(57)【要約】【課題】反応剤ドーズ弁の冷却を簡単な手段で実現すること可能にするドーズ弁の作動方法及び装置を提供する。【解決手段】内燃機関（１０）の排気ガス領域（１３）に反応剤或いは反応剤の前段階物質の計量配分のために配置され、超過温度の回避のために冷却装置が備えられているドーズ弁（１８）の作動方法において、通常の計量配分のドーズ休止期間の間に必要に応じて、予め定められている最少量が意図的にドーズ弁（１８）の冷却のために計量配分される。【選択図】図１
2009540185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気ガス領域（１３）に反応剤或いは反応剤の前段階物質の計量配分のために配置され、超過温度の回避のために冷却装置が備えられているドーズ弁（１８）の作動方法において、
通常の計量配分のドーズ休止期間の間に必要に応じて、予め定められている最少量が意図的にドーズ弁（１８）の冷却のために計量配分されることを特徴とするドーズ弁の作動方法。
【請求項２】
吸蔵型触媒（１６）及び粒子フィルタ（１７）の少なくともいずれかの再生が行われている時にのみ、前記最少量が計量配分されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
内燃機関（１０）が駆動機関として搭載されている車両が、最小速度を下回った時にのみ、前記最少量が計量配分されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項４】
周囲温度（ｔｅ＿Ｌｕ）が周囲温度閾値をオーバーした時にのみ、前記最少量が計量配分されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項５】
ドーズ弁温度に関する尺度がドーズ弁温度閾値をオーバーした時にのみ、前記最少量が計量配分されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項６】
ドーズ弁温度に関する尺度が、少なくとも内燃機関（１０）の運転パラメータ（Ｍｄ）及び排気ガスの特性パラメータ（ｔｅ＿Ａｂｇ）のいずれかに応じて求められることを特徴とする請求項５に記載の作動方法。
【請求項７】
ドーズ弁温度に関する尺度として、測定されたドーズ弁温度（ｔｅ＿Ｖ＿Ｍｅｓ）が援用されることを特徴とする請求項５に記載の作動方法。
【請求項８】
ドーズ弁温度に関する尺度が、電磁弁として作られているドーズ弁（１８）のコイル内部抵抗（Ｒｉ＿Ｍｅｓ）に応じて求められることを特徴とする請求項５に記載の作動方法。
【請求項９】
前記最少量が、計量配分の作動の間に調節可能な最大計量配分量の１０％少ない量に定められることを特徴とする請求項１記載の作動方法。
【請求項１０】
内燃機関（１０）の排気ガス領域（１３）に反応剤の計量配分のために配置され、超過温度の回避のために冷却装置が備えられているドーズ弁（１８）の作動装置において、請求項１ないし９のいずれかに記載の方法に基づいて構成された制御装置（２０）を備えたことを特徴とするドーズ弁の作動装置。
【請求項１１】
制御装置（２０）で実行されると、請求項１ないし９のいずれかに記載の方法の全てのステップを実行する制御装置プログラム。
【請求項１２】
プログラムが制御装置（２０）で実行された時に、請求項１ないし９のいずれかに記載の作動方法を実施するための、機械読み取り可能な媒体に記憶されたプログラムコードを備えている制御装置プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立の諸請求項の上位概念に基づく、反応剤ドーズ弁の作動方法及びこの方法を実施するための装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ １９９ ０３ ４３９ Ａ１ には、排気ガス領域内に、内燃機関の排気ガス中に含まれている酸化窒素が反応剤を用いて窒素へ還元されるＳＲＣ触媒（Selective-Catalytic-Reduction：選択的接触還元触媒）が配置されている内燃機関の運転のための方法が説明されている。反応剤或いは反応剤の前段階物質の計量配分（ドージング：Dosierung＝metering）は、内燃機関の、例えば回転数及び噴射された燃料量などの運転パラメータに応じて行われることが望ましい。更に、この計量配分は、例えば排気ガス温度或いはＳＣＲ触媒の作動温度などの排気ガス特性パラメータに応じて行われる。反応剤としては、例えば、尿素水溶液から得ることのできる還元剤アンモニアが考えられている。反応剤或いは反応剤の出発物質の計量配分は注意深く決定されなければならない。計量配分が少な過ぎると、ＳＣＲ触媒の中の酸化窒素が最早完全には還元できなくなる。計量配分が多過ぎると、一方では不要な反応剤の消費をもたらし、他方では、反応剤の性質によっては、不快な悪臭公害がもたらされることがある。
【０００３】
基準流量或いは計量配分（ドーズ）量の決定は、ＥＰ １ ０２４ ２５４ Ａ２ によれば、例えば燃料噴射量及び／又は回転数などの内燃機関の運転パラメータに基づいて、又場合によっては少なくとも排気ガスの特性値、例えば排気ガス温度に基づいて行われる。
【０００４】
ＤＥ １０ ２００４ ０３１ ６２４ Ａ１ には、内燃機関の排気ガスの浄化のために用いられるＳＣＲ触媒の作動のための方法が説明されているが、この方法の場合、予め定められているメモリ基準値を目標として、ＳＣＲ触媒の中の反応剤充填レベルの制御或いは調節が行われる。メモリ基準値の適切な事前設定は、一方では、内燃機関の定常状態の下で十分な反応材料が内燃機関のＮＯｘ無処理排出物のできる限り完全な除去のために使用できるということを保証し、他方では、反応剤のすり抜けを避けるということを保証する。ＳＣＲ触媒の反応剤充填レベルは、ＳＣＲ触媒の中へ流入するＮＯｘマス流、ＳＣＲ触媒から出てゆくＮＯｘマス流、触媒温度、並びに場合によっては反応剤のすり抜けを考慮した触媒モデルに基づいて求められる。ＳＣＲ触媒の最大可能な反応剤充填レベルは、特にＳＣＲ触媒の作動温度に依存しており、この充填レベルは、作動温度が低い時に最高となり、作動温度が高くなると共に小さい値へ向かって低下して行く。ＳＣＲ触媒の効率は、触媒活性に依存しており、この活性は、作動温度が低い時に低くなり、作動温度が高くなると共に最大値を通過し、動温度が更に高くなると再び低下して行く。
【０００５】
反応剤或いは反応剤の前駆物質は、直接内燃機関の排気ガス経路の上に配置されることのできるドーズ弁を用いて計量配分される。ドーズ弁の機械的信頼性に係わる理由から、また反応剤の加速された老化プロセス及び場合によってはそれと結び付いている腐食傾向を考慮して、ドーズ弁の冷却装置が供えられることがある。その様な冷却装置が ＤＥ ４４ ３６ ３９７ Ａ１ に記載されているが、これは内燃機関の冷却水循環路に結合された、ドーズ弁を取巻いている冷却ジャケット（外被）を想定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、場合によって必要となるドーズ弁の冷却を簡単な手段で実現することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の排気ガス領域に反応剤或いは反応剤の前段階物質の計量配分のために配置され、超過温度の回避のために冷却装置が備えられているドーズ弁の作動方法において、通常の計量配分のドーズ休止期間の間に必要に応じて、予め定められている最少量が意図的にドーズ弁（１８）の冷却のために計量配分される。
【発明の効果】
【０００８】
独立の方法請求項のメルクマールを持つ本発明に基づく方法は、ドーズ弁の冷却が既存の手段を用いて実施されるので追加のコストが何ら生じないと云う利点を持っている。これによって特に、本発明に基づく方法が実行される、装置の量産の際に利点が生まれる。
【０００９】
本発明に基づく手法はコスト的に有利に構成部品の保護を実現する。とりわけ、計量配分されるべき反応剤或いは反応剤の前駆物質が高い温度に曝されることが回避される。
本発明に基づく手法はは反応剤の通常の計量配分の上に構築される。反応剤が計量配分されない計量配分（ドーズ）休止期間の間に、また同時にドーズ弁の温度が高い時に、適切に事前設定された最少量が計量配分される。この最少量は、触媒の中の反応剤重点レベルが最大である時、またそれによってオーバードージング状態である時にはほとんど反応剤流入は発生しないように定められる。この最少量は、実際の応用の枠組みの中で求められ且つそれに応じて事前設定される。実験により、この最少量は、具体的なＳＣＲ触媒に基づいて、最大計量配分量の１０％よりも少ないが、それでも十分な冷却効果が達成される様に定められた。
【００１０】
本発明に基づく手法の有利な拡張例及び実施例は付属の諸請求項から明らかとなる。
