(57)【要約】  本発明は、個別触媒（７）とメイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１０）が省略されているにもかかわらず、内燃機関（１）に属するＹコンフィギュレーションの排ガス浄化装置の個別触媒（７）を診断する方法および装置に関する。診断は排ガス浄化装置に属する排ガスセンサの信号に基づき行われる。この信号に基づき、個別触媒（７）とメイン触媒（１１）との間の排ガスセンサが省略されているにもかかわらず、個別触媒（７）の酸素吸蔵能力が求められる。
2008517213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の排ガス管内に接続されている排ガス浄化装置を診断する方法であって、
前記排ガス浄化装置は第１の排ガスバンク（４）および第２の排ガスバンク（５）を有し、前記第１の排ガスバンク（４）に属する第１の個別触媒（６）と、前記第２の排ガスバンク（５）に属する第２の個別触媒（７）とを有し、前記第１の個別触媒（６）および前記第２の個別触媒（７）の排ガス管は下流側において１つの共通の排ガス管（１０）に統合されており、さらに該共通の排ガス管（１０）の下流側に配置されているメイン触媒（１１）と、前記個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）と、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）と、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１４）と、前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）とを有する形式の排ガス浄化装置を診断する方法において、
−前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１）を該第１の個別触媒（６）の上流側にある排ガスセンサ（１２）の信号および該第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間にある排ガスセンサ（１４）の信号に基づき求め、
−前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）を前記第１の個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求め、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求め、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ２）を前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１）、前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力とメイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）、前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）に基づき求めることを特徴とする、排ガス浄化装置を診断する方法。
【請求項２】
前記第２の個別触媒（７）の前記吸蔵能力（ＯＳＣ２）を式：
ＯＳＣ２＝ＯＳＣ１＋ＯＳＣ２ＨＫ−ＯＳＣ１ＨＫ
により求め、
ここで、ＯＳＣ２は前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力であり、ＯＳＣ１は前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力であり、ＯＳＣ２ＨＫは前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和であり、ＯＳＣ１ＨＫは前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）を求めている間、前記第２の個別触媒（７）を化学量論的な排ガスで運転させる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
内燃機関（１）の排ガス管内に接続されている排ガス浄化装置を診断する方法であって、
前記排ガス浄化装置は第１の排ガスバンク（４）および第２の排ガスバンク（５）を有し、前記第１の排ガスバンク（４）に属する第１の個別触媒（６）と、前記第２の排ガスバンク（５）に属する第２の個別触媒（７）とを有し、前記第１の個別触媒（６）および前記第２の個別触媒（７）の排ガス管は下流側において１つの共通の排ガス管（１０）に統合されており、さらに該共通の排ガス管（１０）の下流側に配置されているメイン触媒（１１）と、前記個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）と、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）と、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１４）と、前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）とを有する形式の排ガス浄化装置を診断する方法において、
−前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣＨＫ）を前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサの信号および前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求め、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求め、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ２）を前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣＨＫ）に基づき、また前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）に基づき求めることを特徴とする、排ガス浄化装置を診断する方法。
【請求項５】
前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ２）を式：
ＯＳＣ２＝ＯＳＣ２ＨＫ−ＯＳＣＨＫ
により求め、ここでＯＳＣＨＫは前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力を表す、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を求めている間、前記第１の個別触媒（６）を化学量論的な排ガスで運転させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）が求められるべき触媒（６，７，１１）を、λ＝１．０の前後での発振的な時間的な経過になるラムダ値を有する排ガスで運転させることにより、個々の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）を求める、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）が求められるべき触媒（６，７，１１）を、急激に変化するラムダ値を有する排ガスで運転させることにより、個々の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）を求める、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
主として化学両論的に過剰量で運転する内燃機関に適用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の個別触媒（６）および前記第２の個別触媒（７）を３元触媒として実施し、前記メイン触媒（１１）をＮＯｘ吸蔵触媒として実施する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ＮＯｘ吸蔵触媒の再生の間に検出される排ガスセンサの信号に基づき、前記個々の酸素吸蔵能力を求める、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）、前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を前記ＮＯｘ吸蔵触媒の再生段階の終了時に求める、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）を検出する際に、前記第１の個別触媒（６）を通過して流れる排ガスのラムダ値を相応に選択し、前記排ガスに含まれる窒素酸化物を再び吸蔵できる状態に前記ＮＯｘ吸蔵触媒を移行させる、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を検出する際に、前記第２の個別触媒（７）を通過して流れる排ガスのラムダ値を相応に選択し、前記排ガスに含まれる窒素酸化物を再び吸蔵できる状態に前記ＮＯｘ吸蔵触媒を移行させる、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）を求めている間、前記第１の個別触媒（６）を化学量論的に若干過剰な排ガスで運転させる、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）および前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）を線形ラムダ排ガスセンサとして実施し、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１４）をバイナリラムダ排ガスセンサとして実施し、前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）をバイナリラムダ排ガスセンサまたはラムダ信号出力部を有するＮＯｘ排ガスセンサとして実施する、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
内燃機関（１）の排ガス管内に接続されている排ガス浄化装置を診断する装置であって、
