JP2007154884A - 排気ガス浄化装置の再生制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生のためにできる限り都合の良い前提条件が生み出される、排気ガス浄化装置の再生制御方法および装置を提供する。
【解決手段】堆積された排気ガス成分の中の少なくとも一つについて周期的間隔を置いて再生され、走行経路がプリセット値に基づいて計算される、自動車の駆動のために備えられている内燃機関（３０）の排気ガスダクト（３３）に配置された排気ガス浄化装置（３５）の再生制御方法およびその実施のための装置において、排気ガス浄化装置（３５）の必要な再生が、走行経路の計算に影響を与える。これにより、許されない高い温度からの排気ガス浄化装置（３５）の保護と並んで定められた走行区間の上での空気の排気ガス汚染からの保護を可能にし、排気ガス浄化装置（３５）のエネルギー効率の良い再生を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ガス浄化装置の再生制御のための方法およびその実施のための装置に関する。

ＤＥ １９９ ０６ ２８７ Ａ１に、内燃機関の、規則的な間隔で再生される微粒子フィルタの作動のための方法が記載されている。再生は、微粒子フィルタの負荷状態に関する尺度に応じて行われる。微粒子の状態が調節されない場合、微粒子は約５５０℃の温度から酸化する。点火温度に達すると発熱反応が始まり、この反応によって微粒子が燃焼除去される。これによって微粒子フィルタは数分以内に再生される。排気ガス中の高い酸素濃度は燃焼除去速度を速める。少ない排気ガス体積流量は温度上昇をもたらし又それによって燃焼除去速度も速めるが、局所的な温度過上昇をもたらすことがある。それ故、再生が行われている際に、例えば交通渋滞に会ったり、例えば目的地へ到着して内燃機関が停止されて排気ガス体積流量が減少したり、或いは例えば内燃機関のアイドリング中又は惰行時の燃料カットオフの際のように排気ガス中に追加として高い酸素成分が生じた時には、高い材料負荷が生じることがある。高い温度は微粒子フィルタの損傷を招くことがある。

ＤＥ １９７ ３９ ８４８ Ａ１には、排気ガス領域内にＮＯｘ吸蔵型触媒が配置されている内燃機関の幾つかの運転方法が記載されている。ＮＯｘ吸蔵型触媒の最終的吸蔵能力に基づいて合間にＮＯｘ吸蔵型触媒の再生が行われなければならず、この再生は、例えば機関内で準備することのできる炭化水素および／または一酸化炭素の供給によって行われる。ＮＯｘ吸蔵型触媒内への望ましくない硫黄の付着は、リッチ排気ガスを用いてＮＯｘ吸蔵型触媒を高い温度で作動させることによって除去することができる。これに相当する方法は、例えばＤＥ１９８ ４３ ８５９ Ａ１に記載されている。

排気ガス浄化装置の再生を導入するための排気ガス温度の引き上げは、例えば触媒としての有効表面の上の可燃性の排気ガス成分の酸化によって得ることができる。触媒としての有効表面は、例えば微粒子フィルタ内に含まれていることがある。触媒、例えば（ＮＯｘ）吸蔵型触媒の中には、触媒としての有効表面は原理上いずれにせよ存在している。

ＥＰ １ ２２２ ３７７ Ｂ１から、走行計算器を含んでいるナビゲーション装置が排気ガス浄化装置の一例としての吸蔵型触媒の再生に影響を与えるという手法が知られている。再生に影響を与える制御装置はナビゲーション装置と結合されており、このナビゲーション装置が少なくとも自動車の実際の位置と自動車の走行経路に関するデータを認識している。制御装置を用いて、吸蔵型触媒の再生は現在位置と走行経路に応じて影響を受け、その際、走行経路から遅くなると浄化ができなくなることが予想される場合には吸蔵型触媒の浄化が早めに実施される。走行経路上での再生が、再生には適していない区間領域内で行われなければならないという事態が生じて、そのために吸蔵型触媒のより高い材料負荷や不完全な再生が発生することがある。

