JP2000257450A - 排気ガス温度上昇のための方法および装置 - Google Patents
排気ガス温度上昇のための方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料が直接噴射され、新しい空気の供給が絞
り装置により制御可能であり、そして排気ガス温度が温
度ゾンデまたは温度モデルにより決定され、その場合内
燃機関が先ず層状運転にて動作する内燃機関において、
排気ガス温度を必要に応じて上昇させることができ、そ
の場合同時に短時間のアイドリング中または低い部分負
荷運転時には、非絞り層状運転の良好な効率を利用する
ように改善することである。 【解決手段】 排気ガス温度−閾値を下回るとき、排気
ガス温度の上昇のため内燃機関の絞りが行われる。
り装置により制御可能であり、そして排気ガス温度が温
度ゾンデまたは温度モデルにより決定され、その場合内
燃機関が先ず層状運転にて動作する内燃機関において、
排気ガス温度を必要に応じて上昇させることができ、そ
の場合同時に短時間のアイドリング中または低い部分負
荷運転時には、非絞り層状運転の良好な効率を利用する
ように改善することである。 【解決手段】 排気ガス温度−閾値を下回るとき、排気
ガス温度の上昇のため内燃機関の絞りが行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１または請
求項８の前提部に記す排気ガス温度上昇のための方法お
よび装置に関する。
求項８の前提部に記す排気ガス温度上昇のための方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の運転に際し、層状直接噴射は
周知である。本発明は、このように運転される内燃機関
に関する。層状直接噴射の場合、低い部分負荷時にまた
はアイドリング中に排気ガス温度が２００℃以下の値に
下がる非絞り運転が生ずる。このため、排気ガス系に触
媒を用いる場合、連続運転中に触媒が冷却して作用しな
くなる。
周知である。本発明は、このように運転される内燃機関
に関する。層状直接噴射の場合、低い部分負荷時にまた
はアイドリング中に排気ガス温度が２００℃以下の値に
下がる非絞り運転が生ずる。このため、排気ガス系に触
媒を用いる場合、連続運転中に触媒が冷却して作用しな
くなる。
【０００３】温度上昇のため点火時点を調整すること
は、日本特許公開第１０，０５４，２８７号公報より周
知である。しかしながら、層状運転の内燃機関における
排気ガス温度上昇は、点火時点を遅い点火の方向に調整
することにより限定的に可能であるのに過ぎない。なん
となれば、噴射終了と点火との間の間隔が比較的大きい
ので、点火ミスおよび不安定な燃焼が発生するからであ
る。
は、日本特許公開第１０，０５４，２８７号公報より周
知である。しかしながら、層状運転の内燃機関における
排気ガス温度上昇は、点火時点を遅い点火の方向に調整
することにより限定的に可能であるのに過ぎない。なん
となれば、噴射終了と点火との間の間隔が比較的大きい
ので、点火ミスおよび不安定な燃焼が発生するからであ
る。
【０００４】これに対し、一般的な絞りは、負荷交換損
失が上昇するので効率が悪化しかつ燃焼効率が減少す
る。
失が上昇するので効率が悪化しかつ燃焼効率が減少す
る。
【０００５】本発明の課題は、発明の属する技術分野に
述べた形式の方法および装置において、排気ガス温度を
必要に応じて上昇させることができ、その場合同時に短
時間のアイドリング中または低い部分負荷運転時には、
非絞り層状運転の良好な効率を利用するように改善する
ことである。
述べた形式の方法および装置において、排気ガス温度を
必要に応じて上昇させることができ、その場合同時に短
時間のアイドリング中または低い部分負荷運転時には、
非絞り層状運転の良好な効率を利用するように改善する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、請求項１に記す特徴とする構成により解決され
る。
より、請求項１に記す特徴とする構成により解決され
る。
【０００７】
【作用及び効果】本発明による前記の構成により、排気
ガス温度の上昇は、排気ガス温度−閾値を下回るときの
み絞りにより行われる。
ガス温度の上昇は、排気ガス温度−閾値を下回るときの
み絞りにより行われる。
【０００８】特に、絞りは時間制御および（または）温
度制御により行われるので、絞りの強さをその都度の運
転条件に適合させることができる。本発明の好適な実施
