JP2014134167A - Pm排出量推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関10に燃料を供給する燃料噴射弁12を備える。内燃機関10から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路24に還流させるEGR装置としてのEGR通路34およびEGR弁36を備える。理論空燃比の混合気中の酸素量を1としたときの、筒内に吸入されるガス中の酸素量の比を表す指標である酸素過剰率と、筒内に吸入されるガス中の酸素濃度である吸気酸素濃度とに基づいて、筒内からのPM(Soot)排出量を算出する。
【選択図】図2
Description
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGR装置と、
理論空燃比の混合気中の酸素量を1としたときの、筒内に吸入されるガス中の酸素量の比を表す指標である酸素過剰率と、筒内に吸入されるガス中の酸素濃度である吸気酸素濃度とに基づいて、筒内からのPM排出量を算出する第1PM排出量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記第1PM排出量算出手段は、前記酸素過剰率および前記吸気酸素濃度と、前記PM排出量との関係を規定するマップに従って、前記PM排出量を算出することを特徴とする。
吸入空気量を計測するエアフローメータと、
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
吸入空気量が所定値以上である場合には前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、吸入空気量が所定値未満である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする。
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
燃料噴射量が所定値以上である場合には前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、燃料噴射量が所定値未満である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする。
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態が変化する過渡状態においては前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする。
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。
図2は、図1に示すECU38が備えるオンボードSoot推定モデル50の構成の概要を説明するための図である。
DPF22への粒子状物質(以下、「PM」と略する)の堆積量を把握するなどの目的のために、運転中に、各気筒内からのPMの排出量を推定することが要求される。ECU38には、そのような目的のために、PM排出量(単位時間当たりの排出量)を推定する(ここでは、特にPMに含まれる「Soot」の排出量として推定する)ためのオンボードSoot推定モデル50が仮想的に構築されている。より具体的には、オンボードSoot推定モデル(以下、単に「推定モデル」と略する)50は、特徴の異なる2種類のモデルAおよびモデルBを備えている。
モデルAおよびモデルBには、図3に示すような特徴があり、それぞれに長所と短所がある。より具体的には、定常精度(すなわち、定常運転時のSoot排出量の算出精度)については、Ne−Qのマップ引きをベースとするモデルBが優れており、物理状態量ベースのモデルAは、近似誤差が原因でモデルBよりも劣ってしまう。モデルBが用いるNe−Qマップは、定常状態での実験等の結果に基づいて設定されたものであるため、モデルAと比べ、過渡精度(すなわち、内燃機関10の運転状態が変化する過渡運転時のSoot排出量の算出精度)が悪くなる。一方、モデルAは、入力に多くの指令値やセンサ値を使うため、個々の入力のばらつきの影響が悪い側で組み合わされてしまった場合に、Soot排出量の算出精度が悪化してしまう。このため、入力誤差影響については、モデルAはモデルBよりも劣ることとなる。
また、上述した実施の形態1においては、モデルBが前記第3の発明における「第2PM排出量算出手段」に相当している。また、ECU38が上記図5に示すルーチンにおける一連の処理を実行することにより前記第3の発明における「切替手段」が実現されている。
次に、図6および図7を主に参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成および図2に示すオンボードSoot推定モデル50を用いて、ECU38に図5に示すルーチンに代えて後述の図7に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
図6は、本発明の実施の形態2においてモデルの入力誤差として着目する噴射量ズレの特徴を説明するための図である。尚、ここでいう「噴射量ズレ」とは、ECU38による指令噴射量を実噴射量で除して得られる値である。
次に、図8および図9を主に参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、図1に示すハードウェア構成および図2に示すオンボードSoot推定モデル50を用いて、ECU38に図5に示すルーチンに代えて後述の図9に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
上述した実施の形態1および2における手法は、モデルの入力誤差影響(図3参照)という観点で、モデルAおよびモデルBのそれぞれの長所を効果的に活かすことを目的としたものである。これに対し、本実施形態の手法は、定常精度および過渡精度(図3参照)という観点で、モデルAおよびモデルBのそれぞれの長所を効果的に活かすことを目的としたものである。
φ’=(吸気酸素濃度)×sinθ+(Gf/O2量)×cosθ
T’=(吸気酸素濃度)×cosθ−(Gf/O2量)×sinθ
図13(B)に示すように、Soot排出量(生成量)は、当量比φの増加にしたがって指数関数的に増加する傾向を有している。また、図13(C)に示すように、Soot排出量(生成量)は、燃焼温度Tの変化に対し、燃焼温度Tが或る温度にある時をピークとしてSoot排出量の増加方向に凸となるカーブで増減する傾向を有している。
図14(A)に示すように、回転後のOpaciマップにおいて縦軸φ’のSoot排出量に対する感度は、Soot排出量の増減の主たる方向を示す直線がφ’軸と平行になっていることで、φ−Tマップに近いものが得られているといえる。そこで、φ’をメインの引数として次のような手法でSoot排出量を算出するようにしてもよい。
Opaci(g/g)=EXP(a×φ’+b)
12 燃料噴射弁
14 コモンレール
16 排気通路
18 ターボ過給機
20 酸化触媒
22 DPF(Diesel Particulate Filter)
24 吸気通路
26 エアクリーナ
28 インタークーラ
30 ディーゼルスロットル
32 エアフローメータ
34 EGR通路
36 EGR弁
38 ECU(Electronic Control Unit)
40 クランク角センサ
50 オンボードSoot推定モデル
50a 筒内状態量算出部
50b 状態量ベースSoot算出部
50c Ne−Qマップ引きSoot排出量算出部
50d 使用モデル判定部
Claims (5)
- 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGR装置と、
理論空燃比の混合気中の酸素量を1としたときの、筒内に吸入されるガス中の酸素量の比を表す指標である酸素過剰率と、筒内に吸入されるガス中の酸素濃度である吸気酸素濃度とに基づいて、筒内からのPM排出量を算出する第1PM排出量算出手段と、
を備えることを特徴とするPM排出量推定装置。 - 前記第1PM排出量算出手段は、前記酸素過剰率および前記吸気酸素濃度と、前記PM排出量との関係を規定するマップに従って、前記PM排出量を算出することを特徴とする請求項1に記載のPM排出量推定装置。
- 吸入空気量を計測するエアフローメータと、
エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
吸入空気量が所定値以上である場合には前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、吸入空気量が所定値未満である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載のPM排出量推定装置。 - エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
燃料噴射量が所定値以上である場合には前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、燃料噴射量が所定値未満である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載のPM排出量推定装置。 - エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて前記PM排出量を算出する第2PM排出量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態が変化する過渡状態においては前記第1PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出され、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合には前記第2PM排出量算出手段を用いて前記PM排出量が算出されるように、PM排出量算出手段を切り替える切替手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2に記載のPM排出量推定装置。
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