(57)【要約】【課題】  燃料消費を削減することのできる、内燃機関の運転方法および装置を提案する。【解決手段】  燃料消費とＮＯｘ未処理マスフロー（２７）とに関して相違している、異なる運転形態（３１、３２）を設定する制御装置（１０）を備えた、排気ガス系（２４、２５、２８）に配置されたＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）を含む、内燃機関（１２）の運転方法において、異なる運転形態（３１、３２）の間の燃料消費の相違が求めら、運転形態決定手段（６４）が、燃料消費差異信号（６３）に応じていずれかの運転形態（３１、３２）を選択し、少なくとも一つの運転形態（３１、３２）の下で、燃料消費を修正するために少なくとも一つの修正値（４３、４９、５４）が用意されている。【選択図】  図１
2004176721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料消費とＮＯｘ未処理マスフロー（２７）とに関して相違している、異なる運転形態（３１、３２）を設定する制御装置（１０）を備えた、排気ガス系（２４、２５、２８）に配置されたＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）を含む、内燃機関（１２）の運転方法において、
異なる運転形態（３１、３２）の間の燃料消費の相違が求められること、
運転形態決定手段（６４）が、燃料消費差異信号（６３）に応じて、いずれかの運転形態（３１、３２）を選択すること、および
少なくとも一つの運転形態（３１、３２）の下で、燃料消費を修正するために少なくとも一つの修正値（４３、４９、５４）が用意されていること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
第一の運転形態（３１）が用意されており、この形態の下で、ＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）の再生が行われないこと、および
ＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）の貯蔵段階と再生段階との間の交替を意図している少なくとも一つの他の運転形態（３２）が用意されていること、
を特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
全ての運転形態（３１、３２）の下で、ＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）の貯蔵段階と再生段階との間の交替が用意されていることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項４】
内燃機関（１２）としてオットーエンジンが考えられていること、および
第一の運転形態（３１）として少なくとも近似的に１の空気過剰率λでのオットーエンジンの運転が考えられていること、
を特徴とする請求項２に記載の運転方法。
【請求項５】
燃料消費決定手段（４０）が、非修正の予想燃料消費（４１）を、負荷信号（１４）および回転数信号（１６）の少なくともいずれかから求めることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項６】
第一の修正値（４３）として、ＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）の再生のために必要な燃料消費が考慮されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法。
【請求項７】
第二の修正値（４９）として、ＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）の吸蔵段階の最大時間長さが考えられることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の運転方法。
【請求項８】
ダイナミック検知手段（６６）が備えられ、このダイナミック検知手段が、異なる運転状態（３１、３２）の交替の頻度から、空気過剰率 λ＞１ での内燃機関（１２）の運転の平均時間長さを求め、且つ第二の修正値（４９）を準備する最小選択手段（６５）へ送られる第三の修正値（４９ｂ）を求めることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法。
【請求項９】
第五の修正値（５４）として、少なくともＮＯｘ吸蔵型触媒（２９）から酸素汲み出しのための燃料消費が考えられていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法を実施するための内燃機関の運転装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法を実施するためのコンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を運転するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ １９７ ３９ ８４８ には、内燃機関の複数の運転形態を考慮した、内燃機関を運転するための方法が記載されている。それ等の運転形態は、本質的に、燃料消費と、ＮＯｘ吸蔵型触媒の手前のＮＯｘ未処理排出物質との点で異なっている。
【０００３】
最初の運転形態では、高いトルクを生成することができるようにするために、内燃機関のシリンダの均質充填が想定されている。この運転形態の際には、空気過剰率λは、少なくとも近似的に１付近にある。備えられている三元触媒の作用の仕方によって、最初の運転形態の際には、三元触媒の後方のＮＯｘ未処理のマスフロー（質量流量）は、ＮＯｘ吸蔵型触媒が排気ガス浄化プロセスに組み込まれないように少ない。
【０００４】
少なくとも他の運転形態では時々、燃料消費の削減をもたらすことのできる、λ＞１ の空気過剰率での運転が見込まれている。この運転形態の下では、次の二つの運転段階が用意されている。第一の運転段階では、内燃機関は１よりも著しく大きい空気過剰率で運転される。この際には、排気ガスには、高められたＮＯｘ未処理マスフローが含まれる。ＮＯｘは、ＮＯｘ吸蔵型触媒の中に吸蔵される。それに続く第二の運転段階では、ＮＯｘ吸蔵型触媒の吸蔵能力を再び回復するために、ＮＯｘ吸蔵型触媒の再生が行われる。再生ガスとしては、炭化水素、一酸化炭素、及び酸素などの、燃料構成成分が適している。従って、この再生は、空気過剰率λを、未燃焼燃料成分が発生する過濃化に対応して、λ＜１ の方向へ移動させることによって行うことができる。
【０００５】
ＤＥ １９７ ３９ ８４８ Ａ１には更に、特別なＮＯｘセンサの使用を回避しながらも、ＮＯｘ吸蔵型触媒の充填状態についての評価値を手に入れることのできる、ＮＯｘ未処理マスフローのモデルが記載されている。
【０００６】
既知の方法を改良するための別のステップでは、タイミング良くＮＯｘ吸蔵型触媒の再生を導入できるようにするために、ＮＯｘ吸蔵型触媒のモデルが備えられていることがある。このモデルは、予想されるＮＯｘの吸蔵能力の評価を可能にする。そのような方法の一つが、例えば、ＤＥ １９９ ４２ ２７０ A１に記載されており、そこではＮＯｘ吸蔵型触媒内のＮＯｘを吸蔵するための品質関数が用いられている。このモデル或いはＮＯｘ吸蔵型触媒の品質関数は、例えば硫黄によるＮＯｘ吸蔵型触媒のエージング或いは被毒を考慮している。
【０００７】
触媒は、排気ガス中に含まれている酸素を吸蔵する能力を備えている。酸素の吸蔵は、特に理論的燃焼に対して著しい酸素過剰が発生する希薄燃焼過程で行われる。触媒からの酸素の放出は、空気過剰率 λ＜１ での過濃燃焼の際に生じる空気不足と共に達成され得る。特に、空気過剰率が交替する運転形態の下における、排気ガスに係わる挙動については、酸素吸蔵体の酸素充填状態に関する知識が有用である。ＤＥ １９６ ０６ ６５２ A１には、触媒の瞬間酸素充填度に関するモデルが記載されている。瞬間酸素充填度に関する尺度は、空気／燃料比を、触媒の酸素充填度が一定の平均レベルに保持され得るように調節するために用いられる。
【０００８】
内燃機関は、自動車の場合には本質的にドライバーの意図によって影響を受けるトルクを車の駆動のために生成する。ＤＥ １９８ ５１ ９９０ A１には、特に内燃機関への空気供給および燃料供給を調節するための調節値の適切な計算による、望ましいエンジントルクの調節が示されている。内燃機関の回転数並びに相対空気充填率によってアドレスされる特性マップが記載されている。この特性マップを用いて、様々な運転ポイントに、内燃機関が定格条件の下で様々な運転ポイントで発生させるトルクが割り当てられる。従って、一般に、内燃機関の負荷および／または回転数に応じて燃料消費が記録されている特性マップを示すことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、燃料消費を削減することのできる、内燃機関の運転方法および装置を提案することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、燃料消費とＮＯｘ未処理マスフローとに関して相違している、異なる運転形態を設定する制御装置を備えた、排気ガス系に配置されたＮＯｘ吸蔵型触媒を含む、内燃機関の運転方法において、異なる運転形態の間の燃料消費の相違が求めら、運転形態決定手段が、燃料消費差異信号に応じていずれかの運転形態を選択し、少なくとも一つの運転形態の下で、燃料消費を修正するために少なくとも一つの修正値が用意されている。
【発明の効果】
【００１１】
排気ガス系内に配置されたＮＯｘ吸蔵型触媒を含んでいる、内燃機関を運転するための本発明に基づく方法は、先ず、制御装置が、燃料消費とＮＯｘ未処理マスフローの点で相違する、異なる運転形態を設定するということを定めている。この方法は、先ず異なる運転形態の間の非修正の予想される燃料消費の相違が求められるということを特徴としている。非修正の予想される燃料消費の修正のための少なくとも一つの修正値が用意されている。次いで、運転形態決定手段が、修正された燃料消費の相違に応じて運転形態を選択する。
