DE102016108898B4

DE102016108898B4 - Control apparatus for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102016108898B4
Application number: DE102016108898.6A
Authority: DE
Inventors: Hiroi Nagasawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2036-05-14
Also published as: JP2016217137A; JP6292169B2; DE102016108898A1

Abstract

Steuerungsapparat für einen Verbrennungsmotor, wobei der Steuerungsapparat aufweist:Basisrußausstoßmengenberechnungsmittel (101) für ein Berechnen einer Basisrußausstoßmenge, die eine Ausstoßmenge an Ruß ist, die von einem Inneren eines Zylinders in einem vorgegebenen Grundzustand des Verbrennungsmotors ausgestoßen wird,Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungsmittel (118) für ein Berechnen eines Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der eine Größe einer Strömungsgeschwindigkeit einer Luftströmung, die im Inneren eines Zylinders in einem gegenwärtigen Betriebszustand entsteht, kennzeichnet, undKorrekturmittel (108, 116) für ein Erhalten einer Rußausstoßmenge durch ein Korrigieren der Basisrußausstoßmenge basierend auf dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index,wobei der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ein dimensionsloser Index ist, der mengenmäßig zeigt, bis zu welchem Ausmaß die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des ganzen Zylinders zu einer langsamen Seite oder zu einer schnellen Seite abweicht, im Vergleich zu der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Grundzustand, undwobei das Korrekturmittel (108, 116) konfiguriert ist, so dass in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index kleiner als ein Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der eine Größe einer Strömungsgeschwindigkeit einer Luftströmung kennzeichnet, die im Inneren eines Zylinders in dem Grundzustand entsteht, ist, je kleiner der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto grö-ßer ein Grad ist, bis zu dem das Korrekturmittel (108, 116) die Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge erhöht, und in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, je größer der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer ein Grad ist, bis zu dem das Korrekturmittel (108, 116) die Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge verringert.A control apparatus for an internal combustion engine, said control apparatus comprising: basic soot discharge amount calculating means (101) for calculating a basic soot discharge amount which is a discharge amount of soot discharged from an inside of a cylinder in a predetermined basic state of the internal combustion engine, in-cylinder flow rate index calculating means ( 118) for calculating an in-cylinder flow rate index indicative of a magnitude of a flow rate of an air flow arising inside a cylinder in a current operating state, and correcting means (108, 116) for obtaining a soot discharge amount by correcting the Base soot emission amount based on the in-cylinder flow rate index, where the in-cylinder flow rate index is a dimensionless index quantitatively showing to what extent the distribution of flow rate within the whole cylinder is increasing deviates to a slow side or to a fast side compared to the distribution of the flow rate in the ground state, and wherein the correcting means (108, 116) is configured so that in a case where the in-cylinder flow rate index is smaller than a basic in-cylinder flow rate index indicating a magnitude of a flow rate of an air flow arising inside a cylinder in the ground state is, the smaller the in-cylinder flow rate index is, the larger one grade is up to which the correcting means (108, 116) increases the soot discharge amount relative to the basic soot discharge amount, and in a case where the in-cylinder flow rate index is larger than the basic in-cylinder flow rate index, depending larger the in-cylinder flow rate index is, the larger a degree to which the correcting means (108, 116) corrects the soot discharge amount relative to the baser emissions reduced.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Steuerungsapparat für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen Steuerungsapparat, der mit einer Funktion ausgestattet ist, die eine Ausstoßmenge an Ruß, die von einem Inneren eines Zylinders eines Verbrennungsmotors ausgestoßen wird, schätzt.The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a control apparatus equipped with a function that estimates an exhaust amount of soot exhausted from an inside of a cylinder of an internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Gas, das von einem Inneren eines Zylinders eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, ausgestoßen wird, enthält Ruß. Wie es zum Beispiel in JP 2007- 46 477 A offenbart ist, kann die Menge an Ruß, die im Inneren eines Zylinders erzeugt wird, unter Verwendung eines Reaktionsmodells, das auf dem Erzeugungsmechanismus von Ruß basiert, geschätzt werden. In den Verbrennungsmotoren der letzten Jahre wurde eine Ausstoßmenge an Ruß, die von einem Inneren eines Zylinders ausgestoßen wird, unter Verwendung der vorgenannten Art eines Modells geschätzt und wurde eine DPF-Regenerationssteuerung (DPF, Dieselrußpartikelfilter) oder ein OBD (On-Board-Diagnose bzw. Bordnetzwerkdiagnose) unter Verwendung der Rußausstoßmenge, die geschätzt wurde, durchgeführt. In diesem Fall ist eine Verbesserung der Schätzungsgenauigkeit des Rußausstoßmengenschätzungsmodells hinsichtlich eines genauen Durchführens einer DPF-Regenerationssteuerung oder einer OBD wichtig.Gas discharged from an inside of a cylinder of an internal combustion engine, particularly a diesel engine, contains soot. As it is for example in JP 2007- 46 477 A is disclosed, the amount of soot generated inside a cylinder can be estimated using a reaction model based on the generation mechanism of soot. In the internal combustion engines of recent years, an ejection amount of soot ejected from an inside of a cylinder has been estimated using the aforesaid kind of model, and a DPF regeneration control (DPF, Diesel Particulate Filter) or an OBD (On-Board Diagnostic) has been implemented . On-board network diagnosis) using the soot emission amount that was estimated. In this case, improvement in the estimation accuracy of the soot discharge amount estimation model is important in terms of accurately performing DPF regeneration control or OBD.

JP 2004- 138 029 A und JP 2004- 197 600 A zeigen ebenfalls den Stand der Entwicklung an dem Datum des Einreichens dieser Anmeldung. JP 2004- 138 029 A and JP 2004- 197 600 A also show the state of development as of the filing date of this application.

Zudem offenbart DE 10 2010 055 641 A1 ein Verfahren zur Ermittlung einer Rußbeladung eines Partikelfilters anhand eines Einspritzdrucks, wobei zur Ermittlung der Rußbeladung in einer instationären Betriebssituation ein Rußeintrag in den Partikelfilter ermittelt wird, indem der Rußeintrag für einen entsprechenden stationären Betriebspunkt bestimmt und dieser so korrigiert wird, dass eine Abweichung des Rußeintrags infolge der instationären Betriebssituation in Abhängigkeit eines vorbestimmten Einspritzdruck-Sollwerts und eines gemessenen Einspritzdruck-Istwerts bestimmt wird.Also disclosed DE 10 2010 055 641 A1 a method for determining a soot load of a particle filter based on an injection pressure, wherein to determine the soot load in a transient operating situation, a soot entry into the particle filter is determined by determining the soot entry for a corresponding stationary operating point and correcting it in such a way that a deviation in the soot entry results the transient operating situation is determined as a function of a predetermined desired injection pressure value and a measured actual injection pressure value.

US 2013 / 0 081 444 A1 offenbart ein Rußemissionsschätzverfahren zum Schätzen einer in einem Brennraum erzeugten Rußmenge, wobei unter Anderem eine Abweichung zwischen mindestens einem emissionsbeeinflussenden Eingangsparameter und einem drehzahllastaufgelösten Referenzwert für den mindestens einen emissionsbeeinflussenden Eingangsparameter berechnet wird und im Weiteren dieser Eingangsparameter korrigiert wird, um einen geschätzten Rußmassenstromwert zu erhalten. U.S. 2013/0 081 444 A1 discloses a soot emission estimation method for estimating a quantity of soot produced in a combustion chamber, wherein, among other things, a deviation between at least one emission-influencing input parameter and a speed-load-resolved reference value for the at least one emission-influencing input parameter is calculated and this input parameter is then corrected in order to obtain an estimated soot mass flow value.

DE 10 2015 100 889 A1 offenbart ein Verfahren zum Schätzen eines gegenwärtigen Rußausgangs von einem Motor, wobei ein Massendurchfluss von Abgas erfasst wird, eine Rußausgangsbasisrate des Motors, wenn der Motor in einem Referenzzustand arbeitet, definiert wird und ein Rußverhältnis für einen gegenwärtigen Betriebszustand berechnet wird, um mit dem Massendurchfluss, der Rußausgangsbasisrate und dem Rußverhältnis einen geschätzten Wert des gegenwärtigen Rußausgangs von dem Motor zu definieren. DE 10 2015 100 889 A1 discloses a method of estimating a current soot output from an engine, wherein a mass flow rate of exhaust gas is detected, a baseline soot output rate of the engine when the engine is operating at a reference condition is defined, and a soot ratio is calculated for a current operating condition to be related to the mass flow rate, the base soot output rate and the soot ratio to define an estimated value of the current soot output from the engine.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

