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JPH11148342A - とくに自動車用内燃機関およびその運転方法 - Google Patents

とくに自動車用内燃機関およびその運転方法

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Publication number
JPH11148342A
JPH11148342A JP10256843A JP25684398A JPH11148342A JP H11148342 A JPH11148342 A JP H11148342A JP 10256843 A JP10256843 A JP 10256843A JP 25684398 A JP25684398 A JP 25684398A JP H11148342 A JPH11148342 A JP H11148342A
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JP
Japan
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catalyst
internal combustion
combustion engine
air
oxygen
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Withdrawn
Application number
JP10256843A
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English (en)
Inventor
Andreas Posselt
アンドレアス・ポッセルト
Christian Koehler
クリスティアン・ケーラー
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 いずれの場合においても炭化水素および／ま
たは一酸化炭素の完全な酸化を可能にするとくに自動車
の内燃機関の運転方法およびとくに自動車用内燃機関を
提供する。 【解決手段】 燃料／空気混合物を燃焼室（４）内で燃
焼させる手段と，および燃焼時に発生する排気ガスを処
理するための触媒（１２）とを備えたとくに自動車用内
燃機関（１）が記載されている。この場合，触媒（１
２）が貯蔵触媒（１３）および酸化触媒（１４）を有し
ている。酸化触媒（１４）の手前に空気供給手段が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，燃料／空気混合物
が燃焼室内で燃焼され，および燃焼時に発生する排気ガ
スが触媒により処理され，この場合，触媒が窒素酸化物
を還元しかつ炭化水素および／または一酸化炭素を酸化
するのに適しているとくに自動車の内燃機関の運転方法
に関するものである。さらに本発明は，燃料／空気混合
物を燃焼室内で燃焼させる手段と，および燃焼時に発生
する排気ガスを処理するための触媒とを備え，この場
合，触媒が貯蔵触媒および酸化触媒を有するとくに自動
車用内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このような方法およびこのような内燃機
関はドイツ特許第１９５０６９８０号から既知である。
このドイツ特許において，燃焼時に発生する排気ガス
は，とくに窒素酸化物を還元するために設けられた触媒
に供給される。このような触媒は一方で酸化触媒として
働く。これは，酸素が不足したとき触媒が窒素酸化物か
ら酸素を抽出し，この酸素により燃焼時に発生した炭化
水素および同時に発生した一酸化炭素が酸化されること
を意味する。酸素が過剰なときも同様に酸化触媒それ自
身は窒素酸化物を還元することができる。しかしなが
ら，過剰に存在する酸素のためにこの反応は行われず，
酸化触媒はその代わりに過剰酸素を利用する。他方で前
記触媒は貯蔵触媒としても働く。これは，酸素が過剰の
とき貯蔵触媒は燃焼時に発生した窒素酸化物を受け入れ
ることを意味する。酸素が不足のとき貯蔵触媒は受け入
れられた窒素酸化物を再び放出する。
【０００３】前記触媒内で酸化触媒および貯蔵触媒を使
用することにより，酸素が過剰のときに酸化触媒により
利用されなかった窒素酸化物が貯蔵触媒により受け取ら
れかつ中間貯蔵されることになる。酸素が不足のとき，
貯蔵触媒から再び放出された窒素酸化物が酸化触媒によ
り還元されることになる。
【０００４】しかしながら，貯蔵触媒はある制限量まで
しか窒素酸化物を受け入れることができない。この結
果，貯蔵触媒は窒素酸化物を受け入れるある充填時間の
後に再び窒素酸化物を放出しなければならない。この放
出は酸素が不足のときに行われる。内燃機関はまた，リ
ッチな燃料／空気混合物が発生するように（開ループお
よび／または閉ループ）制御されることがある。この条
件においては，貯蔵触媒は窒素酸化物を再び放出し，こ
の窒素酸化物が酸化触媒において炭化水素および／また
は一酸化炭素を酸化するために使用される。このとき，
反応生成物として，窒素，水および二酸化炭素が発生す
る。
【０００５】このような貯蔵触媒の放出時にしばしば過
剰の炭化水素および一酸化炭素が存在することがわかっ
ている。この過剰の炭化水素および一酸化炭素は窒素酸
化物から放出された酸素によっては酸化することができ
ず，したがって炭化水素および／または一酸化炭素は有
害物質として大気中に放出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】いずれの場合において
も炭化水素および／または一酸化炭素の完全な酸化を可
能にする冒頭記載のような方法および内燃機関を提供す
ることが本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は，冒頭記載の
ような方法において，本発明により，触媒に空気が供給
されることにより解決される。冒頭記載のような内燃機
関においては，この課題は，本発明により，酸化触媒の
手前に空気供給手段が設けられていることにより解決さ
れる。
【０００８】空気を供給することにより，窒素酸化物か
ら放出された酸素ならびに供給された空気内に存在する
酸素により炭化水素および一酸化炭素を酸化することが
可能である。したがって，炭化水素および一酸化炭素が
過剰に存在しても，それらを供給された空気により分解
することができる。これにより，炭化水素および一酸化
炭素の全体を水および二酸化炭素に変換することができ
る。したがって，有害な炭化水素および／または一酸化
炭素はもはや大気中に放出されない。
【０００９】本発明による方法は，一方で，燃料が吸気
管内に噴射されかつ好ましくはリーンな燃料／空気混合
物により駆動される内燃機関に使用することができる。
他方で，本発明による方法は，燃料が燃焼室内に直接噴
射される内燃機関に使用してもよい。
【００１０】内燃機関が酸素不足を示す運転過程の間に
空気が供給されることがとくに目的に適っている。これ
は，きわめて過剰の炭化水素および／または一酸化炭素
が発生する運転過程に対応する。この運転過程において
空気を供給することにより，炭化水素および一酸化炭素
を完全に酸化することができる。
【００１１】本発明の有利な実施態様においては，空気
を供給するためのポンプが設けられている。このように
して，その中を通過する排気ガスにより触媒内に過圧が
存在したときでも確実に空気を供給することができる。
さらに，ポンプは制御装置によりそれぞれの運転過程の
関数として制御可能であり，投入および遮断させること
ができる。
【００１２】本発明の有利な実施態様においては，とく
に制御装置により制御可能な弁が酸化触媒の手前に配置
されている。このようにして，酸化触媒への空気の供給
をきわめて正確に（開ループおよび／または閉ループ）
制御することができる。
【００１３】逆止弁が酸化触媒の手前に配置されている
ことはとくに目的に適っている。このようにして，排気
ガスが酸化される前に漏出したり，および／または排気
ガスがポンプに入り込んだりすることが確実に防止され
る。
【００１４】本発明のその他の特徴，使用方法および利
点が図面に示した本発明の実施態様に関する以下の説明
から明らかである。この場合，記載または図示されたす
べての特徴はそれ自身または好ましい組合せにおいて本
発明の対象を形成し，特許請求の範囲内でのそれらの関
係またはその引用項とは無関係であり，ならびに説明な
いし図面におけるそれらの形式ないし表現とも無関係で
ある。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に内燃機関１が示され，内燃
機関１においてピストン２はシリンダ３内で往復運動が
可能である。シリンダ３に燃焼室４が設けられ，燃焼室
４に弁５を介して吸気管６および排気管７が接続されて
いる。さらに，燃焼室４に噴射弁８および点火プラグ９
が付属されている。
【００１６】内燃機関１の第１の運転モードすなわち成
層運転においては，燃料はピストン２により形成される
圧縮行程の間に噴射弁８から燃焼室４内に噴射され，し
かも位置的には点火プラグ９のすぐ近くにならびに時間
的にはピストン２の上死点の直前に噴射される。このと
き，点火プラグ９により燃料が点火され，したがってピ
ストン２はそれに続く作業行程において点火された燃料
の膨張により駆動される。
【００１７】内燃機関１の第２の運転モードすなわち均
質運転においては，燃料はピストン２により形成される
吸気行程の間に噴射弁８から燃焼室４内に噴射される。
同時に吸入された空気により噴射された燃料は旋回さ
れ，これにより燃料は燃焼室４内にほぼ均一に分配され
る。その後燃料／空気混合物は圧縮行程の間に圧縮さ
れ，このとき点火プラグ９により点火される。点火され
た燃料の膨張によりピストン２は駆動される。
【００１８】成層運転においても均質運転においてと同
様に，駆動されたピストンによりクランク軸１０が回転
され，この回転を介して最終的に自動車の車輪が駆動さ
れる。
【００１９】成層運転および均質運転において噴射弁８
から燃焼室４内に噴射される燃料の量は制御装置１１に
よりとくに燃料消費量を少なくしおよび／または排気ガ
スの発生を少なくするように（開ループおよび／または
閉ループ）制御される。このために，制御装置１１にマ
イクロプロセッサが設けられ，マイクロプロセッサは記
憶媒体とくに読込専用メモリ（ＲＯＭ）内に，前記（開
ループおよび／または閉ループ）制御を実行するのに適
したプログラムを格納している。
【００２０】排気管７は触媒１２と結合され，触媒１２
に窒素酸化物を貯蔵するための貯蔵触媒（換言すれば、
吸蔵触媒）１３ならびにとくに炭化水素および一酸化炭
素を酸化するための酸化触媒１４が設けられている。貯
蔵触媒１３は排気管の流れ方向において酸化触媒１４の
手前に配置されている。
【００２１】制御装置１１により設定された燃料／空気
混合物の燃空比の関数として，内燃機関１の燃焼室４内
に，酸素過剰すなわちリーン混合物，酸素不足すなわち
リッチ混合物または燃料空気の量論比のいずれかが形成
される。リッチ混合物はとくに内燃機関１の均質運転に
おいて設定され，一方リーン混合物は燃費の低減のため
にとくに成層運転において存在する。
【００２２】酸素が過剰のときでも，酸化触媒１４それ
自身は触媒１２に供給された窒素酸化物を還元し，した
がって窒素酸化物から酸素を抽出することができる。し
かしながら，酸素が過剰であるので，酸化触媒１４は過
剰に存在する酸素を受け入れる。酸化触媒１４により利
用されなかった窒素酸化物は貯蔵触媒１３により受け入
れられかつ貯蔵される。これは貯蔵触媒１３の充填過程
を示し，この過程において窒素酸化物は触媒１２内に流
入する。
【００２３】酸素が不足のとき，貯蔵触媒１３は貯蔵さ
れている窒素酸化物を再び放出する。これは貯蔵触媒１
３の放出過程を示し，この放出過程において窒素酸化物
は触媒１２から流出する。酸素不足のために十分な酸素
が存在せず，したがって酸化触媒１４は窒素酸化物から
酸素を抽出し，これにより燃焼時に発生した炭化水素お
よび一酸化炭素を酸化する。
【００２４】貯蔵触媒１３は無制限に窒素酸化物を貯蔵
することはできない。このために，充填過程は時間的に
制限されなければならない。その後，貯蔵触媒１３は再
び窒素酸化物を放出しなければならない。この充填およ
び放出は制御装置１１により（開ループおよび／または
閉ループ）制御されて対応する酸素を供給することによ
り行われる。それぞれの酸素の供給は均質運転または成
層運転における内燃機関１の対応する運転により行われ
る。とくに，酸素の供給を調節するために吸気管６内に
存在する絞り弁１５が使用される。
【００２５】貯蔵触媒１３と酸化触媒１４との間に触媒
に空気を供給する手段が設けられている。
【００２６】図１に示す実施態様においてはこの手段は
配管１６からなり，配管１６は触媒１２を制御可能なポ
ンプ１７と結合している。配管１６内にさらに制御可能
な弁１８が組み込まれている。ポンプ１７はたとえば制
御装置１１により投入および遮断することができる。弁
１８もまた同様にたとえば制御装置１１により開閉する
ことができる。代替態様として，手段として制御可能な
弁１８の代わりに逆止弁等を設けたり，および／または
ポンプ１７を制御可能に遮断することなく連続的に投入
したままとすることもまた可能である。
【００２７】図１に示す実施態様においては，貯蔵触媒
１３を充填するときすなわち酸素が不足のときポンプ１
７が投入されかつ弁１８が開かれる。これにより空気し
たがって追加の酸素が酸化触媒１４に供給される。酸素
が不足のときすなわちリッチな燃料／空気混合物のと
き，炭化水素および／または一酸化炭素の発生が増大
し，炭化水素および／または一酸化炭素は一方で窒素酸
化物から放出された酸素によりならびに他方で空気から
の追加の酸素により酸化される。
【００２８】貯蔵触媒１３を充填するとき，弁１８が閉
