JP2017218910A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Sho Nakamura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine capable of implementing requests of EGR at the maximum extent while preventing a backflow of EGR gas.SOLUTION: A control device switches between normal EGR control for controlling an opening of an EGR valve to an opening corresponding to an operating state of an internal combustion engine and fully closing control for maintaining the opening of the EGR valve in a fully closed state. The control device calculates estimated differential pressure that is an estimated value of differential pressure between gas pressure on the downstream side of the EGR valve and gas pressure on the upstream side, and EGR gas amount that is gas amount flowing in an EGR passage. The control device determines whether or not the opening of the EGR valve is fully closed, and when it is determined that the EGR valve is opened, it decides whether or not the normal EGR control is switched to the fully closing control on the basis of the calculated EGR gas amount. When it is determined that the opening of the EGR valve is fully closed, the control device decides whether or not the fully closing control is switched to the normal EGR control on the basis of the calculated estimated differential pressure.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

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

従来、例えば特開2008−101498号公報には、排気ガスを吸気側に循環させる排気ガス再循環(EGR)に関する技術が開示されている。この技術では、EGRガスの逆流を防止するために、吸気圧センサの検出値と排気圧センサの検出値の差を算出してEGRガスの流れ方向を判別し、この流れ方向が逆流方向である場合にEGR弁を閉弁することとしている。   Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-101498 discloses a technique related to exhaust gas recirculation (EGR) for circulating exhaust gas to the intake side. In this technique, in order to prevent the backflow of EGR gas, the difference between the detection value of the intake pressure sensor and the detection value of the exhaust pressure sensor is calculated to determine the flow direction of the EGR gas, and this flow direction is the backflow direction. In this case, the EGR valve is closed.

特開2008−101498号公報JP 2008-101498 A 特開2004−100508号公報JP 2004-100508 A 特開2015−010591号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-010591

EGR通路におけるEGR弁の上流側のガス圧と下流側のガス圧をそれぞれ圧力センサにより直接検出する構成では、これらのガス圧の差圧を精度よく算出することができる。しかしながら、何れかのガス圧を圧力センサを用いずに推定する構成では、算出される推定差圧に誤差が生じてしまう。このため、算出された推定差圧に基づいてEGRガスの逆流を判定する構成では、実際はEGRガスが逆流する条件であるにもかかわらず、EGR弁が閉弁されずにEGRガスの逆流を招いてしまうことや、実際はEGRガスが逆流しない条件であるにもかかわらず、EGR弁が開かれずにEGRの要求を満たすことができないことが想定される。   In the configuration in which the gas pressure on the upstream side and the gas pressure on the downstream side of the EGR valve in the EGR passage are directly detected by the pressure sensors, the differential pressure between these gas pressures can be accurately calculated. However, in the configuration in which any gas pressure is estimated without using a pressure sensor, an error occurs in the calculated estimated differential pressure. For this reason, in the configuration in which the backflow of the EGR gas is determined based on the calculated estimated differential pressure, the EGR valve is not closed and the backflow of the EGR gas is caused even though the EGR gas is actually in a backflow condition. It is assumed that the EGR request cannot be satisfied without the EGR valve being opened even though the EGR gas does not flow back in practice.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、EGRガスの逆流を防止しつつEGRの要求を最大限に実現することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can realize EGR requirements to the maximum while preventing backflow of EGR gas. .

本発明は、吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に配置されたEGR弁と、を有する内燃機関の制御装置を対象としている。制御装置は、EGR弁の開度に基づいて、EGR通路におけるEGR弁の下流側のガス圧と上流側のガス圧との差圧の推定値である推定差圧を算出する推定差圧算出手段と、EGR弁の開度に基づかずに、EGR通路を流れるガス量であるEGRガス量を算出するEGRガス量算出手段と、EGR弁の開度を前記内燃機関の運転状態に応じた開度とする通常EGR制御と、EGR弁の開度を全閉に維持する全閉制御との切り替えを行うEGR弁制御手段と、を備えている。そして、EGR弁制御手段は、EGR弁の開度が全閉であるか否かを判定する判定手段を含み、判定手段によって前記EGR弁が開いていると判定されたときには、EGRガス量算出手段によって算出されたEGRガス量に基づいて通常EGR制御から全閉制御への切り替えを行うか否かを決定し、判定手段によってEGR弁の開度が全閉であると判定されたときには、推定差圧算出手段によって算出された推定差圧に基づいて全閉制御から通常EGR制御への切り替えを行うか否かを決定するように構成されている。   The present invention is directed to an internal combustion engine control device having an EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage, and an EGR valve arranged in the EGR passage. Based on the opening degree of the EGR valve, the control device calculates an estimated differential pressure calculating means that calculates an estimated differential pressure that is an estimated value of a differential pressure between the gas pressure downstream of the EGR valve and the upstream gas pressure in the EGR passage. And an EGR gas amount calculating means for calculating an EGR gas amount that is an amount of gas flowing through the EGR passage without being based on the opening degree of the EGR valve, and the opening degree of the EGR valve according to the operating state of the internal combustion engine. And EGR valve control means for switching between normal EGR control and full-closed control for maintaining the opening of the EGR valve fully closed. The EGR valve control means includes determination means for determining whether or not the opening degree of the EGR valve is fully closed. When the determination means determines that the EGR valve is open, the EGR gas amount calculation means Whether or not to switch from normal EGR control to full-closed control is determined based on the EGR gas amount calculated by, and when the determination means determines that the opening of the EGR valve is fully closed, an estimated difference Whether or not to switch from the fully closed control to the normal EGR control is determined based on the estimated differential pressure calculated by the pressure calculating means.

