ノックス発生量予測方法
【課題】燃焼圧力及びエンジンの運転変数を利用して、別途の排気分析装置やノックス測定センサーがなくても、リアルタイムで正確にノックスの量を予測することができるノックス発生量予測方法を提供する。
【解決手段】ノックス発生量予測方法はエンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、を含む。
【解決手段】ノックス発生量予測方法はエンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックス発生量予測方法に係り、より詳しくは、別途のノックス測定センサーがなくても、車両のエンジンから発生するノックスの量を予測できるノックス発生量予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を備えた車両における汚染物質排出許容に関する法規がますます厳格になり、内燃機関が動作する間の汚染物質の排出をできるだけ低く維持することが求められている。汚染物質の排出を減らす方法の一つは、内燃機関の各シリンダーで空気／燃料の混合物が燃焼する間に発生する汚染物質の排出を減らすことである。
【０００３】
前記方法の他の一つは、内燃機関内の排気ガス後処理システムを使用することである。排気ガス後処理システムは、それぞれのシリンダーで空気／燃料の混合物が燃焼する間に発生した汚染物質を無害な物質に変換する。このような目的で一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物を無害な物質に変換する触媒コンバータが用いられる。
【０００４】
このような排気ガス触媒コンバータを用いて効率的に汚染成分を変換するためには、エンジンから発生する窒素酸化物、つまり、ノックス（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅｓ）の量を正確に測定する必要がある。
【０００５】
従来の技術の場合、ノックスの量を予測するために、別途に、排気分析装置や、ノックス測定のためのセンサーを備えた。しかし、このような排気分析装置やノックス測定センサーを別途に具備すれば、費用が上昇する問題があり、エンジンの排気ガス内の組成物が排気分析装置やノックスセンサーを汚染させることによって、センサー自体が誤作動する問題があった。
【０００６】
また、このような問題を解決するために、従来のノックス予測技術が提案されているが、従来技術の場合、過度に複雑な計算過程を経るか、または単純化された熱発生率式から計算した温度を利用してノックスを予測するので、信頼性が落ちる問題があった。
（例えば特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、燃焼圧力及びエンジンの運転変数を利用して、別途の排気分析装置やノックス測定センサーがなくても、リアルタイムで正確にノックスの量を予測することができるノックス発生量予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の実施例によるノックス発生量予測方法は、エンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記エンジン運転変数は、燃料量、エンジン回転数（ＲＰＭ）、空燃比（ＡＦ）、及びＥＧＲ情報のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記ＮＯ発生率は、燃焼室の燃焼ガス温度と燃焼室内の酸素濃度及び窒素濃度を利用して計算することを特徴とする。
【００１２】
前記ＮＯ発生率は、
【数１】
を利用して計算することを特徴とする。
ここで、ｄ［ＮＯ］／ｄｔは時間によるＮＯ発生率であり、Ｔは燃焼ガス温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度であり、ＡとＢは定数である。
【００１３】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算することを特徴とする。
【００１４】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、
【数２】
から計算することを特徴とする。
但し、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）であり、Ｔａｄは断熱火炎温度であり、Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔｒａｔｉｏ）である。
【００１５】
前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、
【数３】
から計算することを特徴とする。
但し、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度である。
【００１６】
前記燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、
【数７】
から計算することを特徴とする。
但し、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は空気中酸素と窒素の濃度であり、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はＥＧＲガス中酸素と窒素の濃度である。
【００１７】
前記ＮＯ生成期間は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例によれば、費用を低減し、センサーの誤作動のような問題がないので、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例によるノックス発生量予測方法のフローチャート。
【図２】本発明の実施例によるノックス発生量予測方法の概念図。
【図３】本発明の実施例によるＮＯ生成期間を示したグラフ。
【図４】本発明の実施例によるＮＯ発生量に関するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法のフローチャートであり、図２は、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法の概念図である。
【００２２】
図１及び図２に示しているように、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法は、エンジン燃焼圧力１００及びエンジン運転変数２００を利用してＮＯ発生率３００を計算する段階（Ｓ１０）、前記エンジン燃焼圧力１００を利用してＮＯ生成期間４００を算出する段階（Ｓ２０）、前記ＮＯ発生率３００と前記ＮＯ生成期間４００からＮＯ発生量５００を計算する段階（Ｓ３０）、及び前記ＮＯ発生量５００とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階（Ｓ４０）を含む。
【００２３】
最初に、エンジンの燃焼圧力１００（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）及びエンジン運転変数２００を利用して、ＮＯ（一酸化窒素）の発生率３００を計算する（Ｓ１０）。
【００２４】
前記エンジン運転変数２００には、図２に示しているように、燃料量２１０（ｍｆｕｅｌ）、エンジン回転数２２０（ＲＰＭ）、空燃比２３０（ＡＦ）、及びＥＧＲ量とＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｒａｔｅ）のようなＥＧＲ情報２４０が含まれる。このようなエンジン運転変数２００に基づいてＮＯ発生率３００を計算する。
【００２５】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ発生率３００は下記の［数１］を用いて計算できる。
【数１】
【００２６】
上記［数１］において、ｄ［ＮＯ］／ｄｔはＮＯ発生率３００であり、Ｔは燃焼ガス温度３１０であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度３２０であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度３３０であり、ＡとＢは実験や解釈によって決められる経験定数である。
【００２７】
したがって、前記ＮＯ発生率３００（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）を求めるためには、燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ）３１０と燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０及び窒素濃度［Ｎ２］３３０を知る必要がある。
【００２８】
以下、燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ）と燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］及び窒素濃度［Ｎ２］を求める方法についてそれぞれ説明する。
【００２９】
前記燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）３１０は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時の圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算できる。
【００３０】
一つまたは種々の実施例において、前記燃焼室の燃焼ガス温度３１０は下記の［数２］によって計算できる。
【数２】
【００３１】
上記［数２］において、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）３１０を示し、前記Ｔａｄは断熱火炎温度であり、前記Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、前記Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、前記ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ｒａｔｉｏ）であって、Ｃｖ（定積比熱）／Ｃｐ（定圧比熱）値に相当する。
【００３２】
前記Ｐｉ（燃焼開始時点の圧力）とＰｍａｘ（最高燃焼圧）は、前記エンジンの燃焼圧力１００を測定するエンジンの燃焼圧センサーで測定でき、その情報は電気的信号に転換されて、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のような制御部に転送される。
【００３３】
そして、前記［数２］で前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、一つまたは種々の実施例において、下記の［数３］によって計算できる。
【数３】
【００３４】
上記［数３］において、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度３２０である。
【００３５】
前記燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）は、図２に示しているように、エンジン燃焼圧力１００（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）及び熱発散率（Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒａｔｅ、ＨＲＲ）から燃焼開始時点（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ、ＳＯＣ）を決定し、決定された燃焼開始時点（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ、ＳＯＣ）を利用して求められる。
【００３６】
一つまたは多数の実施例において、前記燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）は、下記の［数４］によって求められる。
【数４】
【００３７】
ここで、前記Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であって、前記で決定された燃焼開始時点（ＳＯＣ）を利用し、その時点で前記エンジンの燃焼圧力センサーにより測定された値であり、前記Ｒは理想気体の状態方程式の気体定数である。
【００３８】
そして、前記ｍはシリンダー内部の混合気体の全体量を示す値であって、下記の［数５］によって求められる。
【数５】
【００３９】
ここで、ＡＦは空燃比２３０であり、ｍｆｕｅｌは車両のＥＣＵ信号から分かる燃料量２１０である。ＡＦとｍｆｕｅｌはいずれも前記エンジン運転変数２００として入力される値である。
【００４０】
一方、前記Ｖは燃焼開始点の体積であって、下記の［数６］によって計算することができる。
【数６】
【００４１】
ここで、Ｖｃはクリアランスボリューム（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｖｏｌｕｍｅ）であり、ｒｃは圧縮比（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ）であり、ｒはコネクティングロッドの長さ（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ｌｅｎｇｔｈ）であり、ａはクランクオフセット（ｃｒａｎｋ ｏｆｆ ｓｅｔ）となり、前記Ｂはシリンダーの直径、Ｓはピストンのストロークとなる。
