JP3551697B2 - Control unit for diesel engine - Google Patents

Control unit for diesel engine Download PDF

Info

Publication number
JP3551697B2
JP3551697B2 JP12589297A JP12589297A JP3551697B2 JP 3551697 B2 JP3551697 B2 JP 3551697B2 JP 12589297 A JP12589297 A JP 12589297A JP 12589297 A JP12589297 A JP 12589297A JP 3551697 B2 JP3551697 B2 JP 3551697B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
exhaust gas
fuel injection
gas recirculation
intake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12589297A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10318047A (en
Inventor
暁 白河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP12589297A priority Critical patent/JP3551697B2/en
Publication of JPH10318047A publication Critical patent/JPH10318047A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3551697B2 publication Critical patent/JP3551697B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンが所定の空気過剰率となるように排気還流量や燃料噴射量を制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出される排気組成を改善するために、種々の方策とられており、運転状態に応じて燃料噴射量や噴射時期を目標値に精度よく電子的制御することより、スモークやパティキュレートの排出量を低減できるし、また、排気の一部を吸気中に還流することで、燃焼温度圧力を下げ、NOxの排出量を低減できる。
【0003】
また、ディーゼルエンジンの空気過剰率、つまりエンジンに供給される新気と燃料の理論空燃比に対する比率を適正に制御することにより、常に排気特性を良好に維持する考えもある。
【0004】
特開昭61−176647号公報によれば、排気系に空気過剰率センサを設け、運転状態に応じて設定した目標空気過剰率と実測空気過剰率が一致するように、排気還流量をフィードバック制御し、また排気還流を停止しているときは燃料噴射量をフィードバック制御することが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように空気過剰率センサを排気系に設置する場合、排気中の煤の影響によりセンサの劣化が激しく、センサの初期バラツキなども考慮すると、安定して精度よく空気過剰率を測定することが困難で、空気過剰率の制御性が不安定で排気組成の改善にも限度があった。
【0006】
また、空気過剰率を制御するにしても、燃料噴射量と排気還流量との制御が関連づけられていないので、エンジンの過渡運転時などを含めて、良好な動力性能と排気特性を両立させることが難しかった。
【0007】
本発明はこのような問題を解決するために提案されたものである。
【0008】
本発明では運転状態に応じて目標空気過剰率を設定し、排気還流量と燃料噴射量とを目標空気過剰率となるように制御することにより、常に良好な運転性と排気特性を維持することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、エンジンの回転数を検出する回転数手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段と、吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還流制御弁と、排気還流制御弁の開度を検出する開度検出手段と、を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧力を演算する吸気系圧力演算手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、これら吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、目標空気過剰率と実空気過剰率とが一致するように前記排気還流制御弁の開度を制御する制御手段と、前記目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくならないように制限する手段とを備え、かつ、前記燃料噴射量を制限する手段が、緩加速を除く定常運転と加速運転で、前記制限を解除することを特徴とする。
【0010】
第2の発明は、エンジンの回転数を検出する回転数手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段と、吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還流制御弁と、を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量とからこの目標空気過剰率を得るのに必要な目標排気還流量を演算する手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧力を演算する吸気系圧力演算手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、前記吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と目標排気還流量とから前記排気還流制御弁の目標弁開度を演算する手段と、排気還流制御弁の開度をこの目標弁開度と一致するように制御する手段と、前記排気還流制御弁の開度を検出する手段と、吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、このようにして求めた実空気過剰率と前記目標空気過剰率とを比較し、目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくならないように制限する手段と、を備え、前記燃料噴射量を制限する手段が、緩加速を除く定常運転と加速運転で、前記制限を解除することを特徴とする。
【0015】
【発明の作用・効果】
第1の発明において、空気過剰率はそのときの吸入空気量と、燃料噴射量と、排気還流量に基づいて演算することができる。このうち排気還流量については、排気系の圧力と吸気系の圧力との差圧と、排気還流制御弁の開度が分かると、演算により求めることができる。排気系と吸気系の各圧力は、吸入空気量と吸入空気温度、燃料噴射量等に基づいて熱力学、流体力学的に算出できる。
【0016】
このため、これらの各算出値に基づいて時々刻々の実際の空気過剰率を演算することが可能となる。
【0017】
一方、排気中のパティキュレートを所定値以下に抑制できる目標空気過剰率はエンジン素質及びその運転条件に応じて決まってくる。
【0018】
したがって、実際の空気過剰率が目標とする空気過剰率と一致するように排気還流量を制御することで、排気中のパティキュレートを適切に抑制しつつ、エンジンの運転性能とNOx排出量とを共に要求に応じてバランスよく維持することが可能となる。
【0019】
しかも、この場合、空気過剰率を測定するセンサなどが不要であり、また過渡運転状態などでも、時々刻々の空気過剰率を正確に算出できるので、長期間にわたり安定した高性能な制御性が保証される。
【0020】
第2の発明においては、目標とする空気過剰率から、そのときの吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて目標とする排気還流量を算出できる。また、排気還流制御弁の上流と下流の差圧、つまり、排気系と吸気系の差圧が分かると、この排気還流量とするために必要な排気還流制御弁の弁開度が演算できる。
【0021】
したがって、この演算された弁開度となるように排気還流制御弁の開度を制御することにより、運転性能や排気中のパティキュレートを悪化させることなく、NOxを低減することができる。
【0022】
また、この場合、排気還流制御弁の制御目標値も物理的モデルに基づいて決定されるので、通常のフィードバック制御時の古典的なP・I・D制御の手法によるときの制御定数の適合などの必要もなく、排気還流制御弁の設計緒元の検討のみで比較的簡単に実用化が可能となる。
【0023】
さらに第1または第2の発明において、実際の空気過剰率が目標空気過剰率よりも低くなるときには、燃料噴射量を制限することで、空気過剰率の低下を防ぎ、パティキュレートの悪化を阻止する。
【0024】
この場合、とくに市街地での一般的な運転でよく現れる緩加速時に限って燃料噴射量を制限することで、排気組成の悪化を回避しつつ、運転性への跳ね返りの影響を小さくできる。なお、定常状態や緩加速を除く加速時には制限を解除することで、安定した良好な運転性を維持できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。
【0026】
まず、図1にディーゼルエンジンの燃料噴射システムを示す。
【0027】
図1において、エンジン回転に同期して回転駆動される燃料噴射ポンプ1の入力軸6aには、燃料を予圧するフィードポンプ6が取付けられ、さらに同軸上には入力軸6aと同一的に回転すると共に、軸方向に往復運動するように連結されたプランジャ2が配置される。
【0028】
フィードポンプ6はポンプ室7に加圧した燃料を送り出し、かつ余剰燃料は図示しない燃料タンクへと還流され、ポンプ室7の圧力を一定に維持する。
【0029】
プランジャ2には気筒数に対応したカム山をもつフェイスカム2aが同軸に設けられ、フェイスカム2aがローラ8aに乗り上げる毎にプランジャ2が軸方向に往復運動する。例えば6気筒エンジンならば、入力軸6aが1回転すると、この間にフェイスカム2aが6回だけローラ8aに乗り上げ、プランジャ2が6回往復運動する。プランジャ2が往復運動すると、その都度、プランジャ室2bに燃料を吸込み、加圧する。なお、2kはフェイスカム2aに対抗してプランジャ2を押し戻すリタンースプリングである。
【0030】
プランジャ2の伸び出し行程において、プランジャ室2bには、前記ポンプ室7からの燃料が、燃料停止弁10及びプランジャ2に設けたスリット2jを経由して吸入される。
【0031】
これに対して、プランジャ2の圧縮行程でプランジャ室2bの加圧燃料を燃料噴射ノズルに圧送するため、プランジャ2の軸心に沿って、プランジャ室2bと連通する連通路2cが形成され、この連通路2cは途中において半径方向に分岐する高圧通路2dをもち、またその先端部において同じく半径方向に貫通する放出通路2eが形成される。
【0032】
プランジャ2の回転位置に応じて高圧通路2dと選択的に接続するように、プランジャ2の周囲のシリンダ2fの内周には、エンジン気筒数に対応した数のポート2gが均等に配置され、各ポート2gにはそれぞれデリバリバルブ2h(1つだけしか図示していない)が接続し、このデリバリバルブ2hから図示しない燃料噴射ノズルへと燃料が圧送される。
【0033】
プランジャ2は1回転する度に6回往復し、その都度吸入した燃料を加圧するが、加圧燃料が連通路2cから高圧通路2dに押し込まれ、このときプランジャ2の回転位置により連通するポート2gに加圧燃料が送り込まれ、対応するデリバリバルブ2hを介して燃料噴射ノズルに燃料が圧送される。
【0034】
一方、プランジャ2の外周にはコントロールスリーブ3が摺動自在に嵌合し、通常は前記放出通路2eを被覆して閉じているが、プランジャ2の圧縮方向への移動により、やがて放出通路2eを解放する。これにより、プランジャ室2bの圧力が解放され、デリバリバルブ2hから燃料噴射ノズル11への燃料の圧送が終了する。
【0035】
したがって、燃料噴射ノズルに送り込まれる燃料量は、コントロールスリーブ3の位置により変化し、プランジャ2の圧縮方向への移動時に、早期に放出通路2eを解放すれば、燃料噴射量は少なく、逆に放出通路2eの解放時期が遅くなると、燃料噴射量は多くなる。
【0036】
この燃料噴射量を制御するため、コントロールスリーブ3の位置を自由に変化させるロータリソレノイド4が設けられ、このロータリソレノイド4には燃料噴射量コントロールユニット18からの燃料の噴射信号が供給され、これに応じてコントロールスリーブ3の位置を変える。なお、コントロールスリーブ3の位置は位置センサ5によって検出され、コントロールユニット18にフィードバックされる。
【0037】
次に、前記したフェイスカム2aが乗り上げるローラ8aは、タイマピストン8によって、そのフェイスカム2aの円周方向の位置が制御される。なお、図示したタイマピストン8は、説明の便宜上、実際の位置から90度だけ回転させてある。タイマピストン8の両側には、低圧室8bと高圧室8cとが設けられ、高圧室8cの圧力は、コントロールバルブ9によって高圧燃料の一部を低圧室8bに逃がす量を制御することにより調整され、これによってタイマピストン8の位置が変化する。
【0038】
タイマピストン8の位置が変化し、フェイスカム2aの回転方向にローラ8aの位置を進めると、フェイスカム2aがローラ8aに乗り上げる位置が相対的に遅れ、プランジャ2による燃料の加圧開始時期、つまり燃料の噴射時期が遅くなり、逆にフェイスカム2aの回転と反対方向にローラ8aの位置を遅らせると、プランジャ2による加圧開始時期が早まり、燃料噴射時期が早くなる。
【0039】
前記したコントロールユニット18からの信号により、運転状態に応じてコントロールバルブ9の作動が制御され、タイマピストン8の位置が調整され、燃料噴射時期が進角、遅角制御される。
【0040】
なお、このコントロールユニット18には、燃料噴射ノズル11の開弁時期を検出するノズルリフトセンサ12と、燃料噴射ポンプ1に供給される燃料温度を検出する燃料温度センサ15と、エンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ13と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ16と、ポンプ回転数を検出する回転数センサ14などからの信号が入力し、これらに基づいて、上記した燃料噴射量、噴射時期の制御信号を演算し、出力する。
【0041】
図2は排気還流システムを示すものであって、51はディーゼルエンジン、52は吸気通路、53は排気通路、54は排気通路53の排気の一部を吸気通路52に還流するための排気還流通路である。
【0042】
吸気通路52は吸入空気量を測定するためのエアフローメータ55が設置され、その下流に吸入空気を2段階に絞り込む吸気絞弁56が設けられる。この吸気絞弁56の下流側に前記した排気還流通路54が接続され、また排気還流通路54の途中には排気還流量をコントロールするための排気還流制御弁(EGR弁)57が介装される。
【0043】
したがって、排気通路53から吸気通路52に流れる排気の還流量は、吸気絞弁56の開度に応じて発生する吸入負圧と、排気通路53との排圧との差圧に応じると共に、そのときのEGR弁57の開度に対応して決定される。
【0044】
前記吸気絞弁56は負圧アクチュエータ56aにより開度が2段階に制御され、負圧アクチュエータ56aには第1の電磁弁61を介して図示しないバキュームポンプからの負圧を導く第1負圧通路62と、第2の電磁弁63を介して同じく負圧を導く第2負圧通路64とが接続され、これら電磁弁61,63によって調圧された負圧により、吸気絞弁56の開度を2段階に制御し、その下流に発生する吸入負圧をコントロールするようになっている。
【0045】
たとえば、第1の電磁弁61が負圧導入を止め、大気圧を導入し、第2の電磁弁63が負圧を導入しているときは、負圧アクチュエータ56aの負圧は弱く、吸気絞弁56の開度は比較的大きくなり、これに対して、第1の電磁弁61も負圧を導入しているときは負圧が強く、吸気絞弁56の開度は小さくなる。また、第1、第2の電磁弁61,63が共に大気圧を導入しているときは、吸気絞弁56はリターンスプリングにより、全開位置に保持される。
【0046】
前記EGR弁57はステップモータ57aの回転によってリフト量が変化し、その開度が調整され、この開度に応じて排気還流通路54を通って吸気中に流入する排気還流量が増減する。なお、57bはEGR弁57の開度を検出する手段である。
【0047】
70はコントローラであって、このコントローラ70が前記した第1、第2電磁弁61,63と、ステップモータ57aの作動を制御し、排気還流量を制御する。
【0048】
図3に、この排気還流量を運転状態に応じて制御するシステムのブロック図を示す。
【0049】
この実施の形態においては、運転状態に応じて目標とする空気過剰率を設定する一方、実際の空気過剰率を吸入空気量、燃料供給量、排気還流量から算出し、目標空気過剰率と実測空気過剰率とが一致するように排気還流量をフィードバック制御するようになっている。
【0050】
なお、空気過剰率とは、エンジンに供給される空気と燃料の理論空燃比に対する比率を示し、本発明者の実験によれば、目標とする空気過剰率はエンジン素質により決定され、排気中のパティキュレートが悪化しない概ね一定の空気過剰率値があることが分かった。
【0051】
図3において、101はエンジン回転数の計測手段、102は吸気量の計測手段、103は吸気温度の計測手段であり、これらの各計測値に基づいて111の吸気系圧力予測手段において、吸気系の圧力を予測する。
【0052】
また、113の排気系圧力予測手段は、エンジン負荷計測手段105、燃料噴射量検出手段106、吸気量計測手段102、吸気温計測手段103からの各計測値に基づいて排気系圧力を予測する。
【0053】
そして、112は排気還流(EGR)量予測手段であり、EGR弁開度検出手段104からの検出値と、上記した吸気系圧力予測値と排気系圧力予測値とからEGR量を予測する。排気還流量は排気通路と吸気通路との差圧と、排気還流制御弁の開度に応じて決まり、したがって、これら両予測値と弁開度の検出値から排気還流量を算出することができる。
【0054】
114は空気過剰率演算手段であり、吸気量、EGR量、燃料噴射量とから実際の空気過剰率を演算する。空気過剰率とは、燃料と吸気(新気)の比率を理論空燃比との関係で表すもので、新気分からはEGR量が差し引かれて演算が行われる。
【0055】
これに対して、116は運転状態に応じて、つまりエンジン回転数と負荷に基づいて目標とする空気過剰率を演算する目標空気過剰率演算手段であり、これら目標空気過剰率と、実際の空気過剰率とを比較手段115において比較し、実際の空気過剰率が目標空気過剰率と一致するようにEGR弁制御手段117により、EGR弁の開度を調整する。
【0056】
この場合、空気過剰率が目標空気過剰率よりも小さいときは、吸気中の新気の比率が相対的に低いことから、EGR弁の開度を小さくしてEGR量を制限するし、逆に空気過剰率が目標空気過剰率よりも大きいときは、EGR弁の開度を大きくしてEGR量を増加するのであり、このようにして、常に目標とする空気過剰率を維持するように制御が行われる。
【0057】
これらの制御内容を、図4以下のフローチャートにしたがってさらに詳しく説明する。
【0058】
まず、図4は吸気系の圧力を予測するフローであり、これはエンジン回転に同期して実行される(Ref.Job)。
【0059】
ステップ1では、シリンダ吸入空気量Qac、シリンダ吸入EGR量Qec、吸入空気温度Ta、EGR温度Te、体積効率相当値Kinをそれぞれ読み込むが、これら各パラメータの算出については、それぞれ別のフローにしたがって後で詳しく説明する。ステップ2ではこれら各計測値に基づいて以下のようにして吸気系の圧力Pmを演算する。
【0060】
Pm=[(Qec×Ta+Qec×Te)×R×Kpm]/[Kin×Kvol]+Opm…(1)
ただし、R:気体定数,Kvol:1シリンダ容積/吸気系容積,Kpm.Opm:定数
吸気系の圧力Pmは、基本的には吸入空気量とEGR量と各温度とに基づいて決まり、温度が高くなるほど吸気系の圧力も上昇する。
【0061】
図5は排気系の圧力を予測するフローである(Ref.Job)。
【0062】
ステップ1では、シリンダから排出される排気量Qexhと、EGR量Qe(前記したシリンダ吸入EGR量Qecとは異なる)、排気温度Texh、エンジン回転数Neをそれぞれ読み込む。ただし、各パラメータの算出については、別のフローにより後で詳しく説明する。
【0063】
ステップ2では排気圧力Pexhを次の式により演算する。
【0064】
Pexh=(Qexh+Qe)×Texh×Ne×Kpexh+Opexh…(2)
ただし、Ne:エンジン回転数,Kpexh.Opexh:定数
排気系圧力Pexhは基本的にはエンジン排気量が多くなるほど、また温度が高くなるほど上昇する。
【0065】
次に図6〜図17によって、上記した各パラメータの算出方法について説明する。まず、図6はシリンダ吸入空気量Qecを演算するフローである(Ref.Job)。
【0066】
ステップ1で吸気通路に設けたエアフローメータAMFの出力電圧を読み込み、ステップ2でこの出力電圧からテーブル変換により吸気量を演算する。ステップ3ではこの吸気量演算値の荷重平均処理を行いQas0を算出する。
【0067】
ステップ4ではエンジン回転数Neを読み込み、そして、ステップ5では前記したQas0とNeと定数KCON#とから、1シリンダ当たりの吸気量Qac0を、Qac0=Qas0/Ne×KCON#として算出する。
【0068】
ステップ6では吸気コレクタ入口の新気量Qacnを、前記したQas0のn回演算分のディレイ処理を行って算出する。これはエアフローメータからコレクタ入口までの吸入空気の遅れを考慮したものである。
【0069】
ステップ7では、このQacnの遅れ処理を、容積比Kvolと体積効率相当値Kinを用いて次式のように行い、シリンダ吸入新気量Qacを求める。
【0070】
Qac=Qacn−1×(1−Kvol×Kin)+Qacn×Kvol×Kin…(3)
図7はシリンダ吸入EGR量を演算するフローである(Ref.Job)。
【0071】
ステップ1で後述(図15参照)のようにして求めるEGR量Qeを読み込み、ステップ2でエンジン回転数Neを読み込む。ステップ3でQeの荷重平均処理を行い、Qe0を求める。
【0072】
ステップ4ではこれらQe0とNeと定数KCON#とから1シリンダ当たりの吸入EGR量Qecnを演算する。さらにステップ5で、このQecnの遅れ処理を行う。この遅れ処理は、容積比Kvolと体積効率相当値Kinとを用いることにより、次式のようにして算出する。
【0073】
Qec=Qecn−1×(1−Kvol×Kin)+Qecn×Kvol×Kin…(4)
次に図8は吸入新気の温度を演算するフローである(10msec.Job)。
【0074】
ステップ1では吸気圧Pmn−1を読み込み、この吸気圧Pmn−1に基づいてステップ2で圧力補正係数Ktmpiを、Ktmpi=Pmn−1×PA#として算出する。ただし、PA#は定数である。
【0075】
そして、ステップ3では、この圧力補正係数Ktmpiに基づいて吸入空気温度Taを、Ta=TA×Ktmpi+TOFF#として算出する。
【0076】
なお吸入空気温度は、標準状態の吸気圧と、そのときの吸気圧との比較に基づいて算出でき、比較圧力が上昇すると温度も上昇する。
【0077】
ただし、この吸気温度については演算で求める以外、吸気温度センサで測定するようにしてもよい。
【0078】
図9は吸気系に還流されるEGR(還流排気)の温度Teを演算するフローである(Ref.Job)。
【0079】
ステップ1で排気温度Texhを読み込み、ステップ2において、定数KTLOS#を用い、EGR温度Teを、Te=Texh×KTLOS#として算出する。
【0080】
EGR温度については排気温度に対応したものとなり、排気温度が高くなるとEGR温度も上昇する。なお、排気温度Texhの算出については後述する。
【0081】
図10は上記した体積効率相当値Kinを演算するフローである(Ref.Job)。
【0082】
ステップ1で吸入空気量Qac、燃料噴射量Qsol、エンジン回転数Neを読み込む(ただし、燃料噴射量Qsolについては後述する)。ステップ2ではQacとNeとに基づいて、図11に示すマップから体積効率基本値KinH1を演算する。さらに、ステップ3ではNeとQsolに基づいて、図12に示すマップから体積効率負荷補正値KinH2を演算する。
【0083】
そして、ステップ4において、これらKinH1とKinH2とから、体積効率相当値Kinを、Kin=KinH1×KinH2として算出する。
【0084】
図13は、排気温度Texhを演算するフローである(Ref.Job)。
【0085】
まず、ステップ1では燃料噴射量サイクル遅れ処理値Qf0を読み込み、ステップ2で吸気温度サイクル遅れ処理値Tn0を読み込む(ただし、いずれも図17により後述する)。さらに、ステップ3で排気圧Texhを読み込む。
【0086】
ステップ4では燃料噴射量サイクル遅れ処理値Qf0により、図14に示すテーブルから、排気温度基本値Texhbを読み込む。
【0087】
なお、この排気温度基本値は、燃料噴射量が増大するほど高くなる。
【0088】
ステップ5で前記した吸気温度サイクル遅れ処理値Tn0から、排温吸気温度補正係数Ktexh1を演算する。すなわち、Ktexh1=(Ta0/TA#)KN#となる。ただし、TA#,KN#は定数である。
【0089】
次に、ステップ6で排温排圧補正係数Ktexh2を排気圧Pexhに基づいて演算する。すなわち、Ktexh2=(Pexh/PA#)Ke−1)/Keとして算出する。ただし、PA#,#Keは定数である。
【0090】
なお、吸気温度が高くなるほど排気温度は高まり、また排気圧力が高くなるほど排気温度が高くなり、したがって、上記した補正係数は、それぞれ吸気温度と排気圧力が増大するほど大きくなる。
【0091】
そして、ステップ7では、排気温度基本値に各補正係数を乗じて排気温度Texhを算出する。すなわち、排気温度Texh=Texhb×Ktexh1×Ktexh2となる。
【0092】
図15はEGR量Qeを演算するフローである(Ref.Job)。
【0093】
ステップ1では上記した吸気圧Pm、排気圧Pexh、EGR弁の実際のリフト量Liftsわ読み込む。なお、Liftsについては後述する。
【0094】
ステップ2では、このリフト量Liftsに基づいてEGR弁の開口面積(EGR有効流路面積)Aveを、図16のテーブルから演算する。
【0095】
そして、ステップ3において、EGR量Qeを、これら吸気圧と排気圧、EGR弁開口面積とから、次のようにして算出する。
【0096】
Qe=Ave×(Pexh−Pm)1/2×KR#…(5)
ただし、KR#は定数である。
【0097】
EGR量は吸気圧と排気圧との差圧が大きいほど増加し、また差圧が同じならば、EGR弁開口面積が大きいほど増大する。
【0098】
図17は燃料噴射量Qsolを演算するフローである(Ref.Job)。
【0099】
ステップ1でエンジン回転数Neと燃料噴射量を制御するためのコントロールレバー開度CLを読み込み、ステップ2で、これらNeとCLに基づいて、図18に示すマップを検索して基本燃料噴射量Mqdrvを求める。なお、このMqdrvはCLが大きくなるほど大きくなる。
【0100】
ステップ3では、この基本燃料噴射量について、エンジン冷却水温等に基づいての種々の補正を行い、燃料噴射量Qsolを算出する。ステップ4ではこのQsolについて、図19に示すようなマップに基づいて、燃料噴射量の最大値による制限を行い、最終的なQsolとする。
【0101】
最大上限値QsolMAXは、過給圧(吸気圧Pm)に応じて大きくなるが、燃料噴射量がこの上限値よりも大きいときは、上限値をもって最大値となるように制限される。
【0102】
図20は吸入空気量、燃料噴射量、吸気温のサイクル処理のフローである(10msec.Job)。
【0103】
ステップ1で吸入空気量Qac、燃料噴射量Qsol、シリンダ吸気温度Tnを読み込む。なお、シリンダ吸気温度Tnは、シリンダに吸入される新気とEGRの混合ガスの平均温度として、次のようにして求められる。
【0104】
Tn=(Qac×Ta+Qec×Te)/(Qac+Qec)…(6)
ステップ2では、これらQac、Qsol、Tnにサイクル処理を施すが、これらはエアフローメータの読み込みタイミング対しての位相差に基づく補正を行うものである。
【0105】
Qexh=Qac・Z−(CYLN−1)、Qf0=Qsol・Z−(CYLN−2)、Tn0=Tn・Z−(CYLN−1)となる。ただし、CYLN#はシリンダ数である。
【0106】
なお、吸気温度については、シリンダ数から1を引いた分、燃料噴射量についてはシリンダ数から2を引いた分だけディレイ処理を行う。
【0107】
次に図21〜図24によって、このようにして求めた吸入新気量、燃料噴射量、EGR量等に基づいて空気過剰率を算出し、これが目標とする空気過剰率と一致するようにEGR量(EGR弁開度)をフィードバック制御する制御動作について説明する。
【0108】
図21は目標空気過剰率Mlambを演算するフローである(Ref.Job)。
【0109】
ステップ1でエンジン回転数Neと燃料噴射量Qsolとを読み込み、ステップ2において、これらNeとQsolに基づいて、図22に示すような目標空気過剰率のマップを検索して、Mlambを演算する。
【0110】
なお、目標空気過剰率Mlambは、エンジン回転数と燃料噴射量が大きくなるほど小さくなる。
【0111】
図23は実際の空気過剰率Rlambを演算するフローである(Ref.Job)。
【0112】
ステップ1で吸入新気量QacとEGR量Qecと燃料噴射量Qf0を読み込み、ステップ2で次式により実際の空気過剰率Rlambを求める。
【0113】
Rlamb=(Qac−Qec)/Qf0…(6)
なお、この場合にも、上記したとおり、対比される理論空燃比については、Rlambの中に取り込んであるものとする。
【0114】
次に図24は上記のようにして求めた目標空気過剰率と実空気過剰率とに基づいて、これらが一致するようにEGR弁の開度を制御するフローである(Ref.Job)。
【0115】
ステップ1で目標空気過剰率Mlambと実空気過剰率Rlambを読み込み、ステップ2でこれら目標値と実測値との差であるdlambを、dlamb=Mlamb−Rlambとして求める。
【0116】
ステップ3では、この差dlambに応じてPID処理することにより、目標EGR弁のリフト量をMliftを算出する。
【0117】
さらにステップ4ではこのMliftについて、EGR弁の作動遅れ分の進み処理を行い、EGR弁の指令リフト量Lifttとする。なお、この進み処理は実際のEGR弁の作動が遅れる分を見越して進み側に処理するものである。
【0118】
このようにして、目標とする空気過剰率と実空気過剰率とが一致するように、EGR弁の開度(リフト量)が補正制御され、これにより、常に目標とする空気過剰率が得られるようにする。
【0119】
以上のように構成され、次に全体的な作用について説明する。
【0120】
図25にも示すように、エンジンから排出されるパティキュレートPMが許容される限度内に収まるときの空気過剰率はエンジンによってほぼ一定値となり、したがって、空気過剰率をこの一定値となるように制御してやれば、排気組成を良好に維持することができる。
【0121】
空気過剰率にはエンジンに吸入される新気量と、排気中のNOxを低減するために還流されるEGR量と、エンジンに供給される燃料噴射量に基づいて決まり、次のように表される。
【0122】
空気過剰率=(吸入新気量−EGR量)/(理論空燃比×燃料噴射量)
したがって、同一の燃料供給量であっても、EGR量が変化すると空気過剰率は変動し、空気過剰率が小さくなるとパティキュレートの排出量は増大する。
【0123】
燃料噴射量については、最大噴射量がエンジンが過負荷とならないように制限されるが、所定の運転性能を発揮するため、基本的にはアクセル開度(コントロールレバー開度)とエンジン回転数から、要求特性が決まる。
【0124】
エンジンの運転性能を確保しつつ良好な排気組成を維持するには、空気過剰率が正確に目標とする一定値を保つように、EGR量を正確に制御することが重要となる。
【0125】
そこで、この発明では、運転状態に応じて目標とする空気過剰率を設定すると共に、実際の空気過剰率を吸入空気量と、燃料噴射量と、EGR量から算出し、目標空気過剰率と実測空気過剰率とが一致するようにEGR量をフィードバック制御している。
【0126】
吸入空気量と燃料噴射量については計測値を用いるが、EGR量は吸気系と排気系の各圧力を予測し、そのときのEGR弁開度とから演算により求め、これらから実際の空気過剰率を算出している。
【0127】
このため、まず吸入空気量と吸入空気温度を計測し、熱力学及び流体力学の法則にしたがって吸気圧を予測する。この場合、吸気圧力は、図4にもあるとおり、基本的には、シリンダに吸入される新気量と、EGR量と、そのときの各ガス温度とに基づいて決まるが、吸入新気量を測定するエアフローメータが熱線式のものでは、体積流量ではなく、重量流量を計測できるので、吸入新気量の測定値を標準状態の測定値と比較することにより、EGRガスを含まない状態での吸気圧力に換算できる。
【0128】
したがって、これにEGR量、EGR温度を考慮することにより、これらを含んだ吸気圧を前記のとおり算出することが可能となる。
【0129】
なお、吸気系の圧力を標準状態の圧力と比較することにより、標準状態での吸気温度に対する比較としての吸気温度を算出できる。
【0130】
一方、排気系の圧力は、シリンダからの排気量、EGR量、排気温度、そのときエンジン回転数から算出することができる。
