CN107849963B - 排气净化装置 - Google Patents

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Abstract

排气净化装置具有：基本喷射量决定部(44)，其基于DOC(21)的入口温度、排气气体流量、以及DOC(21)的出口温度的目标温度，来决定供给的基本喷射量；第1推定部(46)，其基于DOC(21)的出口温度针对烃的供给量的变化的响应模型，来推定DOC(21)的出口温度的温度变化；第2推定部(47)，其基于出口温度针对DOC(21)的入口温度的变化的响应模型，来推定出口温度；反馈运算部(49)，其求出为了消除DOC(21)的出口推定温度与所检测到的出口温度的偏差而应当校正的烃的校正喷射量，其中，DOC(21)的出口推定温度基于所推定的出口温度的温度变化和出口温度；以及再生控制部(41)，其进行控制，使排气管内喷射装置(23)输出将基本喷射量和校正喷射量相加后的控制喷射量。

Description

排气净化装置
技术领域
本发明涉及对被设置在排气系统中的催化剂的出口侧的气体温度进行控制的排气净化装置。
背景技术
作为被设置在柴油引擎等的排气系统中的排气净化催化剂，已知将排气中所含有的烃(HC)、一氧化碳(CO)、以及一氧化氮(NO)氧化的氧化催化剂(Diesel OxidationCatalyst：DOC)。此外，还已知捕集排气中所含有的颗粒状物质(Particulate Matter：PM)的柴油颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter：DPF)等。
作为将被DPF捕集到的PM除去以使DPF的功能再生的方法，已知所谓的强制再生：通过用被配置在DPF的上游的氧化催化剂使烃氧化，从而强制地使气体温度上升以将被DPF捕集到的PM烧掉。
在强制再生中，由于气体温度越高则被DPF捕集到的PM的燃烧效率变得越高，所以能够缩短处理时间，能够抑制燃料经济性的恶化，但是，有可能引起DPF的破损、或被DPF承载的催化剂的劣化等。
因此，需要进行用于将强制再生中的气体温度维持为适当温度的温度控制。
例如，已知用于在强制再生中将DPF的温度控制在预定的目标温度附近的技术(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－72666号公报
发明内容
发明要解决的课题
在强制再生中的气体温度的温度控制中，非常重要的是，缩短升温到目标温度的时间、以及使气体温度稳定在目标温度，要求更适当的温度控制。
本发明的目的在于提供一种能够适当控制经由氧化催化剂供给到排气下游的气体的温度的技术。
用于解决课题的手段
为了达成上述的目的，本发明的一个方案的排气净化装置具有：氧化催化剂，其能够将排气中的烃氧化，过滤器，其被设置在氧化催化剂的排气下游侧并能够捕集排气中的颗粒状物质，强制再生部件，其能够执行对氧化催化剂供给烃以将堆积在过滤器中的颗粒状物质燃烧除去的强制再生，入口温度检测部件，其检测氧化催化剂的入口的排气气体温度即入口温度，出口温度检测部件，其检测氧化催化剂的出口的排气气体温度即出口温度，排气气体流量检测部件，其检测通过氧化催化剂的排气气体流量，基本喷射量决定部件，其基于入口温度、排气气体流量、以及氧化催化剂的出口温度的目标温度，来决定为了达到目标温度而需要向氧化催化剂供给的烃的喷射量即基本喷射量，第1推定部件，其基于表示氧化催化剂的出口温度针对向氧化催化剂的烃的供给量的变化的响应的第1响应延迟模型，来推定供给了基本喷射量的烃的情况下的氧化催化剂的出口温度的温度变化，第2推定部件，其基于表示氧化催化剂的出口温度针对氧化催化剂的入口温度的变化的响应的第2响应延迟模型，来推定在入口温度的情况下的出口温度，反馈运算部件，其基于氧化催化剂的出口推定温度与由出口温度检测部件检测到的出口温度的偏差，来求出为了消除偏差而应当校正的烃的喷射量即校正喷射量，其中，氧化催化剂的出口推定温度基于所推定的出口温度的温度变化和所推定的出口温度，以及再生控制部件，其进行控制，使得向强制再生部件输出将基本喷射量和校正喷射量相加后的控制喷射量。
