JPH09264200A - 内燃機関用ｅｇｒ制御装置 - Google Patents

内燃機関用ｅｇｒ制御装置

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JPH09264200A
JPH09264200A JP8071926A JP7192696A JPH09264200A JP H09264200 A JPH09264200 A JP H09264200A JP 8071926 A JP8071926 A JP 8071926A JP 7192696 A JP7192696 A JP 7192696A JP H09264200 A JPH09264200 A JP H09264200A
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JP
Japan
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collector
egr
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sucked
fresh air
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Application number
JP8071926A
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English (en)
Inventor
Kensuke Nagamura
謙介 長村
Hiroaki Hashigaya
浩昭 橋ケ谷
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予測ＥＧＲ率の誤差を減少させた内燃機関用
ＥＧＲ制御装置を提供すること。 【解決手段】 ＥＧＲ管内の圧力とコレクタに吸入され
る新気量と目標ＥＧＲ弁開度から、シリンダに吸入され
る混合気量を推定するシリンダ吸入混合気量推定手段
と、シリンダに吸入される混合気量と機関回転速度とコ
レクタ内の温度から、コレクタに吸入される新気量を推
定するコレクタ吸入新気量推定手段と、シリンダに吸入
される混合気量とコレクタに吸入される新気量から、予
測ＥＧＲ率を推定する予測ＥＧＲ率推定手段と、予測Ｅ
ＧＲ率と目標ＥＧＲから、目標ＥＧＲ弁開度を演算する
目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、ＥＧＲ弁を操作するＥＧ
Ｒ弁操作手段とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機関の運転状態に
応じてそのＥＧＲ率を制御する内燃機関用ＥＧＲ制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関用のＥＧＲ制御装置とし
ては、内燃機関としてディーゼル機関を想定した、例え
ば特開昭６１−２１５４２６号公報がある。図９は従来
の内燃機関用ＥＧＲ制御装置の構成を示したものであ
る。
【０００３】図９において、１はシリンダ吸入混合気量
推定手段、２はコレクタ吸入新気量検出手段、３は予測
ＥＧＲ率演算手段、４は目標ＥＧＲ弁開度演算手段、５
はＥＧＲ弁操作手段、６はディーゼル機関であり、７は
目標ＥＧＲ率設定手段である。
【０００４】シリンダ吸入混合気量推定手段１におい
て、シリンダに吸入されるＥＧＲと新気からなる混合気
量を推定し、コレクタ吸入新気量検出手段２によってコ
レクタに吸入される新気量を検出する。シリンダ吸入混
合気量推定手段１とコレクタ吸入新気量検出手段２の出
力から、予測ＥＧＲ率演算手段３において予測ＥＧＲ率
を演算し、目標ＥＧＲ率設定手段７において目標ＥＧＲ
率を設定する。
【０００５】予測ＥＧＲ率演算手段３と目標ＥＧＲ率設
定手段７の出力から、目標ＥＧＲ弁開度演算手段４にお
いて目標ＥＧＲ弁開度を演算する。
【０００６】目標ＥＧＲ弁開度演算手段４の出力から、
ＥＧＲ弁操作手段５においてＥＧＲ弁開度を操作する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関用のＥＧＲ制御装置にあっては、コ
レクタ吸入新気量検出手段において検出誤差が存在する
場合、予測ＥＧＲ率に、実際のＥＧＲ率に対する誤差が
生じてしまう。その結果、予測ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率
に近づくようにＥＧＲ弁開度を制御することによって、
実際のＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率に対する誤差が生じてし