前記排ガス浄化装置は第１の排ガスバンク（４）および第２の排ガスバンク（５）を有し、前記第１の排ガスバンク（４）に属する第１の個別触媒（６）と、前記第２の排ガスバンク（５）に属する第２の個別触媒（７）とを有し、前記第１の個別触媒（６）および前記第２の個別触媒（７）の排ガス管は下流側において１つの共通の排ガス管（１０）に統合されており、さらに該共通の排ガス管（１０）の下流側に配置されているメイン触媒（１１）と、前記個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）と、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）と、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１４）と、前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）とを有する、排ガス浄化装置を診断する装置において、
−前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１）が、該第１の個別触媒（６）の上流側にある排ガスセンサ（１２）の信号および該第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間にある排ガスセンサ（１４）の信号に基づき求められ、
−前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）が、前記第１の個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求められ、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）が、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求められ、
−前記第２の個別触媒の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ２）が、前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１）、前記第１の個別触媒（６）の酸素吸蔵能力とメイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ１ＨＫ）、前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）に基づき求められることを特徴とする、排ガス浄化装置を診断する装置。
【請求項１８】
内燃機関（１）の排ガス管内に接続されている排ガス浄化装置を診断する装置であって、
前記排ガス浄化装置は第１の排ガスバンク（４）および第２の排ガスバンク（５）を有し、前記第１の排ガスバンク（４）に属する第１の個別触媒（６）と、前記第２の排ガスバンク（５）に属する第２の個別触媒（７）とを有し、前記第１の個別触媒（６）および前記第２の個別触媒（７）の排ガス管は下流側において１つの共通の排ガス管（１０）に統合されており、さらに該共通の排ガス管（１０）の下流側に配置されているメイン触媒（１１）と、前記個別触媒（６）の上流側の排ガスセンサ（１２）と、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）と、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサ（１４）と、前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）とを有する、排ガス浄化装置を診断する装置において、
−前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣＨＫ）が、前記第１の個別触媒（６）と前記メイン触媒（１１）との間の排ガスセンサの信号および前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求められ、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）が、前記第２の個別触媒（７）の上流側の排ガスセンサ（１３）の信号と前記メイン触媒（１１）の下流側の排ガスセンサ（１５）の信号に基づき求められ、
−前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ２）が、前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力（ＯＳＣＨＫ）に基づき、また前記第２の個別触媒（７）の酸素吸蔵能力と前記メイン触媒（１１）の酸素吸蔵能力の和（ＯＳＣ２ＨＫ）に基づき求められることを特徴とする、排ガス浄化装置を診断する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排ガス浄化装置の診断方法および診断装置に関する。
【０００２】
法的に効力のある規定によれば内燃機関を有する近年の車両に関して、炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物の最大許容排出量が遵守されているかを監視する自己監視機能（オンボード診断）が定められている。法的な要求に応じるために、通常の場合種々の診断機能が内燃機関の機関制御部に組み込まれる。殊に、内燃機関の排ガス管内に設けられている触媒の診断は非常に重要になる。
【０００３】
