DE112014006704T5 - Emission control system for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei die Feinstaubausstoßmenge und die HC-Ausstoßmenge optimiert werden können. Das Abgasreinigungssystem umfasst eine LNT zum Oxidieren von HC, ein Kraftstoffeinspritzventil, das eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung ausführen kann, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel, das die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vom Kraftstoffeinspritzventil steuert, ein Temperaturerfassungsmittel, das die LNT-Trägertemperatur erfasst, und ein Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel, das anhand der erfassten Trägertemperatur die HC-Oxidationsfähigkeit der LNT schätzt. Die Haupteinspritzung erfolgende Nacheinspritzung ist als eine Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich definiert, in dem mit zunehmendem Abstand von der Haupteinspritzung die Feinstaubbrennungsmenge im Abgasrohr zunimmt. Das Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel erhöht den Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt umso mehr, je höher ein Oxidationscharakteristik-Parameter Pox ist, der die HC-Oxidationsfähigkeit anzeigt.The object of the present invention is to provide an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein the fine dust discharge amount and the HC discharge amount can be optimized. The exhaust purification system includes an LNT for oxidizing HC, a fuel injection valve that can perform a main injection and a post injection, a fuel injection control means that controls the fuel injection amount and the fuel injection timing from the fuel injection valve, a temperature detection means that detects the LNT carrier temperature, and an oxidation ability estimation means estimates the HC oxidation ability of the LNT based on the detected carrier temperature. The main injection post-injection is defined as a fuel injection in a range in which the fine dust combustion amount in the exhaust pipe increases with increasing distance from the main injection. The higher the oxidation characteristic characteristic parameter Pox indicating the HC oxidation ability, the more the fuel injection control means increases the distance between the main injection timing and the post injection timing.
Description
Abgasreinigungssysteme für Verbrennungsmotoren dienen dazu, im Abgas des Motors enthaltenen HC (Kohlenwasserstoff), CO (Kohlenmonoxid) und NOx (Stickoxid) zu entfernen. Am weitesten verbreitet sind Abgasreinigungssysteme, die eine Reaktion an verschiedenen im Abgaskanal vorgesehenen Arten von Katalysatoren nutzen, um die genannten drei Elementbestandteile aus dem Abgas zu entfernen. Als Katalysatoren zur Abgasreinigung wurden Katalysatoren mit verschiedenen Funktionen vorgeschlagen, darunter ein Oxidationskatalysator (im Folgenden auch als „DOC” (kurz für „Diesel Oxidation Catalyst”) bezeichnet), ein Drei-Wege-Katalysator (im Folgenden auch als „TWC” (kurz für „Three-Way Catalyst”) bezeichnet), eine Mager-NOx-Falle (im Folgendenauch als „LNT” (kurz für „Lean NOx Trap”) bezeichnet) und ein selektiver Reduktionskatalysator (im Folgenden auch als „SCR-Katalysator” (kurz für „Selective Catalytic Reduction Catalyst” bezeichnet).Exhaust gas purification systems for internal combustion engines serve to remove HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide) and NOx (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas of the engine. Most widely used are exhaust gas purification systems which utilize a reaction on various types of catalysts provided in the exhaust passage to remove the aforementioned three constituent elements from the exhaust gas. Catalysts having various functions have been proposed as catalysts for exhaust gas purification, including an oxidation catalyst (hereinafter also referred to as "DOC" (short for "Diesel Oxidation Catalyst")), a three-way catalyst (hereinafter also referred to as "TWC" (abbreviated for "three-way catalyst"), a lean NOx trap (hereinafter also referred to as "LNT" (short for "lean NOx trap")) and a selective reduction catalyst (hereinafter also referred to as "SCR catalyst" ( short for "Selective Catalytic Reduction Catalyst").
Der Oxidationskatalysator weist eine Oxidationsfunktion für HC und CO Reinigung auf, indem bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch eine Oxidationsreaktion von HC und CO in dem sauerstoffreichen Abgas (mageren Abgas) stattfindet. Dieser Oxidationskatalysator weist außerdem eine Drei-Wege-Reinigungsfunktion auf, da bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch im Abgas (Abgas mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) die Oxidationsreaktion für HC und CO und eine Reduktionsreaktion für NOx gleichzeitig mit hoher Effektivität ablaufen. Der Drei-Wege-Katalysator ist ein Katalysator, bei welchem dem beschriebenen Oxidationskatalysator ein Sauerstoffspeichermaterial (im Folgenden auch als „OSC” (kurz für „Oxygen Storage Capacity”) bezeichnet) hinzugefügt wird, und weist im Vergleich zum Oxidationskatalysator ein größeres Drei-Wege-Reinigungsfenster auf, also eine größere Spanne des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, bei dem die Drei-Wege-Reinigungsfunktion erreicht werden kann. Diese Wirkung ergibt sich daraus, dass die Spanne der Veränderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Katalysator im Verhältnis zur Spanne des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Katalysator durch die Sauerstoffspeicherwirkung des OSC-Materials verkleinert wird.The oxidation catalyst has an oxidation function for HC and CO purification by causing an oxidation reaction of HC and CO in the oxygen-rich exhaust gas (lean exhaust gas) in a lean air-fuel mixture. This oxidation catalyst also has a three-way purifying function because, in a stoichiometric air-fuel mixture in exhaust gas (stoichiometric air-fuel ratio exhaust gas), the oxidation reaction for HC and CO and a reduction reaction for NOx occur simultaneously with high efficiency. The three-way catalyst is a catalyst in which the described oxidation catalyst is added to an oxygen storage material (hereinafter also referred to as "OSC" ("Oxygen Storage Capacity")), and has a larger three-way compared to the oxidation catalyst Cleaning window on, so a wider range of air-fuel ratio at which the three-way cleaning function can be achieved. This effect results from the fact that the range of change in the air-fuel ratio in the catalyst is reduced in proportion to the margin of the air-fuel ratio before the catalyst by the oxygen storage effect of the OSC material.
Bei dem selektiven Reduktionskatalysator wird NOx unter Anwesenheit eines Reduktionsmittels wie NH3 oder HC oder dergleichen, das von außen zugeführt wird oder im Abgas vorhanden ist, reduziert. Die Mager-NOx-Falle speichert das NOx von Abgas mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis und reduziert in Abgas mit stöchiometrischem oder fetterem Luft-Kraftstoff-Verhältnis das gespeicherte NOx mithilfe eines Reduktionsmittels. Bei einem Abgasreinigungssystem eines Benzinmotors mit magerer Verbrennung oder eines Dieselmotors oder anderer Motoren mit grundsätzlich magerer Verbrennung wird zum Sicherstellen der NOx-Reinigungsleistung bei Abgas mit magerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis häufig ein DeNOx-Katalysator, wie der selektive Reduktionskatalysator, die Mager-NOx-Falle oder dergleichen auch bezeichnet werden, in Kombination mit dem oben beschriebenen Oxidationskatalysator oder Drei-Wege-Katalysator verwendet.In the selective reduction catalyst, NOx is reduced in the presence of a reducing agent such as NH 3 or HC or the like supplied from the outside or present in the exhaust gas. The lean NOx trap stores the NOx of exhaust gas at a lean air-fuel ratio, and in stoichiometric or richer air-fuel ratio exhaust gas, reduces the stored NOx using a reducing agent. In an exhaust gas purification system of a lean-burn gasoline engine or a diesel engine or other lean-burn engines, to ensure the NOx purification performance of lean air-fuel ratio exhaust gas, a DeNOx catalyst such as the selective reduction catalyst, the lean NOx catalyst, is often used. Trap or the like also be used in combination with the above-described oxidation catalyst or three-way catalyst.
Die
Dokumente des Stands der TechnikDocuments of the prior art
PatentdokumentePatent documents
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Patentschrift 1:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-116781 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-116781 -
Patentschrift 2:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-293585 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-293585 -
Patentschrift 3:
Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-127251 Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2010-127251
Auf diese Weise geschieht es bei einem Abgasreinigungssystem mit DeNOx-Katalysator, dass durch Durchführen eines stöchiometrischen Fahrbetriebs die NOx-Ausstoßmenge des Systems insgesamt weiter reduziert werden kann als für den Fall, dass die NOx-Entfernung im fortgesetzt mageren Fahrbetrieb hauptsächlich mittels DeNOx-Katalysator erfolgt. Allerdings ist bekannt, dass im stöchiometrischen Fahrbetrieb die Menge des von einem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Feinstaubs im Gegensatz zu NOx sogar zunimmt. Daher wird im stöchiometrischen Fahrbetrieb vorzugsweise eine Nacheinspritzung durchgeführt, deren Technik etwa in
Wie die durchgezogene Linie in
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Punkte getätigt, und es ist ihre Aufgabe, ein Abgasreinigungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei die Feinstaubausstoßmenge und die HC-Ausstoßmenge optimiert werden können.The present invention has been made in consideration of the above points, and its object is to provide an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein the particulate matter discharge amount and the HC discharge amount can be optimized.
Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention
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(1) Ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungssystem (beispielsweise Abgasreinigungssystem
2 ) eines Verbrennungsmotors (beispielsweise Motor1 ) umfasst einen HC-Oxidationskatalysator (beispielsweise LNT41 ), der im Abgaskanal (beispielsweise Abgaskanal11 ) des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und dazu dient, HC im Abgas zu oxidieren, ein Kraftstoffeinspritzventil (beispielsweise Kraftstoffeinspritzventil13 ), das eine Haupteinspritzung und eine nach der Haupteinspritzung erfolgende Nacheinspritzung durchführen kann, wobei es sich um eine Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich handelt, in dem mit zunehmendem Abstand von der Haupteinspritzung die Feinstaubbrennungsmenge im Abgasrohr zunimmt, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel (beispielsweise ECU3 ), das die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils steuert, ein Temperaturerfassungsmittel (beispielsweise Temperatursensor vor dem Katalysator53 , Temperatursensor nach dem Katalysator54 und ECU3 ), das die Temperatur des HC-Oxidationskatalysators erfasst, und ein Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel (beispielsweise ECU3 und die an späterer Stelle unter Bezugnahme auf10 beschriebene Verarbeitung von S52 bis S54 durchführt), das anhand der Temperatur des HC-Oxidationskatalysators die HC-Oxidationsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators schätzt, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel den Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt umso mehr erhöht, je höher die HC-Oxidationsfähigkeit ist.(1) An exhaust gas purification system according to the invention (for example, exhaust gas purification system2 ) of an internal combustion engine (for example engine1 ) comprises an HC oxidation catalyst (for example LNT41 ), in the exhaust duct (for example, exhaust duct11 ) of the internal combustion engine and serves to oxidize HC in the exhaust gas, a fuel injection valve (for example, fuel injection valve13 ) capable of performing a main injection and a post-injection after the main injection, which is a fuel injection in a region in which the fine dust combustion amount in the exhaust pipe increases with increasing distance from the main injection, a fuel injection control means (e.g.3 ) controlling the fuel injection amount and the fuel injection timing of the fuel injection valve, a temperature detection means (for example, a temperature sensor in front of thecatalyst 53 , Temperature sensor after thecatalyst 54 and ECU3 ), which detects the temperature of the HC oxidation catalyst, and an oxidizing ability estimating means (for example,ECU 3 and the later with reference to10 performing processing from S52 to S54) which estimates the HC oxidation ability of the HC oxidation catalyst based on the temperature of the HC oxidation catalyst, the higher the HC oxidation ability, the more the fuel injection control means increases the distance between the main injection timing and the post injection timing.
Wie in
Wie in
Die nach der Haupteinspritzung durchgeführte Kraftstoffeinspritzung ist in die Nacheinspritzung und eine nach dieser Nacheinspritzung durchgeführte Folgeeinspritzung unterteilt, doch existiert keine Definition, die diese beiden späteren Einspritzungen klar voneinander abgrenzt. In dieser Hinsicht findet bei der vorliegenden Erfindung eine Abgrenzung zwischen Nacheinspritzung und Folgeeinspritzung statt, da in der Wirkung der Verzögerung des Einspritzzeitpunkts eine wesentliche Veränderung zu beobachten ist. Als Nacheinspritzung wird demnach die Kraftstoffeinspritzung nach der Haupteinspritzung definiert, die in dem Bereich stattfindet, in dem mit zunehmender Verzögerung die Feinstaubverbrennungsmenge im Abgasrohr zunimmt (im Beispiel aus
- (2) In diesem Fall wird bevorzugt, dass im Abgaskanal außerdem ein DeNOx-Katalysator vorgesehen ist, der eine DeNOx-Funktion aufweist, indem er unter Anwesenheit eines dem Abgaskanal zugesetzten Reduktionsmittels NOx aus dem Abgas entfernt, während der HC-Oxidationskatalysator eine Drei-Wege-Reinigungsfunktion aufweist, indem er bei einem stöchiometrisch Luft-Kraftstoff-Gemisch HC, CO und NOx aus dem Abgas entfernt, und wobei das Abgasreinigungssystem außerdem ein NOx-Überschussbeurteilungsmittel aufweist, das entsprechend einem oder beiden von dem Motorzustand und dem Zustand im Abgaskanal beurteilt, ob ein NOx-Überschusszustand herrscht, wobei sich der Anteil der in den NOx-Entfernungskatalysator einströmenden NOx-Menge im Verhältnis zu der durch die DeNOx-Funktion entfernbaren NOx-Menge vergrößert, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel für den Fall, dass kein NOx-Überschusszustand herrscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf mager statt stöchiometrisch regelt, und für den Fall, dass ein NOx-Überschusszustand herrscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch regelt.
- (3) In diesem Fall wird bevorzugt, dass der HC-Oxidationskatalysator (beispielsweise LNT
41 ) außerdem eine Drei-Wege-Reinigungsfunktion, wobei bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Gemisch HC, CO und NOx aus dem Abgas entfernt werden, und eine DeNOx-Funktion aufweist, wobei unter Anwesenheit eines dem Abgaskanal zugesetzten Reduktionsmittels NOx aus dem Abgas entfernt wird, wobei das Abgasreinigungssystem außerdem ein NOx-Überschussbeurteilungsmittel (beispielsweise ECU3 und das an späterer Stelle beschriebene Mittel zum Ausführen von S23 bis S25 aus6 ) aufweist, das entsprechend einem oder beiden von dem Motorzustand und dem Zustand im Abgaskanal beurteilt, ob ein NOx-Überschusszustand herrscht, wobei ein Anteil der in den NOx-Entfernungskatalysator einströmenden NOx-Menge im Verhältnis zu der durch die DeNOx-Funktion entfernbaren NOx-Menge sich vergrößert, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel für den Fall, dass kein NOx-Überschusszustand herrscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf mager statt stöchiometrisch regelt, und für den Fall, dass ein NOx-Überschusszustand herrscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch regelt. - (4) Ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungssystem (beispielsweise Abgasreinigungssystem
2 ) eines Verbrennungsmotors (beispielsweise, Motor1 ) umfasst einen HC-Oxidationskatalysator (beispielsweise LNT41 ), der eine HC-Oxidationsfunktion, wobei HC aus dem Abgas oxidiert wird, und eine Drei-Wege-Reinigungsfunktion aufweist, wobei bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Gemisch HC, CO und NOx aus dem Abgas entfernt werden, ein Kraftstoffeinspritzventil (beispielsweise Kraftstoffeinspritzventil13 ), das eine Haupteinspritzung und eine nach der Haupteinspritzung erfolgende Nacheinspritzung durchführen kann, wobei es sich um eine Kraftstoffeinspritzung in einem Bereich handelt, in dem mit zunehmendem Abstand von der Haupteinspritzung die Feinstaubbrennungsmenge im Abgasrohr zunimmt, ein Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel (beispielsweise ECU3 ), das die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils steuert, ein Temperaturerfassungsmittel (beispielsweise Temperatursensor vor demKatalysator 53 , Temperatursensor nach demKatalysator 54 und ECU3 ), das die Temperatur des HC-Oxidationskatalysators erfasst, ein Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel (beispielsweise ECU3 und ein Mittel, das die an späterer Stelle unter Bezugnahme auf10 beschriebene Verarbeitung von S52 bis S54 durchführt), das anhand der Temperatur des HC-Oxidationskatalysators die HC-Oxidationsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators schätzt, und ein NOx-Überschussbeurteilungsmittel (beispielsweise ECU3 und das an späterer Stelle beschriebene Mittel zum Ausführen von S23 bis S25 aus6 ), das entsprechend einem oder beiden von dem Motorzustand und dem Zustand im Abgaskanal beurteilt, ob ein NOx-Überschusszustand herrscht, wobei sich ein Anteil der in den NOx-Entfernungskatalysator einströmenden NOx-Menge im Verhältnis zu der durch die DeNOx-Funktion entfernbaren NOx-Menge vergrößert, wobei das Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel für den Fall, dass geurteilt wird, dass ein NOx-Überschusszustand herrscht, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis stöchiometrisch regelt, während die Nacheinspritzmenge so erhöht wird, dass sich die HC-Oxidationsfähigkeit steigert. - (5) In diesem Fall wird die HC-Oxidationsfähigkeit vorzugsweise anhand von Zahlen dargestellt, nämlich einem Basisfaktor (Pox_bs) in Abhängigkeit von der Temperatur des HC-Oxidationskatalysators und dem Abgasvolumen, und Verschlechterungsfaktoren (Kmod, Kox, Krd, Dtw) in Abhängigkeit vom Verschlechterungsgrad des HC-Oxidationskatalysators.
- (6) In diesem Fall schätzt das Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel die HC-Oxidationsfähigkeit vorzugsweise anhand eines Wärmeerzeugungskoeffizienten (c) des HC-Oxidationskatalysators, der den Beitrag des durch die Nacheinspritzung zugeführten Kraftstoffs zum Temperaturanstieg des HC-Oxidationskatalysators anzeigt.
- (7) In diesem Fall schätzt das Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel die HC-Oxidationsfähigkeit vorzugsweise anhand der Reduktionsmittelmenge, die zum Abscheiden des im HC-Oxidationskatalysator gespeicherten Sauerstoffs benötigt wird, oder anhand der Reduktionsmittelmenge (Crd_hat), die zum Reduzieren des im HC-Oxidationskatalysator gespeicherten NOx benötigt wird.
- (8) In diesem Fall weist das Abgasreinigungssystem vorzugsweise außerdem einen O2-Sensor (beispielsweise O2-Sensor nach dem Katalysator
52 ) auf, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas stromabwärts vom HC-Oxidationskatalysator erfasst, und das Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel schätzt die HC-Oxidationsfähigkeit anhand eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwerts (AFcmd), der derart festgelegt ist, dass der Ausgabewert (Vout) des O2-Sensors auf einem bestimmten Sollwert (Vcmd) gehalten wird.
- (2) In this case, it is preferable that a DeNOx catalyst having a DeNOx function is also provided in the exhaust passage by removing NOx from the exhaust gas in the presence of a reducing agent added to the exhaust passage, while the HC oxidation catalyst carries out a three-way reaction. Having a path cleaning function by removing HC, CO and NOx from the exhaust gas in a stoichiometric air-fuel mixture, and wherein the exhaust gas purifying system further comprises NOx surplus judgment means judging according to one or both of the engine condition and the condition in the exhaust passage whether there is an NOx excess state, wherein the proportion of the NOx amount flowing into the NOx removal catalyst increases in proportion to the amount of NOx removable by the DeNOx function, the fuel injection control means being in the case of no NOx excess state , which regulates air-fuel ratio to lean instead of stoichiometric, and in the event that there is an excess NOx state, stoichiometrically controlling the air-fuel ratio.
- (3) In this case, it is preferable that the HC oxidation catalyst (for example, LNT
41 ) also has a three-way cleaning function, wherein stoichiometric air-fuel mixture HC, CO and NOx are removed from the exhaust gas, and has a DeNOx function, wherein in the presence of a reducing agent added to the exhaust gas NOx is removed from the exhaust gas, wherein the exhaust gas purifying system further includes NOx excess judging means (for example,ECU 3 and the later-described means for executing S23 to S256 ) which, according to one or both of the engine condition and the condition in the exhaust passage, judges whether or not there is an excess NOx condition, a proportion of the amount of NOx flowing into the NOx removal catalyst relative to the NOx removal capability of the DeNOx function. Amount increases, wherein the fuel injection control means in the event that there is no excess NOx state controls the air-fuel ratio to lean rather than stoichiometric, and in the event that there is an excess NOx state, stoichiometrically controls the air-fuel ratio , - (4) An exhaust gas purification system according to the invention (for example, exhaust gas purification system
2 ) of an internal combustion engine (for example, engine1 ) comprises an HC oxidation catalyst (for example LNT41 ) having an HC oxidation function, wherein HC is oxidized from the exhaust gas, and a three-way cleaning function, wherein in stoichiometric air-fuel mixture HC, CO and NOx are removed from the exhaust gas, a fuel injection valve (for example, fuel injection valve13 ) capable of performing a main injection and a post-injection after the main injection, which is a fuel injection in a range in which as the distance increases from the main injection increases the fine dust combustion amount in the exhaust pipe, a fuel injection control means (for example ECU3 ) controlling the fuel injection amount and the fuel injection timing of the fuel injection valve, a temperature detection means (for example, a temperature sensor in front of thecatalyst 53 , Temperature sensor after thecatalyst 54 and ECU3 ), which detects the temperature of the HC oxidation catalyst, an oxidizing ability estimating means (for example,ECU 3 and a remedy, referring to the later reference to10 performing processing from S52 to S54) that estimates the HC oxidation ability of the HC oxidation catalyst based on the temperature of the HC oxidation catalyst, and a NOx surplus judgment means (for example,ECU 3 and the later-described means for executing S23 to S256 ) which judges whether there is a NOx surplus condition in accordance with one or both of the engine condition and the condition in the exhaust passage, whereby a proportion of the NOx amount flowing into the NOx removal catalyst is increased in proportion to the NOx NOx removal capability of the DeNOx function. Increased amount, wherein the fuel injection control means in the event that it is judged that a NOx excess state prevails, stoichiometrically controls the air-fuel ratio, while the post-injection amount is increased so that the HC oxidation ability increases. - (5) In this case, the HC oxidation ability is preferably represented by numbers, namely, a base factor (Pox_bs) depending on the temperature of the HC oxidation catalyst and the exhaust gas volume, and deterioration factors (Kmod, Kox, Krd, Dtw) depending on Degree of deterioration of the HC oxidation catalyst.
- (6) In this case, the oxidizing ability estimating means preferably estimates the HC oxidizing ability from a heat generation coefficient (c) of the HC oxidation catalyst indicating the contribution of the fuel supplied by the post injection to the temperature rise of the HC oxidation catalyst.
- (7) In this case, the oxidizing ability estimating means preferably estimates the HC oxidizing ability by the amount of reducing agent needed to separate the oxygen stored in the HC oxidizing catalyst or by the reducing agent amount (Crd_hat) needed to reduce the NOx stored in the HC oxidizing catalyst becomes.
- (8) In this case, the exhaust gas purifying system preferably further includes an O 2 sensor (for example, O 2 sensor after the catalyst
52 ), which detects the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the HC oxidation catalyst, and the oxidizing ability estimating means estimates the HC oxidizing ability based on an air-fuel ratio target value (AFcmd) set such that the output value (Vout) of the O 2 Sensor is kept at a certain setpoint (Vcmd).
Wirkung der ErfindungEffect of the invention
-
(1) Wird der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt erhöht, so nimmt zwar die Feinstaubausstoßmenge ab, doch nimmt zugleich die HC-Ausstoßmenge zu. Wird hingegen der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt verringert, so nimmt zwar die Feinstaubausstoßmenge zu, doch nimmt zugleich die HC-Ausstoßmenge ab (siehe
31 , wie oben erörtert). Bei der vorliegenden Erfindung wird die HC-Oxidationsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators anhand der Temperatur des HC-Oxidationskatalysators geschätzt, und der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt wird umso mehr erhöht, je größer die HC-Oxidationsfähigkeit ist. Wenn beispielsweise, wie oben beschrieben, unter Anwendung einer Haupteinspritzung und einer Nacheinspritzung ein stöchiometrischer Fahrbetrieb stattfindet und in dieser Weise entsprechend der HC-Oxidationsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt geregelt wird, kann unter Beibehaltung der Menge an nicht entferntem HC, das stromabwärts aus dem HC-Oxidationskatalysator austritt, die vom Motor ausgestoßene Feinstaubmenge auf einem Minimum gehalten werden.(1) When the distance between the main injection timing and the post-injection timing is increased, although the particulate matter discharge amount decreases, the HC discharge amount increases at the same time. If, on the other hand, the distance between the main injection time and the post-injection time is reduced, the fine dust ejection quantity increases, but at the same time the HC ejection quantity decreases (see FIG31 as discussed above). In the present invention, the HC oxidation ability of the HC oxidation catalyst is estimated from the temperature of the HC oxidation catalyst, and the larger the HC oxidation ability, the more the distance between the main injection timing and the post injection timing is increased. For example, as described above, when a stoichiometric driving operation is performed using a main injection and a post injection, and thus the distance between the main injection timing and the post injection timing is controlled according to the HC oxidation ability of the HC oxidation catalyst, maintaining the amount of HC not removed, downstream of the HC oxidation catalyst, the amount of PM discharged from the engine is kept to a minimum. - (2) Gemäß der vorliegenden Erfindung wird entsprechend einem oder beiden von einem Motorzustand und einem Zustand im Abgaskanal beurteilt, ob ein NOx-Überschusszustand herrscht, wobei der der NOx-Mengenanteil, der in den NOx-Entfernungskatalysator einströmt, im Verhältnis zu der NOx-Menge, die durch die magere NOx-Reinigungsfunktion entfernt werden kann, zunimmt. Der NOx-Überschusszustand bezeichnet dabei konkreter ausgedrückt etwa einen Beschleunigungsfahrbetrieb, wobei die vom Motor ausgestoßene NOx-Menge zunimmt, oder einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Anlassen des Motors, wenn die Temperatur des NOx-Entfernungskatalysators niedrig ist und die magere NOx-Reinigungsfunktion abgeschwächt ist. Wenn kein NOx-Überschusszustand herrscht, wird bei der vorliegenden Erfindung ein magerer Fahrbetrieb durchgeführt, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht auf stöchiometrisch, sondern auf mager geregelt wird, um mittels der mageren NOx-Reinigungsfunktion NOx zu entfernen, und wenn ein NOx-Überschusszustand herrscht, wird ein stöchiometrischer Fahrbetrieb durchgeführt, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf stöchiometrisch geregelt wird, um unter gemeinsamer Anwendung von Haupteinspritzung und Nacheinspritzung mittels der Drei-Wege-Reinigungsfunktion NOx zu entfernen. Indem auf diese Weise entsprechend dem Zustand von Motor oder Zustand im Inneren des Abgaskanals zwischen magerem Fahrbetrieb und stöchiometrischem Fahrbetrieb gewechselt wird, kann eine hohe NOx-Reinigungsrate für das Abgasreinigungssystem insgesamt beibehalten werden. Indem im stöchiometrischen Fahrbetrieb der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt gemäß der HC-Oxidationsfähigkeit geregelt wird, kann unter Beibehaltung der Menge an nicht entferntem HC, das stromabwärts aus dem HC-Oxidationskatalysator austritt, die vom Motor ausgestoßene Feinstaubmenge auf einem Minimum gehalten werden. Zusammengefasst können gemäß der vorliegenden Erfindung NOx und HC mit hoher Effizienz entfernt werden, während die Feinstaubausstoßmenge auf einem Minimum gehalten wird.(2) According to the present invention, it is judged according to one or both of an engine condition and a condition in the exhaust passage whether or not there is a NOx surplus condition, wherein the amount of NOx flowing into the NOx removal catalyst relative to the NOx Amount that can be removed by the lean NO x purifying function increases. Specifically, the NOx surplus state means, for example, an accelerating driving operation in which the amount of NOx discharged from the engine increases or a timing immediately after starting the engine when the temperature of the NOx removing catalyst is low and the lean NOx purifying function is weakened. In the present invention, when there is no NOx excess state, a lean running operation is performed wherein the air-fuel ratio is controlled not to be stoichiometric but lean to remove NOx by the lean NOx purifying function, and when a NOx Excessive state prevails, a stoichiometric driving operation is performed, wherein the air-fuel ratio is controlled to stoichiometrically, with the common application of main injection and post-injection by means of the three-way cleaning function to remove NOx. By thus switching between lean running and stoichiometric driving according to the state of the engine or the state inside the exhaust passage, a high NOx purification rate for the exhaust gas purification system as a whole can be maintained. By controlling the distance between the main injection timing and the post-injection timing according to the HC oxidizing ability in the stoichiometric driving operation, while maintaining the amount of unreacted HC exiting the HC oxidation catalyst downstream, the amount of particulate matter discharged from the engine can be kept to a minimum. In summary, according to the present invention, NOx and HC can be removed with high efficiency while keeping the particulate matter discharge amount to a minimum.
- (3) Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich dadurch von der Erfindung unter (2) oben, dass der HC-Oxidationskatalysator eine NOx-Reinigungsfunktion aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher dieselbe Wirkung wie mit der Erfindung unter (2) erzielt werden.(3) The present invention differs from the invention in (2) above in that the HC oxidation catalyst has a NOx purifying function. According to the present invention, therefore, the same effect as with the invention can be obtained in (2).
-
(4) Wenn die Nacheinspritzmenge erhöht wird, nimmt zwar die Feinstaubausstoßmenge ab, doch die HC-Ausstoßmenge nimmt zu. Wird die Nacheinspritzmenge verringert, so nimmt zwar die Feinstaubausstoßmenge zu, doch nimmt zugleich die HC-Ausstoßmenge ab (siehe
31 , wie oben erörtert). Wenn bei der vorliegenden Erfindung geurteilt wird, dass ein NOx-Überschusszustand herrscht, wird ein stöchiometrisch Fahrbetrieb durchgeführt, wobei das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf stöchiometrisch geregelt wird, um mittels Drei-Wege-Reinigungsfunktion NOx aus dem Abgas wirksam zu entfernen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zudem im stöchiometrischen Fahrbetrieb die Nacheinspritzmenge umso mehr erhöht, je größer die HC-Oxidationsfähigkeit ist. So kann unter Beibehaltung der Menge an nach entferntem HC innerhalb des zulässigen Bereiches, das stromabwärts aus dem HC-Oxidationskatalysator austritt, die vom Motor ausgestoßene Feinstaubmenge auf einem Minimum gehalten werden.(4) When the post-injection amount is increased, although the particulate matter discharge amount decreases, the HC discharge amount increases. If the post-injection amount is reduced, although the particulate matter ejection amount increases, at the same time, the HC ejection amount decreases (refer to FIG31 as discussed above). In the present invention, when it is judged that there is a NOx surplus state, a stoichiometric driving operation is performed with the air-fuel ratio being stoichiometrically controlled to effectively remove NOx from the exhaust gas by the three-way purifying function. According to the present invention, moreover, in the stoichiometric driving operation, the larger the HC oxidizing ability, the more the post injection quantity is increased. Thus, while maintaining the amount of HC removed within the allowable range exiting downstream of the HC oxidation catalyst, the amount of PM discharged from the engine can be kept to a minimum. - (5) Bei der vorliegenden Erfindung wird anhand eines Basisfaktors, der sich abhängig vom jeweiligen Motorzustand, wie etwa Temperatur des Oxidationskatalysators oder Abgasvolumen, und vom Zustand im Abgaskanal verändert, und eines Verschlechterungsfaktors, der sich abhängig von der Verschlechterung des HC-Oxidationskatalysators verändert, die HC-Oxidationsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators in Zahlen dargestellt. Da auf diese Weise die HC-Oxidationsfähigkeit stets präzise erfasst werden kann, können der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt und die Nacheinspritzmenge angemessen geregelt werden.(5) In the present invention, based on a basic factor that varies depending on the engine condition such as temperature of the oxidation catalyst or exhaust gas volume, and the state in the exhaust passage, and a deterioration factor that changes depending on the deterioration of the HC oxidation catalyst, the HC oxidation ability of the HC oxidation catalyst is shown in numbers. In this way, since the HC oxidizing ability can always be accurately detected, the distance between the main injection timing and the post-injection timing and the post injection quantity can be appropriately controlled.
- (6) Während der Nacheinspritzung wird durch die Haupteinspritzung erzeugter Feinstaub verbrannt, wobei im Zuge der Verringerung der Feinstaubausstoßmenge die HC-Ausstoßmenge zunimmt. Wenn die HC-Ausstoßmenge zunimmt, nimmt auch die durch die HC-Oxidationsfunktion im HC-Oxidationskatalysator erzeugte Wärme entsprechend zu. Das heißt, ein Wärmeerzeugungskoeffizient des HC-Oxidationskatalysators, der den Beitragsgrad des durch die Nacheinspritzung zugeführten Kraftstoffs zum Temperaturanstieg des HC-Oxidationskatalysators anzeigt, kann als ein Index der HC-Oxidationsfunktion dienen. Indem bei der vorliegenden Erfindung der diese Charakteristik aufweisende Wärmeerzeugungskoeffizient verwendet wird, kann die HC-Oxidationsfähigkeit mit hoher Genauigkeit beibehalten werden, wodurch auch der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt und die Nacheinspritzmenge angemessen geregelt werden können.(6) During the post-injection, particulate matter generated by the main injection is burned, and as the particulate matter discharge amount decreases, the HC discharge amount increases. As the HC discharge amount increases, the heat generated by the HC oxidation function in the HC oxidation catalyst also increases accordingly. That is, a heat generation coefficient of the HC oxidation catalyst indicating the degree of contribution of the fuel supplied by the post injection to the temperature rise of the HC oxidation catalyst may serve as an index of the HC oxidation function. By using the heat generation coefficient having this characteristic in the present invention, the HC oxidation ability can be maintained with high accuracy, whereby the distance between the main injection timing and the post injection timing and the post injection quantity can be appropriately controlled.
- (7) Es kommt vor, dass als HC-Oxidationskatalysator ein Katalysator mit Speicherfunktion für Sauerstoff oder NOx aus dem Abgas verwendet wird. Es wird angenommen, dass diese Speicherfunktion im Zuge der Verschlechterung des HC-Oxidationskatalysators im gleichen Maße wie die HC-Oxidationsfunktion abnimmt. Die zum Eliminieren des im HC-Oxidationskatalysator gespeicherten Sauerstoffs benötigte Reduktionsmittelmenge, die zum Reduzieren des im HC-Oxidationskatalysator gespeicherten NOx benötigte Reduktionsmittelmenge oder dergleichen können nicht nur als Index für die Speicherleistung des HC-Oxidationskatalysators, sondern auch für die HC-Oxidationsleistung dienen. Indem bei der vorliegenden Erfindung diese Reduktionsmittelmenge verwendet wird, kann die HC-Oxidationsfähigkeit mit hoher Genauigkeit beibehalten werden, wodurch auch der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt und die Nacheinspritzmenge angemessen geregelt werden können.(7) It happens that a catalyst having a storage function for oxygen or NOx from the exhaust gas is used as the HC oxidation catalyst. It is believed that this storage function decreases as the HC oxidation catalyst degrades to the same extent as the HC oxidation function. The amount of reducing agent required for eliminating the oxygen stored in the HC oxidation catalyst, which is necessary for reducing the amount of NOx stored in the HC oxidation catalyst or the like, can serve not only as an index for the storage performance of the HC oxidation catalyst but also for the HC oxidation performance. By using this amount of reducing agent in the present invention, the HC oxidation ability can be maintained with high accuracy, whereby the distance between the main injection timing and the post injection timing and the post injection quantity can be appropriately controlled.
- (8) Bei der vorliegenden Erfindung wird die HC-Oxidationsfähigkeit anhand eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwerts geschätzt, der derart festgelegt ist, dass ein Ausgabewert eines stromabwärts des HC-Oxidationskatalysators vorgesehenen O2-Sensors auf einem Sollwert gehalten wird. Dabei entspricht der Zustand, in dem der Ausgabewert des O2-Sensors auf seinem Sollwert geschlüpft wird, einem Zustand, in dem eine geringfügige Menge an Reduktionsmittel auf die stromabwärtige Seite des HC-Oxidationskatalysators gelangt. Die Menge an Reduktionsmittel, die zum Beibehalten dieses Reduktionsmittelschlupfzustand benötigt wird, sinkt mit abnehmender Reduktionsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators. Im Zuge der Abnahme der Reduktionsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators verlagert sich der zum Halten des Ausgabewerts des O2-Sensors auf seinem Sollwert erforderliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert hin zu mager. Es wird angenommen, dass diese Reduktionsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators im Zuge der Verschlechterung des HC-Oxidationskatalysators im gleichen Maße wie die HC-Oxidationsfunktion abnimmt. Daher ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert nicht nur ein Index für die Reduktionsfähigkeit des HC-Oxidationskatalysators, sondern auch für die HC-Oxidationsleistung. Indem bei der vorliegenden Erfindung dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert verwendet wird, kann die HC-Oxidationsfähigkeit mit hoher Genauigkeit beibehalten werden, wodurch auch der Abstand zwischen Haupteinspritzzeitpunkt und Nacheinspritzzeitpunkt und die Nacheinspritzmenge angemessen geregelt werden können.(8) In the present invention, the HC oxidation ability is estimated from an air-fuel ratio command value set such that an output value of an O 2 sensor provided downstream of the HC oxidation catalyst is maintained at a target value. Incidentally, the state in which the output value of the O 2 sensor is slipped to its target value corresponds to a state where a slight amount of the reducing agent reaches the downstream side of the HC oxidation catalyst. The amount of reducing agent needed to maintain this reducing agent slip state decreases as the reducing ability of the HC oxidation catalyst decreases. As the reduction capability of the HC oxidation catalyst decreases, the air-fuel ratio command value required to maintain the output value of the O 2 sensor at its target value shifts too lean. It is believed that this reducing ability of the HC oxidation catalyst decreases as the HC oxidation catalyst deteriorates to the same extent as the HC oxidation function. thats why the air-fuel ratio target value not only an index for the reduction ability of the HC oxidation catalyst but also for the HC oxidation performance. By using this air-fuel ratio target value in the present invention, the HC oxidizing ability can be maintained with high accuracy, whereby the distance between the main injection timing and the post-injection timing and the post-injection amount can be appropriately controlled.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Es zeigen:Show it:
Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention
Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Das Abgasreinigungssystem
Am Motor
Die LNT
Auf diese Weise wird das NOx im Abgas im mageren Fahrbetrieb mithilfe der DeNOx-Funktion der LNT
Wenn das Abgas durch die feinen Öffnungen in der Filterwand des DPF
Der Abgaskanal
Wenn der DPF
Abgaskraftstoffeinspritzvorrichtung
In jüngerer Zeit ist allerdings festgestellt worden, dass an der LNT
Mit der ECU
Der O2-Sensor nach dem Katalysator
Der LAF-Sensor vor dem Katalysator
Der Temperatursensor vor dem Katalysator
Der Kurbelwellenposition-Sensor
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf
Wie unter Bezugnahme auf
Im stöchiometrischen Betrieb ist für die HC-Ausstoßmenge stromabwärts des Motorunterseitenkatalysators eine in
In Schritt 1 wird ein Parameter berechnet, der die HC-Oxidationsleistung des Motorunterseitenkatalysators angibt (entspricht im Folgenden dem Oxidationscharakteristik-Parameter Pox). Die Faktoren zum Bestimmen der HC-Oxidationsleistung des Motorunterseitenkatalysators sind grob in die Umgebung, in der der betreffende Motorunterseitenkatalysator verwendet wird, sowie den Verschlechterungsgrad und individuelle Abweichungen des Motorunterseitenkatalysators unterteilt. In Schritt 1 wird der Oxidationscharakteristik-Parameter mittels zwei Faktoren, nämlich einem von der Einsatzumgebung des Motorunterseitenkatalysators bestimmten Basisfaktor (entspricht im Folgenden Pox_bs) und einem vom Verschlechterungsgrad und individuellen Abweichungen des Motorunterseitenkatalysators bestimmten Verschlechterungsfaktor (entspricht im Folgenden Kmod) zahlenmäßig dargestellt.In
Verschlechterungsgrad und individuellen Abweichungen des Motorunterseitenkatalysators wiederum lassen sich nicht unmittelbar in Zahlen darstellen. Daher wird das Augenmerk hinsichtlich des Verschlechterungsfaktors darauf gelenkt, dass der Verschlechterungsgrad usw. in Wechselbeziehung mit verschiedenen Charakteristiken des Motorunterseitenkatalysators steht, und es erfolgt eine Bestimmung beispielsweise nach einem der untenstehenden Verfahren Typ 1 bis 3.Deterioration degree and individual variations of the engine bottom catalyst, in turn, can not be directly represented in numbers. Therefore, attention is paid to the deterioration factor that the deterioration degree, etc., is correlated with various characteristics of the engine bottom catalyst, and determination is made by, for example, one of the
Bei Typ 1 wird der Verschlechterungsfaktor anhand der Oxidationscharakteristik des Motorunterseitenkatalysators bestimmt. Bei Ausführung einer Nacheinspritzung strömt eine HC-Menge in den Motorunterseitenkatalysator, die ungefähr proportional zur Nacheinspritzmenge ist. Im Motorunterseitenkatalysator wird das einströmende HC oxidiert, und es wird Wärme erzeugt. Daher kann der Wärmeerzeugungskoeffizient, der den Beitragsgrad des durch die Nacheinspritzung zugeführten Kraftstoffs zum Temperaturanstieg des Motorunterseitenkatalysators darstellt, als Verschlechterungsfaktor genutzt werden.For
Bei Typ 2 wird der Verschlechterungsfaktor anhand der Speichercharakteristik des Motorunterseitenkatalysators bestimmt. Der Motorunterseitenkatalysator weist eine Speicherfunktion zum Speichern von Sauerstoff oder NOx im Abgas auf. Die im Motorunterseitenkatalysator gespeicherte Sauerstoff- oder NOx-Menge bzw. die zum Eliminieren des Sauerstoffs oder NOx erforderliche Menge an Reduktionsmittel kann daher als Verschlechterungsfaktor genutzt werden.For Type 2, the deterioration factor is determined based on the storage characteristics of the engine bottom catalyst. The engine bottom catalyst has a storage function for storing oxygen or NOx in the exhaust gas. The amount of oxygen or NOx stored in the engine bottom catalyst, or the amount of reductant required to eliminate the oxygen or NOx, can therefore be used as a deterioration factor.
