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JP7614909B2 - Engine Management System - Google Patents
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Description

本発明は、エンジン制御システムに関する。 The present invention relates to an engine control system.

エンジンは、リーンバーンで運転される場合がある。リーンバーンでは燃料濃度の低い混合気が使用されるため、着火を安定させるために、吸気行程に加えて、圧縮行程において少量の燃料が噴射される場合がある。しかしながら、圧縮行程で噴射される燃料の量は極めて少ないため、正確な量の燃料を噴射することが困難であり得る。したがって、リーンバーンにおいて、圧縮行程で噴射される燃料の量を制御するための様々な技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Engines may be operated in lean burn mode. In lean burn, a low fuel mixture is used, so in order to stabilize ignition, a small amount of fuel may be injected in the compression stroke in addition to the intake stroke. However, since the amount of fuel injected in the compression stroke is extremely small, it may be difficult to inject an accurate amount of fuel. Therefore, various techniques have been proposed for controlling the amount of fuel injected in the compression stroke in lean burn (e.g., Patent Document 1).

例えば、特許文献1は、1回の燃焼サイクルの中で、主噴射および微少噴射を含む少なくとも2回の燃料噴射を行う運転モードを有する、内燃機関の制御装置を開示する。この装置では、まず、微少噴射無しのリーンバーン運転において、主噴射の量が目標量に対応するように制御される。続いて、微少噴射を伴うリーンバーン運転において、微少噴射の量が、空燃比と、吸入空気量と、主噴射の量と、に基づいて算出される。算出された微少噴射の量と、目標量とが比較され、微少噴射の量が調整される。 For example, Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine having an operating mode in which at least two fuel injections, including a main injection and a micro injection, are performed in one combustion cycle. In this device, first, in lean-burn operation without micro injection, the amount of main injection is controlled to correspond to a target amount. Next, in lean-burn operation with micro injection, the amount of micro injection is calculated based on the air-fuel ratio, the intake air amount, and the amount of main injection. The calculated amount of micro injection is compared with the target amount, and the amount of micro injection is adjusted.

特開2018-3622号公報JP 2018-3622 A

リーンバーン運転においては、圧縮行程における微少噴射の量を制御することに加えて、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させることが望まれる。 In lean-burn operation, in addition to controlling the amount of microinjection during the compression stroke, it is desirable to suppress NOx emissions and stabilize combustion.

本発明は、上記の課題を考慮して、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、圧縮行程において噴射される燃料の量を制御することができる、エンジン制御システムを提供することを目的とする。 In consideration of the above problems, the present invention aims to provide an engine control system that can control the amount of fuel injected during the compression stroke while suppressing NOx emissions and stabilizing combustion during lean burn operation.

本発明の一態様に係るエンジン制御システムは、
エンジンと、
前記エンジンからの排気ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する第1センサと、
前記エンジンの燃焼変動の度合いを示す指標値を測定する第2センサと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、1または複数のプロセッサと、前記1または複数のプロセッサによって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体と、を含み、
前記1または複数のプロセッサは、前記命令にしたがって、
吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、
圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、前記吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、
前記第1センサに測定される前記窒素酸化物の濃度が、所定の第1目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内でないと判定される場合に、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内になるように、前記吸気行程における前記混合気の空燃比を調整することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であると判定される場合に、前記第2センサに測定される前記指標値が、所定の第2目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記指標値が前記第2目標範囲内でないと判定される場合に、前記指標値が前記第2目標範囲内になるように、前記圧縮行程において噴射される燃料の量を調整することと、
を実行するように構成される。
An engine control system according to one aspect of the present invention comprises:
The engine,
a first sensor for measuring a concentration of nitrogen oxides in exhaust gas from the engine;
A second sensor for measuring an index value indicating a degree of combustion fluctuation of the engine;
A control device for controlling the engine;
Equipped with
the control device includes one or more processors and one or more storage media that store instructions executed by the one or more processors;
The one or more processors, in accordance with the instructions,
injecting fuel into the intake air during the intake stroke;
injecting less fuel into the air and fuel mixture during the compression stroke than during the intake stroke;
determining whether the concentration of nitrogen oxides measured by the first sensor is within a predetermined first target range;
when it is determined that the concentration of nitrogen oxides is not within the first target range, adjusting an air-fuel ratio of the mixture in the intake stroke so that the concentration of nitrogen oxides is within the first target range;
When it is determined that the concentration of the nitrogen oxides is within the first target range, determining whether or not the index value measured by the second sensor is within a predetermined second target range;
When it is determined that the index value is not within the second target range, adjusting an amount of fuel injected during the compression stroke so that the index value is within the second target range;
The apparatus is configured to execute the following steps:

本発明によれば、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、圧縮行程において噴射される燃料の量を制御することができる。 According to the present invention, during lean burn operation, it is possible to control the amount of fuel injected during the compression stroke while suppressing NOx emissions and stabilizing combustion.

図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御システムを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine control system according to an embodiment of the present invention. 図2は、ECUの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of the ECU. 図3は、リーンバーンにおけるNOx濃度とエンジンの回転変動との関係を説明する概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship between NOx concentration and engine rotation fluctuation in lean burn. 図4は、ECUの処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the processing of the ECU.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、明細書および図面において、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the attached drawings. The specific dimensions, materials, values, etc. shown in the embodiment are merely examples for ease of understanding, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the specification and drawings, elements that have substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to avoid duplicated explanations. Also, elements that are not directly related to the present invention are not shown.

図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御システム100を示す概略図である。エンジン制御システム(本開示において、単に「システム」とも称され得る)100は、例えば、HEV(Hybrid Electric Vehicle)、ガソリン自動車、または、ディーゼル自動車等の車両500に適用される。システム100は、エンジン10を備える。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine control system 100 according to one embodiment of the present invention. The engine control system (which may also be simply referred to as the "system" in this disclosure) 100 is applied to a vehicle 500, such as a hybrid electric vehicle (HEV), a gasoline-powered automobile, or a diesel-powered automobile. The system 100 includes an engine 10.

本実施形態では、エンジン10は、ガソリンエンジンである。他の実施形態では、エンジン10は、ディーゼルエンジンであってもよい。エンジン10は、シリンダ11と、ピストン12と、を有する。ピストン12は、シリンダ11内を往復移動する。シリンダ11およびピストン12によって、燃焼室13が画定される。ピストン12は、コネクティングロッド14によってクランクシャフト18に接続される。 In this embodiment, the engine 10 is a gasoline engine. In other embodiments, the engine 10 may be a diesel engine. The engine 10 has a cylinder 11 and a piston 12. The piston 12 reciprocates within the cylinder 11. The cylinder 11 and the piston 12 define a combustion chamber 13. The piston 12 is connected to a crankshaft 18 by a connecting rod 14.

上記のようなエンジン10では、燃焼室13において、空気および燃料(ガソリン)の混合気が燃焼し、これによって、ピストン12がシリンダ11内を往復移動する。ピストン12の直線運動が、コネクティングロッド14によってクランクシャフト18に伝達され、クランクシャフト18の回転運動に変換される。クランクシャフト18の回転数(=エンジン10の回転数)が、クランク角センサSe1によって測定される。クランク角センサSe1は、ECU50(詳しくは後述)と通信可能に接続される。なお、より良い理解のために図1ではシリンダ11およびピストン12の1つの組のみが示されるが、エンジン10は、シリンダ11およびピストン12の複数の組を有することができる。 In the engine 10 described above, a mixture of air and fuel (gasoline) is burned in the combustion chamber 13, causing the piston 12 to move back and forth within the cylinder 11. The linear motion of the piston 12 is transmitted to the crankshaft 18 by the connecting rod 14 and converted into the rotational motion of the crankshaft 18. The rotation speed of the crankshaft 18 (= the rotation speed of the engine 10) is measured by the crank angle sensor Se1. The crank angle sensor Se1 is communicatively connected to the ECU 50 (described in detail later). Note that for better understanding, only one pair of cylinders 11 and pistons 12 is shown in FIG. 1, but the engine 10 can have multiple pairs of cylinders 11 and pistons 12.

エンジン10は、吸気口15と、排気口16と、を有する。吸気口15には、吸気バルブ15aが設けられ、排気口16には、排気バルブ16aが設けられる。吸気バルブ15aおよび排気バルブ16aの各々の動作は、例えば、不図示のカムシャフトによって制御される。カムシャフトは、例えば回転ベルト等を介してクランクシャフト18によって回転される。 The engine 10 has an intake port 15 and an exhaust port 16. An intake valve 15a is provided in the intake port 15, and an exhaust valve 16a is provided in the exhaust port 16. The operation of each of the intake valve 15a and the exhaust valve 16a is controlled, for example, by a camshaft (not shown). The camshaft is rotated by the crankshaft 18 via, for example, a rotating belt or the like.

エンジン10は、燃料のインジェクタ17を有する。インジェクタ17は、燃焼室13に設けられ、インジェクタ17から燃焼室13内に燃料が噴射される(いわゆる、直接噴射)。インジェクタ17は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、インジェクタ17のニードルバルブのリフトを制御することによって、インジェクタ17からの燃料の噴射量を制御する。 The engine 10 has a fuel injector 17. The injector 17 is provided in the combustion chamber 13, and fuel is injected from the injector 17 into the combustion chamber 13 (so-called direct injection). The injector 17 is connected to the ECU 50 so as to be able to communicate with it. For example, the ECU 50 controls the amount of fuel injected from the injector 17 by controlling the lift of a needle valve of the injector 17.

エンジン10は、点火プラグPを有する。点火プラグPは、燃焼室13に設けられ、燃焼室13において空気および燃料の混合気を着火する。点火プラグPは、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、点火プラグPの動作を制御する。 The engine 10 has an ignition plug P. The ignition plug P is provided in the combustion chamber 13 and ignites a mixture of air and fuel in the combustion chamber 13. The ignition plug P is connected to the ECU 50 so as to be able to communicate with it. The ECU 50 controls the operation of the ignition plug P.

吸気口15には、吸気管2が接続される。吸気管2には、例えば、不図示のエアクリーナ等の構成要素が設けられ、これらの構成要素を通過した空気が吸気口15を介して燃焼室13に供給される。吸気管2には、吸気管2を流れる空気の流量を調整するためのスロットルバルブV1が設けられる。スロットルバルブV1は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、スロットルバルブV1を制御することによって、吸気量を制御する。 The intake pipe 2 is connected to the intake port 15. The intake pipe 2 is provided with components such as an air cleaner (not shown), and air that has passed through these components is supplied to the combustion chamber 13 via the intake port 15. The intake pipe 2 is provided with a throttle valve V1 for adjusting the flow rate of air flowing through the intake pipe 2. The throttle valve V1 is connected to the ECU 50 so as to be able to communicate with it. The ECU 50 controls the amount of intake air by controlling the throttle valve V1.

排気口16には、排気管3が接続される。排気管3には、空燃比(A/F)センサSe2が設けられる。A/FセンサSe2は、排気管3を流れる排気ガスに基づいて、空燃比を測定する。A/FセンサSe2は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、A/FセンサSe2に測定される空燃比に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御する。 The exhaust pipe 3 is connected to the exhaust port 16. An air-fuel ratio (A/F) sensor Se2 is provided in the exhaust pipe 3. The A/F sensor Se2 measures the air-fuel ratio based on the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3. The A/F sensor Se2 is connected to the ECU 50 so as to be able to communicate with it. For example, the ECU 50 controls at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 based on the air-fuel ratio measured by the A/F sensor Se2.

排気管3において、A/FセンサSe2の下流には、フロント触媒4が設けられる。フロント触媒4は、排気ガスから有害物質(例えば、炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)または窒素酸化物(NO)の少なくとも1つ)を除去する。フロント触媒4は、例えば、三元触媒である。 A front catalyst 4 is provided downstream of the A/F sensor Se2 in the exhaust pipe 3. The front catalyst 4 removes harmful substances (e.g., at least one of hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO x )) from the exhaust gas. The front catalyst 4 is, for example, a three-way catalyst.

排気管3において、フロント触媒4の下流には、NOxセンサSe3が設けられる。NOxセンサSe3は、フロント触媒4を通過した後の排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の濃度を測定する。NOxセンサSe3は、ECU50と通信可能に接続される。例えば、ECU50は、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御する。 In the exhaust pipe 3, a NOx sensor Se3 is provided downstream of the front catalyst 4. The NOx sensor Se3 measures the concentration of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas after passing through the front catalyst 4. The NOx sensor Se3 is communicatively connected to the ECU 50. For example, the ECU 50 controls at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 based on the NOx concentration measured by the NOx sensor Se3.

