JP2008523305A - 酸化触媒を診断する方法、装置およびコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Abstract

本発明は、車上においてＮＯをＮＯ_２に酸化するための、酸化触媒（５，２５）を診断する方法、装置およびコンピュータプログラム製品を提案する。排気ガス後処理システム（２，２２）は、少なくとも前記酸化触媒と粒子状物質濾過装置（６，２６）および／または酸化触媒の下流に配置されるＮＯｘ還元触媒（４）からなり、所定量の還元剤は酸化触媒の上流の排気ガスシステムに供給され、ＮＯｘとＮのＯ_２含有量は酸化触媒の下流で測定される。前記方法は以下の段階で構成される；前記還元剤が排気ガスシステム（２，２２）に供給される前のある時点において、ＮＯｘ／ＮＯ_２含有量の第１の値（ｍ１１，Ｓ２，Ｍ３１，ｓ３１）が測定される段階；酸化触媒が排気ガスシステムに供給される時、その期間中のある時点において、ＮＯｘ／ＮＯ_２含有量の第２の値（ｍ１２，Ｓ４，Ｍ３２，ｓ３３）が測定される段階；前記値間における比較（ｓ６，ｓ３５）が行われ、この比較に関連して、前記測定値間の差が所定の第１の値（ｋ１１，ｋ３１）より小さい場合に、酸化触媒の機能不全の指示が得られる段階。
【選択図】図２

Description

本発明は、運転中に、酸化触媒を内蔵する排気ガス後処理システムに排気ガスを放出する内燃機関を内蔵する自動車に配置される前記酸化触媒である、ＮＯをＮＯ_２に変換する前記酸化触媒の機能を、車上において運転中に診断する方法を提案するものである。

本発明はさらに、運転中に、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒を内蔵する排気ガス後処理システムに排気ガスを放出する内燃機関と、前記酸化触媒の上流において前記排気ガス後処理システム内に還元剤を噴射する噴射装置と、前記酸化触媒の下流に配置されるＮＯｘ還元触媒および／または粒子状物質濾過装置と、少なくとも前記酸化触媒の下流に配置されるガスセンサと、前記ガスセンサからの信号を記録するとともに少なくとも前記噴射装置を制御する制御装置とを内蔵するエンジン駆動車を提案するものである。

本発明は、さらにまた、このような方法を、コンピュータを用いて実行するためのコンピュータプログラムを内蔵するコンピュータプログラム製品を提案するものである。

ディーゼル機関に関する法的要件は、特に窒素酸化物および粒子状物質の排出に関して、すでに強化され、今後もさらに強化されるであろう。エンジンのシリンダ内において燃料の燃焼により形成される窒素酸化物の量は、燃焼時の温度に依存する。温度が高いほど、空気中に存在する窒素のより大きい割合が窒素酸化物に変換されることになる。ディーゼル機関、および過剰な空気を用いて動作するその他の機関に用いられる触媒は、大部分において、酸化触媒である。排気ガスは酸素を含むため、高い選択性を有して窒素酸化物を還元することは困難である。窒素酸化物に加えて、とりわけ一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および粒子状物質という望ましくない排出物もまた、燃焼工程において主として煤煙（Ｃ）の形態で形成される。

すでに開示された窒素酸化物の量を減少させる方法であって、排気ガス後処理を基本とする方法は、ＬＮＡ（希薄ＮＯｘ吸着装置）ＮＯｘ吸着装置である。ＬＮＡは、ＬＮＴ（希薄ＮＯｘトラップ）とも呼ばれうる。この方法は、第１に、酸化触媒中においてＮＯを酸化させてＮＯ_２にし、然る後にＮＯ_２を吸着装置内において硝酸塩の形態で保存することを基本とする。ＮＯ_２の保存は、エンジンが酸素過剰状態で動作しているときに行われる。その後、ＮＯｘ吸着装置（ＮＯｘ還元触媒）の再生が、エンジンを酸素不足状態で、すなわち余分な炭化水素（還元剤）を加え、かつ／または空気流を減少させて動作させて、これによって硝酸塩を不安定化させるとともに、ＮＯｘ吸着装置内において捕捉された二酸化窒素ＮＯ_２を窒素Ｎ_２と水Ｈ_２Ｏとに還元することにより、所定の周期で間欠的に行われる。たとえば、特許文献１または特許文献２を参照されたい。前記保存と再生とのいずれにも、ＮＯｘ吸着装置の温度を十分に高温（保存のためには２００°Ｃより高温、再生のためには約３００°Ｃ）にすることが必要とされる。エンジンの負荷が低いとき（たとえば市街地走行中または貨物用車が空車のとき）は、排気ガス温度は、ＮＯｘ吸着装置を必要な温度に維持するのに十分ではない。温度を適切なレベルに上昇させるひとつの方法は、後にＮＯｘ吸着装置内において触媒燃焼される炭化水素を排気ガス中に噴射して、適切な温度が達成されるようにすることである。炭化水素は、有効なＮＯ_２形成に負の影響を及ぼす一方で、排気ガスシステム中における窒素酸化物の全変換量は、昇温時において減少する。前記従来技術によれば、炭化水素が、事実上、完全に酸化触媒の作用を阻害して、酸化触媒中におけるＮＯ_２の形成が原則的になくなるような方法で、前記噴射を制御することが可能である。

酸化触媒が、何らかの理由で、ＮＯ_２形成機能不全を有する場合は、ＮＯｘ吸着装置内において保存されるＮＯ_２の量が減少し、大気中に放出されるＮＯｘの量が増加することになる。

炭化水素の供給に関しては、余分な噴射（ポスト噴射）として、エンジンにおいて排気弁を開弁させることまたは排気管上に配置される噴射器により行なわれうる。

酸化触媒によるＮＯ_２の形成を中心とするまた他のすでに開示された排気ガス後処理方法は、ＣＲＴ^ＴＭ（連続再生トラップ）である。粒子状物質、すなわち、たとえば煤煙および硫黄化合物は、この場合は、トラップ内において回収され、前記トラップにおいて煤煙が二酸化炭素ＣＯ_２に変換されうる。この場合は、ＮＯ_２は、粒子状物質の変換に関連して、酸化剤として機能する。煤煙の燃焼がＮＯ_２を利用して行われることを保証するためには、排気ガス後処理システムの温度が２５０°Ｃを超えることが必要である。この場合も、排気ガス後処理システムにおける温度は、触媒中において燃焼される炭化水素の添加を利用して、適切なレベルに高められうる。

ＣＲＴ内の酸化触媒が、何らかの理由で、ＮＯ_２形成機能不全を有する場合は、粒子状物質濾過装置において酸化される煤煙の量が減少することになり、このことは、粒子状物質濾過装置が過負荷となりうるとともに、粒子状物質濾過装置内における十分に高い温度が煤煙の燃焼を引き起こし得、この煤煙の燃焼は、燃焼される煤煙の量が増加するために、粒子状物質濾過装置が損傷されうるような程度になる危険性があることを意味する。

ＮＯ_２の形成を中心とするその他のすでに開示された排気ガス後処理技術は、下記のとおりである：
− 窒素酸化物が酸素富化条件下において連続的に減少せしめられるＬＮＣ（希薄ＮＯｘ触媒）。
− 「ウオッシュコート」により被覆される粒子状物質濾過装置。
− ＮＯｘ削減用の尿素またはアンモニアを基本とするＳＣＲ（選択的触媒還元）；たとえば特許文献３を参照されたい。
− 炭化水素を基本とする（ＨＣベースの）ＳＣＲ（選択的触媒還元）。

この機能を保証し、かつ、その結果として、法的要件を満たすために、さまざまな診断が、車上かつ自動車の運転時において、排気ガス後処理システムの一部分または全体に関して行われる。特許文献４に、温度測定に基づく排気ガス後処理システムの診断方法の一例が示されている。所定量の炭化水素ＨＣが、周期的に噴射される。温度センサを用いた発熱の測定、すなわち着火温度の記録が行なわれ、測定された温度値に基づいて、排気ガス後処理システムが機能不全を有するか否かに関する決定が行われる。

本発明の目的は、車上および自動車の運転時において酸化触媒と該触媒のＮＯ_２形成とを診断して、あらゆる機能不全が適時に識別されうるとともに、かくして、あらゆる望ましくない排気ガスの放出が減少せしめられうるようにすることにある。

米国特許第５４７３８８７号明細書 米国特許第６７１８７５７号明細書 米国特許第５５４００４７号明細書 欧州特許第１１７４６０１号明細書

前記問題に対する本発明にしたがった解決策は、本発明にしたがった方法については請求項１および１０に、本発明にしたがった装置については請求項６および１４に記載されている。その他の従属請求項には、それぞれ本発明にしたがった方法と装置との好適な実施例と展開とが記載されている。請求項１５および１６には、それぞれ請求項１および１０の方法にしたがったプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品が記載されている。

本発明にしたがった方法は、運転中に車上において実行される、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒の診断方法であって、少なくとも前記の酸化触媒と、前記酸化触媒の下流に配置されるＮＯｘ還元触媒とを含む排気ガス後処理システム内に運転中に排気ガスを放出する内燃機関を有する自動車に配置される酸化触媒の診断方法を含み、所定の量の還元剤が、少なくとも所定の時間間隔中に前記酸化触媒の上流において、前記排気ガス後処理システムに供給され、ＮＯｘ含有量が、前記ＮＯｘ還元触媒の下流において測定される。この方法は、下記の段階を特徴とする：
− 前記還元剤が排気ガス後処理システムに供給される直前のある時点において、ＮＯｘ含有量の第１の値の第１の測定と記録とが行われる段階と；
− 前記還元剤が排気ガス後処理システムに供給されるとともに、前記酸化触媒の作用を阻害する期間中のある時点において、ＮＯｘ含有量の第２の値の第２の測定と記録とが行われる段階と；
− 前記第１および第２の値間における比較が行なわれ、この比較に関連して、前記測定値間における差が所定の第１の値より小さい場合に、酸化触媒の機能不全の指示が得られる段階。

本発明にしたがった方法によって得られる利点は、触媒の酸化機能が、自動車が運転状態にあるときに連続的に診断され得、触媒の酸化機能が損なわれた場合には指示が得られるところにある。このようにすると、より安定な排気ガス後処理機能が得られ、望ましくない排気ガスの放出が最小限に抑えられることが保証されうる。

本発明には、さらにまた、酸化触媒が本発明にしたがって診断される排気ガス後処理システムを有するエンジン駆動車の形態をとる装置が含まれる。

本発明にしたがった前記装置により達成される利点は、本発明にしたがった方法の場合と同じである。

本発明にしたがった前記方法と前記装置とのまた他の実施例において、前記差は、法定最大許容排気ガス放出量の制限に対応する第２の所定値と比較される。前記差が前記第２の所定の値より大かつ前記第１の所定の値より小である場合は、前記指示は、自動車の次回定期点検に関連して行われる。

このことのひとつの利点は、自動車の運転者に対する情報量を減らすことができ、修理工場での排気ガス後処理システムの点検とあらゆる修理とが、より費用効果的に行なわれうるところにある。

本発明にしたがった前記方法と前記装置とのさらに他の実施例においては、粒子状物質濾過装置が、酸化触媒の下流に配置され、これに関連して、代わりに前記差が第３の所定の値と比較される。前記差が、この所定の値より小さい場合は、酸化触媒の機能不全の指示が、即座に自動車の運転者に対して提示される。これは、粒子状物質濾過装置を損傷する煤煙の燃焼の危険性が将来的に急速に高まるためである。

本発明にしたがった前記方法と前記装置とのさらにまた他の実施例では、代わりにＮＯ_２含有量が、酸化触媒の下流に配置されるガスセンサを利用して測定される。ガスセンサによるＮＯ_２含有量の測定は、本質的にすでに開示されている。その特徴となる段階は、代わりにＮＯ_２含有量が測定されることを除いて、前記に示された対応する実施例の場合と同じである：
− 前記還元剤が排気ガス後処理システムに供給される直前のある時点において、ＮＯ_２含有量の第１の値の第１の測定と記録とが行われる段階と；
− 前記還元剤が排気ガス後処理システムに供給されるとともに、前記酸化触媒の作用を阻害する期間中のある時点において、ＮＯ_２含有量の第２の値の第２の測定と記録とが行われる段階と；
− 前記第１および第２の値間における比較が行なわれ、この比較に関連して、前記測定値間における差が所定の第１の値より小さい場合に、酸化触媒の機能不全の指示が得られる段階。

主な利点は、前記の対応する実施例の場合と同じである。
本発明のさらに他の実施例は、従属請求項から理解されうる。

図１に、内燃機関１から出てくる燃焼ガスが一般に２として示される排気ガス後処理システム内へと導かれる、本発明にしたがった好適な実施例が図示されている。このエンジン１は、エンジン１の排気ガス中の過剰な酸素を利用して排気ガス中のＮＯｘと粒子状物質（主として煤煙）との量を減少させた後に大気中に放出する、酸素過剰状態で動作するエンジン、たとえばピストンシリンダ形のディーゼル機関である。排気ガス後処理システム２は、エンジン１の排気ガス中の窒素酸化物と粒子状物質との量を減少させるように構成される。排気ガス後処理システム２の中心的な構成要素は、ＣＲＴ^ＴＭ３とＮＯｘ還元触媒４とによって構成される。本明細書において示される例証的な実施例において、ＣＲＴ３は、酸化触媒５と粒子状物質濾過装置６とによって構成される。ＮＯｘ還元触媒４は、本明細書において示される例証的な実施例では、ＬＮＡ式である。エンジン１からの排気ガスは、さらに排気管７により、酸化触媒５の形態をとる第１段階と、粒子状物質濾過装置６の形態をとる第２段階と、最後にＮＯｘ還元触媒４の形態をとる第３段階とを介して導かれる。排気ガスは、出口管８により前記触媒４から外方に、大気中へと導かれる。

エンジン１からの排気ガスは、一般にＮＯおよびＮＯ_２等のさまざまな窒素酸化物ＮＯｘだけではなしに、炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、二酸化炭素ＣＯ_２、粒子状物質およびその他の燃焼残留物によっても構成される。第１段階の酸化触媒５は、好ましくは、プラチナまたはパラジウム等の貴金属を用いて被覆されるが、金属酸化物を含有してもよい。正常な機能過程において、前記酸化触媒５は、排気ガス中のより大きい割合のＮＯをＮＯ_２に酸化する。この第１段階における反応は、下式１により表される：
(式１) ＮＯ＋1/2Ｏ_２ → ＮＯ_２

その結果としてＮＯ_２が形成され、このＮＯ_２は、その後、ガスが流路壁部を通過しなければならないように流路が閉塞せしめられている、たとえばセラミックモノリス形の粒子状物質濾過装置６によって構成される第２段階に送られる。この粒子状物質濾過装置６において、酸化触媒５からのＮＯ_２は、大部分が煤煙の形態をとる排気ガス中の粒子状物質と反応して、少なくともある割合のＮＯ_２がＮＯ、すなわち一酸化窒素に還元されるようになり、それと同時に、前記煤煙は、酸化されて、ＣＯ_２になる。還元されるＮＯ_２の量は、排気ガス中の煤煙の含有量と、前記濾過装置内において捕捉された煤煙の量とに依存する。このため、ＮＯ_２からＮＯへの還元は、１００％達成されるわけではない。粒子状物質濾過装置から出てくる排気ガスは、一般に、ＮＯ_２および還元されたＮＯ_２、すなわちＮＯの両方とＣＯ_２とによって構成される。段階２における反応は、本質的に下式２により表されうる：
(式２) ２ＮＯ_２＋Ｃ → ２ＮＯ＋ＣＯ_２

濾過装置６からの排気ガスは、その後、引き続き第３段階、すなわちＮＯｘ還元触媒４内へと進む。本明細書に示される例証的な実施例におけるＮＯｘ還元触媒４は、ＬＮＡ、すなわち酸素富化条件下で残りの量のＮＯ_２を自身上において回収するように構成されるＮＯｘ吸着装置であり、還元剤を加えられて有する触媒４は、ＮＯｘ吸着装置内において捕捉された二酸化窒素ＮＯ_２を気体の形態の窒素Ｎ_２と水Ｈ_２Ｏとに還元する。段階３における主要過程は、下式３により表されうる：
(式３) ３ＮＯ_２＋２Ｈ_２Ｃ → １1/2Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋２ＣＯ_２

ＮＯｘ還元触媒４は、段階２の残りのあらゆるＮＯをＮＯ_２に酸化することを目的とする触媒層により被覆され得、このＮＯ_２は、その後、ＮＯｘ還元触媒４内において保存されうる。

また他の実施例において、前記ＮＯｘ還元機能は、粒子状物質濾過装置の壁部を適切な触媒層を用いて被覆することにより、粒子状物質濾過装置（４元触媒）に一体化されうる。さらにまた、この粒子状物質濾過装置は、閉塞または非閉塞流路を有する金属基板形とされうる。

本明細書に示される例証的な実施例における前記還元剤または熱媒体は、好ましくは、エンジン１の燃料によって構成されるとともに、単一のタンク（図示せず）内において保存されて、酸化触媒５の上流に配置される噴射装置（図示せず）を用いて排気管７内に必要に応じて噴射可能とされうる。前記噴射装置は、これもまたエンジン１の燃焼工程を制御するように構成されうる制御装置１１により制御される。また別の実施例においては、前記還元剤は、エンジン１の標準の燃料噴射装置（図示せず）を介して噴射されうる。本実施例における前記還元剤は、好ましくは、自動車の普通の燃料によって構成されるとともに、制御装置１１により制御および調整されるいわゆるポスト噴射により適切に噴射される。

本明細書に示される例証的な実施例において、制御装置１１は、触媒４の下流に配置されるＮＯｘセンサ１２から信号を受ける。このＮＯｘセンサ１２は、排気ガス中のＮＯｘの量を検出する。

本発明によれば、触媒５の酸化の診断は、ひとつの実施例にしたがって行なわれ得、ＮＯｘ還元触媒４が、段階２の残りのあらゆるＮＯをＮＯ_２に酸化することを目的とする触媒層により被覆される場合は、触媒４の酸化能力の診断もまた、図２に示される流れ図にしたがって行われる。制御装置１１は、この場合は、少なくとも図４に示される段階を実行するようにプログラムされる。制御装置１１が、直接先行する診断からすでにある一定の動作期間が経過し、かつ近接未来において相対的に定常なエンジン状態を維持することが可能であると予想されることを識別すると、図２のＳ１において、診断が開始される。段階Ｓ２において、制御装置１１は、センサ１２を介してＮＯｘ含有量の測定を行う。正常な酸化触媒機能では、より大きい割合のＮＯｘがすでに変換（前記にしたがって）されているに違いないため、ここで、第１の測定値ｍ１１に関して低い値が得られる。ｍ１１の値が測定されるとともに、制御装置１１内において保存され終わると、本明細書に示される例証的な実施例では、段階Ｓ３において、制御装置１１がエンジン１の標準の燃料噴射装置（図示せず）を利用してポスト噴射により還元剤を噴射することにより、酸化触媒５の作用と、さらにまたＮＯｘ還元触媒４に内蔵されうる酸化機能とが阻害される。噴射される還元剤の量は、排気ガス後処理システム２におけるＮＯのＮＯ_２への酸化が、好ましくは、完全または事実上完全に停止されるように予め定められ、かつ適合化される。ＮＯのＮＯ_２への酸化が十分に停止されたことが予想されると、制御装置１１は、段階Ｓ４において、センサ１２を利用して、ＮＯｘ含有量の新たな測定を行ない、ＮＯｘ含有量の値ｍ１２が得られるとともに、制御装置１１内において保存される。

段階Ｓ５において、制御装置１１は、還元剤の噴射を終了する。制御装置１１は、段階Ｓ６において、測定値ｍ１１とｍ１２との間における差の計算を行うとともに、然る後に前記差を所定値ｋ１１と比較する。正常な酸化機能では、ＮＯのＮＯ_２への酸化は、事実上完全であり、ＮＯｘ測定値ｍ１１は、相対的に低い値を有するため、前記計算される差は、相対的に大きくなる。他方、酸化機能が低下すると、その場合は、前記差は、より小さくなる。酸化機能が低いほど、測定値ｍ１２とｍ１１との間における差は、より小さくなる。前記差が、ある一定の所定値ｋ１１（限界値）より低く計算されると、制御装置１１は、段階Ｓ７を選択することにより、酸化機能が問題なしとは言えない程度まですでに損なわれていることを指示する。他方、制御装置１１が、段階Ｓ６において、前記差は前記所定値ｋ１１より大きいと計算すると、制御装置１１は、逆に、段階Ｓ８において、酸化機能は問題なしであることを指示するという選択をする。制御装置１１はＳ９において、図２の具体例にしたがって、このサイクルを終了させる。

前記所定値ｋ１１は、排気ガス後処理システムのさまざまな部分を考慮し、かつ許容可能な酸化機能、すなわち許容可能な排気ガス浄化をもたらす酸化機能を考慮して到達される。たとえば、図１にしたがった例証的な実施例は、粒子状物質濾過装置６を内蔵するため、前記所定値ｋ１１を判断するときに、この粒子状物質濾過装置の機能を考慮に入れて、ある一定の酸化機能不全、すなわち不全が存在するという指示が制御装置１１から得ずとも、損傷をもたらす煤煙の燃焼を招くことがないようにすることが適切である。

エンジン１および／または排気ガス後処理システム２の状態は、良好な測定値を得るためには、段階Ｓ２における測定が開始された時点から段階Ｓ４における測定が行なわれた時点まで、相対的に不変でなければならない。ある好適な実施例において、制御装置１１は、Ｓ２およびＳ４における測定が行なわれた後に、エンジン１および／または排気ガス後処理システム２の状態が前記測定中に変化したか否かを確認する可能性を与えられうる。エンジン１および／または排気ガス後処理システム２の状態のより有意な変化が、前記測定が継続されている期間中に起こった場合は、制御装置１１は、その場合に、前記測定の結果を拒絶するとともに、測定とｋ１１に関して計算される差の比較との少なくとも１回以上のまた別の新たなサイクルを行うことを選択するように構成されうる。数回のサイクルを完了することにより、酸化触媒の機能を診断するためのより良好な統計的基礎が得られる。

さらに他の実施例では、制御装置１１は、段階Ｓ６において、差を計算する代わりに、測定値ｍ１１とｍ１２との間における比を計算するように構成されうる。この比が、ある一定の所定値ｋ１１より値１に近ければ、制御装置１１は、その場合は、酸化触媒の機能において不全が存在しうることを示す。

前記診断は、さらにまた、前記触媒の生成物選択性を考慮して有益である温度範囲において有利に行なわれうる。これが可能ではない場合は、前記所定値ｋ１１は、このような条件を考慮に入れたものとされうる。すなわち、前記値ｋ１１は、異なる運転事例および条件によって変動しうる。

図３に、酸化触媒の機能が図２のＳ７にしたがって問題ありとされた場合に、制御装置１１がそれを実行するように構成されうるまた他の段階を含む、本発明のさらにまた他の実施例が図示されている。この実施例において、制御装置１１は、段階Ｓ７において触媒の酸化機能が問題ありであることを確認した後に、段階Ｓ２１において、さらにほかの所定の限界値ｋ２２との新たな比較を行うように構成される。この値ｋ２２は、法定最大許容排気ガス放出量の制限に対応する値に予め定められる。ｋ１１は、好ましくはｋ２２より大とされる。このため、この法定値ｋ２２は、ｋ１１より大きい酸化触媒機能不全を許容する。さらにまた、段階Ｓ２１にしたがったｍ２２とｍ２１との間における差がｋ２２より小さい場合は、段階Ｓ２２にしたがった機能不全が、可能な限り早く、自動車の運転者に指示される。他方、Ｓ２１における差がｋ２２より大（しかしｋ１１より小）である場合は、制御装置１１は、段階Ｓ２３にしたがって、酸化触媒の機能不全を自動車の次回の点検まで指示しないように構成される。これは、Ｓ２１における差が法定値ｋ２２より小である場合は、点検が行われるまでに新たな診断が行われることはないという仮定に基づく。制御装置１１が段階Ｓ２２またはＳ２３を処理し終えると、プログラムの終了が、段階Ｓ２４において達成される。

図４に、図１にしたがった実施例に示されるように、内燃機関２１から出てくる燃焼ガスが、一般に２２として示される排気ガス後処理システム内へと導かれる本発明のまた他の好適な実施例が図示されている。この排気ガスは、本実施例においては、図１にしたがった実施例の場合と同じようにして、排気管２７を介して酸化触媒２５内へと導かれる。前記排気ガスは、その後、いずれも自身の排出低減機能のためにＮＯ_２を必要とする種類の粒子状物質濾過装置またはＮＯｘ還元触媒でありうる排気ガス後処理装置２６に送られる。ＮＯ_２（前記に記載のＮＯｘ含有量の代わりに）を測定するガスセンサ２１２が、前記酸化触媒２５のすぐ後、すなわち酸化触媒２５と排気ガス後処理装置２６との間に配置される。このガスセンサは、測定されたＮＯ_２含有量に関する信号を制御装置２１１に送信する。制御装置２１１は、制御装置１１（図１）のように、エンジン２１の燃焼工程を制御するように構成されうる。この場合、図１にしたがった実施例の場合のように、還元剤が、さらにまた、酸化触媒２５の上流において排気管２７内に直接、またはこれに代わる方法としてエンジン２１の標準の燃料噴射装置（図示せず）を介して噴射されうる。この実施例における前記還元剤は、好ましくは、自動車のレギュラー燃料によって構成されるとともに、制御装置２１１により制御および調整されるいわゆるポスト噴射により適切に噴射される。

図４にしたがった実施例を基本とするさらに他の実施例において、ガスセンサ２１２は、酸化触媒２５および排気ガス後処理装置２６のいずれに対しても下流に配置されうる。

本発明によれば、ひとつの実施例にしたがって、触媒２５の酸化能力の酸化診断は、図５に図示される流れ図にしたがって行なわれうる。この流れ図は、図２に示された前記の流れ図と同一である。唯一の相違点は、ガスセンサ２１２を利用した段階Ｓ３２での測定において、代わりにＮＯ_２含有量の測定値が保存されるところである。ＮＯ_２含有量は、さらにまた、段階Ｓ３３において、同じ方法で測定される。このため、図２と比較すると、図５にしたがった実施例は、ＮＯ_２の差が、Ｓ３５において、制御装置２１１により計算されるという意味で相違する。したがって、その他の点では、段階Ｓ３０〜Ｓ３８は、図２の実施例にしたがった方法と同じ方法で行われる。

