内燃机的控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种将因排气管散热而导致的废气温度下降考虑在内，从而能高精度地推定排气管的任意推定位置的废气温度的内燃机的控制装置及控制方法。内燃机的控制装置(50)包括：基于运行状态计算燃烧室的出口处的废气的温度即出口气体温度(Tout)的出口气体温度计算部(52)；计算因从燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的废气的温度下降量(ΔTd)的散热量计算部(53)；以及从出口气体温度(Tout)减去温度下降量(ΔTd)来对推定位置的废气温度(Tex)进行推定的排气温度推定部(54)。

Control Device and Control Method of Internal Combustion Engine

The invention provides a control device and a control method of an internal combustion engine, which takes into account the drop in exhaust temperature caused by the heat dissipation of the exhaust pipe, and thereby can accurately estimate the exhaust temperature at any presumptive position of the exhaust pipe. The control device (50) of an internal combustion engine includes: a calculation unit (52) for calculating the temperature of exhaust gas at the outlet of the combustor, i.e. the temperature of the outlet gas (Tout), a heat calculation unit (53) for calculating the temperature drop of exhaust gas (Td) caused by the heat dissipation from the outlet of the combustor to the exhaust pipe at the push position, and a temperature reduction unit (53) from the outlet gas temperature (Tout). Degree drop (Td) is used to estimate the exhaust temperature (54) of the presumed exhaust temperature (Tex).

【技术实现步骤摘要】
内燃机的控制装置及控制方法
本专利技术涉及对内燃机的废气温度进行推定的内燃机的控制装置及控制方法。
技术介绍
为了使内燃机适当地运行，正确地把握根据内燃机的运行状态而变化的各部分的压力、温度等状态量较为重要。近年来，也利用排气系统的状态量来进行内燃机的控制。作为使用排气系统的状态量的控制，例如如下在高速旋转高负荷运行时废气温度上升，设置于排气系统的催化剂、空燃比传感器等可能发生损伤的情况下，进行使空燃比加浓而降低废气温度的浓缩控制。用于进行该控制的废气温度可以利用废气温度传感器来检测，但为了降低传感器成本，也有进行推定的方法。例如，使用预先基于实验数据等设定了转速及填充效率与废气温度之间的关系的映射数据来推定废气温度的方法。作为使用废气温度的其他示例，例如在专利文献1中公开了利用体积效率等效值来计算燃烧室的吸入空气量与内部EGR率的方法，该体积效率等效值的计算中使用废气温度。专利文献2中公开了控制带增压器的内燃机的方法，此处使用废气温度来控制为了达到压缩机的目标驱动力所需的废气门的开度。上述文献中采用的是使用了上述同样的映射数据的废气温度推定方法。除上述以外，有时为了基于EGR阀的开度计算外部EGR的流量，也使用废气温度。上述示例中使用推定出的废气温度，而作为使用废气温度传感器的示例，可以举出伴随废气限制的加强，降低内燃机的废气中所包含的PM(ParticulateMatter：颗粒物质)的排出量的控制。具体而言，利用安装于排气系统的DPF(DieselParticulateFilter：柴油颗粒过滤器)与GPF(GasolineParticulateFilter：汽油颗粒过滤器)等颗粒收集过滤器来收集PM，但由于颗粒收集过滤器所能收集的PM的量是有限的，因此适当执行使堆积于颗粒收集过滤器的PM燃烧的再生处理。为了恰当地进行该再生处理，使用排气温度传感器来控制废气温度。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5409832号公报专利文献2：日本专利第5963927号公报专利文献3：日本专利第5373952号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上所述，作为废气温度的推定方法，有使用映射数据的推定方法，但废气温度易受点火时期、EGR量等的影响，例如在只有将转速与填充效率作为映射轴的映射设定下，若点火时期、EGR量等运行条件发生变化，则具有难以高精度地进行推定的问题。即使将点火时期、EGR量发生了变化时的废气温度全部作为映射来进行存储，由于映射数变得庞大，匹配所需的工时也变得庞大，因此在利用映射推定废气温度时，在推定精度与匹配工时方面存在问题。作为在使用了利用映射所进行的废气温度推定的情况下考虑的其他问题，在浓缩控制中，为了预估温度推定误差以可靠地降低废气温度，存在浓缩频度变高从而导致燃料消耗率恶化的问题。内部EGR量及外部EGR量的推定精度因废气温度的推定误差而变低，因此具有未适当进行基于EGR量的点火时期控制从而无法充分获得燃料消耗率效果的问题。在因废气温度的推定误差而未对控制增压压力的废气门开度进行适当控制的情况下，也会由于无法获得驾驶员所要求的加速感而具有驾驶性能恶化的问题。若能提高废气温度的推定精度，则能解决上述问题。作为映射以外的推定方法，具有例如专利文献3所公开的方法。专利文献3中公开了基于因绝热压缩而导致的温度上升量与因废气中损失的热量而导致的温度上升量来推定废气温度的方法。专利文献3的方法中，考虑了影响燃烧室出口处的废气温度的排气损失率，但未考虑从燃烧室排出后因排气管的散热而导致的温度下降。因此，若要推定远离燃烧室出口的排气管任意推定位置的废气温度，则具有因根据推定位置而变化的排气管的散热量所导致的推定误差变大的问题。此外，专利文献3的方法中，将转速及燃料流量作为参数来计算废气中损失的热量相对于燃烧热量的比例即排气损失率。然而，排气损失率是可以通过从因燃料燃烧而在燃烧室中产生的燃烧热量减去作为缸内压力所做的功而取出的指示功及散热到燃烧室壁面的热量即冷却损失而计算出的比例。专利文献3的技术中，未考虑指示功、冷却损失，因此具有排气损失率的计算精度不佳的问题。高精度地推定废气温度并不容易，因此有时也使用废气温度传感器。然而，废气温度传感器安装于高温的排气系统，因此需要进行异常诊断。为了进行异常诊断，考虑使用废气温度的推定值，因此，最终仍需要高精度地推定废气温度。因此，期望得到一种将因排气管的散热而导致的废气的温度下降考虑在内，从而能高精度地推定排气管的任意推定位置的废气温度的内燃机的控制装置及控制方法。解决技术问题所采用的技术手段本专利技术所涉及的内燃机的控制装置包括：运行状态检测部，该运行状态检测部检测内燃机的运行状态；出口气体温度计算部，该出口气体温度计算部基于所述运行状态来计算燃烧室的出口处的废气的温度即出口气体温度；散热量计算部，该散热量计算部计算因从所述燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的所述废气的温度下降量；以及排气温度推定部，该排气温度推定部从所述出口气体温度减去所述温度下降量来推定所述推定位置的废气温度。本专利技术所涉及的内燃机的控制方法执行如下步骤：运行状态检测步骤，该运行状态检测步骤中检测内燃机的运行状态；出口气体温度计算步骤，该出口气体温度计算步骤中基于所述运行状态来计算燃烧室的出口处的废气的温度即出口气体温度；散热量计算步骤，该散热量计算步骤中计算因从所述燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的所述废气的温度下降量；以及排气温度推定部，该排气温度推定部从所述出口气体温度减去所述温度下降量来推定所述推定位置的废气温度。专利技术效果根据本专利技术所涉及的内燃机的控制装置及控制方法，分别计算物理现象各自不同的燃烧室的出口的废气温度与排气管的温度下降量，因此能提高各自的计算精度。计算因从燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的废气的温度下降量，因此能高精度地推定排气管的任意推定位置的废气温度。附图说明图1是本专利技术实施方式1所涉及的内燃机及控制装置的概要结构图。图2是本专利技术实施方式1所涉及的控制装置的框图。图3是本专利技术实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构图。图4是示意性示出本专利技术实施方式1所涉及的排气管的单流热交换器模型的图。图5是表示本专利技术实施方式1所涉及的热平衡的方案的图。图6是本专利技术实施方式1所涉及的出口气体温度计算部的详细框图。图7是表示本专利技术实施方式1所涉及的控制装置的处理的流程图。具体实施方式实施方式1.参照附图对实施方式1所涉及的内燃机1的控制装置50(以下简称为控制装置50)进行说明。图1是本实施方式所涉及的内燃机1的概要结构图，图2是本实施方式所涉及的控制装置50的框图。内燃机1及控制装置50搭载于车辆，内燃机1成为车辆(车轮)的驱动力源。1.内燃机1的结构如图1所示，内燃机1包括使空气与燃料的混合气体进行燃烧的燃烧室25。内燃机1包括向燃烧室25提供空气的进气管23、排出燃烧室25中燃烧后的废气的排气管17。燃烧室25由气缸(cylinder)和活塞构成。下面，也将燃烧室25称为气缸。内燃机1为汽油发动机。内燃机1包括对进气管23进行开闭的节流阀6。节流阀6为通过由控制装置50控制的电动机进行开闭驱动的电子控制式节流阀。节流阀6设有输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：运行状态检测部，该运行状态检测部检测内燃机的运行状态；出口气体温度计算部，该出口气体温度计算部基于所述运行状态来计算燃烧室的出口处的废气的温度即出口气体温度；散热量计算部，该散热量计算部计算因从所述燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的所述废气的温度下降量；以及排气温度推定部，该排气温度推定部从所述出口气体温度减去所述温度下降量来推定所述推定位置的废气温度。

【技术特征摘要】
2017.06.27 JP 2017-1247881.一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：运行状态检测部，该运行状态检测部检测内燃机的运行状态；出口气体温度计算部，该出口气体温度计算部基于所述运行状态来计算燃烧室的出口处的废气的温度即出口气体温度；散热量计算部，该散热量计算部计算因从所述燃烧室的出口到推定位置为止的排气管的散热而导致的所述废气的温度下降量；以及排气温度推定部，该排气温度推定部从所述出口气体温度减去所述温度下降量来推定所述推定位置的废气温度。2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述散热量计算部基于所述排气管内的废气流量，计算所述排气管作为单流热交换器的温度效率，其中，所述单流热交换器以所述排气管内的废气为加热流体，以所述排气管外的空气为受热流体，基于所述温度效率计算所述温度下降量。3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述散热量计算部将所述排气管的温度效率设为η，将所述排气管内的废气流量设为Qex，将运算常数设为Kη，通过计算式：η＝1-exp(-Kη/Qex)计算出所述温度效率，并基于所述温度效率计算所述温度下降量。4.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述散热量计算部参照预先设定了所述排气管内的废气流量与所述排气管的温度效率之间的关系的温度效率特性数据，计算与当前的所述废气流量相对应的所述温度效率，并基于所述温度效率计算所述温度下降量。5.如权利要求2至4的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述散热量计算部计算从所述出口气体温度减去外部气体温度所得的值乘以所述温度效率后的值作为所述温度下降量。6.如权利要求1至5的任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述出口气体温...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶狩秀树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP