JP2007303437A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2007303437A
JP2007303437A JP2006134965A JP2006134965A JP2007303437A JP 2007303437 A JP2007303437 A JP 2007303437A JP 2006134965 A JP2006134965 A JP 2006134965A JP 2006134965 A JP2006134965 A JP 2006134965A JP 2007303437 A JP2007303437 A JP 2007303437A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
ratio
internal
external
engine load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006134965A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Nakatani
好一郎 中谷
Fumiaki Hattori
文昭 服部
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Hisafumi Magata
尚史 曲田
Tomoyoshi Ogo
知由 小郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2006134965A priority Critical patent/JP2007303437A/en
Publication of JP2007303437A publication Critical patent/JP2007303437A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce emission by performing internal EGR and external EGR at an optimal ratio under stable operation condition and surely avoid an adverse effect of EGR at the time of load change, in a control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: When increase of engine load is estimated, ratio of internal EGR quantity to total EGR quantity is set higher right before the increase (time t1 to t2). Consequently, when engine load actually increases, total EGR rate can be immediately reduced by changing valve timing of an intake and an exhaust valve. Emission of smoke, thereby, can be effectively inhibited since shortage of oxygen in a cylinder right after increase of engine load can be avoided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

ディーゼルエンジン等の内燃機関において、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行う技術が知られている。外部EGRとは、吸気通路と排気通路とを結ぶ外部EGR通路を通して排気ガスの一部を吸気通路に戻し、吸気に混合させる技術である。外部EGRを行うことにより、NOx排出量の低減などが図れる。外部EGRの量は、外部EGR通路に設けたEGR弁や、吸気絞り弁の開度によって調整されるのが普通である。   A technique for performing external EGR (Exhaust Gas Recirculation) in an internal combustion engine such as a diesel engine is known. The external EGR is a technique in which a part of the exhaust gas is returned to the intake passage through the external EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage and mixed with the intake air. By performing external EGR, the amount of NOx emission can be reduced. The amount of external EGR is normally adjusted by the opening degree of an EGR valve provided in the external EGR passage or an intake throttle valve.

車両の加速時や登坂時など、大トルクが要求される場合には、気筒内に吸入する空気量を多く確保するため、EGR率を低下させる必要がある。しかしながら、外部EGRでは、外部EGR通路等のEGR経路の容積が大きいため、EGR弁や吸気絞り弁を動かしても、その後の何サイクルかの間は、EGR経路内に残存した排気ガスが吸気に混合し続けてしまう。つまり、外部EGRの場合には、EGR率を即座に低下させることはできない。このため、加速初期や登坂開始直後は、EGR率が目標値よりも高くなってしまい、その結果、スモークを排出し易くなる。   When a large torque is required, such as when the vehicle is accelerating or climbing a hill, it is necessary to reduce the EGR rate in order to secure a large amount of air to be taken into the cylinder. However, since the volume of the EGR path such as the external EGR passage is large in the external EGR, even if the EGR valve or the intake throttle valve is moved, the exhaust gas remaining in the EGR path is taken into the intake air for several cycles thereafter. Continue mixing. That is, in the case of external EGR, the EGR rate cannot be reduced immediately. For this reason, the EGR rate becomes higher than the target value at the initial stage of acceleration or immediately after the start of climbing, and as a result, smoke is easily discharged.

そのようなスモークの排出を抑えるためには、加速初期や登坂開始直後の燃料噴射量を制限する必要があるが、燃料噴射量を制限すると、トルクが不足し、要求される加速感や登坂性能を満足することができない。一方、加速や登坂に備えて定常運転時のEGR率を減らすようにした場合には、NOx排出量が増えてしまう。また、そのNOx排出量の増大を抑えるために噴射タイミングのリタードを行った場合には、燃費が悪化してしまう。   In order to suppress such smoke emissions, it is necessary to limit the fuel injection amount at the beginning of acceleration or immediately after the start of climbing. However, if the fuel injection amount is limited, the torque becomes insufficient, and the required acceleration feeling and climbing performance Can not be satisfied. On the other hand, when the EGR rate during steady operation is reduced in preparation for acceleration or climbing, the NOx emission amount increases. Further, when the injection timing is retarded in order to suppress the increase in the NOx emission amount, the fuel consumption is deteriorated.

ところで、EGRには、前述した外部EGRのほかに、内部EGRがある。排気行程と吸気行程との間で、排気弁および吸気弁が共に開いている状態(正のバルブオーバーラップ)あるいは共に閉じている状態(負のバルブオーバーラップ)を設けることで、エンジン内部でのEGRを行うことができる。この内部EGRの量は、可変バルブタイミング機構によってバルブタイミングを変化させることで、調整することができる。   Incidentally, EGR includes internal EGR in addition to the above-described external EGR. By providing a state where the exhaust valve and the intake valve are both open (positive valve overlap) or closed (negative valve overlap) between the exhaust stroke and the intake stroke, EGR can be performed. The amount of the internal EGR can be adjusted by changing the valve timing by a variable valve timing mechanism.

特開2004−251201号公報には、軽負荷域にある場合を「急加速に対する吸入新気量の急激な増大制御を行う必要がある場合」とし、そのような場合に、外部EGRを停止して内部EGRのみを行うように制御する装置が開示されている(同公報の段落0020、0027等参照)。外部EGRの場合と異なり、内部EGRの場合には、バルブタイミングを変更することで、EGR量を即座に減少させることができる。上記従来の装置によれば、軽負荷域にある場合に外部EGRを停止して内部EGRのみを行っているので、急加速要求が生じた場合には、バルブタイミングを変更することによりEGR率を即座に低下させることができる。このため、定常運転時のEGR減量を回避しつつ、加速初期のスモークの排出を防止することができる。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-251201, a case where the vehicle is in a light load range is referred to as “a case where it is necessary to perform a rapid increase control of the intake fresh air amount with respect to a rapid acceleration”. An apparatus that controls to perform only internal EGR is disclosed (see paragraphs 0020 and 0027 of the same publication). Unlike the case of external EGR, in the case of internal EGR, the EGR amount can be immediately reduced by changing the valve timing. According to the above-described conventional apparatus, the external EGR is stopped and only the internal EGR is performed when in the light load range. Therefore, when a sudden acceleration request is generated, the EGR rate is changed by changing the valve timing. Can be reduced immediately. For this reason, it is possible to prevent the discharge of smoke at the early stage of acceleration while avoiding the EGR reduction during the steady operation.

特開2004−251201号公報JP 2004-251201 A 特開2004−293392号公報JP 2004-293392A

ところで、図13は、ディーゼルの燃焼領域と、すす(Soot)生成領域およびNOx生成領域との関係を示す図である。図13中、横軸は温度、縦軸は空気に対する燃料の当量比である。同図から分かるように、筒内温度が高くなるほど、ディーゼルの燃焼領域と、すす生成領域およびNOx生成領域との重なりが大きくなる。このため、スモークやNOxを排出し易くなる。   By the way, FIG. 13 is a figure which shows the relationship between the combustion area | region of diesel, a soot (Soot) production | generation area | region, and a NOx production | generation area | region. In FIG. 13, the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents the equivalent ratio of fuel to air. As can be seen from the figure, the higher the in-cylinder temperature, the greater the overlap between the diesel combustion region, the soot generation region and the NOx generation region. For this reason, it becomes easy to discharge smoke and NOx.

一般に、内部EGRと外部EGRとを合わせたトータルのEGR率が同じでも、内部EGRの割合が多いほど、筒内温度は高くなる。これは、外部EGRの場合には、外部EGR通路の途中に設けたEGRクーラによって、還流する排気ガスの温度を低下させることができるのに対し、内部EGRの場合には、排気ガスが高温のままで還流するからである。   In general, even if the total EGR rate including the internal EGR and the external EGR is the same, the in-cylinder temperature increases as the proportion of the internal EGR increases. In the case of the external EGR, the temperature of the exhaust gas recirculating can be lowered by the EGR cooler provided in the middle of the external EGR passage, whereas in the case of the internal EGR, the exhaust gas has a high temperature. It is because it recirculates as it is.

前述したように、上記従来の装置では、軽負荷域においては、加速に備えるため、常に、外部EGRを停止して内部EGRのみを行うようにしている。このため、上記従来の装置の制御によれば、軽負荷域において、同じEGR率でも、筒内温度が高くなり易い。その結果、外部EGRを用いる場合と比べて、同じEGR率を確保したとしても、スモークやNOxの排出量が増え易いという問題がある。   As described above, in the conventional apparatus, in order to prepare for acceleration in the light load region, the external EGR is always stopped and only the internal EGR is performed. For this reason, according to the control of the conventional apparatus, the in-cylinder temperature tends to be high even in the light load region even at the same EGR rate. As a result, there is a problem that the amount of smoke and NOx emission is likely to increase even if the same EGR rate is ensured as compared with the case where external EGR is used.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定常運転状態においては内部EGRと外部EGRとを最適な比率で行うことでエミッションを有効に低減することができるとともに、負荷変化時にEGRが弊害を及ぼすことを確実に回避することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In a steady operation state, the internal EGR and the external EGR can be effectively reduced by performing an optimum ratio, and the load can be effectively reduced. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can surely avoid an adverse effect of EGR when changing.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する外部EGR通路を通して排気ガスを還流させる外部EGR手段と、
前記外部EGR通路を通さずに前記内燃機関の内部においてEGRを生じさせる内部EGR手段と、
内部EGR量と外部EGR量との比率を調整する内/外比率調整手段と、
機関負荷の変化を事前に予測する負荷変化予測手段と、
前記予測される機関負荷の変化に応じて、その機関負荷変化に備えるための、内部EGR量と外部EGR量との比率の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前に、内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように前記内/外比率調整手段を制御する内/外比率制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
An external EGR means for recirculating exhaust gas through an external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine;
Internal EGR means for generating EGR inside the internal combustion engine without passing through the external EGR passage;
An internal / external ratio adjusting means for adjusting a ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount;
Load change prediction means for predicting changes in engine load in advance;
A target value setting means for setting a target value of a ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount in order to prepare for the engine load change according to the predicted change in the engine load;
An internal / external ratio control means for controlling the internal / external ratio adjusting means so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs. ,
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
機関負荷の増大が予測されている場合に、前記目標値は、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が通常運転時に比して高くなるような値とされることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
When an increase in engine load is predicted, the target value is set such that the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount is higher than that during normal operation.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記目標値設定手段は、前記予測される機関負荷の変化の度合いに応じて前記目標値を設定する手段を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The target value setting means includes means for setting the target value in accordance with the predicted degree of change in engine load.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
機関負荷の増大が予測されている場合に、前記目標値は、機関負荷増大の度合いが大きいほど、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合がより高くなるような値とされることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
When an increase in engine load is predicted, the target value is a value such that the greater the degree of increase in engine load, the higher the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount. To do.

また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御する場合に、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が高くされるほど、トータルEGR率が低下するように制御するトータルEGR率制御手段を更に備えることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
When control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount is high. It is further characterized by further comprising a total EGR rate control means for controlling the total EGR rate so that the total EGR rate decreases.

また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御する場合に、吸気弁閉弁時の筒内の酸素量または酸素濃度がその制御の前後においてほぼ一定となるように、トータルEGR率を制御する筒内酸素一定化手段を更に備えることを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
When control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the amount of oxygen in the cylinder when the intake valve is closed or In-cylinder oxygen stabilizing means for controlling the total EGR rate is further provided so that the oxygen concentration becomes substantially constant before and after the control.

また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れかにおいて、
前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御するときに、その比率を変化させる度合いが大きい場合ほど、その比率を変化させ始める時点を早くする内/外比率変化開始時期設定手段を更に備えることを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
When the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount is controlled to be the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the greater the degree of change in the ratio, the more It further comprises an internal / external ratio change start timing setting means for accelerating the time point at which the ratio starts to change.

また、第8の発明は、第1乃至第7の発明の何れかにおいて、
前記負荷変化予測手段は、
車両の進行方向の道路情報を出力する道路情報出力手段と、
前記道路情報に基づいて、坂道、渋滞解消地点、および道路料金所の少なくとも一つの通過時に機関負荷の変化が生ずるものと予測する手段と、
を含むことを特徴とする。
Further, an eighth invention is any one of the first to seventh inventions,
The load change prediction means includes
Road information output means for outputting road information in the traveling direction of the vehicle;
Based on the road information, means for predicting that a change in engine load will occur when passing at least one of a slope, a congestion elimination point, and a road toll gate;
It is characterized by including.

また、第9の発明は、第1乃至第8の発明の何れかにおいて、
前記負荷変化予測手段は、
車両の変速機、クラッチ、およびブレーキの少なくとも一つに対する運転者の操作を検出する検出手段と、
前記検出された操作に基づいて、機関負荷の変化を予測する手段と、
を含むことを特徴とする。
According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions,
The load change prediction means includes
Detecting means for detecting a driver's operation on at least one of a transmission, a clutch, and a brake of the vehicle;
Means for predicting a change in engine load based on the detected operation;
It is characterized by including.

