JP2003510488A - 内燃機関の排気ダクト内に配設されたｎｏｘセンサの機能監視方法 - Google Patents

内燃機関の排気ダクト内に配設されたｎｏｘセンサの機能監視方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、内燃機関の排気ダクト内であって、ＮＯX 触媒コンバータ（１６）の下流に配設されているＮＯX センサの機能監視方法に関する。本発明は、場合によっては好適な対策を講ずることができるために、簡単を方法でＮＯ X センサの誤機能を検出することを課題とする。この課題は、一方ではＮＯX センサ（１８）の測定信号に基づいて診断時間内にＮＯX 触媒コンバータ（１６）によって吸収されたＮＯX 量が検出され、同時にＮＯX 触媒コンバータ（１６）のためのモデルに基づいて、吸収されたＮＯX目標量が計算されかつＮＯX 目標量（制御値ＫＷn ）に対するＮＯX 量の比が予め設定された限界値（Ｇnu 、Ｇno）と比較されることによって及び又は他方ではＮＯX 触媒コンバータ（１６）の完全なＮＯX 再生のための時間（ｔmes ）が検出され、ＮＯX 触媒コンバータ（１６）及び測定され又は計算されたＮＯX 蓄積状態のためのモデルに基づいて、ＮＯX 再生のための目標時間（ｔmod ）が計算されかつ目標時間（ｔmod ）（制御値ＫＷt ）に対する前記再生のために時間（ｔmes ）の比が予め設定された限界値（Ｇtu 、Ｇto）と比較されることによって、達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された特徴を有する内燃機関の排気ダ
クト内に配設されたＮＯX センサの機能監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の有毒物質エミッションの還元のために排気ガスダクト内に配設され
たＮＯX センサの機能監視方法に好適な触媒を配置することが公知である。一方
では触媒中でＣＯ、ＨＣ又はＨ2 のような還元剤として作用し得る有毒物質が空
気中の酸素で酸化され、そして他方では同様に燃焼工程の間に内燃機関内に形成
されたＮＯX が触媒における還元剤によって窒素に還元される。
【０００３】 内燃機関が消費に好適な希薄燃焼運転されている場合、空気−燃料混合物中の
酸素の割合は高められかつそのために排気ガス中の還元剤の割合は減少する。勿
論それによって最早ＮＯX ガスの充分な変換は継続されることができない。補助
のために、排気ガスダクト中にＮＯX コンバータが配置され、ＮＯX コンバータ
は触媒を備えたＮＯX 触媒コンバータに統合されることができる。ＮＯX 触媒コ
ンバータは、ＮＯX 反応生成物の排気温度が越えられるか又ＮＯX コンバータ性
能が失われるまでの間ＮＯX を吸収する。したがってこの時点の前に、ＮＯX エ
ミッションを阻止するために、交換はＮＯX 触媒コンバータの再生のためにλ≦
１による再生運転中の行われなければならない。
【０００４】 再生の必要性はＮＯX 触媒コンバータの下流で検出されたＮＯX 濃度に依存し
ていることが公知である。ＮＯX センサ濃度はＮＯX センサによって検出される
。ＮＯX センサに誤機能がある場合に高すぎるＮＯX エミッションが生じ得るこ
と又は先を見越した再生措置によって不必要に大量消費が行われることは不利で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、場合によっては好適な対策を講ずることができるために、簡
単な方法でＮＯX センサのそのような誤機能を検出することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は、請求項１及び５に記載された特徴を有するＮＯ X センサの機能監視のための方法によって解決される。 即ち、 （ａ）ＮＯX センサの測定信号に基づいて診断時間内に、ＮＯX 触媒コンバータ
によって吸収されたＮＯX 量が検出され、 （ｂ）同時にＮＯX 触媒コンバータのためのモデルに基づいて吸収されたＮＯX 目標量が計算され、 （ｃ）ＮＯX 目標量（制御値ＫＷn ）に対するＮＯX 量の比が下限値Ｇnu又は上
限値Ｇnoと比較されることによって、又は （ａ）ＮＯX 触媒コンバータの完全なＮＯX 再生のための時間ｔmes が検出され
、 （ｂ）ＮＯX 触媒コンバータ及び測定され又は計算されたＮＯX 蓄積状態のモデ
ルに基づいて、ＮＯX 再生のための目標時間ｔm0d が計算され、そして （ｃ）目標時間ｔm0d （制御値ＫＷt ）に対する前記再生時間ｔmes の比が下限
値Ｇtu 又は上限値Ｇtoと比較されることによって、 簡単な方法でＮＯX センサの機能監視が行われる。
【０００７】 方法の好適な構成において、上限値Ｇno、Ｇtoを制御値ＫＷn 又はＫＷt が越
えた場合又は下限値Ｇnu、Ｇtuを制御値ＫＷn 又はＫＷt が下回った場合、保守
信号が発生する。そのような保守信号の発生後、好適な保守措置によって誤りが
除去され又は場合によってはＮＯX センサが交換される。
【０００８】 更に、ＮＯX 触媒コンバータの完全なＮＯX 再生の直後かつ内燃機関の希薄燃
焼運転における交換の直後に、診断時間が開始されるように診断時間を確定する
