JPH10502149A - 触媒の電気加熱の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、２台のバッテリー（２８、３０）が搭載されている自動車における、内燃機関の排気ガス浄化触媒（２４）の電気加熱器（３６）を制御するための方法であり、両バッテリーは自動車の車上電気回路網と結合しており、電気制御器（６０）を用いて温度および（または）荷重状態に応じて、一方のバッテリー（２８）が遮断器（３８）を通じて触媒加熱器（３６）と連結することができ、この時、断路器（５４）によって第２のバッテリー（３０）および車上回路網から電気的に分離でき、加熱機能の常時監視のため、加熱バッテリー（２８）と車上回路網の電圧、および（または）触媒の温度上昇が時間的に捕捉され、指定の閾値以下にある値の場合、加熱器（３６）「切り」とされ、エラー信号が発せられるかまた場合によってはエラーメモリーが作動する。

Description

【発明の詳細な説明】 触媒の電気加熱の制御方法 この発明は請求項１の前提部による、自動車の内燃機関の排気ガス浄化のため の触媒の電気加熱器の制御のための方法に関する。 内燃機関は冷始動〔コールドスタート〕の際に特に高い排気ガス放出物を発散 し、一定の始動温度に達した時に漸く触媒は排気ガス成分の充分な変換を確保す るため、将来の排気ガス浄化システムの場合、触媒の迅速な稼働準備が特に重要 となる。電気加熱器の場合は運転時間にわたって実際にも指定の機能を満たすこ とが保証されなければならない。 したがってこの発明の課題は、自動車における正規の機能が常時監視できる、 触媒の電気加熱器の制御のための方法を記載することにある。 この課題はこの発明により請求項１および／または請求項８の特徴部によって 解決される。この方法の有利な再構成はその他の請求項から知ることができる。 すなわちこの発明によれば、場合によっては従来の電圧監視回路を通じて、判 定基準である「加熱入り」が満たされている時、車上回路網電圧が、続いて開放 された断路器の場合は加熱バッテリーの電圧が問い合わされ、指定の閾値を下回 る時（触媒の充分な加熱をもはや保証しない）、加熱器が「切り」とされ、エラ ー信号が発せ られる。これに加えてあるいはこれに代わり、触媒中の温度センサーを通じて触 媒の温度上昇を時間的に問い合わせ、この上昇が指定の特性曲線の下にある限り 少なくとも一つのエラー信号が発せられ、場合によりこのエラーを読出しできる エラーメモリーにファイルすることができる。これは自動車における触媒加熱シ ステムの常時監視を可能にし、しかもエラー信号（好ましくは警告灯）により、 操作者が表示された正規でない加熱に応じた手段を取ることができる。エラーメ モリーを通じて例えばサービスステーションにおいて、バッテリーの機能あるい は使用された加熱要素の機能が正常であるか否かを読出すことができる。 さらに好ましくは加熱の間の電圧経過を監視することができ、ここからも正常 でない機能への鍵を引き出すことができ、機能障害の迅速な遮断に役立てること ができる。例えば正規の加熱要素では遮断器が閉じると同時に、加熱要素の高い 電流消費にもとづく電圧降下が生じるはずである。このような電圧降下が生じな い場合、加熱要素の欠陥または導線切断を推論することができる。他方において 加熱バッテリーの電圧が遮断器の閉じた後、時とともにあまりにも急傾斜の勾配 で低下する場合、これはバッテリー状態の悪化あるいは腐蝕による導線接触を推 論することができる。 触媒の加熱を行った後の車上配線網との加熱バッテリーの再結合の際に、車上 配線網に強すぎる電圧の低下が生じないことを確実にしなければならない。この ような電圧の低下は場合によってはその他の消費装置、特に安全に重要なシステ ム制御の機能を損なう。こ のようなことが起きるのは特に、請求項４に掲げた特徴により、その全体として か、あるいはこれに変わる手段としてのいずれかにおいてである。 それぞれの触媒加熱の後、加熱バッテリーの再充電は出来るだけ迅速に行われ なければならないため、請求項５〜７の特徴に従い、充電電流を急速充電に対応 して調整し監視することを提案する。 この発明の１実施例を以下さらに詳細にわたり説明する。略図は第１図におい ては自動車の中の内燃機関の排気ガスシステムにおける触媒の電気加熱のための 装置を、第２図はシステム制御に統合された方式段階の経過グラフを示す。 第１図において１０は内燃機関を表し、これは既知の方法で駆動ベルト１２と 対応するベルト車１４、１６を通じて発電機１８を駆動する。内燃機関から放散 された排気ガスは排気ガス曲がり管２０と排気ガス管２２を通じて三方触媒２４ に導かれ、そこから詳しくは描かれていない方法で大気へ放出される。排気ガス 管２２の中にはラムダセンサ２６が設けられており、これが既知の方法で内燃機 関の燃料配分装置を作動し、ほぼ化学量論の燃料−空気比が維持される。 部分的にのみ示した自動車の電気車上回路網は、蓄電池として二つのバッテリ ー２８、３０を備えており、そのマイナス極は導線３２を通じて互いに連結して いる。一方のバッテリー３０のプラス極 は導線３４を通じて自動車の車上回路網に、特に発電機１８の出力部に接続して いる。 触媒２４は電気加熱器３６を装備しており、これは例えば触媒の中に突出する 幾つかのの加熱プラグによって形成することができる。加熱器３６は一方ではマ イナス電位にかかり、他方でそのプラス入力部は遮断器３８に接続している。遮 断器３８はメーク接点４０を備えるクローザーリレーとして構成されており、し かもこのメーク接点４０は導線４４を通じて加熱器３６と、また導線４６を通じ て加熱バッテリー２８と連結している。遮断器３８の制御巻線５６はプラス側で 導線４８を通じて車上回路網の導線３４と結合し、またマイナス側では導線５８ を通じて電子制御装置６０と結合している。 さらに両バッテリー２８、３０の間には断路器５４が設けられており、これが オープナーリレーとして構成され、メーク接点６４で両バッテリー２８、３０を 電気的に互いに分離することができ、この時メーク接点６４はプラス側で両バッ テリー間に設けられた回路４２、６６を遮断する。断路器５４の制御巻線５２は 一方では常にマイナス電位にかかり、プラス側では導線５０を通じて電子制御装 置６０に接続している。 遮断器３８と断路器５４の制御巻線５２、５６を作動する電子制御装置６０は 、幾つかの入力部を備え、これらを通じて内燃機関１０の温度は温度感知器６９ を通じて、外部温度は図示されていない別の温度感知器を通じて、また最後に温 度感知器７０と導線７２を 通じて触媒の温度を捕捉することができる。さらに図示されていない結合が設け られており、これを通じて車上回路網の電圧（例えば導線３４への接続により） および（例えば導線４６との結合により）加熱バッテリー２８の電圧を捕捉する ことができる。 電子制御装置６０を通じて自動車の図示されていない計器盤に設けられた警告 灯７４を作動することができ、触媒２４の正常でない加熱を指示する。 内燃機関１０の冷始動の場合、図示されていないエンジン制御装置を通じて、 先ず電子制御装置６０に「加熱入り」の指令が指定される（第２図、経過図式参 照）。制御装置６０ではこれによって対応する電子連結回路により次のような経 過が開始される： 先ず図示されていない電圧捕捉回路を通じて、自動車の車上回路網の電圧が点 検され、この電圧が定められた閾値以下にある限り、エラー信号が発せられ、こ れに基づいて警告灯７４が作動する。さらにこのエラーは制御装置６０の中に内 蔵された読出しし可能なエラーメモリーの中へファイルされ、最後に制御装置で の経過が中断され、その結果加熱装置は「切り」となる。 車上回路網の電圧が充分である場合、断路器５４が開くため、バッテリー２８ は自動車の車上回路網から電気的に分離されている。開放した断路器の場合、そ の機能は場合により安全接点を通じて問い合わせでき、内蔵した電圧測定回路を 通じて加熱バッテリーの電 圧が点検され、この電圧が定められた閾値以下である限り、同じくエラー信号が 発せられ、エラーメモリーが対応して作動し、加熱器は再び「切り」となる。 加熱バッテリー２８の電圧も充分である場合、遮断器３８はリレー４０、５６ の対応する作動により閉じられ、加熱のスイッチが入る。この場合、電子制御装 置６０の中の電圧測定回路を通じて、遮断器３８の閉鎖とともに短時間の電圧降 下が生じるか否か、また引続いておこる加熱による電圧の低下が所定の特性曲線 の枠内にあるかが点検される。電圧降下および正規の加熱に時間的に対応する電 圧の低下は、経験的に算出し確定することができるため、この算出した値から外 れる値はシステムエラーと推論することができる。触媒２４の加熱器３６のスイ ッチを入れるとともに、さらに温度センサー７０を通じて電子制御装置６０で温 度監視が行われ、その際に触媒温度が時間的に捕捉され、外部温度に依存してフ ァイルされた、場合によっては経験的に算出された温度値と比較される。正規の 温度値に捕捉された時間間隔内に到達しない場合、同じく触媒加熱装置の不良機 能と推論することができる。この種の不良機能もエラーメモリーにファイルされ 、同時に警告灯７４が作動する。 触媒２４の充分で正常な加熱の後（この時加熱時間は内燃機関の図示されてい ない制御装置６０によって指定することができる）、制御装置６０は「加熱切り 」の指令を受け、これによって制御装置は先ず遮断器３８を再び開放する。 続いて好ましくはAND 回路において、車上回路網電圧が充分の高さであるか、 内燃機関の回転数が指定の回転数閾値よりも大きいか、また指定の時間間隔が加 熱器３６の遮断後、続いたかを点検する。これらの３判定基準が満される場合、 断路器５４は再び閉じられ、したがって加熱バッテリー２８は再び自動車の車上 回路網へと接続される。 閉鎖した断路器５４の場合、バッテリー２８の充電過程は特に発電機１８を通 じて行われる。加熱バッテリー２８の温度はこの場合、導線７８を通じて電子制 御装置６０と連結している温度センサー７６を通じて監視される。加熱バッテリ ー２８が許容以上に高い温度に上昇する場合、断路器５４を制御装置６０を通じ て再び開くか、または充電電流を戻して調整される。 図示した入り／切り断路器５４の代わりに、急速充電の既知の判定基準による 充電電流の調整を可能とする電子スイッチを設けることもできる。具体的な構造 上の施工においては、すでに必要な回路手数の減少のためにも、遮断器３８と断 路器５４が電子制御装置６０に内蔵されていることはもとより明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年４月２２日 【補正内容】 明細書 触媒の電気加熱の制御方法 この発明は特許請求項１の前提部による、自動車の内燃機関の排気ガス浄化の ための触媒の電気加熱の制御のための方法に関する。 この種の方法はDE-A-39 39 068が記載している。この場合は二つのバッテリー を使用することが提案されており、一方のバッテリーが加熱バッテリーとして使 用され、触媒の加熱段階の間は、電気的に別のバッテリーから、あるいは自動車 の車上回路網から分離されている。このような配置の利点は、触媒の加熱の間に 、自動車の電気または電子駆動装置における故障を生じることのある、許容され ない電圧落ち込みを避ける点にある。 触媒加熱の正規の機能はこの方法では監視されない。 したがってこの発明の課題は、自動車における正規の機能を常時監視すること ができる、触媒の電気加熱装置の制御のための方法を記載することにある。 この課題はこの発明により、請求項１および／または特許請求項８の特徴部に よって解決される。この方法の有利な再構成はその他の請求項から知ることがで きる。 すなわちこの発明によれば、場合によっては従来の電圧監視回路を通じて、判 定基準である「加熱入り」が満たされている時、車上回路網電圧が、続いて開放 された断路器の場合は加熱バッテリーの 電圧が問い合わされ、指定の閾値を下回る時（触媒の充分な加熱をもはや保証し ない）、加熱器が「切り」とされ、エラー信号が発せ 特許請求の範囲 １．自動車の車上回路網と連結している２台のバッテリー（２８、３０）が備え られている自動車の内燃機関（１０）の排気ガス浄化のための触媒（２４）の電 気加熱器（３６）を制御するための方法において、電気制御装置（６０）によっ て温度および（または）充電状態に応じて一方のバッテリー（２８）が遮断器（ ３８）を通じて触媒加熱器（３６）と連結することができ、その際に断路器（５ ４）によって第２のバッテリー（３０）および車上回路網から電気的に分離する ことができる方法であって、 判定基準「加熱入り」が満たされている場合、車上回路網電圧と、これに続い て開放された断路器（５４）が、加熱バッテリー電圧を捕捉し、指定の閾値以下 の場合は加熱器（３６）が「切り」となり、エラー信号（７４）が発せられるこ とを特徴とする。 ２．充分な電圧値の場合には遮断器（３８）が閉じられ、電圧経過が監視され、 また均等なままの電圧値の場合は加熱器（３６）が「切り」とされ、また（また は）エラー信号（７４）が発せられることを特徴とする、請求項１に記載の方法 。 ３．触媒加熱の間に加熱バッテリー（２８）の電圧が監視され、閾値を下回る場 合には加熱器（３６）が「切り」とされ、また（または）エラー信号（７４）が 発せられることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 バイエリッシェ モートレン ベルケ ア ー ゲー ドイツ連邦共和国 デー−80788 ミュン ヘン（無番地) (71)出願人 フォルクスワーゲン アー ゲー ドイツ連邦共和国 デー−38436 ボルフ スブルク（無番地) (72)発明者 シュトライト、バルター ドイツ連邦共和国 デー−85049 インゴ ルシュタット ミュールベック ６ (72)発明者 メルッ、ライナー ドイツ連邦共和国 デー−85748 ガルヒ ング イシュマニンガー シュトラーセ 30 (72)発明者 オットー、エルハード ドイツ連邦共和国 デー−82194 グレー ベンツェル リヒテンベック 11 (72)発明者 ドナーシュタック、アヒム ドイツ連邦共和国 デー−38104 ブラウ ンシュバイヒ カールーマルクスーシュト ラーセ 16 (72)発明者 マウテ、クルツ ドイツ連邦共和国 デー−71067 ジンデ ルフィンゲン ヒルシュシュトラーセ 31 (72)発明者 ビルテ、アルフレッド ドイツ連邦共和国 デー−89610 オーバ ーデッシンゲン ケルテンシュトラーセ ４ (72)発明者 ツアーク、ボルフガング ドイツ連邦共和国 デー−71287 フラヒ ト オーバラー エトルスベルク 46

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車の車上回路網と連結している２台のバッテリーが備えられている自動 車の内燃機関の排気ガス浄化のための触媒の電気加熱器を制御するための方法に おいて、電気制御装置によって温度および（または）充電状態に応じて一方のバ ッテリーが遮断器を通じて触媒加熱器と連結することができ、その際に断路器に よって第２のバッテリーおよび車上回路網から電気的に分離することができる方 法であって、 判定基準「加熱入り」が満たされている場合、車上回路網電圧と、これに続い て開放された断路器（５４）が、加熱バッテリー電圧を捕捉し、指定の閾値以下 の場合は加熱器（３６）が「切り」となり、エラー信号（７４）が発せられるこ とを特徴とする。 ２．充分な電圧値の場合には遮断器（３８）が閉じられ、電圧経過が監視され、 また均等なままの電圧値の場合は加熱器（３６）が「切り」とされ、また（また は）エラー信号（７４）が発せられることを特徴とする、請求項１に記載の方法 。 ３．触媒加熱の間に加熱バッテリー（２８）の電圧が監視され、閾値を下回る場 合には加熱器（３６）が「切り」とされ、また（または）エラー信号（７４）が 発せられることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 ４．遮断器（３８）の開鎖と再開の後、断路器（５４）が車上回路網電圧に応じ ておよび（または）内燃機関の回転数および（または）温度および（または）時 間間隔の経過に応じて再び閉鎖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。 ５．加熱バッテリー（２８）が調整した充電電流によって充電されることを特徴 とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ６．充電電流が加熱バッテリー（２８）の電圧および（または）温度に応じて、 充電特性域により最適化されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ７．断路器（５４）が充電電流の制御のための可変抵抗として構成されているこ とを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。 ８．少なくとも一つの温度センサー（７０）を通じて、触媒（２４）の温度が時 間的に監視されること、また指定の値から外れる時、エラー信号が発せられおよ び（または）加熱装置が「切り」とされることを特徴とする、請求項１の前提部 に記載の方法。 ９．個々のまたはすべてのエラー信号が読出し可能なエラーメモリーに記憶され および（または）最適に表示されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか １項に記載の方法。