JP2014206103A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、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、内燃機関におけるセンサ個数の削減などを目的として、排気ガスに含まれるNOxの量(以下、単にNOx量という。)を運転状態に基づいて推定する方法が知られている。例えば特許文献1には、エンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて燃焼時の筒内温度を算出し、この筒内温度を用いてNOx量を推定する方法が開示されている。この方法において燃焼時の筒内温度を用いる理由は、燃焼時の筒内温度が高いほどNOx量が増加し、燃焼時の筒内温度が低いほどNOx量が減少するという特性(拡大ゼルドビッチ機構)があるからである。この特性を利用することで、NOx量の推定値を算出することができる。 Conventionally, for the purpose of reducing the number of sensors in an internal combustion engine, a method for estimating the amount of NOx contained in exhaust gas (hereinafter simply referred to as NOx amount) based on the operating state is known. For example, Patent Document 1 discloses a method of calculating the in-cylinder temperature during combustion based on the engine speed and the fuel injection amount, and estimating the NOx amount using this in-cylinder temperature. The reason for using the in-cylinder temperature during combustion in this method is that the NOx amount increases as the in-cylinder temperature during combustion increases, and the NOx amount decreases as the in-cylinder temperature during combustion decreases (enlarged Zeldovic mechanism). Because there is. By utilizing this characteristic, an estimated value of the NOx amount can be calculated.
また、特許文献1には、上記の推定値が所定の目標値になるように、燃料の噴射時期を補正する制御が開示されている。具体的には、目標値より推定値が高い場合には、燃料の噴射時期を遅角する。これにより、筒内温度が低下して、NOx量が減少する。一方、目標値より推定値が低い場合には、燃料の噴射時期を進角する。これにより、筒内温度が上昇して、NOx量が増加する。このように燃料の噴射時期を補正することで、筒内温度を変化させ、NOx量を目標値に近づけている。この結果、NOx量が目標値から離れることで引き起こされる、燃費の悪化とディーゼル機関における微粒子物質の発生量の増加とを抑制することができる。 Patent Document 1 discloses control for correcting the fuel injection timing so that the estimated value becomes a predetermined target value. Specifically, when the estimated value is higher than the target value, the fuel injection timing is retarded. As a result, the in-cylinder temperature decreases and the amount of NOx decreases. On the other hand, when the estimated value is lower than the target value, the fuel injection timing is advanced. As a result, the in-cylinder temperature rises and the amount of NOx increases. By correcting the fuel injection timing in this way, the in-cylinder temperature is changed, and the NOx amount is brought close to the target value. As a result, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption and increase in the amount of particulate matter generated in the diesel engine caused by the NOx amount being away from the target value.
ところで、NOx量に影響を与える要因として、新気に含まれる水分量(以下、湿度という。)、燃料性状の違い、そして燃料噴射弁の噴射特性のバラツキなどがある。しかしながら、上記のNOx量を推定する方法では、これらの要因が反映されていない。このため、実際のNOx量と上記の推定値との間にズレが生じてしまう恐れがある。 By the way, factors that affect the amount of NOx include the amount of moisture contained in fresh air (hereinafter referred to as humidity), differences in fuel properties, and variations in the injection characteristics of the fuel injection valve. However, these factors are not reflected in the above method for estimating the amount of NOx. For this reason, there is a possibility that a deviation will occur between the actual NOx amount and the estimated value.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、NOx量の推定精度を向上させ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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can improve the estimation accuracy of the NOx amount.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃焼により発生したNOx量を推定するNOx量推定手段と、
前記筒内圧に基づいて、筒内温度を算出する筒内温度算出手段と、
前記内燃機関の運転領域ごとに、前記内燃機関の運転状態に基づいて設定されている基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分を算出する筒内温度の差分量算出手段と、
前記差分に基づいて、NOx補正量を算出するNOx補正量算出手段と、
前記NOx補正量によって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正する推定NOx量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
A control device for an internal combustion engine comprising: a fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine;
NOx amount estimating means for estimating the amount of NOx generated by combustion based on the operating state of the internal combustion engine;
In-cylinder temperature calculating means for calculating an in-cylinder temperature based on the in-cylinder pressure;
In-cylinder temperature difference amount calculating means for calculating a difference between a reference in-cylinder temperature set based on an operating state of the internal combustion engine and an actual in-cylinder temperature for each operation region of the internal combustion engine;
NOx correction amount calculating means for calculating a NOx correction amount based on the difference;
Estimated NOx amount correcting means for correcting the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means by the NOx correction amount;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記筒内温度の差分量算出手段は、減速フューエルカット時の運転領域における差分と、軽負荷運転領域における差分とを算出し、
前記NOx補正量算出手段は、前記減速フューエルカット時の運転領域における差分から第1のNOx補正量を算出し、前記第1のNOx補正量と前記軽負荷運転領域における差分とに基づいて第2のNOx補正量を算出し、
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量と前記第2のNOx補正量との少なくとも1つによって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The in-cylinder temperature difference amount calculating means calculates the difference in the operation region at the time of the deceleration fuel cut and the difference in the light load operation region,
The NOx correction amount calculating means calculates a first NOx correction amount from a difference in the operation region at the time of the deceleration fuel cut, and a second NOx correction amount is calculated based on the first NOx correction amount and the difference in the light load operation region. NOx correction amount of
The estimated NOx amount correcting means corrects the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means by at least one of the first NOx correction amount and the second NOx correction amount.
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記筒内温度の差分量算出手段は、中高負荷運転領域における差分を算出する手段を含み、
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量と前記軽負荷運転領域における差分とに代えて、前記中高負荷運転領域における差分から前記第2のNOx補正量を算出する手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the second invention, wherein
The in-cylinder temperature difference amount calculating means includes means for calculating a difference in the middle and high load operation region,
The estimated NOx amount correction means includes means for calculating the second NOx correction amount from the difference in the medium-high load operation region instead of the first NOx correction amount and the difference in the light load operation region. It is characterized by.
また、第4の発明は、第2または第3の発明において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃料の噴射時期を決定する噴射時期決定手段と、
前記第2のNOx補正量に基づいて、前記噴射時期決定手段により決定された燃料の噴射時期を進角補正する噴射時期進角手段と、をさらに備え、
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量によって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正することを特徴とする。
Moreover, 4th invention is 2nd or 3rd invention,
Injection timing determining means for determining the fuel injection timing based on the operating state of the internal combustion engine;
Injection timing advance means for advancing the fuel injection timing determined by the injection timing determination means based on the second NOx correction amount;
The estimated NOx amount correcting means corrects the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means with the first NOx correction amount.
第1乃至第3の発明によれば、推定されたNOx量を直接補正することができる。この結果、推定されたNOx量と実際のNOx量とを近づけることができる。 According to the first to third inventions, the estimated NOx amount can be directly corrected. As a result, the estimated NOx amount and the actual NOx amount can be brought close to each other.
第4の発明によれば、燃料の噴射時期を進角することで筒内温度を上昇させることができる。筒内温度を上昇させれば排気ガスに含まれるNOx量も増加させることができ、排気ガスに含まれるNOx量を適切な比率にすることができる。 According to the fourth invention, the in-cylinder temperature can be raised by advancing the fuel injection timing. If the in-cylinder temperature is raised, the amount of NOx contained in the exhaust gas can be increased, and the amount of NOx contained in the exhaust gas can be set to an appropriate ratio.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のシステムの構成を説明するための概略構成図である。図1に示すシステムは、エンジン10を備える。エンジン10は、4つの気筒27を備えたディーゼル機関である。エンジン10の気筒数や気筒配置は特に限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of the system according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an
エンジン10の各気筒27の吸気ポートには、吸気マニホールド20が接続されている。吸気マニホールド20には、気筒27から上流に向かって、インタークーラ18、コンプレッサ16、エアフローセンサ14が順次設けられている。エアフローセンサ14側から新気が取り入れられ、吸気マニホールド20を介して各気筒27へと新気が供給される。
An
エンジン10は、燃料タンク22と、コモンレールシステム24を備えている。エンジン10の各気筒27には、コモンレールシステム24の燃料噴射弁26が1つずつ配置されている。コモンレールシステム24により、燃料タンク22から得た燃料が各気筒内に噴射される。コモンレールシステム24は、1燃焼サイクル中に複数のタイミングで燃料噴射(各タイミングがパイロット、メインなどと呼ばれる、いわゆるマルチ噴射)が可能なシステムである。コモンレールシステム24は、噴射量の変更、噴射時期の進角遅角、噴射回数の変更が可能な構成である。
The
エンジン10の各気筒27には、燃焼時の気筒27内の圧力を測定するために、筒内圧センサ28が1つずつ設けられている。
Each
エンジン10の各気筒27の排気ポートには、排気マニホールド30が接続されている。排気マニホールド30は、タービン32を介して、排気通路33に接続している。排気通路33には、タービン32から下流に向かって、DOC(Diesel Oxidation Catalyst)34、DPR(Diesel Particulate active-Reduction)36、第1のSCR(Selective Catalytic Reduction)38、第2のSCR48、そしてアンモニア酸化用触媒(ASC)50が設けられている。DOC34は、排気ガス中のHC、CO、そしてNOを酸化するために設けられている。DPR36は、排気ガス中の粒子状物質(以下、PMという。)を捕集して燃焼除去するために設けられている。第1のSCR38及び第2のSCR48は、排気ガスに含まれるNOxを除去するために設けられている。ASC50は、アンモニアが外部に排出されないようにするために設けられている。
