(57)【要約】ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための方法及び装置であって、内燃機関の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒によって吸蔵段階中には内燃機関の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施され、この際、吸蔵段階中には実際吸蔵継続時間が検出され、この実際吸蔵継続時間中に存在する少なくとも１つの機関稼動状態が検知され、基準吸蔵継続時間が、検知された機関稼動状態に依存してＮＯＸ吸蔵触媒の稼動特性マップを用いて検出され、実際吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間と比較される。
2004511713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯＸ吸蔵触媒（１）の吸蔵特性を診断するための方法であって、内燃機関（２）の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒（１）が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒（１）によって吸蔵段階中には内燃機関（２）の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施される方法において、吸蔵段階中には実際吸蔵継続時間が検出され、この実際吸蔵継続時間中に存在する少なくとも１つの機関稼動状態が検知され、基準吸蔵継続時間が、検知された機関稼動状態に依存してＮＯＸ吸蔵触媒（１）の稼動特性マップを用いて検出され、実際吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間と比較されること。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、吸蔵段階中に複数の機関稼動状態が検知され、特性マップに記憶されていてそれらの機関稼動状態に付属する吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間の検出のもとに検出されること。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、実際吸蔵継続時間として吸蔵段階の全継続時間が検知されること。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、実際吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒（１）後の排気ガス中で所定のＮＯＸ最小値の存在するところから出発して所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの時間範囲として検知されること。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、実際吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒（１）後の排気ガスの或いは排気ガス中で所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところから出発して所定のＮＯＸ最大値に到達するまでの時間範囲として検知されること。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法において、連続的に機関稼動状態が検知され、所定の高い機関負荷に対応する機関稼動状態が存在する場合には吸蔵段階が中断され、排気ガス中で或いは排気ガスの所定のＮＯＸ最小値の存在するところ又は所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところから出発して吸蔵段階の中断に至るまでの時間範囲が検知され且つ検知された時間範囲によって所定のＮＯＸ最大値の到達の時点が補外されることによって実際吸蔵継続時間が検出されること。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法において、機関稼動状態を検知するために、回転数及び相対的な燃料質量が検知されること。
【請求項８】
ＮＯＸ吸蔵触媒（１）の吸蔵特性を診断するための装置において、内燃機関（２）の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒（１）が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒（１）によって吸蔵段階中には内燃機関（２）の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施され、当該装置がＮＯＸセンサ（３）を有し、このＮＯＸセンサ（３）が排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒（１）後に配設されていて、このＮＯＸセンサ（３）によって排気ガス中のＮＯＸ濃度が検知され