、エンジンからの燃焼排気を捕捉するように構成されかつ配置される燃焼排気側と、前記空気吸気側から前記燃焼排気側に延びる第１排気ガス再循環アセンブリであって、１次排気ガス再循環ライン、およびそれと流体連絡する冷却器であって、それを通過する流体を冷却するように構成されかつ配置される冷却器を含む第１排気ガス再循環アセンブリと、排気ガスを、前記冷却器を迂回して導くように構成されかつ配置されるバイパスラインであって、従ってこのバイパスラインを通過するガスが前記冷却器によって冷却されることは実質的にないバイパスラインとを含む、システムを用意するステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量が、第１の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第１の決定をなし、かつ、燃焼エンジンによって生成される粒子状物質の量が、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第２の決定をなすステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を、前記第１の決定および前記第２の決定に応答して調整するステップであって、排気再循環ガス冷却器および排気再循環ガス冷却器バイパスを通して再循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
燃焼エンジンを含むシステムであって、燃焼エンジンの吸排気システムが、エンジンに燃焼空気を供給するように構成されかつ配置される空気吸気側と、エンジンからの燃焼排気を捕捉するように構成されかつ配置される燃焼排気側と、前記空気吸気側から前記燃焼排気側に延びる第１排気ガス再循環アセンブリであって、１次排気ガス再循環ライン、およびそれと流体連絡する冷却器であって、それを通過する流体を冷却するように構成されかつ配置される冷却器を含む第１排気ガス再循環アセンブリと、排気ガスを、前記冷却器を迂回して導くように構成されかつ配置されるバイパスラインであって、従ってこのバイパスラインを通過するガスが前記冷却器によって冷却されることは実質的にないバイパスラインとを含むシステムを用意するステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量が、第１の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第１の決定をなし、かつ、燃焼エンジンによって生成される粒子状物質の量が、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第２の決定をなすステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量が、第１の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいている場合には、エンジンによって生成される粒子状物質の量に対してなすことが可能な変更で、そうしてもなお、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲内に留まるような変更に関する第１の推定をなすステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を、前記第１の決定と、前記第２の決定と、前記第１の推定とに応答して調整するステップであって、排気再循環ガス冷却器および排気再循環ガス冷却器バイパスを通して再循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
燃焼エンジンを含むシステムであって、燃焼エンジンの吸排気システムが、エンジンに燃焼空気を供給するように構成されかつ配置される空気吸気側と、エンジンからの燃焼排気を捕捉するように構成されかつ配置される燃焼排気側と、前記空気吸気側から前記燃焼排気側に延びる第１排気ガス再循環アセンブリであって、１次排気ガス再循環ライン、およびそれと流体連絡する冷却器であって、それを通過する流体を冷却するように構成されかつ配置される冷却器を含む第１排気ガス再循環アセンブリと、排気ガスを、前記冷却器を迂回して導くように構成されかつ配置されるバイパスラインであって、従ってこのバイパスラインを通過するガスが前記冷却器によって冷却されることは実質的にないバイパスラインとを含む、システムを用意するステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量が、第１の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第１の決定をなし、かつ、燃焼エンジンによって生成される粒子状物質の量が、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいているか否かに関する第２の決定をなすステップと、
燃焼エンジンによって生成される粒子状物質の量が、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近づいている場合には、エンジンによって生成されるＮＯｘの量に対してなすことが可能な変更で、そうしてもなお、第１の予め定められた受け入れ可能な範囲内に留まるような変更に関する第１の推定をなすステップと、
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を、前記第１の決定と、前記第２の決定と、前記第１の推定とに応答して調整するステップであって、排気再循環ガス冷却器および排気再循環ガス冷却器バイパスを通して再循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量または粒子状物質の量の少なくとも１つを表現する情報を得るステップと、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量または粒子状物質の量の少なくとも１つを調整するステップであって、ＥＧＲ冷却器およびＥＧＲ冷却器バイパスラインを通して循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を、前記情報を用いて制御する工程を含むステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示が全体として関係する分野は、燃焼エンジンの吸排気システムと、その構成要素と、その運転および制御方法とを含む。
【背景技術】
【０００２】
車両の排気の排出物質の制御はほとんどの国における必須の要件である。窒素酸化物（ＮＯｘ）および粒子状物質が、制御しなければならないエンジン排気の排出物質の２つの成分である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの実施態様は、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を調整するステップであって、ＥＧＲ冷却器およびＥＧＲ冷却器バイパスラインを通して循環される燃焼エンジンの排気ガスの量を、前記情報を用いて制御する工程を含むステップとを包む、１つの方法を含む。
【０００４】
本発明の他の典型的な実施態様は、以下に述べる詳細説明から明らかになるであろう。以下の詳細説明および特定の例は本発明の典型的な実施態様を開示しているが、これは、例示目的用としてのみ意図されており、本発明の範囲を制限しようとするものではないことが理解されるべきである。
【０００５】
本発明の典型的な実施態様は、以下の詳細説明および添付の図面から完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の１つの実施態様を示す。
【図２】本発明の別の実施態様を示す。
【図３】本発明のさらに別の実施態様を示す。
【図４】本発明のさらに別の実施態様を示す。
【図５】本発明のさらに別の実施態様を示す。
【図６】本発明のさらに別の実施態様を示す。
【図７】本発明のさらに別の実施態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施態様に関する以下の説明は、本質的に例示的なものにすぎず、本発明、その適用または用途を制限する意図を有するものではない。
【０００８】
本発明の実施態様は、以下のシステム、構成要素、あるいは、それを運転または制御する方法の１つ以上を含むことができる。図１は、燃焼エンジンの吸排気システムを含む製品またはシステム１０を包含する本発明の１つの実施態様の概略図である。システム１０は、燃料を燃焼するように構成されかつ配置される燃焼エンジン１２を含むことができる。この燃料は、ガソリン、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、または、空気のような酸化剤の存在の下で燃焼可能な任意の他の燃料であるが、これに限定されない。システム１０は、さらに、空気吸気側１４を含むことができ、この空気吸気側１４は、燃焼エンジン１２に接続されて燃焼エンジン１２のシリンダ内に空気を供給する空気吸気マニホールド１８を含むことができる。１次空気吸気導管２０を設けて、１つの端部２２において空気吸気マニホールド１８に接続する（またはそれから離す）ことができる。１次空気吸気導管２０は空気引き込み用の開放端部２４を含むことができる。空気吸気導管２０の開放端部２４またはその近傍に空気フィルタ２６を配置することができる。
【０００９】
システム１０は燃焼排気ガス側１６を含むことができる。この燃焼排気ガス側１６は、燃焼エンジン１２に接続される排気マニホールド２８を含むことができ、燃焼ガスがそれから排気される。排気側１６は、さらに、排気マニホールド２８に接続される（またはそれから離される）第１端部３２と、排気ガスを大気に放出する開放端部３４とを有する１次排気導管３０を含むことができる。
【００１０】
このシステム１０は、さらに、燃焼排気ガス側１６から空気吸気側１４に延びる第１排気ガス再循環（ＥＧＲ）アセンブリ４０を含むことができる。第１ＥＧＲ弁４６を、１次排気ガス導管３０と流体連絡させて設けることができ、高圧ＥＧＲループにおいて、排気側１６から吸気側への、そして燃焼エンジン１２内への排気ガスの流れを制御するように構成しかつ配置することができる。第１ＥＧＲアセンブリ４０は、さらに、１次排気ガス導管３０に接続される第１端部４１と、空気吸気導管２０に接続される第２端部４３とを有する１次ＥＧＲライン４２を含むことができる。冷却器４４を、それを流れる排気ガスの冷却用として、１次ＥＧＲライン４２と流体連絡させて設けることができる。システム１０は、場合によってはさらにターボチャージャ４８を含むことができる。ターボチャージャ４８は、１次排気ガス導管３０と流体連絡するタービン５０と、そのタービン５０によって駆動されるように動作可能に連結されるコンプレッサ５２であって、１次空気吸気導管２０を流れるガスを圧縮するように１次空気吸気導管２０と流体連絡されるコンプレッサ５２とを有する。１次空気吸気導管２０のコンプレッサ５２の下流側には、給気空気冷却器５６を設けることができる。１次空気吸気導管２０の、コンプレッサ５２の下流側でかつ１次ＥＧＲライン４２と空気吸気導管２０との継合部の上流側には、スロットル弁５８を設けることができる。
【００１１】
１次排気導管３０において、タービン５０が存在する場合は通常その下流側に、あるいは、第１ＥＧＲアセンブリ４０の下流側に、いくつかの排気物質制御要素を設けることができる。例えば、パティキュレートフィルタ５４を、タービン５０の下流側に設けることができる。触媒コンバータ３６のような他の排出物質制御要素は、通常、パティキュレートフィルタ５４の上流側に設けることができる。消音器３８もタービン５０の下流側に設けることができる。また、リーンＮＯｘトラップのような付加的な排気ガス処理装置も設けることができる。
【００１２】
場合によっては、低圧の排気ガス再循環用として、第２ＥＧＲアセンブリ７０を設けることができる。必要であれば、第２ＥＧＲアセンブリ７０は、第１ＥＧＲアセンブリ４０（以下に詳しく述べる）と同じ形に構成することができる。第２ＥＧＲアセンブリ７０は、１次排気ガス導管３０に接続される第１端部７２と、１次空気吸気導管２０に接続される第２端部７４とを有する第２ＥＧＲライン７１を含むことができる。第２ＥＧＲ弁７６を、１次ＥＧＲ導管３０と流体連絡させて設けるか、あるいは、第２ＥＧＲライン７０に設けることができる。第２冷却器７８を第２ＥＧＲライン７１と流体連絡するように設けて、それを流れる排気ガスを冷却することができる。１次排気ガス導管３０は、また、開放端部３４から排気される排気ガスの量を制御して、排気ガスを第２ＥＧＲライン７１の方に導くスロットル弁１２０を含むことができる。
【００１３】
本発明の１つの実施態様においては、第１ＥＧＲアセンブリ４０は、排気ガスを、冷却器４４をバイパスして導くように構成されかつ配置されるバイパスライン１１を含むことができる。バイパスライン１１は、冷却器４４の上流位置でＥＧＲライン４２に接続される第１端部１３と、冷却器４４の下流側でかつＥＧＲ弁４６、４６’の上流側の位置において１次ＥＧＲライン４２に接続される第２端部１５とを有することができる。バイパスライン１１を通り冷却器４４を迂回して流れる排気ガスの量を制御するために、第１制御弁１７を設けることができる。１つの実施態様においては、第１制御弁１７を、冷却器４４の上流位置におけるバイパスライン１１と１次ＥＧＲライン４２との接合点に配置される３方向弁とすることができる。第１制御弁１７は、アクチュエータＡ１によって作動させることができる。必要であれば、弁１７の実際位置に関するフィードバック情報を供給する位置センサＰ１を設けて、制御装置８６に動作可能に接続することができる。制御装置８６は、アクチュエータＡ１に信号を送って、弁の位置をそれに応答してさらに調整することができる。
