JP2017031860A - Egr control system of internal combustion engine, internal combustion engine, and egr control method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGR通路にEGRバルブを有して構成されるEGRシステムを備えた内燃機関で、エンジンの運転状態に対応したNOx目標値を使用してEGRバルブの開度を制御する内燃機関のEGR制御システム、内燃機関、及び内燃機関のEGR制御方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage and controlling the opening degree of the EGR valve using a NOx target value corresponding to the operating state of the engine. The present invention relates to an EGR control system, an internal combustion engine, and an EGR control method for an internal combustion engine.
一般的に、車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関には、排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)の濃度を一定濃度以下に制御するために、EGRシステムが備えられる。このEGRシステムは、図1に示すように、内燃機関10の排気通路13と吸気通路12を接続するEGR通路14と、このEGR通路14に設けられるEGRクーラー15、EGRバルブ16等により構成されるシステム1である。このEGRシステム1により、排気通路13を通過する排気ガスGの一部(EGRガス)Geを、EGR通路14を経由して吸気通路12に還流させて、新気Aと共に気筒11c内に供給することで、気筒11c内での燃焼温度を低下させ、排気ガスGに含まれるNOxの濃度を制御している。一般的に、気筒11c内での燃焼温度が低下するにつれて、排気ガスGに含まれるNOxの濃度が低減することが知られている。
In general, an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle is provided with an EGR system in order to control the concentration of NOx (nitrogen oxide) contained in exhaust gas to a certain concentration or less. As shown in FIG. 1, the EGR system includes an
また、これに関連して、内燃機関の負荷にかかわらず低圧EGRの流量を一定となるようにフィードフォワード制御するとともに、排気中の酸素濃度が一定となるように、高圧EGRの流量をその目標値にフィードバック制御する内燃機関の排気還流制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In this connection, the feed-forward control is performed so that the flow rate of the low pressure EGR is constant regardless of the load of the internal combustion engine, and the flow rate of the high pressure EGR is set to the target so that the oxygen concentration in the exhaust gas is constant. An exhaust gas recirculation control device for an internal combustion engine that performs feedback control to a value has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一方、発明者らは、図4に示すようなEGR制御システム40Xで、エンジン回転数及び燃料噴射量等のエンジン運転状態に基づいて算出される第1NOx濃度目標値Nt1に、実際の排気ガスG中のNOx濃度がなるように、気筒内酸素濃度に基づいて、EGRバルブ16の開度を制御することを考えてきた。
On the other hand, the inventors use the
すなわち、EGRバルブ16の開度を制御する目標開度の制御量Cは、気筒内酸素濃度目標値Dtを基に第4制御部41のフィードフォワード制御44で算出される基本制御量(プリ制御量)Caに、気筒内酸素濃度目標値Dtと、各種センサからの入力を基に算出される気筒内酸素濃度の計算値Dcとの差(誤差)ΔD(=Dt−Dc)を基に第5制御部45のフィードバック制御(PID制御)45で算出される補正制御量Cbを加算してバルブ制御量Cが算出される(C=Ca+Cb)。
That is, the control amount C of the target opening degree that controls the opening degree of the
より詳細に説明すると、吸気流量センサ21、吸気圧力センサ22、吸気温度センサ23、排気ラムダセンサ24などの吸気系センサ群Sg1からの検出値を基に、第1制御部41で、NOx濃度算出値Ncが算出される。それと共に、NOx濃度検出値Ndを基本としてNOx濃度算出値Ncによる算出値を補正する値を用いて、制御用の算出値を補正するとの考えに基づいて、NOx補正部46で、NOx濃度センサ20の検出値であるNOx濃度検出値Ndが入力され、このNOx濃度検出値NdとNOx濃度算出値NcとからNOx補正係数(補正比率)Ncf=Nd/Ncが算出される。
More specifically, the
一方、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいてマップデータを参照する等して、第1NOx濃度目標値Nt1が算出され、この第1NOx濃度目標値Nt1に対して、第2制御部42Xで、スモークリミットを考慮して第2NOx濃度目標値Nt2が算出され、更に、内燃機関の運転状態が定常状態であるときに、NOx補正係数Ncfを乗じて、第3NOx濃度目標値Nt3(=Nt2×Ncf=Nt2×Nd/Nc)が算出される。また、内燃機関の運転状態が過渡状態であるときには、NOx補正係数NCfによる補正を行わず、補正比率を1として、第3NOx濃度目標値Nt3が算出される(Nt3=Nt2×1=Nt2)。