、また当該装置が１つの又は複数の機関稼動状態センサを有し、これらのセンサによって付属の機関稼動パラメータが検知され、更に当該装置が計算装置（８）を有し、この計算装置（８）にはＮＯＸセンサ（３）及び１つの又は複数の機関稼動状態センサが接続されていて、この計算装置（８）により、吸蔵段階中に、吸蔵継続時間が、ＮＯＸセンサ（３）を用いて検知可能である所定のＮＯＸ最小値の存在するところと、ＮＯＸセンサ（３）を用いて検知可能である所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの間の時間範囲として検出され、また、基準吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒（１）の稼動特性マップを用い、吸蔵段階中に検知された機関稼動状態に依存して検出され、更に、検出された継続時間が読み出された基準吸蔵継続時間と比較されること。
【請求項９】
ＮＯＸ吸蔵触媒（１）の吸蔵特性を診断するための装置において、内燃機関（２）の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒（１）が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒（１）によって吸蔵段階中には内燃機関（２）の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施され、当該装置がＮＯＸセンサ（３）を有し、このＮＯＸセンサ（３）が排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒（１）後に配設されていて、このＮＯＸセンサ（３）によって排気ガス中のＮＯＸ濃度が検知され、また当該装置が１つの又は複数の機関稼動状態センサを有し、これらのセンサによって付属の機関稼動パラメータが検知され、更に当該装置が排気ガス組成センサ（３；４）を有し、この排気ガス組成センサ（３；４）が排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒（１）後に配設されていて、この排気ガス組成センサ（３；４）によって排気ガス値が排気ガスの不足又は過剰化学量論的な組成に関して検知され、更に当該装置が計算装置（８）を有し、この計算装置（８）にはＮＯＸセンサ（３）及び１つの又は複数の機関稼動状態センサ及び排気ガス組成センサ（３；４）が接続されていて、この計算装置（８）により、吸蔵段階の継続時間が、排気ガス組成センサ（３；４）を用いて検知可能である所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところと、ＮＯＸセンサ（３）を用いて検知可能である所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの間の時間範囲として検出され、また、基準吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒（１）の稼動特性マップを用い、吸蔵段階中に検知された機関稼動状態に依存して検出され、更に、検出された継続時間が読み出された基準吸蔵継続時間と比較されること。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、ＮＯＸセンサ（３）と排気ガス組成センサ（４）が唯一のセンサの形状で形成されていて、この唯一のセンサにより、ＮＯＸ濃度も、空燃比に割り当てられている値も検知可能であること。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置において、機関（２）が所定の高い負荷状態にあることが機関稼動状態センサを用いて検知されると計算装置（８）によって吸蔵段階が中断され、更に、ＮＯＸセンサ（３）を用いて検知可能である所定のＮＯＸ最小値の存在するところ又は排気ガス組成センサ（３；４）を用いて検知可能である所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところと、吸蔵段階の中断に至るまでの間の時間範囲が検知され且つ所定のＮＯＸ限界値の到達の時点が補外されることにより吸蔵段階の継続時間が計算装置（８）によって検出されるように、計算装置（８）が形成されていること。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一項に記載の装置において、機関稼動状態センサとして、回転数センサ、並びに、空気質量センサ（７）及び／又は燃料質量センサが設けられていること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための方法及び装置に関する。
【０００２】
近年では、燃料効率の最善化を目的とし、燃料を燃焼するための技術が増加の一途を辿って開発された。中でも希薄燃焼技術である。この技術に従うと、燃料は化学量論空燃比の希薄側で燃焼され、それにより部分負荷稼動時には燃料効率が１０％分に至るまで改善される。
【０００３】
このような希薄混合気を燃焼する場合、機関は排気ガス中に多量のＮＯＸを発生させる。これらのＮＯＸ排出物は環境保護の理由から出来るだけゼロになるように減少されなくてはならない。それ故、ＮＯＸの排気ガスを浄化するために、排気ダクトにはＮＯＸ吸収還元触媒が装備されている。この触媒は排気ガス容積に対して連続的に作用するわけではなく、放出されたＮＯＸ排出物を吸蔵する。即ち、ある一定のＮＯＸ容積が吸収された後には触媒が飽和されている。飽和状態に至るまでの継続時間は機関の稼動方式に依存する。この状態は、高回転数時にはより速く、低回転数時にはより遅く発生する。通常、飽和状態は、ほぼ３０秒後、或いはほぼ１２０秒後に到達される。
【０００４】
吸蔵触媒の浄化性能を復旧するために吸蔵段階には再生段階が続き、この再生段階では機関が適切に２秒から４秒という短時間の間、不足化学量論的な空燃比、即ち濃厚な空燃比によって稼動される。この際、増加されたＣＯ排出物及びＨＣ排出物によってＮＯＸ排出物が還元される。
【０００５】
吸蔵触媒内の全ての窒素酸化物が還元されるやいなや、反応していないＨＣとＣＯは触媒を離れる。不足化学量論的なこの空燃比は吸蔵触媒の下流側に位置決めされているセンサによって測定される。この技術は例えばＷＯ−Ａ−９４−１７２９１に開示されている。このことは、新たな吸蔵段階の開始を意味し、この吸蔵段階では、過剰化学量論的な空燃比、即ち希薄な空燃比によって機関が稼動される。
【０００６】
ここで、問題点として、ＮＯＸ吸蔵触媒が稼動中に老朽化し、新たな状態に対してその吸収機能が悪化されるという問題点がある。この点から、本発明の課題は、内燃機関の排気ガス経路内に配設されているＮＯＸ吸蔵触媒の実際の吸蔵特性を診断するための方法及び装置を提供することであり、この方法及び装置により、簡単で精密で信頼性のある方式でＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性が検出可能であり、ＮＯＸ吸蔵触媒の老朽化が判断され得る。
【０００７】
本発明に従い、前記の課題は、内燃機関の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒によって吸蔵段階中には内燃機関の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施され、この際、吸蔵段階中には実際吸蔵継続時間が検出され、この実際吸蔵継続時間中に存在する少なくとも１つの機関稼動状態が検知され、基準吸蔵継続時間が、検知された機関稼動状態に依存してＮＯＸ吸蔵触媒の稼動特性マップを用いて検出され、実際吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間と比較される、ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための方法によって解決される。
【０００８】
稼動特性マップには、内燃機関の重要な稼動領域において、少なくとも１つの機関稼動状態パラメータに依存する様々な定常点で、完全な状態の新しいＮＯＸ吸蔵触媒における吸蔵段階の夫々の継続時間が含まれている。この際、前記の両方の継続時間の比から、実際の吸蔵性がＮＯＸ吸蔵触媒の本来の状態に対して相対的に導き出され得る。
【０００９】
有利な実施形態では、吸蔵段階中に複数の機関稼動状態が検知され、特性マップに記憶されていてそれらの機関稼動状態に付属する吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間の検出のもとに検出される。それにより、一時的に発生し且つ先行及び後続する機関稼動状態から著しく相違するような機関稼動状態をベースとすることによって基準吸蔵継続時間が検出されるという危険性が減少され得る。機関稼動状態の検知、及び、稼動特性マップ内に実際の機関稼動状態のために保存されている吸蔵継続時間の読み出しは、有利には、吸蔵継続時間中のある一定の時間サイクルで行われる。
【００１０】
本発明の実施形態では、実際吸蔵継続時間として吸蔵段階の全継続時間が検知される。いつからＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵稼動が開始し、いつまでこの吸蔵稼動が継続したのか、並びに、いつから再生段階が開始し、いつまでこの再生段階が継続したのかを確定するために吸蔵段階の継続時間が決定されることにより、上記の実施形態は、これに関連する追加的な計算手間を伴うことなく従って更に簡単な方式で診断が実施可能であるという長所を有する。
【００１１】
本発明による実施形態では、実際吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中で所定のＮＯＸ最小値の存在するところから出発して所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの時間範囲として検知される。この際、吸蔵段階の全継続時間が対応して決定され得るので、この全継続時間は実際吸蔵継続時間と同じ又は異なっても検出され、その結果、実際吸蔵継続時間は、本発明に従い、吸蔵継続時間間隔内に位置する。
【００１２】
しかし、幾つかのＮＯＸセンサでは、前述の措置は長所とは言えず、その理由は、ＮＯＸ値が小さい場合、それらのＮＯＸセンサにより、ＮＯＸ濃度とアンモニア濃度（ＮＨ３濃度）がセンサに起因して極めて区別されにくいためである。それにより、それらのセンサでは、小さい値を有する最小ＮＯＸ濃度を量定することは困難である。特にこの種のＮＯＸセンサのために、本発明の実施形態では、吸蔵段階の継続時間が、所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところから出発して所定のＮＯＸ最大値に到達するまでの時間範囲として検知されるということが考慮されている。この際、排気ガス組成もＮＯＸ最大値もＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中で検知される。この場合にも全吸蔵段階の継続時間が同様の方式で決定され得て、それにより全吸蔵段階の継続時間は検知された実際吸蔵継続時間と同じであり得る。排気ガス組成は有利にはラムダゾンデを用いて検知され、このラムダゾンデは測定値としてＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中のＯ２分圧を検知する。検知されたＯ２分圧から、排気ガスが所定の不足化学量論的な組成を有すかどうかが検出される。
【００１３】
実際には、運転者の希望、特に例えば加速のためにアクセルペダルを強く踏み込むことに基づき、希薄燃焼が中断され、濃厚燃焼及び引き続く化学量論燃焼が加速段階の終了に至るまで実施される。加速は、検知された機関稼動状態パラメータから検出され得る。
【００１４】
加速段階の開始はアクセルペダル運動により追加的なアクセルペダルセンサを介して早期に検知され得る。この場合、有利には、所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの時間範囲の代わりに吸蔵段階の中断に至るまでの時間範囲が検知され、この時間範囲を用いて所定のＮＯＸ最大値の到達の時点が補外されることによって実際吸蔵継続時間が検出される。上述したように、機関負荷が所定の高い値に達すると中断が行われる。このことは例えば連続して検知される機関稼動状態から検出され得て、又は、アクセルペダルセンサが下方に向かう速い及び／又は広いペダル運動を記録する場合には希薄燃焼が中断されるべき機関負荷が提供されているという仮定が成され得る。
【００１５】
補外は特に以下の考慮に従って行われる。
【００１６】
触媒後に測定可能なＮＯＸ排出物は以下の形式の指数関数に従う。
【００１７】
【数１】
2004511713.tif 000003
【００１８】
この指数関数は変曲点を有する。その超過時には再生が開始されることになるＮＯＸ排出物の限界値は、変曲点の遥か下方に位置する。この指数関数は変曲点に至るまで、以下のように計算可能である２乗及び３乗の関数の平均値によって近似され得る。
【００１９】
【数２】
2004511713.tif 000004
【００２０】
従って、補外で求められる継続時間は、有利には以下の式から得られる。
【００２１】
【数３】
2004511713.tif 000005
【００２２】
この際、ＮＯＸＡＢは、早期の吸蔵段階中断の時点ｔＡＢで測定されたＮＯＸ排出物を表し、この際、ｔＬＩＭは次のような時点を表す。即ち、その時点の到達までには、吸蔵段階が遮断されないで更に経過する場合、即ち吸蔵段階が正常な状態で更に経過する場合においてＮＯＸ排出物限界値ＮＯＸＬＩＭに到達する或いは超過するに至るまでの時間が経過したであろうという時点である。
【００２３】
機関稼動状態としては、有利には、回転数、並びに、相対的な燃料質量及び／又は内燃機関に供給される空気量又は空気質量が検知される。
【００２４】
本発明に従い、ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための装置が提案されていて、この際、内燃機関の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒によって吸蔵段階中には内燃機関の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施される。当該装置はＮＯＸセンサを有し、このＮＯＸセンサは排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒後に配設されていて、このＮＯＸセンサによってＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中のＮＯＸ濃度が検知される。また当該装置は１つの又は複数の機関稼動状態センサを有し、これらのセンサによって付属の機関稼動パラメータが検知される。更に当該装置は計算装置を有し、この計算装置にはＮＯＸセンサ及び１つの又は複数の機関稼動状態センサが接続されていて、この計算装置により、吸蔵段階中に、吸蔵継続時間が、ＮＯＸセンサを用いて検知可能である所定のＮＯＸ最小値の存在するところと、ＮＯＸセンサを用いて検知可能である所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの間の時間範囲として検出され、また、基準吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒の稼動特性マップを用い、吸蔵段階中に検知された機関稼動状態に依存して検出され、更に、検出された継続時間が読み出された基準吸蔵継続時間と比較される。
