(57)【要約】  複数の排気処理デバイスと、排気流に排気処理流体を投与するための複数のインジェクタと、複数のインジェクタを制御するための制御装置とを含む、排気システム。制御装置は、排気流量及び排気流の温度のうちの少なくとも１つに基づいて、複数のインジェクタそれぞれによって排気流に投与される排気処理流体の量を能動的に制御する。【選択図】図２
2016502019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な流路に配設された複数の排気処理デバイス；
平行な流路に位置する、排気処理流体を排気流に投与するためのインジェクタ；
各平行な流路に設けられた熱増大デバイス；並びに
インジェクタのそれぞれ及び熱増大デバイスのそれぞれを制御するための制御装置
を備える、排気システムであって、
制御装置は、平行な流路のそれぞれを通る排気流の排気流量に基づいて、インジェクタのそれぞれによって平行な流路に投与される排気処理流体の量を能動的に制御し、
制御装置は、平行な流路のそれぞれにおける排気流の温度に基づいて、熱増大デバイスのそれぞれの動作を能動的に制御する、排気システム。
【請求項２】
制御装置は、熱増大デバイスを能動的に制御して、平行な流路を通る排気流の質量流量を制御する、請求項１に記載の排気システム。
【請求項３】
排気処理デバイスは粒子フィルタであり、
制御装置は、熱増大デバイスのそれぞれを制御して、粒子フィルタのそれぞれを同時に再生させる、請求項１に記載の排気システム。
【請求項４】
平行な流路のうちの１つに位置する粒子フィルタのうちの１つが他の粒子フィルタが再生する前に再生された場合、制御装置は、１つの粒子フィルタに対応する熱増大デバイスの動作を低減して、１つの平行な流路における排気流の温度を低下させる、請求項３に記載の排気システム。
【請求項５】
各排気処理デバイスは酸化触媒であり、
制御装置は、各平行な流路の温度に基づいて、平行な流路に投与される排気処理流体の量を能動的に制御して、各平行な流路における排気流の質量流量を操作する、請求項１に記載の排気システム。
【請求項６】
排気処理デバイスは、酸化触媒又は選択的還元触媒であり、
制御装置は、各平行な流路に入る排気の量に基づいて、各平行な流路と連携する複数のインジェクタを能動的に制御する、請求項１に記載の排気システム。
【請求項７】
複数の脚に分割された排気流路；
複数の脚のそれぞれに配置された排気処理デバイス；
各脚に位置する熱増大デバイス；及び
脚のそれぞれにおける排気流の温度に基づいて、各熱増大デバイスを制御するための制御装置
を備える、排気システム。
【請求項８】
各排気処理デバイスは粒子フィルタである、請求項７に記載の排気システム。
【請求項９】
制御装置は、熱増大デバイスを用いた粒子フィルタの再生中の各脚における温度を監視する、請求項８に記載の排気システム。
【請求項１０】
粒子フィルタは同時に再生される、請求項９に記載の排気システム。
【請求項１１】
ある粒子フィルタが残りの粒子フィルタが再生する前に再生された場合、制御装置はある粒子フィルタに対応する熱増大デバイスを制御して、熱増大デバイスの動作を低減する、請求項１０に記載の排気システム。
【請求項１２】
制御装置は熱増大デバイス動作を制御して、実質的に等しい排気流が脚のそれぞれを通ることを保証する、請求項７に記載の排気システム。
【請求項１３】
排気通路内のアレイに配設された複数の排気処理デバイス；
排気処理デバイスの上流に配置された、排気処理流体を排気通路に投与するための複数のインジェクタ；及び
排気処理デバイスのそれぞれを通過する排気の流量に基づいて、インジェクタのそれぞれの作動を制御するための制御装置
を備える、排気システムであって、
より多くの流量の排気を受け取る排気処理デバイスに近接して配置されたインジェクタは、より少ない流量の排気を受け取る排気処理デバイスに近接して配置されたインジェクタよりも多くの投与を行うよう作動される、排気システム。
【請求項１４】
排気処理デバイスは酸化触媒又は還元触媒である、請求項１３に記載の排気システム。
【請求項１５】
排気処理デバイスは粒子フィルタを含む酸化触媒である、請求項１３に記載の排気システム。
【請求項１６】
排気処理デバイスは酸化触媒及び還元触媒を含む、請求項１３に記載の排気システム。
【請求項１７】
排気処理デバイスは等温ボックス内に配置される、請求項１３に記載の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気処理流体注入制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この節は、必ずしも従来技術ではない、本開示に関係する背景情報を提供する。
【０００３】
燃焼機関は、環境に有害であり得る排出物を生成することで知られている。機関が有し得る環境影響を低下させるための試みにおいて、排気後処理システムの総合評価及び開発が行われてきた。機関の排出物を処理するのを補助する様々な構成部品は、酸化及び還元触媒を含む。機関の使用形態のサイズに応じて、これらの構成部品のコストは大幅に上昇し得る。これに関して、機関車、船舶等の比較的大型の機関使用形態、及び高馬力の定置型使用形態は、例えばトラクタトレーラとしての機関の使用形態よりも実質的により多くの排気物質を生成し得る。従って排気後処理システムは一般に、これらの大規模な使用形態により生成される有害な排出物を十分に低減するために、大規模である。しかしながら後処理システムの規模が増大するにつれて、このようなシステムを製造、設置及び保守点検するためのコストは大幅に上昇する。従って、従来のものに比較的近い規模でありながら、大型の使用形態の機関により排出される有害な排出物の影響を依然として低減できる排気後処理システムを製造することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この節は、本開示の一般的な概要を提供するものであり、本開示の全範囲又は本開示の特徴の全てを包括的に開示するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、複数の排気処理デバイスと、排気流に排気処理流体を投与するための複数のインジェクタと、複数のインジェクタのそれぞれを制御するための制御装置とを含む排気システムを提供する。制御装置は、排気流量及び排気流の温度のうちの少なくとも１つに基づいて、複数のインジェクタのそれぞれによって排気流に投与される排気処理流体の量を能動的に制御する。
【０００６】
応用範囲の更なる領域は、以下に提供する記載から明らかになるであろう。この概要における記載及び特定の例は例示のみを目的としており、本開示の範囲の限定を意図したものではない。
【０００７】
ここで説明する図面は、選択した実施形態及び一部の可能な実装形態の例示を目的としたものにすぎず、本開示の範囲の限定を意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の原理による排気システムの概略図である。
【図２】図２は、本開示の原理による排気システムの概略図である。
【図３】図３は、図２の排気システムにおける例示的な監視された温度を示す表である。
【図４】図４は、本開示の原理による排気システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面の複数の図を通して、対応する参照番号は対応する部分を示す。
【００１０】
これより、添付の図面を参照して例示的な実施形態をより完全に記載する。
【００１１】
図１は、本開示による排気システム１０の概略図である。排気システム１０は、燃料源１４と連通している少なくとも１つの機関１２を含み、燃料源１４は消費されると、排気後処理システム１８を有する排気通路１６に排出される排気ガスを生成する。排気後処理システム１８は一般に、機関１２から下流に配置され、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：ｄｉｅｓｅｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｃａｔａｌｙｓｔ）構成部品２０、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ：ｄｉｅｓｅｌ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ）構成部品２２、選択接触還元（ＳＣＲ：ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）構成部品２４を含んでよい。