In diesem Zusammenhang ist eine Kraftstoffkonzentration im Inneren eines Zylinders nicht gleichförmig und sind Abschnitte, die reicher an Kraftstoff als andere Abschnitte sind, im Inneren eines Zylinders lokal vorhanden. Eine große Menge an Ruß wird durch solche Abschnitte, die reich an Kraftstoff sind, erzeugt. Es ist bekannt, dass die Strömungsgeschwindigkeit einer Luftströmung, die im Inneren eines Zylinders entsteht (hierunter als Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit bezeichnet) in Zusammenhang mit der Homogenität der Kraftstoffkonzentration in dem Zylinder steht. Je schneller die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist der Grad, bis zu dem eine Diffusion von Kraftstoff fortschreitet und sich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration in dem Zylinder erhöht. Je langsamer die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit dagegen ist, desto geringer schreitet eine Diffusion von Kraftstoff fort und desto niedriger wird die Homogenität der Kraftstoffkonzentration in dem Zylinder. In der oben beschrieben herkömmlichen Technologie wird der Einfluss einer Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit einer Rußausstoßmenge nicht gerecht und folglich gibt es eine Besorgnis, dass gemäß der herkömmlichen Technologie eine Rußausstoßmenge nicht mit hoher Genauigkeit geschätzt werden kann.In this regard, a fuel concentration inside a cylinder is not uniform, and portions richer in fuel than other portions are locally present inside a cylinder. A large amount of soot is generated by such fuel-rich portions. It is known that the flow velocity of an air flow generated inside a cylinder (hereinafter referred to as in-cylinder flow velocity) is related to the homogeneity of fuel concentration in the cylinder. The faster the in-cylinder flow rate, the greater the degree to which diffusion of fuel progresses and the homogeneity of the in-cylinder fuel concentration increases. On the other hand, the slower the in-cylinder flow rate is, the less diffusion of fuel proceeds and the lower the in-cylinder fuel concentration homogeneity becomes. In the conventional technology described above, the influence of an in-cylinder flow velocity does not do justice to a soot discharge amount, and hence there is a concern that according to the conventional technology, a soot discharge amount cannot be estimated with high accuracy.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des oben beschriebenen Problems ersonnen und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Steuerungsapparat für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, der durch ein Berücksichtigen einer Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit, die die Homogenität einer Kraftstoffkonzentration in einem Zylinder beeinflusst, eine Rußausstoßmenge des Verbrennungsmotors genau schätzen kann.The present invention was devised in view of the above-described problem, and it is an object of the present invention to provide a control apparatus for an internal combustion engine that, by considering an in-cylinder flow rate affecting the homogeneity of a fuel concentration in a cylinder, reduces a soot discharge amount of the internal combustion engine can be accurately estimated.

Das Problem wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch beschrieben. Ein Steuerungsapparat für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein oder mehrere Basisrußausstoßmengenberechnungsmittel, ein oder mehrere Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungsmittel und ein oder mehrere Korrekturmittel.The problem is solved by the features of the independent patent claim. An advantageous development of the invention is described in the dependent claim. A control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes one or more basic soot discharge amount calculating means, one or more in-cylinder flow rate index calculating means, and one or more correcting means.

Das Basisrußausstoßmengenberechnungsmittel ist ein Mittel für ein Berechnen einer Basisrußausstoßmenge, die eine Ausstoßmenge an Ruß ist, die in einem vorgegebenen Grundzustand des Verbrennungsmotors von einem Inneren eines Zylinders ausgestoßen wird. Die Bezeichnung „vorgegebener Grundzustand“ bezieht sich spezieller auf einen Zustand, in dem der Motor in einem gleich bleibenden Zustand tätig ist, in dem beide Größen, Motordrehzahl und Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderte Kraftstoffeinspritzmenge, konstant sind und in dem ein vorgegebener Betriebsparameter, der eine Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst, bei einem vorgegebenem Wert, der basierend auf der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt wird, gehalten wird.The basic soot discharge amount calculating means is a means for calculating a basic soot discharge amount, which is a discharge amount of soot discharged from an inside of a cylinder in a predetermined basic state of the internal combustion engine. The term "predetermined baseline condition" refers more specifically to a condition in which the engine operates in a steady state in which both engine speed and commanded fuel injection rate or demanded fuel injection rate are constant and in which a predetermined operating parameter, which is an Im -cylinder flow rate is maintained at a predetermined value determined based on the engine speed and the commanded fuel injection amount.

Das Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungsmittel ist ein Mittel für ein Berechnen eines Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der eine Größe einer Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit in dem gegenwärtigen Betriebszustand kennzeichnet. Es ist für den Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index nicht erforderlich, ein exakter Wert einer Strömungsgeschwindigkeit an einer spezifischen Position in einem Zylinder oder eine Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit innerhalb des ganzen Zylinders zu sein. Es ist ausreichend, dass der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ein Index ist, der mengenmäßig kennzeichnet, ob die Verteilung der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit relativ zu einer Verteilung der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit in dem Grundzustand zu einer langsamen Seite abweicht oder zu einer schnellen Seite abweicht.The in-cylinder flow rate index calculation means is means for calculating an in-cylinder flow rate index that indicates a magnitude of an in-cylinder flow rate in the current operating state. The in-cylinder flow rate index is not required to be an exact value of a flow rate at a specific position in a cylinder or an average flow rate within the whole cylinder. It is sufficient that the in-cylinder flow rate index is an index quantitatively indicating whether the distribution of the in-cylinder flow rate relative to a distribution of the in-cylinder flow rate in the ground state deviates to a slow side or to deviates from a fast side.

Das Korrekturmittel ist ein Mittel für ein Erhalten einer Rußausstoßmenge durch ein Korrigieren einer Basisrußausstoßmenge basierend auf dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index. Je schneller die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist ein Grad, bis zu dem eine Diffusion von Kraftstoff fortschreitet und sich die Homogenität einer Kraftstoffkonzentration in dem Zylinder erhöht, und folglich wird eine Ausstoßmenge an Ruß, die von einem Inneren des Zylinders ausgestoßen wird, unterdrückt. Umgekehrt ist, je langsamer die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit ist, desto kleiner ein Grad, bis zu dem eine Diffusion von Kraftstoff fortschreitet und wird folglich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration in dem Zylinder gesenkt und, erhöht sich die Ausstoßmenge an Ruß, die von einem Inneren des Zylinders ausgestoßen wird. Deshalb ist spezieller das Korrekturmittel konfiguriert, so dass in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index kleiner als ein Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index (Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index in dem Grundzustand) ist, je kleiner der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer ein Grad ist, bis zu dem das Korrekturmittel die Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge erhöht, und in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, je größer der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer ein Grad ist, bis zu dem das Korrekturmittel die Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge verringert.The correcting means is means for obtaining a soot discharge amount by correcting a base soot discharge amount based on the in-cylinder flow rate index. The faster the in-cylinder flow velocity is, the greater a degree to which diffusion of fuel progresses and homogeneity of fuel concentration in the cylinder increases, and hence an ejection amount of soot ejected from an inside of the cylinder is suppressed. Conversely, the slower the in-cylinder flow velocity is, the smaller a degree to which diffusion of fuel progresses, and consequently the homogeneity of fuel concentration in the cylinder is lowered and the discharge amount of soot from an inside increases of the cylinder is ejected. Therefore, more specifically, the correcting means is configured such that in a case where the in-cylinder flow rate index is smaller than a basic in-cylinder flow rate index (in-cylinder flow rate index in the ground state), depending smaller the in-cylinder flow rate index is, the greater a degree to which the correcting means increases the soot discharge amount relative to the base soot discharge amount, and in a case where the in-cylinder flow rate index is greater than the base In-cylinder flow rate index, the larger the in-cylinder flow rate index, the larger a degree to which the correcting means decreases the soot discharge amount relative to the base soot discharge amount.

Gemäß dem Steuerungsapparat, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann, da eine Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit, die die Homogenität einer Kraftstoffkonzentration im Inneren eines Zylinders beeinflusst, berücksichtigt wird, wenn eine Rußausstoßmenge geschätzt wird, die Rußausstoßmenge eines Verbrennungsmotors genau geschätzt werden.According to the control apparatus configured as described above, since an in-cylinder flow velocity affecting the homogeneity of a fuel concentration inside a cylinder is taken into account when estimating a PM discharge amount, the PM discharge quantity of an internal combustion engine can be accurately estimated.

Figurenlistecharacter list

1 12 is a view showing the configuration of an engine system to which a control apparatus of an embodiment of the present invention is applied.
2 is a functional block diagram showing functions that an ECU is equipped with,
3 Fig. 13 is a functional block diagram showing details of a functional block for estimating a soot discharge amount.
4 Fig. 14 is a graph showing a relation between an in-cylinder flow rate index and a probability density distribution of an F/A ratio,
5 FIG. 12 is a graph showing a relation between a generated amount of soot and an F/A ratio, and
6 14 is a view showing a relation of a local-rich correction coefficient to an in-cylinder flow rate index defined in a local-rich correction-coefficient map and a local-rich correction-coefficient map, respectively.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed Description of the Preferred Embodiment

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hierunter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

