JPH0586853A - 排ガス触媒器の加熱方法 - Google Patents
排ガス触媒器の加熱方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 どのような動作条件下でも常に可能な限り短
い触媒器の加熱時間を得る。 【構成】 内燃機関の触媒器を動作温度に加熱する方法
であって、暖気運転中に、 内燃機関の動作状態に依存して濃厚化混合気を調整する
制御部４と、 排ガス路に配置されており、濃厚混合気と希薄混合気に
相応する信号を送出するラムダゾンデと、 排ガス路３３に配置されており、出口弁の下流かつラム
ダゾンデ３１の上流に２次空気量ＳＬＭを送風する２次
空気ポンプ３３とを有する形式のものにおいて、 ２次空気ポンプ３３の供給量の制御を、内燃機関の動作
パラメータに依存して理論的理想排ガス比に予調整し、 ラムダゾンデ３１の動作準備状態に達した後、そのゾン
デ信号λに相応して予調整を、重畳した制御により補正
する。
い触媒器の加熱時間を得る。 【構成】 内燃機関の触媒器を動作温度に加熱する方法
であって、暖気運転中に、 内燃機関の動作状態に依存して濃厚化混合気を調整する
制御部４と、 排ガス路に配置されており、濃厚混合気と希薄混合気に
相応する信号を送出するラムダゾンデと、 排ガス路３３に配置されており、出口弁の下流かつラム
ダゾンデ３１の上流に２次空気量ＳＬＭを送風する２次
空気ポンプ３３とを有する形式のものにおいて、 ２次空気ポンプ３３の供給量の制御を、内燃機関の動作
パラメータに依存して理論的理想排ガス比に予調整し、 ラムダゾンデ３１の動作準備状態に達した後、そのゾン
デ信号λに相応して予調整を、重畳した制御により補正
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
よる、暖気運転中に内燃機関の触媒器を動作温度に加熱
する方法に関する。
よる、暖気運転中に内燃機関の触媒器を動作温度に加熱
する方法に関する。
【０００２】ラムダ制御による内燃機関では、ラムダゾ
ンデが始動後、通常は非常に迅速にその動作温度に加熱
される。これに対し、排ガス触媒器の加熱時間はその比
較的に大きな質量に相応して長い。スタートフェーズに
引続く暖気運転フェーズ中に触媒器を可能な限り急速に
その動作温度にもたらすため、そして理論的に理想とさ
れる燃焼比を利用するため、触媒器は種々異なる手段で
加熱される。
ンデが始動後、通常は非常に迅速にその動作温度に加熱
される。これに対し、排ガス触媒器の加熱時間はその比
較的に大きな質量に相応して長い。スタートフェーズに
引続く暖気運転フェーズ中に触媒器を可能な限り急速に
その動作温度にもたらすため、そして理論的に理想とさ
れる燃焼比を利用するため、触媒器は種々異なる手段で
加熱される。
【０００３】このような手段は内燃機関の排ガス路への
２次空気供給である。その際、２次空気ポンプを介し
て、暖気運転中２次空気が出口弁の下流に送風される。
送風される空気と熱い排気ガスとの化学反応および引続
く触媒器での酸化により、この触媒器は急速に加熱され
る。
２次空気供給である。その際、２次空気ポンプを介し
て、暖気運転中２次空気が出口弁の下流に送風される。
送風される空気と熱い排気ガスとの化学反応および引続
く触媒器での酸化により、この触媒器は急速に加熱され
る。
【０００４】暖気運転フェーズの終了と、負荷に依存し
て制御される暖気濃厚化からラムダ制御への移行の際
に、２次空気供給は終了する。このような装置は例えば
「Motortechnischen Zeitschrift」、５０（１９８９）
の「新しいメルセデスベンツ３００ＳＬ−２４と５００
ＳＬ 構造と機能」に記載されている。
て制御される暖気濃厚化からラムダ制御への移行の際
に、２次空気供給は終了する。このような装置は例えば
「Motortechnischen Zeitschrift」、５０（１９８９）
の「新しいメルセデスベンツ３００ＳＬ−２４と５００
ＳＬ 構造と機能」に記載されている。
【０００５】ＤＥ２３２９５３９によれば、暖気運転中
に触媒器を加熱するため濃厚化した混合気が制御され、
２次空気量がラムダゾンデの出力信号に相応して、０．
９８５から０．９９５の混合比に制御される。
に触媒器を加熱するため濃厚化した混合気が制御され、
２次空気量がラムダゾンデの出力信号に相応して、０．
９８５から０．９９５の混合比に制御される。
【０００６】このような２次空気供給による実験を行っ
て、種々異なる動作条件では、触媒器の加熱時間の短縮
という常に同じ良好な結果が得られないことが判明し
た。
て、種々異なる動作条件では、触媒器の加熱時間の短縮
という常に同じ良好な結果が得られないことが判明し
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような方法を改善して、どのような動作条件下でも常
に可能な限り短い触媒器の加熱時間が得られるように構
成することである。さらに全２次空気装置の簡単な診断
を可能にするものである。
のような方法を改善して、どのような動作条件下でも常
に可能な限り短い触媒器の加熱時間が得られるように構
成することである。さらに全２次空気装置の簡単な診断
を可能にするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、２次空気ポ
ンプの供給量の制御を、内燃機関の動作パラメータに依
存して理論的理想排ガス比に予調整し、ラムダゾンデの
動作準備状態に達した後、そのゾンデ信号に相応して予
調整を、重畳した制御により補正することによって解決
される。
ンプの供給量の制御を、内燃機関の動作パラメータに依
存して理論的理想排ガス比に予調整し、ラムダゾンデの
動作準備状態に達した後、そのゾンデ信号に相応して予
調整を、重畳した制御により補正することによって解決
される。
【０００９】本発明は、以下の認識を基礎とする。すな
わち、内燃機関の負荷状態に応じて暖気運転中に送風さ
れる２次空気は所定量を越えると、加熱に反対に作用
し、加熱を遅延させる冷却作用が生じるということであ
る。
わち、内燃機関の負荷状態に応じて暖気運転中に送風さ
れる２次空気は所定量を越えると、加熱に反対に作用
し、加熱を遅延させる冷却作用が生じるということであ
る。
【００１０】この冷却の原因は、暖気運転中の種々の条
件にある。公知のように、その際内燃機関は濃厚化され
た混合気で駆動される。そのため、排ガス路には、理想
混合気に対して少ない空気が存在している。排ガス路へ
の２次空気供給により空気が再び豊富になり、これが良
好な加熱に作用する。しかしこの作用は付加的２次空気
が排ガス内に含まれる空気と共に近似的な理論的理想空
燃比に相応するまでである。２次空気がこの量を上回る
と、理論的理想空燃比を越える余剰空気量の空気流によ
る冷却が生じ、発熱性の化学反応にもはや関与しない。
このような作用は被制御２次空気供給の際にも、オーバ
ーシュートと比較的長い反応時間のため発生する。これ
はガスの走行時間とラムダゾンデのデッドタイムによる
ものである。
件にある。公知のように、その際内燃機関は濃厚化され
た混合気で駆動される。そのため、排ガス路には、理想
混合気に対して少ない空気が存在している。排ガス路へ
の２次空気供給により空気が再び豊富になり、これが良
好な加熱に作用する。しかしこの作用は付加的２次空気
が排ガス内に含まれる空気と共に近似的な理論的理想空
燃比に相応するまでである。２次空気がこの量を上回る
と、理論的理想空燃比を越える余剰空気量の空気流によ
る冷却が生じ、発熱性の化学反応にもはや関与しない。
このような作用は被制御２次空気供給の際にも、オーバ
ーシュートと比較的長い反応時間のため発生する。これ
はガスの走行時間とラムダゾンデのデッドタイムによる
ものである。
【００１１】本発明の解決策は、送風される２次空気量
をそれぞれの動作状態に応じて可能な限り急速に適合
し、それにより理論的理想空燃比が生じるようにする。
をそれぞれの動作状態に応じて可能な限り急速に適合
し、それにより理論的理想空燃比が生じるようにする。
【００１２】本発明の実施例によれば、２次空気ポンプ
の供給量が濃厚化係数と吸気空気量に相応して制御され
る。濃厚化係数は燃料の所定の増量に相応する。この増
量は吸気された空気量に付加されるものであり、理論的
理想空燃比に対して必要とされるものである。従って、
２次空気供給によるこの燃料増量に従い、空気に増量が
添加され、再び理論的理想空燃比が得られる。
の供給量が濃厚化係数と吸気空気量に相応して制御され
る。濃厚化係数は燃料の所定の増量に相応する。この増
量は吸気された空気量に付加されるものであり、理論的
理想空燃比に対して必要とされるものである。従って、
２次空気供給によるこの燃料増量に従い、空気に増量が
添加され、再び理論的理想空燃比が得られる。
【００１３】別の実施例によれば、２次空気ポンプの供
給量は、内燃機関の付加に応じて温度補正と共に調整さ
れる。
給量は、内燃機関の付加に応じて温度補正と共に調整さ
れる。
【００１４】２次空気ポンプの供給量のこの予調整に制
御が重畳される。この制御は、時間経渦中に場合により
誤適合された予調整を補正するために用いる。
御が重畳される。この制御は、時間経渦中に場合により
誤適合された予調整を補正するために用いる。
【００１５】制御に対する実際値量としてラムダゾンデ
の出力信号を用いる。ラムダゾンデは既に始動後短時間
でその動作準備状態に達しているから、このラムダ制御
は既に暖気運転中から可能である。さらに、２次空気量
はラムダゾンデの上流に送風されるから、ラムダ制御に
より２次空気ポンプの供給量の制御を補正することがで
きる。その結果、２次空気量により排ガス中の理論的理
想空燃比が得られる。
の出力信号を用いる。ラムダゾンデは既に始動後短時間
でその動作準備状態に達しているから、このラムダ制御
は既に暖気運転中から可能である。さらに、２次空気量
はラムダゾンデの上流に送風されるから、ラムダ制御に
より２次空気ポンプの供給量の制御を補正することがで
きる。その結果、２次空気量により排ガス中の理論的理
想空燃比が得られる。
【００１６】このラムダ制御の利点は、これと結び付け
た２次空気装置の診断が可能なことである。すなわち、
この制御偏差から２次空気装置が機能しているか否かが
推定される。
た２次空気装置の診断が可能なことである。すなわち、
この制御偏差から２次空気装置が機能しているか否かが
推定される。
【００１７】重畳制御の別の利点はこれによる予調整の
適合であり、その際予調整値は連続的にまたは時折次の
ように変化される。すなわち、制御を可能な限り僅かし
か行わなくても良いように変化される。この適合値は加
算的にも乗算的にも予調整値を変化させる。
適合であり、その際予調整値は連続的にまたは時折次の
ように変化される。すなわち、制御を可能な限り僅かし
か行わなくても良いように変化される。この適合値は加
算的にも乗算的にも予調整値を変化させる。
【００１８】
【実施例】以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】図１のブロック図には機関ブロック１とそ
れに連結された吸気路２および排気路３が示されてい
る。
れに連結された吸気路２および排気路３が示されてい
る。
【００２０】吸気路２には空気流量計２１が配置されて
おり、この空気流量計は吸気空気量ＬＭに相応する出力
信号を送出する。運転者により操作されるスロットルバ
ルブ２２は充填制御のために用いる。排気路３にはラム
ダゾンデ３１並びに後置接続された触媒器３２が配置さ
れている。ラムダゾンデ３１は２点特性を有している。
すなわち、ラムダゾンデは濃厚混合気と希薄混合気を検
出することができ、相応の信号λを送出する。
おり、この空気流量計は吸気空気量ＬＭに相応する出力
信号を送出する。運転者により操作されるスロットルバ
ルブ２２は充填制御のために用いる。排気路３にはラム
ダゾンデ３１並びに後置接続された触媒器３２が配置さ
れている。ラムダゾンデ３１は２点特性を有している。
すなわち、ラムダゾンデは濃厚混合気と希薄混合気を検
出することができ、相応の信号λを送出する。
【００２１】制御部４は入力信号として空気量ＬＭ、ゾ
ンデ信号λ並びに相応のセンサを介して回転数ｎおよび
内燃機関の冷却水温度ＴＫＷを受け取る。
ンデ信号λ並びに相応のセンサを介して回転数ｎおよび
内燃機関の冷却水温度ＴＫＷを受け取る。
【００２２】制御部４は入力信号として空気量ＬＭ，ゾ
ンデ信号λ並びに相応のセンサを介した回転数ｎおよび
内燃機関の冷却水温度ＴＫＷを受け取る。
ンデ信号λ並びに相応のセンサを介した回転数ｎおよび
内燃機関の冷却水温度ＴＫＷを受け取る。
【００２３】制御部４は出力側で噴射装置２３を制御
し、この噴射装置（図には詳細に示されていない）は噴
射弁を介して燃料を吸気路に噴射する。内燃機関の暖気
運転の場合、制御部４は吸気空気量ＬＭと回転数ｎに基
づいて燃料噴射量を定める。制御部４は付加的に、理想
混合比を越えた所定の混合気濃厚化を考慮する。という
のは、暖気運転中は内燃機関が濃厚な混合気を必要とす
るからである。この理由から、通常の走行状態に重畳さ
れているラムダ制御が暖気運転中は遮断される。
し、この噴射装置（図には詳細に示されていない）は噴
射弁を介して燃料を吸気路に噴射する。内燃機関の暖気
運転の場合、制御部４は吸気空気量ＬＭと回転数ｎに基
づいて燃料噴射量を定める。制御部４は付加的に、理想
混合比を越えた所定の混合気濃厚化を考慮する。という
のは、暖気運転中は内燃機関が濃厚な混合気を必要とす
るからである。この理由から、通常の走行状態に重畳さ
れているラムダ制御が暖気運転中は遮断される。
【００２４】別の出力側を介して制御部４は２次空気ポ
ンプ３３を制御する。この２次空気ポンプは２次空気を
出口弁の下流かつラムダゾンデ３１の上流に送風する。
２次空気ポンプ３３は電子ポンプ、例えば羽根ポンプ
で、その供給量を調整することができる。
ンプ３３を制御する。この２次空気ポンプは２次空気を
出口弁の下流かつラムダゾンデ３１の上流に送風する。
２次空気ポンプ３３は電子ポンプ、例えば羽根ポンプ
で、その供給量を調整することができる。
【００２５】制御可能でない２次空気ポンプ３３が使用
される場合、すなわち、固定的な供給量を送出するポン
プを使用する場合、供給量を制御するために制御可能な
弁を設けなければならない。このような２次空気ポンプ
３３は例えば、既に備わっている始動モータまたは内燃
機関により駆動することができよう。
される場合、すなわち、固定的な供給量を送出するポン
プを使用する場合、供給量を制御するために制御可能な
弁を設けなければならない。このような２次空気ポンプ
３３は例えば、既に備わっている始動モータまたは内燃
機関により駆動することができよう。
【００２６】２次空気ポンプ３３の制御を図２のフロー
チャートに基づいて説明する。始動の終了後、すなわち
所定の最小回転数に達した後、ステップＳ１で、冷却水
温度ＴＫＷが内燃機関の動作温度ＴＫＷＢよりも小さい
か否かが検査される。
チャートに基づいて説明する。始動の終了後、すなわち
所定の最小回転数に達した後、ステップＳ１で、冷却水
温度ＴＫＷが内燃機関の動作温度ＴＫＷＢよりも小さい
か否かが検査される。
【００２７】ステップＳ１の答が“イエス”ならば内燃
機関は暖気運転動作にあり、ステップＳ２で空気量Ｌ
Ｍ、回転数ｎ、冷却水温度ＴＫＷが読み込まれる。ステ
ップＳ３では２次空気量、従い２次空気ポンプ３３から
供給される空気量が特性フィールドから空気量ＬＭおよ
び回転数ｎに依存して読み出される。この特性フィール
ドは実験的に検出され、すべての付加状態に対して排ガ
スに理想空燃比が生じるように値が選択される。次いで
ステップＳ４では、内燃機関の種々異なる濃厚化係数を
種々の温度で計算できるように、ステップＳ３で検出さ
れた２次空気量ＳＬＭが冷却水温度ＴＫＷに依存して補
正される。
機関は暖気運転動作にあり、ステップＳ２で空気量Ｌ
Ｍ、回転数ｎ、冷却水温度ＴＫＷが読み込まれる。ステ
ップＳ３では２次空気量、従い２次空気ポンプ３３から
供給される空気量が特性フィールドから空気量ＬＭおよ
び回転数ｎに依存して読み出される。この特性フィール
ドは実験的に検出され、すべての付加状態に対して排ガ
スに理想空燃比が生じるように値が選択される。次いで
ステップＳ４では、内燃機関の種々異なる濃厚化係数を
種々の温度で計算できるように、ステップＳ３で検出さ
れた２次空気量ＳＬＭが冷却水温度ＴＫＷに依存して補
正される。
【００２８】ステップＳ５では、制御部４が２次空気ポ
ンプ３３を投入接続し、検出した２次空気量ＳＬＭに相
応した供給量が得られるように２次空気ポンプを制御す
る。
ンプ３３を投入接続し、検出した２次空気量ＳＬＭに相
応した供給量が得られるように２次空気ポンプを制御す
る。
【００２９】引続きステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８によっ
て、ラムダゾンデ３１の動作準備状態から−ステップ６
−、この予調整に重畳されたラムダ制御が実行される。
その際、ステップ６でラムダゾンデ３１の生じたλが読
み込まれる。ステップ７では、ＰＩ制御機能が行われ
る。λ値は実際量として、λ＝１が目標量として、そし
て調整すべき２次空気量ＳＬＭが調整量として表され
る。検出した制御偏差に相応してステップＳ３からの特
性値が適合される。
て、ラムダゾンデ３１の動作準備状態から−ステップ６
−、この予調整に重畳されたラムダ制御が実行される。
その際、ステップ６でラムダゾンデ３１の生じたλが読
み込まれる。ステップ７では、ＰＩ制御機能が行われ
る。λ値は実際量として、λ＝１が目標量として、そし
て調整すべき２次空気量ＳＬＭが調整量として表され
る。検出した制御偏差に相応してステップＳ３からの特
性値が適合される。
【００３０】ステップＳ１からＳ８は、動作温度ＴＫＷ
Ｂに到達しており、従って暖気運転フェーズが終了した
ことがステップＳ１にて識別されるまで繰り返される。
この場合、２次空気供給も終了され、ステップＳ９で２
次空気ポンプ３３が遮断される。
Ｂに到達しており、従って暖気運転フェーズが終了した
ことがステップＳ１にて識別されるまで繰り返される。
この場合、２次空気供給も終了され、ステップＳ９で２
次空気ポンプ３３が遮断される。
【００３１】さらに制御部４は周期的に２次空気装置３
３の機能の診断を行う。そのために、制御部４はステッ
プＳ８で検出された制御偏差とそれに基づき実行される
適合を評価する。この適合が制御偏差の縮小につながら
なければ、２次空気装置におけるエラーが推定される。
このように識別されたエラーは次ぎの保守サービスのた
めのエラーメモリにファイルされるか、および／または
車両の相応の警報装置を介して直接指示される。
３の機能の診断を行う。そのために、制御部４はステッ
プＳ８で検出された制御偏差とそれに基づき実行される
適合を評価する。この適合が制御偏差の縮小につながら
なければ、２次空気装置におけるエラーが推定される。
このように識別されたエラーは次ぎの保守サービスのた
めのエラーメモリにファイルされるか、および／または
車両の相応の警報装置を介して直接指示される。
【００３２】２次空気装置の診断のための別の手段が、
吸気空気量ＬＭと濃厚化係数との積が限界値よりも小さ
いときに行われる。この状態で２次空気ポンプ３３が全
負荷動作で最大供給量を送出しているのに、相変わらず
大きな供給量を必要とする制御偏差が存在していれば、
２次空気装置のエラーが推定される。この場合限界値
は、２次空気装置が完全な際に、２次空気ポンプ３３が
部分動作だけでも制御され得るように深く選定される。
吸気空気量ＬＭと濃厚化係数との積が限界値よりも小さ
いときに行われる。この状態で２次空気ポンプ３３が全
負荷動作で最大供給量を送出しているのに、相変わらず
大きな供給量を必要とする制御偏差が存在していれば、
２次空気装置のエラーが推定される。この場合限界値
は、２次空気装置が完全な際に、２次空気ポンプ３３が
部分動作だけでも制御され得るように深く選定される。
【００３３】
【発明の効果】本発明により、どのような動作条件下で
も常に可能な限り短い触媒器の加熱時間が得られる。
も常に可能な限り短い触媒器の加熱時間が得られる。
【図１】本発明の方法を適用する内燃機関の簡単化した
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の方法を実施するための計算ルーチンの
フローチャート図である。
フローチャート図である。
１ 機関ブロック ２ 吸気路 ３ 排気路 ４ 制御部 ２１ 空気流量計 ２２ スロットルバルブ ２３ 噴射装置 ３１ ラムダゾンデ ３２ 触媒器 ３３ ２次空気ポンプ
Claims (9)
- 【請求項１】 暖気運転中に内燃機関の触媒器を動作温
度に加熱する方法であって、 −内燃機関の動作状態に依存して濃厚化混合気を調整す
る制御部（４）と、 −排ガス路に配置されており、濃厚混合気と希薄混合気
に相応する信号を送出するラムダゾンデと、 −排ガス路（３３）に配置されており、出口弁の下流か
つラムダゾンデ（３１）の上流に２次空気量（ＳＬＭ）
を送風する２次空気ポンプ（３３）とを有する形式のも
のにおいて、 −２次空気ポンプ（３３）の供給量の制御を、内燃機関
の動作パラメータに依存して理論的理想排ガス比に予調
整し、 −ラムダゾンデ（３１）の動作準備状態に達した後、そ
のゾンデ信号（λ）に相応して予調整を、重畳した制御
により補正することを特徴とする排ガス触媒器の加熱方
法。 - 【請求項２】 動作パラメータは混合気の濃厚化係数で
あり，吸気空気量である請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 動作パラメータは、負荷（例えば、空
気量、スロットルバルブ角度、吸気管圧）、回転数およ
び内燃機関の温度である請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 ２次空気ポンプ（３３）は制御可能な電
気式ポンプである請求項２または３記載の方法。 - 【請求項５】 ２次空気ポンプ（３３）として、所定の
供給量および制御可能な弁を有するポンプを用いる請求
項２または３記載の方法。 - 【請求項６】 ２次空気ポンプは内燃機関の始動モータ
により駆動される請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 ２次空気装置の診断のために制御偏差を
使用する請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 制御偏差が制御後にも縮小しないときに
は、２次空気装置のエラーを識別する請求項７記載の方
法。 - 【請求項９】 吸気した吸気量（ＬＭ）と濃厚化係数と
の積が限界値よりも小さく、２次空気ポンプ（３３）が
全負荷に調整されているにもかかわらず、より多くの２
次空気量（ＳＬＭ）を要求するような制御偏差が存在す
るときに、２次空気装置のエラーを識別する請求項７記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0586853A true JPH0586853A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=8204287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3192842A Withdrawn JPH0586853A (ja) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | 排ガス触媒器の加熱方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0469170B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0586853A (ja) |
| DE (1) | DE59004943D1 (ja) |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |