JP2003503622A - 内燃機関の運転モード制御方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、内燃機関の運転モードの調整のために、排気管に配設された少なくとも一個の吸着触媒の計算又は測定された触媒温度に従って内燃機関の少なくとも一つの運転パラメータを少なくとも一時的に調節する手段を内燃機関に配属して行う内燃機関の運転モードの制御方法に関し、（ａ）所定のマトリックスに従って吸着触媒（１２）を複数の触媒セルに分割し、（ｂ）触媒セルのセル温度を検出し、（ｃ）少なくとも一個の所定の触媒セルのセル温度に従って内燃機関（１６）の運転モードを決定するように構成されている。
Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は請求項１の上位概念に挙げた特徴を有する内燃機関の運転モードの制
御方法に関する。
御方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
内燃機関の運転モードの制御のために、内燃機関の少なくとも一つの運転パラ
メータを少なくとも一時的に調節することにより、運転モードの調整を行わせる
手段を内燃機関に設けることが知られている。また、排気管に配設された適当な
触媒により、内燃機関の排出ガスを浄化することが知られている。このような触
媒には、とりわけＮＯｘ吸着触媒が含まれている。
メータを少なくとも一時的に調節することにより、運転モードの調整を行わせる
手段を内燃機関に設けることが知られている。また、排気管に配設された適当な
触媒により、内燃機関の排出ガスを浄化することが知られている。このような触
媒には、とりわけＮＯｘ吸着触媒が含まれている。
【０００３】
内燃機関の空気と燃料との混合気の燃焼過程にて、不定の割合のガス状有害物
質が発生する。この有害物質は、一方では還元剤として、他方では酸化剤として
作用する。ＣＯ、ＨＣ又はＨ２のような還元剤は、酸素と燃料との比が化学量論
以下又は化学量論的である条件の下で多量に発生する（λ≦１；再生運転）。 これに対して、空気と燃料との混合気中の酸素が優勢であれば、内燃機関は希
薄燃焼運転にあり（λ＞１）、排出ガスの還元剤の割合が低下する。ところが、
内燃機関のダイナミックな運転中には、還元剤を触媒で酸素により十分に酸化さ
せることがたいてい可能である。
質が発生する。この有害物質は、一方では還元剤として、他方では酸化剤として
作用する。ＣＯ、ＨＣ又はＨ２のような還元剤は、酸素と燃料との比が化学量論
以下又は化学量論的である条件の下で多量に発生する（λ≦１；再生運転）。 これに対して、空気と燃料との混合気中の酸素が優勢であれば、内燃機関は希
薄燃焼運転にあり（λ＞１）、排出ガスの還元剤の割合が低下する。ところが、
内燃機関のダイナミックな運転中には、還元剤を触媒で酸素により十分に酸化さ
せることがたいてい可能である。
【０００４】
そのほか、燃焼過程では酸化剤、例えばＮＯｘ及びＳＯｘが生成される。これ
らは、再生運転時に吸着触媒で還元剤により還元される。 希薄燃焼運転では、還元はもはや十分に行われないが、このような条件の下で
酸化剤が吸着触媒に貯蔵される。その場合には、ＮＯｘ脱着温度に到達するか又
は吸着触媒のＮＯｘ吸着容量が消尽されるまでＮＯｘの吸収が行われる。従って
、吸着容量が消尽される時点の前に、吸着触媒の下流のＮＯｘ放出を減少させる
ための再生運転に切り換えなければならない。
らは、再生運転時に吸着触媒で還元剤により還元される。 希薄燃焼運転では、還元はもはや十分に行われないが、このような条件の下で
酸化剤が吸着触媒に貯蔵される。その場合には、ＮＯｘ脱着温度に到達するか又
は吸着触媒のＮＯｘ吸着容量が消尽されるまでＮＯｘの吸収が行われる。従って
、吸着容量が消尽される時点の前に、吸着触媒の下流のＮＯｘ放出を減少させる
ための再生運転に切り換えなければならない。
【０００５】
そこで、触媒の平均温度に基づいて運転モードを制御することが知られている
。その場合には、触媒の温度は、排気管に付設されたセンサによって検出するか
又は周知のように適当なモデルによって計算することができる。 ところが、前記触媒の温度が所定の限界温度を超えるときは、同時に、還元さ
れずにＮＯｘが脱離することを防止するための再生運転への切り換えが開始され
る。他方では、十分なＮＯｘ吸着容量を保証するために、吸着触媒を最低使用温
度まで加熱しなければならない。そこで、所定の最低温度に達するまで内燃機関
を再生運転で操作することが知られている。その場合には、このような運転での
排出ガス温度は一般に希薄燃焼運転の場合より高くなる。 しかし、その場合には、燃料消費の増加を我慢しなければならない。従って、