Bei Typ 3 wird der Verschlechterungsfaktor bestimmt, indem während der an späterer Stelle beschriebenen Rückkopplungssteuerung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Katalysator der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sollwert, der derart festgelegt ist, dass der Ausgabewert des stromabwärts des Motorunterseitenkatalysators vorgesehenen O2-Sensors auf einem Sollwert gehalten wird, oder das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird.In
In Schritt 2 werden anhand des in Schritt 1 berechneten Oxidationscharakteristik-Parameters durch Durchsuchen eines Kennfelds, wie es beispielsweise in
In Schritt 3 werden anhand des in Schritt 2 berechneten Korrekturkoeffizienten und Korrekturwerts Nacheinspritzmenge und Nacheinspritzzeitpunkt bestimmt. Konkreter ausgedrückt wird die endgültige Nacheinspritzmenge berechnet, indem eine bestimmte Basiseinspritzmenge mit dem Korrekturkoeffizienten multipliziert wird. Der endgültige Nacheinspritzzeitpunkt wiederum wird berechnet, indem der Korrekturwert von einer bestimmten Basiszeit subtrahiert wird. Auf diese Weise können entsprechend der HC-Oxidationsleistung des Motorunterseitenkatalysators Nacheinspritzmenge und Nacheinspritzzeitpunkt im stöchiometrischen Betrieb so angepasst werden, dass die HC-Ausstoßmenge unter einem bestimmten oberen Grenzwert gehalten und die Feinstaubausstoßmenge möglichst gering gehalten wird.In
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf
In S1 wird durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds (nicht dargestellt) entsprechend dem Betriebszustand des Motors eine Kraftstoffbasiseinspritzmenge Gfuel_bs(k) bestimmt, woraufhin ein Übergang zu S2 erfolgt. Diese Kraftstoffbasiseinspritzmenge entspricht der Kraftstoffeinspritzmenge im mageren Fahrbetrieb (siehe Schritt S13 unten). Wie im Folgenden ausführlich beschrieben, wird im stöchiometrischen Fahrbetrieb die Kraftstoffbasiseinspritzmenge mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KAF(k) multipliziert, der mittels einer Rückkopplungssteuerung auf Grundlage der Ausgänge des LAF-Sensors vor dem Katalysator und des O2-Sensors nach dem Katalysator bestimmt wird (siehe S8, an späterer Stelle beschrieben). Als Eingangsparameter, die den Betriebszustand des Motors darstellen und zum Bestimmen der Kraftstoffbasiseinspritzmenge verwendet werden, lassen sich beispielsweise das vom Fahrer geforderte Drehmoment, die Motordrehzahl und dergleichen nennen.In S1, by searching a predetermined map (not shown) in accordance with the operating state of the engine, a basic fuel injection amount Gfuel_bs (k) is determined, whereupon a transition to S2 occurs. This basic fuel injection amount corresponds to the lean fuel injection amount (see step S13 below). As will be described in detail below, in stoichiometric driving, the fuel base injection amount is multiplied by an air-fuel ratio correction coefficient KAF (k) determined by feedback control based on the outputs of the pre-catalyst LAF sensor and the O 2 sensor Catalyst is determined (see S8, described later). As input parameters representing the operating state of the engine and used for determining the basic fuel injection amount, for example, the torque requested by the driver, the engine speed, and the like can be cited.
In S2 wird geurteilt, ob die Vorrichtungen im Zusammenhang mit der Kraftstoffeinspritzsteuerung normal sind oder nicht. Die Vorrichtungen im Zusammenhang mit der Beurteilung aus S2 sind beispielsweise Ansaugdrossel und AGR-Ventil (nicht dargestellt), der für den stöchiometrischen Fahrbetrieb benötigte LAF-Sensor vor dem Katalysator, O2-Sensor nach dem Katalysator, der Temperatursensor und dergleichen. Wenn die Beurteilung aus S2 „Ja” lautet (die Vorrichtungen normal sind), erfolgt ein Übergang zu S3, und wenn sie „Nein” lautet (die Vorrichtungen nicht normal sind), erfolgt ein Übergang zu S13, und es wird ein magerer Fahrbetrieb durchgeführt.In S2, it is judged whether or not the devices are normal in the context of the fuel injection control. The devices associated with the judgment of S2 are, for example, intake throttle and EGR valve (not shown), the pre-catalyst LAF sensor required for stoichiometric driving, the post-catalyst O 2 sensor, the temperature sensor, and the like. If the judgment of S2 is "Yes" (the devices are normal), a transition is made to S3, and if if it is "No" (the devices are abnormal), a transition is made to S13 and lean driving is performed.
In S3 wird beurteilt, ob der Motorunterseitenkatalysator im Aktivierungszustand ist oder nicht. Konkreter ausgedrückt wird in S3 ein Schätzwert der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators berechnet, und wenn dieser Schätzwert gleich oder größer als eine bestimmte Aktivierungstemperatur (beispielsweise 200°C) ist, wird geurteilt, dass der Aktivierungszustand vorliegt, während anderenfalls geurteilt wird, dass der Aktivierungszustand nicht vorliegt. Der konkrete Ablauf zum Berechnen des Schätzwerts der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators wird in S51 aus
In S5 wird eine Verarbeitung zur Beurteilung der stöchiometrischen Betriebsbedingungen durchgeführt, um zu beurteilen, ob der stöchiometrische Fahrbetrieb durchgeführt wird oder nicht, und es erfolgt ein Übergang zu S6. Wie später unter Bezugnahme auf
In S6 wird beurteilt, ob das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(k) auf „1” gesetzt ist oder nicht. Wenn die Beurteilung aus S6 „Ja” lautet, erfolgt ein Übergang zu S7, und der stöchiometrische Fahrbetrieb wird durchgeführt, und wenn sie „Nein” lautet, erfolgt ein Übergang zu S13, und es wird ein magerer Fahrbetrieb durchgeführt. Im Ablaufdiagramm aus
In S7 wird die an späterer Stelle beschriebene Rückkopplungsberechnung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Katalysator ausgeführt, und es erfolgt ein Übergang zu S8. Wie an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
Indem in S8 die in S1 erlangte Kraftstoffbasiseinspritzmenge Gfuel_bs(k) mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KAF(k) multipliziert wird, wird die Gesamtkraftstoffeinspritzmenge K Gfuel(k) für den stöchiometrischen Fahrbetrieb bestimmt (siehe Gleichung 1 unten), und es erfolgt ein Übergang zu S9. Dabei bezeichnet die „Gesamtkraftstoffeinspritzmenge” die Gesamtmenge an Kraftstoff, die während eines Verbrennungszyklus der Verbrennung im Zylinder zugeführt wird, und entspricht der Summe des in Piloteinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung eingespritzten Kraftstoffs.By multiplying the fuel base injection amount Gfuel_bs (k) obtained in S1 by the air-fuel ratio correction coefficient KAF (k) in S8, the total fuel injection amount K Gfuel (k) for the stoichiometric driving operation is determined (see
[Gleichung 1][Equation 1]
-
Gfuel(k) = KAF(k)·Gfuel_bs(k) (1)Gfuel (k) = KAF (k) Gfuel_bs (k) (1)
In S9 werden die Nacheinspritzmenge Gfuel_aft(k) und der Nacheinspritzzeitpunkt Θ_aft(k) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S10. Der konkrete Ablauf des Berechnens der Nacheinspritzmenge und des Nacheinspritzzeitpunkts wird an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
In S10 werden die in der Piloteinspritzung zugeführte Kraftstoffmenge Gfuel_pi(k) (im Folgenden „Piloteinspritzmenge”), der Zeitpunkt zum Ausführen der Piloteinspritzung Θ_pi(k) (im Folgenden „Piloteinspritzzeitpunkt”) und der Zeitpunkt zum Ausführen der Haupteinspritzung Θ_main(k) (im Folgenden „Haupteinspritzzeitpunkt”) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S11. Die Piloteinspritzmenge Gfuel_pi(k), der Piloteinspritzzeitpunkt Θ_pi(k) und der Haupteinspritzzeitpunkt Θ_main(k) weisen als Eingaben die Motordrehzahl und Lastparameter (verwendet werden können beispielsweise der effektive Mitteldruck; außerdem gefordertes Drehmoment, Kraftstoffeinspritzmenge, Motordrehmomentschätzwert und Abgasvolumen und andere Parameter, die proportional zur Motorlast ansteigen) auf und werden anhand bekannter Verfahren wie etwa Kennfelddurchsuchung berechnet.In S10, the fuel amount Gfuel_pi (k) (hereinafter, "pilot injection amount") supplied in the pilot injection, the timing for executing the pilot injection Θ_pi (k) (hereinafter, "pilot injection timing"), and the timing for executing the main injection Θ_main (k) ( hereinafter "main injection timing"), and a transition to S11 occurs. The pilot injection amount Gfuel_pi (k), the pilot injection timing Θ_pi (k), and the main injection timing Θ_main (k) include the engine speed and load parameters (eg, the effective mean pressure, required torque, fuel injection amount, engine torque estimated value and exhaust gas volume, and others) Parameters that increase in proportion to engine load) and are calculated using known methods such as map search.
In S12 wird durch Subtrahieren von Piloteinspritzmenge Gfuel_pi(k) und Nacheinspritzmenge Gfuel_aft(k) von der Kraftstoffeinspritzmenge Gfuel(k) die durch die Haupteinspritzung zugeführte Kraftstoffmenge Gfuel_main (im Folgenden „Haupteinspritzmenge”) berechnet, womit diese Verarbeitung endet.In S12, by subtracting pilot injection quantity Gfuel_pi (k) and post-injection quantity Gfuel_aft (k) from the fuel injection quantity Gfuel (k), the fuel amount Gfuel_main (hereinafter, "main injection amount") supplied by the main injection is calculated, thus ending this processing.
In S13 wird die in S1 erlangte Kraftstoffbasiseinspritzmenge Gfuel_bs(k) als Gesamtkraftstoffeinspritzmenge Gfuel(k) im mageren Fahrbetrieb festgelegt, und es erfolgt ein Übergang zu S14. In S14 wird anhand eines Algorithmus, der für den mageren Fahrbetrieb bestimmt ist, der Kraftstoffeinspritzzustand bestimmt, womit diese Verarbeitung endet.In S13, the fuel base injection amount Gfuel_bs (k) obtained in S1 is set as the total fuel injection amount Gfuel (k) under the lean running, and a transition is made to S14. In S14, based on an algorithm for lean running, the fuel injection state is determined, thus ending this processing.
In S21 wird beurteilt, ob bestimmte Motorunterseitenkatalysator-Schutzbedingungen erfüllt werden, die zum Schützen des Motorunterseitenkatalysators vor Wärme festgelegt werden. Im stöchiometrischen Fahrbetrieb steigt die Abgastemperatur an, und auch die Trägertemperatur des Katalysators im Abgaskanal steigt an. Da der Motorunterseitenkatalysator nah am Motor liegt, ist auch sein Temperaturanstieg im stöchiometrischen Fahrbetrieb groß. Motorunterseitenkatalysator-Schutzbedingungen sind Bedingungen, die festgelegt werden, um eine Verschlechterung des Motorunterseitenkatalysators zu verhindern. Konkreter ausgedrückt wird in S21 ein Schätzwert der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators berechnet, und wenn dieser Schätzwert unter einer bestimmten Katalysatorschutztemperatur liegt, die beispielsweise auf etwa 630 bis 700°C festgelegt ist, wird geurteilt, dass die Schutzbedingungen erfüllt werden, während anderenfalls geurteilt, dass die Schutzbedingungen nicht erfüllt werden Wenn die Beurteilung in S21 „Nein” lautet, erfolgt ein Übergang zu S22, und ein Flag F_Stoic_mode, das zeigt, dass der stöchiometrischen Fahrbetrieb untersagt ist, wird auf „0” gesetzt, woraufhin eine Rückkehr zu S6 in
In S23 wird beurteilt, ob die LNT in einem Zustand ist, in dem die DeNOx-Funktion in ausreichendem Maße erzielt werden kann. Ein „Zustand, in dem die DeNOx-Funktion in ausreichendem Maße erzielt werden kann” ist dabei ein Zustand, in dem im Kontext des Abgasreinigungssystems aus
Wenn die Beurteilung in S23 „Nein” lautet, also wenn die Menge an NOx, die unter Ausnutzung der DeNOx-Funktion des Motorunterseitenkatalysators entfernt werden kann, gering ist, erfolgt ein Übergang zu S24, und anhand eines Kennfelds für den Drei-Wege-Reinigungsbetriebsmodus, in dem der Schwerpunkt der Abgasreinigung nicht auf der DeNOx-Funktion, sondern auf der Drei-Wege-Reinigungsfunktion liegt, wird das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(k) aktualisiert. Konkreter ausgedrückt werden die Motordrehzahl und Motorlastparameter (beispielsweise der effektive Mitteldruck) erfasst, und anhand dieser Eingabeparameter wird, wie in
Wenn die Beurteilung in S23 „Ja” lautet, also wenn die Menge an NOx, die unter Ausnutzung der DeNOx-Funktion des Motorunterseitenkatalysators entfernt werden kann, groß ist, erfolgt ein Übergang zu S25, und anhand eines Kennfelds für den Betriebsmodus mit gemeinsamer Nutzung von DeNOx-Funktion und Drei-Wege-Reinigungsfunktion wird das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(k) aktualisiert. Konkreter ausgedrückt werden die Motordrehzahl und Motorlastparameter (beispielsweise der effektive Mitteldruck) erfasst, und anhand dieser Eingabeparameter wird, wie in
Ein Zustand, in dem in Bezug auf die NOx-Menge, die pro Zeiteinheit mittels der DeNOx-Funktion des Motorunterseitenkatalysators entfernt werden kann, der Mengenanteil des pro Zeiteinheit in den Motorunterseitenkatalysator strömenden NOx höher als ein bestimmter Wert ist, ist als NOx-Überschusszustand definiert. Im Ablaufdiagramm aus
In S31 wird beurteilt, ob der LAF-Sensor vor dem Katalysator die Aktivierung erreicht hat oder nicht. Wenn die Beurteilung in S31 „Nein” lautet, wird der Korrekturkoeffizient KAF(k) ohne die unten beschriebene Rückkopplungsberechnung auf 1 gesetzt (S32), und es erfolgt eine Rückkehr zu S8 aus
Wenn die Beurteilung in S31 „Ja” lautet, wird der Korrekturkoeffizient KAF(k) unter Verwendung eines bekannten Rückkopplungsalgorithmus derart bestimmt, dass eine Abweichung E_af(k) zwischen dem Ausgabewert des LAF-Sensors vor dem Katalysator AFact(k) und einem Sollwert AFcmd(k) (siehe Gleichung (2-1) unten) 0 wird (S33), woraufhin eine Rückkehr zu S8 aus
In S51 werden ein Schätzwert der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators Tcc_hat(k) und ein Schätzwert des Abgasvolumens Gex_hat(k) erlangt, und es erfolgt ein Übergang zu S52. Der Schätzwert Tcc_hat(k) der Motorunterseitenkatalysatortemperatur wird, wie beispielsweise in Gleichung (3) gezeigt, berechnet, indem die Ausgabe Tup(k) des Sensors der Temperatur stromaufwärts des Motorunterseitenkatalysators und die Ausgabe Tds(k) des Sensors der Temperatur stromabwärts des Motorunterseitenkatalysators anhand eines bestimmten Gewichtungskoeffizienten Wt (0 ≤ Wt ≤ 1, beispielsweise 0,3) einer Gewichtung unterzogen werden. In S51, an estimated value of the carrier temperature of the engine side catalyst Tcc_hat (k) and an estimated value of the exhaust gas volume Gex_hat (k) are acquired, and a transition to S52 occurs. The estimated value Tcc_hat (k) of the engine sub-catalyst temperature is calculated as shown in Equation (3), for example, by the output Tup (k) of the sensor of the temperature upstream of the engine bottom catalyst and the output Tds (k) of the sensor of the temperature downstream of the engine bottom catalyst of a certain weighting coefficient Wt (0 ≦ Wt ≦ 1, for example 0.3) are weighted.
[Gleichung 3][Equation 3]
-
Tcc_hat(k) = (1 – Wt)Tup(k) + Wt·Tds(k) (3)Tcc_hat (k) = (1 - Wt) Tup (k) + Wt · Tds (k) (3)
In S52 wird ein Standardwert Pox_bs(k) des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) des Motorunterseitenkatalysators berechnet, der die HC-Oxidationsfähigkeit des Motorunterseitenkatalysators in Zahlen darstellt, und es erfolgt ein Übergang zu S53. Der Oxidationscharakteristik-Parameter Pox(k) ist als Produkt eines an späterer Stelle beschriebenen Standardwerts Pox_bs(k), der wie in Gleichung (4) unten gezeigt, einem Basisfaktor entspricht, welcher von der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators und dem Abgasvolumen abhängig ist, und eines Oxidationscharakteristik-Korrekturkoeffizienten Kmod(k) definiert, der einem Verschlechterungsfaktor entspricht, der von der Verschlechterung und individuellen Abweichungen des Motorunterseitenkatalysators abhängig ist. In S52 wird anhand der in S51 erlangten Schätzwerte Tcc_hat(k), Gex_hat(k) durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds ein Standardwert Pox_bs(k) (0 ≤ Pox_bs(k) ≤ 1) berechnet.In S52, a standard value Pox_bs (k) of the oxidation characteristic parameter Pox (k) of the engine bottom catalyst is calculated, which represents the HC oxidation ability of the engine bottom catalyst in numbers, and a transition is made to S53. The oxidation characteristic parameter Pox (k) is a product of a later-described standard value Pox_bs (k) which, as shown in Equation (4) below, corresponds to a base factor which depends on the carrier temperature of the engine bottom catalyst and the exhaust gas volume, and Oxidation characteristic correction coefficient Kmod (k) defined, which corresponds to a deterioration factor, which depends on the deterioration and individual deviations of the engine underside catalyst. In S52, from the estimated values Tcc_hat (k), Gex_hat (k) obtained in S51, by searching a predetermined map, a standard value Pox_bs (k) (0 ≦ Pox_bs (k) ≦ 1) is calculated.
Zurückkehrend zu
Beim dem Verfahren des Typs 1 wird ein adaptiver Katalysatoroxidationscharakteristik-Koeffizient Kox, der in einem Zyklus tn aktualisiert wird, in einer Verarbeitung, die an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
Zwar sind die Koeffizienten Kox, Krd und Dtw Werte, die auf Grundlage unterschiedlicher Charakteristiken des Motorunterseitenkatalysators in unterschiedlichen Verfahren berechnet werden, doch da sie sich allesamt zusammen mit der Verschlechterung und individuellen Abweichungen des Motorunterseitenkatalysators verändern, können sie als Verschlechterungsfaktor des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox verwendet werden.Although the coefficients Kox, Krd, and Dtw are values calculated based on different characteristics of the engine side catalyst in different methods, but all of them change along with the deterioration and individual deviation of the engine bottom catalyst, they can be used as a deterioration factor of the oxidation characteristic parameter Pox become.
Indem in S54 der Basiswert Pox_bs(k) und der Oxidationscharakteristik-Korrekturkoeffizient Kmod(k) multipliziert werden, wird der Oxidationscharakteristik-Parameter Pox(k) berechnet (siehe Gleichung (4) unten), und es erfolgt ein Übergang zu S55. Nacheinspritzmenge und Nacheinspritzzeitpunkt werden anhand des so erlangten Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) fein abgestimmt.By multiplying in S54 the base value Pox_bs (k) and the oxidation characteristic correction coefficient Kmod (k), the oxidation characteristic parameter Pox (k) is calculated (see Equation (4) below), and there is a transition to S55. The post-injection amount and the post-injection timing are finely adjusted based on the thus obtained oxidation characteristic parameter Pox (k).
[Gleichung 4][Equation 4]
-
Pox(k) = Pox_bs(k)·Kmod(k) (4)Pox (k) = Pox_bs (k) * Kmod (k) (4)
In S55 wird ein Standardwert Gfuel_aft_bs(k) der Nacheinspritzmenge Gfuel_aft(k) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S56. Konkreter ausgedrückt wird der Standardwert Gfuel_aft_bs(k) in S55 anhand der Motordrehzahl und eines Lastparameters durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds berechnet.In S55, a default value Gfuel_aft_bs (k) of the post injection quantity Gfuel_aft (k) is calculated, and a transition is made to S56. More specifically, the standard value Gfuel_aft_bs (k) is calculated in S55 based on the engine speed and a load parameter by searching a predetermined map.
In S56 wird auf Grundlage des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) ein Korrekturkoeffizient Kg_aft(k) der Nacheinspritzmenge Gfuel_aft(k) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S57. Konkreter ausgedrückt wird der Korrekturkoeffizient Kg_aft(k) in S56 anhand des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds berechnet.In S56, based on the oxidation characteristic parameter Pox (k), a correction coefficient Kg_aft (k) of the post injection quantity Gfuel_aft (k) is calculated, and a transition is made to S57. More specifically, the correction coefficient Kg_aft (k) is calculated in S56 from the oxidation characteristic parameter Pox (k) by searching a predetermined map.
In S57 wird auf Grundlage des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) der Standardwert Θ_aft_bs(k) des Nacheinspritzzeitpunkts Θ_aft(k) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S58. Konkreter ausgedrückt wird der Standardwert Θ_aft_bs(k) in S57 anhand der Motordrehzahl und eines Lastparameters durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds berechnet.In S57, the standard value Θ_aft_bs (k) of the post injection timing Θ_aft (k) is calculated based on the oxidation characteristic parameter Pox (k), and a transition to S58 occurs. More concretely, the standard value Θ_aft_bs (k) is calculated in S57 based on the engine speed and a load parameter by searching a predetermined map.
In S58 wird auf Grundlage des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox der Korrekturwert D_aft(k) des Nacheinspritzzeitpunkts Θ_aft(k) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S59. Konkreter ausgedrückt wird der Korrekturwert D_aft(k) in S58 anhand des Oxidationscharakteristik-Parameters Pox(k) durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds berechnet.In S58, the correction value D_aft (k) of the post injection timing Θ_aft (k) is calculated based on the oxidation characteristic parameter Pox, and a transition to S59 occurs. More specifically, the correction value D_aft (k) is calculated in S58 from the oxidation characteristic parameter Pox (k) by searching a predetermined map.
Zurückkehrend zu
[Gleichung 5][Equation 5]
-
Gfuel_aft(k) = Kg_aft(k)·Gfuel_aft(k) (5)Gfuel_aft (k) = Kg_aft (k) · Gfuel_aft (k) (5)
In S60 wird der Korrekturwert D_aft(k) vom Standardwert Θ_aft_bs(k) subtrahiert, wodurch der Nacheinspritzzeitpunkt Θ_aft(k) berechnet wird (siehe Gleichung (6) unten), woraufhin eine Rückkehr zu S10 aus
[Gleichung 6][Equation 6]
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θ_aft(k) = θ_aft_bs(k) – D_aft(k) (6)θ_aft (k) = θ_aft_bs (k) - D_aft (k) (6)
In S71 wird beurteilt, ob der O2-Sensor nach dem Katalysator die Aktivierung erreicht hat oder nicht. Wenn die Beurteilung in S71 „Nein” lautet, wird die untenstehende Rückkopplungsberechnung nicht durchgeführt, und als Sollwert AFcmd(m) wird ein bestimmter Standardwert AFcmd_bs (ein Festwert von beispielsweise 14,5) herangezogen (S72), womit diese Verarbeitung endet. Wenn die Beurteilung in Schritt S71 „Ja” lautet, erfolgt ein Übergang zu Schritt S73.In S71, it is judged whether the O 2 sensor after the catalyst has reached the activation or not. If the judgment in S71 is "No", the feedback calculation below is not performed, and the target value AFcmd (m) is taken as a certain standard value AFcmd_bs (a fixed value of, for example, 14.5) (S72), thus ending this processing. When the judgment in step S71 is "Yes", a flow goes to step S73.
In S73 wird beurteilt, ob das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(m) auf „1” gesetzt ist oder nicht. Wenn die Beurteilung in S73 „Ja” lautet, erfolgt ein Übergang zu S74, und wenn sie „Nein” lautet, erfolgt ein Übergang zu S72, und es gilt, wie oben beschrieben, Fcmd(m) = AFcmd_bs.In S73, it is judged whether or not the stoichiometric operation mode flag F_Stoic_mode (m) is set to "1". If the judgment in S73 is "Yes", it goes to S74, and if it is "No", it goes to S72, and as described above, Fcmd (m) = AFcmd_bs.
In S74 wird beurteilt, ob ein späterer Stelle beschriebenes Reduktionsbehandlungsende-Flag F_CRD_Done(m) „1” ist oder nicht. Wie oben beschrieben, wird in Folge dessen, dass während des mageren Fahrbetriebs das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(m) von „0” auf „1” wechselt, der stöchiometrische Fahrbetrieb eingeleitet. Da jedoch bis dahin der magere Fahrbetrieb stattgefunden hat, hat der Motorunterseitenkatalysator viel Sauerstoff gespeichert, weshalb die Drei-Wege-Reinigungsfunktion des Motorunterseitenkatalysators trotz Beginn des stöchiometrischen Fahrbetriebs nicht sofort sinnvoll genutzt werden kann. Unmittelbar nach dem Wechseln des Flags F_Stoic_mode(m) von „0” auf „1” wird daher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis statt stöchiometrisch geringfügig in Richtung fett („schwach fett”) geregelt, und es wird eine Reduktionsbehandlung durchgeführt, um den im Motorunterseitenkatalysator gespeicherten Sauerstoff innerhalb kurzer Zeit freizusetzen. Ein Reduktionsbehandlungsende-Flag F_CRD_Done(m) zeigt an, dass die Reduktionsbehandlung unmittelbar nach dem Beginn des stöchiometrischen Fahrbetriebs abgeschlossen ist, und wird durch die an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
Wenn die Beurteilung in S74 „Nein” lautet, erfolgt ein Übergang zu S75, und das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AFcmd(m) im schwach fetten Betriebsmodus wird bestimmt. Konkreter ausgedrückt werden in S75 der Schätzwert Tcc_hat(m) der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators und der Schätzwert Gex_hat(m) des Abgasvolumens erlangt, und auf Grundlage dieser zwei Schätzwerte Tcc_hat(m) und Gex_hat(m) wird durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AFcmd(m) bestimmt, womit diese Verarbeitung endet. When the judgment in S74 is "No", a transition is made to S75, and the target air-fuel ratio AFcmd (m) in the low-rich operating mode is determined. More specifically, in S75, the estimated value Tcc_hat (m) of the carrier temperature of the engine side catalyst and the estimated value Gex_hat (m) of the exhaust gas volume are obtained, and on the basis of these two estimated values Tcc_hat (m) and Gex_hat (m), by searching a predetermined map, the air mass is obtained. Target fuel ratio AFcmd (m) determines what this processing ends.
Wenn zurückkehrend zu
Zurückkehrend zu
In S78 wird eine an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
Wie unter Bezugnahme auf
In S81 wird beurteilt, ob das stöchiometrische Betriebsmodus-Flag F_Stoic_mode(m) auf „1” gesetzt ist oder nicht. Wenn die Beurteilung in S81 „Nein” lautet, also wenn der magere Fahrbetriebsmodus vorliegt, erfolgt ein Übergang zu S82, und wenn die Beurteilung in S81 „Ja” lautet, also wenn der stöchiometrische Fahrbetrieb vorliegt, erfolgt ein Übergang zu S86.In S81, it is judged whether or not the stoichiometric operation mode flag F_Stoic_mode (m) is set to "1". When the judgment in S81 is "No", that is, when the lean driving mode is present, a transition is made to S82, and when the judgment in S81 is "Yes", that is, when stoichiometric driving is performed, a transition is made to S86.
In S82 werden ein Schätzwert Rd_hat(m) der während des Regelungszyklus tm dem Motorunterseitenkatalysator zugeführten Reduktionsmittelmenge (im Folgenden „momentaner Reduktionsmittelmengenschätzwert”), ein vorläufiger Wert Rd_hat_tmp(m) des momentanen Reduktionsmittelmengenschätzwerts und das Produkt Crd_hat(m) des momentanen Reduktionsmittelmengenschätzwerts (im Folgenden „Reduktionsmittelzuführmengenschätzwert”) jeweils auf 0 zurückgesetzt, und es erfolgt ein Übergang zu S83. Im mageren Fahrbetrieb wird dem Motorunterseitenkatalysator praktisch kein Reduktionsmittel zugeführt. In S83 wird ein Katalysatorreduktionscharakteristik-Aktualisierungsabschluss-Flag F_CrdAdp_done(m) auf 0 gesetzt, und es erfolgt ein Übergang zu S84. Dieses Flag F_crdAdp_done(m) dient dazu, anzuzeigen, dass eine Aktualisierung eines Parameters der Reduktionscharakteristik des Motorunterseitenkatalysators durch eine an späterer Stelle beschriebene adaptive Berechnung der Katalysatorreduktionscharakteristik in S92 abgeschlossen wurde. In S84 wird das Reduktionsbehandlungsende-Flag F_CRD_Done(m) auf 0 zurückgesetzt, womit diese Verarbeitung endet.In S82, an estimated value Rd_hat (m) of the amount of reducing agent supplied to the engine bottom side catalyst during the control cycle tm (hereinafter, "current reductant amount estimated value"), a provisional value Rd_hat_tmp (m) of the current reductant amount estimated value, and the product Crd_hat (m) of the current reductant amount estimated value (hereinafter "Reducing agent supply amount estimated value") are reset to 0, respectively, and a transition is made to S83. In lean driving operation, the engine bottom catalyst is fed virtually no reducing agent. In S83, a catalyst reduction characteristic update completion flag F_CrdAdp_done (m) is set to 0, and a transition is made to S84. This flag F_crdAdp_done (m) serves to indicate that an updating of a parameter of the reduction characteristic of the engine side catalyst has been completed by an adaptive calculation of the catalyst reduction characteristic described later in S92. In S84, the reduction-treatment-end flag F_CRD_Done (m) is reset to 0, thus ending this processing.
In S86 wird anhand der Ausgabe AFact(m) des LAF-Sensors vor dem Katalysator der momentane Reduktionsmittelmengenschätzwert Rd_hat(m) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S87. Konkreter ausgedrückt wird, wenn der Ausgabewert AFact(m) des LAF-Sensors vor dem Katalysator den Standardwert AFcmd_bs unterschreitet, ein Wert, der sich durch Multiplizieren dieses Überschusses mit dem Schätzwert Gex_hat(m) des Abgasvolumens ergibt, als der momentane Reduktionsmittelmengenschätzwert Rd_hat(m) herangezogen. Konkret wird der vorläufige Wert Rd_hat_tmp(m) eingebracht, wie in den Gleichungen (8-1) und (8-2) unten dargestellt. [Gleichung 8] In S86, based on the output AFact (m) of the LAF sensor in front of the catalyst, the current reducing agent amount estimated value Rd_hat (m) is calculated, and a transition is made to S87. More specifically, when the output value AFact (m) of the LAF sensor before the catalyst falls below the standard value AFcmd_bs, a value obtained by multiplying this excess by the exhaust gas volume estimated value Gex_hat (m) is obtained as the current reducing agent amount estimated value Rd_h (m ). Concretely, the provisional value Rd_hat_tmp (m) is introduced as shown in Equations (8-1) and (8-2) below. [Equation 8]
In S87 wird beurteilt, ob der Ausgabewert Vout(m) des O2-Sensors nach dem Katalysator kleiner als der Umkehrungsbeurteilungsschwellenwert V1n ist oder nicht. Wie unter Bezugnahme auf
[Gleichung 9][Equation 9]
-
Crd_hat(m) = Crd_hat(m – 1) + Rd_hat(m) (9)Crd_hat (m) = Crd_hat (m - 1) + Rd_hat (m) (9)
Wenn die Beurteilung in S87 „Nein” lautet, wird das Reduktionsbehandlungsende-Flag F_CRD_Done(m), das anzeigt, dass die Reduktionsbehandlung unmittelbar nach Beginn des stöchiometrischen Fahrbetriebs abgeschlossen wurde, auf 1 gesetzt (S90), und es erfolgt ein Übergang zu S91. Auf diese Weise wird bei der Rückkopplungsberechnung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach dem Katalysator aus dem schwach fetten Betriebsmodus in den Katalysator-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsbetriebsmodus gewechselt (siehe S74 in
In S91 wird beurteilt, ob das Katalysatorreduktionscharakteristik-Aktualisierungsabschluss-Flag F_CrdAdp_done(m) „1” ist oder nicht. Wenn die Beurteilung in S91 „Nein” lautet, wird die an späterer Stelle unter Bezugnahme auf
Bei der adaptiven Berechnung für die Drei-Wege-Katalysatorcharakteristik wird durch Ausführen einer statistischen Verarbeitung an dem Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AFcmd, das im stöchiometrischen Rückkopplungsbetriebsmodus mittels der Rückkopplungsberechnung nach dem Katalysator (siehe
Die Verlagerungsmenge des Luft-Kraftstoff-Sollverhältnisses (AFcmd – AFcmd_bs) kann jedoch beispielsweise abhängig von der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators unterschiedlich sein. Anders ausgedrückt kommt es vor, dass die Verlagerungsmenge auch bei gleichbleibendem Verschlechterungsgrad des Motorunterseitenkatalysators für den Fall, dass die Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators hoch ist, höher ist als für den Fall, dass sie niedrig ist. Außerdem ist es keineswegs so, dass die Verlagerungsmenge entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Motorunterseitenkatalysators im gesamten Temperaturbereich gleichmäßig abnimmt. Anstatt also die Verlagerungsmenge als einen Verschlechterungsfaktor heranzuziehen, der direkt zum Verschlechterungsgrad proportional ist, wird die Temperaturabhängigkeit vorzugsweise durch Durchführen der unten beschriebenen statistischen Verarbeitung beseitigt. Bei dieser Berechnung werden zum Beseitigen der Temperaturabhängigkeit der Verlagerungsmenge mehrere Gewichtungsfunktionen Wtw_i, die auf einer eindimensionalen Geraden mit der Trägertemperatur als Basis definiert sind, und ein den einzelnen Gewichtungsfunktionen folgender lokaler Adaptionskoeffizient Dtw_i eingebracht, mit deren Hilfe eine statistische Verarbeitung mit Gewichtung durchgeführt wird, um den adaptiven Katalysator-Drei-Wege-Charakteristik-Korrekturwert Dtw zu berechnen.However, the displacement amount of the target air-fuel ratio (AFcmd-AFcmd_bs) may be different depending on, for example, the carrier temperature of the engine bottom catalyst. In other words, even if the degree of deterioration of the engine underside catalyst remains the same in the case that the carrier temperature of the engine bottom catalyst is high, the displacement amount is higher than that in the case where it is low. In addition, it is by no means the case that the displacement amount uniformly decreases over the entire temperature range in accordance with the degree of deterioration of the engine bottom catalyst. Thus, instead of using the displacement amount as a deterioration factor that is directly proportional to the degree of deterioration, the temperature dependency is preferably eliminated by performing the statistical processing described below. In this calculation, for eliminating the temperature dependency of the displacement amount, a plurality of weighting functions Wtw_i defined on a one-dimensional line with the carrier temperature as a basis and a local adaptation coefficient Dtw_i following the individual weighting functions are applied, with the aid of which weighted statistical processing is performed calculate the adaptive catalyst three-way characteristic correction value Dtw.
In S151 wird der Schätzwert Tcc_hat(m) der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators erlangt, und anhand dieses Schätzwerts Tcc_hat(m) werden durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds die einzelnen Gewichtungsfunktionen für den Drei-Wege-Katalysatorcharakteristikwert Wtw_i(m) (wobei i eine positive Ganzzahl ist) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S152.In S151, the estimated value Tcc_hat (m) of the carrier temperature of the engine side catalyst is obtained, and from this estimated value Tcc_hat (m), by searching a predetermined map, the individual weighting functions for the three-way catalyst characteristic value Wtw_i (m) (where i is a positive integer ) and a transition is made to S152.
Wie in
Die Höhe der Gewichtungsfunktionen Wtw_i ist derart normalisiert, dass die Summe aller Gewichtungsfunktionswerte bei jeder Temperatur stets 1 ist. Dies wird erreicht, indem ein Bereich, der keinen anderen Bereich überlagert, als 1 gilt, während für Bereiche, die einen anderen Bereich überlagern, eine monoton steigende Funktion oder eine monoton fallende Funktion festgelegt wird. Im Beispiel aus
Zurückkehrend zu
Durch Zusammenrechnen des Standardwerts AFcmd_bs und des adaptiven Katalysator-Drei-Wege-Charakteristik-Korrekturwerts Dtw(m) wird in S153 das adaptive Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AFcmd_adp(m) berechnet (siehe Gleichung (11) unten).By calculating the standard value AFcmd_bs and the adaptive catalyst three-way characteristic correction value Dtw (m), the adaptive air-fuel target ratio AFcmd_adp (m) is calculated in S153 (see Equation (11) below).
[Gleichung 11][Equation 11]
-
AFcmd_adp(m) = AFcmd_bs + Dtw(m) (11)AFcmd_adp (m) = AFcmd_bs + Dtw (m) (11)
Indem in S154 vom Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AF_cmd(m) das adaptive Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis AFcmd_adp(m) subtrahiert wird, wird das adaptive Fehlersignal Eadp'(m) berechnet (siehe Gleichung (12-1) unten), und indem das adaptive Fehlersignal Eadp'(m) auf die einzelnen Bereiche verteilt wird, wird außerdem ein lokales adaptives Fehlersignal E_adp'_i(m) berechnet. Konkreter ausgedrückt wird ein Wert, der sich aus dem Multiplizieren des adaptiven Fehlersignals Eadp'(m) mit den einzelnen Gewichtungsfunktionswerten Wtw_i(m) ergibt, als lokales adaptives Fehlersignal E_adp'_i(m) herangezogen (siehe Gleichung (12-2) unten).By subtracting the target adaptive air-fuel ratio AFcmd_adp (m) from the target air-fuel ratio AF_cmd (m) in S154, the adaptive error signal Eadp '(m) is calculated (see Equation (12-1) below) and the adaptive error signal Eadp '(m) is distributed to the individual areas, a local adaptive error signal E_adp'_i (m) is also calculated. More specifically, a value resulting from multiplying the adaptive error signal Eadp '(m) by the individual weighting function values Wtw_i (m) is taken as the local adaptive error signal E_adp'_i (m) (see Equation (12-2) below). ,
[Gleichung 12][Equation 12]
-
E_adp'(m) = AF_cmd(m) – AFcmd_adp(m) (12-1)E_adp '(m) = AF_cmd (m) - AFcmd_adp (m) (12-1) E_adp'_i(m) = Wtw_i(m)·E_adp'(m) (12-2)E_adp'_i (m) = Wtw_i (m) * E_adp '(m) (12-2)
In S155 wird der adaptive lokale Katalysator-Drei-Wege-Charakteristik-Korrekturwert Dtw_i(m) berechnet, indem, wie beispielsweise in Gleichung (13) unten gezeigt, ein Wert, der sich ergibt, indem das lokale adaptive Fehlersignal E_adp'_i(m) mit einer negativen adaptiven Verstärkung Kadp_t multipliziert wird, integriert wird, derart, dass das für die einzelnen Bereiche berechnete lokale adaptive Fehlersignal E_adp'_i(m) 0 wird.In S155, the adaptive local catalyst three-way characteristic correction value Dtw_i (m) is calculated by, as shown in, for example, equation (13) below, a value obtained by substituting the local adaptive error signal E_adp'_i (m ) is multiplied by a negative adaptive gain Kadp_t, such that the local adaptive error signal E_adp'_i (m) calculated for the individual regions becomes 0.
[Gleichung 13][Equation 13]
-
Dtw_i(m) = Dtw_i(m – 1) + Kadp_t·E_adp'_i(m) (13)Dtw_i (m) = Dtw_i (m - 1) + Kadp_t · E_adp'_i (m) (13)
Bei der adaptiven Berechnung für die Drei-Wege-Katalysatorcharakteristik sind ein erster bis dritter Bereich definiert, die sich auf einer eindimensionalen Geraden mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die einzelnen Bereiche sind die Gewichtungsfunktionen Wtw_i definiert, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können mehrere Bereiche definiert sein, die sich in einer zweidimensionalen Ebene mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die Bereiche in der zweidimensionalen Ebene können Gewichtungsfunktionen Wtw_ij definiert sein.In the adaptive calculation for the three-way catalyst characteristic, first to third regions are defined superimposed on the one-dimensional straight line with the carrier temperature of the engine bottom catalyst, and for the individual regions, the weighting functions Wtw_i are defined, but the present invention not limited to this. For example, a plurality of regions superimposed in a two-dimensional plane with the base temperature of the engine bottom catalyst may be defined, and weighting functions Wtw_ij may be defined for the regions in the two-dimensional plane.
Bei der Berechnung des adaptiven Katalysatorreduktionscharakteristik-Koeffizienten wird anhand des Schätzwerts Crd_hat(m) der Reduktionsmittelmenge, die dem Motorunterseitenkatalysator ab dem Beginn des stöchiometrischen Fahrbetriebs bis zur Umkehr der Ausgabe des O2-Sensors nach dem Katalysator zugeführt wird, ein adaptiver Katalysatorreduktionscharakteristik-Korrekturkoeffizient Krd(m) berechnet, der dem Verschlechterungsfaktor entspricht. Beispielsweise ist denkbar, dass bei abnehmender Oxidationsfähigkeit oder Reduktionsfähigkeit des Motorunterseitenkatalysators zugleich auch die Speicherfunktion des Motorunterseitenkatalysators abnimmt. Daher ist anzunehmen, dass bis zur Umkehr der Ausgabe des O2-Sensors nach dem Katalysator die dem Motorunterseitenkatalysator zugeführte benötigte Reduktionsmittelmenge zusammen mit der Oxidationsfähigkeit oder Reduktionsfähigkeit abnimmt.In the calculation of the adaptive catalyst reduction characteristic coefficient, an adaptive catalyst reduction characteristic correction coefficient Krd is calculated from the estimated value Crd_hat (m) of the reducing agent amount supplied to the engine underside catalytic converter from the start of the stoichiometric driving operation until the reversal of the output of the O 2 sensor (m), which corresponds to the deterioration factor. For example, it is conceivable that at the same time decreases the storage function of the engine underside catalyst with decreasing oxidizing ability or reducing ability of the engine underside catalyst. Therefore, it is considered that, until the output of the O 2 sensor after the catalyst is reversed, the amount of reducing agent supplied to the engine bottom catalyst decreases along with the oxidizing ability or reducing ability.
Allerdings ist diese Reduktionsmittelzuführmenge, wie unter Bezugnahme auf
In S101 wird der Schätzwert Tcc_hat(m) der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators berechnet, und auf Grundlage des Schätzwerts Tcc_hat(m) wird durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds eine Standardreduktionsmittelzuführmenge Crd_bs(m) berechnet, die ein Vergleichsobjekt des Reduktionsmittelzuführmengenschätzwerts Crd_hat (m) ist.In S101, the estimated value Tcc_hat (m) of the carrier temperature of the engine side catalyst is calculated, and based on the estimated value Tcc_hat (m), a standard reducing agent supply amount Crd_bs (m) which is a comparison object of the reducing agent supply amount estimated value Crd_hat (m) is calculated by searching a predetermined map.
Zurückkehrend zu
Zurückkehrend zu
In S104 wird durch Multiplizieren der in S101 berechneten Standardreduktionsmittelzuführmenge Crd_bs(m) und des adaptiven Katalysatorreduktionscharakteristik-Koeffizienten Krd(m) ein adaptiver Reduktionsmittelzuführmengenwert Crd_adp(m) berechnet (siehe Gleichung (15) unten).In S104, by multiplying the standard reducing agent supply amount Crd_bs (m) and the adaptive catalyst reduction characteristic coefficient Krd (m) calculated in S101, an adaptive reducing agent supply amount Crd_adp (m) is calculated (see Equation (15) below).
[Gleichung 15][Equation 15]
-
Crd_adp(m) = Krd(m)·Crd_bs(m) (15)Crd_adp (m) = Krd (m) · Crd_bs (m) (15)
Indem in S105 von dem in S88 aus
[Gleichung 16] [Equation 16]
-
E_adp(m) = Crd_hat(m) – Crd_adp(m) (16-1)E_adp (m) = Crd_hat (m) - Crd_adp (m) (16-1) E_adp_i(m) = Wrd_i(m)·E_adp(m) (16-2)E_adp_i (m) = Wrd_i (m) * E_adp (m) (16-2)
In S106 wird der lokale Adaptionskoeffizient Krd_i(m) berechnet, indem, wie beispielsweise in der Gleichung (17) unten gezeigt, ein Wert, der sich ergibt, indem das lokale adaptive Fehlersignal E_adp_i(m) mit einer negativen adaptiven Verstärkung Kadp_c multipliziert wird, integriert wird, derart, dass das für die einzelnen Bereiche berechnete lokale adaptive Fehlersignal E_adp_i(m) 0 wird.In S106, the local adaptation coefficient Krd_i (m) is calculated by multiplying, as shown in the equation (17) below, for example, a value obtained by multiplying the local adaptive error signal E_adp_i (m) by a negative adaptive gain Kadp_c. is integrated, such that the local adaptive error signal E_adp_i (m) calculated for the individual regions becomes 0.
[Gleichung 17][Equation 17]
-
Krd_i(m) = Krd_i(m – 1) + Kadp_c·E_adp_i(m) (17)Krd_i (m) = Krd_i (m-1) + Kadp_c · E_adp_i (m) (17)
In S107 wird beurteilt, ob die Aktualisierung der Reduktionscharakteristik abgeschlossen wurde. Konkreter ausgedrückt wird für den Fall, dass das lokale adaptive Fehlersignal E_adp_i kleiner als ein bestimmter Schwellenwert geworden ist, oder wenn seit Beginn der Verarbeitung aus
Bei der adaptiven Berechnung für die Katalysatorreduktionscharakteristik sind ein erster bis dritter Bereich definiert, die sich auf einer eindimensionalen Geraden mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die einzelnen Bereiche sind die Gewichtungsfunktionen Wrd_i definiert, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können mehrere Bereiche definiert sein, die sich in einer zweidimensionalen Ebene mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die Bereiche in der zweidimensionalen Ebene können Gewichtungsfunktionen Wrd_ij definiert sein.In the adaptive calculation for the catalyst reduction characteristic, first to third regions superimposed on the one-dimensional straight line with the carrier temperature of the engine bottom catalyst are defined, and for the individual regions, the weighting functions Wrd_i are defined, but the present invention is not limited thereto. For example, a plurality of regions superimposed in a two-dimensional plane with the base temperature of the engine bottom catalyst may be defined, and weighting functions Wrd_ij may be defined for the regions in the two-dimensional plane.
Gleichung (18) ist ein Wärmemodell des Motorunterseitenkatalysators. Anders ausgedrückt ist die Gleichung (18) eine Gleichung zum Berechnen eines Schätzwerts Tds_hat(n) der Abgastemperatur stromabwärts des Motorunterseitenkatalysators auf Grundlage eines bekannten Werts. Die Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators im Inneren des Abgasrohrs (und die Temperatur des Abgases stromabwärts davon) ändert sich neben dem Wärmeaustausch mit dem im Abgasrohr strömenden Abgas auch durch Wärmeaustausch mit der Außenluft außerhalb des Abgasrohrs. Wenn in dem in den Motorunterseitenkatalysator einströmenden Abgas HC enthalten ist, wird am Motorunterseitenkatalysator durch Oxidataion des HC Wärme erzeugt.Equation (18) is a heat model of the engine bottom catalyst. In other words, the equation (18) is an equation for calculating an estimated value Tds_hat (n) of the exhaust gas temperature downstream of the engine underside catalyst based on a known value. The carrier temperature of the engine side catalyst in the inside of the exhaust pipe (and the temperature of the exhaust gas downstream thereof) changes, besides the heat exchange with the exhaust gas flowing in the exhaust pipe, also by heat exchange with the outside air outside the exhaust pipe. When HC is contained in the exhaust gas flowing into the engine bottom side catalyst, heat is generated at the engine bottom side catalyst by oxidizing the HC.
[Gleichung 18][Equation 18]
-
Tds_hat(n) = Tds_hat(n – 1) + a·(Tds_hat(n – 1) – Ta(n)) + b(n – 1)·Gex_hat(n)·Tup(n) + c(n – 1)·Gfuel_aft_tm(n) (18)Tds_hat (n) = Tds_hat (n-1) + a * (Tds_hat (n-1) - Ta (n)) + b (n - 1) · Gex_hat (n) · Tup (n) + c (n - 1) · Gfuel_aft_tm (n) (18)
In Gleichung (18) unten ist der erste Term auf der rechten Seite der Temperaturschätzwert Tds_hat(n – 1) vor dem Regelungszyklus tn, während der zweite bis vierte Term einem jeweiligen Anstieg der Temperatur von dem Zeitpunkt vor dem Regelungszyklus tn bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Konkreter ausgedrückt handelt es sich beim zweiten Term auf der rechten Seite um einen Wärmefreisetzungsterm, also um einen Term, der den Beitrag zu der Bewegung von Wärme zwischen dem Motorunterseitenkatalysator und der Außenluft anzeigt und der proportional zur Differenz zwischen dem Schätzwert Tds_hat(n – 1) der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators und der Außentemperatur Ta(n) ist. Der Proportionalitätskoeffizient a des zweiten Terms ist dabei ein fester Wert, der mittels einer im Voraus ausgeführten Systemidentifikation bestimmt wird, und kann auch ein Wert sein, der entsprechend der Ausgabe des stromabwärtigen Temperatursensors angesetzt und bestimmt wird.In Equation (18) below, the first term on the right side is the temperature estimate Tds_hat (n-1) before the control cycle tn, while the second through fourth terms correspond to a respective increase in the temperature from the time before the control cycle tn to the present time , More specifically, the second term on the right side is a heat release term, that is, a term indicating the contribution to the movement of heat between the engine bottom catalyst and the outside air, which is proportional to the difference between the estimated value Tds_hat (n-1). of the Carrier temperature of the engine bottom catalyst and the outside temperature Ta (n) is. The proportionality coefficient a of the second term is a fixed value determined by a system identification executed in advance, and may also be a value which is set and determined according to the output of the downstream temperature sensor.
Der dritte Term auf der rechten Seite ist ein Wärmeübertragungsterm, also ein Term, der den Beitrag zu der Bewegung von Wärme zwischen dem Motorunterseitenkatalysator und der Außenluft anzeigt und der proportional zum Produkt des Schätzwerts Gex_hat(n) des Abgasvolumens und der Ausgabe Tup(n) des stromaufwärtigen Temperatursensors ist. Der Wert des Proportionalitätskoeffizienten b(n – 1) dieses Wärmeübertragungsterms wird durch die Verarbeitung von S123 in
Der vierte Term auf der rechten Seite ist ein Wärmeerzeugungsterm, also ein Term, der den Beitrag der Verbrennung von HC im Abgas, das in den Motorunterseitenkatalysator einströmt, im Motorunterseitenkatalysator anzeigt. Indem, wie oben beschrieben, die Nacheinspritzmenge erhöht wird, nimmt auch die HC-Menge im Abgas zu. Daher ist der Wärmeerzeugungsterm proportional zu der Kraftstoffmenge Gfuel_aft_tn(n), die während des Zyklus tn mittels Nacheinspritzung zugeführt wird. Der Wert des Proportionalitätskoeffizienten c(n – 1) dieses Wärmeerzeugungsterms wird durch die Verarbeitung von S124 in
Zunächst wird in S121 beurteilt, ob der zum Identifizieren der Koeffizienten b und c notwendige stromaufwärtige Temperatursensor und stromabwärtige Temperatursensor normal sind. Wenn die Beurteilung in S121 „Ja” lautete, erfolgt ein Übergang zu S122, und wenn sie „Nein” lautet, endet die Verarbeitung aus
In S122 wird beurteilt, ob während des Zyklus tn eine Nacheinspritzung ausgeführt wurde oder nicht, also ob die Nacheinspritzmenge Gfuel_aft_tn(n) 0 ist oder nicht. Wenn die Beurteilung in S122 „Ja” lautet, erfolgt ein Übergang zu S123 und der Wert des Koeffizienten b(n) wird gemäß den Gleichungen (19) und (20) unten aktualisiert, womit diese Verarbeitung endet. Wenn die Beurteilung in S122 „Nein” lautet, wird gemäß den Gleichungen (21) und (22) unten der Wert des Wärmeerzeugungskoeffizienten c(n) aktualisiert (siehe S124), die adaptive Berechnung der katalytischen Oxidationscharakteristik zum Berechnen des adaptiven Korrekturwerts für die katalytische Oxidationscharakteristik Kox(n) wird ausgeführt (siehe S125 und die an späterer Stelle beschriebene
In S123 wird unter Anwendung eines bestimmten Parameteridentifikationsalgorithmus auf Gleichung (18) der Wert des Koeffizienten b(n) aktualisiert, während der Wert des Wärmeerzeugungskoeffizienten c(n) auf dem vorherigen Wert gehalten wird. Der konkrete Ablauf eines Beispiels hierfür wird im Folgenden beschrieben. Zunächst werden auf Grundlage der Ausgabe Tds(n) des stromabwärtigen Temperatursensor, der Ausgabe Ta(n) des Außenlufttemperatursensors, des Koeffizienten b(n – 1), des Schätzwerts Gex_hat(n) des Abgasvolumens und der Ausgabe Tup(n) des stromaufwärtigen Temperatursensors eine in den Gleichungen (19-1) bis (19-3) unten definierte virtuelle Ausgabe W(n) und deren Schätzwert W_hat(n) berechnet.In S123, using a specific parameter identification algorithm on equation (18), the value of the coefficient b (n) is updated while keeping the value of the heat generation coefficient c (n) at the previous value. The concrete procedure of an example of this will be described below. First, based on the output Tds (n) of the downstream temperature sensor, the outside air temperature sensor output Ta (n), the coefficient b (n-1), the exhaust gas volume estimated value Gex_hat (n), and the upstream temperature sensor output Tup (n) a virtual output W (n) and its estimated value W_hat (n) defined in equations (19-1) to (19-3) below.
[Gleichung 19][Equation 19]
-
W(n) = Tds(n) – Tds(n – 1) – a(Tds(n – 1) + Ta(n)) (19-1)W (n) = Tds (n) - Tds (n-1) -a (Tds (n-1) + Ta (n)) (19-1) W_hat(n) = b(n – 1)Gex_hat(n)·Tup(n) = b(n – 1)·ς(n) (19-2)W_hat (n) = b (n-1) Gex_hat (n) · Tup (n) = b (n-1) · ς (n) (19-2) ς(n) = Gex_hat(n)·Tup(n) (19-3)ς (n) = Gex_hat (n) · Tup (n) (19-3)
Wenn in diesem Fall die Beurteilung in S122 „Ja” lautet, ist die Nacheinspritzmenge Gfuel_aft_tn(n) = 0, weshalb bei der Ausführung von S123 der vierte Term auf der rechten Seite von Gleichung (18) 0 ist. Der in Gleichung (19-2) definierte Schätzwert W_hat(n) entspricht daher wie in Gleichung (20) unten einem Schätzwert der virtuellen Ausgabe W(n). Das Aktualisieren des Werts des Koeffizienten b derart, dass die Differenz zwischen der in Gleichung (19-1) definierten virtuellen Ausgabe W(n) und des in Gleichung (19-2) definierten Schätzwerts W_hat(n) möglichst klein ist, entspricht also dem Aktualisieren des Werts des Koeffizienten b derart, dass die Differenz zwischen der Ausgabe Tds(n) des stromabwärtigen Temperatursensors und ihres Schätzwerts Tds_hat(n) möglichst klein ist.In this case, when the judgment in S122 is "Yes", the post-injection amount Gfuel_aft_tn (n) = 0, therefore, in the execution of S123, the fourth term on the right side of Equation (18) is 0. The estimated value W_hat (n) defined in equation (19-2) therefore corresponds to one below, as in equation (20) Estimated Virtual Output W (n). Updating the value of the coefficient b such that the difference between the virtual output W (n) defined in equation (19-1) and the estimated value W_hat (n) defined in equation (19-2) is as small as possible corresponds to that Updating the value of the coefficient b so that the difference between the output Tds (n) of the downstream temperature sensor and its estimated value Tds_hat (n) is as small as possible.
[Gleichung 20][Equation 20]
-
W_hat(n) = Tds_hat(n) – Tds_hat(n – 1) – a(Tds_hat(n – 1) + Ta(n)) (20)W_hat (n) = Tds_hat (n) - Tds_hat (n - 1) - a (Tds_hat (n - 1) + Ta (n)) (20)
Der Koeffizient b(n), der dies ermöglicht, wird berechnet, indem, wie beispielsweise in Gleichung (21-1) unten gezeigt, ein Wert, der sich ergibt, indem die variable Verstärkung KP1(n), die gemäß Gleichung (21-2) rekursiv aktualisiert wird, mit der Differenz von W(n) und W_hat(n – 1) multipliziert wird, integriert wird. In Gleichung (21-2) ist der Koeffizient P1 eine bestimmte Identifikationsverstärkung. Bei den Gleichungen (21-1) und (21-2) handelt es sich um Algorithmen unter den Parameterindentifizierungsalgorithmen, die als so genannte RLS-Algorithmen verallgemeinert werden, um Algorithmen, die als feste Verstärkungsalgorithmen bezeichnet werden. [Gleichung 21] The coefficient b (n) enabling this is calculated by, for example, as shown in equation (21-1) below, a value that results by taking the variable gain KP1 (n) calculated according to equation (21-2). 2) is recursively updated, multiplied by the difference of W (n) and W_hat (n-1). In Equation (21-2), the coefficient P1 is a certain identification gain. Equations (21-1) and (21-2) are algorithms among the parameter identification algorithms, which are generalized as so-called RLS algorithms, to algorithms called fixed gain algorithms. [Equation 21]
In S123 wird unter Anwendung eines bestimmten Parameteridentifikationsalgorithmus auf Gleichung (18) der Wert des Koeffizienten c aktualisiert, während der Wert des Koeffizienten b auf dem vorherigen Wert gehalten wird. Der konkrete Ablauf eines Beispiels hierfür wird im Folgenden beschrieben. Zunächst werden auf Grundlage der Ausgabe Tds des stromabwärtigen Temperatursensor, der Ausgabe Ta des Außenlufttemperatursensors, der Koeffizienten b, c, des Schätzwerts Gex_hat des Abgasvolumens und der Ausgabe Tup des stromaufwärtigen Temperatursensors eine in den Gleichungen (22-1) bis (22-2) unten definierte virtuelle Ausgabe W(n) und deren Schätzwert W_hat(n) berechnet.In S123, using a certain parameter identification algorithm on equation (18), the value of the coefficient c is updated while keeping the value of the coefficient b at the previous value. The concrete procedure of an example of this will be described below. First, based on the output Tds of the downstream temperature sensor, the output Ta of the outside air temperature sensor, the coefficients b, c, the estimated value Gex_hat of the exhaust gas volume, and the output Tup of the upstream temperature sensor, one of equations (22-1) to (22-2) calculated below virtual output W (n) and its estimated value W_hat (n).
[Gleichung 22][Equation 22]
-
R(n) = Tds(n) – Tds(n – 1) – a(Tds(n – 1) + Ta(n)) – b(n – 1)Gex_hat(n)Tup(n) (22-1)R (n) = Tds (n) - Tds (n-1) -a (Tds (n-1) + Ta (n)) -b (n-1) Gex_hat (n) Tup (n) (22-1 ) R_hat(n) = c(n – 1)Gfuel_aft_tm(n) (22-2)R_hat (n) = c (n-1) Gfuel_aft_tm (n) (22-2)
Gleichung (23) wird hergeleitet, indem Gleichung (22-2) anhand von Gleichung (18) abgewandelt wird, weshalb der in Gleichung (22-2) definierte Schätzwert R_hat(n) dem Schätzwert der virtuellen Ausgabe R(n) entspricht. Das Aktualisieren des Werts des Koeffizienten c derart, dass die Differenz zwischen der in Gleichung (22-1) definierten virtuellen Ausgabe R(n) und des in Gleichung (22-2) definierten Schätzwerts R_hat(n) möglichst klein ist, entspricht also dem Aktualisieren des Werts des Koeffizienten c derart, dass die Differenz zwischen der Ausgabe Tds(n) des stromabwärtigen Temperatursensors und ihres Schätzwerts Tds_hat(n) möglichst klein ist.Equation (23) is derived by modifying equation (22-2) from equation (18), and therefore the estimate R_hat (n) defined in equation (22-2) corresponds to the estimate of the virtual output R (n). Updating the value of the coefficient c such that the difference between the virtual output R (n) defined in equation (22-1) and the estimated value R_hat (n) defined in equation (22-2) is as small as possible corresponds to that Updating the value of the coefficient c such that the difference between the output Tds (n) of the downstream temperature sensor and its estimated value Tds_hat (n) is as small as possible.
[Gleichung 23][Equation 23]
-
R_hat(n) = Tds_hat(n) – Tds_hat(n – 1) – a(Tds_hat(n – 1) + Ta(n)) – b(n – 1)Gex_hat(n)Tup(n) (23)R_hat (n) = Tds_hat (n) - Tds_hat (n - 1) - a (Tds_hat (n - 1) + Ta (n)) - b (n - 1) Gex_hat (s) Tup (n) (23)
Der Koeffizient c(n), der dies ermöglicht, wird berechnet, indem, wie beispielsweise in Gleichung (24-1) unten gezeigt, ein Wert, der sich ergibt, indem die variable Verstärkung KP2(n), die gemäß Gleichung (24-2) rekursiv aktualisiert wird, mit der Differenz von R(n) und R_hat(n – 1) multipliziert wird, integriert wird. In Gleichung (24-2) ist der Koeffizient P2 eine bestimmte Identifikationsverstärkung. [Gleichung 24] The coefficient c (n) permitting this is calculated by, for example, as shown in equation (24-1) below, a value that results by taking the variable gain KP2 (n) calculated according to equation (24). 2) is recursively updated, multiplied by the difference of R (n) and R_hat (n-1). In Equation (24-2), the coefficient P2 is a certain identification gain. [Equation 24]
Wie oben beschrieben, ist der gemäß den Gleichungen (18) bis (24-2) aktualisierte Wärmeerzeugungskoeffizient c(n) eine Charakteristik, die mit ansteigender HC-Oxidationsleistung des Motorunterseitenkatalysators zunimmt. Eine Abweichung von einem bestimmten Standardwert C_bs des Wärmeerzeugungskoeffizienten c(n) kann also als Verschlechterungsfaktor des Motorunterseitenkatalysators verwendet werden. Allerdings ist der Wärmeerzeugungskoeffizient c(n) abhängig von der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators unterschiedlich. Außerdem ist es keineswegs so, dass der Wärmeerzeugungskoeffizient c(n) entsprechend dem Verschlechterungsgrad des Motorunterseitenkatalysators im gesamten Temperaturbereich gleichmäßig abnimmt. Daher werden bei dieser adaptiven Berechnung der Katalysatoroxidationscharakteristik ebenso wie bei der unter Bezugnahme auf
In S141 wird der Schätzwert Tcc_hat(m) der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators berechnet, und anhand dieses Schätzwerts Tcc_hat(m) werden durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds die einzelnen Gewichtungsfunktionen für den Oxidationscharakteristikwert Wox_i(n) (wobei i eine positive Ganzzahl ist) berechnet, und es erfolgt ein Übergang zu S142.In S141, the estimated value Tcc_hat (m) of the carrier temperature of the engine bottom catalyst is calculated, and from this estimated value Tcc_hat (m), by searching a predetermined map, the individual weighting functions for the oxidation characteristic value Wox_i (n) (where i is a positive integer) are computed, and There is a transition to S142.
Zurückkehrend zu
In S143 wird ein bestimmter Standardwärmeerzeugungskoeffizient c_bs mit dem adaptiven Korrekturwert für die Katalysatoroxidationscharakteristik Kox(n) multipliziert, wodurch ein adaptiver Wärmeerzeugungskoeffizientenwert C_adp(n) berechnet wird (siehe Gleichung (26) unten). Der Standardwärmeerzeugungskoeffizient C_bs entspricht dem Wärmeerzeugungskoeffizienten eines Standardmotorunterseitenkatalysators ohne Verschlechterung und wird mittels einer Systemidentifikation im Voraus bestimmt. Im Folgenden wird der Standardwärmeerzeugungskoeffizient C_bs als Festwert ohne Abhängigkeit von der Temperatur beschrieben, doch ist dies nicht zwingend der Fall. Der Standardwärmeerzeugungskoeffizient C_bs kann auch anhand der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators durch Durchsuchen eines vorgegebenen Kennfelds bestimmt werden.In S143, a predetermined standard heat generation coefficient c_bs is multiplied by the catalyst oxidation characteristic adaptive correction value Kox (n), whereby an adaptive heat generation coefficient value C_adp (n) is calculated (see Equation (26) below). The standard heat generation coefficient C_bs corresponds to the heat generation coefficient of a standard engine bottom catalyst without deterioration, and is determined in advance by system identification. Hereinafter, the standard heat generation coefficient C_bs will be described as a fixed value without depending on the temperature, but this is not necessarily the case. The standard heat generation coefficient C_bs may also be determined from the carrier temperature of the engine bottom catalyst by searching a predetermined map.
[Gleichung 26] [Equation 26]
-
C_adp(m) = Kox(m)·C_bs (26)C_adp (m) = Kox (m) · C_bs (26)
Indem in S144 von dem Wärmeerzeugungskoeffizienten c(n) der adaptive Wert C_adp(n) subtrahiert wird, wird das adaptive Fehlersignal E_adp''(n) berechnet (siehe Gleichung (27-1) unten), und indem das adaptive Fehlersignal E_adp'(m) auf die einzelnen Bereiche verteilt wird, wird außerdem ein lokales adaptives Fehlersignal E_adp''_i(n) berechnet (siehe Gleichung (27-2) unten). In S145 wird ferner der adaptive lokale Charakteristik-Korrekturwert Kox_i(n) berechnet, indem, wie beispielsweise in Gleichung (27-3) unten gezeigt, ein Wert, der sich ergibt, indem das lokale adaptive Fehlersignal E_adp''_i(n) mit einer negativen adaptiven Verstärkung Kadp_o multipliziert wird, integriert wird, derart, dass das für die einzelnen Bereiche berechnete lokale adaptive Fehlersignal E_adp''_i(n) 0 wird.By subtracting the adaptive value C_adp (n) from the heat generation coefficient c (n) in S144, the adaptive error signal E_adp '' (n) is calculated (see equation (27-1) below) and by the adaptive error signal E_adp '( m) is distributed to the individual areas, a local adaptive error signal E_adp '' _ i (n) is also calculated (see equation (27-2) below). Further, in S145, the adaptive local characteristic correction value Kox_i (n) is calculated by, as shown in Equation (27-3) below, a value obtained by adding the local adaptive error signal E_adp "_ i (n) A negative adaptive gain Kadp_o is multiplied, such that the local adaptive error signal E_adp '' _ i (n) calculated for the individual regions becomes 0.
[Gleichung 27][Equation 27]
-
E_adp''(n) = c(n) – C_adp(n) (27-1)E_adp '' (n) = c (n) - C_adp (n) (27-1) E_adp_i''(n) = Wox_i(n)·E_adp''(m) (27-2)E_adp_i '' (n) = Wox_i (n) * E_adp '' (m) (27-2) Kox_i(n) = Kox_i(n – 1) + Kadp_o·Eadp''_i(n) (27-3)Kox_i (n) = Kox_i (n-1) + Kadp_o * Eadp '' _i (n) (27-3)
Bei der adaptiven Berechnung für die Katalysatoroxidationscharakteristik sind ein erster bis dritter Bereich definiert, die sich auf einer eindimensionalen Geraden mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die einzelnen Bereiche sind die Gewichtungsfunktionen Wox_i definiert, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können mehrere Bereiche definiert sein, die sich in einer zweidimensionalen Ebene mit der Trägertemperatur des Motorunterseitenkatalysators als Basis überlagern, und für die Bereiche in der zweidimensionalen Ebene können Gewichtungsfunktionen Wox_ij definiert sein.In the catalyst oxidation characteristic adaptive calculation, first to third regions superimposed on the one-dimensional straight line with the base temperature of the engine base catalyst are defined, and for the individual regions, the weighting functions Wox_i are defined, but the present invention is not limited thereto. For example, a plurality of regions superimposed in a two-dimensional plane with the support temperature of the engine bottom catalyst may be defined, and for the regions in the two-dimensional plane, weighting functions Wox_ij may be defined.
Außerdem wurde in der vorstehenden Ausführungsform das Beispiel eines Abgasreinigungssystems (
Im Abgaskanal
Der Oxidationskatalysator
Der SCR-Katalysator
Die Karbamidwassereinspritzvorrichtung
Auf diese Weise wird beim oben beschriebenen Abgasreinigungssystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Motor (Brennkraftmaschine)Engine (internal combustion engine)
- 1111
- Abgaskanalexhaust duct
- 1313
- KraftstoffeinspritzventilFuel injection valve
- 2, 2A2, 2A
- Abgasreinigungssystememission Control system
- 4141
- LNT (HC-Oxidationskatalysator)LNT (HC oxidation catalyst)
- 3, 3A3, 3A
- ECU (Kraftstoffeinspritzsteuerungsmittel, Temperaturerfassungsmittel, Oxidationsfähigkeitsschätzungsmittel, NOx-Überschussbeurteilungsmittel)ECU (fuel injection control means, temperature detecting means, oxidizing ability estimating means, NOx surplus judging means)
- 5353
- Temperatursensor vor dem Katalysator (Temperaturerfassungsmittel)Temperature sensor in front of the catalytic converter (temperature measuring device)
- 5454
- Temperatursensor nach dem Katalysator (Temperaturerfassungsmittel)Temperature sensor downstream of the catalytic converter (temperature sensing device)
- 6161
- DOC (HC-Oxidationskatalysator)DOC (HC oxidation catalyst)
- 6464
- SCR-Katalysator (DeNOx-Katalysator)SCR catalyst (DeNOx catalyst)
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