JP2022156452A - engine control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン制御システムに関する。 The present invention relates to engine control systems.
エンジンは、リーンバーンで運転される場合がある。リーンバーンでは燃料濃度の低い混合気が使用されるため、着火を安定させるために、吸気行程に加えて、圧縮行程において少量の燃料が噴射される場合がある。しかしながら、圧縮行程で噴射される燃料の量は極めて少ないため、正確な量の燃料を噴射することが困難であり得る。したがって、リーンバーンにおいて、圧縮行程で噴射される燃料の量を制御するための様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 The engine may be operated in lean burn. Since lean burn uses an air-fuel mixture with a low fuel concentration, a small amount of fuel may be injected during the compression stroke in addition to the intake stroke in order to stabilize ignition. However, since the amount of fuel injected in the compression stroke is very small, it can be difficult to inject the correct amount of fuel. Therefore, in lean burn, various techniques have been proposed for controlling the amount of fuel injected in the compression stroke (for example, Patent Document 1).
例えば、特許文献1は、1回の燃焼サイクルの中で、主噴射および微少噴射を含む少なくとも2回の燃料噴射を行う運転モードを有する、内燃機関の制御装置を開示する。この装置では、まず、微少噴射無しのリーンバーン運転において、主噴射の量が目標量に対応するように制御される。続いて、微少噴射を伴うリーンバーン運転において、微少噴射の量が、空燃比と、吸入空気量と、主噴射の量と、に基づいて算出される。算出された微少噴射の量と、目標量とが比較され、微少噴射の量が調整される。 For example, Patent Literature 1 discloses a control device for an internal combustion engine having an operation mode in which fuel injection is performed at least twice, including a main injection and a minute injection, in one combustion cycle. In this device, first, in lean burn operation without minute injection, the amount of main injection is controlled so as to correspond to the target amount. Subsequently, in lean burn operation with minute injection, the amount of minute injection is calculated based on the air-fuel ratio, the amount of intake air, and the amount of main injection. The calculated amount of minute injection is compared with the target amount, and the amount of minute injection is adjusted.
リーンバーン運転においては、圧縮行程における微少噴射の量を制御することに加えて、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させることが望まれる。 In lean-burn operation, in addition to controlling the amount of minute injection in the compression stroke, it is desirable to suppress NOx emissions and stabilize combustion.
本発明は、上記の課題を考慮して、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、圧縮行程において噴射される燃料の量を制御することができる、エンジン制御システムを提供することを目的とする。 In consideration of the above problems, the present invention provides an engine control system that can control the amount of fuel injected in the compression stroke while suppressing NOx emissions and stabilizing combustion in lean burn operation. intended to provide
本発明の一態様に係るエンジン制御システムは、
エンジンと、
前記エンジンからの排気ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する第1センサと、
前記エンジンの燃焼変動の度合いを示す指標値を測定する第2センサと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、1または複数のプロセッサと、前記1または複数のプロセッサによって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体と、を含み、
前記1または複数のプロセッサは、前記命令にしたがって、
吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、
圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、前記吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、
前記第1センサに測定される前記窒素酸化物の濃度が、所定の第1目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内でないと判定される場合に、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内になるように、前記吸気行程における前記混合気の空燃比を調整することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であると判定される場合に、前記第2センサに測定される前記指標値が、所定の第2目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記指標値が前記第2目標範囲内でないと判定される場合に、前記指標値が前記第2目標範囲内になるように、前記圧縮行程において噴射される燃料の量を調整することと、
を実行するように構成される。
An engine control system according to one aspect of the present invention includes:
engine and
a first sensor for measuring the concentration of nitrogen oxides in exhaust gas from the engine;
a second sensor that measures an index value indicating the degree of combustion fluctuation of the engine;
a control device that controls the engine;
with
the controller includes one or more processors and one or more storage media storing instructions to be executed by the one or more processors;
The one or more processors, according to the instructions,
injecting fuel into the intake air during the intake stroke;
injecting less fuel into a mixture of air and fuel on a compression stroke than on the intake stroke;
determining whether the concentration of nitrogen oxides measured by the first sensor is within a predetermined first target range;
changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the intake stroke so that the concentration of nitrogen oxides is within the first target range when it is determined that the concentration of nitrogen oxides is not within the first target range; to adjust and
Determining whether the index value measured by the second sensor is within a predetermined second target range when the concentration of nitrogen oxides is determined to be within the first target range. and
adjusting the amount of fuel injected in the compression stroke so that the index value is within the second target range when it is determined that the index value is not within the second target range;
configured to run
本発明によれば、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、圧縮行程において噴射される燃料の量を制御することができる。 According to the present invention, in lean-burn operation, the amount of fuel injected in the compression stroke can be controlled while suppressing NOx emissions and stabilizing combustion.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、明細書および図面において、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Specific dimensions, materials, numerical values, and the like shown in such embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description. Elements that are not directly related to the present invention are omitted from the drawing.
