(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの排気装置部分を備え、この排気装置部分において内燃機関の排気またはこの排気の一部が先ず、内部にそれぞれ１つの始動用触媒（ＶＫ１，ＶＫ２）を挿置し且つシリンダグループに分けられた少なくとも２本の分配管（１２，１４）を通って案内され、これら分配管が内部に主触媒（ＨＫ）を挿置する共通の１本の主管（２０）にまとめられ、上記各始動用触媒（ＶＫ１，ＶＫ２）よりも手前に酸素センサ（２６，２８）が配置され、上記主触媒（ＨＫ）よりも後に他の酸素センサ（２４）が配置されている、多気筒型内燃機関の排気装置（１０）であって、分配管がｎ本の場合、ｎ−１個の付加的な酸素センサ（３０）が分配管内にて上記始動用触媒（ＶＫ１，ＶＫ２）の後に設けられている、排気装置。
【請求項２】
酸素センサが線形の酸素センサまたは広帯域センサとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
始動用触媒の後の少なくとも１個の酸素センサがジャンプ型センサとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気装置。
【請求項４】
分配管において始動用触媒の後に、温度プローブまたは温度センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１つの排気装置部分を備え、この排気装置部分において内燃機関の排気またはこの排気の一部が先ず最初に、シリンダグループに分割された少なくとも２本の分配管を通って案内され、この分配管内にそれぞれ１つの始動用触媒が挿置され、分配管が共通の１本の主管に集合し、この主管内に主触媒が挿置され、少なくとも１個の酸素センサ（Lambda-Sonde）が触媒の手前に配置され、１個の酸素センサが触媒の後に配置されている、多気筒型内燃機関の排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気の法律規定を作る過程で、内燃機関の最適な有害物質除去が益々重要になって来ている。触媒における排気の後処理が知られている。触媒の最適な作用のためには、所望な排気組成を保証しなければならない。この排気組成はそれ自体公知の空燃比制御によって行われる。最も簡単な場合には、酸素センサが触媒の手前に配置されている。この酸素センサは信号を制御装置に供給し、制御装置はこの信号と要求される出力に基づいて、内燃機関のシリンダへの燃料供給を制御する。
【０００３】
デュッセルドルフのＶＤＩ出版社のボッシュハンドブック、第２２版第４９０頁以降によれば、空燃比制御は二点法で行われる。この二点法の場合には、リッチからリーンへまたはリーンからリッチへの交替を示すあらゆる電圧ジャンプの際に制御変数がその制御方向を変更する。このような二点制御にもかかわらず、老化作用と環境の影響（毒作用）が正確な測定に対する妨害因子として働く。触媒の後に他の酸素センサを配置することが知られている。この酸素センサは上記妨害因子の影響をあまり受けない。二センサ制御の原理の場合には、制御されるリッチシフトとリーンシフトが補正制御ループによって付加的に変更される。
【０００４】
シリンダの数が少ない（４気筒以下の）場合、単流式排気装置、すなわち１本の管を備えた排気装置が使用される。これよりも多いシリンダを備えたエンジンの場合には、全負荷状態を改善するために双流式排気装置が望ましい。しかし、このような双流式排気装置は高価であり、有害物質低減に関して悪い始動状態を有する。手前側の部分だけが双流式に形成された排気装置が所望な代替的排気装置として浮上してきた。この場合、排気は先ず最初に、複数のシリンダグループに分割された少なくとも２つの分配管を通って案内される。この分配管はその後で、共通の１本の主管に集合している。問題とする排気装置はこのような排気装置である。
【０００５】
排気触媒は、所定の温度範囲（例えば４００〜８００°Ｃ）内においてのみ最適な作用を達成する。触媒の加熱は特に始動相において問題である。加熱を加速するために、特に小型の前触媒が使用される。この前触媒はシリンダの近くに配置され、非常に迅速に運転温度にもたらすことができる。異なる分配管または複流式の排気装置を使用する場合には、各々の分配管に前触媒または始動用触媒が使用される。これに関連して、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５２４９８０号公報が参照される。
複数の前触媒と、それぞれこの前触媒の手前に配置された酸素センサと、主触媒の後に配置された他のトリミングまたは調整用酸素センサを使用する場合、このトリミングまたは調整用酸素センサが、主管に集合するすべての部分管からの排気を検出するということが問題である。そこで、発生する空燃比（酸素濃度）の差を補償するように、排気を混合することが可能である。いかなる場合でも、偏差がもはや直接確認されず、始動用触媒または前触媒の手前の所定の酸素センサに割り当てられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、空気と燃料の混合気の正確な調節を可能にする、冒頭に述べた種類の排気装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、少なくとも１つの排気装置部分において内燃機関の排気またはこの排気の一部が先ず、内部にそれぞれ１つの始動用触媒を挿置し且つシリンダグループに分けられた少なくとも２本の分配管を通って案内され、これら分配管が内部に主触媒を挿置する共通の１本の主管にまとめられ、上記各始動用触媒よりも手前に酸素センサが配置され、上記主触媒よりも後に他の酸素センサが配置されている、多気筒型内燃機関の排気装置であって、分配管がｎ本の場合、ｎ−１個の付加的な酸素センサが分配管内にて上記始動用触媒の後に設けられることによって解決される。
【００１０】
上記の酸素センサの信号は制御装置に供給される。制御装置はこの情報に基づいて、最適でない空燃比の排気を案内する分配管または前触媒を正確に決定する。それによって、個々のシリンダのこれら故意でない偏差を零に戻すことができる。
【００１１】
本発明で、すべての前触媒またはその手前に配置された酸素センサを監視することができるようにするため、分配管がｎ本の場合、ｎ−１個の付加的な酸素センサが始動用触媒の後に設けられる。
【００１２】
酸素センサは好ましくは、線形の酸素センサまたは広帯域センサとして形成されている。始動用触媒の後の酸素センサはジャンプ型センサとして形成可能である。
始動用触媒の後に配置された酸素センサによって、それぞれその手前にある酸素センサがトリミングまたは調整可能である。主触媒の後に配置された酸素センサによって、全体監視または最後に残る分配管の監視が、付加的な酸素センサなしに達成可能である。それによって、全体の系がλ＝１またはλ＞１の考え方の観点から制御可能である。
【００１３】
前触媒機能の監視は一般的に、触媒の前と後の温度の比較によって行われる。そのために通常は、各々の分配管に２個の温度センサが必要である。本発明の場合にはその代わりに、触媒の前と後の酸素センサ信号を比較することによっても、前触媒または始動用触媒を監視することができる。付加的な酸素センサが設けられていない分配管の場合には、温度プローブまたは温度センサがそれぞれの前触媒の後に配置することができる。
【００１４】
本発明による排気装置は良好な全負荷状態と共に、良好な空燃比制御をもたらすことができる。更に、迅速に作用開始するかまたは加熱される、低コストで計量でパッケージ（ユニット完成品）として有利な排気装置が実現可能である。更に、リーンの考え方（λ＞１）のために、双流式装置と比べて、燃料消費が少ないという利点がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図を参照して本発明を実施の形態に基づいて詳しく説明する。
図には６シリンダ型エンジン１０が概略的に示してある。このエンジンの場合、それぞれ３個のシリンダ（すなわち、１つのシリンダ列のシリンダの数）が排気分配管１２，１４に案内されている。分配管１２，１４内にはそれぞれ、前触媒すなわち始動用触媒ＶＫ１，ＶＫ２がシリンダの近くに配置されている。分配管１２，１４は前触媒ＶＫ１，ＶＫ２の後で主管２０に集合し、この主管には主触媒ＨＫが挿入されている。
【００１６】
エンジン１０の始動時に、前触媒ＶＫ１，ＶＫ２は良好な排気浄化のために必要な温度にすることができる。そして、或る程度の始動相の後で、主触媒はそれを流通する排気の浄化の大部分を受け持つ。
前触媒ＶＫ１，ＶＫ２の手前において分配管１２，１４には、空燃比を監視するための線形の酸素センサ（空燃比プローブ）が配置されている。この線形の酸素センサ２６，２８は図示していない電子制御装置に信号を供給する。この電子制御装置は少なくともこれら信号と要求される出力に基づいて、各々のシリンダへの燃料供給を制御する。酸素センサ２６，２８に対する老化作用および環境の影響を判断し、制御において適当なトリミングまたは調整を行うために、ジャンプ型酸素センサ（空燃比ジャンププローブ、電圧ジャンプ型酸素センサ）２４が主管２０において主触媒ＨＫの後に配置されている。このジャンプ型酸素センサ２４は環境の影響をきわめて少ししか受けない。ジャンプ型酸素センサ２４が主管内に配置されているので、特に分配管１２，１４から来る排気がジャンプ型酸素センサ２４を通過する。それによって個々の分配管についての偏差の詳細な分析は不可能である。この理由から、本実施の形態では、付加的なジャンプ型酸素センサ３０が前触媒ＶＫ１の後において分配管１２に配置されている。このジャンプ型酸素センサは同様に（図示していない）制御装置に電圧信号を供給する。ジャンプ型酸素センサ３０，２４の信号に基づいて、制御装置は線形の酸素センサ２６，２８の誤測定を判断し、所定のセンサを正確に割り当てることができる。従って、この装置により、個々の分配管のすべてにおいて、空気と燃料の組成を必要な混合比に正確に調整することができる。
【００１７】
更に、分配管１４には、前触媒ＶＫ２の後において、（破線で示した）温度センサ３２が設けられている。この温度センサによって、前触媒ＶＫ２の機能を監視することができる。更に、前触媒ＶＫ２の手間にも温度センサが設けられている。これは図示していない。適切な温度モデルを使用することによって、このような付加的な温度センサは省略可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概略的なブロック線図である。
【符号の説明】
１０                        エンジン
１２，１４                  分配管
２０                        主管
２４，３０                  ジャンプ型酸素センサ
２６，２８                  酸素センサ
ＶＫ１，ＶＫ２              前触媒
ＨＫ                        主触媒
３２                        温度センサ
【図１】
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