図５にしたがった実施例を基本とする本発明のさらにまた他の実施例は、図３の実施例にしたがって、これもまた図５にしたがった実施例に組み込まれており、すなわち制御装置２１１が法的要件も考慮に入れるとともに、「触媒機能に問題あり」の指示を次回の点検まで延期するか否かに関する決定を行う対応する制御アルゴリズムでありうる。

本発明のまた別の実施例では、ＮＯｘ含有量の第３の測定（図示せず）が、還元剤の噴射が完了した後に行なわれうる。前記図に示された実施例にしたがった制御装置（１１、２１１）は、第１の測定値（ｍ１１、ｍ３１）を前記第３の測定値と比較するように構成されうる。制御装置が前記第１の値と前記第３の値との間における差を識別する場合は、このことは、何らかの外部要因が測定手順に影響を与えたかもしれないことを示しうる。通常的に、還元剤の噴射の前（第１の値）と後（第３の値）とのＮＯｘ含有量は、同一でなければならない。これらの値間において有意な差がある場合に、制御装置は、少なくとも最も新しく測定された第１および第２の値（それぞれｍ１１、ｍ３１およびｍ１２、ｍ３２）の測定と記録とを繰り返すように構成される。

ＮＯｘ還元触媒が活性状態にない場合、たとえばコールドスタート手順時または前記触媒の機能が故意にスイッチ切りされているとき（たとえば、ＳＣＲにおいて、還元剤がＳＣＲ触媒に供給されないことを保証するため）には、機能的（活性）酸化触媒を有するＮＯｘセンサからのＮＯｘ信号は、還元剤が噴射される期間中において、還元剤が噴射開始される直前と比較して低くなる。この信号がどの程度低くなるかは、酸化触媒の機能の程度に依存する。酸化触媒が何らかの理由で機能していない場合は、ＮＯｘセンサ信号には、還元剤が噴射される期間中において、還元剤の噴射直前と比較していかなる差も存在しない。このため、本発明のさらに他の実施例では、制御装置は、ＮＯｘ還元機能が活性状態にないことを識別するとともに、さらにまた還元剤の噴射前と還元剤の噴射が行なわれている期間中とのＮＯｘセンサ信号の比較を行なって、ＮＯｘ含有量の差によって、触媒の酸化機能を判断するように構成されうる。酸化触媒を制御する前記方法は、ＮＯｘ還元触媒を含まない実施例でも機能しうる。

図５に、不揮発性メモリ５２０と処理装置５１０と読取り書込みメモリ５６０とを内蔵する、本発明の実施例にしたがった装置５００が図示されている。前記メモリ５２０は、装置５００を制御するコンピュータプログラムが保存される第１のメモリ部分５３０を有する。装置５００を制御するメモリ部分５３０内の前記コンピュータプログラムは、オペレーティングシステムでありうる。

前記装置５００は、たとえば制御装置１１または２１１等の制御装置内に密閉されうる。データ処理装置５１０は、たとえばマイクロコンピュータを含みうる。

前記メモリ５２０は、さらにまた、本発明にしたがって酸化触媒を診断するプログラムが保存される第２のメモリ部分５４０を有する。また他の実施例では、酸化触媒診断プログラムは、たとえばＣＤ−ＲＯＭまたは交換可能な半導体メモリ等の別個の不揮発性データ記憶媒体５５０内に保存される。前記プログラムは、実行可能な形態または圧縮状態で保存されうる。

以下に、前記データ処理装置５１０は特別な機能を実行することが説明されているため、前記データ処理装置５１０が、メモリ５４０内に保存されるプログラムの特別な一部分または不揮発性記録媒体５５０上に保存されるプログラムの特別な一部分を実行することは明白となるはずである。

前記データ処理装置５１０は、データバス５１４を介してメモリ５５０と通信するように適合化される。データ処理装置５１０は、さらに、データバス５１２を介してメモリ５２０と通信するように適合化される。データ処理装置５１０は、さらにまた、データバス５１１を介してメモリ５６０と通信するように適合化される。データ処理装置５１０は、また、データバス５１５によってデータポート５９０と通信するように適合化される。

本発明にしたがった方法は、データ処理装置５１０がメモリ５４０内に保存されるプログラムまたは不揮発性記録媒体５５０内に保存されるプログラムを実行するという点において、データ処理装置５１０により実行されうる。

本発明のさらにまた他の実施例において、酸化触媒５は、粒子状物質濾過装置６と一体化されうる。この粒子状物質濾過装置の一部または全部が、ＮＯをＮＯ_２に酸化する触媒活性材料を用いて被覆されうる。同様の方法で、酸化触媒２５は、排気装置２６と一体化されうる。

本発明のまた別の実施例において、図１の実施例にしたがったＣＲＴ（またはＰＭ−Ｆ触媒）およびＮＯｘ還元触媒は、排気ガス後処理システム２内において逆の順序で配置されうる。

