(57)【要約】  本発明は、ガスを貯蔵できる排気ガス浄化構成要素を監視するための方法に関しており、内燃機関の排気ガスを浄化するために使用される。排気ガス浄化構成要素には、ガスが貯蔵されたときに第１の様態から第２の様態に変化するガス貯蔵材料が設けられる。本発明の方法によれば、様態の変化の熱の影響によって実質的に生じる排気ガス浄化構成要素及び／又はガス貯蔵材料の温度変化（ΔＴ）が評価される。開示される方法は、自動車に使用される排気ガス浄化構成要素を監視するのに特に適切である。
2009506258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気ガスを浄化するためのガス貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素を監視するための方法であって、前記排気ガス浄化構成要素が、ガスの貯蔵時に第１の様態から第２の様態に少なくとも部分的に変化するガス貯蔵材料を含み、
前記様態の移行は熱変動を伴い、前記様態の移行の評価は、前記排気ガス浄化構成要素及び／又は前記ガス貯蔵材料の温度変化（ΔＴ）を監視することにより行うことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記温度変化（ΔＴ）が、前記排気ガス浄化構成要素の老化に関する評価を行う指標として監視されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内燃機関の運転モードが変化したときに生じる温度変化（ΔＴ）が監視されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
【請求項４】
亜化学量論的な空気／燃料比（λ＜１．０）を有する前記内燃機関のトラクションモード運転から、超化学量論的な空気／燃料比（λ＞１．０）を有するオーバランモードへの変化時に生じる温度上昇（ΔＴ）が監視されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
酸素貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素が監視されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
酸化セリウム含有ガス貯蔵材料を含む排気ガス浄化構成要素が監視されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
温度変化（ΔＴ）が、前記排気ガス浄化構成要素の少なくとも２つの異なる個所で検出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記温度変化（ΔＴ）の検出が、前記排気ガス浄化構成要素の排気ガス入口側から排気ガスの流れ方向に離間した個所で行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記温度上昇（ΔＴ）の検出が、前記排気ガス浄化構成要素の前記ガス入口側から排気ガスの流れ方向に１０ｍｍ超、特に２０ｍｍ超離間した前記排気ガス浄化構成要素の領域で行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
温度センサの温度感受性部が前記ガス貯蔵材料と熱伝達接触するように前記排気ガス浄化構成要素に挿入される前記温度センサを使用して、前記温度上昇（ΔＴ）の検出が行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記温度上昇（ΔＴ）の検出が、低い熱質量を有する温度センサを使用して行われることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の、内燃機関からの排気ガスを浄化するためのガス貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素を監視するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気ガスを浄化するためのガス貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素を監視するための触媒監視システムとして、特許文献１が知られている。このシステムは、排気ガス浄化構成要素に組み込まれ得る薄膜抵抗温度計を温度センサとして備える。温度センサは、ここで放出される熱の反応による還元排気ガス成分の酸化中に触媒材料で生じている温度変化を検出する。これらの変化は、関連する酸化反応に関して触媒活性を判定するための測定値として用いられる。触媒活性が損なわれることにより、酸化可能な排気ガス成分の還元変換が行われ、このようにして、より小さい温度変化が生じる。基準値との比較によって、触媒の損失を決定することが可能になる。しかし、酸化可能な成分の変換時に生じる温度変化の大きさは、排気ガス組成、排気ガス流量、排気ガス温度等のようなパラメータに非常に強く依存する。したがって、触媒活性に関する温度変化の評価が困難であり、誤認を生じさせる可能性がある。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９６／０１３６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、ガス貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素の改善された監視を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。
【０００６】
本発明によれば、ガス貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素を監視するための方法において、ガス貯蔵材料の様態の移行の熱変動（ｈｅａｔ  ｔｏｎａｌｉｔｙ）に実質的に基づく排気ガス浄化構成要素の及び／又はガス貯蔵材料の温度変化が評価される。ガス貯蔵材料へのガスの貯蔵は、熱変動を伴うガス貯蔵材料の様態の移行と関連している。様態の移行は、ガスによるガス貯蔵材料の化学反応によってガスが貯蔵された結果としてガス貯蔵材料の化学構造の変化を伴うことが好ましい。この場合、初期状態で例えば炭酸塩として存在する窒素酸化物貯蔵材料に硝酸塩の形態の窒素酸化物が貯蔵されるという例が挙げられる。さらに、酸化セリウム、又は酸化セリウム含有混合酸化物等の酸素貯蔵材料への酸素の貯蔵時に、化学構造の変化が生じ、前記材料が、酸素の吸収時に、高い化学原子価の酸素リッチな様態に展開する。
【０００７】
また、上記材料は、ガスを有するガス貯蔵材料の化学吸着結合組成の形態への様態の変化を生じさせることも可能であり、ここで、ガス貯蔵材料の化学構造は実質的に変化しないままであるが、貯蔵されたガスは、弱い化学結合によってガス貯蔵材料に結合される。この例は、炭化水素に適切な例えばゼオライト等の貯蔵材料への炭化水素の吸着である。
【０００８】
これらの化学反応又は結合工程に関連する反応エンタルピ及び／又は吸着エンタルピによって、いわゆる熱変動が生じ、次に、この熱変動により、結果として、ガス貯蔵材料又は排気ガス浄化構成要素の測定可能な温度変化が生じる。ガス貯蔵材料が第１の様態から第２の様態に移行することにより、上記様態の移行の組み合わせも生じ得る。それに応じて、排気ガス浄化構成要素は、酸素、窒素酸化物、硫黄酸化物、アンモニア、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素又は水等の排気ガス成分を結合し得るガス貯蔵材料を有する触媒コンバータ及び／又は吸着器を備えることが好ましい。本方法は、支持された触媒の種類の排気ガス浄化触媒構成要素を監視するのに特に適切である。この場合、ガス貯蔵材料は、好ましくはハニカム構造の形態のセラミック支持体又は金属箔支持体に適用される。
【０００９】
一方では、温度変化の程度は様態の移行の種類に依存する。したがって、様態の移行に関連する温度変化を検出して評価することによって、その温度変化の種類及び強度に関して結論を出すことが可能であり、それに応じて排気ガス浄化構成要素を監視することが可能である。
【００１０】
他方では、様態の移行によって変化されたガス貯蔵材料の量が温度変化の程度に影響を与える。したがって、様態の移行に関連する温度変化を評価することによって、活性ガス貯蔵材料の量に関して結論を出すことが可能であり、材料の減少又は活性について排気ガス浄化構成要素を監視することが可能である。
【００１１】
本方法の発展形態では、温度変化は、排気ガス浄化構成要素の老化に関して評価される。例えば、熱負荷によって、排気ガス浄化構成要素は、一般に、耐用年数を過ぎるとガス貯蔵能力を失う。多くの場合、このことは、焼結工程及び／又は段階移行工程又は段階分離工程の結果としてガス貯蔵材料の活性が失われることにより生じる。したがって、ガス貯蔵材料の様態の変化によって生じた温度変化を評価することによって、排気ガス浄化構成要素の老化の程度、例えば老化指標を決定し得る。
【００１２】