On the other hand, the first NOx concentration target value Nt1 is calculated by referring to the map data on the basis of the engine speed and the fuel injection amount, and the
この第3NOx濃度目標値Nt3に対して、第3制御部43で、気筒内酸素濃度目標値Dtが算出され、第4制御部44でフィードフォワード制御(プリ制御)の目標値である基本制御量(プリ制御量)Caが算出される。それと共に、第5制御部45で、気筒内酸素濃度目標値Dtと第1制御部41で算出された気筒内酸素濃度算出値Dcとを入力して、フィードバック制御(PID制御)の目標値である補正制御量Cbが算出される。加算部47で、この基本制御量Caと補正制御量Cbとが加算されてバルブ制御量Cが算出される。このバルブ制御量CでEGRバルブ16の開度が調整制御される。
With respect to the third NOx concentration target value Nt3, the
そして、このEGR制御においては、エンジン回転数及び燃料噴射量に基づいてマップデータを参照する等して、排気ガス中のNOx濃度の目標値である第1NOx濃度目標値Nt1が算出されているが、この第1NOx濃度目標値Nt1はエンジンの定常状態におけるNOx濃度目標値Ntで設定されており、エンジンの運転状態が過渡状態のときには、このNOx濃度目標値NtでEGRを行うと、ターボ式過給機の過給遅れ(ターボ遅れ)等により、シリンダ内に送り込まれる新気量及び酸素量が不足し、燃焼状態が悪化してスモークが発生することが予想される。 In the EGR control, the first NOx concentration target value Nt1 that is the target value of the NOx concentration in the exhaust gas is calculated by referring to the map data based on the engine speed and the fuel injection amount. The first NOx concentration target value Nt1 is set as the NOx concentration target value Nt in the steady state of the engine. When the engine operating state is in a transient state, if the EGR is performed with the NOx concentration target value Nt, the turbo excess It is expected that the amount of fresh air and oxygen sent into the cylinder will be insufficient due to the supercharging delay (turbo delay) of the charger, and the combustion state will deteriorate and smoke will be generated.
これに対して、先行技術においては、エンジンの運転状態が過渡状態のときでは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値(第1NOx濃度目標値Nt1)を増加させることで、気筒内酸素濃度目標値Dtを大きくして、過度なスモークの発生を回避している。言い換えれば、過給遅れに伴う排気ラムダ(排気ガスの空気過剰率)の減少を考慮して、排気ラムダのスモーク発生回避のための下限の閾値を予め設けておき、排気ラムダがこの下限の閾値より低くならないようにNOx濃度目標値を大きくして、EGR制御に使用する第1NOx濃度目標値Nt1をより大きい値にしている。 On the other hand, in the prior art, when the engine operating state is in a transient state, the NOx concentration target value (first NOx concentration target value Nt1) set based on the engine operating state is increased to increase the cylinder The internal oxygen concentration target value Dt is increased to avoid excessive smoke. In other words, in consideration of a decrease in exhaust lambda (exhaust air excess ratio) due to a delay in supercharging, a lower limit threshold for avoiding smoke generation of the exhaust lambda is set in advance, and the exhaust lambda is set to this lower threshold. The NOx concentration target value is increased so as not to become lower, and the first NOx concentration target value Nt1 used for EGR control is set to a larger value.
しかしながら、この先行技術における過給遅れ対策では、第1NOx濃度目標値Nt1を大きくする変更をしているので、NOx排出量が過渡状態の一時的にではあるが増加することになり、排気ガスが悪化することになり、好ましくないという問題がある。 However, in the supercharging delay countermeasure in this prior art, since the first NOx concentration target value Nt1 is changed, the NOx emission amount temporarily increases in a transient state, and the exhaust gas is reduced. There is a problem that it becomes worse and is not preferable.