EGR弁が全閉であるときにはEGR通路を流れるEGRガス量に基づいて通常EGR制御から全閉制御への切り替えを行うか否かを判断することができない。一方、EGR弁が開いているときにはEGR通路におけるEGR弁の下流側のガス圧と上流側のガス圧との推定差圧の精度が低い状態にある。本発明によれば、EGR弁が開いているときには、
算出されたEGRガス量に基づいて通常EGR制御から全閉制御への切り替えを行うか否かが決定される。これにより、推定差圧の誤差の影響を排除した上で全閉制御への切り替えを行うか否かが決定されるため、EGRガスの逆流を確実に防止することができる。また、本発明によれば、EGR弁の開度が全閉であるときには、算出された推定差圧に基づいて全閉制御から通常EGR制御への切り替えを行うか否かが決定される。これにより、EGRガスの逆流が発生する条件ではないにもかかわらず全閉制御が維持されることを抑制することができるので、EGR要求を最大限に満たしてNOx排出量を低減すること可能となる。
When the EGR valve is fully closed, it is not possible to determine whether or not to switch from normal EGR control to fully closed control based on the amount of EGR gas flowing through the EGR passage. On the other hand, when the EGR valve is open, the accuracy of the estimated differential pressure between the gas pressure downstream of the EGR valve and the gas pressure upstream of the EGR passage is low. According to the present invention, when the EGR valve is open,
Whether or not to switch from normal EGR control to fully closed control is determined based on the calculated EGR gas amount. As a result, it is determined whether or not to switch to the fully closed control after eliminating the influence of the error in the estimated differential pressure, so that the backflow of EGR gas can be reliably prevented. Further, according to the present invention, when the opening degree of the EGR valve is fully closed, it is determined whether to switch from the fully closed control to the normal EGR control based on the calculated estimated differential pressure. As a result, it is possible to prevent the fully closed control from being maintained even though it is not a condition for the backflow of the EGR gas, so that it is possible to satisfy the EGR request to the maximum and reduce the NOx emission amount. Become.

本発明の実施の形態1の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine system to which the control apparatus of Embodiment 1 of this invention is applied. 推定差圧を用いた全閉制御の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the full-closed control using an estimated differential pressure. 適合値の決め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to determine a suitable value. 適合値の決め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to determine a suitable value. 本発明の実施の形態1のECUにより実行されるルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine performed by ECU of Embodiment 1 of this invention. EGR逆流が発生する条件を含む運転パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the driving | running pattern containing the conditions which EGR reverse flow generate | occur | produces. 本発明の実施の形態1のシステムにおいて実行される制御の効果を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the effect of the control performed in the system of Embodiment 1 of this invention. 通常EGR制御においてEGR弁の開度を算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図の各種変形例である。It is various modifications of the control block diagram which extracted the functional block for calculating the opening degree of an EGR valve in normal EGR control.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造、ステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in the embodiment shown below, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the reference However, the present invention is not limited to these numbers. In addition, structures, steps, and the like described in the following embodiments are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施の形態に係る内燃機関は、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」と称する)である。エンジンの本体2には4つの気筒が直列に備えられている。エンジン本体2にはインテークマニホールド4とエキゾーストマニホールド6が取り付けられている。インテークマニホールド4にはエアクリーナ(図示せず)から取り込まれた新気が流れる吸気通路10が接続されている。吸気通路10にはターボ過給機のコンプレッサ14が取り付けられている。吸気通路10においてコンプレッサ14の下流にはディーゼルスロットル弁24が設けられている。吸気通路10においてコンプレッサ14とディーゼルスロットル弁24との間にはインタークーラ22が備えられている。エキゾーストマニホールド6にはエンジン本体2から出た排気ガスを大気中に放出するための排気通路12が接続されている。排気通路12にはターボ過給機のタービン16が取り付けられている。排気通路12においてタービン16の下流には排気ガスを浄化するための触媒装置26が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which a control device according to Embodiment 1 of the present invention is applied. The internal combustion engine according to the present embodiment is a diesel engine with a turbocharger (hereinafter simply referred to as “engine”). The engine body 2 is provided with four cylinders in series. An intake manifold 4 and an exhaust manifold 6 are attached to the engine body 2. An intake passage 10 through which fresh air taken from an air cleaner (not shown) flows is connected to the intake manifold 4. A turbocharger compressor 14 is attached to the intake passage 10. A diesel throttle valve 24 is provided downstream of the compressor 14 in the intake passage 10. An intercooler 22 is provided between the compressor 14 and the diesel throttle valve 24 in the intake passage 10. The exhaust manifold 6 is connected to an exhaust passage 12 for releasing the exhaust gas emitted from the engine body 2 into the atmosphere. A turbocharger turbine 16 is attached to the exhaust passage 12. A catalyst device 26 for purifying exhaust gas is provided downstream of the turbine 16 in the exhaust passage 12.