また、第10の発明は、第9の発明において、
前記負荷変化予測手段は、車両停止時に変速機のシフト位置がニュートラルから発進段にシフトされた場合、車両停止時にクラッチペダルが踏み込まれた場合、車両停止時にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合、加速走行中に変速機がシフトアップされた場合、および、加速走行中に変速機がシフトダウンされた場合、の少なくとも一つの場合の直後に、機関負荷が増大すると予測することを特徴とする。
The tenth invention is the ninth invention, wherein
The load change prediction means, when the shift position of the transmission is shifted from neutral to the start stage when the vehicle is stopped, when the clutch pedal is depressed when the vehicle is stopped, when the brake pedal is released when the vehicle is stopped, The engine load is predicted to increase immediately after at least one of the case where the transmission is shifted up during acceleration traveling and the case where the transmission is shifted down during acceleration traveling.

また、第11の発明は、第1乃至第10の発明の何れかにおいて、
前記予測される機関負荷の変化が実際には生じなかった場合に、内部EGR量と外部EGR量との比率を通常運転時の比率に戻すように前記内/外比率調整手段を制御する内/外比率復元手段を更に備えることを特徴とする。
Further, an eleventh aspect of the invention is any one of the first to tenth aspects of the invention,
The internal / external ratio adjusting means controls the internal / external ratio adjusting means so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount is returned to the normal operation ratio when the predicted change in engine load does not actually occur. An outside ratio restoring means is further provided.

第1の発明によれば、機関負荷の変化を事前に予測することができる。そして、その予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前に、内部EGR量と外部EGR量との比率が、その機関負荷変化に備えるための目標値となるように制御することができる。このため、第1の発明によれば、機関負荷の変化が生ずる直前までは、内部EGR量と外部EGR量とを最適な比率で行うことで、エミッションを可能な限り低減することができる。そして、機関負荷変化が生ずる直前には、内部EGR量と外部EGR量との比率を、その機関負荷変化に迅速に対応可能な比率にしておくことができる。このため、機関負荷変化が実際に生じた際にEGRが弊害を及ぼすこと、例えば、エミッションが悪化したり、燃料噴射量を制限しなければならなくなったりすることを回避することができる。   According to the first invention, a change in engine load can be predicted in advance. Then, immediately before the predicted change in the engine load actually occurs, the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount can be controlled to be a target value for preparing for the engine load change. For this reason, according to the first aspect of the present invention, the emission can be reduced as much as possible by performing the internal EGR amount and the external EGR amount at an optimum ratio until immediately before the engine load changes. Then, immediately before the engine load change occurs, the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount can be set to a ratio that can quickly respond to the engine load change. For this reason, it is possible to avoid that the EGR has a harmful effect when the engine load change actually occurs, for example, that the emission is deteriorated or the fuel injection amount must be limited.

第2の発明によれば、機関負荷の増大が予測されている場合には、その機関負荷増大の直前に、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が通常運転時に比して高くなるように、つまり外部EGR量の割合が通常運転時に比して低くなるように、しておくことができる。このため、機関負荷が増大したとき、トータルEGR率を急減させることができるので、増量される燃料噴射量に対して筒内の酸素が不足する事態が生ずることを確実に防止することができる。よって、スモークの排出を有効に抑制することができる。また、スモーク排出回避のために機関負荷増大直後の燃料噴射量を制限する制御をしなくても済むので、要求トルクの増大に迅速に応えることができ、優れたドライバビリティが得られる。更に、機関負荷が増大する直前までは、トータルEGR量に占める外部EGR量の割合を高く維持することができるので、筒内温度が低い状態、つまり、NOxやスモークの排出量が低い状態に維持することができる。   According to the second invention, when an increase in engine load is predicted, immediately before the increase in engine load, the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount is higher than that during normal operation. That is, the ratio of the external EGR amount can be made lower than that during normal operation. For this reason, when the engine load increases, the total EGR rate can be rapidly reduced, so that it is possible to reliably prevent a situation where oxygen in the cylinder becomes insufficient with respect to the increased fuel injection amount. Therefore, smoke discharge can be effectively suppressed. Further, since it is not necessary to perform control to limit the fuel injection amount immediately after the engine load increases in order to avoid smoke discharge, it is possible to respond quickly to an increase in required torque and to obtain excellent drivability. Furthermore, the ratio of the external EGR amount to the total EGR amount can be kept high until just before the engine load increases, so that the in-cylinder temperature is low, that is, the exhaust amount of NOx and smoke is kept low. can do.

第3の発明によれば、予測される機関負荷の変化の度合いに応じて、機関負荷変化直前の内部EGR量と外部EGR量との比率の目標値を設定することができる。このため、予測される機関負荷の変化の度合いに応じて、その機関負荷変化直前の内部EGR量と外部EGR量との比率を最適な値にすることができる。よって、第3の発明によれば、機関負荷変化が実際に生じた際にEGRが弊害を及ぼすことをより確実に回避することができる。   According to the third aspect, the target value of the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount immediately before the engine load change can be set according to the predicted degree of change in the engine load. For this reason, the ratio of the internal EGR amount immediately before the engine load change and the external EGR amount can be set to an optimum value according to the predicted degree of change in the engine load. Therefore, according to the third aspect of the present invention, it is possible to more reliably avoid EGR from causing a harmful effect when an engine load change actually occurs.

第4の発明によれば、機関負荷の増大が予測されている場合に、その負荷増大の度合いが大きいほど、負荷増大の直前におけるトータルEGR量に占める内部EGR量の割合をより高くしておくことができる。これにより、急勾配の登坂開始または急加速開始に伴って燃料噴射量が大幅に増量されたような場合であっても、より迅速にトータルEGR率を減少させて多量の筒内酸素を確保することができるので、スモークの排出を有効に抑制することができる。   According to the fourth aspect of the invention, when the increase in engine load is predicted, the larger the degree of load increase, the higher the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount immediately before the load increase is increased. be able to. As a result, even if the fuel injection amount is significantly increased with the start of steep climbing or sudden acceleration, the total EGR rate is decreased more quickly and a large amount of in-cylinder oxygen is secured. Therefore, smoke emission can be effectively suppressed.

第5の発明によれば、予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が目標値となるように制御する場合に、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が高くされるほど、トータルEGR率を低下させることができる。これにより、内部EGRの割合が高くなることによって筒内温度が上昇しても、スモーク排出量が増大することを確実に回避することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, when the control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the internal ratio of the total EGR amount The higher the ratio of the EGR amount, the lower the total EGR rate. Thereby, even if the in-cylinder temperature rises due to the increase in the ratio of the internal EGR, it is possible to reliably avoid an increase in the smoke discharge amount.

第6の発明によれば、予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が目標値となるように制御する場合に、吸気弁閉弁時の筒内の酸素量または酸素濃度がその制御の前後においてほぼ一定となるように、トータルEGR率を制御することができる。これにより、内部EGRの割合を高くしても、スモーク排出量が増大することを確実に回避することができる。   According to the sixth aspect of the invention, when control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, The total EGR rate can be controlled so that the oxygen amount or oxygen concentration in the cylinder is substantially constant before and after the control. Thereby, even if the ratio of the internal EGR is increased, it is possible to reliably avoid an increase in the smoke discharge amount.

第7の発明によれば、予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が目標値となるように制御するときに、その比率を変化させる度合いが大きい場合ほど、その比率を変化させ始める時点を早くすることができる。これにより、上記比率を変化させる度合いが大きく、上記比率を目標値に一致させるまでに比較的長い時間を要する場合であっても、予測される機関負荷の変化が生ずる前までに、上記比率を確実に目標値に一致させることができる。また、上記比率を変化させる度合いが小さい場合には、変化開始時期を遅らせることができる。このため、機関負荷増大の直前に内部EGRの割合を高めておく時間を必要最小限とすることができる。すなわち、筒内温度が上昇してNOxやスモークの排出量が増加傾向となる時間を最小限にすることができる。   According to the seventh aspect, when the control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in the engine load actually occurs, the degree of change in the ratio The larger the is, the earlier the time point at which the ratio starts to change. As a result, even if the degree of change in the ratio is large and it takes a relatively long time to match the ratio to the target value, the ratio is reduced before the expected change in engine load occurs. It is possible to reliably match the target value. In addition, when the degree of changing the ratio is small, the change start time can be delayed. For this reason, it is possible to minimize the time required to increase the ratio of the internal EGR immediately before the engine load increases. That is, the time during which the in-cylinder temperature rises and the amount of NOx or smoke discharged tends to increase can be minimized.

第8の発明によれば、車両の進行方向の道路情報に基づいて、坂道、渋滞解消地点、および道路料金所の少なくとも一つの通過時に機関負荷の変化が生ずるものと予測することができる。これにより、機関負荷の変化を精度良く予測することができる。   According to the eighth aspect of the invention, it can be predicted that a change in the engine load will occur when at least one of the slope, the congestion elimination point, and the road toll gate passes based on the road information in the traveling direction of the vehicle. Thereby, the change of the engine load can be accurately predicted.

第9の発明によれば、車両の変速機、クラッチ、およびブレーキの少なくとも一つに対する運転者の操作に基づいて、機関負荷の変化を予測することができる。これにより、機関負荷の変化を精度良く予測することができる。   According to the ninth aspect, it is possible to predict a change in the engine load based on a driver's operation on at least one of the transmission, clutch, and brake of the vehicle. Thereby, the change of the engine load can be accurately predicted.

第10の発明によれば、車両停止時に変速機のシフト位置がニュートラルから発進段にシフトされた場合、車両停止時にクラッチペダルが踏み込まれた場合、車両停止時にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合、加速走行中に変速機がシフトアップされた場合、および、加速走行中に変速機がシフトダウンされた場合、の少なくとも一つの場合の直後に、機関負荷が増大すると予測することができる。これにより、機関負荷の増大を精度良く予測することができる。   According to the tenth invention, when the shift position of the transmission is shifted from neutral to the starting stage when the vehicle is stopped, when the clutch pedal is depressed when the vehicle is stopped, or when the brake pedal is released when the vehicle is stopped It can be predicted that the engine load increases immediately after at least one of the case where the transmission is shifted up during acceleration traveling and the case where the transmission is shifted down during acceleration traveling. Thereby, an increase in engine load can be accurately predicted.

第11の発明によれば、予測される機関負荷の変化が実際には生じなかった場合に、内部EGR量と外部EGR量との比率を通常運転時の比率に戻すことができる。これにより、機関負荷が変化するとの予測が万一外れた場合には、そのことが確認された時点で、内部EGR量と外部EGR量との比率を定常運転に適した最適な比率に戻すことができる。   According to the eleventh aspect, when the predicted change in engine load does not actually occur, the ratio of the internal EGR amount and the external EGR amount can be returned to the ratio during normal operation. As a result, if it is confirmed that the engine load will change, the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount will be returned to the optimum ratio suitable for steady operation when it is confirmed. Can do.

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、4サイクルのディーゼルエンジン(圧縮着火内燃機関)10を備えている。ディーゼルエンジン10は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。図示のディーゼルエンジン10は、直列4気筒型であるが、本発明において、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a four-cycle diesel engine (compression ignition internal combustion engine) 10. It is assumed that the diesel engine 10 is mounted on a vehicle and used as a power source. Although the illustrated diesel engine 10 is an in-line four-cylinder type, in the present invention, the number of cylinders and the cylinder arrangement are not limited thereto.

なお、本実施形態では、本発明をディーゼルエンジン10の制御に適用した場合について説明するが、本発明は、ディーゼルエンジンの制御に限定されるものではなく、ガソリン機関(火花点火内燃機関)その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to the control of the diesel engine 10 will be described. However, the present invention is not limited to the control of the diesel engine, but a gasoline engine (spark ignition internal combustion engine) or the like. It can be applied to control of various internal combustion engines.

ディーゼルエンジン10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。   Each cylinder of the diesel engine 10 is provided with an injector 12 that injects fuel directly into the cylinder. The injectors 12 of each cylinder are connected to a common common rail 14. Fuel in a fuel tank (not shown) is pressurized to a predetermined fuel pressure by a supply pump 16, stored in the common rail 14, and supplied from the common rail 14 to each injector 12.

ディーゼルエンジン10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポート22(図2参照)に接続されている。本実施形態のディーゼルエンジン10は、ターボ過給機24を備えている。排気通路18は、ターボ過給機24の排気タービンに接続されている。   An exhaust passage 18 of the diesel engine 10 is branched by an exhaust manifold 20 and connected to an exhaust port 22 (see FIG. 2) of each cylinder. The diesel engine 10 according to this embodiment includes a turbocharger 24. The exhaust passage 18 is connected to the exhaust turbine of the turbocharger 24.

排気通路18の、ターボ過給機24より下流側には、排気ガスを浄化する排気浄化装置26が設けられている。排気浄化装置26としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。   An exhaust purification device 26 that purifies exhaust gas is provided in the exhaust passage 18 downstream of the turbocharger 24. As the exhaust purification device 26, for example, one of an oxidation catalyst, a NOx storage reduction type or selective reduction type NOx catalyst, a DPF (Diesel Particulate Filter), a DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system), or a combination thereof Etc. can be used.

ディーゼルエンジン10の吸気通路28の入口付近には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30を通って吸入された空気は、ターボ過給機24の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ32で冷却される。インタークーラ32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド34により、各気筒の吸気ポート35(図2参照)に分配される。   An air cleaner 30 is provided near the inlet of the intake passage 28 of the diesel engine 10. The air drawn through the air cleaner 30 is compressed by the intake compressor of the turbocharger 24 and then cooled by the intercooler 32. The intake air that has passed through the intercooler 32 is distributed by the intake manifold 34 to the intake ports 35 (see FIG. 2) of the respective cylinders.