まうという問題がある。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点に注目
してなされたもので、予測ＥＧＲ率を求めるのに必要な
検出手段、及び演算方法を変更し、検出手段の誤差によ
る予測ＥＧＲ率の誤差を減少させたことにより、上記問
題点を解決した内燃機関用ＥＧＲ制御装置を提供するこ
とを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に鑑みなされたものであり、ＥＧＲ管内の圧力を検出す
るＥＧＲ管内圧力検出手段と、ＥＧＲ管内の圧力とコレ
クタに吸入される新気量と目標ＥＧＲ弁開度から、シリ
ンダに吸入される混合気量を推定するシリンダ吸入混合
気量推定手段と、機関回転速度を検出する機関回転速度
検出手段と、コレクタ内の温度を出力するコレクタ内温
度出力手段と、シリンダに吸入される混合気量と機関回
転速度とコレクタ内の温度から、コレクタに吸入される
新気量を推定するコレクタ吸入新気量推定手段と、シリ
ンダに吸入される混合気量とコレクタに吸入される新気
量から、予測ＥＧＲ率を推定する予測ＥＧＲ率推定手段
と、目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、
予測ＥＧＲ率と目標ＥＧＲから、目標ＥＧＲ弁開度を演
算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、目標ＥＧＲ弁開度
に基づき、ＥＧＲ弁を操作するＥＧＲ弁操作手段とから
なる。
【００１０】また、ＥＧＲ管内の圧力を検出するＥＧＲ
管内圧力検出手段と、ＥＧＲ弁開度を検出するＥＧＲ弁
開度検出手段と、ＥＧＲ管内の圧力とコレクタに吸入さ
れる新気量と目標ＥＧＲ弁開度から、シリンダに吸入さ
れる混合気量を推定するシリンダ吸入混合気量推定手段
と、機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
コレクタ内の温度を出力するコレクタ内温度出力手段
と、シリンダに吸入される混合気量と機関回転速度とコ
レクタ内の温度から、コレクタに吸入される新気量を推
定するコレクタ吸入新気量推定手段と、シリンダに吸入
される混合気量とコレクタに吸入される新気量から、予
測ＥＧＲ率を推定する予測ＥＧＲ率推定手段と、目標Ｅ
ＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、予測ＥＧＲ
率と目標ＥＧＲから、目標ＥＧＲ弁開度を演算する目標
ＥＧＲ弁開度演算手段と、目標ＥＧＲ弁開度に基づき、
ＥＧＲ弁を操作するＥＧＲ弁操作手段とからなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００１２】図１は本発明の実施の形態の構成を示した
ブロック図である。本実施の形態では、従来例と同様に
内燃機関としてディーゼル機関を用いるが、ガソリン機
関でも実施可能である。
【００１３】図１において４は目標ＥＧＲ弁開度演算手
段、５はＥＧＲ弁操作手段、６はディーゼル機関、７は
目標ＥＧＲ率設定手段、８はシリンダ吸入混合気量推定
手段、９はコレクタ吸入新気量推定手段、９′はコレク
タ内温度出力手段、１０は予測ＥＧＲ率推定手段、１１
はＥＧＲ管内圧力検出手段であり、１２は機関回転速度
検出手段である。４から７までは従来例と同様である。
【００１４】（第１の実施の形態）以下、請求項１，
２，５乃至１０までを実施した場合を第１の実施の形態
として、図面に基づいて説明する（内燃機関として、デ
ィーゼル機関を用いた場合の実施の形態）。
【００１５】図２に第１の実施の形態の構成を示す。図
２において４は目標ＥＧＲ弁開度演算手段、５はＥＧＲ
弁操作手段、６はディーゼル機関、７は目標ＥＧＲ率設
定手段、８ａはコレクタ内圧力演算手段、８ｂはコレク
タ吸入ＥＧＲ量演算手段、８ｃはシリンダ吸入混合気量
演算手段、９ａは第２のコレクタ内圧力演算手段、９ｂ
は第２のコレクタ吸入新気量演算手段、９ｃはコレクタ
吸入新気量演算手段、１０ａはシリンダ吸入新気量演算
手段、１０ｂは予測ＥＧＲ率演算手段、１１はＥＧＲ管
内圧力検出手段、１２は機関回転速度検出手段、１３は
コレクタ動特性推定手段、１４は体積効率推定手段、１
５はコレクタ内温度推定手段であり、１６は指令燃料噴
射量設定手段である。
【００１６】請求項７記載の動特性は、コレクタ動特性
推定手段１３において推定する。
【００１７】次に本実施の形態の作用を４気筒ディーゼ
ル機関を想定して説明する（以降行う計算は、時間同期
で行うものとする。また、計算式中のＺはＺ変換の演算
子で、Ｚ-1は１演算遅れを表す。）。
【００１８】目標ＥＧＲ弁開度演算手段４とＥＧＲ弁操
作手段５とディーゼル機関６と目標ＥＧＲ率設定手段７
は従来例と同様なので説明を省略する。
【００１９】コレクタ内圧力演算手段８ａでは、コレク
タ吸入新気量演算手段９ｃの出力であるコレクタに吸入
される新気量を用いて、例えば下記（１）式のような計
算を行なう。（１）式はベルヌーイの式を用いたもので
ある（請求項３に相当）。
【００２０】 Ｐcol ＝Ｐａ−（Ｑｗ／Ｓtvo ）2 ×（１／２ρａ） …（１） Ｐcol （Ｐａ）：コレクタ内の圧力 Ｑｗ（kg/s) ：コレクタに吸入される新気量 Ｐａ（Ｐａ） ：大気圧 ρａ（kg/m3) ：大気密度 Ｓtvo(m2） ：コレクタの新気吸入口開口面積 ここで、Ｐａ、ρａはセンシングしても良いし標準的な
値を与えてもよい。また、吸気絞り弁が、コレクタの新
気吸入口付近に存在する場合は、吸気絞り弁開口面積が
Ｓtvo に相当する。吸気絞り弁が無い場合は、Ｓtvo は
定数が与えられる。
【００２１】コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂは、ま
ず、例えば図３に示すようなＥＧＲ弁開度を開口面積に
変換するマップを用いて、目標ＥＧＲ弁開度演算手段４
の出力である目標ＥＧＲ弁開度からＥＧＲ弁開口面積を
求める。ここで目標ＥＧＲ弁開度と実際のＥＧＲ弁開度
はほぼ一致するものとする。次に、コレクタ内圧力演算
手段８ａの出力であるコレクタ内の圧力と、ＥＧＲ管内
圧力検出手段１１の出力であるＥＧＲ管内の圧力とＥＧ
Ｒ弁開口面積を用いて、例えば下記（２）式のような計
算を行なう。（２）式はベルヌーイの式を用いたもので
ある（請求項３に相当）。
【００２２】
【数１】
【００２３】Ｑｅ（kg/s) ：コレクタに吸入されるＥ
ＧＲ量 Ｐegr(Ｐａ） ：ＥＧＲ管内の圧力 Ｐcol(Ｐａ） ：コレクタ内の圧力 ρexh(kg/m3) ：排気密度 Ｓegr(m2) ：ＥＧＲ弁開口面積 ρexh はセンシングしても良いし標準的な値を与えても
よい。
【００２４】シリンダ吸入混合気量演算手段８ｃでは、
コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂの出力であるコレク
タに吸入されるＥＧＲ量と、コレクタ吸入新気量演算手
段９ｃの出力であるコレクタに吸入される新気量と、コ
レクタ動特性推定手段１３の出力であるコレクタによっ
て生じる動特性の時定数を用いて、例えば下記（３）式
のような計算を行う。（３）式は一次遅れの関係を離散
時間系の式を用いて表したものである（請求項３に相
当）。
【００２５】 Ｑｏ＝exp(−Δｔ／τａ）×（Ｚ-1Ｑｏ） ＋｛１−exp(−Δｔ／τａ）｝×｛Ｚ-1（Ｑｗ＋Ｑｅ）｝ …（３） Ｑｏ（kg/s) ：シリンダに吸入される混合気量 Ｑｗ（kg/s) ：コレクタに吸入される新気量 Ｑｅ（kg/s) ：コレクタに吸入される混合気量 τａ（ｓ） ：コレクタによって生じる動特性の時定
数 Δｔ（ｓ） ：サンプリングタイム ここで、Δｔは定数として与える。
【００２６】第２のコレクタ内圧力演算手段９ａでは、
機関回転速度検出手段１２の出力である機関回転速度
と、体積効率推定手段１４の出力である体積効率と、コ
レクタ内温度推定手段１５の出力であるコレクタ内の温
度と、シリンダ吸入混合気量演算手段８ｃの出力である
シリンダに吸入される混合気量を用いて、例えば下記
（４）式のような計算を行う（請求項５に相当）。
【００２７】 Ｐcol-2 ＝Ｐｏ×Ｑｏ×（30／Ｎｅ）×（Ｔcol ／Ｔｏ） ×｛１／（ηｖ×ρcol ×Ｖcyl)｝ …（４） Ｐcol-2(Ｐａ）：第２のコレクタ内の圧力 ηｖ ：体積効率 Ｑｏ（kg/s) ：シリンダに吸入される混合気量 ρcol(kg/m3) ：コレクタ内の密度 Ｖcyl(m3） ：行程容積 Ｎｅ（rpm) ：機関回転速度 Ｔcol(Ｋ） ：コレクタ内の温度 Ｔｏ（Ｋ） ：標準状態を示す絶対温度 Ｐｏ（Ｐａ） ：標準状態を示す絶対圧力 ここで、Ｖcyl 、Ｐｏ、Ｔｏは定数として与える。ρco
l はセンシングしても良いし標準的な値を与えてもよ
い。
【００２８】第２のコレクタ吸入新気量演算手段９ｂで
は、第２のコレクタ内圧力演算手段９ａの出力である第
２のコレクタ内の圧力を用いて、例えば下記（５）式の
ようなベルヌーイの式を用いた計算を行う（請求項５に
相当）。
【００２９】
【数２】
【００３０】 Ｑｗ-2（kg/s) ：第２のコレクタに吸入される新気量 Ｐａ（Ｐa) ：大気圧 Ｐcol-2 （Ｐa)：第２のコレクタ内の圧力 ρａ（kg/m3) ：大気密度 Ｓtvo(m2) ：コレクタの新気吸入口開口面積 Ｐａ、ρａはセンシングしても良いし標準的な値を与え
てもよい。
【００３１】吸気絞り弁が、コレクタの新気吸入口付近
に存在する場合は、吸気絞り弁開口面積がＳtvo に相当
する。吸気絞り弁が無い場合は、Ｓtvo は定数が与えら
れる。
【００３２】コレクタ吸入新気量演算手段９ｃでは、第
２のコレクタ吸入新気量演算手段９ｂの出力である第２
のコレクタに吸入される新気量を用いて、例えば下記
（６）式と（７）式のような計算を行う。（６）式と
（７）式ではＱｗ-2とＱｗの差が小さくなるようにＱｗ
の演算を行なう（請求項５に相当）。
【００３３】 Ｑｗ＝ｋｐ×Ｚ-1（Ｑｗ-2−Ｑｗ）＋Ｙ …（６） Ｙ＝Ｚ-1Ｙ＋Δｔ×ｋｉ×｛Ｚ-1（Ｑｗ-2−Ｑｗ）｝ …（７） Ｑｗ（kg/s) ：コレクタに吸入される新気量 Ｑｗ-2（kg/s) ：第２のコレクタに吸入される新気量 Ｋｐ ：比例ゲイン Ｋｉ ：積分ゲイン Δｔ（ｓ） ：サンプリングタイム ここで、Δｔは定数として与える。Ｋｐ、Ｋｉは、実験
またはシミュレーションによりあらかじめ設定してお
く。
【００３４】シリンダ吸入新気量演算手段１０ａでは、
コレクタ吸入新気量演算手段９ｃの出力であるコレクタ
に吸入される新気量と、コレクタ動特性推定手段１３の
出力であるコレクタによって生じる動特性の時定数を用
いて、例えば下記（８）式のような計算を行う。（８）
式は一次遅れの関係を離散時間系の式を用いて表したも
のである（請求項６に相当）。
【００３５】 Ｑcw＝exp(−Δｔ／τａ）×（Ｚ-1Ｑcw） ＋｛１−exp(−Δｔ／τａ）｝×（Ｚ-1Ｑｗ） …（８） Ｑcw（kg/s) ：シリンダに吸入される新気量 Ｑｗ（kg/s) ：コレクタに吸入される新気量 τａ（ｓ） ：コレクタによって生じる動特性の時定
数 Δｔ（ｓ） ：サンプリングタイム ここで、Δｔは定数として与える。
【００３６】予測ＥＧＲ率演算手段１０ｂでは、シリン
ダ吸入混合気量演算手段８ｃの出力であるシリンダに吸
入される混合気量と、シリンダ吸入新気量演算手段１０
ａの出力であるシリンダに吸入される新気量を用いて、
例えば下記（９）式のような計算を行う（請求項６に相
当）。
【００３７】 Ｙegr ＝１００×（Ｑo −Ｑcw）／Ｑcw …（９） Ｙegr(%) ：予測ＥＧＲ率 Ｑｏ（kg/s) ：シリンダに吸入される混合気量 Ｑcw（kg/s） ：シリンダに吸入される新気量 コレクタ動特性推定部１３では、機関回転速度検出手段
１２の出力である機関回転速度と、体積効率推定部１４
の出力である体積効率を用いて、例えば下記（１０）式
のような計算を行う（請求項７に相当）。
【００３８】 τａ＝（３０×Ｖcol)／（Ｎｅ×Ｖcyl ×ηｖ） …（10） τａ（ｓ） ：コレクタによって生じる動特性の時定
数 Ｎｅ（rpm) ：機関回転速度 Ｖcol(m3) ：コレクタ容積 Ｖcyl(m3) ：シリンダ容積 ηｖ ：体積効率 ここで、Ｖcol 、Ｖcyl は定数として与える。
【００３９】体積効率推定部１４では、機関回転速度検
出手段１２の出力である機関回転速度と第２のコレクタ
内圧力演算手段９ａの出力である第２のコレクタ内の圧
力を用いて、あらかじめ用意されたマップを用いて体積
効率を出力する。体積効率設定マップ例を図４に示す
（請求項８に相当）。
【００４０】ここで、（４）式と図５を、体積効率と第
２のコレクタ内の圧力を変数とする関数と見做し、連立
方程式を解くことによって、体積効率と第２のコレクタ
内の圧力を同時に求めてもよい。
【００４１】また、体積効率を所定の定数としてもよい
（請求項１１に相当）。
【００４２】コレクタ内温度推定手段１５では、予測Ｅ
ＧＲ率演算手段１０ｂの出力である予測ＥＧＲ率と、指
令燃料噴射量設定手段１６の出力である指令燃料噴射量
を用いて、あらかじめ用意されたマップを用いてコレク
タ内の温度を出力する。コレクタ内温度設定マップ例を
図５に示す。指令燃料噴射量は、実際の燃料噴射量にほ
ぼ一致するものとする（請求項９，１０に相当）。
【００４３】ＥＧＲ管内圧力検出手段１１では、ＥＧＲ
管内の圧力を検出する（請求項１に相当）。
【００４４】機関回転速度検出手段１２では、機関回転
速度を検出する（請求項１に相当）。
【００４５】指令燃料噴射量設定手段１６では、燃料噴
射量の指令値を設定する（請求項１０に相当）。
【００４６】従来例において、コレクタ吸入新気量検出
手段２（センサ）の誤差が通常用いる精度のものであ
り、第１の実施の形態においても、ＥＧＲ管内圧力検出
手段１１（センサ）の誤差が通常用いる精度のものであ
る場合の、予測ＥＧＲ率の予測誤差と、実際のＥＧＲ率
の目標ＥＧＲ率に対する誤差を従来例と本発明の場合で
比較した。コレクタ吸入新気量検出手段２の誤差は±４
％、ＥＧＲ管内圧力検出手段１１については２００ｋＰ
ａの検出最大値に対して±２％（±４ｋＰａに相当）の
検出誤差が存在することを想定した。
【００４７】表１に予測ＥＧＲ率の実際のＥＧＲ率に対
する誤差の比較結果を示す。表１中の数値は、従来例の
予測誤差に対する、本発明の予測誤差の割合（％）を表
す。よって、絶対値が１００％以下であれば、予測誤差
が減少したといえる（例えば５０％では、予測誤差が半
減したことになる）。
【００４８】
【表１】
【００４９】表２に実際のＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率に対
する誤差の比較結果を示す。表２中の数値も、表１と同
様に、従来例の誤差に対する本発明の誤差の割合（％）
を表す。絶対値が小さいほど目標ＥＧＲ率に対する実際
のＥＧＲ率の誤差が小さいといえる。
【００５０】表１と表２は、運転状態として機関回転速
度が２０００ｒｐｍとなる定常状態を想定している。
【００５１】
【表２】
【００５２】第１の実施の形態の方が、従来例よりも予
測ＥＧＲ率の誤差が小さくなるために、実際のＥＧＲ率
の目標ＥＧＲ率に対する誤差も小さくなる。
【００５３】第１の実施の形態の場合、ＥＧＲ管内圧力
検出手段の誤差は、直接的には、（２）式で演算される
コレクタに吸入されるＥＧＲ量に影響を与える。（２）
式からわかるように、ＥＧＲ管内の圧力とコレクタ内の
圧力の差（ＥＧＲ弁前後の差圧に相当）が大きいほど、
検出誤差による演算結果への影響は減少する。よって第
１の実施の形態では、ＥＧＲ弁前後の差圧が大きいとき
の方が、従来例の問題（検出誤差による制御性能の劣
化）に対する改善効果が大きい。
【００５４】第１の実施の形態のコレクタに吸入される
新気量の推定方法を説明する。図６は、コレクタに吸入
される新気量の推定に必要な構成を示したものである。
【００５５】仮にコレクタ吸入新気量演算手段９ｃで求
められるコレクタに吸入される新気量が、実際のコレク
タに吸入される新気量よりも大きいとすると、コレクタ
内圧力演算手段８ａで求められるコレクタ内の圧力は、
実際のコレクタ内の圧力より小さく、コレクタ吸入ＥＧ
Ｒ量演算手段８ｂで求められるコレクタに吸入されるＥ
ＧＲ量は、実際のコレクタに吸入されるＥＧＲ量より大
きく、シリンダ吸入混合気量演算手段８ｃで求められる
シリンダに吸入される混合気量は、実際のシリンダに吸
入される混合気量より大きく、第２のコレクタ内圧力演
算手段９ａで求められる第２のコレクタ内の圧力は、実
際のコレクタ内の圧力より大きく、第２のコレクタ吸入
新気量演算手段９ｂで求められる第２のコレクタに吸入
される新気量は、実際のコレクタに吸入される新気量よ
りも小さくなるように演算が行なわれる。逆に、コレク
タ吸入新気量演算手段９ｃで求められるコレクタに吸入
される新気量が、実際のコレクタに吸入される新気量よ
りも小さい場合は、第２のコレクタに吸入される新気量
は、実際のコレクタに吸入される新気量よりも大きくな
るように演算が行なわれる。
【００５６】よって、コレクタ吸入新気量演算手段９ｃ
では、自らの出力であるコレクタに吸入される新気量
と、第２のコレクタに吸入される新気量の差が小さくな
るような演算を行なうことによって、実際のコレクタに
吸入される新気量にほぼ一致する値を求める。
【００５７】（第２の実施の形態）以下、請求項３，４
乃至１０までを実施した場合を第２の実施の形態として
図面に基づいて説明する（内燃機関として、ディーゼル
機関を用いた場合の実施の形態）。
【００５８】図７に第２の実施の形態の構成を示す。
【００５９】図７において、４は目標ＥＧＲ弁開度演算
手段、５はＥＧＲ弁操作手段、６はディーゼル機関、７
は目標ＥＧＲ率設定手段、８ａはコレクタ内圧力演算手
段、８ｂ′はコレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段、８ｃはシ
リンダ吸入混合気量演算手段、８ｄはＥＧＲ弁開度検出
手段、９ａは第２のコレクタ内圧力演算手段、９ｂは第
２のコレクタ吸入新気量演算手段、９ｃはコレクタ吸入
新気量演算手段、１０ａはシリンダ吸入新気量演算手
段、１０ｂは予測ＥＧＲ率演算手段、１１はＥＧＲ管内
圧力検出手段、１２は機関回転速度検出手段、１３はコ
レクタ動特性推定部、１４は体積効率推定部、１５はコ
レクタ内温度推定手段であり、１６は指令燃料噴射量設
定手段である。
【００６０】請求項７記載の動特性は、コレクタ動特性
推定部１３において推定する。
【００６１】第２の実施の形態は、第１の実施の形態の
コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂの入力を、目標ＥＧ
Ｒ弁開度ではなく、ＥＧＲ弁開度を用いるものである
（コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂ′とする）。ＥＧ
Ｒ弁開度はＥＧＲ弁開度検出手段８ｄによって検出す
る。
【００６２】次に、本実施の形態の作用を説明する。コ
レクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂ′とＥＧＲ弁開度検出
手段８ｄ以外は、第１の実施の形態と同様なので説明を
省略する。
【００６３】コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段８ｂ′は、
まず、例えば図８に示すようなＥＧＲ弁開度を開口面積
に変換するマップを用いて、ＥＧＲ弁開度検出手段８ｄ
の出力であるＥＧＲ弁開度からＥＧＲ弁開口面積を求め
る。次に、コレクタ内圧力演算手段８ａの出力であるコ
レクタ内の圧力と、ＥＧＲ管内圧力検出手段１１の出力
であるＥＧＲ管内の圧力とＥＧＲ弁開口面積を用いて、
例えば下記（１１）式のような計算を行なう。（１１）
式はベルヌーイの式を用いたものである（請求項４に相
当）。
【００６４】
【数３】
【００６５】 Ｑｅ（kg/s) ：コレクタに吸入されるＥＧＲ量 Ｐegr(Ｐａ） ：ＥＧＲ管内の圧力 Ｐcol(Ｐａ） ：コレクタ内の圧力 ρexh(kg/m3) ：排気密度 Ｓegr(m2) ：ＥＧＲ弁開口面積 ρexh はセンシングしても良いし標準的な値を与えても
よい。
【００６６】ＥＧＲ弁開度検出手段８ｄでは、ＥＧＲ弁
開度を検出する（請求項２に相当）。
【００６７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、検出手段の誤差によるＥＧ率の予測誤差が減少した
ことにより、実際のＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率に対する誤
差が減少する。これによって、ＮＯｘ、黒煙などの発生
を低減できる。
【００６８】特許請求の範囲における各請求項は、上記
共通の効果（請求項１の効果）に対して、さらに以下の
ような特徴がある。
【００６９】すなわち、請求項２は、請求項１のシリン
ダに吸入される混合気量を推定する方法を特定したもの
である。
【００７０】請求項３は目標ＥＧＲ弁開度の実際のＥＧ
Ｒ弁開度に対する追従性が悪い場合に、請求項１に比べ
て、シリンダに吸入される混合気量の推定誤差が少な
い。
【００７１】請求項４は、請求項３のシリンダに吸入さ
れる混合気量を推定する方法を特定したものである。
【００７２】請求項５は、請求項１，３のコレクタに吸
入される新気量を推定する方法を特定したものである。
【００７３】請求項６は、請求項１，３の予測ＥＧＲ率
を推定する方法を特定したものである。
【００７４】請求項７は、請求項２，４，６の動特性を
推定する方法を特定したものである。
【００７５】請求項８は、請求項５，７の体積効率を推
定する方法を特定したものである。請求項９は、請求項
１，３のコレクタ内の温度を測定する場合に比べて、測
定手段が不要になる。
【００７６】請求項１０は、請求項９の燃料噴射量を測
定する場合に比べて、測定手段が不要になる。
【００７７】請求項１１は、請求項５，７の体積効率を
推定する場合に比べて推定手段が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における内燃機関用ＥＧＲ
制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるＥＧＲ弁開
口面積設定マップ例を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における体積効率設
定マップ例を示した図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるコレクタ内
温度設定マップ例を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるコレクタ吸
入新気量の推定方法を説明したブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるＥＧＲ弁開
口面積設定マップ例を示した図である。
【図９】従来例の内燃機関用ＥＧＲ制御装置の構成図で
ある。
【符号の説明】
１ シリンダ吸入混合気量推定手段 ２ コレクタ吸入新気量検出手段 ３ 予測ＥＧＲ率演算手段 ４ 目標ＥＧＲ弁開度演算手段 ５ ＥＧＲ弁操作手段 ６ ディーゼル機関 ７ 目標ＥＧＲ率設定手段 ８ シリンダ吸入混合気量推定手段 ８ａ コレクタ内圧力演算手段 ８ｂ コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段 ８ｂ′ コレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段 ８ｃ シリンダ吸入混合気量演算手段 ８ｄ ＥＧＲ弁開度検出手段 ９ コレクタ吸入新気量推定手段 ９ａ 第２のコレクタ内圧力演算手段 ９ｂ 第２のコレクタ吸入新気量演算手段 ９ｃ コレクタ吸入新気量演算手段 ９′ コレクタ内温度出力手段 １０ 予測ＥＧＲ率推定手段 １０ａ シリンダ吸入新気量演算手段 １０ｂ 予測ＥＧＲ率演算手段 １１ ＥＧＲ管内圧力検出手段 １２ 機関回転速度検出手段 １３ コレクタ動特性推定部 １４ 体積効率推定部 １５ コレクタ内温度推定手段 １６ 指令燃料噴射量設定手段
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 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＥＧＲ管内の圧力を検出するＥＧＲ管内
    圧力検出手段と、 前記ＥＧＲ管内の圧力とコレクタに吸入される新気量と
    目標ＥＧＲ弁開度から、シリンダに吸入される混合気量
    を推定するシリンダ吸入混合気量推定手段と、 機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、 コレクタ内の温度を出力するコレクタ内温度出力手段
    と、 前記シリンダに吸入される混合気量と前記機関回転速度
    と前記コレクタ内の温度から、前記コレクタに吸入され
    る新気量を推定するコレクタ吸入新気量推定手段と、 前記シリンダに吸入される混合気量と前記コレクタに吸
    入される新気量から、予測ＥＧＲ率を推定する予測ＥＧ
    Ｒ率推定手段と、 目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、 前記予測ＥＧＲ率と前記目標ＥＧＲから、前記目標ＥＧ
    Ｒ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、 前記目標ＥＧＲ弁開度に基づき、ＥＧＲ弁を操作するＥ
    ＧＲ弁操作手段とからなることを特徴とする内燃機関用
    ＥＧＲ制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関用ＥＧＲ制御
    装置において、前記シリンダに吸入される混合気量を推
    定するシリンダ吸入混合気量推定手段は、 前記コレクタに吸入される新気量から、コレクタ内の圧
    力を演算するコレクタ内圧力演算手段と、 前記コレクタ内の圧力と前記ＥＧＲ管内の圧力と前記目
    標ＥＧＲ弁開度から、コレクタに吸入されるＥＧＲ量を
    演算するコレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段と、 前記コレクタに吸入されるＥＧＲ量と前記コレクタに吸
    入される新気量から、コレクタに吸入されるガスがシリ
    ンダに吸入されるまでの動特性に基づき、シリンダに吸
    入される混合気量を演算するシリンダ吸入混合気量演算
    手段とからなることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御
    装置。
  3. 【請求項３】 ＥＧＲ管内の圧力を検出するＥＧＲ管内
    圧力検出手段と、 ＥＧＲ弁開度を検出するＥＧＲ弁開度検出手段と、 前記ＥＧＲ管内の圧力とコレクタに吸入される新気量と
    前記ＥＧＲ弁開度から、シリンダに吸入される混合気量
    を推定するシリンダ吸入混合気量推定手段と、 機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、 コレクタ内の温度を出力するコレクタ内温度出力手段
    と、 前記シリンダに吸入される混合気量と前記機関回転速度
    と前記コレクタ内の温度から、前記コレクタに吸入され
    る新気量を推定するコレクタ吸入新気量推定手段と、 前記シリンダに吸入される混合気量と前記コレクタに吸
    入される新気量から、予測ＥＧＲ率を推定する予測ＥＧ
    Ｒ率推定手段と、 目標ＥＧＲ率を設定する目標ＥＧＲ率設定手段と、 前記予測ＥＧＲ率と前記目標ＥＧＲから、前記目標ＥＧ
    Ｒ弁開度を演算する目標ＥＧＲ弁開度演算手段と、 前記目標ＥＧＲ弁開度に基づき、ＥＧＲ弁を操作するＥ
    ＧＲ弁操作手段とからなることを特徴とする内燃機関用
    ＥＧＲ制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の内燃機関用ＥＧＲ制御
    装置において、前記シリンダに吸入される混合気量を推
    定するシリンダ吸入混合気量推定手段は、 前記コレクタに吸入される新気量から、コレクタ内の圧
    力を演算するコレクタ内圧力演算手段と、 前記コレクタ内の圧力と前記ＥＧＲ管内の圧力と前記Ｅ
    ＧＲ弁開度から、コレクタに吸入されるＥＧＲ量を演算
    するコレクタ吸入ＥＧＲ量演算手段と、 前記コレクタに吸入されるＥＧＲ量と前記コレクタに吸
    入される新気量から、コレクタに吸入されるガスがシリ
    ンダに吸入されるまでの動特性に基づき、シリンダに吸
    入される混合気量を演算するシリンダ吸入混合気量演算
    手段とからなることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御
    装置。
  5. 【請求項５】 請求項１，３に記載の内燃機関用ＥＧＲ
    制御装置において、前記コレクタに吸入される新気量を
    推定するコレクタ吸入新気量推定手段は、 前記シリンダに吸入される混合気量と体積効率と前記機
    関回転速度とコレクタ内の温度と行程容積から、第２の
    コレクタ内の圧力を演算する第２のコレクタ内圧力演算
    手段と、 前記第２のコレクタ内の圧力から、第２のコレクタに吸
    入される新気量を演算する第２のコレクタ吸入新気量演
    算手段と、 前記第２のコレクタに吸入される新気量から、前記コレ
    クタに吸入される新気量を演算するコレクタ吸入新気量
    演算手段とからなることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ
    制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項１，３に記載の内燃機関用ＥＧＲ
    制御装置において、前記予測ＥＧＲ率を推定する予測Ｅ
    ＧＲ率推定手段は、 前記コレクタに吸入される新気量から、コレクタに吸入
    されるガスがシリンダに吸入されるまでの前記動特性に
    基づき、シリンダに吸入される新気量を演算するシリン
    ダ吸入新気量演算手段と、 前記シリンダに吸入される新気量と前記シリンダに吸入
    される混合気量から、予測ＥＧＲ率を演算する予測ＥＧ
    Ｒ率演算手段とからなることを特徴とする内燃機関用Ｅ
    ＧＲ制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項２，４，６に記載の内燃機関用Ｅ
    ＧＲ制御装置において、前記動特性は、前記機関回転速
    度と前記体積効率と前記行程容積とコレクタ容積から推
    定することを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御装置。
  8. 【請求項８】 請求項５，７に記載の内燃機関用ＥＧＲ
    制御装置において、前記体積効率は、前記機関回転速度
    と前記第２のコレクタ内圧力から推定することを特徴と
    する内燃機関用ＥＧＲ制御装置。
  9. 【請求項９】 請求項１，３に記載の内燃機関用ＥＧＲ
    制御装置において、前記コレクタ内の温度を出力するコ
    レクタ内温度出力手段は、前記予測ＥＧＲ率と燃料噴射
    量からコレクタ内の温度を推定するコレクタ内温度推定
    手段であることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の内燃機関用ＥＧＲ制
    御装置において、前記燃料噴射量は、燃料噴射量の指令
    値を用いることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御装
    置。
  11. 【請求項１１】 請求項５，７に記載の内燃機関用ＥＧ
    Ｒ制御装置において、前記体積効率は、所定の定数を用
    いることを特徴とする内燃機関用ＥＧＲ制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6980902B2 (en) 2003-10-29 2005-12-27 Nissan Motor Co., Ltd. Estimation of intake gas temperature in internal combustion engine
US20110231078A1 (en) * 2008-12-11 2011-09-22 Hino Motors ,Ltd. Egr device for internal combustion engine

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