JP2005155422A - 内燃機関の触媒制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 実空燃比に対する空燃比センサの検出ずれの程度を、目標触媒床温THCtと触媒床温THC(排気温Texout)との差dTHCとして求めて(S118)、目標空燃比補正量マップMapaftにより目標空燃比補正量daftに変換する(S120)。そしてこの目標空燃比補正量daftにて目標空燃比AFtを補正する(S122)ことで、空燃比センサの検出ずれの程度を空燃比フィードバック制御に反映させている。このことにより実空燃比と検出空燃比AFとの間にずれが有っても適切に空燃比フィードバック制御を実行することができ、触媒制御も適切に実行できるので、S被毒からの回復が十分にできなくなったり白煙及び硫化水素(H2S)の排出を生じたりすることが防止できる。
【選択図】 図3
Description
このようなS被毒回復制御において調節対象の排気空燃比にずれを生じた場合、例えば排気空燃比のリッチ化が不足した場合には十分にS成分の放出がなされず、S被毒からの回復が十分にできなくなるおそれがある。又、排気空燃比のリッチ化が過剰となった場合には多量の炭化水素(以下「HC」で表す)により白煙及び硫化水素(H2S)の排出のおそれが生じる。
請求項1に記載の内燃機関の触媒制御装置は、内燃機関の排気系に配置された空燃比センサの検出値に基づき、内燃機関の排気系に配置された排気浄化触媒に流入する排気に対して空燃比フィードバック制御することにより、前記排気浄化触媒に対する触媒制御を実行する内燃機関の触媒制御装置であって、前記排気浄化触媒の触媒床温を検出する触媒床温検出手段と、実空燃比と前記空燃比センサの検出値とのずれの程度を、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温状態に基づいて求めて、前記触媒制御に反映させる空燃比ずれ反映手段とを備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の内燃機関の触媒制御装置では、請求項1において、前記空燃比フィードバック制御は、添加弁による排気系への燃料添加量、又は膨張行程あるいは排気行程における燃焼室内への燃料噴射量の調節により行われることを特徴とする。
請求項5に記載の内燃機関の触媒制御装置では、請求項3において、前記空燃比ずれ反映手段は、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が高い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を高く補正し、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が低い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を低く補正することを特徴とする。
請求項6に記載の内燃機関の触媒制御装置では、請求項4又は5において、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が前記目標触媒床温から基準床温範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする。
請求項10に記載の内燃機関の触媒制御装置では、請求項8又は9において、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が前記目標触媒床温から基準床温範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする。
排気浄化触媒としては、NOx吸蔵還元触媒を挙げることができる。
内燃機関としてはディーゼルエンジンを挙げることができる。
図1は、上述した発明が適用された車両用ディーゼルエンジンと、触媒制御装置の機能を果たす制御システムとの概略構成を表すブロック図である。尚、本発明は希薄燃焼式ガソリンエンジンなどについて同様な触媒構成を採用した場合においても適用できる。
尚、NOx吸蔵還元触媒36aとフィルタ38aとの間には第1排気温センサ44が配置されている。又、フィルタ38aと酸化触媒40aとの間において、フィルタ38aの近くには第2排気温センサ46が、酸化触媒40aの近くには空燃比センサ48が配置されている。
次にECU70が実行する触媒制御処理の1つであるS被毒回復制御処理において発明を具現化している例について説明する。本処理のフローチャートを図2,3に示す。本処理は一定時間毎に割り込み実行される処理である。本処理が開始されると、まずS被毒回復制御条件が成立しているか否かが判定される(S102)。例えば、S被毒量がS放出制御判定量に到達しており、PM再生制御モード時でないことが判定条件である。更に、S被毒回復の前提としてなされる前述した昇温処理が完了しており、排気温Texin,Texoutから判断して、NOx吸蔵還元触媒36a及びフィルタ38aが共に低温状態及び過熱状態を除く温度範囲にあることも判定条件である。
S被毒回復制御条件が成立すると(S102で「YES」)、次にステップS102のS被毒回復制御条件成立時における最初の処理か否かが判定される(S104)。最初であれば(S104で「YES」)、次に式1のごとく燃料添加量A(mm3)が算出され、更に添加インターバルB(ms)、添加時間C(sec)、及び添加休止時間D(sec)が算出される(S106)。
ここでベース添加量Ab(mm3)は、S被毒回復制御が実行される際に排気ポート30から排出される排気の空燃比に対して、S被毒回復のために必要な目標空燃比を実現するために添加弁68から添加することが要求される燃料添加量である。排気ポート30から排出される排気の空燃比は、燃料噴射弁58からの燃料噴射量(エンジン負荷に相当)と吸入空気量センサ24にて検出される吸入空気量GAとの関係から決定される。したがって、ここではベース添加量Ab(mm3)は、燃料噴射弁58からの燃料噴射量と吸入空気量GAとに基づいてマップから算出される。このマップは予め実験により標準状態のエンジンに基づいて前記目標空燃比を実現する燃料添加量が求められて、ECU70内のメモリに設定されている。又、学習値Gは、初期値は「1」であるが、空燃比フィードバック制御における補正量を、後述するごとく学習することで更新され、バックアップRAMやフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリに記憶保持されている値である。
