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DE102020200085B4 - Vorrichtung und verfahren zum steuern einer heizkatalysatortemperatur auf basis eines vorhersagemodells von unverbranntem kohlenwasserstoff in einem heizkatalysator - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum steuern einer heizkatalysatortemperatur auf basis eines vorhersagemodells von unverbranntem kohlenwasserstoff in einem heizkatalysator Download PDF

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DE102020200085B4
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Hyundai Kefico Corp
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Abstract

Ein Verfahren zum Steuern einer Heizkatalysatortemperatur auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem Kohlenwasserstoff (KW) in dem Heizkatalysator, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- einen Schritt 1 eines Berechnen eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in einem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Speichervorhersagemodells;- einen Schritt 2 eines Berechnens eines Gesamtbetrags von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, und eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der zuvor in dem Heizkatalysator verbraucht wurde;- einen Schritt 3 eines Berechnens eines Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbranntem KW in dem berechneten Gesamtbetrag von unverbranntem KW in dem Heizkatalysator auf Basis des Abgasdurchsatzes und der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Verbrauchsvorhersagemodells;- einen Schritt 4 eines Berechnens eines Korrekturfaktors unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbrannten KW; und- einen Schritt 5 eines Steuerns einer Nacheinspritzmenge unter Verwendung des Korrekturfaktors, wobei das Speichervorhersagemodell eine Tabelle ist, in der der gespeicherte Mengendurchsatz „g/s“ der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, der durch Durchführen eines vorherigen Tests unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, einschließlich Beschleunigungsfahren und Verlangsamungsfahren, erhalten wird, um den Mengendurchsatz des unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes eines Dieselmotors vorherzusagen und wobei das Verbrauchsvorhersagemodell eine Tabelle ist, in der der verbrauchte Mengendurchsatz „g/s“ der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, , der durch Durchführen eines vorherigen Tests unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, einschließlich Beschleunigungsfahren und Verlangsamungsfahren, erhalten wird, um den Mengendurchsatz des unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator verbraucht wird, auf Basis der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes eines Dieselmotors vorherzusagen.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität nach 35 U.S.C. § 119 der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0001611 , eingereicht am 7. Januar 2019, deren Offenlegung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuern einer Temperatur eines Dieselpartikelfilters (DPF) zum Entfernen von Auspuffabgasen (Feinstaub (Particle matter, PM)) aus einem Dieselmotorfahrzeug und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum präzisen Steuern einer Temperatur eines Heizkatalysators, der an einem vorderen Ende eines DPF bereitgestellt ist.
  • Hintergrund
  • Dieselmotoren sind aufgrund der seltenen Verbrennung hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz besser als Benzinmotoren, jedoch sind aufgrund einer Verbrennungscharakteristik auf Basis der verdichteten Zündung NOx und Feinstaub (PM) hoch.
  • Um den Betrag der auftretenden Auspuffabgase zu verringern, umfassen Dieselmotorfahrzeuge ein DPF, das eine separate Vorrichtung ist.
  • Das DPF sammelt Auspuffabgase, die in einem Dieselmotor auftreten, und erhöht dann eine Temperatur eines Auspuffgases zu einem geeigneten Zeitpunkt, um die in dem DPF gesammelten Auspuffabgase zu verbrennen, wodurch die Auspuffabgase entfernt werden. Das Verbrennen von in dem DPF gesammelten Auspuffabgasen wird als Regeneration bezeichnet.
  • Ein Verfahren zum Erhöhen einer Temperatur eines Auspuffgases ist wie folgt.
  • Bei Dieselmotoren ist, da ein Verdichtungsverhältnis hoch ist, eine Temperatur eines Auspuffgases, das nach der Zylinderverbrennung auftritt, niedrig und erreicht unter Umständen nicht die Temperatur (etwa 580 °C, ein Temperaturkriterium an dem vorderen Ende des DPF) für die DPF-Regeneration. In einem allgemeinen Motormodus ist es schwierig, einen Temperaturpegel zu erreichen, und daher wird ein separater Regenerationsmodus verwendet, um eine Motorauslasstemperatur maximal zu erhöhen.
  • Da eine für einen Hauptfahrbereich erforderliche DPF-Einlass-Temperatur nicht erreicht wird, indem lediglich eine erhöhte Motorauslasstemperatur verwendet wird, ist ein Heizkatalysator an einem vorderen Ende des DPF vorgesehen, und es wird eine Oxidationsreaktion des Heizkatalysators verwendet.
  • Eine Heizquelle des Heizkatalysators ist unverbrannter Kohlenwasserstoff (KW), der beim Nacheinspritzen erzeugt wird, wobei ein Motor am Ende eines Arbeitstakts Kraftstoff in einen Zylinder einspritzt.
  • Wie oben beschrieben ist, wird eine Oxidationsreaktion des Heizkatalysators verwendet, um eine Auspuffgastemperatur (etwa 600 °C) des vorderen Endes des DPF zu erreichen. Eine auf die Oxidationsreaktion angewandte Energiequelle führt eine Motorsteuerung durch, um in einem Motor viel unverbrannten KW zu erzeugen, und der unverbrannte KW strömt durch ein Auspuffgas in den Heizkatalysator.
  • Der größte Teil des unverbrannten KW, der in einem Dieselmotor erzeugt wird, wird bei der Nacheinspritzung 2 (Nach2) erzeugt, wie in 1 veranschaulicht ist, und um eine Auspuffgastemperatur des vorderen Endes des DPF zu steuern, steuert ein Temperatursteuerungsregler (ein PID-Regler/modellbasierter Temperatursteuerungsregler) den Betrag der Nacheinspritzung 2 (Nach2).
  • Darüber hinaus ist ein normaler Betrieb des Heizkatalysators erforderlich, um eine kürzlich wieder verschärfte Abgasvorschrift zu erfüllen, jedoch verschlechtert sich der Heizkatalysator und wird beschädigt, da in einem Regenerationsmodus eine Innentemperatur des Heizkatalysators übermäßig ansteigt, was zu einem Anstieg an emittiertem Gas führt. Daher ist neben der Steuerung einer Temperatur des vorderen Endes des DPF die Steuerung einer Innentemperatur des Heizkatalysators in dem Regenerationsmodus wichtig.
  • Seit Kurzem wird ein modellbasiertes DPF-Temperatursteuerungsverfahren zur präzisen Steuerung gegenüber der konventionellen, auf PID basierenden Rückkopplungssteuerung bevorzugt. Bei einem modellbasierten Steuerungsverfahren werden eine Nacheinspritzmenge, die zum Verfolgen einer DPF-Zieltemperatur benötigt wird, und der Betrag des in Echtzeit benötigten Kraftstoffs unter Verwendung des thermodynamischen Gesetzes „Q = Cmdt“ berechnet, und durch das Einspritzen von Kraftstoff werden eine Genauigkeit der Einspritzung und eine Einspritzsteuergeschwindigkeit im Vergleich zu einer konventionellen PID-Steuerung, die auf Basis einer realen Temperatur des vorderen Endes des DPF durchgeführt wird, verbessert. Dabei ist C: die gasspezifische Wärme, m: der Abgasdurchsatz, dt: die Differenz zwischen Zielinnentemperatur des Katalysators und der Temperatur an dem vorderen Ende des Katalysators.
  • Ein Überwärmungsphänomen des Heizkatalysators tritt jedoch bei der modellbasierten Temperatursteuerung unter einer dynamischen Fahrbedingung auf, beispielsweise bei einem Beschleunigungs-Verlangsamungsfahren eines Fahrzeugs.
  • Die DE 10 2015 100 743 A1 offenbart ein Verfahren zum Abschätzen der Speicherung von Kohlenwasserstoff (KW) in einem Heizkatalysator. Hierbei wird davon ausgegangen, dass KW in dem Katalysator absorbiert, desorbiert und oxidiert wird. Die Änderung der KW-Anteile in dem Heizkatalysator insgesamt läßt sich daher aus der Summe von Absorptions-, Desorptions- und Oxidationsraten berechnen, indem die daraus resultierende Differentialgleichung gelöst wird. Dabei wird die Desorptionsrate mit Hilfe einer Desorptionstabelle bestimmt, die auf der Speichereinheit einer Steuerung dem Verfahren zur Verfügung gestellt wurde. Die besagte Desorptionstabelle ist zweidimensional und zum einen von der Temperatur T des Heizkatalysators und zum anderen von einer normalisierten Kohlenwasserstoffspeicherung der katalytischen Vorrichtung (θHC) abhängig.
  • Weiterer Stand der Technik ist aus der der DE 10 2004 030 199 A1 , DE 10 2011 018 451 A1 und der JP 3 750 766 B2 bekannt.
  • Kurzdarstellung
  • Wie oben beschrieben ist, weist ein Heizkatalysator (z. B. ein Dieseloxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC), NOx - Speicherkatalysator (Lean NO Trap Catalyst, LNT) usw.), der zum Erfüllen der kürzlich verschärften Abgasvorschrift vorgesehen ist, eine Temperaturbegrenzung zum Schutz von Hardware auf, und mit zunehmender Häufigkeit der Überschreitung einer Katalysatorschutztemperatur verschlechtert sich der Heizkatalysator und wird beschädigt, wodurch der Heizkatalysator nicht normal funktioniert. Dementsprechend ist es wichtig, eine Steuerung dahin gehend durchzuführen, dass die Katalysatorschutztemperatur des Heizkatalysators nicht überschritten wird.
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Temperatursteuerungsverfahren und eine Vorrichtung bereit, die zur Lösung eines Problems, bei dem ein Phänomen eines Überschreitens einer Heizkatalysatortemperatur unter einer Beschleunigungsbedingung nach Leerlaufwarten und elastischem Fahren (Ausrollen) in einem Regenerationsmodus auftritt, Folgendes durchführen: Berechnen und Schätzen von oxidiertem unverbranntem KW auf Basis einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur eines Heiztemperaturmodells in einem Katalysator, wenn ein Fahrzeug beschleunigt wird, Kompensieren eines Erwärmungsphänomens, das durch den Betrag von unverbranntem KW bewirkt wird, der in einem Katalysator gespeichert wird, und Einspritzen von Nacheinspritzkraftstoff, um zu verhindern, dass eine Innentemperatur des Heizkatalysators ansteigt, wodurch eine Temperatur eines Einlasses am vorderen Ende eines DPF effizient gesteuert wird.
  • Bei einem allgemeinen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Steuern einer Heizkatalysatortemperatur auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem Kohlenwasserstoff (KW) in dem Heizkatalysator Folgendes: einen Schritt 1 eines Berechnens eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in einem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Speichervorhersagemodells; einen Schritt 2 eines Berechnens eines Gesamtbetrags von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, und eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der zuvor in dem Heizkatalysator verbraucht wurde; einen Schritt 3 eines Berechnens eines Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbranntem KW in dem berechneten Gesamtbetrag von unverbranntem KW in dem Heizkatalysator auf Basis des Abgasdurchsatzes und der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Verbrauchsvorhersagemodells; einen Schritt 4 eines Berechnens eines Korrekturfaktors unter Verwendung des korrigierten Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbrannten KW; und einen Schritt 5 eines Steuerns einer Nacheinspritzmenge unter Verwendung des Korrekturfaktors.
  • Bei einem anderen allgemeinen Aspekt umfasst eine Vorrichtung zum Steuern einer Heizkatalysatortemperatur auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem Kohlenwasserstoff (KW) in dem Heizkatalysator Folgendes: eine erste Einheit, die einen Mengendurchsatz von unverbranntem KW, der in einem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Speichervorhersagemodells berechnet; eine zweite 30 Einheit, die einen Gesamtbetrag von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, und eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, das zuvor in dem Heizkatalysator verbraucht wurde, berechnet; eine dritte Einheit, die einen Mengendurchsatz von verbrauchtem unverbranntem KW in dem 35 berechneten Gesamtbetrag von unverbranntem KW in dem Heizkatalysator auf Basis des Abgasdurchsatzes und der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Verbrauchsvorhersagemodells berechnet; eine vierte Einheit, die einen Korrekturfaktor unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbranntem KW berechnet; und eine fünfte Einheit, die eine Nacheinspritzmenge unter Verwendung des Korrekturfaktors steuert.
  • Andere Merkmale und Aspekte werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, aus den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
    • 1 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Nacheinspritzung, wobei unverbrannter KW in einem Dieselmotor der verwandten Technik erzeugt wird;
    • 2 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Beschreiben eines modellbasierten Regenerationstemperatursteuerungsverfahrens.
    • 3 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Beschreiben eines Heizkatalysatortemperatursteuerungsverfahrens auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW in einem Heizkatalysator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Heizkatalysatortemperatursteuerungsverfahrens auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW in einem Heizkatalysator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Die Vorteile, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen ersichtlich, die nachfolgend dargelegt werden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die hier aufgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr werden diese Ausführungsbeispiele so bereitgestellt, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und Fachleuten auf dem Gebiet den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung vollständig vermittelt.
  • Die hier verwendeten Begriffe dienen lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und sind nicht als Einschränkung von beispielhaften Ausführungsbeispielen gedacht. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben, das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder von mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben jedoch nicht ausschließen.
  • Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Beim Hinzufügen von Bezugszeichen für Elemente in jeder Figur ist zu beachten, dass ähnliche Bezugszeichen, die bereits zur Bezeichnung von Elementen in anderen Figuren verwendet wurden, für Elemente verwendet werden, wo immer dies möglich ist. Darüber hinaus werden ausführliche Beschreibungen, die sich auf gut bekannte Funktionen oder Konfigurationen beziehen, ausgeschlossen, um Gegenstände der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
  • Repräsentative Ausführungsbeispiele zum Offenbaren eines Systems der vorliegenden Erfindung werden weiter unten mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Im Folgenden wird ein Name für jedes Element der vorliegenden Erfindung mit „...einheit" und „...vorrichtung" beschrieben, und dies für ein Verfahren der vorliegenden Erfindung gelten.
  • Zunächst wird ein modellbasiertes Regenerationstemperatursteuerungsverfahren beschrieben, um zum Verständnis der vorliegenden Erfindung beizutragen. 2 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Beschreiben eines modellbasierten Regenerationstemperatursteuerungsverfahrens.
  • Der Betrag an unverbranntem KW, der für ein vorderes Ende eines Heizkatalysators (zum Beispiel LNT) benötigt wird, kann auf Basis eines thermodynamischen Gesetzes berechnet werden, indem eine Differenz zwischen einer Temperatur am vorderen Ende eines LNT und einer Innenzieltemperatur (unter Berücksichtigung des Leitungswärmeverlustes) eines Katalysators berechnet wird, und eine endgültige Einspritzmenge kann auf Basis eines Ölverdünnungsbetrags in einem Zylinder bestimmt werden.
  • Bei der modellbasierten Regenerationstemperatursteuerung kann eine grundlegende Nacheinspritzmenge nicht separat festgelegt werden, und die Kraftstoffmenge, die auf Basis der Modellierung berechnet wird, kann die endgültige Kraftstoffmenge sein. Als Nachteil der modellbasierten Regenerationstemperatursteuerung ist, da ein Modellieren von einem Motorauslass aus erforderlich ist, viel Testzeit erforderlich. Jedoch kann Kraftstoff eingespritzt werden, indem in Echtzeit die Kraftstoffmenge, die zum Verfolgen einer Zieltemperatur erforderlich ist, auf Basis einer T4-Temperatur (Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators) berechnet wird, die in Echtzeit variiert, und somit kann das Regelverhalten schnell sein und ein Temperaturüberschussphänomen eines Heizkatalysators kann schwächer ausfallen als bei einem herkömmlichen PID-Steuerungsverfahren.
  • 3 ist ein konzeptuelles Diagramm zum Beschreiben eines Heizkatalysatortemperatursteuerungsverfahrens auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW in einem Heizkatalysator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Mit Bezugnahme auf 3 kann die vorliegende Erfindung die Kraftstoffmenge, die auf Basis eines Unverbrannter-KW-Verbrauchsmodells berechnet wird, unter Verwendung einer Regenerationstemperatursteuerung-Kraftstoffmenge korrigieren, und kann somit die präzise Temperatur eines Heizkatalysators steuern. Im Vergleich zu 2 kann eine Logik 100 zum Berechnen eines Unverbrannter-KW-Vorhersagebetrags hinzugefügt werden, und die vorliegende Erfindung kann eine Differenz zu 2 aufweisen.
  • Das Heizkatalysatortemperatursteuerungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Logik 100 hinzufügen, die den Betrag von unverbranntem KW, der in einem Heizkatalysator gespeichert (akkumuliert) ist, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators vorhersagen und berechnen, die durch einen Temperatursensor (einen T4-Sensor), der an einem vorderen Ende eines Fahrzeugheizkatalysators (zum Beispiel DOC und LNT) eingebaut ist, beim elastischen Fahren und Leerlaufwarten gemessen wird. Die Logik 100 kann den Betrag von oxidiertem unverbranntem KW auf Basis einer T4-Temperatur oder eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur eines Innenheiztemperaturmodells eines Katalysators vorhersagen, berechnen und schätzen, wenn ein Fahrzeug beschleunigt wird, kann ein Erwärmungsphänomen auf Basis des Betrags von unverbranntem KW kompensieren, der in dem Katalysator gespeichert wird, und kann Nacheinspritzkraftstoff einspritzen, um zu verhindern, dass eine Innentemperatur des Heizkatalysators ansteigt, wodurch eine Temperatur eines Einlasses am vorderen Ende eines DPF effizient gesteuert wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann eine Technologie sein, die auf eine modellbasierte Regenerationstemperatursteuerung angewendet wird, und kann den Betrag von unverbranntem KW, der in einem Katalysator gespeichert wird, und einen Temperatureingangswert auswählen und anwenden, um den Betrag von oxidiertem unverbranntem KW auf Grundlage des Entwicklungszwecks vorherzusagen.
  • 4 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben eines Heizkatalysatortemperatursteuerungsverfahrens auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW in einem Heizkatalysator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Obwohl es nicht speziell beschrieben ist, kann ein Element zum Durchführen jedes der folgenden Schritte eine Motorsteuereinheit (Engine Control Unit, ECU) sein.
  • Mit Bezugnahme auf 4 kann bei Schritt S110 ein DPF-Regenerationsmodus zum Verwenden eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW ausgeführt werden. Ein Dieselmotor kann auf Basis des Verwendungszwecks desselben über unterschiedliche Fahrmodi verfügen, und das Speichern und der Verbrauch von unverbranntem KW können auf Basis von Umgebungen, wie beispielsweise der Temperatur am vorderen Ende des DPF und eines Abgasdurchsatzes, geändert werden. Dementsprechend kann zur Verwendung eines Vorhersagemodells von unverbranntem KW auf Basis eines Fahrmodus eine Modusauswahl erforderlich sein.
  • Anschließend kann bei Schritt S120 ein Prozess zum Bestimmen, ob unverbrannter KW in einem Heizkatalysator gespeichert werden soll, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators durchgeführt werden. Wenn beispielsweise eine aktuelle Temperatur am vorderen Ende T4 des Heizkatalysators gleich oder niedriger als eine erste Einstelltemperatur ist und ein aktueller Abgasdurchsatz gleich oder niedriger als ein erster Einstellabgasdurchsatz ist, kann bestimmt werden, dass unverbrannter KW zu einem aktuellen Zeitpunkt in dem Heizkatalysator gespeichert wird. Wenn eine derartige Bedingung nicht erfüllt ist, können die Schritte S110 und S120 wiederholt werden.
  • Anschließend kann bei Schritt S130, wenn die Bedingung erfüllt wird, ein Prozess eines Berechnens eines Mengendurchsatzes „g/s“ von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, pro Einheitsstunde durchgeführt werden. Zum Berechnen eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW kann eine Speicherbetragvorhersagetabelle verwendet werden, die durch einen vorherigen Test unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, beispielsweise Beschleunigung und Verlangsamung, gelernt wurde. In der Speicherbetragvorhersagetabelle kann der gespeicherte Mengendurchsatz „g/s“, der der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, als Tabellentyp konfiguriert werden, indem die Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und der Abgasdurchsatz als Eingaben verwendet werden. Eine erste Tabelle kann eine Tabelle sein, die kontinuierlich auf Basis einer Nacheinspritzmenge aktualisiert wird, die auf Basis eines unten bei Schritt S170 berechneten Korrekturfaktors korrigiert wird.
  • Anschließend kann bei Schritt S140 ein Prozess eines Berechnens des Gesamtbetrags von unverbranntem KW durchgeführt werden. Im Einzelnen kann der endgültige Gesamtbetrag von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, berechnet werden, indem bezüglich eines Mengendurchsatzes, der in dem Heizkatalysator gespeichert und bei Schritt S130 berechnet wird, und unverbranntem KW, der bei Schritt S160 berechnet wird, eine integrale Operation durchgeführt wird. Der endgültige Gesamtbetrag von unverbranntem KW kann durch einen Integrator berechnet werden, der eine integrale Operation durchführt.
  • Anschließend kann bei Schritt S150 ein Prozess eines Bestimmens, ob unverbrannter KW im Heizkatalysator verbraucht werden soll, auf Basis der Temperatur am vorderen Ende (oder eines Katalysatorinnentemperaturmodells) des Heizkatalysators und des Abgasdurchsatzes durchgeführt werden. Wenn beispielsweise eine aktuelle Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators gleich oder höher als eine zweite Einstelltemperatur ist und ein aktueller Abgasdurchsatz gleich oder höher als ein zweiter Einstellabgasdurchsatz ist, kann bestimmt werden, dass unverbrannter KW in dem Heizkatalysator verbraucht wird (Oxidationsreaktion), und Schritt S160 kann durchgeführt werden. Wenn beispielsweise die aktuelle Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators niedriger ist als die zweite Einstelltemperatur ist und der aktuelle Abgasdurchsatz niedriger als der zweite Einstellabgasdurchsatz ist, können die Schritte S110 bis S140 wiederholt werden.
  • Nachfolgend kann bei Schritt S160 ein Prozess eines Berechnens eines Mengendurchsatzes von unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator verbraucht wird, pro Einheitsstunde durchgeführt werden. Zum Berechnen eines Mengendurchsatzes von unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator verbraucht wird, kann eine Verbrauchsmengenvorhersagetabelle verwendet werden, die durch einen vorherigen Test gelernt wurde. In der Verbrauchsmengenvorhersagetabelle kann der verbrauchte Mengendurchsatz „g/s“, der der Temperatur am vorderen Ende und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, als Tabellentyp konfiguriert werden, indem die Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und der Abgasdurchsatz als Eingaben verwendet werden.
  • Nachfolgend kann bei Schritt S170 ein Prozess eines Berechnens eines Korrekturfaktors durchgeführt werden. Der Korrekturfaktor kann unter Verwendung eines Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbrannten KW berechnet werden, der auf Basis der Verbrauchsmengenvorhersagetabelle bei Schritt S160 berechnet wird. Ein Verfahren eines Berechnens des Korrekturfaktors kann als unterschiedliche Verfahren auf Basis des Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbrannten KW durchgeführt werden, und somit wird die Beschreibung desselben weggelassen. Der berechnete Korrekturfaktor kann in dem Betrag von Steuerkraftstoff reflektiert werden, der durch einen Modelltemperatursteuerblock 50 von 3 berechnet wird.
  • Nachfolgend kann bei Schritt S180 eine Nacheinspritzmenge auf Basis des Korrekturfaktors, der in dem Betrag von Steuerkraftstoff reflektiert wird, endgültig bestimmt werden.
  • Wie oben beschrieben ist, kann die vorliegende Erfindung zum präzisen Steuern einer Temperatur eines Heizkatalysators, der in einem vorderen Ende eines DPF bereitgestellt ist, beim Steuern einer Temperatur eines DPF zum Entfernen von Abgasgasen aus einem Dieselmotorfahrzeug dienen. Ein Heizkatalysator (zum Beispiel DOC, LNT usw.), der zum Erfüllen der kürzlich verschärften Abgasvorschrift vorgesehen ist, weist eine Temperaturbegrenzung zum Schutz von Hardware auf, und mit zunehmender Häufigkeit der Überschreitung einer Katalysatorschutztemperatur verschlechtert sich der Heizkatalysator und wird beschädigt, wodurch der Heizkatalysator nicht normal funktioniert.
  • Dementsprechend ist es wichtig, eine Steuerung derart durchzuführen, dass die Katalysatorschutztemperatur des Heizkatalysators nicht überschritten wird. Um ein Problem zu lösen, bei dem ein Phänomen eines Überschreitens einer Heizkatalysatortemperatur unter einer Beschleunigungsbedingung nach Leerlaufwarten und elastischem Fahren in einem Regenerationsmodus auftritt, kann die vorliegende Erfindung Folgendes durchführen: Berechnen und Schätzen von oxidiertem unverbranntem KW auf Basis einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur eines Heiztemperaturmodells in einem Katalysator, wenn ein Fahrzeug beschleunigt wird, Kompensieren eines Erwärmungsphänomens, das durch den Betrag von unverbranntem KW bewirkt wird, der in dem Katalysator gespeichert wird, und Einspritzen von Nacheinspritzkraftstoff, um zu verhindern, dass eine Innentemperatur des Heizkatalysators ansteigt, wodurch eine Temperatur eines Einlasses am vorderen Ende eines DPF effizient gesteuert wird.
  • Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein Problem behoben werden, bei dem ein Heizkatalysator unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, beispielsweise Beschleunigung und Verlangsamung, einer hohen Temperatur ausgesetzt und beschädigt wird, und somit kann ein Normalbetrieb eines Katalysators gewährleistet werden. Dementsprechend kann die stabile Abgasreinigungseffizienz des Heizkatalysators gewährleistet werden, und die Verschlechterung des Heizkatalysators kann verzögert werden, wodurch eine Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs in dem Regenerationsmodus verbessert wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann praktisch in Form einer Vorrichtung und eines Verfahrens verwendet werden, insbesondere kann ein Prozess oder eine Funktion jedes Elements der vorliegenden Erfindung als zumindest einer eines digitalen Signalprozessors (DSP), eines Prozessors, einer Steuerung, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), eines programmierbaren Logikbauelements (FPGA und dergleichen), einer Motorsteuereinheit (ECU) und anderer elektronischer Bauelemente oder eines Hardwareelements einschließlich einer Kombination derselben implementiert werden. Außerdem kann ein Prozess oder eine Funktion jedes Elements der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem Hardwareelement oder unabhängig von Software implementiert werden, und die Software kann in einem Speichermedium gespeichert sein.
