JPH11210520A - 内燃機関の汚染排出物の低減方法 - Google Patents
内燃機関の汚染排出物の低減方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関のスタート時の汚染物の飛躍的な低
減を図ることを目的とする。 【解決手段】 触媒コンバータ及び燃料供給を含む内燃
機関の汚染排出物を低減する方法において、内燃機関の
停止前に清浄即ち掃気する工程を含み、作動消耗、火花
スパーク、外部装置のいずれかによって内燃機関の動き
を所定時間維持し、内燃機関の少なくとも個々のシリン
温度にあり且つ濃い酸素状態にされた触媒コンバータに
供給されることを特徴とする。
減を図ることを目的とする。 【解決手段】 触媒コンバータ及び燃料供給を含む内燃
機関の汚染排出物を低減する方法において、内燃機関の
停止前に清浄即ち掃気する工程を含み、作動消耗、火花
スパーク、外部装置のいずれかによって内燃機関の動き
を所定時間維持し、内燃機関の少なくとも個々のシリン
温度にあり且つ濃い酸素状態にされた触媒コンバータに
供給されることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の導入部
分に係る内燃機関の汚染排出物(pollutant emission)
の低減方法に関する。
分に係る内燃機関の汚染排出物(pollutant emission)
の低減方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】排出物清
浄化(exhaust purification)のための様々な方法及び
装置が既に公知である。例えば、EP-B-0561311は、汚染
物の短時間の中間的な収容のためのゼオライトをベース
にした吸着器(a zeolite-based adsorber)と、その下
流側に設置される汚染物の変換のための触媒コンバータ
(a catalytic converter )、とを含む排出物清浄化装
置に関する。その間に介装されるエキゾーストチューブ
部分には、吸着器から充分に離して設けられた1つのチ
ューブが開口しており、該チューブは、それ自体が燃料
及び供給空気を具えたバーナーにつながっている。
浄化(exhaust purification)のための様々な方法及び
装置が既に公知である。例えば、EP-B-0561311は、汚染
物の短時間の中間的な収容のためのゼオライトをベース
にした吸着器(a zeolite-based adsorber)と、その下
流側に設置される汚染物の変換のための触媒コンバータ
(a catalytic converter )、とを含む排出物清浄化装
置に関する。その間に介装されるエキゾーストチューブ
部分には、吸着器から充分に離して設けられた1つのチ
ューブが開口しており、該チューブは、それ自体が燃料
及び供給空気を具えたバーナーにつながっている。
【0003】この構造にあっては、バーナーによって生
じるガスが、触媒コンバータを加熱して、ゼオライト吸
着器に依存することなく、急速にその作動温度にさせる
ことができる。他方、上述したエキゾーストチューブ部
分において(すなわち、コンバータ入口に入る前におい
て)、排出物構成要素(exhaust components)の補助的
な熱化学反応(thermic secondary reactions )が行わ
れる。
じるガスが、触媒コンバータを加熱して、ゼオライト吸
着器に依存することなく、急速にその作動温度にさせる
ことができる。他方、上述したエキゾーストチューブ部
分において(すなわち、コンバータ入口に入る前におい
て)、排出物構成要素(exhaust components)の補助的
な熱化学反応(thermic secondary reactions )が行わ
れる。
【0004】DE-OS4141946には、類似の背景において内
燃機関と触媒コンバータとの間の排出物の流れの中に二
次空気(secondary air )を送り込むことが示唆されて
いる。しかしながら、その実施のために空気ポンプが設
けられ、触媒コンバータの作動温度に到達する迄の長い
間を加味した一定の形式で開始される。更に、DE-OS372
3703においては、触媒コンバータに進入する前に排出物
の流れに空気が混合される。これら2つの解決策とは対
照的に、内燃機関自体が供給手段(delivery means)を
構成するという点で、独立したガス即ち空気の供給手段
が除かれる。その実施のために、燃焼されるべきではな
いが空気ポンプとして付加されるべきである幾つかのシ
リンダを具えることになる。
燃機関と触媒コンバータとの間の排出物の流れの中に二
次空気(secondary air )を送り込むことが示唆されて
いる。しかしながら、その実施のために空気ポンプが設
けられ、触媒コンバータの作動温度に到達する迄の長い
間を加味した一定の形式で開始される。更に、DE-OS372
3703においては、触媒コンバータに進入する前に排出物
の流れに空気が混合される。これら2つの解決策とは対
照的に、内燃機関自体が供給手段(delivery means)を
構成するという点で、独立したガス即ち空気の供給手段
が除かれる。その実施のために、燃焼されるべきではな
いが空気ポンプとして付加されるべきである幾つかのシ
リンダを具えることになる。
【0005】DE-PS4029672は、シリンダの温度が一定に
保持され得るように、個々のシリンダを短時間だけ中断
させる(即ち、短時間の中断が幾つかの作動ストローク
に従うようにさせる)、という改善策を示唆している。
一般的に、混合物の供給の中断に応じて点火を中断する
ことは有益である。上述した文献は、内燃機関、特に、
道路車両のオットー機関(火花点火機関)の開始工程に
おける改善に関する。確かに、排出規制が更に制限的に
なっており、効果的な触媒コンバータによって普通の動
作中の汚染排出物が減少していることから、車両スター
ト時の汚染排出物はますます重要になっている。
保持され得るように、個々のシリンダを短時間だけ中断
させる(即ち、短時間の中断が幾つかの作動ストローク
に従うようにさせる)、という改善策を示唆している。
一般的に、混合物の供給の中断に応じて点火を中断する
ことは有益である。上述した文献は、内燃機関、特に、
道路車両のオットー機関(火花点火機関)の開始工程に
おける改善に関する。確かに、排出規制が更に制限的に
なっており、効果的な触媒コンバータによって普通の動
作中の汚染排出物が減少していることから、車両スター
ト時の汚染排出物はますます重要になっている。
【0006】内燃機関のスタート時の汚染物の低減がこ
れらの示唆によって達成できるが、本発明の目的は、こ
れに関する更なる改善をもたらすことにある。
れらの示唆によって達成できるが、本発明の目的は、こ
れに関する更なる改善をもたらすことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的の解決策
は、請求項1の特徴にある。本発明に係る方法の好適な
実施態様は、従属請求項の主題である。本発明の方法
は、予期されない発見に基づいており、内燃機関、特に
オットー機関の最初の作動の瞬間における汚染排出物に
関して、開始(スターティング)工程が重要であるだけ
でなく、事前のスイッチオフ工程も重要である。
は、請求項1の特徴にある。本発明に係る方法の好適な
実施態様は、従属請求項の主題である。本発明の方法
は、予期されない発見に基づいており、内燃機関、特に
オットー機関の最初の作動の瞬間における汚染排出物に
関して、開始(スターティング)工程が重要であるだけ
でなく、事前のスイッチオフ工程も重要である。
【0008】汚染物形成を出来るだけ小さくする目的か
ら、内燃機関開始(スターティングアップ)時に、本発
明に係る方法は、開始工程中だけでなくスイッチオフ時
にあっても、最適な状態を提供する。一般的な路面車輛
用の内燃機関のスイッチオフの実質的未制御である形式
と比較するに、本発明に従って、内燃機関及び触媒コン
バータが、モータ停止前に清浄もしくは掃気の段階にさ
らされる、ということが提案される。この清浄即ち掃気
の工程によれば:内燃機関の動きは、作動消耗(run ou
t )、火花スパーク、又は外部装置によって所定時間維
持され、内燃機関の少なくとも個々のシリンダに対して
少なくとも一時的に燃料供給が中断され、専ら空気が供
給される。
ら、内燃機関開始(スターティングアップ)時に、本発
明に係る方法は、開始工程中だけでなくスイッチオフ時
にあっても、最適な状態を提供する。一般的な路面車輛
用の内燃機関のスイッチオフの実質的未制御である形式
と比較するに、本発明に従って、内燃機関及び触媒コン
バータが、モータ停止前に清浄もしくは掃気の段階にさ
らされる、ということが提案される。この清浄即ち掃気
の工程によれば:内燃機関の動きは、作動消耗(run ou
t )、火花スパーク、又は外部装置によって所定時間維
持され、内燃機関の少なくとも個々のシリンダに対して
少なくとも一時的に燃料供給が中断され、専ら空気が供
給される。
【0009】これにより、内燃機関内に蓄積して残留す
る汚染物が、作動温度にある触媒コンバータに供給さ
れ、触媒コンバータは、濃い酸素状態にされる。換言す
ると、本発明の方法によれば、先行工程からの『古い廃
物(old waste)』は、次のワームスタートやコールド
スタート(subsequent warm or cold start )のために
低減され得る。
る汚染物が、作動温度にある触媒コンバータに供給さ
れ、触媒コンバータは、濃い酸素状態にされる。換言す
ると、本発明の方法によれば、先行工程からの『古い廃
物(old waste)』は、次のワームスタートやコールド
スタート(subsequent warm or cold start )のために
低減され得る。
【0010】通常のでたらめに行われる内燃機関のスイ
ッチオフ工程にあっては、実質量の汚染物が必然的に上
昇しないが、最後の工程から生じる汚染物が内燃機関
(例えば、インテークダクト、燃焼ダクト、出口ダクト
及び/又はクランクケースなどのような関係する内燃機
関のキャビティ)の中に残る。次のコールドスタートに
よって、これらの汚染物は、排出物浄化装置を通過す
る。この排出物浄化装置は、作動温度になっておらず、
従って、良好に機能し得ない。これは、排出物浄化装置
のスターティングアップ工程を加速するための手段(例
えば、追加的な外部加熱可能な触媒コンバータや従来構
成型バーナー等)が提供される場合に相当する。
ッチオフ工程にあっては、実質量の汚染物が必然的に上
昇しないが、最後の工程から生じる汚染物が内燃機関
(例えば、インテークダクト、燃焼ダクト、出口ダクト
及び/又はクランクケースなどのような関係する内燃機
関のキャビティ)の中に残る。次のコールドスタートに
よって、これらの汚染物は、排出物浄化装置を通過す
る。この排出物浄化装置は、作動温度になっておらず、
従って、良好に機能し得ない。これは、排出物浄化装置
のスターティングアップ工程を加速するための手段(例
えば、追加的な外部加熱可能な触媒コンバータや従来構
成型バーナー等)が提供される場合に相当する。
【0011】この不都合は、本発明に係る解決策によっ
て解決される。というのは、或るスイッチオフ工程が提
供され、よって内燃機関に蓄積される汚染物が排出さ
れ、排出物浄化装置の中に入り、排出物浄化装置が作動
温度になっており、完全に機能する状態にあるからであ
る。基本的に、オットーモータにおいては、3つの汚染
物(一酸化炭素(以下、CO)、未燃焼(unburned)炭
化水素(以下、HC)、窒素酸化物(以下、NOX))
が知られている。
て解決される。というのは、或るスイッチオフ工程が提
供され、よって内燃機関に蓄積される汚染物が排出さ
れ、排出物浄化装置の中に入り、排出物浄化装置が作動
温度になっており、完全に機能する状態にあるからであ
る。基本的に、オットーモータにおいては、3つの汚染
物(一酸化炭素(以下、CO)、未燃焼(unburned)炭
化水素(以下、HC)、窒素酸化物(以下、NOX))
が知られている。
【0012】一酸化炭素の形成は、先ず第一に空気や酸
素の不足によるものであり、空燃比に影響され得る。ま
た、一酸化炭素は、局所的な混合による非同質性のため
に或いは壁周辺の氷結反応のために、酸素過剰によって
も生じる。更に、壁周辺における大きな熱拡散によっ
て、冷却が起き、火炎(flame )が消える(クエンチ効
果(quench-effect ))。燃焼スペースの様々なギャッ
プ(ピストンリング、シリンダヘッドガスケット、ピス
トンイグニッションウエブ等)の中に火炎が加わり得な
いような領域において、芳香化合物(aromatic compoun
d )、オレフイン、パラフインのような未燃焼炭化水素
が生じる。壁周辺の冷却は炭化水素形成をもたらし、排
出物の内容におけるHCのパーセンテージは、燃焼スペ
ースの面積/容量比に依存する。これは、1シリンダ当
たりのピストン掃気量(piston-swept volume per cyli
nder)が低いモータによるHC形成は相当なものであ
る、ということを意味している。排出物の未燃焼炭化水
素の別の発生源としては、潤滑フィルムの取り外し及び
エキゾーストダクトへの次の供給であって、そこでは部
分的な酸化が起きる。一般的に、HCエミッション(em
ission)は、ラムダ制御(lambda-control)によって効
果的に低減され得る。
素の不足によるものであり、空燃比に影響され得る。ま
た、一酸化炭素は、局所的な混合による非同質性のため
に或いは壁周辺の氷結反応のために、酸素過剰によって
も生じる。更に、壁周辺における大きな熱拡散によっ
て、冷却が起き、火炎(flame )が消える(クエンチ効
果(quench-effect ))。燃焼スペースの様々なギャッ
プ(ピストンリング、シリンダヘッドガスケット、ピス
トンイグニッションウエブ等)の中に火炎が加わり得な
いような領域において、芳香化合物(aromatic compoun
d )、オレフイン、パラフインのような未燃焼炭化水素
が生じる。壁周辺の冷却は炭化水素形成をもたらし、排
出物の内容におけるHCのパーセンテージは、燃焼スペ
ースの面積/容量比に依存する。これは、1シリンダ当
たりのピストン掃気量(piston-swept volume per cyli
nder)が低いモータによるHC形成は相当なものであ
る、ということを意味している。排出物の未燃焼炭化水
素の別の発生源としては、潤滑フィルムの取り外し及び
エキゾーストダクトへの次の供給であって、そこでは部
分的な酸化が起きる。一般的に、HCエミッション(em
ission)は、ラムダ制御(lambda-control)によって効
果的に低減され得る。
【0013】燃焼スペースにおける窒素酸化物は、特
に、高い温度で空気が僅かに多いときに生じる。他方、
極端にリッチ又は薄い混合状態にあっては、N2 及びO
2 を分裂させるための温度に至ることはない。とりわ
け、NOX の生成は、ラムダ制御によって得ることがで
きる。本発明に係る方法は、内燃機関のスイッチオフの
前に或る段階を加えることを提供するので、化学量論的
な方法(stoichiometric operation)による場合よりも
酸素量が平均的に多く付加され、特に、内燃機関に蓄積
される一酸化炭素及び炭化水素を触媒コンバータに導く
ことができ、触媒コンバータは作動温度状態にあり、機
能し得る。更に、この形態において、上述のように、触
媒コンバータの予備酸素が補充されるので、次のスター
ト工程によってCO及びHCの分子の酸化が効果的に達
成され得る。この準備手段は、次のコールドスタートに
特に有益である。というのは、この場合、リッチ混合物
と低い燃焼スペース温度のために、主としてCO及びH
Cが発生し、NOX 生成が僅かであるからである。触媒
コンバータによるNOX の低減は、モータが重負荷を負
い且つ燃焼スペース温度が対応して高い場合に、スター
ティング段階及びウォームアップ段階の後でのみ実効化
されねばならない。
に、高い温度で空気が僅かに多いときに生じる。他方、
極端にリッチ又は薄い混合状態にあっては、N2 及びO
2 を分裂させるための温度に至ることはない。とりわ
け、NOX の生成は、ラムダ制御によって得ることがで
きる。本発明に係る方法は、内燃機関のスイッチオフの
前に或る段階を加えることを提供するので、化学量論的
な方法(stoichiometric operation)による場合よりも
酸素量が平均的に多く付加され、特に、内燃機関に蓄積
される一酸化炭素及び炭化水素を触媒コンバータに導く
ことができ、触媒コンバータは作動温度状態にあり、機
能し得る。更に、この形態において、上述のように、触
媒コンバータの予備酸素が補充されるので、次のスター
ト工程によってCO及びHCの分子の酸化が効果的に達
成され得る。この準備手段は、次のコールドスタートに
特に有益である。というのは、この場合、リッチ混合物
と低い燃焼スペース温度のために、主としてCO及びH
Cが発生し、NOX 生成が僅かであるからである。触媒
コンバータによるNOX の低減は、モータが重負荷を負
い且つ燃焼スペース温度が対応して高い場合に、スター
ティング段階及びウォームアップ段階の後でのみ実効化
されねばならない。
【0014】本発明に係る方法は、特にオットーモータ
に好適である。この方法によってスタート段階中のCO
及びHCエミッションが飛躍的に低減されることが実験
的に認められた。上述したように、ピストン掃気量を少
なくすることがHC生成を多くするので、本発明に係る
方法は、ピストン掃気量の小さなモータに特に好適であ
