(57)【要約】内燃エンジン（２）の排気ガス浄化手段（７）に連結されたプローブ（１１）の機能制御方法において、プローブ（１１）の出力信号（Ｓ１）を所定の設定値（Ｃ）と比較し、プローブ（１１）の出力信号（Ｓ１）と所定の設定値（Ｃ）との間の差（ε）を減少させるようにプローブ（１１）を操作する。
2006509960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（２）の排気ガス浄化手段（７）に連結されたプローブ（１１）の機能制御方法において、上記プローブ（１１）の出力信号（Ｓ１）を所定の設定値（Ｃ）と比較し、上記出力信号（Ｓ１）と上記設定値（Ｃ）との間の差（ε）を減少させるように上記プローブ（１１）を操作することを特徴とする、内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項２】
上記プローブ（１１）の動作温度を変更することを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項３】
設計供給電圧（Ｔｎｏｍ）から出発して、上記プローブ（１１）の供給電圧を変更することを特徴とする、請求項２に記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項４】
上記排気ガス浄化手段（７）の再生過程の間に決定された上記プローブ（１１）の上記出力信号（Ｓ１）と上記設定値（Ｃ）との間の差（ε）に応じて、上記プローブ（１１）を操作することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項５】
上記排気ガス浄化手段（７）の再生過程の最終段階の間に決定された上記プローブ（１１）の上記出力信号（Ｓ１）と上記設定値（Ｃ）との間の差（ε）に応じて、上記プローブ（１１）を操作することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項６】
上記出力信号（Ｓ１）と上記設定値（Ｃ）との間の差（ε）を減少するために上記プローブ（１１）に実行された操作に応じて、上記プローブ（１１）の劣化を決定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法。
【請求項７】
内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御装置において、上記プローブの出力信号（Ｓ１）と所定の設定値（Ｃ）との間の差（ε）を決定する比較手段（２１）と、上記プローブの出力信号（Ｓ１）と上記設定値（Ｃ）との間の差（ε）に応じて上記プローブ（１１）の供給電圧を制御する手段（２２、２３）を含んでなることを特徴とする、内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御装置。
【請求項８】
上記プローブは、触媒コンバータ（７）の下流に設けられた、「オール  オア  ナッシング」型の酸素プローブ（１１）であることを特徴とする、請求項７に記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御装置。
【請求項９】
上記プローブ（１１）から供給される信号に基づいて上記排気ガス浄化手段（７）の再生過程の段階を検出する検出モジュール（２４）と、再生過程の最終段階の間に上記プローブ（１１）の出力信号（Ｓ１）と設定値（Ｃ）との間の差を決定する比較手段（２１）とを有することを特徴とする、請求項７または８に記載の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法に関する。また本発明は、このようなプローブの機能制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンによって作られる、自動車の汚染物質の排出、特に一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）の排出を減少させる努力が進められている。  
このため、排出汚染物質を非汚染物質とみなされる排出物質に変換するための、排出汚染物質の酸化または還元を助長するのに適した、触媒コンバータのような排気ガス浄化装置を設けることが知られている。排気ガスの中に存在する化学的な還元剤、すなわち一酸化炭素、未燃焼炭化水素及び水素は、窒素酸化物の分解によって生じる酸素、あるいは場合によっては排気ガスの中に存在する酸素分子を介入させる酸化還元反応によって消費される。  
窒素酸化物トラップ型の触媒コンバータにおいては、窒素酸化物は、還元剤との反応を助長する触媒要素の活性な部位に留置される。触媒要素のパージ過程が設けられ、この過程においては、排気ガスの燃料及び酸素分子濃度を操作して、触媒要素の触媒部位に捕捉された窒素酸化物の排出の除去を助長する。  
パージ過程の間には、燃焼混合物は、あるリッチネスを有する排気ガスを得るように、閉ループで動作する装置によって制御、調整される。すなわち、排気ガスの中に存在する空気の質量量に対する排気ガスの中に存在する燃料の質量量の比を、化学量論的な比率の空気の質量量に対する燃料の質量量の比で割った値を、概ね１に等しいか１より大きくし、酸素濃度を低下させる。排気ガスのリッチネスの制御は、浄化手段の上流と下流の排気ラインに設けられた酸素プローブを用いて実行される。  
浄化手段の下流の排気ラインに設けられた比例型またはオール  オア  ナッシング（ラムダ）型の酸素プローブを、浄化手段を通過したガスの組成を解析することによって排気ガスのリッチネスを自動制御するため、または触媒コンバータに吸収された窒素酸化物の還元作用の結果を検知するために、直接利用することができる。  
しかしながら、このようなプローブから供給される測定信号にはバラツキが存在する。このような測定信号のバラツキは、プローブの製造に起因する製品間のバラツキまたはプローブの劣化に起因する可能性がある。バラツキは、供給電圧の関数としての動作温度、触媒機能すなわち化学的性質に対する感度、及び排気ガスの温度と排気ガスの速度に対する感度の、プローブごとの差によって表れる。プローブ間の過大なバラツキは、触媒コンバータの再生のための排気ガスのリッチネスの調整機能、または触媒コンバータに吸収された窒素酸化物の還元作用の結果の検知を混乱させる。測定値における大きなバラツキを伴うプローブの劣化は、排気ガス浄化手段を機能不能にする可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、新しいプローブまたは劣化後のプローブ間のバラツキに起因するプローブの出力信号の変動を補償することを可能にする、内燃エンジンの排気ラインに設けられた排気ガス浄化手段に係わるプローブの機能制御方法及び装置を提供することを目的とする。  
また本発明は、プローブの機能障害を検出することを可能にする、排気ガス浄化手段に係わるプローブの機能制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御方法は、上記プローブの出力信号を所定の設定値と比較し、上記出力信号と上記設定値（Ｃ）との間の差を減少させるように上記プローブを操作する。
【０００５】
プローブの出力信号は、動作温度に依存する。このため、プローブを操作する代わりに、動作温度を変更する。
【０００６】
１実施の形態においては、上記プローブの動作温度を変更するために、設計供給電圧から出発して、上記プローブの供給電圧を変更する。
【０００７】
１実施の形態においては、上記排気ガス浄化手段の再生過程の間に決定された上記プローブの上記出力信号と上記設定値との間の差に応じて、上記プローブを操作する。
【０００８】
実際、酸素プローブが「オール  オア  ナッシング」型であっても比例型であっても、「窒素酸化物トラップ」型の浄化手段の下流に位置するプローブから供給される信号は、浄化手段の再生過程の間に、内燃エンジンの動作点に関係なく、類似した部分を有することが確認された。しかしながら、プローブ間にバラツキが存在すると、これらの類似した部分は、あるプローブと他のプローブとで大きく異なる。そこで、プローブの出力信号を、ある共通の段階において内燃エンジンの動作点に関係なく到達される値に近い所定の設定値と比較し、上記出力信号と上記設定値との間の差を減少させるように上記プローブを操作して、パージ過程の他の段階における測定値のバラツキを減少させることができる。
【０００９】
１実施の形態においては、上記排気ガス浄化手段の再生過程の最終段階の間に決定された上記プローブの上記出力信号と設定値との間の差に応じて上記プローブを操作する。実際、排気ガス浄化手段の再生過程の間には、触媒要素による捕捉された窒素酸化物の還元作用に対応する第１段階が存在し、その後に、吸収された窒素酸化物の大部分が除去されたときの最終段階が続く。最終段階においては、排気ガスの組成が変化し、浄化手段の下流に位置する酸素プローブは、台状部を呈する出力信号を供給するようになる。この台状部は、プローブの飽和に対応し、内燃エンジンの動作点に依存しない値を有する。
【００１０】
１実施の形態においては、上記出力信号と上記設定値との間の差を減少するために上記プローブに対して要した操作に応じて、上記プローブの劣化を有利に決定する。
【００１１】
また本発明は、上記プローブの出力信号と所定の設定値との間の差を決定する比較手段と、上記プローブの出力信号と上記設定値との間の差に応じて上記プローブの供給電圧を制御する手段とを含んでなる、内燃エンジンの排気ガス浄化手段に連結されたプローブの機能制御装置を提供する。
【００１２】
１実施の形態においては、上記プローブは、触媒コンバータの下流に設けられた、「オール  オア  ナッシング」型の酸素プローブである。
【００１３】
１実施の形態においては、上記プローブから供給される信号に基づいて排気ガス浄化手段の再生過程の段階を検出する検出モジュールと、再生過程の最終段階の間に上記プローブの出力信号と設定値との間の差を決定する比較手段とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明とその利点は、添付図面によって例示された、非限定的な例としてとらえられるべき、実施の形態の詳細な説明を検討することによってよりよく理解されるであろう。添付図面において：
−図１は、排気ガス浄化手段が装備された自動車の駆動装置集合体の略図であり；
−図２は、本発明の１局面によるプローブの機能の制御装置の略図であり；
−図３は、触媒コンバータの下流に設けられたプローブの、パージ過程における様々な出力信号を示すグラフ図である。
【００１５】
図１において、駆動装置集合体１は、図示しない自動車を駆動するために、自動車に搭載するためのものである。  
駆動装置集合体１は、吸気ライン３から空気を供給され、排気ガスが排気ライン４から排出される、内燃エンジン２を有する。  
吸気ライン３は、図示しない空気取り入れ口に連結された吸気配管５を有し、吸気配管５は、吸入空気流量を制御するための吸気弁型の図示しない吸気制御装置を有する。吸気配管５は、図示しない吸気マニホールドを介して、内燃エンジン２の空気取り入れ口に対向する側に接続され、内燃エンジン２の異なる燃焼室すなわちシリンダへ吸入空気を配分することを可能にする。  
排気ライン４は、マニホールド導管６と、排気ガス浄化手段または装置である触媒コンバータ７と、出口配管８を有する。マニホールド導管６は、内燃エンジン２の出口に位置し、内燃エンジン２のシリンダすなわち燃焼室から出る排気ガスの流れを誘導するために設けられた、図示しない排気マニホールドに連結される。触媒コンバータ７は、排気ガスの処理、浄化のためのもので、排気ガスの排出方向におけるマニホールド部分６の下流に設けられる。出口配管８は、触媒コンバータ７によって処理された排気ガスを排出するためのものである。触媒コンバータ７から出る排気ガスは、直接、または触媒コンバータ７の下流に設けられた他の排気ガス浄化手段を経て、排出される。  
触媒コンバータ７は、排気ガスの中に存在する一酸化炭素と未燃焼炭化水素を、触媒コンバータ７の触媒箇所の中に吸収された窒素酸化物との酸化反応によって減少させるタイプのものである。  
駆動装置集合体１は、内燃エンジン２に設けられた、噴射制御装置９を含む噴射制御システムを有する。噴射制御装置９の１つが、図１に略図で示されている。噴射制御装置９は、共通の吸気配管すなわち吸気マニホールドの中へ、あるいは直接燃焼室の中へ、燃料を噴射するために設けられる。  
噴射制御システムは、触媒コンバータ７の上流のマニホールド導管６に位置する、ラムダ  プローブ型または比例プローブ型の第１酸素プローブ１０と、触媒コンバータ７の直近下流の出口配管８に位置する第２酸素プローブ１１を有する。  
噴射制御システムは、第１、第２酸素プローブ１０、１１の測定信号を、それぞれ測定信号の伝達接続線１３、１４を介して受け、制御接続線１５を介して噴射制御装置９へ制御信号を送信するのに適した、制御ユニット１２を有する。  
また駆動装置集合体１は、電源接続線１８、１９を介して第１、第２酸素プローブ１０、１１に接続された、第１、第２酸素プローブ１０、１１のための電源ユニット１６を有する。電源ユニット１６は、制御接続線１７を介して、制御ユニット１２から制御信号を受ける。電源ユニット１６は、例えばバッテリーのような、自動車の電気エネルギ源へ、図示しない方法で接続される。電源ユニット１６は、自動車の様々な装備品へ電気を供給するために設けられた、一般的な電源ユニットの一部であっても良い。電源ユニット１６は、制御ユニット１２へ電気を供給するのに特に役立つ。
【００１６】
図１で用いた参照符号と同じ参照符号を用いて記載された図２において、電源ユニット１６は、修正集合体２０を有する。修正集合体２０は、２入力と１出力を有し、入力に第２酸素プローブ（以下、下流のプローブと呼ぶ）１１の出力信号Ｓ１と設定値Ｃを受ける、比較手段２１を有する。比較手段２１は、設定値Ｃから出力信号Ｓ１を引き算して、設定値Ｃと出力信号Ｓ１との差εを決定する。また、修正集合体２０は、修正モジュール２２を有する。修正モジュール２２は、入力に設定値Ｃと出力信号Ｓ１との差εを受け、下流のプローブ１１の供給電圧修正値δを出力から供給する。電源ユニット１６は、加算モジュール２３を有する。加算モジュール２３は、２入力と１出力を有し、入力に設計供給電圧Ｔｎｏｍと供給電圧修正値δを受ける。加算モジュール２３は、設計供給電圧Ｔｎｏｍと供給電圧修正値δを加算して、下流のプローブの給電に用いられる修正電圧Ｔｃｏｒｒを出力に得る。修正モジュール２２と加算モジュール２３が、供給電圧を制御する手段を構成する。
【００１７】
制御ユニット１２は、触媒コンバータ７の再生過程、すなわちパージ過程の、様々な段階を検出するために設けられた検出モジュール２４を有する。検出モジュール２４は、入力に下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１を受け、出力から、制御出力線１７を介して電源ユニット１６の修正集合体２０へ送られる、再生過程の段階を表す信号を供給する。
【００１８】
電源ユニット１６は、診断モジュール２５を有する。診断モジュール２５は、入力に決定された供給電圧修正値δを受け、供給電圧修正値δが所定の閾値を超えたときに、出力から警報信号を供給する。
【００１９】
以下に、図１、２で用いた参照符号と同じ参照符号を用い、触媒コンバータ７の再生過程の間の下流のプローブ１１の出力信号を表す図３を参照して、噴射制御装置の制御ユニット１２と電源ユニット１６の機能を説明する。  
図３のグラフは、時間を表す横軸Ｘと、下流のプローブ１１の出力電圧を表す縦軸Ｙを有する。  
実線で表された下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１は、それぞれ触媒コンバータ７のパージ過程の開始と終末に対応する、最初の瞬時ｔ１以前と最後の瞬時ｔ２以後においては、概ね一定でゼロに等しい。瞬時ｔ１の直後に、出力信号Ｓ１は急速に上昇し、出力電圧の値が第１の値Ｖ１である第１の台状部Ｐ１に達し、瞬時ｔ３まで、出力電圧の値が第１の値Ｖ１に概ね維持される。次いで、瞬時ｔ３の直後に、出力信号Ｓ１は急速に増加し、出力電圧の値が第２の値Ｖ２である第２の台状部Ｐ２に達し、瞬時ｔ２まで、第２の値Ｖ２に概ね維持される。次に、最後の瞬時ｔ２の直後に、出力信号Ｓ１は急速に低下し、ゼロに戻る。最初の瞬時ｔ１と瞬時ｔ３の間に、触媒コンバータ７の活性な部位に吸収されていた窒素酸化物は、酸化還元反応によって除去される。下流のプローブ１１は、排気ガスのリッチネスに比例する信号を発生し、この信号を、例えば内燃エンジン２の燃焼室への燃料の噴射制御装置による、排気ガスのリッチネスの調整に利用することができる。  
瞬時ｔ３から、触媒コンバータ７の触媒要素に吸収された窒素酸化物は、概ね完全に除去される。従って、排気ガスの中に存在する還元剤は減少されないので、触媒コンバータ７の下流の排気ガスの組成の変更が行われる。酸素プローブが敏感な、排気ガスの水素（Ｈ２）濃度の増加が特に生じる。この排気ガスの組成の変化は、下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１の、第１の値Ｖ１から、実際はプローブ１１の飽和値である、第２の値Ｖ２への移行をもたらす。  
第１の台状部Ｐ１と第２の台状部Ｐ２との間のジャンプは、窒素酸化物のパージの終りとパージ過程の最終段階への移行の検出を可能にする。実際、瞬時ｔ３における出力信号Ｓ１の１次微分値の閾値の超過と、ほぼ瞬時ｔ３における２次微分値のゼロの値と、あるいは更に出力信号Ｓ１の瞬間の値とスライド平均値との間の差による閾値の超過も検出することができる。  
噴射制御装置の制御ユニットの１２の検出モジュール２４は、下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１から、先に示したように、再生過程の第１段階と第２段階の検出を可能にする。  
実際には、パージはジャンプの検出後に停止され、その結果、時間間隔〔ｔ３  ｔ２〕は、時間間隔〔ｔ１  ｔ３〕よりも一般的に小さく、短時間である。図３においては、分かりやすくするために、時間間隔〔ｔ３  ｔ２〕は、時間間隔〔ｔ１  ｔ３〕に対して相対的に誇張されている。
【００２０】
点線で表された出力信号Ｓ３は、台状部の第１の値が、出力信号Ｓ１の第１の値Ｖ１よりもかなり大きく、台状部の第２の値が、出力信号Ｓ１の第２の値Ｖ２に等しいことを除いて、出力信号Ｓ１に類似している。出力信号Ｓ３は、排気ガスの組成が異なる内燃エンジン２の異なる動作点に対応し、このことは、最初の瞬時ｔ１と中間の瞬時ｔ３との間における、窒素酸化物除去過程の間の出力信号の差によって説明される。  
