JP4275046B2 - Engine control device - Google Patents
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本発明は、エンジン(の燃焼室や触媒下流)から排出される二酸化炭素等の温室効果ガスの排出量をオンラインで直接的もしくは間接的に検出(推定)して、エンジンの機差(個体差)、経時変化等による性能差に対応することができ、もって、温室効果ガスの排出量増大を効果的に抑制することができるようにされたエンジンの制御装置に関する。 The present invention detects (estimates), directly or indirectly, the amount of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide emitted from the engine (in the combustion chamber and downstream of the catalyst), and detects engine differences (individual differences). The present invention relates to an engine control apparatus that can cope with performance differences due to changes over time and the like, and that can effectively suppress an increase in greenhouse gas emissions.
近年、世界規模の地球温暖化問題及びエネルギー問題への取り組みを背景として、自動車においても低燃費のエンジンが要求されている。リーンバーンエンジンはその最たるものであり、例えば筒内噴射エンジンは燃焼室内に直接燃料を噴射し、混合気を成層化し、空燃比40以上での燃焼を可能とされているので、従来の理論空燃比で運転するエンジンと比較して燃費低減に有効なエンジンである。リーンバーンエンジンにおいては、温室効果ガスである二酸化炭素(CO2)排出量も低減されるが、排ガス規制で排出量が決められているHC、CO、NOxと同様に、その排出量が定量的に制限されつつある。HC,CO,NOxは、オンボードで、その排出量が所定値を超えると、運転者等に報知する装置が備えられている。一方、CO2排出量においては、診断規制が本格化していないことを背景として、オンボードでその排出量を推定(もしくは検出)し、運転者等に報知する装置については、備えられていないのが実状である。 In recent years, there has been a demand for low fuel consumption engines in automobiles against the background of global warming issues and energy issues. The lean burn engine is the best example. For example, the direct injection engine injects fuel directly into the combustion chamber, stratifies the air-fuel mixture, and enables combustion at an air-fuel ratio of 40 or more. It is an engine that is more effective in reducing fuel consumption than an engine that operates at a fuel ratio. In lean burn engines, the amount of carbon dioxide (CO 2 ), which is a greenhouse gas, is also reduced, but the amount of emissions is quantitative, as is the case with HC, CO, and NOx, where emissions are determined by exhaust gas regulations. It is being limited to. HC, CO, NOx is onboard, and is equipped with a device for notifying the driver or the like when the discharge amount exceeds a predetermined value. On the other hand, with respect to CO 2 emissions, there is no device that estimates (or detects) the emissions on-board and informs the driver etc. on the background that diagnostic regulations are not in full swing. Is real.
従来、例えば、下記特許文献1においては、一般家庭から排出される二酸化炭素を予測する装置として、過去の所定期間内の気象条件と二酸化炭素の排出量との相関関係に基づいて、将来の気象予測から、将来の二酸化炭素排出量を予測する装置が開示されている。しかし、本装置は、気象条件に基づいて例えば一般家庭の二酸化炭素排出量を予測するものであり、したがって、上記自動車エンジンの温室効果ガスをオンボード検出し得るものではない。 Conventionally, for example, in Patent Document 1 below, as a device for predicting carbon dioxide emitted from a general household, future weather is based on the correlation between weather conditions in the past predetermined period and carbon dioxide emissions. An apparatus for predicting future carbon dioxide emissions from the prediction is disclosed. However, the present apparatus predicts, for example, carbon dioxide emissions of ordinary households based on weather conditions, and therefore cannot detect the greenhouse gas of the automobile engine on board.
また、下記特許文献2においては、水処理施設の建設段階において、建設資材及び建設エネルギーから二酸化炭素排出量を演算する装置が開示されている。しかし、本装置は、その対象が水処理施設に特化したものであり、建設資材及び建設エネルギーを入力情報としたものである。したがって、上記自動車エンジンの温室効果ガスをオンボード検出し得るものではない。 Patent Document 2 below discloses an apparatus that calculates carbon dioxide emission from construction materials and construction energy at the construction stage of a water treatment facility. However, this apparatus is specialized for water treatment facilities, and uses construction materials and construction energy as input information. Therefore, it is not possible to detect the greenhouse gas of the automobile engine on board.
さらに、下記特許文献3においては、排出ガス中に含まれる温室効果ガスの濃度を計測するガス分析計と排出ガスの流量を求める流量計と、計測された温室効果ガスの濃度と排出ガス流量から温室効果ガスの排出量を求め、温室効果ガス排出量の積算値に基づいて、温室効果ガス排出費Pを演算する装置が開示されている。しかし、本装置においては、直接温室効果ガスを検出する装置を備えるものであり、装置も大型化するので、上記のような自動車エンジンの温室効果ガスをオンボード検出するには、コスト面及び実用面からの課題がある。 Further, in Patent Document 3 below, a gas analyzer that measures the concentration of greenhouse gas contained in the exhaust gas, a flow meter that calculates the flow rate of the exhaust gas, and the measured greenhouse gas concentration and the exhaust gas flow rate are used. An apparatus for obtaining greenhouse gas emission amount and calculating greenhouse gas emission cost P based on an integrated value of greenhouse gas emission amount is disclosed. However, this device is equipped with a device for directly detecting greenhouse gases, and the size of the device is also increased. There is a problem from the aspect.
上記事情に鑑み、本発明は、自動車用エンジンから排出される温室効果ガスの排出量を直接的もしくは間接的に検出でき、それを温室効果ガス排出量抑制に役立てることができるようにされたエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置の第1態様は、エンジン(の燃焼室及び/又は触媒下流)から排出される温室効果ガスの排出量を直接的もしくは間接的に検出する温室効果ガス排出量検出手段を備える(図1参照)。 In order to achieve the above object, the first aspect of the engine control apparatus according to the present invention directly or indirectly detects the amount of greenhouse gas discharged from the engine (combustion chamber and / or downstream of the catalyst). A greenhouse gas emission detection means is provided (see FIG. 1).
すなわち、エンジンの燃焼室及び/又は触媒下流から排出される排ガス中に含まれる温室効果ガスの排出量を直接的もしくは間接的に検出(推定)する手段を備え、オンラインで常時あるいは所定頻度で、温室効果ガス排出量を検出(推定)するものである。検出手段としては、後述のように、温室効果ガスを直接検出可能なセンサであってもよいし、あるいは、後述のように、既存センサの出力から推定し、間接的に検出するのもよい。前者は、精度の観点で有利であり、後者は、コストの面で有利であると言える。また、エンジンの排気通路には、HC、CO、NOx等の一部の排ガス成分を浄化するために触媒が備えられているのが一般的である。例えば、三元性能を有する触媒の場合、HC、CO等の還元剤を酸化する際に、二酸化炭素が生成される。このとき、触媒下流における二酸化炭素濃度は、エンジンアウト(燃焼室から排出される排ガス)のそれよりも増加することがある。したがって、本第1態様においては、エンジンアウト排ガス中の温室効果ガスの検出にとどまらず、触媒内での化学反応により生成される温室効果ガスの検出をも行い、テールパイプ(排気通路における触媒より下流部分)において、排出される温室効果ガスの排出量をより正確に検出することを提案するものである。 Ie, provided with a means for directly or indirectly detecting (estimating) the emissions of greenhouse gases contained in exhaust gas discharged from the combustion chamber and / or a catalyst downstream of the engine, constantly or predetermined frequency online Thus, greenhouse gas emissions are detected (estimated). The detection means may be a sensor that can directly detect greenhouse gases as described later, or may be detected indirectly by estimation from the output of an existing sensor as described later. The former is advantageous in terms of accuracy, and the latter is advantageous in terms of cost. Further, the exhaust passage of the engine is generally provided with a catalyst for purifying some exhaust gas components such as HC, CO, NOx and the like. For example, in the case of a catalyst having three-way performance, carbon dioxide is generated when a reducing agent such as HC or CO is oxidized. At this time, the carbon dioxide concentration downstream of the catalyst may increase more than that of engine out (exhaust gas discharged from the combustion chamber). Therefore, in the first aspect, not only the detection of the greenhouse gas in the engine-out exhaust gas but also the detection of the greenhouse gas generated by the chemical reaction in the catalyst is performed, and the tail pipe (from the catalyst in the exhaust passage) is detected. In the downstream part), it is proposed to more accurately detect the amount of greenhouse gas emitted.
本発明に係るエンジン制御装置の第2態様は、前記温室効果ガスの排出量に関わる個々のエンジンデバイスの劣化診断を個々に行う診断手段を備え、前記温室効果ガス排出量検出手段は、前記診断手段の診断結果に基づいて、前記温室効果ガスの排出量を間接的に検出するようにされる(図2参照)。 The second aspect of the engine control apparatus according to the present invention is provided with a diagnostic means for performing deterioration diagnosis of the individual engine device according to emissions of the greenhouse gases individually, the greenhouse gas emissions detection means, the diagnostic Based on the diagnostic result of the means, the greenhouse gas emission is indirectly detected (see FIG. 2).
すなわち、例えば、温室効果ガスの排出量の最たるものとして、二酸化炭素があるが、前述のように二酸化炭素は、エンジンの運転空燃比(燃焼に供せられる混合気の空燃比)により変化し、リーンであるほど減少する。したがって、例えば、リーン運転に関わるエンジンデバイスの状態あるいは性能を診断し、その診断結果に応じて定まるリーン運転性能から二酸化炭素の排出量を演算して推定する(間接的に検出)する手段を備えるものである。 That is, for example, carbon dioxide is the largest greenhouse gas emission, but as described above, carbon dioxide changes depending on the operating air-fuel ratio of the engine (the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion), The more lean, the less. Therefore, for example, there is provided a means for diagnosing the state or performance of an engine device related to lean operation, and calculating (indirectly detecting) the carbon dioxide emission from the lean operation performance determined according to the diagnosis result. Is.
本発明に係るエンジンの制御装置の第3態様は、前記温室効果ガス排出量検出手段は、前記エンジンから排出される二酸化炭素の量を直接的もしくは間接的に検出するようにされる(図3参照)。 According to a third aspect of the engine control apparatus of the present invention, the greenhouse gas emission detection means detects the amount of carbon dioxide emitted from the engine directly or indirectly (FIG. 3). reference).
すなわち、前述のように温室効果ガスの最たるものとして、二酸化炭素の排出量を検出することを明記するものである。 That is, as described above, it is clearly stated that carbon dioxide emission is detected as the most important greenhouse gas.
本発明に係るエンジンの制御装置の第4態様は、前記温室効果ガス排出量検出手段は、前記エンジンの燃焼室及び/又は触媒下流から排出される二酸化炭素の濃度を直接的もしくは間接的に検出する二酸化炭素濃度検出手段と、前記エンジンの燃焼室及び/又は触媒下流から排出される排ガス流量を直接的もしくは間接的に検出する排ガス流量検出手段と、を備える(図4参照)。 According to a fourth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the greenhouse gas emission detection means directly or indirectly detects the concentration of carbon dioxide discharged from the combustion chamber of the engine and / or downstream of the catalyst. Carbon dioxide concentration detecting means, and exhaust gas flow rate detecting means for directly or indirectly detecting the exhaust gas flow rate discharged from the combustion chamber of the engine and / or downstream of the catalyst (see FIG. 4).
すなわち、二酸化炭素排出量を、排ガス中の二酸化炭素濃度と排ガス流量から求めるものである。 That is, the carbon dioxide emission is determined from the carbon dioxide concentration in the exhaust gas and the exhaust gas flow rate.
本発明に係るエンジンの制御装置の第5態様は、前記排ガス流量検出手段は、前記エンジンの燃焼室及び/又は触媒下流から排出される単位時間あたりの排ガス流量を直接的もしくは間接的に検出するようにされる。
すなわち、排ガス流量を単位時間あたりの排ガス流量とすることで、過渡運転時等における排ガス流量の変化に対応するものである。
According to a fifth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the exhaust gas flow rate detecting means directly or indirectly detects the exhaust gas flow rate per unit time discharged from the combustion chamber of the engine and / or downstream of the catalyst. To be done.
That is, by changing the exhaust gas flow rate to the exhaust gas flow rate per unit time, it corresponds to a change in the exhaust gas flow rate during a transient operation or the like.
本発明に係るエンジンの制御装置の第6態様は、前記二酸化炭素濃度検出手段は、前記エンジンの排気通路に配在された二酸化炭素センサを備え、該センサにより直接的に二酸化炭素濃度を検出するようにされる。 According to a sixth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the carbon dioxide concentration detection means includes a carbon dioxide sensor disposed in the exhaust passage of the engine, and the carbon dioxide concentration is directly detected by the sensor. To be done.
すなわち、二酸化炭素濃度検出手段として、二酸化炭素センサで直接的に検出することを明記するものである。 That is, it is specified that the carbon dioxide concentration detection means is directly detected by a carbon dioxide sensor.
本発明に係るエンジンの制御装置の第7態様は、前記二酸化炭素濃度検出手段は、前記エンジンの運転状態に基づいて、前記二酸化炭素濃度を間接的に検出するようにされる。 In a seventh aspect of the engine control apparatus according to the present invention, the carbon dioxide concentration detecting means indirectly detects the carbon dioxide concentration based on an operating state of the engine.
すなわち、二酸化炭素濃度検出手段として、二酸化炭素濃度を直接検出するのではなく、二酸化炭素濃度と相関のあるエンジンの運転状態を既存のセンサ等から検出し、この運転状態に基づいて、二酸化炭素濃度を間接的に検出(推定)する。エンジンの運転状態としては、例えば、エンジン回転数、エンジントルク、空燃比、EGR率等が挙げられる。 That is, the carbon dioxide concentration detection means does not directly detect the carbon dioxide concentration, but detects an engine operating state correlated with the carbon dioxide concentration from an existing sensor or the like, and based on this operating state, the carbon dioxide concentration Is indirectly detected (estimated). Examples of the engine operating state include engine speed, engine torque, air-fuel ratio, EGR rate, and the like.
本発明に係るエンジンの制御装置の第8態様は、前記二酸化炭素濃度検出手段は、前記エンジンの燃焼室から排出される二酸化炭素濃度を直接的もしくは間接的に検出する手段と、前記触媒で新たに生成される二酸化炭素の濃度を直接的もしくは間接的に検出する手段と、を備える(図6参照)。 According to an eighth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the carbon dioxide concentration detection means includes a means for directly or indirectly detecting the carbon dioxide concentration discharged from the combustion chamber of the engine, and a new catalyst. And means for directly or indirectly detecting the concentration of carbon dioxide produced (see FIG. 6).
すなわち、前述のように、例えば、三元触媒をエンジンの排気通路に備える場合、該触媒において、HC、CO等を酸化する際に、二酸化炭素が生成される。このとき、触媒下流における二酸化炭素濃度は、エンジンアウト(燃焼室から排出された排ガス)のそれよりも増加する。したがって、本第8態様においては、エンジンアウト排ガス中の温室効果ガスの検出にとどまらず、触媒内での化学反応により生成される温室効果ガスの検出も行い、テールパイプ(排気通路における触媒より下流部分)において、排出される温室効果ガスの排出量をより正確に検出することを提案するものである。 That is, as described above, for example, when a three-way catalyst is provided in the exhaust passage of an engine, carbon dioxide is generated when HC, CO, etc. are oxidized in the catalyst. At this time, the carbon dioxide concentration downstream of the catalyst increases more than that of engine out (exhaust gas discharged from the combustion chamber). Therefore, in the eighth aspect, not only the detection of the greenhouse gas in the engine-out exhaust gas but also the detection of the greenhouse gas generated by the chemical reaction in the catalyst is performed, and the tail pipe (downstream from the catalyst in the exhaust passage) is detected. (Part) proposes more accurate detection of the amount of greenhouse gas emissions.
本発明に係るエンジンの制御装置の第9態様は、第7態様における、エンジンの運転状態の少なくとも一つは、エンジンの運転空燃比とされる。 According to a ninth aspect of the engine control apparatus of the present invention, at least one of the engine operating states in the seventh aspect is an engine operating air-fuel ratio.
すなわち、二酸化炭素濃度と相関のあるエンジンの運転状態の最たるものとして、エンジンの運転空燃比を明記するものである。 That is, the engine operating air-fuel ratio is clearly specified as the best engine operating state correlated with the carbon dioxide concentration.
本発明に係るエンジンの制御装置の第10態様は、前記第8態様における二酸化炭素濃度検出手段は、直接的もしくは間接的に検出された触媒入口もしくは触媒内部の空燃比に基づいて、前記触媒で新たに生成される二酸化炭素濃度を間接的に検出(推定)するようにされる。 According to a tenth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the carbon dioxide concentration detecting means according to the eighth aspect is the catalyst based on the catalyst inlet or the air-fuel ratio inside the catalyst detected directly or indirectly. The newly generated carbon dioxide concentration is indirectly detected (estimated).
すなわち、触媒において生成される二酸化炭素濃度と相関のあるエンジンの運転状態の最たるものとして、触媒入口あるいは触媒内部の空燃比を直接的もしくは間接的に検出することを明記するものである。 That is, it is specified that the air-fuel ratio at the catalyst inlet or inside the catalyst is detected directly or indirectly as the best engine operating state correlated with the concentration of carbon dioxide produced in the catalyst.
本発明に係るエンジンの制御装置の第11態様は、前記第8態様における二酸化炭素濃度検出手段は、直接的もしくは間接的に検出された触媒温度に基づいて、前記触媒で新たに生成される二酸化炭素濃度を間接的に検出するようにされる。 In an eleventh aspect of the engine control apparatus according to the present invention, the carbon dioxide concentration detection means in the eighth aspect is based on the catalyst temperature detected directly or indirectly, and the carbon dioxide concentration newly generated by the catalyst. The carbon concentration is detected indirectly.
すなわち、前述のように、例えば、三元性能を有する触媒において、HC、CO等を酸化する際に、二酸化炭素が生成されるが、該触媒は、所定温度以上で活性化する。したがって、触媒温度に基づいて、触媒で生成される二酸化炭素量を間接的に検出(推定)するものである。 That is, as described above, for example, when HC, CO or the like is oxidized in a catalyst having ternary performance, carbon dioxide is generated, and the catalyst is activated at a predetermined temperature or higher. Therefore, the amount of carbon dioxide produced by the catalyst is indirectly detected (estimated) based on the catalyst temperature.
本発明に係るエンジンの制御装置の第12態様は、前記診断手段は、前記エンジンデバイスとして、電制スロットル弁、燃料噴射弁、EGRバルブ、燃料ポンプ、及びリーンNOx触媒のうちの少なくとも一つの状態もしくは性能を診断するようにされる。 According to a twelfth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the diagnosis means has at least one state of an electric throttle valve, a fuel injection valve, an EGR valve, a fuel pump, and a lean NOx catalyst as the engine device. Or it is made to diagnose performance.
すなわち、前述のように、二酸化炭素は、エンジンの運転空燃比により変化し、リーンであるほど減少する。したがって、例えば、リーン運転に関わるエンジンデバイスとしては、電制スロットル、燃料噴射弁、EGRバルブ、燃料ポンプ、及びリーンNOx触媒等が挙げられる。リーンNOx触媒が劣化すると、NOx排出量を所定値に以内に収めるために、リッチスパイク(貯蔵NOxの浄化処理)の頻発及びリーン運転の短縮化により、二酸化炭素排出量が増加する。このことから、リーンNOx触媒もリーン運転性能に関わるデバイスとして挙げるものである。 That is, as described above, carbon dioxide changes depending on the operating air-fuel ratio of the engine, and decreases as the leaner. Therefore, for example, engine devices related to lean operation include an electric throttle, a fuel injection valve, an EGR valve, a fuel pump, a lean NOx catalyst, and the like. When the lean NOx catalyst is deteriorated, in order to keep the NOx emission amount within a predetermined value, the carbon dioxide emission amount is increased by frequent occurrence of rich spike (purification processing of stored NOx) and shortening of the lean operation. Therefore, the lean NOx catalyst is also cited as a device related to lean operation performance.
本発明に係るエンジンの制御装置の第13態様は、前記直接的もしくは間接的に検出された温室効果ガス排出量に基づいて、前記エンジンの制御パラメータを設定する手段を備える(図7参照)。 A thirteenth aspect of the engine control device according to the present invention comprises means for setting a control parameter of the engine based on the directly or indirectly detected greenhouse gas emission amount (see FIG. 7).
すなわち、エンジンの機差(個体差)、経時変化及び環境変化に伴い、温室効果ガスの排出量が変化した場合、その検出にとどまらず、エンジンを制御することで、温室効果ガスの排出量増加を抑制するものである。 In other words, when greenhouse gas emissions change due to engine differences (individual differences), changes over time, and environmental changes, not only the detection but also the control of the engine increases greenhouse gas emissions. It suppresses.
本発明に係るエンジンの制御装置の第14態様は、前記第3態様におけるエンジンの制御パラメータを設定する手段は、エンジンの目標空燃比を設定する手段を備える。 According to a fourteenth aspect of the engine control apparatus of the present invention, the means for setting the engine control parameter in the third aspect includes means for setting the target air-fuel ratio of the engine.
すなわち、二酸化炭素濃度と相関のあるエンジンの運転状態の最たるものとして、エンジンの運転空燃比を設定する手段を備えるものである。 That is, a means for setting the operating air-fuel ratio of the engine is provided as the best operating state of the engine correlated with the carbon dioxide concentration.
本発明に係るエンジンの制御装置の第15態様は、前記直接的もしくは間接的に検出された温室効果ガス排出量もしくは該温室効果ガス排出量に基づいた情報を、外部に報知する手段を備える(図8参照)。 According to a fifteenth aspect of the engine control apparatus of the present invention, there is provided means for informing the outside of the directly or indirectly detected greenhouse gas emission amount or information based on the greenhouse gas emission amount ( (See FIG. 8).
すなわち、エンジンシステム内で解決可能な場合は、対応するものの、不可能な場合は、運転者等に通報し、所定の処置を行うよう促すものである。あるいは、個々のエンジンにおける温室効果ガス排出量を外部に出力することで、例えば、集中処理し、所定地域内に存在する自動車から排出される温室効果ガスの総量をより正確に演算するものである。 In other words, if it is possible to solve the problem in the engine system, it responds, but if it is not possible, it notifies the driver or the like and prompts them to take a predetermined measure. Alternatively, by outputting the greenhouse gas emissions of each engine to the outside, for example, centralized processing is performed, and the total amount of greenhouse gases emitted from automobiles existing in a predetermined area is calculated more accurately. .
一方、本発明に係る自動車は、前記した第1態様から第15態様のいずれかに記載の制御装置が適用されたエンジンを搭載していることを特徴としている。 On the other hand, an automobile according to the present invention is characterized by mounting an engine to which the control device according to any one of the first to fifteenth aspects is applied.
この場合、前記制御手段は、好ましくは、自動車の走行距離を直接的もしくは間接的に検出する手段と、所定走行距離における温室効果ガス排出量を演算する手段と、を備える。 In this case, the control means preferably includes means for directly or indirectly detecting the travel distance of the automobile and means for calculating the greenhouse gas emission amount at a predetermined travel distance.
すなわち、所定走行距離あたりの温室効果ガスを排出量を演算し、該エンジンもしくは該自動車の温室効果ガス排出性能とするものである。 That is, the amount of greenhouse gas emission per predetermined travel distance is calculated to obtain the greenhouse gas emission performance of the engine or the automobile.
本発明によれば、エンジンから排出される温室効果ガスの排出量をオンラインで直接的もしくは間接的に検出するようにされるので、エンジンの機差(個体差)、経時変化等による性能差に対応することができ、温室効果ガスの排出量を効果的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, since the amount of greenhouse gas discharged from the engine is detected directly or indirectly online, the difference in performance due to engine differences (individual differences), changes over time, etc. This makes it possible to effectively reduce greenhouse gas emissions.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図9は、本発明に係る制御装置の第1実施形態を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図である。
[First Embodiment]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a control device according to the present invention together with an example of an in-vehicle engine to which the control device is applied.
図示のエンジン10は、例えば4つの気筒を有する多気筒エンジンであって、シリンダ12と、このシリンダ12の各気筒#1、#2、#3、#4内に摺動自在に嵌挿されたピストン15と、を有し、該ピストン15上方には燃焼室17が画成される。燃焼室17には、点火プラグ35が臨設されている。 The illustrated engine 10 is, for example, a multi-cylinder engine having four cylinders, and is slidably fitted into the cylinder 12 and the cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4 of the cylinder 12. And a combustion chamber 17 is defined above the piston 15. A spark plug 35 is provided in the combustion chamber 17.
燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路20の始端部に設けられたエアクリーナ21から取り入れられ、エアフローセンサ24を通り、電制スロットル弁25を通ってコレクタ27に入り、このコレクタ27から前記吸気通路20の下流端(吸気ポート)に配在された吸気弁28を介して各気筒#1、#2、#3、#4の燃焼室17に吸入される。また、前記燃焼室17には、燃料噴射弁30が臨設されている。 Air used for combustion of fuel is taken in from an air cleaner 21 provided at the start end of the intake passage 20, passes through an air flow sensor 24, passes through an electric throttle valve 25, enters a collector 27, and passes through the collector 27. The air is sucked into the combustion chambers 17 of the cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4 via the intake valve 28 disposed at the downstream end (intake port) of the intake passage 20. In addition, a fuel injection valve 30 is provided in the combustion chamber 17.
燃焼室17に吸入された空気と燃料噴射弁30から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ35により点火されて爆発燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス(排ガス)は、燃焼室17から排気弁48を介して排気通路40の上流部分を形成する個別通路部40Aに排出され、その個別通路部40Aから排気集合部40Bを通って排気通路40に配備されたリーンNOx触媒50に流入して浄化された後、外部に排出される。リーンNOx触媒50は、リーン運転時は、エンジン(燃焼室17)から排出されるNOxを貯蔵し、リッチ運転することで、貯蔵NOxを脱離、浄化せしめる機能を持つ。 The mixture of the air sucked into the combustion chamber 17 and the fuel injected from the fuel injection valve 30 is ignited by the spark plug 35 and explosively burned, and the combustion waste gas (exhaust gas) is exhausted from the combustion chamber 17. The exhaust gas is discharged to the individual passage portion 40A forming the upstream portion of the exhaust passage 40 via the valve 48, and flows into the lean NOx catalyst 50 disposed in the exhaust passage 40 through the exhaust passage portion 40B from the individual passage portion 40A. After being purified, it is discharged outside. During the lean operation, the lean NOx catalyst 50 has a function of storing NOx discharged from the engine (combustion chamber 17) and desorbing and purifying the stored NOx by performing a rich operation.
また、排気通路40におけるリーンNOx触媒50より下流側にはO2センサ51が配在され、排気通路40における触媒50より上流側の排気集合部40B付近にはA/Fセンサ52が配在されている。 Further, an O 2 sensor 51 is disposed on the exhaust passage 40 downstream of the lean NOx catalyst 50, and an A / F sensor 52 is disposed on the exhaust passage 40 near the exhaust collecting portion 40 B upstream of the catalyst 50. ing.
前記A/Fセンサ52は、排気中に含まれる酸素の濃度に対して線形の出力特性を持つ。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっており、したがって、酸素濃度を検出するA/Fセンサ52により、前記排気集合部40Bにおける空燃比を求めることが可能となる。また、前記O2センサ51からの信号により、リーンNOx触媒50下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを求めることができる。 The A / F sensor 52 has a linear output characteristic with respect to the concentration of oxygen contained in the exhaust gas. The relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas and the air-fuel ratio is substantially linear. Therefore, the A / F sensor 52 that detects the oxygen concentration can determine the air-fuel ratio in the exhaust gas collecting section 40B. Further, from the signal from the O 2 sensor 51, it can be determined whether the oxygen concentration or stoichiometry downstream of the lean NOx catalyst 50 is rich or lean.
また、燃焼室17から排気通路40に排出された排気ガスの一部は、必要に応じてEGR通路41を介して吸気通路20に導入され、吸気通路20の分岐通路部を介して各気筒の燃焼室17に還流される。前記EGR通路41には、EGR率を調整するためのEGRバルブ42が介装されている。 Further, a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 to the exhaust passage 40 is introduced into the intake passage 20 through the EGR passage 41 as necessary, and is supplied to each cylinder through the branch passage portion of the intake passage 20. It returns to the combustion chamber 17. The EGR passage 41 is provided with an EGR valve 42 for adjusting the EGR rate.
そして、本実施形態の制御装置1においては、エンジン10の種々の制御を行うため、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット100が備えられている。 And in the control apparatus 1 of this embodiment, in order to perform various control of the engine 10, the control unit 100 incorporating a microcomputer is provided.
コントロールユニット100は、基本的には、図10に示される如くに、CPU101、入力回路102、入出力ポート103、RAM104、ROM105等で構成される。 The control unit 100 basically includes a CPU 101, an input circuit 102, an input / output port 103, a RAM 104, a ROM 105, and the like as shown in FIG.
コントロールユニット100には、入力信号として、エアフローセンサ24により検出される吸入空気量に応じた信号、スロットルセンサ34により検出されるスロットル弁25の開度に応じた信号、クランク角センサ37から得られるクランクシャフト18の回転(エンジン回転数)・位相をあらわす信号、排気通路40における触媒50より下流側に配在されたO2センサ51により検出される排気ガス中の酸素濃度に応じた信号、排気通路40における触媒50より上流側の排気集合部40Bに配在されたA/Fセンサ52により検出される酸素濃度(空燃比)に応じた信号、シリンダ12に配設された水温センサ19により検出されるエンジン冷却水温に応じた信号、アクセルセンサ36から得られるアクセルペダル39の踏み込み量(運転者の要求トルクを示す)に応じた信号、車速センサ29から得られる当該エンジン10が搭載された自動車の車速に応じた信号等が供給される。 The control unit 100 obtains, as an input signal, a signal corresponding to the intake air amount detected by the air flow sensor 24, a signal corresponding to the opening of the throttle valve 25 detected by the throttle sensor 34, and a crank angle sensor 37. A signal representing the rotation (engine speed) and phase of the crankshaft 18, a signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas detected by the O 2 sensor 51 disposed downstream of the catalyst 50 in the exhaust passage 40, and exhaust gas A signal corresponding to the oxygen concentration (air-fuel ratio) detected by the A / F sensor 52 disposed in the exhaust collecting portion 40B upstream of the catalyst 50 in the passage 40, and detected by the water temperature sensor 19 disposed in the cylinder 12. A signal corresponding to the engine coolant temperature to be depressed, depression of the accelerator pedal 39 obtained from the accelerator sensor 36 A signal corresponding to the amount (indicating the torque required by the driver), a signal corresponding to the vehicle speed of the automobile on which the engine 10 is mounted, obtained from the vehicle speed sensor 29, and the like are supplied.
コントロールユニット100においては、A/Fセンサ52、O2センサ51、スロットルセンサ34、エアフローセンサ24、クランク角センサ37、水温センサ16、及びアクセルセンサ36、等の各センサの出力が入力され、入力回路102にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート103に送られる。入力ポートの値はRAM104に保管され、CPU101内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはROM105に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ操作量を表す値はRAM104に保管された後、出力ポート103に送られる。 In the control unit 100, outputs of sensors such as the A / F sensor 52, the O 2 sensor 51, the throttle sensor 34, the air flow sensor 24, the crank angle sensor 37, the water temperature sensor 16, and the accelerator sensor 36 are input. After signal processing such as noise removal is performed in the circuit 102, the signal is sent to the input / output port 103. The value of the input port is stored in the RAM 104 and processed in the CPU 101. A control program describing the contents of the arithmetic processing is written in the ROM 105 in advance. A value representing each actuator operation amount calculated according to the control program is stored in the RAM 104 and then sent to the output port 103.
点火プラグ35に対する作動信号は点火出力回路116内の一次側コイルの通流時はONとなり、非通流時はOFFとなるON・OFF信号がセットされる。点火時期はONからOFFになる時点である。出力ポート103にセットされた点火プラグ35用の信号は点火出力回路116で点火に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグ35に供給される。また、燃料噴射弁30の駆動信号(空燃比制御信号)は開弁時ON、閉弁時OFFとなるON・OFF信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路117で燃料噴射弁30を開弁するのに十分なエネルギーに増幅されて燃料噴射弁30に供給される。電制スロットル弁25の目標開度を実現する駆動信号は、電制スロットル弁駆動回路118を経て、電制スロットル弁30に送られる。 The operation signal for the spark plug 35 is set to an ON / OFF signal that is ON when the primary coil in the ignition output circuit 116 is energized and is OFF when the primary coil is not energized. The ignition timing is the time when the ignition timing changes from ON to OFF. The signal for the spark plug 35 set in the output port 103 is amplified to a sufficient energy necessary for ignition by the ignition output circuit 116 and supplied to the spark plug 35. Further, an ON / OFF signal that is ON when the valve is opened and OFF when the valve is closed is set as a drive signal (air-fuel ratio control signal) of the fuel injector 30, and the fuel injector 30 opens the fuel injector 30. Is amplified to a sufficient energy to be supplied to the fuel injection valve 30. A drive signal for realizing the target opening degree of the electric throttle valve 25 is sent to the electric throttle valve 30 through the electric throttle valve drive circuit 118.
コントロールユニット100ではA/Fセンサ52の信号からリーンNOx触媒50上流の空燃比を算出し、O2センサ51の信号から、触媒50下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを算出する。また、両センサ51、52の出力を用いて触媒50の浄化効率が最適となるよう燃料噴射量もしくは吸入空気量を逐次補正するフィードバック制御を行う。 The control unit 100 calculates the air-fuel ratio upstream of the lean NOx catalyst 50 from the signal of the A / F sensor 52, and determines whether the oxygen concentration or stoichiometry downstream of the catalyst 50 is rich or lean from the signal of the O 2 sensor 51. calculate. Further, feedback control for sequentially correcting the fuel injection amount or the intake air amount is performed using the outputs of the sensors 51 and 52 so that the purification efficiency of the catalyst 50 is optimized.
次に、コントロールユニット100が、温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を直接的もしくは間接的に検出する際の処理内容を具体的に説明する。 Next, the processing contents when the control unit 100 directly or indirectly detects the emission amount of carbon dioxide, which is a greenhouse gas, will be specifically described.
図11は、コントロールユニット100による制御システムを表した機能ブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。本制御システムは、目標トルク演算手段210、目標空気量演算手段220、目標スロットル開度演算手段230、ETC(電制スロットル弁)制御手段240、目標空燃比演算手段250、実空気量演算手段260、燃料噴射量演算手段270、及び二酸化炭素排出量演算手段300からなる。 FIG. 11 is a functional block diagram showing a control system by the control unit 100 and is a main part of the air-preceding type torque base control. This control system includes a target torque calculation unit 210, a target air amount calculation unit 220, a target throttle opening calculation unit 230, an ETC (electrically controlled throttle valve) control unit 240, a target air-fuel ratio calculation unit 250, and an actual air amount calculation unit 260. , Fuel injection amount calculation means 270 and carbon dioxide emission amount calculation means 300.
まず、目標トルク演算手段210でアクセル開度から目標トルクを演算する。次に目標トルクと目標空燃比から目標空気量を演算し、目標空気量を実現する目標スロットル開度を演算し、ETC制御手段240にて、スロットル開度を開度センサ34の出力に基づいてF/B制御する。エアフロセンサ24で検出された実空気量と目標空燃比から燃料噴射量を演算する。なお、二酸化炭素排出量演算手段300のみが本発明に関わるものであり、それ以外の演算手段仕様は、すでに公知であり多くの資料が存在するので、ここでは、詳細は省略する。以下、二酸化炭素排出量演算手段300の詳細について説明する。 First, the target torque is calculated from the accelerator opening by the target torque calculating means 210. Next, the target air amount is calculated from the target torque and the target air-fuel ratio, the target throttle opening for realizing the target air amount is calculated, and the throttle opening is calculated based on the output of the opening sensor 34 by the ETC control means 240. F / B control. The fuel injection amount is calculated from the actual air amount detected by the airflow sensor 24 and the target air-fuel ratio. Note that only the carbon dioxide emission calculation means 300 is related to the present invention, and other calculation means specifications are already known and there are many materials, so the details are omitted here. Hereinafter, the details of the carbon dioxide emission calculation means 300 will be described.
<二酸化炭素(CO2)排出量演算手段300>
本演算手段300では、単位走行距離あたりに、エンジン10の燃焼室17から排出される(エンジンアウトの)二酸化炭素の量を演算する。具体的には、図12に示されるように、エンジン空燃比、目標EGR率、目標エンジントルク、エンジン回転数を入力とするエンジンアウトCO2濃度演算手段310において、エンジンアウトCO2濃度を演算し、エアフロセンサ24から得られる吸入空気量(質量流量)から、排ガス流量(体積流量)を求め、前記エンジンCO2濃度に乗じることで、CO2排出量(体積流量)を求める。CO2排出量(体積流量)をCO2排出量(質量流量)に換算し、車速センサ29の出力を積分し得られた走行距離で割ることで、単位走行距離あたりのCO2排出量(質量)を求める。
<Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means 300>
The calculation means 300 calculates the amount of carbon dioxide (engine out) discharged from the combustion chamber 17 of the engine 10 per unit travel distance. Specifically, as shown in FIG. 12, the engine air-fuel ratio, target EGR ratio, the target engine torque, the engine-out CO 2 concentration calculating means 310 for receiving the engine speed, and calculates an engine-out CO 2 concentration The exhaust gas flow rate (volume flow rate) is obtained from the intake air amount (mass flow rate) obtained from the airflow sensor 24, and the CO 2 emission amount (volume flow rate) is obtained by multiplying the engine CO 2 concentration. The CO 2 emission amount (mass flow rate) is converted into the CO 2 emission amount (mass flow rate), and the output of the vehicle speed sensor 29 is divided by the travel distance obtained by integration to obtain the CO 2 emission amount (mass per unit travel distance). )
本処理は、例えば、10ms程度が考えられるが、目標精度に応じて、演算周期を最適化するのもよい。 For example, about 10 ms is conceivable for this processing, but the calculation cycle may be optimized according to the target accuracy.
<エンジンアウトCO2濃度演算手段310>
本演算手段310では、エンジン10の燃焼室17から排出される(エンジンアウトの)二酸化炭素の濃度を演算する。具体的には図13に示されるように、A/Fセンサ52の出力であるエンジンアウト(燃焼室17から排出される排ガス)の空燃比と、目標EGR率から、CO2濃度基本値を演算し、目標エンジントルク及びエンジン回転数からCO2濃度補正値を演算し、双方を乗じて、エンジンアウトCO2濃度とする。なお、CO2濃度基本値及びCO2濃度補正値の演算に用いられるマップは、対象エンジンの試験結果等から予め決めるのもよい。なお、ここでは、目標EGR率の演算方法は、明記していないが、例えば、目標トルク、目標回転数等から、目標EGR率を演算する等が考えられる。
<Engine Out CO 2 Concentration Calculation Unit 310>
In the present calculation means 310, the concentration of carbon dioxide (engine out) discharged from the combustion chamber 17 of the engine 10 is calculated. Specifically, as shown in FIG. 13, the basic value of CO 2 concentration is calculated from the air-fuel ratio of the engine-out (exhaust gas discharged from the combustion chamber 17), which is the output of the A / F sensor 52, and the target EGR rate. Then, the CO 2 concentration correction value is calculated from the target engine torque and the engine speed, and is multiplied to obtain the engine out CO 2 concentration. The map used for the calculation of the CO 2 concentration basic value and the CO 2 concentration correction value may be determined in advance from the test results of the target engine. Here, although the calculation method of the target EGR rate is not specified, for example, the target EGR rate may be calculated from the target torque, the target rotation speed, or the like.
以上のように、本実施形態では、燃焼室17から排出される二酸化炭素の量を、エンジンアウトCO2濃度演算手段310で求められる二酸化炭素濃度とエアフロセンサ24から得られる吸入空気量(質量流量)に基づいて算出される排ガス流量(体積流量)とから、エンジンアウト(燃焼室17から排出される)二酸化炭素の量を間接的に検出(推定)するようにされる。 As described above, in the present embodiment, the amount of carbon dioxide exhausted from the combustion chamber 17 is determined based on the carbon dioxide concentration obtained by the engine-out CO 2 concentration calculating means 310 and the intake air amount (mass flow rate) obtained from the airflow sensor 24. ) Is indirectly detected (estimated) from the exhaust gas flow rate (volumetric flow rate) calculated based on the engine exhaust gas flow rate).
[第2実施形態]
本第2実施形態では、テールパイプ40C(排気通路40における触媒50の下流部分)の二酸化炭素排出量を間接的に検出する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the carbon dioxide emission amount of the tail pipe 40C (the downstream portion of the catalyst 50 in the exhaust passage 40) is indirectly detected.
前述した第1実施形態で参照した図9、図10、図11は、本実施形態と共通であるので、重複説明を省略する。以下、第1実施形態のもの(300)とは異なる構成の二酸化炭素排出量演算手段400の詳細について説明する。 9, 10, and 11 referred to in the first embodiment are the same as those in the present embodiment, and thus a duplicate description is omitted. The details of the carbon dioxide emission calculating means 400 having a configuration different from that of the first embodiment (300) will be described below.
<二酸化炭素(CO2)排出量演算手段400>
本演算手段400では、単位走行距離あたりに、排気通路40の触媒50下流部分を構成するテールパイプ40Bから排出される二酸化炭素の量を演算する。具体的には、図14に示されるように、エンジン空燃比、目標EGR率、目標エンジントルク、エンジン回転数を入力とするエンジンアウトCO2濃度演算手段410において、エンジンアウトCO2濃度を演算する。また、エンジン空燃比、目標EGR率、触媒温度を入力とする触媒生成CO2濃度演算手段420において、触媒50内で発生するHC、CO等の酸化反応で生成される触媒生成CO2濃度を演算する。エンジンアウトCO2濃度に触媒生成CO2濃度を加え、テールパイプCO2濃度とする。エアフロセンサ24から得られる吸入空気量(質量流量)から、排ガス流量(体積流量)を求め、前記テールパイプCO2濃度に乗じることで、CO2排出量(体積流量)を求める。CO2排出量(体積流量)をCO2排出量(質量流量)に換算し、車速センサ29の出力を積分し得られた走行距離で割ることで、単位走行距離あたりのCO2排出量(質量)を求める。
<Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means 400>
In the calculation means 400, the amount of carbon dioxide discharged from the tail pipe 40B constituting the downstream portion of the catalyst 50 in the exhaust passage 40 is calculated per unit travel distance. Specifically, as shown in FIG. 14, the engine air-fuel ratio, target EGR ratio, the target engine torque, the engine-out CO 2 concentration calculating means 410 for receiving the engine speed, and calculates an engine-out CO 2 concentration . The engine air-fuel ratio, the target EGR rate, the catalyst produced CO 2 concentration calculating means 420 for receiving the catalyst temperature, HC generated in the catalyst 50, calculating a catalyst product CO 2 concentration produced by the oxidation reaction of CO, etc. To do. The catalyst-generated CO 2 concentration is added to the engine-out CO 2 concentration to obtain the tail pipe CO 2 concentration. The exhaust gas flow rate (volume flow rate) is obtained from the intake air amount (mass flow rate) obtained from the airflow sensor 24, and the CO 2 emission amount (volume flow rate) is obtained by multiplying the tail pipe CO 2 concentration. The CO 2 emission amount (mass flow rate) is converted into the CO 2 emission amount (mass flow rate), and the output of the vehicle speed sensor 29 is divided by the travel distance obtained by integration to obtain the CO 2 emission amount (mass per unit travel distance). )
本処理は、例えば、10ms程度が考えられるが、目標精度に応じて、演算周期を最適化するのもよい。 For example, about 10 ms is conceivable for this processing, but the calculation cycle may be optimized according to the target accuracy.
