JP5287529B2 - Engine intake control device - Google Patents

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Description

本発明は、排気ガスの一部を吸気系に還流にするためのEGR管を備えたエンジンの吸気制御を行うエンジンの吸気制御装置に関するものである。   The present invention relates to an engine intake control device that performs intake control of an engine provided with an EGR pipe for returning a part of exhaust gas to an intake system.

ディーゼルエンジンにおけるEGR量の制御は、EGR量を何らかの手段で検出しコントロールしているのではなく、吸入空気量(吸入空気流量、MAF、Mafともいう)を制御することによって間接的にEGR量を制御しているのが一般的である。   The EGR amount in a diesel engine is not controlled by detecting the EGR amount by any means, but indirectly by controlling the intake air amount (also referred to as intake air flow rate, MAF, Maf). It is common to control.

従来、吸気管に搭載した吸入空気量センサ(MAFセンサ)を利用し、目標吸入空気量とMAFセンサ出力値が一致するようにEGRバルブやインテークスロットルバルブを制御してEGR量を調整している(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, an intake air amount sensor (MAF sensor) mounted on an intake pipe is used to adjust an EGR amount by controlling an EGR valve and an intake throttle valve so that the target intake air amount and the MAF sensor output value coincide with each other. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2003−166445号公報JP 2003-166445 A 特開平11−159404号公報JP 11-159404 A

近年の排ガス規制強化に対応するには、EGR率あるいは吸気酸素濃度を精度良く制御する必要がある。そのため、従来行われてきたMAFセンサを利用した吸入空気量制御では対応が困難である。   In order to cope with the recent tightening of exhaust gas regulations, it is necessary to accurately control the EGR rate or the intake oxygen concentration. Therefore, it is difficult to cope with the intake air amount control using the MAF sensor which has been conventionally performed.

過渡時においてはEGRガスの還流遅れによりMAFセンサで計測される吸入空気とシリンダ内あるいはインテークマニホールド内の吸気酸素濃度の挙動が変わることがあげられる。また、吸気圧力や吸気温度の変化を受けてガスの密度が変化しシリンダ内に取り込まれる酸素濃度が変化してしまう。   During the transition, the behavior of the intake air measured by the MAF sensor and the intake oxygen concentration in the cylinder or the intake manifold changes due to the delay in reflux of the EGR gas. Further, in response to changes in the intake pressure and the intake air temperature, the gas density changes and the oxygen concentration taken into the cylinder changes.

そこで、従来型のMAF制御においては、過渡時にエンジン回転数や燃料噴射量の変化量からその量に応じて目標吸入空気量を補正することで応答性を改善する場合がある。また、吸気圧力や吸気温度による補正テーブル(補正マップ)を設けて対応することが行われている。   Therefore, in the conventional MAF control, the responsiveness may be improved by correcting the target intake air amount according to the amount of change in the engine speed or the fuel injection amount during the transition. In addition, a correction table (correction map) based on intake pressure and intake air temperature is provided to cope with the problem.

EGR量の制御を吸入空気量(MAFセンサで検出)で間接的に制御するのではなく、吸気酸素濃度やEGR率を目標値とするような制御が提案されてきている(特許文献2参照)。   Instead of indirectly controlling the EGR amount with the intake air amount (detected by the MAF sensor), control has been proposed in which the intake oxygen concentration and the EGR rate are set as target values (see Patent Document 2). .

この特許文献2では、吸気酸素濃度やEGR率は、計算によって求められ(あるいはセンサにより検出することも可能である)、そして、あらかじめ定められた目標値に従ってフィードバック制御される。   In Patent Document 2, the intake oxygen concentration and the EGR rate are obtained by calculation (or can be detected by a sensor), and feedback controlled according to a predetermined target value.

しかし、体積効率は、排気圧力、雰囲気温度などにより変化するため吸気制御の精度が悪化してしまうという問題がある。   However, since the volumetric efficiency changes depending on the exhaust pressure, the ambient temperature, etc., there is a problem that the accuracy of the intake control deteriorates.

また、近年EGRガス流量を直接計測する流量センサが提案されてきており、それを利用すればシリンダ吸入ガス量を得ることなくEGR率、あるいは吸気酸素濃度を得ることが出来るため体積効率のバラツキの影響はない。   In recent years, a flow sensor that directly measures the EGR gas flow rate has been proposed. If this sensor is used, the EGR rate or the intake oxygen concentration can be obtained without obtaining the cylinder intake gas amount. There is no effect.

EGRガス流量を直接計測するセンサとしては、熱線流量計を利用することができる。MAFセンサの技術を流用して実現可能であるが、耐環境性、温度依存特性改善のための対処により高応答の実現が困難である。   As a sensor that directly measures the EGR gas flow rate, a hot-wire flow meter can be used. Although it can be realized by diverting the technology of the MAF sensor, it is difficult to realize a high response by taking measures for improving the environmental resistance and temperature dependency characteristics.

そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、吸気制御の精度を向上させることができるエンジンの吸気制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an intake control device for an engine that can solve the above-described problems and improve the accuracy of intake control.

前記目的を達成するために本発明は、エンジンの吸気管に設けられたインテークスロットルバルブと、前記吸気管に前記エンジンの排気管を連通させるためのEGR管に設けられたEGRバルブとにより前記エンジンの吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはEGR率を少なくとも前記エンジンの体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、前記エンジンの運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたエンジンの吸気制御装置であって、前記EGR管に設けられ該EGR管を通るガスの流量を検出するEGR流量検出手段と、前記エンジンの運転状態が定常状態のときに、前記EGR流量検出手段の検出値に基づいて前記体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段と、前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記EGRバルブとを制御する制御手段とを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an engine including an intake throttle valve provided in an intake pipe of an engine and an EGR valve provided in an EGR pipe for communicating the exhaust pipe of the engine with the intake pipe. The intake oxygen concentration or the EGR rate in the intake control is determined based on at least the volume efficiency of the engine, and the volume efficiency is a volume in which the volume efficiency for each operating state of the engine is stored in advance. An engine intake control device that reads from an efficiency table, the EGR flow rate detecting means provided in the EGR pipe for detecting the flow rate of gas passing through the EGR pipe, and when the engine operating state is in a steady state A learning supplement that learns and corrects the volumetric efficiency of the volumetric efficiency table based on the detection value of the EGR flow rate detection means. Means obtains a volumetric efficiency from the volumetric efficiency table based on the operating state of the engine, based on the determined volumetric efficiency, and converts the intake oxygen concentration of the target to the intake air amount as a target, and its transformation Control means for controlling the intake throttle valve and the EGR valve to match the actual intake air amount with the intake air amount .

好ましくは、過給機上流の前記吸気管を流れる吸気の流量を検出するための吸入空気量検出手段と、前記吸気管の下流端部に設けられた吸気マニホールド内の温度を検出するための吸気温度検出手段と、前記吸気マニホールド内の圧力を検出するための吸気圧力検出手段とを備え、前記学習補正手段は、前記吸気温度検出手段と前記吸気圧力検出手段と前記吸入空気量検出手段と前記EGR流量検出手段との検出値を基に前記定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で前記体積効率テーブルの体積効率を補正するものである。   Preferably, intake air amount detection means for detecting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe upstream of the supercharger, and intake air for detecting the temperature in the intake manifold provided at the downstream end of the intake pipe A temperature detection means; and an intake pressure detection means for detecting the pressure in the intake manifold, wherein the learning correction means is the intake temperature detection means, the intake pressure detection means, the intake air amount detection means, The volumetric efficiency in the steady state is calculated based on the detected value with the EGR flow rate detection means, and the volumetric efficiency in the volumetric efficiency table is corrected with the calculated volumetric efficiency.

本発明によれば、吸気制御の精度を向上させることができるという優れた効果を発揮するものである。   According to the present invention, an excellent effect that the accuracy of intake control can be improved is exhibited.

図1は、本発明に係る一実施形態による吸気制御装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake air control device according to an embodiment of the present invention. 図2は、体積効率テーブルの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the volumetric efficiency table. 図3は、過渡モデルを説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the transient model. 図4は、吸気酸素濃度フィードバック制御のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of intake oxygen concentration feedback control. 図5は、MAF制御と吸気酸素濃度制御の比較を説明するための図であり、実験結果を示す。FIG. 5 is a diagram for explaining a comparison between MAF control and intake oxygen concentration control, and shows experimental results. 図6は、体積効率学習に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。FIG. 6 is an example of a control flowchart for performing control related to volumetric efficiency learning. 図7は、体積効率テーブル学習条件に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。FIG. 7 is an example of a control flowchart for performing control according to the volumetric efficiency table learning condition. 図8は、MAF置換型吸気酸素濃度制御のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of MAF substitution type intake oxygen concentration control. 図9は、EGRバルブ操作量算出に係る制御を行うための制御フローチャートの一例である。FIG. 9 is an example of a control flowchart for performing control relating to calculation of the EGR valve operation amount.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施形態のエンジンの吸気制御装置(以下、吸気制御装置という)は、例えば車両に搭載されたディーゼルエンジンを対象とする。   The engine intake control device (hereinafter referred to as an intake control device) of the present embodiment is directed to, for example, a diesel engine mounted on a vehicle.

図1に基づき吸気制御装置およびエンジンの概略構造を説明する。   A schematic structure of the intake control device and the engine will be described with reference to FIG.

図1に示すように、吸気制御装置1は、エンジン2の吸気管5に設けられたインテークスロットルバルブ4と、吸気管5にエンジン2の排気管3を連通させるためのEGR管6に設けられたEGRバルブ7とによりエンジン2の吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはEGR率を少なくともエンジン2の体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、エンジン2の運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたものであり、EGR管6に設けられ該EGR管6を通るガスの流量を検出するEGR流量センサ8と、EGR流量センサ8の検出値に基づいて体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段をなすエンジン制御ユニット(以下、ECUという)9とを備える。   As shown in FIG. 1, the intake control device 1 is provided in an intake throttle valve 4 provided in an intake pipe 5 of the engine 2 and an EGR pipe 6 for communicating the exhaust pipe 3 of the engine 2 with the intake pipe 5. The EGR valve 7 controls the intake air of the engine 2 and determines the intake oxygen concentration or EGR rate in the intake air control based on at least the volume efficiency of the engine 2. The volume efficiency is determined for each operating state of the engine 2. The volumetric efficiency is read from a volumetric efficiency table stored in advance, and an EGR flow sensor 8 that is provided in the EGR pipe 6 and detects the flow rate of gas passing through the EGR pipe 6, and a detection value of the EGR flow sensor 8 And an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 9 serving as learning correction means for learning and correcting the volumetric efficiency of the volumetric efficiency table.

より具体的には、エンジン2は、複数のシリンダ16を有するエンジン本体11と、そのエンジン本体11のシリンダ16に吸気を供給するための吸気管5と、シリンダ16からの排気ガスを排出するための排気管3と、その排気管3から排気ガスの一部を取り出して吸気管5に戻して還流する排気還流装置(EGR装置)12と、シリンダ16に供給される吸気(新気)を加圧、圧縮するためのターボチャージャ13と、エンジン2を制御するためのECU9とを備える。   More specifically, the engine 2 discharges exhaust gas from the engine body 11 having a plurality of cylinders 16, the intake pipe 5 for supplying intake air to the cylinders 16 of the engine body 11, and the cylinder 16. Exhaust pipe 3, an exhaust gas recirculation device (EGR device) 12 that extracts a part of the exhaust gas from the exhaust pipe 3, returns it to the intake pipe 5 and recirculates, and intake air (new air) supplied to the cylinder 16. A turbocharger 13 for pressure and compression and an ECU 9 for controlling the engine 2 are provided.

エンジン本体11は、各シリンダ16に燃料を噴射、供給するインジェクタ18を有する。それらインジェクタ18は、ECU9により燃料の噴射量や噴射時期が制御される。図例ではインジェクタ18に、コモンレール17内に貯留された高圧燃料が供給される。また、エンジン本体11にはクランクセンサ21とカムセンサ22とが設けられる。それらセンサ21、22はエンジン回転数を検出するための検出手段をなしており、センサ21(または22)の検出値がECU9に送信され、そのECU9が検出値を基にエンジン回転数を算出する。   The engine body 11 has an injector 18 that injects and supplies fuel to each cylinder 16. The injectors 18 control the fuel injection amount and injection timing by the ECU 9. In the illustrated example, high pressure fuel stored in the common rail 17 is supplied to the injector 18. The engine body 11 is provided with a crank sensor 21 and a cam sensor 22. The sensors 21 and 22 constitute detection means for detecting the engine speed, and the detected value of the sensor 21 (or 22) is transmitted to the ECU 9, and the ECU 9 calculates the engine speed based on the detected value. .

吸気管5には、上流側から順に、MAFセンサ(吸入空気量センサ)26と、インタークーラ27と、ターボチャージャ13のコンプレッサ28と、インテークスロットルバルブ4とが設けられる。   The intake pipe 5 is provided with a MAF sensor (intake air amount sensor) 26, an intercooler 27, a compressor 28 of the turbocharger 13, and an intake throttle valve 4 in order from the upstream side.

MAFセンサ26は、吸気管5内を流れる吸気の流量(質量流量)を検出し、その検出値をECU9に送信する。インテークスロットルバルブ4は、吸気管5を通る吸気の流量を調整するためのものであり、その弁開度がECU9により連続的に制御される。   The MAF sensor 26 detects the flow rate (mass flow rate) of the intake air flowing through the intake pipe 5 and transmits the detected value to the ECU 9. The intake throttle valve 4 is for adjusting the flow rate of the intake air passing through the intake pipe 5, and the valve opening degree is continuously controlled by the ECU 9.

