JP2009526166A - ＳＯｘ（硫黄酸化物）除去のためのシステムおよび方法、ならびにそのシステムのためのスーパーバイザ - Google Patents

Abstract

本発明は、酸化触媒と組み合わされ、自動車両のエンジン排気系の粒子フィルタ上流側に配設されたＮＯｘ（窒素酸化物）トラップに蓄積したＳＯｘ（硫黄酸化物）を除去するシステムに関する。このシステムは、粒子フィルタの再生タスクの直前または直後にＮＯｘトラップのパージタスクが実行されることになっているときは、パージタスクの実行のみをトリガし、再生タスクの実行をキャンセルすることができる供給スーパーバイザを備える。

Description

本発明は、ＳＯｘ（硫黄酸化物）除去のためのシステムおよび方法、ならびにそのシステムのためのスーパーバイザに関する。

従来より、自動車両のディーゼルエンジンは、大気中に放出される汚染物質の量、とりわけ窒素酸化物（ＮＯｘ）分子の量を減らすための排ガス処理手段と組み合わされている。

そのために、エンジンは、その排気系に配設され、こうした分子を例えばバリウムのような専用蓄積場所に硝酸塩の形で蓄積するように構成されたＮＯｘトラップと組み合わせることができる。

ＮＯｘトラップを再生するためには、エンジンの燃料供給装置が濃厚混合物の方に切り替えられて、トラップに含まれるＮＯｘを還元するＨＣやＣＯのような還元剤が十分な量でエンジンから排気系に送り込まれるようにする。ＮＯｘはそれによって還元されてＮ_２の形で脱着され、蓄積場所は改めてＮＯｘ蓄積のために開放される。

ところで、これらの蓄積場所は、燃料およびエンジン潤滑油に含まれる硫黄からエンジンによって生成されるＳＯ_２にさらされたときに、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を蓄積することもできる。こうして、トラップは次第にＳＯｘで飽和するようになり、その結果、その触媒性能の低下を招く。

そのため、トラップに蓄積したＳＯｘを除去するために、定期的にトラップをパージする必要がある。

一方、ＳＯｘは熱力学的に非常に安定しているので、エンジンを濃厚モードに切り替えるだけでは、ＳＯｘを減らすのに十分でない。そこで、６５０℃超の高温までトラップの温度を上げることも必要である。

そのために、ＮＯｘトラップは一般に、トラップの上流側に配設された、またはトラップと同じ支持体に組み込まれた触媒と組み合わされる。触媒は、エンジンから来る炭化水素を燃焼させ、それによって発熱化合物を生成してトラップの温度を上げるように適合されている。

今日、一部の自動車両は、さらに、排気系のＮＯｘトラップの下流側に配設された粒子フィルタを装備している。

したがって、ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘの除去システムであって、少なくとも、
− 再生要求を受け取ったことに応答してトリガされる再生タスクであって、粒子フィルタを再生することはできるが、ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去することはできない濃厚混合物をエンジンに供給するようにエンジンのシリンダへの燃料供給装置を制御することを内容とする再生タスクと、
− パージ要求を受け取ったことに応答してトリガされるＮＯｘトラップのパージタスクであって、ＳＯｘの除去が可能になる温度範囲までＮＯｘトラップ内の温度を上げてその範囲に維持することができる希薄混合物と、ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去することができる濃厚混合物とを交互にエンジンに供給するように燃料供給装置を制御することを内容とするパージタスクと、
を含む複数のタスクを実行することができる供給スーパーバイザを備えるシステムが存在する。

パージタスクおよび粒子フィルタの再生タスクは、それぞれＮＯｘトラップおよび粒子フィルタの内部の温度の上昇を必要とし、したがってエネルギーを消費する。

今日においては、エネルギー消費ならびにこれらの昇温段階による有害な作用を減らすことが望ましい。

したがって、本発明の目的は、エネルギー消費を減らすことができるＳＯｘの除去システムを提案することによってそれらの不都合を解消することにある。

したがって、本発明は、ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘの除去システムであって、パージタスクが再生タスクの直前または直後に実行されることになっているとき、供給スーパーバイザがパージタスクの実行のみをトリガし、再生タスクの実行をキャンセルすることができるシステムを対象とする。

パージタスクの実行は、粒子フィルタの再生をも引き起こすのに十分なだけの排ガスの昇温をもたらす。そのため、パージタスク実行の直前または直後に再生タスクを実行するのは無駄であり、その必要はない。こうして、自動車両のエネルギー消費を減らすことができる。

このシステムの実施形態は、以下のいずれか１つまたは複数の特徴を有することができる。
− 供給スーパーバイザは、パージタスクが実行されるたびに、粒子フィルタのスーパーバイザに対してパージタスクが実行されたことを示す情報を送ることができ、この情報が、粒子フィルタのスーパーバイザによって生成される次回の再生要求の時期または内容の変更をもたらす。
− パージタスクに割り当てられる緊急度であって、低いレベルの緊急度に対応する値と、より高いレベルの緊急度に対応する値の少なくとも２通りの値を取ることができる緊急度の値を確定し、確定した緊急度を供給スーパーバイザに送出されるパージ要求に組み合わせることができるパージ要求ジェネレータがあり、供給スーパーバイザは、受け取った緊急度に応じてパージタスクが実行される時期を計画することができる。
− 供給スーパーバイザは、所定の閾値を超える値の緊急度と組み合わされたパージ要求を受け取ったことに応答してパージタスクを直ちに実行することができる。
− 供給スーパーバイザは、直前または直後に実行されることになっているパージタスクがない場合にのみ、再生タスクを実行することができる。
− 供給スーパーバイザは、粒子フィルタの再生要求を受け取るまでパージタスクの実行を遅らせ、その再生要求に応答してパージタスクの実行だけをトリガすることができる。
− 供給スーパーバイザは、パージ要求を受け取るまで粒子フィルタの再生タスクの実行を遅らせ、そのパージ要求に応答してパージタスクの実行だけをトリガすることができる。

ＳＯｘ除去システムのこれらの実施形態は、そのほか、以下の利点を有する。
− パージタスクがそれに基づいて実行される情報を粒子フィルタのスーパーバイザが利用することにより、このスーパーバイザは無用な再生要求の送出を回避することができる。
− パージタスクに割り当てられた緊急度を利用することにより、供給スーパーバイザが実行しなければならないタスクの計画の柔軟性が高まる。
− 緊急度が所定の閾値を超えたときにパージタスクを直ちに実行することにより、ＮＯｘトラップの適正な動作を常に維持することができる。
− パージタスクの実行を遅らせることで、そのパージタスクの直後に行われていたはずの再生タスクの実行をキャンセルすることができる。
− 再生タスクの実行を遅らせることにより、その再生タスクの直後にパージタスクが行われる場合にその再生タスクをキャンセルすることができる。

本発明は、上述のＳＯｘ除去システムで使用することができる供給スーパーバイザをも対象とする。

本発明は、さらに、酸化触媒と組み合わされ、自動車両のエンジン排気系の、排ガス発生源に向かう方向を上流側と定義したときに、粒子フィルタの上流側に配設されたＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去する方法であって、
− 再生要求を受け取ったことに応答してトリガされる再生タスクであって、粒子フィルタを再生することはできるが、ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去することはできない濃厚混合物をエンジンに供給するようにエンジンのシリンダへの燃料供給装置を制御することを内容とする再生タスクを実行するステップと、
− パージ要求を受け取ったことに応答してトリガされるパージタスクであって、ＳＯｘの除去が可能になる温度までＮＯｘトラップ内の温度を上げることができる希薄混合物と、ＳＯｘを除去することができる濃厚混合物とを交互にエンジンに供給するように燃料供給装置を制御することを内容とするパージタスクを実行するステップと、
を含む方法もその対象とする。

パージタスクが再生タスクの直前または直後に実行されることになっているとき、この方法は、実行すべきタスクを計画するステップであって、その際にパージタスクの実行がトリガされ、再生タスクの実行がキャンセルされるステップを含む。

最後に、本発明は、ＳＯｘ除去方法を実施するための命令が電子計算機で実行される場合に、その命令を格納する情報記録媒体をもその対象とする。

本発明については、もっぱら非限定的な例として図面を参照して以下に行う説明を読むことで、よりよい理解が得られるだろう。

図１は、車両の駆動輪を回転駆動する熱エンジン４を装備した自動車両２を示す。例えば、エンジン４はディーゼルエンジンである。

以下の説明においては、当業者に周知の特徴および機能については詳しく説明しない。

エンジン４はシリンダ６を装備しており、そのシリンダ６内で、カムシャフトを回転駆動するピストンが移動する。

エンジン４は、シリンダ６に燃料を供給する制御可能な装置８と組み合わされる。

エンジン４は、空気／排ガス混合物をシリンダ６内に導入する装置１０とも組み合わされる。この混合物は、エンジン４によって発生する排ガスに外気を混合することによって得られるものである。そのために、装置１０は、ＥＧＲ（「Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ」）装置という名称の方がよく知られる排ガス再循環装置１２に流体的に接続される。この装置１２は排ガス出口１４に流体的に接続される。出口１４は、排ガスを車両２の外へ排出することができる排気系２０にも流体的に接続される。

この排気系２０は、上流から下流に向けて順に、ターボ圧縮機２２、ＮＯｘトラップ２４、および粒子フィルタ２６を装備する。

ここでは、ＮＯｘトラップ２４は、触媒を形成する手段をその支持体に一体化させることによって励起触媒の機能も果たす。この触媒は、トラップの温度を上げるための発熱化合物を発生させることができる。

車両２は、粒子フィルタ２６のスーパーバイザ３０と、トラップ２４を再生するスーパーバイザ３２と、トラップ２４に蓄積したＳＯｘの除去システム３４をも装備する。

スーパーバイザ３０は、粒子フィルタ２６の再生タスクをトリガするための再生要求を生成することができる。この実施形態では、このスーパーバイザ３０は車両２の走行タイプのエスティメータ３６をも備える。ここでは、走行タイプは、例えば、「市街地」、「街道」、「高速道路」の３通りの値を取ることができる。値「市街地」は、車両２の走行条件が町中における車両の走行条件に類するものであることを示す。値「街道」は、車両２の走行条件が国道で遭遇する走行条件に類するものであることを示す。そして、値「高速道路」は、車両２の走行条件が高速道路で遭遇する走行条件に類するものであることを示す。エスティメータ３６は、車両２の速度センサ３８を始めとする車両２の動作条件の各種センサをもとに走行タイプを確定する。

ここでは、「市街地」、「街道」、「高速道路」のそれぞれの値は、所定の閾値と比較することで個々の走行タイプを識別できるように昇順に分類された３つの数値にそれぞれ関連付けられる。

スーパーバイザ３２は、トラップ２４に蓄積したＮＯｘの除去が必要なときはトラップ２４の再生要求を生成し、送出することができる。この要求の送出は、例えば、以下のものに応じてトリガされる。
− エスティメータ４０によって与えられるトラップ２４内温度ＴＮＯｘの推定値、および、
− エンジン４の動作温度を表す測度。この測度は、例えば、エンジン４冷却水温度のセンサ４４によって与えられる。

