JP2010096001A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関及びこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine and a control device that controls an exhaust gas recirculation device incidental thereto.
自動車等の内燃機関では、吸気系と排気系とを排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)通路を介して連通し、このEGR通路を介して排気ガスの一部を吸気系に還流するEGRを行っている。EGR通路には、これを開閉するEGRバルブが設けられており、内燃機関の運転状況に応じてEGRバルブの開度を操作し、排気ガスの還流率(または、還流量)や還流時期を制御する。 In an internal combustion engine such as an automobile, an EGR is performed in which an intake system and an exhaust system are connected via an exhaust gas recirculation passage, and a part of the exhaust gas is returned to the intake system via the EGR passage. ing. The EGR passage is provided with an EGR valve that opens and closes the EGR passage, and controls the exhaust gas recirculation rate (or recirculation amount) and recirculation timing by manipulating the opening degree of the EGR valve according to the operating state of the internal combustion engine. To do.
EGRバルブの故障は、適確なEGR制御の妨げとなる。よって、通常、EGRバルブの故障の有無をオンラインで診断し、故障を検出した暁にはその事実を運転者に告知するとともに記憶装置に記録を残すダイアグノーシス機構を実装している。 Failure of the EGR valve prevents proper EGR control. Therefore, a diagnosis mechanism is usually implemented that diagnoses the presence or absence of a failure of the EGR valve online, notifies the driver of the fact when the failure is detected, and leaves a record in the storage device.
EGRバルブのダイアグノーシスでは、燃料カット中にEGRバルブを開閉操作し、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ計測して、両者の差圧に基づいたEGRバルブの故障判定を行う(例えば、下記特許文献を参照)。
燃料カット中は燃料を燃焼させないので、EGRバルブのダイアグノーシスの際にEGR通路を経由して吸気系に還流する気体は燃焼ガスを含まない新気である。また、燃料カットの終了直後にEGRバルブが開いている場合にも、EGR通路を経由して吸気系に還流する気体は燃焼ガスを含まない新気である。 Since the fuel is not burned during the fuel cut, the gas recirculated to the intake system via the EGR passage during the diagnosis of the EGR valve is fresh air containing no combustion gas. Even when the EGR valve is opened immediately after the end of the fuel cut, the gas recirculated to the intake system via the EGR passage is fresh air that does not contain combustion gas.
一方、内燃機関の燃料噴射、点火やEGR等の制御を司る電子制御装置(Electronic Control Unit)は、EGRバルブの開度を参照して現在のEGR率またはEGR量を推測している。であるから、燃料カットの終了直後にEGRバルブが開いている場合、ECUでは燃焼ガスが吸気系に還流しているものとして要求燃料噴射量等の制御入力を演算する。つまり、EGR率またはEGR量の見積もりが実態から乖離してしまうので、最適な制御入力を算定できず、燃料噴射量が不足したオーバーリーンとなって、一時的に排気ガスの悪化やエンジン出力の低下(加速の緩慢化)等を招くことがあった。 On the other hand, an electronic control unit (Electronic Control Unit) that controls the fuel injection, ignition, EGR, and the like of the internal combustion engine estimates the current EGR rate or EGR amount by referring to the opening of the EGR valve. Therefore, when the EGR valve is opened immediately after the end of the fuel cut, the ECU calculates a control input such as a required fuel injection amount on the assumption that the combustion gas is recirculated to the intake system. In other words, since the estimation of the EGR rate or EGR amount deviates from the actual situation, the optimal control input cannot be calculated, the fuel injection amount becomes insufficient, and the exhaust gas is temporarily deteriorated or the engine output is temporarily reduced. Decrease (slow acceleration) may occur.
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたもので、燃料カットの終了直後におけるEGR率またはEGR量の推測の誤りを低減し、以て制御入力の適正化を図ることを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above problems for the first time, and it is intended to reduce the error in estimating the EGR rate or the EGR amount immediately after the end of the fuel cut and thereby optimize the control input. It is aimed.
