JPH10231719A - 内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動のための制御装置 - Google Patents

内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動のための制御装置

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JPH10231719A
JPH10231719A JP9353407A JP35340797A JPH10231719A JP H10231719 A JPH10231719 A JP H10231719A JP 9353407 A JP9353407 A JP 9353407A JP 35340797 A JP35340797 A JP 35340797A JP H10231719 A JPH10231719 A JP H10231719A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術に比して個個の動作モード時間成分
に関して簡単化され、そして、ＮＯｘ−蓄積器の耐用寿
命を高めた内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動のための
制御装置を提供すること。 【構成】 内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動のための
制御装置であって、前記制御装置は、再生剤の配量を決
定する当該の制御装置において、前記制御装置は、内燃
機関の個個の作動サイクルに基づき再生剤の配量を決定
するように構成されていること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１記載の上
位概念に規定したような内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の
作動のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃費上の理由から、外部点火式オットー
機関を、ディーゼル機関と類似して、”ラムダ１より
大；λ＞１”のもとで可及的に、できるだけ多数の動作
状態にてディーゼル機関と類似して外部点火式オットー
機関を作動させ、それにより、チャージ交換の際のスロ
ットル損失を低減することが望ましい。達成可能なラム
ダ値は、基本構成の機関の混合気生成コンセプトに依存
し、そして、多層式チャージ機関又は直接噴射の場合６
倍の空気余剰量まで、即ち、ラムダλ＝６まで及び得
る。その種の動作状態には、既知の三元触媒は、不適で
ある。それというのは、前記既知の三元触媒は、λ＝１
の動作状態、即ち、化学量論比的混合気及び排気ガスの
もとでのみ高い変換レートで動作するからである。
【０００３】空気余剰量を以ての作動の場合、ＮＯｘ−
蓄積器−触媒−組み合わせ体を使用することが公知であ
り、前記ＮＯｘ−蓄積器−触媒−組み合わせ体は、リー
ン、希薄動作モードの期間中ＮＯｘを蓄積する。ＮＯｘ
−蓄積器の蓄積能力の再形成、回復のため、λ＜１を以
ての再生フェーズが必要である。
【０００４】ＮＯｘ−蓄積器のその種の作動の１例が公
知である。
【０００５】機関制御のため。ＮＯｘ−蓄積及び蓄積器
の再生に関連して次のようなステップを実施することが
一般に公知である。
【０００６】−蓄積フェーズ期間中ＮＯｘ−蓄積器のチ
ャージ状態の検出 −再生フェーズにおいて遊離、自由状態におかれたＮＯ
ｘに依存して還元剤の配量−それというのは、還元剤
は、ＮＯｘと共に変換されない限り、排ガス伝導路、系
統から排出し、以て、車両の全噴射−収支、バランスに
関与するからである− 更に、その種の機関制御の場合、空気余剰を以ての作動
（蓄積フェーズ）と、燃料余剰を以ての作動（再生との
間の切り換え過程は、運転者に感知されるべきでない。
公知の方法は、例外なく、時間的に制御される切り換え
過程で動作し、前記切り換え過程のキイーング比、オン
オフ比、即ち、各動作モード間の時間比は、多かれ少な
かれ、複雑さを以て、発生するＮＯｘ−量の検出により
求められる。さらに、ＮＯｘセンサを用いてＮＯｘ−蓄
積器のブレークダウンを検出し、そして、必要な場合、
再生をトリガする戦略、ストラテジーも公知である。
【０００７】公知の方法は、著しいコストを必要とし、
殊に種々異なる（様々の）負荷状態を考慮する場合はそ
うである。更に、公知の方法で作動されるＮＯｘ−蓄積
器の耐用寿命は、制限されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、従来技術に比して個個の動作モードの時間成分
の決定に関して簡単化され、そして、ＮＯｘ−蓄積器の
耐用寿命を高めた内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動の
