(57)【要約】【解決手段】本発明は、排気ガス浄化システムを備える排気ガス装置を有する、特に自動車の内燃機関を作動するための方法であって、その際、エンジンラムダ値が、この排気ガス装置の少なくとも１つの位置において検出された温度が、予め設定された第１の温度値を超過する場合に、モデル化された、またはこの排気ガス装置の少なくとも１つの臨界的な位置において測定された温度に依存して、排気ガス温度が低下されるように、定常運転から相違した状態で温度に依存するエンジンラムダ値へと調節される様式の上記方法に関する。本発明の場合、エンジンラムダ値は、測定温度が予め設定された第１の温度値を予め設定された時間間隔のあいだ超過した時に初めて、排気ガス温度の低下のために、定常運転のための値から温度の依存するエンジンラムダ値へと変化される。
2005504224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化システムを備える排気ガス装置を有する、特に自動車の内燃機関を作動するための方法であって、
その際、エンジンラムダ値が、
この排気ガス装置の少なくとも１つの位置において検出された温度が、予め設定された第１の温度値を超過する場合に、
モデル化された、またはこの排気ガス装置の少なくとも１つの臨界的な位置において測定された温度に依存して、排気ガス温度が低下されるように、
定常運転から相違した状態で温度に依存するエンジンラムダ値へと調節される様式の上記方法において、
エンジンラムダ値は、測定温度が予め設定された第１の温度値を予め設定された時間間隔のあいだ超過した時に初めて、排気ガス温度の低下のために、定常運転のための値から温度の依存するエンジンラムダ値へと変化されることを特徴とする方法。
【請求項２】
予め設定された時間間隔は、排気ガス装置の異なる臨界的な位置のために、異なって選択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】
排気ガス装置の臨界的な位置が、内燃機関のエンジンブロックにより近く位置すればするほど、予め設定された時間間隔は、より長く選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
検出された温度は、少なくとも１つの臨界的な位置の上流側または下流側で、及び／または、主触媒装置において測定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
検出された温度は、少なくとも１つの臨界的な位置の上流側または下流側で、及び／または、前触媒装置において測定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
検出された温度が、予め設定された時間間隔の範囲内で、第１の予め設定された温度値よりもより大きい、第２の予め設定された温度値を超過した場合、エンジンラムダ値は、予め設定された時間間隔の経過の前に、定常運転のための値から、温度に依存したエンジンラムダ値へと移行されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
予め設定された第２の温度値は、排気ガス装置の異なる臨界的な位置のために、異なって選択されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
排気ガス装置の臨界的な位置が、内燃機関のエンジンブロックにより近く位置すればするほど、予め設定された第２の温度値は、より高く選択されることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
エンジンラムダ値は、直接的に、またはフィルターをかけられて、定常運転の値から、温度に依存するエンジンラムダ値へと移行されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、排気ガス浄化システムを備える排気ガス装置を有する、特に自動車の内燃機関を作動するための方法に関し、
その際、エンジンラムダ値が、
この排気ガス装置の少なくとも１つの位置において検出された温度が、予め設定された第１の温度値を超過する場合に、
モデル化された、またはこの排気ガス装置の少なくとも１つの臨界的な（kritischen）位置において測定された温度に依存して、排気ガス温度が低下されるように、