システム３４は、トラップ２４のパージのスーパーバイザ４６と、装置８を制御する供給スーパーバイザ５０とを備える。

スーパーバイザ４６は、
− トラップ２４のパージ要求ジェネレータ５２と、
− トラップ２４のパージ中止モジュール５４と、
− トリガされた瞬間から所定の時間をカウントダウンすることのできるタイマ５６と、を備える。

スーパーバイザ４６は、さらに、メモリ５８のような情報記憶手段、トラップ２４のＳＯｘ被毒のエスティメータ６０、エンジン４潤滑油の希釈率のエスティメータ６２、およびセンサ４４にも接続される。

メモリ５８は、図２の方法を実行する際に使用される様々な変数を記憶するためのものである。とりわけ、メモリ５８は以下のものを含む。
− タイマ５６が所定の時間をカウントダウンし終えていない限り、真値を取る「ｄｅＳＯｘタイムアウト未達」変数
− 相次いで開始されたまま未達になっているパージタスクの数を含む「ｄｅＳＯｘ連続失敗カウンタ」変数
− 真値を取ると、パージタスクを成功させるのが難しいトラップ２４の現下の動作条件を表し、そうでないときは偽値を取る「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」変数
− 実行中のトラップ２４のパージタスクが非効率的なときは真値を取り、そうでないときは偽値を取る「ｄｅＳＯｘ不適」変数

「ｄｅＳＯｘ不適」変数は、パージタスクの効率が取り得る２つの状態に対応する。

メモリ５８は、ジェネレータ５２がパージ要求を生成するために使用するルールベース６６と、モジュール５４がパージの中止を指令するために使用するルールベース６８とをさらに含んでいる。

これらのルールベース６６および６８については後で詳述する。

エスティメータ６０は、トラップ２４のＳＯｘ被毒レベルの指標を発出することができる。ここでは、この指標は、「弱」、「中」、「高」、「極高」、「クリティカル」の５通りの値を取る。

エスティメータ６０はまた、パージタスク実行時のトラップ２４のＳＯｘ瞬間除去速度ＶｄｅＳＯｘと、トラップ２４に現に蓄積しているＳＯｘの質量推定値ｍＳＯｘとを発出することができる。この指標およびこれら各推定値の値は、例えば、トラップ２４内の温度推定値ＴＮＯｘと、トラップ２４内に入る混合物の混合比を測定することのできる比例ラムダプローブ（proportional lambda probe）７０によって与えられる情報とをもとに確定される。

より具体的には、エスティメータ６０は、トラップ２４に蓄積したＳＯｘの質量を連続的に計算する。例えば、そのために２種類の計算が行われる。すなわち、これらの計算の１つはＳＯｘの蓄積速度に関するものであり、もう１つはその放出速度ＶｄｅＳＯｘに関するものである。パージタスクが進行中であるか否かにより、スイッチが働いていずれか一方の速度を積分してトラップ内の硫黄質量ｍＳＯｘを連続的に推定する。

ＳＯｘの蓄積速度の計算は、実際には、エンジンが消費する燃料に含まれる硫黄によるものと、エンジンが消費する潤滑油に含まれる硫黄によるものの２つの蓄積速度の合計である。

エンジンが消費する燃料に由来するＳＯｘの蓄積速度は、燃料の硫黄含有量が一定、すなわち例えば１０ｐｐｍであると想定して計算される。エンジンによる燃料の瞬間消費量（Ｑｃａｒｂ）は、用いられるそれぞれの噴射、すなわち、パイロット噴射（Ｑｐｉｌｏｔ_ｉ）、主噴射（Ｑｍａｉｎ_ｉ）および事後噴射（Ｑｐｏｓｔ_ｉ）の流量を次式に従って合計することによって求められる。
Ｑｃａｒｂ（ｇ／ｓ）＝（０．８３５／３．１０^４）＊（Ｑｐｉｌｏｔ_ｉ＋Ｑｍａｉｎ_ｉ＋Ｑｐｏｓｔ_ｉ（ｍｍ３／ｃｐ））＊Ｎ_ｉ（ｒｐｍ）
ただし、Ｎはエンジン回転数を表す。

次いで、この瞬間消費量に燃料の硫黄含有量が乗算され、それによって燃料に由来する蓄積速度が与えられる。

エンジンによって消費される油に由来する硫黄の蓄積速度は、エンジンによる油消費量をもとに計算されるが、その値は例えばｇ／走行１０００ｋｍ単位で定量可能な値であり、これに、同じく定量可能な値である油の硫黄含有量が乗算される。

そのため、この蓄積速度は次の関係式に従って求められる。すなわち、
（油の硫黄含有量［ｐｐｍ］）＊（油消費量［ｇ／１０００ｋｍ］／１０００）＊（車両の速度［ｋｍ／ｈ］／３６００）。

したがって、硫黄の全蓄積速度は、燃料に由来する蓄積速度と潤滑油に由来する蓄積速度の合計である。

一方、放出速度ＶｄｅＳＯｘは、パージタスクが実行されるときに計算される。トラップ２４内のＳＯｘの質量ｍＳＯｘは、エンジンに濃厚混合物が供給される動作モードに切り替わるたびに減少する。その場合、パージタスクの間の質量ｍＳＯｘの経時変化を表すために、所定の放出モデルが用いられる。このモデルは、比例ラムダプローブ７０によって与えられる気体の混合比の値およびエスティメータ４０によって推定されるトラップ２４内の温度に応じて、速度ＶｄｅＳＯｘ（ｇ／ｓ）の推定値を与えることができる。

次いで、汚染除去手段の被毒レベルを推定するために、質量ｍＳＯｘが、所定の閾値など、様々な閾値と比較される。

そこで、この質量を、例えば、低レベル、中レベル、高レベル、超高レベル、クリティカルレベルの５つの被毒レベルを定義するためにあらかじめ定められた４つの閾値と比較することができる。該当するレベルが、スーパーバイザ４６に送られ、パージタスクの開始および中止の決定に関与する。

エスティメータ６２は、エンジンが様々なモードで動作する間の燃料による油の希釈および燃料の蒸発のマッピングと、それぞれのモードによるエンジンの動作期間をもとに、油の希釈値を推定する。

そのために、例えば、時間当たり油希釈推定モジュールと時間当たり油蒸発推定モジュールが利用される。

これらのモジュールは、例えばエンジンおよびそれに付随する汚染除去手段の開発時にあらかじめ作成された希釈および蒸発のマッピングの形を取り、例えばエンジン回転数、燃料流量およびエンジン動作モードの情報など、エンジンの動作条件に関する様々な情報を入力部で受け取る。

蒸発モジュールは、さらに油の温度および油の総希釈率の情報を入力部で受け取る。

このように、希釈マッピングは、回転数、流量およびエンジン動作モードをもとに作成され、一方、蒸発マッピングは、回転数、流量、動作モード、油温、および総希釈率をもとに作成される。

したがって、上に挙げたそれぞれのパラメータに応じて、マッピングされた時間当たりの油の希釈および蒸発の値を知ることができる。

そのため、エンジンの所定の各動作ポイントにおける経過時間に応じて、車両の走行履歴にわたる累算希釈値Ｄ−ａｃｃをそこから導き出すことができる。

同様に、各動作ポイントにおけるエンジンの経過時間に応じて、車両の走行履歴にわたる累算蒸発値Ｅ−ａｃｃを導き出すことができる。

これは、希釈および蒸発の値を時間を追って累算するそれぞれのアキュムレータを介して行われる。総希釈Ｄ−ｇｌｏｂａｌは累算希釈Ｄ−ａｃｃと累算蒸発Ｅ−ａｃｃの差から導き出すことができる。

得られた総希釈Ｄ−ｇｌｏｂａｌの値は、次いで、希釈率に例えば、「低」、「中」、「高」、「クリティカル」という４通りの値を割り当てるために、所定の閾値と比較される。

一例として、エスティメータ４０は、それぞれトラップ２４の上流側と下流側の２つの排ガス温度センサ７２および７４を使って推定値ＴＮＯｘを確定する。

ベース６６は、エスティメータ３６、６０、６２によって行われた推定およびセンサ４４によって測定された温度に応じて、トラップ２４のパージタスクに割り当てられる緊急度の値を確定することができるルールを含んでいる。この実施形態では、ベース６６のルールは、例えば以下のようなものである。

ルール０：
以下に掲げるルールがどれも当てはまらないとき、緊急度の値は「０」である。その場合、パージタスクの実行を計画する必要はなく、スーパーバイザ５０にパージ要求は送られない。

ルール１：
以下に該当するとき、緊急度の値は「１」である。
− （希釈率が「低」または「中」または「高」である）
かつ
− （センサ４４によって測定された温度が所定の閾値を超える）
かつ
− （変数「ｄｅＳＯｘタイムアウト未達」が偽で、変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」が偽である）
かつ
− （被毒レベルが「中」または「高」である）または（被毒レベルが「極高」であり、走行タイプが所定の閾値に満たない）

緊急度が「１」であるということは、硫黄による被毒レベルが顕著になり始めているが、実際に緊急に必要があるわけではないことを意味する。また、被毒レベルが「極高」であっても、走行条件がパージタスクの実行に好適でないという場合も、これに含まれる。この場合、そのパージタスクが性急にトリガされないようにするために、緊急度の値は「１」に保たれる。

ルール２：以下に該当するとき、緊急度は「２」である。
− （希釈率が「低」または「中」または「高」である）
かつ
− （センサ４４によって測定された温度が所定の閾値を超える）
かつ
− （変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」が偽である）
かつ
− （被毒レベルが「極高」であり、走行タイプが所定の閾値を超える）

緊急度が「２」であるということは、トラップ２４が高い被毒レベルにあり、車両２の走行条件がパージタスクの実行に好適であることを意味する。したがって、そのパージタスクの実行の必要性は正当化されるが、不可欠なものでも、極めて緊急なものでもない。とりわけ、ルール２では、変数「ｄｅＳＯｘタイムアウト未達」に関する条件が外されていることに気づくであろう。実際、好適な走行条件が確認されるときは、たとえパージタスクがそれ以前に失敗していても、パージタスクの成功を期待することができる。

ルール３：
以下に該当するとき、緊急度の値は「３」である。
− （希釈レベルが「低」または「中」または「高」である）
かつ
− （センサ４４によって測定された温度が所定の閾値を超える）
かつ
− （変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」が偽である）
かつ
− （被毒レベルが「クリティカル」である）

緊急度が「３」であるとき、トラップはクリティカルな被毒レベルを示す。そこで、その耐久性のため、また回復不能な劣化を回避するために、緊急なパージタスクの実行を要求することが肝要である。

ルール４：
以下に該当するとき、緊急度は「４」である。
− （希釈レベルが「低」または「中」または「高」である）
かつ
− （センサ４４によって測定された温度が所定の閾値を超える）
かつ
− （変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」が真である）
かつ
− （走行タイプが所定の閾値を超える）

スーパーバイザ４６が、失敗に終わったパージタスクの実行例を一定数検出する（変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」が偽値から真値に変わる）と、緊急度は「４」である。これは、スーパーバイザ４６がパージタスクを効率的に実行する上で重大な困難に遭遇していることを意味する。そのため、そのパージタスクの成功に努めるべく、僅かでも好適な条件を逃さないことが最優先となる。したがって、走行条件が好適になれば、トラップ２４内のＳＯｘの量にかかわらず、緊急度は直ちに値「４」を取る。それまでのパージタスクの失敗は、走行条件が好適なことが極めてまれであるということを意味しており、したがって、走行条件が最終的に好適になる瞬間を活用するために、緊急度は値「４」を取るのが妥当である。

以下に該当するときは、緊急度の値は自動的に「０」を取ることがわかるであろう。
− エンジンが冷えているとき（センサ４４によって測定された温度が所定の閾値未満である状態に対応する）。実際、このような条件のもとでは、パージタスクを適正にやり遂げることはできない。
− 希釈率が「クリティカル」であるとき。実際、この場合には、エンジンの調子の方がトラップ２４の耐久性や劣化の問題よりも優先される。

ベース６８は、パージタスクの中止指令が発出されるべきか否かを決定することができるルールを含んでいる。ベース６８は、例えば以下のようなルールを含む。

ルール５：
エスティメータ６０によって推定される質量ｍＳＯｘの値がゼロになれば、パージタスクは中止されなければならない。

ルール６：
エスティメータ６０によって推定される速度ＶｄｅＳＯｘが所定の閾値未満になったときは、その同じ時期にフィルタ２６の再生タスクが実行されなければならない場合を除き、変数「ｄｅＳＯｘ条件不適」に真値を割り当てる。

この実施形態では、速度ＶｄｅＳＯｘを所定の閾値と比較するのではなく、速度ＶｄｅＳＯｘをパージタスクの実行開始から積分し、それによってパージタスクの実行開始以降に除去された質量ｍｄｅＳＯｘを得る。そして、その質量ｍｄｅＳＯｘを、パージタスクの実行開始からの経過時間とともに値が増大する所定の閾値と比較する。

さらに、スーパーバイザ４６は、フィルタ２６の再生タスクが実行されなければならない根拠となる情報を受け取るためにスーパーバイザ３０に接続される。

ルール６のより詳しい使用例を図３に則して示す。

スーパーバイザ３０、３２、４６は、スーパーバイザ５０がトラップ２４およびフィルタ２６の再生要求、パージ要求ならびにパージタスク実行の中止指令を受け取れるように、スーパーバイザ５０に接続される。スーパーバイザ５０はまた、パージタスクが実施されたことをスーパーバイザ３０に通知することができる。

スーパーバイザ５０は、再生およびパージの要求を受け取り、その要求に応じて再生およびパージのタスクを実行できる時期を計画する共通決定モジュール８０を備える。このモジュール８０は、フィルタ２６の再生コントローラ８２、トラップ２４のパージコントローラ８４、およびトラップ２４の再生コントローラ８６を起動することができる。コントローラ８２および８６は、フィルタ２６およびトラップ２４のそれぞれの再生タスクをトリガし実行するために、所定の戦略に従って供給装置８を制御することができる。例えば、トラップ２４の再生タスクは特許ＥＰ０８５９１３２の開示に従って実行することができる。

コントローラ８４は、トラップ２４のパージタスクを実行するために装置８を制御することができる。このパージタスクは、例えば、２００４年７月１５日にＰＥＵＧＥＯＴ ＣＩＴＲＯＥＮ ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥＳ ＳＡの名義で出願された特許出願ＦＲ０４０７８８４の開示に従って実行される。

共通決定モジュール８０は、さらに、ルールベース９２を格納するメモリ９０のような情報記憶手段と組み合わされる。

ベース９２は、再生およびパージのタスクの実行を処方し、計画することができるルールを含んでいる。

フィルタ２６の再生およびトラップ２４のパージのタスクの実行を処方し計画することができるルールは、例えば以下のようなものである。

ルール７：
スーパーバイザ５０が再生またはパージの要求を何も受け取らないとき、フィルタ２６の再生またはトラップ２４のパージのタスクは実行されない。

ルール８：
フィルタ２６の再生要求は受け取ったが、パージ要求は全く受け取らないときは、フィルタ２６の再生タスクを実行し、トラップ２４のパージタスクは実行しない。

ルール８は、トラップ２４のパージタスクが一切実行されないことになっている場合にのみ、フィルタ２６の再生タスクの実行を起動することを許す。

ルール９ａ：「１」の緊急度を有するパージ要求のみを受け取った場合には、トラップ２４のパージタスクのトリガを遅らせる。

言い換えれば、パージタスクに割り当てられた緊急度が極めて高いのでなければ、そのタスクの実行は延期される。

ルール９ｂ：
フィルタ２６の再生要求を受け取り、それまでにパージタスクの実行が延期されていた場合は、パージタスクのみを実行し、受け取った再生要求に対応する再生タスクの実行はキャンセルする。

実際、パージタスクは、そのタスクによって引き起こされる排ガス温度の上昇により、同時にフィルタ２６の再生も引き起こす。そのため、このルール９ｂは、パージタスクの直前または直後にフィルタ２６の再生タスクが実行されるのを回避することができるようにするものである。これにより、燃料消費およびフィルタ２６の損耗が抑えられる。