本方法の別の発展形態では、内燃機関の運転モードが変化したときに生じる温度変化が評価される。この場合、内燃機関の排気ガス組成が亜化学量論的なもの、すなわち還元から、超化学量論的なもの、すなわち酸化に変化する運転モードの変化が好ましい。運転モードのこのような変化により、本質的な排気ガス成分に関して排気ガス組成の変化が生じる。このことは、排気ガスが流れる排気ガス浄化構成要素の排気ガス成分の貯蔵にも影響を与える。したがって、上記種類の変化が運転モードで生じたときに、排気ガス浄化構成要素の監視及び判定を効果的に行うことが可能である。このことに関連して、本方法の別の発展形態では、亜化学量論的な空気／燃料比（λ＜１．０）を有する内燃機関のトラクションモード運転から、超化学量論的な空気／燃料比（λ＞１．０）を有するオーバランモードへの変化時に生じる温度上昇が評価されると特に有利である。
【００１３】
本方法の別の発展形態では、酸素貯蔵能力を有する排気ガス浄化構成要素が監視される。この排気ガス浄化構成要素は、酸化触媒及び／又はスリーウェイ触媒又は窒素酸化物貯蔵触媒であることが好ましい。これらの触媒の種類では、酸素貯蔵能力が触媒機能にとって重要である。したがって、本発明による方法を用いて、特に上記触媒の種類の場合に触媒の効率に関して診断を行うことが可能である。
【００１４】
本方法の別の発展形態では、酸化セリウム含有ガス貯蔵材料を有する排気ガス浄化構成要素が監視される。酸化セリウム含有材料は酸素貯蔵能力を有し、この場合、酸素が貯蔵されたときに、３価の酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）の割合が減少して、４価の酸化セリウム（ＣｅＯ２）になる。この工程は放熱に関連しており、このために、本発明に従って、酸化セリウム含有排気ガス浄化構成要素を特に効果的に監視することが可能である。
【００１５】
本方法の別の発展形態では、温度変化の検出は、排気ガス浄化構成要素の少なくとも２つの異なる個所で行われる。排気ガス浄化構成要素は、一般に、軸方向において、すなわち排気ガスの流通方向において、減少する負荷を受けるので、温度変化が、互いに軸方向にオフセットされた個所で検出されることが特に有利である。このようにして、監視を特に正確に行うことができ、空間的に分割されるように老化を決定することが可能である。
【００１６】
本方法の別の発展形態では、温度変化の検出は、排気ガス浄化構成要素の排気ガス入口側から排気ガスの流れ方向に離間した個所で行われる。ガス入口側からある距離で温度を検出することにより、主に排気ガス入口側で生じる排気ガス成分の発熱酸化が、ガス貯蔵材料の様態の変化の熱変動を攪乱するか又は歪ませることを防止する。したがって、排気ガス入口側から離間した個所において、特に発熱様態の移行を特に確実に検出することが可能であり、排気ガス浄化構成要素のさらに改善された監視が可能になる。
【００１７】
特に、本方法の別の発展形態では、排気ガス浄化構成要素のガス入口側から排気ガスの流れ方向に１０ｍｍ超、特に３０ｍｍ超離間した排気ガス浄化構成要素の領域において、温度上昇の検出が行われると有利である。このことは、エンジンの排気ガスに最初にさらされる排気ガス浄化構成要素に特に当てはまる。特に１つ以上の排気ガス浄化触媒構成要素が排気ガス浄化構成要素の上流に配置された場合、排気ガス浄化構成要素の入口側端部において、温度上昇の検出を直接行うことも可能である。
【００１８】
本方法の別の発展形態では、温度センサの温度感受性部がガス貯蔵材料と熱伝達接触するように排気ガス浄化構成要素に挿入される温度センサを使用して、温度上昇の検出が行われる。このようにして、様態の移行から生じるガス貯蔵材料の温度の変化を特に高感度かつ正確に検出し得る。このことに関して、本方法の別の発展形態では、低い熱質量を有する温度センサを使用して、温度上昇の検出が行われると特に有利である。このことは、例えば、関連する温度センサ部の熱容量が、これによって検出されたガス貯蔵材料量の大きさとほぼ同じである場合に当てはまる。
【００１９】
本発明の有利な実施形態について添付図面に示し、以下に説明する。この点に関して、それぞれ示されている特徴の組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせ又は単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく、上記特徴と、さらに以下に説明する特徴とを用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１ａ〜図１ｃを参照して、本発明による方法に基づく原理について以下により詳細に説明する。この説明は、内燃機関として火花点火機関を有する自動車に基づいている。この火花点火機関の排気ガスラインにおいて、排気ガス触媒が、いわゆる主触媒又は隔壁の触媒としてエンジンに近接して配置される。ここで説明する例において、考慮の対象となる触媒は、酸素貯蔵手段として作用する酸化セリウム含有コーティングを有する従来のセラミック補助触媒である。触媒は、長さ約８０ｍｍのハニカム構造である。本発明による方法は、ガス貯蔵能力を有する他の排気ガス浄化構成要素にも適用できるが、主触媒を監視及び診断するのに特に適切である。この理由は、これらの触媒が、非常に激しい熱負荷を受け、したがって、老化又は損傷の危険性を増大させるからである。酸化セリウム以外の可能な酸素貯蔵材料は、他の酸化物、特に、ランタン又はプラセオジム等の希土類酸化物である。
