JPH08226345A - 多数のシリンダを備えた内燃機関における排気ガス中の有害物質を低減するための方法 - Google Patents

多数のシリンダを備えた内燃機関における排気ガス中の有害物質を低減するための方法

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JPH08226345A
JPH08226345A JP7312735A JP31273595A JPH08226345A JP H08226345 A JPH08226345 A JP H08226345A JP 7312735 A JP7312735 A JP 7312735A JP 31273595 A JP31273595 A JP 31273595A JP H08226345 A JPH08226345 A JP H08226345A
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ウーヴエ・ヴァシャッツ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多数のシリンダを備えた内燃機関における排気
ガス中の有害物質を低減するための方法を提供すること 【解決手段】 少なくとも一つのシリンダ（１−４）を
希薄な空燃比で、そして残りのシリンダ（１−４）を濃
い空燃比で運転する 膜構造体の屋根の融雪を行う方法
を提供すること

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
が、すべてのシリンダの全排気ガス流内においてラムダ
値が１の領域内にあるように調節される様式の、内燃機
関の排気ガス導管内に設けられている排気ガス浄化装置
（触媒）を備えた自動車の多数のシリンダを備えた内燃
機関における排気ガス中の有害物質を低減するための方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気−燃料混合物で運転される内燃機関
における排気ガス中の有害物質を低減するために、排気
ガスは排気ガス浄化装置中で触媒により脱毒される。こ
の場合、排気ガス中に含有されている、燃焼していない
炭化水素は二酸化炭素と水に、同様に排気ガス中に存在
している一酸化炭素は二酸化炭素に酸化する。その際、
このような酸化の工程は排気ガス中に酸素が存在してい
ることを要件とする。内燃機関内での空気−燃料混合物
の燃焼の際、酸素と窒素との反応生成物として空気から
生じる窒素酸化物は排気ガス浄化装置中の触媒中で、排
気ガス中に存在している一酸化炭素と窒素と二酸化炭素
の形成の下に反応する。
【０００３】補助空気の供給が排気ガス中の炭化水素と
一酸化炭素の著しい低下を誘起すると言う基本思想から
出発して、排気ガスシステムに二次空気を導入すること
が知られている。米国特許第４，３４５，４３２号に
は、有害物質の噴出を冷間始動の後のウオームアップの
間に、排気ガス導管中に触媒物質の手前で或る量の二次
空気を吹込むようにして低減する内燃機関が開示されて
いる。この目的のため、内燃機関のクランク軸により駆
動される二次空気ポンプが設けられており、この二次空
気ポンプが規制された空気を排気ガス導管中に与える。
しかし、このような二次空気ポンプは内燃機関の重量の
増大を招き、かつ内燃機関の有効出力を低減させる。
【０００４】この欠点を回避するために、ドイツ連邦共
和国特許第４０ ２９ ６７２号公報において、内燃機
関の運転領域−その運転の間触媒が十分な浄化作用を有
していない−において特にコールドスタートの後のウオ
ームアップの状態において、触媒が未だその作動温度に
達していない場合、燃料の内燃機関のシリンダへの供給
を中断することが提案されている。即ち、このシリンダ
は直接排気ガス導管を介して触媒の入口に到達する新鮮
空気のみを送る。その際、この新鮮空気は酸化により、
未処理の排気ガスの放出中の予備反応を誘起し、この予
備反応は、触媒が未だその作業温度に到達していない場
合、有害物質含有量を低下させる。個々のシリンダのこ
のような遮断は、一方ではシリンダの壁部の時々の冷却
を誘起し、これによりシリンダの壁部内においてストレ
スが生じる。更に、シリンダの壁部の冷却は燃料成分の
沈殿、特に炭化水素の沈殿を招く。他の問題点は、４−
シリンダ或いはそれ以下のシリンダを有する内燃機関に
おけるシリンダの遮断が回転モーメントの落込みを誘起
し、この回転モーメントの落込みは自動車の乗員にとっ
て不快に感じられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、時々のシリンダ壁の冷却が原因となる回転モーメ
ントの落込みにより誘起される快適さの問題も生じるこ
とがなく、しかも有害物質が排気ガス浄化の以前もまた
以後においても明白に低減される、多数のシリンダを備
えた内燃機関における排気ガス中の有害物質を低減する
ための方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
り、少なくとも一つのシリンダを希薄な空燃比で、そし
て残りのシリンダを濃い空燃比で運転することによって
解決される。本発明により、冒頭に記載した様式の多シ
リンダ内燃機関にあって、交番して少なくとも一つのシ
リンダは希薄な空燃比で運転され、そして残りのシリン
ダは濃い空燃比で運転され、その際すべてのシリンダの
排気ガス流の総計にあってラムダ値が１である領域に調
節され、これにより内燃機関の排気ガス導管内におい
て、一定の周期をもって、過剰酸素により一酸化炭素と
炭化水素の酸化が、そして過剰一酸化炭素により酸化窒
