JP2003519320A - 内燃機関の貯蔵触媒の作動方法 - Google Patents

内燃機関の貯蔵触媒の作動方法

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Abstract

(57)【要約】 三元触媒（１２′′）と、および貯蔵触媒（１２′）に窒素酸化物を充填可能および貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物を排出可能な前記貯蔵触媒（１２′）とが設けられている、特に自動車用内燃機関（１）が記載されている。制御装置（１８）により、三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以下で貯蔵触媒（１２′）の診断が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は、貯蔵触媒が三元触媒と結合され、および貯蔵触媒に窒素酸化物が充
填されおよび貯蔵触媒から窒素酸化物が排出される、特に自動車の内燃機関の貯
蔵触媒の作動方法に関するものである。同様に、本発明は、特に自動車の内燃機
関用制御装置並びに特に自動車用内燃機関に関するものである。
【０００２】 このような方法、このような制御装置およびこのような内燃機関は、例えばい
わゆるガソリン直接噴射において既知である。ここでは、燃料は、均質燃焼運転
においては吸気行程の間に、または成層燃焼運転においては圧縮行程の間に、内
燃機関の燃焼室内に噴射される。均質燃焼運転は特に内燃機関の全負荷運転に対
して行われ、一方、成層燃焼運転はアイドル運転および部分負荷運転に適してい
る。このような直接噴射内燃機関においては、例えば要求トルクの関数として前
記運転方式間で切換が行われる。
【０００３】 特に成層燃焼運転を行うためには貯蔵触媒が存在することが必要であり、この
窒素酸化物を次の均質燃焼運転の間に還元するために、貯蔵触媒により、発生し
た窒素酸化物を中間貯蔵することが可能である。成層燃焼運転においてこの貯蔵
触媒に窒素酸化物が充填され、および均質燃焼運転においてこの貯蔵触媒から窒
素酸化物が再び排出される。この充填および排出、熱負荷および被毒は貯蔵触媒
を劣化させる。この劣化をモニタリングするために、貯蔵触媒に対する診断方法
が実行される。
【０００４】 課題および発明の利点 貯蔵触媒の劣化をそれにより正確にモニタリング可能な、内燃機関の貯蔵触媒
の作動方法を提供することが本発明の課題である。
【０００５】 この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、本発明により、三元触媒がま
だ作動していない温度以下で診断が実行されることにより解決される。それぞれ
冒頭記載のタイプの制御装置および内燃機関において、この課題はそれに対応し
て解決される。
【０００６】 診断が例えば約２５０℃以下で実行された場合、三元触媒の作動範囲にはまだ
到達していないので、これは、三元触媒が貯蔵触媒の診断にまだいかなる影響を
も及ぼさないという利点を提供する。したがって、貯蔵触媒に対するこの診断結
果は、外部から影響されることなく、高い精度で、貯蔵触媒のみを示している。
【０００７】 本発明の有利な変更態様においては、貯蔵触媒が作動している温度以上で診断
が実行される。これにより、貯蔵触媒はその固有の作動範囲に存在し、したがっ
て貯蔵触媒の診断は確実且つ正確に実行可能であることが保証される。
【０００８】 貯蔵触媒の温度が温度センサにより測定されるとき、それは特に有利である。
これにより、存在する温度範囲を特に簡単に決定且つモニタリングすることがで
きる。
【０００９】 本発明による方法の実行が、特に自動車の内燃機関の制御装置に対して設けら
れている制御要素の形であることが特に重要である。この場合、計算装置上特に
マイクロ・プロセッサ上で実行可能であり且つ本発明による方法を実行するため
に適しているプログラムが制御要素上に記憶されている。即ち、この場合には、
本発明は制御要素上に記憶されているプログラムにより実行されるので、プログ
ラムが設けられているこの制御要素は、プログラムがその実行に適している本方
法と同様に本発明を示している。制御要素として、特に電気式記憶要素例えばリ
ード・オンリー・メモリまたはフラッシュ・メモリが使用されてもよい。
【００１０】 本発明のその他の特徴、適用可能性および利点が、図に示されている本発明の
実施態様に関する以下の説明から明らかである。この場合、記載または図示され
ているすべての特徴は、それ自身または任意の組み合わせで本発明の対象を形成
し、このとき、特許請求の範囲内のそれらの要約またはそれらの引用並びに明細
