JP5233968B2 - EGR cooler cooling efficiency calculation device and internal combustion engine control device using the same - Google Patents
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Description
この発明は、EGRクーラの冷却効率算出装置、およびこれを利用した内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a cooling efficiency calculation device for an EGR cooler and an internal combustion engine control device using the same.
従来、例えば、特開2009−114871号公報に開示されているように、外部EGRシステムを備える内燃機関において、EGRクーラの放熱量(冷却効率)を求め、その冷却効率の値に基づいて各種制御を行う内燃機関の制御装置が知られている。 Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-114871, in an internal combustion engine equipped with an external EGR system, a heat release amount (cooling efficiency) of an EGR cooler is obtained, and various controls are performed based on the value of the cooling efficiency. 2. Description of the Related Art A control device for an internal combustion engine that performs the above is known.
上記従来の技術においては、内燃機関の外部EGRガス通路に、2つの温度センサが取り付けられる。これら2つの温度センサのうち、1つは外部EGRガス通路内のEGRクーラ上流側に設けられ、他の1つは外部EGRガス通路内のEGRクーラ下流側に設けられる。この構成によれば、2つの温度センサの出力に基づいて、EGRクーラの通過前後のEGRガス温度を検出することができる。2つの温度センサの出力に基づいて得たEGRクーラの通過前後のEGRガス温度に基づいて、EGRクーラの冷却効率を求めることができる。 In the above prior art, two temperature sensors are attached to the external EGR gas passage of the internal combustion engine. Of these two temperature sensors, one is provided upstream of the EGR cooler in the external EGR gas passage, and the other is provided downstream of the EGR cooler in the external EGR gas passage. According to this configuration, the EGR gas temperature before and after passing through the EGR cooler can be detected based on the outputs of the two temperature sensors. The cooling efficiency of the EGR cooler can be obtained based on the EGR gas temperatures before and after passing through the EGR cooler obtained based on the outputs of the two temperature sensors.
EGRクーラの冷却効率は、気筒に還流されるEGRガスの温度に影響を与える。よって、EGRクーラの冷却効率の実際の値を把握することは、EGR制御を行う上で重要な事項となる。この点、上記従来の技術によれば、EGRクーラの冷却効率をセンサ出力に基づいて算出することにより、EGRガスの温度に応じてEGR制御を的確に行うことができる。 The cooling efficiency of the EGR cooler affects the temperature of the EGR gas returned to the cylinder. Therefore, grasping the actual value of the cooling efficiency of the EGR cooler is an important matter in performing EGR control. In this regard, according to the above-described conventional technique, the EGR control can be accurately performed according to the temperature of the EGR gas by calculating the cooling efficiency of the EGR cooler based on the sensor output.
上記従来のEGRクーラ冷却効率算出技術は、EGRガス温度を温度センサを用いて直接に測定する手法に頼っている。 The conventional EGR cooler cooling efficiency calculation technology relies on a method of directly measuring the EGR gas temperature using a temperature sensor.
ところで、内燃機関の冷却系には、冷却液が流れる冷却液通路、ラジエータ、この冷却液通路およびラジエータとの間に介在するサーモスタットといった各種機器が含まれている。冷却液通路は、内燃機関本体の内部を延びており、冷却液を流通させることによって内燃機関本体を冷却する。 By the way, the cooling system of the internal combustion engine includes various devices such as a coolant passage through which the coolant flows, a radiator, and a thermostat interposed between the coolant passage and the radiator. The coolant passage extends inside the internal combustion engine body, and cools the internal combustion engine body by circulating the coolant.
外部EGRシステムは、EGRガスを冷却するためのEGRクーラを有している。EGRクーラの冷却も、内燃機関の冷却系の機能を用いて内燃機関本体の冷却と共通に行われる。 The external EGR system has an EGR cooler for cooling the EGR gas. The cooling of the EGR cooler is also performed in common with the cooling of the internal combustion engine body using the function of the cooling system of the internal combustion engine.
冷却液通路を流れる冷却液は、内燃機関本体およびEGRクーラから熱を受け取り、その熱はラジエータにおいて放熱される。つまり、冷却系内の冷却液の流通の過程において、サーモスタットを境にして、ラジエータ側と、内燃機関およびEGRクーラ側との間で熱が授受されている。そこで、本願発明者は、冷却液の熱収支の関係を解くことにより、上記従来技術にかかる温度センサによるEGRガス温度の直接測定とは異なる手法によって、EGRクーラ冷却効率を算出する手法を見出した。 The coolant flowing through the coolant passage receives heat from the internal combustion engine main body and the EGR cooler, and the heat is radiated in the radiator. That is, in the process of circulating the coolant in the cooling system, heat is transferred between the radiator side and the internal combustion engine and EGR cooler side with the thermostat as a boundary. Therefore, the inventors of the present application have found a method for calculating the EGR cooler cooling efficiency by a method different from the direct measurement of the EGR gas temperature by the temperature sensor according to the related art by solving the relationship of the heat balance of the coolant. .
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の冷却系における冷却液の熱収支に基づいて、EGRクーラの冷却効率を算出することができるEGRクーラの冷却効率算出装置、およびこれを利用した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the cooling efficiency of the EGR cooler capable of calculating the cooling efficiency of the EGR cooler based on the heat balance of the coolant in the cooling system of the internal combustion engine. It is an object of the present invention to provide a calculation device and a control device for an internal combustion engine using the same.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、EGRクーラの冷却効率算出装置において、
内燃機関の気筒内にEGRガスを還流する外部EGR通路と、前記外部EGR通路を流れるEGRガスを冷却するためのEGRクーラと、内部に冷却液が流通し、ラジエータと接続し、前記内燃機関の前記気筒の周囲に延び且つ前記EGRクーラと接続する冷却液通路と、前記冷却液通路と前記ラジエータとの間に介在するサーモスタットと、を備えた内燃機関における前記EGRクーラの冷却効率を算出する冷却効率算出装置であって、
前記サーモスタットの開弁率に基づいて、前記冷却液通路内の冷却液の受熱総量を算出する受熱総量算出手段と、
前記内燃機関の前記気筒での燃焼によって前記冷却液通路の前記冷却液が前記内燃機関から受けた熱量である燃焼受熱量を算出する燃焼受熱量算出手段と、
前記受熱総量と前記燃焼受熱量から、前記EGRクーラから前記冷却液通路の前記冷却液へ移動した熱量である移動熱量を算出する移動熱量算出手段と、
前記冷却液通路の前記EGRクーラ入口側における前記冷却液の温度を取得する入口冷却液温度取得手段と、
前記移動熱量算出手段で算出した前記移動熱量と、前記入口冷却液温度取得手段で取得した前記温度と、に基づいて、前記EGRクーラの冷却効率を算出する冷却効率算出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a cooling efficiency calculation device for an EGR cooler,
An external EGR passage that recirculates EGR gas into a cylinder of the internal combustion engine, an EGR cooler that cools the EGR gas that flows through the external EGR passage, and a coolant that circulates inside the cylinder and is connected to a radiator. Cooling for calculating the cooling efficiency of the EGR cooler in an internal combustion engine comprising a coolant passage extending around the cylinder and connected to the EGR cooler, and a thermostat interposed between the coolant passage and the radiator An efficiency calculation device,
A total heat receiving amount calculating means for calculating a total heat receiving amount of the coolant in the coolant passage based on a valve opening rate of the thermostat;
Combustion heat receiving amount calculating means for calculating a combustion heat receiving amount that is a heat amount received from the internal combustion engine by the coolant in the coolant passage by combustion in the cylinder of the internal combustion engine;
A moving heat amount calculating means for calculating a moving heat amount that is a heat amount transferred from the EGR cooler to the cooling liquid in the cooling fluid passage from the total heat receiving amount and the combustion heat receiving amount;
Inlet coolant temperature acquisition means for acquiring the temperature of the coolant on the EGR cooler inlet side of the coolant passage;
Cooling efficiency calculating means for calculating the cooling efficiency of the EGR cooler based on the moving heat quantity calculated by the moving heat quantity calculating means and the temperature acquired by the inlet coolant temperature acquiring means;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、上記第1の発明において、
前記冷却効率算出手段が、前記移動熱量算出手段で算出した前記移動熱量と前記EGRクーラ入口冷却液温度取得手段で取得した前記温度とに基づいて前記EGRクーラの実熱伝達率を算出する実熱伝達率算出手段を、含み、
さらに、
前記EGRクーラに流れ込むEGRガスの温度を取得する入口ガス温度取得手段と、
前記実熱伝達率算手段で算出した前記実熱伝達率に基づいて、前記EGRクーラを通過することによるEGRガスの温度低下量を算出する温度低下量算出手段と、
前記入口ガス温度取得手段で算出した前記温度と、前記温度低下量算出手段で算出した前記温度低下量と、に基づいて、前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度を算出するEGRガス温度算出手段と、
を備えることを特徴とする。
The second invention is the above first invention, wherein
Actual heat in which the cooling efficiency calculating means calculates an actual heat transfer coefficient of the EGR cooler based on the transferred heat quantity calculated by the transferred heat quantity calculating means and the temperature acquired by the EGR cooler inlet coolant temperature acquiring means. Including a transmission rate calculation means,
further,
Inlet gas temperature acquisition means for acquiring the temperature of EGR gas flowing into the EGR cooler;
A temperature decrease amount calculating means for calculating a temperature decrease amount of the EGR gas due to passing through the EGR cooler based on the actual heat transfer coefficient calculated by the actual heat transfer coefficient calculating means;
EGR gas temperature calculation means for calculating the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler based on the temperature calculated by the inlet gas temperature acquisition means and the temperature decrease amount calculated by the temperature decrease amount calculation means; ,
It is characterized by providing.
第3の発明は、内燃機関の制御装置において、
気筒内にEGRガスを還流する外部EGRシステムと、
前記外部EGRシステムを経由して還流されるEGRガスを冷却するためのEGRクーラと、
内部に冷却液が流通し、ラジエータと接続し、前記内燃機関の前記気筒の周囲に延び且つ前記EGRクーラと接続する冷却液通路と、
前記冷却液通路と前記ラジエータとの間に介在するサーモスタットと、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記EGRクーラの冷却効率または前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度を算出する、上記第1または2の発明にかかるEGRクーラの冷却効率算出装置と、
前記サーモスタットの開弁率を入力情報として前記EGRクーラの冷却効率算出装置が算出した前記EGRクーラの冷却効率または前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度に基づいて、前記外部EGRシステムを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
A third aspect of the invention is a control device for an internal combustion engine,
An external EGR system that recirculates EGR gas into the cylinder;
An EGR cooler for cooling EGR gas recirculated via the external EGR system;
A coolant passage in which the coolant flows, is connected to a radiator, extends around the cylinder of the internal combustion engine, and is connected to the EGR cooler;
A thermostat interposed between the coolant passage and the radiator;
A control device for controlling an internal combustion engine comprising:
The EGR cooler cooling efficiency calculation apparatus according to the first or second invention, which calculates the cooling efficiency of the EGR cooler or the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler;
Control means for controlling the external EGR system based on the cooling efficiency of the EGR cooler calculated by the cooling efficiency calculation device of the EGR cooler or the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler using the valve opening rate of the thermostat as input information When,
It is characterized by providing.
第1の発明によれば、内燃機関の冷却系における冷却液の熱収支に基づいて、EGRクーラの冷却効率を算出することができる。すなわち、サーモスタットは、冷却液の温度調節の目的のために冷却液温度に応じて開弁率を変化させる。サーモスタットの開弁率から求めた冷却液の受熱総量と、気筒内の燃焼により冷却液が受けた熱量と、に基づき、EGRクーラから冷却液に移動した移動熱量を算出することができる。EGRクーラ入口側における冷却液の温度と、EGRクーラから冷却液への移動熱量とがわかれば、それらの関係からEGRクーラの冷却効率を算出することができる。 According to the first invention, the cooling efficiency of the EGR cooler can be calculated based on the heat balance of the coolant in the cooling system of the internal combustion engine. That is, the thermostat changes the valve opening rate according to the coolant temperature for the purpose of adjusting the coolant temperature. The amount of heat transferred from the EGR cooler to the coolant can be calculated based on the total amount of heat received by the coolant calculated from the valve opening rate of the thermostat and the amount of heat received by the coolant due to combustion in the cylinder. If the temperature of the coolant on the EGR cooler inlet side and the amount of heat transferred from the EGR cooler to the coolant are known, the cooling efficiency of the EGR cooler can be calculated from these relationships.
第2の発明によれば、内燃機関の冷却系における冷却液の熱収支の関係を解いて得た熱伝達率を用いて、EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度を算出することができる。 According to the second invention, the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler can be calculated using the heat transfer coefficient obtained by solving the relationship of the heat balance of the coolant in the cooling system of the internal combustion engine.
第3の発明によれば、第1または第2の発明で得られたEGRクーラ冷却効率或いはEGRガス温度を用いて、外部EGRシステムを制御することができる。 According to the third invention, the external EGR system can be controlled by using the EGR cooler cooling efficiency or the EGR gas temperature obtained in the first or second invention.
実施の形態.
[実施の形態の構成]
図1は、本発明の実施の形態にかかる、EGRクーラの冷却効率算出装置およびこれを備えた内燃機関2の構成を示す図である。本実施形態にかかるEGRクーラの冷却効率算出装置、および内燃機関2は、車両用内燃機関として好適に用いることができる。
Embodiment.
[Configuration of the embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an EGR cooler cooling efficiency calculation apparatus and an
本実施形態にかかる内燃機関2は、図1に示すように、気筒10を備えている。本実施形態では、便宜上、1つの気筒を図示して説明を行う。ただし、本発明が搭載される内燃機関の構成は本実施形態で例示するものに限られず、本発明が対象とする内燃機関の具体的構成(気筒数や気筒配列方式、ディーゼル、ガソリンの別、その他)について限定はない。
The
気筒10には、ピストン12が備えられている。ピストン12は、クランクシャフト14と連結している。内燃機関2は、気筒10と吸気ポートの間に介在する吸気バルブ20と、気筒10と排気ポートとの間に介在する排気バルブ22を備えている。また、気筒10は、そのシリンダヘッドに、燃焼室内に突出するように、点火プラグ16および筒内圧センサ18を備えている。吸気バルブ20の上流側には、吸気ポート、サージタンク、スロットル24を含む吸気通路が備えられている。
The
内燃機関2は、EGRガス通路30、EGRバルブ34、およびEGRクーラ32を含む外部EGRシステムを備えている。EGRガス通路30は、一端が排気ポートと、他端が吸気ポートと連通している。排気ガスが、EGRガス通路30を通って、EGRクーラ32で所定温度に低下させられた状態であって且つEGRバルブ34の開度に応じた流量で、気筒10へと再循環させられる。
The
内燃機関2は、冷却液通路40を備えている。冷却液通路40は、図1に示すように、気筒10およびEGRクーラ32の周囲を延びることにより、冷却液(エンジン冷却水であり、以下、単に「冷却水」と称す)によってそれらを冷却することができる。冷却液通路40における気筒10下流側には、エンジン冷却水温センサ46が備えられている。エンジン冷却水温センサ46は、気筒10下流位置における冷却水の温度を検知する。冷却液通路40の途中には、ラジエータ44、サーモスタット42、およびウォーターポンプ(図示略)が備えられている。
The
内燃機関2には、ECU(Electronic Control Unit)50が備えられている。ECU50は、筒内圧センサ18、点火プラグ16、EGRバルブ34、サーモスタット42およびエンジン冷却水温センサ46と接続している。ECU50は、エンジン冷却水温センサ46の出力に基づいて冷却水温度TWを、筒内圧センサ18の出力に基づいて筒内圧Pcylを、それぞれ取得できる。また、ECU50はサーモスタット42に制御信号を与えており、サーモスタット42の現在の開弁率rも取得できる。
The
なお、図示しないが、ECU50は、内燃機関2に取り付けられた各種センサ(例えば、エアフローメータ、クランクポジションセンサ、空燃比センサや酸素センサなどの排気ガスセンサ)とも接続する。また、ECU50は、図示しないが、内燃機関2の運転に係る各種アクチュエータ(例えば燃料噴射弁(不図示)のアクチュエータ、吸排気バルブの駆動機構のアクチュエータなど)とも接続する。
Although not shown, the
[実施の形態のEGRクーラ冷却効率算出]
以下、本発明の実施の形態にかかるEGRクーラの冷却効率算出の内容を説明する。
[Calculation of EGR cooler cooling efficiency of embodiment]
Hereinafter, the content of the cooling efficiency calculation of the EGR cooler according to the embodiment of the present invention will be described.
EGRクーラの冷却効率は、一般に、部品の劣化やデポジット・汚れの付着により、経時的に劣化する。また、製品バラツキによる冷却効率のばらつきもある。EGRクーラの冷却効率は、EGRクーラの出口におけるEGRガスの温度(つまり、気筒に還流されるEGRガスの温度)に影響を与える。仮に、EGRクーラ出口におけるEGRガスの温度を精度良く把握できないままEGR制御を行ってしまうと、各種の問題(例えば筒内空気量推定精度の悪化)を招いてしまう。こういった背景があるため、EGRクーラの冷却効率の実際の値を把握することは、EGR制御を行う上で重要な事項となる。 The cooling efficiency of an EGR cooler generally deteriorates with time due to deterioration of components, deposits and dirt. There is also a variation in cooling efficiency due to product variations. The cooling efficiency of the EGR cooler affects the temperature of the EGR gas at the outlet of the EGR cooler (that is, the temperature of the EGR gas returned to the cylinder). If EGR control is performed without accurately grasping the temperature of the EGR gas at the outlet of the EGR cooler, various problems (for example, deterioration of in-cylinder air amount estimation accuracy) are caused. Because of this background, grasping the actual value of the cooling efficiency of the EGR cooler is an important matter in performing EGR control.
そこで、本実施形態では、下記の(i)〜(v)の方針に従って冷却水の熱収支の関係を解くことにより、EGRクーラ32の出口におけるEGRガスの温度、およびEGRクーラ32の冷却効率を算出することにした。
Therefore, in the present embodiment, the temperature of the EGR gas at the outlet of the
(i)EGRクーラ32の入口におけるEGRガスの温度Tex1を、排気温度と等しいと仮定し、筒内圧から求めておく。筒内圧Pcylは、筒内圧センサ18の出力から求めることができる。温度Tex1から、EGRクーラ32によるEGRガスの温度低下分を差し引くことにより、EGRクーラ32の出口におけるEGRガスの温度Tex2を求めることができる。
(I) The temperature T ex1 of the EGR gas at the inlet of the
(ii)EGRガスの温度低下分は、EGRクーラ32の冷却効率ηEGRに基づいて算出する。EGRクーラ効率ηEGRは、EGRクーラ32の実熱伝達率hEGRから求めることができる。
(iii)実熱伝達率hEGRは、EGRクーラ32から冷却水への移動熱量QEGRから算出する。
(iv)移動熱量QEGRは、冷却水の受熱総量QWと、気筒10から冷却水が受ける熱量である受熱量Qcylとから算出する。
(Ii) The temperature drop of the EGR gas is calculated based on the cooling efficiency η EGR of the
(Iii) The actual heat transfer coefficient h EGR is calculated from the amount of heat Q EGR transferred from the
(Iv) The moving heat amount Q EGR is calculated from the total heat receiving amount Q W of the cooling water and the heat receiving amount Q cyl which is the heat amount received by the cooling water from the
(v)受熱総量QWは、サーモスタット42の開弁率rから求める。受熱量Qcylは、筒内圧から求める。
本実施形態では、受熱総量QWをサーモスタット42の開弁率rから求める。冷却液通路40を流れる冷却水は気筒10から熱を受け取り、その熱はラジエータ44において放熱される。サーモスタット42は、冷却水の温度調節を目的として備えられる構成であり、冷却水の温度に応じてラジエータ44を通過する冷却水流量を調節すべく開弁率rを変化させる。内燃機関2の運転中に、冷却水の受熱量が多ければ、それに応じて冷却水の温度も上昇し、サーモスタット42の開弁率rも大きくなる。このような関係が成立しているため、サーモスタット42の開弁率rから、冷却水の熱収支を把握することが可能である。
(V) heat-receiving total amount Q W is obtained from the valve opening rate r of the
In this embodiment, it obtains the heat amount Q W from opening ratio r of the
図2は、本発明の実施の形態におけるEGRクーラの冷却効率算出手法を説明するためのフローチャートである。図2のフローチャートにおいて、ステップS104,S106が、上記(v)のステップに、ステップS108が、上記(iv)のステップに、ステップS112が、上記(iii)のステップに、ステップS112、S114が、上記(ii)のステップに、ステップS116が、上記(i)のステップに、それぞれ相当している。 FIG. 2 is a flowchart for explaining a cooling efficiency calculation method of the EGR cooler in the embodiment of the present invention. In the flowchart of FIG. 2, steps S104 and S106 are the above step (v), step S108 is the above step (iv), step S112 is the above step (iii), steps S112 and S114 are Step S116 corresponds to step (ii) above, and step (i) above, respectively.
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関2の冷却系における冷却水の熱収支に基づいて、EGRクーラ32の冷却効率ηEGRを算出することができる。すなわち、サーモスタット42は、冷却水の温度調節の目的のために冷却水温度に応じて開弁率rを変化させる。サーモスタット42の開弁率rから求めた冷却水の受熱総量QWと、気筒10内の燃焼により冷却水が受けた受熱量Qcylと、に基づき、EGRクーラ32から冷却水に移動した移動熱量QEGRを算出することができる。EGRクーラ32入口側における冷却水の温度と、EGRクーラ32から冷却水への移動熱量QEGRとがわかれば、それらの関係からEGRクーラの冷却効率ηEGRを算出することができる。
As described above, according to the present embodiment, the cooling efficiency η EGR of the
また、本実施形態によれば、サーモスタット42の開弁率rから求めた受熱総量を用いて、冷却水の熱収支の関係を解くことにより、EGRクーラ32の冷却効率ηEGRを算出することができる。サーモスタットは内燃機関の冷却系に通常備えられる部品である。本実施形態によれば、EGRクーラの出入口付近に温度センサを設けるなどの専用部品を必要とせずに、EGRクーラの冷却効率を算出することができる。
Further, according to the present embodiment, the cooling efficiency η EGR of the
[実施の形態の具体的処理]
図3は、本発明の実施の形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。図3のルーチンは、上述した図2のフローチャートの内容を具体化したものである。
[Specific processing of the embodiment]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the
図3に示すルーチンでは、先ず、筒内圧Pおよび筒内容積Vが検出される(ステップS100)。このステップでは、筒内圧センサ18の出力や、例えばクランク角センサ(不図示)の出力に基づいて、筒内圧Pおよび筒内容積Vが算定される。
In the routine shown in FIG. 3, first, the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V are detected (step S100). In this step, the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V are calculated based on the output of the in-
続いて、燃焼による筒内増加熱量Qcombが算出される(ステップS120)。このステップでは、熱力学第1法則および気体の状態方程式に則り、下記の式に従って筒内増加熱量Qcombが算出される。
次に、燃料の低位発熱量Qfuelが算出される(ステップS122)。燃料の低位発熱量は、噴射燃料種と質量とから一意に求めることができる。 Next, the lower heating value Q fuel of the fuel is calculated (step S122). The lower heating value of the fuel can be uniquely obtained from the injected fuel type and the mass.
次に、受熱量Qcylが算出される(ステップS102)。受熱量Qcylは、気筒10から冷却水が受けた熱量である。このステップでは、下記の式に従って、受熱量Qcylが算出される。
一方、図3のルーチンでは、ステップS100〜S102の処理と並行して、サーモスタット42の開弁率rが算出される(ステップS104)。この開弁率rに基づいて、冷却水の受熱総量Qwが算出される(ステップS106)。
開弁率rは、サーモスタット42への制御信号に基づいて、一定時間当たりにサーモスタット42が開かれている割合を求めることにより算定できる。具体的には、例えば過去60秒間の間に48秒開かれていればr=48(sec)/60(sec)=80%というように、求めることができる。また、時間以外にも、開度つまり流量断面積を考慮して開弁率rを求めても良い。
受熱総量Qwについては、本実施形態では、図5に一例として示すようなマップを予め作成しておき、このマップをECU50に記憶させておく。例えば開弁率r=80%の場合には、図5において、横軸の0.8の値に対応するQwが取得される。ECU50は、このマップを参照することにより、ステップS104で求めた開弁率rに応じた受熱総量Qwを取得する。なお、変形例として、2次元マップとしてではなく、一次式として記憶しておいてもよい。
On the other hand, in the routine of FIG. 3, the valve opening rate r of the
The valve opening rate r can be calculated by obtaining the rate at which the
The heat-receiving amount Q w, in the present embodiment, prepared in advance a map as shown as an example in FIG. 5, allowed to store this map in
次に、EGRクーラ32から冷却水への移動熱量QEGRが算出される(ステップS108)。このステップでは、下記の式に従い受熱総量Qwから受熱量Qcylを減ずることにより、移動熱量QEGRが算出される。
また、EGRクーラ32の入口における冷却水温度TW,EGRの算出も行われる(ステップS110)。このステップでは、下記の式に従って、冷却水温度TW,EGRが産出される。
次に、EGRクーラ32の実熱伝達率hEGRが算出される(ステップS112)。このステップでは、下記の式に従って、実熱伝達率hEGRが算出される。
Tex1は、前述したようにEGRクーラ32の入口におけるEGRガスの温度であり、図4に示すルーチンに従って算出される。図4は、本実施形態においてEGRクーラ32の入口におけるEGRガスの温度Tex1を算出するためのルーチンのフローチャートを示す。図4のルーチンでは、先ず、下記の式に従って、筒内質量Mcylの算出が行われる(ステップS200)。
次に、ステップS200で算出された筒内質量Mcylを用いて、下記の式に従って、温度Tex1が算出される(ステップS202)。
図3のステップS112において実熱伝達率hEGRが算出された後、図6のマップが参照されることにより、EGRクーラ冷却効率ηEGRが算出される(ステップS114)。図6に示すマップは一例として示すものであり、予めhEGRとηEGRの関係を実験等により定めてマップ化したものをECU50に記憶しておく。2次元マップに代えて、一次式として記憶させてもよい。
After the actual heat transfer coefficient h EGR is calculated in step S112 in FIG. 3, the EGR cooler cooling efficiency η EGR is calculated by referring to the map in FIG. 6 (step S114). The map shown in FIG. 6 is shown as an example, and a map in which the relationship between h EGR and η EGR is determined in advance through experiments or the like is stored in the
以上の処理により、EGRクーラ32の冷却効率を算出することができる。
With the above processing, the cooling efficiency of the
図3のルーチンでは、続いて、EGRガス温度計数kが算出される(ステップS124)。このステップでは、図7のマップが参照されることにより、EGRクーラ冷却効率ηEGRの値に応じたEGRガス温度計数kが算出される。図7に示すマップは一例として示すものであり、予めηEGRとkの関係を実験等により定めてマップ化したものをECU50に記憶しておく。2次元マップに代えて、一次式として記憶させてもよい。
In the routine of FIG. 3, subsequently, an EGR gas temperature count k is calculated (step S124). In this step, the EGR gas temperature count k corresponding to the value of the EGR cooler cooling efficiency η EGR is calculated by referring to the map of FIG. The map shown in FIG. 7 is shown as an example, and a map in which the relationship between η EGR and k is determined in advance by experiments or the like is stored in the
続いて、下記の式に従って、EGRクーラ32の出口におけるEGRガスの温度Tex2が算出される(ステップS116)。
上記の式のうち、MEGRは、EGRガスの質量流量である。具体的には、図1の構成図においては、EGRバルブ34を通過する矢印位置のEGRガスの質量流量である。MEGRは、下記の式に従って算出される。但し、下記の式で、PinはPIVCつまり吸気バルブ閉弁時の筒内圧とし、PexはPIVOつまり吸気バルブ開弁時の筒内圧とする。Tex2は、前回値を使用する。
以上の処理により、EGRクーラ32の出口におけるEGRガスの温度Tex2を求めることができる。
With the above processing, the temperature T ex2 of the EGR gas at the outlet of the
なお、上述した実施の形態においては、ECU50が、図3のフローチャートにおける、上記ステップS104およびS106の処理を実行することにより前記第1の発明における「受熱総量算出手段」が、上記ステップS100、S120、S122およびS102の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃焼受熱量算出手段」が、上記ステップS108の処理を実行することにより前記第1の発明における「移動熱量算出手段」が、上記ステップS110の処理を実行することにより前記第1の発明における「入口冷却液温度取得手段」が、上記ステップS114の処理を実行することにより前記第1の発明における「冷却効率算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the above-described embodiment, the
[実施の形態の変形例]
実施の形態では、EGRクーラ32の冷却効率ηEGRを求め、これを利用してEGRガスのEGRクーラ出口温度Tex2を算出した。この温度Tex2を用いて、EGRバルブ34の制御内容を補正するなど、EGRシステムの各種制御を行ってもよい。また、冷却効率ηEGRの算出値を、内燃機関2の制御に利用してもよい。実施の形態のEGRクーラ冷却効率算出の欄で述べたように、EGRクーラの冷却効率には、経時的な劣化やばらつきがある。EGRクーラの冷却効率はEGRガスの温度に影響を与えるので、EGRクーラの冷却効率の変化は、筒内空気量推定精度の悪化をはじめ内燃機関の各種制御に影響を及ぼす。この点に関し、本実施の形態で求めたEGRクーラ32の冷却効率ηEGRを、内燃機関2の各種制御(例えば筒内空気量推定に関する制御)に活用してもよい。或いは、EGRクーラ32の異常診断(異常判定)に用いても良い。具体的には、例えば、現在の冷却効率ηEGRの値が所定の目標値(基準値)に対して所定量以上大きく乖離しているか否かに基づいて、EGRクーラ32の異常判定を行うことができる。
[Modification of Embodiment]
In the embodiment, the cooling efficiency η EGR of the
なお、本実施形態では、サーモスタット42として、ECU50からの電気信号により制御可能なタイプのサーモスタットを用いた。しかしながら本発明はこれに限られない。サーモスタットの具体的構成に特に限定は無く、サーモスタットの開弁率rを知るための構成が備えられていれば良い。
In the present embodiment, a thermostat of a type that can be controlled by an electric signal from the
2 内燃機関
10 気筒
12 ピストン
14 クランクシャフト
16 点火プラグ
18 筒内圧センサ
20 吸気バルブ
22 排気バルブ
24 スロットル
30 EGRガス通路
32 EGRクーラ
34 EGRバルブ
40 冷却液通路
42 サーモスタット
44 ラジエータ
46 エンジン水温センサ
2
Claims (3)
前記サーモスタットの開弁率に基づいて、前記冷却液通路内の冷却液の受熱総量を算出する受熱総量算出手段と、
前記内燃機関の前記気筒での燃焼によって前記冷却液通路の前記冷却液が前記内燃機関から受けた熱量である燃焼受熱量を算出する燃焼受熱量算出手段と、
前記受熱総量と前記燃焼受熱量から、前記EGRクーラから前記冷却液通路の前記冷却液へ移動した熱量である移動熱量を算出する移動熱量算出手段と、
前記冷却液通路の前記EGRクーラ入口側における前記冷却液の温度を取得する入口冷却液温度取得手段と、
前記移動熱量算出手段で算出した前記移動熱量と、前記入口冷却液温度取得手段で取得した前記温度と、に基づいて、前記EGRクーラの冷却効率を算出する冷却効率算出手段と、
を備えることを特徴とするEGRクーラの冷却効率算出装置。 An external EGR passage that recirculates EGR gas into a cylinder of the internal combustion engine, an EGR cooler that cools the EGR gas that flows through the external EGR passage, and a coolant that circulates inside the cylinder and is connected to a radiator. Cooling for calculating the cooling efficiency of the EGR cooler in an internal combustion engine comprising a coolant passage extending around the cylinder and connected to the EGR cooler, and a thermostat interposed between the coolant passage and the radiator An efficiency calculation device,
A total heat receiving amount calculating means for calculating a total heat receiving amount of the coolant in the coolant passage based on a valve opening rate of the thermostat;
Combustion heat receiving amount calculating means for calculating a combustion heat receiving amount that is a heat amount received from the internal combustion engine by the coolant in the coolant passage by combustion in the cylinder of the internal combustion engine;
A moving heat amount calculating means for calculating a moving heat amount that is a heat amount transferred from the EGR cooler to the cooling liquid in the cooling fluid passage from the total heat receiving amount and the combustion heat receiving amount;
Inlet coolant temperature acquisition means for acquiring the temperature of the coolant on the EGR cooler inlet side of the coolant passage;
Cooling efficiency calculating means for calculating the cooling efficiency of the EGR cooler based on the moving heat quantity calculated by the moving heat quantity calculating means and the temperature acquired by the inlet coolant temperature acquiring means;
A cooling efficiency calculating device for an EGR cooler, comprising:
さらに、
前記EGRクーラに流れ込むEGRガスの温度を取得する入口ガス温度取得手段と、
前記実熱伝達率算出手段で算出した前記実熱伝達率に基づいて、前記EGRクーラを通過することによるEGRガスの温度低下量を算出する温度低下量算出手段と、
前記入口ガス温度取得手段で算出した前記温度と、前記温度低下量算出手段で算出した前記温度低下量と、に基づいて、前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度を算出するEGRガス温度算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のEGRクーラの冷却効率算出装置。 Actual heat in which the cooling efficiency calculating means calculates an actual heat transfer coefficient of the EGR cooler based on the transferred heat quantity calculated by the transferred heat quantity calculating means and the temperature acquired by the EGR cooler inlet coolant temperature acquiring means. Including a transmission rate calculation means,
further,
Inlet gas temperature acquisition means for acquiring the temperature of EGR gas flowing into the EGR cooler;
A temperature decrease amount calculating means for calculating a temperature decrease amount of the EGR gas by passing through the EGR cooler based on the actual heat transfer coefficient calculated by the actual heat transfer coefficient calculating means;
EGR gas temperature calculation means for calculating the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler based on the temperature calculated by the inlet gas temperature acquisition means and the temperature decrease amount calculated by the temperature decrease amount calculation means; ,
The cooling efficiency calculating apparatus for an EGR cooler according to claim 1, comprising:
前記外部EGRシステムを経由して還流されるEGRガスを冷却するためのEGRクーラと、
内部に冷却液が流通し、ラジエータと接続し、前記内燃機関の前記気筒の周囲に延び且つ前記EGRクーラと接続する冷却液通路と、
前記冷却液通路と前記ラジエータとの間に介在するサーモスタットと、
を備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記EGRクーラの冷却効率または前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度を算出する、請求項1または2に記載のEGRクーラの冷却効率算出装置と、
前記サーモスタットの開弁率を入力情報として前記EGRクーラの冷却効率算出装置が算出した前記EGRクーラの冷却効率または前記EGRクーラ下流におけるEGRガスの温度に基づいて、前記外部EGRシステムを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An external EGR system that recirculates EGR gas into the cylinder;
An EGR cooler for cooling EGR gas recirculated via the external EGR system;
A coolant passage in which the coolant flows, is connected to a radiator, extends around the cylinder of the internal combustion engine, and is connected to the EGR cooler;
A thermostat interposed between the coolant passage and the radiator;
A control device for controlling an internal combustion engine comprising:
The cooling efficiency calculation device for an EGR cooler according to claim 1 or 2, which calculates the cooling efficiency of the EGR cooler or the temperature of EGR gas downstream of the EGR cooler,
Control means for controlling the external EGR system based on the cooling efficiency of the EGR cooler calculated by the cooling efficiency calculation device of the EGR cooler or the temperature of the EGR gas downstream of the EGR cooler using the valve opening rate of the thermostat as input information When,
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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