【００２１】
グラフでｔ０で示されているときに、内燃機関の運転状態は、動力を出力するトラクションモードから、動力を消費するオーバランモードに変化する。オーバランモードでは、いわゆるオーバラン燃料遮断が行われ、燃料供給が遮断され、吸気が絞られる。その結果、吸気質量流量ｍＬは時点ｔ０で激減し、一方、内燃機関速度ｎはほぼ一定のままであり、このことは、図１ａのグラフの線１と２の経過によって示されている。
【００２２】
約λ＝０．９７のトラクションモードにおける内燃機関の適度にリッチな空気／燃料比は、燃料供給が行われない結果としてオーバランモードに移行することにより、非常に高い値に変化する。このことにより、排気ガス組成が、弱い還元から強い酸化に対応して変化することが明らかになり、このことは、排気ガス／空気比λの分布によって表される。図１ｂのグラフは、触媒の上流及び下流の排気ガス／空気比の対応するλ値を示している（線３と４）。主触媒の下流の排気ガス／空気比λ（線４）の増加は、触媒の上流の排気ガス／空気比λ（線３）の増加に比べて若干遅れ、このことは、排気ガス移動時間と触媒コーティングの酸素貯蔵能力とに基づいている。
【００２３】
これに関連して、注目すべきことは、図１ｃのグラフに示されている排気ガス温度及び排気ガス触媒温度の分布である。この場合、触媒の上流の排気ガス温度の分布は線５で示されている。線６、７、８及び９は、それぞれの熱電対を使用した測定により、排気ガス入口側から約５ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ及び６０ｍｍの距離において触媒で検出された温度分布を示している。触媒の上流の排気ガス温度は、オーバラン燃料遮断の結果として、時点ｔ０で非常に激しく急低下することが明らかである。対照的に、触媒コーティングの温度は最初に上昇する。特に、注目すべきことは、この上昇が、排気ガス入口から異なる距離に位置する測定個所でほぼ同時に生じることである。このようになる理由は、触媒コーティングの、酸素貯蔵手段として作用するセリウム含有構成要素の発熱様態の移行によるものである。トラクションモードの還元条件下において還元形態で存在する例えばＣｅ２Ｏ３としてのセリウムは、オーバランモードへの移行時に生じる酸化条件下において、より酸素リッチな様態に、例えばＣｅＯ２に変換される。この酸素取り込み反応は、非常に迅速に進行し、発熱を生じさせ、このために、触媒コーティングの温度が上昇する。結果として生じる温度上昇ΔＴは、セリウム含有コーティングと熱接触する熱電対によって検出される。それに続いて、触媒の上流の排気ガス温度が低くなることにより、触媒コーティングの温度が再び低下する。しかし、触媒の出口側の温度の低下（線９）は、触媒の入口側の温度の低下（線６）に比べて非常にゆっくりと進行する。このことは、対流で生じる比較的緩慢な温度変化と、酸素貯蔵材料の様態の移行によってコーティングに直接作用する温度変化との差を示している。
【００２４】
温度変化ΔＴの特性により、様態の移行が生じているかどうかまたどの程度生じているか、すなわち、酸素貯蔵能力を利用できるかどうかまたどの程度利用できるかを検出することが容易に可能である。例えば高温又は汚染にさらされたことによる触媒の老化が、酸素貯蔵能力の低下によって明らかになるので、運転モードが変化した場合の温度変化ΔＴを評価することによって、触媒の老化状態を判定することと、触媒診断を行うことが可能になる。このために、例えば、運転モードが変化する前の及び変化した直後の温度変化ΔＴの大きさ又は温度値の比率が決定されて基準値と比較される。
【００２５】
状況を明確にするために、図２ａ〜図２ｃのグラフには、酸素貯蔵能力を有しない触媒の場合における状態が示されている。この場合、運転モードの変化の種類は、図１ａ〜図１ｃに示されている運転モードの変化と同様である。この類似性を考慮すれば、グラフの線は図１ａ〜図１ｃと同一の参照番号で示される。ここで、トラクションモードからオーバラン燃料遮断への上記移行の場合、触媒コーティングには温度変化が生じない。この場合、触媒が最初から酸素貯蔵機能を有していないかどうか、又は触媒が、時間の経過と共に酸素貯蔵機能を完全に失っているかどうかは重要でない。