【００４２】
したがって、前記［数５］と［数６］から求めたｍとＶ値を［数４］に代入して、燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）が求められる。
【００４３】
一方、前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）を求めるためには、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］を求めなければならないが、これを求める方法については下記で説明する。
【００４４】
図２に示しているように、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０を求めると、［数３］から断熱火炎温度（Ｔａｄ）が分かり、これを利用して燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）３１０が求められる。
【００４５】
一つまたは種々の実施例において、前記［数１］の燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、下記の［数７］によって計算できる。
【数７】
【００４６】
上記［数７］において、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］を示し、前記ＥＧＲ＿ｒａｔｅはＥＧＲ率であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］はそれぞれ空気中の酸素と窒素の濃度を示し、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はそれぞれＥＧＲガス中の酸素と窒素の濃度を示す。
【００４７】
結局、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０は、吸入空気中お酸素濃度Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＥＧＲガス中の酸素濃度Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］から求められ、燃焼室内の窒素濃度［Ｎ２］３３０は、吸入空気中窒素濃度Ｎ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＥＧＲガス中の窒素濃度Ｎ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］から求められる。
【００４８】
前記ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｒａｔｅ）は排気ガスの再循環率であって、一般にＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量）×１００で計算するか、または吸気管内の二酸化炭素の濃度から大気中の二酸化炭素の濃度を引いた値と、排気ガス内の二酸化炭素の濃度から大気中の二酸化炭素の濃度を引いた値との比を測定して算出できる。
【００４９】
前記Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は、吸入空気中の酸素と窒素の濃度を示し、空気中酸素の濃度と窒素の濃度を用いる。
【００５０】
前記Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］は、ＥＧＲガス中の酸素濃度と窒素濃度であって、下記の［数８］乃至［数１０］によって求められる。
【数８】
【数９】
【数１０】
【００５１】
上記［数１０］において、前記ＡＦは空燃比２３０であって、燃焼に使用された燃料に対する空気の重量比率を示し、本発明の実施例ではエンジン運転変数２００として測定されて入力される。そして、前記ＡＦｓｔｏｉは理論空燃比であって、燃料の種類によって決定される値であり、当該燃料で理想的な空燃比となる。前記ｙも燃料によって決定される値であり、当該燃料の分子式で水素（Ｈ）と炭素（Ｃ）の比率（ｙ＝Ｈ／Ｃ＿ｒａｔｉｏ）によって決められる。
【００５２】
前記［数９］において、前記ＱはＥＧＲガスでの窒素の組成比であって、これは燃料によって決められる値である。例えば、ディーゼル燃料の場合、前記Ｑ値は３．７７３になる。
【００５３】
結局、前記［数８］乃至［数１０］で測定されて入力される値は、空燃比（ＡＦ）２３０一つであり、それ以外のＱ、ＡＦｓｔｏｉ及びｙ値は、燃料の種類によって決定される値となる。
【００５４】
したがって、前記［数１０］と前記［数９］から前記［数８］のＯ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］を求めることができ、この値をさらに前記［数７］に代入して、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と燃焼室内の窒素濃度［Ｎ２］を求める。
【００５５】
一方、図２に示しているように、前記過程で求めた燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０を前記［数３］に代入すれば、前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）が求められ、前記Ｔａｄから［数２］によって燃焼ガス温度（Ｔ）３１０が求められる。
【００５６】
結局、本発明の実施例によれば、前記燃焼ガス温度３１０（Ｔ）と酸素濃度［Ｏ２］３２０及び窒素濃度［Ｎ２］３３０の全てが求められるので、これらの値を［数１］に適用してＮＯ発生率（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）３００が求められる。
【００５７】
そして、前記エンジン燃焼圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）１００を利用してＮＯ生成期間４００を算出する（Ｓ２０）。
【００５８】
ＮＯ生成期間４００は、ＮＯの発生がＭＦＢ（Ｍａｓｓ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｎｅｄ）の変化と類似して現れる点を利用する。このために、図２に示しているように、エンジン燃焼圧力１００から熱発散率（Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒａｔｅ、ＨＲＲ）を求めて、この熱発散率（ＨＲＲ）を積算し、積算された熱発散率が最大（Ｍａｘｉｍｕｍ）となる地点を基準としてＭＦＢを計算することができる。
【００５９】
燃焼圧力から熱発散率（ＨＲＲ）を介してＭＦＢ（Ｍａｓｓ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｎｅｄ）の変化推移を表すグラフ（図３の一点鎖線参照）を作成し、このグラフを用いてＮＯ生成期間４００を決める。
【００６０】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ生成期間４００はＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出できる。図３に示しているように、前記ＮＯが２０〜９０％生成される区間をＮＯ生成期間４００と仮定する時、この区間に対応するＭＦＢの区間はＭＦＢ４０−８０区間である。したがって、ＭＦＢ４０−８０区間やＭＦＢ５０−９０区間を利用すれば、有効にＮＯの生成期間４００を算出できる。つまり、ＮＯの生成期間４００は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間に相当する時間となる。
【００６１】
ＮＯ生成期間４００が算出されると、図４に示しているように、前記［数１］から求めたＮＯ発生率（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）３００と前記ＮＯ生成期間（ｔ）４００からＮＯ発生量５００を計算する（Ｓ３０）。
【００６２】
その後、前記ＮＯ発生量５００とエンジンの運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量６００を予測する（Ｓ４０）。
【００６３】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ２の発生量は、エンジン運転領域によってＮＯ発生量５００とＮＯ２発生量の比率を実験式を利用して算出できる。
【００６４】
一つまたは種々の実施例において、前記ノックス（ＮＯｘ）発生量６００は、ＮＯ発生量５００とＮＯ２発生量を合わせた値によって予測可能である。
【００６５】
上述の通り、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法によれば、車両の燃料量、エンジン回転数、空燃比、及びＥＧＲ情報に基づき簡単な計算によってノックス発生量をリアルタイムで予測できるので、別途にノックス測定のためのセンサーを備える必要がない。したがって、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法はノックス測定のための仮想のセンサーとも呼ばれる。
【００６６】
以上、本発明に関する好ましい実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、車両のエンジンから発生するノックス発生量予測方法の分野に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１００ エンジン燃焼圧力
２００ エンジン運転変数
２１０ 燃料量（ｍｆｕｅｌ）
２２０ エンジン回転数（ＲＰＭ）
２３０ 空燃比（ＡＦ）
２４０ ＥＧＲ情報
３００ ＮＯ発生率
３１０ 燃焼ガス温度（Ｔ）
３２０ 酸素濃度［Ｏ２］
３３０ 窒素濃度［Ｎ２］
４００ ＮＯ生成期間
５００ ＮＯ発生量
６００ ＮＯｘ発生量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックス発生量予測方法に係り、より詳しくは、別途のノックス測定センサーがなくても、車両のエンジンから発生するノックスの量を予測できるノックス発生量予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を備えた車両における汚染物質排出許容に関する法規がますます厳格になり、内燃機関が動作する間の汚染物質の排出をできるだけ低く維持することが求められている。汚染物質の排出を減らす方法の一つは、内燃機関の各シリンダーで空気／燃料の混合物が燃焼する間に発生する汚染物質の排出を減らすことである。
【０００３】
前記方法の他の一つは、内燃機関内の排気ガス後処理システムを使用することである。排気ガス後処理システムは、それぞれのシリンダーで空気／燃料の混合物が燃焼する間に発生した汚染物質を無害な物質に変換する。このような目的で一酸化炭素、炭化水素、及び窒素酸化物を無害な物質に変換する触媒コンバータが用いられる。
【０００４】
このような排気ガス触媒コンバータを用いて効率的に汚染成分を変換するためには、エンジンから発生する窒素酸化物、つまり、ノックス（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｏｘｉｄｅｓ）の量を正確に測定する必要がある。
【０００５】
従来の技術の場合、ノックスの量を予測するために、別途に、排気分析装置や、ノックス測定のためのセンサーを備えた。しかし、このような排気分析装置やノックス測定センサーを別途に具備すれば、費用が上昇する問題があり、エンジンの排気ガス内の組成物が排気分析装置やノックスセンサーを汚染させることによって、センサー自体が誤作動する問題があった。
【０００６】
また、このような問題を解決するために、従来のノックス予測技術が提案されているが、従来技術の場合、過度に複雑な計算過程を経るか、または単純化された熱発生率式から計算した温度を利用してノックスを予測するので、信頼性が落ちる問題があった。
（例えば特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、燃焼圧力及びエンジンの運転変数を利用して、別途の排気分析装置やノックス測定センサーがなくても、リアルタイムで正確にノックスの量を予測することができるノックス発生量予測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の実施例によるノックス発生量予測方法は、エンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記エンジン運転変数は、燃料量、エンジン回転数（ＲＰＭ）、空燃比（ＡＦ）、及びＥＧＲ情報のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記ＮＯ発生率は、燃焼室の燃焼ガス温度と燃焼室内の酸素濃度及び窒素濃度を利用して計算することを特徴とする。
【００１２】
前記ＮＯ発生率は、
【数１】
を利用して計算することを特徴とする。
ここで、ｄ［ＮＯ］／ｄｔは時間によるＮＯ発生率であり、Ｔは燃焼ガス温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度であり、ＡとＢは定数である。
【００１３】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算することを特徴とする。
【００１４】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、
【数２】
から計算することを特徴とする。
但し、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）であり、Ｔａｄは断熱火炎温度であり、Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔｒａｔｉｏ）である。
【００１５】
前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、
【数３】
から計算することを特徴とする。
但し、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度である。
【００１６】
前記燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、
【数７】
から計算することを特徴とする。
但し、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は空気中酸素と窒素の濃度であり、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はＥＧＲガス中酸素と窒素の濃度である。
【００１７】
前記ＮＯ生成期間は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例によれば、費用を低減し、センサーの誤作動のような問題がないので、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例によるノックス発生量予測方法のフローチャート。
【図２】本発明の実施例によるノックス発生量予測方法の概念図。
【図３】本発明の実施例によるＮＯ生成期間を示したグラフ。
【図４】本発明の実施例によるＮＯ発生量に関するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法のフローチャートであり、図２は、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法の概念図である。
【００２２】
図１及び図２に示しているように、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法は、エンジン燃焼圧力１００及びエンジン運転変数２００を利用してＮＯ発生率３００を計算する段階（Ｓ１０）、前記エンジン燃焼圧力１００を利用してＮＯ生成期間４００を算出する段階（Ｓ２０）、前記ＮＯ発生率３００と前記ＮＯ生成期間４００からＮＯ発生量５００を計算する段階（Ｓ３０）、及び前記ＮＯ発生量５００とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階（Ｓ４０）を含む。
【００２３】
最初に、エンジンの燃焼圧力１００（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）及びエンジン運転変数２００を利用して、ＮＯ（一酸化窒素）の発生率３００を計算する（Ｓ１０）。
【００２４】
前記エンジン運転変数２００には、図２に示しているように、燃料量２１０（ｍｆｕｅｌ）、エンジン回転数２２０（ＲＰＭ）、空燃比２３０（ＡＦ）、及びＥＧＲ量とＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｒａｔｅ）のようなＥＧＲ情報２４０が含まれる。このようなエンジン運転変数２００に基づいてＮＯ発生率３００を計算する。
【００２５】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ発生率３００は下記の［数１］を用いて計算できる。
【数１】
【００２６】
上記［数１］において、ｄ［ＮＯ］／ｄｔはＮＯ発生率３００であり、Ｔは燃焼ガス温度３１０であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度３２０であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度３３０であり、ＡとＢは実験や解釈によって決められる経験定数である。
【００２７】
したがって、前記ＮＯ発生率３００（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）を求めるためには、燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ）３１０と燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０及び窒素濃度［Ｎ２］３３０を知る必要がある。
【００２８】
以下、燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ）と燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］及び窒素濃度［Ｎ２］を求める方法についてそれぞれ説明する。
【００２９】
前記燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）３１０は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時の圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算できる。
【００３０】
一つまたは種々の実施例において、前記燃焼室の燃焼ガス温度３１０は下記の［数２］によって計算できる。
【数２】
【００３１】
上記［数２］において、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）３１０を示し、前記Ｔａｄは断熱火炎温度であり、前記Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、前記Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、前記ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ｒａｔｉｏ）であって、Ｃｖ（定積比熱）／Ｃｐ（定圧比熱）値に相当する。
【００３２】
前記Ｐｉ（燃焼開始時点の圧力）とＰｍａｘ（最高燃焼圧）は、前記エンジンの燃焼圧力１００を測定するエンジンの燃焼圧センサーで測定でき、その情報は電気的信号に転換されて、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のような制御部に転送される。
【００３３】
そして、前記［数２］で前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、一つまたは種々の実施例において、下記の［数３］によって計算できる。
【数３】
【００３４】
上記［数３］において、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度３２０である。
【００３５】
前記燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）は、図２に示しているように、エンジン燃焼圧力１００（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）及び熱発散率（Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒａｔｅ、ＨＲＲ）から燃焼開始時点（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ、ＳＯＣ）を決定し、決定された燃焼開始時点（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ、ＳＯＣ）を利用して求められる。
【００３６】
一つまたは多数の実施例において、前記燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）は、下記の［数４］によって求められる。
【数４】
【００３７】
ここで、前記Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であって、前記で決定された燃焼開始時点（ＳＯＣ）を利用し、その時点で前記エンジンの燃焼圧力センサーにより測定された値であり、前記Ｒは理想気体の状態方程式の気体定数である。
【００３８】
そして、前記ｍはシリンダー内部の混合気体の全体量を示す値であって、下記の［数５］によって求められる。
【数５】
【００３９】
ここで、ＡＦは空燃比２３０であり、ｍｆｕｅｌは車両のＥＣＵ信号から分かる燃料量２１０である。ＡＦとｍｆｕｅｌはいずれも前記エンジン運転変数２００として入力される値である。
【００４０】
一方、前記Ｖは燃焼開始点の体積であって、下記の［数６］によって計算することができる。
【数６】
【００４１】
ここで、Ｖｃはクリアランスボリューム（ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｖｏｌｕｍｅ）であり、ｒｃは圧縮比（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ）であり、ｒはコネクティングロッドの長さ（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ ｌｅｎｇｔｈ）であり、ａはクランクオフセット（ｃｒａｎｋ ｏｆｆ ｓｅｔ）となり、前記Ｂはシリンダーの直径、Ｓはピストンのストロークとなる。
【００４２】
したがって、前記［数５］と［数６］から求めたｍとＶ値を［数４］に代入して、燃焼開始時点の燃焼室温度（Ｔｓｏｃ）が求められる。
【００４３】
一方、前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）を求めるためには、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］を求めなければならないが、これを求める方法については下記で説明する。
【００４４】
図２に示しているように、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０を求めると、［数３］から断熱火炎温度（Ｔａｄ）が分かり、これを利用して燃焼室の燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）３１０が求められる。
【００４５】
一つまたは種々の実施例において、前記［数１］の燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、下記の［数７］によって計算できる。
【数７】
【００４６】
上記［数７］において、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］を示し、前記ＥＧＲ＿ｒａｔｅはＥＧＲ率であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］はそれぞれ空気中の酸素と窒素の濃度を示し、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はそれぞれＥＧＲガス中の酸素と窒素の濃度を示す。
【００４７】
結局、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０は、吸入空気中お酸素濃度Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＥＧＲガス中の酸素濃度Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］から求められ、燃焼室内の窒素濃度［Ｎ２］３３０は、吸入空気中窒素濃度Ｎ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＥＧＲガス中の窒素濃度Ｎ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］から求められる。
【００４８】
前記ＥＧＲ率（ＥＧＲ＿ｒａｔｅ）は排気ガスの再循環率であって、一般にＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量）×１００で計算するか、または吸気管内の二酸化炭素の濃度から大気中の二酸化炭素の濃度を引いた値と、排気ガス内の二酸化炭素の濃度から大気中の二酸化炭素の濃度を引いた値との比を測定して算出できる。
【００４９】
前記Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は、吸入空気中の酸素と窒素の濃度を示し、空気中酸素の濃度と窒素の濃度を用いる。
【００５０】
前記Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］は、ＥＧＲガス中の酸素濃度と窒素濃度であって、下記の［数８］乃至［数１０］によって求められる。
【数８】
【数９】
【数１０】
【００５１】
上記［数１０］において、前記ＡＦは空燃比２３０であって、燃焼に使用された燃料に対する空気の重量比率を示し、本発明の実施例ではエンジン運転変数２００として測定されて入力される。そして、前記ＡＦｓｔｏｉは理論空燃比であって、燃料の種類によって決定される値であり、当該燃料で理想的な空燃比となる。前記ｙも燃料によって決定される値であり、当該燃料の分子式で水素（Ｈ）と炭素（Ｃ）の比率（ｙ＝Ｈ／Ｃ＿ｒａｔｉｏ）によって決められる。
【００５２】
前記［数９］において、前記ＱはＥＧＲガスでの窒素の組成比であって、これは燃料によって決められる値である。例えば、ディーゼル燃料の場合、前記Ｑ値は３．７７３になる。
【００５３】
結局、前記［数８］乃至［数１０］で測定されて入力される値は、空燃比（ＡＦ）２３０一つであり、それ以外のＱ、ＡＦｓｔｏｉ及びｙ値は、燃料の種類によって決定される値となる。
【００５４】
したがって、前記［数１０］と前記［数９］から前記［数８］のＯ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］を求めることができ、この値をさらに前記［数７］に代入して、燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と燃焼室内の窒素濃度［Ｎ２］を求める。
【００５５】
一方、図２に示しているように、前記過程で求めた燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］３２０を前記［数３］に代入すれば、前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）が求められ、前記Ｔａｄから［数２］によって燃焼ガス温度（Ｔ）３１０が求められる。
【００５６】
結局、本発明の実施例によれば、前記燃焼ガス温度３１０（Ｔ）と酸素濃度［Ｏ２］３２０及び窒素濃度［Ｎ２］３３０の全てが求められるので、これらの値を［数１］に適用してＮＯ発生率（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）３００が求められる。
【００５７】
そして、前記エンジン燃焼圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）１００を利用してＮＯ生成期間４００を算出する（Ｓ２０）。
【００５８】
ＮＯ生成期間４００は、ＮＯの発生がＭＦＢ（Ｍａｓｓ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｎｅｄ）の変化と類似して現れる点を利用する。このために、図２に示しているように、エンジン燃焼圧力１００から熱発散率（Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｒａｔｅ、ＨＲＲ）を求めて、この熱発散率（ＨＲＲ）を積算し、積算された熱発散率が最大（Ｍａｘｉｍｕｍ）となる地点を基準としてＭＦＢを計算することができる。
【００５９】
燃焼圧力から熱発散率（ＨＲＲ）を介してＭＦＢ（Ｍａｓｓ Ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｂｕｒｎｅｄ）の変化推移を表すグラフ（図３の一点鎖線参照）を作成し、このグラフを用いてＮＯ生成期間４００を決める。
【００６０】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ生成期間４００はＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出できる。図３に示しているように、前記ＮＯが２０〜９０％生成される区間をＮＯ生成期間４００と仮定する時、この区間に対応するＭＦＢの区間はＭＦＢ４０−８０区間である。したがって、ＭＦＢ４０−８０区間やＭＦＢ５０−９０区間を利用すれば、有効にＮＯの生成期間４００を算出できる。つまり、ＮＯの生成期間４００は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間に相当する時間となる。
【００６１】
ＮＯ生成期間４００が算出されると、図４に示しているように、前記［数１］から求めたＮＯ発生率（ｄ［ＮＯ］／ｄｔ）３００と前記ＮＯ生成期間（ｔ）４００からＮＯ発生量５００を計算する（Ｓ３０）。
【００６２】
その後、前記ＮＯ発生量５００とエンジンの運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量６００を予測する（Ｓ４０）。
【００６３】
一つまたは種々の実施例において、前記ＮＯ２の発生量は、エンジン運転領域によってＮＯ発生量５００とＮＯ２発生量の比率を実験式を利用して算出できる。
【００６４】
一つまたは種々の実施例において、前記ノックス（ＮＯｘ）発生量６００は、ＮＯ発生量５００とＮＯ２発生量を合わせた値によって予測可能である。
【００６５】
上述の通り、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法によれば、車両の燃料量、エンジン回転数、空燃比、及びＥＧＲ情報に基づき簡単な計算によってノックス発生量をリアルタイムで予測できるので、別途にノックス測定のためのセンサーを備える必要がない。したがって、本発明の実施例によるノックス発生量予測方法はノックス測定のための仮想のセンサーとも呼ばれる。
【００６６】
以上、本発明に関する好ましい実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により技術的範囲内において容易に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、車両のエンジンから発生するノックス発生量予測方法の分野に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１００ エンジン燃焼圧力
２００ エンジン運転変数
２１０ 燃料量（ｍｆｕｅｌ）
２２０ エンジン回転数（ＲＰＭ）
２３０ 空燃比（ＡＦ）
２４０ ＥＧＲ情報
３００ ＮＯ発生率
３１０ 燃焼ガス温度（Ｔ）
３２０ 酸素濃度［Ｏ２］
３３０ 窒素濃度［Ｎ２］
４００ ＮＯ生成期間
５００ ＮＯ発生量
６００ ＮＯｘ発生量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノックス発生量予測方法において、
エンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、
前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、
前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び
前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、
を含むことを特徴とする、ノックス発生量予測方法。
【請求項２】
前記エンジン運転変数は、燃料量、エンジン回転数（ＲＰＭ）、空燃比（ＡＦ）、及びＥＧＲ情報のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項３】
前記ＮＯ発生率は、燃焼室の燃焼ガス温度と燃焼室内の酸素濃度及び窒素濃度を利用して計算することを特徴とする、請求項１に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項４】
前記ＮＯ発生率は、