ための制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、次のように
して解決される、即ち、内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の
作動のための制御装置であって、前記制御装置は、再生
剤の配量を決定する当該の制御装置において、前記制御
装置は、内燃機関の個個の作動サイクルに基づき再生剤
の配量を決定するように構成されているのである。
【００１０】本発明の認識の基礎を成すところは、ＮＯ
ｘ−蓄積器の老化特性が蓄積過程と関連しているという
ことである。それによれば、蓄積過程は、蓄積物質、材
料の容積変化と、関連しており、前記の容積変化によ
り、時間の経つうちに、適度、中程度に弾性的な固体に
おいて、反転不能、不可逆の構造損傷、破壊を来す。更
に、確認されたところによれば、ＮＯｘ−蓄積器及び後
置接続の触媒器から成るシステム全体のＮＯｘ−転換、
転化が、ＮＯｘ−蓄積器の蓄積充填増大と共に連続的に
低下し、その結果益々一層ＮＯｘが環境内に入り込むと
いうことである。
【００１１】本発明によれば、公知の”マクロスコピッ
ク”な手法を放棄して、”マイクロスコピック”な手法
を採用、採択し、そして、再生フェーズを内燃機関の個
個の作業サイクルに基づいて決定するものである。ほぼ
３０秒のリーン、希薄動作モードの作業サイクル後、従
来技術では１秒継続する再生フェーズが行なわれるが、
これは、再生付きの１つの作業サイクル、例えば、濃厚
動作モードの１つの作業サイクルにより、置換され、即
ち、そこにおいてＮＯｘの蓄積される複数の作業サイク
ル、例えば、リーン、希薄動作モード−作業サイクルの
１つのシーケンスの後の、リッチ、濃厚動作モードの１
つの作業サイクルにより、置換される。
【００１２】１つの作業サイクルは、有利には、内燃機
関の燃焼サイクルに相応する、即ち、排ガス形成に対し
て考察さるべき最小単位に相応する。考察手法に応じ
て、選択的に、他のシステムに基ずいて、１つの作業サ
イクルの定義を行うこともできる。例えば、内燃機関を
システム全体として考察し、１つの作業サイクルの定義
を、次のように行うこともできる、即ち、内燃機関の第
１のシリンダの或１つの作業サイクルから次の作業サイ
クルまでに及ぶものであるというように定義を行うこと
もできる。
【００１３】本発明の発展形態、実施形態が、引用請求
項に記載されている。
【００１４】ＮＯｘ−蓄積器の再生のため種々異なる、
様々の手段が提案される。燃料余剰量を以ての燃料混合
気の調整設定による再生剤の配量は、著しく精確に行う
ことができる。ミスファイアの生成により、再生剤の配
量は、特に、簡単に実現することができる。燃料配量に
よる再生剤の配量は、同様に著しく精確に行うことがで
きる。ここで、付加的に有利なことは、再生剤、剤が燃
焼過程に関与しないということである。更に、再生剤の
配量のため、ＮＯｘ−蓄積器の上流に、還元剤に対する
別個の配量装置を設けることがことが提案される。それ
により、内燃機関の作動のために使用される燃料、例え
ば、アンモニアとは異なる還元剤を供給することもでき
る。
【００１５】そこにおいてＮＯｘが蓄積される作業サイ
クルであって、再生付きの作業サイクルの前に実施可能
な作業サイクルの数は、内燃機関の燃焼過程及び触媒器
の構造形式及び容積に依存する。以て、作動におけるエ
ネルギ収支は、何等変わらない。その結果、従来技術に
比して燃料消費上の欠点は生じない。これに対して、Ｎ
Ｏｘ−蓄積器の受ける負荷は、極く最小にとどまり、有
利には、その蓄積容積の１０パーセント以下に抑えられ
る。それにより、上述の老化過程が排除される。更に、
後置接続の触媒器は、大半の時間充填状態におかれ、該
充填状態では、三元触媒のレベルにて高い転換、転化レ
ートが保証、確保される。高い再生頻度の場合は、次の
ような確率が大であるので、即ち、再生付きの作業サイ
クルにて、ＮＯｘ−蓄積付き作業サイクルにおけると同
じ通過空気量が存在する確率が大であるので、エミッシ
ョン量の考察をしなくてもよい。それというのは、再生
とＮＯｘ−蓄積との比は、内燃機関のどのような負荷状
態においても一定に保たれるからである。従って、特に
簡単な手法で、再生に必要な作業サイクルを、固定数
の、ＮＯｘ−蓄積付きの作業サイクルに続かせることが
可能である。
【００１６】ダイナミック、動特性の動作モードの場合
における僅かな偏差は、実際のチャージに比して大き
い、ＮＯｘ−蓄積器の容積により、補償される。λ＝１
又はそれよりリッチ、濃厚な動作モード、例えば、無負
荷時走行特性上の理由から、又は、全負荷時出力上の理
由から、生じるような当該の濃厚な動作モードの場合、
システム全体が蓄積器が全く空になった状態に戻され
る。
【００１７】排出弁と触媒器との間の排気ガス誘導、伝
