JP2004525299A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境に対して出来る限り少ない有害物質しか排出しない、内燃機関の運転方法および装置を提供する。
【解決手段】吸蔵型触媒（１８）が酸化窒素を吸着し且つ脱離し、吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流が脱離の間に減少され、且つ脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流に燃料／空気混合気が添加される、内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関の運転方法において、吸蔵型触媒（１８）の脱離から吸着への切替えの際に、先ず排気ガス流への燃料／空気混合気の添加が終了され、その際、前もって与えられた掃気時間の後で、排気ガス流の減少が終了される。
【選択図】図１
【解決手段】吸蔵型触媒（１８）が酸化窒素を吸着し且つ脱離し、吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流が脱離の間に減少され、且つ脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流に燃料／空気混合気が添加される、内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関の運転方法において、吸蔵型触媒（１８）の脱離から吸着への切替えの際に、先ず排気ガス流への燃料／空気混合気の添加が終了され、その際、前もって与えられた掃気時間の後で、排気ガス流の減少が終了される。
【選択図】図１
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特に自動車の内燃機関の運転のための方法および装置に関する。本発明はまた、内燃機関、特に自動車のための内燃機関、並びに、その様な内燃機関のための制御装置または追加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発生する排気ガスの浄化のために酸化触媒と吸蔵型触媒を備えている内燃機関、例えばディーゼル内燃機関が知られている。ガソリン内燃機関、特に直接噴射式の内燃機関の場合にも、排気ガス浄化のために吸蔵型触媒を使用することが知られている。この様な吸蔵型触媒は二つの作動段階で作動される。吸着段階の間は、吸蔵型触媒は酸化窒素を吸着し、酸化窒素は吸蔵型触媒の中に一時吸蔵される。再生段階の間は、酸化窒素は再び吸蔵型触媒から吐き出され、これによって吸蔵型触媒が再生される。吸蔵型触媒の再生のためには、それ故脱離段階の間は、“過濃化された”排気ガス流、従って、燃料を加えられた排気ガス流が吸蔵型触媒に送り込まれる。吸着段階の間は、内燃機関は希薄燃焼で、それ故１よりも大きなラムダで運転されることができる。その際に発生する酸化窒素は、吸蔵型触媒の中に一時吸蔵され、これによって有害物質として環境中に送り出されることはない。吸蔵型触媒の再生の際には、一時吸蔵されていた酸化窒素が非有害物質へ変換されて外気中へ送り出される。
【０００３】
特にディーゼル内燃機関の場合には、その排気管中に分岐路を設けて、この場所に弁を取り付けることが知られている。この弁によって、吸蔵型触媒への排気ガス流の量を変化させることができる。特に脱離段階の間は、吸蔵型触媒への排気ガス流を減少させ、これによって吸蔵型触媒に対する排気ガスの過度の負荷を避け、且つ排気ガス流の過濃化をし易くすることができる。
【０００４】
更に、特にディーゼル内燃機関の場合には、脱離段階の間に、吸蔵型触媒に送られる排気ガス流に燃料／空気混合気を添加し、これによって、既に述べられた“過濃化された”、従って燃料を加えられた（ラムダが１よりも小さい）排気ガス流を実現することが知られている。
【０００５】
上に説明された作動のやり方、特に吸蔵型触媒の吸着段階と脱離段階との間での切替えは、環境に対する有害物質の排出を出来る限り防止するためにはなお十分ではないということが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、環境に対して出来る限り少ない有害物質しか排出しない、内燃機関の運転方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は請求項に記載の方法によって解決される。この課題はまた、対応する内燃機関によって、並びにこの内燃機関のための制御装置または追加装置によって解決される。
本発明の重要なメルクマールは、脱離段階から吸着段階への切替えの際に、排気ガス流に対する燃料／空気混合気の添加が、排気ガス流の削減と同時に終了されるのではなく、排気ガス流の削減は定められた時間長さの後で、即ち前もって与えられた掃気時間の後で、初めて行われるということから成り立っている。
【発明の効果】
【０００８】
それ故、本発明によれば、先ず燃料／空気混合気が最早排気ガス流に添加されなくなり、その後（前もって与えられた掃気時間の経過後に）排気ガス流の削減が終了される。このことは、換言すれば、内燃機関の排気ガス管の中に取り付けられた弁は、掃気時間の経過後にはじめて吸蔵型触媒の吸着段階のために用意されている状態へ切替えられる、ということを意味している。
