JP2007255392A - Engine control device and engine control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関し、特に混合気を吸気するエンジンおよびエンジンから排出された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、エンジンを制御するエンジン制御装置およびエンジン制御方法に関する。 The present invention relates to an engine control apparatus and an engine control method, and more particularly to an engine control apparatus and an engine for controlling an engine in a vehicle including an engine that sucks an air-fuel mixture and a catalytic converter that purifies exhaust gas discharged from the engine with a catalyst. It relates to a control method.
大気汚染などによる近年の地球温暖化の防止策の1つとして、車両のエンジンから排出された排気ガス中の有害成分を低減させることが挙げられている。エンジンにて燃焼された排気ガスの中には、さまざまな有害成分が含まれているが、その主なものは、ガソリンの不完全燃焼時により発生されるCO(一酸化炭素)と、減速時などの過濃混合気による失火・不完全燃焼により燃えずに排出されるHC(炭化水素)と、燃焼温度が高いときに空気中の窒素が酸素と結合して発生するNOx(窒素酸化物)とである。 One measure for preventing global warming due to air pollution in recent years is to reduce harmful components in exhaust gas discharged from vehicle engines. The exhaust gas burned by the engine contains various harmful components, the main ones being CO (carbon monoxide) generated during incomplete combustion of gasoline and during deceleration. HC (hydrocarbon) discharged without burning due to misfire or incomplete combustion due to an over-rich mixture such as NOx (nitrogen oxide) generated when nitrogen in the air combines with oxygen when the combustion temperature is high It is.
このような有害成分を低減するには、エンジンに供給される空気と燃料との割合である空燃比を理論空燃比、つまり、燃料が完全燃焼するのに理論上必要な空気量と燃料量との比に近づけるような制御が行われており、たとえば排気ガスに含まれる酸素量に基づいて吸入空気量または燃料量を制御する空燃比制御が行われている。しかし、その空燃比は、通常の負荷の場合、理論空燃比となるように混合気の燃料を制御するが、低負荷の場合、燃料消費率を考慮し、理論空燃比よりも混合気の燃料を少なくしたリーン状態にするのがよく、逆に、高負荷でエンジン出力を高めるには、混合気の燃料を多くしたリッチ状態にする方が望ましい。このため、車両の走行状態によって有害な排気ガスが排出されてしまうので、そのような排気ガスに対して浄化を行うのが触媒装置である。 In order to reduce such harmful components, the air-fuel ratio, which is the ratio of air to fuel supplied to the engine, is calculated from the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the theoretically required air amount and fuel amount for the fuel to burn completely. For example, air-fuel ratio control for controlling the intake air amount or the fuel amount based on the amount of oxygen contained in the exhaust gas is performed. However, the fuel of the air-fuel mixture is controlled so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio in the case of a normal load. In order to increase the engine output at a high load, it is preferable to set the engine to a rich state in which the amount of fuel in the air-fuel mixture is increased. For this reason, harmful exhaust gas is discharged depending on the running state of the vehicle, and it is the catalyst device that purifies such exhaust gas.
触媒装置においても、その浄化能力を最大に発揮するには、混合気の空燃比が理論空燃比でないと、化学反応が正常に行われない。このため、たとえば、空燃比が理論空燃比からリッチ側またはリーン側に所定時間継続した場合に、空燃比をリーン側またはリッチ側へ変転させることによって、触媒装置の浄化能力を最大限に維持させることが行われている(たとえば、特許文献1参照。)。 Even in the catalyst device, in order to maximize the purification capability, the chemical reaction cannot be performed normally unless the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, for example, when the air-fuel ratio continues from the stoichiometric air-fuel ratio to the rich side or the lean side for a predetermined time, the purification capacity of the catalyst device is maintained to the maximum by changing the air-fuel ratio to the lean side or the rich side. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、触媒装置においては、そのような空燃比の変動を吸収するために、酸素吸蔵放出能に優れた触媒が用いられている。このような触媒は、酸素過剰雰囲気での燃焼状態では、酸化反応により過剰の酸素を吸収し、還元雰囲気においては、還元反応により酸素を放出する。この触媒が吸着している酸素の量は、触媒酸素吸蔵量(OSA:Oxygen Storage Amount)と呼ばれている。触媒装置の浄化能力を維持するには、排ガス中のCOおよびHCに対する酸化反応とNOxに対する還元反応とをバランスよく行わせる必要があり、そのためには、OSAは適度な値に保たれていなければならない。すなわち、車両がある走行状態にあるときに、OSAが触媒最大酸素吸蔵量または触媒最小酸素吸蔵量の近傍にあったとした場合、空燃比がリッチ状態またはリーン状態への移行に際して行われる酸化還元反応に対して酸素の過不足が発生する可能性があるので、空燃比の変動に対応するには、OSAは触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に保たれているのが好ましい。
しかしながら、たとえば、車両が長い坂路を走行する場合のように、混合気のリーンまたはリッチの状態が長い期間継続される場合、OSAもその間継続して増減していくことになるが、OSAを常に触媒最大酸素吸蔵量の半分になるように制御していると、リーンまたはリッチ状態への移行時点から酸素の吸蔵または放出が継続できる許容範囲は、触媒最大酸素吸蔵量の半分に制限され、それ以降、触媒装置は、排気ガスの浄化能力を十分発揮できないという問題点があった。 However, for example, when the lean or rich state of the air-fuel mixture is continued for a long period of time, such as when the vehicle travels on a long slope, the OSA continuously increases or decreases during that period. If the catalyst is controlled to be half of the maximum oxygen storage amount, the allowable range in which oxygen can be stored or released from the point of transition to the lean or rich state is limited to half of the maximum catalyst oxygen storage amount. Thereafter, the catalyst device has a problem that the exhaust gas purification ability cannot be sufficiently exhibited.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、今後の車両の走行状態が予め推測できる場合には、その走行状態に応じて触媒装置による排気ガスの高い浄化能力を長く維持することができるエンジン制御装置およびエンジン制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such points, and when the traveling state of a vehicle in the future can be estimated in advance, the high purification ability of exhaust gas by the catalyst device is maintained for a long time according to the traveling state. An object of the present invention is to provide an engine control device and an engine control method.
