JPH0988726A - ディーゼルエンジン用egr装置 - Google Patents

ディーゼルエンジン用egr装置

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JPH0988726A
JPH0988726A JP7244608A JP24460895A JPH0988726A JP H0988726 A JPH0988726 A JP H0988726A JP 7244608 A JP7244608 A JP 7244608A JP 24460895 A JP24460895 A JP 24460895A JP H0988726 A JPH0988726 A JP H0988726A
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Hiroaki Hashigaya
浩昭 橋ケ谷
Kensuke Nagamura
謙介 長村
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGR率の高精度な制御を実現する。 【解決手段】 目標EGR率設定部6は、燃料噴射量設
定部1の出力とエンジン回転数センサ2の出力とから、
目標EGR率erを設定する。目標開度設定部13は、第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成され、燃料噴射量設定部1
の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エアフロ
ーメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EGR率e
rとから、EGR弁目標開度Aegr-v を設定する。目標
開度補正部17は、規範エアフローメータ出力演算部18
と、F/Bコントローラ19とから構成され、前記目標開
度Aegr-v を、実際のエアフローメータ出力Qcと規範
エアフローメータ出力Qc0との差により補正して、補正
後目標開度Aegr0を算出する。EGR弁制御部8は、こ
の補正後目標開度Aegr0に基づいてEGR弁の開度を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの排気系から吸気系へのEGR(排気還流)通路にE
GR弁を備え、エンジンの運転状態に応じてEGR率を
制御するディーゼルエンジン用EGR装置に関する。
尚、以下ではEGR率をエンジンに吸入される新気に対
する還流排気の比率として取扱うが、EGR率をエンジ
ン吸入気体(新気+還流排気)に対する還流排気の比率
として取扱うようにしてもよい。
【0002】
【先行技術】
〔1〕 従来のディーゼルエンジン用EGR装置とし
て、例えば特開昭61−215426号に示されるよう
なものがある。以下これを第1の先行技術という。その
概要を図12に示す。1は燃料噴射量設定部、2はエンジ
ン回転数センサ、3はエアフローメータ、4は大気圧セ
ンサ、5は冷却水温センサである。
【0003】6は目標EGR率設定部であり、燃料噴射
量設定部1の出力とエンジン回転数センサ2の出力とか
ら、予め設定したマップを参照して、目標EGR率(基
本目標EGR率)を設定する。7は目標開度設定部であ
り、目標EGR率補正部9と、シリンダ吸入気体流量演
算部10と、実EGR率推定部11と、目標開度演算部12と
から構成されている。
【0004】目標EGR率補正部9は、目標EGR率
(基本目標EGR率)を、大気圧センサ4の出力と冷却
水温センサ5の出力とにより補正して、目標EGR率e
rを算出する。シリンダ吸入気体流量演算部10は、エン
ジン回転数センサ2の出力から、予め設定したマップを
参照して、シリンダ吸入気体流量(質量流量)Qoを算
出する。
【0005】実EGR率推定部11は、シリンダ吸入気体
流量Qoと、エアフローメータ3の出力(新気流量;質
量流量))Qcとを用いて、次式により、実EGR率e
1を推定する。 e1=(Qo−Qc)/Qc 目標開度演算部12は、次式のごとく、目標EGR率er
と実EGR率elとの差に所定の関数Gfbを乗じて、E
GR弁の目標開度Aegr-v を算出する。
【0006】Aegr-v =(er−e1)×Gfb 8はEGR弁制御部であり、前記目標開度Aegr-v に基
づいてEGR弁の開度を制御する。このようにして、実
EGR率elが目標EGR率erに近づくように、EG
R弁の開度を制御する。 〔2〕 また、本出願人により、特願平7−20952
7号にて提案されているものがある。以下これを第2の
先行技術という。
【0007】その概要を図13に示す。1は燃料噴射量設
定部、2はエンジン回転数センサ、3はエアフローメー
タである。6は目標EGR率設定部であり、燃料噴射量
設定部1の出力とエンジン回転数センサ2の出力とか
ら、予め設定したマップを参照して、目標EGR率er
を設定する。
【0008】13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化したエ
ンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、目標開
度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設定部1
の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エアフロ
ーメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EGR率e
rとから、以下の手順で、EGR弁の目標開度Aegr-v
を設定する。
【0009】エンジンモデル14は、燃料噴射量設定部1
の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エアフロ
ーメータ3の出力Qcと、後述のように算出されるEG
R弁の目標開度Aegr-v とから、シリンダ吸入気体流量
Qoと、EGR弁前後差圧ΔPと、コレクタによる遅れ
係数Gcとを推定する。ここで、エンジンモデル14はエ
ンジンの吸排気系を数学的にモデル化してもよいし、実
験により求めてもよい。
【0010】目標EGR流量演算部15は、目標EGR率
erと、シリンダ吸入気体流量Qoとから、次式によ
り、目標シリンダEGR流量Qegrcを算出する。 Qegrc=〔er/(1+er)〕×Qo 目標開度演算部16は、目標シリンダEGR流量Qegrc
と、EGR弁前後差圧ΔPと、コレクタによる遅れ係数
Gcとから、次式により、EGR弁の目標開度Aegr-v
を算出する。
【0011】Aegr-v =Gc×Qegrc×(ΔP)-1/2 8はEGR弁制御部であり、前記目標開度Aegr-v に基
づいてEGR弁の開度を制御する。このようにして、目
標EGR率erを得るように、エンジンモデルを用い
て、EGR弁の開度を制御する。
【0012】
〔第1の先行技術の問題点〕
1)実際のシリンダ吸入気体流量Qoは、エンジン回転
数と吸気圧(コレクタ内圧)とに依存するため、特に過
渡領域ではエンジン回転数のみから得られたシリンダ吸
入気体流量Qoでは正確ではない。
【0013】2)実際には、コレクタ内部での気体の蓄
積(コレクタ内部気体密度の変化)があるため、EGR
弁を通過する流量は、シリンダ吸入気体流量Qoとエア
フローメータ出力(新気流量)Qcとの差にならない。 3)エアフローメータとシリンダとの間にはコレクタや
吸気管等の容量があるため、エアフローメータ出力であ
る新気流量Qcと、シリンダ吸入気体流量Qoの中の新
気流量成分とは一致しない。
【0014】上記の要因によって、第1の先行技術で
は、特に過渡領域において真のEGR率の制御は不可能
であり、場合によっては悪化するという問題点があっ
た。シュミレーションによる真のEGR率と第1の先行
技術でのEGR率予測値との比較を図14に示す。 〔第2の先行技術の問題点〕エンジンのダイナミクスを
記述したエンジンモデルを用いてEGR弁の目標開度を
算出することで、第1の先行技術の問題点である真のE
GR率制御は正確に行える。
【0015】しかし、エンジンモデルはフィードフォワ
ード(F/F)補償器としてのみ使用しており、フィー
ドバック(F/B)ループが構成されていない。そのた
め、エンジンに特性変化やばらつきがあった場合に、そ
れを補正することができない。例えば、EGR弁に異物
が付着したような場合、実際にはEGR流量の減少によ
り真のEGR率は低下するが、それを検出してEGR弁
の開度を修正することはできない。
【0016】この第2の先行技術にて、EGR弁の開度
が通常時の1/2になってしまったとき(異物付着時)
のEGR率のシュミレーション結果を図15に示す。本発
明は、このような第1及び第2の先行技術の問題点を解
決することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、排気系から吸気系へのEGR通路にEGR
弁を備える一方、目標EGR率を設定する目標EGR率
設定部と、EGR率が前記目標EGR率に一致するよう
なEGR弁の目標開度を設定する目標開度設定部と、前
記目標開度に基づいてEGR弁の開度を制御するEGR
弁制御部と、を備えるディーゼルエンジン用EGR装置
において、エンジン回転数及び負荷信号以外の少なくと
も1つのエンジンの運転状態を検出する運転状態検出部
と、エンジン回転数と負荷信号とEGR弁の目標開度と
から、前記運転状態の規範となる規範運転状態を演算す
る規範運転状態演算部と、前記運転状態検出部により検
出された実際の運転状態と前記規範運転状態演算部によ
り演算された規範運転状態との差に応じて、EGR弁の
目標開度を補正するフィードバック目標開度補正部と、
を設ける構成としたものである。
【0018】すなわち、エンジン回転数及び負荷信号以
外の少なくとも1つのエンジンの運転状態を検出する一
方、エンジン回転数と負荷信号とEGR弁の目標開度と
から、所望のEGR率が得られたときに生じるであろう
