JPH08338318A - エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置

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JPH08338318A
JPH08338318A JP7146614A JP14661495A JPH08338318A JP H08338318 A JPH08338318 A JP H08338318A JP 7146614 A JP7146614 A JP 7146614A JP 14661495 A JP14661495 A JP 14661495A JP H08338318 A JPH08338318 A JP H08338318A
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exhaust gas
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ディーゼルエンジン等の空気過剰率検出装置
と排気ガス再循環制御装置に関し、簡便かつ安価な構成
で、迅速に検出可能な装置を提供する。 【構成】 ECUは、吸気温センサ等の出力に基づき、
吸引される全吸気量QIN(i) を算出し、次にエアフロー
センサによる新気量Qafを読み込んだ後、新気量と同新
気量の前回値とからなまし係数を用い筒内吸入新気量Q
fa(i) を算出し、次に全吸気量から筒内吸入新気量を減
じてEGR量QE(i)を算出し、同量と3行程前の推定空
気過剰率から求めたEGRガス中未燃空気量を筒内吸入
新気量に加えて等価吸入新気量Qa(i) を算出する。次
に等価吸入新気量を燃料噴射量で除して空燃比Af(i)
を算出し、空燃比を更に理論空燃比で除し空気過剰率λ
(i) を算出する。同値が所定の下限値以下であった場
合、ECUは黒煙の排出を抑制するべくEGR弁を閉弁
方向に駆動制御し等価吸入新気量を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ディーゼルエ
ンジン等の燃料供給システムや排気浄化システムに用い
られる、エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス
再循環制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの主たる有害排出成
分としては、燃料分布の不均一等による黒煙や未燃HC
等の他、高温下での燃焼に起因するNOX が挙げられ
る。ディーゼルエンジンにおけるNOX 低減手段として
は、余剰酸素が多いためにガソリンエンジンのような還
元触媒が適用できず、燃料噴射時期の遅延(タイミング
リタード)や水噴射が研究されている。しかし、前者は
出力や燃費の低下とCOやHCの増加が避けられず、後
者は水噴射装置や水タンクの搭載や潤滑油への水混入等
の問題がある。そこで、構造が比較的簡便で弊害も少な
いことから、不活性物質である排気ガスをEGRガスと
して燃焼室に還流させる排気ガス再循環(EGR)装置
の実用化が進められている。
【0003】ディーゼルエンジン用のEGR装置では、
EGRガスの還流量(以下、EGR量と記す)が過剰に
なると、空気過剰率の低下による吐煙の悪化やHCの急
増,燃費の低下の他、遊離カーボンやパティキュレート
の混入によるエンジンオイルの劣化から機関耐久性の低
下等が起こる。そのため、これらの不具合を極力抑えな
がらNOX の低減を図るためには、空気過剰率を検出し
て、EGR量をフィードバック制御する電子制御式が望
ましい。空気過剰率を検出する方法としては、CO2
析計を用いる方法と、リニア空燃比センサ(以下、LA
FSと記す)を用いる方法とが一般的である。
【0004】ところが、周知のようにCO2 分析計はそ
の体格や重量が大きいため、ベンチテスト等には使用で
きるが、車載用としては現実的ではなかった。一方、L
AFSを用いたEGR装置としては、特開昭55−79
64号公報や特開昭63−201356号公報に記載さ
れたものがある。前者のEGR装置では、排気系にLA
FSを取り付け、その出力電流が所定の閾値を上回った
場合にはEGR弁を開放方向に駆動し、下回った場合に
は逆に閉鎖方向に駆動する。また、後者のEGR装置で
は、燃料噴射ポンプのレバー開度とエンジン回転速度と
をパラメータとするEGR量の制御マップに基づきEG
R弁を駆動する一方、排気系に取り付けられたLAFS