【００１２】
本発明に基づく方法は、特定の運転形態の選択が単に内燃機関の目前の運転状態に基づいて選択されるだけでなく、修正された予想される燃料消費も運転形態の選択に採り入れられるという利点を備えている。重要なのは特に、個々の運転形態の間の燃料消費の相違を決定する際の精度の向上を保証している少なくとも一つの修正値である。本発明に基づく方法では例えば、少なくとも一つの修正値による修正のための介入に基づいて、修正無しに選択されたであろう運転形態とは異なる内燃機関の運転形態が選択されるというケースが起こり得る。少なくとも一つの修正値は、例えば再生過程のために必要な追加の燃料消費を考慮することができるので、最初に想定された燃料消費の削減は、実際には逆の結果に変えられたかもしれない。
【００１３】
本発明に基づく方法は、また実施態様から明らかとなり、さらに有利に拡張することができる。
一つの有利な実施例では、異なる運転形態が、ＮＯｘ吸蔵型触媒がＮＯｘ削減に関して機能を持たないと見なされる第一の運転形態を含んでいるということが定められている。ＮＯｘ吸蔵プロセスもほとんど行われないし、また再生も見込まれない。この第一の運転形態の代わりとして、少なくとももう一つの運転形態が用意されており、その運転形態では、ＮＯｘ吸蔵型触媒の吸蔵段階と再生段階との間での交替が見込まれている。
【００１４】
この拡張例は、特にオットーエンジンへの適用に適しており、その際、第一の運転形態では、λ＝１ 或いは少なくとも近似的に1の空気過剰率が設定されるのが好ましい。
別の有利な実施態様では、全ての運転形態の下で、ＮＯｘ吸蔵型触媒の吸蔵段階と再生段階との間での交替が見込まれているということが定められている。この拡張例は、特にディーゼルエンジンの運転のために適している。
【００１５】
一つの有利な拡張例では、燃料消費の差異を決定する際に、少なくとも一つの運転値、好ましくは内燃機関の負荷および／または回転数が考慮されるということが定められている。この措置によって、非修正の予想される燃料消費を運転特性値に応じて記録することが可能となり、その際には、運転特性値として、好ましくは、制御装置が利用することのできる負荷および／または回転数のような値が考慮される。
【００１６】
一つの有利な実施態様では、修正値として、見積もられたＮＯｘ未処理マスフローが考慮されるということが定められている。この未処理マスフローが分かれば、ＮＯｘ吸蔵型触媒の再生のために追加として必要となる燃料を考慮することができる。
【００１７】
一つの有利な実施態様によれば、修正値として最大吸蔵可能ＮＯｘ質量が考慮されるということが定められている。見積もられたＮＯｘ未処理マスフローに対する関連付けによって吸蔵段階の見積もり最大時間長さを考慮することができる。ＮＯｘ吸蔵型触媒の中に吸蔵可能な最大ＮＯｘ質量は、ＮＯｘ吸蔵型触媒の特に運転温度、エージングおよび被毒の状態に依存している。
【００１８】
一つの有利な実施態様では、修正値としてＮＯｘ吸蔵型触媒の中に、および場合によっては用いられているその他の触媒の中に、吸蔵（或いは吸着）されている酸素が考慮されるということが定められている。それ故、この修正値は、再生過程の下で、少なくとも一つの触媒からの酸素の汲み出しのために追加として必要となる燃料消費を考慮することを可能にする。
【００１９】
本発明に基づく方法の一つの拡張例では、内燃機関の負荷状態の時間的変化の頻度を考慮する修正値の獲得が考えられている。用意されているダイナミック検知手段は、内燃機関が空気過剰状態で運転される、平均達成可能運転時間長さを測定することが好ましい。
【００２０】
本発明に基づく装置は、実施のために必要となる装置部分を含んでいる。
本発明に基づく方法は、内燃機関の制御のために用意されている制御装置のためのコンピュータ・プログラムとして実現可能であることが好ましい。このコンピュータ・プログラムは、データ媒体に格納可能である。
【００２１】
代わりの実施態様では、上記のコンピュータ・プログラムは、データ遠隔通信、例えばインターネットを通じて伝送されるということが考えられている。
本発明に基づく方法のその他の有利な拡張例および実施態様は、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】
【００２２】
図1は、異なる入力信号に応じて、燃料配分信号１１を内燃機関１２に対して送り出す制御装置１０を示している。入力信号としては、負荷センサ１３によって準備された負荷信号１４、回転数センサ１５によって準備された回転数信号１６、第一のラムダセンサ１７によって準備された第一のラムダ信号１８、温度センサ１９によって準備された温度信号２０、並びに第二のラムダセンサ２１によって準備された第二のラムダ信号２２が考えられている。
【００２３】
