(57)【要約】【課題】構成要素の作動可能状態を確保する、内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法および装置を提供する。【解決手段】第１の運転過程において排気ガス成分が構成要素（１４）内に蓄積され、第２の運転過程において当該排気ガス成分が排除されて前記構成要素（１４）が再生され、前記第２の運転過程が、内燃機関（１０）の運転状態および／または構成要素（１４）の蓄積状態の関数として開始される、内燃機関（１０）の排気領域（１２）に配置されている構成要素（１４）の作動方法において、前記第２の運転過程がさらに外部開始信号（ｓ）によって開始される。外部開始信号（ｓ）が存在した場合、同時に少なくとも１つの条件（ｔｍｏｔ、ｖ、ｎ、ｐｓ、ｌｒ）が満たされているときにのみ、第２の運転過程が開始されることが好ましい。
2006526109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の運転過程において排気ガス成分が構成要素（１４）内に蓄積され、第２の運転過程において当該排気ガス成分が排除されて前記構成要素（１４）が再生され、前記第２の運転過程が、内燃機関（１０）の運転状態および構成要素（１４）の蓄積状態の少なくともいずれかの状態の関数として開始される、内燃機関（１０）の排気領域（１２）に配置されている構成要素（１４）の作動方法において、
前記第２の運転過程がさらに外部開始信号（ｓ）によって開始されることを特徴とする内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法。
【請求項２】
外部開始信号（ｓ）が、診断インタフェース（２１）を介して供給されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
外部開始信号（ｓ）が、診断装置（２０）から提供されることを特徴とする請求項１または２に記載の作動方法。
【請求項４】
外部開始信号（ｓ）が存在した場合、同時に少なくとも１つの条件（ｔｍｏｔ、ｖ、ｎ、ｐｓ、ｌｒ）が満たされているときにのみ、前記第２の運転過程が開始されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
【請求項５】
内燃機関（１０）の温度（ｔｍｏｔ）が、所定のしきい値を超えていなければならないこと、および、内燃機関（１０）が配置されている自動車の走行速度が０に等しいことの少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の作動方法。
【請求項６】
内燃機関（１０）の回転速度（ｎ）が、アイドル回転速度に対応していなければならないことを特徴とする請求項４または５に記載の作動方法。
【請求項７】
内燃機関（１０）の出力に対する出力設定信号（ｐｓ）が、内燃機関（１０）のアイドル回転速度を保持するためにのみ十分である値に対応しなければならないことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の作動方法。
【請求項８】
アイドリング制御装置から提供されるアイドリング制御信号（ｌｒ）が、制御安定状態になければならないことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載の作動方法。
【請求項９】
構成要素（１４）として、吸蔵触媒が設けられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の作動方法。
【請求項１０】
構成要素（１４）として、ディーゼル粒子フィルタが設けられることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の作動方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法を実施する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法およびその方法を実施するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許公開第１９９０６２８７号に、最後に存在した運転状態の関数として、および粒子フィルタの状態の関数として異なる運転状態間の切換が行われる、内燃機関の排気ガス領域に配置されている粒子フィルタの再生方法が開示されている。ある運転状態において、蓄積されている粒子が排除されて粒子フィルタの再生が行われる。
【０００３】
再生は高温において行われ、この高温において粒子、主としてすす粒子および灰粒子は酸化反応により燃焼される。内燃機関の平均運転において、粒子フィルタの温度は、例えば１５０−３００℃の温度範囲にあり、即ち一般的には再生のために必要な温度を下回っている。したがって、一般的に、再生を開始させるために特殊な加熱手段が必要である。必要な温度は、例えば内燃機関の排気温度を上昇させることにより達成可能である。排気ガスは、粒子フィルタのほかに、場合により存在するその他の構成要素、即ち排気領域全体を加熱しなければならないので、再生を開始させるまでに既に数分が経過することがある。粒子フィルタの蓄積状態並びにその値の関数である再生時間に対して、今日、最大２５分が見積もられるべきである。
