JP4441135B2 - EGR control device for internal combustion engine - Google Patents

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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関のEGR(排気還流)制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関のEGR制御装置としては、例えば、特公平2−46787号公報記載の技術が知られており、その従来技術は、EGR制御バルブの要求開度マップから選択されたバルブ開度指令値(要求開度)が零と判別される状態が所定時間にわたって継続したとき、所定時間経過後の検出開度を新しい零規準位置として学習して検出開度または要求開度に加算し、よって得られた加算値に基づいてEGR制御バルブを制御することを提案している。
【0003】
また、特開平8−200164号公報記載の技術も知られており、その従来技術はディーゼル機関を対象とし、その回転数および負荷に基づいてEGR制御バルブの調節量の基本指令値を算出すると共に、基本指令値の現在値および過去値に基づいてEGR系の遅れ特性に対してその逆特性となるように基本指令値補正量を算出し、それで基本指令値を補正することを提案している。
【0004】
さらに、特開平7−293350号公報記載の技術も知られており、その従来技術はEGR制御バルブ駆動用のアクチュエータとしてリニアソレノイドを用いると共に、EGR制御バルブのバルブ位置を検出し、検出した位置と、目標開度に対応する目標バルブ位置とを比較し、比較結果に応じてリニアソレノイドに出力するデューティ比を補正することを提案している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術の中、特公平2−46787号公報記載の技術は零点学習を提案するに止まり、また特開平8−200164号公報記載の技術も補正された基本指令値を用いてフィードバック制御する場合、アクチュエータとして指令値とそれに対応するバルブ開度が一致するパルスモータを用いるときは良好な応答性を達成することができるが、EGR制御バルブ開度が零点学習されていないため、低流量域で所望の精度を得ることができない不都合がある。
【0006】
さらに、特開平7−293350号公報記載の技術は、排気系や吸気系の脈動による外乱が大きい運転領域においては応答性や収束性において必ずしも十分ではない不都合があり、よってエミッション性能や燃費性能を十分に向上させることが困難であった。
【0007】
さらに、EGR制御においてはPI制御則あるいはPID制御則を用いて操作量を決定することも良く行われるが、応答性を重視すると、オーバーシュートやアンダーシュートを招いて同様に十分な応答性や収束性が得られない不都合があると共に、オーバーシュートやアンダーシュートを回避するように操作量を決定すると、目標値への収束に時間を要し、依然、応答性や収束性の点で問題を生じていた。
【0008】
尚、近時、エミッション性能と燃費性能の向上を意図してガソリン燃料が気筒内に直接噴射される筒内噴射型の火花点火式内燃機関が開発されているが、この種の内燃機関にあっては成層燃焼では大量の還流ガスを導入する一方、均一燃焼では比較的少量の還流ガスを導入するに止まると共に、運転状態に応じて燃焼が頻繁に切り換えられるため、上記した問題が顕著となる。従って、その種の機関においては、特に、目標値へのオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく、制御応答性を向上させると共に、制御の安定性においても良好であることが要求される。
【0009】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、EGR制御バルブ開度を零点学習して得た有効実開度と要求開度との偏差を算出すると共に、前記偏差と前記有効実開度の経時的変化量に基づいてEGR制御バルブを駆動するアクチュエータの操作量を補正し、よって目標開度へのオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく、制御の応答性と安定性を向上させるようにした内燃機関のEGR制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項1項において、内燃機関の排気系と吸気系とを連通するEGR通路と、前記EGR通路を開閉するEGR制御バルブと、前記EGR制御バルブを駆動するアクチュエータ、より具体的にはリニアソレノイド(あるいはDCモータ)を備えると共に、前記アクチュエータに出力すべき操作量を周期的に算出する操作量算出手段を備えた内燃機関のEGR制御装置において、前記操作量算出手段が、少なくとも要求トルクに応じて前記EGR制御バルブの要求開度を算出する要求開度算出手段、前記EGR制御バルブの実開度を検出する実開度検出手段、前記算出された要求開度が所定時間にわたって零であるとき、前記EGR制御バルブが零開度位置にあるとみなして前記検出された実開度を学習補正し、前記学習補正された実開度に基づいて有効実開度を算出する有効実開度算出手段、前記要求開度と前記有効実開度の偏差を算出する偏差算出手段、前記算出された偏差と、前記有効実開度の経時的変化量に基づき、前記操作量の補正量を算出する補正操作量算出手段、前記操作量の前回の出力値に前記補正量を加算して前記操作量の今回の出力値を算出する操作量出力値算出手段、および前記出力値を前記アクチュエータに出力する操作量出力手段を備える如く構成した。
【0011】
このようにEGR制御バルブ開度を零点学習して得た有効実開度と要求開度との偏差を算出すると共に、その偏差と有効実開度の経時的変化量に基づいて補正量を算出し、操作量の前回の出力値に加算して今回の出力値を算出するように構成したので、目標開度へのオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく、制御の応答性と安定性を向上させることができる。
【0012】
さらに、算出された要求開度が所定時間にわたって零であるときにEGR制御バルブが零開度位置にあるとみなして検出された実開度を学習補正し、学習補正された実開度から有効実開度を算出する零点学習を行っているので、特にEGR制御バルブの低開度領域において制御精度を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【0014】
図1はこの発明の一つの実施の形態に係る内燃機関のEGR制御装置を、筒内噴射型内燃機関を例にとって全体的に示す概略図である。
【0015】
図において、符号10はOHC直列4気筒の内燃機関(以下「エンジン」という)を示し、吸気管12の先端に配置されたエアクリーナ14から導入された吸気は、サージタンク16を通り、スロットルバルブ18でその流量を調節されつつ吸気(インテーク)マニホルド20を経て、2個の吸気バルブ(図示せず)を介して第1(#1)から第4(#4)気筒(シリンダ)22に流入する。図1では1つの気筒のみ示す。
【0016】
気筒22のそれぞれにはピストン24が移動自在に設けられると共に、その頂部に凹部が形成され、ピストン24の頂部とシリンダヘッド26の内壁との間に、燃焼室28が形成される。燃焼室28に臨む位置の中央付近には、インジェクタ(燃料噴射弁)30が設けられる。
【0017】
インジェクタ30は燃料供給管32を通じて燃料タンク34に接続され、燃料タンク34の内部に配置された燃料ポンプ34aによって汲み上げられて高圧ポンプおよびレギュレータ(共に図示せず)で所定の高圧に調圧された燃料(ガソリン燃料)の供給を受け、開弁するとき、燃料を燃焼室28に噴射する。
【0018】
気筒22の燃焼室28には点火プラグ36が配置される。点火プラグ36は点火コイルを含む点火装置38から点火エネルギの供給を受け、所定の点火時期において噴射燃料と吸入空気の混合気を点火する。点火された混合気は燃焼して爆発し、ピストン24を駆動する。
【0019】
このように、この実施の形態に係るエンジン10は、ガソリン燃料をインジェクタ30を介して各気筒22の燃焼室28に直接噴射する、筒内噴射型の火花点火式の内燃機関である。
【0020】
燃焼後の排気ガスは、2個の排気バルブ(図示せず)を介して排気(エキゾースト)マニホルド40に排出され、排気管42を進んでNOx成分除去触媒装置44および三元触媒装置46に達し、そこで浄化されてエンジン10外に排出される。
【0021】
排気マニホルド40の下流において、排気管42はEGR管(EGR通路)48を介してスロットルバルブ18の下流で吸気管12に接続される。EGR管48にはEGR制御バルブ50が設けられてEGR管48を開閉する。即ち、EGR制御バルブ50は、所定の運転状態において開放させられて流量(EGR量)を調節しつつ排気ガスの一部を吸気系に還流させる。
【0022】
より詳しくは、EGR制御バルブ50はバルブ体50aを備え、バルブ体50aは、EGR制御バルブ50に隣接して配置されたリニアソレノイド(アクチュエータ)52のプランジャにステムを介して取り付けられる。EGR管48の延長部48aには開口が形成され、リニアソレノイド52への通電によってコア52aが励磁されてプランジャが吸引されると、バルブ体50aは図1において上方に駆動(リフト)されて図示位置に移動して開口を開放し、排気ガスの一部をEGR管48を介して吸気系に還流(導入)させる。
【0023】
他方、リニアソレノイド52への通電停止によってコア52aが消磁されると、プランジャはリターンスプリング52bを介して下降して開口を閉鎖し、排気ガスが吸気系に還流(導入)されるのを阻止する。リニアソレノイド52への通電は後述の如くデューティ比(出力デューティ比DOUT)を介してデューティ制御(PWM制御)され、デューティ比に応じて全開開度と全閉開度の間の目標開度に制御される。
【0024】
EGR制御バルブ50の付近にはリフトセンサ50bが配置され、バルブ体50aのリフト量、より詳しくはEGR制御バルブ50の実開度LIFTに応じた信号を出力する。
【0025】
また、燃料タンク34の液面上方空間はキャニスタ54に接続され、蒸発燃料はキャニスタ54に送られ、そこに充填される活性炭に吸着される。キャニスタ54はパージ管56を介してスロットルバルブ18の下流で吸気管12に接続される。パージ管56にはキャニスタパージ制御バルブ58が設けられ、所定の運転状態において開弁させられて流量(パージ流量)を調節しつつ蒸発燃料の一部を吸気系にパージさせる。
【0026】
また、スロットルバルブ18は車両運転席床面に配置されたアクセルペダル(図示せず)と機械的に連結されず、スロットルバルブ18はパルスモータ60に連結され、その出力で駆動されて吸気管12を開閉する。このように、スロットルバルブ18は、DBW方式で駆動される。
【0027】
ピストン24はコンロッド62を介してクランクシャフト64に連結されると共に、クランクシャフト64の付近にはクランク角センサ66が配置される。クランク角センサ66は、クランクシャフト64に取り付けられたパルサ66aおよびそれに対向配置された磁気ピックアップ66bからなり、クランク角度720度ごとに気筒判別用のCYL信号を、各気筒22のBTDC所定クランク角度ごとにTDC信号を、TDC信号間隔を6個に細分したクランク角度30度(以下「STAGE」という)ごとにCRK信号を出力する。
【0028】
パルスモータ60にはスロットル開度センサ68が接続され、パルスモータ開度を通じてスロットルバルブ18の開度THに応じた信号を出力する。
【0029】
吸気管12のスロットルバルブ18の配置位置付近には絶対圧(MAP)センサ70が設けられ、スロットル下流の吸気圧力を図示しない通路を介して導入して吸気管内絶対圧PBA(エンジン負荷)に応じた信号を出力する。また、吸気管12においてスロットルバルブ18の配置位置の上流側には吸気温センサ72が設けられ、吸入空気の温度TAに応じた信号を出力する。
【0030】
また、気筒22の付近には水温センサ74が設けられ、エンジン水温TWに応じた信号を出力する。排気マニホルド40の集合部下流で触媒装置44,46の上流側において排気管42には空燃比センサ76が1個設けられ、排気空燃比、より正確には排気ガス中の酸素濃度に比例した信号を出力する。
【0031】
また、触媒装置44,46の下流側にはO2 センサ80が設けられ、排気空燃比が理論空燃比に対してリーンあるいはリッチ方向に変化する度に反転する信号を出力する。
【0032】
さらに、アクセルペダルの付近にはアクセル開度センサ82が設けられ、運転者により操作されるアクセル開度(アクセルペダル位置)APに応じた信号を出力する。また、エンジン10の適宜位置には大気圧センサ84が設けられ、エンジン10が位置する場所の大気圧PAに応じた信号を出力する。
【0033】
これらセンサ出力は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)90に送られる。ECU90はマイクロコンピュータからなり、入力回路90a、CPU90b,メモリ90cおよび出力回路90dならびにカウンタ(図示せず)を備える。
【0034】
クランク角センサ66が出力するCRK信号は、カウンタでカウントされてエンジン回転数NEが検出されてメモリ90cに記憶(格納)されると共に、その他のセンサ出力はA/D変換処理などを経てメモリ90cに記憶(格納)される。ECU90は、検出されたエンジン回転数NEおよび入力したセンサ出力値に基づいて後述のように燃料噴射量および点火時期を算出すると共に、EGR(排気ガス還流)を制御する。
【0035】
図2は図1に示すECU90の動作を機能的に示す機能ブロック図である。
【0036】
ECU90は、図示の如く、要求トルク算出部100と燃焼状態決定部102と運転パラメータ決定部104を備える。要求トルク算出部100は、検出されたエンジン回転数NEとアクセル開度APから、エンジン10に要求される要求トルク(目標エンジン負荷あるいは運転者要求出力)PMCMDを算出する。
【0037】
燃焼状態決定部102は、算出された要求トルクPMCMDとエンジン回転数NE、エンジン水温TW、EGR制御バルブ50の有効実開度LACT(後述)などから、より具体的には、算出された要求トルクPMCMDと検出されたエンジン回転数NEから運転モード(燃焼モード)を燃費性能およびエミッション性能が最良となるように決定すると共に、目標空燃比KCMDを設定(決定)する。
【0038】
具体的には、燃焼状態決定部102は、算出された目標トルクPMEが高負荷であるとき、運転モードを、目標空燃比KCMDを理論空燃比あるいはその近傍、例えば、12.0:1から15.0:1に設定する理論空燃比運転モードに決定する。
【0039】
また、燃焼状態決定部102は、算出された目標トルクPMEが中負荷であるとき、運転モードを、目標空燃比KCMDを理論空燃比よりリーン側の空燃比、例えば15.0:1から22.0:1に設定する予混合リーン運転モードに決定すると共に、低負荷であるときは前記リーン側の空燃比よりさらにリーン側の空燃比、例えば22.0:1から60.0:1に設定する成層燃焼運転モードに決定する。
【0040】
このように、エンジン10は予混合リーン運転モードおよび成層燃焼運転モードからなる2種の希薄燃焼運転モードを備える。運転モードはラベルST.EMODE0とフラグF.CMDで表現され、具体的には、F.CMD=1のときは2回噴射モード、F.CMD=0でST.EMOD0=0のときは理論空燃比運転モード、F.CMD=0でST.EMOD0=1のときは予混合リーン運転モード、F.CMD=0でST.EMOD0=2のときは成層燃焼運転モードを意味する。
【0041】
運転パラメータ決定部104は、検出されたエンジン回転数NEと吸気管内絶対圧(エンジン負荷)PBAなどから出力燃料噴射量TOUTを算出し、決定された運転モードに基づき、理論空燃比運転モードあるいは予混合リーン運転モードに決定されるときは吸入行程の所定の噴射時期θinj(運転状態に応じて決定)でインジェクタ30を介して燃料噴射を実行する。噴射された燃料は吸入空気と一体化し、運転パラメータ決定部104は、所定の点火時期θig(運転状態に応じて)で点火装置38と点火プラグ36を期して点火して予混合燃焼(均質燃焼)を生じさせる。
【0042】
運転パラメータ決定部104は、成層燃焼運転モードに決定されるときは、圧縮行程で燃料噴射を実行して成層燃焼(Direct Injection Stratified Charge) を生じさせると共に、理論空燃比運転モードあるいは予混合リーン運転モードに決定されるときは、吸入行程で燃料噴射を実行して均一燃焼を生じさせる。
【0043】
尚、運転パラメータ決定部104は、点火プラグ近傍の空燃比が運転モード(負荷)に関わらず12.0:1から15.0:1となるように燃料噴射を実行すると共に、算出した点火時期に相当するクランク角度において点火装置38および点火プラグ36を介して混合気を着火する。
【0044】
さらに、運転パラメータ決定部104は、パルスモータ60への通電(スロットル開度)指令値THCMD、可変バルブタイミング機構(図示せず)の駆動回路への指令値VTCCMDなどを決定して出力すると共に、検出されたエンジン回転数NEと要求トルクPMCMDなどからEGR制御バルブ50の要求開度LCMDの算出を含むEGR制御を行う。
【0045】
次いで、この実施の形態に係る内燃機関のEGR制御装置の動作を説明する。尚、この動作は具体的にはECU90の動作であり、より具体的には運転パラメータ決定部104の動作である。
【0046】
図3はその動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは10msecごとの所定周期で実行される。
【0047】
