JP5608614B2 - Engine EGR flow rate detection device - Google Patents

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Description

本発明は、EGRバルブ前後の差圧検出手段を備えたエンジンのEGR流量検出装置に関する。   The present invention relates to an EGR flow rate detection device for an engine provided with a differential pressure detection means before and after an EGR valve.

自動車の燃費や排気の規制は今後ますます強化されていく傾向にあり、特に燃費性能に関してはガソリン価格の高騰や地球温暖化問題などにより関心が高まっている。こうした状況の中、世界各国で燃費向上技術の開発が行われており、その技術の一つにEGRシステムがある。EGRシステムとは、一度燃焼させた排気ガスを再度吸気通路へ還流させるシステムのことである。EGRガス(排気ガス)を吸気通路へ還流させても新気量が減少しないようにするためにはスロットルバルブを開く必要があるため、ポンピングロス(吸気抵抗)が減少し、燃費が向上する。また、排気においても、燃焼室内にEGRガスを導入することで燃焼温度が低下し、高温時に発生するNOxを抑制できる効果がある。   Regulations on automobile fuel consumption and exhaust gas are becoming more and more strict in the future, and in particular, fuel efficiency is gaining more interest due to rising gasoline prices and global warming issues. Under such circumstances, development of fuel efficiency improvement technology is being carried out around the world, and one of such technologies is the EGR system. The EGR system is a system that recirculates exhaust gas once burned to the intake passage again. In order to prevent the amount of fresh air from decreasing even if EGR gas (exhaust gas) is recirculated to the intake passage, it is necessary to open the throttle valve, so that pumping loss (intake resistance) is reduced and fuel efficiency is improved. In addition, exhaust gas also has an effect that the combustion temperature is lowered by introducing EGR gas into the combustion chamber, and NOx generated at a high temperature can be suppressed.

EGRシステムにおけるEGRガスの還流先は、負圧の発生するスロットルバルブの下流であるものが一般的である。過給機を搭載したエンジンにおいては、過給領域ではスロットル下流は正圧となりEGRガスが入っていきにくいが、過給領域までEGRをかけることはなかった。しかし最近は、更なる燃費向上のため、過給領域においてもEGRをかける必要があり、EGRガスをコンプレッサの上流に戻すシステムも考えられている。   In general, the recirculation destination of EGR gas in the EGR system is downstream of a throttle valve where negative pressure is generated. In an engine equipped with a supercharger, in the supercharging region, the pressure downstream of the throttle is positive and it is difficult for EGR gas to enter, but EGR is not applied to the supercharging region. However, recently, in order to further improve fuel efficiency, it is necessary to apply EGR even in the supercharging region, and a system for returning EGR gas to the upstream side of the compressor has been considered.

EGRガスは燃費向上やNOx低減に有効である反面、EGRをかけすぎると燃焼が不安定になり、逆に燃費性能や排気性能を悪化させてしまう可能性もあるため、EGRの還流先を問わず、EGRをかける場合はEGR流量を正確に検出できる必要がある。   EGR gas is effective for improving fuel efficiency and reducing NOx, but if EGR is applied too much, combustion may become unstable, and conversely, fuel efficiency and exhaust performance may be deteriorated. First, when applying EGR, it is necessary to be able to accurately detect the EGR flow rate.

EGR流量を検出する技術として、「特許文献1」がある。   As a technique for detecting the EGR flow rate, there is “Patent Document 1”.

特許第3888024号公報Japanese Patent No. 3888024

特許文献1では、吸気行程時にEGRバルブ前後の差圧とEGRバルブ開度とをサンプリングし、それらの平均値からEGR流量を求めるものである。しかしながら、吸気行程の時間はエンジン回転数に依存するため、低回転時はサンプリング数が多く得られるが、高回転時はサンプリング数が不足し、正確なEGR流量を求めることが難しい。また、吸気通路内および排気通路内を流れる流体は脈動しており、エンジン回転数に依存した脈動周波数成分を含んでいるため、低回転になるほど脈動周波数成分を除去しにくい。脈動周波数成分を除去するために平均化処理の時定数をあらかじめ大きく設定しておくことが考えられるが、そうすると過渡運転時の応答が遅れるため、EGR率に大きな誤差が生じて燃焼悪化を引き起こしてしまう可能性がある。   In Patent Document 1, the differential pressure before and after the EGR valve and the EGR valve opening are sampled during the intake stroke, and the EGR flow rate is obtained from the average value thereof. However, since the time of the intake stroke depends on the engine speed, a large number of samplings can be obtained at low speeds, but the number of samplings is insufficient at high speeds, and it is difficult to obtain an accurate EGR flow rate. In addition, the fluid flowing in the intake passage and the exhaust passage pulsates and includes a pulsation frequency component that depends on the engine speed, so that the pulsation frequency component is less likely to be removed as the rotation speed is lower. In order to remove the pulsation frequency component, it is conceivable that the time constant of the averaging process is set to be large in advance. However, since the response at the time of transient operation is delayed, a large error occurs in the EGR rate, causing deterioration of combustion. There is a possibility.

また、同一回転数においてもエンジン負荷が高い場合、排圧が高くなるため、脈動が大きくなってしまう。   Further, when the engine load is high even at the same rotation speed, the exhaust pressure becomes high, and the pulsation becomes large.

さらに、スロットル開度が大きい場合、エンジンの吸気脈動が伝わりやすくなるため、脈動が大きくなってしまう。   Further, when the throttle opening is large, the intake air pulsation of the engine is easily transmitted, and thus the pulsation becomes large.

このように、時定数の設定は一つではなく、エンジンの運転条件によって最適な時定数に切り替えた方が効果的であるが、特許文献1には、EGRバルブ前後の差圧とEGRバルブ開度とをサンプリングし、それらを平均化するとの記述はあるが、平均化の手法を運転条件によって切り替えることまでは言及していない。   Thus, the time constant is not set to one, but it is more effective to switch to the optimal time constant depending on the operating conditions of the engine. However, Patent Document 1 discloses that the differential pressure before and after the EGR valve and the EGR valve open. Although there is a description that the degree is sampled and averaged, it is not mentioned that the averaging method is switched depending on the operating conditions.

本発明は、前記解決しようとする課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、EGR配管内を流れるEGR流量を、運転条件に拘わらず正確に検出するEGR流量検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems to be solved, and an object of the present invention is to provide an EGR flow rate detection device that accurately detects an EGR flow rate flowing in an EGR pipe regardless of operating conditions. It is to provide.

前記目的を達成するために、本発明によるEGR流量検出装置は、エンジンの排気通路から吸気通路へEGRガス(排気ガス)を還流させるEGR配管と、前記EGR配管内のEGR流量を調整するEGRバルブと、前記EGRバルブ前後の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出した差圧からEGR流量に変換するEGR流量算出手段と、前記差圧検出手段により検出した差圧の波形または前記EGR流量算出手段により算出したEGR流量の波形の変動を抑える変動抑制手段と、前記エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段とを備え、前記エンジンの運転条件によって前記変動抑制手段の特性を変える。   To achieve the above object, an EGR flow rate detection device according to the present invention includes an EGR pipe that recirculates EGR gas (exhaust gas) from an exhaust passage of an engine to an intake passage, and an EGR valve that adjusts an EGR flow rate in the EGR pipe. A differential pressure detecting means for detecting a differential pressure before and after the EGR valve, an EGR flow rate calculating means for converting a differential pressure detected by the differential pressure detecting means into an EGR flow rate, and a differential pressure detected by the differential pressure detecting means And a fluctuation suppression means for suppressing fluctuations in the waveform of the EGR flow rate calculated by the EGR flow rate calculation means, and an operation condition detection means for detecting the operating condition of the engine, and the fluctuation suppression means according to the operating condition of the engine Changing the characteristics of

本発明によるEGR流量検出装置は、好ましくは、前記EGRバルブ前後の絶対圧から差圧を検出する。   The EGR flow rate detection device according to the present invention preferably detects a differential pressure from the absolute pressure before and after the EGR valve.

本発明によるEGR流量検出装置は、好ましくは、前記運転条件とはエンジン回転数であり、前記エンジン回転数が低いほど、前記変動抑制手段の時定数を大きくする。   In the EGR flow rate detection device according to the present invention, preferably, the operating condition is an engine speed, and the time constant of the fluctuation suppressing means is increased as the engine speed is lower.

本発明によるEGR流量検出装置は、好ましくは、前記運転条件とはエンジン負荷であり、前記エンジン負荷が高いほど、前記変動抑制手段の時定数を大きくする。   In the EGR flow rate detection device according to the present invention, preferably, the operating condition is an engine load, and the time constant of the fluctuation suppressing means is increased as the engine load is higher.

本発明によるEGR流量検出装置は、好ましくは、前記運転条件とはEGRバルブ開度であり、前記EGRバルブ開度が所定値以上変化した場合、前記変動抑制手段の時定数を小さくする。   In the EGR flow rate detection device according to the present invention, preferably, the operating condition is an EGR valve opening, and when the EGR valve opening changes by a predetermined value or more, the time constant of the fluctuation suppressing means is reduced.

本発明によるEGR流量検出装置は、好ましくは、前記運転条件とはスロットルバルブ開度であり、前記スロットルバルブ開度が所定値よりも大きい場合、前記変動抑制手段の時定数を大きくする。   In the EGR flow rate detection device according to the present invention, preferably, the operating condition is a throttle valve opening, and when the throttle valve opening is larger than a predetermined value, the time constant of the fluctuation suppressing means is increased.

本発明によるEGR流量検出装置によれば、EGR配管内を流れるEGR流量を、運転条件に拘わらず正確に検出することができる。   According to the EGR flow rate detection device of the present invention, the EGR flow rate flowing through the EGR pipe can be accurately detected regardless of the operating conditions.

本発明に係るEGR流量装置の一実施例を、それが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows one Example of the EGR flow volume apparatus which concerns on this invention with the vehicle-mounted engine to which it is applied. 差圧センサの説明に供される図。The figure used for description of a differential pressure sensor. EGR流量算出の説明に供されるブロック図。The block diagram with which it uses for description of EGR flow volume calculation. 大脈動時のサンプリング誤差の説明に供される図。The figure used for description of the sampling error at the time of a large pulsation. 小脈動時のサンプリング誤差の説明に供される図。The figure used for description of the sampling error at the time of a small pulsation. 変動抑制手段の時定数を設定する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process sequence performed when setting the time constant of a fluctuation | variation suppression means. 回転数毎の脈動周波数成分の説明に供される図。The figure with which it uses for description of the pulsation frequency component for every rotation speed. 変動抑制手段の時定数違いによる周波数特性の説明に供される図。The figure used for description of the frequency characteristic by the time constant difference of a fluctuation suppression means. 変動抑制手段の時定数違いによる応答性比較の説明に供される図。The figure used for description of the responsiveness comparison by the time constant difference of a fluctuation suppression means. 定常運転用時定数演算の説明に供されるブロック図。The block diagram which is provided for description of the time constant calculation for steady operation.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るEGR流量検出装置の一実施例を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an EGR flow rate detection device according to the present invention together with an example of an in-vehicle engine to which the EGR flow rate detection device is applied.

図1において、本実施例のEGR流量検出装置が適用されたエンジン10は、例えば4つの気筒(#1,#2,#3,#4)を有する火花点火式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド11a及びシリンダブロック11bからなるシリンダ11と、このシリンダ11の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン15と、を有し、ピストン15はコンロッド14を介してクランク軸(図示せず)に連結されている。ピストン15上方には、所定形状の天井部を持つ燃焼室17が画成され、各気筒の燃焼室17には、点火コイル34から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ35が臨設されている。   In FIG. 1, an engine 10 to which the EGR flow rate detection device of this embodiment is applied is a spark ignition type multi-cylinder engine having, for example, four cylinders (# 1, # 2, # 3, # 4), The cylinder 11 includes a cylinder head 11a and a cylinder block 11b, and a piston 15 slidably inserted into each cylinder of the cylinder 11. The piston 15 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 14. Z). A combustion chamber 17 having a ceiling with a predetermined shape is defined above the piston 15, and an ignition plug 35 to which a high-voltage ignition signal is supplied from an ignition coil 34 is erected in the combustion chamber 17 of each cylinder. Has been.

燃料の燃焼に必要な空気は、エアクリーナ19から、コンプレッサ41,スロットルバルブ25,インタークーラ18,コレクタ27,吸気マニホールド28,吸気ポート29等からなる吸気通路20を通り、下流端である吸気ポート29端部に配在された、吸気カム軸23により開閉駆動される吸気弁21を介して各気筒の燃焼室17に吸入される。そして、吸気通路20の下流部分である吸気マニホールド28には、各気筒毎に、吸気ポート29に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁30が臨設されている。   Air necessary for fuel combustion passes from the air cleaner 19 through the intake passage 20 including the compressor 41, the throttle valve 25, the intercooler 18, the collector 27, the intake manifold 28, the intake port 29, and the like, and the intake port 29 which is the downstream end. The air is sucked into the combustion chambers 17 of the respective cylinders via an intake valve 21 disposed at the end and driven to open and close by an intake camshaft 23. A fuel injection valve 30 that injects fuel toward the intake port 29 is provided for each cylinder in the intake manifold 28 that is the downstream portion of the intake passage 20.

エアクリーナ19の下流にあるエアフローセンサ50は、測定対象である空気流の中に配置されたホットワイヤ(発熱抵抗体)に流れる電流値が吸入空気量(質量流量)が多いほど増え、逆に吸入空気量が少ないほど減るようにブリッジ回路が構成されており、流れる発熱抵抗電流より電圧信号として取り出され、後述するECU(エンジンコントロールユニット)100へ入力される。   The air flow sensor 50 downstream of the air cleaner 19 increases the value of the current flowing through the hot wire (heating resistor) arranged in the air flow to be measured as the amount of intake air (mass flow rate) increases, and conversely sucks The bridge circuit is configured to decrease as the amount of air decreases, and is extracted as a voltage signal from the flowing heating resistance current and input to an ECU (engine control unit) 100 described later.

燃焼室17に吸入された空気と燃料噴射弁30から噴射された燃料との混合気は、点火コイル34に接続された点火プラグ35による火花点火により燃焼せしめられ、その排気ガスは、燃焼室17から、排気カム軸24により開閉駆動される排気弁22を介して排気ポート,排気マニホールド,排気管等からなる排気通路40を通って外部の大気中に排出される。   The air-fuel mixture of the air sucked into the combustion chamber 17 and the fuel injected from the fuel injection valve 30 is combusted by spark ignition by the spark plug 35 connected to the ignition coil 34, and the exhaust gas is burned into the combustion chamber 17. Then, the exhaust gas is discharged to the outside atmosphere through an exhaust passage 40 including an exhaust port, an exhaust manifold, an exhaust pipe, and the like through an exhaust valve 22 that is opened and closed by an exhaust camshaft 24.

排気通路40には、タービン42が配備され、タービン42は同一の軸でコンプレッサ41と接続されており、エンジンから排出されるガスの圧力が所定以上になると過給し始め、圧縮した空気を燃焼室17内へ送り込む。圧縮された高温の空気はインタークーラ18により冷却させられる。過給圧が所定以上になると、それ以上過給しないようにするため、ウェイストゲートバルブ44やリサーキュレーションバルブ43が開くように制御されている。   A turbine 42 is provided in the exhaust passage 40, and the turbine 42 is connected to the compressor 41 with the same shaft. When the pressure of the gas discharged from the engine exceeds a predetermined value, supercharging starts and combustion of the compressed air occurs. It is sent into the chamber 17. The compressed hot air is cooled by the intercooler 18. When the supercharging pressure exceeds a predetermined value, the waste gate valve 44 and the recirculation valve 43 are controlled so as to prevent further supercharging.

更に、排気通路40には排気浄化用の三元触媒60が配備され、三元触媒60より上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を持つリニア空燃比センサ51が配在され、三元触媒60より下流側には、触媒後空燃比がストイキ(理論空燃比)よりリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するO2センサ52が配在されている。 Further, a three-way catalyst 60 for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage 40, and a linear air-fuel ratio sensor 51 having an output characteristic linear with respect to the pre-catalyst air-fuel ratio is arranged upstream of the three-way catalyst 60. An O 2 sensor 52 that outputs a switching signal for identifying whether the post-catalyst air-fuel ratio is richer or leaner than stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) is disposed downstream of the three-way catalyst 60. .

また、各気筒毎に配備された燃料噴射弁30には、燃料タンク75内の燃料が燃料ポンプ76や燃圧レギュレータ77等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて供給され、燃料噴射弁30は、ECU100から供給される、そのときの運転状態に応じたデューティ(=パルス幅=開弁時間に相当する)を持つ燃料噴射パルス信号により開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート29に向けて噴射するようになっている。   Further, fuel in the fuel tank 75 is supplied to the fuel injection valve 30 provided for each cylinder after being regulated to a predetermined fuel pressure by a fuel supply mechanism including a fuel pump 76, a fuel pressure regulator 77, and the like. The valve 30 is driven to open by a fuel injection pulse signal supplied from the ECU 100 and having a duty (= pulse width = corresponding to the valve opening time) corresponding to the operation state at that time, and the valve 30 is driven according to the valve opening time. An amount of fuel is injected toward the intake port 29.

一方、前記エンジン10の種々の制御、つまり、前記燃料噴射弁30による燃料噴射制御(空燃比制御)、前記点火プラグ35による点火時期制御等を行うべく、マイクロコンピュータを内蔵するECU100が備えられている。   On the other hand, in order to perform various controls of the engine 10, that is, fuel injection control (air-fuel ratio control) by the fuel injection valve 30, ignition timing control by the spark plug 35, etc., an ECU 100 incorporating a microcomputer is provided. Yes.

排気通路40の三元触媒60下流にはEGR配管61が接続されており、排気通路40からEGR配管61内へ流れるEGRガスは、EGRクーラ62で冷却された後、EGRバルブ64を通過してEGR合流部66で空気と混ざり合う。EGRバルブ64の上流には、EGRガス温度を計測するEGR温度センサ63が配備されている。また、EGRバルブ64前後には、上流圧力通路67と下流圧力通路68とが差圧センサ65に接続されている。ここでは差圧センサ65の一例として、図2に示す絶対圧センサ73及び74,AD変換部70,差圧演算部71,DA変換部72および温度センサ69を有した物について説明する。差圧センサ65への入力信号は、EGRバルブ64上流圧力Puと、EGRバルブ64下流圧力Pdであり、それぞれの入力信号を絶対圧センサ73及び74で電圧に変換し、その電圧値をAD変換部70でAD変換した後、差圧演算部71で差圧を計算する。その際、圧力は温度によって変化するため、差圧センサ65内に温度センサ69を搭載し、温度センサ69の情報に基づいてPu,Pdをそれぞれ温度補正するとより正確な差圧が求められる。差圧演算後はDA変換部72にてDA変換した後、ECU100へ出力される。 An EGR pipe 61 is connected downstream of the three-way catalyst 60 in the exhaust passage 40, and the EGR gas flowing from the exhaust passage 40 into the EGR pipe 61 is cooled by the EGR cooler 62 and then passes through the EGR valve 64. It mixes with air at the EGR junction 66. An EGR temperature sensor 63 that measures the EGR gas temperature is disposed upstream of the EGR valve 64. An upstream pressure passage 67 and a downstream pressure passage 68 are connected to the differential pressure sensor 65 before and after the EGR valve 64. Here, an example having the absolute pressure sensors 73 and 74, the AD conversion unit 70, the differential pressure calculation unit 71, the DA conversion unit 72, and the temperature sensor 69 shown in FIG. 2 will be described as an example of the differential pressure sensor 65. Input signals to the differential pressure sensor 65, the upstream pressure P u EGR valve 64, an EGR valve 64 downstream pressure P d, to convert the respective input signal at an absolute pressure sensor 73 and 74 to a voltage, the voltage value After AD conversion by the AD conversion unit 70, the differential pressure calculation unit 71 calculates the differential pressure. At this time, since the pressure changes depending on the temperature, a more accurate differential pressure can be obtained by mounting the temperature sensor 69 in the differential pressure sensor 65 and correcting the temperatures of P u and P d based on the information of the temperature sensor 69. . After the differential pressure calculation, the DA conversion unit 72 performs DA conversion and then outputs to the ECU 100.

図3に示すブロック図によりEGR流量の算出方法について説明する。ECU100では、差圧センサ65から出力された差圧、EGRバルブ64から出力されたEGRバルブ開度、EGR温度センサ63から出力されたEGRガス温度をそれぞれサンプリングする。その後、ブロック151では、差圧センサ65の出力特性に従って差圧を求め、ブロック152で差圧からEGRバルブ64を通過するEGRガスの流速に変換する。EGRバルブ64前後の圧力と流速には式(A)の関係がある。ここでPuはEGRバルブ上流圧力、PdはEGRバルブ下流圧力、ρはEGRガス密度、vはEGRガス流速である。この式(A)を変換すると式(B)となり、EGRガス流速vが求まる。ここで、Pdifは差圧で、Pdif=Pu−Pdである。 The EGR flow rate calculation method will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The ECU 100 samples the differential pressure output from the differential pressure sensor 65, the EGR valve opening degree output from the EGR valve 64, and the EGR gas temperature output from the EGR temperature sensor 63, respectively. Thereafter, in block 151, the differential pressure is obtained according to the output characteristics of the differential pressure sensor 65, and in block 152, the differential pressure is converted into the flow rate of EGR gas passing through the EGR valve 64. There is a relationship of the formula (A) between the pressure around the EGR valve 64 and the flow velocity. Here, Pu is the EGR valve upstream pressure, Pd is the EGR valve downstream pressure, ρ is the EGR gas density, and v is the EGR gas flow rate. When this equation (A) is converted, equation (B) is obtained, and the EGR gas flow velocity v is obtained. Here, P dif is a differential pressure, and P dif = P u −P d .

ブロック153では、EGRバルブ開度からEGRバルブ開口面積を算出している。ブロック154では、EGR温度センサ63から得られたEGRガス温度に基づいてEGRガス密度を算出している。ブロック155では、ブロック152から154で算出したEGRガス流速,EGRバルブ開口面積,EGRガス密度より、下記の式(C)によりEGR流量を算出する。ここで、QegrはEGRガス流量、AはEGRバルブ開口面積、vはEGRガス流速、ρはEGRガス密度である。   In block 153, the EGR valve opening area is calculated from the EGR valve opening. In block 154, the EGR gas density is calculated based on the EGR gas temperature obtained from the EGR temperature sensor 63. In block 155, the EGR flow rate is calculated by the following formula (C) from the EGR gas flow velocity, EGR valve opening area, and EGR gas density calculated in blocks 152 to 154. Here, Qegr is the EGR gas flow rate, A is the EGR valve opening area, v is the EGR gas flow velocity, and ρ is the EGR gas density.

ここで、変動抑制手段であるLPF(Low Pass Filter)は、図3のブロック151後の差圧、もしくはブロック155後のEGR流量のいずれか一方または両方に対して掛ける。   Here, LPF (Low Pass Filter) which is a fluctuation suppressing means applies either one or both of the differential pressure after block 151 and the EGR flow after block 155 in FIG.

通常、エンジンの吸気圧力や排気圧力は脈動している。大脈動時にサンプリングした場合に起こり得る不具合について図4に示す。サンプリングはあらかじめ決まった周期間隔で行われるため、図4のようにサンプリングした場合、真の平均値はVaveであるのに対して、サンプリング後の平均値はVsamとなり、サンプリング誤差(=Vave−Vsam)が大きく発生してしまう。この脈動波形を変動抑制手段により効果的に減衰させた後にサンプリングした場合を図5に示す。脈動が減衰している場合、先ほどの図4と同様のサンプリングをしたとしてもサンプリング誤差は小さくなる。そのため、EGRバルブ前後の差圧、もしくは算出したEGR流量に対して変動抑制手段により脈動を低減することはサンプリング誤差を低減するために必要不可欠であることが分かる。   Normally, the intake pressure and exhaust pressure of the engine pulsate. FIG. 4 shows problems that may occur when sampling is performed during a large pulsation. Since sampling is performed at a predetermined periodic interval, when sampling is performed as shown in FIG. 4, the true average value is Vave, whereas the average value after sampling is Vsam, and a sampling error (= Vave−Vsam). ) Will occur greatly. FIG. 5 shows a case where the pulsation waveform is sampled after being effectively attenuated by the fluctuation suppressing means. When the pulsation is attenuated, the sampling error becomes small even if the same sampling as in FIG. 4 is performed. Therefore, it can be seen that reducing the pulsation by the fluctuation suppressing means with respect to the differential pressure before and after the EGR valve or the calculated EGR flow rate is indispensable for reducing the sampling error.

脈動を低減するためには変動抑制手段の時定数を大きくすればよいが、そうすると過渡時の応答が遅れてしまい、EGR率が急変して燃焼が不安定になることが考えられる。   In order to reduce the pulsation, the time constant of the fluctuation suppressing means may be increased. However, if this is done, the response at the time of transition will be delayed, and the EGR rate may change suddenly to make the combustion unstable.

そこで本発明では脈動を低減するための変動抑制手段の特性を定常時と過渡時とで切り替え、更に定常時においてもエンジン回転数やエンジン負荷,スロットルバルブ開度といったエンジン条件に応じて変化させることを特徴としている。   Therefore, in the present invention, the characteristics of the fluctuation suppressing means for reducing the pulsation are switched between the steady state and the transient state, and also changed according to the engine conditions such as the engine speed, the engine load, and the throttle valve opening even in the steady state. It is characterized by.

以下に、本発明の変動抑制手段の時定数の設定方法について、図6のフローチャートを用いて説明する。   Below, the setting method of the time constant of the fluctuation | variation suppression means of this invention is demonstrated using the flowchart of FIG.

図6はエンジン10がEGR運転領域内にあるときの変動抑制手段の時定数の設定に関するフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart relating to setting of the time constant of the fluctuation suppressing means when the engine 10 is in the EGR operation region.

ステップ111では、EGRバルブ64より入力されたEGRバルブ開度を演算する。ステップ112はエンジンの運転状態が定常運転中であるのか、過渡運転中であるのかを判定する。ステップ111のEGRバルブ開度の値の変化量が所定の値以上変化した場合、エンジンは過渡運転中であると判定し、ステップ117へ移る。   In step 111, the EGR valve opening degree input from the EGR valve 64 is calculated. Step 112 determines whether the operating state of the engine is in steady operation or transient operation. If the amount of change in the value of the EGR valve opening at step 111 has changed by a predetermined value or more, it is determined that the engine is in a transient operation, and the routine proceeds to step 117.

ステップ117では過渡運転であるので応答性を優先させるために変動抑制手段の時定数が小さな過渡運転用時定数τkを設定する。ステップ112で定常運転中と判定された場合はステップ113へ移る。 In step 117, since transient operation is performed, in order to prioritize responsiveness, a transient operation time constant τ k having a small time constant of the fluctuation suppressing means is set. If it is determined in step 112 that steady operation is being performed, the process proceeds to step 113.

ステップ113では、エンジン回転数を演算する。エンジンの吸気圧力,排気圧力の波形には、エンジン回転数に依存した脈動周波数成分が含まれているため、常に変動している。図7に回転数毎の脈動周波数成分を図示している。図7では一例として、4気筒エンジンにおいて回転数が1000r/minから4000r/minまで1000r/min毎の圧力波形内に含まれる脈動周波数成分を示している。図7を見て分かるように、エンジン回転数が低いほど多くの脈動周波数成分が含まれる傾向にある。また、図8に変動抑制手段の時定数違いによる周波数応答の一例を示している。横軸は周波数で、縦軸はGain[abs]となっており、このGainは小さいほど脈動周波数成分を低減する効果が大きいことを意味する。時定数が小さい場合、ほとんどの周波数領域において脈動周波数成分の低減効果が小さく、逆に時定数が大きい場合、ほぼ全ての周波数領域において高い低減効果があることが分かる。即ち、変動抑制手段の時定数は大きい方が脈動低減効果は高いと言える。ただし、時定数を大きくしすぎると、応答時間が遅くなってしまう欠点がある。図9では、時間t=t0のときに信号がステップ的に変化した場合、時定数の大きさにより応答時間に差が生じる様子を図示したものである。時定数とは、信号がステップ的に変化した際、その信号の63.2%応答するまでの時間のことを指す。時定数が小さい場合の応答時間は(t1−t0)となり最も速く、時定数が大きい場合の応答時間は(t3−t0)となり、最も遅くなる。   In step 113, the engine speed is calculated. The waveforms of the engine intake pressure and the exhaust pressure always change because the pulsation frequency component depending on the engine speed is included. FIG. 7 illustrates the pulsation frequency component for each rotation speed. FIG. 7 shows, as an example, pulsation frequency components included in a pressure waveform every 1000 r / min from 1000 r / min to 4000 r / min in a four-cylinder engine. As can be seen from FIG. 7, the lower the engine speed, the more pulsation frequency components tend to be included. FIG. 8 shows an example of the frequency response due to the difference in time constant of the fluctuation suppressing means. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents Gain [abs]. The smaller this Gain, the greater the effect of reducing the pulsation frequency component. It can be seen that when the time constant is small, the reduction effect of the pulsation frequency component is small in most frequency regions, and conversely, when the time constant is large, there is a high reduction effect in almost all frequency regions. That is, it can be said that the pulsation reduction effect is higher when the time constant of the fluctuation suppressing means is larger. However, if the time constant is too large, there is a drawback that the response time is delayed. FIG. 9 illustrates how the response time varies depending on the time constant when the signal changes stepwise when time t = t0. The time constant refers to the time until the response of 63.2% of the signal when the signal changes stepwise. When the time constant is small, the response time is (t1-t0), which is the fastest, and when the time constant is large, the response time is (t3-t0), which is the slowest.

このように、回転数によって波形に含まれる脈動周波数成分は異なるため、回転数によって変動抑制手段の時定数を変えることが望ましい。具体的には、低回転では時定数が大きく、高回転では時定数が小さくなるように設定することで脈動周波数成分を効果的に低減することができる。   As described above, since the pulsation frequency component included in the waveform differs depending on the rotational speed, it is desirable to change the time constant of the fluctuation suppressing means depending on the rotational speed. Specifically, the pulsation frequency component can be effectively reduced by setting the time constant to be large at low rotation and to be small at high rotation.

ステップ114では、エンジン負荷を演算する。同一回転数であっても、エンジン負荷が高いほど排圧が高くなるため、脈動は大きくなる。そのため、エンジン負荷が高いほど時定数が大きく、エンジン負荷が低いほど時定数が小さくなるように設定することで脈動周波数成分を効果的に低減することができる。   In step 114, the engine load is calculated. Even at the same rotation speed, the higher the engine load, the higher the exhaust pressure, so the pulsation increases. Therefore, the pulsation frequency component can be effectively reduced by setting the time constant so that the time constant increases as the engine load increases and the time constant decreases as the engine load decreases.

ステップ115ではスロットルバルブ開度を演算する。スロットルバルブ開度が開いている場合、エンジンの脈動が伝わりやすくなるため、脈動が大きくなる。特に、スロットルバルブ25が全開もしくは全開に近い条件では、エンジン10の大脈動の影響により圧力波形が大きく変動してしまう。そのため、スロットルバルブ25が所定の開度以上開いている条件では、変動抑制手段の時定数を大きく設定することで脈動周波数成分を効果的に低減することができる。   In step 115, the throttle valve opening is calculated. When the throttle valve opening is open, the pulsation of the engine is easily transmitted, so the pulsation increases. In particular, under conditions where the throttle valve 25 is fully open or close to full open, the pressure waveform greatly fluctuates due to the large pulsation of the engine 10. Therefore, under the condition that the throttle valve 25 is opened by a predetermined opening or more, the pulsation frequency component can be effectively reduced by setting a large time constant of the fluctuation suppressing means.

ステップ116では、ステップ113から115までの結果に基づいて定常運転用時定数τtを設定する。図10に定常運転用時定数τt演算ブロックを示す。 In step 116, a time constant τ t for steady operation is set based on the results of steps 113 to 115. FIG. 10 shows a time constant τ t calculation block for steady operation.

ブロック156では、エンジン回転数とエンジン負荷から構成される3次元マップにより、τt演算の基本となる基本時定数τ0を決定する。3次元マップは、横軸がエンジン回転数であり、高回転ほど変動抑制手段の時定数が小さく、低回転ほど変動抑制手段の時定数が大きくなるように設定する。縦軸はエンジン負荷であり、低負荷ほど変動抑制手段の時定数が小さく、高負荷ほど変動抑制手段の時定数が大きくなるように設定する。 In block 156, a basic time constant τ 0 that is the basis of the τ t calculation is determined from a three-dimensional map composed of the engine speed and the engine load. The three-dimensional map is set so that the horizontal axis is the engine speed, and the time constant of the fluctuation suppressing means is smaller as the engine speed is higher, and the time constant of the fluctuation suppressing means is larger as the engine speed is lower. The vertical axis represents the engine load, which is set such that the time constant of the fluctuation suppressing means is smaller as the load is lower, and the time constant of the fluctuation suppressing means is larger as the load is higher.

ブロック157では、スロットルバルブ開度の大きさによってτ0に掛ける補正係数であるCthの値を変更する。具体的には、スロットルバルブ25が所定の開度(θ0)よりも開いている場合エンジン10の脈動が大きくなるため、Cth>1として時定数が大きくなるように補正係数を変更する。逆にスロットルバルブ25がθ0より小さい場合はCth=1とする。 In block 157, the value of C th which is a correction coefficient to be multiplied by τ 0 is changed depending on the size of the throttle valve opening. Specifically, when the throttle valve 25 is opened more than a predetermined opening degree (θ 0 ), the pulsation of the engine 10 increases, so that the correction coefficient is changed so that C th > 1 and the time constant increases. Conversely, if the throttle valve 25 is smaller than θ 0, C th = 1.

ブロック158ではτtを算出する。τtはブロック156で算出したτ0に、ブロック157で算出したCthを乗じて求める。 In block 158, τ t is calculated. τ t is obtained by multiplying τ 0 calculated in block 156 by C th calculated in block 157.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、EGRガスの還流先をコンプレッサ上流とする例を挙げて説明したが、EGRガスの還流先はコンプレッサ下流でも良く、また過給機を搭載していないエンジンでも筒内直接噴射型エンジンでも同様の効果を得ることができ、さらにハイブリッド車両に搭載されるエンジンにも適用できるものである。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, in the above-described embodiment, an example in which the EGR gas recirculation destination is the upstream of the compressor has been described. However, the EGR gas recirculation destination may be downstream of the compressor, and even in an engine not equipped with a supercharger, The same effect can be obtained even with an injection-type engine, and it can also be applied to an engine mounted on a hybrid vehicle.

10 エンジン
11a シリンダヘッド
11b シリンダブロック
14 コンロッド
15 ピストン
17 燃焼室
18 インタークーラ
19 エアクリーナ
20 吸気通路
21 吸気弁
22 排気弁
23 吸気カム軸
24 排気カム軸
25 スロットルバルブ
27 コレクタ
28 吸気マニホールド
29 吸気ポート
34 点火コイル
35 点火プラグ
40 排気通路
41 コンプレッサ
42 タービン
43 リサーキュレーションバルブ
44 ウェイストゲートバルブ
51 リニア空燃比センサ
52 O2センサ
60 三元触媒
61 EGR配管
62 EGRクーラ
63 EGR温度センサ
64 EGRバルブ
65 差圧センサ
66 EGR合流部
67 上流圧力通路
68 下流圧力通路
69 温度センサ
70 AD変換部
71 差圧演算部
72 DA変換部
73 絶対圧センサ(EGRバルブ上流)
74 絶対圧センサ(EGRバルブ下流)
75 燃料タンク
76 燃料ポンプ
77 燃圧レギュレータ
100 ECU(エンジンコントロールユニット)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11a Cylinder head 11b Cylinder block 14 Connecting rod 15 Piston 17 Combustion chamber 18 Intercooler 19 Air cleaner 20 Intake passage 21 Intake valve 22 Exhaust valve 23 Intake cam shaft 24 Exhaust cam shaft 25 Throttle valve 27 Collector 28 Intake manifold 29 Intake port 34 Ignition Coil 35 Spark plug 40 Exhaust passage 41 Compressor 42 Turbine 43 Recirculation valve 44 Waste gate valve 51 Linear air-fuel ratio sensor 52 O 2 sensor 60 Three-way catalyst 61 EGR pipe 62 EGR cooler 63 EGR temperature sensor 64 EGR valve 65 Differential pressure sensor 66 EGR junction 67 Upstream pressure passage 68 Downstream pressure passage 69 Temperature sensor 70 AD converter 71 Differential pressure calculator 72 DA converter 73 Absolute pressure sensor (EGR valve upstream
74 Absolute pressure sensor (downstream of EGR valve)
75 Fuel tank 76 Fuel pump 77 Fuel pressure regulator 100 ECU (Engine control unit)

Claims (6)

エンジンの排気通路から吸気通路へ排気ガスを還流させるEGR配管と、前記EGR配管内のEGR流量を調整するEGRバルブと、前記EGRバルブ前後の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段により検出した差圧から
EGR流量に変換するEGR流量算出手段と、前記差圧検出手段により検出した差圧の波形または前記EGR流量算出手段により算出したEGR流量の波形の変動を抑える変動抑制手段と、前記エンジンの運転条件としてエンジン負荷及びエンジン回転数を検出する運転条件検出手段とを備えたEGR流量検出装置であって、
前記エンジン負荷及びエンジン回転数によって前記変動抑制手段の特性を変えることを特徴としたEGR流量検出装置。
An EGR pipe that recirculates exhaust gas from the exhaust passage of the engine to the intake passage, an EGR valve that adjusts an EGR flow rate in the EGR pipe, a differential pressure detection means that detects a differential pressure before and after the EGR valve, and the differential pressure EGR flow rate calculation means for converting the differential pressure detected by the detection means into an EGR flow rate, and fluctuation suppression that suppresses fluctuations in the waveform of the differential pressure detected by the differential pressure detection means or the waveform of the EGR flow rate calculated by the EGR flow rate calculation means An EGR flow rate detection device comprising: means; and an operating condition detecting means for detecting an engine load and an engine speed as an operating condition of the engine ,
An EGR flow rate detecting device characterized in that a characteristic of the fluctuation suppressing means is changed according to the engine load and the engine speed .
前記エンジン負荷とエンジン回転数とを軸とするマップを有し、  Having a map with the engine load and engine speed as axes;
該マップに基づいて前記変動抑制手段の特性を変えることを特徴とする請求項1に記載のEGR流量検出装置。  2. The EGR flow rate detection device according to claim 1, wherein the characteristics of the fluctuation suppressing means are changed based on the map.
前記エンジン負荷が高い程、前記変動抑制手段の時定数を大きくし、
記エンジン回転数が低い程、前記変動抑制手段の時定数を大きくすることを特徴とする請求項1または2に記載のEGR流量検出装置。
The higher the engine load, the larger the time constant of the fluctuation suppressing means,
The lower the pre-SL engine speed, EGR flow rate detecting device according to claim 1 or 2, characterized in that to increase the time constant of the fluctuation suppressing means.
前記差圧検出手段とは、前記EGRバルブ前後の絶対圧から差圧を検出することを特徴とした請求項1または2に記載のEGR流量検出装置。  The EGR flow rate detection device according to claim 1 or 2, wherein the differential pressure detection means detects a differential pressure from absolute pressures before and after the EGR valve. 前記運転条件さらにEGRバルブ開度が含まれ、前記EGRバルブ開度が所定値以上変化した場合、前記変動抑制手段の時定数を小さくすることを特徴とする請求項1または2に記載のEGR流量検出装置。 Wherein is included further EGR valve opening degree operating conditions, when the EGR valve opening degree has changed more than a predetermined value, according to claim 1 or 2, characterized in that for reducing the time constant of the fluctuation suppressing means EGR flow detection device. 前記運転条件さらにスロットルバルブ開度が含まれ、前記スロットルバルブ開度が所定値よりも大きい場合、前記変動抑制手段の時定数を大きくすることを特徴とする請求項1または2に記載のEGR流量検出装置。 The throttle valve opening is further included in the operating condition , and when the throttle valve opening is larger than a predetermined value, the time constant of the fluctuation suppressing means is increased. EGR flow detection device.
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