吸気通路28の、インタークーラ32と吸気マニホールド34との間には、吸気絞り弁36が設置されている。また、吸気通路28の、エアクリーナ30の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ38が設置されている。   An intake throttle valve 36 is installed between the intercooler 32 and the intake manifold 34 in the intake passage 28. Further, an air flow meter 38 for detecting the amount of intake air is installed in the vicinity of the intake passage 28 downstream of the air cleaner 30.

吸気通路28の吸気マニホールド34の近傍には、外部EGR通路40の一端が接続されている。外部EGR通路40の他端は、排気通路18の排気マニホールド20近傍に接続されている。本システムでは、この外部EGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。以下、外部EGR通路40を通って還流する排気ガスのことを「外部EGRガス」と称する。   One end of an external EGR passage 40 is connected to the intake passage 28 in the vicinity of the intake manifold 34. The other end of the external EGR passage 40 is connected to the vicinity of the exhaust manifold 20 of the exhaust passage 18. In this system, a part of the exhaust gas (burned gas) can be recirculated to the intake passage 28 through the external EGR passage 40, that is, external EGR (Exhaust Gas Recirculation) can be performed. Hereinafter, the exhaust gas recirculated through the external EGR passage 40 is referred to as “external EGR gas”.

外部EGR通路40の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。外部EGR通路40におけるEGRクーラ42の下流には、EGR弁44が設けられている。このEGR弁44の開度を大きくするほど、外部EGR通路40を通る排気ガス量、すなわち外部EGR量を多くすることができる。   In the middle of the external EGR passage 40, an EGR cooler 42 for cooling the external EGR gas is provided. An EGR valve 44 is provided downstream of the EGR cooler 42 in the external EGR passage 40. As the opening degree of the EGR valve 44 is increased, the amount of exhaust gas passing through the external EGR passage 40, that is, the amount of external EGR can be increased.

また、本システムにおいて、外部EGR量や外部EGR率(筒内に流入するガス中に占める外部EGRガスの割合)は、EGR弁44の開度だけでなく、吸気絞り弁36の開度によっても調整することができる。吸気絞り弁36の開度を小さくして吸気を絞ると、吸気圧が小さくなるので、背圧(排気圧)との差圧が大きくなる。つまり、外部EGR通路40の前後の差圧が大きくなる。このため、外部EGR量や外部EGR率を大きくすることができる。   In this system, the external EGR amount and the external EGR rate (the ratio of the external EGR gas in the gas flowing into the cylinder) are determined not only by the opening degree of the EGR valve 44 but also by the opening degree of the intake throttle valve 36. Can be adjusted. When the opening of the intake throttle valve 36 is reduced to throttle the intake air, the intake pressure decreases, so the differential pressure from the back pressure (exhaust pressure) increases. That is, the differential pressure before and after the external EGR passage 40 increases. For this reason, the external EGR amount and the external EGR rate can be increased.

吸気通路28の、吸気絞り弁36の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ46が設置されている。更に、本システムは、ディーゼルエンジン10が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ48と、変速機のシフト位置を検出するシフト位置センサ66と、クラッチペダルの踏み込みを検出するクラッチペダルセンサ68と、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキペダルセンサ70とを備えている。   An intake pressure sensor 46 that detects the intake pressure is installed downstream of the intake throttle valve 36 in the intake passage 28. Further, the present system includes an accelerator opening sensor 48 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening) of a vehicle on which the diesel engine 10 is mounted, a shift position sensor 66 that detects a shift position of the transmission, a clutch A clutch pedal sensor 68 that detects depression of the pedal and a brake pedal sensor 70 that detects depression of the brake pedal are provided.

そして、本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。また、GPS(Global Positioning System)を用いたナビゲーションシステム72がECU50に接続されている。ECU50には、各センサからの信号に加えて、ナビゲーションシステム72から出力される道路情報(地図情報)や、ナビゲーションシステム72により車外から取得される渋滞情報(交通情報)などが供給される。ECU50は、それらの信号や情報に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを駆動させることにより、ディーゼルエンジン10の運転状態を制御する。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is connected to the various sensors and actuators described above. A navigation system 72 using GPS (Global Positioning System) is connected to the ECU 50. In addition to the signals from the sensors, the ECU 50 is supplied with road information (map information) output from the navigation system 72, traffic information (traffic information) acquired from outside the vehicle by the navigation system 72, and the like. The ECU 50 controls the operating state of the diesel engine 10 by driving each actuator according to a predetermined program based on those signals and information.

図2は、図1に示すシステムにおけるディーゼルエンジン10の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼルエンジン10について更に説明する。図2に示すように、ディーゼルエンジン10のクランク軸60の近傍には、クランク軸60の回転角度(クランク角)を検出するクランク角センサ62が取り付けられている。このクランク角センサ62は、ECU50に接続されている。クランク角センサ62からの信号によれば、機関回転数などを検出することができる。   FIG. 2 is a view showing a cross section of one cylinder of the diesel engine 10 in the system shown in FIG. Hereinafter, the diesel engine 10 will be further described. As shown in FIG. 2, a crank angle sensor 62 that detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 60 is attached in the vicinity of the crankshaft 60 of the diesel engine 10. The crank angle sensor 62 is connected to the ECU 50. According to the signal from the crank angle sensor 62, the engine speed and the like can be detected.

また、ディーゼルエンジン10には、吸気弁52のバルブタイミングを連続的に可変とする吸気可変動弁機構54と、排気弁56のバルブタイミングを連続的に可変とする排気可変動弁機構58とが備えられている。これら吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58は、ECU50に接続されている。吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58の具体的構成は、特に限定されないが、例えば、吸気弁52や排気弁56を駆動するカム(図示せず)の位相を連続的に可変とする機構などの、機械的な機構を用いることができる。あるいは、任意のタイミングで開閉可能な電磁駆動弁や油圧駆動弁などを用いることもできる。   Further, the diesel engine 10 includes an intake variable valve mechanism 54 that continuously changes the valve timing of the intake valve 52 and an exhaust variable valve mechanism 58 that continuously changes the valve timing of the exhaust valve 56. Is provided. These intake variable valve mechanism 54 and exhaust variable valve mechanism 58 are connected to the ECU 50. Specific configurations of the intake variable valve mechanism 54 and the exhaust variable valve mechanism 58 are not particularly limited. For example, the phase of a cam (not shown) that drives the intake valve 52 and the exhaust valve 56 is continuously variable. A mechanical mechanism such as a mechanism that performs the above can be used. Alternatively, an electromagnetically driven valve or a hydraulically driven valve that can be opened and closed at an arbitrary timing can be used.

(バルブオーバーラップによる内部EGR)
本実施形態のディーゼルエンジン10では、吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58により、吸気弁52と排気弁56との負のバルブオーバーラップの大きさを連続的に変化させることができる。図3は、負のバルブオーバーラップを説明するための図である。図3に示すように、負のバルブオーバーラップとは、排気弁56が閉じた後、吸気弁52が開くまでの間、吸気弁52および排気弁56が共に閉じている状態のことである。
(Internal EGR with valve overlap)
In the diesel engine 10 of this embodiment, the magnitude of the negative valve overlap between the intake valve 52 and the exhaust valve 56 can be continuously changed by the intake variable valve mechanism 54 and the exhaust variable valve mechanism 58. . FIG. 3 is a diagram for explaining negative valve overlap. As shown in FIG. 3, the negative valve overlap is a state where both the intake valve 52 and the exhaust valve 56 are closed after the exhaust valve 56 is closed until the intake valve 52 is opened.

図3中の細い曲線は、負のバルブオーバーラップを設けない場合の吸気弁52および排気弁56のバルブリフト線図である。この状態から、排気弁56の閉時期を早くするとともに、吸気弁52の開時期を遅くすることにより、負のバルブオーバーラップを生じさせることができる。図3中の太い曲線は負のバルブオーバーラップを生じさせた場合の吸気弁52および排気弁56のバルブリフト線図である。排気弁56の閉時期や吸気弁52の開時期を変える度合いによって、負のバルブオーバーラップの大きさ(期間)を変えることができる。   3 is a valve lift diagram of the intake valve 52 and the exhaust valve 56 when no negative valve overlap is provided. From this state, the closing timing of the exhaust valve 56 is advanced and the opening timing of the intake valve 52 is delayed, so that a negative valve overlap can be caused. A thick curve in FIG. 3 is a valve lift diagram of the intake valve 52 and the exhaust valve 56 when a negative valve overlap is generated. The magnitude (period) of the negative valve overlap can be changed according to the degree to which the closing timing of the exhaust valve 56 and the opening timing of the intake valve 52 are changed.

負のバルブオーバーラップを生じさせると、筒内の既燃ガスが排気ポート22に流出しきらないうちに排気弁56が閉じられる。排気ポート22に排出されなかった既燃ガスは、そのまま筒内に残存するか、あるいは、吸気弁52の開弁に伴って一旦吸気ポート35に出た後、ピストン64の下降によって新気と共に筒内に吸入される。負のバルブオーバーラップを生じさせた場合には、このようにして内部EGRを行うことができる。以下では、この内部EGRによって還流する排気ガスのことを「内部EGRガス」と称する。   When a negative valve overlap is generated, the exhaust valve 56 is closed before the burned gas in the cylinder completely flows out to the exhaust port 22. The burned gas that has not been discharged to the exhaust port 22 remains in the cylinder as it is, or once exits to the intake port 35 when the intake valve 52 is opened, and then the piston 64 descends together with fresh air. Inhaled. When a negative valve overlap occurs, internal EGR can be performed in this way. Hereinafter, the exhaust gas recirculated by the internal EGR is referred to as “internal EGR gas”.

負のバルブオーバーラップの大きさと、内部EGR量あるいは内部EGR率(筒内に流入するガス中に占める内部EGRガスの割合)とは、相関を有している。つまり、負のバルブオーバーラップを大きくするほど、内部EGR量や内部EGR率を多くすることができる。このため、本実施形態のシステムでは、負のバルブオーバーラップの大きさを調整することにより、内部EGR量や内部EGR率を制御することができる。   The magnitude of the negative valve overlap and the internal EGR amount or the internal EGR rate (the ratio of the internal EGR gas in the gas flowing into the cylinder) have a correlation. That is, as the negative valve overlap is increased, the internal EGR amount and the internal EGR rate can be increased. For this reason, in the system of this embodiment, the internal EGR amount and the internal EGR rate can be controlled by adjusting the magnitude of the negative valve overlap.

なお、本実施形態では、図3に示すように、負のバルブオーバーラップの大きさを変えるのに伴って排気弁56の開時期および吸気弁52の閉時期も変化するようにしているが、排気弁56の開時期や吸気弁52の閉時期を変えずに負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしてもよい。また、本実施形態では、排気弁56の閉時期と吸気弁52の開時期との双方を変えることで負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしているが、排気弁56の閉時期と吸気弁52の開時期との何れか一方の変更で負のバルブオーバーラップの大きさを変更するようにしてもよい。この場合には、ディーゼルエンジン10は、吸気可変動弁機構54と排気可変動弁機構58との何れか一方のみを備えるものであってもよい。更に、本発明では、吸気弁52および排気弁56が共に開いた状態となる通常のバルブオーバーラップ(正のバルブオーバーラップ)を生じさせることで内部EGRを行い、その正のバルブオーバーラップの大きさを変更することで内部EGR量を調節するようにしてもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the opening timing of the exhaust valve 56 and the closing timing of the intake valve 52 are changed as the magnitude of the negative valve overlap is changed. The magnitude of the negative valve overlap may be changed without changing the opening timing of the exhaust valve 56 and the closing timing of the intake valve 52. In this embodiment, the magnitude of the negative valve overlap is changed by changing both the closing timing of the exhaust valve 56 and the opening timing of the intake valve 52. However, the closing timing of the exhaust valve 56 is changed. The magnitude of the negative valve overlap may be changed by changing either the opening timing of the intake valve 52 or the intake valve 52. In this case, the diesel engine 10 may include only one of the intake variable valve mechanism 54 and the exhaust variable valve mechanism 58. Furthermore, in the present invention, internal EGR is performed by generating a normal valve overlap (positive valve overlap) in which both the intake valve 52 and the exhaust valve 56 are opened, and the magnitude of the positive valve overlap. The internal EGR amount may be adjusted by changing the length.

[実施の形態1の特徴]
上述したように、本実施形態のディーゼルエンジン10では、内部EGRおよび外部EGRの双方を行うことが可能である。EGRを行うと、燃焼温度を下げることができるので、NOxの排出を抑えることができる。
[Features of Embodiment 1]
As described above, in the diesel engine 10 of the present embodiment, both internal EGR and external EGR can be performed. When EGR is performed, the combustion temperature can be lowered, so that NOx emission can be suppressed.