現行では触媒の診断に関して、触媒の酸素吸蔵能力（OSC，Oxygen Storage Capacity）が検出され、触媒の能力に関する尺度として炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を変換するために使用される方法が慣例である。ＯＳＣを基礎とする触媒診断の核心部分は触媒の酸素吸蔵能力の検出にある。このために通常の場合、所定の期間内に触媒に流入し、再び流出する酸素量のバランスが取られる。それと同時に適切な措置によって、既に触媒に蓄積されている酸素量がＯＳＣ検出においてエラーを生じさせないことが保証されなければならない。
【０００４】
ＯＳＣを検出するための現在公知である方法は全て、診断すべき触媒の上流側の排ガスセンサと下流側の排ガスセンサを必要とする点で共通している。これらの排ガスセンサの内の１つが欠けている場合には、酸素吸蔵能力に基づく触媒の診断は不可能である。殊にＹコンフィギュレーションの排ガス浄化装置に関しては、既存の全ての触媒の上流側および下流側に排ガスセンサが配置されていない変形形態も考えられる。Ｙコンフィギュレーションの排ガス浄化装置は２つの排ガスバンク、すなわち第１の排ガスバンクおよび第２の排ガスバンクを有し、これらの排ガスバンクにはそれぞれ第１の個別触媒と第２の個別触媒が対応付けられている。それらの個別触媒の下流側においては、排ガスが共通の排ガス管において統合される。さらには下流側において共通の排ガス管はメイン触媒に開口する。
【０００５】
通常使用される方法を用いてＹコンフィギュレーションの排ガス浄化装置の３つ全ての触媒の酸素吸蔵能力を求めるためには５つの排ガスセンサが必要とされる。つまり、個別触媒の上流側のそれぞれ１つの排ガスセンサと、個別触媒とメイン触媒との間にそれぞれ配置されている排ガスセンサと、メイン触媒の下流側の排ガスセンサである。費用に関する理由から個別触媒とメイン触媒との間の排ガスセンサを削減することが必要とされる場合もある。通常使用される方法ではこの個別触媒の酸素吸蔵能力を検出することができない。
【０００６】
本発明の課題は、個別触媒とメイン触媒との間の排ガスセンサが省略されているにもかかわらず、Ｙコンフィギュレーションの排ガス浄化装置の個別触媒を診断することができる、方法および装置を提供することである。
【０００７】
この課題は独立請求項に記載されている特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明は、個別触媒（以下では第２の個別触媒と称する）とメイン触媒との間の排ガスセンサが欠如しているにもかかわらず、排ガス浄化装置に属する排ガスセンサからの信号に基づき診断を行う、Ｙコンフィギュレーションの排ガス浄化装置の個別触媒を診断する方法および相応の装置に関する。方法に関して、排ガス浄化装置に設けられている別の個別触媒（以下では第１の個別触媒と称する）の酸素吸蔵能力が２つの排ガスセンサの信号に基づき公知の方法により求められる。ここで一方の排ガスセンサは上流側に設けられており、他方の排ガスセンサは第１の個別触媒とメイン触媒との間に配置されている。
【０００９】
さらに第１の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和が第１の個別触媒の上流側の排ガスセンサの信号およびメイン触媒の下流側の排ガスセンサの信号に基づき求められる。さらには、第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和が第２の個別触媒の上流側の排ガスセンサの信号およびメイン触媒の下流側の排ガスセンサの信号に基づき求められる。第２の個別触媒の酸素吸蔵能力は第１の個別触媒の酸素吸蔵能力、第１の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和、第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和に基づき求められる。第２の個別触媒の診断は酸素吸蔵能力に基づき行われる。
【００１０】
本方法は、第２の個別触媒とメイン触媒との間の排ガスセンサが省略されているにもかかわらず、第２の個別触媒の診断を行うことができるという利点を有する。したがって排ガス浄化装置を１つの排ガスセンサの省略によって廉価に実現することができる。さらに本方法により、第２の個別触媒の吸蔵能力がメイン触媒の吸蔵能力よりも非常に低い場合であっても、この第２の個別触媒の酸素吸蔵能力を検出することができる。
【００１１】
本発明の有利な実施形態においては、第２の個別触媒の吸蔵能力が式：
ＯＳＣ２＝ＯＳＣ１＋ＯＳＣ２ＨＫ−ＯＳＣ１ＨＫ
により検出される。
ここで、ＯＳＣ２は第２の個別触媒の酸素吸蔵能力であり、ＯＳＣ１は第１の個別触媒の酸素吸蔵能力であり、ＯＳＣ２ＨＫは第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和であり、ＯＳＣ１ＨＫは第１の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和である。第２の個別触媒の酸素吸蔵能力を簡単に計算できる他に、項ＯＳＣ２ＨＫとＯＳＣ１ＨＫとの間の差を形成することによりさらなる利点が得られる。差を形成することにより、排ガスセンサの信号の測定時のエラーの影響および酸素吸蔵能力の算出についての排ガスセンサのエラーは低減される。考えられるエラーとしては線形のラムダセンサのオフセットエラー、バイナリラムダセンサの切り換え遅延に基づくエラーまたは空気流量の検出時のエラーが挙げられる。