によりEGR弁開度(制御マップ)の補正を行ってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらLA
FSを用いてEGR量をフィードバック制御するEGR
装置にも、以下に述べる問題があった。例えば、LAF
Sは排気系に取り付けられているため、実際に空気過剰
率が変化しても、LAFSに排気ガスが到達するまでに
移送遅れが生じる。また、LAFSは、酸素濃淡電池の
原理により空気過剰率に応じた電流を出力する構造であ
ること、および保護管を通して素子に排気ガスが到達す
るため、空気過剰率の変化に対する応答性自体が低い。
そのため、空気過剰率が急変する加速時や減速時等に
は、図5に示したように、空気過剰率の変化をLAFS
が検出するまでに遅れ(通常は十数行程)が生じる。
尚、図5は燃料噴射量を急増させた場合であり、実線は
実際の空気過剰率変化を示し、二点鎖線はLAFSによ
る検出結果を示してある。したがって、EGR装置の制
御にも当然に遅れが生じ、NOX 排出量あるいは黒煙排
出量が増加する不具合があった。特に、もともと黒煙が
排出されやすい加速直後には、EGR量の過剰により、
黒煙の排出量が更に増加する問題があった。
【0006】更に、ディーゼルエンジンでは、排気ガス
中に遊離カーボンやパティキュレートが多く含まれてい
るため、LAFSが短期間で汚損し、空気過剰率に応じ
た電流を出力しなくなる問題もあった。そのため、検出
精度が徐々に悪化してEGR量の制御が正確に行えなく
なる他、LAFS自体が高価な部品であるため、イニシ
ャルコストが高いことはもとより、定期的な点検や交換
等によりランニングコストも高くなる問題もあった。
【0007】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、比較的簡便かつ安価な装置構成を採りながら、ディ
ーゼルエンジン等の空気過剰率を迅速に検出できる空気
過剰率検出装置とその原理を用いた排気ガス再循環制御
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
1では、車両に搭載されたエンジンの運転状態に基づ
き、上記エンジンの排気ガス再循環装置が作動中である
ときに当該エンジンに供給される混合気の空気過剰率を
繰り返し検出する空気過剰率検出装置において、上記エ
ンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、上記
エンジンの吸気通路における上記排気ガス再循環装置に
よる還流排気ガス導入口より上流側に設けられ、当該吸
気通路内を流通する新気量を検出するエアフローセンサ
と、上記吸気圧力検出手段によって検出された吸気圧力
と上記エアフローセンサによって検出された新気量とに
基づき、上記排気ガス再循環装置による排気ガス還流量
を推定する排気ガス還流量推定手段と、上記エアフロー
センサによって検出された新気量と、上記排気ガス還流
量推定手段により推定された排気ガス還流量と、所定の
回数だけ前に推定された空気過剰率とに基づき、上記エ
ンジンの等価吸入新気量を推定する等価吸入新気量推定
手段と、上記エンジンの燃料供給量を検出する燃料供給
量検出手段と、同燃料供給量検出手段によって検出され
た燃料供給量と上記等価吸入新気量推定手段によって推
定された等価吸入新気量とに基づき、上記エンジンの空
気過剰率を推定する空気過剰率推定手段とを備えたもの
を提案する。
【0009】また、請求項2では、請求項1記載の空気
過剰率検出装置において、上記エアフローセンサによっ
て検出された新気量のうち気筒内に吸入される分として
筒内吸入新気量を推定する筒内吸入新気量推定手段を更
に備えたものを提案する。また、請求項3では、請求項
2記載の空気過剰率検出装置において、上記筒内吸入新
気量推定手段は、上記筒内吸入新気量の前回値とエアフ
ローセンサによって検出された新気量の今回値とから筒
内吸入新気量を推定するものを提案する。
【0010】また、請求項4では、請求項1〜3記載の
空気過剰率検出装置において、上記排気ガス還流量推定
手段は、上記吸気圧力から推定した上記エンジンの総吸
気量に基づき排気ガス還流量を推定するものを提案す
る。また、請求項5では、請求項4記載の空気過剰率検
出装置において、上記排気ガス還流量推定手段は、上記
総吸気量から上記筒内吸入新気量を減ずることにより排
気ガス還流量を推定するものを提案する。
【0011】また、請求項6では、請求項1〜5記載の
空気過剰率検出装置において、上記等価吸入新気量推定
手段は、上記筒内吸入新気量に、上記排気ガス還流量と
上記空気過剰率とから推定した還流量排気ガス中の未燃
空気量を加えることにより等価吸入新気量を推定するも
のを提案する。また、請求項7では、請求項1〜6記載
の空気過剰率検出装置において、上記空気過剰率推定手
段は、空気過剰率の推定を上記エンジンの一行程毎に行
うものを提案する。
【0012】また、請求項8では、請求項1〜7記載の
空気過剰率検出装置において、上記エンジンは、ディー
ゼルエンジンであるものを提案する。また、請求項9で
は、車両に搭載されたエンジンの運転状態に基づき、上
記エンジンの排気ガス再循環装置の開弁量を制御する排
気ガス再循環制御装置において、上記エンジンに供給さ
れる混合気の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段
と、上記エンジンに供給される混合気の目標空気過剰率
を設定する目標空気過剰率設定手段と、上記空気過剰率
と上記目標空気過剰率との偏差が無くなるように上記排
気ガス再循環装置の目標開弁量を設定する開弁量設定手
段と、上記目標開弁量に基づき、上記排気ガス再循環装
置を駆動制御する駆動制御装置とを備えたものを提案す
る。
【0013】また、請求項10では、請求項9記載の排
気ガス再循環制御装置において、上記目標空気過剰率設
定手段は、エンジン回転速度と燃料供給量とに基づき目
標空気過剰率を設定するものを提案する。また、請求項
11では、請求項9または10記載の排気ガス再循環制
御装置において、上記開弁量設定手段は、少なくとも比
例積分制御により上記開弁量を設定するものであり、上
記偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、当該比例
積分制御における積分項の積算を行わないものを提案す
る。
【0014】
【作用】請求項1の空気過剰率検出装置では、排気ガス
還流量推定手段が吸気圧検出手段が検出した吸気圧力と
エアフローセンサにより検出された新気量とから排気ガ
ス還流量を推定した後、等価吸入新気量推定手段が、新
気量と排気ガス還流量と数行程前の空気過剰率とから等
価吸入新気量を推定し、空気過剰率推定手段が、この等
価吸入新気量と燃料供給量検出手段により検出された燃
料供給量とから空気過剰率を推定する。
【0015】また、請求項2の空気過剰率検出装置で
は、筒内吸入新気量推定手段は、エアフローセンサによ
り検出された新気量に対し吸気管による移送遅れを考慮
して、筒内吸入新気量を推定する。また、請求項3の空
気過剰率検出装置では、筒内吸入新気量推定手段は、筒
内吸入新気量の前回値と新気量の今回値とから、なまし
係数を用いて今回の筒内吸入新気量を推定する。
【0016】また、請求項4の空気過剰率検出装置で
は、排気ガス還流量推定手段は、吸気圧検出手段が検出
した吸気圧力と燃料供給量とエンジン回転速度とからエ
ンジンの総吸気量を推定し、この総吸気量と新気量とに
基づき排気ガス還流量を推定する。また、請求項5の空
気過剰率検出装置では、排気ガス還流量推定手段は、吸
気圧検出手段が検出した吸気圧力と燃料供給量とエンジ
ン回転速度とからエンジンの総吸気量を推定し、この総
吸気量から筒内吸入新気量を減ずることにより排気ガス
還流量を推定する。
【0017】また、請求項6の空気過剰率検出装置で
は、等価吸入新気量推定手段は、数行程前の空気過剰率
に基づき還流排気ガス中の未燃空気量を推定し、これを
筒内吸入新気量に加えることにより等価吸入新気量を推
定する。また、請求項7の空気過剰率検出装置では、空
気過剰率推定手段は、クランク角センサ等からの出力信
号に基づき、例えば、各気筒の吸気行程の開始時点で空
気過剰率を推定する。
【0018】また、請求項8の空気過剰率検出装置で
は、排気ガス中に遊離カーボンやパティキュレートが多
く含まれていても、空気過剰率が安定して検出できる。
また、請求項9の排気ガス再循環制御装置では、検出し
た空気過剰率と目標空気過剰率との偏差を求め、現状が
リッチ状態であれば排気ガス再循環装置の開弁量を小さ
くして新気量を増大させ、逆にリーン状態であれば排気
ガス再循環装置の開弁量を大きくして新気量を減少させ
る。
【0019】また、請求項10の排気ガス再循環制御装
置では、目標空気過剰率設定手段は、例えば、エンジン
回転速度と燃料供給量とをパラメータとするマップに基
づき目標空気過剰率を設定する。また、請求項11の排
気ガス再循環制御装置では、開弁量設定手段は、偏差の
絶対値が所定値より大きい場合には積分項の積算を中止
し、積分項の絶対値が過大とならないようにする。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る空気過
剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置の一実施例
を詳細に説明する。図1は、EGR装置が取付けられた
エンジン制御システムの概略構成図であり、同図におい
て1は自動車用の直列4気筒ディーゼルエンジンエンジ
ン(以下、単にエンジンと記す)を示す。エンジン1の
シリンダヘッド2には、渦流室3が形成されると共に、
この渦流室3に燃料を噴射する燃料噴射ノズル4が各気
筒毎に取り付けられている。エンジン1には電子ガバナ
5を有する分配型の燃料噴射ポンプ6が付設されてお
り、燃料噴射管7を介して、各燃料噴射ノズル4に燃料
を供給する。尚、燃料噴射ポンプ6は、エンジン1の図
示しないクランクシャフトにより駆動されると共に、E
CU(エンジン制御ユニット)8に制御された電子ガバ
ナ5により燃料の噴射時期や噴射期間が設定される。図
中、9はシリンダヘッド2に取付けられて冷却水温Tw
を検出する水温センサであり、10は燃料噴射ポンプ6
に取り付けられてエンジン回転速度Ne を検出するNe
センサである。
【0021】シリンダヘッド2には、吸気マニホールド
11を介して、図示しないエアクリーナからの新気を導
入する吸気管12が接続しており、その管路にはターボ
過給機13のコンプレッサ14とインタークーラ15と
が配設されている。図中、16は吸気温度Ta を検出す
る吸気温センサ、17は吸気管圧力(Manifold Absolut
e Pressure)Pb を検出するブースト圧センサ、18は
新気量Qafを検出するカルマン渦式のエアフローセンサ
であり、いずれも吸気マニホールド11に取り付けられ
ている。また、シリンダヘッド2には、排気マニホール
ド20を介して、ターボ過給機13のタービン21と排
気管22とが接続している。図中、23は過給圧の過上
昇時に排気マニホールド20からタービン21の下流に
排気ガスを逃がすウエストゲートバルブであり、24は
ウエストゲートアクチュエータである。また、25は排
気ガス中のCOやHCを浄化する酸化触媒である。
【0022】一方、排気マニホールド20と吸気マニホ
ールド11のエアフローセンサ18の下流側とはEGR
パイプ30を介して連通されており、このEGRパイプ
30の管路が吸気マニホールド11側に設けられたEG
R弁31の弁体32により開放・遮断されるようになっ
ている。EGR弁31は負圧作動式で、弁体32,ダイ
ヤフラム33,リターンスプリング34,負圧室35か
らなっている。図中、36はEGR弁31の開度AE
検出するEGRポジションセンサである。
【0023】EGR弁31の負圧室35は、ホース4
0,41と負圧側EGRソレノイド42とを介してバキ
ュームポンプ43に接続すると共に、ホース44と大気
側EGRソレノイド45とを介して大気に連通してい
る。バキュームポンプ43は、オルタネータ46の回転
軸により駆動され、エンジン1の運転中は常に負圧を発
生する。負圧側EGRソレノイド42は、ON状態でホ
ース40,41を連通し、OFF状態でホース40,4
1を遮断する。また、大気側EGRソレノイド45はO
FF状態でホース44を大気に連通し、ON状態でホー
ス44を遮断する。したがって、両EGRソレノイド4
2,45を適宜ONあるいはOFF状態にすることで、
EGR弁31の負圧室35に負圧あるいは大気が導入さ
れ、EGR弁31の開度AE が制御されることになる。
【0024】前述したECU8は、車室内に設置されて
おり、図示しない入出力装置,制御プログラムを内蔵し
た記憶装置(ROM,RAM等),中央処理装置(CP
U)等を具えている。ECU8の入力側には、上述した
各センサを始め種々のセンサやスイッチ類からの検出情
報が入力し、ECU8は、これらの検出情報と制御マッ
プとに基づき、電子ガバナ5を始めとして、両EGRソ
レノイド42,45等の駆動制御を行う。
【0025】以下、本実施例における空気過剰率の検出
手順とEGR装置の制御手順とを説明する。運転者がイ
グニッションキーをONにしてエンジン1がスタート
し、所定の制御条件(本実施例の場合、水温TW が70
℃以上、始動後30秒以上経過、ブースト圧センサ17
やEGRポジションセンサ36が正常であること等)が
満たされると、ECU8は、エンジン1の一行程毎に、
図2のフローチャートに示した空気過剰率検出サブルー
チンを繰り返し実行する。このサブルーチンを開始する
と、ECU8は、先ずステップS2で、吸気温センサ1
6やブースト圧センサ17等の出力に基づき、エンジン
1に吸引される今回の全吸気量QIN(i)(g/st)を下式
により算出する。下式中、Pb は吸気管圧力(mmH
2O)であり、Vは1シリンダ当たりの排気量(l)で
あり、KVEはエンジン回転速度Ne(rpm)や吸気管圧力P
b に基づき図示しないマップから得られる体積効率補正
係数であり、Ta は吸気温度(℃)である QIN(i) = (Pb/760)・V・KVE・1.2・(293/(273+Ta)) 次に、ECU8は、ステップS4でエアフローセンサ1
8により検出された新気量Qafを読み込んだ後、ステッ
プS6で、エアフローセンサ18を通過した新気が気筒
内に吸入されるまでの時間遅れを考慮し、筒内吸入新気
量Qfa(i) を下式により算出する。ここで、Qfa(i-1)
は筒内吸入新気量の前回値であり、kはサージタンクモ
デルを用いて得たなまし係数である。
【0026】 Qfa(i) =k・Qfa(i-1) +(1−k)・Qaf (但
し、0<k<1) 次に、ECU8は、ステップS8で、全吸気量QIN(i)
と筒内吸入新気量Qfa (i) とから、EGR量QE(i)を下
式により算出する。 QE(i)=QIN(i) −Qfa(i) EGR量QE(i)を求めると、ECU8は、次にステップ
S10で筒内吸入新気量Qfa(i) にEGRガス中の未燃
空気を加えることにより等価吸入新気量Qa(i) を算出す
る。ここで、λ(i-3) は3行程前の推定空気過剰率であ
り、サブルーチンの開始から2回目の処理(すなわち、
2行程目)までは所定値(例えば、1.2)に設定され
ている。
【0027】 Qa(i)=Qfa(i) +(1−1/λ(i-3) )・QE(i) 次に、ECU8は、このようにして得られた等価吸入新
気量Qa(i) と燃料噴射量Qf とから、ステップS12
で、下式により今回の空燃比Af(i) を算出する。 Af(i) =Qa(i) /Qf 空燃比Af(i) の算出を終えると、ECU8は、最後に
ステップS14で、下式により今回の空気過剰率λ(i)
を算出した後、スタートに戻って空気過剰率の検出を繰
り返す。ここで、14.5はディーゼルエンジンの理論空燃
比である。
【0028】λ(i) =Af(i) /14.5 尚、検出された推定空気過剰率λ(i) が所定の下限値λ
s 以下であった場合、ECU8は、黒煙の排出を抑制す
るべく、後述するEGR制御サブルーチンでEGR弁3
1を閉弁方向に駆動制御して等価吸入新気量Qa(i)
増大させる他、ここに述べない燃料噴射制御サブルーチ
ンでも電子ガバナ5を駆動制御して燃料噴射量Qf を漸
減させる。
【0029】一方、空気過剰率検出サブルーチンと並行
して、ECU8は、図3,図4のフローチャートに示し
た、EGR制御サブルーチンを実行する。このサブルー
チンを開始すると、ECU8は、先ずステップS20
で、空気過剰率検出サブルーチンにより得られた現在の
推定空気過剰率λ(i) をRAMから読み出した後、ステ
ップS22で、エンジン回転速度Ne と燃料噴射量Qf
とに基づき、図示しないマップから目標空気過剰率λta
rgetを検索する。
【0030】次に、ECU8は、ステップS24で、目
標空気過剰率λtargetと推定空気過剰率λ(i) との偏差
Δλを下式により算出する。 Δλ=λtarget−λ(i) 次に、ECU8は、ステップS26,S28で、比例ゲ
インKp と積分ゲインKI を用いて、EGR制御の比例
項EP と積分項EI とを下式によりそれぞれ算出する。
尚、積分項EI の算出において、偏差の絶対値|Δλ|
が所定の上限値DλO より大きい場合にはΔλを0とす
る。これは、偏差の絶対値|Δλ|が大き過ぎた場合、
偏差Δλをそのまま積算すると、積分項EI の絶対値|
EI |が大きくなり過ぎ、運転状態の変化に対する制御
追従性が悪くなるためである。
【0031】EP =KP ・Δλ EI =KI ・∫Δλ 比例項EP と積分項EI とを算出した後、ECU8は、
図4のステップS30で、下式により基本補正値EPIを
算出する。 EPI=EP +EI 次に、ECU8は、ステップS32で、算出した基本補
正値EPIを所定の上下限値でクリップするリミッタ処理
を行い、EGR弁31の開度補正値Eposcを決定する。
【0032】次に、ECU8は、ステップS34で、エ
