WO1996038660A1 - Dispositifs de detection et de regulation du taux d'air en exces dans un moteur - Google Patents

Dispositifs de detection et de regulation du taux d'air en exces dans un moteur Download PDF

Info

Publication number
WO1996038660A1
WO1996038660A1 PCT/JP1996/001498 JP9601498W WO9638660A1 WO 1996038660 A1 WO1996038660 A1 WO 1996038660A1 JP 9601498 W JP9601498 W JP 9601498W WO 9638660 A1 WO9638660 A1 WO 9638660A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
amount
engine
exhaust gas
excess air
intake
Prior art date
Application number
PCT/JP1996/001498
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuhide Togai
Original Assignee
Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP13699595A external-priority patent/JP3198873B2/ja
Priority claimed from JP14661495A external-priority patent/JP3355872B2/ja
Priority claimed from JP17105795A external-priority patent/JP3161291B2/ja
Priority claimed from JP17105895A external-priority patent/JP3161292B2/ja
Application filed by Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha filed Critical Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority to US08/776,320 priority Critical patent/US5704340A/en
Priority to KR1019970700679A priority patent/KR100205512B1/ko
Priority to DE69636687T priority patent/DE69636687T2/de
Priority to EP96920034A priority patent/EP0774574B1/en
Publication of WO1996038660A1 publication Critical patent/WO1996038660A1/ja