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、EGR通路にEGRバルブを有して構成されるEGRシステムを備えた内燃機関で、内燃機関の運転状態に応じたNOx濃度目標値を使用してEGRバルブの開度を制御する場合に、エンジンの運転状態が過渡状態でスモーク発生の抑制のためにNOx濃度目標値を大きくすることなく、NOx排出量の増加を回避してEGRをすることができる内燃機関のEGR制御システム、内燃機関及び内燃機関のEGR制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is an internal combustion engine including an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage, and NOx corresponding to the operating state of the internal combustion engine. When using the target concentration value to control the opening of the EGR valve, avoiding an increase in NOx emissions without increasing the NOx concentration target value to suppress the occurrence of smoke when the engine is in a transient state An EGR control system for an internal combustion engine capable of performing EGR, an internal combustion engine, and an EGR control method for the internal combustion engine are provided.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のEGR制御システムは、EGR通路にEGRバルブを有して構成されるEGRシステムを備えた内燃機関で、EGRのNOx濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて前記EGRバルブの開度を制御する制御装置を備えた内燃機関のEGR制御システムにおいて、前記制御装置が、EGR制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うように構成される。なお、この燃料噴射圧力の低下は、コモンレールシステムを使用している場合には、コモンレールの圧力を低下することで燃料噴射圧力を低下させる。 In order to achieve the above object, an EGR control system for an internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage, and is a cylinder corresponding to an EGR NOx concentration target value. In an EGR control system for an internal combustion engine provided with a control device for controlling the opening degree of the EGR valve based on an internal oxygen concentration target value, when the control device is in EGR control and the operating state of the engine is in an acceleration state In addition, at least one of delaying the fuel injection timing of the in-cylinder fuel injection or decreasing the fuel injection pressure is performed without increasing the NOx concentration target value set based on the operating state of the engine. Note that this reduction in fuel injection pressure reduces the fuel injection pressure by reducing the common rail pressure when a common rail system is used.
また、燃料噴射時期の遅延量および燃焼噴射圧力の圧力低下量は、エンジンの過渡状態を示す指標、例えば、アクセル開度の変化量や燃料噴射量の変化量等に対して、予め実験的に求めてマップデータ等で記憶しておき、EGR制御時に過渡状態が発生したときにこのマップデータを参照して算出する。なお、燃料噴射時期の遅延および燃焼噴射圧力の圧力低下は一方のみでもよいが、組み合せでもよく、組み合せの場合の遅延量と圧力低下量の最適な割合は実験的に設定してマップデータ化することができる。 Further, the delay amount of the fuel injection timing and the pressure decrease amount of the combustion injection pressure are experimentally determined in advance with respect to an index indicating an engine transient state, for example, a change amount of the accelerator opening or a change amount of the fuel injection amount. It is obtained and stored as map data or the like, and is calculated by referring to this map data when a transient state occurs during EGR control. Note that the delay in fuel injection timing and the pressure drop in combustion injection pressure may be only one, but they may be combined, and the optimum ratio of the delay amount and the pressure drop amount in the combination is set experimentally and converted into map data. be able to.
この構成によれば、エンジンの運転状態が過渡状態のときでも、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を増加することなく、燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下で、スモークの発生を回避するので、NOxの排出量の増加を防止でき、排気ガス性能の悪化を抑制することができる。また、過渡状態におけるEGR制御においても、定常時用で設定されるNOx濃度目標値を過渡時用のNOx濃度目標値に変更しないで済むので、定常状態のEGR制御と同じ制御で行うことができる。 According to this configuration, even when the engine operating state is in a transient state, the fuel injection timing is delayed or the fuel injection pressure is reduced without increasing the NOx concentration target value set based on the engine operating state. Since the generation of smoke is avoided, an increase in NOx emission can be prevented, and deterioration of exhaust gas performance can be suppressed. Also, in the EGR control in the transient state, it is not necessary to change the NOx concentration target value set for the steady state to the NOx concentration target value for the transient state, so that the same control as the steady state EGR control can be performed. .
そして、上記の目的を達成するための内燃機関は、上記の内燃機関のEGR制御システムを備えて構成され、上記の内燃機関のEGRシステムと同様の作用効果を奏することができる。 And the internal combustion engine for achieving said objective is comprised including the EGR control system of said internal combustion engine, and can show | play the effect similar to the EGR system of said internal combustion engine.
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関のEGR制御方法は、EGR通路にEGRバルブを有して構成されるEGRシステムを備えた内燃機関で、EGRのNOx濃度目標値に対応する気筒内酸素濃度目標値に基づいて、前記EGRバルブの開度を制御する内燃機関のEGR制御方法において、EGR制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うことを特徴とする方法である。この方法によれば、上記の内燃機関のEGR制御システムと同様の作用効果を奏することができる。 Further, an EGR control method for an internal combustion engine of the present invention for achieving the above object is an internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage, and corresponds to an NOx concentration target value of EGR. In the EGR control method for an internal combustion engine that controls the opening degree of the EGR valve based on the target value of the in-cylinder oxygen concentration, when the operating state of the engine is in the acceleration state during the EGR control, it is based on the operating state of the engine. In this method, at least one of delaying the fuel injection timing of in-cylinder fuel injection or lowering the fuel injection pressure is performed without increasing the NOx concentration target value set in the above. According to this method, the same operational effects as the EGR control system for the internal combustion engine can be obtained.
本発明の内燃機関のEGR制御システム、内燃機関、及び内燃機関のEGR制御方法によれば、EGR通路にEGRバルブを有して構成されるEGRシステムを備えた内燃機関で、内燃機関の運転状態に応じたNOx濃度目標値を使用してEGRバルブの開度を制御する内燃機関のEGR制御システムにおいて、エンジンの運転状態が過渡状態でスモーク発生の抑制のために、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を大きくすることなく、NOx排出量の増加を回避してEGRをすることができる。 According to an EGR control system for an internal combustion engine, an internal combustion engine, and an EGR control method for an internal combustion engine according to the present invention, an internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage, In the EGR control system for an internal combustion engine that controls the opening degree of the EGR valve using the NOx concentration target value according to the engine state, the engine operating state is in a transient state, so that smoke generation is suppressed based on the engine operating state. Without increasing the set NOx concentration target value, EGR can be performed while avoiding an increase in the NOx emission amount.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関のEGR制御システム、内燃機関、及び内燃機関のEGR制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、本発明に係る実施の形態の内燃機関のEGR制御システム40を備えて構成され、後述する内燃機関のEGR制御システム40が奏する作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
Hereinafter, an EGR control system for an internal combustion engine, an internal combustion engine, and an EGR control method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine of the embodiment according to the present invention is configured to include the
図1に示すように、本発明に係る実施の形態の内燃機関(以下エンジン)10は、EGRシステム1を備えて構成され、エンジン本体11と吸気通路12と排気通路13とEGR通路14を備えている。このEGR通路14は、排気通路13と吸気通路12とを接続して設けられ、上流側より順に、エンジン冷却水を冷却媒体とするEGRクーラー15、EGRバルブ16が設けられている。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 10 according to an embodiment of the present invention includes an
そして、大気から導入される新気Aが、必要に応じて、EGR通路14から吸気マニホールド11aに流入するEGRガスGeを伴って、気筒(シリンダ)11c内の燃焼室に送られ、燃焼室にて燃料噴射装置(図示しない)より噴射された燃料と混合圧縮されて、燃料が燃焼することで、エンジン10に動力を発生させる。そして、エンジン10で燃焼により発生した排気ガスGが、排気マニホールド11bから排気通路13に流出するが、その一部はEGR通路14にEGRガスGeとして流れ、残りの排気ガスGa(=G−Ge)は、排気浄化処理装置(図示しない)により浄化処理された後、マフラー(図示しない)を経由して大気へ放出される。
Then, fresh air A introduced from the atmosphere is sent to the combustion chamber in the cylinder (cylinder) 11c together with the EGR gas Ge flowing into the
また、吸気通路12には、吸気系センサ群Sg1を構成する、吸気流量を検出する吸気流量センサ(MAFセンサ)21、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ22及び吸気温度を検出する吸気温度センサ23が設けられるとともに、排気通路13には、排気系センサ群Sg2を構成する、排気ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサ20と、排気の空気過剰率を検出する排気ラムダセンサ(排気空気過剰率センサ)24が設けられる。これらのセンサ20〜24の信号は、予め設定された制御時間毎に、後述する制御装置30に送信される。
Further, in the intake passage 12, an intake flow sensor (MAF sensor) 21 that detects the intake flow rate, an
また、本発明の内燃機関のEGRシステム1を制御する制御装置30が備えられる。この制御装置30は、上記のセンサ20〜24より送信された信号に基づいて、予め設定された制御時間毎に、センサ20〜24の検出値を算出するとともに、必要な検出値のデータを記憶する。この制御装置30は、通常は、エンジン10の運転状態全般を制御するエンジンコントロールユニット(ECU)に組み込まれるが、独立して設けてもよい。
Moreover, the
ここで、EGRバルブ16の開度を制御する目標開度の制御量Cは、気筒内酸素濃度目標値Dtを基に第4制御部44のフィードフォワード制御で算出される基本制御量(プリ制御量)Caに、気筒内酸素濃度目標値Dtと、各種センサからの入力を基に算出される気筒内酸素濃度の計算値Dcとの差(誤差)ΔD(=Dt−Dc)を基に第5制御部45のフィードバック制御(PID制御)で算出される補正制御量Cbを加算してバルブ制御量Cが算出される(C=Ca+Cb)。
Here, the control amount C of the target opening that controls the opening of the
つまり、EGR通路14にEGRバルブ16を有して構成されるEGRシステム1を備えたエンジン10で、EGRのNOx濃度目標値Nt1に対応する気筒内酸素濃度目標値Dtに基づいて、EGRバルブ16の開度を制御する制御装置30を備えた内燃機関のEGR制御システム40である。
That is, in the
より詳細に説明すると、第1制御部41では、吸気流量センサ21、吸気圧力センサ22、吸気温度センサ23、排気ラムダセンサ24などの吸気系センサ群Sg1からの検出値を基に、NOx濃度算出値Ncを算出する。
More specifically, the
このシリンダ内酸素濃度算出値Dcの算出に際しては内部EGRガスを考慮することが好ましい。つまり、気筒内で発生するNOx量に関係するのは、気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度算出値Dcであるので、気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度算出値Dcを、吸気量と酸素濃度、外部EGRガスの排気ガス量と酸素濃度内部とだけで算出せずに、内部EGRガスの排気ガス量と酸素濃度と考慮に入れて、気筒内酸素濃度算出値Dcを算出することが好ましい。 In calculating the cylinder oxygen concentration calculation value Dc, it is preferable to consider the internal EGR gas. That is, since the NOx amount generated in the cylinder is related to the in-cylinder oxygen concentration calculation value Dc with respect to the total exhaust gas amount in the cylinder, the in-cylinder oxygen concentration calculation value Dc with respect to the total exhaust gas amount in the cylinder is The in-cylinder oxygen concentration calculation value Dc is calculated by taking into account the exhaust gas amount and the oxygen concentration of the internal EGR gas, without calculating only the intake air amount and the oxygen concentration, the exhaust gas amount of the external EGR gas and the inside of the oxygen concentration. It is preferable to calculate.
そして、この気筒内酸素濃度算出値Dcと燃焼室温度の推定値などから気筒内で発生するNOx量及び気筒内から排出される排気ガスのNOx濃度を算出し、NOx濃度算出値Ncとする。 Then, the NOx amount generated in the cylinder and the NOx concentration of the exhaust gas exhausted from the cylinder are calculated from the calculated oxygen concentration value Dc in the cylinder and the estimated value of the combustion chamber temperature, and set as the NOx concentration calculated value Nc.
それと共に、NOx濃度センサ20で検出されるNOx濃度検出値Ndを基本としてNOx濃度算出値Ncによる算出値を補正値を用いて、制御用の算出値を補正するとの考えに基づいて、NOx補正部46で、NOx濃度センサ20の検出値であるNOx濃度検出値Ndが入力され、このNOx濃度検出値NdとNOx濃度算出値NcとからNOx補正係数(補正比率)Ncf=Nd/Ncを算出する。
At the same time, based on the idea that the calculated value for control is corrected using the calculated value based on the calculated NOx concentration value Nc based on the detected NOx concentration value Nd detected by the
一方、排気ラムダセンサ24の検出値と、エンジン回転数Ne及び燃料噴射量qに基づいてマップデータを参照する等して、第1NOx目標値Nt1が算出され、この第1NOx目標値Nt1が入力される第2制御部42では、エンジン10の運転状態が定常状態では、排気ラムダセンサ24の検出値を入力して、この第1NOx目標値Nt1ではスモークが発生することが、予め設定してある計算式やマップデータ等から予測される場合には、スモークが発生しないようなNOx濃度を第2NOx目標値Nt2とする。所謂スモークリミットを行う。なお、スモークが発生する可能性が無い場合は、そのまま、第1NOx目標値Nt1を第2NOx目標値Nt2とする。これにより第2NOx目標値Nt2を算出する。
On the other hand, the first NOx target value Nt1 is calculated by referring to the map data based on the detected value of the
更に、内燃機関の運転状態が定常状態であるときには、NOx補正係数Ncfを乗じて、第3NOx目標値Nt3(=Nt2×Ncf=Nt2×Nd/Nc)を算出する。 Further, when the operating state of the internal combustion engine is in a steady state, the NOx correction coefficient Ncf is multiplied to calculate a third NOx target value Nt3 (= Nt2 × Ncf = Nt2 × Nd / Nc).
そして、本発明においては、エンジン10の運転状態が加速状態にあるときは、スモークの発生を抑制するためのEGR制御で、エンジン10の運転状態(エンジン回転数Neや燃料噴射量q(若しくは負荷Q))に基づいて設定された第1NOx濃度目標値Nt1を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期tfの遅延又は燃料噴射圧力Pcrの低下の少なくとも一方を行うように構成される。なお、この燃料噴射圧力Pcrの低下は、コモンレールシステムを使用している場合には、コモンレールの圧力を低下することで燃料噴射圧力Pcrを低下させる。
In the present invention, when the operating state of the
また、過渡状態であるときには、第2NOx濃度目標値Nt2を第1NOx濃度目標値Nt1のままとし、NOx補正係数NCfによる補正を行わず、補正比率を1として、第3NOx目標値Nt3を算出する(Nt3=Nt2×1=Nt2=Nt1)。 Further, in the transient state, the second NOx concentration target value Nt2 is left as the first NOx concentration target value Nt1, the correction by the NOx correction coefficient NCf is not performed, the correction ratio is 1, and the third NOx target value Nt3 is calculated ( Nt3 = Nt2 × 1 = Nt2 = Nt1).
このエンジン運転状態が定常状態であるか過渡状態で有るかは、例えば、このエンジン10を備えた車両の運転席に備えたアクセルペダル(図示しない)の開度Acの変化率ΔAcが予め設定又は算出される閾値ΔAc0を超えたときは過渡状態であるとしたり、エンジン10の気筒11c内への燃料噴射量qの変化率Δqが予め設定又は算出される閾値Δqcを超えたときは過渡状態であるとしたりすることで判定できる。
Whether the engine operating state is a steady state or a transient state is determined by, for example, setting a rate of change ΔAc of an opening degree Ac of an accelerator pedal (not shown) provided in a driver's seat of a vehicle including the
また、燃料噴射時期tfの遅延量Δtfおよび燃焼噴射圧力Pcrの圧力低下量ΔPcrは、エンジン10の過渡状態を示す指標、例えば、アクセル開度Acの変化量ΔAcや燃料噴射量qの変化量Δqc等に対して、予め実験的に求めてマップデータ等で記憶しておき、EGR制御時に過渡状態が発生したときにこのマップデータを参照して算出する。
Further, the delay amount Δtf of the fuel injection timing tf and the pressure decrease amount ΔPcr of the combustion injection pressure Pcr are indicators indicating the transient state of the
また、燃料噴射時期tfの遅延および燃焼噴射圧力pcrの圧力低下は一方のみでもよいが、組み合せでもよく、組み合せの場合の遅延量Δtfと圧力低下量Δpcrの最適な割合は実験的に設定してマップデータ化することができる。 Further, the delay of the fuel injection timing tf and the pressure drop of the combustion injection pressure pcr may be only one, but they may be combined, and the optimum ratio between the delay amount Δtf and the pressure drop amount Δpcr in the combination is set experimentally. Map data can be converted.
なお、この燃料噴射時期tfの遅延量Δtfと燃焼噴射圧力pcrの圧力低下量Δpcrと、NOx濃度Ntとの関係については、図3のNOx濃度目標値算出部42aの入出力関係で示すように、基準NOx濃度Nt0、シリンダ内酸素濃度をD、基準シリンダ内酸素濃度をD0、燃料噴射時期をtf、基準燃料噴射量をtf0、燃料噴射圧力をPcr、基準燃料噴射圧力をPcr0、エンジン冷却水の水温をTc、基準水温をTc0、吸気マニホールド温度をTi、基準吸気マニホールド温度をTi0とすると、遅延量Δtf(=θf−θf0)、圧力低下量ΔPcr(=Pcr−Pcr0)、水温差ΔTc(=Tc−Tc0)と、補正指数のα2、αT、補正係数のβf、βcr、βcを用いて、(1)式に示すような関係を用いる。なお、これらの補正指数のα2、αT、補正係数のβf、βcr、βcは予め実験などにより設定される値である。
つまり、この(1)式では、NOx濃度Ntは、基準NOx濃度Nt0をシリンダ内酸素濃度Dによる補正、吸気マニホールド温度(吸気温度)Tiによる補正、エンジン冷却水の水温Tcによる補正に加えて、燃料噴射時期tfによる補正と燃料噴射圧力(コモンレール圧力]Pcrによる補正をすることで求められる。 In other words, in this equation (1), the NOx concentration Nt is determined by correcting the reference NOx concentration Nt0 by the in-cylinder oxygen concentration D, the correction by the intake manifold temperature (intake air temperature) Ti, and the correction by the engine coolant temperature Tc. It is obtained by correcting with the fuel injection timing tf and correcting with the fuel injection pressure (common rail pressure) Pcr.
言い換えれば、NOx濃度Ntを固定にした状態で、シリンダ内酸素濃度Dが変化しても、遅延量Δtfまたは圧力低下量Δpcrの一方の変化又は両方の変化で対応できることを示しており、本発明ではこの(1)式の関係に基づいて、遅延量Δtfまたは圧力低下量Δpcrを設定する。 In other words, even if the in-cylinder oxygen concentration D changes in a state where the NOx concentration Nt is fixed, one or both of the delay amount Δtf and the pressure drop amount Δpcr can be dealt with. Then, the delay amount Δtf or the pressure drop amount Δpcr is set based on the relationship of the equation (1).
そして、第3制御部43では、吸気圧力センサ22及び吸気温度センサ23の検出値を入力して、この第3NOx目標値Nt3に対して、気筒内酸素濃度目標値Dtを算出する。第4制御部44で、この算出された気筒内酸素濃度目標値Dtに対して、フィードフォワード制御(プリ制御)の目標値である基本制御量(プリ制御量)Caを算出する。この基本制御量Caの算出に際しても、内部EGRガスを考慮することが好ましい。
Then, the
なお、この第4制御部44では、EGRバルブ16の前後に設けた差圧センサ(図示しない)で検出したEGRバルブ16の前後差圧、EGRバルブ16の下流のEGR通路14に設けた温度センサ(図示しない)で検出したEGRガスGeの温度等を用いて、より正確なEGRガスGeの流量とEGRバルブ16の開度の関係を求めておくことが好ましい。
In the
つまり、気筒内で発生するNOx量に関係する気筒内の全排気ガス量に対する気筒内酸素濃度目標値Dtを、気筒内の排気ガス量と酸素濃度が、内部EGRガスの排気ガス量と酸素濃度と、外部EGRガスの排気ガス量と酸素濃度と決まることを利用して、気筒内の酸素濃度の目標値である気筒内酸素濃度目標値Dtから、外部EGRの酸素濃度目標値Dtoを算出し、外部EGRにおけるEGRガス量Geを算出して、このEGRガス量Geを供給できるEGRバルブ16の開度をプリ制御量Caとする。
That is, the in-cylinder oxygen concentration target value Dt with respect to the total exhaust gas amount in the cylinder related to the NOx amount generated in the cylinder, the exhaust gas amount and oxygen concentration in the cylinder, and the exhaust gas amount and oxygen concentration in the internal EGR gas And the oxygen concentration target value Dto of the external EGR is calculated from the in-cylinder oxygen concentration target value Dt, which is the target value of the oxygen concentration in the cylinder, using the determination of the exhaust gas amount and the oxygen concentration of the external EGR gas. Then, the EGR gas amount Ge in the external EGR is calculated, and the opening degree of the
また、それと並行して、第5制御部45で、第3制御部43で第3NOx目標値Nt3に対して算出された気筒内酸素濃度目標値Dtと第1制御部41で算出された気筒内酸素濃度算出値Dcとを入力して、フィードバック制御(PID制御)の目標値である補正制御量Cbを算出する。そして、加算部47で、この基本制御量Caと補正制御量Cbとを加算してバルブ制御量Cを算出する。このバルブ制御量CでEGRバルブ16の開度を調整制御する。
In parallel with this, the
次に、上記の内燃機関のEGR制御システム40を用いた、本発明の内燃機関のEGR制御方法について説明する。この内燃機関のEGR制御方法は、EGR通路14にEGRバルブ16を有して構成されるEGRシステム1を備えたエンジン(内燃機関)10で、EGRのNOx濃度目標値Nt1に対応する気筒内酸素濃度目標値Dtに基づいて、EGRバルブ16の開度を制御する内燃機関のEGR制御方法であり、この内燃機関のEGR制御方法において、エンジン11の運転状態が加速状態にあるときは、スモークの発生を抑制するためのEGR制御で、NOx濃度目標値Nt1を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期tfの遅延又は燃料噴射圧力Pcrの低下の少なくとも一方を行う方法である。
Next, an EGR control method for an internal combustion engine according to the present invention using the
上記の構成の内燃機関のEGR制御システム40、エンジン(内燃機関)10、及び内燃機関のEGR制御方法によれば、エンジン10の運転状態が過渡状態のときでも、NOx濃度目標値Nt1の増加ではなく、燃料噴射時期tfの遅延又は燃料噴射圧力Pcrの低下で、スモークの発生を回避するので、NOxの排出量の増加を防止でき、排気ガス性能の悪化を抑制することができる。また、過渡状態におけるEGR制御においても、定常時用で設定されるNOx濃度目標値Nt1を過渡時用のNOx濃度目標値に変更しないで済むので、定常状態のEGR制御と同じ制御で行うことができる。
According to the
1 内燃機関のEGRシステム
10 エンジン(内燃機関)
11 エンジン本体
11a 吸気マニホールド
11b 排気マニホールド
11c 気筒
12 吸気通路
13 排気通路
14 EGR通路
15 EGRクーラー
16 EGRバルブ
20 NOx濃度センサ
21 吸気流量センサ(MAFセンサ)
22 吸気圧力センサ
23 吸気温度センサ
24 排気ラムダセンサ(排気過剰率センサ)
30 制御装置
40、40X 内燃機関のEGR制御システム
41 第1制御部
42、42X 第2制御部
43 第3制御部
44 第4制御部
45 第5制御部
46 NOx補正部
47 加算部
A 新気
C EGRバルブの開度の制御量
Ca EGRバルブの開度の基本制御量
Cb EGRバルブの開度の補正制御量
Dt 気筒内酸素濃度目標値
Dc 気筒内酸素濃度算出値
G、Ga 排気ガス
Ge EGRガス
NCf NOx補正係数
Sg1 吸気系センサ群
1 EGR system for
11
22
30
Claims (3)
前記制御装置が、EGR制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うように構成されたことを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 A control device for controlling an opening degree of the EGR valve based on an in-cylinder oxygen concentration target value corresponding to a NOx concentration target value of EGR in an internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage In an EGR control system for an internal combustion engine comprising:
When the control device is in EGR control and the engine operating state is in the acceleration state, the fuel injection timing of the fuel injection in the cylinder is not increased without increasing the NOx concentration target value set based on the engine operating state. An EGR control system for an internal combustion engine configured to perform at least one of a delay or a decrease in fuel injection pressure.
EGR制御中でエンジンの運転状態が加速状態にあるときは、エンジンの運転状態に基づいて設定されたNOx濃度目標値を増加させることなく、シリンダ内燃料噴射の燃料噴射時期の遅延又は燃料噴射圧力の低下の少なくとも一方を行うことを特徴とする内燃機関のEGR制御方法。 An internal combustion engine having an EGR system configured to have an EGR valve in an EGR passage and controlling an opening degree of the EGR valve based on an in-cylinder oxygen concentration target value corresponding to an EGR NOx concentration target value In the EGR control method of the engine,
When the engine operating state is in the acceleration state during the EGR control, the fuel injection timing delay or the fuel injection pressure of the in-cylinder fuel injection is not increased without increasing the NOx concentration target value set based on the engine operating state. An EGR control method for an internal combustion engine, characterized in that at least one of the reductions is performed.
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