ンジン回転速度Ne と燃料噴射量Qf とに基づきマップ
からEGR弁31の基本開度Eo を検索し、ステップS
36で下式により目標EGR弁開度Epos を算出する。 Epos =Eo +Eposc 次に、ECU8は、ステップS38で目標EGR弁開度
Epos に基づきEGR弁31を駆動制御した後、スター
トに戻って制御を繰り返す。
【0033】このように、上記実施例では、新気量や吸
気圧力燃料噴射量等に基づいて空気過剰率を推定するよ
うにしたため、LAFS等の高価なセンサを用いること
なく、正確かつ迅速に空気過剰率を検出ことができるよ
うになった。また、検出した空気過剰率に基づきEGR
弁31の駆動制御を行うことで、加速時や減速時等にも
EGRガスの還流を適切に行うことができ、黒煙やNO
X の排出量を極めて低く抑えることができた。
【0034】以上で具体的実施例の説明を終えるが、本
発明の態様はこの実施例に限るものではない。例えば、
上記実施例はターボ過給機を備えたディーゼルエンジン
に本発明を適用したものであるが、自然吸気のディーゼ
ルエンジンや希薄燃焼方式のガソリンエンジン等にも好
適である。また、上記実施例では、カルマン渦式のエア
フローセンサを用いたが、熱線式やベーン式のものを用
いてもよいし、EGRガスの導入口の上流であれば吸気
系における他の部位に設置してもよい。また、上記EG
R制御サブルーチンでは、空気過剰率検出サブルーチン
で推定した空気過剰率を用いてEGR制御を行うように
したが、吸気管等にLAFSを取付けてその検出結果に
基づいてこれを行うようにしてもよい。更に、エンジン
制御システムの具体的構成や制御手順等については、本
発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であ
る。
【0035】
【発明の効果】本発明の請求項1によれば、車両に搭載
されたエンジンの運転状態に基づき、上記エンジンの排
気ガス再循環装置が作動中であるときに当該エンジンに
供給される混合気の空気過剰率を繰り返し検出する空気
過剰率検出装置において、上記エンジンの吸気圧力を検
出する吸気圧力検出手段と、上記エンジンの吸気通路に
おける上記排気ガス再循環装置による還流排気ガス導入
口より上流側に設けられ、当該吸気通路内を流通する新
気量を検出するエアフローセンサと、上記吸気圧力検出
手段によって検出された吸気圧力と上記エアフローセン
サによって検出された新気量とに基づき、上記排気ガス
再循環装置による排気ガス還流量を推定する排気ガス還
流量推定手段と、上記エアフローセンサによって検出さ
れた新気量と、上記排気ガス還流量推定手段により推定
された排気ガス還流量と、所定の回数だけ前に推定され
た空気過剰率とに基づき、上記エンジンの等価吸入新気
量を推定する等価吸入新気量推定手段と、上記エンジン
の燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段と、同燃料
供給量検出手段によって検出された燃料供給量と上記等
価吸入新気量推定手段によって推定された等価吸入新気
量とに基づき、上記エンジンの空気過剰率を推定する空
気過剰率推定手段とを備えるようにしたため、信頼性に
乏しく且つ高コストなLAFS等を用いることなく、デ
ィーゼルエンジン等における空気過剰率を正確かつ迅速
に検出でき、NOX 排出量や黒煙排出量を削減させるべ
く燃料噴射量やEGR量の適切な制御を行うことが可能
となる。
【0036】また、請求項2によれば、請求項1記載の
空気過剰率検出装置において、上記エアフローセンサに
よって検出された新気量のうち気筒内に吸入される分と
して筒内吸入新気量を推定する筒内吸入新気量推定手段
を更に備えるようにしたため、空気過剰率を正確に検出
できるようになる。また、請求項3によれば、請求項2
の空気過剰率検出装置において、上記筒内吸入新気量推
定手段は、上記筒内吸入新気量の前回値とエアフローセ
ンサによって検出された新気量の今回値とから筒内吸入
新気量を推定するようにしたため、、吸気管やサージタ
ンクによる移送遅れがあっても、過渡運転時等における
空気過剰率を正確に検出できるようになる。
【0037】また、請求項4によれば、請求項1〜3の
空気過剰率検出装置において、上記排気ガス還流量推定
手段は、上記吸気圧力から推定した上記エンジンの総吸
気量に基づき排気ガス還流量を推定するようにしたた
め、排気ガス再循環装置の弁開度等に拘わらず、排気ガ
ス還流量を正確に推定できるようになる。また、請求項
5によれば、請求項4の空気過剰率検出装置において、
