(57)【要約】【課題】二次空気吹込により、触媒の加熱の最適化か達成可能なように、即ち暖機過程における既知の二次空気吹込においてよりも良好な転化率が達成可能なように、二次空気量の制御方法を改良する。【解決手段】二次空気吹込装置を備えた自動車の二次空気量の制御方法は、二次空気吹込量の上昇が、自動車の発進条件およびモデル化および／または測定により決定された触媒の加熱経過の関数として、時間的に可変に行われることを特徴とする。【選択図】図３
2005508471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次空気吹込装置を備えた自動車の二次空気量の制御方法において、
二次空気吹込量の上昇が、自動車の発進条件の関数としておよびモデル化および／または測定により決定された触媒の加熱経過の関数として、時間的に可変に行われることを特徴とする二次空気量の制御方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
二次空気供給の開始が、次の発進条件、即ち周囲温度および／またはエンジン温度、測定またはモデル化により決定された触媒温度の関数として選択されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２の方法において、
二次空気供給の開始直後における二次空気量の上昇が、発進条件の関数として、時間的に可変に選択されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法において、
二次空気供給量の時間変化がモデル化または測定された触媒の加熱経過に適合され、この場合、二次空気量の上昇制御が触媒の加熱状態の関数として行われることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４の方法において、
二次空気量の上昇制御が触媒の加熱状態の関数として漸増的または漸減的に行われることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法において、
最初に二次空気供給量の時間変化の漸増経過が行われ、次に定常的に移行するように二次空気供給量の時間変化の漸減経過が行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の１つまたは複数の方法において、
車両内燃機関に供給されるリッチ混合物の時間変化が、二次空気供給量の時間変化と同様に行われることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次空気吹込装置を備えた自動車の二次空気量の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
燃焼室の直後における追加空気の吹込は高温排気ガスの後燃焼を形成させる。この「発熱反応」は、一方で排気ガス成分である炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を低減し、他方で触媒を加熱する。
【０００３】
これにより、暖機過程における触媒の転化率が本質的に上昇され、このことは特にきわめて低いエミッションを有する車両に対して必要である。
従来技術から既知の方法においては二次空気は急激に供給される。
【０００４】
さらに、固有の空気質量測定を有する制御可能な二次空気ポンプが使用される二次空気吹込が本出願人に既知である。このとき、空気質量がある傾斜をなして上昇制御されることが好ましく、この傾斜の勾配は決定可能ではあるが一定である。
【０００５】
既知の二次空気吹込および二次空気量の制御方法においては、二次空気量が触媒内の加熱経過に適合可能ではないことが問題である。この結果、最適転化率が得られず、これにより、有害物質例えば炭化水素（ＨＣ）が排気ガス内に現われることさえある（いわゆる炭化水素（ＨＣ）通過）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、二次空気吹込により、触媒の加熱の最適化が達成可能なように、即ち暖機過程における既知の二次空気吹込においてよりも良好な転化率が達成可能なように、この種類の二次空気量の制御方法を改良することが本発明の課題である。これにより、一方で有害物質エミッション特に炭化水素（ＨＣ）通過が回避され、他方で触媒の加熱が最適化され即ち加速されることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の要約
この課題は、冒頭記載のタイプの自動車の二次空気量の制御方法において、二次空気吹込量の上昇が、自動車の発進条件の関数としておよびモデル化および／または測定により決定された触媒の加熱経過の関数として、時間的に可変に行われることにより解決される。これにより、触媒の最適加熱が可能となる。この結果、排気ガス中の有害物質の限界値が確実に達成される。特に、バーナまたは電気加熱触媒即ち電気で加熱される触媒のような追加加熱手段は必要ではなく、またはその能力をより良好に利用することができる。
【０００８】
