用于催化剂净化控制的方法以及使用该方法的车辆与流程

本申请要求于2017年12月12日提交的韩国专利申请第10-2017-0170445号的优选权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

本公开的示例性形式涉及对于车辆的催化剂净化控制。

背景技术：

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，车辆使用催化剂系统，该催化剂系统适用于去除所规定的污染物，诸如由发动机燃烧产生的氮氧化物(nox)和co/hc，以符合排放和环境法规。

特别地，用于柴油氧化催化剂(doc)、催化颗粒过滤器(cpf)、选择性催化剂还原(scr)、三元催化剂(twc)等的催化剂在nox或co/hc中具有特殊性能，并且有助于改进催化剂系统的性能。并且，催化剂需要去除作为过量nox排放的主导性因素的氧。

例如，向催化剂中引入氧与发动机的燃料切断打开/关闭密切相关。燃料切断打开/关闭是通过以下方式来抑制或防止不必要的燃料消耗的方法：用于控制发动机的电子控制单元(ecu)执行燃料切断打开以在发动机超限(overrun，带挡滑行)时停止向发动机中喷射燃料(例如，这是当驾驶员没有踩下油门踏板时发生的现象，这是因为当车辆以某一速度行驶时不再需要任何动力)。因此，燃料切断打开/关闭的执行增加了向催化剂中引入的氧并降低了nox还原性能。

催化剂系统基于催化剂劣化来执行催化剂净化控制，以用于在燃料喷射期间从催化剂中去除氧，并且使燃料的喷射量与催化剂劣化相匹配。例如，基于催化剂劣化的催化剂净化控制通过根据催化剂劣化增加燃料的喷射量而有效地去除在燃料切断停止之后引入到催化剂中的氧。

因此，基于催化剂劣化的催化剂净化控制改进催化剂系统，以满足车辆的排放和环境法规。

然而，我们发现基于催化剂劣化的催化剂净化控制不考虑根据发动机温度产生的nox的减少，因为它仅使用代表催化剂本身性能的劣化程度。

此外，我们发现基于催化剂劣化的催化剂净化控制未反映用于减少在低温区域中燃烧时产生的氮氧化物的发动机燃烧特性。此外，由于基于催化剂劣化的催化剂净化控制被执行得比用于催化剂净化的理论空燃比(λ＝1)更富(richer)，所以无论发动机功率如何，都可以消耗燃料。

技术实现要素：

本公开提供用于基于发动机温度的用于催化剂净化控制的方法和使用该方法的车辆，该方法通过在燃料切断打开/关闭之后将发动机温度应用于催化剂净化来执行改进的基于发动机温度的催化剂净化控制。另外，该方法通过基于在发动机温度低时减少氮氧化物的生成的发动机燃烧特性减少在低温操作状态下用于催化剂净化的燃料量而改进燃料效率。

本公开的其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且参考本公开的形式变得显而易见。此外，对于本公开所属领域的技术人员来说显而易见的是，本公开的目的和优点可以通过所要求保护的方式及其组合来实现。

在本公开的一种形式中，用于催化剂净化控制的方法包括以下步骤：由催化剂净化电子控制单元(ecu)执行基于发动机温度的催化剂净化控制；当燃料切断打开变为燃料切断关闭时，催化剂净化ecu计算所估算的发动机温度；以及由催化剂净化ecu基于用于催化剂净化控制的所估算的发动机温度来控制由喷射器喷射的净化燃料的量。

在用于催化剂净化控制的方法中，所估算的发动机温度可以是使氮氧化物的生成减少的发动机温度。所估算的发动机温度可以通过温度传感器或温度建模来计算。温度传感器可以是冷却剂温度传感器或发动机油传感器，并且温度建模可以基于冷却剂温度传感器的温度检测值。

执行基于发动机温度的催化剂净化控制的步骤可以包括以下步骤：当燃料切断打开信号变为燃料切断关闭信号时，接收由温度传感器检测到的温度值；当接收到该检测到的温度值时，计算所估算的发动机温度；基于通过对所估算的发动机温度的计算确定的操作状态来控制催化剂净化燃料的喷射量；以及基于该操作状态控制富燃料的喷射量，并且输出燃料喷射信号以控制净化燃料的量。

接收温度值的步骤可以包括以下步骤：检查燃料切断打开信号；通过在燃料切断打开时检测车辆信息来获得检测到的温度值；以及当获得检测到的温度值时，检查燃料切断关闭信号。该温度值可以包括冷却剂温度值和油温度值中的至少一者。