る。例えば、250cm3よりも小さなシリンダ容量のモータ
の場合、上述したように、大容量の機械のためのスター
ト段階で汚染物の飛躍的な低減が確実である。
に好適である。この方法によってスタート段階中のCO
及びHCエミッションが飛躍的に低減されることが実験
的に認められた。上述したように、ピストン掃気量を少
なくすることがHC生成を多くするので、本発明に係る
方法は、ピストン掃気量の小さなモータに特に好適であ
る。例えば、250cm3よりも小さなシリンダ容量のモータ
の場合、上述したように、大容量の機械のためのスター
ト段階で汚染物の飛躍的な低減が確実である。
【0015】ディーゼルモータは、オットーモータより
も飛躍的に小さいCO及びHCエミッションの値を生じ
させる。しかし、本発明の方法は、ディーゼルや他の内
燃機関にも有益・有用である。本発明に係る方法は、清
浄工程の最後において出来るだけ汚染物の無い内燃機関
が得られるようにできるだけでなく、汚染物や消耗自体
が少ないような形式でこの工程を実現できることであ
る。
も飛躍的に小さいCO及びHCエミッションの値を生じ
させる。しかし、本発明の方法は、ディーゼルや他の内
燃機関にも有益・有用である。本発明に係る方法は、清
浄工程の最後において出来るだけ汚染物の無い内燃機関
が得られるようにできるだけでなく、汚染物や消耗自体
が少ないような形式でこの工程を実現できることであ
る。
【0016】これは内燃機関が空気を介したポンプ圧送
する間や清浄工程の間に別の駆動装置で駆動される場合
に特に確実である。従って、内燃機関は、回転速度を維
持するためのパワーを発生させる必要は無い。(一方で
内燃機関、他方で電気モータを具えた)ハイブリッド型
駆動装置を具えた車輛はこれに適している。特に、本発
明に係る方法の適用としてハイブリッド型車輛は好適で
あり、ここにおいて電気機械は、いずれの場合にあって
もダイレクト駆動形式で内燃機関に連結され、高いパワ
ーを有し、モータとして機能できる。
する間や清浄工程の間に別の駆動装置で駆動される場合
に特に確実である。従って、内燃機関は、回転速度を維
持するためのパワーを発生させる必要は無い。(一方で
内燃機関、他方で電気モータを具えた)ハイブリッド型
駆動装置を具えた車輛はこれに適している。特に、本発
明に係る方法の適用としてハイブリッド型車輛は好適で
あり、ここにおいて電気機械は、いずれの場合にあって
もダイレクト駆動形式で内燃機関に連結され、高いパワ
ーを有し、モータとして機能できる。
【0017】パラレルハイブリッド型車輛によれば、駆
動手段としてスターターが付加され、熱による駆動装置
を具えた通常の車輛と同じような利益が得られる。好ま
しくは、このために平均寿命や大パワーのスターターが
設けられる。もし、内燃機関が外部の駆動手段によって
駆動されるならば、内燃機関が負荷を負うか否かとか、
クランクシャフトからパワーが得られるか否かは通常重
要でない。
動手段としてスターターが付加され、熱による駆動装置
を具えた通常の車輛と同じような利益が得られる。好ま
しくは、このために平均寿命や大パワーのスターターが
設けられる。もし、内燃機関が外部の駆動手段によって
駆動されるならば、内燃機関が負荷を負うか否かとか、
クランクシャフトからパワーが得られるか否かは通常重
要でない。
【0018】しかしながら、補助の駆動手段の適用がな
い場合、本発明に係る方法は、燃料供給による実施が可
能であり、このために、平均的にみて、酸素や空気の構
成要素が増加する。薄い混合物がこれに対応するにして
も大量のHC生成がもたらされよう。というのも、過剰
な空気が冷却、火炎抑制の効果を有するからである。本
発明に係る方法、すなわち平均的な酸素の増加は、混合
物即ちラムダ変化(lambda change )を生じさせない
が、モータにおいて典型的な混合物から出来るだけ離さ
れるべきである。これは、主として空気が少なくとも個
々のシリンダに一時的に供給されることによって可能で
ある。対応するシリンダは空気ポンプとして機能する。
ポンプ機能がポンプ間で交互に有利に分配されることに
よって、シリンダは大きな温度低下を被ることがない。
相当に多い空気量(throughput ofair )が見込まれ、
起き得るモータ動作の乱れがない。適切な最適条件は、
更なる面倒を伴うことなく、当業者が見つけることがで
きる。例えば、各シリンダにおいて、幾つかの通常動作
サイクルが空気供給サイクルに従うことができ、好まし
くは、様々のシリンダの空気供給サイクルが時間に関し
て相互に移される。ここでは、例えば、DE4029672 に言
及することができる。幾度も説明したように、モータ停
止前にこの方法が確実に行われることが重要である。内
燃機関が補助的な駆動手段を要することなく、それ自体
の動きを維持する、即ちそのクランクシャフトの回転を
維持する場合において、低消耗量と、低い追加的な汚染
物生成と、短く終わる清浄段階とは、無負荷状態を維持
するか又は内燃機関に負荷を及ぼさないことが好まし
い。好ましくは、酸素の供給のために、掃気段階中の動
作が排他的に設けられる。掃気工程中に汚染物から内燃
機関が出来るだけ引き離されるようにする目的のために
汚染物が追加的に生じる、というように本発明の方法が
構成されているときでも、内燃機関の作動温度に再度到
達するまでの運転者のスイッチオフ命令(コマンド)と
その後に続くスタート時に排出物清浄化装置のそれとの
間の時間中に排出される汚染物の全量は更に少なくなる
であろう。しかし、スイッチオフ工程が欧州排出基準に
従って計測されない、ということが留意されるべきであ
る。現在スタート動作及び通常動作のみがテストされる
が、汚染排出物(エミッション)全体が低レベルに維持
され得るように、内燃機関の形式、排出物清浄化装置の
形式、内燃機関によって吸引される空気の温度などの幾
つかのパラメータに依存するように設計されるべきであ
る。このことは、本発明に係る内燃機関の清浄工程が出
