JP2002508820A - ＮＯｘ蓄積体の監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特にディーゼルエンジンあるいは希薄混合気燃焼エンジンのＮＯｘ含有ガス（５）が貫流する排気管系（１３）における再生可能なＮＯｘ蓄積体（２）の監視方法及び装置に関する。排気管系（１３）における温度が測定され（４）、その測定温度からＮＯｘ蓄積体（２）の運転能力、運転状態及び／又は蓄積容量が推論される。

Description

【発明の詳細な説明】 ＮＯｘ蓄積体の監視方法及び装置 本発明は、ＮＯｘ含有ガスが貫流する排気管系における再生可能なＮＯｘ蓄積 体の監視方法及び装置に関する。本発明は特に内燃機関、殊にディーゼルエンジ ンおよび希薄混合気燃焼エンジン（リーンエンジン）の排気ガスを監視する際に 採用される。 環境意識の増大およびそれに伴って益々厳しくなる排気ガス法規制は、有害と して格付けられた排気ガス成分を十分に減少することを必要としている。今日自 動車において通常使用されている三元触媒コンバータは、一酸化炭素（ＣＯ）、 炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を変換する働きをする。その触媒 コンバータの監視および制御は例えば酸素ゾンデによって行われる。このゾンデ は排気ガス内における残留酸素含有量を検出し、それによりエンジンに導入すべ き混合気の空燃比が調整される。残留酸素含有量を適当に調節することによって 、触媒コンバータが排気ガスを十分に変換することが保証される。更に、触媒コ ンバータにおける温度分布を検出し、これを警報量あるいは制御量として利用す ることも知られている。この方法の改良形態において、触媒反応で生ずる熱量を 検出し、触媒コンバータに後置接続されたラムダゾンデによって、エントロピを 考慮に入れてエンジンの排気ガス状態を推論することができる。三元触媒コンバ ータを監視するこの上述した３種類の方式はヨーロッパ特許第０２９８２４０号 明細書に記載されている。 内燃機関において特に低温始動過程中に多量に有害物質が放出される。これを 減少させるために内燃機関の排気管系に加熱式触媒コンバータが設置されている 。その触媒コンバータの運転は例えば国際公開第９３／１７２２８号明細書ない しこれと同等のヨーロッパ特許第０６２８１３４号明細書で知られている。始動 過程中に生ずる未燃焼炭化水素を蓄積するために吸収体を利用すること、および 触媒コンバータを運転温度に加熱してその未燃焼炭化水素を遊離することも、同 様に従来技術に属する。これらはいずれも例えばヨーロッパ特許 第０４８５１７９号明細書に記載されている。正に窒素酸化物を触媒変換するた めに、ゼオライトおよび一酸化炭素蓄積体として採用できる別の材料が適してい ることが分かっている。それに適した触媒コンバータは例えばヨーロッパ特許第 ０４５９３９６号明細書および同第０２８６９６７号明細書に開示されている。 即ち触媒コンバータの運転能力は上述したように、運転中にその触媒作用が検 査されることによって監視される。そのための種々の方法は国際公開第９２／０ ３６４３号明細書ないしこれと同等のヨーロッパ特許第０５４５９７６号明細書 、国際公開第９４／２１９０２号明細書、国際公開第９１／１４８５５号明細書 ないしこれと同等のヨーロッパ特許第０５２１０５２号明細書、国際公開第９２ ／０３６４２号明細書ないしこれと同等のヨーロッパ特許第０５４５９７４号明 細書およびドイツ特許第２６４３７３９号明細書に記載されている。このドイツ 特許明細書には、例えば触媒コンバータにおいて進行する反応を２つの温度セン サによる温度比較測定によって測定する方法が開示されている。そのようにして 求められた温度差が、触媒コンバータがまだ機能性を有するか否かを表示する。 この温度監視様式は主触媒コンバータにだけでなく、前置触媒コンバータにも利 用できる。 監視用の温度測定センサは例えば、部分的に構造化された薄板層を重ね合わせ て構成されたハニカム体において薄板層間に設けられる。これはヨーロッパ特許 第０６０３２２１号明細書に記載されている。 触媒コンバータの運転様式は内燃機関の運転様式に左右される。定置形内燃機 関の場合、ドイツではＴＡ空気が遵守すべき規則である。窒素酸化物の限度は内 燃機関の燃料発熱量およびエンジン様式に左右されるので、立法府は自動着火エ ンジンに対していわゆる指標条項を導入した。窒素酸化物の放出を減少するため に、その指標条項に応じて従来技術でエンジン側処置および別の処置を講じなけ ればならない。その指標条項を背景としての脱窒装置の開発は１９８５年におい て十分にできていなかった。定置形内燃機関設備に対して脱窒のために尿素が使 用されている。 自動車用の内燃機関に尿素を使用することは、特にその尿素用に搭載するタ ンクおよびその重量のためにうまく行かない。その発生について区別される３種 類の窒素酸化物、つまり燃料窒素酸化物、即発窒素酸化物および熱窒素酸化物か ら出発して、特に熱窒素酸化物の形成を低く抑えるための別の方式が見い出され ている。商業車では冷却された排気ガスを再循環することが知られている。また 水を噴射してＮＯｘ放出を減少させることも知られている。しかしこれらの方式 については、霜（フロスト）の発生防止および運転媒体の水の搭載が問題となる 。窒素酸化物の放出を減少させる別の方式はこれを一時的に蓄積することにある 。これは例えばバリウムあるいは白金を含む蓄積体によって行える。 本発明の課題は、ＮＯｘ蓄積体を少なくともその機能性について検査できる方 法を提供することにある。また本発明の課題は、ＮＯｘ蓄積体のそのような検査 を可能にする装置および特に省スペースで排気管系に設置できる装置を提供する ことにある。 この方法に関する課題は請求項１に記載の手段によって、装置に関する課題は 請求項１７および請求項１９に記載の手段によって解決される。本発明の有利な 実施態様は各従属請求項に記載されている。 ＮＯｘ含有ガスが貫流する排気管系における再生可能なＮＯｘ蓄積体を監視す るための本発明に基づく方法では、排気管系において温度測定が実施され、この 測定温度から、ＮＯｘ蓄積体の運転能力、運転状態及び／又は蓄積容量が推論さ れる。ここで排気管系とは、ＮＯｘ発生源、例えば内燃機関から出る排気ガスを 案内するすべての配管を意味する。運転能力とは、ＮＯｘ蓄積体が主にまだ窒素 酸化物を蓄積する働きをするか否かを言い表す。その運転能力を監視することに よって、測定温度の限界値あるいは帯域幅などを予設定して、排気ガス規定に応 じたＮＯｘ蓄積体の運転能力に向けた検査を行うことができる。運転状態は、少 なくと温度測定時点における例えば予め設定された排気ガス限界値、温度、老化 状態などに関する蓄積体の挙動の評価についての情報を表し、質的な情報である 。これに対してＮＯｘ蓄積体の蓄積容量は量的な情報であり、絶対的であるか、 通常状態に関連づけられている。 本発明の方法の他の実施態様において、規定の時点で温度測定が実施される ことが提案される。これは有利には、ＮＯｘ蓄積体に対する制御あるいはまた調 節によって、あるいは排気管系に補助的に配置された別の装置制御に関係して実 施される。規定の時点は本発明の実施態様においてＮＯｘ蓄積体の運転様式に応 じて設定される。蓄積体が内燃機関に後置接続され、この内燃機関がほぼ一定負 荷で運転されるとき、温度測定時点は、蓄積体の可能なＮＯｘ蓄積量が知られて いる場合にこの限界値が確実に超過されないように設定されている。このような 限界値を考慮に入れて、ＮＯｘ蓄積体の構造、材料および運転様式のようなパラ メータのほかに、老化のような時間に関連する因子も取り入れられる。その監視 は、本発明の他の実施態様において連続的な温度測定によって行われ、他の実施 態様において、時間的に互いに隔てられた個々の温度測定によって行われる。更 に、２回以上の連続する温度測定を互いに関連づけることができる。連続して温 度測定する場合、本発明の他の実施態様において、温度測定間の時間間隔は、Ｎ Ｏｘ蓄積体の能力が大きく低下しているときは短縮される。これによって、もは や許容できない蓄積体の運転が早期に記録され、それに応じた処置が講じられる ことが保証される。 排気管系における温度測定は、ＮＯｘ蓄積体の少なくとも一部を直接温度測定 して行われるが、ＮＯｘ蓄積体を貫流するガス流により間接的に行われる。その 直接的な温度測定は蓄積体自体の材料において行われる。そのための温度センサ は例えばＮＯｘ蓄積体の表面上に、あるいは表面層内に、あるいは直接ＮＯｘ蓄 積体の材料内に配置される。流れセンサの様式並びにその設置場所は、ＮＯｘ蓄 積体がどのように構成されているかに左右される。ＮＯｘ蓄積体はセラミックス から焼結あるいは押出し成形で作られるか、全く同様に例えば少なくとも部分的 に構造化された薄板を積層して構成される。材料の種々の特性を互いに結び合わ せるために、金属をセラミック粉末と共に焼結ないし押出し成形することも有利 であることが分かっている。ＮＯｘ蓄積体はハニカム体としてモノリシックに形 成できるが、異なった形状にすることもできる。ＮＯｘ蓄積材料は、本発明の有 利な実施態様において、壁材料内に分布され、特に蓄積容量が完全に利用し尽く せるように分布されている。他の有利な実施態様において、例えば薄板から構成 されたＮＯｘ蓄積体を被覆することが提案される。 ＮＯｘ蓄積体の材料の熱伝導度が悪いとき、温度センサはＮＯｘ含有ガスで洗流 される表面の近くに設けねばならない。熱伝導度が良い蓄積体、例えば金属製蓄 積体の場合、従来における上述のヨーロッパ特許第０６０３２２２号明細書に開 示されているような温度センサを採用できる。従ってこのヨーロッパ特許明細書 の特徴は本件出願明細書の内容の一部を成す。その場合、蓄積体の被膜によって 温度測定に狂いを生じないことが保証されなければならない。 ＮＯｘ蓄積体を貫流するガス流による間接的な温度測定は、本発明の他の実施 態様において、ガス流内に置かれた温度センサによって実施される。このために 従来周知の適当な熱電対などのような温度センサが利用できる。温度センサは蓄 積体の内部にガス通路の１つに配置される。本発明の方法の有利な実施態様にお いて、温度センサはガス流内にＮＯｘ蓄積体の下流に、特に場合によって後置接 続された三元触媒コンバータの前に置かれる。この装置において、間接的な温度 測定の用語について最も簡単に説明できる。即ちその場合、ガス流からＮＯｘ蓄 積体について推論される。 温度測定はＮＯｘ蓄積体の再生過程前、再生過程中及び／又は再生過程後に行 われる。これらの規定の時点において、次の組合せが行われると特に有利である ことが分かっている。 ‐ ＮＯｘ蓄積体の再生過程前または再生過程後の温度測定。所定の時点あるい はまた時間幅に亘る測定によって、ＮＯｘ蓄積体に関する情報が得られる。 ‐ 再生過程直前および再生過程中の温度測定。その温度差からＮＯｘ蓄積体に ついて推論できる。 - 再生過程中および再生過程後の温度測定。これも例えば温度差から蓄積体お よび特に再生品質について推論できる。 ‐ 再生過程直前および再生過程直後の温度測定。両測定の温度差も同様に再生 品質についての情報を生じ、そこから更にＮＯｘ蓄積体について推論でき、将来 への情報として、再生過程後に少なくとも２回の温度測定を互いに結び合わせる と有利であることが分かっている。その際に生ずる両測定の時間間隔に関係する 温度の変動は、ＮＯｘ蓄積体の挙動についての時間的情報を可能にする。ー 上述の温度測定の組合せ。これはＮＯｘ蓄積体の挙動について特に正確な情 報を与える。 温度は、その温度からＮＯｘ蓄積体の運転能力、運転状態及び／又は蓄積容量 が直接推論できるように測定される。これはそのように測定する場合に他の換算 なしに測定温度から蓄積体について推論されることを意味する。 温度測定の特に有意な情報のために、再生過程が秒内で、特に１秒内以下で終 了すると有利である。発熱反応を生ずる再生は温度上昇によって確認できる。こ の温度変化およびその変化様式は一方では蓄積体材料自体で、他方では蓄積体を 貫流するガスにおいて確認できる。蓄積された窒素酸化物を遊離するための再生 過程が短ければ短いほど、温度上昇は明白に現われる。従ってＮＯｘ蓄積体の全 横断面にわたって生ずる特に衝撃的な温度上昇が得られる。これは蓄積体の内部 であるいはまたその下流で検出できる。この温度上昇は更に、ＮＯｘ蓄積体内に おいて同様に酸化が開始されることによって強められる。この酸化は発熱反応に 基づいて開始されるかあるいは別の媒体、例えば触媒被膜ないし蓄積体を貫流す るＮＯｘ含有ガスへの相応したガスの添加によって開始される。 再生過程自体は、本発明の方法の実施態様において、ＮＯｘ含有ガスに再生を 開始する媒体を添加することによって引き起こされ、その媒体は蓄積された窒素 酸化物を遊離する働きをする。特にその媒体は窒素酸化物自体と反応する働きを する。本発明の方法の他の実施態様において、再生を開始する媒体の添加はＮＯ ｘ発生源自体で行われる。特に本発明の方法において、蓄積体内で生ずる反応が 触媒で実施されると有利である。そのためにＮＯｘ蓄積体は例えば蓄積体材料の ほかに触媒被膜も有している。 温度測定のために並びにその評価のために、温度測定自体及び／又は再生が制 御されて行われることが重要である。さもなければ、１０分の１秒内で進行する 再生過程の場合に時間的な不正確さが生じ、これは、ＮＯｘ蓄積体の挙動につい ての情報が温度から得られないほどに１つあるいは複数の測定結果を狂わせてし まう。再生および温度測定の制御のために共通の電子制御装置を使用する場合、 測定ないし再生の規定の時点を、例えば内燃機関の運転様式のよう な上位の観点に関係して選択できるという別の利点が生ずる。 ＮＯｘ蓄積体の運転能力、運転状態及び／又は蓄積容量に関する情報のために 、温度測定を温度の時間的挙動が観察できるように実施することも有利である。 触媒コンバータにおいて、その活性およびその例えば将来における挙動を検出で きるようにするために、種々の測定技術および評価方法が適用される。そのよう な測定方法は特に温度がＮＯｘ蓄積体の再生過程に関連して測定される方法に同 様に適用できる。しかしこの場合、ＮＯｘ蓄積体における触媒コンバータと異な って、ＮＯｘ蓄積体が蓄積運転で作動しない過程から、蓄積力が推論される。既 に上述の従来の文献で、種々の温度評価方法、測定個所および測定センサが知ら れており、それはここでもＮＯｘ蓄積体に相応して適合して利用できる。それら の文献は、国際公開第９４／２１９０２号明細書、ヨーロッパ特許第０５２１０ ５２号明細書、ヨーロッパ特許第０５４５９７４号明細書、ヨーロッパ特許第０ ６０３２２２号明細書、ヨーロッパ特許第０５４５９７６号明細書およびドイツ 特許第２６４３７３９号明細書であり、それらの特徴はこの本件出願明細書の内 容の一部を成す。 本発明に基づく他の方法において、ＮＯｘ蓄積体の運転能力、運転状態及び／ 又は蓄積容量を推論するために、温度、ＮＯｘ蓄積体の特性及び／又はＮＯｘ含 有ガスのガス成分の間の関数関係が利用される。そのために、ＮＯｘ蓄積体の長 時間の挙動についての経験値並びにＮＯｘ蓄積体用の種々の材料の加工から生ず る関係が利用される。ＮＯｘ蓄積体を監視するために、１つあるいは複数のガス 成分に関してそのエンタルピあるいはエントロピが適する。これは、例えばヨー ロッパ特許第０２９８２４０号明細書で知られている排気ガスの有害物質含有量 の監視方法を変更することによってでき、これも同様にその特徴は本件明細書の 内容の一部を成す。 ＮＯｘ蓄積体を監視するための有利な方法は次の工程を考慮に入れている。 ‐ ＮＯｘ蓄積体（２）に蓄積されたＮＯｘが、ＮＯｘ含有ガス流に関係して計 算される。 ‐ ＮＯｘに対する予設定可能な限界値が超過された際、再生が開始される。 ‐ その際測定された温度から、これを予設定可能な温度値及び／又は予設定 可能な温度幅と比較して、運転能力、運転状態及び／又はＮＯｘ蓄積体の蓄積容 量の推論が行われる。 例えばＮＯｘ発生源を制御する電子制御装置を介して行われる制御あるいは調 節において、この方法の実施態様では、蓄積体を貫流するガス流における容積流 量およびＮＯｘ分量が検出される。容積流量は公知の測定方式によって検出でき 、ＮＯｘ分量は例えば内燃機関においてこれに導入される空気‐燃料混合気の計 算から検出できる。しかしその計算のために、内燃機関の運転データ及び／又は 状態データのような内燃機関の別のデータも利用できる。これらのデータは少な くとも特性図に取り入れることもでき、エンジン制御装置がそれを利用できるよ うに記憶できる。本発明の他の用途分野においては適当なデータと比較して利用 することもできる。窒素酸化物が蓄積体に蓄積されずに貫流することを防止する ために、これを排除するように限界値が決められている。この限界値は一定して 決める必要はない。むしろこれは例えばＮＯｘ蓄積体の老化に基づいて長い運転 時間にわたってその機能性に合わせることもできる。 予設定可能な温度値及び／又は予設定可能な温度帯域幅は、その都度使用され るＮＯｘ蓄積体に対する経験値から明確にでき、適当な電子制御装置に記憶でき る。この経験値は関数関係の形で予め与えることもでき、その場合、老化、温度 、運転様式などのような種々のパラメータも包含できる。 本発明の他の実施態様において、規定の測定温度から、ＮＯｘ蓄積体の運転能 力、運転状態及び／又は蓄積容量の評価に関係する信号が発せられる。有用なデ ータに関係してメモリおよび予設定可能な評価基準を介して、測定温度が、なお 有用な蓄積容量や予想寿命などのようなあらゆる情報を利用者に提供するように 評価される。規定の温度、即ち予設定可能な温度から発せられる信号は特に、運 転障害を正に表示する警報信号でもある。更にそのように発せられた信号は、こ れによって排気ガス流を変化させるように利用できる。例えばＮＯｘ蓄積体がも うほんの僅かしか蓄積容量を有していないか、あるいは蓄積体に損傷個所が存在 する場合、好適にはＮＯｘ発生源の運転様式が変更される。例えばこれは非常プ ログラムに切り換えられる。 本発明に基づく方法の特に有利な用途分野は、特に負荷変動状態で運転する 内燃機関、特にディーゼルエンジンあるいは希薄混合気燃焼エンジンである。そ の方法は特に自動車で使用される。本発明の実施態様において、ＮＯｘ蓄積体と してのＮＯｘ蓄積触媒コンバータにＨＣを豊富化されかつ酸素を豊富化されたガ ス流が導入され、その際そのガス流が特に蓄積された変換可能な全ＮＯｘが変換 されるほどにＨＣが豊富化されていることが提案される。これは全般的にまずＨ Ｃ及び酸素からＨ₂Ｏ及びＣＯを形成することによって行われ、そのＣＯはＮＯ ｘと反応し、ＣＯ₂及びＮ₂に変換される。本発明の別の実施態様において、十分 な炭化水素及びＣＯを発生するために、エンジンにおいて濃い燃料混合気が利用 される。エンジン内においてＮＯｘ蓄積体の前で炭化水素及び酸素からＨ₂Ｏ及 びＣＯを形成することによって、続いてＮＯｘ蓄積体が再生される。その場合、 炭化水素及び／又はＣＯが再生のために適していることが分かっている。 蓄積触媒コンバータは好適には酸化材料と蓄積体材料との混合物から成る被膜 並びに触媒活性材料を有している。しかしこの蓄積触媒コンバータはそれ自体を 完全にこれらの材料を混合して構成することができる。ＮＯｘ蓄積体の再生過程 において、ガス流内における炭化水素の濃度の度合いに応じて温度上昇が生じる 。窒素酸化物が炭化水素と反応して窒素、水および二酸化炭素に変換されること によって、蓄積体から窒素酸化物がほぼ完全に遊離される。反応を約１秒内であ るいはそれ以下で進行させると特に有利であることが分かっている。 希薄混合気燃焼エンジンに関する例において、蓄積体容積１リットル当たり約 ２ｇの窒素酸化物が蓄積される。これは自動車の運転様式に応じて１〜２マイル の走行距離にほぼ相当する。その場合ＮＯｘ蓄積体は再び再生されねばならない 。ＮＯｘ蓄積触媒コンバータが約６００Ｊ／Ｉ／Ｋの熱容量を有していろ場合、 ２ｇのＮＯｘ当たり約１４〜２０ｋＪの発熱エネルギが発せられる。蓄積された 窒素酸化物が１００％変換される場合、ＣＯの反応に基づく２３Ｋの温度上昇並 びにＨＣの反応に基づく４８Ｋの温度上昇が確認される。 炭化水素の豊富化は有利には、満杯に蓄積された窒素酸化物が変換されるよう に行われる。排気ガス内の十分なＨＣ含有量を前提として、温度上昇は蓄積 された窒素酸化物の量に比例する。ＨＣの添加は更に、僅かな配量における添加 によって蓄積体が徐々に再生されるように制御される。適当な測定ゾンデを利用 する場合、蓄積体の部分の能力に関する情報を得ることができる。再生用の与え られた炭化水素が必要量より多いとき、窒素酸化物は、それが完全に蓄積体から 遊離されることを前提として、完全に変換される。未変換の炭化水素は有利には 後続の三元触媒コンバータにおいて変換される。温度測定、再生および、ＮＯｘ 蓄積体の運転能力、運転状態の推論及び／又は蓄積容量の推論のためにエンジン 電子制御装置を使用することによって、窒素酸化物の発生源、即ち内燃機関に常 にアクセスできる。再生するために例えば点火不良（ミスファイヤ）が引き起こ され、これによって未燃焼の炭化水素がＮＯｘ蓄積体に送られる。 本発明の他の有利な実施態様および特徴が以下の図に示されている。 図１はＮＯｘ蓄積触媒コンバータと三元触媒コンバータが後置接続されている 内燃機関の概略構成図、 図２はＮＯｘ蓄積体の再生過程の時間的経過を示した線図、 図３は種々のＮＯｘ蓄積体の種々の挙動を時間に関して示した線図、 図４は酸化触媒コンバータが前置接続されているＮＯｘ発生源装置の概略構成 図である、 図１には再生可能なＮＯｘ蓄積体２を監視するための装置１が示されている。 この装置１は再生可能なＮＯｘ蓄積体２のほかに少なくとも、ＮＯｘ蓄積体２を 再生するための手段ここでは前置接続された内燃機関３、ＮＯｘ蓄積体２を監視 するためのＮＯｘ蓄積体２内あるいは排気ガス流５内における温度センサ４、お よびこの温度センサ４との接続線７を有する電子制御装置６を有している。この 電子制御装置６は好適にはエンジン制御装置である。 このエンジン制御装置はプログラム可能であり、その入力は入力装置８によっ て行われる。ＮＯｘ蓄積体２に三元触媒コンバータ９が後置接続されている。Ｎ Ｏｘ蓄積体２を再生しようとするとき、電子制御装置６が内燃機関３に流入する 燃料流１０および空気流１１から運転様式に関係してＮＯｘ蓄積体の窒素酸化物 蓄積力に対する限界値を計算し終えているので、内燃機関３が点火不良 を引き起して、排気ガス流５が未燃焼炭化水素で豊富化されるように制御される 。排気ガス流５に燃料をそれに相応して噴射するような別の処置を講ずることも できる。添加された未燃焼炭化水素の分量が再生にとって必要な量より多いとき 、その余剰分は三元触媒コンバータ９内で変換される。更にこの装置１はＮＯｘ 蓄積体２の前の第１のラムダゾンデ１２．１と、ＮＯｘ蓄積体２と三元触媒コン バータ９との間の第２のラムダゾンデ１２．２と、三元触媒コンバータ９の後ろ における第３のラムダゾンデ１２．３とを有している。これらは排気ガス流５の 炭化水素含有量を検査するために使われ、同時に内燃機関３の制御ないし調節に 利用される。ラムダゾンデ１２．１、１２．２、１２．３の代わりに温度センサ を設けることもできる。三元触媒コンバータ９自体も同様に監視用の温度センサ ４を有している。この温度センサ４と電子制御装置６との破線で示した接続線は 、この監視が選択自由であることを示している。ＮＯｘ蓄積体２は他の装置では ２つ以上の温度センサ４を有し、その温度センサは破線で示されている。従って 図示した装置１に応じて、ＮＯｘ含有ガス５が流れる排気管系１３内における再 生可能なＮＯｘ蓄積体２を監視するための装置が形成でき、その場合蓄積体２は 触媒コンバータである。この触媒コンバータは少なくとも一酸化炭素および炭化 水素に関する酸化能力を有している。このような装置の場合、温度測定のために 、温度センサが排気ガス流入側から見て触媒コンバータの長さのほぼ４分の１の 後ろで触媒コンバータ内に配置されていると有利である。好適にはこれは触媒コ ンバータの長さのほぼ中央に配置されている。 図２にはＮＯｘ蓄積触媒コンバータにおける考え得る温度変化が時間に関して 示されている。時点τ１で窒素酸化物限界に到達したとき、排気ガス流が未燃焼 炭化水素で時点τ２まで豊富化される。それに基づいてＮＯｘ蓄積体内で発熱反 応が生じ、この反応は温度上昇を生ずる。この温度上昇は測定でき、評価でき、 これは勾配Δθ／Δτおよび積分法によって表示される。 図３にはＮＯｘ蓄積体における窒素酸化物の蓄積力の種々の経過が示されてい る。その経過ａ１は単調減少双曲線関数に相当する単調増大双曲線関数に応じて 生じ、経過ｂは直線であり、経過ｃは乗根関数に応じている。これらの経 過のほかに正弦関数あるいは別の関数もある。窒素酸化物の蓄積は吸熱反応を引 き起こすので、これは蓄積体の温度低下を意味する。いま蓄積体に対して蓄積経 過が分かっているとき、そこから温度について温度測定に対する基準値としての ベースが形成できる。このベースは温度測定に関連して、再生の直前、再生中あ るいは再生直後に、ＮＯｘ蓄積体に関する情報を生ぜしめる。このベースを得る ために、例えば蓄積体の電気抵抗を介してあるいは経験値に基づいて、基礎温度 を得ることができる。 図４には、流れ方向においてＮＯｘ蓄積体２の前にＮＯｘ蓄積体２よりもＮＯ ｘ発生源３の近くに酸化触媒コンバータ１５が配置されている第２の装置１４が 示されている。酸化触媒コンバータ１５がＮＯｘ発生源２に直結されている場合 、排気ガス流５はこれを最も急速に加熱する。再生に対して、ＮＯｘ蓄積体２に おける特徴的な温度分布形状を良好に形成するために、排気ガスが再生のために 通常運転の場合よりも少ない酸素含有量を有することが有利であることが分かっ ている。これは例えば内燃機関の燃焼混合気を濃くすることによってできる。Ｎ Ｏｘ蓄積体２の酸素蓄積力は後続の三元触媒コンバータ９のそれよりも小さく、 特にそのほぼ僅かに３分の１殊に１０分の１あるいはそれ以下であると有利であ る。排気ガス流５は濃くすることができるが、どんな場合でも変換され、一方Ｎ Ｏｘ蓄積体２は発熱反応に基づいて再び過度に加熱されない。従って酸化触媒コ ンバータ１５も同様にＮＯｘ蓄積体２より大きな酸素蓄積力を有するが、三元触 媒コンバータ９より小さな酸素蓄積力を有している。ＮＯｘ蓄積体２は特にたか だか極めて僅かな酸素蓄積力しか有していないか、あるいは全く酸素蓄積力を有 していない。 本発明によれば、蓄積体を使用し検査することによって、ＮＯｘ発生源の窒素 酸化物の放出を確実に監視することができ、これによって自動車用のディーゼル エンジンあるいは希薄混合気燃焼エンジンにおける将来の排気ガス限界値を遵守 することができる。 符号の説明 １ 装置 ２ ＮＯｘ蓄積体 ３ 内燃機関 ４ 温度センサ ５ 排気ガス流 ６ 電子制御装置 ７ 接続線 ８ 入力装置 ９ 三元触媒コンバータ １０ 燃料流 １１ 空気流 １２．１、１２．２、１２．３ ラムダゾンデ １３ 排気管系 １４ 第２の装置 １５ 酸化触媒コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ブリュック、ロルフ ドイツ連邦共和国 デー―51429 ベルギ ッシュ グラートバッハ フレーベルシュ トラーセ 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＮＯｘ含有ガス（５）が貫流する排気管系（１３）における再生可能なＮＯ ｘ蓄積体（２）の監視方法において、排気管系（１３）において温度測定が実施 され、この測定温度から、ＮＯｘ蓄積体（２）の運転能力、運転状態及び／又は 蓄積容量が推論されるＮＯｘ蓄積体の監視方法。 ２．温度測定が規定の時点で実施されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ＮＯｘ蓄積体（２）の再生過程前、再生過程中及び／又は再生過程後に、Ｎ Ｏｘ蓄積体（２）の少なくとも一部が直接温度測定されるか、あるいはＮＯｘ蓄 積体（２）を貫流するガス流によって間接的に温度測定されることを特徴とする 請求項１又は２記載の方法。 ４．温度が、その温度からＮＯｘ蓄積体（２）の運転能力、運転状態及び／又は 蓄積容量が直接推論できるように測定されることを特徴とする請求項１ないし３ のいずれか１つに記載の方法。 ５．ＮＯｘ蓄積体（２）の運転能力、運転状態及び／又は蓄積容量を推論するた めに、温度、ＮＯｘ蓄積体（２）の特性及び／又はＮＯｘ含有ガス（５）のガス 成分の間の関数的関係が利用されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ か１つに記載の方法。 ６．再生過程が秒内で、特に１秒以下で終了することを特徴とする請求項３ない し５のいずれか１つに記載の方法。 ７．温度の時間的経過が観察されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ か１つに記載の方法。 ８．再生過程がＮＯｘ含有ガス流に再生を引き起こす媒体を添加することによっ て行われることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１つに記載の方法。 ９．ＮＯｘ蓄積体（２）における反応が触媒で実施されることを特徴とする請求 項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。 １０．内燃機関（３）、特にディーゼルエンジンあるいは希薄混合気燃焼エンジ ンに対して、この内燃機関に後置接続されたＮＯｘ蓄積体（２）を監視するため に利用されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法。 １１．ＮＯｘ蓄積体（２）としてのＮＯｘ蓄積触媒コンバータに、これを再生す るために、特に濃い燃焼混合気によって炭化水素及び／又はＣＯを豊富化された ガス流が導入され、そのガス流が好適には、蓄積された変換可能な全ＮＯｘが変 換されるほどに炭化水素及び／又はＣＯが豊富化されていることを特徴とする請 求項１０記載の方法。 １２．ＮＯｘ蓄積体の前で特にエンジン内において炭化水素と酸素からＨ₂Ｏと ＣＯを形成することによって、ＮＯｘ蓄積体が再生され、その場合ＣＯがＮＯｘ と反応してＮ₂とＣＯ₂に変換することを特徴とする請求項１０又は１１記載の方 法。 １３．温度測定と、再生と、運転能力、運転状態及び／又は蓄積体容量の推論と がエンジン電子制御装置によって行われることを特徴とする請求項１０ないし１ ２のいずれか１つに記載の方法。 １４．‐ ＮＯｘ蓄積体（２）に蓄積されたＮＯｘが、ＮＯｘ含有ガス流（５） に関係して、特に内燃機関の場合にその運転データ及び／又はその運転状態から 計算され、 ‐ ＮＯｘに対する予設定可能な限界値が超過された際に、再生が開始され、 ‐ その際に測定された温度から、これを予設定可能な温度値及び／又は予設定 可能な温度幅と比較して、ＮＯｘ蓄積体（２）の運転能力、運転状態及び／又は 蓄積容量の推論が行われる、 ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の方法。 １５．規定の測定温度から、運転能力、運転状態及び／又はＮＯｘ蓄積体（２） の蓄積容量の評価に関係する信号が発せられることを特徴とする請求項１ないし １４のいずれか１つに記載の方法。 １６．規定の測定温度から、ＮＯｘ含有ガス流（５）を変化させる信号が発せら れることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の方法。 １７．‐ 再生可能なＮＯｘ蓄積体（２）と、ー ＮＯｘ蓄積体（２）を再生するための手段と、ー ＮＯｘ蓄積体を監視するためのＮＯｘ蓄積体（２）内あるいは排気ガス流（ ５）内にある温度センサ（４）と、ー この温度センサ（４）との接続線を有する電子制御装置（６）と、 を少なくとも有している再生可能なＮＯｘ蓄積体（２）の監視装置。 １８．‐ ＮＯｘ蓄積体（２）を通る貫流方向に見てＮＯｘ蓄積体（２）の下流 に位置する三元触媒コンバータ（９）、 ‐ ＮＯｘ蓄積体（２）の上流で炭化水素のＣ含有量を監視するためのラムダゾ ンデ（１２．１）、 ‐ ＮＯｘ蓄積体（２）の下流で炭化水素のＣ含有量を監視するためのラムダゾ ンデ（１２．２）、 ‐ 流れ方向においてＮＯｘ蓄積体（２）の前におけるＮＯｘ発生源（３）特に 内燃機関、及び／又は ‐ 請求項１７に記載の少なくとも１つの構成要素を制御及び／又は調整するた めの手段、 を有していることを特徴とする請求項１７記載の装置（１）。 １９．流れ方向に見てＮＯｘ蓄積体（２）の前に、好適にはＮＯｘ蓄積体（２） よりもＮＯｘ発生源（３）の近くに配置された酸化触媒コンバータ（１ ５）を備え、これが特にＮＯｘ発生源（３）に直結されていることを特徴とする 請求項１７又は１８記載の装置（１）。 ２０．ＮＯｘ蓄積体（２）の酸素蓄積力が後続の三元触媒コンバータ（９）より 僅かであり、好適にはその約３分の１、特に約１０分の１以下であることを特徴 とする請求項１７ないし１９のいずれか１つに記載の装置。 ２１．酸化触媒コンバータ（１５）がＮＯｘ蓄積体（２）より大きな酸素蓄積力 を有し、三元触媒コンバータ（９）より僅かな酸素蓄積力を有していることを特 徴とする請求項１７ないし２０のいずれか１つに記載の装置。 ２２．ＮＯｘ蓄積体（２）がたかだか極めて小さな酸素蓄積力しか有していない ことを特徴とする請求項１７ないし２１のいずれか１つに記載の装置。 ２３．ＮＯｘ含有ガス（５）が貫流する排気管系（１３）における再生可能なＮ Ｏｘ蓄積体（２）の監視装置において、再生可能なＮＯｘ蓄積体（２）が、酸化 能力を有し且つＮＯｘ蓄積力を有し請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の 方法を実施するための温度センサ（４）を備えている触媒コンバータであること を特徴とするＮＯｘ蓄積体の監視装置。 ２４．酸化能力が少なくとも一酸化炭素及び炭化水素の酸化に関係する能力であ ることを特徴とする請求項２３記載の装置。 ２５．温度センサ（４）が、触媒コンバータ内に排気ガスの流入側から見て触媒 コンバータの長さの約４分の１の後ろに、好適には触媒コンバータの長さのほぼ 中央に配置されていることを特徴とする請求項２３又は２４記載の装置。