JP2002507689A - 燃焼エンジンの空気−燃料比を制御する方法および配置 - Google Patents

燃焼エンジンの空気−燃料比を制御する方法および配置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃焼エンジン(1)を制御する方法に関し、このエンジンは、エンジン(1)の各シリンダー(3)に空気/燃料混合物を発生させるための手段(4、5、17)、エンジン(1)に接続される排気システム(7、8)、この排気システム(7、8)内に提供される排気触媒(10)およびNOx吸着剤(11)を有し、この方法は、以下を包含することを特徴とする:比較的に希薄な排気ガス混合物におけるNOx化合物を吸着するために、上記NOx吸着剤(11)に上記排気ガス混合物を発生させる第一作動条件での、上記手段(4、5、17)の制御;および比較的に濃厚な排気ガス混合物におけるNOx化合物を脱着するために、上記NOx吸着剤(11)に上記排気ガス混合物を発生させる第二作動条件での、上記手段(4、5、17)の制御。本発明は、本発明が以下を包含することを特徴とする:この車輌において、少なくとも1つの条件が優勢かどうかの検出であって、この条件は、上記第一作動条件から上記第二作動条件への切換の開始に対応しており、ここで、このエンジン(1)に対する上記空気/燃料混合物の調整が行われ、ここで、上記濃厚排気ガス混合物の発生は、上記条件に依存して、このNOx吸着剤(11)中のNOx化合物の脱着のために、開始される。本発明はまた、上記方法を達成するためのデバイスに関する。本発明の手段によって、NOx吸着剤の改良した再生が得られ、これにより、以前に公知のシステムと比較して、低燃費、低排出および改良された快適性を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、添付の請求項1の前文に従って、燃焼エンジンを制御する方法に関
する。本発明は、特に、燃焼エンジンと連絡して配置されたNOx吸着剤の再生 の分野での使用が意図されている。本発明はまた、添付の請求項15の前文に従
って、このような方法を達成するためのデバイスに関する。
【0002】 (発明の背景) 燃焼エンジンによって動作される車輌の分野では、エンジンの排気ガス中の有
害物質の排出を低くすることが一般に要求される。これらの物質は、主として、
窒素酸化物化合物(NOx)、炭化水素化合物(HC)および一酸化炭素(CO )の形態で、汚染物質の形態である。今日のガソリンエンジンに関して、その排
気ガスは、通常、排気触媒により浄化されるが、それは、排気システムの一部を
形成し、そこを通って、これらの排気ガスは、案内される。いわゆる三元触媒(
これは、以前に公知である)では、上記有害化合物の大部分は、公知の触媒反応
によって、取り除かれる。NOx、HCおよびCOに対して最適な浄化度を与え るように、この触媒の機能を最適化するために、このエンジンは、大ていの作動
時には、化学量論的な空気/燃料混合物、すなわち、λ=1の混合物によって作
動される。
【0003】 今日の三元触媒は、通常、非常に高い浄化度を有し、これは、大気中の有害な
汚染物質の排出を大きく低減するものの、現在、これらの有害物質の排出をさら
に低減することが要求されている。これらの要求は、特に、NOx、COおよび HC化合物の極めて低い排出に対する要求と共に、様々な国での益々厳しい規制
に由来している。
【0004】 さらに、車輌の分野では、エンジンの燃費をできるだけ少なくするという一般
的な要求がある。この目的を達するために、過去数年間にて、特に、エンジンが
益々希薄な燃料混合物(すなわち、λ=1の場合)によって作動できるように、
エンジンのシリンダーに新しい型の燃焼室を有するエンジンが開発されている。
このようなエンジンは、一般に、「希薄燃焼」エンジンと呼ばれている。いわゆ
るDIエンジン(すなわち、直噴オットーサイクルエンジン)では、このエンジ
ン中の各個の燃焼室は、供給された燃料が各個の点火プラグで高度に濃縮され得
るような様式で、構成されている。連続運転中では、このようなエンジンは、非
常に希薄な空気/燃料混合物(およそλ=4)によって作動できる。この理由の
ために、この型のエンジンでは、実質的な低燃費が達成され得る。
【0005】 DIエンジンは、通常、非常に希薄な空気/燃料混合物により作動されるとい
う事実のために、対応する希薄な排気ガス混合物は、この三元触媒を通って流れ
る。その結果、この三元触媒は、(化学量論的な混合物に最適な浄化の程度で構
成されているという事実のために)、排気ガス中のNOx化合物を低減できなく なる。この理由のために、従来の三元触媒は、窒素酸化物吸着剤(これはまた、
NOx吸着剤、または「NOxトラップ」とも呼ばれる)と組み合わせることがで
きるが、これは、例えば、燃焼エンジンからの排気ガス中のNOx化合物を吸着 するための、それ自体が公知のデバイスである。このようにして、このNOx吸 着剤は、従来の三元触媒を補完するものとして、設置され利用できる。
【0006】 NOx吸着剤は、従来の三元触媒から上流の別個のユニットとして、あるいは 、この三元触媒の一体化部分として(すなわち、この三元触媒の触媒物質と共に
)のいずれかで配置できる。このNOx吸着剤は、このエンジンが希薄空気/燃 料混合物によって作動される場合、この排気ガス中のNOx化合物を捕縛(吸着 する)ような様式で、そして、このエンジンが、一定時間にわたって、濃厚空気
/燃料混合物によって作動される場合、このNOx化合物を解き放つ(脱着する )ような様式で、構成されている。さらに、このNOx吸着剤は、ある限界まで (すなわち、それが、最終的に、「満たされて」、それにより、その吸着限界に
達するまで)、NOx化合物を吸着することだけができる特性を有する。この状 況では、このNOx吸着剤は、再生されなければならず、すなわち、蓄積したN Ox化合物を脱着して、それにより、放出するように促されなければならない。 従来の三元触媒が、次いで、このNOx吸着剤の下流に配置されている場合、脱 着したNOx化合物は、この三元触媒がそのイグニッション温度に達するという 条件で、この三元触媒によって排除できる。
【0007】 従来技術によれば、このNOx吸着剤の再生は、一定時間にわたって、このN Ox吸着剤を通る排気ガス混合物を比較的に濃厚にすることにより達成でき、こ のことは、次に、このエンジンを、短時間(例えば、数秒)にわたって、比較的
に濃厚な空気/燃料混合物により作動されることによって、達成できる。このよ
うにして、このNOx吸着剤は、「空に」され、従って、新たな再生が必要にな るまで続く一定時間の間、NOx化合物を吸着できるようになる。
【0008】 従来技術によれば、この再生は、NOx吸着剤を通る排気ガス混合物中の空気 濃度を制御することによって達成され得る。このような制御用のシステムは、米
国特許第5 461 857号で開示されており、排気ガスフィルターシステム
(これは、順に、三元触媒、酸化触媒およびNOx吸着剤を備える)を有するエ ンジンを包含する。この公知システムによれば、空気/燃料混合物は、このエン
ジンの燃焼室で燃焼されるが、ここで、このエンジンからの排気ガスは、公知の
様式で、この三元触媒を通って供給される。さらに、このシステムは、この三元
触媒とNOx吸着剤との間の位置にて、その排気パイプに二次空気を供給するた めのエアポンプを含む。二次空気の供給によって、このNOx吸着剤を通る排気 ガス混合物を希薄にすることができる。このようにして、この排気ガス中のNO x 化合物の低減は、2段階(すなわち、このNOx吸着剤ならびに、この三元触媒
中にて)で起こる。公知文献によるシステムでは、このNOx吸着剤は、この二 次空気の供給を中断することにより、再生できる。これは、このNOx吸着剤に 、比較的に濃厚な排気ガス混合物を有するパルス(pulse)を供給し、これ
によって、これは、再生される。
【0009】 この公知のシステムは、原理的には、充分に作動するものの、それは、しかし
ながら、ある種の欠点がある。第一に、このシステムは、上記二次空気の供給用
の多数の異なる構造上の細部(すなわち、二次エアポンプ、空気導管、バルブ、
およびこれらの空気導管のこの排気システムとの接続部)を備えることが注目さ
れ得る。これらの構成要素は、このエンジンと連絡して組み立てなければならず
、その結果、このシステムは、これらの構成要素のコストならびに、上記車輌に
おけるその組立のためのコストに関して、不必要に高価となる。他の欠点は、こ
の車輌の運転者が、通常、このNOx吸着剤があまりに頻繁に再生される場合、 その快適性に関して不利であると認める事実に関しており、これは、濃厚排気ガ
スパルスの生成が、「断続的(jerky)」であって、結果的に、運転中にお
いて運転者の邪魔をすると認められ得るという事実に起因している。
【0010】 (発明の要旨) 本発明の目的は、燃焼エンジンからの有害な排出を浄化する改良方法を提供す
ることにある。特に、本発明の目的は、燃焼エンジンと関連して、NOx吸着剤 の再生を改良する方法を提供することにある。上記目的は、その特徴的な構成が
添付の請求項1から明らかである方法によって、達成される。上記目的はまた、
その特徴的な構成が添付の請求項15から明らかであるデバイスによって、達成
される。
【0011】 本発明は、燃焼エンジンを制御することを意図しており、このエンジンは、こ
のエンジンの各シリンダーに空気/燃料混合物を発生させるための手段、このエ
ンジンに接続される排気システム、この排気システム内に提供される排気触媒お
よびNOx吸着剤を有する。本発明は、比較的に希薄な排気ガス混合物における NOx化合物を吸着するために、上記NOx吸着剤に上記排気ガス混合物を発生さ
せる第一作動条件で、上記手段を制御すること;および比較的に濃厚な排気ガス
混合物におけるNOx化合物を脱着するために、上記NOx吸着剤に上記排気ガス
混合物を発生させる第二作動条件で、上記手段を制御することを包含する。本発
明は、本発明が以下を包含することを特徴とする:この車輌において、少なくと
も1つの条件が優勢かどうかを検出することであって、この条件は、上記第一作
動条件から上記第二作動条件への切換の開始に対応しており、ここで、このエン
ジンに対する上記空気/燃料混合物の調整が行われ、ここで、上記濃厚排気ガス
混合物の発生は、上記条件に依存して、このNOx吸着剤中のNOx化合物の脱着
のために、開始される。
【0012】 本発明によって、いくつかの利点が達成される。第一に注目され得ることは、
本発明は、エンジンの燃費低減を提供し、これは、NOx吸着剤が、この燃費に 関して最適点で再生されるという事実に起因していることである。さらに正確に
は、この再生は、とにかく、このエンジンにおいて、モーメントの増加が起こる
ような場合に、起こる。さらなる結果として、本発明によれば、このNOx吸着 剤を再生するため、さらなる別個の場合(これは、それ自体、高燃費を生じる)
を利用する必要はない。さらに、本発明によって、以前に公知のシステムと比較
して、低排出が達成される。また、車輌の乗員にとって、さらに高い程度の快適
性が得られ、これは、その乗員が、運転中にて、公知のシステムよりも低い程度
でしか衝撃および類似の妨害を感じないという事実に起因している。
【0013】 好ましい実施態様によれば、本発明は、このエンジンからの排気ガス中のNO x 化合物の量を検出することを包含する。この結果、本発明により、このNOx
着剤中の潜在的なイオウの解毒の制御が可能となり、これは、次に、このNOx 吸着剤に対する長い寿命を可能にする。さらに、このエンジンを異なる燃料品質
(例えば、一定量のイオウを含有する燃料)で運転することが可能となり、これ
は、本発明が潜在的なイオウの解毒を制御するという事実に起因している。この
ようにして、本発明により、このエンジンシステムは、異なる燃料品質(例えば
、異なるNOxレベルを有する燃料)に関して、融通がきくようになる。
【0014】 本発明の有利な実施態様は、添付の従属請求項から明らかとなる。
【0015】 (好ましい実施態様) 図1は、本発明による配置の概略図を示す。好ましい実施態様によれば、本発
明は、燃焼エンジン1に連絡して配置されており、このエンジンは、従来のガソ
リンエンジンまたはディーゼルエンジンであり得るが、好ましくは、いわゆるD
Iエンジン、すなわち、直噴オットーサイクルエンジン型のエンジンで構成され