【００２５】
更に、本発明に従い、ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための他の装置が提案されていて、この際、内燃機関の排気ガス経路内にＮＯＸ吸蔵触媒が配設されていて、このＮＯＸ吸蔵触媒によって吸蔵段階中には内燃機関の排気ガスからＮＯＸが吸蔵され、再生段階中には吸蔵段階中に吸蔵されたＮＯＸの触媒作用が実施される。当該装置はＮＯＸセンサを有し、このＮＯＸセンサは排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒後に配設されていて、このＮＯＸセンサによって排気ガス中のＮＯＸ濃度が検知される。また当該装置は１つの又は複数の機関稼動状態センサを有し、これらのセンサによって付属の機関稼動パラメータが検知される。更にこの装置は排気ガス組成センサを有し、この排気ガス組成センサは排気ガス流の方向でＮＯＸ吸蔵触媒後に配設されていて、この排気ガス組成センサによってＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中において排気ガス値が排気ガスの不足又は過剰化学量論的な組成に関して検知される。更に当該装置は計算装置を有し、この計算装置にはＮＯＸセンサ及び１つの又は複数の機関稼動状態センサ及び排気ガス組成センサが接続されていて、この計算装置により、吸蔵段階の継続時間が、排気ガス組成センサを用いて検知可能である所定の不足化学量論的な排気ガス組成の存在するところと、ＮＯＸセンサを用いて検知可能である所定のＮＯＸ最大値の到達に至るまでの間の時間範囲として検出され、また、基準吸蔵継続時間が、ＮＯＸ吸蔵触媒の稼動特性マップを用い、吸蔵段階中に検知された機関稼動状態に依存して検出され、更に、検出された継続時間が読み出された基準吸蔵継続時間と比較される。
【００２６】
本発明による前者の装置は、特に、測定すべきＮＯＸ値が小さい場合にもＮＯＸ濃度とＮＨ３濃度の間の精密な区別を提供するＮＯＸセンサに適している。この際、ＮＯＸ吸蔵触媒後に配設されている排気ガス組成センサは省略され得る。本発明による後者の装置には、前述した仮定を満たさないＮＯＸセンサも使用され得る。排気ガス組成センサは有利にはλゾンデであり、このλゾンデを用いて排気ガス中のＯ２分圧が検知可能であり、それから空燃比が検出可能であり、その結果、不足化学量論的な燃焼又は過剰化学量論的な燃焼が量定可能である。
【００２７】
有利にはＮＯＸセンサと排気ガス組成センサはコンビネーションセンサとしてまとめられ、特に唯一のセンサとして形成される。このようなセンサは、例えば、ＮＯＸ値の他に、空燃比に対応する値をも発信するように形成されている。この場合にはＮＯＸ吸蔵触媒後の別個の排気ガス組成センサは省略される。
【００２８】
機関稼動状態パラメータとして有利には回転数と機関負荷が測定される。機関負荷は、特に、空気量センサ又は空気質量センサを用いて空気流量を検知することにより、及び／又は、燃料量センサ又は燃料質量センサを用いて燃料流量を検知することにより検出される。
【００２９】
加速段階の開始は、アクセルペダル運動を検知することによって早期に認識され得る。この過程は追加的なセンサを要求する。この際、吸蔵段階は所定のセンサ測定値で中断され、このことは、即ち運転者の要望に対応する。夫々の加速段階の開始はＮＯＸ吸蔵触媒の再生のためにその吸蔵状態に依存せずに使用される。
【００３０】
ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための前記の方法及び装置は次の長所を有する。即ち、簡単ではあるが信頼性のある方式でＮＯＸ吸蔵触媒がその本来の吸蔵特性に対する偏倚に関して監視可能であり、所定の偏倚最大値を超過した場合にはＮＯＸ吸蔵触媒が時期相応に交換され得る。この診断により不規則性と偏倚を起し得る原因が認識され、このことはサービスにとって時間とコストの節約を達成させる。この際、診断システムは、より高いコスト、より大きな重量、追加的な構成空間、又は、設置手間を要求することはなく、その理由は、希薄燃焼技術を制御するためのセンサの全てが有利には必ずしも必要であるというわけではなく、計算装置が内燃機関の制御装置内に含まれていて、この制御装置が有利には本発明による方法を実施するために共に使用されるためである。
【００３１】
次に、図面に関連する実施形態に基づいて本発明を説明する。
【００３２】
図１には、ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための本発明による装置が図示されている。
【００３３】
図２には、ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中におけるＮＯＸ濃度の経過に基づき、本発明の実施形態に従って本発明による方法を説明するためのグラフが示されている。
【００３４】
図３には、ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中におけるＮＯＸ濃度の経過に基づき、本発明の他の実施形態に従って本発明による方法を説明するためのグラフが示されている。
