(57)【要約】【課題】  信頼性を向上させる、内燃機関排気ガス流への反応剤の配量方法を提供する【解決手段】  反応剤（１３）が少なくとも１つの構造体部（１４、１５）内に導入され、且つ構造体部（１４、１５）の温度に対する尺度が測定される、内燃機関（１０）の排気ガス流（１２）への反応剤（１３）の配量方法において、前記温度に対する尺度が、所定の温度しきい値（２９）と比較され、しきい値超過回数がカウンタ（４５、５１）においてカウントされ、しきい値超過回数に対するカウントしきい値（５４）が設定され、カウントしきい値（５４）を超えたとき、サービス信号（５５）が供給される。温度しきい値（２９）は反応剤（１３）の凝固温度に特定される。構造体部（１４、１５）が反応剤（１３）で充満されているときにのみ、カウンタ（４５、５１）が温度しきい値（２９）超過をカウントするように設計されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応剤（１３）が少なくとも１つの構造体部（１４、１５）内に導入され、且つ構造体部（１４、１５）の温度に対する尺度が測定される、内燃機関（１０）の排気ガス流（１２）への反応剤（１３）の配量方法において、
前記温度に対する尺度が、所定の温度しきい値（２９）と比較されること、
しきい値超過回数がカウンタ（４５、５１）においてカウントされること、
しきい値超過回数に対するカウントしきい値（５４）が設定されること、および
カウントしきい値（５４）を超えたとき、サービス信号（５５）が供給されること、
を特徴とする内燃機関の排気ガス流への反応剤の配量方法。
【請求項２】
温度しきい値（２９）が、反応剤（１３）の凝固温度に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
内燃機関（１０）の遮断後の惰性運転の間に、構造体部（１４、１５）が反応剤（１３）で充満されているかどうかが決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
カウンタ（５１）がアイス・カウンタとして形成されていること、および
構造体部（１４、１５）が凝固反応剤（１３）で充満されているときにのみ、前記アイス・カウンタが温度しきい値（２９）の超過をカウントすること、
を特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
構造体部（１４、１５）が反応剤（１３）で充満されているかどうかの決定において、圧縮空気信号（４３）が評価されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
構造体部（１４、１５）が反応剤（１３）で充満されているかどうかの決定において、非常解放スイッチ（３８）の操作が考慮されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】
温度しきい値（２９）超過が、内燃機関（１０）の始動時においてのみカウントさ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方法。
【請求項８】
構造体部（１４、１５）の温度に対する尺度が、少なくとも１つの温度センサ（１８、２０、２２、２４）の信号から得られ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方法。
【請求項９】
温度センサ（１８、２０）が、構造体部（１４、１５）の温度を測定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
温度センサ（２４）が、空気温度を測定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス流への反応剤の配量方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許公開第１０１３９１４２号に、ＮＯｘ吸蔵触媒に対する反応剤として内燃機関排気ガス流に注入される尿素水溶液の濃度を決定するための測定装置が開示されている。尿素水溶液からアンモニアが得られ、アンモニアは、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生過程において窒素酸化物の還元を行う。尿素水溶液の濃度の決定が行われ、これにより排気ガス流への還元剤の正確な配量が実行可能である。濃度を決定するために間接測定方法が行われ、この方法においては、貯蔵容器内に貯蔵されている尿素水溶液の蒸気圧が圧力センサにより測定される。蒸気圧は、水溶液の蒸気圧に加えて、尿素の加水分解に基づいて得られたアンモニアにより発生するので、評価ユニットは、設備に基づきそれに対応して少ない尿素量ないし尿素水溶液内尿素濃度を決定可能である。
【０００３】
さらに、尿素水溶液の温度を測定するための温度センサが設けられている。温度センサ信号により、圧力と温度との関係が考慮可能である。尿素水溶液は、約−１１℃の凝固点を有している。既知の配量装置が外気条件に露出されている場合、尿素水溶液の凍結は排除可能ではない。凍結に関連する密度の急変は、尿素水溶液で充満されている構造体部に機械的外力を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
信頼性を向上させる、内燃機関の排気ガス流への反応剤の配量方法を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は独立請求項に記載の特徴により解決される。
反応剤が少なくとも１つの構造体部内に導入され、且つ構造体部の温度に対する尺度が測定される、本発明による内燃機関の排気ガス流への反応剤の配量方法は、温度に対する尺度が所定の温度しきい値と比較され、しきい値超過回数がカウンタ内においてカウントされ、しきい値超過回数に対するカウントしきい値が設定され、カウントしきい値を超えたとき、サービス信号が供給されるように行われる。
【０００６】
本発明による方法は、温度しきい値の１回の超過または好ましくは複数回の超過を検出し、それに続いてサービス信号を供給することを可能にする。構造体部の温度に対する尺度は同様に反応剤の温度を表わしている。温度しきい値が、例えば、その値において反応剤の性質が変化する前記値に特定されている。このとき、サービス信号は、反応剤の性質が１回または複数回変化したことを示している。サービス信号は、例えば、反応剤が導入される構造体部または反応剤それ自身が交換されるべきであるとの指針として使用可能である。したがって、本発明による方法は内燃機関の排気ガス流への反応剤の配量の信頼性を向上させる。
【０００７】
本発明による方法の有利な変更態様および形態が従属請求項から得られる。
一形態は、温度しきい値が反応剤の凝固温度に対応するように設計されている。この形態により、反応剤の凝固またはその中に場合により含まれている反応剤による構造体部の氷結の可能性が検出可能である。
【０００８】
一形態は、内燃機関の遮断後の惰性運転の間に、構造体部が反応剤で充満されているかどうかが決定されるように設計されている。この手段により、内燃機関の遮断後になお反応剤が構造体部内に存在するかどうかの関数として他の決定をすることが可能である。
【０００９】
この形態は、カウンタがアイス・カウンタとして形成されている本発明による他の形態に対する基礎を形成する。構造体部が凝固反応剤で充満されているときにのみ、アイス・カウンタは温度しきい値超過をカウントする。これにより、反応剤で充満されている構造物が何回凍結したか、および凍結過程の回数がカウンタしきい値を超えているかどうかが確実に検出可能である。サービス信号は、構造体部をテストし且つ必要な場合にそれを交換するための指針とみなすことができる。
【００１０】
一形態は、構造体部が反応剤で充満されているかどうかの決定において、圧縮空気信号が評価されるように設計されている。反応剤配量の具体的な形態の関数として、圧縮空気により構造体部から反応剤を吹き飛ばすことが実行可能である。これにより、例えば内燃機関の遮断後に構造体部内にもはや反応剤が存在しないことが保証可能である。
【００１１】
他の形態は、構造体部が反応剤で充満されているかどうかの決定において、非常解放スイッチの操作が考慮されるように設計されている。一般に、非常解放スイッチの操作は惰性運転を阻止するので、構造体部が反応剤で充満されていることが推測可能である。
【００１２】
一形態は、温度しきい値超過が内燃機関の始動時においてのみカウントされるように設計されている。この手段により、個々の温度しきい値超過をカウントする時点が正確に特定される。温度しきい値超過がより低い温度方向への超過である場合、始動過程において最も低い温度が存在することが推測可能である。
【００１３】
一形態は、構造体部の温度に対する尺度が少なくとも１つの温度センサの信号から得られるように設計されている。温度センサは、例えば構造体部の温度を測定しても、または空気温度を測定してもよい。
【００１４】
本発明による方法の他の有利な形態および変更態様が以下の説明から得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は内燃機関１０を示し、内燃機関１０の後方に排気ガスを浄化するための触媒１１が接続されている。内燃機関１０の排気ガス流１２内に反応剤１３を添加するために配量弁１４が設けられている。反応剤１３は反応剤ポンプ１５により供給され、反応剤ポンプ１５は、反応剤タンク１６から反応剤１３を吸引する。反応剤ポンプ１５のみならず配量弁１４もまた圧縮空気により吹き付けられることが可能であり、圧縮空気は圧縮機１７から供給される。
【００１６】
配量弁１４に付属されている配量弁温度センサ１８から供給される配量弁温度信号１９、反応剤ポンプ１５に付属されている反応剤ポンプ温度センサ２０から供給される反応剤ポンプ温度信号２１、反応剤タンク１６に付属されている反応剤タンク温度センサ２２から供給される反応剤タンク温度信号２３、並びに温度センサ２４から供給される温度センサ信号２５は、温度選択手段２６に供給され、温度選択手段２６は、１つの温度信号２７を第１の比較器２８に出力する。
【００１７】
第１の比較器２８は、温度信号２７を温度しきい値２９と比較し、且つ比較結果の関数として、温度警報信号３０を、第１のＡＮＤ結合３１に対してのみならず第２のＡＮＤ結合３２に対しても出力する。両方のＡＮＤ結合３１、３２は、さらに、キー・スイッチ３３から供給される端子１５信号３４を受け取る。第２のＡＮＤ結合３２は、さらに、メモリ３５から供給される記憶吹き飛ばしエラー信号３６を受け取る。
【００１８】
搭載電源３７は、非常解放スイッチ３８を介して、キー・スイッチ３３とのみならず惰性運転制御手段３９とも結合されている。惰性運転制御手段３９はさらに、端子１５信号３４と結合されている。惰性運転制御手段３９は、惰性運転信号４０を、圧縮機１７に対してのみならず吹き飛ばし検出器４１に対しても出力する。吹き飛ばしエラー信号３６をメモリ３５に出力する吹き飛ばし検出器４１は、さらに、圧縮機１７に付属されている圧縮空気センサ４２から供給された圧縮空気信号４３を受け取る。
【００１９】
第１のＡＮＤ結合３１は、凝固カウント信号４４を凝固カウンタ４５に出力し、凝固カウンタ４５には、さらに、診断装置４６から診断インタフェース４７を介して診断信号４８が供給され、凝固カウンタ４５は凝固カウンタ信号４９を供給する。
【００２０】
第２のＡＮＤ結合３２は、アイス・カウント信号５０をアイス・カウンタ５１に出力し、アイス・カウンタ５１はアイス・カウンタ信号５２を第２の比較器５３に伝送する。第２の比較器５３はアイス・カウンタ信号５２をカウントしきい値５４と比較し、且つ比較の関数としてサービス信号５５をサービス信号メモリ５６に出力する。サービス信号メモリ５６に対してのみならずアイス・カウンタ５１に対してもまた診断信号４８が供給される。サービス信号メモリ５６は切換信号５７をサービス指示手段５８に出力する。
【００２１】
本発明による方法は次のように行われる。
内燃機関１０の排気ガス流１２内に配置されている触媒１１は、内燃機関１０の少なくとも１つの排気ガス成分を浄化する。触媒１１は、ＳＣＲ（選択還元）触媒として形成されていることが好ましく、ＳＣＲ触媒は、反応剤１３と協働して少なくとも１つの排気ガス成分、好ましくはＮＯｘをほぼ完全に無害にする。反応剤１３は、例えば尿素水溶液であり、尿素水溶液を配量弁１４が排気ガス流１２内に注入する。排気ガス流１２内または図示されていない構造体部において、尿素水溶液からアンモニアが得られ、アンモニアはＳＣＲ触媒内において還元剤として働く。
【００２２】
反応剤１３は反応剤タンク１６内に貯蔵され、反応剤タンク１６から反応剤１３が反応剤ポンプ１５により配量弁１４に供給される。配量弁１４は空気支援を備えていてもまたは備えていなくてもよい。配量弁１４が空気支援を備えている場合、必要な圧縮空気が圧縮機１７から供給される。圧縮空気は、このとき直接配量弁１４に到達することが好ましい。
【００２３】
有利な形態により、内燃機関１０の遮断後、配量弁１４、反応剤ポンプ１５、並びに詳細には示されていない他の構造体部から反応剤１３を吹き飛ばすことが行われる。この手段により、例えば配量弁１４および／または反応剤ポンプ１５のような構造体部は内燃機関１０の遮断後に保護されることが達成される。より長時間作用した場合、例えば腐食または脆化が発生することがある。しかしながら、特に、この手段により反応剤で充満されている構造体部１４、１５の凍結が回避可能である。
【００２４】
構造体部１４、１５の温度を測定するために、少なくとも１つの温度センサが設けられていることが好ましい。図示の実施例においては、配量弁１４に付属されている配量弁温度センサ１８、反応剤ポンプ１５に付属されている反応剤ポンプ温度センサ２０、反応剤タンク１６に付属されている反応剤タンク温度センサ２２、並びに温度センサ２４が設けられている。温度センサ２４は、空気温度を測定することが好ましい。内燃機関１０が自動車内に配置されている場合、温度センサ２４は、例えば、詳細には示されていない内燃機関１０の吸気領域内または同様に図示されていない空調装置内に配置されていてもよい。
【００２５】
少なくとも１つのセンサ１８、２０、２２、２４は最も感度の高い構造体部１４、１５の温度に対する尺度を測定することが好ましい。構造体部１４、１５の温度に対する尺度は同様に反応剤１３の温度に対する尺度である。温度センサ１８、２０、２２、２４から供給される温度信号１９、２１、２３、２５は温度選択手段２６に供給され、温度選択手段２６は温度信号１９、２１、２３、２５の１つを温度信号２７として第１の比較器２８に伝送する。第１の比較器２８は、温度信号２７が温度しきい値２９を超えるかまたは下回るごとに温度警報信号３０を出力する。温度選択手段２６は、温度信号２７として、例えば最高温度を伝送してもまたは最低温度を伝送してもよい。場合により、特定の選択が行われてもよい。
【００２６】
本発明により設けられている手段を用いて、温度信号２７が温度しきい値２９を下回るかまたは超えるごとにそれがカウントされ、カウントがカウントしきい値５４を超えた場合、サービス信号５５が出力されてもよい。温度信号１９、２１、２３、２５は、特に、反応剤１３で充満されている少なくとも１つの構造体部１４、１５の凍結の検出を可能にする。反応剤１３として設けられていてもよい尿素水溶液の凝固点は、少なくとも近似的に―１１℃に存在する。この温度は冬期には容易に達成され、ないしはそれを下回ることがある。以下においては、反応剤１３の凝固点をこのように下回ることのみが考察される。
【００２７】
凝固カウンタ４５は凝固カウント信号４４の発生ごとにそれをカウントし、凝固カウント信号４４は、第１のＡＮＤ結合３１のＡＮＤ条件が満たされている場合、温度警報信号３０の発生ごとに発生する。ＡＮＤ条件は、温度警報信号３０の発生と同時に、キー・スイッチ３３が供給する端子１５信号３４が存在しなければならないことを与える。端子１５信号３４は、内燃機関１０を始動するためにドライバがキー・スイッチ３３を操作し、且つキー・スイッチ３３が、非常解放スイッチ３８を介して、全ての装置にエネルギーを供給するための搭載電源３７と結合されているという意味を有している。この手段により、凝固カウント信号４４は、第１のＡＮＤ結合３１において内燃機関１０の始動後においてのみ発生可能であることが達成される。凝固カウンタ４５は、凝固カウント信号４４の発生をカウントし且つ凝固カウンタ信号４９を出力する。凝固カウンタ信号４９は、例えば所定の限界値と比較されてもよく、この場合、限界値を超えた場合に所定の手段が係合されてもよい。
【００２８】
例えば、凝固カウンタ信号４９は、凝固カウンタ４５に記憶されたままとされ、また診断の目的で場合により診断インタフェース４７を介して接続されている診断装置４６により読み取られてもよい。さらに、凝固カウンタ４５は、診断信号４８により消去されてもよい。
【００２９】
構造体部１４、１５が反応剤１３で充満されているときにのみ温度警報信号３０がカウントされるという手段は特に有利であり、これにより、温度警報信号３０が発生したとき、構造体部１４、１５の氷結が推測可能である。氷結したときに発生する反応剤１３の密度の急変により構造体部１４、１５が損傷されることがある。
【００３０】
構造体部１４、１５の１回の凍結が既に危険である場合、カウントしきい値５４は１にセットされてもよい。これは、カウントしきい値５４を１回でも超過すると、そのたびにサービス信号５５が発生されることを意味する。一連の実験において、実際には、故障とみなされるまでには２回以上の氷結、例えば５０回の氷結に耐えられることが特定された。配量弁１４が特に危険であることがわかった。同様に、反応剤ポンプ温度センサ２０から供給される反応剤ポンプ温度信号２１を配量弁１４ないし配量弁１４内の反応剤１３の温度に対する尺度として使用することが十分であることがわかった。
【００３１】
内燃機関１０の運転中においては、構造体部１４、１５の少なくとも１つの加熱または反応剤１３の直接加熱により反応剤１３の凍結は発生しないことが推測されるので、構造体部１４、１５の凍結は、内燃機関１０の遮断状態においてのみ発生するであろうことから出発されてもよい。
【００３２】
したがって、内燃機関１０の遮断状態において、構造体部１４、１５が反応剤１３で満たされているかどうかが特定されることが有利である。第１の実施例により、このために圧縮空気信号４３が評価される。内燃機関１０を遮断するためにキー・スイッチ３３を操作した後に、惰性運転制御手段３９は、惰性運転信号４０により圧縮機１７をなお所定の時間の間操作し、この所定の時間内に、構造体部１４、１５は圧縮空気により掃気され、且つ反応剤１３は吹き飛ばされる。
【００３３】
はじめに、惰性運転時間の間、空気圧力が十分でないかまたは圧縮空気が全く供給されない場合が発生することがある。この状態は、例えば圧縮空気１７に付属されている圧縮空気センサ４２により検出される。吹き飛ばし検出器４１は、圧縮空気信号４３に基づき、エラーが発生したことおよび吹き飛ばしエラー信号３６をメモリ３５に出力したことを特定する。メモリ３５は、吹き飛ばしエラー信号３６をキー・スイッチ３３の次の操作まで記憶する役目を有している。
【００３４】
他の実施例により、非常解放スイッチ３８の操作が考慮される。非常解放スイッチ３８は、キー・スイッチ３３のみならず惰性運転制御手段３９もまた搭載電源３７から完全に切り離すので、構造体部１４、１５の圧縮空気による吹き飛ばしを行うことはできない。この状態は、吹き飛ばし検出器４１において、惰性運転信号４０および端子１５信号３４に基づいて特定可能である。端子１５信号３４が存在する場合に惰性運転信号４０が発生しなかったとき、吹き飛ばしエラー信号３６がメモリ３５に出力される。
【００３５】
第２のＡＮＤ結合３２は、ＡＮＤ条件が満たされている場合、アイス・カウント信号５０をアイス・カウンタ５１に出力する。第２の比較器５３は、アイス・カウンタ５１から供給されたアイス・カウンタ信号５２をカウントしきい値５４と比較する。カウントしきい値５４が超えられたとき、サービス信号５５が供給され且つサービス信号メモリ５６内に記憶される。同時に、切換信号５７によりサービス指示手段５８が操作されてもよい。
【００３６】
記憶サービス信号５５は、診断の間に、診断装置４６により診断信号４８と共に読み取られてもよい。同時に、記憶サービス信号５５並びにアイス・カウンタ５１が診断信号４８により消去され、且つサービス指示手段５８がリセットされてもよい。この場合、サービス信号５５の発生は、凍結過程が所定回数を超えたことに基づいて構造体部１４、１５がテストされるべきであり且つ場合により交換されるべきであるという指示を与えている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明による方法が実行される技術的周辺図を示す。
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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月28日(2005.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【国際調査報告】
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2006521488.tif 000008
2006521488.tif 000009
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