JP5700389B2 - Intake air amount control method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスの一部を吸入空気に混合するための排気ガス再循環装置を備える内燃機関における吸入空気量制御方法に関するものである。 The present invention relates to an intake air amount control method in an internal combustion engine including an exhaust gas recirculation device for mixing a part of exhaust gas with intake air.
従来、例えば自動車に搭載される内燃機関では、燃費を向上させるために、排気ガス再循環装置を備え、排気ガスの一部をスロットル弁の下流に還流して吸入空気に混合するものが知られている。このような内燃機関において、高負荷域にて運転している場合に、アクセルペダルを戻して急速に車両を減速させると、インテークマニホルド内部に還流された排気ガスが残留し、吸入空気全量に対する還流された排気ガス量の割合である排気ガス再循環率(以下、EGR率と称する)が高くなり、失火する可能性が高くなることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an internal combustion engine mounted on an automobile is provided with an exhaust gas recirculation device to improve fuel efficiency, and a part of the exhaust gas is recirculated downstream of a throttle valve and mixed with intake air. ing. In such an internal combustion engine, when operating in a high load range, if the vehicle is decelerated rapidly by returning the accelerator pedal, the exhaust gas recirculated inside the intake manifold remains, and the recirculation with respect to the total amount of intake air The exhaust gas recirculation rate (hereinafter referred to as the EGR rate), which is the ratio of the amount of exhaust gas generated, may be high, and the possibility of misfire may increase.
このような不具合に対して、例えば、特許文献1のものでは、排気ガスの一部を還流している際に、急速な減速を検出すると、スロットル弁を迂回して補助空気を内燃機関に一定時間供給し、EGR率を補正している。 In order to deal with such a problem, for example, in Patent Document 1, when rapid deceleration is detected while a part of the exhaust gas is recirculated, the auxiliary air is bypassed to the internal combustion engine by bypassing the throttle valve. The time is supplied and the EGR rate is corrected.
ところが、このような構成のものであると、上述したように、急激な減速を実行した場合に、還流された排気ガスはインテークマニホルド内部に残留しているので、失火の可能性は維持されることがある。すなわち、補助空気を供給する場合、その応答遅れが生じることで、急速な減速の検出直後においては、補助空気が不足する。この結果、高いEGR率が維持され、排気ガスではない新鮮な空気の吸入量が少ないために、高い失火の可能性を残すものとなった。 However, with such a configuration, as described above, when the rapid deceleration is performed, the exhaust gas that has been recirculated remains inside the intake manifold, so the possibility of misfire is maintained. Sometimes. That is, when supplying auxiliary air, a response delay occurs, so that the auxiliary air is insufficient immediately after detection of rapid deceleration. As a result, a high EGR rate was maintained, and the intake amount of fresh air that was not exhaust gas was small, which left a high possibility of misfire.
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。 Therefore, the present invention aims to eliminate such problems.
すなわち、本発明の内燃機関の吸入空気量制御方法は、スロットル弁をアクセル手段で制御するとともに、排気ガスの一部を吸入空気に混合するための排気ガス再循環装置を備える内燃機関において、排気ガス再循環装置を制御中であり、かつアクセル手段がスロットル弁を閉じる方向に制御される場合に、アクセルペダルの踏み込みがなくなってからEGR率が降下を始めるまでの時期においてスロットル弁を所定の閉じ速度で徐々に閉じ、その後、最終的に収束する内燃機関の負荷率を予測して目標値に設定し、内燃機関の負荷率が前記目標値に達するまでの間、アイドル回転制御における吸入空気量より多い吸入空気量となるようにスロットル弁の開度を制御することを特徴とする。 That is, an intake air amount control method for an internal combustion engine according to the present invention includes an exhaust gas recirculation device for controlling a throttle valve with an accelerator means and mixing a part of the exhaust gas with the intake air. When the gas recirculation device is being controlled and the accelerator means is controlled in the direction to close the throttle valve, the throttle valve is closed at a predetermined time until the EGR rate starts to decrease after the accelerator pedal is no longer depressed. The amount of intake air in idle rotation control until the load factor of the internal combustion engine reaches a target value by predicting the load factor of the internal combustion engine that gradually closes at a speed and then finally converges. The opening degree of the throttle valve is controlled so that the intake air amount becomes larger .
