(57)【要約】排気ガス処理システム、例えば内燃機関の排気ガス処理システムの制御方法および装置に関する。第１の駆動状態で第１の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムへ供給される物質量を表す第１のパラメータＳＩＭＰが求められる。第２の駆動状態では第２の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムから除去される物質量を表す第２のパラメータＳＩＭＲが求められる。この第１のパラメータと第２のパラメータとがエラー識別のために比較される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の駆動状態で第１の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムへ供給される物質量を表す第１のパラメータ（ＳＩＭＰ）を求める、
排気ガス処理システムの制御方法、例えば内燃機関の排気ガス処理システムの制御方法において、
第２の駆動状態では第２の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムから除去される物質量を表す第２のパラメータ（ＳＩＭＲ）を求め、
第１のパラメータと第２のパラメータとをエラー識別のために比較する、
ことを特徴とする排気ガス処理システムの制御方法。
【請求項２】
２つのパラメータが相互に差を有する場合にエラーを識別する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１のパラメータは粒子フィルタに蓄積された粒子量である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
第２のパラメータは粒子フィルタの再生時に除去された粒子量である、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第２のパラメータを求めるために排気ガス温度および／または排気ガス中の酸素量を表すパラメータを使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第１の駆動状態で第１の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムへ供給される物質量を表す第１のパラメータ（ＳＩＭＰ）が求められる、
排気ガス処理システムの制御装置、例えば内燃機関の排気ガス処理システムの制御装置において、
第２の駆動状態では第２の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムから除去される物質量を表す第２のパラメータ（ＳＩＭＲ）を求め、第１のパラメータと第２のパラメータとをエラー識別のために比較する手段が設けられている、
ことを特徴とする排気ガス処理システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は請求項１の上位概念記載の排気ガス処理システム、例えば内燃機関の排気ガス処理システム（排気ガス後処理システム）の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
排気ガス処理システムを備えた内燃機関の制御方法および制御装置がドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０６２８７号明細書が公知である。ここには排気ガス処理システムが特に直接噴射型内燃機関で使用される粒子フィルタを含むことが記載されている。状態量として粒子フィルタの負荷量が検出される。求められた値が上方超過されると、装置の特別駆動状態が開始され、粒子フィルタが適切な手段により再生される。
【０００３】
負荷状態を検出するためにしばしば差圧が評価される。すなわちフィルタの入力側と出力側とのあいだの圧力差が評価される。粒子フィルタに障害がある場合、例えば粒子フィルタに裂け目があると、フィルタの負荷状態は差圧を介してはもはや確実には検出されない。なぜなら排気ガスの一部がこの裂け目から流出してしまうからである。さらに粒子も周囲空気へ達してしまい、これにより放出限界値が上方超過されてしまう。
【０００４】
本発明の利点
粒子フィルタが再生される第２の駆動状態でこの第２の駆動特性量に基づいて排気ガス処理システムから除去される物質量を表す第２のパラメータを求め、この第２のパラメータと排気ガス処理システムに供給される物質量を表す第１のパラメータとを比較することにより、簡単かつ確実に排気ガス処理システムを監視することができる。有利には、２つの量が相互に差を有する場合にエラーが識別される。
【０００５】
有利にはこの手段は粒子フィルタで使用され、通常動作で粒子フィルタ内に集められた粒子量と再生中に酸化された粒子量とが比較される。
【０００６】