じられる。ポンプ１７は投入されたままでもまたは遮断
されてもよい。
【００２９】代替態様として，貯蔵触媒１３を充填する
ときすなわち酸素が過剰のとき，したがってリーンな燃
料／空気混合物のとき，弁１８を開きかつポンプ１７を
投入したままとすることが可能である。この場合，弁１
８は上記の逆止弁により置き換えてもよく，逆止弁はと
くに排気ガスがポンプに流入するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車の内燃機関の一実施態様の
略ブロック系統図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ ピストン ３ シリンダ ４ 燃焼室 ５，１８ 弁 ６ 吸気管 ７ 排気管 ８ 噴射弁 ９ 点火プラグ １０ クランク軸 １１ 制御装置 １２ 触媒 １３ 貯蔵触媒 １４ 酸化触媒 １５ 絞り弁 １６ 配管 １７ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/32 Ｆ０１Ｎ 3/32 Ｅ Ｂ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料／空気混合物が燃焼室（４）内で燃
    焼され，および燃焼時に発生する排気ガスが触媒（１
    ２）により処理され，この場合，触媒（１２）が窒素酸
    化物を還元しかつ炭化水素および／または一酸化炭素を
    酸化するのに適しているとくに自動車の内燃機関（１）
    の運転方法において，触媒（１２）に空気が供給される
    ことを特徴とするとくに自動車の内燃機関（１）の運転
    方法。
  2. 【請求項２】 内燃機関（１）が酸素不足を示す運転過
    程の間に空気が供給される請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 燃料／空気混合物を燃焼室（４）内で燃
    焼させる手段と，および燃焼時に発生する排気ガスを処
    理するための触媒（１２）とを備え，この場合，触媒
    （１２）が貯蔵触媒（１３）および酸化触媒（１４）を
    有するとくに自動車用内燃機関（１）において，酸化触
    媒（１４）の手前に空気供給手段が設けられていること
    を特徴とする自動車用内燃機関（１）。
  4. 【請求項４】 空気を供給するためのポンプ（１７）が
    設けられていることを特徴とする請求項３の内燃機関
    （１）。
  5. 【請求項５】 とくに制御装置（１１）により制御可能
    な弁（１８）が酸化触媒（１４）の手前に配置されてい
    ることを特徴とする請求項３または４のいずれかの内燃
    機関（１）。
  6. 【請求項６】 逆止弁が酸化触媒（１４）の手前に配置
    されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれ
    かの内燃機関（１）。
JP10256843A 1997-09-11 1998-09-10 とくに自動車用内燃機関およびその運転方法 Withdrawn JPH11148342A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19739847A DE19739847A1 (de) 1997-09-11 1997-09-11 Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE19739847.2 1997-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11148342A true JPH11148342A (ja) 1999-06-02

Family

ID=7841947

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10256843A Withdrawn JPH11148342A (ja) 1997-09-11 1998-09-10 とくに自動車用内燃機関およびその運転方法

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JP (1) JPH11148342A (ja)
DE (1) DE19739847A1 (ja)
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GB (1) GB2329131A (ja)

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