JP4404900B2 - 酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法及び装置並びに酸化窒素触媒トラップ装置の周期的な再生方法 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の内燃エンジンの排気ガスが通過する酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された、酸化窒素の質量の推定方法及び装置並びに酸化窒素触媒トラップ装置の周期的な再生方法に関する。
このような触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定は、触媒トラップ装置の再生過程中に、エンジンにリッチな燃料混合気を供給することによる、触媒トラップ装置の再生の管理のために特に有用である。
自動車からの汚染ガスの引き下げられた排出限度に適合するために、エンジンの排気ラインに、触媒トラップ装置を設けることが可能である。従来の酸化触媒とは対照的に、触媒トラップ装置は、不連続的に動作する。すなわち、リーンな燃料混合気の通常の動作においては、触媒トラップ装置は酸化窒素を捕捉するが、捕捉した酸化窒素を処理することはしない。触媒トラップ装置を再生するためには、短時間の触媒トラップ装置の再生中に、その時に排出される大量の不燃焼炭化水素及び一酸化炭素によって、蓄積された酸化窒素が還元されるように、エンジンをリッチな燃料混合気で作動させる必要がある。
全ての汚染物質の処理を最適化するためには、酸化窒素捕捉過程と、触媒トラップ装置再生過程を、可能な限り適切に管理する必要がある。リーンな燃料混合気での通常のエンジン動作中に、酸化窒素の所定量が蓄積される時間、あるいは少なくとも触媒トラップ装置の酸化窒素蓄積および除去効率を推定することが特に必要である。
ＤＥ １９９ ０７ ３８２は、酸化窒素触媒トラップ装置の上流の温度からの、該装置の温度の推定に関するものである。しかしながら、吸収された酸化窒素の量、あるいは蓄積及び除去効率の推定には用いられていない。
ＤＥ １９９ ０７ ３８２
上記に鑑み、本発明の目的は、酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量を、従来の方法よりも正確に推定することを可能にする解決策を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、触媒相を有し、電子制御装置を有する自動車の内燃エンジンの排気ガスが通過する、酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法において、
上記触媒トラップ装置を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器に分割し、
排気ガスが通過したときの、上記触媒トラップ装置の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルを、上記触媒トラップ装置の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジンからの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルと結合し、
上記酸化窒素触媒トラップ装置のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を、上記個別の反応器ｉの触媒相の温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする。
上記触媒トラップ装置を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器に分割し、
排気ガスが通過したときの、上記触媒トラップ装置の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルを、上記触媒トラップ装置の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジンからの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルと結合し、
上記酸化窒素触媒トラップ装置のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を、上記個別の反応器ｉの触媒相の温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする。
触媒相の酸化窒素吸収特性は、吸収箇所の温度と強く関連している。従って、触媒相の熱的状態に基づく吸収モデルのサーマルモデルとの結合によって、推定の効果的な改良が可能になる。
また、上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ＮＳ＿ｉ）は、次式、
間隔ｔ ０ 〜ｔ：上記触媒トラップ装置の最後の再生フェーズの終末と現在時点との間の時間間隔（ｓ）、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳ＿ｉ（ｔ ０ ）：上記触媒トラップ装置の最後の再生フェーズの終末に該当する時間ｔ ０ における上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量の推定値（ｇ）、
を用いて計算されることを特徴とする。
また、上記触媒トラップ装置全体の中に蓄積された酸化窒素の合計質量（ＮＳ）は、次式、
ＮＳ：上記触媒トラップ装置全体の中に蓄積された酸化窒素の合計質量（ｇ）、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
を用いて計算されることを特徴とする。
また、最後の上記個別の反応器ｎから出る処理されなかった酸化窒素の質量流量は、次式、
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ＝ＮＯｘ＿ｎ×（１−Ｅｆｆ＿ｎ）
ここに、
