JP4669185B2 - 内燃機関の貯蔵触媒の作動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、貯蔵触媒が三元触媒と結合され、および貯蔵触媒に窒素酸化物が充填されおよび貯蔵触媒から窒素酸化物が排出される、特に自動車の内燃機関の貯蔵触媒の作動方法に関するものである。同様に、本発明は、特に自動車の内燃機関用制御装置並びに特に自動車用内燃機関に関するものである。
【０００２】
このような方法、このような制御装置およびこのような内燃機関は、例えばいわゆるガソリン直接噴射において既知である。ここでは、燃料は、均質燃焼運転においては吸気行程の間に、または成層燃焼運転においては圧縮行程の間に、内燃機関の燃焼室内に噴射される。均質燃焼運転は特に内燃機関の全負荷運転に対して行われ、一方、成層燃焼運転はアイドル運転および部分負荷運転に適している。このような直接噴射内燃機関においては、例えば要求トルクの関数として前記運転方式間で切換が行われる。
【０００３】
特に成層燃焼運転を行うためには貯蔵触媒が存在することが必要であり、この窒素酸化物を次の均質燃焼運転の間に還元するために、貯蔵触媒により、発生した窒素酸化物を中間貯蔵することが可能である。成層燃焼運転においてこの貯蔵触媒に窒素酸化物が充填され、および均質燃焼運転においてこの貯蔵触媒から窒素酸化物が再び排出される。この充填および排出、熱負荷および被毒は貯蔵触媒を劣化させる。この劣化をモニタリングするために、貯蔵触媒に対する診断方法が実行される。
【０００４】
課題および発明の利点
貯蔵触媒の劣化をそれにより正確にモニタリング可能な、内燃機関の貯蔵触媒の作動方法を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、本発明により、三元触媒がまだ作動していない温度以下で診断が実行されることにより解決される。それぞれ冒頭記載のタイプの制御装置および内燃機関において、この課題はそれに対応して解決される。
【０００６】
診断が例えば約２５０℃以下で実行された場合、三元触媒の作動範囲にはまだ到達していないので、これは、三元触媒が貯蔵触媒の診断にまだいかなる影響をも及ぼさないという利点を提供する。したがって、貯蔵触媒に対するこの診断結果は、外部から影響されることなく、高い精度で、貯蔵触媒のみを示している。
【０００７】
本発明の有利な変更態様においては、貯蔵触媒が作動している温度以上で診断が実行される。これにより、貯蔵触媒はその固有の作動範囲に存在し、したがって貯蔵触媒の診断は確実且つ正確に実行可能であることが保証される。
【０００８】
貯蔵触媒の温度が温度センサにより測定されるとき、それは特に有利である。これにより、存在する温度範囲を特に簡単に決定且つモニタリングすることができる。
【０００９】
本発明による方法の実行が、特に自動車の内燃機関の制御装置に対して設けられている制御要素の形であることが特に重要である。この場合、計算装置上特にマイクロ・プロセッサ上で実行可能であり且つ本発明による方法を実行するために適しているプログラムが制御要素上に記憶されている。即ち、この場合には、本発明は制御要素上に記憶されているプログラムにより実行されるので、プログラムが設けられているこの制御要素は、プログラムがその実行に適している本方法と同様に本発明を示している。制御要素として、特に電気式記憶要素例えばリード・オンリー・メモリまたはフラッシュ・メモリが使用されてもよい。
【００１０】
本発明のその他の特徴、適用可能性および利点が、図に示されている本発明の実施態様に関する以下の説明から明らかである。この場合、記載または図示されているすべての特徴は、それ自身または任意の組み合わせで本発明の対象を形成し、このとき、特許請求の範囲内のそれらの要約またはそれらの引用並びに明細書ないし図面におけるそれらの形式ないし図示とは無関係である。
【００１１】
発明の実施態様
図１に自動車の内燃機関１が示され、内燃機関１において、ピストン２がシリンダ３内で往復運動可能である。シリンダ３に燃焼室４が設けられ、燃焼室４は、特にピストン２、吸気弁５および排気弁６により囲まれている。吸気管７が吸気弁５と結合され、および排気管８が排気弁６と結合されている。
【００１２】
吸気弁５および排気弁６の範囲内で、噴射弁９および点火プラグ１０が燃焼室４内に突出している。噴射弁９を介して燃料を燃焼室４内に噴射可能である。点火プラグ１０により燃焼室４内の燃料を点火可能である。
【００１３】
吸気管７内に旋回可能な絞り弁１１が設けられ、絞り弁１１を介して吸気管７に空気を供給可能である。供給空気量は絞り弁１１の角度位置の関数である。排気管８内に触媒１２が設けられ、触媒１２は燃料の燃焼により発生した排気ガスの浄化を行う。
【００１４】
触媒１２は、三元触媒１２′′と結合されている貯蔵触媒１２′である。したがって、触媒１２は特に窒素酸化物（ＮＯｘ）を中間貯蔵するように設計されている。触媒１２内に温度センサ１３が設けられ、温度センサ１３により貯蔵触媒１２′内を貫流する排気ガスの温度および／または貯蔵触媒１２′自体の温度を測定可能である。
【００１５】
制御装置１８に、センサにより測定された内燃機関１の運転変数を示す入力信号１９が供給される。制御装置１８は、アクチュエータないし調節装置を介して内燃機関１の特性をそれにより調節可能な出力信号２０を発生する。特に、制御装置１８は、内燃機関１の運転変数を操作および／または制御するように設計されている。このために、制御装置１８にマイクロ・プロセッサが設けられ、マイクロ・プロセッサは、記憶媒体特にフラッシュ・メモリ内に、上記の操作および／または制御を実行するのに適しているプログラムを記憶している。
【００１６】
内燃機関１の第１の運転方式いわゆる均質燃焼運転においては、絞り弁１１は希望トルクの関数として部分開閉される。燃料は、ピストン２により形成された吸気行程の間に噴射弁９により燃焼室４内に噴射される。噴射された燃料は、同時に絞り弁１１を介して吸い込まれた空気により旋回され、これにより燃焼室４内にほぼ均等に分配される。その後に、燃料／空気混合物は圧縮行程の間に圧縮され、次に点火プラグ１０により点火される。点火された燃料の膨張により、ピストン２が駆動される。発生トルクは、均質燃焼運転においては特に絞り弁１１の位置の関数である。有害物質の発生を少なくする観点から、燃料／空気混合物はできるだけ１に等しいλに調節される。
【００１７】
内燃機関１の第２の運転方式いわゆる成層燃焼運転においては、絞り弁１１は大きく開かれる。燃料は、ピストン２により形成された圧縮行程の間に噴射弁９により燃焼室４内に噴射され、しかも位置的には点火プラグ１０の直接周辺に、並びに時間的には点火時期前の適切な間隔を設けた時点に噴射される。次に、点火プラグ１０により燃料は点火され、これによりピストン２は、ここで次の作業行程において、点火された燃料の膨張により駆動される。成層燃焼運転においては、発生トルクはほぼ噴射された燃料質量の関数である。本質的に、成層燃焼運転は内燃機関１のアイドル運転および部分負荷運転用に設計されている。
【００１８】
成層燃焼運転の間に、触媒１２の貯蔵触媒１２′に窒素酸化物が充填される。それに続く均質燃焼運転において、貯蔵触媒１２′から窒素酸化物が再び排出され且つ窒素酸化物は三元触媒１２′′により還元される。
【００１９】
貯蔵触媒１２′は継続する窒素酸化物の充填および排出の間に時間の経過と共に硫黄を蓄積する。これにより貯蔵触媒１２′の貯蔵能力が制限され、以下においてこれが劣化と呼ばれる。貯蔵触媒１２′の劣化を検出するために、診断方法が実行される。
【００２０】
貯蔵触媒１２′は約２００℃以上の温度で作動する。三元触媒１２′′は約２５０℃以上の温度で作動する。
貯蔵触媒１２′をある診断方法により２５０℃以上で検査した場合、この結果、この場合には常に三元触媒１２′′の影響が存在することになろう。特にこの場合には、三元触媒１２′′の酸素を貯蔵する能力が働くことになるであろう。これは貯蔵触媒１２′の診断を誤らせることになるであろう。
【００２１】
本発明により、診断方法は、２００℃以上ではあるが２５０℃以下の温度で使用される。即ちこの診断方法は、三元触媒１２′′がまだ作動していない温度以下に存在するある温度で実行される。さらに、この診断方法は、貯蔵触媒１２′が作動する温度以上に存在するある温度で実行される。これにより、貯蔵触媒１２′はその作動範囲に存在するが、三元触媒１２′′はまだその作動範囲には存在しない。したがって、三元触媒１２′′は貯蔵触媒１２′の診断にいかなる影響をも与えない。
【００２２】
上記の温度範囲は温度センサ１３により決定し且つ場合によりモニタリングすることができる。上記の方法は、いわゆる診断方法と同様に制御装置１８により実行可能である。
【００２３】
上記の温度は使用されるそれぞれの触媒１２により異なることは明らかである。したがって、上記の温度をそれに対応して変化させることが必要となることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明による内燃機関の一実施態様の略示図を示す。