【０００４】
内燃機関が自動車内に配置されている場合、粒子フィルタの完全な再生が可能ではないかまたは再生を開始することさえできない状況が考えられる。このような状況は、一方で、例えば先行再生によるエンジン・オイルの希釈のようなエラー状態である。他方で、内燃機関がその固有の定格運転温度にまだ達していない内燃機関の運転状態が存在することがある。このような運転状態は、例えば自動車の短距離運転において発生する。この場合、再生過程は場合により中断されるか、または再生過程を開始することさえできない。
【０００５】
ドイツ特許公開第１９８４３８７９号に、内燃機関の排気領域内にＮＯｘ吸蔵触媒が配置されている内燃機関の運転方法が開示されている。内燃機関が成層シリンダ充填の範囲内においてリーンで運転される第１の運転過程において、発生するＮＯｘの、ＮＯｘ吸蔵触媒内への蓄積が行われる。内燃機関が均質シリンダ充填の範囲内において理論値でまたはリッチで運転される第２の運転過程において、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生が行われる。粒子フィルタの場合と同様に、ＮＯｘ吸蔵触媒の再生は、特殊な触媒加熱手段を用いて達成可能な、正常作動条件よりも高い触媒温度において行われる。ＮＯｘ吸蔵触媒の再生期間は秒単位の範囲内であり、したがって粒子フィルタの再生期間に比較して著しく短い。それにもかかわらず、加熱手段が必要であることに基づき、原理的に、粒子フィルタの再生においてと同様な問題が発生する。この場合もまた、再生が中断されるか、または再生を開始することさえできない状況が考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、構成要素の作動可能状態を確保する、内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法およびその方法を実施するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、第１の運転過程において排気ガス成分が構成要素内に蓄積され、第２の運転過程において当該排気ガス成分が排除されて前記構成要素が再生され、前記第２の運転過程が、内燃機関の運転状態および／または構成要素の蓄積状態の関数として開始される、内燃機関の排気領域に配置されている構成要素の作動方法において、前記第２の運転過程がさらに外部開始信号によって開始される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、排気ガス成分が排除されて構成要素が再生される第２の運転過程が実際に外部開始信号によって開始可能であることにより、構成要素の作動可能状態を確保することを可能にする。構成要素の再生状態は、希望により、例えばオペレータにより形成されてもよい。この希望は、内燃機関およびその付属部品の整備において発生することがある。内燃機関が自動車内に配置されている場合、整備作業の範囲内においてこの要求が発生することがある。本発明によれば、構成要素を、再生状態に対応する所定の状態とすることを可能にする。この適用においては、本発明によれば、構成要素の再生状態から出発して、内燃機関およびその付属部品の診断を可能にする。自動車のそれまでの走行運転ができるだけ制約された状態が再び形成可能である。
【０００９】
本発明によれば、さらに変更態様および形態が得られる。
第１の変更態様は、外部開始信号が診断インタフェースを介して供給されるように設計されている。内燃機関が自動車内に配置されている場合、診断インタフェースは今日既に一般的に存在している。この適用においては標準インタフェースが将来法規化されるので、それがますます利用可能となることが想定される。外部開始信号は診断装置から提供され、診断装置は、診断インタフェースが存在する場合、容易に連絡可能である。
【００１０】
他の変更態様は、外部開始信号が存在した場合、同時に少なくとも１つの条件が満たされているときにのみ第２の運転過程が開始されるように設計されている。
１つの条件は、例えば、内燃機関の温度および／または回転速度が所定の範囲内に存在することである。他の条件は、例えば、自動車の速度が０に等しいことである。他の条件は、例えば、内燃機関の出力設定信号が、内燃機関が少なくともアイドル回転速度の範囲内に存在するアイドリング値に対応することである。他の条件は、例えば、内燃機関の制御内に含まれているアイドリング制御装置は、内燃機関のアイドル回転速度制御が少なくとも近似的に一定に保持される制御安定状態にあることである。
【００１１】
本発明による方法および方法を実行するための本発明による装置の一形態は、内燃機関の第２の運転過程において内燃機関の排気温度の上昇が行われるように設計されている。
本発明による方法および装置は、特に、吸蔵触媒として形成されている触媒、特にＮＯｘ吸蔵触媒および／または粒子フィルタ、特にディーゼル粒子フィルタの作動可能状態を形成するために適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は内燃機関１０を示し、内燃機関１０の吸気領域に空気質量流量センサ１１が配置され、内燃機関１０の排気領域１２に温度センサ１３および構成要素１４が配置されている。空気質量流量センサ１１は、空気質量流量信号ｍｓｌを制御装置１５に出力する。温度センサ１３は内燃機関１０の排気温度ｔａｂｇを制御装置１５に供給する。
【００１３】
制御装置１５に、さらに、出力目標信号ｐｓ、内燃機関１０の回転速度信号ｎ、再生制御装置１６から提供される再生信号ｒが供給される。制御装置１５は、内燃機関１０に燃料量信号ｍｓｋを、再循環排気ガス量１８を決定する排気ガス再循環弁１７に排気ガス再循環信号ａｇｒを、条件検査装置１９にアイドリング制御信号ｌｒを出力する。
【００１４】
回転速度信号ｎおよび出力目標信号ｐｓはさらに、条件検査装置１９にも供給される。条件検査装置１９は、さらに、速度信号ｖ、エンジン温度信号ｔｍｏｔ、および供給される外部開始信号ｓを受け取る。外部開始信号ｓは診断装置２０から提供され且つ診断インタフェース２１を介して条件検査装置１９に伝送される。
【００１５】
条件検査装置１９は、再生開始信号ｒｆを再生制御装置１６に出力する。再生制御装置１６にはさらに差圧信号ｄｐが供給され、差圧信号ｄｐは、構成要素１４の前後の排気ガス圧力差を測定する差圧センサ２２が提供する。
【００１６】
本発明による方法および方法を実施するための本発明による装置は、次のように行われおよび作動する。
制御装置１５は、出力目標信号ｐｓの関数として、内燃機関１０に供給されるべき燃料量を燃料量信号ｍｓｋにより決定し、燃料量信号ｍｓｋは、詳細には示されていない燃料配量装置に供給される。この場合、内燃機関１０の吸気領域に配置されている空気質量流量センサ１１が提供する空気質量流量信号ｍｓｌが考慮される。内燃機関１０がディーゼル内燃機関である場合、原理的に、燃料量信号ｍｓｋを決定するために、他のいかなる入力変数も必要とされない。場合により、詳細には示されていない排気ガス・センサが設けられ、排気ガス・センサは、内燃機関１０の排気ガス内の空燃比に対する尺度としてλ信号を制御装置１５に出力する。さらに、図示されてはいないが、内燃機関１０の吸気領域内に、場合により絞り弁が存在し、絞り弁は絞り弁信号を制御装置１５に出力するか、または絞り弁が制御装置１５により操作される。
【００１７】
内燃機関１０の排気ガス内の窒素酸化物濃度並びに排気温度ｔａｂｇは、再循環排気ガス量１８によって調節可能であり、再循環排気ガス量１８は、制御装置１５が、排気ガス再循環信号ａｇｒにより排気ガス再循環弁１７を介して制御する。
【００１８】
構成要素１４は、例えば、第１の運転過程において所定の排気ガス成分を蓄積する吸蔵触媒である。冒頭記載の従来技術においては、吸蔵触媒はＮＯｘ吸蔵触媒として形成され、ＮＯｘ吸蔵触媒は、内燃機関１０の第１の運転過程において排気ガス内に含まれている窒素酸化物を蓄積する。このような吸蔵触媒の吸蔵能力は制限されているので、吸蔵触媒は、第２の運転過程において時々再生されなければならない。この再生に対する必要性は、再生制御装置１６内において、例えば、吸蔵触媒内に蓄積されたＮＯｘ質量、吸蔵触媒後方に発生するＮＯｘ質量、吸蔵触媒前後に発生するＮＯｘ質量流量に基づき、または他の判定基準に基づいて決定可能である。再生信号ｒの発生は、構成要素１４の再生が必要であることを示す。このとき、第１の運転過程から第２の運転過程への切換は直接開始可能である。しかしながら、制御装置１５は、内燃機関１０の決定された運転条件に基づき、それ自身必要とされる切換を阻止することがある。
【００１９】
図示の実施例においては、構成要素１４は、内燃機関１０の排気ガス内に含まれているすす粒子を第１の運転過程において蓄積する粒子フィルタ、特にディーゼル粒子フィルタである。再生制御装置１６は、粒子フィルタの蓄積状態を、例えば粒子フィルタ前後に発生する排気ガスの圧力差に基づいて決定可能である。圧力差は、差圧センサ２２により測定され且つ差圧信号ｄｐとして提供される。粒子フィルタの負荷限界が所定の値を超えたとき、再生制御装置１６は再生信号ｒを制御装置１５に出力する。この実施例においてもまた、第１の運転過程から第２の運転過程への切換は直接開始可能である。しかしながら、制御装置１５は、この場合もまた、内燃機関１０の決定された運転条件に基づき、それ自身必要とされる切換を阻止することがある。
【００２０】
このような運転条件は、例えば暖機過程の間における内燃機関１０の運転であり、この場合、内燃機関１０の温度ｔｍｏｔは、例えば詳細には示されていない温度センサにより測定可能であり、温度センサは、例えば冷却水内、シリンダ・ブロック上またはオイル循環内に配置されている。さらに、第２の運転過程への切換は、例えば、内燃機関１０がアイドリング運転にあるときに阻止される。この運転状態においては、排気温度ｔａｂｇはきわめて低いので、構成要素１５を加熱するための燃料使用量はきわめて多くなるであろう。さらに、第２の運転過程への切換は、例えば、先行した第２の運転過程との時間間隔がきわめて短いときにも阻止される。この場合、第２の運転過程の間に、燃料の後噴射が行われる加熱方法によって、燃料の一部が内燃機関１０のシリンダ壁上で凝縮し且つエンジン・オイル内に到達することによってオイル希釈の発生の可能性が考慮されるべきである。この運転状況が存在した場合、第２の運転過程は開始することさえできない。さらに、第２の運転過程が終了可能ではないことが考慮されなければならない。このことは、第２の運転過程が存在する間に内燃機関が停止されるときに発生する。
