JP2007138929A - 排気ガス処理装置の作動方法及び装置 - Google Patents

排気ガス処理装置の作動方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】反応剤の消費を最小化し、排気ガス構成部分の過熱を避ける、信頼性のある排気ガス処理装置の作動方法及び装置を提供する。
【解決手段】反応剤の発熱変換のために触媒として働く面（１５）を含んでいる、排気ガス処理装置の作動方法及び装置において、触媒として働く面の領域内での反応剤の反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第一の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ、ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ）の測定、触媒作用によって支援された反応のモデル（３１）に基づく反応温度を示す第二の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄ）の計算が行われる。二つの変数の比較から、触媒として働く面の領域内で変換されていない反応剤を示す変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）が求められる。超過温度に対する排気ガス構成部分（１５、１６）の保護を可能にし、排気ガス構成部分（１５、１６）のエネルギー効率の良い加熱を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス処理装置を作動するための方法及びこの方法を実施するための装置に関する。
ＤＥ １９９ ０６ ２８７ Ａ１には、時々再生される、内燃機関の粒子フィルタを作動するための方法が記載されている。再生は、粒子フィルタの目詰まり状態を示す変数に応じて行われる。すす粒子の状態調節をしなければ、粒子はおよそ５５０℃の温度から酸化する。粒子の着火温度は、例えば、反応剤、例えば未燃焼炭化水素が内燃機関の排気ガス領域内へ送り込まれ、この反応剤が触媒として働く表面で発熱的に反応し、それによって排気ガス温度が引き上げられることによって到達される。
ＤＥ １０１ １３ ０１０ Ａ１には、内燃機関の排気ガス領域内に配置された排気ガス処理システムの診断のための方法が記載されているが、この方法によれば、排気ガスの温度が排気ガス処理システムの手前と後ろでそれぞれ温度センサによって測定される。この診断は、排気ガスが、上記の触媒として働く面で発熱的に反応する未燃焼炭化水素を含んでいるときに期待される排気ガスの温度の上昇に依拠している。排気ガス処理システムの後方で測定された温度の期待された上昇が、内燃機関の排気ガス中の未燃焼炭化水素の割合の上昇に基づいて行われたときに、エラーの無い排気ガス処理システムができる。診断は先ず、未燃焼炭化水素の送り込みが予測されている間だけ行われる。診断は更に、排気ガス処理システムの手前で測定された温度が未燃焼炭化水素の送り込みの間の定められた時間の間にごくわずかしか変化しないときにだけ行われる。
ＤＥ ４４ ２６ ０２０ Ａ１には、内燃機関の排気ガス領域内に配置された触媒の機能可能性を監視する方法が記載されている。この監視は、触媒内での酸化可能排気ガス成分の発熱変換によって生じる温度上昇に基づいて行われる。二つの温度が求められるが、その際、第一の温度は触媒の下流側の後方の温度の測定によって求められ、第二の温度はモデルを用いて計算される。
本発明は、反応剤の消費を最小化し且つとりわけ排気ガス構成部分の過熱を避ける、排気ガス処理装置を作動するための信頼性のある方法及びこの方法を実施するための装置を提供することを課題としている。
反応剤の発熱変換のために触媒として働く面を含んでいる、排気ガス処理装置の作動方法において、触媒作用によって支援された反応の反応温度を示す第一の変数が測定され、反応温度を示す第二の変数がモデルを基にして計算され、第一及び第二の変数の比較から、触媒として働く面の領域内で変換されていない反応剤を示す変数が求められる。
反応剤の発熱変換のために触媒として働く面を含んでいる、排気ガス処理装置の作動のための、本発明に基づく方法は先ず、変換されなかった反応剤を示す少なくとも一つの変数の測定を定めている。変換されなかった反応剤を示す変数として、例えば反応剤の流れ及び／又は反応剤の量及び／又は反応剤の質量を求めることができる。
本発明に基づく方法は、変換されなかった反応剤を示す変数に応じて、酸化のために用意される反応剤の準備への介入を可能にする。
これによって、特に、触媒として働く面を含めた排気ガス構成部分の許されない高い加熱を避けることができる。このためには、既に簡単な実現に従って、発熱変換のために、例えば酸化の枠組みの中で用意される反応剤の準備を、変換されない反応剤を示す変数が上昇するように、少なくすることで十分である。
変換されなかった反応剤を示す変数の知識は更に、加熱される排気ガス構成部分の加熱の最適化のために援用することができる。反応剤の準備は、変換されなかった反応剤を示す変数の知識の中で、排気ガス構成部分に対する危険がなお生じない上方の限界値まで引き上げることができる。これによって、排気ガス構成部分は、可能な最短時間で、従ってエネルギー効率良く加熱されることができる。
本発明に基づく手法の有利な拡張例と実施例は、従属請求項から明らかとなる。
