JP2016056768A - Exhaust gas recirculation control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気還流制御装置に関する技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to an exhaust gas recirculation control device for an engine.
従来より、エンジンの排気通路に配設されたタービンと吸気通路に配設されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機と、上記タービンの下流側における上記排気通路と上記コンプレッサの上流側における上記吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、該低圧EGR通路に配設され、該低圧EGR通路の断面積を変更する低圧EGR弁と、上記排気通路における上記低圧EGR通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁と、上記タービンの上流側における上記排気通路と上記コンプレッサの下流側における上記吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、該高圧EGR通路に配設され、該高圧EGR通路の断面積を変更する高圧EGR弁とを備えた、エンジンの排気還流制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an exhaust turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of an engine and a compressor disposed in an intake passage, the exhaust passage downstream of the turbine, and the intake air upstream of the compressor. A low-pressure EGR passage connecting the passage, a low-pressure EGR valve disposed in the low-pressure EGR passage and changing a cross-sectional area of the low-pressure EGR passage, and a downstream side of a connection portion of the low-pressure EGR passage in the exhaust passage. An exhaust shutter valve arranged to change a cross-sectional area of the exhaust passage, a high pressure EGR passage connecting the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the compressor, and the high pressure EGR passage And an exhaust gas recirculation control device for an engine having a high pressure EGR valve that changes the cross-sectional area of the high pressure EGR passage. (E.g., see Patent Document 1).
上記特許文献1では、エンジンの運転状態によって、低圧EGR通路のみにより排気ガスを還流する場合と、高圧EGR通路のみにより排気ガスを還流する場合と、低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方により排気ガスを還流する場合とがある。そして、低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方により排気ガスを還流する場合には、高圧EGR弁の開度を、高圧EGR通路による還流量である高圧EGR量が目標高圧EGR量になるようにオープンループ制御する一方、低圧EGR弁又は排気シャッター弁の開度を、低圧EGR通路による還流量である低圧EGR量が目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御するようにしている。 In Patent Document 1, exhaust gas is recirculated only through the low pressure EGR passage, exhaust gas is recirculated only through the high pressure EGR passage, and exhaust gas is produced through both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage, depending on the operating state of the engine. May be refluxed. When exhaust gas is recirculated through both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage, the opening of the high pressure EGR valve is opened so that the high pressure EGR amount, which is the recirculation amount through the high pressure EGR passage, becomes the target high pressure EGR amount. While performing the loop control, the opening degree of the low pressure EGR valve or the exhaust shutter valve is feedback controlled so that the low pressure EGR amount, which is the recirculation amount through the low pressure EGR passage, becomes the target low pressure EGR amount.
ところで、低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方により排気ガスを還流する場合、低圧EGR量及び高圧EGR量の両方をフィードバック制御するようにすると、両方の制御が互いに干渉して、適切な制御を行うことができなくなる。そのために、上記特許文献1のように、高圧EGR量についてはオープンループ制御とし、低圧EGR量のみをフィードバック制御することが好ましい。 By the way, when exhaust gas is recirculated through both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage, if both the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount are feedback controlled, both controls interfere with each other and perform appropriate control. I can't do that. Therefore, as in Patent Document 1, it is preferable that the high pressure EGR amount be open loop control and only the low pressure EGR amount is feedback controlled.
ところが、エンジン(気筒)に吸入されるガスの吸気酸素濃度の目標値を定めて、その実現のために低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方を用いて排気ガスを還流する場合、低圧EGR通路は吸気通路の上流側の部分に接続され、高圧EGR通路は吸気通路の下流側の部分に接続されているため、低圧EGR通路により排気通路に還流される排気ガス(低圧EGRガス)がエンジン(気筒)に到達するまでには時間がかかり、その時間遅れにより、上記吸気酸素濃度の実値を上記目標値に一致させることが困難になる。 However, when the target value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine (cylinder) is determined and the exhaust gas is recirculated using both the low-pressure EGR passage and the high-pressure EGR passage for realizing the target value, the low-pressure EGR passage is Since the high-pressure EGR passage is connected to the upstream portion of the intake passage, and the high-pressure EGR passage is connected to the downstream portion of the intake passage, exhaust gas (low-pressure EGR gas) recirculated to the exhaust passage by the low-pressure EGR passage is engine (cylinder). It takes time to reach (), and due to the time delay, it becomes difficult to make the actual value of the intake oxygen concentration coincide with the target value.
そこで、低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方により排気ガスを還流する場合、オープンループ制御される高圧EGR量の目標値である目標高圧EGR量を、エンジンの運転状態に応じて予め設定した目標吸気酸素濃度と、低圧EGR通路により排気通路に還流される低圧EGRガスが排気ポートから吸気通路における高圧EGR通路の合流部に達するまでの時間遅れを考慮して算出される高圧EGR合流前ガス(上記合流部の直上流側の低圧EGR通路を流れるガス)の酸素濃度と、排気ガスの酸素濃度(高圧EGR通路により還流されてきた高圧EGRガスの酸素濃度)と、エンジンに吸入される総吸入ガス量とから算出した値に設定することが考えられる。このようにすることで、高圧EGR合流前ガスの酸素濃度が実際の値に一致しなくても、その過不足の分を高圧EGRガス(高圧EGRガスの酸素濃度)でもって補償して、エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標値(目標吸気酸素濃度)に早期に収束させることができる。 Therefore, when the exhaust gas is recirculated through both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage, a target high pressure EGR amount that is a target value of the high pressure EGR amount that is controlled by the open loop is set in advance according to the engine operating state. Pre-high pressure EGR combined gas calculated in consideration of the oxygen concentration and the time delay until the low pressure EGR gas recirculated to the exhaust passage by the low pressure EGR passage reaches the joining portion of the high pressure EGR passage in the intake passage from the exhaust port (above The oxygen concentration of the low-pressure EGR passage immediately upstream of the junction, the oxygen concentration of the exhaust gas (the oxygen concentration of the high-pressure EGR gas recirculated through the high-pressure EGR passage), and the total intake gas sucked into the engine It is conceivable to set the value calculated from the quantity. In this way, even if the oxygen concentration of the pre-high pressure EGR merged gas does not match the actual value, the excess or deficiency is compensated by the high pressure EGR gas (the oxygen concentration of the high pressure EGR gas), and the engine It is possible to quickly converge the actual value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the target value (target intake oxygen concentration).
しかしながら、目標高圧EGR量を上記のように設定した場合には、低圧EGR量のフィードバック制御のゲインが大きいと、実低圧EGR量が大きく変動し、このため、実低圧EGR量の変動がないとした場合の高圧EGR量自体の制御の変動に加えて、実低圧EGR量の変動に伴う目標高圧EGR量の大きな変動が加わり、この結果、高圧EGR量の制御にてハンチングが生じる可能性が高くなり、また、その高圧EGR量の制御のハンチングにより、低圧EGR量の制御でもハンチングが生じる可能性が高くなる。 However, when the target high pressure EGR amount is set as described above, if the gain of feedback control of the low pressure EGR amount is large, the actual low pressure EGR amount greatly fluctuates. Therefore, there is no variation in the actual low pressure EGR amount. In addition to the fluctuation of the control of the high pressure EGR amount itself, a large fluctuation of the target high pressure EGR amount accompanying the fluctuation of the actual low pressure EGR amount is added. As a result, there is a high possibility that hunting will occur in the control of the high pressure EGR amount. In addition, the hunting of the control of the high pressure EGR amount increases the possibility that hunting occurs even in the control of the low pressure EGR amount.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低圧EGR通路及び高圧EGR通路の両方により排気ガスを吸気通路に還流する場合において、エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標値に早期に収束させることができるようにするとともに、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じないようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide gas that is sucked into the engine when exhaust gas is recirculated to the intake passage through both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage. In other words, the actual value of the intake oxygen concentration can be quickly converged to the target value, and hunting is prevented from occurring in both the control of the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount.
上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの排気通路に配設されたタービンと吸気通路に配設されたコンプレッサとを有する排気ターボ過給機と、上記タービンの下流側における上記排気通路と上記コンプレッサの上流側における上記吸気通路とを接続する低圧EGR通路と、該低圧EGR通路に配設され、該低圧EGR通路の断面積を変更する低圧EGR弁と、上記排気通路における上記低圧EGR通路の接続部分よりも下流側に配設され、該排気通路の断面積を変更する排気シャッター弁と、上記タービンの上流側における上記排気通路と上記コンプレッサの下流側における上記吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、該高圧EGR通路に配設され、該高圧EGR通路の断面積を変更する高圧EGR弁と、上記低圧EGR弁及び上記排気シャッター弁の開度を、上記低圧EGR通路による上記エンジンの排気ガスの還流量である低圧EGR量が、予め設定した目標値である目標低圧EGR量になるように制御し、かつ、上記高圧EGR弁の開度を、上記高圧EGR通路による上記排気ガスの還流量である高圧EGR量が、予め設定した目標値である目標高圧EGR量になるように制御する弁制御装置とを備えた、エンジンの排気還流制御装置を対象として、上記弁制御装置は、上記低圧EGR通路のみにより上記排気ガスを上記吸気通路に還流させようとする第1の還流制御時には、上記低圧EGR弁又は上記排気シャッター弁の開度を、上記低圧EGR量の実値である実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御し、かつ、上記低圧EGR通路及び上記高圧EGR通路の両方により上記排気ガスを上記吸気通路に還流させようとする第2の還流制御時には、上記高圧EGR弁の開度を、上記高圧EGR量が上記目標高圧EGR量になるようにオープンループ制御する一方、上記低圧EGR弁又は上記排気シャッター弁の開度を、上記実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御し、かつ、上記第2の還流制御時において、上記目標高圧EGR量を、上記エンジンの運転状態に応じて予め設定した、上記エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の目標値である目標吸気酸素濃度と、上記低圧EGR通路により上記排気通路に還流される低圧EGRガスが上記エンジンの排気ポートから上記吸気通路における上記高圧EGR通路の合流部に達するまでの時間遅れを考慮して算出される、該合流部の直上流側の吸気通路を流れる高圧EGR合流前ガスの酸素濃度と、上記排気ガスの酸素濃度と、上記エンジンに吸入される総吸入ガス量とから算出した値に設定するとともに、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインよりも小さくするように構成されている、という構成とした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, an exhaust turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of an engine and a compressor disposed in an intake passage, and the exhaust on the downstream side of the turbine. A low pressure EGR passage connecting the passage and the intake passage upstream of the compressor, a low pressure EGR valve disposed in the low pressure EGR passage and changing a cross-sectional area of the low pressure EGR passage, and the low pressure in the exhaust passage. An exhaust shutter valve disposed downstream of the connection portion of the EGR passage and changing the cross-sectional area of the exhaust passage is connected to the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the compressor. A high pressure EGR passage, a high pressure EGR valve disposed in the high pressure EGR passage and changing a cross-sectional area of the high pressure EGR passage, and the low pressure EGR valve And the opening degree of the exhaust shutter valve is controlled so that a low pressure EGR amount that is a recirculation amount of the exhaust gas of the engine through the low pressure EGR passage becomes a target low pressure EGR amount that is a preset target value; A valve control device that controls the opening degree of the high pressure EGR valve so that a high pressure EGR amount that is a recirculation amount of the exhaust gas through the high pressure EGR passage becomes a target high pressure EGR amount that is a preset target value. Further, for the exhaust gas recirculation control device of the engine, the valve control device performs the low pressure EGR valve or the above during the first recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the intake passage only by the low pressure EGR passage. The opening degree of the exhaust shutter valve is feedback controlled so that the actual low pressure EGR amount, which is the actual value of the low pressure EGR amount, becomes the target low pressure EGR amount, and the low pressure EGR amount At the time of the second recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the intake passage by both the GR passage and the high pressure EGR passage, the opening degree of the high pressure EGR valve is set so that the high pressure EGR amount becomes the target high pressure EGR amount. On the other hand, the opening degree of the low pressure EGR valve or the exhaust shutter valve is feedback controlled so that the actual low pressure EGR amount becomes the target low pressure EGR amount, and the second recirculation control is performed. The target high pressure EGR amount is set by the target intake oxygen concentration, which is a target value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine, which is set in advance according to the operating state of the engine, and the low pressure EGR passage. The low pressure EGR gas recirculated to the exhaust passage reaches the junction of the high pressure EGR passage in the intake passage from the exhaust port of the engine. Calculated in consideration of the time delay in the engine, the oxygen concentration of the pre-high pressure EGR gas flowing in the intake passage immediately upstream of the merging portion, the oxygen concentration of the exhaust gas, and the total intake sucked into the engine A value calculated from the gas amount is set, and a control gain in the feedback control at the time of the second reflux control is configured to be smaller than a control gain at the feedback control at the time of the first reflux control. It was configured that.
上記の構成により、第2の還流制御時のフィードバック制御(低圧EGR量のフィードバック制御)における制御ゲインを、第1の還流制御時のフィードバック制御(低圧EGR量のフィードバック制御)における制御ゲインよりも小さくするので、第2の還流制御時において、低圧EGR量のフィードバック制御による実低圧EGR量の変動量が小さくなり、これにより、実低圧EGR量の変動に伴う高圧EGR合流前ガスの酸素濃度の変動量が小さくなって、目標高圧EGR量の変動量も小さくなる。この結果、第2の還流制御時に、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じ難くなる。ここで、第2の還流制御時のフィードバック制御における制御ゲインを小さくしたことにより、実低圧EGR量が目標低圧EGR量に一致し難くなるが、目標高圧EGR量を、目標吸気酸素濃度と、低圧EGRガスがエンジンの排気ポートから吸気通路における高圧EGR通路の合流部に達するまでの時間遅れを考慮して算出される高圧EGR合流前ガスの酸素濃度と、排気ガスの酸素濃度(高圧EGR通路により還流されてきた高圧EGRガスの酸素濃度)と、エンジンへの総吸入ガス量とから算出して設定することで、上記算出される高圧EGR合流前ガスの酸素濃度と実際の高圧EGR合流前ガスの酸素濃度との差分を高圧EGRガス(高圧EGRガスの酸素濃度)でもって補償して、エンジン(気筒)に吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標値に早期に収束させることができるので、問題は生じない。 With the above configuration, the control gain in the feedback control (low pressure EGR amount feedback control) during the second reflux control is smaller than the control gain in the feedback control (low pressure EGR amount feedback control) during the first reflux control. Therefore, during the second recirculation control, the amount of fluctuation in the actual low pressure EGR amount due to the feedback control of the low pressure EGR amount is reduced, and as a result, the variation in the oxygen concentration of the pre-high pressure EGR combined gas accompanying the variation in the actual low pressure EGR amount As the amount decreases, the amount of change in the target high pressure EGR amount also decreases. As a result, hunting is less likely to occur in both the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount control during the second reflux control. Here, by reducing the control gain in the feedback control at the time of the second recirculation control, the actual low pressure EGR amount becomes difficult to coincide with the target low pressure EGR amount, but the target high pressure EGR amount is reduced to the target intake oxygen concentration and the low pressure. The oxygen concentration of the pre-high pressure EGR gas calculated in consideration of the time delay until the EGR gas reaches the merge portion of the high pressure EGR passage in the intake passage from the exhaust port of the engine, and the oxygen concentration of the exhaust gas (depending on the high pressure EGR passage) The oxygen concentration of the high-pressure EGR gas that has been recirculated) and the total intake gas amount to the engine and set, thereby calculating the oxygen concentration of the pre-high-pressure EGR combined gas and the actual pre-high-pressure EGR combined gas. Is compensated for by the high pressure EGR gas (the oxygen concentration of the high pressure EGR gas), and the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine (cylinder) is compensated. Because the actual value of can be converged quickly to the target value, no problem occurs.
