JP2014137004A - 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。具体的には、内燃機関の気筒の筒内圧を取得する手段を備える内燃機関の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. Specifically, the present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with means for acquiring an in-cylinder pressure of a cylinder of the internal combustion engine.
特許文献1には、湿度に応じて比誘電率が変化する感湿膜を一対の電極間に介在させてなる容量式湿度センサが開示されている。この湿度センサは、センサ部として一対の電極と、一対の電極を覆うように形成された感湿膜とを有する。この湿度センサにおいては、被測定ガスの湿度が変化すると、感湿膜の比誘電率が変化し、その結果、一対の電極間の容量が変化する。この容量変化がC―V変換部で電圧に変換され、変換された電圧がセンサ出力として出力され、これに基づき湿度が検出される。 Patent Document 1 discloses a capacitive humidity sensor in which a moisture sensitive film whose relative dielectric constant changes according to humidity is interposed between a pair of electrodes. This humidity sensor has a pair of electrodes as a sensor part and a moisture sensitive film formed so as to cover the pair of electrodes. In this humidity sensor, when the humidity of the gas to be measured changes, the relative permittivity of the moisture sensitive film changes, and as a result, the capacitance between the pair of electrodes changes. This capacitance change is converted into a voltage by the CV conversion unit, and the converted voltage is output as a sensor output, and humidity is detected based on this.
特許文献1のような感湿膜を用いた湿度センサは、被測定ガスの温度、圧力、流量等の物理特性が安定している状態であれば、高い精度で湿度を測定することができる。従って、感湿膜を用いた湿度センサは、例えば、内燃機関の吸入口やエアフロメータ付近に設置して、吸入空気の湿度測定に用いるのには適している。 A humidity sensor using a moisture-sensitive film as in Patent Document 1 can measure humidity with high accuracy as long as physical characteristics such as temperature, pressure, and flow rate of a gas to be measured are stable. Therefore, a humidity sensor using a moisture-sensitive film is suitable for use in measuring the humidity of intake air, for example, installed near the intake port or air flow meter of an internal combustion engine.
しかし、絶対湿度の変化による内燃機関の燃焼の変化を予見するためには、気筒内に流入する時点での吸入空気の湿度を検知できることが望ましい。しかしながら、気筒内は、温度、圧力、流量等の物理特性の変化が大きい。感湿膜は、これら物理特性の変化の影響を受けやすいため、感湿膜を用いた湿度センサは、筒内湿度の測定には不向きである。 However, in order to predict a change in combustion of the internal combustion engine due to a change in absolute humidity, it is desirable to be able to detect the humidity of the intake air when it flows into the cylinder. However, changes in physical characteristics such as temperature, pressure, and flow rate are large in the cylinder. Since the moisture sensitive film is easily affected by changes in these physical characteristics, a humidity sensor using the moisture sensitive film is not suitable for measuring the in-cylinder humidity.
また、仮にエアフロメータ付近等の物理特性が安定している場所での湿度検出のためであっても、新たに湿度センサを設置することは、コスト低減の観点からは好ましいものではない。 Moreover, even if it is for humidity detection in the place where physical characteristics are stable, such as the vicinity of an air flow meter, it is not preferable from the viewpoint of cost reduction to newly install a humidity sensor.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、新たに湿度センサを追加することなく、筒内に流入した筒内ガスの湿度を検出することができるよう改良した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is an improved control device for an internal combustion engine that can detect the humidity of in-cylinder gas flowing into the cylinder without newly adding a humidity sensor. The purpose is to provide.
第1の発明は、上記の目的を達成するための内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の機関回転中、かつ、燃料無噴射の状態において、圧縮行程の下死点の筒内圧である第1筒内圧と、圧縮行程の上死点の筒内圧である第2筒内圧と、を取得する手段と、
吸入空気の温度を取得する手段と、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記内燃機関の圧縮比、及び、吸入空気の温度に応じて、気筒内に流入した筒内ガスの湿度を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする。
A first invention is a control device for an internal combustion engine for achieving the above object,
A first in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the bottom dead center of the compression stroke, and a second in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the top dead center of the compression stroke, while the engine of the internal combustion engine is rotating and without fuel injection; Means for obtaining
Means for obtaining the temperature of the intake air;
Estimating means for estimating the humidity of the in-cylinder gas flowing into the cylinder according to the first in-cylinder pressure, the second in-cylinder pressure, the compression ratio of the internal combustion engine, and the temperature of the intake air;
It is characterized by providing.
第2の発明は、第1の発明において、前記推定手段が、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、及び、前記圧縮比に応じて、前記筒内ガスの比熱比を算出し、
前記比熱比と前記吸入空気の温度とに応じて、前記筒内ガスの湿度を算出する
ことを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect, the estimating means comprises:
In accordance with the first in-cylinder pressure, the second in-cylinder pressure, and the compression ratio, a specific heat ratio of the in-cylinder gas is calculated,
The humidity of the in-cylinder gas is calculated according to the specific heat ratio and the temperature of the intake air.
第3の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の機関回転中、かつ、燃料無噴射状態において、圧縮行程の第1時点における筒内圧である第1筒内圧と、圧縮行程の第1時点とは異なる第2時点における筒内圧である第2筒内圧と、を取得する手段と、
吸入空気の温度を取得する手段と、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記第1時点の筒内容積、前記第2時点の筒内容積、及び、吸入空気の温度に応じて、気筒内に流入した筒内ガスの湿度を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする。
A third invention is a control device for an internal combustion engine,
During engine rotation of the internal combustion engine and no fuel injection, the first in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the first time point of the compression stroke and the in-cylinder pressure at the second time point that is different from the first time point of the compression stroke. Means for obtaining two in-cylinder pressures;
Means for obtaining the temperature of the intake air;
The humidity of the cylinder gas flowing into the cylinder according to the first cylinder pressure, the second cylinder pressure, the cylinder volume at the first time point, the cylinder volume at the second time point, and the temperature of the intake air Estimating means for estimating
It is characterized by providing.
第4の発明は、第3の発明において、前記推定手段が、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記第1時点の筒内容積、及び、前記第2時点の筒内容積に応じて、前記筒内ガスの比熱比を算出し、
前記比熱比と前記吸入空気の温度とに応じて、前記筒内ガスの湿度を算出する
ことを特徴とする。
In a fourth aspect based on the third aspect, the estimating means comprises:
According to the first cylinder pressure, the second cylinder pressure, the cylinder volume at the first time point, and the cylinder volume at the second time point, a specific heat ratio of the cylinder gas is calculated,
The humidity of the in-cylinder gas is calculated according to the specific heat ratio and the temperature of the intake air.
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明において、前記第1筒内圧及び前記第2筒内圧は、吸入空気温度の時間当たりの変化量が所定値より小さいこと、排気ガスの温度の時間当たりの変化量が所定値より小さいこと、及び、排気ガス温度が所定値より小さいこと、からなる条件群のうち、少なくとも1つの条件を満たす状態で取得されたものであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure are such that the amount of change per hour in the intake air temperature is smaller than a predetermined value, It is acquired in a state where at least one condition is satisfied among a group of conditions consisting of a change amount of temperature per time being smaller than a predetermined value and an exhaust gas temperature being smaller than a predetermined value. And
第6の発明は、第1から第5のいずれかの発明において、前記内燃機関は、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装置を備え、
前記第1筒内圧及び前記第2筒内圧は、EGRガスの還流が停止されている状態で取得されたものであることを特徴とする。
In a sixth aspect based on any one of the first to fifth aspects, the internal combustion engine includes an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas as EGR gas to the intake passage,
The first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure are acquired in a state where the recirculation of EGR gas is stopped.
本発明によれば、圧縮行程中の筒内圧を用いて、筒内に実際に流入した筒内ガスの湿度が推定される。これにより、湿度センサ等を別途設置することなく、物理特性変化の大きい気筒内についても、高い精度で湿度を把握することができる。 According to the present invention, the humidity of the in-cylinder gas that actually flows into the cylinder is estimated using the in-cylinder pressure during the compression stroke. Thereby, it is possible to grasp the humidity with high accuracy even in a cylinder having a large physical characteristic change without separately installing a humidity sensor or the like.
また、第4又は第5の発明によれば、より安定的な運転状態において取得された筒内圧に基づいて、湿度を推定することができる。従って、筒内ガスの湿度推定の精度をより高くすることができる。 Moreover, according to the 4th or 5th invention, humidity can be estimated based on the in-cylinder pressure acquired in the more stable driving | running state. Therefore, the accuracy of the humidity estimation of the in-cylinder gas can be further increased.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態.
[本実施の形態のシステム構成]
図1は本発明の実施の形態のシステムの全体構成について説明するための模式図である。図1のシステムは内燃機関2を有している。内燃機関2は、車両に搭載され用いられる。内燃機関2は複数の気筒4を有している。複数の気筒4の少なくとも1の気筒には筒内圧センサ6が設置されている。筒内圧センサ6は気筒内の圧力に応じた出力を発するセンサであり、これにより筒内圧を検知することができる。また内燃機関2のクランク軸近傍にはクランク角センサ8が設置されている。クランク角センサ8の出力によれば、クランク軸の回転位置(クランク角)や機関回転数(機関回転速度)などを検知することができる。
Embodiment.
[System configuration of the present embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of a system according to an embodiment of the present invention. The system of FIG. 1 has an internal combustion engine 2. The internal combustion engine 2 is mounted and used in a vehicle. The internal combustion engine 2 has a plurality of cylinders 4. An in-
内燃機関2の各気筒4の吸気ポートには、吸気マニホールドを介して吸気管10が連通している。吸気管10には、エアフロメータや、温度センサ12が設置されている。温度センサ12の出力によれば、吸入空気の温度(吸気温度)を検知することができる。
An
内燃機関2の各気筒4の排気ポートには、排気マニホールドを介して排気管20が連通している。排気管20にはDOC(Diesel Oxidation Catalyst;ディーゼル酸化触媒)22等の触媒が設置されている。また排気管20には、温度センサ24及び空燃比センサ26等のセンサが設置されている。温度センサ24の出力によれば排気ガスの温度(排気温度)を検知することができる。また、空燃比センサ26の出力によれば排気ガスの空燃比を検知することができる。
An
また本実施の形態のシステムは制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30には、上述した筒内圧センサ6、クランク角センサ8、温度センサ12、24、空燃比センサ26等の各種センサと、インジェクタ等の各種アクチュエータが接続されている。ECU30は、それらの各センサの出力に基づき、所定の制御プログラムに従って各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関2の運転状態を制御することができる。
The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 30 as a control device. The
[本実施の形態のシステムによる絶対湿度の算出制御]
(絶対湿度の算出手法)
本実施の形態においてECU30が実行する制御には、筒内の絶対湿度の算出のための制御が含まれている。絶対湿度は以下のように算出される。
[Calculation control of absolute humidity by system of this embodiment]
(Absolute humidity calculation method)
The control executed by the
内燃機関2の回転中、かつ、燃料無噴射の状態においては、圧縮行程における筒内の気体の状態変化は、ポリトロープ変化とみなすことができ、PVκ=一定の関係が成立する。ここで、Pは筒内圧、Vは燃焼室の容積であり、κは比熱比である。 While the internal combustion engine 2 is rotating and in the state of no fuel injection, the state change of the gas in the cylinder during the compression stroke can be regarded as a polytropic change, and PV κ = a constant relationship is established. Here, P is the in-cylinder pressure, V is the volume of the combustion chamber, and κ is the specific heat ratio.
本実施の形態では、このPVκ=一定の関係を利用し、燃料無噴射の状態における圧縮行程下死点(以下「圧縮下死点」とも称する)の筒内圧P1と、圧縮行程上死点(以下「圧縮下死点」とも称する)の筒内圧P2と、内燃機関2の圧縮比とから比熱比κを検出する。 In the present embodiment, using this PV κ = constant relationship, the in-cylinder pressure P1 at the compression stroke bottom dead center (hereinafter also referred to as “compression bottom dead center”) in the state of no fuel injection, and the compression stroke top dead center The specific heat ratio κ is detected from the in-cylinder pressure P2 (hereinafter also referred to as “compression bottom dead center”) and the compression ratio of the internal combustion engine 2.
比熱比κは、PVκ=一定の関係から、次式(1)に基づき算出することができる。
κ=log(P2/P1)/log(圧縮比) ・・・・(1)
The specific heat ratio κ can be calculated based on the following formula (1) from the relationship PV κ = constant.
κ = log (P2 / P1) / log (compression ratio) (1)
ところで比熱比κは、絶対湿度と吸気温度と相関を有する。図2は、ある吸気温度における比熱比κと絶対湿度との関係を示す。図2において横軸は比熱比κ、縦軸は絶対湿度[g/kg]である。図2に示されるように、比熱比κは、絶対湿度が高くなるほど小さくなる。 Incidentally, the specific heat ratio κ has a correlation with absolute humidity and intake air temperature. FIG. 2 shows the relationship between the specific heat ratio κ and the absolute humidity at a certain intake air temperature. In FIG. 2, the horizontal axis represents the specific heat ratio κ, and the vertical axis represents the absolute humidity [g / kg]. As shown in FIG. 2, the specific heat ratio κ decreases as the absolute humidity increases.
また、比熱比κは吸気温度が高くなるほど小さくなる。このような吸気温度と比熱比κと絶対湿度との相関関係を用いることで、比熱比κと吸気温度とに応じて、絶対湿度を算出することができる。 Further, the specific heat ratio κ decreases as the intake air temperature increases. By using the correlation between the intake air temperature, the specific heat ratio κ, and the absolute humidity, the absolute humidity can be calculated according to the specific heat ratio κ and the intake air temperature.
具体的に、本実施の形態では、図2に示されるような比熱比κと絶対湿度との関係を、吸気温度ごとに、実験やシミュレーション等により求める。求められた、吸気温度と比熱比κと絶対湿度との関係は、マップ等として定め、ECU30に予め記憶しておく。
Specifically, in the present embodiment, the relationship between the specific heat ratio κ and absolute humidity as shown in FIG. 2 is obtained by experiment, simulation, or the like for each intake air temperature. The obtained relationship between the intake air temperature, the specific heat ratio κ, and the absolute humidity is determined as a map or the like and stored in advance in the
内燃機関2の運転中の制御においては、圧縮上死点と圧縮下死点とのそれぞれにおける筒内圧P1、P2と、吸気温度とがそれぞれ検出される。ECU30は、検出された筒内圧P1、P2と圧縮比から、比熱比κを算出し、比熱比κと吸気温度とから、マップに従って絶対湿度が算出される。
In the control during the operation of the internal combustion engine 2, the in-cylinder pressures P1 and P2 at the compression top dead center and the compression bottom dead center and the intake air temperature are respectively detected. The
(算出時の運転条件)
また本実施の形態では、以下(a)〜(d)の安定条件がすべて成立した時にのみ比熱比κの算出を行うものとする。
(a)EGR装置を有するシステムである場合には、EGRガスが気筒内に流入していないこと。
(b)吸気温度の時間当たりの変化量が基準値より小さいこと。
(c)排出される排気温度の時間当たりの変化量が基準値より小さいこと。
(d)排出される排気温度が基準値以内であること。
以上の条件を満たすことで、より安定的な運転条件下での絶対湿度の算出が可能となる。従って絶対湿度の算出精度を高めることができる。また、これらは安定的に絶対湿度を算出するための条件であるから、上記(b)〜(d)における各基準値は、絶対湿度の検出精度等を考慮して、適宜設定される値である。
(Operating conditions when calculating)
In the present embodiment, the specific heat ratio κ is calculated only when all the following stability conditions (a) to (d) are satisfied.
(A) In the case of a system having an EGR device, EGR gas does not flow into the cylinder.
(B) The amount of change in intake air temperature per hour is smaller than the reference value.
(C) The amount of change in the exhaust gas temperature per hour is smaller than the reference value.
(D) The exhaust gas temperature to be discharged is within a reference value.
Satisfying the above conditions makes it possible to calculate absolute humidity under more stable operating conditions. Therefore, the calculation accuracy of absolute humidity can be improved. Since these are conditions for stably calculating the absolute humidity, the reference values in the above (b) to (d) are values set appropriately in consideration of the detection accuracy of the absolute humidity and the like. is there.
図3は、本発明の実施の形態においてECU30が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図3のルーチンは、内燃機関2の運転中の一定期間ごとに繰り返し実行されるルーチンである。図3のルーチンでは、まず、内燃機関2が回転中であるか否かが判別される(S102)。内燃機関2が回転中であることが認められない場合、今回の処理はこのまま終了する。
FIG. 3 is a flowchart for illustrating a control routine executed by
一方、S102において機関回転中であることが認められると、次に、現在、燃料無噴射の状態であるか否かが判別される(S104)。燃料無噴射の状態であることが認められない場合には、今回の処理はこのまま終了する。 On the other hand, if it is determined in S102 that the engine is rotating, it is next determined whether or not there is no fuel injection (S104). If it is not recognized that there is no fuel injection, the current process ends.
一方、S104において燃料無噴射の状態であることが認められた場合には、次に、安定条件が成立するか否かが判別される(S106)。安定条件は、上述した(a)〜(d)の条件である。上記(a)〜(d)の全てが成立しない場合には、今回の処理はこのまま終了する。 On the other hand, if it is determined in S104 that there is no fuel injection, it is next determined whether or not a stable condition is satisfied (S106). The stability conditions are the conditions (a) to (d) described above. If all of the above (a) to (d) are not established, the current process ends as it is.
一方、S106において安定条件の成立が認められた場合、次に、吸気温度が取得される(S108)。吸気温度は、内燃機関2の吸気管10に設置された温度センサ12の出力に基づいて取得される。
On the other hand, if the establishment of the stable condition is recognized in S106, the intake air temperature is then acquired (S108). The intake air temperature is acquired based on the output of the
次に、筒内圧P1が圧縮下死点のタイミングで取得され、筒内圧P2が圧縮上死点のタイミングで取得される(S110)。これらの取得タイミングはクランク角センサ8の出力に基づきECU30において検知される。また筒内圧P1、P2はそれぞれ筒内圧センサ6の出力に基づいて取得される。
Next, the in-cylinder pressure P1 is acquired at the timing of compression bottom dead center, and the in-cylinder pressure P2 is acquired at the timing of compression top dead center (S110). These acquisition timings are detected by the
次に、比熱比κが演算される(S112)。比熱比κは、上記式(1)に、筒内圧P1,P2を代入することで算出することができる。演算式(1)は予めECU30に記憶されている。
Next, the specific heat ratio κ is calculated (S112). The specific heat ratio κ can be calculated by substituting the in-cylinder pressures P1 and P2 into the above equation (1). The arithmetic expression (1) is stored in the
次に、絶対湿度が演算される(S114)。絶対湿度は、予めECU30に記憶されたマップに従って、S108において取得された吸気温度と、S112において演算された比熱比κに応じて求められる。その後今回の処理は終了する。
Next, the absolute humidity is calculated (S114). The absolute humidity is determined according to the intake air temperature acquired in S108 and the specific heat ratio κ calculated in S112 according to a map stored in the
以上説明したように、本実施の形態によれば、圧縮下死点の筒内圧と圧縮上死点の筒内圧とに基づいて、気筒内の絶対湿度を算出することができる。従って、新たに湿度センサ等を設置することなく、筒内ガスの湿度状態を推定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the absolute humidity in the cylinder can be calculated based on the cylinder pressure at the compression bottom dead center and the cylinder pressure at the compression top dead center. Therefore, the humidity state of the in-cylinder gas can be estimated without newly installing a humidity sensor or the like.
上記の手法により算出された絶対湿度は、例えば、NOx濃度の推定を行う場合に利用し、推定精度を向上させることができる。図4は、絶対湿度と、NOx濃度と、推定誤差とについて説明するための図であり、図4において横軸は絶対湿度[g/kg]、縦軸はNOx濃度[ppm]又は推定誤差[%]を表している。図4において、実線(a)は実際のNOx濃度、破線(b)は推定NOx濃度、実線(c)は推定誤差を表している。 The absolute humidity calculated by the above method can be used, for example, when estimating the NOx concentration, and the estimation accuracy can be improved. FIG. 4 is a diagram for explaining the absolute humidity, the NOx concentration, and the estimation error. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the absolute humidity [g / kg], and the vertical axis indicates the NOx concentration [ppm] or the estimation error [ %]. In FIG. 4, a solid line (a) represents an actual NOx concentration, a broken line (b) represents an estimated NOx concentration, and a solid line (c) represents an estimation error.
図4に示されるように、実際のNOx濃度(実線(a))と、推定NOx濃度(破線(b))との間には、絶対湿度の影響によるずれが生じる。具体的に推定湿度は、実NOx濃度と推定NOx濃度が一致する標準湿度(ここでは、10.7[g/kg])を境に、絶対湿度が標準湿度より低い場合には、実NOx濃度より低くなり、絶対湿度が標準湿度より高い場合には、実NOx濃度よりも高くなる。そして、この誤差は、実線(c)に示されるように、標準湿度からの湿度差が大きくなるにつれて大きくなっていることが判る。 As shown in FIG. 4, a deviation due to the influence of absolute humidity occurs between the actual NOx concentration (solid line (a)) and the estimated NOx concentration (broken line (b)). Specifically, the estimated humidity is the actual NOx concentration when the absolute humidity is lower than the standard humidity at the standard humidity (here 10.7 [g / kg]) where the actual NOx concentration and the estimated NOx concentration match. If the absolute humidity is higher than the standard humidity, the actual NOx concentration is higher. And it turns out that this error becomes large as the humidity difference from standard humidity becomes large, as shown by the continuous line (c).
図4に示されるように、実NOx濃度と推定NOx濃度との誤差は、絶対湿度と相関を有している。従って、この相関関係に基づき、絶対湿度と、推定NOx濃度に対する補正値との関係を、予め求めておくことで、絶対湿度に応じてNOx濃度推定値を補正することができる。これにより高い精度でNOx濃度を検知することができる。 As shown in FIG. 4, the error between the actual NOx concentration and the estimated NOx concentration has a correlation with absolute humidity. Therefore, the NOx concentration estimated value can be corrected according to the absolute humidity by obtaining in advance the relationship between the absolute humidity and the correction value for the estimated NOx concentration based on this correlation. As a result, the NOx concentration can be detected with high accuracy.
また、本実施の形態により算出される絶対湿度と、エアフロメータの湿り空気流量とから、乾燥空気流量を算出することができる。例えば、現状のEGR制御は、実際には酸素量制御ではなく、湿り空気量制御となっている。しかし、酸素量は、湿り空気量に必ずしも連動して変化しない。一方、酸素量は、乾燥空気量に連動して変化する。従って、乾燥空気流量が算出できれば、乾燥空気量に基づいてEGR制御を実行することができ、酸素量に応じたEGR制御が可能となる。これにより湿度変化によるNOx量の変化を抑制することができる。 Further, the dry air flow rate can be calculated from the absolute humidity calculated by the present embodiment and the humid air flow rate of the air flow meter. For example, the current EGR control is actually wet air amount control, not oxygen amount control. However, the amount of oxygen does not necessarily change in conjunction with the amount of humid air. On the other hand, the amount of oxygen changes in conjunction with the amount of dry air. Therefore, if the dry air flow rate can be calculated, EGR control can be executed based on the dry air amount, and EGR control corresponding to the oxygen amount can be performed. Thereby, the change of the NOx amount due to the humidity change can be suppressed.
また例えば、内燃機関の気筒の湿度は、排気系において発生する凝縮水量に影響する。上記のように算出された気筒の湿度を利用することで、凝縮水の推定モデルを湿度によって補正することができる。従って、凝縮水による部品の腐食等を低減することができる。また上記のように、乾燥空気量を算出することができることから、湿度によるエミッション変化等を低減することができる。 For example, the humidity of the cylinder of the internal combustion engine affects the amount of condensed water generated in the exhaust system. By using the humidity of the cylinder calculated as described above, the estimated model of condensed water can be corrected by the humidity. Therefore, corrosion of parts due to condensed water can be reduced. Moreover, since the amount of dry air can be calculated as described above, it is possible to reduce the emission change due to humidity.
なお、本実施の形態では、吸気温度を検出するための温度センサ12が吸気管10に設置されている場合について説明した。しかし、本発明において、吸気温度の検出位置はこれに限定されるものではなく、例えば吸気マニホールド、吸気ポート、エアフロメータ等、他の部分に設置されているものであってもよい。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、内燃機関2の排気管20にDOC22が設置されている場合について説明した。しかし、本発明において排気管20に設置される触媒はこれに限られるものではなく、例えば、DOC22の他に、尿素SCRシステム等、他の触媒が設置されているものであってもよい。また、内燃機関2がガソリンエンジンである場合にも、それに応じた触媒が設置されていればよい。また設置されるセンサの種類についても、温度センサ24や空燃比センサ26に限られず、例えばNOxセンサやPMセンサ等が設置されている構成であってもよい。また、各種センサの設置位置についても、実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、圧縮下死点の筒内圧P1と圧縮上死点の筒内圧P2と、圧縮比とを用いて比熱比κを算出する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、圧縮行程の異なる2点における筒内圧を用いて、比熱比κを算出するものであってもよい。 In the present embodiment, the case where the specific heat ratio κ is calculated using the in-cylinder pressure P1 at the compression bottom dead center, the in-cylinder pressure P2 at the compression top dead center, and the compression ratio has been described. However, the present invention is not limited to this, and the specific heat ratio κ may be calculated using the in-cylinder pressure at two points having different compression strokes.
具体的に、比熱比κは、圧縮行程における第1時点の筒内圧を筒内圧P01、第2時点における筒内圧を第2筒内圧P02とし、第1時点の筒内容積をV01、第2時点の筒内容積をV02とすると、次式(2)により求めることができる。
κ=log(P02/P01)/log(V02/V01) ・・(2)
Specifically, the specific heat ratio κ is defined as the cylinder pressure P01 at the first time point in the compression stroke, the cylinder pressure P02 at the second time point, the cylinder pressure P02 at the second time point, the cylinder volume at the first time point V01, and the second time point. Assuming that the in-cylinder volume is V02, it can be obtained by the following equation (2).
κ = log (P02 / P01) / log (V02 / V01) (2)
第1時点、第2時点の筒内容積V1、V2は、クランク角センサ8の出力に基づき検出される気筒内のピストンの位置に応じて求めることができる。上記(2)式により算出された比熱比κを用いて、同様に、マップに従って絶対湿度を算出することができる。
The in-cylinder volumes V1 and V2 at the first time point and the second time point can be obtained according to the position of the piston in the cylinder detected based on the output of the
また、本実施の形態では、比熱比κと、吸気温度と、絶対湿度との関係を定めたマップを予めECU30に記憶しておき、このマップに従って絶対湿度を算出する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、圧縮下死点、圧縮上死点の筒内圧P1、P2とから算出される比熱比κと、吸気温度、絶対湿度とは相関関係を有する。従って、筒内圧P1,P2や、筒内圧の比P2/P1等も、吸気温度、絶対湿度と相関関係を有する。従って、例えば、圧縮下死点、圧縮上死点の筒内圧P1と、P2と、吸気温度と、絶対湿度との関係を予め定めておいて、比熱比を算出せずに、絶対湿度を算出するものとしてもよい。また、筒内圧P1とP2との比と、吸気温度、絶対湿度との関係から、比熱比を算出せずに絶対湿度を算出するものとしてもよい。
Further, in the present embodiment, a case has been described in which a map that defines the relationship among the specific heat ratio κ, the intake air temperature, and the absolute humidity is stored in the
これは、上死点、下死点の筒内圧P1,P2を用いず、圧縮行程の2点の筒内圧を用いる場合でも同様である。この場合にも、例えば、2点の筒内圧の比(P02/P01)と、筒内容積の比(V02/V01)と、吸気温度、絶対湿度との関係から、比熱比を算出せずに、絶対湿度を算出するものとしてもよい。また筒内圧の比と筒内容積の比を用いるものに限らず、2点の筒内圧P01、P02と、筒内容積V01、V02と、吸気温度とをパラメータとして、絶対湿度を直接算出するものであってもよい。 The same applies to the case where the cylinder pressures P1 and P2 at the top dead center and the bottom dead center are not used, and the cylinder pressures at two points in the compression stroke are used. Also in this case, for example, without calculating the specific heat ratio from the relationship between the ratio of the in-cylinder pressure (P02 / P01), the ratio of the in-cylinder volume (V02 / V01), the intake air temperature, and the absolute humidity. The absolute humidity may be calculated. The absolute humidity is directly calculated not only using the ratio of the in-cylinder pressure and the ratio of the in-cylinder volume but using two in-cylinder pressures P01 and P02, the in-cylinder volumes V01 and V02, and the intake air temperature as parameters. It may be.
その他についても、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In other cases, in the above embodiment, when the number of each element, quantity, quantity, range, etc. is mentioned, unless otherwise specified or clearly specified in principle, that number The invention is not limited to the number mentioned. The structures, steps, and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
2 内燃機関
4 気筒
6 筒内圧センサ
8 クランク角センサ
10 吸気管
12 温度センサ
20 排気管
22 DOC
24 温度センサ
26 空燃比センサ
30 ECU
2 Internal combustion engine 4
24
Claims (6)
吸入空気の温度を取得する手段と、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記内燃機関の圧縮比、及び、吸入空気の温度に応じて、気筒内に流入した筒内ガスの湿度を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A first in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the bottom dead center of the compression stroke, and a second in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the top dead center of the compression stroke, while the engine of the internal combustion engine is rotating and without fuel injection; Means for obtaining
Means for obtaining the temperature of the intake air;
Estimating means for estimating the humidity of the in-cylinder gas flowing into the cylinder according to the first in-cylinder pressure, the second in-cylinder pressure, the compression ratio of the internal combustion engine, and the temperature of the intake air;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、及び、前記圧縮比に応じて、前記筒内ガスの比熱比を算出し、
前記比熱比と前記吸入空気の温度とに応じて、前記筒内ガスの湿度を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The estimation means includes
In accordance with the first in-cylinder pressure, the second in-cylinder pressure, and the compression ratio, a specific heat ratio of the in-cylinder gas is calculated,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the humidity of the in-cylinder gas is calculated according to the specific heat ratio and the temperature of the intake air.
吸入空気の温度を取得する手段と、
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記第1時点の筒内容積、前記第2時点の筒内容積、及び、吸入空気の温度に応じて、気筒内に流入した筒内ガスの湿度を推定する推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 During engine rotation of the internal combustion engine and no fuel injection, the first in-cylinder pressure that is the in-cylinder pressure at the first time point of the compression stroke and the in-cylinder pressure at the second time point that is different from the first time point of the compression stroke. Means for obtaining two in-cylinder pressures;
Means for obtaining the temperature of the intake air;
The humidity of the cylinder gas flowing into the cylinder according to the first cylinder pressure, the second cylinder pressure, the cylinder volume at the first time point, the cylinder volume at the second time point, and the temperature of the intake air Estimating means for estimating
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記第1筒内圧、前記第2筒内圧、前記第1時点の筒内容積、及び、前記第2時点の筒内容積に応じて、前記筒内ガスの比熱比を算出し、
前記比熱比と前記吸入空気の温度とに応じて、前記筒内ガスの湿度を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 The estimation means includes
According to the first cylinder pressure, the second cylinder pressure, the cylinder volume at the first time point, and the cylinder volume at the second time point, a specific heat ratio of the cylinder gas is calculated,
The control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the humidity of the in-cylinder gas is calculated according to the specific heat ratio and the temperature of the intake air.
前記第1筒内圧及び前記第2筒内圧は、EGRガスの還流が停止されている状態で取得されたものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage as EGR gas,
6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure are acquired in a state in which the recirculation of EGR gas is stopped. Control device.
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