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御システム100を示す概略図である。エンジン制御システム(本開示において、単に「システム」とも称され得る)100は、例えば、HEV(Hybrid Electric Vehicle)、ガソリン自動車、または、ディーゼル自動車等の車両500に適用される。システム100は、エンジン10を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an
本実施形態では、エンジン10は、ガソリンエンジンである。他の実施形態では、エンジン10は、ディーゼルエンジンであってもよい。エンジン10は、シリンダ11と、ピストン12と、を有する。ピストン12は、シリンダ11内を往復移動する。シリンダ11およびピストン12によって、燃焼室13が画定される。ピストン12は、コネクティングロッド14によってクランクシャフト18に接続される。
In this embodiment,
上記のようなエンジン10では、燃焼室13において、空気および燃料(ガソリン)の混合気が燃焼し、これによって、ピストン12がシリンダ11内を往復移動する。ピストン12の直線運動が、コネクティングロッド14によってクランクシャフト18に伝達され、クランクシャフト18の回転運動に変換される。クランクシャフト18の回転数(=エンジン10の回転数)が、クランク角センサSe1によって測定される。クランク角センサSe1は、ECU50(詳しくは後述)と通信可能に接続される。なお、より良い理解のために図1ではシリンダ11およびピストン12の1つの組のみが示されるが、エンジン10は、シリンダ11およびピストン12の複数の組を有することができる。
In the
エンジン10は、吸気口15と、排気口16と、を有する。吸気口15には、吸気バルブ15aが設けられ、排気口16には、排気バルブ16aが設けられる。吸気バルブ15aおよび排気バルブ16aの各々の動作は、例えば、不図示のカムシャフトによって制御される。カムシャフトは、例えば回転ベルト等を介してクランクシャフト18によって回転される。
The
エンジン10は、燃料のインジェクタ17を有する。インジェクタ17は、燃焼室13に設けられ、インジェクタ17から燃焼室13内に燃料が噴射される(いわゆる、直接噴射)。インジェクタ17は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、インジェクタ17のニードルバルブのリフトを制御することによって、インジェクタ17からの燃料の噴射量を制御する。
The
エンジン10は、点火プラグPを有する。点火プラグPは、燃焼室13に設けられ、燃焼室13において空気および燃料の混合気を着火する。点火プラグPは、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、点火プラグPの動作を制御する。
The
吸気口15には、吸気管2が接続される。吸気管2には、例えば、不図示のエアクリーナ等の構成要素が設けられ、これらの構成要素を通過した空気が吸気口15を介して燃焼室13に供給される。吸気管2には、吸気管2を流れる空気の流量を調整するためのスロットルバルブV1が設けられる。スロットルバルブV1は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、スロットルバルブV1を制御することによって、吸気量を制御する。
The
排気口16には、排気管3が接続される。排気管3には、空燃比(A/F)センサSe2が設けられる。A/FセンサSe2は、排気管3を流れる排気ガスに基づいて、空燃比を測定する。A/FセンサSe2は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、A/FセンサSe2に測定される空燃比に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御する。
An
排気管3において、A/FセンサSe2の下流には、フロント触媒4が設けられる。フロント触媒4は、排気ガスから有害物質(例えば、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)または窒素酸化物(NOx)の少なくとも1つ)を除去する。フロント触媒4は、例えば、三元触媒である。
A
排気管3において、フロント触媒4の下流には、NOxセンサSe3が設けられる。NOxセンサSe3は、フロント触媒4を通過した後の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度を測定する。NOxセンサSe3は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御する。
A NOx sensor Se3 is provided downstream of the
排気管3において、NOxセンサSe3の下流には、パティキュレートフィルタ5が設けられる。パティキュレートフィルタ5は、排気ガスから粒子状物質(PM)(例えば、煤)を除去する。パティキュレートフィルタ5は、例えば、GPF(Gasoline Particulate Filter)である。他の実施形態では、例えば、エンジン10がディーゼルエンジンである場合には、パティキュレートフィルタ5は、DPF(Diesel Particulate Filter)であってもよい。
In the
排気管3において、A/FセンサSe2の上流には、排気ガスを吸気管2に再循環させるための配管6が接続される。配管6は、吸気管2において、スロットルバルブV1の下流に接続される。配管6には、再循環される排気ガスの流量を調整するためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブV2が設けられる。EGRバルブV2は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、EGRバルブV2を制御することによって、再循環される排気ガスの流量を制御する。
In the
配管6には、差圧センサSe4が設けられる。差圧センサSe4は、EGRバルブV2の上流における排気ガスの圧力と、EGRバルブV2の下流における排気ガスの圧力と、の間の差圧を測定する。差圧センサSe4は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、差圧センサSe4に測定される差圧に基づいて、EGRバルブV2を制御する。
The
システム100は、ECU(制御装置)50を備える。ECU50は、1または複数のプロセッサ51(例えば、CPU等)と、1または複数の記憶媒体52(例えば、ROMおよびRAM等)と、1または複数のコネクタ53と、を有する。ECU50は、他の構成要素をさらに有してもよい。ECU50の構成要素は、バスによって互いに通信可能に接続される。記憶媒体52は、プロセッサ51によって実行される1または複数のプログラムを記憶する。プログラムは、プロセッサ51に対する命令を含む。本開示に示されるECU50の動作は、記憶媒体52に記憶された命令をプロセッサ51で実行することによって、実現される。ECU50は、コネクタ53を介してシステム100の構成要素と通信可能に接続される。
The
上記のようなシステム100のエンジン10は、リーンバーンで運転可能である。リーンバーンは、理論空燃比(概ね、14.7)に比して、高い空燃比を有する混合気を使用する。リーンバーンで運転する場合、混合気の着火を安定させるために、エンジン10は、まず吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射し、かつ、続く圧縮行程において、混合気に対して極少量の燃料を噴射する。このような構成によれば、点火プラグPの周りの限られた領域にのみ、より高い燃料濃度を有する混合気が生成される。本開示において、「メイン噴射」とは、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することは意味し、「メイン噴射量」とは、メイン噴射において噴射される燃料の量を意味する。また、本開示において、「アシスト噴射」とは、圧縮行程において、混合気に対して燃料を噴射することを意味し、「アシスト噴射量」とは、アシスト噴射において噴射される燃料の量を意味する。
The
図2は、ECU50の機能ブロック図である。エンジン10がリーンバーンで運転する場合、プロセッサ51は、記憶媒体52に記憶された命令にしたがって、メイン噴射部54、アシスト噴射部55、第1調整部56、第2調整部57、第3調整部58、および、第4調整部59として機能する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
メイン噴射部54として機能する場合、プロセッサ51は、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射するようにインジェクタ17及びスロットルバルブV1を制御する。メイン噴射によって、燃焼室13に空気および燃料の混合気が生成される。例えば、プロセッサ51は、アクセルペダルの踏み込み量等の因子に応じて、メイン噴射量を決定してもよい。例えば、リーンバーン運転開始時のアクセルペダルの踏み込み量とメイン噴射量との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。リーンバーン運転中、メイン噴射量またはメイン噴射における空燃比が調整されてもよい(詳しくは後述)。
When functioning as the
アシスト噴射部55として機能する場合、プロセッサ51は、吸気行程に続く圧縮行程において、燃焼室13内の混合気に極少量の燃料を噴射するようにインジェクタ17を制御する。このような構成によれば、点火プラグPの周りの限られた領域にのみ、より高い燃料濃度を有する混合気が生成される。例えば、プロセッサ51は、メイン噴射量等の因子に応じて、アシスト噴射量を決定してもよい。例えば、リーンバーン運転開始時のメイン噴射量とアシスト噴射量との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。リーンバーン運転中、アシスト噴射量が調整されてもよい(詳しくは後述)。
When functioning as the
図3は、リーンバーンにおけるNOx濃度とエンジン10の回転変動との関係を説明する概略図である。図3において、実線は、アシスト噴射量が目標範囲内である場合のNOx濃度および回転変動の関係を示し、ECU50による処理の目標となる。したがって、実線で示されるNOx濃度および回転変動の関係は、既知である。ECU50は、測定されるNOx濃度および回転変動が実線に近づくように、アシスト噴射量を調整する(詳しくは後述)。破線は、アシスト噴射量が目標範囲外である場合のNOx濃度および回転変動の関係の一例を示す。破線は単に一例であり、アシスト噴射量が目標範囲外である場合のNOx濃度および回転変動の実際の関係は、破線とは異なり得る。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between the NOx concentration and the rotation fluctuation of the
本開示のリーンバーン運転においては、NOxの排出を抑制し、かつ、燃焼を安定させることの双方が要求される。具体的には、NOx濃度(横軸)に関して、システム100は、NOx濃度を閾値Th1以下に抑制する。また、燃焼の安定性(縦軸)に関して、燃焼の安定性を示す燃焼変動(CPi)は、例えば、エンジン10の回転変動と相関を有する。したがって、本実施形態では、プロセッサ51は、クランク角センサSe1に測定されるエンジン10の回転数に基づいて、回転変動(例えば、角速度の変動)を算出する。例えば、角速度の変動は、クランク角センサの信号を基に同一気筒の連続する膨張行程での角速度の差、あるいはこの差の絶対値の連続する所定回数の積算値によって算出することができる。システム100は、回転変動を閾値Th2以下に抑制する。
In the lean-burn operation of the present disclosure, both suppression of NOx emissions and stabilization of combustion are required. Specifically, regarding the NOx concentration (horizontal axis), the
空燃比が低い(燃料が濃い)場合、実線および破線の双方に示されるように、回転変動は低下する一方でNOx濃度は増加する。また、アシスト噴射量が目標範囲よりも低い場合(破線)、燃焼が安定しないため、アシスト噴射量が目標範囲内にある場合(実線)に比して、回転変動が増加する。したがって、システム100は、メイン噴射およびアシスト噴射の双方を実行しながら、まず、空燃比を調整して、NOx濃度を適正な範囲(Th1以下)に制御し、続いて、アシスト噴射量を調整して、回転変動を適正な範囲(Th2以下)に制御する。すなわち、システム100は、NOx濃度および回転変動が、図3のハッチングで示される領域になるように、空燃比およびアシスト噴射を順番に調整する。例えば、閾値Th1,Th2は、記憶媒体52に記憶されてもよい。
When the air-fuel ratio is low (fuel rich), the NOx concentration increases while the rpm fluctuation decreases, as shown by both the solid and dashed lines. Also, when the assist injection amount is lower than the target range (broken line), combustion is not stable, so the rotational fluctuation increases compared to when the assist injection amount is within the target range (solid line). Therefore, while executing both the main injection and the assist injection, the
図2を参照して、このために、プロセッサ51は、第1調整部56、第2調整部57、第3調整部58、および、第4調整部59として機能する。
Referring to FIG. 2,
第1調整部(「A/F調整部」とも称され得る)56として機能する場合、プロセッサ51は、空燃比が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。具体的には、プロセッサ51は、A/FセンサSe2から受信される空燃比が、目標範囲内にあるか否かを判定する。空燃比が目標範囲内にないと判定される場合、ECU50は、空燃比が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。例えば、空燃比の目標範囲は、記憶媒体52に記憶されてもよい。
When functioning as a first adjuster (which may also be referred to as an "A/F adjuster") 56, the
第2調整部(「EGR調整部」とも称され得る)57として機能する場合、プロセッサ51は、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるよう、EGRバルブV2を制御する。例えば、再循環される排気ガスの流量は、EGRバルブV2の上流側の圧力および下流側の圧力の間の差圧(または、圧力比)と相関を有するため、この差圧(または、圧力比)を測定することによって、再循環される排気ガスの流量を測定(推定)することができる。したがって、プロセッサ51は、差圧センサSe4から受信される差圧が、目標範囲内にあるか否かを判定する。差圧が目標範囲内にないと判定される場合、プロセッサ51は、差圧が目標範囲内になるように(すなわち、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるように)、EGRバルブV2を制御する。例えば、差圧の目標範囲(または、流量の目標範囲)は、記憶媒体52に記憶されてもよい。また、再循環される排気ガスの流量と、差圧との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。
When functioning as a second adjuster (which may also be referred to as an "EGR adjuster") 57, the
なお、一般的に、リーンバーンでは空気(酸素)の量が多いため、多くのNOxが生成される。このため、システム100は、NOxの排出を抑制するために、EGRを実施し得る。具体的には、排気ガスは、不活性な二酸化炭素を多く含むことから、吸気に排気ガスを再循環させることによって、吸気中の酸素の割合を低下させることができる。したがって、EGRによってNOxの排出を抑制することができる。しかしながら、空燃比の調整のみによってNOxの排出を閾値Th1以下に抑制することができる場合には、システム100は、EGRを実施しなくてもよい。
In general, lean burn produces a large amount of NOx due to a large amount of air (oxygen). As such, the
第3調整部(「NOx調整部」とも称され得る)58として機能する場合、プロセッサ51は、排気ガス中のNOx濃度が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、混合気の空燃比を調整する。具体的には、プロセッサ51は、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が、目標範囲内にあるか否かを判定する。NOx濃度が目標範囲内にないと判定される場合、プロセッサ51は、NOx濃度が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。この場合、記憶媒体52に記憶される空燃比の目標範囲が、併せて更新されてもよい。例えば、NOx濃度の目標範囲は、記憶媒体52に記憶されてもよい。
When functioning as a third adjuster (which may also be referred to as a “NOx adjuster”) 58, the
第4調整部(「燃焼変動調整部」とも称され得る)59として機能する場合、プロセッサ51は、エンジン10における燃焼変動が目標範囲内になるように、インジェクタ17を制御して、アシスト噴射量を調整する。具体的には、プロセッサ51は、クランク角センサSe1に測定される回転変動が、目標範囲内にあるか否かを判定する。回転変動が目標範囲内にない判定される場合、プロセッサ51は、目標範囲内になるように、圧縮行程においてインジェクタ17を制御して、アシスト噴射量を調整する。
When functioning as a fourth adjuster (also referred to as a "combustion fluctuation adjuster") 59, the
続いて、システム100の動作について説明する。
Next, the operation of
図4は、ECU50の処理を示すフローチャートである。例えば、図4に示される処理は、エンジン10がリーンバーン運転を開始した後に1回のみ実施されてもよく、または、所定のインターバル(例えば、十~数十ミリ秒、百~数百ミリ秒、一~数秒、十~数十秒、または、一~数分)で繰り返されてもよい。
FIG. 4 is a flow chart showing the processing of the
プロセッサ51は、メイン噴射を実行するように、インジェクタ17およびスロットルバルブV1を制御する(ステップS100)。続いて、プロセッサ51は、アシスト噴射を実行するように、インジェクタ17を制御する(ステップS102)。
続いて、プロセッサ51は、A/Fセンサ(第4センサ)Se2から受信される空燃比が、目標範囲(第4目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS104)。ステップS104において、空燃比が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の空燃比と目標範囲との差を考慮して、空燃比が目標範囲内になるように、メイン噴射におけるインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方への指令値を補正して(ステップS106)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS100では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方が制御され、空燃比が調整される。
Subsequently, the
ステップS104において、空燃比が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、差圧センサ(第3センサ)Se4から受信される差圧が、目標範囲(第3目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS108)。ステップS108において、差圧が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の差圧と目標範囲との差を考慮して、差圧が目標範囲内になるように(すなわち、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるように)、EGRバルブV2への指令値を調整し(ステップS110)、ステップS100に戻る。
If it is determined in step S104 that the air-fuel ratio is within the target range (YES), the
ステップS108において、差圧が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、NOxセンサ(第1センサ)Se3に測定されるNOx濃度が、目標範囲(第1目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS112)。ステップS112において、NOx濃度が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際のNOx濃度と目標範囲との差を考慮して、NOx濃度が目標範囲内になるように、メイン噴射におけるインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方への指令値を補正して(ステップS114)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS100では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方が制御され、空燃比が調整される。
If it is determined in step S108 that the differential pressure is within the target range (YES), the
図3を参照して、例えば、ステップS112におけるNOx濃度の目標範囲(第1目標範囲)は、閾値Th1よりも小さいTh3以上Th4以下であってもよい。例えば、この範囲は、アシスト噴射量が目標範囲内(実線)である場合に、回転変動が閾値Th2以下となる領域であることができる。例えば、下限値Th3は、アシスト噴射量が目標範囲内(実線)である場合に、回転変動が閾値Th2以下となる下限値であることができる。また、目標範囲の上限値を閾値Th1よりも小さいTh4に設定することで、アシスト噴射量が目標範囲外(破線)で、かつ、回転変動が閾値Th2以下となる状況を抑制することができる。したがって、アシスト噴射量が目標範囲外(破線)であるにも拘わらず、アシスト噴射量が調整されない状況を抑制することができる。なお、目標範囲は、これに限定されず、閾値Th1に関連付けられる他の範囲であってもよい。例えば、ステップS112において、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が上限値Th4より高い点P1である場合、次回のルーティンのステップS100における空燃比の調整(増加)(燃料の減量)によって、NOx濃度は、Th3~Th4の間の点P2に低減され得る。 Referring to FIG. 3, for example, the NOx concentration target range (first target range) in step S112 may be Th3 or more and Th4 or less, which is smaller than threshold Th1. For example, this range can be a region in which the rotation fluctuation is equal to or less than the threshold Th2 when the assist injection amount is within the target range (solid line). For example, the lower limit value Th3 can be a lower limit value at which the rotation fluctuation is equal to or less than the threshold value Th2 when the assist injection amount is within the target range (solid line). Further, by setting the upper limit of the target range to Th4, which is smaller than the threshold Th1, it is possible to suppress a situation in which the assist injection amount is outside the target range (broken line) and the rotation fluctuation is equal to or less than the threshold Th2. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the assist injection amount is not adjusted even though the assist injection amount is outside the target range (broken line). Note that the target range is not limited to this, and may be another range associated with the threshold Th1. For example, in step S112, if the NOx concentration measured by the NOx sensor Se3 is at a point P1 higher than the upper limit value Th4, the NOx concentration can be reduced to a point P2 between Th3 and Th4.
図4を参照して、ステップS112において、NOx濃度が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、クランク角センサ(第2センサ)Se1に測定される回転変動が、目標範囲(第2目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS116)。ステップS116において、回転変動が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の回転変動と目標範囲との差を考慮して、回転変動が目標範囲内になるように、アシスト噴射におけるインジェクタ17への指令値を補正して(ステップS118)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS102では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17が制御され、アシスト噴射量が調整される。
Referring to FIG. 4, if it is determined in step S112 that the NOx concentration is within the target range (YES),
図3を参照して、例えば、ステップS116における回転変動の目標範囲(第2目標範囲)は、0より大きく閾値Th2以下であってもよい。例えば、ステップS116において、クランク角センサSe1に測定される回転変動が閾値Th2より高い点P2である場合、次回のルーティンのステップS102におけるアシスト噴射量の調整(増量)によって、回転変動は、閾値Th2以下である点P3に低減され得る。 Referring to FIG. 3, for example, the target range (second target range) of rotation fluctuation in step S116 may be greater than 0 and equal to or less than threshold Th2. For example, in step S116, if the rotation fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 is at a point P2 higher than the threshold Th2, the adjustment (increase) of the assist injection amount in step S102 of the next routine causes the rotation fluctuation to exceed the threshold Th2. It can be reduced to point P3, which is:
ステップS116において、回転変動が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、一連の処理を終了する。補正された指令値は、記憶媒体52に記憶されてもよい。以降のリーンバーン運転は、記憶媒体52に記憶されるデータに基づいて実行されてもよい。
If it is determined in step S116 that the rotation fluctuation is within the target range (YES),
以上のようなシステム100は、エンジン10と、エンジン10からの排気ガス中のNOx濃度を測定するNOxセンサSe3と、エンジン10の燃焼変動の度合いを示す回転変動を測定するクランク角センサSe1と、エンジン10を制御するECU50と、を備える。ECU50は、1または複数のプロセッサ51と、1または複数のプロセッサ51によって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体52と、を含む。1または複数のプロセッサ51は、命令にしたがって、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が、第1目標範囲内であるか否かを判定することと、NOx濃度が第1目標範囲内でないと判定される場合に、NOx濃度が第1目標範囲内になるように、吸気行程における混合気の空燃比を調整することと、NOx濃度が第1目標範囲内であると判定される場合に、クランク角センサSe1に測定される回転変動が、第2目標範囲内であるか否かを判定することと、回転変動が第2目標範囲内でないと判定される場合に、回転変動が第2目標範囲内になるように、アシスト噴射量を調整することと、を実行するように構成される。このようなシステム100によれば、NOx濃度が第1目標範囲内に制御され、かつ、燃焼変動の度合いを示す回転変動が第2目標範囲内に制御されるように、アシスト噴射量が制御される。したがって、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、アシスト噴射量を制御することができる。
The
また、システム100は、エンジン10の排気管3と吸気管2とを接続し、排気管3から吸気管2に排気ガスを再循環させる配管6と、配管6に設けられるEGRバルブV2と、配管6を流れる排気ガスの流量を測定する差圧センサSe4と、を更に備える。1または複数のプロセッサ51は、NOx濃度が第1目標範囲内であるか否かを判定する前に、命令にしたがって、差圧センサSe4に測定される排気ガスの流量が、第3目標範囲内にあるか否かを判定することと、排気ガスの流量が第3目標範囲内にないと判定される場合に、排気ガスの流量が第3目標範囲内になるように、EGRバルブV2を制御することと、を更に実行するように構成される。このようなシステム100によれば、EGRによって、吸気中の酸素の割合を低下させることができる。したがって、NOxの排出を効率よく抑制することができる。
The
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態のECU50のステップは、上記の順番で実施されなくてもよく、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実施されてもよい。
Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the claims, and it should be understood that these also belong to the technical scope of the present invention. be done. Further, the steps of the
例えば、上記の実施形態では、再循環される排気ガスの流量を測定する第3センサとして、差圧センサSe4が使用される。しかしながら、他の実施形態では、第3センサは、EGRバルブV2の上流における排気ガスの圧力と、EGRバルブV2の下流における排気ガスの圧力と、の間の「圧力比」を測定するように構成されてもよい。この場合、ECU50は、圧力比と、再循環される排気ガスの流量と、の間の関係を示すテーブルを記憶してもよい。
For example, in the above embodiment, differential pressure sensor Se4 is used as the third sensor for measuring the flow rate of recirculated exhaust gas. However, in other embodiments, the third sensor is configured to measure the "pressure ratio" between the exhaust gas pressure upstream of EGR valve V2 and the exhaust gas pressure downstream of EGR valve V2. may be In this case, the
また、上記の実施形態では、燃焼変動の度合いを示す指標値として、クランク角センサSe1によって測定される回転変動が使用される。しかしながら、他の実施形態では、指標値として、他のセンサ(例えば、筒内圧センサ)によって測定される他のパラメータ(例えば、点火周期毎の燃焼時の筒内圧の変動)が使用されてもよい。 Further, in the above embodiment, the rotation fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 is used as the index value indicating the degree of combustion fluctuation. However, in other embodiments, other parameters (for example, variations in cylinder pressure during combustion for each ignition cycle) measured by other sensors (for example, cylinder pressure sensors) may be used as index values. .
