JPH09126060A - 排気還流制御方法及びその装置 - Google Patents
排気還流制御方法及びその装置Info
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- JPH09126060A JPH09126060A JP7289986A JP28998695A JPH09126060A JP H09126060 A JPH09126060 A JP H09126060A JP 7289986 A JP7289986 A JP 7289986A JP 28998695 A JP28998695 A JP 28998695A JP H09126060 A JPH09126060 A JP H09126060A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＥＧＲ率等に基づいた制御は、ＮＯｘ低減を
高精度で制御することは困難であり、運転状況等によっ
てはスモークの悪化をまねいていた。 【解決手段】 エンジンの運転状況に応じてＥＧＲ弁の
開度を調節することにより排気還流制御を行う。ＥＧＲ
ガスを含む全吸入空気中の酸素濃度ＲO2、及び全吸入空
気中の酸素量ＱO2と燃料噴射量ＱF との比を求め、この
酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）とスモーク許容限界値Ｋとを
比較して、酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）が小さいときはス
モーク許容限界値Ｋと等しくなるようにＥＧＲ弁を制御
し、大きいときには酸素濃度ＲO2が目標酸素濃度ＤO2と
等しくなるようにＥＧＲ弁を制御する。これで目標スモ
ークレベルを維持するのに必要な酸素量が確保でき、ス
モークの排出量を許容値内に抑えつつ、最大限のＮＯｘ
の低減が図れる。
高精度で制御することは困難であり、運転状況等によっ
てはスモークの悪化をまねいていた。 【解決手段】 エンジンの運転状況に応じてＥＧＲ弁の
開度を調節することにより排気還流制御を行う。ＥＧＲ
ガスを含む全吸入空気中の酸素濃度ＲO2、及び全吸入空
気中の酸素量ＱO2と燃料噴射量ＱF との比を求め、この
酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）とスモーク許容限界値Ｋとを
比較して、酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）が小さいときはス
モーク許容限界値Ｋと等しくなるようにＥＧＲ弁を制御
し、大きいときには酸素濃度ＲO2が目標酸素濃度ＤO2と
等しくなるようにＥＧＲ弁を制御する。これで目標スモ
ークレベルを維持するのに必要な酸素量が確保でき、ス
モークの排出量を許容値内に抑えつつ、最大限のＮＯｘ
の低減が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
スを吸気系に適宜還流させるＥＧＲすなわち排気還流制
御方法及びその装置に関するものである。
スを吸気系に適宜還流させるＥＧＲすなわち排気還流制
御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来にあっては、排気の一部を吸気系に
戻すことでＮＯｘ低減を図る排気還流（ＥＧＲ）が広く
使用されるようになってきている。その還流量（ＥＧＲ
量）は、燃焼の安定度などと両立するように精度よく制
御する必要があり、特にディーゼルエンジンに適用する
場合は、ＥＧＲ過多になるとスモークの発生が大となる
ため、エンジンの運転状況に応じた高精度なＥＧＲ制御
が必要である。
戻すことでＮＯｘ低減を図る排気還流（ＥＧＲ）が広く
使用されるようになってきている。その還流量（ＥＧＲ
量）は、燃焼の安定度などと両立するように精度よく制
御する必要があり、特にディーゼルエンジンに適用する
場合は、ＥＧＲ過多になるとスモークの発生が大となる
ため、エンジンの運転状況に応じた高精度なＥＧＲ制御
が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のＥＧＲ
制御においては、例えば特開平５−１８３２４号公報に
示されているように、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／新気
吸入量＋ＥＧＲガス量）に基づいて制御を行うようにな
っているので、必ずしも制御精度が充分とはいえなかっ
た。すなわち図１２に示すように、ＥＧＲ率とＮＯｘ低
減率（ＥＧＲ無しの時のＮＯｘ排出量を100 としたとき
の排出割合）との関係は、運転条件によってその相関態
様が大きく異なり、高負荷においてはわずかなＥＧＲ率
の変化でＮＯｘ低減率が急激に変化する。これは、低・
中負荷時は空気リッチで燃焼させるために排気ガス中に
多くの酸素を含んでおり、高負荷になると減少するため
である。従ってＮＯｘ低減をその目標値に高精度で制御
することは困難であり、さらに運転状況によっては、例
えば過給エンジンの過渡期におけるブースト遅れがある
と、酸素不足によってスモークの悪化をまねきやすいと
いう問題があった。
制御においては、例えば特開平５−１８３２４号公報に