様々な実施例では、前記の最少量が通常の計量配分のドーズ休止期間の中の特定の前提条件の下でのみ計量配分されるということが想定されている。第一の実施例は、この最少量が吸蔵型触媒及び／又は粒子フィルタの再生が行われている時にのみ計量配分されるということを想定している。追加の或いは代替の実施例は、この最少量が、当該の内燃機関が駆動機関として搭載されている車両が最低速度を下回った時にのみ計量配分されるということを想定している。別の追加の或いは代替の実施例は、この最少量が、当該の内燃機関が駆動機関として搭載されている車両が最低速度を下回った時にのみ計量配分されるということを想定している。別の追加の或いは代替の実施例は、この最少量が、周囲温度が周囲温度閾値をオーバーした時にのみ計量配分されるということを想定している。別の追加の或いは代替の実施例は、この最少量が、ドーズ弁温度に関する尺度がドーズ弁温度閾値をオーバーした時にのみ計量配分されるということを想定している。これ等の諸個別実施例には、常に“或いは”という言葉を、また一部は“及び”という言葉を用いて互いに結び付けることができる。少なくとも一つの実施例を考慮することによって最少量の不必要な計量配分を回避することができる。
【００１１】
一実施例は、ドーズ弁温度に関する尺度が内燃機関の少なくとも一つの運転パラメータ及び／又は排気ガスの特性パラメータに応じて求められるということを想定している。
代わりとして或いは補足として、ドーズ弁温度に関する尺度が、排気ガス領域内に配置された温度センサによって準備された温度信号に応じて求められるということを想定している。
【００１２】
更に、代わりとして或いは補足として、ドーズ弁温度に関する尺度が、磁気弁として作られたドーズ弁の内部抵抗に応じて求められるということを想定している。
ドーズ弁温度に関する尺度のそれぞれの測定のための個々の実施例は、少なくともドーズ弁の領域内の実際の温度状態を考慮することを可能にし、それによって最少量の不必要な計量配分を回避することが可能となる。
【００１３】
一つの有利な決定によれば、前記の最少量が最大計量配分量の１０％以下の量に制限されるということが想定されている。最少量を前記の最小値に制限することによって、排気ガス領域内の、とりわけ、反応剤を特に内燃機関のＮＯｘ排出物質の変換のために必要とするＳＣＲ触媒内の作動温度が高い時でも、一酸化二窒素（笑気ガス）の発生に至ることがなくなる。
【００１４】
この方法の実施のための本発明に基づく装置は先ず、この方法の実施のために特別に仕立てられている制御装置に関する。
この制御装置は好ましくは、プロセスステップが制御装置プログラムとして格納されている少なくとも一つの電気的メモリを含んでいる。
【００１５】
本発明に基づく前記の制御装置プログラムは、制御装置で実行された時に本発明に基づく方法の全てのステップが実行されることを想定している。
機械読み取り可能な媒体に記憶されたプログラムコードを含む本発明に基づく制御装置プログラム製品は、このプログラムが制御装置で実行されると本発明に基づく方法を実施する。
【００１６】
本発明に基づく手法のその他の有利な拡張実施例及び実施例は以下の説明から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は内燃機関１０を示しており、この内燃機関の吸気領域１１にはエア測定装置１２が配置され、その排気領域１３にはドーズ装置１４、排気ガス温度センサ１５、触媒１６、粒子フィルタ１７が配置されている。
【００１８】
排気ガス領域には排気ガスマス流ｍｓ＿ａｂｇが現れ、また触媒１６の上流側にはＮＯｘマス流ｍｓ＿ＮＯｘ＿ｖＫが現れる。
ドーズ装置１４は、電磁弁１８並びにドーズ弁温度センサ１９を備えている。
【００１９】
エア測定装置１２はエア信号ｍｓ＿Ｌを、内燃機関１０は回転信号ｎを、排気ガス温度センサ１５は測定された排気ガス温度ｔｅ＿ａｂｇ＿Ｍｅｓを、制御装置２０に送り込む。電磁弁１８は、コイル内部抵抗Ｒｉ＿Ｍｅｓを、ドーズ弁温度センサ１９は測定されたドーズ弁温度ｔｅ＿Ｖ＿Ｍｅｓを、制御装置２０に送り込む。
【００２０】
センサ類としては、更に速度センサ２１、アクセルペダル２２、周囲空気温度センサ２３が備えられており、その際、速度センサ２１は測定された車両速度ｖ＿Ｍｅｓを、アクセルペダル２２は負荷Ｍｄを、周囲空気温度センサは周囲空気温度ｔｅ＿Ｌｕを、制御装置２０に送り込む。
【００２１】
制御装置２０は、燃料計量装置２４に燃料信号ｍ＿Ｋを、電磁弁１８にドーズ信号ｓ＿Ｄを送り込む。
制御装置２０は、パラメータ値測定装置３０を備えており、この測定装置３０には負荷Ｍｄ、空気信号ｍｓ＿Ｌ、並びに回転数ｎが送り込まれ、この測定装置３０は、燃料信号ｍ＿Ｋ、計算された排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇ＿Ｓｉｍ、計算された排気ガスマス流ｍｓ＿Ａｂｇ＿Ｓｉｍ、並びに計算されたＮＯｘマス流ｍｓ＿ＮＯｘ＿ｖＫ＿Ｓｉｍを準備する。