ルール１０：
受け取ったパージ要求が「２」、「３」または「４」の緊急度をもつ場合は、パージタスクのみを直ちに実行する。

実際、緊急度が「２」、「３」または「４」であるということは、トラップ２４のパージを、そのためにフィルタ２６の再生要求を受け取るのを待たずに行うことが緊要であることを意味する。

例として、ＳＯｘ除去システム３４は、情報記録媒体９６に記録された命令を実行することができるプログラム制御可能な電子計算機を用いて実現される。そのために、記録媒体９６は、図２の方法を実行するための命令が電子計算機で実行される場合にその命令を格納する。

以下では、システム３４の動作を図２の方法に則ってさらに詳しく説明する。

まず、ステップ１００で、エンジン４の動作状態が測定される。例えば、このステップ１００では、エンジン４の冷却水温度がオペレーション１０２でセンサ４４によって測定され、車両２の速度がオペレーション１０４でセンサ３８によって測定される。

それと並行して、ステップ１０６で排気系２０の動作条件も測定される。例えば、ステップ１０６で、トラップ２４の上流側および下流側の温度がオペレーション１０８でセンサ７２および７４によって測定され、トラップ２４上流側の混合気の混合比がオペレーション１１０でプローブ７０によって測定される。

次いで、それぞれの測定の結果から、ステップ１１４でトラップ２４の動作条件が推定される。例えば、ステップ１１４で、トラップ２４内の温度ＴＮＯｘがオペレーション１１６でエスティメータ４０によって推定される。また、エスティメータ６０がオペレーション１１８でトラップ２４の被毒レベル、速度ＶｄｅＳＯｘおよび質量ｍＳＯｘを推定するのも、このステップ１１４においてである。

ステップ１１４と並行して、ステップ１２０および１２２で、油の希釈率および車両の走行タイプがそれぞれエスティメータ６２および３６によって推定される。

それらの測定および推定の結果をもとに、フィルタ２６の再生監視段階１３０、トラップ２４の再生監視段階１３２、およびトラップ２４のパージ監視段階１３４が並行して実行される。これらの各監視段階は、再生要求またはパージ要求を必要に応じてスーパーバイザに送出するというものである。

トラップ２４の再生監視は従来の方式で行われるので、詳しくは説明しない。

同様に、段階１３０は、パージタスクが既に行われていることを考慮に入れながら、オペレーション１４０でフィルタ２６の再生要求が生成される点を除き、従来の方式で行われる。実際、既に指摘したように、パージタスクはフィルタ２６の再生も引き起こすものであり、したがって、パージタスクがスーパーバイザ３０によってフィルタ２６の再生タスクとしてとらえられるようにすることにより、そのフィルタの次の再生要求が正しい状況判断のもとで発出されるようにする必要がある。

スーパーバイザ５０へのパージ要求の送出をもたらす段階１３４について、以下にさらに詳しく説明する。

まず、ステップ１４２で、ジェネレータ５２は、エスティメータ３６、６０、６２によるそれぞれの推定結果およびセンサ４４によって測定された動作温度を取得する。

次いで、ステップ１４４で、ジェネレータ５２は、変数「ｄｅＳＯｘタイムアウト失敗」および「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」の値も取得する。

ステップ１４２および１４４で取得したそれぞれの情報から、ステップ１４６で、ジェネレータ５２は、ベース６６で定義されているルールを適用してパージタスクに割り当てる緊急度を確定する。

次いで、ステップ１４８で、確定された緊急度が「０」以外であれば、ステップ１５０で、ジェネレータ５２は確定された緊急度の値を取り込んだパージ要求を生成し、そのパージ要求をスーパーバイザ５０に送出する。

確定された緊急度が「０」のときは、スーパーバイザ５０にパージ要求は送出されない。

いずれかのスーパーバイザによって要求が送出されるたびに、スーパーバイザ５０はエンジン４の燃料供給監視段階１６０を実行する。より具体的には、この段階１６０冒頭のステップ１６２で、スーパーバイザ５０はスーパーバイザ３０、３２および４６から送られた要求を受け取る。

次いで、ステップ１６４で、共通決定モジュール８０が、要求を受け取ってトリガされる再生およびパージのタスクの実行時期を処方し計画する。ステップ１６４で、モジュール８０は、ベース９２で定義されているルールを適用してそれらのタスクの実行を計画する。次いで、ステップ１６６で、ステップ１６４で計画されたタスクを実行するためにコントローラ８２、８４および８６が起動される。

パージタスクを行わなければならない場合は、パージタスクの実行を開始する前に、ステップ１６８で、決定モジュール８０はスーパーバイザ３０にその旨を通知し、ステップ１４０でその情報を考慮に入れることができるようにする。

コントローラ８２は、起動されると、段階１７０でフィルタ２６の再生タスクを実行する。

コントローラ８６は、起動されると、段階１７２でトラップ２４の再生タスクを実行する。

そして、コントローラ８４は、起動されると、トラップ２４に蓄積したＳＯｘの除去段階１７４を実行する。

段階１７０および１７２は従来の方式で行われるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。

段階１７４では、装置８は、最初は、トラップ２４内の温度を６５０℃超に、好ましくは７００℃超まで上昇させることを可能にする第１の希薄混合物をエンジン４に供給するように制御される。次いで、装置８は、トラップ２４に蓄積したＳＯｘの除去を可能にする濃厚混合物をエンジンに供給するように制御される。この濃厚燃料の供給時には、トラップ２４内の温度は下がる。そのときから、この濃厚燃料供給段階を希薄燃料供給段階と交互になるようにすることにより、トラップ２４内の温度が７００℃前後に、例えば６５０℃から７５０℃までの範囲に保たれるようにする。

段階１７４がトリガされると、モジュール５４は、ベース６８のルールを適用してしかるべきときにトラップ２４のパージタスクの中止を要求するために、その段階の進行を監視する。

より具体的には、ステップ１８０で、パージタスクの実行がトリガされると、モジュール５４は変数「ｄｅＳＯｘ不適」に偽値を割り当てる。

同じくパージタスクがトリガされたときには、ステップ１８２で、モジュール５４はその時点でトラップ２４に蓄積しているＳＯｘの質量ｍＳＯｘ（ｔ_０）を取得する。

続いて、ステップ１８４で、モジュール５４はその時々の速度ＶｄｅＳＯｘおよび質量ｍＳＯｘ（ｔ）を取得する。

ステップ１８６で、パージタスクの実行開始以降に除去されたＳＯｘの質量ｍ_ｓｔ（ｔ）を得るために、速度ＶｄｅＳＯｘがパージタスクの実行開始からの経過時間について積分される。

この質量ｍ_ｓｔ（ｔ）が、ステップ１８８で、ステップ１８２で取得した質量ｍＳＯｘ（ｔ_０）と比較される。両方の質量が等しければ、ＳＯｘのほぼすべてがトラップ２４から除去されたことを意味し、モジュール５４はステップ１９０でパージタスクの中止を指令する。

続いて、モジュール５４はステップ１９２で変数「ｄｅＳＯｘ連続失敗カウンタ」の値をゼロに再初期化し、ステップ１９４で変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」に偽値を割り当てる。

段階１７４はそこで終了し、プロセスはステップ１００および１０６に戻る。

ステップ１８８でトラップ２４にまだ除去すべき質量のＳＯｘが残っていると確定されたときは、モジュール５４は、ステップ２００で、質量ｍ_ｓｔ（ｔ）を、パージタスクの実行開始からの経過時間とともに増大する所定の閾値と比較する。図３のグラフでは、この閾値は上昇線２０２によって表されている。このグラフでは、線２０４が質量ｍ_ｓｔ（ｔ）の経時変化の例も示している。

図３のグラフで、時刻ｔ_０はパージタスク実行の開始時刻を示す。

質量ｍ_ｓｔ（ｔ）が所定の閾値に満たない場合、モジュール５４は、ステップ２１０で、フィルタ２６の再生タスクの実行が要求されたが、まだ完全には実行されていないことを確認する。図３の例では、矢印２１２によって示されるように、フィルタ２６の再生タスクは、既に時刻０から要求されているが、時刻ｔ_１まで果たされないものと考える。

フィルタ２６の再生タスクが全く要求されていないか、または完全に終了しており、質量ｍ_ｓｔ（ｔ）が所定の閾値に満たないときは、モジュール５４は、ステップ２１６で、変数「ｄｅＳＯｘ不適」に真値を割り当て、次いでステップ２１８でパージタスクの中止を指令する。実際、この状況は、パージタスクの実行が緩慢すぎて効率的たり得ないことを意味する。そうした条件のもとでは、パージタスクを中断し、後でそのパージタスクを実行するための条件がより好適なものとなったときに再開した方がよい。そうすることで、パージタスクの時間が短縮されるので、トラップ２４の損耗、エンジンオイル中での軽油の希釈率の増大およびユーザにとって余計な燃料消費を抑えることができる。

ステップ２１８を終えると、モジュール５４は、ステップ２２０でタイマ５６をセットする。このタイマ５６は、効率的でないパージタスクの中止から所定の時間にわたって変数「ｄｅＳＯｘタイムアウト未達」の値を真値に保つ。次いで、ステップ２２２で変数「ｄｅＳＯｘ連続失敗カウンタ」の値が所定の１ピッチだけ増分される。

次いで、そのカウンタの値がステップ２２４で所定の閾値と比較される。その所定の閾値を超える場合は、ステップ２２６で変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」に「真」値が割り当てられ、その上でプロセスはステップ１００および１０６に戻る。そうでない場合は、変数「ｄｅＳＯｘ条件クリティカル」の値は変更されずに、プロセスは直接、ステップ１００および１０６に戻る。

ステップ２００で質量ｍ_ｓｔ（ｔ）が所定の閾値を超えることが確定されるか、または、ステップ２１０で再生タスクが実行中であることが確定されたときは、モジュール５４はパージタスクの中止を指令せず、ステップ１８４に戻る。

したがって、図３のグラフに示すように、時刻ｔ_２とｔ_３の間では質量ｍ_ｓｔ（ｔ）は所定の閾値に満たないが、再生タスクが現に進行中であるため、パージタスクの中止がトリガされることはない。

システム３４のその他様々な実施形態が可能である。例えば、緊急度と組み合わせたパージ要求の生成、あるいはここに説明したようなパージタスクの中止指令を、排気系が粒子フィルタをもたず、例えばＮＯｘトラップしかない車両で使用することができる。

希釈率またはトラップ２４の被毒レベルの推定に、ここに説明した以外の方法を用いることもできる。走行タイプの推定についても同様である。とりわけ、エスティメータの一部は、変形形態ではセンサで置き換えられる。反対に、例えばセンサ４４のような一部のセンサが、変形形態ではエスティメータで置き換えられる。