定常運転から相違した状態で温度に依存するエンジンラムダ値へと調節される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車内における内燃機関の触媒装置は、高い温度でもっての負荷の際に劣化し、その際、ライト・オフ特性が低下し、即ち、同一の転換率が、最初に比較的に高い触媒装置温度において達せられ、及び／または、３元触媒装置において、通常、ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘに関して、＞９９％の値であるピーク転換率が低下する。このプロセスは、上昇する劣化率と共に過剰に増大する。
【０００３】
内燃機関の排気ガスライン内において、場合によっては１０００℃以上の、極めて高い排気ガス温度、および触媒装置温度が生じ、これら温度が、場合によっては、短い作用時間の内に、触媒装置を、許容されていない方法で損傷し、従って、排気ガス放出限界値は、もはや維持されない。このことは、特に、少なくとも１つのエンジンに近い触媒装置（前触媒装置、または主触媒装置）を有する排気ガス浄化システムの場合に言えることである。何故ならば、短い非断熱性の排気ガス導管を介して、ほんの僅かしか熱が放出されないからである。
【０００４】
排気ガス温度を、少なくとも、ほぼエンジン全負荷の際に、理論空燃比以下のエンジン作動によって、制限することは公知である。燃焼室内へと導入された燃料は、酸素不足のために、完全に燃焼されない。このことによって、燃焼室ガスは、同じ供給されたエネルギーにおいて、比較的に低い温度に達する。付加的に、燃料の蒸発エンタルピー（Verdampfungsenthalpie）が、燃焼室ガスを冷却する。更に、この作動モードに内おいて、残余酸素は、排気ガス内において低減し、従って、僅かな発熱性が、この、もしくはこれらの触媒装置内において形成される。
【０００５】
通常、最大に許容された排気ガス触媒装置温度が予め与えられ、且つ、エンジンラムダ値が、最大に許容された排気ガス触媒装置温度からの、検出された排気ガス触媒装置温度の差異に依存して調節される。同様に、付加的に、一つまたは多数の排気ガス温度、もしくは触媒装置温度を、排気ガス浄化システムの異なる位置において、予め設定された最大温度からの差異に対して監視すること、および、エンジンラムダ値を、臨界的な位置に依存して調節することは公知である。
【０００６】
これら措置と、不都合な燃料消費の増大が関連することは欠点である。従って、これら構造部材保護措置の過剰消費を、できる限り制限することの努力が試みられた。従って、例えば、ドイツ連邦共和国特許第１９６  ０９  ９２３号明細書（特許文献１）において、過熱保護措置の段階的な導入（Phase-In）が記載されている。先ず始めに、第１に、比較的に弱い効果の（ausgepraegte）措置が講じられ、この措置の結果が、温度低下に関して検査され、その際、不十分な温度低下の場合には、第２の比較的に強い効果的な措置が講じられる。この方法における欠点は、燃料消費の減少を達成するために、排気ガス浄化の特定の過負荷が、甘受されねばならないことである。
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許第１９６  ０９  ９２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の根底をなす課題は、上述の様式の方法を、過剰消費の減少が、排気ガス温度および排気ガス浄化装置温度に起因したエンジンラムダ値調節によって、排気ガス浄化の過負荷無しに達せられるという趣旨で改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に従い、請求項１内における典型的な特徴を有する、上述の様式の方法によって解決される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項内において与えられている。
【発明の効果】
【０００９】
この目的で、本発明により、エンジンラムダ値は、検出された温度が予め設定された第１の温度値を予め設定された時間間隔のあいだ超過した時に初めて、排気ガス温度の低下のために、定常運転のための値から温度の依存するエンジンラムダ値へと変化される。
【００１０】
このことは、排気ガス浄化システムのための限界温度の短期間の、引き続いての冷却相によって時間的に間を置かないで再び補整される超過が認識され得ること、
従って、そこで、定常運転のエンジンラムダ値の数値の如何なる低下も実施されず、
従って、全運転（Gesamtbetrieb）の状態で、低減された燃料消費量が、より僅かに急激に効果をあらわす構造部材保護措置によって、エンジンラムダ値の変化を用いて与えられることの利点を有している。更に、異なる温度臨界的な位置の異なる重要性（Wichtung）が、エンジンラムダ値の構造部材保護に起因する調節の際に達せられ、且つ、例えば加速過程の際の短時間の負荷と、上り坂での、例えばフルスロットル走行の際の比較的に長い持続状態の負荷との間で区別される。
【００１１】
排気ガス装置内における異なる位置における温度変化の異なる熱力学的な状態を顧慮するために、予め設定された時間間隔が、この排気ガス装置の異なる臨界的な位置のために、異なって選択される。例えば、排気ガス装置の臨界的な位置が、内燃機関のエンジンブロックにより近く位置すればするほど、この予め設定された時間間隔は、より長く選択される。
【００１２】
有利には、温度は、少なくとも１つの臨界的な位置の上流側または下流側で、及び／または、主触媒装置、及び／または前触媒装置において測定される。
【００１３】
排気ガス浄化システムの非可逆的な損傷を防止するために、検出された温度が、予め設定された時間間隔の範囲内で、予め設定された第１の温度値よりもより大きい、第２の予め設定された温度値を超過した場合、エンジンラムダ値は、予め設定された時間間隔の経過の前に、定常運転のための値から、温度に依存したエンジンラムダ値へと移行される。
【００１４】
排気ガス装置内における異なる位置における温度変化の異なる熱力学的な状態を顧慮するために、予め設定された第２の温度値が、この排気ガス装置の異なる臨界的な位置のために、異なって選択される。例えば、排気ガス装置の臨界的な位置が、内燃機関のエンジンブロックにより近く位置すればするほど、この予め設定された第２の温度値は、より高く選択される。
【００１５】
合目的に、エンジンラムダ値は、直接的に、またはフィルターをかけられて、定常運転の値から、温度に依存するエンジンラムダ値へと移行される。
【００１６】
本発明の更なる特徴、利点、および有利な実施形態は、従属請求項、並びに、添付された図に基づく以下の本発明の説明から与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明により、エンジンラムダ値を調節するための基準として、温度の、もしくは予め設定された第1の温度の超過の、作用時間が使用される。予め設定された時間間隔の間じゅう、継続負荷の温度限界は、予め与えられた温度差だけ、定常運転から相違した状態で、温度に依存するエンジンラムダ値の初期設定無しに超過される。温度過負荷が、比較的に長く持続した場合、エンジンラムダ値は、熱的な継続負荷による被害を回避、もしくは低下するために、直接的に、またはフィルターをかけられて、温度に依存するエンジンラムダ値へと移行される。
【００１８】
更に、温度超過の発生の場所は、排気ガスシステムにおいて、温度に依存するエンジンラムダ値の検出の際に顧慮される。シリンダーヘッドの近傍で、この作動区間（Laufstrexke）に至るまでの排気ガス装置の、更に僅かな熱的な慣性のために、極めて迅速に負荷に従う熱力学的な状態が存在し、この熱力学的な状態が、更に下流側で、および特に、１つもしくは複数の触媒装置の後方で、明確に低下する。従って、加熱工程、および冷却工程は、エンジンに近い前触媒装置の手前において、エンジンから遠い中間において配設された大容積の主触媒装置よりも、より迅速に進行する。従って、排気ガス内における温度過負荷は、エンジンに近い第1の触媒装置の上流側で、後に続く臨界的な、排気ガス装置の位置における温度過負荷よりも、より長い時間間隔の間じゅう許容される。何故ならば、エンジンの近くの位置において、不利な負荷変化、または回転数変化の際に、または、温度に依存するエンジンラムダ値の調節の際に、比較的に迅速な冷却、および従って臨界的な状況の除去が考慮に入れられ得るからである。
【００１９】
測定温度が、既に、予め設定された時間間隔の範囲内において、この測定位置に関する予め設定された第1の温度値よりもより高い、予め設定された第2の温度値を超過した場合、即ち換言すれば、測定温度と、予め設定された第1の温度値との間の温度差が、予め設定された値よりもより大きくなる場合、温度に依存するエンジンラムダ値を、既に、予め与えられた時間間隔の経過の前に、非可逆的な触媒装置損傷を排除するために、調節することは有意義である。
【００２０】
図１および２は、グラフ的に、本発明による、ダイナミックな構造部材保護を、具体的に説明している。この場合、水平方向の軸線１０上において時間、第１の垂直方向の軸線１２上において前触媒装置手前での排気ガス温度、および、第２の垂直方向の軸線１４上においてエンジンラムダ値が記されている。この軸線１４上における値１６は、１のエンジンラムダ値に相応し、ライン１８が、予め設定された第１の温度値（この実施例において９００℃）に相応し、且つ、ライン２０が、予め設定された第２の温度値（この実施例において９４０℃）に相応する。グラフ２２は、構造部材保護処置の無い、時間に対する排気ガスの温度経過を示しており、グラフ２４が、公知技術に従う、構造部材保護処置を有する、時間に対する排気ガスの温度経過を示しており、且つ、グラフ２６が、本発明による方法に従う、構造部材保護処置を有する、時間に対する排気ガスの温度経過を示している。グラフ２８は、構造部材保護処置の無い、時間に対するエンジンラムダ値の経過を示しており、グラフ３０が、公知技術に従う、構造部材保護処置を有する、時間に対するエンジンラムダ値の経過を示しており、且つ、グラフ３０が、本発明による方法に従う、構造部材保護処置を有する、時間に対するエンジンラムダ値の経過を示している。参照符号３４は、第１の時点Ｔ０を示し、参照符号３６が、第２の時点Ｔ１を示し、参照符号３８が、第３の時点Ｔ２を示し、参照符号４０が、第４の時点Ｔ３を示し、および、参照符号４２が、第５の時点Ｔ４を示している。図２において、参照符号４４は、第６の時点ＴＫＲを示している。第３の時点３８と第４の時点４０との間の時間差は、予め設定された時間間隔４６に相応する。
【００２１】
図１は、例えば、比較的に長い強度な勾配内への進入における、時点Ｔ０  ３４の際の、負荷飛躍、即ち部分負荷−全負荷を、グラフ的に具体的に説明している。排気ガス浄化システムは、例えば、エンジンに近い前触媒装置、および更に下流側に配設された主触媒装置を備えており、その際、図１において、前触媒装置の手前での排気ガス温度（軸線１２）の時系列的な経過が、具体的に説明されている。この排気ガス温度は、前触媒装置の手前において、時点Ｔ０  ３４の後で、時点Ｔ０  ３４の際の負荷飛躍の結果として迅速に上昇し、且つ、予め設定された９００℃のもとでの第１の温度値１８の様式における臨界的な温度限界値の時点Ｔ１  ３６へと接近する。公知技術において（グラフ２４、３０）、エンジンラムダ値（グラフ３０）は、＞９００℃の排気ガス温度を確実に排除するために、既に、時点Ｔ１  ３６から、＜１の値に調節される（グラフ２４）。本発明による方法に従って、先ず第一に、Ｔ２  ３８からＴ３  ４０までの間の時間間隔４６内において、４０Ｋ（ケルビン）の温度差限界値、もしくは、９４０℃の予め設定された第２の温度値が超過されたかどうかが検査される。図１による実施例において、このことは、このケースではなく、従って、例えば、５秒の時間間隔４６の経過の後、相応するエンジンラムダ値（グラフ３２）の漸次の（または即時の）調節によって、時点Ｔ３  ４０の後、排気ガス温度（グラフ２６）が、継続負荷限界値１８以下に低下される。従って、このエンジンラムダ値の変化から結果として生じる過剰消費は、初めて、後の時点の際に始まる。総じて、排気ガス温度（グラフ２６）は、Ｔ２  ３８からＴ４  ４２までの時間間隔のあいだ、継続負荷限界値１８の上方に位置している。
【００２２】
図２による別の実施例において、更に、時間間隔４６の範囲内において、時点ＴＫＲ  ４４の際に、温度差限界値（厳しい限界値）が、もしくは、９４０℃の予め設定された第２の温度値２０が超過され、且つ、エンジンラムダ値（グラフ３２）が、急傾斜の勾配でもって、継続負荷限界値１８を下回るために必要な値に設定される。従って、Ｔ２  ３８からＴ４  ４２までの時間間隔は、図１による実施例においてよりも、より短いという結果になる。
【００２３】
図３は、排気ガス装置内における、２つの異なる位置、即ち測定位置に関する、熱的な過負荷を許容するための異なる時間間隔（予め設定された時間間隔）の意義を、具体的に説明している。垂直方向の軸線４８上において温度が、および、水平方向の軸線４０上において時間が記されている。ライン５２は、前触媒装置のために、最大に許容された温度を示し、且つ、ライン５４が、主触媒装置のために、最大に許容された温度を示している。グラフ５６は、構造部材保護処置の無い、前触媒装置の手前での排気ガス温度の経過を示しており、グラフ６０が、本発明による構造部材保護処置を有する、前触媒装置の手前での排気ガス温度の経過を示している。グラフ６２は、構造部材保護処置の無い、主前触媒装置の手前での排気ガス温度の経過を示しており、グラフ６４は、公知技術による構造部材保護処置を有する、主前触媒装置の手前での排気ガス温度の経過を示しており、且つ、グラフ６６が、本発明による構造部材保護処置を有する、主触媒装置の手前での排気ガス温度の経過を示している。
【００２４】
前触媒装置の手前において（グラフ６０）、排気ガス装置の僅かの熱的な慣性に基づいて、エンジンラムダ値の調節の変化（グラフ６４）は、極めて迅速に、温度の低下を生じさせるのに対して、主触媒装置のまん中における測定位置において、同様に温度に起因する低いエンジンラムダ値の即時の調節の際にも、臨界的な温度限界値５４の超過の後、ただ遅鈍な構造部材温度の取去りだけを考慮に入れねばならない。長い時間間隔は、ここで、熱的な過負荷の危険を増大させる。
【００２５】
前触媒装置の手前での排気ガス温度において（グラフ６０）、負荷飛躍によって、時点ＴＡ  ６８の際に、継続負荷限界値５２が交差され、且つ、時点ＴＢ  ７０の際に、構造部材保護が開始される。時点ＴＣ  ７２の際に、この排気ガス温度は、再び、継続負荷限界値５２の下にある。
【００２６】
主触媒装置内における温度において（グラフ６４）、同様の負荷飛躍によって、時点ＴＡ′  ７４の際に、構造部材保護が開始される。この時点ＴＡ′  ７４からＴＢ′  ７６までの時間間隔は、時点ＴＡ  ６８からＴＢ  ７０までの時間間隔に相応する。この温度は、前方に接続された排気ガス装置の、比較的に高い熱的な慣性のために、前触媒装置の手前での排気ガス温度よりも、より遅鈍に上昇する。この理由から、しかも同様に、冷却は比較的に長く継続し、且つ、総じて、この時点ＴＡ′  ７４からＴＣ′  ７８に至るまでの、構造部材臨界的な時間間隔が、時点ＴＡ  ６８からＴＣ  ７２に至るまでの時間間隔よりもより長い。特に温度に敏感なＮＯｘ貯蔵触媒装置は、温度ピークが、継続負荷限界値５４を、前触媒装置の手前での排気ガス温度（グラフ６０）よりも、あまり強く超過しない場合ですら、長い作用時間によって、極めて強度に損傷される。グラフ６６による本発明による方法の場合、温度ピーク、および温度超過の継続（時点ＴＡ′  ７４からＴＣ″  ８０に至るまで時間間隔）は、基本的により僅かという結果となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による方法に従う、前触媒装置の手前での排気ガス温度の第１の温度経過の、並びにエンジンラムダ値の処置を有する、および有してない時間に対する、エンジンラムダ値の、グラフ的な図である。
【図２】発明による方法に従う、前触媒装置の手前での排気ガス温度の第２の温度経過の、並びにエンジンラムダ値の処置を有する、および有してない時間に対する、エンジンラムダ値の、グラフ的な図である。
【図３】エンジンラムダ値の処置を有する、および有してない、時間に対する、前触媒装置の手前での、および主触媒装置の手前での排気ガス温度の温度経過の、グラフ的な図である。
【国際公開パンフレット】
2005504224.tif 000003
2005504224.tif 000004
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2005504224.tif 000011
2005504224.tif 000012
2005504224.tif 000013
2005504224.tif 000014
2005504224.tif 000015
2005504224.tif 000016
【国際調査報告】
2005504224.tif 000017
2005504224.tif 000018
2005504224.tif 000019
2005504224.tif 000020
2005504224.tif 000021
2005504224.tif 000022