JP2019152122A - Internal combustion engine system - Google Patents

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秀夫 浅井
Hideo Asai
秀夫 浅井
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

To set an air quantity sucked into a cylinder at a succeeding valve-opening of an EGR valve to an air quantity corresponding to target torque by taking into consideration a fresh air quantity flowing into an EGR passage at a valve-closing of the EGR valve.SOLUTION: This internal combustion engine system comprises an EGR device for refluxing a part of an exhaust gas of an internal combustion engine to an intake passage as an EGR gas, a throttle valve and a control device. When switching an EGR valve to a valve-opening state from a valve-closing state, the control device calculates a fresh air quantity in the EGR passage being the fresh air quantity existing in the EGR passage in response to an air quantity flowing into the EGR passage at the intake passage side rather than the EGR valve during the valve-closing of the EGR valve, and an air quantity flowing into the EGR passage at the exhaust passage side rather than the EGR valve. Then, the control device corrects an operation amount of the throttle valve so that the target torque of the internal combustion engine can be obtained in response to the fresh air quantity in the EGR passage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は内燃機関システムに関する。より具体的には、内燃機関の排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させることができるEGR装置を備える内燃機関システムに関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine system. More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine system including an EGR device that can recirculate a part of exhaust gas of the internal combustion engine to an intake passage as EGR gas.

特許文献1には、EGR装置を備えた内燃機関のEGR導入時かつ加速過渡時に、吸気通路内の新気がEGR通路に逆流して排気通路側に流れることによって発生する燃焼変動を抑制するための制御が記載されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133830 describes a technique for suppressing combustion fluctuations caused by fresh air in an intake passage flowing back to the EGR passage and flowing toward the exhaust passage when EGR is introduced into an internal combustion engine equipped with an EGR device and acceleration is transient. The control of is described.

より具体的に、EGR弁が開弁状態にある加速過渡時に、吸気圧力が排気圧力より高くなると、吸気通路側からEGR通路に新気が逆流するため、EGR通路を逆流した新気量に相当する分だけ筒内に吸入される新気量が減少する。このため、特許文献1に記載の制御では、EGR弁が開弁状態にある加速過渡時に、EGR通路への新気の逆流が予測される場合には、筒内に吸入される新気量の減少による空燃比のリッチ側へのずれを抑制するため燃料噴射量が減量補正される。   More specifically, when the intake pressure becomes higher than the exhaust pressure during acceleration transient when the EGR valve is open, fresh air flows backward from the intake passage to the EGR passage, which corresponds to the amount of fresh air flowing backward through the EGR passage. The amount of fresh air sucked into the cylinder is reduced by the amount. For this reason, in the control described in Patent Document 1, when the backflow of fresh air to the EGR passage is predicted during acceleration transient when the EGR valve is open, the amount of fresh air sucked into the cylinder is reduced. The fuel injection amount is corrected to decrease in order to suppress the shift of the air-fuel ratio to the rich side due to the decrease.

また、EGR弁が開弁状態にある加速過渡時に新気が逆流している状態でEGR弁が全閉状態とされた場合、EGR通路内には逆流した新気を主成分とするガスが滞留する。従って、その後、EGR通路のガスの流れが順流になってEGR弁が開弁された場合には、逆流した新気を含むEGRガスが筒内に全て吸入されるまでの間、筒内に吸入される新気量が増加することとなる。これに対し、特許文献1に記載の制御では、新気が逆流中にEGR弁が全閉とされた後、EGR通路が順流状態となってEGR弁が開弁された場合には、逆流した新気を含むEGRガスが筒内に全て吸入されるまでの間、燃料噴射量が減量補正される。また、特許文献1には、EGR通路内の新気量に関して、EGR弁開弁中かつEGR通路に新気が逆流している期間中、EGR通路を逆流する新気量を積算することで算出されることが記載されている。   In addition, when the EGR valve is fully closed in a state where the fresh air is flowing backward during acceleration transient when the EGR valve is in the open state, a gas mainly containing the backward flowing fresh air stays in the EGR passage. To do. Therefore, after that, when the gas flow in the EGR passage becomes a forward flow and the EGR valve is opened, the EGR gas containing the backflowed fresh air is sucked into the cylinder until all of the EGR gas is sucked into the cylinder. The amount of fresh air that will be increased. On the other hand, in the control described in Patent Document 1, after the EGR valve is fully closed while fresh air is flowing backward, the EGR passage is in a forward flow state, and the EGR valve is opened when the EGR valve is opened. The fuel injection amount is corrected to decrease until all the EGR gas containing fresh air is sucked into the cylinder. Further, Patent Document 1 calculates the amount of fresh air in the EGR passage by integrating the amount of fresh air flowing back through the EGR passage while the EGR valve is open and the fresh air is flowing back into the EGR passage. It is described that it is done.

特開2010−138839号公報JP 2010-138839 A

EGR弁開弁時に新気が逆流していない(即ち、順流)状態であっても、EGR弁を全閉とした後、吸気圧力が排気圧力より高い条件下で、EGR通路内に新気が流入する場合があり、一部の新気は、EGR弁よりも排気通路側のEGR通路にまで流入する場合がある。この場合、次回、EGR弁を開弁した時に筒内に流入する新気量は、EGR通路に逆流した新気量分増加することになる。   Even when fresh air is not flowing backward (ie, forward flow) when the EGR valve is opened, after the EGR valve is fully closed, fresh air is generated in the EGR passage under the condition that the intake pressure is higher than the exhaust pressure. In some cases, some fresh air may flow into the EGR passage closer to the exhaust passage than the EGR valve. In this case, the amount of fresh air that flows into the cylinder when the EGR valve is opened next time increases by the amount of fresh air that flows back into the EGR passage.

特許文献1に記載の制御は、EGR弁開弁中に新気が逆流中にEGR弁を全閉とし、その後、EGR弁を開弁させる場合における制御であって、EGR弁開弁中の逆流によりEGR通路に流入した新気量分に応じて、燃料噴射量を補正する制御である。即ち、特許文献1では、EGR弁閉弁中に起きるEGR通路への新気の流入については全く考慮されていない。   The control described in Patent Document 1 is a control in a case where the EGR valve is fully closed while fresh air is flowing backward while the EGR valve is open, and then the EGR valve is opened, and the reverse flow while the EGR valve is opened. Thus, the fuel injection amount is corrected according to the amount of fresh air flowing into the EGR passage. That is, in Patent Document 1, no consideration is given to the inflow of fresh air into the EGR passage that occurs while the EGR valve is closed.

また、特許文献1の制御では、逆流による新気量の増加又は減少に対して、燃焼の安定化を目的として、燃料噴射量を増量又は減量する補正が行われるが、この制御では目標トルクと実トルクの間にずれが生じることになる。このトルクのずれを点火遅角で回避することは、燃費改善の観点からは好ましいことではない。   Further, in the control of Patent Document 1, correction for increasing or decreasing the fuel injection amount is performed for the purpose of stabilizing combustion against the increase or decrease of the fresh air amount due to the backflow. There will be a deviation between the actual torques. Avoiding this torque deviation by ignition retard is not preferable from the viewpoint of improving fuel efficiency.

本発明は、以上の課題を解決することを目的として、EGR弁閉弁時にEGR通路に流入する新気量を考慮して、次回EGR弁開弁時に筒内に吸入される空気量を、目標トルクに応じた空気量とすることができるように改良した内燃機関システムを提供するものである。   In order to solve the above problems, the present invention considers the amount of fresh air flowing into the EGR passage when the EGR valve is closed, and determines the amount of air sucked into the cylinder when the EGR valve is opened next time. The present invention provides an internal combustion engine system that is improved so that the amount of air can be adjusted according to torque.

本発明の内燃機関システムは、EGR装置とアクチュエータと制御装置とを備える。EGR装置は、内燃機関の排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGR装置であって、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路の途中に設置され、EGRガスの還流量を調整するEGR弁と、を備える。アクチュエータは、内燃機関の筒内に吸入させる空気量を変化させるアクチュエータである。制御装置は、内燃機関の目標トルクが達成されるように、アクチュエータの操作量を決定し、アクチュエータを制御するように構成されている。更に、制御装置は、以下のように構成されている。即ち、EGR弁を閉弁状態から開弁状態に切り替える際に、EGR弁の閉弁中に、EGR弁よりも吸気通路側のEGR通路に流入した新気量と、EGR弁よりも排気通路側のEGR通路に流入した新気量と、に応じて、EGR通路内にある新気量であるEGR通路内新気量を算出する。そして、EGR通路内新気量に応じて、内燃機関の目標トルクが達成されるように、アクチュエータの操作量を補正する。   The internal combustion engine system of the present invention includes an EGR device, an actuator, and a control device. The EGR device is an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake passage as EGR gas, and is installed in the middle of the EGR passage that connects the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine. And an EGR valve that adjusts the recirculation amount of the EGR gas. The actuator is an actuator that changes the amount of air taken into the cylinder of the internal combustion engine. The control device is configured to control an actuator by determining an operation amount of the actuator so that a target torque of the internal combustion engine is achieved. Furthermore, the control device is configured as follows. That is, when the EGR valve is switched from the closed state to the open state, the amount of fresh air that flows into the EGR passage closer to the intake passage than the EGR valve and the exhaust passage side from the EGR valve when the EGR valve is closed The amount of fresh air in the EGR passage, which is the amount of fresh air in the EGR passage, is calculated according to the amount of fresh air that has flowed into the EGR passage. Then, according to the fresh air amount in the EGR passage, the operation amount of the actuator is corrected so that the target torque of the internal combustion engine is achieved.