本発明では上記課題を解決するために、混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御装置において、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段と、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御する触媒酸素吸蔵量制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジン制御装置が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problems, in an engine control apparatus that controls an engine in a vehicle including an engine that sucks an air-fuel mixture and a catalytic converter that purifies exhaust gas exhausted from the engine with a catalyst. Information acquisition means for acquiring vehicle state prediction information for predicting the state of the vehicle on a route that the vehicle will pass in the future, and based on the vehicle state prediction information, the vehicle speed change amount in the route is estimated, and the vehicle speed change amount Based on the estimated catalytic oxygen storage amount, the catalytic converter state estimating means for estimating the state of the catalytic converter by calculating the estimated catalytic oxygen storage amount of the catalytic converter at the predetermined point based on the estimated catalytic oxygen storage amount. The target catalytic oxygen storage amount of the catalytic converter targeted at the point of The engine control apparatus characterized by medium oxygen storage amount is and a catalytic oxygen storage amount control means for controlling so that the target catalyst oxygen storage amount is provided.
また、本発明では、混合気を吸気するエンジンおよび前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御方法において、コンピュータにより、情報取得手段が、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得するステップと、触媒コンバータ状態推定手段が、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定するステップと、触媒酸素吸蔵量制御手段が、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御するステップと、の処理が実行されることを特徴とするエンジン制御方法が提供される。 Further, according to the present invention, in an engine control method for controlling the engine in a vehicle equipped with an engine that sucks an air-fuel mixture and a catalytic converter that purifies exhaust gas exhausted from the engine with a catalyst, information is acquired by a computer. Means for obtaining vehicle state prediction information for predicting the state of the vehicle on a route through which the vehicle will pass in the future, and catalytic converter state estimating means for calculating the vehicle speed change amount on the route based on the vehicle state prediction information; Estimating the state of the catalytic converter by calculating the estimated catalytic oxygen storage amount of the catalytic converter at a predetermined point based on the vehicle speed change amount, and the catalytic oxygen storage amount control means includes the estimation Based on the amount of oxygen stored in the catalyst, the target catalytic converter is targeted at a point before the predetermined point. An engine control method is provided in which a process of setting a catalyst oxygen storage amount and controlling the current catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter to be the target catalyst oxygen storage amount is performed. The
このようなエンジン制御装置およびエンジン制御方法によれば、情報取得手段が取得した車両状態予測情報に基づき、触媒コンバータ状態推定手段が車速変化量を推定し、その車速変化量に基づき、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化させるよう制御したので、今後の車両状態に対応して触媒酸素吸蔵量を的確に制御できるようになる。 According to such an engine control device and an engine control method, the catalytic converter state estimating means estimates the vehicle speed change amount based on the vehicle state prediction information acquired by the information acquisition means, and based on the vehicle speed change amount, the catalyst oxygen storage is performed. The amount control means controls the catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter to change in advance in anticipation of the change amount of the catalyst oxygen storage amount that will change. Will be able to control.
