JP4706134B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4706134B2
JP4706134B2 JP2001182298A JP2001182298A JP4706134B2 JP 4706134 B2 JP4706134 B2 JP 4706134B2 JP 2001182298 A JP2001182298 A JP 2001182298A JP 2001182298 A JP2001182298 A JP 2001182298A JP 4706134 B2 JP4706134 B2 JP 4706134B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
oxygen concentration
intake
deviation
fuel injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001182298A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002371893A (en
Inventor
茂樹 中山
隆雄 福間
彰生 松永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2001182298A priority Critical patent/JP4706134B2/en
Publication of JP2002371893A publication Critical patent/JP2002371893A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4706134B2 publication Critical patent/JP4706134B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関で生成されるＮＯX量を正確に管理することが可能な内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室で生成されるＮＯXを低減するために、機関の燃焼状態を制御する試みが従来からなされている。ＮＯXの生成量を低減するためには、例えば機関の排気の一部を吸気に循環させるＥＧＲ等により機関の燃焼温度を低下させることが有効であるが、機関のＮＯX生成量と機関出力、燃費との間には一種のトレードオフがあり、全部を最適の状態にすることは困難な問題がある。
このため、機関のＮＯX生成量を機関出力、燃費とを考慮した上でできるだけ低減できるように、機関運転状態を最適化することが必要となる。
【０００３】
このように、機関出力と燃費とを考慮してＮＯX生成量を適正化しようとした内燃機関の制御装置の例としては、例えば特開平１１−２３６８３３号公報に記載されたものがある。
同公報の装置は、機関吸気ポートに燃料を噴射して予混合気の形で気筒内に燃料を供給する圧縮着火機関において、負荷状態、機関筒内圧力、排気空燃比などの機関運転パラメータに基づいて、機関吸排気弁の開閉タイミング、ＥＧＲ量等の制御パラメータを調節することにより燃焼室内における燃焼時期と混合気濃度、筒内圧力の変化を制御するようにしている。同公報の装置は、このように機関運転状態に応じて機関制御パラメータを精密に制御することにより、機関排気性状、特にＮＯX生成量の低減と機関運転状態に最適な機関出力の確保との両立を図ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１１−２３６８３３号公報の装置は、負荷状態、機関筒内圧力、排気空燃比などの機関運転パラメータに基づいて機関制御パラメータを精密に制御しているものの、燃焼におけるＮＯX生成量そのものを直接管理しているわけではなく、排気中のＮＯXが低減されているという保証もない。また、前述したように、ＮＯXの生成量と機関出力、燃費との間にはトレードオフの関係があるが、上記公報の装置ではＮＯX生成量、機関出力、燃費のいずれをも直接管理していないため、実際の運転でこれらの一つが変化するとＮＯX生成量は目標値から外れてしまうことになり、ＮＯX生成量を正確に管理することはできない。
本発明は上記の問題に鑑み、機関におけるＮＯX生成量を正確に管理することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の制御装置であって、機関吸気組成に関する情報を検出する吸気組成検出手段と、機関筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記検出した吸気組成情報と機関筒内圧とに基づいて、機関燃焼時のＮＯX生成量を推定するＮＯX生成量推定手段と、機関運転状態に基づいて、ＮＯX生成量目標値を設定するＮＯX目標値設定手段と、前記ＮＯX生成量推定手段の推定したＮＯX生成量推定値と前記ＮＯX目標値設定手段の設定したＮＯX生成量目標値との偏差を、ＮＯX生成量を前記ＮＯX生成量目標値に合致させるために必要な吸気酸素濃度の目標値と現在の実際の吸気酸素濃度との偏差に換算する酸素濃度偏差算出手段と、前記酸素濃度偏差算出手段により算出された酸素濃度偏差がゼロになるように、機関吸気酸素濃度に影響を与える機関吸気系の制御要素を制御する制御手段と、機関運転状態に基づいて定まる、少なくとも燃料噴射時期を含む燃料噴射パラメータに基づいて気筒内燃料分布に関する情報を生成する燃料分布情報生成手段を備え、前記ＮＯX生成量推定手段は前記吸気組成情報と前記燃料分布情報とに基づいて前記燃焼時の混合気濃度を算出するとともに、筒内圧及びその燃焼サイクルにおける変化特性に基づいて熱発生率を算出し、算出した燃焼時の混合気濃度と熱発生率とに基づいて機関燃焼時のＮＯX生成量を推定する、内燃機関の制御装置が提供される。
【０００６】
すなわち、請求項１の発明では機関吸気組成情報（例えば吸気酸素濃度等）と筒内圧とに基づいて機関で生成されるＮＯX量が推定される。更に、機関運転状態に基づいて、例えば機関出力と燃費とが悪化しない範囲で最小のＮＯX量としてＮＯX生成量目標値が設定される。更に、この目標値と推定値との偏差が吸気酸素濃度偏差に換算されて、偏差がゼロになるように吸気系の制御要素（例えば、スロットル弁、ＥＧＲ装置、過給機など）が制御される。これにより機関におけるＮＯXの生成量が機関運転状態に応じた目標値に制御され、機関のＮＯX発生量が正確に管理されるようになる。
本発明では、吸気組成情報に基づいて算出された燃焼時の混合気濃度と、機関筒内圧に基づいて算出された燃焼時の気筒内熱発生率とに基づいてＮＯ X 生成量が推定されるが、この、ＮＯX生成量の推定には、例えば拡大ゼルドビッチ（ＺＥＬＤＯＶＩＣＨ）機構などの燃焼モデルを使用することができる。
また、本発明では、燃焼時の混合気濃度の算出の際に、機関運転状態に基づいて定まる、例えば燃料噴射時期、燃料噴射量などの燃料噴射パラメータに基づいて生成された気筒内燃料分布情報が用いられる。気筒内燃料分布情報は、予め仮定した一定の燃料分布を使用して吸気組成情報と筒内圧とに基づいて算出することも可能であるが、実際の機関運転状態に応じて定まる燃料分布情報を用いて、吸気組成情報と筒内圧とに基づいて混合気濃度を算出することにより、より正確にＮＯX生成量を好推定することが可能となり、より正確にＮＯX生成量を管理することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記酸素濃度偏差と現在の吸気酸素濃度とに基づいて吸気酸素濃度目標値を算出するとともに、該吸気酸素濃度目標値に応じて定まる設定値に前記機関吸気系の制御要素を制御する、オープンループ制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【０００８】
すなわち、請求項２の発明では、酸素濃度偏差と現在の吸気酸素濃度とから吸気酸素濃度目標値が算出され、制御要素は算出された目標値に応じて定められる値に制御される。これにより、短時間で吸気酸素濃度が目標値に調整され、酸素濃度偏差がゼロに制御される。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記酸素濃度偏差がゼロになるように、前記機関吸気系の制御要素をフィードバック制御する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項３の発明では、酸素濃度偏差が算出されると、この酸素濃度偏差がゼロになるように吸気系の制御要素がフィードバック制御されるため、最終的に正確に酸素濃度偏差がゼロに収束する。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、更に、前記燃料噴射パラメータを、少なくとも運転者のアクセル操作量を含む現在の機関運転状態から推定される機関運転者の機関出力トルク要求に基づいて算出する燃料噴射パラメータ設定手段を備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１６】
すなわち、請求項４の発明では、運転者の機関出力トルク要求に基づいて燃料噴射パラメータが定められる。これにより、機関の出力トルク要求をパラメータとして機関を制御するいわゆるトルクデマンド制御を行う機関においても正確にＮＯX生成量を管理することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、前記燃料噴射パラメータ設定手段は、前記機関出力トルク要求に基づいて算出された燃料噴射パラメータを、前記ＮＯX生成量推定値とＮＯX生成量目標値との偏差に基づいて修正する修正手段を備えた、請求項４に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１８】
すなわち、請求項５の発明では、ＮＯX生成量推定値とＮＯX生成量目標値との偏差に基づいて、運転者の機関出力トルク要求から定まる燃料噴射パラメータが修正されるため、運転者の出力トルク要求をできるだけ満たしながらＮＯX生成量を目標値に近づける、いわゆる機関出力とＮＯX生成量との協調制御を行うことが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、前記吸気組成検出手段は、少なくとも機関吸気中の酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサを備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２０】
すなわち、請求項６の発明では、吸気組成検出手段として少なくとも吸気酸素濃度センサが用いられる。吸気酸素濃度は、ＮＯXの生成量と強い相関があるため、吸気酸素濃度情報に基づいてＮＯX生成量を推定することにより、正確なＮＯX生成量の推定が可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、前記機関吸気酸素濃度に影響を与える機関吸気系の制御要素は少なくとも、吸気への排気再循環量を制御するＥＧＲ装置と、機関の過給圧を制御する過給制御装置と、機関吸入空気量を制御するスロットル装置とのうち少なくとも１つを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２２】
すなわち、請求項７の発明では、機関吸気系の制御要素として、少なくともＥＧＲ装置、過給圧制御装置、スロットル装置の少なくとも１つが用いられるため、吸気酸素濃度が高い応答性で制御される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用ディーゼルエンジンに適用した実施形態の概略構成を説明する図である。
図１において、１はディーゼルエンジン本体、２はエンジン１の吸気通路、２０は吸気通路２に設けられたサージタンク、２１はサージタンク２０と各気筒の吸気ポートとを接続する吸気枝管である。本実施形態では、吸気通路２には吸気通路２を流れる吸入空気の流量を絞るスロットル弁２７、および吸気を冷却するインタクーラ２６が設けられている。スロットル弁２７はソレノイド、バキュームアクチュエータ等の適宜な形式のアクチュエータ２７ａを備え、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０からの制御信号に応じた開度をとる。
【００２４】
吸気通路２に流入した大気は、排気過給機（ターボチャージャ）３５の圧縮機により昇圧され、吸気通路２に設けたインタクーラ２６により冷却された後サージタンク２０、枝管２１を経て各気筒に吸入される。
図１に１１１で示すのは、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁１１１は、高圧燃料を貯留する共通の蓄圧室（コモンレール）１１５に接続されている。機関１の燃料は高圧燃料ポンプ１１３により昇圧されてコモンレール１１５に供給され、コモンレール１１５から各燃料噴射弁１１１を介して直接各気筒内に噴射される。
【００２５】
更に、本実施形態では機関１の気筒には筒内圧力を検出する筒内圧センサ１１０が設けられている。筒内圧センサは、本実施形態では機関の気筒の１つ（例えば第１シリンダ）に設けられており、この筒内圧センサ１１０で検出した筒内圧を機関の全気筒の筒内圧の代表値として使用するが、各気筒に筒内圧センサを設けてそれぞれの気筒の筒内圧を個別に検出するようにしてもよい。
【００２６】
また、図１に３１で示すのは各気筒の排気ポートと排気通路３とを接続する排気マニホルド、３５で示すのはターボチャージャである。ターボチャージャ３５は排気通路３の排気により駆動される排気タービンと、この排気タービンにより駆動される吸気圧縮機とを備えている。本実施形態では、ターボチャージャ３５は、圧縮機入口に可動ガイドベーンを備えた、いわゆるＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボチャージャー）とされている。ＶＧＴでは、可動ガイドベーンの角度を変えて吸気圧縮機のインペラへの吸気流入角度を変えることにより、圧縮機の回転数が一定の状態でも吸気圧縮機での圧縮比を変えることが可能となる。
