JP2017172541A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate an NOx discharge amount.SOLUTION: A control device 200 of an internal combustion engine 100 comprises: an NOx discharge amount calculation part for calculating an NOx discharge amount on the basis of the highest in-cylinder temperature when an equivalent ratio in a combustion region in a cylinder 10 is set as a prescribed equivalent ratio; a reference-figure indicated average effective pressure calculation part for calculating reference-figure indicated average effective pressure on the basis of an engine operation state; and a figure-indicated average effective pressure calculation part for calculating figure-indicated effective pressure on the basis of in-cylinder pressure. The NOx discharge amount calculation part calculates the highest in-cylinder temperature with the prescribed equivalent ratio as a reference equivalent ratio, reduces the NOx discharge amount which is calculated on the basis of the highest in-cylinder temperature as the figure-indicated average effective pressure becomes higher than the reference-figure indicated average effective pressure, or calculates the highest in-cylinder temperature with the prescribed equivalent ratio as an equivalent ratio which is smaller than the reference equivalent ratio as the figure-indicated average effective pressure becomes higher than the reference-figure indicated average effective pressure, and calculates the NOx discharge amount on the basis of the highest in-cylinder temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

特許文献1には、従来の内燃機関の制御装置として、気筒内の燃焼領域における当量比φが任意の当量比で均質であると仮定して気筒内の最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいて気筒内から排出される排気中のNOx量(以下「NOx排出量」という。)を推定するものが開示されている。   In Patent Document 1, as a conventional control device for an internal combustion engine, the maximum in-cylinder temperature in a cylinder is calculated on the assumption that the equivalence ratio φ in the combustion region in the cylinder is uniform at an arbitrary equivalence ratio, and the maximum An apparatus that estimates the amount of NOx in exhaust discharged from the cylinder based on the in-cylinder temperature (hereinafter referred to as “NOx emission amount”) is disclosed.

特開2012−021432号公報JP 2012-021432 A

ここで前述した従来の内燃機関の制御装置は、気筒内で拡散燃焼を実施することを前提とし、気筒内の燃焼領域における当量比φが1であると仮定して気筒内の最高筒内温度を算出していた。しかしながら、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、気筒内の燃焼領域における当量比が1よりも小さくなると共に、機関運転状態に応じて気筒内の燃焼領域における当量比も大きく変化する。そのため、前述した従来の内燃機関の制御装置では、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合のNOx排出量の推定精度が悪化するおそれがある。   The above-described conventional control device for an internal combustion engine is based on the assumption that diffusion combustion is performed in the cylinder, and assuming that the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder is 1, the maximum in-cylinder temperature in the cylinder. Was calculated. However, when the premixed gas is subjected to compression auto-ignition combustion in the cylinder, the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder is smaller than 1, and the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder changes greatly according to the engine operating state. To do. Therefore, in the above-described conventional control device for an internal combustion engine, there is a possibility that the estimation accuracy of the NOx emission amount when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in the cylinder is deteriorated.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合であっても、NOx排出量を精度良く推定できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and it is an object of the present invention to make it possible to accurately estimate the NOx emission amount even when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in a cylinder. And

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、機関本体と、機関本体の気筒の筒内圧力を検出するための筒内圧力検出センサと、を備え、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置が、気筒内の燃焼領域における当量比を所定当量比としたときの当該気筒内の1サイクル中における最高筒内温度に基づいて、当該気筒から排出されるNOx排出量を算出するNOx排出量算出部と、機関運転状態に基づいて、気筒内の燃焼領域における当量比を予め決められた基準当量比としたときの基準図示平均有効圧力を算出する基準図示平均有効圧力算出部と、筒内圧力に基づいて、図示平均有効圧力を算出する図示平均有効圧力算出部と、を備える。そしてNOx濃度算出部は、所定当量比を基準当量比として最高筒内温度を算出すると共に、当該最高筒内温度に基づいて算出されたNOx排出量を、図示平均有効圧力が基準図示平均有効圧力よりも高くなるほど少なくするか、又は所定当量比を、図示平均有効圧力が基準図示平均有効圧力よりも高くなるほど基準当量比よりも小さい当量比として最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいてNOx排出量を算出するように構成される。   In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, an engine body and a cylinder pressure detection sensor for detecting the cylinder pressure of a cylinder of the engine body are provided, and the premixed gas is detected in the cylinder. When the internal combustion engine control device for controlling the internal combustion engine capable of performing compression auto-ignition combustion of the cylinder has the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder as a predetermined equivalent ratio, the highest cylinder in one cycle in the cylinder Based on the internal temperature, the NOx emission amount calculation unit for calculating the NOx emission amount discharged from the cylinder, and based on the engine operating state, the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder is set to a predetermined reference equivalence ratio. A reference indicated mean effective pressure calculating unit that calculates a reference indicated mean effective pressure, and an indicated mean effective pressure calculating unit that calculates the indicated mean effective pressure based on the in-cylinder pressure. The NOx concentration calculating unit calculates the maximum in-cylinder temperature using the predetermined equivalent ratio as the reference equivalent ratio, and the indicated average effective pressure is the reference indicated average effective pressure based on the NOx emission amount calculated based on the maximum in-cylinder temperature. The maximum in-cylinder temperature is calculated as an equivalent ratio smaller than the reference equivalent ratio as the indicated equivalent effective ratio becomes higher than the reference indicated average effective pressure. Based on the above, the NOx emission amount is calculated.

本発明のこの態様によれば、気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合であっても、NOx排出量を精度良く推定できる。   According to this aspect of the present invention, the NOx emission amount can be accurately estimated even when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in the cylinder.

図1は、本発明の第1実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine and an electronic control unit that controls the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1実施形態による内燃機関の運転領域を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an operating region of the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating the NOx emission amount estimation control according to the first embodiment of the present invention. 図4は、最高筒内温度に基づいて、NOx排出量を算出するためのテーブルである。FIG. 4 is a table for calculating the NOx emission amount based on the maximum in-cylinder temperature. 図5は、実図示有効平均圧力から基準図示平均有効圧力を減じた差分値に基づいて、NOx補正量を算出するためのテーブルである。FIG. 5 is a table for calculating the NOx correction amount based on the difference value obtained by subtracting the reference indicated average effective pressure from the actual indicated effective average pressure. 図6は、本発明の第2実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating NOx emission amount estimation control according to the second embodiment of the present invention. 図7は、実図示有効平均圧力と、基準図示平均有効圧力と、に基づいて、気筒内の燃焼領域における実当量比を算出するためのマップである。FIG. 7 is a map for calculating the actual equivalence ratio in the combustion region in the cylinder based on the actual illustrated effective average pressure and the reference illustrated average effective pressure. 図8は、実当量比に基づいてNOx補正量を算出するためのテーブルである。FIG. 8 is a table for calculating the NOx correction amount based on the actual equivalent ratio. 図9は、本発明の第3実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating NOx emission amount estimation control according to the third embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による内燃機関100及び内燃機関100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 100 and an electronic control unit 200 that controls the internal combustion engine 100 according to a first embodiment of the present invention.

内燃機関100は、複数の気筒10を備える機関本体1と、燃料供給装置2と、吸気装置3と、排気装置4と、吸気動弁装置5と、排気動弁装置6と、を備える。   The internal combustion engine 100 includes an engine body 1 having a plurality of cylinders 10, a fuel supply device 2, an intake device 3, an exhaust device 4, an intake valve device 5, and an exhaust valve device 6.

本実施形態による内燃機関は、各気筒10内で予混合気(均質予混合気又は成層予混合気)を圧縮自着火燃焼させる予混合圧縮自着火燃焼と、各気筒10内で圧縮空気に燃料を噴射して当該燃料を空気と混合させながら燃焼させる拡散燃焼と、を選択的に実施して機関本体1の運転を行うことできるように構成される。以下、内燃機関の各構成部品の詳細について説明する。   The internal combustion engine according to the present embodiment includes premixed compression self-ignition combustion in which premixed gas (homogeneous premixed gas or stratified premixed gas) is compressed and ignited in each cylinder 10, and compressed air is fueled in each cylinder 10. The engine body 1 can be operated by selectively performing diffusion combustion in which the fuel is burned while being mixed with air. Hereinafter, details of each component of the internal combustion engine will be described.

機関本体1は、各気筒10内で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体1には、気筒毎に一対の吸気弁50と一対の排気弁60とが設けられる。また機関本体1には、各気筒10の筒内圧力を検出するための筒内圧力センサ210が、気筒毎に1つ設けられる。   The engine body 1 burns fuel in each cylinder 10 to generate power for driving a vehicle, for example. The engine body 1 is provided with a pair of intake valves 50 and a pair of exhaust valves 60 for each cylinder. The engine body 1 is provided with one in-cylinder pressure sensor 210 for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder 10 for each cylinder.

燃料供給装置2は、電子制御式の燃料噴射弁20と、デリバリパイプ21と、サプライポンプ22と、燃料タンク23と、を備える。   The fuel supply device 2 includes an electronically controlled fuel injection valve 20, a delivery pipe 21, a supply pump 22, and a fuel tank 23.

燃料噴射弁20は、各気筒10の燃焼室に臨むように各気筒10に1つ設けられる。燃料噴射弁20の開弁時間(噴射量)及び開弁時期(噴射時期)は電子制御ユニット200からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁20が開弁されると燃料噴射弁20から気筒10内に直接燃料が噴射される。   One fuel injection valve 20 is provided in each cylinder 10 so as to face the combustion chamber of each cylinder 10. The valve opening time (injection amount) and valve opening timing (injection timing) of the fuel injection valve 20 are changed by a control signal from the electronic control unit 200, and when the fuel injection valve 20 is opened, the fuel injection valve 20 changes to the cylinder 10. The fuel is directly injected into the inside.

デリバリパイプ21は、圧送パイプ24を介して燃料タンク23に接続される。圧送パイプ24の途中には、燃料タンク23に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ21に供給するためのサプライポンプ22が設けられる。デリバリパイプ21は、サプライポンプ22から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁20が開弁されると、デリバリパイプ21に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁20から気筒内に直接噴射される。デリバリパイプ21には、デリバリパイプ21内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁20から気筒内に噴射される燃料の圧力(噴射圧)を検出するための燃圧センサ211が設けられる。   The delivery pipe 21 is connected to the fuel tank 23 via a pressure feed pipe 24. A supply pump 22 for pressurizing the fuel stored in the fuel tank 23 and supplying it to the delivery pipe 21 is provided in the middle of the pressure feeding pipe 24. The delivery pipe 21 temporarily stores the high-pressure fuel pumped from the supply pump 22. When the fuel injection valve 20 is opened, the high-pressure fuel stored in the delivery pipe 21 is directly injected into the cylinder from the fuel injection valve 20. The delivery pipe 21 is provided with a fuel pressure sensor 211 for detecting the fuel pressure in the delivery pipe 21, that is, the pressure (injection pressure) of the fuel injected from the fuel injection valve 20 into the cylinder.

サプライポンプ22は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ22の吐出量は、電子制御ユニット200からの制御信号によって変更される。サプライポンプ22の吐出量を制御することで、デリバリパイプ21内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁20の噴射圧が制御される。   The supply pump 22 is configured to be able to change the discharge amount, and the discharge amount of the supply pump 22 is changed by a control signal from the electronic control unit 200. By controlling the discharge amount of the supply pump 22, the fuel pressure in the delivery pipe 21, that is, the injection pressure of the fuel injection valve 20 is controlled.

吸気装置3は、各気筒10内に吸気を導くための装置であって、各気筒10内に吸入される吸気の状態(吸気圧、吸気温、EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガス量)を変更することができるように構成されている。吸気装置3は、吸気通路30と、吸気マニホールド31と、EGR通路32と、を備える。   The intake device 3 is a device for guiding intake air into each cylinder 10 and changes the state of intake air (intake pressure, intake air temperature, EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas amount) taken into each cylinder 10. It is configured to be able to. The intake device 3 includes an intake passage 30, an intake manifold 31, and an EGR passage 32.

吸気通路30は、一端がエアクリーナ34に接続され、他端が吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aに接続される。吸気通路30には、上流から順にエアフローメータ212、排気ターボチャージャ7のコンプレッサ71、インタークーラ35及びスロットル弁36が設けられる。   One end of the intake passage 30 is connected to the air cleaner 34, and the other end is connected to the intake collector 31 a of the intake manifold 31. In the intake passage 30, an air flow meter 212, a compressor 71 of the exhaust turbocharger 7, an intercooler 35, and a throttle valve 36 are provided in order from the upstream.

エアフローメータ212は、吸気通路30内を流れて最終的に各気筒10内に吸入される空気の流量(以下「筒内吸入空気量」という。)を検出する。   The air flow meter 212 detects the flow rate of air that flows in the intake passage 30 and is finally sucked into each cylinder 10 (hereinafter referred to as “in-cylinder intake air amount”).

コンプレッサ71は、コンプレッサハウジング71aと、コンプレッサハウジング71a内に配置されたコンプレッサホイール71bと、を備える。コンプレッサホイール71bは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ7のタービンホイール72bによって回転駆動され、コンプレッサハウジング71a内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ7のタービン72には、タービンホイール72bの回転速度を制御するための可変ノズル72cが設けられており、可変ノズル72cによってタービンホイール72bの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング71a内から吐出される吸気の圧力(過給圧)が制御される。   The compressor 71 includes a compressor housing 71a and a compressor wheel 71b disposed in the compressor housing 71a. The compressor wheel 71b is rotationally driven by the turbine wheel 72b of the exhaust turbocharger 7 mounted on the same axis, and compresses and discharges the intake air flowing into the compressor housing 71a. The turbine 72 of the exhaust turbocharger 7 is provided with a variable nozzle 72c for controlling the rotational speed of the turbine wheel 72b. By controlling the rotational speed of the turbine wheel 72b by the variable nozzle 72c, the compressor housing 71a. The pressure (supercharging pressure) of the intake air discharged from the inside is controlled.

インタークーラ35は、コンプレッサ71によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。   The intercooler 35 is a heat exchanger for cooling the intake air that has been compressed by the compressor 71 to a high temperature, for example, with traveling wind, cooling water, or the like.

スロットル弁36は、吸気通路30の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド31に導入する吸気量を調整する。スロットル弁36は、スロットルアクチュエータ36aによって開閉駆動され、スロットルセンサ213によってその開度(スロットル開度)が検出される。   The throttle valve 36 adjusts the amount of intake air introduced into the intake manifold 31 by changing the cross-sectional area of the intake passage 30. The throttle valve 36 is driven to open and close by a throttle actuator 36a, and its opening (throttle opening) is detected by a throttle sensor 213.

吸気マニホールド31は、機関本体1に接続されており、吸気通路30から流入してきた吸気を機関本体1に形成された吸気ポートを介して各気筒10に均等に分配する。吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aには、各気筒10内に吸入される吸気の圧力(吸気圧)を検出するための吸気圧センサ214と、各気筒10内に吸入される吸気の温度(吸気温)を検出するための吸気温センサ215と、が設けられる。   The intake manifold 31 is connected to the engine body 1, and distributes the intake air flowing in from the intake passage 30 to each cylinder 10 evenly through the intake port formed in the engine body 1. The intake collector 31a of the intake manifold 31 includes an intake pressure sensor 214 for detecting the pressure (intake pressure) of intake air sucked into each cylinder 10, and the temperature of intake air (intake air temperature) sucked into each cylinder 10. ) Is provided.

EGR通路32は、排気マニホールド41と吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aを連通し、各気筒10から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ31aに戻すための通路である。以下、EGR通路32に流入した排気のことを「EGRガス」という。EGRガスを吸気コレクタ31a、ひいては各気筒10に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物(NOx)の排出を抑えることができる。EGR通路32には、上流から順にEGRクーラ37と、EGR弁38と、が設けられる。   The EGR passage 32 communicates the exhaust manifold 41 and the intake collector 31a of the intake manifold 31, and is a passage for returning a part of the exhaust discharged from each cylinder 10 to the intake collector 31a by a pressure difference. Hereinafter, the exhaust gas flowing into the EGR passage 32 is referred to as “EGR gas”. By recirculating the EGR gas to the intake collector 31a and thus to each cylinder 10, the combustion temperature can be reduced and the emission of nitrogen oxides (NOx) can be suppressed. The EGR passage 32 is provided with an EGR cooler 37 and an EGR valve 38 in order from the upstream.

EGRクーラ37は、EGRガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。   The EGR cooler 37 is a heat exchanger for cooling the EGR gas with, for example, traveling wind or cooling water.

EGR弁38は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は電子制御ユニット200によって制御される。EGR弁38の開度を制御することで、吸気コレクタ31aに還流させるEGRガスの流量が調節される。   The EGR valve 38 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the electronic control unit 200. By controlling the opening degree of the EGR valve 38, the flow rate of the EGR gas to be recirculated to the intake collector 31a is adjusted.

排気装置4は、各気筒10内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド41と、排気通路42と、を備える。   The exhaust device 4 is a device for discharging exhaust gas from the inside of each cylinder 10 and includes an exhaust manifold 41 and an exhaust passage 42.

排気マニホールド41は、機関本体1に接続されており、各気筒10から排出された排気を纏めて排気通路42に導入する。   The exhaust manifold 41 is connected to the engine body 1 and collectively introduces exhaust discharged from each cylinder 10 into the exhaust passage 42.

排気通路42には、上流から順に排気ターボチャージャ7のタービン72と、排気後処理装置43と、が設けられる。   The exhaust passage 42 is provided with a turbine 72 of the exhaust turbocharger 7 and an exhaust aftertreatment device 43 in order from the upstream.

タービン72は、タービンハウジング72aと、タービンハウジング72a内に配置されたタービンホイール72bと、を備える。タービンホイール72bは、タービンハウジング72a内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール71bを駆動する。   The turbine 72 includes a turbine housing 72a and a turbine wheel 72b disposed in the turbine housing 72a. The turbine wheel 72b is rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing into the turbine housing 72a, and drives the compressor wheel 71b mounted coaxially.

タービンホイール72bの外側には、前述した可変ノズル72cが設けられている。可変ノズル72cは絞り弁として機能し、可変ノズル72cのノズル開度(弁開度)は電子制御ユニット200によって制御される。可変ノズル72cのノズル開度を変化させることでタービンホイール72bを駆動する排気の流速をタービンハウジング72a内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル72cのノズル開度を変化させることで、タービンホイール72bの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル72cのノズル開度を小さくする(可変ノズル72cを絞る)と、排気の流速が上がってタービンホイール72bの回転速度が増大し、過給圧が増大する。   The variable nozzle 72c described above is provided outside the turbine wheel 72b. The variable nozzle 72 c functions as a throttle valve, and the nozzle opening (valve opening) of the variable nozzle 72 c is controlled by the electronic control unit 200. By changing the nozzle opening degree of the variable nozzle 72c, the flow rate of the exhaust for driving the turbine wheel 72b can be changed in the turbine housing 72a. That is, by changing the nozzle opening degree of the variable nozzle 72c, the supercharging pressure can be changed by changing the rotational speed of the turbine wheel 72b. Specifically, when the nozzle opening of the variable nozzle 72c is reduced (the variable nozzle 72c is throttled), the exhaust flow rate increases, the rotational speed of the turbine wheel 72b increases, and the supercharging pressure increases.

排気後処理装置43は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。   The exhaust aftertreatment device 43 is a device for purifying exhaust gas and discharging it to the outside air, and includes various exhaust purification catalysts for purifying harmful substances, filters for collecting harmful substances, and the like.

吸気動弁装置5は、各気筒10の吸気弁50を開閉駆動するための装置であって、機関本体1に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置5は、各気筒10の吸気弁50を吸気行程中に開弁させることができるように構成される。本実施形態ではこのような吸気動弁装置5として、電子制御ユニット200によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒10の吸気弁50を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、吸気弁50の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。   The intake valve operating device 5 is a device for opening and closing the intake valve 50 of each cylinder 10 and is provided in the engine body 1. The intake valve operating device 5 according to the present embodiment is configured such that the intake valve 50 of each cylinder 10 can be opened during the intake stroke. In this embodiment, an electromagnetic actuator controlled by the electronic control unit 200 is adopted as such an intake valve operating device 5, and the intake valve 50 of each cylinder 10 is driven to open and close by the electromagnetic actuator, thereby opening and closing the intake valve 50. The timing and lift amount are controlled to an arbitrary timing and lift amount.

排気動弁装置6は、各気筒10の排気弁60を開閉駆動するための装置であって、機関本体1に設けられる。本実施形態による排気動弁装置6は、各気筒10の排気弁60を排気行程中に開弁させると共に、必要に応じて吸気行程中にも開弁させることができるように構成される。本実施形態ではこのような排気動弁装置6として、電子制御ユニット200によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒10の排気弁60を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、排気弁60の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。   The exhaust valve device 6 is a device for opening and closing the exhaust valve 60 of each cylinder 10 and is provided in the engine body 1. The exhaust valve operating device 6 according to the present embodiment is configured so that the exhaust valve 60 of each cylinder 10 can be opened during the exhaust stroke, and can also be opened during the intake stroke as necessary. In this embodiment, an electromagnetic actuator controlled by the electronic control unit 200 is adopted as such an exhaust valve operating device 6, and the exhaust valve 60 of each cylinder 10 is driven to open and close by the electromagnetic actuator, thereby opening and closing the exhaust valve 60. The timing and lift amount are controlled to an arbitrary timing and lift amount.

なお、吸気動弁装置5及び排気動弁装置6としては、電磁アクチュエータに限らず、例えば油圧等によってカムプロフィールを変更することで吸気弁50及び排気弁60の開閉時期やリフト量を変更する動弁装置を採用することもできる。   The intake valve device 5 and the exhaust valve device 6 are not limited to electromagnetic actuators. For example, the intake valve 50 and the exhaust valve 60 can be opened and closed and the lift amount can be changed by changing the cam profile by hydraulic pressure or the like. A valve device can also be employed.

電子制御ユニット200は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス201によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)202、RAM(ランダムアクセスメモリ)203、CPU(マイクロプロセッサ)204、入力ポート205及び出力ポート206を備える。   The electronic control unit 200 is composed of a digital computer and is connected to each other by a bi-directional bus 201. A ROM (read only memory) 202, a RAM (random access memory) 203, a CPU (microprocessor) 204, an input port 205, and an output port 206.

入力ポート205には、前述した燃圧センサ211、エアフローメータ212、スロットルセンサ213、吸気圧センサ214、吸気温センサ215などの出力信号が、対応する各AD変換器207を介して入力される。また、入力ポート205には、アクセルペダル221の踏み込み量(以下「アクセル踏込量」という。)に比例した出力電圧を発生する負荷センサ217の出力電圧が、対応するAD変換器207を介して入力される。さらに入力ポート205には、機関回転速度を算出するための信号として、機関本体1のクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ218の出力信号が入力される。このように入力ポート205には、内燃機関100を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。   Output signals from the above-described fuel pressure sensor 211, air flow meter 212, throttle sensor 213, intake pressure sensor 214, intake air temperature sensor 215, and the like are input to the input port 205 via the corresponding AD converters 207. The output voltage of the load sensor 217 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 221 (hereinafter referred to as “accelerator depression amount”) is input to the input port 205 via the corresponding AD converter 207. Is done. Further, an output signal of a crank angle sensor 218 that generates an output pulse every time the crankshaft of the engine body 1 rotates, for example, 15 ° is input to the input port 205 as a signal for calculating the engine rotation speed. As described above, output signals of various sensors necessary for controlling the internal combustion engine 100 are input to the input port 205.

出力ポート206は、対応する駆動回路208を介して、吸気動弁装置5の各電磁アクチュエータ、排気動弁装置6の各電磁アクチュエータ、燃料噴射弁20、サプライポンプ22、スロットルアクチュエータ36a、EGR弁38及び可変ノズル72cなどに接続される。   The output port 206 is connected to each electromagnetic actuator of the intake valve operating device 5, each electromagnetic actuator of the exhaust valve operating device 6, the fuel injection valve 20, the supply pump 22, the throttle actuator 36 a, and the EGR valve 38 via the corresponding drive circuit 208. And the variable nozzle 72c and the like.

電子制御ユニット200は、入力ポート205に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート206から出力して内燃機関100を制御する。以下、電子制御ユニット200が実施する内燃機関100の制御について説明する。   The electronic control unit 200 controls the internal combustion engine 100 by outputting a control signal for controlling each control component from the output port 206 based on the output signals of various sensors input to the input port 205. Hereinafter, control of the internal combustion engine 100 performed by the electronic control unit 200 will be described.

電子制御ユニット200は、機関運転状態(機関回転速度及び機関負荷)に基づいて、機関本体1の運転モードを予混合圧縮自着火燃焼モード、又は拡散燃焼モードのいずれかに切り替える。   The electronic control unit 200 switches the operation mode of the engine body 1 to either the premixed compression auto-ignition combustion mode or the diffusion combustion mode based on the engine operation state (engine rotation speed and engine load).

具体的には電子制御ユニット200は、図2に示すように、機関運転状態が低回転低負荷側の第1運転領域内にあれば、運転モードを予混合圧縮自着火燃焼モードに切り替える。また電子制御ユニット200は、機関運転状態が高回転高負荷側の第2運転領域内にあれば、運転モードを拡散燃焼モードに切り替える。そして電子制御ユニット200は、各運転モードに応じた燃焼制御を実施する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the electronic control unit 200 switches the operation mode to the premixed compression auto-ignition combustion mode if the engine operation state is within the first operation region on the low rotation and low load side. The electronic control unit 200 switches the operation mode to the diffusion combustion mode if the engine operation state is within the second operation region on the high rotation high load side. The electronic control unit 200 performs combustion control according to each operation mode.

電子制御ユニット200は、運転モードが予混合圧縮自着火燃焼モードのときには、基本的に気筒10内に理論空燃比よりもリーンな空燃比(例えば30〜40程度)の予混合気(均質混合気又は成層混合気)を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体1の運転を行う。   When the operation mode is the premixed compression auto-ignition combustion mode, the electronic control unit 200 basically has a premixed gas (homogeneous mixed gas) having an air-fuel ratio (for example, about 30 to 40) leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in the cylinder 10. (Or, a stratified mixture) is formed, and the premixture is compressed and self-ignited and combusted to operate the engine body 1.

