JPH0526116A - 内燃機関用ｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、運転状態に左右されない、安
定でかつ応答性の良い制御を行うＥＧＲ制御装置を提供
することにある。 【構成】本発明は、目標吸入空気量４と実際の吸入空気
量１２との偏差５と回転速度１と負荷（スロットル開度
２）に基づいて制御演算定数を可変することで、ＥＧＲ
制御デューティを算出し、ＥＧＲ制御を行うものであ
る。 【効果】運転状態に適した、安定でかつ応答性の良い制
御ができるため、精密なＥＧＲ制御が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関のＥＧＲ制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＥＧＲのフィードバック制御の制
御演算定数が一定の場合、エンジン回転速度が低速の場
合は、制御が早すぎて制御が発振してしまったりあるい
は不安定な制御になったりする。逆にエンジン回転速度
が高速の場合は、制御が追いつかなくなってしまう。

【０００３】このような問題点を解決するために、特開
昭63−94061 号公報記載の「エンジンの排気ガス再循環
制御装置」では、ＥＧＲ量をフィードバックする酸素濃
度センサーの出力値と目標酸素濃度との偏差と、エンジ
ン回転速度とによって、制御演算定数を変えることでＥ
ＧＲバルブ駆動のデューティを決定し、ＥＧＲ制御を行
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エンジン回転
速度が同じでも負荷が異なると吸気圧力が変わり、EGR
ガスの流れ方も変化するので制御にも影響してくる。し
たがって、偏差とエンジン回転速度によって制御演算定
数を可変させる方法では、制御の安定性に欠けてくる。

【０００５】本発明は、偏差とエンジン回転速度と負荷
によって制碁演算定数を可変させることで制御をより安
定したものにする装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の内燃機関用ＥＧＲ制御装置は、内燃機関の
回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の負
荷を検出する負荷検出手段と、吸入空気量を検出する吸
入空気量検出手段と、デューティにより駆動するＥＧＲ
バルブと、回転速度と負荷により目標吸入空気量を算出
するための目標吸入空気量算出手段と、目標吸入空気量
と実際の吸入空気量との偏差と回転速度と負荷に基づい
て制御演算定数を可変することで、ＥＧＲ制御デューテ
ィを算出するＥＧＲ制御デューティ算出手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】このように構成した本発明によれば、回転速度
と負荷により目標吸入空気量を算出でき、ＥＧＲ制御デ
ューティを算出するための制御演算定数を目標吸入空気
量と実際の吸入空気量との偏差と回転速度と負荷に基づ
いて可変できる。したがって、内燃機関の運転状態に応
じたＥＧＲバルブの応答性が得られるので、制御自体が
発振したり不安定になることがなくなり安定でかつ良好
な制御が行える。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【０００９】図１は本発明の制御の流れを簡略化した制
御概略図である。

【００１０】マイクロコンピュータ３にはエンジン回転
速度１と負荷を表すスロットル開度２が入力され、これ
ら２つの信号をもとに目標吸入空気量４が求められる。
そして、実際の吸入空気量１０がフィードバックされ目
標吸入空気量４との偏差５が求まる。偏差５とエンジン
回転速度１及びスロットル開度２の値によって比例定数
ＫP６、積分定数Ｋ１７、微分定数ＫD８が求められ、そ
の値を用いてＥＧＲ制御デューティの演算が行われる。
以上の処理をマイクロコンピュータ３で行い、ＥＧＲ制
御デューティ信号９をＥＧＲバルブ駆動回路１０に送
る。ＥＧＲバルブ駆動回路１０は制御信号をもとにＥＧ
Ｒバルブ１１を駆動する。ＥＧＲバルブ１１は開度を調
節することによりＥＧＲ量をコントロールする。シリン
ダ内には、新たに吸入された空気とＥＧＲガスが混合さ
れたものが吸入されるので、実際の吸入空気量１２を測
定することによりＥＧＲ量がわかる。

