JP2004124927A - 自動車のエンジンを操作する方法およびデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガス処理システムの最適な効率、および最適な燃費を同時に達成するために、自動車におけるエンジンの操作に関連する時間的要素についての操作パラメータを最適化するプロセスを提供すること。
【解決手段】所定の期間にわたって、エンジンおよび/または自動車の車両走行条件パラメータを収集して、車両走行条件パラメータを決定する工程と、決定された走行条件パラメータに基づいて、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を決定する工程と、パラメータに関する決定された確率値により、エンジンの操作パラメータを調整する工程とを包含する自動車のエンジンを操作する方法を用いる。
【選択図】 図1
【解決手段】所定の期間にわたって、エンジンおよび/または自動車の車両走行条件パラメータを収集して、車両走行条件パラメータを決定する工程と、決定された走行条件パラメータに基づいて、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を決定する工程と、パラメータに関する決定された確率値により、エンジンの操作パラメータを調整する工程とを包含する自動車のエンジンを操作する方法を用いる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法およびデバイスに関する。このような自動車は、乗用車および貨物自動車であり、オットーエンジンまたはディーゼルエンジンを備えている。
【0002】
【従来の技術】
効率、特に、エンジンの燃費を最適化するために、このようなエンジンのための制御システムが適切な態様で制御される。特に、このようなエンジンシステムは排気ガス処理システムを有し、このシステムにより排気ガスの浄化工程が実施され、これらのエンジンの排出物が低減される。
【0003】
このような排気ガス処理システムは、排気ガスの触媒処理を利用し、排気ガスを排気ガス触媒と接触させて、危険な排気ガス成分を無害の化合物に転換する。このような排気ガス触媒の例は、いわゆる三元触媒であり、この触媒により、排気ガスの大部分の排出物、特に一酸化炭素(CO)、燃え残った炭化水素(HC)および窒素酸化物(NOx)が同時に除去され得る。
【0004】
このような三元触媒は、特に、化学量論的に操作されるオットーエンジンの排気ガス制御に用いられる。化学量論的操作は、規格化された空燃比λ=1の値により定義される。規格化された空燃比λは、実際の空燃比が化学量論的条件の空燃比で除算される。
【0005】
近代的な自動車において、さらに、燃費を低減するために、いわゆる希薄混合気燃焼エンジンが用いられる。これらのエンジンは、ディーゼルエンジンまたはオットーエンジンでもあり、希薄空燃混合気により操作される。化学量論で操作されるエンジンとは違い、このような希薄混合気燃焼エンジンの排気ガスを浄化する場合に、さらに大きい問題が生じる。このエンジンの操作時間の大半において、これらのエンジンは、1.3よりも大きい規格化された空燃比λを用いて操作する。これらのエンジンの排気ガスは、約3〜15容量%の酸素を含む。
【0006】
従って、希薄混合気燃焼エンジンの排気ガス中は、高度に酸化性の状態である。高度に酸化性の状態であるため、排気ガス中の窒素酸化物は、もはや容易には無害の窒素に転換され得ない。
【0007】
この問題を解決するために、希薄排気される状態で、窒素酸化物を酸化して二酸化窒素にする、さらなる排気ガス処理システムとして、いわゆる窒素酸化物吸蔵触媒が開発された。触媒の吸蔵容量に到達した後で、これは再生される。これは、排気ガスを濃縮することによって、必要ならば、排気ガスの温度を上昇させることによって行なわれる。従って、吸蔵された硝酸化合物は分解され、排気ガス流の中に窒素酸化物として供給される。排出された窒素酸化物は、その後、濃厚な排気ガス中に含まれる還元成分(炭化水素、一酸化炭素および水素)が酸化されることにより、吸蔵触媒において低減されて窒素になる。従って、吸蔵触媒は、そのもとの吸蔵容量を再生する。このような吸蔵サイクルは、約60〜100秒を要し、この再生は、約0.5〜20秒を要する。吸蔵および再生サイクルの連続は、エンジンを操作するためのさらなる操作パラメータを形成する。
【0008】
排気ガス中に硫黄酸化物が含まれると、窒素酸化物吸蔵触媒の使用に際して実質的な障害となる。なぜなら、硫黄酸化物も、希薄排気ガス条件下で、吸蔵触媒において酸化され、吸蔵成分と反応して、吸蔵触媒の通常の再生工程において破壊され得ない、熱的に非常に安定した硫黄を形成するからである。従って、吸蔵成分が硫黄により遮断されると寿命は増加するとともに、吸蔵触媒の吸蔵容量は低下する。
【0009】
窒素酸化物吸蔵触媒のこのような汚染を低減するために、エンジンの排気ガス流における窒素酸化物吸蔵触媒の前に硫黄トラップが設けられる。硫黄トラップと窒素酸化物吸蔵触媒の組み合わせは、希薄排気ガス条件下で、硫黄酸化物が硫黄トラップに吸蔵され、窒素酸化物が窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵されるように操作される。排気ガスの状態を希薄から濃厚へと周期的に変更することにより、硫黄トラップに吸蔵された硫黄は分解されて二酸化硫黄になり、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された硝酸化合物は分解されて二酸化窒素になる。
【0010】
あるいは、硫黄トラップから硫黄を除去する目的で、排気ガスの温度を、窒素酸化物を吸蔵するための吸蔵触媒の限界温度より高い値に上昇させるために準備が行なわれ得る。連続的な硫黄除去プロセスは、自動車においてエンジンを操作するためのさらなる操作パラメータである。このようなエンジンを制御する操作パラメータの時間、およびこれらのパラメータの排気処理システムへ依存することにより、基本的に、燃費およびこれらの車両の排ガスが決定される。
【0011】
このことの一例は、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去である。硫黄を除去する一方で、二酸化硫黄の実質的な量が短期間の間に排出される。このような硫黄の除去は、好適には、十分に負荷がかかった操作中、すなわち、特に、高速道路上での走行中に実施される。なぜなら、この条件において、硫黄を除去するために必要な触媒システムの温度の上昇が、最小のエネルギーの使用で達成され得るからである。
【0012】
