JP4542489B2 - 内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置に係り、詳しくは過給機を備えた内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度を推定する内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置に関する。

従来、内燃機関の制御を行う際に、気筒内の酸素濃度を吸排気系モデルを用いて推定し、放出される排ガスの有害物質の放出量を低減することが行われている。その際、エキゾーストマニホールド内のガス温度、即ちエキゾーストマニホールド内温度を推定して、その推定温度をＥＧＲ装置（排気再循環装置）内のガス温度やインテークマニホールド内の入力エネルギー、インテークマニホールド内のガス温度の推定に用いることが行われている。

そして、過給機及びＥＧＲ装置を備えた内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度の推定方法として、次式（１）で表されるＴEXを引数とする関数により計算する方法が提案されている（特許文献１参照）。

ＴEX＝ｋＧｆ・ｑｆｉｎ・ＮＥ・Φ・（Ｐｂ／Ｐex）…（１）
但し、ｋＧｆは定数、ｑｆｉｎは指令燃料噴射量［ｇ／ｓ］、ＮＥはエンジン回転速度［ｒｐｍ］、Φは等量比、Ｐｂは過給圧、Ｐexはエキゾーストマニホールド内圧力である。
特開２００４−１５６４５７号公報（明細書の段落［００６４］〜［００６８］、図１）

しかし、（１）式で表されるＴEXを引数とする関数により推定したエキゾーストマニホールド内温度と、エキゾーストマニホールド内温度の実測値とを比較したところ、エンジン回転速度によって、ずれが生じることが確認された。具体的には、エキゾーストマニホールド内温度Ｔ４と、引数ＴEXとの関係を示すと、図４に示すように、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍ以下の領域では、引数ＴEXと実測されたエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４とのずれは小さいが、エンジン回転速度が２４００ｒｐｍ以上の領域では、ずれが大きくなる。従って、エンジン回転速度が２４００ｒｐｍ以上の領域において、（１）式で表される引数ＴEXを使用して推定したエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４を使用してエンジン制御に必要な他の値を推定すると、推定精度が悪化するという問題がある。

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エキゾーストマニホールド内温度を従来技術より精度良く推定することができる内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置を提供することにある。

本願発明者は、（１）式による推定値と実測値とのずれの原因を、過給機として可変ノズル式過給機（可変ノズル式ターボチャージャ）を使用した場合について究明した。その結果、可変ノズルの絞りの度合いによるタービン駆動のためのエネルギーの差異が、前記引数ＴEXに影響を及ぼすことを見いだし、本発明に至った。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、過給機と、機関に噴射される燃料の噴射量に対応する燃料噴射量対応値を取得する燃料噴射量対応値取得手段と、機関に吸入される吸入空気の流量を取得する吸入空気量取得手段と、過給圧を取得する過給圧取得手段と、エキゾーストマニホールド内の圧力を取得するエキゾーストマニホールド内圧力取得手段と、前記過給機が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段と、機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記燃料噴射量対応値、前記吸入空気量、前記過給圧、前記エキゾーストマニホールド内圧力、前記機関回転速度及び前記空気量変更手段の絞り量とに基づいてエキゾーストマニホールド内温度を推定するエキゾーストマニホールド内温度推定手段とを備えた内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置である。

さらに、請求項１に記載の発明は、前記エキゾーストマニホールド内温度推定手段は、エキゾーストマニホールド内温度を推定する際、次式で表されるＴexを引数とする関数によりエキゾーストマニホールド内温度を推定する。

Ｔex＝ｑｆｉｎ×ｑｗｔ×ｆａｉｑ×ｐｉｍ／ｐex／ｖｎｐｏｓ
但し、ｑｆｉｎ：指示噴射量、ｑｗｔ：燃料流量＝ｋ１×ｑｆｉｎ×ＮＥ×ｅｆｇ
ｆａｉｑ：当量比＝ｋ２×ｑｆｉｎ×ｅｆｇ／ｅｇａ１ｓｔ
Ｐｂ：過給圧、ｅｆｇ：燃料密度、ｅｇａ１ｓｔ：吸入空気量、ＮＥ：機関回転速度
Ｐex：エキゾーストマニホールド内圧力
ｖｎｐｏｓ：可変ノズル絞り面積係数＝（１−ｅｐｖｎｆｉｎ／１００）＋ＥＰＶＮＯＦ
ＥＰＶＮＯＦ：可変ノズル絞り面積係数オフセット項
ｅｐｖｎｆｉｎ：可変ノズル絞り開度［％］
ｋ１：定数、ｋ２：定数である。

各量の単位を、指示噴射量［ｍｍ^３／ｓｔ］、燃料流量［ｇ／ｓ］、過給圧［ｋＰａ］、燃料密度［ｇ／ｃｍ^３］、吸入空気量［ｇ／ｓｔ］、エンジン回転速度［ｒｐｍ］、エキゾーストマニホールド内圧力［ｋＰａ］とすると、定数ｋ１＝２／６０／１０００になり、定数ｋ２＝１４．５／１０００になる。

この発明では、燃料噴射量対応値取得手段により燃料の噴射量が取得され、吸入空気量取得手段により吸入空気の流量が取得され、過給圧取得手段により過給圧が取得される。噴射量は、噴射量を実測せずに指示噴射量を使用してもよく、過給圧は、例えば吸気圧センサから取得される。エキゾーストマニホールド内の圧力は、圧力センサを設けて取得してもよいが、推定式を使用して単位時間当たりの燃料噴射量、実新気流量、過給圧及び空気量変更手段の絞り量から推定してもよい。そして、エキゾーストマニホールド内温度推定手段により、燃料噴射量、吸入空気量、過給圧、エキゾーストマニホールド内圧力、機関回転速度及び空気量変更手段の絞り量に基づいてエキゾーストマニホールド内温度が推定される。
また、この発明では、内燃機関の運転制御のために通常装備されている装備及びセンサの検出信号に基づいてエキゾーストマニホールド内温度を精度良く推定することができる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記過給機は、排気流によって作動される可変ノズル式ターボチャージャであり、前記空気量変更手段としてタービンに可動式のベーンを備え、ベーンの開度をアクチュエータによって変更可能に構成されている。この発明では、過給機として一般に使用されている可変ノズル式ターボチャージャを備えた内燃機関に好適に適用できる。

本発明によれば、エキゾーストマニホールド内温度を従来技術より精度良く推定することができる。

以下、本発明をディーゼルエンジンのエキゾーストマニホールド内温度推定装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記載する。）及びその周辺構成を示す模式図である。

図１に示すように、内燃機関（機関）としてのエンジン１１は、複数の気筒１２を備えており、各気筒１２に対応するシリンダヘッド１３には気筒１２毎に燃料噴射弁１４が取り付けられている。

シリンダヘッド１３にはインテークマニホールド１５及びエキゾーストマニホールド１６が接続されている。インテークマニホールド１５は吸気通路（吸気管）１７に接続されている。吸気通路１７の入口にはエアクリーナ１８が設けられている。吸気通路１７はエキゾーストマニホールド１６の出口付近を通るように配置されている。

エキゾーストマニホールド１６は、出口が過給機１９のタービン２０を介して排気通路２１に接続されている。排気通路２１には排気浄化装置２２が設けられている。この実施形態では排気浄化装置２２としてＤＰＮＲ（ディーゼル・バティキュレイト・ＮＯｘ・リダクションシステム）が使用されている。タービン２０と排気浄化装置２２との間には燃料添加弁２３が設けられている。

吸気通路１７の途中には過給機１９のコンプレッサ２４が設けられている。過給機１９は、排気流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャである。可変ノズル式ターボチャージャは、排気流の作用によりタービンに生じる回転トルクを駆動源としてコンプレッサを駆動させ、空気を圧送する。タービン２０は、ノズル部に複数の可動式のベーンを備え、ベーンの開度をシリンダやモータ等のアクチュエータ２０ａによって変更可能に構成されている。タービン２０及びアクチュエータ２０ａは、過給機１９が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段を構成する。そして、コンプレッサ２４にはエキゾーストマニホールド１６の出口の排気圧及びベーンの開度から決まる排気流速に応じた回転トルクが付与される。

吸気通路１７には過給機１９より下流側にインタクーラ２５が設けられている。また、吸気通路１７にはインタクーラ２５とインテークマニホールド１５の入口との間に、吸気圧センサ２６、吸入空気量を調整するためのスロットル弁２７及び吸気温センサ２８がそれぞれ設けられている。吸気圧センサ２６は、吸気通路内の圧力（吸気圧、過給圧）を表す信号を発生するようになっている。吸気圧センサ２６は、過給圧を取得する過給圧取得手段を構成する。吸気温センサ２８は、エアクリーナ１８を介して吸気通路１７内に吸入された新気の温度（即ち、新気温度）を検出し、同新気温度を表す信号を発生するようになっている。

また、吸気通路１７にはコンプレッサ２４より上流側にエアフローメータ２９が設けられている。エアフローメータ２９には熱線式エアフローメータが使用されている。エアフローメータ２９は、エアクリーナ１８を介して吸気通路１７内に新たに吸入された大気（即ち、新気）の質量流量（単位時間当りの吸入空気量、単位時間あたりの新気量）を計測し、同新気の質量流量に応じた信号（新気流量）を発生するようになっている。エアフローメータ２９は、エンジン１１に吸入される吸入空気の流量を取得する吸入空気量取得手段を構成する。

エンジン１１は排気再循環装置（ＥＧＲ装置）付きのエンジンであり、エキゾーストマニホールド１６とインテークマニホールド１５との間には排気の一部を吸気系に還流させる排気循環通路（ＥＧＲ管）３０が設けられている。排気循環通路３０は一端がエキゾーストマニホールド１６に接続され、他端がインテークマニホールド１５に接続されている。排気循環通路３０にはＥＧＲ弁３１及びＥＧＲクーラ３２が設けられ、ＥＧＲ弁３１の開度調節により、エンジン１１の排気系から吸気系へのＥＧＲガス供給量の調節が可能になっている。

エンジン１１は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３３により制御される。ＥＣＵ３３は、マイクロコンピュータ３３ａを内蔵する。マイクロコンピュータ３３ａは記憶装置としてのメモリ（ＲＯＭ及びＲＡＭ）３３ｂを備える。ＥＣＵ３３は入力インターフェースを介して各種センサと電気的に接続され、出力インターフェースを介して各種アクチュエータ等と電気的に接続されている。ＥＣＵ３３には、エンジン運転状態を検出するための各種センサの検出信号が入力される。なお、図１においては図示の都合上、センサの検出信号及びＥＣＵ３３からの指令信号を示す矢印線の一部の図示を省略している。

ＥＣＵ３３のＲＯＭには、前記各種センサの信号等から得られるエンジン１１の運転状態に基づいて、エンジン制御のために指令すべき各種指令値（制御値）の決定に用いられるマップ、式等が記憶されている。前記マップ、式等には、例えば、燃料噴射弁１４からの燃料噴射時期、燃料噴射量を決めるマップ、式や、エキゾーストマニホールド内温度を推定するためのマップ、式等が含まれる。ＲＯＭには、燃料噴射弁１４の燃料噴射制御を実行するためのプログラムやエキゾーストマニホールド内温度を推定するためのプログラム等が記憶されている。

前記センサには、吸気圧センサ２６、吸気温センサ２８、エアフローメータ２９、機関回転速度検出手段としてのエンジン回転速度センサ３４、水温センサ３５及びアクセル開度センサ３６がある。

エンジン回転速度センサ３４は、エンジン１１の回転速度を検出し、エンジン回転速度ＮＥを表す信号を発生するとともに、各気筒の絶対クランク角度を検出し得るようになっている。水温センサ３５は、エンジン１１の冷却水温を検出し、同冷却水温を表す信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ３６は、アクセルペダル（図示省略）の操作量を検出し、アクセル開度（アクセル操作量）を表す信号を発生するようになっている。

そして、ＥＣＵ３３により、例えば、燃料噴射弁１４の燃料噴射量や燃料添加期間、スロットル弁２７を開閉するアクチュエータの駆動量、ＥＧＲ弁３１の開度等、エンジン１１の各種制御が行われる。また、ＥＣＵ３３により、エキゾーストマニホールド内のガス温度、即ちエキゾーストマニホールド内温度が推定される。

各燃料噴射弁１４は、ＥＣＵ３３からの駆動信号（指令燃料噴射量ｑｆｉｎに応じた指令信号）により所定時間だけ開弁し、これにより燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ（図示省略）から供給される高圧の燃料を噴射するようになっている。

アクチュエータ２０ａは、ＥＣＵ３３からの駆動信号により、可動式のベーンの開度を調整してタービン２０に流入する排ガス通路面積を可変とする。タービン２０に流入する排ガス通路面積を小さくすると過給圧が増大し、タービン２０に流入する排ガス通路面積を大きくすると過給圧が低下する。

ＥＧＲ弁３１は、ＥＣＵ３３からの駆動信号により、再循環される排ガス量（ＥＧＲガス流量）を変更し、ＥＧＲ率を制御するようになっている。
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。

ＥＣＵ３３は、エアフローメータ２９、エンジン回転速度センサ３４、水温センサ３５、アクセル開度センサ３６等の検出信号から運転状態を把握する。そして、把握されたエンジンの運転状態（負荷状態）に対応した適正な燃焼状態となるように、燃料噴射弁１４からの燃料噴射量、燃料噴射時期、排気環流量を演算し、燃料噴射弁１４及びＥＧＲ弁３１等を制御する。

ＥＣＵ３３は、ＥＧＲ制御を行う際にＥＧＲガス温度、ＥＧＲ率を推定するが、その際にエキゾーストマニホールド内のガス温度、即ちエキゾーストマニホールド内温度の値が必要となり、エキゾーストマニホールド内温度も推定する必要がある。

ＥＣＵ３３は次式（２）で表されるＴexを引数とする関数によりエキゾーストマニホールド内温度を推定する。
Ｔex＝ｑｆｉｎ×ｑｗｔ×ｆａｉｑ×Ｐｂ／Ｐex／ｖｎｐｏｓ…（２）
但し、ｑｆｉｎは指示噴射量［ｍｍ^３／ｓｔ］であり、ｑｗｔは燃料流量［ｇ／ｓ］であり、次式（３）で表される。

ｑｗｔ＝ｑｆｉｎ×ＮＥ×２／６０×ｅｆｇ／１０００…（３）
ｆａｉｑは当量比であり、次式（４）で表される。
ｆａｉｑ＝１４．５×ｑｆｉｎ×ｅｆｇ／１０００／ｅｇａ１ｓｔ…（４）
また、Ｐｂは過給圧［ｋＰａ］、ｅｆｇは燃料密度［ｇ／ｃｍ^３］、ｅｇａ１ｓｔは吸入空気量［ｇ／ｓｔ］、ＮＥはエンジン回転速度［ｒｐｍ］、Ｐexはエキゾーストマニホールド内圧力［ｋＰａ］であり、この実施形態ではＰexとしてセンサによる実測値ではなく、後記する式により演算された推定値が使用される。ｖｎｐｏｓは可変ノズル絞り面積係数であり、次式（５）で表される。

ｖｎｐｏｓ＝（１−ｅｐｖｎｆｉｎ／１００）＋ＥＰＶＮＯＦ…（５）
但し、ｅｐｖｎｆｉｎは可変ノズル絞り開度［％］であり、ＥＰＶＮＯＦは可変ノズル絞り面積係数オフセット項である。ＥＰＶＮＯＦは、エンジンの機種毎に予め試験によって求められ、メモリ３３ｂに記憶されている。可変ノズル絞り開度ｅｐｖｎｆｉｎは、過給機１９が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段の絞り量に対応する絞り量対応値となる。従って、ＥＣＵ３３は、エキゾーストマニホールド内温度を推定する際、エキゾーストマニホールド内圧力を絞り量対応値で除した変数を含む変数を引数とする関数を用いてエキゾーストマニホールド内温度を推定する。即ち、ＥＣＵ３３は、燃料噴射量対応値、吸入空気量、過給圧、エキゾーストマニホールド内圧力、機関回転速度及び空気量変更手段の絞り量とに基づいてエキゾーストマニホールド内温度を推定するエキゾーストマニホールド内温度推定手段を構成する。

ＥＣＵ３３は、図２のフローチャートに従ってエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４を推定する。ＥＣＵ３３は、ステップＳ１で指示噴射量ｑｆｉｎ、エンジン回転速度ＮＥ、燃料密度ｅｆｇ、吸入空気量ｅｇａ１ｓｔ及び過給圧Ｐｂのデータを読み込む。燃料密度ｅｆｇは使用する燃料に対応して予め求められ、メモリ３３ｂに記憶されている。指示噴射量ｑｆｉｎは、ＥＣＵ３３の指令値から求められる。このときＥＣＵ３３は機関に噴射される燃料の噴射量に対応する燃料噴射量対応値を取得する燃料噴射量対応値取得手段を構成する。過給圧Ｐｂは吸気圧センサ２６の検出信号から求められる。

次にステップＳ２で、ＥＣＵ３３は、指示噴射量ｑｆｉｎ、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料密度ｅｆｇから（３）式を用いて燃料流量ｑｗｔを演算する。次にステップＳ３で、ＥＣＵ３３は、指示噴射量ｑｆｉｎ、燃料密度ｅｆｇ及び吸入空気量ｅｇａ１ｓｔから（４）式を用いて当量比ｆａｉｑを演算する。

次にステップＳ４で、ＥＣＵ３３は、次式（６）によりエキゾーストマニホールド内圧力Ｐexを演算する。（６）式は特許文献１に記載されたものと同様の式である。
Ｐex＝ｆＰex（ＸＰex）…（６）
但し、ＸＰex＝（Ｇｆ＋Ｇaact）・Ｐｂ／Ｋvnで、Ｋvn＝Ａvn＋ａvnである。

ここで、Ｇｆ：単位時間当たりの燃料噴射量（ｇ／ｓ）、Ｇaact：実新気流量（ｇ／ｓ）、Ｐｂ：過給圧、Ｋvn：可変容量ターボチャージャ絞り係数、Ａvn：可変容量ターボチャージャ開度（０〜１００％）、ａvn：正の定数である。

そして、関数ｆＰex及び定数ａvnはエンジンの機種毎に予め試験によって求められ、メモリ３３ｂに記憶されている。なお、可変容量ターボチャージャ開度Ａvnは、可変ノズル絞り開度ｅｐｖｎｆｉｎと同じものである。このとき、ＥＣＵ３３は、エキゾーストマニホールド１６内の圧力を取得するエキゾーストマニホールド内圧力取得手段を構成する。

次にステップＳ５で、ＥＣＵ３３は、可変ノズル絞り開度ｅｐｖｎｆｉｎ及び可変ノズル絞り面積係数オフセット項ＥＰＶＮＯＦから（５）式を用いて可変ノズル絞り面積係数ｖｎｐｏｓを演算する。以上により、（２）式で表されるエキゾーストマニホールド内温度を推定する関数の引数Ｔexを求めるための各値ｑｆｉｎ、ｑｗｔ、ｆａｉｑ、Ｐｂ、Ｐｅｘ、ｖｎｐｏｓが求められる。

次にステップＳ６で、ＥＣＵ３３は、引数Ｔexを（２）式を用いて演算した後、ステップＳ７で、Ｔexを引数としたマップ又は式によりエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４を演算する。

前記のようにして演算されたエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４が、ＥＧＲガス温度、ＥＧＲ率、インテークマニホールド内入力エネルギー、インテークマニホールド内ガス温度の推定に利用される。

エキゾーストマニホールド内温度Ｔ４の推定に使用する関数の引数として、従来の（１）式で表されるＴEXを使用した場合は、図４に示すように、エンジン回転速度が２０００ｒｐｍまでは、エキゾーストマニホールド内温度Ｔ４は引数ＴEXと良好な相関関係がある。しかし、エンジン回転速度が２４００ｒｐｍ、２８００ｒｐｍ、３２００ｒｐｍとエンジン回転速度が大きくなると特性曲線からずれる。即ち、図４に実線で示す特性曲線を使用して２４００ｒｐｍ以上の高回転速度領域においてエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４を推定すると、精度が悪くなる。

一方、この実施形態では従来の（１）式で表される引数ＴEXに代えて、（２）式で表される引数Ｔex、即ち（１）式で表される引数ＴEXを可変ノズル絞り面積係数ｖｎｐｏｓで除したものを使用している。この場合は、図３に示すように、エキゾーストマニホールド内温度Ｔ４は、エンジンの回転速度が２４００ｒｐｍ以上の高回転速度領域においても引数Ｔexと良好な相関関係があることが確認された。

この理由としては、次のことが考えられる。過給機１９においては、アクチュエータ２０ａがタービン２０のベーンの開度を調整、即ち空気量変更手段が絞り量を変更することにより、過給機１９が圧送する空気量が増減される。そして、絞り量が大きくなると、エキゾーストマニホールド１６内の圧力が上がり、圧力が上がるとエキゾーストマニホールド１６内の温度も上がる。上がった分の温度は過給機１９のタービン２０を駆動するエネルギーとして使用される。従来の（１）式の引数ＴEXではエキゾーストマニホールド内圧力Ｐexは、除数として用いられているため、特性曲線はエキゾーストマニホールド１６内の圧力が上がってもエキゾーストマニホールド内温度が下がる構成になっている。しかし、この実施形態の引数Ｔexを表す（２）式は、エキゾーストマニホールド内圧力Ｐexを可変ノズル絞り面積係数ｖｎｐｏｓで除する構成のため、絞り量が考慮された状態となりエンジンの高速度回転領域においても、特性曲線からのずれが抑制される。

図４においては、相関係数は０．９７７であったのに対して、図３においては、相関係数は０．９８７に上がっており、推定精度の向上が確認された。また、指示噴射量ｑｆｉｎに代えて実噴射量を用いた場合について、図３と同様にエキゾーストマニホールド内温度Ｔ４と、引数Ｔexとの関係を調べたところ、相関係数は０．９９２に向上した。

この実施形態では以下の効果を有する。
（１）ＥＣＵ３３は、過給機１９を備えたエンジン１１内の温度を推定する際、過給機１９が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段の絞り量に対応する絞り量対応値を含む変数を引数とする関数を用いてエキゾーストマニホールド内温度を推定する。従って、エキゾーストマニホールド内温度を推定する際に、空気量変更手段の絞り量に対応する絞り量対応値を含む変数を引数としない関数を用いる場合に比較して、エキゾーストマニホールド内温度を従来技術より精度良く推定することができる。

（２）過給機１９は、排気流によって作動される可変ノズル式ターボチャージャであり、空気量変更手段としてタービンに可動式のベーンを備え、ベーンの開度をアクチュエータによって変更可能に構成されている。従って、過給機として一般に使用されている可変ノズル式ターボチャージャを備えたエンジン１１においてエキゾーストマニホールド内温度を精度良く推定することができる。

（３）ＥＣＵ３３は、（２）式で表されるＴexを引数とする関数によりエキゾーストマニホールド内温度を推定する。従って、内燃機関の運転制御のために通常装備されている装備及びセンサの検出信号に基づいてエキゾーストマニホールド内温度を精度良く推定することができる。

（４）燃料流量が指示噴射量、エンジン回転速度ＮＥ及び燃料密度から演算されるため、燃料流量や噴射量を検出するセンサが不要になる。
（５）過給圧は吸気圧センサ２６により検出され、エキゾーストマニホールド内圧力Ｐexとして実際のエキゾーストマニホールド内圧力ではなく推定値が使用される。従って、過給圧専用のセンサやエキゾーストマニホールド内圧力検出用のセンサが不要になる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ エキゾーストマニホールド内温度を表す関数の引数は、過給機が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段の絞り量に対応する絞り量対応値を変数として含んでいればよく、前記実施形態で使用された引数Ｔexに限らない。

○ エキゾーストマニホールド内圧力Ｐexとして推定値に代えて実測値を使用してもよい。その場合はエキゾーストマニホールド内の圧力を検出するためのセンサを設ける必要がある。

○ 指示噴射量に代えて実噴射量を使用してもよいが、指示噴射量を使用しても従来に比較して高精度でエキゾーストマニホールド内温度を推定することができる。
○ 過給圧を吸気圧センサ２６で測定する代わりに専用の過給圧センサを設けてもよい。

○ 排気浄化装置２２はＤＰＮＲに限らない。例えば、ＰＭ（粒子状物質）除去処理用のフィルタ（ＤＰＦ）としたり、ＤＰＦと触媒装置とがそれぞれ独立した構成としたりしてもよい。

○ エンジン１１は気筒１２が１列に配置される構成に限らず２列に配置されるＶ型エンジンや水平エンジンに適用してもよい。
○ 内燃機関はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに適用してもよい。また、車両のエンジンに限らず、発電装置用エンジン等の定置式のエンジンに適用してもよい。

○ 噴射タイミングはエンジン回転が低い領域から高い領域に推移するにあたり、アドバンス（進角）する傾向があるため、回転依存性がある。よって、エキゾーストマニホールド内温度を推定するマップは、ＴｅｘとＮＥ（エンジン回転速度）を軸に持つ２次元マップとすることで推定精度を向上させることもできる。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）前記内燃機関は、ディーゼルエンジンである。

一実施形態のエンジン及びその周辺構成を示す模式図。 エキゾーストマニホールド内温度の推定手順を示すフローチャート。 可変ノズル絞り面積係数の影響を示すグラフ。 可変ノズル絞り面積係数を考慮しない場合のエンジン回転数の影響を示すグラフ。

符号の説明

１１…内燃機関としてのエンジン、１６…エキゾーストマニホールド、１９…過給機、２０…空気量変更手段を構成するタービン、２０ａ…同じくアクチュエータ、２６…過給圧取得手段としての吸気圧センサ、２９…吸入空気量取得手段としてのエアフローメータ、３３…燃料噴射量対応値取得手段及びエキゾーストマニホールド内圧力取得手段を構成するＥＣＵ、３４…機関回転速度検出手段としてのエンジン回転速度センサ。

Claims (2)

1. 過給機と、
   機関に噴射される燃料の噴射量に対応する燃料噴射量対応値を取得する燃料噴射量対応値取得手段と、
   機関に吸入される吸入空気の流量を取得する吸入空気量取得手段と、
   過給圧を取得する過給圧取得手段と、
   エキゾーストマニホールド内の圧力を取得するエキゾーストマニホールド内圧力取得手段と、
   前記過給機が圧送する空気量を増減させる空気量変更手段と、
   機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
   前記燃料噴射量対応値、前記吸入空気量、前記過給圧、前記エキゾーストマニホールド内圧力、前記機関回転速度及び前記空気量変更手段の絞り量に基づいてエキゾーストマニホールド内温度を推定するエキゾーストマニホールド内温度推定手段と
   を備えた内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置であって、
   前記エキゾーストマニホールド内温度推定手段は、エキゾーストマニホールド内温度を推定する際、次式で表されるＴexを引数とする関数によりエキゾーストマニホールド内温度を推定する内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置。
   Ｔex＝ｑｆｉｎ×ｑｗｔ×ｆａｉｑ×Ｐｂ／Ｐex／ｖｎｐｏｓ
   但し、ｑｆｉｎ：指示噴射量、ｑｗｔ：燃料流量＝ｋ１×ｑｆｉｎ×ＮＥ×ｅｆｇ
   ｆａｉｑ：当量比＝ｋ２×ｑｆｉｎ×ｅｆｇ／ｅｇａ１ｓｔ
   Ｐｂ：過給圧、ｅｆｇ：燃料密度、ｅｇａ１ｓｔ：吸入空気量
   ＮＥ：機関回転速度
   Ｐex：エキゾーストマニホールド内圧力
   ｖｎｐｏｓ：可変ノズル絞り面積係数＝（１−ｅｐｖｎｆｉｎ／１００）＋ＥＰＶＮＯＦＥＰＶＮＯＦ：可変ノズル絞り面積係数オフセット項
   ｅｐｖｎｆｉｎ：可変ノズル絞り開度［％］
   ｋ１：定数、ｋ２：定数
2. 前記過給機は、排気流によって作動される可変ノズル式ターボチャージャであり、前記空気量変更手段としてタービンに可動式のベーンを備え、ベーンの開度をアクチュエータによって変更可能に構成されている請求項１に記載の内燃機関のエキゾーストマニホールド内温度推定装置。

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