燃料消費を減少させるためには、再生運転の持続時間をなるべく小さくすること
が必要である。
。その場合には、触媒の温度は、排気管に付設されたセンサによって検出するか
又は周知のように適当なモデルによって計算することができる。 ところが、前記触媒の温度が所定の限界温度を超えるときは、同時に、還元さ
れずにＮＯｘが脱離することを防止するための再生運転への切り換えが開始され
る。他方では、十分なＮＯｘ吸着容量を保証するために、吸着触媒を最低使用温
度まで加熱しなければならない。そこで、所定の最低温度に達するまで内燃機関
を再生運転で操作することが知られている。その場合には、このような運転での
排出ガス温度は一般に希薄燃焼運転の場合より高くなる。 しかし、その場合には、燃料消費の増加を我慢しなければならない。従って、
燃料消費を減少させるためには、再生運転の持続時間をなるべく小さくすること
が必要である。
【０００６】
また、吸着触媒は、必要に応じて所定の間隔で脱硫することが知られている（
ＳＯｘ再生）。このために、内燃機関の再生運転がセットされる。 ところが、脱硫するには、はるかに高い最低脱硫温度が必要である。従来の方
法では、この場合にも最低脱硫の平均温度だけが基礎になっており、この温度か
ら再生運転への切り換えが行われている。 しかし、場合によっては吸着触媒の一部の領域だけが最低脱硫温度を超えたと
きには、すでに脱硫を開始させるのが適切である。
ＳＯｘ再生）。このために、内燃機関の再生運転がセットされる。 ところが、脱硫するには、はるかに高い最低脱硫温度が必要である。従来の方
法では、この場合にも最低脱硫の平均温度だけが基礎になっており、この温度か
ら再生運転への切り換えが行われている。 しかし、場合によっては吸着触媒の一部の領域だけが最低脱硫温度を超えたと
きには、すでに脱硫を開始させるのが適切である。
【０００７】
本発明の根底にあるのは、内燃機関の運転モードの制御において吸着触媒の内
部における不均質な温度経過を、特に簡単、かつ、柔軟に考慮することを可能に
する方法を提供するものである。 そして、これに伴って燃料消費の減少を図るものである。
部における不均質な温度経過を、特に簡単、かつ、柔軟に考慮することを可能に
する方法を提供するものである。 そして、これに伴って燃料消費の減少を図るものである。
【０００８】
（発明の概要）
本発明によればこの課題は請求項１で挙げた特徴を有する内燃機関の運転モー
ドの制御方法によって解決される。 （ａ）吸着触媒を所定のマトリックスに従って複数の触媒セルに分割し、 （ｂ）各触媒セル毎にセル温度を決定し、 （ｃ）少なくとも一つの触媒セルのセル温度に従って内燃機関の運転モードを決
定することによって、内燃機関の運転モードを実際の触媒状態に適応させること
が可能となる。
ドの制御方法によって解決される。 （ａ）吸着触媒を所定のマトリックスに従って複数の触媒セルに分割し、 （ｂ）各触媒セル毎にセル温度を決定し、 （ｃ）少なくとも一つの触媒セルのセル温度に従って内燃機関の運転モードを決
定することによって、内燃機関の運転モードを実際の触媒状態に適応させること
が可能となる。
【０００９】
その場合には、少なくとも一つの触媒セルにおいて、セル温度が所定の下限温
度と所定の上限温度との間にあるときは、λ＞１にして内燃機関の希薄燃焼運転
モードをセットすることが好ましい。なお、この下限温度は、最低運転温度を超
え、かつ、吸着触媒の全体として十分なＮＯｘ吸着容量が得られるように選定さ
れる。また、上限温度は、ＮＯｘ脱離温度（NOx-Desorptionstemperatur）より
も低くされる。 従って、前記触媒の平均温度がすでに上限温度を超えたが、それでもなお、少
なくとも一つの触媒セルが所定の上限温度よりも低い場合には、内燃機関の希薄
燃焼運転モードを依然として維持させることができる。また、少なくとも一つの
触媒セルにおいて、前記最低運転温度を超えた後には、前記触媒の平均温度が前
記最低使用温度よりも低くても、すでに内燃機関を希薄燃焼運転モードに切り換
えることができる。
度と所定の上限温度との間にあるときは、λ＞１にして内燃機関の希薄燃焼運転
モードをセットすることが好ましい。なお、この下限温度は、最低運転温度を超
え、かつ、吸着触媒の全体として十分なＮＯｘ吸着容量が得られるように選定さ
れる。また、上限温度は、ＮＯｘ脱離温度（NOx-Desorptionstemperatur）より
も低くされる。 従って、前記触媒の平均温度がすでに上限温度を超えたが、それでもなお、少
なくとも一つの触媒セルが所定の上限温度よりも低い場合には、内燃機関の希薄
燃焼運転モードを依然として維持させることができる。また、少なくとも一つの
触媒セルにおいて、前記最低運転温度を超えた後には、前記触媒の平均温度が前
記最低使用温度よりも低くても、すでに内燃機関を希薄燃焼運転モードに切り換
えることができる。
【００１０】
各触媒セルのＮＯｘ吸着容量は、ＮＯｘ及びＳＯｘの堆積状態（NOx- und SOx
-Beladungszustand）、並びにセル温度に従って決定するのが好都合であること
が判明した。ＮＯｘ吸着容量は、希薄燃焼運転モードの維持のためのもう一つの
基準として利用することができる。そのために、一方では、ＮＯｘ吸着容量の限
界値を設定し、この限界値を超えたときに内燃機関の再生運転モードを開始する
ことが考えられる。他方では、所定の期間中における内燃機関に累積されたＮＯ
ｘ自体の放出量（kumulierte NOx-Rohemission）と、同じ期間の各触媒セルのＮ
Ｏｘ脱離量とを計算する。続いて、ＮＯｘ吸着容量、ＮＯｘ脱離及び各触媒セル
の空間的位置、並びに累積されたＮＯｘ自体の放出量に従って、吸着触媒の下流
におけるＮＯｘ累積放出量を計算する。計算された累積ＮＯｘ累積放出量が、所
定の限界値を超えたならば、同じく内燃機関の再生運転モードがセットされる。
-Beladungszustand）、並びにセル温度に従って決定するのが好都合であること
が判明した。ＮＯｘ吸着容量は、希薄燃焼運転モードの維持のためのもう一つの
基準として利用することができる。そのために、一方では、ＮＯｘ吸着容量の限
界値を設定し、この限界値を超えたときに内燃機関の再生運転モードを開始する
ことが考えられる。他方では、所定の期間中における内燃機関に累積されたＮＯ
ｘ自体の放出量（kumulierte NOx-Rohemission）と、同じ期間の各触媒セルのＮ
Ｏｘ脱離量とを計算する。続いて、ＮＯｘ吸着容量、ＮＯｘ脱離及び各触媒セル
の空間的位置、並びに累積されたＮＯｘ自体の放出量に従って、吸着触媒の下流
におけるＮＯｘ累積放出量を計算する。計算された累積ＮＯｘ累積放出量が、所
定の限界値を超えたならば、同じく内燃機関の再生運転モードがセットされる。
【００１１】
また、少なくとも一つの触媒セルのセル温度が最低脱硫温度を超えたならば、
脱硫を開始することが好ましい。もちろん、その場合には、脱硫をさらにＳＯｘ
堆積状態の所定の限界値に依存させることもできる。このようにして、前記最低
脱硫の平均温度を超える前にすでに脱硫を開始し、温度上昇段階を短縮化させる
ことが可能である。
脱硫を開始することが好ましい。もちろん、その場合には、脱硫をさらにＳＯｘ
堆積状態の所定の限界値に依存させることもできる。このようにして、前記最低
脱硫の平均温度を超える前にすでに脱硫を開始し、温度上昇段階を短縮化させる
ことが可能である。
【００１２】
なお、上流側に配置された触媒セルにて、その余熱（セル温度と最低脱硫温度
の差）は、脱硫時に下流側に伝達されるので、下流側に配置された触媒セルにて
最低脱硫温度に到達するまでの温度上昇に要する時間は、上流側に配置された触
媒セルのセル温度に従って計算することができる。これにより、脱硫時間が短縮
化され、脱硫に原因する過剰消費が減少される。
の差）は、脱硫時に下流側に伝達されるので、下流側に配置された触媒セルにて
最低脱硫温度に到達するまでの温度上昇に要する時間は、上流側に配置された触
媒セルのセル温度に従って計算することができる。これにより、脱硫時間が短縮
化され、脱硫に原因する過剰消費が減少される。
【００１３】
吸着触媒の区分のために必要なマトリックスは、空間的広がり、温度経過、再
生速度の経過、ＮＯｘ吸着容量の経過、ＮＯｘ、ＳＯｘ又はＯ２堆積状態の経過
もしくはこれらの組み合わせに関する吸着触媒モデルに基づいて確定するのが好
都合であることが判明した。
生速度の経過、ＮＯｘ吸着容量の経過、ＮＯｘ、ＳＯｘ又はＯ２堆積状態の経過
もしくはこれらの組み合わせに関する吸着触媒モデルに基づいて確定するのが好
都合であることが判明した。
【００１４】
本発明のその他の有利な実施態様は、従属請求項に挙げられたその他の特徴で
明らかである。
明らかである。
【００１５】
（実施例）
次に本発明の実施例を所属の図面に基づき詳述する。
【００１６】
図１は、内燃機関１６の排気管１４にＮＯｘ吸着触媒１２を有する配置１０の
概略図を示す。 もちろん配置１０は、ごく簡素化された実施例にすぎず、排気管１４の区域に
は、補助ＮＯｘ吸着触媒又は前置触媒を配設することもできる。このような配置
は周知であり、ここでは詳しく説明しない。
概略図を示す。 もちろん配置１０は、ごく簡素化された実施例にすぎず、排気管１４の区域に
は、補助ＮＯｘ吸着触媒又は前置触媒を配設することもできる。このような配置
は周知であり、ここでは詳しく説明しない。
【００１７】
排気管には、さらにセンサが配設されている。センサは、例えば、排出ガス中
のガス成分の含有量又は温度を検出することによって、実際の触媒状態を推定す
ることを可能にする。そのため、配置１０には、ガスセンサ１８及び温度センサ
２０が例示されている。これらは、ＮＯｘ吸着触媒１２の下流に設けられている
。センサ１８、２０は信号を出力し、これをエンジン制御装置２２の内部にて解
析することができる。また、内燃機関１６の少なくとも一つの運転パラメータを
少なくとも一時的に調節することを可能にする運転パラメータ調節手段２４が、
内燃機関１６に備えられている。これによって、内燃機関１６の排出ガス温度、
運転モード及び／又は排出ガス中の個々のガス成分の割合を変えることができる
。内燃機関１６の運転パラメータのこのような調節は周知であり、この点に関し
ては詳しく説明しない。
のガス成分の含有量又は温度を検出することによって、実際の触媒状態を推定す
ることを可能にする。そのため、配置１０には、ガスセンサ１８及び温度センサ
２０が例示されている。これらは、ＮＯｘ吸着触媒１２の下流に設けられている
。センサ１８、２０は信号を出力し、これをエンジン制御装置２２の内部にて解
析することができる。また、内燃機関１６の少なくとも一つの運転パラメータを
少なくとも一時的に調節することを可能にする運転パラメータ調節手段２４が、
内燃機関１６に備えられている。これによって、内燃機関１６の排出ガス温度、
運転モード及び／又は排出ガス中の個々のガス成分の割合を変えることができる
。内燃機関１６の運転パラメータのこのような調節は周知であり、この点に関し
ては詳しく説明しない。
【００１８】
内燃機関１６の空気と燃料との混合気の燃焼過程にて、不定の割合の還元剤、
例えば、ＣＯ、ＨＣ及びＨ２と、酸化剤、例えば、ＮＯｘ及びＳＯｘとが発生す
る。λ≦１（リッチな又は化学量論的雰囲気、再生運転）による運転モードでは
、空気と燃料との混合気中の燃料分が酸素分よりも優勢であり、又はこれらが化
学量論的比率をなす。その結果、還元剤が大量に生成される。運転モードがλ＞
１の領域（リーンな雰囲気、希薄燃焼運転）に交替されると、排出ガスの還元剤
の割合が低下する。ＮＯｘ吸着触媒１２にて還元剤が酸素により酸化される。従
って、ＮＯｘ吸着触媒１２の酸素濃度が適宜に高ければ、還元剤の放出を十分に
減少させることが常に可能である。
例えば、ＣＯ、ＨＣ及びＨ２と、酸化剤、例えば、ＮＯｘ及びＳＯｘとが発生す
る。λ≦１（リッチな又は化学量論的雰囲気、再生運転）による運転モードでは
、空気と燃料との混合気中の燃料分が酸素分よりも優勢であり、又はこれらが化
学量論的比率をなす。その結果、還元剤が大量に生成される。運転モードがλ＞
１の領域（リーンな雰囲気、希薄燃焼運転）に交替されると、排出ガスの還元剤
の割合が低下する。ＮＯｘ吸着触媒１２にて還元剤が酸素により酸化される。従
って、ＮＯｘ吸着触媒１２の酸素濃度が適宜に高ければ、還元剤の放出を十分に
減少させることが常に可能である。
【００１９】
これに対して酸化剤は、ＮＯｘ吸着触媒１２にて還元剤により転化される。こ
れが十分に行われるのはλ≦１の運転モードのときだけである。つまり、リーン
な雰囲気では、ＮＯｘ脱離温度に到達するか又はＮＯｘ吸着容量が消尽されるま
で、ＮＯｘは硝酸塩として、ＳＯｘは硫酸塩として吸着される。従って、この消
尽される時点からは少なくともＮＯｘの再生を行わなければならない。
れが十分に行われるのはλ≦１の運転モードのときだけである。つまり、リーン
な雰囲気では、ＮＯｘ脱離温度に到達するか又はＮＯｘ吸着容量が消尽されるま
で、ＮＯｘは硝酸塩として、ＳＯｘは硫酸塩として吸着される。従って、この消
尽される時点からは少なくともＮＯｘの再生を行わなければならない。
【００２０】
ＳＯｘの脱離温度は高いので、一般に、ＮＯｘの再生の際には、ＳＯｘの再生
（脱硫）は起こらない。しかし、全体として再生（ＮＯｘ及びＳＯｘ再生）のた
めには、λ≦１の運転モードと再生温度（ＮＯｘ又はＳＯｘ脱着温度に関係する
）とが必要であり、これらは一括して再生パラメータをなす。周知のように、内
燃機関１６の運転パラメータを調節することにより、再生パラメータを調整する
ことができる。同様に、ＮＯｘ吸着触媒１２の再生の必要性を判定することが知
られている。この点に関して詳しい説明はしない。
（脱硫）は起こらない。しかし、全体として再生（ＮＯｘ及びＳＯｘ再生）のた
めには、λ≦１の運転モードと再生温度（ＮＯｘ又はＳＯｘ脱着温度に関係する
）とが必要であり、これらは一括して再生パラメータをなす。周知のように、内