【００１４】
図１（並びに図２〜７）に示すシステムは、エンジン１２内で燃料の燃焼によって生成されるＮＯｘおよび粒子状物質の量を均衡化させるために用いることができる。ＮＯｘと粒子状物質と他の排出物質成分との量は種々のセンサによって測定することができる。このセンサは、例えば、触媒コンバータ３６の下流側に位置決めされるＮＯｘまたは酸素センサＥ１、パティキュレートフィルタ５４内のパティキュレートの量の時間的変化を直接的または間接的に測定するフィルタ内のセンサＥ２、あるいは、パティキュレートフィルタ５４の下流側に位置決めされるＮＯｘ、粒子状物質または酸素センサＥ３である。代替的に、ＮＯｘおよび粒子状物質の量を、温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３および／またはＴ４のような装置を用いて、種々の運転状態およびパラメータから間接的に推定することができる。これらの温度センサは、１次ＥＧＲアセンブリ４０、空気吸気ライン２０、空気吸気マニホールド１８、排気マニホールド２８、１次排気導管３０、または、第２ＥＧＲアセンブリ７０等の種々の位置に位置決めすることができる。種々の実施態様においては、温度センサを、導管内、または弁１７、４６、４６’、７６のいずれかの中に位置決めすることができる。
【００１５】
理解されるように、別の実施態様においては、１次ＥＧＲライン４２と空気吸気ライン２０との接合点に、３方向のＥＧＲ弁４６’を設けることができる。３方向弁４６’には温度センサＴ３を設けることができる。必要な場合には、第２ＥＧＲアセンブリ７０も、バイパスライン１１および第１制御弁１７を含むことができる（図示なし）。
【００１６】
ここで図２を参照すると、本発明の別の実施態様において、バイパスライン１１が、冷却器４４の上流位置で１次ＥＧＲライン４２に接続される第１端部１３を含むことができる。第２端部１５は、１次ＥＧＲライン４２の１次空気吸気ライン２０への結合点の下流位置で、１次空気吸気ライン２０に直接接続することができる。図２に示すように、温度センサＴ１をバイパスライン１１内に位置決めすることができる。また、第１制御弁１７をバイパスライン１１に位置決めすることができる。
【００１７】
図３を参照すると、本発明のさらに別の実施態様において、バイパスライン１１が、冷却器４４の上流位置で１次ＥＧＲライン４２に接続される第１端部１３と、ＥＧＲ弁４６の下流位置で１次ＥＧＲライン４２に接続される第２端部１５とを含むことができる。第１制御弁１７をバイパスライン１１に配置することができる。図３に示すように、１つの実施態様においては、温度センサＴ２をＥＧＲ弁４６に組み込むことができる。
【００１８】
ここで図４を参照すると、本発明のさらに別の実施態様において、バイパスライン１１が、１次ＥＧＲライン４２に接続される第１端部１３を含むことができ、第１端部１３および１次ＥＧＲライン４２の接合点に、３方向弁１７を設けることができる。バイパスライン１１の第２端部１５は、冷却器４４の下流側でかつＥＧＲ弁４６の上流側の位置で１次ＥＧＲライン４２に接続することができる。別の方式として、第２端部１５を、ＥＧＲ弁４６の下流位置で、かつ、１次ＥＧＲライン４２の空気吸気ライン２０への結合点の前において、１次ＥＧＲライン４２に接続することができる。さらに別の実施態様においては、第２端部１５を、１次ＥＧＲライン４２の１次空気吸気ライン２０への結合点の下流位置で、１次空気吸気ライン２０に直接接続することができる。
【００１９】
ここで図５を参照すると、本発明のさらに別の実施態様において、１次ＥＧＲライン４２とバイパスライン１１との一部分がＹ字形の導管構造を形成し、第１制御弁１７をバイパスライン１１に設けることができる。バイパスライン１１の第２端部１５は、ＥＧＲ弁４６の下流位置で１次ＥＧＲライン４２に接続される。
【００２０】
図１〜７から理解されるように、ＥＧＲ弁４６は、制御装置８６に動作可能に接続される位置センサＰ２であって、ＥＧＲ弁４６作動用のアクチュエータＡ２のフィードバック制御を提供するために用いることができる位置センサＰ２をも含むことができる。同様に、代替的な３方向ＥＧＲ弁４６’も同じようなアクチュエータおよび位置センサを含むことができる。制御装置８６は、温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３および／またはＴ４からの信号を用いて、排気ガスの温度と、空気吸気温度および排気ガス温度の組み合わせ温度とを直接的または間接的に決定することができる。例えば、パティキュレートフィルタと組み合わせて用いられるＮＯｘセンサまたは圧力センサのような、温度を測定するかまたは温度を含意する他のセンサを利用することもできる。これらのセンサはＮＯｘまたは粒子状物質のレベルを決定することができるが、このレベルは排気温度を含意しており、その逆も成り立つのである。この情報は、排出物質の制御および適切なエンジン運転に必要な所要温度を達成するために、第１制御弁１７の位置決定用として使用することができる。
【００２１】
図１および４を再度参照すると、制御装置８６は、アクチュエータＡ１および第１制御弁１７を制御するアクチュエータ制御信号を提供して、排気ガスの一部分をＥＧＲ冷却器４４およびＥＧＲ弁４６、４６’に供給するように弁１７を位置決めすることができる。制御装置８６は、位置センサＰ１からのフィードバックを用いて第１制御弁１７の位置を制御し、監視する。排気ガスおよび流入空気は空気吸気マニホールド１８に流れ、エンジンのシリンダに流入する。制御装置８６は、また、排気ガスの一部を空気吸気マニホールド１８に供給するように弁の位置を制御するために、ＥＧＲ弁４６（またはその代わりに４６’）を制御するアクチュエータＡ２に制御信号を供給することができる。制御装置８６は、流入空気と結合された排気ガスの温度を示す温度センサＴ３またはＴ４からフィードバック信号を受け取ることができる。制御装置８６は、測定された温度から排気ガス温度を推算でき、排気ガスおよび流入空気の相対的な流量を推定することができる。
【００２２】
制御装置８６は、温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４からの信号を用いて、排気ガスの温度と現在のエンジン運転状態における所要の温度とを比較することができる。温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４からの信号が所要信号の受け入れ可能な制限範囲内にあれば、制御装置８６は、第１制御弁１７の位置をなんら変化させることはないであろう。制御装置８６は、他の機能、例えば、冷却器４４、７８、５６を含むがこれに限定されない他の構成要素の制御および／または監視のような機能を含むことができる。
【００２３】
温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４からの信号が、エンジンに流入する排気ガスの温度が所要温度未満であることを示す場合には、制御装置は、第１制御弁１７へのアクチュエータ制御信号を調整して、直接ＥＧＲ弁４６に流入する排気ガスの部分を増大し、冷却器４４を通過する排気ガスの部分を低減するであろう。バイパス導管１１を経由して直接ＥＧＲ弁４６または空気吸気導管２０に流入する高温の排気ガスの部分を増大させること、冷却器４４を通過する低温の排気ガスの部分を低減させることの組み合わせによって、空気吸気マニホールド１８に流入する排気ガスの温度が全体として上昇する結果が得られるであろう。温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４が温度上昇を検出し、検出された排気ガスの温度が所要温度の受け入れ可能な範囲内にあれば、制御装置８６は、アクチュエータ制御信号および位置センサＰ１からのフィードバックを用いて第１制御弁１７の位置を維持するであろう。
【００２４】
