JP2001165001A

JP2001165001A - ディーゼルエンジンのｅｇｒ制御装置

Info

Publication number: JP2001165001A
Application number: JP35463399A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kurita; 潤一栗田; Masatoshi Endo; 正寿遠藤; Seiichi Hosogai; 誠一細貝; Koji Ishimoto; 幸司石本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】排気還流装置を備えたディーゼルエンジンに
おいて、エンジンの運転状態が急変した場合のＥＧＲバ
ルブの開度の応答性を高め、排気還流率が目標排気還流
率から大きく外れるのを防止する。【解決手段】補正デューティ算出手段Ｍ３は、新気流
量Ｑａｉｒと目標新気流量Ｑｏｂｊとの偏差に基づい
て、新気流量Ｑａｉｒを目標新気流量Ｑｏｂｊに収束さ
せるための補正デューティＤ１を算出し、基本デューテ
ィ算出手段Ｍ４は、燃料噴射量Ｑｉｎｊとエンジン回転
数Ｎｅとに基づいて、目標新気流量Ｑｏｂｊを得るため
の基本デューティＤ２を算出し、補正デューティＤ１お
よび基本デューティＤ２を加算した最終デューティに基
づいてＥＧＲバルブ１９の開度を制御する。補正デュー
ティＤ１によるフィードバック制御と基本デューティＤ
２によるフィードフォワード制御との組み合わせによ
り、応答性および収束性を両立させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンにおいて排気通路から吸気通路に還流させる排気ガス
の流量を制御するＥＧＲ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼室に吸入され
る吸気は新気と排気ガス（ＥＧＲガス）との混合物であ
り、吸気流量が一定である場合には、ＥＧＲガス流量を
増加させると、その分だけ新気流量が減少し、逆にＥＧ
Ｒガス流量を減少させると、その分だけ新気流量が増加
する。

【０００３】そこで従来は、次のようにしてＥＧＲバル
ブの開度を制御していた。例えば、特開平６−２７２６
２４号公報に記載されているように、エンジン回転数に
基づいて燃焼室に供給される吸気流量（新気流量および
ＥＧＲガス流量の総和）をマップ検索するとともに、エ
ンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて目標排気還
流率をマップ検索し、これら吸気流量および目標排気還
流率から目標新気流量を算出する。そしてエアフロメー
タで検出した実新気流量が前記目標新気流量に一致する
ように、ＥＧＲバルブの開度をフィードバック制御す
る。具体的には、実新気流量が目標新気流量以上であれ
ば、ＥＧＲバルブの開度を増加させてＥＧＲガス流量を
増加させることにより、実新気流量を減少させて排気還
流率を目標排気還流率に収束させ、逆に実新気流量が目
標新気流量未満であれば、ＥＧＲバルブの開度を減少さ
せてＥＧＲガス流量を減少させることにより、実新気流
量を増加させて排気還流率を目標排気還流率に収束させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の手法を採用
すると、エンジンが定常的な運転状態にあるときには、
かなりの精度で排気還流率を制御することが可能である
が、エンジンの運転状態が急変してＥＧＲガス流量を急
激に増減させる必要がある場合に、ＥＧＲガス流量の変
化が新気流量の変化に追従することができず、排気還流
率が目標排気還流率から大きく外れてしまう可能性があ
る。

【０００５】例えば、車両が一定速度でクルーズしてい
る場合には、エンジンが低負荷であって排気ガス圧力が
小さいため、所望量のＥＧＲガスを還流させるためにＥ
ＧＲバルブの開度を大きくする必要がある。この状態か
ら車両が急加速してエンジンの負荷が増加すると排気ガ
ス圧力も増加するため、同じ排気還流率を得るにはＥＧ
Ｒバルブの開度を急激に減少させる必要がある。しかし
ながら、ＥＧＲバルブの開度の応答性には限界があり、
しかもＥＧＲバルブの開度が減少してからＥＧＲガス流
量が減少するまでにタイムラグが存在するため、一時的
に排気還流率が過大になって吸気中の新気の比率が極端
に少ない状態が発生する。このような状態で燃料噴射を
行うと、空燃比がリッチになり過ぎて燃焼状態が悪化す
るため、トルク変動が発生したり、エミッションが悪化
したり、最悪の場合にはエンジンストールを起こしたり
する可能性がある。

【０００６】この問題を解決するために、ＥＧＲバルブ
の開度をフィードバック制御する際のＰＩＤ項の制御ゲ
インを大きくすることが考えられるが、このようにする
と車両が一定速度でのクルーズしている場合のＥＧＲバ
ルブの開度の収束性が悪化してしまうため、根本的な解
決にはならない。

【０００７】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、排気還流装置を備えたディーゼルエンジンにおい
て、エンジンの運転状態が急変した場合のＥＧＲバルブ
の開度の応答性を高め、排気還流率が目標排気還流率か
ら大きく外れるのを防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、排気通路の排
気ガスを吸気通路に還流させるＥＧＲ通路にＥＧＲバル
ブを設け、新気流量を目標新気流量に収束させるべくＥ
ＧＲバルブの開度を制御するディーゼルエンジンのＥＧ
Ｒ制御装置において、新気流量を検出する新気流量検出
手段と、エンジンの運転状態に基づいて目標新気流量を
算出する目標新気流量算出手段と、新気流量を目標新気
流量に収束させるためのＥＧＲバルブの補正デューティ
を算出する補正デューティ算出手段と、エンジンの運転
状態に基づいて目標新気流量を得るためのＥＧＲバルブ
の基本デューティを算出する基本デューティ算出手段
と、補正デューティおよび基本デューティを加算する加
算手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジン
のＥＧＲ制御装置が提案される。

【０００９】上記構成によれば、新気流量を目標新気流
量に収束させるべくＥＧＲバルブの開度をフィードバッ
ク制御する補正デューティと、ＥＧＲバルブの開度を目
標開度にフィードフォワード制御する基本デューティと
を加算するので、エンジンの運転状態が急変した場合に
は基本デューティの作用でＥＧＲバルブの開度の応答性
を確保し、エンジンの運転状態が急変しない場合には補
正デューティの作用でＥＧＲバルブの開度の収束性を確
保することができる。これにより、エンジンの様々な運
転状態においてＥＧＲバルブの開度を適切に制御し、排
気還流率の変動を防止することができる。

【００１０】また請求項２に記載された発明によれば、
排気通路の排気ガスを吸気通路に還流させるＥＧＲ通路
にＥＧＲバルブを設け、新気流量を目標新気流量に収束
させるべくＥＧＲバルブの開度を制御するディーゼルエ
ンジンのＥＧＲ制御装置において、新気流量を検出する
新気流量検出手段と、エンジンの運転状態に基づいて目
標新気流量を算出する目標新気流量算出手段と、新気流
量を目標新気流量に収束させるためのＥＧＲバルブの補
正デューティを算出する補正デューティ算出手段と、エ
ンジンの運転状態に基づいて目標新気流量を得るための
ＥＧＲバルブの基本デューティを算出する基本デューテ
ィ算出手段と、エンジンの加減速の状態を判定する加減
速判定手段と、エンジンの加減速の状態に基づいて補正
デューティおよび基本デューティの何れか一方を出力す
る選択手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエン
ジンのＥＧＲ制御装置が提案される。

【００１１】上記構成によれば、新気流量を目標新気流
量に収束させるべくＥＧＲバルブの開度をフィードバッ
ク制御する補正デューティと、ＥＧＲバルブの開度を目
標開度にフィードフォワード制御する基本デューティと
を算出し、エンジンの運転状態が急変した場合には基本
デューティでＥＧＲバルブの開度を制御して応答性を確
保し、エンジンの運転状態が急変しない場合には補正デ
ューティでＥＧＲバルブの開度を制御して収束性を確保
することができる。これにより、エンジンの様々な運転
状態においてＥＧＲバルブの開度を適切に制御し、排気
還流率の変動を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１３】図１および図２は本発明の第１実施例を示
すもので、図１はディーゼルエンジンの燃料噴射系の構
成を示す図、図２は電子制御ユニットのＥＧＲバルブ制
御系を示すブロック図である。

【００１４】図１に示すように、４気筒のディーゼルエ
ンジンＥは４個の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する４個
のインジェクタ１１…を備える。燃料タンク１２内の燃
料は低圧ポンプ１３で高圧ポンプ１４に供給され、高圧
ポンプ１４で加圧された燃料はコモンレール１５に供給
されて蓄圧される。そしてコモンレール１５と４個のイ
ンジェクタ１１…とが燃料供給管を介して接続される。
エンジンＥの吸気通路１６と排気通路１７とがＥＧＲ通
路１８で接続されており、このＥＧＲ通路１８に電磁弁
よりなＥＧＲバルブ１９が設けられる。

【００１５】高圧ポンプ１４、インジェクタ１１…およ
びＥＧＲバルブ１９の作動制御する電子制御ユニットＵ
には、コモンレール圧力Ｐｃｒを検出するコモンレール
圧力検出手段Ｓａと、アクセル開度θａｐを検出するア
クセル開度検出手段Ｓｂと、エンジン回転数Ｎｅを検出
するエンジン回転数検出手段Ｓｃと、新気流量Ｑａｉｒ
を検出する新気流量検出手段Ｓｄとが接続される。アク
セル開度θａｐおよびエンジン回転数Ｎｅは本発明にお
けるエンジンＥの運転状態を構成する。

【００１６】而して、電子制御ユニットＵはアクセル開
度検出手段Ｓｂで検出したアクセル開度θａｐと、エン
ジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエンジン回転数Ｎｅ
とに基づいて目標コモンレール圧力を算出し、コモンレ
ール圧力検出手段Ｓａで検出したコモンレール圧力Ｐｃ
ｒが前記目標コモンレール圧力に一致するように高圧ポ
ンプ１４の作動をフィードバック制御する。また電子制
御ユニットＵは、アクセル開度検出手段Ｓｂで検出した
アクセル開度θａｐと、エンジン回転数検出手段Ｓｃで
検出したエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標燃料噴射
量を算出し、この目標燃料噴射量に基づいてインジェク
タ１１…の作動を制御する。

【００１７】図２に示すように、電子制御ユニットＵは
ＥＧＲバルブ１９の作動を制御すべく、燃料噴射量算出
手段Ｍ１と、目標新気流量算出手段Ｍ２と、補正デュー
ティ算出手段Ｍ３と、基本デューティ算出手段Ｍ４と、
減算手段Ｍ５と、加算手段Ｍ６とを備える。

【００１８】燃料噴射量算出手段Ｍ１は、エンジンＥの
運転状態、つまりアクセル開度検出手段Ｓｂで検出した
アクセル開度θａｐおよびエンジン回転数検出手段Ｓｃ
で検出したエンジン回転数Ｎｅに基づいてインジェクタ
１１の燃料噴射量Ｑｉｎｊを算出する。目標新気流量算
出手段Ｍ２は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑ
ｉｎｊに基づいて目標新気流量Ｑｏｂｊを算出する。減
算手段Ｍ５は目標新気流量Ｑｏｂｊから新気流量検出手
段Ｓｄで検出した新気流量Ｑａｉｒを減算して偏差を算
出する。前記偏差は補正デューティ算出手段Ｍ３に入力
され、そこで新気流量Ｑａｉｒを目標新気流量Ｑｏｂｊ
に一致させるべく、ＥＧＲバルブ１９の開度をＰＩＤフ
ィードバック制御する補正デューティＤ１を算出する。

【００１９】エンジンＥの吸気流量は新気流量とＥＧＲ
ガス流量との和であり、吸気流量が一定である場合に
は、ＥＧＲガス流量を増加させると新気流量が減少し、
ＥＧＲガス流量を減少させると新気流量が増加する。従
って、ＥＧＲバルブ１９の開度をデューティ制御してＥ
ＧＲガス流量を変化させると、それに応じて新気流量が
変化するため、排気還流率を任意の値に制御することが
できる。

【００２０】一方、基本デューティ算出手段Ｍ４は、燃
料噴射量算出手段Ｍ１で算出した燃料噴射量Ｑｉｎｊお
よびエンジン回転数Ｎｅに基づいて基本デューティＤ２
を算出する。基本デューティＤ２は、その時々のエンジ
ンＥの運転状態に応じて予め設定されており、その基本
デューティＤ２でＥＧＲバルブ１９の開度を制御する
と、所望の排気還流率を得るためのＥＧＲガスが流れる
ようになっている。そしてフィードバック項である補正
デューティＤ１と、フィードフォワード項である基本デ
ューティＤ２とが加算手段Ｍ６で加算され、その和の最
終デューティＤ１＋Ｄ２がＥＧＲバルブ１９に出力され
る。

【００２１】フィードフォワード項である基本デューテ
ィＤ２は、その時々のエンジンＥの運転状態に対応して
設定されているため、エンジンＥの運転状態が変化する
と、それに追随して即座に変化する。従って、アクセル
開度θａｐが急激に変化する急加速時や急減速時のよう
に、ＥＧＲバルブ１９の開度を速やかに、かつ大きなリ
フト量で変化させる必要がある場合でも、応答遅れが発
生するのを確実に防止することができる。

【００２２】ところで、基本デューティＤ２によるＥＧ
Ｒバルブ１９の開度の制御はフィードフォワード制御で
あるため、新気流量Ｑａｉｒを目標新気流量Ｑｏｂｊに
精密に収束させることは困難である。しかしながら、新
気流量Ｑａｉｒおよび目標新気流量Ｑｏｂｊの偏差に基
づいて算出したフィードバック項である補正デューティ
Ｄ１を基本デューティＤ２に加算することにより、この
補正デューティＤ１の作用で新気流量Ｑａｉｒを目標新
気流量Ｑｏｂｊに精密に収束させることができる。

【００２３】而して、エンジンＥの運転状態が急変した
ような場合に、それに応じてＥＧＲバルブ１９の開度を
速やかにかつ精密に変化させ、ＥＧＲガス流量を所望の
値に的確に制御することができる。これにより、排気還
流率が大幅に変動して燃焼性能が悪化したり、トルク変
動が発生したり、エミッションが悪化したり、エンジン
ストールが発生したりするのを確実に防止することがで
きる。

【００２４】次に、図３に基づいて本発明の第２実施例
を説明する。

【００２５】第２実施例は、第１実施例の燃料噴射量算
出手段Ｍ１と、目標新気流量算出手段Ｍ２と、補正デュ
ーティ算出手段Ｍ３と、基本デューティ算出手段Ｍ４
と、減算手段Ｍ５とに加えて、微分手段Ｍ７と、加減速
判定手段Ｍ８と、選択手段Ｍ９とを備える。

【００２６】微分手段Ｍ７は、アクセル開度検出手段Ｓ
ｂで検出したアクセル開度θａｐを時間微分してアクセ
ル開度微分値θａｐ／ｄｔを算出する。加減速判定手段
Ｍ８は、アクセル開度微分値θａｐ／ｄｔの符号および
絶対値に基づいてエンジンＥの急加速および急減速を判
定する。そしてエンジンＥが急加速状態にも急減速状態
にもない場合には選択手段Ｍ９が図示位置に保持され、
補正デューティ算出手段Ｍ３で算出した補正デューティ
Ｄ１がＥＧＲバルブ１９に出力される。その結果、ＥＧ
Ｒバルブ１９の開度は新気流量Ｑａｉｒが目標新気流量
Ｑｏｂｊに収束するようにフィードバック制御される。
この場合、エンジンＥの運転状態が急変することがない
ため、ＥＧＲバルブ１９の開度の応答遅れが問題になる
ことはなく、フィードバック制御の特性である良好な収
束性で新気流量Ｑａｉｒを目標新気流量Ｑｏｂｊに精密
に収束させることができる。

【００２７】一方、エンジンＥが急加速状態あるいは急
減速状態にある場合には選択手段Ｍ９が図示位置から切
り換えられ、基本デューティ算出手段Ｍ４で算出した基
本デューティＤ２がＥＧＲバルブ１９に出力される。そ
の結果、ＥＧＲバルブ１９の開度はエンジンＥの運転状
態に応じて予め設定された基本デューティＤ２に基づい
てフィードフォワード制御され、ＥＧＲバルブ１９の開
度は応答遅れなく速やかに目標開度に達するため、不適
切なＥＧＲガス流量による空燃比の大幅な変動を確実に
防止することができる。そしてエンジンＥの急加速状態
あるいは急減速状態が終了すると、選択手段Ｍ９が元位
置に切り換えられてフィードバック制御に復帰する。

【００２８】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００２９】例えば、実施例ではエンジンＥの目標新気
流量Ｑｏｂｊを燃料噴射量Ｑｉｎｊおよびエンジン回転
数Ｎｅに基づいて算出しているが、それを他の任意の手
法で算出しても良い。また実施例ではエンジンＥの急加
速状態あるいは急減速状態をアクセル開度θａｐの微分
値ｄθａｐ／ｄｔに基づいて判定してるが、それを他の
任意の手法で判定しても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、新気流量を目標新気流量に収束させるべくＥ
ＧＲバルブの開度をフィードバック制御する補正デュー
ティと、ＥＧＲバルブの開度を目標開度にフィードフォ
ワード制御する基本デューティとを加算するので、エン
ジンの運転状態が急変した場合には基本デューティの作
用でＥＧＲバルブの開度の応答性を確保し、エンジンの
運転状態が急変しない場合には補正デューティの作用で
ＥＧＲバルブの開度の収束性を確保することができる。
これにより、エンジンの様々な運転状態においてＥＧＲ
バルブの開度を適切に制御し、排気還流率の変動を防止
することができる。