【０００９】
排気ガス管内のこの弁の遅延切替えによって、脱離段階の間に最後に排気ガス流に添加された燃料／空気混合気が未だ削減された排気ガス流と共に吸蔵型触媒まで到達していないということが実現される。削減されたこの排気ガス流によって、燃料／空気混合気が好ましいやり方で吸蔵型触媒の再生のために貢献することができるということが保証される。これによって、炭化水素が浄化されないまま吸蔵型触媒を通って外気中へ達してしまうということがなくなる。このことは、環境に対して排出される有害物質がより少なくなるということを意味している。本発明に基づく方法を、制御装置または追加装置のために作成されたコンピュータプログラムの形で実現することは特別な意義がある。コンピュータ装置は、特に制御装置または追加装置のマイクロプロセッサ上で機能することができ、その際に、本発明に基づく方法を実行することができる。それ故、この場合本発明はコンピュータプログラムによって実現されるので、このコンピュータプログラムは、その実施のためにコンピュータプログラムが適している当該の方法と同じ様に、本発明を表現している。その際、このコンピュータプログラムが電気的記憶媒体、例えばフラッシュメモリーに格納されていれば、特に有利である。
【００１０】
本発明のその他のメルクマール、適用可能性、及び利点は図面の諸図に示されている、本発明の実施例についての以下の説明から明らかとなる。その際、説明され或いは提示された全てのメルクマールは、請求項の中へのそれ等の取りまとめの仕方或いはそれ等の背後関係とは無関係に、或いは又明細書または図面の中でのそれ等の扱い方とは無関係に、それ自体として或いは任意の組み合わせの形で本発明の対象となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に基づく内燃機関の一実施例の概略ブロック図を示しており、また図２ａおよび図２ｂは、図１の内燃機関の、技術技術による方法の場合と本発明の実施例による方法の場合との運転値の概略ダイヤグラムを示している。
【００１２】
図１には内燃機関１０が示されているが、この内燃機関は、特にディーゼル内燃機関とする。内燃機関１０は、入力／出力信号を通じて制御装置１１と結合されている。制御装置１１は、マイクロプロセッサまたはそれと同様のものを備えており、該マイクロプロセッサに、内燃機関１０の運転値の制御および／または調節のために必要な方法を実行するのに適したコンピュータプログラムが格納されている。
【００１３】
内燃機関１０は排気ガス管１３を備えており、該排気ガス管には、燃料の燃焼の際に発生する排気ガスが送り込まれる。排気ガス管１３には、二本またはそれ以上の排気ガス分岐路の接続された分岐管１４が接続されている。
【００１４】
第一の分岐路１６の中では、排気ガス管１３に酸化触媒１７と吸蔵型触媒１８とが相前後して接続されている。この吸蔵型触媒18には特に、いわゆるＮＯｘ吸蔵型触媒が用いられる。第二の分岐路２０の中では、排気ガス管１３に三元触媒２１が接続されている。代わりのやり方として、第二の分岐路２０の中で、三元触媒２１の代わりに酸化触媒とその後に配置された吸蔵型触媒とを用いることも可能である。それ故、この代替策の場合には、両方の分岐路１６及び２０が同じ様に構成されることになる。
【００１５】
吸蔵型触媒１８と三元触媒２１との後方では、二本の分岐路１６及び２０は再び一本の共通の排気管２３へ合流される。排気ガス管１３は、分岐管１４の領域内に弁２５を備えている。この弁２５は、二つの最終位置の間で往復切り替えすることができる。弁２５の第一の最終位置では、全ての排気ガス流が第一の分岐路１６の中へ導かれるのに対して、第二の最終位置では、全ての排気ガス流が第二の分岐路２０の中へ導かれる。図１には、後で述べられた第二の最終位置が示されている。
【００１６】
弁２５はまた、上述の二つの最終位置の間の任意の中間位置に調節することができる。この場合には、排気ガスは割合に応じて二つの分岐路１６、２０に対して分割される。その際に生まれる二つの排気ガス流の割合は、弁２５の位置に依存している。
【００１７】
弁２５にはアクチュエータ２６が配置されており、該アクチュエータによって、弁２５は、二つの最終位置にも、任意の中間位置にも調節することができる。アクチュエータ２６は、力を伝達することができるように弁１５と結合された、例えば電動サーボモータ、油圧式アクチュエータ等とすることができる。
【００１８】
第一の分岐路１６内には、分岐管１４の後方且つ酸化触媒１７の手前に、噴霧器２８が備えられている。噴霧器２８の代わりに、噴射ノズル等が備えられていることもある。噴霧器２８によって、燃料或いは燃料／空気混合気を第一の分岐路１６内へ、第一の分岐路１６の中に燃料をロードされたガス或いは燃料蒸気が存在しているように導入することが可能である。
【００１９】
個々で説明されている実施例では、噴霧器２８に蒸発器２９が割り当てられているが、この蒸発器は、グローピン或いはその他の加熱装置とすることができる。蒸発器２９と噴霧器２８には、導管３０を通して燃料が内燃機関１０から供給される。この燃料は、次いで蒸発器２９によって加熱され、燃料／空気混合気が発生する。燃料をロードされたこのガスが、次いで、既に説明されたように、噴霧器２８によって第一の分岐路１６に送り込まれる。