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ：上記触媒トラップ装置（１）を通過後の排気ガスの出口における、処理されなかった酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
ＮＯｘ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
Ｅｆｆ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの酸化窒素の瞬間蓄積効率、
を用いて計算されることを特徴とする。
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ＝ＮＯｘ＿ｎ×（１−Ｅｆｆ＿ｎ）
ここに、
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ：上記触媒トラップ装置（１）を通過後の排気ガスの出口における、処理されなかった酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
ＮＯｘ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
Ｅｆｆ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの酸化窒素の瞬間蓄積効率、
を用いて計算されることを特徴とする。
また、上記触媒トラップ装置を、１と６の間に含まれる数の相次ぐ個別の反応器に分割することを特徴とする。
また、触媒相を有し、電子制御装置を有する自動車の内燃エンジンの排気ガスが通過する、酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定装置において、
上記触媒トラップ装置の幾何学的配置を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器に分割する手段と、
排気ガスが通過したときの、上記触媒トラップ装置の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルと、上記触媒トラップ装置の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジンからの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルとを結合することによって、上記触媒トラップ装置の中に存在する酸化窒素の質量を推定する手段と、
上記酸化窒素触媒トラップ装置のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を実行する手段と、
を含んでなり、
上記修正を、上記個別の反応器ｉの入口温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする。
上記触媒トラップ装置の幾何学的配置を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器に分割する手段と、
排気ガスが通過したときの、上記触媒トラップ装置の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルと、上記触媒トラップ装置の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジンからの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルとを結合することによって、上記触媒トラップ装置の中に存在する酸化窒素の質量を推定する手段と、
上記酸化窒素触媒トラップ装置のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を実行する手段と、
を含んでなり、
上記修正を、上記個別の反応器ｉの入口温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする。
さらに、電子制御装置を有する自動車の内燃エンジンの排気ガスが通過する酸化窒素触媒トラップ装置の周期的な再生方法において、
上記触媒トラップ装置の中に捕捉された酸化窒素の質量を、上記方法を用いて、あるいは上記酸化窒素の質量の推定装置によって、推定することを特徴とする。
上記触媒トラップ装置の中に捕捉された酸化窒素の質量を、上記方法を用いて、あるいは上記酸化窒素の質量の推定装置によって、推定することを特徴とする。
本発明のその他の目的、特徴及び利点は、例として示され、非限定的で、添付図面を参照する、以下の説明を読むことによって明らかとなるであろう。これらの添付図面において：
図１は、本発明による自動車の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定装置のブロック図であり；
図２は、本発明による個別の反応器を示す図であり；
図３は、本発明に従って分離された装置を示す図である。
図１は、本発明による自動車の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定装置のブロック図であり；
図２は、本発明による個別の反応器を示す図であり；
図３は、本発明に従って分離された装置を示す図である。
図１は、電子制御ユニット５を有する自動車４の、リーンな燃料混合気が供給される、内燃エンジン３の排気ガス２が通過する、酸化窒素触媒トラップ装置１の中に蓄積された、酸化窒素の質量の推定装置の全体構成を表す。電子制御ユニット５は、酸化窒素触媒トラップ装置１と内燃エンジン３に接続される。
内燃エンジン３は、排出ラインの中へ排気ガス２を排出する。排気ガス２は、酸化窒素触媒トラップ装置１を通過し、酸化窒素触媒トラップ装置１は、排気ガス２の中に含まれる酸化窒素の１部を蓄積する。その後、排気ガス２は大気中へ排出される。電子制御ユニット５は、内燃エンジン３の制御装置に接続され、酸化窒素触媒トラップ装置１の再生のために、内燃エンジン３をリッチな燃料混合気で動作させる。
内燃エンジン３は、排出ラインの中へ排気ガス２を排出する。排気ガス２は、酸化窒素触媒トラップ装置１を通過し、酸化窒素触媒トラップ装置１は、排気ガス２の中に含まれる酸化窒素の１部を蓄積する。その後、排気ガス２は大気中へ排出される。電子制御ユニット５は、内燃エンジン３の制御装置に接続され、酸化窒素触媒トラップ装置１の再生のために、内燃エンジン３をリッチな燃料混合気で動作させる。
図２は、本発明による、吸収モデルについての、酸化窒素触媒トラップ装置１をｎ個の反応器（perfectly-stirred reactor：撹拌型反応器）へ分離したものの１部である、ｉ番目の個別の反応器６を示す。例として、ここでは、個別の反応器７の出口温度を、幾つかの入力データから計算することを可能にするサーマルモデルが説明される。なお、他の有効なサーマルモデルも用いることもできる。このモデルは、吸収モデルとは独立な、触媒トラップ装置１の個別の反応器７への分割も用いる。このサーマルモデルは、吸収モデルのｉ番目の個別の反応器６の入口温度に相当する、サーマルモデルのｋ番目の個別の反応器７の出口温度の計算を可能にする。サーマルモデルのｋ番目の個別の反応器７は、その出口における温度が、吸収モデルのｉ番目の反応器６の温度であるように、換言すれば、これらの２つの反応器６、７の触媒フェーズの部分が共通であるように選ばれる。
サーマルモデルのｋ番目の個別の反応器７の入り口においては、例として与えられた上記サーマルモデルは、排気ガスの質量流量Ｑｇを用い、その値は反応器７の入力８へ伝達され、温度Ｔ＿ｋ−１は、上記ｋ番目の個別の反応器７の入力９へ到達する。エンジンのボンネットの下で測定された温度Ｔｅｘｔは入力１０へ伝達され、自動車４（図１）の速度は入力１１へ伝達され、酸化窒素触媒トラップ装置１の入口における排気ガス２に含まれる物質の濃度は入力１２へ伝達される。サーマルモデルは、ｋ番目の個別の反応器７の出力１３における温度Ｔ＿ｋの計算を可能にし、温度Ｔ＿ｋは、吸収モデルについてのｉ番目の個別の反応器６の入り口温度Ｔ＿ｉとしての役割を果たし、温度Ｔ＿ｉに等しい温度Ｔ＿ｋの値が、入力１３へ伝達される。
上記吸収モデルのｉ番目の個別の反応器６の入力において、吸収モデルは、入力１３へ伝達される入口温度Ｔ＿ｉ、入力１４へ伝達される酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｉ、入力１５へ伝達される単位時間当たりの容積速度ＶＶＨ＿ｉのような修正係数、入力１６へ伝達される酸化窒素触媒トラップ装置１の劣化または硫黄汚染度のような他の可能性がある修正Corrections_iを使用する。実際、酸化窒素触媒トラップ装置１の熱的な劣化は、排気ガス２が接する特定の交換表面の非可逆的な減少をもたらす。従って、この熱的な劣化は、酸化窒素触媒トラップ装置１の酸化窒素の吸収のみならず、該酸化窒素触媒トラップ装置１の再生フェーズ中の酸化窒素の還元にも影響を及ぼす。排気ガス２と接触している活性相の非可逆変化は、例えば貴金属の焼結であり、アルミナベースの多孔質構造の非可逆変化は、例えばアルミナの焼結である。さらに、酸化窒素ＮＯｘと競合する酸化硫黄ＳＯｘは、触媒相のアクティブサイト上に結合するので、触媒相は、硫黄汚染に敏感である。これらの酸化硫黄ＳＯｘは、酸化窒素ＮＯｘの再生フェーズ中には還元または吸収されないので、還元剤が存在している状態における熱分解による特定の再生を実行する必要がある。
次いで、ブロック１７は、ｉ番目の個別の反応器６によって蓄積可能な酸化窒素の最大質量ＮＳＣ＿ｉを計算し、ブロック１７の出力１８から出力する。最大質量ＮＳＣ＿ｉは、ｉ番目の個別の反応器６の中の温度Ｔ＿ｉと、単位時間当たりの容積速度ＶＶＨ＿ｉと、ガスの組成に特に依存する。
ブロック１９は、ｉ番目の個別の反応器６の中に存在する酸化窒素の質量ＮＳ＿ｉを計算して、ブロック１９の出力２１から出力し、また、ｉ番目の個別の反応器６の酸化窒素の比ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉを計算して、ブロック１９の出力２０から出力する。ブロック１９は、ブロック１７の出力１８から入力される酸化窒素の最大質量ＮＳＣ＿ｉと、ブロック２３によって計算され、ブロック２３の出力２２から入力される、ｉ番目の個別の反応器６によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの量を表すｄＮＳ＿ｉ／ｄｔを用いて、これら（酸化窒素の最大質量ＮＳＣ＿ｉ、及びｉ番目の個別の反応器６の酸化窒素の比ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉ）の計算を実行する。吸収モデルは、ブロック１９のｉ番目の個別の反応器６の酸化窒素の比ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの、ブロック２３への、接続２０を介する繰り返しループからなる。ｉ番目の個別の反応器６の酸化窒素の最大質量ＮＳＣ＿ｉは、入口温度Ｔ＿ｉの所定の関数である。
また、ブロック２３は、ｉ番目の個別の反応器６の中の酸化窒素の瞬間蓄積効率Ｅｆｆ＿ｉを、酸化窒素の比ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉと入口温度Ｔ＿ｉの所定の関数として計算して、出力２４から出力する。
次いで、ブロック２５は、ｉ＋１番目の個別の反応器の入口における酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｉ＋１を計算して、ｉ番目の個別の反応器６の出力２６から出力する。
この計算は、入力として酸化窒素の瞬間蓄積効率Ｅｆｆ＿ｉと酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｉをとる、式（１−Ｅｆｆ＿ｉ）×ＮＯｘ＿ｉ用いて、ブロック２５によって計算される。
吸収モデルは、ｉ＋１番目の個別の反応器の吸収モデルの入力である、酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｉ＋１を計算して、ｉ番目の個別の反応器６の出力２６から出力することを可能にする。
１番目の個別の反応器の酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿１の値と、単位時間当たりの容積速度ＶＶＨ＿ｉは、既知または測定されたモデルを用いて計算される。
ｉ番目の個別の反応器６によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの量ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔは、積ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉを用いて計算される。
これから、ｉ番目の個別の反応器６に蓄積される酸化窒素の量ＮＳ＿ｉは、瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの量ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔを、触媒トラップ装置１の最後の再生フェーズの終末と現在時点との間に亘って積分し、触媒トラップ装置１の最後の再生フェーズの終末に該当する時刻ｔ０においてｉ番目の個別の反応器６の中に存在する酸化窒素の量ＮＳ＿ｉ（ｔ０）を加えることによって決定される。
最後に、酸化窒素触媒トラップ装置１の中に存在する酸化窒素の質量ＮＳは、ｉ番目の各個別の反応器６に存在する蓄積される酸化窒素の量ＮＳ＿ｉを、ｉ＝１〜ｎについて合計すること、すなわち：
図３は、本発明に従って、３つの相次ぐ個別の反応器、すなわち１番目の反応器２７、２番目の反応器２８、３番目の反応器２９へ分離された装置を示す。各ｉ番目の反応器（６）は、図２において説明されたように機能する。入口３０においては、内燃エンジン３の出口における酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｅｎｇｉｎｅが存在する。この酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｅｎｇｉｎｅは、１番目の反応器２７の入口における酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿１である。
そこで、１番目の反応器２７の出口３１から出力される、１番目の反応器２７の中に蓄積される酸化窒素の質量ＮＳ＿１と、１番目の反応器２７の出口３２から出力され、２番目の反応器２８へ入力される、酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿２が計算される。
同様に、２番目の反応器２８の出口３３から出力される、２番目の反応器２８の中に蓄積される酸化窒素の質量ＮＳ＿２と、２番目の反応器２７の出口３４から出力され、３番目の反応器２９へ入力される、酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿３が計算される。
次いで、３番目の反応器２９の出口３５から出力される、３番目の反応器２９の中に蓄積される酸化窒素の質量ＮＳ＿３と、３番目の反応器２９の出口３６から出力される酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿４、すなわち酸化窒素触媒トラップ装置１の出口３６における酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔが計算される。
このようにして、酸化窒素触媒トラップ装置１の出口３６における酸化窒素の質量流量ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔが計算され、最後の再生フェーズ以後に酸化窒素触媒トラップ装置１の中に蓄積された酸化窒素の全量を得るためには、ＮＳ＿１、ＮＳ＿２及びＮＳ＿３を合計することのみが必要である。
本発明は、触媒トラップ装置１におけるサーマルモデル（７）と吸収モデル（６）を同時に考慮して、触媒トラップ装置１の中に捕捉される酸化窒素の質量を、精確に推定することを可能にする。
また、本発明は、触媒トラップ装置１の出口３６における酸化窒素の質量流量を精確に推定することを可能にする。
さらに、本発明は、触媒トラップ装置１の中に捕捉される酸化窒素の質量の推定値及びその所定の値との比較を用いて、内燃エンジン３を短い所定の時間の間、リッチな燃料混合気で運転することによって、触媒トラップ装置１の再生を制御することを可能にする。
Claims (7)
- 触媒相を有し、電子制御装置（５）を有する自動車（４）の内燃エンジン（３）の排気ガス（２）が通過する、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法において、
上記触媒トラップ装置（１）を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器（６、７）に分割し、
排気ガス（２）が通過したときの、上記触媒トラップ装置（１）の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルを、上記触媒トラップ装置（１）の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジン（３）からの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルと結合し、
上記酸化窒素触媒トラップ装置（１）のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を、上記個別の反応器ｉの触媒相の温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置（１）の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置（１）の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする、酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法。 - 上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ＮＳ＿ｉ）は、次式、
間隔ｔ０〜ｔ：上記触媒トラップ装置（１）の最後の再生フェーズの終末と現在時点との間の時間間隔（ｓ）、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳ＿ｉ（ｔ０）：上記触媒トラップ装置（１）の最後の再生フェーズの終末に該当する時間ｔ０における上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量の推定値（ｇ）、
を用いて計算されることを特徴とする、請求項１に記載の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法。 - 上記触媒トラップ装置（１）全体の中に蓄積された酸化窒素の合計質量（ＮＳ）は、次式、
ＮＳ：上記触媒トラップ装置（１）全体の中に蓄積された酸化窒素の合計質量（ｇ）、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
を用いて計算されることを特徴とする、請求項２に記載の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法。 - 最後の上記個別の反応器ｎから出る処理されなかった酸化窒素の質量流量は、次式、
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ＝ＮＯｘ＿ｎ×（１−Ｅｆｆ＿ｎ）
ここに、
ＮＯｘ＿ｅｘｈａｕｓｔ ｏｕｔｌｅｔ：上記触媒トラップ装置（１）を通過後の排気ガスの出口における、処理されなかった酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
ＮＯｘ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）、
Ｅｆｆ＿ｎ：最後の上記個別の反応器ｎの酸化窒素の瞬間蓄積効率、
を用いて計算されることを特徴とする、請求項３に記載の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法。 - 上記触媒トラップ装置（１）を、１と６の間に含まれる数の相次ぐ個別の反応器（６、７）に分割することを特徴とする、請求項１に記載の酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定方法。
- 触媒相を有し、電子制御装置（５）を有する自動車（４）の内燃エンジン（３）の排気ガス（２）が通過する、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定装置において、
上記触媒トラップ装置の幾何学的配置を、複数（ｎ）の相次ぐ個別の反応器に分割する手段と、
排気ガスが通過したときの、上記触媒トラップ装置（１）の触媒相の温度変化を計算することを可能にするサーマルモデルと、上記触媒トラップ装置（１）の特性と、各上記個別の反応器についての上記サーマルモデルからの温度と、上記エンジン（３）からの排気ガスの質量流量との関数として、上記触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量の任意の時間における計算を可能にする吸収モデルとを結合することによって、上記触媒トラップ装置（１）の中に存在する酸化窒素の質量を推定する手段と、
上記酸化窒素触媒トラップ装置（１）のｉ（ｉ＝１〜ｎ）番目の上記個別の反応器ｉの中に蓄積された酸化窒素の質量の修正を実行する手段と、
を含んでなり、
上記修正を、上記個別の反応器ｉの入口温度の所定の関数を用いて実行し、
上記蓄積された酸化窒素の質量を、上記個別の反応器ｉの単位時間当たりの容積速度と、上記触媒トラップ装置（１）の劣化、及びその硫黄汚染からなる修正パラメータの関数を用いて計算し、
上記触媒トラップ装置（１）の各個別の反応器ｉ（ｉ＝１〜ｎ）によって瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を、
ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ＝ＮＯｘ＿ｉ×Ｅｆｆ＿ｉの式を用い、
上記瞬時に吸収される酸化窒素の単位時間当たりの質量（ｄＮＳ＿ｉ／ｄｔ）を時間に関して積分して、酸化窒素触媒トラップ装置（１）の中に蓄積された酸化窒素の質量を計算し、
ここに、
ＮＯｘ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの入口における酸化窒素の質量流量（ｇ／ｓ）であり、ＮＯｘ＿１を計算し、
Ｅｆｆ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中の瞬間蓄積効率であり、
Ｅｆｆ＿ｉは、
ＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉの計算の繰り返しループによって得られるＮＳ＿ｉ／ＮＳＣ＿ｉとＴ＿ｉの所定の関数を用いて計算し、
ここに、
ＮＳ＿ｉ：上記個別の反応器ｉの中に存在する酸化窒素の質量（ｇ）、
ＮＳＣ＿ｉ：上記個別の反応器ｉによって蓄積可能な最大酸化窒素の質量（ｇ）、
Ｔ＿ｉ：上記サーマルモデルによって計算される、上記個別の反応器ｉの入口における触媒相の温度（°Ｋ）、
であることを特徴とする、酸化窒素触媒トラップ装置の中に蓄積された酸化窒素の質量の推定装置。 - 電子制御装置（５）を有する自動車（４）の内燃エンジン（３）の排気ガス（２）が通過する酸化窒素触媒トラップ装置（１）の周期的な再生方法において、
上記触媒トラップ装置（１）の中に捕捉された酸化窒素の質量を、請求項４または５に記載の方法を用いて、あるいは請求項６に記載の装置によって、推定することを特徴とする、酸化窒素触媒トラップ装置の周期的な再生方法。
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