本発明の内燃機関システムによれば、EGR弁閉弁中にEGR通路に流入した新気量を踏まえて、次回EGR弁を開くときの、筒内に吸入させる空気量を変化させるアクチュエータの操作量が補正される。従って、内燃機関が実際に出力するトルクを目標トルクに近づけることができ、空燃比制御性を向上させると共に、ドライバビリティの向上及び燃費改善を図ることができる。   According to the internal combustion engine system of the present invention, based on the amount of fresh air that has flowed into the EGR passage while the EGR valve is closed, the operation amount of the actuator that changes the amount of air sucked into the cylinder the next time the EGR valve is opened. Is corrected. Therefore, the torque actually output by the internal combustion engine can be brought close to the target torque, the air-fuel ratio controllability can be improved, and the drivability and fuel efficiency can be improved.

本発明の実施の形態の内燃機関システムの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the internal combustion engine system of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the routine of control which a control apparatus performs in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるEGR弁通過流量の算出方法の一例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the calculation method of the EGR valve passage flow rate in embodiment of this invention. EGR弁開弁時のEGR通路内のEGRガス量に対する新気量の割合の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ratio of the fresh air quantity with respect to the EGR gas quantity in an EGR channel | path at the time of EGR valve opening. 本発明の他の実施の形態おける吸気温度差と吸入空気量に対する補正量との関係について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the corrected amount with respect to the intake temperature difference and intake air amount in other embodiment of this invention.

実施の形態.
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。図1は、本実施の形態の内燃機関システムの構成を模式的に示す図である。本実施の形態にかかるシステムは、自動車に動力装置として搭載される内燃機関(以下、単に「エンジン」と称す)2を備える。エンジン2は4つの気筒を備える。但し、気筒の数に限定はない。
Embodiment.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the internal combustion engine system of the present embodiment. The system according to the present embodiment includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 2 mounted as a power unit in an automobile. The engine 2 has four cylinders. However, the number of cylinders is not limited.

エンジン2は過給機10を備えている。過給機10は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン12と、タービン12と一体的に連結され、タービン12に入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ14とを有している。   The engine 2 includes a supercharger 10. The supercharger 10 includes a turbine 12 that is operated by exhaust energy of exhaust gas, and a compressor 14 that is integrally connected to the turbine 12 and that is rotationally driven by exhaust energy of exhaust gas input to the turbine 12. Yes.

エンジン2の吸気通路4は吸気マニホールド5により分岐してエンジン2の各気筒の吸気ポートに連通している。エンジン2の排気通路6は、排気マニホールド7により分岐してエンジン2の各気筒の排気ポートに連通している。   The intake passage 4 of the engine 2 is branched by an intake manifold 5 and communicates with the intake port of each cylinder of the engine 2. The exhaust passage 6 of the engine 2 is branched by an exhaust manifold 7 and communicates with the exhaust ports of the cylinders of the engine 2.

エンジン2の吸気通路4の入口付近には、エアクリーナ20が設けられている。エアクリーナ20の下流の吸気通路4には、吸気の上流側から順に、過給機10のコンプレッサ14、インタークーラ22、スロットルバルブ24が、設置されている。エアクリーナ20を通って吸入された空気(即ち、新気)は、過給機10のコンプレッサ14で圧縮された後、インタークーラ22で冷却され、スロットルバルブ24を通過して、吸気マニホールド5により各気筒の吸気ポート(図示せず)に分配される。本実施の形態において、スロットルバルブ24は、目標空気量に応じて、筒内に吸入させる空気量を変化させることができるアクチュエータとして機能する。   An air cleaner 20 is provided near the inlet of the intake passage 4 of the engine 2. In the intake passage 4 downstream of the air cleaner 20, a compressor 14, an intercooler 22, and a throttle valve 24 of the supercharger 10 are installed in order from the upstream side of intake air. The air (that is, fresh air) sucked through the air cleaner 20 is compressed by the compressor 14 of the supercharger 10, then cooled by the intercooler 22, passes through the throttle valve 24, and is taken in by the intake manifold 5. It is distributed to the intake port (not shown) of the cylinder. In the present embodiment, the throttle valve 24 functions as an actuator that can change the amount of air sucked into the cylinder according to the target air amount.

排気通路6には、過給機10のタービン12が設置され、タービン12よりも下流側には、排気ガスを浄化するためのS/C(Start Converter)触媒26とU/F(Under Floor)触媒28とが設置されている。   A turbine 12 of the supercharger 10 is installed in the exhaust passage 6, and an S / C (Start Converter) catalyst 26 and U / F (Under Floor) for purifying exhaust gas are disposed downstream of the turbine 12. A catalyst 28 is installed.

エンジン2は、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置30を備えている。EGR装置30は、EGR通路32を有する。EGR通路32の一端は、スロットルバルブ24の下流の吸気通路4に接続し、他端は、排気通路6のS/C触媒26とU/F触媒28との間の部分に接続している。EGR通路32を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部をEGRガスとして吸気通路4へ還流させること、つまり外部EGRを行うことができる。   The engine 2 includes an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 30. The EGR device 30 has an EGR passage 32. One end of the EGR passage 32 is connected to the intake passage 4 downstream of the throttle valve 24, and the other end is connected to a portion of the exhaust passage 6 between the S / C catalyst 26 and the U / F catalyst 28. Through the EGR passage 32, a part of the exhaust gas (burned gas) can be recirculated to the intake passage 4 as EGR gas, that is, external EGR can be performed.

EGR通路32には、排気通路6側から吸気通路4側に向かうEGRガスの流れ(以下、この方向の流れを「順流」とも称する)の上流から順に、EGRクーラ34と、EGR弁36とが設置されている。EGR弁36は、EGR通路32の通路断面積を変更することができ、吸気通路に流入するEGRガス量を調整するために用いられる。   The EGR passage 32 includes an EGR cooler 34 and an EGR valve 36 in order from the upstream of the flow of EGR gas (hereinafter referred to as “forward flow”) from the exhaust passage 6 side to the intake passage 4 side. is set up. The EGR valve 36 can change the cross-sectional area of the EGR passage 32 and is used to adjust the amount of EGR gas flowing into the intake passage.

この内燃機関システムは、制御装置を有している。制御装置には、エアクリーナ下流圧センサ50、過給圧センサ51、吸気圧力センサ52、吸気温度センサ53、タービン上流圧センサ54、及び、S/C下流圧センサ55等、エンジン2が有する各種のセンサが接続されている。制御装置は、これらのセンサで得られた情報に基づき、エンジン2が備える様々な装置及びアクチュエータを操作することにより、エンジン2の運転を制御する。制御装置は、少なくとも1つのCPU、少なくとも1つのROM、少なくとも1つのRAMを有するECU(Electronic Control Unit)である。ただし、制御装置は、複数のECUから構成されていてもよい。制御装置では、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、CPUで実行することで、エンジン制御に係る様々な機能が実現される。   This internal combustion engine system has a control device. The control device includes an air cleaner downstream pressure sensor 50, a supercharging pressure sensor 51, an intake pressure sensor 52, an intake air temperature sensor 53, a turbine upstream pressure sensor 54, an S / C downstream pressure sensor 55, and the like. Sensor is connected. The control device controls the operation of the engine 2 by operating various devices and actuators included in the engine 2 based on information obtained by these sensors. The control device is an ECU (Electronic Control Unit) having at least one CPU, at least one ROM, and at least one RAM. However, the control device may be composed of a plurality of ECUs. In the control device, various functions related to engine control are realized by loading a program stored in the ROM into the RAM and executing it by the CPU.

ところで、図1に示すように、吸気通路4内の圧力が比較的高い部分にEGR通路32が接続されるようなシステムでは、その運転条件によっては、EGR通路32の吸気側の圧力が排気側の圧力より高くなる場合がある。このような場合、EGR弁36の開弁中だけでなく、EGR弁36が全閉状態にある場合にも、EGR通路32内に新気が流入することがある。EGR弁36の閉弁中にEGR通路32内に流入した新気は、EGR弁36が開弁されると筒内に流入する。このため、EGRの導入開始時に、筒内に流入する新気量が想定される新気量より多くなる場合がある。   By the way, as shown in FIG. 1, in a system in which the EGR passage 32 is connected to a portion where the pressure in the intake passage 4 is relatively high, the pressure on the intake side of the EGR passage 32 depends on the operating conditions. The pressure may be higher. In such a case, fresh air may flow into the EGR passage 32 not only during the opening of the EGR valve 36 but also when the EGR valve 36 is in a fully closed state. Fresh air that has flowed into the EGR passage 32 while the EGR valve 36 is closed flows into the cylinder when the EGR valve 36 is opened. For this reason, at the start of introduction of EGR, the amount of fresh air flowing into the cylinder may be larger than the assumed fresh air amount.

これに対し、本実施の形態の制御装置は、EGR弁36の開弁時にEGR通路32から新気が流入することが予想される場合、流入する新気量を推定し、新気量の推定値に応じて、筒内に吸入される新気量が、目標トルクを達成するために必要な新気量となるように、吸入空気量を補正する制御を実行する。より具体的には、スロットルバルブ24の操作量を補正することで、吸気通路4側から導入される吸入空気量を制御する。以下、制御装置が実行する制御についてより具体的に説明する。   On the other hand, when it is predicted that fresh air will flow from the EGR passage 32 when the EGR valve 36 is opened, the control device of the present embodiment estimates the amount of fresh air that flows in and estimates the fresh air amount. In accordance with the value, control is performed to correct the amount of intake air so that the amount of fresh air sucked into the cylinder becomes the amount of fresh air necessary to achieve the target torque. More specifically, the amount of intake air introduced from the intake passage 4 side is controlled by correcting the operation amount of the throttle valve 24. Hereinafter, the control executed by the control device will be described more specifically.

図2は、制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図2のルーチンでは、まず、ステップS101において、EGRの導入が開始されたか否かが判別される。つまり、EGR弁36が閉弁状態から開弁状態に切り替えられたか否かが判別される。   FIG. 2 is a flowchart for explaining a control routine executed by the control device. In the routine of FIG. 2, first, in step S101, it is determined whether or not the introduction of EGR has started. That is, it is determined whether or not the EGR valve 36 has been switched from the closed state to the open state.

ステップS101において、EGRの導入が開始されたと判別された場合には、次に、ステップS102に進み、EGR弁通過流量Gegrが算出される。EGR弁通過流量は、EGR弁36を通過するガスの流量であり、順流方向のプラス、逆流方向をマイナスとして、算出される。   If it is determined in step S101 that the introduction of EGR has been started, the process proceeds to step S102, where the EGR valve passage flow rate Gegr is calculated. The EGR valve passage flow rate is the flow rate of the gas passing through the EGR valve 36, and is calculated with the forward flow direction plus and the reverse flow direction minus.

図3に、EGR弁通過流量Gegrの算出方法の一例を示す。図3に示されるように、EGR通路32の出口圧力(即ち、吸気通路4内の圧力)と、入口圧力(即ち、排気通路6内の圧力)との差圧(以下、単に「差圧」とも称する)と、EGR弁通過流量Gegrとは相関関係を有する。本実施の形態では、このような相関関係を実験等によって求め、制御装置に、差圧を軸とするEGR弁通過流量Gegrのマップとして予め記憶させておく。   FIG. 3 shows an example of a method for calculating the EGR valve passage flow rate Gegr. As shown in FIG. 3, the pressure difference between the outlet pressure of the EGR passage 32 (ie, the pressure in the intake passage 4) and the inlet pressure (ie, the pressure in the exhaust passage 6) (hereinafter simply referred to as “differential pressure”). Also has a correlation with the EGR valve passage flow rate Gegr. In the present embodiment, such a correlation is obtained by experiments or the like, and is stored in advance in the control device as a map of the EGR valve passage flow rate Gegr with the differential pressure as an axis.

ステップS102では、S/C下流圧センサ55により計測された排気通路6内の排気圧力P6の現在値と、吸気圧力センサ52により計測された吸気通路4内の吸気圧力Pmの現在値とから算出される差圧に基づいて、マップに従って、EGR弁通過流量Gegrが算出される。また、EGR弁通過流量Gegrは、EGR弁36の開度やエンジン回転数等に応じて変化するため、EGR弁通過流量Gegrの算出に用いられるマップは、EGR弁36の開度及びエンジン回転数ごとの、複数のマップとしてもよい。   In step S102, the current value of the exhaust pressure P6 in the exhaust passage 6 measured by the S / C downstream pressure sensor 55 and the current value of the intake pressure Pm in the intake passage 4 measured by the intake pressure sensor 52 are calculated. Based on the differential pressure, the EGR valve passage flow rate Gegr is calculated according to the map. Further, since the EGR valve passage flow rate Gegr changes according to the opening degree of the EGR valve 36, the engine speed, etc., the map used for calculating the EGR valve passage flow rate Gegr is the opening degree of the EGR valve 36 and the engine speed. A plurality of maps may be used.

次に、ステップS103に進み、EGR通路32内の新気量(以下、「EGR通路内新気量」とも称する)Gnが算出される。図4に、EGR弁開弁時のEGR通路34内のEGRガス量に対するEGR通路内新気量Gnの割合の一例を示す。   Next, the process proceeds to step S103, and the amount of fresh air in the EGR passage 32 (hereinafter also referred to as “the amount of fresh air in the EGR passage”) Gn is calculated. FIG. 4 shows an example of the ratio of the fresh air amount Gn in the EGR passage to the EGR gas amount in the EGR passage 34 when the EGR valve is opened.

図4の実線aに示されるように、EGR弁開弁時の、EGR弁36より下流側(即ち、吸気通路側)のEGR通路32内の新気量とEGRガス量との割合は、図4の実線aに示されるように、吸気通路4側に近づくほど高くなる。また、実線aに示す新気量とEGRガス量との割合は、EGR弁閉弁時の差圧と、EGR弁36の閉弁時間とによって変化する。従って、本実施の形態では、EGR弁開始時点でのEGR弁36より下流側(即ち、吸気通路側)のEGR通路32内の新気量の割合の変化と、EGR弁閉弁時の差圧と、EGR弁36の閉弁時間との関係を、実験等により求め、制御装置にマップ又は演算式等として記憶させておく。   As shown by the solid line a in FIG. 4, the ratio between the fresh air amount and the EGR gas amount in the EGR passage 32 downstream of the EGR valve 36 (that is, the intake passage side) when the EGR valve is opened is shown in FIG. As shown by a solid line a in FIG. 4, the height increases as it approaches the intake passage 4 side. Further, the ratio between the fresh air amount and the EGR gas amount indicated by the solid line a varies depending on the differential pressure when the EGR valve is closed and the valve closing time of the EGR valve 36. Therefore, in the present embodiment, the change in the ratio of the fresh air amount in the EGR passage 32 on the downstream side (that is, the intake passage side) from the EGR valve 36 at the start of the EGR valve and the differential pressure when the EGR valve is closed. And the valve closing time of the EGR valve 36 are obtained by experiments or the like and stored in the control device as a map or an arithmetic expression.

また、EGR弁36が閉弁している場合でも、例えば、EGR弁36の閉弁遅れや、EGR弁36の閉じ不良等によって、EGR弁36より上流側(排気通路側)に、新気が洩れ出る場合がある。EGR弁36より上流側(排気通路側)のEGRガスに対する新気量の割合を示す曲線(図4の破線b)は、EGR弁36の下流側とは異なる傾向を有し、例えば、EGR弁閉弁時の差圧、EGR弁36の閉弁時間、あるいはEGR弁36の閉じ不良発生時の差圧、EGR弁36の閉じ遅れの量、及び、閉じ不良発生の有無等の要因によって変化する。従って、本実施の形態では、EGR弁開始時点でのEGR弁36より上流側のEGR通路32内の新気量の割合の変化と各要因との関係を、実験等により求め、制御装置にマップ又は演算式等として記憶させておく。   Even when the EGR valve 36 is closed, for example, fresh air is generated upstream (exhaust passage side) from the EGR valve 36 due to, for example, a delay in closing the EGR valve 36 or poor closing of the EGR valve 36. It may leak out. The curve (broken line b in FIG. 4) showing the ratio of the fresh air amount to the EGR gas upstream (exhaust passage side) from the EGR valve 36 tends to be different from the downstream side of the EGR valve 36. It varies depending on factors such as the differential pressure when the valve is closed, the closing time of the EGR valve 36, or the differential pressure when the EGR valve 36 is closed poorly, the amount of delay in closing the EGR valve 36, and the presence or absence of a closed failure. . Therefore, in the present embodiment, the relationship between the change in the ratio of the fresh air amount in the EGR passage 32 upstream of the EGR valve 36 at the start of the EGR valve 36 and each factor is obtained by experiments and is mapped to the control device. Alternatively, it is stored as an arithmetic expression or the like.

ステップS103では、図4に示されるような、EGR弁36の上流側と下流側の新気量の割合の変化のマップあるいは演算式等を用いて、EGR通路32の体積と、ステップS102で算出されたEGR弁通過流量Gegrとから、今回、EGR通路32から筒内に流入するEGR通路内新気量Gnが算出される。   In step S103, the volume of the EGR passage 32 and the calculation formula are calculated in step S102 using a map or arithmetic expression of the change in the ratio of the fresh air quantity upstream and downstream of the EGR valve 36 as shown in FIG. From the EGR valve passage flow rate Gegr, the EGR passage fresh air amount Gn flowing into the cylinder from the EGR passage 32 this time is calculated.

なお、図4に示すような新気量の変化の割合は、このルーチンが繰り返されるたびに、EGR弁通過流量Gegrに応じたガス量分ずつ吸気通路側に進む。つまり、図4では、EGR弁開弁開始後、第1回目にEGR弁通過流量Gegrに応じたt1〜t2の区間のEGR通路内新気量Gnが算出されると、次に、第2回目に、EGR弁通過流量Gegrに応じたt2〜t3区間分のEGR通路内新気量Gnが算出され、最終的にEGR弁通過流量Gegrの積算値がEGR通路32の体積となる時点で、EGR通路内新気量Gnは0となる。なおEGR弁36の下流側の新気量については、Tyalor分散モデルを用いて推定する構成としてもよい。   Note that the rate of change in the fresh air amount as shown in FIG. 4 advances to the intake passage side by the amount of gas corresponding to the EGR valve passage flow rate Gegr each time this routine is repeated. That is, in FIG. 4, when the EGR passage fresh air amount Gn in the interval t1 to t2 corresponding to the EGR valve passage flow rate Gegr is calculated for the first time after the EGR valve opening is started, The EGR passage fresh air amount Gn for t2 to t3 intervals corresponding to the EGR valve passage flow rate Gegr is calculated, and when the integrated value of the EGR valve passage flow rate Gegr finally becomes the volume of the EGR passage 32, EGR The fresh air amount Gn in the passage becomes zero. In addition, about the fresh air quantity of the downstream of the EGR valve 36, it is good also as a structure estimated using a Tylor dispersion | distribution model.

次に、ステップS104に進み、EGR弁通過流量Gegrが0より大きく、かつEGR通路内新気量Gnが0より大きいか否かが判別される。ステップS104において、EGR弁通過流量Gegrが0より大きく、かつEGR通路内新気量Gnが0より大きい場合、EGR通路32からEGRガスと共に新気が筒内に流入している状態にあると判断できる。   Next, the process proceeds to step S104, where it is determined whether or not the EGR valve passage flow rate Gegr is greater than 0 and the EGR passage fresh air amount Gn is greater than 0. In step S104, when the EGR valve passage flow rate Gegr is larger than 0 and the fresh air amount Gn in the EGR passage is larger than 0, it is determined that fresh air is flowing into the cylinder together with the EGR gas from the EGR passage 32. it can.

従って、この場合には、ステップS105に進み、EGR通路内新気量Gnに応じて、吸入空気量が補正される。即ち、EGR通路内新気量Gn分を減じた量の新気が、吸気通路4側から流入するように、スロットルバルブ24の操作量が補正され、これに応じてスロットルバルブ24の開度が制御される。   Therefore, in this case, the process proceeds to step S105, and the intake air amount is corrected in accordance with the EGR passage fresh air amount Gn. In other words, the operation amount of the throttle valve 24 is corrected so that the amount of fresh air that is reduced by the amount of fresh air Gn in the EGR passage flows from the intake passage 4 side, and the opening of the throttle valve 24 is adjusted accordingly. Be controlled.

一方、ステップS104において、EGR弁通過流量Gegrが0より大きく、かつEGR通路内新気量Gnが0より大きい、という条件が成立しないと判別された場合、ステップS201に進み、EGR通路32からの新気の流入は無いものと判断され、吸入空気量に対する補正量は0に設定された後、今回の処理は終了する。   On the other hand, if it is determined in step S104 that the condition that the EGR valve passage flow rate Gegr is greater than 0 and the EGR passage fresh air amount Gn is greater than 0 does not hold, the routine proceeds to step S201, where the EGR passage 32 After it is determined that there is no inflow of fresh air, and the correction amount for the intake air amount is set to 0, the current process ends.

また、ステップS101において、EGRの導入が開始されていないと判別された場合には、ステップS301においてEGR通路内新気量Gnの算出が行われた後、今回の処理はこのまま終了する。なお、ステップS301においてEGR通路内新気量Gnの算出方法は、ステップS103において説明した新気量の算出方法と同じである。   If it is determined in step S101 that the introduction of EGR has not been started, the calculation of the fresh air amount Gn in the EGR passage is performed in step S301, and then the current process ends. Note that the method for calculating the fresh air amount Gn in the EGR passage in step S301 is the same as the method for calculating the fresh air amount described in step S103.

以上説明したように、本実施の形態によれば、EGR弁開弁によるEGR導入開始時に、EGR通路32に滞留するEGR通路内新気量Gnに応じて、吸入空気量が補正される。また、EGR通路32に滞留するEGR通路内新気量Gnは、EGR弁36の閉弁中に、EGR通路32の排気通路側に流入した新気量をも考慮して算出されている。従って、筒内に導入される空気量を、目標トルクの実現に必要な空気量に近づけることができ、燃費の改善を図ると共に、EGR通路32からの新気流入に起因する実トルクと目標トルクとの差を小さく抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, the intake air amount is corrected in accordance with the fresh air amount Gn in the EGR passage stagnating in the EGR passage 32 at the start of EGR introduction by opening the EGR valve. The EGR passage fresh air amount Gn staying in the EGR passage 32 is calculated in consideration of the amount of fresh air flowing into the exhaust passage side of the EGR passage 32 while the EGR valve 36 is closed. Accordingly, the amount of air introduced into the cylinder can be brought close to the amount of air necessary for realizing the target torque, the fuel efficiency is improved, and the actual torque and the target torque resulting from the inflow of fresh air from the EGR passage 32 are improved. The difference with the can be kept small.

<その他の実施の形態>
EGR通路32の吸気側の圧力と排気側の圧力とが同じ場合、EGR通路内にEGRガスの流れが発生しないため、EGR通路内に新気が滞留する。この場合、ガス温度が上昇する。本実施の形態の制御装置は、このガス温度上昇による補正を行う構成を追加した構成としてもよい。具体的には、図5に示されるように、筒内に流入する吸気温度と、インテークマニホールド内の吸気温度との差である吸気温度差が大きい場合ほど、吸入空気量に対する補正量を大きくするように設定し、補正された吸入空気量に基づいて、スロットルバルブ24等の制御を行うようにすればよい。
<Other embodiments>
When the pressure on the intake side and the pressure on the exhaust side of the EGR passage 32 are the same, no EGR gas flows in the EGR passage, so that fresh air stays in the EGR passage. In this case, the gas temperature increases. The control device according to the present embodiment may have a configuration in which a configuration for correcting the gas temperature rise is added. Specifically, as shown in FIG. 5, the correction amount for the intake air amount is increased as the difference in intake air temperature, which is the difference between the intake air temperature flowing into the cylinder and the intake air temperature in the intake manifold, is larger. Thus, the throttle valve 24 and the like may be controlled based on the corrected intake air amount.