上記エンジンの排気還流制御装置において、上記第1及び第2の還流制御時の上記フィードバック制御は、少なくともPI制御を含むものであり、上記弁制御装置は、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインよりも小さくするように構成されている、ことが好ましい。 In the engine exhaust gas recirculation control apparatus, the feedback control during the first and second recirculation control includes at least PI control, and the valve control apparatus provides the feedback during the second recirculation control. The integral gain of PI control in the control is preferably configured to be smaller than the integral gain of PI control in the feedback control during the first reflux control.
このことで、第2の還流制御時において、目標低圧EGR量の瞬間的な変化に対する応答性を維持しつつ、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じるのを防止することができる。 This prevents the occurrence of hunting in both the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount while maintaining the responsiveness to the instantaneous change in the target low pressure EGR amount during the second reflux control. it can.
上記エンジンの排気還流制御装置の一実施形態では、上記エンジンに吸入される新気量を検出する新気量検出手段と、上記高圧EGR通路における上記高圧EGR弁の上記排気通路側と上記吸気通路側との間の差圧を検出する差圧検出手段とを更に備え、上記弁制御装置は、上記第2の還流制御時において、上記差圧検出手段により検出された上記差圧に基づいて、上記高圧EGR量の実値である実高圧EGR量を算出して、上記実低圧EGR量を、上記総吸入ガス量から、上記新気量検出手段により検出された新気量と、上記実高圧EGR量とを引くことで算出するように構成されている。 In one embodiment of the exhaust gas recirculation control device for the engine, a fresh air amount detecting means for detecting a fresh air amount sucked into the engine, the exhaust passage side of the high pressure EGR valve in the high pressure EGR passage, and the intake passage. A differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the valve and the valve control device based on the differential pressure detected by the differential pressure detecting means during the second reflux control. An actual high-pressure EGR amount, which is an actual value of the high-pressure EGR amount, is calculated, and the actual low-pressure EGR amount is calculated from the total intake gas amount, the new air amount detected by the new air amount detecting means, and the actual high pressure EGR amount. It is configured to calculate by subtracting the EGR amount.
このことにより、実低圧EGR量を容易にかつ正確に算出することができる。 As a result, the actual low pressure EGR amount can be calculated easily and accurately.
上記エンジンの排気還流制御装置の別の実施形態では、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段とを更に備え、上記弁制御装置は、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数と、上記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度とに基づいて目標トルクを算出し、上記エンジン回転数と該目標トルクとに基づいて、上記エンジンに供給すべき燃料量を算出し、上記エンジン回転数と上記燃料量とに基づいて、上記目標吸気酸素濃度を設定して、該目標吸気酸素濃度に基づいて、上記低圧EGR量と上記高圧EGR量とのトータルEGR量の目標値である目標トータルEGR量を設定し、上記エンジン回転数と上記燃料量とに基づいて、上記高圧EGR量と上記低圧EGR量との比率を求め、上記目標トータルEGR量と上記比率とから、上記目標低圧EGR量を算出するように構成されている。 In another embodiment of the engine exhaust gas recirculation control device, the engine further comprises engine speed detection means for detecting the engine speed, and accelerator opening degree detection means for detecting the accelerator opening degree. The target torque is calculated based on the engine speed detected by the engine speed detecting means and the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means, and based on the engine speed and the target torque. The fuel amount to be supplied to the engine is calculated, the target intake oxygen concentration is set based on the engine speed and the fuel amount, and the low pressure EGR amount is calculated based on the target intake oxygen concentration. A target total EGR amount that is a target value of the total EGR amount with the high pressure EGR amount is set, and the high pressure EG is determined based on the engine speed and the fuel amount. Find the ratio between the amount and the low-pressure EGR amount, and a the target total EGR amount and the ratio, is configured to calculate the target low-pressure EGR amount.
こうすることで、目標高圧EGR量及び目標低圧EGR量を適切に算出することができるとともに、エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標値に早期に収束させることができる。 By doing so, the target high pressure EGR amount and the target low pressure EGR amount can be calculated appropriately, and the actual value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine can be quickly converged to the target value.
以上説明したように、本発明のエンジンの排気還流制御装置によると、エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標値に早期に収束させることができるとともに、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じるのを防止することができる。 As described above, according to the exhaust gas recirculation control apparatus for an engine of the present invention, the actual value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine can be quickly converged to the target value, and the low pressure EGR amount and the high pressure EGR can be converged. It is possible to prevent hunting from occurring in both control of the amount.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る排気還流制御装置により制御されるエンジン1の概略構成を示す。このエンジン1は、車両に搭載されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒11a(1つのみ図示)が設けられたシリンダブロック11と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン13とを有している。このエンジン1の各気筒11a内には、ピストン14が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン14の頂面には深皿形燃焼室14aを区画するキャビティが形成されている。このピストン14は、コンロッド14bを介してクランク軸15と連結されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine 1 controlled by an exhaust gas recirculation control apparatus according to an embodiment of the present invention. The engine 1 is a diesel engine mounted on a vehicle, and includes a
シリンダヘッド12には、各気筒11a毎に吸気ポート16及び排気ポート17が形成されているとともに、これら吸気ポート16及び排気ポート17の燃焼室14a側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。
In the
また、シリンダヘッド12には、燃料を噴射するインジェクタ18と、エンジン1の冷間時に気筒11a内に吸入されたガスを暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ19とが設けられている。インジェクタ18は、その燃料噴射口が燃焼室14aの天井面から該燃焼室14aに臨むように配設されていて、燃焼室14aに燃料を直接噴射供給するようになっている。
Further, the
上記インジェクタ18には、燃料供給システム51を介して燃料が燃料タンク52から供給されるようになっている。この燃料供給システム51は、燃料タンク52内に配設された電動の低圧燃料ポンプ(図示せず)、燃料フィルタ53、高圧燃料ポンプ54及びコモンレール55を有している。高圧燃料ポンプ54は、上記低圧燃料ポンプ及び燃料フィルタ53を介して燃料タンク52より供給されてきた低圧の燃料をコモンレール55に高圧で圧送し、このコモンレール55は、その圧送された燃料を、その高圧の圧力でもって蓄える。そして、インジェクタ18が作動することによって、コモンレール55に蓄えられている燃料がインジェクタ18から燃焼室14aに噴射される。尚、上記低圧燃料ポンプ、高圧燃料ポンプ54、コモンレール55及びインジェクタ18のそれぞれで生じた余剰の燃料は、リターン通路56を介して(低圧燃料ポンプで生じた余剰の燃料は直接)燃料タンク52に戻される。
The
高圧燃料ポンプ54は、エンジン1の回転部材(例えばカムシャフト)によって駆動される。高圧燃料ポンプ54には、電磁弁で構成された調圧弁が設けられており、この調圧弁によって、高圧燃料ポンプ54からコモンレール55に供給する燃料の圧力(コモンレール55で蓄えられる燃料の圧力)、つまり、インジェクタ18から噴射される燃料の圧力(燃圧)を調整することができるようになっている。
The high-
エンジン1の一側面には、各気筒11aの吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、エンジン1の他側面には、各気筒11aの燃焼室14aからの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。これら吸気通路30及び排気通路40には、吸入空気(後述の低圧EGR通路81により還流された排気ガスも含む)の過給を行う排気ターボ過給機61が配設されている。
An
吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設されている。一方、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク34が配設されている。このサージタンク34よりも下流側の吸気通路30は、各気筒11a毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒11aの吸気ポート16にそれぞれ接続されている。
An
吸気通路30におけるエアクリーナ31とサージタンク34との間には、上流側から順に、排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aと、吸気シャッター弁36と、該コンプレッサ61aにより圧縮されたガスを冷却するインタークーラ35とが配設されている。吸気シャッター弁36は、基本的には全開状態とされるが、後述の高圧EGR通路71による排気ガスの還流量を確保するために、全開よりも小さい開度とされる場合がある。インタークーラ35は、電動ウォータポンプ91による冷却水(エンジン1の冷却水とは異なる冷却水)の供給により、上記ガスを冷却するように構成されている。
Between the
排気通路40の上流側の部分は、各気筒11a毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、排気ターボ過給機61のタービン61bと、エンジン1の排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置41と、サイレンサ42とが配設されている。
The upstream portion of the
排気浄化装置41は、酸化触媒41aと、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという)41bとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒41aは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のCO及びHCが酸化されてCO2及びH2Oが生成する反応を促すものである。また、フィルタ41bは、エンジン1の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ41bに酸化触媒をコーティングしてもよい。
The
排気ターボ過給機61は、上記の如く吸気通路30に配設されたコンプレッサ61aと、上記の如く排気通路40に配設されたタービン61bとを有していて、このタービン61bが排気ガス流により回転し、このタービン61bの回転により、該タービン61bと連結された上記コンプレッサ61aが作動する。排気通路40におけるタービン61bの上流側近傍には、VGT絞り弁62が設けられており、このVGT絞り弁62の開度(絞り量)を制御することにより、タービン61bへの排気ガスの流速を調整することができ、これにより、排気ガス流により回転するタービン61bの回転速度、つまり排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aの圧力比(コンプレッサ61aへの流入直前のガス圧力に対する、コンプレッサ61aからの流出直後のガス圧力の比)を調整することができる。
The exhaust turbocharger 61 includes the compressor 61a disposed in the
エンジン1は、その排気ガスの一部を排気通路40から吸気通路30に還流させるようになされている。この排気ガスの還流のために、高圧EGR通路71と、低圧EGR通路81とが設けられている。
The engine 1 is configured to recirculate a part of the exhaust gas from the
高圧EGR通路71は、排気通路40における上記排気マニホールドと排気ターボ過給機61のタービン61bとの間の部分(つまり、排気ターボ過給機61のタービン61bよりも上流側部分)と、吸気通路30におけるサージタンク34とインタークーラ35との間の部分(つまり、排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aよりも下流側部分)とを接続している。高圧EGR通路71には、該高圧EGR通路71の断面積を変更する高圧EGR弁73が配設されている。この高圧EGR弁73により、高圧EGR通路71による排気ガスの還流量(以下、高圧EGR量という)が調節される。
The high-
低圧EGR通路81は、排気通路40における排気浄化装置41とサイレンサ42との間の部分(つまり、排気ターボ過給機61のタービン61bよりも下流側部分)と、吸気通路30における排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aとエアクリーナ31との間の部分(つまり、排気ターボ過給機61のコンプレッサ61aよりも上流側部分)とを接続している。低圧EGR通路81には、その内部を通過する排気ガスを冷却する低圧EGRクーラ82が配設されている。この低圧EGRクーラ82は、エンジン1の冷却水の供給により、上記排気ガスを冷却するように構成されている。また、低圧EGR通路81における低圧EGRクーラ82の下流側には、低圧EGR通路81の断面積を変更する低圧EGR弁83が配設されている。
The low
排気通路40における低圧EGR通路81の接続部分よりも下流側(かつサイレンサ42の上流側)には、排気シャッター弁43が配設されている。この排気シャッター弁43は、該排気シャッター弁43の配設部分における排気通路40の断面積を変更するものであって、該断面積が小さくなる(排気シャッター弁43の開度が小さくなる)と、排気通路40における低圧EGR通路81の接続部分の圧力(排気ガスの低圧EGR通路81への流入圧力)が高くなって、排気ガスの低圧EGR通路81への流入圧力と流出圧力(吸気通路30における低圧EGR通路81の接続部分の圧力)との間の差圧が大きくなる。したがって、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の開度を制御することで、低圧EGR通路81による排気ガスの還流量(以下、低圧EGR量という)が調節される。
An
エンジン1には、クランク軸15の回転角度位置を検出することでエンジン1の回転数(以下、エンジン回転数という)を検出するエンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサ101が設けられている。
The engine 1 is provided with an
また、吸気通路30におけるエアクリーナ31の下流側近傍(低圧EGR通路81の接続部分よりも上流側)には、吸気通路30に吸入された吸入空気(新気)の流量を検出するエアフローセンサ102と、該吸入空気の温度(吸気温度)を検出する吸気温度センサ103とが配設されている。さらに、サージタンク34には、エンジン1の気筒11aに吸入されるガス温度を検出する吸入ガス温度センサ104が配設され、吸気通路30におけるインタークーラ35の下流側近傍には、当該部分におけるガスの圧力(サージタンク34内のガスの圧力と略同じ)を検出する吸気圧センサ105が配設されている。
An
さらに、排気通路40における高圧EGR通路71の接続部分の上流側(かつ上記排気マニホールドの下流側)には、エンジン1より排気された排気ガスの圧力を検出する排気圧センサ106が配設されている。また、排気通路40における排気浄化装置41と低圧EGR通路81の接続部分との間には、当該部分における排気ガスの温度を検出する排気温度センサ107が設けられている。
Further, an
また、エンジン1のシリンダブロック11には、該エンジン1の冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ108が設けられている。
The
このように構成されたエンジン1は、コントロールユニット100によって制御される。コントロールユニット100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスとを備えている。
The engine 1 configured as described above is controlled by the
図2に示すように、上記のエンジン回転数センサ101、エアフローセンサ102、吸気温度センサ103、吸入ガス温度センサ104、吸気圧センサ105、排気圧センサ106、排気温度センサ107、エンジン水温センサ108等のセンサ値の信号が、コントロールユニット100に入力される。また、コントロールユニット100には、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段としてのアクセル開度センサ110(図2にのみ示す)のセンサ値の信号が入力される。
As shown in FIG. 2, the
そして、コントロールユニット100は、上記入力信号に基づいて、インジェクタ18、吸気シャッター弁36、排気シャッター弁43、高圧燃料ポンプ54(詳細には、調圧弁)、VGT絞り弁62、高圧EGR弁73、低圧EGR弁83、電動ウォータポンプ91等を制御する。
Based on the input signal, the
ここで、コントロールユニット100によるエンジン1の基本制御について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
Here, basic control of the engine 1 by the
最初のステップS1で、各種センサからのセンサ値を読み込み、次のステップS2で、アクセル開度センサ110によるアクセル開度に基づき、目標トルクを設定する。
In the first step S1, sensor values from various sensors are read, and in the next step S2, a target torque is set based on the accelerator opening by the
次のステップS3では、上記目標トルクと、エンジン回転数センサ101によるエンジン回転数とに基づき、インジェクタ18から噴射すべき燃料量(エンジン1(気筒11a)に供給すべき燃料量)である要求噴射量及び噴射パターンを設定する。この噴射パターンは、主燃焼を生じさせるための主噴射、該主噴射よりも前に噴射され、プリ燃焼を生じさせるための前噴射、その前噴射よりも前に噴射され、プリ燃焼を生じさせ易くするためのパイロット噴射、上記主燃焼に継続して後燃焼を生じさせるための後噴射等を、どのタイミングでどれだけの量を噴射するかを設定したものである。パイロット噴射、前噴射及び後噴射の噴射量が0になる場合があり、その場合、当該噴射はなされないことになる。
In the next step S3, the required injection which is the amount of fuel to be injected from the injector 18 (the amount of fuel to be supplied to the engine 1 (
次のステップS4では、上記要求噴射量と上記エンジン回転数とに基づき、インジェクタ18から噴射される燃料の圧力(燃圧)及びVGT絞り弁62の開度を設定する。
In the next step S4, the pressure (fuel pressure) of the fuel injected from the
次のステップS5では、上記要求噴射量と上記エンジン回転数とに基づき、エンジン1(気筒11a)に吸い込まれる全吸気ガスの酸素濃度の目標値である目標吸気酸素濃度を設定する。
In the next step S5, a target intake oxygen concentration, which is a target value of the oxygen concentration of all intake gas sucked into the engine 1 (
次のステップS6では、上記要求噴射量と、上記エンジン回転数と、吸気温度センサ103による吸気温度と、エンジン水温センサ108によるエンジン水温とに基づき、高圧EGR量と低圧EGR量との比率であるEGR併用率を設定する。このEGR併用率には、高圧EGR量又は低圧EGR量が0になる場合も含まれる。
In the next step S6, the ratio between the high pressure EGR amount and the low pressure EGR amount is based on the required injection amount, the engine speed, the intake air temperature by the intake
上記ステップS6でEGR併用率を設定した結果、エンジン回転数とエンジン負荷(上記要求噴射量と対応している)とで表されるエンジン運転領域において、高圧EGR通路71のみにより排気ガスの還流が行われる領域である「HP−EGR」領域、低圧EGR通路81のみにより排気ガスの還流が行われる領域である「LP−EGR」領域、及び、高圧EGR通路71と低圧EGR通路81との両方により排気ガスの還流が行われる領域である「HP/LP−EGR併用」領域が、概略的に、図4のようになる。「HP/LP−EGR併用」領域では、「LP−EGR」領域に近づくほど、高圧EGR量の割合が減少し、低圧EGR量の割合が増大する。
As a result of setting the EGR combined ratio in step S6, the exhaust gas recirculation is performed only by the high-
次のステップS7では、上記目標吸気酸素濃度と、上記EGR併用率と、排気ガスの酸素濃度である排気酸素濃度とに基づき、低圧EGR量の目標値である目標低圧EGR量を設定する。詳細には、上記目標吸気酸素濃度と上記排気酸素濃度とから、低圧EGR量と高圧EGR量とのトータルEGR量の目標値である目標トータルEGR量を算出して、その目標トータルEGR量と上記EGR併用率とから目標低圧EGR量を設定する。上記排気酸素濃度は、本実施形態では、上記目標吸気酸素濃度と、気筒11a内にて燃料の燃焼で使用される酸素量とに基づいて算出した値である。尚、排気酸素濃度を算出する代わりに、排気通路40に設けた02センサにより排気酸素濃度を検出するようにしてもよい。
In the next step S7, a target low pressure EGR amount that is a target value of the low pressure EGR amount is set based on the target intake oxygen concentration, the EGR combined ratio, and the exhaust oxygen concentration that is the oxygen concentration of the exhaust gas. Specifically, a target total EGR amount that is a target value of the total EGR amount of the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount is calculated from the target intake oxygen concentration and the exhaust oxygen concentration, and the target total EGR amount The target low pressure EGR amount is set from the EGR combined use rate. In the present embodiment, the exhaust oxygen concentration is a value calculated based on the target intake oxygen concentration and the amount of oxygen used for fuel combustion in the