吸気管5の下流端には、エンジン本体11の各シリンダ16に連通する吸気マニホールド29が設けられる。その吸気マニホールド29には吸気温度検出手段をなす温度センサ(以下、吸気温度センサという)31と吸気圧力検出手段をなす圧力センサ(以下、吸気圧力センサという)32とが設けられる。吸気温度センサ31が吸気マニホールド29内の温度(ガス温度)を検出し、吸気圧力センサ32が吸気マニホールド29内の圧力(ガス圧力)を検出し、それらセンサ31、32の検出値がECU9に送信される。   An intake manifold 29 that communicates with each cylinder 16 of the engine body 11 is provided at the downstream end of the intake pipe 5. The intake manifold 29 is provided with a temperature sensor (hereinafter referred to as an intake air temperature sensor) 31 serving as an intake air temperature detecting means and a pressure sensor (hereinafter referred to as an intake air pressure sensor) 32 serving as an intake pressure detecting means. The intake temperature sensor 31 detects the temperature (gas temperature) in the intake manifold 29, the intake pressure sensor 32 detects the pressure (gas pressure) in the intake manifold 29, and the detected values of these sensors 31, 32 are transmitted to the ECU 9. Is done.

排気管3は、その上流端に排気マニホールド36が設けられ、その排気マニホールド36の下流に、上流側から順に、排気絞りバルブ37と、ターボチャージャ13のタービン38と、排気ガスを浄化するための後処理装置39とが設けられる。   The exhaust pipe 3 is provided with an exhaust manifold 36 at its upstream end, and in order from the upstream side downstream of the exhaust manifold 36, an exhaust throttle valve 37, a turbine 38 of the turbocharger 13, and an exhaust gas purifier. A post-processing device 39 is provided.

EGR装置12は、EGR管6と、EGRバルブ7と、EGR管6に設けられたEGRクーラとを有する。   The EGR device 12 includes an EGR pipe 6, an EGR valve 7, and an EGR cooler provided in the EGR pipe 6.

EGR管6は、一端(上流端)が排気マニホールド36と排気絞りバルブ37との間の排気管3に接続され、他端(下流端)が吸気管5とインテークスロットルバルブ4との間の吸気管5に接続される。このEGR管6を通り排気管3の排気ガスが吸気管5に流入して新気に混合され、その混合されたガスがエンジン本体11のシリンダ16に吸入される。   One end (upstream end) of the EGR pipe 6 is connected to the exhaust pipe 3 between the exhaust manifold 36 and the exhaust throttle valve 37, and the other end (downstream end) is an intake air between the intake pipe 5 and the intake throttle valve 4. Connected to tube 5. The exhaust gas in the exhaust pipe 3 flows into the intake pipe 5 through the EGR pipe 6 and is mixed with fresh air, and the mixed gas is sucked into the cylinder 16 of the engine body 11.

EGRバルブ7は、EGR管6を通る排気ガス(EGRガス)の流量を調整するためのものであり、その弁開度がECU9により連続的に制御される。   The EGR valve 7 is for adjusting the flow rate of exhaust gas (EGR gas) passing through the EGR pipe 6, and the valve opening degree is continuously controlled by the ECU 9.

そのEGRバルブ7よりも下流側のEGR管6には、EGR流量センサ8が設けられる。EGR流量センサ8は、EGR管6を流れるEGRガスの流量を検出し、その検出値をECU9に送信する。このEGR流量センサ8と前述したMAFセンサ26とは、例えば熱線流量計からなる。   An EGR flow sensor 8 is provided in the EGR pipe 6 on the downstream side of the EGR valve 7. The EGR flow rate sensor 8 detects the flow rate of EGR gas flowing through the EGR pipe 6 and transmits the detected value to the ECU 9. The EGR flow sensor 8 and the MAF sensor 26 described above are composed of, for example, a hot wire flow meter.

ECU9には、前述したセンサ類8、21−22、26、31−32と、アクチュエータ類4、7、18、37とが通信可能に接続される。ECU9は、各種データやプログラムを記憶するための記憶手段(以下、ECUメモリという)42を有する。そのECUメモリ42に、前述した体積効率テーブルなどが記憶される。   The sensors 9, 21-22, 26, 31-32 and the actuators 4, 7, 18, 37 are connected to the ECU 9 so as to communicate with each other. The ECU 9 has storage means (hereinafter referred to as ECU memory) 42 for storing various data and programs. The ECU memory 42 stores the above-described volumetric efficiency table and the like.

詳しくは後述するが、ECU9は、エンジン2の運転状態が定常状態のときに、吸気温度センサ31と吸気圧力センサ32とMAFセンサ26とEGR流量センサ8との検出値を基に定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で体積効率テーブルの体積効率を補正する。   As will be described in detail later, the ECU 9 determines the volume in the steady state based on the detection values of the intake air temperature sensor 31, the intake pressure sensor 32, the MAF sensor 26, and the EGR flow sensor 8 when the engine 2 is in a steady state. The efficiency is calculated, and the volume efficiency of the volume efficiency table is corrected by the calculated volume efficiency.

また、ECU9は、エンジン2の運転状態を基に体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に吸気酸素濃度(またはEGR濃度)を求め、目標とする吸気酸素濃度(またはEGR濃度)に、その算出された吸気酸素濃度(またはEGR濃度)を一致させるべくインテークスロットルバルブ4とEGRバルブ7とを制御(例えばフィードバック制御)する制御手段をなす。   Further, the ECU 9 obtains the volume efficiency from the volume efficiency table based on the operating state of the engine 2, obtains the intake oxygen concentration (or EGR concentration) based on the obtained volume efficiency, and obtains the target intake oxygen concentration (or EGR). The intake throttle valve 4 and the EGR valve 7 are controlled (for example, feedback control) so as to match the calculated intake oxygen concentration (or EGR concentration) with (concentration).

ここで、本実施形態の吸気制御装置1は、EGR流量センサ8を定常運転時に体積効率テーブルの学習補正に利用し、過渡時においては後述する簡易吸気モデルによる制御を行うことで、体積効率のバラツキの影響とEGR流量センサ8の応答性の課題を解決する。   Here, the intake control device 1 of the present embodiment uses the EGR flow sensor 8 for learning correction of the volumetric efficiency table during steady operation, and performs control using a simple intake model, which will be described later, at the time of transition, thereby improving the volumetric efficiency. The problem of the influence of variation and the responsiveness of the EGR flow sensor 8 is solved.

吸気酸素濃度の計算は、MAFセンサ26、吸気圧力センサ32、および吸気温度センサ31の検出値と、燃料噴射量とから計算される。燃料噴射量はECU9からインジェクタ18への指示値(指示噴射量)とインジェクタ18が実際に噴射する実値(実噴射量)とが一致している必要があるが、経年変化などによるバラツキが懸念される場合には、排気管3に設けられた排気O2センサ(図示せず)からあらかじめ補正しておくことが望ましい。 The intake oxygen concentration is calculated from the detected values of the MAF sensor 26, the intake pressure sensor 32, and the intake air temperature sensor 31, and the fuel injection amount. The fuel injection amount needs to match the instruction value (instruction injection amount) from the ECU 9 to the injector 18 and the actual value (actual injection amount) that the injector 18 actually injects. In this case, it is desirable to correct in advance from an exhaust O 2 sensor (not shown) provided in the exhaust pipe 3.

過渡時においては、吸排気を単なる容積とみなし、一次遅れで近似することにより表現する。シリンダ吸入ガス量はスピードデンシティ方式をベースとした状態方程式で記述され、あらかじめ実験的に得られる体積効率テーブルを初期値としてECU9に保存しておき、EGR流量センサ8の情報などから算出される体積効率で逐次学習する。   In the transient state, the intake and exhaust are regarded as a simple volume and expressed by approximating with a first-order lag. The cylinder intake gas amount is described by a state equation based on the speed density method, and a volume efficiency table obtained experimentally in advance is stored in the ECU 9 as an initial value, and the volume calculated from information of the EGR flow sensor 8 and the like. Learn sequentially with efficiency.

これらの点について以下に詳述する。   These points will be described in detail below.

1.定常データ適合
1.1 吸気酸素濃度計算式
エンジン2が定常状態であると仮定し、1気筒、1行程あたりの質量で吸気酸素濃度を計算する。
1. Steady data fit 1.1 Intake oxygen concentration calculation formula Assuming that the engine 2 is in a steady state, the intake oxygen concentration is calculated by the mass per cylinder and stroke.

シリンダ16の吸入ガス流量MCYLを式1で算出する。この式1は、ガソリンエンジンの制御で利用されている。 The intake gas flow rate M CYL of the cylinder 16 is calculated by Equation 1. This formula 1 is used in the control of a gasoline engine.

体積効率ηVOLは、吸気圧力とエンジン回転数のテーブルデータとする。あるいは吸気と排気の圧力比でもよい。 The volumetric efficiency η VOL is table data of intake pressure and engine speed. Alternatively, the pressure ratio between intake and exhaust may be used.

定常状態なのでEGRガス質量MEGRは、 Since EGR gas mass M EGR is in a steady state,

となる。 It becomes.

排気マニホールド36内の空気の割合を求める。燃焼により、燃料量の理論空燃比倍の空気量が消費されたと考えると、排気ガスの空気の割合AREXHは、 The ratio of air in the exhaust manifold 36 is obtained. Combustion, considering that the amount of air stoichiometric ratio times the amount of fuel is consumed, the ratio AR EXH air exhaust gas,

となる。 It becomes.

ここで、EGRを含めた系への入力を考えると、   Here, considering the input to the system including EGR,

となる。 It becomes.

吸気マニホールド29内の空気の割合ARINMは、 The air ratio AR INM in the intake manifold 29 is

となる。 It becomes.

吸気酸素濃度O2INMは、 Inspiratory oxygen concentration O 2INM is

となる。 It becomes.

これらの計算式1−6により、定常での吸気酸素濃度が算出できる。   The steady-state intake oxygen concentration can be calculated by these calculation formulas 1-6.

1.2 指示噴射量と実噴射量の修正
前述の「1.1 吸気酸素濃度計算式」では指示噴射量と実噴射量が一致していることが前提である。しかし、実際には製品バラツキ、経時変化により指示噴射量と実噴射量は変化する。実機で利用するにはその補正が必要である。
1.2 Correction of Instructed Injection Amount and Actual Injection Amount The above-mentioned “1.1 Intake oxygen concentration calculation formula” is based on the premise that the instruction injection amount and the actual injection amount are the same. However, actually, the command injection amount and the actual injection amount change due to product variations and changes with time. The correction is necessary to use it in the actual machine.

上式4を利用し、吸入空気量と排気酸素濃度(AREXH)から実噴射量を算出できる。 Using the above equation 4, the actual injection amount can be calculated from the intake air amount and the exhaust oxygen concentration (AR EXH ).

実機上で燃料噴射量の補正を行うには排気管3に搭載した排気O2センサ(図示せず)を利用する。排気O2センサは、本制御のために搭載しても良いし、後処理制御のために搭載されることもあるので流用可能である。エンジン2の運転状態が定常か否かを判定し、定常になったら式7により燃料噴射量を算出し、指示噴射量と実噴射量の補正を行う。 In order to correct the fuel injection amount on the actual machine, an exhaust O 2 sensor (not shown) mounted on the exhaust pipe 3 is used. The exhaust O 2 sensor may be mounted for the main control or may be mounted for the post-processing control and can be used. It is determined whether or not the operating state of the engine 2 is steady. When the engine 2 is steady, the fuel injection amount is calculated by Expression 7, and the command injection amount and the actual injection amount are corrected.

インジェクタ18(噴射弁)の特性はコモンレール17内の圧力(コモンレール圧力)に依存し、個体差、経年変化もそれに依存する。噴射系メーカーからはインジェクタ18毎の特性データが提示されECU9に組み込まれる。しかし、式7により実機上での燃料噴射量を算出し、出荷前に適合しても良い。   The characteristics of the injector 18 (injection valve) depend on the pressure in the common rail 17 (common rail pressure), and individual differences and secular changes also depend on it. Characteristic data for each injector 18 is presented from the injection system manufacturer and incorporated in the ECU 9. However, the fuel injection amount on the actual machine may be calculated according to Equation 7 and may be adapted before shipment.

市場に出荷後は、エンジン定常状態時に算出する噴射量推定値を、指示噴射量、コモンレール圧力のテーブルで学習を行い補正テーブルを更新する。   After shipment to the market, the estimated injection amount calculated in the steady state of the engine is learned from the command injection amount and common rail pressure table to update the correction table.

1.3 体積効率テーブルデータの作成
定常データを利用し体積効率(初期値)を算出する。エンジン回転数、燃焼噴射量(エンジン出力)を変化させ、様々な状態での体積効率の定常データを計測する。
1.3 Creation of volumetric efficiency table data Volumetric efficiency (initial value) is calculated using steady data. The engine speed and the combustion injection amount (engine output) are changed, and the volumetric efficiency steady data in various states is measured.

図2に、エンジン2の定常運転時に計測したデータ(体積効率)の一例を示す。体積効率はエンジン回転数、吸気圧力に対して整理する。吸気圧力のかわりに吸気圧と排気圧の圧力比でもよい。図2の丸印が実験データである。   FIG. 2 shows an example of data (volumetric efficiency) measured during steady operation of the engine 2. Volumetric efficiency is organized with respect to engine speed and intake pressure. The pressure ratio between the intake pressure and the exhaust pressure may be used instead of the intake pressure. The circles in FIG. 2 are experimental data.

体積効率テーブルデータの格子は適当な間隔で設定する。テーブルデータのサイズに応じてその中間値は線形補完している。線形補完ではなく高次の補完でも良い。   The grid of the volumetric efficiency table data is set at an appropriate interval. The intermediate value is linearly complemented according to the size of the table data. Higher-order interpolation may be used instead of linear interpolation.

2.過渡モデル
図3は、吸気または排気系(システム)45を模式的に示したものである。以下の式8−15を基に、吸気系と排気系を一次遅れ+無駄時間の簡易的なモデルで表す。
2. Transient Model FIG. 3 schematically shows an intake or exhaust system (system) 45. Based on the following formula 8-15, the intake system and the exhaust system are expressed by a simple model of first order delay + dead time.

エネルギー保存則から、熱の移動が無い場合、図3で示したシステム45の容積の収支は以下の式8で示すことができる(一般的な式)。式8は、   From the energy conservation law, when there is no heat transfer, the volume balance of the system 45 shown in FIG. 3 can be expressed by the following formula 8 (general formula). Equation 8 is

となる。Vを一定とし、温度Tが一定の場合、h1=h2=cpTとして、 It becomes. When V is constant and temperature T is constant, h 1 = h 2 = c p T

吸気マニホールド29の容積は一定であるので、 Since the volume of the intake manifold 29 is constant,

となり、式(2)とから、κ=cp/cνであるので、 From Equation (2), κ = c p / c ν

となる。 It becomes.

ここで、単位時間当たりのシリンダ吸入ガス量は、エンジン回転数Ne、体積効率η、ガス定数Rとすると、以下の式12で表せる。体積効率ηは、前述した体積効率テーブルのデータである。   Here, the cylinder intake gas amount per unit time can be expressed by the following equation 12 assuming that the engine speed Ne, the volumetric efficiency η, and the gas constant R. The volume efficiency η is data of the volume efficiency table described above.

よって、 Therefore,

次式14のような、一次の微分方程式に帰着する。   This results in a first-order differential equation such as

よって、この系の時定数Tは、T=1/aであるから、   Therefore, since the time constant T of this system is T = 1 / a,

となる。 It becomes.

ここで、吸気系容積VinmをVに代入しTinmを算出する。前述の「1.1 吸気酸素濃度計算式」の吸入空気量(Maf)に時定数Tinmの一次遅れフィルタを追加する。また、排気系+EGR系容積VexmをVに代入し、時定数Texmの一次遅れフィルタを算出し、前述の排気ガスの空気質量割合FrAirExhに時定数Texmの一次遅れフィルタを追加する。   Here, the intake system volume Vinm is substituted for V to calculate Tinm. A first-order lag filter with a time constant Tinm is added to the intake air amount (Maf) in the above-mentioned “1.1 Intake oxygen concentration calculation formula”. Further, the first-order lag filter of the time constant Texm is calculated by substituting the exhaust system + EGR system volume Vexm into V, and the first-order lag filter of the time constant Texm is added to the aforementioned air mass ratio FrAirExh of the exhaust gas.

3.体積効率テーブルの学習
体積効率ηVOL_Mを1気筒、1行程あたりの質量で計算する。前述の式1、式2を利用する。これら式1、式2から体積効率ηVOL_Mは以下の式16となる。
3. Learning of the volumetric efficiency table The volumetric efficiency ηVOL_M is calculated by the mass per cylinder and stroke. The above formulas 1 and 2 are used. From these formulas 1 and 2, the volume efficiency η VOL_M is expressed by the following formula 16.

ここで、吸気マニホールド29の温度TINM、吸気マニホールド29の圧力PINM、吸入空気量MAIR、EGR流量MEGRに各センサ8、26、31、32で計測された値を与えれば、体積効率ηVOL_Mが算出される。 Here, if the values measured by the sensors 8, 26, 31, 32 are given to the temperature T INM of the intake manifold 29, the pressure P INM of the intake manifold 29, the intake air amount M AIR , and the EGR flow rate M EGR , the volume efficiency η VOL_M is calculated.

前述の「1.3 体積効率テーブルデータの作成」であらかじめ実験的に得られている体積効率をηVOLとすると、その誤差eVOLは以下の式17あるいは式18のようになる。 When the volume efficiency obtained experimentally in advance in “1.3 Creation of Volume Efficiency Table Data” is η VOL , the error e VOL is expressed by the following Expression 17 or Expression 18.

あるいは、   Or

で示してもよい。 May be indicated.

所定の学習条件になったら、あらかじめ用意したECUメモリ42に誤差eVOLを保存する。誤差eVOLはECUメモリ42内に補正係数のテーブルとして記憶される。 When the predetermined learning condition is satisfied , the error e VOL is stored in the ECU memory 42 prepared in advance. The error e VOL is stored in the ECU memory 42 as a correction coefficient table.

以下の表1にそのテーブルを示す。   Table 1 below shows the table.

表1に示すように、補正係数eVOLの初期値は1.0である。テーブルは以下の式19の形態が考えられる。式19に示すように、補正係数eVOLのテーブルは、エンジン回転数Neと燃料噴射量QFINのテーブル、あるいは吸気マニホールド圧力PINMとのテーブルであり、排気圧力センサが利用できれば吸排気圧力比PINM/PEXMで参照してもよい。 As shown in Table 1, the initial value of the correction coefficient e VOL is 1.0. The table can be in the form of Equation 19 below. As shown in Equation 19, the table of the correction coefficient e VOL is a table of the engine speed Ne and the fuel injection amount Q FIN or a table of the intake manifold pressure PINM. If the exhaust pressure sensor can be used, the intake / exhaust pressure ratio You may refer to it with PINM / PEXM .

つまり、補正係数eVOLのテーブルのパラメータとしては、エンジン回転数Neと燃料噴射量QFINとの組み合わせ、あるいはエンジン回転数Neと吸気マニホールド圧力PINMとの組み合わせ、あるいはエンジン回転数Neと排吸排気圧力比PINM/PEXMとの組み合わせが考えられる。ECU9は、補正係数のテーブルから読み取った補正係数を基に式17あるいは式18により体積効率テーブルの体積効率を補正する。 That is, the correction coefficient as a parameter of e VOL table, the combination of the combination of the engine speed Ne and fuel injection quantity Q FIN, or the engine speed Ne and the intake manifold pressure P INM or the engine speed Ne and Hai吸, A combination with the exhaust pressure ratio P INM / P EXM is conceivable. The ECU 9 corrects the volumetric efficiency of the volumetric efficiency table according to Expression 17 or Expression 18 based on the correction coefficient read from the correction coefficient table.

次に、本実施形態の吸気制御装置1による作用を説明する。   Next, the operation of the intake control device 1 of the present embodiment will be described.

まず、図4に、算出された吸気酸素濃度を基に吸気酸素濃度フィードバック制御の事例を示す。フィードバックコントローラは、例えばPID制御によって実現できる。この吸気酸素濃度フィードバック制御はECU9により実行される。   First, FIG. 4 shows an example of intake oxygen concentration feedback control based on the calculated intake oxygen concentration. The feedback controller can be realized by PID control, for example. This intake oxygen concentration feedback control is executed by the ECU 9.

図4に示すように、ECU9は、クランクセンサ21またはカムセンサ22の検出値から算出したエンジン回転数と、算出した燃料噴射量(例えば前述の噴射量推定値)と、図示しない水温センサにより検出された水温とを基に、ECUメモリ42に予め記憶された目標吸気酸素濃度マップから目標吸気酸素濃度を読み取る。   As shown in FIG. 4, the ECU 9 is detected by the engine speed calculated from the detection value of the crank sensor 21 or the cam sensor 22, the calculated fuel injection amount (for example, the above-mentioned injection amount estimated value), and a water temperature sensor (not shown). Based on the measured water temperature, the target intake oxygen concentration is read from the target intake oxygen concentration map stored in advance in the ECU memory 42.

また、ECU9は、エンジン回転数と燃料噴射量と、吸気圧力センサ32により検出された吸気圧力と、吸気温度センサ31により検出された吸気温度と、MAFセンサ26により検出された吸入空気量とを基に、前述の式1−6により吸気酸素濃度を算出する。   Further, the ECU 9 determines the engine speed, the fuel injection amount, the intake pressure detected by the intake pressure sensor 32, the intake air temperature detected by the intake temperature sensor 31, and the intake air amount detected by the MAF sensor 26. On the basis of the above, the intake oxygen concentration is calculated by the above formula 1-6.

次に、ECU9は、目標吸気酸素濃度と算出された吸気酸素濃度との差を算出し、その差を基に、インテークスロットルバルブ4とEGRバルブ7との目標開度を各々求める。さらに、ECU9は、求めた目標開度となるようにインテークスロットルバルブ4とEGRバルブ7に制御信号を出力する。このように、ECU9は、吸気酸素濃度をフィードバック制御するフィードバックコントローラとして機能する。   Next, the ECU 9 calculates the difference between the target intake oxygen concentration and the calculated intake oxygen concentration, and obtains the target opening degrees of the intake throttle valve 4 and the EGR valve 7 based on the difference. Further, the ECU 9 outputs control signals to the intake throttle valve 4 and the EGR valve 7 so that the obtained target opening is obtained. In this way, the ECU 9 functions as a feedback controller that performs feedback control of the intake oxygen concentration.

図5に吸入空気量制御(MAF制御)と吸気酸素濃度制御の比較を示す。この図5では、ディーゼル予混合燃焼(低酸素濃度)から従来燃焼を経て再びディーゼル予混合燃焼(低酸素濃度)と切り替わったときの吸気の挙動を例として示す。   FIG. 5 shows a comparison between intake air amount control (MAF control) and intake oxygen concentration control. FIG. 5 shows, as an example, the behavior of intake air when switching from diesel premixed combustion (low oxygen concentration) to diesel premixed combustion (low oxygen concentration) again through conventional combustion.

図5は、横軸が時間であり、上段の縦軸が吸気酸素濃度、下段の縦軸が吸入空気量(MAF)である。図5において、MAF制御時の挙動を点線M、吸気酸素濃度制御時の挙動を太実線Cで示す。また、吸気酸素濃度の目標値を細実線T1、MAFの目標値を細実線T2で示す。   In FIG. 5, the horizontal axis represents time, the upper vertical axis represents the intake oxygen concentration, and the lower vertical axis represents the intake air amount (MAF). In FIG. 5, the behavior during MAF control is indicated by a dotted line M, and the behavior during intake oxygen concentration control is indicated by a thick solid line C. The target value of the intake oxygen concentration is indicated by a thin solid line T1, and the target value of MAF is indicated by a thin solid line T2.

MAF制御時には点線Mで示すように、目標MAFには早く収束し、制御されているが、EGRの還流遅れなどの影響により、吸気酸素濃度の挙動は遅れる。   At the time of MAF control, as indicated by the dotted line M, the target MAF converges quickly and is controlled, but the behavior of the intake oxygen concentration is delayed due to the influence of the EGR recirculation delay or the like.

一方、吸気酸素濃度制御時の挙動は、実線Cで示すように、目標吸気酸素濃度には実線Cが早く収束することができ、MAF制御時に比べ切り替え時の不適切な燃焼状態の期間を低減できる。そのときのMAFの状態を見てみると、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生している。MAF制御で見ればオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生しているので良い制御とはいえないが、実際の燃焼に寄与する吸気酸素濃度で見れば目標値に早く収束できている。   On the other hand, as shown by the solid line C, the behavior at the time of intake oxygen concentration control can be quickly converged to the target intake oxygen concentration, and the period of inappropriate combustion state at the time of switching is reduced compared to the time of MAF control. it can. Looking at the state of the MAF at that time, overshoot and undershoot have occurred. In MAF control, overshoot and undershoot have occurred, so it cannot be said that the control is good. However, in terms of the intake oxygen concentration that contributes to actual combustion, the target value can be quickly converged.

次に、図6および図7に基づき制御フローチャートの一例を説明する。   Next, an example of a control flowchart will be described based on FIGS.

図6に基づき体積効率学習の制御フローチャートについて説明する。この制御フローチャートは、ECU9により実行され、エンジン2の始動後に一定時間周期で呼び出される。   A control flowchart of volumetric efficiency learning will be described based on FIG. This control flowchart is executed by the ECU 9 and is called at a constant time period after the engine 2 is started.

ステップS71では、「1.3 体積効率テーブルの作成」で得た体積効率テーブルから、そのときの運転条件のエンジン回転数、吸気マニホールド圧力で参照して体積効率を得る。   In step S71, volume efficiency is obtained from the volume efficiency table obtained in “1.3 Creation of Volume Efficiency Table” by referring to the engine speed and intake manifold pressure under the operating conditions at that time.

ステップS72では、体積効率ηVOL_Mを式16から算出する。 In step S72, the volume efficiency η VOL_M is calculated from Equation 16.

ステップS73では、ステップS71で得られた体積効率ηVOLとステップS72で算出した体積効率ηVOL_Mとを基に誤差計算(図例では式17を用いる)を行う。 In step S73, it performs error calculation (using Equation 17 in FIG example) based on the volumetric efficiency eta VOL_M calculated in volumetric efficiency eta VOL and step S72 obtained in step S71.

ステップS74では、別ルーチン(後述する体積効率テーブル学習条件)で算出された学習条件フラグが1(学習有効)の場合には、ステップS73で得られた誤差eVOLを、学習テーブル(補正係数のテーブル)に反映させる(ステップS75)。そのときの運転条件(エンジン回転数、吸気圧力)の格子の部分の値を更新する。学習中は逐次更新してもよいし、ECU9の別のバッファメモリ(図示せず)に保存しておき統計処理(平均など)を行ってもよい。 In step S74, if the learning condition flag calculated in another routine (volume efficiency table learning condition described later) is 1 (learning valid), the error e VOL obtained in step S73 is converted to the learning table (correction coefficient value). Table) (step S75). The value of the grid portion of the operating conditions (engine speed, intake pressure) at that time is updated. During learning, it may be updated sequentially, or may be stored in another buffer memory (not shown) of the ECU 9 for statistical processing (such as averaging).

図7に基づき体積効率テーブル学習条件の制御フローチャートについて説明する。この制御フローチャートもECU9により実行され、エンジン2の始動後に一定時間周期で呼び出される。   A control flowchart of the volumetric efficiency table learning condition will be described with reference to FIG. This control flowchart is also executed by the ECU 9, and is called at a constant time period after the engine 2 is started.

ステップS81では、EGR制御オンフラグが1か否かを判定する。1の場合(EGR制御有効)、ステップS82に進む。フラグ=1となる条件は、エンジン回転数、燃料噴射量、水温などから判定する。   In step S81, it is determined whether the EGR control on flag is 1 or not. If 1 (EGR control is valid), the process proceeds to step S82. The condition for flag = 1 is determined from the engine speed, fuel injection amount, water temperature, and the like.

ステップS82では、エンジン回転数がある閾値の範囲内に含まれるか否か判断し、閾値の範囲である場合にはステップS83へ進む。   In step S82, it is determined whether or not the engine speed is within a certain threshold range. If it is within the threshold range, the process proceeds to step S83.

ステップS83では、燃料噴射量がある閾値の範囲内に含まれるか否か判断し、閾値の範囲である場合にはステップS84へ進む。   In step S83, it is determined whether or not the fuel injection amount falls within a certain threshold range. If it is within the threshold range, the process proceeds to step S84.

ステップS84では、燃料噴射量の変化率の絶対値があるか閾値以下であるか否か判断し、閾値以下である場合にはステップS85へ進む。ここでは、エンジン回転数やアクセル開度の変化率を算出し、それらから判定してもよい。   In step S84, it is determined whether or not there is an absolute value of the rate of change of the fuel injection amount or less than a threshold value. Here, the change rate of the engine speed and the accelerator opening may be calculated and determined from them.

これらステップS82−S84により、エンジン2の運転状態が定常状態か否かが判断され、定常状態のときにステップS85へ進むことになる。   From these steps S82 to S84, it is determined whether or not the operating state of the engine 2 is in a steady state, and the process proceeds to step S85 when in a steady state.

ステップS85では、学習条件フラグを1にする。この学習条件フラグは、前述した体積効率の学習制御(図6のステップ74)にて参照される。学習条件フラグが1のときは学習制御が行われることになる。   In step S85, the learning condition flag is set to 1. This learning condition flag is referred to in the volumetric efficiency learning control described above (step 74 in FIG. 6). When the learning condition flag is 1, learning control is performed.

他方、ステップS82−S84でエンジン2が過渡状態(例えば、エンジン高負荷時やエンジン高回転数時や車両の加速時など)であると判断された場合、ステップS86で学習条件フラグが0に設定され、体積効率の学習制御が無効となる。   On the other hand, if it is determined in steps S82 to S84 that the engine 2 is in a transient state (for example, at high engine load, high engine speed, or acceleration of the vehicle), the learning condition flag is set to 0 in step S86. As a result, the learning control of the volume efficiency becomes invalid.

以上のように本実施形態によれば、EGR流量センサ8で体積効率テーブルを学習することにより、体積効率のバラツキを補正することができる。その結果、吸気制御の精度を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the volumetric efficiency variation can be corrected by learning the volumetric efficiency table with the EGR flow sensor 8. As a result, the accuracy of intake control can be improved.

また、EGR流量センサ8の応答性の低さは定常のみで使うことにより影響を及ぼさない。また、簡単な方法で吸気酸素濃度を推定する計算式を実現できる。   Further, the low response of the EGR flow sensor 8 is not affected by the steady use. In addition, a calculation formula for estimating the intake oxygen concentration can be realized by a simple method.

別の形態として、目標吸気酸素濃度に対して推定計算結果の吸気酸素濃度をフィードバック制御するのではなく、目標吸気酸素濃度から目標MAF値に置換する構成も考えられる。   As another form, a configuration in which the intake oxygen concentration of the estimation calculation result is not feedback-controlled with respect to the target intake oxygen concentration, but is replaced with the target MAF value from the target intake oxygen concentration.

他の実施形態を図8および図9に基づき説明する。   Another embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施形態は、計算式とその適合は基本的には前述の実施形態の構成と同じであり、計算の構成を変えただけであるが、従来技術のMAFフィードバックコントローラをそのまま利用できると言うメリットがある。   In this embodiment, the calculation formula and its adaptation are basically the same as the configuration of the above-described embodiment, and only the calculation configuration is changed, but the advantage that the MAF feedback controller of the prior art can be used as it is There is.

本実施形態の吸気制御装置は、目標吸気酸素濃度を目標MAFに置換して吸気制御を実施する。すなわち、ECU9は、エンジン2の運転状態を基に体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した目標吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべくインテークスロットルバルブ4とEGRバルブ7とを制御(例えばフィードバック制御)する制御手段をなす。   The intake control device of the present embodiment performs intake control by replacing the target intake oxygen concentration with the target MAF. That is, the ECU 9 obtains the volume efficiency from the volume efficiency table based on the operation state of the engine 2, converts the target intake oxygen concentration into the target intake air amount based on the obtained volume efficiency, and converts the conversion. Control means for controlling (for example, feedback control) the intake throttle valve 4 and the EGR valve 7 so as to make the actual intake air amount coincide with the target intake air amount.

まず、目標吸気酸素濃度から目標MAFへの変換について説明する。   First, conversion from the target intake oxygen concentration to the target MAF will be described.

目標MAFを以下の式20のように導出する。上式2、5、6とから、これらの式2、5、6を整理すると以下の式20となる。   The target MAF is derived as shown in Equation 20 below. From the above formulas 2, 5, and 6, when formulas 2, 5, and 6 are arranged, the following formula 20 is obtained.

ここで、O2INMに目標吸気酸素濃度(O2SETP)を代入し、O2EXMには式3から計算される排気酸素濃度を、MCYLには式1から算出されるシリンダ吸入ガス量を代入すれば、その目標吸気酸素濃度にするために必要な吸入空気量(MAIRSETP)が算出される(式21)。式3から計算されるO2EXMは、遅れ要素を適用した値を代入する。 Here, by substituting the target intake oxygen concentration (O 2SETP) to O 2INM, the exhaust oxygen concentration calculated from equation 3 in O 2EXM, the M CYL Substituting cylinder intake gas amount calculated from equation 1 For example, the intake air amount (M AIRSETP ) necessary for achieving the target intake oxygen concentration is calculated (Formula 21). O 2EXM calculated from Equation 3 substitutes a value to which a delay element is applied.

次に、本実施形態の吸気制御装置の作用について説明する。   Next, the operation of the intake control device of this embodiment will be described.

図8に示すように、ECU9は、前述の実施形態と同様に、エンジン回転数、燃料噴射量および水温を基に目標吸気酸素濃度マップから目標吸気酸素濃度を読み取る。   As shown in FIG. 8, the ECU 9 reads the target intake oxygen concentration from the target intake oxygen concentration map based on the engine speed, the fuel injection amount, and the water temperature, as in the above-described embodiment.

本実施形態のECU9は、さらに、読み取った目標吸気酸素濃度を、エンジン回転数、燃料噴射量、吸気圧力、吸気温度および吸入空気量を基に上式21により目標MAFに変換する。ECU9は、変換した目標MAFに、MAFセンサ26の検出値が一致するように、インテークスロットルバルブ4とEGRバルブ7とをフィードバック制御する。   The ECU 9 of the present embodiment further converts the read target intake oxygen concentration into the target MAF by the above equation 21 based on the engine speed, fuel injection amount, intake pressure, intake temperature, and intake air amount. The ECU 9 feedback-controls the intake throttle valve 4 and the EGR valve 7 so that the detected value of the MAF sensor 26 matches the converted target MAF.

次に、図9に基づき、EGRバルブ操作量算出の制御フローチャートの一例を説明する。この制御フローチャートもECU9により実行され、エンジン2の始動後に一定時間周期で呼び出される。   Next, an example of a control flowchart for calculating the EGR valve operation amount will be described with reference to FIG. This control flowchart is also executed by the ECU 9, and is called at a constant time period after the engine 2 is started.

この図9ではEGRバルブ7での吸気酸素濃度制御を事例に示す。なおEGRバルブ7だけではなくインテークスロットルバルブ4や過給器(例えば可変ターボチャージャのノズルベーン)の制御も同時に行う場合もある。   FIG. 9 shows an example of intake oxygen concentration control by the EGR valve 7. Note that not only the EGR valve 7 but also the intake throttle valve 4 and the supercharger (for example, the nozzle vane of the variable turbocharger) may be simultaneously controlled.

ステップS101では、上式21から目標MAFを算出する。   In step S101, the target MAF is calculated from the above equation 21.

ステップS102では、ステップS101で算出した目標MAF(Maf_target_calc)とMAFセンサ26で計測された吸入空気量(Maf)の差を算出する。   In step S102, a difference between the target MAF (Maf_target_calc) calculated in step S101 and the intake air amount (Maf) measured by the MAF sensor 26 is calculated.

ステップS103では、ステップS102で算出した差を基に目標EGRバルブ開度をPID制御により算出する。   In step S103, the target EGR valve opening is calculated by PID control based on the difference calculated in step S102.

より詳細には、ステップS102で算出した差をeとし、KPを比例ゲインとし、KIを積分ゲインとし、KDを微分ゲインとすると、目標EGRバルブ開度EGRVPOSは、 More specifically, the difference calculated in step S102 and e, the K P is a proportional gain, the K I is an integration gain, when the K D and the differential gain, the target EGR valve opening EGRV POS,

となる。この算出された目標EGRバルブ開度に従って、EGR制御が有効の場合には、EGRバルブ7の図示しないモータの位置制御を行う。 It becomes. When the EGR control is valid according to the calculated target EGR valve opening, the position control of a motor (not shown) of the EGR valve 7 is performed.

本実施形態でも前述の実施形態と同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

なお、本発明はこれらの実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。   The present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and applications can be considered.

1 吸気制御装置
2 エンジン
3 排気管
4 インテークスロットルバルブ
5 吸気管
6 EGR管
7 EGRバルブ
8 EGR流量センサ(EGR流量検出手段)
9 ECU(学習補正手段、制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake control apparatus 2 Engine 3 Exhaust pipe 4 Intake throttle valve 5 Intake pipe 6 EGR pipe 7 EGR valve 8 EGR flow sensor (EGR flow detection means)
9 ECU (learning correction means, control means)

Claims (2)

エンジンの吸気管に設けられたインテークスロットルバルブと、前記吸気管に前記エンジンの排気管を連通させるためのEGR管に設けられたEGRバルブとにより前記エンジンの吸気制御を行い、その吸気制御における吸気酸素濃度あるいはEGR率を少なくとも前記エンジンの体積効率を基に決定すると共に、その体積効率を、前記エンジンの運転状態ごとの体積効率が予め記憶された体積効率テーブルから読み取るようにしたエンジンの吸気制御装置であって、
前記EGR管に設けられ該EGR管を通るガスの流量を検出するEGR流量検出手段と、
前記エンジンの運転状態が定常状態のときに、前記EGR流量検出手段の検出値に基づいて前記体積効率テーブルの体積効率を学習補正する学習補正手段と
前記エンジンの運転状態を基に前記体積効率テーブルから体積効率を求め、その求めた体積効率を基に、目標とする吸気酸素濃度を目標とする吸入空気量に変換し、その変換した吸入空気量に、実際の吸入空気量を一致させるべく前記インテークスロットルバルブと前記EGRバルブとを制御する制御手段とを備えたことを特徴するエンジンの吸気制御装置。
Intake control of the engine is performed by an intake throttle valve provided in an intake pipe of the engine and an EGR valve provided in an EGR pipe for communicating the exhaust pipe of the engine with the intake pipe. Engine intake control in which oxygen concentration or EGR rate is determined based on at least the volumetric efficiency of the engine, and the volumetric efficiency is read from a volumetric efficiency table in which the volumetric efficiency for each operating state of the engine is stored in advance. A device,
EGR flow rate detection means provided in the EGR pipe for detecting the flow rate of gas passing through the EGR pipe;
Learning correction means for learning and correcting the volumetric efficiency of the volumetric efficiency table based on the detection value of the EGR flow rate detection means when the engine is in a steady state ;
The volume efficiency is obtained from the volume efficiency table based on the operating state of the engine, the target intake oxygen concentration is converted into the target intake air amount based on the obtained volume efficiency, and the converted intake air amount is converted. And an intake air control apparatus for controlling the intake throttle valve and the EGR valve so that the actual intake air amounts coincide with each other .
前記吸気管を流れる吸気の流量を検出するための吸入空気量検出手段と、
前記吸気管の下流端部に設けられた吸気マニホールド内の温度を検出するための吸気温度検出手段と、
前記吸気マニホールド内の圧力を検出するための吸気圧力検出手段とを備え、
前記学習補正手段は、前記吸気温度検出手段と前記吸気圧力検出手段と前記吸入空気量検出手段と前記EGR流量検出手段との検出値を基に前記定常状態における体積効率を算出し、その算出した体積効率で前記体積効率テーブルの体積効率を補正する請求項1記載のエンジンの吸気制御装置。
Intake air amount detection means for detecting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe;
An intake air temperature detection means for detecting the temperature in the intake manifold provided at the downstream end of the intake pipe;
An intake pressure detecting means for detecting the pressure in the intake manifold,
The learning correction means calculates the volume efficiency in the steady state based on detection values of the intake air temperature detection means, the intake pressure detection means, the intake air amount detection means, and the EGR flow rate detection means, and calculates The engine intake control device according to claim 1, wherein the volumetric efficiency of the volumetric efficiency table is corrected by volumetric efficiency.
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