一実施例では、反応温度が触媒として働く面の領域内の、触媒として働く面の下流側の後方で測定される。触媒として働く面の下流側の後方への温度センサの配置は、触媒として働く面の領域内の直接配置よりも、一般により簡単に可能である。この措置によって、より低いコストで反応温度のための十分に精確な変数が得られる。
精度を引き上げるための一実施例では、触媒によって支援された反応のモデルに基づく反応温度を示す第二の変数の計算の際に、触媒として働く面の上流側の手前の排気ガス温度が考慮される。
一実施例では、変換されなかった反応剤を示す変数に応じて反応剤の準備に介入がなされる。この介入によって反応剤の配分の際に、触媒として働く面で変換されなかった反応剤が考慮されるので、例えば反応剤の準備の減少或いは反応剤投入信号の完全な停止による許されない程高い反応剤の集中に対する保護が保証される。
特に、変換されなかった反応剤を示す変数に基づいて、変換されなかった反応剤の完全な変換に対応するエネルギーを計算することができる。
代わりの或いは追加の実施例では、反応剤の飛躍的な完全酸化の際に現れるような、変換されなかった反応剤を示す変数に基づく反応温度の最高温度の計算が行われる。
この措置によって、許されない程の高い温度によって、触媒として働く面を含めた排気ガス構成部分に対して危険な状況が発生するか否かを評価することができる。危険な状況がある場合には、適当なときに、反応剤の準備に対して危険な状況を回避するための介入を行うことができる。
変換されなかった反応剤を示す変数、求められたエネルギー、或いは最高温度の知識は、単に構成部分の保護の実現のためだけではなく、排気ガス構成部分の過熱の危険無しに、迅速な及び／又は均一な発熱反応を支援するために、反応剤の高められた準備のためにも援用することができる。
反応剤としては、例えば炭化水素或いは例えば燃料を考えることができる。反応剤、特に炭化水素は、例えば内燃機関での燃料の不完全な燃焼によって、及び／又は少なくとも一回の燃料後噴射及び／又は多段階燃料噴射によって、及び／又は反応剤投入器を用いて、上記の触媒として働く面の上流側の手前で直接排気ガス領域内へ送り込むことができる。
排気ガス処理装置の作動のための本発明に基づく装置は先ず、上記の方法を実施するために整えられた制御装置に関わっている。この制御装置は、プロセスステップがコンピュータプログラムとして格納されている、好ましくは少なくとも一つの電気的メモリーを含んでいる。
一実施例では、上記の制御装置が、変換されなかった反応剤を示す変数の計算のための触媒モデルを含んでいる。
一実施例では、反応温度のための測定された第一の変数を測定するための温度センサを触媒として働く面の下流側の後方に配置している。
図１には、内燃機関１０が示されており、その吸気領域１１には空気測定器１２が、又その排気ガス領域１３には反応剤投入器１４、触媒として働く面１４、並びに粒子フィルタ１６が配置されている。排気ガス領域１３には、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇが現れる。触媒として働く面１５の上流側の手前には、第一の温度センサ１７が、触媒として働く面１５には第二の温度センサ１８が、又触媒として働く面１５の下流側の後方には第三の温度センサ１９が配置されている。
制御装置２０に対して、空気測定器１２は空気信号ｍｓ＿Ｌを、又内燃機関１０は回転信号ｎを送り込む。
第一の温度センサ１７は、触媒として働く面１５の上流側の手前に現れる排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫを測定し、制御装置２０に、第一の温度測定信号ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｅｓｓを、触媒として働く面１５の上流側の手前に現れる排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫを示す変数として送り込む。
第二の温度センサ１８は、触媒として働く面１５の領域内での反応温度ｔｅ＿Ｋを測定し、制御装置２０に、第二の温度測定信号ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓを、触媒として働く面１５の領域内での反応温度ｔｅ＿Ｋを示す変数として送り込む。
第三の温度センサ１９は、触媒として働く面１５の下流側の後方の反応温度ｔｅ＿ｎＫを測定し、制御装置２０に、第三の温度測定信号ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓを、触媒として働く面１５の下流側の後方の反応温度ｔｅ＿ｎＫを示す変数として送り込む。
制御装置２０は、燃料配分装置２１に燃料信号ｍ＿Ｋを送り込む。更に制御装置２０は、反応剤投入器１４と燃料配分装置２１に反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａを送り込む。
制御装置２０は、排気ガス特性値測定器３０を含んでおり、この測定器３０には、空気信号ｍｓ＿Ｌ、燃料信号ｍ＿Ｋ、並びに排気ガス再循環信号ａｇｒが送り込まれ、又この測定器３０は、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇ並びに触媒として働く面１５の上流側の手前の、計算された排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｏｄを送り出す。
