(57)【要約】【課題】  微粒子フィルタの再生を制御する装置及び方法を提供する。【解決手段】  微粒子フィルタを再生する装置及び方法。微粒子フィルタに熱結合された触媒の温度に相当する第１温度が測定される。微粒子フィルタの温度に相当する第２温度が測定される。第１温度が第１限界温度未満の場合、未燃焼炭化水素は触媒に実質的に供給されず、第１温度が第１限界を超え且つ第２温度が第２限界未満の場合、未燃焼炭化水素は触媒に供給される。【選択図】  図１
2005201252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子フィルタを再生する装置であって、
触媒と、
触媒の温度に相当する第１温度を測定してそれに応じて第１温度信号を送信する操作が可能な第１温度センサと、
触媒に熱結合された微粒子フィルタと、
第１制御信号に応じて未燃焼炭化水素を触媒に供給する操作が可能な炭化水素供給システムと、
微粒子フィルタの温度に相当する第２温度を測定してそれに応じて第２温度信号を送信する操作が可能な第２温度センサと、
第１及び第２温度センサに連結され第１及び第２温度信号を受信し且つ炭化水素供給システムに連結された再生制御装置と、を備え、再生制御装置は、
第１温度が第１限界温度を超えているかどうかを判断し、
第１温度が第１限界温度未満の場合、第１制御信号を炭化水素供給システムへ送信し、該第１制御信号は炭化水素供給システムに未燃焼炭化水素の触媒への供給を実質的にさせない操作が可能であり、
第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第２限界温度未満の場合、第２制御信号を炭化水素供給システムへ送信し、該第２制御信号は炭化水素供給システムに未燃焼炭化水素の触媒への供給をさせる操作が可能であり、
第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第３限界温度を超え、第３限界温度は第２限界温度とは異なる場合、第３制御信号を炭化水素供給システムへ送信し、触媒に供給される炭化水素を減少させる、
操作が可能な、装置。
【請求項２】
第１限界温度は、触媒の着火温度を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第２限界温度は、実質的に微粒子フィルタを再生する操作が可能な温度を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
第３限界温度は、約摂氏６２５〜６７５度以下の温度を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
炭化水素供給システムは燃料噴射器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
微粒子フィルタを再生する装置であって、
触媒と、
触媒の温度に相当する第１温度を測定してそれに応じて第１温度信号を送信する操作が可能な第１温度センサと、
触媒に熱結合された微粒子フィルタと、
第１制御信号に応じて未燃焼炭化水素を触媒に供給する操作が可能な炭化水素供給システムと、
微粒子フィルタの温度に相当する第２温度を測定してそれに応じて第２温度信号を送信する操作が可能な第２温度センサと、
第１及び第２温度センサに連結され第１及び第２温度信号を受信し且つ炭化水素供給システムに連結された再生制御装置と、を備え、再生制御装置は、
第１温度が第１限界温度を超えているかどうかを判断し、
第２温度が第２限界温度を超えているかどうかを判断し、
制御信号を炭化水素供給システムへ送信する、操作が可能であって、該制御信号は、
第１温度が第１限界温度未満の場合、炭化水素供給システムに触媒への未燃焼炭化水素供給を実質的に行わせず、
第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第２限界温度未満の場合、炭化水素供給システムに触媒への未燃焼炭化水素供給量を増加させ、
第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第３限界温度を超え、第３限界温度は第２限界温度とは異なる場合、炭化水素供給システムに触媒への未燃焼炭化水素量を減少させる、操作が可能な、装置。
【請求項７】
微粒子フィルタを再生する方法であって、
