JP2015200313A - 選択触媒還元熱管理方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＣＲシステムへの熱の供給を管理する方法及びシステムを提供すること。【解決手段】エンジンの排気ガス温度が所定のレベルより高く維持されるように、車両のエンジンにかけられる負荷を故意に増大させることによって、車両ベースのＳＣＲシステムに供給される熱を管理することができる。エンジンにかけられた余分の負荷によって発生したエネルギーはエネルギー吸収装置を通じて散逸することができる。余分のエンジン負荷の必要性を予想して、様々な運転状態全体にわたって、十分な熱を確実にＳＣＲシステムに提供することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用選択触媒還元システムに関する。詳細には、本発明は、車両内の選択触媒還元システムへ供給される熱の管理に関する。

炭素系燃料を燃焼するエンジンに対する排ガス規制についての関心は非常に高い。オフハイウェイ用土木機械、例えば、オフハイウェイマイニングダンプトラックに通常搭載される圧縮ピストンを用いたディーゼルエンジンの排ガス規制に対しても同様に高い関心がある。多くの政府機関が、ガイドラインを満たす排ガス規制の解決策の実施期限を発表したので、排ガス規制の研究が増えてきた。エンジン及び機器メーカーによって実施されている解決策の一つは、選択触媒還元（以後、「ＳＣＲ」）の使用である。ＳＣＲシステムのサブセットグループは、触媒反応を維持するためにディーゼル排出流体として知られる液体の尿素溶液を使う。ＳＣＲシステム内の触媒反応の性能は熱依存性が強いため、ＳＣＲシステムの特定の構成要素が触媒反応を効果的に行うことができる特定の温度領域に、その構成要素が留まることが必要である。ディーゼル排出流体が計量された量噴射されるとき、ディーゼル排出流体の本来の機能は、システム内の触媒構成要素に流れる排気ガスの、その後に発生する利用可能な熱に強く依存する。

エンジンの排気ガスから供給される熱が、ＳＣＲシステムの触媒反応プロセスを維持するには不十分であるとき、ＳＣＲシステム及び構成要素の反応効率は正常ではなくなり、悪化する。排気ガスの熱が不十分な場合、バルブ、ノズル、インジェクタ、及び作用剤などのＳＣＲシステムの構成要素は適正に機能しなくなる場合がある。この低い温度はさらにまた、ＳＣＲシステムの特定の構成要素の機能的な寿命を短くする。通常、特定のエンジンに対する燃料使用率の範囲に関しては、比較的高い燃料使用率による作動負荷のかかるエンジンの状態の下で、ＳＣＲシステム内が十分な温度となる。しかしながら、車両の運転状態には、アイドル又は最低エンジン出力が必要な時間がある。これらの最低エンジン出力の時間では、燃料使用率が低い状態であり、そのため、ＳＣＲシステムが作動するには不十分な温度となる。外気温度が下がると、ますます熱が不十分となる。

したがって、ＳＣＲシステムへ供給される熱を管理する方法及びシステムが必要である。

一実施形態によれば、エンジン及び選択触媒還元装置（ＳＣＲ）を有する車両内に配置された選択触媒還元システムへ十分な熱を供給する方法は、ＳＣＲの入口でのガス温度を示す温度を検知するステップと、ＳＣＲの入口でのガス温度が所定の最低温度にあるかどうかを判定するステップと、現在の車両運転に必要なエンジン負荷を決定するステップと、ＳＣＲの入口でのガス温度を、少なくとも所定の最低温度まで上昇させるのに必要な増大エンジン負荷を計算するステップと、現在の車両運転に必要なエンジン負荷を増大エンジン負荷と比較することによって過剰エンジン負荷を計算するステップと、エンジン負荷を増大エンジン負荷へ調節するステップと、過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄する（ｄｉｓｃａｒｄｉｎｇ）ステップとを含むことができる。

別の実施形態によれば、エンジンを有する車両内に配置された選択触媒還元熱管理システムは、選択触媒還元装置（ＳＣＲ）の入口でのガス温度を示す温度を測定するように構成されたセンサと、センサと通信するＳＣＲ制御器とを含むことができる。ＳＣＲ制御器は、ＳＣＲの入口でのガス温度が所定の最低温度にあるかどうかを判定し、ＳＣＲの入口でのガス温度を、少なくとも所定の最低温度まで上昇させるのに必要な増大エンジン負荷を計算するように構成することができる。システムはまた、ＳＣＲ制御器と通信する駆動システム制御器を含み、駆動システム制御器は、現在の車両運転に必要なエンジン負荷を決定し、現在の車両運転に必要なエンジン負荷を増大エンジン負荷と比較することによって過剰エンジン負荷を計算し、エンジン負荷を増大エンジン負荷へ調節するように構成される。システムはまた、駆動システム制御器と通信し、エンジンに結合された動力吸収装置を含み、動力吸収装置は、過剰エンジン負荷を廃棄するように構成される。

他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の図面及び発明を実施するための形態を考察することにより、当業者には明白であるか、又は明白となるであろう。すべてのこのような追加のシステム、方法、特徴、及び利点が、この説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

