JP4584517B2 - 内燃機関の排気ダクト内に配設されたｎｏｘセンサの機能監視方法 - Google Patents

内燃機関の排気ダクト内に配設されたｎｏｘセンサの機能監視方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された特徴を有する内燃機関の排気ダクト内に配設されたＮＯXセンサの機能監視方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の有毒物質エミッションの還元のために排気ガスダクト内に配設されたＮＯXセンサの機能監視方法に好適な触媒を配置することが公知である。一方では触媒中でＣＯ、ＨＣ又はＨ2のような還元剤として作用し得る有毒物質が空気中の酸素で酸化され、そして他方では同様に燃焼工程の間に内燃機関内に形成されたＮＯXが触媒における還元剤によって窒素に還元される。
【０００３】
内燃機関が消費に好適な希薄燃焼運転されている場合、空気−燃料混合物中の酸素の割合は高められかつそのために排気ガス中の還元剤の割合は減少する。勿論それによって最早ＮＯXガスの充分な変換は継続されることができない。補助のために、排気ガスダクト中にＮＯXコンバータが配置され、ＮＯXコンバータは触媒を備えたＮＯX触媒コンバータに統合されることができる。ＮＯX触媒コンバータは、ＮＯX反応生成物の排気温度が越えられるか又ＮＯXコンバータ性能が失われるまでの間ＮＯXを吸収する。したがってこの時点の前に、ＮＯXエミッションを阻止するために、ＮＯX触媒コンバータの再生のためにλ≦１による再生運転への切換えが行われなければならない。
【０００４】
再生の必要性はＮＯX触媒コンバータの下流で検出されたＮＯX濃度に依存していることが公知である。ＮＯXセンサ濃度はＮＯXセンサによって検出される。ＮＯXセンサに誤機能がある場合に高すぎるＮＯXエミッションが生じ得ること又は先を見越した再生措置によって不必要に大量消費が行われることは不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、場合によっては好適な対策を講ずることができるために、簡単な方法でＮＯXセンサのそのような誤機能を検出することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は、請求項１及び５に記載された特徴を有するＮＯXセンサの機能監視のための方法によって解決される。
即ち、
（ａ）ＮＯXセンサの測定信号に基づいて診断時間内に、ＮＯX触媒コンバータによって吸収されたＮＯX量が検出され、
（ｂ）同時にＮＯX触媒コンバータのためのモデルに基づいて吸収されたＮＯX目標量が計算され、
（ｃ）ＮＯX目標量（制御値ＫＷn）に対するＮＯX量の比が下限値Ｇnu又は上限値Ｇnoと比較されることによって、又は
（ａ）ＮＯX触媒コンバータの完全なＮＯX再生のための時間ｔmesが検出され、
（ｂ）ＮＯX触媒コンバータ及び測定され又は計算されたＮＯX蓄積状態のモデルに基づいて、ＮＯX再生のための目標時間ｔmod が計算され、そして
（ｃ）目標時間ｔmod（制御値ＫＷt）に対する前記再生時間ｔmesの比が下限値Ｇtu又は上限値Ｇtoと比較されることによって、
簡単な方法でＮＯXセンサの機能監視が行われる。
【０００７】
方法の好適な構成において、上限値Ｇno、Ｇtoを制御値ＫＷn又はＫＷtが越えた場合又は下限値Ｇnu、Ｇtuを制御値ＫＷn又はＫＷtが下回った場合、保守信号が発生する。そのような保守信号の発生後、好適な保守措置によって誤りが除去され又は場合によってはＮＯXセンサが交換される。
【０００８】
更に、ＮＯX触媒コンバータの完全なＮＯX再生の直後かつ内燃機関の希薄燃焼運転への切換えの直後に、診断時間が開始されるように診断時間を確定することは有利である。有利な方法で診断断間はＮＯX触媒コンバータの再生の必要性の確認後又は再生運転への切換えと共に終了する。
【０００９】
ＮＯXセンサの機能監視は、内燃機関における連続的に一定に行われる希薄燃焼運転が検出される場合に好適な方法でＮＯXセンサの機能監視は行われる。この方法で触媒コンバータモデルに基づく内燃機関の動的運転の考慮し難い影響が回避されることができる。
【００１０】
本発明の他の好適な構成は、その他の従属請求項に記載された特徴から得られる。
【００１１】
本発明を添付した図面に基づいて実施例において詳しく説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は、排気ダクト１２中に一次触媒１４とＮＯX触媒コンバータ１６とを有する内燃機関１０の構成を示す。一次触媒１４及びＮＯX触媒コンバータ１６は、内燃機関１０の有毒物質エミッションの減少のために役立つ。
【００１３】
このために通常の方法で、ＣＯ、ＨＣ又はＨ2のような形成された還元剤の空気酸素による酸化を可能にする触媒成分を触媒１４、１６は有する。少なくともＮＯX触媒コンバータ１６は触媒成分を有し、触媒成分は空気−燃料混合物の燃焼工程の間に形成されたＮＯXが還元剤によって還元されることを可能にする。勿論内燃機関１０が希薄燃焼運転中にある場合、ＮＯXの充分高い変換を持続するために、一般に排気ガスにおける還元剤の割合は不十分である。したがって希薄燃焼運転においては、ＮＯX触媒コンバータ１６のコンバータ成分によってＮＯXが窒素として吸収される。
【００１４】
ＮＯ X の吸収は、ＮＯX反応生成物の排気温度が越えられるか又はＮＯX触媒コンバータが消耗するかまでの間のみ行われることができる。その後この時点の前に、λ≦１の再生運転への切換えが行われなければならない。公知の方法でＮＯXセンサ１８によって検出されたＮＯ X 濃度好ましくはＮＯX 放出量が再生の必要性にとって決定的なものである。このために相応した測定信号が例えばエンジン制御装置２０に導入され、そこで評価されかつ内燃機関１０の作業モードの制御のために使用される。
【００１５】
図２は、この実施例による内燃機関１０の動的運転中のＮＯXセンサの機能監視が行われることができるためのブロック図を示す。このステップＳ１において、先ず、ＮＯX触媒コンバータ１６の完全なＮＯX再生が実施されたかが検出される。そうでない場合には、センサ１８の機能監視が中断される（ステップＳ２）。
【００１６】
希薄燃焼運転の開始と共に（ステップ３）同時にＮＯX触媒コンバータ１６中に蓄積されたＮＯX量の検出が行われる。このために一方ではＮＯXセンサ１８による予め設定された診断時間中、ＮＯX触媒コンバータ１６の下流のＮＯX濃度が検出されかつ集計されかつ続いて内燃機関１０の測定された又は計算されたＮＯX の生の放出量から減算される。他方ではＮＯX触媒コンバータ１６の公知のモデルによってかつＮＯX の生の放出量に基づいて、吸収されたＮＯX目標量が計算される。ＮＯX目標量は新鮮なＮＯX触媒コンバータ１６によって吸収されることができるＮＯX量の最大値に相応する。
【００１７】
ステップＳ４において、診断時間中内燃機関１０が一定に行われる希薄燃焼運転状態にあるか否かが連続的に検査される。動的事象、例えば定常運転への切換え又はスラスト遮断による故障の際に、診断時間中計算されたＮＯX目標量が特別に誤差を有する、従って機能監視（Ｓ５）の中断が行われる。好ましくは診断時間は診断時間が既に説明したように、希薄燃焼運転（ステップ３）への切換えで開始されかつ再生の必要性が検出される（ステップＳ６）までの間継続される。
【００１８】
そのような再生の必要性は、例えばＮＯXのしきい値の形でＮＯXセンサ１８を介して検出されることができる。再生の必要性が存在する場合、λ≦１の再生運転（ステップＳ７）への切換えが開始される。同時にタイムカウンタがスタ−トされ、タイムカウンタによって完全なＮＯX再生のための時間ｔmesが検出されるべきである。
【００１９】
ＮＯX触媒コンバータ１６のためのＮＯXセンサ１８を介して検出された吸収されたＮＯX量とＮＯX目標量との比から、ステップＳ８において、制御値ＫＷnが形成される。ステップＳ９で制御値ＫＷnが上限値Ｇnoが越えられ又は下限値Ｇnuを制御値ＫＷnが下回ると、ＮＯXセンサ１８の欠陥が存在し、かつ保守信号が発生する（ステップＳ１０）。上限値Ｇnoは通常の方法で上限値が新鮮なＮＯX触媒コンバータ１６におけるＮＯX目標量に対するＮＯXセンサ１８を介して検出されたＮＯX量の比を再現するように通常の方法で選択される。
【００２０】
両限界値Ｇno、Ｇnu の間に制御値ＫＷnがある場合、ステップＳ１１においてＮＯX再生が完全に実施されたか否かが検査される。このために例えばＮＯX触媒コンバータ１６の下流に配設されているラムダセンサ２２が好適である。ＮＯX再生の終了に向かって明らかにラムダ値が低下しかつ例えば好適なしきい値を予め設定することによって、タイムカウンタのための停止信号が設定されることができる（ステップＳ１３）。ＮＯX再生が早期に中断されると、ここでもＮＯXセンサ１８の機能監視の中断が行われる（ステップＳ１２）。
【００２１】
触媒コンバータモデルによって、測定され又は計算されたＮＯX蓄積状態から、ＮＯX再生のための目標時間ｔmodが計算される。目標時間ｔmodに対する再生時間ｔmesの比は、制御値（ＫＷt）を供給する（ステップＳ１４）。制御値ＫＷtはステップＳ１５における上限値Ｇto又は下限値Ｇtu と比較される。制御値ＫＷtが上限値Ｇtoを上回り又は下限値Ｇtuを制御値ＫＷtが下回ると、センサ故障が存在し、保守信号が発生される（ステップＳ１６）。そうでない場合、ステップＳ３で開始された機能監視の新たなサイクルが導入されることができる。上限値Ｇtoは、更に上限値が新鮮なＮＯX触媒コンバータ１６中の目標値ｔmodに対する再生時間ｔmesの比が再現されるように選択される。
【００２２】
また、センサ信頼度について、例えば触媒の蓄積機能が悪い例では、測定された僅かな充填度が生じるのみでなく、同時に相応した程度に測定された必要な再生時間が減少されるか否かが検査される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ＮＯX触媒コンバータとＮＯXセンサとを備えた内燃機関の図式的配列を示す図である。
【図２】 図２は、実施例によるＮＯXセンサの機能監視のためのブロック線図を示す図である。
【符号の説明】
１６ ＮＯX触媒コンバータ
１８ ＮＯXセンサ
Ｇno 上限値
Ｇnu 下限値
ＫＷt 制御値
ＫＷn 制御値

Claims (7)

  1. 内燃機関の排気ダクト内であって、ＮＯX触媒コンバータの下流に配設されているＮＯXセンサの機能監視方法において、
    （ａ）ＮＯXセンサ（１８）の測定信号に基づいて診断時間内に、ＮＯX触媒コンバータ（１６）によって吸収されたＮＯX量が検出され、
    （ｂ）同時にＮＯX触媒コンバータ（１６）のためのモデルに基づいて、吸収されたＮＯX目標量が計算され、
    （ｃ）ＮＯX目標量（制御値ＫＷn）に対するＮＯX量の比が、下限値（Ｇnu)又は上限値(Gno）と比較されることを特徴とする前記方法。
  2. 上限値(Gno）を制御値（ＫＷn）が越えた際又は下限値（Ｇnu)を制御値（ＫＷn）が下回った際に、保守信号が発生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 診断時間が、ＮＯX触媒コンバータ（１６）の完全なＮＯX再生の直後かつ内燃機関の希薄燃焼運転への切換えの直後に開始されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 診断時間が、ＮＯX触媒コンバータ（１６）の再生の必要性の確認後または再生運転への切換えと共に終了することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 内燃機関の排気ダクト内であって、ＮＯX触媒コンバータの下流に配設されているＮＯXセンサの機能監視方法において、
    （ａ）ＮＯX触媒コンバータ（１６）の完全なＮＯX再生のための時間（ｔmes）が検出され、
    （ｂ）ＮＯX触媒コンバータ（１６）のためのモデル及び測定され又は計算されたＮＯX蓄積状態に基づいて、ＮＯX再生のための目標時間（ｔmod）が計算され、そして
    （ｃ）目標時間（ｔmod)(制御値ＫＷt）に対する前記再生時間（ｔmes）の比が下限値（Ｇtu)又は上限値(Gto）と比較されることを特徴とする前記方法。
  6. 上限値(Gto）を制御値（ＫＷt）が越えた際又は下限値（Ｇtu)を制御値（ＫＷt）が下回った際に、保守信号が発生されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. ＮＯXセンサ（１８）の機能監視が、連続的に一定に行われる希薄燃焼運転の後にのみ行われることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
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