内部EGRおよび外部EGRを行う上で、内部EGR量と外部EGR量との比率は、負のバルブオーバーラップの大きさ、EGR弁44の開度、および吸気絞り弁36の開度、の少なくとも一つを変化させることにより、調整することが可能である。以下の説明では、内部EGR量と外部EGR量とを合わせたトータルEGR量に占める内部EGR量の割合のことを「EGRの内/外比率」または単に「内/外比率」と称し、内部EGR量と外部EGR量との比率をこの内/外比率を用いて表すことにする。つまり、内/外比率がゼロである場合は、EGRの全部が外部EGRで賄われていることになり、内/外比率が1である場合は、EGRの全部が内部EGRで賄われていることになる。   In performing the internal EGR and the external EGR, the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount is at least one of the magnitude of the negative valve overlap, the opening degree of the EGR valve 44, and the opening degree of the intake throttle valve 36. It is possible to adjust by changing one. In the following description, the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount, which is the sum of the internal EGR amount and the external EGR amount, is referred to as “internal / external ratio of EGR” or simply “internal / external ratio”. The ratio between the quantity and the external EGR quantity will be expressed using this internal / external ratio. In other words, when the internal / external ratio is zero, the entire EGR is covered by the external EGR, and when the internal / external ratio is 1, the entire EGR is covered by the internal EGR. It will be.

図4は、本実施形態のシステムにおけるEGR制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図4(A)はディーゼルエンジン10からのスモークの排出量の波形であり、図4(B)はEGRの内/外比率の波形であり、図4(C)はトータルEGR率の波形であり、図4(D)はディーゼルエンジン10の目標トルクの波形である。   FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of EGR control in the system of the present embodiment. More specifically, FIG. 4 (A) is a waveform of smoke emission from the diesel engine 10, FIG. 4 (B) is a waveform of the internal / external ratio of EGR, and FIG. 4 (C) is a total. FIG. 4D shows the waveform of the target torque of the diesel engine 10.

また、図4の(A)〜(C)中、破線で示す波形は、比較例のEGR制御における目標値の波形を示し、一点鎖線で示す波形は、比較例のEGR制御における現実値の波形を示し、実線で示す波形は、本実施形態のEGR制御に特徴的な波形を示す。   4A to 4C, a waveform indicated by a broken line indicates a waveform of a target value in the EGR control of the comparative example, and a waveform indicated by a one-dot chain line indicates a waveform of an actual value in the EGR control of the comparative example. A waveform indicated by a solid line indicates a waveform characteristic of the EGR control of the present embodiment.

図4は、ディーゼルエンジン10を搭載した車両が、時刻t0において平地を走行しており、時刻t0よりしばらく後の時刻t2から登坂を開始した場合の例を示している。図4(D)に示すように、ディーゼルエンジン10の目標トルク(機関負荷)は、平地を走行している時刻t2までは比較的小さく、登坂開始に伴って時刻t2から急増する。 Figure 4 is a vehicle equipped with the diesel engine 10 is, at time t 0 is traveling on level ground, shows an example in which started climbing from the time t 2 after some time from time t 0. As shown in FIG. 4D, the target torque (engine load) of the diesel engine 10 is relatively small until time t 2 when traveling on a flat ground, and increases rapidly from time t 2 with the start of climbing.

(比較例のEGR制御)
以下では、本実施形態の作用・効果を分かり易く説明するため、まず、比較例のEGR制御について説明する。時刻t2以前の平地走行時は、吸入空気量が比較的少なくて済むので、その分だけEGRガスを入れることができる。つまり、トータルEGR率を比較的高くすることができる。一方、時刻t2以降の登坂時は、多くの吸入空気量を必要とするので、EGRガスを入れる余裕が少ない。このため、トータルEGR率を低くする必要がある。
(EGR control of comparative example)
In the following, first, EGR control of a comparative example will be described in order to easily explain the operation and effect of the present embodiment. Time t 2 during previous level ground traveling, so requires only a quantity of intake air is relatively small, it is possible to put that much EGR gas. That is, the total EGR rate can be made relatively high. On the other hand, when climbing a time t 2 later, since it requires a lot of the intake air amount, is less afford to add EGR gas. For this reason, it is necessary to reduce the total EGR rate.

内部EGRおよび外部EGRを行う上では、通常は、外部EGRの割合を比較的多くすること、つまり内/外比率を比較的低くすることが好ましい。外部EGRでは還流する排気ガスをEGRクーラ42によって冷却することができるのに対し、内部EGRでは排気ガスが高温のままで還流する。このため、トータルEGR率が同じであっても、外部EGRの割合を多くする方が、筒内温度を下げることができ、NOxやスモークの排出量をより低減することができるからである(図13参照)。   In performing internal EGR and external EGR, it is usually preferable to make the ratio of external EGR relatively large, that is, to make the internal / external ratio relatively low. In the external EGR, exhaust gas that recirculates can be cooled by the EGR cooler 42, whereas in the internal EGR, the exhaust gas recirculates at a high temperature. For this reason, even if the total EGR rate is the same, increasing the ratio of the external EGR can lower the in-cylinder temperature and further reduce the amount of NOx and smoke discharged (see FIG. 13).

上記の理由から、時刻t2以前の平地走行時においては、図4(B)に示すように、比較的低い内/外比率にてEGRが行われている。つまり、トータルEGR量に占める外部EGR量の割合が比較的多くされている。この状態から、時刻t2において登坂が開始され、目標トルクが増大すると、吸入空気量を確保するためにトータルEGR率を低下させる要求が生ずる。この要求に応えるべく、負のバルブオーバーラップを小さくすることで内部EGR量を減量させるとともに、EGR弁44を閉じる、あるいは吸気絞り弁36を開くことで外部EGR量を減量させる制御が実行される。 For the above reasons, when traveling on a flat ground before time t 2, EGR is performed at a relatively low inside / outside ratio, as shown in FIG. That is, the ratio of the external EGR amount to the total EGR amount is relatively large. From this state, when climbing is started at time t 2 and the target torque is increased, a request to lower the total EGR rate is generated in order to secure the intake air amount. In order to meet this requirement, control is performed to reduce the internal EGR amount by reducing the negative valve overlap, and to reduce the external EGR amount by closing the EGR valve 44 or opening the intake throttle valve 36. .

この場合、内部EGR量は、負のバルブオーバーラップの縮小後、速やかに(1サイクルで)減少する。これに対し、外部EGR量は、EGR弁44や吸気絞り弁36を動かしても、すぐには減少しない。これは、外部EGR通路40やEGRクーラ42などの外部EGR経路の容積が大きいため、EGR弁44や吸気絞り弁36を動かした後も、何サイクルかの間は、上記外部EGR経路内に残存した排気ガスが吸気に混合し続けてしまうからである。このため、比較例においては、時刻t2以降も、外部EGR量が徐々にしか減少しないため、トータルEGR率が緩やかにしか減少しない(図4(C)中の矢印a)。このため、登坂開始直後のトータルEGR率が目標値よりも高くなってしまう。その結果、登坂開始に伴う機関負荷の増大に応じて増量された燃料噴射量に比して、筒内の酸素濃度が不足するため、スモークの排出量が急増してしまう(図4(A)中の矢印b)。 In this case, the internal EGR amount decreases rapidly (in one cycle) after the negative valve overlap is reduced. On the other hand, the external EGR amount does not decrease immediately even if the EGR valve 44 or the intake throttle valve 36 is moved. This is because the volume of the external EGR paths such as the external EGR passage 40 and the EGR cooler 42 is large, and therefore, the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 remain in the external EGR path for several cycles after moving. This is because the exhausted gas continues to be mixed into the intake air. For this reason, in the comparative example, the amount of external EGR is reduced only gradually after time t 2 , so the total EGR rate is reduced only slowly (arrow a in FIG. 4C). For this reason, the total EGR rate immediately after the start of climbing is higher than the target value. As a result, since the oxygen concentration in the cylinder is insufficient as compared with the fuel injection amount increased in accordance with the increase in the engine load accompanying the start of climbing, the smoke emission amount increases rapidly (FIG. 4A). Middle arrow b).

(実施の形態1のEGR制御)
以下、実施の形態1のEGR制御について、上記比較例との相違点を中心に説明する。本実施形態では、上記比較例の場合のような登坂開始直後等におけるスモーク排出量の急増を防止するため、次のようなEGR制御を行うこととした。本実施形態のシステムにおいて、ナビゲーションシステム72によれば、車両の現在位置と、車両の進行方向の道路情報とを出力可能である。その道路情報には、勾配に関する情報も含まれている。このため、ナビゲーションシステム72から出力される情報によれば、車両が登坂開始地点に差し掛かる時刻、つまりディーゼルエンジン10の目標トルク(機関負荷)が増大する時刻t2を事前に予測することが可能である。そこで、本実施形態では、ディーゼルエンジン10の目標トルクが将来において増大することが事前に予測された場合には、その増大が実際に生ずる直前に、EGRの内/外比率を高めておくこととした。
(EGR control of Embodiment 1)
Hereinafter, the EGR control of the first embodiment will be described focusing on differences from the comparative example. In the present embodiment, the following EGR control is performed in order to prevent a sudden increase in smoke emission immediately after the start of climbing as in the comparative example. In the system of the present embodiment, the navigation system 72 can output the current position of the vehicle and road information in the traveling direction of the vehicle. The road information includes information related to the slope. Therefore, according to the information outputted from the navigation system 72, the vehicle is the time that reaches the uphill starting point, that is able to predict the time t 2 the target torque of the diesel engine 10 (engine load) increases in advance It is. Therefore, in the present embodiment, when it is predicted in advance that the target torque of the diesel engine 10 will increase in the future, the EGR internal / external ratio is increased immediately before the increase actually occurs. did.

すなわち、図4(B)中の矢印cに示すように、目標トルクが増大することが予測される時刻t2の直前の時刻t1からEGRの内/外比率を高めていき、時刻t2において、内/外比率が十分に高い値となっているように制御することとした。このような制御によれば、登坂開始により目標トルクが増大する直前において、トータルEGR量のうちの多くが内部EGRで賄われている状態、つまり外部EGR量の少ない状態にすることができる。このような状態にしておけば、登坂開始に伴ってトータルEGR率を急減させる要求が出された場合、負のバルブオーバーラップの大きさを縮小させることでトータルEGR量を急減させることができるので、トータルEGR率を速やかに目標値に追従させることができる(図4(C)中の矢印d)。その結果、登坂開始に伴って燃料噴射量が増量されても、筒内の酸素濃度が不足することがなく、スモークの排出を有効に抑制することができる(図4(A)中の矢印e)。 That is, as indicated by an arrow c in FIG. 4B, the EGR internal / external ratio is increased from time t 1 immediately before time t 2 at which the target torque is expected to increase, and time t 2 Therefore, control was performed so that the internal / external ratio was a sufficiently high value. According to such control, the state in which most of the total EGR amount is covered by the internal EGR, that is, the state in which the external EGR amount is small, can be made immediately before the target torque increases due to the start of climbing. In such a state, when a request to suddenly reduce the total EGR rate with the start of climbing is made, the total EGR amount can be drastically reduced by reducing the size of the negative valve overlap. The total EGR rate can quickly follow the target value (arrow d in FIG. 4C). As a result, even if the fuel injection amount is increased with the start of climbing, the in-cylinder oxygen concentration is not deficient, and smoke discharge can be effectively suppressed (arrow e in FIG. 4A). ).

また、機関負荷の増大は、登坂開始時だけでなく、車両の加速初期にも生ずる。車両が加速走行する状況としては、渋滞を抜けた直後や、高速道路等の料金所通過後などが挙げられる。ナビゲーションシステム72によれば、渋滞の解消地点や道路料金所の通過時刻を予測することも可能である。また、車両の加速は、発進の直後にも生ずる。車両の発進は、変速機や、クラッチ、ブレーキに対する運転者の操作を検出することで、事前に予測することが可能である。そこで、本実施形態では、これらの場合にも、図4の登坂開始の場合と同様にして、機関負荷が増大する直前にEGRの内/外比率を高めておく制御を行うこととした。   Further, the increase in engine load occurs not only at the start of climbing but also at the initial stage of acceleration of the vehicle. The situation in which the vehicle travels at an accelerated speed is immediately after passing through a traffic jam or after passing through a toll booth such as an expressway. According to the navigation system 72, it is also possible to predict a traffic jam elimination point and a road toll pass time. Further, the acceleration of the vehicle occurs immediately after the start. The start of the vehicle can be predicted in advance by detecting the operation of the driver with respect to the transmission, clutch, and brake. Therefore, in the present embodiment, in these cases, as in the case of starting uphill in FIG. 4, control is performed to increase the EGR internal / external ratio immediately before the engine load increases.

[実施の形態1における具体的処理]
図5および図6は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図5に示すルーチンによれば、まず、近い将来に機関負荷が増大することが予測されるか否かが判別される(ステップ100)。具体的には、次のような場合に、機関負荷が増大すると予測される。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIGS. 5 and 6 are flowcharts of routines executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above functions. According to the routine shown in FIG. 5, it is first determined whether or not it is predicted that the engine load will increase in the near future (step 100). Specifically, the engine load is predicted to increase in the following cases.

1.ナビゲーションシステム72により、車両の進行方向に、登坂路が存在するとの情報が出力された場合。これは、図4を参照して説明した場合のように、登坂開始時における機関負荷の増大を予測するものである。
2.ナビゲーションシステム72により、車両の進行方向に、道路渋滞の解消地点が存在するとの情報が出力された場合。これは、渋滞を抜けた直後に車両が加速することに伴う機関負荷の増大を予測するものである。
3.ナビゲーションシステム72により、車両の進行方向に、道路料金所が存在するとの情報が出力された場合。これは、道路料金所通過直後に車両が加速することに伴う機関負荷の増大を予測するものである。
4.車両停止時において、変速機がニュートラルから発進段(1速)にシフトされたことがシフト位置センサ66により検出された場合。この場合には、その直後に車両が発進すると予測することができる。よって、その発進の直後の加速に伴って機関負荷が増大すると予測することができる。
5.車両停止時において、クラッチペダルが踏み込まれたことがクラッチペダルセンサ68により検出された場合。この場合には、その直後に車両が発進すると予測することができる。よって、その発進の直後の加速に伴って機関負荷が増大すると予測することができる。
6.車両停止時において、ブレーキペダルが踏み外されたことがブレーキペダルセンサ70により検出された場合。この場合には、その直後に車両が発進すると予測することができる。よって、その発進の直後の加速に伴って機関負荷が増大すると予測することができる。
7.加速走行中において、変速機がシフトアップまたはシフトダウンされたことがシフト位置センサ66により検出された場合。加速走行中であるか否かは、変速の前後においてアクセルペダルが踏まれていたか否かにより判別可能である。加速走行中にシフトアップまたはシフトダウンがなされた場合には、その直後に車両が再度加速すると予測することができる。よって、その加速に伴って機関負荷が増大すると予測することができる。
1. The navigation system 72 outputs information indicating that there is an uphill road in the traveling direction of the vehicle. This is to predict an increase in engine load at the start of climbing as in the case described with reference to FIG.
2. When the navigation system 72 outputs information that there is a road congestion elimination point in the vehicle traveling direction. This predicts an increase in the engine load accompanying the acceleration of the vehicle immediately after passing through the traffic jam.
3. When the navigation system 72 outputs information that there is a road toll gate in the traveling direction of the vehicle. This predicts an increase in the engine load accompanying the acceleration of the vehicle immediately after passing the road toll gate.
4). When the shift position sensor 66 detects that the transmission has been shifted from neutral to the starting stage (first gear) when the vehicle is stopped. In this case, it can be predicted that the vehicle will start immediately after that. Therefore, it can be predicted that the engine load increases with acceleration immediately after the start.
5). The clutch pedal sensor 68 detects that the clutch pedal has been depressed when the vehicle is stopped. In this case, it can be predicted that the vehicle will start immediately after that. Therefore, it can be predicted that the engine load increases with acceleration immediately after the start.
6). When the brake pedal sensor 70 detects that the brake pedal has been stepped off when the vehicle is stopped. In this case, it can be predicted that the vehicle will start immediately after that. Therefore, it can be predicted that the engine load increases with acceleration immediately after the start.
7). The shift position sensor 66 detects that the transmission has been shifted up or down during acceleration. Whether or not the vehicle is accelerating can be determined based on whether or not the accelerator pedal has been depressed before and after shifting. If the vehicle is upshifted or downshifted during acceleration traveling, it can be predicted that the vehicle will accelerate again immediately thereafter. Therefore, it can be predicted that the engine load increases with the acceleration.

上記ステップ100において、上記1〜7の条件の何れもが成立しない場合には、機関負荷の増大は予測されない。この場合には、上記ステップ100の判断が繰り返し実行される。一方、上記1〜7の条件の何れかが成立する場合には、機関負荷の増大が予測される。この場合には、次に、その機関負荷の増大の直前に実現されるべき、EGRの目標内/外比率が決定される(ステップ102)。この目標内/外比率は、ディーゼルエンジン10の現在の運転状態に対応する通常制御時の目標値よりも高い値に設定される(図4(B)参照)。また、後述するように、この目標内/外比率は、予測される機関負荷の変化率に応じて決定するようにしてもよい。また、上記ステップ100においては、上記1〜7の条件以外によって機関負荷の増大を予測してもよい。   If none of the above conditions 1 to 7 is established in step 100, an increase in engine load is not predicted. In this case, the determination in step 100 is repeated. On the other hand, when any of the above conditions 1 to 7 is satisfied, an increase in engine load is predicted. In this case, the target internal / external ratio of EGR to be realized immediately before the increase in the engine load is then determined (step 102). This target internal / external ratio is set to a value higher than the target value during normal control corresponding to the current operating state of the diesel engine 10 (see FIG. 4B). Further, as will be described later, this target internal / external ratio may be determined according to the predicted change rate of the engine load. In step 100, an increase in engine load may be predicted according to conditions other than the above conditions 1-7.

上述した図5に示すルーチンの処理によって、機関負荷の増大に備えるためのEGRの目標内/外比率が決定されたら、次に、その目標内/外比率を実現するべく、図6に示すルーチンが実行される。図6に示すルーチンの実行は、機関負荷が増大が生ずると予測される時刻t2の直前の時刻t1より開始されるものとする。 When the target in / out ratio of EGR to prepare for an increase in engine load is determined by the processing of the routine shown in FIG. 5, the routine shown in FIG. 6 is performed to realize the target in / out ratio. Is executed. The execution of the routine shown in FIG. 6 is assumed to start at time t 1 immediately before time t 2 at which the engine load is predicted to increase.

本実施形態では、以下に説明するように、内部EGRについてはフィードフォワード制御を行い、外部EGRについてはフィードバック制御を行う。   In the present embodiment, as described below, feedforward control is performed for the internal EGR, and feedback control is performed for the external EGR.

図6に示すルーチンによれば、まず、目標内部EGR率に基づいて、吸気弁52および排気弁56のバルブタイミングが決定される(ステップ104)。このステップ104において、目標内部EGR率は、ディーゼルエンジン10の運転状態に応じて定められている目標トータルEGR率に、上記ステップ102で決定された目標内/外比率を乗ずることにより算出することができる。そして、内部EGR率と負のバルブオーバーラップの大きさとは、相関を有しているため、目標内部EGR率から負のバルブオーバーラップの大きさが定まり、更にその負のバルブオーバーラップの大きさから吸気弁52および排気弁56のバルブタイミングを決定することができる。   According to the routine shown in FIG. 6, first, the valve timings of the intake valve 52 and the exhaust valve 56 are determined based on the target internal EGR rate (step 104). In step 104, the target internal EGR rate can be calculated by multiplying the target total EGR rate determined according to the operating state of the diesel engine 10 by the target in / out ratio determined in step 102. it can. Since the internal EGR rate and the magnitude of the negative valve overlap have a correlation, the magnitude of the negative valve overlap is determined from the target internal EGR rate, and the magnitude of the negative valve overlap is further determined. Therefore, the valve timings of the intake valve 52 and the exhaust valve 56 can be determined.

前述したように、目標内/外比率は通常制御時より高い値に設定されているので、上記ステップ104における目標内部EGR率も通常制御時より高い値となっている。よって、上記ステップ104で決定されるバルブタイミングは、負のバルブオーバーラップを通常制御時よりも大きく生じさせるような値とされる。このようにして吸気弁52および排気弁56のバルブタイミングが決定されると、そのバルブタイミングが実現されるように、吸気可変動弁装置54および排気可変動弁装置58の状態が制御される。   As described above, since the target internal / external ratio is set to a higher value than during normal control, the target internal EGR rate in step 104 is also higher than that during normal control. Therefore, the valve timing determined in step 104 is set to a value that causes the negative valve overlap to be larger than that during normal control. When the valve timings of the intake valve 52 and the exhaust valve 56 are determined in this way, the states of the intake variable valve operating device 54 and the exhaust variable valve operating device 58 are controlled so that the valve timing is realized.

上記ステップ104の処理に続いて、目標トータルEGR率に基づき、目標吸入空気量が決定される(ステップ106)。本実施形態では、吸入空気量を基礎として外部EGRがフィードバック制御される。内部EGRや外部EGRを生じさせると、それらのEGRガスが空気(新気)の一部に代わってディーゼルエンジン10の筒内に吸入される。換言すれば、内部EGRや外部EGRを生じさせると、その分だけ、筒内に吸入される空気(新気)の量が減少する。このため、吸入空気量は、トータルEGR率と相関を有している。よって、目標トータルEGR率に応じた目標吸入空気量を設定しておき、エアフローメータ38で検出される実吸入空気量がその目標吸入空気量に一致するように外部EGR量を調整すれば、実際のトータルEGR率を目標値に一致させることができる。   Subsequent to the process of step 104, the target intake air amount is determined based on the target total EGR rate (step 106). In the present embodiment, the external EGR is feedback controlled based on the intake air amount. When the internal EGR and the external EGR are generated, the EGR gas is sucked into the cylinder of the diesel engine 10 instead of a part of the air (fresh air). In other words, when the internal EGR and the external EGR are generated, the amount of air (fresh air) sucked into the cylinder is reduced accordingly. For this reason, the intake air amount has a correlation with the total EGR rate. Therefore, if the target intake air amount corresponding to the target total EGR rate is set and the external EGR amount is adjusted so that the actual intake air amount detected by the air flow meter 38 matches the target intake air amount, The total EGR rate can be matched with the target value.

上記ステップ106の処理に続いて、EGR弁44および吸気絞り弁36の開度のマップ値がそれぞれ読み込まれる(ステップ108)。ECU50は、機関回転数、機関負荷(目標トルク)、吸気圧、目標外部EGR率等の各パラメータと、EGR弁44および吸気絞り弁36の基本開度との関係を定めたマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照することにより、EGR弁44および吸気絞り弁36の基本開度がそれぞれ取得される。そして、その取得された基本開度が実現されるように、EGR弁44および吸気絞り弁36の開度が制御される。   Following the processing of step 106, the map values of the opening degrees of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 are read (step 108). The ECU 50 stores a map that defines the relationship between parameters such as the engine speed, engine load (target torque), intake pressure, target external EGR rate, and the basic opening of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36. Yes. Here, the basic opening degrees of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 are acquired by referring to the map. Then, the opening degrees of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 are controlled so that the acquired basic opening degree is realized.

続いて、エアフローメータ38で検出される実吸入空気量が、上記ステップ106で決定された目標吸入空気量に一致しているか否かが判別される(ステップ110)。実吸入空気量が目標吸入空気量に一致していないと判別された場合には、次に、EGR弁44および吸気絞り弁36の開度に対するフィードバック補正値がそれぞれ算出される(ステップ112)。これらのフィードバック補正値は、目標吸入空気量と実吸入空気量との偏差に基づき、例えばPI制御、PID制御などによって算出することができる。   Subsequently, it is determined whether or not the actual intake air amount detected by the air flow meter 38 matches the target intake air amount determined in step 106 (step 110). If it is determined that the actual intake air amount does not match the target intake air amount, then feedback correction values for the opening degrees of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 are calculated (step 112). These feedback correction values can be calculated by, for example, PI control, PID control, or the like based on the deviation between the target intake air amount and the actual intake air amount.

上記ステップ112の処理によってフィードバック補正値が算出されたら、次に、EGR弁44および吸気絞り弁36の開度がそれらのフィードバック補正値で補正された開度となるように、EGR弁44および吸気絞り弁36が制御され(ステップ114)、続いて、上記ステップ110以下の処理が再度実行される。そして、実吸入空気量が目標吸入空気量に一致したことが認められた場合には、図6に示すルーチンの処理が終了される。   Once the feedback correction value is calculated by the process of step 112, next, the EGR valve 44 and the intake air are adjusted so that the opening degree of the EGR valve 44 and the intake throttle valve 36 becomes the opening degree corrected by the feedback correction value. The throttle valve 36 is controlled (step 114), and then the processing from step 110 onward is executed again. When it is determined that the actual intake air amount matches the target intake air amount, the routine processing shown in FIG. 6 is terminated.

以上説明した図5および図6に示すルーチンの処理によれば、登坂や加速などのために機関負荷が増大することを事前に予測することができる。そして、その予測される機関負荷の増大が実際に生ずる直前に、EGRの内/外比率を高めておくことができる(図4(B)中の矢印c参照)。このため、機関負荷の増大が実際に生じて、トータルEGR率を急減させる要求が出された場合、負のバルブオーバーラップを縮小させることにより、トータルEGR率を速やかに(1サイクルで)目標値に追従させることができる(図4(C)中の矢印d参照)。よって、機関負荷の増大に応じて多量の燃料が噴射されても、筒内の酸素濃度が不足する事態が生ずることを回避できるので、スモークの排出を有効に抑制することができる(図4(A)中の矢印e)。   According to the routine processing shown in FIGS. 5 and 6 described above, it is possible to predict in advance that the engine load will increase due to climbing or acceleration. The EGR internal / external ratio can be increased immediately before the predicted increase in engine load actually occurs (see arrow c in FIG. 4B). For this reason, when an increase in engine load actually occurs and a request is made to suddenly reduce the total EGR rate, the total valve EGR rate is quickly reduced (in one cycle) by reducing the negative valve overlap. (See arrow d in FIG. 4C). Therefore, even when a large amount of fuel is injected as the engine load increases, it is possible to avoid a situation in which the oxygen concentration in the cylinder is insufficient, so that smoke discharge can be effectively suppressed (FIG. 4 ( A) Arrow in e).

また、本発明によれば、従来のように機関負荷増大直後のスモーク排出量を低減するために燃料噴射量を制限する制御を行うことを回避することができる。このため、機関負荷増大の直後から、目標トルクを満足させることができ、十分な出力を発生することができる。よって、加速感を犠牲にすることがなく、優れたドライバビリティが得られる。   In addition, according to the present invention, it is possible to avoid the control for limiting the fuel injection amount in order to reduce the smoke emission amount immediately after the engine load increases as in the prior art. For this reason, the target torque can be satisfied immediately after the engine load increases, and a sufficient output can be generated. Therefore, excellent drivability can be obtained without sacrificing acceleration.

また、機関負荷が増大する直前まで(図4中の時刻t1まで)は、EGRの内/外比率を高めることをしないので、それまでの間は、外部EGRの割合が多い状態を維持することができる。前述したように、トータルEGR率が同じであっても、外部EGRの割合を多くする方が、筒内温度を下げることができるので、NOxやスモークの排出量をより低減することができる(図13参照)。よって、本発明では、軽負荷時に内/外比率を常に高めておくような制御を行う場合に比して、NOxやスモークの排出量を更に低減することができる。 Also, until just before the engine load increases (until time t 1 in FIG. 4), the EGR internal / external ratio is not increased, so that the state in which the ratio of external EGR is large is maintained until then. be able to. As described above, even if the total EGR rate is the same, increasing the ratio of external EGR can lower the in-cylinder temperature, so that the amount of NOx and smoke discharged can be further reduced (see FIG. 13). Therefore, according to the present invention, the amount of NOx and smoke discharged can be further reduced as compared with the case where control is performed such that the internal / external ratio is always increased during light loads.

(負荷増大予測の判定ミス時における通常制御への復帰制御)
前述したように、本実施形態では、道路状況に関する情報や、変速機、クラッチ、およびブレーキに対する運転者の操作などに基づいて、機関負荷の増大を事前に予測して、機関負荷が増大する直前に、EGRの内/外比率を通常制御時よりも高めるように制御している。本実施形態では、機関負荷が増大するとの予測が万一外れ、予測される時期に実際には機関負荷の増大が生じなかった場合には、通常制御に復帰し、EGRの内/外比率を通常の値に戻すこととした。
(Return control to normal control at the time of load increase prediction misjudgment)
As described above, in the present embodiment, an increase in engine load is predicted in advance based on information on road conditions, a driver's operation on a transmission, a clutch, and a brake, and immediately before the engine load increases. In addition, the EGR internal / external ratio is controlled to be higher than that during normal control. In this embodiment, if it is predicted that the engine load will increase and if the engine load does not actually increase at the predicted time, the control will return to normal control and the EGR internal / external ratio will be It was decided to return to the normal value.

図7は、上記の機能を実現するためにECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図7に示すルーチンによれば、上記ステップ100でなされた予測に基づいて機関負荷が増大すると判定された時刻以降の経過時間が積算される(ステップ116)。すなわち、図4の場合で言えば、時刻t2以降の経過時間が算出される。この経過時間の積算は、機関負荷の増大が実際に生じた場合には、その時点でリセットされるものとする。 FIG. 7 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to realize the above function. According to the routine shown in FIG. 7, the elapsed time after the time when it is determined that the engine load increases based on the prediction made in step 100 is integrated (step 116). That is, in the case of FIG. 4, the elapsed time after time t 2 is calculated. This elapsed time integration is reset at that point when an increase in engine load actually occurs.

続いて、上記ステップ116で算出された経過時間が所定値を超えたか否かが判別される。その経過時間が所定値を超えていないと判別された場合には、上記ステップ116に戻って経過時間の積算処理が再度行われる。一方、上記経過時間が所定値を超えたと判別された場合には、上記ステップ100でなされた予測は外れであったものと判断できる。そこで、この場合には、負荷が増大する直前であるとの判定をリセットし(ステップ120)、通常制御に復帰する(ステップ122)。   Subsequently, it is determined whether or not the elapsed time calculated in step 116 has exceeded a predetermined value. If it is determined that the elapsed time does not exceed the predetermined value, the process returns to step 116 and the elapsed time integration process is performed again. On the other hand, if it is determined that the elapsed time has exceeded a predetermined value, it can be determined that the prediction made in step 100 has been wrong. Therefore, in this case, the determination that it is just before the load increases is reset (step 120), and the normal control is restored (step 122).

以上説明した図7に示すルーチンの処理によれば、機関負荷が増大するとの予測が万一外れた場合には、そのことが確認された時点で、EGRの内/外比率が高められた状態を解除して、通常時の内/外比率に戻すことができる。これにより、トータルEGR量に占める内部EGRの割合が減少し、外部EGRの占める割合が増加するので、筒内温度を低下させることができる。よって、NOxやスモークの排出量を低減することができる。   According to the processing of the routine shown in FIG. 7 described above, if the prediction that the engine load will increase is off, the EGR internal / external ratio is increased at the time when this is confirmed. Can be released to return to the normal internal / external ratio. Thereby, the ratio of the internal EGR to the total EGR amount decreases and the ratio of the external EGR increases, so that the in-cylinder temperature can be lowered. Therefore, the amount of NOx and smoke discharged can be reduced.

(負荷変化度合いに応じた目標内/外比率の設定)
機関負荷が増大するときには、その増大の度合いが大きいほど、燃料噴射量の増量幅も大きくなる。スモークの排出を防止する上では、燃料噴射量の増量幅が大きいほど、より迅速にEGR量を減少させて筒内の空気量を急増させることが重要である。そして、内/外比率が高いほど、より迅速にEGR量を急減させて筒内空気量を急増させることが可能である。このような観点からは、予測される機関負荷増大の度合いが大きいほど、機関負荷増大直前の内/外比率を高くしておくことが望ましい。
(Setting target / outside ratio according to load change)
When the engine load increases, the amount of increase in the fuel injection amount increases as the degree of increase increases. In order to prevent smoke discharge, it is important to rapidly increase the amount of air in the cylinder by decreasing the EGR amount more quickly as the fuel injection amount increases. The higher the internal / external ratio, the quicker the EGR amount can be rapidly decreased and the in-cylinder air amount can be increased rapidly. From this point of view, it is desirable to increase the internal / external ratio immediately before the increase in engine load as the predicted increase in engine load increases.

機関負荷の増大が事前に予測された場合、どれだけの値まで機関負荷が増大するかは、例えば登坂の場合には、登坂路の勾配が大きいほど、高負荷まで増大するものと判断することが可能である。そこで、本実施形態では、上記ステップ102で目標内/外比率を設定するに際して、予測される機関負荷増大の度合いが大きいほど、目標内/外比率をより高い値に設定するようにしてもよい。   When the increase in engine load is predicted in advance, how much the engine load increases, for example, in the case of climbing, it is determined that the higher the slope of the climbing road, the higher the load is. Is possible. Therefore, in the present embodiment, when setting the target in / out ratio in step 102, the target in / out ratio may be set to a higher value as the predicted degree of increase in engine load is larger. .

この場合、図8に示すようなマップを用いて、目標内/外比率を設定することができる。図8は、予測される負荷の変化率と、目標内/外比率との関係を定めたマップを示す図である。図8に示すマップでは、機関負荷が増大する度合いを「負荷の変化率」で表すこととしている。「負荷の変化率」とは、予測される機関負荷増大時の目標トルクを、予測される機関負荷増大が生ずる前の目標トルクで除した値であるものとする。   In this case, the target in / out ratio can be set using a map as shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a map that defines the relationship between the predicted load change rate and the target internal / external ratio. In the map shown in FIG. 8, the degree of increase in engine load is represented by “load change rate”. The “load change rate” is a value obtained by dividing the target torque when the predicted engine load increases by the target torque before the predicted increase in engine load occurs.

図8に示すマップによれば、予測される負荷の変化率が大きいほど、目標内/外比率を高い値に設定することができる。また、図8に示すマップでは、予測される機関負荷増大が生ずる前の負荷(以下、「ベース負荷」と称する)が大きいほど、図中の曲線のグラフが下側に移動して、目標内/外比率が小さい値に設定されるようになっている。比較的軽負荷の領域では、筒内温度が低くなり過ぎてHCが排出されることを防止するため、定常運転状態であっても、ある程度の内部EGRを行うことで、筒内温度をある程度上昇させることが好ましい。一方、筒内温度が高くなり易い比較的高負荷の領域では、なるべく内部EGRを行わずに、EGRガスを冷却することのできる外部EGRを主として行うことが好ましい。図8に示すマップによれば、このようなことも考慮に入れて、ベース負荷の大小に応じて、より適切な目標内/外比率を設定することができる。   According to the map shown in FIG. 8, the target in / out ratio can be set to a higher value as the predicted load change rate is larger. Further, in the map shown in FIG. 8, the larger the load before the predicted increase in engine load (hereinafter referred to as “base load”) is, the more the curve graph in FIG. / Outer ratio is set to a small value. In a relatively light load area, the in-cylinder temperature rises to some extent by performing a certain amount of internal EGR even in steady operation to prevent the in-cylinder temperature from becoming too low and discharging HC. It is preferable to make it. On the other hand, in a relatively high load region where the in-cylinder temperature tends to be high, it is preferable to mainly perform external EGR capable of cooling the EGR gas without performing internal EGR as much as possible. According to the map shown in FIG. 8, it is possible to set a more appropriate target inside / outside ratio according to the magnitude of the base load in consideration of such a situation.

(内/外比率に応じたトータルEGR率の設定)
これまで述べたように、本実施形態においては、予測される機関負荷増大の直前に、EGRの内/外比率を高めることとしている。内/外比率を高めると、前述したように筒内温度が高くなるので、スモークを排出し易い傾向になる。本発明では、EGRの内/外比率を高くしておく時間は短いので(図4の場合には時刻t1からt2の間だけ)、この間のスモーク排出量が多少増えたとしてもそれほど問題とはならない。一方で、その程度のスモークの排出であっても、抑制することができるのであればそれに越したことはない。そこで、本実施形態では、機関負荷増大の直前に内/外比率を高める際、内/外比率を高くするほど、トータルEGR率が低下するように制御することとした(図4(C)中の矢印f参照)。これにより、内/外比率を高めた際のスモークの排出を抑制することができるため、全体としてのスモーク排出量を更に低減することができる。
(Setting of total EGR rate according to internal / external ratio)
As described above, in the present embodiment, the EGR internal / external ratio is increased immediately before the predicted increase in engine load. When the inside / outside ratio is increased, the in-cylinder temperature is increased as described above, and smoke tends to be easily discharged. In the present invention, since the time during which the EGR internal / external ratio is kept high is short (in the case of FIG. 4, only from the time t 1 to the time t 2 ), even if the smoke emission amount increases slightly during this time, there is not much problem. It will not be. On the other hand, even if it is the discharge | emission of the smoke of that extent, if it can be suppressed, it will not be over it. Therefore, in the present embodiment, when the internal / external ratio is increased immediately before the engine load increases, control is performed so that the total EGR ratio decreases as the internal / external ratio increases (in FIG. 4C). Arrow f). Thereby, since smoke discharge | emission at the time of raising an inside / outside ratio can be suppressed, the smoke discharge amount as a whole can further be reduced.

図9は、上記の制御を行う場合に用いられるマップ、つまり、内/外比率とトータルEGR率との関係を定めたマップを示す図である。図9に示すマップによれば、内/外比率が大きいほど、トータルEGR率を小さく設定することができる。予測される機関負荷増大の直前にEGRの内/外比率を高める際には、その内/外比率の値に応じて、図9に示すマップで定められるトータルEGR率となるように制御することにより、上記の効果を発揮させることができる。   FIG. 9 is a diagram showing a map used when the above-described control is performed, that is, a map that defines the relationship between the inner / outer ratio and the total EGR rate. According to the map shown in FIG. 9, the larger the inner / outer ratio, the smaller the total EGR rate can be set. When increasing the internal / external ratio of EGR immediately before the predicted increase in engine load, control is performed so that the total EGR ratio determined by the map shown in FIG. Thus, the above effect can be exhibited.

図9に示すマップにおける内/外比率とトータルEGR率との関係(傾き)は、次のようにして設定することが好ましい。図10は、トータルEGR率を一定として内/外比率を変化させた場合の、筒内酸素量の変化を示す図である。この「筒内酸素量」とは、吸気終わり時、つまり吸気弁52の閉弁時に筒内に存在する酸素量を言うものとする。トータルEGR率を一定として内/外比率を高くしていくと、筒内温度が上昇する分だけ、筒内に吸入される新気の量が減少していく。このため、トータルEGR率を一定として内/外比率を高めると、図10中の太い実線で示すように、筒内酸素量は少なくなる。この、トータルEGR率一定のラインは、図10中の複数の細い実線で示すように、トータルEGR率が低いほど図10中の上側に移行し、トータルEGR率が高いほど図10中の下側に移行する。   The relationship (slope) between the internal / external ratio and the total EGR rate in the map shown in FIG. 9 is preferably set as follows. FIG. 10 is a diagram showing changes in the in-cylinder oxygen amount when the internal / external ratio is changed with the total EGR rate being constant. The “in-cylinder oxygen amount” refers to the amount of oxygen present in the cylinder at the end of intake, that is, when the intake valve 52 is closed. When the internal / external ratio is increased while keeping the total EGR rate constant, the amount of fresh air drawn into the cylinder decreases as the in-cylinder temperature rises. For this reason, when the internal / external ratio is increased while keeping the total EGR rate constant, the in-cylinder oxygen amount decreases as shown by the thick solid line in FIG. As indicated by a plurality of thin solid lines in FIG. 10, the line having a constant total EGR rate shifts to the upper side in FIG. 10 as the total EGR rate is lower, and the lower side in FIG. 10 as the total EGR rate is higher. Migrate to

筒内酸素量が少なくなると、スモークを排出し易くなる。逆に言えば、筒内酸素量を一定とすることができれば、スモークの排出を回避することができる。図10中の破線は、筒内酸素量一定のラインである。このラインと、トータルEGR率一定のライン群との交点を図中に黒丸で示す。本実施形態では、これらの黒丸で示す各交点における内/外比率およびトータルEGR率の値を読んでいくことにより、図9のようなマップを作成することが好ましい。これにより、図9に示すマップに従ってトータルEGR率を決定することで、筒内酸素量を一定に保つことができ、スモークの排出を確実に回避することができる。   When the in-cylinder oxygen amount decreases, smoke is easily discharged. In other words, if the in-cylinder oxygen amount can be made constant, smoke discharge can be avoided. The broken line in FIG. 10 is a line with a constant in-cylinder oxygen amount. The intersection of this line and a line group with a constant total EGR rate is indicated by a black circle in the figure. In the present embodiment, it is preferable to create a map as shown in FIG. 9 by reading the values of the inner / outer ratio and the total EGR rate at each intersection indicated by these black circles. Accordingly, by determining the total EGR rate according to the map shown in FIG. 9, the in-cylinder oxygen amount can be kept constant, and smoke discharge can be avoided reliably.

なお、必要な筒内酸素量は、燃料噴射量が多いほど、つまり、高負荷であるほど、多くなる。よって、高負荷になるほど、図10中の破線を上側に移行させる必要がある。このため、図9に示すように、内/外比率とトータルEGR率との関係を示すグラフは、ベース負荷が高負荷になるほど、図9中の下側に移行する。逆に、ベース負荷が軽負荷になるほど、内/外比率とトータルEGR率との関係を示すグラフは、図9中の上側に移行する。   The necessary in-cylinder oxygen amount increases as the fuel injection amount increases, that is, as the load increases. Therefore, it is necessary to shift the broken line in FIG. 10 upward as the load increases. For this reason, as shown in FIG. 9, the graph showing the relationship between the internal / external ratio and the total EGR rate shifts to the lower side in FIG. 9 as the base load becomes higher. Conversely, as the base load becomes lighter, the graph showing the relationship between the inner / outer ratio and the total EGR rate shifts to the upper side in FIG.

図11は、上記の機能を実現するためにECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図11に示すルーチンは、前述した図5のルーチン中のステップ102においてサブルーチンとして実行されるものとする。図11に示すルーチンによれば、まず、負荷の変化率が予測される(ステップ124)。前述したように、負荷の変化率は、予測される機関負荷増大時の目標トルクを、予測される機関負荷増大が生ずる前の目標トルクで除することにより、算出することができる。機関負荷増大時の目標トルクは、次のようにして予測することができる。登坂の場合には、登坂路の勾配に応じて、目標トルクを予測することができる。加速の場合には、加速の状況(発進加速か中間加速か、など)や、加速地点(渋滞解消地点か道路料金所通過後か、など)の情報などに基づいて予測することができる。また、運転者の加速の仕方(癖)を学習して、その学習された内容を反映させて目標トルクを予測するようにしてもよい。   FIG. 11 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to realize the above function. The routine shown in FIG. 11 is executed as a subroutine in step 102 in the routine of FIG. 5 described above. According to the routine shown in FIG. 11, first, the load change rate is predicted (step 124). As described above, the load change rate can be calculated by dividing the predicted target torque when the engine load increases by the target torque before the predicted increase in engine load occurs. The target torque when the engine load increases can be predicted as follows. In the case of uphill, the target torque can be predicted according to the slope of the uphill road. In the case of acceleration, prediction can be made based on information on acceleration conditions (start acceleration or intermediate acceleration, etc.) and information on acceleration points (such as whether a traffic jam is resolved or after passing a toll gate). Further, the driver's acceleration method (加速) may be learned, and the learned content may be reflected to predict the target torque.

続いて、上記ステップ124で予測された負荷の変化率と、ベース負荷とに基づいて、目標内/外比率が決定される(ステップ126)。具体的には、ECU50に記憶された図8に示すマップに従って、目標内/外比率が決定される。ここで決定された目標内/外比率は、前述した図6のルーチンのステップ104の処理を実行する際に利用される。   Subsequently, the target in / out ratio is determined based on the load change rate predicted in step 124 and the base load (step 126). Specifically, the target in / out ratio is determined according to the map shown in FIG. The target in / out ratio determined here is used when executing the process of step 104 of the routine shown in FIG.

続いて、上記ステップ126で決定された目標内/外比率とベース負荷とに基づいて、トータルEGR率が決定される(ステップ128)。具体的には、ECU50に記憶された図9に示すマップに従って、トータルEGR率が決定される。図9に示すマップは、図10に示す関係を基礎として作成されたものである。よって、図9に示すマップによれば、EGRの内/外比率が増大しても筒内酸素量が一定に保たれるように、トータルEGR率を決定することができる。ここで決定されたトータルEGR率は、前述した図6のルーチンのステップ106の処理を実行する際に利用される。つまり、機関負荷増大の直前にEGRの内/外比率を高める制御を行う際の、目標のトータルEGR率として利用される。   Subsequently, the total EGR rate is determined based on the target in / out ratio determined in step 126 and the base load (step 128). Specifically, the total EGR rate is determined according to the map shown in FIG. The map shown in FIG. 9 is created based on the relationship shown in FIG. Therefore, according to the map shown in FIG. 9, the total EGR rate can be determined so that the in-cylinder oxygen amount is kept constant even when the EGR inner / outer ratio increases. The total EGR rate determined here is used when executing the processing of step 106 of the routine shown in FIG. That is, it is used as a target total EGR rate when performing control to increase the internal / external ratio of EGR immediately before the engine load increases.

本実施形態において、図11に示すルーチンの処理を行うこととした場合には、次のような利点がある。第1の利点としては、予測される機関負荷増大の度合いが大きいほど、機関負荷が増大する直前の内/外比率を高い値にすることができる。このため、機関負荷が増大する時点まではNOx排出量を有効に抑制することができるとともに、機関負荷が大きな度合いで増大して燃料噴射量が大幅に増量されたときにはトータルEGR率をより迅速に低下させて筒内の酸素濃度を急増させることができる。よって、急勾配の登坂開始または急加速開始に伴って燃料噴射量が大幅に増量されるような場合であっても、スモークの排出を有効に抑制することができる。   In this embodiment, when the routine shown in FIG. 11 is performed, the following advantages are obtained. As a first advantage, the larger the predicted increase in engine load, the higher the internal / external ratio immediately before the engine load increases. For this reason, the NOx emission amount can be effectively suppressed until the time when the engine load increases, and the total EGR rate can be increased more quickly when the engine load increases to a large extent and the fuel injection amount increases significantly. The oxygen concentration in the cylinder can be rapidly increased by lowering. Therefore, even when the fuel injection amount is significantly increased with the start of steep climbing or sudden acceleration, smoke discharge can be effectively suppressed.

第2の利点としては、機関負荷増大の直前にEGRの内/外比率を高める際、目標内/外比率が高いほど、トータルEGR率を低くすることができる。このため、内/外比率の増大による筒内温度の上昇に起因してスモーク排出量が増大することを回避することができる。特に、図11に示すルーチンの処理によれば、EGRの内/外比率が増大しても筒内酸素量が一定に保たれるようにトータルEGR率を決定することができる。このため、内/外比率が増大された際に筒内酸素量が不足することを確実に防止することができるので、スモークの排出をより確実に抑制することができる。   As a second advantage, when the EGR internal / external ratio is increased immediately before the engine load increases, the total EGR rate can be lowered as the target internal / external ratio increases. For this reason, it is possible to avoid an increase in smoke discharge amount due to an increase in the in-cylinder temperature due to an increase in the internal / external ratio. In particular, according to the routine processing shown in FIG. 11, the total EGR rate can be determined so that the in-cylinder oxygen amount is kept constant even when the EGR inner / outer ratio increases. For this reason, since it is possible to reliably prevent the in-cylinder oxygen amount from being insufficient when the internal / external ratio is increased, it is possible to more reliably suppress the discharge of smoke.

なお、上述した説明では、EGRの内/外比率の増大にかかわらず筒内酸素量が一定となるようにトータルEGR率を制御するものとして説明したが、筒内酸素量に代えて、筒内酸素濃度が一定となるように制御してもよい。   In the above description, the total EGR rate is controlled so that the in-cylinder oxygen amount remains constant regardless of the increase in the EGR internal / external ratio. However, instead of the in-cylinder oxygen amount, The oxygen concentration may be controlled to be constant.

(内/外比率変化の開始時期の設定)
予測される機関負荷増大の直前においてEGRの内/外比率を高める際には、多少の時間が必要である。つまり、図4(B)中の矢印cで示す箇所の傾きには、限界が存在する。この理由は、前述したように、外部EGR経路の容積が大きいため、外部EGR量を変化(減少)させるのに時間を要するからである。
(Setting the start time of the change in internal / external ratio)
It takes some time to increase the EGR internal / external ratio immediately before the expected increase in engine load. That is, there is a limit to the slope of the portion indicated by the arrow c in FIG. This is because, as described above, since the volume of the external EGR path is large, it takes time to change (decrease) the external EGR amount.

よって、EGRの内/外比率を変化させる場合、その変化の度合いが大きい場合ほど、内/外比率を目標値にするまでに要する時間が長くなる。このことに鑑みると、予測される機関負荷変化の直前にEGRの内/外比率を変化させる場合、その変化の度合いが大きい場合ほど、変化開始時期(図4の場合では時刻t1)を早くすることが好ましい。 Therefore, when the EGR internal / external ratio is changed, the time required for the internal / external ratio to reach the target value increases as the degree of change increases. In view of this, when changing the internal / external ratio of EGR immediately before the predicted engine load change, the change start time (time t 1 in the case of FIG. 4) is earlier as the degree of change is larger. It is preferable to do.

図12は、上記の要請を満足させるためにECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図12に示すルーチンは、前述した図5に示すルーチンの実行後に実行されるものとする。   FIG. 12 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in order to satisfy the above request. The routine shown in FIG. 12 is assumed to be executed after execution of the routine shown in FIG.

図12に示すルーチンによれば、まず、EGRの内/外比率の変化率が決定される(ステップ130)。具体的には、図5のルーチンのステップ102で決定された目標内/外比率を、現在の内/外比率(通常制御時の内/外比率)で除した値が、内/外比率の変化率として決定される。   According to the routine shown in FIG. 12, first, the rate of change of the internal / external ratio of EGR is determined (step 130). Specifically, the value obtained by dividing the target internal / external ratio determined in step 102 of the routine of FIG. 5 by the current internal / external ratio (internal / external ratio during normal control) is the internal / external ratio. It is determined as the rate of change.

次いで、内/外比率の変化開始時期(図4の場合では時刻t1)が決定される(ステップ132)。ここでは、上記ステップ130で決定された内/外比率の変化率に応じて、その変化率が大きい場合ほど、内/外比率の変化開始時期が早い時点に設定されるものとする。 Next, the change start time of the internal / external ratio (time t 1 in the case of FIG. 4) is determined (step 132). Here, in accordance with the change rate of the internal / external ratio determined in step 130, the change start time of the internal / external ratio is set to be earlier as the change rate is larger.

続いて、上記ステップ132で決定された変化開始時期が到来したか否かが判別され(ステップ134)、その変化開始時期が到来したと判別された場合には、内/外比率を目標値に変化させる制御、つまり図6に示すルーチンの実行が開始される(ステップ136)。   Subsequently, it is determined whether or not the change start time determined in step 132 has arrived (step 134). If it is determined that the change start time has arrived, the internal / external ratio is set to the target value. Control to be changed, that is, execution of the routine shown in FIG. 6 is started (step 136).

上述した図12に示すルーチンを実行することとした場合には、内/外比率の変化率が大きく、内/外比率を目標値に一致させるまでに比較的長い時間を要する場合であっても、予測される機関負荷の変化が生ずる前までに、内/外比率を確実に目標値に一致させることができる。   When the routine shown in FIG. 12 described above is executed, even if the rate of change of the internal / external ratio is large and it takes a relatively long time to match the internal / external ratio to the target value, The internal / external ratio can be reliably matched to the target value before the predicted change in engine load occurs.

また、内/外比率の変化率が小さい場合には、変化開始時期を遅らせることができる。このため、機関負荷増大の直前に内/外比率を高めておく時間(図4の場合には時刻t1からt2まで)を必要最小限とすることができる。つまり、内/外比率の増大に起因する筒内温度の上昇によってNOxやスモークの排出量が増加傾向となる時間を最小限とすることができる。 Further, when the rate of change of the inside / outside ratio is small, the change start time can be delayed. For this reason, the time required to increase the internal / external ratio immediately before the engine load increases (in the case of FIG. 4, from time t 1 to t 2 ) can be minimized. That is, it is possible to minimize the time during which the exhaust amount of NOx and smoke tends to increase due to an increase in the in-cylinder temperature caused by the increase in the internal / external ratio.

以上説明した実施の形態1では、予測される機関負荷の変化が、機関負荷が増大する方向である場合について説明したが、本発明は、予測される機関負荷の変化が、機関負荷が減少する方向である場合に、その機関負荷減少の直前にそれに応じてEGRの内/外比率を制御する装置にも適用することが可能である。   In the first embodiment described above, the case where the predicted change in the engine load is in the direction in which the engine load increases has been described, but the present invention shows that the change in the predicted engine load decreases the engine load. It is also possible to apply to an apparatus that controls the EGR internal / external ratio accordingly just before the engine load decreases.

