JP2005325743A - 触媒温度ないし触媒近傍のガス温度を推定する装置及びその推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気を浄化する触媒を備えたエンジンの触媒温度ないし触媒近傍のガス温度を推定するにあたり、エンジンの運転状態に基づきエンジンのシリンダ部分のガス温度を推定し(第1の推定手段、ステップS1)、この推定されたシリンダ部分のガス温度とシリンダ部分から触媒に至るまでのガス流路の熱伝達特性とに基づき触媒の入口におけるガス温度を推定し(第2の推定手段、ステップS2、S3)、この推定された触媒の入口におけるガス温度と触媒の入口におけるガス温度に対する触媒の温度ないし触媒近傍のガス温度の応答特性とに基づき触媒の温度ないし触媒近傍のガス温度を推定する(第3の推定手段、ステップS4、S5)。
【選択図】 図2
Description
シリンダ部分のガス温度θ1は、図3に示すように、廃熱量Qが大きくなるにつれシリンダ部分のガス温度θ1が増加し、かつ、廃熱量Qの増分に対するシリンダ部分のガス温度θ1の増分が徐々に小さくなるという関係があることに基づき、次式(1):
θmn:発熱量ゼロ時の排気ガス温度
k :排気ガス温度への発熱量の感度
Q :廃熱量
により推定する。式(1)は図3に示す特性の回帰式である。最大廃熱量時の排気ガス温度θmx、廃熱量ゼロ時の排気ガス温度θmn、排気ガス温度への廃熱量の感度kは実験により予め求めておく。この推定方法によればエンジン1が燃料カットを行なっているかにかかわらず、シリンダ部分のガス温度θ1を推定することができる。
CO:排気ガス中のCO割合
Hf:燃料の低位発熱量
HCO:COの低位発熱量
Hv:燃料の気化潜熱量
mf’:燃料流量(燃料噴射量)
により演算することができ、また、軸仕事Wは次式(3):
Wploss’:ポンプ仕事
Wcloss’:冷却損失
によって演算することができる。
V0:排気量
N:エンジン回転速度
Pin:吸気圧力
VIVC:下死点から吸気バルブが閉じるまでの行程容積
により演算することができ、冷却損失Qclossはエンジン1の出入口水温とクーラント流量から算出することができる。
排気マニホールド9の出口(触媒13の入口)におけるガス温度θ2は、上記1.で説明した処理により推定されたシリンダ部分のガス温度θ1を排気マニホールド9の入口におけるガス温度とみなし、この排気マニホールド入口のガス温度θ1と、排気マニホールド9の熱貫流率Kに基づき推定する。
触媒温度θ3は、排気マニホールド出口おけるガス温度θ2、すなわち触媒13の入口におけるガス温度θ2と触媒温度θ3との間の伝達関数G(q)を予め実験結果に基づき求めておき、触媒13の入口におけるガス温度θ2にこの伝達関数G(q)を乗じることで演算する。一入力一出力のシステムの伝達関数を求める手法としては種々の同定方法が提案されており、この実施形態ではその中のARXモデルを用いる。具体的には、触媒13の入口におけるガス温度θ2を入力u(t)、触媒温度θ3を出力y(t)として、次式(9):
na、nb:多項式の次数
nk:入出力の遅れ
で表されるARXモデルを作成する。式(9)は、ARXモデルを表す線形差分方程式とシフトオペレータqを用いて表現したもので、B(q)/A(q)が伝達関数G(q)に相当する。
4 シリンダ
5 燃料噴射弁
6 ピストン
7 点火プラグ
8 排気ポート
9 排気マニホールド
10 排気通路
11 エアフローメータ
12 温度センサ
13 三元触媒
14 スロットル弁
20 触媒温度推定装置
Claims (12)
- 排気を浄化する触媒を備えたエンジンに設けられ、前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する装置において、
前記エンジンの運転状態に基づき前記エンジンのシリンダ部分のガス温度を推定する第1の推定手段と、
前記推定された前記シリンダ部分のガス温度と前記シリンダ部分から前記触媒に至るまでのガス流路の熱伝達特性とに基づき前記触媒の入口におけるガス温度を推定する第2の推定手段と、
前記推定された前記触媒の入口におけるガス温度と前記触媒の入口におけるガス温度に対する前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の応答特性とに基づき前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する第3の推定手段と、
を備えたことを特徴とする装置。 - 前記第1の推定手段が、前記エンジンの廃熱量と、前記シリンダ部分のガス温度への前記廃熱量の感度とに基づき、前記シリンダ部分のガス温度を推定する手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記エンジンの運転状態と前記シリンダ部分のガス温度の関係を規定したマップを予め用意しておき、
前記第1の推定手段が、前記エンジンの運転状態に基づき前記マップを参照して前記シリンダ部分のガス温度を推定する手段である、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記触媒は前記エンジンの排気マニホールドの出口に設けられており、
前記第2の推定手段が、前記推定された前記シリンダ部分のガス温度と前記排気マニホールドの熱貫流率とに基づき前記触媒の入口におけるガス温度を推定する手段である、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかひとつに記載の装置。 - 前記触媒の入口におけるガス温度に対する前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の応答特性を示す伝達関数を、前記触媒の入口におけるガス温度を変化させたときの前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の変化に基づき予め求めておき、
前記第3の推定手段が、前記推定された前記触媒の入口におけるガス温度に前記伝達関数を乗じて前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する手段である、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかひとつに記載の装置。 - 前記伝達関数は、前記触媒の入口におけるガス温度を変化させたときの前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の変化に基づき、ARXモデルを用いて求められた伝達関数であることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 排気を浄化する触媒を備えたエンジンに適用され、前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する方法において、
前記エンジンの運転状態に基づき前記エンジンのシリンダ部分のガス温度を推定する第1の段階と、
前記推定された前記シリンダ部分のガス温度と前記シリンダ部分から前記触媒に至るまでのガス流路の熱伝達特性とに基づき前記触媒の入口におけるガス温度を推定する第2の段階と、
前記推定された前記触媒の入口におけるガス温度と前記触媒の入口におけるガス温度に対する前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の応答特性とに基づき前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する第3の段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1の推定段階が、前記エンジンの廃熱量と、前記シリンダ部分のガス温度への前記廃熱量の感度とに基づき、前記シリンダ部分のガス温度を推定する段階であることを特徴とする請求項7に記載の方法
- 前記エンジンの運転状態と前記シリンダ部分のガス温度の関係を規定したマップを予め用意しておき、
前記第1の推定段階が、前記エンジンの運転状態に基づき前記マップを参照して前記シリンダ部分のガス温度を推定する段階であることを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記触媒は前記エンジンの排気マニホールドの出口に設けられており、
前記第2の推定段階が、前記推定された前記シリンダ部分のガス温度と前記排気マニホールドの熱貫流率とに基づき前記触媒の入口におけるガス温度を推定する段階である、
ことを特徴とする請求項7から9のいずれかひとつに記載の方法。 - 前記触媒の入口におけるガス温度に対する前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の応答特性を示す伝達関数を、前記触媒の入口におけるガス温度を変化させたときの前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の変化に基づき予め求めておき、
前記第3の推定段階が、前記推定された前記触媒の入口におけるガス温度に前記伝達関数を乗じて前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度を推定する段階である、
ことを特徴とする請求項7から10のいずれかひとつに記載の方法。 - 前記伝達関数が、前記触媒の入口におけるガス温度を変化させたときの前記触媒の温度ないし前記触媒近傍のガス温度の変化に基づき、ARXモデルを用いて求められた伝達関数であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
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