JP2002021645A - Exhaust gas recirculation controller for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas recirculation controller for internal combustion engine

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JP2002021645A
JP2002021645A JP2000203102A JP2000203102A JP2002021645A JP 2002021645 A JP2002021645 A JP 2002021645A JP 2000203102 A JP2000203102 A JP 2000203102A JP 2000203102 A JP2000203102 A JP 2000203102A JP 2002021645 A JP2002021645 A JP 2002021645A
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Japan
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exhaust gas
amount
fresh air
control valve
opening
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JP2000203102A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomihisa Oda
富久 小田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent massive production of NOx in an exhaust gas recirculation controller for an internal combustion engine for feedback-controlling an opening of an exhaust gas recirculation control valve in accordance with a fresh air amount. SOLUTION: The actual fresh air amount introduced inside a cylinder is directly or indirectly detected (Step 103). A minimum opening of the exhaust gas recirculation control valve is limited so as to not come below a minimum exhaust gas recirculation rate preventing massive production of NOx in accordance with this fresh air amount (Steps 112 and 113).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気再
循環制御装置に関する。
The present invention relates to an exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】排気ガスの一部を気筒内へ再循環させる
ことにより、排気ガスの主成分である不活性ガスの有す
る大きな熱容量によって燃焼温度を低下させ、NOx
発生量を低減する排気再循環が公知である。この排気再
循環を実現するために、内燃機関には、機関排気系と機
関吸気系とを連通する排気再循環通路と、排気再循環通
路に配置された再循環排気ガス量を制御するためのEG
R制御弁とが設けられている。
By recirculating a portion of the Related Art An exhaust gas into the cylinder, to lower the combustion temperature by large heat capacity possessed by the inert gas is a main component of the exhaust gas, to reduce the generation amount of the NO x exhaust Recirculation is known. In order to realize the exhaust gas recirculation, the internal combustion engine has an exhaust recirculation passage communicating the engine exhaust system and the engine intake system, and an exhaust gas recirculation passage arranged in the exhaust recirculation passage for controlling the amount of recirculated exhaust gas. EG
An R control valve is provided.

【0003】気筒内へ導入される新気は、再循環排気ガ
ス量に応じて変化する。すなわち、再循環排気ガス量を
増大すると新気量は減少し、再循環排気ガス量を減少す
ると新気量は増加する。一般的に、気筒内へ導入された
再循環排気ガス量は、再循環排気ガス量/気筒内のガス
量(新気及び再循環排気ガス量)で示されるEGR率に
よって表される。
The fresh air introduced into the cylinder changes according to the amount of recirculated exhaust gas. That is, when the amount of recirculated exhaust gas increases, the amount of fresh air decreases, and when the amount of recirculated exhaust gas decreases, the amount of fresh air increases. In general, the amount of recirculated exhaust gas introduced into a cylinder is represented by an EGR rate represented by (recirculated exhaust gas amount / gas amount in cylinder (fresh air and recirculated exhaust gas amount)).

【0004】機関運転状態毎に目標とする新気量とEG
R率との組み合わせが存在し、これを実現するために、
機関運転状態毎にスロットル弁及びEGR制御弁の目標
開度がそれぞれマップ化されている。定常機関運転状態
では、このようなマップに基づくスロットル弁及びEG
R制御弁の開度制御によって、目標新気量及び目標EG
R率の実現が可能である。しかしながら、機関加速時に
おいては、スロットル弁及びEGR制御弁がそれぞれ目
標開度に制御されても、目標新気量は直ぐには実現され
ない。それにより、エアフローメータ等によって新気量
を監視し、新気量の増加遅れを改善するようにEGR制
御弁の開度をフィードバック制御することが提案されて
いる。
A target fresh air amount and EG for each engine operating state
There is a combination with the R rate, and to realize this,
The target opening of the throttle valve and the EGR control valve is mapped for each engine operating state. In the steady engine operating state, the throttle valve and the EG based on such a map are used.
The target fresh air amount and the target EG are controlled by controlling the opening of the R control valve.
Realization of an R rate is possible. However, at the time of engine acceleration, the target fresh air amount is not immediately realized even if the throttle valve and the EGR control valve are each controlled to the target opening. Accordingly, it has been proposed to monitor the fresh air amount using an air flow meter or the like and perform feedback control of the opening of the EGR control valve so as to improve the delay in increasing the fresh air amount.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このフィードバック制
御は、新気量の増加遅れが発生した時には、EGR制御
弁の開度を減少させて再循環排気ガス量を減少させるこ
とにより、新気量の増加を促進するものである。それに
より、機関加速時において、新気量の増加遅れは改善さ
れるが、EGR率が非常に低くなり、NOx が多量に発
生することとなる。
In the feedback control, when a delay in increasing the fresh air amount occurs, the opening degree of the EGR control valve is reduced to reduce the amount of recirculated exhaust gas, thereby reducing the amount of fresh air amount. It promotes the increase. Thereby, at the time of engine acceleration, an increase delay of the fresh air amount is improved, EGR rate becomes very low, so that the NO x is a large amount of generated.

【0006】また、単に、機関運転状態毎の目標EGR
率、すなわち、目標再循環排気ガス量が実現されるよう
に、EGR制御弁の開度をフィードバック制御すること
も提案されているが、機関加速時において新気量の増加
遅れが発生している時に、目標再循環排気ガス量を実現
すると、EGR率は目標通りとなるが、新気量の絶対値
が不足し、すなわち、少ない新気量に対して機関加速後
の高い目標EGR率が実現されるために、スモークが多
量に発生することとなる。
Further, the target EGR for each engine operating state is simply described.
It has been proposed to feedback-control the opening degree of the EGR control valve so that the rate, that is, the target amount of recirculated exhaust gas is realized, but a delay in increasing the fresh air amount occurs during engine acceleration. Sometimes, when the target recirculated exhaust gas amount is realized, the EGR rate becomes the target, but the absolute value of the new air amount is insufficient, that is, a high target EGR rate after engine acceleration is realized for a small new air amount. Therefore, a large amount of smoke is generated.

【0007】従って、本発明の第一の目的は、新気量に
応じてEGR制御弁の開度をフィードバック制御する内
燃機関の排気再循環制御装置において、NOx の多量発
生を防止することである。
Accordingly, a first object of the present invention, in the exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine which feedback control of the opening degree of the EGR control valve in accordance with the fresh air amount, by preventing a large amount occurrence of the NO x is there.

【0008】また、本発明の第二の目的は、再循環排気
ガス量に応じてEGR制御弁の開度をフィードバック制
御する内燃機関の排気再循環制御装置において、スモー
クの多量発生を防止することである。
A second object of the present invention is to prevent a large amount of smoke from being generated in an exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine that performs feedback control of the opening of an EGR control valve according to the amount of recirculated exhaust gas. It is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の内燃機関の排気再循環制御装置は、第一の目的を
達成するために、新気量に応じてEGR制御弁の開度を
フィードバック制御する内燃機関の排気再循環制御装置
において、実際に気筒内へ導入された新気量を直接的又
は間接的に検出し、前記新気量に対して、NOx の多量
発生を防止する最小EGR率を下回ることがないように
前記EGR制御弁の最小開度を制限することを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation control system for an internal combustion engine according to the present invention. in the exhaust recirculation control system for an internal combustion engine feedback control of the actually detected amount of fresh air introduced into the cylinder directly or indirectly, the relative amount of fresh air, preventing the large amount occurrence of the NO x The minimum opening degree of the EGR control valve is limited so as not to fall below the minimum EGR rate.

【0010】また、本発明による請求項2に記載の内燃
機関の排気再循環装置は、第二の目的を達成するため
に、再循環排気ガス量に応じてEGR制御弁の開度をフ
ィードバック制御する内燃機関の排気再循環制御装置に
おいて、実際に気筒内へ導入された新気量を直接的又は
間接的に検出し、前記新気量に対して、スモークを多量
に発生させることのない最大EGR率を上回ることがな
いように前記EGR制御弁の最大開度を制限することを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, wherein the opening degree of an EGR control valve is feedback-controlled in accordance with the amount of recirculated exhaust gas. In the exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine, the amount of fresh air actually introduced into the cylinder is directly or indirectly detected, and a maximum amount of smoke that does not generate a large amount of smoke with respect to the amount of fresh air is detected. The maximum opening degree of the EGR control valve is limited so as not to exceed the EGR rate.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による排気再循環
装置を備えた内燃機関を示す概略図である。同図におい
て、1はディーゼル機関本体、2は機関吸気系、3は機
関排気系である。機関吸気系2は、最も下流側に位置す
るインテークマニホルド2aと、インテークマニホルド
2aの直上流側に位置するサージタンク2bと、サージ
タンク2bに接続された吸気通路2cとを有している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device according to the present invention. In the figure, 1 is a diesel engine main body, 2 is an engine intake system, and 3 is an engine exhaust system. The engine intake system 2 has an intake manifold 2a located at the most downstream side, a surge tank 2b located immediately upstream of the intake manifold 2a, and an intake passage 2c connected to the surge tank 2b.

【0012】機関排気系3は、最も上流側に位置するエ
キゾーストマニホルド3aと、エキゾーストマニホルド
3aに接続された排気通路3bとを有している。吸気通
路2cと排気通路3bとは、排気再循環通路4aによっ
て接続され、この排気再循環通路4aには再循環排気ガ
ス量を制御するためのEGR制御弁4bが設けられてい
る。こうして、排気再循環通路4aとEGR制御弁4b
とによって排気再循環装置4が構成される。また、吸気
通路2cにおける排気再循環通路4aの接続部より上流
側には、例えば、ステップモータ等によって駆動されて
アクセルペダルとは機械的に連結されていないスロット
ル弁7が配置されている。吸気通路2cのスロットル弁
7の上流側にはターボチャージャ5のコンプレッサ5a
が配置され、排気通路3bの排気再循環通路4aの接続
部より下流側には、ターボチャージャ5のタービン5b
が配置されている。6は各気筒内へ燃料を噴射するため
の燃料噴射弁である。
The engine exhaust system 3 has an exhaust manifold 3a located on the most upstream side and an exhaust passage 3b connected to the exhaust manifold 3a. The intake passage 2c and the exhaust passage 3b are connected by an exhaust gas recirculation passage 4a, and the exhaust gas recirculation passage 4a is provided with an EGR control valve 4b for controlling the amount of recirculated exhaust gas. Thus, the exhaust gas recirculation passage 4a and the EGR control valve 4b
Thus, the exhaust gas recirculation device 4 is configured. A throttle valve 7 driven by, for example, a step motor or the like and not mechanically connected to an accelerator pedal is disposed upstream of a connection portion of the exhaust recirculation passage 4a in the intake passage 2c. The compressor 5a of the turbocharger 5 is located upstream of the throttle valve 7 in the intake passage 2c.
The turbine 5b of the turbocharger 5 is located downstream of a connection portion of the exhaust passage 3b with the exhaust recirculation passage 4a.
Is arranged. Reference numeral 6 denotes a fuel injection valve for injecting fuel into each cylinder.

【0013】20は、排気再循環装置4におけるEGR
制御弁4bの開度制御及びスロットル弁7の開度制御を
担当する制御装置である。この制御装置20には、機関
回転数を検出するための回転センサ21と、アクセルペ
ダルの踏み込み量を検出するためのアクセルペダルスト
ロークセンサ22と、新気量を検出するためのエアフロ
ーメータ23と、サージタンク2b内、すなわち、機関
吸気系2における排気再循環通路4aの接続部より下流
側においてガス圧力を検出するための吸気側圧力センサ
24及び同じ位置においてガス温度を検出する吸気側温
度センサ25と、及び、機関排気系3における排気再循
環通路4aの接続部より上流側においてガス圧力を検出
するための排気側圧力センサ26及び同じ位置において
ガス温度を検出するための排気側温度センサ27等とが
接続されている。
Reference numeral 20 denotes the EGR in the exhaust gas recirculation device 4.
The control device is in charge of controlling the opening of the control valve 4b and controlling the opening of the throttle valve 7. The control device 20 includes a rotation sensor 21 for detecting an engine speed, an accelerator pedal stroke sensor 22 for detecting an amount of depression of an accelerator pedal, an air flow meter 23 for detecting a fresh air amount, An intake pressure sensor 24 for detecting gas pressure in the surge tank 2b, that is, downstream of a connection of the exhaust recirculation passage 4a in the engine intake system 2, and an intake temperature sensor 25 for detecting gas temperature at the same position. And an exhaust-side pressure sensor 26 for detecting gas pressure upstream of a connection of the exhaust recirculation passage 4a in the engine exhaust system 3 and an exhaust-side temperature sensor 27 for detecting gas temperature at the same position. And are connected.

【0014】各燃料噴射弁6における噴射量及び噴射時
期の制御は、アクセルペダルに連結された一般的な燃料
噴射ポンプを使用しても良いが、各燃料噴射弁6にアク
チュエータを設けると共に各燃料噴射弁を蓄圧室へ連通
させ、前述の各センサの出力により定まる機関運転状態
毎に設定されたマップに基づき制御装置20によって各
燃料噴射弁の開閉を制御するようにしても良い。
For controlling the injection amount and the injection timing of each fuel injection valve 6, a general fuel injection pump connected to an accelerator pedal may be used. The injection valves may be communicated with the accumulator, and the opening and closing of each fuel injection valve may be controlled by the control device 20 based on a map set for each engine operating state determined by the output of each sensor described above.

【0015】制御装置20によるEGR制御弁4b及び
スロットル弁7の開度制御は、図2に示す第一フローチ
ャートに従って実施される。これを以下に説明する。本
フローチャートは、所定時間毎に繰り返されるものであ
る。先ず、ステップ101において、回転センサ21に
より検出された機関回転数と、アクセルペダルストロー
クセンサ22により検出された機関負荷としてのアクセ
ルペダルの踏み込み量等とに基づき現在の機関運転状態
を検出する。
The control of the opening of the EGR control valve 4b and the throttle valve 7 by the control device 20 is performed according to a first flowchart shown in FIG. This will be described below. This flowchart is repeated every predetermined time. First, in step 101, the current engine operating state is detected based on the engine speed detected by the rotation sensor 21 and the depression amount of the accelerator pedal as the engine load detected by the accelerator pedal stroke sensor 22.

【0016】次いで、ステップ102において、現在の
機関運転状態に基づく目標新気量Gtと、現在の機関運
転状態に基づくEGR制御弁4bの基本開度Dbとを算
出又は予め定められたマップから読み取る。この時、ス
ロットル弁7は、現在の機関運転状態に基づき算出又は
予め定められたマップから読み取られた基本開度となる
ように開度制御される。
Next, at step 102, the target fresh air amount Gt based on the current engine operating state and the basic opening Db of the EGR control valve 4b based on the current engine operating state are calculated or read from a predetermined map. . At this time, the opening of the throttle valve 7 is controlled to be the basic opening calculated based on the current engine operating state or read from a predetermined map.

【0017】次いで、ステップ103において、エアフ
ローメータ23により実際の新気量Gnを検出し、ステ
ップ104において、この新気量Gnに対して、NOx
の多量発生を防止する最小EGR率を実現するための最
小再循環排気ガス量Aminを算出する。
Next, in step 103, the actual fresh air amount Gn is detected by the air flow meter 23, and in step 104, NO x
The minimum recirculation exhaust gas amount Amin for realizing the minimum EGR rate for preventing the generation of a large amount of exhaust gas is calculated.

【0018】次いで、機関吸気系の排気再循環通路4a
の接続部より下流側における新気ガス圧力Piと、機関
排気系の排気再循環通路4aの接続部より上流側におけ
る排気ガス圧力Peとを算出する。吸気側圧力センサ2
4及び吸気側温度センサ25により検出されるガス圧力
Pi′及びガス温度Ti′は、新気と再循環排気ガスと
の混合ガスの圧力及び温度である。また、排気側圧力セ
ンサ26及び排気ガス温度センサ27により検出される
ガス圧力Pe′及びガス温度Te′は、この再循環排気
ガスを含む排気ガスの圧力及び温度である。必要な新気
ガス圧力Pi及び排気ガス圧力Peは、現在の新気量に
おける再循環排気ガス量をゼロとした時(EGR制御弁
4bを全閉した時)の値である。それにより、実際に検
出された機関吸気系のガス圧力Pi′及びガス温度T
i′と、実際の検出された機関排気系のガス圧力Pe′
及びガス温度Te′と、エアフローメータ23によって
検出された新気量とに基づき、現在における再循環排気
ガスのガス量及び温度を推定して、機関吸気系及び機関
排気系のそれぞれにおける再循環排気ガスの分圧を算出
し、実際に検出された機関吸気系のガス圧力Pi′か
ら、この機関吸気系における分圧を減算して新気ガス圧
力Piを算出し、実際に検出された機関排気系のガス圧
力Pe′から、この機関排気系における分圧を減算して
排気ガス圧力Peを算出する。
Next, the exhaust recirculation passage 4a of the engine intake system
And the exhaust gas pressure Pe upstream from the connection of the exhaust recirculation passage 4a of the engine exhaust system. Intake side pressure sensor 2
The gas pressure Pi ′ and the gas temperature Ti ′ detected by the pressure sensor 4 and the intake-side temperature sensor 25 are the pressure and temperature of the mixed gas of fresh air and recirculated exhaust gas. The gas pressure Pe 'and the gas temperature Te' detected by the exhaust pressure sensor 26 and the exhaust gas temperature sensor 27 are the pressure and temperature of the exhaust gas including the recirculated exhaust gas. The required fresh gas pressure Pi and the exhaust gas pressure Pe are values when the recirculated exhaust gas amount at the current fresh air amount is set to zero (when the EGR control valve 4b is fully closed). As a result, the actually detected gas pressure Pi 'and gas temperature T of the engine intake system are detected.
i ′ and the actually detected gas pressure Pe ′ of the engine exhaust system.
The current gas amount and temperature of the recirculated exhaust gas are estimated based on the gas temperature Te ′ and the fresh air amount detected by the air flow meter 23, and the recirculated exhaust gas in each of the engine intake system and the engine exhaust system is estimated. The partial pressure of the gas is calculated, and the partial pressure in the engine intake system is subtracted from the actually detected gas pressure Pi 'in the engine intake system to calculate the fresh air gas pressure Pi. The exhaust gas pressure Pe is calculated by subtracting the partial pressure in the engine exhaust system from the system gas pressure Pe '.

【0019】次いで、ステップ106において、新気ガ
ス圧力Piと、排気ガス圧力Peとに基づき、最小再循
環排気ガス量Aminを実現するためのEGR制御弁4
bの最小開度Dminを次式(1)又は(2)によって
算出する。 Dmin=C・Amin/(Pe−Pi)1/2 (1) Dmin=C・Amin/(Pe1/2 ・Φ) (2) ここで、Cは定数であり、気体の比熱比をkとした場合
において、(Pe/Pi)>(2/(k+1))
k/(k-1) の時には、Φ=(k/(k−1)・((Pe/
Pi)2/k −(Pe/Pi)(k+1)/k ))1/2 であり、
(Pe/Pi)<(2/(k+1))k/(k-1) の時に
は、Φ=(2/(k+1))1/(k-1) ・(k/(k+
1))1/2 である。式(1)は、排気ガスを非圧縮性流
体とした時の計算式であり、実際には、圧縮性流体の式
(2)を使用することが好ましいが、式(2)に比較し
て式(1)は非常に簡単であり、式(1)を使用すれば
計算時間を短縮することができる。
Next, at step 106, the EGR control valve 4 for realizing the minimum recirculated exhaust gas amount Amin based on the fresh air gas pressure Pi and the exhaust gas pressure Pe.
The minimum opening Dmin of b is calculated by the following equation (1) or (2). Dmin = C · Amin / (Pe−Pi) 1/2 (1) Dmin = C · Amin / (Pe 1/2 · Φ) (2) where C is a constant and the specific heat ratio of the gas is k. (Pe / Pi)> (2 / (k + 1))
When k / (k−1) , Φ = (k / (k−1) · ((Pe /
Pi) 2 / k- (Pe / Pi) (k + 1) / k )) 1/2
When (Pe / Pi) <(2 / (k + 1)) k / (k−1) , Φ = (2 / (k + 1)) 1 / (k−1) · (k / (k +
1)) 1/2 . Equation (1) is a calculation equation when the exhaust gas is an incompressible fluid. In practice, it is preferable to use equation (2) for a compressible fluid, but it is preferable to use equation (2). Equation (1) is very simple, and calculation time can be reduced by using equation (1).

【0020】次いで、ステップ107において、実際の
新気量Gnと目標新気量Gtとの偏差dGが算出され、
ステップ108において、EGR制御弁4bのフィード
バック操作量Daが算出される。このフィードバック操
作量Daは、新気量の偏差dGに基づくフィードバック
比例項Dp=dG・P1(P1は定数)と、新気量の偏
差dGに基づくフィードバック積分項Di=Di+dG
・I1(I1は定数)との和である。
Next, in step 107, a deviation dG between the actual fresh air amount Gn and the target fresh air amount Gt is calculated,
In step 108, the feedback operation amount Da of the EGR control valve 4b is calculated. The feedback manipulated variable Da includes a feedback proportional term Dp = dG · P1 (P1 is a constant) based on the fresh air amount deviation dG and a feedback integral term Di = Di + dG based on the fresh air amount deviation dG.
-It is the sum with I1 (I1 is a constant).

【0021】次いで、ステップ109において、EGR
制御弁4bの開度Dが、目標開度Dbとフィードバック
操作量Daとの和として算出される。ステップ110で
は、目標開度Dbが0であるか否かが判断される。現在
の機関運転状態が、冷間時、アイドル時、又は高負荷時
等であって、排気ガス再循環を停止することが好ましい
時には、この判断は肯定されてステップ111に進み、
EGR制御弁4bの開度Dは0とされる。一方、ステッ
プ110における判断が否定される時、すなわち、現在
の機関運転状態においては、排気ガス再循環を実施する
ことが好ましい時には、ステップ112に進み、ステッ
プ109において算出されたEGR制御弁4bの開度D
が、ステップ106において算出されたEGR制御弁4
bの最小開度Dminより小さいか否かが判断され、こ
の判断が否定される時には、EGR制御弁4bの開度D
は、ステップ109において算出された値とされる。し
かしながら、ステップ112における判断が肯定される
時には、EGR制御弁4bの開度Dは最小開度Dmin
とされる。
Next, at step 109, EGR
The opening D of the control valve 4b is calculated as the sum of the target opening Db and the feedback operation amount Da. In step 110, it is determined whether or not the target opening Db is zero. When the current engine operation state is a cold state, an idle state, or a high load state, and it is preferable to stop the exhaust gas recirculation, this determination is affirmed and the routine proceeds to step 111,
The opening D of the EGR control valve 4b is set to 0. On the other hand, when the determination in step 110 is negative, that is, when it is preferable to execute the exhaust gas recirculation in the current engine operating state, the process proceeds to step 112 and the EGR control valve 4b calculated in step 109 is operated. Opening D
Is the EGR control valve 4 calculated in step 106.
b is smaller than the minimum opening Dmin, and if the determination is negative, the opening D of the EGR control valve 4b is determined.
Is the value calculated in step 109. However, when the determination in step 112 is affirmative, the opening D of the EGR control valve 4b is equal to the minimum opening Dmin.
It is said.

【0022】こうして、本フローチャートは、実際の新
気量Gnと目標新気量Gtとの偏差dGが存在する時に
は、EGR制御弁4bの開度を増減させて再循環排気ガ
ス量を増減させることにより、目標新気量Gtを早期に
実現することを可能とするものである。しかしながら、
例えば、機関加速時等において、実際の新気量Gnが目
標新気量Gtを大きく下回る場合には、EGR制御弁4
bの開度を減少させ過ぎてEGR率が過剰に低くなるこ
とを防止するために、EGR制御弁4bの開度を、実際
の新気量Gnに対して最小EGR率を実現するための最
小開度Dminでガードするようになっている。それに
より、目標新気量を早期に実現するためにNOx が多量
に発生することはない。
As described above, this flow chart shows that when the deviation dG between the actual fresh air amount Gn and the target fresh air amount Gt exists, the opening degree of the EGR control valve 4b is increased or decreased to increase or decrease the recirculated exhaust gas amount. Thus, the target fresh air amount Gt can be achieved at an early stage. However,
For example, when the actual fresh air amount Gn is significantly lower than the target fresh air amount Gt during engine acceleration or the like, the EGR control valve 4
In order to prevent the EGR rate from becoming excessively low due to excessively decreasing the opening degree of b, the opening degree of the EGR control valve 4b is set to a minimum value for realizing the minimum EGR rate with respect to the actual fresh air amount Gn. Guarding is performed at the opening degree Dmin. As a result, NO x it will not be a large amount generated in order to realize at an early stage target fresh air amount.

【0023】図3は、第一フローチャートに代えて実施
されるEGR制御弁4b及びスロットル弁7の開度制御
のための第二フローチャートである。第一フローチャー
トとの違いについてのみ以下に説明する。本フローチャ
ートでは、ステップ202において、現在の機関運転状
態に基づく最適なEGR率を実現するための目標再循環
排気ガス量Atと、現在の機関運転状態に基づくEGR
制御弁4bの基本開度Dbとを算出又は予め定められた
マップから読み取る。この時、スロットル弁7は、現在
の機関運転状態に基づき算出又は予め定められたマップ
から読み取られた基本開度となるように開度制御され
る。
FIG. 3 is a second flowchart for controlling the opening of the EGR control valve 4b and the throttle valve 7, which is executed instead of the first flowchart. Only the differences from the first flowchart will be described below. In this flowchart, in step 202, a target recirculation exhaust gas amount At for realizing an optimum EGR rate based on the current engine operating state, and an EGR based on the current engine operating state
The basic opening degree Db of the control valve 4b is calculated or read from a predetermined map. At this time, the opening of the throttle valve 7 is controlled to be the basic opening calculated based on the current engine operating state or read from a predetermined map.

【0024】ステップ204では、実際の新気量Gnに
対して、スモークを多量に発生させることない最大EG
R率を実現するための最大再循環排気ガス量Amaxを
算出する。
In step 204, the maximum EG which does not generate a large amount of smoke with respect to the actual fresh air amount Gn
A maximum recirculation exhaust gas amount Amax for realizing the R rate is calculated.

【0025】ステップ206では、第一フローチャート
と同様な式によって、新気ガス圧力Piと、排気ガス圧
力Peとに基づき、最大再循環排気ガス量Amaxを実
現するためのEGR制御弁4bの最大開度Dmaxを算
出する。
In step 206, the maximum opening of the EGR control valve 4b for realizing the maximum recirculated exhaust gas amount Amax based on the fresh gas pressure Pi and the exhaust gas pressure Pe by the same equation as in the first flowchart. The degree Dmax is calculated.

【0026】ステップ207では、吸気側圧力センサ2
5及び吸気側温度センサ26により検出されたガス圧力
及びガス温度と、エアフローメータ23により検出され
た新気量とに基づき算出される実際の再循環排気ガス量
Anと、目標再循環排気ガス量Atとの偏差dAが算出
され、ステップ208において、EGR制御弁4bのフ
ィードバック操作量Daが算出される。このフィードバ
ック操作量Daは、再循環排気ガス量の偏差dAに基づ
くフィードバック比例項Dp=dA・P2(P2は定
数)と、再循環排気ガス量の偏差dAに基づくフィード
バック積分項Di=Di+dA・I2(I2は定数)と
の和である。
In step 207, the intake side pressure sensor 2
5 and the actual recirculated exhaust gas amount An calculated based on the gas pressure and the gas temperature detected by the intake-side temperature sensor 26 and the fresh air amount detected by the air flow meter 23, and the target recirculated exhaust gas amount The deviation dA from At is calculated, and in step 208, the feedback operation amount Da of the EGR control valve 4b is calculated. The feedback manipulated variable Da includes a feedback proportional term Dp = dA · P2 (P2 is a constant) based on the deviation dA of the recirculated exhaust gas amount and a feedback integral term Di = Di + dA · I2 based on the deviation dA of the recirculated exhaust gas amount. (I2 is a constant).

【0027】次いで、ステップ209では、第一フロー
チャートと同様に、EGR制御弁4bの開度Dが、目標
開度Dbとフィードバック操作量Daとの和として算出
される。ステップ210において、目標開度Dbが0で
あるか否かが判断された後に、ステップ212では、ス
テップ209において算出されたEGR制御弁4bの開
度Dが、ステップ206において算出されたEGR制御
弁4bの最大開度Dmaxより大きいか否かが判断さ
れ、この判断が否定される時には、EGR制御弁4bの
開度Dは、ステップ209において算出された値とされ
る。しかしながら、ステップ212における判断が肯定
される時には、EGR制御弁4bの開度Dは最大開度D
maxとされる。
Next, at step 209, as in the first flowchart, the opening D of the EGR control valve 4b is calculated as the sum of the target opening Db and the feedback operation amount Da. After it is determined in step 210 whether or not the target opening Db is 0, in step 212, the opening D of the EGR control valve 4b calculated in step 209 is changed to the EGR control valve calculated in step 206. It is determined whether or not the opening degree Dmax of the EGR control valve 4b is greater than the maximum opening degree Dmax. If the determination is negative, the opening degree D of the EGR control valve 4b is set to the value calculated in step 209. However, when the determination in step 212 is affirmative, the opening D of the EGR control valve 4b becomes the maximum opening D
max.

【0028】こうして、本フローチャートは、実際の再
循環排気ガス量Anと目標再循環排気ガス量Atとの偏
差dAが存在する時には、EGR制御弁4bの開度を増
減させて再循環排気ガス量を増減させることにより、目
標再循環排気ガス量Atを早期に実現することを可能と
するものである。しかしながら、例えば、機関加速時等
において、実際の新気量Gnが少ないにも係わらず、加
速後の機関運転状態に適したEGR率を実現すべく、E
GR制御弁4bの開度を増加させると、実際の新気量G
nに対して多量の排気ガスが再循環されることとなるた
めに、EGR制御弁4bの開度を、実際の新気量Gnに
対してスモークを多量に発生させることない最大EGR
率を実現するための最大開度Dmaxでガードするよう
になっている。それにより、目標再循環排気ガス量At
を早期に実現するためにスモークが多量に発生すること
はない。
As described above, when the deviation dA between the actual amount of recirculated exhaust gas An and the target amount of recirculated exhaust gas At is present, the opening of the EGR control valve 4b is increased or decreased to reduce the amount of recirculated exhaust gas. Is increased or decreased, thereby enabling the target recirculation exhaust gas amount At to be achieved at an early stage. However, for example, at the time of acceleration of the engine or the like, in order to realize an EGR rate suitable for the engine operating state after acceleration, despite the fact that the actual fresh air amount Gn is small, E
When the opening of the GR control valve 4b is increased, the actual fresh air amount G
Since a large amount of exhaust gas is recirculated with respect to n, the opening degree of the EGR control valve 4b is set to the maximum EGR which does not generate a large amount of smoke with respect to the actual fresh air amount Gn.
Guarding is performed at the maximum opening degree Dmax for realizing the rate. Thereby, the target recirculated exhaust gas amount At
A large amount of smoke is not generated in order to achieve the above at an early stage.

【0029】第一フローチャート及び第二フローチャー
トにおいて、実際の新気量Gnに対する最小再循環排気
ガス量Amin及び最大再循環排気ガス量Amaxを算
出する際には、現在の機関温度及び燃料噴射時期等に基
づいて燃焼が不安定となるほどEGR率を小さくしなけ
ればならないことを考慮することが好ましい。また、実
際の新気量Gnに対する最小再循環排気ガス量Amin
及び最大再循環排気ガス量Amaxは、実際の新気量に
対してスモークを多量に発生させないでNOxの多量発
生を防止する再循環排気ガス量範囲の下限値及び上限値
としたが、例えば、第一フローチャート及び第二フロー
チャートにおいて、この範囲内におけるスモーク及びN
x の両方に対する最適値を、最小再循環排気ガス量A
min及び最大再循環排気ガス量Amaxとして使用し
ても良い。
In the first and second flowcharts, when calculating the minimum recirculation exhaust gas amount Amin and the maximum recirculation exhaust gas amount Amax with respect to the actual fresh air amount Gn, the current engine temperature, fuel injection timing, etc. It is preferable to consider that the EGR rate must be reduced as the combustion becomes unstable based on the following equation. Further, the minimum recirculated exhaust gas amount Amin with respect to the actual fresh air amount Gn
And the maximum recirculated exhaust gas amount Amax has been an actual lower limit and the upper limit of the recirculated exhaust gas amount range to prevent a large amount occurrence of the NO x is not a large amount of generated smoke against fresh air amount, for example, , In the first and second flowcharts, the smoke and N
The optimal value for both O x is determined by the minimum recirculated exhaust gas amount A
min and the maximum recirculated exhaust gas amount Amax may be used.

