JP4938950B2 - 特に自動車の内燃機関の運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、触媒に炭化水素が供給され、および触媒の転化能力が決定される、特に自動車の内燃機関の運転方法に関するものである。同様に、本発明は、特に自動車の内燃機関用制御装置並びに特に自動車用内燃機関に関するものである。
【０００２】
このような方法、このような制御装置およびこのような内燃機関は、例えばいわゆる吸気管噴射において既知である。ここでは、燃料は、吸気行程の間に内燃機関の吸気管内に噴射される。燃料の燃焼において発生した炭化水素は、触媒内で特に二酸化炭素に転化される。触媒は、その転化能力を制限させる劣化を受けることが既知である。
【０００３】
冒頭記載の方法は、直接噴射内燃機関によっても既知である。ここでは、燃料は、特に吸気行程の間に内燃機関の燃焼室内に直接噴射される。発生した排気ガスは後方に設けられた触媒により浄化される。
【０００４】
課題および発明の利点
触媒の劣化をそれにより検出可能な、内燃機関の運転方法を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、本発明により、触媒の転化能力が受動的診断方法および能動的診断方法の組み合わせにより決定されることとにより解決される。それぞれ冒頭記載のタイプの制御装置および内燃機関において、この課題はそれに対応して解決される。この場合、本発明は、吸気管噴射においてのみならず、直接噴射内燃機関においても同様に使用可能である。
【０００６】
受動的診断方法により、迅速に、且つ内燃機関の操作および／または制御に影響を与えることなく、触媒の転化能力したがって触媒の劣化状態を検出可能である。しかしながら、触媒が良の転化能力と不良の転化能力との間の移行範囲内に存在するとき、受動的診断方法は追加の能動的診断方法により補足されるかまたは置き換えられる。このとき、この能動的方法は触媒の転化能力したがって触媒の劣化をきわめて正確に検出可能である。
【０００７】
要約すると、本発明により、迅速且つきわめて正確に触媒の劣化を決定し、特に触媒の交換が必要かどうかを確実に検出可能な方法が提供される。
本発明の有利な変更態様においては、受動的診断方法および能動的診断方法によりそれぞれ触媒の転化能力に対する尺度が発生され、この尺度が評価により転化能力の決定のために使用される。転化能力に対するこの尺度は特に測定変数と基準変数との比較に基づくものであってもよい。測定変数は例えば触媒の後方における排気ガス温度であってもよい。
【０００８】
触媒の転化能力が良から不良への移行範囲内に存在するときに受動的診断方法により作動化信号が発生されるとき、それは特に有利である。この場合、作動化信号により能動的診断方法が作動されることが好ましい。これにより、受動的診断方法がもはや十分な精度を保証しなくなったときに能動的診断方法を使用することが容易に可能である。したがって、能動的診断方法において必要な内燃機関の操作および／または制御への係合は最小に制限される。
【０００９】
本発明の有利な変更態様においては、能動的診断方法により発生された触媒の転化能力に対する尺度が、受動的診断方法により発生された転化能力に対する尺度よりも優先される。代替態様として、同様に、例えば重みづけ等の意味での補足が行われてもよい。
【００１０】
本発明による方法の実行が、特に自動車の内燃機関の制御装置に対して設けられている制御要素の形であることが特に重要である。この場合、計算装置上特にマイクロ・プロセッサ上で実行可能であり且つ本発明による方法を実行するために適しているプログラムが制御要素上に記憶されている。即ち、この場合には、本発明は制御要素上に記憶されているプログラムにより実行されるので、プログラムが設けられているこの制御要素は、プログラムがその実行に適している本方法と同様に本発明を示している。制御要素として、特に電気式記憶要素例えばリード・オンリー・メモリまたはフラッシュ・メモリが使用されてもよい。
【００１１】
本発明のその他の特徴、適用可能性および利点が、図に示されている本発明の実施態様に関する以下の説明から明らかである。この場合、記載または図示されているすべての特徴は、それ自身または任意の組み合わせで本発明の対象を形成し、このとき、特許請求の範囲内のそれらの要約またはそれらの引用並びに明細書ないし図面におけるそれらの形式ないし図示とは無関係である。
【００１２】
発明の実施態様