書ないし図面におけるそれらの形式ないし図示とは無関係である。
【００１１】 発明の実施態様 図１に自動車の内燃機関１が示され、内燃機関１において、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に燃焼室４が設けられ、燃焼室４は
、特にピストン２、吸気弁５および排気弁６により囲まれている。吸気管７が吸
気弁５と結合され、および排気管８が排気弁６と結合されている。
【００１２】 吸気弁５および排気弁６の範囲内で、噴射弁９および点火プラグ１０が燃焼室
４内に突出している。噴射弁９を介して燃料を燃焼室４内に噴射可能である。点
火プラグ１０により燃焼室４内の燃料を点火可能である。
【００１３】 吸気管７内に旋回可能な絞り弁１１が設けられ、絞り弁１１を介して吸気管７
に空気を供給可能である。供給空気量は絞り弁１１の角度位置の関数である。排
気管８内に触媒１２が設けられ、触媒１２は燃料の燃焼により発生した排気ガス
の浄化を行う。
【００１４】 触媒１２は、三元触媒１２′′と結合されている貯蔵触媒１２′である。した
がって、触媒１２は特に窒素酸化物（ＮＯｘ）を中間貯蔵するように設計されて
いる。触媒１２内に温度センサ１３が設けられ、温度センサ１３により貯蔵触媒
１２′内を貫流する排気ガスの温度および／または貯蔵触媒１２′自体の温度を
測定可能である。
【００１５】 制御装置１８に、センサにより測定された内燃機関１の運転変数を示す入力信
号１９が供給される。制御装置１８は、アクチュエータないし調節装置を介して
内燃機関１の特性をそれにより調節可能な出力信号２０を発生する。特に、制御
装置１８は、内燃機関１の運転変数を操作および／または制御するように設計さ
れている。このために、制御装置１８にマイクロ・プロセッサが設けられ、マイ
クロ・プロセッサは、記憶媒体特にフラッシュ・メモリ内に、上記の操作および
／または制御を実行するのに適しているプログラムを記憶している。
【００１６】 内燃機関１の第１の運転方式いわゆる均質燃焼運転においては、絞り弁１１は
希望トルクの関数として部分開閉される。燃料は、ピストン２により形成された
吸気行程の間に噴射弁９により燃焼室４内に噴射される。噴射された燃料は、同
時に絞り弁１１を介して吸い込まれた空気により旋回され、これにより燃焼室４
内にほぼ均等に分配される。その後に、燃料／空気混合物は圧縮行程の間に圧縮
され、次に点火プラグ１０により点火される。点火された燃料の膨張により、ピ
ストン２が駆動される。発生トルクは、均質燃焼運転においては特に絞り弁１１
の位置の関数である。有害物質の発生を少なくする観点から、燃料／空気混合物
はできるだけ１に等しいλに調節される。
【００１７】 内燃機関１の第２の運転方式いわゆる成層燃焼運転においては、絞り弁１１は
大きく開かれる。燃料は、ピストン２により形成された圧縮行程の間に噴射弁９
により燃焼室４内に噴射され、しかも位置的には点火プラグ１０の直接周辺に、
並びに時間的には点火時期前の適切な間隔を設けた時点に噴射される。次に、点
火プラグ１０により燃料は点火され、これによりピストン２は、ここで次の作業
行程において、点火された燃料の膨張により駆動される。成層燃焼運転において
は、発生トルクはほぼ噴射された燃料質量の関数である。本質的に、成層燃焼運
転は内燃機関１のアイドル運転および部分負荷運転用に設計されている。
【００１８】 成層燃焼運転の間に、触媒１２の貯蔵触媒１２′に窒素酸化物が充填される。
それに続く均質燃焼運転において、貯蔵触媒１２′から窒素酸化物が再び排出さ
れ且つ窒素酸化物は三元触媒１２′′により還元される。
【００１９】 貯蔵触媒１２′は継続する窒素酸化物の充填および排出の間に時間の経過と共
に硫黄を蓄積する。これにより貯蔵触媒１２′の貯蔵能力が制限され、以下にお
いてこれが劣化と呼ばれる。貯蔵触媒１２′の劣化を検出するために、診断方法
が実行される。
【００２０】 貯蔵触媒１２′は約２００℃以上の温度で作動する。三元触媒１２′′は約２
５０℃以上の温度で作動する。 貯蔵触媒１２′をある診断方法により２５０℃以上で検査した場合、この結果
、この場合には常に三元触媒１２′′の影響が存在することになろう。特にこの
場合には、三元触媒１２′′の酸素を貯蔵する能力が働くことになるであろう。
これは貯蔵触媒１２′の診断を誤らせることになるであろう。
【００２１】 本発明により、診断方法は、２００℃以上ではあるが２５０℃以下の温度で使
用される。即ちこの診断方法は、三元触媒１２′′がまだ作動していない温度以
下に存在するある温度で実行される。さらに、この診断方法は、貯蔵触媒１２′
が作動する温度以上に存在するある温度で実行される。これにより、貯蔵触媒１
２′はその作動範囲に存在するが、三元触媒１２′′はまだその作動範囲には存
在しない。したがって、三元触媒１２′′は貯蔵触媒１２′の診断にいかなる影
響をも与えない。
【００２２】 上記の温度範囲は温度センサ１３により決定し且つ場合によりモニタリングす
ることができる。上記の方法は、いわゆる診断方法と同様に制御装置１８により
実行可能である。
【００２３】 上記の温度は使用されるそれぞれの触媒１２により異なることは明らかである
。したがって、上記の温度をそれに対応して変化させることが必要となることが
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明による内燃機関の一実施態様の略示図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルマン，ホルガー ドイツ連邦共和国 71636 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 ヴァール，トーマス ドイツ連邦共和国 75172 プフォルツハ イム，マクシミーリアンシュトラーセ 40 ／42 (72)発明者 ブルーメンシュトック，アンドレアス ドイツ連邦共和国 71638 ルートヴィヒ スブルク，イェーガーホフアレー 79 (72)発明者 ヴィンクラー，クラウス ドイツ連邦共和国 71277 ルーテスハイ ム，シューベルトシュトラーセ 34 (72)発明者 シュタングルマイアー，フランク ドイツ連邦共和国 71696 メクリンゲン， エレン−キー−ヴェーク ８ (72)発明者 シュマン，ベルント ドイツ連邦共和国 71277 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） 3G091 AA02 AB03 AB06 BA31 BA32 DB13 EA18 EA19 FA02 FC07 HA38 4D048 AA06 AA13 AA18 AB01 AB02 DA02 DA13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 貯蔵触媒（１２′）が三元触媒（１２′′）と結合され、お
    よび貯蔵触媒（１２′）に窒素酸化物が充填されおよび貯蔵触媒（１２′）から
    窒素酸化物が排出される、特に自動車の内燃機関（１）の貯蔵触媒（１２′）の
    作動方法において、 三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以下で貯蔵触媒（１２′）の
    診断が実行されることを特徴とする特に自動車の内燃機関の貯蔵触媒の作動方法
    。
  2. 【請求項２】 貯蔵触媒（１２′）が作動している温度以上で診断が実行さ
    れることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 貯蔵触媒（１２′）の温度が温度センサ（１３）により測定
    されることを特徴とする請求項１または２のいずれかの方法。
  4. 【請求項４】 計算装置上特にマイクロ・プロセッサ上で実行可能であり且
    つ請求項１ないし３のいずれかの方法を実行するために適しているプログラムが
    それに記憶されている、特に自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）用制御
    要素特にフラッシュ・メモリ。
  5. 【請求項５】 内燃機関（１）が、三元触媒（１２′′）と、および貯蔵触
    媒（１２′）に窒素酸化物を充填可能および貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物
    を排出可能な前記貯蔵触媒（１２′）とを有する、特に自動車の内燃機関（１）
    用制御装置（１８）において、 制御装置（１８）により、三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以
    下で貯蔵触媒（１２′）の診断を実行可能であることを特徴とする特に自動車の
    内燃機関用制御装置。
  6. 【請求項６】 三元触媒（１２′′）と、および貯蔵触媒（１２′）に窒素
    酸化物を充填可能および貯蔵触媒（１２′）から窒素酸化物を排出可能な前記貯
    蔵触媒（１２′）と、および制御装置（１８）とを備えた特に自動車用内燃機関
    （１）において、 制御装置（１８）により、三元触媒（１２′′）がまだ作動していない温度以
    下で貯蔵触媒（１２′）の診断を実行可能であることを特徴とする特に自動車用
    内燃機関。
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