本発明のさらに他の実施例において、還元剤の噴射は、同時にエンジンの噴射装置と排気ガス後処理システム上に配置される１個以上の噴射装置との両方を介して行なわれうる。

本用途にしたがった本発明は、さらにまた、すでに説明された排気ガス後処理方法に加えて、少なくとも以下のものに有利に適用されうる：
− 窒素酸化物が酸素富化条件下において連続的に還元されるＬＮＣ（希薄ＮＯｘ触媒）。
− 貴金属および／または金属酸化物により被覆される粒子状物質濾過装置。
− 炭化水素を基本とする（ＨＣベースの）ＳＣＲ（選択的触媒還元）。
− 尿素またはアンモニアを基本とするＳＣＲ（選択的触媒還元）。

排気ガス後処理システム内に噴射される前記還元剤は、有利には、ディーゼル、ガソリン、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、メタン（ＣＮＧ）等でありうる自動車用燃料であるが、排気管上の噴射装置の場合は、考えうるところでは、自動車の推進に用いられない、別途のタンクからの還元剤であってもよい。炭化水素の形態をとる還元剤に加えて、水素（Ｈ_２）および一酸化炭素（ＣＯ）を使用することも可能である。

本発明は、前記の例証的な実施例に制限されると見なされてはならず、一連のさらに他の変形態様および改変が、以下の特許請求の範囲内において考えられる。

本発明にしたがった排気ガス後処理システムの２つの異なる好適な実施例の略図である。 図１および４に示されたそれぞれの実施例に関する流れ図である。 図１および４に示されたそれぞれの実施例に関する流れ図である。 本発明にしたがった排気ガス後処理システムの２つの異なる好適な実施例の略図である。 図１および４に示されたそれぞれの実施例に関する流れ図である。 少なくとも図１および４に示された実施例において用いられうる装置の図である。

Claims (18)

1. 運転中に、少なくとも酸化触媒（５）とＮＯｘ還元触媒（４）とを内蔵する排気ガス後処理システム（２）に排気ガスを放出する内燃機関（１）を有する自動車内に配置される前記酸化触媒である、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒に関して、車上において運転中に実行される診断方法であって、所定量の還元剤が、前記酸化触媒（５）の上流において、前記排気ガス後処理システム（２）に、少なくともひとつの所定の時間間隔中に加えられ、ＮＯｘ含有量が、前記ＮＯｘ還元触媒（４）の下流において測定される診断方法において：
   − ＮＯｘ含有量の第１の値（ｍ１１）の第１の測定（Ｓ２）と記録とが、前記還元剤が前記排気ガス後処理システム（２）に供給される直前のある時点において行われる段階と；
   − ＮＯｘ含有量の第２の値（ｍ１２）の第２の測定（Ｓ４）と記録とが、前記還元剤が前記排気ガス後処理システム（２）に供給される期間中のある時点において行われる段階と；
   − 前記第１および第２の値間において、比較（Ｓ６）が行なわれ、これに関連して、前記測定値間における差が所定の第１の値（ｋ１１）より小である場合に、前記酸化触媒（５）の機能不全の指示が得られる段階とを特徴とする診断方法。
2. 前記差が、前記第１の所定値（ｋ１１）より小である場合に、前記差の大きさによって、前記酸化触媒の機能不全の指示が、自動車の運転者に即座に与えられるか、または自動車の次回の点検に関連して与えられるかのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
3. 前記差が、法定最大許容排気ガス放出量の制限に対応する第２の所定値（ｋ２２）より大かつ前記第１の所定値（ｋ１１）より小である場合に、前記指示が、自動車の次回の定期点検と同時に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の診断方法。
4. 前記酸化触媒（５）の下流に配置された粒子状物質濾過装置（６）を有し、前記差が、所定の第３の値（ｋ１１）より小である場合に、前記酸化触媒の機能不全の指示が自動車の運転者に即座に与えられることを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
5. 前記第２の測定（Ｓ４）は、前記還元剤の供給が前記酸化触媒（５）の作用を一時的に阻害して、前記酸化触媒（５）内において生成されるＮＯ_２の量が無視できるようになっているときに行われることを特徴とする請求項１に記載の診断方法。
6. 運転中に、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒（５）を内蔵する排気ガス後処理システム（２）に排気ガスを放出する内燃機関（１）と、前記酸化触媒（５）の上流において前記排気ガス後処理システム（２）内に還元剤を噴射する噴射装置と、ＮＯｘ還元触媒（４）と、前記ＮＯｘ還元触媒（４）と前記酸化触媒（５）との下流に配置されるＮＯｘセンサ（１２）と、前記ＮＯｘセンサ（１２）からの信号を記録するとともに、少なくとも前記噴射装置を制御する制御装置（１１）とを有するエンジン駆動車において、前記制御装置（１１）は、前記ＮＯｘセンサ（１２）を介して、前記還元剤の噴射（Ｓ３）の直前のある時点におけるＮＯｘ含有量の第１の値（ｍ１１）と、前記還元剤の前記噴射が行われて前記酸化触媒（５）の作用が阻害されている期間中のある時点におけるＮＯｘ含有量の第２の値（ｍ１２）とを記録するように構成され、これに関連して、前記制御装置（１１）は、前記第１および第２の値を比較（Ｓ６）するとともに、前記測定値間における差が所定の第１の値（ｋ１１）より小である場合に、前記酸化触媒（５）の機能不全を指示する（Ｓ７）ように構成されることを特徴とするエンジン駆動車。
7. 前記差が前記第１の所定の値（ｋ１１）より小である場合に、前記差の大きさによって、前記制御装置（１１）は、前記酸化触媒の機能不全を自動車の運転者に即座に指示するか、または自動車の次回の点検に関連して指示するかのいずれかとするように構成されることを特徴とする請求項６に記載のエンジン駆動車。
8. 前記差が、法定最大許容排気ガス放出量の制限に対応する第２の所定の値（ｋ２２）より大かつ前記第１の所定の値（ｋ１１）より小である場合に、前記制御装置（１１）は、前記指示を自動車の次回の定期点検に関連して行なうように構成されることを特徴とする請求項１乃至７に記載のエンジン駆動車。
9. さらに前記酸化触媒（５）の下流に配置された粒子状物質濾過装置（６）を内蔵し、前記差が所定の第３の値（ｋ１１）より小である場合に、前記制御装置（１１）は、酸化触媒機能低下を自動車の運転者に即座に指示するように構成されることを特徴とする請求項６に記載のエンジン駆動車。
10. 運転中に、少なくとも酸化触媒（２５）を内蔵する排気ガス後処理システム（２２）に排気ガスを放出する内燃機関（２１）を有する自動車内に配置される前記酸化触媒である、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒に関して、車上において運転中に実行される診断方法であって、所定量の還元剤が、前記酸化触媒（２５）の上流において、少なくとも所定の期間中に前記排気ガス後処理システム（２２）に供給され、ＮＯ_２含有量が、前記酸化触媒（２５）の下流において測定される診断方法において：
    − ＮＯ_２含有量の第１の値（ｍ３１）の第１の測定（Ｓ３１）と記録とが、前記還元剤が前記排気ガス後処理システム（２２）に供給される直前のある時点において行われる段階と；
    − ＮＯ_２含有量の第２の値（ｍ３２）の第２の測定（Ｓ３３）と記録とが、前記還元剤が前記排気ガス後処理システム（２２）に供給される期間中のある時点において行われる段階と；
    − 前記第１および第２の値間において、比較（Ｓ３５）が行なわれ、これに関連して、前記測定値間における差が所定の第１の値（ｋ３１）より小である場合に、前記酸化触媒（２５）の機能不全の指示が得られる段階とを特徴とする診断方法。
11. ＮＯ_２含有量の前記測定は、前記酸化触媒（２５）と前記酸化触媒（２５）の下流に配置される排気ガス後処理装置（２６）との間において行われることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の診断方法。
12. 前記酸化触媒（２５）の下流に配置された粒子状物質濾過装置（２６）を有し、前記差が所定の第２の値（ｋ３１）より小である場合に、前記酸化触媒の機能不全の指示が、自動車の運転者に即座に与えられることを特徴とする請求項１０に記載の診断方法。
13. 前記第２の測定（Ｓ３３）は、前記還元剤の供給によって前記酸化触媒（２５）の作用が一時的に阻害されて、前記酸化触媒（２５）内において生成されるＮＯ_２の量が無視できるようになっているときに行われることを特徴とする請求項１０に記載の診断方法。
14. 運転中に、ＮＯをＮＯ_２に酸化する酸化触媒（２５）を内蔵する排気ガス後処理システム（２２）に排気ガスを放出する内燃機関（２１）と、前記酸化触媒（２５）の上流において、前記排気ガス後処理システム（２２）内に還元剤を噴射する噴射装置と、前記酸化触媒（２５）の下流に配置されるＮＯ_２センサ（２１２）と、前記ＮＯ_２センサ（２１２）からの信号を記録するとともに、少なくとも前記噴射装置を制御する制御装置（２１１）とを有するエンジン駆動車において、前記制御装置（２１１）は、前記ＮＯ_２センサ（２１２）を介して前記還元剤の噴射直前のある時点におけるＮＯ_２含有量の第１の値（ｍ３１）と前記還元剤の噴射が行なわれて前記酸化触媒（２５）の作用が阻害されている期間中のある時点におけるＮＯ_２含有量の第２の値（ｍ３２）とを記録するように構成され、これに関連して、前記制御装置（２１１）は、前記第１および第２の測定値を比較するとともに、前記測定値間における差が所定の第１の値（ｋ３１）より小である場合に、前記酸化触媒（２５）の機能不全を指示するように構成されることを特徴とするエンジン駆動車。
15. 前記ＮＯ_２センサ（２１２）は、前記酸化触媒（２５）と前記酸化触媒（２５）の下流に配置される前記排気ガス後処理装置（２６）との間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のエンジン駆動車。
16. さらに前記酸化触媒（２５）の下流に配置された粒子状物質濾過装置（２６）を有し、前記差が所定の第２の値（ｋ３１）より小である場合に、前記制御装置（２１１）は、前記酸化触媒の機能不全を自動車の運転者に即座に指示するように構成されることを特徴とする請求項１４に記載のエンジン駆動車。
17. コンピュータ読み取り可能媒体上に保存されるプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムがコンピュータ上において実行されると、請求項１または請求項１０に記載の方法段階を実行するコンピュータプログラム製品。
18. コンピュータの内部メモリに直接ロードされうるコンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラム製品上のコンピュータプログラムがコンピュータ上において実行されると、請求項１または請求項１０に記載の方法段階を実行するコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品。

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