下記の実施形態は、以下の図面と併せて以下の説明を読めばさらに完全に理解することができる。

一実施形態によるＳＣＲシステムを有する車両の図である。 一実施形態による駆動システムの論理決定木のフロー図である。 一実施形態によるＳＣＲの論理決定木のフロー図である。 一実施形態による運搬サイクルの燃料流量及びＳＣＲ温度を表わすグラフである。 一実施形態による運搬プロファイルを表わすグラフである。 一実施形態による運搬車両の論理決定木のフロー図である。 一実施形態による改良された運搬サイクルの燃料流量及びＳＣＲ温度を表わすグラフである。 一実施形態による別の改良された運搬サイクルの燃料流量及びＳＣＲ温度を表わすグラフである。

図１は、一実施形態によるＳＣＲシステムを有する車両の図を示す。車両１１７は、オフハイウェイ電動ダンプトラックとすることができる。車両１１７は、発電装置１０６に回転軸動力を与える燃料燃焼エンジン１０４を含み、発電装置１０６は駆動システム制御装置１１４を通じて電気エネルギーを供給する。駆動システム制御装置１１４は、電気エネルギーを推進用の車輪駆動モータ（複数可）１１１へ向ける。

車両１１７が、下り坂での運転などの制動力を必要とする状態で運転されるとき、回転エネルギーは車輪駆動モータ（複数可）１１１から駆動システム制御装置１１４を通じて電気的に取り出すことができる。取り出された電気エネルギーは、駆動システム構成部品の制動グリッド１１５を通じて外気に放出することができる。

エンジン１０４は吸気フィルタ（複数可）１０１を含むことができる。吸気は、吸気フィルタ（複数可）１０１から吸気配管システム１０２を通って給気システム１０３に送られる。吸気は、給気システム１０３を通ってエンジン１０４に供給される。

エンジン１０４は排気配管１０５を通じて高温ガスを排出する。排気配管１０５は、ディーゼル排出流体噴射バルブ１０７とＳＣＲ触媒ガス流導管１０８とを有するＳＣＲシステムを含む。ＳＣＲ触媒ガス流導管１０８は、ＳＣＲシステムで処理し終えたガスを、排気配管１１２を通じて排出する。

ＳＣＲシステムは、ディーゼル排出流体供給貯槽（複数可）１１０を含む構成部品から構成することができ、ディーゼル排出流体供給貯槽（複数可）１１０は、制御器及びバルブシステム１０９を使って、ディーゼル排出流体をＳＣＲシステムディーゼル排出流体噴射バルブ（複数可）１０７へ供給する。制御器及びバルブシステム１０９は、様々なシステムを実施する際の多くの組合せで別個の構成部品とすることができる。制御器及びバルブシステム１０９はまた、様々なシステムを実施する際の多くの組合せでは、エンジン制御装置１１６、車両制御装置１１８、及び他の制御装置の中に組み込まれる部分を含むことができる。

操作員制御所１１３内の操作員による特定の動作によって、機械的、電気的、無線、又は他の伝達手段の指令を送ることができる。指令は、直接であっても、又は駆動システム制御装置１１４及び又は可能な制御装置の他のシステムを通じてであっても、駆動システム制御装置１１４、エンジン制御装置１１６、及び車両の他のシステム制御装置などの車両システムに送ることができる。

オフハイウェイマイニングダンプトラックとしての車両１１７を例示的に運用している場合の運転状態が図５に示される。同図は、一実施形態による運搬プロファイルをグラフで表示している。この例の運搬プロファイル５１９は、土類材料ローディングショベルが満載状態で動き始める準備ができた時点５１６での車両１１７から始まる。次に、車両１１７は、水平部分５０１を通ってローディングショベル区域から移動して、運搬道路５０２の開始部分で登りの経路を始める。運搬道路５０２は、運搬プロファイルルート中に、登坂部分５０３、５０５、５０７、５０９、５１１、５１３、及び短い平坦部分５０４、５０６、５０８、５１０、５１２を有することができる。次いで、車両１１７は比較的水平な土地の荷降ろし区域部分５１４に入ることができる。プロファイル５１９の終点５１５では、積荷は荷降ろし操作などで排出される。次いで、車両１１７は、同じプロファイルを経て、土類材料ローディングショベルの方へ戻る方向へ下って再び開始位置５１６に戻る。登坂時の積載運搬と降坂時の空の戻りの場合のこの往復型の用途は、運搬サイクルの一例である。

例示の運搬プロファイル５１９の全体を通した例示の車両１１７のエンジン作動状態は図４に示すことができ、同図は、一実施形態による運搬サイクルの燃料流量及びＳＣＲ温度をグラフで表示している。時間軸４２８には、所与の運搬サイクル４２５に対する開始点４１１及び終了点４１２が示されている。運搬サイクル４２５は、材料積載部分４０６、運搬部分４０７、荷降ろし部分４０８、制動部分４０９、及び待機部分４１０に対する部分を有する。左の縦軸及び符号４２６は、アイドル持続状態４２１、制動状態４２２、方向転換−荷降ろし−位置決め動作状態４２３、及び全力レベル状態４２４などの様々な車両状態に対する燃料流量レベルを示す。右側の縦軸及び符号４２７は、ＳＣＲに利用可能な熱の温度曲線を示す。温度曲線４２７は、アイドルレベル４２１で生じる温度部分４１３、全力レベル４２４で生じる温度部分４１７、方向転換−荷降ろし−位置決め動作で生じる温度部分４１８、制動で生じる温度部分４２９、及びもう一つのアイドルレベルで生じる温度部分４３０を含む。このＳＣＲで生じる温度の曲線４２７は、温度の曲線の一例にすぎない。多くの温度曲線が可能であり、これの曲線は多くの用途で変わることがあるが、これらは可能な燃料供給状態それぞれに対応して特有の特性を有する。本発明は、他の可能な用途及び可能な状態、並びにこれらの組合せを除外するように解釈すべきでない。