特に簡単かつ確実に、粒子フィルタの前方および後方の温度を評価することにより除去された物質量を求めることができる。粒子フィルタの再生中には粒子の反応は温度の上昇をもたらすので、これをセンサを用いてセンサの前方および後方で比較的容易に検出することができる。２つのパラメータを比較することに基づいて、フィルタの欠陥を確実に検出することができる。
【０００７】
第２の特に有利なパラメータとして排気ガス中の酸素量を表す信号が導出される。このために排気ガス中の酸素量がフィルタの前方および後方で検出される。変換された酸素量から再生された粒子の量が推論される。
【０００８】
図面
本発明を以下に図示の実施例に則して説明する。図１には本発明の制御手段のブロック図が示されている。図２には本発明の手段を表すフローチャートが示されている。
【０００９】
実施例の説明
図１には内燃機関の排気ガス処理システムの主要な要素が示されている。内燃機関は参照番号１００で示されている。内燃機関には新気管路１０５を介して新気が供給される。内燃機関１００の排気ガスは排気管路１１０を介して周囲空気へ達する。排気管路内には排気ガス処理システム１１５が配置されている。ここでの排気ガス処理システムは触媒コンバータおよび／または粒子フィルタである。さらに種々の障害物質に対する複数の触媒または少なくとも１つの触媒コンバータと少なくとも１つの粒子フィルタとを組み合わせた装置を設けることもできる。
【００１０】
さらに制御ユニット１７０が設けられており、この制御ユニットは少なくとも１つの機関制御ユニット１７５および排気ガス処理システム制御ユニット１７２を有している。機関制御ユニット１７５は燃料調量システム１８０に駆動信号を印加する。排気ガス処理システム１７２は機関制御ユニット１７５と排気ガス処理システム前方の排気管路または排気ガス処理システム内に場合により配置されるアクチュエータ１８２とに駆動信号を印加する。
【００１１】
さらに種々のセンサが設けられており、排気ガス処理システム制御ユニットおよび機関制御ユニットへ信号を供給する。少なくとも１つの第１のセンサ１９４が設けられており、このセンサは内燃機関へ供給される空気状態を表す信号を送出する。第２のセンサ１７７は燃料調量システム１８０の状態を表す信号を送出する。少なくとも１つの第３のセンサ１９１は排気ガス処理システム前方の排気ガスの状態を表す信号を送出する。少なくとも１つの第４のセンサ１９３は排気ガス処理システム１１５の状態を表す信号を送出する。さらに少なくとも１つの第５のセンサ１９２は排気ガス処理システム後方の排気ガスの状態を表す信号を送出する。有利には温度値および／または圧力値を検出するセンサも使用される。さらに排気ガスおよび／または新気の化学組成を検出するセンサを使用してもよい。ここではこれらは例えばラムダセンサ、ＮＯｘセンサ、またはＨＣセンサである。
【００１２】
第１のセンサ１９４、第３のセンサ１９１、第４のセンサ１９３、第５のセンサ１９２の出力信号は有利には排気ガス処理システム制御ユニット１７２へ印加される。第２のセンサ１７７の出力信号は有利には機関制御ユニット１７５へ印加される。図示されていないドライバー要求または別の周囲状況または機関駆動状態を表す信号を送出する別のセンサを設けることもできる。
【００１３】
特に有利には、機関制御ユニットおよび排気ガス処理システム制御ユニットは一体の構造を有している。またこれらを空間的に相互に分離された２つの制御ユニットとして構成することもできる。
【００１４】
以下に本発明の手段を例えば直接噴射型内燃機関で使用される粒子フィルタの実施例に則して説明する。ただし本発明の手段は当該の適用分野のみに制限されず、排気ガス処理システムを備えた別の内燃機関で使用することもできる。例えば本発明を触媒コンバータおよび粒子フィルタを組み合わせた排気ガス処理システムで使用することができる。また本発明を触媒コンバータのみを備えたシステムで使用することもできる。
【００１５】
得られたセンサ信号に基づいて機関制御ユニット１７５は駆動信号を計算し、燃料調量システム１８０へ印加する。燃料調量システムは次に内燃機関１００に対して相応の燃料量を測定する。燃焼の際に排気ガス中に粒子が発生する。この粒子は排気ガス処理システム１１５内の粒子フィルタに収容される。駆動中、粒子フィルタ１１５内には相応の量の粒子が集められる。これにより粒子フィルタおよび／または内燃機関の機能が損なわれることがある。このため所定の時間間隔で、または粒子フィルタが所定の負荷状態に達したときに、再生過程が導入される。こうした再生過程を特別駆動状態と称する。
【００１６】
負荷状態は例えば種々のセンサ信号に則して検出される。一方では粒子フィルタ１１５の入力側と出力側とのあいだの差圧が評価され、他方では種々の温度および／または種々の圧力に基づく負荷状態が求められる。さらに負荷状態を計算またはシミュレーションするための別の量を利用することもできる。相応の手段は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０６２８７号公報から公知である。
【００１７】
排気ガス処理システム制御ユニットが粒子フィルタの所定の負荷状態への到達を検出すると、再生が開始される。粒子フィルタを再生するために、種々の手段が使用される。このようにして一方では所定の物質がアクチュエータ１８２を介して排気ガスにへ供給され、相応の反応が排気ガス処理システム１１５で生じるようにされる。付加的に調量された物質により特に温度上昇および／または粒子フィルタ内の粒子の酸化が起こる。このように例えばアクチュエータ１８２を用いて燃料物質および／または酸化剤が供給されるように構成することもできる。
【００１８】
１つの実施例では、相応の信号を機関制御ユニット１７５へ伝達し、これによりいわゆる後噴射を行うように構成することができる。後噴射により所望のように炭化水素を排気ガス中へ導入して、温度上昇により排気ガス処理システム１１５の再生に寄与させることができる。
【００１９】
通常は負荷状態は種々の量に基づいて求められる。閾値と比較することにより種々の状態が識別され、識別された負荷状態に依存して再生が開始される。
【００２０】
有利な実施例では、粒子フィルタ前方のセンサ１９１は第１の温度センサとして構成されており、粒子フィルタ後方のセンサ１９２は第２の温度センサとして構成されている。
【００２１】
別の有利な実施例では、粒子フィルタ前方のセンサ１９１は第１のラムダセンサとして構成されており、粒子フィルタ後方のセンサ１９２は第２のラムダセンサとして構成されている。２つのラムダセンサは排気ガス中の酸素濃度を表す信号を送出する。
【００２２】
別の実施例では、単一のラムダセンサが粒子フィルタの後方に設けられて使用される。粒子フィルタ前方の酸素濃度は種々の駆動特性量に基づいて計算されるか、または特性マップから読み出される。さらに再生前の酸素濃度に基づいて粒子フィルタ前方の酸素濃度を求めることもできる。
【００２３】
図２には本発明の排気ガス処理システムの領域での欠陥を識別する手法がフローチャートで示されている。内燃機関の通常動作に相応する第１の駆動状態では、相応の粒子が粒子フィルタ内に蓄積される。粒子の蓄積量は第１のステップ２００で求められる。当該の蓄積量は以下第１の量ＳＩＭＰと称される。第１の量ＳＩＭＰは排気ガス処理システムに供給された物質の量を表している。例えば粒子フィルタの負荷状態が第１のパラメータとして使用されるか、または負荷状態に基づいて第１のパラメータが求められるように構成される。
【００２４】
続く問い合わせステップ２１０では、第２の駆動状態が存在するか否かが検査される。第２の駆動状態が存在しない場合には新たにステップ２００が行われ、第１のパラメータが求められる。問い合わせステップ２１０で第２の駆動状態が存在することが検出されると、ステップ２２０へ続く。
【００２５】
第２の駆動状態では粒子フィルタの再生が行われ、このことはフィルタ内に蓄積された粒子が酸化または燃焼することを意味する。ここで排気ガスの酸素含量は低下し、排気ガス温度は上昇する。これら２つのパラメータに依存して排気ガス処理システムから除去された物質量を表す第２のパラメータＳＩＭＲが求められる。
【００２６】
このことはステップ２２０で温度値の差に基づいて粒子フィルタの前方および後方で放出される熱量が計算されることを意味する。熱量を温度差に基づいて計算する際に、特に有利な実施例では、粒子フィルタの熱容量および／または熱交換、例えば周囲へのエネルギ放出量が考慮される。特に粒子フィルタの熱容量からは考慮すべきダイナミックな効果が生じる。
【００２７】
種々のパラメータ、例えば粒子に特有の加熱値に基づいて、熱量から再生時に燃焼した粒子量またはフィルタから除去された粒子量が求められる。
【００２８】
本発明の手法の別の実施例では、燃焼した粒子量がステップ２２０で排気ガス中の酸素濃度を表すパラメータに基づいて求められる。有利にはこの計算は粒子フィルタ内の酸素濃度の低下に基づいて行われる。酸素濃度の低下から変換された酸素量が求められ、ここから燃焼した粒子量が求められる。
【００２９】
再生終了後、問い合わせステップ２３０でパラメータＳＩＭＲ、ＳＩＭＰがほぼ等しいか否かが検査される。これは問い合わせステップ２３０で第１のパラメータと第２のパラメータとが相互に大きな差を有するか否かを検査することを意味する。つまりこれらのパラメータＳＩＭＲ、ＳＩＭＰの差値が所定の閾値よりも大きいか否かということである。当該の閾値はパラメータＳＩＭＲ、ＳＩＭＰを求める際の精度から求められる。２つのパラメータがほぼ等しければ、新たにステップ２００が行われる。値が大きく異なっている場合、ステップ２４０で欠陥が識別される。すなわち粒子フィルタの領域での欠陥は供給された粒子量が燃焼した粒子量から大きくずれた場合に識別される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の制御手段のブロック図である。
【図２】
本発明の手段を表すフローチャートである。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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