JP2007524034A - 窒素酸化物吸蔵触媒が吸蔵段階から再生段階に移行する時点を決定するための方法及び該触媒の吸蔵特性の診断法 - Google Patents

Abstract

窒素酸化物吸蔵触媒を再生する際、再生は例えばエンジン内の早期の負荷変動の結果として終了されることがあり、これによって、吸蔵触媒を空にするのが不完全となり得る。このような不完全な再生の後に触媒中に残存する残留充填レベルは、次の吸蔵段階の間の充填レベルの算出のための出発値として用いられる。不完全な再生後、窒素酸化物変換率は、最初は、残留充填レベルのために予想よりも大きい。吸蔵段階の間に充填レベルを算出する際にこの増加した変換率を考慮することにより、算出の精度を更に改善することができる。

Description

本発明は、ディーゼルエンジン及びリーンバーンガソリンエンジンを含むリーンバーンエンジンとして公知である、優勢的にリーン空燃比で運転される内燃機関の排ガス浄化に関する。リーンバーンエンジンは燃料消費を低減するために開発された。このリーンバーンエンジンは理想的には燃料２５％までを節約する。

前記エンジンに関する問題の１つは、燃焼の間に生じる窒素酸化物をリーン排ガスから除去することである。エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンにより放出された窒素酸化物は一酸化窒素６０〜９５体積％を含有する。リーン排ガスの酸素含分が高いため、窒素酸化物を窒素に還元し、それにより窒素酸化物を無害化することは極めて困難である。窒素酸化物を除去する可能な方法の１つは、窒素酸化物吸蔵触媒を用いて排ガスを浄化することである。

窒素酸化物吸蔵触媒は当業者に十分に公知である。この窒素酸化物吸蔵触媒は、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び／又は希土類元素の塩基性酸化物、炭酸塩又は水酸化物、並びに、リーン空燃比でのエンジンの標準運転の間に、即ちリーンバーン運転の間に一酸化窒素を二酸化窒素に酸化するための触媒成分、一般には白金を含有する。リーンバーン運転の間、生じる二酸化窒素は吸蔵触媒の基礎成分により硝酸塩の形で結合される。この種の窒素酸化物吸蔵触媒は限定された吸蔵能を有するに過ぎないため、時折再生させなければならず、即ち、吸蔵された窒素酸化物が再度放出され、還元されて窒素が形成されねばならない。これは一時的にリッチ空燃比でリーンバーンエンジンを運転することにより行われる。吸蔵触媒の求められる規則的な再生は、リーンバーンエンジンで達成することができる燃焼消費の最大の節約を制限する。

吸蔵触媒により吸収された窒素酸化物の量は、窒素酸化物充填レベル、又は略して単に充填レベルと呼称されるものにより表される。充填レベルとは、現行の排ガス条件下で触媒中に吸蔵され得る窒素酸化物の最大量に対する、実際に吸蔵された窒素酸化物の量の比である。

窒素酸化物吸蔵触媒により達成可能な窒素酸化物放出の低減のためには、再生が、吸蔵触媒の吸蔵能を超える前の適当な時に開始されることが重要である。この目的のために、通常、触媒の吸蔵能を下回る制限充填レベルが定義される。現行の現在の充填レベルは、吸蔵触媒が運転されている間に決定される。現在の充填レベルが制限充填レベルを超えた場合、吸蔵触媒の再生が開始される。制限充填レベルが低いレベルに選択された場合、なおも残存する窒素酸化物の残留放出は低いが、燃料消費は頻繁な再生の結果として不所望に増加する。制限充填レベルが吸蔵能に近い場合、変換不可能な窒素酸化物の割合が上昇する。更に、現在の充填レベルの不正確な決定のために、所定の制限充填レベルがより頻繁に超過される危険性があり、これによって更に、残存する窒素酸化物放出が増加する。

吸蔵段階の間に存在する窒素酸化物充填レベルは、一般に、各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量の積分により連続的に決定される。吸蔵プロセスの数学モデルがしばしばこの目的のために用いられる。例えばＤＥ１００３６４５３Ａ１には、内燃機関の窒素酸化物吸蔵触媒の運転法が記載されており、その際、第一の運転段階（吸蔵段階）において、排ガスからの窒素酸化物が吸蔵触媒中に吸蔵され、第二の運転段階（再生段階）において、吸蔵触媒から放出される。第二の運転段階の開始は窒素酸化物充填レベルをもとに決定され、ここで、この窒素酸化物充填レベルは窒素酸化物吸蔵モデルがもとになっている。第二の運転段階の開始及び終了を出来る限り正確かつ確実に決定することができるようにするために、窒素酸化物質量流量を吸蔵触媒の下流で記録し、記録値の関数として補正する。

吸蔵段階から再生段階への移行の最適な時点を決定するという問題に加えて、吸蔵触媒の運転時間の増加（エイジング）に伴って増加する吸蔵能をモニターすることも必要である。

吸蔵触媒のエイジングは一時的な要素と永続的な要素とから成る。一時的な要素は排ガス中に含まれる硫黄化合物による中毒に関連する。この硫黄化合物は吸蔵触媒の基礎成分と共に硫酸塩を形成し、この硫酸塩は硝酸塩に匹敵する。硫酸塩は硝酸塩よりも極めて安定であり、吸蔵触媒の標準的な再生の間に除去することはできない。従って、硫酸塩は硝酸塩吸蔵能をどんどん低下させる。

しかしながら、吸蔵触媒の硫酸塩負荷を再度低減させることができる。この方法は脱硫として公知である。この目的のために、触媒を約６５０℃に加熱し、排ガスの燃料含分を増加（濃縮）させねばならない。脱硫の間の正規化された空燃比λは典型的には０．７〜０．９８の範囲内である。

吸蔵触媒の永続的なエイジングは、吸蔵触媒の成分への熱的損傷に関連する。過熱は吸蔵材料自体及び更には触媒活性貴金属の一緒の焼結を引き起こすため、これらは活性表面領域を損失する。このプロセスは非可逆的である。

自動車における使用に関して、要望に応じて脱硫を開始させるために、自動車を化学量論的運転に切り替えるために、又は適当であれば触媒を取り替える必要があるという信号のきっかけとなるために、吸蔵触媒のエイジングのモニタリングが必要である。この方法はＯＢＤ（On Board Diagnosis、車載診断）として公知である。リーン混合気で運転される内燃機関の排気区画に配置された窒素酸化物吸蔵触媒の効率を試験するための適当な方法は、例えばＤＥ１９８２３９２１Ａ１に記載されている。この目的のために、窒素酸化物吸蔵触媒の現在の吸蔵能を決定し、欠陥のある窒素酸化物吸蔵触媒について、能力が低下して所定の最小能力を下回るかどうかを診断する。

本発明の対象は、窒素酸化物吸蔵触媒が吸蔵段階から再生段階に移行する時点を決定する精度を改善し、それにより、窒素酸化物吸蔵触媒を運転する際の燃料消費を更に最適化し、その一方で同時に低い窒素酸化物放出を維持する可能性を切り開くことである。更に、本発明は窒素酸化物吸蔵触媒の性能の車載診断のための可能性をも提供する。

前記課題は、窒素酸化物吸蔵触媒が吸蔵段階から再生段階に移行する時点を決定し、かつ該吸蔵触媒の吸蔵特性を診断するための改善された方法により解決される。窒素酸化物吸蔵触媒はこの場合優勢的にリーン空燃比で運転される内燃機関の排気区画内に配置されており、吸蔵段階の間には排ガス中に含まれる窒素酸化物を吸蔵するが、再生段階では再度窒素酸化物を放出し、その間に、内燃機関は再生期間に亘ってリッチ空燃比で運転され、そのようにして窒素酸化物を触媒により変換する。充填レベルは連続的に吸蔵段階の間に各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量の積分により決定され、窒素酸化物吸蔵触媒は達成された充填レベルに基づいて切り替えられる。

該方法は、再生が行われた後に残存する該吸蔵触媒の充填レベルを、次の吸蔵段階の間の充填レベルを決定するための出発値として用いることを特徴とする。

本方法はリーンバーンガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの双方に対して用いることができる。

吸蔵段階（エンジンのリーンバーン運転）の間の吸蔵触媒の窒素酸化物充填レベルＦを決定するために、各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量を、現行の窒素酸化物変換率Ｕと触媒の上流の排ガス中の窒素酸化物質量流量とから決定することができ、その際、相応する変換率は、特に、既存の充填レベル、排ガス温度、排ガスの正規化された空燃比λ及び窒素酸化物質量流量に依存する。

窒素酸化物変換率Ｕは式（１）により定義される。ｍ_NOx,upは吸蔵触媒の上流の窒素酸化物質量流量を表し、ｍ_NOx,downは吸蔵触媒の下流の窒素酸化物質量流量を表す：

窒素酸化物変換率は、吸蔵触媒が完全に空になった時に最大となる。吸蔵触媒の充填が増加するにつれて変換率は低下し、充填レベルが値Ｆ＝１に達した時に０に低下する。その後、排ガス中に含まれる窒素酸化物は吸蔵触媒を自由に導通する。期間Δｔの間の窒素酸化物充填レベルの変化ΔＦは、式（２）によれば、窒素酸化物変換率Ｕに触媒の上流の現在の窒素酸化物質量流量ｍ_NOx,upを乗ずることにより得られる。

現時点での充填レベルは、最後の再生の以後に通過した運転状態にわたる積分により得ることができる。制限充填レベルに達した場合、吸蔵段階を終了させ、再生段階を開始させる。

制限充填レベルは、個々の吸蔵触媒に関して１回限りのベースで決定された固定値であってよい。しかしながら、吸蔵触媒の吸蔵能は、材料特性であるだけでなくむしろ現行の運転条件に依存するため、制限充填レベルをこの運転条件の関数として定義するのが有利である。

リーンバーンガソリンエンジンの場合、吸蔵段階の継続時間は約６０〜１２０秒間であるのに対して、再生段階の継続時間は約１〜５秒間である。吸蔵段階の間、エンジンは、一般に１．３を上回る正規化された空燃比λを有するリーン空燃比で運転される。正規化された空燃比λはこの場合、化学量論的条件に規格化された空燃比である。触媒を再生するために、エンジンはリッチ空燃比で運転され、即ち、エンジンを去る排ガスの正規化された空燃比は１未満である。０．７〜０．９８の値が慣例的に選択される。典型的な吸蔵触媒の作業温度は１５０〜５５０℃である。

吸蔵触媒の再生は問題なくリーンバーンガソリンエンジン中で行うことができる。なぜならば、このタイプのエンジンを持続的にリッチ空燃比を用いて運転することもできるためである。吸蔵触媒の再生はこの場合一般に完全であり、即ち、予め吸蔵された窒素酸化物が再生の間に再度実質的に完全に放出される。

ディーゼルエンジンからの排ガスの窒素酸化物含分は、リーンバーンガソリンエンジンからの排ガスの窒素酸化物含分よりも著しく低い。従って、ディーゼルエンジンの排気区画内の吸蔵触媒のための吸蔵段階は、同じ吸蔵能を用いて、３００秒まで、及びそれを上回ってよい。ディーゼルエンジンはリッチ空燃比で運転された場合にはそれほど持続的に作動するわけではないため、吸蔵触媒の再生は困難である。このような状況はしばしば生じ、それによって、例えばエンジンの運転状態の変化のために再生を早期に終了させねばならず、その結果新たな吸蔵段階の開始時に吸蔵触媒が窒素酸化物の残留充填レベルＦ_resをなおも有しており、ここで、残留充填レベルＦ_resは本発明によれば次の吸蔵段階の間の窒素酸化物充填レベルを決定するための出発値として用いられる。

再生後の残留充填レベルを次の吸蔵段階の間の窒素酸化物充填レベルを決定するための出発値として考慮しても、リーンバーンガソリンエンジンの場合にはわずかな変化がもたらされるに過ぎない。なぜならば、このエンジンの吸蔵触媒は一般に常に、再生の間にほぼ完全に空にすることができるためである。しかしながらディーゼルエンジンの場合には、再生の間に吸蔵触媒が完全に空になることが常に保証されているわけではない。この場合、本発明によれば、エンジンがリーンバーン運転からリッチ運転に切り替わる時点を決定する場合に残留充填レベルを考慮することによって、排ガス浄化システムの著しく改善された性能、更には低減された燃料消費がもたらされる。

吸蔵触媒が再生された後の残留充填レベルは、充填レベルと、再生の開始時の充填レベル、再生の継続時間、再生の間の排ガスの正規化された空燃比及び排ガス温度との予め決定された関係を用いて決定することができる。この目的のために、予め決定された関係を、経験的に決定された特性図の形でか、又はエンジンの電子制御ユニットにおける数学モデルとして蓄積することができる。

式（２）によれば、吸蔵段階の間の充填レベルを決定するために、各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量は、現行の窒素酸化物変換率と、触媒の上流の排ガス中の窒素酸化物質量流量とから決定される。この目的のために、窒素酸化物センサを吸蔵触媒の下流の排気区域内に配置することができ、このセンサは触媒の下流の窒素酸化物質量流量を記録する。変換率の算出に必要な触媒の上流の窒素酸化物質量流量は、一般に、エンジンの電子制御ユニット内で各運転点に関して数学モデル又は経験的に決定された特性図の形で蓄積されるため、触媒の上流の第二の窒素酸化物センサを用いて測定する必要はない。エンジンにより放出された窒素酸化物の質量流量にとって重要な運転パラメータには、エンジン速度、トルク（負荷）、エンジンに施与される空燃比、吸気温度、点火角、排ガス再循環等が含まれる。

触媒の下流の窒素酸化物質量流量、従って更には窒素酸化物変換を記録するために測定技術を用いるのとは別に、これらの変数を単に算出により決定することもできる。この目的のために、予め、変換率と吸蔵触媒の充填レベルとの依存性を、エンジンの種々の運転状態に関して決定することが必要である。吸蔵触媒をまず第一にコンディショニングし、その後、完全に空の吸蔵触媒から出発した変換率を、確立された充填レベルの関数として実験的に決定する。この関数的関連は実験データの形で、例えば特性図として、又はエンジンの電子制御ユニットにおける数学モデルとして蓄積される。

運転の際、吸蔵触媒の充填レベルは、吸蔵段階の間に、最後の再生の以後に生じたエンジンの運転状態に亘って式（２）の積分により算出され、その際、本発明によれば、吸蔵段階の開始時の残留充填レベルが境界条件として考慮される。この目的のために、瞬間的なエンジン運転点に関連する窒素酸化物質量流量ｍ_NOx,up及び既に達成された充填レベルに関する変換率Ｕが特性図又は数学モデルから得られる。

上記の充填レベルの決定は、測定された変換値を用いることなく達成することができる。しかしながらこの場合、吸蔵触媒のエイジングのために、算出が実際の条件と段々と矛盾するという危険性がある。従って、触媒の下流の窒素酸化物質量流量の上記の測定により窒素酸化物変換率を付加的に決定することが推奨される。

吸蔵触媒の下流の窒素酸化物質量流量の付加的な測定又は窒素酸化物変換率の測定によって、このパラメータを数学モデル又は実験的な特性図から決定された窒素酸化物変換率と比較することにより触媒の吸蔵能を診断することが可能となる。触媒の吸蔵能は、測定された窒素酸化物質量流量が、算出された窒素酸化物質量流量を、所定の期間にわたって、所定の量分超えた場合に低下した。この状況が生じた場合、まず第一に、吸蔵能を硫黄再生（脱硫）により復元させることが試みられる。繰り返しの硫黄再生がうまくいかなくなった後、吸蔵触媒の取り替えが必要であるという信号を出すことができる。触媒が取り替えられるまで、エンジンを化学量論的運転にリセットすることができる。なぜならば、実験により、損傷を受けた吸蔵触媒は化学量論的運転に関してまだ十分な触媒活性を有することが示されたためである。

これまで記載された、特性図から、又は数学モデルを用いて算出することにより窒素酸化物変換率を決定するための方法では、窒素酸化物変換率と窒素酸化物充填レベルとの関係が、再生プロセスの後に吸蔵触媒中に残存する充填レベルとは無関係であるとみなされている。しかしながら、発明者により実施された実験的試験によって、そのような関係が触媒の最近の歴史とは無関係であるとの仮定はあまりにも単純過ぎることが明らかとなった。吸蔵触媒の窒素酸化物変換率は、部分的又は不完全な再生の直後では、窒素酸化物変換率と完全な再生後の充填レベルとの関係により予測されるよりも高いことが判明した。一定の期間後になって初めて、吸蔵触媒の挙動は完全な再生後の挙動へと移行する。この事実は充填レベルを積分した際に相応するエラーを招くため、吸蔵触媒を吸蔵段階から再生段階へと切り替えるべき時点の不正確な決定を招く。

従って、吸蔵段階の間の現行の窒素酸化物変換率に対して、吸蔵触媒の先行する不完全な再生に続く現在の運転状態及び時点に関して式（３）に従って補正がなされた場合、吸蔵触媒が切り替えられる時点を決定する際に更なる改善が達成され、その際、補正値Ｋは、窒素酸化物変換率と不完全な再生後の窒素酸化物充填レベルとの予め決定された関係から決定され、

ここで、Ｆ_resは部分的な再生が生じた後の残留充填レベルである。

既に説明した通り、補正値Ｋは、充填レベルＦの上昇、即ち、瞬間的な充填レベルと最後の再生の後の残留充填レベルＦ_resとの差異（Ｆ−Ｆ_res）の増加に伴って低下するため、触媒の性能は充填レベルが上昇するにつれて再度式（１）の性能に近づくことが見出された。従って、補正はほぼ、（Ｆ−Ｆ_res）と共に直線的又は指数関数的に低下する関数であると見なすことができる。

エンジンの先行する運転状態にわたって充填レベルを積分するのに式（３）を用いた場合にも、該方法は、触媒の吸蔵能を診断する選択権を提供するために触媒の下流の窒素酸化物質量流量の測定により再度補足され得る。

以下の実施例及び図面は本発明の理解を深めるためのものである。図面において、
図１は、完全な再生の後の、吸蔵触媒に関する触媒体積１リットル当たりのＮＯ₂のグラム数［ｇ／ｌ］として算出された、窒素酸化物変換率と吸蔵触媒の充填レベルとの関係を示す。

図２は、不完全な再生を伴う繰り返された吸蔵サイクルの間の吸蔵触媒の下流の窒素酸化物の漏れ［体積ｐｐｍ］を示す。

図３は、再生の開始時の充填レベルの関数としての、不完全な再生（部分的な再生）後の吸蔵触媒の残留充填レベル（残留充填レベルＦ_res）を示す。

図４は、窒素酸化物変換率と、吸蔵触媒の不完全な再生後の該吸蔵触媒の現行の充填レベルとの関係を示す。

実施例
コージエライト（６２ｃｅｌｌｓ／ｃｍ²、４００ｃｐｓｉに相当）のハニカム担体を、触媒活性成分として白金及びロジウムを活性アルミナ上に含有する酸化バリウムベースの触媒材料で被覆することによって、慣用の吸蔵触媒を製造した。

直径２．５４ｃｍ、長さ７．６２ｃｍの前記触媒の穿孔コアを以下の試験のためにモデルガス装置内で使用した。モデルガス装置内で、触媒を、吸蔵及び再生段階を含む種々の作業サイクルに、ガス温度２５０℃及び空間速度７７０００ｈ^-1で投入した。この段階の間のガス組成を以下の表から引用することができる。この排ガス条件下で、触媒は、触媒体積１リットル当たり約２．５グラムのＮＯ₂の吸蔵能を有していた。

吸蔵触媒の完全な再生の後の、充填レベルの関数としての窒素酸化物変換率
それぞれの場合に完全な再生後に触媒にすでに吸蔵された窒素酸化物質量の関数としての窒素酸化物変換率を決定するために、触媒を、各測定の前に、ガス温度５５０℃で１５リッチ／リーンサイクルでコンディショニングした。その後、吸蔵段階の間の窒素酸化物変換率を触媒の上流及び下流の窒素酸化物濃度から決定し、触媒に吸蔵された窒素酸化物質量を前記情報から吸蔵段階にわたる積分により算出した。前記窒素酸化物質量を正規化し、前記排ガス条件下で存在する触媒体積１リットル当たり約２．５ｇのＮＯ_xの吸蔵能とすることによって、吸蔵触媒の充填レベルがもたらされる。

図１は触媒の相応する性能を示す。窒素酸化物変換率は完全に再生された触媒に関して実質的に１（１００％）である。窒素酸化物による占有の増加に伴い、窒素酸化物変換率は低下し、充填レベルが１００％に達すると０に低下する。

窒素酸化物変換率と充填レベルとのこの関数的関係の形態は、排ガス中に含まれる窒素酸化物濃度及びその空間速度とは実質的に無関係である。

不完全な再生を伴う繰り返された吸蔵サイクルの間の吸蔵触媒の下流の窒素酸化物の漏れ
図２は、それぞれの場合において３２０秒間の継続時間を有する１回の吸蔵段階と２秒間だけの１回の再生段階を含む継続的な作業サイクルに関する触媒の下流の窒素酸化物の漏れを示す。

吸蔵段階の間の窒素酸化物の漏れは吸蔵触媒の占有の増加に伴って増加することが明らかである。再生なしでは、漏れは最終的に触媒の上流の窒素酸化物濃度と等しくなるであろう。触媒の吸蔵能は枯渇するであろう。

しかしながら、それぞれの場合において３２０秒後に実施される再生は、触媒を完全に再生させるのには不十分であり、即ち、漏れは、次の吸蔵段階の開始時にはすでにある程度のレベルに達し、これは実施された作業サイクルの数の増加に伴って上昇するが、ある程度の吸蔵サイクル数後には一定の値に達する。この定常状態では、再生段階の間に再度放出され得るのと全く同じ量の窒素酸化物が吸蔵段階の間に吸蔵される。

ここで用いられるパラメータ（吸蔵及び再生段階の継続時間）は典型的に、負荷変動のために必要であるために再生段階を完了させることができない場合にディーゼル車において使用されるものである。この場合、最後の吸蔵段階において吸蔵された窒素酸化物のかなりの割合が吸蔵触媒に残存する。本発明によれば、この事実は、次の吸蔵段階を探知する際に、吸蔵触媒内に残存する残留充填レベルＦ_resが、後続の窒素酸化物吸蔵を算出する際の出発値として考慮されるという事実のために考慮される。

不完全な再生後に吸蔵触媒に残存する残留充填レベル
図３は、このような量から得られた、不完全な再生の場合に吸蔵触媒に残存する残留充填レベルと、再生の開始時に触媒上に存在する充填レベルとの関係を示す。これら２つの変数はほぼ直線的な関係を有する。

図２に関する作業サイクルの２つの系列は、図３に示される関係を決定するために記録されたものである。第一の系列において、吸蔵段階は７０秒間だけの継続時間を有しており、かつ２秒間の再生段階を有している。この系列から得られる測定点は図３において正方形により示されている。第二の系列の吸蔵段階はそれぞれの場合において３２０秒間続き、再生期間は同じく２秒間だけ続く。相応する測定点は三角形により示されている。

窒素酸化物変換率と、吸蔵触媒の不完全な再生後の該吸蔵触媒の充填レベルとの関係
窒素酸化物変換率と、それぞれの場合において完全な再生の後の吸蔵触媒の充填レベルとの関係は既に図１に示されている。この関係は、吸蔵段階の継続時間にわたる積分による吸蔵段階の間の充填レベルの算出に用いられる。定義された制限値に達したか又はこれを超過した場合、吸蔵触媒の再生を開始することができる。

本発明によれば、図１に示された曲線を、不完全な再生の後の充填レベルの算出のためにも、近似として用いることができる。しかしながら、発明者により行われたより詳細な研究により、再生運転の直後に、窒素酸化物変換率は、触媒における残留充填レベルによって予測されるよりも大きいことが示された。従って、図１に示される曲線は、不完全な再生の場合に関しても決定される。この目的のために、再度、不完全な再生を伴う一連の作業サイクルを記録し、窒素酸化物変換率と充填レベルとの関係を測定値から決定した。

図４は、図１による完全な再生後の相応する曲線と比較した、３２０秒の吸蔵段階と２秒間の再生段階との組合せに関するこのように決定された曲線を示す。この関係が示しているように、不完全な再生の直後に測定された窒素酸化物変換率は、完全な再生（図１）の後の充填レベルにより予想されるものよりも著しく大きい。しかしながら、窒素酸化物変換率の増加は充填レベルが増加するにつれて急速に低下し、その結果、短時間後には、窒素酸化物変換率は完全な再生後の値とほほぼ等しい。

