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JP6575480B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents
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JP6575480B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関し、より詳しくは、内燃機関から排気されるガスの一部を吸気系へ還流する排気還流動作(Exhaust Gas Recirculation;EGR)を行う内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that performs an exhaust gas recirculation (EGR) operation for recirculating a part of gas exhausted from the internal combustion engine to an intake system. About.

従来、例えば特許文献1には、EGRクーラ付きEGR装置が開示されている。この装置では、EGRクーラを通過するEGRガスと通過しないEGRガスとの混合比を調整する流量比調整弁を備えている。そして、この装置では、EGRクーラを通過したEGRガスと通過しないEGRガスとが混合された後のEGRガスの温度を検出し、この温度が目標のEGR温度になるようにフィードバック制御によって流量比調整弁の弁開度が調整される。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an EGR device with an EGR cooler. This apparatus includes a flow rate adjustment valve that adjusts the mixing ratio of the EGR gas that passes through the EGR cooler and the EGR gas that does not pass through. In this apparatus, the temperature of the EGR gas after the EGR gas that has passed through the EGR cooler and the EGR gas that has not passed through is mixed is detected, and the flow rate ratio is adjusted by feedback control so that this temperature becomes the target EGR temperature. The valve opening degree of the valve is adjusted.

特開2001−041110号公報JP 2001-041110 A 特開2008−175101号公報JP 2008-175101 A 特開2009−121358号公報JP 2009-121358 A 特開2010−121554号公報JP 2010-121554 A

上記従来の技術では、EGRガス温度を目標温度に近づけることができる。しかしながら、EGRガス温度を目標温度に近づけたとしても、新気とEGRガスとの合流後の吸気温度を、目標とする吸気温度に制御することは難しい。吸気温度の変化度合は、EGRガスの温度だけでなく、EGRガスの還流量、すなわちEGR率にも関連するからである。そこで、吸気温度を目標吸気温度に近づけるようにフィードバック制御によって混合比を決定する制御が考えられる。しかしながら、このようなフィードバック制御では、制御ゲインの設定に課題がある。すなわち、EGR率が高いほどEGRガス温度が吸気温度に与える影響が大きくなる。このため、フィードバック制御においてEGR率が高い場合に最適な制御ゲインを設定すると、EGR率が低い場合における吸気温度の変化が緩慢となってしまう。一方、フィードバック制御においてEGR率が低い場合に最適な制御ゲインを設定すると、EGR率が高い場合において吸気温度の変化が過剰となるおそれがある。このように、フィードバック制御において制御ゲインを一定の値に設定すると、EGR率の高低によって制御追従性に差が生じてしまい、吸気温度を高精度に制御することができないおそれがある。   In the above conventional technique, the EGR gas temperature can be brought close to the target temperature. However, even if the EGR gas temperature is brought close to the target temperature, it is difficult to control the intake air temperature after the merging of fresh air and EGR gas to the target intake air temperature. This is because the degree of change in the intake air temperature is related not only to the temperature of the EGR gas but also to the recirculation amount of the EGR gas, that is, the EGR rate. Therefore, it is conceivable to control the mixture ratio by feedback control so that the intake air temperature approaches the target intake air temperature. However, such feedback control has a problem in setting the control gain. That is, the higher the EGR rate, the greater the influence of the EGR gas temperature on the intake air temperature. For this reason, if an optimal control gain is set when the EGR rate is high in the feedback control, the change in the intake air temperature when the EGR rate is low becomes slow. On the other hand, if an optimal control gain is set when the EGR rate is low in feedback control, the intake air temperature may change excessively when the EGR rate is high. As described above, when the control gain is set to a constant value in the feedback control, there is a possibility that the control followability varies depending on the level of the EGR rate, and the intake air temperature cannot be controlled with high accuracy.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、EGRガスの還流時の吸気温度を高精度に制御することが可能な内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can control the intake air temperature during recirculation of EGR gas with high accuracy.

本発明は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に配置されたEGRクーラと、EGR通路からEGRクーラをバイパスするバイパス通路と、EGRクーラへ流れるガス量とバイパス通路へ流れるガス量の流量比を調整する流量比調整弁と、EGR通路を介して内燃機関の筒内に還流されるEGRガスの、筒内の吸気全体に占める割合であるEGR率を調整するEGR率調整弁と、EGR率調整弁と流量比調整弁とを制御する制御装置と、を備える排気還流装置を対象としている。制御装置は、内燃機関の運転状態に基づいて、EGR率調整弁の操作量を決定するように構成されている。また、制御装置は、筒内に吸入される吸気の温度を目標温度に近づけるようにフィードバック制御によって流量比を決定するように構成されている。さらに、制御装置は、EGR率が高いほどフィードバック制御の制御ゲインを小さな値とするように構成されている。   The present invention relates to an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage of an internal combustion engine, an EGR cooler disposed in the EGR passage, a bypass passage that bypasses the EGR cooler from the EGR passage, an amount of gas that flows to the EGR cooler, and a bypass A flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate ratio of the amount of gas flowing to the passage, and an EGR rate that is a ratio of the EGR gas that is recirculated into the cylinder of the internal combustion engine via the EGR passage to the entire intake air in the cylinder An exhaust gas recirculation device including an EGR rate adjusting valve and a control device that controls the EGR rate adjusting valve and the flow rate ratio adjusting valve is intended. The control device is configured to determine the operation amount of the EGR rate adjusting valve based on the operating state of the internal combustion engine. Further, the control device is configured to determine the flow rate ratio by feedback control so that the temperature of the intake air drawn into the cylinder approaches the target temperature. Further, the control device is configured such that the control gain of feedback control becomes a smaller value as the EGR rate is higher.

EGRクーラを通るEGR経路はEGRクーラをバイパスするEGR経路よりも冷却効率が高い。本発明によれば、筒内に吸入される吸気の温度が目標温度に近づくようにフィードバック制御によって流量比が決定される。また、EGR率が高いほど還流ガスの温度が混合ガスの温度に与える影響が大きくなる。本発明によれば、EGR率が高いほどフィードバック制御の制御ゲインが小さくされる。これにより、実際の吸気温度の目標温度への追従性をEGR率によらず一定に近づけることができる。このような制御によって、EGRによる排気ガス還流時の吸気温度を高精度に制御することが可能となる。   The EGR path that passes through the EGR cooler has higher cooling efficiency than the EGR path that bypasses the EGR cooler. According to the present invention, the flow rate ratio is determined by feedback control so that the temperature of the intake air drawn into the cylinder approaches the target temperature. Further, the higher the EGR rate, the greater the influence of the reflux gas temperature on the mixed gas temperature. According to the present invention, the higher the EGR rate, the smaller the feedback control gain. Thereby, the followability of the actual intake air temperature to the target temperature can be made closer to a constant regardless of the EGR rate. By such control, it becomes possible to control the intake air temperature at the time of exhaust gas recirculation by EGR with high accuracy.

本発明の実施の形態の排気還流装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which an exhaust gas recirculation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 流量比Rに対する吸気温度の変化をEGR率毎に比較した図である。It is the figure which compared the change of the intake temperature with respect to the flow rate ratio R for every EGR rate. EGR率に対する制御ゲインの重み付け係数を示す図の一例である。It is an example of the figure which shows the weighting coefficient of the control gain with respect to an EGR rate. 実施の形態1のシステムが吸気温度制御を行う際に実行するルーチンのフローチャートである。3 is a flowchart of a routine that is executed when the system of the first embodiment performs intake air temperature control. 本発明の実施の形態の排気還流装置が適用されるエンジンシステムの構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a structure of the engine system with which the exhaust gas recirculation apparatus of embodiment of this invention is applied.

実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態の排気還流装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、車両等の移動体に搭載される直列3気筒ディーゼルエンジンとして構成されている。但し、内燃機関10の種別、気筒数および気筒配列はこれに限定されない。内燃機関10の各気筒には、吸気通路12および排気通路14が連通している。
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which an exhaust gas recirculation apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is configured as an in-line three-cylinder diesel engine mounted on a moving body such as a vehicle. However, the type, the number of cylinders, and the cylinder arrangement of the internal combustion engine 10 are not limited to this. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with each cylinder of the internal combustion engine 10.

吸気通路12には、過給機16のコンプレッサ16aが設置されている。コンプレッサ16aは、排気通路14に配置されたタービン16bの回転により駆動される。コンプレッサ16aよりも下流側の吸気通路12には、水冷式のインタークーラ18が配置されている。インタークーラ18よりも下流側の吸気通路12は、内燃機関10の吸気マニホールド(図示しない)に接続されている。   In the intake passage 12, a compressor 16a of the supercharger 16 is installed. The compressor 16a is driven by the rotation of the turbine 16b disposed in the exhaust passage 14. A water-cooled intercooler 18 is disposed in the intake passage 12 on the downstream side of the compressor 16a. The intake passage 12 downstream of the intercooler 18 is connected to an intake manifold (not shown) of the internal combustion engine 10.

また、本実施の形態のシステムは、排気通路14が接続されている排気マニホールド(図示しない)と、インタークーラ18よりも下流側の吸気通路12とを接続するEGR通路20を備えている。EGR通路20にはEGR弁22が設けられている。EGR弁22は、EGR通路20を介して内燃機関10の筒内に還流されるEGRガスの、当該筒内の吸気全体に占める割合であるEGR率を調整する。EGR通路20においてEGR弁22の排気側にはEGRクーラ24が備えられている。EGR通路20にはEGRクーラ24をバイパスするバイパス通路26が設けられている。EGR通路20から分岐したバイパス通路26が再びEGR通路20に合流する箇所には、EGRクーラ24を流れる排気(EGRガス)とバイパス通路26を流れる排気(EGRガス)との流量比を調整するための流量比調整弁28が設けられている。   In addition, the system of the present embodiment includes an EGR passage 20 that connects an exhaust manifold (not shown) to which the exhaust passage 14 is connected and the intake passage 12 on the downstream side of the intercooler 18. An EGR valve 22 is provided in the EGR passage 20. The EGR valve 22 adjusts the EGR rate, which is the ratio of the EGR gas recirculated into the cylinder of the internal combustion engine 10 via the EGR passage 20 to the entire intake air in the cylinder. An EGR cooler 24 is provided on the exhaust side of the EGR valve 22 in the EGR passage 20. The EGR passage 20 is provided with a bypass passage 26 that bypasses the EGR cooler 24. In order to adjust the flow rate ratio between the exhaust gas flowing through the EGR cooler 24 (EGR gas) and the exhaust gas flowing through the bypass passage 26 (EGR gas) at the location where the bypass passage 26 branched from the EGR passage 20 joins the EGR passage 20 again. The flow ratio adjusting valve 28 is provided.

また、本実施の形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30は、エンジンシステムの全体を総合制御する制御装置であって、本発明に係る制御装置はECU30の一つの機能として具現化されている。ECU30は、少なくとも入出力インタフェースとメモリとCPUとを備えている。入出力インタフェースは、内燃機関10および移動体に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関10が備えるアクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられる。ECU30が信号を取り込むセンサには、吸気通路12におけるEGR通路20との接続部よりも下流側を流れる吸気の温度、すなわち内燃機関10の筒内に吸入される吸気の温度を検出する温度センサ32が含まれる。ECU30が操作信号を出すアクチュエータには、上述したEGR弁22や流量比調整弁28が含まれる。メモリには、内燃機関10を制御するための各種の制御プログラム、マップ等が記憶されている。CPUは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて操作信号を生成する。なお、ECU30に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。   The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. The ECU 30 is a control device that comprehensively controls the entire engine system, and the control device according to the present invention is embodied as one function of the ECU 30. The ECU 30 includes at least an input / output interface, a memory, and a CPU. The input / output interface is provided to take in sensor signals from the internal combustion engine 10 and various sensors attached to the moving body and to output an operation signal to an actuator provided in the internal combustion engine 10. The sensor that the ECU 30 captures a signal is a temperature sensor 32 that detects the temperature of the intake air flowing downstream of the connection portion of the intake passage 12 with the EGR passage 20, that is, the temperature of the intake air taken into the cylinder of the internal combustion engine 10. Is included. The actuator from which the ECU 30 outputs an operation signal includes the EGR valve 22 and the flow rate adjustment valve 28 described above. The memory stores various control programs, maps, and the like for controlling the internal combustion engine 10. The CPU reads out and executes a control program or the like from the memory, and generates an operation signal based on the acquired sensor signal. There are many actuators and sensors connected to the ECU 30 other than those shown in the figure, but the description thereof will be omitted in this specification.

[実施の形態1の動作]
ECU30により実行されるエンジン制御にはEGR制御が含まれる。本実施の形態のEGR制御では、EGR率、またはこれと相関を有するEGRガス量等の状態量が、エンジン回転速度及び噴射量等の運転状態から定まる目標値となるように、フィードバック制御等によってEGR弁22の操作量が決定される。
[Operation of Embodiment 1]
The engine control executed by the ECU 30 includes EGR control. In the EGR control of the present embodiment, feedback control or the like is performed so that the EGR rate or a state quantity such as an EGR gas amount correlated therewith becomes a target value determined from an operation state such as an engine speed and an injection quantity. The operation amount of the EGR valve 22 is determined.

また、ECU30により実行されるエンジン制御には吸気温度制御が含まれる。本実施の形態の吸気温度制御では、EGRガスを筒内に還流している場合において、吸気通路12に導入されるEGRガスの温度を調整することにより、筒内に吸入される吸気の温度をエンジン回転速度及び噴射量等の運転状態から定まる目標吸気温度に近づくように制御するものである。   The engine control executed by the ECU 30 includes intake air temperature control. In the intake air temperature control of the present embodiment, when the EGR gas is recirculated into the cylinder, the temperature of the intake air drawn into the cylinder is adjusted by adjusting the temperature of the EGR gas introduced into the intake passage 12. Control is performed so as to approach the target intake air temperature determined from the operating state such as the engine speed and the injection amount.

なお、EGRクーラ24を通過するEGR経路は、バイパス通路26を通過するEGR経路よりも冷却効率が高い。そこで、吸気温度の調整には、流量比調整弁28が使用される。以下の説明では、筒内に還流される総EGRガス量をGegr、EGRクーラ24を通過するEGRガスの流量をGegrC、バイパス通路26を通過するEGRガスの流量をGegrCbpと表記する。本実施の形態の吸気温度制御では、総EGRガス量Gegrに対するEGRクーラ24を通過するEGRガスの流量GegrCの割合を流量比Rと定義し、実際の吸気温度が目標吸気温度に近づくために要求される流量比Rを算出する。そして、算出された流量比Rを実現するように流量比調整弁28の操作量(開度)を決定することにより、吸気温度を目標吸気温度に制御する。以下、本実施の形態の吸気温度制御について更に詳しく説明する。   Note that the EGR path passing through the EGR cooler 24 has higher cooling efficiency than the EGR path passing through the bypass passage 26. Therefore, the flow rate adjustment valve 28 is used for adjusting the intake air temperature. In the following description, the total amount of EGR gas recirculated into the cylinder is expressed as Gegr, the flow rate of EGR gas passing through the EGR cooler 24 is expressed as GegrC, and the flow rate of EGR gas passing through the bypass passage 26 is expressed as GegrCbp. In the intake air temperature control of the present embodiment, the ratio of the flow rate GegrC of the EGR gas passing through the EGR cooler 24 to the total EGR gas amount Gegr is defined as a flow rate ratio R, which is required for the actual intake air temperature to approach the target intake air temperature. The flow rate ratio R to be calculated is calculated. Then, the intake air temperature is controlled to the target intake air temperature by determining the operation amount (opening degree) of the flow rate adjustment valve 28 so as to realize the calculated flow rate ratio R. Hereinafter, the intake air temperature control of the present embodiment will be described in more detail.

本実施の形態の吸気温度制御では、先ず、エンジン回転速度、筒内に吸入される新気量Ga、排気通路14へ排気されるガスの排気温度等の状態量を用いて、目標吸気温度を実現するために要求されるEGRガス流量GegrC及びGegrCbpを算出する。そして、算出されたEGRガス流量GegrC及びGegrCbpを用いた次式(1)を用いて、ベースとなる流量比Rを算出する。
流量比R=GegrC/(GegrC+GegrCbp)=GegrC/Gegr ・・・(1)
In the intake air temperature control of the present embodiment, first, the target intake air temperature is set using state quantities such as the engine speed, the fresh air amount Ga sucked into the cylinder, and the exhaust temperature of the gas exhausted into the exhaust passage 14. The EGR gas flow rates GegrC and GegrCbp required for the realization are calculated. Then, the base flow rate ratio R is calculated using the following equation (1) using the calculated EGR gas flow rates GegrC and GegrCbp.
Flow ratio R = GegrC / (GegrC + GegrCbp) = GegrC / Gegr (1)