排気後処理システム１８は更に、排気通路１６を通過する排気ガスの温度を上昇させるための、熱増大デバイス又はバーナ２６等の構成部品を含んでよい。排気ガスの温度を上昇させることは、気温が低い条件において、及び機関１２の始動に際して、ＤＯＣ構成部品２０及びＳＣＲ構成部品２４中の触媒のライトオフを達成する、並びに必要な場合にＤＰＦ２２の再生を開始させるのに有利である。バーナ２６に燃料を供給するために、バーナは、燃料源１４と連通する吸込み管路２８を含むことができる。
【００１２】
ＤＰＦ２２は、排気システム１０中に存在する煤煙及びいずれのその他の粒子状物質を濾過するための排気処理構成部品として必要とされ得る。しかしながら、煤煙及び他の粒子状物質がＤＰＦ２２の非常に小さい細孔（図示せず）を塞ぎ始めると、排気の温度を上げてＤＰＦ２２からの過剰な煤煙及び粒子状物質を焼失させることにより、ＤＰＦ２２を汚れのない状態にする（即ち再生させる）ことができる。上記の理由のために、バーナ２６は好ましくは、ＤＯＣ２０、ＳＣＲ２４、ＤＰＦ２２のそれぞれから上流に配置される。しかしながら、ＤＰＦ２２をＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４の両方の上流に配置し、かつ再生を目的とした専用のバーナをＤＰＦ２２に備えてよく、その一方で第２のバーナ（図示せず）をＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４の両方の上流に配置できることを理解されたい。別の代替例は、ＤＯＣ２０、ＳＣＲ２４、ＤＰＦ２２のそれぞれが専用のバーナを含む。
【００１３】
機関１２が生成する排出物の還元を補助するために、排気後処理システム１８は、排気処理流体を排気流に定期的に注入するためのインジェクタ３０、３２を含むことができる。図１に示すように、インジェクタ３０はＤＯＣ２０の上流に配置でき、少なくとも排気流中のＮＯｘを還元するのを補助する炭化水素排気処理流体を注入するよう動作できる。これに関して、インジェクタ３０は、ディーゼル燃料等の炭化水素をＤＯＣ２０の上流の排気通路１６に注入するために、吸込み管路３４を経由して燃料源１４と流体連通している。インジェクタ３０は、戻り管路３６を介して燃料源１４と連通することもできる。戻り管路３６により、いかなる炭化水素も燃料源１４に戻る排気流に注入されないようにすることができる。また吸込み管路３４、インジェクタ３０、戻り管路３６を通る炭化水素の流れは、これによりインジェクタ３０が過熱しないようインジェクタ３０の冷却を補助する。しかしながら他のタイプの冷却も考えられる。例えば、インジェクタ３０は冷却ジャケット（図示せず）を備えることができ、この冷却ジャケットを冷却剤が通過してインジェクタ３０を冷却できる。
【００１４】
インジェクタ３２は、尿素等の排気処理流体をＳＣＲ２４の上流の位置において排気通路１６に注入するために使用できる。インジェクタ３２は、吸込み管路４０を介して還元剤タンク３８と連通している。インジェクタ３２はまた、戻り管路４２を介してタンク３８と連通している。戻り管路４２により、いかなる尿素もタンク３８に戻る排気流に注入されないようにすることができる。インジェクタ３０と同様に、吸込み管路４０、インジェクタ３２、戻り管路４２を通る尿素の流れは、インジェクタ３２が過熱しないようインジェクタ３２の冷却を補助する。しかしながらインジェクタ３２は、インジェクタ３０と同様に、冷却ジャケット（図示せず）を備えることもできる。
【００１５】
機関１２及び排気処理システム１８を含む、排気システム１０の様々な特徴部分を制御するために、制御装置４４を設けてよい。具体的には、排気処理システム１８の制御要素に関して、制御装置４４は、バーナ２６及びインジェクタ３０、３２を制御するよう動作可能であってよい。これらの各要素を制御するために、様々なセンサ（図示せず）を排気処理システム１８中の複数の位置に配置して、例えば排気温度、ＮＯｘ濃度、圧力、流量、排気処理流体温度及び圧力等を監視してよい。