以下説明すると、先ずS10においてEGR制御バルブ50の要求開度LCMDの値が0ではないか否か判断する。尚、要求開度LCMDは、上で述べたように、エンジン回転数NEなどから決定(算出)される値であり、より詳しくは、図示しない別ルーチンにおいて、検出されたエンジン回転数NEと要求トルクPMCMDから予め設定された特性(マップ)を検索して決定(算出)される。
【0048】
S10で肯定されるときはS12に進み、出力デューティ比基本値前回値db1(前回周期算出値。出力デューティ比DOUTの基本値dbの前回プログラムループで算出された値、即ち、操作量の前回の出力値)が0ではないか否か判断し、肯定されるときはS14に進み、算出された要求開度LCMDが、初期値判断用所定値LCMDDBISを超えるか否か判断する。
【0049】
S14で肯定されるときはS16に進み、出力デューティ比基本値前回値db1を適宜設定された高開度側の初期値DBISHに置き換えると共に、否定されるときはS18に進み、出力デューティ比基本値前回値db1を適宜設定された低開度側の初期値DBISLに置き換える。
【0050】
ここで、要求開度に応じて出力デューティ比基本値前回値を所定の値に置き換えるのは、初期応答性を向上させるためである。尚、S12で否定されるときはS14からS18までの処理をスキップする。
【0051】
次いでS20に進み、前記した特公平2−46787号公報で提案された技術に従って図示しない別ルーチンにおいて、算出された要求開度LCMDが所定時間(例えば3sec)にわたって零であるとき、EGR制御バルブ50が零開度位置にあるとみなして検出された実開度LIFTを学習補正しておく。そして、学習補正された実開度に基づいて有効実開度(以下「LACT」という)を算出すると共に、求めた有効実開度LACTを有効実開度今回値lact.0と置き換える。
【0052】
次いでS22に進み、要求開度LCMDから有効実開度今回値lact.0を減算して偏差d1を算出し、S24に進み、図示の手法に従ってPID補正項を算出する。
【0053】
即ち、先ず、有効実開度今回値lact.0から有効実開度前回値lact.1を減算し、よって得た差(換言すれば有効実開度変化量)に適宜設定された比例ゲインKBPE1を乗じて比例補正項dbpを算出する。さらに、前記した偏差d1に適宜設定された積分ゲインKBIE1を乗じて積分補正項dbiを算出する。
【0054】
さらに、有効実開度今回値lact.0から、有効実開度前回値lact.1を2倍した値に有効実開度前々回値lact.2を加算して得た積を減算し、よって得た差(換言すれば有効実開度変化量)に適宜設定された微分ゲインKBDE1を乗じて微分補正項dbdを算出する。
【0055】
そして、図示の如く、算出した3種の補正項からPID補正項ddbを算出する。このように、PID補正項ddbは要求開度LCMDと有効実開度(今回値lact.0)の偏差と有効実開度変化量に基づいて算出すると共に、積分補正項から比例補正項と微分補正項を減算するI−PD制御則から算出する。
【0056】
次いでS26に進み、算出したPID補正項ddbを出力デューティ比基本値前回値db1に加算し、よって得た和を出力デューティ比基本値今回値dbとし、S28以降に進み、出力デューティ比基本値今回値dbのリミットチェックを行う。
【0057】
即ち、先ず、S28において出力デューティ比基本値今回値dbが適宜設定された上限値DBLMTHを超えるか、あるいは出力デューティ比基本値今回値dbが適宜設定された下限値DBLMTL未満か否か判断し、肯定されるときはS30に進み、出力デューティ比基本値今回値dbが上限値DBLMTHを超えるか否か再び判断し、肯定されるときはS32に進み、出力デューティ比基本値今回値dbを上限値DBLMTHに置き換え、S34に進み、次回の演算に備えて出力デューティ比基本値今回値dbを上限値DBLMTHに置き換える。
【0058】
他方、S30で比例されるときはS36に進み、出力デューティ比基本値今回値dbを下限値DBLMTLに置き換え、S38に進み、同様に次回の演算に備えて出力デューティ比基本値今回値dbを下限値DBLMTLに置き換える。尚、S28で否定されるときはS30からS38までの処理をスキップする。
【0059】
尚、S10で否定されるときはS40に進み、出力デューティ比基本値今回値dbを0とし、S42に進み、出力デューティ比基本値前回値db1を0とし、S44に進み、PID補正項ddbを0とする。
【0060】
次いでS46に進み、車載バッテリ(図示せず)の電圧を検出する電圧センサ(図1で図示省略)からの入力(検出値)VBATから図4にその特性を示すテーブルを検索してバッテリ電圧補正項KDBVBを算出し、S48に進み、出力デューティ比基本値今回値dbに乗じてバッテリ電圧補正を行い、よって得た積を出力デューティ比今回値DOUTとする。
【0061】
尚、前記運転パラメータ決定部104は、かく算出された出力デューティ比今回値DOUTを操作量として図示しない駆動回路を通じてリニアソレノイド52に出力(通電)し、EGR制御バルブ50を開弁方向に駆動する。
【0062】
次いでS50に進み、次回の演算に備えて出力デューティ比基本値今回値dbをその前回値db1と置き換えると共に、有効実開度前回値lact.1をその前々回値lact.2と、その今回値lact.0をその前回値lact.1と書き替える。
【0063】
図5および図6はこの実施の形態に係る内燃機関のEGR制御装置の効果を示す、シミュレーションデータ図である。図5はEGR制御バルブ50が開放方向に、図6は閉鎖方向に駆動される場合を示す。
【0064】
図5および図6において、符合aは要求開度LCMDを示す。また符合bはこの実施の形態に係る制御で算出される有効実開度LACTを、符合cは従来技術で算出される有効実開度LACTを示す。
【0065】
図5から明らかな如く、バルブ開放方向においては、要求開度LCMDに対し、従来技術で算出される有効実開度LACTはオーバーシュートを生じているのに対し、この実施の形態に係る制御で算出される有効実開度LACTはオーバーシュートを生じていない。
【0066】
また図6から明らかな如く、バルブ閉鎖方向においても、要求開度LCMDに対し、従来技術で算出される有効実開度LACTはアンダーシュートを生じているのに対し、この実施の形態に係るI−PD制御で算出される有効実開度LACTはアンダーシュートを生じていない。
【0067】
また、符合dはこの実施の形態に係る制御で算出される出力デューティ比DOUTを、符合eは従来技術で算出される出力デューティ比DOUTを示す。
【0068】
図5および図6から明らかな如く、バルブ開放方向においてもバルブ閉鎖方向においても、この実施の形態に係る制御で算出される出力デューティ比DOUTが、従来技術で算出されるそれに比して応答性が向上している。
【0069】
この実施の形態にあっては上記のように、EGR制御バルブ50の開度を零点学習して得た有効実開度LACT(lact.0)と要求開度LCMDとの偏差d1を算出すると共に、その偏差と有効実開度の経時的変化量に基づいてPID補正項ddb(補正量)を算出し、出力デューティ比基本値今回値db(操作量の前回の出力値)に加算し、次いでバッテリ電圧補正を行って出力デューティ比今回値DOUT(操作量の今回の出力値)を算出するように構成したので、目標開度へのオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく、制御の応答性と安定性を向上させることができる。
【0070】
さらに、算出された要求開度LCMDが所定時間(例えば3sec)にわたって零であるときにEGR制御バルブ50が零開度位置にあるとみなして検出された実開度LIFTを学習補正しておき、学習補正された実開度に基づいて有効実開度LACTを算出する零点学習を行っているので、特にEGR制御バルブの低開度領域において制御精度を向上させることができる。
【0071】
この実施の形態に係る内燃機関のEGR制御装置は上記の如く、内燃機関(エンジン10)の排気系と吸気系とを連通するEGR通路(EGR管48)と、前記EGR通路を開閉するEGR制御バルブ50と、前記EGR制御バルブを駆動するアクチュエータ、より具体的にはリニアソレノイド52を備えると共に、前記アクチュエータに出力すべき操作量(出力デューティ比DOUT、より具体的には出力デューティ比基本値db)を周期的に算出する操作量算出手段(ECU90、より具体的には運転パラメータ決定部104)を備えた内燃機関のEGR制御装置において、前記操作量算出手段が、少なくとも要求トルクPMCMD(より具体的にはエンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMD)に応じて前記EGR制御バルブの要求開度LCMDを算出する要求開度算出手段(ECU90,運転パラメータ決定部104)、前記EGR制御バルブの実開度LIFTを検出する実開度検出手段(リフトセンサ50b)、前記算出された要求開度が所定時間にわたって零であるとき、前記EGR制御バルブが零開度位置にあるとみなして前記検出された実開度を学習補正し、前記学習補正された実開度に基づいて有効実開度LACT(より具体的には有効実開度今回値1act.0)を算出する有効実開度算出手段(S20)、前記要求開度と前記有効実開度の偏差d1を算出する偏差算出手段(S22)、前記算出された偏差と、前記有効実開度の経時的変化量(より具体的には前記有効実開度の今回値と前回値の差および今回値から前回値に2を乗じて得た値と前々回値の和を減算して得た差)に基づき、前記操作量の補正量(PID補正項ddb)を算出する補正操作量算出手段(S24)、前記操作量の前回の出力値(出力デューティ比基本値今回値db)に前記補正量を加算して前記操作量の今回の出力値を算出する操作量出力値算出手段(S26)、および前記出力値を前記アクチュエータに出力する操作量出力手段(S28,S46からS48)を備える如く構成した。
【0072】
尚、この発明の実施の形態を筒内噴射型の火花点火式ガソリンエンジンを例にとって説明したが、この発明は、その種のエンジンに応用すると極めて有効であるものの、ガソリン燃焼を吸気弁の前に噴射する通常のエンジンにも有効なものである。
【0073】
また、EGR制御バルブ50を駆動するアクチュエータの例としてリニアソレノイドを例示したが、DCモータなど他の駆動手段を用いても良い。
【0074】
また、スロットルバルブ18の駆動にパルスモータ60を使用したが、パルスモータ60に代え、トルクモータあるいはDCモータなどのアクチュエータを用いても良い。
【0075】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、EGR制御バルブ開度を零点学習して得た有効実開度と要求開度との偏差を算出すると共に、その偏差と有効実開度の経時的変化量に基づいて補正量を算出し、操作量の前回の出力値に加算して今回の出力値を算出するように構成したので、目標開度へのオーバーシュートやアンダーシュートを生じることなく、制御の応答性と安定性を向上させることができる。
【0076】
さらに、算出された要求開度が所定時間にわたって零であるときにEGR制御バルブが零開度位置にあるとみなして検出された実開度を学習補正し、学習補正された実開度に基づいて有効実開度を算出する零点学習を行っているので、特にEGR制御バルブの低開度領域において制御精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る内燃機関のEGR制御装置を全体的に示す概略図である。
【図2】図1装置の制御装置のECUの動作を、運転パラメータ決定部などと表示しつつ、機能的に示す機能ブロック図である。
【図3】図1装置の動作、より具体的には図2に示す運転パラメータ決定部の動作を示すメインフロー・チャートである。
【図4】図3フロー・チャートの中のバッテリ電圧補正項KDBVBのテーブル特性を示す説明グラフである。
【図5】図1の装置によって算出(決定)される有効実開度などを従来技術と対比して示すシミュレーションデータ図である。
【図6】同様に図1の装置によって算出(決定)される有効実開度などを従来技術と対比して示すシミュレーションデータ図である。
【符号の説明】
10 内燃機関(エンジン)
12 吸気管
22 気筒(シリンダ)
28 燃焼室
48 EGR管
50 EGR制御バルブ
50b リフトセンサ(実開度検出手段)
52 リニアソレノイド(アクチュエータ)
66 クランク角センサ
70 絶対圧(MAP)センサ
90 電子制御ユニット(ECU)
100 要求トルク算出部
102 燃焼状態決定部
104 運転パラメータ決定部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EGR (exhaust gas recirculation) control device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As an EGR control device for an internal combustion engine, for example, a technique described in Japanese Patent Publication No. 2-46787 is known, and the conventional technique is a valve opening command value (selected from a required opening map of an EGR control valve) ( When the state where the required opening is determined to be zero continues for a predetermined time, the detected opening after the predetermined time elapses is learned as a new zero reference position and added to the detected opening or the required opening. It is proposed to control the EGR control valve based on the added value.
[0003]
Further, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-200184 is also known, and the conventional technique targets a diesel engine, calculates a basic command value for an adjustment amount of an EGR control valve based on its rotation speed and load. The basic command value correction amount is calculated based on the current value and the past value of the basic command value so as to be the reverse characteristic of the delay characteristic of the EGR system, and the basic command value is corrected by that. .
[0004]
Further, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-293350 is also known. The conventional technique uses a linear solenoid as an actuator for driving an EGR control valve, detects the valve position of the EGR control valve, and detects the detected position. It is proposed that the target valve position corresponding to the target opening is compared and the duty ratio output to the linear solenoid is corrected according to the comparison result.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-described conventional techniques, the technique described in Japanese Patent Publication No. 2-46787 only proposes zero learning, and the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-200184 also performs feedback control using a corrected basic command value. In this case, when a pulse motor in which the command value and the corresponding valve opening coincide with each other is used as an actuator, good responsiveness can be achieved, but the zero point learning of the EGR control valve opening is not performed. Therefore, there is a disadvantage that the desired accuracy cannot be obtained.
