JP2014163331A - Control method of exhaust emission control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気浄化装置の制御方法に関し、特にエンジンの排気ガスに含まれる特定の排気成分をトラップする排気成分トラップ浄化装置にトラップした排気成分総量を推定する方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling an exhaust purification device, and more particularly to a method for estimating the total amount of exhaust components trapped in an exhaust component trap purification device that traps specific exhaust components contained in engine exhaust gas.
近年、燃費性能の向上を目的として、エンジンを理論空燃比よりもリーンにするリーン制御が行われている。これに伴って排出される排気成分の一つであるNOxを低減するために、排気通路にはNOxトラップ還元触媒(NOx触媒)が用いられている。このNOx触媒は、リーン運転が長く継続すると吸蔵したNOxで飽和状態となるため、吸蔵したNOxの量が所定の吸蔵量以上となったときには、排ガスの空燃比をリッチ化することによって触媒からNOxを放出させ、触媒のNOxトラップ能力を回復させる必要がある。 In recent years, lean control for making the engine leaner than the stoichiometric air-fuel ratio has been performed for the purpose of improving fuel efficiency. A NOx trap reduction catalyst (NOx catalyst) is used in the exhaust passage in order to reduce NOx, which is one of the exhaust components discharged along with this. This NOx catalyst becomes saturated with the stored NOx when the lean operation continues for a long time. Therefore, when the stored NOx amount exceeds the predetermined stored amount, the NOx catalyst is enriched with the air-fuel ratio of the exhaust gas to enrich the NOx. Needs to be released to restore the NOx trapping capacity of the catalyst.
ところで、上記のようなリーン運転からリッチ運転に切り替えるタイミングを判断するための判断基準となるNOxトラップ総量は直接測定することができないため、一般的に推定によって求められる。典型的な一例は、所定周期(例えば制御サイクル又はサンプリングサイクル)毎に運転状態等に基づいて単位時間当たりのNOxトラップ量を推定し、その単位時間当たりのNOxトラップ量を積算してNOxトラップ総量を推定するものである。このとき、NOxトラップ総量の推定値と実際のNOxトラップ総量との間にずれがあると、次のような問題が生じる。 By the way, since the total amount of NOx traps, which is a criterion for determining the timing for switching from lean operation to rich operation as described above, cannot be directly measured, it is generally obtained by estimation. A typical example is that a NOx trap amount per unit time is estimated based on an operation state or the like for each predetermined period (for example, a control cycle or a sampling cycle), and the NOx trap amount per unit time is integrated to obtain a total NOx trap amount. Is estimated. At this time, if there is a difference between the estimated value of the total NOx trap amount and the actual total NOx trap amount, the following problem occurs.
すなわち、実際よりも多い量のNOxトラップ総量が推定されたときは、まだNOxを吸蔵できるのにもかかわらずNOx放出処理が開始される、あるいは、すでにNOxが完全に放出されているにもかかわらず無駄にNOx放出処理が続けられることになり、燃費性能の悪化を招いてしまう。逆に、実際よりも少ない量のNOxトラップ総量が推定されたときには、すでにNOxを吸蔵できないにもかかわらずNOx放出処理が開始されない、あるいは、まだNOxが完全に放出されていないにもかかわらず早々とNOx放出処理が終了することになり、排気ガス浄化性能の悪化を招いてしまう。そのため、NOxトラップ総量を推定よく精度することが重要となっている。 That is, when the total amount of NOx traps larger than the actual amount is estimated, the NOx releasing process is started even though NOx can still be occluded, or the NOx has already been completely released. Therefore, the NOx release process is continued unnecessarily, leading to deterioration in fuel efficiency. On the other hand, when the total amount of NOx trap that is smaller than the actual amount is estimated, the NOx release process is not started even though NOx has not been occluded, or the NOx has not yet been completely released, but soon. As a result, the NOx releasing process ends and the exhaust gas purification performance deteriorates. Therefore, it is important to accurately estimate the total amount of NOx traps.
例えば、特許文献1に、NOxトラップ総量の推定精度を向上させる方法が開示されている。この特許文献1の方法では、単位時間当たりのNOxトラップ量がNOxトラップ総量の大きさにより変化することを考慮することによって、単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度を向上させている。具体的には、単位時間当たりのNOxトラップ量に、あらかじめ用意されたNOxトラップ総量に応じて設定される補正係数(以下、第一の補正係数という。)を乗じることによって、単位時間当たりのNOxトラップ量を補正し、該補正された単位時間当たりのNOxトラップ量を積算してNOxトラップ総量を推定するようにしている。また、さらにNOxトラップ総量の推定精度を向上させるために、前記第一の補正係数に、単位時間当たりのNOx排出量に応じて設定される第二の補正係数と、NOxトラップ触媒の温度に応じて設定される第三の補正係数と、を乗じることによって補正の精度を向上させる方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for improving the estimation accuracy of the total amount of NOx traps. In the method of Patent Document 1, the estimation accuracy of the NOx trap amount per unit time is improved by considering that the NOx trap amount per unit time varies depending on the total amount of NOx traps. Specifically, NOx per unit time is multiplied by a NOx trap amount per unit time multiplied by a correction coefficient (hereinafter referred to as a first correction coefficient) set in accordance with a total NOx trap amount prepared in advance. The trap amount is corrected, and the corrected NOx trap amount per unit time is integrated to estimate the total NOx trap amount. Further, in order to further improve the estimation accuracy of the total NOx trap amount, the first correction factor is set according to the second correction factor set according to the NOx emission amount per unit time and the temperature of the NOx trap catalyst. A method of improving the accuracy of correction by multiplying by a third correction coefficient set in the above is disclosed.
上記特許文献1に記載の方法では、前述のように単位時間当たりのNOxトラップ量がNOxトラップ総量の大きさにより変化することを考慮する方法のため、その点では推定精度の向上が期待できると思われる。しかしながら、NOx触媒はNOx触媒内部のトラップ材にNOxを化学的にトラップするものであるため、単位時間当たりのNOxトラップ量は、特許文献1に記載のNOxトラップ総量、単位時間当たりのNOx排出量、NOxトラップ触媒の温度などに加えて、運転状態によって変化する排気ガスの状態、例えば、排気ガスの流速や排気ガスの温度、NOx触媒に最大でトラップ可能なNOxトラップ総量など、さまざまなパラメータによって変化する。この点を考慮しなければ、NOxトラップ総量の推定値と実際のNOxトラップ総量との間にずれが生じて、NOxトラップ総量の推定精度の向上は充分とは言えない。また、特許文献1のように、単位時間当たりのNOxトラップ量とNOxトラップ総量の関係に、複数の補正係数を乗じることによって補正する方法では、パラメータの増加に伴い、誤差が累積するため、NOxトラップ総量の推定値と実際のNOxトラップ総量との間のずれが生じて、NOxトラップ総量の推定精度が悪くなる恐れがある。 In the method described in Patent Document 1, since it is a method that considers that the amount of NOx traps per unit time varies depending on the total amount of NOx traps as described above, improvement in estimation accuracy can be expected in that respect. Seem. However, since the NOx catalyst chemically traps NOx in the trap material inside the NOx catalyst, the NOx trap amount per unit time is the total amount of NOx traps described in Patent Document 1 and the NOx emission amount per unit time. In addition to the temperature of the NOx trap catalyst, etc., the exhaust gas state varies depending on the operating state, for example, the exhaust gas flow rate, the temperature of the exhaust gas, and the total amount of NOx traps that can be trapped at the maximum in the NOx catalyst. Change. If this point is not taken into account, a deviation occurs between the estimated value of the total NOx trap amount and the actual total NOx trap amount, and it cannot be said that the estimation accuracy of the total NOx trap amount is sufficiently improved. Further, as in Patent Document 1, in the method of correcting by multiplying the relationship between the NOx trap amount per unit time and the total NOx trap amount by a plurality of correction coefficients, errors accumulate as the parameters increase. There is a possibility that a deviation between the estimated value of the total trap amount and the actual total NOx trap amount may occur, and the estimation accuracy of the total NOx trap amount may deteriorate.