微粒子フィルタに熱結合された触媒の温度に相当する第１温度を測定するステップと、
微粒子フィルタの温度に相当する第２温度を測定するステップと、
第１温度が第１限界温度未満の場合、触媒に未燃焼炭化水素を実質的に供給しないステップと、
第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第２限界温度未満の場合、触媒に未燃焼炭化水素を供給するステップと、
第２温度が第２限界温度とは異なる第３限界温度を超える場合、触媒に減少した炭化水素を供給するステップと、を含む方法。
【請求項８】
未燃焼炭化水素を触媒に供給するステップが、ディーゼル燃料、ガソリン、天然ガス、灯油、及び原油のうちの少なくとも１つを触媒に供給するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１限界温度は、触媒の「着火」温度を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
第２限界温度は、微粒子フィルタを再生する操作が可能な温度を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
微粒子フィルタを再生する方法であって、
微粒子フィルタに熱結合された触媒の温度に相当する第１温度を測定するステップと、
微粒子フィルタの温度に相当する第２温度を測定するステップと、
第１温度が第１限界を超える場合、第２温度の閉ループ制御を実行するステップと、を含む方法において、閉ループ制御は、第１温度が第１限界温度を超え且つ第２温度が第２限界温度未満の場合、触媒に未燃焼炭化水素を供給するステップと、第２温度が第２限界温度とは異なる第３限界温度を超える場合、触媒に減少した炭化水素を供給するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には微粒子フィルタに関し、より詳しくは微粒子フィルタの再生の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン排気ガス用の微粒子フィルタは、エンジン生産者がエミッション削減を追求するに従い、重要となってきている。微粒子フィルタは、エンジンの排気流から粒子状物質を捕集除去するのに使用され、フィルタが一定の目詰まり状態に達すると定期的に再生する。フィルタの再生は、通常は微粒子フィルタの温度を蓄積微粒子が燃焼して除去される温度点まで上昇させ、それによってフィルタの目詰まりがなくなることで達成される。
【０００３】
微粒子フィルタの温度を上昇させるには、様々な組成の触媒がしばしば使用される。しかし、触媒は通常、それぞれの「着火」温度を超えた時にのみ十分に作用する。触媒の「着火」温度は通常、それを超えると触媒が未燃焼炭化水素をある所定の効率で変換できる温度である。通常「着火」温度未満の温度では、触媒は極僅かな量の炭化水素しか変換しない一方で、「着火」温度を超える温度では、触媒は十分高い効率で作用できる。
【０００４】
未燃焼炭化水素は、様々な方法を通じて触媒へ供給でき、例えばシリンダ内での実質的燃焼が発生した後のディーゼル燃料の一回の噴射でもよい。ディーゼル燃料は、その後排気弁を通ってシリンダを出て、比較的変化のない形で触媒に到達する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
触媒及び微粒子フィルタの温度の制御は、今までは比較的不十分であり、この機能を果たすより優れた技術及び装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、微粒子フィルタを再生する装置及び方法を提供する。微粒子フィルタに熱結合された触媒の温度に相当する第１温度が測定される。微粒子フィルタの温度に相当する第２温度が測定される。第１温度が第１限界温度未満の場合、未燃焼炭化水素は触媒に実質的に供給されず、第１温度が第１限界を超え且つ第２温度が第２限界未満の場合、未燃焼炭化水素は触媒に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、連結された微粒子フィルタ１４と本発明の１つの実施形態によるそのための制御装置とを一緒に備えたエンジン１２のシリンダ１０の側面図である。例示のため１つのシリンダ１０のみが図示されているが、本発明は多気筒エンジンだけでなく、ロータリーエンジンにも同様に応用してよい。本発明は、２燃焼サイクルエンジンと４燃焼サイクルエンジンの両方で実施してよい。エンジン１２は、吸気通路１６と、吸気通路内に配置され、当業者に公知の方法によって吸気通路１６をシリンダ１０に流体連通する操作が可能な少なくとも１つの吸気弁１８とを含んでいる。
【０００８】
ピストン２０は、シリンダ１０内に配置されてもよく、往復運動し、当業者に公知の方法で燃焼サイクルの間クランクシャフト２２に動力を供給する。
【０００９】
燃料噴射器２４のような燃料供給装置は、シリンダ１０に流体連通することができ、当業者に公知の方法で制御信号（「ＣＯＮＴＲＯＬ」）に応じて燃焼用燃料を提供する。燃料噴射器２４は、以下にさらに説明するように、炭化水素供給システムとしての役目を果たしてもよい。以下の記述から明らかになるように、燃料噴射器２４に加えてあるいはそれに代わって、同様の又は他の供給源の炭化水素を供給する他のタイプの炭化水素供給システムを使用してもよい。当業者に公知の任意の様々な炭化水素、例えばガソリン、天然ガス、灯油、及び原油等を供給してもよい。さらに本発明の他の実施形態では、燃料噴射器２４に代わってあるいはそれに加えて、炭化水素を供給するのに、追加の排気中燃料噴射器（図示せず）又は他の炭化水素供給装置を使用することもできる。
【００１０】
少なくとも１つの排気弁２６がシリンダ１０に流体連結されてもよく、当業者に公知の方法で、シリンダ１０を排気通路２８に連結する操作が可能と考えられる。
【００１１】
触媒３０は、排気通路２８に結合されてもよく、シリンダ１０から排気ガスを受け入れる。触媒３０は通常、当業者に公知の方法で炭化水素を熱に変換するよう選択される。触媒３０は、当業者に公知の任意の様々な原料であってもよい。
【００１２】
触媒３０は通常、「着火」温度を有する。「着火」温度は通常、例えば特定の効率で一定の要求された割合の炭化水素を熱に変換する温度である。
【００１３】
第１温度センサ３２は、触媒３０に熱結合されてもよく、触媒３０の温度を示す第１温度（「Ｔ１」）を測定する。第１温度センサ３２は、第１温度に応じて第１温度信号を送信する操作が可能と考えられる。実際には、第１温度センサ３２は、排気通路２８に触媒３０に近接して配置されてもよい。触媒３０の温度に相関する温度を提示できる他の配置を用いてもよい。
【００１４】
微粒子フィルタ１４は、通常は触媒３０に熱結合される。微粒子フィルタ１４は、当業者に公知の方法で、シリンダ１０から排出される排気ガスから粒子状物質を捕集除去する操作が可能である。
【００１５】
捕集除去作業の間、微粒子フィルタ１４は排気ガスからの粒子状物質を蓄積する。時間が経つと、微粒子フィルタ１４は、部分的あるいは完全に目詰まりすることがあり、再生を要する。
【００１６】
微粒子フィルタ１４の再生は、蓄積微粒子を燃焼して除去するのに十分な温度まで微粒子フィルタの温度を上昇させることで達成されるであろう。この温度は、通常は摂氏４５０〜６００度であるが、この範囲は変化してもよい。
【００１７】
第２温度センサ３４は、微粒子フィルタ１４に熱結合されてもよく、微粒子フィルタの温度を示す第２温度を測定する。第２温度センサ３４は、第２温度に応じて第２温度信号を送信する操作が可能と考えられる。実際には、第２温度センサ３４は、排気通路２８に微粒子フィルタ１４に近接して配置されてもよい。微粒子フィルタ１４の温度に相関する温度を提示できる他の配置を用いてもよい。
【００１８】
電子エンジン制御モジュール（「ＥＣＭ」）又は燃料噴射器制御モジュールのような再生制御装置３６は、第１及び第２温度センサに連結されてもよく、第１及び第２温度信号を受信する。再生制御装置３６は、当業者に公知の様々なタイプのＥＣＭのいずれであってもよい。再生制御装置３６は、以下にさらに説明するように、第１及び第２温度信号に応じて制御信号「ＣＯＮＴＲＯＬ」を送信する操作が可能と考えられる。
【００１９】
再生制御装置はさらに、微粒子フィルタ１４の再生が要求される場合、それを示す信号を判断あるいは受信する操作が可能と考えられる。これは、当業者に公知の様々な方法のいずれによって達成されてもよい。
【００２０】
