(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）が、排気系（１０）内に配置されているＮＯｘ吸蔵触媒（１１）と、その後方に配置されているＮＯｘセンサ（１４）とを有し、ＮＯｘ離脱過程（３３）およびＮＨ３放出過程（３４）を指示するＮＯｘセンサ信号（３０）が、再生終了を検出するためにエンジン制御手段（２０）において評価される、内燃機関の排ガス値の最適化方法において、
前記再生終了を検出するために、前記ＮＯｘセンサ信号（３０）の値の時間的経過を表す曲線の、ＮＯｘ離脱過程（３３）における１つの特性的な形状特徴と関連する時点（ｔｅ）が使用されること、
再生終了を検出するための時点（ｔｅ）が、ＮＨ３放出過程（３４）の開始前に存在すること、及び
前記形状特徴として、前記曲線の、前記ＮＯｘ離脱過程（３３）における最大値、特性的な勾配変化、変曲点および急落のうちの１つが使用されること、
を特徴とする内燃機関の排ガス値の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が、排気系内に配置されているＮＯｘ吸蔵触媒と、およびその後方に配置されているＮＯｘセンサとを有し、再生終了を検出するために、ＮＯｘ離脱過程およびＮＨ３放出過程を指示するＮＯｘセンサ信号がエンジン制御手段において評価される、内燃機関排ガス値の最適化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような方法が、ドイツ特許第１９８２３９２３号に与えられている。この既知の方法においては、その排気系内に、ＮＯｘ吸蔵触媒と、これの後方にＮＯｘセンサとが配置されている内燃機関において、排気ガス内の窒素酸化物の還元のために、再生過程の終了が、ＮＯｘ吸蔵触媒からのアンモニア（ＮＨ３）エミッションの低下を指示するＮＯｘセンサ信号により検出される。この場合、ＮＯｘセンサはＮＨ３に対して交差（クロス）感度を有するので、ＮＯｘセンサ信号は高いピークを有することが利用され、この場合、ＮＯｘは測定成分ではない。したがって、ＮＯｘ吸蔵触媒内にもはやＮＯｘが存在しない場合、アンモニアもまた形成されることなく、ＮＯｘセンサ信号は再び低下する。したがって、ＮＯｘセンサ信号の下降側面は、再生過程中断のためのトリガとして利用可能である。代替態様として、ＮＯｘセンサ信号の最大値が再生過程を終了させるための指標として利用されてもよい。
【０００３】
欧州特許第１０６０００３号に、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生期間の開始および終了の決定方法が開示され、この方法においては、再生過程の開始はＮＯｘセンサにより検出され、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生過程の終了もまたＮＯｘセンサにより特定され、ＮＯｘセンサは、排気ガスの還元成分である少なくとも１つの排気ガス生成物に対して交差感度を有し、触媒からのこの還元成分の発生が、触媒再生過程の終了の決定に利用される。
【０００４】
ドイツ特許公開第１００３６４５３号では、ＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘ充填レベルがＮＯｘ吸蔵モデルにより決定され、これにより再生過程の開始および終了が決定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、内燃機関の排ガス値の改善された最適化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関が、排気系内に配置されているＮＯｘ吸蔵触媒と、その後方に配置されているＮＯｘセンサとを有し、ＮＯｘ離脱過程およびＮＨ３放出過程を指示するＮＯｘセンサ信号が、再生終了を検出するためにエンジン制御手段において評価される、内燃機関の排ガス値の最適化方法において、再生終了を検出するために、ＮＯｘ離脱過程の線図の少なくとも１つの特性的な形状特徴と関連する時点が使用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者の調査から、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生過程の終了が離脱過程の評価により決定され、この場合、センサ信号に作用可能なアンモニアはまだ放出されていないという結果が得られた。この方法により、排気ガス内の特に有害なＣＯおよびＨＣの上昇が効果的に回避可能である。本発明は、特に、アンモニアに対する交差感度は、本質的に、排気系内のＮＯｘ吸蔵触媒の下流側に既に還元剤（ＣＯ、ＨＣ、Ｈ２）が発生しているときにのみ発生するという知見に基づいている。再生過程の終了を決定するために離脱ピークが使用されることにより、還元剤の触媒内通過は効果的に回避可能である。
【０００８】
再生過程の終了を決定するために、再生終了の検出時点がＮＨ３放出過程の開始前に存在するように設計されていることが有利である。
再生過程の終了を決定するための種々の有利な方法は、前記形状特徴として、離脱線図の最大値、特性的な勾配変化、変曲点および急落が使用されることにある。
【０００９】
この場合、エンジン制御手段における対応のプログラミングによる評価は、離脱線図の形状に対応して、その形状に応じてそれぞれ特性的な特徴が適切に選択可能または組み合わせ可能なように行われてもよい。
【００１０】
排ガス値を最適化するために、さらに、前記時点が、少なくとも１つの前記形状特徴の発生からの、所定の時間間隔または内燃機関の運転パラメータの関数として設定可能な時間間隔の決定により特定される手段が好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、その排気系１０内に配置されているＮＯｘ吸蔵触媒１１と、複数のセンサ、即ちＮＯｘ吸蔵触媒１１の手前に配置されているλセンサ１２、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の後方に配置されているλセンサ１３、およびＮＯｘセンサ１４と、それによりエンジン運転が制御可能であり且つ特にλセンサ１２、１３およびＮＯｘセンサ１４の信号が供給されるエンジン制御手段２０とを有する内燃機関１を略図で示す。λセンサ１２、１３により、排気系１０内におけるＮＯｘ吸蔵触媒１１の前後の排ガス値が、それ自身既知のように測定され且つエンジンおよびＮＯｘ吸蔵触媒１１の制御のためにエンジン制御手段２０において評価される。ＮＯｘセンサ１４は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の後方のＮＯｘ排ガス値を測定し且つＮＯｘ吸蔵触媒１１の機能をも診断し、且つ車両内に指示する可能性を提供する。ＮＯｘ吸蔵触媒１１は、内燃機関が空気過剰で、即ち１より大きいλ値（例えば、１．５−３の間）で運転され、この場合、ＮＯｘ成分が排気ガス内の残存還元剤（特に、ＣＯ、ＨＣ、Ｈ２）によりもはや分解可能ではないとき、排気ガス内の有害ＮＯｘ成分を抽出し且つ吸蔵するのに適している。このようなＮＯｘ吸蔵触媒は、ディーゼル・エンジンにおいてのみならず、一部のオットー・サイクル・エンジンにおいても使用される。その機能方式および作動方式は既知であるとみなされ、これに対しては、特に冒頭記載の文献が参照されるものとする。
【００１２】
特に、例えば冒頭記載の文献から、空気／燃料混合物＞１で運転されたことによりＮＯｘが蓄積されたＮＯｘ吸蔵触媒１１を、かかる触媒からＮＯｘを空にするために、再生過程においてリッチな空気／燃料混合物、即ちλ値＜１での内燃機関運転に切り換えることにより作動させることもまた既知である。再生過程、即ちリッチ運転がきわめて長時間保持された場合、還元剤、特に有害なＣＯ、ＨＣも急激に上昇するので、冒頭記載の文献に説明されているように、有害な還元剤が通過しないように再生過程の終了をできるだけ正確に特定することが重要であり、これに対しては、前記ドイツ特許第１９８２３９２３号に、ＮＯｘ吸蔵触媒からのアンモニア（ＮＨ３）エミッションの低下を指示するＮＯｘセンサ信号により再生過程の終了を検出することが開示されている。
【００１３】
図２に、ＮＯｘセンサ信号ＳＮＯｘの種々の区間が時間ｔに対して示され、しかも特に再生過程３２の区間が示されている。時点ｔ１において再生過程３２が開始される前に、ＮＯｘ吸蔵触媒１１は、吸蔵過程３１において、λ値＞１での運転によりＮＯｘが充填されている。ＮＯｘセンサ信号は再生開始時点ｔ１における典型的な（小さい）急落を示し、このあと、時点ｔ２において離脱最大値を有する離脱過程３３が続く。離脱過程３３に他の過程３４が続き、他の過程３４においてアンモニアが放出され（ＮＨ３放出過程）、ＮＨ３放出過程３４は、排気ガス内に存在する還元剤、特にアンモニアＮＨ３に対するＮＯｘセンサの交差感度に基づいている。本発明者は、アンモニアに対する交差感度は、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の下流側に既に還元剤（ＣＯ、ＨＣ、Ｈ２、ＮＨ３）が発生しているとき、即ち還元条件またはλ値＜１が支配しているときにのみ発生することを発見した。これに対して、本発明者は、測定において、ＮＯｘ離脱過程３３においてはＮＨ３は発生しないことを明らかにした。図２に詳細に示されているように、時点ｔ３においてＮＨ３放出過程３４が終了した後に、ＮＯｘ吸蔵触媒内へのＮＯｘの吸蔵が改めて開始する。吸蔵過程は、例えば数十秒継続し、一方再生過程は、例えばたかだか１０秒継続するにすぎない。この場合、ＮＨ３過程は本来の意味における放出を示すものではなく、ＮＯｘ吸蔵触媒における、還元剤（Ｈ２、ＨＣ）を含む（リッチな）排気ガスからのＮＯｘの転化を示ものであることを注記しておく。信号の低下は再生の中断に基づくものである。
【００１４】
上記の知見に基づき、本発明により、再生過程３２の終了を決定するために、エンジン制御手段２０において離脱過程３３が評価される。このために、離脱過程３３の信号線図が１つまたは複数の特性的な特徴に関して評価され、この場合、再生過程３２の終了を決定するためのより詳細な証拠を得るために、これらの特徴を相互に組み合わせて評価することもまた考えられる。再生過程の終了が決定される時点ｔｅは、ここで、特性的な特徴からの所定の間隔または設定可能な間隔において特定されてもよく、この場合、この間隔は、エンジン制御手段２０において既知の他の運転パラメータの関数として形成されてもよく、また例えば０の値としてもよい。ＮＯｘセンサ信号（３０）の値の時間的経過を表す曲線の特性的な形状特徴として、例えば離脱過程３３の最大値、上昇側面または下降側面内の特定の勾配、急落または変曲点が基礎とされてもよい。再生過程の終了時点ｔｅをこのように決定することにより、有害な還元剤の通過が効果的に阻止可能である。
【００１５】
図３は、再生期間が短い、ＮＯｘ吸蔵触媒１１の相前後する種々の再生を示す。連続的に測定されたλセンサ１３の信号、ＮＯｘセンサ１４の信号、並びに排気ガス成分ＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘに対する試験台における排気ガス測定技術による信号がそれぞれ時間ｔに対して示されている。
【００１６】
図４は、図３よりも拡大された再生過程３２を示し、この場合、再生期間ないし再生の終了は、ＣＯ通過がより少なくなるように選択されている。ＮＯｘセンサ信号３０は再生開始時における典型的な小さい急落を示す。それに続く離脱ピーク３３の幅は、必要な再生期間と一致する。再生終了後のリッチ・ガス通過ないし還元剤通過は、ＮＯｘセンサ信号３０を再び上昇させる。したがって、再生過程３２内の離脱ピーク３３の下降側面を検出することにより、再生終了が正確に決定可能である。ＮＯｘ測定からの再生終了は、λ信号からの再生終了と相関を有している。ＮＯｘセンサ信号、即ち特にここに使用されている離脱過程３３は本質的により強い図示勾配を有しているので、ＮＯｘセンサ信号３０により、λセンサ信号によるよりもより早期に、より急速に再生過程の終了が検出可能である。したがって、規制エミッション限界を確実に保持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】接続されたＮＯｘ吸蔵触媒およびその後方に配置されているＮＯｘセンサを有する内燃機関の略系統図である。
【図２】特に再生過程におけるＮＯｘセンサ信号の略時間線図である。
【図３】第１の時間目盛における、排気ガス・センサ信号および排ガス値の種々の時間線図である。
【図４】特に再生過程内の、他の時間目盛における、センサ信号および排ガス値の種々の時間線図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    内燃機関
１０    排気系
１１    ＮＯｘ吸蔵触媒
１２、１３    λセンサ
１４    ＮＯｘセンサ
２０    エンジン制御手段
３０    ＮＯｘセンサ信号
３１    吸蔵過程
３２    再生過程
３３    ＮＯｘ離脱過程
３４    ＮＨ３放出過程
ＳＮＯｘ    ＮＯｘセンサ信号
ｔｅ    再生終了時点
ｔ１    再生開始時点
ｔ２    離脱最大時点
ｔ３    ＮＨ３放出過程終了時点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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