また、本実施の形態の吸気温度制御では、筒内に吸入される実際の吸気温度が目標吸気温度に近づくように、フィードバック制御によってEGRガスの流量GegrCを補正する。具体的には、先ず、以下の式によってEGRガス流量GegrCの補正量Qfbが算出される。なお、以下の式において、ベース比例ゲイン、ベース積分ゲイン及びベース微分ゲインは、フィードバック制御の比例項、積分項及び微分項の制御ゲインをそれぞれ示している。また、dtnは、温度センサ32によって検出される吸気温度の実値と目標吸気温度の偏差である。算出された補正量Qfbは、EGRガス流量GegrCに加算される。これにより、EGRガス流量GegrCが補正される。
Qfb=QfbPn+QfbIn+QfbDn ・・・(2)
比例項:QfbPn=ベース比例ゲイン×dTn ・・・(3)
積分項:QfbIn=QfbIn-1+ベース積分ゲイン×dTn ・・・(4)
微分項:QfbDn=ベース微分ゲイン×(dTn−dTn-1) ・・・(5)
Further, in the intake air temperature control of the present embodiment, the flow rate GegrC of EGR gas is corrected by feedback control so that the actual intake air temperature drawn into the cylinder approaches the target intake air temperature. Specifically, first, the correction amount Qfb of the EGR gas flow rate GegrC is calculated by the following equation. In the following equations, the base proportional gain, the base integral gain, and the base differential gain indicate the control gains of the feedback control proportional term, integral term, and differential term, respectively. Dtn is a deviation between the actual value of the intake air temperature detected by the temperature sensor 32 and the target intake air temperature. The calculated correction amount Qfb is added to the EGR gas flow rate GegrC. Thereby, the EGR gas flow rate GegrC is corrected.
Qfb = QfbPn + QfbIn + QfbDn (2)
Proportional term: QfbPn = Base proportional gain x dTn (3)
Integral term: QfbIn = QfbIn-1 + base integral gain x dTn (4)
Differential term: QfbDn = Base differential gain x (dTn-dTn-1) (5)

ここで、吸気温度制御において行なわれるフィードバック制御には、以下の課題がある。図2は、流量比Rに対する吸気温度の変化をEGR率毎に比較した図である。この図に示すように、流量比Rに対する吸気温度の変化度合は、EGR率が高いほど大きくなっている。これは、EGR率が高いほど吸気に占めるEGRガス量の割合が高くなるため、EGR率が高いほど吸気温度に対するEGRガスの温度変化の影響度が高くなることに起因する。このため、流量比Rを操作量とするフィードバック制御において、目標吸気温度と実際の吸気温度との差を、一定の制御ゲインを用いて流量比Rに反映させることとすると、実際のEGR率の高低によって吸気温度の目標吸気温度への収束性及び追従性に差が生じてしまう。具体的には、例えば低EGR率のときに最適な制御ゲインを設定すると、高EGR率のときに操作量が過大となり吸気温度に過剰なハンチングが発生してしまうおそれがある。また、高EGR率のときに最適な制御ゲインを設定すると、低EGR率のときに操作量が緩慢となり吸気温度の収束性が悪化するおそれがある。   Here, the feedback control performed in the intake air temperature control has the following problems. FIG. 2 is a diagram comparing changes in the intake air temperature with respect to the flow rate ratio R for each EGR rate. As shown in this figure, the degree of change in the intake air temperature with respect to the flow rate ratio R increases as the EGR rate increases. This is because the higher the EGR rate, the higher the proportion of the EGR gas amount in the intake air, and the higher the EGR rate, the higher the influence of the temperature change of the EGR gas on the intake air temperature. Therefore, in feedback control using the flow rate ratio R as the manipulated variable, if the difference between the target intake air temperature and the actual intake air temperature is reflected in the flow rate ratio R using a constant control gain, the actual EGR rate is Depending on the height, there is a difference in the convergence and followability of the intake air temperature to the target intake air temperature. Specifically, for example, if an optimal control gain is set when the EGR rate is low, the operation amount becomes excessive when the EGR rate is high, and excessive hunting may occur in the intake air temperature. Further, if an optimal control gain is set when the EGR rate is high, the operation amount becomes slow when the EGR rate is low, and the convergence of the intake air temperature may be deteriorated.

そこで、本実施の形態の吸気温度制御では、フィードバック制御における制御ゲインにEGR率に応じた重み付けを行うこととしている。図3は、EGR率に対する制御ゲインの重み付け係数を示す図の一例である。重み付け係数は、制御ゲインに乗算する係数であって、この図に示すように、EGR率が高いほど小さな値に設定されている。このような制御によれば、EGR率が高いほどフィードバック制御の制御ゲインが小さな値に設定されるので、EGR率の差に起因するフィードバック制御の収束性及び追従性のばらつきを小さくすることができる。これにより、幅広いEGR率においてフィードバック制御の収束性及び追従性を確保することが可能となる。   Therefore, in the intake air temperature control of the present embodiment, the control gain in feedback control is weighted according to the EGR rate. FIG. 3 is an example of a diagram illustrating a weighting coefficient of the control gain with respect to the EGR rate. The weighting coefficient is a coefficient by which the control gain is multiplied, and as shown in this figure, the weighting coefficient is set to a smaller value as the EGR rate is higher. According to such control, since the control gain of feedback control is set to a smaller value as the EGR rate is higher, it is possible to reduce variations in convergence and followability of feedback control due to the difference in EGR rate. . Thereby, it is possible to ensure the convergence and followability of the feedback control in a wide range of EGR rates.

[実施の形態1の具体的処理]
次に、フローチャートを参照して、実施の形態1において実行される吸気温度制御の具体的処理について説明する。図4は、実施の形態1のシステムが吸気温度制御を行う際に実行するルーチンのフローチャートである。なお、図4に示すルーチンは、ECU30によって所定の制御周期で繰り返し実行される。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, specific processing of intake air temperature control executed in the first embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 4 is a flowchart of a routine that is executed when the system of the first embodiment performs intake air temperature control. Note that the routine shown in FIG. 4 is repeatedly executed by the ECU 30 at a predetermined control cycle.

図4に示すルーチンでは、先ず、総EGRガス量Gegrが取得される(ステップS2)。ここでは、具体的には、エンジン回転速度、新気量Ga、過給圧、インテークマニホールドのガス温度等の状態量が取得される。そして、これらの状態量を用いた公知の手法によって、総EGRガス量Gegrが推定される。次に、流量比Rが算出される(ステップS4)。ここでは、具体的には、ステップS2において取得された状態量の引数としたマップを用いて、目標吸気温度を実現するために要求されるEGRガス流量GegrCが算出される。そして、上記ステップS2において取得された総EGRガス量Gegrと本ステップにおいて算出されたEGRガス流量GegrCを上式(1)に代入することにより、流量比Rが算出される。また、ステップS4の処理と並行して、現在のEGR率が推定される(ステップS6)。ここでは、具体的には、現在の新気量Ga、総EGRガス量Gegrを用いた以下の式(6)によって現在のEGR率が推定される。
EGR率(%)=Gegr/(Ga+Gegr)×100 ・・・(6)
In the routine shown in FIG. 4, first, the total EGR gas amount Gegr is acquired (step S2). Here, specifically, state quantities such as the engine speed, the fresh air amount Ga, the supercharging pressure, and the gas temperature of the intake manifold are acquired. The total EGR gas amount Gegr is estimated by a known method using these state quantities. Next, the flow rate ratio R is calculated (step S4). Here, specifically, the EGR gas flow rate GegrC required for realizing the target intake air temperature is calculated using the map as the argument of the state quantity acquired in step S2. Then, by substituting the total EGR gas amount Gegr acquired in step S2 and the EGR gas flow rate GegrC calculated in this step into the above equation (1), the flow rate ratio R is calculated. In parallel with the process of step S4, the current EGR rate is estimated (step S6). Specifically, the current EGR rate is estimated by the following equation (6) using the current fresh air amount Ga and the total EGR gas amount Gegr.
EGR rate (%) = Gegr / (Ga + Gegr) × 100 (6)

次に流量比調整弁28の開度が算出される(ステップS8)。ここでは、具体的には、上記ステップS4において算出された流量比Rを実現するための流量比調整弁28の開度が、マップから算出される。   Next, the opening degree of the flow ratio adjusting valve 28 is calculated (step S8). Here, specifically, the opening degree of the flow rate adjusting valve 28 for realizing the flow rate ratio R calculated in step S4 is calculated from the map.

次に、温度センサ32を用いて現在の吸気温度の実値が検出される(ステップS10)。次に、ステップS10において検出された吸気温度の実値と目標吸気温度の偏差dTnが算出される(ステップS12)。次に、吸気温度制御のフィードバック制御に用いる制御ゲインが算出される(ステップS14)。ここでは、具体的には、図3に示すマップを用いて、上記ステップS6において推定されたEGR率に対応する重み付け係数が算出される。そして、算出された重み付け係数を比例項、積分項及び微分項の各ベース制御ゲインに乗算することにより、各フィードバック項で用いる制御ゲインが算出される。   Next, the actual value of the current intake air temperature is detected using the temperature sensor 32 (step S10). Next, a deviation dTn between the actual value of the intake air temperature detected in step S10 and the target intake air temperature is calculated (step S12). Next, a control gain used for feedback control of intake air temperature control is calculated (step S14). Specifically, the weighting coefficient corresponding to the EGR rate estimated in step S6 is calculated using the map shown in FIG. And the control gain used by each feedback term is calculated by multiplying each base control gain of a proportional term, an integral term, and a differential term by the calculated weighting coefficient.

次に、フィードバック制御によって流量比調整弁28の開度が補正される(ステップS16)。ここでは、具体的には、上記ステップS10において算出された偏差dTnを用いて、EGRガス流量GegrCが補正される。次に、補正後のEGRガス流量GegrCを用いて、流量比Rが算出される。そして、算出された流量比Rを実現するための流量比調整弁28の開度が、マップから算出される。   Next, the opening degree of the flow rate adjustment valve 28 is corrected by feedback control (step S16). Here, specifically, the EGR gas flow rate GegrC is corrected using the deviation dTn calculated in step S10. Next, the flow rate ratio R is calculated using the corrected EGR gas flow rate GegrC. Then, the opening degree of the flow ratio adjusting valve 28 for realizing the calculated flow ratio R is calculated from the map.

このように、上述した実施の形態1のシステムによれば、フィードバック制御における制御ゲインにEGR率に応じた重み付けが行われる。これにより、幅広いEGR率において安定したフィードバック制御の収束性及び追従性を確保することが可能となる。   Thus, according to the system of the first embodiment described above, the control gain in feedback control is weighted according to the EGR rate. This makes it possible to ensure stable feedback control convergence and followability over a wide range of EGR rates.

ところで、上述した実施の形態1のシステムでは、EGR弁22と流量比調整弁28とを備えるシステムについて説明したが、これらの弁の構成は図1のものに限られない。図5は、本発明の実施の形態の排気還流装置が適用されるエンジンシステムの構成の変形例を示す図である。図5に示すシステムの構成では、EGR弁22と流量比調整弁28に変えて制御弁40、44を備えている点を除き、図1に示すシステムと同様の構成を備えている。制御弁40は、EGR通路20において、バイパス通路26との接続部よりも吸気側且つEGRクーラ24よりも排気側となる位置に配置されている。制御弁40は、EGRクーラ24を通過するEGRガス流量GegrCを調整することができる。また、制御弁42は、バイパス通路26の途中に配置されており、バイパス通路26を通過するEGRガス流量GegrCbpを調整することができる。このように構成された図5に示すシステムでは、EGR制御による総EGRガス量、及びフィードバック制御による補正後のEGRガス流量GegrCが実現されるように制御弁40、42を操作することにより、図1に示すシステムと同様の制御を行うことができる。   By the way, in the system of Embodiment 1 mentioned above, although the system provided with the EGR valve 22 and the flow ratio adjustment valve 28 was demonstrated, the structure of these valves is not restricted to the thing of FIG. FIG. 5 is a diagram showing a modification of the configuration of the engine system to which the exhaust gas recirculation apparatus according to the embodiment of the present invention is applied. The system configuration shown in FIG. 5 has the same configuration as the system shown in FIG. 1 except that control valves 40 and 44 are provided instead of the EGR valve 22 and the flow rate ratio adjustment valve 28. In the EGR passage 20, the control valve 40 is disposed at a position on the intake side of the connection portion with the bypass passage 26 and on the exhaust side of the EGR cooler 24. The control valve 40 can adjust the EGR gas flow rate GegrC passing through the EGR cooler 24. Further, the control valve 42 is disposed in the middle of the bypass passage 26 and can adjust the EGR gas flow rate GegrCbp passing through the bypass passage 26. In the system shown in FIG. 5 configured as described above, the control valves 40 and 42 are operated so that the total EGR gas amount by EGR control and the corrected EGR gas flow rate GegrC by feedback control are realized. Control similar to the system shown in FIG.

また、上述した実施の形態1のシステムでは、フィードバック制御によってEGRクーラ24を通過するEGRガス流量GegrCを補正する構成とした。しかしながら、フィードバック制御による補正対象はこれに限らず、流量比Rやバイパス通路26を通過するEGRガス流量GegrCbpに補正を施す構成でもよい。また、フィードバック制御の構成は上述した制御の構成に限られず、比例項、積分項及び微分項を何れかを用いた構成であればよい。   In the system of the first embodiment described above, the EGR gas flow rate GegrC passing through the EGR cooler 24 is corrected by feedback control. However, the correction target by the feedback control is not limited to this, and a configuration may be adopted in which the flow rate ratio R and the EGR gas flow rate GegrCbp passing through the bypass passage 26 are corrected. Further, the configuration of the feedback control is not limited to the configuration of the control described above, and any configuration using any of the proportional term, the integral term, and the derivative term may be used.

また、上述した実施の形態1のシステムでは、吸気温度の取得に温度センサ32を用いたが、公知の手法を採用して運転状態から推定する構成でもよい。また、EGR率の推定や総EGRガス量の取得等の方法についても上述の方法に限られず、センサ等を用いて直接検出する構成でもよいし、他のセンサを用いて推定する構成でもよい。   Further, in the system of the first embodiment described above, the temperature sensor 32 is used to acquire the intake air temperature, but a configuration in which a known method is employed to estimate from the operating state may be used. Further, the method of estimating the EGR rate and acquiring the total EGR gas amount is not limited to the above-described method, and may be configured to detect directly using a sensor or the like, or may be configured to estimate using another sensor.

10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 過給機
16a コンプレッサ
16b タービン
18 インタークーラ
20 EGR通路
22 EGR弁
24 EGRクーラ
26 バイパス通路
28 流量比調整弁
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 温度センサ
40 制御弁
42 制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Supercharger 16a Compressor 16b Turbine 18 Intercooler 20 EGR passage 22 EGR valve 24 EGR cooler 26 Bypass passage 28 Flow rate adjustment valve 30 ECU (Electronic Control Unit)
32 Temperature sensor 40 Control valve 42 Control valve

Claims (1)

内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に配置されたEGRクーラと、
前記EGR通路から前記EGRクーラをバイパスするバイパス通路と、
前記EGRクーラへ流れるガス量と前記バイパス通路へ流れるガス量の流量比を調整する流量比調整弁と、
前記EGR通路を介して前記内燃機関の筒内に還流されるEGRガスの、前記筒内の吸気全体に占める割合であるEGR率を調整するEGR率調整弁と、
前記EGR率調整弁と前記流量比調整弁とを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記EGR率調整弁の操作量を決定し、
前記筒内に吸入される吸気の温度を目標温度に近づけるようにフィードバック制御によって前記流量比を決定するように構成され、
前記制御装置は、前記EGR率が高いほど前記フィードバック制御の制御ゲインを小さな値とするように構成されていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
An EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine;
An EGR cooler disposed in the EGR passage;
A bypass passage for bypassing the EGR cooler from the EGR passage;
A flow ratio adjusting valve that adjusts a flow ratio of the amount of gas flowing to the EGR cooler and the amount of gas flowing to the bypass passage;
An EGR rate adjusting valve that adjusts an EGR rate, which is a ratio of EGR gas recirculated into the cylinder of the internal combustion engine through the EGR passage to the entire intake air in the cylinder;
A controller for controlling the EGR rate adjusting valve and the flow rate adjusting valve;
The control device includes:
Based on the operating state of the internal combustion engine, an operation amount of the EGR rate adjusting valve is determined,
The flow rate ratio is determined by feedback control so that the temperature of the intake air sucked into the cylinder approaches the target temperature,
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein the control device is configured such that the control gain of the feedback control becomes a smaller value as the EGR rate is higher.
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