【００３５】
図１に示されている本発明の実施形態では、ＮＯＸ吸蔵触媒１（ＮＯＸ吸蔵触媒コンバータ１）の吸蔵特性を分析及び診断するための装置が設けられ、ＮＯＸ吸蔵触媒１は特に自動車のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである内燃機関２の排気ガス経路内に配設されていて、ＮＯＸ吸蔵触媒１により、排気ガス中に含まれるＮＯＸが吸蔵飽和状態の到達に至るまで吸蔵可能である。
【００３６】
診断装置はＮＯＸセンサ３を有し、ＮＯＸセンサ３は排気ガス経路内でＮＯＸ吸蔵触媒１後に配設されていて、ＮＯＸセンサ３によってＮＯＸ吸蔵触媒１後の排気ガス中におけるＮＯＸ濃度が検知可能である。更にこの装置は、排気ガス経路内でＮＯＸ吸蔵触媒１後に配設されていてラムダゾンデ（λゾンデ）の形式の排気ガス組成センサ４を有し、このラムダゾンデによって排気ガス組成を検出するために排気ガス中のＯ２分圧が検知可能である。更にＮＯＸ吸蔵触媒１前の排気ガス経路内には１次触媒である事前触媒５及び他のラムダゾンデ６が配設されていて、事前触媒５により、前もってＨＣとＣＯが酸化、従って分解され、ラムダゾンデ６を介し、内燃機関を制御するため、特に空燃比を設定及び調整するために、浄化されていない排気ガス中の排気ガス組成が内燃機関の後方で直接的に検出され、付属の制御／調整装置にフィードバックされる。ＮＯＸセンサ３は選択的にコンビネーションセンサとしても設けられ得て、このコンビネーションセンサによってＮＯＸ濃度と空燃比が同時に検知可能であり、この場合にはＮＯＸ吸蔵触媒１後の別個のラムダゾンデ４は省略され得る。更にこの診断装置は、内燃機関２に供給される空気質量を検知するために内燃機関２前に配設されている空気質量センサ７を有する。空気質量センサ７に対して選択的に又は特に追加的にこの診断装置は燃料質量センサを有する。前記のそれらのセンサは付属の電気的な接続導線を介して計算装置８（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）と接続されている。内燃機関２には更に非図示の回転数センサが配設されていて、この回転数センサは機関回転数に対応する信号を発信し、これらの信号は電気的な接続導線１０を介して計算装置８に伝達される。検知された回転数と、検知された空気質量及び／又は燃料質量から、計算装置８は機関負荷を検出する。この際、計算装置８は有利には機関制御装置の一部として設けられていて、この機関制御装置により、機関、特に、空燃比、燃料噴射時点、場合によっては点火時点、並びに、供給すべき燃料量が設定される。
【００３７】
ＮＯＸ吸蔵触媒１の吸蔵特性を分析するための本発明による装置の機能は次のとおりである。
【００３８】
ＮＯＸ吸蔵触媒１の受容し得るＮＯＸは、ＮＯＸを吸蔵するその吸蔵稼動が経過するにつれてより少なくなるので、図２から見て取れるように、ＮＯＸ吸蔵触媒１後のＮＯＸセンサ３により検知されるＮＯＸ濃度は時間と共に増加する。ＮＯＸの吸蔵の開始時とＮＯＸの吸蔵の終了時との間の時間範囲を、以下、吸蔵段階と称するものとする。吸蔵段階の終了時と吸蔵段階の新たな開始時との間には再生段階が位置し、この再生段階内において機関は濃厚混合気で稼動され、この際、未燃の炭化水素は、炭化水素の酸化及びＮＯＸの還元とＮ２の形成のもと、吸蔵触媒内に吸蔵されたＮＯＸと反応する。このことは、図２に従い、ＮＯＸ吸蔵触媒１後に発生するＮＯＸ濃度が減少することによって認識される。ＮＯＸ吸蔵触媒１内に吸蔵されているＮＯＸの分解後には新たに吸蔵段階が開始し得る。
【００３９】
図２の実施形態によれば、ＮＯＸ吸蔵触媒１後の排気ガス内に存在し、排気ガス組成センサ４、即ちこの場合にはラムダゾンデによって検知される所定の不足化学量論的な排気ガス組成を有する時点ｔ１において吸蔵段階が開始する。この吸蔵段階は、ＮＯＸセンサ３によって検知されるＮＯＸ値が所定のＮＯＸ最大値ＮＯＸｍａｘに対応する時点ｔ２に至るまで継続する。時点ｔ２と、排気ガス組成センサ４が所定の不足化学量論的な組成を新たに検知する時点ｔ３との間の段階ではＮＯＸ吸蔵触媒１が上述したように再生される。吸蔵段階には、機関によって進行される稼動状態に応じ、３０秒から１２０秒の間の時間がかかる。再生段階、即ち、機関が濃厚混合気で運転される各時間範囲は、通常、ほぼ２秒から４秒である。その後、時点ｔ３では、ＮＯＸ吸蔵触媒１内に吸蔵された全てのＮＯＸが還元されているので、後続して配設されている排気ガス組成センサ４又は場合によっては同時に排気ガス組成センサとして用いられるコンビネーションＮＯＸセンサ３が、排気ガス中で、濃厚燃焼時に実際に存在する所定の不足化学量論的な空燃比の組成を検知し、それに基づき、計算装置８が時点ｔ３において次の吸蔵段階を開始する。
【００４０】
この実施形態に従い、計算装置８は吸蔵段階の開始時点ｔ１と終了時点ｔ２を検知し、それらから、実際吸蔵継続時間を表す差を検出する。更に計算装置８は、吸蔵段階中、従って実際吸蔵継続時間中に検知された少なくとも１つの機関稼動状態から基準吸蔵継続時間を検出し、この基準吸蔵継続時間は、吸蔵触媒が正常に機能する場合において、検知された機関稼動状態で吸蔵触媒が吸蔵段階の開始時からその吸蔵飽和状態に達するであろう時間範囲を示す。
【００４１】
基準吸蔵継続時間は特性マップから読み出され、この特性マップは異なる機関稼動状態をベースに作成されている。基準時間範囲を出来るだけ正確に検出し得るために、有利には複数の機関稼動状態が実際吸蔵継続時間中に検知されて平均化され、この際、基準吸蔵継続時間は機関稼動状態の平均値に従って検出される。
【００４２】
引き続き、実際吸蔵継続時間が基準吸蔵継続時間と比較される。その差が大きい場合には、ＮＯＸ吸蔵触媒がその役割を最早十分に果たしえないことを表す信号が生成される。
【００４３】
１つの機関稼動状態又は複数の機関稼動状態を量定するためには、計算装置８により、空気質量センサ７の信号値、回転数センサの信号値、及び、場合によっては内燃機関２後に直接的に配設されている排気ガス組成センサの信号値、即ちこの場合にはラムダゾンデ６の信号値が援用され、これらの信号値から、計算装置８は付属の機関稼動状態、即ち例えば機関負荷及び機関回転数を検出する。
【００４４】
また、図２による実施形態に従って実際吸蔵継続時間として吸蔵段階の全継続時間が援用されているにもかかわらず、実際吸蔵継続時間が吸蔵段階の一部分だけを表すことがある。例えば、図３による実施形態に従い、実際吸蔵継続時間が、所定のＮＯＸ最小値の存在するところからＮＯＸ最大値の到達に至るまで、夫々ＮＯＸ吸蔵触媒１後に検知され、吸蔵段階内に位置する時間範囲ｔ１−ｔ２として検出される。この際、ＮＯＸ最大値は、その到達時に吸蔵段階が終了されて再生段階が開始されるＮＯＸ値（時点ｔｅｎｄ＝ｔ２）に等しい。また、この実施形態において、検査すべき実際吸蔵継続時間を計算するために援用される所定のＮＯＸ最小値は、吸蔵段階の開始時点ｔｓｔａｒｔに存在するＮＯＸ値に位置する。
【００４５】
基準吸蔵継続時間を計算するための機関稼動状態は、時点ｔ１と時点ｔ２の間で検知される。引き続き、特性マップに基づき、ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中でＮＯＸ最小値ＮＯＸｍｉｎの存在するところからＮＯＸ最大値ＮＯＸｍａｘが達成されるまでには、新品価値のＮＯＸ吸蔵触媒においてどのくらいの時間がかかるか（基準吸蔵継続時間）が検出される。事実上の実際吸蔵継続時間を用いた比較はＮＯＸ吸蔵触媒の状態に関する情報を提供する。実際吸蔵継続時間を検知するために開始点としてＮＯＸ最小値を援用する際、幾つかのＮＯＸセンサにおいて、これらのＮＯＸセンサが、ＮＯＸ最小値が小さく選択された場合、排気ガス中におけるＮＯＸ濃度とＮＨ３濃度の間を区別することができないという問題点があり、その結果、測定誤差が生じかねない。それにより、この実施形態において、有利には、ＮＯＸ最小値が、吸蔵段階の開始時点ｔｓｔａｒｔに対するＮＯＸ濃度に一致するように選択されるのではなく、より大きく選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＮＯＸ吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための本発明による装置を示す図である。
【図２】
ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中におけるＮＯＸ濃度の経過に基づき、本発明の実施形態に従って本発明による方法を説明するためのグラフを示す図である。
【図３】
ＮＯＸ吸蔵触媒後の排気ガス中におけるＮＯＸ濃度の経過に基づき、本発明の他の実施形態に従って本発明による方法を説明するためのグラフを示す図である。
【図２】
2004511713.tif 000006
【図３】
2004511713.tif 000007
【国際公開パンフレット】
2004511713.tif 000008
2004511713.tif 000009
2004511713.tif 000010
2004511713.tif 000011
2004511713.tif 000012
2004511713.tif 000013
2004511713.tif 000014
2004511713.tif 000015
2004511713.tif 000016
2004511713.tif 000017
2004511713.tif 000018
2004511713.tif 000019
2004511713.tif 000020
2004511713.tif 000021
2004511713.tif 000022
2004511713.tif 000023
2004511713.tif 000024
2004511713.tif 000025
2004511713.tif 000026
2004511713.tif 000027
2004511713.tif 000028
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004511713.tif 000029
2004511713.tif 000030
【国際調査報告】
2004511713.tif 000031
2004511713.tif 000032
2004511713.tif 000033
2004511713.tif 000034
2004511713.tif 000035
2004511713.tif 000036