【００２７】
このため、本実施形態では、ターボチャージャ３５の回転数により吸気圧縮機（過給圧）を制御する場合に較べて過給圧を応答性良好に変化させることが可能となっている。
更に、本実施形態ではエンジン排気の一部を吸気系に循環させるＥＧＲ装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、排気マニホルド３１と吸気サージタンク２０とを連通するＥＧＲ通路３３、およびＥＧＲ通路３３上に配置されたＥＧＲ弁２３、およびＥＧＲ弁２３上流側のＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラ４５を備えている。ＥＧＲ弁２３は図示しないステッパモータ、ソレノイドアクチュエータ等のアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０からの制御信号に応じた開度をとり、ＥＧＲ通路３３を通って吸気サージタンク２０に流入するＥＧＲガス流量を制御する。
【００２８】
また、本実施形態では、機関１のサージタンク２０には機関吸気中の酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサ２５が配置されている。機関吸気中の酸素濃度はＥＧＲ装置により吸気系に供給される排気流量により変化する。吸気酸素濃度センサ２５は、機関運転中に気筒内に供給される吸気中の実際の酸素濃度を検出するものである。後述するように、ＥＣＵ３０は、吸気酸素濃度センサ２５の出力と、筒内圧センサ１１０出力とに基づいて機関の燃焼により生成されるＮＯX量を推定する。
【００２９】
図１に３０で示すのは、エンジン１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態のＥＣＵ３０は、公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、出力ポートを双方向性バスで相互に接続した構成とされている。ＥＣＵ３０はエンジン１の燃料噴射制御、回転数制御等の基本制御を行うほか、本実施形態では後述するように、筒内圧センサ１１０で検出した気筒筒内圧と、吸気酸素濃度センサ２５で検出した吸気酸素濃度とに基づいて機関の燃焼によるＮＯX生成量を推定するＮＯX生成量推定手段、機関運転状態に基づいて、ＮＯX生成量目標値を設定するＮＯX目標値設定手段、推定されたＮＯX生成量を前記ＮＯX生成量目標値との偏差を吸気酸素濃度と目標酸素濃度との偏差に換算する酸素濃度偏差算出手段及び、この酸素濃度偏差がゼロになるように、ＥＧＲ弁２３、スロットル弁２７、ＶＧＴ３５を制御する制御手段などの各手段として機能している。
【００３０】
これらの制御を行うため、ＥＣＵ３０の入力ポートには、筒内圧センサ１１０と吸気酸素濃度センサ２５の出力が入力されている他、エンジン１のクランク軸近傍に配置された回転数センサ５５とエンジンアクセルペダル近傍に配置されたアクセル開度センサ５７とから、それぞれエンジン回転数に対応する信号と運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度）に対応する信号とが入力されている。更に、ＥＣＵ３０の入力ポートには、上記各センサ出力以外に、車両変速機のシフトポジション、ステアリング角（舵角）、過給圧、冷却水温度等の他の運転状態を表す信号が、それぞれ対応するセンサから入力されている。
【００３１】
ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない燃料噴射回路を介してエンジン１の燃料噴射弁１１１に接続され、燃料噴射弁１１１からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御している。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは図示しない駆動回路を介してそれぞれＥＧＲ弁２３、スロットル弁２７およびＶＧＴ３５の可動ガイドベーンのアクチュエータに接続され、ＥＧＲ弁２３とスロットル弁２７の開度及びＶＧＴ３５の可動ガイドベーン作動量を制御している。
【００３２】
次に、本実施形態におけるＮＯX生成量の目標値への制御について説明する。後述するように、本実施形態では機関のＮＯX生成量を推定し、この推定ＮＯX生成量がＮＯX生成量目標値に等しくなるようにＮＯX生成量を制御する。従って、以下の説明ではＮＯX生成量の目標値への制御を「ＮＯXフィードバック制御」と呼ぶ。
【００３３】
まず、本実施形態のＮＯX生成量の推定について説明する。本実施形態では、燃焼におけるＮＯX生成量の推定に、例えば、拡大ゼルドビッチ（ＺＥＬＤＯＶＩＣＨ）機構等の公知の燃焼モデルを使用する。燃焼におけるＮＯXの生成量は、一般に燃焼温度と混合気濃度との関数になる。拡大ゼルドビッチ機構等の燃焼モデルは、燃焼温度と混合気濃度とを入力することにより燃焼により生成するＮＯX濃度を算出するものである。
従って、拡大ゼルドビッチ機構等の燃焼モデルを用いてＮＯX生成量（濃度）を推定するためには、燃焼における燃焼温度と混合気濃度とを知る必要がある。
【００３４】
本実施形態では、筒内圧センサ１１０で検出した１燃焼サイクルにおける気筒内の圧力変化と吸気酸素濃度センサ２５で検出した吸気中の酸素濃度、及び燃焼室内の燃料分布とに基づいて、燃焼温度と混合気濃度とを算出している。
すなわち、筒内圧力、及びその燃焼サイクルにおける変化特性が判ると、これらから気筒内の燃焼サイクルにおける熱発生率が求められる。熱発生率は燃焼サイクルのどのタイミングでどの程度の割合の燃焼が生じているかを表している。従って、熱発生率と燃焼時の混合気組成（酸素濃度）とを用いて燃焼温度を求めることができる。
【００３５】
一方、混合気濃度は、吸気中の酸素濃度と筒内に噴射された燃料の分布とから算出することができる。また、筒内燃料分布は燃料噴射時期と噴射量などの燃料噴射パラメータ、及び燃料噴射弁の設計諸元（噴射パターン等）とにより定まる。
従って、入力情報として筒内圧センサで検出した筒内圧と酸素濃度センサで検出した吸気酸素濃度、及び燃料噴射パラメータを用いることにより、拡大ゼルドビッチ機構等の燃焼モデルに基づいてＮＯX生成量（またはＮＯX濃度）を推定することが可能となる。
【００３６】
本実施形態では、上記により算出されたＮＯX生成量推定値が機関の運転状態から決定されるＮＯX生成量の目標値に等しくなるようにＮＯX生成量をフィードバック制御する。ここで、ＮＯX生成量の目標値は、現在の機関運転状態において燃費と出力トルクとが悪化しない範囲での最低のＮＯX量（下限値）として設定されている。
一般にＮＯX生成量の変化量と吸気酸素濃度の変化量との間には相関関係があることが知られている。このため、上記により求められた現在のＮＯX生成量（推定値）と機関運転状態に基づいて定められた目標ＮＯX生成量との偏差に基づいて、上記相関関係を用いることにより、現在の吸気酸素濃度をどれだけ変化させればＮＯX生成量が目標値に一致するか、すなわち、現在の吸気酸素濃度と目標吸気酸素濃度との偏差が求められる。
【００３７】
本実施形態では、上記により求めた吸気酸素濃度の偏差がゼロになるように、すなわち吸気酸素濃度が目標酸素濃度に一致するようにＥＧＲ弁２３、ＶＧＴ３５、スロットル弁２７等の吸気系制御要素を作動させることにより、ＮＯX生成量を目標ＮＯX生成量に一致させる。
例えば、ＥＧＲ弁２３の開度を増大すると、ＥＧＲ通路３３を通って吸気系に循環する排気流量が増大するため、相対的に吸気中の新気量が減少し吸気酸素濃度は低下する。また、スロットル弁２７の開度を低下させると、吸気通路２からサージタンク２０に流入する新気量が減少し、同時にＥＧＲ通路３３を通って吸気系に循環する排気流量が増大するため、同様に吸気酸素濃度は低下する。
【００３８】
一方、ＶＧＴ３５の可動ガイドベーンを過給圧が上昇する方向に作動させると、スロットル弁２７開度やＥＧＲ弁２３の開度が同一であっても、機関に供給される新気量が増大する。このため、吸気酸素濃度は増大する。従って、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、ＶＧＴ３５の可動ガイドベーン角度を吸気酸素濃度の偏差に応じた量だけ増減することにより、吸気酸素濃度の偏差をゼロに調節することが可能となる。
【００３９】
次に、図２を用いて上記ＮＯXフィードバック制御を具体的に説明する。図２は、ＮＯXフィードバック制御のもっとも基本的な例を説明するフローチャートである。
図２において、ステップ２０１では、筒内圧センサ１１０で検出した筒内圧力に基づいて別途算出された燃焼サイクル当りの燃焼圧とその変化とからなる燃焼圧データと、吸気酸素濃度センサ２５で検出した現在の吸気酸素濃度ＲＯ2とが、それぞれ読込まれる。
【００４０】
そして、ステップ２０３では上記により読込んだ燃焼圧データから筒内熱発生率が算出され、ステップ２０５ではこの筒内熱発生率と吸気酸素濃度ＲＯ2とに基づいて筒内燃焼温度が算出される。
一方、ステップ２０７では、ステップ２０１で読込んだ吸気酸素濃度ＲＯ2と筒内燃料分布とに基づいて筒内混合気濃度が算出される。ここで、本実施形態では、制御を簡素化するため筒内燃料分布を算出するための燃料噴射パラメータのうち、燃料噴射時期は固定値を使用して近似的な筒内燃料分布を算出する。
【００４１】
ステップ２０９では、上記により算出した筒内燃焼温度（ステップ２０５）と筒内混合気濃度（ステップ２０７）とを用いて、拡大ゼルドビッチ機構に基づいてＮＯX生成量（濃度）が推定される。
更に、ステップ２１１では、予め機関運転状態（例えば機関回転数、アクセル開度、過給圧、冷却水温度）等に応じて設定された目標ＮＯX生成量の数値マップを用いて、現在の機関運転状態に対応する目標ＮＯX生成量（濃度）が算出される。
【００４２】
また、ステップ２１３では、ステップ２１１で算出した目標ＮＯX濃度とステップ２０９で算出した現在のＮＯX濃度推定値との偏差（ＮＯX濃度偏差）が算出され、ステップ２１７では予め実験などにより求めておいた相関関係に基づいて、ステップ２１３で算出したＮＯX濃度偏差を吸気酸素濃度偏差ΔＯ2に変換する。すなわち、ステップ２１７で算出される吸気酸素濃度偏差ΔＯ2は、機関のＮＯX生成量を目標ＮＯX生成量にするために必要とされる吸気酸素濃度の増減量となる。
【００４３】
更に、ステップ２１７では、上記により算出した吸気酸素濃度偏差ΔＯ2と現在のステップ２０１で読込んだ現在の吸気酸素濃度ＲＯ2とに基づいて、吸気酸素濃度目標値ＴＯ2が、ＴＯ2＝ＲＯ2＋ΔＯ2として算出される。
ステップ２１９では、現在の機関運転状態（機関回転数、アクセル開度、過給圧、及びＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度）と吸気酸素濃度目標値ＴＯ2とに基づいて、機関の吸気酸素濃度を目標値ＴＯ2に一致させるためのＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度及びＶＧＴ可動ガイドベーン角度（以下、「ＶＧＴ開度」という）の目標値がそれぞれ算出される。本実施形態では、上記各目標値と機関運転状態及び吸気酸素濃度目標値ＴＯ2との関係は予め実験等により求められており、機関運転状態と吸気酸素濃度目標値とをパラメータとした数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに予め格納されている。
【００４４】
次に、ステップ２２１では、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度が、それぞれ上記により設定された目標値になるようにそれぞれのアクチュエータに駆動信号が出力される。すなわち、本実施形態では、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度は、設定された目標値にオープンループ制御（フィードフォワード制御）される。これにより、機関の実際の吸気酸素濃度は応答性良好に目標吸気酸素濃度との偏差がゼロになるように調節され、機関の実際のＮＯX生成量（濃度）が目標値に一致するようになる。
【００４５】
次に、図３を用いて、ＮＯXフィードバック制御の図２とは別の実施形態について説明する。
図２の実施形態では、ＮＯX濃度偏差に基づいて吸気酸素濃度偏差ΔＯ2を算出後、ΔＯ2と現在の吸気酸素濃度とに基づいて目標吸気酸素濃度ＴＯ2を算出し、この目標酸素濃度に基づいてＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度の目標値を設定していた。
【００４６】
これに対して、本実施形態では吸気酸素濃度偏差ΔＯ2を算出後、この偏差ΔＯ2がゼロになるようにＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度をフィードバック制御する点が図２の実施形態と相違している。
このように、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度をフィードバック制御することにより、実際の機関吸気酸素濃度をより正確にＮＯX生成量が目標値になる値に制御することが可能となる。
【００４７】
図３は、本実施形態のＮＯXフィードバック制御を説明する図２と同様なフローチャートである。図３のフローチャートにおいて、ステップ３０１から３１５は、それぞれ図２のフローチャートのステップ２０１から２１５の各操作と同一である。
本実施形態では、ステップ３１５で吸気酸素濃度偏差ΔＯ2算出後、ステップ３１７では、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度をΔＯ2がゼロになるようにフィードバック制御する。この制御は、例えば偏差ΔＯ2に基づくＰＩＤ（比例、積分、微分）制御などの公知のフィードバック制御を用いることができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４８】
