(57)【要約】  本発明は還元剤貯蔵容器を備えた自動車用の排気ガス浄化システム及びその制御方法に関する。本発明は所定のメンテナンス間隔が設けられた自動車用の排気ガス浄化システムを提供する。前記システムは排気ガスの浄化に役立つ還元剤を蓄える還元剤貯蔵容器を備える。本発明はまた排気ガス浄化システムと、排気ガスを浄化するために用意された還元剤を蓄えるために役立ち、所定のメンテナンス間隔の後に所定の保守作業を受ける還元剤貯蔵容器とを備えた自動車の制御方法に関する。本発明によれば、還元剤容器の充填容量は、メンテナンス間隔内において予測される還元剤の消費量によって予め定められる大きさを少なくとも有するように選択される。本発明の方法を実施するために還元剤貯蔵容器の密閉装置がロックされ、そのためメンテナンス間隔内にそれが開けられることを防止し、そしてメンテナンス間隔の満了に際して行なわれる保守作業の間に、還元剤を補給するために開錠され開けられる。本発明は自動車、特にディーゼルエンジンを備えた自動車に用いられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス浄化のための還元剤を蓄える還元剤貯蔵容器を有し、所定のメンテナンス間隔が設けられた自動車用の排気ガス浄化システムであって、
前記還元剤容器の充填容量が、少なくとも前記メンテナンス間隔の間に想定される還元剤消費量により予め定められたレベルに達するように選択されることを特徴とする排気ガス浄化システム。
【請求項２】
前記還元剤容器が補給の目的で開けられる密閉装置を有し、前記密閉装置が前記メンテナンス間隔の経過後に、公認の保守要員によって行なわれるべき保守作業以外で開けられないように防護されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項３】
前記還元剤容器内にある前記還元剤の量を監視するレベル監視装置が設けられ、
残留充填量が前記メンテナンス間隔の終わり迄の残り走行時間及び想定される消費度合いより下回った時に警報を発することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の排気ガス浄化システム。
【請求項４】
排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化を目的とした還元剤を蓄えるための還元剤貯蔵容器を有し、所定のメンテナンス間隔後の所定の保守作業を要する自動車の制御方法において、
前記還元剤貯蔵容器用の密閉装置が前記メンテナンス間隔の期間にわたって開けることができないようにロックされ、前記還元剤を補給するために前記メンテナンス間隔の終了後、保守作業時にアンロックして開けられることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記還元剤容器内における還元剤の充填量がモニターされ、この量が所定の下限充填レベル未満に減少した場合に警報が発せられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤の消費度合いがモニターされ、この情報が前記メンテナンス間隔の終わり迄に予測される前記還元剤の消費量を決定するために用いられ、前記予測される消費量が前記充填量を超える場合に警報が発せられることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
警報を発せられつつ所定の自動車走行距離を超えた後に、前記還元剤の消費度合いを減らすような方法で前記自動車の運転に対する干渉が行われることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の方法。
【請求項８】
警報を発せられつつ所定の自動車走行距離を超えた後に、前記自動車の運転速度及び／又は前記自動車の駆動エンジンの回転数が制限されることを特徴とする請求項５あるいは６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガス浄化のための還元剤を貯蔵する還元剤貯蔵容器を有し、所定のメンテナンス間隔が設けられている自動車用の排気ガス浄化システム、及び請求項４の前段による排気ガス浄化システムを有する自動車を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のタイプの排気ガス浄化システムは、特に排気ガスからの窒素酸化物を除去するための、いわゆるＳＣＲ触媒コンバータを有するディーゼルエンジンで駆動される自動車において知られている。