JP2003529013A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
濃い混合気運転(リッチ)モード及び薄い混合気運転(リーン)モードで燃料が燃焼室(4)内に噴射される、例えば、自動車の内燃機関(1)が記載されている。内燃機関(1)には、窒素酸化物が吸蔵される触媒コンバータ(12)が設けられている。制御装置(18)が、濃い混合気運転モードと薄い混合気運転モードとの間での切換用に設けられている。制御装置(18)によって、触媒コンバータ(12)内の窒素酸化物の吸蔵のために品質関数(G)が求められる。更に、制御装置(18)によって、品質関数(G)に依存して、各運転モード間の切換が制御される。
Description
【0001】
本発明は、殊に自動車の内燃機関の運転方法に関しており、その際、濃い混合
気運転(リッチ)モード及び薄い混合気運転(リーン)モードで燃料が燃焼室内
に噴射され、濃い混合気運転モードと薄い混合気運転モードとの間で切換えられ
、窒素酸化物が触媒コンバータに吸蔵される。本発明は、同様に、相応の内燃機
関並びにその種の内燃機関用の制御装置に関する。
気運転(リッチ)モード及び薄い混合気運転(リーン)モードで燃料が燃焼室内
に噴射され、濃い混合気運転モードと薄い混合気運転モードとの間で切換えられ
、窒素酸化物が触媒コンバータに吸蔵される。本発明は、同様に、相応の内燃機
関並びにその種の内燃機関用の制御装置に関する。
【0002】
その種の方法、その種の内燃機関及びその種の制御装置は、例えば、所謂ガソ
リン直接噴射方式から公知である。そこでは、燃料は、濃い混合気運転モードで
、例えば、均質運転モード時吸気期間中又は薄い混合気運転モードで、例えば成
層燃焼運転モード時燃料濃厚化期間中内燃機関の燃焼室内に噴射される。均質運
転モードは、有利には、内燃機関の全負荷運転モード用に設けられており、成層
燃焼運転モードは、無負荷運転モード及び部分負荷運転モード状態に適している
。例えば、所望の目標運転モードに依存して、その種の燃料直接噴射内燃機関で
は、前述の各運転モード間で切換られる。
リン直接噴射方式から公知である。そこでは、燃料は、濃い混合気運転モードで
、例えば、均質運転モード時吸気期間中又は薄い混合気運転モードで、例えば成
層燃焼運転モード時燃料濃厚化期間中内燃機関の燃焼室内に噴射される。均質運
転モードは、有利には、内燃機関の全負荷運転モード用に設けられており、成層
燃焼運転モードは、無負荷運転モード及び部分負荷運転モード状態に適している
。例えば、所望の目標運転モードに依存して、その種の燃料直接噴射内燃機関で
は、前述の各運転モード間で切換られる。
【0003】
殊に、濃い混合気の成層燃焼運転モードでは、NOx成分、つまり、窒素酸化
物が排気ガス中に含まれていて、3元触媒装置によって後処理することができな
い。このために、吸蔵形触媒コンバータが設けられており、この吸蔵形触媒コン
バータは、窒素酸化物を吸蔵して、この窒素酸化物を、内燃機関の後続の濃い混
合気の運転モードで変換して、再度送出することができる。吸蔵形触媒コンバー
タの吸蔵能力は制限されているので、吸蔵形触媒コンバータは、定常的に窒素酸
化物を吸蔵及び放出する必要がある。吸蔵形触媒コンバータは、例えば、触媒コ
ンバータの前のλセンサを用いて、吸蔵形触媒コンバータの吸蔵能力がモデリン
グされるようにして制御及び/又は調整する。
物が排気ガス中に含まれていて、3元触媒装置によって後処理することができな
い。このために、吸蔵形触媒コンバータが設けられており、この吸蔵形触媒コン
バータは、窒素酸化物を吸蔵して、この窒素酸化物を、内燃機関の後続の濃い混
合気の運転モードで変換して、再度送出することができる。吸蔵形触媒コンバー
タの吸蔵能力は制限されているので、吸蔵形触媒コンバータは、定常的に窒素酸
化物を吸蔵及び放出する必要がある。吸蔵形触媒コンバータは、例えば、触媒コ
ンバータの前のλセンサを用いて、吸蔵形触媒コンバータの吸蔵能力がモデリン
グされるようにして制御及び/又は調整する。
【0004】
内燃機関のエージングによって、モデリングの際、変化、従って、エラーが生
起することがある。
起することがある。
【0005】
従って、本発明が基づく課題は、吸蔵形触媒コンバータの吸蔵及び放出を長期
間正確に制御及び/又は調整する、内燃機関の運転方法を提供することである。
間正確に制御及び/又は調整する、内燃機関の運転方法を提供することである。
【0006】
本発明によると、この課題は、冒頭に記載した形式の方法において、窒素酸化
物の吸蔵の品質関数(Guetefunktion)を求め、該品質関数に依存
して、各運転モード間での切換を制御することにより解決される。内燃機関及び
冒頭に記載した形式の制御装置で、この課題は、本発明により相応に解決される
。
物の吸蔵の品質関数(Guetefunktion)を求め、該品質関数に依存
して、各運転モード間での切換を制御することにより解決される。内燃機関及び
冒頭に記載した形式の制御装置で、この課題は、本発明により相応に解決される
。
【0007】
触媒コンバータのエージングに基づいて、又は、触媒コンバータの汚濁に基づ
いて、品質関数が降下特性を有する。この降下特性が変わると、そのことから、
例えば、エージングに起因して内燃機関が変化したということが推定できる。こ
の場合には、内燃機関の各運転モード間での切換用のモデルを、品質関数が再度
降下特性に移行するように適合化するとよい。
いて、品質関数が降下特性を有する。この降下特性が変わると、そのことから、
例えば、エージングに起因して内燃機関が変化したということが推定できる。こ
の場合には、内燃機関の各運転モード間での切換用のモデルを、品質関数が再度
降下特性に移行するように適合化するとよい。
【0008】
従って、品質関数を介して、内燃機関のエージング現象を判定して、制御装置
で相応に考慮することができる。
で相応に考慮することができる。
【0009】
本発明の有利な実施例では、品質関数を、時間期間に依存して求め、これに応
じて、触媒コンバータによる濃い混合気の運転モードを中断(durchbricht)する
のである。濃い混合気の運転モードを中断するかどうかは、例えば、触媒コンバ
ータの後ろ側に設けられたλセンサを用いて決めることができる。ここで言う「
中断(Durchbrechen)」とは、触媒コンバータが、吸蔵されたNOx成分を全て送
出し、還元剤が「濃い混合気の」排気ガスモードで、後ろ側に設けられたλセン
サに達するということである。前述の時間期間は、触媒コンバータの吸蔵能力の
程度である。時間が経つに連れて、この時間期間は次第に小さくなり、つまり、
触媒コンバータのエージング及び/又は汚濁状態を示す。
じて、触媒コンバータによる濃い混合気の運転モードを中断(durchbricht)する
のである。濃い混合気の運転モードを中断するかどうかは、例えば、触媒コンバ
ータの後ろ側に設けられたλセンサを用いて決めることができる。ここで言う「
中断(Durchbrechen)」とは、触媒コンバータが、吸蔵されたNOx成分を全て送
出し、還元剤が「濃い混合気の」排気ガスモードで、後ろ側に設けられたλセン
サに達するということである。前述の時間期間は、触媒コンバータの吸蔵能力の
程度である。時間が経つに連れて、この時間期間は次第に小さくなり、つまり、
触媒コンバータのエージング及び/又は汚濁状態を示す。
【0010】
本発明の別の有利な実施例では、品質関数は、順次連続する多数の時間期間に
依存して求められる。従って、品質関数の変化が時間に亘って考慮される。
依存して求められる。従って、品質関数の変化が時間に亘って考慮される。
【0011】
本発明の有利な実施例では、品質関数の勾配の変化が求められる。品質関数の
勾配の、この変化から、例えば、エージングに起因する内燃機関のエージングに
ついて推定することができる。
勾配の、この変化から、例えば、エージングに起因する内燃機関のエージングに
ついて推定することができる。
【0012】
特に有利には、各運転モード間での切換が適合化される。有利には、触媒コン
バータ内の窒素酸化物の吸蔵の際の吸蔵及び/又は放出時間が適合化される。
バータ内の窒素酸化物の吸蔵の際の吸蔵及び/又は放出時間が適合化される。
【0013】
特に有意義には、本発明の方法を、特に自動車の内燃機関の制御装置用に設け
られた制御要素の形式で構成するとよい。その際、制御要素に、計算装置、特に
、マイクロプロセッサで作動し、且つ、本発明の方法を実施するのに適したプロ
グラムが記憶される。この場合、本発明は、制御要素に記憶されたプログラムに
よって構成され、その結果、プログラムが設けられた、この制御要素は、プログ
ラムが方法を実施するのに適している当該方法と同様に、本発明を構成する。制
御要素としては、殊に、電気的な記憶媒体、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とよい。
られた制御要素の形式で構成するとよい。その際、制御要素に、計算装置、特に
、マイクロプロセッサで作動し、且つ、本発明の方法を実施するのに適したプロ
グラムが記憶される。この場合、本発明は、制御要素に記憶されたプログラムに
よって構成され、その結果、プログラムが設けられた、この制御要素は、プログ
ラムが方法を実施するのに適している当該方法と同様に、本発明を構成する。制
御要素としては、殊に、電気的な記憶媒体、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とよい。
【0014】
本発明の別の要件、用途の可能性及び利点については、以下説明する、本発明
の図示の実施例から分かる。その際、説明乃至図示の要件は全て、それ自体で、
又は、任意に組み合わせて、本発明の対象を構成するのであって、特許請求の範
囲の記載乃至それとの関係並びに発明の詳細な説明での定式化乃至図示の図面に
限定されるものではない。
の図示の実施例から分かる。その際、説明乃至図示の要件は全て、それ自体で、
又は、任意に組み合わせて、本発明の対象を構成するのであって、特許請求の範
囲の記載乃至それとの関係並びに発明の詳細な説明での定式化乃至図示の図面に
限定されるものではない。
【0015】
図1は、本発明の内燃機関の実施例のブロック略図
図2は、図1の内燃機関の運転用の本発明の方法の実施例の概略的な時間ダイヤ
グラム 図3は、図2の本発明の方法の別の概略的な時間ダイアグラム である。
グラム 図3は、図2の本発明の方法の別の概略的な時間ダイアグラム である。
【0016】
図1には、ピストン2がシリンダ3内で往復運動する、自動車の内燃機関1が
示されている。シリンダ3には燃焼室4が設けられていて、特に、ピストン2、
インレットバルブ5及びアウトレットバルブ6によって限定されている。インレ
ットバルブ5には、吸気管7が結合されており、アウトレットバルブ6には、排
気ガス管8が結合されている。
示されている。シリンダ3には燃焼室4が設けられていて、特に、ピストン2、
インレットバルブ5及びアウトレットバルブ6によって限定されている。インレ
ットバルブ5には、吸気管7が結合されており、アウトレットバルブ6には、排
気ガス管8が結合されている。
【0017】
インレットバルブ5及びアウトレットバルブ6の領域内では、燃料噴射弁9及
び点火プラグ10が燃焼室4内に突入されている。燃料噴射弁9を介して、燃料
は燃焼室4内に噴射される。点火プラグ10により、燃焼室4内の燃料が点火さ
れる。
び点火プラグ10が燃焼室4内に突入されている。燃料噴射弁9を介して、燃料
は燃焼室4内に噴射される。点火プラグ10により、燃焼室4内の燃料が点火さ
れる。
【0018】
吸気管7内には、回転可能なスロットルバルブ11が収容されており、このス
ロットルバルブを介して吸気管7に空気が供給される。供給空気の量は、スロッ
トルバルブ11の角度位置に依存する。排気ガス管8内には、触媒コンバータ1
2が収容されており、この触媒コンバータは、燃料の燃焼によって生じる排気ガ
スの浄化に使われる。
ロットルバルブを介して吸気管7に空気が供給される。供給空気の量は、スロッ
トルバルブ11の角度位置に依存する。排気ガス管8内には、触媒コンバータ1
2が収容されており、この触媒コンバータは、燃料の燃焼によって生じる排気ガ
スの浄化に使われる。
【0019】
排気ガス管8から、排気ガスフィードバック管13が吸気管7に戻される。排
気ガスフィードバック管13内には、排気ガスフィードバックバルブ14が収容
されており、このバルブを用いて、排気ガス管7内にフィードバックされる排気
ガスの量が調節される。排気ガスフィードバック管13及び排気ガスフィードバ
ックバルブ14は、所謂排気ガスフィードバック路を形成する。
気ガスフィードバック管13内には、排気ガスフィードバックバルブ14が収容
されており、このバルブを用いて、排気ガス管7内にフィードバックされる排気
ガスの量が調節される。排気ガスフィードバック管13及び排気ガスフィードバ
ックバルブ14は、所謂排気ガスフィードバック路を形成する。
【0020】
燃料タンク15から、タンクエア抜き管路16が吸気管7に接続されている。
タンクエア抜き管路16内には、タンクエア抜きバルブ17が収容されており、
このタンクエア抜きバルブ17を用いて、燃料タンク15から吸気管7に供給さ
れる燃料蒸気の量が調整可能である。タンクエア抜き管路126及びタンクエア
抜きバルブ17は、所謂タンクエア抜き路を形成する。
タンクエア抜き管路16内には、タンクエア抜きバルブ17が収容されており、
このタンクエア抜きバルブ17を用いて、燃料タンク15から吸気管7に供給さ
れる燃料蒸気の量が調整可能である。タンクエア抜き管路126及びタンクエア
抜きバルブ17は、所謂タンクエア抜き路を形成する。
【0021】
ピストン2は、燃焼室4内での燃料の燃焼によって往復運動にされ、往復運動
は、図示していないクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトでトルクと
して利用される。
は、図示していないクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトでトルクと
して利用される。
【0022】
制御装置18には、入力信号19が供給され、この入力信号は、センサを用い
て測定された内燃機関1の作動量を示す。例えば、制御装置18には、空気量セ
ンサ、λセンサ、回転数センサ等が接続されている。更に、制御装置18には、
アクセルペダルセンサが接続されており、このセンサは、運転手が操作可能なア
クセルペダルの位置、従って、所要トルクを示す信号を形成する。制御装置18
は、出力信号20を形成し、この出力信号を用いて、アクチュエータ乃至調整器
を介して内燃機関1の特性を制御する。例えば、制御装置18には、燃料噴射弁
9、点火プラグ10及びスロットルバルブ11等が接続されており、それらの制
御に必要な信号を形成する。
て測定された内燃機関1の作動量を示す。例えば、制御装置18には、空気量セ
ンサ、λセンサ、回転数センサ等が接続されている。更に、制御装置18には、
アクセルペダルセンサが接続されており、このセンサは、運転手が操作可能なア
クセルペダルの位置、従って、所要トルクを示す信号を形成する。制御装置18
は、出力信号20を形成し、この出力信号を用いて、アクチュエータ乃至調整器
を介して内燃機関1の特性を制御する。例えば、制御装置18には、燃料噴射弁
9、点火プラグ10及びスロットルバルブ11等が接続されており、それらの制
御に必要な信号を形成する。
【0023】
特に、制御装置18は、内燃機関1の作動量を制御及び/又は調節するために
設けられている。例えば、燃料噴射弁9から燃焼室4内に噴射される燃料量が、
制御装置18により、殊に、燃費を少なくするという観点及び/又は有害物質発
生を少なくするという観点から制御及び/又は調節される。このために、制御装
置18には、マイクロプロセッサが設けられており、マイクロプロセッサは、記
憶媒体、殊にフラッシュメモリ内に、前述の制御及び/又は調節を実行するのに
適したプログラムが記憶されている。
設けられている。例えば、燃料噴射弁9から燃焼室4内に噴射される燃料量が、
制御装置18により、殊に、燃費を少なくするという観点及び/又は有害物質発
生を少なくするという観点から制御及び/又は調節される。このために、制御装
置18には、マイクロプロセッサが設けられており、マイクロプロセッサは、記
憶媒体、殊にフラッシュメモリ内に、前述の制御及び/又は調節を実行するのに
適したプログラムが記憶されている。
【0024】
図1の内燃機関1は、多数の運転モードで運転する。内燃機関1を均質運転、
成層燃焼運転モード、均質の希薄混合気運転等で運転することができる。内燃機
関1の前述の各運転モード間で、往復切換、乃至、スイッチングすることができ
る。その種のスイッチングは、制御装置18によって行われる。
成層燃焼運転モード、均質の希薄混合気運転等で運転することができる。内燃機
関1の前述の各運転モード間で、往復切換、乃至、スイッチングすることができ
る。その種のスイッチングは、制御装置18によって行われる。
【0025】
均質運転中、燃料が、吸気期間中燃料噴射弁9から直接内燃機関1の燃焼室4
内に燃料噴射される。燃料は、そうすることによって、点火時点迄更に著しく渦
流状態にされ、その結果、燃焼室4内にほぼ均質な燃料/空気混合ガスが形成さ
れる。形成すべきトルクは、その際、実質的にスロットルバルブ11の位置を介
して制御装置18によって調整される。均質運転モードでは、内燃機関1の作動
量は、λが1となるように制御及び/又は調節される。均質運転モードは、殊に
全負荷時に使用される。
内に燃料噴射される。燃料は、そうすることによって、点火時点迄更に著しく渦
流状態にされ、その結果、燃焼室4内にほぼ均質な燃料/空気混合ガスが形成さ
れる。形成すべきトルクは、その際、実質的にスロットルバルブ11の位置を介
して制御装置18によって調整される。均質運転モードでは、内燃機関1の作動
量は、λが1となるように制御及び/又は調節される。均質運転モードは、殊に
全負荷時に使用される。
【0026】
成層燃焼運転モードでは、燃料は圧縮期間中燃料噴射弁9から直接内燃機関1
の燃焼室4内に噴射される。従って、点火プラグ10による点火時に、均質な混
合気が燃焼室4内に形成されるのではなく、燃料が成層燃焼状態となる。スロッ
トルバルブ11は、必要時、例えば、排気ガスフィードバック及び/又はタンク
エア抜き時を除いて、完全に開けられており、従って、内燃機関1は絞りを開け
て運転される。発生すべきトルクは、成層燃焼運転モードではほぼ燃料量を介し
て調整される。成層燃焼運転モードを用いて、内燃機関1は、殊に無負荷運転モ
ード及び部分負荷運転モード時運転される。
の燃焼室4内に噴射される。従って、点火プラグ10による点火時に、均質な混
合気が燃焼室4内に形成されるのではなく、燃料が成層燃焼状態となる。スロッ
トルバルブ11は、必要時、例えば、排気ガスフィードバック及び/又はタンク
エア抜き時を除いて、完全に開けられており、従って、内燃機関1は絞りを開け
て運転される。発生すべきトルクは、成層燃焼運転モードではほぼ燃料量を介し
て調整される。成層燃焼運転モードを用いて、内燃機関1は、殊に無負荷運転モ
ード及び部分負荷運転モード時運転される。
【0027】
触媒コンバータ12は、三元触媒コンバータと吸蔵型触媒コンバータとを組み
合わせたものである。三元触媒コンバータを用いて、運転モードとは無関係に連
続的に排気ガスの有害成分が事後処理乃至変換される。しかし、三元触媒コンバ
ータは、成層燃焼運転モードで形成される排気ガスのNOx成分を処理すること
はできない。このために、吸蔵型触媒コンバータが設けられている。
合わせたものである。三元触媒コンバータを用いて、運転モードとは無関係に連