上記のような問題を解決する方法としては、例えば、単位時間当たりのNOxトラップ量を、運転状態によって変化するさまざまなパラメータを軸にした多次元マップから算出する方法が考えられるが、この場合、膨大なメモリ容量が必要となるため、メモリのコストアップを招くことになる。一方で、コストアップを避けるために、メモリ容量を抑えれば、限られた条件しか考慮できなくなり、推定精度の悪化を招くことになる。 As a method for solving the above problem, for example, a method of calculating the NOx trap amount per unit time from a multi-dimensional map with various parameters changing depending on the operation state can be considered. Since a huge memory capacity is required, the cost of the memory is increased. On the other hand, if the memory capacity is reduced in order to avoid an increase in cost, only limited conditions can be taken into account, leading to deterioration in estimation accuracy.
また、上記のような問題を解決する別の方法として、単位時間当たりのNOxトラップ量が図8のような減少傾向を有していることを利用して、単位時間当たりのNOxトラップ量を、時間をパラメータとする関数で近似し、該関数を運転状態に応じて変化させる方法が考えられる。すなわち、単位時間当たりのNOxトラップ量は、時間が経過するにつれて減少していき、NOx触媒に最大でトラップ可能なNOxトラップ総量(以下、NOxトラップ総量最大値という。)に達した時にゼロになるという特徴を有しており、運転状態が変化すると、NOxトラップ総量量大値に達するまでの時間Tが変化すると考えることができる。一方で、NOxトラップ総量最大値BはNOx触媒の性能仕様などによって予め定めることができ、NOxトラップ総量最大値Bは時刻t=0からt=Tに至るまでの単位時間当たりのNOxトラップ量を示すグラフ(図8)の面積と一致することから、運転状態が変化したときには、前記面積がNOxトラップ総量最大値Bの値と一致するように、NOxトラップ総量量大値Bに達するまでの時間Tを変化させるような関数を設定すれば、運転状態の変化に応じた補正を行うことができる。具体的には、下記時間をパラメータとする関数である関係式(1)と関係式(2)を用いて、運転状態の変化を考慮した単位時間当たりのNOxトラップ量を推定することができる。 Further, as another method for solving the above-described problem, the NOx trap amount per unit time is reduced using the fact that the NOx trap amount per unit time has a decreasing tendency as shown in FIG. A method of approximating with a function using time as a parameter and changing the function according to the operating state is conceivable. That is, the NOx trap amount per unit time decreases as time elapses, and becomes zero when reaching the maximum NOx trap amount that can be trapped in the NOx catalyst (hereinafter referred to as the maximum NOx trap amount). It can be considered that when the operating state changes, the time T until the total amount of NOx trap total amount reaches the maximum value changes. On the other hand, the maximum NOx trap amount B can be determined in advance according to the performance specifications of the NOx catalyst, and the maximum NOx trap amount B is the NOx trap amount per unit time from time t = 0 to t = T. The time until the NOx trap total amount large value B is reached so that the area matches the value of the NOx trap total amount maximum value B when the operating state changes because it matches the area of the graph shown in FIG. If a function that changes T is set, correction according to changes in the operating state can be performed. Specifically, using the relational expressions (1) and (2), which are functions using the following time as a parameter, it is possible to estimate the NOx trap amount per unit time in consideration of changes in the operating state.
しかしながら、このような時間をパラメータとする関数を用いた方法では、運転状態が変わる度に別の関数として読み込む必要が生じる。すなわち、運転状態が変わる度に、前記関数の面積が前記NOxトラップ総量最大値Bと等しくなるようなTを演算し、今回の運転状態における前記関数を決定した上で、該関数における現在時刻tを算出することが必要となり、前記NOxトラップ総量推定における処理ルーチンの時間が大きくなるため、NOxトラップ総量を更新する間隔が長くなり、NOxトラップ総量の推定精度の悪化を招くことになる。図9、図10を用いて具体的に説明する。 However, in such a method using a function with time as a parameter, it is necessary to read it as another function every time the operating state changes. That is, every time the operating state changes, T is calculated so that the area of the function becomes equal to the maximum NOx trap total amount B, and the function in the current operating state is determined, and then the current time t in the function is calculated. Since the processing routine time in the NOx trap total amount estimation becomes longer, the interval for updating the NOx trap total amount becomes longer, and the estimation accuracy of the NOx trap total amount is deteriorated. This will be specifically described with reference to FIGS.
図9は運転状態の変化を考慮しない場合のNOxトラップ総量推定フローを示している。まず、ステップ1でエンジンの運転状態、ステップ2でNOx触媒の状態が検出され、ステップ1及び2で検出された値に基づいて、NOxトラップ総量最大値B、NOx触媒への単位時間当たりのNOx流入量Aが推定される(ステップ3、4)。その後、単位時間当たりのNOxトラップ量とNOxトラップ総量のマップから、単位時間当たりのNOxトラップ量が決定される(ステップ5)。そして、ステップ5で決定した単位時間当たりのNOxトラップ量に処理ルーチンの所定時間Δtを乗じて、それを前回のNOxトラップ総量に加算することによって、現在のNOxトラップ総量xを算出される(ステップ6)。 FIG. 9 shows a NOx trap total amount estimation flow in the case where the change of the operation state is not taken into consideration. First, the operating state of the engine is detected in step 1, the state of the NOx catalyst is detected in step 2, and the maximum NOx trap amount B, NOx per unit time to the NOx catalyst, based on the values detected in steps 1 and 2. The inflow amount A is estimated (steps 3 and 4). Thereafter, the NOx trap amount per unit time is determined from the map of the NOx trap amount per unit time and the total NOx trap amount (step 5). Then, the present NOx trap total amount x is calculated by multiplying the NOx trap amount per unit time determined in Step 5 by the predetermined time Δt of the processing routine and adding it to the previous NOx trap total amount (Step). 6).
これに対して、図10は時間をパラメータとする関数を用いて運転状態の変化を考慮した場合のNOxトラップ総量推定フローを示している。まず、ステップ1でエンジンの運転状態、ステップ2でNOx触媒の状態が検出され、ステップ1及び2で検出された値に基づいて、NOxトラップ総量最大値B、運転状態に応じて設定される次数p、NOx触媒への単位時間当たりのNOx流入量Aが推定される(ステップ3〜5)。 On the other hand, FIG. 10 shows a NOx trap total amount estimation flow when a change in the operating state is taken into consideration using a function with time as a parameter. First, the engine operating state is detected in step 1, the NOx catalyst state is detected in step 2, and the NOx trap total maximum value B, the order set in accordance with the operating state, based on the values detected in steps 1 and 2. p, NOx inflow amount A per unit time to the NOx catalyst is estimated (steps 3 to 5).
