JPH0914023A - Exhaust gas pressure detection device and excess air factor detection device for turbosupercharged engine - Google Patents

Exhaust gas pressure detection device and excess air factor detection device for turbosupercharged engine

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JPH0914023A
JPH0914023A JP7158139A JP15813995A JPH0914023A JP H0914023 A JPH0914023 A JP H0914023A JP 7158139 A JP7158139 A JP 7158139A JP 15813995 A JP15813995 A JP 15813995A JP H0914023 A JPH0914023 A JP H0914023A
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exhaust pressure
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turbine
turbine speed
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    • F02M26/57Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves

Abstract

PURPOSE: To provide a device capable of accurately detecting a exhaust gas pressure of a turbosupercharged diesel engine or the like, as well as an excess air factor detection device using principle of an exhaust gas pressure detecting device under application of relatively simple device configuration. CONSTITUTION: ECU 8 first finds an intake volume map value from output of a sensor 10 of a rotation speed Ne and a sensor 17 of boost pressure, and corrects intake air temperature. Also. the ECU 8 continues retrieval using various maps, and calculates a total intake volume, turbine acceleration energy by an exhaust gas flowrate ratio, load resistance and turbine speed. Then, after calculating actual exhaust pressure of this time from a conversion factor and the turbine speed, a pressure correction factor is retrieved from the map on the basis of a difference between the actual exhaust gas pressure and an atmospheric pressure. Then, the ECU 8 calculates a post-correction current value from an output current value of a linear air-fuel ratio sensor(LAFS) 26 and the pressure correction factor, and finds an excess air factor from the map on the basis of the post-correction current value.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ターボ過給機
付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、ターボ過給機付エンジンの排気
圧力検出装置および空気過剰率検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust pressure detection device and an excess air ratio detection device for a turbocharged engine, which is used in a fuel supply system and an exhaust purification system for a diesel engine equipped with a turbocharger for automobiles. Regarding

【0002】[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。
2. Description of the Related Art The main harmful emission components of diesel engines are black smoke and unburned HC due to uneven fuel distribution.
In addition to the above, NO X due to combustion under high temperature can be mentioned. As a NO X reducing means in a diesel engine, a reduction catalyst such as a gasoline engine cannot be applied because of a large amount of excess oxygen, and delay of fuel injection timing (timing retard) and water injection have been studied. However, the former cannot avoid reduction in output and fuel consumption and increases in CO and HC, and the latter has problems such as mounting a water injection device or a water tank and mixing water into lubricating oil. Therefore, an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates exhaust gas, which is an inert substance, as EGR gas into the combustion chamber is being put into practical use because of its relatively simple structure and less harmful effects.

【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。
In an EGR device for a diesel engine,
If the recirculation amount of EGR gas (hereinafter, referred to as EGR amount) becomes excessive, deterioration of smoke due to decrease of excess air ratio, rapid increase of HC, decrease of fuel consumption, and engine oil due to mixing of free carbon and particulates The deterioration causes deterioration of engine durability. Therefore, in order to reduce NO X while suppressing these problems as much as possible, it is desirable to use an electronic control system that detects the excess air ratio and feedback-controls the EGR amount. As a method of detecting the excess air ratio, a method using a CO 2 analyzer and a linear air-fuel ratio sensor (hereinafter referred to as LA
A method using FS) is generally used.

【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。
However, as is well known, since the CO 2 analyzer has a large size and weight, it can be used for a bench test or the like, but it is not realistic for a vehicle. On the other hand, L
An EGR device using an AFS is disclosed in JP-A-55-79.
64 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-201356. In the former EGR device, LA is used in the exhaust system.
When the FS is attached and the output current exceeds a predetermined threshold value, the EGR valve is driven in the opening direction, and when the output current is below the predetermined threshold value, the EGR valve is driven in the closing direction. Further, in the latter EGR device, the EG based on the control map of the EGR amount with the lever opening of the fuel injection pump and the engine rotation speed as parameters.
LAFS attached to the exhaust system while driving the R valve
Thus, the EGR valve opening degree (control map) is corrected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらLAF
S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。周知のように、L
AFSは、試験管状のジルコニア素子の内外面に多孔質
の白金電極を被覆し、内部に大気を導入する一方で、外
面を排気ガスに曝す構造となっており、電圧を印加する
とジルコニア素子中で酸素イオンの移動が起こり、排気
ガス中の酸素濃度(空気過剰率)に比例した電流が流れ
るという、酸素濃淡電池の原理を利用している。そし
て、LAFSには、排気ガス中の酸素濃度が同一であっ
ても、酸素イオンの移動が排気ガス中の酸素分圧に依存
するため、排気圧力の高低により出力電流値が異なると
いう特性がある。また、LAFSは、雰囲気温度が所定
値(活性化温度)以上にならないと正常に作動しないた
め、通常は排気マニホールドの集合部等に取付けられ
る。したがって、タービン上流側における排気圧力の変
動が大きいターボ過給機付エンジンでは、ターボ過給機
やEGR装置の作動状態によりLAFSの出力電流値も
大きく変動し、空気過剰率の検出が正確に行えなくなる
という問題があった。
However, these LAFs
The EGR device that feedback-controls the EGR amount using S also has the following problems. As is well known, L
The AFS has a structure in which a porous platinum electrode is coated on the inner and outer surfaces of a test tubular zirconia element and the atmosphere is introduced into the interior while the outer surface is exposed to exhaust gas. The principle of the oxygen concentration battery is used in which the movement of oxygen ions occurs and a current proportional to the oxygen concentration (excess air ratio) in the exhaust gas flows. The LAFS has a characteristic that even if the oxygen concentration in the exhaust gas is the same, the movement of oxygen ions depends on the oxygen partial pressure in the exhaust gas, so that the output current value varies depending on the exhaust pressure. . Further, the LAFS does not operate normally unless the ambient temperature rises above a predetermined value (activation temperature), so it is usually attached to the collecting portion of the exhaust manifold or the like. Therefore, in an engine with a turbocharger in which the exhaust pressure on the upstream side of the turbine varies greatly, the output current value of the LAFS also varies greatly depending on the operating state of the turbocharger or EGR device, and the excess air ratio can be accurately detected. There was a problem of disappearing.

【0006】この問題を解決するものとして、特公平5
−41821号公報では、タービンの上流側にLAFS
と共に排圧センサを取付け、その検出信号に応じて、L
AFSの出力電流値と比較する比較電流値を補正するも
のが提案されている。ところが、排圧センサは、圧力を
電気信号に変換するための素子や電気信号を増幅するた
めのアンプ等からなる高価な部品であり、高温かつ圧力
変動の激しい環境下で用いられるため耐久性も低く、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。
As a solution to this problem, Japanese Patent Publication No.
No. 41821, LAFS is provided on the upstream side of the turbine.
A discharge pressure sensor is attached together with it, and L is detected according to the detection signal.
It has been proposed to correct the comparison current value to be compared with the output current value of the AFS. However, the exhaust pressure sensor is an expensive component including an element for converting pressure into an electric signal, an amplifier for amplifying the electric signal, and the like, and is also durable because it is used in an environment of high temperature and severe pressure fluctuations. Not only is it low and the initial cost is high, but there is also the problem that the running cost is high due to periodic inspections and replacements.

【0007】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、比較的簡便な装置構成を採りながら、ターボ過給機
付ディーゼルエンジン等の排気圧力を正確に検出できる
排気圧力検出装置とその原理を用いた空気過剰率検出装
置とを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an exhaust pressure detecting device and its principle capable of accurately detecting the exhaust pressure of a diesel engine with a turbocharger while adopting a relatively simple device configuration. It is an object to provide an excess air ratio detecting device used.

【0008】[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、上記エンジンの排気ガスにより
タービンを駆動することにより上記エンジンへの吸気を
過給するターボ過給機と、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、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燃料供給量検出手段
によって検出された燃料供給量とに基づき、上記エンジ
ンが定常運転状態にあるときにおける排気圧力である定
常排気圧力を推定する定常排気圧力推定手段と、同定常
排気圧力推定手段によって推定された定常排気圧力に基
づき、上記ターボ過給機のタービン速度を推定するター
ビン速度推定手段と、同タービン速度推定手段によって
推定されたタービン速度に基づき、上記エンジンの現運
転状態における排気圧力である実排気圧力を推定する実
排気圧力推定手段とを備えたターボ過給機付エンジンの
排気圧力検出装置を提案する。
Therefore, in claim 1 of the present invention, the intake pressure detecting means for detecting the intake pressure of the engine mounted on the vehicle, and the turbine driven by the exhaust gas of the engine, A turbocharger for supercharging intake air to the engine, a fuel supply amount detecting means for detecting a fuel supply amount of the engine, an intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and a fuel supply amount detecting means for detecting the fuel supply amount. Based on the fuel supply amount, the steady exhaust pressure estimating means for estimating the steady exhaust pressure which is the exhaust pressure when the engine is in the steady operating state, and the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means. Based on the turbine speed estimating means for estimating the turbine speed of the turbocharger, and the turbine speed estimated by the turbine speed estimating means. Based on the speed, we propose an exhaust pressure detecting apparatus turbocharged engine equipped with the actual exhaust pressure estimation means for estimating an actual exhaust pressure in the exhaust pressure in the current operating state of the engine.

【0009】また、請求項2では、請求項1の排気圧力
検出装置において、上記定常排気圧力推定手段は、吸気
圧力から推定した総吸気量に基づき定常排気圧力を推定
するものを提案する。また、請求項3では、請求項2の
排気圧力検出装置において、上記総吸気量は、吸気温度
による補正が行われたものであるものを提案する。
A second aspect of the present invention proposes the exhaust pressure detecting device according to the first aspect, wherein the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount estimated from the intake pressure. A third aspect of the present invention proposes that the exhaust pressure detecting device according to the second aspect is such that the total intake air amount is corrected by the intake air temperature.