この場合、二次空気供給の開始が、次の発進条件、即ち周囲温度、エンジン温度、測定またはモデル化により決定された触媒温度、並びに場合により、触媒追加加熱が存在するかぎりにおいて触媒追加加熱温度の関数として選択されることが有利である。
【０００９】
この場合、二次空気供給の開始直後における二次空気量の上昇が、発進条件の関数として、時間的に可変に選択される。
触媒の温度が例えば温度モデルまたは測定から決定される触媒の加熱経過は、例えば触媒温度、触媒温度プロフィル、十分に加熱された触媒容量、転化可能触媒容量または触媒の加熱経過と理解されるが、この触媒の加熱経過が急速に進行したとき、二次空気供給量の時間変化は上昇されるので、漸増的経過が得られる。
【００１０】
これに対して、例えば好ましくない熱排出のために触媒の加熱経過がきわめて緩慢に行われるとき、二次空気供給量の時間変化は低下され、即ち言い換えると、二次空気質量流量の漸減的上昇制御が設定される。
【００１１】
特に有利な実施形態においては、最初に二次空気供給量の時間変化の漸増経過が行われ、次に二次空気供給量の時間変化が低減経過へ定常的に移行する。
この場合、車両内燃機関に供給されるリッチ混合物の時間変化が、定性的または定量的観点から、二次空気供給量の時間変化と同様に選択されることが有利であり、これは、二次空気供給後の空燃比が常に加熱に対して最適な範囲に保持されることを意味する。空燃比はλ＝１より僅かに上の例えばλ＝１．１であり、その理由は、空燃比は、システム公差に基づいて、多量の炭化水素（ＨＣ）を発生させるλ＝１以下に低下させてはならず、他方できわめて大きい過剰空気（λ＞＞１）は排気ガスの温度レベルを低下させるからである。
【００１２】
図面の簡単な説明
本発明の他の利点および特徴が以下の説明並びに実施例の図面から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施例の詳細な説明
二次空気吹込を備えた内燃機関２を以下に図１により説明する。吸気１が供給される内燃機関２は排気管内に配置されたλセンサ７並びに触媒８を有し、触媒８は、排気ガス９内の有害排気ガス成分を回避させるためにできるだけ最適の転化率で作動すべきである。内燃機関２に、例えば電動二次空気ポンプ６により二次空気３が供給され、二次空気ポンプ６は、二次空気を、二次空気弁５および逆止弁４を介して内燃機関２の燃焼室の直後に供給する。燃焼室直後における追加空気の吹込は高温排気ガスを後燃焼させる。このとき発生する発熱反応は、一方で排気ガス成分である炭化水素（ＨＣ）および一酸化炭素（ＣＯ）を低減させ、他方で触媒を加熱する。触媒の加熱により、暖機過程における触媒の転化率が本質的に上昇される。
【００１４】
触媒を急速に作動温度まで上げる方法は特にきわめて低いエミッションを有する車両に対して必要であるが、この方法は、一方でエンジンをリッチで運転し、他方で上記のように燃焼室の直後に二次空気を吹き込むことにある。
【００１５】
従来技術から既知の二次空気吹込においては、二次空気が急激に供給される。本出願人の新たな適用においては、固有の空気質量測定を有する制御可能な二次空気ポンプが使用される。このとき、空気質量は、好ましくは図２に略図で示されているように、その勾配が決定可能なある傾斜をなして上昇制御される。しかしながら、この勾配は全加熱経過および始動時における前提を最適に考慮していない。
【００１６】
したがって、二次空気供給の開始および質量流量の初期上昇を可変に且つ初期条件の関数として形成すること、並びに二次空気ポンプを上昇制御するための「傾斜」の勾配を時間的に可変に且つ触媒における加熱経過の関数として形成することが本発明の基本的な考え方である。このために、二次空気供給の開始が周囲条件および始動条件の関数として、例えば周囲温度および内燃機関の始動温度並びに内燃機関の前歴の関数として選択される。前歴を考慮した上で、触媒が内燃機関の最初の始動における温度とは異なる、即ちそれより大きい温度を既に有しているような反復始動が存在するかどうかの検査が行われる。この理由から、触媒温度は例えば触媒温度モデルまたは測定により得られる。追加加熱例えば電気加熱触媒またはバーナ等が存在するかぎり、それらの始動条件もまた測定される。触媒温度に影響を与える他の変数が考慮されてもよいことは明らかである。
【００１７】
これらの始動条件の関数として、二次空気供給の開始直後における二次空気量の上昇が時間的に可変に選択される。
その後に、二次空気吹込量の上昇並びに内燃機関に供給されるリッチ空気／燃料混合物の上昇ないしリッチ化が、モデル化および／または測定により決定された触媒温度の関数として、または言い換えると、触媒内の加熱経過の関数として時間的に可変に行われる。
【００１８】
これにより、最適触媒加熱したがって限界値の確実な達成が行われる。
特にきわめて低いエミッション値を有する車両においては、車両の走行開始前に触媒は転化のために必要なその作動温度を有していなければならないので、触媒の加熱を最適化することが必要である。しかしながら、この場合、燃料／空気混合物はあまり急速に供給されてはならず、その理由は、もし急速に供給された場合、いわゆるＨＣ通過が発生し、即ち触媒後方において排気ガス内に炭化水素（ＨＣ）が発生し、したがって排気ガス組成の規制限界値をもはや保持することができなくなるからである。