続的に排気ガスの有害成分が事後処理乃至変換される。しかし、三元触媒コンバ
ータは、成層燃焼運転モードで形成される排気ガスのNOx成分を処理すること
はできない。このために、吸蔵型触媒コンバータが設けられている。
【0028】
吸蔵型触媒コンバータは、内燃機関の薄い混合気運転時、つまり、酸素過剰運
転時の、例えば、成層燃焼運転モード中、排気ガスのNOx成分を吸蔵する。そ
の後、内燃機関1が燃料過剰、つまり、濃い混合気運転モードである場合、吸蔵
型触媒コンバータは、吸蔵されたNOx成分を再度放出し、その結果、この吸蔵
されたNOx成分は三元触媒コンバータによって還元され、従って、事後処理す
ることができる。
転時の、例えば、成層燃焼運転モード中、排気ガスのNOx成分を吸蔵する。そ
の後、内燃機関1が燃料過剰、つまり、濃い混合気運転モードである場合、吸蔵
型触媒コンバータは、吸蔵されたNOx成分を再度放出し、その結果、この吸蔵
されたNOx成分は三元触媒コンバータによって還元され、従って、事後処理す
ることができる。
【0029】
図2には、一番上側の第1の時間ダイアグラムに、内燃機関1のNOx放出N
が時間tに亘って略示されている。この時間ダイアグラムから分かるように、内
燃機関1は、成層燃焼運転モード中、つまり、薄い混合気運転モードで、窒素酸
化物を放出し、均質運転モードでは、つまり、濃い混合気運転モード中、NOx
ローエミッションは何ら作用せず、ゼロにセットされる。
が時間tに亘って略示されている。この時間ダイアグラムから分かるように、内
燃機関1は、成層燃焼運転モード中、つまり、薄い混合気運転モードで、窒素酸
化物を放出し、均質運転モードでは、つまり、濃い混合気運転モード中、NOx
ローエミッションは何ら作用せず、ゼロにセットされる。
【0030】
図2には、2番目の時間ダイアグラムに、吸蔵型触媒コンバータ内に吸蔵され
たNOx成分の量Mが、時間に亘って略示されている。この時間ダイアグラムか
ら分かるように、吸蔵型触媒コンバータは、成層燃焼運転モード中、内燃機関1
によって放出された窒素酸化物が採取されて吸蔵される。従って、量Mが持続的
に増大する。均質運転モード中、吸蔵型触媒コンバータは、吸蔵された窒素酸化
物を再度放出し、その結果、量Mは、再度持続的に上昇する。
たNOx成分の量Mが、時間に亘って略示されている。この時間ダイアグラムか
ら分かるように、吸蔵型触媒コンバータは、成層燃焼運転モード中、内燃機関1
によって放出された窒素酸化物が採取されて吸蔵される。従って、量Mが持続的
に増大する。均質運転モード中、吸蔵型触媒コンバータは、吸蔵された窒素酸化
物を再度放出し、その結果、量Mは、再度持続的に上昇する。
【0031】
吸蔵型触媒コンバータの吸蔵性能は無制限というわけではない。この理由で、
例えば、モデルを用いて、吸蔵型触媒コンバータの未だ残っている吸蔵性能が制
御装置18によって求められる。吸蔵型触媒コンバータが比較的長い間負荷され
て、吸蔵のキャパシティが使い果たされると直ぐに、内燃機関1は、制御装置1
8によって濃い混合気運転モードに切換えられ、従って、吸蔵型触媒コンバータ
は吸蔵した窒素酸化物を再度放出し、従って、吸蔵のキャパシティは再度大きく
なる。吸蔵型触媒コンバータが吸蔵した窒素酸化物を再度放出すると即座に、制
御装置18は再度切り換えられ、従って、吸蔵型触媒コンバータは再度吸蔵され
る。
例えば、モデルを用いて、吸蔵型触媒コンバータの未だ残っている吸蔵性能が制
御装置18によって求められる。吸蔵型触媒コンバータが比較的長い間負荷され
て、吸蔵のキャパシティが使い果たされると直ぐに、内燃機関1は、制御装置1
8によって濃い混合気運転モードに切換えられ、従って、吸蔵型触媒コンバータ
は吸蔵した窒素酸化物を再度放出し、従って、吸蔵のキャパシティは再度大きく
なる。吸蔵型触媒コンバータが吸蔵した窒素酸化物を再度放出すると即座に、制
御装置18は再度切り換えられ、従って、吸蔵型触媒コンバータは再度吸蔵され
る。
【0032】
吸蔵型触媒コンバータの、このようなモデリング、及び、このモデリングから
達成される、内燃機関1の運転モードの、制御装置18による制御乃至調節から
、図2の第1の時間ダイアグラム及び第2の時間ダイアグラムに示されたように
、成層燃焼運転モードと均質運転モードとの間で交番的に切り換えられる。
達成される、内燃機関1の運転モードの、制御装置18による制御乃至調節から
、図2の第1の時間ダイアグラム及び第2の時間ダイアグラムに示されたように
、成層燃焼運転モードと均質運転モードとの間で交番的に切り換えられる。
【0033】
触媒コンバータ12の前側に、λセンサ21が設けられており、このλセンサ
は、制御装置18と接続されており、このλセンサは、吸蔵型触媒コンバータの
前述の吸蔵及び放出を制御及び/又は調節するために設けられている。このλセ
ンサ21の出力信号は、図2の第3の時間ダイアグラムに略示されている。簡単
にするために、この出力信号は、λセンサ21と同じ参照記号で示されている。
は、制御装置18と接続されており、このλセンサは、吸蔵型触媒コンバータの
前述の吸蔵及び放出を制御及び/又は調節するために設けられている。このλセ
ンサ21の出力信号は、図2の第3の時間ダイアグラムに略示されている。簡単
にするために、この出力信号は、λセンサ21と同じ参照記号で示されている。
【0034】
出力信号21から、内燃機関1が再度成層燃焼運転モード及び均質運転モード
で運転されることが分かる。成層燃焼運転モードでは、排気ガスは、触媒コンバ
ータ12の前側で、つまり、λセンサ21のところで、図2の出力信号21に相
応して比較的大きなλ値を有しており、このλ値は、内燃機関1の薄い混合気運
転に相応している。これに対して、均質運転モードでは、出力信号21は、例え
ば、1に等しいλ値を有しており、従って、成層燃焼運転モードでのλ値よりも
小さい。
で運転されることが分かる。成層燃焼運転モードでは、排気ガスは、触媒コンバ
ータ12の前側で、つまり、λセンサ21のところで、図2の出力信号21に相
応して比較的大きなλ値を有しており、このλ値は、内燃機関1の薄い混合気運
転に相応している。これに対して、均質運転モードでは、出力信号21は、例え
ば、1に等しいλ値を有しており、従って、成層燃焼運転モードでのλ値よりも
小さい。
【0035】
触媒コンバータ12の後ろ側に、別のλセンサ22が設けられており、この別
のλセンサは、同様に制御装置18と接続されている。このλセンサ22の出力
信号は、図2の第4の時間ダイアグラムに略示されている。簡単化のために、こ
の出力信号は、λセンサ22と同じ参照記号で示されている。
のλセンサは、同様に制御装置18と接続されている。このλセンサ22の出力
信号は、図2の第4の時間ダイアグラムに略示されている。簡単化のために、こ
の出力信号は、λセンサ22と同じ参照記号で示されている。
【0036】
図2の出力信号は、内燃機関1の濃い混合気運転モード、例えば、均質運転モ
ードが、触媒コンバータ12によって「中断(durchbricht)」され
た場合に指示される。これは、吸蔵型触媒コンバータが完全に吸蔵した窒素酸化
物を放出した場合、つまり、吸蔵型触媒コンバータ内にNOx成分が最早吸蔵さ
れていない場合である。その後、還元剤は、「濃い混合気」排気ガスモードで、
最早吸蔵型触媒コンバータが放出したNOx成分を吸収せずに、λセンサ22の
ところに達し、そこで出力信号22を形成する。
ードが、触媒コンバータ12によって「中断(durchbricht)」され
た場合に指示される。これは、吸蔵型触媒コンバータが完全に吸蔵した窒素酸化
物を放出した場合、つまり、吸蔵型触媒コンバータ内にNOx成分が最早吸蔵さ
れていない場合である。その後、還元剤は、「濃い混合気」排気ガスモードで、
最早吸蔵型触媒コンバータが放出したNOx成分を吸収せずに、λセンサ22の
ところに達し、そこで出力信号22を形成する。
【0037】
図2の時間ダイアグラムでは、時点T1で均質運転モードに切り換えられる。
この時点T1に基づいて、この濃い混合気運転モードが「中断」される時点につ
いて求められる。このために、時点T1後、通常のように、モデリングされた吸
蔵量Mに相応して、吸蔵型触媒コンバータが吸蔵した窒素酸化物を放出すると即
座に再度成層燃焼運転モードに戻るように切り換えられるのではなく、均質運転
モードが更に維持される。
この時点T1に基づいて、この濃い混合気運転モードが「中断」される時点につ
いて求められる。このために、時点T1後、通常のように、モデリングされた吸
蔵量Mに相応して、吸蔵型触媒コンバータが吸蔵した窒素酸化物を放出すると即
座に再度成層燃焼運転モードに戻るように切り換えられるのではなく、均質運転
モードが更に維持される。
【0038】
それから、図2の下側の第4番目の時間ダイアグラムの時点T2で、パルス2
3が送出される。このパルス23は、濃い混合気運転モードが今度は触媒コンバ
ータ12によって「中断」されるということを示す。
3が送出される。このパルス23は、濃い混合気運転モードが今度は触媒コンバ
ータ12によって「中断」されるということを示す。
【0039】
パルス23の時点T2で、再度成層燃焼運転モードに戻るように切り換えられ
る。このように、均質運転モードから成層燃焼運転モードに内燃機関1が切り換
えられることにより、パルス23は短時間しか生じない。しかし、パルス23を
用いて、時点T1とT2との間の差として時間DTを求めることができる。
る。このように、均質運転モードから成層燃焼運転モードに内燃機関1が切り換
えられることにより、パルス23は短時間しか生じない。しかし、パルス23を
用いて、時点T1とT2との間の差として時間DTを求めることができる。
【0040】
時間DTは、吸蔵型触媒コンバータがNOx成分を完全に放出した後、到来し
た還元剤が「濃い混合気」排気ガスモードで最早窒素酸化物を最早吸収しない遅
延時間を示し、その結果、この「濃い混合気」排気ガスはλセンサ22のところ
に達し、そこで、パルス23がトリガされる。吸蔵型触媒コンバータのエージン
グ現象及び/又は汚濁により、この遅延時間は益々小さくなる。パルス23は、
益々早機に出力される。
た還元剤が「濃い混合気」排気ガスモードで最早窒素酸化物を最早吸収しない遅
延時間を示し、その結果、この「濃い混合気」排気ガスはλセンサ22のところ
に達し、そこで、パルス23がトリガされる。吸蔵型触媒コンバータのエージン
グ現象及び/又は汚濁により、この遅延時間は益々小さくなる。パルス23は、
益々早機に出力される。
【0041】
図3には、多数の、その種の時間DTから得られる曲線24が時間tに亘って
記載されている。曲線24は、吸蔵型触媒コンバータの品質関数Gである。
記載されている。曲線24は、吸蔵型触媒コンバータの品質関数Gである。
【0042】
図3には、順次連続する時点1,2,3等が示されており、上述の実施例に相
応して、それぞれ期間DT及びが求められ、それから所属の値G1,G2,G3
等が求められる。それから、曲線24は、これらの値G1,G2,G3等を結ぶ
ことによって得られる。
応して、それぞれ期間DT及びが求められ、それから所属の値G1,G2,G3
等が求められる。それから、曲線24は、これらの値G1,G2,G3等を結ぶ
ことによって得られる。
【0043】
曲線24は、例えば、相応の正規化によって時間期間DTから順次連続する時
点1,2,3等で得られる。同様に、曲線24は、例えば、NOxセンサ等を用
いて求めてもよい。
点1,2,3等で得られる。同様に、曲線24は、例えば、NOxセンサ等を用
いて求めてもよい。
【0044】
既述の通り、時間期間DTは、時間に連れて次第に小さくなる。これは、図3
の曲線24からも分かる。曲線24の連続的な下降により、吸蔵型触媒コンバー
タの劣化、特に、吸蔵型触媒コンバータのエージング及び/又は汚濁が示される
。
の曲線24からも分かる。曲線24の連続的な下降により、吸蔵型触媒コンバー
タの劣化、特に、吸蔵型触媒コンバータのエージング及び/又は汚濁が示される
。
【0045】
しかし、時間に連れて内燃機関1も変化する。エージング現象等によって、例
えば、内燃機関1の密閉度が劣化し、それにより、炭水化物放出が上昇し、NO
x放出が少なくなる。
えば、内燃機関1の密閉度が劣化し、それにより、炭水化物放出が上昇し、NO
x放出が少なくなる。
【0046】
このように、内燃機関1の排気ガス中のNOx成分が少なくなると、吸蔵型触
媒コンバータの窒素酸化物の吸蔵及び放出にも影響され、例えば、吸蔵型触媒コ
ンバータが同じ吸蔵期間であるとすると、制御装置18によってモデリングされ
た場合よりもNOx成分が小さい。
媒コンバータの窒素酸化物の吸蔵及び放出にも影響され、例えば、吸蔵型触媒コ
ンバータが同じ吸蔵期間であるとすると、制御装置18によってモデリングされ
た場合よりもNOx成分が小さい。
【0047】
制御装置18に依存するモデルは、内燃機関1の各運転モード間での切換を制
御及び/又は調節し、従って、吸蔵型触媒コンバータの実際の状態には最早相応
しない。
御及び/又は調節し、従って、吸蔵型触媒コンバータの実際の状態には最早相応
しない。
【0048】
制御装置18のモデルと吸蔵型触媒コンバータの実際の状態との差により、所
定時間経過後、曲線24は最早単調に下降せず、再度上昇する。曲線24の、こ
のような変化は、図3に点25で示されている。曲線24の上昇から、制御装置
18により、内燃機関1のNOx放出の変化について推定される(既述のとおり
)。
定時間経過後、曲線24は最早単調に下降せず、再度上昇する。曲線24の、こ
のような変化は、図3に点25で示されている。曲線24の上昇から、制御装置
18により、内燃機関1のNOx放出の変化について推定される(既述のとおり
)。
【0049】
それに続いて、制御装置18は、吸蔵型触媒コンバータのモデルを、曲線24
が再度単調に下降するように適合化する。これは、図3で点26から下降する個
所である。殊に、制御装置18は、例えば、吸蔵型触媒コンバータの窒素酸化物
の吸蔵及び放出時間を適合化し、その結果、内燃機関1の各運転モード間の切換
用の時点を再度吸蔵型触媒コンバータの実際の吸蔵状態に相応するようにするこ
とができる。
が再度単調に下降するように適合化する。これは、図3で点26から下降する個
所である。殊に、制御装置18は、例えば、吸蔵型触媒コンバータの窒素酸化物
の吸蔵及び放出時間を適合化し、その結果、内燃機関1の各運転モード間の切換
用の時点を再度吸蔵型触媒コンバータの実際の吸蔵状態に相応するようにするこ
とができる。
【0050】
同様に図3の曲線24から分かるように、上昇に移行する前に既に、つまり、
点25の前で、曲線24の勾配が変化している。図3では、曲線24の勾配は、
連続的に大きくなり、その結果、曲線24は点25の前で益々強く下降する。
点25の前で、曲線24の勾配が変化している。図3では、曲線24の勾配は、
連続的に大きくなり、その結果、曲線24は点25の前で益々強く下降する。
【0051】
曲線24の勾配が、このように変化することから、制御装置18は、同様に、
例えば、内燃機関1の排気ガス内のNOx成分が変化したことを推定し、吸蔵型
触媒コンバータのモデルの補正のために相応に適合する。その際、この関連で、
曲線24の勾配の変化を、正の方向でも負の方向でも検出することができ、これ
に依存して相応に適合化させることができる。
例えば、内燃機関1の排気ガス内のNOx成分が変化したことを推定し、吸蔵型
触媒コンバータのモデルの補正のために相応に適合する。その際、この関連で、
曲線24の勾配の変化を、正の方向でも負の方向でも検出することができ、これ
に依存して相応に適合化させることができる。
【図1】
本発明の内燃機関の実施例のブロック略図
【図2】
図1の内燃機関の運転用の本発明の方法の実施例の概略的な時間ダイヤグラム
【図3】
図2の本発明の方法の別の概略的な時間ダイアグラム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 3G084 AA04 BA09 BA24 DA10 EB12
EC03 FA07 FA10 FA29 FA33
3G091 AA02 AA12 AA17 AB06 BA14
CB02 DA03 DB10 DC03 EA01
EA05 EA07 EA34
3G301 HA01 HA16 JA25 LB04 LC01
MA01 NA08 ND02 NE13 NE14
NE15 PA01Z PD02Z PD09Z
PE01Z PF03Z
Claims (9)
- 【請求項1】 例えば、自動車の内燃機関(1)の運転方法に関しており、
その際、濃い混合気運転(リッチ)モード及び薄い混合気運転(リーン)モード
で燃料が燃焼室(4)内に噴射され、前記濃い混合気運転モードと前記薄い混合
気運転モードとの間で切換えられ、窒素酸化物が触媒コンバータ(12)に吸蔵
される内燃機関の運転方法において、 品質関数(G)を、触媒コンバータ(12)内の窒素酸化物の吸蔵のために求め
、前記品質関数(G)に依存して各運転モード間の切換を制御する ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 品質関数(G)は、濃い混合気運転モード後に触媒コンバー
タ(12)によって中断される時間期間(DT)に依存して求められる請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 品質関数(G)を順次連続する多数の時間期間(DT)に依
存して求める請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 品質関数(G)の勾配の変化を求める請求項1から3迄の何
れか1記載の方法。 - 【請求項5】 各運転モード間の切換を適合化する請求項1から4迄の何れ
か1記載の方法。 - 【請求項6】 触媒コンバータ(12)内の窒素酸化物の吸蔵用に吸蔵及び
/又は放出時間を適合化する請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 例えば、自動車の内燃機関の制御装置(18)用の制御素子
、例えば、リードオンリーメモリ又はフラッシュメモリに、計算装置、例えば、
マイクロプロセッサ上で実行可能なプログラムが記憶されていることを特徴とす
る請求項1から6迄の何れか1記載の方法を実施するのに適した制御素子。 - 【請求項8】 濃い混合気運転モード及び薄い混合気運転モードで燃料を噴
射可能な燃焼室(4)、窒素酸化物を吸蔵可能な触媒コンバータ(12)、及び
、前記濃い混合気運転モードと前記薄い混合気運転モードとの間での切換用の制
御装置(18)を有する内燃機関(1)において、 制御装置(18)によって、触媒コンバータ(12)内の窒素酸化物の吸蔵の品
質関数(G)が求められ、前記制御装置(18)によって、前記品質関数(G)
に依存して各運転モード間での切換が制御される ことを特徴とする内燃機関。 - 【請求項9】 例えば、自動車の内燃機関(1)用の制御装置(18)であ
って、その際、前記内燃機関(1)には、燃焼室(4)が設けられており、該燃
焼室内には、燃料が濃い混合気運転モード及び薄い混合気運転モードで噴射され
、並びに、触媒コンバータ(12)が設けられており、該触媒コンバータ(12
)内には、窒素酸化物が吸蔵され、その際、前記制御装置(18)は、前記濃い
混合気運転モードと前記薄い混合気運転モードとの間で切り換えるために設けら
れている制御装置において、 制御装置(18)によって、触媒コンバータ(12)内の窒素酸化物の吸蔵の品
質関数(G)が求められ、前記制御装置(18)によって、前記品質関数(G)
に依存して、各運転モード間の切換が制御される ことを特徴とする制御装置。
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