车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统技术方案

本发明专利技术提供一种车辆用发动机的燃料过量供给运转时的新颖的燃烧控制方法。该燃烧控制方法具备以下工序：基于从设置为比NOx吸储催化器更靠上游侧的第一NOx传感器根据废气的氧浓度而输出的第一输出值来确定燃料过量供给运转时的废气的空燃比的工序；以及基于从第一NOx传感器根据废气的NOx浓度而输出的第二输出值来确定比NOx吸储催化器更靠上游侧的NOx浓度的工序，在空燃比低于规定的基准范围且NOx浓度超过规定的基准值的情况下，如果燃料过量供给运转时与通常运转时的EVO处的缸内压力的差值未处于规定的基准范围且前者较大，则使后喷射时的燃料喷射定时滞后，如果未处于规定的基准范围且前者较小，则使后喷射时的燃料喷射定时滞后。

Combustion Control Method of Vehicle Engine and Vehicle Engine System

【技术实现步骤摘要】
车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统
本专利技术涉及车辆用发动机的燃烧控制，特别是涉及基于废气中的NOx浓度的控制。
技术介绍
近年来，搭载有缸内压力传感器的汽车得到普及。在这种汽车中，公知如下技术：利用在发动机的活塞上部安装的缸内压力传感器测量活塞内部的压力，由此能够掌握各曲轴转角下的高速旋转的发动机的燃烧方式(例如参照专利文献1)。由于能够以车载(on-board)的方式而掌握燃烧方式，所以，在已有的传感器中，特别是作为参与发动机控制的传感器，可以说缸内压力传感器是最高速、最高响应度的传感器之一。在技术的层面，还可以将来自缸内压力传感器的输出值的时时刻刻的变化视为多方变化而掌握缸内温度。另一方面，作为大气污染物质而在近年来被视为问题的源自汽车的NOx通常在高温场所燃烧而生成作为惰性气体的氮气。另外，发动机缸内的氧浓度(能够根据进气氧浓度而计算出)、缸内温度、以及NOx的生成之间存在关联性。因此，通过将表示这样的关联性的信息预先以映射或者函数的形式保存于发动机ECU内，能够基于根据缸内压力传感器的输出而获得的温度信息、吸入空气量以及缸内氧浓度而以车载方式且实时地对从发动机排出的NOx的量进行推断(例如参照专利文献2)。在这种情况下，基于缸内压力或者空气流量传感器的输出、发动机中构成EGR(排气再循环)装置的EGR阀的开口面积、EGR系统中所具备的压力传感器的输出、以及来自进气系统或者排气系统中所具备的氧传感器的输出值而计算出吸入空气量和缸内氧浓度。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/117973号专利文献2：日本特开2009－287410号公报
技术实现思路
基于来自缸内压力传感器的输出值的发动机的燃烧控制存在如下问题。首先，虽然缸内压力传感器的响应度非常高，但是，缸内压力传感器自身的价格昂贵，除此以外，还需要高速运算用的专用ECU。并且，还有时根据车型、汽车的销售地域而需要多个缸内压力传感器。因此，从成本及搭载空间的确保的方面来看较为不利。另外，由于缸内压力传感器的响应度较高，所以数据的输出量也较多，但是，连接有专用ECU的发动机控制用ECU的运算速度赶不上这样的输出，因此，当实际使用缸内压力传感器时，较多的输出数据被抽取、或者输出数据的一部分被用于发动机控制逻辑的运算。因此，从成本效益的观点来看也较为不利。此外，发动机的缸内压力有时因从轮胎经由传动系统作用于发动机旋转方向的相反方向的、源自路面的高度差的反作用力而瞬间地向高压侧或者低压侧波动。因此，在基于缸内压力传感器的输出值而对发动机进行控制的情况下，源自发动机内的燃烧以外的因素的压力变动有可能会对发动机控制用ECU中的运算造成影响。特别是在进行来自缸内压力传感器的输出数据的抽取这样的数据加工的情况下，容易受到这样的影响。本专利技术的专利技术人在潜心研究的过程中，基于如下假设：如果从发动机排出的NOx的量相同则发动机缸内的燃烧经历相同，想到了基于废气中的NOx量的新颖的发动机的燃烧控制方法以取代基于来自缸内压力传感器的输出值的燃烧控制。另外，通常出于减少废气中的NOx的目的而在发动机的排气路径设置对NOx进行吸储的吸储型NOx还原催化器(LNT)。LNT进行如下NOx净化：在发动机处于通常运转时的期间，对NOx进行吸储，但是，在判断或者预测为吸储量接近于上限的定时，以后喷射的方式进行短时间的燃料喷射(richspark：燃料过量供给)，由此，以所喷射的燃料为还原剂而将吸储的NOx还原为N2。这种情况下，基于对废气中的NOx量的预测值进行时间累计计算而推断出的推断吸储NOx量来确定执行NOx净化的定时，除此以外，还有时基于由NOx传感器实际测量所得的NOx量而确定。但是，由于实施安全方面的控制，所以存在燃料过量供给的频率升高的趋势，因此，存在如下问题：产生油耗变差、烃(HC)、一氧化碳(CO)向下游侧流入、或者扭矩被输出而导致驾驶性能变差。根据基于来自设置为比LNT更靠下游侧的氧传感器的输出的废气中的氧浓度的监测结果，还考虑了对燃料过量供给运转进行控制的方案，不过，由于检测到高浓度化的定时滞后，所以在确保实时性及油耗的方面存在问题。另外，即便基于该监测结果而将A/F维持为合适状态，实际上也未必能够保证NOx被适当地还原。本专利技术的专利技术人在潜心研究的过程中，还得到了如下见解：上述的基于NOx量的发动机的燃烧控制方法还能够应用于基于后喷射的NOx净化。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供车辆用发动机的燃料过量供给运转时的新颖的燃烧控制方法。为了解决上述课题，本专利技术的第一方案是车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，具备以下工序：空燃比确定工序，在该工序中，基于设置在废气的排气路径中的第一NOx传感器根据所述废气的氧浓度而输出的第一输出值，确定在燃料过量供给运转时从发动机排出的所述废气的空燃比，所述第一NOx传感器在所述排气路径中设置为比NOx吸储催化器更靠上游侧；上游侧NOx浓度确定工序，在该工序中，基于从所述第一NOx传感器根据所述废气的NOx浓度而输出的第二输出值，确定所述废气的比所述NOx吸储催化器更靠上游侧的NOx浓度；以及燃料过量供给燃烧控制工序，在该工序中，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的燃烧条件进行控制，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述NOx浓度超过规定的基准值的情况下，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P1、与通常运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P0的差值P1-P0进行计算，在所述差值P1-P0未处于规定的基准范围且P1>P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后，在所述差值P1-P0未处于规定的基准范围且P1<P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后。本专利技术的第二方案在第一方案所涉及的车辆用发动机的燃烧控制方法的基础上，其特征在于，还具备散热率曲线推断工序，在该工序中，对表示所述发动机的散热率的曲轴转角依赖性的散热率曲线进行推断，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述NOx浓度超过规定的基准值的情况下，将基于所述散热率曲线而推断为所述发动机的最大缸内压力的推断最大压力、和根据所述发动机的运转条件而确定的理想散热率曲线中的作为所述发动机的最大缸内压力的理想最大压力进行对比，基于其结果而控制所述燃料过量供给时的所述发动机的燃烧条件。本专利技术的第三方案在第二方案所涉及的车辆用发动机的燃烧控制方法的基础上，其特征在于，所述发动机具备涡轮增压器，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，以如下方式控制所述燃料过量供给时的所述发动机的燃烧条件：在所述推断最大压力超出规定的基准范围且大于所述理想最大压力的情况下，使所述涡轮增压器的增压压力降低，在所述推断最大压力超出规定的基准范围且小于所述理想最大压力的情况下，使所述增压压力增大。本专利技术的第四方案在第二方案所涉及的车辆用发动机的燃烧控制方法的基础上，其特征在于，在所述发动机中，利用附设的排气循环装置使所述废气的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，具备以下工序：空燃比确定工序，在该工序中，基于设置在废气的排气路径中的第一NOx传感器根据所述废气的氧浓度而输出的第一输出值，确定在燃料过量供给运转时从发动机排出的所述废气的空燃比，所述第一NOx传感器在所述排气路径中设置为比NOx吸储催化器更靠上游侧；上游侧NOx浓度确定工序，在该工序中，基于从所述第一NOx传感器根据所述废气的NOx浓度而输出的第二输出值，确定所述废气的比所述NOx吸储催化器更靠上游侧的NOx浓度；以及燃料过量供给燃烧控制工序，在该工序中，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的燃烧条件进行控制，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述NOx浓度超过规定的基准值的情况下，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P1、与通常运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P0的差值P1‑P0进行计算，在所述差值P1‑P0未处于规定的基准范围且P1>P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后，在所述差值P1‑P0未处于规定的基准范围且P1<P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后。...

【技术特征摘要】
2018.01.12 JP 2018-0036321.一种车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，具备以下工序：空燃比确定工序，在该工序中，基于设置在废气的排气路径中的第一NOx传感器根据所述废气的氧浓度而输出的第一输出值，确定在燃料过量供给运转时从发动机排出的所述废气的空燃比，所述第一NOx传感器在所述排气路径中设置为比NOx吸储催化器更靠上游侧；上游侧NOx浓度确定工序，在该工序中，基于从所述第一NOx传感器根据所述废气的NOx浓度而输出的第二输出值，确定所述废气的比所述NOx吸储催化器更靠上游侧的NOx浓度；以及燃料过量供给燃烧控制工序，在该工序中，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的燃烧条件进行控制，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述NOx浓度超过规定的基准值的情况下，对所述燃料过量供给运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P1、与通常运转时的所述发动机的排气阀打开时机的缸内压力P0的差值P1-P0进行计算，在所述差值P1-P0未处于规定的基准范围且P1>P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后，在所述差值P1-P0未处于规定的基准范围且P1<P0的情况下，使从附设于所述发动机的燃料喷射装置向所述发动机进行后喷射时的燃料喷射定时滞后。2.根据权利要求1所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，还具备散热率曲线推断工序，在该工序中，对表示所述发动机的散热率的曲轴转角依赖性的散热率曲线进行推断，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述NOx浓度超过规定的基准值的情况下，将基于所述散热率曲线而推断为所述发动机的最大缸内压力的推断最大压力、和根据所述发动机的运转条件而确定的理想散热率曲线中的作为所述发动机的最大缸内压力的理想最大压力进行对比，基于其结果而控制所述燃料过量供给时的所述发动机的燃烧条件。3.根据权利要求2所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，所述发动机具备涡轮增压器，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，以如下方式控制所述燃料过量供给时的所述发动机的燃烧条件：在所述推断最大压力超出规定的基准范围且大于所述理想最大压力的情况下，使所述涡轮增压器的增压压力降低，在所述推断最大压力超出规定的基准范围且小于所述理想最大压力的情况下，使所述增压压力增大。4.根据权利要求2所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，在所述发动机中，利用附设的排气循环装置使所述废气的一部分回流并再次将其吸入，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，以如下方式控制所述燃料过量供给时的所述发动机的燃烧条件：在所述推断最大压力超出规定的基准范围且大于所述理想最大压力的情况下，使所述排气循环装置中的所述废气的回流量增大，在所述推断最大压力超出规定的基准范围且小于所述理想最大压力的情况下，使所述回流量减少。5.根据权利要求2至4中任一项所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，在所述散热率曲线推断工序中，分别推断与所述散热率曲线相对应的能实现90％散热点、50％散热点、以及10％散热点的曲轴转角，并基于获得的推断结果而推断所述散热率曲线，关于所述90％散热点，通过确定NOx生成时的火焰温度而推断能实现所述90％散热点的曲轴转角，关于所述50％散热点，通过确定为处于所述90％散热点与所述发动机的上止点的中间而推断能实现所述50％散热点的曲轴转角，关于所述10％散热点，利用线性外推法并根据所述90％散热点和所述50％散热点而推断能实现所述10％散热点的曲轴转角。6.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，还具备下游侧NOx浓度确定工序，在该工序中，在所述空燃比超出所述规定的基准范围的情况下，对于在所述排气路径中比所述NOx吸储催化器更靠下游侧的NOx浓度，基于从设置于该下游侧的第二NOx传感器根据所述废气的NOx浓度而输出的第三输出值来确定所述NOx浓度，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在比所述NOx吸储催化器更靠下游侧的NOx浓度超过规定的基准值的情况下，使所述后喷射时的燃料喷射量增大。7.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆用发动机的燃烧控制方法，其特征在于，在所述燃料过量供给燃烧控制工序中，在所述空燃比低于预先基于理论空燃比而规定的基准范围、且所述上游侧NOx浓度超过规定的基准值的情况下，使所述后喷射时的燃料喷射量降低。8.一种车辆用发...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口恭史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP