JP6579081B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Description
排気管と吸気管を接続するEGR管と、
前記EGR管の排気管側に設けられた水冷式のEGRクーラと、
前記EGR管の途中で前記EGR管から分岐し、前記EGRクーラを迂回して前記EGR管に合流するバイパス管と、
前記EGR管を流れるEGRガスの総流量に対する、前記EGRクーラを流れるEGRガスの流量の比率である流量比率を変更する制御バルブと、
前記EGR管の前記バイパス管との合流部よりも吸気側を流れるEGRガスの温度を目標値に追従させる前記流量比率の目標値に基づいて、前記制御バルブの開度を制御する制御手段と、
前記合流部での合流前後のEGRガスのエネルギに関して成立するエネルギバランス式を前記流量比率の2次式で表現したときの当該2次式の解の一方を前記流量比率の目標値として算出する算出手段であって、前記2次式の係数には、第1の1次関数の傾きおよび切片と、第2の1次関数の傾きおよび切片と、が含まれ、前記第1の1次関数は、前記EGRクーラを流れるEGRガスの流量を排気温で除して得られる第1除算値を変数とする、前記EGRクーラでの冷却効率と前記第1除算値との関係を線形近似した1次関数であり、前記第2の1次関数は、前記バイパス管を流れるEGRガスの流量を排気温で除して得られる第2除算値を変数とする、前記バイパス管での冷却効率と前記第2除算値との関係が線形近似される区間ごとに近似した1次関数である算出手段と、
を備えることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態に係るシステムの構成例を説明する図である。図1に示すシステム10は、車両に搭載されるエンジンシステムであり、EGR管12を備えている。EGR管12は、エンジンの排気管(図示しない)を流れる排気を吸気管14に還流させるEGR装置の一部を構成する。このEGR装置は、EGR管12に加え、EGR管12を流れる排気(EGRガス)を冷却水によって冷却する水冷式のEGRクーラ16と、このEGRクーラ16を迂回するバイパス管18と、を備えている。このEGR装置は、また、バイパス管18がEGR管12に合流する合流部20に、電磁弁等からなる制御バルブ22を備えている。なお、本発明に適用されるエンジンの構成は特に限定されない。
R=GegrC/Gegr
=GegrC/(GegrC+GegrCbp) ・・・(1)
なお、総流量Gegrと流量GegrCbpを用いると、上記式(1)は、下記式(2)で表される。
GegrCbp=(1−R)・Gegr ・・・(2)
本実施の形態の制御を説明する前に、図1に示した制御バルブ22の一般的な開度制御について、図2乃至図3を参照しながら説明する。この一般的な開度制御は、後述する本実施の形態に係る制御の比較例として位置付けられるものである。この比較例に係る制御(以下「比較制御」ともいう。)では、図1に示した制御バルブ22とEGRバルブ24の間を流れるEGRガスの温度Tegrを目標値に追従させるべく、次のステップS1〜S4によって流量比率Rが算出される。
ステップS1:現在の流量GegrCおよび流量GegrCbpの推定
ステップS2:EGRクーラ16での熱交換量とバイパス管18での熱交換量の予測
ステップS3:EGRクーラ16と合流部20の間を流れるEGRガスの温度TegrCと、バイパス管18を流れるEGRガスの温度TegrCbpの推定
ステップS4:合流部20の上流と下流においてEGRガスが有するエネルギに関して成立する式(エネルギバランス式)に基づいた流量比率Rの算出
ηc=α・GegrC/T4+β ・・・(3)
ηcbp=γ・GegrCbp/T4+ε ・・・(4)
なお、上記式(3),(4)のα,β,γおよびεは係数である。本実施の形態において、係数αおよび係数βは流量GegrC/T4に関連付けたマップとして、係数γおよび係数εは流量GegrCbp/T4に関連付けたマップとして、それぞれECU30のROMまたはRAMに記憶されているものとする。
Eegr=Ec+Ecbp ・・・(5)
(5)⇔Tegr=R・TegrC+(1−R)・Tegrcbp
⇔Tegr=R・{T4−(T4−thw)・ηc}+(1−R)・{T4−(T4−tha)・ηcbp} ・・・(6)
ηc=α・R・Gegr/T4+β ・・・(7)
ηcbp=γ・(1−R)・Gegr/T4+ε ・・・(8)
0={(T4w・α+T4a・γ)・Gegr/T4}・R2
+{−2・T4a・γ・Gegr/T4+(T4w・β−T4a・ε)}・R
+(T4a・γ・Gegr/T4+T4a・ε−T4e) ・・・(9)
但し、式(9)において、T4a=T4−tha、T4w=T4−thw、T4e=T4−Tegrである。
また、上述の実施の形態においては、上記式(9)が本発明の「流量比率の2次式」に相当し、上記式(3)の係数αおよび係数βが本発明の「第1の1次関数の傾きおよび切片」に相当し、上記式(4)の係数γおよび係数εが本発明の「第2の1次関数の傾きおよび切片」に相当する。
12 EGR管
14 吸気管
16 EGRクーラ
18 バイパス管
20 合流部
22,26,28 制御バルブ
24 EGRバルブ
30 ECU
Claims (1)
- 排気管と吸気管を接続するEGR管と、
前記EGR管の排気管側に設けられた水冷式のEGRクーラと、
前記EGR管の途中で前記EGR管から分岐し、前記EGRクーラを迂回して前記EGR管に合流するバイパス管と、
前記EGR管を流れるEGRガスの総流量に対する、前記EGRクーラを流れるEGRガスの流量の比率である流量比率を変更する制御バルブと、
前記EGR管の前記バイパス管との合流部よりも吸気側を流れるEGRガスの温度を目標値に追従させる前記流量比率の目標値に基づいて、前記制御バルブの開度を制御する制御手段と、
前記合流部での合流前後のEGRガスのエネルギに関して成立するエネルギバランス式を前記流量比率の2次式で表現したときの当該2次式の解の一方を前記流量比率の目標値として算出する算出手段であって、前記2次式の係数には、第1の1次関数の傾きおよび切片と、第2の1次関数の傾きおよび切片と、が含まれ、前記第1の1次関数は、前記EGRクーラを流れるEGRガスの流量を排気温で除して得られる第1除算値を変数とする、前記EGRクーラでの冷却効率と前記第1除算値との関係を線形近似した1次関数であり、前記第2の1次関数は、前記バイパス管を流れるEGRガスの流量を排気温で除して得られる第2除算値を変数とする、前記バイパス管での冷却効率と前記第2除算値との関係が線形近似される区間ごとに近似した1次関数である算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
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