上記排気ガス還流量推定手段は、上記排気ガス還流量推
定手段は、上記総吸気量から上記筒内吸入新気量を減ず
ることにより排気ガス還流量を推定するようにしたた
め、過渡運転時等における排気ガス還流量を正確に推定
可能できるようになる。
【0038】また、請求項6によれば、請求項1〜5の
空気過剰率検出装置において、上記等価吸入新気量推定
手段は、上記筒内吸入新気量に、上記排気ガス還流量と
上記空気過剰率とから推定した還流量排気ガス中の未燃
空気量を加えることにより等価吸入新気量を推定するよ
うにしたため、空気過剰率を正確に検出できるようにな
る。
【0039】また、請求項7によれば、請求項1〜6の
空気過剰率検出装置において、上記空気過剰率推定手段
は、空気過剰率の推定を上記エンジンの一行程毎に行う
ようにしたため、燃料噴射量やEGR量等の制御応答性
が向上する。また、請求項8によれば、請求項1〜7の
空気過剰率検出装置において、上記エンジンがディーゼ
ルエンジンである場合にも、空気過剰率が安定して検出
できる。
【0040】また、請求項9によれば、車両に搭載され
たエンジンの運転状態に基づき、上記エンジンの排気ガ
ス再循環装置の開弁量を制御する排気ガス再循環制御装
置において、上記エンジンに供給される混合気の空気過
剰率を検出する空気過剰率検出手段と、上記エンジンに
供給される混合気の目標空気過剰率を設定する目標空気
過剰率設定手段と、上記空気過剰率と上記目標空気過剰
率との偏差が無くなるように上記排気ガス再循環装置の
目標開弁量を設定する開弁量設定手段と、上記目標開弁
量に基づき、上記排気ガス再循環装置を駆動制御する駆
動制御装置とを備えるようにしたため、ディーゼルエン
ジン等におけるNOX 排出量や黒煙排出量を削減させる
ことが可能となる。
【0041】また、請求項10によれば、請求項9の排
気ガス再循環制御装置において、上記目標空気過剰率設
定手段は、エンジン回転速度と燃料供給量とに基づき目
標空気過剰率を設定するようにしたため、過渡運転時等
にもNOX 排出量や黒煙排出量を削減させることが可能
となる。また、請求項11によれば、請求項9または1
0の排気ガス再循環制御装置において、上記開弁量設定
手段は、少なくとも比例積分制御により上記開弁量を設
定するものであり、上記偏差の絶対値が所定値より大き
い場合には、当該比例積分制御における積分項の積算を
行わないようにしたため、積分項が過大となることによ
る制御応答性の悪化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るエンジン制御系統の概
略構成図である。
【図2】空気過剰率検出サブルーチンの手順を示すフロ
ーチャートである。
【図3】EGR制御サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。
【図4】EGR制御サブルーチンの手順を示すフローチ
ャートである。
【図5】燃料噴射量を急増させた場合の空気過剰率の変
化と従来装置による検出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 エンジン 2 シリンダヘッド 4 燃料噴射弁 5 電子ガバナ 6 燃料噴射ポンプ 8 ECU 11 吸気マニホールド 13 ターボ過給機 14 コンプレッサ 17 ブースト圧センサ 18 エアフローセンサ 20 排気マニホールド 21 タービン 30 EGRパイプ 31 EGR弁 42 負圧側EGRソレノイド 43 バキュームポンプ 45 大気側EGRソレノイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 41/14 310 F02D 41/14 310P 45/00 301 45/00 301F

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載されたエンジンの運転状態に
    基づき、上記エンジンの排気ガス再循環装置が作動中で
    あるときに当該エンジンに供給される混合気の空気過剰
    率を繰り返し検出する空気過剰率検出装置において、 上記エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段
    と、 上記エンジンの吸気通路における上記排気ガス再循環装
    置による還流排気ガス導入口より上流側に設けられ、当
    該吸気通路内を流通する新気量を検出するエアフローセ
    ンサと、 上記吸気圧力検出手段によって検出された吸気圧力と上
    記エアフローセンサによって検出された新気量とに基づ
    き、上記排気ガス再循環装置による排気ガス還流量を推
    定する排気ガス還流量推定手段と、 上記エアフローセンサによって検出された新気量と、上
    記排気ガス還流量推定手段により推定された排気ガス還
    流量と、所定の回数だけ前に推定された空気過剰率とに
    基づき、上記エンジンの等価吸入新気量を推定する等価
    吸入新気量推定手段と、 上記エンジンの燃料供給量を検出する燃料供給量検出手
    段と、 同燃料供給量検出手段によって検出された燃料供給量と
    上記等価吸入新気量推定手段によって推定された等価吸
    入新気量とに基づき、上記エンジンの空気過剰率を推定
    する空気過剰率推定手段とを備えたことを特徴とするエ
    ンジンの空気過剰率検出装置。
  2. 【請求項2】 上記エアフローセンサによって検出され
    た新気量のうち気筒内に吸入される分として筒内吸入新
    気量を推定する筒内吸入新気量推定手段を更に備えたこ
    とを特徴とする、請求項1記載のエンジンの空気過剰率
    検出装置。
  3. 【請求項3】 上記筒内吸入新気量推定手段は、上記筒
    内吸入新気量の前回値とエアフローセンサによって検出
    された新気量の今回値とから筒内吸入新気量を推定する
    ことを特徴とする、請求項2記載のエンジンの空気過剰
    率検出装置。
  4. 【請求項4】 上記排気ガス還流量推定手段は、上記吸
    気圧力から推定した上記エンジンの総吸気量に基づき排
    気ガス還流量を推定することを特徴とする、請求項1〜
    3のいずれか一項に記載のエンジンの空気過剰率検出装
    置。
  5. 【請求項5】 上記排気ガス還流量推定手段は、上記総
    吸気量から上記筒内吸入新気量を減ずることにより排気
    ガス還流量を推定することを特徴とする、請求項4記載
    のエンジンの空気過剰率検出装置。
  6. 【請求項6】 上記等価吸入新気量推定手段は、上記筒
    内吸入新気量に、上記排気ガス還流量と上記空気過剰率
    とから推定した還流量排気ガス中の未燃空気量を加える
    ことにより等価吸入新気量を推定することを特徴とす
    る、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエンジンの空
    気過剰率検出装置。
  7. 【請求項7】 上記空気過剰率推定手段は、空気過剰率
    の推定を上記エンジンの一行程毎に行うことを特徴とす
    る、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエンジンの空
    気過剰率検出装置。
  8. 【請求項8】 上記エンジンは、ディーゼルエンジンで
    あることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に
    記載のエンジンの空気過剰率検出装置。
  9. 【請求項9】 車両に搭載されたエンジンの運転状態に
    基づき、上記エンジンの排気ガス再循環装置の開弁量を
    制御する排気ガス再循環制御装置において、 上記エンジンに供給される混合気の空気過剰率を検出す
    る空気過剰率検出手段と、 上記エンジンに供給される混合気の目標空気過剰率を設
    定する目標空気過剰率設定手段と、 上記空気過剰率と上記目標空気過剰率との偏差が無くな
    るように上記排気ガス再循環装置の目標開弁量を設定す
    る開弁量設定手段と、 上記目標開弁量に基づき、上記排気ガス再循環装置を駆
    動制御する駆動制御装置とを備えたことを特徴とする排
    気ガス再循環制御装置。
  10. 【請求項10】 上記目標空気過剰率設定手段は、エン
    ジン回転速度と燃料供給量とに基づき目標空気過剰率を
    設定することを特徴とする、請求項9記載の排気ガス再
    循環制御装置。
  11. 【請求項11】 上記開弁量設定手段は、少なくとも比
    例積分制御により上記開弁量を設定するものであり、上
    記偏差の絶対値が所定値より大きい場合には、当該比例
    積分制御における積分項の積算を行わないことを特徴と
    する、請求項9または10記載の排気ガス再循環制御装
    置。
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