【0010】また、請求項4では、請求項1〜3の排気
圧力検出装置において、上記定常排気圧力推定手段は、
上記吸気圧力から推定した総吸気量と燃料供給量とに基
づき定常排気圧力を推定するものを提案する。また、請
求項5では、請求項1〜4の排気圧力検出装置におい
て、上記タービン速度推定手段は、上記総吸気量と排気
ガス再循環装置による排気ガス還流量の推定値とに基づ
き算出される排気ガス流量比を用いてタービン速度を推
定するものを提案する。
According to a fourth aspect, in the exhaust pressure detecting device according to the first to third aspects, the steady exhaust pressure estimating means is
It is proposed to estimate the steady exhaust pressure based on the total intake amount and the fuel supply amount estimated from the intake pressure. According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust pressure detection device according to the first to fourth aspects, the turbine speed estimating means calculates based on the total intake air amount and an estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. We propose a method for estimating turbine speed using exhaust gas flow rate ratio.

【0011】また、請求項6では、請求項5の排気圧力
検出装置において、上記排気ガス還流量は、タービン上
流側の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得られるオリ
フィス係数を用いて算出されるものを提案する。また、
請求項7では、請求項5または6の排気圧力検出装置に
おいて、上記排気ガス還流量は、排気ガス温度による補
正が行われたものであるものを提案する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the exhaust pressure detecting device according to the fifth aspect, the exhaust gas recirculation amount is calculated using an orifice coefficient obtained from a differential pressure between the actual exhaust pressure on the turbine upstream side and the intake pressure. Suggest what will be done. Also,
A seventh aspect of the present invention proposes the exhaust pressure detecting device according to the fifth or sixth aspect, wherein the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature.

【0012】また、請求項8では、請求項1〜7の排気
圧力検出装置において、上記タービン速度推定手段は、
タービン加速エネルギーを用いてタービン速度を推定す
るものを提案する。また、請求項9では、請求項1〜8
の排気圧力検出装置において、上記タービン速度推定手
段は、タービン負荷抵抗を用いてタービン速度を推定す
るものを提案する。
Further, according to an eighth aspect, in the exhaust pressure detecting device according to the first to seventh aspects, the turbine speed estimating means comprises:
We propose a method to estimate turbine speed using turbine acceleration energy. Further, in claim 9, claims 1 to 8
In the exhaust pressure detecting device, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed using the turbine load resistance.

【0013】また、請求項10では、請求項1〜9の排
気圧力検出装置において、上記タービン速度推定手段
は、上記定常排気圧力と上記排気ガス流量比とに基づき
タービン加速エネルギーを算出し、当該タービン加速エ
ネルギーとタービン負荷抵抗との偏差を積分し、これを
タービン慣性係数で除してタービン速度を推定するもの
を提案する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the exhaust pressure detecting device of the first to ninth aspects, the turbine speed estimating means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio. We propose to estimate the turbine speed by integrating the deviation between the turbine acceleration energy and the turbine load resistance and dividing it by the turbine inertia coefficient.

【0014】また、請求項11では、請求項1〜10の
排気圧力検出装置において、上記実排気圧力推定手段
は、上記タービン速度と変換係数とから実排気圧力を推
定するものを提案する。また、請求項12では、請求項
1〜11の排気圧力検出装置において、上記実排気圧力
推定手段は、実排気圧力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。
Further, in claim 11, it is proposed that in the exhaust pressure detecting device according to any one of claims 1 to 10, the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient. Further, a twelfth aspect of the present invention proposes that, in the exhaust pressure detection device according to the first to eleventh aspects, the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure for each stroke of the engine.

【0015】また、請求項13では、車両に搭載された
エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、上
記エンジンの排気ガスによりタービンを駆動することに
より上記エンジンへの吸気を過給するターボ過給機と、
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、上記吸気圧力検出手段によって検出された吸気圧
力と上記燃料供給量検出手段によって検出された燃料供
給量とに基づき、上記エンジンが定常運転状態にあると
きにおける排気圧力である定常排気圧力を推定する定常
排気圧力推定手段と、同定常排気圧力推定手段によって
推定された定常排気圧力に基づき、上記ターボ過給機の
タービン速度を推定するタービン速度推定手段と、同タ
ービン速度推定手段によって推定されたタービン速度に
基づき、上記エンジンの現運転状態における排気圧力で
ある実排気圧力を推定する実排気圧力推定手段と、上記
エンジンの排気通路におけるターボ過給機の上流側に設
けられ、所定空気過剰領域において上記エンジンの空気
過剰率を連続的に検出可能な空燃比センサと、同空燃比
センサにより検出された空気過剰率を、上記実排気圧力
推定手段によって推定された実排気圧力に基づき補正す
る空気過剰率補正手段とを備えたエンジンの空気過剰率
検出装置を提案する。
Further, according to a thirteenth aspect, an intake pressure detecting means for detecting an intake pressure of an engine mounted on a vehicle and a turbo for supercharging the intake air to the engine by driving a turbine by the exhaust gas of the engine. Supercharger,
Based on the fuel supply amount detecting means for detecting the fuel supply amount of the engine, the intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and the fuel supply amount detected by the fuel supply amount detecting means, the engine is in steady operation. A steady exhaust pressure estimating means for estimating a steady exhaust pressure which is an exhaust pressure in a state, and a turbine for estimating a turbine speed of the turbocharger based on the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means. A speed estimating means, an actual exhaust pressure estimating means for estimating an actual exhaust pressure which is an exhaust pressure in a current operating state of the engine based on the turbine speed estimated by the turbine speed estimating means, and a turbo in an exhaust passage of the engine. It is installed on the upstream side of the turbocharger, and continuously maintains the excess air ratio of the engine in a predetermined excess air region. Air of an engine provided with an air-fuel ratio sensor capable of outputting, and an air excess ratio correction means for correcting the excess air ratio detected by the air-fuel ratio sensor based on the actual exhaust pressure estimated by the actual exhaust pressure estimation means. An excess rate detector is proposed.

【0016】また、請求項14では、請求項13の空気
過剰率検出装置において、上記定常排気圧力推定手段
は、吸気圧力から推定した総吸気量に基づき定常排気圧
力を推定するものを提案する。また、請求項15では、
請求項14の空気過剰率検出装置において、上記総吸気
量は、吸気温度による補正が行われたものであるものを
提案する。
In a fourteenth aspect of the present invention, it is proposed that in the air excess ratio detecting device of the thirteenth aspect, the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount estimated from the intake pressure. Further, in claim 15,
In the excess air ratio detecting device according to claim 14, it is proposed that the total intake air amount is corrected by the intake air temperature.

【0017】また、請求項16では、請求項13〜15
の空気過剰率検出装置において、上記定常排気圧力推定
手段は、上記吸気圧力から推定した総吸気量と燃料供給
量とに基づき定常排気圧力を推定するものを提案する。
また、請求項17では、請求項13〜16の空気過剰率
検出装置において、上記タービン速度推定手段は、上記
総吸気量と排気ガス再循環装置による排気ガス還流量の
推定値とに基づき算出される排気ガス流量比を用いてタ
ービン速度を推定するものを提案する。
In the sixteenth aspect, the thirteenth to fifteenth aspects are included.
In the excess air ratio detecting device, the steady exhaust pressure estimation means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount and the fuel supply amount estimated from the intake pressure.
According to a seventeenth aspect, in the air excess ratio detecting device according to the thirteenth to sixteenth aspects, the turbine speed estimating means is calculated based on the total intake air amount and the estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. We propose a method to estimate the turbine speed using the exhaust gas flow rate ratio.

【0018】また、請求項18では、請求項17の空気
過剰率検出装置において、上記排気ガス還流量は、ター
ビン上流側の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得られ
るオリフィス係数を用いて算出されるものを提案する。
また、請求項19では、請求項17または18の空気過
剰率検出装置において、上記排気ガス還流量は、排気ガ
ス温度による補正が行われたものであるものを提案す
る。
In the eighteenth aspect of the present invention, in the excess air ratio detecting device of the seventeenth aspect, the exhaust gas recirculation amount uses an orifice coefficient obtained from the differential pressure between the actual exhaust pressure on the turbine upstream side and the intake pressure. Suggest what is calculated.
Further, claim 19 proposes that the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature in the air excess ratio detecting device according to claim 17 or 18.

【0019】また、請求項20では、請求項13〜19
の空気過剰率検出装置において、上記タービン速度推定
手段は、タービン加速エネルギーを用いてタービン速度
を推定するものを提案する。また、請求項21では、請
求項13〜20の空気過剰率検出装置において、上記タ
ービン速度推定手段は、タービン負荷抵抗を用いてター
ビン速度を推定するものを提案する。
Further, in claim 20, claims 13 to 19 are provided.
In the excess air ratio detection device, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed using the turbine acceleration energy. A twenty-first aspect of the present invention proposes that, in the air excess ratio detection device of the thirteenth to twentieth aspects, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed by using a turbine load resistance.

【0020】また、請求項22では、請求項13〜21
の空気過剰率検出装置において、上記タービン速度推定
手段は、上記定常排気圧力と上記排気ガス流量比とに基
づきタービン加速エネルギーを算出し、当該タービン加
速エネルギーとタービン負荷抵抗との偏差を積分し、こ
れをタービン慣性係数で除してタービン速度を推定する
ものを提案する。
Further, in claim 22, claims 13 to 21 are provided.
In the air excess ratio detection device, the turbine speed estimation means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio, and integrates the deviation between the turbine acceleration energy and the turbine load resistance, We propose to estimate the turbine speed by dividing this by the turbine inertia coefficient.

【0021】また、請求項23では、請求項13〜22
の空気過剰率検出装置において、上記実排気圧力推定手
段は、上記タービン速度と変換係数とから実排気圧力を
推定するものを提案する。また、請求項24では、請求
項13〜23の空気過剰率検出装置において、空気過剰
率の補正を上記エンジンの一行程毎に行うものを提案す
る。
Further, in claim 23, claims 13 to 22 are provided.
In the excess air ratio detecting device, the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient. A twenty-fourth aspect of the present invention proposes that the excess air ratio detecting device according to the thirteenth to twenty-third aspects corrects the excess air ratio for each stroke of the engine.

【0022】[0022]

【作用】請求項1の排気圧力検出装置では、定常排気圧
力推定手段が吸気圧検出手段が検出した吸気圧力と燃料
供給量検出手段が検出した燃料供給量とから定常排気圧
力を推定した後、タービン速度推定手段がこの定常排気
圧力からタービン速度を推定し、最後に実排気圧力推定
手段がこのタービン速度から実排気圧力を推定する。
In the exhaust pressure detecting device of the present invention, after the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure from the intake pressure detected by the intake pressure detecting means and the fuel supply amount detected by the fuel supply amount detecting means, The turbine speed estimating means estimates the turbine speed from the steady exhaust pressure, and finally the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed.

【0023】また、請求項2の排気圧力検出装置では、
定常排気圧力推定手段は、吸気圧力から総吸気量を推定
し、この総吸気量から定常排気圧力を推定する。また、
請求項3の排気圧力検出装置では、定常排気圧力推定手
段は、熱膨張等による過大あるいは過小推定を防止する
べく、推定した総吸気量に吸気温度による補正を行う。
According to the exhaust pressure detecting device of claim 2,
The steady exhaust pressure estimation means estimates the total intake air amount from the intake pressure, and estimates the steady exhaust pressure from the total intake air amount. Also,
In the exhaust pressure detection device according to the third aspect, the steady exhaust pressure estimation means corrects the estimated total intake air amount by the intake air temperature in order to prevent the estimation of the excessive amount or the excessive amount due to thermal expansion or the like.

【0024】また、請求項4の排気圧力検出装置では、
定常排気圧力推定手段は、吸気圧力とエンジン回転速度
とから総吸気量を推定した後、この総吸気量と燃料供給
量とから定常排気圧力を推定する。また、請求項5の排
気圧力検出装置では、タービン速度推定手段は、総吸気
量から排気ガス還流量を減じてものを総吸気量で除して
排気ガス流量比を算出し、これに用いてタービン速度を
推定する。
According to the exhaust pressure detecting device of claim 4,
The steady exhaust pressure estimation means estimates the total intake amount from the intake pressure and the engine rotation speed, and then estimates the steady exhaust pressure from the total intake amount and the fuel supply amount. Further, in the exhaust pressure detecting device according to claim 5, the turbine speed estimating means calculates the exhaust gas flow rate ratio by dividing the total intake air amount by subtracting the exhaust gas recirculation amount from the total intake air amount, and using it for this. Estimate turbine speed.

【0025】また、請求項6の排気圧力検出装置では、
差圧に基づきマップ等からオリフィス係数を求め、これ
を用いて排気ガス還流量を算出する。また、請求項7の
排気圧力検出装置では、熱膨張による過大推定を防止す
るべく、算出した排気ガス還流量に排気ガス温度による
補正を行う。また、請求項8の排気圧力検出装置では、
タービン速度推定手段は、排気ガス流量比と定常排気圧
力とからタービン加速エネルギーを算出し、これを用い
てタービン速度を推定する。
According to the exhaust pressure detecting device of claim 6,
The orifice coefficient is calculated from a map or the like based on the differential pressure, and the exhaust gas recirculation amount is calculated using this. Further, in the exhaust pressure detection device of the seventh aspect, the calculated exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature in order to prevent excessive estimation due to thermal expansion. Further, in the exhaust pressure detecting device of claim 8,
The turbine speed estimation means calculates the turbine acceleration energy from the exhaust gas flow rate ratio and the steady exhaust pressure, and estimates the turbine speed using this.

【0026】また、請求項9の排気圧力検出装置では、
タービン速度推定手段は、タービン速度の前回値等から
タービン負荷抵抗を算出し、これを用いてタービン速度
を推定する。また、請求項10の排気圧力検出装置で
は、タービン速度推定手段は、定常排気圧力に排気ガス
流量比を乗じてタービン加速エネルギーを算出し、この
タービン加速エネルギーとタービン負荷抵抗との偏差を
積分し、これをタービン慣性係数で除してタービン速度
を求める。
According to the exhaust pressure detecting device of claim 9,
The turbine speed estimation means calculates the turbine load resistance from the previous value of the turbine speed and the like, and uses this to estimate the turbine speed. Further, in the exhaust pressure detection device according to claim 10, the turbine speed estimation means calculates the turbine acceleration energy by multiplying the steady exhaust pressure by the exhaust gas flow rate ratio, and integrates the deviation between the turbine acceleration energy and the turbine load resistance. , This is divided by the turbine inertia coefficient to obtain the turbine speed.

【0027】また、請求項11の排気圧力検出装置で
は、実排気圧力推定手段は、タービン速度に変換係数を
乗じることにより実排気圧力を算出する。また、請求項
12の排気圧力検出装置では、実排気圧力推定手段は、
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実排気圧力を推定する。
Further, in the exhaust pressure detecting device of the eleventh aspect, the actual exhaust pressure estimating means calculates the actual exhaust pressure by multiplying the turbine speed by the conversion coefficient. Further, in the exhaust pressure detection device according to claim 12, the actual exhaust pressure estimation means is
Based on the output signal from the crank angle sensor etc., for example,
The actual exhaust pressure is estimated at the start of the intake stroke of each cylinder.

【0028】また、請求項13の空気過剰率検出装置で
は、定常排気圧力推定手段が吸気圧検出手段が検出した
吸気圧力と燃料供給量検出手段が検出した燃料供給量と
から定常排気圧力を推定した後、タービン速度推定手段
がこの定常排気圧力からタービン速度を推定した後、実
排気圧力推定手段がこのタービン速度から実排気圧力を
推定し、しかる後、空気過剰率補正手段が空燃比センサ
により検出された空気過剰率を実排気圧力で補正する。
Further, in the excess air ratio detecting device of the thirteenth aspect, the steady exhaust pressure is estimated from the intake pressure detected by the intake pressure detecting means by the steady exhaust pressure estimating means and the fuel supply amount detected by the fuel supply amount detecting means. After that, the turbine speed estimation means estimates the turbine speed from this steady exhaust pressure, and then the actual exhaust pressure estimation means estimates the actual exhaust pressure from this turbine speed.After that, the excess air ratio correction means uses the air-fuel ratio sensor. The detected excess air ratio is corrected by the actual exhaust pressure.

【0029】また、請求項14の空気過剰率検出装置で
は、定常排気圧力推定手段は、吸気圧力から総吸気量を
推定し、この総吸気量から定常排気圧力を推定する。ま
た、請求項15の空気過剰率検出装置では、定常排気圧
力推定手段は、熱膨張等による過大あるいは過小推定を
防止するべく、推定した総吸気量に吸気温度による補正
を行う。
Further, in the excess air ratio detecting device of the fourteenth aspect, the steady exhaust pressure estimating means estimates the total intake amount from the intake pressure, and estimates the steady exhaust pressure from the total intake amount. Further, in the excess air ratio detecting device of the fifteenth aspect, the steady exhaust pressure estimating means corrects the estimated total intake air amount by the intake air temperature in order to prevent the estimation of the excessive amount or the excessive amount due to the thermal expansion or the like.

【0030】また、請求項16の空気過剰率検出装置で
は、定常排気圧力推定手段は、吸気圧力とエンジン回転
速度とから総吸気量を推定した後、この総吸気量と燃料
供給量とから定常排気圧力を推定する。また、請求項1
7の空気過剰率検出装置では、タービン速度推定手段
は、総吸気量から排気ガス還流量を減じてものを総吸気
量で除して排気ガス流量比を算出し、これに用いてター
ビン速度を推定する。
Further, in the excess air ratio detecting device of the sixteenth aspect, the steady exhaust pressure estimating means estimates the total intake air amount from the intake pressure and the engine rotation speed, and then steady from the total intake air amount and the fuel supply amount. Estimate exhaust pressure. Claim 1
In the air excess ratio detection device of No. 7, the turbine speed estimation means calculates the exhaust gas flow rate ratio by dividing the total intake air amount by subtracting the exhaust gas recirculation amount by the total intake air amount, and uses this to calculate the turbine speed. presume.

【0031】また、請求項18の空気過剰率検出装置で
は、差圧に基づきマップ等からオリフィス係数を求め、
これを用いて排気ガス還流量を算出する。また、請求項
19の空気過剰率検出装置では、熱膨張による過大推定
を防止するべく、算出した排気ガス還流量に排気ガス温
度による補正を行う。また、請求項20の空気過剰率検
出装置では、タービン速度推定手段は、排気ガス流量比
と定常排気圧力とからタービン加速エネルギーを算出
し、これを用いてタービン速度を推定する。
Further, in the air excess ratio detecting device of the eighteenth aspect, the orifice coefficient is obtained from a map or the like based on the differential pressure,
Using this, the exhaust gas recirculation amount is calculated. Further, in the excess air ratio detecting device of the nineteenth aspect, the calculated exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature in order to prevent excessive estimation due to thermal expansion. Further, in the excess air ratio detecting device of the twentieth aspect, the turbine speed estimating means calculates the turbine acceleration energy from the exhaust gas flow rate ratio and the steady exhaust pressure, and estimates the turbine speed using this.

【0032】また、請求項21の空気過剰率検出装置で
は、タービン速度推定手段は、タービン速度の前回値等
からタービン負荷抵抗を算出し、これを用いてタービン
速度を推定する。また、請求項22の空気過剰率検出装
置では、タービン速度推定手段は、定常排気圧力に排気
ガス流量比を乗じてタービン加速エネルギーを算出し、
このタービン加速エネルギーとタービン負荷抵抗との偏
差を積分し、これをタービン慣性係数で除してタービン
速度を求める。
Further, in the excess air ratio detecting device of the twenty-first aspect, the turbine speed estimating means calculates the turbine load resistance from the previous value of the turbine speed and the like, and estimates the turbine speed using this. Further, in the excess air ratio detection device of claim 22, the turbine speed estimation means calculates the turbine acceleration energy by multiplying the steady exhaust pressure by the exhaust gas flow rate ratio,
The deviation between the turbine acceleration energy and the turbine load resistance is integrated, and this is divided by the turbine inertia coefficient to obtain the turbine speed.

【0033】また、請求項23の空気過剰率検出装置で
は、実排気圧力推定手段は、タービン速度に変換係数を
乗じることにより実排気圧力を算出する。また、請求項
24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。
Further, in the excess air ratio detecting device of the twenty-third aspect, the actual exhaust pressure estimating means calculates the actual exhaust pressure by multiplying the turbine speed by the conversion coefficient. Further, in the excess air ratio detecting device of the twenty-fourth aspect, the excess air ratio estimating means estimates the excess air ratio, for example, at the start of the intake stroke of each cylinder based on the output signal from the crank angle sensor or the like.

【0034】[0034]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る排気圧
力検出装置および空気過剰率検出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、ECU(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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust pressure detecting device and an excess air ratio detecting device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system to which an EGR device is attached, in which FIG. 1 shows an in-line four-cylinder diesel engine engine (hereinafter simply referred to as engine) for an automobile. A swirl chamber 3 is formed in a cylinder head 2 of the engine 1, and a fuel injection nozzle 4 for injecting fuel into the swirl chamber 3 is attached to each cylinder. A distributed fuel injection pump 6 having an electronic governor 5 is attached to the engine 1, and supplies fuel to each fuel injection nozzle 4 via a fuel injection pipe 7. The fuel injection pump 6 is driven by a crankshaft (not shown) of the engine 1, and the fuel injection timing and injection period are set by the electronic governor 5 controlled by the ECU (engine control unit) 8. In the figure, 9 is a water temperature sensor attached to the cylinder head 2 to detect the cooling water temperature Tw, and 10 is a Ne sensor attached to the fuel injection pump 6 to detect the engine rotation speed Ne.

【0035】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は吸気圧力(Manifold Absolute
Pressure)Pb を検出するブースト圧センサであり、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。尚、本実施例の
エンジン1では、排気マニホールド20に、理論空燃比
より希薄側において空燃比A/Fに応じた電流を連続的
に出力するLAFS26と、排気ガス温度を検出する排
気温度Te を検出する排気温センサ27とが取り付けら
れている。
An intake pipe 12 for introducing fresh air from an air cleaner (not shown) is connected to the cylinder head 2 via an intake manifold 11, and a compressor 14 of a turbocharger 13 and an intake pipe 12 are connected to the pipe line. A cooler 15 is provided. In the figure, 16 is an intake air temperature sensor that detects the intake air temperature Ta, and 17 is intake pressure (Manifold Absolute
Pressure) Pb is a boost pressure sensor that detects Pb, both of which are attached to the intake manifold 11. A turbine 21 of the turbocharger 13 and an exhaust pipe 22 are connected to the cylinder head 2 via an exhaust manifold 20. In the figure, 23 is a wastegate valve that allows exhaust gas to escape from the exhaust manifold 20 to the downstream of the turbine 21 when the boost pressure is excessively increased, and 24 is a wastegate actuator. Further, 25 is an oxidation catalyst for purifying CO and HC in the exhaust gas. In the engine 1 of the present embodiment, the LAFS 26 that continuously outputs a current according to the air-fuel ratio A / F on the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio and the exhaust temperature Te that detects the exhaust gas temperature are provided to the exhaust manifold 20. An exhaust gas temperature sensor 27 for detecting is attached.

【0036】一方、排気マニホールド20と吸気マニホ
ールド11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1
1側に設けられたEGR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EG
R弁31の開度AE を検出するEGRポジションセンサ
である。
On the other hand, the exhaust manifold 20 and the intake manifold 11 are communicated with each other via an EGR pipe 30, and the conduit of this EGR pipe 30 is the intake manifold 1.
Opened by the valve element 32 of the EGR valve 31 provided on the first side.
It is designed to be shut off. The EGR valve 31 is a negative pressure actuation type, and includes a valve body 32, a diaphragm 33, a return spring 34, and a negative pressure chamber 35. In the figure, 36 is EG
The EGR position sensor detects the opening A E of the R valve 31.

【0037】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。
The negative pressure chamber 35 of the EGR valve 31 is connected to the hose 4
It is connected to the vacuum pump 43 through 0 and 41 and the negative pressure side EGR solenoid 42, and is connected to the atmosphere through the hose 44 and the atmosphere side EGR solenoid 45. The vacuum pump 43 is driven by the rotating shaft of the alternator 46 and constantly generates a negative pressure while the engine 1 is operating. The negative pressure side EGR solenoid 42 communicates the hoses 40 and 41 in the ON state, and connects the hoses 40 and 4 in the OFF state.
Block 1 In addition, the atmosphere side EGR solenoid 45 is O
The hose 44 communicates with the atmosphere in the FF state, and shuts off the hose 44 in the ON state. Therefore, both EGR solenoids 4
By turning 2, 45 on or off as appropriate,
Negative pressure or the atmosphere is introduced into the negative pressure chamber 35 of the EGR valve 31, and the opening A E of the EGR valve 31 is controlled.

【0038】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,制御プログラムの内蔵等
を行う記憶装置(ROM,RAM等),中央処理装置
(CPU)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E
GRソレノイド42,45等の駆動制御を行う。
The above-mentioned ECU 8 is installed in the passenger compartment and includes an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) for incorporating a control program, a central processing unit (CPU), and the like. Detection information from various sensors and switches including the above-described sensors is input to the input side of the ECU 8, and the ECU 8 starts with the electronic governor 5 based on the detection information and the control map.
The drive control of the GR solenoids 42, 45 and the like is performed.

【0039】以下、本実施例における排気圧力の検出手
順と空気過剰率の検出手順とを説明する。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,図
3のフローチャートと図4のブロック図とに示した排気
圧力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、先ず図2のステップ
S2で、Ne センサ10とブースト圧センサ17とから
出力されたエンジン回転速度Ne (rpm )と吸気圧力P
b (mmH2O)とに基づき、吸気量マップ値Qaoを図6
のマップから検索する。次に、ECU8は、ステップS
4で、吸気温センサ16により検出された吸気温度Tb
(℃)に基づき、下式により吸気量マップ値Qaoに対す
る吸気温度補正を行ってエンジン1に吸引される総吸気
量Qa (g/st)を算出する。
The exhaust pressure detection procedure and the excess air ratio detection procedure in this embodiment will be described below. The driver turns on the ignition key and engine 1 starts,
Predetermined conditions (in this embodiment, the water temperature TW is 70 ° C or higher,
30 seconds or more after starting, boost pressure sensor 17 and EGR
If the position sensor 36 is normal, etc.), the ECU 8 repeatedly executes the exhaust pressure detection subroutine shown in the flowcharts of FIGS. 2 and 3 and the block diagram of FIG. 4 for each stroke of the engine 1. To do. When this subroutine is started, the ECU 8 first in step S2 of FIG. 2, outputs the engine speed Ne (rpm) and the intake pressure P output from the Ne sensor 10 and the boost pressure sensor 17.
Based on b (mmH 2 O), the intake air amount map value Qao is shown in FIG.
Search from the map of. Next, the ECU 8 executes step S
4, the intake air temperature Tb detected by the intake air temperature sensor 16
Based on (° C.), the intake air temperature correction for the intake air amount map value Qao is performed by the following formula to calculate the total intake air amount Qa (g / st) sucked into the engine 1.

【0040】Qa =Qao・273/(273+Tb) 総吸気量Qa の算出を終えると、ECU8は、ステップ
S6で、総吸気量Qaと電子ガバナ5から出力された燃
料供給量Qf とに基づき、定常排気圧力Pw (mmHg )
を図示しないマップから検索する。次に、ECU8は、
ステップS8で、総吸気量Qa と後述する前回のEGR
量Qe (i-1) とに基づき、下式により排気ガス流量比K
g を算出する。
Qa = Qao273 / (273 + Tb) When the calculation of the total intake air amount Qa is completed, the ECU 8 determines in step S6 that the steady intake air amount Qa and the fuel supply amount Qf output from the electronic governor 5 are steady. Exhaust pressure Pw (mmHg)
Is searched from a map not shown. Next, the ECU 8
In step S8, the total intake air amount Qa and the previous EGR described later
Based on the quantity Qe (i-1) and the exhaust gas flow rate ratio K according to the following formula
Calculate g.

【0041】Kg =1−Qe (i-1) /Qa 次に、ECU8は、ステップS10で、この排気ガス流
量比Kg と先に求めた定常排気圧力Pw とから、下式に
よりタービン加速エネルギーFを算出する。 F=Kg ・Pw 次に、ECU8は、ステップS12で、変換係数KL と
前回のタービン速度V (i-1) とから、下式により負荷抵
抗FL を算出する。
Kg = 1-Qe(i-1)/ Qa Next, in step S10, the ECU 8 determines the exhaust gas flow rate.
From the quantity ratio Kg and the steady exhaust pressure Pw previously obtained,
Then, the turbine acceleration energy F is calculated. F = Kg.Pw Next, in step S12, the ECU 8 converts the conversion coefficient KL into
Last turbine speed V (i-1)From the
Calculate anti-FL.

【0042】FL =KL ・V2 (i-1) 次に、ECU8は、ステップS14で、タービン慣性係
数It とタービン加速エネルギーFと負荷抵抗FL とか
ら、下式により今回のタービン速度V(i) (rad/s)を算
出する。 V(i) =1/It ・∫(F−FL )dt 次に、ECU8は、図3のステップS16で、変換係数
Kp とタービン速度V (i) とから、下式により今回の実
排気圧力Pex(mmHg )を算出する。
FL = KL.VTwo (i-1) Next, in step S14, the ECU 8 determines the turbine inertia coefficient.
Number It, turbine acceleration energy F, load resistance FL
, The turbine speed V(i)Calculate (rad / s)
Put out. V(i)= 1 / It.∫ (F-FL) dt Next, in step S16 of FIG.
Kp and turbine speed V (i)And from the following formula
The exhaust pressure Pex (mmHg) is calculated.

【0043】Pex=Kp ・V(i) 排気圧力の推定はこれで終了するが、ECU8は、次に
ステップS18で、実排気圧力Pexと大気圧Pa (760m
m Hg )との差圧ΔP1 に基づき、圧力補正係数Kafを
図7のマップから検索する。尚、圧力補正係数Kafは、
差圧ΔP1 が0の場合には当然に1.0であるが、本実
施例の場合、LAFS26の圧力特性に合せ、100mm H
g 増加する毎に7%ずつ減少するように設定されてい
る。
Pex = Kp.multidot.V (i) Although the exhaust pressure estimation is finished, the ECU 8 next proceeds to step S18 to find out the actual exhaust pressure Pex and the atmospheric pressure Pa (760 m).
Based on the differential pressure ΔP 1 from m Hg), the pressure correction coefficient Kaf is searched from the map of FIG. 7. The pressure correction coefficient Kaf is
Of course, when the differential pressure ΔP 1 is 0, it is 1.0, but in the case of this embodiment, 100 mm H in accordance with the pressure characteristics of the LAFS 26.
It is set to decrease by 7% for every increase in g.

【0044】次に、ECU8は、ステップS20で実排
気圧力Pexと吸気圧力Pb との差圧ΔP2 (すなわち、
EGR弁31の前後圧)を算出し、ステップS22でこ
の差圧ΔP2 に基づきオリフィス係数KO を図8のマッ
プから検索する。このようにして、オリフィス係数KO
を求めると、ECU8は、ステップS24で今回の基本
EGR量Qeoを下式により算出する。下式中、AE はE
GRポジションセンサ36により検出されたEGR弁3
1の開度(%)であり、Ks は流量係数(一定値)であ
る。
Next, the ECU 8 determines in step S20 the differential pressure ΔP 2 between the actual exhaust pressure Pex and the intake pressure Pb (ie,
The front-rear pressure of the EGR valve 31) is calculated, and the orifice coefficient K O is searched from the map of FIG. 8 based on this differential pressure ΔP 2 in step S22. In this way, the orifice coefficient K O
Then, the ECU 8 calculates the basic EGR amount Qeo this time by the following equation in step S24. In the formula below, A E is E
EGR valve 3 detected by GR position sensor 36
The opening degree is 1 (%), and Ks is a flow coefficient (constant value).

【0045】 Qeo=Ko ・Ks ・AE /(Ne /120) 基本EGR量Qeoを求めると、ECU8は、ステップS
26で、排気温センサ27により検出された排気温度T
e (すなわち、EGRガス温度)を用いて、下式により
基本EGR量Qeoに温度補正を行って今回のEGR量Q
e (i) ( g/st)を算出する。尚、ここで求めたEGR
量Qe (i) はRAMに記憶され、前述したステップS8
での排気ガス流量比Kg の演算に用いられる。
Qeo = Ko * Ks * AE / (Ne / 120) When the basic EGR amount Qeo is obtained, the ECU 8 determines in step S
26, the exhaust temperature T detected by the exhaust temperature sensor 27
Using e (that is, the EGR gas temperature), the basic EGR amount Qeo is temperature-corrected by the following equation to obtain the EGR amount Q this time.
Calculate e (i) (g / st). The EGR obtained here
The quantity Qe (i) is stored in the RAM, and the above-mentioned step S8 is performed.
It is used for the calculation of the exhaust gas flow rate ratio Kg.

【0046】Qe (i) =Qeo・273/(273+Te) さて、本実施例では、排気圧力検出サブルーチンと並行
して、ECU8は、エンジン1の一行程毎に、図5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、EC
U8は、先ずステップS30で、LAFS26の出力電
流値Ipoを読み込む。次に、ECU8は、ステップS3
2で、排気圧力検出サブルーチンで求めた圧力補正係数
Kafを用い、下式により補正後電流値Ip を算出する。
Qe (i) = Qeo.273 / (273 + Te) Now, in this embodiment, in parallel with the exhaust pressure detection subroutine, the ECU 8 causes the air shown in the flow chart of FIG. The excess rate detection subroutine is repeatedly executed. When you start this subroutine, EC
First, in step S30, the U8 reads the output current value Ipo of the LAFS 26. Next, the ECU 8 executes step S3.
In step 2, the corrected current value Ip is calculated by the following equation using the pressure correction coefficient Kaf obtained in the exhaust pressure detection subroutine.

【0047】Ip =Kaf・Ipo しかる後、ECU8は、ステップS34で図9のマップ
から空気過剰率λを求め、サブルーチンを終了する。空
気過剰率検出サブルーチンにより空気過剰率λを求める
と、ECU8は、目標空気過剰率λobj との偏差に応じ
て、EGR制御サブルーチンや燃料噴射制御サブルーチ
ンによりEGR弁31や電子ガバナ5を駆動制御する
が、その詳細についてはここに述べない。
Ip = Kaf · Ipo After that, the ECU 8 obtains the excess air ratio λ from the map of FIG. 9 in step S34, and terminates the subroutine. When the excess air ratio λ is obtained by the excess air ratio detection subroutine, the ECU 8 drives and controls the EGR valve 31 and the electronic governor 5 by the EGR control subroutine and the fuel injection control subroutine according to the deviation from the target excess air ratio λobj. , Its details are not mentioned here.

【0048】このように、上記実施例では、吸気圧力や
燃料供給量等からリアルタイムに排気圧力を検出するよ
うにしたため、高価かつ耐久性に乏しい排気圧センサを
用いることなく、LAFSによる空気過剰率の検出を正
確かつ迅速に行えるようになった。そして、検出した空
気過剰率に基づきEGR弁や電子ガバナの駆動制御を行
うことで、加速時や減速時等にもEGRガスの還流や燃
料噴射を適切に行うことができ、黒煙やNOX の排出量
を極めて低く抑えることができた。
As described above, in the above embodiment, since the exhaust pressure is detected in real time from the intake pressure, the fuel supply amount, etc., the excess air ratio by LAFS is eliminated without using an expensive and poor exhaust pressure sensor. Can be detected accurately and quickly. Then, by controlling the drive of the EGR valve and the electronic governor based on the detected excess air ratio, the EGR gas recirculation and fuel injection can be appropriately performed even during acceleration and deceleration, and black smoke and NO x It was possible to keep the amount of emissions of extremely low.

【0049】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、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。
Although the description of the specific embodiment has been completed, the embodiment of the present invention is not limited to this embodiment. For example,
The above-described embodiment applies the present invention to a diesel engine equipped with a turbocharger, but is also suitable for a naturally aspirated diesel engine, a lean-burn gasoline engine, and the like. Further, the specific configuration and control procedure of the engine control system can be changed without departing from the spirit of the present invention.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の請求項1の排気圧力検出装置に
よれば、車両に搭載されたエンジンの吸気圧力を検出す
る吸気圧力検出手段と、上記エンジンの排気ガスにより
タービンを駆動することにより上記エンジンへの吸気を
過給するターボ過給機と、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、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燃料供給量検出手段
によって検出された燃料供給量とに基づき、上記エンジ
ンが定常運転状態にあるときにおける排気圧力である定
常排気圧力を推定する定常排気圧力推定手段と、同定常
排気圧力推定手段によって推定された定常排気圧力に基
づき、上記ターボ過給機のタービン速度を推定するター
ビン速度推定手段と、同タービン速度推定手段によって
推定されたタービン速度に基づき、上記エンジンの現運
転状態における排気圧力である実排気圧力を推定する実
排気圧力推定手段とを備えるようにしたため、高コスト
で耐久性に乏しい排気温センサを用いることなく、ター
ボ過給機付エンジンの排気圧力を正確かつ迅速に検出で
き、LAFSの圧力補正を行うことが可能となる。
According to the exhaust pressure detecting device of the first aspect of the present invention, the intake pressure detecting means for detecting the intake pressure of the engine mounted on the vehicle and the turbine driven by the exhaust gas of the engine are provided. A turbocharger for supercharging intake air to the engine, a fuel supply amount detecting means for detecting a fuel supply amount of the engine, an intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and a fuel supply amount detecting means. Based on the detected fuel supply amount, the steady exhaust pressure estimating means for estimating the steady exhaust pressure which is the exhaust pressure when the engine is in the steady operating state, and the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means. Based on the turbine speed estimating means for estimating the turbine speed of the turbocharger, and the turbine speed estimating means for estimating the turbine speed. Since the actual exhaust pressure estimation means for estimating the actual exhaust pressure, which is the exhaust pressure in the current operating state of the engine, is provided based on the speed, the turbo overpass without using the exhaust temperature sensor with high cost and poor durability is used. The exhaust pressure of the engine with a feeder can be detected accurately and quickly, and the LAFS pressure can be corrected.

【0051】また、請求項2によれば、請求項1の排気
圧力検出装置において、上記定常排気圧力推定手段は、
吸気圧力から推定した総吸気量に基づき定常排気圧力を
推定するようにしたため、定常排気圧力の推定が正確か
つ迅速に行える。また、請求項3によれば、請求項2の
排気圧力検出装置において、上記総吸気量は、吸気温度
による補正が行われたものであるとしたため、熱膨張等
による過大あるいは過小推定が防止され、総吸気量の推
定がより正確に行える。
According to a second aspect, in the exhaust pressure detecting device according to the first aspect, the steady exhaust pressure estimating means is
Since the steady exhaust pressure is estimated based on the total intake amount estimated from the intake pressure, the steady exhaust pressure can be estimated accurately and quickly. Further, according to claim 3, in the exhaust pressure detecting device according to claim 2, since the total intake air amount is corrected by the intake air temperature, it is possible to prevent an overestimation or an underestimation due to thermal expansion or the like. , The total intake air amount can be estimated more accurately.

【0052】また、請求項4によれば、請求項1〜3の
排気圧力検出装置において、上記定常排気圧力推定手段
は、上記吸気圧力から推定した総吸気量と燃料供給量と
に基づき定常排気圧力を推定するようにしたため、定常
排気圧力の推定が正確かつ迅速に行える。また、請求項
5によれば、請求項1〜4の排気圧力検出装置におい
て、上記タービン速度推定手段は、上記総吸気量と排気
ガス再循環装置による排気ガス還流量の推定値とに基づ
き算出される排気ガス流量比を用いてタービン速度を推
定するようにしたため、タービン速度の推定が正確かつ
迅速に行える。
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust pressure detecting device according to the first to third aspects, the steady exhaust pressure estimating means comprises the steady exhaust based on the total intake amount and the fuel supply amount estimated from the intake pressure. Since the pressure is estimated, the steady exhaust pressure can be estimated accurately and quickly. Further, according to claim 5, in the exhaust pressure detecting device according to any one of claims 1 to 4, the turbine speed estimating means calculates based on the total intake air amount and an estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. Since the turbine speed is estimated by using the exhaust gas flow rate ratio, the turbine speed can be estimated accurately and quickly.

【0053】また、請求項6によれば、請求項5の排気
圧力検出装置において、上記排気ガス還流量を、タービ
ン上流側の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得られる
オリフィス係数を用いて算出するようにしたため、ター
ビン速度の推定がより正確に行える。また、請求項7に
よれば、請求項5または6の排気圧力検出装置におい
て、上記排気ガス還流量は、排気ガス温度による補正が
行われたものであるとしたため、タービン速度の推定が
より正確に行える。
According to a sixth aspect of the present invention, in the exhaust pressure detecting device of the fifth aspect, the exhaust gas recirculation amount uses an orifice coefficient obtained from a differential pressure between the actual exhaust pressure on the turbine upstream side and the intake pressure. The turbine speed can be estimated more accurately because the calculation is performed by Further, according to claim 7, in the exhaust pressure detecting device according to claim 5 or 6, the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature, so that the estimation of the turbine speed is more accurate. You can do it.

【0054】また、請求項8によれば、請求項1〜7の
排気圧力検出装置において、上記タービン速度推定手段
は、タービン加速エネルギーを用いてタービン速度を推
定するようにしたため、タービン速度の推定がより正確
に行える。また、請求項9によれば、請求項1〜8の排
気圧力検出装置において、上記タービン速度推定手段
は、タービン負荷抵抗を用いてタービン速度を推定する
ようにしたため、タービン速度の推定がより正確に行え
る。
According to the eighth aspect, in the exhaust pressure detecting device according to the first to seventh aspects, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed by using the turbine acceleration energy. Therefore, the turbine speed is estimated. Can be done more accurately. Further, according to claim 9, in the exhaust pressure detection device according to any one of claims 1 to 8, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed using the turbine load resistance, so that the estimation of the turbine speed is more accurate. You can do it.

【0055】また、請求項10によれば、請求項1〜9
の排気圧力検出装置において、上記タービン速度推定手
段は、上記定常排気圧力と上記排気ガス流量比とに基づ
きタービン加速エネルギーを算出し、当該タービン加速
エネルギーとタービン負荷抵抗との偏差を積分し、これ
をタービン慣性係数で除してタービン速度を推定するよ
うにしたため、タービン速度の推定がより正確に行え
る。
According to claim 10, claims 1 to 9 are
In the exhaust pressure detection device of, the turbine speed estimating means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio, integrates the deviation between the turbine acceleration energy and turbine load resistance, Is divided by the turbine inertia coefficient to estimate the turbine speed, so that the turbine speed can be estimated more accurately.

【0056】また、請求項11によれば、請求項1〜1
0の排気圧力検出装置において、上記実排気圧力推定手
段は、上記タービン速度と変換係数とから実排気圧力を
推定するようにしたため、実排気圧力の推定がより正確
に行える。また、請求項12によれば、請求項1〜11
の排気圧力検出装置において、上記実排気圧力推定手段
は、実排気圧力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、過渡運転時等における推定がより正確
に行える。
According to claim 11, claims 1 to 1
In the zero exhaust pressure detection device, the actual exhaust pressure estimation means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient, so that the actual exhaust pressure can be estimated more accurately. According to claim 12, claims 1 to 11
In the exhaust pressure detection device, since the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure for each stroke of the engine, the estimation can be performed more accurately during transient operation or the like.

【0057】また、請求項13の空気過剰率検出装置に
よれば、車両に搭載されたエンジンの吸気圧力を検出す
る吸気圧力検出手段と、上記エンジンの排気ガスにより
タービンを駆動することにより上記エンジンへの吸気を
過給するターボ過給機と、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、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燃料供給量検出手段
によって検出された燃料供給量とに基づき、上記エンジ
ンが定常運転状態にあるときにおける排気圧力である定
常排気圧力を推定する定常排気圧力推定手段と、同定常
排気圧力推定手段によって推定された定常排気圧力に基
づき、上記ターボ過給機のタービン速度を推定するター
ビン速度推定手段と、同タービン速度推定手段によって
推定されたタービン速度に基づき、上記エンジンの現運
転状態における排気圧力である実排気圧力を推定する実
排気圧力推定手段と、上記エンジンの排気通路における
ターボ過給機の上流側に設けられ、所定空気過剰領域に
おいて上記エンジンの空気過剰率を連続的に検出可能な
空燃比センサと、同空燃比センサにより検出された空気
過剰率を、上記実排気圧力推定手段によって推定された
実排気圧力に基づき補正する空気過剰率補正手段とを備
えるようにしたため、空気過剰率を正確かつ迅速に行
え、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。
Further, according to the excess air ratio detecting device of the thirteenth aspect, the intake pressure detecting means for detecting the intake pressure of the engine mounted on the vehicle and the engine by driving the turbine by the exhaust gas of the engine. Turbocharger for supercharging the intake air to the engine, fuel supply amount detecting means for detecting the fuel supply amount of the engine, intake pressure detected by the intake pressure detecting means and the fuel supply amount detecting means Based on the fuel supply amount, the steady exhaust pressure estimating means for estimating the steady exhaust pressure which is the exhaust pressure when the engine is in the steady operating state, and the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means , A turbine speed estimating means for estimating the turbine speed of the turbocharger, and a turbine speed estimated by the turbine speed estimating means. Based on the speed, an actual exhaust pressure estimating means for estimating an actual exhaust pressure, which is the exhaust pressure in the current operating state of the engine, and an exhaust passage of the engine, which is provided upstream of the turbocharger, in a predetermined excess air region. An air-fuel ratio sensor that can continuously detect the excess air ratio of the engine, and an excess air ratio that corrects the excess air ratio detected by the air-fuel ratio sensor based on the actual exhaust pressure estimated by the actual exhaust pressure estimation means. Since the ratio correction means is provided, the excess air ratio can be accurately and quickly performed, and the NO x emission amount and the black smoke emission amount in the diesel engine or the like can be reduced.

【0058】また、請求項14によれば、請求項13の
空気過剰率検出装置において、上記定常排気圧力推定手
段は、吸気圧力から推定した総吸気量に基づき定常排気
圧力を推定するようにしたため、定常排気圧力の推定が
正確かつ迅速に行える。また、請求項15によれば、請
求項14の空気過剰率検出装置において、上記総吸気量
は、吸気温度による補正が行われたものであるとしたた
め、総吸気量の推定がより正確に行える。
According to the fourteenth aspect of the invention, in the air excess ratio detecting device of the thirteenth aspect, the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake air amount estimated from the intake pressure. The steady exhaust pressure can be estimated accurately and quickly. Further, according to claim 15, in the excess air ratio detecting device according to claim 14, since the total intake air amount is corrected by the intake air temperature, the total intake air amount can be estimated more accurately. .

【0059】また、請求項16によれば、請求項13〜
15の空気過剰率検出装置において、上記定常排気圧力
推定手段は、上記吸気圧力から推定した総吸気量と燃料
供給量とに基づき定常排気圧力を推定するようにしたた
め、定常排気圧力の推定が正確かつ迅速に行える。ま
た、請求項17によれば、請求項13〜16の空気過剰
率検出装置において、上記タービン速度推定手段は、上
記総吸気量と排気ガス再循環装置による排気ガス還流量
の推定値とに基づき算出される排気ガス流量比を用いて
タービン速度を推定するようにしたため、タービン速度
の推定が正確かつ迅速に行える。
In addition, according to claim 16, claim 13 to.
In the excess air ratio detection device of No. 15, the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake air amount and the fuel supply amount estimated from the intake pressure, so that the steady exhaust pressure is accurately estimated. And it can be done quickly. According to a seventeenth aspect, in the air excess ratio detecting device according to the thirteenth to sixteenth aspects, the turbine speed estimating means is based on the total intake air amount and the estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. Since the turbine speed is estimated using the calculated exhaust gas flow rate ratio, the turbine speed can be estimated accurately and quickly.

【0060】また、請求項18によれば、請求項17の
空気過剰率検出装置において、上記排気ガス還流量を、
タービン上流側の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得
られるオリフィス係数を用いて算出するようにしたた
め、タービン速度の推定がより正確に行える。また、請
求項19によれば、請求項17または18の空気過剰率
検出装置において、上記排気ガス還流量は、排気ガス温
度による補正が行われたものであるとしたため、タービ
ン速度の推定がより正確に行える。
According to the eighteenth aspect, in the excess air ratio detecting device according to the seventeenth aspect, the exhaust gas recirculation amount is
Since the calculation is performed using the orifice coefficient obtained from the differential pressure between the actual exhaust pressure on the turbine upstream side and the intake pressure, the turbine speed can be estimated more accurately. Further, according to claim 19, in the air excess ratio detection device according to claim 17 or 18, since the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature, the turbine speed can be estimated more. Can be done accurately.

【0061】また、請求項20によれば、請求項13〜
19の空気過剰率検出装置において、上記タービン速度
推定手段は、タービン加速エネルギーを用いてタービン
速度を推定するようにしたため、タービン速度の推定が
より正確に行える。また、請求項21によれば、請求項
13〜20の空気過剰率検出装置において、上記タービ
ン速度推定手段は、タービン負荷抵抗を用いてタービン
速度を推定するようにしたため、タービン速度の推定が
より正確に行える。
In addition, according to claim 20, claim 13-.
In the excess air ratio detection device of 19, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed by using the turbine acceleration energy, so that the turbine speed can be estimated more accurately. Further, according to claim 21, in the excess air ratio detecting device according to claims 13 to 20, the turbine speed estimating means estimates the turbine speed by using the turbine load resistance. Can be done accurately.

【0062】また、請求項22によれば、請求項13〜
21の空気過剰率検出装置において、上記タービン速度
推定手段は、上記定常排気圧力と上記排気ガス流量比と
に基づきタービン加速エネルギーを算出し、当該タービ
ン加速エネルギーとタービン負荷抵抗との偏差を積分
し、これをタービン慣性係数で除してタービン速度を推
定するようにしたため、タービン速度の推定がより正確
に行える。
Further, according to claim 22, claims 13 to
21. In the air excess ratio detection device of No. 21, the turbine speed estimating means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio, and integrates a deviation between the turbine acceleration energy and turbine load resistance. Since the turbine speed is estimated by dividing this by the turbine inertia coefficient, the turbine speed can be estimated more accurately.

【0063】また、請求項23によれば、請求項13〜
22の空気過剰率検出装置において、上記実排気圧力推
定手段は、上記タービン速度と変換係数とから実排気圧
力を推定するようにしたため、実排気圧力の推定がより
正確に行える。また、請求項24によれば、請求項13
〜23の空気過剰率検出装置において、空気過剰率の補
正を上記エンジンの一行程毎に行うようにしたため、過
渡運転時等における推定がより正確に行える。
Further, according to claim 23,
In the air excess ratio detection device No. 22, the actual exhaust pressure estimation means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient, so that the actual exhaust pressure can be estimated more accurately. According to Claim 24, Claim 13
In the excess air ratio detection device of Nos. 23 to 23, the excess air ratio is corrected every stroke of the engine, so that the estimation can be performed more accurately during the transient operation or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system according to an embodiment of the present invention.

【図2】排気圧力検出サブルーチンの手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of an exhaust pressure detection subroutine.

【図3】排気圧力検出サブルーチンの手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of an exhaust pressure detection subroutine.

【図4】排気圧力検出の流れを示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a flow of exhaust pressure detection.

【図5】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。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of an excess air ratio detection subroutine.

【図6】吸気圧力とエンジン回転速度から総吸気量を求
めるマップである。
FIG. 6 is a map for obtaining a total intake amount from intake pressure and engine speed.

【図7】排気圧力と大気圧との偏差から圧力補正係数を
求めるマップである。
FIG. 7 is a map for obtaining a pressure correction coefficient from a deviation between exhaust pressure and atmospheric pressure.

【図8】排気圧力と吸気圧力との偏差からオリフィス係
数を求めるマップである。
FIG. 8 is a map for obtaining an orifice coefficient from a deviation between exhaust pressure and intake pressure.

【図9】LAFSの出力電流から空気過剰率を求めるマ
ップである。
FIG. 9 is a map for obtaining an excess air ratio from the LAFS output current.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 20 排気マニホールド 21 タービン 26 LAFS 27 排気温センサ 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 1 Engine 2 Cylinder Head 4 Fuel Injection Valve 5 Electronic Governor 6 Fuel Injection Pump 8 ECU 11 Intake Manifold 13 Turbocharger 14 Compressor 17 Boost Pressure Sensor 20 Exhaust Manifold 21 Turbine 26 LAFS 27 Exhaust Temperature Sensor 30 EGR Pipe 31 EGR Valve 42 Negative pressure side EGR solenoid 43 Vacuum pump 45 Atmosphere side EGR solenoid

───────────────────────────────────────────────────── 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 F02M 25/07 550 F02M 25/07 550M 570 570P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02M 25/07 550 F02M 25/07 550M 570 570P

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両に搭載されたエンジンの吸気圧力を
検出する吸気圧力検出手段と、 上記エンジンの排気ガスによりタービンを駆動すること
により上記エンジンへの吸気を過給するターボ過給機
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、 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
記燃料供給量検出手段によって検出された燃料供給量と
に基づき、上記エンジンが定常運転状態にあるときにお
ける排気圧力である定常排気圧力を推定する定常排気圧
力推定手段と、 同定常排気圧力推定手段によって推定された定常排気圧
力に基づき、上記ターボ過給機のタービン速度を推定す
るタービン速度推定手段と、 同タービン速度推定手段によって推定されたタービン速
度に基づき、上記エンジンの現運転状態における排気圧
力である実排気圧力を推定する実排気圧力推定手段とを
備えたことを特徴とするターボ過給機付エンジンの排気
圧力検出装置。
1. An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure of an engine mounted on a vehicle, and a turbocharger for supercharging intake air to the engine by driving a turbine with exhaust gas of the engine, Based on the fuel supply amount detecting means for detecting the fuel supply amount of the engine, the intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and the fuel supply amount detected by the fuel supply amount detecting means, the engine is in steady operation. Steady exhaust pressure estimating means for estimating the steady exhaust pressure which is the exhaust pressure in the state, and a turbine for estimating the turbine speed of the turbocharger based on the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means. Based on the speed estimation means and the turbine speed estimated by the turbine speed estimation means, the current operating state of the engine is determined. Exhaust pressure detecting apparatus turbocharged engine characterized in that an actual exhaust pressure estimation means for estimating an actual exhaust pressure, which is the kicking exhaust pressure.
【請求項2】 上記定常排気圧力推定手段は、吸気圧力
から推定した総吸気量に基づき定常排気圧力を推定する
ことを特徴とする、請求項1記載のターボ過給機付エン
ジンの排気圧力検出装置。
2. The exhaust pressure detection for a turbocharged engine according to claim 1, wherein the steady exhaust pressure estimation means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount estimated from the intake pressure. apparatus.
【請求項3】 上記総吸気量は、吸気温度による補正を
行ったものであることを特徴とする、請求項2記載のタ
ーボ過給機付エンジンの排気圧力検出装置。
3. The exhaust pressure detecting device for a turbocharged engine according to claim 2, wherein the total intake air amount is corrected by an intake air temperature.
【請求項4】 上記定常排気圧力推定手段は、上記吸気
圧力から推定した総吸気量と燃料供給量とに基づき定常
排気圧力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ターボ過給機付エンジンの排気圧
力検出装置。
4. The steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on a total intake amount and a fuel supply amount estimated from the intake pressure. An exhaust pressure detection device for an engine with a turbocharger according to the item.
【請求項5】 上記タービン速度推定手段は、上記総吸
気量と排気ガス再循環装置による排気ガス還流量の推定
値とに基づき算出される排気ガス流量比を用いてタービ
ン速度を推定することを特徴とする、請求項1〜4のい
ずれか一項に記載のターボ過給機付エンジンの排気圧力
検出装置。
5. The turbine speed estimating means estimates the turbine speed using an exhaust gas flow rate ratio calculated based on the total intake air amount and an estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. The exhaust pressure detection device for an engine with a turbocharger according to any one of claims 1 to 4, which is characterized in that.
【請求項6】 上記排気ガス還流量は、タービン上流側
の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得られるオリフィ
ス係数を用いて算出されることを特徴とする、請求項5
記載のターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
6. The exhaust gas recirculation amount is calculated by using an orifice coefficient obtained from a differential pressure between an actual exhaust pressure on the upstream side of the turbine and an intake pressure.
An excess air ratio detecting device for an engine with a turbocharger as described above.
【請求項7】 上記排気ガス還流量は、排気ガス温度に
よる補正が行われたものであることを特徴とする、請求
項5または6記載のターボ過給機付エンジンの空気過剰
率検出装置。
7. The excess air ratio detecting device for an engine with a turbocharger according to claim 5, wherein the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature.
【請求項8】 上記タービン速度推定手段は、タービン
加速エネルギーを用いてタービン速度を推定することを
特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のター
ボ過給機付エンジンの排気圧力検出装置。
8. The exhaust gas of a turbocharged engine according to claim 1, wherein the turbine speed estimation means estimates the turbine speed using turbine acceleration energy. Pressure detector.
【請求項9】 上記タービン速度推定手段は、タービン
負荷抵抗を用いてタービン速度を推定することを特徴と
する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のターボ過給
機付エンジンの排気圧力検出装置。
9. The exhaust gas of the turbocharged engine according to claim 1, wherein the turbine speed estimating means estimates the turbine speed using a turbine load resistance. Pressure detector.
【請求項10】 上記タービン速度推定手段は、上記定
常排気圧力と上記排気ガス流量比とに基づきタービン加
速エネルギーを算出し、当該タービン加速エネルギーと
タービン負荷抵抗との偏差を積分し、これをタービン慣
性係数で除してタービン速度を推定することを特徴とす
る、請求項1〜9のいずれか一項に記載のターボ過給機
付エンジンの排気圧力検出装置。
10. The turbine speed estimating means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio, integrates a deviation between the turbine acceleration energy and turbine load resistance, and calculates the turbine acceleration energy. The exhaust pressure detection device for a turbocharged engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the turbine speed is estimated by dividing the turbine speed by an inertia coefficient.
【請求項11】 上記実排気圧力推定手段は、上記ター
ビン速度と変換係数とから実排気圧力を推定することを
特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のタ
ーボ過給機付エンジンの排気圧力検出装置。
11. The turbocharger according to claim 1, wherein the actual exhaust pressure estimating means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient. Exhaust pressure detection device for engine.
【請求項12】 上記実排気圧力推定手段は、実排気圧
力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1〜11のいずれか一項に記載のターボ過
給機付エンジンの排気圧力検出装置。
12. The turbocharger according to claim 1, wherein the actual exhaust pressure estimation means estimates the actual exhaust pressure for each stroke of the engine. Exhaust pressure detection device for engine.
【請求項13】 車両に搭載されたエンジンの吸気圧力
を検出する吸気圧力検出手段と、 上記エンジンの排気ガスによりタービンを駆動すること
により上記エンジンへの吸気を過給するターボ過給機
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、 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
記燃料供給量検出手段によって検出された燃料供給量と
に基づき、上記エンジンが定常運転状態にあるときにお
ける排気圧力である定常排気圧力を推定する定常排気圧
力推定手段と、 同定常排気圧力推定手段によって推定された定常排気圧
力に基づき、上記ターボ過給機のタービン速度を推定す
るタービン速度推定手段と、 同タービン速度推定手段によって推定されたタービン速
度に基づき、上記エンジンの現運転状態における排気圧
力である実排気圧力を推定する実排気圧力推定手段と、 上記エンジンの排気通路におけるターボ過給機の上流側
に設けられ、所定空気過剰領域において上記エンジンの
空気過剰率を連続的に検出可能な空燃比センサと、 同空燃比センサにより検出された空気過剰率を、上記実
排気圧力推定手段によって推定された実排気圧力に基づ
き補正する空気過剰率補正手段とを備えたことを特徴と
するターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
13. An intake pressure detecting means for detecting intake pressure of an engine mounted on a vehicle, and a turbocharger for supercharging intake air to the engine by driving a turbine by exhaust gas of the engine, Based on the fuel supply amount detecting means for detecting the fuel supply amount of the engine, the intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and the fuel supply amount detected by the fuel supply amount detecting means, the engine is in steady operation. Steady exhaust pressure estimating means for estimating the steady exhaust pressure which is the exhaust pressure in the state, and a turbine for estimating the turbine speed of the turbocharger based on the steady exhaust pressure estimated by the steady exhaust pressure estimating means. Based on the speed estimation means and the turbine speed estimated by the turbine speed estimation means, the current operating state of the engine An actual exhaust pressure estimating means for estimating an actual exhaust pressure, which is the exhaust pressure in the engine, and an exhaust air passage of the engine, which is provided upstream of the turbocharger to continuously determine the excess air ratio of the engine in a predetermined excess air region. It is provided with a detectable air-fuel ratio sensor and an excess air ratio correction means for correcting the excess air ratio detected by the air-fuel ratio sensor based on the actual exhaust pressure estimated by the actual exhaust pressure estimation means. An excess air ratio detection device for a turbocharged engine.
【請求項14】 上記定常排気圧力推定手段は、吸気圧
力から推定した総吸気量に基づき定常排気圧力を推定す
ることを特徴とする、請求項13記載のターボ過給機付
エンジンの空気過剰率検出装置。
14. The excess air ratio of the turbocharged engine according to claim 13, wherein the steady exhaust pressure estimating means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount estimated from the intake pressure. Detection device.
【請求項15】 上記総吸気量は、吸気温度による補正
を行ったものであることを特徴とする、請求項14記載
のターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
15. The excess air ratio detecting device for a turbocharged engine according to claim 14, wherein the total intake air amount is corrected by an intake air temperature.
【請求項16】 上記定常排気圧力推定手段は、上記吸
気圧力から推定した総吸気量と燃料供給量とに基づき定
常排気圧力を推定することを特徴とする、請求項13〜
15のいずれか一項に記載のターボ過給機付エンジンの
空気過剰率検出装置。
16. The steady exhaust pressure estimation means estimates the steady exhaust pressure based on the total intake amount and the fuel supply amount estimated from the intake pressure.
15. The excess air ratio detection device for an engine with a turbocharger according to any one of 15.
【請求項17】 上記タービン速度推定手段は、上記総
吸気量と排気ガス再循環装置による排気ガス還流量の推
定値とに基づき算出される排気ガス流量比を用いてター
ビン速度を推定することを特徴とする、請求項13〜1
6のいずれか一項に記載のターボ過給機付エンジンの空
気過剰率検出装置。
17. The turbine speed estimating means estimates the turbine speed using an exhaust gas flow rate ratio calculated based on the total intake air amount and an estimated value of the exhaust gas recirculation amount by the exhaust gas recirculation device. Characteristic 13 to 1 characterized
7. An excess air ratio detection device for a turbocharged engine according to any one of 6 above.
【請求項18】 上記排気ガス還流量は、タービン上流
側の実排気圧力と吸気圧力との差圧から得られるオリフ
ィス係数を用いて算出されることを特徴とする、請求項
17記載のターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装
置。
18. The turbocharger according to claim 17, wherein the exhaust gas recirculation amount is calculated using an orifice coefficient obtained from a differential pressure between an actual exhaust pressure on the turbine upstream side and an intake pressure. Excessive air ratio detection device for engine with feeder.
【請求項19】 上記排気ガス還流量は、排気ガス温度
による補正が行われたものであることを特徴とする、請
求項17または18記載のターボ過給機付エンジンの空
気過剰率検出装置。
19. The excess air ratio detection device for a turbocharged engine according to claim 17, wherein the exhaust gas recirculation amount is corrected by the exhaust gas temperature.
【請求項20】 上記タービン速度推定手段は、タービ
ン加速エネルギーを用いてタービン速度を推定すること
を特徴とする、請求項13〜19のいずれか一項に記載
のターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
20. The air for a turbocharged engine according to claim 13, wherein the turbine speed estimation means estimates the turbine speed using turbine acceleration energy. Excess rate detector.
【請求項21】 上記タービン速度推定手段は、タービ
ン負荷抵抗を用いてタービン速度を推定することを特徴
とする、請求項13〜20のいずれか一項に記載のター
ボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
21. The air for a turbocharged engine according to claim 13, wherein the turbine speed estimating means estimates the turbine speed using a turbine load resistance. Excess rate detector.
【請求項22】 上記タービン速度推定手段は、上記定
常排気圧力と上記排気ガス流量比とに基づきタービン加
速エネルギーを算出し、当該タービン加速エネルギーと
タービン負荷抵抗との偏差を積分し、これをタービン慣
性係数で除してタービン速度を推定することを特徴とす
る、請求項13〜21のいずれか一項に記載のターボ過
給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
22. The turbine speed estimating means calculates turbine acceleration energy based on the steady exhaust pressure and the exhaust gas flow rate ratio, integrates a deviation between the turbine acceleration energy and turbine load resistance, and calculates the turbine acceleration energy. 22. The turbo excess engine air excess ratio detection device according to claim 13, wherein the turbine speed is estimated by dividing the turbine speed by an inertia coefficient.
【請求項23】 上記実排気圧力推定手段は、上記ター
ビン速度と変換係数とから実排気圧力を推定することを
特徴とする、請求項13〜22のいずれか一項に記載の
ターボ過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
23. The turbocharger according to claim 13, wherein the actual exhaust pressure estimation means estimates the actual exhaust pressure from the turbine speed and the conversion coefficient. Excess air ratio detector for engine.
【請求項24】 上記空気過剰率補正手段は、空気過剰
率の補正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13〜23のいずれか一項に記載のターボ
過給機付エンジンの空気過剰率検出装置。
24. The turbocharger according to claim 13, wherein the excess air ratio correction means corrects the excess air ratio for each stroke of the engine. Excess air ratio detector for engine.
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