システム３４の説明を、ここでは、パージ要求に緊急度が組み合わされ、それによってスーパーバイザ５０によって実行されるタスクの計画に一定の柔軟性が付け加えられるようにした事例について行った。変形形態では、スーパーバイザ３０から発出される再生要求にフィルタ２６の再生タスクの緊急度が組み合わされる。フィルタ２６の再生タスクに緊急度が割り当てられるときは、その緊急度を、トラップ２４のパージタスクに割り当てられる緊急度に代えて、またはその緊急度に加えて利用することができる。

決定モジュール８０は供給スーパーバイザから独立したものであってもよい。

自動車両のＮＯｘトラップに蓄積されたＳＯｘの除去システムのアーキテクチャの概略図である。 図１のシステムによるＳＯｘの除去方法の概略フローチャートである。 図１のシステムの信号のタイムチャートである。

Claims (10)

1. 酸化触媒と組み合わされ、自動車両のエンジン排気系の、排ガス発生源に向かう方向を上流側と定義したときに、粒子フィルタ上流側に配設されたＮＯｘ（窒素酸化物）トラップに蓄積したＳＯｘ（硫黄酸化物）の除去システムであって、少なくとも、
   再生要求を受け取ったことに応答してトリガされる再生タスクであって、前記粒子フィルタを再生することはできるが、前記ＮＯｘトラップからＳＯｘを除去することはできない濃厚混合物をエンジンに供給するように前記エンジンのシリンダへの燃料供給装置を制御することを内容とする再生タスクと、
   パージ要求を受け取ったことに応答してトリガされる前記ＮＯｘトラップのパージタスクであって、ＳＯｘの除去が可能になる温度範囲まで前記ＮＯｘトラップ内の温度を上げてその範囲に維持することができる希薄混合物と、前記ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去することができる濃厚混合物とを交互に前記エンジンに供給するように前記燃料供給装置を制御することを内容とするパージタスクと、
   を含む複数のタスクを実行することができる供給スーパーバイザ（５０）を備えるシステムにおいて、
   パージタスクが再生タスクの直前または直後に実行されることになっているとき、前記供給スーパーバイザが前記パージタスクの実行のみをトリガし、前記再生タスクの実行をキャンセルすることができることを特徴とするシステム。
2. 前記粒子フィルタの再生要求を生成することのできる粒子フィルタスーパーバイザを備え、前記供給スーパーバイザ（５０）が、パージタスクが実行されるたびに、前記粒子フィルタスーパーバイザに対してパージタスクが実行されたことを示す情報を送ることができ、その情報が、前記粒子フィルタスーパーバイザによって生成される次回の再生要求の時期または内容の変更をもたらす、車両用の請求項１に記載のシステム。
3. 前記パージタスクに割り当てられる緊急度値であって、低い緊急レベルに対応する値と、より高い緊急レベルに対応する値の少なくとも２通りの値を取ることができる緊急度値を確定し、確定した緊急度を前記供給スーパーバイザに送出される前記パージ要求に組み合わせることができるパージ要求ジェネレータ（５２）を備え、前記供給スーパーバイザ（５０）が、受け取った緊急度に応じて前記パージタスクが実行される時期を計画することができる、請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記供給スーパーバイザ（５０）が、所定の閾値を超える値の緊急度と組み合わされたパージ要求を受け取ったことに応答してパージタスクを直ちに実行することができることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記供給スーパーバイザ（５０）が、直前または直後に実行されることになっているパージタスクがない場合にのみ、再生タスクを実行することができることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記供給スーパーバイザ（５０）が、前記粒子フィルタの再生要求を受け取るまでパージタスクの実行を遅らせ、その再生要求に応答して前記パージタスクの実行だけをトリガすることができることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記供給スーパーバイザ（５０）が、パージ要求を受け取るまで前記粒子フィルタの再生タスクの実行を遅らせ、そのパージ要求に応答して前記パージタスクの実行だけをトリガすることができることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のシステム。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のＳＯｘ除去システムで使用することができる供給スーパーバイザにおいて、パージタスクが再生タスクの直前または直後に実行されることになっているとき、前記パージタスクの実行のみをトリガし、前記再生タスクの実行をキャンセルすることができることを特徴とする供給スーパーバイザ。
9. 酸化触媒と組み合わされ、自動車両のエンジン排気系の、排ガス発生源に向かう方向を上流側と定義したときに、粒子フィルタ上流側に配設されたＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去する方法であって、
   再生要求を受け取ったことに応答してトリガされる再生タスクであって、前記粒子フィルタを再生することはできるが、前記ＮＯｘトラップに蓄積したＳＯｘを除去することはできない濃厚混合物を前記エンジンに供給するように、エンジンのシリンダへの燃料供給装置を制御することを内容とする再生タスクを（１７０で）実行するステップと、
   パージ要求を受け取ったことに応答してトリガされるパージタスクであって、ＳＯｘの除去が可能になる温度まで前記ＮＯｘトラップ内の温度を上げることができる希薄混合物と、ＳＯｘを除去することができる濃厚混合物とを交互に前記エンジンに供給するように前記燃料供給装置を制御することを内容とするパージタスクを（１７４で）実行するステップと、
   を含む方法において、
   パージタスクが再生タスクの直前または直後に実行されることになっているとき、実行すべきタスクを計画するステップであって、その際に前記パージタスクの実行がトリガされ、前記再生タスクの実行がキャンセルされるステップ（１６４）を含むことを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載のＳＯｘの除去方法を実行するための命令が電子計算機によって実行される場合に、その命令を格納することを特徴とする情報記録媒体（９６）。

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