JP5668611B2 - Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine Download PDF

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Description

本発明は吸気通路内における酸素濃度を制御するための内燃機関用制御装置、およびその制御方法に関する。本発明は、内燃機関用酸素濃度制御装置、または内燃機関用酸素濃度制御方法とも呼ぶことができる。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine for controlling the oxygen concentration in an intake passage, and a control method therefor. The present invention can also be called an oxygen concentration control device for an internal combustion engine or an oxygen concentration control method for an internal combustion engine.

内燃機関の運転挙動と内燃機関の排出成分の生成とが、吸気中の酸素濃度に依存していることが知られている。このため、内燃機関は、還流された排気の追加によって吸気中の酸素濃度を減少させるために、排気還流システム（EGR: Exhaust Gas Recirculation system）を備えている。排気還流システムは、排気再循環装置とも呼ばれる。   It is known that the operation behavior of an internal combustion engine and the generation of exhaust components of the internal combustion engine depend on the oxygen concentration in the intake air. For this reason, the internal combustion engine is provided with an exhaust gas recirculation system (EGR) in order to reduce the oxygen concentration in the intake air by adding the recirculated exhaust gas. The exhaust gas recirculation system is also called an exhaust gas recirculation device.

これまでのシステムは、排気還流系統の開度の設定による酸素濃度の間接的な制御によるものであって、よって還流された排気の流量に影響を及ぼしていた。このような酸素濃度の制御は十分な精度を提供することができなかった。   The conventional system is based on indirect control of the oxygen concentration by setting the opening degree of the exhaust gas recirculation system, and thus affects the flow rate of the recirculated exhaust gas. Such control of the oxygen concentration could not provide sufficient accuracy.

本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、内燃機関の吸気通路における酸素濃度の改良された高精度の制御が可能な内燃機関用制御装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of highly accurate control with improved oxygen concentration in an intake passage of the internal combustion engine in view of the problems of the prior art.

さらに、本発明の他の目的は、内燃機関の吸気通路における酸素濃度の改良された高精度の制御が可能な内燃機関の制御方法を提供することにある。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a control method for an internal combustion engine capable of highly accurate control with improved oxygen concentration in the intake passage of the internal combustion engine.

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。   The present invention employs the following technical means to achieve the above object.

以下の説明において、「上流」、「下流」、「流れ方向前方」、「流れ方向の後方」といった用語のそれぞれは、吸気通路、および排気通路における主たる流れとの関係の下で定義されている。吸気通路の中の主たる流れの方向は、新気入口から機関入口に向かっている。排気通路の中の主たる流れの方向は、機関出口から排気出口に向かっている。   In the following description, the terms “upstream”, “downstream”, “front in the flow direction”, and “backward in the flow direction” are defined in relation to the main flow in the intake passage and the exhaust passage. . The main flow direction in the intake passage is from the fresh air inlet to the engine inlet. The main flow direction in the exhaust passage is from the engine outlet to the exhaust outlet.

請求項１に記載の発明は、吸気通路（３）、排気通路（４）、排気通路（４）から吸気通路（３）へ濾過された濾過済排気（６）を還流する濾過済排気還流装置（５）、および排気通路(４)から吸気通路(３)へ非濾過排気(１２)を戻すための非濾過排気還流装置(２０)を備える内燃機関（２）のための内燃機関用制御装置において、吸気通路(３)は、吸気通路(３)への濾過済排気の合流口（７）の上流に位置する第１の区間（３１）と、吸気通路(３)への濾過済排気の合流口（７）の下流であって、かつ吸気通路(３)への非濾過排気の合流口(２６)の上流に位置し、新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体が流れることができる第２の区間（３２）と、吸気通路(３)への非濾過排気の合流口(２６)の下流であって、かつ機関入口(９)の上流に位置しており、新気(８)、還流した濾過済排気(２３)、および還流した非濾過排気(２７)の混合気体が流れることができる第３の区間（３３）とを備え、排気通路（４）は、パティキュレートフィルタ（１１）の上流に位置し、非濾過排気（１２）が流れる第１の区間（４１）と、パティキュレートフィルタ（１１）の下流に位置し、濾過済排気が流れる第２の区間（４２）とを備え、さらに、吸気通路（３）の第２の区間（３２）に設けられたコンプレッサ（１７）の下流であって、かつ第２の区間（３２）に配置された吸気酸素センサ（１３）に基づいて、濾過済排気還流装置（５）から還流される濾過済排気（２３）の質量流量を調節することにより、吸気通路（３）の第２の区間（３２）における新気（８）と濾過済排気（２３）との混合気体の酸素濃度を制御する制御手段（１４）を備えることを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, the intake passage (3), an exhaust passage (4), Filtered exhaust gas recirculation for recirculating filtered Filtered exhaust from exhaust passage (4) to the intake passage (3) (6) A control for an internal combustion engine for an internal combustion engine (2) comprising a device (5) and an unfiltered exhaust recirculation device (20) for returning the unfiltered exhaust (12) from the exhaust passage (4) to the intake passage (3) In the apparatus, the intake passage (3) includes a first section (31) located upstream of the merged outlet (7) of filtered exhaust to the intake passage (3) and filtered exhaust to the intake passage (3). And the filtered exhaust (23) that is recirculated with fresh air (8), located downstream of the merging port (7) and upstream of the unfiltered exhaust merging port (26) to the intake passage (3). And the second section (32) through which the mixed gas can flow , the downstream of the unfiltered exhaust joining port (26) to the intake passage (3), and the engine inlet (9 ), And a third section (33) through which a mixed gas of fresh air (8), refluxed filtered exhaust (23), and refluxed non-filtered exhaust (27) can flow. The exhaust passage (4) is located upstream of the particulate filter (11), and is located downstream of the first section (41) through which the non-filtered exhaust (12) flows, and the particulate filter (11), A second section (42) through which filtered exhaust flows, and further downstream of the compressor (17) provided in the second section (32) of the intake passage (3) and the second section By adjusting the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23) recirculated from the filtered exhaust gas recirculation device (5) based on the intake oxygen sensor (13) disposed in (32) , the intake passage (3) Fresh air (8) and filtered exhaust (2) in the second section (32) And a control means (14) for controlling the oxygen concentration of the gas mixture with (3).

請求項２に記載の発明は、制御手段（１４）は、酸素濃度予測値を算出するための制御手段（１４）であって、酸素濃度の調節のための遅延時間、および／または酸素濃度の検出のための遅延時間を予測するように適合されたモデルに基づいて構成されていることを特徴とする。   According to the second aspect of the present invention, the control means (14) is a control means (14) for calculating a predicted value of oxygen concentration, comprising a delay time for adjusting the oxygen concentration and / or an oxygen concentration. It is configured based on a model adapted to predict a delay time for detection.

請求項３に記載の発明は、さらに、吸気通路(３)の第１の区間(３１)に配置された新気(８)の質量流量を決定するための質量流量センサ(１５)を備えることを特徴とする。   The invention described in claim 3 further includes a mass flow sensor (15) for determining a mass flow rate of the fresh air (8) disposed in the first section (31) of the intake passage (3). It is characterized by.

請求項４に記載の発明は、さらに、吸気通路(３)の第２の区間(３２)に配置された圧力センサ(２１)を備えることを特徴とする。   The invention described in claim 4 further includes a pressure sensor (21) disposed in the second section (32) of the intake passage (3).

請求項５に記載の発明は、さらに、排気通路(４)の第２の区間(４２)に配置された排気酸素センサ(１６)を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 5 further includes an exhaust oxygen sensor (16) disposed in the second section (42) of the exhaust passage (4).

請求項６に記載の発明は、吸気酸素センサ（１３）は、吸気通路（３）に設けられたインタークーラ（１８）の下流に配置されていることを特徴とする。 The invention described in claim 6 is characterized in that the intake oxygen sensor (13) is arranged downstream of an intercooler (18) provided in the intake passage (3).

請求項７に記載の発明は、制御手段（１４）は、新気と還流された濾過済排気との混合気体のための正確な酸素濃度の予測値を計算するために適切な物理モデルであって、新気（８）の質量流量と還流された濾過済排気（２３）の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて、吸気通路（３）の第２の区間（３２）における酸素濃度予測値の算出処理を実行するために適合され、物理モデルは、予測精度を高めるように物理モデルを補正するために、第２の区間の中において実際に検出された酸素濃度の検出値を使用して修正されており、予測値を吸気通路中の酸素濃度の制御に用いることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a physical model suitable for the control means (14) to calculate an accurate predicted value of oxygen concentration for the mixture of fresh air and refluxed filtered exhaust. Te, in based on a physical model for the mixing process of the mass flow rate of filtered exhaust gas is refluxed to the mass flow rate of fresh air (8) (23), an intake passage (3) of the second zone (32) The detection value of the oxygen concentration actually detected in the second interval is adapted to execute the calculation process of the oxygen concentration prediction value, and the physical model corrects the physical model to improve the prediction accuracy. And the predicted value is used for controlling the oxygen concentration in the intake passage .

請求項８に記載の発明は、さらに、酸素濃度の検出を較正するための較正手段を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 8 is characterized by further comprising a calibration means for calibrating the detection of the oxygen concentration.

請求項９に記載の発明は、較正手段は、酸素センサの近くにおける圧力として決定された圧力に基づいて、かつ圧力によって生じる酸素濃度の検出値のバイアス量のための相関マップに基づいて、酸素濃度の検出値を補正するように適合されていることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is characterized in that the calibration means is based on the pressure determined as the pressure in the vicinity of the oxygen sensor and on the basis of the correlation map for the bias amount of the detected value of the oxygen concentration caused by the pressure. It is adapted to correct the detected density value.

請求項１０に記載の発明は、較正手段は、吸気酸素センサ（１３）の近くにおける圧力として決定された圧力、および新気（８）だけが吸気酸素センサ（１３）に接触する運転状態の間の新気（８）の既知の酸素濃度とに基づいて、酸素濃度の検出値における圧力由来のバイアス量を補正するように適合されていることを特徴とする。 The invention according to claim 10 is characterized in that the calibration means is a pressure determined as a pressure in the vicinity of the intake oxygen sensor (13) and an operating state in which only fresh air (8) contacts the intake oxygen sensor (13). It is adapted to correct the bias amount derived from the pressure in the detected value of the oxygen concentration based on the known oxygen concentration of the fresh air (8).

請求項１１に記載の発明は、吸気酸素センサ（１３）は、空燃比センサであることを特徴とする。
The invention according to claim 11 is characterized in that the intake oxygen sensor (13) is an air-fuel ratio sensor.

請求項１２に記載の発明は、内燃機関の吸気通路における酸素濃度を制御する内燃機関用制御方法において、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の内燃機関用制御装置を用いることにより、濾過済排気の合流口（７）から機関入口（９）への方向に延びる吸気通路(３)の第２の区間(３２)における新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体から検出された酸素濃度の検出値に基づいて還流された濾過済排気（２３）の質量流量を設定することにより、吸気通路(３)の第２の区間(３２)における新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体の酸素濃度を調節することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the control method for an internal combustion engine for controlling the oxygen concentration in the intake passage of the internal combustion engine, by using the control device for an internal combustion engine according to any one of the first to eleventh aspects , Fresh air (8) and refluxed filtered exhaust (23) in the second section (32) of the intake passage (3) extending in the direction from the merged outlet (7) to the engine inlet (9) By setting the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23) recirculated based on the detected value of the oxygen concentration detected from the mixed gas, fresh air (2) in the second section (32) of the intake passage (3) The oxygen concentration of the mixed gas of 8) and the refluxed filtered exhaust (23) is adjusted.

請求項１３に記載の発明は、濾過済排気還流装置(５)から還流された濾過済排気(２３)の質量流量は制御弁(２２)の駆動状態により調節可能であり、制御弁（２２）により還流された濾過済排気(２３)の質量流量を設定することにより、酸素濃度の調節を実行することを特徴とする。 According to the thirteenth aspect of the present invention, the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23) recirculated from the filtered exhaust gas recirculation device (5) can be adjusted by the driving state of the control valve (22), and the control valve (22) The oxygen concentration is adjusted by setting the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23) recirculated by.

請求項１４に記載の発明は、酸素濃度の調節のための遅延時間、および／または吸気通路(３)の第２の区間(３２)における酸素濃度の検出のための遅延時間を予測するためにモデルに基づく調節を用いることを特徴とする。 The invention as claimed in claim 14 is for predicting a delay time for adjusting the oxygen concentration and / or a delay time for detecting the oxygen concentration in the second section (32) of the intake passage (3). It is characterized by using model-based adjustment.

請求項１５に記載の発明は、新気と還流された濾過済排気との混合気体のための正確な酸素濃度の予測値を計算するために適切な物理モデルであって、新気（８）の質量流量と還流された濾過済排気（２３）の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて、吸気通路（３）の第２の区間（３２）における酸素濃度予測値の算出処理を実行し、物理モデルは、予測精度を高めるように物理モデルを補正するために、第２の区間の中において実際に検出された酸素濃度の検出値を使用して修正され、予測値を混合気体の酸素濃度を調節することに用いることを特徴とする。
The invention according to claim 15 is a physical model suitable for calculating an accurate predicted value of oxygen concentration for a mixture of fresh air and refluxed filtered exhaust, wherein the fresh air (8) Based on a physical model for the mixing process of the mass flow rate of the recirculated filtered exhaust gas (23) and the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23), the oxygen concentration predicted value calculation process in the second section (32) of the intake passage (3) The physical model is modified using the detected value of the oxygen concentration actually detected in the second interval to correct the physical model so as to improve the prediction accuracy, and the predicted value is mixed. It is used for adjusting the oxygen concentration of gas .

請求項１６に記載の発明は、吸気酸素センサ(１３)の検出値の較正のために還流した濾過済排気(２３)の質量流量をゼロに設定し、既知の酸素濃度の新気（８）だけに吸気酸素センサ(１３)を晒すことを特徴とする。 The invention according to claim 16 sets the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23) recirculated for calibration of the detected value of the intake oxygen sensor (13) to zero, and fresh air (8) having a known oxygen concentration. Only the inspiratory oxygen sensor (13) is exposed.

内燃機関は吸気通路と排気通路とを有する。新気入口からの新気、および、必要に応じて排気還流系統から還流された排気は、吸気通路によって内燃機関の機関入口に供給される。機関出口から排出された排気は、排気通路によって、排気系統または排気出口ヘ導出される。   The internal combustion engine has an intake passage and an exhaust passage. The fresh air from the fresh air inlet and the exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation system as needed are supplied to the engine inlet of the internal combustion engine through the intake passage. Exhaust gas discharged from the engine outlet is led to an exhaust system or an exhaust outlet through an exhaust passage.

内燃機関は、濾過済排気還流装置を有する。そのような装置は、排気通路から吸気通路へ、濾過済排気を導くように設計され構成されている。濾過済排気還流装置は、排気通路に接続されている。濾過済排気還流装置は、濾過済排気を導入するために、排気通路のうち、パティキュレートフィルタの流れ方向後方の領域に接続されている。   The internal combustion engine has a filtered exhaust gas recirculation device. Such devices are designed and configured to direct filtered exhaust from the exhaust passage to the intake passage. The filtered exhaust gas recirculation device is connected to the exhaust passage. The filtered exhaust gas recirculation device is connected to a region behind the particulate filter in the flow direction in the exhaust passage in order to introduce filtered exhaust gas.

排気通路は、第１の区間と第２の区間とを含む少なくとも２つの区間を有する。第１の区間は、パティキュレートフィルタの流れ方向前方に設けられている。第１の区間には、非濾過排気が流れる。第２の区間は、パティキュレートフィルタの流れ方向後方に設けられている。第２の区間には、濾過済排気が流れる。排気の一部は、還流した排気として、濾過済排気還流装置を通って吸気通路ヘ導かれる。   The exhaust passage has at least two sections including a first section and a second section. The first section is provided in front of the particulate filter in the flow direction. Non-filtered exhaust flows in the first section. The second section is provided behind the particulate filter in the flow direction. The filtered exhaust gas flows in the second section. Part of the exhaust gas is led to the intake passage through the filtered exhaust gas recirculation device as recirculated exhaust gas.

吸気通路は、第１の区間と第２の区間とを含む少なくとも２つの区間を有する。第１の区間は、還流した濾過済排気の吸気通路への合流口より上流に設けられている。第１の区間には、好適には、新気だけが流れる。第２の区間は、還流した濾過済排気の吸気通路への合流口より下流に設けられている。この第２の区間には、新気および還流した濾過済排気の混合気体が流れることがある。   The intake passage has at least two sections including a first section and a second section. The first section is provided upstream from the junction to the intake passage of the filtered exhaust gas that has recirculated. Preferably, only fresh air flows in the first section. The second section is provided downstream from the junction to the intake passage of the filtered exhaust gas that has recirculated. A mixed gas of fresh air and refluxed filtered exhaust gas may flow in the second section.

吸気通路の第２の区間には、吸気通路の第２の区間における新気と還流した濾過済排気との混合気体の酸素濃度を計測することができる酸素センサが配置されている。この発明に係る内燃機関用制御装置は、濾過済排気還流装置からの濾過済排気の流量を調節することによって、吸気通路の第２の区間における混合気体の酸素濃度を制御することができる。この制御は、吸気通路の第２の区間において検出された酸素濃度の検出値に基づいて実行される。酸素濃度の制御は、閉ループ制御によって実行される。これにより、吸気通路における酸素濃度の特に高精度の制御が実行される。   In the second section of the intake passage, an oxygen sensor capable of measuring the oxygen concentration of the mixed gas of fresh air and refluxed filtered exhaust gas in the second section of the intake passage is disposed. The control device for an internal combustion engine according to the present invention can control the oxygen concentration of the mixed gas in the second section of the intake passage by adjusting the flow rate of the filtered exhaust gas from the filtered exhaust gas recirculation device. This control is executed based on the detected value of the oxygen concentration detected in the second section of the intake passage. The oxygen concentration is controlled by closed loop control. Thereby, particularly highly accurate control of the oxygen concentration in the intake passage is executed.

酸素濃度の制御は、好適には、吸気通路の第２の区間に設けられた酸素センサによって検出された新気と還流した排気との混合気体の酸素濃度の検出値が目標値と比較される手法によって実行される。酸素濃度の検出値が高すぎる場合、排気還流装置から還流した濾過済排気の流量は増加される。酸素濃度の検出値が低すぎる場合、排気還流装置から還流した濾過済排気の流量は減少される。   In the control of the oxygen concentration, preferably, the detected value of the oxygen concentration of the mixed gas of fresh air and the recirculated exhaust gas detected by the oxygen sensor provided in the second section of the intake passage is compared with the target value. Performed by technique. When the detected value of the oxygen concentration is too high, the flow rate of the filtered exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation device is increased. When the detected value of the oxygen concentration is too low, the flow rate of the filtered exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation device is reduced.

酸素センサの実際の構成に依存して、場合によっては、酸素センサは酸素濃度の検出のための遅延時間を有している。本発明の一実施形態は、酸素濃度の予測値を計算するためのモデルに基づく制御装置を備える内燃機関用制御装置を提供する。このようなモデルに基づく制御装置は、吸気通路の第２の区画における新気と還流した濾過済排気との混合気体の酸素濃度の予測値を計算する。吸気通路中の酸素濃度の制御は、好適には、モデルに基づく制御装置によって、酸素濃度の予測値が目標値と比較される手法によって実行される場合がある。酸素濃度の予測値が低すぎる場合、還流した濾過済排気の流量は増加される。還流した濾過済排気の流量が増加する場合、酸素濃度の予測値が低すぎる。これによって、吸気通路中の酸素濃度のさらに速い制御が実行可能となる。   Depending on the actual configuration of the oxygen sensor, in some cases, the oxygen sensor has a delay time for detection of oxygen concentration. One embodiment of the present invention provides a control device for an internal combustion engine including a control device based on a model for calculating a predicted value of oxygen concentration. The control device based on such a model calculates a predicted value of the oxygen concentration of the mixed gas of fresh air and refluxed filtered exhaust gas in the second section of the intake passage. The control of the oxygen concentration in the intake passage is preferably executed by a method in which the predicted value of the oxygen concentration is compared with the target value by a model-based control device. If the predicted oxygen concentration is too low, the flow rate of the refluxed filtered exhaust is increased. If the flow rate of the refluxed filtered exhaust increases, the predicted oxygen concentration is too low. This makes it possible to perform faster control of the oxygen concentration in the intake passage.

モデルに基づく制御装置を構築するためのモデルは、酸素濃度の調節のための遅延時間を予測するために適合されている。酸素濃度の調節のための遅延時間は、例えば、新気の質量流量と還流した濾過済排気の質量流量との混合過程によって要求される時間、同様に、還流した排気の合流口から酸素センサまでの質量の移動のための時間を含んでいる。モデルに基づく制御装置による酸素濃度の調節のための遅延時間の予測によって、必要とされる酸素濃度への特に高精度で、かつ速い調節が実行される。遅延時間によって生じる制御変数のオーバーシュートは、有利な効果を提供するように回避される。   A model for building a model-based controller is adapted to predict the delay time for adjustment of oxygen concentration. The delay time for adjusting the oxygen concentration is, for example, the time required by the mixing process of the mass flow rate of fresh air and the mass flow rate of the filtered filtered exhaust gas, as well as from the junction of the refluxed exhaust gas to the oxygen sensor. Includes time for mass transfer. By predicting the delay time for adjusting the oxygen concentration by means of a model-based controller, a particularly precise and fast adjustment to the required oxygen concentration is performed. Control variable overshoot caused by the delay time is avoided to provide an advantageous effect.

吸気通路の第１の区間には、好適には、新気の質量流量を検出するために質量流量センサが配置される。新気の質量流量の気象学的な検出は、酸素濃度の制御において、特に正確で最新の入力値が使用されるという利点を提供する。新気の質量流量の気象学的に検出された値は、外部の圧力と吸気圧力との間の圧力差に基づく計算によって決定された質量流量の計算値より、特に相当に正確である。   In the first section of the intake passage, a mass flow sensor is preferably arranged for detecting the mass flow of fresh air. Meteorological detection of fresh air mass flow offers the advantage that particularly accurate and up-to-date input values are used in the control of oxygen concentration. The meteorologically detected value of the fresh air mass flow is particularly considerably more accurate than the calculated mass flow determined by a calculation based on the pressure difference between the external pressure and the intake pressure.

内燃機関用制御装置は、好適には、新気の質量流量と還流された濾過済排気の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて、吸気通路の第２の区間における酸素濃度予測値の算出処理を実行するために適合された制御手段を備えることができる。そのような物理的なモデルは吸気通路の第２の区間の中の新気と還流した濾過済排気との混合気体のための特に正確な酸素濃度の予測値を計算するのに適切である。そのために、特に、吸気通路の第２の区間の中において実際に検出された酸素濃度の検出値は、将来の計算ステップの予測精度を改善するようにモデルの修正に使用される場合がある。   The control device for the internal combustion engine preferably predicts the oxygen concentration in the second section of the intake passage based on a physical model for the mixing process of the mass flow rate of fresh air and the mass flow rate of the filtered filtered exhaust gas. Control means adapted to perform the value calculation process may be provided. Such a physical model is suitable for calculating a particularly accurate oxygen concentration prediction for the mixture of fresh air and recirculated filtered exhaust in the second section of the intake passage. Therefore, in particular, the detected value of the oxygen concentration actually detected in the second section of the intake passage may be used to correct the model so as to improve the prediction accuracy of future calculation steps.

実際に検出された酸素濃度の検出値は、例えば、この酸素濃度の検出値が、酸素濃度の検出のための遅延時間を含めた先の時間間隔において、および／または酸素濃度の調節のための遅延時間を含めた先の時間間隔において計算された酸素濃度の予測値と比較されるような手法において考慮される。この酸素濃度の予測値は、酸素濃度の検出値の検出時点と関係している。したがって、酸素濃度の予測値は、実際に検出された酸素濃度の検出値と後の時点において比較される。それによって、決定された偏差が物理的なモデルの適合のために利用される。これによって、例えば、還流した濾過済排気の質量流量の調節のための線形の補正率は、制御精度を改良する方向に適合される。制御モデルの適合のための種々の既知の手法を用いてもよい。適合処理によって、いくつかの計算サイクルの間に、内燃機関用制御装置の制御精度は最適化される。   The actually detected oxygen concentration detection value may be, for example, in the previous time interval including the delay time for oxygen concentration detection and / or for oxygen concentration adjustment. It is taken into account in such a way that it is compared with the predicted value of the oxygen concentration calculated in the previous time interval including the delay time. The predicted value of the oxygen concentration is related to the detection time of the detected value of the oxygen concentration. Therefore, the predicted value of the oxygen concentration is compared with the detected value of the actually detected oxygen concentration at a later time. Thereby, the determined deviation is used for fitting the physical model. Thereby, for example, a linear correction factor for adjusting the mass flow rate of the filtered filtered exhaust is adapted to improve the control accuracy. Various known techniques for control model adaptation may be used. By means of the adaptation process, the control accuracy of the control device for the internal combustion engine is optimized during several calculation cycles.

内燃機関用制御装置は、好適には、酸素の検出の較正のための手段を備えることができる。これによって、例えば、酸素センサによって検出された酸素濃度の検出値の圧力に依存する偏差を補正することが有利に可能になり、それによって、内燃機関用制御装置は特に外乱要素に対して高い耐性を有するようになる。   The control device for the internal combustion engine can preferably comprise means for calibrating the detection of oxygen. This advantageously makes it possible, for example, to correct the pressure-dependent deviation of the detected value of the oxygen concentration detected by the oxygen sensor, whereby the control device for the internal combustion engine is particularly resistant to disturbance elements. Will have.

酸素の検出の較正は、例えば、酸素センサの領域において既知の圧力の下で検出された酸素濃度の検出値に、特性グラフから与えられる圧力依存補正係数、または関数から与えられる圧力依存補正係数が掛けられる手法によって実行することができる。代替的に、参照テーブルから与えられる補正された酸素濃度の値によって、既知の圧力の下で検出された酸素濃度の検出値が置き換えられる処理が実行されてもよい。   Calibration of the detection of oxygen is performed by, for example, detecting the oxygen concentration detected under a known pressure in the region of the oxygen sensor by adding a pressure-dependent correction coefficient given from a characteristic graph or a pressure-dependent correction coefficient given from a function. It can be performed by a technique that is multiplied. Alternatively, a process may be executed in which the detected oxygen concentration value detected under a known pressure is replaced by the corrected oxygen concentration value given from the reference table.

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the above-described means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical terms of the present invention. It does not limit the range.

本発明を適用した第１実施形態に係る内燃機関用制御装置のブロック図である。1 is a block diagram of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment to which the present invention is applied.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

（第１実施形態）
この実施形態は、内燃機関２における吸入空気の酸素濃度を制御するための内燃機関用制御装置１に関する。図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る内燃機関用制御装置１のブロック図である。内燃機関１を代表するものとして、図の中央部に、内部にピストンが配置されたシリンダが図示されている。シリンダとピストンは、燃焼室内に入れられた気体を圧縮する。燃焼室では、吸気と添加された燃料とが燃焼され、排気になる燃焼工程が実行される。 (First embodiment)
This embodiment relates to an internal combustion engine control device 1 for controlling the oxygen concentration of intake air in the internal combustion engine 2. FIG. 1 is a block diagram of an internal combustion engine control apparatus 1 according to a first embodiment to which the present invention is applied. As a representative of the internal combustion engine 1, a cylinder having a piston disposed therein is shown in the center of the figure. The cylinder and the piston compress the gas put in the combustion chamber. In the combustion chamber, a combustion process is performed in which intake air and added fuel are combusted to become exhaust.

内燃機関２は、吸気通路３および排気通路４を備える。吸気通路３は、図中の左側において、新気入口２４から機関入口９まで延びている。排気通路４は、図中の右側において、機関出口１０から排気出口２５まで延びている。内燃機関２は濾過済排気還流装置５を備える。濾過済排気還流装置５は、排気通路４から吸気通路３へ濾過済排気６を導き、戻すように設計され、構成されている。   The internal combustion engine 2 includes an intake passage 3 and an exhaust passage 4. The intake passage 3 extends from the fresh air inlet 24 to the engine inlet 9 on the left side in the drawing. The exhaust passage 4 extends from the engine outlet 10 to the exhaust outlet 25 on the right side in the drawing. The internal combustion engine 2 includes a filtered exhaust gas recirculation device 5. The filtered exhaust gas recirculation device 5 is designed and configured to guide and return the filtered exhaust gas 6 from the exhaust passage 4 to the intake passage 3.

以下の説明において、またはこの明細書の全体を通じて、「排気」の用語は、機関出口１０を通して内燃機関２の燃焼室から排出された気体、または混合気体として解されるべきであり、場合によっては、それはさらに、例えば、煤の微粒子のような、固体成分または液体成分を含むことがある。「吸気」の用語は、機関入口９を通して内燃機関２の燃焼室に導入される気体、または混合気体として解されるべきである。吸気は、特に、新気８の部分と、循環された濾過済排気２３の部分とを含むことができる。   In the following description, or throughout this specification, the term “exhaust” is to be understood as a gas or mixed gas exhausted from the combustion chamber of the internal combustion engine 2 through the engine outlet 10 and in some cases , It may further comprise a solid or liquid component, such as, for example, sputum particulates. The term “intake” is to be understood as a gas or gas mixture introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine 2 through the engine inlet 9. The intake air can in particular include a portion of fresh air 8 and a portion of circulated filtered exhaust 23.

図中に描かれた内燃機関２は、非濾過排気還流装置２０をさらに備える。非濾過排気還流装置２０は、パティキュレートフィルタ１１の流れ方向前方から、酸素センサ１３の流れ方向下流へ、濾過前排気を戻すことができる。より具体的には、非濾過排気還流装置２０は、パティキュレートフィルタ１１の流れ方向前方であり、かつタービン１９の流れ方向前方から、コンプレッサ１７の流れ方向後方であって、かつ酸素センサ１３の流れ方向後方へ、濾過前排気を戻すことができる。このような非濾過排気還流装置２０は本発明の技術的な範囲内に包含されるものとして提供される。よって、吸気通路３への非濾過排気の合流口２６は、酸素センサ１３が非濾過排気還流装置２０から還流した非濾過排気２７と接触しないことを確実にするように酸素センサ１３の流れ方向後方に配置される。これに反して、そのような非濾過排気還流装置のない内燃機関において、本発明の内燃機関用制御装置を利用することも可能である。   The internal combustion engine 2 depicted in the drawing further includes a non-filtered exhaust gas recirculation device 20. The non-filtered exhaust gas recirculation device 20 can return the pre-filtered exhaust gas from the front in the flow direction of the particulate filter 11 to the downstream in the flow direction of the oxygen sensor 13. More specifically, the non-filtered exhaust gas recirculation device 20 is in front of the particulate filter 11 in the flow direction and from the front of the turbine 19 in the flow direction to the rear of the compressor 17 in the flow direction and the flow of the oxygen sensor 13. The exhaust before filtration can be returned backward in the direction. Such a non-filtered exhaust gas recirculation device 20 is provided as being included within the technical scope of the present invention. Thus, the unfiltered exhaust junction 26 to the intake passage 3 is behind the oxygen sensor 13 in the flow direction so as to ensure that the oxygen sensor 13 does not contact the non-filtered exhaust 27 recirculated from the non-filtered exhaust recirculation device 20. Placed in. On the other hand, it is also possible to use the control device for an internal combustion engine of the present invention in an internal combustion engine without such an unfiltered exhaust gas recirculation device.

内燃機関２の吸気通路３は、二つまたはそれ以上の区間３１、３２、３３を有している。第１の区間３１は、吸気通路３における濾過済排気の合流口７の上流に設けられている。濾過済排気の合流口７は、吸気通路３における濾過済排気還流装置５のダクトとの接続点に形成されている。吸気通路３は、さらに、第２の区間３２を備える。第２の区間３２は、吸気通路３への濾過済排気の合流口７の下流であって、かつ機関入口９の上流に位置付けられている。非濾過排気還流装置２０が内燃機関に設けられている場合、第２の区間３２は、吸気通路３への濾過済排気の合流口７から、吸気通路３への非濾過排気の合流口２６の流れ方向前方の領域まで延在することとなる。   The intake passage 3 of the internal combustion engine 2 has two or more sections 31, 32, 33. The first section 31 is provided on the upstream side of the merged outlet 7 of the filtered exhaust gas in the intake passage 3. The filtered exhaust junction 7 is formed at the connection point of the intake passage 3 with the duct of the filtered exhaust gas recirculation device 5. The intake passage 3 further includes a second section 32. The second section 32 is located downstream of the merged outlet 7 of the filtered exhaust gas to the intake passage 3 and upstream of the engine inlet 9. When the non-filtered exhaust gas recirculation device 20 is provided in the internal combustion engine, the second section 32 is formed by connecting the filtered exhaust gas merging port 7 to the intake passage 3 and the non-filtered exhaust gas merging port 26 to the intake passage 3. It will extend to the area | region ahead of the flow direction.

吸気通路３の第２の区間３２には、新気８と還流した濾過済排気２３との混合気体が流れる。濾過済排気還流装置５からの還流した濾過済排気２３の流量が、ゼロまで減らされる場合、吸気通路３の第２の区間３２には、新気８だけが流れる。しかしながら、吸気通路３の第２の区間３２の中の酸素センサ１３の領域では、還流した非濾過排気２７が流れることはない。   In the second section 32 of the intake passage 3, a mixed gas of the fresh air 8 and the filtered filtered exhaust 23 flows. When the flow rate of the filtered filtered exhaust gas 23 from the filtered exhaust gas recirculation device 5 is reduced to zero, only the fresh air 8 flows in the second section 32 of the intake passage 3. However, the refluxed non-filtered exhaust 27 does not flow in the region of the oxygen sensor 13 in the second section 32 of the intake passage 3.

図示された実施形態においては、吸気通路３はさらに第３の区間３３を有する。第３の区間３３は、吸気通路３への非濾過排気の合流口２６から機関入口９へ向かう方向へ延びている。吸気通路３の第３の区間３３には、新気８、還流された濾過済排気２３、および還流された非濾過排気２７の混合気体が流れることがある。   In the illustrated embodiment, the intake passage 3 further has a third section 33. The third section 33 extends in a direction from the merging port 26 of the non-filtered exhaust gas to the intake passage 3 toward the engine inlet 9. In the third section 33 of the intake passage 3, a mixed gas of the fresh air 8, the refluxed filtered exhaust 23, and the refluxed non-filtered exhaust 27 may flow.

排気通路４は、少なくとも、パティキュレートフィルタ１１の上流の第１の区間４１とパティキュレートフィルタ１１の下流の第２の区間４２とを備える。排気通路４の第１の区間４１には、非濾過排気１２が流れる。排気通路４の第２の区間４２には、濾過済排気６が流れる。パティキュレートフィルタ１１は、任意の手法により設計され、構成されてもよい。パティキュレートフィルタ１１は、好適には、排気から煤の微粒子を濾過により除去するために機能する。パティキュレートフィルタ１１は、さらに他の微粒子および排気成分を濾過により除去してもよい。パティキュレートフィルタ１１は、代替的に、他の適切な濾過要素によって提供することができる。   The exhaust passage 4 includes at least a first section 41 upstream of the particulate filter 11 and a second section 42 downstream of the particulate filter 11. The non-filtered exhaust gas 12 flows in the first section 41 of the exhaust passage 4. The filtered exhaust 6 flows through the second section 42 of the exhaust passage 4. The particulate filter 11 may be designed and configured by any method. The particulate filter 11 preferably functions to remove soot particulates from the exhaust by filtration. The particulate filter 11 may further remove other fine particles and exhaust components by filtration. The particulate filter 11 can alternatively be provided by other suitable filtration elements.

内燃機関用制御装置１は、濾過済排気還流装置５によって還流した濾過済排気２３の流量の調節によって、吸気通路３の第２の区間３２の中の酸素濃度を制御するように設計され、構成される。一般に、新気８は、およそ２１％の一定の酸素量をもつ。酸素量は、酸素濃度とも呼ぶことができる。内燃機関における燃料の燃焼の間中、吸気における酸素量は減少する。その結果、排気６、１２における酸素濃度は、吸気における酸素濃度より低くなる。還流された排気２３、２７は、新気８より低い酸素量を有する。吸気通路３の第２の区間３２における酸素量は、よって、還流された濾過済排気２３の添加と、それが新気８に混合されることとによって減少される。よって、吸気の酸素濃度は、２１％までの範囲内の値となる。   The internal combustion engine control device 1 is designed and configured to control the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 by adjusting the flow rate of the filtered exhaust gas 23 recirculated by the filtered exhaust gas recirculation device 5. Is done. In general, fresh air 8 has a constant oxygen content of approximately 21%. The amount of oxygen can also be called oxygen concentration. During the combustion of fuel in an internal combustion engine, the amount of oxygen in the intake air decreases. As a result, the oxygen concentration in the exhausts 6 and 12 is lower than the oxygen concentration in the intake air. The refluxed exhausts 23 and 27 have an oxygen amount lower than that of the fresh air 8. The amount of oxygen in the second section 32 of the intake passage 3 is thus reduced by adding the refluxed filtered exhaust 23 and mixing it with fresh air 8. Therefore, the oxygen concentration of the intake air is a value within a range up to 21%.

吸気通路３の第２の区間３２には、酸素センサ１３が配置されている。酸素センサ１３は、第１の酸素センサ１３、または吸気酸素センサ１３とも呼ばれる。酸素センサ１３は、吸気通路３の第２の区間３２の中の新気８と還流された濾過済排気２３とのを混合気体における酸素濃度を、連続的に、または断続的に検出する。酸素センサ１３は、任意の手法により設計され、構成されてもよい。酸素センサ１３は、加熱型の全領域ラムダ値検出器により提供することができる。例えば、酸素センサ１３は、汎用加熱型酸素センサ、または汎用加熱型排気酸素センサ（UHEGO: Universal Heated Exhaust Gas Oxygen sensor）とも呼ばれるセンサにより提供することができる。ラムダ値検出器は、空燃比センサとも呼ばれる。   An oxygen sensor 13 is disposed in the second section 32 of the intake passage 3. The oxygen sensor 13 is also referred to as a first oxygen sensor 13 or an intake oxygen sensor 13. The oxygen sensor 13 continuously or intermittently detects the oxygen concentration in the mixed gas between the fresh air 8 in the second section 32 of the intake passage 3 and the filtered filtered exhaust gas 23. The oxygen sensor 13 may be designed and configured by any method. The oxygen sensor 13 can be provided by a heating-type full range lambda value detector. For example, the oxygen sensor 13 can be provided by a sensor that is also referred to as a universal heating oxygen sensor or a universal heating exhaust gas oxygen sensor (UHEGO). The lambda value detector is also called an air-fuel ratio sensor.

吸気通路３の第２の区間３２の中の酸素センサ１３の配置は、この位置での酸素センサ１３が新気８および還流された濾過済排気２３だけに晒されるという長所を有する。酸素センサ１３は非濾過排気１２と接触しない。このため、酸素センサ１３が非濾過排気１２に含まれている煤の微粒子、他の微粒子、または他の排気成分によって汚染され、破壊されることが回避される。   The arrangement of the oxygen sensor 13 in the second section 32 of the intake passage 3 has the advantage that the oxygen sensor 13 at this position is only exposed to the fresh air 8 and the filtered filtered exhaust 23. The oxygen sensor 13 does not contact the non-filtered exhaust 12. For this reason, it is avoided that the oxygen sensor 13 is contaminated and destroyed by soot particulates, other particulates, or other exhaust components contained in the non-filtered exhaust 12.

吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の制御は、例えば、制御装置１４によって、酸素センサ１３により検出された酸素濃度の検出値が酸素濃度の目標値と比較される手法によって実行することができる。制御装置１４は、吸気の酸素濃度を制御するために内燃機関用制御装置１の複数の機器を制御する制御手段を提供する。吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度が高すぎる場合、濾過済排気還流装置５から還流した濾過済排気２３の流量は増加される。還流した濾過済排気２３の流量が増加する場合は、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度が高すぎる。このような制御を実現するために、制御装置１４は、例えば、制御弁２２の開度を適切な手法で設定するように、濾過済排気還流装置５の制御弁２２を活性化し駆動する。濾過済排気還流装置５から還流された濾過済排気２３の質量流量は制御弁２２の駆動状態により調節可能である。言い換えると、還流された濾過済排気２３の質量流量は、制御弁２２の駆動状態の影響下にある。制御装置１４は、制御弁２２の駆動状態を調節することにより還流された濾過済排気２３の質量流量を設定する。制御装置１４は、この質量流量の設定により、酸素濃度の調節を実行する。濾過済排気還流装置５の領域には、還流した濾過済排気２３の流量を検知する図示されない質量流量センサを設けることができる。   The control of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is executed by a method in which the control device 14 compares the detected value of the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 13 with the target value of the oxygen concentration, for example. Can do. The control device 14 provides control means for controlling a plurality of devices of the control device 1 for the internal combustion engine in order to control the oxygen concentration of the intake air. When the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is too high, the flow rate of the filtered exhaust gas 23 returned from the filtered exhaust gas recirculation device 5 is increased. When the flow rate of the filtered filtered exhaust gas 23 increases, the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is too high. In order to realize such control, for example, the control device 14 activates and drives the control valve 22 of the filtered exhaust gas recirculation device 5 so as to set the opening degree of the control valve 22 by an appropriate method. The mass flow rate of the filtered exhaust gas 23 refluxed from the filtered exhaust gas recirculation device 5 can be adjusted by the driving state of the control valve 22. In other words, the mass flow rate of the filtered exhaust gas 23 that has been refluxed is under the influence of the drive state of the control valve 22. The control device 14 sets the mass flow rate of the filtered exhaust gas 23 circulated by adjusting the driving state of the control valve 22. The controller 14 adjusts the oxygen concentration by setting the mass flow rate. In the region of the filtered exhaust gas recirculation device 5, a mass flow sensor (not shown) that detects the flow rate of the filtered exhaust gas 23 that has been refluxed can be provided.

制御装置１４は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置１４によって実行されることによって、制御装置１４をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置１４を機能させる。制御装置１４が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。上述の制御概念では、制御装置１４は一般的なアナログ制御装置、またはデジタル制御装置によって提供することができる。   The control device 14 is provided by a microcomputer provided with a computer-readable storage medium. The storage medium stores a computer-readable program. The storage medium can be provided by a memory. The program is executed by the control device 14 to cause the control device 14 to function as a device described in this specification, and to cause the control device 14 to function so as to execute the control method described in this specification. The means provided by the control device 14 can also be called a functional block or module that achieves a predetermined function. In the control concept described above, the controller 14 can be provided by a general analog controller or a digital controller.

本発明の好適な実施形態においては、制御装置１４は、酸素濃度の予測値を計算するための制御装置１４であり、モデルに基づいて構築された制御装置１４である。モデルに基づく制御装置１４を構築するためのモデルは、好適には、酸素濃度の調節のための遅延時間、および／または酸素濃度の検出のための遅延時間を予測するために適合されている。このような場合、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の制御は、好適には、酸素濃度の予測値が目標値と比較される手法によって実行される。吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の予測値が低すぎる場合、濾過済排気還流装置５から還流した濾過済排気２３の流量は減少される。還流した濾過済排気２３の流量が減少する場合は、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の予測値が低すぎる。このような予測的な制御は、特に速さの点において有利な効果をもたらす。   In a preferred embodiment of the present invention, the control device 14 is a control device 14 for calculating a predicted value of oxygen concentration, and is a control device 14 constructed based on a model. The model for constructing the model-based controller 14 is preferably adapted to predict a delay time for adjusting the oxygen concentration and / or a delay time for detecting the oxygen concentration. In such a case, the control of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is preferably executed by a method in which the predicted value of the oxygen concentration is compared with the target value. When the predicted value of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is too low, the flow rate of the filtered exhaust gas 23 returned from the filtered exhaust gas recirculation device 5 is reduced. When the flow rate of the refluxed filtered exhaust 23 decreases, the predicted value of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is too low. Such predictive control has an advantageous effect especially in terms of speed.

本発明の他の実施形態においては、好適には、吸気通路３の第１の区間３１に新気８の質量流量を決定するための質量流量センサ１５を配置することができる。質量流量センサ１５は、好適には、制御装置１４に接続される。さらに、吸気通路３の第２の区間３２には、圧力センサ２１を配置することができる。圧力センサ２１は、好適には、制御装置１４に接続される。圧力センサ２１は、特に、酸素センサ１３の近くに配置される。圧力センサ２１は付加的な個別のセンサとして提供される。代替的に、既存の吸気圧力センサ、または他の既存の圧力センサも、吸気における酸素濃度を制御する内燃機関用制御装置に共用して用いることができる。   In another embodiment of the present invention, preferably, a mass flow sensor 15 for determining the mass flow rate of the fresh air 8 can be disposed in the first section 31 of the intake passage 3. The mass flow sensor 15 is preferably connected to the control device 14. Further, the pressure sensor 21 can be disposed in the second section 32 of the intake passage 3. The pressure sensor 21 is preferably connected to the control device 14. In particular, the pressure sensor 21 is arranged near the oxygen sensor 13. The pressure sensor 21 is provided as an additional individual sensor. Alternatively, an existing intake pressure sensor or other existing pressure sensor can also be used in common with the control device for an internal combustion engine that controls the oxygen concentration in the intake air.

排気通路４の第２の区間４２には、酸素センサ１６が配置されている。酸素センサ１６は、排気酸素センサ１６とも呼ばれる。酸素センサ１６は、第２の酸素センサ１６とも呼ばれる。酸素センサ１６は、排気通路４の第２の区間４２における酸素濃度を検出するように設計され、構成されている。本発明の技術的範囲の中において、例えば、空燃比センサのような既存の酸素センサも、吸気における酸素濃度を制御する内燃機関用制御装置に共用して用いることができる。第２の酸素センサ１６は、好適には、制御装置１４と接続されている。   An oxygen sensor 16 is disposed in the second section 42 of the exhaust passage 4. The oxygen sensor 16 is also referred to as an exhaust oxygen sensor 16. The oxygen sensor 16 is also called a second oxygen sensor 16. The oxygen sensor 16 is designed and configured to detect the oxygen concentration in the second section 42 of the exhaust passage 4. Within the technical scope of the present invention, for example, an existing oxygen sensor such as an air-fuel ratio sensor can also be used in common for the control device for an internal combustion engine that controls the oxygen concentration in the intake air. The second oxygen sensor 16 is preferably connected to the control device 14.

本発明の好適な実施形態において、内燃機関用制御装置１は、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の予測値を算出する算出処理を実行するために適合されたモデルに基づく制御装置１４を備える。モデルに基づく制御装置１４は、新気８の質量流量と還流した濾過済排気２３の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて構築されている。このようなモデルに基づく制御装置１４は、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の値の特に速く、特に高精度の調節を可能とする。モデルに基づく制御装置１４は、吸気通路３、および／または排気通路４、および／または濾過済排気還流装置５のダクトの中における質量の移動と部分的な酸素量を考慮に入れて構築することができる。制御装置１４は、したがって、特に、排気通路４の第２の区間４２からの還流された濾過済排気２３の酸素濃度を拠り所とし、吸気通路３の第１の区間３１の新気８の質量流量を拠り所とし、同様に、新気８の既知の酸素濃度をも拠り所としており、そして、それらの値に基づいて、排気還流装置５から還流した濾過済排気２３の望ましい流量を計算する。制御装置１４は、好適には、予測精度を改善するようにモデルを補正するために、吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の実際の検出値を用いる。   In a preferred embodiment of the present invention, the control device 1 for an internal combustion engine is a control device based on a model adapted to execute a calculation process for calculating a predicted value of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3. 14. The controller 14 based on the model is constructed based on a physical model for the mixing process of the mass flow rate of the fresh air 8 and the mass flow rate of the filtered filtered exhaust 23. The control device 14 based on such a model makes it possible to adjust the value of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 particularly fast and particularly with high accuracy. The model-based control device 14 is constructed taking into account mass transfer and partial oxygen content in the ducts of the intake passage 3 and / or the exhaust passage 4 and / or the filtered exhaust recirculation device 5. Can do. The control device 14 therefore relies in particular on the oxygen concentration of the filtered filtered exhaust 23 from the second section 42 of the exhaust passage 4 and the mass flow rate of the fresh air 8 in the first section 31 of the intake passage 3. Similarly, the known oxygen concentration of the fresh air 8 is also used as a base, and the desired flow rate of the filtered exhaust gas 23 returned from the exhaust gas recirculation device 5 is calculated based on those values. The control device 14 preferably uses the actual detected value of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 to correct the model to improve the prediction accuracy.

内燃機関用制御装置は、好適には、遅延時間の較正のための手段を備えることができる。較正手段は、所定の期間中における、酸素センサ１３による酸素濃度の検出のための遅延時間を決定するために適合されている。所定の期間は、還流した濾過済排気２３がゼロに設定されている期間であり、既知で一定の酸素濃度の新気８だけが酸素センサ１３と接触することが確実視できる期間である。   The control device for the internal combustion engine can preferably comprise means for calibration of the delay time. The calibration means is adapted to determine a delay time for detection of oxygen concentration by the oxygen sensor 13 during a predetermined period. The predetermined period is a period in which the recirculated filtered exhaust 23 is set to zero, and is a period in which it can be surely seen that only the fresh air 8 having a known and constant oxygen concentration is in contact with the oxygen sensor 13.

代替的に、もしくは追加的に、内燃機関用制御装置１は、酸素の検出の較正のための手段を備えることができる。このような酸素の検出の較正のための手段は、酸素センサ１３の現実の構成のそれぞれに応じて設計され、構成される。よって、例えば、酸素の検出の較正のための手段は、酸素センサ１３の近傍において検出された圧力に基づいて、そして、圧力に起因する酸素濃度の検出値の偏差の特性マップに基づいて、酸素濃度の検出値を補正するように適合されている。そのような圧力の検出は、好適には、酸素センサ１３の直近に設けられた圧力センサ２１によって実行される。圧力に起因する酸素濃度の検出値の偏差の特性マップは、例えば、固定的なものとすることができ、モデルに基づく制御装置１４に格納することができる。特性マップは、圧力と、圧力由来のバイアス量と、酸素濃度の検出値とを関連付ける相関マップとも呼ぶことができる。特性マップに代えて、関数、または参照テーブルを用いることができる。酸素濃度の検出値の補正は、任意の望ましい手法によって実行することができる。例えば、補正値の加算によって、補正係数の掛け算によって、または他の適切な手法によって実行することができる。補正の種類は、酸素センサ１３の実際の構成に依存する。   Alternatively or additionally, the control device 1 for an internal combustion engine can comprise means for calibrating the detection of oxygen. Such means for calibration of oxygen detection are designed and configured according to each of the actual configurations of the oxygen sensor 13. Thus, for example, the means for calibrating the detection of oxygen is based on the pressure detected in the vicinity of the oxygen sensor 13 and on the basis of the characteristic map of the deviation of the detected value of the oxygen concentration due to the pressure. It is adapted to correct the detected density value. Such pressure detection is preferably executed by a pressure sensor 21 provided in the immediate vicinity of the oxygen sensor 13. The characteristic map of the deviation of the detected value of the oxygen concentration caused by the pressure can be fixed, for example, and can be stored in the control device 14 based on the model. The characteristic map can also be called a correlation map that correlates the pressure, the bias amount derived from the pressure, and the detected value of the oxygen concentration. A function or a reference table can be used instead of the characteristic map. Correction of the detected value of the oxygen concentration can be performed by any desired method. For example, it can be performed by adding correction values, by multiplying correction factors, or by other suitable techniques. The type of correction depends on the actual configuration of the oxygen sensor 13.

追加的に、または代替的に、内燃機関用制御装置１は、酸素の検出の較正のための手段を備えることができる。この較正手段は、新気８だけが酸素センサ１３に接触することが確実視できる状態の期間中に、酸素センサ１３の近傍において検出された圧力に基づいて、そして、新気８の既知の酸素濃度に基づいて、酸素濃度の検出値における圧力に起因する偏差、すなわち圧力由来のバイアス量を補正するように適合されている。このような状態において、例えば、酸素濃度の検出値の圧力に依存する偏差のための特性マップは、決定された偏差によって調節される。決定された偏差は、酸素濃度の検出値に含まれる新気８の既知の酸素濃度からの偏差である。新気８だけが酸素センサ１３に接触することが確実視できる状態は、例えば、濾過済排気還流装置５から還流された濾過済排気２３の流量がゼロに減少されたときに現れる。言い換えると、較正手段は、吸気酸素センサ１３の検出値の較正のために還流した濾過済排気２３の質量流量をゼロに設定し、既知の酸素濃度の新気８だけに吸気酸素センサ１３を晒す。よって、酸素センサ１３によって検出された酸素濃度は、新気８の既知の酸素濃度に較正される。これにより、酸素濃度の能動的な補正が提供される。いくつかの計測の繰り返し周期にわたる、周期的な、または非周期的な較正処理の繰り返しにより、酸素濃度の検出値の特に正確な調整に導く学習処理が有利に実行される。酸素センサ１３の実際の構成によっては、同様の手法により、圧力によって生じるものではないか、または圧力によって直接的に生じるものではない他の外乱的な要素と偏差を補正してもよい。   Additionally or alternatively, the control device 1 for an internal combustion engine can comprise means for calibrating the detection of oxygen. This calibration means is based on the pressure detected in the vicinity of the oxygen sensor 13 during a period in which only fresh air 8 can be seen to be in contact with the oxygen sensor 13, and the known oxygen of the fresh air 8. Based on the concentration, it is adapted to correct a deviation due to the pressure in the detected value of the oxygen concentration, that is, a bias amount derived from the pressure. In such a state, for example, the characteristic map for the deviation depending on the pressure of the detected value of the oxygen concentration is adjusted by the determined deviation. The determined deviation is a deviation from the known oxygen concentration of the fresh air 8 included in the detected value of the oxygen concentration. A state in which only fresh air 8 can be surely brought into contact with the oxygen sensor 13 appears, for example, when the flow rate of the filtered exhaust gas 23 circulated from the filtered exhaust gas recirculation device 5 is reduced to zero. In other words, the calibration means sets the mass flow rate of the filtered exhaust gas 23 circulated for calibration of the detection value of the intake oxygen sensor 13 to zero, and exposes the intake oxygen sensor 13 only to fresh air 8 having a known oxygen concentration. . Therefore, the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 13 is calibrated to the known oxygen concentration of the fresh air 8. This provides active correction of oxygen concentration. A learning process leading to a particularly accurate adjustment of the detected value of the oxygen concentration is advantageously carried out by repeating a periodic or aperiodic calibration process over several measurement repetition periods. Depending on the actual configuration of the oxygen sensor 13, other disturbance factors and deviations that are not caused by pressure or not directly caused by pressure may be corrected by a similar method.

本発明の好適な実施形態では、内燃機関２は吸気通路３の領域にコンプレッサ１７を備えることができ、排気通路４の領域にタービン１９を備えることができる。コンプレッサ１７は吸気通路３において吸気を加圧するために機能し、吸気を圧縮する。タービン１９は、排気通路４において排気を減圧するために機能し、それによって排気の圧力に蓄積されたエネルギを吸収する。コンプレッサ１７は、好適には、新気８と還流した濾過済排気２３とだけに接触する吸気通路３の第２の区間３２に配置されている。これによって、煤の微粒子または他の排気成分の堆積により生じるコンプレッサ１７の損傷または機能的な不具合を回避することができる。吸気通路３の領域には、インタークーラ１８が配置されている。インタークーラ１８は、吸気通路３における吸気の温度を低下させるために機能する。インタークーラ１８は、好適には、吸気通路３の第２の区間３２に配置することができ、特に、コンプレッサ１７の流れ方向後方の領域に配置することができる。   In a preferred embodiment of the invention, the internal combustion engine 2 can be provided with a compressor 17 in the region of the intake passage 3 and a turbine 19 in the region of the exhaust passage 4. The compressor 17 functions to pressurize the intake air in the intake passage 3 and compresses the intake air. The turbine 19 functions to depressurize the exhaust gas in the exhaust passage 4, thereby absorbing energy stored in the exhaust pressure. The compressor 17 is preferably arranged in the second section 32 of the intake passage 3 that contacts only the fresh air 8 and the filtered filtered exhaust 23. This avoids damage or functional malfunction of the compressor 17 caused by the accumulation of soot particulates or other exhaust components. An intercooler 18 is disposed in the area of the intake passage 3. The intercooler 18 functions to reduce the temperature of intake air in the intake passage 3. The intercooler 18 can be preferably arranged in the second section 32 of the intake passage 3, and in particular, can be arranged in a region behind the compressor 17 in the flow direction.

コンプレッサ１７とインタークーラ１８とを備える内燃機関２においては、コンプレッサ１７とインタークーラ１８とが吸気通路３の第２の区間３２に前後して配置され、さらに酸素センサ１３がインタークーラ１８の下流に配置されることが特に有利な効果をもたらす。図中には、そのような構成が図示されている。そのような場合、コンプレッサ１７の後方に位置付けられ、さらにインタークーラ１７の後方に位置付けられた酸素センサ１３の領域における、新気と濾過済排気還流装置５から還流された濾過済排気との混合気体の均一さは、特に良好であり、その結果、吸気通路３の第２の区間３２の中の酸素濃度の検出結果は特に信頼性が高いものとなる。酸素センサ１３は、代替的に、コンプレッサ１７とインタークーラ１８との間、またはコンプレッサ１７の上流に配置することができる。   In the internal combustion engine 2 that includes the compressor 17 and the intercooler 18, the compressor 17 and the intercooler 18 are disposed before and after the second section 32 of the intake passage 3, and the oxygen sensor 13 is disposed downstream of the intercooler 18. Arrangement has a particularly advantageous effect. Such a configuration is illustrated in the figure. In such a case, a mixed gas of fresh air and filtered exhaust gas recirculated from the filtered exhaust gas recirculation device 5 in the region of the oxygen sensor 13 positioned behind the compressor 17 and further behind the intercooler 17. Is uniform, and as a result, the detection result of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 is particularly reliable. The oxygen sensor 13 can alternatively be arranged between the compressor 17 and the intercooler 18 or upstream of the compressor 17.

吸気通路３の第２の区間３２のうち、酸素センサ１３の上流における新気と還流した濾過済排気２３との混合気体の均一さの度合いを向上させるために、代替的に、または追加的に、吸気通路３に混合気体を撹拌するための手段、例えば、吸気通路３の断面積変化部分のような、図示されない渦流発生手段を配置してもよい。   In order to improve the degree of uniformity of the mixed gas of fresh air and refluxed filtered exhaust 23 in the second section 32 of the intake passage 3 upstream of the oxygen sensor 13, alternatively or additionally. Further, a means for stirring the mixed gas in the intake passage 3, for example, a vortex generating means (not shown) such as a cross-sectional area changing portion of the intake passage 3 may be arranged.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。上記実施形態の特徴的な構成は、任意に組み合わせることができ、互いに交換することができ、さらに部分的に省略することができる。内燃機関２は、任意の構成によって提供することができ、例えば、ガソリン機関、ディーゼル機関、あるいはガス機関によって提供することができる。燃焼室２において燃焼される燃料は、任意の手法によって添加することができる。例えば、燃料は、燃焼室２への直接的な噴射直噴により、予備燃焼室への噴射により、または吸入空気への噴射、例えばキャブレターにより添加することができる。内燃機関２は、特に、コモンレール式の燃料噴射装置を有するディーゼル機関とすることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope. The characteristic configurations of the above embodiments can be arbitrarily combined, can be interchanged with each other, and can be partially omitted. The internal combustion engine 2 can be provided by any configuration, for example, a gasoline engine, a diesel engine, or a gas engine. The fuel combusted in the combustion chamber 2 can be added by any method. For example, the fuel can be added by direct injection direct injection into the combustion chamber 2, by injection into the precombustion chamber, or by injection into intake air, for example by a carburetor. In particular, the internal combustion engine 2 may be a diesel engine having a common rail fuel injection device.

内燃機関２のコンプレッサ１７とタービン１９とは任意の手法によって設計され、構成されることができる。それらは、例えば、剛性的なシャフトによって連結されてもよい。タービン１９は、好適には、制御可能なタービンとして設計され、構成されてもよい。制御装置１４は、それだけで独立した別体物として構成されてもよく、例えば、内燃機関２の他の制御処理を担う制御ユニットの中に一体化されてもよい。制御装置１４は、アナログ制御器、またはデジタル制御器として設計され、構成されてもよい。酸素濃度を制御する制御装置１４と制御方法とは、内燃機関のための制御ユニットの中に一体化されることによって実行されてもよい。   The compressor 17 and the turbine 19 of the internal combustion engine 2 can be designed and configured by any method. They may be connected by a rigid shaft, for example. Turbine 19 may preferably be designed and configured as a controllable turbine. The control device 14 may be configured as an independent separate object by itself, and may be integrated in, for example, a control unit that performs other control processing of the internal combustion engine 2. The controller 14 may be designed and configured as an analog controller or a digital controller. The control device 14 and the control method for controlling the oxygen concentration may be executed by being integrated into a control unit for the internal combustion engine.

吸気通路３の第２の区間３２における酸素濃度の制御は、任意の用途に利用するために実行することができる。酸素濃度の制御は、例えば、燃焼行程の安定化のために、および／または排気成分の抑制のために利用することができる。代替的に、または追加的に、酸素濃度の制御は、窒素酸化物の排出量を抑制するために利用することができる。   The control of the oxygen concentration in the second section 32 of the intake passage 3 can be executed for use in any application. Control of the oxygen concentration can be used, for example, for stabilization of the combustion stroke and / or for suppression of exhaust components. Alternatively or additionally, control of the oxygen concentration can be utilized to reduce nitrogen oxide emissions.

機関入口９の領域に、圧力センサ２１がさらに設けられてもよい。独立した別体の圧力センサ２１に代えて、既存の圧力センサ、例えばＭＡＰ（Manifold Air Pressure）センサと呼ばれる吸気マニホルド圧力センサを利用してもよい。第２の酸素センサ１６を設け、その検出値を制御装置１４に入力する代わりに、排気中の酸素濃度の値は、内燃機関の他の制御装置から引き渡されるように構成してもよい。   A pressure sensor 21 may be further provided in the region of the engine inlet 9. Instead of the independent separate pressure sensor 21, an existing pressure sensor, for example, an intake manifold pressure sensor called a MAP (Manifold Air Pressure) sensor may be used. Instead of providing the second oxygen sensor 16 and inputting the detected value to the control device 14, the oxygen concentration value in the exhaust gas may be delivered from another control device of the internal combustion engine.

なお、酸素センサ１６は、タービン１９とパティキュレートフィルタ１１との間に配置してもよい。この場合、パティキュレートフィルタ１１の目詰まり具合によって、タービン１９とパティキュレートフィルタ１１との間の通路圧力が大気圧よりも上昇するため、酸素センサ１６の出力ドリフトが起こることがある。その出力ドリフト成分を較正するために、酸素センサ１６とともに圧力センサを配置してもよい。   The oxygen sensor 16 may be disposed between the turbine 19 and the particulate filter 11. In this case, since the passage pressure between the turbine 19 and the particulate filter 11 rises above the atmospheric pressure due to the clogging of the particulate filter 11, an output drift of the oxygen sensor 16 may occur. In order to calibrate the output drift component, a pressure sensor may be arranged together with the oxygen sensor 16.

１ 内燃機関用制御装置、２ 内燃機関、３ 吸気通路、３１ 吸気通路の第１の区間、３２ 吸気通路の第２の区間、３３ 吸気通路の第３の区間、４ 排気通路、４１ 排気通路の第１の区間、４２ 排気通路の第２の区間、５ 濾過済排気還流装置、６ 濾過済排気、７ 濾過済排気の合流口、８ 新気、９ 機関入口、１０ 機関出口、１１ パティキュレートフィルタ、１２ 非濾過排気、１３ 酸素センサ（吸気酸素センサ）、１４ 制御装置、１５ 質量流量計、１６ 酸素センサ（排気酸素センサ）、１７ コンプレッサ、１８ インタークーラ、１９ タービン、２０ 非濾過排気還流装置、２１ 圧力センサ、２２ 制御弁、２３ 還流した濾過済排気、２４ 新気入口、２５ 排気出口、２６ 非濾過排気の合流口、２７ 還流した非濾過排気。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus for internal combustion engines, 2 Internal combustion engine, 3 Intake passage, 31 First section of intake passage, 32 Second section of intake passage, 33 Third section of intake passage, 4 Exhaust passage, 41 Exhaust passage 1st section, 42 2nd section of exhaust passage, 5 filtered exhaust recirculation device, 6 filtered exhaust, 7 filtered exhaust confluence, 8 fresh air, 9 engine inlet, 10 engine outlet, 11 particulate filter , 12 Non-filtered exhaust gas, 13 Oxygen sensor (intake oxygen sensor), 14 Control device, 15 Mass flow meter, 16 Oxygen sensor (exhaust oxygen sensor), 17 Compressor, 18 Intercooler, 19 Turbine, 20 Non-filtered exhaust gas recirculation device 21 Pressure sensor, 22 Control valve, 23 Recirculated filtered exhaust, 24 Fresh air inlet, 25 Exhaust outlet, 26 Non-filtered exhaust merge port, 27 Recirculated non-filtered exhaust I care.

Claims (16)

吸気通路（３）、排気通路（４）、前記排気通路（４）から前記吸気通路（３）へ濾過された濾過済排気（６）を還流する濾過済排気還流装置（５）、および前記排気通路(４)から前記吸気通路(３)へ非濾過排気(１２)を戻すための非濾過排気還流装置(２０)を備える内燃機関（２）のための内燃機関用制御装置において、
前記吸気通路(３)は、
前記吸気通路(３)への前記濾過済排気の合流口（７）の上流に位置する第１の区間（３１）と、
前記吸気通路(３)への前記濾過済排気の合流口（７）の下流であって、かつ前記吸気通路(３)への前記非濾過排気の合流口(２６)の上流に位置し、新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体が流れることができる第２の区間（３２）と、
前記吸気通路(３)への前記非濾過排気の前記合流口(２６)の下流であって、かつ機関入口(９)の上流に位置しており、新気(８)、還流した濾過済排気(２３)、および還流した非濾過排気(２７)の混合気体が流れることができる第３の区間（３３）とを備え、
前記排気通路（４）は、
パティキュレートフィルタ（１１）の上流に位置し、非濾過排気（１２）が流れる第１の区間（４１）と、
前記パティキュレートフィルタ（１１）の下流に位置し、濾過済排気が流れる第２の区間（４２）とを備え、
さらに、前記吸気通路（３）の前記第２の区間（３２）に設けられたコンプレッサ（１７）の下流であって、かつ前記第２の区間（３２）に配置された吸気酸素センサ（１３）に基づいて、前記濾過済排気還流装置（５）から還流される濾過済排気（２３）の質量流量を調節することにより、前記吸気通路（３）の前記第２の区間（３２）における新気（８）と濾過済排気（２３）との混合気体の酸素濃度を制御する制御手段（１４）を備えることを特徴とする内燃機関用制御装置。 An intake passage (3), an exhaust passage (4) , a filtered exhaust recirculation device (5) for recirculating filtered exhaust (6) filtered from the exhaust passage (4) to the intake passage (3) , and the exhaust An internal combustion engine controller for an internal combustion engine (2) comprising an unfiltered exhaust gas recirculation device (20) for returning non-filtered exhaust gas (12) from a passage (4) to the intake passage (3) .
The intake passage (3)
A first section (31) located upstream of the filtered exhaust confluence (7) to the intake passage (3);
Located downstream of the filtered exhaust confluence (7) to the intake passage (3) and upstream of the unfiltered exhaust confluence (26) to the intake passage (3) , a new A second section (32) through which a mixture of gas (8) and refluxed filtered exhaust (23) can flow ;
Located downstream of the junction (26) of the non-filtered exhaust to the intake passage (3) and upstream of the engine inlet (9), fresh air (8), filtered filtered exhaust (23) and a third section (33) through which the mixed gas of the refluxed non-filtered exhaust (27) can flow ,
The exhaust passage (4)
A first section (41) located upstream of the particulate filter (11) and through which the non-filtered exhaust (12) flows;
A second section (42) located downstream of the particulate filter (11) and through which the filtered exhaust flows,
Further, an intake oxygen sensor (13) disposed downstream of the compressor (17) provided in the second section (32) of the intake passage (3) and disposed in the second section (32 ). The fresh air in the second section (32) of the intake passage (3) is adjusted by adjusting the mass flow rate of the filtered exhaust (23) recirculated from the filtered exhaust recirculation device (5). A control device for an internal combustion engine, comprising control means (14) for controlling the oxygen concentration of a mixed gas of (8) and filtered exhaust (23). 前記制御手段（１４）は、酸素濃度予測値を算出するための制御手段（１４）であって、酸素濃度の調節のための遅延時間、および／または酸素濃度の検出のための遅延時間を予測するように適合されたモデルに基づいて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。   The control means (14) is a control means (14) for calculating a predicted oxygen concentration value, and predicts a delay time for adjusting the oxygen concentration and / or a delay time for detecting the oxygen concentration. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control apparatus is configured based on a model adapted to do so. さらに、前記吸気通路(３)の前記第１の区間(３１)に配置された新気(８)の質量流量を決定するための質量流量センサ(１５)を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用制御装置。   2. A mass flow sensor (15) for determining a mass flow rate of fresh air (8) disposed in the first section (31) of the intake passage (3). Or the control apparatus for internal combustion engines of Claim 2. さらに、前記吸気通路(３)の前記第２の区間(３２)に配置された圧力センサ(２１)を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。   The internal combustion engine control according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pressure sensor (21) disposed in the second section (32) of the intake passage (3). apparatus. さらに、前記排気通路(４)の前記第２の区間(４２)に配置された排気酸素センサ(１６)を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。   The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising an exhaust oxygen sensor (16) disposed in the second section (42) of the exhaust passage (4). Control device. 前記吸気酸素センサ（１３）は、前記吸気通路（３）に設けられたインタークーラ（１８）の下流に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the intake oxygen sensor (13) is arranged downstream of an intercooler (18) provided in the intake passage (3). Engine control device. 前記制御手段（１４）は、
前記新気と前記還流された濾過済排気との混合気体のための正確な酸素濃度の予測値を計算するために適切な物理モデルであって、前記新気（８）の質量流量と還流された濾過済排気（２３）の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて、前記吸気通路（３）の前記第２の区間（３２）における酸素濃度予測値の算出処理を実行するために適合され、前記物理モデルは、予測精度を高めるように前記物理モデルを補正するために、前記第２の区間の中において実際に検出された酸素濃度の検出値を使用して修正されており、
前記予測値を前記吸気通路中の酸素濃度の制御に用いることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。 The control means (14)
A physical model suitable for calculating an accurate predicted oxygen concentration for a mixture of fresh air and the refluxed filtered exhaust, wherein the fresh air (8) is recirculated with a mass flow rate; Based on the physical model for the mixing process with the mass flow rate of the filtered exhaust gas (23), the oxygen concentration predicted value calculation process in the second section (32) of the intake passage (3) is executed. And the physical model is modified using the detected value of the oxygen concentration actually detected in the second interval to correct the physical model to improve the prediction accuracy. ,
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6 , wherein the predicted value is used for controlling an oxygen concentration in the intake passage . さらに、酸素濃度の検出を較正するための較正手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 , further comprising calibration means for calibrating detection of oxygen concentration. 前記較正手段は、前記酸素センサの近くにおける圧力として決定された圧力に基づいて、かつ圧力によって生じる酸素濃度の検出値のバイアス量のための相関マップに基づいて、酸素濃度の検出値を補正するように適合されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関用制御装置。 The calibration means corrects the oxygen concentration detection value based on a pressure determined as a pressure near the oxygen sensor and based on a correlation map for a bias amount of the oxygen concentration detection value caused by the pressure. 9. The control device for an internal combustion engine according to claim 8 , wherein the control device is adapted as described above. 前記較正手段は、前記吸気酸素センサ（１３）の近くにおける圧力として決定された圧力、および新気（８）だけが前記吸気酸素センサ（１３）に接触する運転状態の間の新気（８）の既知の酸素濃度とに基づいて、酸素濃度の検出値における圧力由来のバイアス量を補正するように適合されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の内燃機関用制御装置。 The calibration means includes a pressure determined as a pressure in the vicinity of the intake oxygen sensor (13) and a fresh air (8) during an operating state in which only fresh air (8) contacts the intake oxygen sensor (13). 10. The control device for an internal combustion engine according to claim 8 , wherein the control device is adapted to correct a pressure-derived bias amount in a detected value of the oxygen concentration based on the known oxygen concentration of the gas. . 前記吸気酸素センサ（１３）は、空燃比センサであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10 , wherein the intake oxygen sensor (13) is an air-fuel ratio sensor. 内燃機関の吸気通路における酸素濃度を制御する内燃機関用制御方法において、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の内燃機関用制御装置を用いることにより、濾過済排気の前記合流口（７）から前記機関入口（９）への方向に延びる前記吸気通路(３)の前記第２の区間(３２)における新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体から検出された酸素濃度の検出値に基づいて還流された濾過済排気（２３）の質量流量を設定することにより、前記吸気通路(３)の前記第２の区間(３２)における新気（８）と還流された濾過済排気（２３）との混合気体の酸素濃度を調節することを特徴とする内燃機関用制御方法。 In the control method for an internal combustion engine for controlling the oxygen concentration in the intake passage of the internal combustion engine,
By using the internal combustion engine control apparatus as claimed in any one of claims 11, wherein the intake passage the merging port Filtered exhaust from (7) extending in the direction of the said engine inlet (9) (3 said second zone (32) fresh air (8) and refluxed been filtered exhaust (23) and the detection value detected filtered exhaust gas refluxed based on the oxygen concentration of gas mixture in the) (23 by setting the mass flow rate of) adjusting the oxygen concentration in the mixed gas of new and air (8) refluxing been filtered exhaust (23) in said second section (32) of the intake passage (3) A control method for an internal combustion engine. 前記濾過済排気還流装置(５)から還流された濾過済排気(２３)の質量流量は制御弁(２２)の駆動状態により調節可能であり、前記制御弁（２２）により前記還流された濾過済排気(２３)の質量流量を設定することにより、酸素濃度の調節を実行することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用制御方法。 The mass flow rate of the Filtered exhaust gas recirculation system (5) Filtered exhaust is recirculated from (23) is adjustable by the driving state of the control valve (22), the return has been Filtered by the control valve (22) The control method for an internal combustion engine according to claim 12 , wherein the oxygen concentration is adjusted by setting a mass flow rate of the exhaust (23). 酸素濃度の調節のための遅延時間、および／または前記吸気通路(３)の第２の区間(３２)における酸素濃度の検出のための遅延時間を予測するためにモデルに基づく調節を用いることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の内燃機関用制御方法。 Using model-based adjustment to predict the delay time for adjusting the oxygen concentration and / or the delay time for detecting the oxygen concentration in the second section (32) of the intake passage (3). 14. The control method for an internal combustion engine according to claim 12 or 13 , wherein the control method is used. 前記新気と前記還流された濾過済排気との混合気体のための正確な酸素濃度の予測値を計算するために適切な物理モデルであって、前記新気（８）の質量流量と還流された濾過済排気（２３）の質量流量との混合過程のための物理モデルに基づいて、前記吸気通路（３）の前記第２の区間（３２）における酸素濃度予測値の算出処理を実行し、
前記物理モデルは、予測精度を高めるように前記物理モデルを補正するために、前記第２の区間の中において実際に検出された酸素濃度の検出値を使用して修正され、
前記予測値を前記混合気体の酸素濃度を調節することに用いることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれかに記載の内燃機関用制御方法。 A physical model suitable for calculating an accurate predicted oxygen concentration for a mixture of fresh air and the refluxed filtered exhaust, wherein the fresh air (8) is recirculated with a mass flow rate; Based on the physical model for the mixing process with the mass flow rate of the filtered exhaust (23), the oxygen concentration predicted value calculation process in the second section (32) of the intake passage (3) is executed,
The physical model is modified using a detected value of the oxygen concentration actually detected in the second interval to correct the physical model to increase prediction accuracy,
The control method for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 14 , wherein the predicted value is used to adjust an oxygen concentration of the mixed gas . 前記吸気酸素センサ(１３)の検出値の較正のために還流した濾過済排気(２３)の質量流量をゼロに設定し、既知の酸素濃度の新気（８）だけに前記吸気酸素センサ(１３)を晒すことを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の内燃機関用制御方法。
The mass flow rate of the filtered exhaust (23) recirculated for calibration of the detection value of the intake oxygen sensor (13) is set to zero, and the intake oxygen sensor (13) is set only to fresh air (8) with a known oxygen concentration. The method for controlling an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 15 , wherein the control method is exposed.
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