従って本発明によれば、不完全な再生後に、次の吸蔵段階の間の算出すべき吸蔵負荷を、上記の窒素酸化物変換率の増加を考慮することにより、例えば補正要素を導入することにより著しく改善することができる。

完全な再生の後の、吸蔵触媒に関する触媒体積１リットル当たりのＮＯ₂のグラム数［ｇ／ｌ］として算出された、窒素酸化物変換率と吸蔵触媒の充填レベルとの関係を示す図。 不完全な再生を伴う繰り返された吸蔵サイクルの間の吸蔵触媒の下流の窒素酸化物の漏れ［体積ｐｐｍ］を示す図。 再生の開始時の充填レベルの関数としての、不完全な再生（部分的な再生）後の吸蔵触媒の残留充填レベル（残留充填レベルＦ_res）を示す図。 窒素酸化物変換率と、吸蔵触媒の不完全な再生後の該吸蔵触媒の現行の充填レベルとの関係を示す図。

Claims (10)

1. 窒素酸化物吸蔵触媒が吸蔵段階から再生段階に移行する時点を決定し、かつ該触媒の吸蔵特性を診断するための方法において、窒素酸化物吸蔵触媒が窒素酸化物充填レベルを有し、かつ、優勢的にリーン空燃比で運転される内燃機関の排気区画内に配置されており、かつ、該窒素酸化物吸蔵触媒の充填レベルを連続的に吸蔵段階の間に各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量の積分により決定し、かつ、該触媒を、達成された充填レベルに基づいて切り替え、その際、再生が行われた後に残存する該吸蔵触媒の充填レベルを次の吸蔵段階の間の充填レベルの決定のための出発値として用いることを特徴とする、窒素酸化物吸蔵触媒が吸蔵段階から再生段階に移行する時点を決定し、かつ該触媒の吸蔵特性を診断するための方法。
2. 再生が行われた後になおも残存する吸蔵触媒の充填レベルを、充填レベルと、再生の開始時の充填レベル、再生の継続時間、再生の間の排ガスの正規化された空燃比及び排ガス温度との予め決定された関係を用いて決定する、請求項１記載の方法。
3. 各時点で単位時間当たりに吸蔵された窒素酸化物質量を、現行の窒素酸化物変換率と、触媒の上流の排ガス中の窒素酸化物質量流量とから決定する、請求項２記載の方法。
4. 窒素酸化物変換率を決定するために、触媒の下流の窒素酸化物質量流量を測定し、かつ触媒の上流の窒素酸化物質量流量を、数学モデルをもとに、又は相応する運転点に関して予め実験的に決定された窒素酸化物質量流量を用いて決定する、請求項３記載の方法。
5. エンジンの瞬間的な運転点に関する窒素酸化物変換率を、完全に再生された吸蔵触媒に関する数学モデル又は実験データを用いて決定し、かつ、吸蔵触媒の窒素酸化物充填レベルを、前記変換率から、最後の再生の以後に生じたエンジンの運転状態にわたる積分により決定する、請求項３記載の方法。
6. 充填レベルを決定するために、現行の窒素酸化物変換率に補正をし、その際、前記補正を、窒素酸化物変換率と不完全な再生の後の充填レベルとの予め決定された関係から決定する、請求項５記載の方法。
7. 触媒の下流の窒素酸化物質量流量を付加的に測定する、請求項５又は６記載の方法。
8. 窒素酸化物吸蔵触媒の吸蔵能を診断するために、触媒の下流で測定された窒素酸化物質量流量を算出された窒素酸化物質量流量と比較し、ここで、算出された窒素酸化物質量流量は、請求項５に記載された通りに算出された窒素酸化物変換率と触媒の上流の窒素酸化物質量流量とから決定されたものである、請求項７記載の方法。
9. 測定された窒素酸化物質量流量が算出された窒素酸化物質量流量を定義された期間に亘って、予め決定された量分超えた場合、触媒の吸蔵能が低下したと結論付け、かつ触媒の硫黄再生を開始する、請求項８記載の方法。
10. 繰り返しの硫黄再生がうまくいかなくなった後に吸蔵触媒を取り替える、請求項９記載の方法。

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