JP3370336B2 - 触媒の電気加熱の制御方法 - Google Patents

触媒の電気加熱の制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は請求項１の前提部による、自動車の内燃機
関の排気ガス浄化のための触媒の電気加熱の制御のため
の方法に関する。
この種の方法はDE−Ａ−39 39 068に記載されてい
る。この場合は二つのバッテリーを使用することが提案
されており、一方のバッテリーが加熱バッテリーとして
使用され、触媒の加熱段階の間は、電気的に別のバッテ
リーから、あるいは自動車の車上回路網から分離されて
いる。このような配置の利点は、触媒の加熱の間に、自
動車の電気または電子駆動装置における故障を生じるこ
とのある、許容されない電圧落ち込みを避ける点にあ
る。
触媒加熱の正規の機能はこの方法では監視されない。
したがってこの発明の課題は、自動車における正規の
機能を常時監視することができる、触媒の電気加熱装置
の制御のための方法を記載することにある。
この課題はこの発明により、請求項１および／または
請求項７の特徴部によって解決される。この方法の有利
な再構成は、その他の請求項から知ることができる。
すなわちこの発明によれば、場合によっては従来の電
圧監視回路を通じて、判定基準である「加熱入り」が満
たされている時、車上回路網電圧が捕捉され、断路器が
開放している場合は加熱バッテリーの電圧が捕捉され、
指定の閾値を下回る時（触媒の充分な加熱をもはや保証
しない）、加熱器が「切り」とされ、エラー信号が発せ
られる。これに加えてあるいはこれに代わり、触媒中の
温度センサーを通じて触媒の温度上昇を時間的に問い合
わせ、この上昇が指定の特性曲線の下にある限り少なく
とも一つのエラー信号が発せられ、場合によりこのエラ
ーを読出しできるエラーメモリーにファイルすることが
できる。これは自動車における触媒加熱システムの常時
監視を可能にし、しかもエラー信号（好ましくは警告
灯）により、操作者が表示された正規でない加熱に応じ
た手段を取ることができる。エラーメモリーを通じて例
えばサービスステーションにおいて、バッテリーの機能
あるいは使用された加熱要素の機能が正常であるか否か
を読出すことができる。
さらに好ましくは加熱の間の電圧経路を監視すること
ができ、ここからも正常でない機能への鍵を引き出すこ
とができ、機能障害の迅速な遮断に役立てることができ
る。例えば正規の加熱要素では遮断器が閉じると同時
に、加熱要素の高い電流消費にもとづく電圧降下が生じ
るはずである。このような電圧降下が生じない場合、加
熱要素の欠陥または導線切断を推論することができる。
他方において加熱バッテリーの電圧が遮断器の閉じた
後、時とともにあまりにも急傾斜の勾配で低下する場
合、これはバッテリー状態の悪化あるいは腐食による導
線接触を推論することができる。
触媒の加熱を行った後の車上配線網との加熱バッテリ
ーの再結合の際に、車上配線網に強すぎる電圧の低下が
生じないことを確実にしなければならない。このような
電圧の低下は場合によってはその他の消費装置、特に安
全に重要なシステム制御の機能を損なう。このようなこ
とが起きるのは特に、請求項１に掲げた特徴により、そ
の全体としてか、あるいはこれに変わる手段としてのい
ずれかにおいてである。
それぞれの触媒加熱の後、加熱バッテリーの再充電は
出来るだけ迅速に行われなければならないため、請求項
４〜６の特徴に従い、充電電流を急速充電に対応して調
整し監視することを提案する。
この発明の１実施例を以下さらに詳細にわたり説明す
る。略図は第１図においては自動車の中の内燃機関の排
気ガスシステムにおける触媒の電気加熱のための装置
を、第２図はシステム制御に統合された方式段階のフロ
ーチャートを示す。
第１図において10は内燃機関を表し、これは既知の方
法で駆動ベルト12と対応するベルト車14、16を通じて発
電機18を駆動する。内燃機関から排出された排気ガスは
排気ガス曲がり管20と排気ガス管22を通じて三方触媒24
に導かれ、そこから詳しくは描かれていない方法で大気
へ放出される。排気ガス管22の中にはラムダセンサ26が
設けられており、これが既知の方法で内燃機関の燃料配
分装置を作動し、ほぼ化学量論の燃料−空気比が維持さ
れる。
部分的にのみ示した自動車の車上回路網は、蓄電池と
して二つのバッテリー28、30を備えており、そのマイナ
ス極は導線32を通じて互いに連結している。一方のバッ
テリー30のプラス極は導線34を通じて自動車の車上回路
網に、特に発電機18の出力部に接続している。
触媒24は電気加熱器36を装備しており、これは例えば
触媒の中に突出する幾つかの加熱プラグによって形成す
ることができる。加熱器36は一方ではマイナス電位にか
かり、他方でそのプラス入力部は遮断器38に接続してい
る。遮断器38は接点40を備えるクローザーリレーとして
構成されており、しかもこの接点40は導線44を通じて加
熱器36と、また導線46を通じて加熱バッテリー28と連結
している。遮断器38の制御巻線56はプラス側で導線48を
通じて車上回路網の導線34と結合し、またマイナス側で
は導線58を通じて電子制御装置60と結合している。
さらに両バッテリー28、30の間には断路器54が設けら
れており、これがオープナーリレーとして構成され、接
点64で両バッテリー28、30を電気的に互いに分離するこ
とができ、この時、接点64はプラス側で両バッテリー間
に設けられた回路42、66を遮断する。断路器54の制御巻
線52は一方では常にマイナス電位にかかり、プラス側で
は導線50を通じて電子制御装置60に接続している。
遮断器38と断路器54の制御巻線52、56を作動する電子
制御装置60は、幾つかの入力部を備え、これらを通じて
内燃機関10の温度は温度感知器69を通じて、外部温度は
図示されていない別の温度感知器を通じて、また最後に
温度感知器70と導線72を通じて触媒の温度を捕捉するこ
とができる。さらに図示されていない結合が設けられて
おり、これを通じて車上回路網の電圧（例えば導線34へ
の接続により）および（例えば導線46との結合により）
加熱バッテリー28の電圧を捕捉することができる。
電子制御装置60を通じて自動車の図示されていない計
器盤に設けられた警告灯74を作動することができ、触媒
24の正常でない加熱を指示する。
内燃機関10の冷始動の場合、図示されていないエンジ
ン制御装置を通じて、先ず電子制御装置60に「加熱入
り」の指令が指定される（第２図、フローチャート参
照）。制御装置60ではこれによって対応する電子連結回
路により次のような経過が開始される： 先ず図示されていない電圧捕捉回路を通じて、自動車
の車上回路網の電圧が点検され、この電圧が定められた
閾値以下にある限り、エラー信号が発せられ、これに基
づいて警告灯74が作動する。さらにこのエラーは制御装
置60の中に内蔵された読出し可能なエラーメモリーの中
へファイルされ、最後に制御装置での経過が中断され、
その結果加熱装置は「切り」となる。
車上回路網の電圧が充分である場合、断路器54が開く
ため、バッテリー28は自動車の車上回路網から電気的に
分離されている。断路器を開放した場合、その機能は場
合により安全接点を通じて監視することができ、内蔵し
た電圧測定回路を通じて加熱バッテリーの電圧が点検さ
れ、この電圧が定められた閾値以下である限り、同じく
エラー信号が発せられ、エラーメモリーが対応して作動
し、加熱器は再び「切り」となる。
加熱バッテリー28の電圧も充分である場合、遮断器38
はリレー40、56の対応する作動により閉じられ、加熱の
スイッチが入る。この場合、電子制御装置60の中の電圧
測定回路を通じて、遮断器38の閉鎖とともに短時間の電
圧降下が生じるか否か、また引続いておこる加熱による
電圧の低下が所定の特性曲線の枠内にあるかが点検され
る。電圧降下および正規の加熱に時間的に対応する電圧
の低下は、経験的に算出し確定することができるため、
この算出した値から外れる値はシステムエラーと推論す
ることができる。触媒24の加熱器36のスイッチを入れる
とともに、さらに温度センサー70を通じて電子制御装置
60で温度監視が行われ、その際に触媒温度が時間的に捕
捉され、外部温度に依存してファイルされた。場合によ
っては経験的に算出された温度値と比較される。正規の
温度値に捕捉された時間間隔内に到達しない場合、同じ
く触媒加熱装置の不良機能と推論することができる。こ
の種の不良機能もエラーメモリーにファイルされ、同時
に警告灯74が作動する。
触媒24の充分で正常な加熱の後（この時加熱時間は内
燃機関の図示されていない制御装置60によって指定する
ことができる）、制御装置60は「加熱切り」の指令を受
け、これによって制御装置は先ず遮断器38を再び開放す
る。
続いて好ましくはAND回路において、車上回路網電圧
が充分の高さであるか、内燃機関の回転数が指定の回転
数閾値よりも大きいか、また指定の時間間隔が加熱器36
の遮断後、続いたかを点検する。これらの３判定基準が
満される場合、断路器54は再び閉じられ、したがって加
熱バッテリー28は再び自動車の車上回路網へと接続され
る。
閉鎖した断路器54の場合、バッテリー28の充電過程は
特に発電機18を通じて行われる。加熱バッテリー28の温
度はこの場合、導線78を通じて電子制御装置60と連結し
ている温度センサー76を通じて監視される。加熱バッテ
リー28が許容以上に高い温度に上昇する場合、断路器54
を制御装置60を通じて再び開くか、または充電電流を戻
して調整される。
図示した入り／切り断路器54の代わりに、急速充電の
既知の判定基準による充電電流の調整を可能とする電子
スイッチを設けることもできる。具体的な構造上の施工
においては、すでに必要な回路手数の減少のためにも、
遮断器38と断路器54が電子制御装置60に内蔵されている
ことはもとより明らかである。
フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ドクトア インジェニア ハー チェー エフ ポルシェ アー ゲー ドイツ連邦共和国 デー−70435 シュ ツットガルト ポルシェシュトラーセ 42 (73)特許権者 999999999 バイエリッシェ モートレン ベルケ アー ゲー ドイツ連邦共和国 デー−80788 ミュ ンヘン（無番地) (73)特許権者 999999999 フォルクスワーゲン アー ゲー ドイツ連邦共和国 デー−38436 ボル フスブルク（無番地) (72)発明者 シュトライト、バルター ドイツ連邦共和国 デー−85049 イン ゴルシュタット ミュールベック ６ (72)発明者 メルッ、ライナー ドイツ連邦共和国 デー−85748 ガル ヒング イシュマニンガー シュトラー セ 30 (72)発明者 オットー、エルハード ドイツ連邦共和国 デー−82194 グレ ーベンツェル リヒテンベック 11 (72)発明者 ドナーシュタック、アヒム ドイツ連邦共和国 デー−38104 ブラ ウンシュバイヒ カールーマルクスーシ ュトラーセ 16 (72)発明者 マウテ、クルツ ドイツ連邦共和国 デー−71067 ジン デルフィンゲン ヒルシュシュトラーセ 31 (72)発明者 ビルテ、アルフレッド ドイツ連邦共和国 デー−89610 オー バーデッシンゲン ケルテンシュトラー セ ４ (72)発明者 ツアーク、ボルフガング ドイツ連邦共和国 デー−71287 フラ ヒト オーバラー エトルスベルク 46 (56)参考文献 特開 昭54−121324（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−285395（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−55036（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01N 3/20 B60R 16/02 F01N 9/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】自動車の車上回路網と連結している２台の
    バッテリー（28、30）が備えられている自動車の内燃機
    関（10）の排気ガス浄化のための触媒（24）の電気加熱
    器（36）を制御するための方法において、 電気制御装置（60）によって温度および／または充電状
    態に応じて加熱バッテリー（28）が遮断器（38）を通じ
    て触媒加熱器（36）と連結することができ、その際に断
    路器（54）によって第２のバッテリー（30）および車上
    回路網から電気的に分離することができ、 判定基準「加熱入り」が満たされ、車上回路網電圧が充
    分で、断路器（54）が開放している場合、加熱バッテリ
    ー（28）の電圧を捕捉し、指定の閾値以下の場合は加熱
    器（36）が「切り」となり、エラー信号（74）が発せら
    れ、 車上回路網の電圧が充分で、加熱バッテリー（28）の電
    圧も充分な場合、遮断器（38）が閉じられて触媒（24）
    が正常に加熱された後、遮断器（38）を再び開放する場
    合、車上回路網電圧および／または内燃機関の回転数お
    よび／または温度および／または時間間隔の経過に応じ
    て再び断路器（54）が閉じられることを特徴とする触媒
    の電気加熱の制御方法。
  2. 【請求項２】車上回路網の電圧と加熱バッテリーの電圧
    が充分な電圧値の場合には遮断器（38）が閉じられ、電
    圧経過が監視され、均しいままの電圧値の場合は加熱器
    （36）が「切り」および／またはエラー信号（74）が発
    せられることを特徴とする請求項１に記載された触媒の
    電気加熱の制御方法。
  3. 【請求項３】触媒加熱の間に加熱バッテリー（28）の電
    圧が監視され、閾値を下回る場合には加熱器（36）が
    「切り」および／またはエラー信号（74）が発せられる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載された触媒の
    電気加熱の制御方法。
  4. 【請求項４】加熱バッテリー（28）が調整した充電電流
    によって充電されることを特徴とする、請求項１〜３の
    いずれか１項に記載された触媒の電気加熱の制御方法。
  5. 【請求項５】充電電流が加熱バッテリー（28）の電圧お
    よび／または温度に応じて、充電特性域により最適化さ
    れることを特徴とする請求項４に記載された触媒の電気
    加熱の制御方法。
  6. 【請求項６】断路器（54）が充電電流の制御のための可
    変抵抗として構成されていることを特徴とする、請求項
    ４または５に記載された触媒の電気加熱の制御方法。
  7. 【請求項７】少なくとも一つの温度センサー（70）を通
    じて、触媒（24）の温度が時間的に監視されること、ま
    た指定の値から外れる時、エラー信号が発せられること
    および／または加熱装置が「切り」とされることを特徴
    とする、請求項１の前提部に記載された触媒の電気加熱
    の制御方法。
  8. 【請求項８】個々のまたはすべてのエラー信号が読出し
    可能なエラーメモリーに記憶および／または最適に表示
    されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項
    に記載された触媒の電気加熱の制御方法。
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