JP2009209748A - Exhaust gas recirculation device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、排気ガス通路と、該排気ガス通路に配設される排気ガス還流量制御弁と、該排気ガス還流量制御弁の開度を酸素濃度を目標にして制御する排気還流制御手段とを備えたエンジンの排気ガス還流装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas passage, an exhaust gas recirculation amount control valve disposed in the exhaust gas passage, and an exhaust gas recirculation control means for controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve with the oxygen concentration as a target. It is related with the exhaust-gas recirculation apparatus of the engine provided with.
一般に、自動車用のエンジンにおいては、NOx(窒素酸化物)の発生量ないしは排出量を低減するために、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系に還流させる排気ガス還流(EGR)装置が設けられる。 2. Description of the Related Art In general, an automobile engine is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system as EGR gas in order to reduce the amount of NOx (nitrogen oxide) generated or emitted. It is done.
しかしながら、EGRガスを導入すると、その分だけ新気、つまり燃焼室内に吸入される吸気量のうちEGRガスを除いた、大気から流入する吸気量(新気量)が減少し、空燃比(空気過剰率)に影響を及ぼすという問題がある。 However, when EGR gas is introduced, the amount of fresh air, that is, the amount of intake air flowing from the atmosphere (new air amount) excluding EGR gas out of the amount of intake air sucked into the combustion chamber is reduced, and the air-fuel ratio (air) There is a problem of affecting the excess rate.
具体的には、EGRガスが多量に導入されると、NOxの排出悪化抑制を図れるものの、その一方で空燃比がリッチとなり、燃焼性が悪化してスモークを発生させるという問題が生じる。 Specifically, when a large amount of EGR gas is introduced, NOx emission deterioration can be suppressed, but on the other hand, the air-fuel ratio becomes rich, and the combustibility deteriorates to generate smoke.
そこで、近年では、EGR装置において、目標酸素濃度を設定するとともに、該目標酸素濃度と実際の酸素濃度との差に基づいて排気ガス還流量制御弁(EGR制御弁)の開度を制御し、排気還流量を制御するものが提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, in recent years, in the EGR device, while setting the target oxygen concentration, the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve (EGR control valve) is controlled based on the difference between the target oxygen concentration and the actual oxygen concentration, A device for controlling the exhaust gas recirculation amount has been proposed (see Patent Document 1).
下記特許文献1では、このEGR装置により実際の空燃比をパティキュレートの発生限界(スモーク限界)となる目標空燃比に収束させることを可能にしており、これによってスモーク発生量低減とNOxの排出悪化抑制の両立を図っている。
ところで、自動車用のディーゼルエンジンにおいては、通常、エンジン出力を高めるために、排気通路に介設されたタービンと吸気通路に介設されたコンプレッサとを有するターボチャージャが設けられている。 By the way, in a diesel engine for automobiles, in order to increase engine output, a turbocharger having a turbine interposed in an exhaust passage and a compressor interposed in an intake passage is usually provided.
しかしながら、加速時においては、このターボチャージャの回転の遅れに起因して新気の導入遅れ、即ち過給圧の上昇遅れが生じ、空燃比がリッチになってスモークが発生し易くなるという問題が生じていた。 However, at the time of acceleration, there is a problem that a delay in the introduction of fresh air, that is, a delay in the increase in supercharging pressure occurs due to the delay in the rotation of the turbocharger, and the air-fuel ratio becomes rich and smoke is likely to be generated. It was happening.
そこで、このような問題を解決するために、例えば、上述したようなEGR装置を備える場合、加速時にEGR制御弁を全閉に制御し、新気を大量に素早く導入させることが考えられる。しかしながら、このような方法では、NOxの著しい排出悪化を招いてしまうことになる。 Therefore, in order to solve such a problem, for example, when the EGR device as described above is provided, it is conceivable that the EGR control valve is controlled to be fully closed at the time of acceleration so that a large amount of fresh air is introduced quickly. However, such a method causes a significant deterioration in NOx emissions.
次に、排気ガス還流量制御弁の制御によらず、燃料噴射量を低減させることによって空燃比がリッチになることを抑制することも考えられる。しかしながら、この場合、十分なトルクが得られないために、加速性が悪くなり、乗員に失速感を与えるという問題が生じてしまう。 Next, it can be considered that the air-fuel ratio is prevented from becoming rich by reducing the fuel injection amount regardless of the control of the exhaust gas recirculation amount control valve. However, in this case, since sufficient torque cannot be obtained, the acceleration performance is deteriorated, resulting in a problem that the passenger feels stalled.