【００１２】
本発明の別の有利な実施形態においては、第２の個別触媒がＯＳＣ１ＨＫを検出している間は化学量論的な排ガス（λ＝１．０）で運転される。これによって、第２の個別触媒を介して酸素がメイン触媒に流入すること、またはメイン触媒から流出することはなく、またそれによりＯＳＣ１ＨＫの検出に誤りが生じないことが保証される。
【００１３】
択一的に、第２の個別触媒の酸素吸蔵能力の検出を若干異なる方法を用いても実施することができる。方法に関して、メイン触媒の酸素吸蔵能力が第１の個別触媒とメイン触媒との間の排ガスセンサの信号およびメイン触媒の下流側の排ガスセンサの信号に基づき求められる。さらに第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和が第２の個別触媒の上流側の排ガスセンサの信号およびメイン触媒の下流側の排ガスセンサの信号に基づき求められる。第２の個別触媒の酸素吸蔵能力はメイン触媒の酸素吸蔵能力に基づき、また第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和に基づき求められる。
【００１４】
この択一的な方法の有利な実施形態においては、第２の個別触媒の吸蔵能力が式：
ＯＳＣ２＝ＯＳＣ２ＨＫ−ＯＳＣＨＫ
により検出される。
ここでＯＳＣ２は第２の個別触媒の酸素吸蔵能力であり、ＯＳＣ２ＨＫは第２の個別触媒の酸素吸蔵能力とメイン触媒の酸素吸蔵能力の和であり、ＯＳＣＨＫはメイン触媒の酸素吸蔵能力である。この式により第２の個別触媒の酸素吸蔵能力を簡単に計算することができる。差を形成することにより、排ガスセンサの信号の測定時のエラーの影響および酸素吸蔵能力の算出についての排ガスセンサのエラーが低減される。
【００１５】
本発明の別の有利な実施形態においては、第１の個別触媒がＯＳＣ２ＨＫを検出している間は化学量論的な排ガス（λ＝１．０）で運転される。これによって、第１の個別触媒を介して酸素がメイン触媒に流入すること、またはメイン触媒から流出することはなく、またそれによりＯＳＣ２ＨＫの検出に誤りが生じないことが保証される。
【００１６】
本発明の別の有利な実施形態において個々の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）は、相応の触媒の排ガスのラムダ値が初期の措置によって値λ＝１．０前後の振幅的な経過が生じるように変化させることにより求められる。振動パラメータ（曲線の形状、振幅、周期持続時間）は、通常運転に比べて実質的に多い酸素積載量（交互に供給ないし排出されなければならない酸素量）が生じるように選択される。相応の排ガスセンサの信号の経過から、それぞれの酸素吸蔵能力を計算することができる反応が記録されなければならない。
【００１７】
別の有利な実施形態においては個々の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）は、排ガスのラムダ値が適切な措置によって値λ＝１．０の前後で急激に変化させることにより求められる。この実施形態においては、ラムダの急激な変化を伴う（例えばλ＝０．９５からλ＝１．０５またλ＝１．０５からλ＝０．９５）ラムダの励起が行われる。さらに通常の場合、パラメータである振幅および励起期間の変化は省略される。ラムダの急激な変化の開始時から触媒の下流側における相応の排ガスセンサにおける反応が確認されるまでの期間にわたり触媒に流入する酸素量ないし触媒から流出する酸素量の収支により触媒の酸素吸蔵能力が検出される。
【００１８】
別の有利な実施形態において本方法は、主として化学両論的に過剰な運転（リーン運転）において動作する内燃機関に適用される。この運転においては窒素酸化物が多く発生し、これによって排ガスの効率的な浄化が必要となる。効率的な浄化をＹコンフィギュレーションの排ガス浄化装置によって保証することができる。
【００１９】
別の有利な実施形態においては、第１の個別触媒および第２の個別触媒が３元触媒として実施されており、またメイン触媒がＮＯｘ吸蔵触媒として実施されている。このコンフィギュレーションにより排ガスにおける窒素酸化物を効率的に低減することができる。
【００２０】
別の有利な実施形態においては個々の酸素吸蔵能力（ＯＳＣ１，ＯＳＣ１ＨＫ，ＯＳＣ２ＨＫ，ＯＳＣＨＫ）は、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生段階の間に検出される排ガスセンサの信号に基づき求められる。ＮＯｘ吸蔵触媒を再生するために、排ガスのラムダ値が急激に変化させられる。この急激な変化を酸素吸蔵能力の検出に使用することができる。これによって、酸素吸蔵能力の検出を触媒診断によって惹起される付加的な排出が生じることなく実施することができ、また付加的な燃料を検出のために消費する必要も無い。
【００２１】
別の有利な実施形態においては、酸素吸蔵能力ＯＳＣ１ＨＫおよびＯＳＣ２ＨＫの検出がこのためにＮＯｘ吸蔵触媒の再生の終了時に行われる。これによってＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されている窒素酸化物が酸素吸蔵能力の検出に対して及ぼす影響が除去される。
