排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置，特別設(shè)及對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的溫 度進(jìn)行檢測(cè)的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] W往，已知使發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的一部分向吸氣系統(tǒng)回流的排氣回流裝置巧Xhaust GasRecirculation:W下，稱為EGR裝置）。EGR裝置在對(duì)排氣系統(tǒng)與吸氣系統(tǒng)進(jìn)行連接的 配管上具有對(duì)EGR氣體進(jìn)行冷卻的EGR冷卻器等而構(gòu)成。 陽(yáng)00引當(dāng)排氣中的油、煤煙附著在EGR冷卻器內(nèi)時(shí)，導(dǎo)致冷卻效率降低，高溫狀態(tài)的EGR氣體向吸氣系統(tǒng)再循環(huán)。著眼于運(yùn)樣的課題，已知有如下技術(shù)：在EGR冷卻器的上游側(cè)W及 下游側(cè)分別設(shè)置排氣溫度傳感器，基于運(yùn)些傳感器的溫度差對(duì)EGR冷卻器的冷卻效率進(jìn)行 診斷（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 陽(yáng)00引專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009 - 114871號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 然而，排氣溫度傳感器的輸出相對(duì)于實(shí)際的排氣溫度的變化產(chǎn)生響應(yīng)延遲。因此， 當(dāng)基于排氣溫度傳感器來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的各種控制時(shí)，控制產(chǎn)生延遲，有可能不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì) 于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)最佳的控制。
[0009] 此外，在EGR冷卻器的上游側(cè)W及下游側(cè)分別設(shè)置排氣溫度傳感器的構(gòu)成中，還 存在由于傳感器數(shù)的增加而導(dǎo)致裝置整體的成本上升的課題。
[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置，能夠通過簡(jiǎn)單的構(gòu)成來有 效地檢測(cè)排氣溫度。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012] 本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置具備：氧濃度檢測(cè)單元，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣氧濃 度進(jìn)行檢測(cè)；運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測(cè)單元，對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)；指示熱效率變化量， 基于所檢測(cè)的上述吸氣氧濃度、根據(jù)所檢測(cè)的上述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而設(shè)定的燃料噴射開始定時(shí)、 W及預(yù)先存儲(chǔ)的至少對(duì)吸氣氧濃度、噴射開始定時(shí)W及指示熱效率變化量的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定 的第一模型式，對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的指示熱效率變化量進(jìn)行計(jì)算；W及排氣溫度計(jì)算單元，基于 所計(jì)算出的上述指示熱效率變化量、預(yù)先存儲(chǔ)的至少對(duì)排氣溫度與指示熱效率變化量的關(guān) 系進(jìn)行規(guī)定的第二模型式，對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度進(jìn)行計(jì)算。
[0013] 發(fā)明的效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置，能夠通過簡(jiǎn)單構(gòu)成來有效地檢測(cè)排氣溫 度。
【附圖說明】
[0015] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置的示意性整體構(gòu) 成圖。
[0016] 圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置的控制內(nèi)容的流 程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] W下，基于圖1、2對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的排氣系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)裝置進(jìn)行說 明。對(duì)于相同的部件賦予相同的符號(hào)，運(yùn)些部件的名稱W及功能也相同。由此，不重復(fù)進(jìn)行 對(duì)于運(yùn)些部件的詳細(xì)說明。