示されているように、ＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／新気
吸入量＋ＥＧＲガス量）に基づいて制御を行うようにな
っているので、必ずしも制御精度が充分とはいえなかっ
た。すなわち図１２に示すように、ＥＧＲ率とＮＯｘ低
減率（ＥＧＲ無しの時のＮＯｘ排出量を100 としたとき
の排出割合）との関係は、運転条件によってその相関態
様が大きく異なり、高負荷においてはわずかなＥＧＲ率
の変化でＮＯｘ低減率が急激に変化する。これは、低・
中負荷時は空気リッチで燃焼させるために排気ガス中に
多くの酸素を含んでおり、高負荷になると減少するため
である。従ってＮＯｘ低減をその目標値に高精度で制御
することは困難であり、さらに運転状況によっては、例
えば過給エンジンの過渡期におけるブースト遅れがある
と、酸素不足によってスモークの悪化をまねきやすいと
いう問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素絶対量の
変化に応じて低スモークを維持すべくＥＧＲ制御を行
い、全吸入空気中の酸素濃度の変化に応じてＮＯｘを低
減させるべくＥＧＲ制御を行うものである。この排気還
流制御方法を創案するに際し、本発明者らは実験等によ
り、ＮＯｘ低減率で表わされるＮＯｘレベルは運転状況
にかかわらず吸入酸素濃度に依存して一義的に決まるも
のであり（図１１参照）、排出スモーク濃度で表わされ
るスモークレベルはＥＧＲガス中の酸素量も考慮した空
気過剰率λａに依存すること（図９参照）を見出だして
いる。また排気ガス中の酸素濃度はＥＧＲ率により変化
すること（図１０参照）、排気ガス中の酸素濃度はエン
ジン負荷及びエンジン回転数の運転条件により大きく変
化すること（図８参照）を見出だしている。さらにスモ
ークレベルは、酸素量と燃料噴射量との比に強い相関が
あり、しかも吸入空気量が減ると同一酸素濃度でもスモ
ークは悪化すること（図７参照）を見出だしている。こ
れらの研究成果をふまえて本発明は、従来のＥＧＲ率或
いは空気過剰率に代わる制御パラメータとして、ＥＧＲ
ガスを含む全吸入空気中の酸素濃度及び酸素絶対量を提
案するものである。この制御方法によって、スモーク排
出量が許容限界値を越えることなく、しかもＮＯｘの最
大限の低減を行うことができる。
発明は、ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素絶対量の
変化に応じて低スモークを維持すべくＥＧＲ制御を行
い、全吸入空気中の酸素濃度の変化に応じてＮＯｘを低
減させるべくＥＧＲ制御を行うものである。この排気還
流制御方法を創案するに際し、本発明者らは実験等によ
り、ＮＯｘ低減率で表わされるＮＯｘレベルは運転状況
にかかわらず吸入酸素濃度に依存して一義的に決まるも
のであり（図１１参照）、排出スモーク濃度で表わされ
るスモークレベルはＥＧＲガス中の酸素量も考慮した空
気過剰率λａに依存すること（図９参照）を見出だして
いる。また排気ガス中の酸素濃度はＥＧＲ率により変化
すること（図１０参照）、排気ガス中の酸素濃度はエン
ジン負荷及びエンジン回転数の運転条件により大きく変
化すること（図８参照）を見出だしている。さらにスモ
ークレベルは、酸素量と燃料噴射量との比に強い相関が
あり、しかも吸入空気量が減ると同一酸素濃度でもスモ
ークは悪化すること（図７参照）を見出だしている。こ
れらの研究成果をふまえて本発明は、従来のＥＧＲ率或
いは空気過剰率に代わる制御パラメータとして、ＥＧＲ
ガスを含む全吸入空気中の酸素濃度及び酸素絶対量を提
案するものである。この制御方法によって、スモーク排
出量が許容限界値を越えることなく、しかもＮＯｘの最
大限の低減を行うことができる。
【０００５】また本発明は、エンジンの運転状況に応じ
てＥＧＲ弁の開度を調節することにより排気還流制御を
行うに際して、ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素濃
度、及び上記全吸入空気中の酸素量と燃料噴射量との比
を求め、この酸素燃料比とスモーク許容限界値とを比較
して、酸素燃料比が小さいときはスモーク許容限界値と
等しくなるようにＥＧＲ弁を制御し、大きいときには酸
素濃度が目標酸素濃度と等しくなるようにＥＧＲ弁を制
御するものである。このように制御することで、目標と
なるスモークレベルを維持するために必要な酸素量が確
保でき、スモークの排出量を常に許容値内に抑えつつ、
最大限のＮＯｘの低減が図れる。
てＥＧＲ弁の開度を調節することにより排気還流制御を
行うに際して、ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素濃
度、及び上記全吸入空気中の酸素量と燃料噴射量との比
を求め、この酸素燃料比とスモーク許容限界値とを比較
して、酸素燃料比が小さいときはスモーク許容限界値と
等しくなるようにＥＧＲ弁を制御し、大きいときには酸
素濃度が目標酸素濃度と等しくなるようにＥＧＲ弁を制
御するものである。このように制御することで、目標と
なるスモークレベルを維持するために必要な酸素量が確
保でき、スモークの排出量を常に許容値内に抑えつつ、
最大限のＮＯｘの低減が図れる。
【０００６】さらに本発明は、前記制御方法を実施する
ための装置であって、排気を還流させるための排気還流
路に設けられたＥＧＲ弁と、吸気通路の排気還流路との
接続位置よりも下流側に設けられその空気量及び酸素濃
度を検出するための検出手段と、検出手段による検出値
及びエンジン運転状況に応じてＥＧＲ弁を動作させるコ
ントロールユニットとを備え、該コントロールユニット
に、スモーク許容限界値及び目標酸素濃度の設定値を記
憶する記憶部と、検出値に基づいてＥＧＲガスを含む全
吸入空気中の酸素濃度、及び上記全吸入空気中の酸素量
と燃料噴射量との比を演算すると共にこれら演算値と設
定値とを比較してＥＧＲ弁の最適開度を判断する比較演
算部と、ＥＧＲ弁が最適開度になるように制御信号を出
力する出力部とを設けたものである。この構成によっ
て、検出手段は、ＥＧＲガスを含む全吸入空気量及び酸
素濃度を検出する。コントローラは、これら検出値及び
運転状況から、全吸入空気中の酸素濃度、及び全吸入空
気中の酸素量と燃料噴射量との比を求める。そしてこの
酸素燃料比とスモーク許容限界値とを比較し、その大小
によりＥＧＲ弁を最適開度に制御する。これでスモーク
の排出量を常に許容値内に抑えつつ、最大限のＮＯｘの
低減が図れる高精度なＥＧＲ制御が達成される。
ための装置であって、排気を還流させるための排気還流
路に設けられたＥＧＲ弁と、吸気通路の排気還流路との
接続位置よりも下流側に設けられその空気量及び酸素濃
度を検出するための検出手段と、検出手段による検出値
及びエンジン運転状況に応じてＥＧＲ弁を動作させるコ
ントロールユニットとを備え、該コントロールユニット
に、スモーク許容限界値及び目標酸素濃度の設定値を記
憶する記憶部と、検出値に基づいてＥＧＲガスを含む全
吸入空気中の酸素濃度、及び上記全吸入空気中の酸素量
と燃料噴射量との比を演算すると共にこれら演算値と設
定値とを比較してＥＧＲ弁の最適開度を判断する比較演
算部と、ＥＧＲ弁が最適開度になるように制御信号を出
力する出力部とを設けたものである。この構成によっ
て、検出手段は、ＥＧＲガスを含む全吸入空気量及び酸
素濃度を検出する。コントローラは、これら検出値及び
運転状況から、全吸入空気中の酸素濃度、及び全吸入空
気中の酸素量と燃料噴射量との比を求める。そしてこの
酸素燃料比とスモーク許容限界値とを比較し、その大小
によりＥＧＲ弁を最適開度に制御する。これでスモーク
の排出量を常に許容値内に抑えつつ、最大限のＮＯｘの
低減が図れる高精度なＥＧＲ制御が達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。
図面に従って説明する。
【０００８】まず図１によって、本発明を適用した排気
還流制御装置を説明する。この排気還流制御装置は、排
気を還流させるための排気還流路１に設けられたＥＧＲ
弁２と、吸気通路３に設けられその空気量及び酸素濃度
を検出するための検出手段４と、検出手段４による検出
値及びエンジン運転状況に応じてＥＧＲ弁２を動作させ
るコントロールユニット５とにより主として構成されて
いる。
還流制御装置を説明する。この排気還流制御装置は、排
気を還流させるための排気還流路１に設けられたＥＧＲ
弁２と、吸気通路３に設けられその空気量及び酸素濃度
を検出するための検出手段４と、検出手段４による検出
値及びエンジン運転状況に応じてＥＧＲ弁２を動作させ
るコントロールユニット５とにより主として構成されて
いる。
【０００９】排気還流路は、排気通路６及び吸気通路３
にこれらを短絡するように接続されている。排気通路６
は、エンジン７のエキゾーストマニホールド８からマフ
ラー９を経由して排気ガスを排出するように延びてい
る。吸気通路３は、エアクリーナー１０を経由して外気
をエンジン７のインテークマニホールド１１に導くよう
になっている。ＥＧＲ弁２は、コントロールユニット５
の出力部１２に結線されたアクチュエータ１３により動
作されて、その開度に応じて排気通路６を流れる排気ガ
スの一部を吸気通路３に合流させて、エンジン７に還流
させるようになっている。
にこれらを短絡するように接続されている。排気通路６
は、エンジン７のエキゾーストマニホールド８からマフ
ラー９を経由して排気ガスを排出するように延びてい
る。吸気通路３は、エアクリーナー１０を経由して外気
をエンジン７のインテークマニホールド１１に導くよう
になっている。ＥＧＲ弁２は、コントロールユニット５
の出力部１２に結線されたアクチュエータ１３により動
作されて、その開度に応じて排気通路６を流れる排気ガ
スの一部を吸気通路３に合流させて、エンジン７に還流
させるようになっている。
【００１０】検出手段４は、排気還流路２との接続位置
（合流位置）２２よりも下流側の吸気通路３に設けられ
ており、圧力を検知すること等によって新気に合流した
ＥＧＲガスを含む全吸入空気の流量ＶA を測定するエア
フローセンサー１４と、固体電解質の起電力等を利用し
て全吸入空気中の酸素濃度ＲO2を測定する酸素濃度セン
サー１５と、酸素の比重を補正するための吸気温度Ｔｉ
を測定する吸入温度センサー１６とで構成されている。
これらセンサー１４，１５，１６は、それぞれコントロ
ールユニット５の入力部１７に結線されている。なおエ
アフローセンサー１４として、空気の質量流量を計測す
るセンサーを使用したときは、吸入温度センサー１６を
省略してもよい。このほか運転状況を検出するためのセ
ンサーとして、エンジン７の回転数Ｎｅを計測する回転
センサー１８と、アクセル開度ＶL を計測するためのア
クセル開度センサー１９とが備えられ、コントロールユ
ニット５の入力部１７に結線されている。
（合流位置）２２よりも下流側の吸気通路３に設けられ
ており、圧力を検知すること等によって新気に合流した
ＥＧＲガスを含む全吸入空気の流量ＶA を測定するエア
フローセンサー１４と、固体電解質の起電力等を利用し
て全吸入空気中の酸素濃度ＲO2を測定する酸素濃度セン
サー１５と、酸素の比重を補正するための吸気温度Ｔｉ
を測定する吸入温度センサー１６とで構成されている。
これらセンサー１４，１５，１６は、それぞれコントロ
ールユニット５の入力部１７に結線されている。なおエ
アフローセンサー１４として、空気の質量流量を計測す
るセンサーを使用したときは、吸入温度センサー１６を
省略してもよい。このほか運転状況を検出するためのセ
ンサーとして、エンジン７の回転数Ｎｅを計測する回転
センサー１８と、アクセル開度ＶL を計測するためのア
クセル開度センサー１９とが備えられ、コントロールユ
ニット５の入力部１７に結線されている。
【００１１】コントロールユニット５は、入力部１７及
び出力部１２のほかに、排出ガス規制値や商品性などか
ら決まるスモーク許容限界値（スモークリミット）及び
目標酸素濃度ＤO2の設定値を記憶する記憶部２０と、検
出値に基づいて所定の演算及び比較判断を行う比較演算
部（ＣＰＵ）２１とを備えている。記憶部２０にはエン
ジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＶL から燃料噴射量Ｑ
F を求めるための燃料噴射量マップ（図３参照）と、エ
ンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ＱF から目標酸素濃度
ＤO2を求めるための酸素濃度マップ（図４参照）と、酸
素燃料比（ＱO2／ＱF ）スモーク濃度との関係を表わす
スモークレベルマップ（図５参照）と、エンジン回転数
Ｎｅ及び燃料噴射量ＱF からスモーク許容限界値Ｋを求
めるための酸素燃料比マップ（図６参照）とが設けられ
ている。このうち燃料噴射量ＱF としては、単位時間当
りの燃料噴射量（リットル／1 時間）を用いている。ま
た酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）における吸入空気量Ｑ
O2は、次式によって算出するようになっている。
び出力部１２のほかに、排出ガス規制値や商品性などか
ら決まるスモーク許容限界値（スモークリミット）及び
目標酸素濃度ＤO2の設定値を記憶する記憶部２０と、検
出値に基づいて所定の演算及び比較判断を行う比較演算
部（ＣＰＵ）２１とを備えている。記憶部２０にはエン
ジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度ＶL から燃料噴射量Ｑ
F を求めるための燃料噴射量マップ（図３参照）と、エ
ンジン回転数Ｎｅ及び燃料噴射量ＱF から目標酸素濃度
ＤO2を求めるための酸素濃度マップ（図４参照）と、酸
素燃料比（ＱO2／ＱF ）スモーク濃度との関係を表わす
スモークレベルマップ（図５参照）と、エンジン回転数
Ｎｅ及び燃料噴射量ＱF からスモーク許容限界値Ｋを求
めるための酸素燃料比マップ（図６参照）とが設けられ
ている。このうち燃料噴射量ＱF としては、単位時間当
りの燃料噴射量（リットル／1 時間）を用いている。ま
た酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）における吸入空気量Ｑ
O2は、次式によって算出するようになっている。
【００１２】ＱO2＝ＶA ×γ×ＲO2／100 … ここにγ；温度Ｔｉの時の酸素比重 そして比較演算部２１は、これらマップによる検索及び
演算によって最終的に得られた酸素燃料比（ＱO2／
ＱF ）とスモーク許容限界値Ｋ、及び吸入酸素濃度ＲO2
と目標酸素濃度ＤO2とをそれぞれ比較判断することによ
って、その時点のＥＧＲ弁２の最適開度を求め、出力部
１２を経由してアクチュエータ１３への作動信号を出力
するようになっている。
演算によって最終的に得られた酸素燃料比（ＱO2／
ＱF ）とスモーク許容限界値Ｋ、及び吸入酸素濃度ＲO2
と目標酸素濃度ＤO2とをそれぞれ比較判断することによ
って、その時点のＥＧＲ弁２の最適開度を求め、出力部
１２を経由してアクチュエータ１３への作動信号を出力
するようになっている。
【００１３】次に本発明の排気還流制御方法の実施の形
態を、前記構成の排気還流制御装置によりＥＧＲ弁２の
開度制御を行う際の作動として説明する（図２参照）。
態を、前記構成の排気還流制御装置によりＥＧＲ弁２の
開度制御を行う際の作動として説明する（図２参照）。
【００１４】まず運転状況を把握すべく、エンジン回転
センサー１８によってエンジン回転数Ｎｅを検出し（ST
1）、アクセル開度センサー１９によってアクセル開度
ＶL を検出する（ST 2）。これと並行して、吸入温度セ
ンサー１６によって吸気通路３を通る吸入空気温度Ｔｉ
を検出し（ST 3）、酸素濃度センサー１５によって吸入
空気の酸素濃度ＲO2を検出し（ST 4）、エアフローセン
サー１４によって吸入空気量ＶA を検出する（ST 5）。
これらの検出は、ＥＧＲ弁２が開いているときは、新気
だけでなく、ＥＧＲガスを加えた全吸入空気が対象とな
る。
センサー１８によってエンジン回転数Ｎｅを検出し（ST
1）、アクセル開度センサー１９によってアクセル開度
ＶL を検出する（ST 2）。これと並行して、吸入温度セ
ンサー１６によって吸気通路３を通る吸入空気温度Ｔｉ
を検出し（ST 3）、酸素濃度センサー１５によって吸入
空気の酸素濃度ＲO2を検出し（ST 4）、エアフローセン
サー１４によって吸入空気量ＶA を検出する（ST 5）。
これらの検出は、ＥＧＲ弁２が開いているときは、新気
だけでなく、ＥＧＲガスを加えた全吸入空気が対象とな
る。
【００１５】次にこれら検出値Ｎｅ，ＶL ，Ｔｉ，
ＲO2，ＶA を入力したコントロールユニット５の比較演
算部２１が、所定の演算及び検索を行う。すなわち図３
に示した燃料噴射量マップにより、アクセル開度ＶL 及
びエンジン回転数Ｎｅから、燃料噴射量ＱF を検索する
（ST 6）。例えば図中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」の
とき、アクセル開度ＶL が70％であれば、燃料噴射量Ｑ
F は「ｑ」と求められる。そして図４に示した酸素濃度
マップにより、燃料噴射量ＱF 及びエンジン回転数Ｎｅ
から、目標酸素濃度ＤO2を検索する（ST 7）。例えば図
中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」、燃料噴射量ＱF が
「ｑ」であれば、ＤO2＝17％と求められる。次にこの酸
素濃度マップにより求めた目標酸素濃度ＤO2が、ＥＧＲ
領域か否か、例えばＤO2≠21％であるか否かを判断する
（ST 8）。目標酸素濃度ＤO2が21％であればＥＧＲ弁２
を全閉として（ST 9）、排気還流は行わないものとし、
フロー最初の検出及び検索に戻る。そしてＥＧＲ領域で
あれば、前記式により、吸入酸素量ＱO2を演算すると
共に（ST10）、図６に示した酸素燃料比マップによりス
モーク許容限界値に相当する酸素燃料比（Ｋ）を求める
（ST11）。例えば図中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」、
燃料噴射量Ｑが「ｑ」であれば、スモーク許容限界値の
酸素燃料比は「Ｋ2 」と求められる。そしてスモーク許
容限界値Ｋと、検出値による酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）
との比較を行う（ST12）。この比較において、酸素燃料
比（ＱO2／ＱF ）がスモーク許容限界値Ｋよりも大きい
とき、すなわち良好なスモークとなる酸素量が確保され
ているときは、酸素濃度ＲO2が目標酸素濃度ＤO2となる
ようなＥＧＲ弁２の制御を行う（ST13）。例えばＲO2＞
ＤO2であれば、ＥＧＲ弁２の開度を大きくして、ＥＧＲ
量を増やし、ＲO2＝ＤO2となるようにする。またＲO2＜
ＤO2であれば、ＥＧＲ弁２の開度を小さくしてＥＧＲ量
を減らす。ＥＧＲ量が減ると、それだけ新気の吸入空気
量がふえるので、全吸入空気の酸素濃度ＲO2は増加し、
最終的にＲO2＝ＤO2となるまで開度を小さくする。そし
て酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）がスモーク許容限界値Ｋよ
りも小さいとき、すなわち図５中、「ａ」が「Ｋ」より
も左側に位置しているときは、図中Ａｎで示したよう
に、スモークリミットを越える運転（回転）領域が存在
することになるので、ＱO2／ＱF ＝ＫとなるようにＥＧ
Ｒ弁２の開度を小さくして、必要な酸素量ＱO2を確保す
る（ST14）。
ＲO2，ＶA を入力したコントロールユニット５の比較演
算部２１が、所定の演算及び検索を行う。すなわち図３
に示した燃料噴射量マップにより、アクセル開度ＶL 及
びエンジン回転数Ｎｅから、燃料噴射量ＱF を検索する
（ST 6）。例えば図中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」の
とき、アクセル開度ＶL が70％であれば、燃料噴射量Ｑ
F は「ｑ」と求められる。そして図４に示した酸素濃度
マップにより、燃料噴射量ＱF 及びエンジン回転数Ｎｅ
から、目標酸素濃度ＤO2を検索する（ST 7）。例えば図
中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」、燃料噴射量ＱF が
「ｑ」であれば、ＤO2＝17％と求められる。次にこの酸
素濃度マップにより求めた目標酸素濃度ＤO2が、ＥＧＲ
領域か否か、例えばＤO2≠21％であるか否かを判断する
（ST 8）。目標酸素濃度ＤO2が21％であればＥＧＲ弁２
を全閉として（ST 9）、排気還流は行わないものとし、
フロー最初の検出及び検索に戻る。そしてＥＧＲ領域で
あれば、前記式により、吸入酸素量ＱO2を演算すると
共に（ST10）、図６に示した酸素燃料比マップによりス
モーク許容限界値に相当する酸素燃料比（Ｋ）を求める
（ST11）。例えば図中、エンジン回転数Ｎｅが「ｎ」、
燃料噴射量Ｑが「ｑ」であれば、スモーク許容限界値の
酸素燃料比は「Ｋ2 」と求められる。そしてスモーク許
容限界値Ｋと、検出値による酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）
との比較を行う（ST12）。この比較において、酸素燃料
比（ＱO2／ＱF ）がスモーク許容限界値Ｋよりも大きい
とき、すなわち良好なスモークとなる酸素量が確保され
ているときは、酸素濃度ＲO2が目標酸素濃度ＤO2となる
ようなＥＧＲ弁２の制御を行う（ST13）。例えばＲO2＞
ＤO2であれば、ＥＧＲ弁２の開度を大きくして、ＥＧＲ
量を増やし、ＲO2＝ＤO2となるようにする。またＲO2＜
ＤO2であれば、ＥＧＲ弁２の開度を小さくしてＥＧＲ量
を減らす。ＥＧＲ量が減ると、それだけ新気の吸入空気
量がふえるので、全吸入空気の酸素濃度ＲO2は増加し、
最終的にＲO2＝ＤO2となるまで開度を小さくする。そし
て酸素燃料比（ＱO2／ＱF ）がスモーク許容限界値Ｋよ
りも小さいとき、すなわち図５中、「ａ」が「Ｋ」より
も左側に位置しているときは、図中Ａｎで示したよう
に、スモークリミットを越える運転（回転）領域が存在
することになるので、ＱO2／ＱF ＝ＫとなるようにＥＧ
Ｒ弁２の開度を小さくして、必要な酸素量ＱO2を確保す
る（ST14）。
【００１６】このように、ＥＧＲガスを含む全吸入空気
中の酸素濃度ＲO2、及び酸素量ＱO2と燃料噴射量ＱF と
の比の変化に応じてＥＧＲ弁２の開度を制御するものと
し、スモーク許容限界値Ｋより少ない酸素量ＱO2である
場合は酸素絶対量を増加させて目標スモークレベルを確
保し、多い酸素量ＱO2である場合は目標ＮＯｘレベルに
低減するために必要な酸素濃度ＲO2とするようにしたの
で、低スモーク及び最大限のＮＯｘ低減を確実に両立で
き、あらゆる運転状況に応じた高精度なＥＧＲ制御が達
成できる。例えば過給ディーゼルエンジンに適用した場
合、加速時などの過渡状態ではブースト遅れが発生し、
図７に示したように、吸入空気が定常状態よりも減る
が、燃料噴射量ＱF に対する必要酸素量（ＱO2／ＱF ）
を考慮した制御をしているので、その運転状況の変化に
瞬時に対応でき、スモーク排出量がその許容限界値Ｋを
越える事態をまねくことはない。またエアクリーナの目
詰りなどで吸気抵抗が増加し吸入空気量が減少するとい
った個々の装置に固有の状況があっても、これに左右さ
れることなく高精度なＥＧＲ制御ができる。
中の酸素濃度ＲO2、及び酸素量ＱO2と燃料噴射量ＱF と
の比の変化に応じてＥＧＲ弁２の開度を制御するものと
し、スモーク許容限界値Ｋより少ない酸素量ＱO2である
場合は酸素絶対量を増加させて目標スモークレベルを確
保し、多い酸素量ＱO2である場合は目標ＮＯｘレベルに
低減するために必要な酸素濃度ＲO2とするようにしたの
で、低スモーク及び最大限のＮＯｘ低減を確実に両立で
き、あらゆる運転状況に応じた高精度なＥＧＲ制御が達
成できる。例えば過給ディーゼルエンジンに適用した場
合、加速時などの過渡状態ではブースト遅れが発生し、
図７に示したように、吸入空気が定常状態よりも減る
が、燃料噴射量ＱF に対する必要酸素量（ＱO2／ＱF ）
を考慮した制御をしているので、その運転状況の変化に
瞬時に対応でき、スモーク排出量がその許容限界値Ｋを
越える事態をまねくことはない。またエアクリーナの目
詰りなどで吸気抵抗が増加し吸入空気量が減少するとい
った個々の装置に固有の状況があっても、これに左右さ
れることなく高精度なＥＧＲ制御ができる。
【００１７】なお図２ではスモーク許容限界値Ｋを運転
状況により変える（ST11）ものとしたが、目標レベルと
して固定的に設定するようにしてもよい。また図４及び
図６の制御マップでは一方のパラメータを燃料噴射量Ｑ
F としているが、アクセル開度ＶL を用いても構わな
い。さらに、本発明に対比すべき技術としては、スモー
クの発生量が許容限界を越えないようにＥＧＲ制御を行
うとした実開平４−１１６６５４号公報がある。ただし
この提案は、スモークリミット空気量を目標新気吸入量
と比較するものであり、ＥＧＲガス中の酸素は考慮して
いないので、ＥＧＲガス中の酸素分だけ多すぎたり少な
すぎたりしてＥＧＲのかかり方にバラツキが生じ、高精
度なＥＧＲ制御が難しいと考えられる。本発明において
は、ＥＧＲガス中の酸素を考慮していることで、運転条
件の変化によるスモークの悪化を未然に防ぐ高精度なＥ
ＧＲ制御が達成できるものである。
状況により変える（ST11）ものとしたが、目標レベルと
して固定的に設定するようにしてもよい。また図４及び
図６の制御マップでは一方のパラメータを燃料噴射量Ｑ
F としているが、アクセル開度ＶL を用いても構わな
い。さらに、本発明に対比すべき技術としては、スモー
クの発生量が許容限界を越えないようにＥＧＲ制御を行
うとした実開平４−１１６６５４号公報がある。ただし
この提案は、スモークリミット空気量を目標新気吸入量
と比較するものであり、ＥＧＲガス中の酸素は考慮して
いないので、ＥＧＲガス中の酸素分だけ多すぎたり少な
すぎたりしてＥＧＲのかかり方にバラツキが生じ、高精
度なＥＧＲ制御が難しいと考えられる。本発明において
は、ＥＧＲガス中の酸素を考慮していることで、運転条
件の変化によるスモークの悪化を未然に防ぐ高精度なＥ
ＧＲ制御が達成できるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、運転状況
の急速な変化なども対応する高精度なＥＧＲ制御がで
き、スモークの排出量を常に許容値内に抑えつつ最大限
のＮＯｘ低減が達成されるという優れた効果を発揮す
る。
の急速な変化なども対応する高精度なＥＧＲ制御がで
き、スモークの排出量を常に許容値内に抑えつつ最大限
のＮＯｘ低減が達成されるという優れた効果を発揮す
る。
【図１】本発明の排気還流制御装置の実施の形態を示し
た構成図である。
た構成図である。
【図２】本発明の排気還流制御方法の実施の形態を示し
たフローチャートである。
たフローチャートである。
【図３】図２中の燃料噴射量マップを示した図である。
【図４】図２中の酸素濃度マップを示した図である。
【図５】図２の酸素燃料比とスモーク濃度との関係を示
した図である。
した図である。
【図６】図２中の酸素燃料比マップを示した図である。
【図７】酸素濃度とスモーク排出量及び酸素燃料比との
関係を示した図である。
関係を示した図である。
【図８】運転状況による酸素濃度の変化を示した図であ
る。
る。
【図９】空気過剰率と排出スモーク濃度との関係を示し
た図である。
た図である。
【図１０】ＥＧＲ率と排気ガス中の酸素濃度との関係を
示した図である。
示した図である。
【図１１】吸入酸素濃度とＮＯｘ低減率との関係を示し
た図である。
た図である。
【図１２】従来技術の課題を説明するためのＥＧＲ率と
ＮＯｘ低減率との関係を示した図である。
ＮＯｘ低減率との関係を示した図である。
１ 排気還流路 ２ ＥＧＲ弁 ３ 吸気通路 ４ 検出手段 ５ コントロールユニット ２０ 記憶部 ２１ 比較演算部 ２２ 接続位置 Ｋ スモーク許容限界値 ＤO2 目標酸素濃度 ＲO2 酸素濃度 ＱO2 酸素量 ＱF 燃料噴射量
Claims (3)
- 【請求項１】 ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素絶
対量の変化に応じて低スモークを維持すべくＥＧＲ制御
を行い、上記全吸入空気中の酸素濃度の変化に応じてＮ
Ｏｘを低減させるべくＥＧＲ制御を行うことを特徴とす
る排気還流制御方法。 - 【請求項２】 エンジンの運転状況に応じてＥＧＲ弁の
開度を調節することにより排気還流制御を行うに際し
て、ＥＧＲガスを含む全吸入空気中の酸素濃度、及び上
記全吸入空気中の酸素量と燃料噴射量との比を求め、こ
の酸素燃料比とスモーク許容限界値とを比較して、上記
酸素燃料比が小さいときは上記スモーク許容限界値と等
しくなるように上記ＥＧＲ弁を制御し、大きいときには
上記酸素濃度が目標酸素濃度と等しくなるように上記Ｅ
ＧＲ弁を制御することを特徴とする排気還流制御方法。 - 【請求項３】 排気を還流させるための排気還流路に設
けられたＥＧＲ弁と、吸気通路の上記排気還流路との接
続位置よりも下流側に設けられその空気量及び酸素濃度
を検出するための検出手段と、該検出手段による検出値
及びエンジン運転状況に応じて上記ＥＧＲ弁を動作させ
るコントロールユニットとを備え、該コントロールユニ
ットに、スモーク許容限界値及び目標酸素濃度の設定値
を記憶する記憶部と、上記検出値に基づいてＥＧＲガス
を含む全吸入空気中の酸素濃度、及び上記全吸入空気中
の酸素量と燃料噴射量との比を演算すると共にこれら演
算値と上記設定値とを比較して上記ＥＧＲ弁の最適開度
を判断する比較演算部と、上記ＥＧＲ弁が最適開度にな
るように制御信号を出力する出力部とを設けたことを特
徴とする排気還流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7289986A JPH09126060A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 排気還流制御方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7289986A JPH09126060A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 排気還流制御方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126060A true JPH09126060A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17750305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7289986A Pending JPH09126060A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 排気還流制御方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126060A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1643103A2 (en) | 2004-09-30 | 2006-04-05 | Hitachi, Ltd. | Method for obtaining exhaust gas flow quantity, exhaust gas flow measurement apparatus, and exhaust gas recirculation control system |
| US7055508B2 (en) | 2002-08-12 | 2006-06-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | EGR control device and method for internal combustion engine |
| US7063076B1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-06-20 | Detroit Diesel Corporation | Method of smoke limiting engine |
| WO2009136562A1 (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | 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 |
| US7620490B2 (en) | 2005-03-09 | 2009-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device for internal combustion engine |
| JP2012107601A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Hino Motors Ltd | 内燃機関 |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP7289986A patent/JPH09126060A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7055508B2 (en) | 2002-08-12 | 2006-06-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | EGR control device and method for internal combustion engine |
| EP1643103A2 (en) | 2004-09-30 | 2006-04-05 | Hitachi, Ltd. | Method for obtaining exhaust gas flow quantity, exhaust gas flow measurement apparatus, and exhaust gas recirculation control system |
| US7155332B2 (en) | 2004-09-30 | 2006-12-26 | Hitachi, Ltd. | Method for obtaining exhaust gas flow quantity, exhaust gas flow measurement apparatus, and exhaust gas recirculation control system |
| US7620490B2 (en) | 2005-03-09 | 2009-11-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection control device for internal combustion engine |
| US7063076B1 (en) * | 2005-05-16 | 2006-06-20 | Detroit Diesel Corporation | Method of smoke limiting engine |
| WO2009136562A1 (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | 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 |
| JP2009270518A (ja) * | 2008-05-08 | 2009-11-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ディーゼルエンジンの燃料制御装置 |
| US9008951B2 (en) | 2008-05-08 | 2015-04-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Fuel admission control unit to control a diesel engine |
| JP2012107601A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Hino Motors Ltd | 内燃機関 |
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