このことのさらなる例は、オットーエンジンにおける三元触媒の操作、または所定の時間間隔で再生される必要があるディーゼル黒煙微粒子フィルタの再生である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、排気ガス処理システムの最適な効率、および最適な燃費を同時に達成するために、自動車におけるエンジンの操作に関連する時間的要素についての操作パラメータを最適化するプロセスを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法であって、該方法は、所定の期間にわたって、エンジンおよび/または自動車の車両走行条件パラメータを収集して、該車両走行条件パラメータを決定する工程と、該決定された走行条件パラメータに基づいて、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を決定する工程と、該パラメータに関する該決定された確率値により、該エンジンの操作パラメータを調整する工程とを包含する、方法であり、これにより上記目的が達成される。
【0015】
本発明の1つの実施形態は、前記走行条件パラメータは、前記自動車により扱われる経路の距離ならびに/あるいはそれぞれの速度および/または加速プロファイルにより決定される、上記に記載の方法である。
【0016】
本発明の1つの実施形態は、前記走行条件パラメータは、外部ナビゲータシステムにより読み出されるナビゲーション信号を含む、請求項1に記載の方法。
【0017】
本発明の1つの実施形態は、外部コンピュータおよび/または制御ユニットにより読み込まれる前記走行条件パラメータは制御信号である、上記に記載の方法である。
【0018】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータおよび/または制御ユニットは、交通制御システム、信号機または他の自動車の電子ナビゲータである、上記に記載の方法である。
【0019】
本発明の1つの実施形態は、前記パラメータの確率は、前記自動車の予想される動作を示す、上記に記載の方法である。
【0020】
本発明の1つの実施形態は、予想される経路、速度および/または加速プロファイルは、前記パラメータを構成する、上記に記載の方法である。
【0021】
本発明の1つの実施形態は、前記操作パラメータは、前記エンジンを制御するための調整されたパラメータである、上記に記載の方法である。
【0022】
本発明の1つの実施形態は、前記操作パラメータは、排気処理システムに作用する、調整されたパラメータである、上記に記載の方法である。
【0023】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとしてディーゼル排気微粒子フィルタが用いられ、該ディーゼル排気微粒子フィルタの再生のモーメントは、パラメータとして調整される、上記に記載の方法である。
【0024】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとして三元触媒が用いられ、該三元触媒の空気の比率が前記パラメータと関連して制御される、上記に記載の方法である。
【0025】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとして窒素酸化物吸蔵触媒が提供され、該排気処理システムは、前記パラメータと関連して、所定の間隔で再生される、上記に記載の方法である。
【0026】
本発明の1つの実施形態は、硫黄が、前記パラメータに依存して、前記窒素酸化物吸蔵触媒から所定の間隔で除去される、上記に記載の方法である。
【0027】
さらに本発明は、自動車のエンジンを操作する方法であって、該エンジンおよび/または該自動車の走行条件パラメータを収集する手段と、車両条件パラメータと関連して、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を把握するコンピュータユニットと、該パラメータに関して該把握された確率値と関連して、該エンジンの操作パラメータを調整する手段とを備える、方法であり、これにより上記目的が達成される。
【0028】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータユニットは、内部および外部信号を読み出すインターフェースを備える、上記に記載の方法である。
【0029】
本発明の1つの実施形態は、前記内部信号は、自動車の現在の速度および加速プロファイルから形成される、上記に記載の方法である。
【0030】
本発明の1つの実施形態は、前記外部信号は、ナビゲータシステムならびに/あるいは外部コンピュータおよび/または制御ユニットにおいて生成された制御信号において生成されるナビゲーション信号から形成される、上記に記載の方法である。
【0031】
本発明の1つの実施形態は、ファジィ論理システム、またはパラメータを把握するニューラルネットワークは、前記コンピュータユニットと一体化される、上記に記載の方法である。
【0032】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータユニットにおいて、出力信号が生成され、該出力信号を用いて、前記エンジンの前記制御が行なわれる、上記に記載の方法である。
【0033】
本発明の1つの実施形態は、前記エンジンの制御は、排気処理システムを有する、上記に記載の方法である。
【0034】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、三元触媒を有する、上記に記載の方法である。
【0035】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、窒素酸化物吸蔵触媒を有する、上記に記載の方法である。
【0036】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、ディーゼル排気微粒子フィルタを有する、上記に記載の方法である。
【0037】
本発明による自動車のエンジンを操作する方法は、以下の工程を包含する。第1に、エンジンおよび/または車両の走行条件パラメータは、所定の期間にわたって収集される。さらに、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率が、収集された走行条件パラメータに依存して決定される。最後に、エンジンの操作パラメータは、パラメータの確率値に依存して決定される。
【0038】
従って、本発明の基本的な考え方は、自動車およびエンジンの走行条件を比較的長期にわたって収集することである。データ収集は、コンピュータを用いて行なわれ得る。例えば、ドライバーの走行習慣、すなわち、特定の経路、速度または加速習慣で同じ移動が規則的に行なわれるかどうかが識別される。好適には、GPSシステムといった外部のナビゲーションシステムにより、ナビゲーション信号が読み込まれ、さらに、自動車の地理的位置が決定される。さらに、外部コンピュータおよび制御ユニットの制御信号、特に、信号機または他の種類の交通制御システムが、走行条件パラメータとして把握され得る。
【0039】
他の、およびさらなる利点および実施形態とともに、本発明をより良く理解するために、実施例と関連付けた以下の説明が記載される。本発明の範囲は、特許請求の範囲において示される。
【0040】
本発明の好適な実施形態は、例示および説明の目的で選択されているが、本発明の範囲を限定することは決して意図されない。本発明の特定の局面の好適な実施形態は、添付の図面に示される。
【0041】
【発明の実施の形態】
本発明は、ここで、好適な実施形態と関連付けて説明される。これらの実施形態は、本発明を理解することを支援するように提供され、本発明を限定することは意図されず、また限定されると解されるべきでない。本開示を読んで当業者に明らかになり得るすべての代替、改変および等価物は、本発明の趣旨および範囲内に含まれる。
【0042】
本開示は、自動車におけるエンジンの操作に関連する操作パラメータを最適化するプロセスに関する方法の手引き書ではない。従って、当業者に公知の基本的概念は詳細には述べられない。
【0043】
本発明によれば、把握された走行習慣は、コンピュータユニットにおいて用いられ、特定のパラメータの確率が計算される。ここでエンジンの操作パラメータは、これとの関連で調整され、燃費および排ガスを最適化する。
【0044】
これは、確率の計算により、情報が自動車の未来の動作について収集され、従って、操作パラメータがこれに合わせて調整されることを意味する。現在の動作を、相応に包括的および正確に分析することにより、操作パラメータの時間への依存は、ファジィ論理システムまたはニューラルネットワークといった適切な評価システムを用いて、高い信頼性をともなって最適化され得る。
【0045】
実施例は、ディーゼルエンジンからの排気ガスから黒煙微粒子を除去する方法によるデバイスに関する運用例である。このような最適化の第1の例は、窒素酸化物吸蔵触媒における硫黄除去プロセスである。本発明によれば、硫黄の除去は、固定された所定の時間間隔内で実施されない。むしろ、硫黄除去のモーメントは、コンピュータユニットにおいて導かれる関連するパラメータについての確率の計算との関係において実施される操作パラメータを形成する。この場合、パラメータは速度および加速のプロファイル、および好適には、自動車の地理的位置から構成される。パラメータに対応する走行条件パラメータの評価に基づいて、例えば、高速道路上を走行するために自動車が規則的に用いられるかどうかが見出され得る。この情報を用いて、未来の高速道路上の走行が行なわれる時間間隔の確率がコンピュータユニットにおいて計算される。これらのパラメータに基づいて、窒素酸化物吸蔵触媒が硫黄を除去する時間は、例えば、予想される未来に高速道路上を移動する間隔で行なわれるように計られる。
【0046】
従って、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去は、高い確率で高速道路上での走行中に実施され、街中の通行においては実施されない。従って、硫黄を除去するために必要な触媒システムの温度は、最小のエネルギーの使用で達成される。
【0047】
本発明のさらなる実施例は、三元触媒の最適化された操作である。本発明によるデバイスを用いて、三元触媒の規格化された空燃比λの制御が最適化され得る。
【0048】
本発明のさらなる実施例は、ディーゼル排気微粒子フィルタの最適化である。これは、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するために用いられる。このようなディーゼル排気微粒子フィルタは、特定の時間間隔で再生される必要がある。本発明によるデバイスにより、間隔が選択され、高い確率で、ディーゼル排気微粒子フィルタの再生が、十分に負荷がかかった操作中に実施され得、その際、ディーゼル排気微粒子フィルタはすでに高温度であるので、エネルギーの使用が少なくても再生され得るようになる。
【0049】
これまで、発明についての一般的な説明がなされた。発明は、以下の実施例を参照することにより、より容易に理解され得る。以下の実施例は、例示目的で提供され、特定されない場合、本発明を限定することは意図されない。
【0050】
【実施例】
本発明は、図1および以下の実施例においてより詳細に説明される。
【0051】
図1は、制御手段(ユニット)2により制御される自動車のエンジン1を模式的に示す。エンジン1は、希薄混合気燃焼オットーエンジンである。すなわち、エンジン1は、規格化された空燃比λ>1で操作され、好適には、λ=1.3である。排気ガス処理システムは、エンジン1に配置され、エンジン1の排気ガスを浄化するように機能する。排気処理システムは、三元触媒3および窒素酸化物吸蔵触媒4を備える。排気処理システムの操作も制御手段2を介して制御される。
【0052】
コンピュータユニット5は、図1に示されないマイクロプロセッサシステムを示し、エンジン1の制御手段2の前に配置される。コンピュータユニット5は、出力信号を介してエンジン1の制御手段2を制御する。この出力信号は、コンピュータユニット5の出力6を介して制御手段2に入力される。
【0053】
入力側において、コンピュータユニット5に、信号をマイクロプロセッサシステムに読み込むためのインターフェースユニット7が提供される。これらの信号は、自動車の内部で生成される内部信号と、自動車の外部で生成される外部信号の両方であり、これらの信号は、コンピュータユニット5における走行条件パラメータとして評価される。
【0054】
内部信号は、車載コンピュータ8または自動車における同様のものにおいて生成または収集され、その後、コンピュータユニット5に読み込まれる。これらの内部信号は、特に、車両の現在の速度および加速により決定される。さらに、特定の時間間隔で自動車により走行された経路が内部信号としてコンピュータユニット5に読み込まれる。
【0055】
この場合、外部信号は、ナビゲーションシステム9によりコンピュータユニット5に読み込まれるナビゲーション信号により形成される。ナビゲーションシステム9は、特に、GPSシステムであり、制御信号が車両の現在の地理的位置を形成する。
【0056】