これは酸化条件、すなわち過剰な酸素を有する排気ガスを伴う条件下においてさえも、それに供給される排気ガスからの窒素酸化物の低減を可能にする。しかしながら、このための前提条件は排気ガスの低減に関して選択的な働きを持つ還元剤が排気ガスに加えられることである。そのような還元剤はとりわけ、主としてアンモニア及びアンモニアを放出できる物質を含む。特に尿素又はカルバミン酸アンモニウムが広く用いられ、好ましくは水溶液の形で自動車の対応する容器内で運ばれる。この還元剤は長期的な排気ガス浄化機能を確保するために定期的な間隔で補給され、追加の作動液を構成する。これは追加の出費を意味し、また例えば還元剤の誤った使用によって引き起こされる関連したリスクを最小にするために、注意深い取り扱いを要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は自動車用の排気ガス浄化システム、及び排気ガス浄化のための還元剤の正しく経済的な使用を確実にする排気ガス浄化システムを有する自動車の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本目的は請求項１の特徴を有する排気ガス浄化システム、及び請求項４の特徴を有する方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明による排気ガス浄化システムは、還元剤容器の充填容量が少なくともメンテナンス間隔の間に想定される還元剤の消費量により予め定められたレベルに達するように選択されることによって特徴づけられる。
【０００６】
通常は、メンテナンス間隔が一般に自動車用に計画され、これらのメンテナンス間隔が終わった後に摩耗部品はメンテナンスを要し、及び／又は消耗品は交換されるか又は補給される必要がある。例えばワイパー水溶液など幾つかの消耗品では、補給もまた自動車自体の所有者あるいは運転者によって行なうことが可能ならば好都合である。例えばトランスミッションオイルなど他の消耗品の場合、それに反して例えば誤った取り扱いのリスクがあるため、これはしばしば好ましくない。これはまた排気ガス浄化の目的で使用され、自動車の内部で運ばれる還元剤にも当てはまる。最適な還元剤は尿素又はカルバミン酸アンモニウムの水溶液であり、その場合は例えば該液体の不注意による飲み込み、又はこぼすことにより起きる誤った取り扱いを避ける必要がある。その上、特にある状況下で還元剤が正しい時期に補給される作業がなされず、その結果として排気ガスの浄化がもはや行なわれない場合のために、自動車の所有者を追加的作動液の有効性をチェックする必要性から解放することが望ましい。これらのリスクは、本発明により自動車のメンテナンス間隔に対して還元剤容器の寸法決定をすることにより避けられる。
【０００７】
ここでメンテナンス間隔という言葉は、自動車の正しい作動を維持するために通例として計画される、定められた整備工場入庫の間の走行距離又は走行時間に応じた間隔を意味すると理解されたい。これらは便宜上一定の判定基準に従って、自動車メーカにより予め定められている。還元剤容器はメンテナンス間隔内に要すると予測される還元剤の量をそれが最低限提供できるような方法で寸法決定されるため、本発明による還元剤容器の寸法決定はメンテナンス間隔内に還元剤を補給することを不要にする。従って、還元剤は整備工場入庫において、定められた定期点検作業の間に専ら訓練された要員によって補給されることが可能である。自動車の所有者が還元剤の在庫を保有し還元剤を補給する必要は取り除かれる。これは自動車の所有者側の追加作業と同様に関連するリスクも取り除く。その上、相応に高価な手の込んだ供給設備を設置するために要する出費は解消される。
【０００８】
本発明の構成において、還元剤容器は補給の目的で開けられる密閉装置を有し、該密閉装置はメンテナンス間隔が経過した後で公認の保守要員により行なわれるべき保守作業以外に開けられないように防護されている。これは還元剤が訓練されていない人員により補給されることを回避し、そして関連するリスクは取り除かれる。還元剤容器は訓練された、又は公認の保守要員だけが開くことのできる特別な密閉部を備えることが望ましい。例として、公認の要員により開錠される又は開けられることのできる電子ロック装置を有する密閉部は好都合である。従って、還元剤の取り扱いはこの訓練された要員の責任に帰し、環境、物体、又は人々に対する危険は避けられる。レベルの監視がもはや自動車の所有者の責任ではないため、例えば経費節減のために、必要な場合でも還元剤が補給されないというリスクもない。