次のステップS8では、新気量と低圧EGR通路81による還流量の実値である実低圧EGR量とに基づき、吸気通路30における高圧EGR通路71の合流直前のガスの酸素濃度(新気の酸素濃度と低圧EGR通路81により実際に還流された排気ガスの酸素濃度との和)を計算する。ここでは、低圧EGR通路81により還流された排気ガスが、吸気通路30における高圧EGR通路71の合流直前に達するまでの時間を考慮して、該合流直前の酸素濃度を算出する。ここで、上記新気量は、エアフローセンサ102により検出され、実低圧EGR量は、エンジン1(気筒11a)に吸入される総吸入ガス量から、エアフローセンサ102により検出された新気量を引く(「HP/LP−EGR併用」領域では、更に、高圧EGR通路71による還流量の実値である実高圧EGR量も引く)ことで算出する。上記総吸入ガス量は、吸入ガス温度センサ104により検出されたガス温度と、吸気圧センサ105により検出されたガス圧とから算出することができ、上記実高圧EGR量は、吸気圧センサ105と排気圧センサ106との検出差圧及び高圧EGR弁73の実開度より算出することができる。
In the next step S8, based on the fresh air amount and the actual low pressure EGR amount, which is the actual value of the recirculation amount in the low
したがって、エアフローセンサ102は、エンジン1に吸入される新気量を検出する新気量検出手段を構成することになる。また、吸気圧センサ105と排気圧センサ106との検出差圧は、高圧EGR通路71における高圧EGR弁73の排気通路40側と吸気通路30側との間の差圧であり、これにより、吸気圧センサ105及び排気圧センサ106は、高圧EGR通路71における高圧EGR弁73の排気通路40側と吸気通路30側との間の差圧を検出する差圧検出手段を構成することになる。
Therefore, the
次のステップS9では、上記目標吸気酸素濃度と、上記排気酸素濃度と、上記合流直前のガスの酸素濃度と、エンジン1(気筒11a)への総吸入ガス量とに基づき、目標高圧EGR量を設定する。すなわち、上記ステップS8で、上記EGR併用率から、目標低圧EGR量に加えて、目標高圧EGR量を設定可能であるが、低圧EGR通路81により還流される排気ガス(低圧EGRガス)が、排気ポート17から吸気通路30における高圧EGR通路71の合流直前に達するまでには時間がかかるため、その時間遅れの分だけ、吸気酸素濃度の増減が遅れることになり、吸気酸素濃度の過不足分を高圧EGRガス(高圧EGRガスの酸素濃度)で補えるように目標高圧EGR量を設定する。すなわち、本実施形態では、上記エンジン1の運転状態に応じて予め設定した目標吸気酸素濃度と、低圧EGRガスが排気ポート17から吸気通路30における高圧EGR通路71の合流部に到達するまでの遅れ時間を考慮して算出される高圧EGR合流前ガス(上記合流部の直上流側の吸気通路を流れるガス)の酸素濃度と、排気酸素濃度と、エンジン1への総吸入ガス量とから算出される値を、目標高圧EGR量に設定している。上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度は、上記新気量と、上記実低圧EGR量と、低圧EGRガスの酸素濃度と、低圧EGRガスが排気ポート17から上記合流部に到達するまでの遅れ時間とから算出する。
In the next step S9, the target high pressure EGR amount is set based on the target intake oxygen concentration, the exhaust oxygen concentration, the oxygen concentration of the gas just before the merging, and the total intake gas amount to the engine 1 (
次のステップS10では、上記の各設定に基づいて、インジェクタ18、吸気シャッター弁36、排気シャッター弁43、高圧燃料ポンプ54(調圧弁)、VGT絞り弁62、高圧EGR弁73、低圧EGR弁83、電動ウォータポンプ91等の各アクチュエータの制御量を設定する。
In the next step S10, based on the above settings, the
次のステップS11では、上記制御量に基づき各アクチュエータを制御し、しかる後にリターンする。 In the next step S11, each actuator is controlled based on the control amount, and then the process returns.
次に、コントロールユニット100による高圧EGR弁73、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の開度制御について説明する。
Next, the opening control of the high
コントロールユニット100は、高圧EGR量が、予め設定された上記目標高圧EGR量(上記ステップS9で設定された目標高圧EGR量)になるように、高圧EGR弁73の開度を制御する。
The
また、コントロールユニット100は、低圧EGR量が、予め設定された目標低圧EGR量(上記ステップS7で設定された目標低圧EGR量)になるように、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の開度を制御する。その際、上記設定された目標低圧EGR量が、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の全開時に還流可能な低圧EGR量以下である場合には、排気シャッター弁43を全開状態に固定して、低圧EGR弁83の制御により低圧EGR量を制御する(目標低圧EGR量が多いほど、低圧EGR弁83の開度を大きくする)。また、目標低圧EGR量が、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の全開時に還流可能な低圧EGR量よりも多い場合には、低圧EGR弁83を全開状態に固定して、排気シャッター弁43の制御により低圧EGR量を制御する(目標低圧EGR量が多いほど、排気シャッター弁43の開度を小さくする)。
Further, the
コントロールユニット100は、低圧EGR通路81のみにより排気ガスを吸気通路30に還流させようとする第1の還流制御時には、低圧EGR弁83又は排気シャッター弁43の開度(排気シャッター弁43が全開状態に固定されているときには、低圧EGR弁83の開度であり、低圧EGR弁83が全開状態に固定されているときには、排気シャッター弁43の開度である)を、上記実低圧EGR量が、上記ステップS7で設定された目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御する。この第1の還流制御時には、高圧EGR弁73は基本的に全閉であるが、上記のように、上記時間遅れによる酸素濃度の追従不良分を高圧EGRガス(高圧EGRガスの酸素濃度)でもって補うように目標高圧EGR量を設定しているので、高圧EGR弁73の開度が、全閉よりも多少開放した状態になる場合がある。尚、高圧EGR弁73を完全に全閉状態にするようにしてもよい。
During the first recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the
また、コントロールユニット100は、低圧EGR通路81及び高圧EGR通路71の両方により排気ガスを吸気通路30に還流させようとする第2の還流制御時には、高圧EGR弁73の開度を、高圧EGR量が、上記ステップS9で設定された目標高圧EGR量になるようにオープンループ制御する一方、低圧EGR弁83又は排気シャッター弁43の開度(排気シャッター弁43が全開状態に固定されているときには、低圧EGR弁83の開度であり、低圧EGR弁83が全開状態に固定されているときには、排気シャッター弁43の開度である)を、上記実低圧EGR量が、上記ステップS7で設定された目標低圧EGR量になるようにフィードバックバック制御する。高圧EGR弁73の開度は、吸気圧センサ105と排気圧センサ106との検出差圧から、上記目標高圧EGR量が得られる開度にされる。
Further, during the second recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the
さらに、コントロールユニット100は、上記第2の還流制御時において、上記ステップS9で説明したように、上記目標高圧EGR量を、上記エンジン1の運転状態(詳細には、上記目標吸気酸素濃度、上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度、上記排気酸素濃度、及び、エンジン1(気筒11a)への総吸入ガス量)に基づいて算出した値に設定する。
Further, at the time of the second recirculation control, the
また、コントロールユニット100は、高圧EGR通路71のみにより排気ガスを吸気通路30に還流させようとする第3の還流制御時には、高圧EGR弁73の開度を、上記実高圧EGR量が上記目標高圧EGR量になるようにフィードバック制御する。この第3の還流制御時には、該第3の還流制御時になった直後を除いて実低圧EGR量が0になるので、目標高圧EGR量は目標トータルEGR量と同じになり、実低圧EGR量の変動による目標高圧EGR量の変動は生じない。
Further, during the third recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the
そして、コントロールユニット100は、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインよりも小さくするように構成されている。本実施形態では、上記第1及び第2の還流制御時の上記フィードバック制御は、少なくともPI制御を含むものであり、コントロールユニット100は、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインよりも小さくするように構成されている。
The
本実施形態では、コントロールユニット100が、高圧EGR弁73、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の開度を制御する弁制御装置に相当する。
In the present embodiment, the
ここで、上記コントロールユニット100による高圧EGR弁73、低圧EGR弁83及び排気シャッター弁43の開度制御について、図5のフローチャートに基づいて説明する。
Here, the opening control of the high
最初のステップS21では、上記第2の還流制御時であるか否かを判定し、このステップS21の判定がYESであるときには、ステップS22に進む。 In the first step S21, it is determined whether or not the second recirculation control is being performed. If the determination in step S21 is YES, the process proceeds to step S22.
