JPH10103161A - 排気還流制御装置 - Google Patents
排気還流制御装置Info
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- JPH10103161A JPH10103161A JP8254849A JP25484996A JPH10103161A JP H10103161 A JPH10103161 A JP H10103161A JP 8254849 A JP8254849 A JP 8254849A JP 25484996 A JP25484996 A JP 25484996A JP H10103161 A JPH10103161 A JP H10103161A
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- Japan
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- egr
- nox concentration
- exhaust gas
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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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で簡単な構成により実際のＮＯｘ濃度を
求めて、これに基づく高精度なＥＧＲ制御を実現する。 【解決手段】 吸気管１２と排気マニホールド１３とを
接続するＥＧＲ管１４と、ＥＧＲ管１４に設けられたＥ
ＧＲ弁１５と、エンジン１１の運転状態を検出する運転
状態検出手段１６と、その検出値Ｎｅ，Ｌに基づいて目
標ＮＯｘ濃度ＲOを設定しＥＧＲ弁１５を駆動させるコ
ントローラ１７とを備える。ＥＧＲ管１４の吸気管１２
との合流点Ｐから適宜上流側へ隔てられた位置に、管路
内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検出する温度センサー２７
を設ける。コントローラ１７に、温度センサー２７の検
出値ＴEGR に基づいて実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を求め目標ＮＯ
ｘ濃度ＲO と実ＮＯｘ濃度Ｒ1 との偏差ΔＲに基づいて
ＥＧＲ弁１５の最終目標開度ｄ1 を設定する演算処理部
２３を設ける。
求めて、これに基づく高精度なＥＧＲ制御を実現する。 【解決手段】 吸気管１２と排気マニホールド１３とを
接続するＥＧＲ管１４と、ＥＧＲ管１４に設けられたＥ
ＧＲ弁１５と、エンジン１１の運転状態を検出する運転
状態検出手段１６と、その検出値Ｎｅ，Ｌに基づいて目
標ＮＯｘ濃度ＲOを設定しＥＧＲ弁１５を駆動させるコ
ントローラ１７とを備える。ＥＧＲ管１４の吸気管１２
との合流点Ｐから適宜上流側へ隔てられた位置に、管路
内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検出する温度センサー２７
を設ける。コントローラ１７に、温度センサー２７の検
出値ＴEGR に基づいて実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を求め目標ＮＯ
ｘ濃度ＲO と実ＮＯｘ濃度Ｒ1 との偏差ΔＲに基づいて
ＥＧＲ弁１５の最終目標開度ｄ1 を設定する演算処理部
２３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、運転状態に応じて
最適な排気還流となるようにＥＧＲ管の流量制御弁を制
御する排気還流制御装置に関するものである。
最適な排気還流となるようにＥＧＲ管の流量制御弁を制
御する排気還流制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来の排気還流システム（ＥＧＲ）にお
いては、厳しい排気ガス規制をクリアーし得る精度の高
い制御を行うことが要求されている。このためＥＧＲ時
の実際の排気ガス還流率（ＥＧＲ率）或いはＮＯｘ濃度
を求めて、これに基づいて還流排気ガス（ＥＲＧガス）
の流量制御弁（ＥＧＲ弁）を制御することが考えられて
いる。そのＥＧＲ率は次式で定義される。
いては、厳しい排気ガス規制をクリアーし得る精度の高
い制御を行うことが要求されている。このためＥＧＲ時
の実際の排気ガス還流率（ＥＧＲ率）或いはＮＯｘ濃度
を求めて、これに基づいて還流排気ガス（ＥＲＧガス）
の流量制御弁（ＥＧＲ弁）を制御することが考えられて
いる。そのＥＧＲ率は次式で定義される。
【０００３】 ＥＧＲ率＝（排気ガス還流量）／（吸入空気量＋排気ガス還流量）… このＥＧＲ率を実測するには、還流された排気（ＥＧＲ
ガス）が新気に合流されたときのＣＯ2 濃度を測定する
ことが最も合理的である。すなわち図９に示すように、
排気ガス中のＮＯｘ濃度と、測定したＣＯ2 濃度から求
めたＥＧＲ率とは高い相関があり、信頼性のあるＥＧＲ
制御が行える見込みがある。ただしＣＯ2 濃度を精度よ
く測定するＣＯ2 センサー（ＣＯ2 ガス分析計）は高価
であり、一般のエンジンに搭載するには実用的でない。
ガス）が新気に合流されたときのＣＯ2 濃度を測定する
ことが最も合理的である。すなわち図９に示すように、
排気ガス中のＮＯｘ濃度と、測定したＣＯ2 濃度から求
めたＥＧＲ率とは高い相関があり、信頼性のあるＥＧＲ
制御が行える見込みがある。ただしＣＯ2 濃度を精度よ
く測定するＣＯ2 センサー（ＣＯ2 ガス分析計）は高価
であり、一般のエンジンに搭載するには実用的でない。
【０００４】このほかの方式として、ＥＧＲ時の空気流
量をエアフローセンサーで測定したり、酸素濃度をＯ2
センサーで測定して、ＥＧＲ率を間接的に求めることも
試みられているが、図１０及び図１１にそれぞれ示すよ
うに、ＮＯｘ濃度と空気流量、或いは酸素濃度との相関
は低く、これらを指標としたＥＧＲ制御は高い精度が期
待できない。またエアフローセンサーは、その汚れによ
りセンサー出力が変化するので、信頼性に問題がある。
量をエアフローセンサーで測定したり、酸素濃度をＯ2
センサーで測定して、ＥＧＲ率を間接的に求めることも
試みられているが、図１０及び図１１にそれぞれ示すよ
うに、ＮＯｘ濃度と空気流量、或いは酸素濃度との相関
は低く、これらを指標としたＥＧＲ制御は高い精度が期
待できない。またエアフローセンサーは、その汚れによ
りセンサー出力が変化するので、信頼性に問題がある。
【０００５】一方、シリンダの燃焼温度によりＥＧＲ率
を推定してＥＧＲ弁を制御する装置（特開平４−３１４
９５３号公報）も提案されている。図１２に示すよう
に、この装置は、シリンダ１に圧力センサー２を、吸気
管３にエアフローセンサー４をそれぞれ設けて、検出し
た吸入空気量とシリンダ内圧力を電子式制御ユニット５
に入力させて燃焼温度を算出し、この燃焼温度とエアフ
ローセンサー４の検出値から実際のＥＧＲ率を算出する
ものである。そしてこの実際のＥＧＲ率と、クランク角
センサー６及びスロットルセンサー７などにより検出し
たエンジン運転状態に基づいて設定した目標ＥＧＲ率と
が一致するように、排気の還流管（ＥＧＲ管）８に設け
たＥＧＲバルブ９の通路面積をＥＧＲソレノイド１０に
より増減させて、ＥＧＲ制御を行うとしている。
を推定してＥＧＲ弁を制御する装置（特開平４−３１４
９５３号公報）も提案されている。図１２に示すよう
に、この装置は、シリンダ１に圧力センサー２を、吸気
管３にエアフローセンサー４をそれぞれ設けて、検出し
た吸入空気量とシリンダ内圧力を電子式制御ユニット５
に入力させて燃焼温度を算出し、この燃焼温度とエアフ
ローセンサー４の検出値から実際のＥＧＲ率を算出する
ものである。そしてこの実際のＥＧＲ率と、クランク角
センサー６及びスロットルセンサー７などにより検出し
たエンジン運転状態に基づいて設定した目標ＥＧＲ率と
が一致するように、排気の還流管（ＥＧＲ管）８に設け
たＥＧＲバルブ９の通路面積をＥＧＲソレノイド１０に
より増減させて、ＥＧＲ制御を行うとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの提案
では、燃焼温度を圧力センサー２によって推定し、さら
にエアフローセンサー４の検出値を加味して実ＥＧＲ率
を算出するようになっているので、各センサー２，４の
測定誤差が重なることで精度が低くなると共に、使用セ
ンサーが多いためにコスト高になるという問題があっ
た。またシリンダ内圧力から求めた燃焼温度は平均温度
であり、直噴式等のディーゼルエンジンの場合、ＮＯｘ
生成に関与する噴霧の周りの局部温度が計算できず、実
際的な予測は極めて困難である。すなわちシリンダ内圧
力がほぼ同じでも、ＥＧＲの有無でＮＯｘの生成量は全
く異なるという事実がある。
では、燃焼温度を圧力センサー２によって推定し、さら
にエアフローセンサー４の検出値を加味して実ＥＧＲ率
を算出するようになっているので、各センサー２，４の
測定誤差が重なることで精度が低くなると共に、使用セ
ンサーが多いためにコスト高になるという問題があっ
た。またシリンダ内圧力から求めた燃焼温度は平均温度
であり、直噴式等のディーゼルエンジンの場合、ＮＯｘ
生成に関与する噴霧の周りの局部温度が計算できず、実
際的な予測は極めて困難である。すなわちシリンダ内圧
力がほぼ同じでも、ＥＧＲの有無でＮＯｘの生成量は全
く異なるという事実がある。
【０００７】そこで本発明は、安価で簡単な構成により
実際のＥＧＲ率或いはＮＯｘ濃度を精密に求めて、これ
に基づく高精度なＥＧＲ制御を実現する排気還流制御装
置を得るべく創案されたものである。
実際のＥＧＲ率或いはＮＯｘ濃度を精密に求めて、これ
に基づく高精度なＥＧＲ制御を実現する排気還流制御装
置を得るべく創案されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、吸気系と排気系とを接続して排気の一部を吸気
系側に導くＥＧＲ管と、ＥＧＲ管に設けられた流量制御
弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、運転状態検出手段の検出値に基づいて目標ＮＯｘ濃
度を設定すると共に目標ＮＯｘ濃度になるように流量制
御弁を駆動させるコントローラとを有した排気還流制御
装置であって、ＥＧＲ管の吸気系との合流点から上流側
へ適宜隔てられた位置に、管路内のＥＧＲガス温度を検
出するための温度検出手段を設け、コントローラに、温
度検出手段の検出値に基づいて実際のＮＯｘ濃度を求め
ると共に、目標ＮＯｘ濃度と実ＮＯｘ濃度との偏差に基
づいて流量制御弁の目標開度を設定する演算処理部を設
けたものである。そのＮＯｘ濃度に代えてＥＧＲ率を指
標とするようにしてもよい。この構成により、簡単な構
成で実ＮＯｘ濃度又はＥＧＲ率を求めることができ、精
度の高い排気還流制御を行うことができる。
発明は、吸気系と排気系とを接続して排気の一部を吸気
系側に導くＥＧＲ管と、ＥＧＲ管に設けられた流量制御
弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、運転状態検出手段の検出値に基づいて目標ＮＯｘ濃
度を設定すると共に目標ＮＯｘ濃度になるように流量制
御弁を駆動させるコントローラとを有した排気還流制御
装置であって、ＥＧＲ管の吸気系との合流点から上流側
へ適宜隔てられた位置に、管路内のＥＧＲガス温度を検
出するための温度検出手段を設け、コントローラに、温
度検出手段の検出値に基づいて実際のＮＯｘ濃度を求め
ると共に、目標ＮＯｘ濃度と実ＮＯｘ濃度との偏差に基
づいて流量制御弁の目標開度を設定する演算処理部を設
けたものである。そのＮＯｘ濃度に代えてＥＧＲ率を指
標とするようにしてもよい。この構成により、簡単な構
成で実ＮＯｘ濃度又はＥＧＲ率を求めることができ、精
度の高い排気還流制御を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。
図面に従って説明する。
【００１０】図１は、本発明にかかわる排気還流制御装
置の第一の実施の形態を示したものである。この排気還
流制御装置は、エンジン１１の吸気系たる吸気管１２と
排気系である排気マニホールド１３とを接続して排気ガ
スＧの一部をＥＧＲガスＧEGR として吸気管１２に導く
ＥＧＲ管１４と、ＥＧＲ管１４の途中に設けられた流量
制御弁であるＥＧＲ弁１５と、エンジン１１の運転状態
を検出する運転状態検出手段１６と、運転状態検出手段
１６の検出値に基づいて目標ＮＯｘ濃度ＲO を設定し、
この目標ＮＯｘ濃度ＲO になるようにＥＧＲ弁１５を駆
動させるコントローラ１７とを備えている。ＥＧＲ管１
４は、排気マニホールド１３の下流の排気管１８からＥ
ＧＲガスＧEGR を取り出すようにしてもよく、吸気系側
は吸気マニホールド１９と接続するようにしてもよい。
またＥＧＲ弁１５はＥＧＲ管１４のどの位置に設けても
よい。
置の第一の実施の形態を示したものである。この排気還
流制御装置は、エンジン１１の吸気系たる吸気管１２と
排気系である排気マニホールド１３とを接続して排気ガ
スＧの一部をＥＧＲガスＧEGR として吸気管１２に導く
ＥＧＲ管１４と、ＥＧＲ管１４の途中に設けられた流量
制御弁であるＥＧＲ弁１５と、エンジン１１の運転状態
を検出する運転状態検出手段１６と、運転状態検出手段
１６の検出値に基づいて目標ＮＯｘ濃度ＲO を設定し、
この目標ＮＯｘ濃度ＲO になるようにＥＧＲ弁１５を駆
動させるコントローラ１７とを備えている。ＥＧＲ管１
４は、排気マニホールド１３の下流の排気管１８からＥ
ＧＲガスＧEGR を取り出すようにしてもよく、吸気系側
は吸気マニホールド１９と接続するようにしてもよい。
またＥＧＲ弁１５はＥＧＲ管１４のどの位置に設けても
よい。
【００１１】運転状態検出手段１６は、エンジン回転数
Ｎｅを検出するエンジン回転センサー２０と、アクセル
ペダルの踏み込み量又は燃料噴射ポンプのコントロール
ラック位置によりエンジン負荷Ｌを検出するエンジン負
荷センサー２１とを備えている。このほか例えば冷却水
の温度を検出する温度センサーを設けて、ＥＧＲを中止
すべき暖機運転中であるか否かを判断するようにしても
よい。コントローラ１７は、エンジン回転センサー２０
及びエンジン負荷センサー２１の信号を入力する入力部
２２と、目標ＮＯｘ濃度ＲO 及びこれに相当するＥＧＲ
弁１５の基本目標弁開度ｄO 等を設定する演算処理部２
３と、設定されたＥＧＲ弁１５の開度ｄに相当する駆動
デューティ比Ｄの電気信号をＥＧＲ弁１５の駆動部であ
るデューティソレノイド２４に出力する出力部２５と、
目標ＮＯｘ濃度ＲO を運転状態（Ｎｅ，Ｌ）に応じて選
択するためのマップＩ（図４参照）を備えた記憶部２６
とにより構成されている。このマップＩには、燃焼の安
定度を損なわない範囲で、できる限り低いＮＯｘ濃度と
なる目標値が、あらゆる運転状態（Ｎｅ，Ｌ）毎に書き
込まれている。
Ｎｅを検出するエンジン回転センサー２０と、アクセル
ペダルの踏み込み量又は燃料噴射ポンプのコントロール
ラック位置によりエンジン負荷Ｌを検出するエンジン負
荷センサー２１とを備えている。このほか例えば冷却水
の温度を検出する温度センサーを設けて、ＥＧＲを中止
すべき暖機運転中であるか否かを判断するようにしても
よい。コントローラ１７は、エンジン回転センサー２０
及びエンジン負荷センサー２１の信号を入力する入力部
２２と、目標ＮＯｘ濃度ＲO 及びこれに相当するＥＧＲ
弁１５の基本目標弁開度ｄO 等を設定する演算処理部２
３と、設定されたＥＧＲ弁１５の開度ｄに相当する駆動
デューティ比Ｄの電気信号をＥＧＲ弁１５の駆動部であ
るデューティソレノイド２４に出力する出力部２５と、
目標ＮＯｘ濃度ＲO を運転状態（Ｎｅ，Ｌ）に応じて選
択するためのマップＩ（図４参照）を備えた記憶部２６
とにより構成されている。このマップＩには、燃焼の安
定度を損なわない範囲で、できる限り低いＮＯｘ濃度と
なる目標値が、あらゆる運転状態（Ｎｅ，Ｌ）毎に書き
込まれている。
【００１２】そしてＥＧＲ管１４のうちの、吸気管１２
との合流点Ｐから上流側へ適宜隔てられた位置に温度セ
ンサー（温度検出手段）２７が設けられ、吸気管路１２
内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検出してコントローラ１７
の入力部２２に入力するようになっている。コントロー
ラ１７の演算処理部２３は、入力された温度センサー２
７の検出値（ＴEGR ）に基づいて実際のＮＯｘ濃度Ｒ1
を求めると共に、目標ＮＯｘ濃度ＲO と実ＮＯｘ濃度Ｒ
1 との偏差ΔＲに基づいて制御すべきＥＧＲ弁１５の最
終目標開度ｄ1 を設定するようになっている。
との合流点Ｐから上流側へ適宜隔てられた位置に温度セ
ンサー（温度検出手段）２７が設けられ、吸気管路１２
内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検出してコントローラ１７
の入力部２２に入力するようになっている。コントロー
ラ１７の演算処理部２３は、入力された温度センサー２
７の検出値（ＴEGR ）に基づいて実際のＮＯｘ濃度Ｒ1
を求めると共に、目標ＮＯｘ濃度ＲO と実ＮＯｘ濃度Ｒ
1 との偏差ΔＲに基づいて制御すべきＥＧＲ弁１５の最
終目標開度ｄ1 を設定するようになっている。
【００１３】ここで、検出されるＥＧＲガス温度ＴEGR
は、図２に示すように、ＥＧＲ弁開度ｄとの間に正の相
関がある。すなわちＥＧＲ弁１５の開度ｄを大きくする
と、特に排気ガスＧの脈動流により新気ＡとＥＧＲガス
ＧEGR とが混合する合流点Ｐの近くにおいては、温度の
高いＥＧＲガスＧEGR が多く流れることにより、その位
置のＥＧＲガス温度ＴEGR は上昇する。そして本発明者
らは、温度センサー２７によって測定したＥＧＲガス温
度ＴEGR とそのときの排気ガスＧ中のＮＯｘ濃度Ｒとの
関係を、いろいろな大気条件のもとで測定した。この結
果を図６に示す。図示するように、ＥＧＲガス温度Ｔ
EGR とＮＯｘ濃度Ｒとの間には、ＥＧＲガス温度ＴEGR
が高いほどＮＯｘ濃度Ｒが減少するという強い相関（相
関係数大）があることが判る（温度範囲およそ50〜400
℃）。すなわち図中の直線Ｂにてこれらの関係を近似す
ることができ、実用性の高い相関式として次式が得られ
る。
は、図２に示すように、ＥＧＲ弁開度ｄとの間に正の相
関がある。すなわちＥＧＲ弁１５の開度ｄを大きくする
と、特に排気ガスＧの脈動流により新気ＡとＥＧＲガス
ＧEGR とが混合する合流点Ｐの近くにおいては、温度の
高いＥＧＲガスＧEGR が多く流れることにより、その位
置のＥＧＲガス温度ＴEGR は上昇する。そして本発明者
らは、温度センサー２７によって測定したＥＧＲガス温
度ＴEGR とそのときの排気ガスＧ中のＮＯｘ濃度Ｒとの
関係を、いろいろな大気条件のもとで測定した。この結
果を図６に示す。図示するように、ＥＧＲガス温度Ｔ
EGR とＮＯｘ濃度Ｒとの間には、ＥＧＲガス温度ＴEGR
が高いほどＮＯｘ濃度Ｒが減少するという強い相関（相
関係数大）があることが判る（温度範囲およそ50〜400
℃）。すなわち図中の直線Ｂにてこれらの関係を近似す
ることができ、実用性の高い相関式として次式が得られ
る。
【００１４】Ｒ＝ｋ1 ＊ＴEGR ＋ｋ2 … この式において、ｋ1 ，ｋ2 は定数（グラフ上の傾き
及び切片）、記号「＊」はこの相関式が一次関数であ
ることを示す。定数ｋ1 ，ｋ2 は、運転状態により図中
例えばＢ1 〜Ｂ2 のように変化する。従って、シミュレ
ーション等により運転状態毎に定数ｋ1 ，ｋ2 を求め、
これらを記入したマップII（図５参照）をコントローラ
１７の記憶部２６に予め入力しておくことで、演算処理
部２３は、運転状態（Ｎｅ，Ｌ）の情報からマップIIを
読み込んで定数ｋ1 ，ｋ2 を決めて相関式を確定する
ことができ、その相関式に、検出されたＥＧＲガス温
度ＴEGR を代入することによって、実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を
算出することができる。
及び切片）、記号「＊」はこの相関式が一次関数であ
ることを示す。定数ｋ1 ，ｋ2 は、運転状態により図中
例えばＢ1 〜Ｂ2 のように変化する。従って、シミュレ
ーション等により運転状態毎に定数ｋ1 ，ｋ2 を求め、
これらを記入したマップII（図５参照）をコントローラ
１７の記憶部２６に予め入力しておくことで、演算処理
部２３は、運転状態（Ｎｅ，Ｌ）の情報からマップIIを
読み込んで定数ｋ1 ，ｋ2 を決めて相関式を確定する
ことができ、その相関式に、検出されたＥＧＲガス温
度ＴEGR を代入することによって、実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を
算出することができる。
【００１５】なお図７に示すように、合流点Ｐよりも下
流側で測定したＥＧＲガス温度（混合された後の吸気温
度）ＴA とＮＯｘ濃度Ｒとの相関は、図６のものほど明
瞭でなく、実用的な相関式を設定することは困難であ
る。これは温度が低くなっていることで（およそ40〜12
0 ℃）、大気条件変化などを受けやすいものと考えられ
る。また排気マニホールド１３から出た直後のＥＧＲガ
ス温度Ｔは、ＥＧＲ弁１５の開度ｄによる変化が少な
い。従ってこの実施の形態では、排気ガス温度が最大と
なる運転条件で検出されるＥＧＲガス温度ＴEGR が300
〜400 ℃程度となるような、合流点Ｐから適宜上流側に
隔てられた位置に温度センサー２７を設けるものとし
た。この測定位置としては、図６に示すような相関が得
られる箇所であればよく、ＥＧＲ弁１５に対しては上流
側でも下流側でもよい。
流側で測定したＥＧＲガス温度（混合された後の吸気温
度）ＴA とＮＯｘ濃度Ｒとの相関は、図６のものほど明
瞭でなく、実用的な相関式を設定することは困難であ
る。これは温度が低くなっていることで（およそ40〜12
0 ℃）、大気条件変化などを受けやすいものと考えられ
る。また排気マニホールド１３から出た直後のＥＧＲガ
ス温度Ｔは、ＥＧＲ弁１５の開度ｄによる変化が少な
い。従ってこの実施の形態では、排気ガス温度が最大と
なる運転条件で検出されるＥＧＲガス温度ＴEGR が300
〜400 ℃程度となるような、合流点Ｐから適宜上流側に
隔てられた位置に温度センサー２７を設けるものとし
た。この測定位置としては、図６に示すような相関が得
られる箇所であればよく、ＥＧＲ弁１５に対しては上流
側でも下流側でもよい。
【００１６】次にこの排気還流制御装置によって行うＥ
ＧＲ制御を説明する（図３参照）。まずエンジン回転セ
ンサー２０及びエンジン負荷センサー２１によって回転
数Ｎｅ及び負荷Ｌを検出し、そのときのエンジン運転状
態の情報としてコントローラ１７に入力する（ST 1）。
この検出値Ｎｅ，Ｌにより、演算処理部２３はその運転
状態がＥＧＲ領域にあるか否かを判断し（ST 2）、運転
状態がＥＧＲ領域にある場合は、演算処理部２３はマッ
プＩによってその運転状態における目標ＮＯｘ濃度ＲO
を読み込む（ST 3）。そしてこの目標ＮＯｘ濃度ＲO に
相当するＥＧＲ弁１５の基本目標弁開度ｄO を次式によ
って設定する（ST 4）。
ＧＲ制御を説明する（図３参照）。まずエンジン回転セ
ンサー２０及びエンジン負荷センサー２１によって回転
数Ｎｅ及び負荷Ｌを検出し、そのときのエンジン運転状
態の情報としてコントローラ１７に入力する（ST 1）。
この検出値Ｎｅ，Ｌにより、演算処理部２３はその運転
状態がＥＧＲ領域にあるか否かを判断し（ST 2）、運転
状態がＥＧＲ領域にある場合は、演算処理部２３はマッ
プＩによってその運転状態における目標ＮＯｘ濃度ＲO
を読み込む（ST 3）。そしてこの目標ＮＯｘ濃度ＲO に
相当するＥＧＲ弁１５の基本目標弁開度ｄO を次式によ
って設定する（ST 4）。
【００１７】ｄO ＝ｆ（ＲO ） … ここに「ｆ」は予め設定してある目標ＮＯｘ濃度ＲO と
基本目標弁開度ｄO との関係の演算を示す。
基本目標弁開度ｄO との関係の演算を示す。
【００１８】そして温度センサー２７が、流量制御され
たＥＧＲガスＧEGR が新気Ａと合流する直前の温度Ｔ
EGR を検出し、コントローラ１７に入力する（ST 5）。
これと同時に又は並行してコントローラ１７の演算処理
部２３は、マップIIを読み込んでその運転状態における
前記演算式の定数ｋ1 ，ｋ2 を決め（ST 6）、確定し
た演算式にＥＧＲガス温度ＴEGR を代入して実ＮＯｘ
濃度Ｒ1 を算出する（ST7）。そして算出した実ＮＯｘ
濃度Ｒ1 と目標ＮＯｘ濃度ＲO との偏差ΔＲを次式によ
って求める（ST 8）。
たＥＧＲガスＧEGR が新気Ａと合流する直前の温度Ｔ
EGR を検出し、コントローラ１７に入力する（ST 5）。
これと同時に又は並行してコントローラ１７の演算処理
部２３は、マップIIを読み込んでその運転状態における
前記演算式の定数ｋ1 ，ｋ2 を決め（ST 6）、確定し
た演算式にＥＧＲガス温度ＴEGR を代入して実ＮＯｘ
濃度Ｒ1 を算出する（ST7）。そして算出した実ＮＯｘ
濃度Ｒ1 と目標ＮＯｘ濃度ＲO との偏差ΔＲを次式によ
って求める（ST 8）。
【００１９】ΔＲ＝ｆ（ＲO −Ｒ1 ） … ここに「ｆ」は予め設定してある偏差ΔＲと実ＮＯｘ濃
度Ｒ1 と目標ＮＯｘ濃度ＲO との差の関数である。
度Ｒ1 と目標ＮＯｘ濃度ＲO との差の関数である。
【００２０】そしてこの偏差ΔＲに相当する弁開度補正
量Δｄを設定する（ST 9）。すなわち前回の補正量Δｄ
に偏差ΔＲを加算して今回の補正量Δｄを算出する。そ
して最終目標とする開度ｄ1 を次式によって求める（ST
10）。