燃機関１６の運転パラメータを調節することにより、再生パラメータを調整する
ことができる。同様に、ＮＯｘ吸着触媒１２の再生の必要性を判定することが知
られている。この点に関して詳しい説明はしない。
【００２１】
所定のマトリックスに基づく任意の数の触媒セルへの吸着触媒１２の分割を図
２に概略図で示す。 吸着触媒１２を触媒セルのように分割するためのマトリックスは、吸着触媒モ
デルに基づいて確定させることができる。このモデルは、例えば、吸着触媒１２
の空間的広がり、吸着触媒１２の内部の温度経過又は再生速度の経過が該当する
。また、吸着触媒１２の内部におけるＮＯｘ吸着容量の経過、及びＮＯｘ、ＳＯ
ｘ又はＯ２の堆積状態の経過を利用することも考えられる。その場合には、堆積
状態は触媒セルに吸収されたＮＯｘ、ＳＯｘ又はＯ２質量の尺度でみる。もちろ
ん、上記のパラメータの組み合わせをマトリックスの計算に含めることが可能で
ある。図示の例では、吸着触媒１２が合計６個の触媒セルＺ１からＺ６（ゾーン
）に分割され、その際セルＺ１は、内燃機関１６に近い側に配置されている。
２に概略図で示す。 吸着触媒１２を触媒セルのように分割するためのマトリックスは、吸着触媒モ
デルに基づいて確定させることができる。このモデルは、例えば、吸着触媒１２
の空間的広がり、吸着触媒１２の内部の温度経過又は再生速度の経過が該当する
。また、吸着触媒１２の内部におけるＮＯｘ吸着容量の経過、及びＮＯｘ、ＳＯ
ｘ又はＯ２の堆積状態の経過を利用することも考えられる。その場合には、堆積
状態は触媒セルに吸収されたＮＯｘ、ＳＯｘ又はＯ２質量の尺度でみる。もちろ
ん、上記のパラメータの組み合わせをマトリックスの計算に含めることが可能で
ある。図示の例では、吸着触媒１２が合計６個の触媒セルＺ１からＺ６（ゾーン
）に分割され、その際セルＺ１は、内燃機関１６に近い側に配置されている。
【００２２】
図３は、吸着触媒１２の再生時のラムダ値の経過（破線）を示す。
説明のために、従来の方法によるラムダ値の経過（実線）も示す。従来の場合
には、内燃機関１６は、まずフェーズｔｍ１では希薄燃焼運転モードである。吸
着触媒１２の触媒の平均温度における所定の限界温度を超えた後に再生運転モー
ドがセットされ、フェーズｔｆ１で少なくとも限界温度を再び下回るまで再生運
転モードでセットされる。続いて、再びフェーズｔｍ２で希薄燃焼運転モードが
開始される。
には、内燃機関１６は、まずフェーズｔｍ１では希薄燃焼運転モードである。吸
着触媒１２の触媒の平均温度における所定の限界温度を超えた後に再生運転モー
ドがセットされ、フェーズｔｆ１で少なくとも限界温度を再び下回るまで再生運
転モードでセットされる。続いて、再びフェーズｔｍ２で希薄燃焼運転モードが
開始される。
【００２３】
しかし、本発明に係る方法では、ラムダ値の経過（破線）が明らかに異なる。
つまり、フェーズｔｆ１’での再生運転は、一方では遅れて開始され、他方で
は早く終了するのである。希薄燃焼フェーズｔｍ１’及びｔｍ２’の触媒の平均
温度は、従来の方法によって設定される限界温度よりも一時的に高いことがある
が、選択された触媒セルの温度（セル温度）は、十分なＮＯｘ吸着容量を保証す
るのに、なお十分に低い。制御の方法を以下でさらに詳しく説明する。
は早く終了するのである。希薄燃焼フェーズｔｍ１’及びｔｍ２’の触媒の平均
温度は、従来の方法によって設定される限界温度よりも一時的に高いことがある
が、選択された触媒セルの温度（セル温度）は、十分なＮＯｘ吸着容量を保証す
るのに、なお十分に低い。制御の方法を以下でさらに詳しく説明する。
【００２４】
図４には、吸着触媒１２の温度上昇段階でのラムダ値の経過を示す（破線）。
また、実線は、従来の方法によるラムダ値の経過を示す。 内燃機関１６の始動の直後には、吸着触媒１２を必要な使用温度にするために
、一般的に排出ガス温度が著しく高い。よって、従来の方法では、まず、フェー
ズｔｆ２で吸着触媒にリッチな又は化学量論的排出ガス（λ≦１）が送り込まれ
る。そして、触媒の平均温度が最低温度を超えるまで、再生運転モードが維持さ
れている。 これに対して、本発明に係る方法では、フェーズｔｆ２’が短縮され、選択さ
れた触媒セルが前記最低温度を超えたときには、すでに希薄燃焼運転モードが開
始されている。
また、実線は、従来の方法によるラムダ値の経過を示す。 内燃機関１６の始動の直後には、吸着触媒１２を必要な使用温度にするために
、一般的に排出ガス温度が著しく高い。よって、従来の方法では、まず、フェー
ズｔｆ２で吸着触媒にリッチな又は化学量論的排出ガス（λ≦１）が送り込まれ
る。そして、触媒の平均温度が最低温度を超えるまで、再生運転モードが維持さ
れている。 これに対して、本発明に係る方法では、フェーズｔｆ２’が短縮され、選択さ
