JP2007510860A - Ｅｇｒ回復装置および方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、エンジンの過渡的運転期間中において該エンジンにより排出されるＮＯｘを所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量を計算する段階と、前記過渡的運転期間中において実際のＥＧＲ量を供給する段階と、前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲレベルを測定する段階と、前記過渡的運転期間中における前記過渡的ＥＧＲ量と前記実際のＥＧＲ量との間のＥＧＲ不足分を計算する段階と、前記過渡的運転期間中にわたる前記ＥＧＲ不足分を積分して、ＥＧＲ不足量を計算する段階と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出される前記エンジンのＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量を計算する段階と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記次期定常状態ＥＧＲ量に前記ＥＧＲ不足量を加えた量を供給する段階とからなる、ＥＧＲ回復システムおよび方法に関する。
【選択図】 図１
【その他】
段落番号は、日本書式に対応させたため国際公開公報に記載のものとは異なりますが、翻訳の内容に変更はございません。また、ＥＧＲ回復プログラムの一例を、表１から９として添付いたしました。

Description

本出願は、２００３年１１月１２日出願の仮出願第６０／５１８，６４８号の優先権を主張するものであり、前記仮出願の開示が、参照により取り入れられる。
本発明は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）回復の分野に関する。
排気ガス再循環（ＥＧＲ）搭載エンジンにおいては、矛盾する制御が作用する。一方が正味窒素酸化物（ＢＳＮＯｘ）排出量を排出基準に保とうとする一方で、他方は、駆動可能な自動車を維持しようとする。ＥＧＲは、吸気装置に用いられて、燃焼温度を抑えて、以って生成されるＢＳＮＯｘの量を減少させうる。しかしながら、ＥＧＲは、吸気中の一部の空気に取って代わって、空燃比があまりにも低くなると排気煙の発生を促進させる。ＥＧＲを用いると、運転者が自動車を急加速させることを望む場合に、大量の排気煙が発生しうる。これらの条件下において、ＥＧＲ流が一時的に中断されうる一方で、燃料が追加されるとともに、ターボ過給機を用いて自動車が加速される。しかしながら、ＥＧＲ流が中断されている間は、より高レベルのＢＳＮＯｘが生成される。
ＢＳＮＯｘ排出基準は、２０分間の走行サイクルを基本とし、かつ多数回の急加速を含む。全体的なエンジンのキャリブレーションを低くして、急加速時に発生するより高レベルのＢＳＮＯｘを補償することができる。しかし、継続的にエンジン・キャリブレーションを低くして短期間のＢＳＮＯｘの増加を補償することは、定常状態の燃費を損なう。
本発明の主たる目的は、ＥＧＲ回復システムおよび方法を提供することにより、前記の関連技術の欠点を克服することにある。本発明は、ＥＧＲ回復システムおよび方法を提供することにより、前記およびその他の目的を達成する。
いくつかの態様において、本発明は、ＥＧＲ回復システムおよび方法を提供しうる。特に、第１の態様において、ＥＧＲ回復方法は、エンジンの過渡的運転期間中において該エンジンにより排出されるＮＯｘを所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量を計算する段階と、前記過渡的運転期間中において実際のＥＧＲ量を供給する段階と、前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲレベルを測定する段階と、前記過渡的運転期間中における前記過渡的ＥＧＲ量と前記実際のＥＧＲ量との間のＥＧＲ不足分を計算する段階と、前記過渡的運転期間中にわたる前記ＥＧＲ不足分を積分して、ＥＧＲ不足量を計算する段階と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出される前記エンジンのＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量を計算する段階と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記次期定常状態ＥＧＲ量に前記ＥＧＲ不足量を加えた量を供給する段階とからなりうる。
第２の態様において、ＥＧＲ回復システムは、エンジンの過渡的運転期間中において該エンジンにより排出されるＮＯｘを所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量を計算する手段と、前記過渡的運転期間中において実際のＥＧＲ量を供給する手段と、前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲ量を測定する手段と、前記過渡的運転期間中における前記過渡的ＥＧＲ量と前記実際のＥＧＲ量との間のＥＧＲ不足分を計算する手段と、前記過渡的運転期間中にわたる前記ＥＧＲ不足分を積分して、ＥＧＲ不足量を計算する手段と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出される前記エンジンのＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量を計算する手段と、前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記次期定常状態ＥＧＲ量に前記ＥＧＲ不足量を加えた量を供給する手段とからなりうる。
本発明の前記およびその他の特徴と利点と、本発明のさまざまな実施形態の構造および作用とを、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
本明細書に取り入れられ、かつ本明細書の一部分を構成する添付図面は、本発明のさまざまな実施形態を明示するとともに、さらにまた、説明と併せて、本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を製作および使用することを可能にする役割を果たす。図面において、同様の参照符号は、同一または機能的に同様の構成要素を指す。本発明およびその多くの付随の利点のより完全な理解は、添付図面と関連付けて以下の詳細な説明を参照することにより本発明をさらに理解すると容易に得られよう。
図１に、本発明の１つの実施形態とともに用いられるターボ過給式内燃機関２２２の略図が示されている。ターボ過給式内燃機関２２２は、吸気マニホルド２３０のランナ２２８により給気される燃焼室２２６を各々が有する、複数個のシリンダ２２４を含みうる。コンプレッサ２０４は、吸気マニホルド２３０に加圧吸気２０２を供給しうる。コンプレッサ２０４は、大気圧でありうる低圧空気２０２を受ける入口２４０と、吸気マニホルド２３０に配管接続される出口２４２とを有しうる。吸気マニホルド２３０には、排気ガス再循環（ＥＧＲ）弁２３４の出口２３２も配管接続されうる。ＥＧＲ弁２３４の入口２３６は、これもまた燃焼室２２６に接続される排気マニホルド２３８からの排気ガスを掃気しうる。
継続的にエンジン・キャリブレーションを低くして短期間の正味窒素酸化物（ＢＳＮＯｘ）の増加を補償することは、定常状態の燃費を損ないうるため、エンジン・キャリブレーションが高められうることが望ましい。さらにまた、全体的なエンジン・キャリブレーションを低くして急加速時に生成されるより高レベルのＢＳＮＯｘを補償するよりむしろＥＧＲが皆無となる短い中断期間中において失われるＥＧＲ流の量をＥＧＲが再開されたときに補償することが望ましい。
エンジンブレーキまたは低負荷運転等の自動車の加速に関係しないＥＧＲ弁２３４の弁閉じ期間は、無視されうる。さもなければ、ＥＧＲ弁２３４の弁閉じ期間中において失われるＥＧＲの量は、エンジン２２２が追加のＥＧＲ流を支持することができる条件にある限り、定常状態運転時において追加のＥＧＲを流すことにより完全に回復せしめられうる。このため、全体的なエンジン・カリブレーションは、燃費を犠牲にすることなしに、より高いＢＳＮＯｘレベルに維持されうる。燃費は、ＥＧＲ流が回復せしめられるときのみ悪化する。
特に、排気ガス需要モジュール（ＥＧＤＭ）の出力による所望のＥＧＲガス流とガス流測定により評価される実際のＥＧＲ流との間における差を用いて不足分が計算されうる。この不足分は、期間を通して総計される単位なしパラメーターに翻訳されうる（積分）。この積分を凍結（停止）させて、ビット・マスクにより排気ガス・オンオフ（ＥＧＯＯ）制御ビットの何らかの組合せを得ることができる。これらのＥＧＲオンオフの特徴は、いかなる組合せにおいても排気ガス再循環回復（ＥＧＲＲ）に反映されうる。
加えて、ＥＧＲＲは、積分器を凍結させるための負荷しきい値を有しうる。積分値を用いて、標準的に計算される所望の量のＥＧＲ流に追加されるＥＧＲ流量が計算されうる。これは、プログラム可能な期間にわたって行われうる。より短期間にわたる高めの流量またはより長期間にわたる低めの流量が用いられうる。期間を長くすると、長期間にわたって燃費の低下が引き起こされる。短期間の場合は、回復期間における排気煙の増加が引き起こされる。
最良の燃費が得られる回復期間は、許容可能な排気煙および粒子状物質排出量に対して考量されうる。ＥＧＲ回復速度は、最終的に排気煙制限装置によって上限を定められうる。ＥＧＲ回復により空燃比が排気煙限界空燃比に接近しすぎる場合は、ＥＧＲ回復速度を低下させて排気煙を防ぎ、回復時間を長くすることができる。エンジンの速度範囲内において不良動作範囲がある場合は、乗数を設定してＥＧＲの追加入力を減少させうる。目標は、回復計算によるＥＧＲ流の全量を使用することである。高高度等の運転条件もまた、可能な回復量を制限しうる。
特に、図２においてグラフに示されるように、第１の実施形態においては、ＥＧＲ回復方法３００は、エンジン２２２の過渡的運転期間３１０中においてエンジン２２２により排出されるＮＯｘを所定のレベル３０８未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量３０２を計算する段階と、過渡的運転期間３１０中において実際のＥＧＲ量３１２を供給する段階と、過渡的運転期間３１０中において実際のＥＧＲ量３１２を測定する段階と、過渡的運転期間３１０中における過渡的ＥＧＲ量３０２と実際のＥＧＲ量３１２との間のＥＧＲ不足分３１４を計算する段階と、過渡的運転期間３１０中にわたるＥＧＲ不足分３１４を積分してＥＧＲ不足量３１６を計算する段階と、エンジン２２２の次期実質的定常状態運転期間３２０中においてエンジン２２２により排出されるエンジン２２２のＮＯｘを所定のレベル３０８未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量３１８を計算する段階と、エンジン２２２の次期実質的定常状態運転期間３２０中において前記次期定常状態ＥＧＲ量３１８にＥＧＲ不足量３１６を加えた量を供給する段階とからなりうる。
１つの実施形態において、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、エンジン２２２の先行実質的定常状態運転期間３２４中においてエンジン２２２により排出されるＮＯｘを所定のレベル３０８未満に維持することができるだけの十分な先行定常状態ＥＧＲ量３２２を計算する段階と、エンジン２２２の先行実質的定常状態運転期間３２４中において先行定常状態ＥＧＲ量３２２を供給する段階とを含みうる。
１つの実施形態において、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、過渡的運転期間３１０中において実際のＥＧＲ量３１２を減少させる段階を含みうる。１つの実施形態では、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、ＥＧＲ不足分３１４を正規化して、単位なしパラメーターを得る段階を含みうる。１つの実施形態においては、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、ビット・マスクにより過渡的運転期間３１０中にわたるＥＧＲ不足分３１４の積分を凍結させる段階を含みうる。１つの実施形態においては、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、負荷しきい値で過渡的運転期間３１０中にわたるＥＧＲ不足分３１４の積分を凍結させる段階を含みうる。１つの実施形態では、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、エンジン２２２の次期実質的定常状態運転期間３２０の持続時間３２６を調節する段階を含みうる。１つの実施形態では、ＥＧＲ回復方法３００は、さらにまた、空燃比３２８が排気煙限度空燃比１３０に近づくと、エンジン２２２の次期実質的定常状態運転期間３２０中において供給されるＥＧＲ不足量３１６を減少させる段階を含みうる。いくつかの実施形態において、過渡的運転期間３１０は、加速、減速、制動、エンジンブレーキまたはラグダウン時に起こりうる。
例１：本発明の実施形態とともに用いられるＥＧＲ回復プログラムの一例を添付する。
前記に、本発明の原理と実施形態と作動形態とを説明した。しかしながら、これらの特定の実施形態は、例証的であって限定的ではないと見なされるべきであるため、本発明は、前記の特定の実施形態に制限されると解釈されるべきではない。当業者により、本発明の範囲から逸脱することなしに、これらの実施形態に変更が加えられうることが理解されるべきである。
前記に本発明を詳細に説明したが、本発明が説明された特定の実施形態に制限されることを意図するものではない。当業者は、これ以降、本発明の概念から逸脱することなしに、本明細書に記載の特定の実施形態の多様な利用と改変と変更とを行ないうることは明白である。
前記に本発明のさまざまな実施形態を説明したが、これらの実施形態は、単なる例として提示されたものであって、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。よって、本発明の広さおよび範囲は、前記実施形態により制限されるべきではない。
前記教示に鑑みて、本発明の数多くの改変および変形態様が考えられることは自明である。したがって、本発明は、本明細書に特に記載の方法以外の方法で実施されうることを理解されたい。
Figure 2007510860
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本発明の１つの実施形態とともに用いられるターボ過給式内燃機関の略図である。 本発明の第１の実施形態にしたがったＥＧＲスケジュールである。

Claims (17)

  1. エンジンの過渡的運転期間中において前記エンジンにより排出されるＮＯｘを所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量を計算する段階と；
    前記過渡的運転期間中において実際のＥＧＲ量を供給する段階と；
    前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲレベルを測定する段階と；
    前記過渡的運転期間中における前記過渡的ＥＧＲ量と前記実際のＥＧＲ量との間のＥＧＲ不足分を計算する段階と；
    前記過渡的運転期間中にわたる前記ＥＧＲ不足分を積分して、ＥＧＲ不足量を計算する段階と；
    前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出されるＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量を計算する段階と；
    前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間中において前記次期定常状態ＥＧＲ量に前記ＥＧＲ不足量を加えた量を供給する段階とからなるＥＧＲ回復方法。
  2. エンジンの先行実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出されるＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な先行定常状態ＥＧＲ量を計算する段階と；
    前記エンジンの前記先行実質的定常状態運転期間中において前記先行定常状態ＥＧＲ量を供給する段階とをさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  3. 前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲ量を減少させる段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  4. 前記ＥＧＲ不足分を正規化して、単位なしパラメーターを得る段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  5. 前記積分をビット・マスクにより凍結させる段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  6. 前記積分を負荷しきい値で凍結させる段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  7. 前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間の持続時間を調節する段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  8. 空燃比が排気煙限界空燃比に近づくと、前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間中において供給される前記ＥＧＲ不足量を減少させる段階をさらに含む請求項１のＥＧＲ回復方法。
  9. 加速と、
    減速と、
    制動と、
    エンジンブレーキと、
    ラグダウンとによって構成される一群から前記過渡的運転期間が選択される請求項１のＥＧＲ回復方法。
  10. エンジンの過渡的運転期間中において前記エンジンにより排出されるＮＯｘを所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な過渡的ＥＧＲ量を計算する手段と；
    前記過渡的運転期間中において実際のＥＧＲ量を供給する手段と；
    前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲレベルを測定する手段と；
    前記過渡的運転期間中における前記過渡的ＥＧＲ量と前記実際のＥＧＲ量との間のＥＧＲ不足分を計算する手段と；
    前記過渡的運転期間中にわたる前記ＥＧＲ不足分を積分して、ＥＧＲ不足量を計算する手段と；
    前記エンジンの次期実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出される前記エンジンのＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な次期定常状態ＥＧＲ量を計算する手段と；
    前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間中において前記次期定常状態ＥＧＲ量に前記ＥＧＲ不足量を加えた量を供給する手段とからなるＥＧＲ回復システム。
  11. 前記エンジンの先行実質的定常状態運転期間中において前記エンジンにより排出されるＮＯｘを前記所定のレベル未満に維持することができるだけの十分な先行定常状態ＥＧＲ量を計算する手段と；
    前記エンジンの前記先行実質的定常状態運転期間中において前記先行定常状態ＥＧＲ量を供給する手段とをさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  12. 前記過渡的運転期間中において前記実際のＥＧＲ量を減少させる手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  13. 前記ＥＧＲ不足分を正規化して、単位なしパラメーターを得る手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  14. 前記積分をビット・マスクにより凍結させる手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  15. 前記積分を負荷しきい値で凍結させる手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  16. 前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間の持続時間を調節する手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
  17. 空燃比が排気煙限界空燃比に近づくと、前記エンジンの前記次期実質的定常状態運転期間中において供給される前記ＥＧＲ不足量を減少させる手段をさらに含む請求項１０のＥＧＲ回復システム。
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