量Δｄを設定する（ST 9）。すなわち前回の補正量Δｄ
に偏差ΔＲを加算して今回の補正量Δｄを算出する。そ
して最終目標とする開度ｄ1 を次式によって求める（ST
10）。
【００２１】ｄ1 ＝ｄO ＋Δｄ … そしてこの最終目標開度ｄ1 に相当する弁駆動デューテ
ィ比Ｄ1 を次式によって求める（ST11）。
ィ比Ｄ1 を次式によって求める（ST11）。
【００２２】Ｄ1 ＝ｆ（ｄ1 ） … ここに「ｆ」は予め設定してある最終目標開度ｄ1 と弁
駆動デューティ比Ｄ1 との関係の演算を示す。
駆動デューティ比Ｄ1 との関係の演算を示す。
【００２３】この弁駆動デューティ比Ｄ1 を出力するこ
とによりＥＧＲ弁１５を駆動させる（ST12）。これでＥ
ＧＲ弁１５は、デューティソレノイド２４の作動によっ
て所望の開度（ｄ1 ）に駆動調節され、適量のＥＧＲガ
スＧEGR がＥＧＲ管１４を通ってエンジン１１に戻され
ることで、燃焼温度が下げられて、燃焼の安定度などが
損なわれることなくＮＯｘの発生が抑えられる。
とによりＥＧＲ弁１５を駆動させる（ST12）。これでＥ
ＧＲ弁１５は、デューティソレノイド２４の作動によっ
て所望の開度（ｄ1 ）に駆動調節され、適量のＥＧＲガ
スＧEGR がＥＧＲ管１４を通ってエンジン１１に戻され
ることで、燃焼温度が下げられて、燃焼の安定度などが
損なわれることなくＮＯｘの発生が抑えられる。
【００２４】なお運転状態がＥＧＲ領域外であれば、例
えば高速高負荷時の一部、或いは低温始動後の暖機時な
どであれば、ＥＧＲ弁１５の最終目標開度ｄ1 を０とし
（ST13）、弁開度０にする弁駆動デューティ比Ｄ1 をデ
ューティソレノイド２４に出力して（ST11）、ＥＧＲ弁
１５を全閉とし（ST12）、ＥＧＲを実施せずにエンジン
１１からの排気ガスＧを全量機外に排出する。以上の制
御サイクル（ＳＴＡＲＴ→ＲＥＴＵＲＮ）は、例えば50
msec毎に行う。またこの実施の形態では、ＥＧＲ弁の目
標開度を設定するにあたり、目標ＮＯｘ濃度と実ＮＯｘ
濃度との偏差を用いたが、ＮＯｘ濃度に換えてＥＧＲ率
をパラメータとしたプログラムを組むこともできる。
えば高速高負荷時の一部、或いは低温始動後の暖機時な
どであれば、ＥＧＲ弁１５の最終目標開度ｄ1 を０とし
（ST13）、弁開度０にする弁駆動デューティ比Ｄ1 をデ
ューティソレノイド２４に出力して（ST11）、ＥＧＲ弁
１５を全閉とし（ST12）、ＥＧＲを実施せずにエンジン
１１からの排気ガスＧを全量機外に排出する。以上の制
御サイクル（ＳＴＡＲＴ→ＲＥＴＵＲＮ）は、例えば50
msec毎に行う。またこの実施の形態では、ＥＧＲ弁の目
標開度を設定するにあたり、目標ＮＯｘ濃度と実ＮＯｘ
濃度との偏差を用いたが、ＮＯｘ濃度に換えてＥＧＲ率
をパラメータとしたプログラムを組むこともできる。
【００２５】このように、ＥＧＲガス温度ＴEGR とＮＯ
ｘ濃度Ｒとが高い相関を有していることに着目して、Ｅ
ＧＲ管１４の吸気管１２との合流点Ｐから適宜隔てられ
た上流側の位置に、管路内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検
出するための温度センサー２７を設け、マッピング及び
演算によりその検出値に基づいて実際のＮＯｘ濃度Ｒ1
を求めるようにしたので、簡単な構成によりＥＧＲ適否
の指標となる実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を精度よく算出すること
ができる。また温度センサー２７としては熱電対等の汎
用品を用いてよく、コスト高となることがない。そして
コントローラ１７により、目標ＮＯｘ濃度ＲO と実ＮＯ
ｘ濃度Ｒ1 との偏差ΔＲに基づくＥＧＲ弁１５の開度制
御を行うようにしたので、高精度なＥＧＲ制御が達成さ
れ、最適なＮＯｘ低減が実現する。
ｘ濃度Ｒとが高い相関を有していることに着目して、Ｅ
ＧＲ管１４の吸気管１２との合流点Ｐから適宜隔てられ
た上流側の位置に、管路内のＥＧＲガス温度ＴEGR を検
出するための温度センサー２７を設け、マッピング及び
演算によりその検出値に基づいて実際のＮＯｘ濃度Ｒ1
を求めるようにしたので、簡単な構成によりＥＧＲ適否
の指標となる実ＮＯｘ濃度Ｒ1 を精度よく算出すること
ができる。また温度センサー２７としては熱電対等の汎
用品を用いてよく、コスト高となることがない。そして
コントローラ１７により、目標ＮＯｘ濃度ＲO と実ＮＯ
ｘ濃度Ｒ1 との偏差ΔＲに基づくＥＧＲ弁１５の開度制
御を行うようにしたので、高精度なＥＧＲ制御が達成さ
れ、最適なＮＯｘ低減が実現する。
【００２６】次に図８は、本発明の排気還流制御装置の
第二の実施の形態を示したもので、ターボチャージャ３
１が備えられた過給エンジン３２に適用した場合を示し
ている。ターボチャージャ３１のコンプレッサ３３と吸
気マニホールド１９とは、圧縮された新気ＡC を吸気系
側に導く吸気管３４によって接続され、その途中にはイ
ンタークーラー３５が設けられている。そしてこのイン
タークーラー３５の下流側と、ターボチャージャ３１の
タービン３６の入口とにそれぞれ温度センサー３７，３
８が設けられ、その検出値Ｔ1 ，Ｔ2 がコントローラ１
７に入力されるようになっている。すなわちターボチャ
ージャ３１を備えると、排気ガスＧ自体の温度及び新気
ＡC の温度が変わるので、これらを考慮して実ＮＯｘ濃
度Ｒ1 を補正することにより、ターボチャージャなしの
エンジンと同様な算出精度を保つことができる。この補
正は、例えば検出されたＥＧＲガス温度ＴEGR を検出温
度Ｔ1 ，Ｔ2 により補正した後に式に代入するように
すればよい。この他の構成及び作用効果は前記第一の実
施の形態と同様であるので、図８に同じ符号を付して説
明を省略する。
第二の実施の形態を示したもので、ターボチャージャ３
１が備えられた過給エンジン３２に適用した場合を示し
ている。ターボチャージャ３１のコンプレッサ３３と吸
気マニホールド１９とは、圧縮された新気ＡC を吸気系
側に導く吸気管３４によって接続され、その途中にはイ
ンタークーラー３５が設けられている。そしてこのイン
タークーラー３５の下流側と、ターボチャージャ３１の
タービン３６の入口とにそれぞれ温度センサー３７，３
８が設けられ、その検出値Ｔ1 ，Ｔ2 がコントローラ１
７に入力されるようになっている。すなわちターボチャ
ージャ３１を備えると、排気ガスＧ自体の温度及び新気
ＡC の温度が変わるので、これらを考慮して実ＮＯｘ濃
度Ｒ1 を補正することにより、ターボチャージャなしの
エンジンと同様な算出精度を保つことができる。この補
正は、例えば検出されたＥＧＲガス温度ＴEGR を検出温
度Ｔ1 ，Ｔ2 により補正した後に式に代入するように
すればよい。この他の構成及び作用効果は前記第一の実
施の形態と同様であるので、図８に同じ符号を付して説
明を省略する。
【００２７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、コントロ
ーラによってＥＧＲ弁の開度を最適に制御するＥＧＲに
おいて、安価で簡単な構成により実ＮＯｘ濃度或いはＥ
ＧＲ率を求めることができ、これに基づく精度の高い制
御を実現できるという優れた効果を発揮する。
ーラによってＥＧＲ弁の開度を最適に制御するＥＧＲに
おいて、安価で簡単な構成により実ＮＯｘ濃度或いはＥ
ＧＲ率を求めることができ、これに基づく精度の高い制
御を実現できるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明にかかわる排気還流制御装置の第一の実
施の形態を示したブロック図である。
施の形態を示したブロック図である。
【図２】図１の作用を説明するためのＥＧＲ弁開度とＥ
ＧＲガス温度との関係図である。
ＧＲガス温度との関係図である。
【図３】図１の作用を説明するためのフローチャートで
ある。
ある。
【図４】図１のコントローラの作用を説明するためのマ
ップ図である。
ップ図である。
【図５】図１のコントローラの作用を説明するための他
のマップ図である。
のマップ図である。
【図６】図１の作用を説明するためのＥＧＲガス温度と
ＮＯｘ濃度との関係図である。
ＮＯｘ濃度との関係図である。
【図７】図１の作用を説明するための混合後の吸気温度
とＮＯｘ濃度との関係図である。
とＮＯｘ濃度との関係図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態を示したブロック図
である。
である。
【図９】従来技術を説明するための測定ＥＧＲ率とＮＯ
ｘ濃度との関係図である。
ｘ濃度との関係図である。
【図１０】従来技術を説明するための空気流量とＮＯｘ
濃度との関係図である。
濃度との関係図である。
【図１１】従来技術を説明するための酸素濃度とＮＯｘ
濃度との関係図である。
濃度との関係図である。
【図１２】従来の排気還流制御装置を示したブロック図
である。
である。
１１ エンジン １２ 吸気管（吸気系） １３ 排気マニホールド（排気系） １４ ＥＧＲ管 １５ ＥＧＲ弁（流量制御弁） １６ 運転状態検出手段 １７ コントローラ ２０ エンジン回転センサー ２１ エンジン負荷センサー ２３ 演算処理部 ２７ 温度センサー（温度検出手段） Ｇ 排気ガス（排気） ＧEGR ＥＧＲガス Ｐ 合流点 ＴEGR ＥＧＲガス温度（検出値） ＲO 目標ＮＯｘ濃度 Ｒ1 実ＮＯｘ濃度 ΔＲ 偏差 Ｎｅ エンジン回転数（検出値） Ｌ エンジン負荷（検出値） ｄ ＥＧＲ弁の開度 ｄ1 最終目標開度（目標開度）
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気系と排気系とを接続して排気の一部
を吸気系側に導くＥＧＲ管と、該ＥＧＲ管に設けられた
流量制御弁と、エンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段と、該運転状態検出手段の検出値に基づいて目
標ＮＯｘ濃度を設定すると共に該目標ＮＯｘ濃度になる
ように上記流量制御弁を駆動させるコントローラとを有
した排気還流制御装置であって、上記ＥＧＲ管の上記吸
気系との合流点から上流側へ適宜隔てられた位置に、管
路内のＥＧＲガス温度を検出するための温度検出手段を
設け、上記コントローラに、上記温度検出手段の検出値
に基づいて実際のＮＯｘ濃度を求めると共に、上記目標
ＮＯｘ濃度と実ＮＯｘ濃度との偏差に基づいて上記流量
制御弁の目標開度を設定する演算処理部を設けたことを
特徴とする排気還流制御装置。 - 【請求項２】 上記ＮＯｘ濃度に代えてＥＧＲ率を指標
とする請求項１記載の排気還流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8254849A JPH10103161A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 排気還流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8254849A JPH10103161A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 排気還流制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10103161A true JPH10103161A (ja) | 1998-04-21 |
Family
ID=17270710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8254849A Pending JPH10103161A (ja) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | 排気還流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10103161A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1180594A3 (de) * | 2000-08-16 | 2003-01-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Überprüfung einer Abgasrückführanlage |
| US8056544B2 (en) * | 2008-08-27 | 2011-11-15 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas recirculation (EGR) system |
| JP2014169656A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | エンジンのｅｇｒ制御装置 |
| JP2016003614A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの排気再循環方法及び排気再循環装置 |
-
1996
- 1996-09-26 JP JP8254849A patent/JPH10103161A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1180594A3 (de) * | 2000-08-16 | 2003-01-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Überprüfung einer Abgasrückführanlage |
| US6598470B2 (en) | 2000-08-16 | 2003-07-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for the testing of an exhaust gas recirculation system |
| US8056544B2 (en) * | 2008-08-27 | 2011-11-15 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas recirculation (EGR) system |
| JP2014169656A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | エンジンのｅｇｒ制御装置 |
| JP2016003614A (ja) * | 2014-06-17 | 2016-01-12 | いすゞ自動車株式会社 | エンジンの排気再循環方法及び排気再循環装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041027 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041109 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050315 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050509 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050726 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051122 |