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JP2021085362A - Exhaust emission control system - Google Patents

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JP2021085362A
JP2021085362A JP2019214321A JP2019214321A JP2021085362A JP 2021085362 A JP2021085362 A JP 2021085362A JP 2019214321 A JP2019214321 A JP 2019214321A JP 2019214321 A JP2019214321 A JP 2019214321A JP 2021085362 A JP2021085362 A JP 2021085362A
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Japan
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fuel ratio
air
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learning
rich side
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JP2019214321A
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Japanese (ja)
Inventor
剛 林下
Go Hayashita
剛 林下
憲治 古井
Kenji Furui
憲治 古井
洋一 門田
Yoichi Kadota
洋一 門田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

To provide an exhaust emission control system for an internal combustion engine, which can avoid erroneous learning of a correction value of an output when an optimum purification point fluctuates even though the output of an air-fuel ratio sensor is correct.SOLUTION: A control device performs air-fuel ratio feedback control based on a deviation between a rear air-fuel ratio and a target air-fuel ratio, and learning processing for learning a correction value of the rear air-fuel ratio. In the learning processing, a learning value is calculated based on the deviation. When the rear air-fuel ratio has a value on a lean side of the target air-fuel ratio, the correction value is updated using the learning value. When the rear air-fuel ratio has a value on a rich side of the target air-fuel ratio, it is determined whether or not a time series value of the deviation fluctuates to the rich side over time. When the time series value is determined not to fluctuate to the rich side, the correction value is updated using the learning value. When the time series value is determined to fluctuate to the rich side, a current value of the rear air-fuel ratio is set as a new target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、内燃機関からの排気を浄化するシステムに関する。 The present invention relates to a system that purifies exhaust gas from an internal combustion engine.

国際公開第2012/157111号明細書は、触媒の下流に設けられた空燃比センサの補正装置を開示する。この補正装置は、アクティブ制御を実行する。アクティブ制御では、触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比を跨いで振動するように制御される。この補正装置は、また、アクティブ制御の実行中、所定の期間における空燃比センサの出力と、基準出力との偏差に基づいて補正値を計算する。この補正値は、アクティブ制御とは別に実行される空燃比制御において、空燃比センサの出力を補正するために用いられる。従って、この補正装置によれば、空燃比センサの機差ばらつきを解消して空燃比制御の精度を高めることが可能となる。 WO 2012/157111 discloses an air-fuel ratio sensor compensator provided downstream of the catalyst. This compensator performs active control. In active control, the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst is controlled to oscillate across the stoichiometric air-fuel ratio. This correction device also calculates a correction value based on the deviation between the output of the air-fuel ratio sensor and the reference output during a predetermined period during the execution of active control. This correction value is used to correct the output of the air-fuel ratio sensor in the air-fuel ratio control executed separately from the active control. Therefore, according to this correction device, it is possible to eliminate the variation in the air-fuel ratio sensor and improve the accuracy of the air-fuel ratio control.

国際公開第2012/157111号明細書International Publication No. 2012/157111

しかしながら、上記補正装置では、空燃比センサの出力が正しいにも関わらず、触媒の劣化による最適浄化点の変動が起きている場合に対処することが難しい。すなわち、最適浄化点が変動している場合、アクティブ制御の実行中、空燃比センサは最適浄化点に相当する空燃比を正しく出力する。ただし、この出力と基準出力の間には偏差が生じるため、補正値が計算されてしまう。そうすると、空燃比制御の実行中、この補正値によって空燃比センサの出力が補正されてしまい、触媒による排気の浄化効率が低下する可能性がある。従って、このような誤学習が行われるのを回避するための改良が望まれる。 However, in the above-mentioned correction device, it is difficult to deal with the case where the optimum purification point fluctuates due to the deterioration of the catalyst even though the output of the air-fuel ratio sensor is correct. That is, when the optimum purification point fluctuates, the air-fuel ratio sensor correctly outputs the air-fuel ratio corresponding to the optimum purification point during the execution of active control. However, since a deviation occurs between this output and the reference output, the correction value is calculated. Then, during the execution of the air-fuel ratio control, the output of the air-fuel ratio sensor is corrected by this correction value, and there is a possibility that the exhaust gas purification efficiency by the catalyst is lowered. Therefore, improvements are desired to avoid such erroneous learning.

本発明の1つの目的は、空燃比センサの出力が正しいにも関わらず最適浄化点の変動が起きている場合に、当該出力の補正値が誤って学習されることを回避することにある。 One object of the present invention is to prevent the correction value of the output from being erroneously learned when the output of the air-fuel ratio sensor is correct but the optimum purification point fluctuates.

本発明は、上記課題を解決する内燃機関の排気浄化システムであり次の特徴を有する。
前記排気浄化システムは、触媒と、空燃比センサと、制御装置と、を備える。
前記触媒は、内燃機関からの排気を浄化する。
前記空燃比センサは、前記触媒を通過した排気の空燃比であるリア空燃比を検出する。
前記制御装置は、前記リア空燃比と目標空燃比の偏差に基づいた空燃比フィードバック制御と、前記リア空燃比の補正値を学習する学習処理と、を行う。
前記制御装置は、前記学習処理において、
前記偏差に基づいて学習値を計算し、
前記リア空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側の値の場合、前記学習値を用いて前記補正値を更新し、
前記リア空燃比が前記目標空燃比よりもリッチ側の値の場合、前記偏差の今回値を含む前記偏差の時系列値が経時的にリッチ側に変動しているか否かを判定し、
前記時系列値が経時的にリッチ側に変動していないと判定された場合、前記学習値を用いて前記補正値を更新し、
前記時系列値が経時的にリッチ側に変動していると判定された場合、前記リア空燃比の今回値を、前記空燃比フィードバック制御における新たな目標空燃比に設定する。
The present invention is an exhaust gas purification system for an internal combustion engine that solves the above problems, and has the following features.
The exhaust gas purification system includes a catalyst, an air-fuel ratio sensor, and a control device.
The catalyst purifies the exhaust gas from the internal combustion engine.
The air-fuel ratio sensor detects the rear air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the catalyst.
The control device performs air-fuel ratio feedback control based on the deviation between the rear air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and learning processing for learning the correction value of the rear air-fuel ratio.
The control device is used in the learning process.
The learning value is calculated based on the deviation,
When the rear air-fuel ratio is a value on the lean side of the target air-fuel ratio, the correction value is updated using the learning value.
When the rear air-fuel ratio is a value on the rich side of the target air-fuel ratio, it is determined whether or not the time series value of the deviation including the current value of the deviation fluctuates to the rich side over time.
When it is determined that the time-series value does not fluctuate toward the rich side over time, the learning value is used to update the correction value.
When it is determined that the time-series value fluctuates toward the rich side over time, the current value of the rear air-fuel ratio is set as a new target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control.

本発明によれば、リア空燃比が目標空燃比よりもリーン側の値の場合、学習値を用いてリア空燃比の補正値が更新される。リア空燃比が目標空燃比よりもリッチ側の値であり、且つ、これらの空燃比の偏差の時系列値が経時的にリッチ側に変動していない場合にも、学習値を用いてリア空燃比の補正値が更新される。一方、リア空燃比が目標空燃比よりもリッチ側の値であり、且つ、時系列値が経時的にリッチ側に変動している場合には、リア空燃比の今回値が、空燃比フィードバック制御における新たな目標空燃比に設定される。 According to the present invention, when the rear air-fuel ratio is a value on the lean side of the target air-fuel ratio, the correction value of the rear air-fuel ratio is updated using the learned value. Even when the rear air-fuel ratio is a value on the rich side of the target air-fuel ratio and the time series value of the deviation of these air-fuel ratios does not fluctuate to the rich side over time, the learning value is used to make the rear air-fuel ratio. The fuel ratio correction value is updated. On the other hand, if the rear air-fuel ratio is a value on the rich side of the target air-fuel ratio and the time series value fluctuates to the rich side over time, the current value of the rear air-fuel ratio is the air-fuel ratio feedback control. Set to a new target air-fuel ratio in.

リア空燃比が目標空燃比よりもリッチ側の値の場合は、空燃比センサの出力が正しいにも関わらず、最適浄化点が変動している可能性がある。この点、本発明によれば、時系列値が経時的にリッチ側に変動していると判定された場合、補正値の更新が行われずに、リア空燃比の今回値が新たな目標空燃比に設定される。そのため、本発明によれば、空燃比センサの出力が正しいにも関わらず、最適浄化点の変動が起きている場合に当該出力の補正値の誤学習が行われるのを回避することが可能となる。また、今回値が新たな目標空燃比に設定されることで、空燃比フィードバック制御の精度を高めて触媒による排気の浄化効率を向上することも可能となる。 If the rear air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio, the optimum purification point may fluctuate even though the output of the air-fuel ratio sensor is correct. In this regard, according to the present invention, when it is determined that the time series value fluctuates toward the rich side over time, the current value of the rear air-fuel ratio is set to the new target air-fuel ratio without updating the correction value. Is set to. Therefore, according to the present invention, it is possible to avoid erroneous learning of the correction value of the output when the optimum purification point fluctuates even though the output of the air-fuel ratio sensor is correct. Become. In addition, by setting the value this time to the new target air-fuel ratio, it is possible to improve the accuracy of the air-fuel ratio feedback control and improve the exhaust gas purification efficiency by the catalyst.

実施の形態に係る排気浄化システムの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of the exhaust gas purification system which concerns on embodiment. 実施の形態に係る学習処理を実行する時期の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the time to execute the learning process which concerns on embodiment. 学習処理が実行される場合のリア空燃比を説明する図である。It is a figure explaining the rear air-fuel ratio when a learning process is executed. 学習処理が実行される場合のリア空燃比を説明する図である。It is a figure explaining the rear air-fuel ratio when a learning process is executed. 最適浄化点が目標空燃比よりもリッチ側に変動したか否かを判定するための手法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the method for determining whether or not the optimum purification point fluctuated to the rich side from the target air-fuel ratio. 制御装置が学習処理を実行するときの流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow when a control device executes a learning process. 学習処理の実行による効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect by execution of a learning process.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, when the number, quantity, quantity, range, etc. of each element is referred to in the embodiment shown below, the reference is made unless otherwise specified or clearly specified by the number in principle. The present invention is not limited to the number of the above. In addition, the structures, steps, and the like described in the embodiments shown below are not necessarily essential to the present invention, unless otherwise specified or clearly specified in principle.

1.排気浄化システムの構成
図1は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化システムの構成例を説明する図である。図1に示す排気浄化システム10は、車両に搭載される。排気浄化システム10は、車両の動力源としての内燃機関1を備えている。内燃機関1としては、ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジンが例示される。
1. 1. Configuration of Exhaust Gas Purification System FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The exhaust gas purification system 10 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle. The exhaust gas purification system 10 includes an internal combustion engine 1 as a power source for the vehicle. Examples of the internal combustion engine 1 include a diesel engine and a gasoline engine.

内燃機関1は、排気管2を備えている。排気管2には、内燃機関1からの排気が流れる。排気管2の途中には、三元触媒3が設けられている。三元触媒3は、これに流入する排気の空燃比が理論空燃比AFth(例えば、14.60)付近の狭い範囲にある場合、排気中の有害成分(例えば、HC、COおよびNOx)を浄化する。 The internal combustion engine 1 includes an exhaust pipe 2. Exhaust gas from the internal combustion engine 1 flows through the exhaust pipe 2. A three-way catalyst 3 is provided in the middle of the exhaust pipe 2. The three-way catalyst 3 purifies harmful components (for example, HC, CO and NOx) in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 3 is in a narrow range near the stoichiometric air-fuel ratio AFth (for example, 14.60). To do.

三元触媒3の上流には、空燃比センサ4が設けられている。空燃比センサ4は、三元触媒3に流入する排気の空燃比(以下、「フロント空燃比AFfr」とも称す。)に比例した信号を出力する。一方、三元触媒3の下流には、空燃比センサ5が設けられている。空燃比センサ5は、三元触媒3を通過した排気の空燃比(以下、「リア空燃比AFrr」とも称す。)に比例した信号を出力する。これらの空燃比センサは、比較的広範囲に亘る排気の空燃比を連続的に検出可能なリニア検出型のOセンサから構成される。 An air-fuel ratio sensor 4 is provided upstream of the three-way catalyst 3. The air-fuel ratio sensor 4 outputs a signal proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 3 (hereinafter, also referred to as “front air-fuel ratio AFfr”). On the other hand, an air-fuel ratio sensor 5 is provided downstream of the three-way catalyst 3. The air-fuel ratio sensor 5 outputs a signal proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst 3 (hereinafter, also referred to as “rear air-fuel ratio AFrr”). These air-fuel ratio sensors are composed of linear detection type O 2 sensors that can continuously detect the air-fuel ratio of exhaust gas over a relatively wide range.

排気浄化システム10は、また、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)6を備えている。ECU6は、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。ECU6の入力側には、空燃比センサ4および5に加え、車両や内燃機関1の各種制御に必要な各種センサなどが接続されている。一方、ECU6の出力側には、内燃機関1に燃料を噴射する噴射装置(不図示)などの各種アクチュエータが接続されている。 The exhaust gas purification system 10 also includes an ECU (Electronic Control Unit) 6 as a control device. The ECU 6 is a microcomputer provided with a processor, a memory, and an input / output interface. In addition to the air-fuel ratio sensors 4 and 5, various sensors necessary for various controls of the vehicle and the internal combustion engine 1 are connected to the input side of the ECU 6. On the other hand, various actuators such as an injection device (not shown) that injects fuel into the internal combustion engine 1 are connected to the output side of the ECU 6.

ECU6は、空燃比センサ4および5の出力を用い、空燃比フィードバック制御を実行する。空燃比フィードバック制御は、空燃比センサ4の出力に基づくメインフィードバック制御と、空燃比センサ5の出力に基づくサブフィードバック制御と、を含む。メインフィードバック制御では、フロント空燃比AFfrと理論空燃比AFthとの偏差Dfrに基づいて、メインフィードバック値が算出される。サブフィードバック制御では、リア空燃比AFrrと、三元触媒3の最適浄化点に相当する目標空燃比AFtrg(例えば、14.60)との偏差Drrに基づいて、サブフィードバック値が算出される。メインおよびサブフィードバック値は、燃料噴射量の計算に反映される。 The ECU 6 uses the outputs of the air-fuel ratio sensors 4 and 5 to execute the air-fuel ratio feedback control. The air-fuel ratio feedback control includes a main feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor 4 and a sub-feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor 5. In the main feedback control, the main feedback value is calculated based on the deviation Dfr between the front air-fuel ratio AFfr and the theoretical air-fuel ratio AFth. In the sub-feedback control, the sub-feedback value is calculated based on the deviation Drr between the rear air-fuel ratio AFrr and the target air-fuel ratio AFtrg (for example, 14.60) corresponding to the optimum purification point of the three-way catalyst 3. The main and sub-feedback values are reflected in the fuel injection calculation.

2.学習処理
2−1.前提
ECU6は、また、リア空燃比AFrrの補正値CAFを学習する学習処理を行う。補正値CAFは、リア空燃比AFrrを補正するための値または係数である(AFrr←AFrr+CAF、AFrr←AFrr×CAF)。学習処理は、所定の学習条件が満たされる場合に実行される。この学習条件は、前提条件と時期条件を含む。前提条件は、三元触媒3が活性状態であること、空燃比センサ4および5が正常状態であること、内燃機関1の運転状態が空燃比フィードバック制御を実行可能な状態にあること、を含んでいる。
2. Learning process 2-1. The premise ECU 6 also performs a learning process for learning the correction value CAF of the rear air-fuel ratio AFrr. The correction value CAF is a value or a coefficient for correcting the rear air-fuel ratio AFrr (AFrr ← AFrr + CAF, AFrr ← AFrr × CAF). The learning process is executed when a predetermined learning condition is satisfied. This learning condition includes preconditions and timing conditions. Prerequisites include that the three-way catalyst 3 is in an active state, that the air-fuel ratio sensors 4 and 5 are in a normal state, and that the operating state of the internal combustion engine 1 is in a state in which air-fuel ratio feedback control can be executed. I'm out.

時期条件は、学習処理を実行する時期に関する条件である。学習処理を実行する時期としては、燃料カット制御からの復帰後、リア空燃比AFrrがリーン側の値からリッチ側の値に切り替わった時期が例示される。学習処理を実行する時期としては、アクティブ制御の実行中、リア空燃比AFrrがリーン側の値からリッチ側の値に大きく切り替わった時期も例示される。時期条件は、これらの時期に対応させて設定される。なお、アクティブ制御とは、目標空燃比AFtrgをリッチ側の値とリーン側の値の間で過渡的に切り替える制御である。 The timing condition is a condition relating to the timing when the learning process is executed. An example of the time when the learning process is executed is the time when the rear air-fuel ratio AFrr is switched from the lean side value to the rich side value after returning from the fuel cut control. As the time to execute the learning process, the time when the rear air-fuel ratio AFrr is largely switched from the lean side value to the rich side value during the execution of the active control is also exemplified. The timing conditions are set corresponding to these timings. The active control is a control that transiently switches the target air-fuel ratio AFtrg between the value on the rich side and the value on the lean side.

図2は、学習処理を実行する時期の一例を説明する図である。図2に示す例では、燃料カット制御(F/C制御)からの復帰後に学習処理が実行されている。学習処理では、空燃比センサ5の出力(つまり、リア空燃比AFrr)が安定している間の当該出力の平均値AVEと、目標空燃比AFtrgとの偏差Daveが学習値LAFとして計算される。学習値LAFが計算されると、この学習値LAFを用いて補正値CAFが更新される。なお、平均値AVEは、ローパスフィルタで処理した後の出力を用いて計算されてもよい。平均値AVEの代わりに、空燃比センサ5の出力が安定している間の当該出力の最頻値が用いられてもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a time when the learning process is executed. In the example shown in FIG. 2, the learning process is executed after returning from the fuel cut control (F / C control). In the learning process, the deviation Dave between the average value AVE of the output while the output of the air-fuel ratio sensor 5 (that is, the rear air-fuel ratio AFrr) is stable and the target air-fuel ratio AFtrg is calculated as the learning value LAF. When the learning value LAF is calculated, the correction value CAF is updated using this learning value LAF. The average value AVE may be calculated using the output after being processed by the low-pass filter. Instead of the average value AVE, the mode value of the output while the output of the air-fuel ratio sensor 5 is stable may be used.

2−2.学習処理の問題点
図3および4は、学習処理が実行される場合のリア空燃比AFrrを説明する図である。図3に示す例では、三元触媒3の最適浄化点が目標空燃比AFtrgと一致している。図3(i)に示されるように、三元触媒3を通過した排気の真の空燃比AFrlは、最適浄化点と一致していない。そのため、三元触媒3の浄化能力を十分に活かし切れていない可能性がある。ところが、リア空燃比AFrrは、目標空燃比AFtrgと一致している。そのため、このような状況でサブフィードバック制御が実行されたとしても、サブフィードバック値が算出されず、有害成分の浄化が不十分となる可能性がある。
2-2. Problems of Learning Process FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the rear air-fuel ratio AFrr when the learning process is executed. In the example shown in FIG. 3, the optimum purification point of the three-way catalyst 3 coincides with the target air-fuel ratio AFtrg. As shown in FIG. 3 (i), the true air-fuel ratio AFrl of the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst 3 does not match the optimum purification point. Therefore, it is possible that the purification capacity of the three-way catalyst 3 has not been fully utilized. However, the rear air-fuel ratio AFrr is in agreement with the target air-fuel ratio AFtrg. Therefore, even if the sub-feedback control is executed in such a situation, the sub-feedback value is not calculated, and the purification of harmful components may be insufficient.

ただし、図3(ii)に示されるように、学習処理の実行中は、真の空燃比AFrlが最適浄化点と一致するときのリア空燃比AFrrが得られる。このリア空燃比AFrrは、目標空燃比AFtrgと一致していない。そのため、学習処理を実行すると、偏差Daveが学習値LAF(LAF=AFrr−AFtrg)として算出される。 However, as shown in FIG. 3 (ii), during the execution of the learning process, the rear air-fuel ratio AFrr when the true air-fuel ratio AFrr coincides with the optimum purification point is obtained. This rear air-fuel ratio AFrr does not match the target air-fuel ratio AFtrg. Therefore, when the learning process is executed, the deviation Dave is calculated as the learning value LAF (LAF = AFrr-AFtrg).

そして、図3(iii)に示されるように、学習値LAFを用いて補正値CAFが更新されると、リア空燃比AFrrが補正値CAFの分だけリッチ側に補正されることになる。補正後のリア空燃比AFrr(=AFrr+CAF、または、AFrr×CAF)は、目標空燃比AFtrgと一致するため、サブフィードバック値に基づいた燃料噴射量の変更はない。ただし、補正後のリア空燃比AFrrに基づいたサブフィードバック制御が実行されれば、真の空燃比AFrlを最適浄化点に近づけることが可能となる。よって、三元触媒3の浄化能力を十分に生かして有害成分を浄化することが可能となる。 Then, as shown in FIG. 3 (iii), when the correction value CAF is updated using the learning value LAF, the rear air-fuel ratio AFrr is corrected to the rich side by the amount of the correction value CAF. Since the corrected rear air-fuel ratio AFrr (= AFrr + CAF or AFrr × CAF) matches the target air-fuel ratio AFtrg, there is no change in the fuel injection amount based on the sub-feedback value. However, if the sub-feedback control based on the corrected rear air-fuel ratio AFrr is executed, the true air-fuel ratio AFrr can be brought closer to the optimum purification point. Therefore, it is possible to purify harmful components by fully utilizing the purifying ability of the three-way catalyst 3.

図3に示した例と同じく、図4に示す例では、真の空燃比AFrlが最適浄化点と一致していない。そのため、三元触媒3の浄化能力を十分に活かし切れていない可能性がある。ところが、図4(i)に示されるように、リア空燃比AFrrは、目標空燃比AFtrgと一致している。そのため、図3(i)で説明した問題は、図4(i)でも起こりうる。 Similar to the example shown in FIG. 3, in the example shown in FIG. 4, the true air-fuel ratio AFrl does not match the optimum purification point. Therefore, it is possible that the purification capacity of the three-way catalyst 3 has not been fully utilized. However, as shown in FIG. 4 (i), the rear air-fuel ratio AFrr is in agreement with the target air-fuel ratio AFtrg. Therefore, the problem described in FIG. 3 (i) can also occur in FIG. 4 (i).

ただし、図3に示す例と異なり、図4に示す例では、三元触媒3の劣化により最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していることが上記問題の原因である。つまり、リア空燃比AFrrは正しく出力されており、上記問題の原因ではない。そのため、図4(ii)に示されるように学習値LAF(LAF=AFrr−AFtrg)が算出されて補正値CAFが更新されると、新たな問題が生じる。 However, unlike the example shown in FIG. 3, in the example shown in FIG. 4, the cause of the above problem is that the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg due to the deterioration of the three-way catalyst 3. That is, the rear air-fuel ratio AFrr is output correctly and is not the cause of the above problem. Therefore, when the learning value LAF (LAF = AFrr-AFtrg) is calculated and the correction value CAF is updated as shown in FIG. 4 (ii), a new problem arises.

すなわち、図4(iii)に示されるように、リア空燃比AFrrは目標空燃比AFtrgと一致している。そのため、補正後のリア空燃比AFrrに基づいたサブフィードバック制御が実行されたところで、図4(i)でも起こりうる問題は一向に解消しない。 That is, as shown in FIG. 4 (iii), the rear air-fuel ratio AFrr coincides with the target air-fuel ratio AFtrg. Therefore, even when the sub-feedback control based on the corrected rear air-fuel ratio AFrr is executed, the problem that may occur in FIG. 4 (i) is not solved at all.

2−3.学習処理の改良点
そこで、実施の形態に係る学習処理では、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動したか否かが判定される。最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動するのは、三元触媒3の劣化により有害成分の吸着性や浄化能力が低下しているためである。そうだとすれば、劣化が進むほどリッチ側への変動が大きくなる。この傾向は、偏差Daveの時系列値TSに基づいて判断される。
2-3. Improvement points of the learning process Therefore, in the learning process according to the embodiment, it is determined whether or not the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg. The reason why the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg is that the adsorption property and purification ability of harmful components are lowered due to the deterioration of the three-way catalyst 3. If so, the more the deterioration progresses, the greater the fluctuation toward the rich side. This tendency is judged based on the time series value TS of the deviation Dave.

図5は、時系列値TSに基づいて、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動したか否かを判定するための手法の一例を説明する図である。図5には、学習処理の回数k(k=1〜13)と、各回での平均値AVEが示されている。学習処理の回数kは、その数字が小さくなるほど古い回数であることを示している。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for determining whether or not the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg based on the time series value TS. FIG. 5 shows the number of times of learning processing k (k = 1 to 13) and the average value AVE at each time. The number k of the learning process indicates that the smaller the number, the older the number.

図5の説明では、目標空燃比Trgが理論空燃比AFth(14.60)に設定されていることを前提とする。まず、今回の学習処理の回数kがk=4であると仮定する(つまり、k=5以降の学習処理は未実行であると仮定する)。 In the explanation of FIG. 5, it is assumed that the target air-fuel ratio Trg is set to the theoretical air-fuel ratio AFth (14.60). First, it is assumed that the number of times k of the learning process this time is k = 4 (that is, it is assumed that the learning process after k = 5 has not been executed).

この場合(第1のケース)では、k=1〜4の平均値AVEと、目標空燃比AFtrgとの偏差Daveのそれぞれが時系列値TSとなる。平均値AVEは、k=1,2,4において目標空燃比AFtrgと一致し、k=3においてリーン側の値を示している。よって、第1のケースでは、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していないと判定される。 In this case (first case), each of the deviation Dave between the average value AVE of k = 1 to 4 and the target air-fuel ratio AFtrg is the time series value TS. The average value AVE coincides with the target air-fuel ratio AFtrg at k = 1, 2, and 4, and shows a value on the lean side at k = 3. Therefore, in the first case, it is determined that the optimum purification point does not fluctuate to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg.

次に、今回の学習処理の回数kがk=8であると仮定する(つまり、k=9以降の学習処理は未実行であると仮定する)。この場合は、k=1〜8の平均値AVEと、目標空燃比AFtrgとの偏差Daveのそれぞれが時系列値TSとなる。今回値から遡る数を減らし、k=5〜8が選択されてもよい。 Next, it is assumed that the number of times k of the learning process this time is k = 8 (that is, the learning process after k = 9 is not executed). In this case, each of the average value AVE of k = 1 to 8 and the deviation Dave from the target air-fuel ratio AFtrg is the time series value TS. You may choose k = 5-8 by reducing the number going back from this value.

ここでは、k=5〜8が選択された場合(第2のケース)を説明する。第2のケースでは、平均値AVEは全てリッチ側の値を示す。ただし、平均値AVEは、k=5からk=6にかけて上昇している。つまり、平均値AVEは、k=5からk=6にかけて経時的にリーン側に移動している。よって、第2のケースでは、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していないと判定される。 Here, the case where k = 5 to 8 is selected (second case) will be described. In the second case, the average value AVE shows all the values on the rich side. However, the average value AVE increases from k = 5 to k = 6. That is, the average value AVE moves to the lean side with time from k = 5 to k = 6. Therefore, in the second case, it is determined that the optimum purification point does not fluctuate to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg.

次に、今回の学習処理の回数kがk=13であると仮定する。この場合は、k=1〜13の平均値AVEと、目標空燃比AFtrgとの偏差Daveのそれぞれが時系列値TSとなる。今回値から遡る数を減らし、k=8〜13が選択されてもよいし、k=10〜13が選択されてもよい。 Next, it is assumed that the number of times k of the learning process this time is k = 13. In this case, each of the deviation Dave between the average value AVE of k = 1 to 13 and the target air-fuel ratio AFtrg is the time series value TS. The number going back from the value this time may be reduced, and k = 8 to 13 may be selected, or k = 10 to 13 may be selected.

ここでは、k=10〜13が選択された場合(第3のケース)を説明する。第3のケースでは、平均値AVEが全てリッチ側の値を示す。第3のケースでは、また、平均値AVEがk=10からk=13にかけて経時的にリッチ側に変動している。よって、第3のケースでは、偏差Daveが経時的に小さくなるため、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していると判定される。なお、k=11からk=12にかけては平均値AVEが少なくとも上昇していないことから、k=10からk=13にかけて偏差Daveが経時的に小さくなったと見做している。 Here, the case where k = 10 to 13 is selected (third case) will be described. In the third case, the average value AVE shows all the values on the rich side. In the third case, the average value AVE also fluctuates toward the rich side with time from k = 10 to k = 13. Therefore, in the third case, since the deviation Dave becomes smaller with time, it is determined that the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg. Since the average value AVE did not increase at least from k = 11 to k = 12, it is considered that the deviation Dave decreased with time from k = 10 to k = 13.

実施の形態に係る学習処理では、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していると判定された場合、今回の平均値AVEを目標空燃比AFtrgに設定する。つまり、今回の平均値AVEがサブフィードバック制御における新たな目標空燃比AFtrgに設定される。なお、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動していないと判定された場合については、項目2.1で説明した学習処理が実行されて、補正値CAFが更新される。 In the learning process according to the embodiment, when it is determined that the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg, the current average value AVE is set to the target air-fuel ratio AFtrg. That is, the current average value AVE is set as a new target air-fuel ratio AFtrg in the sub-feedback control. When it is determined that the optimum purification point does not fluctuate to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg, the learning process described in item 2.1 is executed and the correction value CAF is updated.

2−4.具体的処理
図6は、ECU6が実行する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図6に示す処理ルーチンは、所定の制御周期で繰り返し実行される。
2-4. Specific Processing FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing executed by the ECU 6. The processing routine shown in FIG. 6 is repeatedly executed in a predetermined control cycle.

図6に示されるように、ECU6は、まず、前提条件および時期条件が満たされるか否かを判定する(ステップS10およびS12)。これらの条件の例については既に説明したとおりである。これらの条件の少なくとも一方が満たされない場合、ECU6は、処理ルーチンを終了する。これらの条件が共に満たされる場合、ECU6は、学習処理の実行を開始する。 As shown in FIG. 6, the ECU 6 first determines whether the preconditions and timing conditions are satisfied (steps S10 and S12). Examples of these conditions have already been described. If at least one of these conditions is not met, the ECU 6 terminates the processing routine. When both of these conditions are satisfied, the ECU 6 starts executing the learning process.

