JP4139811B2 - 自動車の排気ガスシステムを監視する方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を有し、請求項１の前文の特徴を含む監視用電子装置を有する自動車の排気ガスシステムを監視する方法に関する。

特許文献１は、内燃機関を有する自動車の排気システムを監視する方法を開示している。この方法では、浄化活性を有する構成要素として排気管区間に取付けられた触媒コンバータの触媒活性が評価される。この触媒活性は、一酸化炭素酸化反応の着火温度を定めることによって評価される。一酸化炭素酸化反応プロセスは、触媒コンバータの上流側及び下流側に取付けられた対応するセンサによって記録される。さらに、触媒コンバータの下流側排気ガス温度が測定され、その目的のために、温度センサが、触媒コンバータを収容することを意図した排気管区間の出口側に取付けられる。監視用電子装置は、触媒コンバータの下流側の排気ガス温度と着火温度の間の相違を定める。この結果及びセンサ手段によって記録された一酸化炭素転化速度に基づいて、触媒コンバータの活性が評価され、このようなやり方でこの排気システムが監視される。
特許文献２は、触媒コンバータを監視する方法を開示しており、そこでは触媒コンバータの排気ガス入口温度及び排気ガス出口温度が測定される。測定された温度値は、それらの間の差分を作成することによって評価され、次に、この差分は積分演算を受ける。積分演算は、温度曲線又はその値曲線を平滑化し、それによって誤った解釈が回避される。
特許文献３は、触媒コンバータを監視する方法を開示しており、そこではコンバータの支持構造体の温度又はそれに塗布されたコーティングの温度が、少なくとも１つの位置で定められる。さらに、この位置の上流側の排気ガス温度が定められ、その温度の時間微分及び時間微分間の差分が作成される。この差分の符号の変化は、触媒コンバータの接触活性の始動として解釈され、その結果、触媒コンバータの着火が検出される。
特許文献４は、排気システムに取付けられる触媒コンバータの劣化を判断する装置を開示している。この装置は、触媒コンバータ温度を測定する温度センサ、及び、触媒コンバータ温度の算定値を与える制御ユニットを含む。これらは、触媒コンバータの下流側端部での温度である場合がある。測定された触媒コンバータ温度と算定された触媒コンバータ温度の間の関係から、触媒コンバータの老化状態に関する結論が導かれる。

独国特許出願公開第 １００ １３ ８９３ Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第 ０ ４４２ ６４８ Ａ２号明細書 米国特許第５，５６０，２００ Ａ号明細書 欧州特許出願公開第 ０ ７５６ ０７１ Ａ２号明細書

従来技術と対照的に、排気ガスシステムのより一般的な監視を可能にする方法を提供することが、本発明の目的である。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。

本発明による方法は、監視用電子装置が、出口側排気ガス温度Ｔ２の時間曲線を、排気管システムの入口側の入口側排気ガス温度Ｔ１の時間曲線、及び／又は、排気管区間の出口側の排気ガス温度の計算値Ｔ２^＊の時間曲線と比較し、その計算値Ｔ２^＊が、浄化活性を有する構成要素の蓄熱及び／又は流体動的作用に基づいて定められることによって特徴づけられる。

この手順によって、排気管区間に設置される浄化活性を有する構成要素が、排気ガス温度及びその時間曲線に影響を与えるという現象を使用することが有利になる。これに関連して、浄化活性を有する構成要素は、主として微粒子フィルタ又は排気ガス触媒コンバータであり、その蓄熱作用の故に、反応発熱の発生を伴わずとも、排気ガス温度に影響することになる。しかし、一例として、スイッチで切り替えができる冷却回路又は何らかの他のやり方で、好ましくは熱的条件で受動的に作用する構成要素もまた、浄化活性を有する構成要素としてみなすことができる。一例として、蓄熱作用が生じない場合、このことからその構成要素が存在しないと結論できる。したがって、排気管区間の入口側での及び出口側での温度曲線が、適切なやり方で定められ、互いに比較されるなら、浄化活性を有する構成要素が、この排気管システム中に設置されているかどうかを評価することが可能である。さらに、本発明による方法は、温度曲線の適切な比較によって、この点に関する通常でない何らかの動作を示し、それによって適当でない構成要素が排気管区間に取付けられていることを示すことを可能にする。同様に、本発明による方法はまた、漏れの流体動的作用によって、入口側及び出口側の間に配置されるパイプ区間での漏れの検出を可能にする。排気ガスシステムの監視中に不規則なものが判断された場合、もちろん、その作用に対して任意の所望のやり方で、例えば警告信号の形で情報を提供することが可能である。

比較と称するのは、出口側温度Ｔ２の曲線と入口側温度Ｔ１の曲線の間のものになる。しかし、出口側温度Ｔ２の曲線を、出口側で予期されるべき温度Ｔ２^＊の曲線と比較することもまた可能である。熱的及び流体動的状況を勘案して、及びまた、浄化活性を有する構成要素の予期される動作及び自動車の現行の運転状態を勘案して、モデル又は特性要因図を用いて、後者を定めることが好ましい。もちろん、類似のやり方で、計算によって又は特性要因図を用いて、入口側温度Ｔ１及びその曲線を定めることもまた可能である。対照的に、出口側温度Ｔ２は、排気管区間の出口側、すなわち出口側の排気管区間に範囲を定めた横断面領域内の適切な測定センサによって直接に測定される。温度曲線の比較が評価される時間区間は、追加の判定基準を勘案して選択されることが好ましい。

本方法の一形態では、入口側温度Ｔ１及び出口側温度Ｔ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔが定められ、その微分間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが定められ、その結果が評価される。温度の時間微分を作成することによって、温度曲線を詳しく効率よく特徴づけることが可能である。一方、差分の作成は、特に比較に適する。

本方法の別の形態では、監視用電子装置は、微分間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが、所定の範囲値内にある場合、浄化活性を有する構成要素の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させる。この形態の場合の基礎は、多くの運転状況では浄化活性を有する構成要素が、ヒートシンクとして又は熱供給源として顕在化するという発見によって構成される。主にその熱容量作用の故に、浄化活性を有する構成要素の存在は、より大きな又はより小さな、正又は負の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを通じて顕在化する。この差分が十分な範囲に観察されない場合、すなわち、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが、２つの限界値によって予め定められているある範囲値内にある場合、好ましくは比較的小さく、およそゼロである場合、浄化活性を有する構成要素が、排気管区間中に存在しないと結論することが可能である。次に、対応する信号の発生及び出力によって、これが示される。これに類似して、正しい構成要素は、所定の範囲値外の差分になるものであるので、温度曲線上の浄化活性を有する構成要素の予期される作用からの対応する偏差を、適当でない構成要素が取付けられていることを意味するものとして解釈することが可能である。

本方法の別の形態では、微分間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが所定の範囲値内にあり、かつ、入口側温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔが所定の範囲値外にある場合、監視用電子装置は、浄化活性を有する構成要素の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させる。差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを評価するときに、排気管区間入口側での温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔを勘案することによって、入口側温度曲線の動特性もまた勘案される。入口側温度曲線の大きい動特性によって、構成要素の蓄熱作用が、その存在を排気管区間に特に強く感じさせるので、このことはまた、排気管区間の特に信頼できる評価を可能にし、したがって、特に信頼できるものから導かれる結論が得られる。さらに、浄化活性を有する構成要素によって発生する可能性がある発熱の作用が、排気管区間の入口側での温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔを勘案することによって、都合よく最小にされる。

本方法の別の形態では、監視用電子装置は、出口側排気ガス温度Ｔ２及び計算値Ｔ２^＊の時間微分ｄＴ２／ｄｔ及びｄＴ２^＊／ｄｔを定め、及び、その微分間の差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを定める。したがって、排気管区間の出口側での温度Ｔ２の変化速度及びそこで予期されるべき温度Ｔ２^＊の変化速度が定められ、このようなやり方で温度曲線が記録される。この比較は、差分を作成することによって行われる。このようなやり方で同様に、浄化活性を有する構成要素が排気管区間に存在するかどうか、又は適当でない構成要素がそこに取付けられているかどうかを評価することが可能である。

本方法の別の形態では、微分間の差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが所定の範囲値外にある場合、監視用電子装置は、浄化活性を有する構成要素の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させる。これは、浄化活性を有する構成要素が存在する場合、排気管区間の出口側で測定される温度Ｔ２が、そこで予期されるべきもので、計算によって定められた温度Ｔ２^＊に関係づけられるので、可能である。これは、予期された構成要素が存在する場合、差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの値を、２つの予め定め得る限界値によって与えられるある範囲値内にあると予期できることを意味する。これがそうでない場合、排気管区間に提供することを意図した構成要素が、実際存在しないと仮定することができる。

本方法の別の形態では、監視用電子装置は、入口側排気ガス温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔを定め、微分間の差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが所定の範囲値外にあり、かつ、入口側温度の時間微分ｄＴ１／ｄｔが所定の範囲値外にある場合、浄化活性を有する構成要素の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させる。比較において、排気管区間の入口側温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔを追加的に含むことは、行われる判断の信頼性を向上させる利点がある。

以下の文で、図面及び対応する例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。

図１によれば、燃焼用空気が内燃機関１に供給され、それはこの場合、一例として、吸気管路２を経由した４シリンダーで設計されている。燃焼プロセスで発生する排気ガスは、排気管３を介して浄化活性を有する構成要素４に供給される。浄化活性を有する構成要素４は、排気ガス触媒コンバータとして設計され、排気管３の排気管区間１５に取付けられる。排気管区間１５は、１３によって示される入口側及び１４によって示される出口側を有する。温度センサ５は、入口側１３の横断面領域に取付けられる。別の温度センサ６は、出口側１４の横断面領域に取付けられる。内燃機関１は、例えば、ディーゼル機関として設計され、エンジンの総括的な動作を制御する電子制御ユニット８が割り当てられる。制御装置８は、現代のエンジン制御ユニットの標準のオプションを有し、このようにするために具体的には、計算ユニット、メモリ・ユニット、及び入出力ユニットを含む。制御機能を実現するために、制御ユニット８は、複数の信号を対応する信号ラインを介して受信する。これらのうちの信号ライン９及び１０だけが図１に含まれている。信号ライン９から、制御ユニット８は、エンジン１の運転状態についての情報を、具体的にはエンジンスピード及びエンジン負荷についての情報を受信する。制御ユニット８は、双方向性の変復調回線１０を介して監視用電子装置７に接続される。監視用電子装置は、同様に計算ユニットを有し、それは、信号ライン１１及び１２を介して伝達される、温度センサ５、６からの測定された値を評価するために使用される。燃料供給管路、排気管３中のラムダセンサ、及びその他類似物などの、内燃機関１及び排気ガスシステムを全体として動作させるために使用される別の構成要素は、明確にするために、図１には含まれない。もちろん、触媒コンバータ４に加えて、排気ガス浄化装置用の別の構成要素が排気管３に取付けられることもまたありうるが、しかし、これらの別の構成要素は、同様にここでは示されない。さらに、もちろん、監視用電子装置７が制御ユニット８と一緒にされて、一体のユニットを形成することもまたありうる。

本発明による方法の第１の実施形態では、監視用電子装置７は、温度センサ５及び６によって測定される温度によって、排気管区間１５に関して入口側及び出口側にある排気ガス温度Ｔ１及びＴ２の曲線を定める。

図２に示される図は、典型的なエンジン運転中の状態を示す。図には、約３０分の時間にわたる温度曲線Ｔ１及びＴ２が含まれている。ｔ_０の瞬間に、エンジンの運転が低負荷点から高負荷点に突然変わっている。この結果、エンジン１から放出される排気ガスの温度は、同時に突然上昇する。したがって、負荷変動の直後に、浄化活性を有する構成要素（触媒コンバータなど）４が取付けられている排気管区間１５の入口側１３での温度Ｔ１の非常に急勾配な上昇の発生が検出される。対照的に、温度Ｔ２の低い上昇は、それは対応する期間に減衰され、かつ、さらにかなりの遅延時間を伴って来るが、出口側１４で検出される。曲線が継続しているとき、さらに、強くない負荷変動がエンジン運転中に来ている。これらは、同様に温度Ｔ１の瞬時変化を通じて顕在化し、一方、温度Ｔ２の変化は、比較すると小さい。

温度Ｔ１及びＴ２の曲線を比較することによって、浄化活性を有する構成要素が排気管区間１５中に存在するかどうかを評価又は検出することが可能であることが、示された温度Ｔ１及びＴ２の動作から見ることができる。この構成要素は、主にその熱容量の故に、異なる温度曲線が、入口側１３よりも排気管区間１５の出口側１４に来るように、排気ガスの温度に影響を与える。対照的に、浄化活性を有する構成要素が排気管区間に存在しない場合、温度Ｔ１及びＴ２の曲線は実質的に同一である。排気管区間１５に取付けられるタイプの構成要素は、同様に、温度Ｔ２の曲線への影響力を有することが明らかであろう。したがって、温度曲線Ｔ１及びＴ２の適切な比較によって、入口側１３と出口側１４の間に取付けるタイプの構成要素について、やはり排気管区間を評価することが可能である。以下の文では、温度曲線の比較に使用される本発明による手順のより詳細な説明が提供される。

このようにするために、図３に示した図は、エンジン１が低負荷から高負荷へ負荷変動した場合の温度Ｔ１及びＴ２の曲線を示す。負荷変動の前後で、各々の場合に定常状態の条件が存在する。図から分かるように、温度Ｔ１は、負荷変動の後急勾配で上昇し、それはｔ_０の瞬時に起こり、一方、温度Ｔ２は、比較すると著しく低い勾配で上昇する。したがって、幅広い時間にわたって、温度Ｔ２は、温度Ｔ１の後ろにかなり遅れをとる。本発明によれば、時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔ、及びまたその微分間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを作成することによって、温度Ｔ１及びＴ２の曲線が互いに比較され、それらは、監視用電子装置７で対応する計算演算を実行することによって行うことができる。

図４及び図５に示した図は、その結果得られた関係を示す。図４に提示した図は、図３に関して議論した温度曲線になるエンジン負荷変動の場合に、触媒コンバータ４の上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの曲線を示す。時間微分を作成することは、図３に示す図に比べて、温度Ｔ１及びＴ２の曲線における相違をさらによりはっきりと明白にする。

この相違は、図５に提示した図に示される時間微分ｄＴ１／ｄｔとｄＴ２／ｄｔの間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔによって、特に明らかにされる。温度Ｔ１は、負荷変動の直後、急速に上昇するが、しかし、温度Ｔ２は、比較的ゆっくりとだけ上昇するので、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの場合、この時間範囲の間はいくぶん大きい正値が来る（図５参照）。しかし、温度Ｔ１はさらに、相対的に速やかに定常状態値に向かおうとし又は到達し、一方、温度Ｔ２は、なお依然として上昇しているので、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔは、顕著な極大値を通過する。次に、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの値は、符号を変え、負になる。負値の領域において極小値を通過し、定常状態の温度条件に近づくにつれて、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔは、負値から始まって、またゼロラインに近づく。したがって、触媒コンバータ４の存在の故に、特に負荷変動があった場合に、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの大きさに関して比較的大きい値が一般に得られる。この作用は、主に触媒コンバータ４の蓄熱作用に基づいており、一方、触媒コンバータ４での触媒反応によって引き起こされる発熱は、特に突然の負荷変動があった場合に、軽微な作用を有する。反対に、特に評価されるべき排気管区間１５に構成要素がない場合、小さい値の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが来る。したがって、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔのある範囲の値を予め定め、その範囲内で信号を発生させて、排気管区間１５における浄化活性を有する構成要素の不存在を示すことが可能である。このタイプの範囲値の範囲を定める限界値Ｄ１及びＤ２が、図５に示した図に含まれている。

差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが限界値Ｄ１及びＤ２によって所定の範囲値内にあり、かつ同時に特定のエンジン運転条件などの特定の条件が存在する場合にだけ発生される信号が、構成要素が存在しないことを示すことが好ましい。一例として、浄化活性を有する構成要素の不存在を示す信号が、予め定め得る時間の間、定常状態のエンジン運転条件が存在する場合に出力されるのを防止することが可能であり、又は負荷変動の範囲もまた勘案することができる。さらに、限界値Ｄ１及びＤ２を規定するときに、排気ガスの質量流量を勘案することが有利である

さらに、温度Ｔ１及び／又はその時間微分ｄＴ１／ｄｔの曲線も勘案することが、特に好ましい。このようにするために、排気管区間１５の入口側１３での温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔの範囲値を予め定める。温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔのこの範囲値は、予め定められる可変上限界値によって、及び予め定められる可変下限界値によって、同様に定義される。この場合、Ｇ１によって示される上限界値もまた、図４に示す図にプロットされている。対応する下限界値は負であることが好ましく、したがって、図４に示す図にはプロットしてない。したがって、図４及び５に示した図にプロットされている限界値Ｇ１、Ｄ１、Ｄ２によって、ｔ_ｘとｔ_ｙの間の時間範囲で（図４及び５参照）、「浄化活性を有する構成要素が存在しない」を示す誤り信号の発生及び出力の判断因子である判定基準が、この場合満たされる。触媒コンバータ４の上流側の排気ガス温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔもまた勘案しているという事実の故に、触媒コンバータ４での反応熱の放出が入口側温度Ｔ１に全く作用しないので、反応熱の作用によって引き起こされる誤診を回避することが可能である。

図３と同様に、図６に示した図は、エンジン１で高負荷から低負荷へ負荷変動があった場合の温度Ｔ１及びＴ２の曲線を示す。負荷変動の前後で、各々の場合定常状態の条件が存在する。図から分かるように、エンジン１の低エンジン負荷の故に低温度の排気ガスが放出されるので、温度Ｔ１は、負荷変動の後、急勾配で低下し、それはｔ_０の瞬時に起こる。比較すると、温度Ｔ２は、著しく低い勾配で低下する。この理由は、主に触媒コンバータ４の蓄熱容量にある。触媒コンバータ４は、比較的高温度まで加熱されており、蓄えた熱を、それを通じて流れる今やより冷たい排気ガスにゆっくりと放出する。したがって、幅広い時間にわたって、温度Ｔ２は、温度Ｔ１よりかなり高い。本発明によれば、温度Ｔ１及びＴ２の曲線は、時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔ、及びその差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを作成することによって互いに比較され、それらは、監視用電子装置７で対応する計算演算を実行することによって行うことができる。

図７及び図８に示した図は、その結果得られた関係を示す。図７に示した図は、図６で議論した温度曲線になるエンジン負荷変動があった場合、触媒コンバータ４の上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの曲線を示す。時間微分を作成することは、図６に示した図に比べて、温度Ｔ１及びＴ２の曲線における相違をさらによりはっきりと明白にする。この相違は、図８に提示した図に示した時間微分ｄＴ１／ｄｔとｄＴ２／ｄｔの間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔから特に明らかになる。温度Ｔ１は、負荷変動の直後、急速に低下し、一方、温度Ｔ２は、比較的ゆっくりとだけ低下するので、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの場合、この時間範囲ではいくぶん大きな負値が来る（図８参照）。しかし、温度Ｔ１はさらに、相対的に速やかに定常状態値に向かおうとし又は到達し、一方、温度Ｔ２は、なお依然として低下しているので、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔは、顕著な極小値を通過する。次に、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの値は、符号を変え、正になる。正値の領域において極大値を通過し、定常状態の温度条件に近づくにつれて、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔは、正値から始まって、またゼロラインに近づく。したがって、触媒コンバータ４の存在の故に、特に負荷変動があった場合に、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの大きさに関して比較的大きい値が一般に得られる。反対に、特に評価されるべき排気管区間１５に構成要素がない場合、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの小さい値が来る。したがって、差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔのある範囲の値を予め定め、その範囲内で、パイプ区間１５における浄化活性を有する構成要素の不存在を示す信号を発生させることが可能である。予め定め得る限界値Ｄ１及びＤ２によって定義される範囲値は、図８に示した図に含まれている。

低負荷から高負荷への負荷変動があった場合の上記関係と同様に、浄化活性を有する構成要素の不存在を示す信号を出力することに関して、反対の筋書きで所定のエンジン運転パラメータを追加して勘案することもまた可能である。限界値Ｇ１、Ｄ１、Ｄ２もまた、エンジン運転条件の関数として、又は排気ガス質量流れの関数として予め定めることができる。

さらにまた、温度Ｔ１又はその時間微分ｄＴ１／ｄｔの曲線を勘案することが特に好ましい。このようにするために、排気管区間１５の入口側１３での温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔの範囲値を予め定める。温度Ｔ１の時間微分ｄＴ１／ｄｔの範囲値の範囲を定める下限界値Ｇ２は、図７に示した図にプロットされている。したがって、図７及び８に示した図にプロットされた限界値Ｇ２、Ｄ１、Ｄ２によって、ｔ_ｘとｔ_ｙの間の時間範囲で（図７及び８参照）、「浄化活性を有する構成要素が存在しない」を示す誤り信号を発生及び出力することに関する重要な判定基準が、同様に満たされる。

概説してきた本方法の好ましい手順のシーケンスを、図９に示した流れ図に再現する。この流れ図によれば、本方法は、カウンタｉを開始値ゼロに設定することによって始まる。次の手順ステップ９１又は９２では、監視用電子装置７は、選択可能な所要時間の時間にわたって温度Ｔ１及びＴ２及び現行のシステム時間ｔを読みとり、時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの値を定める。ステップ９３では、差分ΔｄＴ／ｄｔ＝ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔがこれらの値から求められる。ステップ９４では、パイプ区間１５の入口領域１３における温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔが、予め定め得る限界値Ｇ１を超えているかどうか、すなわち同様に急勾配の温度上昇があるかどうかを尋ねる。もしそうならば、ステップ９６では、差分ΔｄＴ／ｄｔが予め定め得る限界値Ｄ１を超えているかどうかを尋ねる。もしそうならば、故障は検出されず、その手順は開始に戻る。

ステップ９４で尋ねた質問の結果が、温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔが予め定め得る限界値Ｇ１を超えていないということであった場合、次にステップ９５で、ｄＴ１／ｄｔが予め定め得る限界値Ｇ２未満であるかどうかを尋ねる。この質問に、丁度ステップ９４のように、同様に「ｎｏ」と回答された場合、少なくともおおよその定常状態条件が存在する。次に、排気管区間１５は、浄化活性を有する構成要素の存在について評価されず、手順はルーチンの開始に戻る。ステップ９５で尋ねた質問の結果が、温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔが限界値Ｇ２未満であることを示した場合、次に、ステップ９７で、差分ΔｄＴ／ｄｔが予め定め得る限界値Ｄ２未満であるかどうかを尋ねる。同様にそうである場合、故障は検出されず、その手順は開始に戻る。

ステップ９６又はステップ９７での質問が、「ｎｏ」と回答された場合、Ｄ１及びＤ２によって範囲を定められた範囲値の外側にある相違が予期されることになるので、異常が存在する。任意の因子の作用を除外するために、カウンタｉが増加され（ステップ９８）、限界値ｉ_{ｌｉｍｉｔ}にすでに到達したかどうかを（ステップ９９）、すなわち異常を示す結果が十分な回数来たかどうかを尋ねる。もしそうならば、ステップ１００でルーチンの終りに到達し、故障メッセージ「浄化活性を有する構成要素が存在しない」、又は「適当でない構成要素」が出力される。

温度Ｔ１は、測定によって必ずしも定められる必要はないことが理解されよう。むしろ、評価されるべき排気管区間１５の入口側１３に存在する温度値又は温度曲線を、モデルを作成することで、又はエンジン運転の特性要因図に基づいて、あるいは何らかの他のやり方で、計算によって定めることもまた可能である。やはりこのタイプの手順を使用して、不適当なタイプの構成要素が排気管区間１５に取付けられているかどうかを評価できることもまた理解されよう。これは、非定常状態のエンジン運転条件下で、構成要素が、排気管区間１５に提供することを意図した構成要素より強い又は弱い熱供給源又はヒートシンクとして作用するような場合である。この点で十分に信頼できる評価を実行するために、例えば、限界値Ｄ１、Ｄ２、Ｇ１、Ｇ２を適合させることが可能である。一例として、限界値Ｇ１、Ｇ２によって定められる範囲を拡大させることができる。

本発明による本方法の第２の実施形態では、監視用電子装置７は、評価されるべき排気管区間１５の出口側１４での温度の計算値Ｔ２^＊を提供する。したがって、エンジンの運転条件に依存して、その結果は、計算によって定められる温度Ｔ２^＊の曲線であり、排気管区間１２の出口側で測定される温度Ｔ２の曲線と比較される。本発明による本方法の第１の実施形態と同様に、この場合も温度の時間微分及び得られた値の間の差分が作成される。次に、判断された値ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔは、信頼性について確認される。この場合も、この確認を、エンジンの存在、流体動的又は蓄熱判定基準に連動させることができる。この場合、差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが、任意選択の所定の限界値Ｄ１及びＤ２によって定められるある範囲値内にある場合、その値は信頼できよう。この場合、意図した構成要素の標準性能が確立される。

図１０に示した有益な手順が、流れ図によって再現されている。この場合、ステップ１０１で、出口側温度Ｔ２の期待値Ｔ２^＊及びその時間微分ｄＴ２^＊／ｄｔは、Ｔ１（入口側温度）、ｔ（システム時間）、及びｍ_ｅｘｇ（排気ガス質量流量）などの種々の入力データを使用して求められる。温度Ｔ２の変化速度ｄＴ２／ｄｔは、測定センサ６から供給される測定された値及びシステム時間ｔに基づいて、ステップ１０２で定められる。ステップ１０３では、これらの値から差分ΔｄＴ／ｄｔ＝ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔを定める。ステップ１０４及び１０５では、それぞれ、この差分が上限界値Ｄ１より大きいかどうか、及び、下限界値Ｄ２より小さいかどうかを尋ねる。両方の場合の応答がｎｏである場合、予期される標準的な動作からの偏差がないので、排気管区間１５は正常な状態であると判明する。したがって、この場合その手順はルーチンの開始に戻る。しかし、どちらかの質問が「ｙｅｓ」で回答された場合、温度Ｔ２の曲線が、予期される計算された曲線から比較的大きい範囲にまで逸脱するので、異常が検出される。この場合、カウンタｉはステップ１０６で増加され、次に、限界値ｉ_{ｌｉｍｉｔ}にすでに到達したかどうか（ステップ１０７）、すなわち異常を示す結果が十分な回数来たかどうかを尋ねる。もしそうならば、ステップ１０８でルーチンの終りに到達し、故障メッセージ「構成要素が存在しない又は適当でない」が出力される。

温度Ｔ１の変化速度ｄＴ１／ｄｔについて特定の範囲値を勘案することもまた、特に有益である。ｄＴ１／ｄｔの値が、任意選択の所定の限界値によって定義することができるある範囲値の外側にあり、かつ同時に、差分ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔが、同様に、任意選択の予め定め得る限界値によって定義することができるある範囲値の外側にある場合、浄化活性を有する構成要素の不存在、又は適当でない構成要素の存在が検出される。したがって、評価されるべき排気管区間１５の入口側１３での温度が、十分に急勾配の変化であるかどうかをさらに尋ねて、この情報もまた勘案される。これらの限界値を、再度Ｇ１、Ｇ２及びＤ１、Ｄ２によって示した場合、図１０に示した流れ図の手順は、図９に示した流れ図において採用したそれに類似するはずである。

また、記述した手順を使用して、排気ガスシステムの複数の排気管区間を全体として監視できることが理解されよう。排気管区間を、並列に又は直列に取付けることができる。もしそれらを直列に取付ける場合、一つのパイプ区間の出口側での温度曲線を、さらに次のパイプ区間の入口側での温度曲線としてみなすことができる。

排気管に浄化活性を有する構成要素として取付けられた触媒コンバータを有する内燃機関の概略ブロック図を示す図。 典型的な内燃機関の運転において、触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間曲線を示す図。 低負荷から高負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間曲線を示す図。 低負荷から高負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの時間曲線を示す図。 低負荷から高負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔ間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの時間曲線を示す図。 高負荷から低負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間曲線を示す図。 高負荷から低負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの時間曲線を示す図。 高負荷から低負荷へ負荷変動する内燃機関運転中の触媒コンバータの上流側及び下流側で測定された温度Ｔ１及びＴ２の時間微分ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔ間の差分ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔの時間曲線を示す図。 本発明による方法を実行する場合の好ましい手順の流れ図を示す図である。 本発明による方法を実行する場合の別の好ましい手順の別の流れ図を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 吸気管路
３ 排気管
４ 浄化活性を有する構成要素（触媒コンバータなど）
５、６ 温度センサ
７ 監視用電子装置
８ 電子制御ユニット
９、１１、１２ 信号ライン
１０ 信号ライン（双方向性の変復調回線）
１３ 入口側
１４ 出口側
１５ 排気管区間

Claims (16)

1. 内燃機関（１）を有し、監視用電子装置（７）を有する自動車の排気ガスシステムを監視する方法であって、
   浄化活性を有する構成要素（４）を収容することを意図した排気管区間（１５）の出口側（１４）に取付けられた温度センサ（６）によって出口側排気ガス温度（Ｔ２）を測定し、
   前記監視用電子装置（７）が、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）の時間変化を、前記排気管区間（１５）の入口側（１３）での入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間変化と比較し、
   前記監視用電子装置（７）が、前記比較から、排気管区間（１５）内に、浄化活性を有する構成要素（４）が存在するか否か、または適当でない構成要素が存在するかを判定し、
   判定に応じて、前記監視用電子装置（７）が、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生する
   ことを特徴とする方法。
2. 前記監視用電子装置（７）が、入口側排気ガス温度（Ｔ１）及び測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）のそれぞれの時間微分（ｄＴ１／ｄｔ、ｄＴ２／ｄｔ）、及びそれらの微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）を定めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記監視用電子装置（７）が、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にある場合、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記監視用電子装置（７）が、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にあり、かつ、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 内燃機関（１）を有し、監視用電子装置（７）を有する自動車の排気ガスシステムを監視する方法であって、
   浄化活性を有する構成要素（４）を収容することを意図した排気管区間（１５）の出口側（１４）に取付けられた温度センサ（６）によって出口側排気ガス温度（Ｔ２）を測定し、
   前記監視用電子装置（７）が、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）の時間変化を、前記排気管区間（１５）の出口側（１４）での排気ガス温度の計算値（Ｔ２^＊）の時間変化と比較し、
   前記監視用電子装置（７）が、前記比較から、排気管区間（１５）内に、浄化活性を有する構成要素（４）が存在するか否か、または適当でない構成要素が存在するかを判定し、
   判定に応じて、前記監視用電子装置（７）が、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生する
   ことを特徴とする方法。
6. 前記監視用電子装置（７）が、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）及び排気ガス温度の計算値（Ｔ２ ^＊ ）のそれぞれの時間微分（ｄＴ２／ｄｔ、ｄＴ２^＊／ｄｔ）、及びそれらの微分間の差分（ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）を定めることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記監視用電子装置（７）が、微分間の差分（ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記監視用電子装置（７）が、入口側排気ガス温度（Ｔ１）、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）、及び前記排気管区間（１５）の出口側（１４）での排気ガス温度の計算値（Ｔ２^＊）のそれぞれの時間微分（ｄＴ１／ｄｔ、ｄＴ２／ｄｔ、ｄＴ２^＊／ｄｔ）を定め、その微分間の差分（ｄＴ２^＊／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にあり、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項１又は５に記載の方法。
9. 内燃機関（１）を有する自動車の排気ガスシステムを監視する監視用電子装置（７）であって、
   浄化活性を有する構成要素（４）を収容することを意図した排気管区間（１５）の出口側（１４）に取付けられた温度センサ（６）からの出口側排気ガス温度（Ｔ２）が供給され、
   測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）の時間変化を、前記排気管区間（１５）の入口側（１３）での入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間変化と比較する手段と、
   前記比較から、排気管区間（１５）内に、浄化活性を有する構成要素（４）が存在するか否か、または適当でない構成要素が存在するかを判定する手段と、
   判定に応じて、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生する手段と、
   を備えることを特徴とする監視用電子装置。
10. 前記比較する手段は、入口側排気ガス温度（Ｔ１）及び測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）のそれぞれの時間微分（ｄＴ１／ｄｔ、ｄＴ２／ｄｔ）、及びそれらの微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）を定めることを特徴とする請求項９記載の監視用電子装置。
11. 前記判定する手段は、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にあるかを判定し、前記信号を発生する手段は、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にある場合に、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする請求項１０に記載の監視用電子装置。
12. 前記判定する手段は、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にあるか、かつ、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にあるかを判定し、前記信号を発生する手段は、微分間の差分（ｄＴ１／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値内にあり、かつ、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合に、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする請求項１０に記載の監視用電子装置。
13. 内燃機関（１）を有する自動車の排気ガスシステムを監視する監視用電子装置（７）であって、
    浄化活性を有する構成要素（４）を収容することを意図した排気管区間（１５）の出口側（１４）に取付けられた温度センサ（６）からの出口側排気ガス温度（Ｔ２）が供給され、
    測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）の時間変化を、前記排気管区間（１５）の出口側（１４）での排気ガス温度の計算値（Ｔ２ ^＊ ）の時間変化と比較する手段と、
    前記監視用電子装置（７）が、前記比較から、排気管区間（１５）内に、浄化活性を有する構成要素（４）が存在するか否か、または適当でない構成要素が存在するかを判定する手段と、
    判定に応じて、前記監視用電子装置（７）が、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生する手段と、
    を備えることを特徴とする監視用電子装置。
14. 前記比較する手段は、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）及び排気ガス温度の計算値（Ｔ２ ^＊ ）のそれぞれの時間微分（ｄＴ２／ｄｔ、ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ）、及 びそれらの微分間の差分（ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）を定めることを特徴とする請求項１３に記載の監視用電子装置。
15. 前記判定する手段は、微分間の差分（ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にあるかを判定し、前記信号を発生する手段は、微分間の差分（ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合に、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項１４に記載の監視用電子装置。
16. 前記比較する手段は、入口側排気ガス温度（Ｔ１）、測定した出口側排気ガス温度（Ｔ２）、及び前記排気管区間（１５）の出口側（１４）での排気ガス温度の計算値（Ｔ２ ^＊ ）のそれぞれの時間微分（ｄＴ１／ｄｔ、ｄＴ２／ｄｔ、ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ）を定め、
    前記判定する手段は、その微分間の差分（ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にあるか、かつ、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にあるかを判定し、
    前記信号を発生する手段は、その微分間の差分（ｄＴ２ ^＊ ／ｄｔ−ｄＴ２／ｄｔ）が所定の範囲値外にあり、入口側排気ガス温度（Ｔ１）の時間微分（ｄＴ１／ｄｔ）が所定の範囲値外にある場合に、前記浄化活性を有する構成要素（４）の不存在、又は適当でない構成要素の存在を示す信号を発生させることを特徴とする、請求項９又は１３に記載の監視用電子装置。

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