计算所估算的发动机温度的步骤可以包括：当检查检测到的温度值时，通过检测到的温度值来计算所估算的发动机温度；以及当检查检测到的温度值时，基于检测到的温度值，通过温度建模来计算所估算的发动机温度。当检测到的温度值是冷却剂温度值时，可以执行温度建模。

调节(即，控制)催化剂净化燃料的喷射量可以包括：通过将所估算的发动机温度设定为阈值来确定操作状态；基于所估算的发动机温度将操作状态划分为低温操作状态和高温操作状态；以在低温操作状态下调节富燃料喷射量但在高温操作状态下使用富燃料喷射量的方式控制富燃料的喷射量；以及输出适用于调节富燃料喷射量和使用富燃料喷射量的燃料喷射信号。当所估算的发动机温度小于阈值时，操作状态可以是低温操作状态，而当所估算的发动机温度等于或大于阈值时，操作状态可以是高温操作状态。阈值可以是使发动机中的氮氧化物的生成减少的温度。富燃料的喷射量可以是指燃料喷射量比用于催化剂净化的理论空燃比(λ＝1)更富的状态。当保持净化燃料比(fuelrate，燃料消耗率)兰巴达(λ)值时，通过使用净化时间变化的基于可变净化时间的燃料比控制，可以执行燃料喷射信号的输出，或者当保持净化时间时，通过使用净化燃料比变化的可变净化燃料比控制，可以执行燃料喷射信号的输出。

当未计算所估算的发动机温度时，催化剂净化ecu可以变为使用催化剂劣化的基于劣化的催化剂净化控制。

在本公开的另一种形式中，车辆包括催化剂净化ecu，该催化剂净化ecu当检查出从燃料切断打开变化到燃料切断关闭时计算所估算的发动机温度，当计算所估算的发动机温度时通过基于所估算的发动机温度的催化剂净化控制来控制由喷射器向催化剂喷射的净化燃料的量，但是当未计算所估算的发动机温度时通过基于催化剂的劣化的催化剂净化控制来控制由喷射器喷射的净化燃料的量。

催化剂净化ecu可以包括基于发动机的净化图，其用于计算所估算的发动机温度的值，并且该基于发动机的净化图可以包括：温度传感器净化图，其用于经由温度传感器计算所估算的发动机温度值；以及温度建模净化图，其温度建模净化图用于经由温度建模计算所估算的发动机温度值。

催化剂净化ecu可以包括净化燃料控制图，其用于计算净化燃料的量的控制值，并且该净化燃料控制图可以包括：可变净化时间图，其用于在保持净化燃料比λ值时通过使用净化时间变化的基于可变净化时间的燃料比控制来控制净化燃料的量；以及可变净化燃料图，其用于在保持净化时间时通过使用净化燃料比变化的可变净化燃料比控制来控制净化燃料的量。

从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了更好地理解本公开，现在将参考附图描述以举例的方式给出的本公开的各种形式，附图中：

图1和图2是示出了根据本公开的一种形式的基于发动机温度的用于催化剂净化控制的方法的流程图；

图3是示出了本公开的一种形式中的使用基于发动机温度的催化剂净化控制的车辆的示例的图；

图4是示出了本公开的一种形式中的使用温度传感器和可变净化时间对车辆执行催化剂净化控制的操作状态的图；

图5是示出了本公开的一种形式中的使用温度建模和可变净化时间对车辆执行催化剂净化控制的操作状态的图；以及

图6是示出了本公开的一种形式中的基于发动机温度的催化剂净化控制的效果的图表。

本文描述的附图仅用于说明目的，且并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，且并不旨在限制本公开、应用或使用。应当理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

下面将参考附图更详细地描述本公开的示例性形式。然而，本公开可以以不同的形式实施，并且不应当被解释为限于本文阐述的形式。相反，提供这些形式使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。

参照图1和图2，根据本公开的一种形式的基于发动机温度的用于催化剂净化控制的方法包括：当燃料切断打开(on)变为燃料切断关闭(off)时检查发动机温度估算因子(步骤s10至步骤s40)；以及当检查发动机温度估算因子时基于发动机温度执行催化剂净化控制(步骤s150)，但是当未检查发动机温度估算因子时基于劣化执行催化剂净化控制(步骤s200)。特别地，基于发动机温度的催化剂净化控制(步骤s150)的特征在于，在使用温度传感器或温度建模根据发动机温度确定低温操作状态和高温操作状态之后，执行基于净化时间的燃料比控制或可变净化燃料比控制(步骤s50至步骤s140)。

因此，基于发动机温度的催化剂净化控制(步骤s150)根据发动机温度有效地抑制或防止氮氧化物的生成，这在仅基于催化剂劣化的常规催化剂净化控制中没有得到解决(即，通过喷射比理论空燃比更富的燃料来有效地净化氮氧化物，以便在执行燃料切断打开/关闭(on/off)之后去除由于燃料切断期间催化剂中收集的氧而导致的氮氧化物，从而通过驾驶员在超限状态下的需求来改进燃料效率)。

特别地，基于发动机温度的用于催化剂净化控制的方法的特征在于，它使用了导致燃烧期间氮氧化物的生成依据发动机温度而改变的燃烧特性。

参照图3，车辆1包括发动机2和安装在排气管线5中的催化剂系统10，由发动机2生成的废气通过排气管线5排出。

详细地，发动机2通过供应到进气歧管3的新空气来执行燃烧，并将废气发送到排气歧管4。发动机2可以是汽油发动机或柴油发动机。排气管线5连接到排气歧管4，并且设置有催化剂系统10，使得当废气在排气管线中流动时去除废气中的氮氧化物(nox)或颗粒物质(pm)。净化后的废气通过排气管线排放到外部。

催化剂系统10包括催化剂11、燃料喷射器13、传感器13、15和17以及催化剂净化电子控制单元(ecu)20。

例如，催化剂11用于柴油颗粒过滤器(dpf)，当废气中的氮氧化物被净化时该柴油颗粒过滤器由于催化剂中收集的氧来再生催化剂。然而，催化剂11可以用于催化颗粒过滤器(cpf)、选择性催化剂还原(scr)等。当对催化剂11执行催化剂净化控制时，燃料喷射器13通过催化剂净化ecu20的控制来喷射燃料。

氧传感器15检测或计算收集在催化剂11中的氧的浓度，并将其发送到催化剂净化ecu20。温度传感器17包括用于检测发动机2中的冷却剂温度的冷却剂温度传感器17-1和用于检测发动机2中的油温度的发动机油温度传感器17-2，并且将检测到的冷却剂温度和发动机油温度发送到催化剂净化ecu20。

催化剂净化ecu20连接到数据输入单元20-1，并且包括基于发动机的净化图30和净化燃料控制图40。

数据输入单元20-1将检测到的车辆1和发动机2的信息发送到ecu20。该检测到的信息包括ig打开/关闭(on/off)信号、燃料切断打开/关闭信号、冷却剂温度值、油温度值、o2浓度值、nox/co/hc浓度值、发动机每分钟转数(rpm)、踏板(油门/制动踏板)打开/关闭(on/off)信号等。

基于发动机的净化图30包括温度传感器净化图30-1和温度建模净化图30-2。温度传感器净化图30-1由温度表建立，其中根据温度区域对冷却剂温度和发动机油温度进行分类。温度建模净化图30-2由温度表建立，其中根据温度区域对发动机2的气缸中的冷却剂温度和估算的温度进行分类。因此，温度传感器净化图30-1和温度建模净化图30-2的每个温度表是通过控制值来建立的，这些控制值通过在当发动机2的温度低时生成较少氮氧化物的操作区域中减少用于净化控制催化剂中的氧的燃料量且另一方面通过在发动机2的温度高时增加用于净化控制的燃料量来满足排放标准。特别地，温度建模净化图30-2通过弥补温度传感器检测相对精确的燃烧状态的缓慢响应的缺点而更有效地抑制催化剂11的净化控制中的氮氧化物。

净化燃料控制图40包括可变净化时间图40-1和可变净化燃料图40-2。可变净化时间图40-1由反映温度表的时间表建立，以改变净化时间，同时持续保持净化燃料λ。可变净化燃料图40-2由燃料表建立，该燃料表改变净化燃料量，同时持续保持净化时间。

在下文中，将参照图3至图6详细地描述基于发动机温度的用于催化剂净化控制的方法。这里，连接到数据输入单元20-1的催化剂净化ecu20、基于发动机的净化图30以及净化燃料控制图40是控制对象，并且用于执行催化剂11的净化控制的催化剂系统10(特别是用于燃料喷射的燃料喷射器13)是控制目标。

当车辆1行驶时，催化剂净化ecu20执行进入基于发动机温度的催化剂净化控制。为此，催化剂净化ecu20执行燃料切断打开检查步骤s10、车辆信息检测步骤s20、发动机温度估算因子检查步骤s30、燃料切断关闭步骤s40和基于发动机温度的催化剂净化控制进入步骤s50。

