專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，特別是，涉及適合于正確地推定
包含在搭載于車輛上的內(nèi)燃機(jī)的排出的廢氣中的NOx的濃度的內(nèi)燃 機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
過去，例如，如日本特開2002- 195071號(hào)〃/i^艮所揭示的那樣，已 知具有推定包含在內(nèi)燃機(jī)的排出的廢氣中的NOx的濃度的功能的系 統(tǒng)。更具體地說，在上述專利文獻(xiàn)中，揭示了根據(jù)進(jìn)氣量、進(jìn)氣溫度、 進(jìn)氣壓力、空燃比及EGR ( Exhaust Gas Recirculation廢氣再循環(huán)) 率，推定排出的廢氣的NOx濃度的方法。
如果能夠通過運(yùn)算推定排出的廢氣的NOx濃度，則例如能夠控制 內(nèi)燃機(jī)，以便NOx濃度不超過允許值。因此，利用上述方法推定NOx 濃度對(duì)于改善內(nèi)燃機(jī)的排放特性是有用的。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2002 - 195071號(hào)7>才艮
專利文獻(xiàn)2:日本特開2000 - 345895號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，排出的廢氣的NOx濃度，對(duì)應(yīng)于氣缸內(nèi)的混合氣的燃燒狀 態(tài)，顯示出大的變化。另外，氣缸內(nèi)的混合氣的燃燒狀態(tài)，由于點(diǎn)火 時(shí)間的變化，進(jìn)而，由于爆震的發(fā)生，產(chǎn)生大的變化。并且，在上述 現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，在NOx濃度的推定中不能反映這種燃燒狀態(tài)的變 化。這說明在上述現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，對(duì)于NOx濃度的推定精度還存 在改進(jìn)的余地。
本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，其目的是提供一種通過利 用氣缸內(nèi)壓作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠以良好的精度推定排出的廢氣的NOx
濃度的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。第一個(gè)發(fā)明，為了達(dá)到上述目的，其特征在于，在內(nèi)燃機(jī)的控制
裝置中，包括
氣缸內(nèi)壓傳感器，所述氣缸內(nèi)壓傳感器檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)壓， 內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前
述氣缸內(nèi)壓，計(jì)算與在前述氣缸內(nèi)消耗的內(nèi)部能量具有相關(guān)性的內(nèi)部
能量相關(guān)值，
NOx濃度推定機(jī)構(gòu)，所述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)根據(jù)前述內(nèi)部能量 相關(guān)值，計(jì)算排出的廢氣中的NOx濃度推定值。
另外，第二個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一個(gè)發(fā)明中， 配備有進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣
量，
前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括
NOx量計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述NOx量計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前述內(nèi)部能量相關(guān) 值，計(jì)算從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx排出量，
規(guī)格化機(jī)構(gòu)，所述規(guī)格化機(jī)構(gòu)通過用前述進(jìn)氣量將前述NOx排出 量規(guī)格化，計(jì)算前述NOx濃度推定值。
另外，第三個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一或第二個(gè)發(fā)明中，
配備有進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣
量，
前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，前述進(jìn)氣量越多，所述修 正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定值修正得越低。
另外，第四個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第三個(gè)發(fā)明的任何一
項(xiàng)中，
配備有空燃比檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述空燃比檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出在氣缸內(nèi)燃 燒的混合氣的空燃比，
前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，前述空燃比越稀，所述修 正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定值修正得越高。
另外，第五個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第四個(gè)發(fā)明的任何一 項(xiàng)中，配備有殘留氣體量相關(guān)值檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述殘留氣體量相關(guān)值檢測(cè) 機(jī)構(gòu)檢測(cè)與排氣行程之后殘留在氣缸內(nèi)的殘留氣體量具有相關(guān)性的殘 留氣體量相關(guān)值，
前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，根據(jù)前述殘留氣體量相關(guān) 值推定出的前述殘留氣體量越多，所述修正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定 值修正得越低。
另外，第六個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第五個(gè)發(fā)明中， 配備有進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣
量，
推定出的前述進(jìn)氣量和前述殘留氣體量之和越多，前述修正機(jī)構(gòu) 將前述NOx濃度推定值修正得越低。
另外，第七個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第六個(gè)發(fā)明的任何一 項(xiàng)中，配備有
控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)控制內(nèi)燃機(jī)，以便使前述NOx濃度推定 值接近于NOx濃度目標(biāo)值，
NOx濃度目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)，所述NOx濃度目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)定前述NOx濃度目標(biāo)值。
另外，第八個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第七個(gè)發(fā)明的任何一 項(xiàng)中，配備有
輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)燃 機(jī)的輸出效率具有相關(guān)性的輸出效率指標(biāo)，
指標(biāo)偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述指標(biāo)偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算作為指標(biāo)偏差的 前述輸出效率指標(biāo)與輸出效率指標(biāo)目標(biāo)值之差，
濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算作為濃度偏差的 前述NOx濃度推定值與NOx濃度目標(biāo)值之差，
評(píng)價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述評(píng)價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算評(píng)價(jià)值，其中，前述 指標(biāo)偏差越大則所述評(píng)價(jià)值變得越大，并且，前述濃度偏差越大則所 述評(píng)價(jià)值變得越大，
點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)，所述點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)以使前述評(píng)價(jià)值變得
9最小的方式控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間。
另外，第九個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第八個(gè)發(fā)明中， 前述評(píng)價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)將前述指標(biāo)偏差與前述濃度偏差按各自的加
權(quán)系數(shù)的比例反映在前述評(píng)價(jià)值中，
并配備有加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)，所述加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)
的狀態(tài)使前述加權(quán)系數(shù)的比例變化。
另外，第十個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第九個(gè)發(fā)明中，配備有 催化劑，所述催化劑用于凈化排出的廢氣， 催化劑惡化判定機(jī)構(gòu)，所述催化劑惡化判定機(jī)構(gòu)判斷前述催化劑 的惡化，
前述加權(quán)系數(shù)變更4幾構(gòu)包括惡化應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)，所述惡化應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)， 在認(rèn)識(shí)到前述催化劑的惡化的情況下，加大前述濃度偏差的加權(quán)系數(shù) 的比例。
另外，第十一個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第九或第十個(gè)發(fā)明中，配 備有
催化劑，所述催化劑用于凈化排出的廢氣，
凈化剩余能力推定機(jī)構(gòu)，所述凈化剩余能力推定機(jī)構(gòu)推定前述催 化劑的NOx凈化剩余能力，
再生機(jī)構(gòu)，所述再生機(jī)構(gòu)實(shí)施用于使前述催化劑的NOx凈化剩余 能力恢復(fù)的再生處理，
可否實(shí)施判斷機(jī)構(gòu)，所述可否實(shí)施判斷機(jī)構(gòu)判斷可否實(shí)施前述再 生處理，
前述加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)包括不能再生應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)，所述不能再生應(yīng) 對(duì)機(jī)構(gòu)在前述NOx凈化剩余能力在判定值以下、并且不能實(shí)施前述再 生處理的情況下，加大前述濃度偏差的加權(quán)系數(shù)的比例。
另外，第十二個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第七個(gè)發(fā)明的任何 一項(xiàng)中，配備有
輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)燃 機(jī)的輸出效率具有相關(guān)性的輸出效率指標(biāo)，濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算作為濃度偏差的
前述NOx濃度推定值與NOx濃度目標(biāo)值之差，
指標(biāo)目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)，所述指標(biāo)目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)通過根據(jù)前述濃 度偏差修正前述輸出效率指標(biāo)的基本目標(biāo)值，設(shè)定輸出效率指標(biāo)目標(biāo) 值，
點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)，所述點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)以使前述輸出效率指 標(biāo)接近于前述輸出效率指標(biāo)目標(biāo)值的方式，控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間。
另外，第十三個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第十二個(gè)發(fā)明的任 何一項(xiàng)中，配備有
可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)能夠變更內(nèi)燃機(jī)的進(jìn) 氣門及排氣門中的至少一個(gè)的打開特性，以使氣門重疊期間變化，
控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)以使前述NOx濃度推定值接近于NOx 濃度目標(biāo)值的方式控制前述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
另外，第十四個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一個(gè)發(fā)明中，
前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)配備有MFB計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述MFB 計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前述氣缸內(nèi)壓計(jì)算MFB，所述MFB表示在膨脹行程開 始后直到特定的曲柄角為止結(jié)束的燃料的比例，
計(jì)算作為前述內(nèi)部能量相關(guān)值的所述MFB。
另外，第十五個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一個(gè)發(fā)明中，
配備有檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器，
前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)配備有
第一計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述第一計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)對(duì)氣缸內(nèi)容積和每一曲柄 角的氣缸內(nèi)壓力變化率的乘積在膨脹行程中進(jìn)行積分的結(jié)果，計(jì)算前 述內(nèi)部能量相關(guān)值，
第二計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述第二計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)膨脹行程剛開始之后的氣
容積和氣缸內(nèi)壓力的乘積之差，計(jì)算出前述內(nèi)部能量相關(guān)值，
計(jì)算方法選擇機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算方法選擇機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于判 定值以下的情況下，選擇由前述第一計(jì)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行的計(jì)算，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過前述判定值的情況下，選擇由前述第二計(jì)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行的計(jì)算。
另外，第十六個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一個(gè)發(fā)明中，配備有 NOx濃度傳感器，所述NOx濃度傳感器檢測(cè)排出的廢氣中的NOx 濃度，
異常判定機(jī)構(gòu)，在前述NOx濃度的檢測(cè)值與前述NOx濃度的推 定值之差超過判定值的情況下，所述異常判定機(jī)構(gòu)判定為前述NOx 濃度傳感器異常。
另外，第十七個(gè)發(fā)明，其特征在于，在第一至第十六個(gè)發(fā)明的任 何一項(xiàng)中，
前述內(nèi)燃機(jī)具有多個(gè)氣缸，
前述氣缸內(nèi)壓力傳感器分別配置在多個(gè)氣缸中，
前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)對(duì)于前述多個(gè)氣釭的每一個(gè)計(jì)算前 述內(nèi)部能量相關(guān)值，
前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)對(duì)于前述多個(gè)氣缸的每一個(gè)計(jì)算前述 NOx濃度推定值，
并且，所述第十七個(gè)發(fā)明配備有正確與否判定機(jī)構(gòu)，所述正確與 否判定機(jī)構(gòu)，在對(duì)于前述多個(gè)氣缸的每一個(gè)計(jì)算出來(lái)的NOx濃度推定 值的離散性收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，判斷為NOx濃度推定值的 推定結(jié)果是正確的。
根據(jù)第一個(gè)發(fā)明，可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)壓計(jì)算內(nèi)部能量相關(guān) 值。通過提高燃燒氣體的溫度，容易產(chǎn)生NOx。因此，NOx濃度對(duì)于 氣缸內(nèi)消耗的內(nèi)部能量顯示出強(qiáng)相關(guān)性。從而，根據(jù)本發(fā)明，可以高 精度地推定排出的廢氣的NOx濃度。
根據(jù)第二個(gè)發(fā)明，可以根據(jù)內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算NOx排出量。如 果燃燒氣體的量多，則NOx排出量當(dāng)然變多。根據(jù)本發(fā)明，通過利 用進(jìn)氣量將NOx排出量規(guī)格化，可以高精度地計(jì)算出NOx濃度。
根據(jù)第三個(gè)發(fā)明，可以進(jìn)氣量越多、將NOx濃度推定值修正得越 低。在進(jìn)氣量少的區(qū)域，相對(duì)于進(jìn)氣量的增加，內(nèi)部能量顯示出成比 例地增加。但是，在進(jìn)氣量多的區(qū)域，由于放熱而損失的能量等的比例變大，相對(duì)于進(jìn)氣量的增加而言的內(nèi)部能量的增加比例變得緩和。
結(jié)果，在進(jìn)氣量多的區(qū)域，相對(duì)于進(jìn)氣量而言，所產(chǎn)生的NOx量相對(duì) 地變成少量的。根據(jù)本發(fā)明，通過修正該影響，不管進(jìn)氣量的多少， 都可以正確地推定NOx濃度。
根據(jù)第四個(gè)發(fā)明，可以空燃比越稀將NOx濃度推定值修正得越 高?？杖急茸兊迷较?，即，混合氣中的氧的量變得越多，越容易產(chǎn)生 NOx。根據(jù)本發(fā)明，通過修正這種影響，可以與空燃比的高低無(wú)關(guān)地 正確推定NOx濃度。
根據(jù)第五個(gè)發(fā)明，可以在排氣行程之后殘留在氣缸內(nèi)的殘留氣體 量越多、將NOx濃度推定值修正得越低。由于在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的能量被 殘留氣體奪走，所以殘留氣體的量越多，燃燒氣體的溫度越難以上升。 因此，殘留氣體越多，NOx濃度越容易變低。根據(jù)本發(fā)明，通過修正 這種影響，可以與殘留氣體的多少無(wú)關(guān)地正確推定NOx濃度。
根據(jù)第六個(gè)發(fā)明，可以進(jìn)氣量和殘留氣體量之和越多、將NOx 濃度推定值修正得越低。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以將進(jìn)氣量的影響和 殘留氣體的影響兩者恰當(dāng)?shù)胤从吃贜Ox濃度中。
根據(jù)第七個(gè)發(fā)明，可以按照使NOx濃度推定值接近于NOx濃度 目標(biāo)值的方式控制內(nèi)燃機(jī)。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)，變更NOx濃度目標(biāo)值。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以既恰當(dāng)?shù)乜?制NOx濃度，又以高的自由度應(yīng)對(duì)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的要求。
根據(jù)第八個(gè)發(fā)明，可以計(jì)算出輸出效率指標(biāo)與其目標(biāo)值之差(指 標(biāo)偏差)越大、并且NOx濃度推定值與其目標(biāo)值之差(濃度偏差)越 大則變得越大的評(píng)價(jià)值。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可以控制點(diǎn)火時(shí)間，以 便其評(píng)價(jià)值變成最小。輸出效率和NOx濃度推定值越都接近于目標(biāo) 值，評(píng)價(jià)值越變成小的值。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠以將輸出效率和 NOx濃度兩者最佳化的狀態(tài)使內(nèi)燃機(jī)動(dòng)作。
根據(jù)第九個(gè)發(fā)明，能夠?qū)⒈硎九c輸出效率的目標(biāo)的偏離的指標(biāo)偏 差和NOx濃度的前述濃度偏差按各自的加權(quán)系數(shù)的比例反映在評(píng)價(jià) 值中。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可以使各自的加權(quán)系數(shù)的比例變化。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以使內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)從重視輸出效率的狀態(tài)變化到重視
NOx濃度的狀態(tài)。
根據(jù)第十個(gè)發(fā)明，可以在認(rèn)識(shí)到催化劑惡化的情況下，設(shè)定為重 視NOx濃度。根據(jù)這種設(shè)定，即使在催化劑惡化的情況下，也可以充 分抑制NOx的排出量。
根據(jù)第十一個(gè)發(fā)明，可以通過再生處理使催化劑的NOx凈化力恢 復(fù)。但是，在不能實(shí)施再生處理的情況下，不能謀求這種恢復(fù)。根據(jù) 本發(fā)明，在這種狀況下，可以設(shè)定成重視NOx濃度。根據(jù)這種設(shè)定， 因?yàn)榇呋瘎?yīng)當(dāng)凈化的NOx的量減少，所以，直到能夠?qū)嵤┰偕幚?為止，可以充分抑制排出的NOx量。
根據(jù)第十二個(gè)發(fā)明，可以根據(jù)NOx濃度推定值與其目標(biāo)值之差 (濃度偏差)修正輸出效率指標(biāo)的基本目標(biāo)值。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明， 可以控制點(diǎn)火時(shí)間，以便使內(nèi)燃機(jī)的輸出效率指標(biāo)接近于修正后的輸 出效率指標(biāo)目標(biāo)值。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠以使輸出效率和NOx 濃度兩者最佳化的狀態(tài)使內(nèi)燃機(jī)動(dòng)作。
根據(jù)第十三個(gè)發(fā)明，通過使可動(dòng)氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使氣門重疊 期間變化，結(jié)果，可以使氣缸內(nèi)的殘留氣體量變化。殘留氣體量給予 NOx濃度影響。在本發(fā)明中，利用這種性質(zhì)，可以控制可變氣門正時(shí) 機(jī)構(gòu)，以便NOx濃度推定值接近于其目標(biāo)值。因此，根據(jù)本發(fā)明，可 以不會(huì)影響點(diǎn)火時(shí)間，而使NOx濃度推定值接近于其目標(biāo)值。
根據(jù)第十四個(gè)發(fā)明，作為內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算出MFB,可以根據(jù) 該MFB計(jì)算出NOx濃度推定值。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以簡(jiǎn)單地求 出NOx濃度推定值。
根據(jù)第十五個(gè)發(fā)明，可以利用伴有積分運(yùn)算的第一計(jì)算方法和運(yùn) 算負(fù)荷低的第二計(jì)算方法計(jì)算內(nèi)部能量相關(guān)值。另外，根據(jù)本發(fā)明， 運(yùn)算負(fù)荷高的第 一計(jì)算方法只在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低的區(qū)域中使用，在發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速高的區(qū)域中使用第二計(jì)算方法。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以在低 轉(zhuǎn)速區(qū)域中高精度地計(jì)算NOx濃度推定，并且，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域中防止 產(chǎn)生過剩的運(yùn)算負(fù)荷。根據(jù)第十六個(gè)發(fā)明，通過判斷NOx濃度的檢測(cè)值是否較大地偏離 NOx濃度推定值，可以正確地進(jìn)行NOx濃度傳感器的異常判定。
根據(jù)第十七個(gè)發(fā)明，通過比較對(duì)于多個(gè)氣缸的每一個(gè)算出的NOx 濃度推定值，可以判斷NOx濃度推定值是否正確。


圖l是用于說明本發(fā)明的實(shí)施形式1的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖示。 圖2是表示內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷率KL與NOx排出量的實(shí)測(cè)值的關(guān)系的 圖示。
圖3是用于說明用于使在負(fù)荷率KL大的區(qū)域中NOx排出量的增 加率變得緩和的傾向反映到NOx濃度推定值[NOx中的修正系數(shù)f (kl)的一個(gè)例子的圖示。
圖4是在0《KL《100的范圍內(nèi)表示Y-KL的關(guān)系和Y=KL*f (KL)的關(guān)系的圖示。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施形式1的系統(tǒng)計(jì)算出來(lái)的NOx濃度推定 值[NOx與排出的廢氣中的NOx濃度的實(shí)測(cè)值的相關(guān)性的圖示。
圖6是表示伴隨著VVT的動(dòng)作的殘留氣體量的變化對(duì)于由式(4 ) 給出的NOx濃度推定值[NOx的影響的結(jié)果。
圖7是用于說明進(jìn)氣門的提前角量與進(jìn)氣管壓力Pm的關(guān)系的圖
示o
圖8是表示根據(jù)式(6 )計(jì)算出的NOx濃度推定值[NOx和NOx 濃度的實(shí)測(cè)值的相關(guān)性的圖示。
圖9是在本發(fā)明的實(shí)施形式4中用于說明ECU實(shí)施的控制的內(nèi) 容的框圖。
圖10是在本發(fā)明的實(shí)施形式4中ECU實(shí)施的程序的流程圖。 圖11是在本發(fā)明的實(shí)施形式5中用于說明ECU實(shí)施的控制的內(nèi) 容的框圖。
圖12是用于說明內(nèi)燃機(jī)的排出的廢氣中的NOx濃度與負(fù)荷率KL 的關(guān)系的圖示。
圖13是在本發(fā)明的實(shí)施形式7中用于說明ECU實(shí)施的控制的內(nèi)容的框圖。
圖14是在本發(fā)明的實(shí)施形式8中用于說明ECU實(shí)施的控制的內(nèi) 容的框圖。
圖15是在本發(fā)明的實(shí)施形式9中用于說明ECU實(shí)施的控制的內(nèi) 容的框圖。
圖16是以MFB斜TDC8作為參數(shù)表示JV.dP與曲柄角e的關(guān)系的圖
示, 系,
圖17表示從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx濃度的實(shí)測(cè)值與MFB(gATDcs的關(guān)
圖18表示NOx濃度的實(shí)測(cè)值與(JV'dP) /KL的關(guān)系。
圖19是表示(JV.dP) Ac與MFB(^ATDC8的相關(guān)性的圖示。
圖20表示將ei作為點(diǎn)火曲柄角、并且將02作為燃燒結(jié)束曲柄角進(jìn)
行式(13)的運(yùn)算的結(jié)果和NOx濃度的實(shí)測(cè)值的關(guān)系。
圖21表示將e,及02改變成(14)中的設(shè)定，進(jìn)行式(13)的運(yùn)算
的結(jié)果。
圖22是表示MFB@ATDC8與CApmax的關(guān)系的圖示。
圖23是在本發(fā)明的實(shí)施形式12中ECU實(shí)施的程序的流程圖。
圖24是用于說明本發(fā)明的實(shí)施形式13的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖25是在本發(fā)明的實(shí)施形式13中ECU實(shí)施的程序的流程圖。
符號(hào)說明
10 內(nèi)燃才幾
18 進(jìn)氣門
22 排氣門
20 進(jìn)氣側(cè)VVT
26 空氣流量計(jì)
34 氣缸內(nèi)壓傳感器
36 曲軸角傳感器
50 ECU(電子控制單元)
90 NOx傳感器
16ve 氣缸內(nèi)容積
pe 氣缸內(nèi)壓力
KL 負(fù)荷率 Pm 進(jìn)氣管壓力 SA點(diǎn)火提前角值 t燃料噴射時(shí)間 NE 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 Ga 進(jìn)氣量
CApmax 最大氣缸內(nèi)壓曲柄角具體實(shí)施方式
實(shí)施形式1,實(shí)施形式1的結(jié)構(gòu)
圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施形式1的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖示。本實(shí) 施形式的系統(tǒng)配備有內(nèi)燃機(jī)10。內(nèi)燃機(jī)10是配備有多個(gè)氣缸的多缸 式的內(nèi)燃機(jī)。在圖1中以這些氣缸中的一個(gè)作為代表例來(lái)表示。
在內(nèi)燃機(jī)10的各個(gè)氣缸中，進(jìn)氣通路12和排氣通路14連通。在 氣缸內(nèi)16與進(jìn)氣通路12的交界處設(shè)置進(jìn)氣門18。進(jìn)氣門18由可變 氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)(VVT) 20驅(qū)動(dòng)?？勺儦忾T正時(shí)才幾構(gòu)20可以4吏進(jìn)氣門 18的開閥定時(shí)變化。在氣缸內(nèi)16與排氣通路14的交界處配置排氣門 22。排氣門22被與VVT20具有同樣功能的VVT24驅(qū)動(dòng)。
在進(jìn)氣通路12中組裝有用于檢測(cè)進(jìn)氣量Ga的空氣流量計(jì)26。在 空氣流量計(jì)26的下游配置有節(jié)氣門28。另外，在通向各個(gè)氣缸的進(jìn) 氣口處配置有燃料噴射閥30。進(jìn)而，在各個(gè)氣缸中組裝有火花塞32 和氣缸內(nèi)壓傳感器34。
內(nèi)燃機(jī)10配備有用于檢測(cè)曲柄角的曲柄角傳感器36。在內(nèi)燃機(jī) 10的氣缸組中組裝有用于檢測(cè)冷卻水溫度THW的水溫傳感器38。排 氣通路14配備有用于檢測(cè)排氣空燃比的空燃比傳感器40。在空燃比 傳感器40的下游側(cè)配置有用于凈化排出的氣體的催化劑42。
本實(shí)施形式的系統(tǒng)配備有ECU (電子控制單元)50。上述各種傳感器及促動(dòng)器連接到ECU50上。ECU50可以根據(jù)從這些傳感器發(fā)出 的信號(hào)恰當(dāng)?shù)乜刂苾?nèi)燃機(jī)10的狀態(tài)。 [實(shí)施形式1的特征l
本實(shí)施形式的系統(tǒng)具有根據(jù)氣缸內(nèi)壓傳感器34的輸出P計(jì)算出 排出的廢氣中的NOx濃度推定值NOx的功能。下面，對(duì)于本實(shí)施形 式的系統(tǒng)計(jì)算NOx濃度推定值[NOx的方法進(jìn)行說明。
在內(nèi)燃機(jī)10的氣缸內(nèi)產(chǎn)生的能量，主要轉(zhuǎn)化成變換成輸出轉(zhuǎn)矩的 做功能量Qw和在氣缸內(nèi)消耗的內(nèi)部能量Qi (使氣缸內(nèi)氣體升溫的能 量)。排出的廢氣中的NOx在膨脹行程中通過氣缸內(nèi)氣體過熱而產(chǎn)生。 因此，NOx的產(chǎn)生量與在氣缸內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)部能量具有相關(guān)性。
伴隨著混合氣的燃燒生成的內(nèi)部能量可以由下式求出。其中，Ve、 Pe分別表示在曲柄角e中的氣缸內(nèi)容積V及氣缸內(nèi)壓力P。另外，下式
中的積分期間從點(diǎn)火曲柄角e,到燃燒結(jié)束曲柄角02。
Qi—Ve. (dPe/de) d0 …(1)
作為原則，將內(nèi)燃機(jī)IO中的空燃比控制在理論空燃比。在這種前 提下，混合氣的勢(shì)能與進(jìn)氣量Ga (負(fù)荷率KL)成比例。從而，氣缸 內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)部能量的值以及氣缸內(nèi)產(chǎn)生的NOx的量也與進(jìn)氣量Ga (負(fù)荷率KL)成比例。從而，排出的廢氣的NOx濃度推定值[NOx， 表示相對(duì)于將利用上述式(1)獲得的內(nèi)部能量用KL規(guī)格化的值的相 關(guān)性。下式表示其關(guān)系。其中，下式的cc是比例系數(shù)。
NO x=aQi/KL
=cc'{〖Ve' ( dPe/de ) d0}/KL ... ( 2 )
圖2是表示內(nèi)燃機(jī)10的負(fù)荷率KL與NOx排出量的實(shí)測(cè)值的關(guān) 系的圖示。在上述(l)式中，內(nèi)部能量Qi以與負(fù)荷率KL成比例為 前提。但是，當(dāng)負(fù)荷率KL變大、氣缸內(nèi)產(chǎn)生的能量變多時(shí)，通過壁 面放出的能量損失等的比例變大，相對(duì)負(fù)荷率KL的增加，內(nèi)部能量 的增加率變得緩和。圖2所示的結(jié)果就是反映這種現(xiàn)象的，表示直到 負(fù)荷率達(dá)到40為止，NOx排出量都大致與KL成比例，在負(fù)荷率KL 超過40的區(qū)域中，隨著負(fù)荷率KL變大，NOx排出量的增加率變得緩和。
圖3是用于說明用于將在負(fù)荷率KL大的區(qū)域中NOx排出量的增 加率變得緩和的傾向反映在NOx濃度推定值[NOx中的修正系數(shù)f (kl)的一個(gè)例子的圖示。圖3所示的修正系數(shù)f (KL)，在KL為40 以下的區(qū)域，保持在基準(zhǔn)值1.0，在KL超過40的區(qū)域，相對(duì)于KL 的增加成比例地減少。該f (KL)可以用以下的/>式表示。<formula>formula see original document page 19</formula>
圖4是在OSKLSIOO的范圍內(nèi)表示Y = KL的關(guān)系和Y=KL*f (KL)的關(guān)系的圖示。如圖4所示，Y = KL*f (KL)的曲線，成為 與圖2所示的NOx排出量的實(shí)測(cè)值與負(fù)荷率KL的關(guān)系類似的曲線。 這樣，上述修正系數(shù)f(KL)，通過與表示相對(duì)于KL成比例的增加的 變數(shù)相乘，可以使該變數(shù)的變化近似于實(shí)際的NOx排出量的變化(圖 2所示的變化)。從而，如果將f (KL)乘以上述式(1)的結(jié)果(Qi) 的話，則可以高精度地推定出在負(fù)荷率KL下實(shí)際上產(chǎn)生的內(nèi)部能量。 另外，如果將f (KL)乘以上述式(2)的結(jié)果([NOx)的話，則可 以高精度地推定在負(fù)荷率KL下的實(shí)際上的NOx濃度。
下面所示的運(yùn)算式，是將上述式(2)的積分項(xiàng)與ECU50所進(jìn)行 的處理(離散值的累計(jì))相一致地置換成Z的項(xiàng)，并且，將比例系數(shù)ot 置換成上述式(3)的修正系數(shù)f (KL)的公式。<formula>formula see original document page 19</formula>本實(shí)施形式的系統(tǒng)，在內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，根據(jù)上述式(4) 計(jì)算出NOx濃度推定值。具體地說，ECU50對(duì)于每一個(gè)膨脹行程， 先于該行程根據(jù)吸入的進(jìn)氣量Ga計(jì)算出負(fù)荷率KL。另外，ECU50 在膨脹行程中對(duì)于每個(gè)規(guī)定的曲柄角Ae檢測(cè)出氣缸內(nèi)容積Ve及氣缸 內(nèi)壓力Pe。 ECU5O按照與曲柄角0的關(guān)系存儲(chǔ)決定各個(gè)氣缸的缸內(nèi)容 積Ve的映像(map)。這里，根據(jù)該映像，基于曲柄角傳感器36的輸出值，計(jì)算出氣缸內(nèi)容積Ve。對(duì)于氣缸內(nèi)壓力Pe，基于氣缸內(nèi)壓力傳 感器34的輸出進(jìn)行檢測(cè)。
ECU5O從點(diǎn)火曲柄角0i直到燃燒結(jié)束曲柄角e2，對(duì)于每一個(gè)規(guī)定
的曲柄角Ae，進(jìn)行z(Ve. (dpe/de) Ae)的累計(jì)。通過對(duì)于作為其結(jié)果
獲得的累計(jì)值進(jìn)行基于負(fù)荷率KL的規(guī)格化和利用修正系數(shù)f ( KL ) 進(jìn)行的修正，利用上述式(4)計(jì)算出NOx濃度推定值[NOx。
在上述(4)式的推定中，作為NOx濃度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用氣缸 內(nèi)壓P。根據(jù)這種推定的方法，在由點(diǎn)火時(shí)間的變動(dòng)或爆震的發(fā)生引 起氣缸內(nèi)的混合氣的燃燒狀態(tài)變化的情況下，可以將該變化反映在 NOx濃度推定值[NOx中。因此，根據(jù)上述推定方法，與內(nèi)燃機(jī)10的 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化無(wú)關(guān)，總是能夠?qū)崿F(xiàn)以高精度推定NOx濃度的功能。
圖5是表示本實(shí)施形式的系統(tǒng)計(jì)算出的NOx濃度推定值[NOxJ與 內(nèi)燃機(jī)10的排出的廢氣中的NOx濃度的實(shí)測(cè)值的相關(guān)性的圖示。圖 5所示的各個(gè)點(diǎn)是對(duì)于在不同的條件下獲得的NOx濃度推定值[NOx
與NOx濃度的實(shí)測(cè)值的組合繪制的。這里，所謂"不同的條件"指的是 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE及負(fù)荷率KL不同。其中，將混合氣的空燃比控制在 理論空燃比。
圖5所示的結(jié)果表明，利用上述式(4)計(jì)算出來(lái)的NOx濃度推 定值NOx，在所有的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，相對(duì)于NOx濃度的實(shí)測(cè)值顯示出 極高的相關(guān)性。這樣，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，在所有的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下， 可以計(jì)算出與NOx濃度的實(shí)測(cè)值高精度一致的NOx濃度推定值 [NOx。
不過，在上述實(shí)施形式1中，ECU50通過進(jìn)行式(4)中的 Z{Ve* ( dPe/d0 ) A9)的累計(jì)處理，實(shí)現(xiàn)前述第一個(gè)發(fā)明中的"內(nèi)部能量 相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)"。另外，通過ECU50對(duì)于該結(jié)果實(shí)施利用KL進(jìn)行 的規(guī)格化和利用f(KL)進(jìn)行的修正，實(shí)現(xiàn)前述第一個(gè)發(fā)明中的"NOx 濃度推定機(jī)構(gòu)"。
另外，在上述實(shí)施形式l中，空氣流量計(jì)26相當(dāng)于前述第二或第 三個(gè)發(fā)明中的"進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而，ECU50通過進(jìn)行式(4)中的Z(Ve. (dPe/de) Ae)的累計(jì)處理，實(shí)現(xiàn)前述第二個(gè)發(fā)明中的"NOx 量計(jì)算機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而，ECU50通過對(duì)該累計(jì)處理結(jié)果實(shí)施由KL進(jìn)行 的規(guī)格化，實(shí)現(xiàn)前述第二發(fā)明中的"規(guī)格化機(jī)構(gòu)"，通過對(duì)該累計(jì)處理 結(jié)果實(shí)施由f( KL )進(jìn)行的修正，實(shí)現(xiàn)前述第三個(gè)發(fā)明中的"修正機(jī)構(gòu)"。 實(shí)施形式2.
其次，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式2進(jìn)行說明。本實(shí)施形式的系統(tǒng)，可 以通過在圖l所示的結(jié)構(gòu)中，使ECU50根據(jù)后面描述的式(5)計(jì)算 出NOx濃度推定值[NOxI來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在上述實(shí)施形式1中，以內(nèi)燃機(jī)10在將空燃比控制在理論空燃比 的狀態(tài)下動(dòng)作作為前提。但是，在內(nèi)燃機(jī)10中，有時(shí)要求燃料的增量 修正或減量修正。并且，內(nèi)燃機(jī)10的空燃比，通過實(shí)施對(duì)應(yīng)于這些要 求的燃料控制，必然地變成脫離理論空燃比的值。
存在于混合氣中的氧的量越多，即，空燃比越稀，越容易產(chǎn)生排 出的廢氣中的NOx。因此，在空燃比脫離理論空燃比的區(qū)域，為了正 確地推定NOx濃度，有必要使空燃比的影響反映在NOx濃度推定值 [NOx中。
下面所示的運(yùn)算式(5)是用于應(yīng)對(duì)上述要求的公式。具體地說， 式(5)是在上述式(4)的右邊乘以空燃比修正系數(shù)入的公式。其中， 空燃比修正系數(shù)人為排氣空燃比A/F的實(shí)測(cè)值與理論空燃比(這里為 "14.5")之》匕(入=(A/F) /14.5)。修正得小的話，就足夠了。 從而，在判斷殘留氣體量的情況下，例如，通過將殘留氣體量反映在 式(5)的右邊分母中，也可以實(shí)現(xiàn)上述功能。
另外，在上述實(shí)施形式3中，殘留氣體量變化的原因被限定在氣 門重疊度的變化，但是，其原因并不局限于此。例如，在配備有使排 出的廢氣回流到進(jìn)氣系統(tǒng)中的EGR機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)中，有時(shí)，殘留氣 體量根據(jù)其EGR機(jī)構(gòu)的狀態(tài)而變化。根據(jù)本實(shí)施形式的方法，殘留 氣體量的變化與由何種原因產(chǎn)生的無(wú)關(guān)，總是能夠?qū)⑵溆绊懜呔鹊?反映在NOx濃度推定值[NOx中。
另外，在上述實(shí)施形式3中，利用進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)氣管壓 力Pm,但是，其檢測(cè)方法并不局限于此。例如，也可以基于利用空 氣流量計(jì)26檢測(cè)的進(jìn)氣量Ga或利用曲柄角傳感器36檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速NE等，利用公知的方法推定進(jìn)氣管壓力Pm。
另外，在上述實(shí)施形式3中，進(jìn)氣壓力傳感器相當(dāng)于前述第五個(gè) 發(fā)明中的"殘留氣體量相關(guān)值檢測(cè)機(jī)構(gòu)"。另外，ECU50，通過進(jìn)行式 (6 )中的修正系數(shù)f ( Pm )的累計(jì)處理，實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)發(fā)明中的"修 正機(jī)構(gòu)"。
另外，在上述實(shí)施形式3中，空氣流量計(jì)26相當(dāng)于前述第六個(gè)發(fā) 明中的進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)。另外，通過使ECU50計(jì)算出殘留氣體量， 可以實(shí)現(xiàn)前述第五個(gè)發(fā)明中的"殘留氣體量相關(guān)值檢測(cè)機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而， 通過在ECU50中設(shè)定殘留氣體量變得越多越成為大的值、并且負(fù)荷 率KL越大越成為大的值的參數(shù)，將Pm置換成該參數(shù)，實(shí)行式(6) 的運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)前述第六個(gè)發(fā)明中的"修正機(jī)構(gòu)"。
實(shí)施形式4.和目標(biāo)值a 之差，相當(dāng)于前述第十二個(gè)發(fā)明中的"濃度偏差"，同時(shí)，NOx抑制部 62相當(dāng)于前述第十二個(gè)發(fā)明中的"濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而，在本實(shí) 施形式中，第一減法部64相當(dāng)于前述第十二個(gè)發(fā)明中的"指標(biāo)目標(biāo)值 設(shè)定機(jī)構(gòu)"，PI控制部70和加法部72相當(dāng)于前述第十二個(gè)發(fā)明中的 "點(diǎn)火時(shí)間控制才幾構(gòu)"。 實(shí)施形式6.
其次，參照?qǐng)D12對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施形式6進(jìn)行說明。通過在實(shí)施 形式4或5的系統(tǒng)中，利用后面所述的方法設(shè)定NOx濃度推定值[NOx
的目標(biāo)值a，可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施形式的系統(tǒng)。
圖12是用于說明內(nèi)燃機(jī)10的排出廢氣中的NOx濃度和負(fù)荷率 KL的關(guān)系的圖示。在圖12中，虛線所示的數(shù)據(jù)表示以規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)模 式(10模式、15模式、LA4模式)使確認(rèn)滿足目前的排出廢氣的規(guī) 則的批量生產(chǎn)型的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)作的情況下的結(jié)果。另外，圖12中用0表 示的數(shù)據(jù)，是使上述批量生產(chǎn)型的內(nèi)燃機(jī)以一定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(NE -1500rpm、 2000rpm、 3000rpm)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下的結(jié)果。
圖12所示的結(jié)果顯示，從批量生產(chǎn)型的內(nèi)燃機(jī)排出的排出的廢氣 中的NOx濃度，在負(fù)荷率KL小的區(qū)域，成為大致與負(fù)荷率KL成比 例值，在負(fù)荷率KL超過一定值(在本實(shí)施形式中為40% )的區(qū)域， 收斂于上限值。圖12中用實(shí)線表示的折線，表示與這種傾向相一致地 設(shè)定的目標(biāo)值a。在本實(shí)施形式中，ECU50存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于上述折線的 函數(shù)(具體地說，在KL小的區(qū)域中的比例常數(shù)、和彎曲點(diǎn)的KL值)，根據(jù)該函數(shù)，設(shè)定目標(biāo)值a。
如上所述，根據(jù)實(shí)施形式4或5的系統(tǒng)，在內(nèi)燃機(jī)10中，以獲得良好的燃燒效率、并且NOx濃度推定值[NOx接近于目標(biāo)值a的方式控制點(diǎn)火提前角值SA。因此，如果將目標(biāo)值a設(shè)定成屬于圖12中的實(shí)線的值的話，則既可實(shí)現(xiàn)燃燒效率的最佳化，又將實(shí)際的NOx濃度抑制到接近于目標(biāo)值a的值。在這種情況下，內(nèi)燃機(jī)10的廢氣排放特性與目前的批量生產(chǎn)型的內(nèi)燃機(jī)的水平同等。
由于以上的原因，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的合適的作業(yè)，也可以賦予內(nèi)燃機(jī)10適合市場(chǎng)要求的排放特性和優(yōu)異的輸出特性。因此，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，可以減少內(nèi)燃機(jī)10的開發(fā)工時(shí)。進(jìn)而，根據(jù)上述處理，設(shè)定目標(biāo)值a的設(shè)定所必要的信息(折線的函數(shù))很少。因此，無(wú)需很大的存儲(chǔ)容量就可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施形式的系統(tǒng)。
另外，在上述實(shí)施形式6中，ECU50通過利用實(shí)施形式4或5的方法控制點(diǎn)火提前角值SA,實(shí)現(xiàn)前述第七個(gè)發(fā)明中的"控制機(jī)構(gòu)"。另外，這里，ECU50,通過根據(jù)圖12所示的實(shí)線的關(guān)系設(shè)定目標(biāo)值a，實(shí)現(xiàn)前述第七個(gè)發(fā)明中的"NOx濃度目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)，，。
實(shí)施形式7.
其次，參照?qǐng)D13說明本發(fā)明的實(shí)施形式7。通過在實(shí)施形式4的系統(tǒng)中，使ECU50進(jìn)一步實(shí)施催化劑42的惡化判斷處理和后面描述的圖13所示的程序，可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施形式的系統(tǒng)。
隨著時(shí)間的進(jìn)展，催化劑42會(huì)產(chǎn)生惡化。從防止NOx向大氣中排放的角度講，催化劑42的惡化越發(fā)展，越有必要減少?gòu)膬?nèi)燃機(jī)10中排出的NOx的量。如上所述，實(shí)施形式4的系統(tǒng)，可以利用加權(quán)系數(shù)A,改變輸出特性和排放特性的重要程度(參照上述(10)式)。
更具體地說，在該系統(tǒng)中，通過減小加權(quán)系數(shù)A,可以提高排放特性的重要程度，減少?gòu)膬?nèi)燃機(jī)10中排出的NOx的量。因此，在本實(shí)施形式中，在催化劑42具有充分的凈化能力的期間，使加權(quán)系數(shù)A為大的值，重視輸出特性，在確認(rèn)催化劑42惡化的情況下，減小加權(quán)系數(shù)A,實(shí)現(xiàn)重視排放特性的狀態(tài)。
33圖13是為了實(shí)現(xiàn)上述功能，ECU50實(shí)施的程序的流程圖。圖13所示的程序，首先，利用公知的方法進(jìn)行催化劑42的惡化的判斷(步驟120)。結(jié)果，在未看出催化劑42惡化的情況下，原樣結(jié)束當(dāng)前的周期。
通過初始化處理，將加權(quán)系數(shù)A設(shè)定成考慮到輸出特性和排放特性的平衡的最佳值。在上述步驟120中，在認(rèn)識(shí)到催化劑42惡化的情況下，加權(quán)系數(shù)A維持被初始化的值不變，因而，以保持上述平衡的方式控制內(nèi)燃機(jī)10的狀態(tài)。
在上述步驟120中，在判定為催化劑42惡化的情況下，進(jìn)行向低NOx模式的切換(步驟122)。具體地說，將加權(quán)系數(shù)A改變成僅規(guī)定值的較小值。根據(jù)上述式(IO)，變得重要的是加權(quán)系數(shù)A越小，評(píng)價(jià)值J越小，使[NOxJ接近于目標(biāo)值a。因此，當(dāng)實(shí)施上述處理時(shí)，之后，內(nèi)燃機(jī)10變成在重視排放特性的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，減少?gòu)膬?nèi)燃機(jī)IO排出的NOx的量。
如上面說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，在催化劑42惡化的情況下，通過提高NOx的控制精度，可以減少催化劑42應(yīng)當(dāng)處理的NOx量。因此，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，與催化劑42的惡化無(wú)關(guān)，可以充分抑制NOx向大氣中的排放。
并且，在上述實(shí)施形式7中，在催化劑42惡化時(shí)，在實(shí)施形式4的系統(tǒng)中實(shí)施切換成低NOx模式的處理，但是，該組合并不局限于此。即，在催化劑42惡化時(shí)切換成低NOx模式的處理，也可以是和實(shí)施形式5的系統(tǒng)組合。在實(shí)施形式5的系統(tǒng)中，NOx控制部62通過KNOx-y.ANOx算出NOx修正系數(shù)KNOx。在這種情況下，通過將系數(shù)y變更成大的值，提高減小ANOx( [NOx I與目標(biāo)值a之差)的重要程度，可以減少NOx的排出量。
另外，在上述實(shí)施形式7中，ECU50通過實(shí)施步驟120的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十個(gè)發(fā)明中的"催化劑惡化判斷機(jī)構(gòu)"。另夕卜，這里，ECU50通過實(shí)施步驟122的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十個(gè)發(fā)明中的"惡化應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)"。
實(shí)施形式8.其次，參照?qǐng)D14說明本發(fā)明的實(shí)施形式8。本實(shí)施形式的系統(tǒng)，可以通過在實(shí)施形式4的系統(tǒng)中將催化劑42作為NOx吸留催化劑，并且使ECU50實(shí)施后面所述的圖14所示的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
NOx吸留催化劑可以在吸留容量的范圍內(nèi)吸留包含在排出的廢氣中的NOx。另外，NOx吸留催化劑的NOx吸留能力可以通過使排氣空燃比暫時(shí)變濃、即實(shí)施所謂的加濃脈沖(rich spike )控制獲得再生。從而，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，每當(dāng)吸留在催化劑42內(nèi)的NOx量接近于規(guī)定的吸留容量時(shí)，通過進(jìn)行加濃脈沖控制，能夠持續(xù)地防止NOx向大氣的排放。
并且，由于加濃脈沖控制伴隨著內(nèi)燃機(jī)10的轉(zhuǎn)矩變化，所以，優(yōu)選地，在加速時(shí)或切斷燃油時(shí)等不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變化的情況下，不實(shí)施加濃脈沖控制。但是，由于在催化劑42的NOx吸留量達(dá)到上限值附近的階段，要求加濃脈沖控制，所以，當(dāng)在發(fā)生這種要求的情況下禁止實(shí)施加濃脈沖控制時(shí)，催化劑42不能完全吸留NOx,會(huì)發(fā)生NOx排放到大氣中的問題。因此，在本實(shí)施形式中，在這種情況下，使加權(quán)系數(shù)A為小的值，抑制從內(nèi)燃機(jī)10排出的NOx量。
圖14是為了實(shí)現(xiàn)上述功能在本實(shí)施形式中ECU50實(shí)施的程序的流程圖。在圖14所示的程序中，首先，判斷催化劑42的NOx是否接近于飽和(步驟130)。 ECU50根據(jù)排氣空燃比A/F和進(jìn)氣量Ga，利用公知的方法計(jì)算出從內(nèi)燃機(jī)10排出的NOx量，即，流入催化劑42的NOx量。另外，ECU50對(duì)該NOx量進(jìn)行累計(jì)，計(jì)算出催化劑42內(nèi)的NOx吸留量。在本步驟130中，具體地說，在該NOx吸留量達(dá)到飽和判定值(比催化劑42的NOx吸留量稍小的值)的情況下，判斷為接近于NOx飽和。
通過上述處理，在判斷為催化劑42的NOx未接近飽和的情況下，原樣結(jié)束該次的處理周期。另一方面，在判斷為催化劑42的NOx接近于飽和的情況下，接著，判斷可否實(shí)施加濃脈沖控制(步驟132)。ECU50存儲(chǔ)有應(yīng)當(dāng)禁止實(shí)施加濃脈沖控制的條件(加速時(shí)等)。這里，具體地說，判斷內(nèi)燃機(jī)10的狀態(tài)是否滿足該禁止條件。通過上述處理，在判斷為能夠?qū)嵤┘訚饷}沖控制的情況下，原樣結(jié)束該次的處理周期。在這種情況下，利用另外的程序?qū)嵤┘訚饷}沖
控制，結(jié)果，恢復(fù)催化劑42的NOx吸留能力。
另一方面，在上述步驟132中，在判斷為不能實(shí)施加濃脈沖控制的情況下，進(jìn)行向低NOx模式的切換(步驟134)。具體地說，將加權(quán)系數(shù)A變更為僅規(guī)定值那樣小的值，提高使[NOx]與目標(biāo)值a相一致的重要程度(參照上述式(10))。結(jié)果，從內(nèi)燃機(jī)10排出的NOx量減少，延長(zhǎng)催化劑42達(dá)到NOx飽和的時(shí)間。應(yīng)當(dāng)禁止實(shí)施加濃脈沖控制的狀態(tài)，通常，在短時(shí)間內(nèi)結(jié)束。因此，通過上述處理，實(shí)質(zhì)上可以防止由于禁止實(shí)施加濃脈沖控制而引起的NOx向大氣排放。
如上面說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，即使在加速時(shí)等特定的情況下禁止實(shí)施加濃脈沖控制，也可以避免由于這種禁止實(shí)施加濃脈沖控制而引起的NOx向大氣中的排放。因此，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，在不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的狀態(tài)下，既禁止實(shí)施加濃脈沖控制，
制;最低限度) "、、、.、、 、 、
并且，在上述實(shí)施形式8中，在不能實(shí)施加濃脈沖控制的情況下，在實(shí)施形式4的系統(tǒng)中實(shí)施使內(nèi)燃機(jī)10處于低NOx模式的處理，但是，該組合并不局限于此。即，在上述狀態(tài)下進(jìn)行向低NOx模式的切換的處理，也可以組合到實(shí)施形式5的系統(tǒng)中(也可以將系數(shù)Y變更到大的值，實(shí)現(xiàn)低NOx模式)。
另外，在上述實(shí)施形式8中，通過ECU50實(shí)施步驟130的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十一個(gè)發(fā)明中的"凈化剩余能力推定機(jī)構(gòu)"。另外，通過ECU50實(shí)施加濃脈沖控制，實(shí)現(xiàn)前述第H"—個(gè)發(fā)明中的"再生機(jī)構(gòu)"。另外，通過ECU50實(shí)施步驟132的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十一個(gè)發(fā)明中的"可否實(shí)施判斷機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而，通過ECU50實(shí)施步驟134的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十一個(gè)發(fā)明中的"不能再生應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)"。
實(shí)施形式9.
其次，參照?qǐng)D15說明本發(fā)明的實(shí)施形式9。本實(shí)施形式的系統(tǒng)，通過在上述實(shí)施形式1至3中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)中，利用后面所述的方法控制進(jìn)氣側(cè)的VVT20來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖15是用于說明在本實(shí)施形式中ECU50實(shí)施的控制內(nèi)容的框圖。圖15所示的結(jié)構(gòu)要素，均通過ECU50實(shí)施存儲(chǔ)在其內(nèi)部的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如圖15所示，在本實(shí)施形式中，在ECU50的內(nèi)部，形成NOx抑制部82。 NOx抑制部82和上述實(shí)施形式5 (參照?qǐng)D11)中的NOx抑制部62—樣，計(jì)算出與NOx濃度推定值[NOx和目標(biāo)值a之差相對(duì)應(yīng)的NOx修正值KNOx ( ( [NOx-a ))。
將NOx修正值KNOx提供給加法部84。另外，從NOx目標(biāo)值指令部86將Nox的目標(biāo)值a提供給加法部84。 NOx目標(biāo)值指令部86根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，計(jì)算出上述目標(biāo)值a。加法部84將把NOx修正值KNOx加到目標(biāo)值a上所得的值(下面，稱之為"VVT指令值")提供給VVT決定部88。 VVT決定部88根據(jù)上述VVT指令值計(jì)算出進(jìn)氣側(cè)的VVT20的控制量，將該值提供給VVT20。
根據(jù)圖15所示的結(jié)構(gòu)，NOx濃度推定值[NOx相對(duì)于目標(biāo)值a越是過大，則向VVT決定部88提供越大的VVT指令值。在這種情況下，VVT決定部88對(duì)于VVT20，要求更大的提前角。
在內(nèi)燃機(jī)10中，當(dāng)進(jìn)氣門18的開啟時(shí)間提前時(shí)，排氣門22和進(jìn)氣門18同時(shí)成為開閥狀態(tài)的期間，即，所謂的氣門重疊期間延長(zhǎng)。當(dāng)氣門重疊期間延長(zhǎng)時(shí)，從排氣通路14向進(jìn)氣通路12的排出的廢氣的反向流量增加，氣缸內(nèi)的殘留氣體量(內(nèi)部EGR量)增加。并且，當(dāng)氣缸內(nèi)的殘留氣體量增加時(shí)，氣缸內(nèi)氣體的溫度上升變得緩慢，NOx產(chǎn)生量受到抑制。
由于以上原因，根據(jù)本實(shí)施形式，通過調(diào)整氣門重疊期間，可以使NOx濃度推定值[NOx接近于目標(biāo)值a。因此，在本實(shí)施形式的系統(tǒng)中，與上述實(shí)施形式1至8的情況相比，可以使點(diǎn)火時(shí)間SA進(jìn)一步接近MBT。從而，才艮據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，與上述這些實(shí)施形式相比，能夠以更高的水平兼顧對(duì)輸出特性的要求和對(duì)廢氣排放特性的要
37求。
并且，在上述實(shí)施形式9中，使進(jìn)氣門18的開閥時(shí)間提前，增大 氣門重疊時(shí)間，但是，并不局限于這種方法。即，也可以通過使排氣 門22的閉閥時(shí)間滯后，延長(zhǎng)氣門重疊時(shí)間。
另外，在上述實(shí)施形式9中，通過改變氣門重疊時(shí)間使氣缸內(nèi)的 殘留氣體量變化，但是，其方法并不局限于此。即，也可以通過改變 外部EGR量，使氣缸內(nèi)的殘留氣體量變化。
另外，在上述實(shí)施形式9中，VVT20相當(dāng)于前述第十三個(gè)發(fā)明中 的"可變氣門正時(shí)才幾構(gòu)"。另外，這里，NOx控制部82、加法部84以 及VVT決定部88相當(dāng)于前述第十三個(gè)發(fā)明中的"控制才幾構(gòu)"。
實(shí)施形式10.
下面，參照?qǐng)D16至圖18說明本發(fā)明的實(shí)施形式10。本實(shí)施形式 的系統(tǒng)，可以通過在上述實(shí)施形式l的系統(tǒng)中使ECU50通過采用MFB 的簡(jiǎn)易計(jì)算推定NOx來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在上述實(shí)施形式1中，使ECU50基于上述式(4)計(jì)算出NOx 濃度推定值[NOx。在這種情況下，ECU50進(jìn)行V.dP/d9的積分計(jì)算。
在ECU50進(jìn)行這種計(jì)算的情況下，產(chǎn)生若ae過小則運(yùn)算負(fù)荷變得過
大的問題。相反地，當(dāng)de大時(shí)，由于傳感器的噪音，運(yùn)算值產(chǎn)生振動(dòng)， 大的起伏容易疊加在最終的積分結(jié)果中。因此，在本實(shí)施形式中，提
出了代替V.dP/de的積分計(jì)算，通過利用MFB的簡(jiǎn)易計(jì)算求出[NOx
的方法。
圖16是以MFB斜TDC8作為參數(shù)表示fV.dP與曲柄角e的關(guān)系的圖 示。更具體地說，圖16所示的3個(gè)波形，從上面起依次表示在以 MFB@ATDC8為80% 、 50%、 20%的方式使內(nèi)燃機(jī)10動(dòng)作的情況下的 JV'dP與曲柄角e的關(guān)系。這些波形表示在JV'dP與MFB(gATDcs之間具 有相關(guān)性。
圖17表示從內(nèi)燃機(jī)10排出的NOx濃度的的實(shí)測(cè)值與MFB@ATDC8 的關(guān)系。圖17中的多個(gè)實(shí)線中的每一個(gè)是將使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE及負(fù)荷 率KL相一致地進(jìn)行的多個(gè)結(jié)果結(jié)合起來(lái)形成的。這些結(jié)果都表示在MFB拳tdc8與NOx濃度之間大致成比例的關(guān)系成立。
圖18表示NOx濃度的實(shí)測(cè)值與(fV'dP) /KL的關(guān)系。圖18中 所示的多個(gè)實(shí)線中的每一個(gè)是將使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE及負(fù)荷率KL相一 致地進(jìn)行的多個(gè)結(jié)果結(jié)合起來(lái)形成的。這些結(jié)果都表示在NOx濃度的 實(shí)測(cè)值與(JV'dP) /KL之間大致成比例的關(guān)系成立。
進(jìn)而，圖17所示的結(jié)果和圖18所示的結(jié)果表明，相對(duì)于NOx 濃度的實(shí)測(cè)值而言，MFB@ATDC8與(JV'dP ) /KL顯示出相同的相關(guān)性。 因此，在上述(4 )中的(ZV.dP/de'A9 )/KL項(xiàng)可以凈皮置換成MFB@ATDC8。 即，NOx濃度推定值NOx l可以通過采用MFB@ATDC8由下式計(jì)算出來(lái)。 其中，下式的g (KL)是通過在修正系數(shù)f (KL)上乘以適合的常數(shù) 獲得的。 = a x
一 ,"《
檢測(cè)出曲柄角0-6i時(shí)的氣缸內(nèi)壓Pe,以及氣缸內(nèi)容積Vei,和曲 柄角9 = 02時(shí)的氣缸內(nèi)壓Pe2及氣缸內(nèi)容積ve2，利用這些數(shù)據(jù)，根據(jù) 上述(13 )式，只要進(jìn)行一次運(yùn)算，可以計(jì)算出NOx濃度推定值[NOx。 因此，若代替上述式(6)使用式(13)作為[NOxl的運(yùn)算式，則可以 大幅度減輕ECU50的運(yùn)算負(fù)荷。
圖20表示，與實(shí)施形式1~3的情況一樣，令9i作為點(diǎn)火曲柄角 并且令62作為燃燒結(jié)束曲柄角、進(jìn)行(13)式的運(yùn)算的結(jié)果與NOx 濃度的實(shí)測(cè)值之間的關(guān)系。更具體地說，在圖20中，用點(diǎn)(O表示 的結(jié)果，表示令發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為1500rpm、使負(fù)荷率KL在小、中、 大三個(gè)階段變化的情況下的關(guān)系。另外，圓(〇)所示的結(jié)果，表示 令發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE為2000rpm、使負(fù)荷率KL在小、中、大三個(gè)階段 變化的情況下的關(guān)系。
圖20所示的結(jié)果，顯示出以下的傾向。
i)在任何運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，由式(13)獲得的[NOx與NOx實(shí)測(cè)值基本上成比例關(guān)系。
ii) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的高低不對(duì)由式(13)獲得的[NOx與NOx 實(shí)測(cè)值之間的關(guān)系造成大的變化。
iii) 在由式(13)獲得的[NOx與NOx實(shí)測(cè)值之間的關(guān)系上疊加 對(duì)應(yīng)于負(fù)荷率KL的偏移。
對(duì)于每個(gè)負(fù)荷率KL疊加的偏移的大小在內(nèi)燃機(jī)10中可以是特 定。從而，對(duì)于每個(gè)KL，可以預(yù)定用于抵消該偏移的修正值。因此， ECU50利用式(13)計(jì)算出[NOx，通過在對(duì)該結(jié)果實(shí)施對(duì)應(yīng)于KL 的修正，可以計(jì)算出正確的NOx濃度推定值[NOx。另外，根據(jù)這種 處理，與上述實(shí)施形式1至3的情況相比，可以大幅度減輕用于獲得 [NOx的運(yùn)算負(fù)荷。
并且，本發(fā)明的申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)如下所述地變更式(13)中的積 分對(duì)象區(qū)間(即，e，和02)時(shí)，可以提高NOx的推定精度，消減圖 20所示的偏移。
0"氣缸內(nèi)壓成為最大的曲柄角CApmax
e2:膨脹下止點(diǎn) ...(i4)
圖21表示將6i和62變更成上述(14 )的設(shè)定、進(jìn)行式(13 )的運(yùn) 算的結(jié)果。如圖21所示，在這種情況下，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的高低、 負(fù)荷率KL的大小無(wú)關(guān)，在全部運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，NOx與NOx濃度的實(shí) 測(cè)值基本上顯示出成比例的關(guān)系。從而，如果在設(shè)定(14)下進(jìn)行式 (13)的運(yùn)算，則無(wú)需進(jìn)行用于消減偏移的修正，就可以獲得正確的 [NOx。
在設(shè)定(14)中使用的02與內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)無(wú)關(guān)，總是一定 的。與此相對(duì)，在設(shè)定(14)中使用的另一個(gè)曲柄角e^CAp隨根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。因此，為了在設(shè)定(14)的條件下進(jìn)行 式(13)的運(yùn)算，有必要在每一個(gè)膨脹行程中探索CApmax。
圖22是表示MFB@ATDC8與CApmax的關(guān)系的圖示。如圖22所示， MFB,TDC8與CApmax顯示出比例關(guān)系。因此，MFB@ATDC8可以作為
CAp咖x的特性值加以利用。另外，如上所述，MFB(gATDcs可以通過釆用公知的簡(jiǎn)易方法(PVAk)比較簡(jiǎn)單地求出。
在本實(shí)施形式中，ECU50存儲(chǔ)用于將MFB⑥atdc8換算成CApmax 的規(guī)則。并且，ECU50對(duì)每個(gè)膨脹行程計(jì)算出MFB@ATDC8，將該計(jì)算 值換算成CApmax。進(jìn)而，ECU50將這樣計(jì)算出來(lái)的CA,ax作為e,， 檢測(cè)出氣缸內(nèi)壓P^及氣缸內(nèi)容積Vei，另外，檢測(cè)出膨脹下止點(diǎn)02 處的氣缸內(nèi)壓Pe2及氣缸內(nèi)容積Ve2。之后，ECU50通過根據(jù)這些變 數(shù)進(jìn)行式(13)的運(yùn)算，計(jì)算出NOx濃度推定值NOxl。
根據(jù)以上的處理，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算處理，可以精度良好地計(jì)算出 NOx濃度推定值[NOx。因此，根據(jù)本實(shí)施形式的系統(tǒng)，與上述其它 的實(shí)施形式的情況相比，可以充分減輕用于正確地計(jì)算出NOx濃度推 定值[NOxl的運(yùn)算負(fù)荷。
并且，在上述實(shí)施形式11中，利用以式(6)為基礎(chǔ)的近似式(13) 計(jì)算出[NOx，但是，本發(fā)明并不局限于此。即，用于計(jì)算[NOx的近 似式也可以是近似地展開實(shí)施形式1中使用的式(4)的公式，或者是 近似地展開實(shí)施形式2中使用的式(5)的公式。
另外，在上述實(shí)施形式ll中，在設(shè)定(14)的情況下，通過進(jìn)行 式(13)的運(yùn)算，可以省略用于消減圖20所示的偏移的修正，但是，
本發(fā)明并不局限于此。即，也可以用e，作為點(diǎn)火曲柄角，以62作為燃
燒結(jié)束曲柄角，進(jìn)行式(13)的運(yùn)算，對(duì)該運(yùn)算結(jié)果實(shí)施用于消減圖 20所示的偏移的修正。
實(shí)施形式12.
實(shí)施形式12的特征]
其次，參照?qǐng)D23說明本發(fā)明的實(shí)施形式12。本實(shí)施形式的系統(tǒng)， 可以在實(shí)施形式4的系統(tǒng)中，在給予ECU50以利用上述式(13)計(jì) 算出[NOx的功能之后，通過實(shí)施后面描述的圖23所示的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如上所述，對(duì)于利用式(6)進(jìn)行的[NOx運(yùn)算，伴隨著大的運(yùn)算 負(fù)荷。另一方面，根據(jù)(13)式，可以減輕伴隨著[NOx的運(yùn)算的運(yùn) 算負(fù)荷。但是，由于式(13)終究只是式(6)的近似式，所以，利用 式(6)時(shí)與利用式(13)時(shí)相比，[NOxl的運(yùn)算精度高。式(6)的運(yùn)算及(式13)的運(yùn)算，都有必要對(duì)每一個(gè)膨脹行程 實(shí)施。從而，在利用任何一種運(yùn)算式的情況下，都有必要以與內(nèi)燃機(jī) IO的曲柄角同步的方式，反復(fù)進(jìn)行[NOxl的運(yùn)算處理。在這種情況下， 在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域，由于一個(gè)周期的時(shí)間長(zhǎng)，所以，可以實(shí)施比較復(fù)雜的 運(yùn)算。另一方面，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域，由于一個(gè)周期的時(shí)間短，所以，難 以實(shí)施復(fù)雜的運(yùn)算。因此，在本實(shí)施形式中，在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域，作為[NOx
的運(yùn)算式采用式(6)，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域，將該運(yùn)算式變更成式(13)。(步驟160)。這里，計(jì)算[NOx的方法可以利 用上述實(shí)施形式1至12中的任何一種方法。
其次，判斷多個(gè)氣缸的[NOxI是否處于認(rèn)為是正常的起伏的范圍 內(nèi)(步驟162)。具體地說，首先，計(jì)算出全部的[NOx的平均值。其 次，對(duì)于各個(gè)[NOx，依次判斷偏離該平均值的偏離量是否超過判定 值。結(jié)果，在確認(rèn)伴有超過判定值的偏離的[NOx的情況下，判斷為 [NOxI的起伏是不正常的。在這種情況下，在認(rèn)識(shí)到[NOx的推定異常 之后(步驟164)，本次處理周期結(jié)束。其中，這里說明的方法是判斷NOx的起伏的一個(gè)例子，其方法并不局限于此。
與此相對(duì)，在上述步驟162中，在判斷[NOx的起伏是正常的情 況下，接著比較[NOx的平均值和NOx濃度傳感器90的檢測(cè)值(步 驟166)。具體地說，判斷兩者的偏離量是否收斂于正常值。結(jié)果，在 肯定上述判斷的情況下，在完成NOx濃度傳感器90的正常判斷之后 (步驟168)，結(jié)束這次處理周期。
另一方面，在上述步驟166中，在判斷為NOx的平均值和NOx 濃度傳感器90的檢測(cè)值超過判定值而偏離的情況下，完成NOx濃度 傳感器90的異常判定(步驟170)。根據(jù)上述處理，通過簡(jiǎn)單的比較 處理，可以正確地判斷是否正常地進(jìn)行[NOx的推定，以及NOx濃度 傳感器90功能是否正常。
并且，在上述實(shí)施形式13中，ECU50通過實(shí)施步驟166的處理， 實(shí)現(xiàn)前述第十六個(gè)發(fā)明中的"異常判斷機(jī)構(gòu)"。另外，ECU50通過實(shí)施 步驟160的處理，實(shí)現(xiàn)前述第十七個(gè)發(fā)明中的"內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī) 構(gòu)"以及"NOx濃度推定機(jī)構(gòu)"。進(jìn)而，ECU50通過實(shí)現(xiàn)步驟162的處 理，實(shí)現(xiàn)前述第十七個(gè)發(fā)明中的"正確與否判定機(jī)構(gòu)"。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括氣缸內(nèi)壓傳感器，所述氣缸內(nèi)壓傳感器檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)壓，內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前述氣缸內(nèi)壓，計(jì)算與在前述氣缸內(nèi)消耗的內(nèi)部能量具有相關(guān)性的內(nèi)部能量相關(guān)值，NOx濃度推定機(jī)構(gòu)，所述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)根據(jù)前述內(nèi)部能量相關(guān)值，計(jì)算排出的廢氣的NOx濃度推定值。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配備有 進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量，前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括NOx量計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述NOx量計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前述內(nèi)部能量相關(guān) 值，計(jì)算從內(nèi)燃機(jī)排出的NOx排出量，規(guī)格化機(jī)構(gòu)，所述規(guī)格化機(jī)構(gòu)通過用前述進(jìn)氣量將前述NOx排出 量規(guī)格化，計(jì)算前述NOx濃度推定值。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配 備有進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量，前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，前述進(jìn)氣量的量越多，所 述修正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定值修正得越低。
4. 如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特 征在于，配備有空燃比檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述空燃比檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)在氣缸內(nèi) 燃燒的混合氣的空燃比，前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，前述空燃比越稀，所述修 正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定值修正得越高。
5. 如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特 征在于，配備有殘留氣體量相關(guān)值檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述殘留氣體量相關(guān)值 檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)與排氣行程之后殘留在氣缸內(nèi)的殘留氣體量具有相關(guān)性 的殘留氣體量相關(guān)值，前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)包括修正機(jī)構(gòu)，根據(jù)前述殘留氣體量相關(guān) 值推定出的前述殘留氣體量越多，所述修正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定 值修正得越低。
6. 如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配備有 進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣量檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量，其中，推定出的前述進(jìn)氣量和前述殘留氣體量之和越多，前述修 正機(jī)構(gòu)將前述NOx濃度推定值修正得越低。
7. 如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特 征在于，配備有控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)控制內(nèi)燃機(jī)，以便使前述NOx濃度推定 值接近于NOx濃度目標(biāo)值，NOx濃度目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)，所述NOx濃度目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)定前述NOx濃度目標(biāo)值。
8. 如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特 征在于，配備有輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)燃 機(jī)的輸出效率具有相關(guān)性的輸出效率指標(biāo)，指標(biāo)偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述指標(biāo)偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算作為指標(biāo)偏差的 前述輸出效率指標(biāo)與輸出效率指標(biāo)目標(biāo)值之差，濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算出作為濃度偏差 的前述NOx濃度推定值與NOx濃度目標(biāo)值之差，評(píng)價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述評(píng)價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算評(píng)價(jià)值，其中，前述 指標(biāo)偏差越大所述評(píng)價(jià)值變得越大，并且，前述濃度偏差越大所述評(píng) 價(jià)值變得越大，點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)，所述點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)以使前述評(píng)價(jià)值變得 最小的方式控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，前述評(píng) 價(jià)值計(jì)算機(jī)構(gòu)將前述指標(biāo)偏差與前述濃度偏差以各自的加權(quán)系數(shù)的比 例反映在前述評(píng)價(jià)值中，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置配備有加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)，所述加強(qiáng)系數(shù) 變更機(jī)構(gòu)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的狀態(tài)，使前述加權(quán)系數(shù)的比例變化。
10. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配備有 催化劑，所述催化劑用于凈化排出的廢氣，催化劑惡化判定機(jī)構(gòu)，所述催化劑惡化判定機(jī)構(gòu)判斷前述催化劑 的惡化，前述加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)包括惡化應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)，所述惡化應(yīng)對(duì)才幾構(gòu)， 在認(rèn)識(shí)到前述催化劑惡化的情況下，加大前述濃度偏差的加權(quán)系數(shù)的 比例。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 配備有催化劑，所述催化劑用于凈化排出的廢氣，凈化剩余能力推定機(jī)構(gòu)，所述凈化剩余能力推定機(jī)構(gòu)推定前述催 化劑的NOx凈化剩余能力，再生機(jī)構(gòu)，所述再生機(jī)構(gòu)實(shí)施用于使前述催化劑的NOx凈化剩余 能力恢復(fù)的再生處理，可否實(shí)施判斷機(jī)構(gòu)，所述可否實(shí)施判斷機(jī)構(gòu)判斷可否實(shí)施前述再 生處理，前述加權(quán)系數(shù)變更機(jī)構(gòu)包括不能再生應(yīng)對(duì)機(jī)構(gòu)，所述不能再生應(yīng) 對(duì)機(jī)構(gòu)，在前述NOx凈化剩余能力處于判定值以下、并且不能實(shí)施前 述再生處理的情況下，加大前述濃度偏差的加權(quán)系數(shù)的比例。
12. 如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特 征在于，配備有輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述輸出效率指標(biāo)計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)燃 機(jī)的輸出效率具有相關(guān)性的輸出效率指標(biāo)，濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述濃度偏差計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算作為濃度偏差的 前述NOx濃度推定值與NOx濃度目標(biāo)值之差，指標(biāo)目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)，所述指標(biāo)目標(biāo)值設(shè)定機(jī)構(gòu)通過根據(jù)前述濃 度偏差修正前述輸出效率指標(biāo)的基本目標(biāo)值，設(shè)定輸出效率指標(biāo)目標(biāo)值，點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)，所述點(diǎn)火時(shí)間控制機(jī)構(gòu)以使前述輸出效率指 標(biāo)接近于前述輸出效率指標(biāo)目標(biāo)值的方式，控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間。
13. 如權(quán)利要求1至12中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其 特征在于，配備有可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，所述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)能夠變更內(nèi)燃^L的進(jìn) 氣門及排氣門中的至少 一個(gè)的打開特性，以便使氣門重疊期間變化，控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)以使前述NOx濃度推定值接近于NOx 濃度目標(biāo)值的方式控制前述可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)。
14. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)配備有MFB計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述MFB計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)前述氣缸內(nèi)壓計(jì)算MFB，所述MFB表示在膨脹行程開 始之后直到特定的曲柄角為止結(jié)束的燃燒的比例， 計(jì)算作為前述內(nèi)部能量相關(guān)值的所述MFB。
15. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配備有 轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)配備有第 一計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述第 一計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)對(duì)氣缸內(nèi)容積和每一 曲柄 角的氣缸內(nèi)壓力變化率的乘積在膨脹行程中進(jìn)行積分的結(jié)果，計(jì)算前 述內(nèi)部能量相關(guān)值，第二計(jì)算機(jī)構(gòu)，所述第二計(jì)算機(jī)構(gòu)根據(jù)膨脹行程剛剛開始之后的缸內(nèi)容積和氣缸內(nèi)壓力的乘積之差，計(jì)算前述內(nèi)部能量相關(guān)值，計(jì)算方法選擇機(jī)構(gòu)，所述計(jì)算方法選擇機(jī)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于 判定值以下的情況下，選擇利用前述第一計(jì)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行的計(jì)算，在發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過前述判定值的情況下，選擇利用前述第二計(jì)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行 的計(jì)算。
16. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，配備有 NOx濃度傳感器，所述NOx濃度傳感器檢測(cè)排出的廢氣中的NOx濃度，異常判定機(jī)構(gòu)，在前述NOx濃度的檢測(cè)值與前述NOx濃度推定 值之差超過判定值的情況下，所述異常判定機(jī)構(gòu)判定為前述NOx濃度 傳感器異常。
17.如權(quán)利要求1至16中任何一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其 特征在于，前述內(nèi)燃機(jī)具有多個(gè)氣缸，前述氣缸內(nèi)壓力傳感器分別配置在多個(gè)氣缸中，前述內(nèi)部能量相關(guān)值計(jì)算機(jī)構(gòu)對(duì)于前述多個(gè)氣缸的每一個(gè)計(jì)算前 述內(nèi)部能量相關(guān)值，前述NOx濃度推定機(jī)構(gòu)對(duì)于前述多個(gè)氣缸的每一個(gè)計(jì)算前述 NOx濃度推定值，并且，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置配備有正確與否判定機(jī)構(gòu)，所述正 確與否判定機(jī)構(gòu)，在對(duì)于前述多個(gè)氣缸的每一個(gè)計(jì)算出來(lái)的NOx濃度 推定值的離散性收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，判斷為NOx濃度推定 值的推定結(jié)果是正確的。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其目的是通過利用氣缸內(nèi)壓作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精度良好地推定排出的廢氣的NOx濃度。設(shè)置檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)(10)的氣缸內(nèi)壓P_θ的氣缸內(nèi)壓傳感器(34)。根據(jù)氣缸內(nèi)壓P_θ及氣缸內(nèi)容積V_θ(θ是曲柄角)計(jì)算出與氣缸內(nèi)消耗的內(nèi)部能量具有相關(guān)性的內(nèi)部能量相關(guān)值(∑V·dP_θ/dθ·Δθ)。利用負(fù)荷率KL將上述內(nèi)部能量相關(guān)值規(guī)格化，進(jìn)而，通過利用負(fù)荷率KL的函數(shù)f(kl)進(jìn)行修正，計(jì)算出排出的廢氣中的NOx濃度推定值[NOx]＝{(∑V·dP_θ/dθ·Δθ)/KL)}×f(kl)。
文檔編號(hào)F02D45/00GK101641511SQ20088000697
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月5日
發(fā)明者守谷榮記, 田所亮 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社