特許 6664039 触媒の非活性化監視を含む排気後処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6664039

(24)【登録日】2020年2月20日

(45)【発行日】2020年3月13日

(54)【発明の名称】触媒の非活性化監視を含む排気後処理システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/22 20060101AFI20200302BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20200302BHJP

   F01N 3/02 20060101ALI20200302BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/22 301B

   F01N3/20 C

   F01N3/02 101D

   F01N3/20 B

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-79650(P2015-79650)

(22)【出願日】2015年4月9日

(65)【公開番号】特開2015-203414(P2015-203414A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2018年3月16日

(31)【優先権主張番号】14/252,849

(32)【優先日】2014年4月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】319005659

【氏名又は名称】エーアイ アルパイン ユーエス ビドゥコ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091568

【弁理士】

【氏名又は名称】市位 嘉宏

(72)【発明者】

【氏名】マルティ・ナラシンガ・ラオ・デヴァラコンダ

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１２２１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−９６２１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼エンジン（１２）からの排気を処理するように構成された排気後処理システム（１０）であって、
第１の出口（２８）を含む第１の触媒アセンブリ（２２）と、
前記第１の触媒アセンブリ（２２）から流体（３０）を受け取り、前記流体（３０）内部のアンモニア（ＮＨ₃）を窒素（Ｎ₂）に変換するように構成されたアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリ（２４）であって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）が入口（３２）および第２の出口（３４）を含むアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリ（２４）と、
前記第１の触媒アセンブリ（２２）と前記ＡＳＣアセンブリ（２４）との間に配置され、前記流体（３０）を前記第１の触媒アセンブリ（２２）から前記ＡＳＣアセンブリ（２４）に移送するように構成された流体導管（３８）と、
前記流体導管（３８）に結合され、酸化体を前記流体導管（３８）の中に噴射して、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）の中に流れ込む前記流体（３０）の温度を調節して、ＮＨ₃をＮ₂に変換する前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の触媒活性を調節するように構成された酸化体噴射システム（４０）と、
前記排気後処理システム（１０）全体に配置された１つまたは複数の変換器（４６）と、
前記酸化体噴射システム（４０）に結合され、前記１つまたは複数の変換器（４６）からシステムパラメータを代表する信号を受信して、前記システムパラメータの１つに基づいて前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定し、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したという決定に基づいて、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）の中に流れ込む前記流体（３０）の前記温度を所望の調節された温度に調節して、前記触媒活性を増加させるように構成された制御装置（４４）と
を備える排気後処理システム（１０）を備えるシステム。

【請求項2】

前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定する前記システムパラメータが前記流体（３０）内の窒素酸化物（ＮＯ_x）のレベルであること、または、前記制御装置（４４）が前記流体内（３０）のＮＯ_xの量がＮＯ_x閾値よりも大きいかどうかを決定することによって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定すること、を特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記１つまたは複数の変換器（４６）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記第２の出口（３４）の下流に配置され、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）を通って流れた前記流体（３６）内のＮＯ_xの量を測定するように構成された少なくとも１つのＮＯ_x変換器（５２）を備える、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記システムパラメータが、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）で前記流体（３０）の前記温度を含み、前記制御装置（４４）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）での前記流体（３０）の前記温度が前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）での前記流体（３０）の所望の温度に概ね等しいことを決定することに続いて、前記流体（３６）内の前記ＮＯ_xの量に基づいて前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定するように構成されている、請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記制御装置（４４）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記触媒活性内の経年劣化の決定がなされた回数を監視し、前記回数が閾値よりも大きい場合、補正処置を推奨するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記制御装置（４４）が、前記流体導管（３８）の中に噴射される酸化体の量を制御することによって、前記温度を前記所望の調節された温度に調節するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記排気後処理システム（１０）に結合された前記燃焼エンジン（１２）を備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

三元触媒（ＴＷＣ）アセンブリ（２２）から受け取った流体（３０）内のアンモニア（ＮＨ₃）を窒素（Ｎ₂）に変換するアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリ（２４）内の触媒活性を監視して、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定するように構成された制御装置（４４）を備えるシステムであって、前記制御装置（４４）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したという決定に基づいて、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の前記入口（３２）の上流で、前記流体（３０）の中に酸化体噴射システム（４０）によって噴射される酸化体の量を制御することによって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の入口（３２）の中に流入する前記流体（３０）の温度を調節するように構成されている、システム。

【請求項9】

前記制御装置（４４）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の出口（３４）に隣接して配置された少なくとも１つのＮＯ_xセンサ（５２）から信号を受信するように構成され、前記信号が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）を通って流れた前記流体（３６）内の窒素酸化物（ＮＯ_x）のレベルを代表する、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記制御装置（４４）が、前記流体（３６）内のＮＯ_xの量がＮＯ_x閾値よりも大きいかどうかを決定することによって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性が経年劣化したかどうかを決定するように構成されている、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記制御装置（４４）が、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の前記触媒活性を増加させる所望の調節された温度に前記温度を調節するように構成されている、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記制御装置（４４）を含む排気後処理システム（１０）を備え、前記排気後処理システム（１０）が、前記ＴＷＣアセンブリ（２２）、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）および前記酸化体噴射システム（４０）を備え、前記排気後処理システム（１０）が、前記燃焼エンジン（１２）に結合され、前記燃焼エンジン（１２）から排気を処理するように構成されている、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

燃焼エンジン（１２）の排気後処理システム（１０）内のアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリ（２４）内の減少した触媒活性を補償するための方法であって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の触媒活性が減少したかどうかを決定するステップと、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の触媒活性が減少した場合、ある量の酸化体を前記ＡＳＣアセンブリの上流で流体（３０）の中に噴射することによって、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の中に流れ込む流体（３０）の温度を調節するステップとを含む方法。

【請求項14】

前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の触媒活性が減少したかどうかを決定するステップが、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の出口（３４）に隣接して配置された少なくとも１つのＮＯ_xセンサ（５２）からフィードバックを受信して、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）を通って流れた前記流体（３６）内の窒素酸化物（ＮＯ_x）のレベルを決定するステップを含む、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記ＡＳＣアセンブリ（２４）の中に流れ込む流体（３０）の温度を調節するステップが、前記酸化体の噴射を調節する制御装置（４４）を利用して、前記流体（３０）の前記温度を温度設定値に制御して、前記ＡＳＣアセンブリ（２４）内の所望の触媒活性設定値を達成するステップを含む、請求項１３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する主題事項は、内燃機関エンジンのための排気後処理システムに関し、より詳細には、触媒経年劣化または非活性化について後処理システムの構成要素を監視することに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジン（例えば、ピストンエンジンまたはガスタービンなどの内燃機関エンジン）は混合気を燃焼して、エンジンの構成要素に駆動力を加える（例えば、ピストンを動かし、またはタービンを駆動する）燃焼ガスを生成する。続いて、燃焼ガスは排気としてエンジンを出るが、排気は１つまたは複数の触媒変換器（例えば、三元触媒（ＴＷＣ）アセンブリ、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリなど）を含む後処理システムで処理されて、窒素酸化物（ＮＯ_x）、炭化水素（ＨＣ）、および一酸化炭素（ＣＯ）の排出を低減することができる。しかし、触媒変換器のいくつかの触媒は経年劣化するので、排出低減における触媒の効果が減少する可能性がある。

【発明の概要】

【0003】

本来特許請求する本発明の範囲に一致する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求する本発明の範囲を限定することを意図せず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡潔な要約を提供することのみを意図するものである。実際に、本発明は、以下に説明する実施形態に類似する、または異なる可能性がある様々な形態を包含することができる。

【0004】

第１の実施形態によると、システムが、燃焼エンジンからの排気を処理するように構成された排気後処理システムを含む。排気後処理システムは、第１の出口を含む第１の触媒アセンブリを備える。排気後処理システムは、更に、第１の触媒アセンブリから流体を受け取り、流体内部のアンモニア（ＮＨ₃）を窒素（Ｎ₂）に変換するように構成されたアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）アセンブリを備える。ＡＳＣアセンブリが、入口および第２の出口を備える。排気後処理システムは、更に、第１の触媒アセンブリとＡＳＣアセンブリとの間に配置され、流体を第１の触媒アセンブリからＡＳＣアセンブリに移送するように構成された流体導管を備える。排気後処理システムは、やはり更に、流体導管に結合され、空気を流体導管の中に噴射して、ＡＳＣアセンブリの入口の中に流れ込む流体の温度を調節して、ＮＨ₃をＮ₂に変換するＡＳＣアセンブリ内の触媒活性を調節するように構成された酸化体噴射システムを備える。排気後処理システムは、やはり更に、排気後処理システム全体に配置された１つまたは複数の変換器を備える。排気後処理システムは、やはり更に、空気噴射システムに結合され、１つまたは複数の変換器からシステムパラメータを代表する信号を受信して、システムパラメータの１つに基づいて、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が経年劣化したかどうかを決定し、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が経年劣化したという決定に基づいて、ＡＳＣアセンブリの入口の中に流れ込む流体の温度を所望の調節された温度に調節して、触媒活性を増加させるように構成された制御装置を備える。

【0005】

第２の実施形態によると、システムが制御装置を備える。制御装置は、ＴＷＣアセンブリから受け取った流体内のＮＨ₃をＮ₂に変換するＡＳＣアセンブリ内の触媒活性を監視して、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が経年劣化したかどうかを決定するように構成されている。制御装置は、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が経年劣化したという決定に基づいて、ＡＳＣアセンブリの入口の上流で、流体の中に空気噴射システムによって噴射される空気の量を制御することによって、ＡＳＣアセンブリの入口の中に流入する流体の温度を調節するように構成されている。

【0006】

第３の実施形態によると、燃焼エンジンの排気後処理システム内のＡＳＣアセンブリ内の減少した触媒活性を補償するための方法が提供される。方法は、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が減少したかどうかを決定するステップを含む。方法は、更に、ＡＳＣアセンブリ内の触媒活性が減少した場合、ある量の酸化体をＡＳＣアセンブリの上流で、流体の中に噴射することによって、ＡＳＣアセンブリの中に流れ込む流体の温度を調節するステップを含む。

【0007】

添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明のこれらの、および他の特徴、態様および利点が、より良く理解されるようになり、添付の図面の中で、図面全体を通して同じ符号は同じ部品を指す。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】エンジンに結合された後処理システム（例えば、排気処理）の実施形態の概略図である。

【図2】触媒経年劣化に対してＡＳＣアセンブリを監視するステップ、および監視に基づいて、ＡＳＣアセンブリの入口の中の流体の温度を積極的に制御するステップためのコンピュータ実施方法の実施形態の流れ図である。

【図3】ＮＯ_xの量、およびＮＯ_xの量に基づく、ＡＳＣアセンブリの入口の中に入る流体の所望の温度を含む表の実施形態を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の１つまたは複数の特定の実施形態を以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供する努力の中で、実際の実施のすべての形態を本明細書で説明することはできない。任意の技術または設計計画におけると同様に、任意のそのような実際の実施の開発において、開発者の特定の目的を達成するために、実施によって異なる可能性があるシステム関連、または事業関連の順守など、複数の実施に特定の決定がなされなければならないことを理解すべきである。更に、そのような開発努力は複雑で時間を要する可能性があるが、それでもやはり本開示の恩恵を受ける当業者にとって、設計、製作および製造に着手する際の所定の業務であることを理解すべきである。

【0010】

本発明の様々な実施形態の要素を紹介する際に、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」および「前記（ｓａｉｄ）」は、１つまたは複数の要素が存在することを意味することを意図する。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含む（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包括的であることを意図し、列挙する要素以外に追加の要素が存在する可能性があることを意味する。

【0011】

本開示は、触媒変換器の中の触媒の経年劣化を監視し、経年劣化（例えば、非活性化）触媒の検出に応答して、状態を調節するためのシステムおよび方法を対象とする。システムおよび方法は、経年劣化触媒に対して触媒変換器を監視することに関して考察されるが、特定の実施形態では、本明細書で説明する技術を触媒の熱的経年劣化および化学中毒に応用することができる。特に、本開示の実施形態は、燃焼エンジン（例えば、ピストン内燃機関エンジンまたはガスタービンエンジン）に結合し、内燃機関エンジンからの排気（例えば、エンジン排気）（例えば、ＮＯ_x、ＨＣ、ＣＯなど）を処理するように構成された後処理システムを含む。開示する実施形態は、触媒に基づくシステム、化学的噴射システムまたは他のタイプなど、任意のタイプの後処理システム（例えば、排気処理）を監視し、制御するために使用され得る。後処理システムは、ＴＷＣアセンブリ（例えば、第１の触媒アセンブリ）およびＡＳＣアセンブリ（例えば、第２の触媒アセンブリ）を含み、ＡＳＣアセンブリは、ＴＷＣアセンブリから流体（例えば、処理された排気流）を受け取り、ＮＨ₃を窒素分子（Ｎ₂）に変換し、ＣＯを二酸化炭素（ＣＯ₂）と水に変換する。流体導管は、ＴＷＣアセンブリとＡＳＣアセンブリとの間に配置され、流体をＴＷＣアセンブリからＡＳＣアセンブリへ移送する（例えば、流れを可能にする）。空気または酸化体噴射システム（例えば、中間ベッド空気噴射システム）は、流体導管に結合され、酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）を流体導管の中に噴射して、ＡＳＣアセンブリの入口の中に流れ込む流体の温度を調節して、ＮＨ₃をＮ₂に変換するＡＳＣアセンブリ内の触媒活性を調節する。複数の変換器またはセンサ（例えば、温度センサおよび／またはＮＯ_xセンサ）が、後処理システム全体に配置され得る（例えば、ＴＷＣアセンブリの出口に隣接して、ＡＳＣアセンブリの入口に隣接して、および／またはＡＳＣアセンブリの出口に隣接して）。制御装置（例えば、空気噴射制御装置）が、空気噴射システムに結合される。制御装置は、システムパラメータ（例えば、ＴＷＣアセンブリを出る流体の温度、ＡＳＣアセンブリに入る流体の温度、および／またはＡＳＣアセンブリを出る流体内のＮＯ_xのレベル）を代表する信号を複数の変換器から受信する。制御装置は、ＡＳＣアセンブリの中の触媒活性を監視し、ＡＳＣアセンブリの触媒または触媒活性が経年劣化したかどうか（例えば、非活性化または触媒活性の減少）をシステムパラメータの１つに基づいて決定する。ＡＳＣアセンブリの中の触媒活性が経年劣化したかどうかの決定に基づいて、制御装置は、ＡＳＣアセンブリの入口の中に流れ込む流体の温度を所望の調節された温度に調節して（例えば、空気噴射システムによって流体導管の中に噴射される酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）の量を調節することによって）、ＡＳＣアセンブリの中の触媒活性を増加させる。特定の実施形態では、制御装置は、ＡＳＣアセンブリを出る流体のＮＯ_xのレベルを代表する信号を受信し（例えば、ＡＳＣアセンブリの出口に隣接して配置されたＮＯ_xセンサによって）、ＮＯ_xのレベルをＮＯ_x閾値に比較し、ＮＯ_xのレベルがＮＯ_x閾値よりも大きい場合、ＡＳＣアセンブリの中の触媒活性が経年劣化したことを決定し、ＡＳＣアセンブリを出る流体内のＮＯ_xの検出されたレベルに基づいて、所望の調節された温度を決定することができる。ＡＳＣアセンブリ内の触媒経年劣化を診断し、ＡＳＣアセンブリの中に流れ込む流体の温度を積極的に制御して、触媒経年劣化の影響を抑えることによって、排気を低減し、ＡＳＣアセンブリの触媒活性を最大にすることができる。

【0012】

ここで図面に注意を向け、図１を参照すると、エンジン１２に結合された後処理システム１０の概略図が図示されている。以下に詳細に説明するように、開示する後処理システム１０が、触媒の経年劣化（例えば、触媒活性の減少）に関して構成要素（例えば、ＡＳＣアセンブリ）の触媒活性を監視し、経年劣化が現れる場合、流体流（例えば、処理された排気流）の温度を積極的に制御または調節して、触媒の経年劣化に対応する。エンジン１２は、ピストンエンジン（例えば、２ストローク、４ストローク、６ストロークなどのマルチストローク式エンジンなど）またはガスタービンエンジンなど、内燃機関エンジンを含むことができる。エンジン１２は、様々な燃料（例えば、天然ガス、ディーゼル、合成ガス、ガソリンなど）で作動することができる。エンジン１２は、リーン燃焼エンジンまたはリッチ燃焼エンジンとして作動することができる。エンジン１２は、エンジン１２の作動を制御および監視するエンジン制御ユニット（例えば、制御装置）１４に結合される。エンジン制御ユニット１４は、処理回路（例えば、プロセッサ１６）およびメモリ回路（例えば、メモリ１８）を含む。プロセッサ１６は、エンジン１２の作動を実行するための指示を実行することができる。これらの指示は、メモリ１８などの有形の非一時的なコンピュータ可読媒体（例えば、光ディスク、固体デバイス、チップ、ファームウェア）の中に記憶されたプログラムまたはコードの中に符号化されることができる。

【0013】

作動中、エンジン１２（例えば、１つまたは複数のピストンまたはガスタービン）は、駆動力をエンジン１２の構成要素に加えるために使用される燃焼ガス２０を生成する。燃焼ガス２０は、次いで排気２０としてエンジン１２を出るが、排気２０には様々な排出物（例えば、ＮＯ_x、ＨＣ、ＣＯなど）が含まれる。後処理システム１０は、これらの排出物を処理して、より軽度の排出物（二酸化炭素（ＣＯ₂）、水など）を生成する。図示のように、後処理システム１０は、ＴＷＣアセンブリ２２およびＡＳＣアセンブリ２４などの触媒変換器を含む。ＴＷＣアセンブリ２２およびＡＳＣアセンブリ２４を含む実施形態では、エンジン１２はリッチ燃焼エンジンとして作動されて、ＴＷＣアセンブリ２２およびＡＳＣアセンブリ２４の両方の中で触媒活性を最大にすることができる。ＴＷＣアセンブリ２２は、その触媒活性によって、複数の反応を経てＮＯ_xを低減する。例えば、ＮＯ_xはＣＯによって還元されて、Ｎ₂およびＣＯ₂を生成し、ＮＯ_xはＨ２によって還元されて、ＮＨ₃および水を生成し、ＮＯ_xは炭化水素（例えば、Ｃ₃Ｈ₆）によって還元されて、Ｎ₂、ＣＯ₂および水を生成することができる。ＴＷＣアセンブリ２２は、更に、ＣＯをＣＯ₂に酸化し、不燃成ＨＣをＣＯ₂および水に参加する。ＴＷＣアセンブリ２２内のＮＯ_xの還元による副産物は、アンモニアスリップの結果として生じるＮＨ₃という排出物である（例えば、未反応ＮＨ₃による）。特定の実施形態では、ＴＷＣアセンブリ２２の代わりに、ＮＯ_xを低減する任意の触媒変換器を使用することができる。ＡＳＣアセンブリ２４は、その触媒活性によって、ＮＨ₃をＮ₂に還元する。特定の実施形態では、ＡＳＣアセンブリ２４は、更にＣＯをＣＯ₂に酸化する。ＡＳＣアセンブリ２４の中の非経年化（例えば、完全な触媒活性を有する）触媒は、一般的にすべてのＮＨ₃をＮ₂に変換する。ＡＳＣアセンブリ２４は、約４００〜５１０℃など、高温閾値と低温閾値との間に触媒作業ウィンドウを含む。作業ウィンドウは、すべてのＮＨ₃がＮ₂に変換され、ＮＯ_xに酸化されない可能性がある温度を表す。

【0014】

ＴＷＣアセンブリ２２は、エンジン１２から排気２０を受け取る入口２６、および流体３０（例えば、処理されたエンジン排気）を排出する出口２８を含む。ＡＳＣアセンブリ２４は、流体３０（例えば、処理されたエンジン排気および／または噴射された酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）を含む）を受け取る入口３２．および追加的に処理された流体３６を排出する出口３４を含む。流体導管３８は、ＴＷＣアセンブリ２２とＡＳＣアセンブリ２４との間に配置される。詳細には、流体導管３８は、ＴＷＣアセンブリ２２の出口２８およびＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に結合され、したがって、アセンブリ２２および２４の両方を結合して、それらの間に流体連通を可能にする。流体導管３８は、ＴＷＣアセンブリ２２からＡＳＣアセンブリ２４へ流体３０を流し、または移送することを可能にする。

【0015】

図示のように、空気または酸化体噴射システム４０（例えば、中間ベッド空気噴射システム）が流体導管３８に結合される。空気噴射システム４０は、酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）をＴＷＣアセンブリ２２の出口２８の下流、およびＡＳＣアセンブリ２４の入口３２の上流の点または位置４２で流体導管３８内の流体３０の中に噴射する。特定の実施形態では、空気噴射システム４０による酸化体噴射は、ポンプまたは噴射装置によって積極的に駆動され得る。他の実施形態では、空気噴射システム４０は、受動的飛沫同伴によって発生することができる。空気噴射システム４０による酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）噴射は、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０（例えば、処理されたエンジン排気および／または噴射された酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）を含む）の温度を調節する。

【0016】

空気噴射制御ユニット４４（例えば、プロセッサに基づく制御装置）は、空気噴射システム４０によって噴射される空気（例えば、Ｏ₂）の量を制御して、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を調節する（例えば、積極的に制御する）。流体の温度を制御することによって、空気噴射制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度をＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内（例えば、高温閾値と低温閾値内）の所望の温度に保って、ＡＳＣアセンブリ２４からのＮＯ_x排出を最小にする。流体３０の温度を触媒作業ウィンドウ内（すべてのＮＨ₃がＮ₂に変換される）に維持することによって、ＡＳＣアセンブリ２４を出る流体３６内のＮＯ_xの存在が、空気噴射制御ユニット４４によって利用されて、経年劣化（例えば、触媒非活性化または触媒活性の減少）についてＡＳＣアセンブリ２４の触媒または触媒活性を監視し、および／または経年劣化した触媒活性の決定に基づいて、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を更に修正する。

【0017】

後処理システム１０は、システム１０全体に配置された複数の変換器またはセンサ４６を備えて、システムパラメータ（例えば、温度、排出濃度（例えば、ＮＯ_x）など）を測定し、空気噴射制御ユニット４４にフィードバック（例えば、システムパラメータを代表する信号によって）を提供する。例えば、１つまたは複数の温度変換器４８が、ＴＷＣアセンブリ２２の出口２８に隣接して、または近傍に（例えば、下流に）配置され、１つまたは複数の温度変換器５０が、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に隣接して、または近傍に（例えば、入口３２の上流、ならびに温度変換器４８および酸化体噴射の点４２の両方の下流に）配置される。温度変換器４８は、ＴＷＣアセンブリ２２の出口２８を出る流体３０の温度を測定する。温度変換器５０は、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を測定する。温度変換器４８、５０は、熱電対、抵抗温度検出器または任意の他の型の温度測定装置を含むことができる。変換器４６は、更に、ＡＳＣアセンブリ２４の出口３４に隣接して、または近傍に（例えば、下流に）配置された１つまたは複数のＮＯ_x変換器５２を含む。ＮＯ_x変換器５２は、流体３６内のＮＯ_xの量またはレベル（例えば、ｐｐｍで）を測定する。

【0018】

温度変換器４８、５０からのフィードバックに基づいて、噴射制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を積極的に制御して、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内の所望の温度に流体の温度を維持することができる。例えば、以下により詳細に説明するように、空気噴射制御ユニット４４は、ＴＷＣアセンブリ２２を出る流体３０の温度とＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の所望の温度との間の差を分析することができ、ＴＷＣアセンブリ２２を出る流体３０の温度がＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の所望の温度よりも高い場合、そのとき、制御ユニット４４は噴射する（空気噴射システム４０によって）酸化体の量を決定して、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の実際の温度をＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の所望の温度に概ね等しくする（例えば、約１℃以内または１℃未満）ことができる。酸化体は、ＡＳＣアセンブリ２４内のＣＯの酸化およびＮＨ₃の選択的酸化を可能にする。

【0019】

１つまたは複数のＮＯ_x変換器５２からのフィードバックに基づいて、空気噴射制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４内の触媒（例えば、触媒活性）の経年劣化について監視する（例えば、診断または検出する）。例えば、空気噴射制御ユニット４４は、変換器５２から得られたＮＯ_x（例えば、一酸化窒素または二酸化窒素）のレベル（例えば、値）をＮＯ_x閾値と比較して、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒の経年劣化が発生したかどうか（例えば、測定されたＮＯ_xのレベルがＮＯ_x閾値よりも大きいかどうか）を決定することができる。特定の実施形態では、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の実際の温度がＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の所望の温度に概ね等しい（例えば、約１℃以内または１℃未満）という、空気噴射制御ユニット４４による決定に続いて、測定されたＮＯ_xをＮＯ_x閾値との比較が生じることができる。ＡＳＣアセンブリ２４内の経年劣化した触媒の決定に基づいて、空気噴射制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の温度を積極的に制御して、空気噴射システムを使用して特定の量の酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）を噴射することによって、温度（触媒作業ウィンドウ内部）を所望の温度に調節して、ＡＳＣアセンブリ２４内の触媒活性を増加させて、ＡＳＣアセンブリ２４内の触媒の経年劣化に対応することができる。特定の実施形態では、空気噴射制御ユニット４４は、触媒経年劣化の決定がなされ、流体３０の温度がＡＳＣアセンブリ２４内の触媒の経年劣化に対応するために調節された回数（例えば、連続する回数）を追跡することができ、その回数が所定の閾値に到達する場合、そのときユニット４４は、流体３０の温度を更に調節する代わりに、補正処置（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の洗浄）を推奨することができる。

【0020】

空気噴射制御ユニット４４は、処理回路（例えば、プロセッサ５４）およびメモリ回路（例えば、メモリ５６）を含む。プロセッサ５４は、システムパラメータ（温度、排出レベル（例えば、ＮＯ_x）など）を監視し、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を積極的に制御し、および／または経年劣化についてＡＳＣアセンブリ２４の触媒を監視するための指示を実行することができる。これらの指示は、メモリ５６などの有形の非一時的なコンピュータ可読媒体（例えば、光ディスク、固体デバイス、チップ、ファームウェア）の中に記憶されたプログラムまたはコードの中に符号化されることができる。プロセッサ５４は更に、メモリ５６の中に記憶された表または値にアクセスすることができる。例えば、メモリ５６に記憶された表は、ＴＷＣアセンブリ２２を出る流体３０の温度とＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の所望の温度との間の差に基づいて、噴射すべき酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）の量を含むことができる。メモリ５６は、更に、１つまたは複数のＮＯ_x閾値および／またはＡＳＣアセンブリ２４の中の触媒の経年劣化の程度または量に基づいて（例えば、測定されたＮＯ_xの量または測定されたＮＯ_xの量とＮＯ_x閾値との間の差）、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０のための所望の温度を含む表を記憶することができる。メモリ５６は、更に、触媒経年劣化の決定がなされ、流体３０の温度が補正処理が推奨される前に触媒経年劣化によって調節され得る回数について、１つまたは複数の閾値を記憶することができる。メモリ５６は、コンピュータモデル（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４からのＮＯ_x排気およびＡＳＣアセンブリ２４の経年劣化に関係する）、データに基づく知識、および／または後処理システム１０の排気および温度に関係する歴史的データ（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４からの過去のＮＯ_x排気、過去の温度読取りおよび／または所望の温度など）を記憶することができる。図示のように、空気噴射制御ユニット４４はエンジン制御ユニット１４に結合されている。特定の実施形態では、空気噴射制御ユニット４４およびエンジン制御ユニット１４は単一の制御ユニットを形成することができる。

【0021】

図２は、触媒経年劣化についてＡＳＣアセンブリ２４を監視するため、およびＡＳＣアセンブリ２４の入口３２の中に入る流体３０の温度を積極的に制御するためのコンピュータ実施方法５８の実施形態の流れ図である。方法５８のすべて、またはいくつかのステップは、空気噴射制御ユニット４４によって実行され得る（例えば、プロセッサ５４を利用して、プログラムを実行し、メモリ５６に記憶されたデータにアクセスする）。方法５８は、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の所望の温度（Ｔ_{ASC IN DES}）（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内）を決定するステップ（ブロック６０）を含む。例えば、空気噴射制御ユニット４４は、エンジン１２によって利用された燃料、あるいはエンジン１２の他の作動特性（例えば、リッチ燃焼状態またはリーン燃焼状態下での作動）に基づいて、Ｔ_{ASC IN DES}のための複数の値（例えば、メモリ５６に記憶された）を含むことができる。特定の実施形態では、Ｔ_{ASC IN DES}のためのこれらの値は、コンピュータモデルから得ることができる。特定の実施形態では、空気噴射制御ユニット４４は、エンジン制御ユニット１４からＴ_{ASC IN DES}を決定するための情報を得ることができる。別法として、Ｔ_{ASC IN DES}は、ユーザによって入力され得る。方法５８は、更に、ＴＷＣアセンブリ２２の出口２８を出る流体３０の実際の温度（Ｔ_{TWC OUT}）測定するステップ（ブロック６２）（例えば、温度変換器４８によって）を含む。方法５８は、更に、Ｔ_{TWC OUT}がＴ_{ASC IN DES}よりも高いかどうかを決定するステップ（ブロック６４）を含む。Ｔ_{TWC OUT}がＴ_{ASC IN DES}よりも高くない場合、そのとき、Ｔ_{TWC OUT}を測定するステップが続行する（ブロック６２）。Ｔ_{TWC OUT}がＴ_{ASC IN DES}よりも高い場合、そのとき、方法５８は、Ｔ_{TWC OUT}とＴ_{ASC IN DES}との間の温度差（ΔＴ）を測定するステップ（ブロック６６）を含む。ΔＴに基づいて、方法５８は、特定のΔＴの値について、流体導管３８の中に噴射すべき特定のパーセンテージの酸素（％Ｏ₂）を提供する探索表（例えば、メモリ５６の中）にアクセスするステップ（ブロック６８）を含む。この表から、方法５８は、計算されたΔＴに対して％Ｏ₂を決定するステップ（ブロック７０）を含む。決定された％Ｏ₂に基づいて、方法５８は、温度変換器５０およびＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に隣接して、その上流で流体導管３８の中に（例えば、位置４２で）、酸化体（例えば、空気、Ｏ₂、酸素富化空気または酸素減少空気）を噴射するステップ（ブロック７２）を含む。酸化体を噴射するステップの後、方法５８は、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の実際の温度（Ｔ_{ASC IN}）を測定するステップ（ブロック７４）を含む（例えば、温度変換器５０によって）。Ｔ_{ASC IN}がＴ_{ASC IN DES}に概ね等しくない場合、そのとき、方法５８は、Ｔ_{TWC OUT}を測定するステップ（ブロック６２）およびＴ_{ASC IN DES}を達成するために何らかの調節を決定するステップ（ブロック６４〜７６）に戻る。