本発明のエンジン制御装置およびエンジン制御方法は、情報取得手段が取得した車両状態予測情報に基づき、触媒コンバータ状態推定手段が車速変化量を推定し、その車速変化量に基づき、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化させるよう制御したので、今後の車両状態に対応して触媒酸素吸蔵量を的確に制御できるようになる。これにより、触媒コンバータは最適な酸素量を吸蔵できるようになり、触媒による排気ガスの浄化能力を有効に活用することができるようになる。 In the engine control device and the engine control method of the present invention, the catalytic converter state estimation unit estimates the vehicle speed change amount based on the vehicle state prediction information acquired by the information acquisition unit, and the catalyst oxygen storage amount control is performed based on the vehicle speed change amount. Since the means controls the catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter to change in advance in anticipation of the change amount of the catalyst oxygen storage amount that will change, the catalyst oxygen storage amount is accurately controlled according to the future vehicle conditions. become able to. As a result, the catalytic converter can store an optimal amount of oxygen, and the exhaust gas purification ability of the catalyst can be effectively utilized.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、エンジンを制御するエンジン制御システムのシステム構成について説明する。
図1はエンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the system configuration of an engine control system that controls the engine will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the system configuration of the engine control system.
エンジン制御システムは、エンジン10およびこれを制御するエンジン制御装置11を備えている。エンジン10には、空気および燃料の混合気を吸入する吸気通路12およびその混合気を燃焼した排気ガスを排出する排気通路13が設けられており、その排気通路13の途中には、スタートキャタリスト(SC)14およびアンダフロアタイプキャタリスト(UF)15が設置されている。
The engine control system includes an engine 10 and an
これらのSC14およびUF15は、排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータであり、容量の大きなSC14が主として排気ガスを浄化し、そこで完全に浄化することができなかった排気ガスを容量の小さなUF15が浄化する構成にしている。 These SC14 and UF15 are catalytic converters that purify the exhaust gas with a catalyst. The SC14 having a large capacity mainly purifies the exhaust gas, and the UF15 having a small capacity purifies the exhaust gas that could not be completely purified there. It is configured to do.
SC14の上流側の排気通路13には、エンジン10から排出された排気ガスの空燃比を検出する第1の空燃比センサ16が設けられ、下流側の排気通路13には、浄化された排気ガスの空燃比を検出する第2の空燃比センサ17が設けられ、SC14には、その触媒床温を検出する温度センサ18が設けられていて、それぞれの出力は、エンジン制御装置11に接続されている。これにより、エンジン制御装置11は、第1の空燃比センサ16によりSC14に入る排気ガスの酸素濃度を知ることができ、第2の空燃比センサ17によりSC14を出た排気ガスの酸素濃度を知ることができ、温度センサ18によりSC14の触媒床温に応じて触媒が最大限酸素を吸蔵できる係数を知ることができる。
A first air-fuel ratio sensor 16 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine 10 is provided in the exhaust passage 13 upstream of the
エンジン10の吸気側の吸気通路12には、エアフローセンサ19およびインジェクタ20が設けられており、それぞれエンジン制御装置11に接続されている。エアフローセンサ19は、エンジン10に吸入される空気量を検出する。この空気量に基づき、エンジン制御装置11は、インジェクタ20により吸気通路12に噴射される燃料量を制御し、混合気の空燃比を制御する。また、エンジン10とSC14との間の排気通路13には、エンジン制御装置11によって制御されるエアインジェクタ21が設けられている。このエアインジェクタ21は、エンジン10から排出された排気ガスに噴射量が制御された空気を送り込むものである。さらに、エンジン制御装置11は、今後の車両の状態を予測する車両状態予測情報を入力している。この車両状態予測情報としては、ナビゲーションシステムから得られるカーブの情報、下りまたは上りの坂路角度情報などの地図情報、道路交通情報通信システムなどから得られる渋滞、交通規制、信号機などの情報、車車間通信システムから得られる先行する車両の速度情報などを含んでいる。
An air flow sensor 19 and an injector 20 are provided in the intake passage 12 on the intake side of the engine 10, and are connected to the
このようなエンジン制御システムによれば、エンジン制御装置11は、第1の空燃比センサ16により検出されたSC14に入る排気ガスの空燃比と、第2の空燃比センサ17により検出されたSC14から出た排気ガスの空燃比とを比較することにより、SC14に吸着されているOSAを把握している。エンジン制御装置11は、車両状態予測情報から車速やトルクが変化して空燃比がどのように変化するか、また、SC14のOSAもどのように変化するかを推定し、その推定に基づき、インジェクタ20を制御して混合気の空燃比を予め制御しておくことで、車速やトルクが変化した後のSC14のOSAを制御することができる。たとえば、エンジン制御装置11は、車速やトルクが変化した後のSC14のOSAを触媒最大酸素吸蔵量を制御することができる。例えば触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御してもよい。
According to such an engine control system, the
次に、エンジン制御装置11のハードウェア構成について説明する。
図2はエンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
エンジン制御装置11は、マイクロコンピュータ(マイコン)30を備え、このマイコン30は、エンジン制御装置11内のバス31に接続されていて、I/F(Interface)32を介して車載ネットワークのような外部の信号ライン33に接続されている。
Next, the hardware configuration of the
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the engine control apparatus.
The
マイコン30は、CPU(Central Processing Unit)34を有し、CPU34には、ROM(Read Only Memory)35およびRAM36がマイコン30内のバス37によって相互に接続されている。また、CPU34は、バス37を介してエンジン制御装置11のバス31に接続されている。
The microcomputer 30 has a CPU (Central Processing Unit) 34, and a ROM (Read Only Memory) 35 and a
CPU34は、エンジン制御装置11全体を制御する。RAM36には、CPU34が実行するOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM36には、CPU34の処理に必要な各種データが格納される。ROM35には、OSのプログラムやアプリケーションプログラムなどが格納される。
The
このアプリケーションプログラムは、エンジン制御装置11が実行するスタートキャタリスト状態推定処理(SC状態推定処理)および触媒酸素吸蔵量制御処理(OSA制御処理)のためのプログラムなどを含んでいる。
The application program includes a program for a start catalyst state estimation process (SC state estimation process) and a catalyst oxygen storage amount control process (OSA control process) executed by the
次に、図2のハードウェア構成により実現されるエンジン制御装置11の機能構成について説明する。
図3はエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
Next, a functional configuration of the
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the engine control apparatus.
エンジン制御装置11は、情報取得部40、スタートキャタリスト状態推定部(SC状態推定部)41および触媒酸素吸蔵量制御部(OSA制御部)42を備えている。
情報取得部40は、ナビゲーションシステムなどを用いて車両の位置および経路情報などの車両状態予測情報を取得する。
The
The
SC状態推定部41は、車両状態予測情報に基づき、車速がどのように変化をするかを表わす車速変化量を予測し、車両が予測通り車速やトルクを変化させて走行した場合にOSAがどのように変化するかを推定する。さらに、SC状態推定部41は、第1の空燃比センサ16および第2の空燃比センサ17がそれぞれ検出した排気ガスの空燃比からSC14の今後のOSAを推定し、温度センサ18が検出したSC14の触媒床温からSC14が吸蔵し得る最大のOSAを推定する。
The SC
OSA制御部42は、SC状態推定部41の推定結果に基づいて、インジェクタ20により燃料量を予め制御することにより、またはエアインジェクタ21により排気ガスの酸素量を予め制御することにより、車速やトルクが変化した後のSC14のOSAを制御する。たとえば、OSA制御部42は、車速やトルクが変化した後のSC14のOSAが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御する。
The
これらのSC状態推定部41およびOSA制御部42は、具体的には、以下に示すように、今後、車速やトルクが変化した結果、OSAがどのように変化するかを表わす推定OSAを算出し、その推定OSAに応じて現状のOSAを予め変化させておくときの目標値を示す目標OSAを設定し、現状のOSAが目標OSAになるようSC14のOSAを制御している。
Specifically, the SC
次に、エンジン制御装置11によるOSA制御の概略について説明する。
図4はトルクの変化およびOSAの変化を示す図であって、(A)は予測した車速変化時のトルク変化を示し、(B)は走行予定地点の推定OSAの変化を示し、(C)は走行予定地点の目標OSAの変化を示している。
Next, an outline of OSA control by the
4A and 4B are diagrams showing a change in torque and a change in OSA, where FIG. 4A shows a change in torque when the predicted vehicle speed changes, FIG. 4B shows a change in estimated OSA at a planned travel point, and FIG. Indicates a change in the target OSA of the planned travel point.
まず、図4の(A)において、車両は、現在、平坦地を走行していて、走行予定のA地点からB地点まで登坂路を走行していくものとする。この場合、図4の(A)に示したように、現地点からA地点までは、車速変化量はなくトルクの変化もない。登坂開始のA地点からB地点までは、車速が低下するので、トルクを増加させることになる。 First, in FIG. 4A, it is assumed that the vehicle is currently traveling on a flat ground and travels on an uphill road from a planned traveling point A to point B. In this case, as shown in FIG. 4A, there is no change in vehicle speed and no change in torque from the local point to the point A. Since the vehicle speed decreases from A point to B point at the start of climbing, the torque is increased.
このような状況のとき、SC14のOSAは、図4の(B)に示したように、現地点からA地点まで所定値を維持し、A地点からB地点までの登坂路では、トルクを増加させるために、混合気をリッチ状態に制御するはずなので、その場合は、エンジン10から排出される排気ガスもリッチ状態になって酸素不足状態になることから、SC14におけるOSAは低下し、車両がB地点に到達するときには、OSAはΔOSAだけ低下することになる。このため、B地点では、OSAの低下により、SC14における混合気の空燃比が理論空燃比でなくなってリッチ状態になり、有害成分の酸化反応が起こりにくくなり、触媒による浄化能力が小さくなってしまう。
In such a situation, as shown in FIG. 4B, the OSA of the
これに対し、本発明では、B地点で予めSC14のOSAが低下することがわかっているならば、図4の(C)に示したように、OSA制御部42は、現地点の段階で先行してB地点の前の経過地点であるA地点でのOSAを多くするよう目標OSAを設定し、その目標OSAになるよう混合気をリッチ状態に制御し、B地点に到達したときにOSAが大幅に低下しないようにして、SC14の浄化能力が小さくならないようにする。なお、A地点は、トルクが高負荷に切り替わる地点、たとえば上りの坂路の開始地点としてもよいし、B地点より所定距離だけ離れた地点としてもよい。また、B地点は、上りの坂路の終了地点としてもよいし、推定OSAが最小になる地点としてもよい。
On the other hand, in the present invention, if it is known in advance that the OSA of the
次に、SC状態推定部41によるSC14の状態を推定する処理について説明する。
図5はSC状態推定処理を示すフローチャート、図6は車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図、図7は車速変化に対応する空燃比の変化を示す図、図8は坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図、図9はトルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
Next, processing for estimating the state of the
FIG. 5 is a flowchart showing SC state estimation processing, FIG. 6 is a diagram showing changes in vehicle speed corresponding to the curve radius of the vehicle, FIG. 7 is a diagram showing changes in air-fuel ratio corresponding to changes in vehicle speed, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing a change in the corresponding air-fuel ratio, and FIG. 9 is a diagram showing a change in the catalyst bed temperature corresponding to a change in torque.
SC状態推定部41は、SC状態推定処理プログラムにより以下のステップに従って処理を繰り返し実行する。
[ステップS11]CPU34は、車速変化量やトルクの変化を推定するための車両状態予測情報を取得する。この車両状態予測情報は、カーナビゲーションなどを用いて取得された車両の位置および経路情報などである。たとえば、CPU34は、車両が今後通過する一定区間の経路におけるカーブ半径、坂路角度などを取得する。
The SC
[Step S11] The
[ステップS12]CPU34は、ステップS11の処理で取得されたカーブ半径、坂路角度などに応じ、車速変化量を推定する。
ここで、車両は、図6に示したように、カーブ半径が小さくなると減速せざるをえないので、CPU34はその特性のデータを格納しているROM35を参照し、カーブ半径に対応した車速を取得し、この取得された今後の車速と現状の車速との差分から今後の車速変化量を算出する。なお、この現状の車速は、エンジンを制御している電子制御ユニットなどから取得されている。
[Step S12] The
Here, as shown in FIG. 6, the vehicle has to be decelerated when the curve radius decreases, so the
また、図示はしないが、上りの坂路角度が大きくなると減速するので、その車速変化量を補うようトルクを増加させ、下りの坂路角度が大きくなると加速するので、その車速変化量を補うようトルクを減少させるので、CPU34はその特性のデータを格納しているROM35を参照し、坂路角度に対応した今後の車速変化量を取得することになる。
Although not shown in the figure, since the vehicle decelerates when the upward slope angle increases, the torque is increased to compensate for the change in the vehicle speed, and the acceleration increases when the downward slope angle increases, so the torque is increased to compensate for the change in the vehicle speed. Therefore, the
[ステップS13]CPU34は、ステップS12の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
ここで、図7に示したように、加速させる場合、混合気の空燃比が減少してリッチ状態になり、減速させる場合は、混合気の空燃比が増加してリーン状態になるので、CPU34はその特性のデータを格納しているROM35を参照し、今後の加減速による車速変化量に対応した混合気の空燃比を取得し、この取得された今後の混合気の空燃比と、第1の空燃比センサ16が検出した現状の混合気の空燃比との差分から、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
[Step S13] The
Here, as shown in FIG. 7, when accelerating, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture decreases to become a rich state, and when decelerating, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture increases to become a lean state. Refers to the
なお、上記の説明では、カーブ半径または坂路角度から車速変化量を推定し、その車速変化量から今後の混合気の空燃比の変化量を取得しているが、図8に示したように、上り坂の場合、トルクを増加するため、混合気はリッチ状態に、逆に、下り坂の場合は、リーン状態になるというように坂路角度と空燃比との間には相関関係があるので、坂路角度から直接今後の混合気の空燃比を取得するようにしてもよい。 In the above description, the change amount of the vehicle speed is estimated from the curve radius or the slope angle, and the change amount of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the future is acquired from the change amount of the vehicle speed, as shown in FIG. Since there is a correlation between the slope angle and the air-fuel ratio so that the air-fuel mixture becomes rich in the uphill direction, the air-fuel mixture is in the rich state, and conversely in the downhill direction, the lean state is established. The air-fuel ratio of the future air-fuel mixture may be acquired directly from the slope angle.
[ステップS14]CPU34は、ステップS13の処理で算出された今後の混合気の空燃比の変化量に応じて、今後のOSAの変化量(ΔOSA)を算出する。すなわち、今後の混合気の空燃比の変化量をΔA/Fとし、触媒吸着酸素係数をKとすると、ΔOSAは、
ΔOSA=■ΔA/F×K
により算出される。たとえば、図4の(B)に示したように、A地点からB地点までの間に変化するであろうOSAのΔOSAが算出される。
[Step S14] The
ΔOSA = ■ ΔA / F × K
Is calculated by For example, as shown in FIG. 4B, ΔOSA of OSA that will change between point A and point B is calculated.
[ステップS15]CPU34は、今後のOSAを示す推定OSAを算出する。すなわち、第1の空燃比センサ16により検出されたSC14に入る排気ガスの空燃比と、第2の空燃比センサ17により検出されたSC14から出た排気ガスの空燃比とから、現状のOSAが算出されていて、その現状のOSAにステップS14の処理で算出されたΔOSAを加減算することにより、推定OSAを算出する。
[Step S15] The
[ステップS16]CPU34は、ステップS12の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の車速を実現するために必要とされるトルクを推定する。
[ステップS17]CPU34は、ステップS16の処理で推定されたトルクの増減に対応して、今後、SC14の触媒床温がどこまで変化するかをあらわす触媒床温の変化量を取得する。
[Step S16] The
[Step S17] The
ここで、図9に示したように、トルクが上昇すると混合気の空燃比の状態がリッチ状態になってそのリッチ状態の混合気が燃焼されて触媒床温も上昇するので、CPU34はその特性のデータを格納しているROM35を参照し、今後のトルクに対応した触媒床温の変化量を取得する。
Here, as shown in FIG. 9, when the torque increases, the air-fuel ratio state of the air-fuel mixture becomes rich, and the air-fuel mixture in the rich state is combusted and the catalyst bed temperature also rises. The amount of change in the catalyst bed temperature corresponding to the future torque is acquired by referring to the
[ステップS18]CPU34は、今後の触媒床温を算出する。すなわち、温度センサ18が検出した現状の触媒床温に、ステップS17の処理で取得された今後の触媒床温の変化量を加減算することにより、今後の触媒床温を算出する。
[Step S18] The
[ステップS19]CPU34は、ステップS18の処理で算出された今後の触媒床温に応じ、今後における最大のOSAである触媒最大酸素吸蔵量(Cmax)を算出する。すなわち、温度センサ18が検出した現状の触媒床温に基づいて、その温度のときにSC14が吸蔵し得るCmaxが算出されていて、そのCmaxに今後の触媒床温に対応して変化する係数を乗算し、今後のCmaxを算出する。なお、触媒床温が高くなるとSC14が吸蔵し得るCmaxは増加するので、温度が高くなるとSC14は酸素を吸蔵しやすくなる。
[Step S19] The
以上の処理により、カーナビゲーションなどを用い、車両状態予測情報から車速やトルクがどのように変化するかが推定され、この推定結果に応じて車速変化終了時にSC14が吸蔵しているはずの推定OSAが算出される。また、車速変化量に対応するトルクが推定され、このトルクに応じて、今後、触媒床温がどのように変化するかが算出され、変化したときの触媒床温に対応するCmaxが算出される。
By the above processing, it is estimated how the vehicle speed and torque change from the vehicle state prediction information using car navigation etc., and the estimated OSA that the
最後に、OSA制御部42によるOSAを制御する処理について説明する。
図10はOSA制御処理を示すフローチャート、図11はΔOSAと目標OSAとの関係を示す図である。
Finally, processing for controlling OSA by the
FIG. 10 is a flowchart showing the OSA control process, and FIG. 11 is a diagram showing the relationship between ΔOSA and the target OSA.
OSA制御部42は、SC状態推定処理の後に、OSA制御処理プログラムにより以下のステップに従って処理を実行する。
[ステップS21]CPU34は、推定OSAがOSA変動許容範囲の下限値である所定値A1よりも小さいか否かを判定する。推定OSAが所定値A1よりも小さい場合、処理はステップS22に進み、大きい場合、処理はステップS23に進む。
The
[Step S21] The
[ステップS22]CPU34は、推定OSAが所定値A1よりも小さい場合にはOSAが変動許容範囲を下回ることが推定されるので、速度変化開始時の目標OSAをCmax/2よりも大きく設定する。たとえば、図4の(B)のB地点にてOSAが減少することが推定されるので、CPU34は、図4の(C)のA地点における目標OSAをCmax/2よりも大きく設定する。
[Step S22] When the estimated OSA is smaller than the predetermined value A1, the
ここで、OSA制御部42は、図11に示したように、推定OSAがΔOSAだけ低下すれば、速度変化開始時の目標OSAを上げるよう制御するが、そのときのΔOSAに対応した目標OSAを、CPU34がΔOSAと目標OSAとの関係を表わすデータを格納しているROM35から取得する。たとえば、CPU34は、図4の(B)のB地点においてOSAがΔOSA低下すると推定した場合に、速度変化開始時のA地点に到達するまでOSAをどれだけ増やしておくかの目標OSAを、ΔOSAと目標OSAとの関係から取得することになる。
Here, as shown in FIG. 11, when the estimated OSA decreases by ΔOSA, the
[ステップS23]CPU34は、推定OSAがOSA変動許容範囲の上限値である所定値A2よりも大きいか否かを判定する。推定OSAが所定値A2よりも大きい場合、処理はステップS24に進み、小さい場合、処理はステップS25に進む。
[Step S23] The
[ステップS24]CPU34は、推定OSAが所定値A2よりも大きい場合、OSAの増加が推定されるので、目標OSAをCmax/2よりも小さく設定する。
[ステップS25]CPU34は、推定OSAがOSA変動許容範囲内に入っているときは、予めOSAを変化させておく必要はないので、目標OSAをCmax/2に設定する。
[Step S24] Since the increase in OSA is estimated when the estimated OSA is larger than the predetermined value A2, the
[Step S25] When the estimated OSA is within the OSA fluctuation allowable range, the
[ステップS26]CPU34は、現状のOSAが目標OSAになるようにするため、インジェクタ20を制御することにより、エンジン10に吸入される混合気の空燃比を制御して排気ガスの空燃比を制御する。または、エアインジェクタ21を制御することにより、排気通路13における排気ガスの空燃比を制御する。このように排気ガスの空燃比を制御することにより、SC14のOSAを制御する。
[Step S26] The
以上の処理により、たとえば、混合気の燃料が少なくて燃費を向上させることができる成層運転が長時間実施したり、フューエルカットが多く実施されたりすることが予めわかっている場合は、現状のOSAを予め減少させるよう混合気の空燃比が制御される。また、たとえば、道路の地形的な要因などでトルクを上昇させる必要性が予めわかっている場合には、それによるOSAの不足に対処するために、OSAを予め増加させるよう混合気の空燃比が制御される。これにより、OSAがSC14で常に保持しておきたい触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に最適に制御されることになるのでSC14の浄化能力を大きくすることできる。
For example, when it is known in advance that the stratified operation that can improve fuel efficiency with less fuel in the air-fuel mixture can be performed for a long time or fuel cut is frequently performed by the above processing, the current OSA The air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled so as to reduce the amount in advance. Also, for example, when it is known in advance that the torque needs to be increased due to road topographical factors, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is increased so as to increase the OSA in advance in order to cope with the shortage of OSA caused by it. Be controlled. As a result, the OSA is optimally controlled to a value that is half of the maximum catalyst oxygen storage amount that the
また、エンジン制御装置11は、上記OSA制御に従って制御していて、リッチ状態またはリーン状態が長時間実施されても、予め混合気の空燃比を制御してOSAを所定の目標OSAになるよう制御しているので、実際の空燃比が理論空燃比より外れる機会が少なくなり、SC14を浄化能力の大きな状態に維持することができ、浄化能力が大きくなった分、SC14の容量を小さくすることが可能になる。
Further, the
なお、上記の実施の形態では、車両状態予測情報をナビゲーションシステムを用いて取得しているが、車両と車両との間で互いに通信することができる車車間通信システムにより車両が今後通過する一定区間の経路における、他車の過去の所定期間の平均車速を取得するようにしてもよい。このとき、自車の車速が今後他車の車速に近づくことが推定され、現状の自車の車速と他車の車速との差分から今後の車速変化量を算出することができる。たとえば、他車の車速から今後走行するであろう経路が渋滞していることや信号機などにより自車が今後停車することが予測される場合、車両は現状の状態から減速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。また、信号機により停車状態から発車することが予測される場合、車両は停車状態から加速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。これらの車速変化量に応じて今後の混合気の空燃比の変化量を算出し、その混合気の空燃比の変化量に応じて今後のΔOSAを算出するようにしてもよい。ここで、所定の状況で実際に算出されたΔOSAが所定回数蓄積された場合には、それらのΔOSAの平均値と今回算出されたΔOSAとの差分を、今回算出されたΔOSAに対して一定割合反映させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the vehicle state prediction information is acquired using the navigation system. However, a certain section in which the vehicle will pass through the vehicle-to-vehicle communication system that can communicate with each other between the vehicles. You may make it acquire the average vehicle speed of the other vehicle in the past predetermined period in this route. At this time, it is estimated that the vehicle speed of the own vehicle will approach the vehicle speed of the other vehicle in the future, and the future vehicle speed change amount can be calculated from the difference between the current vehicle speed of the own vehicle and the vehicle speed of the other vehicle. For example, if it is predicted that the route that will travel from the speed of another vehicle will be congested in the future, or if the host vehicle is predicted to stop in the future due to traffic lights etc., the vehicle may shift from the current state to the deceleration state. A future vehicle speed change amount can be calculated from the difference between the predicted and the vehicle speed before and after the transition. In addition, when it is predicted that the vehicle will depart from the stop state by the traffic light, the vehicle is predicted to shift from the stop state to the acceleration state, and the future vehicle speed change amount is calculated from the difference between the vehicle speed before and after the transition. be able to. A future change amount of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture may be calculated according to these vehicle speed change amounts, and a future ΔOSA may be calculated according to the change amount of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Here, when ΔOSA actually calculated in a predetermined situation is accumulated a predetermined number of times, the difference between the average value of those ΔOSA and ΔOSA calculated this time is a fixed ratio with respect to ΔOSA calculated this time You may make it reflect.
11 エンジン制御装置
40 情報取得部
41 SC状態推定部
42 OSA制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段と、
前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御する触媒酸素吸蔵量制御手段と、
を備えていることを特徴とするエンジン制御装置。 In an engine control device that controls an engine in a vehicle including an engine that sucks an air-fuel mixture and a catalytic converter that purifies exhaust gas exhausted from the engine with a catalyst.
Information acquisition means for acquiring vehicle state prediction information for predicting the state of the vehicle in a route through which the vehicle will pass in the future;
Based on the vehicle state prediction information, the vehicle speed change amount in the route is estimated, and based on the vehicle speed change amount, the estimated catalytic oxygen storage amount of the catalytic converter at a predetermined point is calculated, thereby determining the state of the catalytic converter. Catalytic converter state estimating means for estimating;
Based on the estimated catalyst oxygen storage amount, a target catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter targeted at a point before the predetermined point is set, and the current catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter is the target catalyst oxygen storage amount. Catalyst oxygen storage amount control means for controlling to become,
An engine control device comprising:
コンピュータにより、
情報取得手段が、車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得するステップと、
触媒コンバータ状態推定手段が、前記車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定するステップと、
触媒酸素吸蔵量制御手段が、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるよう制御するステップと、
の処理が実行されることを特徴とするエンジン制御方法。
In an engine control method for controlling an engine in a vehicle equipped with an engine that sucks an air-fuel mixture and a catalytic converter that purifies exhaust gas exhausted from the engine with a catalyst,
By computer
An information acquisition means for acquiring vehicle state prediction information for predicting a state of the vehicle in a route through which the vehicle passes in the future;
The catalytic converter state estimating means estimates a vehicle speed change amount in the route based on the vehicle state prediction information, and calculates an estimated catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter at a predetermined point based on the vehicle speed change amount. Estimating the state of the catalytic converter;
Based on the estimated catalyst oxygen storage amount, the catalyst oxygen storage amount control means sets a target catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter that is a target before the predetermined point, and the current catalyst oxygen storage amount of the catalytic converter Controlling the amount to be the target catalyst oxygen storage amount;
An engine control method characterized in that the following process is executed.
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