(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気処理システム（２８）及び、
種々の機関動作パラメーターに応じて、内燃機関に供給され、その範囲が理論空燃比よりもリーンである領域を含む空燃比を決定するデバイスと、決定された該空燃比に設定するデバイスと、排気処理システムの温度を計測するデバイスとを有する電子エンジン制御ユニット（１２）を有する内燃機関を運転する方法であって、
上記排気処理システムの有害な影響を受け得る所定の温度限界を超えた場合には、空燃比を略理論空燃比またはリッチに例外的に設定するとともに、
上記所定の温度限界を、全負荷からオーバーラン運転状態における燃料噴射のカットオフ運転モードに移行する場合と、全負荷からリーンバーン運転モードに移行する場合とで異ならせることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記排気処理システムは三元触媒コンバーター（１４）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記排気処理システムは窒素酸化物トラップ（１６）を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
上記所定の温度限界は、上記排気処理システム（２８）の構成部品の損傷温度限界よりも低い温度に設定することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
上記所定の温度限界は、窒素酸化物トラップの損傷温度限界よりも低い温度に設定することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
上記所定の温度限界は、上記排気処理システム（２８）の構成部品の損傷温度限界よりも低いが、リーンバーン運転への移行や減速燃料カットに起因して排気処理システムの損傷や早期劣化につながる可能性のある温度に設定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
排気処理システムの温度の計測は、触媒コンバーターの近傍で排気流の中に配置された温度センサー（２２）を用いて行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
排気処理システムの温度は、温度モデルを用いて計測することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気処理システム及び、種々の機関動作パラメーターに応じて、内燃機関に供給され、その範囲が理論空燃比よりもリーンである領域を含む空燃比を決定するデバイスと、決定された該空燃比に設定するデバイスと、排気処理システムの温度を計測するデバイスとを有する電子エンジン制御ユニットを有する内燃機関を運転する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気処理システムは第一に一般的な三元触媒コンバーターを有する。加えて、窒素酸化物トラップをも備えても良い。窒素酸化物トラップは、燃料経済性を向上させる機関のリーンバーン運転時には特に発生する窒素酸化物の排出を抑制する。
【０００３】
三元触媒コンバーターと窒素酸化物トラップの両方の場合において、公知の問題がある。それは、排気処理システムの損傷または早期劣化を避けるべきである際には、活性物質のある所定の温度限界を超えてはならないという事である。最近、冷間始動後のシステムの迅速な加熱をするために、排気処理システムを比較的内燃機関の近くに配置することがしばしば行われる。この配置において、排気処理システムは、機関の高負荷領域において長時間運転される場合に、損傷温度限界領域にある温度に到達する可能性がある。
【０００４】
損傷温度限界を超える恐れがある際に、例えば、混合気を意図的にリッチにする等して、排気温度を低下させる措置をとることが知られている。しかしながら、内燃機関の制御において、ある所定の機関運転状態において、排気処理システムが損傷温度限界よりも下においても有害な影響を受けるということは、これまで考慮されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の方法において、経済的な方法でかつ燃料経済性への重大な影響なしに、損傷温度限界以下における排気処理システムの損傷や早期劣化を避けることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明により、排気処理システムの所定温度限界を超える際には、空燃比を略理論空燃比またはリッチ空燃比に例外的に設定する。
