JP5941534B2 - ディーゼルエンジン及びディーゼルエンジンの制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、吸入空気量を計測するセンサ及び排ガスを再循環させる装置を備えたディーゼルエンジン及びその制御方法に関する。
ディーゼルエンジンは、排ガス中に含まれるNOx(窒素酸化物)の量を低減するため、排ガスを吸気側に戻す、いわゆるEGR(Exhaust Gas Recirculation)が行われている。排ガスを吸気側に再循環させるにあたり、EGR率を求めるにあたってディーゼルエンジンの吸入空気量が必要になる。ディーゼルエンジン吸入空気量を計測するため、MAF(Mass Air Flow:吸入空気量)センサが用いられる(例えば、特許文献1)。
MAFセンサは、個体のばらつき又は経時変化等により正確な吸入空気量が計測できなくなることがある。このような場合、MAFセンサの読み値と実際の吸入空気量とが一致するようにMAFセンサを補正する必要がある。特許文献1に記載された技術は、学習実行条件が成立するエンジン状態のとき、エンジン状態から推定される理論空気量とMAFセンサの読み値に基づく測定空気量との関係を用いて、MAFセンサの読み値に基づく測定空気量を補正する。
上述したように、MAFセンサはEGRを含めたディーゼルエンジンの制御全般に用いられるが、EGRは、ディーゼルエンジンが排出する排ガスに含まれるNOxを低減するために行われる。特許文献1に記載されている技術は、学習実行条件に、EGR弁の開度が設定値以下、全閉であることが望ましいとされている。しかしEGR弁が全閉である状況は限られており、すべてのディーゼルエンジンにそのまま採用することは困難である。MAFセンサの読み値に基づく測定空気量を補正するが、EGRを考慮して測定空気量を補正している訳ではないので、補正した測定空気量を用いてEGRを行った場合には、排ガスに含まれるNOxを十分に低減できない可能性もある。
本発明は、吸入空気量を計測するMAFセンサの計測値を用いてEGRの制御をするディーゼルエンジンにおいて、MAFセンサの計測値を排ガスに含まれるNOxで補正することにより、EGRの制御の精度を向上させて、排ガスに含まれるNOxを低減することを目的とする。
本発明によれば、ディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスを前記ディーゼルエンジンの吸気側に再循環させる排ガス再循環装置と、前記ディーゼルエンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量センサと、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスに含まれるNOxを計測するNOx計測センサと、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたNOxに関する第1情報と、前記NOx計測センサが計測したNOxに関する第2情報との差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求め、前記補正値を用いて補正した前記吸入空気量センサの計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する制御装置と、を含むディーゼルエンジンが提供される。
本発明において、前記制御装置は、前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返すことが好ましい。
本発明において、前記制御装置は、前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明において、前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められることが好ましい。
本発明において、前記制御装置は、少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明によれば、吸入空気量を計測する吸入空気量センサ及び排ガスを吸気側に再循環させる排ガス再循環装置を備えたディーゼルエンジンを制御するにあたり、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたNOxに関する第1情報と、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガス中に含まれるNOxに関する第2情報との差分を求める手順と、前記差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求める手順と、前記補正値を用いて前記吸入空気量センサの計測値を補正する手順と、補正された前記計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する手順と、を含むディーゼルエンジンの制御方法が提供される。
本発明において、前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返すことが好ましい。
本発明において、前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明において、前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められることが好ましい。
本発明において、少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正することが好ましい。
本発明は、吸入空気量を計測するMAFセンサの計測値を用いてEGRの制御をするディーゼルエンジンにおいて、EGRの制御の精度を向上させて、排ガスに含まれるNOxを低減することができる。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
<ディーゼルエンジン>
図1は、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御装置を示す概略図である。ディーゼルエンジン1は、制御装置10と、排ガス再循環(EGR)装置6と、MAFセンサ(吸入空気量センサ)7と、NOx計測センサ8とを含む。ディーゼルエンジン1は、吸気通路としての吸気管3と、排気通路としての排気管4とがそれぞれ接続されている。吸気管3の入口には、空気中の塵を除去するためのエアクリーナ2が取り付けられている。排気管4には、ディーゼルエンジン1が排出した排ガスを浄化する排ガス処理装置5が取り付けられている。
図1は、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御装置を示す概略図である。ディーゼルエンジン1は、制御装置10と、排ガス再循環(EGR)装置6と、MAFセンサ(吸入空気量センサ)7と、NOx計測センサ8とを含む。ディーゼルエンジン1は、吸気通路としての吸気管3と、排気通路としての排気管4とがそれぞれ接続されている。吸気管3の入口には、空気中の塵を除去するためのエアクリーナ2が取り付けられている。排気管4には、ディーゼルエンジン1が排出した排ガスを浄化する排ガス処理装置5が取り付けられている。
