[发明专利]内燃机的炭烟排放量估计装置

说明书

技术领域

本发明涉及炭烟排放量估计装置，该炭烟排放量估计装置估计在内燃机的燃烧室内燃料的反应所导致产生的炭烟(碳微粒子)的排放量。

背景技术

构成在内燃机(尤其是柴油内燃机)的燃烧室内产生的粒状物质(颗粒物质(PM))的主成分之一是炭烟。要想高精度控制该炭烟的排放量并减少炭烟的排放量，需要高精度估计炭烟的排放量。

例如，在日本专利文献特开2007-46477号公报中记载的内燃机的炭烟排放量估计装置中披露了以下手法：使用基于炭烟的生成机理的复杂的反应模型，在内燃机处于瞬态运转状态的情况下也高精度估计炭烟的排放量。

发明内容

在上述文献中记载的装置中，由于在炭烟的排放量的估计中使用复杂的反应模型，炭烟的排放量的估计所涉及的计算负载变得庞大。因而，正渴望以小的计算负载在内燃机处于瞬态运转状态的情况下也高精度估计炭烟的排放量的手法出现。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机的炭烟排放量估计装置，该炭烟排放量估计装置能够在内燃机处于瞬态运转状态的情况下也以小的计算负载高精度估计炭烟的排放量。

本发明的炭烟排放量估计装置包括稳定排放量获取单元、稳定值获取单元、瞬态值获取单元、瞬态修正值计算单元、炭烟排放量估计单元。下面，依次说明这些单元。

稳定排放量获取单元根据至少内燃机的运转速度和所述内燃机的燃料喷射量和被从所述内燃机排放的炭烟的排放量之间在所述内燃机处于稳定运转状态的情况下的预先存储的关系(表、设定表)、所述运转速度的当前值、以及所述燃料喷射量的当前值，获取炭烟的稳定排放量。该“稳定排放量”是内燃机以当前的运转速度和燃料喷射量在处于稳定运转状态的情况下的炭烟的排放量。该“关系”是可通过实验等预先获取。

稳定值获取单元根据预定的参数的值和影响炭烟的排放量的因子的值之间的预先存储的关系(表、设定表)、所述预定的参数的当前值来获取所述因子的稳定值，所述预定的参数表示所述内燃机在所述内燃机处于稳定运转状态的情况下的运转状态。

在此，“影响炭烟的排放量的因子”例如是燃烧室内的气体的温度、压力、氧浓度等。“预定的参数”例如是内燃机的运转速度、燃料喷射量等。该“因子的稳定值”是内燃机以当前的参数值(例如，当前的运转速度和燃料喷射量)在处于稳定运转状态的情况下的因子的值。该“关系”也可通过实验等预先获取。

瞬态值获取单元获取所述因子的瞬态值，所述因子的瞬态值是所述因子的当前值。该“因子的瞬态值”例如是将当前的因子的值通过检测·估计单元得到的检测值·估计值。

瞬态修正值计算单元根据稳定特性值和瞬态特性值来计算与炭烟的排放量相关的瞬态修正值，根据所述因子的稳定值和与针对所述因子的炭烟的排放量相关的预先存储的特性而得到所述稳定特性值，根据所述特性和所述因子的瞬态值而得到所述瞬态特性值。当存在多个所述因子时，按照每一个因子，分别设定所述特性并且分别计算稳定特性值和瞬态特性值。

“瞬态修正值”例如是稳定特性值与瞬态特性值之差、之比等。当存在多个所述因子时，瞬态修正值是针对各因子的稳定特性值与瞬态特性值之差、之比等。在瞬态运转状态下，因子的瞬态值可能会偏离因子的稳定值。瞬态修正值是表示在瞬态运转状态下可能会产生的“因子的瞬态值偏离因子的稳定值”导致的、炭烟排放量偏离所述稳定排放量的程度。

炭烟排放量估计单元根据所述稳定排放量和所述瞬态修正值来估计炭烟的排放量。炭烟的排放量例如是通过向稳定排放量相乘瞬态修正值或者通过向稳定排放量相加瞬态修正值而获得。在稳定运转状态下，瞬态修正值被计算为“1”(当瞬态修正值被相乘稳定排放量时)或者被计算为“0”(当瞬态修正值被相加稳定排放量时)，炭烟的排放量与稳定排放量一致。

根据上述构成，能够以用于获取稳定排放量的表检索以及计算瞬态修正值这样的少量计算负载，在瞬态运转状态下也高精度估计炭烟的排放量。

在上述本发明的内燃机的炭烟排放量估计装置中，至于所述因子，使用影响炭烟生成速度的因子，该炭烟生成速度是燃料的反应导致生成炭烟的速度，和/或，使用影响炭烟氧化速度的因子，该炭烟氧化速度是燃料的反应导致生成的炭烟被氧化的速度。这是基于如下情况：炭烟的产生速度(排放速度)可通过所述炭烟生成速度与所述炭烟氧化速度之差来表示。