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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- oxygen
- egr
- oxygen concentration
- exhaust gas
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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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