【００１１】図２は本発明の一実施例のＥＧＲ制御装置
を搭載した内燃機関のシステム構成図である。

【００１２】エアクリーナ２１を通して大気中から空気
が吸気管３１に取り入れられる。吸気管３１にはエアフ
ローセンサ２２が取り付けられており、吸入空気量が測
定される。スロットルバルブ２３はアクセルと連動して
作動し、その開度によりエンジン２７への吸気の量が制
御される。スロットルポジションセンサ２４はスロット
ルバルブ２３の開度を検出し、その検出信号は負荷を表
す信号としてＥＧＲコントロールユニット２０が入力さ
れる。ＥＧＲコントロールユニット２６には、吸入空気
量、スロットルポジション信号の他の回転速度センサ２
６からのエンジン回転速度信号、水温センサ２８からの
冷却水温信号が入力される。ＥＧＲコントロールユニッ
ト２０では、これらの信号をもとに予め設定されたプロ
グラムに従って制御演算を行い、ＥＧＲバルブ２５を制
御するＥＧＲバルブ制御デューティに出力する。そし
て、ＥＧＲバルブ２５は制御デューティに従い作動し、
ＥＧＲ量を制御する。

【００１３】次に、ＥＧＲコントロールユニット２０で
実行されるＥＧＲ制御処理について図３および図４を用
いて説明する。

【００１４】図３は、ＥＧＲバルブを制御するＥＧＲ制
御デューティ算出フローチャートである。

【００１５】同図に示すように、処理が開始されると、
まず、回転速度センサ２６，水温センサ２８，スロット
ルポジションセンサ２４およびエアフローセンサ２２な
どの出力をある周期毎にＡ／Ｄ変換、あるいは波形成形
して、回転速度，冷却水温，スロットル開度，吸入空気
量を読みとる（ステップ１００）。次に、冷却水温が設
定値以上であるか否かを判定することで、内燃機関の運
転状態がＥＧＲ領域か否かを判定する（ステップ１０
１）。

【００１６】続いて、エンジン回転速度が設定範囲内で
あるか否かを判定することで内燃機関の運転状態がＥＧ
Ｒ領域か否かを判定する（ステップ１０２）。さらに、
スロットル開度についても設定範囲内であるか否かを判
定することでＥＧＲ領域か否かを判定する（ステップ１
０３）。以上３つのステップそれぞれにおいてＥＧＲ作
動領域でないと判定された場合、ＥＧＲ制御デューティ
値は０になるような処理がなされる（ステップ１０
７）。一方、ＥＧＲ領域であると判定された場合は、以
下の処理が行われる。

【００１７】まず、エンジン回転速度とスロットル開度
よりＥＧＲ率のマップを検索し、目標とするＥＧＲ率を
求め、数次より目標吸入空気量を求める（ステップ１０
４）。

【００１８】 目標吸入空気量＝標準時の吸入空気量（１−ＥＧＲ率） …（数１） 次に、実際の吸入空気量と目標吸入空気量を比較するこ
とにより、偏差（ＥＲＲＯＲ）を求め、偏差（ＥＲＲＯ
Ｒ）とエンジン回転数とスロットル開度より、比例定数
ＫＰ、積分定数ＫIをマップ検索して求める（ステップ
１０５）。図４に比例定数ＫP 検索マップの例を示す。
本実施例では、ＥＲＲＯＲの値により場合分けをしてお
り、これはＥＲＲＯＲ≧２０Kg／min の場合のマップで
ある。このように、まずＥＲＲＯＲにより、検索するマ
ップを求め、次に、エンジン回転速度とスロットル開度
から比例定数ＫP を求める。積分定数ＫI についても同
様のマップを検索することにより求めることができる。

【００１９】以上のように求めたＫP，ＫIを用いて、数
２よりＥＧＲバルブを制御するEGR制御デューティ（EGR
DUTY ）を求める（ステップ１０６）。

【００２０】 EGRDUTY＝ＫP×ERROR＋ＫI×ΣERROR＋EGRMAP …（数２） EGRMAPは、定常運転時に必要とされるＥＧＲ量を表す基
本ＥＧＲデューティで、エンジン回転速度とスロットル
開度から求められる。

【００２１】以上の制御を行った場合のＥＧＲバルブの
応答性（＝ＥＧＲ量の変化）を図５に示す。

【００２２】本実施例では、偏差による場合分けを、偏
差（ＥＲＲＯＲ）≧２０kg／min 、８kg／min ≦偏差
（ＥＲＲＯＲ）＜２０kg／min 、偏差（ＥＲＲＯＲ）≧
８kg／min の三段階にしてＫP，ＫIを求めている。

【００２３】（１）に示す例は、エンジン回転数１７６
０rpm 、負荷４０％時のＥＧＲバルブの応答性が最適に
なるＫP，ＫI値とその応答、およびそのＫP，ＫI値を用
いて他の運転条件での応答を示したものである。エンジ
ン回転数が１７６０rpm 、負荷が２０％の応答は、応答
がオーバーシュートしており、一時的にＥＧＲ量が増大
することを表している。エンジン回転数１３２０rpm 、
負荷４０％の応答は、立ち上がり緩やかになり応答が遅
れることを表している。

【００２４】（２）は、エンジン回転数１７６０rpm 、
負荷２０％時のＥＧＲバルブの応答性が最適になる場合
のＫP，ＫI値とその応答である。エンジン回転数１７６
０rpm 、負荷４０％の運転状態にこの値を用いると、応
答が遅れてしまうのがわかる。

【００２５】（３）は、エンジン回転数が１３２０rpm
、負荷４０％のＥＧＲバルブの応答性が最適になる場
合のＫP，ＫI値とその応答である。エンジン回転数１７
６０rpm 、負荷４０％の運転状態にこの値を用いると、
応答がオーバーシュートしてしまうのがわかる。

【００２６】このように、エンジン回転数が異なる場合
や、同一のエンジン回転数であっても負荷が異なる場
合、応答性に違いが現れるので、各運転状態に適したＫ
P，ＫI値をとることでＥＧＲバルブの応答性を最適にす
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述してきたように、本実施例の内
燃機関用ＥＧＲ制御装置は、目標吸入空気量と実際の吸
入空気量との偏差とエンジン回転速度および負荷によっ
て、制御演算定数である比例定数ＫP 、積分定数ＫI を
可変する。したがって、運転状態に影響されずに安定で
かつ応答性の良い制御が可能であるため、精密なＥＧＲ
制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御の流れを表す制御概略図である。

【図２】本発明の一実施例のシステム構成図である。

【図３】本発明の一実施例の制御内容を表すフローチャ
ート図である。

【図４】本発明の一実施例の中で用いられるマップ図で
ある。

【図５】本発明の一実施例のＥＧＲバルブの応答性を表
す図である。

【符号の説明】

１…エンジン回転速度、２…スロットル開度、３…マイ
クロコンピュータ、４…目標吸入空気量、５…偏差、６
…比例定数ＫP 、７…積分定数ＫI 、８…微分定数ＫD
、９…ＥＧＲデューティ演算、１０…ＥＧＲバルブ駆
動回路、１１…ＥＧＲバルブ、１２…実際の吸入空気
量、２０…ＥＧＲコントロールユニット、２１…エアク
リーナ、２２…エアフローセンサ、２３…スロットルバ
ルブ、２４…スロットルポジションセンサ、２５…ＥＧ
Ｒバルブ、２６…回転速度センサ、２７…エンジン、２
８…水温センサ、２９…マフラー、３０…ＥＧＲ管、３
１…吸気管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 哲雄 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモテイブエンジニアリング 株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】内燃機関の運転状態を検出する手段と、吸
   入空気量を検出する手段と、ＥＧＲ（排気還流）経路に
   外部からの信号によって開度を制御することのできる制
   御弁とを備え、検出した運転状態より目標ＥＧＲ率を求
   め、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になるような、前記
   制御弁の制御信号を出力するための制御演算を行う演算
   部を備えた内燃機関用ＥＧＲ制御装置において、演算部
   の制御演算の中で用いられる制御演算定数を目標ＥＧＲ
   率と実際のＥＧＲ率との偏差とエンジン回転速度と負荷
   によって可変させて制御演算を行うことを特徴とする内
   燃機関用EGR制御装置。