【数１】
を利用して計算することを特徴とする、請求項３に記載のノックス発生量予測方法。
ここで、ｄ［ＮＯ］／ｄｔは時間によるＮＯ発生率であり、Ｔは燃焼ガス温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度であり、ＡとＢは定数である。
【請求項５】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算することを特徴とする、請求項４に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項６】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝ Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、
【数２】
から計算されることを特徴とする、請求項５に記載のノックス発生量予測方法。
但し、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）であり、Ｔａｄは断熱火炎温度であり、Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ｒａｔｉｏ）である。
【請求項７】
前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、
【数３】
から計算することを特徴とする、請求項６に記載のノックス発生量予測方法。
但し、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度である。
【請求項８】
前記燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、
【数７】
から計算することを特徴とする、請求項７に記載のノックス発生量予測方法。
但し、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は空気中酸素と窒素の濃度であり、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はＥＧＲガス中酸素と窒素の濃度である。
【請求項９】
前記ＮＯ生成期間は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出することを特徴とする、請求項６に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項１】
ノックス発生量予測方法において、
エンジン燃焼圧力及びエンジン運転変数を利用してＮＯ発生率を計算する段階、
前記エンジン燃焼圧力を利用してＮＯ生成期間を算出する段階、
前記ＮＯ発生率と前記ＮＯ生成期間からＮＯ発生量を計算する段階、及び
前記ＮＯ発生量とエンジン運転領域によるＮＯとＮＯ２の比率からＮＯ２発生量を算出して、ノックス（ＮＯｘ）発生量を予測する段階、
を含むことを特徴とする、ノックス発生量予測方法。
【請求項２】
前記エンジン運転変数は、燃料量、エンジン回転数（ＲＰＭ）、空燃比（ＡＦ）、及びＥＧＲ情報のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項３】
前記ＮＯ発生率は、燃焼室の燃焼ガス温度と燃焼室内の酸素濃度及び窒素濃度を利用して計算することを特徴とする、請求項１に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項４】
前記ＮＯ発生率は、
【数１】
を利用して計算することを特徴とする、請求項３に記載のノックス発生量予測方法。
ここで、ｄ［ＮＯ］／ｄｔは時間によるＮＯ発生率であり、Ｔは燃焼ガス温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度であり、［Ｎ２］は燃焼室内の窒素濃度であり、ＡとＢは定数である。
【請求項５】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、断熱火炎温度（Ｔａｄ）と燃焼時圧力上昇による追加的な燃焼ガスの温度上昇を考慮して計算することを特徴とする、請求項４に記載のノックス発生量予測方法。
【請求項６】
前記燃焼ガス温度（Ｔ＝ Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓ）は、
【数２】
から計算されることを特徴とする、請求項５に記載のノックス発生量予測方法。
但し、Ｔｂｕｒｎｅｄ ｇａｓは燃焼ガス温度（Ｔ）であり、Ｔａｄは断熱火炎温度であり、Ｐｉは燃焼開始時点の圧力であり、Ｐｍａｘは最高燃焼圧であり、ｋは比熱比（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｅａｔ ｒａｔｉｏ）である。
【請求項７】
前記断熱火炎温度（Ｔａｄ）は、
【数３】
から計算することを特徴とする、請求項６に記載のノックス発生量予測方法。
但し、Ｔｓｏｃは燃焼開始時点での燃焼室温度であり、［Ｏ２］は燃焼室内の酸素濃度である。
【請求項８】
前記燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］は、
【数７】
から計算することを特徴とする、請求項７に記載のノックス発生量予測方法。
但し、前記Ｏ２＿ｉｎとＮ２＿ｉｎは燃焼室内の酸素濃度［Ｏ２］と窒素濃度［Ｎ２］であり、Ｏ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿Ａｉｒ［ｖｏｌ、％］は空気中酸素と窒素の濃度であり、Ｏ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］とＮ２＿ＥＧＲ［ｖｏｌ、％］はＥＧＲガス中酸素と窒素の濃度である。
【請求項９】
前記ＮＯ生成期間は、ＭＦＢ４０−８０区間またはＭＦＢ５０−９０区間を用いて算出することを特徴とする、請求項６に記載のノックス発生量予測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０８４９０（Ｐ２０１３−１０８４９０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８５６５７（Ｐ２０１２−８５６５７）
【出願日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５０８２９８０７５）ソウル大学校産学協力団 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【出願人】（５９１２５１６３６）現代自動車株式会社 (1,064)
【出願人】（５０８２９８０７５）ソウル大学校産学協力団 (27)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]