続いて、ECU6は、平均値AVEを算出し(ステップS14)、平均値AVEが目標空燃比AFtrgと一致するか否かを判定する(ステップS16)。ステップS16の判定結果が肯定的な場合、ECU6は、処理ルーチンを終了する。 Subsequently, the ECU 6 calculates the average value AVE (step S14), and determines whether or not the average value AVE matches the target air-fuel ratio AFtrg (step S16). If the determination result in step S16 is affirmative, the ECU 6 ends the processing routine.

ステップS16の判定結果が否定的な場合、ECU6は、平均値AVEが目標空燃比AFtrgよりも小さいか否かを判定する(ステップS18)。すなわち、ECU6は、平均値AVEが目標空燃比AFtrgよりもリーン側の値であるか否かを判定する。 If the determination result in step S16 is negative, the ECU 6 determines whether or not the average value AVE is smaller than the target air-fuel ratio AFtrg (step S18). That is, the ECU 6 determines whether or not the average value AVE is a value on the lean side of the target air-fuel ratio AFtrg.

ステップS18の判定結果が否定的な場合、ECU6は、学習値LAFを算出し(ステップS20)、この学習値LAFを用いて補正値CAFを更新する(ステップS22)。なお、学習値LAFの算出手法については既に説明したとおりである。 If the determination result in step S18 is negative, the ECU 6 calculates the learning value LAF (step S20) and updates the correction value CAF using this learning value LAF (step S22). The method for calculating the learning value LAF has already been described.

ステップS18の判定結果が肯定な場合、ECU6は、時系列値TSが経時的に低下しているか否かを判定する(ステップS24)。すなわち、ECU6は、時系列値TSが経時的にリッチ側に変動しているか否かを判定する。ステップS24の判定結果が否定的な場合、ECU6は、ステップS20およびS22の処理を行う。 If the determination result in step S18 is affirmative, the ECU 6 determines whether or not the time series value TS has decreased over time (step S24). That is, the ECU 6 determines whether or not the time series value TS fluctuates toward the rich side over time. If the determination result in step S24 is negative, the ECU 6 performs the processes of steps S20 and S22.

ステップS24の判定結果が肯定的な場合、ECU6は、目標空燃比AFtrgを変更する(ステップS26)。具体的に、ECU6は、ステップS14で算出した平均値AVEを新たな目標空燃比AFtrgに設定する。 If the determination result in step S24 is affirmative, the ECU 6 changes the target air-fuel ratio AFtrg (step S26). Specifically, the ECU 6 sets the average value AVE calculated in step S14 to the new target air-fuel ratio AFtrg.

3.効果
図7は、本実施の形態に係る学習処理の実行による効果を説明する図である。図3に示した例と同じく、図7に示す例では、真の空燃比AFrlが最適浄化点と一致していない。また、図7(i)に示されるように、リア空燃比AFrrは、目標空燃比AFtrgと一致している。そのため、図3(i)で説明した問題は、図7(i)でも起こりうる。
3. 3. Effect FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of executing the learning process according to the present embodiment. Similar to the example shown in FIG. 3, in the example shown in FIG. 7, the true air-fuel ratio AFrl does not match the optimum purification point. Further, as shown in FIG. 7 (i), the rear air-fuel ratio AFrr is in agreement with the target air-fuel ratio AFtrg. Therefore, the problem described in FIG. 3 (i) can also occur in FIG. 7 (i).

また、図4に示した例と同じく、図7に示す例では、三元触媒3の劣化により最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動している。これが、上記問題の原因である。 Further, as in the example shown in FIG. 4, in the example shown in FIG. 7, the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg due to the deterioration of the three-way catalyst 3. This is the cause of the above problem.

この点、本実施の形態に係る学習処理によれば、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動したか否かが判定される。そして、最適浄化点が変動したと判定された場合には、図7(ii)に示されるように、目標空燃比AFtrgが変更される。このように、最適浄化点が変動したと判定された場合には、学習値LAFが算出されない。従って、最適浄化点の変動が起きている場合に補正値CALが更新されるのを回避することが可能となる。また、目標空燃比AFtrgが変更されることで、サブフィードバック制御の精度を高めて、真の空燃比AFrlを最適浄化点に近づけることが可能となる。よって、三元触媒3の浄化能力を十分に生かして有害成分を浄化することが可能となる。 In this regard, according to the learning process according to the present embodiment, it is determined whether or not the optimum purification point fluctuates to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg. Then, when it is determined that the optimum purification point has changed, the target air-fuel ratio AFtrg is changed as shown in FIG. 7 (ii). In this way, when it is determined that the optimum purification point has fluctuated, the learning value LAF is not calculated. Therefore, it is possible to avoid updating the correction value CAL when the optimum purification point fluctuates. Further, by changing the target air-fuel ratio AFtrg, it is possible to improve the accuracy of the sub-feedback control and bring the true air-fuel ratio AFrl closer to the optimum purification point. Therefore, it is possible to purify harmful components by fully utilizing the purifying ability of the three-way catalyst 3.

4.学習処理のその他の例
上記実施の形態では、最適浄化点が目標空燃比AFtrgよりもリッチ側に変動したか否かを、時系列値TSの傾向に基づいて判定した。この例では、学習処理中の空燃比センサ5の素子温度または回路温度の変更により、この判定を行う。空燃比センサ5のヒータ電力を高めると、素子温度または回路温度が上昇する。空燃比センサ5のファン回転数を変更すると、素子温度または回路温度が上昇または低下する。
4. Other Examples of Learning Process In the above embodiment, it was determined whether or not the optimum purification point fluctuated to the rich side of the target air-fuel ratio AFtrg based on the tendency of the time series value TS. In this example, this determination is made by changing the element temperature or the circuit temperature of the air-fuel ratio sensor 5 during the learning process. Increasing the heater power of the air-fuel ratio sensor 5 raises the element temperature or the circuit temperature. When the fan speed of the air-fuel ratio sensor 5 is changed, the element temperature or the circuit temperature rises or falls.

温度変更の前と後では平均値AVEが変わる。リア空燃比AFrrと真の空燃比AFrlの乖離の原因が空燃比センサ5にある場合には、前後の平均値AVEの偏差が大きくなる傾向がある。そこで、この例では、変更前の平均値AVEと変更後の平均値AVEの偏差が閾値よりも大きい場合は、乖離の原因が空燃比センサ5にあると判断し、補正値CAFを更新する。そうでない場合は、乖離の原因が最適浄化点のリッチ側への変更にあると判断し、変更前の平均値AVEを新たな目標空燃比AFtrgに設定する。 The average value AVE changes before and after the temperature change. When the cause of the deviation between the rear air-fuel ratio AFrr and the true air-fuel ratio AFrr is the air-fuel ratio sensor 5, the deviation of the average value AVE before and after tends to be large. Therefore, in this example, when the deviation between the average value AVE before the change and the average value AVE after the change is larger than the threshold value, it is determined that the cause of the deviation is the air-fuel ratio sensor 5, and the correction value CAF is updated. If not, it is determined that the cause of the deviation is the change of the optimum purification point to the rich side, and the average value AVE before the change is set to the new target air-fuel ratio AFtrg.

以上説明した学習処理の他の例によれば、上記実施の形態に係る学習処理による効果と同じ効果を得ることが可能となる。 According to another example of the learning process described above, it is possible to obtain the same effect as the effect of the learning process according to the above embodiment.

1 内燃機関
2 排気管
3 三元触媒
4,5 空燃比センサ
6 ECU
10 排気浄化システム
AFfr フロント空燃比
AFrl 真の空燃比
AFrr リア空燃比
AFth 理論空燃比
AFtrg 目標空燃比
AVE 平均値
CAF 補正値
Dfr,Drr,Dave 偏差
LAF 学習値
TS 時系列値
1 Internal combustion engine 2 Exhaust pipe 3 Three-way catalyst 4, 5 Air-fuel ratio sensor 6 ECU
10 Exhaust purification system AFfr Front air-fuel ratio AFrr True air-fuel ratio AFrr Rear air-fuel ratio AFth Theoretical air-fuel ratio AFtrg Target air-fuel ratio AVE Average value CAF Correction value Dfr, Dr, Dave deviation LAF Learning value TS Time series value

Claims (1)

内燃機関からの排気を浄化する触媒と、
前記触媒を通過した排気の空燃比であるリア空燃比を検出する空燃比センサと、
前記リア空燃比と目標空燃比の偏差に基づいた空燃比フィードバック制御と、前記リア空燃比の補正値を学習する学習処理と、を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記学習処理において、
前記偏差に基づいて学習値を計算し、
前記リア空燃比が前記目標空燃比よりもリーン側の値の場合、前記学習値を用いて前記補正値を更新し、
前記リア空燃比が前記目標空燃比よりもリッチ側の値の場合、前記偏差の今回値を含む前記偏差の時系列値が経時的にリッチ側に変動しているか否かを判定し、
前記時系列値が経時的にリッチ側に変動していないと判定された場合、前記学習値を用いて前記補正値を更新し、
前記時系列値が経時的にリッチ側に変動していると判定された場合、前記リア空燃比の今回値を、前記空燃比フィードバック制御における新たな目標空燃比に設定する
ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
A catalyst that purifies the exhaust gas from the internal combustion engine,
An air-fuel ratio sensor that detects the rear air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio of the exhaust gas that has passed through the catalyst, and
A control device that performs air-fuel ratio feedback control based on the deviation between the rear air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and learning processing for learning the correction value of the rear air-fuel ratio.
With
The control device is used in the learning process.
The learning value is calculated based on the deviation,
When the rear air-fuel ratio is a value on the lean side of the target air-fuel ratio, the correction value is updated using the learning value.
When the rear air-fuel ratio is a value on the rich side of the target air-fuel ratio, it is determined whether or not the time series value of the deviation including the current value of the deviation fluctuates to the rich side over time.
When it is determined that the time-series value does not fluctuate toward the rich side over time, the learning value is used to update the correction value.
When it is determined that the time-series value fluctuates toward the rich side over time, the current value of the rear air-fuel ratio is set to a new target air-fuel ratio in the air-fuel ratio feedback control. Engine exhaust purification system.
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