ことは有利である。有利な方法で診断断間はＮＯX 触媒コンバータの再生の必要
性の確認後又は再生運転における交換と共に終了する。
【０００９】 ＮＯX センサの機能監視は、内燃機関における継続的で不変に行われる希薄燃
焼運転が検出される場合に好適な方法でＮＯX センサの機能監視は行われる。こ
の方法で触媒コンバータモデルに基づく内燃機関の動的運転の考慮し難い影響が
回避されることができる。
【００１０】 本発明の他の好適な構成は、その他の従属請求項に記載された特徴から得られ
る。
【００１１】 本発明を添付した図面に基づいて実施例において詳しく説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は、排気ダクト１２中に一次触媒１４とＮＯX 触媒コンバータ１６とを有
する内燃機関１０の構成を示す。一次触媒１４及びＮＯX 触媒コンバータ１６は
、内燃機関１０の有毒物質エミッションの減少のために役立つ。
【００１３】 このために通常の方法で、ＣＯ、ＨＣ又Ｈ2 のような形成された還元剤の空気
酸素による酸化を可能にする触媒成分を触媒１４、１６は有する。少なくともＮ
ＯX 触媒コンバータ１６は触媒成分を有し、触媒成分は空気−燃料混合物の燃焼
工程の間に形成されたＮＯX が還元剤によって還元されることを可能にする。勿
論内燃機関１０が希薄燃焼運転中にある場合、ＮＯX の充分高い変換を持続する
ために、一般に排気ガスにおける還元剤の割合は不十分である。したがって希薄
燃焼運転においては、ＮＯX 触媒コンバータ１６のコンバータ成分によってＮＯ X が窒素として吸収される。
【００１４】 ＮＯX センサの吸収は、ＮＯX 反応生成物の排気温度が越えられるか又はＮＯ X 触媒コンバータが消耗するかまでの間のみ行われることができる。その後この
時点の前に、λ≦１の再生運転における交換が行われなければならない。公知の
方法でＮＯX センサ１８によって検出されたＮＯX センサ濃度好ましくはＮＯX エミッションが再生の必要性にとって決定的なものである。このために相応した
測定信号が例えばエンジン制御装置２０に導入され、そこで評価されかつ内燃機
関１０の作業モードの制御のために使用される。
【００１５】 図２は、この実施例による内燃機関１０の動的運転中のＮＯX センサの機能監
視が行われることができるためのブロック図を示す。このステップＳ１において
、先ず、ＮＯX 触媒コンバータ１６の完全なＮＯX 再生が実施されたか否かが検
出されると、センサ１８の機能監視が中断される（ステップＳ２）。
【００１６】 希薄燃焼運転の開始と共に同時にＮＯX 触媒コンバータ１６中に蓄積されたＮ
ＯX 量の検出が行われる。このために一方ではＮＯX センサ１８による予め設定
された診断時間中、ＮＯX 触媒コンバータ１６の下流のＮＯX 濃度が検出されか
つ集計されかつ続いて内燃機関１０の測定された又は計算されたＮＯX 生エミッ
ションから減算される。他方ではＮＯX 触媒コンバータ１６の公知のモデルによ
ってかつＮＯX 生エミッションに基づいて、吸収されたＮＯX 目標量が計算され
る。ＮＯX 目標量は新鮮なＮＯX 触媒コンバータ１６によって吸収されることが
できるＮＯX 量の最大値に相応する。
【００１７】 ステップＳ４において、診断時間中内燃機関１０が不変に行われる希薄燃焼運
転状態にあるか否かが連続的に検査される。動的設定のために、例えば定常運転
中の交換又はスラスト遮断による故障の際に、診断時間中計算されたＮＯX 目標
量が特別に誤差を有しかつ従って機能監視（Ｓ５）の中断が行われる。好ましく
は診断時間は診断時間が既に説明したように、希薄燃焼運転（ステップ３）にお
ける交換で開始されかつ再生の必要性が検出される（ステップＳ６）までの間継
続される。
【００１８】 そのような再生の必要性は、例えばＮＯX のしきい値の形のＮＯX センサ１８
を介して検出されることができる。再生の必要性が存在する場合、λ≦１の再生
運転（ステップＳ７）における交換が開始される。同時にタイムカウンタがスタ
−トされ、タイムカウンタによって完全なＮＯX 再生のための時間ｔmes が検出
されるべきである。
【００１９】 ＮＯX 触媒コンバータ１６のためのＮＯX センサ１８を介して検出された吸収
されたＮＯX 量とＮＯX 目標量との比から、ステップＳ８において、制御値ＫＷ n が形成される。ステップＳ９で制御値ＫＷn が上限値Ｇnoが越えられ又は下限
値Ｇ nu を制御値ＫＷn が下回ると、ＮＯX センサ１８の欠陥が存在し、かつ保
守信号が発生する（ステップＳ１０）。上限値Ｇnoは通常の方法で上限値が新鮮
なＮＯX 触媒コンバータ１６におけるＮＯX 目標量に対するＮＯX センサ１８を
介して検出されたＮＯX 量の比を再現するように通常の方法で選択される。
【００２０】 両限界値Ｇno、Ｇ nu の間に制御値ＫＷn がある場合、ステップＳ１１におい
てＮＯX 再生が完全に実施されたか否かが検査される。このために例えばＮＯX 触媒コンバータ１６の下流に配設されているラムダセンサ２２が好適である。Ｎ
ＯX 再生の終了に向かって明らかにラムダ値が低下しかつ例えば好適なしきい値
を予め設定することによって、タイムカウンタのための停止信号が設定されるこ