1. Konfiguration des Motorsystems1. Engine system configuration

1 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Motorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Dieselmotor mit einem Turbolader (hierunter einfach als „Motor“ bezeichnet). Vier Zylinder sind in Reihe in einem Hauptkörper 2 des Motors angeordnet und ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in einen Zylinder einspritzt, ist in jedem Zylinder bereitgestellt. Ein Ansaugkrümmer 4 und ein Abgaskrümmer 6 sind in dem Motorhauptkörper 2 installiert bzw. montiert. Ein Ansaugdurchgang 10, durch den Frischluft strömt, die von einem Luftreiniger 20 hineingezogen wird, ist mit dem Ansaugkrümmer 4 verbunden. Ein Kompressor 14 des Turboladers ist in dem Ansaugdurchgang 10 installiert bzw. montiert. Eine Dieseldrossel 24 ist stromabwärts des Kompressors 14 in dem Ansaugdurchgang 10 bereitgestellt. Ein Ladeluftkühler 22 ist zwischen dem Kompressor 14 und der Dieseldrossel 24 in dem Ansaugdurchgang 10 angeordnet. Ein Auslassdurchgang 12 für ein Freisetzen von Abgas, das von dem Motorhauptkörper 2 in die Atmosphäre bzw. Umgebung abgegeben wird, ist mit dem Abgaskrümmer 6 verbunden. Eine Turbine 16 des Turboladers ist in dem Auslassdurchgang 12 installiert bzw. montiert. Der Turbolader ist ein Variable-Verdrängung-Typ, in dem eine variable Düse 18 in der Turbine 16 bereitgestellt ist. Ein Oxidationskatalysator 25 und ein DPF 26 für ein Reinigen von Abgas sind stromabwärts der Turbine 16 in dem Auslassdurchgang 12 bereitgestellt. 1 12 is a view showing the configuration of an engine system according to an embodiment of the present invention. An internal combustion engine according to the present embodiment is a turbocharged diesel engine (hereinafter referred to simply as “engine”). Four cylinders are arranged in line in an engine main body 2, and a fuel injection valve that injects fuel directly into a cylinder is provided in each cylinder. An intake manifold 4 and an exhaust manifold 6 are installed in the engine main body 2 . An intake passage 10 through which fresh air drawn in from an air cleaner 20 flows is connected to the intake manifold 4 . A supercharger compressor 14 is installed in the intake passage 10 . A diesel throttle 24 is provided downstream of the compressor 14 in the intake passage 10 . An intercooler 22 is arranged between the compressor 14 and the diesel throttle 24 in the intake passage 10 . An exhaust passage 12 for releasing exhaust gas discharged from the engine main body 2 into the atmosphere is connected to the exhaust manifold 6 . A turbine 16 of the turbocharger is installed in the exhaust passage 12 . The turbocharger is a variable displacement type in which a variable nozzle 18 is provided in the turbine 16 . An oxidation catalyst 25 and a DPF 26 for purifying exhaust gas are provided downstream of the turbine 16 in the exhaust passage 12 .

Der Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem EGR-Apparat (EGR, exhaust gas recirculation) bzw. Abgasrückführungsapparat, der Abgas von dem Auslasssystem zu dem Ansaugsystem zurückführt, ausgestattet. Der EGR-Apparat ist durch einen EGR-Durchgang 30 mit einer Position auf der stromabwärts gelegenen Seite der Dieseldrossel 24 in dem Ansaugdurchgang 10 und mit dem Abgaskrümmer 6 verbunden. Ein EGR-Ventil 32 ist in dem EGR-Durchgang 30 bereitgestellt. Ein EGR-Kühler 34 ist auf der Auslassseite des EGR-Ventils 32 in dem EGR-Durchgang 30 bereitgestellt. Ein Umgehungsdurchgang 36, der den EGR-Kühler 34 umgeht, ist in dem EGR-Durchgang 30 bereitgestellt. Ein Umgehungsventil 38, das eine Richtung wechselt, in die Abgas strömt, ist an einer Stelle bereitgestellt, an der der Umgehungsdurchgang 36, der von dem EGR-Durchgang 30 abgezweigt ist, wieder mit dem EGR-Durchgang 30 zusammenläuft.The engine according to the present embodiment is equipped with an EGR (exhaust gas recirculation) apparatus that recirculates exhaust gas from the exhaust system to the intake system. The EGR apparatus is connected to a position on the downstream side of the diesel throttle 24 in the intake passage 10 and to the exhaust manifold 6 through an EGR passage 30 . An EGR valve 32 is provided in the EGR passage 30 . An EGR cooler 34 is provided on the outlet side of the EGR valve 32 in the EGR passage 30 . A bypass passage 36 that bypasses the EGR cooler 34 is provided in the EGR passage 30 . A bypass valve 38 that changes a direction in which exhaust gas flows is provided at a position where the bypass passage 36 branched from the EGR passage 30 merges with the EGR passage 30 again.

Der Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält Messwertgeber an verschiedenen Orten. Ein Luftströmungsmesswertgeber 54, der mit einem Feuchtigkeitsmesswertgeber ausgestattet ist, ist direkt stromabwärts von dem Luftreiniger 20 in dem Ansaugdurchgang 10 installiert bzw. montiert. Ein Differentialdruckmesswertgeber 58, der ein Signal in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen vor und nach dem DPF 26 bzw. zwischen Druck vor und Druck nach dem DPF 26 ausgibt, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnismesswertgeber 60 des Grenzstromtyps, der ein Signal in Übereinstimmung mit einer Sauerstoffkonzentration von Abgas ausgibt, das durch den DPF 26 hindurchgeht, sind in dem Auslassdurchgang 12 installiert bzw. montiert. Der Motor enthält ebenfalls einen Kurbelmesswertgeber 52, der eine Umdrehung einer Kurbelwelle erfasst, und einen Beschleunigeröffnungsgradmesswertgeber 56, der ein Signal in Übereinstimmung mit einem Öffnungsgrad eines Gaspedals ausgibt, und dergleichen.The engine according to the present embodiment includes sensors at various locations. An air flow sensor 54 equipped with a humidity sensor is installed in the intake passage 10 directly downstream of the air cleaner 20 . A differential pressure sensor 58 which outputs a signal in accordance with a pressure difference between before and after the DPF 26 or between pressure before and pressure after the DPF 26, and a limit current type air-fuel ratio sensor 60 which outputs a signal in accordance with a Oxygen concentration of exhaust gas that passes through the DPF 26 are installed in the exhaust passage 12 . The engine also includes a crank encoder 52 that detects a rotation of a crankshaft and an accelerator opening degree encoder 56 that outputs a signal in accordance with an opening degree of an accelerator pedal, and the like.

Das Motorsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält ein ECU bzw. elektronische Steuereinheit (ECU, electronic control unit) 50. Das ECU 50 ist ein Steuerungsapparat, der eine Gesamtsteuerung des ganzen Motorsystems durchführt und enthält zumindest eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle, eine CPU bzw. zentrale Recheneinheit (CPU, central processing unit), ein ROM bzw. Festwertspeicher bzw. Nur-Lese-Speicher (ROM, read-only memory) und ein RAM bzw. Direktzugriffsspeicher (RAM, random-access memory). Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle ist bereitgestellt, um die Messwertgebersignale von verschiedenen Messwertgebern, die in dem Motor installiert bzw. montiert sind, sowie eines Fahrzeugs, in dem der Motor eingebaut ist, aufzunehmen und um ebenso Betätigungssignale an Aktuatoren, die der Motor enthält, auszugeben. Die Aktuatoren, die durch den ECU 50 betätigt werden, enthalten die variable Düse 18, das Kraftstoffeinspritzventil 8, das EGR-Ventil 32 und die Dieseldrossel 24. Verschiedene Steuerungsprogramme und Verzeichnisse bzw. Karten für ein Steuern des Motors sind in dem ROM gespeichert. Die CPU liest ein Steuerungsprogramm von dem ROM aus und führt das Steuerungsprogramm aus, und erzeugt Betätigungssignale basierend auf Messwertgebersignalen, die aufgenommen wurden.The engine system according to the present embodiment includes an ECU or electronic control unit (ECU) 50. The ECU 50 is a control apparatus that performs overall control of the entire engine system and includes at least an input/output interface, a CPU Arithmetic unit (CPU, central processing unit), a ROM or read-only memory (ROM, read-only memory) and a RAM or random-access memory (RAM, random-access memory). The input/output interface is provided to receive the sensor signals from various sensors installed in the engine and a vehicle in which the engine is installed, and also to output operation signals to actuators that the engine includes . The actuators operated by the ECU 50 include the variable nozzle 18, fuel injector 8, EGR valve 32 and diesel throttle 24. Various control programs and maps for controlling the engine are stored in ROM. The CPU reads out a control program from the ROM and executes the control program, and generates actuation signals based on transducer signals that have been picked up.

2. In dem ECU 50 bereitgestellte Funktionen2. Functions provided in the ECU 50

Die Funktionen, mit denen das ECU 50 ausgestattet ist, enthalten eine Rußausstoßmengenschätzungsfunktion für ein Schätzen einer Ausstoßmenge an Ruß, die von einem Inneren eines Zylinders während einem Betrieb des Motors ausgestoßen wird, unter Verwendung eines On-Board-Schätzungsmodells bzw. Bordnetzwerkschätzungsmodells, das virtuell konstruiert ist, und eine Katalysatorsteuerungsfunktion für ein Durchführen einer Katalysatorregeneration und einer Fehlerdiagnose unter Verwendung einer geschätzten Rußausstoßmenge. 2 ist ein funktionales Blockschaltbild, das Funktionen, mit denen das ECU 50 ausgestattet ist, darstellt. Ein Rußmodell 100, das in 2 zu sehen ist, ist ein funktionaler Block, in dem eine Rußausstoßmengenschätzung durchgeführt wird. Betriebsbedingungen, wie beispielsweise die Motordrehzahl, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Ansaug-O2-Konzentration, die spezifische Wärme und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, werden dem Rußmodell 100 zugeführt, um eine Modellberechnung durchzuführen, und eine Schätzung einer Ausstoßmenge an Ruß wird damit durchgeführt. Ein Katalysatorsteuerungsblock 300, der in 2 zu sehen ist, ist ein funktionaler Block für ein Durchführen einer Katalysatorsteuerung. In dem Katalysatorsteuerungsblock 300 wird eine Regenerationssteuerung oder Fehlerdiagnose des DPF 26 durchgeführt, wobei eine Ausstoßmenge an Ruß, die durch die Rußausstoßmengenschätzung geschätzt wurde, verwendet wird. Man nehme zur Kenntnis, dass mit Hinblick auf diese Katalysatorsteuerungen Techniken für ein Durchführen der Katalysatorsteuerungen bereits in einer großen Menge an bekannter Literatur vorgeschlagen wurden und deshalb eine ausführliche Beschreibung von solchen Katalysatorsteuerungen von der vorliegenden Beschreibung weggelassen wird.The functions that the ECU 50 is equipped with include a soot discharge amount estimating function for estimating a discharge amount of soot discharged from an inside of a cylinder during operation of the engine is encountered using an on-board estimation model that is constructed virtually, and a catalyst control function for performing catalyst regeneration and failure diagnosis using an estimated soot emission amount. 2 FIG. 12 is a functional block diagram showing functions provided in the ECU 50. FIG. A soot model 100 that is in 2 is a functional block in which a soot emission amount estimation is performed. Operating conditions such as engine speed, fuel injection amount, intake O2 concentration, specific heat, and air-fuel ratio are supplied to the soot model 100 to perform model calculation, and estimation of an ejection amount of soot is performed therewith. A catalyst control block 300, which is 2 is a functional block for performing catalyst control. In the catalyst control block 300, regeneration control or failure diagnosis of the DPF 26 is performed using a discharge amount of soot estimated by the soot discharge amount estimation. Note that with regard to these catalyst controls, techniques for performing the catalyst controls have already been proposed in a large amount of known literature, and therefore a detailed description of such catalyst controls is omitted from the present specification.