負荷センサ１３は、内燃機関１２の吸入系２３に配置されている。回転数センサ１５は内燃機関１２に設けられている。第一のラムダセンサ１７は、第一の排気ガス系部分２４に配置されている。第一の排気ガス系部分２４と第二の排気ガス系部分２５との間には、三元触媒２６が配置されている。ＮＯｘ未処理マスフロー２７が送り込まれる第二の排気ガス系部分２５と第三の排気ガス系部分２８との間には、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９が配置されている。第二のラムダセンサ２１は、第三の排気ガス系部分２８の上に配置されている。三つの排気ガス系部分２４、２５、２８は共に、一つの排気ガス系を形成している。
【００２４】
運転形態選択装置３０は、負荷信号１４および回転数信号１６とに応じて、内燃機関１２の第一の運転形態３１か或いは少なくとももう一つの運転形態３２を確定する。
図１に示されている装置は、次のように作動する。
【００２５】
内燃機関１２としては、ディーゼルエンジン或いはオットーエンジンが考えられている。運転形態選択装置３０は、少なくとも負荷信号１４および／または回転数信号１６に応じて、第一の或いはもう一つの運転形態３１、３２を確定する。負荷信号１４および／または回転数信号１６に加えて、例えば内燃機関１２の運転温度等のような、その他の入力値が運転形態選択装置３０で考慮されることが可能である。
【００２６】
負荷信号１４は吸入系２３に配置された負荷センサ１３によって準備されるが、該負荷センサは、例えば空気量センサ或いはエアマスセンサとして形成されている。別の実施態様では、負荷信号１４が、内燃機関１２の運転特性値に基づいて制御装置１０で求められるということを定めている。例えば、詳しくは示されていないアクセルペダルの位置および、その他の信号、例えば回転数信号１６から、負荷信号１４に対応する負荷信号を求めることができる。
【００２７】
制御装置１０が燃料分配信号１１の確定のために処理するもう一つの入力値に、第一のラムダセンサ１７によって用意された第一のラムダ信号１８がある。ラムダセンサ１７は、この実施例によれば、内燃機関１２の直ぐ後に続く第一の排気ガス系部分２４に配置されている。従って、第一のラムダセンサ１７は、予定されている排気ガス後処理前の、内燃機関１２によって排出される排気ガスの空気過剰率λを測定するのに適している。第一のラムダセンサ１７は、好ましくは、広いラムダ帯域の測定を可能にする広帯域ラムダセンサとして実現されている。
【００２８】
選ばれた運転形態３１、３２に応じて、第二の排気ガス系部分２５に異なるＮＯｘ未処理マスフロー２７が現れる。ＮＯｘ未処理マスフロー２７の相違には内燃機関１２の異なる燃料消費が関連づけられている。
【００２９】
オットーエンジンの場合には、排気ガス中の空気過剰率λが少なくとも近似的に１付近にある第一の運転形態３１が考えられる。この第一の運転形態３１の下で、内燃機関１２は最大トルクを発生することができる。燃料消費は、この第一の運転形態３１の下では、一般にもう一つの運転形態３２の下におけるよりも高い。そのために、比較的少ないＮＯｘ未処理マスフロー２７が発生する。三元触媒２６は、オットーエンジンの第一の運転形態３１の下では、全ての有害な排気ガス成分を大幅に除去することができる。第二の排気ガス系部分２５の後段に配置されているＮＯｘ吸蔵型触媒２９は、第一の運転形態３１の下では何らの浄化機能も果たしていない。場合によっては再生過程が現れるが、この過程は主としてもう一つの運転形態３２の下で重要となる。
【００３０】
少なくとももう一つの運転形態３２は、オットーエンジンの場合には、空気過剰率 λ＞１ に対応する空気過剰による運転を設定することができる。この少なくとももう一つの運転形態３２の下では、一般に、第一の運転形態３１に対して燃料消費の削減が達成されるが、その際にはより高いＮＯｘ未処理マスフロー２７が生じる。ＮＯｘの無害化は、更に説明される特定の状況の下では、燃料消費上の利点を阻害し、また逆方向に作用させたりすることさえある。
【００３１】
ＮＯｘ未処理マスフロー２７は、例えばＮＯｘセンサによって測定することができる。好ましくは、ＮＯｘ未処理マスフローは、制御装置１０でモデルを用いて見積もられる。そのようなＮＯｘ未処理マスフローのモデルの一つは、例えば冒頭に述べられた、ＤＥ １９７ ３９ ８４８ Ａ１に基づく従来技術の中に記載されており、従って、この文献に対しては明確に関連付けがなされている。
【００３２】
少なくとももう一つの運転形態３２の下では、三元触媒２６は、一般に、増加して発生するＮＯｘを無害の排気ガス成分に変換することは最早できない。この課題は、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９が引き受けている。そのようなＮＯｘ吸蔵型触媒２９の能力は、少なくとも排気ガスマスフロー、運転温度、触媒のエージング状態、硫黄のような異物による被毒、並びにその他の幾つかの値に依存している。制御装置１０は、この吸蔵能力を好ましくはＮＯｘ吸蔵型触媒２９のモデルに基づいて決定する。このモデルは、場合によっては、第二のラムダセンサ２１の代わりとして或いは追加として備えられるＮＯｘセンサによって修正される。このモデルは、例えばＮＯｘ未処理マスフロー２７、温度センサ１９によって準備された温度信号２０、排気ガスマスフロー、エージング状態／被毒状態、並びに、第二のラムダセンサ２１によって準備された第二のラムダ信号２２を考慮している。吸蔵能力が品質関数と名づけられているＮＯｘ吸蔵型触媒２９のモデルは、冒頭に述べられた、ＤＥ  １９９  ４２  ２７０  Ａ１に開示されており、従ってこの文献に対しては明確に関連付けがなされている。ＮＯｘ吸蔵型触媒２９がＮＯｘで一杯になると、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９を再びＮＯｘに対して吸蔵可能とするために、再生過程が導入されなければならない。
【００３３】
それ故特に、少なくとももう一つの運転形態３２の下では、内燃機関１２はＮＯｘ吸蔵型触媒２０の吸蔵段階と再生段階との間での交替が行われる。再生は、例えば、内燃機関１２の運転形態がそれまでの希薄運転から、少なくとも１或いはそれよりも小さい値の空気過剰率λが現れる運転へ変えられる、ということによって行われる。特に、空気過剰率 λ＜１ での運転の下では、三元触媒２６が最早変換することのできない未燃焼の炭化水素が、排気ガス中に存在している。それ故、それ等の炭化水素は、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９に再生剤として利用される。再生過程の終了は、例えば、いわゆる過濃ガスの通過の開始時にそれに対応して第二のラムダ信号２２の急激な変化をもたらす第二のラムダセンサ２１によって検出することができる。吸蔵段階と再生段階との間の交替並びにそれと結び付いている運転形態３１、３２の切り替えは、同じく既に述べられた、ＤＥ １９７ ３９ ８４８ Ａ１に開示されている。
【００３４】
常に、より高いＮＯｘ未処理マスフロー２７が発生するが、ＮＯｘ未処理マスフロー２７の大きさを区別することのできる更に別の運転形態３２を設定することも可能である。その場合には、ただＮＯｘ吸蔵型触媒２９が排気ガスの中で必要なＮＯｘ削減を行うことができるということが保証されなければならない。それ故、少なくとも常に比較的大きな時間的間隔で再生過程が行われなければならない。内燃機関１２の特別な制御によって導入される既に説明された再生過程とは別に、別の再生剤、例えば燃料（この燃料は直接燃料タンクから取り出すことができる）の添加によって再生を実現することができる。そのような運転のためには、特にディーゼルエンジンが適している。この場合には、場合によっては第一の運転形態３１は省略可能である。そのためには、本質的にＮＯｘ未処理マスフロー２７の大きさによって区別される更に幾つかの運転形態３２が考えられている。
【００３５】
異なる運転形態３１、３２が、本質的に内燃機関１２の燃料消費を削減するために考えられている。基本的に、少なくとももう一つの運転形態３２の下での削減された燃料消費が出発点とされるべきである。何故なら、同じエアマスが少ない燃料マスを割り当てられるからである。しかしながら、収支表の作成の際には、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の再生過程が追加の燃料消費を必要とするということを考慮すべきである。内燃機関１２の運転条件とＮＯｘ吸蔵型触媒２９の作動条件に応じて、並びにドライバーの希望に応じて、再生段階は既に短い時間間隔の後で必要となることがある。頻繁に必要な再生過程の故に、より高い燃料消費が生じるという場合さえ起こり得る。本発明に基づく運転形態選択装置３０の設計は、本質的に、運転形態の選択の際にＮＯｘ吸蔵型触媒２９の再生のために追加として必要となる燃料消費を考慮するという課題を持っている。
【００３６】
図２に示されている運転形態選択装置３０は、負荷信号１４に基づいておよび／または回転数信号１６に基づいて、非修正予測燃料消費値４１を送り出す燃料消費決定手段４０を含んでいる。
【００３７】
非修正予測燃料消費値４１は、第一の修正エレメント４２で第一の修正値４３によって修正される。この第一の修正値４３は、例えばＮＯｘ吸蔵型触媒２９の再生段階の間の燃料消費である。第一の修正値４３は、第一の乗算器４４において、見積もられたＮＯｘ未処理マスフロー２７を示す第一の評価信号４５と、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９に吸蔵されているＮＯｘに係わる燃料消費を示す第一の比例信号４６とから得られる。
【００３８】
第一の修正エレメント４２は、第一の修正された予想燃料消費値４７を第二の修正エレメント４８に対して送り出し、この第二の修正エレメント４８には、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の吸蔵段階の見積もられた最大時間長さに対応している第二の修正値４９が送り込まれる。第二の修正値４９は、最小値選択手段６５によって準備される。最小値選択手段６５は、第三の修正値４９ａ或いは第四の修正値４９ｂを、第二の修正値４９として送り出す。第三の修正値４９ａは除算器５０によって準備され、この除算器には、第二の評価値５１と第一の評価信号４５が送り込まれる。第四の修正値については更に後で詳しく説明される。
【００３９】
第二の修正エレメント４８は、第二の修正された予想燃料消費値５２を第三の修正エレメント５３に対して送り込み、この修正エレメントには更に、少なくとも一つの触媒２６、２９から酸素を汲み出すための燃料消費に対応する第五の修正値５４が送り込まれている。第五の修正値５４は、第二の乗算器５５によって準備されるが、該乗算器には、第二の比例信号５６並びに酸素汲み出し総合信号５７が送り込まれる。酸素汲み出し総合信号５７は加算器５８によって準備されるが、この加算器には三元触媒２６の酸素含有量に関する第三の評価信号５９とＮＯｘ吸蔵型触媒の酸素含有量に関する第四の評価信号６０とが送り込まれる。ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の手前に更に別の触媒が用いられている場合には、その触媒の酸素吸蔵体も追加加算される。
【００４０】
第三の修正エレメント５３は、第三の修正された予想燃料消費値６１を第二の除算器６２に送り込むが、該除算器には更に、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の吸蔵段階の最大時間長さを反映している第二の修正値４９が送り込まれる。第三の修正された予想燃料消費値６１を第二の修正値４９で割る除算が行われる。第二の除算器６２は、燃料消費差異信号６３を運転形態決定手段６４へ送る。運転形態決定手段６４は、燃料消費差異信号６３に加えて、燃料消費決定手段４０が準備する切替え信号６７からダイナミック検知手段６６が決定するダイナミック信号６５を考慮する。
【００４１】
運転形態選択装置３０は、次のように作動する。
先ず、燃料消費決定手段４０が非修正予想燃料消費値４１を用いて、第一の運転形態３１に対する少なくとももう一つの運転形態３２の非修正予想削減燃料消費を準備するということから始められる。
【００４２】
燃料消費決定手段４０は、異なる運転形態３１、３２に対応し、且つ負荷信号１４および／または回転数信号１６に応じて選択される、異なる燃料消費を特性マップに記録して保持することができる。この課題を実施するために、燃料消費決定手段４０は、例えば負荷信号１４および／または回転数信号１６に応じて、運転形態を前もって確定する決定手段を含んでいる。負荷信号１４および／または回転数信号１６の代わりに、その他の或いは別の信号（それ等の信号に基づいて燃料消費が決定される）を用意することもできる。
【００４３】
非修正予想燃料消費値４１（それ故、これは予想最小燃料消費に対応しているはずである）は、本発明によれば、その他の運転形態３２の中の一つで期待される第一の運転形態３１に対する燃料消費上の利点を、与えられた運転条件の下で実際に期待される燃料消費上の利点へと低減する、少なくとも一つの修正値４３、４９、５４によって修正される。
【００４４】
第一の修正値４３としては、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９でのＮＯｘ再生過程のための燃料消費が考えられている。第一の修正値４３の単位は、時間当たりの燃料消費に対応して、ｍｇ／秒 で示すことができる。第一の修正値４３は第一の乗算器４４によって準備され、該乗算器は第一の修正値を第一の評価信号４５と第一の比例信号４６とから乗算によって準備する。第一の評価信号４５は評価ＮＯｘ未処理マスフロー２７に対応しており、その際、ＮＯｘ未処理マスフローの見積もりの方法については既に述べられた、ＤＥ １９７ ３９ ８４８ Ａ１に開示されている。第一の比例信号４６は、吸蔵されたＮＯｘに係わる燃料消費（単位：ｍｇ／ｍｇ）に対応している。第一の比例信号の数値は、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の中に用いられている、ＮＯｘを吸蔵するための材料に依存している。酸化バリウムの場合を考えると、簡単化された還元反応は次のように書くことができる。
【００４５】
【数１】
2004176721.tif 000003
【００４６】
この例によれば、１モルのＮＯ2に対して、１．２５モルのＯ2が変換されなければならない．
【００４７】
【数２】
2004176721.tif 000004
【００４８】
従って、１グラムのＮＯ2に対して、０．８６９６ｇのＯ2が変換されなければならない。最後に、０．２５３７ｇ燃料／ｇＮＯ2 という数値が得られる。
第一の修正エレメント４２は、第二の修正エレメント４８に対して第一の非修正予想燃料消費（単位：ｍｇ／秒）を送り出し、該修正エレメント４８は、第二の修正された予想燃料消費値５２のために第二の修正値４９との結合を行う。第二の修正値４９は、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の吸蔵段階の最大時間長さである。最小値選択手段６５は、どちらの値の方が小さいかに従って、第三の或いは第四の修正値４９ａ、４９ｂを第三の修正値４９として送り出す。第三の修正値４９ａは、除算器５０によって第二の評価信号５１を第一の評価信号４５によって除算することによって求められる。第二の評価信号５１は、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の中の最大吸蔵可能ＮＯｘ質量（単位：ｍｇ）に対応している。第二の評価値５１は特に、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９に加えられるＮＯｘ未処理マスフロー２７に依存している。除算器によって、吸蔵段階の最大時間長さを反映している第三の修正信号４９ａが得られる。図に示されている実施例では詳しくは示されていない、急増段階の最大時間長さに対するその他の介入値としては、特に、温度センサ１９によって準備される温度信号２０、並びにＮＯｘ吸蔵型触媒２９のエージング状態が考えられている。燃料の中に含まれている特に硫黄によって引き起こされる、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の被毒は、もう一つの影響をもたらす。第二の評価信号５１の基礎となっているモデルは、例えば既に述べられた、ＤＥ １９９ ４２ ２７０ Ａ１から取り出すことができる。第二の修正値４９に単位 秒 をかけることによって、第二の修正された予想燃料消費値５２が単位 ｍｇ の燃料質量として得られる。
【００４９】
第五の修正値５４は、理論的燃焼に対して空気過剰が発生する運転形態３１、３２の下で、触媒２６、２９に吸蔵される、触媒２６、２９に吸蔵された酸素を考慮する。触媒２６、２９の酸素吸蔵能力は使用されている活性材料に依存している。更に、酸素吸蔵能力は、有効触媒表面積、触媒温度、および排気ガスマスフローに依存している。内燃機関１２で過濃運転による再生（その際には、酸素不足及びそれと同時に炭化水素の過剰が発生する）を行いたいという場合には、触媒２６、２９に吸蔵されている酸素が先ず汲み出されなければならない。何故なら、再生のために必要な炭化水素化合物は、先ずそこに存在している酸素によって酸化されるからである。触媒２６、２９の酸素吸蔵能力は、例示のようにして測定することができる。一つの好ましい代替例では、触媒２６、２９の酸素含有量のモデルの作成が考えられている。そのようなモデルの一つは、既に述べられた、ＤＥ １９６ ０６ ６５２ Ａ１から取り出すことができる。
【００５０】
触媒２６、２９からの酸素汲み出しのために必要な燃料要求量は、次のようにして計算することができる。オクタン価９５のオットーエンジン用の燃料は、例えば１４．２８５％の水素含有率と８５．７１５%の炭素含有率をもっている。そこから酸素還元のための酸素要求量は、次の式によって計算することができる。
【００５１】
【数３】
2004176721.tif 000005
【００５２】
従って、酸素に係わる燃料要求量は、０．２９１７ｇ燃料／ｇ酸素 となる。
この数値に基づいて、第二の比例信号５５が確定されるが、その際の単位は、ｍｇ／ｍｇである。三元触媒２６およびＮＯｘ吸蔵型触媒２９の両方の触媒の酸素の汲み出しのために必要な燃料要求量を考慮するために、加算器５８が備えられており、該加算器は触媒２６、２９の酸素含有率についての第三と第四の評価信号５９、６０を加算する。従って、第五の修正値５４は、酸素汲み出し過程のための酸素消費（単位：ｍｇ）に対応している。
【００５３】
従って、第三の修正予想燃料消費値６１としては、ここで説明されている実施例では、ＮＯｘ吸蔵型触媒２９の吸蔵段階と再生段階との間の交替を想定している運転形態３２のための燃料消費節約量（単位：ｍｇ）を利用することができる。時間と関連させた燃料削減消費量を得るために、第三の修正された予想燃料消費値６１は、除算器６２で、吸蔵段階の最大時間長さに対応する第二の修正値４９によって除算される。
【００５４】
上記の除算から得られる、今や時間と関連させられた燃料消費差異信号６３は、運転形態決定手段６４に送られるが、該運転形態決定手段は更に、例えば第一の運転形態３１からその他の運転形態の中の一つ３２への、運転形態の変更がそもそもそれを行うだけの意味があるか否かについて決定を下すことができる。それ故、運転形態３１、３２を選択するためのこの決定は、最早単に負荷信号１４、および／または回転数信号１６、および／または例えばドライバーの希望に基づいて行われるだけでなく、本発明によれば、少なくとも、燃料消費節約量を評価するための修正値４３、４９、５４の一つが一緒に考慮される。
【００５５】
運転形態３１と３２との間の燃料消費の差異を決定する際には、空気過剰による他の運転形態の一つ３２から、少なくとも近似的に１の空気過剰率λによる第一の運転形態３１への交替の際には、常にＮＯｘ吸蔵型触媒２９の再生過程が必要となることがあるということが注意されるべきである。第三の修正値４９は、この状況の下で、高過ぎる燃料消費上の利点に対応して、吸蔵段階の長過ぎる最大時間長さを送り出すかも知れない。従って、本発明に基づく方法の一つの拡張例では、送られて来た切り替え信号６７に基づいて、ダイナミック検知手段６６によって準備される第四の修正値４９ｂの獲得が考えられている。このダイナミック検知手段６６は、例えば負荷状態の時間的変化の頻度を評価する。ダイナミック検知手段は特に、内燃機関１２の運転中に平均的に調節される希薄運転時間（この間に内燃機関は空気過剰で運転される）を決定する。第四の修正値４９ｂは、吸蔵段階の最大時間長さに対応する、統計的に決定された平均希薄運転時間に対応している。第四の修正値４９ｂを決定する際には、第三の修正値４９ａの決定の際と同じように、最大吸蔵可能ＮＯｘ質量についての評価値およびＮＯｘ未処理マスフロー２７を考慮することができる。
【００５６】
本発明に基づく方法のもう一つの実施態様では、燃料消費決定手段４０が、先に説明された複数の運転形態３１、３２のための非修正予想燃料消費の差異の代わりに、それぞれ予想燃料消費に関する信号を準備するということが考えられている。その場合には、再び運転形態３１と３２との間の消費の差を対象とするか或いは絶対消費を対象とすることができる。この拡張例では、少なくとも一つの修正エレメント４２、４８、５３、並びに少なくとも一つの修正値４３、４９、５４がこれ等の各々の信号のために用意されているので、複数の第三の修正された予想燃料消費をもたらす修正の後で、最も都合の良い結果の選択のための選択装置が備えられていなければならない。燃料消費の差の代わりに絶対予想燃料消費が考えられる限り、その際に必要な選択には、一つ或いは幾つかの差の形成が含まれている。更に、燃料消費決定手段４０によって絶対消費の準備をする場合には、第一と第三の修正エレメント４２、５３で行われる修正は、符号に合わせて行われるということに注意すべきである。先に詳しく説明された実施例では、第一の修正エレメント４２も第三の修正エレメント５３も減算器として作られている。何故なら、絶対燃料消費の場合には、消費はそれぞれ高められるので加算器が備えられるべきであるのに対して、修正値４３、４９、５４は、燃料削減消費を示している非修正予想燃料消費値４１から差引かれる方向に作用するからである。
【００５７】
本発明に基づく方法は、好ましくは、詳しく示されていない自動車に組み込まれた内燃機関１２の制御のために備えられている制御要素の形で実現されることが特に有意義である。その際には、特に記憶媒体として作られている制御エレメントに、コンピュータ、特にマイクロプロセッサで走らせることができ、且つ本発明に基づく方法の実施のために適しているプログラムが格納される。この場合には、本発明は制御エレメントに格納されたプログラムによって実現されるので、このプログラムを備えた記憶媒体は、このプログラムの実施のために適している方法と同じように、本発明を示している。このプログラムは、例えば直接記憶媒体に格納して提供されることができる。その他の配布のやり方としては、例えばインターネットのようなデータ遠隔通信がある。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】排気ガス系を含んでいる、制御装置によって介入されることのできる内燃機関の概略図である。
【図２】本発明に基づく方法を実現するための一実施例のブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…制御装置
１１…燃料分配信号
１２…内燃機関
１３…負荷センサ
１４…負荷信号
１５…回転数センサ
１６…回転数信号
１７…第一のラムダセンサ
１８…第一のラムダ信号
１９…温度センサ
２０…温度信号
２１…第二のラムダセンサ
２２…第二のラムダ信号
２３…吸入系
２４…第一の排気ガス系部分
２５…第二の排気ガス系部分
２６…三元触媒
２７…ＮＯｘ未処理マスフロー
２８…第三の排気ガス系部分
２９…ＮＯｘ吸蔵型触媒
３０…運転形態選択装置
３１…第一の運転形態
３２…その他の運転形態
４０…燃料消費決定手段
４１…燃料消費値
４２…第一の修正エレメント
４３…第一の修正値
４４…第一の乗算器
４５…第一の評価信号
４６…第一の比例信号
４７…第一の修正された予想燃料消費値
４８…第二の修正エレメント
４９…第二の修正値
４９ａ…第三の修正値
４９ｂ…第四の修正値
５０…除算器
５１…第二の評価値
５２…第二の修正予想燃料消費値
５３…第三の修正エレメント
５４…修正値
５５…第二の比例信号
５６…第二の比例信号
５７…酸素汲み出し総合信号
５８…加算器
５９…第三の評価信号
６０…第四の評価信号
６１…第三の修正された予想燃料消費値
６２…第三の除算器
６３…燃料消費差異信号
６４…運転形態決定手段
６６…ダイナミック検知手段
６７…切替え信号
【図１】
2004176721.tif 000006
【図２】
2004176721.tif 000007