JP2000145498A - 多気筒型内燃機関の排気装置 - Google Patents
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Abstract
し、全負荷状態が良好で、有害物質が良好に低減され
る、低コストの排気装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも1つの排気装置部分を備え、
この排気装置部分において内燃機関の排気またはこの排
気の一部部が先ず最初に、シリンダグループに分割され
た少なくとも2本の分配管を通って案内され、この分配
管内にそれぞれ1つの始動用触媒が挿置され、分配管が
共通の1本の主管に集合し、この主管内に主触媒が挿置
され、少なくとも1個の酸素センサが触媒の手前に配置
され、1個の酸素センサが触媒の後に配置されている、
多気筒型内燃機関の排気装置において、各々の始動用触
媒の手前に酸素センサが配置され、少なくとも1つの分
配管内において始動用触媒の後に付加的な酸素センサが
配置されている。
Description
排気装置部分を備え、この排気装置部分において内燃機
関の排気またはこの排気の一部が先ず最初に、シリンダ
グループに分割された少なくとも2本の分配管を通って
案内され、この分配管内にそれぞれ1つの始動用触媒が
挿置され、分配管が共通の1本の主管に集合し、この主
管内に主触媒が挿置され、少なくとも1個の酸素センサ
(Lambda-Sonde)が触媒の手前に配置され、1個の酸素
センサが触媒の後に配置されている、多気筒型内燃機関
の排気装置に関する。
の最適な有害物質除去が益々重要になって来ている。触
媒における排気の後処理が知られている。触媒の最適な
作用のためには、所望な排気組成を保証しなければなら
ない。この排気組成はそれ自体公知の空燃比制御によっ
て行われる。最も簡単な場合には、酸素センサが触媒の
手前に配置されている。この酸素センサは信号を制御装
置に供給し、制御装置はこの信号と要求される出力に基
づいて、内燃機関のシリンダへの燃料供給を制御する。
ュハンドブック、第22版第490頁以降によれば、空
燃比制御は二点法で行われる。この二点法の場合には、
リッチからリーンへまたはリーンからリッチへの交替を
示すあらゆる電圧ジャンプの際に制御変数がその制御方
向を変更する。このような二点制御にもかかわらず、老
化作用と環境の影響(毒作用)が正確な測定に対する妨
害因子として働く。触媒の後に他の酸素センサを配置す
ることが知られている。この酸素センサは上記妨害因子
の影響をあまり受けない。二センサ制御の原理の場合に
は、制御されるリッチシフトとリーンシフトが補正制御
ループによって付加的に変更される。
合、単流式排気装置、すなわち1本の管を備えた排気装
置が使用される。これよりも多いシリンダを備えたエン
ジンの場合には、全負荷状態を改善するために双流式排
気装置が望ましい。しかし、このような双流式排気装置
は高価であり、有害物質低減に関して悪い始動状態を有
する。手前側の部分だけが双流式に形成された排気装置
が所望な代替的排気装置として浮上してきた。この場
合、排気は先ず最初に、複数のシリンダグループに分割
された少なくとも2つの分配管を通って案内される。こ
の分配管はその後で、共通の1本の主管に集合してい
る。問題とする排気装置はこのような排気装置である。
0〜800°C)内においてのみ最適な作用を達成す
る。触媒の加熱は特に始動相において問題である。加熱
を加速するために、特に小型の前触媒が使用される。こ
の前触媒はシリンダの近くに配置され、非常に迅速に運
転温度にもたらすことができる。異なる分配管または複
流式の排気装置を使用する場合には、各々の分配管に前
触媒または始動用触媒が使用される。これに関連して、
ドイツ連邦共和国特許出願公開第19524980号公
報が参照される。
と燃料の混合気の正確な調節を可能にする、冒頭に述べ
た種類の排気装置を提供することである。
い、各々の始動用触媒の手前に酸素センサが配置され、
少なくとも1つの分配管内において始動用触媒の後に付
加的な酸素センサが配置されていることによって解決さ
れる。
前に配置された酸素センサと、主触媒の後に配置された
他のトリミングまたは調整用酸素センサを使用する場
合、このトリミングまたは調整用酸素センサが、主管に
集合するすべての部分管からの排気を検出するというこ
とが問題である。そこで、発生する空燃比(酸素濃度)
の差を補償するように、排気を混合することが可能であ
る。いかなる場合でも、偏差がもはや直接確認されず、
始動用触媒または前触媒の手前の所定の酸素センサに割
り当てられない。
触媒の手前に付加的に酸素センサが設けられ、他の酸素
センサが少なくとも1本の分配管内において始動用触媒
の後に配置される。その際、排気装置構造に応じて、1
つまたは複数のこのような排気装置部分が平行に使用さ
れるかまたは集合する。
される。制御装置はこの情報に基づいて、最適でない空
燃比の排気を案内する分配管または前触媒を正確に決定
する。それによって、個々のシリンダのこの不意の偏差
を零に戻すことができる。
後に配置された付加的な酸素センサによってすべての分
配管を監視する必要はない。すべての前触媒またはその
手前に配置された酸素センサを監視することができるよ
うにするためには、分配管がn本の場合、n−1個の付
加的な酸素センサが設けられる。
サまたは広帯域センサとして形成されている。始動用触
媒の後の酸素センサはジャンプ型センサとして形成可能
である。始動用触媒の後に配置された酸素センサによっ