第２の台状部Ｐ２は、下流のプローブ１１の飽和に対応し、与えられた動作温度におけるプローブについて、第２の値Ｖ２は、エンジンの動作点にかかわらず概ね一定である。しかしながら、特性にバラツキが存在するプローブの間においては、バラツキの原因（製造、劣化、・・・）やバラツキの現れかた（供給電圧に応じた動作温度における変動、異なる感度、・・・）に係わらず、第２の値Ｖ２に差異が生じるようになる。
【００２１】
図３に示す、形状が全般的に出力信号Ｓ１に類似の、一点鎖線で表された出力信号Ｓ２は、プローブの劣化または新しいプローブの間のバラツキに起因し得る、バラツキを示す信号を表す。出力信号Ｓ２は、第１の値Ｖ１、第２の値Ｖ２よりもかなり低い出力信号の値を有する第１、第２台状部を示す。
【００２２】
排気ガス浄化装置の再生操作は、排気ガスの組成の調整によってなされ、排気ガスの組成の調整は、プローブによって発生される測定値に基づいて行われる。従って、プローブによって発生される測定値にバラツキが存在すると、この調整が混乱し、ジャンプの検出も同様に混乱する。  
下流のプローブ１１から供給される測定値におけるバラツキを補償するために、再生過程の最終段階の間に、台状部の第２の値Ｖ２が設定値Ｃに概ね等しい値をとる出力信号Ｓ１が得られるように、下流のプローブ１１を操作する。  
このため、再生過程の最終段階の間に、電源ユニット１６の修正集合体２０の比較手段２１は、設定値Ｃの値を出力信号Ｓ１の値と比較し、差εを決定する。同じく再生過程の最終段階の間に、修正集合体２０の修正モジュール２２は、下流のプローブ１１の供給電圧修正値δを決定する。供給電圧修正値δは、下流のプローブ１１の修正供給電圧を得るように決定される。修正モジュール２２は、積分または微分比例型の調整段、あるいは有効な修正の計算を可能にするように適合化されたあらゆるその他の調整段を含むことができる。下流のプローブ１１の供給電圧の変更は、下流のプローブ１１の動作温度の変更をもたらす。ところで、下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１は、オール  オア  ナッシング型のプローブであれ比例型のプローブであれ、動作温度に依存する。修正集合体２０は、プローブの供給電圧、従って触媒コンバータ７のパージ過程の最終段階の間の出力信号Ｓ１の値を修正するための、下流のプローブ１１の動作温度の調整ループを形成することを可能にする。
【００２３】
再生の最終段階から出るときに、修正集合体２０は、噴射制御装置の制御ユニット１２の検出モジュール２４からそのことを知らされ、修正集合体２０の制御モジュール２２は、先行する再生過程の最終段階の間に供給された修正値に相当する供給電圧修正値δを発生する。  
このようにして、供給電圧修正値δが、再生過程の最終段階の間の下流のプローブ１１の出力信号Ｓ１の調整ループによって決定され、このため、新しい、または劣化したプローブの間にバラツキが存在しないときに得られるべき、台状部の第２の値Ｖ２をほぼ知ることができる。換言すれば、再生過程の最終段階は、恒常的に適用するべき供給電圧修正値δを知ることを可能にする学習段階を構成するとみなすことができる。供給電圧修正値は、相次ぐ学習によって、逐次決定される。
【００２４】
プローブの故障を検出するために、プローブの供給電圧に適用される供給電圧修正値δを監視することができる。実際、もし極めて大きな供給電圧修正値δが必要なら、このことは、プローブの交換が必要であることを示すプローブの故障のサインであり得る。この場合、診断モジュール２５は、出力に警報信号を供給する。警報信号は、例えば、オペレータによって操作される診断装置によって読み取られ、あるいは、自動車の計器板上に発生する発光信号によって示される。
【００２５】
噴射制御が上流のプローブ１０と下流のプローブ１１から同時に供給される信号を使用する場合、あるいは、触媒コンバータ７の再生を目的とする排気ガスのリッチネスの制御のために下流のプローブ１１のみが使用される場合に、下流のプローブ１１の出力信号の修正を実行することができる。
【００２６】
本発明によって、排気ガス浄化手段のよりよい機能とよりよい制御のために、プローブの間に出現することがありえる、あるいはプローブの劣化の結果出現する、バラツキを補償するために、排気ガス浄化手段の下流に位置するプローブを操作することを可能にする制御方法が得られる。また本発明は、プローブの故障を検出して、プローブを交換することを可能にする。
【図１】
2006509960.tif 000003
【図２】
2006509960.tif 000004
【図３】
2006509960.tif 000005
【国際調査報告】
2006509960.tif 000006
2006509960.tif 000007
2006509960.tif 000008
2006509960.tif 000009