制御装置10は、例えば、マイクロコンピュータユニットが用いられる。制御装置10は、処理部11と、記憶部12とを備えている。処理部11は、例えば、CPU(Central Processing Unit)であり、記憶部12は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)若しくはEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等又はこれらの組み合わせ等である。処理部11は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を始めとしたディーゼルエンジン1に対する各種制御を実行する。記憶部12は、前述した各種制御を実行するためのコンピュータプログラム及び各種制御に必要な情報を記憶している。処理部11が前述した各種制御を実行する場合、前述したコンピュータプログラムを記憶部12から読み出し、これに記述してある命令を実行する。前述した各種制御を実行する場合、処理部11は、必要に応じて記憶部から制御に必要な情報を読み出したり、MAFセンサ7及びNOx計測センサ8等の各種センサ類からディーゼルエンジン1の状態に関する情報を取得したりする。
EGR装置6は、ディーゼルエンジン1が排出した排ガスEXの一部を吸気側、より具体的には吸気管3に戻すための装置である。EGR装置6は、排ガス戻し通路としての排ガス戻し管6Pと、排ガス戻し管6Pに設けられてこれを開閉する再循環量調整装置としてのEGR弁6Vとを備えている。排ガス戻し管6Pは、ディーゼルエンジン1の排気口1EとNOx計測センサ8との間における排気管4に入口6PIが開口し、MAFセンサ7とディーゼルエンジンの吸気口1Iとの間における吸気管3に出口6POが開口する。EGR弁6Vは、排ガス戻し管6Pを開閉するとともに、通路断面積を変更することができる。EGR弁6Vは、その開度が変更されることにより、吸気管3へ再循環する排ガスEXの量(再循環量)を調整することができる。EGR弁6Vは、制御装置10によって動作が制御される。
本実施形態において、ディーゼルエンジン1は、ターボチャージャーは必須ではない。ディーゼルエンジン1がターボチャージャーを備える場合、排ガス戻し管6Pの入口6PIは、ディーゼルエンジン1の排気口1Eと、ターボチャージャーのタービン入口との間における排気管4に開口する。排ガス戻し管6Pの出口6POは、ディーゼルエンジン1の吸気口1Iと、ターボチャージャーの圧縮機を通過した空気を冷却するアフタークーラーの出口との間における吸気管3に開口する。
MAFセンサ7は、吸気管3を通過して、ディーゼルエンジン1が吸入する空気AIRの流量(吸入空気量、本実施形態では質量流量)を計測する。本実施形態において、エアクリーナ2と、MAFセンサ7と、吸気管3とがMAFシステム9を構成している。MAFセンサ7は、吸気管3、より具体的には、エアクリーナ2と排ガス戻し管6Pの出口6POとの間に設けられる。MAFセンサ7は、制御装置10と電気的に接続されている。このような構造により、MAFセンサ7の計測値は制御装置10が取得する。制御装置10は、MAFセンサ7の計測値を用いて、EGR装置6の制御を始めとしたディーゼルエンジン1の制御に使用する。MAFセンサ7は、排ガスEX中に含まれるNOxが規制値を下回るようにするために、ディーゼルエンジン1の吸入空気量を計測してEGR装置6の制御に供している。
NOx計測センサ8は、ディーゼルエンジン1が排出した排ガスEXに含まれるNOxを計測する。NOx計測センサ8は、排気管4、より具体的には、排ガス戻し管6の入口6PIと排ガス処理装置5との間に設けられる。NOx計測センサ8は、制御装置10と電気的に接続されている。このような構造により、NOx計測センサ8の計測値は制御装置10が取得する。制御装置10は、NOx計測センサ8の計測値を用いて、主としてEGR装置6の制御を始めとしたディーゼルエンジン1の制御に使用する。
排ガス処理装置5は、ディーゼルエンジン1の排ガスEXを浄化する装置であり、主として、排ガスEX中のNOxを低減させる。排ガス処理装置5は、例えば、DPF(Diesel Particulate Filter)と尿素SCR(Selective Catalysis Reactor)とを備えている。本実施形態において、排ガス処理装置5は、このようなものに限定されない。
吸気管3には、吸気管3を通過する空気AIRの圧力(吸入空気圧力)及び温度(吸入空気温度)を計測するため、吸入空気圧力センサ21と、吸入空気温度センサ22とが設けられている。吸気圧センサ21及び吸気温度センサ22は、排ガス戻し管6Pの出口6POとディーゼルエンジン1の吸気口1Iとの間に設けられる。吸気圧センサ21及び吸気温度センサ22は、図示しないインテークマニホールドに設けられていてもよい。吸入空気圧力センサ21及び吸入空気温度センサ22は、制御装置10と電気的に接続されている。このような構造により、吸入空気圧力センサ21及び吸入空気温度センサ22の計測値は制御装置10が取得する。また、ディーゼルエンジン1は、ディーゼルエンジン1のクランクシャフトの回転速度(適宜エンジン回転速度という)を計測する回転速度センサ23を有している。エンジン回転速度は、単位時間あたりにおける回転数である。制御装置10は、吸入空気圧力センサ21、吸入空気温度センサ22及び回転速度センサ23の計測値を用いて、主としてEGR装置6の制御を始めとしたディーゼルエンジン1の制御に使用する。次に、EGR装置6の制御について説明する。
<EGR装置の制御>
EGR装置6を制御する場合、制御装置10は、ディーゼルエンジン1の運転条件に応じて排ガスEXの再循環量(EGRガス量)を制御する。この場合、排ガスEXの再循環量は、EGR率によって決定される。EGR率は、排ガスEX中に含まれるNOxが規制値を下回るように、エンジン回転速度と負荷(燃料噴射量と同等)とから、目標値が予め決定されている。EGR率は、式(1)のようになる。EGR率に含まれる全吸気量は、式(2)のようになる。全吸気量は、吸気管3を通過する空気AIRの圧力の圧力と温度とから求めることができる。前者は吸入空気圧力センサ21によって計測され、後者は吸入空気温度センサ22によって計測される。式(2)中の吸入空気量は、MAFセンサ7によって計測されたものである。
EGR率=EGRガス量/全吸気量・・・(1)
全吸気量=EGRガス量+吸入空気量・・・(2)
EGR装置6を制御する場合、制御装置10は、ディーゼルエンジン1の運転条件に応じて排ガスEXの再循環量(EGRガス量)を制御する。この場合、排ガスEXの再循環量は、EGR率によって決定される。EGR率は、排ガスEX中に含まれるNOxが規制値を下回るように、エンジン回転速度と負荷(燃料噴射量と同等)とから、目標値が予め決定されている。EGR率は、式(1)のようになる。EGR率に含まれる全吸気量は、式(2)のようになる。全吸気量は、吸気管3を通過する空気AIRの圧力の圧力と温度とから求めることができる。前者は吸入空気圧力センサ21によって計測され、後者は吸入空気温度センサ22によって計測される。式(2)中の吸入空気量は、MAFセンサ7によって計測されたものである。
EGR率=EGRガス量/全吸気量・・・(1)
全吸気量=EGRガス量+吸入空気量・・・(2)
EGR率の目標値は、エンジンの回転速度と負荷とに対応して予め決定され、両者と対応付けられたマップとして制御装置10の記憶部12に記憶されている。制御装置10は、ディーゼルエンジン1の運転中にEGR装置6を制御する場合、エンジン回転速度と負荷とに対応したEGR率の目標値と、式(1)によって求められるEGR率の計測値との差分が0になるように、EGRガス量を制御する。EGRガス量を制御する場合、制御装置10は、EGR装置6、より具体的にはEGR弁6Vの開度を制御する。
MAFシステム9が有するエアクリーナ2、MAFセンサ7及び吸気管3は、個体のばらつきが存在する。また、MAFセンサ7は、経時変化が生じる。このばらつき及び経時変化により、MAFセンサ7の計測値と実際の吸入空気量との間には差が生じる。両者に差が生じた場合、エンジン回転速度及び負荷に基づいて制御装置10から指示されたEGR率の目標値とMAFセンサ7が計測した吸入空気量に基づくEGR率(EGR率の計測値)とに基づいて排ガスEXの再循環量を制御すると、前述したEGR率の目標値と実際の吸入空気量に基づく実際のEGR率との間には差が生じてしまう。その結果、EGR率の目標値と、EGR率の計測値(MAFセンサ7の計測値に基づく)とに基づいてEGR弁6Vを制御すると、ディーゼルエンジン1が排出した排ガスEXに含まれる実際のNOx量と、EGR率の目標値に基づくNOx量とにずれが生じる可能性がある。
例えば、MAFセンサ7が計測した吸入空気量が実際の吸入空気量よりも少ない場合、全吸気量は正しいとすると、計算上、EGRガス量は多く流れていると算出されてしまう。すると、上述したEGR装置6の制御ロジック上、EGR率が本来あるべき数値、すなわち、EGR率の目標値よりも過大となってしまい、制御装置10は、EGR率を目標値まで戻すためにEGRガス量を低減させるようにEGR弁6Vを閉じる制御を実行する。その結果として、EGRガス量が本来必要な量よりも減少してしまい、ディーゼルエンジン1の排ガス中に含まれるNOxの量が増加してしまう。
上述した実際のNOx量とEGR率の目標値に基づくNOx量とのずれは、MAFセンサ7の計測値の誤差に起因する。このため、MAFセンサ7の計測値と実際の吸入空気量とが一致するようにMAFセンサ7の計測値を補正する必要がある。NOxの規制値を下回るために必要な値は、排ガスEX中に含まれるNOxの量である。この点に着目し、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、NOx計測センサ8の計測値と、ディーゼルエンジン1の運転条件から求めたNOxの推定値との差が存在する場合、この差はMAFセンサ7の計測値の誤差に起因するものとみなす。したがって、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、前述した差が存在する場合には、MAFセンサ7の計測値に誤差が存在するため、前述した差が0になるようにMAFセンサの計測値を補正する。次に、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法について説明する。
<ディーゼルエンジンの制御方法>
図2は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法の処理フロー図である。図3は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図4は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるMAF補正マップの一例を示す図である。図5は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるNOx推定マップの一例を示す図である。図6は、MAF補正マップに記述されているマップ補正値とMAF計測値との関係を示す図である。本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、図1に示す制御装置10によって実現される。以下において、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を、適宜アダプティブ制御という。
図2は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法の処理フロー図である。図3は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図4は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるMAF補正マップの一例を示す図である。図5は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるNOx推定マップの一例を示す図である。図6は、MAF補正マップに記述されているマップ補正値とMAF計測値との関係を示す図である。本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法は、図1に示す制御装置10によって実現される。以下において、本実施形態に係るディーゼルエンジンの制御方法を、適宜アダプティブ制御という。
ステップS101において、制御装置10の処理部11は、図1に示すMAFセンサ7から、MAFセンサ7が計測した計測値(MAF計測値)MAF_Rを取得する。次に、ステップS102に進み、処理部11は、ステップS101で取得したMAF計測値MAF_Rを、図1に示す記憶部12から読み出したMAF補正マップ13Mに与えて対応するマップ補正値Ctabを取得する。
マップ補正値Ctabの初期値(ディーゼルエンジン1及び制御装置10の出荷時又は制御装置10のリセット時における値)は1である。マップ補正値Ctabは、図3に示すMAF補正マップ13Mから処理部11によって取得される。MAF補正マップ13Mは、例えば、図4に示すように、MAFセンサ7が計測する複数のMAF計測値MAF_Rのそれぞれに対応してマップ補正値Ctabが用意されている。そして、MAF補正マップ13Mには、それぞれのMAF計測値MAF_R1、MAF_R2等と、これらに対応したマップ補正値Ctab1、Ctab2等とが記述されている。MAF計測値MAF_R1、MAF_R2等は、質量流量である。本実施形態のMAF補正マップ13Mは、m個のMAF計測値MAF_Rのそれぞれに対応したm個のマップ補正値Ctabが記述されているが、これらの個数はm個に限定されるものではない。MAF補正マップ13Mは、図1に示す制御装置10の記憶部12に記憶されている。
ディーゼルエンジン1の稼働中にMAFセンサ7で計測される吸入空気量は、図6に示すように、ある程度の範囲があり、その範囲の中で変化する。例えば、MAFセンサ7で計測される吸入空気量は、図6に示すように、所定の大きさを有する複数の領域に区分され、それぞれの領域毎にマップ補正値Ctabが用意される。それぞれの領域毎に用意されたマップ補正値Ctabの初期値は1である。