規範運転状態を演算する。そして、実際の運転状態と規
範運転状態との差によってEGR弁の目標開度をフィー
ドバック補正し、この補正された目標開度によってEG
R弁を制御する。これにより、前記第2の先行技術の問
題点を解決することができる。
【0019】請求項2に係る発明では、前記目標開度設
定部は、エンジンの動特性を記述した第1のエンジンモ
デルを用いて、EGR弁の目標開度を算出するものであ
ることを特徴とする。すなわち、前記第2の先行技術と
同様に、エンジンモデルを用いて、基本となるEGR弁
の目標開度を算出することで、前記第1の先行技術の問
題点を解決することができる。
【0020】請求項3〜請求項7に係る発明では、それ
ぞれ、前記運転状態検出部により、運転状態として、新
気流量、吸気圧、EGR弁前後差圧、吸気絞り弁直上流
内圧、EGR通路の管内圧(EGR管内圧)を検出する
ことを特徴とする。請求項8に係る発明では、前記規範
運転状態演算部は、エンジンの動特性を記述し、エンジ
ン回転数と負荷信号とを入力とする第2のエンジンモデ
ルを用いて、規範運転状態を算出するものであることを
特徴とする。
【0021】請求項9に係る発明では、前記第2のエン
ジンモデルは、エンジンの吸排気系の数学モデルと燃焼
系の化学モデルとに基づいて設定され、エンジン回転数
及び負荷信号から規範運転状態までの伝達特性を記述し
たゲイン行列と、積分器(若しくは積分器相当の演算
器)とにより構成されていることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 〔1〕 図1は本発明の第1の実施例を示している。1
は燃料噴射量設定部、2はエンジン回転数センサ、3は
エアフローメータである。
【0023】6は目標EGR率設定部であり、燃料噴射
量設定部1の出力とエンジン回転数センサ2の出力とか
ら、予め設定したマップを参照して、目標EGR率er
を設定する。13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化した第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力(新気流量;質量流量)Qc
と、目標EGR率erとから、以下の手順で、EGR弁
の目標開度(基本目標開度)Aegr-v を設定する。
【0024】第1のエンジンモデル14は、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力Qcと、後述のように算出され
るEGR弁の目標開度Aegr-v とから、シリンダ吸入気
体流量(質量流量)Qoと、EGR弁前後差圧ΔPと、
コレクタによる遅れ係数Gcとを推定する。ここで、第
1のエンジンモデル14はエンジンの吸排気系を数学的に
モデル化してもよいし、実験により求めてもよい。
【0025】目標EGR流量演算部15は、目標EGR率
erと、シリンダ吸入気体流量Qoとから、次式によ
り、目標シリンダEGR流量Qegrcを算出する。 Qegrc=〔er/(1+er)〕×Qo ・・・(1) 目標開度演算部16は、目標シリンダEGR流量Qegrc
と、EGR弁前後差圧ΔPと、コレクタによる遅れ係数
Gcとから、次式により、EGR弁の目標開度(基本目
標開度)Aegr-v を算出する。
【0026】 Aegr-v =Gc×Qegrc×(ΔP)-1/2 ・・・(2) ここまでは、前記第2の先行技術と同じである。17は目
標開度補正部であり、規範運転状態演算部としての規範
エアフローメータ出力演算部(規範新気流量演算部)18
と、目標開度フィードバック補正部としてのF/Bコン
トローラ19とから構成されており、燃料噴射量設定部1
の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、運転状態
検出部としてのエアフローメータ3の出力(新気流量)
Qcと、EGR弁の目標開度Aegr-v とから、以下の手
順で、EGR弁の補正後目標開度Aegr0を設定する。E
GR弁制御部8では、この補正後目標開度Aegr0に基づ
いてEGR弁の開度を制御する。
【0027】規範エアフローメータ出力演算部18は、第
2のエンジンモデルを用いて、燃料噴射量設定部1の出
力と、エンジン回転数センサ2の出力と、EGR弁の目
標開度Aegr-v とから、所望のEGR率が得られたとき
に生じるであろうエアフローメータ出力の規範値、規範
エアフローメータ出力(規範新気流量)Qc0を算出す
る。
【0028】ここで、規範エアフローメータ出力演算部
18は、エンジンの吸排気系を数学的にモデル化してもよ
いし、実験により求めてもよい。数学的にモデル化する
際には、燃料噴射量設定部1の出力とエンジン回転数セ
ンサ2の出力とから規範エアフローメータ出力までの伝
達特性を記述したゲイン行列と、積分器とで構成するこ
ともできる。
【0029】F/Bコントローラ19は、次式のごとく、
EGR弁の目標開度Aegr-v を、実際のエアフローメー
タ出力Qcと規範エアフローメータ出力Qc0との差によ