本実施の形態に係るエンジンは、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるEGR装置を備えている。EGR装置は、吸気通路10におけるディーゼルスロットル弁24の下流の位置とエキゾーストマニホールド6とをEGR通路30によって接続している。EGR通路30にはEGR弁32が配置されている。EGR通路30においてEGR弁32の排気側にはEGRクーラ34が備えられている。EGR通路30にはEGRクーラ34をバイパスするバイパス通路36が設けられている。   The engine according to the present embodiment includes an EGR device that recirculates exhaust gas from the exhaust system to the intake system. In the EGR device, a position downstream of the diesel throttle valve 24 in the intake passage 10 and the exhaust manifold 6 are connected by an EGR passage 30. An EGR valve 32 is disposed in the EGR passage 30. An EGR cooler 34 is provided on the exhaust side of the EGR valve 32 in the EGR passage 30. The EGR passage 30 is provided with a bypass passage 36 that bypasses the EGR cooler 34.

本実施の形態に係るエンジンシステムはECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50は、エンジンシステムの全体を総合制御する制御装置であって、本発明に係る制御装置はECU50の一つの機能として具現化されている。   The engine system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is a control device that comprehensively controls the entire engine system, and the control device according to the present invention is embodied as one function of the ECU 50.

ECU50は、エンジンシステムが備えるセンサの信号を取り込み処理する。センサはエンジンシステムの各所に取り付けられている。エアクリーナの下流の吸気通路10には、実新気量を検出するためのエアフローメータ52が取り付けられている。また、ディーゼルスロットル弁24の下流の吸気通路10には、吸気圧を検出するための吸気圧センサ54が取り付けられている。また、インテークマニホールド4には、インテークマニホールドガス温度を検出するための温度センサ56が取り付けられている。また、EGR弁32には、EGR弁の実開度を検出するための開度センサ58が取り付けられている。さらに、クランク軸の回転速度を検出する回転速度センサ60や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ62なども取り付けられている。ECU50は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ECU50によって操作されるアクチュエータには、EGR弁32、ディーゼルスロットル弁24などが含まれている。なお、ECU50に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。   The ECU 50 captures and processes a sensor signal provided in the engine system. Sensors are installed in various parts of the engine system. An air flow meter 52 for detecting the actual amount of fresh air is attached to the intake passage 10 downstream of the air cleaner. An intake pressure sensor 54 for detecting the intake pressure is attached to the intake passage 10 downstream of the diesel throttle valve 24. Further, a temperature sensor 56 for detecting the intake manifold gas temperature is attached to the intake manifold 4. The EGR valve 32 is provided with an opening sensor 58 for detecting the actual opening of the EGR valve. Further, a rotation speed sensor 60 that detects the rotation speed of the crankshaft, an accelerator opening sensor 62 that outputs a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal, and the like are also attached. The ECU 50 processes the signals of the acquired sensors and operates the actuators according to a predetermined control program. The actuator operated by the ECU 50 includes an EGR valve 32, a diesel throttle valve 24, and the like. There are many actuators and sensors connected to the ECU 50 other than those shown in the figure, but the description thereof is omitted in this specification.

[実施の形態1の動作]
ECU50により実行されるエンジン制御には通常EGR制御が含まれる。本実施の形態の通常EGR制御では、エンジン回転速度及び噴射量等の運転状態に対するEGR弁の開度の特性を規定した特性マップを用いて、入力されたエンジン回転速度及び噴射量に対応するEGR弁の開度が計算される。
[Operation of Embodiment 1]
The engine control executed by the ECU 50 usually includes EGR control. In the normal EGR control of the present embodiment, an EGR corresponding to the input engine rotation speed and injection amount is used by using a characteristic map that defines the characteristics of the opening degree of the EGR valve with respect to the operating state such as the engine rotation speed and the injection amount. The valve opening is calculated.

ここで、通常EGR制御では、例えば低回転高負荷領域において、吸気通路10におけるディーゼルスロットル弁24の下流のガス圧がエキゾーストマニホールド6のガス圧よりも大きくなることにより、EGR通路30のガスが吸気通路10からエキゾーストマニホールド6へ向かう方向に逆流する現象(以下、EGR逆流と称する)が発生する場合がある。EGR逆流を防ぐ手段としては、EGR弁32を全閉に維持する全閉制御を行うことが考えられる。より詳しくは、例えば、EGR通路30におけるEGR弁32の上流側のガス圧から下流側ガス圧を差し引いたガス圧を推定し、この推定されたガス圧(以下、推定差圧)が負値になったときに、通常EGR制御から全閉制御へ切り替えることが考えられる。   Here, in the normal EGR control, for example, in the low rotation and high load region, the gas pressure downstream of the diesel throttle valve 24 in the intake passage 10 becomes larger than the gas pressure in the exhaust manifold 6, whereby the gas in the EGR passage 30 is taken into the intake air. There is a case where a phenomenon of backflow in the direction from the passage 10 toward the exhaust manifold 6 (hereinafter referred to as EGR backflow) occurs. As a means for preventing the EGR reverse flow, it is conceivable to perform a fully closed control for keeping the EGR valve 32 fully closed. More specifically, for example, the gas pressure obtained by subtracting the downstream gas pressure from the gas pressure upstream of the EGR valve 32 in the EGR passage 30 is estimated, and the estimated gas pressure (hereinafter, estimated differential pressure) becomes a negative value. When this happens, switching from the normal EGR control to the fully closed control can be considered.