本発明では、内燃機関またはこれに付帯する排気ガス再循環装置を制御する制御装置であり、燃料カット中にEGRバルブの強制開弁を伴うダイアグノーシス処理を実施するものにおいて、燃料カットの終了直後にはEGR率またはEGR量の値を0と見なして内燃機関または排気ガス再循環装置の制御を行うこととした。即ち、燃料カットの終了直後にはEGR率またはEGR量の値を0と見なして制御入力の演算を行うようにした。本発明によれば、EGR率またはEGR量の見積もりが実態から乖離してしまう問題を回避でき、排気ガスの悪化やエンジン出力の低下等の不具合を抑制することが可能になる。 In the present invention, a control device for controlling an internal combustion engine or an exhaust gas recirculation device incidental thereto, which performs a diagnosis process involving forced opening of an EGR valve during a fuel cut, immediately after the end of the fuel cut Therefore, the internal combustion engine or the exhaust gas recirculation device is controlled by regarding the value of the EGR rate or EGR amount as 0. That is, immediately after the end of the fuel cut, the control input is calculated by regarding the value of the EGR rate or EGR amount as 0. According to the present invention, it is possible to avoid the problem that the estimation of the EGR rate or the EGR amount deviates from the actual situation, and it is possible to suppress problems such as deterioration of exhaust gas and reduction of engine output.
加えて、燃料カットの終了直後には、たとえEGR率またはEGR量の目標値が0でなくEGRバルブを開けておくべきであるとしても、敢えて一旦EGRバルブを全閉に操作することが好ましい。強制的にEGRバルブを閉じた後、再びEGRバルブを開いたときにEGR通路を還流する気体は燃焼ガスである見込みが高い。従って、上記のバルブ操作により、EGRバルブの開度に基づくEGR率またはEGR量の推測の正確性が増す。 In addition, immediately after the end of the fuel cut, even if the target value of the EGR rate or EGR amount is not 0 and the EGR valve should be opened, it is preferable to darely operate the EGR valve once. After forcibly closing the EGR valve, the gas that recirculates in the EGR passage when the EGR valve is opened again is likely to be combustion gas. Therefore, the above-described valve operation increases the accuracy of estimating the EGR rate or the EGR amount based on the opening degree of the EGR valve.
また、燃料カット開始直後からEGRバルブのダイアグノーシス処理を実施すると、ダイアグノーシスを始めてすぐに燃料カットが終了した場合にEGR通路を還流する気体には燃焼ガスが含まれる可能性がある。既に述べた通り、本発明に係る制御装置では、燃料カット終了直後におけるEGR率またはEGR量を0と見なすので、燃料カット終了直後に吸気系に還流する気体が新気と燃焼ガスとの混合であると都合が悪い。実際には燃焼ガスが還流しているにもかかわらず、新気のみがシリンダに流入するものとして制御入力を演算してしまえば、燃料噴射量が過剰なオーバーリッチとなり、やはり排気ガスの悪化等を招いてしまう。これに対し、燃焼カットの開始から所定時間が経過しかつ依然として燃料カット中であることを条件としてEGRバルブのダイアグノーシス処理を開始するようにすれば、シリンダ及び排気マニホルド内から燃焼ガスが充分に抜けたと考えられる時期からEGRバルブの開弁を実行することとなるので、EGR通路を還流する気体はほぼ新気であることが保証される。 Further, if the diagnosis process of the EGR valve is performed immediately after the start of the fuel cut, the gas that recirculates through the EGR passage when the fuel cut ends immediately after the start of the diagnosis may include a combustion gas. As already described, in the control device according to the present invention, the EGR rate or EGR amount immediately after the end of the fuel cut is regarded as 0, so that the gas recirculated to the intake system immediately after the end of the fuel cut is a mixture of fresh air and combustion gas. It is inconvenient if there is. If the control input is calculated on the assumption that only fresh air flows into the cylinder even though the combustion gas is actually recirculating, the fuel injection amount will be excessively rich, and the exhaust gas will deteriorate. Will be invited. On the other hand, if the diagnosis process of the EGR valve is started on the condition that a predetermined time has elapsed from the start of the combustion cut and the fuel is still being cut, the combustion gas is sufficiently discharged from the cylinder and the exhaust manifold. Since the opening of the EGR valve is executed from the time when it is considered that the gas has escaped, it is guaranteed that the gas recirculating through the EGR passage is almost fresh.
本発明によれば、燃料カットの終了直後におけるEGR率またはEGR量の推測の誤りを低減でき、制御入力の適正化を図り得る。 According to the present invention, an error in estimating the EGR rate or the EGR amount immediately after the end of the fuel cut can be reduced, and the control input can be optimized.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に1気筒の構成を概略的に示した内燃機関100は、例えば自動車に搭載されるものである。内燃機関100の吸気系1には、アクセルペダル(図示せず)の踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ11を設けており、スロットルバルブ11の下流にはサージタンク13を一体に有する吸気マニホルド12を取り付けている。シリンダ2上部に形成される燃焼室21の天井部には点火プラグ8を、吸気マニホルド12の吸気ポート側端部には燃料噴射弁3を、それぞれ設けている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. An
内燃機関100の排気系5には、排気マニホルド51を取り付け、その下流に三元触媒52を装着している。そして、吸気系1と排気系5との間を、排気ガス再循環装置6を介して接続している。
An
排気ガス再循環装置6は、始端が排気マニホルド51に連通し終端がサージタンク13に連通するEGR通路61と、EGR通路61上に設けた外部EGRバルブ62とを要素とする。EGRバルブ62は、その開度操作を通じてEGR通路61を還流する排気ガス(EGRガス)の流量を制御する。
The exhaust
内燃機関100及び排気ガス再循環装置6の制御を司る制御装置は、ECU4を主体とする。ECU4は、中央演算装置41、記憶装置42、入力インタフェース43、出力インタフェース44等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース43には、吸気負圧を検出する圧力センサ71から出力される吸気負圧信号a、エンジン回転数を検出する回転数センサ72から出力される回転数信号b、車速を検出する車速センサ73から出力される車速信号c、アイドルスイッチ74から出力されるIDL信号d、冷却水温度を検出する水温センサ76から出力される水温信号f、燃焼圧の変化によりノッキングの状態を検出するノッキングセンサ75から出力されるノッキング信号e等が入力される。出力インタフェース44からは、燃料噴射弁3に対して燃料噴射信号n、点火プラグ8に対して点火信号m、EGRバルブ62に対してバルブ開度信号o等を出力する。
The control device that controls the
中央演算装置41は、予め記憶装置42に格納されているプログラムを解釈、実行し、以て内燃機関100の運転を制御する。即ち、内燃機関100の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、fを入力インタフェース43を介して取得し、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、点火時期、EGRバルブ62の開度等を算出して、制御入力に対応した制御信号m、n、oを出力インタフェース44を介して印加する。
The
ECU4は、圧力センサ71から出力される吸気負圧信号a、回転数センサ72から出力される回転数信号b、EGRバルブ62の開度等を参照し、新気量及びEGR率(または、EGR量)を推測する。さらに、水温センサ76から出力される水温信号f等を参照して、要求される燃料噴射量いわばエンジン負荷を演算する。その上で、要求燃料噴射量に相当する燃料噴射時間(燃料噴射弁3に対する通電時間)だけ燃料噴射弁3に信号nを入力、吸気系1に燃料を噴射させる。
The
加えて、ECU4は、内燃機関100の運転状況に応じた目標EGR率を達成するのに必要なEGRバルブ62の開度を演算し、開度信号oをEGRバルブ62に入力、EGRバルブ62を操作する。
In addition, the
また、ECU4は、ノッキングセンサ75から出力されるノッキング信号eをも参照して、内燃機関100の運転状況及びノッキング状態に応じた点火時期(遅角量または進角量)を演算し、その点火時期に点火プラグ8に信号mを入力、シリンダ2内の混合気への点火を行う。
The
しかして、本実施形態では、燃料噴射を行わない燃料カット中に、EGRバルブ62のダイアグノーシス処理を実施するものとしている。燃料カットは、例えばエンジン回転数が一定以上あり、アイドルスイッチ74がONになったときに開始する。EGRダイアグノーシスでは、燃料カットの開始後にEGRバルブ62を開閉操作して、全閉時における吸気管内圧力、所定開度時における吸気管内圧力をそれぞれ計測し、両者の差圧に基づいたEGRバルブ62の故障判定を行う。
Therefore, in the present embodiment, the diagnosis process of the