次に、図４を用いてＮＯXフィードバック制御の別の実施形態を説明する。図２及び図３の実施形態では、筒内混合気濃度を算出する際に（ステップ２０７、ステップ３０７）、燃料噴射パラメータとして燃料噴射時期等の固定値を使用していた。しかし、実際には燃料噴射時期、燃料噴射量、噴射圧力等の燃料噴射パラメータは機関運転状態に応じて変更される。そこで、本実施形態では機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射時期、燃料噴射量、噴射圧力等の実際の燃料噴射パラメータの値を使用して筒内混合気濃度を算出するようにしている。
【００４９】
図４は、本実施形態のＮＯXフィードバック制御を説明するフローチャートである。
図４のステップ４０１では、図３ステップ３０１と同様に、燃焼圧データと吸気酸素濃度濃度ＲＯ2が読込まれる。しかし、本実施形態では、次にステップ４０３で別途ＥＣＵ３０により実行される燃料噴射制御により機関運転状態（例えば機関回転数、アクセル開度、過給圧、冷却水温度等）に基づいて設定される燃料噴射時期、燃料噴射量、噴射圧などの燃料噴射パラメータが読込まれる。そして、ステップ４０５と４０７とで燃焼圧データと吸気酸素濃度とに基づいて熱発生率と燃焼温度とを算出した後、ステップ４０９では、これらの燃料噴射パラメータに基づいて筒内燃料分布が算出され、ステップ４１１では算出された筒内燃料分布と吸気酸素濃度とに基づいて筒内混合気濃度が算出される。これにより、算出される筒内混合気濃度はより現実のものに近くなる。
【００５０】
そして、ステップ４１３から４１７では算出した燃焼温度と混合気濃度とに基づくＮＯX生成量の推定（ステップ４１３）、ＮＯX生成量偏差の算出（ステップ４１７）及びＮＯX生成量偏差の吸気酸素濃度偏差ΔＯ2への換算（ステップ４１９）が行われる。また、ステップ４２１では、図３ステップ３１７と同様に、算出された吸気酸素濃度偏差ΔＯ2に基づいて、ＥＧＲ弁２３開度、スロットル弁２７開度、及びＶＧＴ３５開度が、ΔＯ2がゼロになるようにフィードバック制御される。
【００５１】
このように、実際の燃料噴射パラメータを用いて算出した筒内燃料分布を用いて筒内混合気濃度を算出し、この混合気濃度に基づいてＮＯX生成量を推定することにより、ＮＯX生成量の正確な推定を行うことが可能となり、図２、図３の実施形態に較べて更に正確なＮＯX生成量の管理を行うことが可能となっている。
【００５２】
次に、図５を用いてＮＯXフィードバック制御の別の実施形態を説明する。上記の図４の実施形態では、筒内混合気濃度を算出する際に用いる燃料噴射パラメータとして実際の機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射パラメータが用いられている。これに対して、本実施形態では機関の燃料噴射パラメータが車両運転者の機関出力トルク要求に基づいて設定される、いわゆるトルクデマンド制御が行われる点が相違している。トルクデマンド制御では、運転者の車両操作に関する情報（例えば、アクセル開度、変速機のシフトポジション、ステアリング角（舵角）等）に基づいて運転者の要求する機関出力トルクを推定し、この機関出力トルクを得るのに必要な機関燃料噴射パラメータが設定される。本実施形態のトルクデマンド制御では、例えば、運転者の要求する機関出力トルクの推定値に基づいて、機関の応答モデル（正確には逆応答モデル）を使用してこの機関出力トルクを得るために必要とされる燃料噴射パラメータが決定されるが、他の公知の方法により、運転者の要求出力トルクの推定と、この要求出力トルクに基づく燃料噴射パラメータの設定を行うことも可能である。
【００５３】
図５は、本実施形態のＮＯXフィードバック制御を説明するフローチャートである。図５の各ステップの操作は、ステップ５０３で燃料噴射パラメータが運転者の出力トルク要求（トルクデマンド）により決定されること、及びステップ５１５でＮＯX生成量の目標値がトルクデマンドにより決定される機関運転状態に応じて設定されることが相違している以外は、図４の各ステップの操作と同一である。
【００５４】
次に、図６を用いてＮＯXフィードバック制御の別の実施形態について説明する。本実施形態では、図５の制御と同様にトルクデマンドにより燃料噴射パラメータとＮＯX生成量目標値が設定される。また、ＮＯX生成量目標値とＮＯX生成量推定値との偏差を吸気酸素濃度偏差に換算し、この吸気酸素濃度偏差がゼロになるように、ＥＧＲ弁２３、ＶＧＴ３５、スロットル弁２７等の吸気系制御要素がフィードバック制御される点も図５と同様である。
【００５５】
しかし、本実施形態では、トルクデマンドにより設定された燃料噴射パラメータをＮＯX生成量偏差に応じて補正する点が図５の実施形態と相違している。
前述したように、機関のＮＯX生成量と、機関出力トルク、燃費とは互いにトレードオフの関係にある。このため、運転者の機関出力トルク要求のみに基づいてトルクデマンド制御により燃料噴射パラメータを設定すると、筒内燃料噴射分布は必ずしもＮＯX生成量を低減する方向には設定されない。このため、トルクデマンドにより設定された燃料噴射パラメータで機関を運転するとＮＯX生成量と目標値との偏差が大きい値になり、それに応じて吸気酸素濃度偏差も大きくなる。このため、吸気酸素濃度偏差をゼロにするためのＥＧＲ弁等の吸気系制御要素の操作量が大きくなり、これらの制御要素のみではＮＯX生成量を充分に低減できなくなる場合が生じる。
【００５６】
一方、トルクデマンド制御によらず、例えば図２から図４の制御のように常にＮＯX生成量が低減するように燃料噴射パラメータを設定していると、例えば急加速などのように大きな出力トルクが要求される場合に、充分な出力トルクが得られず運転者の要求に反する場合が生じる。
そこで、本実施形態では、トルクデマンドにより算出した燃料噴射パラメータを運転者の出力トルク要求の程度に応じて、ＮＯX生成量偏差がゼロになる方向に補正することにより上記問題を解決している。
【００５７】
機関のＮＯX生成量と機関出力とはトレードオフの関係にあるため、両方の要求を完全に満足させることはできない場合がある。しかし、運転状況（運転者の出力トルク要求の度合）を考慮して、ＮＯX生成量と機関出力トルクとのどちらを優先させるかを予め決めておくことにより両方の要求をある程度満足させることは可能である。
例えば、本実施形態では、車両の急加速の場合（すなわち、運転者の機関出力トルク要求が非常に大きい場合）には、出力トルクを優先し、多少ＮＯX生成量が増大しても、機関出力トルクが増大するように燃料噴射パラメータを設定する。すなわち、この場合には、トルクデマンドにより設定された燃料噴射パラメータにより生成されるＮＯX生成量が目標値から比較的大きく離れていても、燃料噴射パラメータは補正しない。
【００５８】
一方、定常運転時等のように、運転者の出力トルク要求が比較的低い場合には、ＮＯX生成量に対する要求を優先させ、トルクデマンドにより設定された燃料噴射パラメータを、ＮＯX生成量と目標値との偏差に応じて補正し、偏差がゼロに近づくように燃料噴射パラメータを修正する。この場合には、ＮＯX生成量と目標値との偏差が大きいほど燃料噴射パラメータの補正量は大きくなる。
このように、本実施形態では、ＮＯX生成量に対する要求と機関出力トルクに対する運転者の要求との両方を加味して燃料噴射パラメータを設定することにより、運転者の出力トルク要求をできるだけ満たしながらＮＯX生成量を目標値に近づける、いわゆる機関出力とＮＯX生成量との協調制御を行うことが可能となる。
【００５９】
図６は、本実施形態のＮＯXフィードバック制御を説明するフローチャートである。
図６のフローチャートにおいて、ステップ６０１から６０７は、図５ステップ５０１から５０７と同一の操作である。すなわち、これらの操作では、燃焼圧データと吸気酸素濃度とに基づいて、筒内熱発生率と燃焼温度とが算出されるとともに、トルクデマンド制御により燃料噴射パラメータが設定される（ステップ６０３）。
【００６０】
しかし、本実施形態ではステップ６０３で設定されたトルクデマンドに基づく燃料噴射パラメータをそのまま使用して燃料噴射を行うのではなく、ＮＯX生成量偏差に基づいて燃料噴射パラメータを補正する。すなわち、ステップ６０９では、トルクを優先すべき運転状況かＮＯX生成量に対する要求を優先すべき運転状況かを判断し、例えば、ＮＯX生成量に対する要求を優先すべき運転状況の場合にはトルクデマンドに基づく燃料噴射パラメータをＮＯX生成量偏差が小さくなる方向に補正する。そして、ステップ６１１では補正後の燃料噴射パラメータに基づいて筒内燃料分布が算出される。また、別途実行される燃料噴射制御操作では、上記補正後の燃料噴射パラメータに基づいて燃料噴射が行われる。
【００６１】
ステップ６１３からステップ６２３は、図５のステップ５１１から５２１とそれぞれ同一の操作である。すなわち、これらの操作では補正後の燃料噴射パラメータに基づいて算出された筒内燃料分布と吸気酸素濃度とから混合気濃度が算出され（ステップ６１３）、燃焼温度と混合気濃度とに基づいてＮＯX生成量が推定され（ステップ６１５）ＮＯX生成量の目標値との偏差に基づいて吸気酸素濃度偏差が算出され（ステップ６１７から６２１）、吸気系制御要素が酸素濃度偏差がゼロになるようにフィードバック制御される（ステップ６２３）。
上述のように、本実施形態によれば、運転者の出力トルク要求に応じながらＮＯX生成量を正確に管理することが可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関のＮＯX生成量を正確に管理することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のＮＯXフィードバック制御の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明のＮＯXフィードバック制御の図２とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】本発明のＮＯXフィードバック制御の図２、図３とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明のＮＯXフィードバック制御の図２から図４とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】本発明のＮＯXフィードバック制御の図２から図５とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン本体
２…吸気通路
２３…ＥＧＲ弁
２５…吸気酸素濃度センサ
２７…スロットル弁
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３５…ＶＧＴ
１１０…筒内圧センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more specifically, NO generated by the engine.XThe present invention relates to a control device for an internal combustion engine capable of accurately managing the amount.
[0002]
[Prior art]
NO produced in the combustion chamber of an internal combustion engineXConventionally, attempts have been made to control the combustion state of the engine. NOXIt is effective to reduce the combustion temperature of the engine by, for example, EGR that circulates a part of the exhaust of the engine to the intake air.XThere is a kind of trade-off between the amount of production, engine output, and fuel consumption, and there is a problem that it is difficult to make everything optimal.
Therefore, the engine NOXIt is necessary to optimize the engine operating state so that the generation amount can be reduced as much as possible in consideration of the engine output and fuel consumption.
[0003]
In this way, NO is considered in consideration of engine output and fuel consumption.XAn example of a control device for an internal combustion engine that attempts to optimize the generation amount is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-236833.
In the compression ignition engine that injects fuel into the engine intake port and supplies the fuel into the cylinder in the form of a premixed gas, the apparatus disclosed in this publication uses engine operating parameters such as load condition, engine cylinder pressure, and exhaust air-fuel ratio. Based on this, the control parameters such as the opening / closing timing of the engine intake / exhaust valve and the EGR amount are adjusted to control changes in the combustion timing, mixture concentration, and in-cylinder pressure in the combustion chamber. The apparatus of the publication discloses engine exhaust properties, in particular NO, by precisely controlling the engine control parameters according to the engine operating state.XIt aims at coexistence with reduction of a production amount and ensuring of an engine output optimal for an engine operating state.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-236833 accurately controls engine control parameters based on engine operating parameters such as load conditions, engine cylinder pressure, and exhaust air / fuel ratio.XThe amount of production itself is not directly managed, but NO in the exhaustXThere is no guarantee that is reduced. Also, as mentioned above, NOXThere is a trade-off relationship between the production amount of engine, engine output, and fuel consumption.XNeither production amount, engine output nor fuel consumption is directly controlled, so if one of these changes in actual driving, NOXThe generated amount will deviate from the target value.XThe production amount cannot be managed accurately.
In view of the above problems, the present invention provides NO in an engine.XIt is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine capable of accurately managing the amount of generation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a control device for an internal combustion engine, wherein an intake composition detection unit that detects information related to an engine intake composition, an in-cylinder pressure detection unit that detects an engine in-cylinder pressure, and the detected intake air Based on composition information and engine cylinder pressure, NO during engine combustionXNO to estimate productionXBased on the generation amount estimation means and the engine operating state, NOXNO to set the generation target valueXTarget value setting means and the NOXNO estimated by the generation amount estimation meansXEstimated production value and NOXNO set by the target value setting meansXThe deviation from the target production value is NOXThe amount produced is NOXOxygen concentration deviation calculating means for converting the target value of the intake oxygen concentration necessary to match the target amount of generation to the deviation between the current actual intake oxygen concentration and the oxygen concentration calculated by the oxygen concentration deviation calculating means Control means for controlling a control element of the engine intake system that affects the engine intake oxygen concentration so that the deviation becomes zero, and a cylinder based on a fuel injection parameter that is determined based on the engine operating state and includes at least the fuel injection timing Fuel distribution information generating means for generating information on the internal fuel distribution, and the NOXThe generation amount estimation means is the intake composition information.And beforeCalculate the mixture concentration at the time of combustion based on the fuel distribution informationAt the same time, the heat generation rate is calculated based on the in-cylinder pressure and the change characteristics in the combustion cycle, and the calculated mixture concentration and heat generation rate during combustion are calculated.NO during engine combustion based onXA control device for an internal combustion engine for estimating a generation amount is provided.
[0006]
  That is, in the first aspect of the invention, the NO generated by the engine based on the engine intake composition information (for example, the intake oxygen concentration) and the in-cylinder pressure.XThe quantity is estimated. Further, based on the engine operating state, for example, the minimum NO in a range where the engine output and fuel consumption are not deteriorated.XNO as quantityXA generation amount target value is set. Further, the deviation between the target value and the estimated value is converted into the intake oxygen concentration deviation, and the control elements of the intake system (for example, the throttle valve, EGR device, turbocharger, etc.) are controlled so that the deviation becomes zero. The This makes NO in the engineXOf the engine is controlled to a target value according to the engine operating state, and the engine NOXThe amount generated will be managed accurately.
  In the present invention, NO based on the mixture concentration during combustion calculated based on the intake composition information and the in-cylinder heat generation rate during combustion calculated based on the engine cylinder pressure. X The production amount is estimated,This, NOXFor example, a combustion model such as an extended ZELDOVICH mechanism can be used for the estimation of the generation amount.
  Further, in the present invention, in-cylinder fuel distribution information generated based on fuel injection parameters such as fuel injection timing and fuel injection amount, which are determined based on the engine operating state when calculating the mixture concentration during combustion. Is used. The in-cylinder fuel distribution information can be calculated based on the intake composition information and the in-cylinder pressure using a constant fuel distribution assumed in advance, but the fuel distribution information determined according to the actual engine operating state is And more accurately calculating the air-fuel mixture concentration based on the intake composition information and the in-cylinder pressure.XIt is possible to estimate the generation amount well, and more accurately NOXThe generation amount can be managed.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, the control means calculates the intake oxygen concentration target value based on the oxygen concentration deviation and the current intake oxygen concentration, and is determined according to the intake oxygen concentration target value. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein open loop control is performed to control a control element of the engine intake system to a set value.
[0008]
That is, in the invention of claim 2, the intake oxygen concentration target value is calculated from the oxygen concentration deviation and the current intake oxygen concentration, and the control element is controlled to a value determined in accordance with the calculated target value. Thereby, the intake oxygen concentration is adjusted to the target value in a short time, and the oxygen concentration deviation is controlled to zero.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the control means feedback-controls a control element of the engine intake system so that the oxygen concentration deviation becomes zero. Is provided.
[0010]
That is, in the invention of claim 3, when the oxygen concentration deviation is calculated, the control element of the intake system is feedback-controlled so that the oxygen concentration deviation becomes zero. Converge to.
[0015]
  Claim 4According to the invention, the fuel injection parameter is further calculated based on the engine output torque request of the engine driver estimated from the current engine operating state including at least the accelerator operation amount of the driver. With setting means,Any one of Claims 1-3A control device for an internal combustion engine as described in 1) is provided.
[0016]
  That is,Claim 4In this invention, the fuel injection parameter is determined based on the engine output torque request of the driver. As a result, even in an engine that performs so-called torque demand control in which the engine is controlled using the output torque request of the engine as a parameter, NO is accurately determinedXThe generation amount can be managed.
[0017]
  Claim 5According to the present invention, the fuel injection parameter setting means sets the fuel injection parameter calculated based on the engine output torque request to the NO.XEstimated production value and NOXA correction means for correcting based on a deviation from the generation amount target value is provided.Claim 4A control device for an internal combustion engine as described in 1) is provided.
[0018]
  That is,Claim 5In the invention of NOXEstimated production value and NOXSince the fuel injection parameter determined from the engine output torque request of the driver is corrected based on the deviation from the target generation amount, NO is satisfied while satisfying the driver output torque request as much as possible.XThe so-called engine output and NO that make the generated amount close to the target valueXIt becomes possible to perform cooperative control with the generation amount.
[0019]
  Claim 6According to the invention described in the above, the intake composition detection means includes at least an intake oxygen concentration sensor that detects an oxygen concentration in the engine intake air.Any one of Claims 1-5A control device for an internal combustion engine as described in 1) is provided.
[0020]
  That is,Claim 6In this invention, at least an intake oxygen concentration sensor is used as the intake composition detection means. Inspiratory oxygen concentration is NOXBecause there is a strong correlation with the production amount of NO, NO based on the intake oxygen concentration informationXAccurate NO by estimating the amount producedXThe amount of generation can be estimated.
[0021]
  Claim 7According to the invention, the engine intake system control elements that affect the engine intake oxygen concentration include at least an EGR device that controls an exhaust gas recirculation amount to the intake air, and a supercharge that controls the boost pressure of the engine. Including at least one of a control device and a throttle device for controlling an engine intake air amount;Any one of Claims 1-6A control device for an internal combustion engine as described in 1) is provided.
[0022]
  That is,Claim 7In this invention, since at least one of the EGR device, the supercharging pressure control device, and the throttle device is used as a control element of the engine intake system, the intake oxygen concentration is controlled with high responsiveness.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an automobile diesel engine.
In FIG. 1, 1 is a diesel engine body, 2 is an intake passage of the engine 1, 20 is a surge tank provided in the intake passage 2, and 21 is an intake branch pipe connecting the surge tank 20 and the intake port of each cylinder. . In the present embodiment, the intake passage 2 is provided with a throttle valve 27 for reducing the flow rate of intake air flowing through the intake passage 2 and an intercooler 26 for cooling the intake air. The throttle valve 27 includes an actuator 27a of an appropriate type such as a solenoid or a vacuum actuator, and takes an opening degree according to a control signal from an electronic control unit (ECU) 30 described later.
[0024]
The air flowing into the intake passage 2 is boosted by a compressor of an exhaust supercharger (turbocharger) 35, cooled by an intercooler 26 provided in the intake passage 2, and then passed through a surge tank 20 and branch pipes 21 to each cylinder. Inhaled.
In FIG. 1, reference numeral 111 denotes a fuel injection valve that directly injects fuel into each cylinder. The fuel injection valve 111 is connected to a common pressure accumulation chamber (common rail) 115 that stores high-pressure fuel. The fuel of the engine 1 is boosted by the high-pressure fuel pump 113 and supplied to the common rail 115, and is directly injected into each cylinder from the common rail 115 via each fuel injection valve 111.
[0025]
Further, in the present embodiment, the cylinder 1 of the engine 1 is provided with an in-cylinder pressure sensor 110 that detects the in-cylinder pressure. The in-cylinder pressure sensor is provided in one of the engine cylinders (for example, the first cylinder) in this embodiment, and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 110 is used as a representative value of the in-cylinder pressure of all cylinders of the engine. However, an in-cylinder pressure sensor may be provided for each cylinder to individually detect the in-cylinder pressure of each cylinder.
[0026]
In FIG. 1, reference numeral 31 denotes an exhaust manifold that connects the exhaust port of each cylinder and the exhaust passage 3, and reference numeral 35 denotes a turbocharger. The turbocharger 35 includes an exhaust turbine driven by the exhaust gas in the exhaust passage 3 and an intake compressor driven by the exhaust turbine. In the present embodiment, the turbocharger 35 is a so-called VGT (variable geometry turbocharger) having a movable guide vane at the compressor inlet. In the VGT, by changing the angle of the movable guide vane to change the intake air inflow angle to the impeller of the intake compressor, it is possible to change the compression ratio in the intake compressor even when the rotational speed of the compressor is constant. .
[0027]
For this reason, in the present embodiment, it is possible to change the supercharging pressure with better responsiveness compared to the case where the intake compressor (supercharging pressure) is controlled by the rotational speed of the turbocharger 35.
Furthermore, in this embodiment, an EGR device that circulates part of the engine exhaust to the intake system is provided. The EGR device includes an EGR passage 33 communicating the exhaust manifold 31 and the intake surge tank 20, an EGR valve 23 disposed on the EGR passage 33, and an EGR cooler 45 provided in the EGR passage upstream of the EGR valve 23. I have. The EGR valve 23 includes actuators such as a stepper motor and a solenoid actuator (not shown), takes an opening degree according to a control signal from the ECU 30, and controls the flow rate of EGR gas flowing into the intake surge tank 20 through the EGR passage 33.
[0028]
In the present embodiment, the surge tank 20 of the engine 1 is provided with an intake oxygen concentration sensor 25 that detects the oxygen concentration in the intake air of the engine. The oxygen concentration in the engine intake air varies depending on the exhaust flow rate supplied to the intake system by the EGR device. The intake oxygen concentration sensor 25 detects an actual oxygen concentration in the intake air supplied into the cylinder during engine operation. As will be described later, the ECU 30 generates NO generated by combustion of the engine based on the output of the intake oxygen concentration sensor 25 and the output of the in-cylinder pressure sensor 110.XEstimate the amount.
[0029]
An electronic control unit (ECU) of the engine 1 is indicated by 30 in FIG. The ECU 30 of the present embodiment is configured as a microcomputer having a known configuration, and is configured such that a CPU, a RAM, a ROM, an input port, and an output port are connected to each other via a bidirectional bus. The ECU 30 performs basic control such as fuel injection control and rotation speed control of the engine 1, and in this embodiment, as will be described later, the cylinder in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 110 and the intake air detected by the intake oxygen concentration sensor 25. NO from engine combustion based on oxygen concentrationXNO to estimate productionXBased on the production amount estimation means and the engine operating state, NOXNO to set the generation target valueXTarget value setting means, estimated NOXThe amount produced is NOXOxygen concentration deviation calculating means for converting the deviation from the production amount target value into the deviation between the intake oxygen concentration and the target oxygen concentration, and the EGR valve 23, the throttle valve 27, and the VGT 35 are controlled so that the oxygen concentration deviation becomes zero. It functions as each means such as control means.
[0030]
In order to perform these controls, the outputs of the in-cylinder pressure sensor 110 and the intake oxygen concentration sensor 25 are input to the input port of the ECU 30, and the rotation speed sensor 55 and the engine accelerator disposed near the crankshaft of the engine 1 are also input. From the accelerator opening sensor 57 arranged in the vicinity of the pedal, a signal corresponding to the engine speed and a signal corresponding to the accelerator pedal depression amount (accelerator opening) of the driver are input. Further, in addition to the sensor outputs described above, signals representing other driving conditions such as the shift position of the vehicle transmission, the steering angle (steering angle), the supercharging pressure, the coolant temperature, and the like correspond to the input ports of the ECU 30, respectively. Input from the sensor.
[0031]
The output port of the ECU 30 is connected to the fuel injection valve 111 of the engine 1 through a fuel injection circuit (not shown), and controls the fuel injection amount from the fuel injection valve 111 and the fuel injection timing. The output ports of the ECU 30 are connected to the actuators of the movable guide vanes of the EGR valve 23, the throttle valve 27, and the VGT 35 through drive circuits (not shown), respectively, and the opening degrees of the EGR valve 23 and the throttle valve 27 and the movable guide vanes of the VGT 35 are connected. The operation amount is controlled.
[0032]
Next, NO in this embodimentXThe control of the generation amount to the target value will be described. As will be described later, in this embodiment, the engine NO.XEstimate the production amount, and this estimated NOXNO generatedXNO to be equal to the target production amountXControl the amount of production. Therefore, in the following explanation, NOXControl the amount of production to the target value as “NOXThis is called “feedback control”.
[0033]
First, NO of this embodimentXThe generation amount estimation will be described. In this embodiment, NO in combustionXFor example, a known combustion model such as an extended ZELDOVICH mechanism is used for the estimation of the generation amount. NO in combustionXThe amount of produced is generally a function of the combustion temperature and the mixture concentration. Combustion models such as the extended Zeldovitch mechanism are the NO generated by combustion by inputting the combustion temperature and the mixture concentration.XThe concentration is calculated.
Therefore, NO using a combustion model such as an enlarged Zeldovic mechanism.XIn order to estimate the generation amount (concentration), it is necessary to know the combustion temperature and mixture concentration in combustion.
