CN115698491A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置具备：模式判定部122，判定内燃机的控制模式是升温控制模式还是普通控制模式；进气量估计部123，在判定为普通控制模式的情况下，使用进气参数的第一值来估计第一进气量，在判定为升温控制模式的情况下，使用进气参数的与第一值不同的第二值来估计第二进气量；NOx估计部124，在判定为普通控制模式的情况下，使用排出参数的第一值来估计第一排出量，在判定为升温控制模式的情况下，使用排出参数的与第一值不同的第二值来估计第二排出量；EGR控制部125，基于进气量估计部123和NOx估计部124根据模式判定部122判定的控制模式而估计出的进气量和NOx排出量，控制使排放气体的一部分回流的EGR装置。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
搭载在车辆上的内燃机具有用于使排放气体的一部分回流的EGR装置。EGR装置例如调节设置在EGR通路中的阀的开度，调节向内燃机回流的排放气体的量。另外，为了抑制排放气体中的NOx的排出量，EGR装置基于内燃机的进气的进气量和NOx的排出量，进行调节阀的开度的控制(以下称为EGR控制)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-215210号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在排气通路中设置有净化排放气体的后处理装置(例如催化剂)，执行使催化剂升温的升温控制模式，以使该催化剂活化。升温控制模式时的进排气的特性与升温控制模式以外的普通控制模式时的进排气的特性不同。因此，在升温控制模式时，如果进行与普通控制模式时同样的EGR控制，则有可能无法适当地抑制NOx的排出。
因此，本发明是鉴于这些问题而做出的，其目的在于在不同的控制模式时高精度地进行EGR控制。
解决问题的手段
本发明的一个方面中提供一种内燃机的控制装置，具备：模式判定部，判定内燃机的控制模式是使净化所述内燃机的排放气体的后处理装置升温的升温控制模式，还是所述升温控制模式以外的普通控制模式；进气量估计部，在判定为所述普通控制模式的情况下，使用进气参数的第一值来估计作为所述内燃机的进气量的第一进气量，在判定为所述升温控制模式的情况下，使用所述进气参数的与所述第一值不同的第二值来估计第二进气量；NOx估计部，在判定为所述普通控制模式的情况下，使用排出参数的第一值来估计作为所述排放气体中的NOx排出量的第一排出量，在判定为所述升温控制模式的情况下，使用所述排出参数的与第一值不同的第二值来估计第二排出量；以及EGR控制部，基于所述进气量估计部和所述NOx估计部根据所述模式判定部判定的控制模式而估计出的进气量和NOx排出量，控制使所述排放气体的一部分回流的EGR装置。
另外，所述进气量估计部也可以使用内燃机主体的估计体积效率的第一值来估计所述第一进气量，使用所述估计体积效率的比第一值小的第二值来估计所述第二进气量。
另外，所述进气量估计部也可以使用所述内燃机主体的转速以及燃料喷射量求出所述估计体积效率，使用所述估计体积效率的所述第一值来估计所述第一进气量，使用所述估计体积效率的所述第二值来估计所述第二进气量。
另外，所述NOx估计部也可以使用表示内燃机主体的燃烧状态的环境条件系数的第一值来估计所述第一排出量，使用所述环境条件系数的比第一值小的第二值来估计所述第二排出量。
另外，所述NOx估计部也可以使用燃料喷射定时、冷却水的温度以及进气的温度求出所述环境条件系数，使用所述环境条件系数的第一值来估计所述第一排出量，使用所述环境条件系数的所述第二值来估计所述第二排出量。
另外，所述模式判定部也可以基于冷却所述内燃机的冷却水的温度和所述排放气体的温度，判定是否为所述升温控制模式。
另外，所述模式判定部也可以在所述冷却水的温度以及所述排放气体的温度高于规定值的情况下，判定为是所述升温控制模式，在所述冷却水的温度以及所述排放气体的温度低于所述规定值的情况下，判定为是所述普通控制模式。
发明效果
根据本发明，具有在不同的控制模式时能够高精度地进行EGR控制的效果。
附图说明
图1是用于说明根据一个实施方式的内燃机1的结构的示意图。
图2是用于说明控制装置100的详细结构的示意图。
图3是用于说明内燃机1的操作例的流程图。
具体实施方式
<内燃机的结构>
参照图1对根据本发明的一个实施方式的内燃机的结构进行说明。
图1是用于说明根据一个实施方式的内燃机1的结构的示意图。内燃机1例如是搭载在卡车等车辆上的多气缸发动机。内燃机1是柴油发动机，但不限于此，例如也可以是汽油发动机。如图1所示，内燃机1具有发动机主体10、燃料喷射装置15、进气通路20、排气通路30、涡轮增压器40、EGR装置50以及控制装置100。
在本文中，发动机主体10具有四个气缸12，但不限于此。在各气缸12内设置有活塞、曲轴等可动部件。
燃料喷射装置15是将燃料喷射到发动机主体10内的燃烧室中的喷射装置。在本文中，燃料喷射装置15是共轨式燃料喷射装置，具有喷射器16和共轨17。喷射器16将燃料喷射到各气缸12内的燃烧室中。共轨17以高压状态储存从喷射器16喷射的燃料。
进气通路20是吸入发动机主体10的进气流动的通路。进气通路20具有与发动机主体10连接的进气歧管22和与进气歧管22的上游端连接的进气管23。进气歧管22将从进气管23送来的进气分配供给到各气缸的进气口。进气管23中设置有空气滤清器24、空气流量计25、涡轮增压器40的压缩机42C、中间冷却器27、进气节流阀28。空气流量计25检测内燃机1的每单位时间的吸入空气量，即进气流量。
排气通路30是从发动机主体10产生的排放气体流动的通路。排气通路30具有与发动机主体10连接的排气歧管32和与排气歧管32的下游端连接的排气管33。排气歧管32将从各气缸的排气口送来的排放气体集合起来。排气管33中设置有涡轮增压器40的涡轮42T、后处理装置35。后处理装置35是用于净化排放气体的装置，例如包括氧化催化剂、DPF、SCR、氨氧化催化剂。
然而，在从内燃机1冷起动后到暖机结束的期间，能够执行用于使后处理装置35(具体为催化剂)提前升温的控制模式(以下称为升温控制模式)。升温控制模式时的进排气的特性与升温控制模式以外的普通控制模式时的进排气的特性不同。
涡轮增压器40是利用在排气通路30中流动的排放气体的流动来压缩在进气通路20中流动的进气的增压器。涡轮增压器40具有设置在排气通路30中的涡轮42T和设置在进气通路20中的压缩机42C。涡轮42T在排气通路30中比起后处理装置35更靠近发动机主体10侧。
EGR装置50使排放气体的一部分向发动机主体10回流。具体地，EGR装置50使排气通路30内(本文中为排气歧管32内)的排放气体的一部分(以下称为EGR气体)回流到进气通路20内(本文中为进气歧管22内)。EGR装置50具有EGR通路52、EGR冷却器53、EGR阀54以及温度传感器55。
EGR通路52是EGR气体流动的流路。EGR冷却器53设置在EGR通路52中，冷却EGR气体。EGR阀54是可开闭的阀，调节EGR气体的流量。温度传感器55检测在EGR通路52中流动的EGR气体的温度。
控制装置100控制内燃机1整体的操作。控制装置100执行内燃机1的控制模式，即上述升温控制模式和升温控制模式以外的普通控制模式。另外，为了抑制排放气体中的NOx的排出量，控制装置100基于内燃机1的进气的进气量和NOx排出量，进行调节EGR阀54的开度的控制(也称为EGR控制)。并且，控制装置100估计与控制模式对应的进气量以及NOx排出量，基于估计的进气以及NOx排出量进行EGR控制，详细情况在后面描述。由此，能够在进排气的特性不同的升温控制模式和普通控制模式时高精度地进行EGR控制。
<控制装置的详细结构>
参照图2对控制装置100的详细结构进行说明。
图2是用于说明控制装置100的详细结构的示意图。控制装置100具有存储部110和控制部120。
存储部110例如包括ROM(Read Only Memory，只读存储器)以及RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)。存储部110存储由控制部120执行的程序和各种数据。
控制部120例如是CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。控制部120通过执行存储在存储部110中的程序来控制内燃机1的操作。在本实施方式中，控制部120作为模式判定部122、进气量估计部123、NOx估计部124以及EGR控制部125发挥功能。
模式判定部122判定内燃机1的控制模式。例如，模式判定部122判定控制模式是升温控制模式还是普通控制模式。升温控制模式是用于在从内燃机1冷起动后到暖机结束的期间使后处理装置35提前升温的控制模式。普通控制模式是升温控制模式以外的控制模式。模式判定部122将判定结果输出到进气量估计部123和NOx估计部124。
模式判定部122基于检测传感器组70检测到的内燃机1的状态来判定控制模式。模式判定部122可以基于冷却内燃机1的冷却水的温度和排放气体的温度来判定控制模式。例如，模式判定部122在冷却水的温度以及排放气体的温度分别高于规定值的情况下判定为是升温控制模式，在冷却水的温度以及排放气体的温度分别低于规定值的情况下，判定为是普通控制模式。此外，模式判定部122除了冷却水的温度和排放气体的温度之外，还可以包括其它参数(例如大气压)来进行判定。
进气量估计部123估计内燃机1的进气量。进气量估计部123根据模式判定部122判定的控制模式来估计进气量。在通过模式判定部122判定为是普通控制模式的情况下，进气量估计部123估计普通控制模式时的进气量，即普通时进气量。另一方面，在判定为是升温控制模式的情况下，进气量估计部123估计升温控制模式时的进气量，即升温时进气量。此外，普通时进气量相当于第一进气量，升温时进气量相当于第二进气量。
在本文中，进气量由作为进气参数的估计体积效率与估计吸入空气量之积求出。估计体积效率和估计吸入空气量可以通过公知的计算方法求出。例如，使用发动机主体10的转速和燃料喷射量求出估计体积效率。使用进气歧管22的压力、温度、气缸12内的体积求出估计吸入空气量。在本实施方式中，求出普通时进气量时的估计体积效率的值(以下称为第一值)与求出升温时进气量时的估计体积效率的值(以下称为第二值)不同。具体地，由于升温时与普通时相比减少新气吸入，求出升温时进气量时的估计体积效率的第二值比求出普通时进气量时的估计体积效率的第一值小。因此，进气量估计部123估计的升温时进气量比普通时进气量少。
NOx估计部124估计NOx的排出量。NOx估计部124根据模式判定部122判定的控制模式来估计排出量。在通过模式判定部122判定为是普通控制模式的情况下，NOx估计部124估计普通控制模式时的排出量，即普通时排出量。另一方面，在判定为是升温控制模式的情况下，NOx估计部124估计升温控制模式时的排出量，即升温时排出量。此外，普通时排出量相当于第一排出量，升温时排出量相当于第二排出量。
在本文中，NOx的排出量由发动机主体10的转速、燃料喷射量以及环境条件系数之积求出。环境条件系数表示发动机主体10内的燃烧状态，相当于排出参数。环境条件系数例如使用燃料喷射定时、冷却水的温度、进气的温度等求出。在本实施方式中，求出普通时排出量时的环境条件系数的值(以下称为第一值)与求出升温时排出量时的环境条件系数的值(以下称为第二值)不同。具体地，升温时与普通时相比，在发动机主体10内燃料不完全，因此求出升温时排出量时的环境条件系数的第二值比求出普通时排出量时的环境条件系数的第一值小。因此，NOx估计部124估计的升温时排出量比普通时排出量少。
EGR控制部125控制EGR装置50的操作。例如，EGR控制部125进行EGR装置50的EGR阀54的开闭控制(EGR控制)。EGR控制部125基于进气量估计部123和NOx估计部124的估计值，控制EGR装置50的操作。
在本实施方式中，EGR控制部125基于进气量估计部123和NOx估计部124根据模式判定部122判定的控制模式而估计出的进气量和NOx排出量，控制EGR装置50。即，在为普通控制模式的情况下，EGR控制部125使用进气量估计部123估计的普通时进气量和NOx估计部124估计的普通时排出量，控制EGR阀54的开闭。另一方面，在为升温控制模式的情况下，EGR控制部125使用进气量估计部123估计的升温时进气量和NOx估计部124估计的升温时排出量，控制EGR阀54的开闭。
<内燃机的操作例>
参照图3对内燃机1的操作例进行说明。
图3是用于说明内燃机1的操作例的流程图。本流程图从内燃机1进行操作的时刻开始。与此同时，从发动机主体10产生的排放气体在排气通路30中流动。
首先，模式判定部122判定内燃机1的控制模式(步骤S102)。具体地，模式判定部122判定控制模式是升温控制模式和普通控制模式中的哪一个。
在模式判定部122判定为是升温控制模式的情况下(步骤S104：是)，进气量估计部123估计升温控制模式时的进气量，即升温时进气量(步骤S106)。另外，NOx估计部124估计升温控制模式时的NOx的排出量，即升温时排出量(步骤S108)。此外，步骤S106的处理和步骤S108的处理可以以相反的顺序进行，也可以同时进行。
接着，EGR控制部125基于进气量估计部123估计的升温时进气量和NOx估计部124估计的升温时排出量，控制EGR装置50的EGR阀54的开闭(步骤S110)。例如，EGR控制部125控制EGR阀54的开度。
在模式判定部122判定为是普通控制模式的情况下(步骤S104：否)，进气量估计部123估计普通控制模式时的进气量，即普通时进气量(步骤S112)。另外，NOx估计部124估计普通控制模式时的NOx的排出量，即普通时排出量(步骤S114)。
接着，EGR控制部125基于进气量估计部123估计的普通时进气量和NOx估计部124估计的普通时排出量，控制EGR阀54的开闭(步骤S116)。例如，EGR控制部125控制EGR阀54的开度。
<本实施方式的效果>
上述实施方式的内燃机1的控制装置100使用不同的值来估计普通控制模式时的进气量(第一进气量)和NOx排出量(第一排出量)以及升温控制模式时的进气量(第一进气量)及NOx排出量(第一排出量)。然后，控制装置100基于根据控制模式估计出的进气量和NOx排出量，控制EGR装置50的操作。
由此，能够分别高精度地估计普通控制模式时的进气量和NOx排出量以及升温控制模式时的进气量和NOx排出量。因此，能够在普通控制模式时和升温控制模式时高精度地进行基于进气量和NOx排出量的EGR控制。
以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式记载的范围，在其主旨的范围内可以进行各种变形和变更。例如，装置的全部或一部分可以以任意的单位在功能上或物理上分散、合并而构成。另外，通过多个实施方式的任意的组合而产生的新的实施方式也包含在本发明的实施方式中。通过组合而产生的新的实施方式的效果兼具原实施方式的效果。
附图标记
1内燃机
10发动机主体
35后处理装置
50EGR装置
100控制装置
122模式判定部
123进气量估计部
124NOx估计部
125EGR控制部

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置，具备：
模式判定部，判定内燃机的控制模式是使净化所述内燃机的排放气体的后处理装置升温的升温控制模式，还是所述升温控制模式以外的普通控制模式；
进气量估计部，在判定为所述普通控制模式的情况下，使用进气参数的第一值来估计作为所述内燃机的进气量的第一进气量，在判定为所述升温控制模式的情况下，使用所述进气参数的与所述第一值不同的第二值来估计第二进气量；
NOx估计部，在判定为所述普通控制模式的情况下，使用排出参数的第一值来估计作为所述排放气体中的NOx排出量的第一排出量，在判定为所述升温控制模式的情况下，使用所述排出参数的与第一值不同的第二值来估计第二排出量；以及
EGR控制部，基于所述进气量估计部和所述NOx估计部根据所述模式判定部判定的控制模式而估计出的进气量和NOx排出量，控制使所述排放气体的一部分回流的EGR装置。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
所述进气量估计部使用内燃机主体的估计体积效率的第一值来估计所述第一进气量，使用所述估计体积效率的比第一值小的第二值来估计所述第二进气量。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其中，
所述进气量估计部使用所述估计体积效率的所述第一值来估计所述第一进气量，使用所述估计体积效率的所述第二值来估计所述第二进气量，所述估计体积效率使用所述内燃机主体的转速以及燃料喷射量求出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
所述NOx估计部使用表示内燃机主体的燃烧状态的环境条件系数的第一值来估计所述第一排出量，使用所述环境条件系数的比第一值小的第二值来估计所述第二排出量。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，其中，
所述NOx估计部使用所述环境条件系数的第一值来估计所述第一排出量，使用所述环境条件系数的所述第二值来估计所述第二排出量，所述环境条件系数使用燃料喷射定时、冷却水的温度以及进气的温度求出。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，
所述模式判定部基于冷却所述内燃机的冷却水的温度和所述排放气体的温度，判定是否为所述升温控制模式。
7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其中，所述模式判定部
在所述冷却水的温度以及所述排放气体的温度高于规定值的情况下，判定为是所述升温控制模式，
在所述冷却水的温度以及所述排放气体的温度低于所述规定值的情况下，判定为是所述普通控制模式。
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