【００２０】
噴霧器２８によって、第一の分岐路１６に送り込まれた燃料蒸気は、第一の分岐路１６を通って流れてゆく排気ガスによって、先ず酸化触媒１７に、またその後で吸蔵型触媒１８に達する。
【００２１】
アクチュエータ２６、噴霧器２８、及び蒸発器２９は、追加装置３２と結合されているが、該追加装置は、蒸発器２８と噴霧器２９とを制御し、および／または調節することのでき制御装置である。特に、該追加装置３２によって、弁２５がアクチュエータ２６を介して調節される。同じく追加装置３２によって、蒸発器２８を開くことができるので、これによって、酸化触媒１７及び吸蔵型触媒１８への燃料をロードされたガスの供給を、オン／オフすることができる。
【００２２】
追加装置３２は、バスシステム３４を通して制御装置１１と結合されている。これによって、追加装置３２が、アクチュエータ２６、噴霧器２８、及び蒸発器２９の制御のために必要な内燃機関１０の運転値を、該バスシステム３４を通して制御装置１１から受け取ることが可能となる。このようにすることによって、追加装置３２は、バスシステム３４を通して制御装置１１に対して情報を伝達することも可能となる。
【００２３】
内燃機関１０の運転の際には、二つの運転段階、即ち吸着段階と脱離段階とが区別される。
吸着段階では、弁２５が第一の最終位置へ切替えられるので、内燃機関１０の全ての排気ガスが、第一の分岐路１６の中へ、従って酸化触媒１７と吸蔵型触媒１８に送られる。酸化触媒１７の中では、排気ガス中に含まれているＮＯがＮＯ2へ変換される。このＮＯ2は更にＮＯ3となって、後の吸蔵型触媒１８の中に蓄えられる。これが吸蔵型触媒１８の吸着である。
【００２４】
吸蔵型触媒１８は、送られてきた酸化窒素に対して限られた吸着受け入れ能力しか持っていないから、前もって与えられた時間長さの後に、吸着段階から脱離段階へと切替えられなければならない。
【００２５】
脱離段階では、弁２５は二つの最終位置の間の中間位置へ調節される。その結果、内燃機関１０の排気ガスは両方の分岐路１６、２０へ流れ込んでゆく。例えば、弁２５は、排気ガスの１０％が第一の分岐路１６へ送られる一方、排気ガスの９０％が第二の分岐路２０へ送られるように調節することができる。
【００２６】
脱離段階では、第一の分岐路１６の中で、燃料／空気混合気が、噴霧器２８と蒸発器２９とを通じて該分岐路内の排気ガス流に添加される。その結果、既に説明されたように、燃料をロードされたガスが吸蔵型触媒１８の中へ到達する。このガスは吸蔵型触媒１８の中で還元剤として働き、その結果、吸蔵型触媒１８は再生され或いは脱離される。
【００２７】
この脱離段階は、引き続いて、前もって与えられた時間長さの間実行されなければならない。脱離段階が終わると、再び吸蔵段階へ切替えられる。
吸着段階に対する脱離段階の割合は、例えば、２０秒毎に一方の段階からもう一方の段階へと切替えられるように選択することができる。この割合は、内燃機関１０の運転値に応じて別のやり方で調節することもできる。
【００２８】
図２ａおよび図２ｂには、それぞれ時間ｔに対する内燃機関１０の運転が示されている。
図２ａおよび図２ｂでは、吸蔵段階から脱離段階へ切替えられる時点がそれぞれ参照番号３６で示されている。この時点３６で、排気ガスのラムダは１よりも大きい値から ラムダ＝１ へジャンプする。
【００２９】
時点３６では、弁２５と噴霧器２８が同時に追加装置３２によって制御される。このことは、吸蔵段階から脱離段階へ切替えられる時点３６では、一方では弁２５が二つの最終一の間の中間位置に切替えられるので、内燃機関１０の排気ガスが両方の分岐路１６、２０に送られ、また他方では同時に燃料／空気混合気が噴霧器２８を介して第一の分岐路１６に、従って吸蔵型触媒１８に送られる。脱離段階への弁２５と噴霧器２８とのこの同時切替えによって、吸蔵型触媒１８がこの時点３６から再生され、従って脱離されるということが達成される。
【００３０】
脱離段階から吸着段階へ再び切替えて戻される時点は、図２ａおよび図２ｂには、参照番号３７で示されている。この時点３７では、排気ガスのラムダは、ラムダ＝１ から１よりも大きい値へジャンプする。
【００３１】
図２ａにおいて、弁２５と噴霧器２８は、時点３７で同時に追加装置３２によって制御される。このことは、時点３７には、一方では弁２５が、内燃機関１０の全ての排気ガスが第一の分岐路１６に、従って吸蔵型触媒１８に送られる、弁の第一の最終位置へ切替えられ、また他方では噴霧器２８がスイッチオフされ、これによって燃料／空気混合気が最早第一の分岐路１６に送り込まれない、ということを意味している。時点３７における脱離段階から吸着段階への弁２５と噴霧器２８とのこの同時切替えは、結果として排気ガス管２３内に図２ａに基づく排気ガスの組成をもたらす。
【００３２】
図２ａに示されているように、排気ガス管２３内の炭化水素ＨＣと窒素酸化物ＮＯxの動きは、脱離段階と吸着段階との間での切替えに依存している。特に、脱離段階から吸着段階へ切替えられる時点３７には、高い割合の炭化水素ＨＣが排気ガス管２３の排気ガス中に存在している。炭化水素ＨＣのこのピークは、図２ａでは参照番号３９によって示されている。
【００３３】
図２ｂから理解されるように、この図には、図２ａと比較して、炭化水素ＨＣのピークが最早存在していないか或いは少なくとも遥かに小さくなっている。残っているこのピークは、図２ｂでは参照番号４０によって示されている。
【００３４】
図２ａの場合と異なり、図２bの場合は、時点３７において脱離段階から吸着段階への弁２５と噴霧器２８との同時切り替えは行われない。その代わりに次の措置が追加装置３２によって実行される。
【００３５】
時点３７では、先ず噴霧器２８による燃料／空気混合気の供給が終了される。このことは、時点３７には噴霧器２８がスイッチオフされるということ意味している。しかしながら、弁２５はこの時点３７では変化を受けていない。時点３７の後、前もって与えられた浄化時間（この時間は、例えば約０．５秒から約３秒までの範囲内にあり得る。）の経過後に初めて、弁２５が切替えられる。このことは、時点３７の後、この浄化時間が経過した後で初めて弁２５がその第一の最終位置へ切替えられ、それ故この浄化時間の経過後に初めて全ての排気ガスが第一の分岐路１６内へ、従って吸蔵型触媒１８へ送られる、ということを意味している。上記の浄化時間の間、弁２５は、脱離のために合わせられている弁の中間位置に留まっている。
【００３６】
脱離段階から吸着段階への噴霧器２８と弁２５とのこの相前後した切替えによって、脱離段階の間に、噴霧器２８を通じて供給された燃料／空気混合気が、弁２５が未だ切替えられていない浄化時間の間は“小さい”排気ガス流によって吸蔵型触媒１８へ送られ、これによって吸蔵型触媒１８が燃料をロードされたこの“小さな”排気ガス流だけによって再生される、ということが達成される。かくして、未だ第一の分岐路１６内に存在している燃料／空気混合気が弁２５の切替えによって既に時点３７において全ての排気ガス流によって吸蔵型触媒１８へ送られ、これによって吸蔵型触媒１８が燃料をロードされた全ての排気ガス流を負荷されてしまうということが回避される。
【００３７】
吸着段階への噴霧器２８と弁２５との相前後した切替えによって、吸蔵型触媒１８が、燃料蒸気が送られてきている間は“小さな”排気ガス流によって再生される、ということが達成される。脱離段階の間もなお送られている残留燃料蒸気が吸蔵型触媒１８に到達して該吸蔵型触媒を再生した浄化時間がほゞ経過した後で初めて弁２５が切替えられる。このようにすることによって、図２ａの炭化水素ＨＣのピーク３９が図２ｂでは最早生じないか或いは少なくとも図２ａの規模では生じない、ということが達成される。
【００３８】
かくして、図２ｂでは、吸蔵型触媒１８は“小さな”排気ガス流によって、供給された燃料蒸気を再生のために利用することができるので、炭化水素ＨＣは、全く或いは少なくともほとんど全く排気ガス管２３の中へは到達しない。図２ａでは、時点３７から全ての排気ガス流が送り込まれるために、吸蔵型触媒１８は全ての燃料蒸気を再生のために利用することができず、炭化水素ＨＣは、炭化水素ＨＣが大量に（ピーク３９の形で）排気ガス管２３の中へ漏れ出してしまう。
【００３９】
図１では、制御装置１１と追加装置３２とが区別されている。これによって、追加装置３２を、弁２５、アクチュエータ２６、噴射器２８、蒸発器２９、および導管３０と共に、後から内燃機関の中へ組み込むことができるということが明確化されている。追加装置３２の結合は、この場合には、既に説明されたように、バスシステム３４を通じて行われる。しかしながら代わりのやり方として、追加装置３２の全ての機能を制御装置１１に組み込んでしまうこともまた可能である。この場合には、独立の追加装置３２は存在せず、またバスシステム３４も存在しない。かくして、第一の可能性は後付け製品を表しており、これに対して第二の可能性の場合には、全ての機能が既に最初の製品の中に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に基づく内燃機関の一実施例の概略ブロック図を示す。
【図２ａ】図１の内燃機関の、運転値の概略ダイヤグラム（従来技術による方法の場合）を示す。
【図２ｂ】図１の内燃機関の、運転値の概略ダイヤグラム（本発明による方法の場合）を示す。
【０００１】
本発明は、内燃機関、特に自動車の内燃機関の運転のための方法および装置に関する。本発明はまた、内燃機関、特に自動車のための内燃機関、並びに、その様な内燃機関のための制御装置または追加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発生する排気ガスの浄化のために酸化触媒と吸蔵型触媒を備えている内燃機関、例えばディーゼル内燃機関が知られている。ガソリン内燃機関、特に直接噴射式の内燃機関の場合にも、排気ガス浄化のために吸蔵型触媒を使用することが知られている。この様な吸蔵型触媒は二つの作動段階で作動される。吸着段階の間は、吸蔵型触媒は酸化窒素を吸着し、酸化窒素は吸蔵型触媒の中に一時吸蔵される。再生段階の間は、酸化窒素は再び吸蔵型触媒から吐き出され、これによって吸蔵型触媒が再生される。吸蔵型触媒の再生のためには、それ故脱離段階の間は、“過濃化された”排気ガス流、従って、燃料を加えられた排気ガス流が吸蔵型触媒に送り込まれる。吸着段階の間は、内燃機関は希薄燃焼で、それ故１よりも大きなラムダで運転されることができる。その際に発生する酸化窒素は、吸蔵型触媒の中に一時吸蔵され、これによって有害物質として環境中に送り出されることはない。吸蔵型触媒の再生の際には、一時吸蔵されていた酸化窒素が非有害物質へ変換されて外気中へ送り出される。
【０００３】
特にディーゼル内燃機関の場合には、その排気管中に分岐路を設けて、この場所に弁を取り付けることが知られている。この弁によって、吸蔵型触媒への排気ガス流の量を変化させることができる。特に脱離段階の間は、吸蔵型触媒への排気ガス流を減少させ、これによって吸蔵型触媒に対する排気ガスの過度の負荷を避け、且つ排気ガス流の過濃化をし易くすることができる。
【０００４】
更に、特にディーゼル内燃機関の場合には、脱離段階の間に、吸蔵型触媒に送られる排気ガス流に燃料／空気混合気を添加し、これによって、既に述べられた“過濃化された”、従って燃料を加えられた（ラムダが１よりも小さい）排気ガス流を実現することが知られている。
【０００５】
上に説明された作動のやり方、特に吸蔵型触媒の吸着段階と脱離段階との間での切替えは、環境に対する有害物質の排出を出来る限り防止するためにはなお十分ではないということが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、環境に対して出来る限り少ない有害物質しか排出しない、内燃機関の運転方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は請求項に記載の方法によって解決される。この課題はまた、対応する内燃機関によって、並びにこの内燃機関のための制御装置または追加装置によって解決される。
本発明の重要なメルクマールは、脱離段階から吸着段階への切替えの際に、排気ガス流に対する燃料／空気混合気の添加が、排気ガス流の削減と同時に終了されるのではなく、排気ガス流の削減は定められた時間長さの後で、即ち前もって与えられた掃気時間の後で、初めて行われるということから成り立っている。
【発明の効果】
【０００８】
それ故、本発明によれば、先ず燃料／空気混合気が最早排気ガス流に添加されなくなり、その後（前もって与えられた掃気時間の経過後に）排気ガス流の削減が終了される。このことは、換言すれば、内燃機関の排気ガス管の中に取り付けられた弁は、掃気時間の経過後にはじめて吸蔵型触媒の吸着段階のために用意されている状態へ切替えられる、ということを意味している。
【０００９】
排気ガス管内のこの弁の遅延切替えによって、脱離段階の間に最後に排気ガス流に添加された燃料／空気混合気が未だ削減された排気ガス流と共に吸蔵型触媒まで到達していないということが実現される。削減されたこの排気ガス流によって、燃料／空気混合気が好ましいやり方で吸蔵型触媒の再生のために貢献することができるということが保証される。これによって、炭化水素が浄化されないまま吸蔵型触媒を通って外気中へ達してしまうということがなくなる。このことは、環境に対して排出される有害物質がより少なくなるということを意味している。本発明に基づく方法を、制御装置または追加装置のために作成されたコンピュータプログラムの形で実現することは特別な意義がある。コンピュータ装置は、特に制御装置または追加装置のマイクロプロセッサ上で機能することができ、その際に、本発明に基づく方法を実行することができる。それ故、この場合本発明はコンピュータプログラムによって実現されるので、このコンピュータプログラムは、その実施のためにコンピュータプログラムが適している当該の方法と同じ様に、本発明を表現している。その際、このコンピュータプログラムが電気的記憶媒体、例えばフラッシュメモリーに格納されていれば、特に有利である。
【００１０】
本発明のその他のメルクマール、適用可能性、及び利点は図面の諸図に示されている、本発明の実施例についての以下の説明から明らかとなる。その際、説明され或いは提示された全てのメルクマールは、請求項の中へのそれ等の取りまとめの仕方或いはそれ等の背後関係とは無関係に、或いは又明細書または図面の中でのそれ等の扱い方とは無関係に、それ自体として或いは任意の組み合わせの形で本発明の対象となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明に基づく内燃機関の一実施例の概略ブロック図を示しており、また図２ａおよび図２ｂは、図１の内燃機関の、技術技術による方法の場合と本発明の実施例による方法の場合との運転値の概略ダイヤグラムを示している。
【００１２】
図１には内燃機関１０が示されているが、この内燃機関は、特にディーゼル内燃機関とする。内燃機関１０は、入力／出力信号を通じて制御装置１１と結合されている。制御装置１１は、マイクロプロセッサまたはそれと同様のものを備えており、該マイクロプロセッサに、内燃機関１０の運転値の制御および／または調節のために必要な方法を実行するのに適したコンピュータプログラムが格納されている。
【００１３】
内燃機関１０は排気ガス管１３を備えており、該排気ガス管には、燃料の燃焼の際に発生する排気ガスが送り込まれる。排気ガス管１３には、二本またはそれ以上の排気ガス分岐路の接続された分岐管１４が接続されている。
【００１４】
第一の分岐路１６の中では、排気ガス管１３に酸化触媒１７と吸蔵型触媒１８とが相前後して接続されている。この吸蔵型触媒18には特に、いわゆるＮＯｘ吸蔵型触媒が用いられる。第二の分岐路２０の中では、排気ガス管１３に三元触媒２１が接続されている。代わりのやり方として、第二の分岐路２０の中で、三元触媒２１の代わりに酸化触媒とその後に配置された吸蔵型触媒とを用いることも可能である。それ故、この代替策の場合には、両方の分岐路１６及び２０が同じ様に構成されることになる。
【００１５】
吸蔵型触媒１８と三元触媒２１との後方では、二本の分岐路１６及び２０は再び一本の共通の排気管２３へ合流される。排気ガス管１３は、分岐管１４の領域内に弁２５を備えている。この弁２５は、二つの最終位置の間で往復切り替えすることができる。弁２５の第一の最終位置では、全ての排気ガス流が第一の分岐路１６の中へ導かれるのに対して、第二の最終位置では、全ての排気ガス流が第二の分岐路２０の中へ導かれる。図１には、後で述べられた第二の最終位置が示されている。
【００１６】
弁２５はまた、上述の二つの最終位置の間の任意の中間位置に調節することができる。この場合には、排気ガスは割合に応じて二つの分岐路１６、２０に対して分割される。その際に生まれる二つの排気ガス流の割合は、弁２５の位置に依存している。
【００１７】
弁２５にはアクチュエータ２６が配置されており、該アクチュエータによって、弁２５は、二つの最終位置にも、任意の中間位置にも調節することができる。アクチュエータ２６は、力を伝達することができるように弁１５と結合された、例えば電動サーボモータ、油圧式アクチュエータ等とすることができる。
【００１８】
第一の分岐路１６内には、分岐管１４の後方且つ酸化触媒１７の手前に、噴霧器２８が備えられている。噴霧器２８の代わりに、噴射ノズル等が備えられていることもある。噴霧器２８によって、燃料或いは燃料／空気混合気を第一の分岐路１６内へ、第一の分岐路１６の中に燃料をロードされたガス或いは燃料蒸気が存在しているように導入することが可能である。
【００１９】
個々で説明されている実施例では、噴霧器２８に蒸発器２９が割り当てられているが、この蒸発器は、グローピン或いはその他の加熱装置とすることができる。蒸発器２９と噴霧器２８には、導管３０を通して燃料が内燃機関１０から供給される。この燃料は、次いで蒸発器２９によって加熱され、燃料／空気混合気が発生する。燃料をロードされたこのガスが、次いで、既に説明されたように、噴霧器２８によって第一の分岐路１６に送り込まれる。
【００２０】
噴霧器２８によって、第一の分岐路１６に送り込まれた燃料蒸気は、第一の分岐路１６を通って流れてゆく排気ガスによって、先ず酸化触媒１７に、またその後で吸蔵型触媒１８に達する。
【００２１】
アクチュエータ２６、噴霧器２８、及び蒸発器２９は、追加装置３２と結合されているが、該追加装置は、蒸発器２８と噴霧器２９とを制御し、および／または調節することのでき制御装置である。特に、該追加装置３２によって、弁２５がアクチュエータ２６を介して調節される。同じく追加装置３２によって、蒸発器２８を開くことができるので、これによって、酸化触媒１７及び吸蔵型触媒１８への燃料をロードされたガスの供給を、オン／オフすることができる。
【００２２】
追加装置３２は、バスシステム３４を通して制御装置１１と結合されている。これによって、追加装置３２が、アクチュエータ２６、噴霧器２８、及び蒸発器２９の制御のために必要な内燃機関１０の運転値を、該バスシステム３４を通して制御装置１１から受け取ることが可能となる。このようにすることによって、追加装置３２は、バスシステム３４を通して制御装置１１に対して情報を伝達することも可能となる。
【００２３】
内燃機関１０の運転の際には、二つの運転段階、即ち吸着段階と脱離段階とが区別される。
吸着段階では、弁２５が第一の最終位置へ切替えられるので、内燃機関１０の全ての排気ガスが、第一の分岐路１６の中へ、従って酸化触媒１７と吸蔵型触媒１８に送られる。酸化触媒１７の中では、排気ガス中に含まれているＮＯがＮＯ2へ変換される。このＮＯ2は更にＮＯ3となって、後の吸蔵型触媒１８の中に蓄えられる。これが吸蔵型触媒１８の吸着である。
【００２４】
吸蔵型触媒１８は、送られてきた酸化窒素に対して限られた吸着受け入れ能力しか持っていないから、前もって与えられた時間長さの後に、吸着段階から脱離段階へと切替えられなければならない。
【００２５】
脱離段階では、弁２５は二つの最終位置の間の中間位置へ調節される。その結果、内燃機関１０の排気ガスは両方の分岐路１６、２０へ流れ込んでゆく。例えば、弁２５は、排気ガスの１０％が第一の分岐路１６へ送られる一方、排気ガスの９０％が第二の分岐路２０へ送られるように調節することができる。
【００２６】
脱離段階では、第一の分岐路１６の中で、燃料／空気混合気が、噴霧器２８と蒸発器２９とを通じて該分岐路内の排気ガス流に添加される。その結果、既に説明されたように、燃料をロードされたガスが吸蔵型触媒１８の中へ到達する。このガスは吸蔵型触媒１８の中で還元剤として働き、その結果、吸蔵型触媒１８は再生され或いは脱離される。
【００２７】
この脱離段階は、引き続いて、前もって与えられた時間長さの間実行されなければならない。脱離段階が終わると、再び吸蔵段階へ切替えられる。
吸着段階に対する脱離段階の割合は、例えば、２０秒毎に一方の段階からもう一方の段階へと切替えられるように選択することができる。この割合は、内燃機関１０の運転値に応じて別のやり方で調節することもできる。
【００２８】
図２ａおよび図２ｂには、それぞれ時間ｔに対する内燃機関１０の運転が示されている。
図２ａおよび図２ｂでは、吸蔵段階から脱離段階へ切替えられる時点がそれぞれ参照番号３６で示されている。この時点３６で、排気ガスのラムダは１よりも大きい値から ラムダ＝１ へジャンプする。
【００２９】
時点３６では、弁２５と噴霧器２８が同時に追加装置３２によって制御される。このことは、吸蔵段階から脱離段階へ切替えられる時点３６では、一方では弁２５が二つの最終一の間の中間位置に切替えられるので、内燃機関１０の排気ガスが両方の分岐路１６、２０に送られ、また他方では同時に燃料／空気混合気が噴霧器２８を介して第一の分岐路１６に、従って吸蔵型触媒１８に送られる。脱離段階への弁２５と噴霧器２８とのこの同時切替えによって、吸蔵型触媒１８がこの時点３６から再生され、従って脱離されるということが達成される。
【００３０】
脱離段階から吸着段階へ再び切替えて戻される時点は、図２ａおよび図２ｂには、参照番号３７で示されている。この時点３７では、排気ガスのラムダは、ラムダ＝１ から１よりも大きい値へジャンプする。
【００３１】
図２ａにおいて、弁２５と噴霧器２８は、時点３７で同時に追加装置３２によって制御される。このことは、時点３７には、一方では弁２５が、内燃機関１０の全ての排気ガスが第一の分岐路１６に、従って吸蔵型触媒１８に送られる、弁の第一の最終位置へ切替えられ、また他方では噴霧器２８がスイッチオフされ、これによって燃料／空気混合気が最早第一の分岐路１６に送り込まれない、ということを意味している。時点３７における脱離段階から吸着段階への弁２５と噴霧器２８とのこの同時切替えは、結果として排気ガス管２３内に図２ａに基づく排気ガスの組成をもたらす。
【００３２】
図２ａに示されているように、排気ガス管２３内の炭化水素ＨＣと窒素酸化物ＮＯxの動きは、脱離段階と吸着段階との間での切替えに依存している。特に、脱離段階から吸着段階へ切替えられる時点３７には、高い割合の炭化水素ＨＣが排気ガス管２３の排気ガス中に存在している。炭化水素ＨＣのこのピークは、図２ａでは参照番号３９によって示されている。
【００３３】
図２ｂから理解されるように、この図には、図２ａと比較して、炭化水素ＨＣのピークが最早存在していないか或いは少なくとも遥かに小さくなっている。残っているこのピークは、図２ｂでは参照番号４０によって示されている。
【００３４】
図２ａの場合と異なり、図２bの場合は、時点３７において脱離段階から吸着段階への弁２５と噴霧器２８との同時切り替えは行われない。その代わりに次の措置が追加装置３２によって実行される。
【００３５】
時点３７では、先ず噴霧器２８による燃料／空気混合気の供給が終了される。このことは、時点３７には噴霧器２８がスイッチオフされるということ意味している。しかしながら、弁２５はこの時点３７では変化を受けていない。時点３７の後、前もって与えられた浄化時間（この時間は、例えば約０．５秒から約３秒までの範囲内にあり得る。）の経過後に初めて、弁２５が切替えられる。このことは、時点３７の後、この浄化時間が経過した後で初めて弁２５がその第一の最終位置へ切替えられ、それ故この浄化時間の経過後に初めて全ての排気ガスが第一の分岐路１６内へ、従って吸蔵型触媒１８へ送られる、ということを意味している。上記の浄化時間の間、弁２５は、脱離のために合わせられている弁の中間位置に留まっている。
【００３６】
脱離段階から吸着段階への噴霧器２８と弁２５とのこの相前後した切替えによって、脱離段階の間に、噴霧器２８を通じて供給された燃料／空気混合気が、弁２５が未だ切替えられていない浄化時間の間は“小さい”排気ガス流によって吸蔵型触媒１８へ送られ、これによって吸蔵型触媒１８が燃料をロードされたこの“小さな”排気ガス流だけによって再生される、ということが達成される。かくして、未だ第一の分岐路１６内に存在している燃料／空気混合気が弁２５の切替えによって既に時点３７において全ての排気ガス流によって吸蔵型触媒１８へ送られ、これによって吸蔵型触媒１８が燃料をロードされた全ての排気ガス流を負荷されてしまうということが回避される。
【００３７】
吸着段階への噴霧器２８と弁２５との相前後した切替えによって、吸蔵型触媒１８が、燃料蒸気が送られてきている間は“小さな”排気ガス流によって再生される、ということが達成される。脱離段階の間もなお送られている残留燃料蒸気が吸蔵型触媒１８に到達して該吸蔵型触媒を再生した浄化時間がほゞ経過した後で初めて弁２５が切替えられる。このようにすることによって、図２ａの炭化水素ＨＣのピーク３９が図２ｂでは最早生じないか或いは少なくとも図２ａの規模では生じない、ということが達成される。
【００３８】
かくして、図２ｂでは、吸蔵型触媒１８は“小さな”排気ガス流によって、供給された燃料蒸気を再生のために利用することができるので、炭化水素ＨＣは、全く或いは少なくともほとんど全く排気ガス管２３の中へは到達しない。図２ａでは、時点３７から全ての排気ガス流が送り込まれるために、吸蔵型触媒１８は全ての燃料蒸気を再生のために利用することができず、炭化水素ＨＣは、炭化水素ＨＣが大量に（ピーク３９の形で）排気ガス管２３の中へ漏れ出してしまう。
【００３９】
図１では、制御装置１１と追加装置３２とが区別されている。これによって、追加装置３２を、弁２５、アクチュエータ２６、噴射器２８、蒸発器２９、および導管３０と共に、後から内燃機関の中へ組み込むことができるということが明確化されている。追加装置３２の結合は、この場合には、既に説明されたように、バスシステム３４を通じて行われる。しかしながら代わりのやり方として、追加装置３２の全ての機能を制御装置１１に組み込んでしまうこともまた可能である。この場合には、独立の追加装置３２は存在せず、またバスシステム３４も存在しない。かくして、第一の可能性は後付け製品を表しており、これに対して第二の可能性の場合には、全ての機能が既に最初の製品の中に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に基づく内燃機関の一実施例の概略ブロック図を示す。
【図２ａ】図１の内燃機関の、運転値の概略ダイヤグラム（従来技術による方法の場合）を示す。
【図２ｂ】図１の内燃機関の、運転値の概略ダイヤグラム（本発明による方法の場合）を示す。
Claims (7)
- 吸蔵型触媒（１８）が酸化窒素を吸着し且つ脱離し、吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流が脱離の間に減少され、且つ脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流に燃料／空気混合気が添加される、内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関の運転方法において、
吸蔵型触媒（１８）の脱離から吸着への切替えの際に、先ず排気ガス流への燃料／空気混合気の添加が終了されること、および
その際、前もって与えられた掃気時間の後で、排気ガス流の減少が終了されること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。 - 前記掃気時間が、約０．５秒から約３秒までの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
- ディーゼル内燃機関に使用することを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
- 制御装置（１１）または追加装置（３２）にロードされて実行されたときに、請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法を実施するのに適している、制御装置（１１）または追加装置（３２）のためのコンピュータプログラム。
- 電気的記憶媒体、例えばフラッシュメモリーに格納されていることを特徴とする請求項４に記載のコンピュータプログラム。
- 内燃機関（１０）に酸化窒素を吸着し且つ脱離することのできる吸蔵型触媒（１８）が備えられており、
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、弁（２５）を通じて、脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流を減少させることができ、且つ
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、噴霧器（２８）を通じて、脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流に燃料／空気混合気を添加することができる、
内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関のための制御装置または追加装置において、
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、吸蔵型触媒（１８）の脱離から吸着への切替えの際に、先ず排気ガス流への燃料／空気混合気の添加が終了されること、および
その際、前もって与えられた掃気時間の後で、排気ガス流の減少が終了されること、
を特徴とする制御装置又は追加装置。 - 内燃機関（１０）に酸化窒素を吸着し且つ脱離することのできる吸蔵型触媒（１８）が備えられており、
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、弁（２５）を通じて、脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流を減少させることができ、且つ
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、噴霧器（２８）を通じて、脱離の間に吸蔵型触媒（１８）を通る排気ガス流に燃料／空気混合気を添加することができる、
内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関において、
制御装置（１１）または追加装置（３２）によって、吸蔵型触媒（１８）の脱離から吸着への切替えの際に、先ず排気ガス流への燃料／空気混合気の添加が終了されること、および
その際、前もって与えられた掃気時間の後で、排気ガス流の減少が終了されること、
を特徴とする内燃機関（１０）、特に自動車の内燃機関。
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