JPH1193729A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents

内燃機関の運転方法

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JPH1193729A JP10207224A JP20722498A JPH1193729A JP H1193729 A JPH1193729 A JP H1193729A JP 10207224 A JP10207224 A JP 10207224A JP 20722498 A JP20722498 A JP 20722498A JP H1193729 A JPH1193729 A JP H1193729A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済的な方法でかつ燃料経済性への重大な影
響なしに、損傷温度限界以下における排気処理システム
の損傷や早期劣化を避ける。 【解決手段】 本発明は、排気処理システム及び、種々
の機関動作パラメーターに応じて、内燃機関に供給さ
れ、その範囲が理論空燃比よりもリーンである領域を含
む空燃比を決定するデバイスと、決定された該空燃比に
設定するデバイスと、排気処理システムの温度を計測す
るデバイスとを有する電子エンジン制御ユニットを有す
る内燃機関を運転する方法に関する。排気処理システム
が損傷温度限界よりも低い所定の温度限界を超えると、
排気処理システムの損傷や早期劣化を防止するために、
リーンバーン運転モード４２やオーバー・ラン運転モー
ド４０が中止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気処理システム
及び、種々の機関動作パラメーターに応じて、内燃機関
に供給され、その範囲が理論空燃比よりもリーンである
領域を含む空燃比を決定するデバイスと、決定された該
空燃比に設定するデバイスと、排気処理システムの温度
を計測するデバイスとを有する電子エンジン制御ユニッ
トを有する内燃機関を運転する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気処理システムは第一に一般的な三元
触媒コンバーターを有する。加えて、窒素酸化物トラッ
プをも備えても良い。窒素酸化物トラップは、燃料経済
性を向上させる機関のリーンバーン運転時には特に発生
する窒素酸化物の排出を抑制する。
【０００３】三元触媒コンバーターと窒素酸化物トラッ
プの両方の場合において、公知の問題がある。それは、
排気処理システムの損傷または早期劣化を避けるべきで
ある際には、活性物質のある所定の温度限界を超えては
ならないという事である。最近、冷間始動後のシステム
の迅速な加熱をするために、排気処理システムを比較的
内燃機関の近くに配置することがしばしば行われる。こ
の配置において、排気処理システムは、機関の高負荷領
域において長時間運転される場合に、損傷温度限界領域
にある温度に到達する可能性がある。
【０００４】損傷温度限界を超える恐れがある際に、例
えば、混合気を意図的にリッチにする等して、排気温度
を低下させる措置をとることが知られている。しかしな
がら、内燃機関の制御において、ある所定の期間運転状
態において、排気処理システムが損傷温度限界よりも下
においても有害な影響を受けるということは、これまで
考慮されていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の方法において、経済的な方法でかつ燃料経済性への重
大な影響なしに、損傷温度限界以下における排気処理シ
ステムの損傷や早期劣化を避けることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明により、排気処理システムの所定温度限界を
超える際には、空燃比を略理論空燃比またはリッチ空燃
比に例外的に設定する。
【０００７】その結果、本発明によれば、所定の温度限
界を超えると、理論空燃比よりもリーンな空燃比での機
関の運転が避けられる。
【０００８】所定の温度限界は、排気処理システムの最
も温度に敏感な部分の損傷温度よりも約摂氏５０から１
５０度低いのが好ましい。
【０００９】本発明によれば、オーバーラン状態におい
て、内燃機関を燃料の噴射なしに運転可能とする減速カ
ットオフが備えられ、オーバーラン状態において所定の
温度限界よりも高い時には、カットオフが中止され、そ
の代わりに内燃機関は略理論空燃比またはリッチ空燃比
で運転される。
【００１０】燃料カットオフは、例えば減速時や降坂時
のような負トルクが必要な場合やトルクが最小値よりも
下がった場合に、通常は電子エンジン制御ユニットによ
って、燃料節約を目的として行われる。その結果、空燃
比は無限大となる。燃料供給の完全なカットオフや再開
は、内燃機関の一回の膨張工程では起こり得ない。この
結果として、減速燃料カットオフの開始や中止に際し
て、膨張工程において、そのような少量の燃料が機関シ
リンダーに到達すると、機関の中では、もはや燃焼が起
こり得ない。そして未燃焼の燃料が排気処理システムに
入って、アフターバーンが起こることになる。この燃焼
は時間的にも場所的にも非常に限られたものであるの
で、排気処理システムの平均温度が未だ損傷温度より下
であったとしても、排気処理システムの活性物質の位置
的に限定された過熱状態（いわゆるホットスポット）に
つながる可能性がある。本発明によれば、排気処理シス
テムの所定の温度限界が超えられた場合には、減速カッ
トオフをもはや許可しないことにより、上記の状態を避
けることが出来る。
【００１１】さらに本出願の別の発明によれば、所定の
リーンバーン運転状態がある場合に、内燃機関がリーン
な空燃比で運転可能であるリーンバーン運転モードが備
えられ、リーンバーン運転状態においても、所定の温度
限界よりも高い場合にはリーンバーン運転モードが中止
され、その代わりに内燃機関は略理論空燃比またはリッ
チ空燃比で運転される。
【００１２】温度限界を超えた状態でのリーンバーン運
転状態を中止する主な目的は、排気処理システムに備え
られた窒素酸化物トラップを保護することにある。これ
は、ある温度限界を超えると、窒素酸化物トラップ中の
活性物質が、リーンバーン運転状態における排気中に存
在する未燃焼の酸素によって、望ましくない形で酸化さ
れることによる。これを避けるために、本発明において
はリーンバーン運転モードへの移行がエンジン制御ユニ
ットによって中止される。
【００１３】上述の２つの運転モードつまり、オーバー
・ラン運転状態とリーンバーン運転状態とにおける排気
処理システムの損傷を起こす可能性のある原因は異な
る。従って、２つの運転モードにおいて、損傷は必ずし
も同じ温度において起こるものではない。そこで、オー
バー・ラン運転状態において燃料カットオフの中止をす
る場合の所定温度限界が、リーンバーン運転状態におい
て燃料カットオフを中止する場合の温度限界とは異なら
せるのが好ましい。そこで、３つの温度領域が存在する
ことになる。つまり、排気処理システムの温度が両方の
温度限界よりも高い時には、両方の運転モードが許可さ
れ、２つの温度限界の間にある時に、温度限界が高い方
の運転モードだけが許可され、両方の温度限界よりも高
い場合には、両方の運転モードが中止され機関が例外的
に燃料リッチまたは理論空燃比で運転される。
【００１４】排気処理システムの温度の計測は、排気処
理システムの近傍において排気流の中に配置された温度
センサーを用いて行える。
【００１５】そのような排気温度の計測において、排気
処理システムの熱慣性が考慮されていないので、排気処
理システムの温度を温度モデルを介して決定することも
出来る。この数学モデルは、例えば、計測した排気温
度、排気の質量流量、排気処理システムの熱容量、車両
の速度、周囲温度等を用いて排気処理システムの温度を
決定できる。それは、排気温度の計測だけで済まして、
温度モデルを完全に利用して排気処理システムの温度を
計算することさえも、可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、上述の方法により、経済的な
方法でかつ燃料経済性への重大な影響なしに、損傷温度
限界以下における排気処理システムの損傷や早期劣化を
避けることができる。
【００１７】以下に図面を参照しつつ、例を用いて本発
明をより詳細に説明する。
【００１８】
【発明の実施の形態】最初に図１を参照すると、多気筒
内燃機関１０は例えば現在の機関回転数や現在のアクセ
ル・ペダル位置などの複数の入力信号２４を受ける電子
エンジン制御ユニット１２によって、制御される。エン
ジン制御ユニットは、電子スロットル弁２０、点火シス
テム１８及び燃料噴射システム２６を制御するアルゴリ
ズムを実行する。電子スロットル弁２０と燃料噴射シス
テム１８とを用いて、シリンダーに供給される空燃比を
広い範囲で調整出来る。特に、ある運転状態において
は、リーン空燃比（例えばラムダ＝１．６）に設定でき
たり、オーバー・ラン運転状態では燃料供給を完全に中
止したりすることができる。機関からの排気は排気処理
システム２８に供給される。排気処理システムは、例え
ば、三元触媒コンバーター１４と窒素酸化物トラップ１
６とを有する。温度センサー２２を用いて、排気処理シ
ステム２８近傍の排気温度が計測される。
【００１９】図２に概略的に示すように、排気処理シス
テムの温度が所定の温度限界よりも低い場合には、運転
モードは内燃機関１０の電子エンジン制御ユニット１２
によって、エンジン回転速度ｎと所望エンジントルクＭ
Ｄの特性マップを用いて決定される。図２において、全
負荷ラインが４６で示されている。低エンジン回転数と
低トルク時には、機関はリーン空燃比（領域４２）で運
転される。トルクが低い時には、機関は不図示のアイド
ル・モードまたは、燃料供給が完全にカットされるオー
バーラン・モード４０で運転される。リーンバーン運転
領域４２の右側と上側において、符号４８で示される領
域において、機関は理論空燃比で運転され、全負荷ライ
ン４６の近傍においては、ややリッチな空燃比で運転さ
れる。なぜならば、リーンバーン運転では、対応する回
転数とトルクの要求を満たすことが難しいからである。
【００２０】機関が、例えば符号４４で示されるような
全負荷領域で長い期間運転された場合、損傷温度限界
（一般的には窒素酸化物トラップの損傷温度限界）より
は低いものの、リーンバーン運転への移行や減速燃料カ
ットが排気処理システムの損傷や早期劣化につながる可
能性のある温度に、排気処理システム２８が到達するこ
とが起こり得る。
【００２１】これを避けるために、排気処理システムの
温度は、センサー２２と排気処理システムの温度モデル
により計測された排気温度を用いて決定される。この温
度が、所定の温度限界よりも上であれば、リーンバーン
運転や減速燃料カットへの移行は許可されない。これら
の移行は、例えば、符号５０や５２として示される全負
荷からリーンバーン運転への移行や全負荷からオーバー
・ラン運転への移行などである。代わりに、リーンバー
ン運転領域４２やオーバー・ラン運転領域４０におい
て、略理論空燃比での運転を行なう。この状態は、排気
処理システムが所定の温度限界よりも低い温度に冷える
まで続く。
【００２２】経験的に長時間の全負荷運転からリーンバ
ーン運転やオーバー・ラン運転への移行は、自動車の運
転中においては比較的まれにしか起きず、排気処理シス
テムが冷えるまで運転領域に対応する運転モードを中止
することも限られた時間（例えば１０秒間）しか続かな
い。従って、本発明により生じる燃料消費の増加は現実
的には無視し得る程度である。本発明による処理は、極
端な運転モードの移行がある場合においてさえも、排気
処理システムの寿命を確実に長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実行するシステム示す概略図で
ある。
【図２】本発明による方法を説明する回転数とトルクの
特性マップの概略図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関 １２ 電子エンジン制御ユニット １４ 三元触媒コンバーター １６ 窒素酸化物トラップ ２２ 温度センサー ２８ 排気処理システム ４０ オーバーラン運転状態 ４２ リーンバーン運転状態
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｚ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３０５ Ｆ０２Ｄ 41/12 ３０５ ３３０ ３３０Ｋ ３３０Ｂ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｒ (72)発明者 ローランド、エルドマン ドイツ連邦共和国プルハイム、デルホベナ ー・シュトラーセ、12 (72)発明者 パトリック、フィルプス ドイツ連邦共和国ケルン、フォーゲルザン ガー・ベック、12 (72)発明者 トーマス、エー、メイヤー ドイツ連邦共和国ベーエム・グレッセン、 ハイデンフール、31

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気処理システム（２８）及び、種々の
    機関動作パラメーターに応じて、内燃機関に供給され、
    その範囲が理論空燃比よりもリーンである領域を含む空
    燃比を決定するデバイスと、決定された該空燃比に設定
    するデバイスと、排気処理システムの温度を計測するデ
    バイスとを有する電子エンジン制御ユニット（１２）を
    有する内燃機関を運転する方法であって、上記排気処理
    システムの所定の温度限界を超えた場合には、空燃比を
    略理論空燃比またはリッチに例外的に設定することを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】 上記排気処理システムは三元触媒コンバ
    ーター（１４）を含むことを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 上記排気処理システムは窒素酸化物トラ
    ップ（１６）を含むことを特徴とする請求項１または２
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記所定の温度限界は、上記排気処理シ
    ステム（２８）の最も温度に敏感な構成部品の損傷温度
    限界よりも摂氏５０から１５０度低いことを特徴とする
    方法。
  5. 【請求項５】 オーバーラン状態（４０）において、上
    記内燃機関を燃料の噴射なしに運転可能とする減速カッ
    トオフが備えられ、上記オーバーラン状態において所定
    の温度限界よりも高い時には、上記カットオフが中止さ
    れ、その代わりに上記内燃機関（１０）は略理論空燃比
    またはリッチ空燃比で運転されることを特徴とする請求
    項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 所定のリーンバーン運転状態（４２）が
    ある場合に、上記内燃機関がリーンな空燃比で運転可能
    であるリーンバーン運転モードが備えられ、上記リーン
    バーン運転状態においても、所定の温度限界よりも高い
    場合には上記リーンバーン運転モードが中止され、その
    代わりに上記内燃機関は略理論空燃比またはリッチ空燃
    比で運転されることを特徴とする請求項１から４のいず
    れかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 上記所定の温度限界は、オーバーラン運
    転状態における燃料噴射のカットオフ運転モードにおけ
    る場合と、リーンバーン運転モードにおける場合とで異
    なることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 排気処理システムの温度の計測は、触媒
    コンバーターの近傍で排気流の中に配置された温度セン
    サー（２２）を用いて行われることを特徴とする請求項
    １から７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 排気処理システムの温度は、温度モデル
    を用いて計測されることを特徴とする請求項１から８の
    いずれかに記載の方法。
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