JPH0988649A - 内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気還流制御装置

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JPH0988649A
JPH0988649A JP7249180A JP24918095A JPH0988649A JP H0988649 A JPH0988649 A JP H0988649A JP 7249180 A JP7249180 A JP 7249180A JP 24918095 A JP24918095 A JP 24918095A JP H0988649 A JPH0988649 A JP H0988649A
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JP
Japan
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intake
fresh air
collector
cylinder
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP7249180A
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English (en)
Inventor
Kensuke Nagamura
謙介 長村
Hiroaki Hashigaya
浩昭 橋ヶ谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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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】内燃機関の特に過渡時のEGR制御性能を改善
する。 【解決手段】コレクタ吸入新気量の検出値を新気がコレ
クタから吸気弁に至るまでの動特性に基づいて補正して
シリンダ吸入新気量を演算し、機関回転速度、コレクタ
内温度、コレクタ内圧力から吸気体積効率の推定を介し
てシリンダ吸入混合気量を演算し、それらから求めた予
測EGR率が目標EGR率に近づくように目標EGR弁
開口面積を演算してEGR弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気還
流 (EGR) 制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関のEGR制御装置のとし
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号公報に開示されたようなも
のがある。このものの概要を図7に基づいて説明する
と、シリンダ吸入混合気量演算部1、コレクタ吸入新気
量検出手段2、予測EGR率演算部3、目標EGR弁開
口面積演算部4、ディーゼル機関5、目標EGR率設定
部6から構成される。
【0003】シリンダ吸入混合気量演算部1は、シリン
ダに吸入されるEGRガスと新気とからなる混合気の量
を演算し、コレクタ吸入新気量検出手段2は、コレクタ
に吸入される新気量を測定する。予測EGR率演算部3
は、前記演算されたシリンダ吸入混合気量及びコレクタ
吸入新気量とに基づいて、以下の演算式(1) から予測E
GR率を演算する。
【0004】 EGRratio=100× (Qo−Qw) /Qw ・・・ (1) 予測EGR率 :EGRratio シリンダに吸入される混合気量 :Qo (kg/sec) コレクタに吸入される新気量 :Qw (kg/sec) 目標EGR率設定部6は、目標EGR率を設定する。
【0005】目標EGR弁開口面積演算部4は、前記演
算された予測EGR率が前記設定された目標EGR率に
近づくように、EGR弁の開口面積を演算する。
【0006】
【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、内燃機関のEGR制御装置にあっては、コ
レクタに吸入される新気量とシリンダに吸入される新気
量が等しいと考えているために、実際には過渡状態で前
記流量に違いが発生するような場合 (例として、アイド
ル状態から加速状態になったとき、コレクタに吸入され
る新気量が急に増加して、シリンダに吸入される新気量
が徐々に増加していくような場合) は、予測EGR率の
精度が低下するという問題がある。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、新気のコレクタの入口から吸気弁まで
の動的な特性を考慮して、シリンダに吸入される混合気
量と、シリンダに吸入される新気量とから、過渡時にお
いても予測EGR率を精度良く演算することによって、
上記問題点を解決することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は図1に示すように、機関の排気系と吸気系とを
接続するEGR通路に介装されたEGR弁を介して排気
の一部を吸気系に還流する内燃機関の排気還流制御装置
において、前記吸気系のコレクタに吸入される新気量を
計測するコレクタ吸入新気量計測手段と、新気が吸気系
のコレクタ入口から吸気弁を通過するまでの動特性に基
づき、前記計測されたコレクタに吸入される新気量から
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、シリンダに吸入される混合気量を計測
あるいは推定するシリンダ吸入混合気量演算手段と、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
される混合気量とから予測EGR率を演算する予測EG
R率演算手段と、機関運転状態に応じて目標EGR率を
設定する目標EGR率設定手段と、前記予測EGR率が
前記目標EGR率に近づくように、目標EGR弁開口面
積を演算する目標EGR弁開口面積演算手段と、前記目
標EGR開口面積となるようにEGR弁を制御するEG
R弁制御手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【0009】このようにすれば、新気が吸気系のコレク
タ入口から吸気弁を通過するまでの動特性に基づき、コ
レクタ吸入新気量を補正してシリンダ吸入新気量を求め
ているため、過渡運転時例えばアイドル状態から加速状
態になったとき、コレクタ吸入新気量が急増するのに対
し、シリンダ吸入新気量は漸増するというようにコレク
タ吸入新気量とシリンダ吸入新気量とが異なるような場
合でも、シリンダ吸入新気量を精度良く求めることがで
きる。
【0010】したがって、前記のような過渡運転状態に
おいても、シリンダ吸入新気量とシリンダ吸入混合気量
とから予測EGR率を精度良く求めることができ、以
て、該予測EGR率が目標EGR率に近づけるように演
算された目標EGR弁開口面積にEGR弁を制御するこ
とで、精度の良いEGR制御を行うことができる。ま
た、請求項2に係る発明は、前記シリンダ吸入新気量演
算手段は、新気が吸気系のコレクタ入口から吸気弁を通
過するまでの動特性を、機関回転速度と吸気体積効率と
コレクタ容積と行程容積とをパラメータとして求めるこ
とを特徴とする。
【0011】このようにすれば、前記各パラメータを用
いて前記動特性を精度良く求めることができる。また、
請求項3に係る発明は、前記シリンダ吸入混合気量演算
手段は、前記吸気体積効率と行程容積と機関回転速度と
コレクタ内圧力とコレクタ内温度とを用いてシリンダ吸
入混合気量を推定することを特徴とする。
【0012】このようにすれば、特別な計測手段を設け
ることなく、シリンダ吸入混合気量を精度良く推定する
ことができる。また、請求項4に係る発明は、前記吸気
体積効率は、前記機関回転速度とコレクタ内圧力とを用
いて推定されることを特徴とする。
【0013】このようにすれば、吸気体積効率を、前記
機関回転速度とコレクタ内圧力とを用いて精度良く推定
することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図に
基づいて説明する。第1の実施形態を示す図2におい
て、図示しないマイクロコンピュータが、本発明におけ
る各演算又は設定手段として、シリンダ吸入混合気量演
算部1、予測EGR率演算部3、目標EGR弁開口面積
演算部4、目標EGR率設定部6、シリンダ吸入新気量
演算部8、吸気体積効率設定部10の機能を有すると共
に、それらの演算に必要な各種状態量を検出する手段と
してディーゼル機関5の図示しない吸気系に介装された
熱線式エアフローメータ等で構成されるコレクタ吸入新
気量検出手段2、機関回転速度センサ7、コレクタ内圧
センサ9、コレクタ内温度センサ11を備えて構成され
る。
【0015】次に、本実施形態の作用を、内燃機関とし
て4気筒ディーゼル機関を想定して説明する。以降行う
演算は、全て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。
シリンダ吸入混合気量演算部1では、機関回転速度セン
サ7で検出された機関回転速度Neと、コレクタ内圧力
センサ9で検出されたコレクタ内圧力と、吸気体積効率
推定部10で推定された吸気体積効率と、コレクタ内温度
センサ11で検出されたコレクタ内温度を用いて、例えば
(2)式のような計算を行う。
【0016】 Qo=ηv・Pcol・Ta・ρcol・Vcyl・Ne / (30・Tcol・Pa) ・・・(2) シリンダに吸入される混合気量 :Qo (kg/sec) 機関回転速度Ne :Ne コレクタ内圧力 :Pcol (Pa) 吸気体積効率 :ηv コレクタ内温度 :Tcol (K) 行程容積 :Vcyl (m3 ) コレクタ内密度 :ρcol (kg/m3 ) 大気温度 :Ta (K) 大気圧 :Pa (Pa) ここで、Vcylは定数として与える。Pa、Ta、ρ
colは、センサで検出してもよいし、標準的な値を与
えてもよい。
【0017】シリンダ吸入新気量演算部8では、コレク
タ吸入新気量検出手段2で検出されたコレクタに吸入さ
れる新気量と、機関回転速度センサ7で検出された機関
回転速度Neと、吸気体積効率推定部10で推定された吸
気体積効率とを用いて、例えば (3) 式のような計算を
行う。 (3) 式は、時定数τで表される一次遅れの関係
を、離散時間系の式を用いて表したものである。
【0018】 Qcw=exp (−Δt/τ) (Z-1Qcw) +{1−exp (−Δt/τ) } (Z-1Qw) ・・・ (3) ここで、 (3) 式のτは以下のように表される。 τ= (30・Vcon) / (Ne×Vcyl×ηv) シリンダに吸入される新気量 :Qcw (kg/s) コレクタに吸入される新気量 :Qw (kg/s) 機関回転速度 :Ne コレクタ容積 :Vcon (m3 ) 行程容積 :Vcyl サンプリングタイム :Δt (sec) 吸気体積効率 :ηv ここで、Vcol、Vcyl、Δtは定数として与え
る。
【0019】予測EGR率演算部3では、シリンダ吸入
混合気量演算部1で演算された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部8で演算されたシ
リンダに吸入される新気量を用いて、例えば (4) 式の
ような計算を行う。 EGRratio=100・ (Qo−Qcw) ・・・ (4) 予測EGR率 :EGRratio シリンダに吸入される混合気量 :Qo (kg/sec) シリンダに吸入される新気量 :Qcw (kg/sec) 吸気体積効率推定部10では、コレクタ内圧センサ9で検
出されたコレクタ内圧と、機関回転速度センサ7で検出
された機関回転速度Neを入力として、予め用意された
マップを用いて吸気体積効率を推定する。吸気体積効率
マップ例を図3に示す。
【0020】図4に、従来例による目標EGR率と、実
EGR率と、予測EGR率のシミュレーション結果を示
す。図5に、本実施形態による目標EGR率と、実EG
R率と、予測EGR率のシミュレーション結果を示す
(図4、図5共に7秒の時点でアイドル状態から加速状
態に移る場合の結果) 。図4、図5から、本実施形態の
方がEGR率の予測精度が高いことがわかる。予測精度
の向上によって、実EGR率の目標EGR率に対する追
従性も向上していることがわかる。
【0021】また、EGR弁を通過させるべき目標EG
R量を演算し、目標EGR弁開口面積は、EGR弁を通
過させるべき目標EGR量と、EGR弁前後の差圧と、
排気密度からベルヌーイの式を用いて演算したものを、
本願出願人は先に出願している。本願発明は、予測EG
R率を演算し、目標EGR弁の開口面積は、予測EGR
率が目標EGR率に近づくように制御しているという点
で異なる。
【0022】この結果、本願発明は、前記先願例に対し
て、以下のような効果がある。即ち、先願例では、目標
EGR弁の開口面積に対して、実際のEGR弁開口面積
が異なる (EGR弁の製造ばらつきや、EGR弁を通過
する排気によるつまり等が考えられる) 場合、それを検
出するフィードバック機構が存在しない。一方、本願発
明では、予測EGR率をフィードバックしているため
に、上記のような特性の変化を補償することができる。
【0023】図6に、目標EGR開口面積に対して、実
際のEGR弁開口面積が70%しか開いていないとき
の、実EGR率の目標EGR率に対する追従性能の先願
例と本願発明との比較シミュレーション結果を示す。図
示のように、本願発明の方が追従性能が高いことがわか
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明してきたように請求項1に係る
発明によれば、新気が吸気系のコレクタ入口から吸気弁
を通過するまでの動特性に基づき、得られたシリンダ吸
入新気量とシリンダ吸入混合気量とから予測EGR率を
精度良く求めることができ、以て、該予測EGR率が目
標EGR率に近づけるように演算された目標EGR弁開
口面積にEGR弁を制御することで、精度の良いEGR
制御を行うことができる。
【0025】また、請求項2に係る発明によれば、新気
が吸気系のコレクタ入口から吸気弁を通過するまでの動
特性を、機関回転速度と吸気体積効率とコレクタ容積と
行程容積とをパラメータとして精度良く求めることがで
きる。また、請求項3に係る発明によれば、シリンダ吸
入混合気量を、特別な検出手段を設けることなく、前記
吸気体積効率と行程容積とコレクタ内圧力とコレクタ内
温度とを用いて精度良く推定することができる。
【0026】また、請求項4に係る発明によれば、吸気
体積効率を、前記機関回転速度とコレクタ内圧力とを用
いて精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図3】同上実施形態の吸気体積効率を設定するマッ
プ。
【図4】従来例によるシミュレーション結果を示す図。
【図5】前記実施形態によるシミュレーション結果を示
す図。
【図6】前記実施形態と先願例との比較シミュレーショ
ン結果を示す図。
【図7】従来例の構成図。
【符号の説明】
1 シリンダ吸入混合気量演算部 2 コレクタ吸入新気量検出手段 3 予測EGR率演算部 4 目標EGR弁開口面積演算部 5 ディーゼル機関 6 目標EGR率設定部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関の排気系と吸気系とを接続するEGR
    通路に介装されたEGR弁を介して排気の一部を吸気系
    に還流する内燃機関の排気還流制御装置において、 前記吸気系のコレクタに吸入される新気量を計測するコ
    レクタ吸入新気量計測手段と、 新気が吸気系のコレクタ入口から吸気弁を通過するまで
    の動特性に基づき、前記計測されたコレクタに吸入され
    る新気量から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、 シリンダに吸入される混合気量を計測あるいは推定する
    シリンダ吸入混合気量演算手段と、 前記シリンダに吸入される新気量と、前記シリンダに吸
    入される混合気量とから予測EGR率を演算する予測E
    GR率演算手段と、 機関運転状態に応じて目標EGR率を設定する目標EG
    R率設定手段と、 前記予測EGR率が前記目標EGR率に近づくように、
    目標EGR弁開口面積を演算する目標EGR弁開口面積
    演算手段と、 前記目標EGR開口面積となるようにEGR弁を制御す
    るEGR弁制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の排気還流
    制御装置。
  2. 【請求項2】前記シリンダ吸入新気量演算手段は、新気
    が吸気系のコレクタ入口から吸気弁を通過するまでの動
    特性を、機関回転速度と吸気体積効率とコレクタ容積と
    行程容積とをパラメータとして求めることを特徴とする
    請求項1に記載の内燃機関の排気還流制御装置。
  3. 【請求項3】前記シリンダ吸入混合気量演算手段は、前
    記吸気体積効率と行程容積と機関回転速度とコレクタ内
    圧力とコレクタ内温度とを用いてシリンダ吸入混合気量
    を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関
    の排気還流制御装置。
  4. 【請求項4】前記吸気体積効率は、前記機関回転速度と
    コレクタ内圧力とを用いて推定されることを特徴とする
    請求項2又は請求項3に記載の内燃機関の排気還流制御
    装置。
JP7249180A 1995-09-27 1995-09-27 内燃機関の排気還流制御装置 Pending JPH0988649A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003516495A (ja) * 1999-12-09 2003-05-13 インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 事象監視を含む閉ループディーゼル機関egr制御
JP2013083260A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 IFP Energies Nouvelles 吸気マニフォールド内の燃焼気体質量分率の予測から燃焼エンジンを制御する方法
CN104685438A (zh) * 2012-11-28 2015-06-03 Nec飞鼎克株式会社 信息处理装置、温度控制方法

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