JP2017172408A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに関する。詳細には、湿度を考慮した制御が可能なエンジンに関する。 The present invention relates to an engine. Specifically, the present invention relates to an engine that can be controlled in consideration of humidity.
従来から、絶対湿度を検出する湿度センサを備え、当該湿度センサの検出結果を考慮して制御を行うエンジンが知られている。特許文献１は、この種のエンジンを備える排気浄化システムを開示する。この特許文献１の排気浄化システムは、吸気温度センサで得られた吸気温度の検出結果と、湿度センサで得られた絶対湿度の検出結果と、を用いて、相対湿度を算出し、これと大気圧データ等に基づいてＥＧＲ量と空燃比を制御する構成となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an engine that includes a humidity sensor that detects absolute humidity and performs control in consideration of the detection result of the humidity sensor is known.
しかし、上記特許文献１の構成は、湿度を取得するために湿度センサを必要とするという点で改善の余地があった。即ち、湿度センサは、埃等の影響を受けて検出結果に誤差を生じ易く、また、頻繁なメンテナンスが必要となる。しかも、メンテナンスの度に信号線を取り外したり再接続したりする等の煩雑な作業が生じており、簡便な取扱いを実現することが望まれていた。
However, the configuration of
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、湿度センサを用いない簡素な構成で、湿度を考慮してエンジンを制御できるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable an engine to be controlled in consideration of humidity with a simple configuration that does not use a humidity sensor.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の観点によれば、以下の構成のエンジンが提供される。即ち、このエンジンは、ＥＧＲ量及び空燃比を制御可能なエンジン制御部を備える。前記エンジン制御部は、絶対湿度の時間的傾向を示す絶対湿度時間的傾向情報を予め記憶する。前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記ＥＧＲ量及び前記空燃比のうち少なくとも何れかを制御する。 According to an aspect of the present invention, an engine having the following configuration is provided. That is, the engine includes an engine control unit that can control the EGR amount and the air-fuel ratio. The engine control unit stores in advance absolute humidity temporal trend information indicating a temporal trend of absolute humidity. The engine control unit estimates a current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information, and controls at least one of the EGR amount and the air-fuel ratio based on the estimated absolute humidity. To do.
これにより、湿度を検出するための別途のセンサを設けることなく、絶対湿度を考慮してＥＧＲ量又は空燃比の少なくとも何れかの制御を行うことができる。従って、湿度を考慮したエンジンの制御を簡単な構成で実現することができる。 Thus, at least one of the EGR amount and the air-fuel ratio can be controlled in consideration of the absolute humidity without providing a separate sensor for detecting the humidity. Therefore, engine control in consideration of humidity can be realized with a simple configuration.
前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記エンジン制御部は、燃料噴射時期又は点火時期を進角及び遅角させる制御を行うことが可能である。前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記燃料噴射時期又は前記点火時期を進角又は遅角させる制御を行う。 The engine preferably has the following configuration. That is, the engine control unit can perform control to advance and retard the fuel injection timing or ignition timing. The engine control unit estimates the current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information, and advances or retards the fuel injection timing or the ignition timing based on the estimated absolute humidity. To control.
これにより、湿度を検出するための別途のセンサを設けることなく、絶対湿度を考慮して燃料噴射時期又は点火時期を進角又は遅角させる制御を行うことができる。従って、湿度を考慮したより緻密なエンジンの制御を簡単な構成で実現することができる。 Thereby, it is possible to perform control for advancing or retarding the fuel injection timing or the ignition timing in consideration of the absolute humidity without providing a separate sensor for detecting the humidity. Therefore, more precise engine control considering humidity can be achieved with a simple configuration.
前記のエンジンにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記エンジンは、測位システムにより自機の位置情報を取得可能である。前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を、複数の地域のそれぞれについて予め記憶する。前記エンジン制御部は、前記測位システムにより取得した自機の位置に最も近い地域の前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記ＥＧＲ量及び前記空燃比のうち少なくとも何れかを制御する。 The engine preferably has the following configuration. That is, the engine can acquire the position information of the own machine by the positioning system. The engine control unit stores the absolute humidity temporal trend information in advance for each of a plurality of regions. The engine control unit estimates the current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information of the area closest to the position of the own device acquired by the positioning system, and based on the estimated absolute humidity Then, at least one of the EGR amount and the air-fuel ratio is controlled.
これにより、湿度の時間的傾向だけでなく地理的傾向も考慮した制御を行うことができ、より緻密にエンジンを制御することができる。 Thereby, it is possible to perform control in consideration of not only the temporal trend of humidity but also the geographical trend, and the engine can be controlled more precisely.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、図１等を参照して、エンジン１の概要について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン１の全体的な構成を示す模式図である。図２は、エンジン１に備えられる制御系の主要な構成を示す模式図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the outline of the
図１に示すように、本実施形態のエンジン１は、エンジン本体１０と、燃料噴射装置２０と、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）３０と、過給機４０と、を備える。また、図２に示すように、エンジン１は、当該エンジン１を統括的に制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）６０を備える。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態において、エンジン１は直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン本体１０は、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、を主たる構造体とし、これらに種々の部品を組み付けることにより構成されている。シリンダブロックには、４つのシリンダ１１が形成される。それぞれのシリンダ１１の内部には図略の燃焼室が形成され、当該燃焼室には図略のピストンがスライド可能に配置されている。このピストンは、図略のロッドを介して、エンジン１の出力軸であるクランク軸に連結されている。
In the present embodiment, the
また、エンジン本体１０は、吸気マニホールド１５と、排気マニホールド１６と、を備えている。吸気マニホールド１５には、当該吸気マニホールド１５に吸気を導入する吸気側の通路としての吸気管１７が接続されている。排気マニホールド１６には、当該排気マニホールド１６からの排気ガスが排出される排気側の通路としての排気管１８が接続されている。
The engine
過給機４０は、図１に示すように、タービン４１と、コンプレッサ４２と、を備える。タービン４１は、排気管１８の内部に配置され、排気ガスを利用して回転するように構成されている。コンプレッサ４２は、タービン４１回転に伴って回転できるように、前記タービン４１とシャフト４３で接続されている。コンプレッサ４２は、吸気管１７の内部に配置され、回転することにより、空気を強制的に吸入して圧縮する。
As shown in FIG. 1, the
吸気管１７の中途部であって、過給機４０と吸気マニホールド１５の間の位置には、スロットル弁９が備えられる。図２に示すように、スロットル弁９はＥＣＵ６０に電気的に接続されている。後述する空燃比制御部６２からの制御信号によりスロットル弁９の開度を適宜に調整することで、前記燃焼室に供給される空気と燃料の比率である空燃比（以下、単に空燃比と称する場合がある。）が調整される。
A
図１に示す燃料噴射装置２０は、各シリンダ１１に対応するインジェクタ２１を備える。インジェクタ２１には、図略の燃料噴射ポンプによって圧送された燃料が、コモンレール２３を介して分配される。図２に示すように、インジェクタ２１が備える電子制御弁２４はＥＣＵ６０に電気的に接続されており、後述する燃料噴射制御部６３からの制御信号によりインジェクタ２１から前記燃焼室内に適宜の量の燃料が適宜のタイミングで噴射されるようになっている。燃料を前記燃焼室内に噴射することにより、前記ピストンは燃焼室での吸気・圧縮行程後の爆発から得られる推進力によってシリンダ１１内を往復運動し、ピストンの往復運動が前記ロッドを介して前記クランク軸の回転運動に変換されて動力が得られる。
A
図１に示すＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路としてのＥＧＲ管３１と、ＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲ弁３３と、を備えている。ＥＧＲ管３１は、吸気管１７と排気管１８とを接続しており、当該ＥＧＲ管３１を介して排気ガスの一部が吸気に還流（再循環）される。ＥＧＲ弁３３は、ＥＧＲ管３１の内部に設けられており、例えば電磁式流量制御弁により構成される。図２に示すように、当該ＥＧＲ弁３３はＥＣＵ６０に電気的に接続されている。後述するＥＧＲ制御部６１からの制御信号によりＥＧＲ弁３３の開度を適宜に調整することで、吸気側に還流される排気ガスの量（以下、ＥＧＲ量と称する場合がある。）が調整される。
The
次に、図２を参照して、エンジン１の電気的構成及び制御に関する構成を説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the electrical configuration and control configuration of the
エンジン制御部としてのＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びタイマ回路等を備えたコンピュータであり、前記ＲＯＭの記憶部には、制御プログラム、制御マップ及び算出式等の各種データが記憶されている。ＥＣＵ６０は、種々のセンサ等から情報を取得し、これらの情報に基づいてエンジン１に関する制御を行う。
The
ＲＯＭの記憶部に記憶されている上記の制御プログラム等をＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、ＥＣＵ６０を、ＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御部６１、空燃比を制御する空燃比制御部６２、並びに燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する燃料噴射制御部６３、現在の日付を取得する日付取得部６４等として動作させることができる。
The control program and the like stored in the storage unit of the ROM are loaded into the RAM and executed by the CPU, whereby the