次に、処理部11は、処理をステップS103に進める。ステップS103において、図3に示す制御条件判定部11aは、アダプティブ制御を実行する条件であるか否かを判定する。本実施形態においては、図1に示す制御装置10の処理部11が制御条件判定部11aの機能を実現する。制御条件判定部11aは、ディーゼルエンジン1の運転条件及び状態に関する情報(運転情報)ISを取得し、これに基づいてアダプティブ制御を実行する条件であるか否かを判定する。次に、この判定について説明する。
<アダプティブ制御を実行する条件>
本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件は、少なくとも、ディーゼルエンジン1が定常状態で運転(定常運転)されていることが必要である(第1条件)。これに加えて、ディーゼルエンジン1が正常に機能しているという条件(第2条件)、NOx計測センサ8が正常に機能しているという条件(第3条件)及びMAF計測値MAF_Rの補正が可能な条件(第4条件)等を追加してもよい。本実施形態においては、第1条件〜第4条件のすべてが満たされたときにアダプティブ制御を実行するとしているが、これに限定されない。
本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件は、少なくとも、ディーゼルエンジン1が定常状態で運転(定常運転)されていることが必要である(第1条件)。これに加えて、ディーゼルエンジン1が正常に機能しているという条件(第2条件)、NOx計測センサ8が正常に機能しているという条件(第3条件)及びMAF計測値MAF_Rの補正が可能な条件(第4条件)等を追加してもよい。本実施形態においては、第1条件〜第4条件のすべてが満たされたときにアダプティブ制御を実行するとしているが、これに限定されない。
第1条件は、例えば、ディーゼルエンジン1が定常状態にない場合をアダプティブ制御の対象から除外するものである。図3等に示すNOx推定マップ13Nに記述されているNOx推定値NOx_eは、ディーゼルエンジン1が定常状態であることを前提にしているからである。一般に、ディーゼルエンジン1の加速又は減速等は過渡状態に分類されるが、加速又は減速時であっても、例えば、燃料噴射量が安定したような場合は定常状態としてもよい。また、本実施形態において、排ガス処理装置5が有するDPFの強制再生等、高地での運転又は極低温時の運転等の条件も、定常状態でない状態に分類される。なお、前述したような条件でも、それぞれの条件に対応したNOx推定値NOx_eが記述されたNOx推定マップ13Nを用意することにより、定常状態であるとすることができる。
第2条件は、ディーゼルエンジン1の異常時はアダプティブ制御の対象から除外するものである。図3等に示すNOx推定マップ13Nに記述されているNOx推定値NOx_eは、ディーゼルエンジン1が正常であることを前提にしているからである。第2条件は、例えば、ディーゼルエンジン1のエラーの発生がない場合に成立する。
第3条件は、NOx計測センサ8の異常時は、アダプティブ制御の対象から除外するものである。本実施形態においては、NOx計測センサ8の計測値を用いてMAF計測値MAF_Rを補正するからである。第2条件は、例えば、NOx計測センサ8の異常が検出されない場合に成立する。
第4条件は、EGRが行われない場合のように、MAF計測値MAF_Rの補正が不可能な場合又はMAF計測値MAF_Rの補正は適用できるが、NOx計測センサ8の感度が低くなって補正の精度が望めない場合等をアダプティブ制御の条件から除外するものである。MAF計測値MAF_Rの補正は、EGR装置6に対する制御に必要であるため、例えば、EGR弁6Vが全閉である場合はEGR自体が行われないため、アダプティブ制御の条件から除外される。また、EGR弁6Vが全開かつNOx推定値NOx_eの方がNOx計測センサ8の計測値よりも大きい場合は、何らかの異常が発生していると考えられるため、アダプティブ制御の条件から除外される。さらに、ディーゼルエンジン1が低負荷で運転されている場合、ディーゼルエンジン1が吸入する空気に含まれる酸素量が多く、EGRの効果が小さいため、アダプティブ制御の条件から除外される。
図3に示す制御条件判定部11aは、運転情報ISを取得し、これに基づいて上述した第1条件〜第4条件のすべてを満たすか否かを判定する。運転情報としては、例えば、大気圧、大気温度、エンジン回転速度の変化率、燃料噴射量の変化率、冷却水温度、吸入空気温度、吸入空気圧力及びエラーの有無等がある。これらは、ディーゼルエンジン1に設けられた各種センサ類及び制御装置10の制御情報等から得ることができる。
このように、本実施形態においては、少なくともディーゼルエンジン1が定常運転中であるという条件において、差分ΔNOxに基づくMAF計測値MAF_Rの補正を実行する。このようにすることで、MAF計測値MAF_Rを補正する際の精度が向上する。次に、ステップS103において、アダプティブ制御を実行する条件であると判定された場合(ステップS103、Yes)を説明する。
アダプティブ制御を実行する条件である場合(ステップS103、Yes)、処理部11は処理をステップS104に進める。ステップS104において、処理部11は、NOxの推定値(NOx推定値)NOx_eを求める。
NOx推定値NOx_eは、図5に示すNOx推定マップ13Nから処理部11によって取得される。NOx推定マップ13Nは、例えば、図5に示すように、複数のエンジン回転速度N1〜Niと複数の燃料噴射量FS1〜FSjとに対応して、複数のNOx推定値NOx_e11〜NOx_eijが記述されたものである。NOx推定マップ13Nは、図1に示す制御装置10の記憶部12に記憶されている。なお、ディーゼルエンジン1の負荷として、燃料噴射量FSの代わりにディーゼルエンジンのトルクを用い、エンジン回転速度とトルクとからNOx推定値NOx_eを求めてもよい。
ステップS104において、処理部11は、図1に示す回転速度センサ23が計測したエンジン回転速度Nと、ディーゼルエンジン1に対する燃料噴射量FSとを取得し、図1に示す記憶部12から読み出したNOx推定マップ13Nに与えて、対応するNOx推定値NOx_eを取得する。また、処理部11は、図1に示すNOx計測センサ8が計測したNOxの計測値(NOx計測値)NOx_uを取得する。次に、処理部11は、処理をステップS105に進める。ステップS105において、エンジン回転速度Nに関する情報と負荷に関する情報としての燃料噴射量FSとに基づいて求められたNOxに関する第1情報としてのNOx推定値NOx_eと、NOx計測センサが計測したNOxに関する第2情報としてのNOx計測値NOx_uとの差分ΔNOxが求められる。具体的には、図3に示す減算部11fが、図1に示すNOx計測センサ8が計測したNOxの計測値(NOx計測値)NOx_uと、遅れ付与部11eから出力されたNOx推定値NOx_eとの差分ΔNOxを求める。差分ΔNOxは、式(3)のようになる。
ΔNOx=NOx_u−NOx_e・・・(3)
ΔNOx=NOx_u−NOx_e・・・(3)