【００１９】
多くの場合、最初に１つまたは複数の触媒の小部分のみが通常の加熱手段（より遅い点火時期、排気弁の早い開放、外部加熱）により、転化のために必要な温度が達成されることになる。この場合、最初はきわめて僅かにリッチな混合物および少ない二次空気が供給されるべきであり、その理由は、そのようにしなかった場合、上記のＨＣ通過が発生することがあるからである。この混合物の変換により、触媒内の温度が上昇し、および触媒の転化可能容量もまた急速に上昇する。二次空気質量およびリッチ混合物をきわめて急速に上昇させることができ、図３ａに示されているような二次空気質量流量の漸増的経過が可能である。このようにして、１つの触媒／複数の触媒はより急速に十分に加熱されるので、発進時における確実な転化が可能であり且つこれにより電気加熱触媒およびバーナのような追加加熱手段は必要ではない。
【００２０】
図３ｂに、変換された化学エネルギーにもかかわらず即ちリッチ混合物および二次空気の供給にもかかわらず、例えば周囲への高い熱損失のために触媒が希望どおりに加熱されない車両において、二次空気質量流量が時間に対して示されている。この場合、二次空気がおよびリッチ混合物もまた漸減的に上昇制御され、即ち二次空気供給量の上昇は時間と共に低下される。この漸減的経過によりＨＣ通過は阻止され、これにより全システムは外部影響に対してより強くなる。このようにして、場合によりＨＣ通過の危険性が存在する追加加熱手段は同様にほとんど必要としない。
【００２１】
たいていの場合、図３ａ、図３ｂに示す二次空気質量流量の時間経過の組み合わせが必要となり、このことを以下に図４により説明する。最初に二次空気供給量およびリッチ混合物の時間変化が漸増的に行われ、次に漸減的経過に移行される。「傾斜」の可変勾配を用いて、上記の方法の任意の組み合わせ、即ち二次空気質量流量の任意の経過が可能である。加熱手段の開始および二次空気質量流量の初期勾配は上記の境界条件の関数であり、即ち特に始動が存在するかまたは反復始動が存在するかの関数でもある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は従来技術から既知の二次空気吹込を示す。
【図２】図２は従来技術から既知の二次空気質量流量の時間線図を示す。
【図３】図３ａおよびｂは本発明による二次空気質量流量の時間線図の第１の実施例を示す。
【図４】図４は本発明による二次空気質量流量の時間線図の他の実施例を示す。
【符号の説明】
【００２３】
１    吸気
２    内燃機関
３    二次空気
４    逆止弁
５    二次空気弁
６    二次空気ポンプ
７    λセンサ
８    触媒
９    排気ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2005508471.tif 000008
2005508471.tif 000009
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月23日(2003.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次空気吹込量の上昇が、自動車の発進条件の関数として、時間的に可変に行われる、二次空気吹込装置を備えた自動車の二次空気量の制御方法において、
二次空気供給量の時間変化がモデル化または測定された触媒の加熱経過に適合され、この場合、二次空気量の上昇制御が触媒の加熱状態の関数として行われることを特徴とする二次空気の制御方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、
二次空気量の上昇制御が触媒の加熱状態の関数として漸増的または漸減的に行われることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２の方法において、
最初に二次空気供給量の時間変化の漸増経過が行われ、次に定常的に移行するように二次空気供給量の時間変化の漸減経過が行われることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法において、
二次空気供給の開始が、次の発進条件、即ち周囲温度および／またはエンジン温度、測定またはモデル化により決定された触媒温度の関数として選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４の方法において、
二次空気供給の開始直後における二次空気量の上昇が、発進条件の関数として、時間的に可変に選択されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５の１つまたは複数の方法において、
車両内燃機関に供給されるリッチ混合物の時間変化が、二次空気供給量の時間変化と同様に行われることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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