て、それぞれその手前にある酸素センサがトリミングま
たは調整可能である。主触媒の後に配置された酸素セン
サによって、全体監視または最後に残る分配管の監視
が、付加的な酸素センサなしに達成可能である。それに
よって、全体の系がλ=1またはλ>1の考え方の観点
から制御可能である。
後の温度の比較によって行われる。そのために通常は、
各々の分配管に2個の温度センサが必要である。本発明
の場合にはその代わりに、触媒の前と後の酸素センサ信
号を比較することによっても、前触媒または始動用触媒
を監視することができる。付加的な酸素センサが設けら
れていない分配管の場合には、温度プローブまたは温度
センサがそれぞれの前触媒の後に配置することができ
る。
と共に、良好な空燃比制御をもたらすことができる。更
に、迅速に作用開始するかまたは加熱される、低コスト
で計量でパッケージ(ユニット完成品)として有利な排
気装置が実現可能である。更に、リーンの考え方(λ>
1)のために、双流式装置と比べて、燃料消費が少ない
という利点がある。
の形態に基づいて詳しく説明する。図には6シリンダ型
エンジン10が概略的に示してある。このエンジンの場
合、それぞれ3個のシリンダ(すなわち、1つのシリン
ダ列のシリンダの数)が排気分配管12,14に案内さ
れている。分配管12,14内にはそれぞれ、前触媒す
なわち始動用触媒VK1,VK2がシリンダの近くに配
置されている。分配管12,14は前触媒VK1,VK
2の後で主管20に集合し、この主管には主触媒HKが
挿入されている。
VK2は良好な排気浄化のために必要な温度にもたらす
ことができる。そして、或る程度の始動相の後で、主触
媒はそれを流通する排気の浄化の大部分を受け持つ。前
触媒VK1,VK2の手前において分配管12,14に
は、空燃比を監視するための線形の酸素センサ(空燃比
プローブ)が配置されている。この線形の酸素センサ2
6,28は図示していない電子制御装置に信号を供給す
る。この電子制御装置は少なくともこの信号と要求され
る出力に基づいて、各々のシリンダへの燃料供給を制御
する。酸素センサ26,28に対する老化作用および環
境の影響を判断し、制御において適当なトリミングまた
は調整を行うために、ジャンプ型酸素センサ(空燃比ジ
ャンププローブ、電圧ジャンプ型酸素センサ)24が主
触媒HKの後において主管20に配置されている。この
ジャンプ型酸素センサ24は環境の影響をきわめて少し
しか受けない。ジャンプ型酸素センサ24が主管内に配
置されているので、特に分配管12,14から来る排気
がジャンプ型酸素センサを通過する。それによって個々
の分配管についての偏差の詳細な分析は不可能である。
この理由から、本実施の形態では、付加的なジャンプ型
酸素センサ30が前触媒VK1の後において分配管12
に配置されている。このジャンプ型酸素センサは同様に
(図示していない)制御装置に電圧信号を供給する。ジ
ャンプ型酸素センサ30,24の信号に基づいて、制御
装置は線形の酸素センサ26,28の誤測定を判断し、
所定のセンサを正確に割り当てることができる。従っ
て、この装置により、個々の分配管のすべてにおいて、
空気と燃料の組成を必要な混合比に正確に調整すること
ができる。
において、(破線で示した)温度センサ32が設けられ
ている。この温度センサによって、前触媒VK2の機能
を監視することができる。更に、前触媒VK2の手間に
も温度センサが設けられている。これは図示していな
い。適切な温度モデルを使用することによって、このよ
うな付加的な温度センサは省略可能である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも1つの排気装置部分を備え、
この排気装置部分において内燃機関の排気またはこの排
気の一部が先ず最初に、シリンダグループに分割された
少なくとも2本の分配管を通って案内され、この分配管
内にそれぞれ1つの始動用触媒が挿置され、分配管が共
通の1本の主管に集合し、この主管内に主触媒が挿置さ
れ、少なくとも1個の酸素センサが触媒の手前に配置さ
れ、1個の酸素センサが触媒の後に配置されている、多
気筒型内燃機関の排気装置において、各々の始動用触媒
の手前に酸素センサが配置され、少なくとも1つの分配
管内において始動用触媒の後に付加的な酸素センサが配
置されていることを特徴とする排気装置。 - 【請求項2】 付加的な酸素センサが始動用触媒の後に
おいてすべての分配管には設けられていないことを特徴
とする、請求項1記載の排気装置。 - 【請求項3】 分配管がn本の場合、n−1個の付加的
な酸素センサが設けられていることを特徴とする請求項
1または2記載の排気装置。 - 【請求項4】 酸素センサが線形の酸素センサまたは広
帯域センサとして形成されていることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか一つに記載の排気装置。 - 【請求項5】 始動用触媒の後の少なくとも1個の酸素
センサがジャンプ型センサとして形成されていることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の排気装
置。 - 【請求項6】 分配管において始動用触媒の後に、温度
プローブまたは温度センサが設けられていることを特徴
とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の排気装置。
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