また、上述した実施の形態1においては、外部EGR通路40およびEGRクーラ42が前記第1の発明における「外部EGR手段」に、吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58が前記第1の発明における「内部EGR手段」に、吸気絞り弁36、EGR弁44、吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58が前記第1の発明における「内/外比率調整手段」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第1の発明における「負荷変化予測手段」が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第1の発明における「目標値設定手段」が、図6に示すルーチンの処理を実行することにより前記第1の発明における「内/外比率制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the external EGR passage 40 and the EGR cooler 42 are the “external EGR means” in the first invention, and the intake variable valve mechanism 54 and the exhaust variable valve mechanism 58 are the first. In the “internal EGR means” of the present invention, the intake throttle valve 36, the EGR valve 44, the intake variable valve mechanism 54 and the exhaust variable valve mechanism 58 are respectively included in the “internal / external ratio adjusting means” of the first invention. It corresponds. Further, when the ECU 50 executes the process of step 100, the “load change predicting means” in the first aspect of the invention executes the process of step 102, and the “target value setting means of the first aspect of the invention”. "Internal / external ratio control means" according to the first aspect of the present invention is realized by executing the processing of the routine shown in FIG.

また、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ124および126の処理を実行することにより前記第3の発明における「目標値を設定する手段」が、上記ステップ128および図6に示すルーチンの処理を実行することにより前記第5の発明における「トータルEGR率制御手段」および前記第6の発明における「筒内酸素一定化制御手段」が、図12に示すルーチンの処理を実行することにより前記第7の発明における「内/外比率変化開始時期設定手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 executes the processes of steps 124 and 126 described above, and the “means for setting a target value” in the third invention is shown in step 128 and FIG. By executing the routine processing, the “total EGR rate control means” in the fifth invention and the “cylinder oxygen stabilization control means” in the sixth invention execute the routine processing shown in FIG. Thus, the “internal / external ratio change start timing setting means” according to the seventh aspect of the present invention is realized.

また、上述した実施の形態1においては、ナビゲーションシステム72が前記第8の発明における「道路情報出力手段」に、シフト位置センサ66、クラッチペダルセンサ68およびブレーキペダルセンサ70が前記第9の発明における「検出手段」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ100の処理を実行することにより前記第8および第9の発明における「予測する手段」が、図7に示すルーチンの処理を実行することにより前記第11の発明における「内/外比率復元手段」が、それぞれ実現されている。   Further, in the first embodiment described above, the navigation system 72 is the “road information output means” in the eighth invention, and the shift position sensor 66, the clutch pedal sensor 68 and the brake pedal sensor 70 are in the ninth invention. Each corresponds to “detection means”. Further, when the ECU 50 executes the processing of step 100, the “predicting means” in the eighth and ninth inventions executes the processing of the routine shown in FIG. The “inside / outside ratio restoring means” is realized.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 図1に示すシステムにおけるディーゼルエンジンの一つの気筒の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of one cylinder of the diesel engine in the system shown in FIG. 負のバルブオーバーラップを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a negative valve overlap. 本発明の実施の形態1のシステムにおけるEGR制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the operation | movement of EGR control in the system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 予測される負荷の変化率と、目標内/外比率との関係を定めたマップを示す図である。It is a figure which shows the map which defined the relationship between the change rate of the load estimated, and the target internal / external ratio. 内/外比率とトータルEGR率との関係を定めたマップを示す図である。It is a figure which shows the map which defined the relationship between an inside / outside ratio and a total EGR rate. トータルEGR率を一定として内/外比率を変化させた場合の、筒内酸素量の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the in-cylinder oxygen amount at the time of changing an internal / external ratio by making a total EGR rate constant. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. ディーゼルの燃焼領域と、すす(Soot)生成領域およびNOx生成領域との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the combustion area | region of diesel, a soot (Soot) production | generation area | region, and a NOx production | generation area | region.

符号の説明Explanation of symbols

10 ディーゼルエンジン
12 インジェクタ
14 コモンレール
18 排気通路
20 排気マニホールド
22 排気ポート
24 ターボ過給機
26 排気浄化装置
28 吸気通路
34 吸気マニホールド
36 吸気絞り弁
38 エアフローメータ
40 外部EGR通路
44 EGR弁
46 吸気圧センサ
50 ECU
52 吸気弁
54 吸気可変動弁機構
56 排気弁
58 排気可変動弁機構
62 クランク角センサ
64 ピストン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Diesel engine 12 Injector 14 Common rail 18 Exhaust passage 20 Exhaust manifold 22 Exhaust port 24 Turbo supercharger 26 Exhaust purification device 28 Intake passage 34 Intake manifold 36 Intake throttle valve 38 Air flow meter 40 External EGR passage 44 EGR valve 46 Intake pressure sensor 50 ECU
52 Intake valve 54 Intake variable valve mechanism 56 Exhaust valve 58 Exhaust variable valve mechanism 62 Crank angle sensor 64 Piston

Claims (11)

内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続する外部EGR通路を通して排気ガスを還流させる外部EGR手段と、
前記外部EGR通路を通さずに前記内燃機関の内部においてEGRを生じさせる内部EGR手段と、
内部EGR量と外部EGR量との比率を調整する内/外比率調整手段と、
機関負荷の変化を事前に予測する負荷変化予測手段と、
前記予測される機関負荷の変化に応じて、その機関負荷変化に備えるための、内部EGR量と外部EGR量との比率の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前に、内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように前記内/外比率調整手段を制御する内/外比率制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An external EGR means for recirculating exhaust gas through an external EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine;
Internal EGR means for generating EGR inside the internal combustion engine without passing through the external EGR passage;
An internal / external ratio adjusting means for adjusting a ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount;
Load change prediction means for predicting changes in engine load in advance;
A target value setting means for setting a target value of a ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount in order to prepare for the engine load change according to the predicted change in the engine load;
An internal / external ratio control means for controlling the internal / external ratio adjusting means so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs. ,
A control device for an internal combustion engine, comprising:
機関負荷の増大が予測されている場合に、前記目標値は、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が通常運転時に比して高くなるような値とされることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。   2. The target value is a value such that a ratio of an internal EGR amount to a total EGR amount is higher than that during normal operation when an increase in engine load is predicted. The internal combustion engine control device described. 前記目標値設定手段は、前記予測される機関負荷の変化の度合いに応じて前記目標値を設定する手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the target value setting means includes means for setting the target value in accordance with the predicted degree of change in engine load. 機関負荷の増大が予測されている場合に、前記目標値は、機関負荷増大の度合いが大きいほど、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合がより高くなるような値とされることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   When an increase in engine load is predicted, the target value is a value such that the greater the degree of increase in engine load, the higher the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3. 前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御する場合に、トータルEGR量に占める内部EGR量の割合が高くされるほど、トータルEGR率が低下するように制御するトータルEGR率制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   When control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the ratio of the internal EGR amount to the total EGR amount is high. 5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising total EGR rate control means for controlling the total EGR rate so that the total EGR rate decreases. 前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御する場合に、吸気弁閉弁時の筒内の酸素量または酸素濃度がその制御の前後においてほぼ一定となるように、トータルEGR率を制御する筒内酸素一定化手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   When control is performed so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount becomes the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the amount of oxygen in the cylinder when the intake valve is closed or 6. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising in-cylinder oxygen stabilization means for controlling the total EGR rate so that the oxygen concentration is substantially constant before and after the control. Control device. 前記予測される機関負荷の変化が実際に生ずる直前おいて内部EGR量と外部EGR量との比率が前記目標値となるように制御するときに、その比率を変化させる度合いが大きい場合ほど、その比率を変化させ始める時点を早くする内/外比率変化開始時期設定手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   When the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount is controlled to be the target value immediately before the predicted change in engine load actually occurs, the greater the degree of change in the ratio, the more 7. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising an internal / external ratio change start timing setting means for accelerating a time point at which the ratio starts to change. 前記負荷変化予測手段は、
車両の進行方向の道路情報を出力する道路情報出力手段と、
前記道路情報に基づいて、坂道、渋滞解消地点、および道路料金所の少なくとも一つの通過時に機関負荷の変化が生ずるものと予測する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The load change prediction means includes
Road information output means for outputting road information in the traveling direction of the vehicle;
Based on the road information, means for predicting that a change in engine load will occur when passing at least one of a slope, a congestion elimination point, and a road toll gate;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記負荷変化予測手段は、
車両の変速機、クラッチ、およびブレーキの少なくとも一つに対する運転者の操作を検出する検出手段と、
前記検出された操作に基づいて、機関負荷の変化を予測する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
The load change prediction means includes
Detecting means for detecting a driver's operation on at least one of a transmission, a clutch, and a brake of the vehicle;
Means for predicting a change in engine load based on the detected operation;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein
前記負荷変化予測手段は、車両停止時に変速機のシフト位置がニュートラルから発進段にシフトされた場合、車両停止時にクラッチペダルが踏み込まれた場合、車両停止時にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合、加速走行中に変速機がシフトアップされた場合、および、加速走行中に変速機がシフトダウンされた場合、の少なくとも一つの場合の直後に、機関負荷が増大すると予測することを特徴とする請求項9記載の内燃機関の制御装置。   The load change prediction means, when the shift position of the transmission is shifted from neutral to the start stage when the vehicle is stopped, when the clutch pedal is depressed when the vehicle is stopped, when the brake pedal is released when the vehicle is stopped, The engine load is predicted to increase immediately after at least one of a case where the transmission is shifted up during acceleration traveling and a case where the transmission is shifted down during acceleration traveling. Item 10. A control device for an internal combustion engine according to Item 9. 前記予測される機関負荷の変化が実際には生じなかった場合に、内部EGR量と外部EGR量との比率を通常運転時の比率に戻すように前記内/外比率調整手段を制御する内/外比率復元手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。   The internal / external ratio adjusting means controls the internal / external ratio adjusting means so that the ratio between the internal EGR amount and the external EGR amount is returned to the normal operation ratio when the predicted change in engine load does not actually occur. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10, further comprising external ratio restoring means.
JP2006134965A 2006-05-15 2006-05-15 Control device for internal combustion engine Pending JP2007303437A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006134965A JP2007303437A (en) 2006-05-15 2006-05-15 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006134965A JP2007303437A (en) 2006-05-15 2006-05-15 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007303437A true JP2007303437A (en) 2007-11-22

Family

ID=38837561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006134965A Pending JP2007303437A (en) 2006-05-15 2006-05-15 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007303437A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2202400A2 (en) 2008-12-26 2010-06-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle engine output controller
JP2010144633A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Ud Trucks Corp Exhaust emission control device for engine
WO2012098670A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 トヨタ自動車株式会社 Control device for compression ignition type internal combustion engine and method for determining smoke-generating state of compression ignition type internal combustion engine
JP2012246797A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control apparatus
JP2013036385A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2014027807A (en) * 2012-07-27 2014-02-06 Aisin Aw Co Ltd Induction machine control device
JP2016121539A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 株式会社デンソー Control apparatus
FR3089562A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-12 Renault S.A.S Method for controlling a supercharged internal combustion engine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010144633A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 Ud Trucks Corp Exhaust emission control device for engine
US8790219B2 (en) 2008-12-19 2014-07-29 Ud Trucks Corporation Exhaust emission purifying apparatus for engine
EP2202400A2 (en) 2008-12-26 2010-06-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle engine output controller
WO2012098670A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 トヨタ自動車株式会社 Control device for compression ignition type internal combustion engine and method for determining smoke-generating state of compression ignition type internal combustion engine
JP2012246797A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control apparatus
JP2013036385A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2014027807A (en) * 2012-07-27 2014-02-06 Aisin Aw Co Ltd Induction machine control device
JP2016121539A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 株式会社デンソー Control apparatus
FR3089562A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-12 Renault S.A.S Method for controlling a supercharged internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7159391B2 (en) Method for restricting excessive temperature rise of filter in internal combustion engine
US20090070014A1 (en) Control system for internal combustion engine
EP2559888B1 (en) Controller for internal combustion engine
CN103732902A (en) Fixed rate EGR system
JP2007303437A (en) Control device for internal combustion engine
JP2010096049A (en) Control device of internal combustion engine
JP2009191659A (en) Control device of internal combustion engine
EP2211044A1 (en) EGR controller and EGR control method for internal combustion engine
US20090158713A1 (en) Exhaust Gas Purification System for Internal Combustion Engine
JP4715644B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2007085198A (en) Supercharging pressure control system of internal combustion engine
JP4591403B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4736969B2 (en) Diesel engine control device
JP4505370B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2008019831A (en) Control device of internal combustion engine
EP2189647B1 (en) Boost pressure controller for internal combustion engine
US7591986B2 (en) Exhaust emission control device and method for internal combustion engine, and engine control unit
JP2007303355A (en) Egr control device for internal combustion engine
JP2007332912A (en) Control device for internal combustion engine
JP2008038600A (en) Control device of internal combustion engine
JP4000923B2 (en) Inlet throttle valve control device for turbocharged diesel engine for vehicle
US11319885B2 (en) Control method and control device for vehicular internal combustion engine
JP5394775B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2007332875A (en) Control device of internal combustion engine
JP2009002354A (en) Control device for internal combustion engine