JP5517110B2 - 内燃機関のegr制御装置 - Google Patents
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Description
(2)筒内流入EGRガス流量を推定するモデルの精度が悪い。
そこで、本発明は、上記2つの課題のうちの少なくとも一方を解決することで筒内流入EGRガス流量の制御精度(EGR弁開度の制御精度)を向上させることを課題とするものである。
筒内流入新気流量=筒内流入総ガス流量−仮の筒内流入EGRガス流量
まず、図1に基づいて過給機付きのエンジン制御システムの構成を概略的に説明する。 内燃機関であるエンジン11の吸気管12(吸気通路)の最上流部に、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流に、吸入空気(新気)の流量を計測するエアフローメータ14(新気流量計測手段)が設けられている。一方、エンジン11の排気管15(排気通路)には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を浄化する三元触媒等の触媒16が設置されている。
手段Aは、吸気通路内を流れる新気がEGRガスと混合して筒内に吸入される挙動を模擬した吸気弁モデルを用いて筒内流入総ガス流量(=筒内流入新気流量+筒内流入EGRガス流量)を演算する。
筒内流入総ガス流量=A2 ・Pm2 +A1 ・Pm+A0 ……(1)
手段Bは、EGR配管30内を流れるEGRガスがEGR弁32を通過する挙動を模擬したEGR弁モデルを用いてEGR弁通過ガス流量を演算する。
EGR弁通過ガス流量=B2 ・Pm2 +B1 ・Pm+B0 ……(2)
手段Cは、EGR弁32を通過したEGRガスが吸気通路内に流入してエンジン11の吸気口に到達するまでの挙動を模擬したEGRガス拡散モデルを用いてEGR弁通過ガス流量の演算値に基づいて仮の筒内流入EGRガス流量を演算する。EGRガス拡散モデルは、例えば、無駄時間+一次遅れ系で近似されている。
手段Dは、手段Aで演算した筒内流入総ガス流量の演算値から上記仮の筒内流入EGRガス流量の演算値を差し引いて筒内流入新気流量を求める。
筒内流入新気流量=筒内流入総ガス流量−仮の筒内流入EGRガス流量
手段Eは、エアフローメータ14で計測した新気流量の計測値を用いて筒内流入新気流量の演算値を補正する。具体的には、筒内流入新気流量の演算値に対する補正量を定常運転時と過渡運転時とで切り換える手段を有する。定常運転と過渡運転との判別は、例えば推定吸気管圧力Pmの単位時間当たりの変化量ΔPm(絶対値)を所定値と比較して、当該変化量ΔPmが所定値以下であれば定常運転と判定し、当該変化量ΔPmが所定値より大きければ過渡運転と判定する。
補正量=筒内流入新気流量−新気流量計測値
補正後筒内流入新気流量=筒内流入新気流量+補正量
=筒内流入新気流量+(筒内流入新気流量−新気流量計測値)
手段Fは、前記手段Eで補正した筒内流入新気流量の演算値に基づいて推定吸気管圧力Pmを演算する。この際、前記手段Aで用いた吸気弁モデルの逆モデルを用いて推定吸気管圧力Pmを演算する。
手段Gは、上記手段Fで演算した推定吸気管圧力Pmと、エンジン回転速度Ne、吸気VCT、排気VCT、EGR弁開度を用いて筒内流入EGRガス流量を演算する。この際、前記手段Bで用いたEGR弁モデルと同様のモデルを用いる。
EGR率=筒内流入EGRガス流量/筒内流入総ガス流量
=筒内流入EGRガス流量/(筒内流入新気流量+筒内流入EGRガス流量)
図4の筒内流入EGRガス流量演算プログラムは、後述する図5のステップ202で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう筒内流入EGRガス流量推定手段としての役割を果たす。
補正前の筒内流入新気流量=筒内流入総ガス流量−仮の筒内流入EGRガス流量
補正後の筒内流入新気流量=補正前の筒内流入新気流量
=補正前の筒内流入新気流量+
(補正前の筒内流入新気流量−新気流量計測値)
図5の筒内流入EGRガス流量F/B制御プログラムは、エンジン運転中に所定の制御周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうEGR制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まずステップ201で、エンジン運転状態(エンジン回転速度Ne,新気流量等)に応じて目標筒内流入EGRガス流量をマップ等により算出し、次のステップ202で、前述した図4の筒内流入EGRガス流量演算プログラムを実行して、推定筒内流入EGRガス流量を演算する。
F/B補正量=偏差×F/Bゲイン
EGR弁32の開度指令値=EGR弁32の基準開度+F/B補正量
この後、ステップ208に進み、EGR弁32の開度指令値に応じた電圧をEGR弁32のモータに出力してEGR弁32の開度を開度指令値に制御する。
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路からEGR通路を通して該内燃機関の吸気通路に還流させるEGRガス流量を調節するEGR弁と、前記吸気通路内を流れる新気流量を計測する新気流量計測手段と、内燃機関の筒内に流入するEGRガス流量を推定する筒内流入EGRガス流量推定手段と、前記EGR弁の開度を制御するEGR制御手段とを備えた内燃機関のEGR制御装置において、
前記筒内流入EGRガス流量推定手段は、
前記吸気通路内を流れるガスが筒内に吸入される挙動を模擬した吸気弁モデルを用いて筒内流入総ガス流量を演算する手段Aと、
前記EGR通路内を流れるEGRガスが前記EGR弁を通過する挙動を模擬したEGR弁モデルを用いてEGR弁通過ガス流量を演算する手段Bと、
前記EGR弁を通過したEGRガスが前記吸気通路内に流入して前記内燃機関の吸気口に到達するまでの挙動を模擬したEGRガス拡散モデルを用いて前記EGR弁通過ガス流量の演算値に基づいて仮の筒内流入EGRガス流量を演算する手段Cと、
前記筒内流入総ガス流量の演算値から前記仮の筒内流入EGRガス流量の演算値を差し引いて筒内流入新気流量を求める手段Dと、
前記新気流量計測手段で計測した新気流量の計測値を用いて前記筒内流入新気流量の演算値を補正する手段Eと、
前記手段Eで補正した筒内流入新気流量の演算値に基づいて吸気管圧力を演算する手段Fと、
少なくとも前記吸気管圧力の演算値を用いて筒内流入EGRガス流量を演算する手段Gとを備え、
前記EGR制御手段は、前記筒内流入EGRガス流量推定手段で推定した筒内流入EGRガス流量又は該筒内流入EGRガス流量から算出したEGR率と内燃機関の運転状態に応じて設定された目標値との偏差を小さくするように前記EGR弁の開度をフィードバック制御することを特徴とする内燃機関のEGR制御装置。 - 前記EGR制御手段は、少なくとも前記偏差に応じて前記フィードバック制御のゲインを設定する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のEGR制御装置。
- 前記EGR制御手段は、前記フィードバック制御のゲインを設定する際に、前記偏差の他に内燃機関の運転状態も考慮して前記フィードバック制御のゲインを設定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関のEGR制御装置。
- 前記EGR制御手段は、内燃機関の運転状態に応じて前記EGR弁の基準開度を設定する手段と、前記EGR弁の基準開度に前記フィードバック制御による補正量を加算して前記EGR弁の開度指令値を求める手段とを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関のEGR制御装置。
- 内燃機関には、吸入空気を過給する過給機が装着されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関のEGR制御装置。
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