導路は、次のように設計、構成を行うべきである、即
ち、順次連続するシリンダ内容物の混合、以て、再生剤
の低減、減少が排除されるように設計、構成を行うべき
である。このことは、常時切り換わり、交替する再生シ
リンダのもとで触媒器の直前での合流付きの湾曲管部に
より、達成することができる。ただし、再生が常に同じ
シリンダに伝達されるようにした構成も可能である。こ
こにおいて、触媒器までの当該のシリンダに対する排気
ガス伝導路を別個に構成すればよい。本発明は、オット
ー機関にも、ディーゼル機関にも適用可能である。
【００１８】選択的に、又は、補充的に、大きいシリン
ダ数を有し、以て、個別シリンダの排出フェーズの相応
の重なりを有する内燃機関の場合、再生のため個別の作
業サイクルの代わりに、２つ、又は、それより多くの、
点火シーケンスにて順次連続する作業サイクルを再生の
ため使用して、様々のシリンダの順次連続するシリンダ
内容物の混合が排除されるようにする必要がある。ここ
において、ＮＯｘ−蓄積付きの中間に位置する作業サイ
クルの数が相応に増大する。
【００１９】更に、再生に必要な作業サイクルの数は、
付加的に、ＮＯｘ−蓄積器の慣性と触媒器の慣性とに依
存し、その結果、当該の理由からも、２つ、又は、それ
より多くの順次連続する作業サイクルが必要とされ得
る。
【００２０】
【実施例】次に、本発明を図示の実施例に即して説明す
る。
【００２１】図１に示す、４つのシリンダ２〜５を有す
る内燃機関１は、空気量センサ７と絞り弁発信器、セン
サ８を有する吸い込み装置６を有する。個個のシリンダ
の前に、燃料配量のため噴射弁９〜１２が配置されてい
る。更に、内燃機関１には、クランクシャフト発信器１
３が設けられている。
【００２２】排気ガス側には、内燃機関１は、排気ガス
装置１４を有し、該排気ガス装置では、第１のシリンダ
２に対して１つの別個の排気ガス伝導路１５が設けられ
ている。排気ガス伝導路１５は、排気ガス装置１４の別
の部分と共にＮＯｘ−蓄積器１６内に入り込んでいる。
ＮＯｘ−蓄積器１６の入り口領域には、ゾンデ、センサ
１７が設けられており、該ゾンデ、センサは、排気ガス
における酸素余剰量を求める。ＮＯｘ−蓄積器１６に
は、触媒器１８が後置接続されている。
【００２３】制御装置１９は、空気量センサ７と絞り弁
発信器、センサ８と、クランクシャフト発信器１３とゾ
ンデ、センサ１７とから信号を受け取る。制御装置１９
は、噴射ノズル９〜１２を介してシリンダ個別に内燃機
関１内への燃料配量を制御する。
【００２４】運転作動中、即ち、内燃機関の暖まった、
通常の動作モードの場合及び極限ないし最大限動作状
態、換言すれば、無負荷又は全負荷以外での通常動作状
態の場合、燃料配量は、制御装置１９を介して次のよう
に行なわれる、即ち、内燃機関１が空気余剰量を以て作
動されるように、当該の燃料配量は、制御装置１９を介
して行なわれる。当該の第１の動作モードの場合、ＮＯ
ｘ−蓄積器１６は、排気ガスＮＯｘを受け取る。
【００２５】制御装置１９は、ＮＯｘ−蓄積器１９のチ
ャージの制御のため作業サイクルの数、ここでは、内燃
機関１の燃焼サイクルの数を検出する；内燃機関内１の
示されていないクランクシャフトの１つの回転の際、２
つの燃焼サイクルが終了され、即ち、２つの作業サイク
ルがカウント、計数される。２８番目ごとの作業サイク
ル−行程にて、−ここにおいて、すべてのシリンダ２〜
５に亘ってカウント、計数が行なわれる−制御装置１９
は、第１のシリンダ２に供給される燃料量を増大させ、
その結果、後続の作業サイクルにおいて第１のシリンダ
２は、燃料余剰量を以て動作し、そして、不燃焼の燃料
を別個の排気ガス伝導路１５内に導入する。前記排気ガ
ス容積は、別個の排気ガス伝導路１５を介して混合され
ずにＮＯｘ−蓄積器１６へ達し、前記ＮＯｘ−蓄積器１
６は、排気ガス成分の濃度変化に基ずき蓄積されたＮＯ
ｘを排出する。そのようにして自由状態ないし遊離状態
におかれたＮＯｘは、それに引き続いて。不燃焼の燃料
と共に触媒器１８内に入り込み、そして、還元される。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、従来技術に比して個個
の動作モード時間成分に関して簡単化され、そして、Ｎ
Ｏｘ−蓄積器の耐用寿命を高めた内燃機関用のＮＯｘ−
蓄積器の作動のための制御装置を実現することができた
という効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の略示的構成図。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ シリンダ ３ シリンダ ４ シリンダ ５ シリンダ ６ 吸い込み装置 ７ 空気量センサ ８ 絞り弁 ９ 噴射弁 １０ 噴射弁 １１ 噴射弁 １２ 噴射弁 １３ クランクシャフト発信器 １４ 排気ガス装置 １５ 排気ガス伝導路 １６ ＮＯｘ−蓄積器 １７ ゾンデ、センサ １８ 触媒器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594080404 ダイムラー−ベンツ アクチエンゲゼルシ ャフト Ｄａｉｍｌｅｒ−Ｂｅｎｚ ＡＧ ドイツ連邦共和国シュツツトガルト エプ レシュトラーセ 225 Ｅｐｐｌｅｓｔｒａｓｓｅ 225，70546 Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，ＢＲＤ (71)出願人 592245937 バイエリツシエ・モトーレン・ヴエルケ・ アクチエンゲゼルシヤフト ドイツ連邦共和国ミユンヘン40・ペトウエ ルリング130 (72)発明者 ヌゴック−ホア フーイン ドイツ連邦共和国 レオンベルク ホフマ ンシュトラーセ 99 (72)発明者 ローレンツ カー エフ ザルツァー ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム ビス マルクシュトラーセ 15 (72)発明者 ラルフ シュテッター ドイツ連邦共和国 レムスハルデン アム ホーエンシュタイン ４

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関用のＮＯｘ−蓄積器の作動のた
    めの制御装置であって、前記制御装置は、再生剤の配量
    を決定する当該の制御装置において、 前記制御装置は、内燃機関の個個の作業サイクルないし
    作動サイクルに基づき再生剤の配量を決定するように構
    成されていることを特徴とする内燃機関用のＮＯｘ−蓄
    積器の作動のための制御装置。
  2. 【請求項２】 １つの作業サイクルないし作動サイクル
    が、内燃機関の１つの燃焼サイクルであることを特徴と
    する請求項１項記載の装置。
  3. 【請求項３】 再生剤の配量のため、内燃機関の１つの
    燃焼サイクル−行程が、燃料余剰量を以て行われるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項１又は２項記
    載の装置。
  4. 【請求項４】 再生剤の配量のため、１つの燃焼サイク
    ル−行程期間中、点火火花が生ぜしめられないように構
    成されていることを特徴とする請求項１又は２項記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 再生剤の配量のため、負荷除去、軽減作
    業サイクル−行程期間中燃料配量が行われるように構成
    されていることを特徴とする請求項１又は２項記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 再生剤の配量のため、配量装置が設けら
    れており、該配量装置は、排ガス流中でＮＯｘ−蓄積器
    の上流で再生剤を許容するものであることを特徴とする
    請求項１又は２項記載の装置。
  7. 【請求項７】 再生剤の配量の決定が、内燃機関の所定
    数の作業サイクルの後行われることを特徴とする請求項
    １項から６項までのうち何れか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 ＮＯｘ−蓄積器の再生が次のような場合
    行なわれる、即ち、 ＮＯｘ−蓄積器の蓄積容量の１０パーセントが利用され
    る前に当該の再生が行なわれるように構成されている請
    求項１項から７項までのうち何れか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 内燃機関の排ガス装置中において、内燃
    機関とＮＯｘ−蓄積器との間の排ガス伝導路ないし系統
    が次のように設計、構成されている、即ち、相異なるシ
    リンダの順次連続するシリンダ内容物の混合が排除され
    るように構成されていることを特徴とする請求項１項か
    ら８項までのうち何れか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 内燃機関の排ガス装置中において、少
    なくとも、再生剤の配量のため使用されるシリンダに対
    する１つの別個の排ガスラインが設けられていることを
    特徴とする請求項９項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 その期間中再生剤の供給される作業サ
    イクルの数は、次のように選定、設計されている、即
    ち、相異なるシリンダの順次連続するシリンダ内容物の
    混合が排除されるように、選定、設計されていることを
    特徴とする請求項１項から１０項までのうち何れか１項
    記載の装置。
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