JP2003519316A - 内燃機関、特に自動車の内燃機関を運転する方法 - Google Patents

内燃機関、特に自動車の内燃機関を運転する方法

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Abstract

(57)【要約】 窒素酸化物で負荷されることのできる触媒器(12)を有する内燃機関(1)、特に自動車用の内燃機関が記載されている。触媒器(12)の下流の酸素濃度を測定するためにラムダゾンデ(13)が設けられている。制御装置(18)によって触媒器(12)に供給された窒素酸化物(12)が増量され、触媒器(12)の下流の酸素濃度の上昇から触媒器(12)のコンバート能力が推し量られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は内燃機関、特に自動車の内燃機関を運転する方法であって、触媒器を
窒素酸化物で負荷し、触媒器の下流で酸素の濃度を測定する形式のものに関する
。同様に本発明は内燃機関、特に自動車の内燃機関の制御装置並びに内燃機関、
特に自動車の内燃機関に関する。
【0002】 このような方法、このような制御装置及びこのような内燃機関はいわゆる吸気
管噴射装置にて公知である。そこでは燃料は吸込み期にて内燃機関の吸気管へ噴
射される。燃料の燃焼に際して発生する窒素酸化物は触媒器にて特に窒素と酸素
とにコンバートされる。触媒器は老巧化し、そのコンバート能力が制限されるこ
とが公知である。
【0003】 前記形式の方法は直接噴射される内燃機関によっても公知である。そこでは燃
料は吸込み期の間に、内燃機関の燃焼室へ直接的に噴射される。発生する窒素酸
化物は下流側に配置された触媒器に場合によっては中間貯蔵され、次いで酸素に
コンバートされる。
【0004】 本発明の課題と利点 本発明の課題は触媒器の老巧化を認識できる内燃機関の運転法を提供すること
である。
【0005】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法において、本発明によれば、触媒器
に供給された窒素酸化物が増量され、触媒器の下流側の酸素濃度の上昇から触媒
器のコンバート能力を推し量ることにより解決された。それぞれ冒頭に述べた形
式の制御装置及び内燃機関においても前記課題は相応に解決された。その際、本
発明は吸気管噴射装置においても直接噴射される内燃機関においても同様に使用
可能である。
【0006】 触媒器に供給された窒素酸化物の増量は窒素酸化物の窒素と酸素とへのコンバ
ートを増大する。この結果惹き起される触媒器の下流側の酸素濃度の上昇が測定
される。この上昇から触媒器のコンバート能力が推し量られる。
【0007】 新しい触媒器においてはコンバート能力は高く、酸素濃度の上昇も同様に高い
。しかし、老巧化した触媒器においては、コンバート能力が減退していることに
基づき酸素濃度の上昇も減少する。これは触媒器のコンバート能力、ひいては老
巧化の尺度として関与させられる。
【0008】 したがって触媒器のコンバート能力を検出するためにNOxセンサは必要では
なくなる。これは著しいコスト節減を示す。同様に触媒器の下流にて酸素濃度を
測定するのに必要なラムダゾンデは別の目的に使用すること、例えば内燃機関の
制御及び/又は調整、特にいわゆる主導調整に使用することができる。
【0009】 本発明の有利な別の構成では触媒器の上流側の酸素濃度がコンスタントに保た
れる。これによって高められた窒素酸化物だけが触媒器の下流の酸素濃度の上昇
をもたらすことになる。しかしながら排ガスのその他の組成は本発明による触媒
器のコンバート能力の検出に影響を及ぼさない。
【0010】 本発明による別の有利な構成では触媒器の前のラムダが一定に保たれる。この
結果としても高められた窒素酸化物の増量だけが触媒器の下流側の酸素濃度の上
昇をもたらす。これによって本発明の方法は著しく簡易化される。
【0011】 本発明の有利な構成では触媒器の下流側で測定された酸素濃度は触媒器により
供給された窒素酸化物から遊離させられた酸素の濃度を表わす。これは特に簡単
でかつ効果的に触媒器のコンバート能力の検出を可能にする。
【0012】 特に合目的的であることは触媒器に供給される窒素酸化物の増量が点火時点の
変調によって及び/又は内燃機関の制御及び/又は調整への別の干渉によって達
成されることである。これらは触媒器に供給された窒素酸化物を変化させる特に
簡単で、それにも拘わらず正確に実行できる可能性である。これにより本発明の
方法の実現、ひいては触媒器の絶え間のない診断が容易に可能である。
【0013】 特に有意義であることは本発明の方法を内燃機関、特に自動車の内燃機関の制
御装置のために設けられた制御部材の形で実現することである。この場合には制
御部材には、計算機、特にマイクロプロセッサの上でランできかつ本発明の方法
を実行するのに適したプログラムが記憶される。したがってこの場合には本発明
は制御部材の上に記憶されたプログラムによって実現されるので、このプログラ
ムを備えた制御部材は、実施のために当該プログラムが適している方法と同様に
発明を成すものである。制御部材としては特に電気的な記憶手段、例えばリード
−オンリーメモリ又はフラッシュメモリを使用することができる。
【0014】 本発明の別の特徴、使用可能性及び利点は図面に示された本発明の実施例につ
いての以後の記述で説明してある。この場合、記述した又は図示したすべての特
徴は単独でも、任意の組合わせでも、特許請求の範囲の記載形式又は請求項の引
用形式とは無関係にかつ明細書本文もしくは図面における記載もしくは表示とは
無関係に本発明の対象を成すものである。
【0015】 本発明の実施例 図面の唯一の図は本発明による内燃機関の実施例を概略的に示したものである
【0016】 図には自動車の内燃機関1が示され、該内燃機関1においてはピストン2がシ
リンダ3内で往復運動可能である。シリンダ3は燃焼室4を備え、この燃焼室4
は主としてピストン2と入口弁5と出口弁6とによって制限されている。入口弁
5には吸気管7が連結されかつ出口弁6には排気管8が連結されている。
【0017】 吸気管7内には噴射弁9がある。入口弁5と出口弁6との領域では点火プラグ
10が燃焼室4内へ突入している。噴射弁9を介して燃料は吸気管7へ噴射され
る。点火プラグ10で、噴射された空気/燃料混合物は燃焼室4内で点火される
【0018】 吸気管7内には旋回可能なスロットルバルブ11が配置されている。燃焼室4
へ供給される空気量はスロットルバルブ11の角度位置に関連する。排ガス管8
には触媒器12が配置されている。この触媒器12は燃料の燃焼によって発生し
た排ガスの浄化に役立つ。
【0019】 触媒器12は特に、窒素酸化物(NOx)を窒素と酸素とにコンバートするた
めに役立つ。排ガス管においては触媒器12のすぐ下流側に常時作用するラムダ
ゾンデ13が設けられている。このラムダゾンデ13は触媒器12の下流で排ガ
スにおける自由な酸素濃度O2freiを測定するのに適している。
【0020】 制御装置18はセンサによって測定された内燃機関1の運転値である入力信号
19により負荷される。制御装置18は出力信号20を形成し、該出力信号20
でアクチェータもしくは調節器を介して内燃機関1の特性に影響を及ぼすことが
できる。とりわけ制御装置18は、内燃機関1の運転値を制御しかつ/又は調整
するために設けられている。このためには制御装置はマイクロプロセッサを備え
、このマイクロプロセッサは記憶媒体、特にフラッシュメモリに前述の制御及び
/又は調整を実施するために適したプログラムを記憶させられた状態で有してい
る。
【0021】 内燃機関1の運転中には窒素酸化物(NOx)が発生し、この窒素酸化物(N
Ox)で触媒器12が負荷される。この窒素酸化物は触媒器12により窒素と酸
素とにコンバートされる。継続するコンバートは触媒器12のコンバート能力を
制限する。これを以後触媒器の老巧と呼ぶことにする。
【0022】 触媒器12の下流の自由な酸素濃度O2freiは、触媒器12の下流での排
ガスにおける酸素濃度O2Abgasと供給された窒素酸化物から触媒器12に
より遊離させられた酸素とから構成されている。酸素濃度O2Abgasはほぼ
パーミル領域にありかつ酸素濃度O2Katはほぼppm領域にある。
【0023】 触媒器12の下流での排ガスにおける酸素濃度O2Abgasは、触媒器の上
流側の酸素濃度に関連し、ひいては触媒器12の上流側のラムダに関連する。以
後記述する触媒器12の診断を実施するためには触媒器12の上流の酸素濃度、
ひいては触媒器12の上流側のラムダが一定に保たれる。これによって触媒器1
2の下流での排ガスにおける酸素濃度O2Abgasが一定になる。
【0024】 次いで触媒器12の上流側の窒素酸化物の濃度もしくは数が高められる。これ
は例えば個々のシリンダの点火時点の同調又は類似した処置で行なわれる。
【0025】 触媒器12の上流の窒素酸化物の濃度の上昇によって該触媒器による窒素酸化
物の窒素及び酸素への高められたコンバートが実施される。この結果、供給され
た窒素酸化物から触媒器12により遊離させられた酸素の高められた酸素濃度が
発生させられる。この高められた酸素濃度O2Katは触媒器の下流で遊離され
た酸素の高められた濃度をもたらす。
【0026】 触媒器12の下流での遊離酸素の高められた濃度O2freiは、触媒器12
の下流で連続的にラムダゾンデ13によって測定される。触媒器12の下流での
排ガスにおける酸素濃度が一定に保たれていることに基づき、ラムダゾンデ13
により測定された遊離酸素の上昇させられた濃度O2freiは、供給された窒
素酸化物から触媒器12により遊離させられた酸素濃度O2Katの上昇を直接
的に表出する。
【0027】 先に述べた診断は制御装置18により所定の時間的な間隔をおいてかつ/又は
先に述べた出来事に基づき実施される。これから、既に述べたように、濃度O2
Katの上昇を表出する上昇させられた濃度O2freiの連続測定結果列を生
ぜしめる。
【0028】 すでに述べたように触媒器12のコンバート能力は老巧化に基づき時間と共に
減退する。コンバータ能力の前記減退は先に実施した測定結果における濃度O2
Katも時間と共に低減するという結果をもたらす。その限りにおいて濃度O2
Katは触媒器のコンバータ能力、ひいては老巧化の尺度である。
【0029】 濃度O2freiの個々の測定結果及び連続する測定結果の推移から最後に、
制御装置18により触媒器12のコンバータ能力、ひいては老巧化が推し量られ
る。これは例えば、濃度O2freiの変化が監視されることで達成される。同
様に濃度O2freiの絶対値を監視し、例えば新しい触媒の値と比較すること
もできる。この比較はすべて個別に行なうか又は組合わせで制御装置18により
行なうことができる。これにより、全体として制御装置18は触媒器12の老巧
化もしくは老巧状態を求めることができる。この老巧化が所定の閾値を越えると
これは制御装置18により内燃機関1の操作員に表示される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による内燃機関の1実施例を示した概略図。
【符号の説明】
1 内燃機関、 2 ピストン、 3 シリンダ、 4 燃焼室、 5 入力
弁、 6 出口弁、 7 吸気管、 8 排気管、 9 噴射弁、 10 点火
プラグ、 11 スロットルバルブ、 12 触媒器、 13 ラムダゾンデ、
18 制御装置、 19 入力信号、 20 出力信号
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年3月5日(2002.3.5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項】 触媒器(12)の上流のラムダを一定に保つ、請求項記載
の方法。
【請求項】 触媒器(12)の下流で測定された酸素濃度(O2frei
)が、供給された窒素酸化物から触媒器(12)により遊離させられた酸素濃度
(O2Kat)を表わす、請求項2記載の方法。
【請求項】 前記濃度(O2Kat)が触媒器(12)のコンバート能力
の尺度として使用される、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
【請求項】 触媒器(12)へ供給される窒素酸化物の増量が、点火時点
の変調によってかつ/又は内燃機関(1)の制御及び/又は調整への他の干渉に
よって達成される、請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
【請求項】 請求項1から5までのいずれか1項記載の方法を実施するた
めに機械読取り可能に担体の上に記憶されたプログラムコードを有するコンピュ
ータプログラム−プロダクトであって、該コンピュータプログラム−プロダクト
がコンピュータでランさせられることを特徴とする、コンピュータプログラム−
プロダクト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルガー ベルマン ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク アドルフ−ゲスヴァイン−シュトラーセ 4 (72)発明者 トーマス ヴァール ドイツ連邦共和国 プフォルツハイム マ クシミリアンシュトラーセ 40/42 (72)発明者 アンドレアス ブルーメンシュトック ドイツ連邦共和国 ルートヴィヒスブルク イェーガーホーフアレー 79 (72)発明者 クラウス ヴィンクラー ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム シュ ーベルトシュトラーセ 34 (72)発明者 フランク シュタングルマイアー ドイツ連邦共和国 メークリンゲン エレ ン−カイ−ヴェーク 8 (72)発明者 ベルント シューマン ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム ダイ ムラーシュトラーセ 23 Fターム(参考) 3G084 BA24 DA00 DA10 DA27 DA28 EB02 EB06 EC04 FA29 3G091 AA02 AA17 AA24 AB06 BA00 BA11 DB13 EA34 HA37 3G301 HA01 JA00 JA33 LB01 MA01 NC01 PD02A PD02B PD02Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関、特に自動車の内燃機関を運転する方法であって、
    触媒器(12)を窒素酸化物で負荷し、触媒器(12)の下流で酸素の濃度(O
    2frei)を測定する形式のものにおいて、触媒器(12)へ供給される窒素
    酸化物を増量し、触媒器(12)の下流での酸素の濃度(O2frei)の上昇
    から、触媒器(12)のコンバート能力を推し量ることを特徴とする、内燃機関
    を運転する方法。
  2. 【請求項2】 触媒器(12)の上流側の酸素濃度(O2Abgas)を一
    定に保つ、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 触媒器(12)の上流のラムダを一定に保つ、請求項1又は
    2記載の方法。
  4. 【請求項4】 触媒器(12)の下流で測定された酸素濃度(O2frei
    )が、供給された窒素酸化物から触媒器(12)により遊離させられた酸素濃度
    (O2Kat)を表わす、請求項2又は3記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記濃度(O2Kat)が触媒器(12)のコンバート能力
    の尺度として使用される、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 触媒器(12)へ供給される窒素酸化物の増量が、点火時点
    の変調によってかつ/又は内燃機関(1)の制御及び/又は調整への他の干渉に
    よって達成される、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 内燃機関、特に自動車の内燃機関のための制御部材、特にフ
    ラッシュメモリであって、計算機、特にマイクロプロセッサにてラン可能でかつ
    請求項1から6までのいずれか1項記載の方法を実施するのに適したプログラム
    が記憶されていることを特徴とする、制御部材。
  8. 【請求項8】 内燃機関、特に自動車用の内燃機関の制御装置であって、内
    燃機関が窒素酸化物で負荷可能な触媒器(12)と触媒器(12)の下流の酸素
    濃度(O2frei)を測定するためのラムダゾンデ(13)とを有している形
    式のものにおいて、当該制御装置(18)によって触媒器(12)へ供給された
    窒素酸化物を増量することができ、当該制御装置(18)によって触媒器(12
    )の下流の酸素濃度(O2frei)の上昇から触媒器(12)のコンバータ能
    力を推し量ることを特徴とする、内燃機関用の制御装置。
  9. 【請求項9】 窒素酸化物により負荷される触媒器(12)と触媒器(12
    )の下流の酸素濃度(O2frei)を測定するためのラムダゾンデ(13)と
    制御装置(18)とを有する内燃機関、特に自動車の内燃機関において、前記制
    御装置によって触媒器(12)に供給される窒素酸化物を増量することができ、
    前記制御装置(18)によって触媒器(12)の下流の酸素濃度(O2frei
    )の上昇から触媒器(12)のコンバート能力を推し量ることができることを特
    徴とする内燃機関。
JP2001549895A 1999-12-31 2000-12-23 内燃機関、特に自動車の内燃機関を運転する方法 Pending JP2003519316A (ja)

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PCT/DE2000/004655 WO2001049983A2 (de) 1999-12-31 2000-12-23 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine insbesondere eines kraftfahrzeugs

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