JP7323416B2 - 内燃エンジンのシリンダー内に存在する再循環排気ガスの濃度を特定するための推定方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、2018年10月17日に出願されたイタリア特許出願第102018000009537号の優先権を主張し、その開示全体は参照により本明細書中に組み込まれる。
MTOT=MEGR_LP+MAIR [1]
MEGR_LP=MTOT-MAIR [1]
MTOT:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
MAIR:吸気ダクト6を通って流れる外部から来る新鮮な空気の質量流量
MEGR_LP:吸気ダクト6を通って流れる低圧回路EGRLPを介して(すなわちEGR回路23を介して)再循環させられる排気ガスの質量流量
REGR=MEGR_LP/MTOT [2]
REGR:吸気管6を通って流れるガス混合物の総質量流量MTOTに対する低圧EGR回路のインシデンス
MTOT:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
MEGR_LP:吸気ダクト6を通って流れる低圧回路EGRLPを通って再循環させられる排気ガスの質量流量
REGR=(MTOT-MAIR)/MTOT=1-(MAIR/MTOT)[3]
REGR:吸気管6を通って流れるガス混合物の総質量流量MTOTに対する低圧EGR回路のインシデンス
MTOT:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
MAIR:吸気ダクト6を通って流れる外部から来る新鮮な空気の質量流量
MAIR*21=MTOT*%O2 [5]
MAIR/MTOT=%O2/21 [5]
MTOT:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
MAIR:吸気ダクト6を通って流れる外部から来る新鮮な空気の質量流量
%O2:センサー29によって検出される、吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量に含まれる酸素のパーセンテージ
REGR=1-(%O2/21)[6]
REGR:吸気管6を通って流れるガス混合物の総質量流量MTOTに対する低圧EGR回路のインシデンス
%O2:センサー29によって検出される、吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量に含まれる酸素のパーセンテージ
REGR=1-(%O2/O2_REF)[7]
O2_REF=f(PSIAIR,TAIR)[8]
REGR:吸気管6を通って流れるガス混合物の総質量流量MTOTに対する低圧EGR回路のインシデンス
%O2:センサー29によって検出される、吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量に含まれる酸素のパーセンテージ
O2_REF:温度TAIRおよび外部から流入して吸気ダクト6を通って流れる新鮮な空気のサイコメトリックレベルPSIAIRに応じて実験マップから得られる酸素の基準パーセンテージ
Tpred=Xp/(2*ω)[9]
Tpred:進み時間
Xp:進みストロークの数
ω:内燃エンジン1の回転速度(たとえば、1秒あたりの回転数で測定)
TTR=D/STR [10]
TTR:輸送時間
D:酸素のパーセンテージ%O2を測定するセンサー29の位置とシリンダー2との間に存在する距離
STR:輸送速度
STR=MTOT/(ρ*S)[11]
STR:輸送速度
MTOT:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
ρ:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の密度
S:吸気ダクト6の断面積
ρ=P/(R*T)[12]
ρ:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の密度
P:ガス混合物の圧力(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
R:空気のそれに近似するガスの固有定数(第一近似では、一般ガス定数に等しいと仮定できる)
T:ガス混合物の温度(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
TTR=(D*S*P)/(M*R*T)[13]
TTR:輸送時間
D:酸素のパーセンテージ%O2を測定するセンサー29の位置とシリンダー2との間に存在する距離
M:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
S:吸気ダクト6の断面積
P:ガス混合物の圧力(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
R:空気のそれに近似するガスの固有定数(第一近似では一般ガス定数に等しいと仮定できる)
T:ガス混合物の温度(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
TTR=(VTR*P)/(M*R*T)[14]
VTR:輸送体積(すなわちセンサー29と検査中のシリンダー2の吸気バルブとの間に含まれる吸気体積)
M:吸気ダクト6を通って流れるガス混合物の質量流量
P:ガス混合物の圧力(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
R:空気のそれに近似するガスの固有定数(第一近似では、一般ガス定数に等しいと仮定できる)
T:ガス混合物の温度(センサー27で測定されるか、センサー28で測定されるか、またはセンサー27および28の測定値間の平均)
2 シリンダー
3 インジェクター
4 吸気マニホールド
5 排気マニホールド
6 吸気ダクト
7 エアフィルター
8 スロットルバルブ
9 マルチセンサー
10 インタークーラー
11 排気ダクト
12 酸化触媒コンバーター
16 サイレンサー
17 ターボチャージャー
18 タービン
19 コンプレッサー
23 EGRダクト
24 EGRバルブ
25 熱交換器
26 電子制御ユニット
27 センサー
28 センサー
29 センサー
30 バッファー
%O2 酸素のパーセンテージ
%EGR 再循環排気ガスの濃度
D 距離
Tpred 進み時間
TTR 輸送時間
Xp 進みストローク数
Claims (15)
- 内燃エンジン(1)のシリンダー(2)内に存在する再循環排気ガスの濃度を特定するための推定方法であって、前記シリンダー(2)は、吸気マニホールド(4)で終端する吸気ダクト(6)を介して新鮮な空気および再循環排気ガスからなるガス混合物を受け取り、前記推定方法は、
前記吸気ダクト(6)または前記吸気マニホールド(4)を通って流れるガス混合物中の酸素のパーセンテージ(%O2)を、前記吸気ダクト(6)に沿ってあるいは前記吸気マニホールド(4)内に配置された第1のセンサー(29)によって周期的に測定するステップと、
前記第1のセンサー(29)によって測定された酸素の対応するパーセンテージ(%O2)に基づいて、前記吸気ダクト(6)または前記吸気マニホールド(4)内に存在する再循環排気ガスの濃度(%EGR)を周期的に特定するステップと、
第1の時点(T1)に続く前記シリンダー(2)内での次の燃焼のプログラミングを前記第1の時点(T1)において実行するステップと、を備え、
前記推定方法はさらに、
再循環排気ガスの濃度(%EGR)をバッファー(30)に格納するステップと、
前記第1の時点(T1)と、前記第1の時点(T1)に続きかつ空気が前記シリンダー(2)内での次の燃焼のために前記シリンダー(2)内に取り込まれる将来における第2の時点(T2)との間の時間量に対応する進み時間(Tpred)を特定するステップと、
前記第1のセンサー(29)が配置されている場所から前記シリンダー(2)まで前記ガス混合物が流れるのに必要な、前記進み時間(Tpred)以上の輸送時間(TTR)を特定するステップと、
前記第1の時点(T1)から、前記輸送時間(TTR)と前記進み時間(Tpred)との間の差に等しい時間量を減算することによって、前記第1の時点(T1)に、したがって前記第2の時点(T2)に先行する、過去の第3の時点(T3)を計算するステップと、
前記バッファー(30)に格納されると共に前記第3の時点(T3)に対応する再循環排気ガスの濃度(%EGR)に基づいて、前記第2の時点(T2)において前記シリンダー(2)内に存在する再循環排気ガスの濃度を推定するステップと、
前記第1の時点(T1)において、前記シリンダー(2)内での次の燃焼をプログラミングするために前記第2の時点(T2)において前記シリンダー(2)内に存在する再循環排気ガスの濃度を使用するステップと、
を備えることを特徴とする推定方法。 - 前記シリンダー(2)内での燃焼のプログラミングは、所定のストローク数(Xp)に等しい進みを必要とし、かつ、前記進み時間(Tpred)は、以下の式を使用して計算される、請求項1に記載の推定方法。
Tpred=Xp/(2*ω)[9]
ここで、
Tpred:進み時間
Xp:進みストローク数
ω:前記内燃エンジン(1)の回転速度 - 前記輸送時間(TTR)は以下の式を使用して計算される、請求項1または請求項2に記載の推定方法。
TTR=D/STR [10]
ここで、
TTR:輸送時間
D:前記第1のセンサー(29)の位置と前記シリンダー(2)との間に存在する距離
STR:前記ガス混合物が前記吸気ダクト(6)に沿って、したがって前記吸気マニホールド(4)を通って流れる輸送速度 - 前記輸送速度(STR)は以下の式を使用して計算される、請求項3に記載の推定方法。
STR=MTOT/(ρ*S)[11]
ここで、
STR:輸送速度
MTOT:前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の質量流量
ρ:前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の密度
S:前記吸気ダクト(6)の断面積 - 前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の密度(ρ)は、制御ユニット(26)に格納されかつ前記ガス混合物の温度(T)および圧力(P)に応じた前記ガス混合物の密度(ρ)を示す実験マップに基づいて特定される、請求項4に記載の推定方法。
- 前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の密度(ρ)は以下の式を使用して計算される、請求項4に記載の推定方法。
ρ=P/(R*T)[12]
ここで、
ρ:前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の密度
P:前記ガス混合物の圧力
R:ガスの固有定数
T:前記ガス混合物の温度 - 前記吸気ダクト(6)内の前記ガス混合物の温度(Tint)および圧力(Pint)は第2のセンサー(27)によって測定され、
前記吸気マニホールド(4)内の前記ガス混合物の温度(Tman)および圧力(Pman)は、第3のセンサー(28)によって測定され、
前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の密度(ρ)を特定するために、前記第2のセンサー(27)の測定値と前記第3のセンサー(28)の測定値との平均が使用される、請求項4ないし請求項6のいずれか1項に記載の推定方法。 - 前記輸送時間(TTR)は以下の式を使用して計算される、請求項1または請求項2に記載の推定方法。
TTR=(D*S*P)/(M*R*T)[13]
ここで、
TTR:輸送時間
D:前記第1のセンサー(29)の位置と前記シリンダー(2)との間に存在する距離
M:前記吸気ダクト(6)を通って流れるガス混合物の質量流量
S:前記吸気ダクト(6)の断面積
P:前記ガス混合物の圧力
R:ガスの固有定数
T:前記ガス混合物の温度 - 前記輸送時間(TTR)が以下の式を使用して計算される、請求項1または請求項2に記載の推定方法。
TTR=(VTR*P)/(M*R*T)[14]
ここで、
VTR:輸送体積
M:前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の質量流量
P:前記ガス混合物の圧力
R:ガスの固有定数
T:前記ガス混合物の温度 - 前記輸送体積(VTR)は固定された設計情報であり、先験的に知られている、請求項9に記載の推定方法。
- 前記輸送体積(VTR)は、制御ユニット(26)に格納されかつ前記内燃エンジン(1)の吸気効率(ETINT)および回転速度(ω)に従って前記輸送体積(VTR)を示す実験マップに基づいて特定される、請求項9に記載の推定方法。
- 時間遅延が、前記バッファー(30)に格納されると共に前記第3の時点(T3)に対応する再循環排気ガスの濃度(%EGR)に適用される、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の推定方法。
- 前記時間遅延は一次フィルターにより得られる、請求項12に記載の推定方法。
- 前記一次フィルターは、前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の質量流量(MTOT)に応じて変化するゲインを有する、請求項13に記載の推定方法。
- 前記一次フィルターは、前記吸気ダクト(6)を通って流れる前記ガス混合物の質量流量(MTOT)および前記進み時間(Tpred)に応じて変化するゲインを有する、請求項13に記載の推定方法。
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