次に、ステップ6〜ステップ13で、今回の運転状態におけるNOxトラップ総量量大値Bに達するまでの時間Tが算出される。まず、ステップ6でNOxトラップ総量量大値Bに達するまでの仮の時間Tが設定され、その値に基づいてステップ7で関係式(2)より仮の係数kが算出される。次に、関係式(1)を用いて、時刻t=Tになるまで単位時間当たりのNOxトラップ量に処理ルーチンの所定時間Δtを乗じて、積算することが繰り返される(ステップ8〜12)。続いて、仮の時間Tまで積算した量、すなわちNOxトラップ総量x0と、予め定められたNOxトラップ総量最大値Bの差を算出し、その差が所定の閾値以下であるか否かが判定される(ステップ13)。その結果、前記差が所定値以下であればTが適当であるとして、ステップ15に進む。一方で、前記差が所定値以上であればTが適当でないと判断して、Tを修正(ステップ14)した上で、ステップ6〜13を繰り返し、Tが適当になるまでTが修正される。以上のステップを経て、今回の運転状態におけるTを決定して、今回の運転状態における単位時間当たりのNOxトラップ量の時間をパラメータとする関数、すなわち関係式(1)と関係式(2)が決定される。
Next, in
続いて、ステップ15〜ステップ20で、前記今回の運転状態における単位時間当たりのNOxトラップ量の時間をパラメータとする関数における現在時刻、すなわち、NOxトラップ総量が0の状態から前記今回の運転状態が定常的に続いた場合に、前回のNOxトラップ総量に到達するまでの所要時間が算出される。まず、関係式(1)における時刻0から、単位時間当たりのNOxトラップ量に処理ルーチンの所定時間Δtを乗じて、それを積算することが、前回のNOxトラップ総量に到達するまで繰り返される(ステップ15〜20)。そして、前回のNOxトラップ総量に到達した時間t0が、今回の運転状態における関係式(1)の現在時刻として、次のステップに進む。そして、ステップ21で、現在設定されているT、t0を、関係式(1)に導入することにより、今回の運転状態における単位時間当たりのNOxトラップ量が決定される。
Subsequently, in
次に、ステップ21で決定した単位時間当たりのNOxトラップ量に処理ルーチンの所定時間Δtを乗じて、それを前回のNOxトラップ総量に加算することによって、現在のNOxトラップ総量xが算出される(ステップ22)。 Next, the current NOx trap total amount x is calculated by multiplying the NOx trap amount per unit time determined in step 21 by the predetermined time Δt of the processing routine and adding it to the previous NOx trap total amount ( Step 22).
以上のように、上記関係式(1)、(2)を用いて運転状態の変化を考慮した単位時間当たりのNOx量を推定する場合には、今回の運転状態におけるNOxトラップ総量量大値に達するまでの時間Tと、今回の運転状態における関係式(1)の現在時刻tと、を算出するための演算が必要となり、演算負荷の増加を招く。これに伴い、演算時間が増加し、単位時間当たりのNOxトラップ量を算出する際の計算時間(処理ルーチンの時間Δt)が大きくなるため、NOxトラップ総量を更新する間隔が長くなり、NOxトラップ総量の推定精度の悪化を招くことになる。 As described above, when estimating the NOx amount per unit time in consideration of the change in the operating state using the above relational expressions (1) and (2), the NOx trap total amount in the current operating state is set to a large value. A calculation for calculating the time T until the current time t and the current time t of the relational expression (1) in the current operating state is required, which increases the calculation load. Accordingly, the calculation time increases and the calculation time (processing routine time Δt) for calculating the NOx trap amount per unit time increases, so the interval for updating the NOx trap total amount becomes longer, and the NOx trap total amount This will cause a deterioration of the estimation accuracy.
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、単位時間当たりのNOxトラップ量に影響を与えるさまざまなパラメータを正しく考慮して単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度を向上させるとともに、少ないメモリ容量で前記単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度の向上が図れ、かつ演算負荷の増加を抑えることで処理ルーチンの時間が小さく、NOxトラップ総量をより短い間隔で更新できるようにして、NOxトラップ総量の推定精度を向上させた排気浄化装置の制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to correctly estimate the NOx trap amount per unit time by correctly considering various parameters that affect the NOx trap amount per unit time. In addition, the estimation accuracy of the NOx trap amount per unit time can be improved with a small memory capacity, and the processing routine time is reduced by suppressing an increase in the computation load, and the total NOx trap amount is updated at shorter intervals. An object of the present invention is to provide a control method for an exhaust gas purification apparatus that improves the estimation accuracy of the total amount of NOx traps.
前記した課題を解決するため、本発明に係るエンジンの排気浄化方法は、次のように構成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an exhaust gas purification method for an engine according to the present invention is configured as follows.
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、
エンジンの排気系にエンジンから排出される排気ガスに含まれる特定の排気成分をトラップする排気成分トラップ浄化装置を備え、該排気成分トラップ浄化装置にトラップした排気成分トラップ総量を推定する排気浄化装置の制御方法であって、
前記排気浄化装置は、前記排気成分トラップ浄化装置の性能仕様に基づいて予め定めた前記排気成分トラップ浄化装置に最大でトラップ可能な排気成分トラップ総量を表す排気成分トラップ総量最大値を記憶した第一記憶手段と、
エンジンの運転状態により変化する前記排気成分トラップ浄化装置に流入する排気ガスの状態によって変化する前記排気成分トラップ浄化装置のトラップ特性に基づいて予め定めたトラップ特性代用値を記憶した第二記憶手段と、
エンジンの運転状態に応じて予め定めた前記排気成分トラップ浄化装置に流入する単位時間当たりの特定排気成分の流入量を記憶した第三記憶手段と、を備え、
前記排気成分トラップ総量推定手段は、前記第一記憶手段から読みだした排気成分トラップ総量最大値と、前回算出した排気成分トラップ総量と、に基づいて残余トラップ可能率を算出し、
該残余トラップ可能率を、前記第二記憶手段から読みだしたトラップ特性代用値を次数として補正し、
該補正された残余トラップ可能率と、前記第三記憶手段から読みだした単位時間当たりの特定排気成分の流入量と、を乗算して現時点の単位時間当たりの排気成分トラップ量を算出し、
該現時点の単位時間当たりの排気成分トラップ量を前回算出した排気成分トラップ総量に加算して現時点の排気成分トラップ総量を推定することを特徴とする。
That is, the invention according to claim 1 of the present application is
An exhaust gas purification apparatus that includes an exhaust gas component trap purification device that traps a specific exhaust gas component contained in exhaust gas discharged from an engine in an exhaust system of the engine, and that estimates the total amount of exhaust gas component traps trapped in the exhaust gas component trap purification device A control method,
The exhaust purification device stores a first exhaust component trap total maximum value representing a total exhaust component trap amount that can be trapped at maximum in the exhaust component trap purification device determined in advance based on performance specifications of the exhaust component trap purification device. Storage means;
Second storage means for storing a trap characteristic substitute value determined in advance based on the trap characteristic of the exhaust component trap purifying device that changes according to the state of the exhaust gas flowing into the exhaust component trap purifying device that changes according to the operating state of the engine; ,
Third storage means for storing an inflow amount of the specific exhaust component per unit time flowing into the exhaust component trap purifying device that is predetermined according to the operating state of the engine,
The exhaust component trap total amount estimation means calculates a residual trap possibility rate based on the exhaust component trap total amount maximum value read from the first storage means and the exhaust component trap total amount calculated last time,
The remaining trap possibility rate is corrected with the trap characteristic substitute value read from the second storage means as the order,
Multiplying the corrected residual trap possibility rate and the inflow amount of the specific exhaust component per unit time read from the third storage means to calculate the exhaust component trap amount per unit time at present,
The present exhaust component trap amount per unit time is added to the previously calculated exhaust component trap total amount to estimate the current exhaust component trap total amount.
これによれば、排気成分トラップ総量最大値と現在の排気成分トラップ総量に基づいて算出した残余トラップ可能率を、エンジンの運転状態により変化する排気成分トラップ浄化装置のトラップ特性を示すトラップ特性代用値を次数として補正し、該補正された残余トラップ可能率に単位時間当たりの特定排気成分の流入量を乗じることによって単位時間当たりのNOxトラップ量を算出するようにしているため、単位時間当たりのトラップ量とトラップ総量の関係が運転状態により変化することが、より正しく考慮されて、単位時間当たりのトラップ量の推定精度が向上するとともに、少ないメモリ容量で前記運転状態による変化を考慮することによる推定精度の向上が図れ、さらには、時間をパラメータにしないようにして単位時間当たりのトラップ量を算出しているため、前述したようなトラップ総量量大値に達するまでの時間Tや現在時刻tの演算が不要となり、演算負荷が小さく、処理ルーチンの時間を小さくできるため、NOxトラップ総量をより短い間隔で更新できるようになり、NOxトラップ総量の推定精度が向上する。 According to this, the trap characteristic surrogate value indicating the trap characteristic of the exhaust component trap purifying device, which changes the remaining trap possibility rate calculated based on the maximum exhaust component trap total amount and the current exhaust component trap total amount according to the operating state of the engine. And the NOx trap amount per unit time is calculated by multiplying the corrected residual trap possibility rate by the inflow amount of the specific exhaust component per unit time. The relationship between the amount of traps and the total amount of traps varies depending on the operating conditions, more accurately considered, and the accuracy of estimating the amount of traps per unit time is improved. Accuracy can be improved, and moreover, time is not used as a parameter. Since the trap amount is calculated, the calculation of the time T and the current time t until reaching the large total trap amount as described above becomes unnecessary, the calculation load is small, and the processing routine time can be reduced. The total trap amount can be updated at shorter intervals, and the estimation accuracy of the total NOx trap amount is improved.
本発明において、好ましくは、前記トラップ特性代用値はエンジン回転数と、エンジン負荷と、排気ガス温度と、排気成分トラップ装置の温度と、に基づいて設定される(請求項2)。 In the present invention, preferably, the trap characteristic substitute value is set based on an engine speed, an engine load, an exhaust gas temperature, and an exhaust component trap device temperature.
これによれば、排気ガスに含まれる排気成分量及び排気ガスの流速と相関があるエンジン回転数とエンジン負荷と、残余トラップ可能率と相関がある排気ガス温度と排気成分トラップ装置の温度と、に基づいて前記トラップ特性代用値を設定するようにしているため、より正確に前記トラップ特性代用値による補正が行えるようになり、前記トラップ総量の推定精度を向上させることができる。 According to this, the engine speed and engine load correlated with the amount of exhaust component contained in the exhaust gas and the exhaust gas flow velocity, the exhaust gas temperature correlated with the remaining trap possibility rate, and the temperature of the exhaust component trap device, Therefore, the trap characteristic substitute value is set based on the trap characteristic substitute value, so that the correction with the trap characteristic substitute value can be performed more accurately, and the estimation accuracy of the total trap amount can be improved.
またさらに、本発明において、好ましくは、前記排気成分トラップ総量最大値は前記排気成分トラップ浄化装置の劣化に応じて変更される(請求項3)。 Still further, in the present invention, preferably, the maximum value of the exhaust component trap total amount is changed according to deterioration of the exhaust component trap purifying device (claim 3).
これによれば、前記排気成分トラップ総量最大値が劣化によって変化することを考慮しているため、残余トラップ可能率の推定精度が向上し、前記トラップ総量の推定精度が向上する。 According to this, since it is considered that the exhaust component trap total maximum value changes due to deterioration, the estimation accuracy of the residual trap possibility rate is improved, and the estimation accuracy of the trap total amount is improved.
またさらに、本発明において、好ましくは、前記排気成分トラップ浄化装置はNOx吸蔵還元触媒である(請求項4)。 Still further, in the present invention, preferably, the exhaust component trap purifying device is a NOx occlusion reduction catalyst (claim 4).
これによれば、本発明は、特に、NOx吸蔵還元触媒のようなトラップ量を直接測定することが難しい排気成分トラップ浄化装置において好適に利用される。 According to this, the present invention is suitably used particularly in an exhaust component trap purifying apparatus in which it is difficult to directly measure the trap amount, such as a NOx storage reduction catalyst.
本発明によれば、単位時間当たりのNOxトラップ量に影響を与えるさまざまなパラメータを考慮してNOxトラップ総量の推定精度を向上させるとともに、少ないメモリ容量で前記運転状態による変化を考慮することによる推定精度の向上が図れ、かつ演算負荷の増加を抑えることで処理ルーチンの時間が小さく、NOxトラップ総量をより短い間隔で更新できるため、NOxトラップ総量の推定精度を向上させることができる。 According to the present invention, the estimation accuracy of the total amount of NOx traps is improved in consideration of various parameters that affect the amount of NOx traps per unit time, and the estimation is made by considering changes due to the operating state with a small memory capacity. Since the accuracy can be improved and the increase in the calculation load is suppressed, the processing routine time is reduced, and the total amount of NOx traps can be updated at shorter intervals. Therefore, the estimation accuracy of the total amount of NOx traps can be improved.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図1は、本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図であり、図2は、図1に示す車両の制御システムを示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the following description of the embodiment is merely an example. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a control system for the vehicle shown in FIG.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る車両1は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両であり、エンジン10と、エンジン10により駆動されるジェネレータ20と、ジェネレータ20により発電される電力が充電可能な高電圧・大容量のバッテリ30と、エンジン10の駆動によるジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30の放電電力により駆動される走行用モータ40とを有している。
As shown in FIG. 1, a vehicle 1 according to an embodiment of the present invention is a so-called series hybrid vehicle, and is charged with an
また、車両1では、ジェネレータ20、バッテリ30及び走行用モータ40の間にインバータ50が設けられ、インバータ50を介してジェネレータ20の発電電力をバッテリ30及び/又は走行用モータ40に供給することができるとともに、バッテリ30の放電電力を走行用モータ40に供給することができるように構成されている。
In the vehicle 1, an
走行用モータ40は、ジェネレータ20の発電電力及びバッテリ30の放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動され、この走行用モータ40の駆動力がデファレンシャル装置60を介して駆動輪としての左右の前輪61、62に伝達され、これによって、車両1が走行できるようになっている。なお、走行用モータ40はジェネレータとしても作動可能であり、車両1の減速時にはジェネレータとして作動し、発電した電力をバッテリ30に充電することができるようになっている。
The traveling
車両1では、エンジン10は、ジェネレータ20における発電のためにのみ用いられており、本実施形態では、エンジン10として、これに限定されるものではないが、水素燃料タンク70に貯留されている水素ガスが燃料として供給される水素エンジンが用いられる。水素エンジンは、燃料の水素やエンジン内の潤滑油(メタリングオイル)が燃焼する際に、高温で燃焼するため、吸気空気中の窒素と酸素が結合するため、排気ガスにNOxが含まれる。
In the vehicle 1, the
図2に示すように、エンジン10は、ツインロータ式のロータリエンジンであって、ロータハウジング11のトロコイド面に3点で接して3つの作動室を画成するロータ12を備え、該ロータ12が回転することにより出力軸としてのエキセントリックシャフト13が回転されるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
エンジン10では、ロータハウジング11には吸気通路14と排気通路15が接続され、吸気通路14には、スロットル弁16と予混合方式によって燃料供給を行う場合に水素ガスを噴射するための水素インジェクタ17とが設けられ、排気通路15には、排気ガスに含まれるNOxを浄化するための排気成分トラップ浄化装置であるNOxトラップ還元触媒(以下、NOx触媒という。)80が配設されている。このNOx触媒80は、リーン運転時にNOxを吸蔵する一方、リッチ運転されることにより吸蔵したNOxがパージされる。
In the
ロータハウジング11にはまた、水素ガスを噴射するための水素インジェクタ18及び点火プラグ19がロータハウジング11の作動室を臨むようにして取り付けられている。なお、図2において吸気通路14及び排気通路15に図示した矢印は、吸気又は排気の流れを示している。
A
また、車両1には、バッテリ30に出入りする電流及びバッテリ30の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ(バッテリ残容量検出手段)101と、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ102と、車速を検出する車速センサ103と、エンジン10の回転数を検出するエンジン回転数センサ104と、空燃比を検出する空燃比センサ105と、NOx触媒80の温度を検出する触媒温度検出センサ106と、NOx触媒上流の排気ガス温度を検出する排気ガス温度センサ108とが搭載されている。
In addition, the vehicle 1 includes a battery current / voltage sensor (battery remaining capacity detecting means) 101 that detects a current flowing in and out of the battery 30 and a voltage of the battery 30, and an accelerator that detects an amount of depression of an accelerator pedal (accelerator opening). An
車両1にはまた、該車両1に関係する構成を総合的に制御するコントロールユニット100が設けられ、このコントロールユニット100には、バッテリ電流・電圧センサ101、アクセル開度センサ102、車速センサ103、エンジン回転数センサ104、空燃比センサ105及び触媒温度検出センサ106などからの各種信号が入力されるようになっている。コントロールユニット100はまた、インバータ50、スロットル弁アクチュエータ107、水素インジェクタ17、18及び点火プラグ19などに制御信号を出力することができるようになっている。
The vehicle 1 is also provided with a
コントロールユニット100は、インバータ50を制御することにより、走行用モータ40の駆動を、バッテリ30からの放電電力でのみ行う態様と、ジェネレータ20からの発電電力でのみ行う態様と、バッテリ30および燃料タンク20の両方からの電力で行う態様とが切換可能となっている。また、後述するNOxトラップ総量推定に係る第一記憶手段〜第三記憶手段を具備している。
The
コントロールユニット100によって制御されるエンジン10は、通常は、燃費向上のために、理論空燃比よりもリーンなリーン空燃比(例えば、空気過剰率λ=2.3)で運転されると共に、燃費向上のためにもっとも効率のよい所定回転数での一定回転数(例えば2000rpm)での定回転数運転とされる。
The
NOx触媒80でのNOxトラップ総量があらかじめ設定された所定量以上に増大すると、エンジン10は、理論空燃比またはそれ以下のリッチ空燃比となるリッチ運転に切換えられる(例えば、空気過剰率λ=1での運転)。リッチ運転は、NOx触媒80でのNOx吸蔵量が十分に低減されたある下限値(例えば0%)以下になるまで実行されるが、実施形態では、NOx吸蔵量が下限値まで低減するのに十分な時間に設定された所定時間(例えば10秒)だけ行うようになっている。なお、エンジン回転数は、リーン運転時と同じ所定回転数での一定回転数とされる。勿論、NOx触媒80でのNOx吸蔵量が十分に低減された後は、エンジン10は再びリーン運転へと復帰されることになる。
When the total amount of NOx traps in the NOx catalyst 80 increases to a predetermined amount or more that is set in advance, the
NOx触媒80に吸蔵されたNOxをパージするためにリッチ運転に切り替えるタイミングを判断するための判断基準となるNOxトラップ総量は直接測定することができないため、推定によって求められる。このとき、NOxトラップ総量の推定精度が悪いと、まだNOxを吸蔵できるのにもかかわらずNOx放出処理が開始される、あるいは、すでにNOxが完全に放出されているにもかかわらず無駄にNOx放出処理が続けられることになり、燃費性能の悪化を招いてしまう。一方、実際よりも少ない量のNOxトラップ総量が推定されたときには、すでにNOxを吸蔵できないにもかかわらずNOx放出処理が開始されない、あるいは、まだNOxが完全に放出されていないにもかかわらず早々とNOx放出処理が終了することになり、排気ガス浄化性能の悪化を招いてしまう。そのため、本発明では、次に説明する方法によって、NOxトラップ総量を推定よく精度する。 The total amount of NOx traps, which is a criterion for determining the timing for switching to rich operation in order to purge NOx occluded in the NOx catalyst 80, cannot be directly measured, and is thus obtained by estimation. At this time, if the estimation accuracy of the total amount of NOx traps is poor, the NOx release process is started even though NOx can still be occluded, or NOx is released even though NOx has already been completely released. Processing will be continued, leading to deterioration of fuel efficiency. On the other hand, when the total amount of NOx trap that is smaller than the actual amount is estimated, the NOx release process is not started even though the NOx can not be occluded already, or the NOx is not yet completely released, but soon. As a result, the NOx releasing process ends, and the exhaust gas purification performance deteriorates. Therefore, in the present invention, the total amount of NOx traps is accurately estimated by the method described below.
図3は本発明におけるNOxトラップ総量推定のフローチャートである。まず、ステップ1でエンジンの運転状態を観測するために、エンジン回転数、エンジン負荷、排気ガス温度などが検出される。次に、ステップ2で、NOx触媒の状態を観測するために、NOx触媒温度、前回算出したNOxトラップ総量などが検出される。NOx触媒は、化学的にNOxをトラップするものであるため、エンジンの運転状態により変化するNOx触媒に流入する排気ガスの状態、すなわち排気ガスの流速や温度、排気ガスに含まれるNOx量によって変化するとともに、エンジンの運転状態により変化するNOx触媒に流入する排気ガスの状態により変化するNOx触媒の状態、すなわちNOx触媒温度や、NOx触媒にトラップされているNOxトラップ総量によって、トラップ特性は変化する。そのため、このようなトラップ特性を判断するためのパラメータとして、まず、ステップ1とステップ2の情報が取得される。 FIG. 3 is a flowchart of NOx trap total amount estimation in the present invention. First, in order to observe the operating state of the engine in step 1, engine speed, engine load, exhaust gas temperature, etc. are detected. Next, in step 2, in order to observe the state of the NOx catalyst, the NOx catalyst temperature, the previously calculated total amount of NOx traps, and the like are detected. Since the NOx catalyst chemically traps NOx, it varies depending on the state of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, which varies depending on the engine operating state, that is, the flow rate and temperature of the exhaust gas, and the amount of NOx contained in the exhaust gas. At the same time, the trap characteristics change depending on the state of the NOx catalyst that changes depending on the state of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst that changes depending on the operating state of the engine, that is, the NOx catalyst temperature and the total amount of NOx traps trapped in the NOx catalyst. . Therefore, first, the information of step 1 and step 2 is acquired as a parameter for determining such trap characteristics.
続いて、ステップ3で、NOxトラップ総量最大値Bが設定される。具体的には、第一記憶手段に記憶されたNOx触媒の性能仕様に基づいて予め定めたエンジン負荷とエンジン回転数をパラメータとするNOxトラップ総量最大値のマップを参照し、ステップ1で検出されたエンジン回転数とエンジン負荷に対応するデータを読み取ることにより、NOxトラップ総量最大値が設定される。NOxトラップ総量最大値Bは、エンジンの運転状態により変化し、その特性は様々な運転状態におけるNOx触媒の性能仕様として定まるため、実験結果に基づいて予め定めることができる。具体的には、例えば、排気ガスの流速や温度、触媒の温度と相関があるエンジン回転数とエンジン負荷に対するNOxトラップ総量最大値Bの変化を、実験結果に基づいて、予めマップにしたものを参照して、NOxトラップ総量最大値Bを設定することで、運転状態により変化するNOxトラップ総量最大値を精度良く推定することができる。また、図4、図5に示すフローを用いることにより、さらに精度のよいNOxトラップ総量最大値を設定することができる。図4はNOxトラップ総量最大値設定フロー、図5はNOxトラップ総量最大値の補正係数Kn設定フローである。ステップ32のように、NOxトラップ最大値を前記エンジン回転数とエンジン負荷に加えて、排気ガス温度やNOx触媒温度をパラメータとするマップを用いることで、NOxトラップ総量最大値の精度を高めることができる。また、NOx触媒の劣化に応じて小さくなるように設定される補正係数を前記NOxトラップ総量最大値に乗じることにより、NOx触媒の劣化を考慮することで、NOxトラップ総量最大値の精度をさらに高めることができる(ステップ33、ステップ34)。劣化を判断する方法については、特に限定されないが、例えば、本実施例のようにNOx放出処理回数に応じて判断することができる(ステップ331〜ステップ334)。 Subsequently, in step 3, the maximum NOx trap amount B is set. Specifically, the NOx trap total amount maximum value using the engine load and engine speed determined in advance as parameters based on the NOx catalyst performance specifications stored in the first storage means is detected in step 1. The maximum NOx trap total value is set by reading the data corresponding to the engine speed and the engine load. The maximum NOx trap total value B varies depending on the operating state of the engine, and its characteristics are determined as performance specifications of the NOx catalyst in various operating states, and can be determined in advance based on experimental results. Specifically, for example, a map of changes in NOx trap total maximum value B with respect to engine speed and engine load that correlate with exhaust gas flow velocity and temperature, and catalyst temperature, based on experimental results. Referring to the NOx trap total amount maximum value B, it is possible to accurately estimate the NOx trap total amount maximum value that changes depending on the operation state. Further, by using the flow shown in FIGS. 4 and 5, it is possible to set the maximum NOx trap total maximum value with higher accuracy. FIG. 4 is a flow chart for setting the maximum NOx trap total amount, and FIG. 5 is a flow for setting the correction coefficient Kn for the maximum NOx trap total amount. As in step 32, the accuracy of the maximum NOx trap total value can be increased by adding the maximum NOx trap value to the engine speed and the engine load and using a map with exhaust gas temperature and NOx catalyst temperature as parameters. it can. Further, by multiplying the NOx trap total amount maximum value by a correction coefficient that is set so as to decrease according to the deterioration of the NOx catalyst, the accuracy of the NOx trap total amount maximum value is further improved by taking the NOx catalyst deterioration into consideration. (Step 33, Step 34). The method for determining the deterioration is not particularly limited. For example, it can be determined according to the number of NOx releasing processes as in the present embodiment (steps 331 to 334).
続いて、図3のステップ4で、NOx触媒のトラップ特性を表すトラップ特性代用値pが設定される。具体的には、第二記憶手段に記憶されたNOx触媒のトラップ特性に基づいて予め定めたエンジン負荷、エンジン回転数、排気ガスの温度、NOx触媒温度をパラメータとするトラップ特性代用値pのマップを参照し、ステップ1で検出されたエンジン回転数、エンジン負荷、排気ガス温度、ステップ2で検出されたNOx触媒温度に対応するデータを読み取ることにより、トラップ特性代用値pが設定される。前述したように、NOx触媒のトラップ特性はエンジンの運転状態により変化するNOx触媒に流入する排気ガスの状態やNOx触媒の状態によって変化する。そこで、本発明では、このようなNOx触媒のトラップ特性を、さまざまな運転状態により変化するトラップ特性に関係する様々なパラメータに基づいて設定される数値に置き換えたトラップ特性代用値pで表現する。例えば、このトラップ特性代用値pは、排気ガスに含まれるNOx量や排気ガスの流速と相関があるエンジン回転数、エンジン負荷と、残余トラップ可能率と相関がある排気ガス温度とNOx触媒温度を変化させた時のトラップ特性として、予め実験などによって定めておく。 Subsequently, in Step 4 of FIG. 3, a trap characteristic substitute value p representing the trap characteristic of the NOx catalyst is set. Specifically, a map of the trap characteristic substitute value p using parameters determined in advance based on the trap characteristics of the NOx catalyst stored in the second storage means, such as engine load, engine speed, exhaust gas temperature, and NOx catalyst temperature. , The trap characteristic substitute value p is set by reading data corresponding to the engine speed, engine load, exhaust gas temperature detected in step 1 and NOx catalyst temperature detected in step 2. As described above, the trap characteristic of the NOx catalyst varies depending on the state of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst and the state of the NOx catalyst, which vary depending on the operating state of the engine. Therefore, in the present invention, such trap characteristics of the NOx catalyst are expressed by a trap characteristic substitute value p in which values are set based on various parameters related to trap characteristics that change depending on various operating conditions. For example, the trap characteristic substitute value p is obtained by calculating the engine speed, the engine load correlated with the NOx amount contained in the exhaust gas and the exhaust gas flow velocity, and the exhaust gas temperature and the NOx catalyst temperature correlated with the remaining trap possibility rate. The trap characteristics when changed are determined in advance by experiments or the like.
続いて、ステップ5で、NOx触媒に流入する単位時間当たりのNOx流入量Aが推定される。具体的には、第三記憶手段に記憶されたエンジン負荷とエンジン回転数をパラメータとする単位時間当たりのNOx流入量Aのマップを参照し、ステップ1で検出されたエンジン回転数とエンジン負荷に対応するデータを読み取ることにより、単位時間当たりのNOx流入量Aが設定される。 Subsequently, in step 5, the NOx inflow amount A per unit time flowing into the NOx catalyst is estimated. Specifically, referring to the map of NOx inflow amount A per unit time using the engine load and engine speed stored in the third storage means as parameters, the engine speed and engine load detected in step 1 are By reading the corresponding data, the NOx inflow amount A per unit time is set.
続いて、ステップ6で、単位時間当たりのNOxトラップ量yが推定される。該単位時間当たりのNOxトラップ量yは、ステップ3で設定されたNOxトラップ総量最大値Bと、前回算出したNOxトラップ総量xと、に基づいて残余トラップ可能率を算出し、該残余トラップ可能率を、ステップ4で設定されたトラップ特性代用値pを次数として補正し、該補正された残余トラップ可能率と、ステップ4で推定された単位時間当たりのNOx流入量Aと、を乗算することにより現時点の単位時間当たりのトラップ量が算出される。具体的には、下記関係式(3)に、ステップ3で設定されたNOxトラップ総量最大値Bと、前回算出したNOxトラップ総量xと、ステップ4で設定されたトラップ特性代用値pと、ステップ5で推定された単位時間当たりのNOx流入量Aと、を導入することにより、単位時間当たりのNOxトラップ量yが算出される。
次に、関係式(3)の導出の考え方を説明する。前述したように、運転状態による変化を考慮した単位時間当たりのNOxトラップ量は、時間をパラメータとする関係式(1)と関係式(2)で表すことはできるが、運転状態が変わる度に、前記関数の面積が前記NOxトラップ総量最大値Bと等しくなるようなTを演算し、今回の運転状態における前記関数を決定した上で、該関数における現在時刻tを算出することが必要となるため、前記NOxトラップ総量推定における処理ルーチンの時間が大きくなり、NOxトラップ総量の推定精度の悪化を招くことになる。 Next, the concept of deriving the relational expression (3) will be described. As described above, the NOx trap amount per unit time in consideration of changes due to the operating state can be expressed by the relational expression (1) and the relational expression (2) using time as a parameter, but every time the driving state changes. It is necessary to calculate T in which the area of the function is equal to the total NOx trap total value B, determine the function in the current operating state, and then calculate the current time t in the function. Therefore, the processing routine time in the NOx trap total amount estimation is increased, and the estimation accuracy of the NOx trap total amount is deteriorated.
そこで、本発明では、単位時間当たりのNOx量について、NOx触媒の特性が正しく表現されており、かつ、現在時刻tを含まない関係式を導出する。まず、現在時刻tを含まないようにするために関係式(1)を時間積分する。ここで、yを時間積分すれば、NOxトラップ総量xになると考えることができるため、次の関係式が導かれる。
このとき、NOx触媒の特性上、現在時刻t=0においては、NOxトラップ総量x=0と考えることができるため、上記関係式(4)は次のように導くことができる。
また、上記関係式(5)に関係式(1)を適用することで、次の関係式が得られる。
さらに、時刻TのNOxトラップ総量xはNOxトラップ総量最大値Bと一致すると考えることができるため、関係式(5)と関係式(2)から、次の関係式が得られる。
ここで、関係式(6)に関係式(2)を適用することで、次の関係式が得られる。
そして、簡略化するために、関係式(8)の両辺を(-T)P+1で割って、関係式(7)を適用すると次の関係式が得られる。
ここで、pは運転状態に応じて設定されるトラップ特性代用値であり、p/(p+1)をpに置き換えても実質的な意味は同じであるため、簡略化して、関係式(3)が導かれる。 Here, p is a trap characteristic surrogate value set according to the operating state, and even if p / (p + 1) is replaced with p, the substantial meaning is the same. Is guided.
この関係式(3)は単位時間当たりのNOxトラップ量yとNOxトラップ総量との関係が、図6のような曲線関係にあることを表している。すなわち、NOxトラップ総量xが0の時には単位時間当たりのNOxトラップ量yはNOx触媒に流入する単位時間当たりのNOx流入量Aと等しくなり、NOxトラップ総量xが大きくなるにつれて、単位時間当たりのNOxトラップ量yは減少していき、NOxトラップ総量がNOxトラップ総量最大値Bに達した時に、単位時間当たりのNOxトラップ量yは0になるというNOx触媒の特性が正しく表現されている。次に、図7を用いて、トラップ特性代用値pを変化させたときの単位時間当たりのNOxトラップ量yとNOxトラップ総量xの関係の変化を説明する。 This relational expression (3) indicates that the relationship between the NOx trap amount y per unit time and the total NOx trap amount is a curve relationship as shown in FIG. That is, when the NOx trap total amount x is 0, the NOx trap amount y per unit time becomes equal to the NOx inflow amount A per unit time flowing into the NOx catalyst, and as the NOx trap total amount x increases, the NOx per unit time is increased. The trap amount y decreases, and the NOx catalyst characteristic that the NOx trap amount y per unit time becomes 0 when the NOx trap total amount reaches the NOx trap total maximum value B is correctly expressed. Next, changes in the relationship between the NOx trap amount y and the NOx trap total amount x per unit time when the trap characteristic substitute value p is changed will be described with reference to FIG.
図7(a)は図3のステップ4で設定されるトラップ特性代用値pが大きい場合、(b)は図3のステップ4で設定されるトラップ特性代用値pが小さい場合を表している。このように、トラップ特性代用値pを変化させると、前述したNOxトラップ触媒の基本的な特性であるNOxトラップ総量xが0の時には単位時間当たりのNOxトラップ量はNOx触媒に流入する単位時間当たりのNOx流入量Aと等しくなり、NOxトラップ総量がNOxトラップ総量最大値Bに達した時に単位時間当たりのNOxトラップ量yは0になるという特徴を維持しつつ、NOxトラップ総量が0からNOxトラップ総量最大値Bまでの曲線の曲率を変化させることができるため、単位時間当たりのNOxトラップ量とNOxトラップ総量の関係が運転状態により変化することがより正しく考慮されて、単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度が向上する。また、運転状態に応じて変化するトラップ特性をトラップ特性代用値pとして1つの数値で表現しているため、複数の補正係数を乗じる場合などに生じる誤差の累積は少なく、より正しい補正ができるため、単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度が向上する。さらに、NOxトラップ総量最大値が運転状態により変化することを考慮できるようにしているため、単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度が向上する。さらに、トラップ特性代用値pはNOx触媒のトラップ特性に影響を与える様々なパラメータ、具体的には、エンジン回転数と、エンジン負荷と、排気ガス温度と、NOx触媒温度と、に基づいて決定されるため、より正確な補正が可能となり、単位時間当たりのNOxトラップ量の推定精度が向上する。さらに、予め用意するマップは第一記憶手段に記憶されたNOxトラップ総量最大値B、第二記憶手段に記憶されたトラップ特性代用値p、第三記憶手段に記憶された単位時間当たりのNOxトラップ流入量A、に抑えているため、少ないメモリ容量で前記運転状態による変化を考慮することによる推定精度の向上を実現できる。また、排気ガス温度とNOx触媒温度とも相関があるエンジン回転数とエンジン負荷に基づいて、トラップ特性代用値pを決定するようにすれば、メモリ容量をさらに小さくできる。さらに、前記関係式(3)は時間をパラメータにしないようにして算出しているため、前述したようなトラップ総量量大値に達するまでの時間Tや現在時刻tの演算が不要となり、演算負荷が小さく、処理ルーチンの時間を小さくできるため、NOxトラップ総量をより短い間隔で更新できるようになり、NOxトラップ総量の推定精度が向上する。 7A shows a case where the trap characteristic substitute value p set in step 4 of FIG. 3 is large, and FIG. 7B shows a case where the trap characteristic substitute value p set in step 4 of FIG. 3 is small. As described above, when the trap characteristic substitute value p is changed, the NOx trap amount per unit time per unit time flowing into the NOx catalyst when the NOx trap total amount x, which is the basic characteristic of the NOx trap catalyst described above, is zero. NOx trap total amount from 0 to NOx trap while maintaining the feature that NOx trap amount y per unit time becomes zero when NOx trap total amount reaches NOx trap total maximum value B. Since the curvature of the curve up to the total maximum value B can be changed, it is more correctly considered that the relationship between the NOx trap amount per unit time and the total NOx trap amount changes depending on the operating state, so that the NOx trap per unit time The quantity estimation accuracy is improved. In addition, since the trap characteristic that changes according to the operating state is expressed as a single value as the trap characteristic substitute value p, there is little accumulation of errors that occur when multiplying multiple correction factors, and more correct correction can be performed. The estimation accuracy of the NOx trap amount per unit time is improved. Furthermore, since it is possible to consider that the maximum value of the total NOx trap amount varies depending on the operating state, the estimation accuracy of the NOx trap amount per unit time is improved. Further, the trap characteristic substitute value p is determined based on various parameters that affect the trap characteristic of the NOx catalyst, specifically, the engine speed, the engine load, the exhaust gas temperature, and the NOx catalyst temperature. Therefore, more accurate correction is possible, and the estimation accuracy of the NOx trap amount per unit time is improved. Further, the map prepared in advance includes the maximum NOx trap amount B stored in the first storage means, the trap characteristic substitute value p stored in the second storage means, and the NOx trap per unit time stored in the third storage means. Since the inflow amount A is suppressed, the estimation accuracy can be improved by considering the change due to the operation state with a small memory capacity. Further, if the trap characteristic substitute value p is determined based on the engine speed and the engine load that are correlated with the exhaust gas temperature and the NOx catalyst temperature, the memory capacity can be further reduced. Further, since the relational expression (3) is calculated without using the time as a parameter, the calculation of the time T and the current time t until reaching the large amount of trap total amount as described above becomes unnecessary, and the calculation load Since the processing routine time can be reduced, the total NOx trap amount can be updated at shorter intervals, and the estimation accuracy of the total NOx trap amount is improved.
続いて、ステップ6で決定した単位時間当たりのNOxトラップ量に処理ルーチンの所定時間Δtを乗じて、それを前回のNOxトラップ総量に加算することによって、現在のNOxトラップ総量xが算出される(ステップ7)。
Subsequently, the current NOx trap total amount x is calculated by multiplying the NOx trap amount per unit time determined in
そして、ステップ8にて、現在のNOxトラップ総量xが所定の閾値以下であるか否かが判定され、NOxトラップ総量xが所定値以下であればNOx触媒にまだNOxがトラップできるものとして、リーン運転が継続されて、今回の運転状態におけるNOxトラップ総量の推定フローは終了する。一方、現在のNOxトラップ総量xが所定値以上であればNOx触媒にこれ以上NOxをトラップできないと判断して、所定時間リッチパージが実行される(ステップ9)。リッチパージが終了すれば、NOxトラップ総量の推定値は0にリセットされ(ステップ10)、リーン運転が再開される。 In step 8, it is determined whether or not the current total NOx trap amount x is equal to or smaller than a predetermined threshold value. If the total NOx trap amount x is equal to or smaller than the predetermined value, it is assumed that NOx can still be trapped in the NOx catalyst. The operation is continued, and the NOx trap total amount estimation flow in the current operation state ends. On the other hand, if the current total NOx trap amount x is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that no more NOx can be trapped in the NOx catalyst, and a rich purge is performed for a predetermined time (step 9). When the rich purge is completed, the estimated value of the total NOx trap amount is reset to 0 (step 10), and the lean operation is resumed.
このように、本発明は、特に、NOx触媒のようなトラップ量を直接測定することが難しい排気成分トラップ浄化装置において好適に利用される。 As described above, the present invention is suitably used particularly in an exhaust component trap purifying apparatus in which it is difficult to directly measure the trap amount such as a NOx catalyst.
なお、本実施例では本発明をNOx触媒に適用したものを記載したが、本発明はNOx触媒に限定されず、エンジンから排出される排気ガスに含まれる特定の排気成分をトラップする排気成分トラップ浄化装置、例えばパティキュレートフィルタなどにも適用できる。すなわち、運転状態により変化するパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの状態、例えば、排気ガスに含まれるパティキュレート量や、パティキュレートフィルタにトラップされたパティキュレートトラップ総量などによって、パティキュレートフィルタのトラップ特性が変化する。そのため、本発明を適用することにより、パティキュレートトラップ総量を精度良く推定することができる。また、エンジンについても水素エンジンに限定されるものではなく、例えば、ガソリンエンジンやバイオ燃料を燃料とするエンジンなどを用いてもよい。 In this embodiment, the present invention is applied to a NOx catalyst. However, the present invention is not limited to a NOx catalyst, and an exhaust component trap for trapping a specific exhaust component contained in exhaust gas discharged from an engine. The present invention can also be applied to a purification device such as a particulate filter. That is, the trap characteristics of the particulate filter vary depending on the state of the exhaust gas flowing into the particulate filter, which varies depending on the operating condition, for example, the amount of particulates contained in the exhaust gas, the total amount of particulate traps trapped in the particulate filter, etc. Changes. Therefore, by applying the present invention, the total amount of particulate traps can be estimated with high accuracy. Further, the engine is not limited to a hydrogen engine. For example, a gasoline engine or an engine using biofuel as fuel may be used.
以上のように、本発明によれば、単位時間当たりの排気成分トラップ量に影響を与えるさまざまなパラメータを正しく考慮して排気成分トラップ総量の推定精度を向上させるとともに、少ないメモリ容量で推定精度の向上が図れ、かつ演算負荷の増加を抑えることで処理ルーチンの時間が小さく、NOxトラップ総量をより短い間隔で更新できるようにして、NOxトラップ総量の推定精度を向上させることができるため、排気浄化装置の制御分野において好適に利用される可能性がある。 As described above, according to the present invention, various parameters affecting the exhaust component trap amount per unit time are properly considered to improve the estimation accuracy of the exhaust component trap total amount, and the estimation accuracy can be reduced with a small memory capacity. Since the improvement can be achieved and the processing load time is reduced by suppressing the increase in the calculation load, the total amount of NOx traps can be updated at shorter intervals, and the accuracy of estimating the total amount of NOx traps can be improved. It may be suitably used in the field of device control.
10:エンジン
15:排気通路
17,18:燃料噴射弁
19:点火プラグ
20:ジェネレータ
30:バッテリ
40:走行用モータ
70:水素タンク
80:排気成分トラップ浄化装置(NOx触媒)
100:コントロールユニット(制御手段)
10: Engine 15:
100: Control unit (control means)
Claims (4)
前記排気浄化装置は、前記排気成分トラップ浄化装置の性能仕様に基づいて予め定めた前記排気成分トラップ浄化装置に最大でトラップ可能な排気成分トラップ総量を表す排気成分トラップ総量最大値を記憶した第一記憶手段と、
エンジンの運転状態により変化する前記排気成分トラップ浄化装置に流入する排気ガスの状態によって変化する前記排気成分トラップ浄化装置のトラップ特性に基づいて予め定めたトラップ特性代用値を記憶した第二記憶手段と、
エンジンの運転状態に応じて予め定めた前記排気成分トラップ浄化装置に流入する単位時間当たりの特定排気成分の流入量を記憶した第三記憶手段と、を備え、
前記排気成分トラップ総量推定手段は、前記第一記憶手段から読みだした排気成分トラップ総量最大値と、前回算出した排気成分トラップ総量と、に基づいて残余トラップ可能率を算出し、
該残余トラップ可能率を、前記第二記憶手段から読みだしたトラップ特性代用値を次数として補正し、
該補正された残余トラップ可能率と、前記第三記憶手段から読みだした単位時間当たりの特定排気成分の流入量と、を乗算して現時点の単位時間当たりの排気成分トラップ量を算出し、
該現時点の単位時間当たりの排気成分トラップ量を前回算出した排気成分トラップ総量に加算して現時点の排気成分トラップ総量を推定することを特徴とする排気浄化装置の制御方法。 An exhaust gas purification apparatus that includes an exhaust gas component trap purification device that traps a specific exhaust gas component contained in exhaust gas discharged from an engine in an exhaust system of the engine, and that estimates the total amount of exhaust gas component traps trapped in the exhaust gas component trap purification device A control method,
The exhaust purification device stores a first exhaust component trap total maximum value representing a total exhaust component trap amount that can be trapped at maximum in the exhaust component trap purification device determined in advance based on performance specifications of the exhaust component trap purification device. Storage means;
Second storage means for storing a trap characteristic substitute value determined in advance based on the trap characteristic of the exhaust component trap purifying device that changes according to the state of the exhaust gas flowing into the exhaust component trap purifying device that changes according to the operating state of the engine; ,
Third storage means for storing an inflow amount of the specific exhaust component per unit time flowing into the exhaust component trap purifying device that is predetermined according to the operating state of the engine,
The exhaust component trap total amount estimation means calculates a residual trap possibility rate based on the exhaust component trap total amount maximum value read from the first storage means and the exhaust component trap total amount calculated last time,
The remaining trap possibility rate is corrected with the trap characteristic substitute value read from the second storage means as the order,
Multiplying the corrected residual trap possibility rate and the inflow amount of the specific exhaust component per unit time read from the third storage means to calculate the exhaust component trap amount per unit time at present,
A control method for an exhaust emission control device, wherein the exhaust gas trap amount per unit time is added to the exhaust gas trap total amount calculated previously to estimate the current exhaust gas trap amount.
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