(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス系統内に配設され、かつ希薄な排気ガスの作用を受けるＮＯｘ蓄積触媒の触媒温度基準範囲を補正するための方法において、
（ａ）モデルを通して、基準ＮＯｘ蓄積能力が、燃料希薄運転の間に算定され、
（ｂ）実ＮＯｘ蓄積能力が、ＮＯｘ蓄積触媒の下流に配設されたガスセンサによって監視され、
（ｃ）実ＮＯｘ蓄積能力の限界値の達成によって、ＮＯｘ蓄積触媒の再生が導入され、
（ｄ）基準ＮＯｘ蓄積能力からの実ＮＯｘ蓄積能力の偏差が求められ、そして、
（ｅ）この偏差の徴候及び／又は大きさに依存して、触媒温度基準範囲の上及び／又は下の限界温度が変更される、
ようにすることを特徴とする方法。
【請求項２】
実ＮＯｘ蓄積能力が、基準ＮＯｘ蓄積能力よりも低い場合に対しては、上の限界温度（Ｇ１）の補正が、より低い温度の方向に、及び／又は、下の限界温度（Ｇ２）の補正が、より高い温度の方向に行なわれ、実ＮＯｘ蓄積能力が、基準ＮＯｘ蓄積能力と等しいか、基準ＮＯｘ蓄積能力よりも高い場合に対しては、上の限界温度（Ｇ１）の補正が、より高い温度の方向に、及び／又は、下の限界温度（Ｇ２）の補正が、より低い温度の方向に行なわれるようにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
補正の大きさが、基準ＮＯｘ蓄積能力からの実ＮＯｘ蓄積能力の偏差の大きさに依存して確定されるようにすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４】
補正の大きさが、付加的に、排気ガス質量流、エンジン回転数、エンジン負荷、ＮＯｘ蓄積触媒（１８）の前のＮＯｘ質量流、蓄積された補正時点でのＮＯｘ質量、又は現在の触媒温度のようなパラメータの内の１つ又はパラメータの組合せに依存して確定されるようにすることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
実ＮＯｘ蓄積能力が、ＮＯｘ蓄積触媒（１８）の下流のＮＯｘ濃度又はＮＯｘ放出物及び現在の触媒温度を基にして求められるようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
ＮＯｘ蓄積触媒（１８）の前に接続された内燃機関（１０）の燃料希薄運転が、触媒温度基準範囲外の触媒温度である場合に抑制されるようにすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス系統内に配設され、かつ希薄な排気ガスの作用を受けるＮＯｘ蓄積触媒の触媒温度基準範囲を補正するための方法に関する。
【０００２】
内燃機関の排気ガスを浄化するために、排気ガス系統内に、排気ガスの有害物質成分を若干の環境関連製品内で分解する同様の触媒システムを配設することが公知である。有害物質成分が、一酸化炭素ＣＯ又は不完全に燃焼した炭化水素のような還元剤である場合は、これらの還元剤は、十分に酸素が存在するのであれば、いわゆる酸化触媒内で二酸化炭素と水に酸化される。更に、燃焼プロセスの間に構成される窒素酸化物ＮＯｘを還元剤によって再び窒素に置換することが公知である。このため、還元触媒が開発されており、この還元触媒は、還元剤が十分な程度で使用可能であれば、ほぼ完全なＮＯｘの置換を可能にする。
【０００３】
燃焼プロセスの間の還元剤質量流もＮＯｘ構成の大きさも、強く、燃焼の間に支配する混合気の比に依存する。燃料リッチ又は理論運転の段階では、十分に完全なＮＯｘの置換が保証されている。一般に燃料希薄運転に切り替わった場合は、酸素が過剰であるために、ＮＯｘの還元が低下させられる。燃料希薄運転が特に燃料消費に有利であることは分かっているが、大量のＮＯｘ放出物が環境に関連した理由から回避すべきであるので、対策のために、ＮＯｘ蓄積成分が開発されている。このような蓄積成分は、燃料希薄運転の段階でＮＯｘを吸収し、このＮＯｘを硝酸塩として堆積させる。燃料リッチ又は理論運転へと交替した場合は、再びＮＯｘの脱着が行なわれる。ＮＯｘを還元するための触媒成分及び蓄積成分は、いわゆるＮＯｘ蓄積触媒に統合することができる。
【０００４】
ＮＯｘ蓄積触媒の蓄積容量は、当然制限されている。従って、このような触媒は、規則的な間隔で再生しなければならない。この再生は、理論又は燃料リッチ運転への交替によって行なわれ、その際、堆積させられた硝酸塩は、再びＮＯｘとして放出され、触媒成分においては、還元剤によって窒素に還元される。
【０００５】
蓄積成分への収着工程及び脱着工程と触媒成分における触媒による置換は、温度に依存する。従って、事情によっては、ＮＯｘ蓄積触媒を加熱又は冷却するために、エンジンの調整作用が行なわれなければならない。従って、例えば、内燃機関の低温始動には、加熱段階が付加される。何故なら、収着工程及び触媒による分解反応のために、最低温度が必要であるからである。これに対して、燃料希薄運転の間は、触媒温度が、本質的に蓄積成分の脱着温度によって決まる上の限界温度を超えて上昇すべきでない。さもなければ、脱着温度に達したことにより、分解のために必要な還元剤が準備されていないのに、ほとんど急激な蓄積されたＮＯｘの解放が行なわれてしまう。更に、上の温度限界は、触媒成分の触媒活性の温度依存性、並びにＮＯｘ蓄積触媒の熱的損害が計算できる限界値を考慮することができる。要するに、耐久性がありかつ確実な運転の案内をするためには、ＮＯｘ蓄積触媒の領域における温度管理が必要である。
【０００６】
温度規制をするために、燃料希薄運転のための触媒に触媒温度基準範囲が予め与えられる方法が開発されている。上及び下の限界温度を、その基準範囲に対して、増加する全運転期間を含めて補正しなければならないことが分かっている。何故なら、ＮＯｘ蓄積触媒の老化と共にそのＮＯｘ蓄積能力が悪化するからである。一般に、十分に完全なＮＯｘ蓄積触媒の機能性を持続する基準範囲は制限される。このため、一方で、上の限界温度が引き下げられ、他方で、上の限界温度が引き上げられる。例えば、新鮮な状態にあるＮＯｘ蓄積触媒が、約２００〜５００℃の温度範囲で９０％以上の蓄積効率で作動する場合には、この危険のない温度範囲が、時間の経過と共に２６０〜４００℃の温度に制限される。これは、この範囲外の温度における燃料希薄運転がもはや解放されず、内燃機関の燃料消費を上昇させるという結果を伴う。
温度範囲の不必要な制限を回避するために、ＮＯｘ蓄積能力を絶えず監視し、上の限界温度も下の限界温度も両方向に補正可能に形成することは有効であることが分かっている。その際、従来の方法は、もちろん２つの欠点を備える。一方で、基準温度範囲の新規確定の際に超過してはならない、最小及び最大に許容可能な燃料希薄温度が予め与えられる。しかしながら、硬直したこのようなシステムは、ＮＯｘ蓄積触媒における実際の状況を計算することに耐えず、従って、事情によっては、不必要な燃料希薄運転の中断に導く。他方で、限界温度の補正は、この補正が固定の歩幅だけ増加させられるか、もしくは減少させられるように実施される。例えば、ＮＯｘ蓄積能力の悪化が検出された場合は、上の限界温度が、所定の値だけ低下させられる。事情によっては、このような措置様式は、一方で燃料希薄運転が不必要に早期に中断されることに、また、他方で非常に大量のＮＯｘ放出物がＮＯｘ蓄積触媒の最適でない調温に基づいて生じてしまうことになってしまう。
【０００７】
従って、本発明の課題は、触媒温度基準範囲の補正を、本質的に、より柔軟に、またＮＯｘ蓄積触媒における実際の環境を考慮して実施することができるようにする方法を使用可能にすることである。
【０００８】
本発明によれば、この課題は、請求項１に挙げた特徴を有する触媒温度基準範囲を補正する方法によって解決される。この方法によれば、
（ａ）モデルを通して、基準ＮＯｘ蓄積能力が、燃料希薄運転の間に算定され、
（ｂ）実ＮＯｘ蓄積能力が、ＮＯｘ蓄積触媒の下流に配設されたガスセンサによって監視され、