そして前記式1にて算出した燃料添加量Aの値が実燃料添加量Arとして設定される(S108)。
図4の例では、時刻t1で検出空燃比AFは目標空燃比AFtに十分に近づいている場合を示している。したがって|AFt−AF|≦dsであるので(S116で「YES」)、次に式2のごとくNOx吸蔵還元触媒36a及びフィルタ38aでの目標触媒床温THCtと実際の触媒床温THCとの差dTHCが算出される(S118)。
ここで目標触媒床温THCtはS被毒回復のために必要とされる触媒床温であり、例えば600℃〜700℃の範囲に予め設定されている値である。実際の触媒床温THCは、本実施の形態では直接測定していないので、第2触媒コンバータ38のフィルタ38aから排出された直後の排気温を測定している第2排気温センサ46が出力する排気温Texoutを代替値として用いる。
[式3] AFt ← AFt + daft
尚、右辺の「AFt」は更新前の目標空燃比を示している。
[式4] E ← AF − AFt
図4の時刻t1においては、直前のステップS122にて減少補正された目標空燃比AFtを用いて前記差Eが求められる。
[式5] Gb ← Gb × F
ここで仮学習値Gbは前述したごとく初期値として学習値Gが設定されている。
図4の時刻t1においては減少補正された目標空燃比AFtを用いているので、係数Fは1より大きい値が設定され、仮学習値Gbは増加されることから、実燃料添加量Arは以前(t0〜t1)よりも大きな値が設定される。
次の制御周期では、開弁時間aの終了タイミングでなく添加インターバルB(図4:t1〜t2)中となるので(S115で「NO」)、直ちに空燃比フィードバック制御計算処理(図3)は終了し、実質的に空燃比フィードバック制御計算はなされない。
その後、開弁時間aの終了タイミング(図4:t3)となると空燃比フィードバック制御計算処理(図3)のステップS115で「YES」と判定される。そして、|AFt−AF|≦dsであるので(S116で「YES」)、前述したステップS118〜S128の処理により目標空燃比AFtと実燃料添加量Arとの更新がなされる。ただし、この時には前記差dTHC≒0であることから、目標空燃比補正量daft≒0となる。更に前記差E≒0であることから、実燃料添加量Arは前回(t2〜t3)とはほとんど差はない。したがって次の3番目の燃料添加(S112:t4〜t5)についても2番目と大きな差はない。同様にして4番目の燃料添加(S112:t6〜t7)についても2,3番目と大きな差はない。
一方、触媒床温THCが目標触媒床温THCtから基準床温範囲内であれば(S132で「YES」)、直近に計算された仮学習値Gbが学習値Gとして設定されて不揮発メモリ中に格納されることで、学習値Gの更新がなされる(S134)。
そして、再度、添加時間C(t8〜t9)となり、開弁時間aが開始されると、前述した処理を繰り返す。尚、次の添加時間C(t8〜t9)の最初の燃料添加は時刻t7にて設定された実燃料添加量Arでの燃料添加となる。
上述した構成において、請求項との関係は、空燃比フィードバック制御計算処理(図3)のステップS118〜S122が空燃比ずれ反映手段としての処理に、S被毒回復制御処理(図2)のステップS132,S134が空燃比フィードバック補正量学習手段としての処理に相当する。
(イ).排気中のHC等の酸化反応成分量によりNOx吸蔵還元触媒36a及びフィルタ38aにおける反応熱が変化し触媒床温THCが変化する。この触媒床温THCへのHCの拡散速度による影響は、空燃比センサ48による検出空燃比AFへの影響に比較して少ない。このため第2排気温センサ46が検出する触媒床温THC(排気温Texout)と検出空燃比AFに対応するべき触媒床温とのずれは、実空燃比に対する空燃比センサ48の検出ずれを反映しているものとなる。
本実施の形態では、前記S被毒回復制御処理(図2)のステップS132の判定内容を、「検出空燃比AFは目標空燃比AFtから基準空燃比範囲内か?」に変更したものである。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じである。
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1の(イ)の効果を生じる。又、学習値Gの更新条件が異なるが実質的に(ロ)の効果を生じる。
本実施の形態では、目標触媒床温THCtと実際の触媒床温THCとの差dTHCにより検出空燃比AFを補正している。したがって前記図3の代わりに、空燃比フィードバック制御計算処理(図8)を実行する。他の構成については前記実施の形態1と同じである。したがって図1,2も参照して説明する。
[式7] AFs ← AF − daft
尚、ここでは、目標空燃比補正量daftは実際には検出空燃比補正量として用いられている。このことにより検出空燃比AFが実空燃比からずれている場合には、目標空燃比補正量daftが減算されることにより、補正後検出空燃比AFsを実空燃比に近づけ、最終的に実空燃比に一致する補正後検出空燃比AFsが設定される。そしてステップS125では検出空燃比AFの代わりに補正後検出空燃比AFsを用いて式8のごとく差Eを算出している。
このことにより図9,10のタイミングチャートに示すごとく、時刻t21又は時刻t31からは補正後検出空燃比AFsが実空燃比に近づき、実際には図9,10では補正後検出空燃比AFsが実空燃比に一致するようになり、実質的に実空燃比に基づいて空燃比フィードバック制御がなされることになる。
(イ).上記差dTHCを、目標空燃比補正量マップMapaftにより目標空燃比補正量daftに変換するが、この目標空燃比補正量daftにて検出空燃比AFを補正して補正後検出空燃比AFsを求めている。このことで空燃比センサ48の検出ずれの程度を空燃比フィードバック制御に反映させている。このことにより実空燃比と検出空燃比AFとにずれが存在していても、補正によりずれを無くすことができ、適切に空燃比フィードバック制御を実行することができ、触媒制御も適切に実行できる。したがって触媒制御においてS被毒からの回復が十分にできなくなったり白煙及び硫化水素(H2S)の排出を生じたりすることが防止できる。
[その他の実施の形態]
(a).前記実施の形態3において、前記実施の形態2と同様にして、補正後検出空燃比AFsが目標空燃比AFtから基準空燃比範囲内となってことをもって、空燃比フィードバック補正量に相当する仮学習値Gbを学習値Gとして保持するようにしても良い。
Claims (13)
- 内燃機関の排気系に配置された空燃比センサの検出値に基づき、内燃機関の排気系に配置された排気浄化触媒に流入する排気に対して空燃比フィードバック制御することにより、前記排気浄化触媒に対する触媒制御を実行する内燃機関の触媒制御装置であって、
前記排気浄化触媒の触媒床温を検出する触媒床温検出手段と、
実空燃比と前記空燃比センサの検出値とのずれの程度を、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温状態に基づいて求めて、前記触媒制御に反映させる空燃比ずれ反映手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。 - 請求項1において、前記空燃比フィードバック制御は、添加弁による排気系への燃料添加量、又は膨張行程あるいは排気行程における燃焼室内への燃料噴射量の調節により行われることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項1又は2において、前記空燃比ずれ反映手段は、前記ずれの程度として、内燃機関の運転状態に対応して設定される目標触媒床温と前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温との差を求めて、該差を前記触媒制御に反映させることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記空燃比ずれ反映手段は、前記ずれの程度に基づいて前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を補正することを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項3において、前記空燃比ずれ反映手段は、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が高い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を高く補正し、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が低い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比を低く補正することを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項4又は5において、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が前記目標触媒床温から基準床温範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項4又は5において、前記空燃比センサの検出値が前記空燃比ずれ反映手段にて補正された目標空燃比から基準空燃比範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記空燃比ずれ反映手段は、前記ずれの程度に基づいて前記空燃比センサの検出値を補正して用いることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項3において、前記空燃比ずれ反映手段は、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が高い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比センサの検出値を低く補正し、前記目標触媒床温に比較して前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が低い場合は前記差の絶対値が大きいほど前記空燃比センサの検出値を高く補正して用いることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項8又は9において、前記触媒床温検出手段にて検出される前記排気浄化触媒の触媒床温が前記目標触媒床温から基準床温範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項8又は9において、前記空燃比ずれ反映手段にて補正された前記空燃比センサの検出値が前記空燃比フィードバック制御における目標空燃比から基準空燃比範囲内に存在する時に、前記空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正量を学習値として保持する空燃比フィードバック補正量学習手段を備えたことを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項1〜11のいずれかにおいて、前記排気浄化触媒はNOx吸蔵還元触媒であることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
- 請求項1〜12のいずれかにおいて、前記内燃機関はディーゼルエンジンであることを特徴とする内燃機関の触媒制御装置。
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