また電子制御ユニット200は、運転モードが拡散燃焼モードのときには、気筒10内で高温高圧となった圧縮空気に燃料を噴射し、当該燃料を空気と混合させながら燃焼させる拡散燃焼を実施して機関本体1の運転を行う。   In addition, when the operation mode is the diffusion combustion mode, the electronic control unit 200 injects fuel into the compressed air that has become high temperature and high pressure in the cylinder 10 and performs diffusion combustion in which the fuel is burned while being mixed with air. The main body 1 is operated.

ところで、各気筒10から排出される排気中のNOx量(NOx排出量)を精度良く推定できれば、NOxセンサを用いることなく、例えば排気浄化触媒としてNOx吸蔵還元触媒やNOx選択還元触媒を使用している場合に、推定したNOx排出量に基づいて、NOxを還元するために必要な量の還元剤を各触媒に正確に添加することができる。そのため、コストの増加を抑制しつつ、外気に排出されるNOx量を所望の排出量以下に制御できるので排気エミッションの悪化を抑制できる。   By the way, if the NOx amount (NOx emission amount) in the exhaust discharged from each cylinder 10 can be accurately estimated, for example, a NOx storage reduction catalyst or a NOx selective reduction catalyst is used as the exhaust purification catalyst without using the NOx sensor. The amount of reducing agent necessary for reducing NOx can be accurately added to each catalyst based on the estimated NOx emission amount. Therefore, the NOx amount discharged to the outside air can be controlled to be equal to or less than a desired discharge amount while suppressing an increase in cost, so that deterioration of exhaust emission can be suppressed.

各気筒10から排出されるNOx排出量は、各気筒10の1サイクル中における最高筒内温度(燃焼ガスの温度)と相関があり、最高筒内温度が高い場合と比べて低いときのほうが、少なくなる。   The NOx emission amount discharged from each cylinder 10 has a correlation with the maximum in-cylinder temperature (combustion gas temperature) in one cycle of each cylinder 10 and is lower when the maximum in-cylinder temperature is higher. Less.

そのため従来から、気筒10の1サイクル中における最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいて気筒10から排出されるNOx排出量を推定することが行われている。この場合、気筒10内の1サイクル中における最高筒内温度を算出する必要があり、気筒10内で拡散燃焼を実施した場合の最高筒内温度を算出する方法が公知である。具体的には、気筒10内を2つの領域、すなわち、燃焼が行われている領域(以下「燃焼領域」という。)と燃焼が行われていない領域(以下「未燃領域」という。)とに分けて考え、燃焼領域における当量比(局所当量比)φが任意の当量比で均質であると仮定して気筒10内の最高筒内温度を算出する方法が公知である。   Therefore, conventionally, the maximum in-cylinder temperature in one cycle of the cylinder 10 is calculated, and the NOx emission amount discharged from the cylinder 10 is estimated based on the maximum in-cylinder temperature. In this case, it is necessary to calculate the maximum in-cylinder temperature in one cycle in the cylinder 10, and a method for calculating the maximum in-cylinder temperature when diffusion combustion is performed in the cylinder 10 is known. Specifically, there are two regions in the cylinder 10, that is, a region where combustion is performed (hereinafter referred to as “combustion region”) and a region where combustion is not performed (hereinafter referred to as “unburned region”). There are known methods for calculating the maximum in-cylinder temperature in the cylinder 10 on the assumption that the equivalence ratio (local equivalence ratio) φ in the combustion region is uniform at an arbitrary equivalence ratio.

ここで、気筒10内で拡散燃焼を実施する場合であれば、気筒10内全体で考えれば希薄なものの、燃焼領域における当量比φは概ね1と仮定することができる。そのため、公知の方法で気筒10内の最高筒内温度を精度良く算出することができる。   Here, if diffusion combustion is performed in the cylinder 10, the equivalent ratio φ in the combustion region can be assumed to be approximately 1, although it is sparse when considering the entire cylinder 10. Therefore, the maximum in-cylinder temperature in the cylinder 10 can be accurately calculated by a known method.

しかしながら、気筒10内で予混合圧縮自着火燃焼を実施する場合は、気筒10内に拡散した燃料が多点で同時期に自着火を起こすために、気筒10内の燃焼領域における当量比が1よりも小さくなる。また、機関運転状態に応じて気筒10内の燃焼領域における当量比も大きく変化する。そのため、公知の方法では気筒10内の最高筒内温度を精度良く算出することができず、結果としてNOx排出量の推定精度が悪化する。具体的には、気筒10内で予混合圧縮自着火燃焼を実施する場合は、気筒10内の燃焼領域における当量比が1よりも小さくなって燃焼が希薄化するため、拡散燃焼を実施した場合よりも燃焼ガスの燃焼温度が低下する。そのため、公知の方法で算出した最高筒内温度は、実際の最高筒内温度よりも高くなる傾向にあり、結果として推定されたNOx排出量が実際のNOx排出量よりも多くなる傾向にある。   However, when premixed compression self-ignition combustion is performed in the cylinder 10, the fuel diffused in the cylinder 10 causes self-ignition at multiple points at the same time, so the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder 10 is 1. Smaller than. Further, the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder 10 also changes greatly according to the engine operating state. Therefore, the known method cannot accurately calculate the maximum in-cylinder temperature in the cylinder 10, and as a result, the estimation accuracy of the NOx emission amount deteriorates. Specifically, when premixed compression auto-ignition combustion is performed in the cylinder 10, the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is less than 1 and the combustion is diluted, so that diffusion combustion is performed The combustion temperature of the combustion gas is lower than that. Therefore, the maximum in-cylinder temperature calculated by a known method tends to be higher than the actual maximum in-cylinder temperature, and as a result, the estimated NOx emission amount tends to be larger than the actual NOx emission amount.

このように、NOx排出量の推定値が実際のNOx排出量よりも多くなると、例えば排気浄化触媒としてNOx吸蔵還元触媒やNOx選択還元触媒を使用して、推定したNOx排出量に基づいて還元剤の添加量を制御している場合には、還元剤の添加量が過剰になる。その結果、余剰な還元剤が外気に排出されるために排気エミッションが悪化することになる。   Thus, when the estimated value of the NOx emission amount becomes larger than the actual NOx emission amount, for example, a NOx storage reduction catalyst or a NOx selective reduction catalyst is used as the exhaust purification catalyst, and the reducing agent is based on the estimated NOx emission amount. When the amount of addition is controlled, the amount of addition of the reducing agent becomes excessive. As a result, exhaust emission is deteriorated because excess reducing agent is discharged to the outside air.

ここで、気筒10内の燃焼領域における当量比φが小さくなるほど、燃焼ガスの燃焼温度が低下して燃焼領域の比熱比κが増加するので、機関熱効率が増加する。そして、気筒10内で予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合は、前述した通り燃焼領域における当量比φが1よりも小さくなるので、拡散燃焼を実施した場合よりも機関熱効率が増加する。   Here, as the equivalence ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 decreases, the combustion temperature of the combustion gas decreases and the specific heat ratio κ in the combustion region increases, so the engine thermal efficiency increases. When the premixed compression auto-ignition combustion is performed in the cylinder 10, the equivalence ratio φ in the combustion region is smaller than 1 as described above, so that the engine thermal efficiency is increased as compared with the case where the diffusion combustion is performed.

したがって、拡散燃焼を実施した場合の機関熱効率、すなわち気筒10内の燃焼領域における当量比φを1と仮定したときの機関熱効率を基準として、この基準となる機関熱効率よりも予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合の実際の機関熱効率がどの程度大きいかを判断すれば、気筒10内の燃焼領域における当量比φがどの程度1よりも小さくなっているかを判断することができる。すなわち、基準となる機関熱効率よりも実際の機関熱効率がどの程度大きいかを判断すれば、気筒10内の燃焼領域における実際の当量比(以下「実当量比」という。)φrを推定できると共に、燃焼ガスの燃焼温度がどの程度低下して、その結果としてNOx排出量がどの程度減少するのかを判断することができる。   Therefore, based on the engine thermal efficiency when diffusion combustion is performed, that is, the engine thermal efficiency when the equivalence ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is assumed to be 1, the premixed compression auto-ignition combustion is higher than the reference engine thermal efficiency. It can be determined how much the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is smaller than 1 by determining how much the actual engine thermal efficiency when performing the above. That is, by determining how much the actual engine thermal efficiency is higher than the reference engine thermal efficiency, an actual equivalent ratio (hereinafter referred to as “actual equivalent ratio”) φr in the combustion region in the cylinder 10 can be estimated, and It can be determined how much the combustion temperature of the combustion gas is lowered and, as a result, how much the NOx emission amount is reduced.