土類材料積載部分である運搬サイクル部分４０６では、低下する温度部分４１３を伴う燃料供給流量部分４０１があり、この温度部分４１３は最低オプション１レベル４１９より下がり、さらに最低性能レベル４２０より下がる。最低オプション１レベル４１９は、このレベルより下では、要求される出力の変化にエンジンが最適に対応しないことを示す場合がある。最低性能レベル４２０は、このレベルより下ではＳＣＲが十分に性能を発揮しないことを示す場合がある。最低オプション１レベル４１９及び最低性能レベル４２０は、その値を予め決めることができる、又は運搬サイクル中に変えることができる。運搬サイクル４２５のこの積載範囲４０６において、最低性能レベル４２０より下の区域４１４、及び最低オプション１レベル４１９より下の区域４１６が生じる場合がある。次いで、車両１１７が運搬サイクル４２５の運搬部分４０７の部分に進むと、ここでの温度の熱レベル４１７は許容ＳＣＲ性能の範囲内の場合がある。運搬サイクル４２５の荷降ろし部分４０８に達すると、部分４０３で燃料流量がＴＤＳ４２３（ＴＤＳ：ｔｕｒｎｉｎｇ ｄｕｍｐｉｎｇ ｓｐｏｔｔｉｎｇ、方向転換、荷降ろし、位置決め荷降ろし）のとき、温度は部分４１８で下がり始め、温度最低オプション１レベル４１９を横切る場合がある。区域４１５は、温度が最低オプション１温度レベル４１９より下になったことを示す場合がある。

生じた熱の温度が、最低オプション１レベル４１９より下の範囲の区域４１６及び同じく区域４１５として示される区域内に進むと、効率的にＳＣＲ反応をしながら、エンジンの出力レベルを最大燃料流量４２４へは最適には変化せず、遅くて緩慢に変化する場合がある。一方、対応する燃料供給部分４０１を有する材料積載部分４０６などの、生じた熱の温度が最低オプション１レベル４１９より高く維持されるときに、エンジンはすばやく応答する。エンジンの回転数を上昇させることは、エンジンの馬力出力をわずかに増大させる場合があるが、多くの状態においてエンジンの回転数を最大制御回転速度に上昇させても、エンジン又は車両の緩慢でない、所望の挙動に対して満足するレベル４１９に温度が達するほどには、十分には改善しない場合がある。

上記の最適でない緩慢な性能に加えて、温度が区域４１４で示される最低性能レベル４２０より下の状態に対して、ＳＣＲシステムに生じた熱の温度は、ＳＣＲプロセスを十分に持続するには不十分な場合がある。ＳＣＲプロセスを十分に持続できないと、ＳＣＲシステム構成要素に障害が生じる場合があり、おそらく十分なＳＣＲ化学反応が生じない。低い温度の区域４１４で運転を行うと、さらに、ＳＣＲ構成要素の寿命が短かくなり、結晶化した堆積物による閉そくの一因となり、意図するＳＣＲ性能に対する所望のレベルの範囲に排気ガスが入らず、ディーゼル排出流体ＳＣＲシステムの使用に関してすぐに発見できる望ましくない他の多くの影響を引き起こす場合がある。

図２は、ＳＣＲシステムへ送られる熱を管理する一実施形態による駆動システム論理決定木のフロー図である。ＳＣＲシステム制御器１２０などの本実施形態の構成要素は、ＳＣＲへのガス温度を上昇させるために余分のエンジン負荷（以後、「ＥＥＬ」（ｅｘｔｒａ ｅｎｇｉｎｅ ｌｏａｄ））が必要かを判定する。ＥＥＬの必要性は判定入口ポイント２０１において判定され、真の論理経路２０２に行くか、又は偽の論理経路２０３に進む。真の論理経路２０２はプロセス計算ブロック２０４へ通じる。プロセス計算ブロック２０４では、所望のＥＥＬ出力動力に直接的又は間接的に関係する一つ以上の信号を計算する。ＥＥＬ出力動力によって、エンジン出力は、現在の車両運転に必要なそのときのエンジン出力よりも大きくなる。言い換えれば、ＥＥＬは、ＳＣＲへの追加の熱の必要性を除いた、現在の車両運転に必要な出力を超える出力である。論理経路２０５は次のプロセスブロック２０６へ通じる。プロセスブロック２０６は、計算ブロック２０４で計算された一つ以上の信号を駆動システム制御装置１１４へ送る。

次の論理経路２０７は一つ以上の信号をプロセスブロック２０８へ送る。駆動システム制御装置１１４内に配置されることもあるプロセスブロック２０８では、エンジンの動力負荷を所望のＥＥＬになるように調節し、その負荷にバランスするために、駆動システムの状態及びパラメータが計算される。この計算によって、所望のＥＥＬになるようにエンジン指令が変えられるとともに、駆動システムの動力吸収方法と吸収経路のための計算が行われる。これらは両方同時に計算することができる。動力吸収は、現在の車両運転に必要な動力量を超えるエンジン出力量に対して必要である。プロセスブロック２０８では、吸収される必要があるエンジン負荷量を決定することができ、またエネルギーを吸収する経路（複数可）も決定することもできる。例えば、プロセスブロック２０８は、吸収されるべきエネルギーを様々な吸収装置に均等に、又は不均等に分けるかを決定することができる。吸収装置には、制動グリッド、ブレーキシステム、蓄電装置、バッテリー、フライホイールシステム、液圧システム、又は任意の他の公知のエネルギー散逸システムがある。計算がプロセスブロック２０８で実行されると、次の論理経路２０９によって、ブロック２１０に処理が移って、プロセス計算ブロック２０４で計算された所望のＥＥＬ量のための指令及び一つ以上の信号を実行するために、必要に応じて指令を調節する。この結果生じるＥＥＬは、ゼロ又はゼロより大きい場合がある前のＥＥＬより大きい。次の論理経路２１１によって処理がブロック２１２に移り、ここで論理待機期間が決定される。この待機期間は、名目的には値が小さいエンジン指令及び駆動システム指令の調節のための開ループ制御の安定性を与える。次の論理経路２１３によって、判定ブロック入口ポイント２０１に戻る。

判定ブロック入口ポイント２０１が偽の論理経路２０３をとると、処理は判定ブロック２１４に移り、ＥＥＬがすでに存在しているかどうかを判定する。真の論理経路２１５は、２１６から２２４までの論理経路に通じる。２１６から２２４までの論理経路は、２０２から２１３までのブロックに対して記述した論理経路と同様であるが、プロセスブロック２１０では、必要に応じ、ＥＥＬを増加させるか減少させるかして最終結果としてゼロ信号でないＥＥＬとなるが、プロセスブロック２２２では、ＥＥＬを減少させる状態になることが異なる。プロセスブロック２２２では、所望のＳＣＲ温度レベル又はエンジン応答性レベルに合致させながら、吸収する動力量を最小限にするために、すでに存在するＥＥＬを減少させることができる。

判定が偽の論理経路２２６をとると、プロセスブロック２２７に進み、ゼロのＥＥＬのためのパラメータが選択される。論理経路２２８は、上記のように、開ループ制御の安定性のための待機期間のためのプロセスブロック２２９へ通じる。論理経路２３０によって、判定ブロック入口ポイント２０１に戻る。

図３は、ＳＣＲシステムへ送られる熱を管理する別の実施形態によるＳＣＲ論理決定木のフロー図である。図３は、ＥＥＬ信号３２０を生成するためのＳＣＲシステム制御器３０８を含む。図３は、入力信号３０２をＳＣＲシステム制御器３０８に与えるセンサ３０１を含む。センサ３０１は多くのパラメータを含むことができ、それらは例えば、様々な場所でのエンジン排気システムの温度及び流れと、回転速度、燃料使用レベル、吸気マニホールド圧力、油圧などのエンジンパラメータと、車両速度、走行距離計の示数、伝導装置制御設定、ブレーキ状態設定などの車両状態パラメータと、タイマ、累積時間の増分、低圧電力レベルなどの内部又は外部標準入力と、ＳＣＲシステム又は車両１１７を作動させるために必要と判断される任意の他のセンサ又は論理入力とである。

図３は、機械制御器３０６への入力信号経路３０５を提供する運転室制御装置３０４を含む。機械制御器３０６は、経路３０７を通ってＳＣＲシステム制御器３０８へ送られる一つ以上の信号を生成する。入力信号３０２及び入力信号３０７が論理経路３０９を通って判定ブロック３１０へ流れる結果、任意のＥＥＬの要求が判定される。その結果、偽の論理経路３１３をとると、判定ブロック３１４へ進み、ここで、ＥＥＬ指令がその時点で存在するかどうかを判定する。真の論理経路３１６をとると、動作計算ブロック３２１ヘ進み、ここで、ＥＥＬが計算されて、出力経路３１９を通ってＳＣＲシステム制御器３０８を出る。出力経路３１９によってＥＥＬ信号は経路３２０へ送られ、駆動システム制御装置３２２内に入る。偽の論理経路３１５をとると、プロセスブロック３１７へ進み、ここで、ＥＥＬをゼロにして、信号経路３１８から信号経路３２０を通って駆動システム制御装置３２２内に入る。判定が真の論理経路３１１をとると、計算ブロック３１２へ進み、ここで、ＥＥＬ信号が与えられて、経路３１９を通ってＳＣＲ制御器３０８から出て、信号経路３２０を通って駆動システム制御装置３２２内に入る。

信号経路３２０が駆動システム制御装置３２２に達すると、入力信号（複数可）が信号経路３２０を通って駆動システム制御装置３２２に与えられることを除いて、前記のＳＣＲシステム制御器３０８と同様な論理が示される。駆動システム制御装置３２２は、図２の論理方法と同様な内部論理方法に沿って信号及び指令を生成する。エンジンに通じる信号経路３２３を通る一つ以上の信号は、所望のＥＥＬに基づいて調節することができる。例えば、エンジン制御装置３２７はエンジン出力を増大することができる。エネルギー吸収のために信号経路３２４を通る一つ以上の信号は、所望のＥＥＬに基づいて調節することができる。例えば、エネルギー吸収器３２８は多かれ少なかれ過剰エネルギーを吸収することができる。駆動システム推進動作のために信号経路３２５を通る一つ以上の信号は調節することができる。例えば、車輪駆動モータ（複数可）１１１の速度を上昇又は下降することができる。任意の数の他の装置及び制御装置３３１のために、駆動システム制御装置３２２からの入力信号を有する信号経路３２６を通る一つ以上の信号は、必要なエンジン負荷を得るように調節することができる。これは、無の場合も含めて任意の数の信号が、任意の信号経路、すなわちこの例では、信号経路３２６、信号経路３２５、信号経路３２４、信号経路３２３を通るように存在することができる一つの実施例である。駆動システム制御信号によって生成されたエンジン負荷は、車両用途それぞれに対して信号の組合せを様々に変えて利用することができる。

駆動システム制御装置３２２は、信号経路３３２を通って判定ブロック３３３に通じる信号経路３２０から、一つ以上の信号を受け取ることができる。判定ブロック３３３から真の経路３３４をとると、動作計算ブロック３３５へ進む。動作計算ブロック３３５は所望のＥＥＬに達するためにパラメータを計算し、ここで生じた信号は経路３３６を通って動作ブロック３３７へ送られる。動作ブロック３３７は、所望のＥＥＬに達するように、必要に応じて信号を調節する。生じた信号は経路３３８を通って経路３３９へ進み、経路３３９から生じた信号のうちの任意の数の信号が様々な車両構成部品及びシステムへ送られる。そのような信号は、経路３２３を通ってエンジン制御器３２７へ送られるエンジン信号を含むことができる。そのような信号はまた、経路３２４を通ってエネルギー吸収のための任意の数の装置３２８へ送られるエネルギー吸収器信号を含むことができる。装置３２８には、制動グリッド、ブレーキシステム、蓄電装置、バッテリー、フライホイールシステム、液圧システム、又は任意の他の公知のエネルギー散逸システムなどがある。そのような信号はまた、経路３２５を通って駆動システム構成部品へ送られる駆動システム推進信号を含むことができる。そのような信号はまた、経路３２６を通って、例示の車両１１７に含まれる場合もあり含まれない場合もある、他の制御装置３３１へ送られる信号を含むことができる。

偽の経路３３９をとると、判定ブロック３４０へ進み、ここで、ＥＥＬがすでに存在しているどうかを判定する。真の経路３４１に従うと、動作計算ブロック３４２へ進み、ここで、ＥＥＬを減少させるための調節が行われる。信号経路３４３は、駆動システムＥＥＬ指令を必要ならば調節するための動作計算ブロック３４４に通じる。生じた指令信号は経路３４５を通って経路３３９へ送られ、経路３３９から任意の数の信号を送ることができる。そのような信号は、経路３２３を通ってエンジン制御器３２７へ送られるエンジン信号と、経路３２４を通ってエネルギー吸収のための任意の数の装置３２８（その内のいくつかを例として３３０に列挙）へ送られるエネルギー吸収器信号と、経路３２５を通って駆動システム構成部品へ送られる駆動システム推進信号と、経路３２６を通って他の制御装置３３１へ送られる信号とを含むことができる。

偽の経路３４６をとると、動作ブロック３４７へ進む。動作ブロック３４７は、ゼロＥＥＬ値に対する信号及びパラメータを生成し、それらは信号経路３４８を通って経路３３９へ送られ、そこから任意の数の信号を送ることができる。そのような信号は、経路３２３を通ってエンジン制御器３２７へ送られるエンジン信号と、経路３２４を通ってエネルギー吸収のための任意の数の装置３２８（その内のいくつかを例として３３０に列挙）へ送られるエネルギー吸収器信号と、経路３２５を通って駆動システム構成部品へ送られる駆動システム推進信号と、経路３２６を通って他の制御装置３３１へ送られる信号とを含むことができる。

図６は、ＳＣＲシステムへ送られる熱を管理する別の実施形態による運搬車両論理決定木のフロー図である。図６は積載荷重システム運搬制御器６０１を含む。積載荷重システム運搬制御器６０１は、論理判定ブロック６０２で車両の積載荷重状態を判定することができる。積載荷重システム運搬制御器６０１は、目標積載荷重値を含むことができる。目標積載荷重値に達するとＥＥＬを示す信号を発することができることが好ましい。積載荷重システム運搬制御器６０１は、所望又は最終の積載荷重に達する前にＥＥＬ信号を発することができるように、目標積載荷重値は、車両の所望又は最終の積載荷重よりも小さくすることができる。このようにして、システムは将来のＥＥＬの必要性を予想することができる。ＥＥＬ信号は経路６０５を通って機械制御器６０６へ送ることができる。偽の経路６０７をとると、動作ブロック６０８へ進み、ここで、ゼロＥＥＬに対する一つ以上の信号が決定される。そのようなゼロＥＥＬ信号は、信号経路６２８から信号経路６２９へ、さらに機械制御器６０６へ通じる信号経路６０５へ進む。

図６は、積載荷重量などの車両の他の状態にかかわらず、操作員が生成したＥＥＬに対する一つ以上の信号を発することができる操作員制御装置６１０を含むことができる。これに加えて、又はこれに代えて、ＥＥＬ信号は、車両外の装置で生成して無線伝送などの任意の公知の伝送方法によって車両に伝送することができる。信号は信号経路６１１を通って機械制御器６０６へ進み、そこで信号経路６１２を通って判定ブロック６１３へ送られる。判定ブロック６１３は、ＥＥＬの自動指令が望ましいかどうかを判定する。真の信号経路６１４は、判定ブロック６１６に通じており、判定ブロック６１６はまた、積載荷重システム運搬制御器６０１から信号経路６０５を通って信号経路６１５へ送られる一つ以上の信号を受け取る。判定ブロック６１３から判定ブロック６１６への自動指令は、ＥＥＬに対する操作者の要求を無効とすることができる。

判定ブロック６１６はＥＥＬが必要かどうかを判定し、真の結果を動作ブロック６１８に通じる信号経路６１７に送る。例えば燃料燃焼率又はエンジン負荷などの様々な車両パラメータに基づいて、ＥＥＬが必要かどうかを判定するために、判定ブロック６１６は、ブロック６２５からの適正なアルゴリズムが必要である。アルゴリズムは車両の運転状況によって変えることができる。動作ブロック６１８は、所望のＥＥＬを達成するために一組のＥＥＬパラメータを決定する。一組のＥＥＬパラメータは、信号経路６１９を通って、ＳＣＲシステム制御器６２１へ通じる信号経路６２０へ送られる。

判定ブロック６１３から偽の経路６２２をとると、動作ブロック６２３へ進む。動作ブロック６２３はゼロＥＥＬ量に対するパラメータを生成し、パラメータは信号経路６２４を通って信号経路６２０へ送られ、そこからＳＣＲシステム制御器６２１へ送られる。

計算判定ブロック６１６は、ＳＣＲへ熱を供給する又はエンジンの応答性を改善するため以外にＥＥＬが必要かどうかを判定することができる。例えば、ＥＥＬは、ＳＣＲ構成要素を浄化する又はＳＣＲ構成要素を確実に清浄に保つ時間のために必要になる場合がある。例えば、いつＥＥＬの清浄サイクル信号を決定するか、及びどのようなパラメータがＥＥＬを発生させる清浄サイクルのために存在するかということに対して多くの変形があり得る。

図７は、一実施形態による改良された運搬サイクル燃料流量及びＳＣＲ温度の曲線を表わすグラフである。図７は、図４と比較して改良した結果のＳＣＲへの熱を含むことができる。運搬サイクルの部分７０９は、運搬サイクルの部分４２５と同じとすることができる。既存の曲線経路７０２を改良した結果、新しい曲線７０１は、前記の範囲４１４と同じ範囲７０３を回避していることが示される。ポイント７０５は、ＳＣＲへのガス温度又は熱を最低性能レベル７０６に、又はそれより上に維持するためにＥＥＬ信号が生成され、ＥＥＬ動作がとられる位置を示す。そのような動作によって、確実にＳＣＲは効率的又は十分に作動することができる。ポイント７０４は、最低オプション１レベル７０７に到達するための追加のＥＥＬの始まりを示し、その結果、例示の運搬サイクル７０９の運搬範囲７０８の始まり部分で最低オプション１レベル７０７に達する。運搬範囲７０８の間での高いエンジン応答性を必要とすることを予想して、そのような追加のＥＥＬを起動することができる。ＥＥＬを同様に予想すると、最低性能レベル７０６より上に維持するために十分な熱を確実にＳＣＲへ供給することができる。ポイント７０４で起動したＥＥＬの値は、ポイント７０５で起動したＥＥＬよりも大きいこともあり、小さいこともある。

様々な方法が、ＥＥＬの必要性を予想するために用いることができる。例えば、目標積載荷重値に対する車両の積載荷重、運搬サイクルにおける車両の位置を確認することができるような運搬サイクルでの移動距離、運搬サイクルにおける車両の位置を確認することができるような運搬サイクルにおける消費時間、運搬サイクルの部分が前もって知られている場合の、これから来る運搬サイクルの部分、運搬サイクルにおける車両の位置を確認することができるような、エンジンの全稼働時間にわたるエネルギー出力（エンジン出力負荷×時間）、全地球測位システムによって測位された車両の物理的位置、及び運搬サイクルに対する車両の位置を決めるために用いることができる任意の他の方法がある。ＳＣＲへの十分な熱、又はより高いエンジン応答性などのＥＥＬの目標がどのようなものであろうと、前述の方法のいずれも、又はそれらの組合せは、ＥＥＬが必要になることを予想するために用いることができる。

図８は、別の実施形態による別の改良された運搬サイクル燃料流量及びＳＣＲ温度の曲線を表わすグラフである。図８は、図４と比較して改良した結果のＳＣＲへの熱を含むことができる。図８の運搬サイクルの部分は、運搬サイクルの部分４２５と同じとすることができる。図８は、改良された曲線経路８０２及び曲線経路８０３を含むことができ、範囲８０４は前述の範囲４１６と同じであり、また範囲８０５は範囲４１５と同じである。範囲８０４及び８０５は、新しい曲線８０１では回避することができる。この曲線は、熱が最低オプション１レベル８０７で維持されるようにＥＥＬが調節されていることを示す。したがって、エンジンはより高い応答性を有することができ、緩慢に動作しない。図８は、エンジン性能が連続した即時の応答性となるために、この最低オプション１レベル８０７でＳＣＲへの熱を維持する所望の効果をもって適用されることを表わすことができる。図８はまた、ＳＣＲシステム性能が所望の最低反応性能のレベルで維持される一方、低応答範囲８０４及び低応答範囲８０５をも回避するように適用されることを表わすことができる。

本発明の様々な実施形態について説明したが、本発明の範囲内でより多くの実施形態及び実施態様が可能であることは、当業者にとっては明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物を参照する場合を除いて、限定されない。

１０１ 吸気フィルタ
１０２ 吸気配管システム
１０３ 給気システム
１０４ エンジン
１０５ 排気配管
１０６ 発電装置
１０７ ディーゼル排出流体噴射バルブ
１０８ ＳＣＲ触媒ガス流導管
１０９ バルブシステム
１１０ ディーゼル排出流体供給貯槽
１１１ 車輪駆動モータ
１１２ 排気配管
１１３ 操作員制御所
１１４ 駆動システム制御装置
１１５ 制動グリッド
１１６ エンジン制御装置
１１７ 車両
１１８ 車両制御装置
１２０ ＳＣＲシステム制御器
３０４ 運転室制御装置
３０６ 機械制御器
３０８ ＳＣＲシステム制御器
３２２ 駆動システム制御装置
３２７ エンジン制御器
３２８ エネルギー吸収器
３２９ 推進システム
３３０ エネルギー吸収装置の例
６０１ 積載荷重システム運搬制御器
６０６ 機械制御器
６１０ 操作員制御装置
６２１ ＳＣＲシステム制御器

Claims (24)

1. エンジン及び選択触媒還元装置（ＳＣＲ）を有する車両内に配置された選択触媒還元システムへ十分な熱を供給する方法であって、
   前記ＳＣＲの入口でのガス温度を示す温度を検知するステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度が第一の所定の最低温度にあるかどうかを判定するステップと、
   現在の車両運転に必要なエンジン負荷を決定するステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも前記第一の所定の最低温度まで上昇させるのに必要な第一の増大エンジン負荷を計算するステップと、
   現在の車両運転に必要な前記エンジン負荷を前記第一の増大エンジン負荷と比較することによって第一の過剰エンジン負荷を計算するステップと、
   前記エンジン負荷を前記第一の増大エンジン負荷へ調節するステップと、
   前記第一の過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄するステップと
   を含む方法。
2. 前記車両の運搬サイクルを決定するステップであって、前記運搬サイクルが複数の部分を含む、ステップと、
   前記運搬サイクルのこれから来る部分に基づいて、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するステップであって、前記運搬サイクルの少なくとも一つの部分が前記上昇エンジン負荷を必要とし、前記上昇エンジン負荷が前記ＳＣＲの前記入口でのガスの第二の所定の温度より上で生じる、ステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも第二の所定の温度まで上昇させるのに必要な第二の増大エンジン負荷を計算するステップと、
   前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算するステップと、
   前記車両が、前記上昇エンジン負荷を必要とする前記運搬サイクルの部分に達する前に、前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節するステップと、
   前記第二の過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄するステップと
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記車両の走行距離計の示数が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項２に記載の方法。
4. 前記車両が前記運搬サイクル内にいた時間が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項２に記載の方法。
5. エンジンの全稼働時間にわたるエネルギー出力が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項２に記載の方法。
6. 前記車両内に配置された積載荷重を決定するステップと、
   前記車両内に配置された前記積載荷重に基づいて、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するステップであって、前記車両内に配置された前記積載荷重が所定の積載荷重レベルに達するとき、前記上昇エンジン負荷が必要となり、前記上昇エンジン負荷が、前記ＳＣＲの前記入口でのガスの第二の所定の温度より上で生じる、ステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも前記第二の所定の温度まで上昇させるのに必要な第二の増大エンジン負荷を計算するステップと、
   前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算するステップと、
   前記車両内に配置された前記積載荷重が前記所定の積載荷重レベルに達する前に、前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節するステップと、
   前記第二の過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄するステップと
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 前記エンジンが、前記第一の増大エンジン負荷で作動しているかを判定するステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度が、前記第一の所定の最低温度より上であるかを判定するステップと、
   前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、前記第一の所定の最低温度まで下げるのに必要な第二の増大エンジン負荷を計算するステップであって、前記第二の増大エンジン負荷が前記第一の増大エンジン負荷より低い、ステップと、
   前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算するステップと、
   前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節するステップと、
   前記第二の過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄するステップと
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
8. 前記動力吸収装置が、ブレーキ、電気エネルギー貯蔵装置、バッテリー、フライホイール、液圧システム、制動グリッド、及びこれらの組合せよりなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
9. 前記第一の所定の温度が、ＳＣＲ性能に必要な最低ガス温度に関係する、請求項１に記載の方法。
10. 前記第二の所定の温度が、改良エンジン応答性を示す最低ガス温度に関係する、請求項２に記載の方法。
11. エンジン負荷を維持し、かつエンジン及び選択触媒還元装置（ＳＣＲ）を有する車両内に配置された選択触媒還元システムへ十分な熱を供給する方法であって、
    前記車両の運搬サイクルを決定するステップであって、前記運搬サイクルが複数の部分を含む、ステップと、
    前記運搬サイクルのこれから来る部分に基づいて、増大エンジン負荷の将来の必要性を予想するステップであって、前記運搬サイクルの少なくとも一つの部分では、前記ＳＣＲの入口でのガス温度が所定の最低温度より下になる、ステップと、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも前記所定の最低温度まで上昇させるのに必要な増大エンジン負荷を計算するステップと、