【0131】
排気温度については、吸入空気温度、燃料噴射量等から求められ、したがって吸入空気量の測定結果とから、吸気圧と同じようにして、上記のとおり排気圧を予測することが可能となる。
【0132】
排気系から吸気系に還流されるEGR量は、排気系と吸気系の圧力差と、EGR弁の開口面積に依存するので、このようにして演算した排気系の圧力と吸気系の圧力と、実際のEGR弁のリフト量の検出値から換算したEGR弁の開口面積とにより、実際のEGR量が演算できる。
【0133】
これらの結果、演算により求めたEGR量と吸入新気量と燃料噴射量とから、空気過剰率を算出すれば、運転状態が時々刻々と変化しても、リアルタイムで時々刻々の空気過剰率を演算することができる。
【0134】
一方で、目標とする空気過剰率については、排気中のパティキュレートを所定の範囲に抑制するのに必要な値を、エンジンの負荷と回転数に基づいて、実験値などから設定しておき、これを運転条件に応じて読み出す。
【0135】
そして、時々刻々に算出した空気過剰率が、目標空気過剰率と一致するようにEGR弁の開度をフィードバック制御し、これにより、排気中のパティキュレートを常に設定値以下に抑制することができるのである。
【0136】
この場合、空気過剰率を計測するセンサを排気系に設ける従来例と比較すると、排気中の煤の影響を受けることがなく、長期間にわたり安定した精度のよい空気過剰率の制御が可能となり、また、EGR量を燃料噴射量と関連して制御できるので、運転性能が著しく低下するような問題も発生しない。
【0137】
また、EGR量の演算とEGR弁の開度調整が時々刻々に実行されているので、過渡運転時などでもEGR量の制御遅れに対する補正なども必要なく、あらゆる運転条件下で、良好な制御性能が維持される。
【0138】
次に図26〜図29にしたがって第2の実施形態を説明する。
【0139】
この実施形態は、目標とする空気過剰率に基づいて、そのときの吸入空気量と燃料噴射料とから、目標とするEGR量を設定し、このEGR量となるように、そのときの吸気系圧力と排気系圧力との差圧からEGR弁の開度を演算し、EGR弁の開度を制御するようにしたもので、EGR弁の制御目標値に物理的モデルを適用し、古典的なPID制御による制御定数の適合が不要となる。
【0140】
図26に示すように、目標空気過剰率演算手段116により目標空気過剰率を求め、そのときの吸気量計測手段102からの吸入空気量と、燃料噴射量検出手段106からの燃料噴射量とに基づいて、目標空気過剰率となるのに必要なEGR量の目標値を、目標EGR量演算手段118において算出する。
【0141】
そして、EGR弁開度演算手段119において、吸気系圧力予測手段111からの吸気系圧力と、排気系圧力予測手段113からの排気系圧力とから、この目標EGR量を得るためのEGR弁の開度を演算する。
【0142】
EGR量はEGR弁の開度とその前後通路差圧とから算出できるので、目標EGR量と前後の差圧を与えることにより、EGR弁開度が求められる。
【0143】
このようにして求めたEGR弁開度に基づいてEGR弁制御手段117がEGR弁の開度(リフト量)を制御するのである。
【0144】
この制御内容の要点について、図27〜図29のフローチャートにしたがって説明する。
【0145】
図27は、運転状態に応じて要求されるEGR量を演算するフローである(Ref.Job)。
【0146】
ステップ1でそれぞれ前記したエンジン回転数Ne、目標空気過剰率Mlamb、シリンダ吸入新気量Qac、燃料噴射量Qf0をそれぞれ読み込む。
【0147】
ステップ2では、目標とするEGR量Tqec0を、Tqec0=Qac−Mlamb×Qf0として算出する。
【0148】
この場合、前述したように空気過剰率は、理論空燃比(A/F)との比較において決まるのであるが、理論空燃比は燃料の種類に応じて決まる一定の数値のため、これを予めMlambの中に取り込んで換算しておくことで、A/Fの表示を省略する。
【0149】
そして、ステップ3で吸気系の容積分に相当する進み処理を行い、その処理値としてTqecを算出する。ステップ4では、要求EGR量(目標EGR量)Tqeを、Tqe=Tqec×Ne/KVOL#として算出する。
【0150】
なお、目標空気過剰率は運転状態に応じて決まり、要求EGR量はそのときの燃料噴射量が大きくなるほど、小さくなる関係にある。
【0151】
図28はEGR弁の指令リフト量Lifttを演算するフローである(Ref.Job)。
【0152】
まず、ステップ1では吸気系圧力Pm、排気系圧力Pexh、要求EGR量Teqをそれぞれ読み込む。
【0153】
そして、ステップ2ではこれらに基づいて、EGR弁の流路面積Tavを次のようにして算出する。
【0154】
Tav=Teq/(Pexh−Pm×KR#)1/2…(7)
ただし、KR#は補正係数である。
【0155】
EGR量はEGR弁の流路面積とその前後の通路圧力、つまり排気系圧力と吸気系圧力との差圧に関連して算出される。
【0156】
そして、ステップ3ではこのようにして求めたEGR弁の流路面積Tavに基づいて、図29に示すようなEGR弁のリフトテーブルからEGR弁の目標リフト量Mliftを演算する。ステップ4でこの目標リフトMliftについて、EGR弁の作動遅れ分に関する進み処理を施し、これを指令リフト量Lifttとする。
【0157】
このようにして、運転状態に応じて目標とする空気過剰率が設定されたら、このときの吸入空気量と燃料噴射量とから、前述したように、目標EGR量を算出することができる。
【0158】
EGR量はEGR弁の開度とその前後の圧力差により求められるので、目標EGR量に制御するために必要なEGR弁開度を、そのときのEGR弁の上流と下流の各圧力、つまり排気系圧力Pexhと、吸気系圧力Pmとから逆算する。このようにしてEGR弁開度、つまりリフト量を演算したら、このリフト量となるようにEGR弁を制御するのである。
【0159】
この場合、実際のEGR弁の前後の差圧を算出しているので、EGR弁の開度を目標開度に制御すれば、EGR量は正確に目標とするEGR量に制御することが可能となる。
【0160】
そしてこのEGR量については、運転状態に応じて設定される目標空気過剰率となるように燃料噴射量と関連して決められるので、運転性を悪化させることなく、排気中のパティキュレートを常に所定のレベル以下に抑制することができる。
【0161】
このようにしてEGR弁の開度を制御するので、従来の古典的手法によるフィードバック制御の形態、すなわちPID制御では、制御定数の適合が必要となるが、この実施の形態では、EGR弁制御目標値にも物理モデルを適用したことにより、EGR弁の設計緒元のみで適合でき、実際のエンジンへの適応が簡単に行えるようになる。
【0162】
次に図30、図31に示す実施形態について説明する。
【0163】
これは、目標空気過剰率に基づいて目標とするEGR量を求め、このEGR量となるように制御する一方、このときの実際の空気過剰率を演算により求め、実空気過剰率が目標空気過剰率よりも小さいときは、燃料が多すぎるものとして、最大噴射量を制限するようにしたものである。
【0164】
図30において、最大燃料噴射量演算手段120は、目標空気過剰率演算手段116が演算した目標空気過剰率と実空気過剰率演算手段114が演算した実空気過剰率とを比較し、もし、実空気過剰率が目標空気過剰率よりも小さい(低い)ときには、目標空気過剰率とそのときのEGR量と吸入空気量とから、最大燃料噴射量を逆算する。そして、そのときの実際の燃料噴射量を、最大燃料噴射量と比較し、最大燃料噴射量よりも大きいときは、燃料噴射量を制限して空気過剰率が小さくなり過ぎないようにする。
【0165】
その他の構成については、図26と同じである。ただし、この実施形態は、図3の場合にも適用することができる。
【0166】
図31は最大噴射量Qfulを演算するフローである(Ref.Job)。
【0167】
まずステップ1で吸入空気量Qac、EGR量Qec、燃料噴射量Qsol、目標空気過剰率Mlambを読み込む。
【0168】
ステップ2では空気過剰率の定義から、最大燃料噴射量Qfulを次のようにして算出する。
【0169】
Qful=Kq×(Qac−Qec)/Mlamb…(8)
ただし、Kqは1.0以上の補正係数である。
【0170】
この最大燃料噴射量Qfulは、目標空気過剰率とEGR量と吸入空気量とから求められた燃料噴射量に補正係数を乗じたもので、図17〜図19によって求めた過給圧との関係から最大値が規制される燃料噴射量Qsolとは異なる。
【0171】
そして、ステップ3において、このようにして求めたQfulを、そのときの実際の燃料噴射量Qsolと比較し、もし燃料噴射量Qsolが最大燃料噴射量Qfulよりも大きいときは、燃料噴射量Qsol=Qfulとして噴射量の最大値を制限する。
【0172】
そうでないときは、ステップ4で燃料噴射量Qsolとして、前記したQsolをそのまま目標噴射量とする。
【0173】
ここで、最大燃料噴射量Qfulよりも燃料噴射量Qsolが大きくなるときは、実空気過剰率が目標空気過剰率よりも小さいときであり、したがってこの場合には、EGR量を減らすのではなく、燃料噴射量を制限することにより、空気過剰率の低下を防いでいる。
【0174】
このように、空気過剰率の関係から燃料噴射量の最大値を規制すると、燃料噴射量が増大する運転領域での空気過剰率の低下を防ぎ、排気中のパティキュレート等の発生を規定値以下に抑制できる。また、この場合でもEGR量との関係を維持しつつ燃料の噴射量を制限するので、NOx排出量が悪化したり、運転性能が著しく阻害されるようなことはない。
【0175】
図32〜図35に示す第4の実施形態を説明する。
【0176】
これは、第3の実施形態に対し、エンジンの過渡運転状態を判別して、所定の条件でのみ燃料噴射量を制限するようにしたものである。
【0177】
図32にも示すように、エンジン回転数、負荷、燃料噴射量から過渡運転状態を判別する過渡判別手段122により、加速時と定常運転時には燃料噴射量の制限を解除し、緩加速時にのみ制限している。
【0178】
加速時には運転者の意図を尊重して危険回避などのため、エンジンの最大出力を発生させるように空気過剰率に基づく燃料噴射量の制限を解除し、また定常運転時には制限領域付近で周期的に噴射量の制限が繰り返されることで予想されるエンジントルクの周期的な変動(ハンチング)の発生を回避するために同じく制限を解除するのである。
【0179】
図33以下により、具体的な制御内容を説明する。
【0180】
図33は過渡運転状態を判別するフローである(Ref.Job)。
【0181】
ステップ1では燃料噴射量Qsol、アクセル開度TVO、エンジン回転数Neを読み込み、ステップ2では予め設定された数サイクル前の燃料噴射量QsolZ−k、アクセル開度TVOZ−m、エンジン回転数NeZ−nを読み込む。
【0182】
そして、ステップ3において、それぞれ燃料噴射量、アクセル開度、エンジン回転数の差分、dQsol、dTVO、dNeを演算する。
【0183】
ステップ4ではこれら求めたdQsol、dTVO、dNeのアンドに基づいて、図34に示すようなテーブルから過渡判定フラグを検索する。
【0184】
この場合、dQsol、dTVO、dNeの加算値が、第1の値v1よりも大きいときは、緩加速フラグ=0とし、第2の値v2よりも大きいときは、加速フラグ=1とし、さらに第3の値v3よりも大きいときは、急加速フラグ=2とする。
【0185】
次に図35は燃料噴射量を制限補正するフローである(Ref.Job)。
【0186】
まず、ステップ1で吸入空気量Qac、EGR量Qec、燃料噴射量Qsol、目標空気過剰率Mlambをそれぞれ読み込む。ステップ2で目標空気過剰率に基づいて燃料噴射量の最大値Qfulを、Qful=(Qac−Qec)/Mlambとして算出する。
【0187】
そして、ステップ3において、過渡フラグ=0の運転条件で、燃料噴射量Qsolが最大値Qfulよりも大きいときは、燃料噴射量Qsolを、Qsol=Qfulとして、緩加速時には燃料噴射量の最大値を制限する。
【0188】
ステップ4では過渡フラグ=1の運転条件で、燃料噴射量Qsolが最大値Qfulよりも大きいときは、Qsol=Qful×Kq(ただしKq>1.0)として、燃料噴射量の最大値を増量する。これにより、加速時などにはエンジンの高出力の確保を可能とする。
【0189】
ステップ5では過渡フラグ=2の運転条件で、燃料噴射量Qsolが最大値Qfulよりも大きいときは、燃料噴射量としてQsol=Qful×Ktr(ただしKtr<1.0)とする。この場合には、燃料噴射量の最大値は規制されるが、この急加速時はエンジンの空吹かしなど通常の運転ではありえない状況を想定しており、エンジン保護のために噴射量を制限している。
【0190】
次にステップ6では、上記のいずれでもない定常運転時には、燃料噴射量としてQsolをそのまま出力し、最大値の制限を行わない。
【0191】
このようにして、燃料噴射量の最大値の制限は、緩加速時にのみ実行し、その他の加速時には最大噴射量の制限を解除して良好な加速感を確保し、同じく定常運転時にも解除し、制限値付近でのエンジントルクの周期的な変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図。
【図2】燃料噴射システムの構成図。
【図3】排気還流システムの構成図。
【図4】吸気系圧力を演算するフローチャート。
【図5】排気系圧力を演算するフローチャート。
【図6】シリンダ吸入新気量を演算するフローチャート。
【図7】シリンダ吸入EGR量を演算するフローチャート。
【図8】吸入新気温度を演算するフローチャート。
【図9】EGR温度を演算するフローチャート。
【図10】体積効率相当値を演算するフローチャート。
【図11】体積効率基本値を設定した特性図。
【図12】体積効率負荷補正値を設定した特性図。
【図13】排気温度を演算するフローチャート。
【図14】排気温度の基本特性を設定した特性図。
【図15】EGR量を演算するフローチャート。
【図16】EGR弁のリフト特性を設定した特性図。
【図17】燃料噴射量を演算するフローチャート。
【図18】燃料噴射量特性を設定した特性図。
【図19】最大噴射量特性を設定した特性図。
【図20】サイクル処理を演算するフローチャート。
【図21】目標空気過剰率を演算するフローチャート。
【図22】目標空気過剰率を設定した特性図。
【図23】実空気過剰率を演算するフローチャート。
【図24】EGR弁リフト量を演算するフローチャート。
【図25】空気過剰率と排気中のパティキュレートとの関係を示す説明図。
【図26】第2の実施形態のブロック構成図。
【図27】要求EGR量を演算するフローチャート。
【図28】EGR弁のリフト量を演算するフローチャート。
【図29】EGR弁のリフト特性を設定した特性図。
【図30】第3の実施形態のブロック構成図。
【図31】最大噴射量を演算するフローチャート。
【図32】第4の実施形態のブロック構成図。
【図33】過渡運転状態を判別するフローチャート。
【図34】過渡運転フラグの説明図。
【図35】燃料噴射量を制限補正するフローチャート。
【符号の説明】
101 エンジン回転数計測手段
102 吸気量計測手段
103 吸気温度計測手段
104 EGR弁開度検出手段
105 エンジン負荷計測手段
106 燃料噴射量検出手段
111 吸気系圧力予測手段
112 EGR量予測手段
113 排気系圧力予測手段
114 実空気過剰率演算手段
115 比較手段
116 目標空気過剰率演算手段
117 EGR弁制御手段
118 目標EGR量演算手段
120 最大燃料噴射量演算手段
122 過渡運転判別手段
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for controlling an exhaust gas recirculation amount and a fuel injection amount so that a diesel engine has a predetermined excess air ratio.
[0002]
[Prior art]
Various measures have been taken to improve the composition of exhaust gas emitted from diesel engines.Smoke and particulates are controlled by electronically controlling the fuel injection amount and injection timing to target values with high precision according to the operating conditions. By reducing a part of the exhaust gas into the intake air, the combustion temperature and pressure can be reduced, and the emission amount of NOx can be reduced.
[0003]
Also, there is a possibility that the exhaust characteristics are always kept good by appropriately controlling the excess air ratio of the diesel engine, that is, the ratio of fresh air and fuel supplied to the engine to the stoichiometric air-fuel ratio.
[0004]
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-176647, an excess air ratio sensor is provided in the exhaust system, and the exhaust gas recirculation amount is feedback-controlled so that the target excess air ratio set according to the operating state matches the actually measured excess air ratio. Further, it is disclosed that when the exhaust gas recirculation is stopped, the fuel injection amount is feedback-controlled.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the excess air ratio sensor is installed in the exhaust system as described above, the deterioration of the sensor is severe due to the influence of soot in the exhaust gas, and the excess air ratio is measured stably and accurately in consideration of the initial variation of the sensor. It was difficult to control the excess air ratio, and there was a limit in improving the exhaust gas composition.
[0006]
Even when controlling the excess air ratio, since the control of the fuel injection amount and the exhaust gas recirculation amount are not linked, it is necessary to achieve both good power performance and exhaust characteristics, including during transient operation of the engine. Was difficult.
[0007]
The present invention has been proposed to solve such a problem.
[0008]
In the present invention, by maintaining the target excess air ratio according to the operating state and controlling the exhaust gas recirculation amount and the fuel injection amount to be the target excess air ratio, it is possible to always maintain good operability and exhaust characteristics. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there are provided a rotational speed means for detecting a rotational speed of an engine, a load detecting means for detecting a load on an engine, a fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount to be supplied to the engine, Intake air amount measuring means for measuring the amount, intake air temperature measuring means for measuring the intake air temperature, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of the exhaust gas into the intake air, and an exhaust gas recirculation amount recirculated to the exhaust gas recirculation passage. In a diesel engine provided with an exhaust gas recirculation control valve for controlling and an opening degree detecting means for detecting an opening degree of the exhaust gas recirculation control valve, a pressure of an intake system is calculated based on the intake air amount and the intake air temperature. Intake system pressure calculating means, exhaust system pressure calculating means for calculating the exhaust system pressure based on the intake air amount, the intake air temperature and the fuel injection amount, and a differential pressure between the intake system pressure and the exhaust system pressure; exhaust Exhaust gas recirculation amount calculating means for calculating an exhaust gas recirculation amount from the flow control valve opening degree, and excess air ratio calculating means for calculating an actual air excess ratio based on the intake air amount, the fuel injection amount, and the exhaust gas recirculation amount. A target excess air ratio setting means for setting a target excess air ratio according to an engine speed and a load; and controlling an opening degree of the exhaust gas recirculation control valve such that the target excess air ratio and the actual excess air ratio match. Control meansWhen the actual excess air ratio is lower than the target excess air ratio, the actual fuel injection amount is limited so as not to be larger than the fuel injection amount calculated from the target excess air ratio, the intake air amount, and the exhaust gas recirculation amount. Means for limiting the fuel injection amount, and wherein the means for limiting the fuel injection amount cancels the limitation in steady-state operation except for gentle acceleration and acceleration operation.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the engine, a load detecting means for detecting a load on the engine, a fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount supplied to the engine, and an intake air for the engine. Intake air amount measuring means for measuring the amount, intake air temperature measuring means for measuring the intake air temperature, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of the exhaust gas into the intake air, and an exhaust gas recirculation amount recirculated to the exhaust gas recirculation passage. An exhaust recirculation control valve for controlling, in a diesel engine, a target excess air ratio setting means for setting a target excess air ratio according to the engine speed and the load, and the intake air amount and the fuel injection amount. Means for calculating a target exhaust gas recirculation amount required to obtain a target excess air ratio; intake system pressure calculating means for calculating an intake system pressure based on the intake air amount and the intake air temperature; Exhaust system pressure calculating means for calculating an exhaust system pressure based on the air volume, intake air temperature, and fuel injection amount; and the exhaust gas recirculation control based on a differential pressure between the intake system pressure and the exhaust system pressure and a target exhaust gas recirculation amount. Means for calculating the target valve opening of the valve, means for controlling the opening of the exhaust gas recirculation control valve to match this target valve opening,Means for detecting the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve; exhaust gas recirculation amount calculating means for calculating the exhaust gas recirculation amount from the differential pressure between the intake system pressure and the exhaust system pressure and the exhaust gas recirculation control valve opening degree; An excess air ratio calculating means for calculating an actual excess air ratio based on the amount, the fuel injection amount, and the exhaust gas recirculation amount; comparing the actual excess air ratio thus obtained with the target excess air ratio; Means for limiting the actual fuel injection amount to be not larger than the fuel injection amount calculated from the target excess air ratio, the intake air amount, and the exhaust gas recirculation amount when the actual excess air ratio is lower than the excess air ratio; Wherein the means for restricting the fuel injection amount cancels the restriction in steady-state operation and acceleration operation except slow acceleration.
[0015]
[Action and Effect of the Invention]
In the first aspect, the excess air ratio can be calculated based on the intake air amount at that time, the fuel injection amount, and the exhaust gas recirculation amount. Of these, the exhaust gas recirculation amount can be obtained by calculation if the differential pressure between the exhaust system pressure and the intake system pressure and the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve are known. Each pressure of the exhaust system and the intake system can be thermodynamically and hydrodynamically calculated based on the intake air amount, the intake air temperature, the fuel injection amount, and the like.