よって、基準となる機関熱効率よりも実際の機関熱効率がどの程度大きいかを判断すれば、前述した公知の方法で算出したNOx排出量を、その判断結果に基づいて補正することができ、実際のNOx排出量を精度良く算出することができる。   Therefore, if it is determined how much the actual engine thermal efficiency is higher than the standard engine thermal efficiency, the NOx emission amount calculated by the known method described above can be corrected based on the determination result, and the actual The NOx emission amount can be calculated with high accuracy.

そこで本実施形態では、機関熱効率を表す指標の1つである図示平均有効圧力を筒内圧力に基づいて算出し、これを基準となる基準平均有効圧力と比較することで、前述した公知の方法で算出したNOx排出量を、その比較結果に基づいて補正することとした。以下、この本実施形態によるNOx排出量推定制御について説明する。   Therefore, in the present embodiment, the known average method described above is calculated by calculating the indicated mean effective pressure, which is one of the indexes representing the engine thermal efficiency, based on the in-cylinder pressure, and comparing it with the reference average effective pressure as a reference. The NOx emission amount calculated in step 1 was corrected based on the comparison result. Hereinafter, the NOx emission amount estimation control according to this embodiment will be described.

図3は、本実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実施する。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the NOx emission amount estimation control according to the present embodiment. The electronic control unit 200 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle.

ステップS1において、電子制御ユニット200は、クランク角センサ218の出力信号に基づいて算出された機関回転速度と、負荷センサ217によって検出された機関負荷と、を読み込み、機関運転状態を検出する。   In step S1, the electronic control unit 200 reads the engine rotational speed calculated based on the output signal of the crank angle sensor 218 and the engine load detected by the load sensor 217, and detects the engine operating state.

ステップS2において、電子制御ユニット200は、予めROM202に記憶されたIMEP算出マップを参照し、機関運転状態に基づいて基準図示平均有効圧力IMEPtを算出する。IMEP算出マップは、気筒10内の燃焼領域における当量比φを予め決められた基準当量比φtとしたときに、当該気筒10で発生するはずの図示平均有効圧力(すなわち基準図示平均有効圧力IMEPt)を、機関運転状態毎に予め実験等によって求めてマップ化したものである。本実施形態では、基準当量比φtを1としている。   In step S2, the electronic control unit 200 refers to the IMEP calculation map stored in advance in the ROM 202, and calculates the reference indicated mean effective pressure IMEPt based on the engine operating state. The IMEP calculation map indicates that the indicated mean effective pressure that should be generated in the cylinder 10 (that is, the reference indicated mean effective pressure IMEPt) when the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is a predetermined reference equivalent ratio φt. Is obtained by an experiment or the like in advance for each engine operating state and is mapped. In the present embodiment, the reference equivalent ratio φt is 1.

ステップS3において、電子制御ユニット200は、筒内圧力センサによって検出された筒内圧力Pに基づいて、燃焼が行われた気筒10の実際の図示平均有効圧力(以下「実図示有効平均圧力」という)IMEPgを算出する。   In step S <b> 3, the electronic control unit 200 determines the actual indicated average effective pressure (hereinafter referred to as “actually indicated effective average pressure”) of the cylinder 10 in which combustion has been performed based on the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor. ) Calculate IMEPg.

具体的には、まず電子制御ユニット200は、圧縮行程中の筒内圧力Pの変化(指圧)に基づいて、下記の式(1)から圧縮行程中の図示仕事IWcを算出すると共に、膨張行程中の筒内圧力Pの変化に基づいて、下記の式(2)から膨張行程中の図示仕事IWeを算出する。なお、Pθiはクランク角θiでの筒内圧力であり、Pθi+1はクランク角θi+1での筒内圧力である。Vθiはクランク角θiでの筒内容積であり、Vθi+1はクランク角θi+1での筒内容積である。

Figure 2017172541
Specifically, first, the electronic control unit 200 calculates the illustrated work IWc during the compression stroke from the following equation (1) based on the change in the in-cylinder pressure P during the compression stroke (finger pressure), and the expansion stroke. Based on the change in the in-cylinder pressure P, the illustrated work IWe during the expansion stroke is calculated from the following equation (2). P θi is the in-cylinder pressure at the crank angle θi, and P θi + 1 is the in-cylinder pressure at the crank angle θi + 1. V θi is the in-cylinder volume at the crank angle θi, and V θi + 1 is the in-cylinder volume at the crank angle θi + 1.
Figure 2017172541

次に電子制御ユニット200は、圧縮行程中の図示仕事IWc、膨張行程中の図示仕事IWe、及び筒内容積Vに基づいて、下記の式(3)から実図示有効平均圧力IMEPgを算出する。

Figure 2017172541
Next, the electronic control unit 200 calculates the actual illustrated effective average pressure IMEPg from the following equation (3) based on the illustrated work IWc during the compression stroke, the illustrated work IWe during the expansion stroke, and the in-cylinder volume V.
Figure 2017172541

ステップS4からステップS9において、電子制御ユニット200は、前述した公知の方法で最高筒内温度を算出する。以下、各ステップの具体的な処理内容について説明する。   In step S4 to step S9, the electronic control unit 200 calculates the maximum in-cylinder temperature by the known method described above. Hereinafter, specific processing contents of each step will be described.

ステップS4において、電子制御ユニット200は、予めROMに記憶されたマップ等を参照し、エアフローメータ212によって検出された筒内吸入空気量と、機関運転状態に応じて予め設定されているEGR率とに基づいて、筒内ガス量Gcと、筒内酸素濃度Oinと、を算出する。 In step S4, the electronic control unit 200 refers to a map or the like stored in advance in the ROM, and the in-cylinder intake air amount detected by the air flow meter 212 and the EGR rate set in advance according to the engine operating state. Based on the above, the in-cylinder gas amount Gc and the in-cylinder oxygen concentration O 2 in are calculated.

ステップS5において、電子制御ユニット200は、吸気行程中の任意のクランク角θにおける筒内圧力Pθ及び筒内容積Vθと、筒内ガス量Gcと、ガス定数Rとに基づいて、下記の気体の状態方程式(4)から筒内平均温度Tcを算出する。

Figure 2017172541
In step S5, the electronic control unit 200 performs the following on the basis of the in-cylinder pressure P θ and the in-cylinder volume V θ at any crank angle θ during the intake stroke, the in-cylinder gas amount Gc, and the gas constant R The in-cylinder average temperature Tc is calculated from the gas state equation (4).
Figure 2017172541

ステップS6において、電子制御ユニット200は、燃焼領域のガス量(以下「燃焼ガス量(既燃ガス量)」という。)Gbを算出する。具体的には、まず電子制御ユニット200は、熱力学の第1法則に基づいた下記の式(5)からクランク角θごとの熱発生率(dQ/dθ)を算出し、この熱発生率を下記の式(6)の通り積分することで熱発生量Qを算出する。なお、式(5)のκは比熱比である。   In step S6, the electronic control unit 200 calculates a gas amount in the combustion region (hereinafter referred to as “combustion gas amount (burned gas amount)”) Gb. Specifically, the electronic control unit 200 first calculates the heat generation rate (dQ / dθ) for each crank angle θ from the following equation (5) based on the first law of thermodynamics, and calculates this heat generation rate. The heat generation amount Q is calculated by integrating as in the following equation (6). In Equation (5), κ is a specific heat ratio.

次に電子制御ユニット200は、算出した熱発生量Qに基づいて、下記の式(7)から燃焼ガス量Gbを算出する。ここで熱発生量Qは、気筒10内で燃料が燃焼することによって生じたものである。そして単位量の燃料が燃焼したときの単位発熱量Huは燃料の物性値であり、既知の値である。したがって、熱発生量Qを単位発熱量Huで除することで気筒10内の燃料量を算出することができる。そのため、下記の式(7)によって燃焼ガス量Gbを算出することができる。なお、式(7)の21は、空気中の酸素濃度である。またAFRは、使用燃料に応じた理論空燃比である。このように本実施形態ではAFRを理論空燃比としているため、式(7)によって算出される燃焼ガス量Gbは、気筒10内の燃焼領域における当量比φが1であると仮定したときの燃焼ガス量となる。

Figure 2017172541
Next, the electronic control unit 200 calculates the combustion gas amount Gb from the following equation (7) based on the calculated heat generation amount Q. Here, the heat generation amount Q is generated by the combustion of fuel in the cylinder 10. The unit calorific value Hu when the unit amount of fuel burns is a physical property value of the fuel and is a known value. Therefore, the fuel amount in the cylinder 10 can be calculated by dividing the heat generation amount Q by the unit heat generation amount Hu. Therefore, the combustion gas amount Gb can be calculated by the following equation (7). In the equation (7), 21 is the oxygen concentration in the air. AFR is a stoichiometric air-fuel ratio corresponding to the fuel used. Thus, in this embodiment, since AFR is the stoichiometric air-fuel ratio, the combustion gas amount Gb calculated by the equation (7) is the combustion when the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is assumed to be 1. Gas amount.
Figure 2017172541

ステップS7において、電子制御ユニット200は、未燃領域のガス温度(以下「未燃ガス温度」という。)Tuを算出する。具体的には電子制御ユニット200は、気筒10内が断熱変化(等エントロピー変化)すると仮定して、下記の式(8)から未燃ガス温度Tuを算出する。なお、式(8)のPθivcは、吸気弁閉時期θivcにおける筒内圧力であり、吸気弁閉時期θivcに筒内圧力センサによって検出された筒内圧力を用いることができる。またTθivcは、吸気弁閉時期θivcにおける筒内温度であり、筒内圧力Pθivcと、吸気弁閉時期θivcにおける筒内容積Vθivcと、筒内ガス量Gcと、ガス定数Rとに基づいて、気体の状態方程式によって算出したものを用いることができる。

Figure 2017172541
In step S7, the electronic control unit 200 calculates the gas temperature in the unburned region (hereinafter referred to as “unburned gas temperature”) Tu. Specifically, the electronic control unit 200 calculates the unburned gas temperature Tu from the following equation (8) on the assumption that the inside of the cylinder 10 is adiabatically changed (isentropic change). Note that P θivc in Expression (8) is the in-cylinder pressure at the intake valve closing timing θivc, and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor at the intake valve closing timing θivc can be used. T θivc is the in-cylinder temperature at the intake valve closing timing θivc, and is based on the in-cylinder pressure P θivc , the in-cylinder volume V θivc at the intake valve closing timing θivc, the in-cylinder gas amount Gc, and the gas constant R. And what was computed by the state equation of gas can be used.
Figure 2017172541

ステップS8において、電子制御ユニット200は、燃焼領域のガス温度(以下「燃焼ガス温度」という。)Tbを算出する。具体的には電子制御ユニット200は、未燃領域及び燃焼領域の内部エネルギの和が、筒内平均温度Tcに基づいて得られる筒内全体の内部エネルギの和に等しいと仮定して、下記の(9)式から燃焼ガス温度Tbを算出する。

Figure 2017172541
In step S8, the electronic control unit 200 calculates a gas temperature (hereinafter referred to as “combustion gas temperature”) Tb in the combustion region. Specifically, the electronic control unit 200 assumes that the sum of the internal energy of the unburned region and the combustion region is equal to the sum of the internal energy of the entire cylinder obtained based on the in-cylinder average temperature Tc. The combustion gas temperature Tb is calculated from the equation (9).
Figure 2017172541

ステップS9において、電子制御ユニット200は、1サイクル中における燃焼ガス温度Tbの最大値を最高筒内温度Tbmaxとする。   In step S9, the electronic control unit 200 sets the maximum value of the combustion gas temperature Tb in one cycle as the maximum in-cylinder temperature Tbmax.

ステップS10において、電子制御ユニット200は、予めROM202に記憶された図4に示すテーブルを参照し、最高筒内温度Tbmaxに基づいて、NOx排出量を算出する。   In step S10, the electronic control unit 200 refers to the table shown in FIG. 4 stored in advance in the ROM 202, and calculates the NOx emission amount based on the maximum in-cylinder temperature Tbmax.

ステップS11からステップS12において、電子制御ユニット200は、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、ステップS10で算出されたNOx排出量を少なくする補正を実施する。以下、各ステップの具体的な処理内容について説明する。   In step S11 to step S12, the electronic control unit 200 performs correction to reduce the NOx emission amount calculated in step S10 as the actual illustrated effective average pressure IMEPg becomes higher than the reference illustrated average effective pressure IMEPt. Hereinafter, specific processing contents of each step will be described.

ステップS11において、電子制御ユニット200は、予めROM202に記憶された図5のテーブルを参照し、実図示有効平均圧力IMEPgから基準図示平均有効圧力IMEPtを減じた差分値Xに基づいて、NOx補正量を算出する。図5に示すように、NOx補正量は、差分値Xが大きくなるほど多くなる。これは、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、気筒10内の燃焼領域における実際の当量比(以下「実当量比」という。)φrが基準当量比φtよりも小さくなっていると判断でき、当量比φの低下量に応じてNOx排出量も減少していると判断できるためである。   In step S11, the electronic control unit 200 refers to the table of FIG. 5 stored in advance in the ROM 202, and based on the difference value X obtained by subtracting the reference indicated average effective pressure IMEPt from the actual indicated effective average pressure IMEPg, the NOx correction amount. Is calculated. As shown in FIG. 5, the NOx correction amount increases as the difference value X increases. This is because, as the actual indicated effective average pressure IMEPg is higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt, the actual equivalent ratio (hereinafter referred to as “actual equivalent ratio”) φr in the combustion region in the cylinder 10 is greater than the reference equivalent ratio φt. This is because it can be determined that the amount of NOx emission has decreased, and the NOx emission amount can also be determined to decrease according to the amount of decrease in the equivalence ratio φ.

ステップS12において、電子制御ユニット200は、ステップS10で算出したNOx排出量を、NOx補正量に基づいて補正する。具体的には電子制御ユニット200は、ステップS10で算出したNOx排出量からNOx補正量を減じる補正を実施して、最終的なNOx排出量を算出する。   In step S12, the electronic control unit 200 corrects the NOx emission amount calculated in step S10 based on the NOx correction amount. Specifically, the electronic control unit 200 performs correction by subtracting the NOx correction amount from the NOx emission amount calculated in step S10, and calculates the final NOx emission amount.

以上説明した本実施形態によれば、機関本体1と、機関本体1の気筒10の筒内圧力を検出するための筒内圧力センサ210と、を備え、気筒10内で予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な内燃機関100を制御するための電子制御ユニット200(制御装置)が、気筒10内の燃焼領域における当量比を所定当量比としたときの当該気筒10内の1サイクル中における最高筒内温度に基づいて、当該気筒10から排出されるNOx排出量を算出するNOx排出量算出部と、機関運転状態に基づいて、気筒10内の燃焼領域における当量比を予め決められた基準当量比としたときの基準図示平均有効圧力IMEPtを算出する基準図示平均有効圧力算出部と、筒内圧力に基づいて、実図示平均有効圧力IMEPgを算出する図示平均有効圧力算出部と、を備える。そしてNOx排出量算出部は、所定当量比を基準当量比として最高筒内温度を算出すると共に、当該最高筒内温度に基づいて算出されたNOx排出量を、実図示平均有効圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど少なくするように構成されている。   According to the present embodiment described above, the engine body 1 and the in-cylinder pressure sensor 210 for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder 10 of the engine body 1 are provided. During one cycle in the cylinder 10 when the electronic control unit 200 (control device) for controlling the internal combustion engine 100 capable of ignition combustion sets the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 to a predetermined equivalent ratio. Based on the maximum in-cylinder temperature in the engine, the NOx emission amount calculation unit for calculating the NOx emission amount discharged from the cylinder 10 and the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder 10 are determined in advance based on the engine operating state. A reference indicated mean effective pressure calculating unit for calculating a reference indicated mean effective pressure IMEPt with a reference equivalent ratio, and an indicated mean for calculating an actual indicated mean effective pressure IMEPg based on the in-cylinder pressure. Comprising a effective pressure calculation unit, a. The NOx emission amount calculation unit calculates the maximum in-cylinder temperature using the predetermined equivalent ratio as a reference equivalent ratio, and the actual illustrated average effective pressure IMEPg indicates the NOx emission amount calculated based on the maximum in-cylinder temperature. The higher the average effective pressure IMEPt, the lower the pressure.

気筒10内の燃焼領域における実当量比φrは、実図示平均有効圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど基準当量比φtよりも小さくなる。そのため、実際の最高筒内温度も、実図示平均有効圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、気筒10内の燃焼領域における当量比を基準当量比としたときの最高筒内温度よりも低くなる。したがって本実施形態のように、気筒10内の燃焼領域における当量比を基準当量比としたときの最高筒内温度に基づいて算出されたNOx排出量を、実図示平均有効圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど少なくすることで、実当量比φrに応じたNOx排出量を算出することができる。よって本実施形態によれば、気筒10内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合であっても、NOx排出量を精度良く推定することができる。   The actual equivalent ratio φr in the combustion region in the cylinder 10 becomes smaller than the reference equivalent ratio φt as the actual indicated average effective pressure IMEPg becomes higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt. Therefore, the actual maximum in-cylinder temperature is also higher than the maximum in-cylinder temperature when the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is set as the reference equivalent ratio as the actual indicated average effective pressure IMEPg is higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt. Also lower. Therefore, as shown in this embodiment, the actual indicated average effective pressure IMEPg is the reference indicated average, which is the NOx emission amount calculated based on the maximum in-cylinder temperature when the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is set as the reference equivalent ratio. By reducing the higher the effective pressure IMEPt, the NOx emission amount corresponding to the actual equivalent ratio φr can be calculated. Therefore, according to the present embodiment, even when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in the cylinder 10, the NOx emission amount can be accurately estimated.

(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、NOx補正量の算出方法が第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the method of calculating the NOx correction amount. Hereinafter, this difference will be mainly described.

前述した第1実施形態では、実図示有効平均圧力IMEPgと基準図示平均有効圧力IMEPtとから直接的にNOx補正量を算出していたが、本実施形態ではそれらから間接的にNOx補正量を算出する。具体的には、本実施形態では、実図示有効平均圧力IMEPgと、基準図示平均有効圧力IMEPtと、に基づいて、まず気筒10内の燃焼領域における実当量比φrを算出する。そして、この実当量比φに基づいて、NOx補正量を算出する。   In the first embodiment described above, the NOx correction amount is calculated directly from the actual indicated effective average pressure IMEPg and the reference indicated average effective pressure IMEPt. However, in the present embodiment, the NOx correction amount is indirectly calculated therefrom. To do. Specifically, in the present embodiment, the actual equivalent ratio φr in the combustion region in the cylinder 10 is first calculated based on the actual illustrated effective average pressure IMEPg and the reference illustrated average effective pressure IMEPt. Then, the NOx correction amount is calculated based on the actual equivalent ratio φ.

このように実当量比φrを算出することで、例えばマップ等を参照して機関運転状態に応じた気筒10内の燃焼領域における目標当量比を算出できるようにしておけば、実当量比φrが目標当量比となるように、例えば燃料噴射圧などをフィードバック制御することができる。これにより、実当量比φrが目標当量比から外れている場合には、素早く実当量比φrが目標当量比に制御することができる。以下、この本実施形態によるNOx排出量推定制御について説明する。   By calculating the actual equivalent ratio φr in this way, for example, if the target equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 corresponding to the engine operating state can be calculated with reference to a map or the like, the actual equivalent ratio φr can be calculated. For example, the fuel injection pressure or the like can be feedback controlled so as to achieve the target equivalent ratio. As a result, when the actual equivalent ratio φr deviates from the target equivalent ratio, the actual equivalent ratio φr can be quickly controlled to the target equivalent ratio. Hereinafter, the NOx emission amount estimation control according to this embodiment will be described.

図6は、本実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実施する。   FIG. 6 is a flowchart illustrating the NOx emission amount estimation control according to this embodiment. The electronic control unit 200 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle.

ステップS1からステップS10、ステップS12の処理内容は、前述した第1実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。   Since the processing contents from step S1 to step S10 and step S12 are the same as those in the first embodiment described above, description thereof is omitted here.

ステップS21において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成されてROM202に記憶された図7のマップを参照し、実図示有効平均圧力IMEPgと、基準図示平均有効圧力IMEPtと、に基づいて、気筒10内の燃焼領域における実当量比φrを算出する。   In step S21, the electronic control unit 200 refers to the map of FIG. 7 which is created in advance by experiments or the like and stored in the ROM 202, and based on the actual illustrated effective average pressure IMEPg and the reference illustrated average effective pressure IMEPt, The actual equivalence ratio φr in the combustion region in the cylinder 10 is calculated.

図7のマップに示すように、実図示有効平均圧力IMEPgと、基準図示平均有効圧力IMEPtと、が一致しているとき、すなわち実図示有効平均圧力IMEPgから基準図示平均有効圧力IMEPtを減じた差分値Xがゼロのときは、実当量比φrが基準当量比φt(=1)となる。そして、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、すなわち、差分値Xが大きくなるほど、実当量比φrが基準当量比φtよりも小さくなる。   As shown in the map of FIG. 7, when the actual indicated effective average pressure IMEPg and the reference indicated average effective pressure IMEPt coincide, that is, the difference obtained by subtracting the reference indicated average effective pressure IMEPt from the actual indicated effective average pressure IMEPg. When the value X is zero, the actual equivalent ratio φr becomes the reference equivalent ratio φt (= 1). As the actual illustrated effective average pressure IMEPg becomes higher than the reference illustrated average effective pressure IMEPt, that is, as the difference value X increases, the actual equivalent ratio φr becomes smaller than the reference equivalent ratio φt.

ステップS22において、図8のテーブルを参照し、実当量比φrに基づいて、NOx補正量を算出する。図8に示すように、NOx補正量は、実当量比φrが小さくなるほど多くなる。   In step S22, the NOx correction amount is calculated based on the actual equivalent ratio φr with reference to the table of FIG. As shown in FIG. 8, the NOx correction amount increases as the actual equivalent ratio φr decreases.

このように本実施形態においても、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも大きくなるほど、ステップS10で算出されたNOx排出量を少なくする補正が実施される。そのため、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, also in the present embodiment, the correction for reducing the NOx emission amount calculated in step S10 is performed as the actual illustrated effective average pressure IMEPg becomes larger than the reference illustrated average effective pressure IMEPt. Therefore, also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

また本実施形態によれば、実当量比φrが目標当量比から外れている場合には、素早く実当量比φrが目標当量比に制御することができる。そのため、実当量比φrが目標当量比から外れたまま機関本体の運転が行われ、燃費や排気エミッションが悪化するのを抑制できる。   Further, according to this embodiment, when the actual equivalent ratio φr deviates from the target equivalent ratio, the actual equivalent ratio φr can be quickly controlled to the target equivalent ratio. Therefore, the engine body is operated while the actual equivalent ratio φr deviates from the target equivalent ratio, and deterioration of fuel consumption and exhaust emission can be suppressed.

(第3実施形態)
次に本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、気筒10内の燃焼領域における当量比を実当量比φrとしたときの当該気筒内の1サイクル中における最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいてNOx排出量を直接精度良く推定する点で、第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the maximum in-cylinder temperature in one cycle in the cylinder is calculated when the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is the actual equivalent ratio φr, and the NOx emission amount is calculated based on the maximum in-cylinder temperature. Is different from the first embodiment in that it is directly estimated with high accuracy. Hereinafter, this difference will be mainly described.

図9は、本実施形態によるNOx排出量推定制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンを所定の演算周期で繰り返し実施する。   FIG. 9 is a flowchart illustrating the NOx emission amount estimation control according to this embodiment. The electronic control unit 200 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle.

ステップS1からステップS5、及びステップS7からステップS10の処理内容は、第1実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。   Since the processing contents from step S1 to step S5 and from step S7 to step S10 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.

ステップS31において、電子制御ユニット200は、前述した図7のマップを参照し、実図示有効平均圧力IMEPgと、基準図示平均有効圧力IMEPtと、に基づいて、気筒10内の燃焼領域における実当量比φrを算出する。前述したように、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、実当量比φrは基準当量比φt(=1)よりも小さくなる。   In step S31, the electronic control unit 200 refers to the map of FIG. 7 described above, and based on the actual illustrated effective average pressure IMEPg and the standard illustrated average effective pressure IMEPt, the actual equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is determined. φr is calculated. As described above, the actual equivalent ratio φr becomes smaller than the reference equivalent ratio φt (= 1) as the actual indicated effective average pressure IMEPg is higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt.

ステップS32において、電子制御ユニット200は、前述した式(5)及び式(6)から熱発生量Qを算出する。そして電子制御ユニット200は、算出した熱発生量Qに基づいて、本実施形態では下記の式(7’)から燃焼ガス量Gbを算出する。

Figure 2017172541
In step S32, the electronic control unit 200 calculates the heat generation amount Q from the above-described equations (5) and (6). In the present embodiment, the electronic control unit 200 calculates the combustion gas amount Gb from the following equation (7 ′) based on the calculated heat generation amount Q.
Figure 2017172541

式(7’)に示すように本実施形態では、使用燃料に応じた理論空燃比AFRを、ステップS31で算出した実当量比φrで除算して実際の空燃比とする。これにより、式(7’)によって算出される燃焼ガス量Gbは、気筒10内の燃焼領域における当量比φを実当量比φrとしたときの燃焼ガス量となる。   As shown in Expression (7 '), in this embodiment, the theoretical air-fuel ratio AFR corresponding to the fuel used is divided by the actual equivalent ratio φr calculated in step S31 to obtain the actual air-fuel ratio. Thereby, the combustion gas amount Gb calculated by the equation (7 ′) is the combustion gas amount when the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is set to the actual equivalent ratio φr.

そのため、ステップS8において、この燃焼ガス量Gbを用いて前述した式(9)によって算出される燃焼ガス温度Tbも、気筒10内の燃焼領域における当量比φを実当量比φrとしたときの燃焼ガス温度となる。したがって、ステップS9で算出される最高筒内温度Tbmaxも、気筒10内の燃焼領域における当量比φを実当量比φrとしたときの最高筒内温度となる。   Therefore, in step S8, the combustion gas temperature Tb calculated by the above equation (9) using this combustion gas amount Gb is also the combustion when the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is set to the actual equivalent ratio φr. It becomes gas temperature. Therefore, the maximum in-cylinder temperature Tbmax calculated in step S9 is also the maximum in-cylinder temperature when the equivalent ratio φ in the combustion region in the cylinder 10 is set to the actual equivalent ratio φr.

このように本実施形態では、実図示有効平均圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど実当量比φrが基準当量比φt(=1)よりも小さくなることを利用して、気筒10内の燃焼領域における当量比を、図示平均有効圧力が基準図示平均有効圧力IMEPtよりも高くなるほど、基準当量比φtよりも小さい当量比として最高筒内温度を算出する。そのため本実施形態では、予混合圧縮自着火燃焼を実施した場合においても、機関運転状態に応じた当量比φの変化に併せて、最高筒内温度Tbmaxを精度良く推定できる。そのため、ステップS10において、ステップS9で算出した最高筒内温度Tbmaxから、NOx排出量を直接精度良く算出することができる。   Thus, in the present embodiment, the cylinder 10 is utilized by utilizing the fact that the actual equivalent ratio φr becomes smaller than the reference equivalent ratio φt (= 1) as the actual indicated effective average pressure IMEPg becomes higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt. The maximum in-cylinder temperature is calculated as an equivalent ratio in the combustion region of which is smaller than the reference equivalent ratio φt as the indicated average effective pressure becomes higher than the reference indicated average effective pressure IMEPt. Therefore, in the present embodiment, even when premixed compression self-ignition combustion is performed, the maximum in-cylinder temperature Tbmax can be accurately estimated in accordance with the change in the equivalence ratio φ according to the engine operating state. Therefore, in step S10, the NOx emission amount can be directly and accurately calculated from the maximum in-cylinder temperature Tbmax calculated in step S9.

以上説明した本実施形態によれば、機関本体と、機関本体の気筒10の筒内圧力を検出するための筒内圧力センサと、を備え、気筒10内で予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な内燃機関を制御するための電子制御ユニット200(制御装置)が、気筒10内の燃焼領域における当量比を所定当量比としたときの当該気筒10内の1サイクル中における最高筒内温度に基づいて、当該気筒10から排出されるNOx排出量を算出するNOx排出量算出部と、筒内圧力に基づいて、実図示平均有効圧力IMEPgを算出する図示平均有効圧力算出部と、機関運転状態に基づいて、気筒10内の燃焼領域における当量比を予め決められた基準当量比としたときの基準図示平均有効圧力IMEPtを算出する基準図示平均有効圧力算出部と、を備える、そしてNOx濃度算出部は、所定当量比を、実図示平均有効圧力IMEPgが基準図示平均有効圧力IMEPtよりも大きくなるほど基準当量比よりも小さい当量比として最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいてNOx排出量を算出するように構成される。   According to the present embodiment described above, the engine main body and the in-cylinder pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder 10 of the engine main body are provided, and the premixed gas is compressed and self-ignited and combusted in the cylinder 10. When the electronic control unit 200 (control device) for controlling the internal combustion engine capable of controlling the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 assumes a predetermined equivalent ratio, the highest in-cylinder in one cycle in the cylinder 10 A NOx emission amount calculation unit for calculating the NOx emission amount discharged from the cylinder 10 based on the temperature, an indicated average effective pressure calculation unit for calculating the actual indicated average effective pressure IMEPg based on the in-cylinder pressure, and an engine A reference indicated average effective pressure calculating unit that calculates a reference indicated average effective pressure IMEPt when the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder 10 is set to a predetermined reference equivalent ratio based on the operating state; And the NOx concentration calculation unit calculates the maximum in-cylinder temperature as the predetermined equivalent ratio as an equivalent ratio that is smaller than the reference equivalent ratio as the actual indicated average effective pressure IMEPg is larger than the reference indicated average effective pressure IMEPt. The NOx emission amount is calculated based on the maximum in-cylinder temperature.

このように構成しても、第1実施形態と同様に、実当量比φrに応じたNOx排出量を算出することができる。よって,気筒10内で予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合であっても、NOx排出量を精度良く推定することができる。   Even if comprised in this way, the NOx discharge | emission amount according to real equivalent ratio (phi) r is computable like 1st Embodiment. Therefore, even when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in the cylinder 10, the NOx emission amount can be accurately estimated.

また本実施形態によれば、前述した図5や図8のようなNOx補正量を算出するためのテーブルが不要となり、算出した最高筒内温度TbmaxからNOx排出量を直接精度良く推定することができる。そのため、テーブルの作成等にかかる工数を削減できる。   Further, according to the present embodiment, the table for calculating the NOx correction amount as described above with reference to FIGS. 5 and 8 becomes unnecessary, and the NOx emission amount can be estimated directly and accurately from the calculated maximum in-cylinder temperature Tbmax. it can. Therefore, it is possible to reduce the man-hours required for creating the table.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば上記の各実施形態における内燃機関100は、第1運転領域で予混合圧縮自着火燃焼を実施し、第2運転領域で拡散燃焼を実施して機関本体の運転を行うことができるように構成されていた。しかしながら、少なくとも一部の運転領域において、予混合圧縮自着火燃焼を実施して機関本体の運転を行うことができるように構成された内燃機関において、上記の各実施形態で説明したNOx排出量推定制御を行うようにしても良い。   For example, the internal combustion engine 100 in each of the above-described embodiments is configured to perform premixed compression auto-ignition combustion in the first operation region and perform diffusion combustion in the second operation region to operate the engine body. It had been. However, in at least a part of the operation region, in the internal combustion engine configured to perform the operation of the engine body by performing the premixed compression auto-ignition combustion, the NOx emission amount estimation described in each of the above embodiments is performed. Control may be performed.

1 機関本体
10 気筒
100 内燃機関
200 電子制御ユニット(制御装置)
210 筒内圧力センサ
1 Engine Body 10 Cylinder 100 Internal Combustion Engine 200 Electronic Control Unit (Control Device)
210 In-cylinder pressure sensor

Claims (1)

機関本体と、
前記機関本体の気筒の筒内圧力を検出するための筒内圧力センサと、
を備え、
前記気筒内で予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能な内燃機関を制御するための内燃機関の制御装置であって、
前記気筒内の燃焼領域における当量比を所定当量比としたときの当該気筒内の1サイクル中における最高筒内温度に基づいて、当該気筒から排出されるNOx排出量を算出するNOx排出量算出部と、
機関運転状態に基づいて、前記気筒内の燃焼領域における当量比を予め決められた基準当量比としたときの基準図示平均有効圧力を算出する基準図示平均有効圧力算出部と、
前記筒内圧力に基づいて、図示平均有効圧力を算出する図示平均有効圧力算出部と、
を備え、
前記NOx排出量算出部は、
前記所定当量比を前記基準当量比として前記最高筒内温度を算出すると共に、当該最高筒内温度に基づいて算出された前記NOx排出量を、前記図示平均有効圧力が前記基準図示平均有効圧力よりも高くなるほど少なくするか、又は
前記所定当量比を、前記図示平均有効圧力が前記基準図示平均有効圧力よりも高くなるほど前記基準当量比よりも小さい当量比として前記最高筒内温度を算出し、当該最高筒内温度に基づいて前記NOx排出量を算出するように構成される、
内燃機関の制御装置。
The engine body,
An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of a cylinder of the engine body;
With
A control device for an internal combustion engine for controlling an internal combustion engine capable of performing compression auto-ignition combustion of a premixed gas in the cylinder,
A NOx emission amount calculation unit that calculates the NOx emission amount discharged from the cylinder based on the maximum in-cylinder temperature in one cycle in the cylinder when the equivalent ratio in the combustion region in the cylinder is a predetermined equivalent ratio. When,
A reference indicated mean effective pressure calculating unit that calculates a reference indicated mean effective pressure when the equivalence ratio in the combustion region in the cylinder is set to a predetermined reference equivalent ratio based on the engine operating state;
Based on the in-cylinder pressure, an indicated mean effective pressure calculating unit that calculates an indicated mean effective pressure;
With
The NOx emission amount calculation unit
The maximum in-cylinder temperature is calculated using the predetermined equivalent ratio as the reference equivalent ratio, and the NOx emission amount calculated based on the maximum in-cylinder temperature is calculated from the reference indicated average effective pressure. The maximum equivalent in-cylinder temperature is calculated as an equivalent ratio that is smaller than the reference equivalent ratio as the indicated average effective pressure is higher than the reference indicated average effective pressure. Configured to calculate the NOx emission based on a maximum in-cylinder temperature;
Control device for internal combustion engine.
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Cited By (2)

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