【００３１】また請求項２に記載された発明によれば、
新気流量を目標新気流量に収束させるべくＥＧＲバルブ
の開度をフィードバック制御する補正デューティと、Ｅ
ＧＲバルブの開度を目標開度にフィードフォワード制御
する基本デューティとを算出し、エンジンの運転状態が
急変した場合には基本デューティでＥＧＲバルブの開度
を制御して応答性を確保し、エンジンの運転状態が急変
しない場合には補正デューティでＥＧＲバルブの開度を
制御して収束性を確保することができる。これにより、
エンジンの様々な運転状態においてＥＧＲバルブの開度
を適切に制御し、排気還流率の変動を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンの燃料噴射系の構成を示す
図

【図２】電子制御ユニットのＥＧＲバルブ制御系を示す
ブロック図

【図３】本発明の第２実施例に係る電子制御ユニットの
ＥＧＲバルブ制御系を示すブロック図

【符号の説明】

Ｄ１補正デューティＤ２基本デューティＥエンジンＭ２目標新気流量算出手段Ｍ３補正デューティ算出手段Ｍ４基本デューティ算出手段Ｍ６加算手段Ｍ８加減速判定手段Ｍ９選択手段Ｎｅエンジン回転数（エンジンの運転状態）Ｑａｉｒ新気流量Ｑｏｂｊ目標新気流量Ｓｄ新気流量検出手段 θａｐアクセル開度（エンジンの運転状態）１６吸気通路１７排気通路１８ＥＧＲ通路１９ＥＧＲバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細貝誠一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者石本幸司東京都港区南青山二丁目１番１号本田技研工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G062 AA01 BA04 BA06 DA05 EA12 GA01 GA04 GA21 3G092 AA02 AA17 DC08 EA21 FA03 GA11 HA01X HB01X HD07X 3G301 HA02 HA13 JA03 ND01 ND41 ND42 PD15A

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路（１７）の排気ガスを吸気通路
（１６）に還流させるＥＧＲ通路（１８）にＥＧＲバル
ブ（１９）を設け、新気流量を目標新気流量に収束させ
るべくＥＧＲバルブ（１９）の開度を制御するディーゼ
ルエンジンのＥＧＲ制御装置において、新気流量（Ｑａｉｒ）を検出する新気流量検出手段（Ｓ
ｄ）と、エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいて
目標新気流量（Ｑｏｂｊ）を算出する目標新気流量算出
手段（Ｍ２）と、新気流量（Ｑａｉｒ）を目標新気流量（Ｑｏｂｊ）に収
束させるためのＥＧＲバルブ（１９）の補正デューティ
（Ｄ１）を算出する補正デューティ算出手段（Ｍ３）
と、エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいて
目標新気流量（Ｑｏｂｊ）を得るためのＥＧＲバルブ
（１９）の基本デューティ（Ｄ２）を算出する基本デュ
ーティ算出手段（Ｍ４）と、補正デューティ（Ｄ１）および基本デューティ（Ｄ２）
を加算する加算手段（Ｍ６）と、を備えたことを特徴と
するディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。
【請求項２】排気通路（１７）の排気ガスを吸気通路
（１６）に還流させるＥＧＲ通路（１８）にＥＧＲバル
ブ（１９）を設け、新気流量を目標新気流量に収束させ
るべくＥＧＲバルブ（１９）の開度を制御するディーゼ
ルエンジンのＥＧＲ制御装置において、新気流量（Ｑａｉｒ）を検出する新気流量検出手段（Ｓ
ｄ）と、エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいて
目標新気流量（Ｑｏｂｊ）を算出する目標新気流量算出
手段（Ｍ２）と、新気流量（Ｑａｉｒ）を目標新気流量（Ｑｏｂｊ）に収
束させるためのＥＧＲバルブ（１９）の補正デューティ
（Ｄ１）を算出する補正デューティ算出手段（Ｍ３）
と、エンジン（Ｅ）の運転状態（θａｐ，Ｎｅ）に基づいて
目標新気流量（Ｑｏｂｊ）を得るためのＥＧＲバルブ
（１９）の基本デューティ（Ｄ２）を算出する基本デュ
ーティ算出手段（Ｍ４）と、エンジン（Ｅ）の加減速の状態を判定する加減速判定手
段（Ｍ８）と、エンジン（Ｅ）の加減速の状態に基づいて補正デューテ
ィ（Ｄ１）および基本デューティ（Ｄ２）の何れか一方
を出力する選択手段（Ｍ９）と、を備えたことを特徴と
するディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。