(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の負荷状態に対するしきい値又はＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流のＮＯＸ放出に対するしきい値を超えたならばＮＯＸ再生を開始する自動車用内燃機関（１０）の排気ガス管（１２）に配設されたＮＯＸ吸蔵触媒（１４）のＮＯＸ再生の制御方法において、
（ａ）  内燃機関（１０）がアイドリング段階の運転にあるか否かを検出し、
（ｂ）  （ａ）が肯定の場合は、アイドリング段階への切換えが現在進行中のＮＯＸ再生の間に行われるか否かが確かめられ、
（ｃ）  （ｂ）が否定されるならば、次のいずれか1つ又は任意の組合せがとられる、即ち、
（ｉ）ＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の負荷状態のための又はＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流のＮＯＸ放出のためのしきい値を引き上げ、
（ｉｉ）所定の期間を経過した後のみに初めてＮＯＸ再生を開始し、
（ｄ）  （ｂ）が肯定の場合に、限界条件
−  オーバーラン燃料カットオフ段階が存在しない、
−  車速が所定の限界速度を超えない、及び／又は
−  回転数が所定のしきい値より高くない
のうち少なくとも一つが存在するときは、現在進行中のＮＯＸ再生を中止する、
ことを特徴とするＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項２】
オーバーラン燃料カットオフ段階が存在し、又は車速が所定の限界速度を超え、又は回転数が所定のしきい値より高いときは、アイドリング段階に切換えるときに現在進行中のＮＯＸ再生を中止しないことを特徴とする請求項１に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項３】
現在進行中のＮＯＸ再生を中止するときに、自動車の後続の加速段階でＮＯＸ再生を続行させるマーカを設定することを特徴とする請求項２に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項４】
アイドリング段階においてすでにＮＯＸ再生を行わなければならなかったときは、マーカを取り消すことを特徴とする請求項３に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項５】
アイドリング段階ではない時のＮＯＸ再生のためよりもリッチでない空気過剰率で、アイドリング段階でのＮＯＸ再生を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項６】
アイドリング段階において０．８５ないし１．０の範囲の空気過剰率でＮＯＸ再生を行うことを特徴とする請求項５に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項７】
何らかの理由でλ＝１運転への切換えが必要なときは、ＮＯＸ再生を開始することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＮＯＸ再生の制御方法。
【請求項８】
少なくともＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の負荷状態に対するしきい値又はＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流のＮＯＸ放出に対するしきい値を超えたならばＮＯＸ再生を開始する、自動車用内燃機関（１０）の排気ガス管（１２）に配設されたＮＯＸ吸蔵触媒（１４）のＮＯＸ再生の制御装置において、
（ａ）内燃機関（１０）がアイドリング段階の運転にあるか否かを検出し、
（ｂ）  （ａ）が肯定の場合は、アイドリング段階への切換えが現在進行中のＮＯＸ再生の間に行われるか否かが確かめられ、
（ｃ）  （ｂ）が否定されるならば、次のいずれか1つ又は任意の組合せがとられる、即ち、
（ｉ）ＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の負荷状態のための又はＮＯＸ吸蔵触媒（１４）の下流のＮＯＸ放出のためのしきい値を引き上げ、
（ｉｉ）所定の期間を経過した後のみに初めてＮＯＸ再生を開始し、
（ｄ）  （ｂ）が肯定の場合に、限界条件
−  オーバーラン燃料カットオフ段階が存在しない、
−  車速が所定の限界速度を超えない、及び／又は
−  回転数が所定のしきい値より高くない
のうち少なくとも一つが存在するときは、現在進行中のＮＯＸ再生を中止する、手段があることを特徴とするＮＯＸ再生の制御装置。
【請求項９】
上記の手段がアイドリング段階のＮＯＸ吸蔵触媒（１４）のＮＯＸ再生の制御手順をデジタル形式で格納した制御装置（３６）を含むことを特徴とする請求項８に記載のＮＯＸ再生の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置（３６）がエンジン制御装置（２０）に組込まれていることを特徴とする請求項９に記載のＮＯＸ再生の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は独立請求項の上位概念に挙げた特徴を有する、自動車用内燃機関の排気ガス管に配設されたＮＯＸ吸蔵触媒のＮＯＸ再生の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
内燃機関の排気ガスの浄化のために排気ガス管に排気ガス浄化設備を組込むことは周知である。その場合排気ガス浄化設備は通常粒子フィルタ又は触媒のような部品を具備する。内燃機関からの粗放出を減少しようとすれば、この触媒は還元触媒からなる。還元性有害物質、例えば一酸化炭素ＣＯ及び不完全燃焼炭化水素ＨＣの質量流量が還元触媒の区域で十分に高ければ、ＮＯＸが還元剤によって窒素に変換される。
【０００３】
燃費の最小化という観点から、リーンな空気過剰率で内燃機関を運転するのが得策であることが判明した。ところが燃費最適化領域の運転は一方ではＮＯＸ放出の増加、他方では還元剤質量流量の減少を伴う。そこで高いＮＯＸ放出を回避するために、ＮＯＸを硝酸塩として吸収するＮＯＸ吸蔵剤を触媒に配属する。ＮＯＸ吸蔵剤はいわゆるＮＯＸ吸蔵触媒として触媒と組合せることができる。
【０００４】
ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵容量はもちろん量的に限られているから、ＮＯＸ漏出を避けるために定期的間隔でＮＯＸ再生を行わなければならない。ＮＯＸ再生の際に理論又は過濃運転への切換えが行われる。予め硝酸塩の形で吸収されたＮＯＸが再び放出される。通常ＮＯＸ再生は、ＮＯＸ吸蔵触媒の負荷状態又は下流でＮＯＸ感知測定装置が検出するＮＯＸ放出（漏出放出）に対するしきい値を超えたときに作動させられる。この場合は再生の必要性の決定が自動車のすべての運転段階で同じ判定基準に従って行われるのが欠点である。ところがアイドリング段階では排気ガス流量がはるかに少なく、従ってＮＯＸ再生の開始時に還元剤の質量流量が小さいから、再び脱着したＮＯＸを触媒成分で不完全にしか還元できない。ＮＯＸ再生時にＮＯＸ放出が不都合に高いだけでなく、アイドリング段階の再生に原因する燃費増加は内燃機関に対する高い負荷要求の段階よりも大きい。またアイドリング時のＮＯＸ再生はしばしば望ましくない騒音発生を付随する欠点がある。さらにアイドリング時のＮＯＸ再生は排気ガス流量が少ないため長時間かかり、従って燃費に不利な運転を長く維持しなければならない。
【０００５】
そこで本発明の課題は、先行技術の上記の欠点を克服することができる方法及び装置を提供することである。その場合見出される解決策は、制御技術的にすでに実証済みのモデルに簡単に組込まれるものでなければならない。
【０００６】
本発明によれば、この課題は独立請求項に挙げた特徴を有する、ＮＯＸ吸蔵触媒のＮＯＸ再生の制御のための装置及び方法によって解決される。本方法により
（ａ）内燃機関がアイドリングにシフトされているか否かを検出し、
（ｂ）次のいずれか1つ又は任意の組合せ、即ち、（ｉ）アイドリング時に負荷状態又はＮＯＸ放出に対するしきい値を引き上げ、（ii）所定の期間を経過した後に初めてＮＯＸ再生を開始し、（iii）アイドリングへの切換えるときに現在進行中のＮＯＸ再生を中止することによって、例えばアイドリング運転時のリーン段階を次の必ず必要なＮＯＸ再生まで延長し、又は所定の時間間隔に従って制御することができる。
【０００７】
その場合、本発明に係る装置は、上記のプロセス段階を実行することができる手段を有する。このような手段は、アイドリング時のＮＯＸ再生の制御を可能にする手順をデジタル形式で格納した制御装置であることが好ましい。制御装置は独立の制御ユニットとして実現し、又は多くの場合すでに存在するエンジン制御装置に組込むことができる。
【０００８】
アイドリングへの切換えとともにＮＯＸ再生を行う場合は、アイドリングへの切換えがオーバーラン燃料カットオフ段階で行われるか、又は回転数が所定のしきい値より高いか、又は車速がなお所定の限界速度を超えているならば、ＮＯＸ再生を終了することが好ましい。ＮＯＸ再生を中止するときは、ＮＯＸ再生を後続の加速段階で続行させるマーカを設定する。アイドリング運転時にすでにＮＯＸ再生を行わなければならなかった場合は、もちろんマーカが取り消される。
【０００９】
また０．８５ないし１．０の空気過剰率を設定してＮＯＸ再生を行うことが好ましい。いずれにしてもＮＯＸ再生は通常のＮＯＸ再生よりもリーンに行わなければならない。これによって０．８５より明らかに小さな空気過剰率での「標準的」ＮＯＸ再生と比較して、騒音発生が低減される。本方法の別の好ましい実施形態では、何らかの理由からλ＝１運転への切換えが必要なときは必ずアイドリング時のＮＯＸ再生が開始される。これは例えば制動力増幅装置の圧力を増加しようとする場合である。
【００１０】
全体として上記の処置によりアイドリング運転時のＮＯＸ再生の回数を自動車のその他の運転段階に比して減少することができるから、燃費、ＮＯＸ再生時のＮＯＸ放出及び騒音発生が低減される。
【００１１】
発明のその他の実施形態は、従属請求項に挙げたその他の特徴で明らかである。
【００１２】
次に、発明の実施形態を添付の図面に基づき詳述する。
【００１３】
図１はＮＯＸ吸蔵触媒１４を排気ガス管１2に後置した内燃機関１0を示す。この場合排気ガスの空気過剰率及び特定の有害物質成分の割合の検出のための適当なセンサ装置が排気ガス管１２に配置されている。例えばガスセンサ１６がラムダセンサとして、ガスセンサ１８がＮＯＸ感知測定装置として設けられている。センサ装置が検出したデータは周知のようにエンジン制御装置２０に送られる。エンジン制御装置２０には内燃機関１０に配置された部品のための操作量を決定するモデルがデジタル形式で格納されている。これらの部品は空気過剰率、点火角又は燃料噴射量に関して燃焼過程を調節することができる。例えば操作量として排気ガス再循環弁２2の開放角又はスロットル弁２４の位置が考えられる。燃焼過程の制御のための装置及び方法はよく知られているから、ここで詳しく説明しない。
【００１４】
またその他の状態パラメータ、例えばスロットル弁位置又はアクセルペダル位置がエンジン制御装置２０に読み取られる。周知のようにこのパラメータによって、自動車がアイドリング段階にあるか否かを決定することができる。自動車のこの状態は次に制御装置３６に読み取られる。この場合制御装置３６はエンジン制御装置２０に実装されている。
【００１５】
空燃混合気の燃焼過程で酸素の過剰が支配するならば、内燃機関１０のＮＯＸ粗放出が増加し、同時にＮＯＸの変換のために必要な還元剤、一酸化炭素ＣＯ及び不完全燃焼炭化水素ＨＣが減少する。この運転領域は特に燃費に有利であることが証明されたから、ＮＯＸ放出の減少のためにＮＯＸをＮＯＸ吸蔵触媒１４の吸蔵成分に吸収しなければならない。理論又は過濃運転への切換えが行われると、硝酸塩の形で吸蔵されたＮＯＸが少なくともＮＯＸ吸蔵触媒１４の雰囲気条件の変更の直後に再び急速に脱着する。還元剤の質量流量が低すぎると、ＮＯＸ吸蔵触媒の触媒成分への還元剤の必要規模の供給ができないので、望ましくないＮＯＸ放出が起こる可能性がある。
【００１６】
以下の方法（図２を参照）によって、とりわけ低い排気ガス流量が特徴のアイドリング段階でリーン運転をより長く維持し、それとともにアイドリング運転中のＮＯＸ再生の回数を他の運転段階に比して減少することが可能である。またＮＯＸ再生による騒音発生を抑制することができる。
【００１７】
まず、第１の質問で、自動車がアイドリング段階にあるか否かが確かめられる（ステップＳ１）。これが否定されるならば、ＮＯＸ吸蔵触媒１４のＮＯＸ再生を常法により制御することができる。そのために例えば例えばＮＯＸ吸蔵触媒１４の負荷状態又はＮＯＸ吸蔵触媒１４の下流のＮＯＸ放出を監視することができる（ステップＳ２）。この量のしきい値を超えると、理論又は過濃運転への切換えによりＮＯＸ再生が開始される。
【００１８】
アイドリング段階が行われているときは、まず次の質問（ステップＳ３）で、アイドリングへの切換えが現在進行中のＮＯＸ再生の間に行われるか否かが確かめられる。肯定の場合は段階４で、オーバーラン燃料カットオフ段階が存在するか、及び／又は自動車が依然として所定の限界速度より高い速度を有するか、及び／又は回転数が所定のしきい値を超えるか、が確かめられる。これらの周辺条件が存在するならば、ひとまずＮＯＸ再生を終了する（ステップＳ５）。さもなければ現在進行中のＮＯＸ再生を中止して、マーカを設定する（ステップＳ６）。マーカによって、アイドリング段階の終了後、例えば自動車の次の加速段階でＮＯＸ再生を再開することが保証される。
【００１９】
ステップＳ５及びステップＳ６に続いて、又はアイドリンへの切換えが現在進行中のＮＯＸ再生時に行われない場合は（ステップＳ３）、再生の必要性の決定のためにしきい値の新たな確定が行われる（ステップＳ７）。そのために在来の方法で利用される負荷状態又はＮＯＸ放出のしきい値が引き上げられる。もちろんしきい値は、アイドリング時に多量のＮＯＸ漏出が生じないように定めなければならない。ところが排気ガス質量流量が少ないため、内燃機関１０の他の運転段階より高いしきい値でもこれを保証することができる。
【００２０】
最後の手順の代案として、その経過後にＮＯＸ再生を実行しなければならない固定時間間隔をステップＳ７で設定することができる。アイドリング時のＮＯＸ再生の上記の制御手順のほかに、ＮＯＸ再生時の空気過剰率をλ＝０．８５ないし１．０の範囲、かつ従来慣用のＮＯＸ再生より少なくともリッチでない値に確定すれば、騒音発生がはるかに少ないので有利であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気ガス管にＮＯＸ吸蔵触媒を配設した内燃機関の原理図である。
【図２】アイドリング時のＮＯＸ吸蔵触媒のＮＯＸ再生の制御のためのブロック構成図である。
【符号の説明】
１０          内燃機関
１２          排気ガス管
１４          ＮＯＸ吸蔵触媒
１６          ガスセンサ
１８          ガスセンサ
２０          エンジン制御装置
２２          排気ガス再循環弁
２４          スロットル弁
３６          制御装置
【図１】
0004421162.tif 000002
【図２】
0004421162.tif 000003