制御装置２０は更に、触媒モデル３１を含んでおり、このモデル３１には、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇ、反応剤の流れｍｓ＿Ｒｅａ、触媒として働く面１５の上流側の手前の排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫ、周囲温度ｔｅ＿Ｕ、及び定数Ｋが送り込まれ、又このモデルは、触媒として働く面１５の領域内で変換された反応剤の、計算された反応剤温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄを送り出す。
定数Ｋは、定数測定器３２によって準備されるが、この測定器３２には、少なくとも熱伝達係数ｋ・Ａ、反応剤の発熱量ＨＵ、少なくとも一つの熱容量ｃ、並びに少なくとも一つの質量Ｍが送り込まれる。
加算器３３は、計算された反応剤温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄと、触媒として働く面１５の領域内で測定された反応剤温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓとの差ｔｅ＿ｄを求めて、温度差ｔｅ＿ｄを反応剤の流れ測定器３４に送り込むが、この測定器３４には更に、定数Ｋ並びに排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇも送り込まれ、この測定器３４は、触媒として働く面１５で変換されなかった反応剤の反応剤流れｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄを送り出す。
積分器３５は、触媒として働く面１５で変換されなかった反応剤の反応剤流れｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄから、触媒として働く面１５の領域内で変換されなかった反応剤の質量或いは量ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄを求めて、この質量／量ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄを温度測定器３６に送り込むが、この測定器３６には更に、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇ、定数Ｋ、並びに触媒として働く面１５の領域内の反応温度ｔｅ＿Ｋが送り込まれる。温度測定器３６は最高温度ｔｅ＿ｍａｘを送り出す。
最高温度ｔｅ＿ｍａｘは比較器３７へ送られ、この比較器３７は最高温度ｔｅ＿ｍａｘを上方の温度閾値ｔｅ＿Ｌｉｍと比較し、この比較結果に応じて、反応剤信号発生器３８に補正信号Ｋｏｒｒを送り、この反応剤信号発生器３８が反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａを生成する。
制御装置２０は更にエネルギー測定器３９を含んでおり、この測定器３９には、触媒として働く面１５の領域内で変換されなかった反応剤の質量或いは量ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ並びに反応剤の発熱量ＨＵが送り込まれ、又この測定器３９は、変換されなかった反応剤の質量／量ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄの完全な変換に対応するエネルギーＥ＿Ｒｅａを送り出す。
エネルギーＥ＿Ｒｅａは又比較器３７にも送られ、この比較器３７はエネルギーＥ＿Ｒｅａを上方のエネルギー閾値Ｅ＿Ｌｉｍと比較し、その比較結果に応じて補正信号Ｋｏｒｒを送り出す。
本発明に基づく方法は次の様に実施される。
制御装置２０が燃料信号ｍ＿Ｋを求め、この信号は、例えば内燃機関１０の回転信号ｎに応じて、及び／又は場合によっては空気測定器１２によって準備された空気信号ｍｓ＿Ｌに応じて、及び／又は場合によっては、内燃機関が駆動装置１０として自動車に搭載されているのであれば、詳しくは説明されないアクセルペダルの位置に応じて、燃料配分装置２１に送り込まれる。
排気ガス領域１３内に配置されている触媒として働く面１５並びに粒子フィルタ１６は、排気ガス処理装置の構成部分である。触媒として働く面１５は、触媒装置、例えば酸化触媒、及び／又は三元触媒、及び／又はＮＯｘ吸蔵型触媒に含まれ得る。更に触媒として働く面１５は、粒子フィルタ１６に含ませることができる。粒子フィルタ１６の内部には、触媒として働く面１５が、分離した触媒として或いは粒子フィルタ１６のコーティングとして備えられていることが可能である。
触媒として働く面１５並びに粒子フィルタ１６は、運転状況に応じて高い作動温度を必要とする排気ガス構成部分の例である。例えば、粒子フィルタ１６は詰められている粒子を時々再生しなければならない。再生は粒子の焼却によって行うが、粒子の状態の調節をしなければ、粒子の焼却はおよそ５５０℃の上方の温度で始まる。
触媒は、触媒によって支援される反応が最適に行われる温度ウィンドウを持っている。触媒が吸蔵型触媒、例えばＮＯｘ吸蔵型触媒である場合にも時々再生が必要である。特に、時として必要となる吸蔵型触媒の脱硫は、現在のところ例えば６００℃を越える高い温度で行われる。