温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４からの信号が、エンジンに流入する排気ガスの温度が所要温度を超えていることを示す場合には、制御装置８６は、第１制御弁１７に対するアクチュエータ制御信号を調整して、ＥＧＲ冷却器４４に流入する排気ガスの部分を増大し、バイパス導管１１を通過しかつ直接ＥＧＲ弁４６または空気吸気導管２０に流入する排気ガスの部分を低減するであろう。直接ＥＧＲ弁４６または空気吸気導管２０に流入する高温の排気ガスの部分を低減させること、冷却器４４を通過する低温の排気ガスの部分を増大させることの組み合わせによって、ＥＧＲ弁４６を通って空気吸気マニホールド１８に流入する排気ガスの温度が全体として低下する結果が得られるであろう。温度センサＴ２、Ｔ３またはＴ４は温度低下を検出するであろう。検出された排気ガスの温度が所要温度の受け入れ可能な範囲内にあれば、制御装置８６は、アクチュエータ制御信号および位置センサＰ１に対する弁１７からのフィードバックを用いて、温度制御弁１７の新しい位置を維持するであろう。
【００２５】
空気吸気マニホールド１８に再循環される排気ガスの温度を制御することは、ＮＯｘおよび粒子状物質の排出の制御を支援するであろう。一般的に、ＮＯｘの形成は高いエンジン燃焼温度で発生し、粒子状物質は低い燃焼温度で形成され得る。
【００２６】
理解されるように、上記の方法は、排気ガスと、空気吸気マニホールド１８への流入空気との組み合わせ温度の制御にも用いることができる。これは、制御装置８６によって行われる。すなわち、制御装置８６は、空気吸気マニホールド１８の流路に配置される温度センサＴ３またはＴ４を監視し、この入力値を用いて、空気吸気マニホールド１８への排気ガスおよび空気流れの所要温度を達成するように、第１制御弁１７の位置を決定するのである。排気ガスおよび空気吸気の組み合わせ温度の制御は、排気マニホールド２８と、１次排気導管３０と、１次空気吸気導管２０と、１次ＥＧＲライン４２と、バイパスライン１１と、第２ＥＧＲライン７１との１つ以上における排気ガスまたは空気の温度を監視することによっても行うことができる。
【００２７】
ここで図２、３および５を参照すると、弁１７がバイパスライン１１に設けられ、バイパスライン１１の第２端部１５がＥＧＲ弁４６の下流側の１次ＥＧＲライン４２に接続されるか、あるいは、バイパスラインが、１次ＥＧＲライン４２の空気吸気導管２０への結合点の下流位置で空気吸気ライン２０に接続される。ＥＧＲ弁４６は、冷却器４４を通過する排気ガスの量の制御に用いられ、弁１７は、冷却器４４をバイパスして空気吸気マニホールド１８に直接流入する排気ガスの量を制御するのに用いられる。バイパス弁１７およびバイパスライン１１を直接通過するガスの温度は、ＥＧＲ冷却器４４を通過する排気の温度よりも高い。空気吸気マニホールド１８に流入する排気ガスの温度は、冷却器４４を通過する第１部分と、バイパスライン１１を通過する第２部分との温度並びに質量流量に応じるであろう。弁１７およびＥＧＲ弁４６は個別に制御される。制御装置８６は、温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３および／またはＴ４からの入力を受け取ることができ、弁１７、４６または４６’はその入力値に応答して制御される。制御装置８６は、温度センサのフィードバックおよび所要温度を用いて、ＥＧＲ弁４６、４６’および弁１７用のアクチュエータ制御信号を決定することができる。弁１７および４６の位置センサＰ１およびＰ２は、それぞれ、弁が所要の位置とそれに伴う流量とを達成したか否かを示すフィードバック信号を制御装置８６に提供するものとして用いることができる。制御装置８６は、弁１７、４６、４６’の所要の位置を実現または維持する制御信号を調整することができる。各弁における位置センサのフィードバックは、１次ＥＧＲライン４２およびバイパスライン１１を通過する排気ガスの所要の第１部分および第２部分を設定するために用いることができる。
【００２８】
本発明の別の実施態様は排気ガス温度の制御方法を含む。この場合、Ｔ２センサがＥＧＲ弁４６に組み込まれ、あるいは、温度センサＴ３が３方向のＥＧＲ弁４６’に組み込まれる。制御装置８６を温度センサＴ２またはＴ３の監視用として用いることができ、制御装置８６は、温度センサからの入力値を用いて、ＥＧＲ弁４６、４６’を通過する排気ガスの所要の温度を実現するための第１制御弁１７の位置を決定することができる。
【００２９】
本発明のさらに別の実施態様は、排気ガスの温度および車両の排出物質の制御方法を含む。この方法は、ＮＯｘセンサ、酸素センサ、あるいは、粒子状物質のレベル測定用のセンサを含むことができる排出物質センサＥ１、Ｅ２またはＥ３のような他の入力、または、入力の組み合わせを用いるが、これには限定されない。制御装置８６は、センサＥ１、Ｅ２および／またはＥ３からの入力を監視して、車両の排出物質のレベルおよび種類を決定し、それらを制御するのに必要な所要の排気ガス温度を決定することができる。制御装置８６は、所要の温度を実現して、１つの排出物質成分の所要排出レベルを低下させ、あるいは、２つ以上の排出物質成分の相対的な排出レベルを均衡化させるために、第１弁１７を制御するアクチュエータ制御信号を供給することができる。例えば、粒子状物質の排出量に対してＮＯｘの排出量を均衡化させるために、およびその逆の均衡化を実現するために、制御装置８６を用いることができる。制御装置８６は、センサＥ１、Ｅ２および／またはＥ３からの入力、あるいはＥ１、Ｅ２またはＥ３の１つ以上のセンサからの入力を、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３またはＴ４の１つ以上からの入力と組み合わせて監視するために用いることができる。排出物質が受け入れ可能な範囲内にあると決定されるか、あるいは、排出物質または２つ以上の成分が互いに関して受け入れ可能な範囲内にある場合には、制御装置８６は、アクチュエータ制御信号を用いて温度制御弁１７の位置を保持し、弁１７の位置センサＰ１からのフィードバックを用いることができる。弁１７、４６、４６’は、種々のエンジン運転条件の下においてＮＯｘの排出レベルを粒子状物質に対して均衡化させるように調整することができる。
【００３０】
本発明の１つの実施態様は、排気側から空気吸気側に延びる排気ガス冷却再循環ラインと、排気側から空気吸気側に延びる排気ガス非冷却再循環ラインとを有する燃焼エンジンの吸排気システムを含む。例えば、図６に示すように、本発明の１つの実施態様は、１次排気ガス導管３０から１次空気吸気導管２０に延びる第１排気ガス再循環ライン４２を含むことができる。この再循環ライン４２は、それと連通する冷却器４４を有し、さらに、それを通過するガスを制御するための排気ガス再循環弁４６をその中に含む。１次排気ガス導管３０から空気吸気導管２０に延びる別個のバイパスライン１１を設けることができる。バイパスＥＧＲライン１１は、それを通過する排気ガスの流量を制御するための第１制御弁１７をその中に含むことができる。第１ＥＧＲライン４２およびバイパスライン１１の位置は所要に応じて変えることができ、一方を他方の上流側または下流側に配置することができる。
【００３１】
図７は、本発明のさらに別の実施態様を示す。この実施態様においては、１次排気ガス導管３０から１次空気吸気導管２０に延びる１次ＥＧＲライン４２が設けられ、この１次ＥＧＲライン４２は、それを通過する排気ガスの冷却用として、それと流体連通する冷却器を含むことができる。１次排気ガス導管３０から１次空気吸気導管２０に延びる別個のバイパスライン１１を設けることができる。第１ＥＧＲライン４２およびバイパスＥＧＲライン１１を通過するガスの制御は、１次排気導管３０と、第１ＥＧＲライン４２と、バイパスライン１１との接合点に配置される４方向弁４６によって行うことができる。当業者に知られる任意の４方向弁を利用することができる。譲受人の同時係属出願の米国特許出願第１１／５２７，０８９号明細書は、４つのポートを含むように変更することができるマルチポート弁を開示している。この４ポートは、排気ガスマニホールド２８から排気を受け入れる流入ポートと、１次排気ガス導管３０の開放端部３４を通るガスを排気する第１流出ポートと、第１ＥＧＲライン４２を通るガスを排気する第２流出ポートと、バイパスライン１１を通るガスを排気する第３流出ポートとを含む。
【００３２】
本発明のさらに別の実施態様は、１次排気ガス導管３０を有する排気側と、１次空気吸気導管２０を含む空気吸気側１４とを包含する燃焼空気吸排気システムの制御方法を含む。この場合、第１ＥＧＲライン４２が、１次排気ガス導管３０から１次空気吸気導管２０に延びており、この第１ＥＧＲライン４２は、それを通過する排気ガスを冷却するための冷却器４４をその中に有する。第１ＥＧＲラインの冷却器を迂回して排気ガスを流すように構成されかつ配置されるバイパスラインを設けることができる。制御装置への入力を供給するために、第１および第２成分の排出物質を表すまたは指示する信号またはデータを含む複数のセンサを設けることができる。制御装置は、第１および第２成分それぞれに関して検出された排出物質レベルを比較し、かつ、それぞれを予め定められた受け入れ可能な範囲と比較する。