とができる（ステップＳ１３）。ＮＯX 再生が早期に中断されると、ここでもＮ
ＯX センサ１８の機能監視の中断が行われる（ステップＳ１２）。
【００２１】 触媒コンバータモデルによって、測定され又は計算されたＮＯX 蓄積状態から
、ＮＯX 再生のための目標時間ｔmod が計算される。目標時間ｔmod に対する再
生時間ｔmes の比は、制御値（ＫＷt ）を供給する（ステップＳ１４）。制御値
ＫＷt はステップＳ１５における上限値Ｇto又は下限値Ｇ tu と比較される。制
御値ＫＷt が上限値Ｇtoを上回り又は下限値Ｇtuを制御値ＫＷt が下回ると、セ
ンサ故障が存在し、保守信号が発生される（ステップＳ１６）。そうでない場合
、ステップＳ３で開始された機能監視の新たなサイクルが導入されることができ
る。上限値Ｇtoは、更に上限値が新鮮なＮＯX 触媒コンバータ１６中の目標値ｔ mod に対する再生時間ｔmes の比が再現されるように選択される。
【００２２】 また、センサ信頼度について、例えば触媒の蓄積機能が悪い例では、測定され
た僅かな充填度が生じるのみでなく、同時に相応した程度に測定された必要な再
生時間が減少されるか否かが検査される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ＮＯX 触媒コンバータとＮＯX センサとを備えた内燃機関の図式的配
列を示す図である。
【図２】 図２は、実施例によるＮＯX センサの機能監視のためのブロック線図を示す図
である。
【符号の説明】
１６ ＮＯX 触媒コンバータ １８ ＮＯX センサ Ｇno 上限値 Ｇ nu 下限値 ＫＷt 制御値 ＫＷ n 制御値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラング・アクセル ドイツ連邦共和国、ヴォルフェンビュッテ ル、ネルケンヴェーク、29 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA24 DA00 DA30 EB12 EC03 FA28 FA29 3G091 AB05 BA14 BA27 BA34 DB10 DB13 DC01 EA33 EA34 FB10 HA37 【要約の続き】 （Ｇtu 、Ｇto）と比較されることによって、達成され る。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気ダクト内であって、ＮＯX 触媒コンバータの下流に配設されて
    いるＮＯX センサの機能監視方法において、 （ａ）ＮＯX センサ（１８）の測定信号に基づいて診断時間内に、ＮＯX 触媒コ
    ンバータ（１６）によって吸収されたＮＯX 量が検出され、 （ｂ）同時にＮＯX 触媒コンバータ（１６）のためのモデルに基づいて、吸収さ
    れたＮＯX 目標量が計算され、 （ｃ）ＮＯX 目標量（制御値ＫＷn ）に対するＮＯX 量の比が、下限値（Ｇnu )
    又は上限値(Gno）と比較されることを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項２】 上限値(Gno）を制御値（ＫＷn ）が越えた際又は下限値（Ｇnu )を制御値（Ｋ
    Ｗn ）が下回った際に、保守信号が発生されることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 診断時間が、ＮＯX 触媒コンバータ（１６）の完全なＮＯX 再生の直後かつ内
    燃機関の希薄燃焼運転における交換の直後に開始されることを特徴とする請求項
    １又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 診断時間が、ＮＯX 触媒コンバータ（１６）の再生の必要性の確認後かつ再生
    運転における交換と共に終了することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 内燃機関の排気ダクト内であって、ＮＯX 触媒コンバータの下流に配設されて
    いるＮＯX センサの機能監視方法において、 （ａ）ＮＯX 触媒コンバータ（１６）の完全なＮＯX 再生のための時間（ｔmes ）が検出され、 （ｂ）ＮＯX 触媒コンバータ（１６）のためのモデル及び測定され又は計算され
    たＮＯX 蓄積状態に基づいて、ＮＯX 再生のための目標時間（ｔmod ）が計算さ
    れ、そして （ｃ）目標時間（ｔmod )(制御値ＫＷt ）に対する前記再生時間（ｔmes ）の比
    が下限値（Ｇtu )又は上限値(Gto）と比較されることを特徴とする前記方法。
  6. 【請求項６】 上限値(Gto）を制御値（ＫＷt ）が越えた際又は下限値（Ｇtu )を制御値（Ｋ
    Ｗt ）が下回った際に、保守信号が発生されることを特徴とする請求項５に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 ＮＯX センサ（１８）の機能監視が継続的に不変に行われる希薄燃焼運転後に
    のみ行われることを特徴とする請求項１から６までのうちのいずれか１つに記載
    の方法。
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