（ｃ）実ＮＯｘ蓄積能力の限界値の達成によって、ＮＯｘ蓄積触媒の再生が導入され、
（ｄ）補正時点において、基準ＮＯｘ蓄積能力からの実ＮＯｘ蓄積能力の偏差が求められ、そして、
（ｅ）この偏差の徴候及び／又は大きさに依存して、触媒温度基準範囲の上及び／又は下の限界温度が変更され、
（ｆ）特に、補正が、燃料希薄運転（ＮＯｘ蓄積段階）の間に、又は再生を開始する時点（補正時点）で行なわれる、
ことによって、動的な走行において生じる温度管理に対する要求を、本質的に柔軟に満足することができる。
【０００９】
この方法の優れた形態によれば、一方で、実ＮＯｘ蓄積能力が、基準ＮＯｘ蓄積能力よりも低い場合に対しては、上の限界温度の補正が、より低い温度の方向に、及び／又は、下の限界温度の補正が、より高い温度の方向に行なわれる。実ＮＯｘ蓄積能力が、基準ＮＯｘ蓄積能力と等しいか、基準ＮＯｘ蓄積能力よりも高い場合は、逆の傾向を有する補正が行なわれる。
【００１０】
更に、補正の大きさが、基準ＮＯｘ蓄積能力からの実ＮＯｘ蓄積能力の偏差の大きさに依存して確定されることが優れている。従って、例えば、偏差が非常に大きい場合には、相応に大きい調整作用も、最適な温度窓を保証するために行なうことができる。逆に、偏差が非常に小さいか、全くない場合には、調整作用を断念するか、又はこの調整作用が、非常に小さい大きさでもってのみ行なうことができる。この補正は、好ましくは更に付加的に、現在又は今後のＮＯｘ蓄積触媒の領域内の環境に影響を与えるパラメータに依存して行なうことができる。その際、排気ガス質量流、エンジン回転数、エンジン負荷、ＮＯｘ蓄積触媒の前のＮＯｘ質量流、蓄積された補正時点でのＮＯｘ質量、又は現在の触媒温度のようなパラメータが問題となる。
【００１１】
本発明の別の優れた形態は、従属請求項に挙げた残りの特徴から得られる。
【００１２】
本発明を、以下に、付属の図面を基にした実施例で詳細に説明する。
【００１３】
図１は、その排気ガス系統１２内に、排気ガスを浄化するための触媒システム１４が配設されている内燃機関１０を示す。触媒システム１４は、予触媒１６並びにＮＯｘ蓄積触媒１８を有する。更に、排気ガス系統１２は、知覚機構を装備されており、この知覚機構は、選択された領域内の運転パラメータを直接検出することを可能にする。このため、模範的に、ここでは、ラムダプローブ２０、ＮＯｘセンサ２２、並びに２つの温度フィーラ２４，２６が構成されている。
【００１４】
知覚機構によって供給される信号は、エンジン制御機器２８へと読み込まれ、そこで、背景を成すアルゴリズムを基にして評価される。次に、エンジン制御機器２８を介して、内燃機関１０の燃焼工程の間に支配する環境を変更するための調整作用を行なうことができる。模範的に、ここでは調整成分としてスロットルバルブ３０が吸入通路３２内に図示されている。その際、スロットルバルブ角度の変更を介して、内燃機関１０の吸入容積に影響を与えることができる。このような調整作用を実施するための方法及び装置は、十分に公知であり、従って、この場では詳細に説明しない。この様式で、排気ガス系統１２内の温度も、特にＮＯｘ蓄積触媒１８の触媒温度も、調整することができることを記録に留めるに過ぎない。
【００１５】
図２からは、内燃機関１０の燃料希薄運転における触媒温度の基準範囲を読み取ることができる。この基準範囲は、上の限界温度Ｇ１及び下の限界温度Ｇ２によって限定されている。基準範囲の値によって、ＮＯｘ蓄積触媒１８の蓄積成分におけるＮＯｘの収着のため、また、ＮＯｘ蓄積触媒１８の触媒成分の触媒活性のための最適な条件が支配することを保証すべきである。温度フィーラ２４，２６によって算定された触媒温度が基準範囲外にある場合は、内燃機関１０の燃料リッチ又は理論運転への交替が行なわれる。基準範囲の上及び下では、内燃機関１０の燃料希薄運転が抑制される。以下の方法にあっては、限界温度Ｇ１及びＧ２が、一方で、ＮＯｘ放出物をできるだけ少なく維持し、他方で、不必要な燃料大量消費を燃料希薄運転の不必要に早期の終了によって回避するという前提で、時間の推移と共に変化するＮＯｘ蓄積触媒１８の領域内の条件に適合される。