3. Rußausstoßmengenschätzung3. Soot emission amount estimation

Das Rußmodell 100 enthält eine Funktion für ein Schätzen einer Rußausstoßmenge (mg/s) pro Einheit Zeit, die von einem Inneren eines Zylinders während einem Motorbetrieb ausgestoßen wird. 3 ist ein Steuerungsblockschaltbild, in dem ein funktionaler Block für ein Schätzen einer Rußausstoßmenge, die von einem Inneren eines Zylinders ausgestoßen wird, aus inmitten der Schätzungsfunktionen des Rußmodells 100 gewonnen wird bzw. aus einer Schätzungsfunktion oder mehreren Schätzungsfunktionen unter den Schätzungsfunktionen des Rußmodells 100 gewonnen wird. Hierunter wird eine Modellkonfiguration für ein Schätzen einer Rußausstoßmenge ausführlich mit Bezug auf 3 beschrieben.The soot model 100 includes a function for estimating a soot exhaust amount (mg/s) per unit time exhausted from an inside of a cylinder during engine operation. 3 12 is a control block diagram in which a functional block for estimating an emission amount of soot discharged from an inside of a cylinder is obtained from among the estimation functions of the soot model 100 or one or more estimation functions among the estimation functions of the soot model 100. Below, a model configuration for estimating a soot discharge amount will be detailed with reference to FIG 3 described.

Das Rußmodell 100, das in 3 dargestellt ist, enthält ein Basisrußverzeichnis bzw. eine Basisrußkarte 101, eine Basis-A/F-Berechnungseinheit bzw. Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Berechnungseinheit (A/F, air/fuel-ratio) 102, eine Gegenwärtiges-A/F-Berechnungseinheit 103, eine Basisansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 104, eine Gegenwärtige-Ansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 105, eine Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106, eine Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 107, eine Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungseinheit 118, eine Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 108 und eine Umgebungskorrektureinheit 120, und arithmetische Einheiten 111, 112, 113, 114, 115 und 116.The soot model 100, which in 3 1 includes a basic soot map 101, a basic A/F calculation unit (A/F, air/fuel-ratio) 102, a current A/F calculation unit 103, a base suction O2 concentration calculation unit 104, a current suction O2 concentration calculation unit 105, a transient correction coefficient calculation unit 106, a specific heat correction coefficient calculation unit 107, an in-cylinder flow rate index calculation unit 118, a local-realm correction coefficient calculation unit 108 and an environment correction unit 120, and arithmetic units 111, 112, 113, 114, 115 and 116.

In dem Basisrußverzeichnis bzw. der Basisrußkarte 101 ist basierend auf der Voraussetzung, dass Betriebsparameter (Einspritzdruck von Kraftstoff, Wirbel- bzw. Verwirbelungsverhältnis, Turboladerdruck und dergleichen), die eine Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit (das heißt, eine Strömungsgeschwindigkeit einer Luftströmung, die im Inneren eines Zylinders erzeugt wird) beeinflussen, jeweils bei entsprechenden Werten sind, die zuvor festgesetzt wurden, eine Basisrußausstoßmenge, die ein Grundwert (das heißt, ein Wert in einem gleich bleibenden Zustand) einer Menge an Ruß ist, die von einem Inneren eines Zylinders ausgestoßen wird, einer Motordrehzahl und einer Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge zugeordnet. Durch Absuchen des Basisrußverzeichnisses bzw. der Basisrußkarte 101 unter Verwendung einer Motordrehzahl „Ne“, die basierend auf einem Signal von dem Kurbelmesswertgeber 52 gemessen wird, und einer Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ des Kraftstoffeinspritzventils 8 als ein Argument bzw. Parameter wird eine Basisrußausstoßmenge in dem gegenwärtigen Betriebsbereich (das heißt, einem Betriebsbereich, der basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ und der Motordrehzahl „Ne“ definiert ist) berechnet.In the base soot map 101, based on the premise that operating parameters (injection pressure of fuel, swirl ratio, turbocharger pressure and the like) affecting an in-cylinder flow rate (i.e., a flow rate of an air flow flowing in the inside of a cylinder) are respectively at respective values previously set, a base soot ejection amount which is a basic value (that is, a value in a steady state) of an amount of soot ejected from an inside of a cylinder is associated with an engine speed and a command fuel injection amount or demanded fuel injection amount. By searching the base soot map 101 using an engine speed "Ne" measured based on a signal from the crank encoder 52 and a command fuel injection amount "Q" of the fuel injector 8 as an argument or parameter, a Base soot emission amount in the current operating area (that is, an operating area defined based on the fuel injection amount “Q” and the engine speed “Ne”) is calculated.

Die Basis-A/F-Berechnungseinheit 102 berechnet ein Basis-A/F, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, das als eine Referenz in dem gegenwärtigen Betriebsbereich dient, durch ein Nehmen bzw. Annehmen einer Zielfrischluftmenge und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ als Eingabewerte. Ein Verhältnis zwischen der Zielfrischluftmenge und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmengen wird als das Basis-A/F berechnet. Die Zielfrischluftmenge ist eine Frischluftmenge, die als ein Ziel in dem gegenwärtigen Betriebsbereich angenommen wird, und wird unter Verwendung eines Verzeichnisses bzw. einer Karte, in dem bzw. der die Relation der Zielfrischluftmenge mit Bezug auf die Motordrehzahl und die Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderte Kraftstoffeinspritzmenge definiert ist, berechnet.The base A/F calculation unit 102 calculates a base A/F, which is an air-fuel ratio serving as a reference in the current operating range, by assuming a target fresh air amount and the command fuel injection amount and demanded ones Fuel injection quantity "Q" as input values. A ratio between the target fresh air amount and the command fuel injection amount(s) is calculated as the base A/F. The target fresh air amount is a fresh air amount assumed as a target in the current operating range, and is defined using a map in which the relation of the target fresh air amount with respect to the engine speed and the command fuel injection amount or required fuel injection amount is, calculated.

Die Gegenwärtiges-A/F-Berechnungseinheit 103 berechnet ein gegenwärtiges A/F, das ein geschätzter Wert des gegenwärtigen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist, durch ein Nehmen bzw. Annehmen einer Frischluftmenge „Ga“, die durch den Luftströmungsmesswertgeber 54 gemessen wird, und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge „Q“ als Eingabewerte. Ein Verhältnis zwischen der gemessenen Frischluftmenge und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge wird als das gegenwärtige A/F berechnet. Man nehme zur Kenntnis, dass in einem Fall, in dem eine Altersverschlechterung in dem Motorhauptkörper 2 oder dergleichen vorgekommen ist, in einigen Fällen das gegenwärtige A/F von dem eigentlichen A/F abweicht. Deshalb spiegelt die Gegenwärtiges-A/F-Berechnungseinheit 103 einen A/F-erlernten Wert in dem gegenwärtigen A/F wieder, so dass eine Differenz zwischen dem eigentlichen AIF, der durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Messwertgeber 60 gemessen wird, und dem gegenwärtigen A/F beseitigt werden kann. Man nehme zur Kenntnis, dass der A/Ferlernte Wert in einer Routine für eine Regelung getrennt berechnet wird.The current A/F calculation unit 103 calculates a current A/F, which is an estimated value of the current air-fuel ratio, by assumption a fresh air amount “Ga” measured by the air flow sensor 54 and the command fuel injection amount “Q” as input values. A ratio between the measured fresh air amount and the command fuel injection amount is calculated as the current A/F. Note that in a case where age deterioration has occurred in the engine main body 2 or the like, the actual A/F deviates from the actual A/F in some cases. Therefore, the current A/F calculation unit 103 reflects an A/F learned value in the current A/F, so that a difference between the actual AIF measured by the air-fuel ratio sensor 60 and can be eliminated with the current A/F. Note that the A/Fernlearned value is separately calculated in a routine for control.

Die Basisansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 104 berechnet eine Basis-Ansaug-O2-Konzentration (wt%), die ein Grundwert einer Sauerstoffkonzentration ist, die in dem gegenwärtigen Betriebsbereich in einer Ansauglauft enthalten ist, durch ein Nehmen bzw. Annehmen einer Ziel-EGR-Rate und des Basis-A/F als Eingabewerte. Ein relationaler Ausdruck bzw. Verhältnisausdruck zwischen der EGR-Rate, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Sauerstoffkonzentration wird in einer Berechnung der Basisansaug-O2-Konzentration verwendet. Die Ziel-EGR-Rate ist eine EGR-Rate, die als ein Ziel in dem gegenwärtigen Betriebsbereich verwendet wird, und wird unter Verwendung eines Verzeichnisses bzw. einer Karte, in dem bzw. der die Relation der Ziel-EGR-Rate mit Bezug auf die Motordrehzahl und eine Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderte Kraftstoffeinspritzmenge definiert ist, berechnet.The basic intake O2 concentration calculation unit 104 calculates a basic intake O2 concentration (wt%), which is a basic value of oxygen concentration included in the current operating range in an intake run, by assuming a target EGR rate and the base A/F as input values. A relational expression between the EGR rate, the air-fuel ratio, and the oxygen concentration is used in a calculation of the base intake O2 concentration. The target EGR rate is an EGR rate used as a target in the current operation area, and is calculated using a map in which the relation of the target EGR rate is referred to the engine speed and a command fuel injection quantity or demanded fuel injection quantity is calculated.

Die Gegenwärtige-Ansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 105 berechnet eine gegenwärtige Ansaug-O2-Konzentration, die ein geschätzter Wert der Ansaug-O2-Konzentration zu der gegenwärtigen Zeit bzw. dem gegenwärtigen Zeitpunkt ist, unter Verwendung derselben Art eines relationalen Ausdrucks bzw. Verhältnisausdrucks wie dem relationalen Ausdruck bzw. Verhältnisausdruck, der für ein Berechnen der Basis-Ansaug-O2-Konzentration verwendet wird, durch ein Nehmen bzw. Annehmen einer gegenwärtigen EGR-Rate und des gegenwärtigen A/F, das durch die Gegenwärtiges-A/F-Berechnungseinheit 103 berechnet wird, als Eingabewerte. Die gegenwärtige EGR-Rate wird basierend auf einer Frischluftmenge, die durch den Luftströmungsmesswertgeber 54 gemessen wird, und einer Im-Zylinder-Gasmenge, die durch ein beliebiges bekanntes Verfahren erlangt wird, berechnet.The current intake O2 concentration calculation unit 105 calculates a current intake O2 concentration, which is an estimated value of the intake O2 concentration at the current time, using the same type of relational expression. Relational expressions such as the relational expression used for calculating the base intake O2 concentration by assuming a current EGR rate and the current A/F, which is divided by the current A/F - calculation unit 103 is calculated as input values. The current EGR rate is calculated based on a fresh air amount measured by the air flow sensor 54 and an in-cylinder gas amount obtained by any known method.

Die arithmetische Einheit 111 berechnet ein A/F-Verhältnis, das als eine Eingabe für die Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106 verwendet wird. Das A/F-Verhältnis wird als ein Verhältnis von dem gegenwärtigen A/F, das durch die Gegenwärtiges-A/F-Berechnungseinheit 103 berechnet wird, zu dem Basis-A/F, das durch die Basis-A/F-Berechnungseinheit 102 berechnet wird, berechnet.The arithmetic unit 111 calculates an A/F ratio used as an input to the transient correction coefficient calculation unit 106 . The A/F ratio is calculated as a ratio of the current A/F calculated by the current A/F calculation unit 103 to the base A/F calculated by the base A/F calculation unit 102 is calculated, calculated.

Die arithmetische Einheit 112 berechnet eine korrigierte Ansaug-O2-Konzentration durch ein Multiplizieren der gegenwärtigen Ansaug-O2-Konzentration, die bei der Gegenwärtige-Ansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 105 berechnet wird, mit einem Ansaug-O2-Konzentration-Korrekturwert. Der Ansaug-O2-Konzentration-Korrekturwert ist ein Korrekturkoeffizient für ein Korrigieren der Ansaug-O2-Konzentration gemäß der Feuchtigkeit und wird als ein Verhältnis aus einer Trocken-Ansaug-O2-Konzentration relativ zu der Basis-Ansaug-O2-Konzentration definiert bzw. als ein Anteil einer Trocken-Ansaug-O2-Konzentration an der Basis-Ansaug-O2-Konzentration definiert. Die Basis-Ansaug-O2-Konzentration ist ein Grundwert der Ansaug-O2-Konzentration in dem gegenwärtigen Betriebsbereich, der basierend auf der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge definiert ist, und wird basierend auf einem Verzeichnis bzw. einer Karte, das bzw. die im Voraus vorbereitet wurde, berechnet. Die Trocken-Ansaug-O2-Konzentration ist eine Ansaug-O2-Konzentration, die basierend auf einer Trockenluftmenge, die basierend auf einer Frischluftmenge und einer absoluten Feuchtigkeit berechnet wird, die durch den Luftströmungsmesswertgeber 54 gemessen werden, der mit einem Feuchtigkeitsmesswertgeber ausgestattet ist, der Im-Zylinder-Gasmenge, die durch ein beliebiges bekanntes Verfahren erlangt wird, und dem gegenwärtigen A/F berechnet wird.The arithmetic unit 112 calculates a corrected intake O2 concentration by multiplying the current intake O2 concentration calculated at the current intake O2 concentration calculation unit 105 by an intake O2 concentration correction value. The intake O2 concentration correction value is a correction coefficient for correcting the intake O2 concentration according to humidity, and is defined as a ratio of a dry intake O2 concentration relative to the base intake O2 concentration. defined as a fraction of a dry intake O2 concentration to the base intake O2 concentration. The basic intake O2 concentration is a basic value of the intake O2 concentration in the current operation area, which is defined based on the engine speed and the command fuel injection amount and is calculated based on a map that is , which has been prepared in advance. The dry intake O2 concentration is an intake O2 concentration calculated based on a dry air amount calculated based on a fresh air amount and an absolute humidity measured by the air flow sensor 54 equipped with a humidity sensor that In-cylinder gas amount obtained by any known method and the current A/F is calculated.

Die arithmetische Einheit 113 berechnet ein Ansaug-O2-Konzentrationsverhältnis, das als eine Eingabe für die Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106 verwendet wird. Das Ansaug-O2-Konzentrationsverhältnis wird als ein Verhältnis aus der korrigierten Ansaug-O2-Konzentration, die durch die arithmetische Einheit 112 berechnet wird, zu der Basisansaug-O2-Konzentration, die durch die Basisansaug-O2-Konzentration-Berechnungseinheit 104 berechnet wird, berechnet.The arithmetic unit 113 calculates an intake O2 concentration ratio, which is used as an input to the transient correction coefficient calculation unit 106 . The intake O2 concentration ratio is calculated as a ratio of the corrected intake O2 concentration calculated by the arithmetic unit 112 to the basic intake O2 concentration calculated by the basic intake O2 concentration calculation unit 104. calculated.

Die Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106 berechnet einen Übergangskorrekturkoeffizienten für ein Korrigieren einer Erhöhung oder Verringerung einer Rußausstoßmenge während einer Übergangszeit mit Bezug auf die Basisrußausstoßmenge, die eine Rußausstoßmenge ist, wenn sich der Motor in einem gleich bleibenden Zustand befindet, durch ein Nehmen bzw. Annehmen des A/F-Verhältnisses, das durch die arithmetische Einheit 111 berechnet wird, und des Ansaug-O2-Konzentrationsverhältnisses, das durch die arithmetische Einheit 113 berechnet wird, als Eingabewerte. Ein Verzeichnis bzw. eine Karte, in dem bzw. in der Übergangskorrekturkoeffizienten A/F-Verhältnisse und Ansaug-O2-Konzentrationsverhältnisse zugeordnet sind, wird für eine Berechnung des Übergangskorrekturkoeffizienten verwendet.The transient correction coefficient calculation unit 106 calculates a transient correction coefficient for correcting an increase or decrease in a soot discharge amount during a transient time with respect to the base soot discharge amount, which is a soot discharge amount when the engine is in a steady state state by taking the A/F ratio calculated by the arithmetic unit 111 and the intake O2 concentration ratio calculated by the arithmetic unit 113 as input values. A map in which transient correction coefficients A/F ratios and intake O2 concentration ratios are associated is used for calculation of the transient correction coefficient.

Bei der arithmetischen Einheit 114 wird eine Rußausstoßmenge nach einer Übergangskorrektur durch ein Multiplizieren der Basisrußausstoßmenge, die mittels dem Basisrußverzeichnis bzw. der Basisrußkarte 101 berechnet wird, mit dem Übergangskorrekturkoeffizienten, der durch die Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106 berechnet wird, berechnet. Durch Verwenden eines Übergangkorrekturkoeffizienten, der auf einem A/F-Verhältnis und einem Ansaug-O2-Konzentrationsverhältnis basiert, die jeweilig auf dem Basis-A/F und der Basisansaug-O2-Konzentration basieren, kann eine Rußausstoßmenge berechnet werden, die auf der Basisrußausstoßmenge basiert und ebenso den Einfluss von Übergangsänderungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und der Ansaug-O2-Konzentration berücksichtigt.At the arithmetic unit 114, a soot discharge amount after transient correction is calculated by multiplying the basic soot discharge amount calculated using the basic soot map 101 by the transient correction coefficient calculated by the transient correction coefficient calculation unit 106. By using a transient correction coefficient based on an A/F ratio and an intake O2 concentration ratio, which are respectively based on the base A/F and the base intake O2 concentration, a soot discharge amount that is based on the base soot discharge amount can be calculated and also takes into account the influence of transient changes in air-fuel ratio and intake O2 concentration.

Die Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 107 erhält eine Eingabe eines Spezifische-Wärme-Korrekturwerts und berechnet einen Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizienten. Ein Verzeichnis bzw. eine Karte, in dem bzw. in der Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizienten Spezifische-Wärme-Korrekturwerte zugeordnet sind, wird verwendet, um den Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizienten zu berechnen. Der Spezifische-Wärme-Korrekturwert ist ein Korrekturwert für ein Korrigieren der spezifischen Wärme von Ansaugluft in Übereinstimmung mit der Feuchtigkeit und wird als ein Verhältnis aus der spezifischen Wärme der gegenwärtigen Ansaugluft relativ zu der basisspezifischen Wärme definiert bzw. dem Anteil der spezifischen Wärme der gegenwärtigen Ansaugluft an der basisspezifischen Wärme definiert. Die basisspezifische Wärme ist ein Grundwert der spezifischen Wärme der Ansaugluft in dem gegenwärtigen Betriebsbereich, der basierend auf der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge definiert ist, und wird basierend auf einem Verzeichnis bzw. einer Karte, das bzw. die im Voraus vorbereitet wird, berechnet. Die spezifische Wärme der gegenwärtigen Ansaugluft wird basierend auf dem Molekulargewicht und der spezifischen Wärme von Frischluft (Feuchtluft), die unter Verwendung einer Frischluftmenge und absoluten Feuchtigkeit berechnet wird, die durch den Luftströmungsmesswertgeber 54 gemessen werden, der mit einem Feuchtigkeitsmesswertgeber ausgestattet ist, und dem Molekulargewicht und der spezifischen Wärme von EGR-Gas berechnet. Ein Verzeichnis bzw. eine Karte, in dem bzw. in der Spezifische-Wärme-Koeffizienten Spezifische-Wärme-Korrekturwerte zugeordnet sind, wird verwendet, um den Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizienten zu berechnen.The specific heat correction coefficient calculation unit 107 receives an input of a specific heat correction value and calculates a specific heat correction coefficient. A map in which specific heat correction coefficients are associated with specific heat correction values is used to calculate the specific heat correction coefficient. The specific heat correction value is a correction value for correcting the specific heat of intake air in accordance with the humidity, and is defined as a ratio of the specific heat of the current intake air relative to the base specific heat or the proportion of the specific heat of the current intake air defined at the base specific heat. The base specific heat is a basic value of the specific heat of the intake air in the current operating range, which is defined based on the engine speed and the command fuel injection amount or required fuel injection amount, and is based on a map or a map that is prepared in advance , calculated. The specific heat of the current intake air is calculated based on the molecular weight and the specific heat of fresh air (wet air) using a fresh air amount and absolute humidity measured by the air flow sensor 54 equipped with a humidity sensor, and the molecular weight and the specific heat of EGR gas are calculated. A map in which specific heat coefficients are associated with specific heat correction values is used to calculate the specific heat correction coefficient.

In der arithmetischen Einheit 115 wird der Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizient, der durch die Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 107 berechnet wird, mit der Rußausstoßmenge nach einer Übergangskorrektur, die durch die arithmetische Einheit 114 berechnet wird, multipliziert. Eine Rußausstoßmenge, die von einem Inneren eines Zylinders ausgestoßen wird, ändert sich gemäß der Feuchtigkeit von Ansaugluft, die in den Zylinder hineingezogen wird. Eine Änderung der spezifischen Wärme von Ansaugluft aufgrund von Feuchtigkeit ist zusammen mit einer Änderung der Ansaug-O2-Konzentration aufgrund von Feuchtigkeit eine Hauptursache einer Änderung der Rußausstoßmenge aufgrund von Feuchtigkeit. Durch ein Korrigieren der Rußausstoßmenge mittels des Spezifische-Wärme-Korrekturkoeffizienten kann eine Rußausstoßmenge, für die der Einfluss von Feuchtigkeit berücksichtigt wird, berechnet werden.In the arithmetic unit 115 , the specific heat correction coefficient calculated by the specific heat correction coefficient calculation unit 107 is multiplied by the post-transient soot discharge amount calculated by the arithmetic unit 114 . A discharge amount of soot discharged from an inside of a cylinder changes according to the humidity of intake air drawn into the cylinder. A change in specific heat of intake air due to humidity, together with a change in intake O2 concentration due to humidity, is a major cause of a change in soot discharge amount due to humidity. By correcting the soot discharge amount using the specific heat correction coefficient, a soot discharge amount for which the influence of humidity is taken into account can be calculated.

Die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungseinheit 118 berechnet einen Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeits-Index, der die Größe einer Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit unter den gegenwärtigen Betriebsbedingungen kennzeichnet, durch ein Nehmen bzw. Annehmen von Betriebsparametern, die die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit beeinflussen, wie beispielsweise einem Einspritzdruck des Kraftstoffeinspritzventils 8, einem Turboladerdruck, der ein Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 4 ist, und eines Wirbel- bzw. Verwirbelungsverhältnis, das durch ein nicht gezeigtes Wirbel- bzw. Verwirbelungssteuerungsventil gesteuert wird, als Eingabewerte. Der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist ein dimensionsloser Index, der mengenmäßig zeigt, bis zu welchem Ausmaß die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des ganzen Zylinders zu einer langsamen Seite abweicht oder zu einer schnellen Seite abweicht, im Vergleich zu der Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Grundzustand. Die Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit wird abhängig von einer Relation unter einer Vielzahl von oben beschriebenen Betriebsparametern komplex bestimmt. Ein Verzeichnis bzw. eine Karte (Verzeichnis bzw. Karte, das bzw. die durch Experimentieren erhalten wird), in dem bzw. der dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index diese Betriebsparameter zugeordnet sind, wird für eine Berechnung des Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index verwendet.The in-cylinder flow rate index calculation unit 118 calculates an in-cylinder flow rate index indicative of the magnitude of an in-cylinder flow rate under the current operating conditions by assuming operating parameters that determine the in-cylinder flow rate such as an injection pressure of the fuel injection valve 8, a turbocharger pressure which is a pressure inside the intake manifold 4, and a swirl ratio controlled by a swirl control valve not shown, as input values. The in-cylinder flow rate index is a dimensionless index that quantitatively shows to what extent the distribution of flow rate within the whole cylinder deviates to a slow side or deviates to a fast side compared to the distribution of flow rate in the ground state. The magnitude of the in-cylinder flow rate is complexly determined depending on a relation among a variety of operating parameters described above. A map (map obtained through experimentation) in which the in-cylinder flow rate index is associated with these operational parameters is used for calculation of the in-cylinder flow rate index used.

Den Betriebsparametern, wie beispielsweise dem Einspritzdruck, dem Turboladerdruck und dem Wirbel- bzw. Verwirbelungsverhältnis, die für eine Berechnung des Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index verwendet werden, sind die Motordrehzahl und die Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderte Kraftstoffeinspritzmenge zugeordnet und sind diese auf Werte festgesetzt, die sich in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge befinden. Die Basisrußausstoßmenge, die basierend auf dem vorgenannten Basisrußverzeichnis bzw. der vorgenannten Basisrußkarte 101 berechnet wird, ist eine Ausstoßmenge an Ruß, die basierend auf der Voraussetzung berechnet wird, dass diese Betriebsparameter bei vorgegebenem Wert bzw. bei vorgegebenen Werten gehalten werden, die basierend auf der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt werden. Man nehme zur Kenntnis, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration angenommen wird, in der der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index basierend auf einer Vielzahl von Betriebsparametern berechnet wird, der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ebenso basierend auf irgendeinem Betriebsparameter berechnet werden kann.The operating parameters such as injection pressure, turbocharger pressure and swirl ratio used for an in-cylinder flow rate index calculation are associated with engine speed and commanded fuel injection quantity and are set to values , which are in accordance with the engine speed and the command fuel injection amount or demanded fuel injection amount. The base soot ejection amount calculated based on the aforesaid base soot map 101 is an ejection amount of soot calculated based on the premise that these operating parameters are maintained at predetermined value or values based on the engine speed and the command fuel injection quantity or demanded fuel injection quantity are determined. Note that although a configuration is assumed in the present embodiment in which the in-cylinder flow rate index is calculated based on a plurality of operating parameters, the in-cylinder flow rate index is also calculated based on any operating parameter can be.