このような構成によれば、スロットル弁の閉じ方向への制御の実行において、残留する排気ガスに対して適正な量の吸入空気を確保することが可能になる。したがって、失火の発生を抑制することができる。 According to such a configuration, it is possible to ensure an appropriate amount of intake air for the remaining exhaust gas in the execution of the control in the closing direction of the throttle valve. Therefore, the occurrence of misfire can be suppressed.
また、スロットル弁をアクセル手段で制御するとともに、排気ガスの一部を吸入空気に混合するための排気ガス再循環装置を備える内燃機関において、排気ガス再循環装置を制御中であり、かつアクセル手段がスロットル弁を閉じる方向に制御される場合に、アクセルペダルの踏み込みがなくなってからEGR率が降下を始めるまでの時期においてスロットル弁を所定の閉じ速度で徐々に閉じ、その後、最終的に収束する内燃機関の負荷率を予測して目標値に設定し、内燃機関の負荷率が前記目標値に達するまでの間、内燃機関の負荷率がEGR率に所定値を加算した値にほぼ等しくなるように吸入空気量を制御するものが好ましい。 An exhaust gas recirculation device is being controlled in an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device for controlling a throttle valve with accelerator means and mixing a part of exhaust gas with intake air, and accelerator means When the throttle valve is controlled to close the throttle valve, the throttle valve is gradually closed at a predetermined closing speed until the EGR rate starts to decrease after the accelerator pedal is no longer depressed, and then finally converges. The load factor of the internal combustion engine is predicted and set to a target value, and until the load factor of the internal combustion engine reaches the target value, the load factor of the internal combustion engine is substantially equal to a value obtained by adding a predetermined value to the EGR rate. It is preferable to control the intake air amount.
本発明は、以上説明したような構成であり、排気ガス再循環装置により排気ガスの還流を実施している運転状態において、スロットル弁を閉じる方向に制御しても、還流されて残留する排気ガスに対して十分な新鮮な吸入空気(新気)を確保することができ、失火の発生を抑制することができる。 The present invention is configured as described above, and in an operating state in which exhaust gas recirculation is performed by an exhaust gas recirculation device, the exhaust gas remaining after being recirculated even if the throttle valve is controlled to close. In contrast, sufficient fresh intake air (fresh air) can be secured, and the occurrence of misfire can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に1気筒の構成を概略的に示した多気筒のエンジン100は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン100は、吸気系1、シリンダ2及び排気系5を備えている。吸気系1には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁11が設けてあり、そのスロットル弁11の下流には、サージタンク13を一体に有する吸気マニホルド12が取り付けてある。シリンダ2上部に形成される燃焼室23の天井部には、点火プラグ8が取り付けてある。吸気マニホルド12の吸気ポート側端部には、燃料噴射弁3が取り付けてある。この燃料噴射弁3は、後述する電子制御装置4により制御される。さらに、サージタンク13と、O2センサ51、三元触媒52及び排気マニホルド53を備える排気系5との間には、排気ガス再循環装置(以下、EGR装置と称する)6が接続される。
A
この実施形態にあっては、スロットル弁11は、アクセルペダルの操作量に応じて開閉されるとともに、アクセルペダルが踏まれていないアイドル運転時には電子制御装置4により開閉される電子制御式のもの、いわゆる電子スロットル9を構成するものである。この電子スロットル9は、アクセルペダルの作動量を検出するアクセル作動量検出器たるアクセルセンサ91と、アクセルセンサ91から出力される作動量信号を処理する電子制御装置4と、アクセルペダルの作動量に対応して電子制御装置4から出力される駆動信号によりスロットル弁11の開度を制御するモータ92とを具備している。アクセルセンサ91は、アクセルペダルが踏み込まれると、その踏込量つまり作動量に応じたアクセル信号eを出力するように、アクセルペダルの作動に連動するものである。
In this embodiment, the
EGR装置6は、サージタンク13に連通するように一方の端部が接続される排気ガス還流管路(以下、EGR管路と称する)61と、そのEGR管路61に設けられてEGR管路61を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁(以下、EGR弁と称する)62とを備えて構成される。EGR管路61の他方の端部は、排気5系に設けられる三元触媒52の上流において排気系5に連通するように排気マニホルド53に接続される。EGR装置6は、EGR弁62が制御されるつまり開かれると、排気ガスがEGR弁62の開度に応じた流量でEGR管路61を通過して、スロットル弁11よりも下流側つまりサージタンク13内に還流させるものである。還流される排気ガス(以下、EGRガスと称する)の流量は、EGR弁62の開度に依存するもので、EGR弁62の開度の制御は、電子制御装置4により行われる。
The EGR device 6 includes an exhaust gas recirculation pipe (hereinafter referred to as an EGR pipe) 61 connected at one end so as to communicate with the
この実施形態におけるEGR弁62は、円錐台形の内面を有する貫通孔と、その貫通孔内部に配置されて貫通孔を開閉する貫通孔と同形の円錐台形の弁体と、弁体に接続される軸と、軸に接続され弁体を貫通孔の中心軸方向に往復移動させるステッパモータとを備える構成である。このようなEGR弁62において、モータとしては、ステッパモータ、DCモータなどを使用することができる。ステッパモータを使用する場合、EGR弁62の弁開度をステッパモータに供給する信号のステップ数により制御する。また、DCモータの場合は、例えばPMW(パルス幅変調)制御などにより通電を制御して、開度を制御するものである。
The
電子制御装置4は、マイクロコンピュータ41と、メモリ42と、入力インターフェース43と、出力インターフェース44とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ41は、メモリ42に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン100の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ41には、エンジン100の運転制御に必要な情報が入力インターフェース43を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ41は、燃料制御弁3、EGR弁62、オイルコントロールバルブ92などに対して制御信号を、出力インターフェース44を介して出力する。
The electronic control unit 4 includes a
具体的には、入力インターフェース43には、吸気マニホルド12に流入する空気流量を検出するためのエアフロメータ71から出力される空気流量信号a、エンジン回転数を検出するための回転数センサ72から出力される回転数信号b、車速を検出するための車速センサ73から出力される車速信号c、アクセルセンサ91から出力されるアクセル信号e、エンジン100の冷却水温度を検出するための水温センサ76から出力される水温信号f、O2センサ51から出力される電圧信号hなどが入力される。一方、出力インターフェース44からは、点火プラグ8に対して点火信号m、燃料制御弁3に対して燃料噴射信号n、モータ92に対して開閉信号p、EGR弁62に対して開閉信号oなどが出力される。
Specifically, the
このような構成において、電子制御装置4は、エアフロメータ71から出力される空気流量信号aと回転数センサ72から出力される回転数信号bとを主な情報として、運転状態に応じて設定される係数を用いて燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間つまり燃料噴射弁3に対する通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁3を制御して、燃料を吸気系1に噴射させる。このような燃料噴射制御自体は、この分野で知られているものを適用するものであってよい。
In such a configuration, the electronic control unit 4 is set according to the operating state using the air flow rate signal a output from the air flow meter 71 and the rotation speed signal b output from the
また、エンジン100の運転状態に応じて、EGR弁62の開度を制御してEGR制御を実施するEGR制御プログラムが電子制御装置4に格納してある。このEGR制御プログラムは、この分野で広く知られているものであってよい。
Further, an EGR control program for controlling the opening degree of the
さらに、電子制御装置4には、EGR装置6を制御中であり、かつアクセルペダルがスロットル弁11を閉じる方向に制御される場合に、最終的に収束する内燃機関の負荷率を予測して目標値に設定し、エンジン100の負荷率が前記目標値に達するまでに所定の変化の割合を下回らないように吸入空気量を制御する吸入空気量制御プログラムが格納してある。
Further, the electronic control device 4 predicts the load factor of the internal combustion engine that finally converges when the EGR device 6 is being controlled and the accelerator pedal is controlled in the direction in which the
この吸入空気量制御プログラムは、EGR装置6を制御中、言い換えればEGR制御により排気ガスの一部を、EGR管路61を介してサージタンク13に還流させている場合に実施するものである。したがって、EGR制御を実施していない場合には、この吸入空気量制御プログラムは実行しない。
This intake air amount control program is executed when the EGR device 6 is being controlled, in other words, when a part of the exhaust gas is recirculated to the
図2において、まずステップS1では、EGR使用域における運転状態においてエンジン100を運転して車両が走行している状態からの急激な減速か否かを判定する。すなわち、EGR使用域つまりEGR装置6を制御している運転状態は、EGR弁62を開方向に制御していることにより検出する。これは、EGR弁62のステッパモータに印加される信号(ステップ数)に基づいて検出する。そして、アクセルペダルの操作がスロットル弁11を閉じる方向に操作されたか否か、つまりアクセルペダルを踏み込んでいる状態から全く踏み込まない状態に切り替えたか否かを、アクセルセンサ91から出力されるアクセル信号に基づいて判定する。このようなアクセルペダルの操作を実行すると、急激に新気の吸入量が減少する。
In FIG. 2, first, in step S1, it is determined whether or not the
この実施形態にあっては、図3に示すように、アクセルペダルの踏み込みがなくなると、それに応じてスロットル弁11をほぼ瞬時に全閉状態にせずに、この吸入空気量制御プログラムにより設定される所定の閉じ速度で徐々に閉じ、吸入空気の急激な減少を防いでいる。このように所定の閉じ速度でスロットル弁11を閉じる期間Tは、EGR弁62の機械的な作動遅れによりEGR率が変化しない期間に対応して設定する。そして、この間に、スロットル弁11の開度が、アイドル開度となったか否かを判定するもので、そのための所定の開度を設定しておき、スロットル弁11の開度がその所定の開度以下になった時点で、アイドル運転状態であると判定する。さらに、EGR弁62の機械的な作動遅れが終了してEGR率が降下を始める時点で、スロットル弁11をアイドル運転における開度より開いた状態、つまりアイドル回転制御における吸入空気量より多い吸入空気量となるようにスロットル弁11の開度に保持する。この時の吸入空気量は、以下に説明するエンジン100の負荷率とEGR率との関係を満たす量である。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, when the accelerator pedal is no longer depressed, the
このように、アクセルペダルを全く踏み込まなくなることにより、エンジン100の運転状態は、EGR制御を実施する運転領域つまりEGR使用域から逸脱することになるので、EGR弁62を閉じるように制御する。この場合、EGR弁62を駆動するステッパモータに対する開閉信号は、瞬時に閉成を指示する(図3に二点鎖線で示す)ものであるが、EGR弁62は、機械的な遅延により、徐々に閉じることになる。したがって、EGR率は、吸気系1に残留しているEGRガスとEGR弁62の作動の遅延に応じて、徐々に減少する。そして、EGRガスの流量は、EGR弁62の開度に基づいて演算できるので、演算された流量からEGR率を求めることができる。
As described above, when the accelerator pedal is not depressed at all, the operation state of the
ステップS2では、スロットル弁11が閉じる方向に制御される前のスロットル弁11の開度から、全閉にした場合に最終的に収束するエンジン100の負荷率(以下、収束先のエンジン負荷率と称する)を予測して目標値に設定し、その収束先のエンジン負荷率とEGR率に所定値αを加算した値とがほぼ等しくなるように、スロットル弁11の開度を制御する。すなわち、収束先のエンジン負荷率したがって目標値とEGR率との差分が、所定値αとなるようにスロットル弁11の開度を制御する、つまり吸入空気量を制御する。ここで、エンジン負荷率とは、最大トルクを出力している運転状態つまり全負荷に対する、ある時点の負荷の割合を示すものである。
In step S2, the load factor of the
このスロットル弁11の制御したがって吸入空気量の制御にあっては、収束先のエンジン負荷率となるまでの間におけるエンジン負荷率が、上述のように吸入空気量を制御することで、目標値を下回らないものとなる。
In the control of the
この後、ステップS3では、EGR率が目標値に対応する所定率β以下か否かを判定し、以下であると判定した場合は、ステップS4において、スロットル弁11をほぼ全閉、つまりアイドル回転制御における吸入空気量を確保することができる開度にして、この吸入空気量の制御を終了する。
Thereafter, in step S3, it is determined whether or not the EGR rate is equal to or less than a predetermined rate β corresponding to the target value. If it is determined that the rate is equal to or lower, the
このように、エンジン100を、EGR制御している状態において、アクセルペダルを全く踏み込まない状態に急激に変化させた場合、従来の構成にあっては、図3に点線で示すように、吸入空気量の増量補正が遅延することにより、吸気系に残留するEGRガスが吸入空気量に対して過多となって、エンジンの負荷率が落ち込んで失火しやすい状態になるが、この実施形態にあっては、アイドル運転の判定以前に吸入空気量を増量するように補正しているので、エンジン100の負荷率が落ち込む、つまり急激にトルクが低下することがない。
As described above, when the
しかも、アイドル運転の判定以後は、収束先のエンジン負荷率とEGR率との差分が、所定値αとなるようにスロットル弁11の開度を制御して、吸入空気量を増量するように補正し、その後は、収束先のエンジン負荷率になった時点で吸入空気量の増量を中止するので、最大限にEGRガスを使用する運転領域からの減速時においても、残留するEGRガスに対して新気の吸入空気が不足して失火に至ることを確実に抑制することができる。
In addition, after the determination of the idle operation, the opening degree of the
なお、上述の実施形態にあっては、電子スロットル9を説明したが、吸気系にスロットル弁の上流と下流とに連通する迂回路を設け、その迂回路に迂回路を通る空気の量を調整できる制御弁を設けて、制御弁の開閉状態を制御することにより吸入空気量を補正するように構成したものであってもよい。 In the above-described embodiment, the electronic throttle 9 has been described. However, a bypass route communicating with the upstream and downstream of the throttle valve is provided in the intake system, and the amount of air passing through the bypass route is adjusted in the bypass route. A control valve capable of correcting the intake air amount by controlling the open / close state of the control valve may be provided.
また、ステップS3に代えて、この吸入空気量制御プログラムの実行開始からの経過時間が所定時間以上になったか否かを判定するように構成してもよい。この場合に、所定時間以上に経過時間がなった時点で、ステップS4に進んで制御を終了するものである。この場合に、所定時間は、目標値が得られた時点で、EGR弁の特性により、目標値に到達するのに必要な時間に基づいて設定すればよい。 Moreover, it may replace with step S3 and you may comprise so that it may be determined whether the elapsed time from the execution start of this intake air amount control program became more than predetermined time. In this case, when the elapsed time becomes equal to or longer than the predetermined time, the process proceeds to step S4 to end the control. In this case, the predetermined time may be set based on the time required to reach the target value according to the characteristics of the EGR valve when the target value is obtained.
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明の活用例として、排気ガス還流装置を備えるとともに、アイドル回転制御を実施することができる内燃機関に活用することができる。 As an application example of the present invention, it can be used in an internal combustion engine that includes an exhaust gas recirculation device and can perform idle rotation control.
4…電子制御装置
6…排気ガス再循環装置
11…スロットル弁
41…中央演算制御装置
42…記憶装置
43…入力インターフェース
44…出力インターフェース
91…アクセルセンサ
4 ... Electronic control device 6 ... Exhaust
Claims (2)
排気ガス再循環装置を制御中であり、アクセル手段がスロットル弁を閉じる方向に制御される場合に、
アクセルペダルの踏み込みがなくなってからEGR率が降下を始めるまでの時期においてスロットル弁を所定の閉じ速度で徐々に閉じ、
その後、最終的に収束する内燃機関の負荷率を予測して目標値に設定し、内燃機関の負荷率が前記目標値に達するまでの間、アイドル回転制御における吸入空気量より多い吸入空気量となるようにスロットル弁の開度を制御する内燃機関の吸入空気量制御方法。 In an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device for controlling a throttle valve with an accelerator means and mixing a part of exhaust gas with intake air,
When the exhaust gas recirculation device is being controlled and the accelerator means is controlled to close the throttle valve,
The throttle valve is gradually closed at a predetermined closing speed until the EGR rate starts to decrease after the accelerator pedal is no longer depressed.
Thereafter, the load factor of the internal combustion engine that finally converges is predicted and set to a target value, and the intake air amount that is larger than the intake air amount in idle rotation control is set until the load factor of the internal combustion engine reaches the target value. An intake air amount control method for an internal combustion engine for controlling the opening of a throttle valve so as to be
排気ガス再循環装置を制御中であり、アクセル手段がスロットル弁を閉じる方向に制御される場合に、
アクセルペダルの踏み込みがなくなってからEGR率が降下を始めるまでの時期においてスロットル弁を所定の閉じ速度で徐々に閉じ、
その後、最終的に収束する内燃機関の負荷率を予測して目標値に設定し、内燃機関の負荷率が前記目標値に達するまでの間、内燃機関の負荷率がEGR率に所定値を加算した値にほぼ等しくなるように吸入空気量を制御する吸入空気量制御方法。 In an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device for controlling a throttle valve with an accelerator means and mixing a part of exhaust gas with intake air,
When the exhaust gas recirculation device is being controlled and the accelerator means is controlled to close the throttle valve,
The throttle valve is gradually closed at a predetermined closing speed until the EGR rate starts to decrease after the accelerator pedal is no longer depressed.
Thereafter, the load factor of the internal combustion engine that finally converges is predicted and set to a target value, and the load factor of the internal combustion engine adds a predetermined value to the EGR rate until the load factor of the internal combustion engine reaches the target value. An intake air amount control method for controlling the intake air amount so as to be substantially equal to the measured value .
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