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • F02D41/145Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure with determination means using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1422Variable gain or coefficients
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/38Control for minimising smoke emissions, e.g. by applying smoke limitations on the fuel injection amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0052Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/10Introducing corrections for particular operating conditions for acceleration
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an engine excess air ratio detection device and excess air ratio control used in fuel supply systems such as diesel engines for automobiles and exhaust gas purification systems.
  • Equipment background technology
  • the main harmful emission components of diesel engines include black smoke and unburned HC due to uneven distribution of fuel injected into the cylinder, etc. NOx caused by combustion at high temperatures is mentioned.
  • NOx caused by combustion at high temperatures is mentioned.
  • the period of delay (timing of Li te de) and c Mr. or that have water injection is being studied, the former-out invited the deterioration of the decline and fuel consumption of the output, an increase of CO and HC is avoided I can't.
  • the latter has problems such as mounting of water injection device and water tang, and mixing of water into lubricating oil. Therefore, since the structure is relatively simple and the above-mentioned adverse effects are small, the exhaust gas which is an inert substance is returned to the combustion chamber as the EGR gas and returned to the combustion chamber. Practical application of the circulation (EGR) device is progressing.
  • EGR amount the amount of EGR gas recirculated
  • the amount of smoke and HC emissions due to the decrease in excess air ratio will be reduced.
  • free carbon and particulate cur- rent As a result, engine durability is reduced due to the deterioration of engine oil. Therefore, in order to minimize these problems while reducing NOX, the excess air ratio is detected and the EGR amount is controlled by feedback control. It is desirable to keep the excess air ratio in an appropriate range even when adopting an electronic control device that is used in normal operation or even during transient operation.
  • LAFS linear air-fuel ratio sensor
  • the CO 2 analyzer can be used for bench test etc. because of its large shape and weight, but it is practical for in-vehicle use.
  • an EGR device using LAFS has been described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-79664 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-2103556. Things are known and re-evaluated.
  • an LAFS is installed in the exhaust system, and when the output current exceeds a predetermined threshold, the EGR valve is driven in the opening and closing direction, and when the output current falls below the threshold, it is driven Is driven in the closing direction.
  • a control system of the EGR amount in which the lever opening (access opening) of the fuel injection pump and the engine rotation speed are parametrically set While the EGR valve is driven based on the map, the EGR valve opening (control map) is corrected by LAFS installed in the exhaust system.
  • LAFS is installed in the exhaust system, so even if the excess air ratio actually changes, a transfer delay occurs before the exhaust gas reaches LAFS.
  • the LAFS has a structure that outputs a current corresponding to the excess air ratio based on the principle of an oxygen concentration cell, and exhaust gas passes through the protection tube and exhausts to the element. As a result, the response to changes in the excess air rate itself is low. Therefore, during acceleration or deceleration when the excess air ratio changes suddenly, as shown in Fig. 1, there is a delay until LAFS detects the change in excess air ratio (usually, as shown in Fig. 1). More than a dozen steps).
  • LAFS is contaminated in a short period of time because exhaust gas contains a large amount of free force and particles.
  • the current corresponding to the excess air ratio could not be output.
  • the detection accuracy gradually deteriorates, and the control of the EGR amount cannot be performed accurately.
  • LAFS itself is an expensive component, the initial In addition to the high cost, there was also a problem that the running cost became higher due to regular inspection and replacement.
  • turbochargers In order to increase the power consumption, many turbochargers are equipped with a turbocharger in the evening. Turbochargers use exhaust gas energy (exhaust pressure) to provide supercharging. It consists of an evening bin attached to the exhaust manifold, etc., and a compressor and a car, which are coaxially arranged in the intake system. It is. As is known, the amount of work of the turbocharger, that is, the supercharging pressure, depends on the exhaust pressure. In addition, even if the fuel supply amount increases due to the driver's accelerator operation, the exhaust pressure of the turbocharger will increase due to transfer delay etc. It takes some time to complete the rotation and the inertia of the turbine and the compressor does not cause the rotation to rise instantaneously. Response delay (evening blog).
  • exhaust pressure exhaust pressure
  • the amount of fuel injected into the combustion chamber increases due to the driver stepping on the accelerator pedal. Then, shift from steady operation to accelerated operation. That is, unlike an intake pipe injection type gasoline engine that supplies a mixture with a predetermined air-fuel ratio, the fuel injection amount increases irrespective of the intake air amount. As a result, the generated torque increases and acceleration is performed. Therefore, the excess air ratio in the combustion chamber is determined by the intake air amount and the fuel injection amount, and fluctuates greatly during acceleration operation. In other words, at the very beginning of the acceleration operation, the air The rate decreases momentarily, but when the turbocharging turbocharger increases the boost pressure with the increase in the exhaust pressure, the excess air rate increases with the intake air volume. It grows rapidly. Therefore, considering the entire period of accelerated operation, the increase in harmful exhaust gas components is suppressed to a level that is not a problem.
  • the purpose of the present invention is to provide an air excess ratio control device using the above.
  • Another object of the present invention is to provide a turbocharger capable of ensuring both acceleration force and reducing harmful exhaust gas components while adopting a simple device configuration.
  • An object is to provide an excess air ratio control device suitable for an engine with a supercharger.
  • an intake passage and the intake Supplied to the engine that has an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of the exhaust gas to the passage when the exhaust gas recirculation device is operating
  • An excess air ratio detection device is provided which repeatedly detects an excess air ratio of an air-fuel mixture based on an operation state of the engine.
  • An excess air ratio detection device includes: an intake pressure detection unit that detects an intake pressure of an engine; and an intake pressure detected by at least an intake pressure detection unit.
  • an air excess ratio detecting device of the present invention it is not necessary to use a highly reliable LAFS or the like which has low reliability, and it is possible to use a diesel engine or the like. It is possible to accurately and quickly detect the excess air ratio in the air, and using this detection device can reduce NOX emissions and black smoke emissions. EG Appropriate control of the amount of R can be performed.
  • exhaust pressure detecting means for detecting the exhaust pressure of the engine is provided, and the exhaust gas ring flow rate estimating means is detected by the suction pressure detecting means. Based on the intake pressure and the exhaust pressure detected by the exhaust pressure detection means, the exhaust gas circulation rate is estimated.
  • a valve opening detecting means for detecting a valve opening of the exhaust gas recirculation device is provided, and the exhaust gas ring flow rate estimating means is further provided by the valve opening detecting means. Estimate the amount of exhaust gas recirculation based on the detected valve opening.
  • the engine is provided with a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the engine, and the exhaust gas ring flow rate estimating means is provided with the detected exhaust pressure and the detected intake pressure.
  • the orifice coefficient is calculated according to the differential pressure of the exhaust gas, and the recirculation exhaust gas temperature coefficient is calculated and detected according to the detected engine speed and the detected fuel supply amount. Estimate the amount of exhaust gas recirculation according to the obtained valve opening, the obtained orifice coefficient, and the obtained return exhaust gas temperature coefficient.
  • the device of the present invention does not need to be provided with a flow sensor or the like for the recirculated exhaust gas, thereby suppressing an increase in cost, the number of parts, and the like.
  • a preferred mode of the present invention is to provide a turbocharger which drives a turbine with exhaust gas to supercharge intake air to the engine.
  • the exhaust pressure detecting means applied to the engine detects the exhaust pressure upstream of the evening bin.
  • a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the engine, and the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation device based on the detected intake pressure.
  • a total intake air amount detecting means for calculating a total intake air amount including the exhaust gas recirculation amount estimated by the exhaust gas return flow estimating means and a total intake air amount detecting means. The calculated total intake air amount and the exhaust pressure detected by the exhaust pressure detecting means are stored, and the exhaust pressure detecting means stores the detected engine speed and the detected fuel supply.
  • a steady-state value of the exhaust pressure upstream of the evening bin is obtained according to the amount, and the obtained steady-state value of the exhaust pressure and the exhaust gas recirculation amount and the total amount respectively stored in the storage means only a predetermined number of times before
  • the turbine acceleration pressure is calculated based on the intake air amount, and the calculated evening acceleration pressure is calculated.
  • the turbine load is determined from the exhaust pressure steady-state value and the exhaust pressure based on the previous value of the exhaust pressure stored in the storage means and the determined turbine acceleration pressure and load. Find the current value of. In this preferred invention device, it is not necessary to provide an exhaust pressure sensor, and the cost and the number of parts are prevented from rising.
  • a preferred and alternative invention is based on the detected intake pressure and calculates the total intake volume, including the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation system.
  • Equivalent intake new air amount estimation means is provided with an amount detection means. Based on the estimated exhaust gas recirculation amount and the estimated intake fresh air amount, it accurately and in real time estimates the new intake air amount.
  • the means for estimating the equivalent fresh intake air volume comprises: The exhaust gas recirculating the exhaust gas recirculation system by dividing the exhaust gas recirculation amount by the excess air ratio estimated only a predetermined number of times before exhaust gas does not contribute to combustion
  • the equivalent intake new air amount is estimated by calculating the air amount and subtracting the calculated consumption air amount from the calculated total intake air amount to accurately and real time estimate the equivalent intake new air amount. To be estimated.
  • the device according to another aspect of the present invention is provided upstream of an exhaust gas introduction position of the exhaust gas recirculation device in the intake passage, and the intake passage is provided with the exhaust gas recirculation device.
  • An air flow sensor for detecting the amount of fresh air flowing through the exhaust gas is provided, and the means for estimating the amount of recirculated exhaust gas uses the intake air pressure detected by the intake air pressure detection means and the air pressure. It is characterized by estimating the exhaust gas recirculation amount based on the fresh air amount detected by the africksor.
  • the in-cylinder for estimating the amount of fresh air actually sucked into the cylinder based on the amount of fresh air detected by the air sensor and the delay in transport time.
  • An exhaust gas recirculation amount estimating means is provided, and the exhaust gas recirculation amount estimating means estimates the exhaust gas recirculation amount based on the actual in-cylinder intake new air amount estimated by the in-cylinder intake new air amount estimating means.
  • the in-cylinder fresh air amount estimated by the in-cylinder fresh air amount estimating means is stored in the storage means, and the in-cylinder fresh air amount estimating means is stored in the storage means. Based on the previous value of the in-cylinder fresh air volume and the current value of the fresh air volume detected by the airflow sensor. presume.
  • an exhaust gas recirculation device is provided based on intake pressure detected by intake pressure detection means. Equipped with a total intake air amount detection means for calculating the total intake air amount including the exhaust gas amount recirculated from the unit, and the exhaust gas recirculation amount estimating means calculates the total intake air amount by the total intake air amount detection means By reducing the amount of fresh air detected by the air intake sensor from the intake air volume, the amount of exhaust gas recirculation is estimated, and the valve of the exhaust gas recirculation device is opened. Regardless of the degree, etc., accurately estimate the exhaust gas return flow rate during transient operation.
  • the equivalent intake fresh air amount estimating means stores the fresh air amount detected by the air flow sensor and the storage means.
  • the equivalent intake fresh air amount is estimated based on the excess air ratio estimated a predetermined number of times ago and the exhaust gas recirculation amount estimated by the exhaust gas recirculation amount estimating means. It is possible to accurately and quickly detect the excess air ratio in diesel engines, etc., without using LAFS or the like, which has poor performance and high cost. Appropriate control of fuel injection and EGR can be performed to reduce black smoke emissions.
  • the equivalent intake fresh air amount estimating means is stored in the storage means, and the excess air ratio estimated a predetermined number of times ago and the exhaust gas recirculation amount are estimated.
  • the remaining air amount is calculated based on the exhaust gas recirculation amount estimated by the means, and the calculated remaining air amount is calculated based on the actual in-cylinder intake fresh air amount estimated by the in-cylinder intake fresh air amount estimation means.
  • the air for estimating the excess air ratio of the mixture supplied to the engine is provided.
  • Excess rate estimation means, target excess air rate setting means for setting the target excess air rate of the mixture supplied to the engine, and air estimated by the excess air rate estimation means Set the target valve opening of the exhaust gas recirculation device so that there is no deviation between the excess ratio and the target excess air ratio set by the target excess air ratio setting means.
  • a drive control device for driving and controlling the exhaust gas recirculation device based on the target opening amount set by the valve opening amount setting means.
  • the valve amount setting means sets the target valve opening amount by at least the proportional integral control, and the estimated excess air ratio and the set target excess air ratio are used.
  • the integral in the proportional integral control By reducing the NOX emissions and black smoke emissions while preventing the deterioration of control responsiveness due to the excessive integration term You.
  • a fuel supply amount detecting means for detecting a fuel supply amount of the engine and a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the engine are provided.
  • the excess rate setting means sets the target air based on the engine rotation speed detected by the rotation speed detection means and the fuel supply amount set by the fuel supply amount setting means. By setting the excess ratio, even during transient operation, etc.
  • N 0 X Enables reduction of emissions and black smoke emissions.
  • a turbocharger for driving an evening bin by an exhaust gas of an engine to supercharge intake air
  • a turbocharger for the turbocharger.
  • Exhaust gas recirculation that recirculates part of the exhaust gas taken out of the exhaust passage upstream of the turbocharger to the intake passage
  • the engine with the exhaust gas recirculation system is charged with the excess air ratio of the mixture supplied when the exhaust gas recirculation system is in operation.
  • An over-air ratio control device that is controlled based on the operating state of the vehicle is provided.
  • the control device of the present invention includes a suction pressure detection means for detecting the intake pressure of the engine and a discharge pressure detection means for detecting the exhaust pressure of the engine.
  • Exhaust means based on the intake pressure detected by the intake pressure detecting means and the exhaust pressure detected by the exhaust pressure detecting means.
  • Exhaust gas recirculation amount estimating means for estimating the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation device, and the amount of exhaust gas recirculated by the exhaust gas recirculation device.
  • Engine air based on the fuel supply amount set by the engine and the equivalent intake new air amount estimated by the equivalent intake new air amount estimation means.
  • the target air excess ratio is set by the target air excess ratio setting means, the air excess ratio estimated by the air excess ratio estimation means, and the target air ratio.
  • the target of the exhaust gas recirculation device is opened based on the target air excess ratio set by the excess air ratio setting means. Open the valve to set the valve amount
  • An exhaust gas recirculation device based on the target valve opening set by the valve opening amount setting means, and an equivalent intake fresh air amount estimating means. Then, an equivalent intake fresh air amount is estimated based on the detected total intake air amount, the excess air ratio estimated only a predetermined number of times ago, and the estimated exhaust gas recirculation amount.
  • the valve opening amount setting means includes an excess air rate estimated by the excess air rate estimating means and a target excess air rate set by the target excess air rate setting means. Set the target valve opening so that the deviation from is eliminated.
  • a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the engine is provided, and the target excess air ratio setting means is set to the detected engine rotation speed.
  • the target excess air ratio is set based on the supplied fuel supply amount, and the operation delay of the exhaust gas recirculation device during acceleration or the like is compensated for.
  • a further preferred embodiment of the device of the present invention comprises a judging means for judging whether or not the excess air ratio estimated by the excess air ratio estimation means is within a predetermined allowable range.
  • the drive control means drives the exhaust gas recirculation device in the closing direction to reduce the exhaust pressure.
  • the operation of the turbocharger caused by the outflow of fuel into the intake system is suppressed, and the fuel supply means suppresses the increase in fuel supply regardless of the operation amount of the accelerator pedal.
  • the fuel supply amount should be kept at the previous value stored in the storage means.
  • a preferable mode of the suppression means is that the driving of the exhaust gas recirculation device in the closing direction is started. After the lapse of a predetermined period, it is preferable to release the suppression of the fuel supply amount, and when the determination means determines that the estimated excess air ratio has returned to the allowable range, the fuel supply amount is reduced. You may want to release the suppression
  • the excess air ratio control device of the present invention in such an aspect, the operation delay of the turbocharger caused by the outflow of the exhaust pressure to the intake system is eliminated, and the acceleration time and the like are eliminated. Therefore, even if the fuel supply increases, the excess air ratio will not easily decrease. As a result, it is possible to reduce harmful emission gas components while minimizing the decrease in acceleration.
  • an air surplus ratio control device based on a comparison result between the air surplus ratio estimated by the air surplus ratio estimating unit and a predetermined air surplus ratio.
  • the fuel supply amount correction means for correcting the fuel supply amount set by the fuel supply means is provided, and the fuel supply means supplies fuel to the engine based on the fuel supply amount corrected by the fuel supply amount correction means. Supply.
  • the fuel supply amount correcting means is set by the fuel supply amount setting means such that the excess air rate estimated by the excess air rate estimation means approaches a predetermined excess air rate.
  • the fuel supply amount is corrected to reduce the increase in harmful exhaust gas components due to the decrease in the excess air ratio.
  • the fuel supply amount correcting means sets the fuel supply amount setting means when the excess air rate estimated by the excess air rate estimation means is equal to or less than a predetermined excess air rate. It reduces the amount of fuel supplied and suppresses an increase in harmful exhaust gas components due to a decrease in the excess air ratio.
  • the fuel supply amount correction means is set by the fuel supply amount setting means when the excess air rate estimated by the excess air rate estimation means is equal to or less than a predetermined excess air rate.
  • the fuel supply amount is multiplied by the estimated excess air ratio, and the obtained product value is divided by the predetermined excess air ratio to correct the fuel supply amount based on the obtained product value, thereby reducing the emission of harmful exhaust gas components.
  • the device of the present invention in such an aspect, it is possible to minimize the decrease in the acceleration power while preventing the emission of the harmful exhaust gas component.
  • the device for detecting excess air ratio and the device for controlling excess air ratio according to the present invention should be applied to an engine that injects fuel directly into the combustion chamber, for example, a diesel engine. I can do it.
  • Figure 1 shows the change in the actual air surplus rate when the fuel injection amount is rapidly increased (solid line) and the change in the air surplus rate detected by the conventional device (two-dot chain line). It is a rough.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for detecting an excess air ratio subroutine according to the present invention.
  • FIG. 4 is a part of a flowchart showing a control procedure of the EGR control subroutine according to the present invention.
  • FIG. 5 is the remaining flowchart of the EGR control procedure following the flowchart of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a part of an engine control system according to another embodiment for implementing the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a procedure of a subroutine for detecting an excess air ratio which is executed in the engine control system shown in FIG.
  • FIG. 8 is a part of a flowchart showing a control procedure of an excess air ratio control subroutine according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a part of a flowchart showing a procedure for controlling an excess air ratio following the flowchart in FIG.
  • FIG. 10 is the remainder of the flowchart showing the procedure for controlling the excess air ratio following the flowchart in FIG. 9.
  • Fig. 11 is an illustration of a map for conceptually explaining the configuration of a map that determines the amount of fuel indicated by the accelerator from the accelerator opening and the engine speed. This is a graph showing the relationship between the cell opening, the engine speed, and the amount of fuel indicated by the accelerator.