【0022】

Ｔ_{ASC IN}がＴ_{ASC IN DES}に概ね等しい（例えば、約１℃以内または１℃未満）場合、そのとき、方法５８は、ＡＳＣアセンブリ２４を出る流体３６の中の測定されたＮＯ_xのレベルの値または量（例えば、ＮＯ_x変換器５２によって測定される）が、ＮＯ_x閾値７８よりも大きいかどうかを決定する（ブロック８０）。ＮＯ_x閾値７８は、メモリ５６から得ることができる。更に、ＮＯ_x閾値７８は、ユーザによって入力され得る。ＮＯ_x閾値７８は、最初にＡＳＣアセンブリ２４を組み込むときに経験的に得ることができる。測定されたＮＯ_xのレベルまたは量が、ＮＯ_x閾値７８（ＮＯ_{x THR}）よりも大きくない場合、方法５８は、Ｔ_{TWC OUT}を測定するステップ（ブロック６２）に戻り、Ｔ_{ASC IN DES}を達成するために任意の調節を決定するステップ（ブロック６４〜７６）および測定されたＮＯ_xのレベルの値または量が、ＮＯ_x閾値７８よりも大きいかどうかを再び決定するステップ（ブロック８０）に戻る。測定されたＮＯ_xのレベルの値または量が、ＮＯ_x閾値７８よりも大きい場合、方法５８は、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒または触媒活性が経年劣化した（例えば、触媒活性の減少）ことを決定するステップ（ブロック８２）を含む。特定の実施形態では、経年劣化を決定するステップが、経年劣化の実際の量または度合（例えば、経年劣化の計測された範囲）を決定するステップを含むことができる。ＡＳＣアセンブリ２４の触媒が経年劣化したという決定に基づいて、方法５８は、経年劣化した触媒または触媒活性を含むＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の所望の温度（Ｔ_{ASC IN AGED DES}）（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内）を決定するステップ（ブロック８４）を含む。空気噴射制御ユニット４４は、測定されたＮＯ_xの特定の量、または測定されたＮＯ_xの量とＮＯ_x閾値７８との間の差について、Ｔ_{ASC IN AGED DES}のための特定の値を提供する探索表にアクセスすることができる（例えば、メモリ５６の中）。Ｔ_{ASC IN AGED DES}を決定するステップの後、方法５８は、Ｔ_{ASC IN DES}をＴ_{ASC IN AGED DES}に等しく適合させるステップ（ブロック８６）、およびＴ_{TWC OUT}を測定するステップ（ブロック６２）に戻るステップ、Ｔ_{ASC IN DES}（ここでＴ_{ASC IN AGED DES}に等しい）を達成するために、任意の調節を決定するステップ（ブロック６４〜７６）、およびＴ_{ASC IN}をＴ_{ASC IN AGED DES}に概ね等しく（例えば、約１℃以内または１℃未満）調節するステップがＡＳＣアセンブリ２４の触媒活性に影響を及ぼす（例えば、触媒活性を増加し、流体３６内のＮＯ_x排出を低減する）かどうかを決定するために、方法５８のステップ８０〜８６を繰り返すステップを含む。

【0023】

ＡＳＣアセンブリ２４の経年劣化は、様々な方法で利用され得る。例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の寿命を予測することができ、ＡＳＣアセンブリ２４の維持または交換を利用することができ、または任意の他の作用が経年劣化したＡＳＣアセンブリ２４の傾向または予測された寿命に基づくことができる。

【0024】

特定の実施形態では、方法５８は、ＡＳＣアセンブリ２４の中で触媒が経年劣化し、それに続いて、流体３０の温度が、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒活性が経年劣化したという決定に応答して調節されたということを決定した回数を監視することができる（ブロック８３）。ＮＯ_xの量がＮＯ_x閾値７８よりも大きいという決定を下すごとに、ＡＳＣアセンブリ２４の中の触媒が経年劣化したという決定の回数に値１を加えることができる。特定の実施形態では、ＮＯ_xの量がＮＯ_x閾値７８よりも大きくないことが決定される場合、回数をリセットすることができる。触媒が経年劣化すると決定された回数は、閾値８５と比較され得る（ブロック８７）。回数が閾値８５未満または等しい場合、そのとき、方法５８は、経年劣化した触媒または触媒活性を含むＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の所望の温度（Ｔ_{ASC IN AGED DES}）（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内）を決定するステップ（ブロック８４）を含む。回数が、閾値８５よりも大きい場合、方法５８は、補正処置（例えば、ＡＳＣアセンブリ２４の洗浄）を推奨するステップ（ブロック８９）を含む。推奨は、ユーザが知覚できる表示（例えば、制御ユニット１４、４４のディスプレイまたは遠隔ディスプレイ）によって提供され得る。推奨は、テキスト、音声、または視覚表示（例えば、ＬＥＤ）の形態を取ることができる。触媒が経年劣化した回数を監視することの代わりに、ＡＳＣアセンブリ２４の温度作業ウィンドウ内の追加の調節はもはやなされることができず、したがって、補正処置が推奨され得るという決定をすることができる。

【0025】

図３は、表８８（例えば、方法５８のステップ８４を利用する）の実施形態のグラフによる表示であり、ＮＯ_x（例えば、一酸化窒素および二酸化窒素）の量９０、ＮＯ_xの量９０に基づいてＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０のＴ_{ASC IN AGED DES}９２を含む。ＮＯ_xの量９０は、ＮＯ_xに対する測定値または測定されたＮＯ_xの量とＮＯ_x閾値との間の差として表示され得る。特定の実施形態では、Ｔ_{ASC IN AGED DES}９２は、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒作業ウィンドウ内の値（℃における）として表示され得る。

【0026】

開示する実施形態の技術的効果は、ＡＳＣアセンブリ２４内の経年劣化した触媒または触媒活性を診断する目的、および触媒が経年劣化する場合、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒活性を増加するために、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２に入る流体３０の温度を積極的に制御する目的で実施されるシステムおよび方法を提供することを含む。特に、実施形態は、空気噴射システム４０によって、ＡＳＣアセンブリ２４の入口３２の上流に、流体導管３８の中に噴射される酸化体の量を制御する空気噴射制御ユニット４４を含む後処理システム１０を備える。システム１０は、流体３６内のＮＯ_x排出レベルに関して、空気噴射制御ユニット４４にフィードバックを提供するために、ＡＳＣアセンブリ２４の出口３４の下流に少なくとも１つのＮＯ_x変換器５２を含む。ＮＯ_x排出レベルに基づいて、空気噴射制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４内の触媒が経年劣化したかどうかを決定することができ、更に、触媒が経年劣化した場合、制御ユニット４４は、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の温度を所望の温度に調節して、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒活性を増加させることができる。ＡＳＣアセンブリ２４の触媒が経年劣化したかどうかを診断することによって、応答して、ＡＳＣアセンブリ２４に入る流体３０の温度を積極的に制御して、触媒が経年劣化した場合、ＡＳＣアセンブリ２４の触媒活性が最大化され、ＮＯ_x排出が低減されることができる。

【0027】

ここに記載する説明は、最良の形態を含む本発明を開示するための実施例を使用しており、更に当業者が、任意の装置またはシステムを作製し、使用し、かつ任意の組み込まれた方法を実施することを可能にする実施例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い当たる他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異ならない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言とは実質的には異ならない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあると意図するものである。

【符号の説明】

【0028】

１０ 後処理システム、システム
１２ エンジン
１４ エンジン制御ユニット、制御ユニット
１６ プロセッサ
１８ メモリ
２０ 排気、燃焼ガス
２２ ＴＷＣアセンブリ、アセンブリ
２４ ＡＳＣアセンブリ
２６ 入口
２８ 出口
３０ 流体
３２ 入口
３４ 出口
３６ 流体
３８ 流体導管
４０ 空気噴射システム、酸化体噴射システム
４２ 位置
４４ 空気噴射制御ユニット、噴射制御ユニット、制御ユニット、ユニット
４６ 変換器、センサ
４８ 温度変換器
５０ 温度変換器
５２ ＮＯ_x変換器
５４ プロセッサ
５６ メモリ
５８ コンピュータ実施方法
６０ ブロック
６２ ブロック
６４ ブロック
６５ ブロック
６６ ブロック
６７ ブロック
６８ ブロック
６９ ブロック
７０ ブロック
７１ ブロック
７２ ブロック
７３ ブロック
７４ ブロック
７５ ブロック
７６ ブロック
７８ ＮＯ_x閾値
８０ ブロック、ステップ
８１ ステップ
８２ ブロック、ステップ
８３ ブロック、ステップ
８４ ブロック、ステップ
８５ 閾値、ステップ
８６ ブロック、ステップ
８７ ブロック
８８ 表
８９ ブロック
９０ ＮＯ_xの量
９２ Ｔ_{ASC IN AGED DES}（℃）

【図1】

【図2】

【図3】