JP6544363B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
エンジン回転速度および負荷で定められる運転領域と、外部EGR率の目標値との関係を規定したEGRマップであって、前記目標値が最大となる所定区域が設定されているEGRマップと、
前記運転領域と、前記エンジンの吸気バルブを駆動する吸気カムの作用角との関係を規定した作用角マップであって、前記所定区域に相当する領域を含む第1領域においては、吸入効率が最も高くなるクランク角を含む第1クランク角区間において前記吸気バルブを閉じることが可能な大作用角を選択し、前記第1領域よりもエンジン負荷の高い第2領域においては、前記第1クランク角区間よりも下死点側に位置する第2クランク角区間において前記吸気バルブを閉じることが可能な小作用角を選択するように設定されている作用角マップと、を備え、
前記EGRマップにおける前記目標値の等しい区域に前記エンジンの運転状態が留まると予測した場合は前記作用角マップに従って前記作用角を選択し、
前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合、前記第1領域と前記第2領域の境界を低負荷方向に変更してから、前記作用角マップに従って前記作用角の選択を行うことを特徴とする。
前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合において、エンジン回転速度および負荷が上昇する方向に前記エンジンの運転状態が移行しているときは、前記エンジンのアクセル開度の正の変化率が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくし、エンジン回転速度および負荷が低下する方向に前記エンジンの運転状態が移行しているときは、前記アクセル開度の負の変化率が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくすることを特徴とする。
前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合において、前記EGRマップに従って設定された前記目標値の変更時点から、実際の外部EGR率の上昇開始時点までの時間間隔を算出し、前記時間間隔が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくすることを特徴とする。
前記エンジンがコンプレッサとタービンとを有するターボ過給機を備え、前記タービンの下流から前記コンプレッサの上流に外部EGRガスを再循環させることを特徴とする。
先ず、本発明の実施の形態1について図1乃至図8を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係るシステムの構成例を示す図である。図1に示すシステムは、車両に搭載される内燃機関のシステムである。図1に示すシステムは、駆動源としての内燃機関10を備えている。内燃機関10は、4ストローク型のレシプロエンジンであり、直列3気筒型のエンジンでもある。なお、内燃機関10の気筒数および気筒配列は特に限定されない。内燃機関10の各気筒には、吸気管12および排気管14が連通している。
図3は、エンジンの運転領域と目標EGR率の関係の一例を示す図である。図3の関係は、事前のシミュレーションに基づいて作成されたものである。なお、目標EGR率とは、外部EGRガス量を吸入空気量で除した値の目標値を意味し、上述した目標EGR量を吸入空気量で除した値と言うこともできる。図3に示す等高線で区分けされているように、目標EGR率は、中回転速度・中負荷域を含む区域において最も高い値に設定されている。これは、使用頻度が特に高い中回転速度・中負荷域の外部EGR率を高めて吸気温度を下げ、熱効率を向上させるためである。また、目標EGR率は、使用頻度が相対的に低い運転領域ほど低い値に設定されている。具体的に、高負荷域や低負荷域を含む区域では、中負荷域を含む区域に比べて目標EGR率が低い値に設定されている。同様に、高回転速度域や低回転速度域を含む区域では、中回転速度域を含む区域に比べて目標EGR率が低い値に設定されている。本実施の形態1では、図3に示した関係がマップとしてECUのROMに記憶されており、このマップに実際の運転状態を適用することによってEGRバルブの開度が制御される。
次に、本発明の実施の形態2について図9乃至図11を参照しながら説明する。なお、本実施の形態2のシステムの基本的な構成は図1乃至図2で説明した構成例と共通する。また、エンジン制御において使用するマップは、図3乃至図4で説明した関係を定めたマップがそのまま適用される。また、吸気バルブの閉じ時期は、図5で説明したクランク角区間CA1,CA2がそのまま適用される。従って以下においては、実施の形態1と異なる部分に関して説明を行う。
上記実施の形態1では、過渡運転の一例として、加速運転を取り上げて説明した。しかし、過渡運転には加速運転だけでなく減速運転も含まれ、減速運転時にも上述した時間遅れの影響が大きくなる。この問題について、図9を参照しながら説明する。図9は、減速運転の例を示しており、この例では運転点がPBからPAまでエンジンの運転状態が変化すると仮定している。なお、図9に示す運転点PA,PBおよび区域R1〜R4は、図6に示した運転点PA,PBおよび区域R1〜R4に対応している。
次に、本発明の実施の形態3について図12乃至図14を参照しながら説明する。
上記実施の形態1では、目標EGR率が図3に示した等高線を跨いで上昇することが予測された場合に、切り替え境界を低負荷方向に変更した。上記実施の形態2では、目標EGR率が図3に示した等高線を跨いで低下することが予測された場合に、切り替え境界を低負荷方向に変更した。本実施の形態3では、上記実施の形態1または2で説明した切り替え境界の変更に際し、過渡運転中のアクセル開度の変化率を考慮する。
次に、本発明の実施の形態4について図15を参照しながら説明する。
上記実施の形態1では、目標EGR率が図3に示した等高線を跨いで上昇する場合に、切り替え境界を低負荷側に変更した。この理由は既に説明したように、時間遅れが影響することで、目標EGR率に対して実EGR率が不足する期間が生じるためである。本実施の形態4では、この時間遅れをECUにおいて予測すべく、過渡運転中の実EGR率を算出する。実EGR率は、例えば、吸入空気量、過給圧およびEGRバルブの実際の開度に基づいて算出される。時間遅れは、過渡運転中における目標EGR率の変更時点から、実EGR率の上昇開始時点までの時間の間隔に相当する。そのため、過渡運転中の実EGR率を算出して上述した時間の間隔を求めれば、実際の時間遅れΔtを予測できる。
ところで、上記実施の形態1乃至4では、内燃機関がLPL−EGR装置を備えることを前提として説明した。しかし、LPL−EGR装置の代わりにHPL−EGR(高圧ループ−EGR)装置を内燃機関が備えていてもよい。LPL−EGR装置の代わりに、非過給式のEGR装置を内燃機関が備えていてもよい。LPL−EGR装置とHPL−EGR装置の両方を内燃機関が備えていてもよい。但し、外部EGR率が低下したときのノッキングの発生し易さを考慮すると、上記実施の形態1乃至4で説明した手法は、LPL−EGR装置を備える内燃機関に特に有効である。この理由について、図16を参照しながら説明する。
12 吸気管
14 排気管
18 ターボ過給機
18a コンプレッサ
18b タービン
24 インタークーラ
36 LPL−EGR装置
38 EGR管
40 EGRクーラ
44 EGRバルブ
50 ECU
Claims (4)
- 排気系から吸気系に排気の一部を外部EGRガスとして再循環させるエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、
エンジン回転速度および負荷で定められる運転領域と、外部EGR率の目標値との関係を規定したEGRマップであって、前記目標値が最大となる所定区域が設定されているEGRマップと、
前記運転領域と、前記エンジンの吸気バルブを駆動する吸気カムの作用角との関係を規定した作用角マップであって、前記所定区域に相当する領域を含む第1領域においては、吸入効率が最も高くなるクランク角を含む第1クランク角区間において前記吸気バルブを閉じることが可能な大作用角を選択し、前記第1領域よりもエンジン負荷の高い第2領域においては、前記第1クランク角区間よりも下死点側に位置する第2クランク角区間において前記吸気バルブを閉じることが可能な小作用角を選択するように設定されている作用角マップと、を備え、
前記EGRマップにおける前記目標値の等しい区域に前記エンジンの運転状態が留まると予測した場合は前記作用角マップに従って前記作用角を選択し、
前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合、前記第1領域と前記第2領域の境界を低負荷方向に変更してから、前記作用角マップに従って前記作用角の選択を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合において、エンジン回転速度および負荷が上昇する方向に前記エンジンの運転状態が移行しているときは、前記エンジンのアクセル開度の正の変化率が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくし、エンジン回転速度および負荷が低下する方向に前記エンジンの運転状態が移行しているときは、前記アクセル開度の負の変化率が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記EGRマップにおける前記目標値の低い区域から高い区域に前記エンジンの運転状態が移行すると予測した場合において、前記EGRマップに従って設定された前記目標値の変更時点から、実際の外部EGR率の上昇開始時点までの時間間隔を算出し、前記時間間隔が大きいほど前記境界の変更の度合いを大きくすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記エンジンがコンプレッサとタービンとを有するターボ過給機を備え、前記タービンの下流から前記コンプレッサの上流に外部EGRガスを再循環させることを特徴とする請求項1乃至3何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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