JP3760480B2 - EGR control apparatus and method for diesel engine - Google Patents

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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの車両において、加速時等における黒煙の発生を抑制するための、EGR制御方法に関するものである(EGR…Exhaust Gas Recirculation 、排気ガス再循環)。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物(以下、「NOx」という)を低減するための装置としては、排気の一部を吸気系へ還流するEGR装置が知られている。EGR装置は、排気還流管の途中にEGRバルブを設け、還流する時は開き(ON)、還流しない時は閉じる(OFF)。
【0003】
排気を還流すると、NOxは低減されるものの、黒煙が増加するという難点がある。そのため、EGR制御は、エンジンの運転状態をみながら、NOx低減を重視すべき時か黒煙抑制を重視すべき時かを勘案しながら行われている。電子制御式燃料噴射を行っているディーゼルエンジンでの、通常のEGR制御は、燃料の噴射量制御マップと関係づけて定めたEGRバルブ制御マップに従って行われる。
【0004】
図5は、EGRバルブ制御マップの1例を示す図である。横軸はエンジン回転数(N)であり、縦軸は燃料噴射量(Q)である。曲線イは、アクセル全開時最大噴射量曲線であり、アクセル開度(K)が100%(アクセルペダルを一杯に踏み込んだ状態)の時の、エンジン回転数と燃料噴射量との関係を示している。曲線ニは、EGRバルブ動作境界線であり、これと曲線イとの間の領域は、EGRバルブOFF領域E1 である。曲線ニより内側の領域は、EGRバルブON領域E2 である。
なお、EGRバルブ動作境界線は、エンジン運転状態がどのような時に、EGRバルブをONした方がよいかOFFした方がよいかにより、適宜定められる。
【0005】
ところで、ディーゼルエンジンにおいては、加速時に排気還流を行うと黒煙が増えることが知られている。特に電子制御式燃料噴射が採用されているディーゼルエンジンにおいては、噴射量の変化にEGRバルブの開閉速度が追従できないために、黒煙の発生が更に増加するという傾向がある。なぜなら、加速のために噴射量は既に増加されているのに、EGRバルブの閉じる速度が遅いので閉じ切ることが出来ず、その間は依然として排気還流が行われるからである。
【0006】
そこで、特開平5−340310号公報には、加速時での黒煙発生を低減するための技術が提案されている。これは、エンジン回転数が所定の低回転数(NL 、例えば1000rpm)以下の場合に急加速した時は、その時から所定時間τだけEGRバルブをOFFする(閉じる)というものである。なお、急加速したかどうかの検出は、アクセル開度の変化率を算出し、それが所定値(DH )以上になったかどうかで行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記した特開平5−340310号公報の技術では、所定の低回転数での急加速時における黒煙の増加は抑制できるものの、その条件から外れた運転時には抑制できないという問題点があった。そのような運転時の例としては、例えば、中〜高速回転数からの加速時,あるいは比較的ゆるやかな加速を行った時等がある。
黒煙やNOxの低減に対する社会的要求や規制は、年々厳しさを増しており、特定の運転状態での低減だけでなく、どのような運転状態でも低減することが要求されて来ているが、前記従来技術では、そのような要求に応えることが出来ない。
【0008】
仮に、前記従来技術を中〜高速回転数からの加速時等にも適用しようとして、設定している回転数NL やアクセル開度変化率DH の値を変えて適用すると、こんどはNOx発生量が多くなり過ぎてしまうという別の問題点が出て来てしまう。 なぜなら、中〜高速回転数からの加速時,あるいは比較的ゆるやかな加速時等は、低回転数での急加速時に比べてもともと黒煙の発生量は少ないのに、低回転数での急加速時と同様に決められた所定時間だけEGRバルブがOFFされることになるが、それではOFF期間が長すぎてNOxが多くなるからである。かといって、高回転からの加速時に適するように所定時間を短くすると、低回転での加速時の黒煙が多くなってしまう。
本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、エンジン回転数センサと、アクセル開度センサと、排気還流管の途中に設けたEGRバルブと、エンジン回転数と燃料噴射量との組み合わせに対応させて前記EGRバルブのON,OFFを定めたEGRバルブ制御マップを内蔵して前記EGRバルブのON,OFFを制御するコントローラとを具えたディーゼルエンジンのEGR制御装置において、エンジン回転数の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲とアクセル開度変化率の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲との組み合わせによりマップ上の領域を定め、各領域に対応させ、NOxの異常な増加を招くことなく黒煙を低減するという観点に立って前記EGRバルブを強制的にOFFする時間を個別に定めたEGRバルブ強制OFF時間マップを前記コントローラに更に内蔵させるよう構成し、前記EGRバルブ強制OFF時間マップより求められるOFF時間の値がゼロでない場合には、前記EGRバルブ制御マップによる制御よりも前記EGRバルブ強制OFF時間マップによる制御を優先してEGR制御することとした。
【0010】
また、本発明では、ディーゼルエンジンの排気還流管の途中に設けたEGRバルブの制御を、エンジン回転数と燃料噴射量との組み合わせに対応させて前記EGRバルブのON,OFFを定めたEGRバルブ制御マップに従って行うディーゼルエンジンのEGR制御方法において、エンジン回転数の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲とアクセル開度変化率の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲との組み合わせによりマップ上の領域を定め、各領域に対応させ、NOxの異常な増加を招くことなく黒煙を低減するという観点に立って前記EGRバルブを強制的にOFFする時間を個別に定めたEGRバルブ強制OFF時間マップを別途設け、前記EGRバルブ強制OFF時間マップより求められるOFF時間の値がゼロでない場合には、前記EGRバルブ制御マップによる制御よりも前記EGRバルブ強制OFF時間マップによる制御を優先してEGR制御することとした。
【0011】
【作 用】
通常のEGR制御に使用するEGRバルブ制御マップの他に、新たにEGRバルブ強制OFF時間マップを設定する。EGRバルブ強制OFF時間マップは、エンジン回転数とアクセル開度変化率との組み合わせに対応させて、黒煙の低減とNOxの増加抑制の立場から、EGRバルブを強制的にOFFする時間を定めたマップである。そして、EGRバルブ強制OFF時間マップの方を優先して適用し、強制OFF時間が0の時に、EGRバルブ制御マップの方を適用する。
これにより、低回転数での急加速時のみならず、中〜高速回転数からの加速時,あるいは比較的ゆるやかな加速時等でも、NOxの増加を抑制しつつ黒煙を低減することが可能となる。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図2は、本発明の装置が適用されている電子制御式燃料噴射装置を示すブロック図である。1は噴射ポンプ、2はエンジン回転数センサ、3は燃料パイプ、4はエレクトリックガバナ、5はタイミングコントロールバルブ、6は燃料パイプ、7はコントローラ、7−1はタイマ、8はアクセル開度センサ、9はEGRバルブ、10はEGRバルブセンサ、12は吸気管、13は噴射ノズル、14はディーゼルエンジン、15は排気還流管、16は排気管、17はターボチャージャである。なお、EGRバルブセンサ10は、EGRバルブ9が閉じているか開いているかを検出するセンサである。
【0013】
エンジンは、ターボチャージャ付きのディーゼルエンジンであるが、それが付いていないエンジンでも勿論適用可能である。エンジン14への吸気は、ターボチャージャ17によって過給される。燃料は燃料パイプ3より噴射ポンプ1へ供給され、燃料パイプ6を通って噴射ノズル13へ送られ、ディーゼルエンジン14内に噴射される。噴射量はエレクトリックガバナ4によって制御され、噴射時期はタイミングコントロールバルブ5によって制御される。
【0014】
エレクトリックガバナ4やタイミングコントロールバルブ5への制御信号は、図示しない種々のセンサ等からの信号やコントローラ7内に予め設定されている制御マップに基づき、コントローラ7にて生成される。燃料噴射量は、エンジン回転数センサ2で検出したエンジン回転数、アクセル開度センサ8で検出したアクセル開度等を、コントローラ7内に設定してある噴射量制御マップに適用して求められる。コントローラ7には、計時を行うためのタイマ7−1が設けられるが、これはコントローラ7の外部に設けてもよい。
【0015】
EGR装置は、排気還流管15とその途中に設けられたEGRバルブ9とにより構成される。EGR制御は、コントローラ7からの制御信号で、EGRバルブ9を開閉制御することによって行われる。コントローラ7には、従来から用いられている通常のEGRバルブ制御マップ(図5参照)の他に、後で図6で説明するEGRバルブ強制OFF時間マップを、新たに設定しておく。これらのマップに基づいてEGRバルブ9に対する制御信号を生成する。マップの適用の順序については、後で説明する。
まず、それぞれのマップについて説明する。
【0016】
図4は、噴射量制御マップと共に描いたEGRバルブ制御マップを示す図である。符号は図5のものに対応している。曲線ロは、アクセル開度(K)が80%の時の噴射量を求める曲線であり、曲線ハは15%の時の噴射量を求める曲線である。因みに、検出されたエンジン回転数がNA でアクセル開度が15%である時(動作点がA点である時)には、噴射すべき燃料の量はQA と求められる。
このマップに従えば、動作点Aは、EGRバルブON領域E2 内に位置しているから、コントローラ7からEGRバルブ9に対しては、ON(開く)信号が発せられ、排気還流がなされる。動作点がCのようにEGRバルブOFF領域E1 内に位置している場合は、OFF(閉じる)信号が発せられ、排気還流は停止される。
【0017】
図6は、EGRバルブ強制OFF時間マップを示す図である。横軸はエンジン回転数(N)、縦軸はアクセル開度変化率(D)である。アクセル開度変化率Dとは、単位時間におけるアクセル開度の変化量である。例えば、Δt秒の間にアクセル開度がK1 →K2 へ変化したとすると、Dは次式で求められる。
D=(K2 −K1 )/Δt
【0018】
このマップは、エンジン回転数Nとアクセル開度変化率Dとで領域を分け、各領域の運転状況を考慮して、EGRバルブ9を強制的にOFFする時間を設定したものである。強制OFF時間の長さは、その領域に対応する運転状況を考慮に入れつつ、NOxの異常な増加を招くことなく黒煙を低減するという立場に立って設定する。
【0019】
例えば、領域イは、エンジン回転数が0〜N1 の範囲にあり且つアクセル開度変化率が0〜D1 の範囲にある運転状況に対応しているが、この時の強制OFF時間は0(ゼロ)と設定してある。即ち、強制OFFはしない。他方、領域ロは、エンジン回転数が0〜N1 の範囲にあり且つアクセル開度変化率がD3 〜D4 の範囲にある運転状況に対応しているが、この時の強制OFF時間はT3 と設定してある。
このように、T 3 は領域ロに対して設定された強制OFF時間を表しているわけであるが、T 1 ,T 2 ,T 4 〜T 12 も、同様にそれらが書き込まれている領域に対して設定された強制OFF時間を表している。
【0020】
図1は、本発明のディーゼルエンジンのEGR制御方法を説明するフローチャートである。本発明のEGR制御方法では、まずEGRバルブ強制OFF時間マップの方を優先して適用し、それで求めた強制OFF時間が0であった時に、EGRバルブ制御マップを適用する。
【0021】
ステップ1…まず、図2のアクセル開度センサ8で検出したアクセル開度を読み込む。この時のアクセル開度をK1 とする。
ステップ2…次に、エンジン回転数センサ2で検出したエンジン回転数Nを読み込む。
【0022】
ステップ3…タイマ7−1で計時を開始する。
ステップ4…予め定めてある時間Δt秒が、経過したかどうか調べる。Δt秒とは、例えば、20msec程度の時間である。なお、タイマ7−1は、時間Δtを計時したらリセットされる。
ステップ5…Δt経過時のアクセル開度K2 を読み込む。
ステップ6…アクセル開度変化率Dを、D=(K2 −K1 )/Δtで算出する。
【0023】
ステップ7…算出したアクセル開度変化率Dとステップ2で読み込んだエンジン回転数Nとを、図6のEGRバルブ強制OFF時間マップに当てはめて、EGRバルブ強制OFF時間Tを求める。
ステップ8…求めた時間Tが0より大かどうか調べる。0であれば、EGRバルブ制御マップによる通常のEGR制御を行うべく、ステップ13へ進む。
ステップ9…Tが0より大であれば、その時間TだけEGRバルブ9を強制的にOFFせよということであるから、EGRバルブ9に対してOFFせよとの制御信号を発する。
【0024】
ステップ10…EGRバルブ9がOFFとなったかどうかを、EGRバルブセンサ10からの検出信号によって調べる。
ステップ11…OFFになっていれば、タイマ7−1で時間Tの計時を開始する。(なお、EGRバルブ9がONからOFFになるまでに要する時間をT0 とすると、T0 はEGRバルブ9の機械的構造より決まる略一定時間であるから、タイマ7−1による計時をステップ9のOFF信号が出力された時から開始することとし、計時する時間の長さをT0 +Tとしてもよい。そのようにした場合は、EGRバルブセンサ10を設ける必要はなくなる。)
ステップ12…時間Tが経過したかどうか調べ、経過したら、EGRバルブ制御マップによる通常のEGR制御を行うべく、ステップ13へ進む。なお、タイマ7−1は、時間Tを計時したらリセットされる。
【0025】
ステップ13…アクセル開度を読み込む。
ステップ14…エンジン回転数を読み込む。
ステップ15…これらを図5のEGRバルブ制御マップに適用し、EGRバルブ9をONすべきかOFFすべきか決定する。動作点がEGRバルブOFF領域E1 内にあればOFFとし、EGRバルブON領域E2 内にあればONとする。
ステップ16…その決定に従い、EGRバルブ9に対して制御信号を発する。
【0026】
次に、本発明を適用した場合のエンジンに関係する各種の量の変化を、図3によって説明する。図3(イ)はアクセル開度の変化を示し、図3(ロ),(ハ),(ニ),(ホ),(ヘ)は、それぞれ燃料噴射量の変化,エンジン回転数の変化,EGRバルブのON,OFF変化,黒煙発生量の変化,NOx発生量の変化を示している。t0 〜t4 は時間であり、図3(ニ)のT0 は、EGRバルブ9がONからOFFするまでに要する時間であり、Tは強制OFF時間である。
【0027】
図3(イ)は、KA であったアクセル開度が、アクセルペダル踏み込みにより、時間t0 より増大され始めたことを示している。変化するアクセル開度は刻々と検出され、アクセル開度変化率Dの算出が繰り返される。そして、時間t1 で算出されたアクセル開度変化率(点Pのアクセル開度変化率)を基に、図のマップより強制OFF時間Tを求めたところ、その値が0より大きい値であったとする。
すると、EGRバルブ9にOFFせよとの信号が発せられて、図3(ニ)に示すように、EGRバルブ9はOFFに向かって作動し始める。機械的なバルブが動作して閉じる関係上、完全にOFFするまでにはT0 の時間を要するが、OFFしてから強制OFF時間TだけOFFが継続される。その後は、EGRバルブ制御マップの通常の制御によって、ONとするかOFFとするかが決められる(図3(ニ)の一点鎖線参照)。
【0028】
アクセル開度KA =15%,エンジン回転数=NA であったとすると、図4での動作点は曲線ハ上のAとなり、噴射量はQA である。今回アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度がKC に増大され(例えば、95%程度に)、動作点がCに移るようなものであったとすると、噴射量は、最終的には動作点Cに対応したQC に増大される。
【0029】
図4では、動作点はA→P→B→Cというように移動する。図のEGRバルブ強制OFF時間マップで求めた時間Tが、動作点Pのところで0より大となると、EGRバルブON領域E2 を抜け出す動作点Bを待つことなく、EGRバルブ9はOFFさせられ始める。
図3(ロ)は、これらの動作点と噴射量との関係を示したものであるが、噴射量が点Pに対応するQP となった時に、EGRバルブ9のOFFが開始される。
【0030】
この間は噴射量が急増されつつある期間なので、EGRバルブ9をONしておくと黒煙が増大するが、本発明では早めに(動作点Bではなく動作点Pで)OFFが指令され、しかもOFFした後も、運転状況を考慮しつつ噴射量の急増が続いていると思われる時間だけ強制的にOFFを継続するので、黒煙の発生が低減されると共に、NOxの増加も抑制される(図3(ホ),(ヘ)のt3 以降参照)。
動作点がPである場合、PはEGRバルブ動作境界線ニの内側にあるから、従来の制御ではEGRバルブはONされている。しかし、本発明では、上述したように所定時間だけ強制的にOFFされ、その後ONに戻るという具合に制御される。
【0031】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のディーゼルエンジンのEGR制御装置および方法によれば、通常のEGR制御に使用するEGRバルブ制御マップの他に、EGRバルブ強制OFF時間マップを新たに設け、EGRバルブ強制OFF時間マップの方を優先して適用するようにしたので、低回転数での急加速時のみならず、中〜高速回転数からの加速時,あるいは比較的ゆるやかな加速時等でも、NOxの増加を抑制しつつ黒煙を低減することが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のディーゼルエンジンのEGR制御方法を説明するフローチャート
【図2】 本発明のディーゼルエンジンのEGR制御装置が適用されている電子制御式燃料噴射装置を示すブロック図
【図3】 本発明を適用した場合のエンジンに関係する各種の量の変化を示す図
【図4】 噴射量制御マップと共に描いたEGRバルブ制御マップを示す図
【図5】 EGRバルブ制御マップを示す図
【図6】 EGRバルブ強制OFF時間マップを示す図
【符号の説明】
1…噴射ポンプ、2…エンジン回転数センサ、3…燃料パイプ、4…エレクトリックガバナ、5…タイミングコントロールバルブ、6…燃料パイプ、7…コントローラ、7−1…タイマ、8…アクセル開度センサ、9…EGRバルブ、10…EGRバルブセンサ、12…吸気管、13…噴射ノズル、14…ディーゼルエンジン、15…排気還流管、16…排気管、17…ターボチャージャ
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an EGR control method for suppressing the generation of black smoke during acceleration or the like in a diesel engine vehicle (EGR: Exhaust Gas Recirculation).
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for reducing nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”) in exhaust gas of a diesel engine, an EGR apparatus that recirculates a part of exhaust gas to an intake system is known. The EGR device is provided with an EGR valve in the middle of the exhaust gas recirculation pipe, and opens (ON) when recirculating and closes (OFF) when not recirculating.
[0003]
When exhaust gas is recirculated, NOx is reduced, but black smoke increases. Therefore, EGR control is performed in consideration of whether NOx reduction should be emphasized or black smoke suppression should be emphasized while looking at the operating state of the engine. Normal EGR control in a diesel engine that performs electronically controlled fuel injection is performed according to an EGR valve control map determined in association with a fuel injection amount control map.
[0004]
FIG. 5 is a diagram showing an example of an EGR valve control map. The horizontal axis is the engine speed (N), and the vertical axis is the fuel injection amount (Q). Curve A is the maximum injection amount curve when the accelerator is fully open, and shows the relationship between the engine speed and the fuel injection amount when the accelerator opening (K) is 100% (when the accelerator pedal is fully depressed). Yes. Curve D is the EGR valve operation border region between this and the curve b is a EGR valve OFF region E 1. The region inside the curve D is an EGR valve ON area E 2.
It should be noted that the EGR valve operation boundary line is appropriately determined depending on when the engine operating state is better to turn on or off the EGR valve.
[0005]
By the way, in a diesel engine, it is known that black smoke increases when exhaust gas recirculation is performed during acceleration. In particular, in a diesel engine employing electronically controlled fuel injection, since the opening / closing speed of the EGR valve cannot follow the change in the injection amount, the generation of black smoke tends to further increase. This is because although the injection amount has already been increased due to acceleration, the closing speed of the EGR valve cannot be closed because it is slow, and exhaust gas recirculation is still performed during that time.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-340310 proposes a technique for reducing the generation of black smoke during acceleration. This is to turn off (close) the EGR valve for a predetermined time τ when sudden acceleration occurs when the engine speed is a predetermined low speed (N L , for example, 1000 rpm) or less. Whether or not sudden acceleration has occurred is calculated by calculating the rate of change of the accelerator opening and determining whether or not the acceleration rate has reached or exceeded a predetermined value (D H ).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-340310 has a problem in that although it is possible to suppress an increase in black smoke during sudden acceleration at a predetermined low rotational speed, it cannot be suppressed during operation outside the conditions. Examples of such operation include, for example, when accelerating from a medium to high speed rotation speed, or when performing relatively gentle acceleration.
Social demands and regulations for the reduction of black smoke and NOx are becoming stricter year by year, and there is a demand not only for reduction in specific operating conditions but also in any operating condition. However, the prior art cannot meet such a demand.
[0008]
If the above-mentioned prior art is applied at the time of acceleration from medium to high speeds, etc., and applied by changing the values of the set speed N L and accelerator opening change rate D H , NOx is generated this time. Another problem is that the amount is too large. Because, when accelerating from medium to high speed, or at relatively slow acceleration, the amount of black smoke generated is less than that at the time of sudden acceleration at low speed, but sudden acceleration at low speed This is because the EGR valve is turned off for a predetermined time determined in the same manner as in the case of time, but the OFF period is too long and NOx increases. However, if the predetermined time is shortened so as to be suitable for acceleration from high rotation, the amount of black smoke during acceleration at low rotation increases.
An object of the present invention is to solve such problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to the combination of the engine speed sensor, the accelerator opening sensor, the EGR valve provided in the middle of the exhaust gas recirculation pipe, and the engine speed and the fuel injection amount. In the EGR control device for a diesel engine having a built-in EGR valve control map for determining ON / OFF of the EGR valve and controlling the ON / OFF of the EGR valve , the range of engine speed from small to large defining a region on the map by a combination of the division ranges obtained by dividing the range leading to large multiple of the sub-segments were divided range and the accelerator opening change rate into a plurality, corresponding to each region, an abnormal increase in NOx forcing the EGR valve forced with individually determined time to OFF the EGR valve from the perspective of reducing the smoke without causing An FF time map is further built in the controller, and when the OFF time value obtained from the EGR valve forced OFF time map is not zero, the EGR valve forced OFF time is controlled rather than the control based on the EGR valve control map. The EGR control is performed with priority given to the control by the map.
[0010]
Further, according to the present invention, the EGR valve control in which ON / OFF of the EGR valve is determined in correspondence with the combination of the engine speed and the fuel injection amount is performed for the control of the EGR valve provided in the exhaust recirculation pipe of the diesel engine. In the EGR control method of the diesel engine performed according to the map, there are a divided range in which the range from small to large in the engine speed is divided into a plurality and a divided range in which the range from small to large in the accelerator opening change rate is divided into a plurality . defining a region on the map by a combination, corresponding to each area, EGR was individually determined time to forcibly OFF the EGR valve from the perspective of reducing the smoke without causing an abnormal increase in NOx A separate valve forced OFF time map is provided, and the OFF time value obtained from the EGR valve forced OFF time map is zero. If not, said EGR than control by the valve control map with priority control by the EGR valve forced OFF time map and to the EGR control.
[0011]
[Operation]
In addition to the EGR valve control map used for normal EGR control, a new EGR valve forced OFF time map is set. The EGR valve forced OFF time map defines the time to forcibly turn off the EGR valve from the standpoint of reducing black smoke and suppressing NOx increase, corresponding to the combination of engine speed and accelerator opening change rate. It is a map. Then, the EGR valve forced OFF time map is applied with priority, and when the forced OFF time is 0, the EGR valve control map is applied.
This makes it possible to reduce black smoke while suppressing an increase in NOx not only during sudden acceleration at low speeds, but also during acceleration from medium to high speed speeds or during relatively slow accelerations. It becomes.
[0012]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing an electronically controlled fuel injection apparatus to which the apparatus of the present invention is applied. 1 is an injection pump, 2 is an engine speed sensor, 3 is a fuel pipe, 4 is an electric governor, 5 is a timing control valve, 6 is a fuel pipe, 7 is a controller, 7-1 is a timer, 8 is an accelerator opening sensor, 9 is an EGR valve, 10 is an EGR valve sensor, 12 is an intake pipe, 13 is an injection nozzle, 14 is a diesel engine, 15 is an exhaust recirculation pipe, 16 is an exhaust pipe, and 17 is a turbocharger. The EGR valve sensor 10 is a sensor that detects whether the EGR valve 9 is closed or open.
[0013]
Although the engine is a diesel engine with a turbocharger, it can of course be applied to an engine without it. The intake air to the engine 14 is supercharged by the turbocharger 17. The fuel is supplied from the fuel pipe 3 to the injection pump 1, sent to the injection nozzle 13 through the fuel pipe 6, and injected into the diesel engine 14. The injection amount is controlled by the electric governor 4, and the injection timing is controlled by the timing control valve 5.
[0014]
Control signals to the electric governor 4 and the timing control valve 5 are generated by the controller 7 based on signals from various sensors (not shown) or a control map preset in the controller 7. The fuel injection amount is obtained by applying the engine speed detected by the engine speed sensor 2 and the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 8 to an injection amount control map set in the controller 7. The controller 7 is provided with a timer 7-1 for measuring time, but this may be provided outside the controller 7.
[0015]
The EGR device includes an exhaust gas recirculation pipe 15 and an EGR valve 9 provided in the middle thereof. The EGR control is performed by controlling the opening and closing of the EGR valve 9 with a control signal from the controller 7. In addition to the normal EGR valve control map (see FIG. 5) conventionally used, the controller 7 newly sets an EGR valve forced OFF time map described later with reference to FIG. Based on these maps, a control signal for the EGR valve 9 is generated. The order of map application will be described later.
First, each map will be described.
[0016]
FIG. 4 is a diagram showing an EGR valve control map drawn together with the injection amount control map. Reference numerals correspond to those in FIG. Curve B is a curve for obtaining the injection amount when the accelerator opening (K) is 80%, and curve C is a curve for obtaining the injection amount when the accelerator opening (K) is 15%. Incidentally, when the detected engine speed is N A and the accelerator opening is 15% (when the operating point is point A), the amount of fuel to be injected is obtained as Q A.
According to this map, an operating point A, since located EGR valve ON area E 2, for the EGR valve 9 from the controller 7, ON (open) signal is emitted, is made as an exhaust gas recirculation . When the operating point is located in the EGR valve OFF region E 1 as C is, OFF (close) signal is issued, the exhaust gas recirculation is stopped.
[0017]
FIG. 6 is a diagram showing an EGR valve forced OFF time map. The horizontal axis represents the engine speed (N), and the vertical axis represents the accelerator opening change rate (D). The accelerator opening change rate D is a change amount of the accelerator opening per unit time. For example, if the accelerator opening changes from K 1 to K 2 during Δt seconds, D is obtained by the following equation.
D = (K 2 −K 1 ) / Δt
[0018]
This map divides the region by the engine speed N and the accelerator opening change rate D, and sets the time for which the EGR valve 9 is forcibly turned OFF in consideration of the operation state of each region. The length of the forced OFF time is set from the standpoint of reducing black smoke without causing an abnormal increase in NOx while taking into consideration the operating situation corresponding to that region.
[0019]
For example, the area A corresponds to the driving situation where the engine speed is in the range of 0 to N 1 and the accelerator opening change rate is in the range of 0 to D 1 , but the forced OFF time at this time is 0 (Zero) is set. That is, the forced OFF is not performed. On the other hand, the region B corresponds to the driving situation where the engine speed is in the range of 0 to N 1 and the accelerator opening change rate is in the range of D 3 to D 4. The forced OFF time at this time is T 3 is set.
In this way, T 3 represents the forced OFF time set for the area B, but T 1 , T 2 , T 4 to T 12 are similarly in the area where they are written. It represents the forced OFF time set for each.
[0020]
FIG. 1 is a flowchart illustrating an EGR control method for a diesel engine according to the present invention. In the EGR control method of the present invention, first, the EGR valve forced OFF time map is applied with priority, and the EGR valve control map is applied when the forced OFF time obtained thereby is zero.
[0021]
Step 1 First, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 8 in FIG. 2 is read. The accelerator opening at this time is K 1.
Step 2 ... Next, the engine speed N detected by the engine speed sensor 2 is read.
[0022]
Step 3: Time measurement is started by the timer 7-1.
Step 4... Check whether a predetermined time Δt seconds has elapsed. Δt seconds is, for example, a time of about 20 msec. The timer 7-1 is reset when the time Δt is measured.
Step 5: Read the accelerator opening K 2 when Δt has elapsed.
Step 6: The accelerator opening change rate D is calculated by D = (K 2 −K 1 ) / Δt.
[0023]
Step 7: The calculated accelerator opening change rate D and the engine speed N read in Step 2 are applied to the EGR valve forced OFF time map of FIG. 6 to obtain the EGR valve forced OFF time T.
Step 8: Check whether the obtained time T is greater than zero. If 0, the routine proceeds to step 13 in order to perform normal EGR control based on the EGR valve control map.
Step 9... If T is greater than 0, it means that the EGR valve 9 is forcibly turned off for the time T, and therefore a control signal is issued to the EGR valve 9 for turning it off.
[0024]
Step 10... Whether or not the EGR valve 9 is turned off is checked by a detection signal from the EGR valve sensor 10.
Step 11: If it is OFF, the timer 7-1 starts measuring time T. (Note that if the time required for the EGR valve 9 to turn from ON to OFF is T 0 , T 0 is a substantially constant time determined by the mechanical structure of the EGR valve 9, and therefore the time measurement by the timer 7-1 is performed in step 9. (It may be started from the time when the OFF signal is output, and the length of time to be measured may be T 0 + T. In such a case, it is not necessary to provide the EGR valve sensor 10).
Step 12: It is checked whether or not the time T has elapsed, and when it has elapsed, the routine proceeds to Step 13 in order to perform normal EGR control based on the EGR valve control map. The timer 7-1 is reset when the time T is measured.
[0025]
Step 13: The accelerator opening is read.
Step 14: The engine speed is read.
Step 15... These are applied to the EGR valve control map of FIG. 5 to determine whether the EGR valve 9 should be turned on or off. If the operating point is within the EGR valve OFF region E 1 , it is turned OFF, and if it is within the EGR valve ON region E 2 , it is turned ON.
Step 16... A control signal is issued to the EGR valve 9 according to the determination.
[0026]
Next, changes in various amounts related to the engine when the present invention is applied will be described with reference to FIG. 3 (a) shows changes in accelerator opening, and FIGS. 3 (b), (c), (d), (e), and (f) respectively show changes in fuel injection amount, changes in engine speed, It shows ON / OFF changes of the EGR valve, changes in the amount of black smoke generated, and changes in the amount of NOx generated. t 0 to t 4 are times, T 0 in FIG. 3 (d) is the time required for the EGR valve 9 to turn off from ON, and T is a forced OFF time.
[0027]
Figure 3 (b), the accelerator opening was K A is the accelerator pedal indicates that started to be increased from the time t 0. The changing accelerator opening is detected every moment, and the calculation of the accelerator opening change rate D is repeated. Then, based on the accelerator opening change rate calculated at time t 1 (accelerator opening change rate of the point P), was determined the forced OFF time T from the map of FIG. 6, the value is greater than 0. Suppose there was.
Then, a signal to turn off the EGR valve 9 is issued, and the EGR valve 9 starts to move toward OFF as shown in FIG. Although the mechanical valve operates and closes, it takes a time T 0 until it is completely turned off. However, the turning-off continues for the forced OFF time T after turning off. After that, it is determined whether to turn on or off by the normal control of the EGR valve control map (see the one-dot chain line in FIG. 3D).
[0028]
Accelerator opening K A = 15%, When was the engine speed = N A, the operating point in Figure 4 becomes A on curve (c), the injection quantity is Q A. If the accelerator pedal is depressed this time, the accelerator opening is increased to K C (for example, about 95%), and the operating point shifts to C, the injection amount will eventually become the operating point C It is increased to a Q C corresponding to.
[0029]
In FIG. 4, the operating point moves in the order of A → P → B → C. Time T calculated in the EGR valve forced OFF time map of Figure 6, when it comes to larger than 0 at the operating point P, without waiting for the operating point B to get out of the EGR valve ON area E 2, the EGR valve 9 is made me OFF start.
Figure 3 (b) is shows the relationship between the injection quantity of these operating points, when the injection quantity becomes Q P corresponding to the point P, OFF of the EGR valve 9 is started.
[0030]
During this time, since the injection amount is increasing rapidly, black smoke increases when the EGR valve 9 is turned on, but in the present invention, OFF is commanded early (at the operating point P instead of the operating point B), and Even after the engine is turned off, the engine is forcibly kept off for a time when the injection amount seems to continue to increase while taking into account the driving situation, so that the generation of black smoke is reduced and the increase in NOx is also suppressed. (FIG. 3 (e), reference t 3 or later (f)).
When the operating point is P, since P is inside the EGR valve operating boundary line D, the EGR valve is ON in the conventional control. However, in the present invention, as described above, control is performed such that the power is forcibly turned off for a predetermined time and then turned back on.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the EGR control device and method of the diesel engine of the present invention, in addition to the EGR valve control map used for normal EGR control, a new EGR valve forced OFF time map is provided, and the EGR valve forced OFF Since the time map is given priority, NOx increases not only during sudden acceleration at low revolutions, but also during acceleration from medium to high revolutions, or during relatively slow accelerations. It is now possible to reduce black smoke while suppressing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining an EGR control method for a diesel engine according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electronically controlled fuel injection device to which an EGR control apparatus for a diesel engine according to the present invention is applied. FIG. 4 is a diagram showing changes in various amounts related to the engine when the invention is applied. FIG. 4 is a diagram showing an EGR valve control map drawn together with an injection amount control map. FIG. 5 is a diagram showing an EGR valve control map. ] Diagram showing EGR valve forced OFF time map [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection pump, 2 ... Engine speed sensor, 3 ... Fuel pipe, 4 ... Electric governor, 5 ... Timing control valve, 6 ... Fuel pipe, 7 ... Controller, 7-1 ... Timer, 8 ... Accelerator opening sensor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... EGR valve, 10 ... EGR valve sensor, 12 ... Intake pipe, 13 ... Injection nozzle, 14 ... Diesel engine, 15 ... Exhaust gas recirculation pipe, 16 ... Exhaust pipe, 17 ... Turbocharger

Claims (2)

エンジン回転数センサと、アクセル開度センサと、排気還流管の途中に設けたEGRバルブと、エンジン回転数と燃料噴射量との組み合わせに対応させて前記EGRバルブのON,OFFを定めたEGRバルブ制御マップを内蔵して前記EGRバルブのON,OFFを制御するコントローラとを具えたディーゼルエンジンのEGR制御装置において、
エンジン回転数の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲とアクセル開度変化率の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲との組み合わせによりマップ上の領域を定め、各領域に対応させ、NOxの異常な増加を招くことなく黒煙を低減するという観点に立って前記EGRバルブを強制的にOFFする時間を個別に定めたEGRバルブ強制OFF時間マップを前記コントローラに更に内蔵させるよう構成し、
前記EGRバルブ強制OFF時間マップより求められるOFF時間の値がゼロでない場合には、前記EGRバルブ制御マップによる制御よりも前記EGRバルブ強制OFF時間マップによる制御を優先してEGR制御するようにした
ことを特徴とするディーゼルエンジンのEGR制御装置。
An engine speed sensor, an accelerator opening sensor, an EGR valve provided in the middle of the exhaust gas recirculation pipe, and an EGR valve that determines ON / OFF of the EGR valve in accordance with a combination of the engine speed and the fuel injection amount In an EGR control device for a diesel engine comprising a control map and a controller for controlling ON / OFF of the EGR valve,
Areas on the map are defined by combining the divided ranges that divide the range from small to large engine speeds into multiple and the divided ranges that range from small to large in the accelerator opening change rate. The controller further incorporates an EGR valve forced OFF time map that individually defines the time to forcibly turn off the EGR valve from the viewpoint of reducing black smoke without causing an abnormal increase in NOx. Configured to let
When the value of the OFF time obtained from the EGR valve forced OFF time map is not zero, the EGR control is prioritized over the control by the EGR valve forced OFF time map over the control by the EGR valve control map. EGR control device for diesel engine characterized by
ディーゼルエンジンの排気還流管の途中に設けたEGRバルブの制御を、エンジン回転数と燃料噴射量との組み合わせに対応させて前記EGRバルブのON,OFFを定めたEGRバルブ制御マップに従って行うディーゼルエンジンのEGR制御方法において、
エンジン回転数の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲とアクセル開度変化率の小から大に至る範囲を複数に区分した区分範囲との組み合わせによりマップ上の領域を定め、各領域に対応させ、NOxの異常な増加を招くことなく黒煙を低減するという観点に立って前記EGRバルブを強制的にOFFする時間を個別に定めたEGRバルブ強制OFF時間マップを別途設け、前記EGRバルブ強制OFF時間マップより求められるOFF時間の値がゼロでない場合には、前記EGRバルブ制御マップによる制御よりも前記EGRバルブ強制OFF時間マップによる制御を優先してEGR制御するようにした
ことを特徴とするディーゼルエンジンのEGR制御方法。
A diesel engine that controls an EGR valve provided in the exhaust gas recirculation pipe of a diesel engine in accordance with an EGR valve control map that determines ON / OFF of the EGR valve corresponding to the combination of the engine speed and the fuel injection amount. In the EGR control method,
Areas on the map are defined by combining the divided ranges that divide the range from small to large engine speeds into multiple and the divided ranges that range from small to large in the accelerator opening change rate. a is associated, separately provided EGR valve forced OFF time map defining individual time to OFF compulsorily the EGR valve from the perspective of reducing the smoke without causing an abnormal increase of NOx, the EGR When the value of the OFF time obtained from the valve forced OFF time map is not zero, the EGR control is performed by giving priority to the control based on the EGR valve forced OFF time map over the control based on the EGR valve control map. EGR control method for diesel engine.
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