素の還元が行なわれるように作業が行なわれる。これは
時折、排気ガス浄化装置（触媒）が十分な浄化作用を有
していないような、即ち触媒がその作用開始温度に未だ
到達していなような、或いは作用開始温度が或る時間に
下回ったような運転状態において、特に内燃機関のコー
ルドスタート後のウオームアップ状態にあって、或いは
エジンの回転数が低い際、例えばアイドリングの際、触
媒温度の増大が誘起されるように行なわれる。残りの時
間にあっては、従来のラムダコントロールに切換えられ
る。個々の或いは多数のシリンダの希薄な或いは濃い空
燃比で時々交番して運転した場合、通常のラムダコント
ロールへの或いはこの通常のラムダコントロールからの
切換えが排気ガス浄化装置の温度或いは内燃機関の冷却
水の温度におよび／または内燃機関の回転数或いは負荷
に依存して行なわれる。
【０００７】本発明による他の有利な実施の形態にあっ
ては、内燃機関は、運転が少なくとも一つのシリンダで
は希薄な空燃比で、そして残りのシリンダでは濃い空燃
比で交番して行なわれるように連続して運転される。希
薄な空燃比と濃い空燃比間の運転を時折交番させること
により、ウオームアップ状態における或いは低い回転数
における利点以外に、貯蔵能の僅かな触媒を有する排気
ガス浄化装置を使用可能であること、或いは触媒の老化
およびこれに伴い僅かな貯蔵能と悪い始動温度を補うこ
とが可能であると言う利点が得られる。触媒はその貯蔵
能により、酸素が過剰が過剰な間に排気ガス導管内にお
いてる過剰の酸素を蓄えることが可能であり、この酸素
を触媒は濃い空気／燃料混合物の状態にあっては放出
し、これにより酸化されるべき有害物質が転換される。
希薄な空燃比と濃い空燃比間の運転交番の周期の制御
は、触媒の手前での酸素センサの出力信号に依存して行
なわれる。貯蔵能が僅かな触媒にあっては、希薄な空燃
比と濃い空燃比間の運転交番は特に点火周期で行なわれ
る。希薄な空燃比の値と濃い空燃比の値は有利に内燃機
関の運転条件、例えば回転或いは負荷（チョーク位置）
に依存して行なわれる。これは、特に自動車の加速の間
走行状態および快適さを改善するのに、また高い負荷に
あっても出力の悪化を回避するのに有利である。
【０００８】以下に添付した図面に示した発明の実施の
形態について本発明を詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１には、噴射弁１２を介して吸
気管−燃料噴射が行なわれる４シリンダ内燃機関のシリ
ンダ１−４が示しされている。しかし、本発明による方
法は直接燃料噴射が行なわれる内燃機関においても適用
可能である。空燃比を調節するためのシリンダへの新鮮
空気の供給は供給導管１３を介して行なわれる。更に、
この内燃機関はシリンダの各々と結合されている排気ガ
ス導管１４を有していており、この排気ガス導管は触媒
５を備えており、この触媒の手前と先方にはラムダゾン
デとして形成されている酸素センサ６，７が設けられて
いる。
【００１０】点火装置８は制御装置９により形成される
信号に依存して、シリンダ１−４内の状態応する、同様
に制御装置９により制御される空燃比が形成されている
際、点火開始のためプラグ１０に点火信号を与える。空
燃比は一方では内燃機関の運転条件、例えば回転数およ
び負荷に依存して、他方では酸素センサ６の出力信号に
依存して従来のラムダコントロールにより、全排気ガス
導管１４内でラムダ＝１の値の調節される。その際、触
媒の手前と先方における有害物質放出を低減するため
に、個々のシリンダ１−４内での空気／燃料混合物の形
成が交番して希薄な空燃比と濃い空燃比で行なわれる。
【００１１】本発明によりシリンダ１から４までの空燃
比の調節は、感知された色々なパラメータによる内燃機
関の運転条件の考慮の下に行なわれる。このパラメータ
は例えば内燃機関の回転数と負荷である。このような構
成により、加速工程にあって走行挙動に問題を来さない
こと、或いは高い負荷点にあって出力の阻害を来さない
ことが保証される。
【００１２】他の可能性は、調節を内燃機関の温度感知
器１５を介して検出される冷却水温度に依存して、或い
は温度感知器１１を介して検出される触媒温度に依存し
て行うことにあり、その際一定の閾値以下か、或いはこ
の閾値を一定時間にわたって下回った場合、空燃比の調
節は、本発明により通常のラムダ＝１−コントロールと
の組合せにより、そしてこの閾値以上の際は通常のラム
ダ＝１−コントロールにより行われる。これにより、特
に内燃機関のコールドスタート後のウオームアップ状態
における或いはアイドリング時における有害物質の濃度
が低減される。
【００１３】他の発明の実施の形態にあっては、貯蔵能
が僅かなかつ始動温度が悪い触媒５にあっては、個々の
シリンダ１から４の空燃比は、交番して希薄な状態に、
そして濃い状態に時間制限なく制御され、その際調節は
例えば触媒５の先方の酸素センサを介して検出される酸
素濃度或いは触媒５の手前の或いは先方の酸素濃度間の
差に依存して行なわれる。
【００１４】図２から図４には、クランク軸角度ＫＷを
介しての４シリンダ内燃機関の個々のシリンダ１から４
の空燃比の調節の異なった可能性が示しされている。し
かも、それは大多数のシリンダを備えた内燃機関にも当
てはまる。図２において、シリンダ１は常に希薄な空燃
比に、そしてすべての他のシリンダ２，３，４は濃い空
燃比で運転される。その際、排気ガス導管内の空燃比の
値は常に、総計してラムダ＝１の領域の酸素濃度が支配
的であるように調節される。
【００１５】個々のシリンダ１から４間の空燃比の配分
の他の可能性は図３に示されている。このような調節は
例えば、個々のシリンダが一定の閾値を越える希薄な或
いは濃い空燃比で運転不可能な場合に必要である。触媒
の僅かな貯蔵能を補うために、図４に示したように、更
に交番の周期を点火周期にまで高め、シリンダ１から４
を択一的に運転する必要がある。
【００１６】本発明は、コールドスタート後のウオーム
アップ状態における触媒の急速加熱、そして触媒の僅か
な貯蔵能を補う以外に、内燃機関の排気ガス導管１４内
の未処理の物質の放出が低減されると言う利点を有して
いる。図５と図６には、窒素酸化物ＮＯｘと炭化水素Ｃ
Ｈの放出のラムダ値に関しての経過を、そして個々のシ
リンダの希薄な或いは濃い空燃比間の広がりＳが判りや
すく示されている。窒素酸化物ＮＯｘはそのラムダ＝１
の領域内で最も大きな値を有しており、炭化水素ＣＨは
ラムダ＜１の領域（濃い空燃比）内では僅かに上昇する
に過ぎず、しかしラムダ＞１の領域（希薄な空燃比）内
では著しく降下し、従って希薄な或いは濃い空燃比のシ
リンダ間の混合比にあっては、未処理の物質の放出の低
減が達せられる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の利点は、排気ガス浄化装置内の
触媒が迅速に加熱されると言うこと以外に触媒の手前の
未処理の物質の放出が低減されることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のシリンダによるコントロールの概略
図である。
【図２】クランク角度に依存した４シリンダの内燃機関
の空燃比の経過を示す図である。
【図３】クランク角度に依存した４シリンダの内燃機関
の空燃比の経過を示す図である。
【図４】クランク角度に依存した４シリンダの内燃機関
の空燃比の経過を示す図である。
【図５】希薄な或いは濃い空燃比間のラムダ値と広がり
とに依存した酸化窒素放出の経過を示す図である。
【図６】希薄な或いは濃い空燃比間のラムダ値と広がり
とに依存した炭化水素放出の経過を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４ シリンダ ５ 触媒 ６，７ 酸素センサ ８ 点火装置 ９ 制御装置 １０ プラグ １１ 温度感知器 １２ 噴射弁 １３ 供給導管 １４ 排気ガス導管 １５ 温度感知器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｆ０２Ｄ 41/36 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 41/36 ＺＡＢＡ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の空燃比が、すべてのシリンダ
    の全排気ガス流内においてラムダ値が１の領域内にある
    ように調節される様式の、内燃機関の排気ガス導管内に
    設けられている排気ガス浄化装置（触媒）を備えた自動
    車の多数のシリンダを備えた内燃機関における排気ガス
    中の有害物質を低減するための方法において、少なくと
    も一つのシリンダ（１〜４）を希薄な空燃比で、そして
    残りのシリンダ（１〜４）を濃い空燃比で運転すること
    を特徴とする多数のシリンダを備えた内燃機関における
    排気ガス中の有害物質を低減するための方法。
  2. 【請求項２】 シリンダ（１〜４）を交番して濃い空燃
    比と希薄な空燃比で運転することを特徴とする請求１に
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 シリンダ（１〜４）における濃い空燃比
    と希薄な空燃比間の配分を内燃機関の運転条件に依存し
    て決定することを特徴とする請求項１或いは２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 個々のシリンダ（１〜４）の空燃比の値
    を内燃機関の運転条件に依存して決定することを特徴と
    する請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 希薄な空燃比で運転されるシリンダと濃
    い空燃比で運転されるシリンダ（１〜４）間の交番を点
    火周期に従って行うことを特徴とする請求項１から４ま
    でのいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 温度閾値の下方で少なくとも一つのシリ
    ンダを希薄な空燃比で運転し、かつ残りのシリンダが濃
    い空燃比で運転し、温度閾値の上方では内燃機関を従来
    の通常のラムダ＝１−コンとロールで運転し、その場合
    温度閾値が内燃機関或いは排気ガス浄化装置の温度の閾
    値とすることを特徴とする請求項１から５までのいずれ
    か一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 温度閾値が所定の時間にわたって下回っ
    た際、少なくとも一つのシリンダ（１〜４）を希薄な空
    燃比で運転し、残りのシリンダを濃い空燃比で運転する
    ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
JP7312735A 1994-12-02 1995-11-30 多数のシリンダを備えた内燃機関における排気ガス中の有害物質を低減するための方法 Pending JPH08226345A (ja)

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