An
DPR36と第1のSCR38との間には、尿素水噴射弁42が設けられる。尿素水噴射弁42は、内部に尿素水を蓄える尿素水タンク44と供給ポンプ(不図示)を介して接続されている。尿素水タンク44内の尿素水は、供給ポンプを駆動することで、尿素水噴射弁42から第1のSCR38に向かって噴射される。噴射された尿素水に含まれる尿素は、第1のSCR38内でアンモニアに加水分解される。このアンモニアが排気ガス中のNOxと反応し、水と窒素とが発生する。このようにして、第1のSCR38内でNOxを浄化することができる。また、ASC50の下流の排気通路33には、NOxセンサ40が設けられている。NOxセンサ40は、尿素水噴射量のフィードバック制御を行うために設けられている。さらに、排気通路33には、排気温度センサ46が各所に取り付けられている。
A urea
本実施形態のシステムの構成は、ECU(Engine Control Unit)100を備えている。ECU100の入力側には、エアフローセンサ14、筒内圧センサ28、そしてNOxセンサ40、排気温度センサ46が接続されている。エアフローセンサ14は、吸入空気量に応じた信号を出力する。筒内圧センサ28は、気筒27内の圧力(筒内圧)に応じた信号を出力する。NOxセンサ40は、第1のASC50を通過した後の排気ガス中のNOx濃度に応じた信号を出力する。加えて、ECU100の入力側には、エンジン10に設けられているセンサである、クランク角センサ(不図示)が接続されている。クランク角センサは、エンジン回転数に応じた信号を出力する。
The system configuration of this embodiment includes an ECU (Engine Control Unit) 100. An
ECU100の出力側には、燃料噴射弁26と尿素水噴射弁42とが接続されている。ECU100は、燃料噴射弁26の開弁時期を調節して、燃料噴射量及び燃料の噴射時期を制御することができる。ECU100は、尿素水噴射弁42の開弁時期を調節して、尿素水噴射量を制御することができる。
A
本実施形態のエンジン10では、排気ガスに含まれるNOxとPMとの比率を調整するために、燃料の噴射時期の制御が行われる。以下に、燃料の噴射時期の制御により、排気ガスに含まれるNOxとPMとがどのように変化するかを詳述する。
In the
ECU100が燃料の噴射時期を進角することにより、燃焼時の筒内温度が上昇する。この結果、排気ガスに含まれるNOxの量(NOx量)は増加して、そのガスに含まれるPMの量(PM量)は減少する。対して、ECU100が燃料の噴射時期を遅角することにより、燃焼時の筒内温度が下降する。この結果、NOx量は減少して、PM量は増加する。このように、ECU100が燃料の噴射時期を制御して、筒内温度を変化させることにより、排気ガスに含まれるNOxとPMとを調節している。
As
このため、燃料の噴射時期を制御するための指標として、ECU100にはNOx量の目標値が設定されている。この目標値に実際のNOx量を近づけることで、排気ガスに含まれるNOx量とPM量とのどちらか一方が過剰になることを防止できる。ところが、実際のNOx量を検出することができるセンサがエンジン10には取り付けられていない。NOxセンサ40は、第1のSCR38及び第2のSCR48の下流に設けられている。このため、NOxセンサ40が検出する排気ガス中のNOx量は、NOxを除去した後に検出されるものである。従って、NOxセンサ40は、燃焼により発生したガスに含まれるNOxの量を検出できるものではない。
Therefore, a target value for the NOx amount is set in the
そこで、本実施形態におけるエンジン10では、燃焼により発生したガスに含まれるNOxの量を運転状態に基づいて推定する方法を採用している。この方法によれば、例えばエンジン回転数、燃料噴射量、そして吸入空気量などに基づいて、NOx量を推定することができる。
Therefore, the
しかしながら、上記の方法では、NOx量に影響を与える要因である、気筒27に吸入される新気に含まれている水分量(湿度)、燃料タンク22に供給される燃料性状、例えば軽油のセタン価の違い、そして燃料噴射弁26における噴射系バラツキについて反映できていない。このため、これらの要因がNOx量に影響することで、実際のNOx量と推定されたNOx量との間にズレが生じる恐れがある。なお、ここでいう噴射系バラツキとは、燃料噴射弁26の噴射特性によるバラツキである。具体的には、噴射量のバラツキ、噴射時期のバラツキなどがある。
However, in the above method, the amount of moisture (humidity) contained in the fresh air sucked into the
上記のズレを生じさせる要因について考察した結果、エンジン10の運転領域によってそれぞれの要因による影響の度合いが異なることがわかった。以下に図2及び図3を用いてこの考察について詳述する。
As a result of considering the factors causing the above-described deviation, it has been found that the degree of influence of each factor differs depending on the operating region of the
図2は、本実施形態におけるエンジン10の運転領域について示す図である。図2において、縦軸は軸トルクTeを、横軸はエンジン回転数Neをそれぞれ示している。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation region of the
図2にAで示す領域は、減速フューエルカット時の運転領域である。減速フューエルカット時の運転領域は、車両が減速をしているときの領域であり、燃料噴射弁26からの燃料噴射は行われていない。
A region indicated by A in FIG. 2 is an operation region during deceleration fuel cut. The operation region at the time of deceleration fuel cut is a region when the vehicle is decelerating, and fuel injection from the
図2にBで示す領域は、軽負荷運転領域である。軽負荷運転領域では、燃料の噴射時期の進角によって予混合燃焼が行われている。軽負荷運転領域には、アイドリング時の運転領域などが含まれる。 A region indicated by B in FIG. 2 is a light load operation region. In the light load operation region, premixed combustion is performed according to the advance angle of the fuel injection timing. The light load operation region includes an operation region during idling.
図2にCで示す領域は、中高負荷運転領域である。中高負荷運転領域では、燃料の噴射時期の進角によって拡散燃焼が行われる。拡散燃焼時には、メイン噴射とは別に、必要に応じてパイロット噴射が行われる。 A region indicated by C in FIG. 2 is a medium to high load operation region. In the middle and high load operation region, diffusion combustion is performed by the advance angle of the fuel injection timing. During diffusion combustion, pilot injection is performed as necessary separately from the main injection.
次に、図3を用いて、湿度、燃料性状、噴射系バラツキが、それぞれどの運転領域でNOx量に影響を与えているのかを説明する。図3は、運転領域ごとにNOx量に影響を与える要因を切り分けたことを示す図である。 Next, with reference to FIG. 3, it will be described in which operating region the humidity, fuel properties, and injection system variation affect the NOx amount. FIG. 3 is a diagram showing that factors that affect the NOx amount are separated for each operation region.
図3に示すように、減速フューエルカット時の運転領域(図2における領域A)では、湿度の影響が顕著になることがわかった。これは、減速フューエルカット時には燃料噴射が行われないため、新気に含まれている水分の影響が高くなるためである。 As shown in FIG. 3, it was found that the influence of humidity becomes significant in the operation region (region A in FIG. 2) at the time of deceleration fuel cut. This is because fuel injection is not performed at the time of the deceleration fuel cut, so that the influence of moisture contained in fresh air becomes high.
図3に示すように、軽負荷運転領域(図2における領域B)では、湿度の影響と、セタン価及び噴射系バラツキの影響とが顕著になることがわかった。 As shown in FIG. 3, it was found that in the light load operation region (region B in FIG. 2), the influence of humidity and the influence of cetane number and injection system variation become significant.
図3に示すように、中高負荷運転領域(図2における領域C)では、セタン価及び噴射系バラツキの影響が顕著になることがわかった。 As shown in FIG. 3, it was found that the influence of the cetane number and the variation in the injection system becomes significant in the medium and high load operation region (region C in FIG. 2).
このように、NOx量に与える影響である、湿度の影響と、セタン価及び噴射系バラツキの影響とは、運転領域ごとに切り分けられることがわかった。そこで、本実施形態では、湿度の影響と、セタン価及びハードのバラツキの影響とを把握するために、上記3つの運転領域ごとに筒内圧センサ28が検出した筒内圧から筒内温度を算出する。そして、この筒内温度を用いて、最終的には、実際のNOx量と推定されたNOx量とを近づけるための処理を行う。以下に、この処理の具体的な内容について、図4乃至図10を用いて説明する。
Thus, it has been found that the influence of humidity, which is an influence on the amount of NOx, and the influence of cetane number and injection system variation can be separated for each operation region. Therefore, in the present embodiment, in-cylinder temperature is calculated from the in-cylinder pressure detected by the in-
図4は、減速フューエルカット時の運転領域において、1燃焼サイクル中の筒内温度と、推定ベースとを比較した図である。図4において、縦軸は筒内温度を、横軸はクランク角を示している。図4に実線で示されているのは推定ベースである。推定ベースとは、ECU100にあらかじめ設定されているその運転領域における基準の筒内温度である。図4に破線で示されているのは、減速フューエルカット時に検出された筒内圧から算出される実際の筒内温度である。
FIG. 4 is a diagram comparing the in-cylinder temperature during one combustion cycle and the estimated base in the operation region at the time of deceleration fuel cut. In FIG. 4, the vertical axis represents the in-cylinder temperature, and the horizontal axis represents the crank angle. A solid line in FIG. 4 shows an estimation base. The estimated base is a reference in-cylinder temperature in the operation region set in advance in the
図4には、基準の筒内温度と実際の筒内温度とのそれぞれのピークにおける差分が、Xで示されている。Xで示されるこの差分は、基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分である筒内温度変化量Xである。減速フューエルカット時の運転領域で算出される筒内温度変化量Xは、湿度の影響分が数値化されたものに相当する。これは、図3で説明したように、減速フューエルカット時には、NOx量のズレの原因として湿度の影響が顕著になるからである。筒内温度変化量Xを算出することにより、NOx量のズレのうち、湿度の影響分を把握することができる。 In FIG. 4, X represents the difference in each peak between the reference in-cylinder temperature and the actual in-cylinder temperature. This difference indicated by X is an in-cylinder temperature change amount X that is a difference between the reference in-cylinder temperature and the actual in-cylinder temperature. The in-cylinder temperature change amount X calculated in the operation region at the time of deceleration fuel cut corresponds to a value obtained by quantifying the influence of humidity. This is because, as described with reference to FIG. 3, the influence of humidity becomes significant as a cause of the deviation of the NOx amount at the time of deceleration fuel cut. By calculating the in-cylinder temperature change amount X, it is possible to grasp the influence of humidity among the deviations in the NOx amount.
図5は、軽負荷運転領域において、1燃焼サイクル中の筒内温度と、推定ベースとを比較した図である。図5には、基準の筒内温度と実際の筒内温度とのそれぞれのピークにおける差分が、XとYとで示されている。XとYとで示されるこの差分は、筒内温度変化量Xと筒内温度変化量Yとである。筒内温度変化量Xは湿度の影響分が、筒内温度変化量Yはセタン価及び噴射系バラツキの影響分が数値化されたものに相当する。これは、図3で説明したように、軽負荷運転領域では、湿度の影響と、セタン価及び噴射系バラツキの影響とが顕著になるためである。また、図5に示すように、湿度の影響に相当する筒内温度変化量Xと、セタン価及び噴射系バラツキに相当する筒内温度変化量Yとは、それぞれ独立して筒内温度に影響を与えている。このため、軽負荷運転領域で算出される筒内温度変化量全体の数値を、筒内温度変化量Xと筒内温度変化量Yとの和として算出することができる。 FIG. 5 is a diagram comparing the in-cylinder temperature during one combustion cycle and the estimated base in the light load operation region. In FIG. 5, the difference in peak between the reference in-cylinder temperature and the actual in-cylinder temperature is indicated by X and Y. This difference indicated by X and Y is the in-cylinder temperature change amount X and the in-cylinder temperature change amount Y. The in-cylinder temperature change amount X corresponds to the influence of humidity, and the in-cylinder temperature change amount Y corresponds to the numerical value of the influence of cetane number and injection system variation. This is because, as described with reference to FIG. 3, in the light load operation region, the influence of humidity and the influence of cetane number and injection system variation become significant. In addition, as shown in FIG. 5, the in-cylinder temperature change amount X corresponding to the influence of humidity and the in-cylinder temperature change amount Y corresponding to the cetane number and the injection system variation each independently influence the in-cylinder temperature. Is given. For this reason, the numerical value of the entire in-cylinder temperature change amount calculated in the light load operation region can be calculated as the sum of the in-cylinder temperature change amount X and the in-cylinder temperature change amount Y.
図6は、中高負荷運転領域において、1燃焼サイクル中の筒内温度と、推定ベースとを比較した図である。中高負荷運転領域では、図3で説明したように、NOx量のズレの原因としてセタン価及び噴射系バラツキの影響が顕著になる。このため、図4と同様にして、差分Y(筒内温度変化量Y)を算出することで、NOx量のズレのうち、セタン価及び噴射系バラツキの影響分を把握することができる。 FIG. 6 is a diagram comparing the in-cylinder temperature during one combustion cycle with the estimated base in the medium and high load operation region. In the middle and high load operation region, as described with reference to FIG. 3, the influence of the cetane number and the variation in the injection system becomes significant as a cause of the deviation of the NOx amount. Therefore, by calculating the difference Y (in-cylinder temperature change amount Y) in the same manner as in FIG. 4, it is possible to grasp the influence of the cetane number and the injection system variation among the NOx amount deviations.
軽負荷運転領域で算出された筒内温度変化量X及び筒内温度変化量Yと、減速フューエルカット時の運転領域で算出された筒内温度変化量Xとの差分は、筒内温度変化量Yである。このため、軽負荷運転領域で算出される筒内温度変化量全体から、減速フューエルカット時の運転領域で算出される筒内温度変化量Xを引くことで、筒内温度変化量Yを算出することができる。これにより、NOx量のズレのうち、セタン価及び噴射系バラツキの影響分を把握することができる。 The difference between the in-cylinder temperature change amount X and the in-cylinder temperature change amount Y calculated in the light load operation region and the in-cylinder temperature change amount X calculated in the operation region at the time of deceleration fuel cut is the in-cylinder temperature change amount. Y. Therefore, the in-cylinder temperature change amount Y is calculated by subtracting the in-cylinder temperature change amount X calculated in the operation region at the time of deceleration fuel cut from the entire in-cylinder temperature change amount calculated in the light load operation region. be able to. Thereby, it is possible to grasp the influence of the cetane number and the variation in the injection system among the deviation of the NOx amount.
このように、上記の3つの運転領域のうち、いずれか2つの運転領域における筒内温度変化量を求めることで、湿度の影響によるNOx量のズレの大きさ及びセタン価と噴射系バラツキの影響によるNOx量のズレの大きさを両方とも把握することができる。 As described above, by obtaining the in-cylinder temperature change amount in any two of the above three operation regions, the amount of NOx displacement due to the influence of humidity, the cetane number, and the influence of the injection system variation Thus, it is possible to grasp both of the amount of deviation of the NOx amount.
次に、算出された筒内温度変化量を用いて、推定されたNOx量を実際のNOx量に近づけるための補正量を算出する方法について説明する。本実施形態において、ECU100は2種類の補正量を算出する。1つ目は、中高負荷運転領域におけるメイン噴射の時期を進角するための進角補正量である。2つ目は、NOx量の推定値を補正するためのNOx補正量である。以下に、図7乃至図10を用いて、上記2種類の補正量の算出について説明する。
Next, a method for calculating a correction amount for bringing the estimated NOx amount close to the actual NOx amount using the calculated in-cylinder temperature change amount will be described. In the present embodiment, the
図7は、筒内温度変化量Xと第1の進角補正量との関係を表したイメージ図である。図7に示す関係を用いれば、筒内温度変化量Xから、第1の進角補正量を算出することができる。第1の進角補正量とは、湿度の影響分、燃料の噴射時期を進角するために算出される値である。 FIG. 7 is an image diagram showing the relationship between the in-cylinder temperature change amount X and the first advance angle correction amount. If the relationship shown in FIG. 7 is used, the first advance angle correction amount can be calculated from the in-cylinder temperature change amount X. The first advance angle correction amount is a value calculated for advancing the fuel injection timing by the influence of humidity.
図8は、第1のNOx補正量と第1の進角補正量との関係を表したイメージ図である。図8に示す関係を用いれば、第1の進角補正量から、第1のNOx補正量を算出することができる。第1のNOx補正量とは、湿度の影響分、NOx量の推定値を補正するために算出される値である。 FIG. 8 is an image diagram showing the relationship between the first NOx correction amount and the first advance angle correction amount. If the relationship shown in FIG. 8 is used, the first NOx correction amount can be calculated from the first advance angle correction amount. The first NOx correction amount is a value calculated for correcting the estimated value of the NOx amount due to the influence of humidity.
図9は、筒内温度変化量Yと第2の進角補正量との関係を表したイメージ図である。図9に示す関係を用いれば、筒内温度変化量Yから、第2の進角補正量を算出することができる。第2の進角補正量とは、セタン価と噴射系バラツキの影響分、燃料の噴射時期を進角するために算出される値である。 FIG. 9 is an image diagram showing the relationship between the in-cylinder temperature change amount Y and the second advance angle correction amount. If the relationship shown in FIG. 9 is used, the second advance angle correction amount can be calculated from the in-cylinder temperature change amount Y. The second advance angle correction amount is a value calculated to advance the fuel injection timing by the influence of the cetane number and the injection system variation.
図10は、第2のNOx補正量と第2の進角補正量との関係を表したイメージ図である。図10に示す関係を用いれば、第2の進角補正量から、第2のNOx補正量が算出することができる。第2のNOx補正量とは、セタン価と噴射系バラツキの影響分、NOx量の推定値を補正するために算出される値である。 FIG. 10 is an image diagram showing the relationship between the second NOx correction amount and the second advance angle correction amount. If the relationship shown in FIG. 10 is used, the second NOx correction amount can be calculated from the second advance correction amount. The second NOx correction amount is a value calculated in order to correct the estimated value of the NOx amount and the influence of cetane number and injection system variation.
[第1及び第2の進角補正量算出ルーチン]
図11は、実施の形態1において、ECU100で実行される第1及び第2の進角補正量算出ルーチンのフローチャートである。ECU100は、本ルーチンを記憶するためのメモリーを有している。ECU100は、記憶した本ルーチンを実行するためのプロセッサを有している。
[First and second advance angle correction amount calculation routines]
FIG. 11 is a flowchart of first and second advance angle correction amount calculation routines executed by
本ルーチンでは、まず、初期値の読出が行われる(S100)。初期値とは、前回記憶された第1の進角補正量及び第2の進角補正量のことである。 In this routine, first, an initial value is read (S100). The initial value is the first advance angle correction amount and the second advance angle correction amount stored last time.
次に、減速フューエルカット中か否かが判定される(S102)。ECU100は、現在の運転領域が、図2に示すAの領域、であるか否かを判定する。S102において、減速中ではないと判定された場合、次にS106の処理が実行される。
Next, it is determined whether or not a deceleration fuel cut is in progress (S102). The
一方、S102において減速中であると判定された場合、第1の進角補正量が算出される(S104)。まず、ECU100は、図4に示すように、基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分から筒内温度変化量Xを算出する。次に、ECU100は、筒内温度変化量Xに基づいて、第1の進角補正量を算出する。そして、ECU100は、算出された第1の進角補正量を初期値として記憶する。
On the other hand, if it is determined in S102 that the vehicle is decelerating, a first advance angle correction amount is calculated (S104). First, as shown in FIG. 4, the
次に、軽負荷運転中か否かが判定される(S106)。ECU100は、現在の運転領域が、図2に示すBの領域であるか否かを判定する。S106において、軽負荷運転中ではないと判定された場合、次にS110の処理が実行される。
Next, it is determined whether or not a light load operation is being performed (S106). The
一方、S106において軽負荷運転中であると判定された場合、第1の進角補正量及び第2の進角補正量が算出される(S108)。まず、ECU100は、図5に示すように、基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分から筒内温度変化量を算出する。ここで算出される筒内温度変化量は、筒内温度変化量X及び筒内温度変化量Yの両方を含んでいる。このため、ECU100は、S100で読みだした初期値に基づいて、筒内温度変化量Xまたは筒内温度変化量Yのいずれかを算出する。そして、基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分から算出した筒内温度変化量から、初期値に基づいて算出された筒内温度変化量Xまたは筒内温度変化量Yのいずれかを引く。これにより、筒内温度変化量X及び筒内温度変化量Yの両方の数値を得ることができる。そして、これらの数値から、第1の進角補正量及び第2の進角補正量が算出される。なお、S108において、S100で読みだした初期値に基づいて、筒内温度変化量Xまたは筒内温度変化量Yのいずれかを算出するとしているが、これは初期値として記憶された時刻が新しい方を優先して算出するものとする。
On the other hand, when it is determined in S106 that the vehicle is operating at a light load, a first advance angle correction amount and a second advance angle correction amount are calculated (S108). First, as shown in FIG. 5, the
次に、中高負荷運転中か否かが判定される(S110)。ECU100は、現在の運転領域が、図2に示すCの領域であるか否かを判定する。S110において、中高負荷運転中ではないと判定された場合、本ルーチンは終了する。
Next, it is determined whether or not the middle / high load operation is being performed (S110). The
一方、S110において中高負荷運転中であると判定された場合、第2の進角補正量が算出される(S112)。まず、ECU100は、図6に示すように、基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分から筒内温度変化量Yを算出する。次に、ECU100は、筒内温度変化量Yに基づいて、第2の進角補正量を算出する。そして、ECU100は、算出された第2の進角補正量を初期値として記憶する。その後、本ルーチンは終了する。
On the other hand, if it is determined in S110 that the vehicle is operating at a medium to high load, a second advance angle correction amount is calculated (S112). First, as shown in FIG. 6, the
[補正量の使用方法]
以上説明した、第1及び第2の進角補正量と、第1及び第2のNOx補正量との使用方法として、以下の3つの方法がある。
[How to use the correction amount]
There are the following three methods of using the first and second advance angle correction amounts and the first and second NOx correction amounts described above.
1つ目の方法として、第1及び第2の進角補正量の分だけ燃料のメイン噴射の時期を進角する方法がある。これにより、筒内温度を上昇させることができる。このため、実際の筒内温度を基準の筒内温度に近づけることができる。この結果、燃費の悪化とディーゼル機関における微粒子物質(PM)の発生量の増加とを抑制することができる。 As a first method, there is a method in which the timing of the main injection of fuel is advanced by an amount corresponding to the first and second advance angle correction amounts. Thereby, the in-cylinder temperature can be raised. For this reason, the actual in-cylinder temperature can be brought close to the reference in-cylinder temperature. As a result, it is possible to suppress deterioration in fuel consumption and increase in the amount of particulate matter (PM) generated in the diesel engine.
2つ目の方法として、第1及び第2のNOx補正量の分だけNOx量の推定値を補正する方法がある。これにより、湿度の影響分及びセタン価と噴射系バラツキの影響分、NOx量の推定値を直接補正することができる。 As a second method, there is a method of correcting the estimated value of the NOx amount by the amount of the first and second NOx correction amounts. As a result, the influence of humidity, the influence of cetane number and injection system variation, and the estimated value of the NOx amount can be directly corrected.
3つ目の方法として、第1のNOx補正量の分NOxの推定値を補正し、第2の進角補正量の分燃料の噴射時期を進角する方法がある。 As a third method, there is a method of correcting the estimated value of NOx by the first NOx correction amount and advancing the fuel injection timing by the second advance correction amount.
なお、中高負荷運転領域で算出された筒内温度変化量Yは、進角補正前であればセタン価及び噴射系バラツキを示し、進角補正後であれば補正をしきれなかった残りを示している。このため、進角補正前に筒内温度変化量Yを用いれば、セタン価及び噴射系バラツキの影響分の補正ができ、進角補正後に筒内温度変化量Yを用いれば、補正しきれなかった影響分を補正することができる。 The in-cylinder temperature change amount Y calculated in the middle and high load operation region indicates the cetane number and the injection system variation before the advance angle correction, and indicates the remainder that cannot be corrected after the advance angle correction. ing. Therefore, if the in-cylinder temperature change amount Y is used before the advance angle correction, the influence of the cetane number and the injection system variation can be corrected, and if the in-cylinder temperature change amount Y is used after the advance angle correction, it cannot be corrected. The affected part can be corrected.
また、図8及び図10において、第1及び第2のNOx補正量は、第1及び第2の進角補正量に基づいて算出されているがこれに限定されるものではない。第1及び第2のNOx補正量は、筒内温度変化量X及び筒内温度変化量Yに基づいて算出することもできる。 8 and 10, the first and second NOx correction amounts are calculated based on the first and second advance angle correction amounts, but are not limited thereto. The first and second NOx correction amounts can also be calculated based on the in-cylinder temperature change amount X and the in-cylinder temperature change amount Y.
10 エンジン
22 燃料タンク
24 コモンレールシステム
26 燃料噴射弁
27 気筒
28 筒内圧センサ
100 ECU
10 Engine 22
Claims (4)
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、燃焼により発生したNOx量を推定するNOx量推定手段と、
前記筒内圧に基づいて、筒内温度を算出する筒内温度算出手段と、
前記内燃機関の運転領域ごとに、前記内燃機関の運転状態に基づいて設定されている基準の筒内温度と実際の筒内温度との差分を算出する筒内温度の差分量算出手段と、
前記差分に基づいて、NOx補正量を算出するNOx補正量算出手段と、
前記NOx補正量によって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正する推定NOx量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
A control device for an internal combustion engine comprising: a fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine;
NOx amount estimating means for estimating the amount of NOx generated by combustion based on the operating state of the internal combustion engine;
In-cylinder temperature calculating means for calculating an in-cylinder temperature based on the in-cylinder pressure;
In-cylinder temperature difference amount calculating means for calculating a difference between a reference in-cylinder temperature set based on an operating state of the internal combustion engine and an actual in-cylinder temperature for each operation region of the internal combustion engine;
NOx correction amount calculating means for calculating a NOx correction amount based on the difference;
Estimated NOx amount correcting means for correcting the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means by the NOx correction amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記NOx補正量算出手段は、前記減速フューエルカット時の運転領域における差分から第1のNOx補正量を算出し、前記第1のNOx補正量と前記軽負荷運転領域における差分とに基づいて第2のNOx補正量を算出し、
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量と前記第2のNOx補正量との少なくとも1つによって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正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 in-cylinder temperature difference amount calculating means calculates the difference in the operation region at the time of the deceleration fuel cut and the difference in the light load operation region,
The NOx correction amount calculating means calculates a first NOx correction amount from a difference in the operation region at the time of the deceleration fuel cut, and a second NOx correction amount is calculated based on the first NOx correction amount and the difference in the light load operation region. NOx correction amount of
The estimated NOx amount correcting means corrects the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means by at least one of the first NOx correction amount and the second NOx correction amount. Item 2. A control device for an internal combustion engine according to Item 1.
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量と前記軽負荷運転領域における差分とに代えて、前記中高負荷運転領域における差分から前記第2のNOx補正量を算出する手段を含むことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 The in-cylinder temperature difference amount calculating means includes means for calculating a difference in the middle and high load operation region,
The estimated NOx amount correction means includes means for calculating the second NOx correction amount from the difference in the medium-high load operation region instead of the first NOx correction amount and the difference in the light load operation region. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2.
前記第2のNOx補正量に基づいて、前記噴射時期決定手段により決定された燃料の噴射時期を進角補正する噴射時期進角手段と、をさらに備え、
前記推定NOx量補正手段は、前記第1のNOx補正量によって、前記NOx量推定手段により推定されたNOx量を補正することを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置。 Injection timing determining means for determining the fuel injection timing based on the operating state of the internal combustion engine;
Injection timing advance means for advancing the fuel injection timing determined by the injection timing determination means based on the second NOx correction amount;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the estimated NOx amount correcting means corrects the NOx amount estimated by the NOx amount estimating means with the first NOx correction amount.
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