また、EGR弁36が閉じている場合も、新気がEGR通路32内に留まることになる。従って、この場合にも、図5に示されるように、吸気温度差に応じて、吸入空気量を補正するようにしてもよい。   Even when the EGR valve 36 is closed, fresh air remains in the EGR passage 32. Accordingly, in this case as well, as shown in FIG. 5, the intake air amount may be corrected in accordance with the intake air temperature difference.

また、本実施の形態では、スロットルバルブ24の下流の吸気通路4と、S/C触媒26の下流の排気通路6とがEGR通路32により接続されたEGR装置について説明した。しかしながら、本実施の形態におけるEGR導入開始時の制御は、他のEGR装置、例えば、HPL(High Pressure Loop)−EGR装置や、自然吸気エンジンのように吸気側圧力が排気側圧力より大きくなり得るEGR装置等に適用することができる。   In the present embodiment, the EGR device in which the intake passage 4 downstream of the throttle valve 24 and the exhaust passage 6 downstream of the S / C catalyst 26 are connected by the EGR passage 32 has been described. However, the control at the start of the introduction of EGR in the present embodiment is such that the intake side pressure can be larger than the exhaust side pressure as in other EGR devices, for example, HPL (High Pressure Loop) -EGR devices and natural intake engines. It can be applied to an EGR device or the like.

なお、以上の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、この実施の形態において説明する構造等は、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。   In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., the reference is made unless otherwise specified or the number is clearly specified in principle. The invention is not limited to the numbers. Further, the structure and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

2 エンジン
4 吸気通路
5 吸気マニホールド
6 排気通路
7 排気マニホールド
10 過給機
12 タービン
14 コンプレッサ
20 エアクリーナ
22 インタークーラ
24 スロットルバルブ
26 S/C触媒
28 U/F触媒
30 EGR装置
32 EGR通路
34 EGRクーラ
36 EGR弁
50 エアクリーナ下流圧センサ
51 過給圧センサ
52 吸気圧力センサ
53 吸気温度センサ
54 タービン上流圧センサ
55 S/C下流圧センサ
2 Engine 4 Intake passage 5 Intake manifold 6 Exhaust passage 7 Exhaust manifold 10 Supercharger 12 Turbine 14 Compressor 20 Air cleaner 22 Intercooler 24 Throttle valve 26 S / C catalyst 28 U / F catalyst 30 EGR device 32 EGR passage 34 EGR cooler 36 EGR valve 50 Air cleaner downstream pressure sensor 51 Supercharging pressure sensor 52 Intake pressure sensor 53 Intake temperature sensor 54 Turbine upstream pressure sensor 55 S / C downstream pressure sensor

Claims (1)

内燃機関の排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGR装置と、
前記内燃機関の筒内に吸入させる空気量を変化させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御するように構成された制御装置と、
を備える内燃機関システムであって、
前記EGR装置は、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路の途中に設置され、EGRガスの還流量を調整するEGR弁と、
を備え、
前記制御装置は、
前記EGR弁を閉弁状態から開弁状態に切り替える際に、
前記EGR弁の閉弁中に、前記EGR弁よりも前記吸気通路側の前記EGR通路に流入した新気量と、前記EGR弁よりも前記排気通路側の前記EGR通路に流入した新気量と、に応じて、前記EGR通路内にある新気量であるEGR通路内新気量を算出し、
前記EGR通路内新気量に応じて、前記内燃機関の目標トルクが達成されるように、前記アクチュエータの操作量を補正する、
ように構成されていることを特徴とする内燃機関システム。
An EGR device that recirculates a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake passage as EGR gas;
An actuator for changing the amount of air taken into the cylinder of the internal combustion engine;
A control device configured to control the actuator;
An internal combustion engine system comprising:
The EGR device
An EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine;
An EGR valve that is installed in the middle of the EGR passage and adjusts the recirculation amount of the EGR gas;
With
The controller is
When switching the EGR valve from the closed state to the open state,
While the EGR valve is closed, the amount of fresh air that flows into the EGR passage closer to the intake passage than the EGR valve, and the amount of fresh air that flows into the EGR passage closer to the exhaust passage than the EGR valve , And calculates the fresh air amount in the EGR passage, which is the fresh air amount in the EGR passage,
Correcting the operation amount of the actuator according to the fresh air amount in the EGR passage so that a target torque of the internal combustion engine is achieved;
An internal combustion engine system configured as described above.
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