ＥＣＵ６０は、内部時計として構成される日付取得部６４から現在の日付を取得するとともに、現在の日付に基づいて絶対湿度を推定する。そして、ＥＣＵ６０は、絶対湿度の推定値、及び種々のセンサの検出結果を用いて、湿度を考慮したときの燃料噴射量の制限値をエンジン回転数との関係で求めることができる。また、ＥＣＵ６０は、上記のようにして得られた絶対湿度の推定値を用いて、湿度を考慮したときのエンジン１から排出されるＮＯx（窒素酸化物）濃度の目標値である目標ＮＯx濃度（以下、単に目標ＮＯx濃度と称する場合がある。）を燃料噴射量との関係で求めることができる。
The
本実施形態のエンジン１（ＥＣＵ６０）においては、上記のようにして得られた燃料噴射量の制限値及び目標ＮＯx濃度に基づいて、ＥＧＲ制御部６１がＥＧＲ量を制御し、空燃比制御部６２が空燃比を制御し、燃料噴射制御部６３が燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。このような構成により、エンジン１を、湿度を考慮に入れて緻密にコントロールすることができる。
In the engine 1 (ECU 60) of this embodiment, on the basis of the limit value and the target concentration of NO x fuel injection amount obtained as described above,
本実施形態のエンジン１は、当該エンジン１の制御に用いる運転情報等を取得するための上記の種々のセンサとして、主として、エンジン回転数センサ８と、燃料噴射量センサ７と、吸気温度センサ６と、大気圧センサ５と、を備える。
The
エンジン回転数センサ８は、エンジン１のエンジン回転数を検出するものである。エンジン回転数センサ８は、例えばセンサとパルス発生器により構成され、エンジン１の出力軸である前記クランク軸の回転に応じてパルスを発生するように構成することができるが、これに限るものではない。
The
燃料噴射量センサ７は、インジェクタ２１からの燃料噴射量を検出するものである。本実施形態の燃料噴射量センサ７は、流量センサにより構成され、図示しない燃料供給管の途中部に設けられるものとすることができるが、これに限るものではない。
The fuel injection amount sensor 7 detects the fuel injection amount from the
吸気温度センサ６は、前記燃焼室に取り入れられる吸気の温度を検出するものである。本実施形態の吸気温度センサ６は、吸気マニホールド１５に備えられる。ただし、これに限るものではなく、吸気温度センサ６が吸気マニホールド１５よりも上流側の吸気管１７の中途部に備えられていてもよい。
The intake
大気圧センサ５は、エンジン１が稼動する場所の大気圧を検出するものである。大気圧センサ５は、例えば公知の圧力センサにより構成することができる。
The
また、本実施形態のエンジン１は、測位システムにより自機の位置情報を取得可能とするための構成として、測位用アンテナ７１と、位置情報算出部７２と、を備える。
Moreover, the
測位用アンテナ７１は、例えば衛星測位システム（ＧＮＳＳ）等の測位システムを構成する測位衛星からの信号を受信するものである。測位用アンテナ７１で受信された測位信号は、位置情報算出部７２に入力されて、当該位置情報算出部７２でエンジン１の位置情報が、例えば緯度・経度情報として算出される。この位置情報は、後述の複数の絶対湿度マップの中から、自機に最も近い地域の絶対湿度マップを選択するために用いられる。
The
また、本実施形態では、エンジン１の制御に用いられる上記の各種データとして、主として、複数の絶対湿度マップ（絶対湿度時間的傾向情報）と、水蒸気分圧の算出式と、相対湿度の算出式と、ＪＩＳ規格の出力調整係数αの算出式と、標準大気条件における噴射量制限値のマップと、標準大気条件における目標ＮＯxマップと、がＥＣＵ６０の前記ＲＯＭの記憶部に記憶されている。
Moreover, in this embodiment, as said various data used for control of the
絶対湿度マップは、絶対湿度を日付（カレンダー）との関係で示したマップであり、日本及び海外の各地域に応じてそれぞれ定められている。本実施形態では、日本の本州での絶対湿度を日付との関係で示した本州用絶対湿度マップと、沖縄での絶対湿度を日付との関係で示した沖縄用絶対湿度マップと、北米での絶対湿度を日付との関係で示した北米用絶対湿度マップと、欧州での絶対湿度を日付との関係で示した欧州用絶対湿度マップと、南半球での絶対湿度を日付との関係で示した南半球用絶対湿度マップと、が記憶されている。これらの絶対湿度マップは、統計データ等に基づいて予め作成されている。ＥＣＵ６０は、これらの登録されている複数の絶対湿度マップの中から、測位システムにより取得した自機の位置（エンジン１を稼動する場所）に最も近い地域の絶対湿度マップを参照することにより、現在の日付から絶対湿度を推定することができる。
The absolute humidity map is a map showing the absolute humidity in relation to the date (calendar), and is determined according to each region in Japan and overseas. In this embodiment, the Honshu absolute humidity map showing the absolute humidity in Japan's Honshu in relation to the date, the Okinawa absolute humidity map showing the absolute humidity in Okinawa in relation to the date, and the North America absolute humidity map North America absolute humidity map showing absolute humidity in relation to date, Europe absolute humidity map showing absolute humidity in Europe in relation to date, and absolute humidity in the Southern Hemisphere in relation to date An absolute humidity map for the Southern Hemisphere is stored. These absolute humidity maps are created in advance based on statistical data or the like. The
水蒸気分圧の算出式は、大気圧センサ５の検出値と、参照した絶対湿度マップから取得した日付に基づく絶対湿度と、に基づいて、水蒸気分圧を求めるためのものである。水蒸気分圧の算出式は周知であるので、その詳細な説明は省略する。水蒸気分圧の算出式により求められた水蒸気分圧の値（算出値）は、後述するように相対湿度を算出するために用いられる。
The equation for calculating the partial pressure of water vapor is used to obtain the partial pressure of water vapor based on the detected value of the
相対湿度の算出式は、水蒸気分圧の算出値と、大気圧センサ５の検出値と、吸気温度センサ６の検出値と、に基づいて相対湿度を求めるためのものである。相対湿度の算出式は周知であるので、その詳細な説明は省略する。相対湿度の算出式により求められた相対湿度の値（算出値）は、後述する出力調整係数αを算出するために用いられる。
The formula for calculating the relative humidity is for obtaining the relative humidity based on the calculated value of the water vapor partial pressure, the detected value of the
出力調整係数αの算出式は、相対湿度の算出値と、大気圧センサ５の検出値と、吸気温度センサ６の検出値と、に基づいて出力調整係数αを求めるためのものである。出力調整係数αの算出式は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ ８００２−１等）により公知であるので、その詳細な説明は省略する。出力調整係数αの算出式により求められた出力調整係数αの値（算出値）は、後述するように、標準大気条件における噴射量制限値のマップを、湿度を考慮に入れた噴射量制限値のマップとなるように補正するために用いられる。
The calculation formula of the output adjustment coefficient α is for obtaining the output adjustment coefficient α based on the calculated value of the relative humidity, the detection value of the
標準大気条件における噴射量制限値のマップは、標準大気条件のときの噴射量制限値（燃料噴射量の制限値）をエンジン回転数（回転速度）との関係で示したマップである。本実施形態では、この標準大気条件における噴射量制限値のマップに基づいて、標準大気圧条件での噴射量制限値Ｑmapが求められ、この噴射量制限値Ｑmapに、所定の定数Ａと、出力調整係数αとが乗算される。これにより、噴射量制限値Ｑを、湿度を考慮に入れた噴射量制限値Ｑmapとなるように補正することができる。 The map of the injection amount limit value in the standard atmospheric condition is a map showing the injection amount limit value (the limit value of the fuel injection amount) in the standard atmospheric condition in relation to the engine speed (rotation speed). In this embodiment, based on a map of the injection quantity limit value in the standard atmospheric conditions, standard injection quantity limit value Q map at atmospheric pressure conditions sought, in the injection quantity limit value Q map, and a predetermined constant A The output adjustment coefficient α is multiplied. Thereby, the injection amount limit value Q can be corrected so as to become the injection amount limit value Q map taking humidity into consideration.
標準大気条件における目標ＮＯxマップは、標準大気条件のときの目標ＮＯx濃度を燃料噴射量との関係で示したマップである。本実施形態では、この標準大気条件における目標ＮＯxマップに基づいて、標準大気圧条件での目標ＮＯx濃度が求められ、この目標ＮＯx濃度に、湿度に基づいて算出される目標補正係数が乗算される。これにより、目標ＮＯx濃度を、湿度を考慮に入れた目標ＮＯx濃度（以下、補正後の目標ＮＯx濃度と称する場合がある。）となるように補正することができる。 Target NO x map in the standard atmospheric conditions is a map showing the target concentration of NO x when the standard atmospheric conditions in relation to the fuel injection amount. In the present embodiment, the target NO x concentration under the standard atmospheric pressure condition is obtained based on the target NO x map under the standard atmospheric condition, and the target correction coefficient calculated based on the humidity is obtained as the target NO x concentration. Is multiplied. As a result, the target NO x concentration can be corrected so as to be the target NO x concentration taking into account humidity (hereinafter sometimes referred to as a corrected target NO x concentration).
以上のようにして求められた、湿度を考慮した噴射量制限値Ｑ、及び、（湿度を考慮した）補正後の目標ＮＯx濃度に基づいて、目標ＥＧＲ量がＥＧＲ制御部６１により算出され、目標空燃比が空燃比制御部６２により算出され、目標燃料噴射量及び目標燃料噴射時期が燃料噴射制御部６３によりそれぞれ算出される。ＥＧＲ制御部６１、空燃比制御部６２、及び燃料噴射制御部６３は、ＥＧＲ量、空燃比、及び燃料噴射状態が、上記したそれぞれの目標値に近づくように制御する。
Based on the injection amount limit value Q in consideration of humidity and the corrected target NO x concentration (in consideration of humidity) obtained as described above, the target EGR amount is calculated by the
次に、ＥＣＵ６０が現在の日付に基づいて絶対湿度を推定し、推定された絶対湿度を考慮してエンジン１を制御する処理について、図３等を参照して説明する。図３は、エンジン１を制御するときにＥＣＵ６０により行われる処理を示すフローチャートである。
Next, a process in which the
初めに、エンジン１のＥＣＵ６０は、測位システムを利用して自機の位置を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＥＣＵ６０は、位置情報算出部７２での算出結果（例えば、緯度・経度情報）を取得する。
First, the
続いて、ＥＣＵ６０は、記憶部に記憶されている複数の絶対湿度マップの中から、自機の位置に最も近い地域の絶対湿度マップを参照することにより、現在の日付に基づいて絶対湿度を推定する（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば、２月１４日に日本の大阪でエンジン１を稼動する場合、ＥＣＵ６０は、図４に示した複数の絶対湿度マップの中から本州用絶対湿度マップを参照して、例えば２．５ｇ／ｋｇという推定値を取得する。
Subsequently, the
そして、ＥＣＵ６０は、絶対湿度マップを用いて推定した絶対湿度（２．５ｇ／ｋｇ）と、大気圧センサ５の検出値と、を水蒸気分圧の算出式に代入して、水蒸気分圧を算出する（ステップＳ１０３）。
Then, the
そして、ＥＣＵ６０は、水蒸気分圧の算出値と、大気圧センサ５の検出値と、吸気温度センサ６の検出値と、を相対湿度の算出式に代入して、相対湿度を算出する（ステップＳ１０４）。
Then, the
そして、ＥＣＵ６０は、相対湿度の算出値と、大気圧センサ５の検出値と、吸気温度センサ６の検出値と、を出力調整係数αの算出式に代入して、出力調整係数αを算出する（ステップＳ１０５）。
Then, the
続いて、ＥＣＵ６０は、図５に示すように、記憶部に記憶されている標準大気条件における噴射量制限値のマップを、湿度を考慮した噴射量制限値のマップとなるように補正する（ステップＳ１０６）。具体的に説明すると、ＥＣＵ６０は、標準大気圧条件での噴射量制限値Ｑmapに対し、所定の定数Ａと、出力調整係数αとを乗じることにより補正し、補正後の噴射量制限値Ｑのマップを取得する。即ち、湿度が相対的に高い場合には、熱効率が低下し易い傾向があるため、これを抑制するために、噴射量制限値Ｑを、標準大気圧条件での噴射量制限値Ｑmapよりも若干高くなるように補正する（図５の点線）。一方、湿度が相対的に低い場合には、熱効率が過剰になり易い傾向があるため、これを抑制するために、噴射量制限値Ｑを、標準大気圧条件での噴射量制限値Ｑmapよりも若干低くなるように補正する（図５の２点鎖線）。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the
続いて、ＥＣＵ６０は、図６に示すように、記憶部に記憶されている標準大気条件における目標ＮＯxマップを、湿度を考慮に入れた目標ＮＯxマップ（目標ＮＯx濃度のマップ）となるように補正する（ステップＳ１０７）。具体的には、標準大気圧での目標ＮＯx濃度に対し、湿度に基づいて算出される目標補正係数を乗じることにより補正し、湿度を考慮した（補正後の）目標ＮＯx濃度マップを取得する。即ち、湿度が相対的に高い場合には、熱効率が低下して排気中に含まれる黒煙が増加する（エンジン１がＤＰＦを備える場合には、フィルターに堆積する粒子状物質も増加する）傾向があるため、これを抑制するために、補正後の目標ＮＯx濃度を、標準大気圧での目標ＮＯx濃度よりも高くなるように補正し、熱効率を改善させる（図６の点線）。一方、湿度が相対的に低い場合には、熱効率が過剰になり過ぎて排気中に含まれるＮＯxの濃度が増大する傾向があるため、これを抑制するために、補正後の目標ＮＯx濃度を、標準大気圧での目標ＮＯx濃度よりも低くなるように補正し、環境に配慮する（図６の２点鎖線）。
Subsequently, as shown in FIG. 6, the
そして、ＥＣＵ６０は、湿度を考慮に入れたときの噴射量制限値Ｑ、及び、湿度を考慮に入れたときの（補正後の）目標ＮＯx濃度に基づいて、ＥＧＲ量、空燃比、及び燃料噴射状態を制御する（ステップＳ１０８）。具体的には、補正後の噴射量制限値Ｑのマップと、補正後の目標ＮＯxマップと、を両立させるように、ＥＧＲ制御部６１がＥＧＲ量を、空燃比制御部６２が空燃比を、燃料噴射制御部６３が燃料噴射量及び燃料噴射時期を、それぞれ制御する。これにより、湿度を適切に考慮してエンジン１を制御することができる。
Then, the
ところで、従来は、湿度については特段考慮に入れずにエンジンの制御を行う場合もあった。しかしながら、特に季節変動が大きい日本等では、１年間での絶対湿度の変動がおよそ２〜２０ｇ／ｋｇの範囲にまで及ぶ場合もある。熱力学の観点からは、湿度が高い空気がエンジンに取り入れられると熱効率が低下することが想定される一方、湿度が低い空気がエンジンに取り入れられると燃焼温度が上昇してＮＯxの増加を（エンジンが火花点火機関の場合には、これに加えてノッキングの発生も）引き起こしてしまうことが想定される。そのため、湿度がエンジンの運転状態に及ぼす影響は必ずしも無視できるとはいいがたい。 By the way, conventionally, there has been a case where the engine is controlled without special consideration of humidity. However, especially in Japan, where seasonal fluctuations are large, there are cases in which fluctuations in absolute humidity in one year can reach the range of about 2 to 20 g / kg. From the viewpoint of thermodynamics, while humidity is high air is assumed that when incorporated into the engine heat efficiency is lowered, the increase of the NO x in the combustion temperature and humidity is low air incorporated into the engine is increased ( If the engine is a spark ignition engine, it is assumed that knocking may occur in addition to this. Therefore, it cannot be said that the influence of humidity on the operating state of the engine can be ignored.