<エンジンアウトCO2濃度演算手段410>
本演算手段410では、エンジン10の燃焼室17から排出される(エンジンアウトの)二酸化炭素の濃度を演算する。具体的には図13に示されるもの(310)と同じであるので、重複説明を省略する。
<Engine Out CO 2 Concentration Calculation Unit 410>
In the present calculation means 410, the concentration of carbon dioxide exhausted from the combustion chamber 17 of the engine 10 (engine out) is calculated. Specifically, since it is the same as that (310) shown in FIG.
<触媒生成CO2濃度演算手段420>
本演算手段420では、触媒50で生成される二酸化炭素の濃度を演算する。具体的には、図15に示されるように、A/Fセンサ52の出力であるエンジンアウト(燃焼室17から排出された排ガス)の空燃比と、目標EGR率から、CO2濃度基本値を演算し、触媒温度からCO2濃度補正値を演算し、双方を乗じて、触媒生成CO2濃度とする。なお、CO2濃度基本値及びCO2濃度補正値の演算に用いられるマップは、対象触媒の試験結果等から予め決めるのもよい。
<Catalyst Generation CO 2 Concentration Calculation Unit 420>
In the present calculation means 420, the concentration of carbon dioxide produced by the catalyst 50 is calculated. Specifically, as shown in FIG. 15, the basic value of CO 2 concentration is calculated from the air-fuel ratio of the engine-out (exhaust gas discharged from the combustion chamber 17) that is the output of the A / F sensor 52 and the target EGR rate. Calculate, calculate the CO 2 concentration correction value from the catalyst temperature, and multiply both to obtain the catalyst-generated CO 2 concentration. The map used for the calculation of the CO 2 concentration basic value and the CO 2 concentration correction value may be determined in advance from the test results of the target catalyst.
[第3実施形態]
第3実施形態では、テールパイプ40C(触媒下流)の二酸化炭素排出量を直接的に検出する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, the carbon dioxide emission amount of the tail pipe 40C (downstream of the catalyst) is directly detected.
前述した第1及び第2実施形態で参照した図9、図10、図11は、本実施形態と共通であるので、重複説明を省略する。ただし、第1及び第2実施形態において、排気通路40における触媒50の下流に配在されているO2センサ51に代えて、本実施形態では、CO2センサ53が用いられる。以下、第1及び第2実施形態のもの(300、400)とは異なる構成の二酸化炭素排出量演算手段500の詳細について説明する。以下二酸化炭素排出量演算手段の詳細について説明する。 9, 10, and 11 referred to in the first and second embodiments described above are the same as those in the present embodiment, and thus redundant description is omitted. However, in the first and second embodiments, a CO 2 sensor 53 is used in this embodiment instead of the O 2 sensor 51 disposed downstream of the catalyst 50 in the exhaust passage 40. Hereinafter, the details of the carbon dioxide emission calculating means 500 having a configuration different from that of the first and second embodiments (300, 400) will be described. Details of the carbon dioxide emission calculating means will be described below.
<二酸化炭素(CO2)排出量演算手段500>
本演算手段500では、単位走行距離あたりに、テールパイプ40C(触媒下流)から排出される二酸化炭素の量を演算する。具体的には、図16に示されるように、触媒50下流のCO2センサ53の出力をテールパイプCO2濃度とする。エアフロセンサ24から得られる吸入空気量(質量流量)から、排ガス流量(体積流量)を求め、前記テールパイプCO2濃度に乗じることで、CO2排出量(体積流量)を求める。CO2排出量(体積流量)をCO2排出量(質量流量)に換算し、車速センサ29の出力を積分し得られた走行距離で割ることで、単位走行距離あたりのCO2排出量(質量)を求める。
<Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means 500>
The calculation unit 500 calculates the amount of carbon dioxide discharged from the tail pipe 40C (downstream of the catalyst) per unit travel distance. Specifically, as shown in FIG. 16, the output of the CO 2 sensor 53 downstream of the catalyst 50 is set as the tail pipe CO 2 concentration. The exhaust gas flow rate (volume flow rate) is obtained from the intake air amount (mass flow rate) obtained from the airflow sensor 24, and the CO 2 emission amount (volume flow rate) is obtained by multiplying the tail pipe CO 2 concentration. The CO 2 emission amount (mass flow rate) is converted into the CO 2 emission amount (mass flow rate), and the output of the vehicle speed sensor 29 is divided by the travel distance obtained by integration to obtain the CO 2 emission amount (mass per unit travel distance). )
本処理は、例えば、10ms程度が考えられるが、目標精度に応じて、演算周期を最適化するのもよい。 For example, about 10 ms is conceivable for this processing, but the calculation cycle may be optimized according to the target accuracy.
[第4実施形態]
第4実施形態では、リーンNOx触媒50の劣化診断に基づいて、テールパイプ40C(触媒下流)での二酸化炭素排出量を間接的に検出する。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, the carbon dioxide emission amount in the tail pipe 40C (catalyst downstream) is indirectly detected based on the deterioration diagnosis of the lean NOx catalyst 50.
本実施形態においては、リーンNOx触媒50の性能診断がオンラインで実施され、該触媒50の性能に応じて、リーン運転中のNOx排出量(未貯蔵量)が所定値となるようリッチスパイクタイミングが制御される。該触媒50が劣化するとリーン時のNOx貯蔵性能が低下するため、未貯蔵NOx量を所定値に抑えるために、リッチスパイク頻度が高くなる。これに伴い、二酸化炭素排出量演算手段で演算される二酸化炭素排出量も増加し、二酸化炭素排出量が所定値以上となると(該触媒が所定レベルまで劣化すると)、CO2排出量異常として、外部へ報知するものである。 In the present embodiment, the performance diagnosis of the lean NOx catalyst 50 is performed online, and the rich spike timing is set so that the NOx emission amount (unstored amount) during lean operation becomes a predetermined value according to the performance of the catalyst 50. Be controlled. When the catalyst 50 deteriorates, the NOx storage performance at the time of lean decreases, so that the rich spike frequency increases in order to keep the unstored NOx amount at a predetermined value. Along with this, the carbon dioxide emission amount calculated by the carbon dioxide emission amount calculating means also increases, and when the carbon dioxide emission amount becomes a predetermined value or more (when the catalyst deteriorates to a predetermined level), as a CO 2 emission abnormality, This is a notification to the outside.
前述した第1及び第2実施形態で参照した図9、図10は、本実施形態と共通であるので、重複説明を省略する。ただし、図17は、第1、第2、第3実施形態で参照した図11に対応する、コントロールユニット100による制御システムを表した機能ブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。本制御システムは、目標トルク演算手段210、目標空気量演算手段220、目標スロットル開度演算手段230、ETC(電制スロットル弁)制御手段240、目標空燃比演算手段250、実空気量演算手段260、燃料噴射量演算手段270、及び二酸化炭素排出量演算手段600(第2実施形態のもの400と略同じ構成)に加えて、リーンNOx触媒診断手段710及びCO2排出量異常判定手段720が追加されている。それ以外は同様であるので詳述しない。また、リーンNOx触媒の診断方法及びオンラインでの制御最適化法については、特許文献、非特許文献等に多くの公知例があるので、ここでは詳述しないが、図18にリーンNOx触媒の診断方式、図19及び図20に目標空燃比演算手段の一例を示しておく。 Since FIGS. 9 and 10 referred to in the first and second embodiments are the same as those in the present embodiment, redundant description is omitted. However, FIG. 17 is a functional block diagram showing a control system by the control unit 100 corresponding to FIG. 11 referred to in the first, second, and third embodiments, and is a main part of the air-preceding type torque base control. . This control system includes a target torque calculation unit 210, a target air amount calculation unit 220, a target throttle opening calculation unit 230, an ETC (electrically controlled throttle valve) control unit 240, a target air-fuel ratio calculation unit 250, and an actual air amount calculation unit 260. In addition to the fuel injection amount calculation means 270 and the carbon dioxide emission amount calculation means 600 (substantially the same configuration as that of the second embodiment 400), a lean NOx catalyst diagnosis means 710 and a CO 2 emission amount abnormality determination means 720 are added. Has been. Since other than that is the same, it is not explained in full detail. Further, since there are many known examples of the diagnosis method for the lean NOx catalyst and the on-line control optimization method in the patent literature, the non-patent literature, etc., it will not be described in detail here, but FIG. 18 shows the diagnosis of the lean NOx catalyst. FIG. 19 and FIG. 20 show an example of the target air-fuel ratio calculating means.
以下、二酸化炭素排出量演算手段600、CO2排出量異常判定手段720の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the carbon dioxide emission calculating means 600 and the CO 2 emission abnormality determining means 720 will be described.
<二酸化炭素(CO2)排出量演算手段600>
本演算手段600では、単位走行距離あたりに、テールパイプ40C(触媒下流)から排出される二酸化炭素の量を演算する。具体的には、図14に示される第2実施形態のもの(400)と同じ構成であるので、ここでは詳述しない。
<Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means 600>
The calculation means 600 calculates the amount of carbon dioxide discharged from the tail pipe 40C (downstream of the catalyst) per unit travel distance. Specifically, since it has the same configuration as that of the second embodiment (400) shown in FIG. 14, it will not be described in detail here.
<CO2排出量異常判定手段720>
本判定手段720では、CO2排出量の異常判定を行う。具体的には、図21に示されるように、二酸化炭素(CO2)排出量演算手段で演算された単位走行距離あたりのCO2排出量(質量)が所定値以上のとき、以上報知フラグをONにするものである。
<CO 2 emission abnormality determination means 720>
In this determination means 720, the abnormality determination of the CO 2 emission amount is performed. Specifically, as shown in FIG. 21, when the CO 2 emission amount (mass) per unit mileage calculated by the carbon dioxide (CO 2 ) emission amount calculation means is a predetermined value or more, the notification flag is set as described above. It is to turn on.
本実施形態では、CO2排出量が所定値を越えると、外部へ報知する方式としたが、CO2排出量の絶対値そのものを、外部(運転者、集中管理システム等)へ報知するのもよい。 In this embodiment, when the CO 2 emission amount exceeds a predetermined value, the system is notified to the outside. However, the absolute value of the CO 2 emission amount itself may be notified to the outside (driver, centralized management system, etc.). Good.
また、前述した如くにして、直接的もしくは間接的に検出された二酸化炭素排出量に基づいて、エンジンの制御パラメータ、例えば、目標空燃比を設定するようにしてもよい。これにより、二酸化炭素排出量を一層効果的に抑えることができる。 Further, as described above, an engine control parameter, for example, a target air-fuel ratio, may be set based on the carbon dioxide emission detected directly or indirectly. Thereby, the amount of carbon dioxide emissions can be more effectively suppressed.
10 エンジン
17 燃焼室
19 水温センサ
20 吸気通路
21 エアクリーナ
24 エアフローセンサ
25 電制スロットル弁
27 コレクタ
28 スロットル開度センサ
29 車速センサ
30 燃料噴射弁
34 スロットル開度センサ
35 点火プラグ
37 クランク角(エンジン回転数)センサ
39 アクセル開度センサ
40 排気通路
40B 排気集合部
40C テールパイプ
50 リーンNOx触媒
51 酸素センサ
52 A/Fセンサ
100 コントロールユニット
300 二酸化炭素(CO2)排出量演算手段(第1実施形態)
310 エンジンアウトCO2濃度演算手段
400 二酸化炭素(CO2)排出量演算手段(第2実施形態)
410 エンジンアウトCO2濃度演算手段
500 二酸化炭素(CO2)排出量演算手段(第3実施形態)
600 二酸化炭素(CO2)排出量演算手段(第4実施形態)
710 リーンNOx触媒診断手段
720 CO2排出量異常判定手段
10 Engine 17 Combustion chamber 19 Water temperature sensor 20 Intake passage 21 Air cleaner 24 Air flow sensor 25 Electric throttle valve 27 Collector 28 Throttle opening sensor 29 Vehicle speed sensor 30 Fuel injection valve 34 Throttle opening sensor 35 Spark plug 37 Crank angle (engine speed) ) Sensor 39 Accelerator opening sensor 40 Exhaust passage 40B Exhaust collecting part 40C Tail pipe 50 Lean NOx catalyst 51 Oxygen sensor 52 A / F sensor 100 Control unit 300 Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means (first embodiment)
310 engine out CO 2 concentration calculation means 400 carbon dioxide (CO 2 ) emission amount calculation means (second embodiment)
410 engine out CO 2 concentration calculating means 500 carbon dioxide (CO 2 ) emission calculating means (third embodiment)
600 Carbon dioxide (CO 2 ) emission calculation means (fourth embodiment)
710 Lean NOx catalyst diagnosis means 720 CO 2 emission abnormality determination means
Claims (16)
前記温室効果ガス排出量検出手段は、前記診断手段の診断結果に基づいて、前記温室効果ガスの排出量を間接的に検出することを特徴とするエンジンの制御装置。 Greenhouse gas emission detection means for directly or indirectly detecting the amount of greenhouse gas emitted from the engine, and diagnosis for individually diagnosing deterioration of individual engine devices related to the greenhouse gas emission An engine control device comprising:
The engine control apparatus according to claim 1, wherein the greenhouse gas emission detection means indirectly detects the greenhouse gas emission based on a diagnosis result of the diagnosis means .
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