燃料カットは、エンジン回転数が所定の復帰回転数以下まで下がったとき、あるいはアイドルスイッチ74がOFFになったときに終了する。故に、EGRダイアグノーシスの最中に燃料カットの終了条件が成立してしまうこともあり得る。例えば、急ブレーキが踏まれた場合やマニュアルトランスミッション車においてクラッチが切られた場合にはエンジン回転数が急落し、EGRダイアグノーシスの完了以前に燃料カットが終了してしまう。無論、アクセルが踏まれた場合も同様である。
The fuel cut ends when the engine speed falls below a predetermined return speed or when the
EGRダイアグノーシスの完了以前に燃料カットが終了した場合には、燃料カット終了直後の時点で既にEGRバルブ62が開弁している状態となる。EGRダイアグノーシスの完了以後に燃料カットが終了した場合でも、燃料カット終了直後の時点で目標EGR率が0でなければ、燃料カット終了直後からEGRバルブ62が開弁することになる。その際に、EGR通路61を経由して吸気系1に還流する気体は、殆どまたは全く燃焼ガスを含まない新気である。
When the fuel cut is completed before the completion of the EGR diagnosis, the
ところが、ECU4はEGRバルブ62の開度を参照して現在のEGR率を推測し、要求燃料噴射量等の制御入力を演算している。であるから、実際には燃焼ガスは吸気系1に還流していないにもかかわらず、燃料ガスの還流を加味した燃料噴射量等を算出してしまいかねない。さすれば、燃料噴射量が不足したオーバーリーンとなってしまう。そこで、燃料カットの終了直後においては、EGRバルブ62の開度によらずEGR率の値を0と見なして、制御入力を演算する。
However, the
また、EGRダイアグノーシスの完了以前に燃料カットが終了し、しかも燃料カット終了直後の時点で目標EGR率が0でないような場合、理屈の上では(即ち、EGRのサーボ制御上は)燃料カット終了前後を跨いでEGRバルブ62を開け続けることになる。換言すれば、燃料カット終了直後にEGRバルブ62を全閉する必要はないのであるが、本実施形態では、燃料カット終了とともに敢えて一旦EGRバルブ62を全閉し、しかる後に再度目標EGR率を達成するべくEGRバルブ62の開度操作を行う。これもまた、EGRバルブ62の開度に基づいたEGR率の推測値と実態との乖離を避ける趣旨である。
Also, if the fuel cut ends before the completion of EGR diagnosis and the target EGR rate is not 0 immediately after the fuel cut ends, the fuel cut ends theoretically (that is, for EGR servo control). The
なお、EGRダイアグノーシスは、燃料カット開始条件が成立してもすぐには始めない。先の議論とは逆に、燃料カット開始から即座にEGRダイアグノーシスを実施し、その後間もなくして燃料カットが終了した場合には、EGR通路61を還流する気体に燃焼ガスが含まれる可能性がある。本実施形態では、燃料カットの終了直後におけるEGR率の値を0と見なすので、燃料カット終了直後に吸気系1に還流する気体が新気と燃焼ガスとの混合であると都合が悪い。実際には燃焼ガスが還流しているにもかかわらず、新気のみがシリンダ2に流入するものとして燃料噴射量等を演算してしまえば、燃料噴射量が過剰なオーバーリッチとなってしまう。そのため、本実施形態では、燃焼カットの開始から所定時間が経過し、かつ依然として燃料カット中であることを条件として、EGRダイアグノーシスを開始する。
Note that EGR diagnosis does not start immediately even if the fuel cut start condition is satisfied. Contrary to the previous discussion, when the EGR diagnosis is performed immediately after the start of the fuel cut and the fuel cut is completed shortly thereafter, there is a possibility that combustion gas is included in the gas recirculating through the
本実施形態の制御装置が実行する処理手順を、図2及び図3を参照して補足する。ECU4は、燃料カット開始条件が成立した場合(ステップS1)、経過時間の計数を開始し(ステップS2)、その経過時間が所定値、例えば1秒に達したときに(ステップS3)EGRバルブ62のダイアグノーシス処理を開始する(ステップS5)。但し、それ以前に燃料カット終了条件が成立した場合には(ステップS4)この限りではない。
A processing procedure executed by the control device of the present embodiment will be supplemented with reference to FIGS. 2 and 3. When the fuel cut start condition is satisfied (step S1), the
そして、燃料カット中において、燃料カット終了条件が成立した場合には(ステップS6)、制御入力の演算に用いられるEGR率の推測値をEGRバルブ62の開度によらず0と見なす(ステップS7)。並びに、EGRバルブ62を強制的に全閉操作する(ステップS8)。EGRバルブ62の開度が全閉となったら(ステップS9)、平常通り目標EGR率に従うEGRバルブ62の開度操作を再開する(ステップS10)とともに、EGRバルブ62の開度に基づくEGR率の推測を再開する(ステップS11)。
When the fuel cut end condition is satisfied during the fuel cut (step S6), the estimated value of the EGR rate used for the calculation of the control input is regarded as 0 regardless of the opening degree of the EGR valve 62 (step S7). ). At the same time, the
本実施形態によれば、内燃機関100またはこれに付帯する排気ガス再循環装置6を制御する制御装置4であり、燃料カット中にEGRバルブ62の強制開弁を伴うダイアグノーシス処理を実施するものにおいて、燃料カットの終了直後にはEGR率またはEGR量の値を0と見なして内燃機関100または排気ガス再循環装置6の制御を行う、即ち要求燃料噴射量、点火時期、EGRバルブ62開度等の制御入力を算定することとしたため、EGR率またはEGR量の見積もりが実態から乖離してしまう問題を回避でき、排気ガスの悪化やエンジン出力の低下等の不具合を抑制することが可能になる。
According to the present embodiment, the
加えて、燃料カットの終了直後には、たとえEGR率またはEGR量の目標値が0でなくEGRバルブ62を開けておくべきであるとしても、敢えて一旦EGRバルブ62を全閉に操作する。これにより、EGRバルブ62の開度に基づくEGR率またはEGR量の推測の正確性が増す。
In addition, immediately after the end of the fuel cut, even if the target value of the EGR rate or EGR amount is not 0 and the
また、燃焼カットの開始から所定時間が経過しかつ依然として燃料カット中であることを条件としてEGRバルブ62のダイアグノーシス処理を開始するようにしているため、シリンダ2及び排気マニホルド51内から燃焼ガスが充分に抜けたと考えられる時期からEGRバルブ62の開弁を実行することとなるので、EGR通路61を還流する気体はほぼ新気であることが保証される。
Further, since the diagnosis process of the
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における内燃機関は火花点火エンジンであったが、これがディーゼルエンジンであっても構わない。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the internal combustion engine in the above embodiment is a spark ignition engine, but it may be a diesel engine.
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
0…内燃機関
4…ECU(制御装置)
6…排気ガス再循環装置
62…EGRバルブ
0 ...
6 ... Exhaust
Claims (3)
燃料カットの終了直後にはEGR率またはEGR量の値を0と見なして内燃機関または排気ガス再循環装置の制御を行うことを特徴とする制御装置。 A control device that controls an internal combustion engine or an exhaust gas recirculation device that accompanies the internal combustion engine, and that performs a diagnosis process that involves forcibly opening an EGR valve during fuel cut,
Immediately after the end of the fuel cut, the control device controls the internal combustion engine or the exhaust gas recirculation device by regarding the value of the EGR rate or EGR amount as 0.
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