この点、本実施形態のエンジン１では、湿度も考慮に入れた上でエンジン１の制御を行う。従って、湿度の影響を受けて熱効率が低下したり過剰になったりすることを抑制することができる。従って、湿度が高いときでも黒煙の発生を抑制することができ、また、湿度が低いときでもＮＯxの大量排出を抑制することができる。
In this respect, in the
しかも、本実施形態のエンジン１では、湿度センサを用いずに絶対湿度を推定して、その結果をエンジン１の制御に用いることとしている。即ち、湿度センサをエンジン１に導入しようとするとコスト及びメンテナンス工数の増加等の原因になるが、本実施形態のエンジン１では湿度センサが不要であるので、このような問題を回避することができる。
Moreover, in the
このように、本実施形態のエンジン１では、湿度を考慮に入れた緻密な制御を行うことが可能である。
Thus, in the
また、エンジン１にＤＰＦを備える構成とした場合、当該ＤＰＦに堆積する粒子状物質（ＰＭ）の量を推定する手法として、Ｃ法とＰ法とが知られている。Ｃ法は、エンジンの回転数、燃料噴射量、及び、ＤＰＦが備えるスートフィルタの温度等を含む様々なパラメータに基づいて、ＰＭの排出速度及び酸化速度を化学反応モデルにより求め、これによりＰＭの堆積量を推定するものである。Ｐ法は、ＤＰＦが備えるスートフィルタの前後の圧力差によりＰＭの堆積量を推定するものである。そして、ＰＭの堆積量の推定精度を高めてＤＰＦ再生制御を効果的なタイミングで行うために、上記のＣ法とＰ法を併用することがある。この点、本実施形態のように現在の日付に基づいて湿度を推定し、当該湿度を例えばＰ法での推定において考慮することができれば、Ｃ法でＰＭ堆積量を算出したときと、Ｐ法でＰＭ堆積量を算出したときと、の間で計算値にズレが生じにくくなり、より正確なＰＭ堆積量を取得してエンジン１の制御に用いることができるようになる。その結果、エンジン１をより緻密に制御することができる。
Further, when the
以上に説明したように、本実施形態のエンジン１は、ＥＧＲ量及び空燃比を制御可能なＥＣＵ６０（ＥＧＲ制御部６１及び空燃比制御部６２）を備える。ＥＣＵ６０は、絶対湿度の時間的傾向を示す絶対湿度マップを予め記憶する。ＥＣＵ６０は、前記絶対湿度マップを参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された絶対湿度に基づいてＥＧＲ量及び空燃比を制御する。
As described above, the
これにより、湿度を検出するための別途のセンサを設けることなく、絶対湿度を考慮してＥＧＲ量及び空燃比の制御を行うことができる。従って、湿度を考慮したエンジンの制御を簡単な構成で実現することができる。 Thus, the EGR amount and the air-fuel ratio can be controlled in consideration of the absolute humidity without providing a separate sensor for detecting the humidity. Therefore, engine control in consideration of humidity can be realized with a simple configuration.
また、本実施形態のエンジン１は、測位システム（測位用アンテナ７１及び位置情報算出部７２）により自機の位置情報を取得可能である。ＥＣＵ６０は、前記絶対湿度マップを、複数の地域のそれぞれについて予め記憶する。ＥＣＵ６０は、前記測位システムにより取得した自機の位置に最も近い地域の絶対湿度マップを参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された絶対湿度に基づいて、ＥＧＲ量及び空燃比を制御する。
Further, the
これにより、湿度の時間的傾向だけでなく地理的傾向も考慮した制御を行うことができ、より緻密にエンジン１を制御することができる。
Thereby, the control which considered not only the time tendency of humidity but the geographical tendency can be performed, and the
次に、第２実施形態に係るエンジン１について説明する。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
Next, the
第２実施形態に係るエンジン１では、現在の日付に基づく絶対湿度の推定値を取得して、これに応じて燃料噴射時期を調整することで、湿度を考慮に入れたエンジン１の制御を実現している。
In the
具体的には、第２実施形態に係るエンジン１のＥＣＵ６０は、第１実施形態のときと同様に、絶対湿度マップを参照することにより、現在の日付に対応する絶対湿度の推定値を取得する。
Specifically, the
そして、得られた絶対湿度の推定値が、標準大気条件における絶対湿度とそれほど変わらない場合には、燃料噴射時期を進角も遅角もさせない。即ち、通常の燃料噴射時期に燃料がインジェクタ２１から噴射されるように、燃料噴射制御部６３が電子制御弁２４を制御する。
If the estimated value of absolute humidity obtained is not so different from the absolute humidity under standard atmospheric conditions, the fuel injection timing is neither advanced nor retarded. That is, the fuel
一方、得られた絶対湿度の推定値が、標準大気条件における絶対湿度よりも高い場合には、燃料噴射時期を進角させる。即ち、通常の燃料噴射時期よりも例えば１ｄｅｇ程度早い時期に燃料がインジェクタ２１から噴射されるように、燃料噴射制御部６３が電子制御弁２４を制御する。これにより、湿度が高いと燃焼効率が低下しがちであるところ、燃料噴射時期を通常よりも早めることにより燃焼効率の改善を図り、これによって燃費を改善できるとともに、黒煙の発生を抑制することができる。
On the other hand, when the obtained estimated value of absolute humidity is higher than the absolute humidity under standard atmospheric conditions, the fuel injection timing is advanced. That is, the fuel
一方、得られた絶対湿度の推定値が、標準大気条件における絶対湿度よりも低い場合には、燃料噴射時期を遅角させる。即ち、通常の燃料噴射時期よりも例えば１ｄｅｇ程度遅い時期に燃料がインジェクタ２１から噴射されるように、燃料噴射制御部６３が電子制御弁２４を制御する。これにより、湿度が低いと燃焼効率が過剰になりがちであるところ、燃料噴射時期を通常よりも遅らせることにより燃焼が緩やかに行われるようにし、これによってＮＯxの低減を実現することができる。
On the other hand, when the obtained estimated value of absolute humidity is lower than the absolute humidity under standard atmospheric conditions, the fuel injection timing is retarded. That is, the fuel
以上に説明したように、本実施形態のエンジン１は、ＥＣＵ６０により、燃料噴射時期又を進角及び遅角させる制御を行うことが可能である。ＥＣＵ６０は、絶対湿度マップを参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された絶対湿度に基づいて前記燃料噴射時期を進角又は遅角させる制御を行う。
As described above, the
これにより、湿度を検出するための別途のセンサを設けることなく、絶対湿度を考慮して燃料噴射時期又は点火時期を進角又は遅角させる制御を行うことができる。従って、湿度を考慮に入れたより緻密なエンジン１の制御を実現することができる。
Thereby, it is possible to perform control for advancing or retarding the fuel injection timing or the ignition timing in consideration of the absolute humidity without providing a separate sensor for detecting the humidity. Therefore, more precise control of the
なお、上記の実施形態（第１実施形態）の制御と併せて第２実施形態の制御も同時に行うこともでき、これによって、エンジン１の制御をより適切に行うことができる。
In addition, the control of the second embodiment can be performed simultaneously with the control of the above-described embodiment (first embodiment), whereby the
次に、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Next, a modification of the above embodiment will be described. In the description of this modification, the same or similar members as those in the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof may be omitted.
変形例に係るエンジン１においては、ＥＣＵ６０の記憶部に、日付と、それぞれの日付における湿度が高・低・普通の何れであるか（湿度が高いか、低いか、中程度か）と、を対応付けたマップ（テーブル）を記憶している。即ち、この変形例におけるマップは、絶対湿度の推定値（数値）そのものではなく、湿度の大まかな傾向を３段階で表したものとなっている。例えば、このマップには、日本の本州で日付が１２月１５日から３月２０日までの場合は湿度が低く、日付が３月２１日から７月１９日までの場合は湿度が中程度であり、日付が７月２０日から８月３１日までの場合は湿度が高い、という情報を記述することができる。
In the
変形例に係るエンジン１のＥＣＵ６０は、上記のマップを参照することにより、湿度の３段階の傾向を現在の日付に基づいて取得する。そして、湿度が高い場合は燃料噴射時期を例えば１ｄｅｇだけ進角させ、湿度が低い場合は燃料噴射時期を例えば１ｄｅｇだけ遅角させ、湿度が中程度の場合は進角も近くもさせないように制御する。
The
これにより、少ない情報量で、かつ簡素な構成で、湿度を考慮に入れたエンジン１の制御を実現することができる。
Thereby, the control of the
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 The preferred embodiments and modifications of the present invention have been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.
上記の第１実施形態で示した複数の絶対湿度マップは、例示に過ぎず、上記で示した地域の分類よりも細分化した各地域での絶対湿度マップをＥＣＵ６０の記憶部に記憶することとしてもよいし、あるいは上記よりも粗い分類で作成した絶対湿度マップをＥＣＵ６０の記憶部に記憶することとしてもよい。
The plurality of absolute humidity maps shown in the first embodiment is merely an example, and the absolute humidity map in each region subdivided from the region classification shown above is stored in the storage unit of the
上記の第１実施形態では、推定した絶対湿度を用いて、ＥＧＲ量と空燃比の両方を制御するものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、ＥＧＲ量又は空燃比の何れか一方のみを制御することとしてもよい。 In the first embodiment, the estimated absolute humidity is used to control both the EGR amount and the air-fuel ratio. However, the present invention is not limited to this, and only one of the EGR amount and the air-fuel ratio is controlled. It is good also as controlling.
上記の第２実施形態では、日付に基づいて取得した絶対湿度が、標準大気条件における絶対湿度よりも高い場合には、燃料噴射時期を一律に１ｄｅｇ程度早めることとした。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、日付に基づいて取得した絶対湿度が相対的に高ければ高いほど、燃料噴射時期の進角の度合いを強めてもよい。同様に、日付に基づいて取得した絶対湿度が相対的に低ければ低いほど、燃焼噴射時期の遅角の度合いを強めてもよい。 In the second embodiment described above, when the absolute humidity acquired based on the date is higher than the absolute humidity under the standard atmospheric condition, the fuel injection timing is uniformly advanced by about 1 deg. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, instead of this, as the absolute humidity acquired based on the date is relatively high, the degree of advance of the fuel injection timing may be increased. Similarly, the degree of retardation of the combustion injection timing may be increased as the absolute humidity acquired based on the date is relatively lower.
絶対湿度マップは、必ずしも日付と絶対湿度との関係を示すものとする必要はなく、例えば月と絶対湿度の関係を示したり、１年の四半期と絶対湿度の関係を示すように変更しても良い。また、絶対湿度の時間的傾向を示す情報は、上記の実施形態のようにマップとすることに限らず、例えば数式の形でＥＣＵ６０に記憶させることができる。 The absolute humidity map does not necessarily indicate the relationship between the date and the absolute humidity. For example, the absolute humidity map may be changed so as to indicate the relationship between the month and the absolute humidity or the relationship between the quarter of one year and the absolute humidity. good. Moreover, the information which shows the time tendency of absolute humidity is not restricted to a map like said embodiment, For example, it can memorize | store in ECU60 in the form of numerical formula.
上記の実施形態では、エンジン１は吸気を過給機４０で圧縮して吸気マニホールド１５に供給する形式のエンジンであるものとしたが、必ずしもこれに限るものではなく、エンジン１を自然吸気式のエンジンとすることもできる。その場合、空燃比制御部６２は、燃料噴射量を適宜に調整することで空燃比を制御することとすることができる。
In the above embodiment, the
上記の実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるものとした。しかしながら、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、エンジンをガスエンジンやガソリンエンジンとすることもできる。その場合、上記の「燃料噴射時期を進角する」ことに代えて点火時期を早めることとし、上記の「燃料噴射時期を遅角する」ことに代えて点火時期を遅くすることとすることにより、上記と同様の制御を実現することができる。
In the above embodiment, the
１ エンジン
６０ ＥＣＵ
６１ ＥＧＲ制御部
６２ 空燃比制御部
７１ 測位用アンテナ
７２ 位置情報算出部
1
61
Claims (3)
前記エンジン制御部は、絶対湿度の時間的傾向を示す絶対湿度時間的傾向情報を予め記憶し、
前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記ＥＧＲ量及び前記空燃比のうち少なくとも何れかを制御することを特徴とするエンジン。 In an engine having an engine control unit capable of controlling the EGR amount and the air-fuel ratio,
The engine control unit stores in advance absolute humidity temporal trend information indicating a temporal trend of absolute humidity,
The engine control unit estimates a current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information, and controls at least one of the EGR amount and the air-fuel ratio based on the estimated absolute humidity. An engine characterized by
前記エンジン制御部は、燃料噴射時期又は点火時期を進角及び遅角させる制御を行うことが可能であり、
前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記燃料噴射時期又は前記点火時期を進角又は遅角させる制御を行うことを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1,
The engine control unit can perform control to advance and retard the fuel injection timing or ignition timing,
The engine control unit estimates the current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information, and advances or retards the fuel injection timing or the ignition timing based on the estimated absolute humidity. An engine characterized by performing control.
前記エンジンは、測位システムにより自機の位置情報を取得可能であり、
前記エンジン制御部は、前記絶対湿度時間的傾向情報を、複数の地域のそれぞれについて予め記憶し、
前記エンジン制御部は、前記測位システムにより取得した自機の位置に最も近い地域の前記絶対湿度時間的傾向情報を参照することにより現在の絶対湿度を推定し、推定された前記絶対湿度に基づいて、前記ＥＧＲ量及び前記空燃比のうち少なくとも何れかを制御することを特徴とするエンジン。 The engine according to claim 1 or 2,
The engine can acquire the position information of its own machine by a positioning system,
The engine control unit stores the absolute humidity temporal trend information in advance for each of a plurality of regions,
The engine control unit estimates the current absolute humidity by referring to the absolute humidity temporal trend information of the area closest to the position of the own device acquired by the positioning system, and based on the estimated absolute humidity An engine that controls at least one of the EGR amount and the air-fuel ratio.
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