さらに、EGR装置が、上記特許文献1のように、目標酸素濃度と実際の酸素濃度との差に基づいてEGR制御弁を制御するものである場合、燃料噴射量を制限すると、実際の酸素濃度が変化することにより、EGR制御弁の開度が変化し、結果として新気量を変化させることになってしまう。 Furthermore, when the EGR device controls the EGR control valve based on the difference between the target oxygen concentration and the actual oxygen concentration as in Patent Document 1, if the fuel injection amount is limited, the actual oxygen concentration Changes, the opening degree of the EGR control valve changes, and as a result, the amount of fresh air is changed.
そして、この新気量の変化は、所定のフィードバック制御によって燃料噴射量の変化をもたらし、実際の酸素濃度のさらなる変化を引き起こす。このため、上述したようなEGR制御弁の開度の変化、新気量の変化、燃料噴射量の変化、実際の酸素濃度の変化、…が繰り返されることになり、結果として、燃料噴射のハンチング(乱調)が生じ、加速感が実感できない等の違和感を乗員に与えてしまう。 The change in the fresh air amount causes a change in the fuel injection amount by predetermined feedback control, and causes a further change in the actual oxygen concentration. For this reason, the change in the opening degree of the EGR control valve, the change in the fresh air amount, the change in the fuel injection amount, the change in the actual oxygen concentration, etc. are repeated as described above. (Strangeness) occurs, giving the passenger a sense of incongruity, such as the inability to feel acceleration.
この発明は、排気還流制御中の加速時であっても、NOx排出悪化を抑制しつつ、過給圧の早期上昇を可能とし、走行性悪化を抑制することができるエンジンの排気ガス還流装置を提供することを目的とする。 The present invention provides an exhaust gas recirculation device for an engine that enables an early increase in supercharging pressure while suppressing deterioration in NOx emission even during acceleration during exhaust gas recirculation control, and can suppress deterioration in running performance. The purpose is to provide.
この発明のエンジンの排気ガス還流装置は、排気ガス通路と、該排気ガス通路に配設される排気ガス還流量制御弁と、該排気ガス還流量制御弁の開度を酸素濃度を目標にして制御する排気還流制御手段とを備え、上記排気還流制御手段は、酸素濃度が所定値以上リッチの時、上記排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持するものである。 An exhaust gas recirculation device for an engine according to the present invention includes an exhaust gas passage, an exhaust gas recirculation amount control valve disposed in the exhaust gas passage, and an opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve with an oxygen concentration as a target. And an exhaust gas recirculation control means for controlling the exhaust gas recirculation control means to maintain a constant opening of the exhaust gas recirculation amount control valve when the oxygen concentration is richer than a predetermined value.
この構成によれば、排気還流制御中の加速時において実際の酸素濃度がリッチになった時、実際の酸素濃度と目標酸素濃度との差に関わらず排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持するようにしたため、従来のような、排気ガス還流量制御弁の開度の変化、新気量の変化、燃料噴射量の変化、実際の酸素濃度の変化、…の繰り返しによる燃料噴射のハンチングを抑制し、その結果走行性悪化を抑制することができる。 According to this configuration, when the actual oxygen concentration becomes rich during acceleration during exhaust gas recirculation control, the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve is kept constant regardless of the difference between the actual oxygen concentration and the target oxygen concentration. Therefore, as in the past, the change in the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve, the change in the fresh air amount, the change in the fuel injection amount, the change in the actual oxygen concentration, the change in the actual oxygen concentration, etc. Hunting can be suppressed, and as a result, deterioration in running performance can be suppressed.
さらに、排気ガス還流量制御弁を一定開度にすることで、NOx排出悪化を抑制しつつも、EGR導入量を制限することによって過給圧の早期上昇が可能になる。 Further, by setting the exhaust gas recirculation amount control valve to a constant opening degree, it is possible to increase the supercharging pressure early by limiting the EGR introduction amount while suppressing deterioration of NOx emission.
この発明の一実施態様においては、上記排気還流制御手段は、酸素濃度が所定値以上リッチの時、または実際の過給圧が目標過給圧に対して所定値より低い時、上記排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持するものである。 In one embodiment of the present invention, the exhaust gas recirculation control means is configured to return the exhaust gas when the oxygen concentration is richer than a predetermined value or when the actual supercharging pressure is lower than a predetermined value with respect to the target supercharging pressure. The opening degree of the flow control valve is kept constant.
例えば、実際の酸素濃度がリッチになっていなくても、実際の過給圧が目標過給圧に対して大きく遅れている場合には、新気量が少ない状態であることから、酸素濃度がリッチになる蓋然性が高くなると考えられる。 For example, even if the actual oxygen concentration is not rich, if the actual supercharging pressure is greatly delayed from the target supercharging pressure, the amount of fresh air is small, so the oxygen concentration is low. It is considered that the probability of becoming rich will increase.
この構成によれば、過給圧に基づく排気ガス還流量制御弁の制御により、急加速時において、目標の過給圧に対する実際の過給圧の遅れが大きくなれば、その状態を検出した時点で直ちに上記制御弁を一定開度にすることができる。従って、実際に酸素濃度がリッチになるよりも早い時点で上記制御弁を一定開度にすることができ、過給圧の上昇特性をより向上させることができる。
また、緩加速時であれば、実際の過給圧と目標過給圧との差が小さいことから、実際の酸素濃度が所定値以上リッチとなった状態に基づいて排気ガス還流量制御弁を一定開度にすることができる。
According to this configuration, if the delay of the actual supercharging pressure with respect to the target supercharging pressure becomes large during sudden acceleration due to the control of the exhaust gas recirculation amount control valve based on the supercharging pressure, the point in time when the state is detected The control valve can be immediately opened at a constant opening. Therefore, the control valve can be set to a constant opening at a time earlier than the actual oxygen concentration becomes rich, and the boost pressure increase characteristic can be further improved.
Also, at the time of slow acceleration, since the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure is small, the exhaust gas recirculation amount control valve is controlled based on the state where the actual oxygen concentration is richer than a predetermined value. The opening can be constant.
この発明の一実施態様においては、上記排気還流制御手段は、上記排気ガス還流量制御弁の開度を所定開度、または酸素濃度が所定値以上リッチと判定される直前、若しくは実際の過給圧が目標過給圧に対して所定値より低いと判定される直前の開度に維持するものである。 In one embodiment of the present invention, the exhaust gas recirculation control means has an opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve at a predetermined opening degree, or immediately before the oxygen concentration is determined to be rich above a predetermined value, or in actual supercharging. The pressure is maintained at the opening just before it is determined that the pressure is lower than a predetermined value with respect to the target boost pressure.
この構成によれば、排気ガス還流制御弁を所定開度、または直前の開度に維持することで過給圧の早期上昇が可能になる。 According to this configuration, the supercharging pressure can be increased quickly by maintaining the exhaust gas recirculation control valve at a predetermined opening or an opening just before.
この発明の一実施態様においては、上記排気還流制御手段は、上記排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持した状態が所定期間継続した後、酸素濃度が所定値よりもリッチである場合、上記排気ガス還流量制御弁を全閉に制御するものである。 In one embodiment of the present invention, the exhaust gas recirculation control means is configured such that the oxygen concentration is richer than a predetermined value after the state in which the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve is maintained constant for a predetermined period of time. The exhaust gas recirculation amount control valve is controlled to be fully closed.
この構成によれば、排気ガス還流量制御弁を所定期間継続して一定開度に維持しても、なお新気量の不足によって実際の酸素濃度がリッチのままである時、上記制御弁を全閉(開度0)に制御することで、過給圧を確実に上昇させることが可能になる。 According to this configuration, even if the exhaust gas recirculation amount control valve is maintained at a constant opening for a predetermined period of time, when the actual oxygen concentration remains rich due to a shortage of fresh air, the control valve is By controlling the valve fully closed (opening degree 0), it is possible to reliably increase the supercharging pressure.
この発明によれば、排気還流制御中の加速時において実際の酸素濃度がリッチになった時、実際の酸素濃度と目標酸素濃度との差に関わらず排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持するようにしたため、従来のような、排気ガス還流量制御弁の開度の変化、新気量の変化、燃料噴射量の変化、実際の酸素濃度の変化、…の繰り返しによる燃料噴射のハンチングを抑制し、その結果走行性悪化を抑制することができる。
さらに、排気ガス還流量制御弁を一定開度にすることで、NOx排出悪化を抑制しつつも、EGR導入量を制限することによって過給圧の早期上昇が可能になる。
According to the present invention, when the actual oxygen concentration becomes rich during acceleration during exhaust gas recirculation control, the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve is kept constant regardless of the difference between the actual oxygen concentration and the target oxygen concentration. Therefore, as in the past, the change in the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve, the change in the fresh air amount, the change in the fuel injection amount, the change in the actual oxygen concentration, the change in the actual oxygen concentration, etc. Hunting can be suppressed, and as a result, deterioration in running performance can be suppressed.
Further, by setting the exhaust gas recirculation amount control valve to a constant opening degree, it is possible to increase the supercharging pressure early by limiting the EGR introduction amount while suppressing deterioration of NOx emission.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図1は、本発明の実施形態に係る排気ガス還流装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成を示す模式図であり、図2は、図1に示すディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a diesel engine provided with an exhaust gas recirculation device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the diesel engine shown in FIG.
本実施形態のディーゼルエンジン(以下、「エンジン」という。)は、各気筒のシリンダボアが前後(図1の面に直交する方向)に直列となる配置で形成されたシリンダブロック1と、その上方に配設されたシリンダヘッド2とでエンジン本体が構成されている。そして、シリンダブロック1の各シリンダボア内には、それぞれピストン3が摺動自在に配置され、それらピストン3がそれぞれコンロッド4を介してエンジン出力軸であるクランクシャフト5に連結されている。
A diesel engine (hereinafter referred to as an “engine”) according to the present embodiment includes a cylinder block 1 formed with an arrangement in which cylinder bores of each cylinder are arranged in series in the front-rear direction (direction orthogonal to the plane of FIG. 1), and above The engine body is composed of the
ピストン3には、頂面に深皿形の燃焼室6が形成されている。そして、シリンダヘッド2には、燃焼室6に向け燃料を直接噴射供給するよう、気筒毎に燃料噴射弁7が装着されている。また、シリンダヘッド2には、気筒毎に左右(図1において左右の方向)の側壁部に開口するクロスフロー式の吸気ポート8および排気ポート9が設けられている。そして、吸気ポート8にはマニホールドタイプで上流で一本になった吸気通路10接続され、排気ポート9にはマニホールドタイプで下流で一本になった排気通路11が接続されている。
A deep dish-
そして、吸気通路10には、吸気上流側から下流側に向かって順に、吸入空気を浄化するエアクリーナー12、吸気量を検出するエアフローセンサ13、吸気を加圧供給するターボチャージャ14のブロア14a、加圧後の吸気を冷却するインタークーラ15、吸気を絞り制御する吸気制御弁16、吸気温度を検出する吸気温度センサ17および吸気圧を検出する吸気圧センサ18が配設され、その下流側には、各気筒の吸気ポート8に向けて分岐する位置にサージタンク19が設けられている。
In the
また、排気通路には、排気上流側から下流側に向かって順に、ターボチャージャ14のタービン14b、および酸化触媒を担持し排ガス中の微粒子を捕集するフィルタを備えた酸化触媒担持フィルタ装置20が配設されている。
Further, in the exhaust passage, in order from the exhaust upstream side to the downstream side, there is an oxidation catalyst-carrying
また、排気通路11のタービン14b上流側と吸気通路10の吸気圧センサ18下流でサージタンク19上流側との間に、排ガスの一部を吸気系に戻すためのEGR通路(排気ガス還流通路)25が設けられている。そして、EGR通路25の途中に、負圧アクチュエータ式のEGR制御弁(排気ガス還流量制御弁)26と、還流する排ガス(EGRガス)をエンジン冷却水によって冷却するEGRクーラ27とが配設されている。
An EGR passage (exhaust gas recirculation passage) for returning a part of the exhaust gas to the intake system between the upstream side of the
そして、このエンジンは、クランクシャフト5により駆動されて燃料タンク(図示せず)から供給された燃料を加圧する燃料ポンプ28と、燃料ポンプ28から吐出される高圧燃料を蓄圧し燃料供給管29を介して各燃料噴射弁7に分配供給するコモンレール30を備えている。また、燃料噴射弁7には、噴射後の余剰燃料を燃料タンク(図示せず)に戻す燃料戻し管31が接続されている。
The engine is driven by the crankshaft 5 to pressurize the fuel supplied from a fuel tank (not shown), and the high pressure fuel discharged from the
また、このエンジンには、シリンダヘッド2にエンジン水温を検出する水温センサ32が配置され、クランクシャフト5の端部に対峙してエンジン回転数を検出するクランク角センサ33が設けられている。
Further, in this engine, a
燃料噴射弁7、ターボチャージャ14およびEGR制御弁26の制御は、マイクロコンピュータを利用したECU100(エンジンコントロールユニット)(図2参照)によって行われる。
The fuel injection valve 7, the
図2に示すように、このECU100は、エアフローセンサ13によって検出される吸気流量、吸気温センサ17によって検出される吸気温度、吸気圧センサ18によって検出される吸気圧力、エンジン水温センサ32によって検出されるエンジン水温、クランク角センサ(エンジン回転数センサ)33によって検出されるエンジン回転数(エンジン回転速度)、及びアクセル開度センサ40によって検出されるアクセル開度(即ち、エンジン負荷)等を制御情報として用いて、エンジンの各種制御を行うようになっている。なお、ECU100は、EGR通路25より下流側の吸気通路10内ないしはサージタンク19内の酸素濃度を推定するようになっている。
As shown in FIG. 2, this
しかしながら、エンジンの一般的な制御(例えば、燃料噴射制御、過給能力の変更制御、パティキュレートの燃焼制御等)の制御手法は、当業者によく知られており、またこのような一般的な制御は本願発明の要旨とするところでもないので、かかるエンジンの一般的な制御の説明は省略する。なお、ECU100は、例えば、燃料噴射弁7、吸気制御弁16、EGR制御弁26等を制御することによりエンジン制御を行う。
However, control methods for general engine control (for example, fuel injection control, supercharging capacity change control, particulate combustion control, etc.) are well known to those skilled in the art, and Since control is not the gist of the present invention, description of general control of the engine is omitted. The
ECU100のエンジン制御においては、まずエンジン回転数Nとアクセル開度θとが検出され(読み込まれ)、エンジン回転数Nとアクセル開度θとに基づいて、エンジンの要求トルクTが算出される。また、このエンジン制御においては、この要求トルクTの算出と同時に、エンジン回転数N及びアクセル開度θと燃料の要求噴射量との関係について定められたマップに基づき要求噴射量が決定される。
In the engine control of the
図3は、エンジン回転数N及び燃料の要求噴射量をパラメータとして、EGR(排気ガスの還流)を実行すべき運転領域(第1領域)と、EGRを停止すべき運転領域(第2領域)とを示す図である。上述したように、要求トルクT及び燃料の要求噴射量が求められた後、図3に示すように、低回転・低負荷領域である第1領域においては、EGR制御弁26を開弁してEGRを実行するようにしている。他方、高回転領域又は高負荷領域である第2領域においては、EGR制御弁26を全閉に制御してEGRを停止するようにしている。
FIG. 3 shows an operation region (first region) in which EGR (exhaust gas recirculation) is to be executed and an operation region (second region) in which EGR is to be stopped using the engine speed N and the required fuel injection amount as parameters. FIG. As described above, after the required torque T and the required fuel injection amount are obtained, the
次に、エンジン回転数Nと要求トルクTとに基づいて、燃焼室6に供給される吸気の目標酸素濃度が算出される。続いて、燃焼室6に供給される吸気の実際の酸素濃度、具体的には、例えばサージタンク19内又はEGR通路25より下流側の吸気通路10内の吸気の酸素濃度が、上述した既設の各種センサを利用して推定される。
Next, the target oxygen concentration of the intake air supplied to the
図4に示すように、目標酸素濃度は、エンジン回転数N及び要求トルクTをパラメータとして設定されている。具体的には、目標酸素濃度は、例えばエンジン回転数が小さいとき程、また要求トルクT(ないしはエンジン負荷)が小さい程、目標酸素濃度が低くなるように設定されている。なお、上述した吸気の酸素濃度の具体的な推定方法については、例えば、特開2008−8181号公報等により既に公知であるため、ここでは説明を省略する。 As shown in FIG. 4, the target oxygen concentration is set with the engine speed N and the required torque T as parameters. Specifically, the target oxygen concentration is set such that, for example, the lower the engine speed and the smaller the required torque T (or engine load), the lower the target oxygen concentration. Note that the specific method for estimating the oxygen concentration of the intake air described above is already known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-8181, and the description thereof is omitted here.
本実施形態では、燃焼室6に供給される吸気の酸素濃度が推定された後、この酸素濃度推定値(実際の酸素濃度)が目標酸素濃度となるよう、EGRガスの供給量(排気ガス還流量)がフィードバック制御される。このEGRガスの供給量の制御は、吸気制御弁16の開度制御と、EGR通路25に設けられたEGR制御弁26の開度制御とにより行われる。
In this embodiment, after the oxygen concentration of the intake air supplied to the
例えば、EGRガスの供給量(排気ガス還流量)が不足する場合は、吸気制御弁16が閉弁方向に制御される。即ち、吸気制御弁16は、基本的に全開とされて、EGRガスの供給量が不足するときに、部位25aの吸気圧力が低下してEGR通路25からのEGRガスの供給が増加するよう、閉弁方向に制御される。
For example, when the supply amount of EGR gas (exhaust gas recirculation amount) is insufficient, the
また、本実施形態では、このような酸素濃度を目標としたEGR制御弁26のフィードバック制御中において、エンジンないしは該エンジンを搭載している車両が加速運転状態となり、実際の酸素濃度が所定値以上低下し、これによって空燃比が所定値以上リッチとなった時、ECU100がEGR制御弁26の開度を一定に維持するようになっている。
Further, in the present embodiment, during feedback control of the
以下、図5に示すフローチャート、及び図6に示すグラフを参照しつつ、ECU100によって実行されるEGR制御について説明する。図5は、ECU100によって実行されるEGR制御を説明するためのフローチャートであり、図6は、加速時における、ディーゼルエンジンの運転に関連する物理量の経時変化を示すグラフである。ここで、図6に示すグラフG1〜G10は、それぞれ、エンジン回転数、アクセル開度、スモーク限界に基づく燃料噴射量制限値、実際の燃料噴射量、過給圧目標値、実際の過給圧、EGR制御弁26の開度、酸素濃度目標値、スモーク限界に基づく酸素濃度制限値、実際の酸素濃度の経時変化を示している。
Hereinafter, the EGR control executed by the
図5に示すように、このエンジン制御においては、まずステップs1で、上述した各種センサにより、吸気量、吸気温度、吸気圧、検出されるエンジン回転数(エンジン回転速度)、アクセル開度、及びエンジン水温等の制御情報が検出される(読み込まれる)。ここでは、例えば、エンジン回転数Nとアクセル開度θとに基づいて、エンジンの要求トルクTや燃料の要求噴射量が決定される。 As shown in FIG. 5, in this engine control, first, in step s1, the intake air amount, intake air temperature, intake pressure, detected engine speed (engine speed), accelerator opening, Control information such as engine water temperature is detected (read). Here, for example, the required torque T of the engine and the required fuel injection amount are determined based on the engine speed N and the accelerator opening θ.
次に、ステップs2で、エンジン回転数N及び上記要求噴射量をパラメータとして、EGR(排気ガスの還流)を実行すべき運転領域(第1領域)であるか否かが判定される。ECU100は、ここで第1領域でなく第2領域であると判定すると(ステップs2:NO)、ステップs3に移行してEGR制御弁26を全閉(開度0)に制御し、処理をリターンする一方、第1領域であると判定した場合には(ステップs2:YES)、ステップs4に移行して、上述したような、酸素濃度を目標とした所謂EGR制御弁26のフィードバック制御サブルーチンを実行する。
Next, in step s2, it is determined whether or not it is an operation region (first region) in which EGR (exhaust gas recirculation) should be executed using the engine speed N and the required injection amount as parameters. If the
ここで、ステップs4におけるEGR制御弁26のフィードバック制御実行中、ECU100は、酸素濃度推定値(実際の酸素濃度)と、スモーク発生の目安となるスモーク限界の酸素濃度(酸素濃度制限値)との差Δα(図6参照)を検出している。
Here, during the execution of the feedback control of the
酸素濃度制限値は、燃料噴射弁7での燃料噴射回数と、コモンレール30の圧力(燃料圧力)とにより決まるものであり、酸素濃度制限の閾値は、燃料噴射回数が多い程が高く設定され、燃料圧力が高い程低く設定される。これは、噴射回数が多い程空燃比がリッチになってスモークが発生し易くなる一方で、燃料圧力が高くなる場合には、空燃比がリーンになってスモークが発生しにくくなるからであり、このような理由から、噴射回数が多い程酸素濃度制限を厳しく設定し、燃料圧力が高い程酸素濃度制限を緩和している。
The oxygen concentration limit value is determined by the number of fuel injections at the fuel injection valve 7 and the pressure (fuel pressure) of the
ECU100は、ステップs5にて上記差Δαに基づき、酸素濃度が所定値以上リッチであるか否かを判定している。ここで、酸素濃度が所定値以上リッチでないと判定すると(ステップs5:NO)、後述するステップs6に移行する。一方、実際の酸素濃度と酸素濃度制限値との差が所定の値α0以下となる状態、即ち酸素濃度(空燃比)が所定値以上リッチとなる状態が所定時間継続していることを検出した時には(ステップs5:YES)、後述するステップs7に移行する。
In step s5, the
ところで、本実施形態では、ECU100が、上記差Δαと同時に実際の過給圧と目標過給圧との差Δβ(図6参照)を検出している。ステップs5において実際の酸素濃度がリッチでないと判定されると(ステップs5:NO)、ステップs6では、実際の過給圧が目標過給圧に比べて所定値β0以上低下した状態が所定時間継続しているか否かが判定される。
Incidentally, in the present embodiment, the
ここで、ECU100が、実際の過給圧が目標過給圧に比べて所定値β0以上低下した状態が所定時間継続していることを検出した時には(ステップs6:YES)、後述するステップs7に移行し、そうでなければ(ステップs6:NO)、処理をリターンする。
Here, when the
ステップs7では、ECU100が、EGR制御弁26の開度を図6のグラフG7で示すように、所定値(ここでは5%)に維持する。
In step s7, the
そして、ECU100は、不図示のタイマ手段が既にセットされ、EGR制御弁26が一定開度に維持される時間が計測されているか否かを判定する(ステップs8)。上記タイマ手段は、予め決められた所定時間tをカウントダウンするものであり、上記タイマ手段がセットされていれば(ステップs8:YES)、ECU100は、上記タイマ手段のカウント値をデクリメントし(ステップs9)、上記タイマ手段がセットされていなければ(ステップs8:NO)、これをセットする(ステップs10)。
Then,
次に、ECU100は、タイマ手段のカウント値が0となったか否かを判定する。ここで、該カウント値が0になっていなければ(ステップs11:NO)、ECU100は処理をリターンし、カウント値が0になった時、即ちEGR制御弁26の開度が時間tだけ継続して一定に維持された時(ステップs11:YES)、ステップs12に移行して、実際の酸素濃度がリーンになったか否かを判定する。
Next, the
ここで、実際の酸素濃度がリーンになっていれば(ステップs12:YES)、ECU100は、ステップs13に移行して、EGR制御弁26のフィードバック制御サブルーチンに復帰し、処理をリターンする。一方、実際の酸素濃度(空燃比)がリーンとならず、相変わらずリッチのままであれば(ステップs12:NO)、ECU100は、ステップs14に移行して、EGR制御弁26を全閉(開度0)に制御する。
If the actual oxygen concentration is lean (step s12: YES), the
この場合、EGR制御弁26の閉弁により大量の新気を導入することができるため、いずれは酸素濃度をリーンにすることができる。ECU100は、ステップs14にてEGR制御弁26を閉弁した後、ステップs12の処理に戻り、酸素濃度がリーンになるまでステップs12、s14の処理を繰り返す。
In this case, since a large amount of fresh air can be introduced by closing the
このように、本実施形態では、排気還流制御中の加速時において実際の酸素濃度がリッチになった時、実際の酸素濃度と目標酸素濃度との差に関わらずEGR制御弁26の開度を一定に維持するようにしたため、従来のような、EGR制御弁26の開度の変化、新気量の変化、燃料噴射量の変化、実際の酸素濃度の変化、…の繰り返しによる燃料噴射のハンチングを抑制し、その結果走行性悪化を抑制することができる。
Thus, in this embodiment, when the actual oxygen concentration becomes rich during acceleration during exhaust gas recirculation control, the opening degree of the
さらに、EGR制御弁26を一定開度にすることで、NOx排出悪化を抑制しつつも、EGR導入量を制限することによって過給圧の早期上昇が可能になる。
Further, by setting the
また、本実施形態では、ステップs5において実際の酸素濃度がリッチでないと判定されたとしても、ステップs6において実際の過給圧が目標過給圧に比べて低下していれば、ECU100は、EGR制御弁26の開度を一定に維持するようにしている。
In the present embodiment, even if it is determined in step s5 that the actual oxygen concentration is not rich, if the actual boost pressure is reduced compared to the target boost pressure in step s6, the
これは、実際の酸素濃度がリッチになっていなくても、実際の過給圧が目標過給圧に対して大きく遅れている場合には、新気量が少ない状態であることから、酸素濃度がリッチになる蓋然性が高くなると考えられるからであり、この過給圧に基づくEGR制御弁26の制御により、急加速時において目標の過給圧に対する実際の過給圧の遅れが大きくなれば、その状態を検出した時点で直ちにEGR制御弁26を一定開度にすることができる。従って、実際に酸素濃度がリッチになるよりも早い時点でEGR制御弁26を一定開度にすることができ、過給圧の上昇特性をより向上させることができる。
This is because even if the actual oxygen concentration is not rich, if the actual supercharging pressure is greatly delayed from the target supercharging pressure, the fresh air amount is small, so the oxygen concentration If the delay of the actual supercharging pressure with respect to the target supercharging pressure at the time of sudden acceleration increases due to the control of the
また、緩加速時であれば、実際の過給圧と目標過給圧との差が小さいことから、実際の酸素濃度が所定値以上リッチとなった状態に基づいてEGR制御弁26を一定開度にすることができる。
Further, at the time of slow acceleration, since the difference between the actual supercharging pressure and the target supercharging pressure is small, the
また、本実施形態では、ステップs5において、EGR制御弁26の開度を予め設定した所定値(5%)に維持することとしたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、実際の酸素濃度が所定値α0以上リッチになったと判定される直前、または実際の過給圧が目標過給圧に対して所定値β0以上低いと判定される直前のEGR制御弁26の開度に維持するようにしてもよい。
In this embodiment, in step s5, the opening of the
このように、EGR制御弁26の開度を予め設定した所定値(5%)、または、上記各判定の直前の開度に維持することで、過給圧の早期上昇が可能になる。
As described above, by maintaining the opening degree of the
また、路面勾配が急な坂道においては、登坂時、過給圧の上昇遅れが顕著となる場合があり、上述したように、EGR制御弁26を所定期間継続して一定開度に維持しても、なお新気量の不足によって実際の酸素濃度がリッチのまま変化しないこともある。このような場合、本実施形態のように、ステップs14にてEGR制御弁26を全閉(開度0)に制御することで、過給圧を確実に上昇させることが可能になる。
Further, on a slope with a steep road surface gradient, there is a case where the increase in the boost pressure becomes noticeable when climbing up. As described above, the