Der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der durch die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungseinheit 118 berechnet wird, kann als ein Index verwendet werden, der eine Erhöhung oder Verringerung einer Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge kennzeichnet. Dies liegt daran, dass die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit auf die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren eines Zylinders bezogen ist und die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren eines Zylinders auf die Rußausstoßmenge bezogen ist. Da die Kraftstoffkonzentration im Inneren eines Zylinders nicht homogen ist, sind Abschnitte, die reicher an Kraftstoff als ein anderer Abschnitt sind, in einem Zylinder lokal vorhanden. Eine große Menge an Ruß wird in solchen Abschnitten, die reich an Kraftstoff sind und die in einem Zylinder lokal vorhanden sind, erzeugt. Je größer die Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist ein Grad, bis zu dem eine Diffusion von Kraftstoff fortschreitet und sich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren des Zylinders erhöht, und deshalb ziehen sich die lokalen Abschnitte, die reich an Kraftstoff sind, zusammen und verringert sich die Rußausstoßmenge. Umgekehrt ist, je kleiner die Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit ist, desto geringer schreitet die Diffusion von Kraftstoff fort und verringert sich folglich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren des Zylinders, und deshalb erweitern sich die lokalen Abschnitte, die reich an Kraftstoff sind, und erhöht sich die Rußausstoßmenge.The in-cylinder flow rate index calculated by the in-cylinder flow rate index calculation unit 118 may be used as an index indicating an increase or decrease in a soot discharge amount relative to the base soot discharge amount. This is because the in-cylinder flow rate is related to the homogeneity of the fuel concentration inside a cylinder, and the homogeneity of the fuel concentration inside a cylinder is related to the soot discharge amount. Since the fuel concentration inside a cylinder is not homogeneous, portions richer in fuel than another portion are locally present in a cylinder. A large amount of soot is generated in those portions which are rich in fuel and which are locally present in a cylinder. The greater the magnitude of the in-cylinder flow velocity, the greater a degree to which diffusion of fuel progresses and homogeneity of fuel concentration inside the cylinder increases, and therefore the local portions rich in fuel stretch are together and the amount of soot emitted decreases. Conversely, the smaller the magnitude of the in-cylinder flow velocity, the less the diffusion of fuel progresses and consequently the homogeneity of the fuel concentration inside the cylinder decreases, and therefore the local portions rich in fuel expand, and increases the amount of soot emitted.

4 ist ein Graph, der eine Relation zwischen dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index und der Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte eines F/A-Verhältnisses zeigt. Das F/A-Verhältnis wird als das Verhältnis eines lokalen F/A (Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, fuel-air-ratio) im Inneren eines Zylinders zu einem Durchschnitts-F/A im Inneren des ganzen Zylinders definiert. Die Verteilung der Wahrscheinlichkeitsdichte des F/A-Verhältnisses hat eine Wechselbeziehung mit der Verteilung der Kraftstoffkonzentration zu einer Zeit bzw. einem Zeitpunkt, bei der bzw. dem Kraftstoff im Inneren eines Zylinders diffundiert bzw. vermischt wird, und es wird erachtet, dass dies mit der Normalverteilung genähert werden kann. Eine Verteilungskurve, die durch eine durchgezogene Linie in 4 repräsentiert wird, ist eine Verteilungskurve, wenn der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist. Eine Verteilungskurve, die durch eine gestrichelte Linie in 4 repräsentiert wird, ist eine Verteilungskurve in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeits-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, und eine Verteilungskurve, die durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie repräsentiert wird, ist eine Verteilungskurve in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeits-Index kleiner als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist. 4 Fig. 14 is a graph showing a relation between the in-cylinder flow rate index and the distribution of probability density of an F/A ratio. The F/A ratio is defined as the ratio of a local F/A (air-to-fuel ratio, fuel-air-ratio) inside a cylinder to an average F/A inside the whole cylinder. The distribution of the probability density of the F/A ratio has a correlation with the distribution of the fuel concentration at a time when fuel is diffused or mixed inside a cylinder, and this is considered to be related to can be approximated to the normal distribution. A distribution curve enclosed by a solid line in 4 is a distribution curve when the in-cylinder flow rate index is the basic in-cylinder flow rate index. A distribution curve enclosed by a dashed line in 4 is a distribution curve in a case where the in-cylinder flow velocity index is larger than the basic in-cylinder flow velocity index, and a distribution curve represented by an alternate long and short dashed line, Fig. 13 is a distribution curve in a case where the in-cylinder flow rate index is smaller than the basic in-cylinder flow rate index.

In diesem Fall wird ein Zustand, in dem sich der Motor in einem gleich bleibenden Zustand befindet und in dem Betriebsparameter, wie beispielsweise der Einspritzdruck, das Wirbel- bzw. Verwirbelungsverhältnis und der Turboladerdruck, die die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit beeinflussen, bei entsprechenden Werten von diesen sind, die zuvor festgesetzt wurden (Werte in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und der Befehlskraftstoffeinspritzmenge bzw. geforderten Kraftstoffeinspritzmenge), als der Grundzustand genommen bzw. angenommen. Des Weiteren wird ein Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der die Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit in dem Grundzustand kennzeichnet, als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index genommen bzw. angenommen. Zu einer Zeit bzw. einem Zeitpunkt eines Übergangbetriebs des Motors kann abhängig von der Relation mit Betriebsparametern, wie beispielsweise dem Einspritzdruck, dem Turboladerdruck und dem Wirbel- bzw. Verwirbelungsverhältnis, der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index manchmal größer und manchmal kleiner als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der der Index in dem Grundzustand ist, sein. Falls der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, schreitet die Verteilung von Kraftstoff fort und erhöht sich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren des Zylinders, und die Dispersion bzw. Streuung der Wahrscheinlichkeitsdichte des F/A-Verhältnisses wird geringer als die Dispersion bzw. Streuung von dieser in dem Grundzustand. Dagegen schreitet, falls der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index kleiner als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, die Diffussion von Kraftstoff nicht fort und verringert sich folglich die Homogenität der Kraftstoffkonzentration im Inneren des Zylinders, und deshalb wird die Dispersion bzw. Streuung der Wahrscheinlichkeitsdichte des F/A-Verhältnisses größer als die Dispersion bzw. Streuung von dieser in dem Grundzustand.In this case, a state in which the engine is in a steady state and in which operating parameters such as the injection pressure, the swirl ratio and the turbocharger pressure affecting the in-cylinder flow rate becomes at respective values of those previously set (values in accordance with the engine speed and the command fuel injection amount or required fuel injection amount) are taken as the basic state. Furthermore, an in-cylinder flow rate index indicating the magnitude of the in-cylinder flow rate in the ground state is adopted as the ground in-cylinder flow rate index. At a time of transient operation of the engine, depending on the relation with operating parameters such as injection pressure, turbocharger pressure and swirl ratio, the in-cylinder flow rate index may sometimes be larger and sometimes smaller than the bottom - in-cylinder flow rate index, which is the index in the ground state. If the in-cylinder flow rate Index is larger than the basic in-cylinder flow rate index, the distribution of fuel progresses and the homogeneity of the fuel concentration inside the cylinder increases, and the dispersion of the probability density of the F/A ratio becomes smaller than the dispersion of this in the ground state. On the other hand, if the in-cylinder flow rate index is smaller than the basic in-cylinder flow rate index, the diffusion of fuel does not progress and consequently the homogeneity of the fuel concentration inside the cylinder decreases, and therefore the dispersion becomes scatter of probability density of F/A ratio larger than scatter thereof in ground state.

Eine Erzeugung von Ruß ist geringer als der Durchschnitt bei einem Abschnitt, in dem das F/A-Verhältnis geringer als 1 ist, während die Erzeugung von Ruß größer als der Durchschnitt bei einem Abschnitt ist, in dem das F/A-Verhältnis größer als 1 ist. Jedoch ist, wie es in 5 zu sehen ist, ein Effekt, der die erzeugte Menge an Ruß erhöht, die durch das F/A-Verhältnis verursacht wird, das größer als 1 ist, größer als ein Effekt, der die erzeugte Menge an Ruß unterdrückt, die durch das F/A-Verhältnis verursacht wird, das geringer als 1 ist. Deshalb wird, je größer die Dispersion bzw. Streuung des F/A-Verhältnisses wird, desto größer der Grad, bis zu dem sich die erzeugte Menge an Ruß, die in dem ganzen Zylinder erzeugt wird, das heißt, die erzeugte Menge an Ruß, die von einem Inneren des Zylinders ausgestoßen wird, erhöht.Generation of soot is less than average at a portion where the F/A ratio is less than 1, while generation of soot is greater than average at a portion where the F/A ratio is greater than 1 is However, as it is in 5 can be seen, an effect increasing the amount of soot produced caused by the F/A ratio being greater than 1, greater than an effect suppressing the amount of soot produced caused by the F/A ratio A ratio that is less than 1. Therefore, the greater the dispersion of the F/A ratio becomes, the greater the degree to which the generation amount of soot generated in the whole cylinder, that is, the generation amount of soot ejected from an inside of the cylinder increases.

Die Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 108 erhält eine Eingabe des Im-Zylinder-Strömungsgeschwinidgkeit-Index, der durch die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungseinheit 118 berechnet wird, und berechnet einen Lokal-Reich-Korrekturkoeffizienten unter Verwendung eines Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Verzeichnisses bzw. einer Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Karte. 6 ist eine Ansicht, die eine Relation eines Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten zu dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, die in dem Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten-Verzeichnis bzw. der Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten-Karte definiert ist, zeigt. Gemäß diesem Verzeichnis bzw. dieser Karte ist ein Wert des Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten, der einem Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index „A“ entspricht 1 und wenn sich der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index erhöht, verringert sich der Wert des Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten relativ zu 1, während sich, wenn sich der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index verringert, der Wert des Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten relativ zu 1 erhöht. Dieses Verzeichnis bzw. diese Karte wurde basierend auf Daten erschaffen, die die Relation zwischen dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index und der Rußausstoßmenge, die durch Experimentieren erhalten wurde, zeigen.The local-rich correction coefficient calculation unit 108 receives an input of the in-cylinder flow rate index calculated by the in-cylinder flow rate index calculation unit 118 and calculates a local-rich correction coefficient using a local-rich Correction coefficient directory or a local realm correction coefficient map. 6 14 is a view showing a relation of a local-rich correction coefficient to the in-cylinder flow velocity index defined in the local-rich correction-coefficient map and the local-rich correction-coefficient map, respectively. According to this map, a value of the local-rich correction coefficient corresponding to a basic in-cylinder flow rate index “A” is 1, and as the in-cylinder flow rate index increases, the value decreases of the local-rich correction coefficient relative to 1, while as the in-cylinder flow rate index decreases, the value of the local-rich correction coefficient increases relative to 1. This map was created based on data showing the relation between the in-cylinder flow rate index and the soot discharge amount obtained through experimentation.