しかしながら、上記の全閉制御には以下の問題がある。図2は、推定差圧を用いた全閉制御の問題点を説明するための図である。この図に示すように、推定差圧は、差圧の実値に対してばらついてしまう。このばらつきは、EGR弁32の開度等に生じる誤差によるものであり、推定値である以上ある程度のばらつきは避けることはできない。このため、例えば差圧の実値が負値である場合において、推定差圧が正値の側までばらついている場合には、全閉制御によってEGR弁32を閉弁すべき条件であるにもかかわらずEGR弁32を誤って開いてしまうおそれがある。特に、EGR弁32が開いている状態では推定差圧のばらつきが更に大きくなるため、EGR弁32を閉弁できない可能性が更に高まる。   However, the above-described fully closed control has the following problems. FIG. 2 is a diagram for explaining a problem of the fully closed control using the estimated differential pressure. As shown in this figure, the estimated differential pressure varies with respect to the actual value of the differential pressure. This variation is due to an error occurring in the opening degree of the EGR valve 32 and the like, and some variation beyond the estimated value cannot be avoided. For this reason, for example, when the actual value of the differential pressure is a negative value and the estimated differential pressure varies to the positive value side, it is a condition that the EGR valve 32 should be closed by the fully closed control. Regardless, the EGR valve 32 may be opened by mistake. In particular, in the state where the EGR valve 32 is open, the variation in the estimated differential pressure further increases, so that the possibility that the EGR valve 32 cannot be closed further increases.

EGR逆流を防ぐ他の手段としては、例えばEGR通路30のガスがエキゾーストマニホールド6から吸気通路10へ向かう方向に流れる単位時間当たりのガス量[g/s](以下、EGRガス量と称する)を検出し、検出されたEGRガス量が0以下のときに全閉制御を実行することが考えられる。しかしながら、全閉制御時にはEGRガス量が0となるため、EGRガス量に基づいて全閉制御から通常EGR制御への復帰を判定することはできない。   As another means for preventing the EGR reverse flow, for example, a gas amount [g / s] per unit time (hereinafter referred to as an EGR gas amount) in which the gas in the EGR passage 30 flows in the direction from the exhaust manifold 6 to the intake passage 10 is used. It is conceivable that the fully closed control is executed when the detected EGR gas amount is 0 or less. However, since the EGR gas amount is 0 during the fully closed control, it is not possible to determine the return from the fully closed control to the normal EGR control based on the EGR gas amount.

そこで、本発明の実施の形態1のシステムでは、EGR弁32の開度が全閉であるか開かれているかによって、全閉制御の実行要否を異なる方法で判定することとしている。より詳しくは、EGR弁32が開かれているときには、EGRガス量が0以下か否かによって全閉制御の実行要否が判定される。上述したとおり、EGR弁32が開かれているときには、推定差圧のばらつき幅が大きい。上記制御によれば、EGR弁32が開かれているときには、EGR弁前後差圧の推定値を用いずに全閉制御の実行要否が判定されるので、EGR逆流の発生を確実に抑えることができる。   Therefore, in the system according to the first embodiment of the present invention, whether or not the execution of the fully closed control is necessary is determined by a different method depending on whether the opening degree of the EGR valve 32 is fully closed or opened. More specifically, when the EGR valve 32 is opened, it is determined whether or not the fully closed control is to be executed based on whether or not the EGR gas amount is 0 or less. As described above, when the EGR valve 32 is opened, the variation range of the estimated differential pressure is large. According to the above control, when the EGR valve 32 is opened, whether or not the execution of the fully closed control is necessary is determined without using the estimated value of the differential pressure before and after the EGR valve. Can do.

また、EGR弁32の開度が全閉されているときには、推定差圧が適合値よりも大きいか否かによって全閉制御の実行要否が判定される。なお、適合値はEGR逆流が発生する条件が成立しているか否かを判定するための推定差圧の閾値であって、例えば以下の方法により決定される。図3及び図4は、適合値の決め方を説明するための図である。これらの図に示すとおり、適合値は、実差圧に対する推定差圧の上限ばらつき幅とすることが好ましい。推定差圧のばらつき幅は、吸気圧、エンジン回転速度、噴射量、新気量、可変ノズルの開度、エキゾーストコントロールバルブ(ECV)の開度等によって変化する。このため、これらの何れかを入力として適合値を特定する特性マップを用いることにより、実差圧に対する推定差圧の上限ばらつき幅と同値となる適合値を算出することができる。   Further, when the opening degree of the EGR valve 32 is fully closed, it is determined whether or not the execution of the fully closed control is necessary depending on whether or not the estimated differential pressure is larger than the appropriate value. Note that the adaptive value is a threshold value of the estimated differential pressure for determining whether or not a condition for causing EGR backflow is satisfied, and is determined by the following method, for example. FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams for explaining how to determine the fitness value. As shown in these figures, the conforming value is preferably the upper limit variation width of the estimated differential pressure with respect to the actual differential pressure. The variation range of the estimated differential pressure varies depending on the intake pressure, the engine speed, the injection amount, the fresh air amount, the opening of the variable nozzle, the opening of the exhaust control valve (ECV), and the like. For this reason, by using any of these as an input and using a characteristic map that specifies a suitable value, it is possible to calculate a suitable value that has the same value as the upper limit variation width of the estimated differential pressure with respect to the actual differential pressure.

このような適合値によれば、例えば実差圧≦0である場合(EGR逆流が発生する条件が成立している場合)には推定差圧が上限までばらついたとしても推定差圧が適合値よりも小さな値となる。このため、推定差圧が適合値よりも大きいか否かを判定することにより、EGR逆流が発生する条件が成立している場合を確実に判定することができる。また、実差圧>0である場合(EGR逆流が発生する条件が成立していない場合)において、推定差圧が適合値よりも大きな値である場合には、少なくともEGR逆流が発生する条件が成立していないと判断することができる。このため、推定差圧が適合値よりも大きな値である場合にEGR弁32を開くことによってEGRの要求を満たすことができ、これによりNOx排出量を低減することができる。   According to such a conforming value, for example, when the actual differential pressure ≦ 0 (when the condition for the occurrence of EGR backflow is satisfied), even if the estimated differential pressure varies to the upper limit, the estimated differential pressure is the conforming value. It becomes a smaller value. Therefore, by determining whether or not the estimated differential pressure is greater than the appropriate value, it is possible to reliably determine the case where the condition for generating the EGR backflow is satisfied. Further, when the actual differential pressure> 0 (when the condition for generating EGR reverse flow is not satisfied), if the estimated differential pressure is larger than the conforming value, at least the condition for generating EGR reverse flow is satisfied. It can be determined that it has not been established. For this reason, when the estimated differential pressure is a value larger than the conforming value, the EGR request can be satisfied by opening the EGR valve 32, whereby the NOx emission amount can be reduced.

[実施の形態1の具体的処理]
次に、上述した実施の形態1のシステムにおいて実行される具体的処理についてフローチャートを用いて詳細に説明する。図5は、本発明の実施の形態1のECU50により実行されるルーチンを示すフローチャートである。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, specific processing executed in the system of the first embodiment described above will be described in detail using a flowchart. FIG. 5 is a flowchart showing a routine executed by ECU 50 of the first embodiment of the present invention.

図5に示すルーチンでは、先ず各種検出値及び推定値として、実新気量、吸気圧、EGR弁32の開度、インテークマニホールドガス温度、エキゾーストマニホールドのガス圧、EGRガス量、及び推定差圧等が取得される(ステップS2)。具体的には、実新気量は、エアフローメータ52の信号から検出される。吸気圧は吸気圧センサ54の信号から検出される。EGR弁32の開度は開度センサ58の信号から検出される。インテークマニホールドガス温度は、温度センサ56の信号から検出される。エキゾーストマニホールドのガス圧は、EGR弁32の開度等を用いて推定される。また、EGRガス量は、実筒内流入空気量から実新気量を差分することにより算出される。この際、実筒内流入空気量は、検出された吸気圧とインテークマニホールドガス温度とを用いた関数により算出することができる。また、推定差圧は、エキゾーストマニホールドのガス圧(推定値)から吸気圧を差分することにより算出される。   In the routine shown in FIG. 5, first, as the various detected values and estimated values, the actual fresh air amount, the intake pressure, the opening degree of the EGR valve 32, the intake manifold gas temperature, the exhaust manifold gas pressure, the EGR gas amount, and the estimated differential pressure are used. Etc. are acquired (step S2). Specifically, the actual fresh air amount is detected from a signal from the air flow meter 52. The intake pressure is detected from a signal from the intake pressure sensor 54. The opening degree of the EGR valve 32 is detected from the signal of the opening degree sensor 58. The intake manifold gas temperature is detected from a signal from the temperature sensor 56. The gas pressure in the exhaust manifold is estimated using the opening degree of the EGR valve 32 and the like. The EGR gas amount is calculated by subtracting the actual fresh air amount from the actual in-cylinder inflow air amount. At this time, the actual in-cylinder inflow air amount can be calculated by a function using the detected intake pressure and intake manifold gas temperature. The estimated differential pressure is calculated by subtracting the intake pressure from the gas pressure (estimated value) of the exhaust manifold.

次に、上記ステップS2において取得されたEGR弁32の開度が全閉か否かが判定される(ステップS4)。その結果、EGR弁32が開かれていると判定された場合には、推定差圧を用いてEGR逆流を判定することができないと判断されて、次のステップに移行し、上記ステップS2において取得されたEGRガス量が0以下か否かが判定される(ステップS6)。その結果、EGRガス量≦0の成立が認められない場合には、EGR逆流が発生する条件が成立していないと判断されて、次のステップに移行して、通常EGR制御が実行される(ステップS8)。一方、ステップS6においてEGRガス量≦0の成立が認められた場合には、EGR逆流が発生する条件が成立していると判断されて、次のステップに移行して、EGR弁32の開度を全閉とする全閉制御が実行される(ステップS10)。   Next, it is determined whether or not the opening degree of the EGR valve 32 acquired in step S2 is fully closed (step S4). As a result, when it is determined that the EGR valve 32 is opened, it is determined that the EGR backflow cannot be determined using the estimated differential pressure, and the process proceeds to the next step, which is acquired in step S2 above. It is determined whether or not the EGR gas amount is 0 or less (step S6). As a result, when the establishment of EGR gas amount ≦ 0 is not recognized, it is determined that the condition for generating the EGR backflow is not established, and the routine proceeds to the next step, where the normal EGR control is executed ( Step S8). On the other hand, when the establishment of EGR gas amount ≦ 0 is recognized in step S6, it is determined that the condition for the occurrence of EGR reverse flow is established, the process proceeds to the next step, and the opening degree of the EGR valve 32 is determined. Is fully closed (step S10).

上記ステップS4において、EGR弁32の開度が全閉であると判定された場合には、EGR通路30にガス流が生じていないと判断することができる。この場合、EGR逆流が発生する条件が成立しているか否かを判定するために、推定差圧が適合値よりも大きいか否かが判定される(ステップS12)。その結果、推定差圧>適合値の成立が認められない場合には、EGR逆流が発生する条件が未だ成立していると判断されて、全閉制御が維持される(ステップS14)。一方、推定差圧>適合値の成立が認められた場合には、EGR逆流が発生する条件が成立していないと判断されて、通常EGR制御が実行される(ステップS16)。   If it is determined in step S4 that the opening degree of the EGR valve 32 is fully closed, it can be determined that no gas flow is generated in the EGR passage 30. In this case, in order to determine whether or not the condition for generating the EGR backflow is satisfied, it is determined whether or not the estimated differential pressure is larger than the adaptive value (step S12). As a result, if the establishment of the estimated differential pressure> the adaptive value is not recognized, it is determined that the condition for generating the EGR backflow is still established, and the fully closed control is maintained (step S14). On the other hand, when it is recognized that the estimated differential pressure> the adaptive value is satisfied, it is determined that the condition for generating the EGR backflow is not satisfied, and the normal EGR control is executed (step S16).

以上説明したルーチンに従って通常EGR制御と全閉制御との切り替えを行うことにより、EGR逆流を防止するとともに、EGR逆流が発生する条件が成立していない場合には通常EGR制御によってNOx排出量を低減することが可能となる。   By switching between normal EGR control and full-closed control according to the routine described above, EGR backflow is prevented and NOx emission is reduced by normal EGR control when the conditions for generating EGR backflow are not satisfied It becomes possible to do.

次に、本発明の実施の形態1のシステムの制御による効果を比較例との比較を交えて説明する。図6は、EGR逆流が発生する条件を含む運転パターンの一例を示す図である。なお、図6において、差圧≦0[kPa]となる運転領域ではEGR逆流が発生する条件が成立している。また、図7は、実施の形態1のシステムにおいて実行される制御の効果を説明するためのタイムチャートである。なお、図7に示すタイムチャートは、図6に示す運転パターンを実現した場合のタイムチャートを示している。また、図7に示すタイムチャートでは、推定差圧が実差圧に対して大側にばらついている場合を例示している。   Next, the effect by the control of the system according to the first embodiment of the present invention will be described in comparison with a comparative example. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an operation pattern including a condition in which EGR backflow occurs. In FIG. 6, a condition for generating an EGR backflow is satisfied in the operation region where the differential pressure ≦ 0 [kPa]. FIG. 7 is a time chart for explaining the effect of the control executed in the system of the first embodiment. In addition, the time chart shown in FIG. 7 has shown the time chart at the time of implement | achieving the driving | running pattern shown in FIG. Further, the time chart shown in FIG. 7 illustrates a case where the estimated differential pressure varies on the large side with respect to the actual differential pressure.

図7のタイムチャートに示す比較例1は、推定差圧が0以上か否かによってEGR弁の全閉制御の実行要否を判定する制御の例を示している。比較例1では、運転パターンが差圧≦0の領域に移行する時間t1において、推定差圧が未だ0以上の値であるため、EGR弁の開度が全閉に制御されていない。このため、比較例1では、時間t1以降においてEGR逆流が発生してしまう。   Comparative example 1 shown in the time chart of FIG. 7 shows an example of control for determining whether or not the EGR valve full-closed control needs to be executed based on whether the estimated differential pressure is 0 or more. In Comparative Example 1, at the time t1 when the operation pattern shifts to the region where the differential pressure ≦ 0, the estimated differential pressure is still a value of 0 or more, so the opening degree of the EGR valve is not controlled to be fully closed. For this reason, in Comparative Example 1, an EGR backflow occurs after time t1.

また、図7のタイムチャートに示す比較例2は、EGRガス量が0以下であるか否かによってEGR弁の全閉制御の実行要否を判定する制御の例を示している。比較例2では、運転パターンが実差圧≦0の領域に移行する時間t1において、EGRガス量が0以下となったことを受けて、EGR弁の開度が全閉に制御される。このため、比較例2では、時間t1以降においてEGR逆流を防止することができる。しかしながら、比較例2では、時間t1以降においてEGRガス量が0に維持されるため、運転パターンが実差圧>0の領域に移行する時間t2以降もEGR弁の開度が全閉に維持されてしまう。このため、比較例2では、時間t2以降のNOx排出量を低減することができない。   Further, Comparative Example 2 shown in the time chart of FIG. 7 shows an example of control for determining whether or not the EGR valve full-closed control needs to be executed based on whether or not the EGR gas amount is 0 or less. In the comparative example 2, the opening degree of the EGR valve is controlled to be fully closed in response to the EGR gas amount becoming 0 or less at the time t1 when the operation pattern shifts to the region where the actual differential pressure ≦ 0. For this reason, in Comparative Example 2, EGR backflow can be prevented after time t1. However, in Comparative Example 2, since the EGR gas amount is maintained at 0 after time t1, the opening degree of the EGR valve is maintained fully closed after time t2 when the operation pattern shifts to a region where the actual differential pressure> 0. End up. For this reason, in Comparative Example 2, the amount of NOx emission after time t2 cannot be reduced.

これに対して、本発明の実施の形態1のシステムでは、運転パターンが実差圧≦0の領域に移行する時間t1において、EGRガス量が0以下となったことを受けて、全閉制御が実行されてEGR弁の開度が全閉に制御される。これにより、時間t1以降においてEGR逆流を防止することができる。また、本発明の実施の形態1のシステムでは、推定差圧が適合値よりも大きくなる時間t3において、通常EGR制御への復帰が行なわれてEGR弁が開かれる。これにより、EGRの要求を最大限に実現することができるので、時間t3以降のNOx排出量を有効に低減することが可能となる。   In contrast, in the system according to the first embodiment of the present invention, the full-closed control is performed in response to the EGR gas amount becoming 0 or less at the time t1 when the operation pattern shifts to the region where the actual differential pressure ≦ 0. Is executed to control the opening of the EGR valve to be fully closed. Thereby, EGR backflow can be prevented after time t1. Further, in the system according to the first embodiment of the present invention, at time t3 when the estimated differential pressure becomes larger than the appropriate value, the normal EGR control is restored and the EGR valve is opened. Thereby, since the request | requirement of EGR can be implement | achieved to the maximum, it becomes possible to reduce the NOx discharge | emission amount after time t3 effectively.

ところで、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。   By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.

上述の実施の形態1のシステムにおいて実行可能な通常EGR制御は、特性マップを用いてEGR弁の開度を計算する制御に限られない。図8は、通常EGR制御においてEGR弁の開度を算出するための機能ブロックを抽出した制御ブロック図の各種変形例である。上述した実施の形態1のシステムでは、図中の(A)のように特性マップを用いてEGR弁の開度を計算することとしたが、図中の(B)のように、目標EGR率に推定EGR率をフィードバックすることによりEGR弁の開度を算出する構成でもよい。また、図中の(C)のように、(A)に示す特性マップと(B)に示すフィードバックを組み合わせてEGR弁の開度を算出する構成でもよい。   The normal EGR control that can be executed in the system of the first embodiment described above is not limited to the control that calculates the opening degree of the EGR valve using the characteristic map. FIG. 8 shows various modified examples of the control block diagram in which functional blocks for calculating the opening degree of the EGR valve in the normal EGR control are extracted. In the system of the first embodiment described above, the opening degree of the EGR valve is calculated using the characteristic map as shown in (A) in the figure, but the target EGR rate is shown in (B) in the figure. Alternatively, the opening degree of the EGR valve may be calculated by feeding back the estimated EGR rate. Further, as shown in (C) of the figure, the opening degree of the EGR valve may be calculated by combining the characteristic map shown in (A) and the feedback shown in (B).

また、上述の実施の形態1では、吸気圧の検出値とエキゾーストマニホールドガス圧の推定値とに基づいて推定差圧を算出することとしているが、推定差圧を算出する方法はこれに限られない。すなわち、推定差圧を算出する際に、EGR弁32の上流側のガス圧と下流側ガス圧のうち、少なくとも一方のガス圧は圧力センサによって直接検出する構成を採らずに少なくともEGR弁の開度を用いて推定する構成とすればよい。また、EGR弁32の上流側のガス圧はエキゾーストマニホールドガス圧に限らず、EGR通路30におけるEGR弁32の上流側のガス圧を圧力センサによって直接検出又は公知の手法で推定することとしてもよい。同様に、EGR弁32の下流側のガス圧は吸気圧に限らず、EGR通路30におけるEGR弁32の下流側のガス圧を圧力センサによって直接検出又は公知の手法で推定することとしてもよい。また、EGRガス量は、EGR弁の開度を用いずに算出するのであればその方法に限定はなく、例えば流量センサ等のセンサ信号から直接検出する構成でもよい。   In the first embodiment, the estimated differential pressure is calculated based on the detected value of the intake pressure and the estimated value of the exhaust manifold gas pressure. However, the method of calculating the estimated differential pressure is limited to this. Absent. That is, when calculating the estimated differential pressure, at least one of the upstream gas pressure and the downstream gas pressure of the EGR valve 32 is not directly detected by the pressure sensor, and at least the EGR valve is opened. What is necessary is just to set it as the structure estimated using a degree. Further, the gas pressure upstream of the EGR valve 32 is not limited to the exhaust manifold gas pressure, and the gas pressure upstream of the EGR valve 32 in the EGR passage 30 may be directly detected by a pressure sensor or estimated by a known method. . Similarly, the gas pressure on the downstream side of the EGR valve 32 is not limited to the intake pressure, and the gas pressure on the downstream side of the EGR valve 32 in the EGR passage 30 may be directly detected by a pressure sensor or estimated by a known method. Further, the EGR gas amount is not limited as long as it is calculated without using the opening degree of the EGR valve. For example, the EGR gas amount may be directly detected from a sensor signal such as a flow rate sensor.

なお、上述した実施の形態1では、ECU50が上記ステップS2の処理を実行することにより上記第1の発明における「推定差圧算出手段」及び「EGRガス量算出手段」が実現され、ECU50が上記ステップS4の処理を実行することにより上記第1の発明における「判定手段」が実現され、ECU50が上記ステップS4からS16の処理を実行することにより上記第1の発明における「EGR弁制御手段」が実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step S2, thereby realizing the “estimated differential pressure calculating means” and the “EGR gas amount calculating means” in the first invention. By executing the processing of step S4, the “determination means” in the first invention is realized, and when the ECU 50 executes the processing of steps S4 to S16, the “EGR valve control means” in the first invention is realized. It has been realized.

2 エンジン本体
4 インテークマニホールド
6 エキゾーストマニホールド
10 吸気通路
12 排気通路
14 コンプレッサ
16 タービン
22 インタークーラ
24 ディーゼルスロットル弁
26 触媒装置
30 EGR通路
32 EGR弁
34 EGRクーラ
36 バイパス通路
50 ECU(Electronic Control Unit)
52 エアフローメータ
54 吸気圧センサ
56 温度センサ
58 開度センサ
60 回転速度センサ
62 アクセル開度センサ
2 Engine body 4 Intake manifold 6 Exhaust manifold 10 Intake passage 12 Exhaust passage 14 Compressor 16 Turbine 22 Intercooler 24 Diesel throttle valve 26 Catalytic device 30 EGR passage 32 EGR valve 34 EGR cooler 36 Bypass passage 50 ECU (Electronic Control Unit)
52 Air Flow Meter 54 Intake Pressure Sensor 56 Temperature Sensor 58 Opening Sensor 60 Rotation Speed Sensor 62 Accelerator Opening Sensor

Claims (1)

吸気通路と排気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に配置されたEGR弁と、を有する内燃機関の制御装置であって、
前記EGR弁の開度に基づいて、前記EGR通路における前記EGR弁の下流側のガス圧と上流側のガス圧との差圧の推定値である推定差圧を算出する推定差圧算出手段と、
前記EGR弁の開度に基づかずに、前記EGR通路を流れるガス量であるEGRガス量を算出するEGRガス量算出手段と、
前記EGR弁の開度を前記内燃機関の運転状態に応じた開度とする通常EGR制御と、前記EGR弁の開度を全閉に維持する全閉制御との切り替えを行うEGR弁制御手段と、を備え、
前記EGR弁制御手段は、前記EGR弁の開度が全閉であるか否かを判定する判定手段を含み、前記判定手段によって前記EGR弁が開いていると判定されたときには、前記EGRガス量算出手段によって算出されたEGRガス量に基づいて前記通常EGR制御から前記全閉制御への切り替えを行うか否かを決定し、前記判定手段によって前記EGR弁の開度が全閉であると判定されたときには、前記推定差圧算出手段によって算出された推定差圧に基づいて前記全閉制御から前記通常EGR制御への切り替えを行うか否かを決定するように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine control device comprising an EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage, and an EGR valve disposed in the EGR passage,
An estimated differential pressure calculating means for calculating an estimated differential pressure that is an estimated value of a differential pressure between the gas pressure on the downstream side of the EGR valve and the gas pressure on the upstream side in the EGR passage based on the opening degree of the EGR valve; ,
EGR gas amount calculation means for calculating an EGR gas amount that is an amount of gas flowing through the EGR passage without being based on the opening degree of the EGR valve;
EGR valve control means for switching between normal EGR control in which the opening degree of the EGR valve is set in accordance with the operating state of the internal combustion engine and full-closed control in which the opening degree of the EGR valve is maintained in a fully closed state With
The EGR valve control means includes determination means for determining whether or not the opening degree of the EGR valve is fully closed, and when the determination means determines that the EGR valve is open, the EGR gas amount Whether to switch from the normal EGR control to the fully closed control is determined based on the amount of EGR gas calculated by the calculating means, and the opening of the EGR valve is determined to be fully closed by the determining means. When it is done, it is configured to determine whether or not to switch from the fully closed control to the normal EGR control based on the estimated differential pressure calculated by the estimated differential pressure calculating means. A control device for an internal combustion engine.
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