排気管3において、NOxセンサSe3の下流には、パティキュレートフィルタ5が設けられる。パティキュレートフィルタ5は、排気ガスから粒子状物質(PM)(例えば、煤)を除去する。パティキュレートフィルタ5は、例えば、GPF(Gasoline Particulate Filter)である。他の実施形態では、例えば、エンジン10がディーゼルエンジンである場合には、パティキュレートフィルタ5は、DPF(Diesel Particulate Filter)であってもよい。 In the exhaust pipe 3, a particulate filter 5 is provided downstream of the NOx sensor Se3. The particulate filter 5 removes particulate matter (PM) (e.g., soot) from the exhaust gas. The particulate filter 5 is, for example, a gasoline particulate filter (GPF). In other embodiments, for example, when the engine 10 is a diesel engine, the particulate filter 5 may be a diesel particulate filter (DPF).

排気管3において、A/FセンサSe2の上流には、排気ガスを吸気管2に再循環させるための配管6が接続される。配管6は、吸気管2において、スロットルバルブV1の下流に接続される。配管6には、再循環される排気ガスの流量を調整するためのEGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブV2が設けられる。EGRバルブV2は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、EGRバルブV2を制御することによって、再循環される排気ガスの流量を制御する。 In the exhaust pipe 3, upstream of the A/F sensor Se2, a pipe 6 is connected for recirculating exhaust gas to the intake pipe 2. The pipe 6 is connected downstream of the throttle valve V1 in the intake pipe 2. The pipe 6 is provided with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve V2 for adjusting the flow rate of the recirculated exhaust gas. The EGR valve V2 is connected to the ECU 50 so as to be able to communicate with it. The ECU 50 controls the EGR valve V2 to control the flow rate of the recirculated exhaust gas.

配管6には、差圧センサSe4が設けられる。差圧センサSe4は、EGRバルブV2の上流における排気ガスの圧力と、EGRバルブV2の下流における排気ガスの圧力と、の間の差圧を測定する。差圧センサSe4は、ECU50と通信可能に接続される。ECU50は、差圧センサSe4に測定される差圧に基づいて、EGRバルブV2を制御する。 A differential pressure sensor Se4 is provided in the pipe 6. The differential pressure sensor Se4 measures the differential pressure between the exhaust gas pressure upstream of the EGR valve V2 and the exhaust gas pressure downstream of the EGR valve V2. The differential pressure sensor Se4 is communicatively connected to the ECU 50. The ECU 50 controls the EGR valve V2 based on the differential pressure measured by the differential pressure sensor Se4.

システム100は、ECU(制御装置)50を備える。ECU50は、1または複数のプロセッサ51(例えば、CPU等)と、1または複数の記憶媒体52(例えば、ROMおよびRAM等)と、1または複数のコネクタ53と、を有する。ECU50は、他の構成要素をさらに有してもよい。ECU50の構成要素は、バスによって互いに通信可能に接続される。記憶媒体52は、プロセッサ51によって実行される1または複数のプログラムを記憶する。プログラムは、プロセッサ51に対する命令を含む。本開示に示されるECU50の動作は、記憶媒体52に記憶された命令をプロセッサ51で実行することによって、実現される。ECU50は、コネクタ53を介してシステム100の構成要素と通信可能に接続される。 The system 100 includes an ECU (control device) 50. The ECU 50 includes one or more processors 51 (e.g., a CPU, etc.), one or more storage media 52 (e.g., a ROM and a RAM, etc.), and one or more connectors 53. The ECU 50 may further include other components. The components of the ECU 50 are communicatively connected to each other via a bus. The storage medium 52 stores one or more programs executed by the processor 51. The programs include instructions for the processor 51. The operation of the ECU 50 shown in this disclosure is realized by the processor 51 executing the instructions stored in the storage medium 52. The ECU 50 is communicatively connected to the components of the system 100 via the connector 53.

上記のようなシステム100のエンジン10は、リーンバーンで運転可能である。リーンバーンは、理論空燃比(概ね、14.7)に比して、高い空燃比を有する混合気を使用する。リーンバーンで運転する場合、混合気の着火を安定させるために、エンジン10は、まず吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射し、かつ、続く圧縮行程において、混合気に対して極少量の燃料を噴射する。このような構成によれば、点火プラグPの周りの限られた領域にのみ、より高い燃料濃度を有する混合気が生成される。本開示において、「メイン噴射」とは、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することは意味し、「メイン噴射量」とは、メイン噴射において噴射される燃料の量を意味する。また、本開示において、「アシスト噴射」とは、圧縮行程において、混合気に対して燃料を噴射することを意味し、「アシスト噴射量」とは、アシスト噴射において噴射される燃料の量を意味する。 The engine 10 of the system 100 described above can be operated in lean burn. Lean burn uses a mixture with a high air-fuel ratio compared to the theoretical air-fuel ratio (approximately 14.7). When operating in lean burn, in order to stabilize the ignition of the mixture, the engine 10 first injects fuel into the intake air during the intake stroke, and then injects a very small amount of fuel into the mixture during the compression stroke. With this configuration, a mixture with a higher fuel concentration is generated only in a limited area around the spark plug P. In this disclosure, "main injection" means injecting fuel into the intake air during the intake stroke, and "main injection amount" means the amount of fuel injected in the main injection. In this disclosure, "assist injection" means injecting fuel into the mixture during the compression stroke, and "assist injection amount" means the amount of fuel injected in the assist injection.

図2は、ECU50の機能ブロック図である。エンジン10がリーンバーンで運転する場合、プロセッサ51は、記憶媒体52に記憶された命令にしたがって、メイン噴射部54、アシスト噴射部55、第1調整部56、第2調整部57、第3調整部58、および、第4調整部59として機能する。 Figure 2 is a functional block diagram of the ECU 50. When the engine 10 is operating in lean burn mode, the processor 51 functions as a main injection unit 54, an assist injection unit 55, a first adjustment unit 56, a second adjustment unit 57, a third adjustment unit 58, and a fourth adjustment unit 59 in accordance with instructions stored in the storage medium 52.

メイン噴射部54として機能する場合、プロセッサ51は、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射するようにインジェクタ17及びスロットルバルブV1を制御する。メイン噴射によって、燃焼室13に空気および燃料の混合気が生成される。例えば、プロセッサ51は、アクセルペダルの踏み込み量等の因子に応じて、メイン噴射量を決定してもよい。例えば、リーンバーン運転開始時のアクセルペダルの踏み込み量とメイン噴射量との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。リーンバーン運転中、メイン噴射量またはメイン噴射における空燃比が調整されてもよい(詳しくは後述)。 When functioning as the main injection unit 54, the processor 51 controls the injector 17 and the throttle valve V1 to inject fuel into the intake air during the intake stroke. A mixture of air and fuel is generated in the combustion chamber 13 by the main injection. For example, the processor 51 may determine the main injection amount depending on factors such as the amount of depression of the accelerator pedal. For example, a table showing the relationship between the amount of depression of the accelerator pedal at the start of lean burn operation and the main injection amount may be stored in the storage medium 52. During lean burn operation, the main injection amount or the air-fuel ratio in the main injection may be adjusted (described in detail below).

アシスト噴射部55として機能する場合、プロセッサ51は、吸気行程に続く圧縮行程において、燃焼室13内の混合気に極少量の燃料を噴射するようにインジェクタ17を制御する。このような構成によれば、点火プラグPの周りの限られた領域にのみ、より高い燃料濃度を有する混合気が生成される。例えば、プロセッサ51は、メイン噴射量等の因子に応じて、アシスト噴射量を決定してもよい。例えば、リーンバーン運転開始時のメイン噴射量とアシスト噴射量との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。リーンバーン運転中、アシスト噴射量が調整されてもよい(詳しくは後述)。 When functioning as the assist injection unit 55, the processor 51 controls the injector 17 to inject a very small amount of fuel into the mixture in the combustion chamber 13 during the compression stroke following the intake stroke. With this configuration, a mixture with a higher fuel concentration is generated only in a limited area around the spark plug P. For example, the processor 51 may determine the assist injection amount depending on factors such as the main injection amount. For example, a table showing the relationship between the main injection amount and the assist injection amount at the start of lean burn operation may be stored in the storage medium 52. During lean burn operation, the assist injection amount may be adjusted (described in detail below).

図3は、リーンバーンにおけるNOx濃度とエンジン10の回転変動との関係を説明する概略図である。図3において、実線は、アシスト噴射量が目標範囲内である場合のNOx濃度および回転変動の関係を示し、ECU50による処理の目標となる。したがって、実線で示されるNOx濃度および回転変動の関係は、既知である。ECU50は、測定されるNOx濃度および回転変動が実線に近づくように、アシスト噴射量を調整する(詳しくは後述)。破線は、アシスト噴射量が目標範囲外である場合のNOx濃度および回転変動の関係の一例を示す。破線は単に一例であり、アシスト噴射量が目標範囲外である場合のNOx濃度および回転変動の実際の関係は、破線とは異なり得る。 Figure 3 is a schematic diagram illustrating the relationship between NOx concentration and rotational fluctuation of engine 10 in lean burn. In Figure 3, the solid line shows the relationship between NOx concentration and rotational fluctuation when the assist injection amount is within the target range, and is the target of processing by ECU 50. Therefore, the relationship between NOx concentration and rotational fluctuation shown by the solid line is known. ECU 50 adjusts the assist injection amount so that the measured NOx concentration and rotational fluctuation approach the solid line (details will be described later). The dashed line shows an example of the relationship between NOx concentration and rotational fluctuation when the assist injection amount is outside the target range. The dashed line is merely an example, and the actual relationship between NOx concentration and rotational fluctuation when the assist injection amount is outside the target range may differ from the dashed line.

本開示のリーンバーン運転においては、NOxの排出を抑制し、かつ、燃焼を安定させることの双方が要求される。具体的には、NOx濃度(横軸)に関して、システム100は、NOx濃度を閾値Th1以下に抑制する。また、燃焼の安定性(縦軸)に関して、燃焼の安定性を示す燃焼変動(CPi)は、例えば、エンジン10の回転変動と相関を有する。したがって、本実施形態では、プロセッサ51は、クランク角センサSe1に測定されるエンジン10の回転数に基づいて、回転変動(例えば、角速度の変動)を算出する。例えば、角速度の変動は、クランク角センサの信号を基に同一気筒の連続する膨張行程での角速度の差、あるいはこの差の絶対値の連続する所定回数の積算値によって算出することができる。システム100は、回転変動を閾値Th2以下に抑制する。 In the lean burn operation of the present disclosure, it is required to both suppress NOx emissions and stabilize combustion. Specifically, with respect to the NOx concentration (horizontal axis), the system 100 suppresses the NOx concentration to a threshold value Th1 or less. Also, with respect to the combustion stability (vertical axis), the combustion fluctuation (CPi) indicating the stability of combustion is correlated with, for example, the rotation fluctuation of the engine 10. Therefore, in this embodiment, the processor 51 calculates the rotation fluctuation (for example, the angular velocity fluctuation) based on the engine 10 rotation speed measured by the crank angle sensor Se1. For example, the angular velocity fluctuation can be calculated based on the signal from the crank angle sensor by the difference in angular velocity during consecutive expansion strokes of the same cylinder, or the integrated value of the absolute value of this difference for a predetermined number of consecutive times. The system 100 suppresses the rotation fluctuation to a threshold value Th2 or less.

空燃比が低い(燃料が濃い)場合、実線および破線の双方に示されるように、回転変動は低下する一方でNOx濃度は増加する。また、アシスト噴射量が目標範囲よりも低い場合(破線)、燃焼が安定しないため、アシスト噴射量が目標範囲内にある場合(実線)に比して、回転変動が増加する。したがって、システム100は、メイン噴射およびアシスト噴射の双方を実行しながら、まず、空燃比を調整して、NOx濃度を適正な範囲(Th1以下)に制御し、続いて、アシスト噴射量を調整して、回転変動を適正な範囲(Th2以下)に制御する。すなわち、システム100は、NOx濃度および回転変動が、図3のハッチングで示される領域になるように、空燃比およびアシスト噴射を順番に調整する。例えば、閾値Th1,Th2は、記憶媒体52に記憶されてもよい。 When the air-fuel ratio is low (fuel is rich), as shown by both the solid and dashed lines, the rotational fluctuation decreases while the NOx concentration increases. Also, when the assist injection amount is lower than the target range (dashed line), combustion is not stable, and the rotational fluctuation increases compared to when the assist injection amount is within the target range (solid line). Therefore, while performing both main injection and assist injection, the system 100 first adjusts the air-fuel ratio to control the NOx concentration to an appropriate range (Th1 or less), and then adjusts the assist injection amount to control the rotational fluctuation to an appropriate range (Th2 or less). That is, the system 100 adjusts the air-fuel ratio and the assist injection in order so that the NOx concentration and the rotational fluctuation are in the hatched areas in FIG. 3. For example, the threshold values Th1 and Th2 may be stored in the storage medium 52.

図2を参照して、このために、プロセッサ51は、第1調整部56、第2調整部57、第3調整部58、および、第4調整部59として機能する。 Referring to FIG. 2, for this purpose, the processor 51 functions as a first adjustment unit 56, a second adjustment unit 57, a third adjustment unit 58, and a fourth adjustment unit 59.

第1調整部(「A/F調整部」とも称され得る)56として機能する場合、プロセッサ51は、空燃比が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。具体的には、プロセッサ51は、A/FセンサSe2から受信される空燃比が、目標範囲内にあるか否かを判定する。空燃比が目標範囲内にないと判定される場合、ECU50は、空燃比が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。例えば、空燃比の目標範囲は、記憶媒体52に記憶されてもよい。 When functioning as the first adjustment unit (which may also be referred to as the "A/F adjustment unit") 56, the processor 51 adjusts the air-fuel ratio by controlling at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 during the intake stroke so that the air-fuel ratio falls within a target range. Specifically, the processor 51 determines whether the air-fuel ratio received from the A/F sensor Se2 is within the target range. If it is determined that the air-fuel ratio is not within the target range, the ECU 50 adjusts the air-fuel ratio by controlling at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 during the intake stroke so that the air-fuel ratio falls within the target range. For example, the target range of the air-fuel ratio may be stored in the storage medium 52.

第2調整部(「EGR調整部」とも称され得る)57として機能する場合、プロセッサ51は、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるよう、EGRバルブV2を制御する。例えば、再循環される排気ガスの流量は、EGRバルブV2の上流側の圧力および下流側の圧力の間の差圧(または、圧力比)と相関を有するため、この差圧(または、圧力比)を測定することによって、再循環される排気ガスの流量を測定(推定)することができる。したがって、プロセッサ51は、差圧センサSe4から受信される差圧が、目標範囲内にあるか否かを判定する。差圧が目標範囲内にないと判定される場合、プロセッサ51は、差圧が目標範囲内になるように(すなわち、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるように)、EGRバルブV2を制御する。例えば、差圧の目標範囲(または、流量の目標範囲)は、記憶媒体52に記憶されてもよい。また、再循環される排気ガスの流量と、差圧との関係を示すテーブルが、記憶媒体52に記憶されてもよい。 When functioning as the second adjustment unit (which may also be referred to as the "EGR adjustment unit") 57, the processor 51 controls the EGR valve V2 so that the flow rate of the recirculated exhaust gas falls within a target range. For example, since the flow rate of the recirculated exhaust gas is correlated with the differential pressure (or pressure ratio) between the pressures upstream and downstream of the EGR valve V2, the flow rate of the recirculated exhaust gas can be measured (estimated) by measuring this differential pressure (or pressure ratio). Therefore, the processor 51 determines whether the differential pressure received from the differential pressure sensor Se4 is within the target range. If it is determined that the differential pressure is not within the target range, the processor 51 controls the EGR valve V2 so that the differential pressure falls within the target range (i.e., so that the flow rate of the recirculated exhaust gas falls within the target range). For example, the target range of the differential pressure (or the target range of the flow rate) may be stored in the storage medium 52. Also, a table showing the relationship between the flow rate of the recirculated exhaust gas and the differential pressure may be stored in the storage medium 52.

なお、一般的に、リーンバーンでは空気(酸素)の量が多いため、多くのNOxが生成される。このため、システム100は、NOxの排出を抑制するために、EGRを実施し得る。具体的には、排気ガスは、不活性な二酸化炭素を多く含むことから、吸気に排気ガスを再循環させることによって、吸気中の酸素の割合を低下させることができる。したがって、EGRによってNOxの排出を抑制することができる。しかしながら、空燃比の調整のみによってNOxの排出を閾値Th1以下に抑制することができる場合には、システム100は、EGRを実施しなくてもよい。 Generally, lean burn generates a large amount of NOx because of the large amount of air (oxygen). For this reason, system 100 may implement EGR to suppress NOx emissions. Specifically, exhaust gas contains a large amount of inert carbon dioxide, so the proportion of oxygen in the intake air can be reduced by recirculating exhaust gas into the intake air. Therefore, EGR can suppress NOx emissions. However, if NOx emissions can be suppressed to below threshold value Th1 by adjusting the air-fuel ratio alone, system 100 does not need to implement EGR.

第3調整部(「NOx調整部」とも称され得る)58として機能する場合、プロセッサ51は、排気ガス中のNOx濃度が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、混合気の空燃比を調整する。具体的には、プロセッサ51は、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が、目標範囲内にあるか否かを判定する。NOx濃度が目標範囲内にないと判定される場合、プロセッサ51は、NOx濃度が目標範囲内になるように、吸気行程においてインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方を制御して、空燃比を調整する。この場合、記憶媒体52に記憶される空燃比の目標範囲が、併せて更新されてもよい。例えば、NOx濃度の目標範囲は、記憶媒体52に記憶されてもよい。 When functioning as the third adjustment unit (which may also be referred to as the "NOx adjustment unit") 58, the processor 51 adjusts the air-fuel ratio of the mixture by controlling at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 during the intake stroke so that the NOx concentration in the exhaust gas falls within a target range. Specifically, the processor 51 determines whether the NOx concentration measured by the NOx sensor Se3 is within the target range. If it is determined that the NOx concentration is not within the target range, the processor 51 adjusts the air-fuel ratio by controlling at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 during the intake stroke so that the NOx concentration falls within the target range. In this case, the target range of the air-fuel ratio stored in the storage medium 52 may also be updated. For example, the target range of the NOx concentration may be stored in the storage medium 52.

第4調整部(「燃焼変動調整部」とも称され得る)59として機能する場合、プロセッサ51は、エンジン10における燃焼変動が目標範囲内になるように、インジェクタ17を制御して、アシスト噴射量を調整する。具体的には、プロセッサ51は、クランク角センサSe1に測定される回転変動が、目標範囲内にあるか否かを判定する。回転変動が目標範囲内にない判定される場合、プロセッサ51は、目標範囲内になるように、圧縮行程においてインジェクタ17を制御して、アシスト噴射量を調整する。 When functioning as the fourth adjustment unit (which may also be referred to as the "combustion fluctuation adjustment unit") 59, the processor 51 controls the injector 17 to adjust the assist injection amount so that the combustion fluctuation in the engine 10 falls within a target range. Specifically, the processor 51 determines whether the rotation fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 is within the target range. If it is determined that the rotation fluctuation is not within the target range, the processor 51 controls the injector 17 during the compression stroke to adjust the assist injection amount so that the rotation fluctuation falls within the target range.

続いて、システム100の動作について説明する。 Next, the operation of the system 100 will be explained.

図4は、ECU50の処理を示すフローチャートである。例えば、図4に示される処理は、エンジン10がリーンバーン運転を開始した後に1回のみ実施されてもよく、または、所定のインターバル(例えば、十~数十ミリ秒、百~数百ミリ秒、一~数秒、十~数十秒、または、一~数分)で繰り返されてもよい。 Figure 4 is a flowchart showing the processing of the ECU 50. For example, the processing shown in Figure 4 may be performed only once after the engine 10 starts lean burn operation, or may be repeated at a predetermined interval (for example, tens to tens of milliseconds, a hundred to hundreds of milliseconds, one to several seconds, ten to tens of seconds, or one to several minutes).

プロセッサ51は、メイン噴射を実行するように、インジェクタ17およびスロットルバルブV1を制御する(ステップS100)。続いて、プロセッサ51は、アシスト噴射を実行するように、インジェクタ17を制御する(ステップS102)。 The processor 51 controls the injector 17 and the throttle valve V1 to perform a main injection (step S100). Next, the processor 51 controls the injector 17 to perform an assist injection (step S102).

続いて、プロセッサ51は、A/Fセンサ(第4センサ)Se2から受信される空燃比が、目標範囲(第4目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS104)。ステップS104において、空燃比が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の空燃比と目標範囲との差を考慮して、空燃比が目標範囲内になるように、メイン噴射におけるインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方への指令値を補正して(ステップS106)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS100では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方が制御され、空燃比が調整される。 Then, the processor 51 determines whether the air-fuel ratio received from the A/F sensor (fourth sensor) Se2 is within the target range (fourth target range) (step S104). If it is determined in step S104 that the air-fuel ratio is not within the target range (NO), the processor 51 corrects the command value for at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 in the main injection, taking into account the difference between the actual air-fuel ratio and the target range, so that the air-fuel ratio is within the target range (step S106), and returns to step S100. In step S100 of the next routine, at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 is controlled based on the corrected command value, and the air-fuel ratio is adjusted.

ステップS104において、空燃比が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、差圧センサ(第3センサ)Se4から受信される差圧が、目標範囲(第3目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS108)。ステップS108において、差圧が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の差圧と目標範囲との差を考慮して、差圧が目標範囲内になるように(すなわち、再循環される排気ガスの流量が目標範囲内になるように)、EGRバルブV2への指令値を調整し(ステップS110)、ステップS100に戻る。 If it is determined in step S104 that the air-fuel ratio is within the target range (YES), the processor 51 determines whether the differential pressure received from the differential pressure sensor (third sensor) Se4 is within the target range (third target range) (step S108). If it is determined in step S108 that the differential pressure is not within the target range (NO), the processor 51 adjusts the command value to the EGR valve V2 (step S110) so that the differential pressure is within the target range (i.e., so that the flow rate of the recirculated exhaust gas is within the target range) while taking into account the difference between the actual differential pressure and the target range, and then returns to step S100.

ステップS108において、差圧が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、NOxセンサ(第1センサ)Se3に測定されるNOx濃度が、目標範囲(第1目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS112)。ステップS112において、NOx濃度が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際のNOx濃度と目標範囲との差を考慮して、NOx濃度が目標範囲内になるように、メイン噴射におけるインジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方への指令値を補正して(ステップS114)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS100では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17またはスロットルバルブV1の少なくとも一方が制御され、空燃比が調整される。 If it is determined in step S108 that the pressure difference is within the target range (YES), the processor 51 determines whether the NOx concentration measured by the NOx sensor (first sensor) Se3 is within the target range (first target range) (step S112). If it is determined in step S112 that the NOx concentration is not within the target range (NO), the processor 51 corrects the command value for at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 in the main injection, taking into account the difference between the actual NOx concentration and the target range, so that the NOx concentration is within the target range (step S114), and returns to step S100. In step S100 of the next routine, at least one of the injector 17 or the throttle valve V1 is controlled based on the corrected command value, and the air-fuel ratio is adjusted.

図3を参照して、例えば、ステップS112におけるNOx濃度の目標範囲(第1目標範囲)は、閾値Th1よりも小さいTh3以上Th4以下であってもよい。例えば、この範囲は、アシスト噴射量が目標範囲内(実線)である場合に、回転変動が閾値Th2以下となる領域であることができる。例えば、下限値Th3は、アシスト噴射量が目標範囲内(実線)である場合に、回転変動が閾値Th2以下となる下限値であることができる。また、目標範囲の上限値を閾値Th1よりも小さいTh4に設定することで、アシスト噴射量が目標範囲外(破線)で、かつ、回転変動が閾値Th2以下となる状況を抑制することができる。したがって、アシスト噴射量が目標範囲外(破線)であるにも拘わらず、アシスト噴射量が調整されない状況を抑制することができる。なお、目標範囲は、これに限定されず、閾値Th1に関連付けられる他の範囲であってもよい。例えば、ステップS112において、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が上限値Th4より高い点P1である場合、次回のルーティンのステップS100における空燃比の調整(増加)(燃料の減量)によって、NOx濃度は、Th3~Th4の間の点P2に低減され得る。 With reference to FIG. 3, for example, the target range (first target range) of the NOx concentration in step S112 may be equal to or greater than Th3 and equal to or less than Th4, which is smaller than the threshold value Th1. For example, this range can be a region in which the rotational fluctuation is equal to or less than the threshold value Th2 when the assist injection amount is within the target range (solid line). For example, the lower limit value Th3 can be a lower limit value in which the rotational fluctuation is equal to or less than the threshold value Th2 when the assist injection amount is within the target range (solid line). In addition, by setting the upper limit value of the target range to Th4, which is smaller than the threshold value Th1, it is possible to suppress a situation in which the assist injection amount is outside the target range (dashed line) and the rotational fluctuation is equal to or less than the threshold value Th2. Therefore, it is possible to suppress a situation in which the assist injection amount is not adjusted even though the assist injection amount is outside the target range (dashed line). Note that the target range is not limited to this, and may be another range associated with the threshold value Th1. For example, in step S112, if the NOx concentration measured by the NOx sensor Se3 is at point P1, which is higher than the upper limit value Th4, the NOx concentration can be reduced to point P2 between Th3 and Th4 by adjusting (increasing) the air-fuel ratio (reducing the amount of fuel) in step S100 of the next routine.

図4を参照して、ステップS112において、NOx濃度が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、クランク角センサ(第2センサ)Se1に測定される回転変動が、目標範囲(第2目標範囲)内にあるか否かを判定する(ステップS116)。ステップS116において、回転変動が目標範囲内にないと判定される場合(NO)、プロセッサ51は、実際の回転変動と目標範囲との差を考慮して、回転変動が目標範囲内になるように、アシスト噴射におけるインジェクタ17への指令値を補正して(ステップS118)、ステップS100に戻る。次回のルーティンのステップS102では、補正された指令値に基づいて、インジェクタ17が制御され、アシスト噴射量が調整される。 Referring to FIG. 4, if it is determined in step S112 that the NOx concentration is within the target range (YES), the processor 51 determines whether the rotational fluctuation measured by the crank angle sensor (second sensor) Se1 is within the target range (second target range) (step S116). If it is determined in step S116 that the rotational fluctuation is not within the target range (NO), the processor 51 corrects the command value to the injector 17 for the assist injection, taking into account the difference between the actual rotational fluctuation and the target range, so that the rotational fluctuation is within the target range (step S118), and returns to step S100. In step S102 of the next routine, the injector 17 is controlled based on the corrected command value, and the assist injection amount is adjusted.

図3を参照して、例えば、ステップS116における回転変動の目標範囲(第2目標範囲)は、0より大きく閾値Th2以下であってもよい。例えば、ステップS116において、クランク角センサSe1に測定される回転変動が閾値Th2より高い点P2である場合、次回のルーティンのステップS102におけるアシスト噴射量の調整(増量)によって、回転変動は、閾値Th2以下である点P3に低減され得る。 Referring to FIG. 3, for example, the target range (second target range) of the rotational fluctuation in step S116 may be greater than 0 and less than or equal to a threshold value Th2. For example, if the rotational fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 in step S116 is at point P2, which is higher than the threshold value Th2, the rotational fluctuation can be reduced to point P3, which is less than or equal to threshold value Th2, by adjusting (increasing) the assist injection amount in step S102 of the next routine.

ステップS116において、回転変動が目標範囲内にあると判定される場合(YES)、プロセッサ51は、一連の処理を終了する。補正された指令値は、記憶媒体52に記憶されてもよい。以降のリーンバーン運転は、記憶媒体52に記憶されるデータに基づいて実行されてもよい。 If it is determined in step S116 that the rotational fluctuation is within the target range (YES), the processor 51 ends the series of processes. The corrected command value may be stored in the storage medium 52. The subsequent lean burn operation may be performed based on the data stored in the storage medium 52.

以上のようなシステム100は、エンジン10と、エンジン10からの排気ガス中のNOx濃度を測定するNOxセンサSe3と、エンジン10の燃焼変動の度合いを示す回転変動を測定するクランク角センサSe1と、エンジン10を制御するECU50と、を備える。ECU50は、1または複数のプロセッサ51と、1または複数のプロセッサ51によって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体52と、を含む。1または複数のプロセッサ51は、命令にしたがって、吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、NOxセンサSe3に測定されるNOx濃度が、第1目標範囲内であるか否かを判定することと、NOx濃度が第1目標範囲内でないと判定される場合に、NOx濃度が第1目標範囲内になるように、吸気行程における混合気の空燃比を調整することと、NOx濃度が第1目標範囲内であると判定される場合に、クランク角センサSe1に測定される回転変動が、第2目標範囲内であるか否かを判定することと、回転変動が第2目標範囲内でないと判定される場合に、回転変動が第2目標範囲内になるように、アシスト噴射量を調整することと、を実行するように構成される。このようなシステム100によれば、NOx濃度が第1目標範囲内に制御され、かつ、燃焼変動の度合いを示す回転変動が第2目標範囲内に制御されるように、アシスト噴射量が制御される。したがって、リーンバーン運転において、NOxの排出を抑制しかつ燃焼を安定させつつ、アシスト噴射量を制御することができる。 The system 100 as described above includes an engine 10, a NOx sensor Se3 that measures the NOx concentration in exhaust gas from the engine 10, a crank angle sensor Se1 that measures rotational fluctuations that indicate the degree of combustion fluctuation in the engine 10, and an ECU 50 that controls the engine 10. The ECU 50 includes one or more processors 51 and one or more storage media 52 that store instructions executed by the one or more processors 51. The one or more processors 51 are configured to execute the following operations according to the instructions: inject fuel into the intake air during the intake stroke; inject less fuel into the air-fuel mixture during the compression stroke than during the intake stroke; determine whether the NOx concentration measured by the NOx sensor Se3 is within a first target range; if it is determined that the NOx concentration is not within the first target range, adjust the air-fuel ratio of the mixture during the intake stroke so that the NOx concentration is within the first target range; if it is determined that the NOx concentration is within the first target range, determine whether the rotational fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 is within a second target range; if it is determined that the rotational fluctuation is not within the second target range, adjust the assist injection amount so that the rotational fluctuation is within the second target range. According to the system 100, the assist injection amount is controlled so that the NOx concentration is controlled within the first target range and the rotational fluctuation indicating the degree of combustion fluctuation is controlled within the second target range. Therefore, during lean burn operation, the assist injection amount can be controlled while suppressing NOx emissions and stabilizing combustion.

また、システム100は、エンジン10の排気管3と吸気管2とを接続し、排気管3から吸気管2に排気ガスを再循環させる配管6と、配管6に設けられるEGRバルブV2と、配管6を流れる排気ガスの流量を測定する差圧センサSe4と、を更に備える。1または複数のプロセッサ51は、NOx濃度が第1目標範囲内であるか否かを判定する前に、命令にしたがって、差圧センサSe4に測定される排気ガスの流量が、第3目標範囲内にあるか否かを判定することと、排気ガスの流量が第3目標範囲内にないと判定される場合に、排気ガスの流量が第3目標範囲内になるように、EGRバルブV2を制御することと、を更に実行するように構成される。このようなシステム100によれば、EGRによって、吸気中の酸素の割合を低下させることができる。したがって、NOxの排出を効率よく抑制することができる。 The system 100 further includes a pipe 6 that connects the exhaust pipe 3 and the intake pipe 2 of the engine 10 and recirculates exhaust gas from the exhaust pipe 3 to the intake pipe 2, an EGR valve V2 provided in the pipe 6, and a differential pressure sensor Se4 that measures the flow rate of exhaust gas flowing through the pipe 6. Before determining whether the NOx concentration is within the first target range, the one or more processors 51 are further configured to determine whether the flow rate of exhaust gas measured by the differential pressure sensor Se4 is within a third target range according to the instruction, and, if it is determined that the flow rate of exhaust gas is not within the third target range, to control the EGR valve V2 so that the flow rate of exhaust gas is within the third target range. According to the system 100, the proportion of oxygen in the intake air can be reduced by EGR. Therefore, the emission of NOx can be efficiently suppressed.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記実施形態のECU50のステップは、上記の順番で実施されなくてもよく、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実施されてもよい。 Although the embodiment has been described above with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to such an embodiment. It is clear that a person skilled in the art can conceive of various modified or revised examples within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention. In addition, the steps of the ECU 50 in the above embodiment do not have to be performed in the above order, and may be performed in a different order as long as no technical contradiction occurs.

例えば、上記の実施形態では、再循環される排気ガスの流量を測定する第3センサとして、差圧センサSe4が使用される。しかしながら、他の実施形態では、第3センサは、EGRバルブV2の上流における排気ガスの圧力と、EGRバルブV2の下流における排気ガスの圧力と、の間の「圧力比」を測定するように構成されてもよい。この場合、ECU50は、圧力比と、再循環される排気ガスの流量と、の間の関係を示すテーブルを記憶してもよい。 For example, in the above embodiment, the differential pressure sensor Se4 is used as the third sensor that measures the flow rate of the recirculated exhaust gas. However, in other embodiments, the third sensor may be configured to measure the "pressure ratio" between the pressure of the exhaust gas upstream of the EGR valve V2 and the pressure of the exhaust gas downstream of the EGR valve V2. In this case, the ECU 50 may store a table showing the relationship between the pressure ratio and the flow rate of the recirculated exhaust gas.

また、上記の実施形態では、燃焼変動の度合いを示す指標値として、クランク角センサSe1によって測定される回転変動が使用される。しかしながら、他の実施形態では、指標値として、他のセンサ(例えば、筒内圧センサ)によって測定される他のパラメータ(例えば、点火周期毎の燃焼時の筒内圧の変動)が使用されてもよい。 In addition, in the above embodiment, the rotational fluctuation measured by the crank angle sensor Se1 is used as an index value indicating the degree of combustion fluctuation. However, in other embodiments, other parameters (e.g., fluctuations in in-cylinder pressure during combustion for each ignition cycle) measured by other sensors (e.g., in-cylinder pressure sensor) may be used as the index value.

2 吸気管
3 排気管
6 排気ガスを再循環させる配管
10 エンジン
17 インジェクタ
50 ECU(制御装置)
51 プロセッサ
52 記憶媒体
100 エンジン制御システム
Se1 クランク角センサ(第2センサ)
Se3 NOxセンサ(第1センサ)
Se4 差圧センサ(第3センサ)
V2 EGRバルブ
2 Intake pipe 3 Exhaust pipe 6 Pipe for recirculating exhaust gas 10 Engine 17 Injector 50 ECU (control unit)
51 Processor 52 Storage medium 100 Engine control system Se1 Crank angle sensor (second sensor)
Se3 NOx sensor (first sensor)
Se4 Differential pressure sensor (third sensor)
V2 EGR valve

Claims (2)

エンジンと、
前記エンジンからの排気ガス中の窒素酸化物の濃度を測定する第1センサと、
前記エンジンの燃焼変動の度合いを示す指標値を測定する第2センサと、
前記エンジンを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、1または複数のプロセッサと、前記1または複数のプロセッサによって実行される命令を記憶する1または複数の記憶媒体と、を含み、
前記1または複数のプロセッサは、前記命令にしたがって、
吸気行程において、吸気に対して燃料を噴射することと、
圧縮行程において、空気および燃料の混合気に対して、前記吸気行程よりも少ない燃料を噴射することと、
前記第1センサに測定される前記窒素酸化物の濃度が、所定の第1目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内でないと判定される場合に、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内になるように、前記吸気行程における前記混合気の空燃比を調整することと、
前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であると判定される場合に、前記第2センサに測定される前記指標値が、所定の第2目標範囲内であるか否かを判定することと、
前記指標値が前記第2目標範囲内でないと判定される場合に、前記指標値が前記第2目標範囲内になるように、前記圧縮行程において噴射される燃料の量を調整することと、
を実行するように構成された、エンジン制御システム。
The engine,
a first sensor for measuring a concentration of nitrogen oxides in exhaust gas from the engine;
A second sensor for measuring an index value indicating a degree of combustion fluctuation of the engine;
A control device for controlling the engine;
Equipped with
the control device includes one or more processors and one or more storage media that store instructions executed by the one or more processors;
The one or more processors, in accordance with the instructions,
injecting fuel into the intake air during the intake stroke;
injecting less fuel into the air and fuel mixture during the compression stroke than during the intake stroke;
determining whether the concentration of nitrogen oxides measured by the first sensor is within a first predetermined target range;
when it is determined that the concentration of nitrogen oxides is not within the first target range, adjusting an air-fuel ratio of the mixture in the intake stroke so that the concentration of nitrogen oxides is within the first target range;
When it is determined that the concentration of the nitrogen oxides is within the first target range, determining whether or not the index value measured by the second sensor is within a predetermined second target range;
When it is determined that the index value is not within the second target range, adjusting an amount of fuel injected during the compression stroke so that the index value is within the second target range;
an engine control system configured to:
前記エンジンの排気管と吸気管とを接続し、前記排気管から前記吸気管に前記排気ガスを再循環させる配管と、
前記配管に設けられるバルブと、
前記配管を流れる前記排気ガスの流量を測定する第3センサと、
を更に備え、
前記1または複数のプロセッサは、前記窒素酸化物の濃度が前記第1目標範囲内であるか否かを判定する前に、前記命令にしたがって、
前記第3センサに測定される前記排気ガスの流量が、所定の第3目標範囲内にあるか否かを判定することと、
前記排気ガスの流量が前記第3目標範囲内にないと判定される場合に、前記排気ガスの流量が前記第3目標範囲内になるように、前記バルブを調整することと、
を更に実行するように構成された、請求項1に記載のエンジン制御システム。
a pipe that connects an exhaust pipe and an intake pipe of the engine and recirculates the exhaust gas from the exhaust pipe to the intake pipe;
A valve provided in the piping;
a third sensor that measures a flow rate of the exhaust gas flowing through the pipe;
Further comprising:
Prior to determining whether the concentration of oxides of nitrogen is within the first target range, the one or more processors, in accordance with the instructions,
determining whether the flow rate of the exhaust gas measured by the third sensor is within a predetermined third target range;
When it is determined that the flow rate of the exhaust gas is not within the third target range, adjusting the valve so that the flow rate of the exhaust gas is within the third target range;
The engine control system of claim 1 further configured to:
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