[0034]
In the present embodiment, based on the pressure change in the cylinder in one combustion cycle detected by the in-cylinder pressure sensor 110, the oxygen concentration in the intake air detected by the intake oxygen concentration sensor 25, and the fuel distribution in the combustion chamber, The mixture concentration is calculated.
That is, when the in-cylinder pressure and the change characteristics in the combustion cycle are known, the heat generation rate in the combustion cycle in the cylinder is obtained from these. The heat release rate indicates how much combustion is occurring at which timing of the combustion cycle. Therefore, the combustion temperature can be obtained using the heat generation rate and the mixture composition (oxygen concentration) during combustion.
[0035]
On the other hand, the air-fuel mixture concentration can be calculated from the oxygen concentration in the intake air and the distribution of the fuel injected into the cylinder. The in-cylinder fuel distribution is determined by fuel injection parameters such as fuel injection timing and injection amount, and design parameters (injection pattern, etc.) of the fuel injection valve.
Therefore, by using the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor, the intake oxygen concentration detected by the oxygen concentration sensor, and the fuel injection parameters as input information, NOXProduction amount (or NOX(Concentration) can be estimated.
[0036]
In the present embodiment, the NO calculated as described above.XNO is determined from the engine operating stateXNO to be equal to the target value of productionXThe amount of generation is feedback controlled. Where NOXThe target value of the generation amount is the lowest NO in the range where fuel consumption and output torque do not deteriorate under the current engine operating condition.XIt is set as an amount (lower limit).
Generally NOXIt is known that there is a correlation between the amount of change in the generated amount and the amount of change in the intake oxygen concentration. For this reason, the current NO determined by the aboveXTarget NO determined based on the generation amount (estimated value) and engine operating conditionXBy using the above correlation based on the deviation from the production amount, it is possible to change the current inspiratory oxygen concentration by NO.XWhether the generated amount matches the target value, that is, the deviation between the current intake oxygen concentration and the target intake oxygen concentration is obtained.
[0037]
In the present embodiment, the intake system control elements such as the EGR valve 23, the VGT 35, and the throttle valve 27 are set so that the deviation of the intake oxygen concentration obtained as described above becomes zero, that is, the intake oxygen concentration matches the target oxygen concentration. By operating, NOXGenerated amount is the target NOXMatch the production amount.
For example, when the opening degree of the EGR valve 23 is increased, the exhaust gas flow rate that circulates through the EGR passage 33 to the intake system increases, so that the amount of fresh air in the intake air relatively decreases and the intake oxygen concentration decreases. Further, when the opening degree of the throttle valve 27 is decreased, the amount of fresh air flowing into the surge tank 20 from the intake passage 2 decreases, and at the same time, the exhaust flow rate circulating to the intake system through the EGR passage 33 increases. Inhalation oxygen concentration falls.
[0038]
On the other hand, when the movable guide vane of the VGT 35 is operated in the direction in which the supercharging pressure increases, the amount of fresh air supplied to the engine increases even if the opening degree of the throttle valve 27 and the opening degree of the EGR valve 23 are the same. . For this reason, the intake oxygen concentration increases. Therefore, the deviation of the intake oxygen concentration can be adjusted to zero by increasing / decreasing the EGR valve opening 23, the throttle valve 27 opening, and the movable guide vane angle of the VGT 35 by an amount corresponding to the deviation of the intake oxygen concentration. Become.
[0039]
Next, referring to FIG.XThe feedback control will be specifically described. 2 shows NOXIt is a flowchart explaining the most basic example of feedback control.
In FIG. 2, in step 201, combustion pressure data consisting of the combustion pressure per combustion cycle calculated separately based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 110 and its change, and the intake oxygen concentration sensor 25 detect it. Current inspiratory oxygen concentration RO2And are read respectively.
[0040]
In step 203, the in-cylinder heat generation rate is calculated from the combustion pressure data read as described above. In step 205, the in-cylinder heat generation rate and the intake oxygen concentration RO are calculated.2Based on the above, the in-cylinder combustion temperature is calculated.
On the other hand, in step 207, the intake oxygen concentration RO read in step 201.2The in-cylinder mixture concentration is calculated based on the in-cylinder fuel distribution. Here, in this embodiment, among the fuel injection parameters for calculating the in-cylinder fuel distribution in order to simplify the control, an approximate in-cylinder fuel distribution is calculated using a fixed value for the fuel injection timing.
[0041]
In step 209, the in-cylinder combustion temperature (step 205) and the in-cylinder mixture concentration (step 207) calculated as described above are used to determine NO based on the enlarged Zeldovic mechanism.XThe amount of production (concentration) is estimated.
Further, in step 211, the target NO. Set in advance according to the engine operating state (for example, engine speed, accelerator opening, supercharging pressure, cooling water temperature) and the like.XUsing the numerical map of the generated amount, the target NO. Corresponding to the current engine operating stateXA production amount (concentration) is calculated.
[0042]
In step 213, the target NO. Calculated in step 211 is displayed.XConcentration and current NO calculated in step 209XDeviation from estimated concentration (NOXConcentration deviation) is calculated. In step 217, the NO calculated in step 213 is calculated based on the correlation obtained in advance through experiments or the like.XIntake oxygen concentration deviation ΔO2Convert to That is, the intake oxygen concentration deviation ΔO calculated in step 217 is calculated.2NO of the institutionXGenerated amount is the target NOXThis is an increase / decrease amount of the inspiratory oxygen concentration that is required to make the generated amount.
[0043]
Further, in step 217, the intake oxygen concentration deviation ΔO calculated as described above.2And current inspiratory oxygen concentration RO read in current step 2012Inspired oxygen concentration target value TO2But TO2= RO2+ ΔO2Is calculated as
In step 219, the current engine operating state (engine speed, accelerator opening, boost pressure, EGR valve opening, throttle valve opening) and intake oxygen concentration target value TO2Based on the above, the intake oxygen concentration of the engine is set to the target value TO.2Target values for the EGR valve opening, the throttle valve opening, and the VGT movable guide vane angle (hereinafter referred to as “VGT opening”) are calculated. In this embodiment, each target value, engine operating state, and intake oxygen concentration target value TO2Is previously determined by experiments or the like, and is stored in advance in the ROM of the ECU 30 in the form of a numerical map with the engine operating state and the intake oxygen concentration target value as parameters.
[0044]
Next, in step 221, a drive signal is output to each actuator so that the EGR valve 23 opening, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening become the target values set as described above. That is, in the present embodiment, the EGR valve 23 opening, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening are open-loop controlled (feed forward control) to the set target values. As a result, the actual intake oxygen concentration of the engine is adjusted so that the deviation from the target intake oxygen concentration becomes zero with good responsiveness.XThe generation amount (concentration) becomes equal to the target value.
[0045]
Next, using FIG.XAn embodiment different from the feedback control shown in FIG. 2 will be described.
In the embodiment of FIG.XIntake oxygen concentration deviation ΔO based on concentration deviation2After calculating2And the target intake oxygen concentration TO based on the current intake oxygen concentration2And the target values of the EGR valve opening 23, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening are set based on the target oxygen concentration.
[0046]
In contrast, in this embodiment, the intake oxygen concentration deviation ΔO2Is calculated, and this deviation ΔO22 is different from the embodiment of FIG. 2 in that the EGR valve 23 opening, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening are feedback-controlled so that becomes zero.
Thus, the feedback control of the EGR valve opening 23, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening makes it possible to more accurately control the actual engine intake oxygen concentration.XIt is possible to control the generation amount to a value that becomes the target value.
[0047]
FIG. 3 shows the NO of this embodiment.XIt is the same flowchart as FIG. 2 explaining feedback control. In the flowchart of FIG. 3, steps 301 to 315 are the same as the operations of steps 201 to 215 of the flowchart of FIG.
In the present embodiment, in step 315, the intake oxygen concentration deviation ΔO2After calculation, in step 317, the EGR valve opening 23, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening are set to ΔO.2Feedback control so that becomes zero. This control is performed by, for example, the deviation ΔO2Since well-known feedback control such as PID (proportional, integral, derivative) control based on the above can be used, detailed description is omitted here.
[0048]
Next, using FIG.XAnother embodiment of feedback control will be described. In the embodiment of FIGS. 2 and 3, when calculating the in-cylinder mixture concentration (steps 207 and 307), a fixed value such as the fuel injection timing is used as the fuel injection parameter. However, actually, fuel injection parameters such as fuel injection timing, fuel injection amount, and injection pressure are changed according to the engine operating state. Therefore, in this embodiment, the in-cylinder mixture concentration is calculated using values of actual fuel injection parameters such as fuel injection timing, fuel injection amount, and injection pressure set based on the engine operating state. .
[0049]
FIG. 4 shows the NO of this embodiment.XIt is a flowchart explaining feedback control.
In step 401 of FIG. 4, the combustion pressure data and the intake oxygen concentration concentration RO are the same as in step 301 of FIG.2Is read. However, in the present embodiment, in step 403, the fuel injection control separately executed by the ECU 30 is set based on the engine operating state (for example, engine speed, accelerator opening, boost pressure, cooling water temperature, etc.). Fuel injection parameters such as fuel injection timing, fuel injection amount, and injection pressure are read. After calculating the heat generation rate and the combustion temperature based on the combustion pressure data and the intake oxygen concentration in steps 405 and 407, in step 409, the in-cylinder fuel distribution is calculated based on these fuel injection parameters. In step 411, the in-cylinder mixture concentration is calculated based on the calculated in-cylinder fuel distribution and intake oxygen concentration. Thereby, the calculated in-cylinder mixture concentration becomes closer to the actual one.
[0050]
In steps 413 to 417, NO based on the calculated combustion temperature and mixture concentration is obtained.XEstimated production (step 413), NOXGeneration amount deviation calculation (step 417) and NOXIntake oxygen concentration deviation ΔO of production amount deviation2Conversion to (step 419) is performed. Further, in step 421, as in step 317 in FIG. 3, the calculated intake oxygen concentration deviation ΔO.2, The EGR valve 23 opening, the throttle valve 27 opening, and the VGT 35 opening are ΔO2Is feedback controlled so that becomes zero.
[0051]
In this way, the in-cylinder mixture concentration is calculated using the in-cylinder fuel distribution calculated using the actual fuel injection parameters, and NO is calculated based on the mixture concentration.XBy estimating the amount produced, NOXIt is possible to accurately estimate the amount of production, and more accurate NO compared to the embodiment of FIGS.XIt is possible to manage the generation amount.
[0052]
Next, using FIG.XAnother embodiment of feedback control will be described. In the embodiment of FIG. 4 described above, the fuel injection parameter set based on the actual engine operating state is used as the fuel injection parameter used when calculating the in-cylinder mixture concentration. On the other hand, the present embodiment is different in that so-called torque demand control is performed in which the fuel injection parameter of the engine is set based on the engine output torque request of the vehicle driver. In torque demand control, the engine output torque requested by the driver is estimated based on information related to the vehicle operation of the driver (for example, accelerator opening, transmission shift position, steering angle (steering angle), etc.), and this engine The engine fuel injection parameters necessary to obtain the output torque are set. In the torque demand control of the present embodiment, for example, to obtain this engine output torque using an engine response model (more precisely, an inverse response model) based on an estimated value of the engine output torque requested by the driver. Although the required fuel injection parameter is determined, it is also possible to estimate the driver's required output torque and set the fuel injection parameter based on this required output torque by other known methods.
[0053]
FIG. 5 shows the NO of this embodiment.XIt is a flowchart explaining feedback control. The operation of each step of FIG. 5 is that the fuel injection parameter is determined by the driver's output torque request (torque demand) at step 503, and NO at step 515.X4 is the same as the operation of each step of FIG. 4 except that the target value of the generation amount is set according to the engine operating state determined by the torque demand.
[0054]
Next, using FIG.XAnother embodiment of feedback control will be described. In the present embodiment, the fuel injection parameter and the NO.XA generation amount target value is set. NOXGeneration target value and NOXThe deviation from the estimated production amount is converted into the intake oxygen concentration deviation, and the intake system control elements such as the EGR valve 23, the VGT 35, and the throttle valve 27 are feedback-controlled so that the intake oxygen concentration deviation becomes zero. This is the same as FIG.
[0055]
However, in this embodiment, the fuel injection parameter set by the torque demand is set to NO.XThe point which correct | amends according to a production | generation amount deviation is different from embodiment of FIG.
As mentioned above, the engine NOXThe generation amount, the engine output torque, and the fuel consumption are in a trade-off relationship with each other. Therefore, if the fuel injection parameter is set by torque demand control based only on the driver's engine output torque request, the in-cylinder fuel injection distribution is not necessarily NO.XIt is not set to reduce the generation amount. For this reason, if the engine is operated with the fuel injection parameters set by the torque demand, NOXThe deviation between the generated amount and the target value becomes a large value, and the intake oxygen concentration deviation also increases accordingly. For this reason, the amount of operation of the intake system control elements such as the EGR valve for making the intake oxygen concentration deviation zero becomes large.XThere are cases where the amount of production cannot be reduced sufficiently.
[0056]
On the other hand, regardless of the torque demand control, for example, as in the control of FIGS.XIf the fuel injection parameter is set so that the generation amount is reduced, when a large output torque is required, for example, when sudden acceleration is required, a sufficient output torque may not be obtained, which may be contrary to the driver's request. Arise.
Therefore, in the present embodiment, the fuel injection parameter calculated based on the torque demand is determined according to the degree of the driver's output torque request.XThe above problem is solved by correcting the generation amount deviation to be zero.
[0057]
NO of the institutionXSince the production amount and the engine output are in a trade-off relationship, there are cases where it is impossible to completely satisfy both requirements. However, considering the driving situation (degree of driver's output torque request), NOXIt is possible to satisfy both requirements to some extent by determining in advance which of the generation amount and the engine output torque is to be prioritized.
For example, in the present embodiment, in the case of sudden acceleration of the vehicle (that is, when the driver's engine output torque request is very large), the output torque is prioritized and somewhat NO.XEven if the generation amount increases, the fuel injection parameter is set so that the engine output torque increases. That is, in this case, the NO generated by the fuel injection parameter set by the torque demandXEven if the generation amount is relatively far from the target value, the fuel injection parameter is not corrected.
[0058]
On the other hand, when the driver's output torque requirement is relatively low, such as during steady operation, NOXPriority is given to the demand for the generation amount, and the fuel injection parameter set by the torque demand is set to NO.XCorrection is made in accordance with the deviation between the generation amount and the target value, and the fuel injection parameter is corrected so that the deviation approaches zero. In this case, NOXThe correction amount of the fuel injection parameter increases as the deviation between the generation amount and the target value increases.
Thus, in this embodiment, NOXBy setting the fuel injection parameters in consideration of both the demand for the generated amount and the driver's request for the engine output torque, NO is satisfied while satisfying the driver's output torque request as much as possible.XThe so-called engine output and NO that make the generated amount close to the target valueXIt becomes possible to perform cooperative control with the generation amount.
[0059]
FIG. 6 shows the NO of this embodiment.XIt is a flowchart explaining feedback control.
In the flowchart of FIG. 6, steps 601 to 607 are the same operations as steps 501 to 507 of FIG. That is, in these operations, the in-cylinder heat generation rate and the combustion temperature are calculated based on the combustion pressure data and the intake oxygen concentration, and the fuel injection parameters are set by torque demand control (step 603).
[0060]
However, in this embodiment, fuel injection is not performed using the fuel injection parameter based on the torque demand set in step 603 as it is.XThe fuel injection parameter is corrected based on the generation amount deviation. That is, in step 609, whether the driving situation should give priority to torque or NO.XJudge whether the demand for the generated amount should be prioritized, for example NOXIn the case of an operating situation where the demand for the generation amount should be given priority, the fuel injection parameter based on torque demand is set to NO.XCorrection is made in the direction in which the generated amount deviation becomes smaller. In step 611, the in-cylinder fuel distribution is calculated based on the corrected fuel injection parameter. In the fuel injection control operation that is separately executed, fuel injection is performed based on the corrected fuel injection parameter.
[0061]
Steps 613 to 623 are the same operations as steps 511 to 521 in FIG. That is, in these operations, the mixture concentration is calculated from the in-cylinder fuel distribution calculated based on the corrected fuel injection parameter and the intake oxygen concentration (step 613), and NO is determined based on the combustion temperature and the mixture concentration.XThe production amount is estimated (step 615) NOXThe intake oxygen concentration deviation is calculated based on the deviation of the generated amount from the target value (steps 617 to 621), and the intake system control element is feedback-controlled so that the oxygen concentration deviation becomes zero (step 623).
As described above, according to the present embodiment, it is possible to satisfy NO while responding to the driver's output torque request.XIt is possible to accurately manage the generation amount.
[0062]
【The invention's effect】
According to the invention described in each claim, the NO of the engineXThere is a common effect that the generation amount can be accurately managed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an automobile diesel engine.
FIG. 2 shows NO of the present invention.XIt is a flowchart explaining one Embodiment of feedback control.
FIG. 3 shows NO of the present invention.XIt is a flowchart explaining embodiment different from FIG. 2 of feedback control.
FIG. 4 NO of the present inventionXIt is a flowchart explaining embodiment different from FIG. 2, FIG. 3 of feedback control.
FIG. 5: NO of the present inventionX5 is a flowchart for explaining an embodiment different from FIGS. 2 to 4 of feedback control.
FIG. 6: NO of the present inventionX6 is a flowchart for explaining an embodiment different from FIGS. 2 to 5 of feedback control.
[Explanation of symbols]
1 ... Diesel engine body
2 ... Intake passage
23 ... EGR valve
25. Intake oxygen concentration sensor
27 ... Throttle valve
30 ... Electronic control unit (ECU)
35 ... VGT
110: In-cylinder pressure sensor

Claims (7)

内燃機関の制御装置であって、
機関吸気組成に関する情報を検出する吸気組成検出手段と、機関筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記検出した吸気組成情報と機関筒内圧とに基づいて、機関燃焼時のＮＯX生成量を推定するＮＯX生成量推定手段と、
機関運転状態に基づいて、ＮＯX生成量目標値を設定するＮＯX目標値設定手段と、
前記ＮＯX生成量推定手段の推定したＮＯX生成量推定値と前記ＮＯX目標値設定手段の設定したＮＯX生成量目標値との偏差を、ＮＯX生成量を前記ＮＯX生成量目標値に合致させるために必要な吸気酸素濃度の目標値と現在の実際の吸気酸素濃度との偏差に換算する酸素濃度偏差算出手段と、
前記酸素濃度偏差算出手段により算出された酸素濃度偏差がゼロになるように、機関吸気酸素濃度に影響を与える機関吸気系の制御要素を制御する制御手段と、
機関運転状態に基づいて定まる、少なくとも燃料噴射時期を含む燃料噴射パラメータに基づいて気筒内燃料分布に関する情報を生成する燃料分布情報生成手段を備え、
前記ＮＯX生成量推定手段は前記吸気組成情報と前記燃料分布情報とに基づいて前記燃焼時の混合気濃度を算出するとともに、筒内圧及びその燃焼サイクルにおける変化特性に基づいて熱発生率を算出し、算出した燃焼時の混合気濃度と熱発生率とに基づいて機関燃焼時のＮＯX生成量を推定する、内燃機関の制御装置。A control device for an internal combustion engine,
Intake composition detection means for detecting information related to engine intake composition, in-cylinder pressure detection means for detecting engine cylinder pressure,
Based on said detected intake Composition and the engine cylinder pressure, and NO X generation amount estimation means for estimating the NO X generation amount during engine combustion,
Based on the engine operating state, the NO X target value setting means for setting the NO X generation amount target value,
The deviation between the NO X generation amount target value setting were the estimated NO X generation amount estimation value and the NO X target value setting means of the NO X generation amount estimation means, said NO X generation amount NO X generation amount target value Oxygen concentration deviation calculating means for converting into a deviation between the target value of the intake oxygen concentration necessary to meet the above and the current actual intake oxygen concentration,
Control means for controlling a control element of the engine intake system that affects the engine intake oxygen concentration so that the oxygen concentration deviation calculated by the oxygen concentration deviation calculation means becomes zero;
Fuel distribution information generating means for generating information on the fuel distribution in the cylinder based on a fuel injection parameter determined based on the engine operating state and including at least the fuel injection timing;
Together with the above NO X generation amount estimation means for calculating the air-fuel mixture concentration at the combustion on the basis of said intake Composition before Symbol fuel distribution information, the heat generation rate based on the variation characteristics of the cylinder pressure and combustion cycle A control device for an internal combustion engine that calculates and estimates the NO x generation amount during engine combustion based on the calculated mixture concentration and heat generation rate during combustion. 前記制御手段は、前記酸素濃度偏差と現在の吸気酸素濃度とに基づいて吸気酸素濃度目標値を算出するとともに、該吸気酸素濃度目標値に応じて定まる設定値に前記機関吸気系の制御要素を制御する、オープンループ制御を行う、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。  The control means calculates an intake oxygen concentration target value based on the oxygen concentration deviation and the current intake oxygen concentration, and sets the control element of the engine intake system to a set value determined according to the intake oxygen concentration target value. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein open-loop control is performed. 前記制御手段は、前記酸素濃度偏差がゼロになるように、前記機関吸気系の制御要素をフィードバック制御する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。  The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means performs feedback control of a control element of the engine intake system so that the oxygen concentration deviation becomes zero. 更に、前記燃料噴射パラメータを、少なくとも運転者のアクセル操作量を含む現在の機関運転状態から推定される機関運転者の機関出力トルク要求に基づいて算出する燃料噴射パラメータ設定手段を備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。The fuel injection parameter setting means for calculating the fuel injection parameter based on an engine output torque request of the engine driver estimated from a current engine operation state including at least an accelerator operation amount of the driver. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 前記燃料噴射パラメータ設定手段は、前記機関出力トルク要求に基づいて算出された燃料噴射パラメータを、前記ＮＯThe fuel injection parameter setting means converts the fuel injection parameter calculated based on the engine output torque request into the NO. XX 生成量推定値とＮＯEstimated production value and NO XX 生成量目標値との偏差に基づいて修正する修正手段を備えた、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, further comprising correction means for correcting the deviation based on a deviation from the generation amount target value. 前記吸気組成検出手段は、少なくとも機関吸気中の酸素濃度を検出する吸気酸素濃度センサを備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the intake composition detection means includes an intake oxygen concentration sensor that detects at least an oxygen concentration in the intake air of the engine. 前記機関吸気酸素濃度に影響を与える機関吸気系の制御要素は少なくとも、吸気への排気再循環量を制御するＥＧＲ装置と、機関の過給圧を制御する過給制御装置と、機関吸入空気量を制御するスロットル装置とのうち少なくとも１つを含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。The engine intake system control elements that affect the engine intake oxygen concentration include at least an EGR device that controls the exhaust gas recirculation amount to the intake air, a supercharging control device that controls the supercharging pressure of the engine, and an engine intake air amount The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, comprising at least one of a throttle device for controlling the engine.
JP2001182298A 2001-06-15 2001-06-15 Control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4706134B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001182298A JP4706134B2 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001182298A JP4706134B2 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002371893A JP2002371893A (en) 2002-12-26
JP4706134B2 true JP4706134B2 (en) 2011-06-22

Family

ID=19022434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001182298A Expired - Fee Related JP4706134B2 (en) 2001-06-15 2001-06-15 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4706134B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8849544B2 (en) 2011-11-22 2014-09-30 Hyundai Motor Company Method of predicting NOx generation amount
WO2021190224A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-30 长城汽车股份有限公司 Control method and apparatus for variable geometry turbocharger and vehicle

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3925485B2 (en) 2003-11-06 2007-06-06 トヨタ自動車株式会社 NOx emission estimation method for internal combustion engine
AT413738B (en) * 2004-02-09 2006-05-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Ohg METHOD FOR REGULATING A COMBUSTION ENGINE
JP4126560B2 (en) * 2004-09-15 2008-07-30 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
FR2878569B1 (en) * 2004-11-26 2007-03-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE NOX QUANTITY EMITTED BY A MOTOR VEHICLE DIESEL ENGINE AND DIAGNOSTIC AND OPERATING CONTROL SYSTEMS COMPRISING SUCH A DEVICE
JP4424242B2 (en) 2005-03-30 2010-03-03 トヨタ自動車株式会社 Mixture state estimation device and emission generation amount estimation device for internal combustion engine
JP4730122B2 (en) * 2006-02-07 2011-07-20 いすゞ自動車株式会社 Engine control method and engine control system
JP4640235B2 (en) * 2006-04-05 2011-03-02 トヨタ自動車株式会社 How to adjust the variable nozzle opening of a turbocharger
KR101231540B1 (en) 2006-09-29 2013-02-07 현대자동차주식회사 Boost pressure signal alternative method of diesel engine
JP4830912B2 (en) 2007-03-05 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP2009264176A (en) * 2008-04-23 2009-11-12 Yanmar Co Ltd Gas engine control device
DE102008044269B4 (en) 2008-12-02 2022-07-14 Ford Global Technologies, Llc Method for adjusting the exhaust gas recirculation rate of an internal combustion engine
JP5115464B2 (en) * 2008-12-15 2013-01-09 トヨタ自動車株式会社 Device for setting control parameters of internal combustion engine
FR2945320B1 (en) 2009-05-11 2017-11-17 Renault Sas ESTIMATING AND REGULATING AT LEAST ONE OUTPUT PARAMETER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE.
EP2617972A1 (en) * 2009-12-23 2013-07-24 FPT Motorenforschung AG Method for controlling egr means in a combustion engine, using nox sensing means in an open-loop egr control set-up without any egr measurement device
EP2573370A4 (en) * 2010-05-17 2018-02-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
JP5644220B2 (en) * 2010-07-13 2014-12-24 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
KR101234637B1 (en) * 2010-11-18 2013-02-19 현대자동차주식회사 METHOD FOR PREDICTING NOx AMOUNT AMD EXHAUST SYSTEM USING THE SAME
KR101234638B1 (en) * 2010-11-18 2013-02-19 현대자동차주식회사 METHOD FOR PREDICTING NOx AMOUNT AMD EXHAUST SYSTEM USING THE SAME
KR101317413B1 (en) * 2011-11-22 2013-10-10 서울대학교산학협력단 System and method for controlling nox
US9863346B2 (en) * 2014-10-03 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for estimating nitrogen oxides out of an engine
JP6398834B2 (en) * 2015-03-27 2018-10-03 株式会社デンソー Control device
JP6551017B2 (en) * 2015-07-31 2019-07-31 いすゞ自動車株式会社 EGR control system for internal combustion engine, internal combustion engine, and EGR control method for internal combustion engine
FR3074524B1 (en) 2017-12-05 2021-03-19 Continental Automotive France SYSTEM AND PROCEDURE FOR CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH A SELECTIVE CATALYSIS TYPE EXHAUST GAS POST-TREATMENT SYSTEM
KR102506940B1 (en) * 2018-09-28 2023-03-07 현대자동차 주식회사 METHOD OF PREDICTING AND CONTROLLING NOx GENERATION AMOUNT
JP7356245B2 (en) * 2019-03-27 2023-10-04 日立Astemo株式会社 Internal combustion engine control device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06108903A (en) * 1992-09-28 1994-04-19 Unisia Jecs Corp Combustion control device for internal combustion engine
JPH112153A (en) * 1997-04-16 1999-01-06 Toyota Motor Corp Heater control device for intake oxygen sensor
JP2000282958A (en) * 1999-03-30 2000-10-10 Toyota Motor Corp Exhaust gas recirculating device for internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06108903A (en) * 1992-09-28 1994-04-19 Unisia Jecs Corp Combustion control device for internal combustion engine
JPH112153A (en) * 1997-04-16 1999-01-06 Toyota Motor Corp Heater control device for intake oxygen sensor
JP2000282958A (en) * 1999-03-30 2000-10-10 Toyota Motor Corp Exhaust gas recirculating device for internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8849544B2 (en) 2011-11-22 2014-09-30 Hyundai Motor Company Method of predicting NOx generation amount
WO2021190224A1 (en) * 2020-03-23 2021-09-30 长城汽车股份有限公司 Control method and apparatus for variable geometry turbocharger and vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002371893A (en) 2002-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4706134B2 (en) Control device for internal combustion engine
EP1024272B1 (en) Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6148616A (en) Turbocharger control system for turbocharged internal combustion engines equipped with exhaust-gas recirculation control system
US7100375B2 (en) System for limiting rotational speed of a turbocharger
JP4534514B2 (en) Diesel engine control device
US6035639A (en) Method of estimating mass airflow in turbocharged engines having exhaust gas recirculation
US7150264B2 (en) Control device for internal combustion engine
US6732522B2 (en) System for estimating engine exhaust pressure
US8489309B2 (en) Feedback control system
AU2011380116B2 (en) Control device for diesel engine with turbosupercharger
JP4715799B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
US7533658B2 (en) Coordinated control of throttle and EGR valve
JP5187123B2 (en) Control device for internal combustion engine
US20150198106A1 (en) Control device for diesel engine
JP3945240B2 (en) Diesel engine control device
US20130133634A1 (en) Controller for internal combustion engine
KR20160100416A (en) Method for managing the exhaust gas circulation circuit of a petrol thermal engine and corresponding recirculation system
WO2008050194A1 (en) Apparatus for and method of controlling internal combustion engine equipped with turbocharger
JP4228953B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4765966B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP3564520B2 (en) Engine idle speed control device
EP2189647B1 (en) Boost pressure controller for internal combustion engine
EP3075991B1 (en) Control device for internal combustion engine
US11680533B2 (en) Method of estimating actual EGR ratio in EGR system and EGR system
TWI659151B (en) Atkinson cycle engine control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080521

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100817

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101013

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110228

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees