JPH01216065A - 内燃機関の排気ガス還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排気ガス再循環量を制御する機関
の排気ガス還流制御装置に関する。

（従来の技術〕 内燃機関の排気ガス中の有害成分である窒素酸化物を減
少させるために排気ガスの一部を機関の吸気側に導入す
るいわゆる排気ガスの再循環が行なわれることは周知の
通りである。

再循環される排気ガス流量は窒素酸化物の減少以外に機
関の性能、燃費などに影響を与えるので、再循環排気ガ
ス流量は機関の運転状態に応じて精度よく制御されるこ
とが望まれる。

第６図は、たとえば特開昭５５−９３９５０号公報など
に示される従来の排気ガス還流（以下ＥＧＲと略記）制
御装置を示す構成図である。この第６図において、１は
エンジン本体、２はエンジンの吸気管、３は排気管であ
る。

吸気管２に燃料供給袋Ｎ４が配設されており、また、ス
ロットル弁５が吸気管２と吸気ダクト６との連結部近傍
に配置されている。この吸気ダクト６の入口部分には、
エアークリーナ７が配置されている。

吸気管２には、吸気負圧導入通路９が連通している。こ
の吸気負圧導入通路９を通して、吸気管２の吸気圧力を
吸気圧力検出器ｌＯで検出するようにしている。

この吸気圧力検出器１０の出力、ＥＧＲＩＩＩ？１１弁
１２の開度検出器１３の出力、エンジン回転数検出器８
の出力はＥＧＲ制御回路１４に送出するようになってい
る。

ＥＧＲＷＡ御弁１２はＥＧＲ通路１１に設けられており
、このＥＧＲ通路１１は排気管３と吸気管２を連通して
いる。

ＥＧＲ制御回路１４の出力により制御負圧発生器！６を
制御するようになっている。この制御負圧発生器１６は
ＥＧＲ制御弁１２の開閉度合を制御するためにアクチュ
エータ負圧を吸気負圧と大気圧とにより調圧して発生す
るものである。

次に、動作について説明する。エンジンの運転状態を示
す量であるエンジン回転数とエンジン吸気圧力が、各々
エンジン回転数検出器８と吸気圧力検出器１０で検出さ
れ、ＥＧＲ制御回路１，４に入力される。

ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲ量はエンジン回転数検出
器８、吸気圧力検出器１０で検出するエンジン運転状態
量に応じてＥＧＲＷＩｍ回路１４に記憶された目ｔＩＥ
ＧＲ率に対応する開度検出器１３の出力値と、ＥＧＲ制
御弁１２と連動した開度検出器１３の実測出力値との比
較偏差が零となるよう、ＥＧＲ制御回路１４の出力信号
により制御負圧発生器１６の出力負圧を、吸気負圧導入
通路９、大気圧導入通路１５の圧力により調圧して、Ｅ
ＧＲ＠Ｉ御弁１２の開度を制御することにより定まる。

すなわち、ＥＧＲ制御弁１２の開度を、開度検出器１３
の出力を用いてフィードバック制ｉｎすることにより、
エンジンの運転状態に応じたＥＣＲ量を得る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のＥ　Ｇ　Ｒｉｌｌ　４１装置においては、長時間
使用すると、ＥＧＲ制御弁１２には、排気ガス中に含ま
れているカーボンなどが多量付着し、制御弁の開閉度に
対応した初期の排気ガス流量が変化し、精度よい制御が
できなくなる問題があった。

本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するために
なされたもので、経年変化のない高精度な排気ガス還流
制御が可能となる内燃機関の排気ガス還流制御装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の内燃機関の排気ガス還流制御装置は、排気ガス
が混入された機関の吸入空気中の酸素濃度を検出するた
めに吸気管中に設けられた酸素センサの出力を入力して
排気ガス還流量を制御するＥＧＲ制御手段を設けたもの
である。

〔作　用〕

本発明の内燃機関の排気ガス還流制御装置によると、酸
素センサで吸入空気中の酸素濃度を検知し、この酸素セ
ンサの検知する酸素濃度から計算されたＥＧＲ率と機関
の運転状態に応じて予め設定される目標ＥＣＲ率とを比
較し、これらの比較偏差を比例増幅回路と積分回路に入
力し、両回路の出力信号の加算信号にエンジンが吸入す
る空気量に関係する量を乗算し、その乗算結果と吸入空
気圧力に関係する信号とからＥＧＲｆＩ制御弁の目標開
度を演算し、この目標開度となるように□弁をサーボ制
御することによってＥＧＲ量が制御される。

したがって排気ガスの混入率に比例する酸素濃度によっ
て排気ガスの還流量が制御されると共に、エンジンの運
転状態の変化に対する応答性に優れた排ガス還流量の制
御が行なえる。

〔実施例〕

以下、本発明の内燃機関の排気ガス還流制御装置を添付
図面に示された好適な実施例について更に詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図である。この
第１図において、第６図と同一部分には同一符号を付す
るにとどめ、第６図と異なる部分を主体に述べる。

第１図を第６図と比較しても明らかなように、第１図で
は、符号１〜１６で示す部分は第６図と同様であり、符
号１７以降で示す部分がこの第１図により新たに設けら
れた部分であり、この発明の特徴をなす部分である。

すなわち、１７はＥＧＲ通路１１の吸気管２への開口部
、１８はこの開口部１７の下流の吸気管２に設けられた
酸素センサである。この酸素センサ１８は吸気管２を流
れる吸入空気中の酸素濃度を検知するものであり、この
酸素センサ１８は例えば特開昭５８−１５３１５５号公
報などで提案されている固体電解質酸素ポンプ式の酸素
センサのごと（、酸素濃度に比例したセンサ出力を発生
するものである。

この酸素センサ１８の出力はＥＧＲＩＩＪ？！１回路１
４に送出するようにしている。１９はエアクリーナ７と
吸気ダクト６の間に設けられた吸気流量センサである。

その他の構成は第６図と同様である。

次に、前述の実施例の動作につき、第２図ないし第５図
を参照しながら具体的に説明する。

第２図はＥＧＲ制御回路１４内に記憶されているエンジ
ンの運転状態に対応して定められた目標ＥＧＲ率Ｅ、を
示す関係図、第３図はＥＧＲ率Ｅと吸気中の酸素濃度Ｃ
Ｏ１との関係図、第４図はＥＧＲＩＩＪ御弁の流量特性
図、第５図（ａ）はＥＧＲ制御弁１２の開度とＥＧＲ率
Ｅとの関係の一例を示す図、第５図（ロ）はエンジン吸
気流量ＱＡによってＥＧＲＩＩｊ御弁１２の開弁１２定
であってもＥＧＲ率Ｅが変化を受ける様子の一例を示す
図である。

エンジン１が始動されると、エンジンの運転状態を示す
エンジン回転数ＮＥとエンジン吸気圧力Ｐ、がエンジン
回転数検出器８と吸気圧力検出器ｌＯで検出され、ＥＧ
Ｒ制御回路１４に入力される。ＥＧＲ制御回路１４はＲ
ＯＭ、ＲＡＭ等を内部に有するマイクロコンピュータを
中心としてその周辺に入出力のためのインターフェース
回路とで構成された電子回路である。

このＥＧＲＭ１回路１４内には、第２図に示すように回
転数Ｎｆｆ１　と吸気圧力Ｐ、に対応した目標ＥＧＲ率
Ｅ１が記憶されており、回転数Ｎア、吸気圧力Ｐｍの値
に応じて、例えば目標ＥＧＲ率Ｅｌ□が選択される。

一方、吸気管２中のＥＧＲガスが混入した空気の酸素濃
度は、酸素センサ１８の出力Ｉ、より計算される。この
計算された酸素濃度ＣＯ１に対応したＥＧＲ率Ｅが第３
図に従って計算される。この計算されたＥＧＲ率Ｅと前
記目標ＥＧＲ率Ｅｌとを比較し、これらの比較偏差をＥ
ＧＲ＠御回路１４内の比例増幅回路と積分回路に入力す
る０両回路の出力信号の加算信号に吸気流量センサ１９
で検出された吸気流量Ｑ、を乗算し、必要ＥＧＲ流量Ｑ
。を得る。この必要ＥＧＲ流量Ｑ、と吸気圧力Ｐｌとか
ら、ＥＧＲ制御弁１２の流量特性を示す第４図に従って
８０８８１Ｍ弁の目標開度が計算される。この目標開度
となるように弁をサーボ制御することによってＥＧＲ量
が制御される。

ところで、エンジンの運転状態はスロットル弁５の開閉
度合とエンジンの出力負荷とに関係して常に変動してい
る。

ＥＧＲＩｌ′４ｓ弁１２の開度とＥＧＲ率Ｅとの関係は
、第５図（ａ）に示されるように、エンジンの運転状態
が一定のときはほぼＥ　Ｇ　ＲＩ制御弁１２の開度に比
例したＥＧＲ率Ｅが得られるが、エンジンの運転状態を
示す量のうち吸気流量ＱＡが変化すると、第５図（ロ）
に示されるようにＥＧＲ率ＥがＥＧＲ１１ｖｓ弁１２の
開度が一定にもかかわらず変化する。これは、ＥＧＲ率
が次式で定義されているためであり、ＥＧＲ率は吸気流
量Ｑ、に反比例する。

これに対してこの発明の装置では、比例増幅回路および
積分回路の出力信号の加算信号に吸気流量Ｑ、を乗算し
、その乗算結果を必要ＥＧＲ流量Ｑ。

としており、この必要ＥＧＲ流量Ｑ。に基づいてＥｃＲ
ｓｍ弁１２の開度を計算しているので、吸気流量ＱＡの
影響を受けない、仮に、吸気流ＩＱ＾を乗算しなかった
とすると、吸気流量Ｑ、が急減した際にはＥＧＲ量が相
対的に増大し、これを酸素濃度の低下としである遅れを
伴って酸素センサｌ８が検知し、その信号がＥＧＲ制御
回１ｌｉ１４に入力され、ＥＧＲ＠御弁１２を閉じはじ
めるため一時的に過大なＥＧＲ流量となってしまう、こ
れに対して本発明装置では比例増幅回路および積分回路
の出力信号の加算信号に吸気流量Ｑ、を乗算し、その乗
算結果を必要ＥＧＲ流量Ｑ。とし、この必要ＥＧＲ流量
Ｑ、に基づいてＥＧＲ１ｉｌｌｌｌ弁１２の開度を計算
しているので、吸気流量ＱＡが急減した際には酸素セン
サ１８が酸素濃度の低下を検知するのを待たずに必要Ｅ
ＧＲ流量Ｑ。が減少し、ＥＧＲＩ１ｍ弁１２を閉じるの
で一時的にも過大なＥＧＲ流量となることがない。

また、ＥＧＲ制御弁１２の目標開度を計算するのに、必
要ＥＧＲ流量Ｑ、と吸気圧力Ｐ、とからＥＧＲＩＩＩ御
弁流量特性を示す第４図に従っているので吸気圧力ｐｍ
の影響も受けない。

なお、上記した実施例において、吸気流量センサ１９で
検出された吸気流！Ｑ轟を用いていたが、その他、回転
数Ｎや、吸気圧力Ｐ１、吸気温Ｔおよび定数Ｃから演算
される吸気流量Ｑａ’−ＣＸＰｉｘ　Ｎ　ｔ／　Ｔを用
いるようにしてもよい、また、吸気圧力検出器１０で検
出された吸気圧力Ｐ、を用いていたが、その他、回転数
Ｎｔ１吸気流量Ｑ　ａ　％吸気温Ｔおよび定数Ｃから演
算される吸気圧力Ｐ１′＝　Ｑ　Ａ　Ｘ　Ｔ　／　（Ｃ
Ｘ　Ｎ　ｔ　）を用いるようにしてもよい。

さらに、ＥＧＲＩＩＩｉ１１回路１４はＲＯＭ、ＲＡＭ
等を内部に有するマイクロコンピュータを中心として、
その周辺に入出力のためのインターフェース回路とで構
成された電子回路であるが、アナログ式の電子回路であ
ってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、排気ガスが混入
された吸入空気中の酸素濃度を検知する酸素センサの出
力に基づきＥＧＲ制御回路で計算されるＥＧＲ率と機関
の運転状態に応じて設定されたＥＧＲ率とを比較し、こ
れらの比較偏差を比例増幅回路と積分回路に入力し、両
回路の出力信号の加算信号にエンジンが吸入する空気量
に関係する量を乗算し、その乗算結果と吸入空気圧力に
関係する信号とからＥＧＲＩＩＪｆｌ弁の目標開度を演
算し、この目標開度となるように弁をサーボ制御するこ
とによってＥＧＲ量を制御するようにしたので、経年変
化のない排気ガス還流制御が可能となり、しかも機関の
運転状態によらず応答性よく、かつ安定して還流量を制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス還
流制御装置を示す構成説明図、第２図は前記内燃機関の
排気ガス還流制御装置における目標ＥＧＲ率Ｅ、を示す
図、第３図は前記内燃機関の排気ガス還流制御装置にお
ける吸入空気中の酸素濃度とＥＧＲ率Ｅの関係を示す図
、第４図はＥＧＲ制御弁の流量特性図、第５図（ａ）は
ＥＧＲ＠御弁の開度とＥＧＲ率Ｅとの関係の一例を示す
図、第５図（ロ）は吸気流量ＱによってＥＧＲ＠御弁の
開度が一定であってもＢＧＲ率Ｅが変化を受ける様子の
一例を示す図、第６図は従来の内燃機関の排気ガス還流
制御装置の構成図である。 ｌ・・・エンジン本体、２・・・吸気管、３・・・排気
管、５・・・スロットル弁、８・・・エンジン回転数検
出器、ｌＯ・・・吸気圧力検出器、１１・・・ＥＧＲ通
路、１２・・・ＥＧＲＩＩＪＩＩＩ弁、１３・・・開度
検出器、１４・・・ＥＧＲｉ制御回路、１８・・・酸素
センサ、１９・・・吸気流量センサ。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 −ＬＭｍｌｏ−べ） 第２図 第３図 ＥＧＲ申　Ｅ（％］ 第４図 吸気エカ ＥＧＲン′Ｌ１ 冨５図 ＥＧＲＷｍ弁の開展 吸気シ免ｔ　Ｑａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の排気系と吸気系を連通した排気ガス・還流
   通路に設けられた排気ガス還流制御弁、および吸気系の
   排気ガス還流通路開口部より下流に設けられた酸素セン
   サを備え、機関の運転状態に対応して予め定められた目
   標排気ガス還流率となるように該目標排気ガス還流率に
   対応した演算量と前記酸素センサの出力信号との偏差に
   基づいて前記排気ガス還流制御弁の開度を制御する内燃
   機関の排気ガス還流制御装置において、前記偏差を比例
   増幅する比例増幅回路と、前記偏差を積分処理する積分
   回路とを備え、前記比例増幅回路と積分回路との出力信
   号の加算信号に前記機関の吸入空気量に関係する量を乗
   算する乗算回路と、この乗算回路の出力結果と排気ガス
   還流制御弁の下流の吸気管内圧力に関係する信号とから
   前記制御弁の目標開度を演算する弁開度演算回路と、こ
   の目標開度になるように排気ガス還流制御弁を開閉制御
   するサーボ回路とを含むことを特徴とする内燃機関の排
   気ガス還流制御装置。