JPH1089156A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- JPH1089156A JPH1089156A JP8244872A JP24487296A JPH1089156A JP H1089156 A JPH1089156 A JP H1089156A JP 8244872 A JP8244872 A JP 8244872A JP 24487296 A JP24487296 A JP 24487296A JP H1089156 A JPH1089156 A JP H1089156A
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Abstract
て、機関過渡運転時の排気エミッションを従来に比較し
て改善すること。 【解決手段】 所定機関運転状態へ機関運転状態が変化
する機関過渡時において、所定機関運転状態における最
適空気過剰率λs及び最適EGR率γsが含まれる排気
エミッションを最適とする空気過剰率とEGR率との関
係式を把握し、現在の空気過剰率λnとEGR率γnの
いずれか一方に対してこの関係式を満たす他方γt,λ
tを実現するように排気ガス再循環装置を制御する。
Description
置に関する。
機関排気系と吸気系とを連通する排気ガス再循環通路を
設けて、排気ガスを気筒内へ再循環させることにより燃
焼温度を低下させ、NOx発生量を低減することが公知
である。再循環させる排気ガス量が多いほど、NOx発
生量を大幅に低減することができるために、各機関運転
状態毎に、多量のスモーク又はパティキュレートが発生
しない空気過剰率を実現して、可能な限り多量の排気ガ
スを再循環させることが好ましい。再循環させる排気ガ
ス量は、一般的に、再循環排気ガス量と気筒内のガス量
(新気及び再循環排気ガス量)との比であるEGR率に
よって表される。
及びパティキュレートの発生量低減に有利な空気過剰率
とEGR率との組み合わせが存在する。特開平2−61
347号公報には、このような空気過剰率を目標空気過
剰率として、各機関運転状態毎に現在の空気過剰率が目
標空気過剰率となるように、排気ガス再循環通路に配置
されたEGR制御弁を制御することが開示されている。
る排気ガス量を減少させれば、その分、新気が気筒内へ
流入しやすくなり、逆に、再循環させる排気ガス量を増
加させれば、その分、新気は気筒内へ流入し難くなる。
それにより、このような制御によって、各機関運転状態
において、排気エミッション的に有利な空気過剰率とE
GR率の組み合わせを実現することができる。
渡運転時には、吸気遅れが発生するにもかかわらず、変
化後の機関運転状態における目標空気過剰率を実現しよ
うとして、過剰に再循環排気ガス量が低減されることが
あり、この時にはNOxの発生量がかなり増大する。
装置を備える内燃機関において、機関過渡運転時の排気
エミッションを従来に比較して改善することができる制
御装置を提供することである。
による内燃機関の制御装置は、排気ガス再循環装置を備
える内燃機関の制御装置であって、機関定常時におい
て、各機関運転状態毎の最適空気過剰率及び最適EGR
率が実現されるように前記排気ガス再循環装置を制御
し、所定機関運転状態へ機関運転状態が変化する機関過
渡時において、前記所定機関運転状態における最適空気
過剰率及び最適EGR率が含まれる排気エミッションを
最適とする空気過剰率とEGR率との関係式を把握し、
現在の空気過剰率とEGR率のいずれか一方に対して前
記関係式を満たす他方を実現するように前記排気ガス再
循環装置を制御することを特徴とする。
制御装置は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置にお
いて、前記機関過渡運転時には、現在の空気過剰率に対
して前記関係式を満たすEGR率を実現するように排気
ガス再循環装置を制御することを特徴とする。
制御装置は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置にお
いて、前記機関過渡運転時には、現在のEGR率に対し
て前記関係式を満たす空気過剰率を実現するように排気
ガス再循環装置を制御することを特徴とする。
制御装置は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置にお
いて、前記機関過渡運転時には、現在の空気過剰率とE
GR率のいずれか一方に対して前記関係式を満たす他方
を実現するように排気ガス再循環装置をフィードバック
制御することを特徴とする。
り付けられた内燃機関の概略断面図である。同図におい
て、1はディーゼル機関本体である。2は吸気弁3を介
して気筒内へ通じる吸気通路であり、4は排気弁5を介
して気筒内へ通じる排気通路である。6はピストン頂面
に形成された燃焼室であり、7は燃焼室6内へ燃料を噴
射する燃料噴射弁である。燃料噴射弁7は、一般的な燃
料噴射ポンプ(図示せず)に接続され、機関負荷及び回
転数等に基づき燃料噴射量が制御されるようになってい
る。
る排気ガス再循環通路(EGR通路)であり、このEG
R通路8には、再循環排気ガス量を制御するためのEG
R制御弁9が配置されている。20は、EGR制御弁9
の開度制御を担当する制御装置であり、吸気通路2にお
けるEGR通路合流部Aより上流側に配置されたエアフ
ローメータ(図示せず)、吸気通路2におけるEGR通
路合流部Aより下流側に配置された圧力センサ21及び
温度センサ22、排気通路4におけるEGR通路分岐部
Bより上流側に配置された酸素センサ23、及び回転セ
ンサ(図示せず)等が接続されている。
により決定される燃料噴射量に対して、スモーク及びパ
ティキュレートをあまり発生させない最適な空気過剰率
と、NOxをあまり発生させない最適なEGR率との組
み合わせが存在する。同じ機関運転状態において、再循
環排気ガス量を減少させれば新気量が増加し、再循環排
気ガス量を増加させれば新気量が減少する関係にある。
それにより、制御装置20は、機関定常運転時におい
て、一般的に行われているように、酸素センサ22によ
り検出される現在の空気過剰率が各機関運転状態毎の最
適な空気過剰率となるように、EGR制御弁9の開度を
制御して再循環排気ガス量を調節し、最適な空気過剰率
及び最適なEGR率を実現して排気エミッションを良好
なものにしている。
ける燃料噴射量Q、気筒内へ供給される新気量G、EG
R制御弁開度θ、空気過剰率λ、EGR率γ、パティキ
ュレート発生量PM、及びNOx発生量NMの変化を示
すタイムチャートである。これらのタイムチャートにお
いて、点線は、加速以前の特定定常運転における各値
(添字1を付す)が加速後の特定定常運転における各値
(添字2を付す)に理想的に変化した場合を示してい
る。
弁9の開度制御が行われた場合、すなわち、加速後の特
定定常運転における最適な空気過剰率λ2を実現するよ
うにEGR制御弁の開度制御が行われた場合を示してい
る。この場合を以下に説明する。機関加速時には、燃料
噴射量Qの増加に追従して新気量Gが増加せず、かなり
の新気量増加遅れが発生する。それにより、EGR制御
弁9の開度は素早く全閉され、排気ガス再循環を一度停
止し、新気量の増加遅れをある程度回復することによっ
て、燃料噴射量Qの増加と共にほぼ最適な空気過剰率λ
2が実現される。
ト発生量PMは良好となるが、排気ガス再循環が一度停
止されるためにNOx発生量NMが許容できないほどに
悪化する。従って、本実施形態の制御装置20は、機関
過渡運転時において、以下のような制御を実施するよう
になっている。
示すマップである。同図において、kは特定機関運転状
態における最適な空気過剰率λsと最適なEGR率γs
との組み合わせを示す点である。λaは、この特定機関
運転状態において、最適な空気過剰率λsと最適なEG
R率γsとの組み合わせが実現された場合と同じNOx
発生量となる排気ガス再循環を停止した時の空気過剰率
であり、λbは、この特定機関運転状態において、最適
な空気過剰率λsと最適なEGR率γsとの組み合わせ
が実現された場合と同じパティキュレート発生量となる
排気ガス再循環を停止した時の空気過剰率である。λc
は、λaとλbの中心点であり、すなわち、λc=(λ
a+λb)/2によって算出される値である。
態となる時には、前述した点kと、空気過剰率λc及び
EGR率0%の点lとを通る直線M上に機関過渡運転時
における空気過剰率とEGR率を存在させれば、図2の
各タイムチャートに実線で示すように、空気過剰率がλ
2(図3においてはλs)より低下してパティキュレー
ト発生量PMはわずかに増加し、EGR率がγ2(図3
においてはλs)より低下してNOx発生量もわずかに
増加するが、いずれも許容範囲内に抑えることができ、
良好な排気エミッションを実現することが可能となる。
な空気過剰率とEGR率とを実現するためのEGR制御
弁9の開度制御を示す第1フローチャートである。ま
ず、ステップ101において、燃料ポンプから現在の燃
料噴射量Qが読み込まれる。次に、ステップ102にお
いて、この燃料噴射量Qと機関回転数Nとに基づく機関
運転状態が定常である場合における最適な吸気過剰率λ
sと最適なEGR率γsとがマップ等に基づき決定され
る。
いて説明したように、機関過渡運転時における最適な空
気過剰率と最適なEGR率との関係式(直線M)を算
出、又はマップ等を利用して決定する。次に、ステップ
104において、エアフローメータにより検出される吸
入空気重量GNと、圧力センサ21及び温度センサ22
により検出される吸気通路2におけるEGR通路8合流
部より下流側のガス圧力P及びガス温度Tとが読み込ま
れる。このガスは、新気と再循環排気ガスとの混合ガス
である。
(1)によって再循環排気ガス重量GEGRが算出さ
れ、次式(2)によって現在のEGR率γnが算出され
る。 GEGR=f(P/T)−GN (1) γn=GEGR/(GN+GEGR) (2)
印v1に示すように、この現在のEGR率γnに対して
直線Mの関係を満たす空気過剰率λtを算出し、ステッ
プ107において、この空気過剰率λtを現在の目標空
気過剰率としてEGR制御弁9の開度を制御するように
なっている。
気過剰率とEGR率とを実現するためのEGR制御弁9
の開度制御を示す第2フローチャートである。第1フロ
ーチャートは、機関過渡時において、実際のEGR率に
基づく目標空気過剰率を決定するものであるが、本フロ
ーチャートは、実際の空気過剰率に基づき目標EGR率
を決定するものであり、その違いを以下に説明する。本
フローチャートでは、ステップ203において直線Mが
算出された後に、ステップ204において酸素センサの
出力Vが読み込まれ、ステップ205において、この出
力Vに基づき現在の空気過剰率λnが決定される。
印v2に示すように、この現在の空気過剰率λnに対し
て直線Mの関係を満たすEGR率γtを算出し、ステッ
プ207において、このEGR率γtを現在の目標EG
R率としてEGR制御弁9の開度を制御するようになっ
ている。
GR制御弁9の開度を変化させると、現在のEGR率又
は現在の空気過剰率が変化し、それにより、目標空気過
剰率又は目標EGR率も変化するために、EGR制御弁
9の開度制御は、フィードバック制御とされることが好
ましい。本実施形態は、ディーゼル機関について説明し
たが、これは本発明を限定するものではなく、吸気量を
制御しない火花点火内燃機関には本発明をそのまま適用
可能であり、また、スロットル弁又は吸気量制御弁を有
する内燃機関においても、機関過渡運転時においてスロ
ットル弁又は吸気量制御弁の所定開度に対する吸気の増
加遅れが発生するために、本発明を適用することができ
る。
ば、所定機関運転状態へ機関運転状態が変化する機関過
渡時において、所定機関運転状態における最適空気過剰
率及び最適EGR率が含まれる排気エミッションを最適
とする空気過剰率とEGR率との関係式を把握し、現在
の空気過剰率とEGR率のいずれか一方に対してこの関
係式を満たす他方を実現するように排気ガス再循環装置
が制御されるために、機関過渡時における新気遅れに対
して、この時の排気エミッションを最適とする空気過剰
率とEGR率との関係が実現され、パティキュレート発
生量とNOx発生量の両方を許容限度内に抑えることが
できる。
関の概略断面図である。
される新気量、EGR制御弁開度、空気過剰率、EGR
率、パティキュレート発生量、及びNOx発生量の変化
を示すタイムチャートである。
ある。
ャートである。
ャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 排気ガス再循環装置を備える内燃機関の
制御装置であって、機関定常時において、各機関運転状
態毎の最適空気過剰率及び最適EGR率が実現されるよ
うに前記排気ガス再循環装置を制御し、所定機関運転状
態へ機関運転状態が変化する機関過渡時において、前記
所定機関運転状態における最適空気過剰率及び最適EG
R率が含まれる排気エミッションを最適とする空気過剰
率とEGR率との関係式を把握し、現在の空気過剰率と
EGR率のいずれか一方に対して前記関係式を満たす他
方を実現するように前記排気ガス再循環装置を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項2】 前記機関過渡運転時には、現在の空気過
剰率に対して前記関係式を満たすEGR率を実現するよ
うに排気ガス再循環装置を制御することを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項3】 前記機関過渡運転時には、現在のEGR
率に対して前記関係式を満たす空気過剰率を実現するよ
うに排気ガス再循環装置を制御することを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項4】 前記機関過渡運転時には、現在の空気過
剰率とEGR率のいずれか一方に対して前記関係式を満
たす他方を実現するように排気ガス再循環装置をフィー
ドバック制御することを特徴とする請求項1に記載の内
燃機関の制御装置。
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