り補正して、EGR弁の補正後目標開度Aegr0を算出す
る。 Aegr0=Aegr-v +G1 ×(Qc−Qc0) ・・・(3) ここで、G1 は所望の関数であり、式(3)の一例を式
(3')に示す。G1 は実験又はシュミレーションにより
予め設定しておくが、エンジンの運転状態によって変化
させてもよい。
【0030】 Aegr0=Aegr-v +K×∫(Qc−Qc0)dt ・・・(3') 式(3')において、積分器とゲインKがG1 であり、K
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく。
また、Kは定数でもエンジンの運転状態によって変化す
る変数でもよい。実際のEGR弁の開度が1/2になっ
てしまった時のシュミレーション結果を図2〜図4に示
す。
【0031】図2には、本発明においてEGR弁に異物
付着があった時のEGR率シュミレーション結果を、図
3には、本発明においてEGR弁に異物付着があった時
のEGR弁開度シュミレーション結果を、図4には、本
発明においてEGR弁に異物付着があった時のエアフロ
ーメータ出力シュミレーション結果を示す。実線が本発
明により補償された時の応答、破線は何も補償動作を行
わなかった時の応答、1点鎖線は何も外乱がなかった時
の応答である。
【0032】また、図5には、第1の実施例において、
エアフローメータに10%の出力誤差が生じた時のシュミ
レーション結果を示す。このように、エアフローメータ
に誤差があっても、制御結果が不安定になるようなこと
はない。特にこの第1の実施例によれば、使用するセン
サはエアフローメータのみでよい。そのため、ハード構
成は前記第1の先行技術と変わらず、コストアップも少
ない。また、第1のエンジンモデルと第2のエンジンモ
デルとをほとんど同一の演算ブロックとすることができ
るため、前記第2の先行技術に対し追加する演算はF/
Bコントローラ部分のみとなる。従って、演算速度を向
上させるために高価なマイコンを使用する必要はない。 〔2〕 図6は本発明の第2の実施例を示している。
【0033】1は燃料噴射量設定部、2はエンジン回転
数センサ、3はエアフローメータである。6は目標EG
R率設定部であり、燃料噴射量設定部1の出力とエンジ
ン回転数センサ2の出力とから、予め設定したマップを
参照して、目標EGR率erを設定する。
【0034】13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化した第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EG
R率erとから、EGR弁の目標開度Aegr-v を設定す
る。
【0035】ここまでは、第1の実施例(第2の先行技
術)と同じである。20は目標開度補正部であり、規範運
転状態演算部としての規範吸気圧演算部21と、目標開度
フィードバック補正部としてのF/Bコントローラ22と
から構成されており、燃料噴射量設定部1の出力と、エ
ンジン回転数センサ2の出力と、運転状態検出部として
の吸気圧センサ23の出力(吸気圧)Pint と、EGR弁
の目標開度Aegr-v とから、以下の手順で、EGR弁の
補正後目標開度Aegr0を算出する。EGR弁制御部8で
は、この補正後目標開度Aegr0に基づいてEGR弁の開
度を制御する。
【0036】規範吸気圧演算部21は、第2のエンジンモ
デルを用いて、燃料噴射量設定部1の出力と、エンジン
回転数センサ2の出力と、EGR弁の目標開度Aegr-v
とから、所望のEGR率が得られたときに生じるであろ
う吸気圧の規範値、規範吸気圧Pint0を算出する。ここ
で、規範吸気圧演算部21は、エンジンの吸排気系を数学
的にモデル化してもよいし、実験により求めてもよい。
数学的にモデル化する際には、燃料噴射量設定部1の出
力とエンジン回転数センサ2の出力とから規範吸気圧ま
での伝達特性を記述したゲイン行列と、積分器とで構成
することもできる。
【0037】F/Bコントローラ22は、次式のごとく、
EGR弁の目標開度Aegr-v を、実際の吸気圧Pint と
規範吸気圧Pint0との差により補正して、EGR弁の補
正後目標開度Aegr0を算出する。 Aegr0=Aegr-v +G2 ×(Pint −Pint0) ・・・(4) ここで、G2 は所望の関数であり、式(4)の一例を式
(4')に示す。G2 は実験又はシュミレーションにより
予め設定しておくが、エンジンの運転状態によって変化
させてもよい。
【0038】 Aegr0=Aegr-v +K×∫(Pint −Pint0)dt ・・・(4') 式(4')において、積分器とゲインKがG2 であり、K
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく。
また、Kは定数でもエンジンの運転状態によって変化す
る変数でもよい。図7には、第2の実施例において、E
GR弁に異物付着があった時のEGR率シュミレーショ
ン結果を示す。
【0039】実線が本発明により補償された時の応答、
1点鎖線は何も補償動作を行わなかった時の応答、破線
は何も外乱がなかった時の応答である。特にこの第2の
実施例によれば、吸気圧センサを有するため、第1のエ
ンジンモデルの演算を簡略化できる。従って、第2のエ
ンジンモデルを追加しても、演算速度を向上させるため
に高価なマイコンを使用する必要はない。また、第1の
エンジンモデルで算出される吸気圧と測定した吸気圧と
を比較することで、エアフローメータ若しくは吸気圧セ
ンサの異常を検出するフェイルセーフロジックの実現が
容易に行える。 〔3〕 図8は本発明の第3の実施例を示している。
【0040】1は燃料噴射量設定部、2はエンジン回転
数センサ、3はエアフローメータである。6は目標EG
R率設定部であり、燃料噴射量設定部1の出力とエンジ
ン回転数センサ2の出力とから、予め設定したマップを
参照して、目標EGR率erを設定する。
【0041】13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化した第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EG
R率erとから、EGR弁の目標開度Aegr-v を設定す
る。
【0042】ここまでは、第1の実施例(第2の先行技
術)と同じである。24は目標開度補正部であり、規範運
転状態演算部としての規範EGR弁前後差圧演算部25
と、目標開度フィードバック補正部としてのF/Bコン
トローラ26とから構成されており、燃料噴射量設定部1
の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、運転状態
検出部としてのEGR弁前後差圧センサ27の出力(EG
R弁前後差圧)ΔPと、EGR弁の目標開度Aegr-v と
から、以下の手順で、EGR弁の補正後目標開度Aegr0
を算出する。EGR弁制御部8では、この補正後目標開
度Aegr0に基づいてEGR弁の開度を制御する。
【0043】規範EGR弁前後差圧演算部25は、第2の
エンジンモデルを用いて、燃料噴射量設定部1の出力
と、エンジン回転数センサ2の出力と、EGR弁の目標
開度Aegr-v とから、所望のEGR率が得られたときに
生じるであろうEGR弁前後差圧の規範値、規範EGR
弁前後差圧ΔP0 を算出する。ここで、規範EGR弁前
後差圧演算部25は、エンジンの吸排気系を数学的にモデ
ル化してもよいし、実験により求めてもよい。数学的に
モデル化する際には、燃料噴射量設定部1の出力とエン
ジン回転数センサ2の出力とから規範EGR弁前後差圧
までの伝達特性を記述したゲイン行列と、積分器とで構
成することもできる。
【0044】F/Bコントローラ26は、次式のごとく、
EGR弁の目標開度Aegr-v を、実際のEGR弁前後差
圧ΔPと規範EGR弁前後差圧ΔP0 との差により補正
して、EGR弁の補正後目標開度Aegr0を算出する。 Aegr0=Aegr-v +G3 ×(ΔP−ΔP0 ) ・・・(5) ここで、G3 は所望の関数であり、式(5)の一例を式
(5')に示す。G3 は実験又はシュミレーションにより
予め設定しておくが、エンジンの運転状態によって変化
させてもよい。
【0045】 Aegr0=Aegr-v +K×∫(ΔP−ΔP0 )dt ・・・(5') 式(5')において、積分器とゲインKがG3 であり、K
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく。
また、Kは定数でもエンジンの運転状態によって変化す
る変数でもよい。図9には、第3の実施例において、E
GR弁に異物付着があった時のEGR率シュミレーショ
ン結果を示す。
【0046】実線が本発明により補償された時の応答、
1点鎖線は何も補償動作を行わなかった時の応答、破線
は何も外乱がなかった時の応答である。特にこの第3の
実施例によれば、EGR弁前後差圧センサを有するた
め、第1のエンジンモデルの演算を簡略化できる。従っ
て、第2のエンジンモデルを追加しても、演算速度を向
上させるために高価なマイコンを使用する必要はない。
また、第1のエンジンモデルで算出されるEGR弁前後
差圧と測定したEGR弁前後差圧とを比較することで、
エアフローメータ若しくはEGR弁前後差圧センサの異
常を検出するフェイルセーフロジックの実現が容易に行
える。 〔4〕 図10は本発明の第4の実施例を示している。
尚、この実施例は吸気絞りを行う吸気絞り弁を備えるこ
とを前提としている。
【0047】1は燃料噴射量設定部、2はエンジン回転
数センサ、3はエアフローメータである。6は目標EG
R率設定部であり、燃料噴射量設定部1の出力とエンジ
ン回転数センサ2の出力とから、予め設定したマップを
参照して、目標EGR率erを設定する。
【0048】13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化した第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EG
R率erとから、EGR弁の目標開度Aegr-v を設定す
る。
【0049】ここまでは、第1の実施例(第2の先行技
術)と同じである。28は目標開度補正部であり、規範運
転状態演算部としての規範吸気絞り弁直上流内圧演算部
29と、目標開度フィードバック補正部としてのF/Bコ
ントローラ30とから構成されており、燃料噴射量設定部
1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、運転状
態検出部としての吸気絞り弁直上流内圧センサ31の出力
(吸気絞り弁直上流内圧)Pcom と、EGR弁の目標開
度Aegr-v とから、以下の手順で、EGR弁の補正後目
標開度Aegr0を算出する。EGR弁制御部8では、この
補正後目標開度Aegr0に基づいてEGR弁の開度を制御
する。
【0050】規範吸気絞り弁直上流内圧演算部29は、第
2のエンジンモデルを用いて、燃料噴射量設定部1の出
力と、エンジン回転数センサ2の出力と、EGR弁の目
標開度Aegr-v とから、所望のEGR率が得られたとき
に生じるであろう吸気絞り弁直上流内圧の規範値、規範
吸気絞り弁直上流内圧Pcom0を算出する。ここで、規範
吸気絞り弁直上流内圧演算部29は、エンジンの吸排気系
を数学的にモデル化してもよいし、実験により求めても
よい。数学的にモデル化する際には、燃料噴射量設定部
1の出力とエンジン回転数センサ2の出力とから規範吸
気絞り弁直上流内圧までの伝達特性を記述したゲイン行
列と、積分器とで構成することもできる。
【0051】F/Bコントローラ30は、次式のごとく、
EGR弁の目標開度Aegr-v を、実際の吸気絞り弁直上
流内圧Pcom と規範吸気絞り弁直上流内圧Pcom0との差
により補正して、EGR弁の補正後目標開度Aegr0を算
出する。 Aegr0=Aegr-v +G4 ×(Pcom −Pcom0) ・・・(6) ここで、G4 は所望の関数であり、式(6)の一例を式
(6')に示す。G4 は実験又はシュミレーションにより
予め設定しておくが、エンジンの運転状態によって変化
させてもよい。
【0052】 Aegr0=Aegr-v +K×∫(Pcom −Pcom0)dt ・・・(6') 式(6')において、積分器とゲインKがG4 であり、K
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく。
また、Kは定数でもエンジンの運転状態によって変化す
る変数でもよい。この第4の実施例は、基本的に第3の
実施例においてセンサ位置を変更しただけであるため、
第3の実施例と等価の効果が得られる。 〔5〕 図11は本発明の第5の実施例を示している。
【0053】1は燃料噴射量設定部、2はエンジン回転
数センサ、3はエアフローメータである。6は目標EG
R率設定部であり、燃料噴射量設定部1の出力とエンジ
ン回転数センサ2の出力とから、予め設定したマップを
参照して、目標EGR率erを設定する。
【0054】13は目標開度設定部であり、制御対象であ
るエンジンのダイナミクス(動特性)をモデル化した第
1のエンジンモデル14と、目標EGR流量演算部15と、
目標開度演算部16とから構成されており、燃料噴射量設
定部1の出力と、エンジン回転数センサ2の出力と、エ
アフローメータ3の出力(新気流量)Qcと、目標EG
R率erとから、EGR弁の目標開度Aegr-v を設定す
る。
【0055】ここまでは、第1の実施例(第2の先行技
術)と同じである。32は目標開度補正部であり、規範運
転状態演算部としての規範EGR管内圧演算部33と、目
標開度フィードバック補正部としてのF/Bコントロー
ラ34とから構成されており、燃料噴射量設定部1の出力
と、エンジン回転数センサ2の出力と、運転状態検出部
としてのEGR管内圧センサ35の出力(EGR管内圧)
Pegr と、EGR弁の目標開度Aegr-v とから、以下の
手順で、EGR弁の補正後目標開度Aegr0を算出する。
EGR弁制御部8では、この補正後目標開度Aegr0に基
づいてEGR弁の開度を制御する。
【0056】規範EGR管内圧演算部33は、第2のエン
ジンモデルを用いて、燃料噴射量設定部1の出力と、エ
ンジン回転数センサ2の出力と、EGR弁の目標開度A
egr-v とから、所望のEGR率が得られたときに生じる
であろうEGR管内圧の規範値、規範EGR管内圧Peg
r0を算出する。ここで、規範EGR管内圧演算部33は、
エンジンの吸排気系を数学的にモデル化してもよいし、
実験により求めてもよい。数学的にモデル化する際に
は、燃料噴射量設定部1の出力とエンジン回転数センサ
2の出力とからEGR管内圧までの伝達特性を記述した
ゲイン行列と、積分器とで構成することもできる。
【0057】F/Bコントローラ34は、次式のごとく、
EGR弁の目標開度Aegr-v を、実際のEGR管内圧P
egr と規範EGR管内圧Pegr0との差により補正して、
EGR弁の補正後目標開度Aegr0を算出する。 Aegr0=Aegr-v +G5 ×(Pegr −Pegr0) ・・・(7) ここで、G5 は所望(ある周波数域でハイゲイン特性)
の関数であり、式(7)の一例を式(7')に示す。G5
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく
が、エンジンの運転状態によって変化させてもよい。
【0058】 Aegr0=Aegr-v +K×∫(Pegr −Pegr0)dt ・・・(7') 式(7')において、積分器とゲインKがG5 であり、K
は実験又はシュミレーションにより予め設定しておく。
また、Kは定数でもエンジンの運転状態によって変化す
る変数でもよい。この第5の実施例は、基本的に第3の
実施例においてセンサ位置を変更しただけであるため、
第3の実施例と等価の効果が得られる。
【0059】尚、第1〜第5の実施例において、吸気絞
り弁を使用する場合は、第1のエンジンモデル14で、シ
リンダが吸入する新気流量とEGR弁前後差圧を算出す
るために用いる情報として、エアフローメータ3以外
に、吸気絞り弁直上流内圧センサ31やEGR管内圧セン
サ35からの情報を用いてもよい。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、エンジン回転数及び負荷信号以外の少なく
とも1つのエンジンの運転状態を検出する一方、エンジ
ン回転数と負荷信号とEGR弁の目標開度とから、所望
のEGR率が得られたときに生じるであろう規範運転状
態を演算し、実際の運転状態と規範運転状態との差に応
じてEGR弁の目標開度をフィードバック補正するよう
にしたため、経時変化や製造バラツキがあっても、実E
GR率を精度よく制御できるという効果が得られる。
【0061】請求項2に係る発明によれば、第1のエン
ジンモデルを用いて、基本となるEGR弁の目標開度を
算出するようにしたため、過渡領域においても、実EG
R率を精度よく制御できるという効果が得られる。請求
項3に係る発明によれば、新気流量を用いることで、使
用するセンサはエアフローメータのみでよく、コストア
ップも少ない等の効果が得られる。
【0062】請求項4に係る発明によれば、吸気圧を用
いることで、吸気圧センサを有するため、第1のエンジ
ンモデルの演算を簡略化できる等の効果が得られる。請
求項5に係る発明によれば、EGR弁前後差圧を用いる
ことで、EGR弁前後差圧センサを有するため、第1の
エンジンモデルの演算を簡略化できる等の効果が得られ
る。
【0063】請求項6に係る発明によれば、吸気絞り弁
直上流内圧を用いることで、請求項5に係る発明のセン
サ位置を変更しただけとなるため、それと等価の効果が
得られる。請求項7に係る発明によれば、EGR通路の
管内圧を用いることで、請求項5に係る発明のセンサ位
置を変更しただけとなるため、それと等価の効果が得ら
れる。
【0064】請求項8に係る発明によれば、第2のエン
ジンモデルを用いて規範運転状態を算出することによ
り、正確な算出が可能になるという効果が得られる。請
求項9に係る発明によれば、第2のエンジンモデルをゲ
イン行列と積分器とで簡単に構成できるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の構成図
【図2】 第1の実施例のシュミレーション結果を示す
【図3】 第1の実施例のシュミレーション結果を示す
【図4】 第1の実施例のシュミレーション結果を示す
【図5】 第1の実施例のシュミレーション結果を示す
【図6】 本発明の第2の実施例の構成図
【図7】 第2の実施例のシュミレーション結果を示す
【図8】 本発明の第3の実施例の構成図
【図9】 第3の実施例のシュミレーション結果を示す
【図10】 本発明の第4の実施例の構成図
【図11】 本発明の第5の実施例の構成図
【図12】 第1の先行技術の構成図
【図13】 第2の先行技術の構成図
【図14】 第1の先行技術のシュミレーション結果を示
す図
【図15】 第2の先行技術のシュミレーション結果を示
す図
【符号の説明】
1 燃料噴射量設定部 2 エンジン回転数センサ 3 エアフローメータ 6 目標EGR率設定部 8 EGR弁制御部 13 目標開度設定部 14 第1エンジンモデル 15 目標EGR流量演算部 16 目標開度演算部 17 目標開度補正部 18 規範エアフローメータ出力演算部(第2エンジンモ
デル) 19 F/Bコントローラ(目標開度フィードバック補正
部) 20 目標開度補正部 21 規範吸気圧演算部(第2エンジンモデル) 22 F/Bコントローラ(目標開度フィードバック補正
部) 23 吸気圧センサ 24 目標開度補正部 25 規範EGR弁前後差圧演算部(第2エンジンモデ
ル) 26 F/Bコントローラ(目標開度フィードバック補正
部) 27 EGR弁前後差圧センサ 28 目標開度補正部 29 規範吸気絞り弁直上流内圧演算部(第2エンジンモ
デル) 30 F/Bコントローラ(目標開度フィードバック補正
部) 31 吸気絞り弁直上流内圧センサ 32 目標開度補正部 33 規範EGR管内圧演算部(第2エンジンモデル) 34 F/Bコントローラ(目標開度フィードバック補正
部) 35 EGR管内圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 41/02 351 F02D 41/02 351

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気系から吸気系へのEGR通路にEGR
    弁を備える一方、 目標EGR率を設定する目標EGR率設定部と、 EGR率が前記目標EGR率に一致するようなEGR弁
    の目標開度を設定する目標開度設定部と、 前記目標開度に基づいてEGR弁の開度を制御するEG
    R弁制御部と、 を備えるディーゼルエンジン用EGR装置において、 エンジン回転数及び負荷信号以外の少なくとも1つのエ
    ンジンの運転状態を検出する運転状態検出部と、 エンジン回転数と負荷信号とEGR弁の目標開度とか
    ら、前記運転状態の規範となる規範運転状態を演算する
    規範運転状態演算部と、 前記運転状態検出部により検出された実際の運転状態と
    前記規範運転状態演算部により演算された規範運転状態
    との差に応じて、EGR弁の目標開度を補正する目標開
    度フィードバック補正部と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン用EGR
    装置。
  2. 【請求項2】前記目標開度設定部は、エンジンの動特性
    を記述した第1のエンジンモデルを用いて、EGR弁の
    目標開度を算出するものであることを特徴とする請求項
    1記載のディーゼルエンジン用EGR装置。
  3. 【請求項3】前記運転状態検出部で検出するのは新気流
    量であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    ディーゼルエンジン用EGR装置。
  4. 【請求項4】前記運転状態検出部で検出するのは吸気圧
    であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のデ
    ィーゼルエンジン用EGR装置。
  5. 【請求項5】前記運転状態検出部で検出するのはEGR
    弁前後差圧であることを特徴とする請求項1又は請求項
    2記載のディーゼルエンジン用EGR装置。
  6. 【請求項6】前記運転状態検出部で検出するのは吸気絞
    り弁直上流内圧であることを特徴とする請求項1又は請
    求項2記載のディーゼルエンジン用EGR装置。
  7. 【請求項7】前記運転状態検出部で検出するのはEGR
    通路の管内圧であることを特徴とする請求項1又は請求
    項2記載のディーゼルエンジン用EGR装置。
  8. 【請求項8】前記規範運転状態演算部は、エンジンの動
    特性を記述し、エンジン回転数と負荷信号とを入力とす
    る第2のエンジンモデルを用いて、規範運転状態を算出
    するものであることを特徴とする請求項1〜請求項7の
    いずれか1つに記載のディーゼルエンジン用EGR装
    置。
  9. 【請求項9】前記第2のエンジンモデルは、エンジンの
    吸排気系の数学モデルと燃焼系の化学モデルとに基づい
    て設定され、エンジン回転数及び負荷信号から規範運転
    状態までの伝達特性を記述したゲイン行列と、積分器と
    により構成されていることを特徴とする請求項8記載の
    ディーゼルエンジン用EGR装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003516495A (ja) * 1999-12-09 2003-05-13 インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 事象監視を含む閉ループディーゼル機関egr制御
JP2005194977A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Hino Motors Ltd 内燃機関の過渡特性試験装置および方法
JP2014505818A (ja) * 2010-10-05 2014-03-06 ルノー エス.ア.エス. 内燃エンジンのシリンダの入口における再循環排気ガスの比率を決定する方法、及びこのような方法を実行するエンジン
JP2015074989A (ja) * 2013-10-04 2015-04-20 トヨタ自動車株式会社 可変容量型ターボチャージャの制御装置
CN109838315A (zh) * 2017-11-29 2019-06-04 长城汽车股份有限公司 开度调节方法、开度调节装置及车辆
CN115657745A (zh) * 2022-09-27 2023-01-31 华能曲阜热电有限公司 一种氢冷发电机自动补氢系统及方法

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