【００２２】
別の有利な実施形態においては、ＯＳＣ１ＨＫを検出する際に第１の個別触媒を通過して流れる排ガスのラムダ値が相応にリーン（例えばλ＞１．０５）に選択されるので、ＮＯｘ吸蔵触媒は排ガスに含まれている窒素酸化物を再び吸蔵できる状態に移行される。これによって、ＯＳＣ１ＨＫの検出により付加的な窒素酸化物が排出されないことが保証される。
【００２３】
別の有利な実施形態においては、ＯＳＣ２ＨＫを検出する際に第２の個別触媒を通過して流れる排ガスのラムダ値が相応にリーン（例えばλ＞１．０５）に選択されるので、ＮＯｘ吸蔵触媒は排ガスに含まれている窒素酸化物を再び吸蔵できる状態に移行される。これによって、ＯＳＣ２ＨＫの検出により付加的な窒素酸化物が排出されないことが保証される。
【００２４】
別の有利な実施形態においては、第１の個別触媒がＯＳＣ２ＨＫを検出している間は化学量論的に若干過剰な排ガス（例えば１．０＜λ＜１．０１）で運転される。これによって第１の個別触媒には緩慢に酸素が充填される。第１の個別触媒からの酸素がＯＳＣ２ＨＫを検出する際の結果に影響を及ぼさないことを保証するために充填は非常に緩慢に実行されなければならない。この供給の遵守を、第１の個別触媒とＮＯｘ吸蔵触媒との間に配置されている排ガスセンサを用いて監視することができる。ＯＳＣ２ＨＫの検出が終了した後には、ＯＳＣ１の検出を促進させて終了させることができる。この実施形態によるＯＳＣ１の検出の利点は、動的な工程がＮＯｘ吸蔵触媒の再生時のＯＳＣ１の検出に比べて緩慢に実行されるので、この動的な工程に基づく排ガスの測定エラーの影響を低減することにある。
【００２５】
別の有利な実施形態においては、第１の個別触媒および第２の個別触媒の上流側の排ガスセンサは線形のラムダセンサとして実現されている。第１の個別触媒とメイン触媒との間の排ガスセンサはバイナリラムダ排ガスセンサとして実施されている。さらにメイン触媒の下流側の排ガスセンサはバイナリラムダ排ガスセンサまたはラムダ信号出力部側を有するＮＯｘ排ガスセンサとして実施されている。このコンフィギュレーションは酸素吸蔵能力の効率的な検出を実現する。
【００２６】
以下では本発明の実施例を概略的な図面に基づき説明する。ここで、
図１はＹコンフィギュレーションの内燃機関の排ガス浄化装置を示し、
図２は本発明による方法を説明するための排ガスセンサの信号の時間的な経過を示す。
【００２７】
図１には内燃機関１に属するＹコンフィギュレーションの排ガス浄化装置が示されている。内燃機関１は２つのシリンダバンク２，３を有する。それぞれのシリンダバンク２，３から生じる排ガスを浄化するために、シリンダバンク２には排ガスバンク５が配属されており、シリンダバンク３には排ガスバンク４が配属されている。さらにそれぞれのシリンダバンク２，３において生じる排ガスを浄化するために、排ガスバンク４は個別触媒６を有し、排ガスバンク５は個別触媒７を有する。下流側では排ガスバンク４，５の排ガス管８，９は１つの共通の排ガス管１０に統合される。共通の排ガス管はメイン触媒１１に開口する。メイン触媒１１は個別触媒６，７を用いても不十分にしか除去できない有害物質を排ガスから除去するために使用される。例えばメイン触媒１１をＮＯｘ吸蔵触媒１１として実施し、個別触媒６，７を３元触媒として実施することができる。
【００２８】
さらに排ガス浄化装置は第１の個別触媒６の上流側の排ガスセンサ１２と、第２の個別触媒７の上流側の排ガスセンサ１３と、第１の個別触媒６とメイン触媒１１との間の排ガスセンサ１４と、メイン触媒１１の下流側の排ガスセンサ１５とを有する。排ガスセンサ１２，１３，１４，１５を例えば線形のラムダセンサまたはバイナリラムダセンサとして実施することができる。排ガスセンサ１２，１３，１４，１５の信号は電子計算ユニット１６によって検出される。これらの信号に基づき、内燃機関１に供給される空気燃料混合気の制御、個々の触媒の再生または個々の触媒の酸素吸蔵能力の算出を行うことができる。第２の個別触媒７とメイン触媒１１との間に排ガスセンサは設けられていない。それにもかかわらず、本発明による方法は第２の個別触媒７の酸素吸蔵能力を求めることができる。
【００２９】
本発明による方法を説明するために、図２には排ガスセンサ１２，１３，１４，１５の信号の時間的な経過が示されている。この実施例においては、内燃機関１は主に化学量論的な過剰な運転（リーン運転）で動作する。したがってメイン触媒１１はＮＯｘ吸蔵触媒１１として実施されており、また個別触媒６，７は３元触媒として実施されている。さらに２つの個別触媒６，７の上流側の排ガスセンサ１２，１３は線形のラムダセンサとして実現されており、また第１の個別触媒６とＮＯｘ吸蔵触媒との間の排ガスセンサ１４はバイナリラムダセンサとして実現されている。ＮＯｘ吸蔵触媒の下流側の排ガスセンサ１５はラムダ信号出力部を有するバイナリラムダセンサまたはＮＯｘセンサとして実施されている。排ガス浄化装置の診断は２つの診断周期を用いて行われ、この際個々の診断周期における診断のために排ガスのラムダ値の経過におけるそれぞれの急激な変化が使用され、この急激な変化はＮＯｘ吸蔵触媒の再生によって惹起される。これによって、触媒診断に起因する付加的な排出が生じることなく排ガス浄化装置の診断が実施され、また最小量の付加的な燃料しか診断に必要とされないという利点が得られる。
【００３０】
１回目の診断周期の開始時（ＮＯｘ吸蔵触媒の１回目の再生）に、２つの排ガスバンク４，５の排ガスのラムダ値が時点ｔ１においてλ＞１．５からλ≒０．８に急激に変化させられる。この急激な変化は２つの個別触媒６，７の上流側における線形のラムダセンサ１２，１３の信号の経過において見て取れる。時点ｔ１では全ての触媒が内燃機関１のリーン運転によって酸素で満たされている。リッチ運転への切換により２つの個別触媒６，７に吸蔵されている酸素が放出され、排ガスに含まれている炭化水素および一酸化炭素の酸化に使用される。２つの個別触媒６，７に吸蔵されている酸素が使用し尽くされると、リッチな排ガスは影響を受けずに２つの個別触媒を通過して流れる。この状態を個別触媒６とＮＯｘ吸蔵触媒との間のバイナリ排ガスセンサ１４が時点ｔ２において示している。酸素収支により第１の個別触媒６の酸素吸蔵能力を求めることができる。第１の個別触媒６の上流側における排ガスセンサ１２の信号が時点ｔ１からｔ２までにλ＝１の点を通過する時間軸に平行な直線でもって囲むことにより生じる、図２に示されている面積に基づき酸素吸蔵能力を求めることができる。
【００３１】
個別触媒６，７における酸素が使用され終わると、リッチな排ガスがＮＯｘ吸蔵触媒に到達する。このＮＯｘ吸蔵触媒においては吸蔵された酸素および吸蔵された窒素酸化物が解放される。酸素はやはり直接的に、排ガスに含まれている炭化水素および一酸化酸素を酸化するために使用される。吸蔵されている窒素酸化物は先ず窒素と酸素に還元される。この還元の際に発生した酸素は即座に再び炭化水素および一酸化酸素の酸化のために使用される。触媒に吸蔵されている全ての酸素が使用され終わると、リッチな排ガスはもはや酸化されない。これによりいわゆるリッチスパイクが生じ、これはＮＯｘ吸蔵触媒の下流側の排ガスセンサ１５の時点ｔ３におけるラムダ信号によって示されている。この時点はＮＯｘ吸蔵触媒の１回目の再生の終了を表す。
【００３２】
排ガス浄化装置の全ての触媒の酸素排出工程の酸素収支は吸蔵された酸素量を表す。しかしながらこの吸蔵された酸素量は触媒の状態を表すものではない。何故ならば、その種の触媒状態には吸蔵されている窒素酸化物の量も含まれているからである。この理由からＯＳＣ１ＨＫおよびＯＳＣ２ＨＫを検出する際には、ＮＯｘ吸蔵触媒に吸蔵されている窒素酸化物の影響を除去する必要がある。このためにＯＳＣ１ＨＫおよびＯＳＣ２ＨＫの検出はＮＯｘ吸蔵触媒の再生の終了時に行われる。１回目の診断周期の間、ＯＳＣ２ＨＫを検出するために第１の排ガスバンク４は時点ｔ３以降、化学量論的な排ガス（λ＝１．０）で運転される。この運転を一定のラムダでもって、またはその平均値がλ＝１．０となるラムダ値の振動的な経過でもって行うことができる。図２にはラムダ値の振動的な経過での運転が示されており、線形の排ガスセンサ１２の信号の経過において見て取れる。第２の排ガスバンク５はリーンな排ガスで運転され、この際排ガスのラムダ値は所定の値を有する。続いて第２の個別触媒７およびＮＯｘ吸蔵触媒への酸素の完全な充填が待機される。この工程の終了はＮＯｘ吸蔵触媒の下流側の排ガスセンサ１５の時点ｔ４におけるラムダ信号に基づき表される。酸素収支を用いてＯＳＣ２ＨＫが求められる。第２の個別触媒７の上流側における排ガスセンサ１３の信号が時点ｔ３からｔ４までにλ＝１の点を通過する時間軸に平行な直線でもって囲むことにより生じる、図２に示されている面積に基づきＯＳＣ２ＨＫを求めることができる。
【００３３】
２回目の診断周期に関しては、ＮＯｘ吸蔵触媒の後続の再生の間の排ガスセンサ１２，１３，１４，１５の信号が使用される。ここでは排ガスバンク４，５の役割が変わる。すなわち時点ｔ５以降においては第２の排ガスバンク５が化学量論的な排ガス（λ＝１．０）で運転される。第１の排ガスバンク４はこの時点以降リーンな排ガスでもって運転され、この際排ガスのラムダ値は所定の値を有する。続いて第１の個別触媒６およびＮＯｘ吸蔵触媒が酸素により完全に充填されることが待機される。この工程の終了はＮＯｘ吸蔵触媒の下流側における排ガスセンサ１５の時点ｔ６におけるラムダ信号に基づき表される。酸素収支を用いることによりＯＳＣ１ＨＫが求められる。第１の個別触媒６の上流側における排ガスセンサ１２の信号が時点ｔ５からｔ６までにλ＝１の点を通過する時間軸に平行な直線でもって囲むことにより生じる、図２に示されている面積に基づきＯＳＣ１ＨＫを求めることができる。
【００３４】
ここでＯＳＣ２を式：
ＯＳＣ２＝ＯＳＣ１＋ＯＳＣ２ＨＫ−ＯＳＣ１ＨＫ
により求めることができる。ＯＳＣ２ＨＫおよびＯＳＣ１ＨＫを検出するためにリーンなラムダ値が選択される場合、ＮＯｘ吸蔵触媒が排ガスに含まれている窒素酸化物を既に再び吸蔵できる（例えばλ＞１．０５）状態にあるように排ガスのラムダ値は選択されることが考慮されるべきである。このようにすれば酸素吸蔵能力を検出する際に付加的な窒素酸化物が放出されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】Ｙコンフィギュレーションの内燃機関の排ガス浄化装置。
【図２】本発明による方法を説明するための排ガスセンサの信号の時間的な経過。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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