[0018] 如圖1所示那樣，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（W下，簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)）10上設(shè)置有吸氣歧管IOA W及排氣歧管10B。在吸氣歧管IOA上連接有導(dǎo)入新氣的吸氣通路（吸氣管）11，在排氣歧 管IOB上連接有將排氣向大氣排放的排氣通路（排氣管）12。
[0019] 在排氣通路12上，從排氣上游側(cè)起依次設(shè)置有增壓器14的滿輪14B、未圖示的排 氣后處理裝置等。在吸氣通路11上，從吸氣上游側(cè)起依次設(shè)置有MAF傳感器32、增壓器 14的壓縮機(jī)14A、中間冷卻器15、吸氣溫度傳感器33、吸氣氧濃度傳感器（氧濃度檢測(cè)單 元）34、W及增壓壓力傳感器35。由運(yùn)些各種傳感器31~35檢測(cè)的傳感器值向電連接的 電子控制單元（W下，稱為ECUMO輸出。
[0020] EGR裝置20具備：EGR通路21，使排氣的一部分向吸氣系統(tǒng)回流；EGR冷卻器22， 對(duì)EGR氣體進(jìn)行冷卻；W及EGR閥23,對(duì)EGR氣體流量進(jìn)行調(diào)整。此外，在比EGR冷卻器22 靠下游側(cè)（出口）的EGR通路21上，設(shè)置有對(duì)由EGR冷卻器22冷卻的EGR氣體的溫度進(jìn) 行檢測(cè)的冷卻器出口溫度傳感器（排氣溫度檢測(cè)單元）36。由EGR冷卻器出口溫度傳感器 36檢測(cè)的傳感器值，向電連接的ECU40輸出。
[0021] 發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)傳感器30對(duì)未圖示的曲軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)。油口開度傳感器31對(duì)與 未圖示的油口踏板的踏入量相對(duì)應(yīng)的油口開度進(jìn)行檢測(cè)。由運(yùn)些傳感器30、31檢測(cè)的傳感 器值向電連接的ECU40輸出。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)傳感器30、油口開度傳感器31是作為運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)檢測(cè)單元的一個(gè)例子而優(yōu)選的。
[0022] ECU40用于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料噴射等的各種控制，具備公知的CPU、ROM、RAM、 輸入端口、輸出端口等而構(gòu)成。此外，ECU40作為一部分功能要素而具有燃料噴射控制部 41、指示熱效率計(jì)算部（指示熱效率變化量計(jì)算單元）42、排氣溫度計(jì)算部（排氣溫度計(jì)算 單元）43化及EGR冷卻器診斷部（診斷單元）44。對(duì)運(yùn)些各功能要素包含于一體的硬件即 ECU40的情況進(jìn)行說明，但也能夠?qū)⑦\(yùn)些要素的任意一部分設(shè)置于獨(dú)立的硬件。
[0023] 燃料噴射控制部41基于從發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)傳感器30輸入的轉(zhuǎn)速NW及從油口開度傳 感器31輸入的油口開度Q，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的未圖示的燃料噴射裝置的燃料噴射定時(shí)、燃料噴 射量進(jìn)行控制。
[0024] 指示熱效率計(jì)算部42基于由各種傳感器30~36檢測(cè)的傳感器值W及后述的模 型式等，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的指示熱效率變化量AIii進(jìn)行計(jì)算。W下，對(duì)其計(jì)算順序進(jìn)行詳述。 [00巧]發(fā)動(dòng)機(jī)10的缸內(nèi)的能量守恒由W下的數(shù)式（1)表示，該數(shù)式（1)表示排氣能量 Hex、吸氣能量Hi。、燃料的燃燒能量Qfuel、冷卻損失能量UhlM,W及發(fā)動(dòng)機(jī)10的指示功率Wid的 關(guān)系。
[0026][數(shù)U
[0027] Hex=Hm+Qfuel-UhW-Wld
[002引此外，發(fā)動(dòng)機(jī)10的指示熱效率Ili由表示指示功率Wid與燃燒能量Qfue之比的W下的數(shù)式似表示。
[0029] [數(shù)引
[0030] Ili三WId水/Ofuel
[00川當(dāng)向數(shù)式（1)代入數(shù)式似的指示功率Wi擁，排氣能量Hex由W下的數(shù)式做表 /J、-O 陽(yáng)03引[數(shù)引 陽(yáng)03；3]Hex= (1-ni)Qfuel-UhW+Hm
[0034]并且，當(dāng)基于數(shù)式做對(duì)從基準(zhǔn)排氣能量Hex,ref的變化量AHe進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由W下的數(shù)式（4)表示。 陽(yáng)03引[數(shù)"
[0036]AHex=Hex-Hewef 陽(yáng)037] =[(1- n i) Qfuel-Uhloss+H J -[(1- n i,托f) Qfuel, ref-Uhloss,托f+Hin, ref]
[00測(cè)在數(shù)式（4)中，當(dāng)假設(shè)燃料噴射量為恒定、冷卻損失能量UhkJ勺變化較微小時(shí)，排 氣能量的變化量AHex通過W下的數(shù)式（5)來近似。
[0039] [數(shù)引
[0040]AHex>Hin-Hin,"廣Ani?Qfuei
[0041] 并且，從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出的排氣溫度（W下，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)出口排氣溫度川3根據(jù)數(shù) 式（4)的AHm=Hm-H 而由W下的數(shù)式做表示。 陽(yáng)0創(chuàng)[數(shù)6]
[0044] 其中 W45] Hex=CpiexTsmex
[0046] 當(dāng)向數(shù)式（6)代入數(shù)式（5)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)出口排氣溫度Ts由W下的數(shù)式（7)(第二模 型式）表示，在該數(shù)式（7)中，吸氣的定壓比熱：Cp,1。，排氣流量：nw，基準(zhǔn)排氣能量：Hpy,fW， 基準(zhǔn)吸氣能量排氣能量：Hi。，燃燒能量：Qfuci。
[0047] [數(shù) 7]
[0049] 在此，作為指示熱效率Ili的變化重要因素，對(duì)燃料的噴射開始定時(shí)OW及吸氣 氧濃度而2進(jìn)行考慮。當(dāng)假設(shè)指示熱效率變化量An1相對(duì)于吸氣氧濃度X。2的變化為線形 時(shí)，指示熱效率變化量AIii通過泰勒展開，而通過W下的數(shù)式（8)來近似，在該數(shù)式（8) 中，吸氣氧濃度而2,噴射開始定時(shí)：?，吸入氧濃度修正系數(shù)：ki,D2,基準(zhǔn)吸入氧濃度而2, ref，噴射開始定時(shí)修正系數(shù)：k"(。^,2),sM，基準(zhǔn)噴射開始定時(shí)：巫ref。
[0050][數(shù) 8]
[0052] 在數(shù)式（8)中，當(dāng)假設(shè)噴射開始定時(shí)O與吸入氧濃度而2之間的相互作用項(xiàng)的影 響較微小時(shí)，指示熱效率變化量AIii由W下的數(shù)式巧）（第一模型式）表示。 陽(yáng)05引[數(shù)9]
[0055] 指示熱效率計(jì)算部42基于該數(shù)式（9)實(shí)時(shí)地計(jì)算指示熱效率變化量An1。更詳 細(xì)地說，在ECU40存儲(chǔ)有預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等而制作的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開度QW及吸入氧 濃度修正系數(shù)kw2的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的修正值映射（未圖示）、W及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開 度QW及基準(zhǔn)吸入氧濃度而2,W的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的基準(zhǔn)值映射（未圖示）。并且，在ECU40 中存儲(chǔ)有預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等而制作的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開度QW及噴射開始定時(shí)修正系 數(shù)SM的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的修正值映射（未圖示）、W及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開度Q W及基準(zhǔn)噴射開始定時(shí)Of。,的關(guān)系進(jìn)行規(guī)定的基準(zhǔn)值映射（未圖示）。
[0056] 指示熱效率計(jì)算部42對(duì)運(yùn)些映射讀取與發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的值并代入 數(shù)式巧），并且將從吸氣氧濃度傳感器34輸入的吸氣氧濃度而2W及由燃料噴射控制部41 決定的噴射開始定時(shí)O分別代入數(shù)式巧）。由此，構(gòu)成為，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而實(shí) 時(shí)地計(jì)算反映了從基準(zhǔn)吸入氧濃度而2,W的變化量、W及從基準(zhǔn)噴射開始定時(shí)Ofw的變化 量的指示熱效率變化量Arii。 陽(yáng)057] 排氣溫度計(jì)算部43基于數(shù)式（7)實(shí)時(shí)地計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)出口排氣溫度Ts。更詳細(xì)地 說，在ECU40中存儲(chǔ)有預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等而制作的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開度QW及基準(zhǔn)吸氣 能量Hi。,W的關(guān)系進(jìn)行表示的基準(zhǔn)值映射（未圖示）、W及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N、油口開度QW 及基準(zhǔn)排氣能量Hex, ref的關(guān)系進(jìn)行表示的基準(zhǔn)值