【００２１】
本発明により、第２の運転過程は、内燃機関１０の運転状態および／または構成要素１４の状態とは無関係に外部開始信号ｓによって開始可能なように設計されている。外部開始信号ｓは、例えば整備の範囲内において整備技術者によって出力されてもよい。外部開始信号ｓは、構成要素１４がいつでも再生状態となり得ることを可能にする。このとき、その他の診断が所定の初期状態から開始可能である。
【００２２】
外部開始信号ｓは、例えば制御装置１５と結合されている接点を、例えば単に短絡させることにより発生可能である。開始信号ｓが診断インタフェース２１を介して供給されるとき、取扱いは簡単となる。このような診断インタフェース２１は、今日既にしばしば利用可能である。将来においては、法規制により診断インタフェース２１の利用可能性は増大する。開始信号ｓは、診断インタフェース２１により連絡される診断装置２０から提供されることが好ましい。診断インタフェース２１は、機械的差込プラグとしてのみならず無線通信として形成されていてもよい。
【００２３】
簡単な形態においては、外部開始信号ｓは直接第２の運転過程を開始可能であり、第２の運転過程において構成要素１４は再生される。しかしながら、条件検査装置１９が設けられていることが好ましく、条件検査装置１９は、外部開始信号ｓが存在したとき、所定の条件が存在しているかどうかをさらに検査し、少なくとも１つの条件が満たされているときにのみ、再生開始信号ｒｆにより第２の運転過程を開始させる。
【００２４】
第１の条件は、内燃機関１０の温度ｔｍｏｔがしきい値を超えていなければならないことを決定する。他の条件は、内燃機関１０が配置されている自動車の速度が、０に等しいことである。この手段により、外部開始信号ｓが実際に整備作業中に開始されたかどうかが検査される。さらに、内燃機関１０の回転速度ｎがアイドル回転速度の範囲内に存在するかどうかが検査されてもよい。出力目標信号ｐｓが、内燃機関１０がアイドリングで運転される値に対応しているかどうかの検査は特に有利である。出力目標信号ｐｓは、例えば自動車内に配置されている加速ペダルから提供される。この手段により、場合によりさらに、内燃機関１０がアイドル回転速度範囲内の回転速度ｎで運転されることが保証される。アイドリング制御信号ｌｒにより、さらに、内燃機関１０がアイドル回転速度範囲内の回転速度ｎで運転されること、および回転速度変化への要求が存在しないこと、または例えば内燃機関の暖機運転の間に設定可能なような上昇アイドル回転速度が存在しないことが保証可能である。したがって、条件検査装置１９は、外部制御信号ｓと、少なくとも１つの条件ｔｍｏｔ、ｖ、ｎ、ｐｓ、ｌｒとのＡＮＤ結合を形成する。少なくとも１つの条件ｔｍｏｔ、ｖ、ｎ、ｐｓ、ｌｒが満たされているときにのみ、条件検査装置１９は再生開始信号ｒｆを再生制御装置１６に出力する。再生開始信号ｒｆは構成要素１４の蓄積状態を示す差圧信号ｄｐよりも優先される。再生信号ｒの提供は制御装置１５により運転過程を直ちに切り換えさせる。条件検査装置１９内において条件が既に満たされていることが特定されたので、条件のその他の検査はもはや必要ではない。
【００２５】
制御装置１５は、第２の運転過程への切換と共に、場合により必要な少なくとも１つの加熱手段を用いてもよい。例えば、排気温度ｔａｂｇが上昇されてもよく、排気温度ｔａｂｇは温度センサ１３が測定する。排気温度ｔａｂｇの上昇は、例えば、詳細には示されていない絞り弁を用いて内燃機関１０に供給される空気流量を絞ることにより行われてもよい。温度上昇は再循環排気ガス量１８の増加により行われてもよい。他の手段として、内燃機関１０のアイドル回転速度の上昇が行われてもよい。他の手段は燃料の後噴射であり、燃料はシリンダ内において不完全燃焼されるにすぎない。未燃燃料は、排気領域１２において存在する残留酸素と発熱反応する。この手段は詳細には示されていない二次空気吹込を用いて効率的に支援されてもよい。さらに、詳細には示されていない構成要素１４の直接電気加熱が設けられていてもよい。
【００２６】
第２の運転過程の終了は、上記の手段により検出される。第２の運転過程は、このとき第１の運転過程への切換により終了される。第２の運転過程の終了即ち再生の終了により、構成要素１４の使用可能状態が再び形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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。
2006526109.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月16日(2005.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【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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