JP3757569B2

JP3757569B2 - 内燃機関のｅｇｒ制御装置

Info

Publication number: JP3757569B2
Application number: JP23586597A
Authority: JP
Inventors: 泰生原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1997-09-01
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2017-09-01
Also published as: JPH1182096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気系に設けられた空燃比センサにより検出された空燃比をエンジンの実際の空燃比とみなし、続いて、エンジン回転数と要求燃料噴射量とから目標空燃比を算出し、更に、検出された空燃比が目標空燃比に一致するようにＥＧＲ弁開度をフィードバック制御する内燃機関のＥＧＲ制御装置が知られている。このＥＧＲ制御装置は、ＥＧＲ弁開度を制御することにより、排気系から吸気系に還流させる排気ガスの流量（ＥＧＲ量）を制御することができる。この種の内燃機関のＥＧＲ制御装置の例としては、例えば特開昭５８−１４０４６１号公報に記載されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の内燃機関のＥＧＲ制御装置の空燃比センサはエンジンの下流側の排気系に設けられている。そのため、エンジンの定常運転時に、空燃比センサにより検出された空燃比はエンジンの実際の空燃比と等しくなるが、エンジンの過渡運転時に、空燃比センサにより検出された空燃比はエンジンの実際の空燃比と異なる。ところが、上記公報の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、エンジンの過渡運転時においても、エンジンの実際の空燃比とは異なる、空燃比センサにより検出された空燃比を、エンジンの実際の空燃比と誤ってみなしている。それゆえ、エンジンの実際の空燃比と誤ってみなされた、空燃比センサにより検出された空燃比が、目標空燃比に一致するようにＥＧＲ弁開度を制御してしまい、ＥＧＲ量を適切に制御することができない。その結果、エミッションが悪化してしまう。
【０００４】
また、例えばポンプ、インジェクタ等のような、燃料噴射装置の部品の寸法が、製造時にばらついてしまった場合、あるいは経時劣化によって変化してしまった場合等、要求燃料噴射量と実際に噴射される実際燃料噴射量とは異なってしまう。ところが、上記公報の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、実際燃料噴射量ではなく要求燃料噴射量に基づいて目標空燃比を算出するため、目標空燃比が不正確になってしまう。それゆえ、空燃比センサにより検出された空燃比が、不正確な目標空燃比に一致するようにＥＧＲ弁開度を制御してしまい、ＥＧＲ量を適切に制御することができない。その結果、エミッションが悪化してしまう。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、エンジンの過渡運転時においても、エンジンの実際の空燃比を正確に算出することができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
更に本発明は、燃料噴射装置の経時劣化等にかかわらず、ＥＧＲ弁開度の制御目標である目標空燃比を正確に算出することができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関に通ずる吸気系に新規量検出手段を備えており、かつ前記内燃機関から延びている排気系に空燃比検出手段を備えており、更に前記排気系と前記吸気系とを連通しているＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を備えている内燃機関のＥＧＲ制御装置において、前記内燃機関の定常運転時には、前記空燃比検出手段の検出値に基づいて内燃機関の実際の空燃比を算出すると共に、前記新規量検出手段の検出値と前記空燃比検出手段の検出値とに基づいて前記内燃機関に実際に噴射された実際燃料噴射量を算出して該実際燃料噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出し、更に前記内燃機関の運転状態に応じて定められた定常運転時の要求燃料噴射量を前記実際燃料噴射量から減じた差分を算出し、前記内燃機関の過渡運転時には、前記新規量検出手段の検出値に基づいて内燃機関の実際の空燃比を算出すると共に、前記内燃機関の運転状態に応じて定められた過渡運転時の要求燃料噴射量に前記差分を加えた補正要求噴射量を算出して該補正要求噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出し、前記実際の空燃比が前記目標空燃比に一致するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御するようにした内燃機関のＥＧＲ制御装置が提供される。
【０００８】
請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、内燃機関の過渡運転時に、内燃機関の下流側の排気系に設けられている空燃比検出手段の検出値ではなく、内燃機関に供給される新気量を検出する新気量検出手段の検出値に基づいて内燃機関の実際の空燃比を算出する。また、内燃機関の過渡運転時であっても、新気量検出手段によって検出される新気量と内燃機関に実際に供給される新気量とはほぼ等しい。そのため、内燃機関の過渡運転時においても、内燃機関の実際の空燃比を正確に算出することができる。
【００１０】
また、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、内燃機関の定常運転時に、内燃機関の運転状態に応じて定められた定常運転時の供給燃料噴射量ではなく、新気量検出手段の検出値と空燃比検出手段の検出値とに基づいて算出された実際燃料噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出する。そのため、燃料噴射装置の経時劣化等によって実際燃料噴射量と要求燃料噴射量とが等しくなくなった場合であっても、内燃機関の目標空燃比を正確に算出することができる。一方、内燃機関の過渡運転時には、燃料噴射装置の経時劣化等を考慮した補正要求噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出する。そのため、同様に、燃料噴射装置の経時劣化等にかかわらず、内燃機関の目標空燃比を正確に算出することができる。
【００１２】
さらに、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、正確に算出された実際の空燃比が、正確に算出された目標空燃比に一致するようにＥＧＲ弁開度を制御する。そのため、ＥＧＲ量を適切に制御することができ、エミッションの悪化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置の一実施形態の概略構成図である。図１において、１はエンジン、２はエンジン１に通じている吸気管、３はエンジン１に供給される新気量を検出するために吸気管２に設けられたエアフローメータである。４、５はそれぞれ吸気管２に設けられたエアクリーナ、スロットルバルブである。６はエンジン１から延びている排気管、７は排気管６内の空燃比を検出するために排気管６に設けられた空燃比センサである。８は排気管６と吸気管２とを連通しているＥＧＲ通路、９はＥＧＲ通路８に設けられたＥＧＲ弁、１０はＥＧＲ弁９を駆動するための負圧コントロールバルブ、１１は負圧コントロールバルブ１０に負圧を供給するための負圧源である。１２はアクセル開度センサ、１３はエンジン回転数センサ、１４は燃料噴射装置である。１５は、エアフローメータ３、空燃比センサ７、ＥＧＲ弁９、負圧コントロールバルブ１０、アクセル開度センサ１２、エンジン回転数センサ１３及び燃料噴射装置１４に電気的に接続されたＥＣＵである。
【００１５】
ＥＣＵ１５は、エアフローメータ３、空燃比センサ７、アクセル開度センサ１２及びエンジン回転数センサ１３からの信号と、ＥＧＲ弁９の実開度を示す信号とに基づいて、燃料噴射装置１４が噴射する燃料噴射量と、ＥＧＲ弁９の開度とをフィードバック制御する。図２は本実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御方法を示すフローチャートである。以下、図１及び図２に基づいて、本実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御方法について説明する。
【００１６】
内燃機関のＥＧＲ制御方法は、例えばエンジン１の始動と同時に開始し、まずステップ１０１において、アクセル開度センサ１２とエンジン回転数センサ１３とによってアクセル開度とエンジン回転数とを検出する。続いてステップ１０２において、アクセル開度と、エンジン回転数と、予めＥＣＵ１５に格納されている図３に示すマップとから、要求燃料噴射量を算出する。図３はアクセル開度とエンジン回転数と要求燃料噴射量との関係を示すマップである。図３に示すように、要求燃料噴射量は、エンジン回転数が増加するに従って、又アクセル開度が増加するに従って増加している。
【００１７】