本発明の課題は、再生のためにできる限り都合の良い前提条件が生み出される、排気ガス浄化装置の再生制御方法および装置を提供することである。

本発明によれば、堆積された排気ガス成分の中の少なくとも一つについて周期的間隔を置いて再生され、走行経路がプリセット値に基づいて計算される、自動車の駆動のために備えられている内燃機関の排気ガスダクトに配置された排気ガス浄化装置の再生制御方法において、排気ガス浄化装置の必要な再生が、走行経路の計算に影響を与える。

本発明に基づく方法は、操作者によってプリセットされた走行経路の計算に介入する。少なくとも目的地がプリセットされる。操作者によって操作されるナビゲーション装置走行計算器は、排気ガス浄化装置の必要な再生の観点から走行経路に影響を与える。これによってより良い再生が可能となる。例えば、走行経路に影響を与えることによって、市街地走行や惰行運転の際などに、少ない排気ガス体積流量のおよび／または高い酸素含有率の区間部分を迂回することができる。既に冒頭で述べられたように、少ない排気ガス体積流量と高い酸素含有率は、少なくとも局所的な温度過上昇をもたらすことがあり、また排気ガス浄化装置を損傷させることがある。同様に、走行経路に影響を与えることによって、場合によっては存在する交通渋滞（交通渋滞の際にも又少ない排気ガス体積流量や高い酸素含有率が予想される）を迂回することができる。

本発明に基づく方法の実現のための追加の費用は比較的少ない。何故なら、多くの自動車は既に、経路計画設定機能を有する走行計算器を含むナビゲーションシステムを装備しているからである。

本発明の一実施例では、走行経路が、登録されている或いは算出された判定基準に基づいて、再生プロセスに適するように影響されるということを提案している。この措置によって、少なくとも一つの、しかしながら好ましくは複数の走行経路が、再生の観点から評価され、その際に最も適した走行経路を発見することができる。

本発明に基づく方法は望ましい走行経路（それによって少なくとも目的地がプリセットされるものとする）のプリセットの後で、且つ排気ガス浄化装置の必要な再生の際に介入する。その際、場合によってはナビゲーション装置の操作者が組み込まれることがある。一実施例によれば、先ず計算された走行経路がプリセットされるということが想定されている。この場合に、操作者は走行径路の決定には係わりを持たない。操作者との相互作用は行われない。これに対して別の実施例では、計算された走行経路が提案されるということが想定されている。この措置によって、提案に同意し或いは提案を拒否する操作者による入力が必要となる。

走行経路を評価する際の評価基準としては、特に予想走行時間および／または走行区間の地形的条件および／または知られている交通障害および／または予想燃料消費を援用することができる。評価基準は、希望する走行経路の入力の後で、ナビゲーション装置で既に利用できる状態にあるか、或いはデータ媒体によっておよび／または無線を通じて後から取り込むことのできる、ナビゲーション装置内の情報に基づいて設定される。

走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準として、少ない排気ガス体積流量および／または排気ガスの高い酸素濃度の運転状態の回避を設定すると、再生の間の排気ガス浄化装置の安全性を重視することができる。この場合には、谷の下り走行のような比較的長い惰走運転のある区間が避けられ、アウトバーンおよび／または高速道路の割合の多い区間が優先される。

別の実施例では、走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準として、再生の完全な実施のための十分な残り走行時間を用いるということが提案されている。追加として或いは代わりとして、プリセットされた或いは算出された決定基準に基づいて、既に開始された再生が維持されるか或いは停止されるかどうかを決定することができる。この措置によって、排気ガス浄化装置の再生におけるエネルギー効率の良い実施を重視することができる。この場合には、比較長い時間にわたって高い負荷を期待することのできるアウトバーン或いは高速道路による走行が優先され、従って高い排気ガス温度が発生するので、排気ガス浄化装置の加熱のために場合によっては必要となる加熱措置に要するエネルギーコストがより少なくなる。

別の実施例では、走行経路が再生プロセスのために適していると判定されおよび／またはその径路の上で再生の開始の時点および／または場所が決定される際の基となる判定基準として、再生の間の排気ガス中におけるより高い有害物質汚染の発生を用いるということが提案されている。これによって、排気ガス排出の観点から、排気ガス浄化装置の最適な再生を重視することができる。この場合には、例えばトンネル、住宅地域、或いは例えば保養地域のような特定の保護地域が迂回されることがある。

仮に走行中に、例えば渋滞情報或いは走行中断の希望などの実際の影響から再生の中止が必要となった場合には、走行計算器が開始された再生を中止させることができるので、それが可能となる。

堆積された排気ガス成分の中の少なくとも一つについて周期的間隔を置いて再生され、自動車の走行経路がプリセット値に基づいて計算される、自動車の駆動のために備えられている内燃機関の排気ガスダクトに配置された排気ガス浄化装置の再生の制御のための本発明に基づく装置は、この方法の実施のために特別に仕立てられた内燃機関制御装置と特別に仕立てられた走行計算器を備えるということを想定している。

図１は、排気ガス浄化装置３５と、内燃機関３０の運転パラメータを制御する内燃機関の制御装置１０とを備えた内燃機関３０の略図を示している。
内燃機関３０は、給気ダクト３１を通じて燃焼空気を供給される。

燃料分配は、場合によってはシリンダ毎に、噴射ノズル３２を通じて行われることができるが、その中の一つの噴射ノズルが象徴的に示されている。ここでは、燃料量は制御装置１０によって決定される。

排気ガスダクト３３を通じて、排気ガスが内燃機関３０から、例えば（ＮＯｘ）吸蔵型触媒および／または粒子フィルタを含んでいる排気ガス浄化装置３５へ送り込まれるが、排気ガスダクト３３にはまた、排気ガス再循環装置が接続されることもある。粒子フィルタは、一方では排気ガスの浄化のために、またもう一方では粒子フィルタの加熱のために可燃性の排気ガス構成成分の発熱反応を助けるために備えられる内蔵触媒を含んでいることもある。

排気ガスの酸素濃度は、排気ガスセンサ３４を用いて測定され、内燃機関の制御装置１０へ送り込まれる。
排気ガス浄化装置３５の具体的な形態に応じて、排気ガス浄化装置３５の再生が必要となることがある。例えば、吸蔵触媒および／または粒子フィルタとして作られている場合がそれに当る。再生は、噴射ノズル３２による燃料の追加噴射によって、或いは一方では排気ガス温度の引き上げのための、又他方では場合によっては必要となる反応剤を準備するための別の措置を用いて、行うことができる。

再生の必要性を確定するために、また再生の間の内燃機関３０の運転パラメータの制御のために、内燃機関の制御装置１０に再生制御装置１１が備えられている。従来技術によれば、再生制御装置１１は、特に排気ガス浄化装置３５が粒子フィルタを含んでいる場合には、例えば排気ガス浄化装置３５での圧力低下の評価に基づいて、排気ガス浄化装置３５の再生が必要であるということを知らせるために、内燃機関の制御装置１０に向けて信号を送り出す。

再生の開始後は、排気ガス浄化装置３５を損傷させる恐れのある運転状態は避けられるべきである。例えば、非常に汚れた粒子フィルタの場合には、惰行運転への移行の際に少ない排気ガス体積流量および／または高い酸素濃度の故に、場合によっては排気ガス浄化装置３５の中に許されない程高い温度が発生することがある。

再生制御装置１１は、再生の必要性を先ず、例えばナビゲーションシステムの中での径路設定の際に利用されるような走行計算器２０に知らせる。
本発明によれば、計算された走行経路に対する介入は、排気ガス浄化装置３５の再生の必要性に基づいて行われる。

走行計算器２０は、想定されている走行経路が、再生のために適していると思われるか否かについて判定をすることのできる判定手段２１を含んでいる。適していると思われる場合には、その走行経路が選ばれる。適していると思われない場合には、新たな走行経路が計算される。走行計算器２０は、操作者による介入無しに走行径路を決定することができる。一実施例では、走行経路が走行計算器２０と結合されている入出力ユニット２２を通じて操作者に提案されるということが想定されている。操作者は、走行経路を採用し、変更し、或いは拒否することができる。操作者が変更した走行径路を提案すると、その提案が判定手段２１で評価され、場合によっては採用される。もしその提案が適当でない場合には、走行計算器２０が別の走行経路を計算し、判定手段２１で評価して提示する。判定手段２１が、立案された走行経路が適当であると認めた場合には、走行計算器２０と内燃機関の制御装置１０とを通じて、排気ガス浄化装置３５の再生の開始のための信号が出される。

走行計算器２０は、走行経路を、登録されている或いは算出された判定基準に基づいて、再生プロセスのために適するように計算する。判定基準としては、例えば予想走行時間および／または走行区間の地形的条件および／または知られている交通障害および／または予想燃料消費が考えられる。走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準としては、代わりとして或いは追加として、少ない排気ガス体積流量および／または排気ガスの高い酸素濃度の運転状態の回避を考えることができる。走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準としては、代わりとして或いは追加として、再生の間の排気ガス中におけるより高い有害物質汚染の発生を考えることができる。

走行計算器２０が、変更された走行経路からの入出力ユニット２２を介したユーザー入力によって或いは交通情報からの情報によって、上記の別の走行経路が再生サイクルの終了のために適していないと思われるということを確認した場合には、走行計算器２０は、中断のための信号を内燃機関の制御装置１０に対して送り出すことができる。

従って本発明に基づく手法は、走行計算器２０で計算された走行経路に対して排気ガス浄化装置３５の必要な再生に応じて介入することによって、許されない高い温度からの排気ガス浄化装置の保護と並んで定められた走行区間での空気の排気ガス汚染からの保護を可能にする上に更に排気ガス浄化装置のエネルギー効率の良い再生を可能にする。

排気ガス浄化装置を備えた内燃機関の概略図を示す。

符号の説明

１０…内燃機関の制御装置
１１…再生制御装置
２０…走行計算器
２１…判定手段
２２…入出力ユニット
３０…内燃機関
３１…吸気ダクト
３２…噴射ノズル
３３…排気ガスダクト
３４…排気ガスセンサ
３５…排気ガス浄化装置

Claims (10)

1. 堆積された排気ガス成分の中の少なくとも一つについて周期的間隔を置いて再生され、走行経路がプリセット値に基づいて計算される、自動車の駆動のために備えられている内燃機関（３０）の排気ガスダクト（３３）に配置された排気ガス浄化装置（３５）の再生制御方法において、
   排気ガス浄化装置（３５）の必要な再生が、走行経路の計算に影響を与えることを特徴とする排気ガス浄化装置の再生制御方法。
2. 前記走行経路が、登録され或いは算出された判定基準に基づいて、再生プロセスに適するように計算されることを特徴とする請求項１に記載の再生制御方法。
3. 計算された前記走行経路がプリセットされることを特徴とする請求項１に記載の再生制御方法。
4. 計算された前記走行経路が提案されることを特徴とする請求項１に記載の再生制御方法。
5. 前記判定基準として、予想走行時間、走行区間の地形的条件、知られている交通障害、および予想燃料消費の少なくともいづれかが援用されることを特徴とする請求項２に記載の再生制御方法。
6. 前記走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準が、少ない排気ガス体積流量および排気ガスの高い酸素濃度の少なくともいずれかの運転状態を回避させることを特徴とする請求項２に記載の再生制御方法。
7. 前記走行経路が再生プロセスのために適していると判定される際の基となる判定基準が、再生の完全な実施のために十分な残り走行時間をもたらすことを特徴とする請求項２に記載の再生制御方法。
8. 前記走行経路が再生プロセスのために適していると判定され、およびその径路の上で再生の開始の時点および場所のいずれかが決定される、少なくともいずれかの際の基となる判定基準が、再生の間の排気ガスにおけるより高い有害物質汚染の発生を考慮することを特徴とする請求項２に記載の再生制御方法。
9. プリセットされ或いは算出された決定基準に基づいて、開始された再生が維持されるか或いは停止されるかどうかが決定されることを特徴とする請求項１に記載の再生制御方法。
10. 堆積された排気ガス成分の中の少なくとも一つについて周期的間隔を置いて再生され、走行経路がプリセット値に基づいて計算される、自動車の駆動のために備えられている内燃機関（３０）の排気ガスダクト（３３）に配置された排気ガス浄化装置（３５）の再生制御装置において、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の再生制御方法を実施のための内燃機関制御装置（１０、１１）および走行計算器（２０、２１）を備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置の再生制御装置。

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