Claims (5)

1. 貯蔵触媒（１２′）が三元触媒（１２′′）と結合され、および貯蔵触媒（１２′）に窒素酸化物が充填されおよび貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物が排出される、自動車の内燃機関（１）の貯蔵触媒（１２′）の作動方法において、
   三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以下で貯蔵触媒（１２′）が作動している温度以上で、貯蔵触媒（１２′）の診断が実行されることを特徴とする自動車の内燃機関の貯蔵触媒の作動方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   貯蔵触媒（１２′）の温度が温度センサ（１３）により測定されることを特徴とする方法。
3. 計算装置上で実行可能であり且つ請求項１又は２のいずれかの方法を実行するために適しているプログラムが記憶されている、自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）用制御要素。
4. 内燃機関（１）が、三元触媒（１２′′）と、貯蔵触媒（１２′）に窒素酸化物を充填可能および貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物を排出可能な前記貯蔵触媒（１２′）とを有する、自動車の内燃機関（１）用制御装置（１８）において、
   制御装置（１８）により、三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以下で貯蔵触媒（１２′）が作動している温度以上で、貯蔵触媒（１２′）の診断を実行可能であることを特徴とする自動車の内燃機関用制御装置。
5. 三元触媒（１２′′）と、貯蔵触媒（１２′）に窒素酸化物を充填可能および貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物を排出可能な前記貯蔵触媒（１２′）と、制御装置（１８）とを備えた自動車用内燃機関（１）において、
   制御装置（１８）により、三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以下で貯蔵触媒（１２′）が作動している温度以上で、貯蔵触媒（１２′）の診断を実行可能であることを特徴とする自動車用内燃機関。

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