必要な温度は、排気ガス領域１３へ送り込まれた反応剤の触媒として働く面１５での発熱反応、例えば酸化によって生成される。反応剤としては、例えば炭化水素が考えられている。反応剤は、エンジン内での措置、例えば燃焼の悪化によって、及び／又は少なくとも一つの燃料後噴射及び／又は多段燃料噴射によって、準備することができる。この場合には、反応剤信号発生器３８が直接燃料配分装置２１に反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａを送り込む。反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａは、実際には燃料信号ｍ＿Ｋに含まれている。
代わりの手法として、反応剤は、反応剤投入器１４を用いて排気ガス領域１３へ直接吹き込むことができる。
反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａは、反応剤の実際の要求に応じて生成されるが、その際反応剤は単に触媒として働く面１５の領域内での変換のために用いられるだけでなく、例えば再生反応剤として必要となることもある。
本発明によれば、触媒として働く面１５の領域内で変換されなかった反応剤を示す変数ｔｅ＿ｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄの測定が用意されている。変数ｔｅ＿ｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄとしては、最も簡単なケースでは温度差ｔｅ＿ｄが適している。変数としては更に、例えば変換されなかった反応剤の流れｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄを用いることができる。好ましくは、積分器３５を用いて反応剤の流れｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄから得られる反応剤質量及び／又は反応剤量ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄが援用される。
変換されなかった反応剤は特に、例えば、内燃機関１０の飛躍的な負荷変動の際に発生する非定常運転の際に蓄積されることがある。変換されなかった反応剤は、排気ガス領域１３内のより冷たい排気ガス構成部分での凝縮によって蓄積され、それによって排気ガス値の悪化をもたらし又とりわけ、反応剤が飛躍的に或いは可能な最短時間の間に変換され、その結果として高い温度ピークが生じたときには、粒子フィルタ１６や触媒として働く面１５などの排気ガス構成部分自体に対する危険をもたらす。
触媒として働く面１５で変換されなかった反応剤の変数ｔｅ＿ｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄは、最も簡単なケースでは直接、計算された反応剤温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄと第二の温度測定信号ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓとの間の温度差ｔｅ＿ｄに対応している。もう一つの変数ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄは、計算された反応剤温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄと第二の温度測定信号ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓとの間の温度差ｔｅ＿ｄに基づいて求めることができる。
既に説明された様に、第二の温度センサ１８は、触媒として働く面１５の下流側の後方に配置される第三の温度センサ１９によって置き換えることができる。この第三の温度センサ１９によって測定される、触媒として働く面１５の下流側の後方の第三の温度測定信号ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓは、少なくとも近似的に、触媒として働く面１５の領域内の反応温度ｔｅ＿ｎＫを示す変数として援用されることができる。第三の温度センサ１９は、場合によっては簡単な手法で、触媒として働く面１５の下流側の後方に配置されることができる。以下では反応温度ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫについてだけ述べられる。
第一の温度測定信号ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｅｓｓを、触媒として働く面１５の上流側の手前の排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫのための変数として準備する第一の温度センサ１７も同様に省略することができる。
触媒として働く面１５の上流側の手前の排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫは、代わりの手法として、排気ガス特性値測定器３０を用いて空気信号ｍｓ＿Ｌ及び燃料信号ｍ＿Ｋから求められ、又触媒として働く面１５の上流側の手前の計算された排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｏｄとして入手されることができる。場合によっては、計算された排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｏｄの測定の際に、排気ガス再循環率ａｇｒが考慮されることがある。