【００１６】
先ず、実ＮＯｘ蓄積能力は、ＮＯｘ蓄積触媒１８の下流に配設されたガスセンサ−ここではＮＯｘセンサ２２−によって監視される。実ＮＯｘ蓄積能力は、ＮＯｘセンサ２２によって検出されたＮＯｘ濃度又はＮＯｘ放出物並びに現在の触媒温度の内の１つを基にして求めることができる。このようなモデルは、従来技術から推測することができる。更に、基準ＮＯｘ蓄積能力を燃料希薄運転の間に予測できるようにするモデルが公知である。このようなモデルのための入力値は、例えば、吸入容積流、噴射量、噴射角、燃焼温度及び触媒温度である。ここでも、信頼のおける製品を起用することができる。従って、制御機器２８では、モデル化された基準ＮＯｘ蓄積能力、及び測定を基にして算定された任意の時点での実ＮＯｘ蓄積能力が使用可能である。
【００１７】
ＮＯｘ蓄積触媒１８の再生の必要性は、一般に、実ＮＯｘ蓄積能力のための限界値が予め与えられており、この限界値に達したことによって再生が強制的に必要となるように制御される。補正は、ＮＯｘ蓄積段階の間、又は再生を開始する時点（補正時点ｔｉ）で行なわれる。このため、補正時点ｔｉにおいては、実ＮＯｘ蓄積能力と基準ＮＯｘ蓄積能力とが互いに比較され、偏差が求められる。例として、全部で４つの補正時点ｔ１〜ｔ４が、図２に印されている。
【００１８】
その際、上及び／又は下の限界値Ｇ１，Ｇ２の補正は、偏差の徴候及び大きさに依存して行なわれる。従って、ここでは、例えば、補正時点ｔ１，ｔ２で、実ＮＯｘ蓄積能力が基準ＮＯｘ蓄積能力よりも低い。即ち、前の時点でのＮＯｘの発生が検出され、これにより、調整作用の傾向は、上の限界温度Ｇ１に対しても、また下の限界温度Ｇ２に対しても予め与えられている。従って、上の限界温度Ｇ１の補正は、より低い温度の方向に、また下の限界温度Ｇ２の補正は、より高い温度の方向に行なわなければならない。逆の傾向を有する調整作用は、補正時点ｔ３及びｔ４に提示されている。
【００１９】
補正の大きさ、即ち、補正値ΔＴＧの値は、基準ＮＯｘ蓄積能力からの実ＮＯｘ蓄積能力の偏差の大きさに依存して確定される。付加的に、補正値ΔＴＧｉの設定に、排気ガス質量流、エンジン回転数、エンジン負荷、ＮＯｘ蓄積触媒１８の前のＮＯｘ質量流、蓄積された補正時点でのＮＯｘ質量、又は現在の触媒温度のようなパラメータが影響を与える。この目的のために、相応の特性マップもしくは特性曲線が、制御機器２８において適当な形で背景をなすことができる。
【００２０】
補正時点ｔ１で、この様式で、上の限界温度Ｇ１は、補正値ΔＴＧ１，１だけ下げられ、下の限界温度Ｇ２は、補正値ΔＴＧ２，１だけ上げられる。従って、補正は、実際にＮＯｘ蓄積触媒１８の領域内で支配する条件を考慮して行なわれ、従って、触媒温度基準範囲は、続く新たな燃料希薄運転のために最適化される。限界温度Ｇ１，Ｇ２の補正は、印された他の補正時点ｔ２，ｔ３，ｔ４において同様に行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  内燃機関の排気ガス系統内でのＮＯｘ貯蔵触媒の概略的な配設を示す。
【図２】  燃料希薄運転のための触媒温度基準範囲の上下の限界温度の推移を示す。
【符号の説明】
１０          内燃機関
１２          排気ガス系統
１４          触媒システム
１６          予触媒
１８          ＮＯｘ蓄積触媒
２０          ラムダプローブ
２２          ＮＯｘセンサ
２４，２６    温度フィーラ
２８          エンジン制御機器
３０          スロットルバルブ
３２          吸入通路
ｔｉ 補正時点
Ｇ１          上の限界温度
Ｇ２          下の限界温度
ΔＴＧ１ 補正値
【図１】
0004455811.tif 000002
【図２】
0004455811.tif 000003