成分の一方が、予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるか、あるいはその限界値に近づいており、かつ、もう一方の成分は、その成分に対する予め定められた受け入れ可能な範囲内にある場合は、制御装置が、１つ以上の弁１７、４６または４６’を選択的に作動させて、１次ＥＧＲライン４２および冷却器４４を通過するガスの比率と、バイパスライン１１を通過する排気ガスの量とを調整し、第１および第２成分の排出物質の量が、それぞれに対する予め定められた受け入れ可能な範囲内に来るように制御する。例えば、センサＥ１、Ｅ３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３またはＴ４からの入力が、ＮＯｘ排出物質が予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるか、あるいは予め定められた受け入れ可能な範囲の外側の限界値に近いことを示すと、弁１７を作動させて、バイパスライン１１を通過する排気ガスの量を低減または停止すると共に、冷却器４４を通過するＥＧＲガスを増大させて、燃焼エンジンに流入する排気ガスおよび給気空気の混合物の温度を下げ、それによって、燃焼エンジンが生成するＮＯｘの量を低下させる。同様に、センサＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３またはＴ４からの入力が、粒子状物質の量が予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるか、あるいはその限界値に近いことを示す場合には、制御装置８６が、弁４６、４６’を操作して、１次ＥＧＲライン４２および冷却器を通過する排気ガスの量を低減または停止し、かつ、弁１７を開いてバイパスライン１１を通過する排気ガスを増大させることができる。それによって、燃焼エンジンに流入する排気ガスおよび給気空気の混合物の温度が上昇し、燃焼エンジンが生成する粒子状物質の量が低下する。
【００３３】
本発明のさらに別の実施態様は、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を含む排出物質の成分を表現する情報を得るステップと、生成されるＮＯｘの量を第１の予め定められた受け入れ可能な範囲と比較し、生成される粒子状物質の量を第２の予め定められた受け入れ可能な範囲と比較するステップと、ＮＯｘの量および粒子状物質の量の一方が、それぞれ第１または第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近い場合には、予め定められた受け入れ可能な範囲の外側にあるかあるいはその限界値に近い排出物質成分の量を、もう一方の排出物質成分を第２の予め定められた受け入れ可能な範囲の外側に出すことなく低減するために、冷却器が流体連絡している第１ＥＧＲラインを通過する排気ガスの量、または、冷却器を迂回するバイパスラインを通過する排気ガスの量のいずれを調整することができるかを推定するステップとを含む方法を包含する。これは、ルックアップテーブルの利用によって、あるいは、エンジンおよび吸排気システムの種々の運転条件の下におけるエンジン、弁、温度（Ｔ１〜Ｔ４）、排出物質（Ｅ１〜Ｅ３）に関係するデータに基づく推定計算の実施によって遂行することができる。妥当である場合には、冷却器が流体連絡している第１ＥＧＲラインを通る排気の流量と、冷却器を迂回するバイパスラインを通る流量とを変化させることができる。
【００３４】
本発明のさらに別の実施態様は、燃焼エンジンによって生成されるＮＯｘの量および粒子状物質の量を表現する情報を得るステップと、得られた情報を、ＮＯｘの量に関する第１の予め定められた受け入れ可能な範囲および粒子状物質の量に関する第２の予め定められた受け入れ可能な範囲と比較し、生成される粒子状物質の量を増大させることが可能で、そうしてもなお、第２の予め定められた受け入れ可能な範囲内に留まる場合には、通過する排気ガスの温度を低下させるための冷却器をその中に有する第１の１次排気ガスラインを通過する排気ガスの量を増大すると共に、冷却器を迂回するバイパスラインを通過するガスの量を低減することによって、生成されるＮＯｘの量を低減するステップとを含む方法を包含する。
【００３５】
以上説明した本発明の実施態様は本質的に例示的なものにすぎず、従って、その変形態様は、本発明の本質および範囲から離れるものと見做されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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