  • FIG. 12 is a part of a flowchart illustrating a control procedure of a subroutine for controlling an excess air ratio according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is the remainder of the flowchart showing the procedure for controlling the excess air ratio following the flowchart shown in FIG. 12.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine control system to which an EGR device is attached.
  • reference numeral 1 denotes an in-line four-cylinder diesel engine for an automobile.
  • Engine hereinafter simply referred to as engine.
  • a swirl chamber 3 is formed, and a fuel injection nozzle 4 for injecting fuel into the swirl chamber 3 is provided for each cylinder. It has been installed.
  • the engine 1 is provided with a distribution type fuel injection pump 6 having an electronic governor 5, and the fuel is injected into each fuel injection nozzle 4 via a fuel injection pipe 7. Supply.
  • the fuel injection pump 6 is driven by a crankshaft (not shown) of the engine 1 and is controlled by an ECU (engine control unit).
  • reference numeral 9 denotes a water temperature sensor which is attached to the cylinder head 2 and detects a cooling water temperature Tw
  • reference numeral 10 denotes a water temperature sensor attached to the fuel injection pump 6. This is a Ne sensor that detects the engine rotation speed Ne.
  • An intake pipe 12 for introducing fresh air from an air cleaner is connected to the cylinder head 2 via an intake manifold 11.
  • a compressor 14 of the turbocharger 13 and an ink cooler 15 are arranged in order from the upstream side. It has been done.
  • the intake manifold 11 has an intake air temperature sensor 16 that detects the intake air temperature Ta, and a Manifold Absolute Pressure (boost pressure) Pb. Each of the outgoing boost pressure sensors 17 is installed.
  • the cylinder head 2 is connected to the turbocharger 13 via the exhaust manifold 20 via the exhaust manifold 21 through the evening bin 21 and the exhaust pipe 22. It is connected.
  • the upstream and downstream sides of the turbine 21 are connected to the exhaust manifold 20 from the exhaust manifold 20 to the downstream of the turbine 21 when the boost pressure rises or falls. It is connected by a waste gate valve 23 that allows gas to escape. West gate valve 23 responds to the pressure on the downstream side of turbine 21. Opening / closing by est gate valve 24 It is done.
  • the exhaust pipe 22 is provided with an oxidation catalyst 25 for purifying CO and HC in the exhaust gas.
  • the exhaust manifold 20 of the engine 1 and the intake manifold 11 are communicated via the EGR pipe 30, and this EGR pipe 30 is connected to the exhaust manifold 20.
  • the pipe of the pipe 30 is opened and shut off by the valve body 32 of the EGR valve 31 provided on the intake manifold 11 side.
  • the EGR valve 31 is a negative pressure operated type, and consists of a valve body 32, a diaphragm 33, a return spring 34, and a negative pressure chamber 35.
  • An EGR position sensor 36 for detecting the opening A E of the EGR valve 31 is attached to the valve body 32 and is mounted.
  • the negative pressure chamber 35 of the EGR valve 31 is connected to the nome pump 43 via the hoses 40 and 41, and is connected to the hose 40. , 44 and the atmosphere-side EGR solenoid 45 are connected to the atmosphere.
  • the vacuum pump 43 is driven by the rotating shaft of the converter 46, and a negative pressure is always generated during the operation of the engine 1. .
  • Negative pressure during hose 41 The suction side EGR solenoid 42 is provided, and the suction side EGR solenoid 42 opens the hose 41 in the ON state and the hose in the 0FF state. 4 Cut off 1.
  • the atmosphere side EGR solenoid 45 is off, the hose 44 is connected to the atmosphere, and when it is on, the hose 44 is shut off from the atmosphere.
  • the two EGR solenoids 42 and 45 are appropriately turned ON or OFF, and the negative pressure chamber 35 of the EGR valve 31 is set to a negative pressure or a negative pressure. Atmosphere is introduced, and the opening AE of the EGR valve 31 is controlled.
  • the above-described ECU 8 is installed in the passenger compartment, and includes an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) having a built-in control program, a central processing unit. (CPU) etc.
  • an input / output device not shown
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • CPU central processing unit
  • the ECU 8 After the driver sets the ignition key (not shown) to 0N and the engine 1 starts, when the engine 1 starts under specified conditions, for example, when the water temperature TW is 70, As described above, if 30 seconds or more have passed since the start and the conditions such as the normal condition of the boost pressure sensor 17 and the EGR position sensor 36 are satisfied, the ECU 8 The subroutine repeatedly executes the air surplus rate detection subroutine shown in the flowchart of FIG. 3 for each stroke of the engine 1. This sub bull -When the engine is started, the ECU 8 first determines in step S2 the engine 1 based on the output of the intake air temperature sensor 16 and the boost pressure sensor 17 and the like. The total intake air amount Q IN (i) (g / st) per one stroke of this time (st: sometimes referred to as st roke) is calculated by the following equation (Ml). You.
  • Pb is the boost pressure (mmHg)
  • V is the displacement (liter) per cylinder
  • KVE is the engine displacement.
  • a volume efficiency correction coefficient obtained from a map (not shown) based on the engine rotation speed Ne (rpm) and the boost pressure Pb
  • Ta is the intake air temperature It is.
  • the asterisk (*) is an operation symbol meaning multiplication.
  • step S4 the ECU 8 determines whether the turbine upstream pressure from the map (not shown) is steady based on the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount Q ⁇ .
  • the value ⁇ ⁇ is searched, and in step S6, the present turbine upstream pressure PT (i) is calculated by the following procedure.
  • ECU 8 In calculating the turbine upstream pressure P T (i), ECU 8 first calculates the turbine acceleration pressure P A by the following equation (M2).
  • Q E (i-3) and Q IN (i-3) are the EGR amount and the total intake amount three strokes earlier, respectively.
  • the ECU 8 calculates the load PL from the turbine acceleration pressure PA and the turbine upstream pressure steady-state value PTo by the following equation (M3).
  • the ECU 8 uses the previous value PT (i-1), the evening bin acceleration pressure PA and the load PL to increase the turbine upstream.
  • the pressure PT (i) is calculated by the following equation (M4). In the following equation (M4), It is the turbine inertia coefficient.
  • PT (i) PT (il) + (PA-PL) / It (M4)
  • the ECU 8 calculates In step S8, the current EGR amount QE (i) (per g / 1 stroke) is calculated from the following equation (M5).
  • AE is the opening (%) of the EGR valve 31 detected by the EGR position sensor 36
  • K s is the throttling coefficient (constant value).
  • Ko is an orifice coefficient retrieved from a map (not shown) based on the differential pressure ⁇ ⁇ between the evening bin upstream pressure PT (i) and the boost pressure Pb.
  • KET is an EGR temperature coefficient retrieved from a map (not shown) based on the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount Q ⁇ .
  • the calculation of the EGR amount is performed by a natural intake gas engine without a turbocharger as in the present embodiment.
  • the calculation accuracy is worse, but the orifice coefficient.
  • the above-mentioned AE value is a constant (constant value) if the EGR valve is an on-off valve. You.
  • the ECU 8 then proceeds to step S10 to convert the total intake air amount Q IN (i) to fresh air.
  • the new air volume Q a (i) is calculated by the following equation (M6).
  • ⁇ (i -3) is the estimated excess air ratio a predetermined number of times before, for example, three strokes before, which contributes to the fresh air sucked into the engine 1 this time, and is the subroutine
  • the value is set to a predetermined value (for example, 1.2) from the start of the process to the second process (that is, the second process).
  • step S12 the estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) is calculated from a (i) and the fuel injection amount Qf.
  • 14.5 is the stoichiometric air-fuel ratio of the fuel used in the diesel engine.
  • step S14 the ECU 8 calculates the estimated excess air ratio ⁇ (i) this time. After updating the estimated excess air ratio ⁇ (i), ⁇ (i-1), ⁇ (i-2)... stored in RAM, return to the start Repeat rate detection.
  • the ECU 8 must suppress black smoke emission, as will be described later.
  • the EGR valve 31 is driven and controlled in the valve closing direction by an EGR control subroutine to increase the equivalent intake fresh air amount Qa (i), and a fuel injection control subroutine not described here. Even in the routine, the electronic governor 5 is drive-controlled to suppress an increase in the fuel injection amount Qf.
  • the ECU 8 executes the EGR control subroutine shown in the flowcharts of FIGS.
  • the ECU 8 When this subroutine is started, the ECU 8 firstly, in step S20, calculates the present estimated excess air factor ⁇ ( ⁇ ) obtained by the excess air factor detection subroutine. After reading from the RAM, at step S22, based on the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount Q ⁇ , a target air from a map (not shown) Search for excess ratio ⁇ target.
  • step S24 ECU 8 calculates a deviation ⁇ between the target excess air ratio ⁇ target and the estimated excess air ratio (i) by the following equation (N1).
  • step S28 the ECU 8 determines that the deviation ⁇ is between the upper limit value ⁇ U and the lower limit value ⁇ L. While the proportional gain ⁇ I is set to a predetermined value, if the deviation ⁇ is out of the range, the proportional gain ⁇ I is set to 0, and then the step S With 30, the integral term E ⁇ I of EGR control is calculated by the following equation ( ⁇ 3). This is the case if the deviation is greater than the upper limit AU If the value is smaller than the lower limit value ⁇ L, the absolute value of the integral term EPI becomes too large, and the control followability to changes in the operating state deteriorates.
  • step S34 the ECU 8 clips the calculated basic correction amount EP at predetermined upper and lower limits. Perform the butterfly process and set the opening correction amount E posc of the EGR valve 31.
  • step S36 the ECU 8 searches the map for the basic opening Eo of the EGR valve 31 based on the engine rotation speed Ne and the fuel injection amount Qf in step S36. Then, in step S38, the target EGR valve opening E pos is calculated from the following equation (N5).
  • E pos E o + E posc (N 5)
  • the ECU 8 drives and controls the EGR valve 31 based on the target EGR valve opening E pos in step S 40, and then sets Return to the bottom and repeat the control.
  • the excess air ratio is estimated based on the intake pressure and the fuel injection amount, an expensive sensor such as LAFS is used.
  • LAFS low-power sensor
  • the EGR valve 31 By controlling the drive of the EGR valve 31 based on the detected excess air ratio, the EGR gas can be appropriately recirculated even during acceleration or deceleration. Extremely high levels of black smoke and NOx emissions It was able to be suppressed low.
  • the present invention is applied to a diesel engine equipped with a turbocharger, but a diesel engine with a natural intake or a lean burn system is used. It is also suitable for gasoline engines.
  • the turbine upstream pressure is calculated from the turbine acceleration pressure, the turbine upstream pressure steady-state value, and the like. This may be measured using an exhaust pressure sensor or the like.
  • the estimation of the excess air ratio was performed based on the operating parameters (EGR amount and total intake air amount) three strokes ago, but two or more strokes earlier depending on the operating condition and the like.
  • a variable method using the operating parameters of four or more strokes may be adopted.
  • the excess air ratio is estimated for each intake stroke.
  • the estimation may be performed asynchronously with the process.
  • the compressor 14 of the turbocharger 13 and the intercooler 15 are connected to each other.
  • the air flow sensor 18 for detecting the fresh air Q af is a Karman vortex type in the embodiment, but a hot wire type or vane type is used.
  • the location of the airflow sensor 18 may be at least as large as that of the EGR gas of the intake manifold 11 to which at least the EGR pipe 30 is connected. In the intake system if it is upstream from the inlet It may be installed at another location.
  • the detection of the excess air ratio and the control of the EGR device according to the second embodiment are performed as follows.
  • the ECU 8 After the driver turns on the induction key and the engine 1 starts, when the predetermined conditions are satisfied as in the first embodiment, the ECU is turned off. 8 repeatedly executes the excess air ratio detection subroutine shown in the flowchart of FIG. 7 every time the engine 1 travels.
  • the ECU 8 sets the intake air temperature sensor 16 and the booth at step S52 similarly to step S2 in FIG. Based on the output of the pressure sensor 17 etc., the total intake air amount Q IN (i) is calculated by the above equation (Ml).
  • the ECU 8 reads the fresh air Q af detected by the airflow sensor 18 in step S54, and then in step S56.
  • the actual in-cylinder intake fresh air Qfa (i) is calculated by the following equation ( Calculated by L1).
  • Q fa (i-1) is the previous value of the in-cylinder intake fresh air volume
  • k is the smoothing coefficient obtained using the surge tank model (however, And 0 ⁇ k ⁇ 1).
  • step S58 the ECU 8 calculates the total intake air quantity Q IN (i)
  • the EGR amount QE (i) is calculated from the following equation (L2) from the intake fresh air amount Qfa (i) and the power in the husk.
  • the ECU 8 calculates the step S62 from the equivalent intake new air amount Qa (i) and the fuel injection amount Qf obtained in this manner. Then, the current air-fuel ratio A f (i) is calculated by the following equation (L4).
  • step S64 After calculating the current excess air ratio ⁇ (i) from the previous equation (M7) in the same manner as in step S12 of step 3, return to the start and detect the excess air ratio. Repeat.
  • the ECU 8 calculates the excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) in the same manner as in the first embodiment, in the flow charts of FIGS. 4 and 5.
  • the drive control of the EGR valve 31 is performed by executing the indicated EGR control subroutine.
  • the excess air ratio is estimated based on the fresh air amount, the boost pressure, the fuel injection amount, and the like. It is possible to accurately and quickly detect the excess air rate without using expensive sensors such as. Also, the drive control of the EGR valve 31 based on the detected excess air ratio By doing so, it is possible to properly return the EGR gas even when accelerating or decelerating, etc., and to minimize the emission of black smoke and NOx. You can do it.
  • the ECU 8 After the engine 1 is started, if the same predetermined conditions as described in the first embodiment are satisfied, the ECU 8 starts the engine 1 for each stroke. 8-Repeat and execute the air excess control subroutine shown in the flowchart of Fig. 10.
  • the ECU 8 first opens the accelerator output from the electronic governor 5 and the Ne sensor 10 in step S100 in FIG. Based on the degree information 0 acc (%) and the engine speed Ne (rpm), the accelerator instruction fuel quantity Q Facc (cc / per stroke) is calculated based on the map shown in Fig. 11. Search from.
  • step S102 the ECU 8 is sucked into the engine 1 in step S102 based on the output of the intake air temperature sensor 16 and the boost pressure sensor 17 and the like. Calculate the total intake air amount QIN (i) (per g / stroke) this time using the same formula as the previous formula (Ml).
  • step S104 the ECU 8 executes a process from a map (not shown) based on the engine rotation speed Ne and the accelerator instruction fuel amount QF acc. Evening bin
  • the upstream pressure steady-state value PT0 is searched, and in step S106, the same hand as described in step S6 in Fig. 3 is used. Calculate the turbine upstream pressure PT (i) in this order.
  • step S108 the ECU 8 returns to step S108, as in step S8 in FIG. Calculate the EGR quantity QE (i) (per g / stroke) from the previous equation (M5).
  • the ECU 8 then proceeds to step S110 to determine the total intake air amount Q in the same manner as in step S10 of FIG. Calculate the equivalent intake fresh air Qa (i) by converting IN (i) to fresh air.
  • the ECU 8 calculates the equivalent intake fresh air amount Qa (i) and the accelerator instruction fuel amount Q thus obtained in step S112. From Facc, the current estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) is calculated from the following equation similar to the previous equation (M8).
  • step SI16 in FIG. 9 the ECU 8 determines that the estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) is lower than the lower excess air ratio A lim (1.5 in this embodiment). Determine if it is larger. Then, if this determination becomes No due to an increase in the accelerating command fuel amount QFacc during acceleration, the ECU 8 proceeds to step S118. Outputs the closing command of EGR valve 31. In addition, the negative pressure is introduced into the negative pressure chamber 35 of the EGR valve 31 by the closing command, and the valve body 32 is driven in the closing direction. Due to the time required, the introduction of EGR gas will be gradually stopped.
  • Time set flag F tS is a flag indicating whether or not a fuel limit timer TfC described later is activated, and is 0 when the ignition key is turned ON. Has been reset.
  • step S122 Since the first determination in step S122 is No, the ECU 8 next measures the fuel limit period in step S122. After activating the timer Tfc, the timer-set flag Fts is set to 1 in step S124. Next, in step S126, the ECU 8 determines whether the value of the fuel limit timer Tfc has exceeded the predetermined time T1, and this determination is No. For example, in step S128 of FIG. 10, the current fuel injection amount QFI (i) is held at the previous value QFI (il) in step S128, and then in step S130, the electronic injection amount Drives governor 5 to inject fuel. As a result, the excess air ratio ⁇ is maintained as it is, and an increase in harmful exhaust gas components is prevented.
  • step S126 the ECU 8 proceeds to step S1 in FIG.
  • the accelerator commanded fuel amount Q Face described in Section 32 is the current fuel injection amount Q FI U).
  • the ECU 8 stops the accumulation of the fuel limit in step S134, stops the accumulation of the fuel imbalance c, and then drives and controls the electronic governor 5 in step S130.
  • the predetermined time ⁇ 1 is set to a value sufficient for the EGR valve 31 to be fully closed.At this time, the exhaust pressure does not flow into the intake system and the supercharging is performed. The pressure will rise in a very short time.
  • Rate ⁇ Does not decrease significantly, and the increase in harmful emission gas components is suppressed to a level that is not a problem.
  • step S116 determines whether the estimated excess air ratio ⁇ (i) becomes larger due to an increase in the intake air amount, etc., and the determination in step S116 becomes Yes.
  • ECU 8 returns to FIG. After the drive control of the EGR valve 31 is returned to the normal state in step S136, the access instruction fuel amount Q Facc is changed to the current fuel in step S138. Let the injection quantity Q FI (i).
  • the ECU 8 resets the reset flag Fts to 0 in step S140 and resets the electronic governor 5 in step S130. Drive control to inject fuel.
  • normal fuel injection control and EGR control which improve output and fuel economy and reduce NOx, are performed.
  • the fuel injection amount is limited and the introduction of the EGR gas is stopped in response to the decrease in the excess air ratio, so that the acceleration force is maintained as much as possible.
  • the EGR valve when the excess air ratio is out of the predetermined range, the EGR valve is fully closed. However, for example, the opening degree is suppressed to about 50%. You can do it. Further, in the above embodiment, after a predetermined time has elapsed from when the estimated excess air ratio has fallen below the lower limit of the excess air ratio, the fuel injection amount is switched to the fuel instruction amount at a time. Although this is done, this switching may be done gradually.
  • the schematic configuration of the engine control system of the fourth embodiment is as follows. This is substantially the same as that of the first embodiment in FIG. 2, and the control of the excess air ratio according to the fourth embodiment is performed as follows.
  • the ECU 8 calculates the current estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ from the procedure for determining the accelerator-instructed fuel quantity Q Face (cc / per stroke). Up to this point, the same estimated procedure as in steps S100 to S112 of the third embodiment is performed to obtain the estimated excess air ratio ⁇ U). Next, the ECU 8 proceeds to step S146 of FIG. 12 and calculates the estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) obtained as described above to the air excess ratio lower limit value ⁇ ⁇ . ⁇
  • the target fuel injection quantity Q FT (i) is calculated by the following equation (K1). If fuel injection is performed based on the target fuel injection amount QFT (i), the actual excess air ratio ⁇ becomes equal to the excess air ratio lower limit ⁇ ⁇ ⁇ , and harmful emission gas An increase in the components will be prevented.
  • step S146 the ECU 8 sets the accelerator designated fuel quantity Q Facc in step S150 to the target fuel injection quantity QFT (i) of this time.
  • step S 1 48 or step S 150 the ECU 8 then proceeds to step S 1 In 52, the engine rotation speed Ne was determined earlier.
  • the target excess air ratio ⁇ target is retrieved from a map (not shown) based on the fuel instruction amount QF acc. This search is performed in a similar manner to step S22 in FIG.
  • ECU 8 determines the target excess air ratio ⁇ tar in step S154 in the same manner as steps S24 to S38 in FIG. Calculate the deviation ⁇ between get and the estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ).
  • the target excess air ratio ⁇ target and the estimated excess air ratio ⁇ (i) are both determined based on the accelerator instruction fuel amount QFacc, Even if the target fuel injection amount Q FT (i) has been reduced in step S118, the deviation ⁇ is a relatively large value.
  • the ECU 8 calculates the proportional term E GR of the EGR control using a predetermined proportional gain ⁇ ⁇ in step S156. After the proportional gain ⁇ I is set to a predetermined value in S158, in step S160, the integral term ⁇ of the GR control is calculated.
  • the basic correction amount E ⁇ of the EGR valve opening is calculated in step S162 in FIG.
  • the calculated basic correction amount ⁇ ⁇ is clipped at predetermined upper and lower limits, and a limiter process is performed, and the opening correction amount E of the EGR valve 31 is performed.
  • Set posc the ECU 8 determines whether or not the map is not shown based on the engine rotation speed Ne and the target fuel injection amount QFT (i).
  • the target opening Eo of the valve 31 is searched, and in step S168, the target EGR valve opening Epos is calculated.
  • ECU 8 executes the target fuel injection in step S169. After controlling the electronic governor 5 based on the quantity Q FT (i) and controlling the drive of the EGR valve 31 based on the target EGR valve opening E pos in step S170, Return to start and repeat control.
  • the fuel injection control is performed so that the actual excess air ratio ⁇ is clipped at the lower limit, so that the harmful emission gas is reduced. While suppressing the increase of the components, it was possible to increase the generation torque of the engine 1 at the time of acceleration or the like to the maximum.
  • the introduction control of the EGR gas is performed according to the deviation ⁇ between the target excess air ratio ⁇ target and the estimated excess air ratio ⁇ ( ⁇ ) obtained from the accelerator instruction fuel amount Q Facc. As a result, the delay in the operation of the EGR valve 31 during acceleration or the like is compensated, and a decrease in the supercharging pressure due to the exhaust pressure flowing out to the intake system is reduced. I was able to do this.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • an evening supercharger is used.
  • the present invention is applied to the diesel engine provided, it is also suitable for lean burn gasoline engines.
  • the engine air surplus ratio detection device and control device of the present invention include a diesel engine equipped with a turbocharger and a lean burn type gasoline engine. It is suitably used for engines, etc. It is possible to accurately and quickly detect the excess air ratio in diesel engines and the like without using inexpensive and expensive LAFS or the like.
  • the use of a fuel cell detection device enables appropriate control of the fuel injection amount and EGR amount to reduce NOX emissions and black smoke emissions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