例において、触媒装置は前部触媒であり、その後方に排
気ガス温度の検知装置として温度ゾンデを接続すること
ができる。また、この前部触媒の後方にメモリ触媒（例
えばＮＯx−メモリ触媒）を接続し、このメモリ触媒が
その再生位相の間にモニターゾンデにより検知されるよ
うにすることができる。前記検知は、ラムダジャンプの
評価により行うことができる。
度制御により行われるので、絞りの強さをその都度の運
転条件に適合させることができる。本発明の好適な実施
例において、触媒装置は前部触媒であり、その後方に排
気ガス温度の検知装置として温度ゾンデを接続すること
ができる。また、この前部触媒の後方にメモリ触媒（例
えばＮＯx−メモリ触媒）を接続し、このメモリ触媒が
その再生位相の間にモニターゾンデにより検知されるよ
うにすることができる。前記検知は、ラムダジャンプの
評価により行うことができる。
【０００９】一般的に触媒の有効性を把握するために
は、内燃機関制御部のＯＤＢ−センサ（例えば、ラムダ
ゾンデ、ＮＯx−センサ、または排気ガス温度センサ）
を用いることができる。
は、内燃機関制御部のＯＤＢ−センサ（例えば、ラムダ
ゾンデ、ＮＯx−センサ、または排気ガス温度センサ）
を用いることができる。
【００１０】好適な実施例では、内燃機関の層状運転の
間に絞りが温度上昇に充分であるかどうかについて検知
する。これが充分でないとき、第２の段階で内燃機関の
均質運転に切り換える。
間に絞りが温度上昇に充分であるかどうかについて検知
する。これが充分でないとき、第２の段階で内燃機関の
均質運転に切り換える。
【００１１】さらに、排気ガス系における温度上昇のた
めに、過早点火角度を減少させることができる。既に前
段階で触媒温度に影響する影響要素に反応できるよう
に、排気ガス温度−閾値を走行車運転条件または走行車
周囲条件の関数として適合させることができる。特に、
周囲温度および走行車速度に依存する適合が可能であ
る。この手段により、例えばゆっくり進む走行車の場合
（例えば、山地の出発の場合）メモリ触媒の急速な冷却
が温度上昇のための早期の措置により防止される。さら
に、温度勾配をも利用することができる。また、触媒が
著しく温度降下する場合、内燃機関を直接均質運転に切
り換えることも可能である。
めに、過早点火角度を減少させることができる。既に前
段階で触媒温度に影響する影響要素に反応できるよう
に、排気ガス温度−閾値を走行車運転条件または走行車
周囲条件の関数として適合させることができる。特に、
周囲温度および走行車速度に依存する適合が可能であ
る。この手段により、例えばゆっくり進む走行車の場合
（例えば、山地の出発の場合）メモリ触媒の急速な冷却
が温度上昇のための早期の措置により防止される。さら
に、温度勾配をも利用することができる。また、触媒が
著しく温度降下する場合、内燃機関を直接均質運転に切
り換えることも可能である。
【００１２】要するに、本発明による方法およびこの方
法を実施する装置により、必要に応じた温度上昇を簡単
かつ廉価に行う可能性が生じ、それによって触媒の冷却
を防止し、さらに非絞り層状運転で運転される内燃機関
の良好な効率が保持されることが判る。
法を実施する装置により、必要に応じた温度上昇を簡単
かつ廉価に行う可能性が生じ、それによって触媒の冷却
を防止し、さらに非絞り層状運転で運転される内燃機関
の良好な効率が保持されることが判る。
【００１３】
【実施例】本発明の具体的な実施例を、図１を参照して
以下に詳細に説明する。図１には、吸入管１１および共
通の１つの排気ガス管２９に開口する２個の排気ガス導
管１６、１８を具備する内燃機関１０を図式的に示す。
２個の排気ガス導管１６、１８には、それぞれ１つの前
部触媒１２、１４が配置されている。各前部触媒１２、
１４の後方には、制御ユニット３０に信号を発信する排
気ガス温度センサ２０、２２が設けられている。
以下に詳細に説明する。図１には、吸入管１１および共
通の１つの排気ガス管２９に開口する２個の排気ガス導
管１６、１８を具備する内燃機関１０を図式的に示す。
２個の排気ガス導管１６、１８には、それぞれ１つの前
部触媒１２、１４が配置されている。各前部触媒１２、
１４の後方には、制御ユニット３０に信号を発信する排
気ガス温度センサ２０、２２が設けられている。
【００１４】両排気ガス導管１６、１８を合流した後の
排気ガス管２９に、ＮＯx−メモリ触媒２６が配置され
ており、その後方にモニターゾンデ２８が接続されてい
る。モニターゾンデは、メモリ触媒をその再生位相の間
に検知し、その信号を同じく制御ユニット３０に発信す
る。前記検知は、モニターゾンデ２８のラムダジャンプ
の評価により行われる。
排気ガス管２９に、ＮＯx−メモリ触媒２６が配置され
ており、その後方にモニターゾンデ２８が接続されてい
る。モニターゾンデは、メモリ触媒をその再生位相の間
に検知し、その信号を同じく制御ユニット３０に発信す
る。前記検知は、モニターゾンデ２８のラムダジャンプ
の評価により行われる。
【００１５】吸入管１１には、調整可能な絞り弁を具備
する絞り装置２４が配置されている。絞り装置２４は、
例えば制御ユニット３０により制御される。絞り装置２
４は、更に他の制御装置によって制御することも当然に
可能であるが、この点はここに示していない。
する絞り装置２４が配置されている。絞り装置２４は、
例えば制御ユニット３０により制御される。絞り装置２
４は、更に他の制御装置によって制御することも当然に
可能であるが、この点はここに示していない。
【００１６】さらに、制御ユニット３０は噴射制御装置
３２とも接続されており、またこの噴射制御装置３２は
他の制御ユニットからも情報を得ている（矢印３３参
照）。噴射制御装置３２により算出された噴射経過に対
応して、噴射ノゾル３４〜４０に情報が発信され、噴射
ノゾルはそれに対応して図示しない燃料導管より燃料を
燃焼室内へ導入する。
３２とも接続されており、またこの噴射制御装置３２は
他の制御ユニットからも情報を得ている（矢印３３参
照）。噴射制御装置３２により算出された噴射経過に対
応して、噴射ノゾル３４〜４０に情報が発信され、噴射
ノゾルはそれに対応して図示しない燃料導管より燃料を
燃焼室内へ導入する。
【００１７】また、制御ユニット３０と内燃機関１０と
の間に接続線４２が設けられ、この接続線４２を介し
て、例えば選択すべき弁開口または点火時点調整に関す
る別の情報が直接内燃機関に与えられる。
の間に接続線４２が設けられ、この接続線４２を介し
て、例えば選択すべき弁開口または点火時点調整に関す
る別の情報が直接内燃機関に与えられる。
【００１８】本発明によれば、内燃機関は直接噴射機関
として層状運転で動かされる。非絞り層状運転は効率が
良好であり、従って燃料消費が少ない。ただし、アイド
リング運転中または低い部分負荷運転時には、２００℃
以下の排気ガス温度値になることがある。この範囲で
は、触媒が冷却してその変換温度以下になり、そのため
作用しなくなる。これを避けるために、排気ガス温度は
常に予め与えられた温度−閾値以上に保持されねばなら
ない。これは、制御ユニット３０により排気ガス温度セ
ンサ２０、２２より送られる信号を評価することによっ
て確認される。排気ガス温度が予め定めた閾値以下にな
ると、制御ユニット３０は絞り装置２４に信号を発す
る。この信号は時間制御および温度制御のものであり、
絞り装置２４にて空気供給の絞りを行わせ、それによっ
て排気ガス温度が上昇する。既に述べたごとく、絞りの
強さは温度に依存して選択することができる。
として層状運転で動かされる。非絞り層状運転は効率が
良好であり、従って燃料消費が少ない。ただし、アイド
リング運転中または低い部分負荷運転時には、２００℃
以下の排気ガス温度値になることがある。この範囲で
は、触媒が冷却してその変換温度以下になり、そのため
作用しなくなる。これを避けるために、排気ガス温度は
常に予め与えられた温度−閾値以上に保持されねばなら
ない。これは、制御ユニット３０により排気ガス温度セ
ンサ２０、２２より送られる信号を評価することによっ
て確認される。排気ガス温度が予め定めた閾値以下にな
ると、制御ユニット３０は絞り装置２４に信号を発す
る。この信号は時間制御および温度制御のものであり、
絞り装置２４にて空気供給の絞りを行わせ、それによっ
て排気ガス温度が上昇する。既に述べたごとく、絞りの
強さは温度に依存して選択することができる。
【００１９】さらに、排気ガス温度−閾値を確認する際
に、走行車運転パラメータおよび走行車周囲パラメータ
を考慮することができる。例えば、排気ガス温度−閾値
は、周囲温度および走行速度に依存して選択することが
できる。それによって、例えば周囲温度が低く走行車が
ゆっくり走行する場合に、触媒の急速な冷却が防止され
る。冷却防止の予防措置として、温度閾値を早期に上昇
させることを選択することができる。付加的に、温度勾
配を利用することができる。
に、走行車運転パラメータおよび走行車周囲パラメータ
を考慮することができる。例えば、排気ガス温度−閾値
は、周囲温度および走行速度に依存して選択することが
できる。それによって、例えば周囲温度が低く走行車が
ゆっくり走行する場合に、触媒の急速な冷却が防止され
る。冷却防止の予防措置として、温度閾値を早期に上昇
させることを選択することができる。付加的に、温度勾
配を利用することができる。
【００２０】内燃機関の絞り層状運転の間に、排気ガス
温度センサ２０、２２の信号が制御ユニット３０により
監視され、層状運転中の絞りが排気ガス温度を充分に高
めているかどうかを確認する。これが充分に高くないと
きは、化学量的燃焼の内燃機関の均質運転への切り換え
を行う。それに応じて、噴射制御装置３２は吸入、排出
弁制御装置のようなその他の機関要素と同じく運転され
る。
温度センサ２０、２２の信号が制御ユニット３０により
監視され、層状運転中の絞りが排気ガス温度を充分に高
めているかどうかを確認する。これが充分に高くないと
きは、化学量的燃焼の内燃機関の均質運転への切り換え
を行う。それに応じて、噴射制御装置３２は吸入、排出
弁制御装置のようなその他の機関要素と同じく運転され
る。
【００２１】排気ガス温度センサ２０、２２の信号の継
続的監視により確認できることであるが、前記の手段が
常に充分でないときは、付加的に点火を遅動点火の方へ
ずらすことおよび前点火角度の減少をも行う。この目的
のため、制御ユニット３０は内燃機関１０またはその内
燃機関制御部に適宜の信号を発信する。
続的監視により確認できることであるが、前記の手段が
常に充分でないときは、付加的に点火を遅動点火の方へ
ずらすことおよび前点火角度の減少をも行う。この目的
のため、制御ユニット３０は内燃機関１０またはその内
燃機関制御部に適宜の信号を発信する。
【００２２】提案した制御または本発明による装置によ
り、前部触媒の後方の温度ゾンデにて排気ガス温度−閾
値を下回るとき、排気ガス温度基準を絞りにより高くす
る。それによって、短時間のアイドリング中または低い
部分負荷運転時に非絞り層状運転をさらに利用すること
ができ、その結果燃料の節約となる。比較的長い時間の
アイドリングまたは比較的長い位相の低い部分負荷運転
の時に始めて、従って触媒温度が例えば２００℃以下に
下がったとき、絞りが行われる。しかし、これは時間的
に制御されており、または排気ガス温度閾値を再び越え
るまでにのみ行われる。絞りが充分でないとき、始めて
補助的措置として化学量的燃焼とラムダ制御とを備えた
均質運転に切り換える。この場合、両前部触媒はすべて
の有害物質成分を変換する通常の三元触媒として作用す
る。この運転状態では、このとき使用されているＮＯx
−メモリ触媒の働きは必要でない。従って、この運転状
態におけるメモリ触媒の監視は省略することができる。
最後に、新たな排気ガス温度上昇のためには、第３のス
テップにおいて前点火角度を必要に応じて減少させるこ
とができる。
り、前部触媒の後方の温度ゾンデにて排気ガス温度−閾
値を下回るとき、排気ガス温度基準を絞りにより高くす
る。それによって、短時間のアイドリング中または低い
部分負荷運転時に非絞り層状運転をさらに利用すること
ができ、その結果燃料の節約となる。比較的長い時間の
アイドリングまたは比較的長い位相の低い部分負荷運転
の時に始めて、従って触媒温度が例えば２００℃以下に
下がったとき、絞りが行われる。しかし、これは時間的
に制御されており、または排気ガス温度閾値を再び越え
るまでにのみ行われる。絞りが充分でないとき、始めて
補助的措置として化学量的燃焼とラムダ制御とを備えた
均質運転に切り換える。この場合、両前部触媒はすべて
の有害物質成分を変換する通常の三元触媒として作用す
る。この運転状態では、このとき使用されているＮＯx
−メモリ触媒の働きは必要でない。従って、この運転状
態におけるメモリ触媒の監視は省略することができる。
最後に、新たな排気ガス温度上昇のためには、第３のス
テップにおいて前点火角度を必要に応じて減少させるこ
とができる。
【００２３】よって、まとめて言えば、効率および排出
を最善の状態にする排気ガス温度制御が達成される。
を最善の状態にする排気ガス温度制御が達成される。
【図１】本発明により形成した内燃機関を図式的に示
す。
す。
１０ 内燃機関 １１ 吸入管 １２、１４ 前部触媒 １６、１８ 排気ガス導管 ２０、２２ 排気ガス温度センサ ２４ 絞り装置 ２６ メモリ触媒 ２８ モニターゾンデ ３０ 制御ユニット ３２ 噴射制御装置 ３４〜４０ 噴射ノゾル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ ３０１Ｊ ３０１Ｋ ３０１Ｔ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｐ ３１２Ｒ ３１４ ３１４Ｂ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｅ
Claims (15)
- 【請求項１】 触媒装置を具備する内燃機関における排
気ガス温度上昇のための方法にして、該内燃機関では燃
料が直接噴射され、新しい空気の供給が絞り装置により
制御可能であり、そして排気ガス温度が温度ゾンデまた
は温度モデルにより決定され、その場合内燃機関が先ず
層状運転にて動作する前記方法において、 排気ガス温度−閾値を下回るとき、排気ガス温度の上昇
のため内燃機関の絞りが行われることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 絞りが時間制御および（または）温度制
御により行われることを特徴とする、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 前部触媒の後方に設けたメモリ触媒が再
生位相の間にモニターゾンデにより監視されることを特
徴とする、請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 温度上昇のための絞りが充分であるかど
うかを検知し、充分でないとき内燃機関の均質運転に切
り換えることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに
記載の方法。 - 【請求項５】 付加的に点火角度を減少させることを特
徴とする、請求項１ないし４の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 排気ガス温度−閾値が、走行車運転条件
または走行車周囲条件の関数として選択されることを特
徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 排気ガス温度−閾値が、周囲温度に依存
して定められることを特徴とする、請求項１ないし６の
１つに記載の方法。 - 【請求項８】 触媒装置と、燃料直接噴射装置と、新し
い空気の供給を調整する絞り装置と、温度ゾンデまたは
温度モデルにより排気ガス温度を確認する装置とを具備
する内燃機関における排気ガス温度上昇のための装置に
して、その場合内燃機関が先ず層状運転にて動作する前
記装置において、 絞り装置と排気ガス温度を確認する装置とに結合された
制御装置を設け、排気ガス温度−閾値を下回るとき、前
記制御装置が温度上昇のため内燃機関の絞りを指示する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項９】 絞りが時間制御および（または）温度制
御により行われるように、前記制御装置が構成されてい
ることを特徴とする、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 排気ガス系に前部触媒が設けられ、こ
の前部触媒の後方に排気ガス温度センサが接続されてい
ることを特徴とする、請求項８または９に記載の装置。 - 【請求項１１】 前部触媒の後方にメモリ触媒が接続さ
れ、このメモリ触媒が流動方向に後につづくモニターゾ
ンデにより監視されることを特徴とする、請求項８ない
し１０の１つに記載の装置。 - 【請求項１２】 制御装置が、絞りが排気ガス温度の上
昇に充分でないとき、内燃機関を均質運転に切り換える
ユニットを有することを特徴とする、請求項８ないし１
１の１つに記載の装置。 - 【請求項１３】 制御装置が、前制御角度の減少信号を
発するために構成されていることを特徴とする、請求項
８ないし１２の１つに記載の装置。 - 【請求項１４】 制御装置が、その他の走行車運転デー
タまたは走行車周囲データを受容しかつ考慮するように
構成されていることを特徴とする、請求項８ないし１３
の１つに記載の装置。 - 【請求項１５】 制御装置が、周囲温度および（また
は）走行速度に対応する信号の入力部を有し、そして排
気ガス温度−閾値がこれらの信号に依存して定められる
ように、前記制御装置が構成されていることを特徴とす
る、請求項１４に記載の装置。
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