図１に自動車の内燃機関１が示され、内燃機関１において、ピストン２がシリンダ３内で往復運動可能である。シリンダ３に燃焼室４が設けられ、燃焼室４は、特にピストン２、吸気弁５および排気弁６により囲まれている。吸気管７が吸気弁５と結合され、および排気管８が排気弁６と結合されている。
【００１３】
吸気管７内に噴射弁９が存在する。吸気弁５および排気弁６の範囲内で、点火プラグ１０が燃焼室４内に突出している。噴射弁９を介して燃料を吸気管７内に噴射可能である。点火プラグ１０により燃焼室４内の吸込空気／燃料混合物を点火可能である。
【００１４】
吸気管７内に旋回可能な絞り弁１１が設けられている。燃焼室４に供給される空気量は絞り弁１１の角度位置の関数である。排気管８内に触媒１２が設けられ、触媒１２は燃料の燃焼により発生した排気ガスの浄化を行う。
【００１５】
触媒１２は、吸気管噴射のこのケースにおいては三元触媒である。このために、触媒１２は炭化水素（ＨＣ）を特に二酸化炭素に転化するように設計されている。
【００１６】
制御装置１８に、センサにより測定された内燃機関１の運転変数を示す入力信号１９が供給される。制御装置１８は、アクチュエータないし調節装置を介して内燃機関１の特性をそれにより調節可能な出力信号２０を発生する。特に、制御装置１８は、内燃機関１の運転変数を操作および／または制御するように設計されている。このために、制御装置１８にマイクロ・プロセッサが設けられ、マイクロ・プロセッサは、記憶媒体特にフラッシュ・メモリ内に、上記の操作および／または制御を実行するのに適しているプログラムを記憶している。
【００１７】
内燃機関１の運転において炭化水素が発生し、炭化水素は触媒１２に供給される。この炭化水素は触媒１２により二酸化炭素に転化される。継続する転化により触媒１２の転化能力が制限され、この制限が以下において劣化と呼ばれる。
【００１８】
触媒１２の転化能力は受動的診断方法および能動的診断方法により決定可能である。
受動的診断方法においては、検査される触媒が劣化していないかまたは劣化しているかを区別することが可能である。このための前提条件は、触媒が明確に良の転化能力または不良の転化能力のいずれかを有していることである。しかしながら、転化能力が良から不良への移行範囲内に存在する場合、受動的方法を用いては触媒の劣化を推測できないかまたはきわめて不確実に推測できるにすぎない。したがって、受動的方法を用いては、その寿命の最初の部分の間において、即ちそれほど劣化していない状態においてのみ検査可能であるにすぎない。したがって、受動的診断方法はきわめて不正確である。
【００１９】
受動的診断方法においては、触媒の転化能力に対する尺度例えば触媒の後方における温度または触媒内の熱流れが決定され且つ基準尺度と比較される。基準尺度は実験により決定されても、または解析によりモデル化されてもよい。基準尺度は、例えばきわめて良の転化能力を有する新触媒に基づいても、またはまだ十分な転化能力を有するいわゆる限界触媒に基づいてもよい。
【００２０】
能動的診断方法においては、検査される触媒が劣化していないかまたは劣化しているかをきわめて正確に区別することが可能である。
能動的方法においては、内燃機関の排気ガス組成が適切に変化される。これは、一般に内燃機関の運転点の変化により行うことができる。特に、内燃機関の燃焼室の出口においてリッチな排気ガスを発生することが可能であり、これは、燃焼後の追加噴射によりおよび／または幾つかのシリンダのリッチ燃焼運転により達成することが可能である。このような手段により、触媒による追加転化が達成され、この追加転化は、例えばこの結果として得られた触媒から流出する排気ガスの温度上昇により決定することができる。このとき、この温度上昇は触媒の転化能力に対する尺度として使用することができる。
【００２１】
上記のように、能動的診断方法を用いて、触媒の転化能力したがって劣化を正確に決定することが可能である。しかしながら、能動的方法においては、同時になんらかの方法で排気ガス組成の変化が反復して保証されなければならない。
【００２２】
図２に、受動的診断方法および能動的診断方法の組み合わせにより触媒１２の転化能力がそれにより決定される内燃機関１の運転方法が示されている。この方法は、制御装置１８により、ある時間間隔でまたは所定の現象の結果として実行される。
【００２３】
測定変数２５および基準変数２６が受動的診断方法２７に供給される。例えば、測定変数２５は、例えば触媒１２の出口に設けられていてもよい温度センサの出力信号であってもよい。基準変数２６は、基準触媒において所定のセンサにより測定され且つこのとき制御装置１８内に記憶された特に出力信号であってもよい。
【００２４】
受動的診断方法２７により、測定変数２５および基準触媒２６の関数として触媒１２の転化能力に対する尺度２８が決定される。この尺度２８はさらに評価２９に供給され、評価２９は、尺度２８の関数として、触媒１２がその劣化により交換されなければならないかどうかを判定する。
【００２５】
上記のように、触媒の転化能力が良から不良への移行範囲内に存在していないときにのみ、受動的診断方法２７に基づいて触媒１２の劣化状態に関する明確な判定を行うことができる。しかしながら、触媒の転化能力が良から不良への移行範囲内に存在する場合、このことが受動的診断方法２７により検出される。このとき、能動的診断方法３１に作動化信号３０が伝送される。この場合、受動的診断方法により決定された転化能力に対する尺度２８はさらに評価２９に伝送される。
【００２６】
能動的診断方法により、測定変数２５および基準変数２６の関数として触媒１２の転化能力に対する尺度３２が決定される。この尺度３２は評価２９に伝送される。したがって、評価２９には、このとき、受動的診断方法の尺度２８および能動的診断方法の尺度３２が存在する。
【００２７】
尺度２８および尺度３２の関数として、評価は、触媒の転化能力したがって触媒の劣化状態に関して判定する。この場合、両方の入力変数の重みづけが行われてもよく、または常に単に能動的診断方法の尺度３２が受動的診断方法の尺度２８よりも優先される。
【００２８】
作動化信号３０が作動していないときには能動的診断方法３１は出力信号を発生しないので、評価２９により、受動的診断方法２７により発生された触媒１２の転化能力に対する尺度２８のみが処理される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明による内燃機関の一実施態様の略示図を示す。
【図２】 図２は本発明による図１の内燃機関の運転方法の略ブロック回路図を示す。

Claims (8)

1. 自動車の内燃機関（１）の運転方法であって、
   触媒（１２）に炭化水素が供給され、
   触媒（１２）の転化能力が受動的診断方法および能動的診断方法（２７、３１）の組み合わせにより決定され、
   触媒（１２）の転化能力について、受動的診断方法（２７）が正確な決定をできない場合、能動的診断方法（３１）が用いられ、
   受動的診断方法および能動的診断方法（２７、３１）によりそれぞれ触媒（１２）の転化能力に対する尺度（２８、３２）が発生される自動車の内燃機関（１）の運転方法において、
   受動的診断方法がもはや十分な精度を保証しなくなったときに能動的診断方法が使用され、
   触媒（１２）の転化能力を決定するために、受動的診断方法および能動的診断方法（２７、３１）により発生された尺度（２８、３２）の重みづけが行われることを特徴とする自動車の内燃機関の運転方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   触媒（１２）の転化能力が良から不良への移行範囲内に存在するときに受動的診断方法（２７）により作動化信号（３０）が発生されることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、
   作動化信号（３０）により能動的診断方法（３１）が作動されることを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法において、
   転化能力に対する尺度（２８、３２）が、測定変数（２５）および基準変数（２６）の関数として発生されることを特徴とする方法。
5. 計算装置上で実行可能であり且つ請求項１ないし４のいずれかの方法を実行するために適しているプログラムが記憶されている、自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）用記憶媒体。
6. 自動車の内燃機関（１）用制御装置（１８）において、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法が用いられたことを特徴とする自動車の内燃機関用制御装置。
7. 自動車用内燃機関（１）において、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法が用いられた制御装置（１８）を備えたことを特徴とする自動車用内燃機関。
8. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法において、
   前記尺度（２８、３２）が評価（２９）により転化能力の決定のために使用されることを特徴とする方法。

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