JP2010156312A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、内燃機関が排出する窒素炭化物(NOx)の低減を目指して排気再循環装置(EGR装置)が使用されたり、エマルジョン燃料が使用されたりしており、エマルジョン燃料を用い、EGR装置を備えた内燃機関も提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, exhaust gas recirculation devices (EGR devices) or emulsion fuels have been used with the aim of reducing nitrogen carbide (NOx) emitted by internal combustion engines. Emulsion fuels have been used and equipped with EGR devices. An internal combustion engine has also been proposed (see Patent Document 1).
ところで、EGR装置を用い、EGR量の導入量を増加させるとNOx量を低減させることができるが、燃費の悪化を招くことがある。一方、エマルジョン燃料を使用することにより燃費の改善が期待される。 By the way, when the EGR device is used and the introduction amount of the EGR amount is increased, the NOx amount can be reduced, but the fuel consumption may be deteriorated. On the other hand, improvement of fuel consumption is expected by using emulsion fuel.
そこで、本発明は、内燃機関のNOxを低減するとともに、良好な燃費を維持することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce NOx of the internal combustion engine and maintain good fuel efficiency.
かかる課題を解決するために、本明細書開示の内燃機関の制御装置は、エマルジョン燃料が用いられる内燃機関の制御装置であって、排出ガス再循環手段と、当該排出ガス再循環手段における排気再循環率の制御手段と、を備え、当該制御手段は、前記エマルジョン燃料を導入したときの燃費を考慮して前記排気再循環率を制御することを特徴としている。 In order to solve this problem, an internal combustion engine control device disclosed in the present specification is a control device for an internal combustion engine using emulsion fuel, and includes an exhaust gas recirculation means and an exhaust gas recirculation means in the exhaust gas recirculation means. A circulation rate control means, and the control means controls the exhaust gas recirculation rate in consideration of fuel consumption when the emulsion fuel is introduced.
エマルジョン燃料を導入することによって燃費の改善が期待される。一方、排気再循環率(以下、「EGR率」という)を高めると発生するNOx量を減少させることができるが、燃費の悪化も招く。
そこで、エマルジョン燃料を導入することによって向上する燃費を考慮してEGR率を制御すれば、燃費の維持、改善と共にNOx量を低減することができる。
Improvement of fuel consumption is expected by introducing emulsion fuel. On the other hand, when the exhaust gas recirculation rate (hereinafter referred to as “EGR rate”) is increased, the amount of NOx generated can be reduced, but fuel efficiency is also deteriorated.
Therefore, if the EGR rate is controlled in consideration of the fuel efficiency that is improved by introducing emulsion fuel, the NOx amount can be reduced while maintaining and improving the fuel efficiency.
本明細書開示の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関のNOxを低減するとともに、良好な燃費を維持することができる。 According to the control device for an internal combustion engine disclosed in the present specification, it is possible to reduce NOx of the internal combustion engine and maintain good fuel efficiency.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、実施例1の内燃機関の制御装置(以下、「制御装置」という)1を有するエンジン100の概略構成を示す説明図である。エンジン100は、内燃機関の一例であり、4気筒のディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an
エンジン100は、エマルジョン燃料を燃焼させることによって稼動する。エマルジョン燃料は、ベース燃料となる第1の液体として軽油を採用し、これに第2の液体が混合されて生成される。第2の液体は、水や、エタノール、その他の液体を用い、さらに、これらを混合した液体を用いることができる。なお、エンジン100をガソリンエンジンとし、ベース燃料としてガソリンを用いるとともに、上記のような第2の液体をガソリンに混合して用いることもできる。
ただし、本実施例では、説明を簡単にするため、第1の液体として軽油を採用し、第2の液体として水を用いた場合について説明する。
However, in the present embodiment, in order to simplify the description, a case where light oil is adopted as the first liquid and water is used as the second liquid will be described.
エンジン100は、エンジン本体100aを有し、このエンジン本体100aに吸気マニホルド2、排気マニホルド3が設けられている。また、各気筒に燃料を噴射するための燃料噴射弁4、これらの燃料噴射弁4に高圧の燃料を供給するコモンレール5を備えている。吸気マニホルド2は、吸気絞り弁6、インタークーラ7、排気ターボチャージャ8のコンプレッサ8aを介してエアクリーナ9に連結され、排気マニホルド3は排気ターボチャージャ8の排気タービン8bを介して酸化触媒、NOx吸収剤、或いはパティキュレートフィルタ等からなる排気浄化装置10に連結されている。
排気ターボチャージャ8は、可変ノズル式であり、可変ノズルの開度(以下、NV開度と称す)を変更するためのアクチュエータ8b1を備えている。
The
The exhaust turbocharger 8 is of a variable nozzle type and includes an actuator 8b1 for changing the opening degree of the variable nozzle (hereinafter referred to as NV opening degree).
吸気マニホルド2と排気マニホルド3との間には、排出ガス再循環手段(EGR)が設けられている。吸気マニホルド2と排気マニホルド3とは、EGR通路11によって接続されている。このEGR通路11には、EGR制御弁12、EGRクーラ13、および、触媒14が配置されている。
Exhaust gas recirculation means (EGR) is provided between the
エンジン100は、ベース燃料となる軽油を貯留する第1タンク18と、第2の液体となる水を貯留する第2タンク22を備えている。
The
エンジン100は、軽油と第2の液体である水とを混合し、エマルジョン燃料を生成するためのミキシングタンク21を備えている。このミキシングタンク21には、第1タンク18から延びる第1供給パイプ19が接続されるとともに、第2タンク22から延びる第2供給パイプ23が接続されている。第1供給パイプ19には、第1フィルタ20が設けられている。第2供給パイプ23には第2フィルタ24と電動ポンプ25が設けられている。
The
ミキシングタンク21には第3供給パイプ26の一端が接続されており、この第3供給パイプ26の他端はコモンレール5に接続されている。第3供給パイプには、高圧燃料ポンプ27が設けられている。高圧燃料ポンプ27はエンジン100のクランクシャフトを駆動源としており、ミキシングタンク21内で生成されたエマルジョン燃料をコモンレール5内への圧送する。高圧燃料ポンプ27には第1リターンパイプ28の一端が接続されている。また、コモンレール5には第2リターンパイプ29の一端が接続されており、この第2リターンパイプ29の他端は第1リターンパイプ28と合流している。これにより、コモンレール5からのリターン燃料が高圧燃料ポンプ27に戻される。さらに、各燃料噴射弁4には、第3リターンパイプ30の一端が接続されており、この第3リターンパイプ30の他端は第1リターンパイプ28と合流している。これにより、燃料噴射弁4からのリターン燃料が高圧燃料ポンプ27に戻される。
One end of a
エンジン100は、吸入空気が通過するエアクリーナ9を備えており、このエアクリーナ9の出口近くには吸入空気量を検出するためのエアフロメータ16が取付けられている。
The
エンジン100は、各部の制御を行うECU(Electronic control unit)17を備えている。ECU17は、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、中央演算装置(CPU)、入出力ポート、デジタルアナログコンバータ(DAコンバータ)、アナログデジタルコンバータ(ADコンバータ)等を双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ECU17は、本発明における制御手段に相当する。
The
このようなECU17には、吸気絞り弁6、アクチュエータ8b1、電動ポンプ25、エアフロメータ16が電気的に接続されている。さらに、ECU17には、アクセル開度センサ32、過給圧センサ33、エンジン回転数センサ34が電気的に接続されている。
The ECU 17 is electrically connected to the
以上のような制御装置1が行う排出ガス再循環制御、すなわちEGR率制御の一例につき、図2に示した制御フロー図を参照しつつ説明する。EGR率制御は、ECU17によって行われる。制御の方針は、燃費の維持が可能な範囲内でEGR率をできるだけ高め、NOx低減効果を増大させるというものである。なお、本制御では、最終的には、EGR率を変更するための種々のEGR制御パラメータを求めることになる。
An example of exhaust gas recirculation control performed by the
まずステップS1において、ECU17はエンジン100のエンジン負荷情報を取得する。エンジン負荷情報はアクセル開度センサ32、過給圧センサ33、エアフロメータ16から取得した値に基づいて算出する。ECU17は、ステップS2において、エンジン回転数センサ34からエンジン回転数Neを取得する。なお、ステップS1における処理と、ステップS2における処理は同時に行ってもよいし、順番を入れ換えて行ってもよい。
First, in step S <b> 1, the ECU 17 acquires engine load information of the
ECU17は、ステップS1、S2の処理に続き、ステップS3において、エンジン負荷情報とエンジン回転数Neとからエマルジョン燃料における混合率αを算出し取得する。ここで、混合率αは、ミキシングタンク21内で混合される軽油と、水との体積比である。具体的には、図3に示すマップに基づいて算出する。ここで、図3中のa、b、cは、a<b<cの関係を有しており、マップはエンジン回転数Ne、エンジン負荷が大きくなるほど水が多くなるように作成されている。混合率αが0であるとき、すなわち、ベース燃料である軽油が100%であって、ベース燃料のみによってエンジン100が稼動する状態が本発明におけるベース状態である。
Following the processing of steps S1 and S2, the ECU 17 calculates and acquires the mixing ratio α in the emulsion fuel from the engine load information and the engine speed Ne in step S3. Here, the mixing rate α is a volume ratio between the light oil mixed in the
ECU17は、ステップS3の処理に続き、ステップS4の処理を行う。ステップS4では、エンジン負荷情報とエンジン回転数からNeとから目標EGR率を算出するためのマップを選択する。ECU17は、目標EGR率を算出するための複数のマップを有している。この複数のマップは、エンジン100の使用頻度の高い条件に合わせた数点に適合するように作成されている。本実施例では、m1〜m9に適合させたマップを有している。図4は、目標EGR率算出マップ選択用マップの一例である。エンジン100の稼動状態は、必ずしもマップの適合が行われたm1〜m9に合致しないため、合致しなかった場合は、条件が近いマップを利用して、そのマップから所定の補正演算を行う。これにより精度の高い制御を実現している。
このように、使用頻度の高い条件に対してのみ、マップの適合を行っておき、このマップを用いた補正演算を行わせることにより、マップ製造過程における適合工数を抑制することができると共に、ECU17内のROMの使用領域を節約することができる。
図5は、ステップS4において選択されたマップの一例を示すものである。
ECU17 performs the process of step S4 following the process of step S3. In step S4, a map for calculating the target EGR rate from the engine load information and Ne from the engine speed is selected. The ECU 17 has a plurality of maps for calculating the target EGR rate. The plurality of maps are created so as to be adapted to several points according to the frequently used conditions of the
As described above, by adapting the map only to the frequently used conditions and performing the correction calculation using the map, it is possible to suppress the adaptation man-hours in the map manufacturing process, and the ECU 17. It is possible to save the use area of the internal ROM.
FIG. 5 shows an example of the map selected in step S4.
ECU17は、ステップS5において、図5に示したマップを用い、ベース状態の許容燃料と同等のBrake Specific Fuel Consumption(BSFC;正味燃料消費率)となる目標NOxを算出する。ここで、BSFCは、エンジン100で消費される燃料量であり、燃費を評価するパラメータとして採用されている。
図5は、目標NOx−BSFC、目標EGR率マップである。このマップは、横軸に目標NOxをとり、縦軸に目標EGR率をとった(A)部と、横軸に目標NOxをとり、縦軸にBSFCをとった(B)部とを有している。
なお、図5に示す例では、混合率α=b(%)である場合のマップを示しているが、α=c(%)の場合は、図5(A)中、細い実線で示すような曲線が描かれる。αの値がb(%)とc(%)との間である場合は、演算によりマップが作成される。
In step S5, the ECU 17 uses the map shown in FIG. 5 to calculate a target NOx that becomes a Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) equivalent to the allowable fuel in the base state. Here, BSFC is the amount of fuel consumed by
FIG. 5 is a target NOx-BSFC and target EGR rate map. This map has a part (A) in which the horizontal axis represents the target NOx, the vertical axis represents the target EGR rate, and the part (B) in which the horizontal axis represents the target NOx and the vertical axis represents BSFC. ing.
Note that the example shown in FIG. 5 shows a map when the mixing ratio α = b (%). However, when α = c (%), the map is shown by a thin solid line in FIG. A simple curve is drawn. When the value of α is between b (%) and c (%), a map is created by calculation.
ECU17は、図5に示すマップを参照し、目標EGR率を算出するが、そのために、まず、許容燃費を求める。許容燃費は、軽油のみで稼動するベース状態における燃費である。この許容燃費を求めるために、図6に示す基準目標EGR率マップを参照する。この基準目標EGR率マップは、ベース状態における目標EGR率をエンジン回転数Neとの関係でマップ化したものである。そして、この基準目標EGR率マップから算出した目標EGR率を、図5に示すマップの(A)部に当てはめる。これにより目標EGR率とベース状態に対応する曲線との交点における目標NOxの値を求める(X点)。このX点の目標NOxの値と、(B)部のベース状態に対応する曲線との交点(x点)におけるBSFCが許容燃費となる。 The ECU 17 refers to the map shown in FIG. 5 and calculates the target EGR rate. For this purpose, first, the allowable fuel consumption is obtained. The allowable fuel consumption is a fuel consumption in a base state where only diesel oil is used. In order to obtain the allowable fuel consumption, a reference target EGR rate map shown in FIG. 6 is referred to. This reference target EGR rate map is obtained by mapping the target EGR rate in the base state in relation to the engine speed Ne. Then, the target EGR rate calculated from the reference target EGR rate map is applied to the (A) portion of the map shown in FIG. Thereby, the value of the target NOx at the intersection of the target EGR rate and the curve corresponding to the base state is obtained (point X). The BSFC at the intersection (point x) between the value of the target NOx at point X and the curve corresponding to the base state in part (B) is the allowable fuel consumption.
この許容燃費を示す直線上に位置する目標NOxとすれば、許容燃費と同等の燃費が確保される。(B)部において、許容燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b1における目標NOxが求められる。ここまでがステップS5における処理である。 If the target NOx is located on a straight line indicating the allowable fuel consumption, fuel consumption equivalent to the allowable fuel consumption is ensured. In part (B), the target NOx at the intersection b1 between the straight line indicating the allowable fuel consumption and the curve indicating α = b (%) is obtained. This is the process in step S5.
ECU17は、ステップS5に続き、ステップS6において目標EGR率を算出する。ECU17は、ステップS5で算出した目標NOxを実現する(A)部上のB1点に対応する目標EGR率を求める。以上の処理により、目標EGRを算出することができる。 Following step S5, the ECU 17 calculates a target EGR rate in step S6. ECU17 calculates | requires the target EGR rate corresponding to B1 point on the (A) part which implement | achieves target NOx calculated by step S5. Through the above processing, the target EGR can be calculated.
このようにして求めた目標EGR率は(A)部におけるX点よりも目標EGR率を大きくし、目標NOxを減少させることができる。このとき、算出された目標EGR率は、(A)部におけるB1点に対応し、そのB1点は、(B)部におけるb1点に対応する。b1点は、許容燃費と同等の燃費であるため、ベース状態おける燃費は維持されている。 The target EGR rate obtained in this way can be made larger than the point X in part (A), and the target NOx can be reduced. At this time, the calculated target EGR rate corresponds to the B1 point in the (A) portion, and the B1 point corresponds to the b1 point in the (B) portion. Since the fuel consumption b1 is equivalent to the allowable fuel consumption, the fuel consumption in the base state is maintained.
なお、仮に、さらに目標EGR率を大きくし(A)部におけるB2点とすれば、さらに目標NOxを下げることができるが、B2点に対応するb2点は、許容燃費よりもBSFCが大きくなり、燃費は悪化してしまう。 In addition, if the target EGR rate is further increased and the point B2 in the part (A) is set, the target NOx can be further decreased. However, the point b2 corresponding to the point B2 has a BSFC larger than the allowable fuel consumption, Fuel consumption will deteriorate.
ステップS6の処理を終えたECU17は、ステップS7においてEGR制御パラメータを算出する。EGR制御パラメータは、ステップS6までで算出した目標EGR率となるように算出される。そして、EGR制御パラメータによって制御される吸気絞り弁6、アクチュエータ8b1、EGR制御弁12へ指令を発する。
ECU17 which finished the process of step S6 calculates an EGR control parameter in step S7. The EGR control parameter is calculated so as to be the target EGR rate calculated up to step S6. Then, a command is issued to the
以上で、一連の制御が終了する。このような制御が行われることにより、エンジン100の良好な燃費を維持しつつ、NOxを低減することができる。
Thus, a series of controls are completed. By performing such control, NOx can be reduced while maintaining good fuel efficiency of
次に、実施例2について説明する。実施例2のハード構成は実施例1と同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。実施例2と実施例1とは以下の点で異なる。すなわち、実施例1では、目標NOx量を許容燃費に対応する値に設定するのに対し、実施例2では、目標NOx量を許容NOx量に設定する点である。
実施例1の制御を行うことによりさらなるNOx低減を狙える場合であっても、目標EGR率を許容NOx量を達成できる範囲に留めておけば、その分、燃費向上に振り分けることができる。
Next, Example 2 will be described. Since the hardware configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted. Example 2 and Example 1 differ in the following points. That is, in the first embodiment, the target NOx amount is set to a value corresponding to the allowable fuel consumption, whereas in the second embodiment, the target NOx amount is set to the allowable NOx amount.
Even if it is a case where further NOx reduction can be aimed at by performing the control of the first embodiment, if the target EGR rate is kept within a range where the allowable NOx amount can be achieved, it is possible to distribute the fuel efficiency accordingly.
以上のような方針の下に行われるEGR率制御の一例につき、図7に示した制御フロー図を参照しつつ説明する。EGR率制御は、ECU17によって行われる。 An example of EGR rate control performed under the above policy will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. The EGR rate control is performed by the ECU 17.
ステップS11〜ステップS14までの処理は、実施例1におけるステップS1〜ステップS4の処理と同様であるので、その詳細な説明は省略する。図8は、ステップS14において選択されたマップの一例を示すものである。 Since the processing from step S11 to step S14 is the same as the processing from step S1 to step S4 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. FIG. 8 shows an example of the map selected in step S14.
ステップS15では、図9に示したマップを参照し、許容NOx量を算出する。許容NOx量は、エンジン負荷とエンジン回転数Neとから算出する。ここで、図9中、i、ii、iii、iv、vは、i<ii<iii<iv<vの関係を有しており、マップはエンジン回転数Ne、エンジン負荷が大きくなるほど許容NOx量が多くなるように作成されている。なお、許容NOx量はマップを用いることなく、予め定められた値を用いることもできる。 In step S15, the allowable NOx amount is calculated with reference to the map shown in FIG. The allowable NOx amount is calculated from the engine load and the engine speed Ne. Here, in FIG. 9, i, ii, iii, iv, and v have a relationship of i <ii <iii <iv <v, and the map shows the allowable NOx amount as the engine speed Ne and the engine load increase. Has been created to increase. The allowable NOx amount can be a predetermined value without using a map.
図8は、目標NOx−BSFC、目標EGR率マップである。このマップは、横軸に目標NOxをとり、縦軸に目標EGR率をとった(A)部と、横軸に目標NOxをとり、縦軸にBSFCをとった(B)部とを有している。ECU17は、ステップS15において、許容NOx量を目標NOx量に設定する。図8は、許容NOx量がiiiであり、これを目標NOx量に設定した場合を示している。 FIG. 8 is a target NOx-BSFC and target EGR rate map. This map has a part (A) in which the horizontal axis represents the target NOx, the vertical axis represents the target EGR rate, and the part (B) in which the horizontal axis represents the target NOx and the vertical axis represents BSFC. ing. In step S15, the ECU 17 sets the allowable NOx amount to the target NOx amount. FIG. 8 shows a case where the allowable NOx amount is iii and this is set as the target NOx amount.
ECU17は、ステップS15に続き、ステップS16において目標EGR率を算出する。ECU17は、ステップS15で設定した目標NOxを実現する(A)部上のB4点に対応する目標EGR率を求める。以上の処理により、目標EGRを算出することができる。 After step S15, the ECU 17 calculates the target EGR rate in step S16. ECU17 calculates | requires the target EGR rate corresponding to B4 point on the (A) part which implement | achieves target NOx set by step S15. Through the above processing, the target EGR can be calculated.
このように目標EGR率を設定することにより、許容NOx量をクリアしつつ、さらなる燃費の向上を図ることができる。 By setting the target EGR rate in this way, it is possible to further improve the fuel efficiency while clearing the allowable NOx amount.
仮に、実施例1と同様にベース状態における許容燃費と同等の燃費を確保するために(B)部において許容燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b3における目標NOxを設定したとする。すると、(A)部におけるB3点が示すように目標NOx量は、iiiよりも少なくなる。しかし、目標NOx排出量は、iiiをクリアしていればよい。そこで、目標EGR率をB4点に対応する値に留める。これにより、燃費向上を図ることができる。(B)部において明らかなように、目標EGR率をB4点に設定すれば、BSFCは、b4点に対応する点となり、b3点に対応するBSFCよりも低下させることができる。この低下分は、燃費向上分となる。 As in the first embodiment, in order to secure the fuel consumption equivalent to the allowable fuel consumption in the base state, the target NOx at the intersection b3 between the straight line indicating the allowable fuel consumption and the curve indicating α = b (%) in the (B) portion is set. Suppose that it is set. Then, the target NOx amount becomes smaller than iii, as indicated by point B3 in part (A). However, the target NOx emission amount only needs to clear iii. Therefore, the target EGR rate is kept at a value corresponding to point B4. Thereby, a fuel consumption improvement can be aimed at. As is clear from part (B), if the target EGR rate is set to the B4 point, the BSFC becomes a point corresponding to the b4 point, and can be lower than the BSFC corresponding to the b3 point. This decrease is an improvement in fuel consumption.
ステップS16の処理を終えたECU17は、ステップS17においてEGR制御パラメータを算出する。EGR制御パラメータは、ステップS16までで算出した目標EGR率となるように算出される。そして、EGR制御パラメータによって制御される吸気絞り弁6、アクチュエータ8b1、EGR制御弁12へ指令を発する。
After completing the process in step S16, the ECU 17 calculates an EGR control parameter in step S17. The EGR control parameter is calculated so as to be the target EGR rate calculated up to step S16. Then, a command is issued to the
以上で、一連の制御が終了する。このような制御が行われることにより、許容されるNOxの排出量を守りつつ、エンジン100の燃費を向上させることができる。
Thus, a series of controls are completed. By performing such control, the fuel consumption of the
次に、実施例3について説明する。実施例3のハード構成は実施例1と同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。実施例3と実施例1とは設定される許容燃費が異なる。実施例1では、ベース状態におけるエンジン100の燃費を許容燃費に設定していたところ、実施例3では、このベース状態における燃費に、さらに、リッチスパイク使用燃料を減少させることによって得られる改善燃費ΔFC1を考慮した許容燃費を設定する。ベース状態からエマルジョン燃料を混合したエマルジョン混合状態に移行することによって粒子状物質量(PM)を減少させることができる。PMの減少が獲得されると、排気フィルタにおけるPMの詰まりを再生させるために行われるリッチスパイクに用いるリッチスパイク使用燃料量を減少させることができる。リッチスパイク使用燃料量を減少させることができれば、その分、燃費が改善させる。実施例3では、この改善燃費ΔFC1を考慮した燃費を許容燃費に設定する。そして、このようにして設定される許容燃費よりも燃費が悪化しない範囲内で目標EGR率を増加させる。これにより、さらにNOxを低減することができる。
Next, Example 3 will be described. Since the hardware configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted. Example 3 and Example 1 differ in the allowable fuel consumption that is set. In the first embodiment, the fuel consumption of the
以上のような方針の下に行われるEGR率制御の一例につき、図10に示した制御フロー図を参照しつつ説明する。EGR率制御は、ECU17によって行われる。 An example of EGR rate control performed under the above policy will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. The EGR rate control is performed by the ECU 17.
ステップS21〜ステップS24までの処理は、実施例1におけるステップS1〜ステップS4の処理と同様であるので、その詳細な説明は省略する。図11は、ステップS24において選択されたマップの一例を示すものである。 Since the processing from step S21 to step S24 is the same as the processing from step S1 to step S4 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. FIG. 11 shows an example of the map selected in step S24.
ECU17は、ステップS25において、図11、図12に示したマップを用い、改善燃費ΔFC1を算出する。
図11は、目標NOx−BSFC、目標EGR率マップである。このマップは、横軸に目標NOxをとり、縦軸に目標EGR率をとった(A)部と、横軸に目標NOxをとり、縦軸にBSFCをとった(B)部とを有している。なお、図11に示すマップは、図5に示す実施例1におけるマップにおける(A)部、(B)部に加え、(C)部を有している。(C)部は、目標NOx量とPM量との関係を示している。
In step S25, the ECU 17 calculates an improved fuel consumption ΔFC1 using the maps shown in FIGS.
FIG. 11 is a target NOx-BSFC and target EGR rate map. This map has a part (A) in which the horizontal axis represents the target NOx, the vertical axis represents the target EGR rate, and the part (B) in which the horizontal axis represents the target NOx and the vertical axis represents BSFC. ing. The map shown in FIG. 11 has a (C) portion in addition to the (A) portion and the (B) portion in the map in the first embodiment shown in FIG. Part (C) shows the relationship between the target NOx amount and the PM amount.
ECU17は、図11に示すマップを参照し、目標EGR率を算出するが、そのために、まず、軽油のみで稼動するベース状態における燃費を求める。この燃費を求めるために、図6に示す基準目標EGR率マップを参照する。この点は、実施例1と同様である。そして、この基準目標EGR率マップから算出した目標EGR率を、図11に示すマップの(A)部に当てはめる。これにより目標EGR率とベース状態に対応する曲線との交点における目標NOxの値を求める(X点)。このX点の目標NOxの値と、(B)部のベース状態に対応する曲線との交点(x点)におけるBSFCを算出しておく。 The ECU 17 refers to the map shown in FIG. 11 and calculates the target EGR rate. For this purpose, first, the ECU 17 obtains the fuel consumption in the base state where only the diesel oil is operated. In order to obtain this fuel consumption, a reference target EGR rate map shown in FIG. 6 is referred to. This is the same as in the first embodiment. Then, the target EGR rate calculated from the reference target EGR rate map is applied to the (A) portion of the map shown in FIG. Thereby, the value of the target NOx at the intersection of the target EGR rate and the curve corresponding to the base state is obtained (point X). The BSFC at the intersection (point x) between the value of the target NOx at point X and the curve corresponding to the base state in part (B) is calculated.
そして、x点に対応する燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b1を求める。ECU17は、(C)部を参照し、x点に対応するPM量と、b1点に対応するPM量との差を算出する。そして、図12に示したマップを参照する。図12は、PM−BSFC変化率マップである。PM量が少なければリッチスパイクに使用する燃料量を抑制することができ、燃費改善に繋がる。そこで、ECU17は、図12に示すマップを参照して改善燃費ΔFC1を算出する。 And the intersection b1 of the straight line which shows the fuel consumption corresponding to x point, and the curve which shows (alpha) = b (%) is calculated | required. The ECU 17 refers to part (C) and calculates the difference between the PM amount corresponding to the point x and the PM amount corresponding to the point b1. Then, the map shown in FIG. 12 is referred to. FIG. 12 is a PM-BSFC change rate map. If the amount of PM is small, the amount of fuel used for the rich spike can be suppressed, leading to improved fuel efficiency. Therefore, the ECU 17 calculates the improved fuel efficiency ΔFC1 with reference to the map shown in FIG.
ECU17は、ステップS25に続き行われるステップS26において、ステップS35で算出した改善燃費ΔFC1を、x点におけるBSFCに加え、この値を許容燃費として設定する。そして、このBSFCと同等のBSFCとなる目標NOxを算出する。具体的には、(B)部において、許容燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b5における目標NOxが求められる。ここまでがステップS26における処理である。 In step S26 performed after step S25, the ECU 17 adds the improved fuel consumption ΔFC1 calculated in step S35 to the BSFC at the point x, and sets this value as the allowable fuel consumption. And target NOx used as BSFC equivalent to this BSFC is calculated. Specifically, in part (B), the target NOx at the intersection b5 between the straight line indicating the allowable fuel consumption and the curve indicating α = b (%) is obtained. This is the process in step S26.
ECU17は、ステップS26に続き、ステップS27において目標EGR率を算出する。ECU17は、ステップS26で算出した目標NOxを実現する(A)部上のB5点に対応する目標EGR率を求める。以上の処理により、目標EGRを算出することができる。 Following step S26, the ECU 17 calculates a target EGR rate in step S27. ECU17 calculates | requires the target EGR rate corresponding to B5 point on the (A) part which implement | achieves target NOx calculated by step S26. Through the above processing, the target EGR can be calculated.
このようにして求めた目標EGR率は(A)部におけるb1点よりも目標EGR率を大きくし、目標NOxを減少させることができる。すなわち、実施例1と比較して、目標NOxを減少させることができる。このとき、算出された目標EGR率は、(A)部におけるB5点に対応し、そのB5点は、(B)部におけるb5点に対応する。b5点は、b1と比較すると、一見、燃費が悪化しているように見える。しかし、リッチスパイク使用燃料量が低減されているので、エンジン100トータルでみれば、ベース状態と同等の燃費が維持されていることになる。
The target EGR rate obtained in this way can be made larger than the point b1 in the part (A) and the target NOx can be reduced. That is, compared with the first embodiment, the target NOx can be reduced. At this time, the calculated target EGR rate corresponds to the B5 point in the (A) portion, and the B5 point corresponds to the b5 point in the (B) portion. The b5 point seems to have deteriorated fuel consumption at first glance compared with b1. However, since the amount of fuel used for rich spikes is reduced, the fuel efficiency equivalent to that in the base state is maintained when the
ステップS27の処理を終えたECU17は、ステップS28においてEGR制御パラメータを算出する。EGR制御パラメータは、ステップS27までで算出した目標EGR率となるように算出される。そして、EGR制御パラメータによって制御される吸気絞り弁6、アクチュエータ8b1、EGR制御弁12へ指令を発する。
After completing the process in step S27, the ECU 17 calculates an EGR control parameter in step S28. The EGR control parameter is calculated so as to be the target EGR rate calculated up to step S27. Then, a command is issued to the
以上で、一連の制御が終了する。このような制御が行われることにより、エンジン100の良好な燃費を維持しつつ、さらにNOxを低減することができる。
Thus, a series of controls are completed. By performing such control, it is possible to further reduce NOx while maintaining good fuel efficiency of
次に、実施例4について説明する。実施例4のハード構成は実施例1と同様であるので、これらの詳細な説明は省略する。実施例4と実施例1とは設定される許容燃費が異なる。実施例1では、ベース状態におけるエンジン100の燃費を許容燃費に設定していたところ、実施例4では、このベース状態における燃費に、さらに、リッチスパイク使用燃料を減少させることによって得られる改善燃費ΔFC2を考慮した許容燃費を設定する。ベース状態からエマルジョン燃料を混合したエマルジョン混合状態に移行することによってNOxを低減させることができる。NOxの減少が獲得されると、NOx吸蔵還元触媒に対するリッチスパイクに用いるリッチスパイク使用燃料量を減少させることができる。リッチスパイク使用燃料量を減少させることができれば、その分、燃費が改善させる。実施例4では、この改善燃費ΔFC2を考慮した燃費を許容燃費に設定する。そして、このようにしてい設定される許容燃費よりも燃費が悪化しない範囲内で目標EGR率を増加させる。これにより、さらにNOxを低減することができる。
Next, Example 4 will be described. Since the hardware configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted. Example 4 and Example 1 differ in the allowable fuel consumption that is set. In the first embodiment, the fuel consumption of the
以上のような方針の下に行われるEGR率制御の一例につき、図13に示した制御フロー図を参照しつつ説明する。EGR率制御は、ECU17によって行われる。 An example of EGR rate control performed under the above policy will be described with reference to the control flowchart shown in FIG. The EGR rate control is performed by the ECU 17.
ステップS31〜ステップS34までの処理は、実施例1におけるステップS1〜ステップS4の処理と同様であるので、その詳細な説明は省略する。図14は、ステップS34において選択されたマップの一例を示すものである。 Since the processing from step S31 to step S34 is the same as the processing from step S1 to step S4 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. FIG. 14 shows an example of the map selected in step S34.
ECU17は、ステップS35において、図14、図15に示したマップを用い、改善燃費ΔFC2を算出する。
図14は、目標NOx−BSFC、目標EGR率マップである。このマップは、横軸に目標NOxをとり、縦軸に目標EGR率をとった(A)部と、横軸に目標NOxをとり、縦軸にBSFCをとった(B)部とを有している。
In step S35, the ECU 17 calculates an improved fuel efficiency ΔFC2 using the maps shown in FIGS.
FIG. 14 is a target NOx-BSFC and target EGR rate map. This map has a part (A) in which the horizontal axis represents the target NOx, the vertical axis represents the target EGR rate, and the part (B) in which the horizontal axis represents the target NOx and the vertical axis represents BSFC. ing.
ECU17は、図14に示すマップを参照し、目標EGR率を算出するが、そのために、まず、軽油のみで稼動するベース状態における燃費を求める。この燃費を求めるために、図6に示す基準目標EGR率マップを参照する。この点は、実施例1と同様である。そして、この基準目標EGR率マップから算出した目標EGR率を、図14に示すマップの(A)部に当てはめる。これにより目標EGR率とベース状態に対応する曲線との交点における目標NOxの値を求める(X点)。このX点の目標NOxの値と、(B)部のベース状態に対応する曲線との交点(x点)におけるBSFCを算出しておく。 The ECU 17 refers to the map shown in FIG. 14 to calculate the target EGR rate. For this purpose, first, the ECU 17 obtains the fuel consumption in the base state where only the diesel oil is operated. In order to obtain this fuel consumption, a reference target EGR rate map shown in FIG. 6 is referred to. This is the same as in the first embodiment. Then, the target EGR rate calculated from the reference target EGR rate map is applied to the (A) portion of the map shown in FIG. Thereby, the value of the target NOx at the intersection of the target EGR rate and the curve corresponding to the base state is obtained (point X). The BSFC at the intersection (point x) between the value of the target NOx at point X and the curve corresponding to the base state in part (B) is calculated.
そして、x点に対応する燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b1を求める。ECU17は、(A)部を参照し、x点に対応する目標NOxと、b1点に対応する目標NOxとの差を算出する。そして、図15に示したマップを参照する。図15は、NOx−BSFC変化率マップである。NOx量が少なければリッチスパイクに使用する燃料量を抑制することができ、燃費改善に繋がる。そこで、ECU17は、図15に示すマップを参照して改善燃費ΔFC2を算出する。 And the intersection b1 of the straight line which shows the fuel consumption corresponding to x point, and the curve which shows (alpha) = b (%) is calculated | required. The ECU 17 refers to the part (A) and calculates the difference between the target NOx corresponding to the x point and the target NOx corresponding to the b1 point. Then, the map shown in FIG. 15 is referred to. FIG. 15 is a NOx-BSFC change rate map. If the amount of NOx is small, the amount of fuel used for the rich spike can be suppressed, which leads to an improvement in fuel consumption. Therefore, the ECU 17 calculates the improved fuel efficiency ΔFC2 with reference to the map shown in FIG.
ECU17は、ステップS35に続き行われるステップS36において、ステップS35で算出した改善燃費ΔFC2を、x点におけるBSFCに加え、この値を許容燃費として設定する。そして、このBSFCと同等のBSFCとなる目標NOxを算出する。具体的には、(B)部において、許容燃費を示す直線とα=b(%)を示す曲線との交点b6における目標NOxが求められる。ここまでがステップS36における処理である。 In step S36 performed after step S35, the ECU 17 adds the improved fuel consumption ΔFC2 calculated in step S35 to the BSFC at the point x, and sets this value as the allowable fuel consumption. And target NOx used as BSFC equivalent to this BSFC is calculated. Specifically, in part (B), the target NOx at the intersection b6 between the straight line indicating the allowable fuel consumption and the curve indicating α = b (%) is obtained. This is the process in step S36.
ECU17は、ステップS36に続き、ステップS37において目標EGR率を算出する。ECU17は、ステップS36で算出した目標NOxを実現する(A)部上のB6点に対応する目標EGR率を求める。以上の処理により、目標EGRを算出することができる。 Following step S36, the ECU 17 calculates a target EGR rate in step S37. ECU17 calculates | requires the target EGR rate corresponding to B6 point on the (A) part which implement | achieves target NOx calculated by step S36. Through the above processing, the target EGR can be calculated.
このようにして求めた目標EGR率は(A)部におけるb1点よりも目標EGR率を大きくし、目標NOxを減少させることができる。すなわち、実施例1と比較して、目標NOxを減少させることができる。このとき、算出された目標EGR率は、(A)部におけるB6点に対応し、そのB6点は、(B)部におけるb6点に対応する。b6点は、b1と比較すると、一見、燃費が悪化しているように見える。しかし、リッチスパイク使用燃料量が低減されているので、エンジン100トータルでみれば、ベース状態と同等の燃費が維持されていることになる。
The target EGR rate obtained in this way can be made larger than the point b1 in the part (A) and the target NOx can be reduced. That is, compared with the first embodiment, the target NOx can be reduced. At this time, the calculated target EGR rate corresponds to the B6 point in the (A) portion, and the B6 point corresponds to the b6 point in the (B) portion. The b6 point seems to have deteriorated fuel consumption at first glance compared with b1. However, since the amount of fuel used for rich spikes is reduced, the fuel efficiency equivalent to that in the base state is maintained when the
ステップS37の処理を終えたECU17は、ステップS38においてEGR制御パラメータを算出する。EGR制御パラメータは、ステップS37までで算出した目標EGR率となるように算出される。そして、EGR制御パラメータによって制御される吸気絞り弁6、アクチュエータ8b1、EGR制御弁12へ指令を発する。
After completing the process in step S37, the ECU 17 calculates an EGR control parameter in step S38. The EGR control parameter is calculated so as to be the target EGR rate calculated up to step S37. Then, a command is issued to the
以上で、一連の制御が終了する。このような制御が行われることにより、エンジン100の良好な燃費を維持しつつ、さらにNOxを低減することができる。
Thus, a series of controls are completed. By performing such control, it is possible to further reduce NOx while maintaining good fuel efficiency of
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.
1…制御装置 2…吸気マニホルド
3…排気マニホルド 4…燃料噴射弁
5…コモンレール 6…吸気絞り弁
8…排気ターボチャージャ 8b1…アクチュエータ
11…EGR通路 12…EGR制御弁
13…EGRクーラ 17…ECU
18…第1タンク 21…ミキシングタンク
22…第2タンク 25…電動ポンプ
27…高圧燃料ポンプ 100…エンジン
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
排出ガス再循環手段と、
当該排出ガス再循環手段における排気再循環率の制御手段と、
を備え、
当該制御手段は、前記エマルジョン燃料を導入したときの燃費を考慮して前記排気再循環率を制御することを特徴とした内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine in which emulsion fuel is used,
Exhaust gas recirculation means;
Means for controlling the exhaust gas recirculation rate in the exhaust gas recirculation means;
With
The control device for an internal combustion engine, wherein the control means controls the exhaust gas recirculation rate in consideration of fuel consumption when the emulsion fuel is introduced.
ベース燃料のみによって稼動する内燃機関のベース状態における当該内燃機関の燃費を許容燃費に設定し、
当該許容燃費よりも燃費が悪化しない範囲内で前記排気再循環率を増加させることを特徴とした請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The control means includes
Setting the fuel efficiency of the internal combustion engine in the base state of the internal combustion engine operated only by the base fuel to an allowable fuel efficiency,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is increased within a range in which the fuel consumption does not deteriorate than the allowable fuel consumption.
許容NOx量となるように前記排気再循環率を決定することを特徴とした請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The control means includes
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is determined so as to be an allowable NOx amount.
ベース燃料のみによって稼動する内燃機関のベース状態における当該内燃機関の燃費に、当該ベース状態からエマルジョン燃料を混合したエマルジョン混合状態に移行することによって獲得される粒子状物質量の減少に起因して減少可能なリッチスパイク使用燃料量に基づく改善燃費ΔFC1を考慮した燃費を許容燃費に設定し、
当該許容燃費よりも燃費が悪化しない範囲内で前記排気再循環率を増加させることを特徴とした請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The control means includes
Decreased due to a decrease in the amount of particulate matter acquired by transitioning from the base state to the emulsion mixed state in which the emulsion fuel is mixed from the base state to the fuel efficiency of the internal combustion engine operating only with the base fuel Set the fuel consumption considering the improved fuel consumption ΔFC1 based on the amount of fuel available for rich spikes to the allowable fuel consumption,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is increased within a range in which the fuel consumption does not deteriorate than the allowable fuel consumption.
ベース燃料のみによって稼動する内燃機関のベース状態における当該内燃機関の燃費に、当該ベース状態からエマルジョン燃料を混合したエマルジョン混合状態に移行することによって獲得されるNOxの低減に起因して減少可能なリッチスパイク使用燃料量に基づく改善燃費ΔFC2を考慮した燃費を許容燃費に設定し、
当該許容燃費よりも燃費が悪化しない範囲内で前記排気再循環率を増加させることを特徴とした請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The control means includes
Rich fuel that can be reduced due to the reduction in NOx obtained by shifting from the base state to the emulsion mixed state in which the emulsion fuel is mixed into the fuel efficiency of the internal combustion engine that is operated only by the base fuel. Set the fuel consumption considering the improved fuel consumption ΔFC2 based on the spike fuel consumption amount to the allowable fuel consumption,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is increased within a range in which the fuel consumption does not deteriorate than the allowable fuel consumption.
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-
2009
- 2009-01-05 JP JP2009000234A patent/JP2010156312A/en active Pending
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