【０００７】
その結果、本発明によれば、所定の温度限界を超えると、理論空燃比よりもリーンな空燃比での機関の運転が避けられる。
【０００８】
所定の温度限界は、排気処理システムの構成部品（例えば窒素酸化物トラップ）の損傷温度限界よりも低いのが好ましく、例えば、リーンバーン運転への移行や減速燃料カットに起因して排気処理システムの損傷や早期劣化につながる可能性のある温度に設定するのがよい。
【０００９】
本発明によれば、オーバーラン状態において、内燃機関を燃料の噴射なしに運転可能とする減速カットオフが備えられ、オーバーラン状態において所定の温度限界よりも高い時には、カットオフが中止され、その代わりに内燃機関は略理論空燃比またはリッチ空燃比で運転される。
【００１０】
燃料カットオフは、例えば減速時や降坂時のような負トルクが必要な場合やトルクが最小値よりも下がった場合に、通常は電子エンジン制御ユニットによって、燃料節約を目的として行われる。その結果、空燃比は無限大となる。燃料供給の完全なカットオフや再開は、内燃機関の一回の膨張工程では起こり得ない。この結果として、減速燃料カットオフの開始や中止に際して、膨張工程において、そのような少量の燃料が機関シリンダーに到達すると、機関の中では、もはや燃焼が起こり得ない。そして未燃焼の燃料が排気処理システムに入って、アフターバーンが起こることになる。この燃焼は時間的にも場所的にも非常に限られたものであるので、排気処理システムの平均温度が未だ損傷温度より下であったとしても、排気処理システムの活性物質の位置的に限定された過熱状態（いわゆるホットスポット）につながる可能性がある。本発明によれば、排気処理システムの所定の温度限界が超えられた場合には、減速カットオフをもはや許可しないことにより、上記の状態を避けることが出来る。
【００１１】
さらに本発明によれば、所定のリーンバーン運転状態がある場合に、内燃機関がリーンな空燃比で運転可能であるリーンバーン運転モードが備えられ、リーンバーン運転状態においても、所定の温度限界よりも高い場合にはリーンバーン運転モードが中止され、その代わりに内燃機関は略理論空燃比またはリッチ空燃比で運転される。
【００１２】
温度限界を超えた状態でのリーンバーン運転状態を中止する主な目的は、排気処理システムに備えられた窒素酸化物トラップを保護することにある。これは、ある温度限界を超えると、窒素酸化物トラップ中の活性物質が、リーンバーン運転状態における排気中に存在する未燃焼の酸素によって、望ましくない形で酸化されることによる。これを避けるために、本発明においてはリーンバーン運転モードへの移行がエンジン制御ユニットによって中止される。
【００１３】
上述の２つの運転モードつまり、オーバー・ラン運転状態とリーンバーン運転状態とにおける排気処理システムの損傷を起こす可能性のある原因は異なる。従って、２つの運転モードにおいて、損傷は必ずしも同じ温度において起こるものではない。そこで、オーバー・ラン運転状態において燃料カットオフの中止をする場合の所定温度限界が、リーンバーン運転状態において燃料カットオフを中止する場合の温度限界とは異ならせるのが好ましい。そこで、３つの温度領域が存在することになる。つまり、排気処理システムの温度が両方の温度限界よりも高い時には、両方の運転モードが許可され、２つの温度限界の間にある時に、温度限界が高い方の運転モードだけが許可され、両方の温度限界よりも高い場合には、両方の運転モードが中止され機関が例外的に燃料リッチまたは理論空燃比で運転される。
【００１４】
排気処理システムの温度の計測は、排気処理システムの近傍において排気流の中に配置された温度センサーを用いて行える。
【００１５】
そのような排気温度の計測において、排気処理システムの熱慣性が考慮されていないので、排気処理システムの温度を温度モデルを介して決定することも出来る。この数学モデルは、例えば、計測した排気温度、排気の質量流量、排気処理システムの熱容量、車両の速度、周囲温度等を用いて排気処理システムの温度を決定できる。それは、排気温度の計測だけで済まして、温度モデルを完全に利用して排気処理システムの温度を計算することさえも、可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上述の方法により、経済的な方法でかつ燃料経済性への重大な影響なしに、損傷温度限界以下における排気処理システムの損傷や早期劣化を避けることができる。
【００１７】
以下に図面を参照しつつ、例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
最初に図１を参照すると、多気筒内燃機関１０は例えば現在の機関回転数や現在のアクセル・ペダル位置などの複数の入力信号２４を受ける電子エンジン制御ユニット１２によって、制御される。エンジン制御ユニットは、電子スロットル弁２０、点火システム１８及び燃料噴射システム２６を制御するアルゴリズムを実行する。電子スロットル弁２０と燃料噴射システム１８とを用いて、シリンダーに供給される空燃比を広い範囲で調整出来る。特に、ある運転状態においては、リーン空燃比（例えばラムダ＝１．６）に設定できたり、オーバー・ラン運転状態では燃料供給を完全に中止したりすることができる。機関からの排気は排気処理システム２８に供給される。排気処理システムは、例えば、三元触媒コンバーター１４と窒素酸化物トラップ１６とを有する。温度センサー２２を用いて、排気処理システム２８近傍の排気温度が計測される。
【００１９】
図２に概略的に示すように、排気処理システムの温度が所定の温度限界よりも低い場合には、運転モードは内燃機関１０の電子エンジン制御ユニット１２によって、エンジン回転速度ｎと所望エンジントルクＭＤの特性マップを用いて決定される。図２において、全負荷ラインが４６で示されている。低エンジン回転数と低トルク時には、機関はリーン空燃比（領域４２）で運転される。トルクが低い時には、機関は不図示のアイドル・モードまたは、燃料供給が完全にカットされるオーバーラン・モード４０で運転される。リーンバーン運転領域４２の右側と上側において、符号４８で示される領域において、機関は理論空燃比で運転され、全負荷ライン４６の近傍においては、ややリッチな空燃比で運転される。なぜならば、リーンバーン運転では、対応する回転数とトルクの要求を満たすことが難しいからである。
【００２０】
機関が、例えば符号４４で示されるような全負荷領域で長い期間運転された場合、損傷温度限界（一般的には窒素酸化物トラップの損傷温度限界）よりは低いものの、リーンバーン運転への移行や減速燃料カットが排気処理システムの損傷や早期劣化につながる可能性のある温度に、排気処理システム２８が到達することが起こり得る。
【００２１】
これを避けるために、排気処理システムの温度は、センサー２２と排気処理システムの温度モデルにより計測された排気温度を用いて決定される。この温度が、上記リーンバーン運転や減速燃料カットへの移行にそれぞれ対応する所定の温度限界よりも上であれば、リーンバーン運転や減速燃料カットへの移行は許可されない。尚、リーンバーン運転とオーバー・ラン運転とにおいて排気処理システムの損傷を起こす可能性のある原因は異なり、２つの運転モードにおいて損傷は必ずしも同じ温度において起こるものではないので、リーンバーン運転に対応する温度限界は、オーバー・ラン運転状態における燃料カットオフの中止の場合の温度限界とは、異なる温度とする。
【００２２】
これらの移行は、例えば、符号５０や５２として示される全負荷からリーンバーン運転への移行や全負荷からオーバー・ラン運転への移行などである。代わりに、リーンバーン運転領域４２やオーバー・ラン運転領域４０において、略理論空燃比での運転を行なう。この状態は、排気処理システムが所定の温度限界よりも低い温度に冷えるまで続く。
【００２３】
経験的に長時間の全負荷運転からリーンバーン運転やオーバー・ラン運転への移行は、自動車の運転中においては比較的まれにしか起きず、排気処理システムが冷えるまで運転領域に対応する運転モードを中止することも限られた時間（例えば１０秒間）しか続かない。従って、本発明により生じる燃料消費の増加は現実的には無視し得る程度である。本発明による処理は、極端な運転モードの移行がある場合においてさえも、排気処理システムの寿命を確実に長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実行するシステム示す概略図である。
【図２】本発明による方法を説明する回転数とトルクの特性マップの概略図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１２ 電子エンジン制御ユニット
１４ 三元触媒コンバーター
１６ 窒素酸化物トラップ
２２ 温度センサー
２８ 排気処理システム
４０ オーバーラン運転状態
４２ リーンバーン運転状態
【図１】
0004187832.tif 000002
【図２】
0004187832.tif 000003