【０００９】
本発明の更なる構成において、レベルが残留充填量を下回ったときに、メンテナンス間隔の終わり迄の残りの走行時間及び想定される消費度合いから生じる警報が発せられるような方法で、還元剤容器内にある還元剤の量を監視する目的のためにレベル監視が用意される。従って、自動車の運転者は危険な状態に下がったレベルについて通知される。これは予知できない状況のために、通常他の判定基準に基づいて用意されたメンテナンス間隔以前にでも補給が必要となり得ることを考慮に入れている。これはメンテナンス間隔の終わりと同じことに相当すると考えられる。
【００１０】
本発明による方法は、排気ガス浄化のために還元剤を蓄える還元剤貯蔵容器において、該還元剤貯蔵容器用の密閉装置がメンテナンス間隔の期間にわたって開けることができないようにロックされ、そして還元剤が補給されるためにメンテナンス間隔の終了後に、保守作業の間にアンロックして開かれることにより特徴づけられる。従って、メンテナンス間隔内には還元剤貯蔵容器を開けることはできず、還元剤の補給は対象とするメンテナンス時に例えば特約の整備工場において行なわれることが確実になる。
【００１１】
本方法の構成において、還元剤容器内の還元剤の充填量が確認され、この量が所定の下限充填レベル未満に減少した場合、警報が発せられる。このように、レベルが低すぎることによる補給の必要性又は予定外のメンテナンスの必要性は適切な時期に示される。
【００１２】
本方法の更なる構成において、還元剤についての消費度合いが確認され、この情報はメンテナンス間隔の終わり迄に予測される還元剤の消費量を決定するために用いられ、予測される還元剤の消費量が充填量を超える場合に警報が発せられる。この手順は補給の予測時期の実際的な見積りを可能にする。また、確認された補給の時期までの残り時間又は残りの距離が、いずれの場合でも規定されたメンテナンスの実行予定時期よりも長い場合には警報の出力なしで対処することができる。
【００１３】
本方法の更なる構成において、警報を発せられつつ所定の自動車走行距離を超えた後に、自動車の運転において還元剤の消費度合いを減らすような方法で干渉手段が取られる。従って、還元剤を補給する必要性の警報が無視された場合、そうでなければ残る範囲が増加するように還元剤の消費量を減らす非常走行モードが設定される。予め定められた最低限の排気ガス浄化機能が依然として備えられているような方法で、還元剤の消費が削減されることが好ましい。追加の手段として、読み取り可能なエラーメモリに入力することが可能である。警報を発せられつつ所定の自動車走行距離を超えた場合、例えば所定のスピードリミッタ又はエンジン・スピードリミッタを作動させることにより、自動車の操縦性の制限を設けることも可能である。
【００１４】
以下に続く本文は、例えばディーゼルエンジン及びいわゆるＳＣＲ触媒コンバータを備えた排気ガス浄化システムを有する自動車を考慮した例に基づいて、本発明の有利な実施形態を説明する。
【００１５】
ＳＣＲ触媒コンバータは選択的な還元剤を用いて窒素酸化物のレベルを減らすように設計されることが好ましい。選択的な還元剤は、例えば液体アンモニア又は尿素である。以下の本文では、還元剤がこのために備えられた容器内で自動車と共に運ばれる、望ましくは水溶液の形態の尿素であることを想定している。以下の本文では尿素容器について総合的に述べている。
【００１６】
自動車に関しては規定のメンテナンス間隔があり、その終了後には所定の保守作業、例えばトランスミッションオイル又はエンジンオイルの交換などを行なう必要がある。この保守作業は公認された整備工場で行なわれる。規定されたメンテナンス間隔は期間において異なることがあり、主として消耗品の消費時間又は摩耗する各種の構成部品の寿命とともに、自動車の走行距離に依存する。
【００１７】
本発明によれば、尿素容器の大きさはメンテナンス間隔の間の尿素の予測される消費量から決定される。例えば利用可能な設置スペースなどの特定の条件によって、より長いか又はより短いメンテナンス間隔に基づいて決定することが好都合である。メンテナンス間隔内での尿素の消費量は、エンジンからの窒素酸化物の排出及び、尿素の使用により達成されるべき窒素酸化物レベルの削減から決定されることが望ましい。エンジンからの窒素酸化物の排出は運転条件に依存するため、同様にメンテナンス間隔内で見込まれる最大の窒素酸化物合計排出量に基づいて決定することが好都合である。代わりに、メンテナンス間隔の間に所定の確率で発生する窒素酸化物の排出量を出発点として設計することができる。この場合、運転の特徴及び関連する窒素酸化物の排出の確率に関する統計的記述をすることが可能である。
【００１８】
このようにして寸法決定された尿素容器のために、レベル監視装置が好都合には備えられる。このレベル監視装置は一方で所定の下限充填レベルとの関係を記録し、この下限充填レベルに達した時に、それを示す警報を発することができる。該警報は同時に、残量により予測される走行可能時間又は走行可能距離についての情報を提供することが望ましい。他方で、該レベル監視装置は進行中のベースで現状のレベルを確認し、それまでの消費量と、それぞれの場合に存在したエンジン運転パラメータもしくはエンジンの窒素酸化物排出量との関係を設定することが可能である。このように残っている残留時間を高い精度で算定することができる。一般にいずれの場合にも規定されているメンテナンス間隔の終わる前に補給の期限が来る見込みであることが確認された場合にこの情報が表示され、そして走行可能時間に基づいてメンテナンス間隔の終了を再セットすることが望ましい。前述の情報を出力するために標準の表示装置を備えることができる。
【００１９】
補給が指示されたように行われない場合、排気ガス浄化装置の予め定められた最低限の機能を維持するために、自動車の運転を非常走行モードに切り替えるのが好ましい。これは処理されない窒素酸化物の所定の排出増加を伴う一定のエンジン動作点を禁止することを含んでもよい。代わりに又は追加として、例えそれが燃料消費に不利であるとしても、エンジンからの窒素酸化物の排出を低減するようにエンジンの制御マップを再設定することができる。このように、まだ利用できる量の尿素のために残っている走行可能時間は引き延ばされる。これに関連して、窒素酸化物レベルの減少する範囲は減るものの、所定のレベル未満迄は下がらない方法で尿素の計量方針が変更されるようにすることもまた可能である。このように尿素が不足しているか又は尿素容器が空の時により多く生じる、環境への窒素酸化物放出を少なくとも制限することができる。補給の緊急性を明確にするため、望ましくは相当するメッセージの表示と併せて例えば自動速度制限及び／又はエンジン速度制限により、自動車の操縦性もまた制限することができる。該制限はまた段階的であって還元剤が乏しくなればなる程、益々厳しくなってもよい。
【００２０】
尿素容器が完全に空になった場合、適切なロックにより自動車がエンジン・オフされた後の該自動車の再始動さえも防止されるようにすることが可能である。これは該自動車が排気ガス浄化装置なしで道路上を運転し続けることを防ぐ。いずれにしても尿素の計量に関する誤った動作又は動作の欠如は、相当する情報が入力されることにより読み取り可能メモリ内に格納されるようにすることが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、特別な補給用開口が尿素容器に設けられる。この開口は特にメンテナンス間隔の間に、許可されていない開放行為が禁じられている密閉部によって特徴づけられる。この密閉部はメンテナンス間隔が経過した後の予定された保守作業の間だけに開けることができ、それ以外はロックされていることが望ましい。このため、補給口を開けるようにコードを入力することによってのみ解放できる、例えばソフトウェアで制御される電子的なロックを備えることが有利である。この場合、一例としてコードは公認の整備工場のみで使用できる。またこのロック用に電気制御あるいは診断装置への接続が設けられることが好都合である。該ロックは次に適切な付属品、例えば望ましくは公認の整備工場における作業員のみが利用できる、このために備えられたアダプターによって開錠できる。この機能を保証するため、コードを入力する必要があるようにそれを構成することが可能である。代わりに、公認の要員のみが利用できる特別の鍵又は特殊工具が該密閉部のために準備されても良い。最も簡単な方法としては、許可されていない密閉部の開放は密閉シールを用いて防止することもできる。
【００２２】
以上、上述したこれらの手段は、尿素容器が公認され訓練された要員のみにより、望ましくは特約の整備工場において補給され得ることを意味する。これは例えば誤った補給、こぼれ、又は想定外の消費など不適切あるいは誤った還元剤の使用を回避する。概説された安全機能に加えて、自動車の所有者又は運転者にとっては尿素容器を彼ら自身で補給する必要がないため、補給もまたより簡単になる。
【国際調査報告】
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