JP4615808B2

JP4615808B2 - 内燃機関の排気ガス経路内に配置されたｎｏｘ貯蔵触媒を脱硫する方法

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Publication number: JP4615808B2
Application number: JP2001545697A
Authority: JP
Inventors: ポット・エッケハルト; ハーン・ヘルマン; ヘーネ・ユルゲン; ゲーベル・ウルリヒ
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: CN1262742C; WO2001044630A3; US6941748B2; EP1250524A2; WO2001044630A2; US20030131591A1; JP2003518578A; CN1411533A; AU2671801A; EP1250524B1; DE50013067D1; DE19961165A1

Description

【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス経路内に配置されたＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法に関する。
【０００２】
内燃機関の排気ガスを浄化するために触媒、特にＮＯX 貯蔵触媒を使用することが公知である。この場合、内燃機関は、好ましくはリーンモード（希薄モード）で運転される。このリーンモードでは、ラムダ値は１よりも大きい。すなわち、空気燃料混合物中の燃料の量に対する酸素が過剰である。この運転モードでは、一酸化炭素ＣＯ及び完全に燃焼しなかった炭化水素ＨＣのような環境にとって有害な排気ガス構成要素が比較的僅かな割合で発生し、過剰な酸素によってほとんど環境に無害な化合物に変換され得る。その一方で、このリーンモードで比較的大量に発生する窒素酸化物ＮＯX は、完全に減少せずに、ＮＯX 貯蔵触媒内に硝酸塩として吸蔵される。このＮＯX 貯蔵触媒は、一定の期間内に再生される。内燃機関が、この期間内にλ≦１のリッチモードで稼動する。そして、十分な量の還元剤ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 が生成される。その結果、吸蔵された窒素酸化物が、窒素に定量的に変換され得る。窒素酸化物のＮＯX 貯蔵触媒からの遊離が、リッチモード（濃厚モード）中に触媒の高い温度によって促進される。
【０００３】
説明したＮＯX の吸蔵のほかに、望まないＳＯX も、リーンモード中に硫酸塩の形態でＮＯX 貯蔵触媒内に吸蔵されてしまう。このＳＯX の吸収は、触媒の貯蔵容量の減少を招く。さらに、硫酸塩の粒子の生成が、触媒面の腐食プロセスも引き起こす。そして、ＮＯX 貯蔵触媒が、再生不可能に破損する。
【０００４】
脱硫プロセスを周期的な間隔で実施することが公知である。この脱硫プロセスは、ＮＯX 貯蔵触媒にリッチ排気ガスを通す、すなわちλ≦１にして、ＮＯX の遊離温度を超える少なくとも約 600℃の温度に設定する。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許発明第 198 358 08 号明細書では、脱硫が、内燃機関の特に一定のリッチ稼動中にリッチなλ値で実施されるのではなくて、ＮＯX 貯蔵触媒にリッチ排気ガスとリーン排気ガスとを交互に通す。こうして、有毒で好ましくない匂いのする硫化水素Ｈ2 Ｓの遊離が、ほぼ完全に抑えられる。この硫化水素Ｈ2 Ｓの発生は、望ましい酸化硫黄ＳＯ2 に対して運動力学的に阻止されている。
【０００６】
脱硫の必要性の確認は、ＮＯX 貯蔵触媒の特性の劣化又はリーンガス中のＮＯX の発生を手がかりにして例えばＮＯX センサによって得られる。この場合、測定されたＮＯX の輸送量が、再生されたＮＯX 貯蔵触媒の測定された又は原型となったＮＯX の輸送量の特性と比較されることによって、ＮＯX 貯蔵触媒の特性の劣化が確認される。現時点では適切な硫黄センサは存在しないので、硫黄の混入は、流入するＮＯX の特性だけを手がかりに推測され、硫黄の直接の測定に基づいては推測されない。
【０００７】
脱硫の必要の確認と同様に、ＮＯX の特性が再び取り返されたことが確認されることによって、脱硫プロセスも、触媒の前方（上流）と後方（下流）でＮＯX の濃度だけを手がかりに検出され得る。ここでも、測定されたＮＯX の輸送量が、再生されたＮＯX 貯蔵触媒の状態と比較されることによって、残留している残留硫黄量が推測される。過程の監視が脱硫の間自体に不可能であって、その結果は脱硫の終了後に初めて判定され得る点が、この方法の欠点である。そのため、ＮＯX 貯蔵触媒は、まず初めに約 200℃〜 500℃の作業温度に冷却される必要があり、脱硫結果が不充分である場合は、場合によっては 600℃以上の脱硫温度に加熱される必要があるので、この方法は燃費の悪化を招く。他方では、過度に長い脱硫家庭が、ＮＯX 貯蔵触媒の熱的な破損を引き起こす。
【０００８】
本発明の課題は、脱硫プロセスの間の脱硫の進行の連続した監視を可能にする種類の内燃機関の排気経路内に配置されたＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法を提供することにある。この場合、一方ではＨ2 Ｓの生成を抑えなければならず、他方では脱硫期間をＮＯX 貯蔵触媒の実際の消耗状況に合わせなければならない。その結果、燃費が僅かに抑えられ得、かつＮＯX 貯蔵触媒の過度な熱による破損が回避され得る。
【０００９】
この課題は、本発明により、独立請求項１，９に記載の、
ＮＯX 貯蔵触媒の下流に配置された少なくとも１つのラムダセンサによって内燃機関の排気ガス経路内に配置されたこのＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法であって、前記内燃機関は、脱硫のためにラムダ値λ＞１のリーン運転モードとラムダ値λ＜１のリッチ運転モードとで交互に運転される方法において、
脱硫の進行が、脱硫プロセスの間の期間Ｉn の長さの変化を手がかりにして監視され、この期間Ｉn）は、ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のｎ番目のリッチ運転フェイズＴf,n の開始から前記ラムダ値λが設定されているラムダ閾値Ｓf を下回るまで持続し、このラムダ閾値Ｓf は、１よりも小さくかつ前記ＮＯX 貯蔵触媒１６の上流の設定されているリッチラムダ基準値Ｖf よりも大きいことを特徴とする方法、及び
ＮＯX 貯蔵触媒の下流に配置された少なくとも１つのラムダセンサによって内燃機関の排気ガス経路内に配置されたこのＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法であって、前記内燃機関は、脱硫のためにラムダ値λ＞１のリーン運転モードとラムダ値λ＜１のリッチ運転モードとで交互に運転される方法において、
脱硫の進行が、前記ＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダセンサ電圧Ｕnの変化を手がかりにして監視され、このラムダセンサ電圧Ｕn）は、ｎ番目のリッチ運転フェイズＴf,n の開始後の設定されている期間Ｉ _ｎ後に算出されることを特徴とする方法によって解決される。
脱硫の過程中に取り去られる吸蔵された硫化塩の量から、還元剤の量がリッチ稼動フェイズの間に次第に減っていくことが分かる。これに関連して、連続して短くなる複数の期間が観察される。硫酸塩が、これらの期間中に特に減少する。このことから、本発明により、脱硫の進行の監視が、複数の期間の長さの変化を手がかりに可能になる。この場合、期間は、ＮＯX 貯蔵触媒の下流のリッチ運転フェイズの開始からラムダ値が設定されているラムダ閾値を下回るまで持続する。そのため、このラムダ閾値は、１よりも小さくかつＮＯX 貯蔵触媒の上流の設定されているラムダ基準値よりも大きく選択される。
【００１０】
本発明の方法の好適な構成では、リッチ運転フェイズの開始を、ラムダ値がＮＯX 貯蔵触媒の上流の設定されているラムダ閾値を下回ることによって決定することが提唱されている。
【００１１】
本発明の方法の別の好適な構成では、ｎ番目の期間とその前のｎ−ｉ番目の期間との差を算定することが提唱されている。この場合、ｉは、正の整数を意味する。その差が設定されている１つの期間差を少なくとも１回下回ったときに、脱硫が終了する。このとき、ｎ番目の期間とその直前の（ｎ−１）番目の期間との差を算定すると特に好ましい。
【００１２】
本発明の好適な一構成は、期間の長さがその時間の長さに相当することを提唱する。すなわち、ｎ番目の期間が、その期間の最初と最後を時間測定することによって算定され得る。本発明の方法の別の構成では、１つの期間の進行の間にＮＯX 貯蔵触媒を通過した排気ガスの量がその期間の長さを決定することが提唱されている。これらの排気ガスの量は、例えばそれ自体公知の量気計を用いて算出され得る。期間の長さが、その期間の進行の間にＮＯX 貯蔵触媒を通過した還元剤の量を手がかりに算定されることによって、精度が別の好適な構成に応じてさらに高くなる。通過した還元剤の量は、排気ガスの測定された体積流量とＮＯX 貯蔵触媒の上流のラムダ値とから算定され得る。
【００１３】
別の本発明の方法によれば、既存のステップ応答式ラムダセンサを使用しかつリッチ運転フェイズが一定なときに、ＮＯX 貯蔵触媒の下流で測定されるラムダセンサ電圧が、脱硫の進行と共に連続してより大きな値を検出するので、脱硫プロセスの進行が、ＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダセンサ電圧の経時変化を手がかりにして同様に監視され得る。このラムダセンサ電圧は、ｎ番目のリッチ運転フェイズの開始後の設定されている期間後に算出される。ラムダセンサ電圧が、脱硫の進行と共に連続してより大きな値を検出するのは、吸蔵された硫酸塩の量が減少するためである。この硫酸塩の量は、ＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダ値の常に早く始まる降下をリッチ運転フェイズの間に引き起こす。
【００１４】
本発明の方法の好適な構成では、ＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダセンサ電圧が各リッチ運転フェイズの開始後の設定されている期間後に測定され、そのラムダセンサ電圧の変化が脱硫の進行にわたって追跡されることによって、脱硫の経緯が評価される。
【００１５】
さらに別の実施形では、ラムダセンサ電圧が、各リッチ運転フェイズの開始後の設定されている通過した還元剤の量又は排気ガスの量を基準として測定され、そのラムダセンサ電圧の変化が追跡される。
【００１６】
設定されている期間が期間，排気ガスの量又は還元剤の量に相当するか否かに関わらず、この設定されている期間がリッチ運転フェイズの長さに一致すると、さらに非常に好ましい。この構成によれば、ＮＯX 貯蔵触媒の下流の最大ラムダセンサ電圧が、各リッチ運転フェイズの終了時に算出される。
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を添付した図面に基づいて詳しく説明する。
【００１８】
図１中には、内燃機関１４の排気ガス経路１２内の触媒系１０の配置が概略的に示されている。この触媒システム１０は、ＮＯX 貯蔵触媒１６，予備触媒１８及び幾つかの温度センサ２２を有する。さらに、複数のガスセンサ１９，２０，２１が、排気ガス経路１２の数箇所に配置されている。これらのガスセンサは、内燃機関１４の排気ガスの少なくとも１つのガス成分を検出するために使用され、その測定されたガス成分に応じて信号をエンジン制御装置２４に対して出力する。このようなガスセンサ１９，２０，２１は、公知であり、例えばラムダセンサ又はＮＯX センサでもよい。
【００１９】
温度センサ２２とガスセンサ１９，２０，２１とから出力された全ての信号は、エンジン制御装置２４に対して転送される。内燃機関１４の稼動モードを、これらの測定された値に対する応答中にエンジン制御装置２４によって制御してもよい。稼動モードがλ＜１すなわちリッチ雰囲気を必要とする場合は、エンジン制御装置２４が、例えば吸引された空気の体積流量を絞り弁２８を用いて減らすか、若しくは酸素の不足した排気ガスを排気還流弁３０を通じて吸引管２６内に還流させることによって、又はこれらの双方を実施することによって、吸引管２６内の酸素濃度が、内燃機関１４の上手で低下する。こうして、排気ガス中の減少したガス成分ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 の比率が、酸素の比率に対して上昇する。
【００２０】
これに対して稼動モードをλ＞１、すなわちリーン雰囲気に設定するためには、したがって絞り弁２８が開かれる。排気ガス中のガス成分が不足しているこの条件の下では、これらのガス成分はほぼ完全に予備触媒１８内で変換、すなわち酸化され得る。これに対して存在する窒素酸化物ＮＯX が過剰な状態では、ＳＯ2 もＮＯX 貯蔵触媒１６内に吸収される。リッチ排気ガスが、還流期間中にＮＯX 貯蔵容量に応じてこの触媒を通過して、この触媒を再生する。このとき、先に吸収されたＮＯX が、このＮＯX 貯蔵触媒１６の触媒的に活性な面で還元される。同時にその一方で、硫酸塩の形態でこのＮＯX 貯蔵触媒１６内に吸蔵されたＳＯ2 が、この再生プロセス時に除去されない。何故なら、ＳＯ2 の放出は、ＮＯX の放出よりも遙かに高い温度を必要とするからである。
【００２１】
脱硫の必要性は、例えばＮＯX 貯蔵触媒１６のＮＯX 貯蔵容量を手がかりにして確認され得る。ＮＯX の発生特性は、ガスセンサ２１によって検出され得る。このガスセンサ２１は、ＮＯX 濃度をＮＯX 貯蔵触媒１６の下流で検出する。この値を理論的な若しくは経験的なモデルと比較することによって、又は例えばガスセンサ１９若しくはガスセンサ２０のうちの少なくとも１つによって検出され得るＮＯX 貯蔵触媒１６の上流に存在するＮＯX 濃度と比較することによって、このＮＯX 貯蔵触媒１６の硫黄の放出量が推測され得る。このＮＯX 貯蔵触媒１６のいわゆる被毒が存在するときは、このＮＯX 貯蔵触媒１６が、まず初めに少なくとも脱硫温度に又はこの脱硫温度を超える温度に加熱される。このＮＯX 貯蔵触媒１６の実際の温度は、例えば温度センサ２２によって検出することができる。
【００２２】
図２は、脱硫プロセスの間のＮＯX 貯蔵触媒１６の上流と下流のラムダ値の簡略化された変化を例示的に示す。この場合、実線は、ＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ値の設定されている変化を示す。この変化は、ガスセンサ２０によって検出され得る。これに対して破線は、このＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のガスセンサ２１によって測定されたラムダ値を示す。脱硫の必要性を時点ｔ0 で確認した後に、このＮＯX 貯蔵触媒１６が、加熱フェイズＴHeiz中に必要な脱硫温度に設定される。内燃機関１４の少なくとも１つの運転パラメータを変更して排気ガスの温度を上げることによって、このことは、公知の方法で実施される。
【００２３】
その最小温度が時点ｔ1 に達成された直後に、１よりも大きい設定されているリーンラムダ基準値Ｖm が最初のリーンフェイズＴm,1 の期間にわたってＮＯX 貯蔵触媒１６の上流で発生するように、内燃機関１４が、エンジン制御装置２４によって制御される。このＮＯX 貯蔵触媒１６の死空間及びこのＮＯX 貯蔵触媒１６内への酸素の吸蔵が原因で、ラムダ値の上昇が、遅延してこのＮＯX 貯蔵触媒１６の下流で観察される。このとき、このＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値が、領域４０内で上昇する。この場合、リーンラムダ基準値Ｖm が大きいほど、上昇の傾きは大きい。このリーン運転モードは、時点ｔ2 にリッチ運転モードに切り替わる。これに基づいて、エンジン制御装置２４は、内燃機関１４をリッチモードに切り替える。その結果、リッチラムダ基準値Ｖf に相当するＮＯX 貯蔵触媒１６の上流の１よりも小さいラムダ値が発生する。次いで領域４４内でラムダ値＝１まで急激に降下させるため、このＮＯX 貯蔵触媒１６の死容積が原因で、このＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値が、領域４２内で短期間にさらに上昇する。このＮＯX 貯蔵触媒１６内に吸蔵された酸素，貯蔵された硫酸塩及び場合によってはまだ存在する硝酸塩が、このリッチ運転フェイズ中に過剰状態にある還元剤で変換されるまで、すなわちこのラムダ値が領域４８内で１よりも小さい値に変化し始めるまで、このラムダ値は、値＝１のままである。同様に、内燃機関１４の運転モードの切り替えが、時点ｔ3 に開始される。これによって、２番目のリーン運転フェイズＴm,2 が始まる。変更された運転条件に対するＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値の応答は、容量が原因で同様に遅延して開始する。その結果、ラムダ値は、この２番目のリーン運転フェイズＴm,2 の開始後すぐにラムダ閾値Ｓf よりも下にある最小値を通過する。ラムダ値は、領域５０内では上昇する。この上昇の傾きは、リーンラムダ基準値Ｖm の位置だけに依存するのではなくて、このフェイズ中に必要なＮＯX 貯蔵触媒１６内への酸素の吸蔵にも依存する。酸素吸蔵容量を利用し尽くした後に、ラムダ値の急激な上昇が領域４０′において観察される。この場合、傾きはこの領域内では専らリーンラムダ基準値Ｖm の位置によって決定される。リッチフェイズＴf,2 の開始後に、また元に戻って繰返され得る。ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値が、時間的に遅延した(領域４２′)後の領域４４′内で急激に降下する。この降下はフェイズ４６′まで続く。このフェイズ４６′中では、ラムダ値がλ＝１のままである。
【００２４】
吸蔵されている硫酸塩の量が最初のリッチフェイズＴf,1 よりも少ないために、還元剤が完全に変換されるフェイズ４６′の期間は、フェイズ４６の期間よりも短い。その結果、フェイズ４８′でのリッチラムダ基準値Ｖf 方向へのラムダ値の降下の開始が、このリッチフェイズの開始後の最初のリッチフェイズＴf,1 よりも早い時点に観察される。この傾向は、後続するリッチフェイズでも続く。したがって、３番目のリッチフェイズＴf,3 で観察される領域４６″は、領域４６′よりもさらに短く、領域４８″内の１より小さいラムダ値の降下はさらに早く観察される。
【００２５】
本発明によれば、期間Ｉn が各リッチ運転フェイズに対して算出され、脱硫の過程にわたって追跡されることよって、脱硫の進行を追跡することが可能である。この期間Ｉn は、リッチ運転フェイズの開始からＮＯX 貯蔵触媒１６の下流の設定されているラムダ閾値Ｓ_ｆを下回るまで持続する。これらの時点は、図中に参照符号Ｅ1 ，Ｅ2 ，Ｅ3 で示されている。ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値は、これらの時点でラムダ閾値Ｓf に到達するか又は下回る。リッチ運転フェイズＴf,n を統一的に開始することを保証するため、ＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ閾値Ｓf を時点Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 で下回ったときをリッチ運転フェイズの開始として決定することが有益であると実証されている。したがってＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ値の理想的なより僅かな変化も対処できる。
【００２６】
図３は、リッチ稼動期間の回数ｎに対する説明した方法で算出された期間Ｉn の変化を示す。これらの期間Ｉn は、脱硫プロセスの開始時にはまだ非常に長い一方で、これらの期間Ｉn は、続く過程中にまず急激に短くなって、その後に設定されている期間差に近づく。
【００２７】
事実上もはや変化しない期間Ｉn は、脱硫がほぼ完全に進行していることを示す。本発明によれば、例えば１つの期間Ｉn とその前の期間Ｉn-i との差が算定されることによって、脱硫プロセスの進行が監視される。特に、１つの期間Ｉn と直前の期間Ｉn-1 との差が算定される。図３中には、最初の運転フェイズと２番目の運転フェイズとの間の間隔の差ΔＩ2,1 及び４番目の運転フェイズと５番目の運転フェイズとの間の間隔の差ΔＩ5,4 が例示的に示されている。間隔の差ΔＩn,n-1 の値が、脱硫プロセスの経過中に減少する。本発明によれば、実際に算出された間隔の差ΔＩn,n-1 が、設定されている期間差ΔＩG を下回る点を手段として、脱硫の中止基準が定められている。この方法が運転の変動を確実に考慮するように、設定されている期間差ΔＩG を下回る回数も、例えば２回超えたときを脱硫の中止基準として選択してもよい。
【００２８】
期間Ｉn は、例えばその開始とその終了との時点が直接検出されることによって算出され得る。この算出は、例えばＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のセンサ２０が実際のラムダ値をエンジン制御装置２４に転送することによって実施される。ＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ値がラムダ閾値Ｓf を越える時点は、エンジン制御装置２４によって認識され、間隔Ｉn の始点として記録される。ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流でもガスセンサ２１によって測定されるラムダ値がラムダ閾値Ｓf に到達する時点は、エンジン制御装置２４によって間隔Ｉn の終点として認識される。これによって、このエンジン制御装置２４は、間隔Ｉn の長さ、その実際の間隔Ｉn とその前の間隔との差Ｉn,n-1 を算定する。例えば期間差ΔＩG を下回ることによって、エンジン制御装置２４が設定された中止基準を満たしたことを確認したときは、このエンジン制御装置２４は、絞り弁２８と排気還流弁３０のサーボ手段によって内燃機関１４の運転条件を定格運転に合うように制御することによって、このエンジン制御装置２４は脱硫プロセスを終了させる。
【００２９】
説明したプロセスとは違って、還元剤の量ｍRed,n 又は排気ガスの量ｍGas,n が算出されることによって、期間Ｉn の長さを把握してもよい。この還元剤又はこの排気ガスは、ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値がラムダ閾値Ｓf より下に下がる時点からＮＯX 貯蔵触媒１６上流のラムダ値がラムダ閾値Ｓf より下に下がる時点にかけて排気ガス機構を貫流する。還元剤の量ｍRed,n は、公知でここでは詳しく説明する必要のない方法で排気ガス流量とラムダ値から算定される。期間の代わりにガスの流量を手がかりにして脱硫を監視すると、運転条件の変動に対して非常に鈍感になるという利点がある。
【００３０】
本発明の非常に好適な実施形では、ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値がラムダ閾値Ｓf (図２中の点Ｅn)を下回ることによって、リッチモードＴf,n からリーン運転モードＴm,n への運転の切替えを起動することが提唱されている。このような動的に制御された脱硫によるＮＯX 貯蔵触媒１６の上流と下流のラムダ値の変化が、図４中に示されている。この方法の変形では、期間Ｉn の長さとそれに対応するリッチフェイズＴf,n の長さとが、互いに精確に一致する。したがって、このリッチフェイズＴf,n の長さは、この脱硫方法の進行中に段階的に短くなる。この方法のこの構成の利点は、ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値が１より小さくなる時に生じる有害物質の発生を有効に抑える点にある。意味的には、この既に説明した構成の特徴は、時間で決まる間隔に対して成立するだけではなくて、排気ガスの量又は還元剤の量に基づいて決定される間隔に対しても成立する。
【００３１】
この方法に依存しない構成によれば、脱硫プロセスの進行が、リッチ運転フェイズＴf,n の間のＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダセンサ電圧Ｕn の経時変化によっても追跡され得る。ＮＯX 貯蔵触媒１６内に吸蔵されている硫酸塩の量が減少するために、リッチ間隔Ｔf,n の長さが一定であるときは、ＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ値が１より下に常により大きく降下することが観察される（図２参照）。この方法によれば、ラムダセンサ電圧Ｕn が、ｎ番目のリッチ運転フェイズＴf,n の開始後の設定されている一定の期間後に算出される。この場合、好ましくはこのリッチ運転フェイズＴf,n の開始は、同様にＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ値がラムダ閾値Ｓf より下に降下することによって決定され得る。この場合、当該設定されている間隔は、時間の間隔でもよいし、又はＮＯX 貯蔵触媒１６を通過した設定されている排気ガスの量ｍGas 又は還元剤の量ｍRed でもよい。好ましくは、この設定されている間隔は、運転フェイズＴf,n の長さに応じて選択される。したがってこの構成によれば、ラムダセンサ電圧Ｕn が、運転フェイズＴf,n の終了時に検出される。脱硫の間のＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダセンサ電圧の変化が、図５中に示されている。ここでは、リッチ運転フェイズＴf,n の間の期間Ｉn の長さが、ラムダ閾値Ｓf に相当するラムダセンサ電圧ＵSfに到達するまで脱硫期間の増大と共に段階的に減少することが分かる。これによって、ラムダセンサ電圧が、リッチフェイズＴf,n の間に次第に大きくなる。ラムダセンサ電圧Ｕn とその前のラムダセンサ電圧Ｕn-i との差ΔＵn,n-i が、例えば同様に設定されている電圧差ΔＵG を下回る点を手段として、脱硫の好ましい中止基準を定めることが可能である。
【００３２】
脱硫の進行がラムダセンサ電圧Ｕn によって監視される場合は、リッチフェイズＴf,n の長さを必ず一定にして実施しなければならない。この理由から、本発明のこの実施形は、一酸化炭素や燃焼しなかった炭化水素のような有害物質の発生がひどくなる。しかしながらこの場合に、触媒層下も含めたＮＯX 貯蔵触媒１６の定量的な浄化が、個々のリッチフェイズＴf,n 中にリッチ排気ガス雰囲気によって実施されると好ましい。こうして、脱硫期間が、著しく短くなる。
【００３３】
以上に上げた実施の形態では、ＮＯX 貯蔵触媒１６の上流の長方形の外形に設定されているラムダ値の変化を手がかりにした本発明の脱硫方法の監視を説明した。脱硫の間のＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ値の別の変化を基礎にしても、例えば三角形の外形や複雑な外形を基礎にしても、本発明の方法は同じ結果を得ることができる。さらに、内燃機関のリーン運転モードからリッチ運転モードへの切替えは、ラムダ値λがＮＯX 貯蔵触媒１６の下流の設定されているラムダ閾値Ｓm を越えることによって起動されると好ましいことが実証されている。この場合、Ｓm は、１よりも大きくかつリーンラムダ基準値Ｖm よりも小さく選択される。さらに、リーン運転モードとリッチ運転モードとの間の切替えを、ラムダ値λがＮＯX 貯蔵触媒１６の下流のラムダ閾値Ｓm を越えた後に又はＮＯX 貯蔵触媒１６の上流のラムダ閾値Ｓf を下回った後に所定の時間遅延させて起動させることが可能である。
【００３４】
期間Ｉn 又はラムダセンサ電圧Ｕn の本発明の観察値を特に再生可能に検出できるようにするためには、脱硫の間のリーンラムダ基準値Ｖm とリッチラムダ基準値Ｖf をできるだけ変更しないことが好ましい。このことは、運転モードの切替え時の時間の遅延の変更に対しても同様に言える。ラムダ基準値を或る運転条件下で厳しく設定すると、好ましくない結果、例えばトルクの急激な低下を実際に招きうる。ラムダ基準値の僅かな変更は、本発明の方法を首尾良く使用するためにはこのような条件下で問題ないことが実証されている。変更したラムダ基準値による観察値の変動は、例えば設定されている期間差又は電圧差を何度も下回る（ことを確認することを条件とする）ような、より厳しい中止基準を適用することによって対処され得る。
【００３５】
以上により、本発明の方法は、脱硫の進行を監視する高感度の器械を提供する。したがって、脱硫の期間は、実際にある要求に合わせることができる。こうして、一方では燃料が節約でき、他方では過度の脱硫時間に起因した触媒の熱による破損が阻止できる。さらに、ＮＯX 貯蔵触媒１６の脱硫に起因しない破損が、この方法を使用することによって検知され得る。すなわち、ＮＯX 貯蔵触媒の活性が期待通りに再生しなかったときは、脱硫によらない破損、例えば熱による破損と推測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の排気ガス経路内の触媒系を示す。
【図２】脱硫の間にＮＯX 貯蔵触媒の上流と下流とで測定されたラムダ値の変化を示す。
【図３】リッチ稼動期間の回数に対する期間の変化を示す。
【図４】動的に制御された脱硫の間にＮＯX 貯蔵触媒の上流と下流で測定されたラムダ値の変化を示す。
【図５】脱硫の間のＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダセンサ電圧を示す。
【符号の説明】
１０触媒系
１２排気経路
１４内燃機関
１６ＮＯX 貯蔵触媒
１８予備触媒
１９ガスセンサ
２０ガスセンサ
２１ガスセンサ
２２温度センサ
２４エンジン制御装置
２６吸引管
２８絞り弁
３０排気還流弁

Claims

ＮＯX 貯蔵触媒の下流に配置された少なくとも１つのラムダセンサによって内燃機関の排気ガス経路内に配置されたこのＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法であって、前記内燃機関は、脱硫のためにラムダ値（λ）＞１のリーン運転モードとラムダ値（λ）＜１のリッチ運転モードとで交互に運転される方法において、
脱硫の進行が、脱硫プロセスの間の期間（Ｉn ）の長さの変化を手がかりにして監視され、この期間（Ｉn ）は、ｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）の開始から前記ラムダ値（λ）がＮＯX 貯蔵触媒（１６）の下流の設定されているラムダ閾値（Ｓf ）を下回るまで持続し、このラムダ閾値（Ｓf ）は、１よりも小さくかつ前記ＮＯX 貯蔵触媒(１６)の上流の設定されているリッチラムダ基準値（Ｖf ）よりも大きいことを特徴とする方法。
前記のｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）の開始は、前記ラムダ値（λ）が前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流の設定されているラムダ閾値（Ｓf ）を下回ることによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
ｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）の切替えは、前記ラムダ値（λ）が前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の下流の設定されているラムダ閾値（Ｓf ）を下回ることによって起動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
ｎ番目の期間（Ｉn ）とその前の（ｎ−ｉ）番目の期間(n-i) との差（ΔI n,n-i ）が算定され、前記ｉは、正の整数を意味し、前記差（ΔI n,n-i ）が、設定されている１つの期間差（ΔI G ）を少なくとも１回下回ったときに、脱硫が、前記差（ΔI n,n-i ）によって終了されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
ｎ番目の期間（Ｉn ）とその直前の(n-1) 番目の期間（I n-1 ）との差（ΔI n,n-i ）が算定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
１つの期間（Ｉn ）の大きさは、その時間的な長さに相当することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
１つの期間（Ｉn ）の長さは、この期間（Ｉn ）の進行の間に前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）を通過した排気ガスの量（ｍGas,n ）に相当することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
１つの期間（Ｉn ）の長さは、この期間（Ｉn ）の進行の間に前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）を通過した還元剤の量（ｍRed,n ）に相当することを特徴とする請求項７に記載の方法。
ＮＯX 貯蔵触媒の下流に配置された少なくとも１つのラムダセンサによって内燃機関の排気ガス経路内に配置されたこのＮＯX 貯蔵触媒を脱硫する方法であって、前記内燃機関は、脱硫のためにラムダ値（λ）＞１のリーン運転モードとラムダ値（λ）＜１のリッチ運転モードとで交互に運転される方法において、
脱硫の進行が、前記ＮＯX 貯蔵触媒の下流のラムダセンサ電圧（Ｕn ）の変化を手がかりにして監視され、このラムダセンサ電圧（Ｕn ）は、ｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）の開始後の設定されている期間（Ｉ _ｎ）後に算出されることを特徴とする方法。
ｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）の開始は、前記ラムダ値（λ）が前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流の設定されているラムダ閾値（Ｓf ）を下回ることによって決定され、このラムダ閾値（Ｓf ）は、１よりも小さくかつ前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流の設定されているリッチラムダ基準値（Ｖf ）よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の方法。
前記設定されている期間（Ｉ _ｎ）は、時間間隔に相当することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
前記設定されている期間（Ｉ _ｎ）は、前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）を通過した排気ガスの量（ｍGas ）に相当することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
前記設定されている期間（Ｉ _ｎ）は、前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）を通過した還元剤の量（ｍRed ）に相当することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
前記設定されている期間（Ｉ _ｎ）は、前記リッチ運転フェイズ（Ｔf ）の長さに相当することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
ｎ番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n ）のラムダセンサ電圧（Ｕn ）とその前の(n-i) 番目のリッチ運転フェイズ（Ｔf,n-i ）のラムダセンサ電圧（Ｕn-i ）との差（ΔＵn,n-i ）が算定され、前記ｉは、正の整数を意味し、前記差（ΔＵn,n-i ）が、設定されている１つの電圧差（ΔＵG ）を少なくとも１回下回ったときに、脱硫が、前記差（ΔＵn,n-i ）によって終了されることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
ｎ番目のリッチ運転フェイズのラムダセンサ電圧（Ｕn ）とその直前の（ｎ−１）番目のリッチ運転フェイズのラムダセンサ電圧（Ｕn-1 ）との差（ΔＵn,n-1 ）が算定されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
脱硫の間の前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流の前記ラムダ値の経時変化は、長方形の外形に相当することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
脱硫の間の前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流の前記ラムダ値の経時変化は、三角形の外形に相当することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
内燃機関（１４）のリーン運転モードからリッチ運転モードへの切替えは、前記ラムダ値（λ）が前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の下流の設定されているラムダ閾値（Ｓm ）を越えることによって起動され、このラムダ閾値（Ｓm ）は、１よりも大きくかつ前記ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の上流のリーンラムダ基準値（Ｖm ）よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
リーン運転モードとリッチ運転モードとの間の切替えは、ＮＯX 貯蔵触媒（１６）の下流にある前記ラムダ値の上の閾値を越えた後に又は下の閾値を下回った後に所定の時間遅延して起動することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。