2 吸気管
3 排気管
6 排気ガスを再循環させる配管
10 エンジン
17 インジェクタ
50 ECU(制御装置)
51 プロセッサ
52 記憶媒体
100 エンジン制御システム
Se1 クランク角センサ(第2センサ)
Se3 NOxセンサ(第1センサ)
Se4 差圧センサ(第3センサ)
V2 EGRバルブ
2
51
Se3 NOx sensor (first sensor)
Se4 differential pressure sensor (third sensor)
V2 EGR valve
Claims (2)
前記エンジンからの排気ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する第1センサと、
前記エンジンの燃焼変動の度合いを示す指標値を測定する第2センサと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、1または複数のプロセッサと、前記1または複数のプロセッサによって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体と、を含み、
前記1または複数のプロセッサは、前記命令にしたがって、
吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、
圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、前記吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、
前記第1センサに測定される前記窒素酸化物の濃度が、所定の第1目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内でないと判定される場合に、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内になるように、前記吸気行程における前記混合気の空燃比を調整することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であると判定される場合に、前記第2センサに測定される前記指標値が、所定の第2目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記指標値が前記第2目標範囲内でないと判定される場合に、前記指標値が前記第2目標範囲内になるように、前記圧縮行程において噴射される燃料の量を調整することと、
を実行するように構成された、エンジン制御システム。 engine and
a first sensor for measuring the concentration of nitrogen oxides in exhaust gas from the engine;
a second sensor that measures an index value indicating the degree of combustion fluctuation of the engine;
a control device that controls the engine;
with
the controller includes one or more processors and one or more storage media storing instructions to be executed by the one or more processors;
The one or more processors, according to the instructions,
injecting fuel into the intake air during the intake stroke;
injecting less fuel into a mixture of air and fuel on a compression stroke than on the intake stroke;
determining whether the concentration of nitrogen oxides measured by the first sensor is within a predetermined first target range;
adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the intake stroke so that the concentration of nitrogen oxides is within the first target range when it is determined that the concentration of nitrogen oxides is not within the first target range; to adjust and
Determining whether the index value measured by the second sensor is within a predetermined second target range when the concentration of nitrogen oxides is determined to be within the first target range. and
adjusting the amount of fuel injected in the compression stroke so that the index value is within the second target range when it is determined that the index value is not within the second target range;
an engine control system configured to perform
前記配管に設けられるバルブと、
前記配管を流れる前記排気ガスの流量を測定する第3センサと、
を更に備え、
前記1または複数のプロセッサは、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であるか否かを判定する前に、前記命令にしたがって、
前記第3センサに測定される前記排気ガスの流量が、所定の第3目標範囲内にあるか否かを判定することと、
前記排気ガスの流量が前記第3目標範囲内にないと判定される場合に、前記排気ガスの流量が前記第3目標範囲内になるように、前記バルブを調整することと、
を更に実行するように構成された、請求項1に記載のエンジン制御システム。 a pipe that connects an exhaust pipe and an intake pipe of the engine and recirculates the exhaust gas from the exhaust pipe to the intake pipe;
a valve provided in the pipe;
a third sensor that measures the flow rate of the exhaust gas flowing through the pipe;
further comprising
Before determining whether the concentration of nitrogen oxides is within the first target range, the one or more processors, according to the instructions,
determining whether the flow rate of the exhaust gas measured by the third sensor is within a predetermined third target range;
adjusting the valve so that the flow rate of the exhaust gas is within the third target range when it is determined that the flow rate of the exhaust gas is not within the third target range;
2. The engine control system of claim 1, further configured to perform:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021060159A JP2022156452A (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | engine control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021060159A JP2022156452A (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | engine control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022156452A true JP2022156452A (en) | 2022-10-14 |
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ID=83559206
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021060159A Pending JP2022156452A (en) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | engine control system |
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JP (1) | JP2022156452A (en) |
-
2021
- 2021-03-31 JP JP2021060159A patent/JP2022156452A/en active Pending
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