なお、上述した実施形態では、EGR制御弁26の開度を、ステップs8〜s11の処理によって予め設定した所定時間tだけ一定に維持するようにしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、目標酸素濃度と実際の酸素濃度との差Δαが所定値以上、または目標過給圧と実際の過給圧との差Δβが所定値以下となった時、過給圧が適切に上昇しているものとみなして、図5のステップs13に対応するEGR制御弁26のフィードバック制御サブルーチンに復帰させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the opening degree of the
この場合、状況に応じてより早期にEGR制御弁26のフィードバック制御に復帰させることができるため、NOxの排出悪化をより適切に抑制できる。
In this case, since it is possible to return to the feedback control of the
また、上述した実施形態では、実際の酸素濃度を既設のセンサを利用して推定することとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、サージタンク19に専用のリニアO2センサを設けて直接的に酸素濃度を検出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the actual oxygen concentration is estimated using an existing sensor. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, a dedicated linear O 2 sensor is used for the
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の排気ガス通路は、排気通路11に対応し、
以下同様に、
排気ガス還流量制御弁は、EGR制御弁26に対応し、
排気ガス還流量制御手段は、ステップs4〜s14を実行するエンジンコントロールユニット100に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The exhaust gas passage of the present invention corresponds to the
Similarly,
The exhaust gas recirculation amount control valve corresponds to the
The exhaust gas recirculation amount control means corresponds to the
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.
11…排気通路
26…EGR制御弁
100…エンジンコントロールユニット
s4〜s14…排気還流制御手段
11 ...
Claims (4)
該排気ガス通路に配設される排気ガス還流量制御弁と、
該排気ガス還流量制御弁の開度を酸素濃度を目標にして制御する排気還流制御手段とを備え、
上記排気還流制御手段は、酸素濃度が所定値以上リッチの時、上記排気ガス還流量制御弁の開度を一定に維持する
エンジンの排気ガス還流装置。 An exhaust gas passage;
An exhaust gas recirculation amount control valve disposed in the exhaust gas passage;
An exhaust gas recirculation control means for controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve with the oxygen concentration as a target;
The exhaust gas recirculation device for an engine maintains the opening of the exhaust gas recirculation amount control valve constant when the oxygen concentration is richer than a predetermined value.
請求項1記載のエンジンの排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation control means maintains the opening of the exhaust gas recirculation amount control valve constant when the oxygen concentration is richer than a predetermined value or when the actual supercharging pressure is lower than a predetermined value with respect to the target supercharging pressure. The exhaust gas recirculation device for an engine according to claim 1, which is maintained.
請求項1記載のエンジンの排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation control means is configured such that the exhaust gas recirculation amount control valve is opened at a predetermined opening, immediately before the oxygen concentration is determined to be rich above a predetermined value, or when the actual supercharging pressure is higher than the target supercharging pressure. The exhaust gas recirculation device for an engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation device is maintained at an opening immediately before it is determined to be lower than a predetermined value.
請求項1記載のエンジンの排気ガス還流装置。 The exhaust gas recirculation control means controls the exhaust gas recirculation amount control valve when the oxygen concentration is richer than a predetermined value after the state in which the opening degree of the exhaust gas recirculation amount control valve is maintained constant for a predetermined period of time. The exhaust gas recirculation device for an engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation device is controlled to be fully closed.
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