[0016]
For this reason, it is possible to calculate the actual excess air ratio every moment based on these calculated values.
[0017]
On the other hand, the target excess air ratio at which the particulates in the exhaust gas can be suppressed to a predetermined value or less depends on the nature of the engine and its operating conditions.
[0018]
Therefore, by controlling the exhaust gas recirculation amount such that the actual excess air ratio matches the target excess air ratio, the particulate matter in the exhaust gas is appropriately suppressed, and the operating performance of the engine and the NOx emission amount are reduced. Both can be maintained in a well-balanced manner as required.
[0019]
In addition, in this case, a sensor for measuring the excess air ratio is not required, and the excess air ratio can be accurately calculated every moment even in a transient operation state, so that stable high-performance controllability over a long period is guaranteed. Is done.
[0020]
In the second aspect, the target exhaust gas recirculation amount can be calculated from the target excess air ratio based on the intake air amount and the fuel injection amount at that time. Further, if the differential pressure between the upstream and downstream of the exhaust gas recirculation control valve, that is, the differential pressure between the exhaust system and the intake system is known, the valve opening of the exhaust gas recirculation control valve required to obtain the exhaust gas recirculation amount can be calculated.
[0021]
Therefore, by controlling the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve so as to have the calculated valve opening degree, NOx can be reduced without deteriorating the driving performance and the particulates in the exhaust gas.
[0022]
In this case, since the control target value of the exhaust gas recirculation control valve is also determined based on the physical model, it is necessary to adjust the control constant when using the classical PID control method during normal feedback control. Therefore, practical use can be relatively easily realized only by examining the design specifications of the exhaust gas recirculation control valve.
[0023]
In the first or second invention,When the actual excess air ratio becomes lower than the target excess air ratio, the fuel injection amount is limited to prevent the excess air ratio from lowering and prevent the particulates from deteriorating.
[0024]
In this case, the fuel injection amount is limited only at the time of moderate acceleration, which often occurs in general driving in urban areas.by doing,The effect of the rebound on the driving performance can be reduced while avoiding deterioration of the exhaust gas composition. It should be noted that stable and good drivability can be maintained by releasing the restriction at the time of steady state or acceleration other than gentle acceleration.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
First, FIG. 1 shows a fuel injection system for a diesel engine.
[0027]
In FIG. 1, a feed pump 6 for pre-pressurizing fuel is attached to an input shaft 6a of a fuel injection pump 1 which is driven to rotate in synchronization with engine rotation, and further coaxially rotates with the input shaft 6a. At the same time, a plunger 2 connected so as to reciprocate in the axial direction is arranged.
[0028]
The feed pump 6 sends out the pressurized fuel to the pump chamber 7, and the excess fuel is returned to a fuel tank (not shown) to keep the pressure in the pump chamber 7 constant.
[0029]
A face cam 2a having cam lobes corresponding to the number of cylinders is coaxially provided on the plunger 2, and the plunger 2 reciprocates in the axial direction each time the face cam 2a rides on the roller 8a. For example, in the case of a six-cylinder engine, when the input shaft 6a makes one rotation, the face cam 2a rides on the roller 8a six times during this time, and the plunger 2 reciprocates six times. Each time the plunger 2 reciprocates, the fuel is sucked into the plunger chamber 2b and pressurized. A return spring 2k pushes back the plunger 2 against the face cam 2a.
[0030]
In the extension stroke of the plunger 2, the fuel from the pump chamber 7 is sucked into the plunger chamber 2b through the fuel stop valve 10 and the slit 2j provided in the plunger 2.
[0031]
On the other hand, in order to feed the pressurized fuel in the plunger chamber 2b to the fuel injection nozzle in the compression stroke of the plunger 2, a communication passage 2c communicating with the plunger chamber 2b is formed along the axis of the plunger 2. The communication passage 2c has a high-pressure passage 2d that branches in the radial direction on the way, and a discharge passage 2e that also penetrates in the radial direction at the end.
[0032]
Ports 2g of a number corresponding to the number of engine cylinders are equally arranged on the inner periphery of the cylinder 2f around the plunger 2 so as to be selectively connected to the high-pressure passage 2d according to the rotational position of the plunger 2. A delivery valve 2h (only one is shown) is connected to each of the ports 2g, and fuel is pressure-fed from the delivery valve 2h to a fuel injection nozzle (not shown).
[0033]
The plunger 2 reciprocates six times each time it rotates, and pressurizes the inhaled fuel each time. The pressurized fuel is pushed into the high-pressure passage 2d from the communication passage 2c, and at this time, the port 2g communicates depending on the rotation position of the plunger 2. Pressurized fuel is supplied to the fuel injection nozzle via a corresponding delivery valve 2h.
[0034]
On the other hand, a control sleeve 3 is slidably fitted on the outer periphery of the plunger 2 and normally covers and closes the discharge passage 2e. However, due to the movement of the plunger 2 in the compression direction, the discharge passage 2e is eventually formed. release. As a result, the pressure in the plunger chamber 2b is released, and the pressure feed of the fuel from the delivery valve 2h to the fuel injection nozzle 11 ends.
[0035]
Therefore, the amount of fuel sent to the fuel injection nozzle changes depending on the position of the control sleeve 3. If the release passage 2e is released early when the plunger 2 moves in the compression direction, the fuel injection amount is small, and conversely, When the release time of the passage 2e is delayed, the fuel injection amount increases.
[0036]
In order to control the fuel injection amount, a rotary solenoid 4 for freely changing the position of the control sleeve 3 is provided, and a fuel injection signal from a fuel injection amount control unit 18 is supplied to the rotary solenoid 4, and this is supplied to the rotary solenoid 4. The position of the control sleeve 3 is changed accordingly. The position of the control sleeve 3 is detected by the position sensor 5 and is fed back to the control unit 18.
[0037]
Next, the position of the roller 8a on which the face cam 2a rides is controlled by the timer piston 8 in the circumferential direction of the face cam 2a. The illustrated timer piston 8 is rotated by 90 degrees from the actual position for convenience of explanation. A low-pressure chamber 8b and a high-pressure chamber 8c are provided on both sides of the timer piston 8, and the pressure in the high-pressure chamber 8c is adjusted by controlling the amount of a part of the high-pressure fuel released to the low-pressure chamber 8b by the control valve 9. Thus, the position of the timer piston 8 changes.
[0038]
When the position of the timer piston 8 changes and the position of the roller 8a advances in the direction of rotation of the face cam 2a, the position at which the face cam 2a rides on the roller 8a is relatively delayed, and the time when the pressurization of the fuel by the plunger 2 starts, that is, If the fuel injection timing is delayed, and conversely, if the position of the roller 8a is delayed in the direction opposite to the rotation of the face cam 2a, the pressure start timing by the plunger 2 is advanced, and the fuel injection timing is advanced.
[0039]
The signal from the control unit 18 controls the operation of the control valve 9 in accordance with the operation state, adjusts the position of the timer piston 8, and controls the advance and retard of the fuel injection timing.
[0040]
The control unit 18 has a nozzle lift sensor 12 for detecting the valve opening timing of the fuel injection nozzle 11, a fuel temperature sensor 15 for detecting the temperature of the fuel supplied to the fuel injection pump 1, and a sensor for detecting the engine coolant temperature. From the cooling water temperature sensor 13, the accelerator opening sensor 16 for detecting the accelerator opening, the rotation speed sensor 14 for detecting the pump rotation speed, and the like, and based on these, the fuel injection amount, the injection The timing control signal is calculated and output.
[0041]
FIG. 2 shows an exhaust gas recirculation system, in which 51 is a diesel engine, 52 is an intake passage, 53 is an exhaust passage, and 54 is an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas in the exhaust passage 53 to the intake passage 52. It is.
[0042]
An air flow meter 55 for measuring the amount of intake air is provided in the intake passage 52, and an intake throttle valve 56 for reducing intake air in two stages is provided downstream thereof. The exhaust gas recirculation passage 54 is connected to the downstream side of the intake throttle valve 56, and an exhaust gas recirculation control valve (EGR valve) 57 for controlling the amount of exhaust gas recirculation is interposed in the exhaust gas recirculation passage 54. .
[0043]
Therefore, the recirculation amount of the exhaust gas flowing from the exhaust passage 53 to the intake passage 52 depends on the differential pressure between the suction negative pressure generated according to the opening degree of the intake throttle valve 56 and the exhaust pressure with the exhaust passage 53, and Is determined according to the opening degree of the EGR valve 57 at that time.
[0044]
The opening degree of the intake throttle valve 56 is controlled in two stages by a negative pressure actuator 56a, and a first negative pressure passage for introducing a negative pressure from a vacuum pump (not shown) to the negative pressure actuator 56a via a first solenoid valve 61. 62 is connected to a second negative pressure passage 64 for guiding a negative pressure through a second electromagnetic valve 63, and the opening degree of the intake throttle valve 56 is controlled by the negative pressure regulated by the electromagnetic valves 61 and 63. Is controlled in two stages, and the suction negative pressure generated downstream thereof is controlled.
[0045]
For example, when the first solenoid valve 61 stops introducing the negative pressure, introduces the atmospheric pressure, and the second solenoid valve 63 introduces the negative pressure, the negative pressure of the negative pressure actuator 56a is weak, and the intake throttle is reduced. The opening of the valve 56 is relatively large. On the other hand, when the first solenoid valve 61 is also introducing a negative pressure, the negative pressure is high and the opening of the intake throttle valve 56 is small. When both the first and second solenoid valves 61 and 63 are introducing atmospheric pressure, the intake throttle valve 56 is held at the fully open position by the return spring.
[0046]
The lift amount of the EGR valve 57 is changed by the rotation of the step motor 57a, and its opening is adjusted, and the amount of exhaust gas recirculation flowing into the intake air through the exhaust gas recirculation passage 54 increases or decreases according to the opening. Incidentally, 57b is a means for detecting the opening of the EGR valve 57.
[0047]
A controller 70 controls the operations of the first and second solenoid valves 61 and 63 and the step motor 57a to control the exhaust gas recirculation amount.
[0048]
FIG. 3 shows a block diagram of a system for controlling the exhaust gas recirculation amount according to the operation state.
[0049]
In this embodiment, while the target excess air ratio is set according to the operating state, the actual excess air ratio is calculated from the intake air amount, the fuel supply amount, and the exhaust gas recirculation amount. The exhaust gas recirculation amount is feedback-controlled so that the excess air ratio matches.
[0050]
The excess air ratio indicates the ratio of the air and fuel supplied to the engine to the stoichiometric air-fuel ratio. According to the experiment performed by the inventor, the target excess air ratio is determined by the characteristics of the engine. It was found that there was an approximately constant excess air value at which the particulates did not deteriorate.
[0051]
In FIG. 3, 101 is an engine speed measuring means, 102 is an intake air amount measuring means, 103 is an intake air temperature measuring means, and based on each of these measured values, 111 Predict pressure.
[0052]
Further, the exhaust system pressure predicting means 113 predicts the exhaust system pressure based on the measured values from the engine load measuring means 105, the fuel injection amount detecting means 106, the intake air amount measuring means 102, and the intake air temperature measuring means 103.
[0053]
Reference numeral 112 denotes an exhaust gas recirculation (EGR) amount predicting unit, which predicts an EGR amount from a detection value from the EGR valve opening degree detecting unit 104 and the above-described intake system pressure predicted value and exhaust system pressure predicted value. The exhaust gas recirculation amount is determined according to the differential pressure between the exhaust passage and the intake passage and the opening of the exhaust gas recirculation control valve. Therefore, the exhaust gas recirculation amount can be calculated from both the predicted value and the detected valve opening. .
[0054]
An excess air ratio calculation means 114 calculates an actual excess air ratio from the intake air amount, the EGR amount, and the fuel injection amount. The excess air ratio represents the ratio of fuel to intake air (fresh air) in relation to the stoichiometric air-fuel ratio, and is calculated by subtracting the EGR amount from the fresh air.
[0055]
On the other hand, reference numeral 116 denotes a target excess air ratio calculating means for calculating a target excess air ratio according to the operating state, that is, based on the engine speed and the load. The excess ratio is compared by the comparing unit 115, and the opening of the EGR valve is adjusted by the EGR valve control unit 117 so that the actual excess air ratio matches the target excess air ratio.
[0056]
In this case, when the excess air ratio is smaller than the target excess air ratio, the ratio of fresh air in the intake air is relatively low. Therefore, the opening of the EGR valve is reduced to limit the EGR amount, and conversely. When the excess air ratio is larger than the target excess air ratio, the opening of the EGR valve is increased to increase the EGR amount. In this way, control is performed so that the target excess air ratio is always maintained. Done.
[0057]
The details of these controls will be described in more detail with reference to the flowcharts in FIG.
[0058]
First, FIG. 4 shows a flow for predicting the pressure of the intake system, which is executed in synchronization with the engine rotation (Ref. Job).
[0059]
In step 1, the cylinder intake air amount Qac, the cylinder intake EGR amount Qec, the intake air temperature Ta, the EGR temperature Te, and the volume efficiency equivalent value Kin are read, respectively. This will be described in detail. In step 2, the pressure Pm of the intake system is calculated based on these measured values as follows.
[0060]
Pm = [(Qec × Ta + Qec × Te) × R × Kpm] / [Kin × Kvol] + Opm (1)
Here, R: gas constant, Kvol: 1 cylinder volume / intake system volume, Kpm. Opm: constant
The pressure Pm of the intake system is basically determined based on the amount of intake air, the amount of EGR, and each temperature, and the higher the temperature, the higher the pressure of the intake system.
[0061]
FIG. 5 is a flow for estimating the pressure of the exhaust system (Ref. Job).
[0062]
In step 1, the exhaust amount Qexh discharged from the cylinder, the EGR amount Qe (different from the cylinder intake EGR amount Qec), the exhaust temperature Texh, and the engine speed Ne are read. However, the calculation of each parameter will be described later in detail with another flow.
[0063]
In step 2, the exhaust pressure Pexh is calculated by the following equation.
[0064]
Pexh = (Qexh + Qe) × Texh × Ne × Kpexh + Opexh (2)
Where Ne: engine speed, Kpexh. Opexh: constant
The exhaust system pressure Pexh basically increases as the engine displacement increases and as the temperature increases.
[0065]
Next, a method of calculating each of the above parameters will be described with reference to FIGS. First, FIG. 6 is a flowchart for calculating the cylinder intake air amount Qec (Ref. Job).
[0066]
In step 1, the output voltage of the air flow meter AMF provided in the intake passage is read, and in step 2, the intake air amount is calculated from this output voltage by table conversion. In step 3, a load averaging process of the calculated intake air amount is performed to calculate Qas0.
[0067]
In step 4, the engine speed Ne is read, and in step 5, the intake air amount Qac0 per cylinder is calculated as Qac0 = Qas0 / Ne × KCON # from Qas0 and Ne and the constant KCON #.
[0068]
In step 6, the fresh air amount Qacn at the inlet of the intake collector is calculated by performing the above-described delay processing of Qas0 for n times. This takes into account the delay of the intake air from the air flow meter to the collector inlet.
[0069]
In step 7, the delay process of Qacn is performed using the volume ratio Kvol and the volume efficiency equivalent value Kin as in the following equation to obtain the cylinder intake fresh air amount Qac.
[0070]
Qac = Qacn-1× (1-Kvol × Kin) + Qacn × Kvol × Kin (3)
FIG. 7 is a flowchart for calculating the cylinder intake EGR amount (Ref. Job).
[0071]
In step 1, the EGR amount Qe obtained as described later (see FIG. 15) is read, and in step 2, the engine speed Ne is read. In step 3, Qe load averaging processing is performed to obtain Qe0.
[0072]
In step 4, the intake EGR amount per cylinder Qecn is calculated from Qe0 and Ne and the constant KCON #. Further, in step 5, this Qecn delay processing is performed. This delay processing is calculated by the following equation by using the volume ratio Kvol and the volume efficiency equivalent value Kin.
[0073]
Qec = Qecn-1× (1-Kvol × Kin) + Qecn × Kvol × Kin (4)
Next, FIG. 8 is a flow for calculating the temperature of the intake fresh air (10 msec. Job).
[0074]
In step 1, the intake pressure Pmn-1And the intake pressure Pmn-1In step 2, the pressure correction coefficient Ktmpi is calculated based onn-1× Calculate as PA #. Here, PA # is a constant.
[0075]
Then, in step 3, based on the pressure correction coefficient Ktmpi, the intake air temperature Ta is calculated as Ta = TA × Ktmpi + TOFF #.
[0076]
The intake air temperature can be calculated based on a comparison between the intake pressure in the standard state and the intake pressure at that time, and the temperature increases as the comparison pressure increases.
[0077]
However, the intake air temperature may be measured by an intake air temperature sensor other than by calculation.
[0078]
FIG. 9 is a flowchart for calculating the temperature Te of EGR (recirculated exhaust gas) recirculated to the intake system (Ref. Job).
[0079]
In step 1, the exhaust gas temperature Texh is read, and in step 2, the EGR temperature Te is calculated as Te = Texh × KTLOS # using the constant KTLOS #.
[0080]
The EGR temperature corresponds to the exhaust gas temperature, and the higher the exhaust gas temperature, the higher the EGR temperature. The calculation of the exhaust gas temperature Texh will be described later.
[0081]
FIG. 10 is a flowchart for calculating the above-mentioned volume efficiency equivalent value Kin (Ref. Job).
[0082]
In step 1, the intake air amount Qac, the fuel injection amount Qsol, and the engine speed Ne are read (however, the fuel injection amount Qsol will be described later). In step 2, based on Qac and Ne, a basic volume efficiency value KinH1 is calculated from the map shown in FIG. Further, in step 3, a volume efficiency load correction value KinH2 is calculated from the map shown in FIG. 12 based on Ne and Qsol.
[0083]
Then, in step 4, a volume efficiency equivalent value Kin is calculated from these KinH1 and KinH2 as Kin = KinH1 × KinH2.
[0084]
FIG. 13 is a flowchart for calculating the exhaust gas temperature Texh (Ref. Job).
[0085]
First, in step 1, the fuel injection amount cycle delay processing value Qf0 is read, and in step 2, the intake air temperature cycle delay processing value Tn0 is read (both will be described later with reference to FIG. 17). Further, in step 3, the exhaust pressure Texh is read.
[0086]
In step 4, the exhaust temperature basic value Texhb is read from the table shown in FIG. 14 based on the fuel injection amount cycle delay processing value Qf0.
[0087]
Note that the exhaust gas basic value increases as the fuel injection amount increases.
[0088]
In step 5, the exhaust temperature intake temperature correction coefficient Ktexh1 is calculated from the intake temperature cycle delay processing value Tn0 described above. That is, Ktexh1 = (Ta0 / TA #)KN#. Here, TA # and KN # are constants.
[0089]
Next, at step 6, the exhaust gas exhaust pressure correction coefficient Ktexh2 is calculated based on the exhaust pressure Pexh. That is, Ktexh2 = (Pexh / PA #)(#Ke-1) /#KeIs calculated as Here, PA # and #Ke are constants.
[0090]
The higher the intake air temperature, the higher the exhaust temperature, and the higher the exhaust pressure, the higher the exhaust temperature. Therefore, the above-described correction coefficients increase as the intake air temperature and the exhaust pressure increase, respectively.
[0091]
Then, in step 7, the exhaust gas temperature Texh is calculated by multiplying the exhaust gas basic value by each correction coefficient. That is, the exhaust gas temperature becomes Texh = Texhb × Ktexh1 × Ktexh2.
[0092]
FIG. 15 is a flowchart for calculating the EGR amount Qe (Ref. Job).
[0093]
In step 1, the intake pressure Pm, the exhaust pressure Pexh, and the actual lift amount Lifts of the EGR valve are read. Note that Lifts will be described later.
[0094]
In step 2, the opening area (EGR effective flow path area) Ave of the EGR valve is calculated from the table in FIG. 16 based on the lift amount Lifts.
[0095]
Then, in step 3, the EGR amount Qe is calculated from the intake pressure, the exhaust pressure, and the EGR valve opening area as follows.
[0096]
Qe = Ave × (Pexh-Pm)1/2× KR # ... (5)
Here, KR # is a constant.
[0097]
The EGR amount increases as the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure increases, and if the differential pressure is the same, increases as the EGR valve opening area increases.
[0098]
FIG. 17 is a flowchart for calculating the fuel injection amount Qsol (Ref. Job).
[0099]
In step 1, a control lever opening CL for controlling the engine speed Ne and the fuel injection amount is read, and in step 2, a map shown in FIG. 18 is searched based on these Ne and CL to obtain the basic fuel injection amount Mqdrv. Ask for. Note that Mqdrv increases as CL increases.
[0100]
In step 3, various corrections are made to the basic fuel injection amount based on the engine coolant temperature and the like to calculate the fuel injection amount Qsol. In step 4, the Qsol is limited based on the maximum value of the fuel injection amount based on a map as shown in FIG. 19 to obtain a final Qsol.
[0101]
The maximum upper limit value QsolMAX increases according to the supercharging pressure (intake pressure Pm). However, when the fuel injection amount is larger than the upper limit value, the upper limit value is limited to the maximum value.
[0102]
FIG. 20 is a flow of a cycle process of the intake air amount, the fuel injection amount, and the intake air temperature (10 msec. Job).
[0103]
In step 1, the intake air amount Qac, the fuel injection amount Qsol, and the cylinder intake air temperature Tn are read. The cylinder intake air temperature Tn is obtained as follows as an average temperature of a mixed gas of fresh air and EGR sucked into the cylinder.
[0104]
Tn = (Qac × Ta + Qec × Te) / (Qac + Qec) (6)
In step 2, cycle processing is performed on these Qac, Qsol, and Tn, and these are for correcting the reading timing of the air flow meter based on the phase difference.
[0105]
Qexh = Qac · Z-(CYLN#-1), Qf0 = Qsol · Z-(CYLN#-2), Tn0 = Tn · Z-(CYLN#-1)It becomes. Here, CYLN # is the number of cylinders.
[0106]
It should be noted that delay processing is performed by subtracting 1 from the number of cylinders for the intake air temperature and by subtracting 2 from the number of cylinders for the fuel injection amount.
[0107]
Next, referring to FIGS. 21 to 24, the excess air ratio is calculated based on the intake fresh air amount, the fuel injection amount, the EGR amount, and the like thus obtained, and the EGR ratio is set so as to match the target excess air ratio. A control operation for feedback-controlling the amount (EGR valve opening) will be described.
[0108]
FIG. 21 is a flowchart for calculating the target excess air ratio Mlamb (Ref. Job).
[0109]
In step 1, the engine speed Ne and the fuel injection amount Qsol are read, and in step 2, a map of the target excess air ratio as shown in FIG. 22 is searched based on these Ne and Qsol to calculate Mlamb.
[0110]
Note that the target excess air ratio Mlamb decreases as the engine speed and the fuel injection amount increase.
[0111]
FIG. 23 is a flowchart for calculating the actual excess air ratio Rlamb (Ref. Job).
[0112]
In step 1, the intake fresh air amount Qac, the EGR amount Qec, and the fuel injection amount Qf0 are read, and in step 2, the actual excess air ratio Rlamb is obtained by the following equation.
[0113]
Rlamb = (Qac-Qec) / Qf0 (6)
In this case, as described above, it is assumed that the stoichiometric air-fuel ratio to be compared is included in Rlamb.
[0114]
Next, FIG. 24 is a flowchart for controlling the opening degree of the EGR valve based on the target excess air ratio and the actual excess air ratio obtained as described above so that they match (Ref. Job).
[0115]
In step 1, the target excess air ratio Mlamb and the actual excess air ratio Rlamb are read, and in step 2, dlamb, which is the difference between the target value and the actually measured value, is determined as dlamb = Mlamb-Rlamb.
[0116]
In step 3, the lift amount of the target EGR valve is calculated as Mlift by performing PID processing according to the difference dlamb.
[0117]
Further, in step 4, a process of advancing the operation delay of the EGR valve for this Mlift is performed, and the command lift amount Liftt of the EGR valve is set. This advance processing is performed on the advance side in anticipation of the delay of the actual operation of the EGR valve.
[0118]
In this way, the opening degree (lift amount) of the EGR valve is corrected and controlled so that the target excess air ratio and the actual excess air ratio match, whereby the target excess air ratio is always obtained. To do.
[0119]
Next, the overall operation will be described.
[0120]
As shown in FIG. 25, when the particulate PM discharged from the engine falls within the allowable limit, the excess air ratio is substantially constant by the engine, and therefore, the excess air ratio is set to this constant value. If controlled, the exhaust composition can be maintained well.
[0121]
The excess air ratio is determined based on the amount of fresh air sucked into the engine, the amount of EGR recirculated to reduce NOx in exhaust gas, and the amount of fuel injection supplied to the engine, and is expressed as follows: You.
[0122]
Excess air ratio = (new intake air amount−EGR amount) / (theoretical air-fuel ratio × fuel injection amount)
Therefore, even with the same fuel supply amount, if the EGR amount changes, the excess air ratio fluctuates, and if the excess air ratio decreases, the amount of particulate emissions increases.
[0123]
The fuel injection amount is limited so that the maximum injection amount does not overload the engine. However, in order to achieve the specified driving performance, basically, the fuel injection amount is determined based on the accelerator opening (control lever opening) and the engine speed. , Required characteristics are determined.
[0124]
In order to maintain a good exhaust gas composition while ensuring the operation performance of the engine, it is important to accurately control the EGR amount so that the excess air ratio accurately keeps a target constant value.
[0125]
Therefore, in the present invention, the target excess air ratio is set according to the operating state, and the actual excess air ratio is calculated from the intake air amount, the fuel injection amount, and the EGR amount, and the target excess air ratio is measured. The EGR amount is feedback-controlled so that the excess air ratio matches.
[0126]
The measured values are used for the intake air amount and the fuel injection amount. The EGR amount is obtained by estimating each pressure of the intake system and the exhaust system, and is obtained by calculation from the EGR valve opening at that time, and from these, the actual excess air ratio is calculated. Is calculated.
[0127]
Therefore, the intake air amount and the intake air temperature are measured first, and the intake pressure is predicted according to the laws of thermodynamics and fluid dynamics. In this case, as shown in FIG. 4, the intake pressure is basically determined based on the amount of fresh air sucked into the cylinder, the amount of EGR, and each gas temperature at that time. If the air flow meter is a hot wire type, it can measure not the volume flow rate but the weight flow rate, so by comparing the measured value of the intake fresh air volume with the measured value of the standard condition, the EGR gas can be measured in a state that does not include the EGR gas. Can be converted to the intake pressure.
[0128]
Therefore, by taking the EGR amount and the EGR temperature into consideration, it is possible to calculate the intake pressure including the above as described above.
[0129]
By comparing the pressure of the intake system with the pressure in the standard state, it is possible to calculate the intake air temperature as a comparison with the intake air temperature in the standard state.
[0130]
On the other hand, the pressure of the exhaust system can be calculated from the exhaust amount from the cylinder, the EGR amount, the exhaust temperature, and the engine speed at that time.
[0131]
The exhaust temperature is obtained from the intake air temperature, the fuel injection amount, and the like. Therefore, the exhaust pressure can be predicted as described above from the measurement result of the intake air amount in the same manner as the intake pressure.
[0132]
The amount of EGR recirculated from the exhaust system to the intake system depends on the pressure difference between the exhaust system and the intake system and the opening area of the EGR valve. The actual EGR amount can be calculated from the opening area of the EGR valve converted from the detected value of the actual lift amount of the EGR valve.
[0133]
As a result, if the excess air ratio is calculated from the EGR amount, the intake fresh air amount, and the fuel injection amount obtained by the calculation, the instantaneous excess air ratio can be calculated in real time even if the operating state changes every moment. Can be calculated.
[0134]
On the other hand, as for the target excess air ratio, a value necessary to suppress the particulates in the exhaust gas within a predetermined range is set based on an engine load and a rotation speed from experimental values and the like. This is read out according to the operating conditions.
[0135]
Then, the opening degree of the EGR valve is feedback-controlled so that the excess air ratio calculated every moment coincides with the target excess air ratio, whereby the particulates in the exhaust gas can always be suppressed to a set value or less. It is.
[0136]
In this case, as compared with the conventional example in which a sensor for measuring the excess air ratio is provided in the exhaust system, it is not affected by the soot in the exhaust gas, and it is possible to control the excess excess air ratio stably and accurately over a long period of time. Further, since the EGR amount can be controlled in relation to the fuel injection amount, there is no problem that the driving performance is significantly reduced.
[0137]
Also, since the calculation of the EGR amount and the adjustment of the opening of the EGR valve are executed every moment, there is no need to correct for the control delay of the EGR amount even during a transient operation or the like. Is maintained.
[0138]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
[0139]
In this embodiment, a target EGR amount is set from a target intake air amount and a fuel injection charge based on a target excess air ratio, and the intake system at that time is set so as to achieve the target EGR amount. The opening degree of the EGR valve is calculated from the differential pressure between the pressure and the exhaust system pressure, and the opening degree of the EGR valve is controlled. A physical model is applied to the control target value of the EGR valve, and a classical model is applied. The adaptation of the control constant by PID control becomes unnecessary.
[0140]
As shown in FIG. 26, the target excess air ratio is calculated by the target excess air ratio calculating means 116, and the intake air amount from the intake air amount measuring means 102 and the fuel injection amount from the fuel injection amount detecting means 106 at that time are calculated. Based on this, the target EGR amount calculation means 118 calculates a target value of the EGR amount necessary for achieving the target excess air ratio.
[0141]
Then, the EGR valve opening calculating means 119 opens the EGR valve for obtaining the target EGR amount from the intake system pressure from the intake system pressure predicting means 111 and the exhaust system pressure from the exhaust system pressure predicting means 113. Calculate the degree.
[0142]
Since the EGR amount can be calculated from the opening degree of the EGR valve and the pressure difference between the front and rear passages thereof, the opening degree of the EGR valve is obtained by giving the target EGR amount and the pressure difference before and after.
[0143]
The EGR valve control means 117 controls the EGR valve opening (lift amount) based on the EGR valve opening thus obtained.
[0144]
The point of this control will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[0145]
FIG. 27 is a flowchart for calculating the EGR amount required according to the operation state (Ref. Job).
[0146]
In step 1, the engine speed Ne, the target excess air ratio Mlamb, the cylinder intake fresh air amount Qac, and the fuel injection amount Qf0 are respectively read.
[0147]
In step 2, the target EGR amount Tqec0 is calculated as Tqec0 = Qac-Mlamb × Qf0.
[0148]
In this case, as described above, the excess air ratio is determined by comparison with the stoichiometric air-fuel ratio (A / F). However, since the stoichiometric air-fuel ratio is a constant value determined according to the type of fuel, this is set to Mlamb in advance. The A / F display is omitted by taking in and converting the data.
[0149]
Then, in step 3, advance processing corresponding to the volume of the intake system is performed, and Tqec is calculated as the processing value. In step 4, the required EGR amount (target EGR amount) Tqe is calculated as Tqe = Tqec × Ne / KVOL #.
[0150]
It should be noted that the target excess air ratio is determined according to the operating state, and the required EGR amount is such that the larger the fuel injection amount at that time, the smaller the required EGR amount.
[0151]
FIG. 28 is a flowchart for calculating the command lift amount Lift of the EGR valve (Ref. Job).
[0152]
First, in step 1, the intake system pressure Pm, the exhaust system pressure Pexh, and the required EGR amount Teq are read.
[0153]
Then, in step 2, based on these, the flow path area Tav of the EGR valve is calculated as follows.
[0154]
Tav = Teq / (Pexh-Pm × KR #)1/2… (7)
Here, KR # is a correction coefficient.
[0155]
The EGR amount is calculated in relation to the passage area of the EGR valve and the passage pressures before and after the passage area, that is, the differential pressure between the exhaust system pressure and the intake system pressure.
[0156]
Then, in step 3, the target lift amount Mlift of the EGR valve is calculated from the EGR valve lift table as shown in FIG. 29 based on the EGR valve flow path area Tav thus obtained. In step 4, advance processing is performed on the target lift Mlift with respect to the operation delay of the EGR valve, and this is set as a commanded lift amount Liftt.
[0157]
When the target excess air ratio is set according to the operating state in this way, the target EGR amount can be calculated from the intake air amount and the fuel injection amount at this time, as described above.
[0158]
Since the EGR amount is obtained from the opening degree of the EGR valve and the pressure difference before and after the opening degree, the opening degree of the EGR valve necessary for controlling the target EGR amount is determined by the respective upstream and downstream pressures of the EGR valve, that is, the exhaust gas. Back calculation is performed from the system pressure Pexh and the intake system pressure Pm. After the EGR valve opening degree, that is, the lift amount is calculated in this way, the EGR valve is controlled so as to achieve the lift amount.
[0159]
In this case, since the actual differential pressure before and after the EGR valve is calculated, if the opening of the EGR valve is controlled to the target opening, the EGR amount can be accurately controlled to the target EGR amount. Become.
[0160]
Since the EGR amount is determined in relation to the fuel injection amount so as to have a target excess air ratio set in accordance with the operation state, the particulate matter in the exhaust gas is always set to a predetermined value without deteriorating drivability. Below the level.
[0161]
Since the opening degree of the EGR valve is controlled in this manner, it is necessary to adjust the control constant in the feedback control mode using the conventional classical method, that is, in the PID control. By applying the physical model also to the value, it can be adapted only by the design specifications of the EGR valve, and the adaptation to the actual engine can be easily performed.
[0162]
Next, the embodiment shown in FIGS. 30 and 31 will be described.
[0163]
That is, a target EGR amount is obtained based on the target excess air ratio, and control is performed so that the target EGR amount becomes equal to the target excess air ratio. When the rate is smaller than the rate, the amount of fuel is determined to be too large, and the maximum injection amount is limited.
[0164]
In FIG. 30, the maximum fuel injection amount calculating means 120 compares the target excess air rate calculated by the target excess air rate calculating means 116 with the actual excess air rate calculated by the actual excess air rate calculating means 114. When the excess air ratio is smaller (lower) than the target excess air ratio, the maximum fuel injection amount is calculated backward from the target excess air ratio, the EGR amount at that time, and the intake air amount. Then, the actual fuel injection amount at that time is compared with the maximum fuel injection amount. When the actual fuel injection amount is larger than the maximum fuel injection amount, the fuel injection amount is limited so that the excess air ratio does not become too small.
[0165]
Other configurations are the same as those in FIG. However, this embodiment can also be applied to the case of FIG.
[0166]
FIG. 31 is a flowchart for calculating the maximum injection amount Qful (Ref. Job).
[0167]
First, in step 1, the intake air amount Qac, the EGR amount Qec, the fuel injection amount Qsol, and the target excess air ratio Mlamb are read.
[0168]
In step 2, the maximum fuel injection amount Qful is calculated from the definition of the excess air ratio as follows.
[0169]
Qful = Kq × (Qac−Qec) / Mlamb (8)
Here, Kq is a correction coefficient of 1.0 or more.
[0170]
The maximum fuel injection amount Qful is obtained by multiplying the fuel injection amount obtained from the target excess air ratio, the EGR amount, and the intake air amount by a correction coefficient, and relates to the supercharging pressure obtained from FIGS. Is different from the fuel injection amount Qsol for which the maximum value is regulated.
[0171]
Then, in step 3, the Qful thus obtained is compared with the actual fuel injection amount Qsol at that time. If the fuel injection amount Qsol is larger than the maximum fuel injection amount Qful, the fuel injection amount Qsol = The maximum value of the injection amount is limited as Qful.
[0172]
Otherwise, in step 4, the fuel injection amount Qsol is used, and the aforementioned Qsol is directly used as the target injection amount.
[0173]
Here, when the fuel injection amount Qsol becomes larger than the maximum fuel injection amount Qful, it is when the actual excess air ratio is smaller than the target excess air ratio. Therefore, in this case, instead of reducing the EGR amount, By limiting the fuel injection amount, a decrease in the excess air ratio is prevented.
[0174]
As described above, when the maximum value of the fuel injection amount is regulated from the relation of the excess air ratio, the decrease of the excess air ratio in the operation region where the fuel injection amount increases is prevented, and the occurrence of particulates and the like in the exhaust gas is equal to or less than the specified value. Can be suppressed. Also in this case, since the fuel injection amount is limited while maintaining the relationship with the EGR amount, the NOx emission amount does not deteriorate and the driving performance is not significantly impaired.
[0175]
A fourth embodiment shown in FIGS. 32 to 35 will be described.
[0176]
This is different from the third embodiment in that the transient operation state of the engine is determined and the fuel injection amount is limited only under predetermined conditions.
[0177]
As shown in FIG. 32, the transient determination means 122 for determining the transient operation state based on the engine speed, the load, and the fuel injection amount releases the restriction on the fuel injection amount during acceleration and steady operation, and restricts only during slow acceleration. are doing.
[0178]
During acceleration, the driver's intention is respected, and in order to avoid danger, the restriction on the fuel injection amount based on the excess air ratio is released to generate the maximum output of the engine. In order to avoid the occurrence of the periodic fluctuation (hunting) of the engine torque expected due to the repeated limitation of the injection amount, the limitation is also released.
[0179]
Specific control contents will be described below with reference to FIG.
[0180]
FIG. 33 is a flow for judging the transient operation state (Ref. Job).
[0181]
In step 1, the fuel injection amount Qsol, the accelerator opening TVO, and the engine speed Ne are read. In step 2, the fuel injection amount QsolZ several cycles before is set in advance.-K, Accelerator opening TVOZ-M, Engine speed NeZ-NRead.
[0182]
Then, in step 3, a difference between the fuel injection amount, the accelerator opening, the engine speed, dQsol, dTVO, and dNe is calculated.
[0183]
In step 4, based on the obtained AND of dQsol, dTVO, and dNe, a transient determination flag is retrieved from a table as shown in FIG.
[0184]
In this case, when the added value of dQsol, dTVO, and dNe is larger than the first value v1, the slow acceleration flag is set to 0; when the added value is larger than the second value v2, the acceleration flag is set to 1; When the value is larger than the value v3 of 3, the rapid acceleration flag is set to 2.
[0185]
Next, FIG. 35 shows a flow for limiting and correcting the fuel injection amount (Ref. Job).
[0186]
First, in step 1, an intake air amount Qac, an EGR amount Qec, a fuel injection amount Qsol, and a target excess air ratio Mlamb are read. In step 2, the maximum value Qful of the fuel injection amount is calculated as Qful = (Qac-Qec) / Mlamb based on the target excess air ratio.
[0187]
In step 3, under the operating condition of the transient flag = 0, when the fuel injection amount Qsol is larger than the maximum value Qful, the fuel injection amount Qsol is set to Qsol = Qfull, and the maximum value of the fuel injection amount is set at the time of gentle acceleration. Restrict.
[0188]
In step 4, when the fuel injection amount Qsol is larger than the maximum value Qful under the operating condition of the transient flag = 1, the maximum value of the fuel injection amount is increased by setting Qsol = Qful × Kq (where Kq> 1.0). . This makes it possible to secure a high output of the engine during acceleration or the like.
[0189]
In step 5, under the operating condition of the transient flag = 2, when the fuel injection amount Qsol is larger than the maximum value Qful, the fuel injection amount is set to Qsol = Qfull × Ktr (where Ktr <1.0). In this case, the maximum value of the fuel injection amount is regulated, but during this rapid acceleration, it is assumed that normal operation such as engine idling is impossible and the injection amount is limited to protect the engine. I have.
[0190]
Next, in step 6, during normal operation other than the above, Qsol is output as it is as the fuel injection amount, and the maximum value is not limited.
[0191]
In this way, the limitation of the maximum value of the fuel injection amount is executed only at the time of gentle acceleration, and at other accelerations, the limitation of the maximum injection amount is released to secure a good feeling of acceleration. In addition, it is possible to prevent the engine torque from periodically fluctuating near the limit value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel injection system.
FIG. 3 is a configuration diagram of an exhaust gas recirculation system.
FIG. 4 is a flowchart for calculating an intake system pressure.
FIG. 5 is a flowchart for calculating an exhaust system pressure.
FIG. 6 is a flowchart for calculating a cylinder intake fresh air amount.
FIG. 7 is a flowchart for calculating a cylinder intake EGR amount;
FIG. 8 is a flowchart for calculating the intake fresh air temperature.
FIG. 9 is a flowchart for calculating an EGR temperature.
FIG. 10 is a flowchart for calculating a volume efficiency equivalent value.
FIG. 11 is a characteristic diagram in which a basic value of volume efficiency is set.
FIG. 12 is a characteristic diagram in which a volume efficiency load correction value is set.
FIG. 13 is a flowchart for calculating an exhaust gas temperature.
FIG. 14 is a characteristic diagram in which basic characteristics of exhaust temperature are set.
FIG. 15 is a flowchart for calculating an EGR amount.
FIG. 16 is a characteristic diagram in which lift characteristics of an EGR valve are set.
FIG. 17 is a flowchart for calculating a fuel injection amount.
FIG. 18 is a characteristic diagram in which fuel injection amount characteristics are set.
FIG. 19 is a characteristic diagram in which a maximum injection amount characteristic is set.
FIG. 20 is a flowchart for calculating cycle processing.
FIG. 21 is a flowchart for calculating a target excess air ratio.
FIG. 22 is a characteristic diagram in which a target excess air ratio is set.
FIG. 23 is a flowchart for calculating an actual excess air ratio.
FIG. 24 is a flowchart for calculating an EGR valve lift amount.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a relationship between an excess air ratio and particulates in exhaust gas.
FIG. 26 is a block diagram of a second embodiment.
FIG. 27 is a flowchart for calculating a required EGR amount.
FIG. 28 is a flowchart for calculating the lift amount of the EGR valve.
FIG. 29 is a characteristic diagram in which lift characteristics of an EGR valve are set.
FIG. 30 is a block diagram of a third embodiment.
FIG. 31 is a flowchart for calculating a maximum injection amount.
FIG. 32 is a block diagram of a fourth embodiment.
FIG. 33 is a flowchart for determining a transient operation state.
FIG. 34 is an explanatory diagram of a transient operation flag.
FIG. 35 is a flow chart for limiting and correcting the fuel injection amount.
[Explanation of symbols]
101 Engine speed measurement means
102 Intake volume measurement means
103 Intake air temperature measuring means
104 EGR valve opening detecting means
105 Engine load measuring means
106 fuel injection amount detecting means
111 Intake system pressure prediction means
112 EGR amount prediction means
113 Exhaust system pressure prediction means
114 Actual excess air ratio calculation means
115 means of comparison
116 Target excess air ratio calculation means
117 EGR valve control means
118 Target EGR amount calculation means
120 Maximum fuel injection amount calculation means
122 Transient operation determination means

Claims (2)

エンジンの回転数を検出する回転数手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段と、吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還流制御弁と、排気還流制御弁の開度を検出する開度検出手段と、を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧力を演算する吸気系圧力演算手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、これら吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、目標空気過剰率と実空気過剰率とが一致するように前記排気還流制御弁の開度を制御する制御手段と、前記目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくならないように制限する手段とを備え、かつ、前記燃料噴射量を制限する手段が、緩加速を除く定常運転と加速運転で、前記制限を解除することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。Rotation speed means for detecting the rotation speed of the engine, load detection means for detecting the load of the engine, fuel injection amount detection means for detecting the fuel injection amount supplied to the engine, and intake air for measuring the intake air amount of the engine Intake air temperature measuring means for measuring the intake air temperature, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of the exhaust gas into the intake air, and an exhaust gas recirculation control valve for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the exhaust gas recirculation passage And, in a diesel engine comprising: an opening degree detecting means for detecting an opening degree of the exhaust gas recirculation control valve, an intake system pressure calculating means for calculating an intake system pressure based on the intake air amount and the intake air temperature. Exhaust system pressure calculating means for calculating the exhaust system pressure based on the intake air amount, the intake air temperature and the fuel injection amount; the differential pressure between the intake system pressure and the exhaust system pressure; and the exhaust gas recirculation control valve opening Exhaust gas recirculation amount calculating means for calculating an exhaust gas recirculation amount from the engine; an excess air ratio calculating device for calculating an actual excess air ratio based on the intake air amount, the fuel injection amount, and the exhaust gas recirculation amount; and control means for controlling the target excess air rate setting means for setting a target excess air ratio, the opening degree of the exhaust gas recirculation control valve so that the target excess air ratio and an actual excess air ratio matches in response to the target When the actual excess air ratio is lower than the excess air ratio, means for restricting the actual fuel injection amount from being larger than the fuel injection amount calculated from the target excess air ratio, the intake air amount, and the exhaust gas recirculation amount is provided. A control device for a diesel engine , wherein the means for limiting the amount of fuel injection cancels the limitation in a steady operation and an accelerated operation except for gentle acceleration . エンジンの回転数を検出する回転数手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンに供給する燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、エンジンの吸入空気量を計測する吸入空気量計測手段と、吸入空気温度を計測する吸入空気温度計測手段と、排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路と、排気還流通路に還流される排気還流量を制御する排気還流制御弁と、を備えたディーゼルエンジンにおいて、前記エンジン回転数と負荷に応じて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量とからこの目標空気過剰率を得るのに必要な目標排気還流量を演算する手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度とに基づいて吸気系の圧力を演算する吸気系圧力演算手段と、前記吸入空気量と吸入空気温度と燃料噴射量とに基づいて排気系の圧力を演算する排気系圧力演算手段と、前記吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と目標排気還流量とから前記排気還流制御弁の目標弁開度を演算する手段と、排気還流制御弁の開度をこの目標弁開度と一致するように制御する手段と、前記排気還流制御弁の開度を検出する手段と、吸気系圧力及び排気系圧力の差圧と前記排気還流制御弁開度とから排気還流量を演算する排気還流量演算手段と、前記吸入空気量と燃料噴射量と排気還流量とに基づいて実際の空気過剰率を演算する空気過剰率演算手段と、このようにして求めた実空気過剰率と前記目標空気過剰率とを比較し、目標空気過剰率よりも実空気過剰率が低いときは、目標空気過剰率と吸入空気量と排気還流量とから算出した燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が大きくならないように制限する手段と、を備え、前記燃料噴射量を制限する手段が、緩加速を除く定常運転と加速運転で、前記制限を解除することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。Rotation speed means for detecting the rotation speed of the engine, load detection means for detecting the load of the engine, fuel injection amount detection means for detecting the fuel injection amount supplied to the engine, and intake air for measuring the intake air amount of the engine Intake air temperature measuring means for measuring the intake air temperature, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of the exhaust gas into the intake air, and an exhaust gas recirculation control valve for controlling the amount of exhaust gas recirculated to the exhaust gas recirculation passage And a target excess air ratio setting means for setting a target excess air ratio according to the engine speed and the load, and the target excess air ratio from the intake air amount and the fuel injection amount. Means for calculating a target exhaust gas recirculation amount necessary for the above, intake system pressure calculating means for calculating an intake system pressure based on the intake air amount and the intake air temperature, and the intake air amount and the intake air. Exhaust system pressure calculating means for calculating an exhaust system pressure based on the temperature and the fuel injection amount; and a target valve opening of the exhaust gas recirculation control valve based on a differential pressure between the intake system pressure and the exhaust system pressure and a target exhaust gas recirculation amount. Means for calculating the degree of opening, means for controlling the opening of the exhaust gas recirculation control valve so as to match this target valve opening, means for detecting the degree of opening of the exhaust gas recirculation control valve, intake system pressure and exhaust system An exhaust gas recirculation amount calculating means for calculating an exhaust gas recirculation amount from the pressure differential pressure and the exhaust gas recirculation control valve opening, and an actual excess air ratio based on the intake air amount, the fuel injection amount, and the exhaust gas recirculation amount. Comparing the actual excess air ratio thus obtained with the target excess air ratio. If the actual excess air ratio is lower than the target excess air ratio, the target excess air ratio and the intake Than the fuel injection amount calculated from the air amount and the exhaust gas recirculation amount And means for limiting to the fuel injection amount is not increased when, diesel means for limiting the fuel injection amount, in steady operation and acceleration operation, except for slow acceleration, and cancels the limit Engine control device.
JP12589297A 1997-05-15 1997-05-15 Control unit for diesel engine Expired - Fee Related JP3551697B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12589297A JP3551697B2 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Control unit for diesel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12589297A JP3551697B2 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Control unit for diesel engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10318047A JPH10318047A (en) 1998-12-02
JP3551697B2 true JP3551697B2 (en) 2004-08-11

Family

ID=14921507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12589297A Expired - Fee Related JP3551697B2 (en) 1997-05-15 1997-05-15 Control unit for diesel engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3551697B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7007473B2 (en) * 2001-09-28 2006-03-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Temperature control device of evaporator
JP5316451B2 (en) * 2010-03-19 2013-10-16 三菱自動車工業株式会社 Internal combustion engine
JP5420489B2 (en) * 2010-07-13 2014-02-19 本田技研工業株式会社 EGR gas flow rate estimation device for internal combustion engine
WO2012039047A1 (en) * 2010-09-23 2012-03-29 トヨタ自動車 株式会社 Control device for internal combustion engine
JP6404090B2 (en) * 2014-11-10 2018-10-10 日野自動車株式会社 EGR valve control device
JP6713752B2 (en) 2015-10-28 2020-06-24 株式会社デンソーテン Solenoid valve device and solenoid valve control method
JP6681251B2 (en) * 2016-04-05 2020-04-15 ヤンマー株式会社 Engine control method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10318047A (en) 1998-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0924416B1 (en) Diesel engine
JP3603398B2 (en) Control device for internal combustion engine
EP1452708B1 (en) Apparatus for controlling internal combustion engine
KR100205512B1 (en) Excess air factor detecting device and excess air factor controlling device for an engine
KR100291707B1 (en) Control device and control method for a cylinder-injection flame-ignition internal combustion engine
EP0893590B1 (en) Air intake control system for engine equipped with exhaust gas recirculation feature
US20080283025A1 (en) Engine control device
EP1054150B1 (en) Diesel engine control on engine-stop
JP2009103062A (en) Intake air quantity correcting device
JP3400752B2 (en) Control device for internal combustion engine
US20070251233A1 (en) Method and control unit for adjusting a variable turbocharger turbine flow cross section
JP4023122B2 (en) Diesel engine control device
US7021288B2 (en) Injection control apparatus for an engine
JP3317228B2 (en) Combustion control device for stratified combustion internal combustion engine
JP3493986B2 (en) Diesel engine cylinder intake gas temperature calculation device and EGR control device
JP3551697B2 (en) Control unit for diesel engine
EP0828071B1 (en) Acceleration control apparatus for a diesel engine provided with supercharger
JP4228953B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP3598724B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2000087809A (en) Control device for diesel engine
JP3783422B2 (en) Exhaust gas recirculation control device for in-cylinder injection engine
JPH0563609B2 (en)
JP6941652B2 (en) Supercharging pressure setting device
JP3161292B2 (en) Excess air ratio control device for turbocharged engine
JP3756366B2 (en) Control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20031222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees