JP2007263053A - NOx STORAGE QUANTITY ESTIMATING METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気通路に介装されたNOx吸蔵型還元触媒(以下、NOx吸蔵触媒と称する)に対するNOx吸蔵量の推定方法に関する。 The present invention relates to a method for estimating a NOx occlusion amount for a NOx occlusion-type reduction catalyst (hereinafter referred to as a NOx occlusion catalyst) interposed in an exhaust passage.
一般に、NOx吸蔵触媒は、排気空燃比がリーンのときに排ガス中のNOx(窒素酸化物)を吸蔵し、排気空燃比がリッチのときに吸蔵したNOxを放出還元する。具体的には、この触媒は、酸素過剰状態(酸化雰囲気)において排ガス中のNOxを硝酸塩として吸蔵し、この吸蔵したNOxを一酸化炭素過剰状態(還元雰囲気)において窒素に還元させる特性を有している。 In general, the NOx occlusion catalyst occludes NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and releases and reduces NOx occluded when the exhaust air-fuel ratio is rich. Specifically, this catalyst has a characteristic of storing NOx in exhaust gas as nitrate in an oxygen excess state (oxidation atmosphere) and reducing the stored NOx to nitrogen in a carbon monoxide excess state (reduction atmosphere). ing.
そして、この触媒を装備したエンジンでは、NOx吸蔵量が飽和に至る前にリッチ運転へ間欠的に切り換えるリッチスパイクを行い、NOx吸蔵量の増加に伴う触媒の性能低下を抑制させる。これにより、触媒が再生され、排ガスが良好に浄化される。
ここで、このリッチスパイクを行うには、NOx吸蔵量を正確に推定又は検出する必要がある。そのため、触媒の化学・物理反応に基づく数学的な触媒モデルを用い、このモデル式を用いてNOx吸蔵量を推定する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
Here, in order to perform this rich spike, it is necessary to accurately estimate or detect the NOx occlusion amount. Therefore, a technique for estimating the NOx occlusion amount using a mathematical catalyst model based on the chemical / physical reaction of the catalyst and using this model equation is disclosed (for example, Patent Document 1).
ところで、当該技術は三元触媒の空燃比制御に適用させることを主眼としている。つまり、モデル構造がNOx吸蔵触媒とは異なり、NOx吸蔵触媒への応用が困難である。また、その他の触媒モデルを用いてNOx吸蔵量を推定する場合には、モデル式を逐次変更しなければならない。触媒種毎にその特性値が異なるからである。しかも、触媒の劣化等に対応させるためには、より詳細なモデル化が必要となる。このように、上述した技術では、NOx吸蔵量の推定は可能であったとしても、NOx吸蔵量を高精度で推定する点に関しては依然として課題が残されている。 By the way, this technology is mainly applied to air-fuel ratio control of a three-way catalyst. That is, the model structure is different from the NOx storage catalyst, and it is difficult to apply to the NOx storage catalyst. In addition, when the NOx occlusion amount is estimated using another catalyst model, the model formula must be changed sequentially. This is because the characteristic value differs for each catalyst type. In addition, more detailed modeling is required to cope with catalyst degradation and the like. As described above, in the above-described technique, even if the NOx occlusion amount can be estimated, there is still a problem regarding the point of estimating the NOx occlusion amount with high accuracy.
ここで、NOx吸蔵量を高精度で推定するためには、NOx吸蔵特性を反映させた多項式を用い、そして、実測によって収集されたデータに基づいて常に最新の状態をモデル化し、NOx吸蔵量を推定する方法が考えられる。しかしながら、この方法を用いる場合には、上記収集されたデータのみに拘泥されてはならない点に留意する必要がある。エンジン運転範囲のうち狭い領域のデータが収集され、当該データのみに基づいて触媒モデルを最新化推定すると、触媒モデルがこの収集された特定の運転範囲へのフィッティングに支配され、他の運転範囲における触媒モデルの推定精度が低下するとの懸念があるからである。 Here, in order to estimate the NOx occlusion amount with high accuracy, a polynomial that reflects the NOx occlusion characteristic is used, and the latest state is always modeled based on data collected by actual measurement, and the NOx occlusion amount is calculated. An estimation method can be considered. However, it should be noted that when using this method, it should not be limited only to the collected data. When data for a narrow region of the engine operating range is collected and the catalyst model is updated and estimated based only on this data, the catalyst model is subject to the fitting to this collected specific operating range, and in other operating ranges. This is because there is a concern that the estimation accuracy of the catalyst model is lowered.
更に、上記収集されたデータ以外の他の領域のデータを考慮する場合には、各データの貢献度についても留意しなければならない。各データの寄与度合を一律に設定すると、上記多項式の修正精度が低下するからである。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、常に最新の触媒状態をモデル化した多項式を用いつつ、NOx吸蔵量を高精度で推定するNOx吸蔵量の推定方法を提供することを目的とする。
Furthermore, when considering data in other areas other than the collected data, it is necessary to pay attention to the contribution of each data. This is because if the contribution degree of each data is set uniformly, the correction accuracy of the polynomial is lowered.
The present invention has been made in view of such problems, and provides a NOx occlusion amount estimation method that estimates the NOx occlusion amount with high accuracy while always using a polynomial modeled on the latest catalyst state. Objective.
上記の目的を達成すべく、請求項1記載のNOx吸蔵量の推定方法は、エンジンの排気通路に介装されたNOx吸蔵触媒のNOx吸蔵量を推定する方法であって、NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵特性を反映させた多項式を用いてNOx吸蔵量が推定される工程を備え、この工程は、前記排気通路にて実測されたNOx浄化率と、前記NOx吸蔵触媒の触媒特性が変化してもNOx浄化率の値が変化しない特定されたポイントのNOx浄化率とに基づいて前記多項式の各係数が逐次補正される工程を有し、該各係数の逐次補正を以下の適応推定ロジックにより行うとともに、該適応推定ロジックにおける前記特定されたポイントのデータの重み付け係数の値がNOx吸蔵触媒の劣化特性に応じて変更されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the NOx occlusion amount estimation method according to claim 1 is a method for estimating the NOx occlusion amount of the NOx occlusion catalyst interposed in the exhaust passage of the engine, the NOx occlusion catalyst NOx occlusion catalyst. A step of estimating the NOx occlusion amount using a polynomial reflecting the occlusion characteristic, and this step is performed even if the NOx purification rate measured in the exhaust passage and the catalyst characteristic of the NOx occlusion catalyst change. A step of sequentially correcting each coefficient of the polynomial based on the NOx purification rate at a specified point where the value of the NOx purification rate does not change, and performing the successive correction of each coefficient by the following adaptive estimation logic; The weighting coefficient value of the specified point data in the adaptive estimation logic is changed according to the deterioration characteristic of the NOx storage catalyst.
knew=kold+δ{α0(r0−koldp0 T)p0+α1(r1−koldp1 T)p1+・・・+αN(rN−koldpN T)pN}
ここで、knewは多項式の各項の係数の更新値のベクトル、koldは多項式の各項の係数の前回計算値のベクトル、riはNOx浄化率、piはNOx吸蔵割合xや排ガス温度yやSV値z等の各入力値のベクトル、Tは転置行列、δはゲイン、αiは実測によって収集されたデータやN個の特定されたポイントのデータの各重み付け係数を示す。
k new = k old + δ { α 0 (r 0 -k old p 0 T) p 0 + α 1 (r 1 -k old p 1 T) p 1 + ··· + α N (r N -k old p N T ) P N }
Here, k new is a vector of updated values of coefficients of polynomial terms, k old is a vector of previously calculated values of coefficients of polynomial terms, r i is a NOx purification rate, p i is a NOx occlusion ratio x and exhaust gas. A vector of each input value such as temperature y and SV value z, T is a transposed matrix, δ is a gain, α i is a weighting coefficient of data collected by actual measurement or data of N specified points.
また、請求項2記載の発明では、前記NOx吸蔵触媒の劣化し易い領域に特定された前記ポイントのデータの重み付け係数の値は、劣化し難い領域に特定された前記ポイントのデータの重み付け係数よりも小さく設定されることを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、前記ポイントは前記触媒が劣化する前に特定されたポイントを含み、当該ポイントのデータの重み付け係数の値は、前記NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きくなるに従って小さくなるように設定されることを特徴としている。
In the invention according to
Furthermore, in the invention according to claim 3, the points include points specified before the catalyst deteriorates, and the value of the weighting coefficient of the data at the points increases as the degree of deterioration of the NOx storage catalyst increases. It is characterized by being set to be small.