上記ステップS22では、高圧EGR弁73の開度を、高圧EGR量が、上記ステップS9で設定された目標高圧EGR量になるようにオープンループ制御する。また、低圧EGR弁83又は排気シャッター弁43の開度を、上記実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバックバック制御(PI制御)するとともに、PI制御の積分ゲインを、第1の還流制御時におけるPI制御の積分ゲインよりも小さくする。上記ステップS22の後、リターンする。
In step S22, the opening degree of the high
一方、上記ステップS21の判定がNOであるときには、ステップS23に進んで、上記第1の還流制御時であるか否かを判定し、このステップS23の判定がYESであるときには、ステップS24に進む。 On the other hand, when the determination in step S21 is NO, the process proceeds to step S23, where it is determined whether or not the first reflux control is being performed. When the determination in step S23 is YES, the process proceeds to step S24. .
上記ステップS24では、高圧EGR弁73を、上記のように基本的に全閉に制御し、低圧EGR弁83又は排気シャッター弁43の開度を、上記実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバックバック制御(PI制御)するとともに、PI制御の積分ゲインを、第2の還流制御時におけるPI制御の積分ゲインよりも大きくする。上記ステップS24の後、リターンする。
In step S24, the high
上記ステップS23の判定がNOであるときには、ステップS25に進んで、上記第3の還流制御時であるか否かを判定し、このステップS25の判定がYESであるときには、ステップS26に進む。 When the determination in step S23 is NO, the process proceeds to step S25, where it is determined whether or not the third recirculation control is being performed. When the determination in step S25 is YES, the process proceeds to step S26.
上記ステップS26では、低圧EGR弁83を全閉にし、排気シャッター弁43を全開にし、高圧EGR弁73の開度を、上記実高圧EGR量が上記目標高圧EGR量になるようにフィードバックバック制御する。上記ステップS26の後、リターンする。
In step S26, the low
上記ステップS25の判定がNOであるときには、ステップS27に進んで、高圧EGR弁73及び低圧EGR弁83を全閉にするとともに、排気シャッター弁43を全開にし、しかる後にリターンする。
When the determination in step S25 is NO, the process proceeds to step S27, in which the high
したがって、本実施形態では、第2の還流制御時のフィードバック制御(低圧EGR量のフィードバック制御)における制御ゲインを、第1の還流制御時のフィードバック制御(低圧EGR量のフィードバック制御)における制御ゲインよりも小さくしたので、第2の還流制御時において、低圧EGR量のフィードバック制御による実低圧EGR量の変動量が小さくなる。これにより、実低圧EGR量の変動に伴う上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度の変動量が小さくなって、目標高圧EGR量(上記目標吸気酸素濃度、上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度、上記排気酸素濃度、及び、エンジン1(気筒11a)への総吸入ガス量から算出される値)の変動量も小さくなる。この結果、第2の還流制御時に、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じ難くなる。ここで、第2の還流制御時のフィードバック制御における制御ゲインを小さくしたことにより、実低圧EGR量が目標低圧EGR量に一致し難くなるが、目標高圧EGR量を、上記目標吸気酸素濃度、上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度、上記排気酸素濃度、及び、上記総吸入ガス量から設定することで、上記高圧EGR合流前ガスの酸素濃度と実際の高圧EGR合流前ガスの酸素濃度との差分を高圧EGRガス(高圧EGRガスの酸素濃度)でもって補償して、エンジン1(気筒)に吸入されるガスの吸気酸素濃度の実値を目標吸気酸素濃度に早期に収束させることができるので、問題は生じない。
Therefore, in the present embodiment, the control gain in the feedback control (low pressure EGR amount feedback control) at the time of the second reflux control is set to be greater than the control gain in the feedback control (low pressure EGR amount feedback control) at the time of the first reflux control. Therefore, the amount of change in the actual low pressure EGR amount by the feedback control of the low pressure EGR amount becomes small during the second recirculation control. Thereby, the fluctuation amount of the oxygen concentration of the pre-high pressure EGR gas that accompanies the fluctuation of the actual low pressure EGR amount is reduced, and the target high pressure EGR amount (the target intake oxygen concentration, the oxygen concentration of the high pressure EGR pre-merging gas, The fluctuation amount of the exhaust oxygen concentration and the value calculated from the total intake gas amount to the engine 1 (
また、本実施形態では、上記第1及び第2の還流制御時の上記フィードバック制御が、少なくともPI制御を含むものとし、上記第2の還流制御時の上記PI制御の積分ゲインを、上記第1の還流制御時の上記PI制御の積分ゲインよりも小さくしたので、第2の還流制御時において、目標低圧EGR量の瞬間的な変化に対する応答性を維持しつつ、低圧EGR量及び高圧EGR量の両制御において、ハンチングが生じるのを防止することができる。 In the present embodiment, the feedback control at the time of the first and second reflux control includes at least PI control, and the integral gain of the PI control at the time of the second reflux control is set to the first gain. Since it is smaller than the integral gain of the PI control during the reflux control, both the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount are maintained while maintaining the responsiveness to the instantaneous change of the target low pressure EGR amount during the second reflux control. In the control, hunting can be prevented from occurring.
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、第1及び第2の還流制御時のフィードバック制御を、少なくともPI制御を含むものとしたが、これに限らず、どのようなフィードバック制御であってもよく、そのフィードバック制御における制御ゲインについて、第2の還流制御時の方を、第1の還流制御時よりも小さくすればよい。 For example, in the above embodiment, the feedback control during the first and second reflux control includes at least the PI control. However, the feedback control is not limited to this, and any feedback control may be used. As for the control gain at, the second reflux control time may be made smaller than the first reflux control time.
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely examples, and the scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明は、低圧EGR弁及び排気シャッター弁の開度を、低圧EGR通路によるエンジンの排気ガスの還流量である低圧EGR量が、予め設定した目標値である目標低圧EGR量になるように制御し、かつ、高圧EGR弁の開度を、高圧EGR通路による上記排気ガスの還流量である高圧EGR量が、予め設定した目標値である目標高圧EGR量になるように制御する弁制御装置を備えた、エンジンの排気還流制御装置に有用である。 The present invention controls the opening of the low pressure EGR valve and the exhaust shutter valve so that the low pressure EGR amount, which is the recirculation amount of the engine exhaust gas through the low pressure EGR passage, becomes the target low pressure EGR amount, which is a preset target value. And a valve control device for controlling the opening of the high pressure EGR valve so that the high pressure EGR amount that is the recirculation amount of the exhaust gas through the high pressure EGR passage becomes the target high pressure EGR amount that is a preset target value. This is useful for an engine exhaust gas recirculation control device.