排気ガス特性値測定器３０は更に、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇを示す少なくとも一つの変数を少なくとも空気信号ｍｓ＿Ｌから生成する。場合によっては、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇの測定の際に、燃料信号ｍ＿Ｋ及び／又は場合によっては排気ガス再循環率ａｇｒを考慮することができる。排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇは、排気ガス体積流として、しかしながら好ましくは排気ガス質量流量として求められる。
触媒として働く面１５の領域内での反応剤の、例えば酸化反応の枠組みにおける変換の結果としての計算された反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄを求めるために、触媒モデル３１が用意されており、このモデルは、反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄを排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇ、反応剤の流れｍｓ＿Ｒｅａ、場合によっては触媒として働く面１５の上流側の手前の排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫ、又場合によっては周囲温度ｔｅ＿Ｕから計算する。
反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄの計算のために更に、定数測定器３２によって生成される定数Ｋが用意されている。この定数Ｋでは、とりわけ反応剤の発熱量ＨＵが考慮される。更に、例えば少なくとも一つの熱伝達係数ｋ・Ａ、少なくとも一つの熱容量ｃ、例えば排気ガスの熱容量ｃ、及び／又は排気ガス構成部分の熱容量ｃ、並びに加熱の際に関与する少なくとも一つの排気ガス部分の質量Ｍなどの、熱力学的値が考慮されることができる。
触媒として働く面１５の領域内或いは触媒として働く面１５の下流側の後方の排気ガス領域１３での望ましくない程高い反応剤の蓄積を避けるために、既に、変換されなかった反応剤を示す変数ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄに基づいて、反応剤信号発生器３８に対して修正信号Ｋｏｒｒを用いて介入することができる。
上記の代替手法では、蓄積された、非変換反応剤のエネルギーＥ＿Ｒｅａに関して介入を行うことが考えられている。このエネルギーＥ＿Ｒｅａは、蓄積された反応剤の完全な変換に対応するエネルギーを示している。エネルギーＥ＿Ｒｅａは、エネルギー測定器３９によって、変換されなかった反応剤を示す変数ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄと反応剤の発熱量ＨＵから求められる。
反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａは、求められたエネルギーＥ＿Ｒｅａに応じて直接決定することができる。ここに示されている実施例では、比較器３７が、エネルギーＥ＿Ｒｅａが予め定められている上方のエネルギー閾値Ｅ＿Ｌｉｍを超えたことを確認したときには、代わりに修正信号Ｋｏｒｒが生成される。この信号が出力されると、反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａは引き下げられるか或いは完全にゼロに戻される。
別の代替手法では、反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａに対する介入が、飛躍的な、従って可能な最短時間内に、蓄積された反応剤の完全な発熱変換が行われるような、最高温度ｔｅ＿ｍａｘに応じて行われる。
最高温度ｔｅ＿ｍａｘは、温度測定器３６によって、触媒として働く面１５の上で変換されなかった反応剤のための変数ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、排気ガス流ｍｓ＿ａｂｇ、定数Ｋに応じて、又場合によっては、触媒として働く面１５の上流側の手前での排気ガス温度ｔｅ＿ｖＫに応じて求められる。
最高温度ｔｅ＿ｍａｘは、直接、反応剤信号発生器３８に影響を与えるために援用されることができる。ここに示されている実施例では、最高温度ｔｅ＿ｍａｘが予め定められている上方の温度閾値ｔｅ＿Ｌｉｍを超えたときにのみ、反応剤信号発生器への介入は修正信号Ｋｏｒｒを用いて行われる。温度閾値ｔｅ＿Ｌｉｍを超えた後は、反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａの引き下げ或いは完全なゼロに戻すことができる。
許されない程高い温度に対する排気ガス構成部分の保護を実現する代わりに、例えば加熱されるべき排気ガス構成部分の迅速な温度上昇を可能にするために、非変換反応剤を示すための求められた変数ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄを、反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａの意図的な引き上げのために用意することができる。反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａを決定する際の安全性の低下は、非変換反応剤を示す変数ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄが分かっていれば、なくなる。
本発明に基づく手法によって達成可能な利点は、図２に示されている温度変化と時間ｔｉとの関係によって明らかとなる。図２には先ず、第二の温度センサ１８及び／又はとりわけ第三の温度センサ１９によって測定され、且つ第二の温度測定信号ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ或いは第三の温度測定信号ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓとして、制御装置２０に送られる触媒として働く面１５の領域内での反応温度ｔｅ＿Ｋが示されている。
更に、計算された反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄが描かれている。例えば秒単位で記入されている時間ｔｉの経過と共に、内燃機関１０の様々な運転状態が現れる。
２００秒時からは、計算された反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄは、測定された反応温度ｔｅ＿Ｋの上方にある。最高温度ｔｅ＿ｍａｘは、２３０秒時から急激に上昇し、３００秒時には、およそ９００℃に達する。最高温度ｔｅ＿ｍａｘは、３８０秒時まで１１０℃を超えるまで上昇する。それに続いて、蓄積された反応剤の発熱反応が始まる。測定された反応温度ｔｅ＿Ｋは、４４０秒時から大きく上昇する一方、最高温度ｔｅ＿ｍａｘは、再び降下する。測定された反応温度ｔｅ＿Ｋは、ここに示されている実施例では、この時点で７５０℃へ上昇する。
温度測定信号ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ、ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓが問題となっているのであるから、触媒として働く面１５の領域内での実際の反応温度はもっと高く、例えば９５０℃となっていることを前提とすることができる。理論的に計算された最高温度ｔｅ＿ｍａｘの１１００℃というピーク温度は実際には発生しない。何故なら、蓄積された反応剤の変換は無限に急速に行われることができないからである。しかしながら、測定された反応温度ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ、ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓは、４４０秒時には７５０℃へ上昇し、触媒として働く面１５或いはその他の排気ガス構成部分を損傷させることがある。
本発明に基づく方法によれば、この運転状態を、信頼性をもって防止することができる。実施例に基づく最高温度ｔｅ＿ｍａｘによって反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａの影響が予想される場合には、図２を参考にして最高温度ｔｅ＿ｍａｘのための上方の温度閾値ｔｅ＿Ｌｉｍを、例えば９００℃に定めることができる。反応剤信号Ｓ＿Ｒｅａが３００秒時から低下するか或いは完全にゼロに戻されるならば、４４０秒時以後の超過温度は避けることができるであろう。
本発明に基づく方法が適用される技術的環境を示す。 本発明に基づく方法によって達成可能な、温度変化と時間ｔｉとの関係を示す。
符号の説明
１０…内燃機関
１１…吸気領域
１２…空気測定器
１３…排気ガス領域
１４…反応剤投入器
１５…触媒として働く面
１６…粒子フィルタ
１７…第一の温度センサ
１８…第二の温度センサ
１９…第三の温度センサ
２０…制御装置
２１…燃料配分装置
３０…排気ガス特性値測定器
３１…触媒モデル
３２…定数測定器
３３…加算器
３４…反応剤の流れ測定器
３５…積分器
３６…温度測定器
３７…比較器
３８…反応剤信号発生器
３９…エネルギー測定器
ａｇｒ…排気ガス再循環信号
ｃ…熱容量
Ｅ＿Ｌｉｍ…上方のエネルギー閾値
Ｅ＿Ｒｅａ…変換されなかった反応剤の質量／量の完全な変換に対応するエネルギー
ＨＵ…反応剤の発熱量
Ｋ…定数
ｋ・Ａ…熱伝達係数
Ｋｏｒｒ…補正信号
Ｍ…質量
ｍ＿Ｋ…燃料信号
ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ…触媒として働く面の領域内で変換されなかった反応剤の質量／量
ｍｓ＿ａｂｇ…排気ガス流
ｍｓ＿Ｌ…空気信号
ｍｓ＿Ｒｅａ…反応剤の流れ
ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ…反応剤の流れ
ｎ…回転信号
Ｓ＿Ｒｅａ…反応剤信号
ｔｅ＿ｄ…反応剤の計算値と測定値との間の温度差
ｔｅ＿Ｋ…反応温度
ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ…第二の温度測定信号
ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄ…計算された反応温度
ｔｅ＿Ｌｉｍ…温度閾値
ｔｅ＿ｍａｘ…最高温度
ｔｅ＿ｎＫ…触媒として働く面の下流側後方の反応温度
ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ…第三の温度測定信号
ｔｅ＿Ｕ…周囲温度
ｔｅ＿ｖＫ…排気ガス温度
ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｅｓｓ…第一の温度測定信号
ｔｅ＿ｖＫ＿ｍｏｄ…計算された排気ガス温度

Claims (11)

  1. 反応剤の発熱変換のために触媒として働く面（１５）を含んでいる、排気ガス処理装置の作動方法において、
    触媒作用によって支援された反応の反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第一の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ、ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ）が測定されること、
    反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第二の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄ）がモデル（３１）を基にして計算されること、及び
    前記第一及び第二の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｅｓｓ、ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ；ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄ）の比較から、触媒として働く面（１５）の領域内で変換されていない反応剤を示す変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）が求められること、
    を特徴とする排気ガス処理装置の作動方法。
  2. 反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第一の変数（ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ）が、前記触媒として働く面（１５）の下流側の後方で測定されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
  3. 前記反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第二の変数（ｔｅ＿Ｋ＿ｍｏｄ）の計算の際に、前記触媒として働く面（１５）の上流側の手前の排気ガス温度（ｔｅ＿ｖＫ）が考慮されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
  4. 前記触媒として働く面（１５）の領域内で変換されていない反応剤を示す変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）から、反応剤の完全な変換に対応するエネルギー（Ｅ＿Ｒｅａ）が計算されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
  5. 前記触媒として働く面（１５）の領域内で変換されていない反応剤を示す変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）から、反応剤の完全な変換の際に生じる反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）の最高温度（ｔｅ＿ｍａｘ）が計算されることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
  6. 反応剤信号発生器（３８）に対して、修正値（Ｋｏｒｒ）が、変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）、エネルギー（Ｅ＿Ｒｅａ）、および最高温度（ｔｅ＿ｍａｘ）の少なくともいずれかの関数として介入されることを特徴とする請求項１又は４又は６に記載の作動方法。
  7. 前記最高温度（ｔｅ＿ｍａｘ）のための上方の温度閾値（ｔｅ＿Ｌｉｍ）が予め与えられることを特徴とする請求項６に記載の作動方法。
  8. 前記反応剤が、内燃機関（１０）での燃料の不完全な燃焼によって、及び少なくとも一回の燃料後噴射及び多段階燃料噴射の少なくともいずれかによって、及び反応剤投入器（１４）を用いることによって、の少なくともいずれかによって、前記触媒として働く面（１５）の上流側の手前で直接排気ガス領域（１３）内へ送り込まれることを特徴とする請求項１に記載の作動方法。
  9. 反応剤の発熱変換のために触媒として働く面（１５）を含んでいる、排気ガス処理装置の作動装置において、
    請求項１ないし８のいずれかに記載の作動方法を実施するために、少なくとも一つの制御装置（２０）を備えたことを特徴とする排気ガス処理装置の作動装置。
  10. 前記制御装置（２０）が、前記触媒として働く面（１５）で変換されていない反応剤を示す変数（ｔｅ＿ｄ、ｍｓ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ、ｍ＿Ｒｅａ＿ｃｏｎｄ）の計算のための触媒モデル（３１）を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の作動装置。
  11. 反応温度（ｔｅ＿Ｋ、ｔｅ＿ｎＫ）を示す第一の変数（ｔｅ＿ｎＫ＿ｍｅｓｓ）を測定するための温度センサ（１９）が、前記触媒として働く面（１５）の領域内で、この触媒として働く面（１５）の下流側の後方に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の作動装置。
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