【００２６】
触媒の老化を判定するために、排気ガスの還元状態から排気ガスの酸化状態への変化時に生じる温度変化が評価されることが好ましい。このために、内燃機関のトラクションモードから、オーバラン燃料遮断を伴う運転に運転モードが変化することが特に適切である。多くの場合、自動車の通常走行中に、運転モードのこの種類の変化が生じるので、比較的短い時間間隔で上記触媒診断方法を用いることが可能である。このことは、例えば、温度上昇から導出された老化指標のスライド平均を決定することによって特に正確な診断を可能にする。原則として、酸素リッチな様態から酸素減損様態への移行から生じる熱吸収の場合における温度変化を評価することも可能であるが、この理由は、酸素貯蔵工程が可逆的であり、排気ガスの還元状態に新たに変化した場合に、セリウム含有酸素貯蔵材料が、その酸素減損様態に戻るからである。しかし、このときに生じている熱吸収を測定して検出することは困難である。
【００２７】
上記状況から、弱く酸化する排気ガス組成を伴う内燃機関の運転から、より強く酸化する排気ガス組成を伴う運転への（又はその逆の）変化によって、触媒コーティングの温度上昇が生じないことが明らかである。排気ガスの還元状態がλ＜１．０の空気比でその都度維持される変動状態に同じことが当てはまる。図２ａ〜図２ｃのグラフに示されている状態に一致する状態がその都度生じる。したがって、別の図面は不要である。
【００２８】
排気ガス浄化構成要素のガス貯蔵能力又は酸素貯蔵能力を決定するための他の方法と比較した本発明による方法の特定の利点は、変動境界条件の影響を受けないことにある。このことについて、図３ａ〜図６ｃを参照して以下に説明する。これらの図面において、各群のグラフが図１ａ〜図１ｃのグラフに対応し、さらに、それぞれの状態が実質的に対応するので、最大差についてのみ以下に検討する。
【００２９】
図３ａ〜図３ｃのグラフは、運転モードがトラクションモードからオーバラン燃料遮断に変化した場合の開始状態に対する不感受性を示している。しかし、図１ａ〜図１ｃのグラフとは異なり、内燃機関の突然の負荷変動は、約λ＝０．９０の内燃機関の空気／燃料比、したがって、著しくリッチな値を起点とする。図１ａ〜図１ｃに示されているλ＝０．９７を起点とする突然の負荷変動の場合と同様に、触媒の個々の測定個所のほぼ等しく示された温度上昇ΔＴが生じる。
【００３０】
空気質量流量、したがって排気ガス質量流量の変化は、図４ａ〜図４ｃのグラフと図１ａ〜図１ｃのグラフとの比較によって示されているように、触媒材料の温度上昇ΔＴの大きさにも僅かに影響を与える。この場合、空気質量流量ｍＬは、図１ａ〜図１ｃの状態における空気質量流量の半分だけであり、これに対して、より低い値を起点とする温度上昇ΔＴの大きさは、図４ｃのグラフから明らかなように実質的に変化していない。
【００３１】
オーバランモードに変化した後に設定されたオーバラン空気質量流量の大きさは、図５ａ〜図５ｃのグラフと図１ａ〜図１ｃのグラフとの比較によって示されているように、温度上昇の大きさの影響をほとんど受けない。図１ａ〜図１ｃに示されている状態と比較して、オーバラン空気質量流量は４倍になっており、このオーバラン空気質量流量は、主触媒のより高速の冷却を生じさせるが、時点ｔ０の突然の負荷変動の直後における温度上昇ΔＴの影響をほとんど受けない。同様に、オーバラン段階への変化が生じた直後の排気ガスへの還元成分の調整投入の影響は重要でない。図１ａ〜図１ｃのグラフに示されている例とは対照的に、図６ａ〜図６ｃのグラフに示されている運転モードの変化の場合では、オーバラン運転中に、部分負荷クランクケース換気が行われる。さらに、部分負荷換気により、時間ｔ０からのオーバランモード段階において、炭化水素が吸気に供給され、この炭化水素は、内燃機関の燃焼室内で燃焼しなかったことにより、再び、主触媒の上流の排気ガスになる。炭化水素は主触媒で酸化され、これにより、主触媒の対応する放熱が生じる。このことは、部分負荷換気が行われない例に比べて主触媒の若干遅い冷却を生じさせるが、これによって、突然の負荷変動で直接生じる主触媒の温度上昇ΔＴは影響を受けない。
【００３２】
再び、図１ａ〜図１ｃのグラフと比較すると、図７ａ〜図７ｃのグラフに示されている分布は、一方では、ガスの酸化によって生じる触媒の温度上昇と、様態の変化によって生じる触媒の温度上昇との差を示しており、他方では、酸素貯蔵コーティングを有しない触媒と、酸素貯蔵コーティングを有する触媒との差を示している。この場合、運転モードの変化は、図１ａ〜図１ｃに示されている例におけるよりも極めて著しく大きかった一時的な燃料ガス投入量によって生じている。一時的に極めて著しく大きい燃料ガス投入量を用いた運転モードのこのような変化は、例えば、弱く還元する排気ガス状態を有するトラクションモードから、強く酸化する排気ガス状態を有するオーバランモードへの移行時に、燃料又は油の壁膜が吸気側で分離することによって生じ得る。この場合、排気ガスに一時的に入っている可燃成分が触媒で酸化される。このことは、触媒床の流れ方向に沿って波状に延びる温度上昇で表されており、この温度上昇は、触媒入口からの距離が大きくなるにつれて低減する。図７ｃのグラフから明らかなように、触媒出口の領域の温度上昇（線８）は、触媒入口の領域の温度上昇（線６）に比べて遅延及び低減される。
【００３３】
このような性質は、典型的に、酸素貯蔵コーティングを有する触媒の場合にも確認され得る。しかし、酸素貯蔵コーティングを有する触媒の場合、様態の移行は酸素貯蔵材料でさらに生じる。次に、関連する温度上昇ΔＴは、図１ｃのグラフに示されているように、触媒床のいずれの個所に沿ってもほぼ同時にまた実質的に遅延することなく生じる。結果として、触媒入口からある距離で行われた温度測定により、ガスの酸化による温度上昇の影響と、触媒材料の様態の移行による温度上昇の影響とを区別することが可能になる。このことは、温度検出が、触媒入口からある距離で行われたときに、触媒で利用可能な酸素貯蔵能力を決定することによって、特に確実な触媒監視を行い得ることを意味する。次に、酸素欠乏状態である排気ガスの還元状態から、酸素過剰状態である排気ガスの酸化状態への移行によって内燃機関の運転モードが変化したときに直接生じる温度上昇が評価される。このようにして、ガスの酸化によって生じる温度の影響を効果的に弱めることが可能である。
【００３４】
上記相互関係から、温度変化の検出が、排気ガスの流れ方向に関して、排気ガス入口から排気ガス浄化構成要素に向かって一定の距離で行われることが有利であることが明らかである。従来の触媒では、排気ガス入口から少なくとも１０ｍｍの距離が有利である。約２０ｍｍの距離が好ましく、３０ｍｍ超の距離が特に好ましい。この点に関して、構成要素の全長は重要ではない。記載されている実験では、長さ約７５ｍｍの触媒が使用された。このようにして、発熱ガスの反応の影響が制限される。他方、一般的に、入口側において老化の影響が特に顕著である。このため、ガスの酸化から生じる温度上昇が、ガス貯蔵材料の様態の移行によって生じる温度上昇に比べて遅延される構成要素領域における温度検出が有利である。触媒活性成分が、監視される排気ガス浄化構成要素の上流に配置された場合、上記の負の影響は存在しないので、このような場合には、温度上昇の検出を排気ガス入口で直接行うことも可能である。このことは、例えば、他の触媒活性成分が上流に配置される監視すべき下部触媒に当てはまる。
【００３５】
上記説明から、本発明による方法が、排気ガス成分を酸化することによって生じる放熱の影響を比較的受けないことが明らかである。特に、対応する触媒の入口側からある距離に温度センサを配置することによって、ガスの酸化によって生じる攪乱の影響をほぼ排除し得る。しかし、排気ガス組成物が変化前に還元しており、変化後に成分を実質的に還元していない内燃機関の運転モードの変化に関してのみ、様態の移行で生じる触媒材料の温度変化が評価された場合に、特に確実な触媒監視を実現することが可能である。このことにより、触媒材料の様態の移行に関連する温度変化の特に確実な検出が可能になるが、この理由は、ガスの酸化反応による厄介な熱変動が生じないからである。
【００３６】
排気ガス浄化構成要素又はそのコーティングの温度上昇を検出するために、それに対応して温度が安定した熱電対又は抵抗温度計が温度センサとして使用されることが有利である。これらの温度センサにはジャケットが設けられることが好ましい。このようにして、温度感受性領域は排気ガスとの直接接触から保護される。しかし、温度感受性部が排気ガス浄化構成要素又はそのコーティングと熱伝導接続するか又は熱伝達接続するように、温度センサが排気ガス浄化構成要素に便利に挿入される。好ましくは、低い熱質量を有する温度センサが使用される。例えば、１０ｍｍのジャケット直径を有する鉱物絶縁された被覆熱電対を使用することが有利である。５ｍｍ以下のジャケット直径が特に好ましい。排気ガス浄化構成要素の軸方向又は半径方向にオフセットされた個所における温度測定については、共通の保護管において、複数の測定個所を有する温度センサを使用することが好都合である。このようにして、互いに軸方向又は半径方向にオフセットされた複数の個所において、空間的に分割されるように、排気ガス浄化構成要素の老化状態を決定することが可能である。