[0006]
Furthermore, the technology described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-293350 has a disadvantage that the response and convergence are not necessarily sufficient in an operation region where disturbance due to pulsation of the exhaust system or the intake system is large. It was difficult to improve sufficiently.
[0007]
Furthermore, in EGR control, the operation amount is often determined using a PI control law or a PID control law. However, if responsiveness is emphasized, overshoot and undershoot are similarly caused and sufficient responsiveness and convergence are achieved. If the operation amount is determined so as to avoid overshoot and undershoot, it takes time to converge to the target value, and still causes problems in terms of responsiveness and convergence. It was.
[0008]
Recently, in-cylinder spark-ignition internal combustion engines have been developed in which gasoline fuel is directly injected into the cylinders in order to improve emission performance and fuel efficiency. In stratified combustion, a large amount of recirculated gas is introduced, whereas in homogeneous combustion, only a relatively small amount of recirculated gas is introduced, and the combustion is frequently switched according to the operating state. . Therefore, in such an engine, in particular, it is required that the control responsiveness is improved and the control stability is good without causing overshoot or undershoot to the target value.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, calculate a deviation between the effective actual opening obtained by learning the zero point of the EGR control valve opening and the required opening, and to calculate the deviation and the effective actual opening. The amount of operation of the actuator that drives the EGR control valve is corrected based on the amount of change over time, so that control responsiveness and stability are improved without causing overshoot or undershoot to the target opening. Another object of the present invention is to provide an EGR control device for an internal combustion engine.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in claim 1, an EGR passage that communicates an exhaust system and an intake system of an internal combustion engine, an EGR control valve that opens and closes the EGR passage, and an actuator that drives the EGR control valve; More specifically, in the EGR control apparatus for an internal combustion engine, which includes a linear solenoid (or DC motor) and an operation amount calculation means for periodically calculating an operation amount to be output to the actuator, the operation amount calculation means. The required opening calculating means for calculating the required opening of the EGR control valve according to at least the required torque, the actual opening detecting means for detecting the actual opening of the EGR control valve, and the calculated required opening When it is zero for a predetermined time, the EGR control valve is regarded as being in the zero opening position, and the detected actual opening is learned and corrected, Effective actual opening calculating means for calculating an effective actual opening based on the learning corrected actual opening; deviation calculating means for calculating a deviation between the required opening and the effective actual opening; and the calculated deviation; A correction operation amount calculation means for calculating a correction amount of the operation amount based on an amount of change in the effective actual opening over time, the correction amount is added to the previous output value of the operation amount, and the current operation amount is calculated. Operation amount output value calculating means for calculating an output value and operation amount output means for outputting the output value to the actuator are provided.
[0011]
In this way, the deviation between the effective actual opening obtained by learning the zero point of the EGR control valve opening and the required opening is calculated, and the correction amount is calculated based on the deviation and the change over time of the effective actual opening. Since the current output value is calculated by adding the manipulated variable to the previous output value, the control response and stability are improved without causing overshoot or undershoot to the target opening. Can be made.
[0012]
Further, when the calculated required opening is zero over a predetermined time, the EGR control valve is assumed to be at the zero opening position, and the detected actual opening is learned and corrected, and the effective opening is effective from the learning corrected actual opening. Since the zero point learning for calculating the actual opening is performed, the control accuracy can be improved particularly in the low opening region of the EGR control valve.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0014]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine EGR control apparatus according to an embodiment of the present invention as a whole, taking a cylinder injection type internal combustion engine as an example.
[0015]
In the figure, reference numeral 10 denotes an OHC in-line four-cylinder internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”), and intake air introduced from an air cleaner 14 disposed at the front end of the intake pipe 12 passes through a surge tank 16 and a throttle valve 18. Then, the air flow is adjusted, and then flows into the first (# 1) to fourth (# 4) cylinder (cylinder) 22 through two intake valves (not shown) through the intake manifold 20. . FIG. 1 shows only one cylinder.
[0016]
A piston 24 is movably provided in each of the cylinders 22, and a recess is formed at the top thereof. A combustion chamber 28 is formed between the top of the piston 24 and the inner wall of the cylinder head 26. An injector (fuel injection valve) 30 is provided near the center of the position facing the combustion chamber 28.
[0017]
The injector 30 is connected to a fuel tank 34 through a fuel supply pipe 32, pumped up by a fuel pump 34a disposed inside the fuel tank 34, and regulated to a predetermined high pressure by a high-pressure pump and a regulator (both not shown). When the fuel (gasoline fuel) is supplied and the valve is opened, the fuel is injected into the combustion chamber 28.
[0018]
A spark plug 36 is disposed in the combustion chamber 28 of the cylinder 22. The ignition plug 36 is supplied with ignition energy from an ignition device 38 including an ignition coil, and ignites a mixture of injected fuel and intake air at a predetermined ignition timing. The ignited air-fuel mixture burns and explodes, and drives the piston 24.
[0019]
As described above, the engine 10 according to this embodiment is an in-cylinder spark ignition type internal combustion engine that directly injects gasoline fuel into the combustion chamber 28 of each cylinder 22 via the injector 30.
[0020]
Exhaust gas after combustion is discharged to an exhaust (exhaust) manifold 40 through two exhaust valves (not shown), travels through an exhaust pipe 42, and reaches a NOx component removal catalyst device 44 and a three-way catalyst device 46. Then, it is purified and discharged out of the engine 10.
[0021]
Downstream of the exhaust manifold 40, the exhaust pipe 42 is connected to the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 18 via an EGR pipe (EGR passage) 48. The EGR pipe 48 is provided with an EGR control valve 50 to open and close the EGR pipe 48. That is, the EGR control valve 50 is opened in a predetermined operation state, and recirculates a part of the exhaust gas to the intake system while adjusting the flow rate (EGR amount).
[0022]
More specifically, the EGR control valve 50 includes a valve body 50a, and the valve body 50a is attached to a plunger of a linear solenoid (actuator) 52 disposed adjacent to the EGR control valve 50 via a stem. An opening is formed in the extension portion 48a of the EGR pipe 48. When the core 52a is excited by energizing the linear solenoid 52 and the plunger is sucked, the valve body 50a is driven (lifted) upward in FIG. The position is moved to open the opening, and a part of the exhaust gas is recirculated (introduced) to the intake system via the EGR pipe 48.
[0023]
On the other hand, when the core 52a is demagnetized by stopping energization of the linear solenoid 52, the plunger descends via the return spring 52b and closes the opening, thereby preventing the exhaust gas from recirculating (introducing) into the intake system. . The energization of the linear solenoid 52 is duty controlled (PWM control) via a duty ratio (output duty ratio DOUT) as described later, and controlled to a target opening between the fully open position and the fully closed position according to the duty ratio. Is done.
[0024]
A lift sensor 50b is disposed in the vicinity of the EGR control valve 50, and outputs a signal corresponding to the lift amount of the valve body 50a, more specifically, the actual opening degree LIFT of the EGR control valve 50.
[0025]
The space above the liquid level of the fuel tank 34 is connected to the canister 54, and the evaporated fuel is sent to the canister 54 and adsorbed by the activated carbon filled therein. The canister 54 is connected to the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 18 via the purge pipe 56. The purge pipe 56 is provided with a canister purge control valve 58, which is opened in a predetermined operation state to purge part of the evaporated fuel into the intake system while adjusting the flow rate (purge flow rate).
[0026]
Further, the throttle valve 18 is not mechanically connected to an accelerator pedal (not shown) disposed on the vehicle driver's seat floor, and the throttle valve 18 is connected to a pulse motor 60 and driven by the output thereof to be connected to the intake pipe 12. Open and close. Thus, the throttle valve 18 is driven by the DBW method.
[0027]
The piston 24 is connected to the crankshaft 64 via a connecting rod 62, and a crank angle sensor 66 is disposed in the vicinity of the crankshaft 64. The crank angle sensor 66 includes a pulsar 66a attached to the crankshaft 64 and a magnetic pickup 66b disposed to face the pulsar 66a. The crank angle sensor 66 outputs a CYL signal for cylinder discrimination at every crank angle of 720 degrees and a BTDC predetermined crank angle of each cylinder 22. And a CRK signal at every 30 degrees of crank angle (hereinafter referred to as “STAGE”) obtained by subdividing the TDC signal interval into six.
[0028]
A throttle opening sensor 68 is connected to the pulse motor 60 and outputs a signal corresponding to the opening TH of the throttle valve 18 through the pulse motor opening.
[0029]
An absolute pressure (MAP) sensor 70 is provided in the vicinity of the arrangement position of the throttle valve 18 in the intake pipe 12, and intake pressure downstream of the throttle is introduced via a passage (not shown) to respond to the absolute pressure PBA (engine load) in the intake pipe. Output the signal. An intake air temperature sensor 72 is provided in the intake pipe 12 upstream of the position where the throttle valve 18 is disposed, and outputs a signal corresponding to the intake air temperature TA.
[0030]
A water temperature sensor 74 is provided in the vicinity of the cylinder 22 and outputs a signal corresponding to the engine water temperature TW. One air-fuel ratio sensor 76 is provided in the exhaust pipe 42 downstream of the exhaust manifold 40 and upstream of the catalyst devices 44, 46, and is a signal proportional to the exhaust air-fuel ratio, more precisely, the oxygen concentration in the exhaust gas. Is output.
[0031]
Further, the downstream side of the catalyst devices 44 and 46 is O. 2 A sensor 80 is provided and outputs a signal that reverses whenever the exhaust air-fuel ratio changes leaner or richer than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0032]
Further, an accelerator opening sensor 82 is provided in the vicinity of the accelerator pedal, and outputs a signal corresponding to the accelerator opening (accelerator pedal position) AP operated by the driver. An atmospheric pressure sensor 84 is provided at an appropriate position of the engine 10 and outputs a signal corresponding to the atmospheric pressure PA where the engine 10 is located.
[0033]
These sensor outputs are sent to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 90. The ECU 90 includes a microcomputer and includes an input circuit 90a, a CPU 90b, a memory 90c, an output circuit 90d, and a counter (not shown).
[0034]
The CRK signal output from the crank angle sensor 66 is counted by a counter, and the engine speed NE is detected and stored (stored) in the memory 90c. Other sensor outputs are subjected to A / D conversion processing and the like, and the memory 90c. (Stored). The ECU 90 calculates the fuel injection amount and the ignition timing based on the detected engine speed NE and the input sensor output value as described later, and controls the EGR (exhaust gas recirculation).
[0035]
FIG. 2 is a functional block diagram functionally showing the operation of the ECU 90 shown in FIG.
[0036]
The ECU 90 includes a required torque calculation unit 100, a combustion state determination unit 102, and an operation parameter determination unit 104 as illustrated. The required torque calculation unit 100 calculates a required torque (target engine load or driver request output) PMCMD required for the engine 10 from the detected engine speed NE and the accelerator pedal opening AP.
[0037]
More specifically, the combustion state determination unit 102 calculates the calculated required torque from the calculated required torque PMCMD, the engine speed NE, the engine water temperature TW, the effective actual opening degree LACT (described later) of the EGR control valve 50, and the like. An operation mode (combustion mode) is determined from PMCMD and the detected engine speed NE so that the fuel efficiency and emission performance are the best, and the target air-fuel ratio KCMD is set (determined).
[0038]
Specifically, when the calculated target torque PME is a high load, the combustion state determination unit 102 sets the operation mode, the target air-fuel ratio KCMD to the theoretical air-fuel ratio or the vicinity thereof, for example, 12.0: 1 to 15 Determine the theoretical air-fuel ratio operation mode to be set to 0.0: 1.
[0039]
When the calculated target torque PME is a medium load, the combustion state determination unit 102 sets the operation mode to an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, for example, 15.0: 1 to 22.2. The premixed lean operation mode is set to 0: 1, and when the load is low, the lean air / fuel ratio is set to a lean air / fuel ratio, for example, 22.0: 1 to 60.0: 1. The stratified charge combustion operation mode is determined.
[0040]
As described above, the engine 10 has two lean combustion operation modes including the premixed lean operation mode and the stratified combustion operation mode. The operation mode is labeled ST. EMODE0 and flag F.E. It is expressed in CMD. When CMD = 1, double injection mode; When CMD = 0, ST. When EMOD0 = 0, the stoichiometric air-fuel ratio operation mode; When CMD = 0, ST. When EMOD0 = 1, premixed lean operation mode; When CMD = 0, ST. When EMOD0 = 2, it means the stratified combustion operation mode.
[0041]
The operation parameter determination unit 104 calculates the output fuel injection amount TOUT from the detected engine speed NE and the intake pipe absolute pressure (engine load) PBA and the like, and based on the determined operation mode, the theoretical air-fuel ratio operation mode or pre- When the mixed lean operation mode is determined, fuel injection is performed through the injector 30 at a predetermined injection timing θinj (determined according to the operation state) of the intake stroke. The injected fuel is integrated with the intake air, and the operation parameter determination unit 104 ignites the ignition device 38 and the ignition plug 36 at a predetermined ignition timing θig (according to the operation state) and performs premix combustion (homogeneous combustion). ).
[0042]
When the operation parameter determination unit 104 is determined to be in the stratified charge combustion operation mode, the fuel injection is performed in the compression stroke to generate stratified charge combustion (Direct Injection Stratified Charge), and the stoichiometric air fuel ratio operation mode or the premixed lean operation is performed. When the mode is determined, fuel injection is performed in the intake stroke to cause uniform combustion.
[0043]
The operation parameter determination unit 104 performs fuel injection so that the air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug is 12.0: 1 to 15.0: 1 regardless of the operation mode (load), and calculates the calculated ignition timing. The air-fuel mixture is ignited through the ignition device 38 and the ignition plug 36 at a crank angle corresponding to.
[0044]
Further, the operation parameter determination unit 104 determines and outputs an energization (throttle opening) command value THCMD to the pulse motor 60, a command value VTCCMD to a drive circuit of a variable valve timing mechanism (not shown), and the like. EGR control including calculation of the required opening degree LCMD of the EGR control valve 50 is performed from the detected engine speed NE and the required torque PMCMD.
[0045]
Next, the operation of the EGR control device for an internal combustion engine according to this embodiment will be described. Note that this operation is specifically the operation of the ECU 90, and more specifically, the operation of the operation parameter determination unit 104.
[0046]
FIG. 3 is a flowchart showing the operation. The illustrated program is executed at a predetermined cycle every 10 msec.
[0047]
In the following, first, in S10, it is determined whether or not the value of the required opening degree LCMD of the EGR control valve 50 is not zero. As described above, the required opening degree LCMD is a value determined (calculated) from the engine rotational speed NE or the like. More specifically, the detected engine rotational speed NE and the required engine speed are calculated in another routine (not shown). It is determined (calculated) by searching a preset characteristic (map) from the torque PMCMD.
[0048]
When the result is affirmative in S10, the process proceeds to S12, and the output duty ratio basic value previous value db1 (previous cycle calculated value. The value calculated in the previous program loop of the basic value db of the output duty ratio DOUT, that is, the previous operation amount It is determined whether or not the output value is not 0. If the result is affirmative, the process proceeds to S14, where it is determined whether or not the calculated required opening degree LCMD exceeds a predetermined value LCMDDBIS for initial value determination.
[0049]
When the result in S14 is affirmative, the routine proceeds to S16, where the output duty ratio basic value previous value db1 is replaced with the appropriately set high opening side initial value DBISH, and when the result is negative, the routine proceeds to S18, where the output duty ratio basic value The previous value db1 is replaced with the initial value DBISL on the low opening side which is set as appropriate.
[0050]
Here, the reason why the previous value of the output duty ratio basic value is replaced with a predetermined value according to the required opening is to improve the initial response. If the determination at S12 is negative, the processing from S14 to S18 is skipped.
[0051]
Next, the process proceeds to S20, and when the calculated required opening degree LCMD is zero for a predetermined time (for example, 3 sec) in another routine (not shown) according to the technique proposed in Japanese Patent Publication No. 2-46787 described above, the EGR control valve 50 Is corrected by learning the actual opening LIFT detected as being at the zero opening position. Then, an effective actual opening (hereinafter referred to as “LACT”) is calculated based on the learning-corrected actual opening, and the obtained effective actual opening LACT is used as the effective actual opening current value lact. Replace with 0.
[0052]
Next, the process proceeds to S22, and the effective actual opening current value lact. The deviation d1 is calculated by subtracting 0, and the process proceeds to S24, where the PID correction term is calculated according to the illustrated method.
[0053]
That is, first, the effective actual opening current value ract. From 0 to the previous effective actual opening value lact. The proportional correction term dbp is calculated by subtracting 1 and multiplying the difference obtained (in other words, the effective actual opening change amount) by the proportional gain KBPE1 set as appropriate. Further, the integral correction term dbi is calculated by multiplying the deviation d1 by an integral gain KBIE1 set as appropriate.
[0054]
Further, the actual actual opening current value lact. From 0, the previous effective actual opening value ract. 1 to the value obtained by doubling the effective actual opening before the actual value. The product obtained by adding 2 is subtracted, and a differential correction term dbd is calculated by multiplying the obtained difference (in other words, the effective actual opening change amount) by an appropriately set differential gain KBDE1.
[0055]
Then, as shown in the figure, the PID correction term ddb is calculated from the calculated three types of correction terms. As described above, the PID correction term ddb is calculated based on the deviation between the required opening degree LCMD and the effective actual opening degree (current value lact.0) and the effective actual opening change amount, and from the integral correction term to the proportional correction term and the derivative. It is calculated from the I-PD control law that subtracts the correction term.
[0056]
Next, in S26, the calculated PID correction term dbb is added to the output duty ratio basic value previous value db1, and the resulting sum is set as the output duty ratio basic value current value db. A limit check of the value db is performed.
[0057]
That is, first, in S28, it is determined whether the output duty ratio basic value current value db exceeds an appropriately set upper limit value DBLMTH or whether the output duty ratio basic value current value db is less than an appropriately set lower limit value DBLMTL, If the determination is affirmative, the process proceeds to S30, where it is determined again whether the output duty ratio basic value current value db exceeds the upper limit value DBLMTH. If the determination is affirmative, the process proceeds to S32, and the output duty ratio basic value current value db is set to the upper limit value. In step S34, the output duty ratio basic value current value db is replaced with the upper limit value DBLMTH in preparation for the next calculation.
[0058]
On the other hand, when proportional in S30, the process proceeds to S36, where the output duty ratio basic value current value db is replaced with the lower limit value DBLMTL, and the process proceeds to S38, and the output duty ratio basic value current value db is similarly set to the lower limit in preparation for the next calculation. Replace with the value DBLMTL. If the result in S28 is NO, the processing from S30 to S38 is skipped.
[0059]
When the result in S10 is negative, the process proceeds to S40, where the output duty ratio basic value current value db is set to 0, the process proceeds to S42, the output duty ratio basic value previous value db1 is set to 0, the process proceeds to S44, and the PID correction term dbb is set. 0.
[0060]
Next, the process proceeds to S46, and a battery voltage correction is performed by searching a table showing its characteristics in FIG. 4 from an input (detected value) VBAT from a voltage sensor (not shown in FIG. 1) for detecting the voltage of the in-vehicle battery (not shown). The term KDBVB is calculated, and the process proceeds to S48, where the output duty ratio basic value current value db is multiplied by the battery voltage correction, and the product thus obtained is set as the output duty ratio current value DOUT.
[0061]
The operation parameter determination unit 104 outputs (energizes) the output duty ratio current value DOUT calculated in this way to the linear solenoid 52 through a drive circuit (not shown) as an operation amount, and drives the EGR control valve 50 in the valve opening direction. .
[0062]
Next, in S50, the output duty ratio basic value current value db is replaced with the previous value db1 and the effective actual opening previous value lact. 1 is set to the previous value lact. 2 and its current value lact. 0 to its previous value lact. Rewrite as 1.
[0063]
5 and 6 are simulation data diagrams showing the effects of the EGR control device for an internal combustion engine according to this embodiment. FIG. 5 shows the case where the EGR control valve 50 is driven in the opening direction, and FIG. 6 is the driving direction in the closing direction.
[0064]
5 and 6, the symbol a indicates the required opening degree LCMD. The symbol b indicates the effective actual opening degree LACT calculated by the control according to this embodiment, and the symbol c indicates the effective actual opening degree LACT calculated by the prior art.
[0065]
As is apparent from FIG. 5, in the valve opening direction, the effective actual opening degree LACT calculated by the conventional technique has an overshoot with respect to the required opening degree LCMD, whereas the control according to this embodiment is performed. The calculated effective actual opening degree LACT does not cause overshoot.
[0066]
Further, as is apparent from FIG. 6, the effective actual opening degree LACT calculated by the conventional technique with respect to the required opening degree LCMD also causes an undershoot in the valve closing direction. -The effective actual opening degree LACT calculated by PD control does not cause an undershoot.
[0067]
The symbol d indicates the output duty ratio DOUT calculated by the control according to this embodiment, and the symbol e indicates the output duty ratio DOUT calculated by the conventional technique.
[0068]
As apparent from FIGS. 5 and 6, the output duty ratio DOUT calculated by the control according to this embodiment in both the valve opening direction and the valve closing direction is more responsive than that calculated by the prior art. Has improved.
[0069]
In this embodiment, as described above, the deviation d1 between the effective actual opening degree LACT (act.0) obtained by learning the zero point of the opening degree of the EGR control valve 50 and the required opening degree LCMD is calculated. Then, a PID correction term ddb (correction amount) is calculated based on the deviation and the effective change over time of the effective actual opening, and is added to the output duty ratio basic value current value db (previous output value of the manipulated variable). Since it is configured to calculate the output duty ratio current value DOUT (current output value of the manipulated variable) by correcting the battery voltage, control responsiveness can be achieved without causing overshoot or undershoot to the target opening. Stability can be improved.
[0070]
Further, the actual opening LIFT detected by assuming that the EGR control valve 50 is at the zero opening position when the calculated required opening LCMD is zero for a predetermined time (for example, 3 sec) is learned and corrected, Since the zero point learning for calculating the effective actual opening degree LACT based on the learning-corrected actual opening degree is performed, the control accuracy can be improved particularly in the low opening degree region of the EGR control valve.
[0071]
As described above, the EGR control device for an internal combustion engine according to this embodiment has an EGR passage (EGR pipe 48) that communicates an exhaust system and an intake system of the internal combustion engine (engine 10), and an EGR control that opens and closes the EGR passage. A valve 50 and an actuator for driving the EGR control valve, more specifically, a linear solenoid 52, and an operation amount to be output to the actuator (output duty ratio DOUT, more specifically, output duty ratio basic value db) ) In an EGR control device for an internal combustion engine provided with an operation amount calculation means (ECU 90, more specifically, an operation parameter determination unit 104) periodically, the operation amount calculation means includes at least a required torque PMCMD (more specifically, (Eg, the engine speed NE and the required torque PMCMD) Requested opening degree calculating means (ECU 90, operating parameter determining unit 104) for calculating the opening degree LCMD, actual opening degree detecting means (lift sensor 50b) for detecting the actual opening degree LIFT of the EGR control valve, the calculated required opening degree When the degree is zero over a predetermined time, the EGR control valve is regarded as being in the zero opening position, and the detected actual opening is learned and corrected, and the effective actual opening is performed based on the learning corrected actual opening. Effective actual opening calculating means (S20) for calculating the degree LACT (more specifically, the effective actual opening current value 1act.0), and a deviation calculating means for calculating a deviation d1 between the required opening and the effective actual opening. (S22), the calculated deviation, and the amount of change in the effective actual opening over time (more specifically, the difference between the current value and the previous value of the effective actual opening and the previous value multiplied by 2) And the value obtained two times before Based on the difference obtained by subtracting the sum), the correction operation amount calculation means (S24) for calculating the correction amount (PID correction term ddb) of the operation amount, the previous output value (output duty ratio basic value) of the operation amount Operation amount output value calculating means (S26) for calculating the current output value of the operation amount by adding the correction amount to the current value db), and operation amount output means (S28, S) for outputting the output value to the actuator S46 to S48).
[0072]
Although the embodiment of the present invention has been described by taking a cylinder injection type spark ignition type gasoline engine as an example, the present invention is very effective when applied to such an engine, but gasoline combustion is performed before the intake valve. It is also effective for ordinary engines that inject fuel.
[0073]
In addition, although a linear solenoid is illustrated as an example of an actuator that drives the EGR control valve 50, other driving means such as a DC motor may be used.
[0074]
Although the pulse motor 60 is used to drive the throttle valve 18, an actuator such as a torque motor or a DC motor may be used instead of the pulse motor 60.
[0075]
【The invention's effect】
According to the first aspect, the deviation between the effective actual opening obtained by learning the zero point of the EGR control valve opening and the required opening is calculated, and the change over time of the deviation and the effective actual opening is calculated. Since the current output value is calculated by calculating the correction amount based on this and adding it to the previous output value of the manipulated variable, control response without causing overshoot or undershoot to the target opening And stability can be improved.
[0076]
Further, when the calculated required opening is zero for a predetermined time, the EGR control valve is assumed to be at the zero opening position, and the actual opening detected is learned and corrected, and the actual opening that has been corrected by learning is corrected. Since the zero learning for calculating the effective actual opening is performed, the control accuracy can be improved particularly in the low opening region of the EGR control valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an overall EGR control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram functionally showing the operation of the ECU of the control device of FIG. 1 while displaying an operation parameter determination unit and the like.
3 is a main flow chart showing the operation of the apparatus of FIG. 1, more specifically, the operation of the operation parameter determination unit shown in FIG.
4 is an explanatory graph showing table characteristics of a battery voltage correction term KDBVB in the flowchart of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a simulation data diagram showing an effective actual opening degree calculated (determined) by the apparatus of FIG. 1 in comparison with the prior art.
FIG. 6 is a simulation data diagram showing the effective actual opening and the like calculated (determined) by the apparatus of FIG. 1 in comparison with the prior art.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
12 Intake pipe
22 cylinders
28 Combustion chamber
48 EGR pipe
50 EGR control valve
50b Lift sensor (actual opening detection means)
52 Linear solenoid (actuator)
66 Crank angle sensor
70 Absolute Pressure (MAP) Sensor
90 Electronic control unit (ECU)
100 Required torque calculator
102 Combustion state determination unit
104 Operation parameter determination unit

Claims (1)

内燃機関の排気系と吸気系とを連通するEGR通路と、前記EGR通路を開閉するEGR制御バルブと、前記EGR制御バルブを駆動するアクチュエータを備えると共に、前記アクチュエータに出力すべき操作量を周期的に算出する操作量算出手段を備えた内燃機関のEGR制御装置において、前記操作量算出手段が、
a.少なくとも要求トルクに応じて前記EGR制御バルブの要求開度を算出す
る要求開度算出手段、
b.前記EGR制御バルブの実開度を検出する実開度検出手段、
c.前記算出された要求開度が所定時間にわたって零であるとき、前記EGR制御バルブが零開度位置にあるとみなして前記検出された実開度を学習補正し、前記学習補正された実開度に基づいて有効実開度を算出する有効実開度算出手段、
d.前記要求開度と前記有効実開度の偏差を算出する偏差算出手段、
e.前記算出された偏差と、前記有効実開度の経時的変化量に基づき、前記操作量の補正量を算出する補正操作量算出手段、
f.前記操作量の前回の出力値に前記補正量を加算して前記操作量の今回の出力値を算出する操作量出力値算出手段、
および
g.前記出力値を前記アクチュエータに出力する操作量出力手段、
を備えることを特徴とする内燃機関のEGR制御装置。
An EGR passage that communicates an exhaust system and an intake system of an internal combustion engine, an EGR control valve that opens and closes the EGR passage, an actuator that drives the EGR control valve, and an operation amount to be output to the actuator is periodically In the EGR control device for an internal combustion engine provided with the operation amount calculation means for calculating the operation amount, the operation amount calculation means comprises:
a. Required opening degree calculating means for calculating a required opening degree of the EGR control valve according to at least the required torque;
b. An actual opening detecting means for detecting an actual opening of the EGR control valve;
c. When the calculated required opening is zero for a predetermined time, the EGR control valve is regarded as being in the zero opening position, the detected actual opening is learned and corrected, and the learned corrected actual opening is Effective actual opening calculation means for calculating the effective actual opening based on
d. Deviation calculating means for calculating a deviation between the required opening and the effective actual opening;
e. A correction operation amount calculation means for calculating a correction amount of the operation amount based on the calculated deviation and the amount of change in the effective actual opening over time;
f. An operation amount output value calculating means for calculating the current output value of the operation amount by adding the correction amount to the previous output value of the operation amount;
And g. An operation amount output means for outputting the output value to the actuator,
An EGR control device for an internal combustion engine, comprising:
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