【００１６】
機関車、船舶用の使用形態及び定置型使用形態において使用される大規模なディーゼル機関は、図１に概略的に示したもののような単一の排気管路の容量を超える排気流量を有し得る。従って排気システム１０は、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２、ＳＣＲ２４をそれぞれ有する複数の排気管路を有する多脚システムである排気後処理システムを含むよう設計できる。例示的な多脚排気後処理システム５０を、図２に概略的に示す。
【００１７】
従って、炭化水素注入のための単一のインジェクタ３０、そして尿素注入のための単一のインジェクタ３２のみが図示されているが、本開示により、炭化水素注入及び尿素注入の両方に関して多数のインジェクタが考えられることを理解されたい。
【００１８】
機関車、船舶用及び定置型使用形態等の大型の使用形態の機関において、様々な排気処理構成部品の製造は、機関１２の動作中に生成される大量の排気を効率的に処理するために必要となる規模が原因で、非常に高いコストがかかり得る。これに関して、例えばＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２、ＳＣＲ２４のセラミック基材を製造するのに、非常に高いコストがかかり得る。極めて大きなサイズで製造する場合、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２、ＳＣＲ２４を製造するのに、極端に高いコストがかかり得る。このため、大型の使用形態の機関とサイズが同じである大規模な排気処理構成部品を作製する代わりに、それぞれ従来のものに比較的近い規模のバーナ２６、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２、ＳＣＲ２４要素を含む、複数の排気通路１６に排気流を分割できる。
【００１９】
図２は、多脚排気後処理システム５０を概略的に示す。多脚排気後処理システム５０は、比較的大きな質量流量の排気を生成する大規模機関５２と連通している。大規模機関５２は、例えば機関車、定置型、船舶用使用形態において使用される機関であり得る。機関５２が生成する排気は、ターボマニホールド５６を含んでよい排気通路５４に入る。ターボマニホールド５６において、排気を複数の脚５８へと分割できる。３つの脚５８のみを図２に示しているが、本開示はこれに限定されるものではないことを理解されたい。これに関して、多脚排気処理システム５０は、一対の脚５８、又は図２に示した４つ以上の多数の脚５８を含むことができる。更に、上記の記載は大量の排気を生成する大規模機関に言及しているが、本開示は、例えば旅客車両、トラクタ等において使用される小規模機関に同様に適用できる。
【００２０】
各脚５８は、ＤＯＣ２０、ＤＰＦ２２、ＳＣＲ２４を含むよう構成できる。更に、各脚５８は、ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４中の触媒のライトオフを達成する、並びに必要な場合にＤＰＦ２２を再生させるために、排気流の温度を上昇させるためのそれぞれのバーナ２６を含むことができる。加えて、各脚５８はそれぞれ、炭化水素及び尿素処理流体等の排気処理流体をＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４の上流の位置において注入するためのインジェクタ（図示せず）を含むことができる。最後に、後処理システム１８と同様に、各インジェクタ及び各バーナ２６を、排気流への排気処理流体の注入を制御するよう、及び各脚５８のためのバーナ２６の動作を制御するよう動作可能な制御装置４４と連通させることができる。
【００２１】
制御装置４４により、多脚排気後処理システム５０の厳密な動作制御が可能となる。機関車のようないくつかの使用形態において、機関車が進む特定のルートを事前に知ることにより、機関出力のあらゆる増減を予測できる。例えば、機関車が進むことになる特定のルートを知ることにより、いずれの勾配変化（例えば標高の変化）が事前に分かる。この情報を用いて、標高が上昇する場所で機関出力が増大し、標高が低下する場所で機関出力が減少することを認識するよう、制御装置４４をプログラムできる。この知識を用いて、制御装置４４は、機関の排気の後処理をより能動的に制御するよう動作できる。
【００２２】
例えば、機関車が標高が上昇する場所に近づくと、制御装置４４は、上昇する標高に対応するために機関出力が増大する間に起こる排気出力の増大を予測するよう動作できる。機関排気出力の増大が間近に迫っていることを予測している制御装置４４は、インジェクタ３０、３２による排気処理流体の排気流への投与をプロアクティブに増大させることができる。
【００２３】
あるいは、機関車が標高が低下する場所に近づくと、制御装置４４は、機関出力が減少する間に起こる排気出力の減少を予測するよう動作できる。次に制御装置４４は、インジェクタによる排気処理流体の排気流への投与をプロアクティブに減少させることができる。
【００２４】
制御装置４４は、多脚排気処理システム５０に対するプロアクティブ制御に限定されないことを理解されたい。対照的に、制御装置４４は、多脚排気処理システム５０をリアルタイムにも制御するよう動作できるものであってよいことを理解されたい。例えば、多脚排気処理システム５０は、例えば温度センサ６０、圧力センサ６２、ＮＯｘセンサ６４である複数のセンサを、制御装置４４と能動的に通信する多脚排気処理システム５０中の複数の位置に含むことができる。各センサ６０、６２、６４から受信したデータに基づいて、制御装置４４は、ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４中の触媒のライトオフを達成するために排気の温度を上昇させるようバーナ２６を制御してよく、又はＤＰＦ２４を再生させるようバーナ２６を制御してよい。また、制御装置４４は、ＮＯｘセンサ６４から受信したデータに応じて、排気処理流体の投与を増減できる。更に、制御装置４４は、排気処理システム５０における欠陥又はエラーを診断するために使用できる。それとは関係なく、制御装置４４をプロアクティブかつリアクティブな様式で使用して、排気後処理システム５０を制御できることを理解されたい。
【００２５】
これより、多脚排気処理システム５０における制御装置４４を用いたＤＰＦ２２の積極的な再生の制御の例を説明する。制御装置４４は、温度センサ６０からの温度データを受信し、排気温度を経時的に監視するよう動作できる。一般に排気処理システム５０の各脚５８を、略同一の温度に保つことが好ましい。例えば図３を参照すると、ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４の触媒の適切なライトオフを維持するために、各脚５８を３５０℃に保つのが好ましい場合がある（Ｔ０）。制御装置４４が（圧力センサの読み取り値等に基づいて）ＤＰＦ２２を再生させるべきであると決定した場合、制御装置４４は各バーナ２６に、排気温度をＤＰＦ２２を再生させるために例えば６５０℃まで一斉に上昇させるよう命令する（Ｔ１）。
【００２６】
バーナ２６がＤＰＦ２２を再生させるよう動作する際、制御装置４４は、ＤＰＦ２２のうちの少なくとも１つは十分に再生されたものの残りのＤＰＦ２２は十分に再生されていないと決定し得る。この決定に応じて、制御装置４４は、再生された（１つ又は複数の）ＤＰＦ２２が位置する（１つ又は複数の）脚５８（即ち図３の脚１、３）におけるバーナ２６の動作を低下させることができ、一方で脚２（図３）における残りのバーナ２６は残りのＤＰＦ２２を再生させるために動作を継続できる（Ｔ２）。再生されたＤＰＦ２２に関するバーナ２６の動作を低減するためのこのプロセスは、各ＤＰＦ２２が完全に再生されるまで継続できる。各ＤＰＦ２２の再生後、制御装置４４は各バーナ２６に、いずれの所望のレベル（例えば３５０℃）まで排気温度を下げるために通常動作に戻るよう命令する（Ｔ３）。このようにしてバーナ２６を制御することにより、再生が不要である場合に、バーナ２６がＤＰＦ２２を再生させるための比較的高い性能で動作しないという点で、燃料の節約が達成できる。
【００２７】
更に、このようにして各脚５８におけるバーナ２６を制御することにより、各脚５８を通る排気の質量流を操作できる。より詳細には、各脚５８における温度は、排気の質量流に影響を及ぼすことができる。例えば、ある脚５８における温度が別の脚５８における温度よりも有意に低い場合、より大きな質量の排気が温度の低い脚５８に流入する傾向がある。より具体的には、排気がより低温の脚に入るにつれて、排気の温度は低くなり、これにより排気の密度が上昇する。排気はより低い密度のものとなるため、より温度の高い脚５８と比べて、より大きな質量の排気（立方フィートで）がより低温の脚を通って移動できる。換言すると、より低温の脚５８を通る質量流量は、より高温の脚５８を通る質量流量よりも大きい。従って、上述した制御方法論を用いることにより、既に再生された脚５８における温度が上昇し続ける場合、略同一の質量の排気が各脚に入る一方で、残りの脚５８において再生プロセスが継続されることを保証できる。
【００２８】
明確にするために、バーナ２６がＤＰＦ２２を再生させるために動作し、制御装置４４が、ＤＰＦ２２のうちの少なくとも１つは十分に再生されたものの残りのＤＰＦ２２は十分に再生されていないと決定した場合、制御装置４４は、再生されたＤＰＦ２２が位置する脚５８におけるバーナ２６の動作を低減でき、一方で残りのバーナ２６が残りのＤＰＦ２２を再生させるための動作を継続できる（Ｔ２）。再生されたＤＰＦが位置するバーナ２６の動作は、再生されたＤＰＦ２２が位置する脚５８を通る排気の十分な質量流量を維持するために、（止められるのではなく）低減されるだけである。再度言うと、脚５８における温度が他の脚５８と比べて低すぎる場合、排気はより低温の脚（即ち、再生のための温度をもはや経ていない脚）に向かって流れる傾向があってよい。再生されたＤＰＦ２２が位置する脚５８を（たとえ低くても）上昇した温度に維持することにより、各脚５８を通る排気の略同一の質量流を維持できる。各ＤＰＦ２２が十分に再生されると、各バーナ２６は、必要に応じて排気温度を下げるために通常動作に（即ち各脚が約３５０℃となるＴ３に）戻ることができる。
【００２９】
各脚５８における温度を上昇させるためにバーナ２６を使用することの代替として、炭化水素排気処理流体の各脚５８への投与を用いて各脚５８内の排気の温度を操作することもできることを理解されたい。より具体的には、ある脚５８が他の脚５８と比べて低い温度にある場合、制御装置４４はより低温の脚５８と連携するインジェクタ３０に、その脚における排気温度を上昇させるために、炭化水素排気処理流体のより低温の脚５８への投与を増やすよう命令できるか、又は制御装置４４は、より高温の脚５８におけるインジェクタ３０に、各脚における排気温度を低下させるために、炭化水素排気処理流体のより高温の脚５８への投与を減らすよう命令できる。それとは関係なく、各脚５８における温度に基づいて、各脚５８を通る排気の質量流を操作できることを理解されたい。
【００３０】
これより図４を参照して、別の例示的な排気処理システム６６を説明する。排気後処理システム６６は、第２のハウジング７０と流体連通するよう位置決めされた第１のハウジング６８を含む。第１のハウジング６８は、機関１２の１つ又は複数の燃焼筒と連通する流入口７２を含む。図示した実施形態では、排気後処理システム６６は一般に、機関１２が生成する排気が機関１２から上に向かって流入口７２に流入するよう、機関１２の上部にわたって形成される。
【００３１】
第１のハウジング６８は、複数のＤＯＣ２０ａ〜２０ｉを含み、等温ボックスの構成を有する。ＤＯＣ２０ａ〜２０ｉのそれぞれは、ＤＰＦ２２ａ〜２２ｉ（ＤＰＦ２２ａ〜２２ｆのみ示されている）に対応してよい。上述の通り、排気は流入口７２を通ってハウジング６８に入る。排気は流入口７２を通ってハウジング６８に入り、排気はＤＯＣ２０ａ〜２０ｉのそれぞれに広がってＤＯＣ２０ａ〜２０ｉを通過し、その後ＤＰＦ２２ａ〜２２ｉを図４に見られるように下向き方向に通過する。従って、ＤＯＣ２０ａ〜２０ｉのそれぞれ及びＤＰＦ２２ａ〜２２ｉのそれぞれは並列に位置決めされ、内燃機関１２から供給される排気と連通する上流端部を含む。各ＤＰＦ２２ａ〜２２ｉは、他方のディーゼル粒子フィルタ流出口と並列に位置決めされた流出口又は下流端部を含む。収集器７４は、各ＤＰＦ２２ａ〜２２ｉを通過する排気を受け取る。
【００３２】