NOx計測値NOx_uが減算部11fに入力されるタイミングと、NOx推定値NOx_eが減算部11fに入力されるタイミングとを合わせる必要がある。NOx計測センサ8は、計測の遅れが存在する。このため、図3に示す遅れ付与部11eは、NOx推定値NOx_eに、NOx計測センサ8の計測の遅れを考慮して定められた所定の遅れを与えてから減算部11fに出力する。このようにすることで、NOx計測値NOx_uとNOx推定値NOx_eとが減算部11fに入力されるタイミングを合わせることができ、処理の安定化を図ることができる。遅れ付与部11e及び減算部11fの機能は、処理部11が実現する。
次に、処理部11は、処理をステップS106に進める。図3に示す補正値生成部11bは、制御条件判定部11aがアダプティブ制御条件であると判定した結果を受けているので、補正値Cdnoxを求める。本実施形態においては、処理部11が補正値生成部11bの機能を実現する。補正値Cdnoxは、MAFセンサ7の計測値を補正するための補正値に相当する。補正値Cdnoxは、補正値生成部11bが差分ΔNOxに対して式(4)に示す演算を施すことによるPID処理によって求められる。式4の右辺第1項が比例項、右辺第2項が積分項、右辺第3項が微分項である。kpは比例ゲイン、kiは積分ゲイン、kdは微分ゲインである。積分項Σ(ΔNOx)は、アダプティブ制御条件から外れると0にリセットされる。
Cdnox=kp×ΔNOx+ki×Σ(ΔNOx)+kd×d/dt(ΔNOx)・・・(4)
Cdnox=kp×ΔNOx+ki×Σ(ΔNOx)+kd×d/dt(ΔNOx)・・・(4)
本実施形態において、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdは、ディーゼルエンジン1の運転条件に対応して用意される。具体的には、複数のエンジン回転速度N1〜Niと複数の燃料噴射量FS1〜FSjとに対応して、複数の比例ゲインkpと、複数の積分ゲインkiと、複数の微分ゲインkdとが用意されている。補正値生成部11bは、エンジン回転速度N及び燃料噴射量FSを取得して、対応する比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを求める。そして、求めた比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを式(4)に与えて、補正値Cdnoxを求める。補正値Cdnoxは、差分ΔNOx、差分ΔNOxの積分及び差分ΔNOxの微分に比例して変化する。このように、補正値Cdnoxは、複数のエンジン回転速度Nと複数の燃料噴射量Fsとに基づいて用意される比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを用いて求められる。したがって、補正値Cdnoxは、エンジン回転速度Nと燃料噴射量Fsとに基づいて求められる。
なお、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdは、ディーゼルエンジン1の運転条件に対応していなくてもよい。例えば、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを定数としてもよい。また、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdのうち、少なくとも1個をディーゼルエンジン1の運転条件に対応させてもよい。また、補正値生成部11bは、比例項、積分項及び微分項によって補正値Cdnoxを求めるが、少なくとも積分項を用いて補正値Cdnoxを求めればよい。さらに比例項と微分項との少なくとも一方を用いることにより、MAFセンサ7によって計測された吸入空気量の精度低下を抑制することができる。その結果、EGRの制御の精度をより向上させることができる。
ステップS106が終了したら、処理部11は処理をステップS107に進める。ステップS107において、処理部11は、MAF補正係数Cmainを求める。この場合、加算部11cは、ステップS102で取得したマップ補正値Ctabと、ステップS106で求められた補正値Cdnoxとを加算する。したがって、MAF補正係数Cmainは式(5)のようになる。本実施形態においては、処理部11が加算部11cの機能を実現する。
Cmain=Ctab+Cdnox・・・(5)
Cmain=Ctab+Cdnox・・・(5)
次に、処理部11は、処理をステップS108に進める。ステップS108において、図3に示す乗算部11dは、MAF計測値MAF_RをMAF補正係数Cmainで補正する。本実施形態においては、処理部11が乗算部11dの機能を実現する。乗算部11dは、MAF計測値MAF_RをMAF補正係数Cmainで補正する。本実施形態においては、処理部11が乗算部11dの機能を実現する。MAF計測値MAF_Rの補正は、具体的には、乗算部11dがMAF計測値MAF_RにMAF補正係数Cmainを乗ずることによって実現され、その結果、MAF_Rの補正値が得られる。
このようにして得られたMAF計測値MAF_Rの補正値は、乗算部11dからMAF補正値MAF_Cとして出力される。次に、処理部11はステップS109に進み、ステップS108で求めたMAF補正値MAF_Cに基づき、図1に示すEGR装置6を制御する。例えば、処理部11は、上述した式(1)によって求められるEGR率の計測値を求める際において、式(1)の全吸気量に含まれる吸入空気量(上述した式(2)参照)に、MAF補正値MAF_Cを用いる。
次に、ステップS110を説明する。ステップS110において、処理部11、具体的には制御条件判定部11aは、差分ΔNOxの絶対値と所定値としての差分閾値ΔNOx_cの絶対値とを比較する。本実施形態において、差分閾値ΔNOx_cは、定数である。|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|である場合(ステップS110、Yes)、制御条件判定部11aは、ステップS111の処理を実行する旨、すなわち、MAF補正マップ13M(図4)を更新する旨の指令を生成する。処理部11は、制御条件判定部11aが生成した前述の指令を取得した後、ステップS111に進む。そして、処理部11は、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|となったタイミングにおけるMAF補正係数Cmainで、MAF補正マップ13M(図4)を更新する。すなわち、処理部11は、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおけるMAF補正係数Cmainによって補正されるMAF計測値MAF_Rに対応するマップ補正値Ctabを、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおけるMAF補正係数Cmainに書き換える。|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおけるMAF補正係数Cmainは、そのタイミングにおける補正値Cdnoxを含むので、MAF補正マップ13M(図4)の更新後は、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおける補正値Cdnoxを含むMAF補正係数CmainがMAF補正マップ13M(図4)に書き込まれる。そして、更新後においては、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおける補正値Cdnoxを含むMAF補正係数Cmainをマップ補正値Ctabとして用いてMAF計測値MAF_Rが補正される。
このようにすることで、図4に示すMAF補正マップ13Mの更新後において、NOx計測センサ8が使用できなくなったような場合でも、MAF補正マップ13Mに記述された、書き換え後におけるマップ補正値Ctabを用いてMAF計測値MAF_Rを補正できる。その結果、MAF計測値MAF_Rの誤差を抑制できるので、EGR装置6の制御の精度を向上させて、排ガスExに含まれるNOxを低減できる。
補正値Cdnoxを含むMAF補正係数Cmainが生成される毎にMAF補正マップ13Mを更新すると、適切でないMAF補正係数CmainでMAF補正マップ13Mのマップ補正値Ctabを書き換えてしまう可能性がある。例えば、ディーゼルエンジン1の始動時又はNOx計測センサ8が使用できなくなった場合等において、適切でないMAF補正係数Cmainによるマップ補正値Ctabに基づいて補正されたMAF補正値MAF_Cは、実際の吸入空気量との誤差が大きくなる可能性がある。
上述したように、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|になったタイミングにおけるMAF補正係数Cmainで、MAF補正マップ13Mのマップ補正値Ctabを書き換えることにより、適切なマップ補正値Ctabに基づいてMAF計測値MAF_Rを補正できるので、得られたMAF補正値MAF_Cも適切なものとなる。その結果、MAF補正値MAF_Cと実際の吸入空気量との誤差を極小にして、適切にEGR装置6等を制御することができるので、ディーゼルエンジン1の排ガスEXに含まれるNOxを規制値内に収めることができる。
差分閾値ΔNOx_cが大きすぎるとディーゼルエンジン1の排ガスEXに含まれるNOxを十分には低減できない可能性がある。また、差分閾値ΔNOx_cが小さすぎると、制御の収束性が低下して、ステップS111において、MAF補正マップ13Mの更新が遅延する可能性がある。このため、差分閾値ΔNOx_cは、排ガスEXに含まれるNOxの低減及び制御の収束性を考慮して定められることが好ましい。本実施形態において、例えば、差分閾値ΔNOx_cは、10ppmに設定される。
MAF補正マップ13Mを更新する場合、加算部11cがMAF補正係数Cmainを出力した後、更新前に、補正値生成部11bの出力をリセットする(0にする)ことが好ましい。補正値生成部11bは、少なくとも積分項を用いて補正値Cdnoxを生成しているため、補正値生成部11bの出力をリセットしないと、積分項の影響により、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|となった後において不適切な補正値Cdnoxが生成されて、EGR装置6等を適切に制御できなくなるとともに、不適切なMAF補正係数CmainにMAF補正マップ13Mが書き換えられる可能性がある。このため、補正値生成部11bの出力をリセットすることにより、前述した積分項の影響を排除する。このようにすることで、適切なMAF補正係数Cmainを用いてEGR装置6等を制御することができる。なお、補正値生成部11bの出力をリセットする場合、少なくとも積分項をリセットすればよい(0にする)。
ステップS110において|ΔNOx|>|ΔNOx_c|である場合(ステップS110、No)、MAF補正マップ13Mが更新されずに制御の1ループが終了する。制御の1ループが終了したら、処理部11は、ステップS101に戻って以降の処理を繰り返す。このとき、アダプティブ制御の条件である場合(ステップS103、Yes)、ステップS101〜ステップS111が繰り返される。したがって、本実施形態においては、アダプティブ制御の条件である状態(ステップS103、Yes)が継続する限り、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|となるまでステップS101〜ステップS111が繰り返される。すなわち、|ΔNOx|≦|ΔNOx_c|となるまで補正値Cdnoxが求められ、補正値Cdnoxを含むMAF補正係数CmainによってMAF計測値MAF_Rの補正が繰り返される。
ディーゼルエンジン1の運転中に、様々な大きさのMAF計測値MAF_Rが、補正値Cdnoxを含むMAF補正係数Cmainによって補正され、MAF補正マップ13Mが更新される。その結果、図6に示すように、MAF補正マップ13Mに記述されているマップ補正値Ctab(MAF補正係数Cmain)は、様々な大きさのMAF計測値MAF_Rに対して適切な値に書き換えられることになる。このようにすることで、ディーゼルエンジン1の幅広い運転条件において、MAF計測値MAF_Rを適切に補正して、排ガスEXに含まれるNOxを規制値内に収めることができる。また、様々な大きさのMAF計測値MAF_Rに対してMAF補正係数Cmainを求めてマップ化し記憶部12に記憶しておくことにより、NOx計測センサ8が動作しない場合には、MAF計測値MAF_RとMAF補正係数Cmainとの対応関係を用いてMAF計測値MAF_Rを補正することができる。
上記説明では、加算部11cから出力されたMAF補正係数Cmainを用いてMAF補正マップ13Mを更新するようにした。しかし、MAF補正マップ13Mの更新は、このようなものに限定されない。例えば、加算部11cから出力されたMAF補正係数Cmainを、図3に示すバッファー部12Bに複数蓄積する。その後、図1に示す処理部11は、蓄積された複数のMAF補正係数Cmainを、例えば、平均化処理等の統計処理をすることによってMAF補正係数Cmainの修正値(修正MAF補正係数Cmain_c)を求める。このようにして修正MAF補正係数Cmain_cが求められたら、図3に示す制御条件判定部11aは、開閉器11sを閉じて(ON状態として)バッファー部12Bから修正MAF補正係数Cmain_cをMAF補正マップ13Mに出力し、MAF補正マップ13Mを更新する。このようにすれば、MAF補正係数Cmainを平準化できるので、不適切なMAF補正係数CmainによってMAF補正マップ13Mが更新される可能性を低減することができる。
上述したバッファー部12Bは、例えば、図1に示す制御装置10の記憶部12を利用することができる。MAF補正マップ13Mを更新する旨の指令の指令を制御条件判定部11aが生成したら、処理部11は、バッファー部12Bに蓄積された複数のMAF補正係数Cmainから修正MAF補正係数Cmain_cを生成する。そして、バッファー部12Bは、生成した修正MAF補正係数Cmain_cを用いてMAF補正マップ13Mを更新する。
上述した説明では、ステップS102が実行された後にステップS104〜ステップS106が順に実行される逐次処理の例を説明したが、ステップS104〜ステップS106と上述したステップS102とは並列処理されてもよい。この場合、ステップS102は、アダプティブ制御を実行する条件である場合(ステップS103、Yes)に、ステップS104〜ステップS106とともに並列処理される。
また、上述した説明では、ステップS108とステップS109とが順に実行された後にステップS110とステップS111とが順に実行される、逐次処理の例を説明した。かし、これに限定されるものではなく、ステップS108及びステップS109と、ステップS110及びステップS111とは、ステップS107が終了した後に並列処理されてもよい。この場合、ステップS108とステップS109との処理順序は特に限定されない。次に、ステップS103において、アダプティブ制御を実行する条件でないと判定された場合(ステップS103、No)について説明する。
処理部11は、処理をステップS112へ進める。ステップS112において、処理部11は、Cdnoxを0に設定する。本実施形態において、アダプティブ制御を実行する条件でない場合、補正値生成部11bは、補正値Cdnoxを生成しないか、補正値Cdnoxの値として常に0を出力するようにしているからである。次に、ステップS113に進み、処理部11は、MAF補正係数Cmainを求める。MAF補正係数Cmainについては上述した通りなので、説明を省略する。
処理部11は、MAF補正係数Cmainを求めたら、処理をステップS114に進める。ステップS114において、図3に示す乗算部11dは、MAF計測値MAF_RをMAF補正係数Cmainで補正する。MAF計測値MAF_Rの補正は上述した通りなので、説明を省略する。
次に、処理部11は、処理をステップS115に進め、ステップS114で求めたMAF補正値MAF_Cに基づき、図1に示すEGR装置6を制御する。EGR装置6の制御は上述した通りなので、説明を省略する。ステップS115が終了すると制御の1ループが終了するので、処理部11は、ステップS101に戻って以降の処理を繰り返す。
本実施形態において、ステップS104〜ステップS111と、ステップS112〜ステップS115とは並列処理されてもよい。例えば、ステップS112〜ステップS115が処理されることによってEGR装置6等が制御されている最中に、そのバックグラウンドでステップS104〜ステップS111を継続して実行する。そして、アダプティブ制御の条件に入った場合に、ステップS104〜ステップS111の処理に切り替えてEGR装置6等を制御するようにしてもよい。
<変形例>
図7は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図8は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるゲイン設定マップの一例を示す図である。上述した実施形態において、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdは、エンジン回転速度Nと負荷(燃料噴射量FS)とに基づいて設定した。本変形例では、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdをMAF計測値MAF_Rに基づいて設定する点が異なる。他の点は上述した実施形態と同様である。
図7は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御ブロック図である。図8は、本実施形態の変形例に係るディーゼルエンジンの制御方法で用いるゲイン設定マップの一例を示す図である。上述した実施形態において、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdは、エンジン回転速度Nと負荷(燃料噴射量FS)とに基づいて設定した。本変形例では、比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdをMAF計測値MAF_Rに基づいて設定する点が異なる。他の点は上述した実施形態と同様である。
図7に示すように、MAF計測値MAF_Rの出力は、ゲイン設定マップ14を介して補正値生成部11bに入力されている。図8に示すように、ゲイン設定マップ14は、MAF計測値MAF_R1、MAF_R2等と、これらに対応した比例ゲインkp1、kp2等、積分ゲインki1、ki2等及び微分ゲインkd1、kd2等が記述されている。ゲイン設定マップ14は、実験又はシミュレーションによって予め求められて、図1に示す制御装置10の記憶部12に記憶されている。
このようにすることにより、処理部11は、MAF計測値MAF_Rの出力をゲイン設定マップ14に与え、対応する比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを取得する。そして、処理部11は、取得した比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを補正値生成部11bに与える。このようにすることで、補正値生成部11bは、補正値Cdnoxを生成する際に、MAF計測値MAF_Rに対応した適切な比例ゲインkp、積分ゲインki及び微分ゲインkdを用いることができる。その結果、補正値生成部11bは、より適切な補正値Cdnoxを生成することができる。
以上説明したように、本実施形態及びその変形例は、差分ΔNOxが発生する原因は、MAFセンサ7の計測における誤差であるとみなし、差分ΔNOxが0になるようにMAF計測値MAF_Rを補正するためのMAF補正係数Cmainを生成する。このように、本実施形態及びその変形例は、最終的に低減したい排ガスEXに含まれるNOxの推定値と計測値とに着目して、両者の差分ΔNOxが0になるようにMAF計測値MAF_Rを補正する。このようにすることで、本実施形態及びその変形例は、MAFセンサ7によって計測された吸入空気量の精度低下を抑制することができる。そして、本実施形態及びその変形例では、両者の差分ΔNOxが0になるようにMAF計測値MAF_Rを補正して得られたMAF補正値MAF_Cを用いて、EGR装置6等が制御される。その結果、本実施形態及びその変形例は、簡易な構成でEGRの制御の精度を向上させて、排ガスEXに含まれるNOxの量を低減し、規制値内に収めることができる。また、本実施形態及びその変形例においては、MAFセンサ7の計測値が異常であるか否かを判定する装置が不要になるので、EGRを制御するためのシステムを簡素化することができる。
上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。また、本実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御方法が適用される対象の装置又は機器等は特に限定されるものではない。
1 ディーゼルエンジン
2 エアクリーナ
3 吸気管
4 排気管
5 排ガス処理装置
6 EGR装置
6P 排ガス戻し管
6V EGR弁
7 MAFセンサ
8 NOx計測センサ
9 MAFシステム
10 制御装置
11 処理部
11a 制御条件判定部
11b 補正値生成部
11c 加算部
11d 乗算部
11e 遅れ付与部
11f 減算部
12 記憶部
12B バッファー部
13M MAF補正マップ
13N NOx推定マップ
14 ゲイン設定マップ
21 吸入空気圧力センサ
22 吸入空気温度センサ
23 回転速度センサ
Ctab、Ctab1 マップ補正値
Cdnox 補正値
Cmain MAF補正係数
Cmain_c 修正MAF補正係数
MAF_C MAF補正値
MAF_R、MAF_R1 MAF計測値
NOx_e NOx推定値
NOx_u NOx計測値
ΔNOx 差分
kd 微分ゲイン
ki 積分ゲイン
kp 比例ゲイン
2 エアクリーナ
3 吸気管
4 排気管
5 排ガス処理装置
6 EGR装置
6P 排ガス戻し管
6V EGR弁
7 MAFセンサ
8 NOx計測センサ
9 MAFシステム
10 制御装置
11 処理部
11a 制御条件判定部
11b 補正値生成部
11c 加算部
11d 乗算部
11e 遅れ付与部
11f 減算部
12 記憶部
12B バッファー部
13M MAF補正マップ
13N NOx推定マップ
14 ゲイン設定マップ
21 吸入空気圧力センサ
22 吸入空気温度センサ
23 回転速度センサ
Ctab、Ctab1 マップ補正値
Cdnox 補正値
Cmain MAF補正係数
Cmain_c 修正MAF補正係数
MAF_C MAF補正値
MAF_R、MAF_R1 MAF計測値
NOx_e NOx推定値
NOx_u NOx計測値
ΔNOx 差分
kd 微分ゲイン
ki 積分ゲイン
kp 比例ゲイン
Claims (10)
- ディーゼルエンジンにおいて、
前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスを前記ディーゼルエンジンの吸気側に再循環させる排ガス再循環装置と、
前記ディーゼルエンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量センサと、
前記ディーゼルエンジンが排出した排ガスに含まれるNOxを計測するNOx計測センサと、
前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたNOxに関する第1情報と、前記NOx計測センサが計測したNOxに関する第2情報との差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求め、前記補正値を用いて補正した前記吸入空気量センサの計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する制御装置と、
を含むディーゼルエンジン。 - 前記制御装置は、
前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返す、請求項1に記載のディーゼルエンジン。 - 前記制御装置は、
前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正する、請求項2に記載のディーゼルエンジン。 - 前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められる、請求項1から3のいずれか1項に記載のディーゼルエンジン。
- 前記制御装置は、
少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正する、請求項1から4のいずれか1項に記載のディーゼルエンジン。 - 吸入空気量を計測する吸入空気量センサ及び排ガスを吸気側に再循環させる排ガス再循環装置を備えたディーゼルエンジンを制御するにあたり、
前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められたNOxに関する第1情報と、前記ディーゼルエンジンが排出した排ガス中に含まれるNOxに関する第2情報との差分を求める手順と、
前記差分に基づいて、前記吸入空気量センサの計測値を補正するための補正値を求める手順と、
前記補正値を用いて前記吸入空気量センサの計測値を補正する手順と、
補正された前記計測値に基づき、前記排ガス再循環装置を制御する手順と、
を含むディーゼルエンジンの制御方法。 - 前記差分が所定値以下になるまで前記補正値を求め、前記計測値の補正を繰り返す、請求項6に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 前記差分が所定値以下になった場合、そのタイミングよりも後においては、前記差分が所定値以下になったタイミングにおける前記補正値を用いて前記計測値を補正する、請求項7に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 前記補正値は、さらに、前記ディーゼルエンジンの回転速度に関する情報と負荷に関する情報とに基づいて求められる、請求項6から8のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
- 少なくとも、前記ディーゼルエンジンが定常状態で運転されているときに、前記差分に基づいて前記計測値を補正する、請求項6から9のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
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DE102016215858A1 (de) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Brennkraftmaschine |
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JP3767157B2 (ja) * | 1998-03-13 | 2006-04-19 | 日産自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの排気浄化装置 |
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US6681564B2 (en) * | 2001-02-05 | 2004-01-27 | Komatsu Ltd. | Exhaust gas deNOx apparatus for engine |
JP2004092471A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Denso Corp | 内燃機関の制御装置 |
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JP2008215112A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ディーゼルエンジンシステム及びその制御方法 |
DE102009016509A1 (de) * | 2009-04-08 | 2010-10-14 | Fev Motorentechnik Gmbh | Regelungssystem zur Regelung einer Abgasrückführrate mittels eines virtuellen NOx-Sensors mit einer Adaption über einen NOx-Sensor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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