あるいは、またはさらに、外部信号は、制御信号であり得、外部コンピュータおよび/または制御ユニットによりコンピュータユニット5に読み込まれる。このような外部ユニットは、交通制御システム、他の車載コンピュータ8、または信号機であり得る。これらのユニットにより、適切な送信器/受信器システムを介して送信される制御信号は、特に、有利に、現在の交通量に関する情報を含み、一般に、交通の流れの制御手段2に利用される。
【0057】
コンピュータユニット5において、走行条件パラメータは連続的に記録され、これにより、自動車の動作は、規定された期間にわたって完全に集められる。これらの走行条件パラメータは、車両の未来の動作に関するパラメータの確率を計算する入力量を提供する。
【0058】
好適には、パラメータの確率計算は、コンピュータユニット5においてインプリメントされるファジィ論理システムを介して実施される。これの代わりとして、ニューラルネットワークが提供され得る。パラメータは、特に、経路、速度および/または加速プロファイルから構成される。
【0059】
ファジィ論理システムにより、特定の経路が、ある速度および/または加速プロファイルを有する自動車により規則的に用いられるかどうかが特に記録される。特に、ファジィ論理システムの入力量に基づいて、その自動車が、1日のどの時間、および1週間のどの日に、特に頻繁に、街中の通行において低速で走行、または高速道路上を高速で走行するかが見出され得る。従って、形成された入力量は、通常、あるあいまいさを有し、公知の態様で、ファジィ論理規則のシステムを用いて評価され、出力量として、未来の確率に関するパラメータの確率が取得される。
【0060】
コンピュータユニット5において、エンジン1の制御手段2を制御するために用いられる出力信号は、これらのパラメータから導き出される。出力信号が生成され、エンジン1の操作パラメータ、特に排気処理システムの操作パラメータが、自動車の予想される動作により、時間に依存して、自動車の燃費および/または排気が最小化されるように予め規定されるようになる。
【0061】
図1による、排気処理システムに関して、このような操作パラメータに関する実施例は、再生のモーメントであり、窒素酸化物吸蔵触媒4からの硫黄の除去に関するものである。
【0062】
窒素酸化物吸蔵触媒4からの硫黄の除去は、好適には、自動車が高速道路上を移動する間に実施される。その後、硫黄の除去は、街中の通行における触媒システムのより高い温度と比較して、最小のエネルギーの使用で実行され得る。コンピュータユニット5において、特に、車両が高速道路上を移動するために用いられることが予想されるのはいつかを、所定の確率に基づいて、パラメータの確率計算を用いて決定される。出力信号を介して、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去期限は、高い確率で次に高速道路上を移動することが開始されるまで遅延される。
【0063】
本発明の1実施形態は、エンジン管理システムを提供する。このシステムは、ドライバーが未来に利用する経路を推定し、この情報を排気システムの操作を最適に制御するために用いる。好適には、ドライバーは、自分の行き先をナビゲーションシステムに入力し、ナビゲーションシステムの指示に従う。
【0064】
本発明の別の実施形態は、ドライバーが交通渋滞または速度制限に近づいていることをシステムが検出すると、特定のフィルタの再生またはNOxトラップを用いる脱硫が開始されるべきでないことを提供する。この制御システムは、周辺のコンピュータシステムとの通信を介して特定の情報を取得する。これらの信号は、さらに、通行税システム、あるいはエンジン制御コンピュータと直接または間接的に通信する、他の車両における任意の他の電子デバイスからのものであり得る。
【0065】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法およびデバイスに関する。第1に、エンジンおよび/または自動車の走行条件パラメータが、所定の期間にわたって収集される。その後、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率が、獲得された走行条件パラメータと関連して把握される。最後に、エンジンの操作パラメータが、パラメータに関する把握された確率値と関連して調整される。
【0066】
本発明は、その特定の実施形態との関連で説明された一方で、さらなる改変が可能であり、このアプリケーションが、本発明の任意の変形、使用または適合を包含することが意図されることが理解される。本発明の任意の変形、使用または適合は、概して、本発明の原理に従い、かつ本発明が関係する技術の範囲内で公知のまたは習慣的なやり方で行なわれるような、および本明細書中で前に示された、および特許請求の範囲の範囲内で上記のように示された本質的特徴に適用され得るような本開示からの逸脱を含む。
【0067】
【発明の効果】
本発明により、排気ガス処理システムの最適な効率、および最適な燃費を同時に達成するために、自動車におけるエンジンの操作に関連する時間的要素についての操作パラメータを最適化するプロセスを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、自動車のエンジンの操作を制御するデバイスの例のブロック図を示す。
【符号の説明】
1 エンジン
2 制御手段(ユニット)
3 三元触媒
4 窒素酸化物吸蔵触媒
5 コンピュータユニット
6 出力
7 インターフェースユニット
8 車載コンピュータ
9 ナビゲーションシステム
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法およびデバイスに関する。このような自動車は、乗用車および貨物自動車であり、オットーエンジンまたはディーゼルエンジンを備えている。
【0002】
【従来の技術】
効率、特に、エンジンの燃費を最適化するために、このようなエンジンのための制御システムが適切な態様で制御される。特に、このようなエンジンシステムは排気ガス処理システムを有し、このシステムにより排気ガスの浄化工程が実施され、これらのエンジンの排出物が低減される。
【0003】
このような排気ガス処理システムは、排気ガスの触媒処理を利用し、排気ガスを排気ガス触媒と接触させて、危険な排気ガス成分を無害の化合物に転換する。このような排気ガス触媒の例は、いわゆる三元触媒であり、この触媒により、排気ガスの大部分の排出物、特に一酸化炭素(CO)、燃え残った炭化水素(HC)および窒素酸化物(NOx)が同時に除去され得る。
【0004】