れた触媒セルが前記最低温度を超えたときには、すでに希薄燃焼運転モードが開
始されている。
【００２５】
図５には、内燃機関１６の運転モードの制御のためのフローチャートを示す。
まず、ステップＳ１では、吸着触媒１２が所定のマトリックスに従って任意の
数の触媒セルに分割される。次に、ステップＳ２では、各触媒セルのセル温度が
検出される。セル温度は、例えば、配設された温度センサによって直接測定され
るか、又は公知のモデルに基づいて計算される。
数の触媒セルに分割される。次に、ステップＳ２では、各触媒セルのセル温度が
検出される。セル温度は、例えば、配設された温度センサによって直接測定され
るか、又は公知のモデルに基づいて計算される。
【００２６】
ステップＳ３では、排出ガス質量流量、ラムダ値及びＮＯｘガス自体の放出量
に関係する、選択された数の触媒セルのセル温度が所定の下限温度Ｇ１と所定の
上限温度Ｇ２との間にあるか否かが判定される。なお、下限温度Ｇ１とは、一般
に、十分なＮＯｘ吸着容量を保証するために必要な吸着触媒１２の最低使用温度
である。また、上限温度Ｇ２とは、吸着触媒１２の下流でＮＯｘ放出を回避する
ために、ＮＯｘ脱離温度よりも低く選定される。選択された触媒セルのセル温度
が下限温度Ｇ１よりも低ければ、場合によってはステップＳ４にて、例えば再生
運転への切り換えにより加熱対策を開始することができる。選択された触媒セル
のセル温度が上限温度Ｇ２より高ければ、場合によってはステップＳ４にて内燃
機関１６の使用温度を、周知のように調節することによって冷却対策を行うこと
ができる。
に関係する、選択された数の触媒セルのセル温度が所定の下限温度Ｇ１と所定の
上限温度Ｇ２との間にあるか否かが判定される。なお、下限温度Ｇ１とは、一般
に、十分なＮＯｘ吸着容量を保証するために必要な吸着触媒１２の最低使用温度
である。また、上限温度Ｇ２とは、吸着触媒１２の下流でＮＯｘ放出を回避する
ために、ＮＯｘ脱離温度よりも低く選定される。選択された触媒セルのセル温度
が下限温度Ｇ１よりも低ければ、場合によってはステップＳ４にて、例えば再生
運転への切り換えにより加熱対策を開始することができる。選択された触媒セル
のセル温度が上限温度Ｇ２より高ければ、場合によってはステップＳ４にて内燃
機関１６の使用温度を、周知のように調節することによって冷却対策を行うこと
ができる。
【００２７】
ステップＳ５では、選択された触媒セルのＮＯｘ吸着容量が確かめられる。こ
れは、やはりＮＯｘ、ＳＯｘ及びＯ２堆積状態に関する周知の吸着触媒モデルに
基づいて行うことができる。ＮＯｘ吸着容量が所定の限界値Ｓ１に到達する場合
には（ステップＳ６）、ステップＳ７にて再生運転が開始される。
れは、やはりＮＯｘ、ＳＯｘ及びＯ２堆積状態に関する周知の吸着触媒モデルに
基づいて行うことができる。ＮＯｘ吸着容量が所定の限界値Ｓ１に到達する場合
には（ステップＳ６）、ステップＳ７にて再生運転が開始される。
【００２８】
ステップＳ８では、ＮＯｘ吸着容量、ＮＯｘ脱離及び各触媒セルの空間的位置
並びに所定の期間中の内燃機関１６のＮＯｘ自体のガス放出に従って、吸着触媒
の下流の累積ＮＯｘ放出量が計算される。 図２に示す触媒セルＺ４からＺ６は、排気管１４の下流側に配設されており、
場合によっては、内燃機関１６によって生じるＮＯｘ自体の放出のほかに、前方
に存在する触媒セル（Ｚ１からＺ３）でのＮＯｘの脱離によって放出されるＮＯ
ｘをも吸収しなければならない。吸着触媒１２の下流側にて計算された累積ＮＯ
ｘ放出量が所定の限界値Ｓ２を超えると、再び、再生運転モード（ステップＳ７
）が開始される。そうでない場合には、内燃機関１６は希薄燃焼運転にとどまり
、又は希薄燃焼運転モードに調整される（ステップＳ１０）。
並びに所定の期間中の内燃機関１６のＮＯｘ自体のガス放出に従って、吸着触媒
の下流の累積ＮＯｘ放出量が計算される。 図２に示す触媒セルＺ４からＺ６は、排気管１４の下流側に配設されており、
場合によっては、内燃機関１６によって生じるＮＯｘ自体の放出のほかに、前方
に存在する触媒セル（Ｚ１からＺ３）でのＮＯｘの脱離によって放出されるＮＯ
ｘをも吸収しなければならない。吸着触媒１２の下流側にて計算された累積ＮＯ
ｘ放出量が所定の限界値Ｓ２を超えると、再び、再生運転モード（ステップＳ７
）が開始される。そうでない場合には、内燃機関１６は希薄燃焼運転にとどまり
、又は希薄燃焼運転モードに調整される（ステップＳ１０）。
【００２９】
図６は、脱硫時の内燃機関１６の運転モードの制御のためのフローチャートを
示す。 ステップＳ１及びＳ２では、−前述のように−、まず、吸着触媒１２が個別の
触媒セルに分割され、選択された触媒セルのセル温度が検出される。選択された
触媒セルのセル温度が最低脱硫温度より低ければ（ステップＳ１１）、別に対策
はとられない（ステップＳ１２）。一方、そうでなければ、ステップＳ１３にて
、ＳＯｘ堆積状態が所定の限界値Ｓ３を超えるか否かが判定される。場合によっ
ては、次にステップＳ１４にて脱硫のための温度上昇に要する時間が確定される
。 下流側に配置された触媒セル（例えば図２の触媒セルＺ４からＺ６）にて最低
脱硫温度に到達するための温度上昇に要する時間は、上流側に配置された触媒セ
ル（例えば図２の触媒セルＺ１からＺ３）のセル温度に従って決定することがで
きる。これは、排出ガスによる熱流のほかに、吸着触媒１２の内部の個々の触媒
セルの間の熱流も起こるからである。一般に、上流側に存在する触媒セルは、高
いセル温度を有する。このようにして、全体として脱硫時の再生時間を著しく短
縮することができる。最後にステップＳ１５にて脱硫が行われる。
示す。 ステップＳ１及びＳ２では、−前述のように−、まず、吸着触媒１２が個別の
触媒セルに分割され、選択された触媒セルのセル温度が検出される。選択された
触媒セルのセル温度が最低脱硫温度より低ければ（ステップＳ１１）、別に対策
はとられない（ステップＳ１２）。一方、そうでなければ、ステップＳ１３にて
、ＳＯｘ堆積状態が所定の限界値Ｓ３を超えるか否かが判定される。場合によっ
ては、次にステップＳ１４にて脱硫のための温度上昇に要する時間が確定される
。 下流側に配置された触媒セル（例えば図２の触媒セルＺ４からＺ６）にて最低
脱硫温度に到達するための温度上昇に要する時間は、上流側に配置された触媒セ
ル（例えば図２の触媒セルＺ１からＺ３）のセル温度に従って決定することがで
きる。これは、排出ガスによる熱流のほかに、吸着触媒１２の内部の個々の触媒
セルの間の熱流も起こるからである。一般に、上流側に存在する触媒セルは、高
いセル温度を有する。このようにして、全体として脱硫時の再生時間を著しく短
縮することができる。最後にステップＳ１５にて脱硫が行われる。
【図１】
内燃機関の排気管のＮＯｘ吸着触媒等の配置図。
【図２】
マトリックスに基づく吸着触媒の分割の概略図。
【図３】
ＮＯｘ再生時のラムダ値の経過の概略図。
【図４】
内燃機関の始動の直後の温度上昇段階でのラムダ値の経過の概略図。
【図５】
内燃機関の運転モードの制御のための本発明方法における一実施例のフローチ
ャート。
ャート。
【図６】
脱硫時の内燃機関の運転モードの制御のための本発明方法における一実施例の
フローチャート。
フローチャート。
１２ 吸着触媒
１６ 内燃機関
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ
Claims (8)
- 【請求項１】 内燃機関の運転モードを制御するために、排気管に配設され
た少なくとも一個の吸着触媒における計算又は測定された触媒温度に基づいて、
前記内燃機関の少なくとも一つの運転パラメータを少なくとも一時的に調整する
手段を備える内燃機関の運転モード制御方法において、 （ａ）前記吸着触媒（１２）が、所定のマトリックスに従って複数の触媒セルに 分割され、 （ｂ）前記触媒セルのセル温度を検出し、 （ｃ）少なくとも一個の前記触媒セルのセル温度に基づいて前記内燃機関（１６
）の運転モードを決定する ことを特徴とする内燃機関の運転モード制御方法。 - 【請求項２】 少なくとも一個の前記触媒セルのセル温度が、所定の下限温
度（Ｇ１）と所定の上限温度（Ｇ２）との間にある場合には、λ＞１により前記
内燃機関（１６）の希薄燃焼運転モードが設定されることを特徴とする請求項１
記載の内燃機関の運転モード制御方法。 - 【請求項３】 前記運転モード制御方法は、 （ａ）ＮＯｘ及びＳＯｘの堆積状態と前記セル温度とに基づいて各触媒セルのＮ Ｏｘ吸着容量を決定し、 （ｂ）前記ＮＯｘ吸着容量の限界値（Ｓ１）を設定し、 （ｃ）前記限界値（Ｓ１）を超える場合には、λ≦１により前記内燃機関（１６
）の再生運転モードが設定される ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の運転モード制御方法。 - 【請求項４】 前記運転モード制御方法は、 （ａ）ＮＯｘ及びＳＯｘの堆積状態と前記セル温度とに基づいて各触媒セルのＮ Ｏｘ吸着容量を決定し、 （ｂ）所定の期間内の前記内燃機関（１６）におけるＮＯｘ自体の累積放出量及 び選択された前記触媒セルのＮＯｘ堆積状態の変化を計算し、 （ｃ）前記ＮＯｘ吸着容量、前記ＮＯｘ堆積状態の変化、選択された前記触媒セ ルの空間的位置及び前記ＮＯｘ自体の累積放出量に基づいて、前記吸着触媒 （１２）の下流におけるＮＯｘの累積放出量を計算し、 （ｄ）前記ＮＯｘの累積放出量に対する限界値（Ｓ２）を設定し、 （ｅ）前記限界値（Ｓ２）を超える場合には、前記内燃機関（１６）の再生運転 モードが設定される ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の運転モード制御方法。
- 【請求項５】 少なくとも一個の前記触媒セルのセル温度が、最低脱硫温度
を超える場合には、脱硫が開始されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の運転モード制御方法。 - 【請求項６】 ＳＯｘ堆積状態に対する所定の限界値（Ｓ３）に基づいて、
前記脱硫が開始されていることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の運転モー
ド制御方法。 - 【請求項７】 前記排気管の下流側に配置された触媒セルが前記最低脱硫温
度に到達するまでの温度上昇に要する時間は、前記排気管の上流側に配置された
触媒セルのセル温度に基づいて決定されていることを特徴とする請求項５又は６
記載の内燃機関の運転モード制御方法。 - 【請求項８】 前記吸着触媒（１２）を前記触媒セルに分割するための前記
マトリックスは、空間的広がり、温度経過、再生速度の経過、ＮＯｘ吸着容量の
経過、又はＮＯｘ、ＳＯｘ若しくはＯ２堆積状態の経過、又はこれらの組み合わ
せに関する吸着触媒モデルに基づいて確定されていることを特徴とする請求項１
から７のいずれか一項に記載の内燃機関の運転モード制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19929292.2 | 1999-06-25 | ||
| DE19929292A DE19929292A1 (de) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | Verfahren zur Steuerung eines Arbeitsmodus einer Verbrennungskraftmaschine |
| PCT/EP2000/004978 WO2001000972A1 (de) | 1999-06-25 | 2000-05-31 | Verfahren zur steuerung eines arbeitsmodus einer verbrennungskraftmaschine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003503622A true JP2003503622A (ja) | 2003-01-28 |
| JP2003503622A5 JP2003503622A5 (ja) | 2007-06-21 |
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Family
ID=7912621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001506361A Expired - Fee Related JP4707292B2 (ja) | 1999-06-25 | 2000-05-31 | 内燃機関の運転モード制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1194683B1 (ja) |
| JP (1) | JP4707292B2 (ja) |
| CN (1) | CN1185407C (ja) |
| DE (2) | DE19929292A1 (ja) |
| WO (1) | WO2001000972A1 (ja) |
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| DE10117434A1 (de) | 2001-04-03 | 2002-10-10 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Steuerung eines Betriebsmodus einer magerlauffähigen Verbrennungskraftmaschine |
| US6860101B2 (en) * | 2001-10-15 | 2005-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification system for internal combustion engine |
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