第２のハウジング７０の流入口７６は、収集器７４と連通している。複数のＳＣＲ２４ａ〜２４ｉは、第２のハウジング７０内に位置決めされる。より詳細には、ＳＣＲ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは第１のＳＣＲアレイ７８を画定する。ＳＣＲ２４ｄ、２４ｅ、２４ｆは、参照番号８０で識別される第２のＳＣＲアレイを形成する。ＳＣＲ２４ｇ、２４ｈ、２４ｉは、第３のＳＣＲアレイ８２を形成する。第１のアレイ７８、第２のアレイ８０、第３のアレイ８２は、第２のハウジング７０内で互いから軸方向に離間している。後で説明するように、ＳＣＲアレイ７８、８０、８２は並列に相互接続されており、これにより収集器７４からの排気は、３つの平行な通路内を流れた後、第２のハウジング７０の先端部８４において再結合する。更に、各ＳＣＲアレイ内の３つのＳＣＲは、互いに平行に位置決めされる。
【００３３】
排気は、収集器７４から供給されると、第２のハウジング７０の流入口７６に入る。プレート８６を第２のハウジング７０内に位置決めして、流入口７６からの排気を３つの通路のうちの１つに配向する。第１の通路８８は、プレート８６中に延在する開口部９０を含み、これにより排気はＳＣＲ２４ａ、２４ｂ、２４ｃの上流端部と連通するプレート８６を通って移動できる。排気のこの部分が第１のアレイ７８の平行なＳＣＲを通過すると、排気は第１の通路８８の側管部分又は第１の管９２を通って移動する。より詳細には、第１の管９２の上流端部とＳＣＲ２４ａ、２４ｂ、２４ｃの下流端部とは、互いに連通している。第１の管９２の下流端部は、第２のハウジング７０の先端部８４及び流出口９４と連通している。
【００３４】
第２の通路９６は、側管部分又は第２の管９８を介して、収集器７４からの排気ガスを第２のアレイ８０に供給する。第３の管１００として識別される別の側管部分は、ＳＣＲ２４ｄ、２４ｅ、２４ｆの下流端部と連通する上流端部を含む。第３の管１００の下流端部は、排気流のこの部分を流出口９４に移送する。
【００３５】
第３の通路１０２は、収集器７４から第３のＳＣＲアレイ８２を通って移動し、流出口９４において出て行く排気のための経路を提供する。第３の通路１０２は、プレート８６を貫通する流入口又は上流端部を有する側管部分又は第４の管１０４と、ＳＣＲ２４ｇ、２４ｈ、２４ｉの上流端部と流体連通するよう位置決めされた下流端部とを含む。ＳＣＲアレイ８２内のＳＣＲの下流端部は、流出口９４と連通している。第４の管１０４を通って流れる排気は、第１のアレイ７８又は第２のアレイ８０のＳＣＲのうちのいずれも通過しない。同様に、第１の通路８８を通って流れる排気は、第１のＳＣＲアレイ７８のＳＣＲのみを通過し、第２のアレイ８０及び第３のアレイ８２のＳＣＲを迂回する。第２の通路９６の平行な経路は、第２のＳＣＲアレイ８０のＳＣＲにのみ排気を供給する。排気処理デバイスアレイ、区画化及び平行な通路の使用を通して、多数の排気処理デバイスを含む比較的流量が多い排気システムを、最小の体積で提供できることを理解されたい。
【００３６】
排気後処理システム５０と同様に、排気後処理システム６６は、制御装置４４によって制御される各ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４にそれぞれ対応する、複数のインジェクタ３０、３２を含むことができる。各ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４は固有のインジェクタ３０、３２を含むことができるが、制御装置４４は、各ＤＯＣ２０及びＳＣＲ２４を通過する（又は通過するよう発射される）排気の量に応じて、各インジェクタ３０、３２の投与量を能動的に調整するよう動作可能とすることができる。
【００３７】
より具体的には、排気が流入口７２に入ると、数値流体力学（ＣＦＤ：ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  ｆｌｏｗ  ｄｙｎａｍｉｃｓ）により、排気が各ＤＯＣ２０に対して必ずしも均等に流れていないことが決定された。対照的に、排気は、ＤＯＣ２０ｃ〜２０ｇに入る前に、例えばＤＯＣ２０ａ、２０ｂ、２０ｈ、２０ｉに入りやすくなっていてよい。特に、排気の３分の２がＤＯＣ２０ａ、２０ｂ、２０ｈ、２０ｉに入ってよく、排気の３分の１だけがＤＯＣ２０ｃ〜２０ｇに入る。これを考慮して、制御装置４４を用いて、各ＤＯＣ２０に移動する排気の流量に基づいて各インジェクタ３０から放出された排気処理流体の量を調整できる。
【００３８】
各ＤＯＣ２０に関する流量は、各ＤＯＣ２０の上流又は下流に位置する質量流センサ（図示せず）を用いて決定できる。あるいは、各ＤＯＣ２０に関する流量は、設置される前の排気システム６６の試験を通して決定できる。それとは関係なく、各インジェクタ３０を制御装置４４を用いて能動的に制御して、排気流を適切に処理するための適切な量の排気処理流体を供給できることを理解されたい。
【００３９】
例えば、排気処理システム６６の使用中、機関１２が生成する排気はＤＯＣ２０ａ、２０ｂ、２０ｈ、２０ｉにより入りやすいため、これらのＤＯＣのためのインジェクタ（即ち図４に示すインジェクタ３０ａ、３０ｂ）をより頻繁に作動させて、排気がＤＯＣ２０ａ、２０ｂ、２０ｈ、２０ｉに入る前に、排気処理流体を排気流に投与できる。対照的に、機関１２が生成する排気はＤＯＣ２０ｃ〜２０ｇに入りにくいため、これらのＤＯＣのためのインジェクタ（即ち図４に示すインジェクタ３０ｃ、３０ｄ）の作動頻度を減らして、排気がＤＯＣ２０ｃ〜２０ｇに入る前に、排気処理流体を排気流に投与できる。このようにして、排気処理流体は適切な量で投与され、これにより排気処理システム６６の効率が高まる。更に、排気処理システム６６の、過剰投与を必要としていない位置における排気に対して、排気処理流体の不要な過剰投与が行われることはない。このようなプロセスにより、排気処理流体が節約される。
【００４０】
インジェクタ３０は、制御装置４４によって制御される、パルス幅変調（ＰＷＭ：ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）により又は機械的に作動される弁（図示せず）を含む。各インジェクタ３０の投与量を調整するために、インジェクタ３０を、排気流が増加する期間中に同時に、又は排気流が減少する期間中に交互に作動させることができる。例えば、インジェクタ３０ａ、３０ｂを機関高負荷動作中に同時に、又は排気流が減少した際に交互に作動させることができる。インジェクタ３０ｃ、３０ｄは、同様の様式で動作できる。
【００４１】
インジェクタ３２は、インジェクタ３０と同様の様式で動作できる。図４には示していないが、各ＳＣＲアレイ７８、８０、８２は１つのインジェクタ３２、又は各ＳＣＲ２４に対応する一揃いのインジェクタ３２を含むことができることを理解されたい。各アレイ７８、８０、８２に入る排気流の量に応じて、インジェクタ３２が排気流に注入する排気処理流体の量を調整できる。しかしながら、ＳＣＲアレイ７８、８０、８２はそれぞれ軸方向に整列されているため、ＤＯＣ２０ａ〜２０ｉにおけるものと同一の流れの動態は存在しない。従って、各ＳＣＲアレイ７８、８０、８２のためのインジェクタ３２は、異なる量の排気処理流体を排気流に投与するために必ずしも異なる様式で作動されるとは限らない。それとは関係なく、各ＳＣＲアレイ７８、８０、８２間で異なるように質量流を決定する場合、制御装置４４を用いて、インジェクタ３２をインジェクタ３０と同様の様式で能動的に制御でき、これにより、適切な量の排気処理流体を排気流に投与して排気を適切に処理することを保証する。
【００４２】
実施形態の上述の説明は、例示及び説明を目的として提供されたものである。これは網羅的であること、又は本開示を限定することを意図したものではない。ある特定の実施形態の個々の要素又は特徴は一般に、特定の実施形態に限定されるものではないが、場合によっては交換可能であり、また特に図示又は記載していなくても、ある選択した実施形態において使用できる。同様に、個々の要素又は特徴に対して様々な方法で変更を加えてもよい。このような変更は、本開示から逸脱したものと見做されるべきではなく、全てのこのような修正は、本開示の範囲内に含まれていると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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