(57)【要約】【課題】環境が不必要に汚染されないように過剰消費が不必要に行われない、還元剤を配量する排気ガス浄化装置の再生方法を提供する。【解決手段】吸蔵触媒（１３）を備えた内燃機関（１０）の排気ガス浄化装置の再生方法において、排気系（１２）内において吸蔵触媒の手前に第１の排気ガス・センサ（２４）が配置され、第２の排気系（１４）内において吸蔵触媒の後方に第２の排気ガス・センサ（２６）が配置され、第１の排気ガス・センサの第１の出力信号（３４）および第２の排気ガス・センサの第２の出力信号（３５）がエンジン制御手段（２０）に伝送され、吸蔵触媒が再生過程において還元剤の供給により再生される。吸蔵触媒の再生過程の間に、還元剤量がエンジン制御手段（２０）により制御され、エンジン制御手段が、吸蔵触媒の後方に発生した還元剤量を、吸蔵触媒の後方に配置されている第２の排気ガス・センサの出力信号により測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系（１２）内において吸蔵触媒（１３）の手前に第１の排気ガス・センサ（２４）が配置され、第２の排気系（１４）内において吸蔵触媒（１３）の後方に第２の排気ガス・センサ（２６）が配置され、
第１の排気ガス・センサ（２４）の第１の出力信号（３４）および第２の排気ガス・センサ（２６）の第２の出力信号（３５）がエンジン制御手段（２０）に伝送され、
吸蔵触媒（１３）が再生過程において還元剤の供給により再生される、
吸蔵触媒（１３）を備えた内燃機関（１０）の排気ガス浄化装置の再生方法において、
吸蔵触媒（１３）の再生過程の間に、還元剤量がエンジン制御手段（２０）により制御され、エンジン制御手段（２０）が、吸蔵触媒（１３）の後方に発生した還元剤量を、吸蔵触媒（１３）の後方に配置されている第２の排気ガス・センサ（２６）の出力信号（３５）により測定すること、
を特徴とする排気ガス浄化装置の再生方法。
【請求項２】
前記還元剤の供給が、第２の排気ガス・センサ（２６）の第２の出力信号（３５）が第１の排気ガス・センサ（２４）の第１の出力信号（３４）とほぼ同じλ値に対応するまで行われることを特徴とする請求項１に記載の再生方法。
【請求項３】
第２の排気ガス・センサ（２６）の第２の出力信号（３５）が、λ目標値（３２）に対する妨害変数として使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の再生方法。
【請求項４】
「１」のλ値と第２の排気ガス・センサ（２６）の第２の出力信号（３５）との差から補正信号（４２）が形成されること、および
補正λ目標値（３８）を形成するために、λ目標値（３２）に補正信号（４２）が加算されること、
を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の再生方法。
【請求項５】
λ目標値（３２）の補正は、再生過程の間においてのみ行われ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再生方法。
【請求項６】
λ目標値（３２）の補正は、これによりλ目標値（３２）が「１」のλ値の下側でより高いλ値の方向に補正されるときにのみ行われ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再生方法。
【請求項７】
前記再生過程は、補正信号（４２）またはフィルタリングされた補正信号（４３）の所定の高さにおいて終了され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再生方法。
【請求項８】
排気系（１２）内において吸蔵触媒（１３）の手前に第１の排気ガス・センサ（２４）が配置され、第２の排気系（１４）内において吸蔵触媒（１３）の後方に第２の排気ガス・センサ（２６）が配置され、第１の排気ガス・センサ（２４）および第２の排気ガス・センサ（２６）は、第１の出力信号ライン（２３）および第２の出力信号ライン（２５）を介してエンジン制御手段（２０）と結合され、
吸蔵触媒（１３）が再生過程において還元剤の供給により再生される、
吸蔵触媒（１３）を備えた内燃機関（１０）の排気ガス浄化装置の再生装置において、
吸蔵触媒（１３）の手前に配置されている第１の排気ガス・センサ（２４）が、線形排気ガス・センサとして形成されていること、および
吸蔵触媒（１３）の後方に配置されている第２の排気ガス・センサ（２６）が、線形排気ガス・センサまたはジャンプ特性を有する排気ガス・センサとして形成されていること、
を特徴とする排気ガス浄化装置の再生装置。
【請求項９】
エンジン制御手段（２０）は、請求項１ないし７の少なくともいずれかに記載の再生方法を実行するように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系内において吸蔵触媒の手前に第１の排気ガス・センサが配置され、第２の排気系内において吸蔵触媒の後方に第２の排気ガス・センサが配置され、第１の排気ガス・センサの第１の出力信号および第２の排気ガス・センサの第２の出力信号がエンジン制御手段に伝送され、吸蔵触媒が再生過程において還元剤の供給により再生される、吸蔵触媒を備えた内燃機関の排気ガス浄化装置の再生方法に関するものである。
【０００２】
本発明はさらにこの排気ガス浄化装置の再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
自動車からの窒素酸化物エミッションに関する将来の法規制に関連して、対応の排気ガス処理が必要である。発生窒素酸化物を吸蔵するために窒素酸化物吸蔵触媒が使用されてもよい。しかしながら、吸蔵触媒は一定限度の窒素酸化物量を吸蔵可能であるにすぎないので、遅くとも最大吸蔵能力に到達したときに吸蔵触媒は再生されなければならない。再生方法は、理論量以上に燃料でリッチ化された燃料／空気混合物を供給し、且つ発生した「リッチな」排気ガスを、吸蔵触媒を介して導くことにある。リッチな排気ガス内に含まれている一酸化炭素および同様にそれに含まれている炭化水素は、吸蔵触媒内に存在する窒素酸化物により酸化されて二酸化炭素および水となる。発生した窒素は、排気ガスと共に排出される。典型的には、この再生の終了は、リッチな排気ガスが反応することなく吸蔵触媒を再び離れることによって決定される。これは、排気ガス・センサの線形信号または二進信号によって検出される。
【０００４】
燃料／空気混合物をより高い燃料割合の方向に制御する代わりに、排気系内に還元剤を直接供給することによって再生が行われてもよい。
ドイツ特許公開第１９７３９８４８号から、過程の終了をリッチな排気ガスにより特定する方法が既知である。このために、吸蔵触媒の後方の排気ガス内に酸素測定センサが配置される。このセンサがリーン混合物からリッチ混合物への移行を検出した場合、これは、吸蔵触媒が炭化水素および一酸化炭素を酸化するために十分な酸素をもはや排出せず、吸蔵触媒は酸素を含む窒素酸化物が空にされたことを意味する。その後に、この酸素不足の過程が終了され且つ再びリーンな混合物（酸素過剰）を有する過程に切換可能である。吸蔵触媒の後方におけるリーンな排気ガスからリッチな排気ガスへの移行は緩やかに行われるので、再生過程の終了において、吸蔵された窒素酸化物を触媒から完全に空にするためには、一酸化炭素および炭化水素の溢流は許容されなければならない。好ましくない一酸化炭素および炭化水素のエミッションが発生し、これが、有害物質規制値の順守において問題を提供することがある。さらに、再生過程が長引くことにより、燃料消費量が必要以上に上昇される。
【０００５】
米国特許第５７７５０９９号からもまた内燃機関の排気ガス浄化方法が既知である。内燃機関の排気ガスは吸蔵触媒内に導かれる。リーンな空気／燃料混合物においては、排気ガスは高い窒素酸化物割合を有し、この窒素酸化物割合が吸蔵触媒内に吸蔵される。理論量のまたはリッチな空気／燃料混合物においては、吸蔵触媒からの窒素酸化物は還元されて窒素となる。このために、米国特許第５，７７５，の０９９号は、理論量のまたはリッチな空燃比が得られるように燃料量を上昇させることを提案している。この場合、圧縮行程の終端において、リーンな平均空気／燃料混合物が得られるような量で燃料が噴射され、これに追加して、吸気行程の間に、理論量のまたはリッチな空気／燃料混合物が得られるように燃料が噴射される。このようにして発生された排気ガスは吸蔵触媒の再生のために必要な成分を提供する。
【０００６】
上記の方法においては、リッチな排気ガス内に含まれている還元剤の一部は、吸蔵触媒が完全に再生される前に既に再び吸蔵触媒を離れることが欠点である。吸蔵触媒の転化率は、著しく、吸蔵触媒表面温度、排気ガス容積流量、充填率および吸蔵物質の劣化の関数である。したがって、還元剤の配量は上記の影響変数に適合されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
不必要な過剰消費が行われず、これにより環境が不必要に汚染されないように還元剤を配量する排気ガス浄化装置の再生方法を提供することが本発明の課題である。
さらに、対応装置を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題は、前記吸蔵触媒の再生過程の間に還元剤量がエンジン制御により制御され、この場合、前記エンジン制御が、前記吸蔵触媒後方に発生した還元剤量を、前記吸蔵触媒後方に配置されている前記第２の排気ガス・センサの第２の出力信号により測定することにより解決される。これにより、最適配量の観点から還元剤の使用量が明らかに低減可能である。吸蔵触媒の再生に基づく燃料または還元剤の過剰消費が低減される。本発明の方法により、各瞬間において、吸蔵触媒には、それが転化可能であるのとちょうど同じ量の還元剤が供給される。さらに、この方法により排ガス値が改善され、このことは、排ガス規制値の順守に本質的に寄与することを意味する。
【０００９】
好ましい１つの方法は、還元剤の供給が、第２の排気ガス・センサの第２の出力信号が第１の排気ガス・センサの第１の出力信号とほぼ同じλ値に対応するまで行われるように設計されている。これにより、同時に、内燃機関の運転時間の間に増大する吸蔵触媒の損傷ないしは劣化が防止されるので、このために制御装置内においてこれらの影響を考慮しなければならない予制御は必要ないであろう。寿命の間における吸蔵触媒の熱的損傷はきわめて概略的に評価されるにすぎず、且つ還元剤の溢流の実際特性はきわめて不正確に予測可能であるにすぎないので、このことは特に重要である。特に、エンジン負荷が低く、したがって吸蔵触媒温度の低い排気ガス測定サイクルにおいてはじめて、このような制御は、厳しい排ガス規制の順守を可能にする。
【００１０】
第２の排気ガス・センサの第２の出力信号がλ目標値に対する妨害変数として使用される場合、吸蔵触媒の転化率が低下したときに還元剤の配量が低減され、これにより、還元剤、または還元のためにリッチな排気ガスが使用されるときの燃料が節約可能であることが達成される。
【００１１】
好ましい一変更態様においては、「１」のλ値と前記第２の排気ガス・センサの第２の出力信号との差から補正信号が形成され、および補正λ目標値を形成するために、λ目標値に補正信号が加算される。これにより、再生の間における還元剤の溢流が抑制される。
【００１２】
好ましい一方法変更態様においては、λ目標値の補正は、再生過程の間においてのみ行われるように設計されている。これにより、補正は再生過程内においてのみ行われ、残りの走行運転の間においては行われないことが保証される。
【００１３】
さらに、λ目標値の補正は、これによりλ目標値が「１」のλ値の下側でより高いλ値の方向に補正されるときにのみ行われる。これにより、一度行われた補正が再びリセットされることが阻止される。一度現われた吸蔵触媒の転化率の低下は、外部影響なしには再び低下することはないので、このタイプのλ目標値の補正は物理的背景を正確に考慮している。吸蔵触媒の手前のλ値が「制御され」、これにより所定の制限値より低い値だけλ目標値から偏差を有しているときにのみ補正が行われる。
【００１４】
他の好ましい一実施形態においては、再生過程は、補正信号またはフィルタリングされた補正信号の所定の高さにおいて終了されるように設計されている。補正信号は、吸蔵触媒における転化率の低下に対する尺度であり、この転化率は、吸蔵触媒が再生されたときに低下する。したがって、補正信号に対して、吸蔵触媒がそれ以降は再生されたものとみなされるある限界が特定されてもよい。これにより、再生期間のみならず還元剤の使用量もまた低減可能である。
【００１５】
装置に関する課題は、吸蔵触媒の手前に配置されている第１の排気ガス・センサが線形排気ガス・センサとして形成されていること、および前記吸蔵触媒の後方に配置されている第２の排気ガス・センサが線形排気ガス・センサまたはジャンプ特性を有する排気ガス・センサとして形成されていることにより解決される。線形排気ガス・センサは、リーン混合物からリッチ混合物への移行において中間値を示し、したがって本発明による方法に対して特に適している。これに対して、ジャンプ特性を有する排気ガス・センサは、特にコスト的に有利である。
【００１６】
最新の内燃機関においては、第２の排気ガス・センサは、「オンボード診断」の範囲内において、吸蔵触媒の機能をモニタリングするためにも使用される。第２の排気ガス・センサとして線形排気ガス・センサが設けられている場合、エンジン制御装置は、吸蔵触媒の手前の第１の排気ガス・センサの第１の出力信号を、吸蔵触媒の後方の第２の排気ガス・センサの第２の出力信号と比較可能である。
【００１７】
エンジン制御が本発明による方法を実行するように形成されている場合、追加の装置なしに制御内において少ない超過費用で、還元剤ないしは燃料の節約が達成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、吸蔵触媒１３と、内燃機関１０の運転パラメータを制御するエンジン制御手段２０とを備えた内燃機関１０を略図で示す。内燃機関１０に、吸気管１１を介して燃焼空気が供給される。排気ガスは、排気系１２を介して内燃機関１０から排気ガス浄化装置である吸蔵触媒１３に供給され、この場合、排気ガスの酸素含有量は、線形排気ガス・センサとして形成されている第１の排気ガス・センサ２４により測定され、且つそのデータは第１の出力信号ライン２３によりエンジン制御手段２０に供給される。これから、エンジン制御手段２０は、供給されるべき必要な燃料量を特定し且つそれを信号ライン２２および燃料配量手段２１を介して制御する。吸蔵触媒１３は一定限度の吸蔵容量を有し、この容量に到達したときに吸蔵容量１３は再生されなければならない。これは、エンジン内部において燃料配量手段２１を介して燃料を追加噴射することにより行われても、または還元剤を排気系１２内に供給することにより行われてもよい。
【００１９】
排気ガス浄化装置の機能をチェックするために、および還元剤の溢流を特定し、これにより再生サイクルを終了させるために、第２の排気系１４内において吸蔵触媒の後方に第２の排気ガス・センサ２６が配置され、第２の排気ガス・センサ２６の出力信号は、第２の出力信号ライン２５を介して同様にエンジン制御手段２０に供給される。
【００２０】
図２に、第１の排気ガス・センサ２４の第１の出力信号３４の線図、第２の排気ガス・センサ２６の第２の出力信号３５の線図が示され、第１の排気ガス・センサ２４の位置におけるλ目標値３２が、時間軸３７の関数として、λ軸３１上に目盛られている。ここで、再生の開始３３が、吸蔵触媒１３の吸蔵容量が消費しつくされた第１の時点に示されている。再生を実行するために、λ目標値３２は、再生の開始３３以降において０．９４の値に設定される。第１の排気ガス・センサ２４の第１の出力信号３４は多少の遅れを有してλ目標値３２の変化に追従する。第２の排気ガス・センサ２６の第２の出力信号３５は、λ値の低下により、再生過程の線図内において吸蔵触媒１３の後方において増大する還元剤が発生することを示している。再生の終了３６は、λ目標値３２が再生過程前の値に引き上げられることによって導かれる。
【００２１】
図３に、時間軸３７に沿って、補正信号４２並びにフィルタリングされた補正信号４３が補正信号軸４１上に目盛られている。補正信号４２は、ここには示されていない第２の出力信号３５の、「１」のλ値からの偏差により決定される。フィルタリングされた補正信号４３は、補正信号４２から、フィルタリングされた補正信号４３が「１」のλ値の下側にあるかぎり、補正信号４２の変化がより高いλ値に丸められることによって決定される。
【００２２】
図４に、本発明による補正のλ目標値３２への作用が示されている。再生の開始３３後において、第２の出力信号３５はλ値の低下を示す。図３に示されているフィルタリングされた補正信号４３がλ目標値３２に加算され、且つ補正λ目標値３８が形成される。この線図は第１の出力信号３４に追従する。図２との比較において、本発明の補正により、第２の出力信号３５が「１」のλ値からのより少ない偏差をとり、これにより、図１に示す実施例においてよりもより少ない還元剤の溢流が行われることがわかる。フィルタリングされた補正信号４３の所定の高さにおいて、したがって補正されたλ目標値３８の所定の高さにおいてもまた再生過程が終了可能であり、且つ再生の終了３６が指示されることから出発される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は排気ガス浄化装置を備えた内燃機関を略図で示す。
【図２】図２は排気ガス・センサ出力信号の信号線図並びにλ目標値を示す。
【図３】図３は補正信号並びにフィルタリングされた補正信号を示す。
【図４】図４は本発明による補正の作用を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月20日(2008.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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