JP5353362B2 - 内燃機関のegr制御システム - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段より下流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を調節するEGR弁と、
排気が前記EGR弁に到達するタイミングを調節する調節手段と、
排気の所定の特性を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値に基づいて前記EGR弁を制御するとともに前記内燃機関の回転数に基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定の閾値より速い場合、排気が前記EGR弁に到達するタイミングが遅くなるように前記調節手段を制御することを特徴とする。
前記調節手段は、排気が前記EGR弁に到達するまでに流通する経路の通路容積を変更する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記通路容積を拡大
させるように前記調節手段を制御するようにしても良い。
前記調節手段は、前記内燃機関の排気量を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記内燃機関の排気量を減少させるように前記調節手段を制御するようにしても良い。
前記調節手段は、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を減少させるように前記調節手段を制御するようにしても良い。
前記排気浄化手段よりも上流側の排気通路に設けられたタービンと前記EGR通路の接続箇所より下流側の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有する過給機と、
前記タービンより上流側の排気通路と前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、
を更に備え、
前記調節手段は、前記EGR通路を介して吸気通路に流入する排気及び前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の総量に対する前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の量の比率を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記比率を高くするように前記調節手段を制御するようにしても良い。
前記調節手段は、
前記内燃機関の排気量を調節する手段と、
前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を調節する手段と、
前記排気浄化手段よりも上流側の排気通路に設けられたタービンと前記EGR通路の
接続箇所より下流側の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有する過給機と、前記タービンより上流側の排気通路と前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、を更に備えた構成において、前記EGR通路を介して吸気通路に流入する排気及び前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の総量に対する前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の量の比率を調節する手段と、
の少なくともいずれかを有し、更に、
前記調節手段は、排気が前記EGR弁に到達するまでに流通する経路の通路容積を変更する手段を有し、
前記制御手段は、
前記内燃機関の回転数が前記閾値より速く且つ負荷が所定負荷より高い場合、前記通路容積を拡大させるように前記調節手段を制御し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値より速く且つ負荷が前記所定負荷以下の場合、前記調節手段が前記各手段のうちいずれを有しているかに応じて、前記内燃機関の排気量を減少させるか、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を減少させるか、又は、前記比率を高くするか、のうち少なくともいずれかとなるように前記調節手段を制御するようにしても良い。
前記排気の特性を変化させる変化手段を更に備え、
前記制御手段は、前記変化手段により前記排気の特性を変化させ、当該特性の変化が前記測定手段により測定されるタイミングを推定し、当該推定したタイミングと、当該特性の変化が実際に前記測定手段により測定されるタイミングと、の誤差に基づいて、前記E
GR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量の制御を補正するようにしても良い。
前記制御手段は、前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を所定流量以下に制御した状態で、前記変化手段により前記排気の特性を変化させるようにしても良い。
内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段より下流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を調節するEGR弁と、
排気の所定の特性を測定する測定手段と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量が、前記測定手段による測
定値に基づいて設定される目標値となるように、前記EGR弁を制御する制御手段と、
前記測定手段による測定値が得られてから、当該測定された特性を有する排気が前記EGR弁に到達するまでの時間差が、前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量が前記目標値となるように前記EGR弁の制御を開始してから、実際に前記吸気通路に流入する排気の量が当該目標値に一致するまでの時間差よりも、前記内燃機関の回転数に依らず長くなるように、前記EGR弁及び前記測定手段を配置するようにしても良い。
内燃機関の回転数に依らず常に確保することができる。従って、内燃機関の回転数に依らず常に測定手段による測定値に基づいたEGRガス量の制御が成立するようにできる。
前記排気通路における前記EGR通路の分岐部から前記測定手段による測定が行われる位置までの経路の、排気の流れの向きに沿って測った通路容積に対して、
前記排気通路における前記EGR通路の分岐部から前記EGR弁までの経路の、排気の流れの向きに沿って測った通路容積が、
一定以上大きくなるように、前記測定手段及び前記EGR弁を配置することができる。
る。本実施例においては、排気浄化装置17が、本発明における排気浄化手段に相当する。排気浄化装置17より下流側の排気通路4における分岐部30において、上述した低圧EGR通路12が排気通路4から分岐している。分岐部30より下流側の排気通路4には、排気の空燃比を測定する空燃比センサ20が備えられている。本実施例においては、排気の空燃比が、本発明における排気の特性に相当し、空燃比センサ20が、本発明における測定手段に相当する。
気の再循環が行われる。
目標値に一致するまでには、低圧EGR弁14やその駆動装置(例えば低圧EGR弁14を駆動するモータなど)の応答特性等に基づく遅れがある。この遅れを本実施例では「応答遅れ」と称する。低圧EGRガス量制御に係る応答遅れは、低圧EGR弁14やその駆動装置の構成等に依って決まる略一定の時間である。
である。
る場合であっても、空気量を図4(E)に示す目標値に制御すれば、或いは、吸気通路3に流入する低圧EGRガス量を図4(F)に示す目標値に制御すれば、吸気の空燃比が変動することを抑制できる。
気が低圧EGR弁14に到達するタイミングで、実際の低圧EGRガス量を当該目標値に一致させるようにすることができる。
いては、低圧EGRガス量及び高圧EGRガス量を変更する低圧EGR弁14、高圧EGR弁10、第1スロットル弁23、第2スロットル弁24が、本発明における調節手段に相当する。また、機関回転数に応じて高圧EGRガスの割合を高くするようにこれらの弁開度を変更する制御を行うECU28が、本発明における制御手段に相当する。
種類の制御のいずれを選択するかを決定する。ここでは、ステップS101において取得した機関負荷が所定負荷L0以下であるか否かを判定する。ステップS105において機関負荷が所定負荷L0以下であると判定された場合(Yes)、エンジン1の出力不足や排気悪化を招くことなく高圧EGRガスの比率を高める制御や空気量を減量する制御によって還流遅れを拡大する制御を実行することが可能である。よってこの場合ECU28はステップS106の処理に進み、高圧EGRガスの割合を高くする制御又は空気量を減少させる制御を実行する。
燃料添加弁21から補正処理のための燃料添加が行われる。この燃料添加に伴い、図7(B)に示すように燃料添加弁21付近の排気の空燃比がリッチに変化する。このリッチ化した空燃比の排気が空燃比センサ20に到達するタイミングの現在の推定値が、図7(C)の破線で示すように時刻t2eであるとする。
酸素濃度を取得するセンサであればどのようなものであっても良い。また、本実施例では、排気通路4における分岐部30より下流側に空燃比センサ20が取り付けられる場合について説明したが、空燃比センサ20の取り付け位置は分岐部30より上流側であっても良い。そのような場合、還流遅れΔt1は上記実施例の場合よりも長くなるので、還流遅れを拡大する制御を実行すべきか否かを判断するための回転数の閾値Ne0を上記実施例の場合よりも高回転側にしても良い。
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 吸気マニホールド
6 排気マニホールド
7 コンプレッサ
8 タービン
9 高圧EGR通路
10 高圧EGR弁
11 インタークーラ
12 低圧EGR通路
13 低圧EGRクーラ
14 低圧EGR弁
15 バイパス通路
16 バイパス弁
17 排気浄化装置
18 フィルタ
19 吸蔵還元型NOx触媒
20 空燃比センサ
21 燃料添加弁
22 クランク角度センサ
23 第1スロットル弁
24 第2スロットル弁
25 エアフローメータ
26 エアクリーナ
27 アクセル開度センサ
28 ECU
29 燃料噴射弁
30 分岐部
Claims (11)
- 内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段より下流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を調節するEGR弁と、
排気が前記EGR弁に到達するタイミングを調節する調節手段と、
排気の所定の特性を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値に基づいて前記EGR弁を制御するとともに前記内燃機関の回転数に基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が所定の閾値より速い場合、排気が前記EGR弁に到達するタイミングが遅くなるように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1において、
前記調節手段は、排気が前記EGR弁に到達するまでに流通する経路の通路容積を変更する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記通路容積を拡大させるように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1において、
前記調節手段は、前記内燃機関の排気量を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記内燃機関の排気量を減少させるように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1において、
前記調節手段は、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を減少させるように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1において、
前記排気浄化手段よりも上流側の排気通路に設けられたタービンと前記EGR通路の接続箇所より下流側の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有する過給機と、
前記タービンより上流側の排気通路と前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、
を更に備え、
前記調節手段は、前記EGR通路を介して吸気通路に流入する排気及び前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の総量に対する前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の量の比率を調節する手段を有し、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記閾値より速い場合、前記比率を高くするように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1において、
前記調節手段は、
前記内燃機関の排気量を調節する手段と、
前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を調節する手段と、
前記排気浄化手段よりも上流側の排気通路に設けられたタービンと前記EGR通路の接続箇所より下流側の吸気通路に設けられたコンプレッサとを有する過給機と、前記タービンより上流側の排気通路と前記コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続する高圧EGR通路と、を更に備えた構成において、前記EGR通路を介して吸気通路に流入する排気及び前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の総量に対する前記高圧EGR通路を介して吸気通路に流入する排気の量の比率を調節する手段と、
の少なくともいずれかを有し、更に、
前記調節手段は、排気が前記EGR弁に到達するまでに流通する経路の通路容積を変更する手段を有し、
前記制御手段は、
前記内燃機関の回転数が前記閾値より速く且つ負荷が所定負荷より高い場合、前記通路容積を拡大させるように前記調節手段を制御し、
前記内燃機関の回転数が前記閾値より速く且つ負荷が前記所定負荷以下の場合、前記調節手段が前記各手段のうちいずれを有しているかに応じて、前記内燃機関の排気量を減少させるか、前記内燃機関の吸気通路に流入する空気量を減少させるか、又は、前記比率を高くするか、のうち少なくともいずれかとなるように前記調節手段を制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、
前記排気の特性を変化させる変化手段を更に備え、
前記制御手段は、前記変化手段により前記排気の特性を変化させ、当該特性の変化が前記測定手段により測定されるタイミングを推定し、当該推定したタイミングと、前記変化手段による排気の特性の変化が実際に前記測定手段により測定されるタイミングと、の誤差に基づいて、前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量の制御を補正することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項7において、
前記制御手段は、前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を所定流量以下に制御した状態で、前記変化手段により前記排気の特性を変化させることを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 内燃機関の排気通路に備えられた排気浄化手段と、
前記排気浄化手段より下流側の排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR
通路と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量を調節するEGR弁と、
排気の所定の特性を測定する測定手段と、
前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量が、前記測定手段による測定値に基づいて設定される目標値となるように、前記EGR弁を制御する制御手段と、
前記測定手段による測定値が得られてから、当該測定された特性を有する排気が前記EGR弁に到達するまでの時間差が、前記EGR通路を介して前記吸気通路に流入する排気の流量が前記目標値となるように前記EGR弁の制御を開始してから、実際に前記吸気通路に流入する排気の量が当該目標値に一致するまでの時間差よりも、前記内燃機関の回転数に依らず長くなるように、前記EGR弁及び前記測定手段を配置することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項9において、
前記排気通路における前記EGR通路の分岐部から前記測定手段による測定が行われる位置までの経路の、排気の流れの向きに沿って測った通路容積に対して、
前記排気通路における前記EGR通路の分岐部から前記EGR弁までの経路の、排気の流れの向きに沿って測った通路容積が、
一定以上大きくなるように、前記測定手段及び前記EGR弁を配置することを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。 - 請求項1〜10のいずれか1項において、
前記排気浄化手段より上流側の排気に燃料を添加する燃料添加手段を更に備え、
前記測定手段は、排気の空燃比を測定する手段であり、
前記制御手段は、前記EGR通路を介して前記吸気通路に排気が流入する条件下で前記燃料添加手段によって排気に燃料が添加される場合に、当該燃料の添加に伴う排気の空燃比の変動に起因して前記内燃機関の吸気の空燃比が変動しないように、前記測定手段による測定値に基づいて前記EGR弁を制御する手段であることを特徴とする内燃機関のEGR制御システム。
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