【００２２】
制御装置２０は更に、冷却要求測定装置３１を備えており、この測定装置３１には、コイル内部抵抗Ｒｉ＿Ｍｅｓ、測定されたドーズ弁温度ｔｅ＿Ｖ＿Ｍｅｓ、排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇ、並びに負荷Ｍｄが送り込まれ、またこの測定装置３１は、第一の許可信号ＦＧ１を用意し、この信号は選択論理回路装置３２に送り込まれる。
【００２３】
制御装置２０は更に、速度比較器３３を備えており、この比較器３３は、車両速度ｖ＿Ｍｅｓを詳しくは示されていない車両速度閾値と比較し、この比較の結果に応じて、第二の許可信号ＦＧ２を選択論理回路装置３２に送り込む。
【００２４】
制御装置２０は更に、再生制御装置３４を備えており、この制御装置３４は、選択論理回路装置３２に第三の許可信号ＦＧ３を送り込む。
更に温度比較器３５が備えられており、この比較器３５は周囲空気温度ｔｅ＿Ｌｕを詳しくは説明されていない周囲空気温度閾値と比較し、この比較の結果に応じて、選択論理回路装置３２に第四の許可信号ＦＧ４を送り込む。
【００２５】
選択論理回路装置３２は、ドーズ信号測定装置３６に冷却信号３７を送り込み、今度はこの測定装置３６がドーズ弁１８の制御のためのドーズ信号ｓ＿Ｄを準備する。ドーズ信号ｓ＿Ｄは許可信号測定装置３８へ送られ、この測定装置３８は選択論理回路装置３２に第五の許可信号ＦＧ５を送り込む。許可信号測定装置３８には更に冷却信号３７も送り込まれる。
【００２６】
本発明によれば、この方法は次の様に進められる。
ドーズ弁１８の超過温度に対する保護のためにドーズ弁１８の冷却が、通常の計量配分のドーズ休止期間中に必要に応じて、適切に事前設定された最少量がドーズ弁の冷却のために計量配分されることによって行われる。冷却の必要性は、ドーズ弁１８の温度に関する少なくとも一つの尺度が、予め定められている温度閾値をオーバーした時に生じる。これによって、最少量が、一方では望ましい冷却効果を達成するために十分な値に定められる。他方では、排気ガス領域１３の端部での反応剤のすり抜けができる限り回避されるか或いは少なくとも最少化されるということに注意しなければならない。その様な反応剤のすり抜けは、触媒として、反応剤充填レベルが冷却要求があった時に既に最高充填レベルになっているＳＣＲ触媒が備えられている時に起こり得る。実験に基づいて最大計量配分量の１０％よりも少ない最少量の場合には、一方では、十分に高い冷却効果を達成することができ、且つ他方では、それでも、ほとんど反応剤のすり抜けが認められないということを明らかにすることができた。
【００２７】
先ず、ドーズ信号測定（決定）装置３６がドーズ信号ｓ＿Ｄを詳しくは示されていない入力信号に左右されずに通常の計量配分作動の枠組みの中で、例えば流れの上流側ＮＯｘマス流ｍｓ＿ＮＯｘ＿ｖＫに応じて或いは計算された流れの上流側ＮＯｘマス流ｍｓ＿ＮＯｘ＿ｖＫ＿Ｓｉｍに応じて、或る特定の値に定めるということが確認されるべきである。
【００２８】
このために、許可信号測定装置３８が備えられているが、この装置３８は、ドーズ信号ｓ＿Ｄの発生を冷却信号３７の有無に応じて監視する。冷却信号３７無しのドーズ信号ｓ＿Ｄがある場合には、第五の許可信号ＦＧ５が選択論理回路装置３２を停止させるので、選択論理回路装置３２は場合に応じて出力される冷却信号３７を抑制する。いずれにせよ、反応剤或いは反応剤の前段階物質の計量配分は行われない。
【００２９】
反応剤は、ＳＣＲ触媒１６の中で還元剤として働く、例えばアンモニアとすることができる。アンモニアは、例えば計量配分される反応剤の前段階物質としての尿素水溶液から得ることができる。反応剤は更に、例えば酸化性物質、例えば触媒１６の中或いは粒子フィルタ１７の中の触媒として働く層の上で排気ガス或いは触媒１６及び／又は粒子フィルタ１７の加熱のために発熱的に反応する炭化水素、とすることができる。
【００３０】
冷却信号３７は、通常の計量配分の枠組みの中でドーズ休止が行われる時には、第五の許可信号ＦＧ５に基づいて単に最少量に対応するドーズ信号ｓ＿Ｄの準備のためだけにドーズ信号測定装置３６に送られるようにすることができる。
【００３１】
冷却要求測定装置３１は、第一の許可信号ＦＧ１を、磁気弁１８のコイル内部抵抗Ｒｉ＿Ｍｅｓ及び／又はドーズ弁温度センサ１９によって測定されたドーズ弁温度ｔｅ＿Ｖ＿Ｍｅｓ及び／又は排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇ及び／又は負荷Ｍｄに応じて測定する。
【００３２】
排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇは、測定された排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇ＿Ｍｅｓを生成する排気ガス温度センサ１５によって測定することができる。排気ガス温度センサ１５は、パラメータ値測定装置３０によって計算される排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇ＿Ｓｉｍが少なくとも排気ガス温度ｔｅ＿Ａｂｇに関する尺度として援用される時には、無くすことができる。
【００３３】
アクセルペダル２２は、好ましくは、詳しくは示されていない車両の中に配置されており、その際このアクセルペダル位置が内燃機関１０の負荷Ｍｄを少なくとも近似的に反映する。
【００３４】
冷却要求測定装置３１の上述の入力パラメータ値は、単独で或いは任意の組み合わせによってドーズ装置１４或いはドーズ（電磁）弁１８の領域内の温度に関する少なくとも一つの尺度を反映している。ドーズ弁１８がオーバーしてはならない温度閾値との比較によって、第一の許可信号ＦＧ１が生成されるか否かが決定される。温度閾値がオーバーされている限り、第一の許可信号ＦＧ１は選択論理回路装置３２に対して冷却信号３７の準備をさせ、今度はこの冷却信号が更に、ドーズ信号決定装置３６に対して最少量に対応するドーズ信号ｓ＿Ｄをドーズ弁１８の冷却のために準備させる。
【００３５】
第二の許可信号ＦＧ２は、速度比較器３３が自動車の車両速度ｖ＿Ｍｅｓに応じて準備するが、この許可信号ＦＧ２は、冷却信号３７の出力が車両速度閾値以下にある車両速度の時にのみ許されるようにするために、援用されることができる。車両速度がそれよりも高ければ、走行によって生じる風がドーズ弁１８の十分な冷却に寄与することができると考えることができる。
【００３６】
第三の許可信号ＦＧ３は再生制御装置３４が準備するが、この許可信号ＦＧ３は、冷却信号３７の出力が吸蔵型触媒として作られた触媒１６及び／又は粒子フィルタ１７の再生が行われる時にのみ許されるようにするために、援用されることができる。何故なら、再生は一般に触媒１６或いは粒子フィルタ１７の非常に高い作動温度と結び付いており、その高い作動温度は構造的な条件によってはドーズ弁１８に対しても影響することがあるからである。
【００３７】
第四の許可信号ＦＧ４は、温度比較器３５が周囲空気温度センサ２３によって測定された周囲空気温度ｔｅ＿Ｌｕに応じて準備するが、この許可信号ＦＧ４もまた、周囲温度が予め定められている閾値をオーバーしている時にのみ冷却信号３７の出力が許されるようするために、援用されることができる。オーバーしていない場合には、冷たい周囲空気が既に、ドーズ弁１８のために必要な冷却効果をもたらすために十分であると考えることができる。
【００３８】
第一から第四までの許可信号ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３、ＦＧ４は、選択論理回路装置３２で単独ででも或いは組み合わせによってでも考慮されることができる。例えば、第一の許可信号ＦＧ１は、同時に第二の許可信号ＦＧ２が低い車速を、第三の許可信号ＦＧ３が再生の実行を、第四の許可信号ＦＧ４が高い空気温度を知らせている時にのみ、冷却信号３７を出力するように工夫することができる。意味のある下位組み合わせ（サブ・コンビネーション）も選択論理回路装置３２で考慮されることができる。極端な場合には、既に許可信号ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３、ＦＧ４の一つだけでも、冷却信号３７を準備するか或いは抑制するために援用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に基づく方法が実行される技術的環境を示す。
【図１】
2009540185.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月3日(2008.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009540185.tif 000004
【国際調査報告】
2009540185.tif 000005
2009540185.tif 000006
2009540185.tif 000007
2009540185.tif 000008