明細書
エ ン ジ ン の 空気過剰率検 出装置お よ び
空気過剰率制御装置
技術分野
本発 明 は、 自 動車用 ディ ーゼルエ ン ジ ン等 の燃料供給 シス テム や排気浄化 シ ス テム に用 い ら れ る、 エ ン ジ ン の 空気過剰率検 出装置お よ び空気過剰率制御装置 に 関す る ( 背景技術
デ ィ ーゼルエ ン ジ ン の主た る 有害排 出成分 と し て は、 シ リ ン ダ内 に 噴射 さ れた燃料 の分布 の不均 一等 に よ る 黒 煙や未燃 H C 等 の他、 高温下での燃焼 に起 因 す る N O x が挙 げ ら れ る。 ディ ーゼルエ ン ジ ン に お け る N O X 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 な い の で、 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 c し か し、 前者 は出 力 の低下や燃費 の悪化 を招 き、 C O や H C の増加が避 け ら れな い。 後者 は水噴射装置や水 タ ン グ 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 で上述 し た弊害 も 少な い こ と か ら、 不 活性物質 で あ る 排気ガ ス を E G R ガ ス と し て燃焼室 に還 流 さ せ る 排気 ガ ス 再循環 ( E G R ) 装置 の 実用 化が進 め ら れて レゝ る。
デ ィ ー ゼルエ ン ジ ン用 の E G R 装置 で は、 E G R ガ ス の還流量 (以下、 E G R 量 と 記す) が過剰 に な る と、 空 気過剰率 の低下 に よ る 吐煙量や H C 排 出 量 の急増, 燃 費 の悪化 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 N O X の低減 を 図 る た め に は、 空気過剰率 を検 出 し て、 E G R 量 を フ ィ ー ド バ ッ ク 制御す る 電子制御装置 の採用 し た り、 定常運転時 は も と よ り 過渡運転時等 に お い て も、 空 気過剰率 を適正な範囲 に保持す る こ と が望 ま し レ
空気過剰率 を検出す る 方法 と し て は、 C 0 2 分析計 を 用 い る 方法 と、 リ ニ ア 空燃比セ ンサ (以下、 L A F S と 記す) を用 い る方法 と が一般的 で あ る。
と こ ろ が、 周知 の よ う に C O 2 分析計 はそ の形状や 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 レ 一方、 L A F S を用 い た E G R 装置 と し て は、 特開 昭 5 5 — 7 9 6 4 号公報や 特開 昭 6 3 - 2 0 1 3 5 6 号公報 に記載 さ れた も の が知 ら れて レゝ る。 前者 の E G R 装置 で は、 排気系 に L A F S 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 E G R 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 E G R 装置で は、 燃料噴射ポ ン プの レバ一 開 度 ( ア ク セ ル開 度) と ェ ン ジ ン回転速度 と を パ ラ メ 一 夕 と す る E G R 量 の制御 マ ッ プ に基づき E G R 弁 を駆動す る 一方、 排気系 に取 り 付 け ら れた L A F S に よ り E G R 弁 開 度 (制 御 マ ッ プ) の補正 を行 っ て い る。
と こ ろ が、 こ れ ら L A F S を 用 い て E G R 量 を フ ィ ー ド バ ッ ク 制御 す る E G R 装置 に も、 以下 に述べ る 問題 が あ っ た。 例 え ば、 L A F S は排気系 に取 り 付 け ら れて い る た め、 実際 に空気過剰率が変化 し て も、 L A F S に排気ガ ス が 到達す る ま で に移送遅れが生 じ る。 ま た、 L A F S は、 酸素濃淡電池 の原理 に よ り 空気過剰率 に応 じ た 電流 を 出 力 す る 構造で あ る こ と、 お よ び保護管 を通 し て 素子 に排 気ガ ス が到達す る た め、 空気過剰率 の 変化 に 対す る 応答 性 自 体が低 い。 そ の た め、 空気過剰率が急変す る 加速時 や減速時等 に は、 図 1 に示 し た よ う に、 空気過剰率の変 化 を L A F S が検出す る ま で に遅れ (通常 は十数行程) が生 じ る。 尚、 図 1 は燃料噴射量 を急増 さ せた 場合 の空 気過剰率 の時間変化 を示 し、 実線 は実際 の 空気過剰率変 化 を示 し、 二点鎖線 は L A F S に よ る 検出 さ れ る 空気過 剰率 の変化 を示す。 し たが っ て、 E G R 装置 の 制御 に も 当 然 に遅れが生 じ、 N O X 排 出 量 あ る い は黒煙排出 量が 増加す る 不具合が あ っ た。 特 に、 も と も と 黒煙が排出 さ れやす い 加速直後 に は、 E G R 量 の過剰 に よ り、 黒煙 の 排出 量が更 に 増加す る 問題が あ つ た。
更 に、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン で は、 排気ガ ス 中 に遊離力 一ボ ンやパ テ ィ キ ュ レ ー ト が多 く 含 ま れて い る た め、 L A F S が短期 間 で汚損 し、 空気過剰率 に応 じ た電流 を 出 力 し な く な る 問題 も あ っ た。 そ の た め、 検 出精度が徐 々 に悪化 し て E G R 量 の 制御 が正確 に行 え な く な る 他、 L A F S 自 体が高価 な部 品 で あ る た め、 イ ニ シ ャ ル コ ス 卜 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。
一方、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン で は、 排気量 当 た り の 出 力 を増大 さ せ る た め , 夕一ポ過給機 を装着 し た も の が多 い , タ ー ボ過給機 は、 排気 ガ ス エ ネルギー (排気圧 力 ) を利 用 し て過給 を行 う も の で、 排気マ 二 ホ ール ド等 に取付 け ら れた 夕一ビ ン と こ れ と 同軸で吸気系 に配設 さ れた コ ン プ レ ツ ザ と カゝ ら 構成 さ れて い る。 周 知 の よ う に Λ «— ボ過給機 の仕事量すな わ ち 過給圧 力 は排気圧力 に依存 し, 低負荷 · 低回 転域で は小さ く、 高負荷 , 高 回転域で は大 き く な る, , ま た、 タ ー ボ過給機 に は、 運転者の ァ ク セル 操作 に よ り 燃料供給量 が増大 し て も、 移送遅れ等 に よ り 排気圧力 が上昇す る ま で に若干の時間 が掛か る こ と や、 タ ー ビ ンお よ びコ ン プ レ ッ サ の慣性 に よ り その 回転が瞬 時 に は立上 ら な い こ と か ら、 固有 の応答遅れ ( 夕一ボ ラ グ) が存在す る。
タ ー ボ過給機付デ ィ ーゼルエ ン ジ ン に E G R 装置 を装 着 し た場合、 加速運転時 に お いて、 以下 に述べ る 問題が あ つ た。
ス ロ ッ 卜 ルバル ブの な い デ ィ ーゼル エ ン ジ ンでは、 運 転者がァ ク セ jレぺ ダル を踏込む こ と に よ り、 燃焼室 内 へ の燃料噴射量が増加 し て、 定常運転か ら 加速運転 に移行 す る。 すなわ ち、 所定空燃比 の混 合気が供給 さ れる 吸気 管噴射型 の ガ ソ リ ン エ ン ジ ン等 と は異 な り、 吸気量 と は 無 関係 に燃料噴射量が増加 し、 こ れ に よ り 発生 ト ル ク が 増大 し て加速が行わ れ る。 し た が っ て、 燃焼室 内 の空気 過剰率 は吸気量 と 燃料噴射量 と か ら 決 ま る こ と に な り、 加速運転時 に は大 き く 変動す る こ と に な る。 つ ま り、 加 速運転 の ご く 初期 に は燃料噴射量 の増加 に よ り 空気過剰 率が一瞬小 さ く な る が、 排気圧 力 の 上昇 に 伴 っ て タ ー ボ 過給機 に よ る 過給圧 力 が上昇す る と、 吸気量の増大 に応 じ て空気過剰率 も 急激 に大 き く な る。 その た め、 加速運 転 の 全期間 を考慮 し た場合、 有害排出 ガス 成分 の増加 は 問題 と な ら な い程度 に抑 え ら れ る。
と こ ろ が、 E G R 装置が装着 さ れた 夕一ポ過給機付デ イ ーゼルエ ン ジ ン で は、 排気系 力 ら の E G R ガス の取 り 出 し を タ ー ビ ン の 上流か ら 行 っ て い る た め、 E G R 装置 の作動時 ( E G R ガス の還流時) に は上昇 し た排気圧 力 (排気エ ネルギ) の無視で き な い 部分が夕 一 ビ ン を駆動 す る こ と な く 吸気系 に流出す る こ と に な る。 そ の結果、 過給圧 力 の上昇率 も 小 さ く な り、 空気過剰率 の低下 に起 因 し て、 有害排出 ガス 成分の 増加 が も た ら さ れて い た。 ま た、 空気過剰率 の低下 を 防 ぐべ く、 無条件 に燃料噴射 量 を抑制 し た場合、 加速力 が 当 然 に低下 し、 ド ラ イ バ ビ リ テ ィ が悪化す る 不具合があ つ た。
発 明 の 開示
本発明 の 目 的 は、 簡便か つ安価 な装置構成 を採 り なが ら、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン等 の 空気過剰率 を迅速 に検 出 で き る 空気過剰率検 出装置 と そ の原理 を 用 い た空気過剰率 制御装置 を提供す る こ と を 目 的 と す る。
本発明 の別 の 目 的 は、 簡便 な装置構成 を採 り なが ら、 加速力 の確保 と 有害排 出 ガ ス 成分 の低減 と を両立 さ せ る こ と を 可能 と し た、 タ ー ボ過給機付エ ン ジ ン に好適 な 空 気過剰率制御装置 を提供す る こ と を 目 的 と す る。
本発 明 に依れ ば、 車両 に搭載 さ れ、 吸気通路 と 該吸気 通路 に排気ガ ス の一部 を再循環 さ せ る 排気ガ ス 再循環装 置 を有す る エ ン ジ ン に、 排気ガ ス 再循環装置 が作動 中 で あ る と き に供給 さ れ る 混合気 の空気過剰率 を、 当 該ェ ン ジ ン の運転状態 に基づき繰 り 返 し検 出 す る 空気過剰率検 出装置が提供 さ れる。
本発明 の空気過剰率検出装置 は、 エ ン ジ ン の 吸気圧 力 を検出す る 吸気圧 力 検出 手段 と、 少な く と も 吸気圧 力検 出 手段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 に 基づき、 前記排気 ガ ス 再循環装置 に よ る 排気ガ ス の還流量 を推定す る 排気 ガ ス 還流量推定手段 と、 エ ン ジ ン の等価吸入新気量 を推 定す る 等価吸入新気量推定手段 と、 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、 燃料供給量設定手 段 に よ っ て設定 さ れた燃料供給量 と、 等価吸入新気量推 定手段 に よ っ て推定 さ れた等価吸入新気量 と に 基づき、 エン ジ ン の空気過剰率 を推定す る 空気過剰率推定手段 と、 該空気過剰率推定手段が推定 し た空気過剰率 を記憶す る 記億手段 と を備 え、 等価吸入新気量推定手段 は、 少な く と も、 排気ガ ス還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス還流量 と、 記憶手段 に記憶 さ れ、 所定の 回数だ け前 に 推定 さ れた空気過剰率 と に基づき 排気ガス の還流量 を、 好 ま し く は一行程毎 に推定す る こ と を 特徴 と す る。
こ の よ う な本発 明 の 空気過剰率検出 装置 に依れ ば、 信 頼性 に 乏 し く 且つ 高 コ ス 卜 な L A F S 等 を用 い る こ と な く、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン等 に お け る 空 気過剰率 を正確 か つ迅速 に検出 で き、 こ の検出 装置 を用 い る と、 N O X 排 出 量や黒煙排 出 量 を 削 減 さ せ る ベ く 燃料噴射量や E G R 量 の適切 な制御 を行 う こ と が可能 と な る。
好 ま し く は、 更 に、 エ ン ジ ン の排気圧力 を検出 す る 排 気圧 力検出手段 を備 え、 排気 ガ ス 環流量推定手段 は、 吸 気圧 力検出 手段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 と、 排気圧 力検出手段 に よ っ て検出 さ れた排気圧 力 と に基づき排気 ガ ス の環流量 を推定する。
又好 ま し く は、 排気ガ ス 再還流装置 の弁 開 度 を検出す る 弁 開度検出 手段 を備 え、 排気ガ ス 環流量推定手段 は、 更 に 前記弁開 度検出 手段 に よ り 検出 さ れた弁 開度 に基づ き排気ガ ス の還流量 を推定す る。
更 に好 ま し く は、 エ ン ジ ン の 回転数 を検 出 す る 回転数 検出 手段 を備 え、 排気ガス 環流量推定手段 は、 検出 さ れ た排気圧 力 と 検出 さ れた吸気圧力 の差圧 に応 じ て オ リ フ イ ス 係数 を求め、 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と検出 さ れ た燃料供給量 と に応 じ て還流排気ガ ス 温度係数 を求め、 検出 し た弁開 度、 求 め た オ リ フ ィ ス 係数、 及び求め た還 流排気ガ ス 温度係数 に応 じ て排気ガ ス の還流量 を推定す る。
こ の よ う に、 本願発 明 装置 は、 還流排気ガ ス 用 の 流量 セ ンサ等 を備 え る 必要がな く な り、 コ ス ト や部品点数等 の 上昇が抑 え ら れ る。
本願発 明 の 好 ま し い態様 は、 排気ガ ス に よ り タ ー ビ ン を駆動 し て 当 該エ ン ジ ン へ の 吸気 を過給す る タ ー ボ過給 機 を備 え る エ ン ジ ン に適用 さ れ、 排気圧 力 検出 手段 は、 夕 一 ビ ン の 上流の 排気圧 力 を検出 す る。 こ の態様で は、 還流排気ガ ス 用 の 流量 セ ン サ等 を 備 え る 必要 がな く な り、 コ ス ト ゃ部品点数等 の 上昇が抑 え ら れ る。
好 ま し く は、 エ ン ジ ン の 回転数 を検出す る 回転数検出 手段 と、 検出 さ れた吸気圧 力 に基 づき、 排気ガ ス再循環 装置 よ り 還流 さ れた排気ガ ス 量 を 含 む全吸気量 を算 出す る 全吸気量検出手段 と を備 え、 記憶手段 は、 排気ガ ス還 流畺推定手段が推定 し た排気ガ ス 還流量 と、 全吸気量検 出 手段が算 出 し た全吸気量 と、 排気圧 力検出 手段が検出 し た排気圧 力 と を記憶 し、 排気圧 力検出手段 は、 検出 さ れたエ ン ジ ン 回転数 と 検出 さ れた燃料供給量 に応 じ て 夕 一 ビ ン上流の排気圧力 定常値 を求 め、 求め た排気圧 力 定 常値 と、 記憶手段 に所定回数 だ け前 に それぞれ記憶 さ れ た排気ガ ス還流量及び全吸気量 と に基づき タ ー ビ ン加速 圧 を求め、 求め た 夕 一 ビ ン加速圧 と求 め た排気圧力 定常 値 と か ら タ ー ビ ン負荷 を求 め、 記憶手段 に 記憶 さ れた排 気圧 力 の前回値 と、 求 め た タ ー ビ ン加速圧及 び負荷 と に 基づいて排気圧力 の今回値 を求 め る。 こ の好 ま し い発明 装置 で は、 排圧セ ンサ を備 え る 必要がな く な り、 コ ス ト や部品点数等 の 上昇が抑 え ら れる。
好 ま し い 又別 の本発 明装置 は、 検出 さ れた 吸気圧 力 に 基づき、 排気ガ ス 再循環装置 よ り 還流 さ れた排気ガ ス 量 を含む全 吸気量 を算 出す る 全 吸気量検 出 手段 を備 え、 等 価吸入新気量推定手段 は、 算 出 さ れた 全吸気量、 記憶手 段 に記憶 さ れ、 所定 回 数だ け前 に 推定 さ れた空気過剰率、 及び推定 さ れた排気 ガ ス 還流量 に 基づき 等価 吸入新気量 を、 正確 かつ リ ア ル タ イ ム に 推定す る。
そ し て好 ま し く は、 等価 吸入新 気量推定 手段 は、 推定 さ れた排気ガ ス還流量 を所定 回数 だ け前 に推定 さ れた空 気過剰率で除 し て排気ガ ス 再循環装置 を還流す る 排気ガ ス 中 の、 燃焼 に寄与 し な い 消耗空気量 を求 め、 算出 し た 全 吸気量か ら 求め た消耗空気量 を減ず る こ と に よ り 等価 吸入新気量 を推定 し、 等価吸入新気量 を正確かつ リ アル タ イ ム に推定す る。
好 ま し い更 に別 の態様 の本発明 装置 は、 吸気通路 にお け る 排気ガ ス 再循環装置 に よ る 排気ガ ス 導入位置 よ り も 上流側 に設 け ら れ、 当 該吸気通路 を流通す る 新気量 を検 出す る エ ア フ ロ ーセ ンサ を備 え、 排気ガス 還流量推定手 段 は、 吸気圧 力検出 手段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 と、 エ ア フ ロ ーセ ンサ に よ っ て検出 さ れた新気量 と に基づき、 排気ガ ス 還流量 を推定す る こ と を 特徴 と す る。
好ま し く は、 エ ア フ ロ ーセ ンサ に よ っ て検出 さ れた新 気量 と 輸送時間遅れ に基づ い て実際 に 気筒 内 に 吸入 さ れ る 新気量 を推定す る 筒 内 吸入新気量推定手段 を備 え、 排 気 ガ ス還流量推定手段 は、 該筒 内 吸入新気量推定手段が 推定 し た実筒 内 吸入新気量 に基づいて排気ガ ス 還流量 を 推定す る。
更 に好 ま し く は、 筒 内 吸入新気量推定手段が推定す る 筒 内 吸入新気量 は記憶手段 に 記憶 さ れ、 筒 内 吸入新気量 推定手段 は、 記憶手段 に記憶 さ れ る 筒 内 吸入新気量 の前 回値 と、 エ ア フ ロ ーセ ンサ に よ っ て検 出 さ れた新気量 の 今 回値 と に基づ い て実筒 内 吸入新気量 を推定す る。
好 ま し い別 の態様 の 本発 明 装置 は、 吸気圧 力 検出 手段 に よ り 検 出 さ れた 吸気圧 力 に 基づき、 排気 ガ ス 再循環装 置 よ り 還流 さ れた排気 ガ ス 量 を含 む全吸気量 を算出 す る 全吸気量検出 手段 を備 え、 排気ガ ス還流量推定手段が、 全吸気量検出 手段 に よ っ て算 出 さ れた 吸気量か ら エ ア フ 口 一セ ンサ に よ っ て検出 さ れた新気量 を減ずる こ と に よ り、 排気ガス の還流量 を推定 し、 排気 ガス 再循環装置 の 弁開 度等 に拘 わ ら ず、 過渡運転時等 に お け る 排気ガ ス還 流量 を正確 に推定す る。
又好 ま し い別 の態様 の本発明装置 は、 等価吸入新気量 推定手段が、 ェ ア フ ロ 一セ ンサ に よ っ て検 出 さ れた新気 量 と、 記憶手段 に記憶 さ れ、 所定 回数前 に推定 さ れた空 気過剰率 と、 排気ガ ス 還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた 排気ガス 還流量 と に基づき 等価吸入新気量 を推定 し、 も つ て、 信頼性 に 乏 し く 且つ 高 コ ス ト な L A F S 等 を用 い る こ と な く、 ディ ーゼルエ ン ジ ン等 に お け る 空気過剰率 を正確か つ迅速に検出 で き、 N O x 排出量や黒煙排出量 を削減 さ せ る ベ く 燃料噴射量や E G R 量 の 適切 な制御 を 行 う こ と がで き る。
好 ま し い 又別 の態様 の本発 明装置 は、 等価吸入新気量 推定手段が、 記憶手段 に記憶 さ れ、 所定回数前 に推定 さ れた空気過剰率 と、 排気ガ ス 還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス還流量 と に 基づき 残存空気量 を演算 し、 筒 内 吸入新気量推定手段が推定 し た実筒 内 吸入新気量 に、 演算 し た残存空気量 を 加 え る こ と に よ り 等価 吸入新気量 を推定 し て空気過剰率 を 正確 に検 出 す る。
本発明 の別 の態様 の 空気過剰率制御 装置 に依れば、 ェ ン ジ ン に 供給 さ れ る 混 合気 の 空気過剰 率 を 推定す る 空気 過剰率推定手段 と、 エ ン ジ ン に供給 さ れ る 混合気の 目 標 空気過剰率 を設定す る 目 標空気過剰率設定手段 と、 空気 過剰率推定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率 と、 目 標 空気過剰率設定手段 に よ っ て設定 さ れた 目 標空気過剰率 と の偏差 が無 く な る よ う に排気ガ ス 再循環装置 の 目 標開 弁量 を設定す る 開 弁量設定手段 と、 該開弁量設定手段 に よ っ て設定 し た 目 標開 弁量 に基づき、 排気 ガ ス 再循環装 置 を駆動制御す る 駆動制御装置 と を備 え、 開 弁量設定手 段が、 少 な く と も 比例積分制御 に よ り 目 標 開 弁量 を設定 す る も の で あ り、 推定 し た空気過剰率 と設定 し た 目 標空 気過剰率 と の偏差 の絶対値が所定値 よ り も 大 き い と き、 当 該比例 積分制御 にお け る 積分項 の積算 を行わ な い よ う に し て、 積分項が過大 と な る こ と に よ る 制御応答性 の悪 化 を 防止 し なが ら、 N O X 排出量や黒煙排 出 量 を削 減す る。
好 ま し く は、 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、 エ ン ジ ン の 回転数 を検出 す る 回転数検 出 手段 と を備 え、 目 標空記過剰率設定手段が、 回転数検 出 手段 に よ り 検出 さ れたエ ン ジ ン 回転数 と、 燃料供給量 設定手段 に よ っ て設定 さ れた燃料供給量 と に基づき、 目 標空気過剰率 を設定す る こ と に よ り、 過渡運転時等 に も
N 0 X 排 出 量や黒煙排 出 量 の削 減 を 可能 に す る。
本発明 の更 に別 の態様 に依れば、 エ ン ジ ン の排気 ガ ス に よ り 夕 一 ビ ン を 駆動 し て吸気 を 過給す る タ ー ボ過給機 と、 該 夕 一 ボ過給機 の 上流側 の排気通路か ら 取 り 出 し た 排気 ガ ス の 一部 を 吸気通路 に還流 さ せ る 排気 ガ ス 再循環 装 置 と を 有す る エ ン ジ ン に、 排 気 ガ ス 再循環装 置 が作動 中 で あ る と き に 供給 さ れ る 混 合気 の 空 気過剰率 を、 当 該 エ ン ジ ン の 運転状態 に 基 づ い て 制 御 す る 空 気過剰率 制 御 装 置 が提供 さ れ る。
こ の 発 明 の 制 御 装 置 は、 エ ン ジ ン の 吸気圧 力 を検 出 す る 吸 気圧 力 検 出 手 段 と、 エ ン ジ ン の排 気圧 力 を 検 出 す る 排 気圧 力 検 出 手段 と、 吸気圧 力 検 出 手 段 に よ っ て検 出 さ れ た 吸気圧 力 と 排 気圧 力 検 出 手段 に よ っ て検 出 さ れ た排 気圧 力 と に 基 づき、 排 気 ガ ス 再循環装 置 に よ る 排気 ガ ス の 還流量 を 推定す る 排 気 ガ ス 還流量推定手段 と、 排 気 ガ ス 再循環装置 に よ り 還流 さ れ た 排気 ガ ス 量 を含 む ェ ン ジ ン の 全 吸気量 を 検 出 す る 全 吸 気量検 出 手段 と、 エ ン ジ ン の 等価 吸 入新 気量 を推 定す る 等価 吸入新気量推定 手 段 と、 車両 の ア ク セ ル ペ ダル の 操作 量 に 応 じ て エ ン ジ ン の 燃料 供給量 を 設定 す る 燃料供給量設定 手段 と、 燃料供給 量設 定 手 段 に よ っ て設 定 さ れた 燃料供 給量 に 基 づき、 ェ ン ジ ン に 燃料 を 供 給す る 燃料供給 手 段 と、 燃料供給量設 定手 段 に よ っ て設定 さ れた 燃料供給量 と、 等価 吸入 新 気量推 定 手 段 に よ っ て推 定 さ れ た 等価 吸 入新 気量 と に 基 づ き、 前 記 エ ン ジ ン の 空 気過剰 率 を 推定 す る 空 気過剰 率推 定手 段 と、 該空 気過剰 率推 定 手段 が推 定 し た 空 気過剰 率 を 記 憶 す る 記憶手 段 と、 エ ン ジ ン に 供給 さ れ る 混 合 気 の 目 標 空 気過剰 率 を 設定 す る 目 標 空 気過剰 率 設定 手段 と、 空 気 過剰 率推 定 手段 に よ り 推 定 さ れ た 空 気過剰 率 と、 目 標 空 気過剰 率 設定 手 段 に よ り 設定 さ れ た 目 標空 気過剰 率 と に 基 づ き 排 気 ガ ス 再還流装 置 の 目 標 開 弁 量 を 設定 す る 開 弁 量設定手段 と、 該開 弁量設定手段が設定 し た 目 標開 弁量 に基づき、 排気ガ ス 再還流装置 を駆動制御す る 駆動制御 手段 と を備 え、 等価吸入新気量推定手段 は、 検出 さ れた 全吸気量 と所定 の 回数だ け前 に推定 さ れた空気過剰率 と 推定 さ れた排気ガ ス還流量 と に基づき 等価吸入新気量 を 推定す る。
好 ま し く は、 開 弁量設定手段は、 空気過剰率推定手段 に よ り 推定 さ れた空気過剰率 と、 目 標空気過剰率設定手 段 に よ り 設定 さ れた 目 標空気過剰率 と の偏差が無 く な る よ う に 目 標開 弁量 を設定す る。
又好 ま し く は、 エ ン ジ ン の 回転数 を検出 す る 回転数検 出手段 を備 え、 目 標空気過剰率設定手段は、 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と 設定 さ れた燃料供給量 と に基づき 目 標 空気過剰率 を設定 し、 も っ て加速時等 にお け る 排気ガス 再循環装置 の作動遅れ を補償す る。
更 に好 ま し い本発明 装置 の態様 は、 空気過剰率推定手 段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が所定の許容範囲 内 に あ る か否か を判定す る 判定手段 を備 え、 駆動制御手段 は、 判定手段が、 推定 さ れた空気過剰率が前記許容範囲 か ら 外れた と 判定 し た と き、 排気ガ ス 再還流装置 を 閉鎖方向 に駆動 し て、 排気圧 力 の 吸気系 へ の流出 に起 因 する タ ー ボ過給機 の作動遅れ を抑制 し、 燃料供給手段 は、 ァ ク セ ルペ ダル の操作量 に か かわ ら ず、 燃料供給量 の増大 を抑 制 す る 抑制手段 を含 ん で構成す る こ と に よ っ て、 排気ガ ス 再循環装置 の 閉 鎖遅れが あ っ て も、 空気過剰率 の低下 が防止 さ れ る。 抑制手段の好 ま し い態様 し て は、 燃料供給量 を記憶手 段 に記憶 さ れた前回値 に保持する のがよ い。 こ の よ う な 構成で は、 燃料供給量 の抑制 に要す る 処理 が簡単 に な る。 又、 加速 レ ス ポ ン ス が必要以上 に悪化 さ せな い た め に は、 好 ま し い抑制手段 の態様 は、 排気ガス 再循環装置 の 閉鎖 方向へ の駆動が開 始 さ れてか ら 所定期 間経過後 に、 燃料 供給量 の抑制 を解除す る の が よ く、 判定手段が、 推定 し た空気過剰率が前記許容範囲 に復帰 し た と 判定 し た と き、 燃料供給量の抑制 を解除す る よ う に し て も ょ レ
こ の よ う な態様 の本発明 の 空気過剰率制 御装置 に依れ ば、 排気圧力 の 吸気系 への流出 に起因 する タ ー ボ過給機 の作動遅れがな く な り、 加速時等 で燃料供給量が増加 し た場合 に も 空気過剰率が低下 し難 く な る。 そ の結果、 加 速力 の低下 を極力 抑 え なが ら、 有害排出 ガ ス 成分 を減少 さ せ る こ と がで き る。
更 に別 の態様 の本発明 の空気過剰率制御装置 は、 空気 過剰率推定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率 と 所定空 気過剰率 と の比較結果 に基づき、 燃料供給量設定手段が 設定 し た燃料供給量 を補正す る 燃料供給量補正手段 を備 え、 燃料供給手段 は、 燃料供給量補正手段 に よ っ て補正 さ れた燃料供給量 に基づき エ ン ジ ン に燃料 を供給す る。
好 ま し く は、 燃料供給量補正手段 は、 空気過剰率推定 手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が所定空気過剰率 に 近づ く よ う に、 燃料供給量設定手段が設定 し た燃料供給 量 を補正 し て、 空気過剰率 の低下 に よ る 有 害排 出 ガ ス 成 分 の増カ卩 を抑 え る す る。 又好 ま し く は、 燃料供給量補正手段 は、 空気過剰率推 定手 段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が所定空気過剰率 以下 の と き、 燃料供給量設定手段が設定 し た燃料供給量 を減少 さ せ、 空気過剰率 の低下 に よ る 有害排出 ガス 成分 の増加 を抑 え る。
又好 ま し く は、 燃料供給量補正手段 は、 空気過剰率推 定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が所定空気過剰率 以下 の と き、 燃料供給量設定手段が設定 し た燃料供給量 に推定 し た空気過剰率 を乗 じ、 得 た積値 を 前記所定空気 過剰率 で除 し た値 に基づい て燃料供給量 を補正 し て、 有 害排 出 ガ ス 成分 の排出 を抑制 し な が ら 燃料供給量 の 限界 制御 を行 う。
こ の よ う な態様 の本発明 装置 で は、 有害排出 ガス 成分 の排出 を 防止 し なが ら、 加速力 の低下 を極限 ま で少な く す る こ と がで き る。
本発 明 の空気過剰率 の検出 装置及 び空気過剰率制御装 置 は、 燃焼室内 に直接燃料 を 噴射す る エ ン ジ ン、 例 え ば デ ィ 一ゼルエ ン ジ ン に 適用 す る こ と がで き る。
図面 の簡単 な説明
図 1 は、 燃料噴射量 を急増 さ せ た場合の実際 の空気過 剰率 の 変化 (実線) と 従来装置 に よ り 検出 さ れ る 空気過 剰率 の 変化 ( 2 点鎖線 ) を それぞれ示す グ ラ フ で あ る。
図 2 は、 本発 明 の一実施例 に係 る エ ン ジ ン制 御 シ ス テ ム の概略構成 図 で あ る。
図 3 は、 本発明 に係 る、 空気過剰率検 出 サ ブルー チ ン の検 出 手順 を 示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト で あ る。 図 4 は、 本発明 に係 る、 E G R 制御 サ ブルー チ ン の制 御手順 を示す フ ロ ーチ ヤ一 卜 の一部で あ る。
図 5 は、 図 4 の フ ロ ー チ ャ ー ト に続 く、 E G R 制御手 順 の残余 の フ ロ ー チ ヤ 一 ト で あ る。
図 6 は、 本発 明 を実施す る 別 の態様 の エ ン ジ ン制御 シ ス テム の一部 の概略構成 を示す図 で あ る。
図 7 は、 図 6 で.示すエ ン ジ ン制御 系統で実行 さ れ る 空 気過剰率検出 サ ブルー チ ン の 手順 を示す フ ロ ーチ ヤ一 ト で あ る。
図 8 は、 本発 明 に係 る 別 の態様 の、 空気過剰率制御サ ブルーチ ン の制御手順 を示す フ ロ ーチ ヤ一 卜 の一部で あ る。
図 9 は、 図 8 の フ ロ ー チ ャ ー ト に続 く、 空気過剰率制 御手順 を示す フ ロ ーチ ヤ一 卜 の一部で あ る。
図 1 0 は、 図 9 の フ ロ ーチ ャ ー ト に続 く、 空気過剰率 制御 手順 を示す フ ロ ー チ ャ ー ト の残部で あ る。
図 1 1 は、 ア ク セ ル開 度 と エ ン ジ ン 回転速度 と か ら ァ ク セ ル指示燃料量 を求 め る マ ッ プの構成 を概念的 に説明 す る た め の、 ア ク セル 開 度、 エ ン ジ ン 回転速度、 及びァ ク セ ル指示燃料量 の 関 係 を示す グ ラ フ で あ る。
図 1 2 は、 本発 明 に係 る 更 に別 の態様の、 空気過剰率 制御サ ブルー チ ン の制 御手順 を示す フ ロ ー チ ャ ー ト の ー 部で あ る。
図 1 3 は、 図 1 2 の フ ロ ー チ ャ ー ト に続 く、 空気過剰 率制御手順 を 示す フ ロ ー チ ヤ一 卜 の残部で あ る。
発 明 を 実施す る た め の最 良 の形態 以下、 図面 を参照 し て、 本発 明 に係 る 空気過剰率検出 装置 お よ び排気ガ ス 再循環制 御装置 の第 1 の実施例 を詳 細 に 説明 す る。
図 2 は、 E G R 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 て符号 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 ダへ ッ ド 2 に は、 渦流室 3 が形成 さ れ る と 共 に、 こ の渦流室 3 に燃料 を噴射す る 燃料噴射 ノ ズル 4 が各気筒毎 に取 り 付 け ら れて い る。 エ ン ジ ン 1 に は電子ガバナ 5 を有す る 分 配型 の燃料噴射ポ ン プ 6 が付設 さ れてお り、 燃料噴射管 7 を 介 し て、 各燃料噴射 ノ ズル 4 に燃料 を 供給する。 尚、 燃料噴射ポ ン プ 6 は、 エ ン ジ ン 1 の 図示 し な い ク ラ ン ク シ ャ フ ト に よ り 駆動 さ れる と 共 に、 E C U (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、 符号 9 は シ リ ン ダヘ ッ ド 2 に取付 け ら れて冷却水温 T w を検出す る 水 温セ ンサで あ り、 1 0 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 N e を検 出 す る N e セ ンサで あ る。
シ リ ン ダヘ ッ ド 2 に は、 吸気マ 二 ホ ール ド 1 1 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 1 2 が接続 し てお り、 吸気管 1 2 の 途中 に は、 上流側 か ら 順 に タ ー ボ過給機 1 3 の コ ン プ レ ッ サ 1 4 と イ ン 夕 一ク ー ラ 1 5 と が配設 さ れて い る。 吸気マ 二 ホ ール ド 1 1 に は、 吸気温度 T a を検出 す る 吸気温セ ンサ 1 6、 及 び Man i f o l d Abso l ute Pressure ( ブー ス 卜 圧) P b を 検 出 す る ブー ス ト 圧 セ ン サ 1 7 がそ れぞれ取 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 一 ル ド 2 0 を 介 し て、 タ ー ボ 過給機 1 3 の 夕 一 ビ ン 2 1 と 排気 管 2 2 と が接続 さ れて い る。 タ ー ビ ン 2 1 の 上 流側 と 下 流側 と は、 過給圧 の 過 上 昇 時 に 排 気マ 二 ホ ー ル ド 2 0 か ら タ ー ビ ン 2 1 の 下 流 に 排 気 ガ ス を 逃がす ウ ェ ス ト ゲ一 ト バル ブ 2 3 に よ り 接続 さ れて レ る。 ウ ェ ス 卜 ゲー ト バ ル ブ 2 3 は、 タ ー ビ ン 2 1 の 下流側 の 圧 力 に応動 す る ゥ エ ス ト ゲー ト ァ ク チ ユ エ 一 夕 2 4 に よ っ て 開 閉 さ れ る。 ま た、 排気管 2 2 に は排気 ガ ス 中 の C O や H C を 浄化す る 酸化触媒 2 5 が配設 さ れて い る。
一方、 エ ン ジ ン 1 の 排 気マ 二 ホ ー ル ド 2 0 と 吸気 マ 二 ホ ー ル ド 1 1 と は E G R パ イ プ 3 0 を 介 し て連通 さ れて お り、 こ の E G R パ イ プ 3 0 の 管路が 吸気 マ 二 ホ ー ル ド 1 1 側 に 設 け ら れ た E G R 弁 3 1 の 弁体 3 2 に よ り 開 放 • 遮断 さ れ る よ う に な っ て レゝ る。 E G R 弁 3 1 は負 圧作 動式 で、 弁体 3 2 , ダイ ヤ フ ラ ム 3 3, リ タ ー ン ス プ リ ン グ 3 4, 負 圧室 3 5 力 ら な っ て レ る。 弁体 3 2 に は、 E G R 弁 3 1 の 開 度 A E を 検 出 す る E G R ポ ジ シ ョ ン セ ン サ 3 6 が取 り 付 け ら れて レゝ る。
E G R 弁 3 1 の 負 圧 室 3 5 は、 ホ ー ス 4 0, 4 1 を 介 し て ノ キ ュ ー ム ポ ン プ 4 3 に 接続 さ れて い る と 共 に、 ホ ー ス 4 0, 4 4 と 大気側 E G R ソ レ ノ イ ド 4 5 と を 介 し て 大気 に 連通 し て い る。 バ キ ュ ー ム ポ ン プ 4 3 は、 オ ル タ ネ 一 夕 4 6 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。 ホ ー ス 4 1 の 途 中 に は 負 圧 側 E G R ソ レ ノ ィ ド 4 2 が配設 さ れて お り、 こ の負圧側 E G R ソ レ ノ イ ド 4 2 は、 O N 状態で ホー ス 4 1 を 開 成 し、 0 F F 状態で ホー ス 4 1 を遮断す る。 ま た、 大気側 E G R ソ レ ノ ィ ド 4 5 は O F F 状態 でホー ス 4 4 を大気 に連通 し、 O N 状態でホー ス 4 4 を大気か ら 遮断す る。 し た が っ て、 両 E G R ソ レ ノ イ ド 4 2 , 4 5 を適宜 O N あ る い は O F F 状態 にす る こ と 、 E G R 弁 3 1 の負圧 室 3 5 に負圧 あ る い は大気が導入 さ れ、 E G R 弁 3 1 の 開度 A E が制御 さ れる こ と に な る。
前述 し た E C U 8 は、 車室 内 に設置 さ れてお り、 図示 し な い入 出 力 装置, 制御 プ ロ グ ラ ム を 内蔵 し た記憶装置 ( R O M, R A M等) , 中 央処理装置 ( C P U ) 等 を具 え て い る。 E C U 8 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 ィ ッ チ類か ら の検出 情報が入 力 し、 E C U 8 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 G. R ソ レ ノ ィ ド 4 2 , 4 5 等 の駆動制御 を行 う。
以下、 本実施例 に お け る 空気過剰率 の検 出 手順 と E G R 装置 の 制御 手順 と を説明す る。
運転者が図示 し な い イ グニ ッ シ ョ ン キー を 0 N に し て エ ン ジ ン 1 がス タ ー ト し た後、 所定 の 条件、 例 え ば、 水 温 T W が 7 0 で 以上、 始動後 3 0 秒以 上経過、 ブー ス ト 圧セ ンサ 1 7 や E G R ポ ジ シ ョ ン セ ン サ 3 6 が正常 で あ る こ と 等 の 条件が満た さ れ る と、 E C U 8 は、 エ ン ジ ン 1 の 一行程毎 に、 図 3 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 —チ ン を 開始す る と、 E C U 8 は、 先ずス テ ッ プ S 2 で、 吸気温セ ンサ 1 6 や ブー ス ト 圧セ ンサ 1 7 等 の 出 力 に基 づき、 エ ン ジ ン 1 に 吸 引 さ れ る 今回 の 1 行程 当 た り ( s t : s t rokeと 記す こ と も あ る ) の全吸気量 Q IN (i) ( g/s t ) を下式 (Ml) に よ り 算出す る。
下式 (Ml) 中、 P b は ブース ト 圧 力 ( mmH g ) で あ り、 V は 1 シ リ ン ダ当 た り の排気量 ( リ ッ ト ル) で あ り、 K VE はエ ン ジ ン 回転速度 N e (rpm)や ブー ス ト 圧 力 P b に基づ き 図示 し な い マ ッ プか ら 得 ら れ る 体積効率補正係数で あ り、 T a は吸気温度 (で ) で あ る。 又、 * 印 は乗算 を意 味す る 演算記号で あ る。
Q IN (i) = (P b/760) * V * K VE * 1.2 * (293/ (273 + T a) )
…… (Ml)
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 4 で、 エ ン ジ ン回転速 度 N e と 燃料噴射量 Q ί と に基づき、 図示 し な いマ ッ プ か ら タ ー ビ ン上流圧定常値 Ρ Τοを検索 し、 ス テ ッ プ S 6 で、 以下 の 手順 に よ り 今回 の タ ー ビ ン上流圧 P T (i) を算 出す る。
タ ー ビ ン上流圧 P T (i) の算 出 に あ た っ て、 E C U 8 は、 先ず、 下式 (M2) に よ り タ ー ビ ン加速圧 P A を算 出す る。 下式 (M2) 中、 Q E (i- 3) と Q IN (i-3) と は、 そ れぞれ 3 行 程前 の E G R 量 と 全吸気量 と で あ る。
P A = P To * ( 1 - Q E (ί-3) / Q IN (i-3) ) …… (M2)
次 に、 E C U 8 は、 タ ー ビ ン加速圧 P A と タ ー ビ ン 上 流圧定常値 P Toと か ら、 負 荷 P L を 下式 (M3) に よ り 算 出 す る。 P L = P A2 / P To …… (M3) 最後 に、 E C U 8 は、 前 回値 P T ( i - 1 ) と 夕 一 ビ ン 加速 圧 P A と 負荷 P L と を 用 い て、 タ ー ビ ン上流圧 P T (i) を 下式 (M4) に よ り 算 出す る。 下式 (M4) 中、 I t は タ ー ビ ン 慣性係数で あ る。
P T (i) = P T (i-l) + ( P A — P L ) / I t (M4) こ の よ う に し て、 タ ー ビ ン 上流圧 P T (i) を求め る と、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 8 で今回 の E G R 量 Q E (i) ( g / 1 行程 当 た り ) を下式 (M5) に よ り 算 出す る。 下式 (M5) 中、 A E は E G R ポ ジ シ ョ ンセ ンサ 3 6 に よ り 検出 さ れた E G R 弁 3 1 の 開度 ( % ) で あ り、 K s は絞 り 係数 (一定 値) で あ り、 K o は 夕 一 ビ ン上流圧 P T (i) と ブース ト 圧 力 P b と の差圧 Δ Ρ に基づき 図示 し な い マ ッ プか ら 検索 さ れ る オ リ フ ィ ス 係数で あ り、 K ETはエ ン ジ ン 回転速度 N e と 燃料噴射量量 Q ί と に基づき 図示 し な い マ ッ プか ら 検索 さ れ る E G R 温度係数 で あ る。
Q E (i) = AE* K s * K o* KET* 6 0 / ( 2 * N e)
• ··… (M5)
尚、 こ の E G R 量 の演算 は、 本実施例 の よ う な タ ー ボ 過給機 を備 え な い 自 然 吸気 の ディ 一ゼルエ ン ジ ンゃ ガ ソ リ ン エ ン ジ ンで は、 計算精度が悪 く な る が、 オ リ フ ィ ス 係数 。 を ブー ス ト 圧 力 P b の みの 関 数 と し て求め て も 良 レ 又、 E G R 弁が オ ン オ フ 弁 で あ る 場合 に は、 上述 の A E 値 は定数 (一定値) と な る。
E G R 量 Q E (i) を求 め る と、 E C U 8 は、 次 に ス テ ツ プ S 1 0 で全吸気量 Q IN (i) を新気 に 換算 し た等価 吸入 新気量 Q a (i) を下式 (M6) に よ り 算 出 す る。 こ こ で、 λ (i -3) は今回 エ ン ジ ン 1 に 吸入 さ れ る 新気 に 関与す る 所定 回数前、 例 え ば 3 行程前 の推定空気過剰率 で あ り、 サブ ルーチ ン の 開始か ら 2 回 目 の処理 (すなわ ち、 2 行程 目 ) ま で は所定値 (例 え ば、 1. 2 ) に設定 さ れて い る。 式 (M6) の右辺の ( Q E (i) / λ (i-3) ) 項 は、 再循環 さ れ る 排気ガ ス 中 の、 3 行程前 の燃焼 に 消耗 さ れ、 今回 の燃 焼 に寄与 し な い消耗空気量分 を意味 し、 こ の消耗空気量 分 を算出 し た全吸気量か ら 減ずる こ と に よ り、 等価吸入 新気量 Q a (i) を推定す る こ と がで き る。
Q a (i) = Q IN (i) - Q E (i) / λ (i-3) (M6) 次 に、 E C U 8 は、 こ の よ う に し て得 ら れた等価 吸入 新気量 Q a (i) と 燃料噴射量 Q f と か ら、 ス テ ッ プ S 1 2 で今回 の推定空気過剰率 λ (ί) を算 出す る。 こ こ で、 14. 5はディ ーゼルエ ン ジ ンで使用 す る 燃料の理論空燃比であ る。
λ (ΐ) = Q a (i) / ( Q f * 14. 5) …… (M7) 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 4 で今回 の推定空気 過剰率 λ (i) を用 い て R A M に記憶 さ れた推定空気過剰率 λ (i) , λ (i-1) , λ (i- 2) … の更新 を 行 っ た後、 ス タ ー ト に 戻 っ て空気過剰率 の検出 を繰 り 返す。
尚、 検 出 さ れた推定空気過剰率 λ (i) が 目 標空気過剰 率 A r ge t以下で あ っ た場合、 E C U 8 は、 黒煙 の排 出 を 抑制 す る べ く、 後述す る E G R 制 御 サ ブルー チ ン で E G R 弁 3 1 を 閉 弁 方向 に駆動制御 し て等価 吸入新気量 Q a ( i ) を 増大 さ せ る 他、 こ こ に述べな い燃料噴射制御 サ ブ ルー チ ン で も 電子 ガバナ 5 を駆動制御 し て燃料噴射量 Q f の 増加 を抑制す る。
一方、 空気過剰率検出サ ブルー チ ン と並行 し て、 E C U 8 は、 図 4, 図 5 の フ ロ ー チ ャ ー ト に示 し た、 E G R 制御サ ブルーチ ン を実行す る。
こ のサ ブルーチ ン を 開始す る と、 E C U 8 は、 先ずス テ ツ プ S 2 0 で、 空気過剰率検出 サ ブルーチ ン に よ り 得 ら れた現在 の推定空気過剰率 λ (ί) を R A Mか ら 読み出 し た後、 ス テ ッ プ S 2 2 で、 エ ン ジ ン 回転速度 N e と 燃 料噴射量 Q ί と に基づき、 図示 し な い マ ッ プか ら 目 標空 気過剰率 λ targetを検索す る。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 2 4 で、 目 標空気過剰 率 λ targetと 推定空気過剰率 え (i) と の偏差 Δ λ を下式 (N1) に よ り 算出す る。
Δ λ = λ target― λ (I) 偏差 Δ λ の算 出 を終 え る と、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 2 6 で、 所定 の 比例 ゲイ ン Κ Ρ を用 い て、 下式 (Ν2) に よ り E G R 制御 の 比例 項 Ε ΡΡを算 出 す る。
Ε ΡΡ = Κ Ρ * △ λ …… (Ν2) 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 2 8 で、 偏差 △ λ が上 限値 λ U と 下限値 λ L と の 間 に あ れ ば比例 ゲイ ン Κ I を 所定 の値 に設定す る 一方、 偏差 Δ λ がそ の 範囲 か ら 外れ て い た場 合 に は比例 ゲイ ン Κ I を 0 に設定 し た後、 ス テ ッ プ S 3 0 で、 下式 (Ν3) に よ り E G R 制御 の積分項 Ε Ρ I を 算 出 す る。 こ れ は、 偏差が上限値 A U よ り 大 き い 場 合 や下限値 λ L よ り 小 さ い場合、 積分項 E P Iの絶対値 が大 き く な り 過ぎ、 運転状態 の 変化 に 対す る 制御追従性 が悪 く な る た め で あ る。
Ε ΡΙ = Ε ΡΙ + Κ Ι * Δ λ …… (Ν3) 比例項 Ε ΡΡと 積分項 Ε ΡΙと の算 出 を終え る と、 E C U 8 は、 図 5 の ス テ ッ プ S 3 2 で E G R 弁開 度 の基本補正 量 E P を下式 (N4) に よ り 算 出 す る。
E P = E PP+ E PI …… (N4) 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 3 4 で、 算 出 し た 基本 補正量 E P を所定 の上下限値で ク リ ッ プす る リ ミ ッ タ 処 理 を行 い、 E G R 弁 3 1 の 開 度補正量 E poscを設定する。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 3 6 で、 エ ン ジ ン 回転 速度 N e と燃料噴射量 Q f と に基づき マ ッ プか ら E G R 弁 3 1 の基本開度 E o を検索 し、 ス テ ッ プ S 3 8 で下式 (N5) に よ り 目 標 E G R 弁開 度 E pos を算出 す る。
E pos = E o + E posc (N 5 ) 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 4 0 で 目 標 E G R 弁 開 度 E p o s に基づき E G R 弁 3 1 を駆動制御 し た後、 ス 夕 一 卜 に戻 っ て制御 を繰 り 返す。
こ の よ う に、 上記実施例 で は、 吸気圧 力 と 燃料噴射量 等 に基づい て空気過剰率 を推定す る よ う に し た た め、 L A F S 等 の高価な セ ンサ を用 い る こ と な く、 正確か つ迅 速 に 空気過剰率 を検出 こ と がで き る よ う に な っ た。 ま た、 検 出 し た空気過剰 率 に 基づき E G R 弁 3 1 の駆動制 御 を 行 う こ と で、 加速時や減速時等 に も E G R ガ ス の還流 を 適切 に行 う こ と がで き、 黒煙や N 0 X の排 出 量 を 極 め て 低 く 抑 え る こ と がで き た。
上記実施例 は タ ーボ過給機 を備 え た ディ 一ゼルェ ン ジ ン に本発 明 を適用 し た も の で あ る が、 自 然吸気 のデ ィ ー ゼルエ ン ジ ンや希薄燃焼方式の ガ ソ リ ン エ ン ジ ン等 に も 好適で あ る。 ま た、 上記空気過剰率検出サ ブルーチ ンで は、 タ ー ビ ン上流圧 を、 タ ー ビ ン加速圧や タ ー ビ ン上流 圧定常値等か ら 算 出す る よ う に し た が、 こ れ を 排気圧セ ンサ等 を用 い て実測す る よ う に し て も よ い。
ま た、 上記実施例 で は、 空気過剰率 の推定 を 3 行程前 の運転パ ラ メ ー タ ( E G R 量や全吸気量) に基づき 行 つ たが、 運転状態等 に応 じ て 2 行程以前 あ る い は 4 行程以 降 の運転パ ラ メ 一 夕 を用 い る 可変方式 を採 っ て も ょ レ ま た、 上記実施例 で は空気過剰率 を 1 吸気行程 毎 に推定 す る よ う に し たが、 行程 と 非 同期 で推定 を行 う よ う に し て も よ い。
次 ぎに、 本発明 の第 2 の実施例 を説明す る。
本発明 を実施す る第 2 の実施例 で は、 図 6 に 示す よ う に、 タ ー ボ過給機 1 3 の コ ン プ レ ッ サ 1 4 と イ ン タ ー ク ー ラ 1 5 間 の 吸気管 1 2 に ェ ア フ ロ 一セ ンサ 1 8 が追加 さ れた だ けで、 そ れ以外 の構成 は、 図 2 に示す エ ン ジ ン 制御 シス テ ム の概略構成 と 同 じ で あ る。 新気量 Q a f を検 出 す る エ ア フ ロ ーセ ンサ 1 8 は、 実施例 で はカ ルマ ン渦 式の も の で あ る が、 熱線式や べー ン式の も の を 用 い て も よ い し、 エ ア フ ロ ーセ ンサ 1 8 の配設位置 も、 少な く と も E G R パ イ プ 3 0 が接続 さ れ る 吸気マ 二 ホー ル ド 1 1 の E G R ガ ス の導 入 口 よ り 上流で あ れ ば吸気系 に お け る 他の部位 に設置 し て も よ い。
こ の よ う な構成 に お い て、 第 2 実施例 に よ る 空気過剰 率 の検 出及び E G R 装置 の制御 は、 以下の よ う に し て行 わ れる。
運転者がイ ダ二 ッ シ ョ ンキー を オ ン に し てエ ン ジ ン 1 がス タ ー ト し た後、 第 1 の実施例 と 同 様 に所定 の条件が 満た さ れ る と、 E C U 8 は、 ェ ン ジ ン 1 の 1 行程毎 に、 図 7 の フ ロ ーチ ヤ 一 卜 に示す空気過剰率検出サ ブルーチ ン を繰 り 返 し実行す る。 こ のサ ブル一 チ ン を 開始す る と、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 5 2 に お い て 図 3 の ス テ ッ プ S 2 と 同様 に、 吸気温セ ンサ 1 6 や ブー ス ト 圧セ ンサ 1 7 等 の 出 力 に基づき、 前式 (Ml) に よ り 全吸気量 Q IN (i) を算 出す る。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 5 4 でエ ア フ ロ ーセ ン サ 1 8 に よ り 検出 さ れた新気量 Q af を読み込んだ後、 ス テ ツ プ S 5 6 で、 ェ ア フ ロ 一セ ンサ 1 8 を 通過 し た新気 が気筒 内 に 吸入 さ れ る ま で の 輸送時間遅れ を考慮 し、 実 筒 内 吸入新気量 Q f a (i) を下式 (L1) に よ り 算出する。 こ こ で、 Q f a (i-1) は実筒 内 吸入新気量 の前 回値で あ り、 k はサー ジ タ ン ク モ デル を用 い て得た な ま し係数で ある (但 し、 0 < k < 1 ) 。
Q f a (i) = k * Q f a (i-l) + ( 1 - k ) * Q a f (LI) 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 5 8 で、 全吸気量 Q IN (i) と皇筒 内 吸入新気量 Q f a (i) と 力 ら、 E G R 量 Q E (i) を下式 (L2) に よ り 算 出 す る。
Q E ( i ) = Q IN ( i ) 一 Q f a ( i (L2) E G R 量 Q E U) を求 め る と、 E C U 8 は、 次 に ス テ ツ プ S 6 0 で筒 内 吸入新気量 Q f a (i) に E G R ガス 中 の未燃 空気量 (残存空気量) を加 え る こ と に よ り 等価吸入新気 量 Q a (i) を算出す る。 こ こ で、 λ (i- 3) は 3 行程前 の推 定空気過剰率で あ り、 サ ブルーチ ン の 開始か ら 2 回 目 の 処理 (すなわ ち、 2 行程 目 ) ま で は所定値 (例 え ば、 1. 2 ) に設定 さ れて い る。
Q a (i) = Q f a (i) + ( 1 - 1 / λ ( i -3) ) * Q E ( i )
…… (L3) 次 に、 E C U 8 は、 こ の よ う に し て得 ら れた等価吸入 新気量 Q a (i) と 燃料噴射量 Q f と か ら、 ス テ ッ プ S 6 2 で、 下式 (L4) に よ り 今回 の空燃比 A f (i) を算出 する。
A f (i) = Q a (i) / Q f (L4) 空燃比 A f (i)の算 出 を終 え る と、 E C U 8 は、 最後 に ス テ ッ プ S 6 4 に進み、 図 3 の ス テ ッ プ S 1 2 と 同様 に 前式 ( M7) に よ り 今 回 の空気過剰率 λ (i) を算出 し た後、 ス タ ー ト に戻 っ て空気過剰率 の検出 を 繰 り 返す。 こ の よ う に今回 の空気過剰率 λ (ί) を算 出す る と、 E C U 8 は、 第 1 の実施例 と 同 様 に し て 図 4 及 び図 5 の フ ロ ーチ ヤ 一 卜 に示 し た、 E G R 制御サ ブルー チ ン を実行 し て E G R 弁 3 1 の駆動制御 を行 え ばょ レ
こ の よ う に、 第 2 の実施例 で も、 新気量ゃ ブ一 ス ト 圧 力、 燃料噴射量等 に 基づ い て空気過剰率 を推定す る よ う に し た た め、 L A F S 等 の 高価 なセ ン サ を用 い る こ と な く、 正確か つ 迅速 に 空気過剰 率 を検 出 こ と がで き る。 ま た、 検 出 し た空気過剰率 に 基 づき E G R 弁 3 1 の駆動 制 御 を 行 う こ と で、 加速時や減速時等 に も E G R ガ ス の還 流 を適切 に行 う こ と がで き、 黒煙や N O x の排 出量 を極 めて低 く 抑 え る こ と がで き る。
次 ぎに、 本発明 の第 3 の実施例 を説明す る。
第 3 の実施例 の エ ン ジ ン制御 シス テ ム の概略構成 は、 図 2 に示す第 1 の 実施例 の それ と 同 じ で あ る か ら、 そ の 説明 は省略する。 第 3 の実施例 に よ る 空気過剰率の 制御 は以下 の よ う に し て行われる。
E C U 8 は、 エ ン ジ ン 1 の ス タ ー ト 後、 第 1 の実施例 で説明 し た と 同様 の所定 の条件が満た さ れ る と、 ェ ン ジ ン 1 の 1 行程毎 に、 図 8 〜 図 1 0 の フ ロ ー チ ャ ー ト に示 し た空気過剰制御サ 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、 E C U 8 は、 先ず図 8 の ス テ ッ プ S 1 0 0 で、 電子ガバナ 5 と N e セ ンサ 1 0 と か ら 出 力 さ れた ア クセ ル開 度情報 0 a c c ( % ) と ェ ン ジ ン 回転速度 N e ( rpm ) と に 基づき、 ア ク セ ル指示燃料 量 Q Facc (cc/ 1 行程 当 た り ) を 図 1 1 の マ ッ プか ら 検索 す る。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 0 2 で、 吸気温セ ン サ 1 6 ゃ ブ一 ス ト 圧セ ンサ 1 7 等 の 出 力 に 基づき、 ェ ン ジ ン 1 に 吸引 さ れ る 今 回 の 全吸気量 Q I N ( i ) ( g/ 1 行程 当 た り ) を 前式 (Ml) と 同 様 の式 に よ り 算 出 す る。 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 0 4 で、 エ ン ジ ン 回転速度 N e と ア ク セ ル指示燃料量 Q F a c cと に 基づ き、 図示 し な い マ ッ プか ら 夕 一 ビ ン 上流圧定常値 P T 0を 検索 し、 ス テ ッ プ S 1 0 6 で、 図 3 の ス テ ッ プ S 6 で説 明 し た と 同 様 の 手 順 に よ り 今回 の タ ー ビ ン上流圧 P T (i) を 算 出 する。 夕 — ビ ン上流圧 P T (i) を求 め る と、 E C U 8 は、 ス テ ツ プ S 1 0 8 に お レ て、 図 3 の ス テ ッ プ S 8 と 同 様 に、 今 回 の E G R 量 Q E (i) ( g/ 1 行程 当 た り ) を 前式 (M5) に よ り 算 出す る。 E G R 量 Q E (i) を求 め る と、 E C U 8 は、 次 に ス テ ッ プ S 1 1 0 に お レ て、 図 3 の ス テ ッ プ S 1 0 と 同 様 に、 全吸気量 Q IN (i) を新気 に 換算 し た等価吸入新 気量 Q a (i) を算出 する。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 1 2 に お レ て、 こ の よ う に し て得 ら れた等価吸入新気量 Q a (i) と ア ク セル指 示燃料量 Q Faccと か ら、 前式 (M8) と 類似 の下式 に よ り 今 回 の推定空気過剰率 λ (ί) を算 出 す る。
λ (i) = Q a ( i ) / ( Q Face * 14. 5)
次 に、 E C U 8 は、 図 9 の ス テ ッ プ S I 1 6 で今回 の 推定空気過剰率 λ (ί) が空気過剰率下 限値 A l im (本実 施形態 の場合、 1. 5 ) よ り 大 き い か否か を判定す る。 そ し て、 加速時 に お け る ア ク セ ル指示燃料量 Q Faccの増 加 に よ り こ の判定が N o と な っ た 場合、 E C U 8 は、 ス テ ツ プ S 1 1 8 で E G R 弁 3 1 の 閉 鎖指令 を 出 力 す る。 尚、 閉鎖指令 に よ り E G R 弁 3 1 の負圧室 3 5 に は負圧 が導入 さ れて弁体 3 2 は閉鎖方向 に駆動 さ れ る が、 完全 に 閉 鎖す る ま で に は所定 の 時 間 が掛か る た め、 E G R ガ ス の 導入 は徐 々 に停止 さ れる こ と に な る。
ス テ ッ プ S 1 1 8 で 閉鎖指令 を 出 力 す る と、 E C U 8 は、 次 に ス テ ッ プ S 1 2 0 で 夕 イ マ セ ッ ト 済 フ ラ グ F t s が 1 で あ る か否 か を 判 定す る。 タ イ マ セ ッ ト 済 フ ラ グ F t Sは、 後述す る 燃料制 限 タ イ マ T f Cが起動 し て い る か否 か を 示す フ ラ グで あ り、 イ グニ ッ シ ョ ン キー を O N に し た時点で 0 に リ セ ッ 卜 さ れて い る。
ス テ ッ プ S 1 2 0 の初 回 の 判定 は N o と な る た め、 E C U 8 は、 次 に ス テ ッ プ S 1 2 2 で燃料制 限 の期間 を 計 時す る 燃料制 限 夕 イ マ T f cを 起動 さ せた後、 ス テ ッ プ S 1 2 4 で タ イ マセ ッ ト 済 フ ラ グ F tsを 1 にセ ッ 卜 す る。 次 に、 E C U 8 はス テ ッ プ S 1 2 6 で燃料制 限 タ イ マ T f cの値が所定時間 T 1 を超 え たか否 か を判定 し、 こ の判 定が N o で あ れば図 1 0 の ス テ ッ プ S 1 2 8 で今回 の燃 料噴射量 Q FI (i) を前 回値 Q FI (i-l) に保持 し た後、 ス テ ツ プ S 1 3 0 で電子ガバナ 5 を駆動制御 し て燃料噴射 を行 う。 こ れ に よ り、 空気過剰率 λ は現状 の ま ま維持 さ れ、 有害排出 ガス 成分の増加 が防止 さ れる こ と に な る。
燃料制 限 タ イ マ T f cの値が所定時間 Τ 1 を超 えて ス テ ッ プ S 1 2 6 の判定が Y e sに な る と、 E C U 8 は、 図 1 0 の ス テ ッ プ S 1 3 2 で前述 し た ア ク セル指示燃料量 Q Faceを今回 の燃料噴射量 Q FI U) と す る。 次 に、 E C U 8 はス テ ッ プ S 1 3 4 で燃料制 限 夕 イ マ Τ ί cの積算 を停 止 し た後、 ス テ ッ プ S 1 3 0 で電子 ガバナ 5 を駆動制御 し て燃料噴射 を行 う。 所定時 間 Τ 1 は E G R 弁 3 1 が全 閉 と な る の に十分な値 に 設定 さ れてお り、 こ の 時点で は 排気圧 力 は吸気系 に 流出 し な く な り、 過給圧 力 は ご く 短 時間 で上昇す る こ と に な る。 し た が つ て、 燃料噴射量 の 増大 に よ り 発生 ト ル ク が増大 し て、 運転者が意 図 し た 加 速が行わ れ る と 共 に、 吸気量 の増 加 に よ り 空気過剰率 λ も 大幅 に は低下せず、 有害排 出 ガ ス 成分の 増加 は問題 と な ら な い程度 に抑 え ら れる。
一方、 吸気量 の増加等 に よ り 推定空気過剰率 λ ( i ) が 大 き く な り、 ス テ ッ プ S 1 1 6 の判定が Y e sに な る と、 E C U 8 は、 図 1 0 の ス テ ッ プ S 1 3 6 で E G R 弁 3 1 の駆動制御 を通常 の状態 に復帰 さ せた後、 ス テ ッ プ S 1 3 8 で ア ク セ ル指示燃料量 Q Faccを今回 の燃料噴射量 Q FI (i) と する。 次 に、 E C U 8 はス テ ッ プ S 1 4 0 で 夕 イ マセ ッ ト 済 フ ラ グ F t sを 0 に リ セ ッ 卜 し た後、 ス テ ツ プ S 1 3 0 で電子 ガバナ 5 を駆動制御 し て燃料噴射 を行 う。 こ れ に よ り、 出 力 や燃費 の 向 上 と N O x の低減 と を 図 っ た、 通常 の燃料噴射制御 と E G R 制御 と が行われる よ う に な る。
こ の よ う に、 上記実施形態で は、 空気過剰率 の低下 に 応 じ て燃料噴射量 の制 限 と E G R ガ ス の導入停止 と を行 う よ う に し た ため、 加速力 を極力 維持 し な が ら、 有害排 出 ガ ス 成分の増加 を抑 え る こ と が可能 に な っ た。
尚、 第 3 の実施例 で は空気過剰率が所定範囲 か ら 外れ た と き に、 E G R 弁 を 全閉 す る よ う に し た が、 例 え ば 5 0 % 程度 の 開度 に 抑 え る よ う に し て も よ い。 ま た、 上記 実施形態で は推定空気過剰率が空気過剰率下限値 を 下 ま わ っ てか ら 所定時 間経過 し た後 に、 燃料噴射量 を ァ ク セ ル指示燃料量 に一度 に 切換 え る よ う に し た が、 こ の 切換 え を 徐 々 に行 う よ う に し て も よ い。
次 ぎ に、 本発 明 の第 4 の実施例 を説明す る。
第 4 の 実施例 の エ ン ジ ン制御 シ ス テ ム の概略構成 は、 図 2 の第 1 の実施例 のそれ と 実質 的 に 同 じ で あ り で あ り、 第 4 の実施例 に よ る 空気過剰率の 制御 は以下 の よ う に し て行われ る。
第 4 の実施例 で は、 E C U 8 は、 ア ク セ ル指示燃料量 Q Face (cc/ 1 行程 当 た り ) を求め る 手順か ら 今回 の推定空 気過剰率 λ (Πを求め る 手順 ま で、 第 3 の実施例 のス テ ツ プ S 1 0 0 〜 S 1 1 2 と 同 様 の 手順 を 実行 し て今回 の推 定空気過剰率 λ U)を求 め る。 次 に、 E C U 8 は、 図 1 2 の ス テ ッ プ S 1 4 6 に進み、 上述 の よ う に し て求め た今 回 の推定空気過剰率 λ (ί) が空気過剰率下限値 λ ΐ ίπι
(本実施形態 の場合、 1. 5 ) よ り 大 き い か否か を判定 す る。 そ し て、 加速時 にお け る ア ク セル指示燃料量 Q Fa c cの増加 に よ り こ の判定が N o と な っ た場合、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 4 8 で今回 の 目 標燃料噴射量 Q FT (i) を下式 (K1) に よ り 算 出す る。 そ し て、 こ の 目 標燃料噴射 量 Q F T ( i ) に基づき燃料噴射 を行 え ば、 実際 の空気過剰 率 λ は空気過剰率下限値 λ ΐ ϊπι に等 し く な り、 有害排出 ガ ス 成分 の増加が防止 さ れ る こ と に な る。
Q F Τ ( i ) = Q Face - ( λ (i) /ノ λ 1 i m ) (Kl ) ま た、 推定空気過剰率 λ ( i ) が十分大 き く、 ス テ ッ プ S 1 4 6 の判定が Y e sと な っ た場 合、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 5 0 で ア ク セル指示燃料量 Q Faccを そ の ま ま 今 回 の 目 標燃料噴射量 Q F T ( i ) と す る。
ス テ ッ プ S 1 4 8 あ る い は ス テ ッ プ S 1 5 0 で今回 の 目 標燃料噴射量 Q FT U) を求 め る と、 E C U 8 は次 に、 ス テ ッ プ S 1 5 2 でエ ン ジ ン 回転速度 N e と 先 に求 め た ア ク セ ル指示燃料量 Q F a c cと に 基づき、 図示 し な い マ ツ プか ら 目 標空気過剰率 λ targetを検索する。 こ の検索 は、 図 4 の ス テ ッ プ S 2 2 と 類似 の方法で行わ れる。
以下、 E C U 8 は、 図 4 の ス テ ッ プ S 2 4 〜 S 3 8 の 手順 と 同 じ よ う に し て、 ス テ ッ プ S 1 5 4 で は、 目 標空 気過剰率 λ tar getと 推定空気過剰率 λ (ί) と の偏差 Δ λ を算 出 す る。 こ こ で、 目 標空気過剰率 λ targetと 推定空 気過剰率 λ ( i ) と は、 共 に ア ク セ ル指示燃料量 Q Fa c cに 基づき求 め ら れて い る た め、 ス テ ッ プ S 1 1 8 で 目 標燃 料噴射量 Q FT (i) が減少 さ せ ら れて い た場合 に も、 偏差 Δ λ は比較的大き な値 と な る。
偏差 Δ λ の算出 を終え る と、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 5 6 で、 所定 の 比例 ゲイ ン Κ Ρ を用 いて E G R 制御 の 比例 項 Ε ΡΡを算 出 し、 ス テ ッ プ S 1 5 8 で、 比例 ゲイ ン Κ I を所定 の値 に設定 し た後、 ス テ ッ プ S 1 6 0 で、 Ε G R 制御 の積分項 Ε ΡΙを算 出す る。
比例項 Ε ΡΡと 積分項 Ε ΡΙと の算 出 を終え る と、 図 1 3 の ス テ ッ プ S 1 6 2 で E G R 弁 開 度 の基本補正量 Ε Ρ を 算 出 し、 次 に、 ス テ ッ プ S 1 6 4 で、 算 出 し た基本補正 量 Ε Ρ を所定 の上下限値で ク リ ッ プす る リ ミ ッ タ 処理 を 行 い、 E G R 弁 3 1 の 開 度補正量 E poscを 設定す る。 次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 6 6 で、 エ ン ジ ン 回 転速 度 N e と 目 標燃料噴射量 Q F T ( i ) と に 基づき 図示 し な い マ ッ プカゝ ら E G R 弁 3 1 の 目 標 開 度 E o を検索 し、 ス テ ッ プ S 1 6 8 で 目 標 E G R 弁 開 度 E pos を 算 出 す る。
次 に、 E C U 8 は、 ス テ ッ プ S 1 6 9 で 目 標燃料噴射 量 Q FT ( i ) に 基づき 電子 ガバナ 5 を駆動制御す る と 共 に、 ス テ ッ プ S 1 7 0 で 目 標 E G R 弁 開度 E pos に基づき E G R 弁 3 1 を駆動制御 し た後、 ス タ ー ト に戻 っ て制御 を 繰 り 返す。
こ の よ う に、 本実施形態で は、 実際 の空気過剰率 λ を 下限値で ク リ ッ プす る よ う に燃料噴射制御 を行 う よ う に し た た め、 有害排 出 ガ ス 成分 の増加 を抑制 し な が ら、 加 速時等 に お け る エ ン ジ ン 1 の発生 ト ル ク を極限 ま で高 め る こ と がで き た。 一方、 E G R ガ ス の導入制御 は、 目 標 空気過剰率 λ targetと ア ク セル指示燃料量 Q Faccか ら 求 め た推定空気過剰率 λ (ί) と の偏差 Δ λ に応 じ て行 う よ う に し た た め、 加速時等 に お け る E G R 弁 3 1 の作動遅 れが補償 さ れ、 排気圧 力 の 吸気系 への流出 に起因す る過 給圧力 の低下 を少な く する こ と がで き た。
以上で具体的実施形態 の説明 を終 え る が、 本発明 は上 述 し た実施例 に 限 る も の で はな レ 例 え ば、 上述 し た実 施例 は 夕 一 ポ過給機 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、 希薄燃焼方式 の ガ ソ リ ンェ ン ジ ン等 に も 好適で あ る。
尚、 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。
産業上 の 利用 分野
本発 明 の エ ン ジ ン の 空気過剰率 の検 出装置及 び制 御装 置 は、 タ ー ボ過給機 を 備 え た 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 に好適 に 利用 さ れ、 信 頼性 に 乏 し く 且 つ 高 コ ス ト な L A F S 等 を用 い る こ と な く、 デ ィ 一ゼルエ ン ジ ン等 に お け る 空気過剰率 を正確か つ迅速 に検出 で き、 こ の検出 装置 を用 い る と、 N O X 排出量や黒煙排出 量 を 削 減 さ せ る ベ く 燃料噴射量や E G R 量 の適切 な制御 を行 う こ と がで き る。

Claims

請求 の 範 囲
1 . 車両 に 搭載 さ れ、 吸気通路 と 該 吸 気通路 に 排 気 ガ ス の 一部 を 再循環 さ せ る 排気 ガ ス 再循環装 置 を 有 す る ェ ン ジ ン に、 前記排 気 ガ ス 再循環装 置 が作動 中 で あ る と き に 供給 さ れ る 混 合気 の 空 気過剰 率 を、 当 該 エ ン ジ ン の 運 転状態 に 基 づ き 繰 り 返 し 検 出 す る 空 気過剰 率検 出 装 置 に お い て、
前 記 エ ン ジ ン の 吸気圧 力 を 検 出 す る 吸気圧 力 検 出 手段 と、
少 な く と も 前記 吸気圧 力 検 出 手 段 に よ っ て検 出 さ れた 吸 気圧 力 に 基 づ き、 前記排気 ガ ス 再循環装 置 に よ る 排気 ガ ス の 還流量 を 推 定す る 排 気 ガ ス 還流量推定手段 と、
前記 エ ン ジ ン の 等価 吸入新 気量 を 推定す る 等価 吸入新 気量推定 手段 と、
前記 エ ン ジ ン の 燃料供給量 を 設 定す る 燃料供給量 設定 手段 と、
前記燃料供給量設定 手 段 に よ っ て 設定 さ れた 燃料供給 量 と、 前 記等価 吸入新 気量推定 手 段 に よ っ て推定 さ れた 等価 吸入新 気量 と に 基 づ き、 前記 エ ン ジ ン の 空 気過剰率 を 推定 す る 空 気過剰率推定 手段 と、
該空 気過剰 率 推定手 段 が推定 し た 空 気過剰 率 を 記憶す る 記憶 手 段 と を 備 え、
前記等価 吸入 新 気量推 定 手 段 は、 少 な く と も、 前記排 気 ガ ス 還 流量推 定 手 段 に よ り 推 定 さ れ た 排気 ガ ス 還流 量 と、 前 記記憶 手 段 に 記憶 さ れ、 所 定 の 回 数 だ け前 に 推定 さ れ た 空 気過 剰 率 と に 基 づ き 排 気 ガ ス の 還 流量 を 推 定 す る こ と を 特徴 と す る エ ン ジ ン の 空 気過剰率検出装置。
2 . 前記エ ン ジ ン の排気圧 力 を検出 す る 排気圧力 検出 手段 を備 え、 前記排気ガ ス 環流量推定手段 は、 前記吸気 圧 力 検出 手段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 と、 前記排気 圧力 検 出 手段 に よ っ て検出 さ れた排気圧 力 と に 基づき排 気ガ ス の環流量 を 推定す る こ と を特徴 と す る、 請求項 1 の エ ン ジ ン の空気過剰率検出 装置。
3 . 前記排気ガ ス再還流装置 の 弁開度 を検出 す る 弁開 度検出手段 を備え、 前記排気 ガス 環流量推定手段 は、 更 に前記弁開度検出 手段 に よ り 検出 さ れた弁開 度 に基づき 排気ガ ス の還流量 を推定する、 請求項 2 記載の エ ン ジ ン の空気過剰率検出装置。
4 . 前記エ ン ジ ン の 回転数 を検出す る 回転数検出 手段 を備 え、
前記排気ガ ス環流量推定手段 は、 前記排気圧 力 検出 手 段 に よ り 検出 さ れた排気圧 力 と 前記吸気圧 力検 出 手段 に よ り 検出 さ れた吸気圧 力 の差圧 に応 じ てオ リ フ ィ ス 係数 を求 め、
前記回転数検出 手段 に よ り 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と 前記燃料供給量設定手段 に よ り 設定 さ れた燃料供給量 と に応 じ て還流排気ガ ス 温度係数 を求 め、
前記弁 開度検出 手段 に よ り 検出 し た 弁 開 度、 求 め た ォ リ フ ィ ス 係数、 及 び求 め た還流排気ガ ス 温度係数 に応 じ て排気ガ ス の還流量 を推定す る こ と を 特徴 と す る、 請求 項 3 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出 装置。
5 . 前記エ ン ジ ン は、 排気 ガ ス に よ り タ ー ビ ン を駆動 し て 当 該エ ン ジ ン へ の 吸気 を過給す る タ ー ボ過給機 を備 え、 前記排気圧 力検出 手段 は、 前記 タ ー ビ ン の 上流の排 気圧 力 を検出す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 2 記載 の ェ ン ジ ン の 空気過剰率検出装置。
6 . 前記エ ン ジ ン の 回転数 を検出 す る 回転数検出 手段 と、 前記吸気圧 力 検出 手段 に よ り 検出 さ れた 吸気圧力 に 基づき、 前記排気ガス 再循環装置 よ り 還流 さ れた排気ガ ス 量 を含 む全吸気量 を算出す る 全吸気量検出 手段 と を備 え、
前記記憶手段は、 前記排気ガス還流量推定手段が推定 し た排気ガス還流量 と、 前記全吸気量検出 手段が算 出 し た全吸気量 と、 前記排気圧力検出 手段が検出 し た排気圧 力 と を記憶 し、
前記排気圧 力検出 手段 は、
前記回転数検出 手段 に よ り 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と 前記燃料供給量設定手段 に よ り 設定 さ れた燃料供給量 に応 じ て前記 タ ー ビ ン 上流の排気圧 力 定常値 を求 め、 求 め た排気圧 力 定常値 と、 前記記憶手段 に所定 回数だ け前 に それぞれ記憶 さ れた排気ガ ス還流量及 び全吸気量 と に基づき 夕 一 ビ ン加速圧 を求め、
求 め た タ ー ビ ン加速圧 と求め た排気圧 力 定常値 と か ら タ ー ビ ン負荷 を求 め、
前記記憶手段 に 記億 さ れた排気圧 力 の 前 回値 と、 求 め た タ ー ビ ン加速圧及 び負荷 と に基づ い て排気圧 力 の今回 値 を求 め る こ と を 特徴 と す る、 請求項 5 記載 の エ ン ジ ン の空 気過剰率検 出 装 置。
7 . 前記吸気圧 力検 出 手段 に よ り 検 出 さ れた 吸気圧 力 に基づき、 前記排気ガ ス 再循環装置 よ り 還流 さ れた排気 ガ ス 量 を含む全吸気量 を算 出 す る 全吸気量検出 手段 を備 え、
前記等価吸入新気量推定手段 は、 算 出 さ れた 全吸気量, 前記記憶手段 に記憶 さ れ、 所定回数だ け前 に推定 さ れた 空気過剰率、 及び前記排気ガ ス 還流量推定手段 に よ り 推 定 さ れた排気ガ ス 還流量 に基づき 等価吸入新気量 を 推定 する、 請求項 1 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出装置。
8 . 前記等価吸入新気量推定手段 は、 前記排気ガ ス還 流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス還流量 を前記記 憶手段 に記憶 さ れ、 所定回数だ け前 に推定 さ れた空気過 剰率で除 し て前記排気ガス再循環装置 を還流す る排気ガ ス 中 の、 燃焼 に寄与 し な い消耗空気量 を求め、 算出 し た 全吸気量か ら 求め た消耗空気量 を 減ず る こ と に よ り 等価 吸入新気量 を推定す る こ と を特徴 と す る、 請求項 7 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出装置。
9 . 前記吸気通路 に お け る 前記排気 ガス 再循環装置 に よ る 排気ガ ス 導入位置 よ り も 上流側 に 設 け ら れ、 当 該吸 気通路 を流通す る 新気量 を検出 す る ェ ア フ ロ 一セ ンサ を 備 え、
前記排気ガ ス 還流量推定手段 は、 前記吸気圧 力 検 出 手 段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 と、 前記ェ ア フ ロ 一 セ ン ザ に よ っ て検 出 さ れた新気量 と に 基づ き、 排気 ガ ス 還流 量 を 推定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 1 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検 出装置。
1 0 . 前記エ ア フ ロ ーセ ンサ に よ っ て検 出 さ れた新気 量 と 輸送時間遅れ に基づ い て実際 に 気筒 内 に 吸入 さ れ る 新気量 を推定する 筒 内 吸入新気量推定手段 を備 え、 前記 排気ガ ス還流量推定手段 は、 該筒 内 吸入新気量推定手段 が推定 し た実筒 内 吸入新気量 に基づい て排気ガ ス還流量 を推定す る こ と を特徵 と す る、 請求項 9 記載の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出 装置。
1 1 . 前記記憶手段 は、 筒 内 吸入新気量推定手段が推 定す る 筒 内 吸入新気量 を記憶 し、 前記筒 内 吸入新気量推 定手段 は、 前記記憶手段 に記億 さ れ る 筒 内 吸入新気量 の 前回値 と、 前記ェ ア フ ロ 一セ ンサ に よ っ て検出 さ れた新 気量 の今回値 と に基づ いて実筒 内 吸入新気量 を推定す る こ と を特徴 と する、 請求項 1 0 記載 の エ ン ジ ン の空気過 剰率検出装置。
1 2 . 前記吸気圧力 検出手段 に よ り 検出 さ れた吸気圧 力 に基づき、 前記排気 ガス 再循環装置 よ り 還流 さ れた排 気ガ ス 量 を含 む全吸気量 を算 出す る 全吸気量検 出 手段 を 備 え、
前記排気ガ ス 還流量推定手段 は、 前記全吸気量検出 手 段 に よ っ て算 出 さ れた 吸気量 か ら 前記エ ア フ ロ ーセ ンサ に よ っ て検出 さ れた新気量 を 減ずる こ と に よ り、 排気 ガ ス の還流量 を 推定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 9 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出 装置。
1 3 . 前記等価 吸入新気量推定手段 は、 前記ェ ア フ ロ —セ ンサ に よ っ て検 出 さ れた新気量 と、 前記記憶手段 に 記憶 さ れ、 所定 回 数前 に推定 さ れた 空 気過剰率 と、 前記 排気ガ ス還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス 還流 量 と に基づき 等価吸入新気量 を推定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 9 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率検出 装置。
1 4 . 前記等価 吸入新気量推定手段 は、 前記記憶手段 に記憶 さ れ、 所定 回数前 に推定 さ れた 空気過剰率 と、 前 記排気ガ ス還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス還 流量 と に基づ き残存空気量 を演算 し、 前記筒 内 吸入新気 量推定手段が推定 し た実筒 内 吸入新気量 に、 演算 し た残 存空気量 を 加 え る こ と に よ り 等価吸入新気量 を推定す る こ と を特徴 と する、 請求項 1 0 記載 の エ ン ジ ン の空気過 剰率検出装置。
1 5 . 前記空気過剰率推定手段 は、 前記エ ン ジ ン の 一 行程毎 に 空気過剰率 の推定 を行 う こ と を特徴 と す る、 請 求項 1 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率検 出装置。
1 6 . 前記エ ン ジ ン は、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン で あ る こ と を特徴 と す る、 請求項 1 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率 検出装置。
1 7 . 車両 に搭載 さ れ、 吸気通路 と 該吸気通路 に排気 ガ ス の一部 を 再循環 さ せ る 排気ガ ス 再循環装置 を有す る エ ン ジ ン に、 前記排気ガ ス 再循環装置 が作動 中 で あ る と き に供給 さ れ る 混 合気 の空気過剰 率 を、 当 該エ ン ジ ン の 運転状態 に基づい て制御す る 空気過剰 率制御装 置 に お い て、
前記エ ン ジ ン に 供給 さ れる 混合気の 空気過剰率 を 推定 す る 空気過剰 率推定手段 と、
前記エ ン ジ ン に 供給 さ れ る 混 合 気の 目 標空気過剰率 を 設定す る 目 標空気過剰率設定手段 と、
前記空気過剰率推定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰 率 と、 前記 目 標空気過剰率設定手段 に よ っ て設定 さ れた 目 標空気過剰率 と の偏差が無 く な る よ う に 前記排気ガ ス 再循環装置 の 目 標開 弁量 を設定す る 開 弁量設定手段 と、 該開 弁量設定手段 に よ っ て設定 し た 目 標 開 弁量 に基づ き、 前記排気ガス 再循環装置 を駆動制御す る 駆動制御装 置 と を備 え、
前記開 弁量設定手段 は、 少 な く と も 比例 積分制御 に よ り 前記 目 標開 弁量 を設定す る も の で あ り、 推定 し た空気 過剰率 と 設定 し た 目 標空気過剰率 と の偏差 の絶対値 が所 定値 よ り も大 き い と き、 当 該比例 積分制御 にお け る 積分 項 の積算 を行わな い こ と を特徴 と する エ ン ジ ン の空気過 剰率制 御装置。
1 8 . 前記エ ン ジ ン の燃料供給量 を検出 する 燃料供給 量検出 手段 と、
前記エ ン ジ ン の 回転数 を検出す る 回転数検出 手段 と を 備 え、
前記 目 標空記過剰率設定手段 は、 前記回転数検出 手段 に よ り 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と、 前記燃料供給量設 定手段 に よ っ て設定 さ れた燃料供給量 と に基づき、 前記 目 標空気過剰率 を設定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 1 7 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率制御装置。
1 9 . 車両 に搭載 さ れた エ ン ジ ン、 該エ ン ジ ン は、 吸 気通路 と、 排気通路 と、 エ ン ジ ン の排気ガ ス に よ り 夕 一 ビ ン を 駆動 し て 当 該エ ン ジ ン へ の 吸気 を過給す る タ ー ボ 過給機 と、 該 タ ー ボ過給機 の 上流側 の前記排気通路 か ら 取 り 出 し た排気ガ ス の一部 を 前記吸気通路 に還流 さ せ る 排気ガス 再循環装置 と を有す る、 に前記排気ガ ス 再循環 装置が作動 中 で あ る と き に 供給 さ れ る 混合気 の 空気過剰 率 を、 当 該エ ン ジ ン の運転状態 に基づ いて制御 す る 空気 過剰率制御装置 に お い て、
前記エ ン ジ ン の 吸気圧 力 を検出す る 吸気圧 力 検出 手段 と、
前記エ ン ジ ン の排気圧 力 を検出す る 排気圧 力 検出 手段 と、
前記吸気圧 力検 出 手段 に よ っ て検出 さ れた 吸気圧 力 と 前記排気圧力 検出 手段 に よ っ て検出 さ れた排気圧 力 と に 基づき、 前記排気 ガス 再循環装置 に よ る 排気ガ ス の還流 量 を推定す る 排気ガ ス 還流量推定手段 と、
前記排気ガ ス再循環装置 に よ り 還流 さ れた排気ガ ス 量 を含 む前記エ ン ジ ン の全吸気量 を検出 する 全 吸気量検出 手段 と、
前記エ ン ジ ン の等価吸入新気量 を推定す る 等価吸入新 気量推定手段 と、
前記車両 の ア ク セ ルペ ダル の操作量 に応 じ て前記 ェ ン ジ ン の燃料供給量 を設定す る 燃料供給量設定手段 と、 前記燃料供給量設定手段 に よ っ て設定 さ れた燃料供給 量 に基づ き、 前記 エ ン ジ ン に 燃料 を供給す る 燃料供給手 段 と、
前 記燃料供給量設定手段 に よ っ て設定 さ れ た燃料供給 量 と、 前記等価吸 入新気量推定手段 に よ っ て推定 さ れた 等価吸入新気量 と に基づき、 前記エ ン ジ ン の空気過剰率 を推定す る 空気過剰率推定手段 と、
該空気過剰率推定手段が推定 し た空気過剰率 を記憶す る記億手段 と、
前記エ ン ジ ン に 供給 さ れ る 混合気の 目 標空気過剰率 を 設定す る 目 標空気過剰率設定手段 と、
前記空気過剰率推定手段 に よ り 推定 さ れた空気過剰率 と、 前記 目 標空気過剰率設定手段 に よ り 設定 さ れた 目 標 空気過剰率 と に基づき前記排気ガ ス 再還流装置 の 目 標開 弁量 を設定す る 開 弁量設定手段 と、
該開弁量設定手段が設定 し た 目 標 開 弁量 に基づき、 前 記排気ガ ス 再還流装置 を駆動制御する 駆動制御手段 と を 備 え、
前記等価吸入新気量推定手段 は、 前記全吸気量検出 手 段 に よ っ て検出 さ れた全吸気量 と、 前記記億手段 に記憶 さ れ、 所定 の 回数だ け前 に推定 さ れた空気過剰率 と、 前 記排気ガ ス 還流量推定手段 に よ り 推定 さ れた排気ガ ス還 流量 と に 基づき 等価吸入新気量 を推定す る こ と を特徴 と す る エ ン ジ ン の空気過剰率制 御装置。
2 0 . 前記開 弁量設定手段 は、 前記空気過剰率推定手 段 に よ り 推定 さ れた空気過剰率 と、 前記 目 標空気過剰率 設定手段 に よ り 設定 さ れた 目 標空気過剰率 と の偏差 が無 く な る よ う に 目 標 開 弁量 を設定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 1 9 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰 率制 御装置
2 1 . 前記エ ン ジ ン の 回転数 を検出 す る 回転数検 出 手 段 を備 え、 前記 目 標空気過剰率設定手段 は、 前記回 転数検出 手段 に よ り 検出 さ れた エ ン ジ ン 回転数 と、 前記燃料供給量設 定手段 に よ っ て設定 さ れた燃料供給量 と に 基づき 目 標空 気過剰率 を設定す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 2 0 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率制御装置。
2 2 . 前記空気過剰率推定手段 に よ っ て推定 さ れた空 気過剰率が所-定 の許容範囲 内 に あ る か否 か を判定す る 判 定手段 を備 え、
前記駆動制御手段 は、 前記判定手段が、 推定 さ れた空 気過剰率が前記許容範囲か ら 外れた と 判定 し た と き、 前 記排気ガ ス 再還流装置 を 閉 鎖方向 に駆動す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 1 9 記載の エ ン ジ ン の 空気過剰率制御装 置。
2 3 . 前記燃料供給手段 は、 前記判定手段が、 推定 し た 空気過剰率が前記許容範囲 か ら 外れた と 判定 し た と き、 前記 ア ク セ ルペ ダルの操作量 に か か わ ら ず、 燃料供給量 の 増大 を抑制す る 抑制手段 を含 ん でな る こ と を 特徴 と す る、 請求項 2 2 記載 の エ ン ジ ン の 空気過剰率制御装置。
2 4 . 前記記憶手段 は、 前記燃料供給量設定手段が前 回 に設定 し た燃料供給量 を 記憶 し、 前記抑制手段は、 燃 料供給量 を 前記記憶手段 に 記憶 さ れた 前 回値 に保持す る こ と を 特徴 と する、 請求項 2 3 記載 の エ ン ジ ン の空気過 剰率制 御 装置。
2 5 . 前記抑制 手段 は、 前記排気 ガ ス 再循環装置 の 閉 鎖方向 へ の駆動 が 開 始 さ れて か ら 所定 期 間 経過後 に、 燃 料供給量 の抑制 を 解除す る こ と を 特徴 と す る、 請求項 2 3 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
2 6 . 前記抑制 手段 は、 前記判定手段が、 推定 し た空 気過剰率が前記許容範囲 に復帰 し た と 判定 し た と き、 燃 料供給量 の抑制 を解除する こ と を特徴 と す る、 請求項 2 3 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
2 7 . 前記空気過剰率推定手段 に よ っ て推定 さ れた空 気過剰率 と所定空気過剰率 と の 比較結果 に 基づき、 前記 燃料供給量設定手段が設定 し た燃料供給量 を補正す る 燃 料供給量補正手段 を備 え、 前記燃料供給手段 は、 前記燃 料供給量補正手段 に よ っ て補正 さ れた燃料供給量 に基づ き 前記エ ン ジ ン に燃料 を供給す る こ と を特徴 と す る、 請 求項 1 9 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
2 8 . 前記燃料供給量補正手段 は、 前記空気過剰率推 定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が前記所定空気過 剰率 に近づ く よ う に、 前記燃料供給量設定手段が設定 し た燃料供給量 を補正す る こ と を特徴 と する、 請求項 2 7 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
2 9 . 前記燃料供給量補正手段 は、 前記空気過剰 率推 定手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率が前記所定空気過 剰率以下 の と き、 前記燃料供給量設定手段が設定 し た燃 料供給量 を減少 さ せ る こ と を 特徴 と す る、 請求項 2 7 記 載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
3 0 . 前記燃料供給量補正手段 は、 前記空気過剰率推 定 手段 に よ っ て推定 さ れた空気過剰率 が前記所定空 気過 剰率以下 の と き、 前記燃料供給量設定 手段が設定 し た燃 料供給量 に推定 し た空 気過剰率 を 乗 じ、 得 た積値 を 前記 所定空気過剰率 で除 し た値 に 基づ い て燃料供給量 を補正 す る こ と を特徴 と する、 請求項 2 7 記載 の エ ン ジ ン の空 気過剰率制御装置。
3 1. 前記燃料供給手段 は、 前記エ ン ジ ン の燃焼室内 に直接燃料 を 噴射す る こ と を特徴 と す る、 請求項 1 9 記 載 の エ ン ジ ン の空気過剰率制御装置。
3 2. 前記エ ン ジ ン は、 デ ィ ーゼルエ ン ジ ン で あ る こ と を特徴 と する、 請求項 1 9 記載 の エ ン ジ ン の空気過剰 率制御装置。
PCT/JP1996/001498 1995-06-02 1996-06-03 Dispositifs de detection et de regulation du taux d'air en exces dans un moteur WO1996038660A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/776,320 US5704340A (en) 1995-06-02 1996-06-03 Excess air rate detecting apparatus and an excess air rate control apparatus for an engine
KR1019970700679A KR100205512B1 (ko) 1995-06-02 1996-06-03 엔진의 공기과잉률 검출장치 및 공기과잉률 제어장치
DE69636687T DE69636687T2 (de) 1995-06-02 1996-06-03 Vorrichtung zum erfassen und steurern des luftüberschussfaktors einer brennkraftmaschine
EP96920034A EP0774574B1 (en) 1995-06-02 1996-06-03 Excess air factor detecting device and excess air factor controlling device for an engine

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13699595A JP3198873B2 (ja) 1995-06-02 1995-06-02 エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置
JP7/136995 1995-06-02
JP14661495A JP3355872B2 (ja) 1995-06-13 1995-06-13 エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置
JP7/146614 1995-06-13
JP7/171058 1995-07-06
JP17105795A JP3161291B2 (ja) 1995-07-06 1995-07-06 ターボ過給機付エンジンの空気過剰率制御装置
JP17105895A JP3161292B2 (ja) 1995-07-06 1995-07-06 ターボ過給機付エンジンの空気過剰率制御装置
JP7/171057 1995-07-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996038660A1 true WO1996038660A1 (fr) 1996-12-05

Family

ID=27472028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1996/001498 WO1996038660A1 (fr) 1995-06-02 1996-06-03 Dispositifs de detection et de regulation du taux d'air en exces dans un moteur

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5704340A (ja)
EP (1) EP0774574B1 (ja)
KR (1) KR100205512B1 (ja)
DE (1) DE69636687T2 (ja)
WO (1) WO1996038660A1 (ja)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5802846A (en) * 1997-03-31 1998-09-08 Caterpillar Inc. Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
US5845627A (en) * 1997-05-30 1998-12-08 General Motors Corporation Internal combustion engine pneumatic state estimator
DE69826067T2 (de) * 1997-06-10 2005-01-20 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama Brennkraftmaschine
JPH1182183A (ja) * 1997-07-17 1999-03-26 Mazda Motor Corp エンジンの排気還流制御装置
JP4013290B2 (ja) * 1997-07-17 2007-11-28 マツダ株式会社 ターボ過給機付直噴式エンジンの排気還流制御装置
US6026790A (en) * 1997-11-14 2000-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Diesel engine emission control system
DE19819937C1 (de) * 1998-05-05 2000-02-17 Daimler Chrysler Ag Betriebsverfahren für eine elektronische Motorsteuerung
DE19900729A1 (de) * 1999-01-12 2000-07-13 Bosch Gmbh Robert System zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere für ein Kraftfahrzeug
US6178749B1 (en) 1999-01-26 2001-01-30 Ford Motor Company Method of reducing turbo lag in diesel engines having exhaust gas recirculation
US6128902A (en) * 1999-01-26 2000-10-10 Ford Global Technologies, Inc. Control method and apparatus for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6035639A (en) * 1999-01-26 2000-03-14 Ford Global Technologies, Inc. Method of estimating mass airflow in turbocharged engines having exhaust gas recirculation
US6076353A (en) * 1999-01-26 2000-06-20 Ford Global Technologies, Inc. Coordinated control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6067800A (en) * 1999-01-26 2000-05-30 Ford Global Technologies, Inc. Control method for a variable geometry turbocharger in a diesel engine having exhaust gas recirculation
US6095127A (en) * 1999-01-26 2000-08-01 Ford Global Technologies, Inc. Fuel limiting method in diesel engines having exhaust gas recirculation
US6035640A (en) * 1999-01-26 2000-03-14 Ford Global Technologies, Inc. Control method for turbocharged diesel engines having exhaust gas recirculation
US6321697B1 (en) * 1999-06-07 2001-11-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling apparatus for vehicular engine
EP1077320B1 (en) * 1999-08-19 2004-11-24 Nissan Motor Co., Ltd. Control for diesel engine
KR100373001B1 (ko) * 1999-12-30 2003-02-25 현대자동차주식회사 터보 챠저 엔진 차량의 가감속 공연비 보정 방법
US6422219B1 (en) 2000-11-28 2002-07-23 Detroit Diesel Corporation Electronic controlled engine exhaust treatment system to reduce NOx emissions
DE10062350A1 (de) * 2000-12-14 2002-06-20 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Regelung einer Aufladeeinrichtung für einen Verbrennungsmotor
JP3991619B2 (ja) * 2000-12-26 2007-10-17 日産自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
EP1701022A3 (de) * 2001-11-28 2006-10-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung des Gasgemisches in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung
US7047741B2 (en) * 2002-08-08 2006-05-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Methods for low emission, controlled temperature combustion in engines which utilize late direct cylinder injection of fuel
US6945047B2 (en) * 2002-10-21 2005-09-20 General Electric Company Apparatus and method for automatic detection and avoidance of turbocharger surge on locomotive diesel engines
DE10362028B4 (de) * 2003-09-26 2009-09-03 Daimler Ag Verfahren zur Bestimmung einer Frischgasmenge
US7254948B2 (en) * 2005-02-21 2007-08-14 Cummins Inc. Boost wastegate device for EGR assist
FR2915241B1 (fr) * 2007-04-19 2009-06-05 Renault Sas Moteur a combustion interne avec regulation de la quantite de carburant injecte et procede d'elaboration d'une valeur de consigne de carburant injecte.
WO2009137297A1 (en) * 2008-05-08 2009-11-12 Borgwarner Inc. Estimating engine parameters based on dynamic pressure readings
JP4981743B2 (ja) * 2008-05-08 2012-07-25 三菱重工業株式会社 ディーゼルエンジンの燃料制御装置
JP5364610B2 (ja) * 2010-02-09 2013-12-11 三菱重工業株式会社 内燃機関の排ガス再循環制御装置
EP2561210A4 (en) * 2010-04-22 2015-11-11 Int Engine Intellectual Prop PROCESS FOR MOTOR EMISSION CONTROL OF SMOKE AND NOX
JP5996476B2 (ja) * 2013-04-02 2016-09-21 愛三工業株式会社 エンジンの排気還流装置
KR101639266B1 (ko) 2013-12-01 2016-07-13 김강수 빗자루
US9951701B2 (en) * 2014-09-22 2018-04-24 General Electric Company Method and systems for EGR control
JP6681251B2 (ja) * 2016-04-05 2020-04-15 ヤンマー株式会社 エンジンの制御方法
DK180308B1 (en) * 2019-06-13 2020-10-28 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling conditions in combustion chamber
CN113431690B (zh) * 2021-07-20 2023-03-21 潍柴动力股份有限公司 一种发动机管理系统控制方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201832A (ja) * 1985-03-05 1986-09-06 Mazda Motor Corp エンジンの排気還流装置
JPH01271622A (ja) * 1988-04-21 1989-10-30 Toyota Motor Corp Egr装置付内燃機関の燃料噴射量制御装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3145527A1 (de) * 1981-11-17 1983-05-26 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren und vorrichtung zur steuerung rueckgefuehrter abgasmengen bei brennkraftmaschinen
JPS61149536A (ja) * 1984-12-25 1986-07-08 Honda Motor Co Ltd 過給機を備えた内燃エンジンの動作制御量制御方法
JP3394783B2 (ja) * 1991-07-08 2003-04-07 ヤマハ発動機株式会社 燃料噴射式内燃機関
DE59205773D1 (de) * 1992-06-05 1996-04-25 Siemens Ag Verfahren zum Steuern einer mit einer Abgasrückführung arbeitenden Brennkraftmaschine
US5377651A (en) * 1993-12-27 1995-01-03 General Motors Corporation Closed-loop control of a diesel engine
DE19502368B4 (de) * 1995-01-26 2006-08-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bildung eines Signals bezüglich der bei einer Brennkraftmaschine rückgeführten Abgasmenge
US5601068A (en) * 1995-07-05 1997-02-11 Nozel Engineering Co., Ltd. Method and apparatus for controlling a diesel engine
CA2154011C (en) * 1995-07-17 1999-06-08 Gerhard O. Klopp Exhaust gas recirculation system for a compression ignition engine and a method of controlling exhaust gas recirculation in a compression ignition engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61201832A (ja) * 1985-03-05 1986-09-06 Mazda Motor Corp エンジンの排気還流装置
JPH01271622A (ja) * 1988-04-21 1989-10-30 Toyota Motor Corp Egr装置付内燃機関の燃料噴射量制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0774574A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE69636687D1 (de) 2006-12-21
EP0774574A4 (en) 2004-08-04
KR970704962A (ko) 1997-09-06
KR100205512B1 (ko) 1999-07-01
EP0774574B1 (en) 2006-11-08
US5704340A (en) 1998-01-06
EP0774574A1 (en) 1997-05-21
DE69636687T2 (de) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1996038660A1 (fr) Dispositifs de detection et de regulation du taux d&#39;air en exces dans un moteur
US6729303B2 (en) Diesel engine control
US7290521B2 (en) Control system for compression-ignition engine
US6334425B1 (en) Air/fuel ratio control system for internal combustion engine
CN103732902A (zh) 固定比率egr系统
US20170030260A1 (en) Control device of an engine
EP2211044B1 (en) EGR controller and EGR control method for internal combustion engine
CN105003334B (zh) 响应于温度的电动执行器的电流控制
US20080120965A1 (en) Exhaust emission control device and method for internal combustion engine, and engine control unit
JP4415509B2 (ja) 内燃機関の制御装置
EP0984153B1 (en) Control system for turbocharged engine
JP4510654B2 (ja) 内燃機関の排ガス浄化装置
US20200200100A1 (en) Throttle Valve Controller Device for Internal Combustion Engine
JP2580191B2 (ja) 内燃エンジンの燃料供給制御装置
JP3307169B2 (ja) エンジンの空気過剰率検出方法および空気過剰率制御装置
JP3161291B2 (ja) ターボ過給機付エンジンの空気過剰率制御装置
JP3900861B2 (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP3355872B2 (ja) エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置
JP3161288B2 (ja) 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
JP3198873B2 (ja) エンジンの空気過剰率検出装置および排気ガス再循環制御装置
JP3608463B2 (ja) エンジンの制御装置
JPH08144867A (ja) ディーゼルエンジン用排気ガス再循環装置
JPH08144811A (ja) 過給機付内燃機関の燃料供給制御装置
JP3632446B2 (ja) 内燃機関のegr制御装置
JP3161292B2 (ja) ターボ過給機付エンジンの空気過剰率制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 08776320

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1996920034

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019970700679

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1996920034

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019970700679

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1019970700679

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1996920034

Country of ref document: EP