此外，本发明的一个方案的排气净化装置具有：氧化催化剂，其能够将排气中的烃氧化，过滤器，其被设置在上述氧化催化剂的排气下游侧并能够捕集排气中的颗粒状物质，喷射装置，其能够执行对上述氧化催化剂供给烃以将堆积在上述过滤器中的颗粒状物质燃烧除去的强制再生，入口温度传感器，其检测上述氧化催化剂的入口的排气气体温度即入口温度，出口温度传感器，其检测上述氧化催化剂的出口的排气气体温度即出口温度，排气气体流量传感器，其检测通过上述氧化催化剂的排气气体流量，以及控制单元；上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：基本喷射量决定处理，基于上述入口温度、上述排气气体流量、以及上述氧化催化剂的出口温度的目标温度，来决定为了达到上述目标温度而需要向上述氧化催化剂供给的烃的喷射量即基本喷射量，第1推定处理，基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对向上述氧化催化剂的上述烃的供给量的变化的响应的第1响应延迟模型，来推定在供给了上述基本喷射量的上述烃的情况下的上述氧化催化剂的上述出口温度的温度变化，第2推定处理，基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对上述氧化催化剂的入口温度的变化的响应的第2响应延迟模型，来推定在上述入口温度的情况下的上述出口温度，反馈运算处理，基于上述氧化催化剂的出口推定温度与由上述出口温度传感器检测检测到的上述出口温度的偏差，来求出为了消除上述偏差而应当校正的烃的喷射量即校正喷射量，其中，上述氧化催化剂的出口推定温度基于所推定的出口温度的上述温度变化和所推定的上述出口温度，以及再生控制处理，进行控制，使上述喷射装置输出将上述基本喷射量和上述校正喷射量相加后的控制喷射量。
在上述排气净化装置中，也可以是，第1响应延迟模型是用3次衰减振动传递函数表示的模型。
此外，在上述排气净化装置中，也可以是，第2响应延迟模型是用3次绝对收敛传递函数表示的模型。
此外，在上述排气净化装置中，也可以是，还包括对于偏差调整相位的提前延迟的提前延迟调整部件，反馈运算部件求出用于将提前延迟调整后的偏差消除的校正喷射量。
此外，在上述排气净化装置中，也可以是，提前延迟调整部件是用2次提前延迟传递函数表示的过滤器。
发明效果
根据本发明，能够适当地控制经由氧化催化剂向排气下游供给的气体的温度。
附图说明
图1是表示应用了本发明的一实施方式的排气净化装置的引擎的进气排气系统的示意性的整体构成图。
图2是表示本发明的一实施方式的电子控制单元及关联的构成要素的框图。
图3是说明本发明的一实施方式的入口温度处理部的作用的图。
图4是说明由2次提前延迟过滤器构成本发明的一实施方式的提前延迟调整部的情况、和由1次提前延迟过滤器构成变形例的提前延迟调整部的情况下的反馈增益及噪声的影响的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的一实施方式的排气净化装置。对于相同的零件标注相同的附图标记，它们的名称及功能也相同。因此，不重复对它们的详细的说明。
图1是表示应用了本发明的一实施方式的排气净化装置的引擎的进气排气系统的示意性的整体构成图。
在柴油引擎(以下，简称为引擎)10中设置有进气歧管10a、以及排气歧管10b。在进气歧管10a连接有导入新气的进气通道11，在排气歧管10b上连接有将排气排放到大气中的排气通道12。
在进气通道11中，从进气上游侧起依次设置有空气过滤器30、MAF传感器31、增压器的压缩机32a、中冷器33等。在排气通道12中，从排气上游侧起依次设置有增压器的涡轮32b、排气后处理装置20等。此外，在车辆中设置有外气温度传感器36。外气温度传感器36检测外气的温度。外气温度传感器36的检测值(外气温度)被输出到与其电连接的ECU(电子控制单元)40。
排气后处理装置20是通过在圆筒状的催化剂外壳20a内从排气上游侧起依次配置DOC21、DPF22而构成的。此外，在DOC21的上游侧设置有排气管内喷射装置23，在DOC21的上游侧设置有DOC入口温度传感器25，在DOC21与DPF22之间设置有DOC出口温度传感器26，在DPF22的下游侧设置有DPF出口温度传感器27。并且，在DPF22的前后设置有检测DPF22的上游侧与下游侧的压力差的压力差传感器29。
排气管内喷射装置23是强制再生部件的一个例子，根据从ECU40输出的包含控制喷射量的指示信号，向排气通道12内喷射未燃燃料(主要是HC(烃))。此外，在使用引擎10的多段喷射所进行的远后喷射的情况下，也可以省略该排气管内喷射装置23。此外，在以下的说明中，主要以排气管内喷射装置23所进行的喷射为例进行说明，但是，在使用远后喷射的情况下，只要将对排气管内喷射装置23进行的动作及排气管内喷射装置23所进行的动作替换解读为对引擎10进行的动作及引擎10的远后喷射所进行的动作即可。
DOC21例如是通过在堇青石蜂窝结构体等陶瓷制承载体表面上承载催化剂成分而形成的。若通过排气管内喷射装置23或远后喷射对DOC21供给HC，则DOC21将其氧化而使排气温度上升。
DPF22例如是通过将由多孔质性的分隔壁划分的多个单元沿着排气的流动方向配置并对这些单元的上游侧和下游侧交替地进行孔封闭而形成的。DPF22在隔壁的细孔或表面捕集排气中的PM，并且，若PM堆积量达到预定量，则被执行将其燃烧除去的所谓的强制再生。通过排气管内喷射装置23或远后喷射向DOC21供给未燃燃料(HC)，并使向DPF22流入的排气温度升温到PM燃烧温度(例如约600℃)，从而进行强制再生。此外，DPF22具有将未被上游侧的DOC21氧化而泄漏的未燃烧的HC氧化的能力。
DOC入口温度传感器25是入口温度检测部件的一个例子，检测向DOC21流入的上游侧的排气气体温度(以下，称为入口温度)。DOC出口温度传感器26是出口温度检测部件的一个例子，检测从DOC21流出的下游侧的排气气体温度(以下，称为出口温度)。该出口温度相当于DPF22的上游侧的排气气体温度。DPF出口温度传感器27检测从DPF22流出的下游侧的排气气体温度(以下，称为DPF出口温度)。这些温度传感器25～27的检测值被输出到与其电连接的ECU40。
ECU40进行引擎10或排气管内喷射装置23等的各种控制，被构成为包括公知的CPU或ROM、RAM、输入接口、输出接口等。
图2是表示构成本发明的一实施方式的排气净化装置的电子控制单元及关联的构成要素的框图。
ECU40中作为其一部分的功能要素而具有再生控制部41、入口温度处理部42、加减部43、基本喷射量决定部44、出口温度推定部45、反馈运算部49、以及加算部55。这些各功能要素作为被包含在一体的硬件即ECU40中来进行说明，但是，还能够将这些之中的任何一部分设置为单独的硬件。
再生控制部41是再生控制部件的一个例子，在压力差传感器29的检测值变成了预定的值以上的情况下，开始强制再生处理。在强制再生处理中，再生控制部41将强制再生处理中的作为DOC21的目标的出口温度(目标温度：例如600℃)输入到加减部43。此外，再生控制部41控制排气管内喷射装置23，使得喷射从加算部55输入的控制喷射量的烃。该强制再生处理例如被持续地执行预先决定的时间。
加减部43对从再生控制部41输入的目标温度减去在入口温度处理部42中处理后的入口温度，求出与目标温度的温度差，并将温度差输入到基本喷射量决定部44。
基本喷射量决定部44是排气气体流量检测部件的一部分、以及基本喷射量决定部件的一个例子，接受从加减部43输入的温度差、由未图示的共轨燃料喷射装置在引擎10内喷射的喷射量(引擎内喷射量)、来自MAF传感器31(排气气体流量检测部件的一部分的一个例子)的空气流量、以及来自外气温度传感器36的外气温度的输入。基本喷射量决定部44通过将引擎内喷射量和空气流量相加，从而算出排气流量。接下来，基本喷射量决定部44基于所算出的排气流量、温度差、以及外气温度，决定相当于为了使DOC21的出口温度达到目标温度而需要的热量的喷射量(基本喷射量：前馈值)。由基本喷射量决定部44决定的基本喷射量被输出到出口温度推定部45、以及加算部55。
此外，基本喷射量决定部44决定各部(入口温度处理部42、出口温度推定部45、反馈运算部49等)的传递函数的系数、或增益的值，并设定各部。例如，关于各部的传递函数的系数，也可以预先准备对于多个运转条件(例如与排气流量、入口温度、出口温度、外气温度、或车速的至少1个相关的条件)将这些运转条件中的最佳值建立了对应的图表，并基于由传感器等检测到的运转条件来从图表决定。此外，关于各部的增益，也可以预先准备对于多个运转条件将其运转条件中的校正值建立了对应的图表，并对于基于由传感器等检测到的运转条件等来进行预定的运算而得到的值，利用与从图表得到的运转条件对应的校正值进行校正来决定。
出口温度推定部45按照模拟了DOC21的出口温度的响应的DOC响应延迟模型来推定DOC21的出口温度。出口温度推定部45具有作为第1推定部件的一个例子的第1推定部46、作为第2推定部件的一个例子的第2推定部47、以及加算部48。
第1推定部46基于模拟了DOC21的出口温度针对强制再生用的烃的喷射量的变化的响应的DOC响应延迟模型(针对喷射量变化的DOC响应延迟模型：第1响应延迟模型)，来推定由排气管内喷射装置23供给了从基本喷射量决定部44输入的基本喷射量的烃的情况下的DOC21的出口温度的上升温度，并将所推定的上升温度输出到加算部48。
此处，表示关于DOC21的针对喷射量变化的DOC响应延迟模型的复数s域的传递函数Gr(s)例如由式(1)所示的3次衰减振动传递函数表示。
Gr(s)＝kr/((c*s2+d*s+1)(e*s+1))…(1)
此处，kr是增益，c、d、e是系数。此外，由于针对喷射量变化的响应延迟模型设为衰减振动，所以系数c、d的判别式为负，即，满足d2－4*c*1＜0。此外，此后，传递函数意味着复数s域的传递函数。
根据该3次衰减振动传递函数所表示的DOC响应延迟模型，能够高精度地模拟DOC21的出口温度针对强制再生用的烃的喷射量的变化的响应。
第1推定部46由式(2)所示的3次衰减振动传递函数所表示的过滤器构成。
Kr/((C*s2+D*s+1)(E*s+1))…(2)
此处，Kr是增益，C、D、E是系数。
在本实施方式中，在式(2)中，被设定为Kr＝kr、C＝c、D＝d、E＝e。因此，第1推定部46的式(2)所示的传递函数与式(1)所示的针对喷射量变化的DOC响应延迟模型的传递函数相同。
此处，由于ECU40内的CPU仅能进行时间上离散的运算，所以关于ECU40内的各功能部所进行的复数S域的传递函数的运算，严格来说，被转换成与该传递函数的运算对应的适当的离散函数的运算而被执行。在本说明书中，为了方便，关于各功能部，使用作为被执行的离散函数运算的基础的传递函数来进行说明。
第2推定部47基于模拟了DOC21的出口温度针对DOC21的入口温度的变化的响应的DOC响应延迟模型(针对入口温度变化的DOC响应延迟模型：第2响应延迟模型)，来推定在由DOC入口温度传感器25检测到的入口温度的情况下的出口温度，并将所推定的出口温度输出到加算部48。
此处，表示关于DOC21的针对入口温度变化的DOC响应延迟模型的传递函数Gt(s)例如由式(3)所示的3次绝对收敛传递函数表示。
Gt(s)＝kt/(f*s+1)3…(3)
此处，kt是增益，f是系数。
根据该3次绝对收敛传递函数所表示的针对入口温度变化的DOC响应延迟模型，能够高精度地模拟DOC21的出口温度针对DOC21的入口温度的变化的响应。
第2推定部47例如由式(4)所示的3次绝对收敛传递函数所表示的过滤器构成。
Kt/(F*s+1)3…(4)
此处，Kt是增益，F是系数。
在本实施方式中，在式(4)中，被设定为Kt＝kt、F＝f。因此，第2推定部47的式(4)所示的传递函数是与式(3)所示的针对入口温度变化的DOC响应延迟模型相同的传递函数。
加算部48将由第1推定部46推定出的出口温度的温度变化和由第2推定部47推定出的出口温度相加而求出出口推定温度，并将该出口推定温度输出到反馈运算部49。出口推定温度是作为反馈运算部49进行反馈的控制目标的出口温度(控制目标温度)。
入口温度处理部42对于来自DOC入口温度传感器25的入口温度，进行使其提前第1响应延迟模型中的从喷射量的变化起到出口温度发生变化为止的响应的延迟量的提前补偿处理，并将提前补偿处理后的入口温度输出到加减部43。入口温度处理部42例如由具有以下的式(5)所示的3次提前延迟传递函数的过滤器构成。
Kt*(C*s2+D*s+1)(E*s+1)/(F*s+1)3…(5)
此处，Kt是增益，C、D、E、F是系数。
在本实施方式中，在式(5)中，被设定为Kt＝kt、C＝c、D＝d、E＝e、F＝f。
入口温度处理部42的式(5)所示的传递函数中作为其分子的成分包含式(2)(式(1))所示的传递函数的分母的成分，并包含式(4)(式(3))所示的传递函数的所有的成分。
根据入口温度处理部42，对于入口温度的变化，能够使其预先反映出口温度针对喷射量变化的响应的延迟量。因此，由于即使DOC21的入口温度变动，其影响也不会出现在出口温度上，所以能够适当地将出口温度控制为目标温度。此外，入口温度处理部42的作用、效果的细节在后叙述。
反馈运算部49是反馈运算部件的一个例子，进行基于控制目标温度与出口温度的偏差来输出校正基本喷射量的校正喷射量(反馈值)的反馈控制。反馈运算部49具有加减部50、提前延迟调整部51、以及PID运算部52。
加减部50通过将从出口温度推定部45输入的控制目标温度减去来自DOC出口温度传感器26的出口温度，从而算出控制目标温度与实际的出口温度的偏差，并将偏差输出到提前延迟调整部51。
提前延迟调整部51是提前延迟调整部件的一个例子，对于从加减部50输入的偏差，为了提高反馈处理中的增益(反馈增益)，而调整相位的提前延迟，并输出到PID运算部52。提前延迟调整部51例如由式(6)所示的2次提前延迟传递函数所表示的过滤器(2次提前延迟过滤器)构成。
(E*s+1)/(G*s+1)2…(6)
此处，E、G是系数。
在本实施方式中，在式(6)中，被设定为E＝e。
PID运算部52具有放大器53、以及PID控制部54。放大器53对于从提前延迟调整部51输入的偏差施加增益H，并输出到PID控制部54。PID控制部54对从放大器53输入的值进行基于式(7)所示的传递函数的运算，并将运算结果输出到加算部55。此处，PID控制部54的运算结果对应于校正喷射量(反馈值)。
(A*s2+B*s+1)/s…(7)
此处，A、B是系数。
在本实施方式中，在式(7)中，被设定为A＝c、B＝d。
加算部55将从基本喷射量决定部44输入的基本喷射量和从反馈运算部49输入的校正喷射量相加来求出控制喷射量，并将控制喷射量输出到再生控制部41。
接下来，说明出口温度推定部45的作用及效果。
对于出口温度推定部45的传递函数的增益、系数，设定适合此时的运转条件的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数的增益、系数。即，适合该运转条件的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数的kr、kt、c、d、e、f分别被设定为Kr、Kt、C、D、E、F。
由于出口温度推定部45将基本喷射量及入口温度作为输入，利用与实际的DOC21对应的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型来推定控制目标温度，所以该控制目标温度与实际的DOC21的出口温度一致，它们的偏差为0的可能性变高。即，从反馈运算部49的加减部50输出的偏差为0的可能性变高。因此，由反馈运算部49输出的校正喷射量为0的可能性变高。因此，能够适当地抑制因PID控制部54的I项(积分项)的不需要的聚集(日文：ため込み)而导致的过冲、下冲的发生。
接下来，说明入口温度处理部42的作用及效果。
此处，对于入口温度处理部42、出口温度推定部45的传递函数的增益、系数，设定适合此时的运转条件的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数的增益、系数。即，适合该运转条件的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数的kr、kt、c、d、e、f分别被设定为Kr、Kt、C、D、E、F。
加减部43将目标温度－Kt*(通过过滤器42后的入口温度)输出到基本喷射量决定部44。基本喷射量决定部44通过运算(目标温度－Kt*(过滤器42通过后的入口温度))/Kr从而算出基本喷射量，并将基本喷射量输出到出口温度推定部45。
若(目标温度－Kt*(过滤器42通过后的入口温度))/Kr所示的基本喷射量被输入到出口温度推定部45的第1推定部46，则来自第1推定部46的输出等效于图3的范围63所示的输出。即，第1推定部46的输出等效于从目标温度(60)减去将入口温度输入到具有与第2推定部47相同的传递函数的过滤器61而得到的输出后的结果。
此外，由于过滤器61与第2推定部47的输入是公共的，且传递函数是公共的，所以图3的范围64所示的2个输出值相同。由于过滤器61与第2推定部47的输出是反相，所以在加减部62中被抵消。
其结果，从加减部62输出目标温度作为控制目标温度。因此，即使入口温度变动，其影响也不会波及到控制目标温度。
此外，由于出口温度推定部45是模拟了实际的DOC21的模型，所以即使是实际的DOC21，也会发生与图3所示的状态同样的状况。因此，在供给了基本喷射量的情况下，在DOC21中，即使入口温度变动，出口温度也会与目标温度高精度地一致。
接下来，说明提前延迟调整部51的作用及效果。
此处，对于提前延迟调整部51、PID控制部54的传递函数的增益、系数，设定适合此时的运转条件的第1响应延迟模型的传递函数的增益、系数。即，适合该运转条件的第1响应延迟模型的传递函数的c、d、e分别被设定为A(微分增益)、B(比例增益)、E。
此外，以下，以假定基本喷射量和入口温度固定的情况为例进行说明。
从反馈运算部49输出的校正喷射量(反馈值)针对从出口温度推定部45输出的控制目标温度的响应(传递函数)如式(8)所示那样表示。
H*kr/(G2*s3+2*G*s2+s+H*kr)…(8)
此外，出口温度针对控制目标温度的响应如式(9)所示那样表示。此外，此处，作为DOC21的响应延迟的传递函数，使用DOC21的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数(式(1)及式(3))来表现。
H*kr*(G*s+1)2/((e*s+1)(G2*s3+2*G*s2+s+H*kr))…(9)
为了使得式(8)及式(9)的传递函数绝对收敛，即，使其不发生过冲、下冲，需要分母的(G2*s3+2*G*s2+s+H*kr)的根全部是实根，即，该式的判别式为0以上。因此，需要4－27*G*H*kr≧0，即，H≦4/(27*G*kr)…(10)。
另一方面，在没有提前延迟调整部51的情况下，喷射校正量针对控制目标温度的响应与出口温度针对控制目标温度的响应相等，如式(11)所示那样表示。
H*kr/(e*s2+s+H*kr)…(11)
为了使式(11)的传递函数绝对收敛，需要分母(e*s2+s+H*kr)的判别式为0以上。
因此，需要12－4*e*H*kr≧0，即，H≦1/(4*e*kr)…(12)。
此处，比较式(10)和式(12)可知，如果将G设定为G＜16*e/27，则通过具备提前延迟调整部51，从而能够得到比不具备提前延迟调整部51的情况下大的反馈增益H。在本实施方式中，提前延迟调整部51的G被设定为G＜16*e/27。因此，利用提前延迟调整部51，能够增大反馈增益，能够提高反馈运算部49的反馈处理的响应性能。
接下来，说明本发明的变形例的排气净化装置。
变形例的排气净化装置用式(13)所示的1次提前延迟传递函数所表示的过滤器(1次提前延迟过滤器)构成了上述实施方式中的提前延迟调整部51。
(E*s+1)/(G*s+1)…(13)
此处，E、G是系数。
在变形例的排气净化装置中，从反馈运算部49输出的校正喷射量针对从出口温度推定部45输出的控制目标温度的响应(传递函数)如式(14)所示那样表示。
H'*kr/(G*s2+s+H'*kr)…(14)
此处，H'表示变形例中的反馈增益。
另一方面，出口温度针对控制目标温度的响应如式(15)所示那样表示。此外，作为DOC21的响应延迟的传递函数，使用DOC21的第1响应延迟模型及第2响应延迟模型的传递函数(式(1)及式(3))来表现。
H'*kr*(G*s+1)/(E*G*s3+(E+G)*s2+(E*H'*kr+1)*s+H'*kr))…(15)
为了使式(14)及式(15)的传递函数绝对收敛，即，使其不发生过冲、下冲，需要分母的(G*s2+s+H'*kr)具有实根，即，该式的判别式为0以上。因此，需要12－4*G*H'*kr≧0、即，H'≦1/(4*G*kr)…(16)。
若将式(16)和表示在提前延迟调整部51中使用了2次提前延迟传递函数所表示的过滤器的情况下的反馈增益H的式(10)、即H≦4/(27*G*kr)相比较，可知在G的值相同的情况下，反馈增益H'为反馈增益H的27/16＝1.6875倍。
接下来，说明用2次提前延迟过滤器构成了提前延迟调整部51的情况(实施方式)与用1次提前延迟过滤器构成了提前延迟调整部51的情况下(变形例)的性能的比较。
图4是说明用2次提前延迟过滤器构成了本发明的一实施方式的提前延迟调整部与用1次提前延迟过滤器构成了变形例的提前延迟调整部的情况下的反馈增益及噪声的影响的图。图4对纵轴取使用了过滤器的情况下取得的最大的反馈增益、和使用了过滤器的情况下的针对出口温度信号的噪声的输出灵敏度，对横轴取G/E。
在系数G的值相同的情况下，在变形例中，能够使反馈增益H'比实施方式中的反馈增益H大。另一方面，在设为相同的反馈增益的情况下，如图中的箭头所示，与变形例相比，实施方式，即，对提前延迟调整部采用了2次提前延迟过滤器的情况能够降低噪声的影响。
此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变形而实施。
例如，在上述实施方式中，包括外气温度传感器36，并直接检测外气温度，但是，本发明不限于此，例如，也可以在MAF传感器31的附近设置检测进气温度的传感器，并将由该传感器检测到的进气温度用作外气温度。
此外，在上述实施方式中，作为入口温度、出口温度、目标温度、控制目标温度等与排气气体相关的温度，直接使用了温度的值，但是，本发明不限于此，例如，也可以使用对排气气体的温度的值进行了预定的转换后的值(例如，排气气体的比焓)。此处，在权利要求书所说的温度的概念中，不仅包含直接使用温度的值的情况，还包含对温度进行了预定的转换后的值。
本申请基于2015年07月31日申请的日本国专利申请(日本特愿2015-151570)，将其内容作为参照援引于此。
工业实用性
本发明的排气净化装置在能够适当地控制经由氧化催化剂供给到排气下游的气体的温度这一点上是有用的。
附图标记说明
10 引擎
20 排气后处理装置
21 DOC
22 DPF
23 排气管内喷射装置
25 DOC入口温度传感器
26 DOC出口温度传感器
27 DPF出口温度传感器
36 外气温度传感器
40 ECU
41 再生控制部
42 入口温度处理部
43 加减部
44 基本喷射量决定部
45 出口温度推定部
46 第1推定部
47 第2推定部
48 加算部
49 反馈运算部
50 加减部
51 提前延迟调整部
52 PID运算部
53 PID增益
54 PID控制部
55 加算部

Claims (6)

1.一种排气净化装置，具有：
氧化催化剂，其能够将排气中的烃氧化，
过滤器，其被设置在上述氧化催化剂的排气下游侧并能够捕集排气中的颗粒状物质，
强制再生部件，其能够执行对上述氧化催化剂供给烃以将堆积在上述过滤器中的颗粒状物质燃烧除去的强制再生，
入口温度检测部件，其检测上述氧化催化剂的入口的排气气体温度即入口温度，
出口温度检测部件，其检测上述氧化催化剂的出口的排气气体温度即出口温度，
排气气体流量检测部件，其检测通过上述氧化催化剂的排气气体流量，
基本喷射量决定部件，其基于上述入口温度、上述排气气体流量、以及上述氧化催化剂的出口温度的目标温度，来决定为了达到上述目标温度而需要向上述氧化催化剂供给的烃的喷射量即基本喷射量，
第1推定部件，其基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对向上述氧化催化剂的上述烃的供给量的变化的响应的第1响应延迟模型，来推定供给了上述基本喷射量的上述烃的情况下的上述氧化催化剂的上述出口温度的温度变化，
第2推定部件，其基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对上述氧化催化剂的入口温度的变化的响应的第2响应延迟模型，来推定在上述入口温度的情况下的上述出口温度，
反馈运算部件，其基于上述氧化催化剂的出口推定温度与由上述出口温度检测部件检测到的上述出口温度的偏差，来求出为了消除上述偏差而应当校正的烃的喷射量即校正喷射量，其中，上述氧化催化剂的出口推定温度基于第1推定部件所推定的出口温度的上述温度变化和第2推定部件所推定的上述出口温度，以及
再生控制部件，其进行控制，使得向上述强制再生部件输出将上述基本喷射量和上述校正喷射量相加后的控制喷射量。
2.如权利要求1所述的排气净化装置，其中，
上述第1响应延迟模型是用3次衰减振动传递函数表示的模型。
3.如权利要求1或权利要求2所述的排气净化装置，其中，
上述第2响应延迟模型是用3次绝对收敛传递函数表示的模型。
4.如权利要求1或权利要求2所述的排气净化装置，其中，
还包括针对上述偏差调整相位的提前延迟的提前延迟调整部件；
上述反馈运算部件求出用于将上述提前延迟调整后的偏差消除的上述校正喷射量。
5.如权利要求4所述的排气净化装置，其中，
上述提前延迟调整部件是用2次提前延迟传递函数表示的过滤器。
6.一种排气净化装置，具有：
氧化催化剂，其能够将排气中的烃氧化，
过滤器，其被设置在上述氧化催化剂的排气下游侧并能够捕集排气中的颗粒状物质，
喷射装置，其能够执行对上述氧化催化剂供给烃以将堆积在上述过滤器中的颗粒状物质燃烧除去的强制再生，
入口温度传感器，其检测上述氧化催化剂的入口的排气气体温度即入口温度，
出口温度传感器，其检测上述氧化催化剂的出口的排气气体温度即出口温度，
排气气体流量传感器，其检测通过上述氧化催化剂的排气气体流量，以及
控制单元；
上述控制单元进行动作，以便执行以下的处理：
基本喷射量决定处理，基于上述入口温度、上述排气气体流量、以及上述氧化催化剂的出口温度的目标温度，来决定为了达到上述目标温度而需要向上述氧化催化剂供给的烃的喷射量即基本喷射量，
第1推定处理，基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对向上述氧化催化剂的上述烃的供给量的变化的响应的第1响应延迟模型，来推定在供给了上述基本喷射量的上述烃的情况下的上述氧化催化剂的上述出口温度的温度变化，
第2推定处理，基于表示上述氧化催化剂的上述出口温度针对上述氧化催化剂的入口温度的变化的响应的第2响应延迟模型，来推定在上述入口温度的情况下的上述出口温度，
反馈运算处理，基于上述氧化催化剂的出口推定温度与由上述出口温度传感器检测检测到的上述出口温度的偏差，来求出为了消除上述偏差而应当校正的烃的喷射量即校正喷射量，其中，上述氧化催化剂的出口推定温度基于第1推定处理所推定的出口温度的上述温度变化和第2推定处理所推定的上述出口温度，以及
再生控制处理，进行控制，使上述喷射装置输出将上述基本喷射量和上述校正喷射量相加后的控制喷射量。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110953040B (zh) * 2019-12-04 2021-04-27 宁波楷世环保科技有限公司 低能耗尾气处理系统的dpf温度控制系统及控制方法
CN112682140B (zh) * 2020-12-28 2022-08-05 潍柴动力股份有限公司 发动机颗粒后处理装置及其dpf再生温度控制方法和装置
CN115263501A (zh) * 2022-08-11 2022-11-01 潍柴动力扬州柴油机有限责任公司 一种控制dpf再生时温度偏差大的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1795320A (zh) * 2003-05-28 2006-06-28 五十铃自动车株式会社 废气净化系统
CN1940258A (zh) * 2005-09-28 2007-04-04 三菱自动车工业株式会社 排气净化系统
CN101375026A (zh) * 2006-01-27 2009-02-25 五十铃自动车株式会社 废气净化方法以及废气净化系统
CN101922337A (zh) * 2009-04-22 2010-12-22 通用汽车环球科技运作公司 氧化催化剂出口温度校正系统及方法
JP2012062811A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN102959215A (zh) * 2010-09-27 2013-03-06 三菱重工业株式会社 内燃机的排气净化装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4301070B2 (ja) * 2004-04-30 2009-07-22 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
US8418441B2 (en) * 2009-05-29 2013-04-16 Corning Incorporated Systems and methods for controlling temperature and total hydrocarbon slip
JP2015048780A (ja) * 2013-09-02 2015-03-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1795320A (zh) * 2003-05-28 2006-06-28 五十铃自动车株式会社 废气净化系统
CN1940258A (zh) * 2005-09-28 2007-04-04 三菱自动车工业株式会社 排气净化系统
CN101375026A (zh) * 2006-01-27 2009-02-25 五十铃自动车株式会社 废气净化方法以及废气净化系统
CN101922337A (zh) * 2009-04-22 2010-12-22 通用汽车环球科技运作公司 氧化催化剂出口温度校正系统及方法
JP2012062811A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
CN102959215A (zh) * 2010-09-27 2013-03-06 三菱重工业株式会社 内燃机的排气净化装置

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