来るだけ短時間に終了すべきである、ということを意味
している。さもなければ、優れた清浄の利点が失われ
て、過大な追加的消費及び汚染排出物という不都合に至
るからである。
い場合、本発明に係る方法は、燃料供給による実施が可
能であり、このために、平均的にみて、酸素や空気の構
成要素が増加する。薄い混合物がこれに対応するにして
も大量のHC生成がもたらされよう。というのも、過剰
な空気が冷却、火炎抑制の効果を有するからである。本
発明に係る方法、すなわち平均的な酸素の増加は、混合
物即ちラムダ変化(lambda change )を生じさせない
が、モータにおいて典型的な混合物から出来るだけ離さ
れるべきである。これは、主として空気が少なくとも個
々のシリンダに一時的に供給されることによって可能で
ある。対応するシリンダは空気ポンプとして機能する。
ポンプ機能がポンプ間で交互に有利に分配されることに
よって、シリンダは大きな温度低下を被ることがない。
相当に多い空気量(throughput ofair )が見込まれ、
起き得るモータ動作の乱れがない。適切な最適条件は、
更なる面倒を伴うことなく、当業者が見つけることがで
きる。例えば、各シリンダにおいて、幾つかの通常動作
サイクルが空気供給サイクルに従うことができ、好まし
くは、様々のシリンダの空気供給サイクルが時間に関し
て相互に移される。ここでは、例えば、DE4029672 に言
及することができる。幾度も説明したように、モータ停
止前にこの方法が確実に行われることが重要である。内
燃機関が補助的な駆動手段を要することなく、それ自体
の動きを維持する、即ちそのクランクシャフトの回転を
維持する場合において、低消耗量と、低い追加的な汚染
物生成と、短く終わる清浄段階とは、無負荷状態を維持
するか又は内燃機関に負荷を及ぼさないことが好まし
い。好ましくは、酸素の供給のために、掃気段階中の動
作が排他的に設けられる。掃気工程中に汚染物から内燃
機関が出来るだけ引き離されるようにする目的のために
汚染物が追加的に生じる、というように本発明の方法が
構成されているときでも、内燃機関の作動温度に再度到
達するまでの運転者のスイッチオフ命令(コマンド)と
その後に続くスタート時に排出物清浄化装置のそれとの
間の時間中に排出される汚染物の全量は更に少なくなる
であろう。しかし、スイッチオフ工程が欧州排出基準に
従って計測されない、ということが留意されるべきであ
る。現在スタート動作及び通常動作のみがテストされる
が、汚染排出物(エミッション)全体が低レベルに維持
され得るように、内燃機関の形式、排出物清浄化装置の
形式、内燃機関によって吸引される空気の温度などの幾
つかのパラメータに依存するように設計されるべきであ
る。このことは、本発明に係る内燃機関の清浄工程が出
来るだけ短時間に終了すべきである、ということを意味
している。さもなければ、優れた清浄の利点が失われ
て、過大な追加的消費及び汚染排出物という不都合に至
るからである。
【0019】補助的な駆動手段が設けられないと仮定す
ると、本発明に係る方法は、内燃機関を出来るだけ無負
荷状態で作動消耗され得るという点で、燃料供給を必要
とすることなく実施できる。従って、駆動装置が無くて
も、十分に長い作動消耗時間を達成でき、制動トルクが
低く維持される。例えば、低回転速度において、スロッ
トル損失を低減する目的のためには、スロットルを完全
に開いておくことが有益である。更に、制動トルクは、
バルブタイミングによって低減できる。しかし、作動消
耗時間は、内燃機関のフライホイール質量の増大によっ
て拡大可能である。
ると、本発明に係る方法は、内燃機関を出来るだけ無負
荷状態で作動消耗され得るという点で、燃料供給を必要
とすることなく実施できる。従って、駆動装置が無くて
も、十分に長い作動消耗時間を達成でき、制動トルクが
低く維持される。例えば、低回転速度において、スロッ
トル損失を低減する目的のためには、スロットルを完全
に開いておくことが有益である。更に、制動トルクは、
バルブタイミングによって低減できる。しかし、作動消
耗時間は、内燃機関のフライホイール質量の増大によっ
て拡大可能である。
【0020】掃気工程の回転速度の推移(コース)及び
持続の設定において、ノイズエミッション(noise emis
sions )が考慮されるべきである。例えば、ノイズ形成
及び消耗のために掃気工程中に高回転速度をもつことは
不可能である。これは、低回転速度においてCO及びH
Cが効果的に内燃機関から排出され得るし、触媒コンバ
ータに酸素が供給され得るので、必要なことではない。
持続の設定において、ノイズエミッション(noise emis
sions )が考慮されるべきである。例えば、ノイズ形成
及び消耗のために掃気工程中に高回転速度をもつことは
不可能である。これは、低回転速度においてCO及びH
Cが効果的に内燃機関から排出され得るし、触媒コンバ
ータに酸素が供給され得るので、必要なことではない。
【0021】しかし、或るタイプの汚染物の最も有効な
排出は、通常或る回転速度で起きる。対応するモータ形
式に依存するが、回転速度の最適コースを見い出すこと
ができ、これにより、最短時間内に汚染物が排出され得
る。更に、幾つかのモータによって、例えば、クランク
ハウジングの清浄がインテークと燃焼ダクトと出口ダク
トとの清浄よりも時間を要する、ということが確認され
た。回転速度のコースは、汚染物の蓄積位置、各場合の
汚染物のタイプ、ノイズの形成、補助的なエネルギの要
求等によって規定される。以下は、回転速度の別のコー
ス例である。
排出は、通常或る回転速度で起きる。対応するモータ形
式に依存するが、回転速度の最適コースを見い出すこと
ができ、これにより、最短時間内に汚染物が排出され得
る。更に、幾つかのモータによって、例えば、クランク
ハウジングの清浄がインテークと燃焼ダクトと出口ダク
トとの清浄よりも時間を要する、ということが確認され
た。回転速度のコースは、汚染物の蓄積位置、各場合の
汚染物のタイプ、ノイズの形成、補助的なエネルギの要
求等によって規定される。以下は、回転速度の別のコー
ス例である。
【0022】本発明に従い、内燃機関の清浄即ち掃気工
程は、酸素含有ガスによって実行可能である。これに関
して、勿論、周りの空気は明らかである。明らかな形態
において、清浄即ち掃気工程は、運転者のスイッチオフ
命令によって開始されるべきである。このことは、内燃
機関が作動状態にある即ち所定形式で所定時間作動して
いる、ということを意味する。
程は、酸素含有ガスによって実行可能である。これに関
して、勿論、周りの空気は明らかである。明らかな形態
において、清浄即ち掃気工程は、運転者のスイッチオフ
命令によって開始されるべきである。このことは、内燃
機関が作動状態にある即ち所定形式で所定時間作動して
いる、ということを意味する。
【0023】本発明に係る方法は、運転者のスイッチオ
フ命令によって、強制的に排他的に開始される必要はな
いが、運転者の行為を必要とせずに、或る作動条件のた
めに自動的に導かれ得る。例えば、或る時間にわたる殆
ど無負荷の安定したガス作動は、本発明に係る清浄即ち
掃気工程のための開始基準として設けることができる。
特に建築用地の上の交通に関する簡単な設備が思い出さ
れるが、ここでは長い待ち時間の後でモータがしばしば
スイッチオフされる。そのような状況は制御もしくは調
整手段によって認識され得る。本発明に係る方法は1つ
の構成として導入できる。これにより、運転者からのス
イッチオフ命令が与えられたモータは、出来るだけ迅速
に停止状態に至る。これに関連して、言及しない多くの
別の例が存在する。
フ命令によって、強制的に排他的に開始される必要はな
いが、運転者の行為を必要とせずに、或る作動条件のた
めに自動的に導かれ得る。例えば、或る時間にわたる殆
ど無負荷の安定したガス作動は、本発明に係る清浄即ち
掃気工程のための開始基準として設けることができる。
特に建築用地の上の交通に関する簡単な設備が思い出さ
れるが、ここでは長い待ち時間の後でモータがしばしば
スイッチオフされる。そのような状況は制御もしくは調
整手段によって認識され得る。本発明に係る方法は1つ
の構成として導入できる。これにより、運転者からのス
イッチオフ命令が与えられたモータは、出来るだけ迅速
に停止状態に至る。これに関連して、言及しない多くの
別の例が存在する。
【0024】以下には、本発明に係る方法がどの様に設
計されているかについて単なる実例と図面とによって詳
細に記載されよう。
計されているかについて単なる実例と図面とによって詳
細に記載されよう。
【0025】
【発明の実施の形態】5つの図の総てに関して、或る時
間のポイントt1 において開始コマンドが実行され、こ
れは既述のように運転者によって直接あるいは電子手段
によって進行され得る、と仮定する。この時間の或るポ
イントt1 において、内燃機関は回転速度n1 を有す
る。本発明に係る方法の適用は、t1 から始まり、回転
速度は、機械静止状態の直前まで或る特定の進み方ない
し経路(course)にのっている。勿論、機関(モータ)
の回転は、漸近線的には終了せずに、幾分か突然に終了
する。
間のポイントt1 において開始コマンドが実行され、こ
れは既述のように運転者によって直接あるいは電子手段
によって進行され得る、と仮定する。この時間の或るポ
イントt1 において、内燃機関は回転速度n1 を有す
る。本発明に係る方法の適用は、t1 から始まり、回転
速度は、機械静止状態の直前まで或る特定の進み方ない
し経路(course)にのっている。勿論、機関(モータ)
の回転は、漸近線的には終了せずに、幾分か突然に終了
する。
【0026】図1には、本発明に係る次のスタートのた
めに内燃機関を清浄するための方法の第1の実施例が示
される。回転速度は、t1 の後において、或る時間のポ
イントt2 における機械静止状態まで略指数関数的に下
降する。これは、外部駆動も発火も為されない内燃機関
における典型的な変化である。内燃機関は、出来るだけ
無負荷(load-free )で作動消耗(run out )される。
めに内燃機関を清浄するための方法の第1の実施例が示
される。回転速度は、t1 の後において、或る時間のポ
イントt2 における機械静止状態まで略指数関数的に下
降する。これは、外部駆動も発火も為されない内燃機関
における典型的な変化である。内燃機関は、出来るだけ
無負荷(load-free )で作動消耗(run out )される。
【0027】しかし、この作動消耗時間(run-out tim
e)が充分でない場合、図2に示すように、回転速度が
初期に増加し繰り返すように設定され得る。この形式に
おいて、内燃機関の更なる完全な掃気と触媒コンバータ
の酸素飽和度が達成され得る。これにより、 先ず内燃機
関は、 時間の或るポイントt2 で回転速度n2 に達し、
その後、時間の或るポイントt3 まで減少する。回転速
度の上昇に要するパワーは、上述したような外部駆動装
置や燃料供給によって提供され得る。
e)が充分でない場合、図2に示すように、回転速度が
初期に増加し繰り返すように設定され得る。この形式に
おいて、内燃機関の更なる完全な掃気と触媒コンバータ
の酸素飽和度が達成され得る。これにより、 先ず内燃機
関は、 時間の或るポイントt2 で回転速度n2 に達し、
その後、時間の或るポイントt3 まで減少する。回転速
度の上昇に要するパワーは、上述したような外部駆動装
置や燃料供給によって提供され得る。
【0028】勿論、図1の曲線の形状は、例えば作動消
耗時間の延長を実現させる外部駆動装置や燃料追加によ
って都合よく得ることができる。図3によれば、回転速
度は、内燃機関を作動消耗させることによって時間の或
るポイントt2 付近までt1 から減少する。曲線形状
は、スロットルフラップの位置が回転速度の関数として
連続的に変化するように、機械の制動モーメントによっ
て制御もしくは調整され得る。
耗時間の延長を実現させる外部駆動装置や燃料追加によ
って都合よく得ることができる。図3によれば、回転速
度は、内燃機関を作動消耗させることによって時間の或
るポイントt2 付近までt1 から減少する。曲線形状
は、スロットルフラップの位置が回転速度の関数として
連続的に変化するように、機械の制動モーメントによっ
て制御もしくは調整され得る。
【0029】図4において、ステップ(階段)状の回転
速度の減少が示されている。先ず、t1 における初期信
号の後で、回転速度n2 が設定されて所定時間維持さ
れ、次いで、t2 の後において更に下げられ、回転速度
n3 という低い値がt3 まで維持され、その後、t3 か
ら低い値の回転速度n4 まで下げられ、t4 のポイント
までそれが維持される。そのような操作によって、例え
ば汚染物脱離(desorption)や蓄積汚染物の位置の簡潔
な処理が可能である。しかし、そのような回転速度の過
程によると、回転速度の維持のためにエネルギ費用が必
要となる。しかし、上記ステップの個々の水平線部分
は、僅かに下がり得る。
速度の減少が示されている。先ず、t1 における初期信
号の後で、回転速度n2 が設定されて所定時間維持さ
れ、次いで、t2 の後において更に下げられ、回転速度
n3 という低い値がt3 まで維持され、その後、t3 か
ら低い値の回転速度n4 まで下げられ、t4 のポイント
までそれが維持される。そのような操作によって、例え
ば汚染物脱離(desorption)や蓄積汚染物の位置の簡潔
な処理が可能である。しかし、そのような回転速度の過
程によると、回転速度の維持のためにエネルギ費用が必
要となる。しかし、上記ステップの個々の水平線部分
は、僅かに下がり得る。
【0030】図5は、別の典型的なケースを示してお
り、外部駆動手段が回転速度を維持するか或いは内燃機
関が作動を維持するかである。先ず、t1 から、固定し
た回転速度n2 が設定される。次いで、この値n2 は、
t2 とt3 の間において基本的に一定に維持される。既
述のように、これらは、相互に組み合わせ可能である幾
つかの例示にすぎない。更に、別の回転速度の設定形式
(図示せず)を提供することができる。
り、外部駆動手段が回転速度を維持するか或いは内燃機
関が作動を維持するかである。先ず、t1 から、固定し
た回転速度n2 が設定される。次いで、この値n2 は、
t2 とt3 の間において基本的に一定に維持される。既
述のように、これらは、相互に組み合わせ可能である幾
つかの例示にすぎない。更に、別の回転速度の設定形式
(図示せず)を提供することができる。
【0031】本発明に係る内燃機関の汚染排出物を低減
する方法は、出来るだけ汚染物を低減するという目的の
ために内燃機関の運転を減衰させること(running down
procedure)即ちスイッチを切ること(switching off
)に関係する。触媒コンバータ、中間収容装置(inter
mediate storers)、煤煙フィルタ(soot filters)等
の様々な排出物浄化装置や本願明細書に記載したものか
ら演繹される開始方法(starting method )と本発明に
係る方法とを組み合わせることができる。
する方法は、出来るだけ汚染物を低減するという目的の
ために内燃機関の運転を減衰させること(running down
procedure)即ちスイッチを切ること(switching off
)に関係する。触媒コンバータ、中間収容装置(inter
mediate storers)、煤煙フィルタ(soot filters)等
の様々な排出物浄化装置や本願明細書に記載したものか
ら演繹される開始方法(starting method )と本発明に
係る方法とを組み合わせることができる。
【0032】更に、空気供給のために送風機を付加する
ことは勿論可能である。本発明に係る方法は、レール走
行車輛(rail-borne vehicle)にも勿論適用できる。更
に、内燃機関は車輛に限定されない。例えば、本発明に
係る方法は、例えばヒーティング(加熱)のような静的
な設備(stationary installation )にも適用できる。
ことは勿論可能である。本発明に係る方法は、レール走
行車輛(rail-borne vehicle)にも勿論適用できる。更
に、内燃機関は車輛に限定されない。例えば、本発明に
係る方法は、例えばヒーティング(加熱)のような静的
な設備(stationary installation )にも適用できる。
【図1】本発明に係る内燃機関の清浄方法の一の実施例
における回転速度と時間との関係を示す線図である。
における回転速度と時間との関係を示す線図である。
【図2】別の実施例における回転速度と時間との関係を
示す線図である。
示す線図である。
【図3】更に別の実施例における回転速度と時間との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
【図4】他の実施例における回転速度と時間との関係を
示す線図である。
示す線図である。
【図5】更に他の実施例における回転速度と時間との関
係を示す線図である。
係を示す線図である。
t1 、t2 、t3 、t4 …ポイント n1 、n2 、n3 、n4 …回転速度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/32 F02D 41/32 D (72)発明者 ロベルト アプター スイス国,ツェーハー−2504 ビール,ロ ーレンベク 43 (72)発明者 ダニエル ハントシン スイス国,ツェーハー−2502 ビール,プ レーンケシュトラーセ 5
Claims (20)
- 【請求項1】 触媒コンバータ及び燃料供給を含む内燃
機関の汚染排出物を低減する方法において、 内燃機関の停止前に清浄即ち掃気する工程を含み、 作動消耗、火花スパーク、外部装置のいずれかによって
内燃機関の動きを所定時間維持し、 内燃機関の少なくとも個々のシリンダに少なくとも一時
的に燃料供給を中断して専ら空気を供給し、 内燃機関内に残留する汚染物が、作動温度にあり且つ濃
い酸素状態にされた触媒コンバータに供給されることを
特徴とする方法。 - 【請求項2】 内燃機関が清浄工程中に作動消耗される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 内燃機関の燃料供給が清浄工程中に完全
に止められることを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 内燃機関の制動モーメントが速度の関数
として制御されることを特徴とする請求項3記載の方
法。 - 【請求項5】 少なくとも幾つかのシリンダの燃料供給
が止められ、空気のみがポンプ供給されることを特徴と
する請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 残りのシリンダが低リッチ状態で作動す
ることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 内燃機関が清浄工程中に、モータとして
機能され得る電気機械によって駆動されることを特徴と
する請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 ハイブリッド型駆動装置を具えたレール
走行車輛に適用されることを特徴とする請求項7記載の
方法。 - 【請求項9】 ハイブリッド型車輛に適用されることを
特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 内燃機関の回転速度が清浄工程中に所
定経過をたどることを特徴とする請求項1から9のいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項11】 清浄工程中に回転速度が実質的に或る
一定の値に維持されることを特徴とする請求項10記載
の方法。 - 【請求項12】 清浄工程中に回転速度が連続的に低下
することを特徴とする請求項10記載の方法。 - 【請求項13】 清浄工程中に回転速度が実質的に階段
状に低下することを特徴とする請求項10記載の方法。 - 【請求項14】 清浄工程が実行される前に先ず回転速
度が或る値に設定されることを特徴とする請求項10か
ら13のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項15】 燃料供給により点火状態が止められる
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項16】 清浄工程が車輛運転者のスイッチオフ
命令の結果として開始されることを特徴とする請求項1
から15のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項17】 清浄工程が電子装置の命令の結果とし
て自動的に開始されることを特徴とする請求項1から1
5のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項18】 作動消耗時間がフライホイールの大型
化によって拡大されることを特徴とする請求項1から1
7のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項19】 内燃機関がオットーモータであること
を特徴とする請求項1から18のいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項20】 内燃機関が、1シリンダ当たり250cm3
という数値より実質的に小さなピストン掃気量を有する
ことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP97119038:4 | 1997-10-31 | ||
| EP97119038A EP0913564B1 (de) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Verfahren zur Verminderung des Schadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11210520A true JPH11210520A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=8227547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10312101A Pending JPH11210520A (ja) | 1997-10-31 | 1998-11-02 | 内燃機関の汚染排出物の低減方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6195985B1 (ja) |
| EP (1) | EP0913564B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11210520A (ja) |
| KR (1) | KR19990037139A (ja) |
| AT (1) | ATE237749T1 (ja) |
| DE (1) | DE59709866D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100371576C (zh) * | 2004-05-25 | 2008-02-27 | 三菱电机株式会社 | 内燃机的控制装置 |
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