【0030】[0030]

【発明の効果】このように、本発明による請求項1に記
載の内燃機関の排気再循環制御装置によれば、新気量に
応じてEGR制御弁の開度をフィードバック制御する内
燃機関の排気再循環制御装置において、実際に気筒内へ
導入された新気量を直接的又は間接的に検出し、この新
気量に対して、NOx の多量発生を防止する最小EGR
率を下回ることがないようにEGR制御弁の最小開度を
制限するようになっている。それにより、機関加速時等
において新気量の増加遅れが発生しても、実際の新気量
に対して少なくとも最小EGR率は確保され、NOx
多量発生を防止することができる。
As described above, according to the exhaust gas recirculation control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the exhaust gas of the internal combustion engine that feedback-controls the opening degree of the EGR control valve according to the fresh air amount. in the recirculation control device, in fact, directly or indirectly detecting the amount of fresh air introduced into the cylinder, against the fresh air amount, the minimum EGR to prevent a large amount occurrence of the NO x
The minimum opening of the EGR control valve is limited so as not to fall below the rate. Thereby, even if an increase delay of the fresh air amount is generated in the engine during acceleration or the like, at least the minimum EGR rate with respect to the actual fresh air amount is ensured, it is possible to prevent a large amount generation of NO x.

【0031】また、本発明による請求項2に記載の内燃
機関の排気再循環装置によれば、再循環排気ガス量に応
じてEGR制御弁の開度をフィードバック制御する内燃
機関の排気再循環制御装置において、実際に気筒内へ導
入された新気量を直接的又は間接的に検出し、この新気
量に対して、スモークが多量に発生することのない最大
EGR率を上回ることがないようにEGR制御弁の最大
開度を制限するようになっている。それにより、機関加
速時等において新気量の増加遅れが発生しても、実際の
新気量に対して多くても最大EGR率に抑制され、スモ
ークの多量発生を防止することができる。
Further, according to the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the exhaust gas recirculation control for the internal combustion engine that feedback-controls the opening of the EGR control valve according to the amount of recirculated exhaust gas. In the device, the amount of fresh air actually introduced into the cylinder is directly or indirectly detected, and the new air amount is not exceeded by a maximum EGR rate at which a large amount of smoke is not generated. The maximum opening of the EGR control valve is limited. As a result, even if a delay in increasing the fresh air amount occurs at the time of engine acceleration or the like, the maximum EGR rate is suppressed even if the amount is larger than the actual fresh air amount, and generation of a large amount of smoke can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による排気再循環装置を備えた内燃機関
の概略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine provided with an exhaust gas recirculation device according to the present invention.

【図2】スロットル弁及びEGR制御弁の開度制御のた
めの第一フローチャートである。
FIG. 2 is a first flowchart for controlling the opening of a throttle valve and an EGR control valve.

【図3】スロットル弁及びEGR制御弁の開度制御のた
めの第二フローチャートである。
FIG. 3 is a second flowchart for controlling the opening of a throttle valve and an EGR control valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ディーゼル機関本体 2…機関吸気系 3…機関排気系 4…排気再循環装置 4a…排気再循環通路 4b…EGR制御弁 7…スロットル弁 20…制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine main body 2 ... Engine intake system 3 ... Engine exhaust system 4 ... Exhaust recirculation device 4a ... Exhaust recirculation passage 4b ... EGR control valve 7 ... Throttle valve 20 ... Control device

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 25/07 570 F02M 25/07 570P Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) F02M 25/07 570 F02M 25/07 570P

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 新気量に応じてEGR制御弁の開度をフ
ィードバック制御する内燃機関の排気再循環制御装置に
おいて、実際に気筒内へ導入された新気量を直接的又は
間接的に検出し、前記新気量に対して、NOx の多量発
生を防止する最小EGR率を下回ることがないように前
記EGR制御弁の最小開度を制限することを特徴とする
内燃機関の排気再循環制御装置。
In an exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine that feedback-controls an opening of an EGR control valve according to a new air amount, a new air amount actually introduced into a cylinder is directly or indirectly detected. and, wherein the relative amount of fresh air, a large amount generating the smallest internal combustion engine, characterized in that it falls below the EGR rate limits the minimum opening of the EGR control valve so that no exhaust gas recirculation to prevent of the nO x Control device.
【請求項2】 再循環排気ガス量に応じてEGR制御弁
の開度をフィードバック制御する内燃機関の排気再循環
制御装置において、実際に気筒内へ導入された新気量を
直接的又は間接的に検出し、前記新気量に対して、スモ
ークを多量に発生させることのない最大EGR率を上回
ることがないように前記EGR制御弁の最大開度を制限
することを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
2. An exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine that feedback-controls an opening of an EGR control valve according to a recirculated exhaust gas amount, wherein a fresh air amount actually introduced into a cylinder is directly or indirectly measured. Wherein the maximum opening of the EGR control valve is limited so as not to exceed a maximum EGR rate that does not generate a large amount of smoke with respect to the fresh air amount. Exhaust recirculation device.
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