JPH0932538A - 自動車において排ガスを浄化する方法及び装置 - Google Patents

自動車において排ガスを浄化する方法及び装置

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JPH0932538A
JPH0932538A JP8192523A JP19252396A JPH0932538A JP H0932538 A JPH0932538 A JP H0932538A JP 8192523 A JP8192523 A JP 8192523A JP 19252396 A JP19252396 A JP 19252396A JP H0932538 A JPH0932538 A JP H0932538A
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exhaust gas
flaps
temperature
sensor
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JP8192523A
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デーゲン アルフ
Roland Huss
フス ローラント
Paul Friedrich Kueper
フリードリッヒ キューパー パウル
Manfred Moosmann
モースマン マンフレート
Wolfgang Zahn
ツァーン ヴォルフガング
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
Dr Ing HCF Porsche AG
Mercedes Benz AG
Volkswagen AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動触媒器、吸着器及び主触媒器が設けられ
ている自動車において排ガスを浄化する方法において、
自動車の全運転期に亙って排ガス浄化が行われるように
吸着器と触媒系とを協働させること。 【解決手段】 本発明の課題は、（イ）自動車の始動直
後にまず始動触媒器（２）、次いで吸着器（３）の順序
で又はまず吸着器、次いで始動触媒器（２）の順序で同
じ排ガス流を貫流させ、始動触媒器と吸着器を貫流させ
たあとで、吸着器（３）がまだ高い吸着能を有している
間、主触媒器（４）を貫流させること（この場合、吸着
器（３）は少なくとも始動触媒器（２）がライトオフ温
度に達するまでは高い吸着能を維持する）、（ロ）遅く
とも、吸着器（３）が高い吸着能をもはや持たなくなる
時点から、排ガスを所定の時間帯に亘って始動触媒器
（２）から直接的に主触媒器（４）へ導くこと、によっ
て解決された。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は始動触媒器、吸着器
及び主触媒器が設けられている、自動車において排ガス
を浄化する方法及びこの方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】触媒器を備えた自動車の有害成分放出を
さらに減少させるための手掛りは、触媒系の暖機運転期
に得られる。何故ならば自動車、ひいては自動車の触媒
系の低温状態では、浄化されていない生の排ガスが放出
されるからである。触媒系がライトオフ温度と呼ばれる
所定の温度からはじめて、有効な排ガス浄化を行なうの
で、公知の触媒系には、特に自動車のエンジン、つまり
自動車を駆動する内燃機関の低温始動に際して触媒系が
ほとんど効果をもたらさないという触媒系固有の弱点が
ある。これに対処するためには、公知技術によれば、例
えば触媒器を外部から予熱し、できるだけ早期にライト
オフ温度に触媒器が達するようにすることが知られてい
る。ライトオフ温度とは、触媒器が例えば少なくとも３
０〜５０％であるそれほど大きくない交換値を実現する
温度のことである。
【０００３】他の方法としては公知技術によれば、低い
温度で排ガス成分を蓄えて（吸収し）、高い温度で再び
放出（脱着）させることができる吸着器を使用すること
が知られている。この場合、吸着能はガス及び吸着器温
度が低ければ低いほど大きい。これは、始動及び暖機運
転期において触媒系がまだ有効でないときに触媒系の前
に接続された吸着器によって所定の排ガス成分が吸着さ
れ、次いで触媒系が運転温度に達して再び脱着されるこ
とを意味する。このような形式で吸着器は触媒系の理想
的な補完を成す。
【０００４】しかしながら公知技術によれば吸着器と触
媒系との間の良好な協働は達成することができなかっ
た。何故ならば吸着器の温度が上昇するかもしくは排ガ
ス温度が上昇するにつれてまず吸着器の吸着能が低下
し、触媒系がライトオフ温度に達する前に吸着器の脱着
すら開始するからである。この場合には吸着されなかっ
た排ガス成分又は脱着すらされた排ガス成分は触媒系の
後反応なしで触媒系を流過することになる。吸着器は比
較的に低い温度でしか有効ではなく、触媒系は比較的に
高い温度で有効であるので、吸着器も触媒器も十分に有
効ではない時間帯又は最悪の場合には吸着器が脱着すら
行なうのに対し、触媒器がまだ有効ではない時間帯が生
じる。この結果、極端な場合には吸着器が全たく意味を
持たなくなることがある。
【０００５】
【発明の課題】本発明の課題は自動車において排ガスを
浄化する、冒頭に述べた形式の方法と装置を改良して、
自動車のすべての運転期において排ガス浄化が行なわれ
るように、吸着器と触媒系との間に良好な協働が成され
るようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、少なく
とも１つの吸着器及び該吸着器の下流に置かれた１つの
主触媒器とを備えた自動車において排ガスを浄化する方
法において、ガス組成又は温度又はこの組合わせを吸着
器の下流で検出し、検出されたガス組成又は温度又はこ
の組合わせに関連して吸着器を通して排ガス流を導くこ
とによって解決された。
【０００７】又、本発明の課題は、本発明の方法を実施
する本発明による装置によれば始動触媒器、吸着器及び
主触媒器が導管系によって互いに結合されており、該導
管系内に開閉可能な排ガスフラップが配置されており、
この場合、機関から発する導管部分が始動触媒器の入口
と結合され、始動触媒器から発する導管部分が主触媒器
の入口と結合され、主触媒器の出口が排気管と結合され
ており、吸着器がバイパス導管を用いて該導管系に接続
されていることにより解決された。
【０００８】吸着器がバイパスに配置され、排ガスフラ
ップで制御されていること及び機関出口の近くに配置さ
れ、比較的に迅速に加熱される始動触媒器を用いること
により、本発明の方法が可能になった。本発明の方法で
は触媒系は吸着器と協働して、吸着器がまだ高い有効性
を有している間に触媒系がライトオフ温度にすでに達す
るようになり、反対に、さらに排ガス流において下流に
ある主触媒器もまだライトオフ温度に達する前には掃気
過程が行なわれなくなる。
【０００９】本発明の有利な１実施例によれば、主触媒
器のライトオフ温度に達した後で排ガス流は吸着器の掃
気もしくは負荷軽減のために、まず始動触媒器、次いで
吸着器、主触媒器の順序で貫流する。これに似た形式で
主触媒器のライトオフ温度に達したあとで排ガス流は、
吸着器の掃気もしくは負荷軽減のために、まず始動触媒
器を貫流し、次いで２つの部分流に分けられ、両方の部
分流の一方を吸着器を通して貫流させ、両方の部分流を
吸着器の後ろで再び合流させ、次いで一緒に主触媒器を
通して流すこともできる。
【００１０】これは有利には本発明の装置の１実施例に
より、バイパス導管が始動触媒器の後ろで、始動触媒器
の出口を主触媒器の入口と結合する導管区分から分岐し
ており、この場合、バイパス導管が入口側で吸着器の入
口に接続され、出口側で吸着器の出口に接続されてお
り、バイパス導管の出口側の部分が、始動触媒器の出口
を主触媒器の入口と接続する導管部分に再び開口してい
ることによって実現される。
【００１１】本発明による方法の前述の実施例及びこの
方法を実施するための装置の前述の実施例は、始動触媒
器をできるだけ機関出口の近くに置くことができ、これ
によって迅速に加熱し、その際、次いでバイパス内に配
置された吸着器を通って流れる排ガス流が冷却されると
いう利点をもたらす。これによって一方では始動触媒器
が迅速に加熱され、ひいては迅速に有効になり、他方で
は吸着器ができるだけ長く低温に保たれ、ひいては吸着
器の有効性が比較的に長く維持されることになる。
【００１２】本発明の１実施例によれば吸着器を十分に
掃気したあとでは、始動触媒器からの排ガスを再び直接
的に主触媒器に導くことができる。換言すれば排ガスは
吸着器をそれ以上貫流せず、吸着器は掃気もしくは脱着
後、排ガス流による汚染並びに熱的な負荷を回避でき
る。さらにこのようにして極端な状態又は継続運転のた
めの流れ比を適正に調節することができる。このために
は有利には始動触媒器と主触媒器との間の導管部分に、
開閉する排ガスフラップが設けられ、吸着器を完全に遮
断するために、バイパス導管内において吸着器の前又は
前後にそれぞれ１つの開閉する排ガスフラップを設けて
おくと有利である。
【００１３】本発明の方法の別の有利な実施例によれ
ば、吸着器を十分に掃気したあとで排ガスは継続運転の
ために機関から直接的に主触媒器を通して導かれるよう
になっている。これは、一方では始動触媒器を比較的に
短い運転時間のためだけに設計しておく必要しかなく、
他方では始動触媒器において、始動触媒器がきわめて迅
速に加熱され、この加熱が継続運転に不都合な影響を及
ぼさない流れ状態が調節されるという利点をもたらす。
【００１４】これはバイパス導管が始動触媒器の前で分
岐し、バイパス導管が入口側で吸着器の入口と接続され
もしくは出口側で吸着器の出口と接続されており、バイ
パス導管の出口側の部分が、始動触媒器の出口を主触媒
器の入口と接続する導管部分に開口しており、付加的に
始動触媒器の後ろで、始動触媒器の出口を主触媒器の入
口と接続する導管部分から接続導管が分岐しており、こ
の接続導管が吸着器の入口側でバイパス導管と接続され
ている本発明の装置によって実現することができる。
【００１５】本発明による別の有利な構成によれば、本
発明の装置は、バイパス導管が始動触媒器の前で、機関
の出口を始動触媒器の入口と接続する導管部分から分岐
しており、バイパス導管が入口側で吸着器の入口と接続
され、出口側で吸着器の出口と接続され、バイパス導管
の出口側の部分が、機関の出口を始動触媒器の入口と接
続する導管部分へ再び開口するように構成されている。
【００１６】この場合には機関を始動触媒器の入口と結
合する導管部分において、バイパス導管の分岐個所の後
ろに、開閉する排ガスフラップが設けられていると有利
である。この場合には、始動触媒器と主触媒器とは唯一
の構成部分に纏め、これらが一緒になって唯一の触媒器
を構成するようにすることすらできる。これは構成的な
利点をもって実現することができる。この場合にいくら
か不都合であることは、吸着器が始動触媒器よりもいく
らか機関の近くに配置され、ひいては早期に加熱される
一方、始動触媒器がゆっくりとしか加熱されないことで
ある。
【００１７】始動触媒器がライトオフ温度に達する時点
又は吸着器が高い吸着能を失う時点はセンサ及び（又
は）計算モデルで求められると有利である。
【００１８】又、排ガスが掃気もしくは負荷軽減のため
に完全に又は部分的に吸着器を通して導かれるようにな
る時点と排ガスが掃気過程の終了後、それ以上吸着器を
通して導かれなくなる時点とをセンサ及び（又は）計算
モデルにより求めることも相応に有利である。
【００１９】さらに有利であることは、センサとして温
度センサ及び（又は）排ガスセンサ又はそれらの組合わ
せを用い、計算モデルとも組合わせることである。
【００２０】排ガスセンサとしてはＨＣ、ＣＯ及びＮＯ
ｘの濃度を検出するセンサを使用することが有利であ
り、少なくとも２つの機能が組合わされているセンサ、
すなわちラムダ値及び（又は）排ガス温度及び（又は）
排ガス成分の濃度を検出するセンサを使用することもで
きる。
【００２１】
【実施例】図１から判るように機関１と始動触媒器２と
吸着器３と主触媒器４とが導管系を介して互いに接続さ
れている。この場合、第１の導管部分５は機関１の出口
と始動触媒器２の入口との間を延び、第２の導管部分６
は始動触媒器２の出口と主触媒器４の入口との間を延
び、第３の導管部分７は主触媒器４から例えば排気管へ
延びている。吸着器３はバイパス導管８内に配置されて
いる。このバイパス導管８は前述の導管部分６から入口
側で吸着器３に開口し、吸着器３の出口側で再び導管部
分６に開口している。図１の実施例においては、吸着器
３の前後には開閉する排ガスフラップ９もしくは１０が
それぞれ１つ設けられており、始動触媒器２と主触媒器
４との間を延びる導管部分６内には、バイパス導管８の
出口開口個所とバイパス導管８の入口開口個所との間に
ある個所に、開閉する別の排ガスフラップ１１が配置さ
れている。
【００２２】主触媒器４のすぐ上流側にはセンサ１８が
配置されており、該センサ１８は排ガス流の温度又は排
ガス流のガス組成を、少なくとも排ガス成分ＨＣ、ＣＯ
及びＮＯＸの１つに関して検出するか又はこの組合わせ
を検出する。排ガスフラップ９，１０及び１１の位置に
応じてセンサ１８は吸着器３を通して導かれた排ガス
流、始動触媒器２から流出する排ガス流又はこれらの混
合により負荷される。
【００２３】さらに機関１の後ろにはラムダゾンデ１９
が存在している。このラムダゾンデ１９は機関１の混合
気形成のためのラムダ調整のために設けられている。ラ
ムダゾンデ１９は通常は始動触媒器２の下流に配置され
ているが、熱的な情況が許せば始動触媒器２の上流に配
置されていることもできる。
【００２４】排ガスフラップ９，１０，１１を制御する
ためには制御装置２０が設けられている。この制御装置
２０はセンサ１８並びにラムダゾンデ１９の信号を受け
取り、どの排ガスフラップ９，１０又は１１を開放する
かもしくは閉鎖することを決定する。
【００２５】図２から図４までに示された実施例は図１
の実施例のヴァリエーションである。したがって図２の
実施例によれば排ガスフラップ１０と１１だけが設けら
れ、図３によれば排ガスフラップ９と１１だけが設けら
れ、最も簡単な解決策としては図４に示された実施例に
よれば排ガスフラップ１１だけが設けられている。
【００２６】別の実施例は図５に示されている。この場
合、同じ構成部分は図１と同じ符号が付けられている。
しかしながら、図５の実施例においては、バイパス導管
８は図１の場合のようには始動触媒器２と主触媒器４と
の間を延びる導管部分６から分岐するのではなく、機関
の出口と始動触媒器２の入口との間を延びる導管部分５
からすでに分岐しておりかつ始動触媒器２の前でこの導
管部分５に再び開口している。したがって図１のよう
に、開閉する排ガスフラップは導管部分６に配置されて
いるのではなく、導管部分５において、バイパス導管８
が導管部分５から分岐する個所と導管部分５へ開口する
個所との間に配置されている。この排ガスフラップは図
面では符号１２で示されている。図２から図４に示され
た実施例と同様に、図５に示された実施例においても、
排ガスフラップ９と１０は選択的に省略するか又は設け
ることができる。
【００２７】別の実施例は図６に示されている。この場
合には図１と図５の場合のように同じ部材は同じ符号で
示されている。図５に示された実施例とは異って、図６
の実施例においては、導管部分５を吸着器の出口側でバ
イパス導管８に接続する接続導管１３が設けられてお
り、２つの別の排ガスフラップ１４，１５が設けられて
いる。これらの排ガスフラップ１４，１５の内、１つの
排ガスフラップ１４は始動触媒器の直前において接続導
管１３の分岐個所の後ろで導管部分５に配置されてお
り、他方の排ガスフラップ１５はバイパス導管８内にお
いて、吸着器３の出口側で、接続導管１３がバイパス導
管８へ開口する個所の後ろに配置されている。バイパス
導管８は全体として導管部分５から分岐しかつ導管部分
６へ開口している。
【００２８】最後の実施例は図７に示されている。この
場合にも同じ部材は図１、図５、図６と同様、同じ符号
で示されている。図６の実施例と比較して、図７に示さ
れた実施例では、吸着器は、導管部分６から始動触媒器
の後ろで分岐しかつ吸着器３の入口側でバイパス導管８
に開口する接続導管１６と、吸着器の出口側で再び導管
部分６に開口するバイパス導管８の部分との間で、バイ
パス導管８に配置されている。バイパス導管８において
は付加的に、１つ排ガスフラップ１７が、バイパス導管
８へ接続導管１６が開口する個所の前に配置されてい
る。
【００２９】図６と７の実施例においては、図５に示し
たバイパス導管８の付加的な分岐と加えられた排ガスフ
ラップ１４，１５，１７の代りに、例えばＤＥ−Ａ−３
９３０３８０号（ＪＰ−Ａ−３１００３１３号）明細書
により公知である始動触媒器２の特別な構成を使用する
こともできる。この始動触媒器２は排ガスフラップを備
えた通路を中央に有し、この通路はバイパスリングギャ
ップにより取囲まれている。排ガスフラップが閉じた状
態で排ガス流はリングギャップを通して流れるのに対
し、排ガスフラップが開放された状態ではほぼ主として
中央の通路を流れる。何故ならば中央の通路の流動抵抗
はリングギャップの流動抵抗より著しく小さいからであ
る。
【００３０】吸着器の吸着特性もしくは始動触媒器の変
換特性は図８から図１０までの線図に示されている。図
８に示すように、吸着器は運転開始時には高い蓄え値を
有している。すなわち、吸着器は時間単位あたり大きな
有害成分量を蓄えることができる。時間の経過につれて
吸着器は充たされ、吸着器の温度は上昇する。これによ
って時間単位あたり蓄えることのできる量は減少する。
【００３１】これとは反対に、始動触媒器の変換値は運
転開始時には低く、所定のデットタイム後もしくは所定
の温度から比較的に急勾配に上昇する。
【００３２】始動触媒器と吸着器との設計は両方の曲線
の交点が０と１００％との間でできるだけ高く位置する
ように選択されている。これは始動触媒器により変換さ
れた排ガスがすでに比較的に高い状態で、吸着器が依然
としてまだ高い吸着蓄え量値を保証することを意味す
る。
【００３３】図１から図７までの実施例は以下のように
作用する。
【００３４】機関を始動させると、図１の実施例におい
てはまず排ガスフラップ１１が閉じられる。これによっ
て排ガス流は機関から導管部分５を介して始動触媒器２
を通ってバイパス導管８を経て吸着器３を通り、再び導
管部分６に戻り、最後に主触媒器４を通り、導管部分７
を介して排気管へ流れる。この場合には排ガスフラップ
９及び１０は開かれている。始動触媒器がライトオフ温
度に達するかもしくは吸着器３が加熱に基づきもしくは
蓄え容積が使い尽くされたことに基づき、効果的ではな
い作用しか持たなくなったあとで、排ガスフラップ９と
１０が閉じられ、排ガスフラップ１１が開かれ、この結
果として主触媒器４にはそのライトオフ温度まで加熱さ
れる機会が与えられる。そのあとで排ガスフラップ１１
が改めて閉じられ、排ガスフラップ９と１０が改めて開
かれる。これにより、熱い排ガスが吸着器３を通して導
かれ、この排ガスが当初吸着器に吸着された有害成分を
脱着させることで吸着器３が掃気される。このあとで排
ガス流は主触媒器４に導かれ、脱着した排ガス成分で付
加的に富化された排ガス流は主触媒器４において変換さ
れる。
【００３５】掃気が行われたあとで、排ガスフラップ９
と１０は再び閉じられ、吸着器３は完全に排ガス流から
絶縁される。すなわち、吸着器は、あとで機関が停止さ
せられ、機関及び始動触媒器２、主触媒器４が冷えたあ
とで改めて稼働できるようになる。掃気もしくは脱着が
終了する時点は排ガスセンサ又は計算モデルで確認する
ことができる。
【００３６】最も簡単な解決策としては図４に示した実
施例のように、唯一の排ガスフラップ１１を設けること
ができる。このような形式で、運転の開始に当たって完
全な排ガス流を、吸着のために吸着器３を通して導くこ
と並びにあとで掃気を目的としてあらためて完全に吸着
器３を通して導くことがすでに可能になる。しかしなが
らこの場合には排ガスフラップ１１が開かれた状態で常
に、ことによると望まれない小さな部分排ガス流が吸着
器３を通って流れる。したがって吸着器の前のバイパス
管の構成形態により、吸着器がこの過程で部分排ガス流
でさらに加熱されかつ既にここで脱着が開始されること
が阻止されなければならない。他面においては通常の運
転で吸着と脱着とが行なわれたあとで吸着器を通って流
れる部分排ガス流が強く冷却されすぎ、吸着器が吸着す
ることを阻止しなければならない。さもないと、次の常
温始動において全吸着容積の１部しか有効ではなくな
る。これに対する処置は図２及び３のようにそれぞれ１
つだけの排ガスフラップ９もしくは１０で達成すること
ができる。
【００３７】図５に示された実施例においては、運転開
始にあたって排ガスフラップ９と１０が開かれかつ排ガ
スフラップ１２が閉じられる。これによって機関１から
の総排ガス流は、導管部分５からバイパス導管８を介し
て吸着器３を通って導管部分５へ流れ、次いで始動触媒
器２を通って導管部分６を介して主触媒器４に導かれ、
導管部分７を介して排気管に導かれる。このようにして
吸着器３において排ガス量の吸着が行われる。始動触媒
器がそのライトオフ温度に達したあとで、排ガスラップ
１２が開かれ、排ガスフラップ９，１０が再び閉じられ
る。これによって排ガスは機関１から直接的に導管部分
５を介し始動触媒器２を通り、導管部分６を介し、主触
媒器４を通り、主触媒器４から導管部分７を介して排ガ
ス管へ搬送される。主触媒器４もライトオフ温度に達し
たあとで、排ガスフラップ１２は再び閉じられ、排ガス
フラップ９，１０が再び開かれる。これにより吸着器３
は掃気される。このようにして脱着させられた有害成分
は始動触媒器２においても主触媒器４においても後反応
させられる。最後に排ガスフラップ１２が再び開放さ
れ、排ガスフラップ９，１０が再び閉じられる。これに
より、機関からの排ガス流は導管部分５を通って直接的
に始動触媒器２に導かれ、さらに導管部分６を介して主
触媒器４に導かれる。
【００３８】図６に示された実施例においては、運転開
始にあたって当初排ガスフラップ１２と１５が閉じられ
ており、排ガスフラップ９，１０，１４が開かれてい
る。これによって排ガス流はまず吸着器３を通り、次い
で始動触媒器２を通り、最後に主触媒器４を通って流れ
る。始動触媒器２がライトオフ温度に達したあとで、排
ガスフラップ１２が開かれ、排ガスフラップ９と１０が
閉じられる。これによって排ガス流は当初機関から直接
的にだけ始動触媒２を通って流れ、次いで主触媒器４を
通って流れる。主触媒器４がライトオフ温度に達したあ
とで排ガスフラップ１２が閉じられかつ排ガスフラップ
９，１０が閉じられる。これによって吸着器から脱着し
た排ガス成分は始動触媒器においても主触媒器において
も変換される。排ガスフラップ１４が閉じられ、排ガス
フラップ１５が開かれることにより、脱着した排ガス成
分を主触媒器だけにおいて変換することも選択的に可能
である。吸着器が十分に掃気されたあとで最後に排ガス
フラップ９，１０，１４を閉じ、排ガスフラップ１２，
１４を開放することができる。これにより排ガス流は機
関１から導管部分５を介して接続導管１３を通り、バイ
パス導管６と導管部分６とを介して直接的に主触媒器４
に導かれ、この主触媒器４から導管部分７を介し排気管
へ導かれる。選択的に排ガスフラップ９，１０，１４を
閉じ、排ガスフラップ１２と１５を開放することができ
る。これによって排ガス流は機関１から直接触媒器４を
通って、主触媒器４から排気管を通って大気へ流れるこ
とができる。
【００３９】最後の実施例は図７に示されている。この
場合には、運転の開始にあたって当初は排ガスフラップ
１１と１７が閉じられ、排ガスフラップ１４，９，１０
が開かれている。これによって排ガス流は機関１から導
管部分５を通って、次いで始動触媒器２を通って、接続
導管１６とバイパス導管８とを介して吸着器３を通って
再び導管部分６へ戻され、主触媒器４を通って流れる。
始動触媒器２がライトオフ温度に達したあとで又は吸着
器３がその最大の吸着能を持たなくなったあとで、排ガ
スフラップ９と１０が排ガスフラップ１７に加えて閉じ
られ、排ガスフラップ１４と１１が開放される。これに
よって排ガス流は機関１から直接的に始動触媒器２を通
って、次いで主触媒器４を通って導かれるようになる。
主触媒器４もライトオフ温度に達したあとで、排ガスフ
ラップ１１は再び閉じられ、排ガスフラップ９と１０と
が開かれる。これによって排ガス流はまず始動触媒器２
を通って接続導管１６を介し、吸着器３を通って主触媒
器４へ流れることができ、その際に吸着器３が掃気され
るかもしくは負荷軽減させられる。吸着器３が完全に負
荷軽減されたあとで排ガスフラップ９と１０が再び閉じ
られ、排ガスフラップ１１が開かれ、排ガス流は機関か
ら直接的に始動触媒器２を通ってかつ主触媒器４を通っ
て流れることができる。次いで選択的に排ガスフラップ
１４が閉じられかつ排ガスフラップ１７が開放される。
この場合にはその前にすでに開いた排ガスフラップ１１
は開放状態に留まり、すでにその前に閉じていた排ガス
フラップ９と１０は閉じた状態に留まる。これにより排
ガス流は機関１からバイパス導管８を介し、接続導管１
６を通り、導管部分６を介し、直接的に主触媒器４を通
って流れる。これによって始動触媒器は自動車が長距離
運転される場合には完全に遮蔽され、これにより保護さ
れるようになる。
【００４０】次に排ガスフラップ１０，１１の制御を図
２に示した実施例について説明する。内燃機関の常温始
動に際しては、排ガスフラップ１１は閉じられ、排ガス
フラップ１０は開かれているので、排ガス流は完全に吸
着器３を通して導かれる。センサ１８は排ガスフラップ
１０，１１のこの開閉状態で排ガス流を吸着器の出口側
で検出する。センサ１８が排ガス温度を検出するために
適していると、排ガス流の温度が限界値を越えたかどう
かが確認される。この場合、この限界値は限界値に達し
た場合に吸着器において脱着が行われるように選ばれて
いる。この方法では吸着器３を流過したあとの排ガス温
度から吸着器３自体の温度が導き出されるという認識が
用いられている。
【００４１】実験によれば、吸着器３が脱着を開始する
点は吸着器３の温度だけに関連するのではなく、吸着器
３に流入する排ガス流のＨＣ温度にも付加的に関連する
ことが示された。したがって、先に述べた温度検出に基
づく方法では、吸着器３が吸着能を持たなくなる時点は
近似的にしか決定されない。この時点の正確な決定は、
センサ１８がガス組成、特にＨＣ成分を吸着器３の下流
側で排ガス流において検出することで可能になる。この
ためには例えば、触媒的に有効な層により取囲まれてい
るラムダゾンデが使用される。この場合、触媒的な層は
主としてＨＣ及びＯ２の変換が行われるように選ばれて
いる。排ガス流にＨＣが存在していない限り、すなわち
排ガス流内にあるＨＣを受容できる状態に吸着器３があ
る限り、排ガス流にあるＯ２は触媒的な層のそばを通過
して本来のラムダゾンデに達し、ここで相応の信号を発
生させる。排ガス流において吸着器３の下流側でＨＣが
含まれていると、すなわち吸着器３が飽和されており、
したがってＨＣが吸着器３を通過すると、触媒的な層に
おいてＨＣとＯ２とが反応するのでＯ２が本来のラムダ
ゾンデに達することができず、再び相応の信号が発生さ
せられる。常温始動に際してもラムダゾンデ１９から信
号を受けることができるためにはラムダゾンデ１９は触
媒的な層を含めて公知の形式で加熱されていなければな
らない。
【００４２】制御装置２０がセンサ１８から送られてき
た信号で、排ガス流の温度の限界値が越えられたこと及
び（又は）排ガス流にＨＣが含まれていること、すなわ
ち吸着器３が飽和状態に達したことを確認すると、制御
装置２０は排ガスフラップ１０を閉じると同時に排ガス
フラップ１１を開く。この方法で、機関１の常温始動に
際して排ガスフラップ１０，１１の制御により、排ガス
流を正確に、吸着器３がＨＣを受容できる状態にある間
だけ吸着器３を介して導くことが可能になる。したがっ
て一方では吸着器の吸着能が周囲の条件とは可能な限り
無関係に活用され、他方では吸着器３が無意味に排ガス
で負荷されなくなり、できるだけ早い時点で排ガス流が
直接的に主触媒器４に導かれるようになるので、この主
触媒器が迅速に活性化温度に達し、有効な排ガス浄化に
役立つようになる。
【００４３】さらにライトオフ温度に達したあとの吸着
器３の掃流もセンサ１８によって制御される。センサ１
８が温度センサとして構成されている限り、掃流過程の
時間はセンサ１８から送られた温度信号に関連して決定
される。このためには示されていない特性フィールド内
にセンサ１８の信号に関連して掃流時間の値が記憶させ
られている。この場合にも、正確な制御はセンサ１８に
よってガス組成が検出されると可能である。この場合に
は、排ガス流は排ガスフラップ１０，１１の制御によ
り、センサ１８が排ガス流において吸着器３の下流側
で、排ガス流におけるＨＣ成分を確認できなくなるまで
吸着器３を通して導かれる。
【００４４】第３のヴァリエーションによれば、吸着器
３の上流に配置されたラムダゾンデ１９の信号が付加的
に関与させられている。ラムダゾンデ１９は、それが始
動触媒器２の後ろに配置されている限り、吸着器３の直
前のガス組成を検出するので、いまやセンサ１８の信号
をラムダゾンデ１９の信号と比較することが可能にな
る。この比較は、センサ１８とラムダゾンデ１９とが構
成的に同じ部分であると特に容易に実施することができ
る。この場合には吸着器３の掃流は排ガスフラップ１０
の開放と排ガスフラップ１１の閉鎖とにより、センサ１
８とラムダゾンデ１９との信号が同じになるまで行われ
る。この時点においては吸着器３における排ガス流の組
成の変化が行われることなく排ガス流は吸着器を流過す
る。したがって吸着器３は完全に脱着されている。
【００４５】センサ１８とラムダゾンデ１９とが構成的
に同じでないか又はラムダゾンデが始動触媒器２の前に
配置されていると、吸着器３を掃流する前に、すなわち
まだ排ガスフラップ１０が閉じられかつ排ガスフラップ
１１が開かれている状態で、センサ１８の信号とラムダ
ゾンデ１９の信号との差が形成されかつ記憶されなけれ
ばならない。次いで吸着器３の掃流は信号の差が再びあ
らかじめ記憶された値に達するまで実施される。
【００４６】機関１の暖機始動又は高温始動に際しては
機関１の特徴的な温度、例えば冷却水温度又は油温度に
基づき、機関１の始動時に吸着器３を接続されるかどう
かが決定される。吸着器３が接続されるか又は吸着器３
が機関１の先行する運転期において完全に脱着されてい
ないと、吸着器３の掃流が前述の方法で、主触媒器が活
性化温度に達したことが確認されると即坐に行われる。
【００４７】すべての実施例において始動触媒器２が吸
着器３の上流に設けられているが、全システムの運転は
始動触媒器なしでも同じ形式で可能である。この装置の
場合にも排ガス流が吸着器３を通して導かれている間の
時間帯に、排ガス流におけるＨＣ成分の効果的な還元は
同様に行われる。吸着器３を遮断したあとで主触媒器４
はまだ運転温度に達していないので、主触媒器４の下流
側では高められたＨＣ成分を確認することができる。何
故ならば図示の実施例と比較して始動触媒器２における
変換は行われないからである。他面においては吸着器３
を通して排ガスが導かれる時間帯の間、機関の運転によ
り主触媒器４が著しく加熱されるので、主触媒器４はラ
イトオフ温度に迅速に達し、始動過程の間の総エミッシ
ョンは始動触媒器なしでも著しく減少させられる。
【００４８】さらに排ガスフラップ１０，１１を制御す
る場合、特に吸着器３を掃流する場合には、全排ガス流
を吸着器３を通して導くことはかならずしも必要ではな
い。むしろ排ガス流の１部だけを吸着器３を通して導く
ことも可能である。
【００４９】センサ１８を主触媒器４のすぐ上流側に配
置することは、制御装置が排気フラップ９，１０，１１
の制御を、センサ１８とラムダゾンデ１９とから送信さ
れた信号の比較した結果で行う場合にだけ必ず必要であ
る。さもないとセンサ１８は吸着器３の下流の任意の点
に配置されていることができる。
【００５０】図２の実施例に基づき先に記述した排ガス
フラップ９，１０，１１の制御は、同じ形式で、図１と
図３による実施例における排ガスフラップ９，１０，１
１，１２，１３，１４，１５及び１７、吸着器３を排ガ
スで負荷するために使用される限り、これらの排ガスフ
ラップの制御のために用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の第１ヴァリエーションを示した
図。
【図２】第１実施例の第２ヴァリエーションを示した
図。
【図３】第１実施例の第３ヴァリエーションを示した
図。
【図４】第１実施例の第４ヴァリエーションを示した
図。
【図５】第２実施例の概略図。
【図６】第３実施例の概略図。
【図７】第４実施例の概略図。
【図８】吸着器蓄え量値を温度もしくは時間に関連して
示した線図。
【図９】始動触媒器変換値を温度もしくは時間に関連し
た図。
【図１０】吸着もしくは変換された排ガス量値を温度も
しくは時間に関連して示した図。
【符号の説明】
１ 機関、 ２ 始動触媒器、 ３ 吸着器、 ４ 主
触媒器、 ５ 導管部分、 ６ 導管部分、 ７ 導管
部分、 ８ バイパス導管、 ９，１０ 排ガスフラッ
プ、 １１ 排ガスフラップ、 １３ 接続導管、 １
５ 排ガスフラップ、 １６ 接続導管、 １７ 排ガ
スフラップ
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ＺＡＢ Ｆ０２Ｄ 45/00 ＺＡＢ ３０１ ３０１Ｌ ３１０ ３１０Ｄ ３１０Ｒ Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３７１Ｇ 27/409 ＺＡＢ 27/58 ＺＡＢＢ (71)出願人 592245937 バイエリツシエ・モトーレン・ヴエルケ・ アクチエンゲゼルシヤフト ドイツ連邦共和国ミユンヘン40・ペトウエ ルリング130 (71)出願人 393007983 メルツェーデス ベンツ アクチエンゲゼ ルシャフト ドイツ連邦共和国 シュツットガルト 60 メルツェーデスシュトラーセ 137 (71)出願人 596107062 フオルクスヴアーゲン アクチエンゲゼル シヤフト ドイツ連邦共和国 ヴオルフスブルク １ (72)発明者 アルフ デーゲン ドイツ連邦共和国 フリオルツハイム フ ェルトベルクシュトラーセ ６ (72)発明者 ローラント フス ドイツ連邦共和国 エスリンゲン ハイデ シュトラーセ 29 (72)発明者 パウル フリードリッヒ キューパー ドイツ連邦共和国 ヴィールンスハイム− イプティンゲン イム シェーンブリック 12 (72)発明者 マンフレート モースマン ドイツ連邦共和国 ハイムスハイム ヴァ ルトマウアーシュトラーセ ５ (72)発明者 ヴォルフガング ツァーン ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスブル ク ポッペンヴァイラーシュトラーセ 44

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの吸着器（３）及び該吸
    着器の下流に置かれた１つの主触媒器（４）とを備えた
    自動車において排ガスを浄化する方法において、ガス組
    成又は温度又はこの組合わせを吸着器（３）の下流で検
    出し、検出されたガス組成又は温度又はこの組合わせに
    関連して吸着器（３）を通して排ガス流を導くことを特
    徴とする、自動車において排ガスを浄化する方法。
  2. 【請求項２】 どの時点から、吸着器（３）を通して排
    ガス流を導かなくするかを決定するために、検出したガ
    ス組成又は温度又はこの組合わせを関与させる、請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 排ガス流の温度が所定の限界値を越える
    と吸着器（３）を通して排ガス流を導くことを止める、
    請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 ガス組成にＨＣ成分が検出されると吸着
    器（３）を通して排ガス流を導くことを止める、請求項
    ２記載の方法。
  5. 【請求項５】 吸着器（３）の上流のガス組成が吸着器
    （３）の下流のガス組成と同じになると吸着器（３）を
    通して排ガス流を導くことを止める、請求項２記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 吸着器（３）を通して排ガス流が導かれ
    た時点から、検出されたガス組成又は温度又はこの組合
    わせに関連して決定された時間が経過すると吸着器
    （３）を通して排ガス流を導くことを止める、請求項２
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 計算モデルを用いて決定された時点に達
    すると吸着器（３）を通して排ガス流を導くことを止め
    るようになっており、この場合、計算モデルが少なくと
    も機関の運転値及び排ガス流を制御するために用いられ
    たフラップ（９，１０，１１）の開放時間に関連して吸
    着器（３）の挙動を模造しかつ計算モデルによりＨＣが
    吸着器（３）にもはや蓄えられていない時点に達すると
    吸着器（３）を通して排ガス流を導くことを止める、請
    求項２記載の方法。
  8. 【請求項８】 自動車において排ガスを浄化する装置で
    あって、吸着器（３）と、吸着器（３）を排ガスで選択
    的に負荷するプラップ（９，１０，１１）と、吸着器
    （３）の下流におかれた主接触器（４）とが設けられて
    いる形式のものにおいて、吸着器（３）の下流にガス組
    成又はガス温度又はこの組合わせを検出するためのセン
    サ（１８）が設けられており、制御装置（２０）がセン
    サ（１８）の信号に関連してフラップ（９，１０，１
    １）を制御することにより吸着器（３）を通して排ガス
    流を導くことを特徴とする、自動車において排ガス流を
    浄化する装置。
  9. 【請求項９】 制御装置（２０）がセンサ（１８）の信
    号に関連して、吸着器（３）を通して排ガス流を導くこ
    とを止める時点を求める、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 センサ（１８）により検出された排ガ
    ス流のガス温度が所定の限界値を越えると、制御装置
    （２０）がフラップ（９，１０，１１）を制御すること
    により、吸着器（３）を通して排ガス流を導くことを止
    める、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 センサ（１８）により検出されたガス
    組成がＨＣ成分を有していると、制御装置（２０）がフ
    ラップ（９，１０，１１）を制御することにより、吸着
    器（３）を通して排ガス流を導くことを止める、請求項
    ９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 センサ（１８）により検出された吸着
    器（３）の下流のガス組成が、付加的なセンサ（１９）
    で検出された吸着器（３）の上流のガス組成と同じにな
    ると制御装置（２０）がフラップ（９，１０，１１）を
    制御することにより吸着器（３）を通して排ガス流を導
    くことを止める、請求項９記載の装置。
  13. 【請求項１３】 フラップ（９，１０，１１）が制御さ
    れてから所定の時間が経過すると、制御装置（２０）が
    フラップ（９，１０，１１）を制御することにより吸着
    器（３）を通して排ガス流を導くことが止められるよう
    になっており、この場合、前記時間を決定するために、
    制御装置（２０）内にセンサ（１８）の信号に関連した
    特性フィールドが設けられている、請求項９記載の装
    置。
  14. 【請求項１４】 吸着器（３）の挙動を模造するために
    制御装置（２０）内に設けられた計算モデルが、機関の
    少なくとも１つの運転値及びフラップの開放時間に関連
    して、吸着器（３）にＨＣが蓄えられていないことを確
    認すると、制御装置（２０）がフラップ（９，１０，１
    １）を制御することにより吸着器（３）を通して排ガス
    流が導かれることを止めるようになっている、請求項９
    記載の装置。
  15. 【請求項１５】 主触媒器（４）の上流に始動触媒器
    （２）が設けられている、請求項９記載の装置。
  16. 【請求項１６】 始動触媒器（２）が吸着器（３）の上
    流に配置されている、請求項１５記載の装置。
  17. 【請求項１７】 始動触媒器が接続可能なバイパスを備
    え、さらに始動触媒器（２）又はバイパスを排ガス流で
    負荷するための排ガスフラップ（１４，１５，１７）を
    備えている、請求項１５記載の装置。
  18. 【請求項１８】 付加的なセンサ（１９）として、ラム
    ダゾンデが設けられ、該ランダムゾンデが少なくともＨ
    Ｃ及びＯ2の変換に関し有効な触媒的な被覆を有してお
    り、センサ（１９）により捕えられた排ガス流がまず被
    覆を介し、次いでラムダゾンデに導かれる、請求項１２
    記載の装置。
JP8192523A 1995-07-21 1996-07-22 自動車において排ガスを浄化する方法及び装置 Withdrawn JPH0932538A (ja)

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