更に、請求項4記載の発明では、前記ポイントは前記触媒の劣化後を想定して特定されたポイントを含み、当該ポイントのデータの重み付け係数の値は、前記NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きくなるに従って大きくなるように設定されることを特徴としている。
Furthermore, in the invention according to
従って、請求項1記載の本発明のNOx吸蔵量の推定方法によれば、NOx吸蔵特性を反映させた多項式を用いてNOx吸蔵量を推定するにあたり、この多項式の各係数が適応推定ロジックによって逐次補正されている。このロジックの右辺第1項は前回の係数であり、同第2項中の添字0で示される部分は実測によって収集されたデータに相当する。そして、同項中の添字1〜Nで示される部分は、実測領域以外の他の領域にN個の特定されたポイントのデータに相当する。よって、仮に、実測が狭い領域に集中したデータであってとしても、この狭い領域から離れた他の領域のデータをも考慮した多項式の各係数が同定可能となり、この多項式の各係数は大域的なデータに基づいた値になる。 Therefore, according to the estimation method of the NOx storage amount of the present invention described in claim 1, when estimating the NOx storage amount using the polynomial reflecting the NOx storage characteristic, each coefficient of this polynomial is successively calculated by the adaptive estimation logic. It has been corrected. The first term on the right side of this logic is the previous coefficient, and the portion indicated by the subscript 0 in the second term corresponds to data collected by actual measurement. And the part shown with the subscripts 1-N in the same term is equivalent to the data of N specified points in other areas other than the actual measurement area. Therefore, even if the measured data is concentrated in a narrow area, it is possible to identify each coefficient of the polynomial taking into account the data of other areas away from this narrow area. The value is based on correct data.
しかも、このロジックにおける上記ポイントのデータの重み付け係数の値がNOx吸蔵触媒の劣化特性に応じて変更されるので、上述した多項式の修正精度が向上する。この結果、NOx吸蔵量の推定精度の向上に寄与する。
また、請求項2記載の発明によれば、上記ポイントのデータの重み付け係数の値が、NOx吸蔵触媒の劣化し易い領域では小さく設定され、NOx吸蔵触媒の劣化し難い領域では大きく設定されており、重み付け係数の最適化を図ることから、多項式が触媒特性の変化に応じて適切に修正され、その修正精度がより一層向上する。
In addition, since the value of the weighting coefficient of the data of the point in this logic is changed according to the deterioration characteristic of the NOx storage catalyst, the correction accuracy of the above-described polynomial is improved. As a result, this contributes to improvement in the estimation accuracy of the NOx occlusion amount.
According to the second aspect of the present invention, the value of the weighting coefficient of the point data is set to be small in a region where the NOx storage catalyst is likely to deteriorate, and is set to be large in a region where the NOx storage catalyst is difficult to deteriorate. Since the weighting coefficient is optimized, the polynomial is appropriately corrected according to the change in the catalyst characteristics, and the correction accuracy is further improved.
更に、請求項3記載の発明によれば、前記触媒の劣化前を想定して特定された上記ポイントのデータの重み付け係数の値が、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さい場合には大きく設定されて重要視する。これに対し、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きい場合には小さく設定されて重要視しない。このように、触媒特性の変化に合わせて上記ポイントのデータの重み付け係数のスケジューリングが図られているので、多項式が触媒特性の変化に応じて適切に修正され、その修正精度がより一層向上する。 Furthermore, according to the invention described in claim 3, the value of the weighting coefficient of the data of the point specified on the assumption that the catalyst is not deteriorated is set to be large when the deterioration progress of the NOx storage catalyst is small. And attach importance. On the other hand, when the degree of progress of deterioration of the NOx storage catalyst is large, it is set small and is not regarded as important. As described above, since the weighting coefficient of the data at the point is scheduled in accordance with the change in the catalyst characteristics, the polynomial is appropriately corrected in accordance with the change in the catalyst characteristics, and the correction accuracy is further improved.
更に、請求項4記載の発明によれば、前記触媒の劣化後を想定して特定された上記ポイントのデータの重み付け係数の値が、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さい場合には小さく設定されて重要視しない。これに対し、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きい場合には小さく設定されて重要視する。このように、触媒特性の変化に合わせて上記ポイントのデータの重み付け係数のスケジューリングが図られているので、多項式が触媒特性の変化に応じて適切に修正され、その修正精度がより一層向上する。
Furthermore, according to the invention of
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明が適用される車両排気系の概略構成図を示している。同図に示されるように、排気通路2にはNOx吸蔵触媒4が介装されている。この触媒4は、排気空燃比がストイキオよりもリーン状態のときに排ガス中のNOxを吸蔵し、排気空燃比がリッチ状態にて排ガス中に還元剤としての未燃燃料(HC)や一酸化炭素(CO)が存在するときには吸蔵したNOxの放出還元を行う。なお、この触媒4は公知の構造である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a vehicle exhaust system to which the present invention is applied. As shown in the figure, a
この触媒4の下流側には触媒出口側のNOx濃度を検出するNOxセンサ6が設けられている。なお、図示はしないが、この排気通路2には、O2 センサ、温度センサ及びエアフローセンサ(AFS)等がそれぞれ設けられており、これら各センサは、排気通路2内の酸素濃度[O2]、排ガス温度[y]及びSV値(又は排ガス流速)[z]がそれぞれ検出される。
A
また、上述した各センサはECU(電子コントロールユニット)10に電気的に接続されている。このECU10は入出力装置、記憶装置(ROM,RAM,不揮発性RAM等)、演算装置(CPU)及びタイマカウンタ等を備えており、触媒4に対するNOx吸蔵量の推定の他、エンジンの総合的な制御が実施される。更に、ECU10には種々のマップが設けられている。例えばアクセル開度やエンジン回転速度をパラメータとして、それぞれ触媒入口側のNOx濃度[NOx]、CO濃度[CO]及びHC濃度[HC]が上記マップから読み出される。なお、これらの値は上記マップに代えて、排気通路2に設けた種々のセンサから直接に検出されても良い。
Each sensor described above is electrically connected to an ECU (electronic control unit) 10. The
ここで、本実施形態のECU10は吸蔵量推定部12を備えており、NOx吸蔵量が触媒4のNOx吸蔵特性を反映させた4次元の線形多項式によって算出されている。
より詳しくは、図2に示される如く、吸蔵量推定部12は推定NOx浄化率演算部14を有し、この演算部14には式(1)に示される多項式が記憶されている。そして、係数同定部18にて同定される当該多項式の各係数ki(i=0,1,2・・・)とし、触媒4におけるNOx吸蔵割合[x]が特定されると、既知の排ガス温度[y]及びSV値[z]からNOx浄化率[rE]が算出される。
Here, the
More specifically, as shown in FIG. 2, the occlusion
rE=f(x,y,z)
=k0+k1x+k2y+k3z+k4xy+k5yz
+k6zx+k7x2y+k8xy2+・・ ・・・(1)
このように、触媒4のNOx吸蔵特性は、実験等により予め知ることができ、多項式で近似可能である。なお、式(1)の次数は任意に設定可能である。
r E = f (x, y, z)
= K 0 + k 1 x + k 2 y + k 3 z + k 4 xy + k 5 yz
+ K 6 zx + k 7 x 2 y + k 8 xy 2 +... (1)
As described above, the NOx storage characteristic of the
次いで、吸蔵量推定部12は吸蔵量演算部20を有し、この演算部20には式(1)を変形した式(2)が記憶されており、係数同定部18にて同定される各係数kiと排ガス温度[y]及びSV値[z]が入力されると、触媒4におけるNOx吸蔵割合[x]つまり、現在の吸蔵量/最大の吸蔵量が算出される。
x=〔rE−(k0+k2y+k3z+・・)〕/(k1+k4y+・・) ・・・(2)
この式(2)で特定されたNOx吸蔵割合[x]は、初期段階ではその計算周期における瞬間的なNOx吸蔵量であるが、図2に示されるように、このNOx吸蔵割合[x]が演算部14の式(1)に戻されており、このNOx吸蔵割合[x]は次回の計算周期におけるNOx浄化率[rE]の計算に用いられている。換言すれば、式(1)では前回求めたNOx吸蔵割合[x]と、今回の計算周期で新たに検出された排ガス温度[y]及びSV値[z]とを用いて、今回の計算周期におけるNOx浄化率[rE]を算出している。このように、吸蔵量推定部12ではNOx吸蔵割合[x]を式(1)に繰り返し戻してNOx浄化率[rE]を算出する。
Next, the occlusion
x = [r E - (k 0 + k 2 y + k 3 z + ··) ] / (k 1 + k 4 y + ··) ··· (2)
The NOx occlusion ratio [x] specified by the equation (2) is an instantaneous NOx occlusion amount in the calculation cycle in the initial stage, but as shown in FIG. 2, this NOx occlusion ratio [x] Returning to the equation (1) of the
一方、吸蔵量推定部12は実NOx浄化率演算部16を有しており、この演算部16では、NOx浄化率[rR]が式(3)を用いて求められている。
rR=([NOx]−触媒出口側のNOx濃度)/[NOx] ・・・(3)
この触媒出口側のNOx濃度はNOxセンサ6による検出値であり、[NOx]は上記マップから得られた値である。そして、式(1)にて得られたNOx浄化率[rE]は推定値(計算値)と定義されるのに対し、式(3)にて得られたNOx浄化率[rR]はセンサ値(実測値)と定義される。
On the other hand, the occlusion
r R = ([NOx] −NOx concentration on the catalyst outlet side) / [NOx] (3)
The NOx concentration on the catalyst outlet side is a value detected by the
ところで、式(1)の多項式は、各係数kiがNOxセンサ6の検出値等に基づいてリーン運転中に逐次補正され、常に最新の触媒状態をモデル化した式として構成されている。
より具体的には、各係数ki が正確な値であれば式(1)のNOx浄化率[rE]と式(3)のNOx浄化率[rR]とが一致することを鑑み、上記係数同定部18では、これらNOx浄化率の推定値[rE]と実測値[rR]とを比較して、推定値[rE]と実測値[rR]との間に差が存在する場合には、推定値[rE]が実測値[rR]となるように各係数ki を補正している。この補正は、上述したNOx吸蔵割合[x]を式(1)に戻してNOx浄化率[rE]を算出する度に実施される。つまり、触媒4は使用状況や経年劣化等によってその特性が変化するものであるが、各係数ki が何度も繰り返して補正されることにより、式(1)の多項式が触媒4の状態を正確に表す式に修正されている。
By the way, the polynomial in the equation (1) is configured as an equation in which each coefficient k i is sequentially corrected during lean operation based on the detected value of the
More specifically, in view of the fact that each coefficient k i is an accurate value, the NOx purification rate [r E ] in Equation (1) matches the NOx purification rate [r R ] in Equation (3). The
しかも、本実施形態の係数同定部18では、pがNOx吸蔵割合[x]や排ガス温度[y]やSV値[z]等の入力値ベクトル[1,x,y,z,xy,yz,・・・]、Tが転置行列、δがゲイン、及びαがデータの重み付け係数とすると、式(4)の適応推定ロジックを用いて各係数kiを補正している。
Moreover, in the
ここで、左辺のknewは各係数kiの今回の値のベクトル、右辺第1項のkoldは各係数kiの前回の値のベクトル、右辺第2項中のi=0で示される部分は実測によって収集された収集データに相当する。そして、右辺第2項中のi=1〜Nで示される部分は、実測によって収集された領域以外の他の領域にN個の特定されたポイントの基準データに相当する。
Here, the left side of the k new new is indicated in this vector of values, the right-hand side vector of the previous value of k old the first term each coefficient k i, i = 0 on the right side in the second term of the coefficient k i The portion corresponds to the collected data collected by actual measurement. The portion indicated by i = 1 to N in the second term on the right side corresponds to the reference data of N points specified in other regions other than the region collected by actual measurement.
そして、本実施形態の当該他の領域とは、触媒4の触媒特性が変化(例えば、劣化)してもその値が変化しないポイント(例えば、排ガス温度[y]が低温時或いは高温時)であり、このポイントのNOx浄化率は排ガス温度[y]が低温時或いは高温時には略零になる。そこで、係数同定部18では、上記ポイントによる不変のNOx浄化率を得ているのである。
The other region of the present embodiment is a point where the value does not change even when the catalyst characteristics of the
しかも、本実施形態では、各係数kiの補正にあたり、上記基準データの重み付け係数の値が触媒4の劣化特性に応じて変更され、その重み付け係数の最適化やスケジューリングが実施されている。
具体的には、まず、図3にはエンジンの運転状態に対応する排ガス温度の範囲に対し、触媒4の劣化前のNOx浄化率の実測値(図中、実線で示す:真値)と、劣化後のNOx浄化率の実測値(図中、点線で示す:真値)とがそれぞれ示されており、図中の矢印にて示される如く、触媒4の劣化に伴って山型の形状が内側に向けて小さくなることが分かる。
In addition, in this embodiment, when correcting each coefficient k i , the value of the weighting coefficient of the reference data is changed according to the deterioration characteristic of the
Specifically, first, in FIG. 3, with respect to the exhaust gas temperature range corresponding to the operating state of the engine, the measured value of the NOx purification rate before deterioration of the catalyst 4 (indicated by a solid line in the figure: true value), The measured values of the NOx purification rate after deterioration (shown by dotted lines in the figure: true values) are respectively shown, and as indicated by the arrows in the figure, the shape of the mountain shape is shown as the
ここで、同図の触媒4では、排ガス温度[y]の低温側で変化の小さな性質を備えた触媒が用いられているとすると、上記基準データのうち、排ガス温度[y]の最も低温時(図中●で示す)には、NOx浄化率が略零で不変の値であって、且つ、内側に向けて移動し難いポイントになる。そこで、本実施形態では、当該ポイントを特に重要視するポイントとして基準データの重み付け係数の値を大きく設定している。これに対し、排ガス温度[y]の最も高温時には、NOx浄化率が略零で不変の値であっても、図示の如く内側に向けて移動し易いポイントであることから、当該ポイントにおける基準データの重み付け係数の値を小さく設定している。換言すれば、係数同定部18では、1つのシステム内において、式(4)の例えばα1とαNとを異なる値に設定し、ポイント毎の重み付け係数の値の大きさをそれぞれ変えているのである。
Here, in the
また、特に重要視するポイントにおける基準データの重み付け係数の値を大きく設定する場合としては、別個のシステムに対してポイント毎の重み付け係数の値の大きさをそれぞれ変えても良い。
詳しくは、エンジン、触媒、車種や仕向地の違いによって別個のシステムが存在することになるが、例えば図4に示される如く、常温域(図中、一点鎖線で示す)が排ガス温度[y]の低温側になる車種(例えばダンプ)では、常温域のうち排ガス温度[y]の最も低温時(図中●で示す)を特に重要視するポイントとして基準データの重み付け係数の値を大きく設定する。これに対して、常温域(図中、二点鎖線で示す)が排ガス温度[y]の高温側になる車種(例えばカーゴ)では、常温域のうち排ガス温度[y]の最も高温時(図中○で示す)を特に重要視するポイントとして基準データの重み付け係数の値を大きく設定することが可能となる。
In addition, when the value of the weighting coefficient of the reference data at a point that is particularly important is set to be large, the value of the weighting coefficient value for each point may be changed for each separate system.
Specifically, although there are separate systems depending on the engine, catalyst, vehicle type, and destination, for example, as shown in FIG. 4, the normal temperature range (indicated by a one-dot chain line in the figure) is the exhaust gas temperature [y]. For vehicle models that are on the low temperature side (for example, dumps), set the weighting factor of the reference data to a large value as a point that places special emphasis on the lowest temperature (indicated by ● in the figure) of the exhaust gas temperature [y] in the normal temperature range. . On the other hand, in a vehicle type (for example, cargo) in which the normal temperature range (indicated by a two-dot chain line in the figure) is on the high temperature side of the exhaust gas temperature [y], the exhaust gas temperature [y] is highest in the normal temperature range (FIG. It is possible to set a large value for the weighting coefficient of the reference data as a point that places emphasis on (indicated by middle circles).
次に、上述した何れのシステムであっても、現在の運転状況や触媒4の劣化進行状況等に応じた最適な重み付け係数のスケジューリングを実施しても良い。
例えば、図5のポイントA(図中●で示す)のように、触媒が劣化する前の状態においてNOx浄化率が略零から立ち上がるポイントあるいはNOx浄化率が立ち下がって略零に落ち込むポイントとなる場合には、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さいときに触媒特性カーブの基準点として重要度が高い。NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きくなると、ポイントAはNOx浄化率が略零から立ち上がるポイントあるいはNOx浄化率が立ち下がって略零に落ち込むポイントからは離れるため、触媒特性カーブの基準点として重要度は低い。そのため図6のように、ポイントAのデータの重み付け係数の値は、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さい場合には大きく設定される一方、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きい場合には小さく設定される。
Next, in any of the systems described above, optimal weighting factor scheduling may be performed according to the current operation status, the progress of deterioration of the
For example, as indicated by point A in FIG. 5 (indicated by ● in the figure), the NOx purification rate rises from substantially zero before the catalyst deteriorates, or the NOx purification rate falls and falls to substantially zero. In this case, the degree of importance is high as a reference point of the catalyst characteristic curve when the degree of deterioration of the NOx storage catalyst is small. When the degree of progress of deterioration of the NOx storage catalyst increases, point A is far from the point where the NOx purification rate rises from substantially zero or the point where the NOx purification rate falls and falls to substantially zero. Is low. Therefore, as shown in FIG. 6, the value of the weighting coefficient of the data at point A is set to be large when the deterioration progress of the NOx storage catalyst is small, and is set to be small when the deterioration progress of the NOx storage catalyst is large. Is done.
これに対し、図5のポイントB(図中○で示す)のように、触媒が劣化した後の状態においてNOx浄化率が略零から立ち上がるポイントあるいはNOx浄化率が立ち下がって略零に落ち込むポイントとなる場合には、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きいときに触媒特性カーブの基準点として重要度が高い。NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さいときには、ポイントBはNOx浄化率が略零から立ち上がるポイントあるいはNOx浄化率が立ち下がって略零に落ち込むポイントからは離れているため、触媒特性カーブの基準点として重要度は低い。そのため図6のように、ポイントBのデータの重み付け係数の値は、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きい場合には大きく設定される一方、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が小さい場合には小さく設定される。 On the other hand, as shown by point B in FIG. 5 (indicated by a circle in the figure), the point at which the NOx purification rate rises from substantially zero or the point at which the NOx purification rate falls and falls to substantially zero after the catalyst has deteriorated. In this case, the degree of importance is high as a reference point of the catalyst characteristic curve when the degree of deterioration of the NOx storage catalyst is large. When the deterioration degree of the NOx storage catalyst is small, the point B is away from the point where the NOx purification rate rises from substantially zero or the point where the NOx purification rate falls and falls to substantially zero. Less important. Therefore, as shown in FIG. 6, the value of the weighting coefficient of the data at point B is set to be large when the deterioration progress degree of the NOx storage catalyst is large, and is set to be small when the deterioration progress degree of the NOx storage catalyst is small. Is done.