  • Eine Reihe von beispielhaften Ausführungsbeispielen wurde oben beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können. Geeignete Ergebnisse können beispielsweise erzielt werden, wenn die beschriebenen Techniken in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, einer Architektur, Vorrichtung oder Schaltung auf andere Weise kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Dementsprechend fallen andere Implementierungen in den Schutzumfang der folgenden Patentansprüche.

Claims (5)

  1. Ein Verfahren zum Steuern einer Heizkatalysatortemperatur auf Basis eines Vorhersagemodells von unverbranntem Kohlenwasserstoff (KW) in dem Heizkatalysator, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - einen Schritt 1 eines Berechnen eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in einem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis eines Abgasdurchsatzes und einer Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Speichervorhersagemodells; - einen Schritt 2 eines Berechnens eines Gesamtbetrags von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, und eines Mengendurchsatzes von unverbranntem KW, der zuvor in dem Heizkatalysator verbraucht wurde; - einen Schritt 3 eines Berechnens eines Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbranntem KW in dem berechneten Gesamtbetrag von unverbranntem KW in dem Heizkatalysator auf Basis des Abgasdurchsatzes und der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators unter Verwendung eines Verbrauchsvorhersagemodells; - einen Schritt 4 eines Berechnens eines Korrekturfaktors unter Verwendung des berechneten Mengendurchsatzes von verbrauchtem unverbrannten KW; und - einen Schritt 5 eines Steuerns einer Nacheinspritzmenge unter Verwendung des Korrekturfaktors, wobei das Speichervorhersagemodell eine Tabelle ist, in der der gespeicherte Mengendurchsatz „g/s“ der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, der durch Durchführen eines vorherigen Tests unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, einschließlich Beschleunigungsfahren und Verlangsamungsfahren, erhalten wird, um den Mengendurchsatz des unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator gespeichert wird, auf Basis der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes eines Dieselmotors vorherzusagen und wobei das Verbrauchsvorhersagemodell eine Tabelle ist, in der der verbrauchte Mengendurchsatz „g/s“ der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und dem Abgasdurchsatz zugeordnet ist, , der durch Durchführen eines vorherigen Tests unter einer Fahrbedingung eines Fahrzeugs, einschließlich Beschleunigungsfahren und Verlangsamungsfahren, erhalten wird, um den Mengendurchsatz des unverbrannten KW, der in dem Heizkatalysator verbraucht wird, auf Basis der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und eines Abgasdurchsatzes eines Dieselmotors vorherzusagen.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ferner vor dem Schritt 1 auf Basis des Abgasdurchsatzes und der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators bestimmt wird, ob unverbrannter KW in dem Heizkatalysator gespeichert wird.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das Bestimmen, wenn eine aktuelle Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators gleich oder niedriger als eine erste Einstelltemperatur ist und ein aktueller Abgasdurchsatz gleich oder niedriger als ein erster Einstellabgasdurchsatz ist, beinhaltet, dass unverbrannter KW zu einem aktuellen Zeitpunkt in dem Heizkatalysator gespeichert wird, und dass Schritt 1 durchgeführt wird.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner zwischen dem Schritt 2 und dem Schritt 3 auf Basis der Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators und des Abgasdurchsatzes bestimmt wird, ob der unverbrannte KW in dem Heizkatalysator verbraucht wird (Oxidationsreaktion),.
  5. Das Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem das Bestimmen, wenn eine aktuelle Temperatur am vorderen Ende des Heizkatalysators gleich oder höher als eine zweite Einstelltemperatur ist und ein aktueller Abgasdurchsatz gleich oder höher als ein zweiter Einstellabgasdurchsatz ist, beinhaltet, dass der unverbrannte KW in dem Heizkatalysator verbraucht wird (Oxidationsreaktion), und anschließend Schritt 3 durchgeführt wird.
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