このような三元触媒は、特に、化学量論的に操作されるオットーエンジンの排気ガス制御に用いられる。化学量論的操作は、規格化された空燃比λ=1の値により定義される。規格化された空燃比λは、実際の空燃比が化学量論的条件の空燃比で除算される。
【0005】
近代的な自動車において、さらに、燃費を低減するために、いわゆる希薄混合気燃焼エンジンが用いられる。これらのエンジンは、ディーゼルエンジンまたはオットーエンジンでもあり、希薄空燃混合気により操作される。化学量論で操作されるエンジンとは違い、このような希薄混合気燃焼エンジンの排気ガスを浄化する場合に、さらに大きい問題が生じる。このエンジンの操作時間の大半において、これらのエンジンは、1.3よりも大きい規格化された空燃比λを用いて操作する。これらのエンジンの排気ガスは、約3〜15容量%の酸素を含む。
【0006】
従って、希薄混合気燃焼エンジンの排気ガス中は、高度に酸化性の状態である。高度に酸化性の状態であるため、排気ガス中の窒素酸化物は、もはや容易には無害の窒素に転換され得ない。
【0007】
この問題を解決するために、希薄排気される状態で、窒素酸化物を酸化して二酸化窒素にする、さらなる排気ガス処理システムとして、いわゆる窒素酸化物吸蔵触媒が開発された。触媒の吸蔵容量に到達した後で、これは再生される。これは、排気ガスを濃縮することによって、必要ならば、排気ガスの温度を上昇させることによって行なわれる。従って、吸蔵された硝酸化合物は分解され、排気ガス流の中に窒素酸化物として供給される。排出された窒素酸化物は、その後、濃厚な排気ガス中に含まれる還元成分(炭化水素、一酸化炭素および水素)が酸化されることにより、吸蔵触媒において低減されて窒素になる。従って、吸蔵触媒は、そのもとの吸蔵容量を再生する。このような吸蔵サイクルは、約60〜100秒を要し、この再生は、約0.5〜20秒を要する。吸蔵および再生サイクルの連続は、エンジンを操作するためのさらなる操作パラメータを形成する。
【0008】
排気ガス中に硫黄酸化物が含まれると、窒素酸化物吸蔵触媒の使用に際して実質的な障害となる。なぜなら、硫黄酸化物も、希薄排気ガス条件下で、吸蔵触媒において酸化され、吸蔵成分と反応して、吸蔵触媒の通常の再生工程において破壊され得ない、熱的に非常に安定した硫黄を形成するからである。従って、吸蔵成分が硫黄により遮断されると寿命は増加するとともに、吸蔵触媒の吸蔵容量は低下する。
【0009】
窒素酸化物吸蔵触媒のこのような汚染を低減するために、エンジンの排気ガス流における窒素酸化物吸蔵触媒の前に硫黄トラップが設けられる。硫黄トラップと窒素酸化物吸蔵触媒の組み合わせは、希薄排気ガス条件下で、硫黄酸化物が硫黄トラップに吸蔵され、窒素酸化物が窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵されるように操作される。排気ガスの状態を希薄から濃厚へと周期的に変更することにより、硫黄トラップに吸蔵された硫黄は分解されて二酸化硫黄になり、窒素酸化物吸蔵触媒に吸蔵された硝酸化合物は分解されて二酸化窒素になる。
【0010】
あるいは、硫黄トラップから硫黄を除去する目的で、排気ガスの温度を、窒素酸化物を吸蔵するための吸蔵触媒の限界温度より高い値に上昇させるために準備が行なわれ得る。連続的な硫黄除去プロセスは、自動車においてエンジンを操作するためのさらなる操作パラメータである。このようなエンジンを制御する操作パラメータの時間、およびこれらのパラメータの排気処理システムへ依存することにより、基本的に、燃費およびこれらの車両の排ガスが決定される。
【0011】
このことの一例は、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去である。硫黄を除去する一方で、二酸化硫黄の実質的な量が短期間の間に排出される。このような硫黄の除去は、好適には、十分に負荷がかかった操作中、すなわち、特に、高速道路上での走行中に実施される。なぜなら、この条件において、硫黄を除去するために必要な触媒システムの温度の上昇が、最小のエネルギーの使用で達成され得るからである。
【0012】
このことのさらなる例は、オットーエンジンにおける三元触媒の操作、または所定の時間間隔で再生される必要があるディーゼル黒煙微粒子フィルタの再生である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、排気ガス処理システムの最適な効率、および最適な燃費を同時に達成するために、自動車におけるエンジンの操作に関連する時間的要素についての操作パラメータを最適化するプロセスを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法であって、該方法は、所定の期間にわたって、エンジンおよび/または自動車の車両走行条件パラメータを収集して、該車両走行条件パラメータを決定する工程と、該決定された走行条件パラメータに基づいて、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を決定する工程と、該パラメータに関する該決定された確率値により、該エンジンの操作パラメータを調整する工程とを包含する、方法であり、これにより上記目的が達成される。
【0015】
本発明の1つの実施形態は、前記走行条件パラメータは、前記自動車により扱われる経路の距離ならびに/あるいはそれぞれの速度および/または加速プロファイルにより決定される、上記に記載の方法である。
【0016】
本発明の1つの実施形態は、前記走行条件パラメータは、外部ナビゲータシステムにより読み出されるナビゲーション信号を含む、請求項1に記載の方法。
【0017】
本発明の1つの実施形態は、外部コンピュータおよび/または制御ユニットにより読み込まれる前記走行条件パラメータは制御信号である、上記に記載の方法である。
【0018】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータおよび/または制御ユニットは、交通制御システム、信号機または他の自動車の電子ナビゲータである、上記に記載の方法である。
【0019】
本発明の1つの実施形態は、前記パラメータの確率は、前記自動車の予想される動作を示す、上記に記載の方法である。
【0020】
本発明の1つの実施形態は、予想される経路、速度および/または加速プロファイルは、前記パラメータを構成する、上記に記載の方法である。
【0021】
本発明の1つの実施形態は、前記操作パラメータは、前記エンジンを制御するための調整されたパラメータである、上記に記載の方法である。
【0022】
本発明の1つの実施形態は、前記操作パラメータは、排気処理システムに作用する、調整されたパラメータである、上記に記載の方法である。
【0023】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとしてディーゼル排気微粒子フィルタが用いられ、該ディーゼル排気微粒子フィルタの再生のモーメントは、パラメータとして調整される、上記に記載の方法である。
【0024】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとして三元触媒が用いられ、該三元触媒の空気の比率が前記パラメータと関連して制御される、上記に記載の方法である。
【0025】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムとして窒素酸化物吸蔵触媒が提供され、該排気処理システムは、前記パラメータと関連して、所定の間隔で再生される、上記に記載の方法である。
【0026】
本発明の1つの実施形態は、硫黄が、前記パラメータに依存して、前記窒素酸化物吸蔵触媒から所定の間隔で除去される、上記に記載の方法である。
【0027】
さらに本発明は、自動車のエンジンを操作する方法であって、該エンジンおよび/または該自動車の走行条件パラメータを収集する手段と、車両条件パラメータと関連して、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を把握するコンピュータユニットと、該パラメータに関して該把握された確率値と関連して、該エンジンの操作パラメータを調整する手段とを備える、方法であり、これにより上記目的が達成される。
【0028】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータユニットは、内部および外部信号を読み出すインターフェースを備える、上記に記載の方法である。
【0029】
本発明の1つの実施形態は、前記内部信号は、自動車の現在の速度および加速プロファイルから形成される、上記に記載の方法である。
【0030】
本発明の1つの実施形態は、前記外部信号は、ナビゲータシステムならびに/あるいは外部コンピュータおよび/または制御ユニットにおいて生成された制御信号において生成されるナビゲーション信号から形成される、上記に記載の方法である。
【0031】
本発明の1つの実施形態は、ファジィ論理システム、またはパラメータを把握するニューラルネットワークは、前記コンピュータユニットと一体化される、上記に記載の方法である。
【0032】
本発明の1つの実施形態は、前記コンピュータユニットにおいて、出力信号が生成され、該出力信号を用いて、前記エンジンの前記制御が行なわれる、上記に記載の方法である。
【0033】
本発明の1つの実施形態は、前記エンジンの制御は、排気処理システムを有する、上記に記載の方法である。
【0034】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、三元触媒を有する、上記に記載の方法である。
【0035】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、窒素酸化物吸蔵触媒を有する、上記に記載の方法である。
【0036】
本発明の1つの実施形態は、前記排気処理システムは、ディーゼル排気微粒子フィルタを有する、上記に記載の方法である。
【0037】
本発明による自動車のエンジンを操作する方法は、以下の工程を包含する。第1に、エンジンおよび/または車両の走行条件パラメータは、所定の期間にわたって収集される。さらに、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率が、収集された走行条件パラメータに依存して決定される。最後に、エンジンの操作パラメータは、パラメータの確率値に依存して決定される。
【0038】
従って、本発明の基本的な考え方は、自動車およびエンジンの走行条件を比較的長期にわたって収集することである。データ収集は、コンピュータを用いて行なわれ得る。例えば、ドライバーの走行習慣、すなわち、特定の経路、速度または加速習慣で同じ移動が規則的に行なわれるかどうかが識別される。好適には、GPSシステムといった外部のナビゲーションシステムにより、ナビゲーション信号が読み込まれ、さらに、自動車の地理的位置が決定される。さらに、外部コンピュータおよび制御ユニットの制御信号、特に、信号機または他の種類の交通制御システムが、走行条件パラメータとして把握され得る。
【0039】
他の、およびさらなる利点および実施形態とともに、本発明をより良く理解するために、実施例と関連付けた以下の説明が記載される。本発明の範囲は、特許請求の範囲において示される。
【0040】
本発明の好適な実施形態は、例示および説明の目的で選択されているが、本発明の範囲を限定することは決して意図されない。本発明の特定の局面の好適な実施形態は、添付の図面に示される。
【0041】
【発明の実施の形態】
本発明は、ここで、好適な実施形態と関連付けて説明される。これらの実施形態は、本発明を理解することを支援するように提供され、本発明を限定することは意図されず、また限定されると解されるべきでない。本開示を読んで当業者に明らかになり得るすべての代替、改変および等価物は、本発明の趣旨および範囲内に含まれる。
【0042】
本開示は、自動車におけるエンジンの操作に関連する操作パラメータを最適化するプロセスに関する方法の手引き書ではない。従って、当業者に公知の基本的概念は詳細には述べられない。
【0043】
本発明によれば、把握された走行習慣は、コンピュータユニットにおいて用いられ、特定のパラメータの確率が計算される。ここでエンジンの操作パラメータは、これとの関連で調整され、燃費および排ガスを最適化する。
【0044】
これは、確率の計算により、情報が自動車の未来の動作について収集され、従って、操作パラメータがこれに合わせて調整されることを意味する。現在の動作を、相応に包括的および正確に分析することにより、操作パラメータの時間への依存は、ファジィ論理システムまたはニューラルネットワークといった適切な評価システムを用いて、高い信頼性をともなって最適化され得る。
【0045】
実施例は、ディーゼルエンジンからの排気ガスから黒煙微粒子を除去する方法によるデバイスに関する運用例である。このような最適化の第1の例は、窒素酸化物吸蔵触媒における硫黄除去プロセスである。本発明によれば、硫黄の除去は、固定された所定の時間間隔内で実施されない。むしろ、硫黄除去のモーメントは、コンピュータユニットにおいて導かれる関連するパラメータについての確率の計算との関係において実施される操作パラメータを形成する。この場合、パラメータは速度および加速のプロファイル、および好適には、自動車の地理的位置から構成される。パラメータに対応する走行条件パラメータの評価に基づいて、例えば、高速道路上を走行するために自動車が規則的に用いられるかどうかが見出され得る。この情報を用いて、未来の高速道路上の走行が行なわれる時間間隔の確率がコンピュータユニットにおいて計算される。これらのパラメータに基づいて、窒素酸化物吸蔵触媒が硫黄を除去する時間は、例えば、予想される未来に高速道路上を移動する間隔で行なわれるように計られる。
【0046】
従って、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去は、高い確率で高速道路上での走行中に実施され、街中の通行においては実施されない。従って、硫黄を除去するために必要な触媒システムの温度は、最小のエネルギーの使用で達成される。
【0047】
本発明のさらなる実施例は、三元触媒の最適化された操作である。本発明によるデバイスを用いて、三元触媒の規格化された空燃比λの制御が最適化され得る。
【0048】
本発明のさらなる実施例は、ディーゼル排気微粒子フィルタの最適化である。これは、特に、ディーゼルエンジンの排気ガス中の微粒子を除去するために用いられる。このようなディーゼル排気微粒子フィルタは、特定の時間間隔で再生される必要がある。本発明によるデバイスにより、間隔が選択され、高い確率で、ディーゼル排気微粒子フィルタの再生が、十分に負荷がかかった操作中に実施され得、その際、ディーゼル排気微粒子フィルタはすでに高温度であるので、エネルギーの使用が少なくても再生され得るようになる。
【0049】
これまで、発明についての一般的な説明がなされた。発明は、以下の実施例を参照することにより、より容易に理解され得る。以下の実施例は、例示目的で提供され、特定されない場合、本発明を限定することは意図されない。
【0050】
【実施例】
本発明は、図1および以下の実施例においてより詳細に説明される。
【0051】
図1は、制御手段(ユニット)2により制御される自動車のエンジン1を模式的に示す。エンジン1は、希薄混合気燃焼オットーエンジンである。すなわち、エンジン1は、規格化された空燃比λ>1で操作され、好適には、λ=1.3である。排気ガス処理システムは、エンジン1に配置され、エンジン1の排気ガスを浄化するように機能する。排気処理システムは、三元触媒3および窒素酸化物吸蔵触媒4を備える。排気処理システムの操作も制御手段2を介して制御される。
【0052】
コンピュータユニット5は、図1に示されないマイクロプロセッサシステムを示し、エンジン1の制御手段2の前に配置される。コンピュータユニット5は、出力信号を介してエンジン1の制御手段2を制御する。この出力信号は、コンピュータユニット5の出力6を介して制御手段2に入力される。
【0053】
入力側において、コンピュータユニット5に、信号をマイクロプロセッサシステムに読み込むためのインターフェースユニット7が提供される。これらの信号は、自動車の内部で生成される内部信号と、自動車の外部で生成される外部信号の両方であり、これらの信号は、コンピュータユニット5における走行条件パラメータとして評価される。
【0054】
内部信号は、車載コンピュータ8または自動車における同様のものにおいて生成または収集され、その後、コンピュータユニット5に読み込まれる。これらの内部信号は、特に、車両の現在の速度および加速により決定される。さらに、特定の時間間隔で自動車により走行された経路が内部信号としてコンピュータユニット5に読み込まれる。
【0055】
この場合、外部信号は、ナビゲーションシステム9によりコンピュータユニット5に読み込まれるナビゲーション信号により形成される。ナビゲーションシステム9は、特に、GPSシステムであり、制御信号が車両の現在の地理的位置を形成する。
【0056】
あるいは、またはさらに、外部信号は、制御信号であり得、外部コンピュータおよび/または制御ユニットによりコンピュータユニット5に読み込まれる。このような外部ユニットは、交通制御システム、他の車載コンピュータ8、または信号機であり得る。これらのユニットにより、適切な送信器/受信器システムを介して送信される制御信号は、特に、有利に、現在の交通量に関する情報を含み、一般に、交通の流れの制御手段2に利用される。
【0057】
コンピュータユニット5において、走行条件パラメータは連続的に記録され、これにより、自動車の動作は、規定された期間にわたって完全に集められる。これらの走行条件パラメータは、車両の未来の動作に関するパラメータの確率を計算する入力量を提供する。
【0058】
好適には、パラメータの確率計算は、コンピュータユニット5においてインプリメントされるファジィ論理システムを介して実施される。これの代わりとして、ニューラルネットワークが提供され得る。パラメータは、特に、経路、速度および/または加速プロファイルから構成される。
【0059】
ファジィ論理システムにより、特定の経路が、ある速度および/または加速プロファイルを有する自動車により規則的に用いられるかどうかが特に記録される。特に、ファジィ論理システムの入力量に基づいて、その自動車が、1日のどの時間、および1週間のどの日に、特に頻繁に、街中の通行において低速で走行、または高速道路上を高速で走行するかが見出され得る。従って、形成された入力量は、通常、あるあいまいさを有し、公知の態様で、ファジィ論理規則のシステムを用いて評価され、出力量として、未来の確率に関するパラメータの確率が取得される。
【0060】
コンピュータユニット5において、エンジン1の制御手段2を制御するために用いられる出力信号は、これらのパラメータから導き出される。出力信号が生成され、エンジン1の操作パラメータ、特に排気処理システムの操作パラメータが、自動車の予想される動作により、時間に依存して、自動車の燃費および/または排気が最小化されるように予め規定されるようになる。
【0061】
図1による、排気処理システムに関して、このような操作パラメータに関する実施例は、再生のモーメントであり、窒素酸化物吸蔵触媒4からの硫黄の除去に関するものである。
【0062】
窒素酸化物吸蔵触媒4からの硫黄の除去は、好適には、自動車が高速道路上を移動する間に実施される。その後、硫黄の除去は、街中の通行における触媒システムのより高い温度と比較して、最小のエネルギーの使用で実行され得る。コンピュータユニット5において、特に、車両が高速道路上を移動するために用いられることが予想されるのはいつかを、所定の確率に基づいて、パラメータの確率計算を用いて決定される。出力信号を介して、窒素酸化物吸蔵触媒からの硫黄の除去期限は、高い確率で次に高速道路上を移動することが開始されるまで遅延される。
【0063】
本発明の1実施形態は、エンジン管理システムを提供する。このシステムは、ドライバーが未来に利用する経路を推定し、この情報を排気システムの操作を最適に制御するために用いる。好適には、ドライバーは、自分の行き先をナビゲーションシステムに入力し、ナビゲーションシステムの指示に従う。
【0064】
本発明の別の実施形態は、ドライバーが交通渋滞または速度制限に近づいていることをシステムが検出すると、特定のフィルタの再生またはNOxトラップを用いる脱硫が開始されるべきでないことを提供する。この制御システムは、周辺のコンピュータシステムとの通信を介して特定の情報を取得する。これらの信号は、さらに、通行税システム、あるいはエンジン制御コンピュータと直接または間接的に通信する、他の車両における任意の他の電子デバイスからのものであり得る。
【0065】
本発明は、自動車のエンジンを操作する方法およびデバイスに関する。第1に、エンジンおよび/または自動車の走行条件パラメータが、所定の期間にわたって収集される。その後、エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率が、獲得された走行条件パラメータと関連して把握される。最後に、エンジンの操作パラメータが、パラメータに関する把握された確率値と関連して調整される。
【0066】
本発明は、その特定の実施形態との関連で説明された一方で、さらなる改変が可能であり、このアプリケーションが、本発明の任意の変形、使用または適合を包含することが意図されることが理解される。本発明の任意の変形、使用または適合は、概して、本発明の原理に従い、かつ本発明が関係する技術の範囲内で公知のまたは習慣的なやり方で行なわれるような、および本明細書中で前に示された、および特許請求の範囲の範囲内で上記のように示された本質的特徴に適用され得るような本開示からの逸脱を含む。
【0067】
【発明の効果】
本発明により、排気ガス処理システムの最適な効率、および最適な燃費を同時に達成するために、自動車におけるエンジンの操作に関連する時間的要素についての操作パラメータを最適化するプロセスを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、自動車のエンジンの操作を制御するデバイスの例のブロック図を示す。
【符号の説明】
1 エンジン
2 制御手段(ユニット)
3 三元触媒
4 窒素酸化物吸蔵触媒
5 コンピュータユニット
6 出力
7 インターフェースユニット
8 車載コンピュータ
9 ナビゲーションシステム
Claims (23)
- 自動車のエンジンを操作する方法であって、該方法は、
所定の期間にわたって、エンジンおよび/または自動車の車両走行条件パラメータを収集して、該車両走行条件パラメータを決定する工程と、
該決定された走行条件パラメータに基づいて、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を決定する工程と、
該パラメータに関する該決定された確率値により、該エンジンの操作パラメータを調整する工程と
を包含する、方法。 - 前記走行条件パラメータは、前記自動車により扱われる経路の距離ならびに/あるいはそれぞれの速度および/または加速プロファイルにより決定される、請求項1に記載の方法。
- 前記走行条件パラメータは、外部ナビゲータシステムにより読み出されるナビゲーション信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 外部コンピュータおよび/または制御ユニットにより読み込まれる前記走行条件パラメータは制御信号である、請求項1に記載の方法。
- 前記コンピュータおよび/または制御ユニットは、交通制御システム、信号機または他の自動車の電子ナビゲータである、請求項4に記載の方法。
- 前記パラメータの確率は、前記自動車の予想される動作を示す、請求項1に記載の方法。
- 予想される経路、速度および/または加速プロファイルは、前記パラメータを構成する、請求項6に記載の方法。
- 前記操作パラメータは、前記エンジンを制御するための調整されたパラメータである、請求項1に記載の方法。
- 前記操作パラメータは、排気処理システムに作用する、調整されたパラメータである、請求項1に記載の方法。
- 前記排気処理システムとしてディーゼル排気微粒子フィルタが用いられ、該ディーゼル排気微粒子フィルタの再生のモーメントは、パラメータとして調整される、請求項9に記載の方法。
- 前記排気処理システムとして三元触媒が用いられ、該三元触媒の空気の比率が前記パラメータと関連して制御される、請求項9に記載の方法。
- 前記排気処理システムとして窒素酸化物吸蔵触媒が提供され、該排気処理システムは、前記パラメータと関連して、所定の間隔で再生される、請求項9に記載の方法。
- 硫黄が、前記パラメータに依存して、前記窒素酸化物吸蔵触媒から所定の間隔で除去される、請求項12に記載の方法。
- 自動車のエンジンを操作する方法であって、
該エンジンおよび/または該自動車の走行条件パラメータを収集する手段と、
車両条件パラメータと関連して、該エンジンの未来の操作に関するパラメータの確率を把握するコンピュータユニットと、
該パラメータに関して該把握された確率値と関連して、該エンジンの操作パラメータを調整する手段と
を備える、方法。 - 前記コンピュータユニットは、内部および外部信号を読み出すインターフェースを備える、請求項14に記載の方法。
- 前記内部信号は、自動車の現在の速度および加速プロファイルから形成される、請求項15に記載の方法。
- 前記外部信号は、ナビゲータシステムならびに/あるいは外部コンピュータおよび/または制御ユニットにおいて生成された制御信号において生成されるナビゲーション信号から形成される、請求項15に記載の方法。
- ファジィ論理システム、またはパラメータを把握するニューラルネットワークは、前記コンピュータユニットと一体化される、請求項14に記載の方法。
- 前記コンピュータユニットにおいて、出力信号が生成され、該出力信号を用いて、前記エンジンの前記制御が行なわれる、請求項14に記載の方法。
- 前記エンジンの制御は、排気処理システムを有する、請求項19に記載の方法。
- 前記排気処理システムは、三元触媒を有する、請求項20に記載の方法。
- 前記排気処理システムは、窒素酸化物吸蔵触媒を有する、請求項20に記載の方法。
- 前記排気処理システムは、ディーゼル排気微粒子フィルタを有する、請求項20に記載の方法。
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