【００３７】
熱変動を伴う様態の移行が、特に排気ガス組成の変化によって、構成要素に割り当てられた固体で生じ得るすべての排気ガス浄化構成要素に、本発明による方法を適用できる。次に、検出された温度上昇の大きさからまた触媒の老化度の大きさから、様態が変化可能な固体の存在量、又は時間経過に伴う前記存在量の減少を決定することが可能である。判定目的のために、例えば、記憶された基準値との比較が行われ、老化指標が決定されることが好ましい。
【００３８】
排気ガス浄化構成要素は、本来、少なくとも種々の位置で様態が変化可能な材料を含むべきであり、この場合、温度検出が前記位置で行われる。特に、本方法は、酸素貯蔵能力を有する構成要素を監視するのに適切である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】内燃機関の運転モードがトラクションモードからオーバランモードに変化した場合の速度及び吸気質量流量の時間経過グラフである。
【図１ｂ】図１ａによる運転モードが変化した場合の排気ガス／空気比の時間経過グラフである。
【図１ｃ】図１ａによる運転モードが変化した場合の内燃機関の排気ガスライン内に配置された酸素貯蔵能力を有する触媒の温度の時間経過グラフである。
【図２ａ】酸素貯蔵能力を有しない触媒の、図１ａに対応するグラフである。
【図２ｂ】酸素貯蔵能力を有しない触媒の、図１ｂに対応するグラフである。
【図２ｃ】酸素貯蔵能力を有しない触媒の、図１ｃに対応するグラフである。
【図３ａ】トラクションモードの比較的低いラムダ値を起点とする運転モードの変化に関する、図１ａに対応するグラフである。
【図３ｂ】トラクションモードの比較的低いラムダ値を起点とする運転モードの変化に関する、図１ｂに対応するグラフである。
【図３ｃ】トラクションモードの比較的低いラムダ値を起点とする運転モードの変化に関する、図１ｃに対応するグラフである。
【図４ａ】空気質量流量が比較的低減された状態における運転モードの変化に関する、図１ａに対応するグラフである。
【図４ｂ】空気質量流量が比較的低減された状態における運転モードの変化に関する、図１ｂに対応するグラフである。
【図４ｃ】空気質量流量が比較的低減された状態における運転モードの変化に関する、図１ｃに対応するグラフである。
【図５ａ】オーバランモードでオーバラン空気質量流量が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ａに対応するグラフである。
【図５ｂ】オーバランモードでオーバラン空気質量流量が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ｂに対応するグラフである。
【図５ｃ】オーバランモードでオーバラン空気質量流量が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ｃに対応するグラフである。
【図６ａ】オーバランモードで排気ガスの炭化水素成分が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ａに対応するグラフである。
【図６ｂ】オーバランモードで排気ガスの炭化水素成分が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ｂに対応するグラフである。
【図６ｃ】オーバランモードで排気ガスの炭化水素成分が比較的増加された状態における運転モードの変化に関する、図１ｃに対応するグラフである。
【図７ａ】運転モードが変化した場合に燃料ガス投入量が増加された状態にある、酸素貯蔵能力を有しない触媒に関する、図１ａに対応するグラフである。
【図７ｂ】運転モードが変化した場合に燃料ガス投入量が増加された状態にある、酸素貯蔵能力を有しない触媒に関する、図１ｂに対応するグラフである。
【図７ｃ】運転モードが変化した場合に燃料ガス投入量が増加された状態にある、酸素貯蔵能力を有しない触媒に関する、図１ｃに対応するグラフである。
【図１】
2009506258.tif 000003
【図２】
2009506258.tif 000004
【図３】
2009506258.tif 000005
【図４】
2009506258.tif 000006
【図５】
2009506258.tif 000007
【図６】
2009506258.tif 000008
【図７】
2009506258.tif 000009
【国際調査報告】
2009506258.tif 000010
2009506258.tif 000011
2009506258.tif 000012
2009506258.tif 000013