、この場合、エンジン1への燃料の噴射は、「層状」作動に適合されており、す
なわち、この場合、供給した燃料は、一定の所定作動条件にわたって、このエン
ジンを非常に希薄な空気/燃料混合物(およそλ=4)で作動できるように、こ
のエンジンの各燃焼室において、濃縮できる。このようなエンジンを用いると、
化学量論的な混合物(すなわち、λ=1の場合)で作動されるエンジンと比較し
て、かなりの燃料が節約される。このようなエンジンはまた、「均一な」作動す
なわち、化学量論的な混合物または比較的に濃厚な混合物を用いる作動に適合さ
れる。
【0016】 従来の様式では、エンジン1には、空気入口2を経由して、流入空気が供給さ
れる。さらに、エンジン1は、いくつかのシリンダー3およびそれに対応する数
の燃料噴射器4を備え付けている。各噴射器4は、電気接続6を経由して、中心
制御ユニット5に接続される。好ましくは、制御ユニット5は、コンピューター
ベースであり、そして常に適合された空気/燃料混合物がエンジン1に供給され
るように、公知の様式で、燃料タンク(図示せず)からの燃料に関して、各噴射
器4への燃料供給を制御するために、適合されている。この実施態様によるエン
ジン1は、「マルチポイント」噴射型に従って形成されており、この場合、エン
ジン1に対する正しい量の燃料は、公知の様式で、各噴射器4に個々に供給でき
る。
【0017】 エンジン1の作動中にて、制御ユニット5は、いずれの所定の瞬間においても
、優勢な作動条件に適合するように、エンジン1に対して、この空気/燃料混合
物を制御するように適合される。エンジン1の制御は、エンジン1および当該車
輌の作動条件を反映している種々のパラメータに依存して、事実上公知の条件で
、起こる。例えば、このエンジンの制御は、優勢なガス供給、このエンジンの速
度、このエンジンに噴射した空気の量およびその排気ガス中の酸素濃度に依存し
て、起こり得る。
【0018】 この図面で示したエンジン1は、5気筒型である。しかしながら、本発明は、
種々の数のシリンダーおよび種々のシリンダー構成を有するエンジンで使用でき
ることに注目される。好ましくは、噴射器4は、その燃料が各シリンダー3に直
接噴射される型により構成されるが、本発明はまた、いわゆる「ポート噴射」エ
ンジンで使用できる。さらに、本発明は、原理的には、いわゆる「シングルポイ
ント」噴射(ここでは、このエンジンの入口にて、1個の単一燃料噴射器が設け
られている)にも、同様に、使用できる。
【0019】 エンジン1からの排気ガスは、シリンダー3から、枝分かれパイプ7を経由し
て、さらに、排気パイプ8(これは、枝分かれパイプ7に接続されている)へと
案内される。好ましくは、排気触媒9は、排気パイプ8に沿って、さらに下流に
提供され、この排気触媒は次いで、従来の三元触媒10およびNOx吸着剤11 から構成される。NOx吸着剤11は、それ自体以前に公知の型であり、それゆ え、排気パイプ8を経由してエンジン1から流出するNOx化合物を吸収するよ うに適合されている。好ましくは、NOx吸着剤11は、別個のブロックとして 、または三元触媒10と共に完全に一体的に形成される(すなわち、三元触媒1
0の触媒材料と共に形成されたユニットとして)かのいずれかで、三元触媒10
と同じハウジング内で提供される。選択される形態とは無関係に、NOx吸着剤 11は、破線によって、この図面では、別個のユニットとして、概略的に表示さ
れている。それゆえ、エンジン1からの排気ガスは、排気パイプ8を通り、触媒
パッケージ9を通って、次いで、さらに大気中へと流れる。
【0020】 上で言及したことに従って、エンジン1は、DIエンジンから構成され得、こ
こで、各個のシリンダー3に対する空気/燃料混合物は、通常の運転中にて、大
体、λ=4であり得る。このような希薄混合物を用いた作動中にて、エンジン1
からの排気ガスの一部をなすNOx化合物は、三元触媒10によっても低減され ないが、その代わりに、NOx吸着剤11により吸着される。
【0021】 この実施態様によれば、エンジン1は、電気的に加熱可能な始動触媒12を備
え付けており、これは、次に、電力源(図示せず)に接続され、そしてエンジン
1の低温始動時にて起動されるように、適合される。始動触媒11の目的は、三
元触媒11のイグニッション時間(すなわち、触媒10が、この排気ガス中の有
害物質の所定部分を少なくできる温度まで加熱するのにかかった時間)を短くす
ることにある。始動触媒12を電気的に加熱することにより、三元触媒10の加
熱時間は、短くできる。これは、特に、エンジン1の低温始動時にて、改良され
た排気浄化を与える。
【0022】 さらに、このシステムは、これらの排気ガス中での酸素濃度を検出するための
センサ13を備える。好ましくは、センサ13は、線形ラムダプローブ型であり
、そして電気接続14を経由して、制御ユニット5に接続されている。好ましく
は、センサ13は、始動触媒12の上流にある排気パイプ8で配置されているが
、他の位置(例えば、始動触媒12とNOx吸着剤11との間)もまた、可能で ある。
【0023】 空気入口2には、エアフローメーター15が設けられている。エアフローメー
ター15は、それ自体、以前に公知であるが、追加接続16を経由して、制御ユ
ニット5に接続されており、そして測定信号(これは、エンジン1に流入する空
気の測定量を構成する)を発する。さらに、このシステムは、ガススロットル1
7を備え、これは、好ましくは、電気的に制御可能である。この目的を達するた
めに、ガススロットル17は、制御可能なポジショニングモーター18を備え付
けており、これによって、ガススロットル17は、優勢な作動条件に依存して、
エンジン1に適量の空気が供給されるように、一定の所望のポジションに設定さ
れ得る。それゆえ、ポジショニングモーター18は、追加接続19を経由して、
制御ユニット5に接続される。ガススロットル17を制御するために、このシス
テムはまた、車輌のアクセルペダル21用のポジションインジケーター20を備
える。ポジションインジケーター20は、アクセルペダル21のポジションを検
出し、そのポジションに関する信号(すなわち、その値が優勢なガス供給に対応
する信号)を、追加接続22を経由して、制御ユニット5へと供給する。
【0024】 さらに、制御ユニット5は、数個の追加インジケーターに接続されており、こ
れらは、図1で概略的に表示されている。好ましくは、これらのインジケーター
は、車輌のブレーキペダル24のポジション用のポジションインジケーター23
、エンジン1の速度の検出用のエンジン速度インジケーター25、およびこの車
輌にあるブレーキブースター(図示せず)での圧力の検出用の圧力インジケータ
ー26により、構成される。上記インジケーター23、25および26は、それ
らに対応する電気接続27〜29を経由して、制御ユニット5に接続されている
【0025】 好ましくは、このシステムはまた、NOxセンサ30、すなわち、この排気ガ ス中のNOx化合物の濃度の検出用のインジケーターを備える。NOxセンサ30
は、追加電気接続31を経由して、制御ユニット5に接続されている。NOxセ ンサ30は、この排気システムの種々の位置(例えば、始動触媒12とNOx吸 着剤11との間、またはこの図面のように、三元触媒10の下流)で配置され得
る。さらに、始動触媒12と連絡して、好ましくは、温度インジケーター32が
設けられている。温度インジケーター32は、追加電気接続33を経由して、制
御ユニット5に接続されており、そして始動触媒12の温度に対応する信号を提
供する。温度インジケーター32からの信号はまた、NOx吸着剤11の測定温 度を決定するために、使用できる。また、温度インジケーター32の代わりとし
て、またはそれを補完するものとして、NOx吸着剤11の測定温度は、制御ユ ニット5に記憶される所定の数学的なモデルを使用することにより、決定できる
。例えば、このようなモデルは、始動触媒32およびNOx吸着剤11での温度 間での、以前に公知の関係を使用できる。
【0026】 さらに、この実施態様によるシステムは、この車輌の燃料タンクからの燃料蒸
気を吸い上げるためのそれ自体以前に公知の排気キャニスター34を備え付けて
いる。以前に公知の様式にて、これらの燃料蒸気は、燃料ライン35を通り、キ
ャニスター34(これは、活性炭を備える)を通って、案内される。規則的な間
隔で、キャニスター34は、再生(いわゆる「パージング」)を受けなければな
らず、これは、キャニスター34とエンジン1の空気入口2との間のライン37
に沿って配置された特定のパージバルブ36を開けることにより、達成される。
パージバルブ36は、電気的に制御可能であり、この目的を達成するために、そ
れは、電気接続38を経由して、制御ユニット5に接続されている。制御ユニッ
ト5は、所定の時点および運転条件に従って、パージバルブ36を開くように適
合されている。このパージング作機能中にて、エンジン1の入口側での優勢な負
圧の結果、空気導管39を経由して供給される空気は、キャニスター34を通っ
て供給され、そしてキャニスター34を空にする。このようにして、キャニスタ
ー34で集められた燃料蒸気は、従って、このエンジン内で燃焼されるために、
エンジンの空気入口2に戻って案内される。このパージング機能の結果として、
さらなる燃料が供給されるという事実のために、この制御ユニットは、それに従
って各噴射器4を経由して供給される燃料の量を調整しなければならない。
【0027】 さらに、このシステムは、好ましくは、アンチスピン機能を備え付けており、
すなわち、制御ユニット5は、この車輌のホイールがスピンする傾向(これは、
例えば、加速中または角を急に曲がる(hard taking of cor
ners)間にて、起こり得る)を検出するように、適合されている。この目的
を達成するために、このシステムは、好ましくは、各ホイールの速度検出用の4
個のセンサ40を備える。それ自体以前に公知の様式で、制御ユニット5は、(
この車輌の各ホイールの速度および他の作動パラメータに基づいて)、このホイ
ールのスピンが止まるように、エンジン1を制御できる。これを達成するための
いくつかの異なる方法は、以前に公知である。例えば、このエンジンは、各シリ
ンダーへの燃料供給が、ホイールのスピンを検出した時点において、完全にまた
は部分的に中断するように、制御できる。この結果、このエンジンの出力が低下
し、これは、ホイールがスピンする傾向をなくす。
【0028】 本発明の機能は、今ここで、詳細に記述する。エンジン1がDIエンジンから
構成される場合、それは、通常の連続作動中にて、非常に希薄な空気/燃料混合
物、さらに正確には、そのラムダ値が約λ=4である混合物により、作動され得
る。この結果、排気パイプ8を通って流れ、NOx吸着剤11に達する排気ガス 混合物は、同様に、非常に希薄となる。公知の原理によれば、このNOx吸着剤 は、次いで、この排気ガス混合物中に存在しているNOx化合物を吸着する。希 薄な排気混合物を用いた一定時間(通常、約1〜2分間)の運転の後、NOx吸 着剤11は、「満たされ」、すなわち、その触媒材料は、飽和される。このこと
は、NOx吸着剤11が、もはや、この排気ガス混合物からNOx化合物を吸着で
きないことを暗示している。この段階にて、NOx吸着剤11は、再生されなけ ればならない。
【0029】 本発明の背後にある基本的な原理は、一定の所定作動条件の少なくとも1つが
優勢である(prevail)とき、上記再生が開始されることにある。本発明
に従って利用できるこのような条件の一例には、エンジン1のトルクの意図的な
変化に対応する条件がある。例えば、このような条件は、その運転者の行動によ
り(例えば、この運転者がこのスロットルを一定範囲まで適用することによって
)、発生され得る。この運転者が、例えば、追い越しをしたくて、それゆえ、そ
のスロットル適用度を高めるとき、この車輌は、加速する。それ自体以前に公知
の様式で、制御ユニット5は、この車輌の加速中にて、比較的に濃厚な空気/燃
料混合物をエンジン1に供給するように、適合される。例えば、エンジン1は、
空気/燃料混合物がλ=0.9に対応する間にて、その最大トルクを伝達するよ
うに、構成できる。加速の結果、この運転者は、このエンジンからのトルクの増
加を期待する。この条件は、NOx吸着剤を完全にまたは部分的に同時再生する ために、利用できる。この目的を達成するために、この条件を検出すると、この
制御ユニットは、一定時間(これは、概して、このNOx吸着剤の所望の再生を 与える)中にて、このNOx吸着剤に対して、比較的に濃厚な排気ガス混合物を 維持するように、適合される。それゆえ、その快適性に関して、利点が得られる
。何故なら、このNOx吸着剤を再生するために、(この加速が起こるのと)同 時に、濃厚パルスが発生される場合、この運転者は、この場合、それを不利とは
認めないからである。さらに、この車輌の燃費に関して、利点が得られ、これは
、この再生のために、エンジン1の既存のトルク変化が利用されるという事実に
起因している。
【0030】 図2は、本発明の機能を記述している少し簡略したフローチャートを示す。本
発明は、エンジン1が、DIエンジン(これは、一定作動条件の間にて、例えば
、中程度−高い負荷での連続運転中にて、比較的に希薄な排気ガス混合物(四角
41)により作動されるように適合される)で構成される場合にて、利用するの
に特に適切である。このような作動中にて、一定の所定作動条件のいずれか1つ
が優勢かどうかの制御が行われる。この制御の目的は、このような作動条件の少
なくとも1つが優勢なら、このNOx吸着剤の再生を可能にすることにある。そ れゆえ、制御ユニット5は、「運転者が起動した再生」の形態で、トルクの意図
的な変化に対応している条件が優勢かどうかを検出して(四角42)、その場合
、濃厚なパルスを発生するように、適合される。このことは、制御ユニット5が
アクセルペダル21の角度のポジションを検出するように適合されることを意味
し、これは、ポジションインジケーター20によって、行われる。そのスロット
ル適合度が、所定の限界値を超える場合、すなわち、ガススロットル17の開放
率が、一定の限界値を超える場合、制御ユニット5は、「運転者が起動した再生
」が優勢であると想定する。この場合、制御ユニット5は、このNOx吸着剤が 再生され得るように、このエンジンに供給しなければならない空気/燃料混合物
の適切な組成を決定する。通常、次いで、比較的に濃厚な混合物(例えば、約0
.7〜0.8のλ値を有する混合物)が選択される。この混合物は、一定時間t 1 (これは、このNOx吸着剤を完全に再生するのに必要である)にわたって存在
しなければならない。本発明の条件に対応する時間t1の値は、経験から行った 測定および制御ユニット5によって決定した測定を基準とされ得る。以下でさら
に詳細に記述することによれば、この時間t1は、10分の1秒から数秒まで変 わり得る値に選択され得る。
【0031】 この制御ユニットが、再生用のλ関係および時間t1(この時間の間、この再 生は、継続する)に適切な値を決定したとき(四角43)、この制御ユニットは
、この測定時間中において、計算した濃厚な排気ガス混合物が得られるように(
四角44)、エンジン1への空気および燃料の供給を制御することにより、この
再生を開始する。このことに関して、噴射器4への燃料供給は、また、例えば、
このエンジンに供給される空気の量に依存して、所望混合物が得られるように、
制御される(図1を参照)。この「濃厚パルス」は、この運転者が加速するのと
同時に、発生される。この運転者は、そのとき、このNOx吸着剤の再生が同時 に起こる場合、その快適性に関するいずれの差にも気づかない。
【0032】 NOx吸着剤11が完全に再生するのに必要な時間t1の値は、作動パラメータ
(例えば、エンジン1の運転速度および負荷、ならびにNOx吸着剤11の現行 充満係数)に依存する。NOx吸着剤11のサイズおよびそれが希薄作動中にて 満たされる速度を規定する既知パラメータに基づいて、この制御ユニットは、そ
の充満係数に関する値を連続的に決定するように、適合され得る。このようにし
て、この再生は、それが実質的にNOx化合物がない状態にするのに必要な時間 だけに限定され得る。例えば、NOx吸着剤11が、この運転者が起動した再生 が検出されるときの一定トルクにて、NOx化合物で半分満たされており、それ ゆえ、50%の充満係数を示すな場合、時間t1は、比較的に低い値に選択され 得る。しかしながら、このNOx吸着剤が、原理的に100%である充満係数を 示す場合、このNOx吸着剤を完全に再生するためには、時間t1に対して、比較
的に高い値が要求される。
【0033】 上記の「運転者が起動した再生」とは、NOx吸着剤11が、いかにして、エ ンジン1のトルクの意図的な変化の結果として再生され得るかの一例である。こ
の再生に利用され得る意図的なトルク変化の他の例には、この車輌における可能
な巡航制御システムの起動、空調システムのオン(connection)およ
びオフ(disconnection)、ならびにこの車輌の安定性制御用のシ
ステムのオンおよびオフがある。これらの行為の全ての結果、トルク変化が生じ
、その間、NOx吸着剤11の再生が実行され得る。
【0034】 上記作動様式の代替として、本発明はまた、このNOx吸着剤の部分再生(す なわち、このNOx吸着剤が完全にNOx化合物がない状態まで必ずしも継続され
なくても良い再生)を行うように、準備され得る。これは、例えば、一定の作動
条件が、一定の限定時間にわたって、このエンジンに比較的に濃厚な空気/燃料
混合物だけが送達され得ることを要求すべき場合、問題となり得る。その場合、
このNOx吸着剤は、NOx化合物が部分的にない状態される。この制御ユニット
は、しかしながら、この充満係数の値を連続的に記憶するように適合され、これ
は、次いで、このNOx吸着剤の次の再生の基準となる。
【0035】 このNOx吸着剤の再生用に検出され得るさらなる条件には、上記パージング 機能が起動されるかどうかであり、これは、すなわち、パージバルブ36(図1
を参照)が起動されるかどうか(四角45)に依存している。本発明によれば、
この制御ユニットにより、このパージバルブが起動することを確立する場合、こ
のNOx吸着剤は、同様に、再生され得る。この場合、事象の過程は、適切なλ 値および時間t1(この間、このNOx吸着剤を通る濃厚な排気ガスパルスが存在
する)の計算(四角43)に移行する。このようにして、本発明によれば、この
NOx吸着剤の再生は、このパージバルブが起動されるのと本質的に同時に起こ るように、引き起こされる。
【0036】 このNOx吸着剤の再生に関連して検出され利用され得るさらなる条件には、 この車輌のブレーキブースターにおいて、一定の所定圧力が優勢であるかどうか
である(四角45)。通常、現代の車輌は、そのエンジンの入口への接続部を有
する減圧チャンバを備えるブレーキブースターを利用し、ここで、このエンジン
の作動中にて、この減圧チャンバには、負圧が発生され得る。この圧力は、この
ブレーキシステムにおいて、所望のブレーキ出力を与えるために、利用される。
本発明に従って、上記圧力インジケーター26(図1を参照)は、従って、この
圧力の測定に利用される。この圧力が、所定限界値とは異なる場合、このエンジ
ンは、このエンジンの入口にて所望圧力が確保され得るように、この空気/燃料
混合物を変えるように制御される。この実施態様によれば、この状況が、この制
御ユニットにより検出される場合(四角46)、再生もまた開始され、ここで、
この制御ユニットは、適切なλ値および時間(この時間の間、このNOx吸着剤 を通って、濃厚な排気ガスパルスが存在する)を決定する(四角43)。このよ
うにして、本発明は、このブレーキブースターにおいて、所定の圧力が優勢であ
ることを保証するので、同様に、自動制御機能を与える。
【0037】 ブレーキペダル24の一部をなすポジションインジケーター23によって、こ
のNOx吸着剤の再生はまた、この車輌のブレーキペダル24のポジションに依 存して、制御され得る。例えば、この運転者がブレーキをかける場合、上記再生
を開始するために、この条件が利用され得る。
【0038】 ブレーキペダル24のポジションを検出する代わりに、このシステムはまた、
圧力インジケーター(図示せず)(これは、この車輌のブレーキ回路でのブレー
キ圧を検出する)からの信号を利用し得る。
【0039】 このNOx吸着剤の再生に利用され得るさらなる条件には、この制御ユニット が上記スピン制御機能を起動するかどうかである(四角47)。ホイール速度イ
ンジケーター40(図1を参照)によって、スピンする傾向が検出される場合、
このエンジンは、低いエンジン出力が得られるように制御され、それによって、
このホイールスピンは、止められ得る。この状況はまた、再生を達成するために
利用でき、ここで、この制御ユニットは、所望の再生を起こすために、適切なλ
値および時間(この間、このNOx吸着剤を通って、濃厚な排気ガスパルスが存 在する)を計算する(四角43)。その後、この濃厚パルス(四角44)が発生
される。
【0040】 このエンジンおよび車輌の上記作動条件は、「既存の」作動条件型であると言
うことができ、これは、この車輌において、その通常の作動中にて起こり得、そ
の結果、このエンジンに供給される空気/燃料混合物は、調整されなければなら
ない。本発明の背後にある基本的な思想は、これらの既存作動条件が、このNO x 吸着剤の再生を同時に開始するために利用され得るということである。
【0041】 先の作動条件のいずれも優勢でない場合、このNOx吸着剤は、依然として、 それが満たされるときに、再生されなければならない。例えば、当該車輌が、い
ずれの加速も行わずに(すなわち、いずれの「運転者が起動した再生」も行うこ
となく)、長時間にわたって運転される場合、依然として、このNOx吸着剤は 、それが満たされたとき、再生する必要がある。これは、最新の再生から一定の
最大時間が経過した後の再生に対応する。それゆえ、最新の再生から経過した時
間t2が、一定の限界値(これは、この制御ユニットにより、確立され得る)を 超える場合、強制的な再生を実行しなければならない(四角48)。この場合、
事象の過程は、適切なλ値および時間t1(この間、このNOx吸着剤を通る濃厚
な排気ガスパルスが存在する)の決定(四角43)に移行し、それから、この再
生が起動される(四角44)。
【0042】 λ値および時間t1(この時間の間、濃厚な排気ガスパルスが存在する)の計 算に関して、これらの2個のパラメータは、現在の作動条件に依存して、変える
ことができる。例えば、この運転者が、一定の大きいスロットル適用度を用いる
場合、比較的に高いλ値(例えば、0.9)を有する濃厚パルスが利用され得る
。他の作動条件中では、また、例えば、どの入力信号が利用されるかに依存して
、あるいは、例えば、当該触媒に依存して、他のλ値が利用され得る。さらに、
上記作動条件の全てに関して、λ関係および時間t1に対する値は、NOx吸着剤
11の現在の充満係数に依存して、すなわち、そのトルクに対して、どの程度に
この再生が要求されているかに依存して、決定され得る。さらに、例えば、比較
的に高いλ値は、低いλ値よりも長い時間t1を要求し得る。大ていの場合には 、時間t1は、大体、0.5〜5秒の間隔の値に選択され得る。
【0043】 この開始触媒の温度もまた、このλ値および時間t1を決定するのに利用され 得る。この目的を達成するために、この制御ユニットは、上で記述したことに従
って、恐らく、NOx吸着剤11の温度を、ソフトウエアで実行した概測と組み 合わせて、温度インジケーター32(図1を参照)によって測定される温度値に
依存して、λ値および/または時間t1の補正を提供する表が備えられ得る。
【0044】 本発明の代替実施態様によれば、このNOx吸着剤の再生はまた、再生がどの 程度まで必要かを指示することが意図される数個のパラメータの重みづけに依存
して、実行され得る。この場合、四角43による機能は、以下による機能で補完
される。まず、この制御ユニットは、四角41、42、45または46による条
件の1つまたはいくつかが優勢かどうかを検出する。その場合、総和の計算によ
り、加算が実行され、ここで、あらゆる検証条件は、この総和に加えられる重み
づけされた値を示される。この総和が、一定の所定限界値を超える場合、この制
御ユニットは、このNOx吸着剤の再生が必要であると想定する。この結果、そ れは、λ値および時間t1(この間、このNOx吸着剤を通る濃厚な排気ガスパル
スが存在する)を計算し、それから、この濃厚パルスが発生される(四角44)
【0045】 本発明のさらなる実施態様によれば、上記NOxセンサ30(図1を参照)は 、このNOx吸着剤の機能を制御するために利用され得る。この制御ユニットは 、NOxセンサ30からの信号によって、このエンジンからで出るNOx化合物の