ステップ１０３において、再びエンジン回転数を検出する。続いてステップ１０４において、ステップ１０１で検出されたエンジン回転数と、ステップ１０３で検出されたエンジン回転数とからエンジン回転数変化率を算出する。ステップ１０５において、エンジン回転数変化率と、予めＥＣＵ１５に格納されている所定値とを比較し、エンジン回転数変化率が所定値以下である場合にはエンジン１の定常運転時であると判断してステップ１０６に移行し、エンジン回転数変化率が所定値よりも大きい場合にはエンジン１の過渡運転時であると判断してステップ１１１に移行する。
【００１８】
他の実施形態では、ステップ１０３の代わりに、アクセル開度を検出し、ステップ１０４の代わりに、ステップ１０１で検出されたアクセル開度と、ステップ１０３の代わりに検出されたアクセル開度とからアクセル開度変化率を算出することも可能である。続いてステップ１０５の代わりに、アクセル開度変化率と、予めＥＣＵ１５に格納されている所定値とを比較し、アクセル開度変化率が所定値以下である場合にはエンジン１の定常運転時であると判断してステップ１０６に移行し、アクセル開度変化率が所定値よりも大きい場合にはエンジン１の過渡運転時であると判断してステップ１１１に移行することも可能である。
【００１９】
図２に戻り、続いてステップ１０６において、エアフローメータ３と空燃比センサ７とにより、新気量と排気管６内の空燃比とを検出する。この場合、エンジン１は定常運転中であるために、排気管６内の空燃比は、エンジン１内の実際の空燃比とほぼ等しくなっている。そのため、ステップ１０７において、ステップ１０６で検出した排気管６内の空燃比を、エンジン１内の実際の空燃比とみなす。続いてステップ１０８において、新気量と実際の空燃比（空燃比センサ７によって検出された空燃比）とから、燃料噴射装置１４からエンジン１に実際に噴射された燃料噴射量である実際燃料噴射量（＝新気量×定数／実際の空燃比）を算出する。
【００２０】
続いてステップ１０９において、ＥＣＵ１５から燃料噴射装置１４に指令が出された要求燃料噴射量と、実際にエンジン１内に噴射され燃焼された実際燃料噴射量とのずれを確認するために、ステップ１０２で算出された要求燃料噴射量と、ステップ１０８で算出された実際燃料噴射量とから差分ΔＱ（＝実際燃料噴射量−要求燃料噴射量）を算出する。
【００２１】
続いてステップ１１０において、ステップ１０１で検出されたエンジン回転数と、ステップ１０８で算出された実際燃料噴射量と、予めＥＣＵ１５に格納されている図４に示すマップとから、目標空燃比を算出する。図４はエンジン回転数と実際燃料噴射量（あるいは後述する補正要求燃料噴射量）と目標空燃比との関係を示すマップである。図４に示すように、目標空燃比は、エンジン回転数が増加するに従って、又実際燃料噴射量が増加するに従って増加している。続いてステップ１１５において、ステップ１０７で算出された実際の空燃比が、ステップ１１０で算出された目標空燃比に一致するように、負圧コントロールバルブ１０を介してＥＣＵ弁９の開度を制御し、ステップ１１６に移行する。
【００２２】
一方、ステップ１１１において、エアフローメータ３により新気量を検出する。続いてステップ１１２において、ステップ１０２で算出された要求燃料噴射量と、ステップ１０９で算出された差分ΔＱとから補正要求燃料噴射量（＝要求燃料噴射量＋差分ΔＱ）を算出し、補正要求燃料噴射量を実際燃料噴射量とみなす。続いてステップ１１３において、ステップ１１１で検出された新気量と、ステップ１１２で算出された補正要求燃料噴射量（実際燃料噴射量）とから、実際の空燃比（＝新気量／補正要求燃料噴射量）を算出する。続いてステップ１１４において、ステップ１０１で検出されたエンジン回転数と、ステップ１１２で算出された補正要求燃料噴射量（実際燃料噴射量）と、上述した図４に示すマップとから、目標空燃比を算出する。続いてステップ１１５において、ステップ１１３で算出された実際の空燃比が、ステップ１１４で算出された目標空燃比に一致するように、負圧コントロールバルブ１０を介してＥＣＵ弁９の開度を制御し、ステップ１１６に移行する。
【００２３】
ステップ１１６において、このプログラムを終了するか否かを判断し、例えばエンジン１を停止する場合にはこのプログラムを終了し、エンジン１を停止しない場合にはこのプログラムを終了しないと判断して、上述したステップを繰り返す。
【００２４】
上述したように、本実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、エンジン１の定常運転時において、排気管６内の空燃比とエンジン１内の実際の空燃比とがほぼ等しいため、排気管６内に設けられた空燃比センサ７によって検出された空燃比をエンジン１内の実際の空燃比とみなすことにより、エンジン１内の実際の空燃比を正確に得ることができる。一方、エンジン１の過渡運転時において、排気管６内の空燃比とエンジン１内の実際の空燃比とが異なるため、空燃比センサ７によって検出された空燃比からエンジン１内の実際の空燃比を算出しない。代わりに、エアフローメータ３によって検出された新気量と、補正要求燃料噴射量とからエンジン１内の実際の空燃比を算出する。それゆえ、エンジン１の過渡運転時においても、エンジン１内の実際の空燃比を正確に算出することができる。尚、補正要求燃料噴射量は、上述したように、図３のマップによって算出された要求燃料噴射量を、例えばエンジン始動後のアイドル時のような定常運転時に算出された差分ΔＱによって補正して算出された値であり、実際にエンジン１に噴射された実際燃料噴射量とほぼ等しくなっている。また、エアフローメータ３によって検出された新気量は、エンジンの過渡運転時であっても、実際にエンジン１に供給された新気量とほぼ等しくなっている。
【００２５】
また、本実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、エンジン１の定常運転時において、エアフローメータ３によって検出された新気量と、空燃比センサ７によって検出された空燃比（エンジン１内の実際の空燃比とほぼ等しい）とに基づいて実際燃料噴射量を算出する。続いて、図３のマップによって算出された要求燃料噴射量ではなく、この実際燃料噴射量に基づいて、図４のマップから目標空燃比を算出する。それゆえ、燃料噴射装置１４の経時劣化等により、燃料噴射装置１４からエンジン１に実際に噴射される実際燃料噴射量と、図３のマップによって算出された要求燃料噴射量とが異なってしまっても、目標空燃比を正確に算出することができる。一方、エンジン１の過渡運転時においても、図３のマップによって算出された要求燃料噴射量をそのまま使用して目標空燃比を算出するのではなく、この要求燃料噴射量を差分ΔＱによって補正した補正要求燃料噴射量に基づいて、図４のマップから目標空燃比を算出する。それゆえ、同様に、燃料噴射装置１４の経時劣化等にかかわらず、目標空燃比を正確に算出することができる。
【００２６】
また、本実施形態の内燃機関のＥＧＲ制御装置は、エンジン１の定常運転時あるいは過渡運転時にかかわらず、正確に算出された実際の空燃比が、正確に算出された目標空燃比に一致するように、負圧コントロールバルブ１０を介してＥＧＲ弁９の開度を制御する。それゆえ、ＥＧＲ量を適切に制御することができ、エミッションの悪化を防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の過渡運転時においても、内燃機関の実際の空燃比を正確に算出することができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、燃料噴射装置の経時劣化等にかかわらず、ＥＧＲ弁開度の制御目標である目標空燃比を正確に算出することができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、ＥＧＲ量を適切に制御することができ、エミッションの悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関のＥＧＲ制御装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】内燃機関のＥＧＲ制御方法を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度とエンジン回転数と要求燃料噴射量との関係を示すマップである。
【図４】エンジン回転数と要求燃料噴射量と目標空燃比との関係を示すマップである。
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気管
３…エアフローメータ
６…排気管
７…空燃比センサ
８…ＥＧＲ通路
９…ＥＧＲ弁

Claims

内燃機関に通ずる吸気系に新規量検出手段を備えており、かつ前記内燃機関から延びている排気系に空燃比検出手段を備えており、更に前記排気系と前記吸気系とを連通しているＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を備えている内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
前記内燃機関の定常運転時には、前記空燃比検出手段の検出値に基づいて内燃機関の実際の空燃比を算出すると共に、前記新規量検出手段の検出値と前記空燃比検出手段の検出値とに基づいて前記内燃機関に実際に噴射された実際燃料噴射量を算出して該実際燃料噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出し、更に前記内燃機関の運転状態に応じて定められた定常運転時の要求燃料噴射量を前記実際燃料噴射量から減じた差分を算出し、
前記内燃機関の過渡運転時には、前記新規量検出手段の検出値に基づいて内燃機関の実際の空燃比を算出すると共に、前記内燃機関の運転状態に応じて定められた過渡運転時の要求燃料噴射量に前記差分を加えた補正要求噴射量を算出して該補正要求噴射量に基づいて内燃機関の目標空燃比を算出し、
前記実際の空燃比が前記目標空燃比に一致するように前記ＥＧＲ弁の開度を制御するようにした内燃機関のＥＧＲ制御装置。