    現在の車両運転に必要な前記エンジン負荷を決定するステップと、
    現在の車両運転に必要な前記エンジン負荷を前記増大エンジン負荷と比較することによって過剰エンジン負荷を計算するステップと、
    前記車両が、前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度が前記所定の最低温度より下になる前記運搬サイクルの部分に達する前に、前記エンジン負荷を前記増大エンジン負荷に調節するステップと、
    前記過剰エンジン負荷を、動力吸収装置を通じて廃棄するステップと
    を含む方法。
12. 前記動力吸収装置が、ブレーキ、電気エネルギー貯蔵装置、バッテリー、フライホイール、液圧システム、制動グリッド、及びこれらの組合せよりなるグループから選択される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記所定の温度が、ＳＣＲ性能に必要な最低ガス温度に関係する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記所定の温度が、改良エンジン応答性を示す最低ガス温度に関係する、請求項１１に記載の方法。
15. エンジンを有する車両内に配置された選択触媒還元熱管理システムであって、
    選択触媒還元装置（ＳＣＲ）の入口でのガス温度を示す温度を測定するように構成されたセンサと、
    前記センサと通信するＳＣＲ制御器であって、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度が第一の所定の最低温度にあるかどうかを判定し、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも前記第一の所定の最低温度まで上昇させるのに必要な第一の増大エンジン負荷を計算する
    ように構成されたＳＣＲ制御器と、
    前記ＳＣＲ制御器と通信する駆動システム制御器であって、
    現在の車両運転に必要なエンジン負荷を決定し、
    現在の車両運転に必要な前記エンジン負荷を前記第一の増大エンジン負荷と比較することによって第一の過剰エンジン負荷を計算し、
    前記エンジン負荷を前記第一の増大エンジン負荷へ調節する
    ように構成された駆動システム制御器と、
    前記駆動システム制御器と通信し、前記エンジンに結合された動力吸収装置であって、前記第一の過剰エンジン負荷を廃棄するように構成された動力吸収装置と
    を含む選択触媒還元熱管理システム。
16. 前記車両に関連付けられた運搬サイクルであって、複数の部分を含む運搬サイクルをさらに含む請求項１５に記載の選択触媒還元熱管理システムであって、
    前記ＳＣＲ制御器が、
    前記運搬サイクルのこれから来る部分に基づいて、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想し、ここで、前記運搬サイクルの少なくとも一つの部分が前記上昇エンジン負荷を必要とし、前記上昇エンジン負荷が前記ＳＣＲの前記入口でのガスの第二の所定の温度より上で生じ、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、少なくとも前記第二の所定の温度まで上昇させるのに必要な第二の増大エンジン負荷を計算する
    ように構成され、
    前記駆動システム制御器が、
    前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算し、
    前記車両が、前記上昇エンジン負荷を必要とする前記運搬サイクルの部分に達する前に、前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節する
    ように構成され、
    前記動力吸収装置が前記第二の過剰エンジン負荷を廃棄するように構成される、
    選択触媒還元熱管理システム。
17. 前記ＳＣＲ制御器と通信する積載荷重センサであって、前記車両内に配置された積載荷重を測定するように構成された積載荷重センサをさらに含む請求項１５に記載の選択触媒還元熱管理システムであって、
    前記ＳＣＲ制御器が、
    前記車両内に配置された前記積載荷重に基づいて、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想し、ここで、前記車両内に配置された前記積載荷重が所定の積載荷重レベルに達するとき、前記上昇エンジン負荷が必要であり、前記上昇エンジン負荷が、前記ＳＣＲの前記入口でのガスの第二の所定の温度より上で生じ、
    前記ＳＣＲ制御器が、前記ＳＣＲの前記入口でのガス温度を、少なくとも前記第二の所定の温度まで上昇させるのに必要な第二の増大エンジン負荷を計算する
    ように構成され、
    前記駆動システム制御器が、
    前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算し、
    前記車両内に配置された前記積載荷重が前記所定の積載荷重レベルに達する前に、前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節する
    ように構成され、
    前記動力吸収装置が前記第二の過剰エンジン負荷を廃棄するように構成される、
    選択触媒還元熱管理システム。
18. 前記ＳＣＲ制御器が、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度が前記第一の所定の最低温度より上であるかどうかを判定し、
    前記ＳＣＲの前記入口での前記ガス温度を、前記第一の所定の最低温度まで下げるのに必要な第二の増大エンジン負荷であって、前記第一の増大エンジン負荷より低い前記第二の増大エンジン負荷を計算する
    ように構成され、
    前記駆動システム制御器が、
    前記エンジンが、前記第一の増大エンジン負荷で作動しているかを判定し、
    前記第一の増大エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷と比較することによって第二の過剰エンジン負荷を計算し、
    前記エンジン負荷を前記第二の増大エンジン負荷に調節する
    ように構成され、
    前記動力吸収装置が前記第二の過剰エンジン負荷を廃棄するように構成される、
    請求項１５に記載の選択触媒還元熱管理システム。
19. 前記動力吸収装置が、ブレーキ、電気エネルギー貯蔵装置、バッテリー、フライホイール、液圧システム、制動グリッド、及びこれらの組合せよりなるグループから選択される、請求項１５に記載の選択触媒還元熱管理システム。
20. 前記第一の所定の温度が、ＳＣＲ性能に必要な最低ガス温度に関係する、請求項１５に記載の選択触媒還元熱管理システム。
21. 前記第二の所定の温度が、改良エンジン応答性を示す最低ガス温度に関係する、請求項１６に記載の選択触媒還元熱管理システム。
22. 前記車両の走行距離計の示数が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項１６に記載の選択触媒還元熱管理システム。
23. 前記車両が前記運搬サイクル内にいた時間が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項１６に記載の選択触媒還元熱管理システム。
24. エンジンの全稼働時間にわたるエネルギー出力が、上昇エンジン負荷の将来の必要性を予想するために用いられる、請求項１６に記載の選択触媒還元熱管理システム。

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