量を検出できる。この量が、一定の所定量(これは、所定モデルを基準にできる
)とは異なっている場合、これは、例えば、NOx吸着剤のイオウの解毒が存在 しているという事実の指標となり得る。これは、このNOx吸着剤の衰えかけた 吸着能を暗示し得る。
【0046】 このNOx吸着剤を再生する代わりに、本発明は、濃厚燃料混合物の供給に代 えて、このシリンダーの運転サイクル中の後期にて一定の燃料パルスの噴射が起
こるように、この燃料の制御を包含し得る。この制御ユニットが、各シリンダー
の排気バルブを開けたままにしつつ、この後期噴射が起こるように準備される場
合、この排気ガス中にて、過剰のHCが発生される。これは、濃厚パルスが発生
されたかのように、本質的に同じ再生効果を与える。
【0047】 本発明は、上で記述し、図面で示した実施態様には限定されず、添付の請求の
範囲の範囲内にて、変えることができる。例えば、本発明は、原理的に、いずれ
の電気的に加熱可能な開始触媒12もなしで、利用され得る。代替として、開始
触媒12はまた、電気的に加熱不可能であるにもかかわらず完全な触媒準備にか
かる短縮された加熱時間を提供するために形成される開始触媒で置き換えること
ができる。さらに、本発明は、従来のガススロットルならびに電気的に制御した
ガススロットルも利用できる。
【0048】 さらに、この運転者が起動した再生(図2、四角42を参照)中に利用される
限界値は、時間と共に変化し得る。例えば、この限界値は、最新の再生からかか
った時間t2が強制再生に対する限界値に近づく(四角48を参照)という事実 と同時に、徐々に短縮され得る。
【0049】 また、本発明は、一定の所定パラメータ(例えば、その排気ガス流、排気ガス
温度、キャニスター34の「パージング」が起こるかどうかなど)に関して、最
適に選択される時点で、NOx吸着剤11の再生が起こるように、適合され得る 。この目的を達成するために、制御ユニット5は、記憶情報(これは、これらの
パラメータに関して、例えば、この車輌の速度に依存して、再生中に、どの程度
の量の燃料が消費されるかを規定する)を備え得る。このような作動条件に関し
て、最適な時点でNOx吸着剤11を再生するように選択することにより、当該 車輌の燃費は、最適化され得る。
【0050】 さらに、この車輌は、ターボ結合体(turbo aggregates)を
備えるエンジンに関連して、利用され得る。このようなエンジンでは、この再生
は、NOx吸着剤の再生に利用される濃厚排気ガスパルスがこのターボ結合体の 一部をなす排気ガスタービンを通って案内されるという事実のために、複雑にな
り得る。その結果、この再生には不利な様式で、希薄および濃厚排気ガスパルス
が混合され得る。この問題は、本発明の代替実施態様により解決でき、これは、
このターボ結合体の一部をなす電気的に制御可能な型のウエストゲートバルブを
制御するように、適合されている。このエンジンから、比較的に濃厚な排気ガス
パルスを案内するとき、このウエストゲートバルブは、この排気ガスパルスと同
調して開くことができる。このようにして、この排気ガスパルスは、次いで、本
質的に、上記排気ガスタービンを通って案内されることなく、このウエストゲー
トバルブを通って案内される。
【図面の簡単な説明】
本発明を、好ましい実施態様および添付の図面を参照して以下に説明する。
【図1】 図1は、本発明が利用できる、燃焼エンジンに関する配置の主要図である。
【図2】 図2は、本発明の作用を記述している少し簡略したフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルンドグレン, スタファン スウェーデン国 エス−430 63 ヒンド ス, スキッドベーゲン 38 Fターム(参考) 3G044 AA03 AA05 BA05 GA02 3G091 AA02 AA10 AA12 AA17 AA24 AA28 AB09 BA07 CA03 CA22 CB02 CB03 DB10 EA00 EA05 EA07 EA19 EA30 EA33 EA34 FA17 HA12 HA19 HA20 HA36 HA37 HA47 HB06 HB08 3G301 HA01 HA04 HA11 HA14 HA15 JA25 KA12 KA16 MA01 MA11 MA19 NE01 NE13 NE23 PA01Z PA11Z PD01Z PD02Z PD11Z PE06Z PF05Z 【要約の続き】 合物の調整が行われ、ここで、上記濃厚排気ガス混合物 の発生は、上記条件に依存して、このNOx吸着剤(1 1)中のNOx化合物の脱着のために、開始される。本 発明はまた、上記方法を達成するためのデバイスに関す る。本発明の手段によって、NOx吸着剤の改良した再 生が得られ、これにより、以前に公知のシステムと比較 して、低燃費、低排出および改良された快適性を得る。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輌の燃焼エンジン(1)を制御する方法であって、該エン
    ジンは、該エンジン(1)の各シリンダー(3)に空気/燃料混合物を発生させ
    るための手段(4、5、17)、該エンジン(1)に接続される排気システム(
    7、8)、該排気システム(7、8)内に提供される排気触媒(10)およびN
    x吸着剤(11)を有し、該方法は、以下: 比較的に希薄な排気ガス混合物におけるNOx化合物を吸着するために、該N Ox吸着剤(11)に該排気ガス混合物を発生させる第一作動様式での、該手段 (4、5、17)の制御;および 比較的に濃厚な排気ガス混合物におけるNOx化合物を脱着するために、該N Ox吸着剤(11)に該排気ガス混合物を発生させる第二作動様式での、該手段 (4、5、17)の制御、 を包含し、ここで、該方法は、以下: 該車輌において、少なくとも1つの所定運転条件が起こるかどうかの検出であ
    って、該運転条件は、該車輌での既存機能の開始に対応しており、該機能は、次
    に、該第二作動様式での作動を可能にし、そして、このような条件が検出される
    場合、 該条件の出現と本質的に同時である、該NOx吸着剤(11)の再生であって 、該比較的に濃厚な排気ガス混合物の発生は、該NOx吸着剤(11)中のNOx 化合物を脱着するために、開始される、再生、 を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記運転条件が、前記エンジン(1)の作動条件により、構
    成される、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記条件が、前記エンジン(1)のトルクの意図的な変化に
    より、構成される、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の方法であって、該方法は、前記エンジン(
    1)のスロットル適用度の検出を包含し、ここで、前記条件は、該スロットル適
    用度が所定限界値を超えるという事実により、構成される、方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、該方法が、前記車輌に設け
    られたキャニスター(34)をフラッシングするためのパージバルブ(36)の
    起動を包含し、ここで、前記条件は、該パージバルブ(36)が起動されるとい
    う事実により、構成される、方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、該方法が、前記車輌に設け
    られたブレーキブースターの圧力の検出を包含し、ここで、前記条件は、該圧力
    が所定限界値を超えるという事実により、構成される、方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の方法であって、該方法が、前記車輌に設け
    られたブレーキペダル(24)のポジションの検出を包含し、ここで、前記条件
    は、該ポジションが所定限界値を超えるという事実により、構成される、方法。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の方法であって、該方法が、前記車輌に設け
    られたブレーキ回路の圧力の検出を包含し、ここで、前記条件は、該圧力が所定
    限界値を超えるという事実により、構成される、方法。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の方法であって、該方法が、前記車輌のホイ
    ールの少なくとも1個のホイールスピンの検出を包含し、ここで、前記条件は、
    該ホイールスピンが該車輌で起こるという事実により、構成される、方法。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載の方法であって、前記少なくとも1つの運
    転条件が、数において少なくとも2つであり、該方法が、少なくとも2つの異な
    るこのような条件の重みづけを包含し、ここで、各条件は、共に加えられる所定
    の重みづけ値を割り当て、ここで、前記濃厚排気ガス混合物の開始が、その全体
    値が所定限界値を超える場合に起こる、方法。
  11. 【請求項11】 前記条件が検出されなかった場合、濃厚排気ガス混合物の
    先の発生から一定時間(t2)が経過したとき、濃厚排気ガス混合物の強制的な 発生が行われる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記エンジン(1)に供給される前記空気/燃料混合物に
    対するラムダ値(λ)、および前記濃厚パルスが発生される時間(t1)が、該 エンジン(1)および該エンジン(1)と連絡して設けられる構成要素の優勢な
    作動条件に依存して、決定される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法
  13. 【請求項13】 前記ラムダ値(λ)および前記時間(t1)が、前記NOx 吸着剤(11)の優勢な充満係数に依存して、決定される、請求項12に記載の
    方法。
  14. 【請求項14】 前記エンジン(1)が、DIエンジン、すなわち、直噴オ
    ットーサイクルエンジン型である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法
  15. 【請求項15】 前記排気システムが、制御可能なウエストゲートバルブを
    有するターボ集合体で形成され、ここで、該ウエストゲートバルブが、前記濃厚
    排気ガス混合物の発生が開始されるのと本質的に同時に、開放条件に制御される
    、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 【請求項16】 車輌の燃焼エンジン(1)を制御するためのデバイスであ
    って、該エンジンは、該エンジン(1)の各シリンダー(3)に空気/燃料混合
    物を発生させるための手段(4、5、17)、該エンジン(1)に接続される排
    気システム(7、8)、該排気システム(7、8)内に提供される排気触媒(1
    0)およびNOx吸着剤(11)を備え、ここで、該手段(4、5、17)は、 比較的に希薄な排気ガス混合物におけるNOx化合物を吸着するために、該NOx 吸着剤(11)に該排気ガス混合物を発生させる第一作動様式を想定するように
    適合され、そして比較的に濃厚な排気ガス混合物におけるNOx化合物を脱着す るために、該NOx吸着剤(11)に該排気ガス混合物を発生させる第二作動様 式を想定するために適合され、ここで、該手段(4、5、17)は、制御ユニッ
    ト(5)を備え、該制御ユニットは、該車輌において、少なくとも1つの所定運
    転条件が起こるかどうかを検出するために適合され、該運転条件は、該車輌での
    既存機能の開始に対応しており、該機能は、次に、該第二作動様式での作動を可
    能にし、そして、このような条件が検出される場合、該条件の出現と本質的に同
    時に、該NOx吸着剤(11)を再生するように適合され、該比較的に濃厚な排 気ガス混合物の発生は、該NOx吸着剤(11)中のNOx化合物を脱着するため
    に、開始される、デバイス。
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