続いて、上述した係数同定部18にて同定された各係数kiは推定NOx浄化率演算部位14および吸蔵量演算部20に出力され、この演算部20にてNOx吸蔵割合[x]が算出される。次いで、このNOx吸蔵割合[x]を式(1)に繰り返し戻してNOx浄化率[rE]を算出することにより、触媒4に吸蔵されたNOxの積算値(NOx吸蔵量)が高い精度で算出可能となる。
Subsequently, each coefficient k i identified by the
一方、吸蔵量推定部12は放出量演算部24を有しており、この演算部24では、リッチ運転中に式(5)、式(6)を用いてNOx放出量qdを算出している。リッチ運転中はNOxが触媒4から放出されるため、NOx放出量を正確に推定又は検出し、次回のリーン運転時におけるNOx吸蔵量の初期値を正確に算出するためである。なお、リーン運転からリッチ運転に切り替えられると、係数同定部18ではリーン運転終了時点の各係数ki が保持され、吸蔵量演算部20ではリーン運転終了時点のNOx吸蔵割合[x]、つまり、NOx吸蔵量が記憶されている。
On the other hand, storage
qd=∫([CO],[HC]の濃度×[r′]−0.5×[O2])×[z] ・・・(5)
[r′]=f(y,z) ・・・(6)
ここで、[r′]は還元剤利用率であり、図示しないマップが設けられている。このマップには、排ガス温度[y]及びSV値[z]に基づく還元剤利用率[r′]の特性が記憶されており、排ガス温度[y]及びSV値[z]から還元剤利用率[r′]が設定される。
q d = ∫ ([CO], [HC] concentration × [r ′] − 0.5 × [O 2 ]) × [z] (5)
[R ′] = f (y, z) (6)
Here, [r ′] is the reducing agent utilization rate, and a map (not shown) is provided. This map stores the characteristics of the reducing agent utilization rate [r ′] based on the exhaust gas temperature [y] and the SV value [z], and the reducing agent utilization rate is calculated from the exhaust gas temperature [y] and the SV value [z]. [R ′] is set.
次いで、吸蔵量推定部12は最終吸蔵量演算部22を有している。この演算部22では、リッチ運転からリーン運転に再び切り替えられると、リーン運転終了時点のNOx吸蔵量からNOx放出量qdを差し引き、リッチ運転終了時点にて触媒4内に残存しているNOx吸蔵量Qa、すなわち、次回のリーン運転時におけるNOx吸蔵量の初期値を算出する。
Next, the occlusion
更に、この演算部22では、リッチ運転終了時点におけるNOx浄化率の推定値[rE]と実測値[rR]とを比較し、推定値[rE]と実測値[rR]との差が閾値Aを超えている場合には、リッチ運転終了時点にて触媒4内に残存しているNOx吸蔵量が正確ではない旨を判定し、推定値[rE]が実測値[rR]となるように、式(2)に基づいてリーン運転時におけるNOx吸蔵量の初期値を補正している。
Further, in the arithmetic unit 22, the estimated value of the NOx purification rate of the rich operation at the end [r E] and the measured value is compared with [r R] and the estimated value [r E] and the measured value [r R] and the When the difference exceeds the threshold A, it is determined that the NOx occlusion amount remaining in the
以上のように、本発明によれば、NOx吸蔵特性を反映させた式(1)の多項式を用いてNOx吸蔵量を推定するにあたり、この多項式の各係数kiが式(4)の適応推定ロジックによって逐次補正されている。よって、仮に、実測が狭い領域に集中したデータであってとしても、この狭い領域から離れた他の領域のデータをも考慮した多項式の各係数kiが同定可能となり、この多項式の各係数はデータに基づいた大域的な値になる。 As described above, according to the present invention, when the NOx occlusion amount is estimated using the polynomial of the equation (1) reflecting the NOx occlusion characteristic, each coefficient k i of this polynomial is the adaptive estimation of the equation (4). It is sequentially corrected by logic. Therefore, even if the measurement is data concentrated in a narrow area, it is possible to identify each coefficient k i of the polynomial considering the data of other areas away from this narrow area. It becomes a global value based on the data.
しかも、このロジックの基準データの重み付け係数の値が触媒4の劣化特性に応じて変更され、詳しくは、図3や図4に示される如く、触媒4の劣化し易い領域では小さく設定され、触媒4の劣化し難い領域では大きく設定されており、重み付け係数の最適化が図られている。よって、多項式によるモデルが触媒特性の変化に応じて適切に修正され、その修正精度がより一層向上する。
In addition, the value of the weighting coefficient of the reference data of this logic is changed according to the deterioration characteristics of the
また、図6に示される如く、前記触媒の劣化前を想定して特定されたポイントAでは、触媒4の劣化進行度合が小さい場合には、劣化進行度合が大きい場合の重み付け係数の値に比して大きく設定されて重要視する。これに対し、触媒4の劣化進行度合が大きい場合には、劣化進行度合が小さい場合の重み付け係数の値に比して小さく設定されて重要視しない。また、前記触媒の劣化後を想定して特定されたポイントBでは、触媒4の劣化進行度合が小さい場合には、劣化進行度合が大きい場合の重み付け係数の値に比して小さく設定されて重要視しない。これに対し、NOx吸蔵触媒の劣化進行度合が大きい場合には劣化進行度合が小さい場合の重み付け係数の値に比して大きく設定されて重要する。このように、触媒特性の変化に合わせて基準データの重み付け係数のスケジューリングが図られているので、多項式によるモデルが触媒特性の変化に応じて適切に修正され、その修正精度がより一層向上する。
Further, as shown in FIG. 6, at the point A specified on the assumption that the
この結果、NOx吸蔵量の推定精度の向上に寄与する。ひいては、リッチスパイクの実施時期はNOx吸蔵量に基づいて判断されることから、このリッチスパイクの間隔の最適化が図られ、NOx浄化率の向上や燃料消費の抑制が達成可能となる。
しかも、触媒4の状態をモニタする精度が向上するので、Sパージの時期を決定する機能や、触媒の劣化を運転者に警告する機能等を車両に備えることが可能になる。
As a result, this contributes to improvement in the estimation accuracy of the NOx occlusion amount. As a result, since the execution time of the rich spike is determined based on the NOx occlusion amount, the interval between the rich spikes can be optimized, and the NOx purification rate can be improved and the fuel consumption can be suppressed.
In addition, since the accuracy of monitoring the state of the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。 The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
2 排気通路
4 NOx吸蔵触媒
10 ECU(電子コントロールユニット)
12 吸蔵量推定部
18 係数同定部
2
12 Occupation
Claims (4)
前記NOx吸蔵触媒のNOx吸蔵特性を反映させた多項式を用いて前記NOx吸蔵量が推定される工程を備え、
該工程は、前記排気通路にて実測されたNOx浄化率と、前記NOx吸蔵触媒の触媒特性が変化してもNOx浄化率の値が変化しない特定されたポイントのNOx浄化率とに基づいて前記多項式の各係数が逐次補正される工程を有し、該各係数の逐次補正を以下の適応推定ロジックにより行うとともに、該適応推定ロジックにおける前記特定されたポイントのデータの重み付け係数の値が前記NOx吸蔵触媒の劣化特性に応じて変更されることを特徴とするNOx吸蔵量の推定方法。
knew=kold+δ{α0(r0−koldp0 T)p0+α1(r1−koldp1 T)p1+・・・+αN(rN−koldpN T)pN}
ここで、knewは多項式の各項の係数の更新値のベクトル、koldは多項式の各項の係数の前回計算値のベクトル、riはNOx浄化率、piはNOx吸蔵割合xや排ガス温度yやSV値z等の各入力値のベクトル、Tは転置行列、δはゲイン、αiは実測によって収集されたデータやN個の特定されたポイントのデータの各重み付け係数を示す。 A method for estimating a NOx occlusion amount of a NOx occlusion catalyst interposed in an exhaust passage of an engine,
The NOx occlusion amount is estimated using a polynomial reflecting the NOx occlusion characteristics of the NOx occlusion catalyst,
The step is based on the NOx purification rate measured in the exhaust passage and the NOx purification rate at a specified point where the value of the NOx purification rate does not change even if the catalyst characteristics of the NOx storage catalyst change. A step of sequentially correcting each coefficient of the polynomial, the correction of each coefficient is performed by the following adaptive estimation logic, and the weighting coefficient value of the data of the specified point in the adaptive estimation logic is the NOx A NOx occlusion amount estimation method, wherein the NOx occlusion amount is changed according to the deterioration characteristics of the occlusion catalyst.
k new = k old + δ { α 0 (r 0 -k old p 0 T) p 0 + α 1 (r 1 -k old p 1 T) p 1 + ··· + α N (r N -k old p N T ) P N }
Here, k new is a vector of updated values of coefficients of polynomial terms, k old is a vector of previously calculated values of coefficients of polynomial terms, r i is a NOx purification rate, p i is a NOx occlusion ratio x and exhaust gas. A vector of each input value such as temperature y and SV value z, T is a transposed matrix, δ is a gain, α i is a weighting coefficient of data collected by actual measurement or data of N specified points.
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