運転中は、微粒子フィルタ１４の再生が要求される場合、再生制御装置３６は、炭化水素供給システムに未燃焼炭化水素を触媒３０へ供給させる。図示した実施例では、再生制御装置３６は、適切な制御信号「ＣＯＮＴＲＯＬ」を燃料噴射器２４へ送信し、例えば、燃焼サイクルの遅い時期に、あるいは有効な燃焼もしくは従来の燃焼の全てが発生した後に、燃料噴射器２４に第２噴射の形で燃料をシリンダ内へ噴射させる。
【００２１】
排気行程中に排気弁２６が開くと、燃料、すなわち未燃焼炭化水素が、排気通路２８内を通過し、触媒３０へ向かう。未燃焼炭化水素は触媒３０の加熱を引き起こし、それによって、微粒子フィルタ１４を蓄積微粒子の少なくとも一部を燃焼して除去する温度まで加熱し、微粒子フィルタ１４を再生する。微粒子フィルタの温度は、要求される限り、通常は蓄積微粒子の大部分が燃焼して除去されるまで、この再生温度で保持してよい。
【００２２】
本発明の１つの実施形態では、第１温度Ｔ１が触媒の「着火」温度を超える場合にのみ、未燃焼炭化水素を触媒３０に供給するのが望ましいであろう。それによって、未燃焼炭化水素が熱に変換されないことによって未燃焼炭化水素が触媒を通り抜け、大気中へ放出されるのを防ぐ。
【００２３】
再生制御装置３６は、第２温度Ｔ２の閉ループ制御にも使用できる。第２温度Ｔ２を測定することで、再生制御装置３６は排気流に供給される炭化水素の量を制御し、それによって触媒へ供給される量も制御することができる。通常は、炭化水素がより多く供給されると、触媒３０はより高温となり、微粒子フィルタ及び第２温度Ｔ２はより高温となる。同様に、もし第２温度Ｔ２が要求より高くなった場合には、再生制御装置３６は排気流及び触媒３０へ供給される炭化水素の量を減少させることができる。
【００２４】
図２は、本発明の１つの実施形態によるフローチャート５０である。ブロック５２では、触媒３０の温度に相当する第１温度Ｔ１が測定される。
【００２５】
ブロック５４では、第１温度Ｔ１は触媒３０の「着火」温度と比較される。第１温度Ｔ１が「着火」温度未満の場合、制御はブロック５２へ戻る。第１温度Ｔ１が「着火」温度以上の場合、制御はブロック５６へ進む。
【００２６】
ブロック５６では、微粒子フィルタ１４の温度に相当する第２温度Ｔ２が測定される。
【００２７】
ブロック５８では、第２温度Ｔ２は、ある所望の温度、例えば微粒子フィルタの再生温度のような温度に、閉ループ制御システムを介して制御される。閉ループシステムは、当業者に公知の様々な閉ループ制御システムのいずれであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の実施形態は、触媒と未燃焼炭化水素とを使用して微粒子フィルタの再生を制御するのに使用されてもよい。第１温度Ｔ１を監視することで、再生制御装置３６は、触媒３０に炭化水素を熱に変換させる状態の時、確実に未燃焼炭化水素が排気流にひたすら添加されるようにする。さらに、再生制御装置３６は、フィードバックとして第２温度Ｔ２を使用し、確実に適切な量の炭化水素が排気通路に添加されるようにし、微粒子フィルタの再生を引き起こす温度に到達させて維持する。
【００２９】
本発明の特定の実施形態は、例示する目的で本明細書において述べられてきたが、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正を行ってもよいことは、上記の記述から理解されるであろう。従って本発明は、添付の請求の範囲による以外に、限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】連結された微粒子フィルタと本発明の１つの実施形態によるそのための制御装置とを一緒に備えたエンジンのシリンダの側面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態によるフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  シリンダ
１２  エンジン
１４  微粒子フィルタ
１６  吸気通路
１８  吸気弁
２０  ピストン
２２  クランクシャフト
２４  燃料噴射器
２６  排気弁
２８  排気通路
３０  触媒
３２  第１温度センサ
３４  第２温度センサ
３６  再生制御装置
５０  フローチャート
５２  ブロック
５４  ブロック
５６  ブロック
５８  ブロック
【図１】
2005201252.tif 000003
【図２】
2005201252.tif 000004