Bei der arithmetischen Einheit 116 wird der Lokal-reich-Korrekturkoeffizient, der durch die Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 108 berechnet wird, mit einer Rußausstoßmenge nach einer Spezifische-Wärme-Korrektur, die durch die arithmetische Einheit 115 berechnet wird, multipliziert. Durch Verwenden des Lokal-reich-Korrekturkoeffizienten, der auf dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index basiert, kann in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index geringer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, je kleiner der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer die Rußausstoßmenge im Vergleich zu der Rußausstoßmenge nach einer Spezifische-Wärme-Korrektur gemacht bzw. gebildet werden. Umgekehrt kann in einem Fall, in dem der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, je größer der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto kleiner die Rußausstoßmenge im Vergleich zu der Rußausstoßmenge nach einer Spezifische-Wärme-Korrektur gemacht bzw. gebildet werden. Das heißt, dass die Rußausstoßmenge gemäß der Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit erhöht oder verringert werden kann.At the arithmetic unit 116 , the local-rich correction coefficient calculated by the local-rich correction coefficient calculation unit 108 is multiplied by a soot discharge amount after specific heat correction calculated by the arithmetic unit 115 . By using the local-rich correction coefficient based on the in-cylinder flow rate index, in a case where the in-cylinder flow rate index is less than the basic in-cylinder flow rate index, the smaller the in-cylinder flow rate index is, the larger the soot discharge amount can be made compared to the soot discharge amount after specific heat correction. Conversely, in a case where the in-cylinder flow rate index is larger than the basic in-cylinder flow rate index, the larger the in-cylinder flow rate index is, the smaller the soot discharge amount compared to that Soot discharge amount can be made after specific heat correction. That is, the exhaust amount of soot can be increased or decreased according to the magnitude of the in-cylinder flow velocity.

Die Umgebungskorrektureinheit 120 führt eine Korrektur mit Bezug auf eine Rußausstoßmenge nach einer Lokal-reich-Korrektur, die durch die arithmetische Einheit 116 berechnet wurde, durch, um Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise eine Kühlwassertemperatur oder einen Atmosphären- bzw. Umgebungsdruck in der Rußausstoßmenge widerzuspiegeln. Auf diese Weise wird eine endgültige Rußausstoßmenge, die dem Katalysatorsteuerungsblock 300 von dem Rußmodell 100 bereitgestellt werden soll, berechnet.The environmental correction unit 120 performs correction with respect to a soot discharge amount after local-rich correction calculated by the arithmetic unit 116 to reflect environmental conditions such as cooling water temperature or atmospheric pressure in the soot discharge amount. In this way, a final soot emission amount to be provided to the catalyst control block 300 from the soot model 100 is calculated.

In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht das Basisrußverzeichnis bzw. die Basisrußkarte 101 einem „Basisrußausstoßmengenberechnungsmittel“ der vorliegenden Erfindung, entspricht die Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungseinheit 118 einem „Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Indexberechnungsmittel“ der vorliegenden Erfindung und entspricht die Lokal-Reich-Korrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 108 und die arithmetische Einheit 116 einem „Korrekturmittel“ der vorliegenden Erfindung.In the embodiment described above, the basic soot map 101 corresponds to “basic soot discharge amount calculation means” of the present invention, the in-cylinder flow rate index calculation unit 118 corresponds to “in-cylinder flow rate index calculation means” of the present invention, and corresponds to the local realm - correction coefficient calculation unit 108 and the arithmetic unit 116 to a “correction means” of the present invention.

Man nehme zur Kenntnis, dass eine Verarbeitung für ein Korrigieren der Basisrußausstoßmenge, die mittels dem Basisrußverzeichnis bzw. der Basisrußkarte 101 berechnet wird, mit dem Übergangskorrekturkoeffizienten, der durch die Übergangskorrekturkoeffizient-Berechnungseinheit 106 berechnet wird, nicht wesentlich für ein Ausführen der vorliegenden Erfindung ist. Des Weiteren ist eine Verarbeitung für ein Korrigieren der Basisrußausstoßmenge, die mittels dem Basisrußverzeichnis bzw. der Basisrußkarte 101 berechnet wird, mit dem Spezifische-Wärme-Koeffizienten, der durch die Spezifische-Wärme-Koeffizient-Berechnungseinheit 107 berechnet wird, ebenfalls nicht wesentlich für ein Ausführen der vorliegenden Erfindung. Des Weiteren ist eine Korrektur durch die Umgebungskorrektureinheit 120 ebenfalls nicht wesentlich für ein Ausführen der vorliegenden Erfindung.Note that processing for correcting the base soot discharge amount calculated by the base soot map of the base soot map 101 with the transition correction coefficient calculated by the transition correction coefficient calculation unit 106 is not essential for carrying out the present invention. Furthermore, processing for correcting the basic soot discharge amount calculated by the basic soot map 101 with the specific heat coefficient calculated by the specific heat coefficient calculation unit 107 is also not essential for a carrying out the present invention. Furthermore, correction by the environment correction unit 120 is also not essential for carrying out the present invention.

Ein Steuerungsapparat berechnet eine Basisrußausstoßmenge, die eine Ausstoßmenge an Ruß ist, die von einem Inneren eines Zylinders in einem vorgegebenen Grundzustand ausgestoßen wird, und berechnet einen Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index, der eine Größe der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit in dem gegenwärtigen Betriebszustand kennzeichnet. Der Steuerungsapparat erhält dann durch ein Korrigieren der Basisrußausstoßmenge basierend auf dem Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index eine endgültige Rußausstoßmenge. Falls der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index kleiner als ein Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, ist, je kleiner der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer ein Grad, bis zu dem der Steuerungsapparat die endgültige Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge erhöht. Falls der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index größer als der Grund-Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, ist, je größer der Im-Zylinder-Strömungsgeschwindigkeit-Index ist, desto größer ein Grad, bis zu dem der Steuerungsapparat die endgültige Rußausstoßmenge relativ zu der Basisrußausstoßmenge verringert.A control apparatus calculates a basic soot discharge amount, which is a discharge amount of soot discharged from an inside of a cylinder in a predetermined basic state, and calculates an in-cylinder flow rate index showing a magnitude of the in-cylinder flow rate in the current operating state marks. The control apparatus then obtains a final soot discharge amount by correcting the base soot discharge amount based on the in-cylinder flow rate index. If the in-cylinder flow rate index is smaller than a basic in-cylinder flow rate index, the smaller the in-cylinder flow rate index is, the greater a degree to which the control apparatus controls the final soot discharge amount increased relative to the base soot discharge amount. If the in-cylinder flow rate index is larger than the basic in-cylinder flow rate index, the larger the in-cylinder flow rate index is, the greater a degree to which the control apparatus controls the final soot discharge amount relative to the base soot discharge amount.

Claims

Control apparatus for an internal combustion engine, the control apparatus comprising: basic soot ejection amount calculation means (101) for calculating a basic soot ejection amount which is an ejection amount of soot ejected from an inside of a cylinder in a predetermined basic state of the internal combustion engine, in-cylinder flow rate index calculation means (118) for calculating an in-cylinder flow rate index indicative of a magnitude of flow rate of an air flow arising inside a cylinder in a current operating condition, and correction means (108, 116) for obtaining a soot discharge amount by correcting the basic soot discharge amount based on the in-cylinder flow rate index, wherein the in-cylinder flow rate index is a dimensionless index quantitatively showing to what extent the distribution of flow rate within the whole cylinder deviates to a slow side or to a fast side, compared to the distribution of flow rate in the ground state, and wherein the correcting means (108, 116) is configured such that in a case where the in-cylinder flow rate index is less than a basic in-cylinder flow rate index indicating a magnitude of a flow rate of an air flow, the arises inside a cylinder in the ground state, the smaller the in-cylinder flow rate index is, the larger is a degree to which the correcting means (108, 116) increases the soot discharge amount relative to the base soot discharge amount, and in a case where the in-cylinder flow rate index is greater than the basic in-cylinder flow rate index, the greater the in-cylinder flow rate index is, the greater a degree to which the correcting means (108, 116) decreases the soot ejection amount relative to the base soot ejection amount.

Control apparatus for an internal combustion engine claim 1 , wherein: the correcting means (108, 116) is configured to refer to a previously prepared map and calculate a correction coefficient based on the in-cylinder flow rate index, and correct the basic soot discharge amount using the correction coefficient, and a value of the correction coefficient corresponding to the basic in-cylinder flow rate index is 1 and the larger the in-cylinder flow rate index is, the smaller a value the correction coefficient takes relative to 1 while, depending The smaller the in-cylinder flow rate index is, the larger a value the correction coefficient takes relative to 1 is.