1 エンジン
30 吸気通路
40 排気通路
43 排気シャッター弁
61 排気ターボ過給機
61a コンプレッサ
61b タービン
71 高圧EGR通路
73 高圧EGR弁
81 低圧EGR通路
83 低圧EGR弁
100 コントロールユニット(弁制御装置)
101 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
102 エアフローセンサ(新気量検出手段)
104 吸入ガス温度センサ
105 吸気圧センサ(差圧検出手段)
106 排気圧センサ(差圧検出手段)
110 アクセル開度センサ(アクセル開度検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
101 engine speed sensor (engine speed detection means)
102 Air flow sensor (new air volume detection means)
104 Intake
106 Exhaust pressure sensor (differential pressure detection means)
110 accelerator opening sensor (accelerator opening detecting means)
Claims (4)
上記弁制御装置は、
上記低圧EGR通路のみにより上記排気ガスを上記吸気通路に還流させようとする第1の還流制御時には、上記低圧EGR弁又は上記排気シャッター弁の開度を、上記低圧EGR量の実値である実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御し、かつ、
上記低圧EGR通路及び上記高圧EGR通路の両方により上記排気ガスを上記吸気通路に還流させようとする第2の還流制御時には、上記高圧EGR弁の開度を、上記高圧EGR量が上記目標高圧EGR量になるようにオープンループ制御する一方、上記低圧EGR弁又は上記排気シャッター弁の開度を、上記実低圧EGR量が上記目標低圧EGR量になるようにフィードバック制御し、かつ、
上記第2の還流制御時において、上記目標高圧EGR量を、上記エンジンの運転状態に応じて予め設定した、上記エンジンに吸入されるガスの吸気酸素濃度の目標値である目標吸気酸素濃度と、上記低圧EGR通路により上記排気通路に還流される低圧EGRガスが上記エンジンの排気ポートから上記吸気通路における上記高圧EGR通路の合流部に達するまでの時間遅れを考慮して算出される、該合流部の直上流側の吸気通路を流れる高圧EGR合流前ガスの酸素濃度と、上記排気ガスの酸素濃度と、上記エンジンに吸入される総吸入ガス量とから算出した値に設定するとともに、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御における制御ゲインよりも小さくする
ように構成されていることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。 An exhaust turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of an engine and a compressor disposed in an intake passage; the exhaust passage downstream of the turbine; and the intake passage upstream of the compressor. A low-pressure EGR passage to be connected; a low-pressure EGR valve disposed in the low-pressure EGR passage and changing a cross-sectional area of the low-pressure EGR passage; and a downstream portion of a connection portion of the low-pressure EGR passage in the exhaust passage. An exhaust shutter valve that changes the cross-sectional area of the exhaust passage, a high-pressure EGR passage that connects the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the compressor, and the high-pressure EGR passage The opening degree of the high pressure EGR valve that changes the cross-sectional area of the high pressure EGR passage, the low pressure EGR valve, and the exhaust shutter valve is set to be low. The low pressure EGR amount, which is the recirculation amount of the exhaust gas of the engine through the EGR passage, is controlled so as to become the target low pressure EGR amount, which is a preset target value, and the opening degree of the high pressure EGR valve is controlled. An engine exhaust gas recirculation control device, comprising: a valve control device that controls a high pressure EGR amount that is a recirculation amount of the exhaust gas through a passage to be a target high pressure EGR amount that is a preset target value,
The valve control device
At the time of the first recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the intake passage only by the low pressure EGR passage, the opening of the low pressure EGR valve or the exhaust shutter valve is an actual value of the low pressure EGR amount. Feedback control so that the low pressure EGR amount becomes the target low pressure EGR amount, and
At the time of the second recirculation control in which the exhaust gas is recirculated to the intake passage by both the low pressure EGR passage and the high pressure EGR passage, the opening degree of the high pressure EGR valve is determined based on the amount of the high pressure EGR. While performing open loop control to an amount, feedback control the opening of the low pressure EGR valve or the exhaust shutter valve so that the actual low pressure EGR amount becomes the target low pressure EGR amount, and
In the second recirculation control, the target high pressure EGR amount is set in advance according to the operating state of the engine, and a target intake oxygen concentration that is a target value of the intake oxygen concentration of the gas sucked into the engine; The merging portion calculated in consideration of a time delay until the low pressure EGR gas recirculated to the exhaust passage by the low pressure EGR passage reaches the merging portion of the high pressure EGR passage in the intake passage from the exhaust port of the engine. And is set to a value calculated from the oxygen concentration of the pre-high pressure EGR gas flowing through the intake passage immediately upstream of the exhaust gas, the oxygen concentration of the exhaust gas, and the total intake gas amount sucked into the engine. The control gain in the feedback control at the time of the reflux control is made smaller than the control gain in the feedback control at the time of the first reflux control. Exhaust gas recirculation control apparatus for an engine, characterized by being configured to.
上記第1及び第2の還流制御時の上記フィードバック制御は、少なくともPI制御を含むものであり、
上記弁制御装置は、上記第2の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインを、上記第1の還流制御時の上記フィードバック制御におけるPI制御の積分ゲインよりも小さくするように構成されていることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。 The exhaust gas recirculation control device for an engine according to claim 1,
The feedback control at the time of the first and second reflux control includes at least PI control,
The valve control device is configured to make an integral gain of PI control in the feedback control at the time of the second reflux control smaller than an integral gain of PI control at the feedback control at the time of the first reflux control. An exhaust gas recirculation control device for an engine.
上記エンジンに吸入される新気量を検出する新気量検出手段と、
上記高圧EGR通路における上記高圧EGR弁の上記排気通路側と上記吸気通路側との間の差圧を検出する差圧検出手段とを更に備え、
上記弁制御装置は、上記第2の還流制御時において、上記差圧検出手段により検出された上記差圧に基づいて、上記高圧EGR量の実値である実高圧EGR量を算出して、上記実低圧EGR量を、上記総吸入ガス量から、上記新気量検出手段により検出された新気量と、上記実高圧EGR量とを引くことで算出するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。 The engine exhaust gas recirculation control device according to claim 1 or 2,
A fresh air amount detecting means for detecting a fresh air amount sucked into the engine;
A differential pressure detecting means for detecting a differential pressure between the exhaust passage side and the intake passage side of the high pressure EGR valve in the high pressure EGR passage;
The valve control device calculates an actual high-pressure EGR amount that is an actual value of the high-pressure EGR amount based on the differential pressure detected by the differential pressure detection means during the second recirculation control. The actual low pressure EGR amount is calculated by subtracting the new air amount detected by the new air amount detecting means and the actual high pressure EGR amount from the total intake gas amount. An exhaust gas recirculation control device for an engine.
上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段とを更に備え、
上記弁制御装置は、エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数と、上記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度とに基づいて目標トルクを算出し、上記エンジン回転数と該目標トルクとに基づいて、上記エンジンに供給すべき燃料量を算出し、上記エンジン回転数と上記燃料量とに基づいて、上記目標吸気酸素濃度を設定して、該目標吸気酸素濃度に基づいて、上記低圧EGR量と上記高圧EGR量とのトータルEGR量の目標値である目標トータルEGR量を設定し、上記エンジン回転数と上記燃料量とに基づいて、上記高圧EGR量と上記低圧EGR量との比率を求め、上記目標トータルEGR量と上記比率とから、上記目標低圧EGR量を算出するように構成されていることを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。 The engine exhaust gas recirculation control device according to any one of claims 1 to 3,
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
An accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening;
The valve control device calculates a target torque based on the engine speed detected by the engine speed detecting means and the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means, and calculates the engine speed and the target The amount of fuel to be supplied to the engine is calculated based on the torque, the target intake oxygen concentration is set based on the engine speed and the fuel amount, and based on the target intake oxygen concentration, A target total EGR amount that is a target value of the total EGR amount between the low pressure EGR amount and the high pressure EGR amount is set, and based on the engine speed and the fuel amount, the high pressure EGR amount, the low pressure EGR amount, And the target low-pressure EGR amount is calculated from the target total EGR amount and the ratio. The control device.
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