参照图3，催化剂净化ecu20读取从数据输入单元20-1传送的燃料切断打开信号以检查燃料切断打开(步骤s10)，读取从数据输入单元20-1传送的ig打开/关闭信号、燃料切断打开/关闭信号、冷却剂温度值、油温度值、o2浓度值、nox/co/hc浓度值、rpm和踏板(油门器/制动踏板)打开/关闭信号以检测车辆信息(步骤s20)，并且读取从数据输入单元20-1传送的冷却剂温度值和油温度值以检查发动机温度估算因子(步骤s30)。

当催化剂净化ecu20未读取冷却剂温度值和油温度值时，确定为未检查发动机温度估算因子。在这种情况下，在基于发动机温度的催化剂净化控制(步骤s50)完成之后，该过程进行到基于劣化的催化剂净化控制(步骤s200)。基于劣化的催化剂净化控制是指基于催化剂11的劣化在燃料切断关闭之后的催化剂净化控制。另一方面，当催化剂净化ecu20读取冷却剂温度值和油温度值时，确定为检查发动机温度估算因子。在这种情况下，在持续检查发动机温度估算因子直到检查燃料切断关闭(步骤s40)之后，当检查燃料切断关闭时，执行进入基于发动机温度的催化剂净化控制(步骤s50)。

接下来，在进入基于发动机温度的催化剂净化控制之后，催化剂净化ecu20执行基于发动机温度的催化剂净化控制确定。为此，催化剂净化ecu20执行发动机温度计算步骤s60至s80、催化剂净化燃料喷射速率调节步骤s90至s110-2和催化剂净化燃料喷射速率步骤s120-1至s140。

详细地，在发动机温度计算步骤s60至s80中，确定是否使用温度传感器(步骤s60)。当使用温度传感器时，如在冷却剂温度应用(步骤s61)和油温度应用(步骤s62)中那样使用冷却剂温度和油温度中的一者。当不使用温度传感器时，如在温度建模应用中那样通过使用检测到的冷却剂温度对气缸中的温度进行建模(步骤s70)并计算发动机温度(步骤s80)来完成该过程。

参照图3，在冷却剂温度应用(步骤s61)和油温度应用(步骤s62)中，催化剂净化ecu20连接到基于发动机的净化图30的温度传感器净化图30-1，以匹配温度传感器净化图30-1的温度表，从而计算t发动机作为发动机温度值。另一方面，在温度建模应用(步骤s70)中，催化剂净化ecu20连接到基于发动机的净化图30的温度建模净化图30-2，以匹配温度建模净化图30-1的温度表，从而计算t发动机作为发动机温度值。

因此，发动机温度值(t发动机)被计算为特定的数值。然而，由于发动机温度值(t发动机)的特定数值在发动机2的燃料切断打开/关闭状态下是变化的，所以可以不以本公开的形式来规定。

详细地，在催化剂净化燃料喷射速率调节步骤s90至s110-2中，如步骤s90中那样，通过将发动机温度值(t发动机)与参考值进行比较来确定发动机状态。为此，发动机状态由以下公式确定：

发动机状态：t发动机＞t参考。

这里，“t发动机”是通过温度传感器或温度建模计算的发动机温度值，“t参考”是表示高/低参考发动机温度的阈值并且其被设定为发动机2中氮氧化物生成减少的温度，并且“＞”是表示两个值之间大小不相等的符号。

当发动机温度值(t发动机)小于阈值(t参考)时，如在步骤s100-1中那样确定为低温操作状态。另一方面，当发动机温度值(t发动机)等于或大于阈值(t参考)时，如在步骤s100-2中那样确定为高温操作状态。

因此，在低温操作状态(步骤s100-1)下，如在步骤s110-1中那样减少富燃料的喷射量，而在高温操作状态(步骤s100-2)下，如在步骤s110-2中那样使用富燃料的喷射量。这里，术语“富(rich)”是指燃料喷射量比用于催化剂净化的理论空燃比(λ＝1)更富的状态。

详细地，在催化剂净化燃料喷射速率步骤s120-1至s140中，确定基于可变净化时间的燃料比控制(步骤s120-1)并执行可变净化燃料比控制(步骤s120-2)。根据它们中的每个，输出燃料喷射信号(步骤s140)。特别地，在基于可变净化时间的燃料比控制中，通过匹配可变净化时间图40-1的时间表来计算当保持净化燃料比λ值时的净化时间变化值。另一方面，在可变净化燃料比控制(步骤s120-2)中，通过匹配可变净化燃料图40-2的燃料表来计算当保持净化时间时的净化燃料比变化值。

因此，催化剂净化ecu20通过输出表示净化时间或净化燃料比的燃料喷射信号(步骤s140)作为变量，来控制燃料喷射器13。

最后，催化剂净化ecu20基于发动机温度来执行催化剂净化控制(步骤s150)。基于发动机温度的催化剂净化控制(步骤s150)包括使用基于可变净化时间的燃料比控制的基于发动机温度的催化剂净化控制以及使用可变净化燃料比控制的基于发动机温度的催化剂净化控制。

同时，图4至图6示出了实施基于发动机温度的催化剂净化控制的示例。

图4示出根据温度传感器净化图30-1和可变净化时间图40-1，通过使用基于可变净化时间的燃料比控制的基于发动机温度的催化剂净化控制来控制催化剂系统10的示例。

如图所示，催化剂净化ecu20输出燃料喷射信号，这些燃料喷射信号表示温度传感器净化图30-1的基于冷却剂或油温度的发动机温度值(t传感器)和可变净化时间图40-1的净化时间变化值(t可变净化)。因此，催化剂净化ecu20响应于基于可变净化时间图40-1的可变净化时间来输出燃料比控制值(f喷射)，使得喷射器13根据可变时间来喷射燃料。在这种情况下，输出燃料比控制值(f喷射)作为脉宽调制(pwm)占空比。

图5示出根据温度建模净化图30-2和可变净化燃料图40-2，通过使用可变净化燃料比控制的基于发动机温度的催化剂净化控制来控制催化剂系统10的示例。

如图所示，催化剂净化ecu20输出燃料喷射信号，这些燃料喷射信号表示温度建模净化图30-2的基于发动机温度建模的发动机温度值(t建模)和可变净化燃料图40-2的净化燃料比变化值(t可变净化)。因此，催化剂净化ecu20响应于基于可变净化燃料图40-2的可变净化燃料比来输出燃料比控制值(f喷射)，使得喷射器13根据可变燃料比来喷射燃料。在这种情况下，输出燃料比控制值(f喷射)作为脉宽调制(pwm)占空比。

图6示出了与基于劣化的催化剂净化控制的效果相比，通过使用基于可变净化时间的燃料比控制值(f喷射)或可变净化燃料比变化值(t可变净化)的基于发动机温度的催化剂净化控制的效果，消耗了少量累积的净化燃料。

因此，与仅执行基于劣化的催化剂净化控制相比，当在燃料切断打开/关闭之后执行催化剂净化控制时，基于发动机温度的催化剂净化控制通过减少所使用的催化剂净化燃料的量来改进燃料效率。

如上所述，根据本公开的形式的基于应用于车辆1的发动机温度的用于催化剂净化控制的方法执行基于发动机温度的催化剂净化控制，其中，当催化剂净化电子控制单元(ecu)20检查出燃料切断打开变为燃料切断关闭时，基于用于催化剂净化控制的所估算的发动机温度来控制喷射器13的净化燃料喷射量；并且当未计算所估算的发动机温度时，该方法使用催化剂11劣化程度执行基于劣化的催化剂净化控制，从而通过使用在发动机2的温度低时生成少量氮氧化物的发动机燃烧特性来减少在低温操作状态下的所使用的催化剂净化燃料的量而改进燃料效率。

从以上描述中显而易见的是，本公开的车辆通过将发动机温度应用于催化剂净化控制而具有以下作用和效果。

第一，通过脱离现有的基于劣化的催化剂方法，催化剂系统的催化剂净化控制区域扩展到基于发动机温度的发动机燃烧特性。第二，当在催化剂净化中发动机温度低时，通过抑制不必要的燃料消耗而能够改进燃料效率。第三，通过在发动机的高温操作状态下充分控制富燃料的喷射量，能够有效地保持催化剂净化性能。第四，由于在由发动机超限使燃料切断打开/关闭之后所喷射的燃料比理论空燃比更富，所以即使催化剂中的氧被净化，也能够通过减少催化剂的燃料喷射量来改进燃料效率。第五，通过在执行净化控制时考虑发动机燃烧特性，能够保持与现有的反映催化剂劣化的净化控制类似的排放水平。

虽然已经关于特定形式描述了本公开，但对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。