JPH0697014B2 - 内燃機関の排気ガス還流制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気ガス還流制御装置

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JPH0697014B2
JPH0697014B2 JP61200564A JP20056486A JPH0697014B2 JP H0697014 B2 JPH0697014 B2 JP H0697014B2 JP 61200564 A JP61200564 A JP 61200564A JP 20056486 A JP20056486 A JP 20056486A JP H0697014 B2 JPH0697014 B2 JP H0697014B2
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exhaust gas
gas recirculation
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egr
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知之 井上
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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、例えば特開昭55−93950号公報などに示され
るような従来の排気ガス還流(以下EGRと略記)制御装
置を示す構成説明図である。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に燃料供給装置4が配設されており、また、ス
ロツトル弁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10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、EGR制御弁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つている。
EGR制御弁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16を制御す
るようになつている。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ユエータ負圧を
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14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
EGR制御回路14に記憶された目標EGR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1
3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、EGR制御弁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
を用いてフイードバツク制御することにより、エンジン
の運転状態に応じたEGR量を得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のEGR制御装置においては、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
つた。
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。
〔問題点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、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
記酸素濃度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
号に応動して前記排気ガス還流制御弁を開閉する制御回
路を含んで構成され、前記比例増幅回路の比例増幅度の
逆数及び積分回路の積分時間の逆数が前記機関の吸入空
気圧力と回転数との積に応じて変化するようにしたもの
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と機関の運転状態に応じて予め
設定される目標酸素濃度とを比較し、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
の加算信号に応動して比較偏差を零にすべく排気ガス還
流制御弁を開閉する制御回路において、前記比例増幅回
路の比例増幅度及び積分回路の積分時間の逆数が前記機
関の吸入空気圧と回転数の積に応じて変化する。従つ
て、本装置では排気ガスの混入率に比例する酸素濃度に
よつて排気ガスの還流量が制御され、しかも機関の運転
状態によらず、応答性よく且つ安定に還流量を制御す
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り、該第
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く、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EGR制御回路14に送出するよ
うにしている。その他の構成は第6図と同様である。
次に、前記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率Kと吸
気中の酸素濃度Cとの関係を示す図、第3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KOを示す図、第4図(a)
はEGR制御弁12の開度とEGR率Kとの関係を示す図、第4
図(b)はエンジン回転数NEによつてEGR制御弁12の開
度が一定であつてもEGR率Kが変化を受けるようすを示
す図、第5図(a)及び第5図(b)はそれぞれEGR制
御回路14内に記憶されているエンジンの吸気圧力PB、回
転数NEに対応して定められた比例増幅回路の比例増幅度
KP及び積分回路の積分時間TIを示す図である。
エンジン本体1が始動されると、エンジン本体1の運転
状態を示すエンジン回転数NEとエンジンの吸気圧力P
Bが、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14に入力される。
このEGR制御回路14内には、第3図に示されるように回
転数NEと吸気圧力PBに対応した目標EGR率KOが記憶され
ており、回転数NE、吸気圧力PBの値に応じて、例えば目
標EGR率KOiが選択される。
この目標EGR率KOiに対応した目標酸素濃度C2iが第2
図にしたがつて計算される。
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IPより計算される。この計算さ
れた酸素濃度CO2と前記目標酸素濃度C2iとを比較
し、それらの比較偏差をEGR制御回路14内の比例増幅回
路と積分回路に入力する。両回路の出力信号の加算信号
は、EGR制御弁12の開度に対応するもので、EGR制御回路
14は、EGR制御弁12の開度が前記加算信号と対応関係が
一致するように制御負圧発生器16に信号を出力する。制
御負圧発生器16はEGR制御回路14の出力により出力負圧
を吸気負圧導入通路9と大気圧導入通路15の圧力を用い
て調圧して、EGR制御弁12の開度を駆動制御し、前記EGR
ガス量を調整して比較偏差がなくなるように制御するわ
けであるが、エンジンの運転状態はスロツトル弁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。
EGR制御弁12の開度とEGR率KOとの関係は、第4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EGR制御弁12の開度に比例したEGR率KOが得られる
が、エンジンの運転状態を示す量のうち例えば回転数NE
が変化すると、第4図(b)に示されるようにEGR率K
がEGR制御弁12の開度が一定にもかかわらず変化する。
このことは、制御対象であるエンジンの特性が運転状態
により変化することを示しており、例えばエンジン回転
数の高い領域で応答性がよく且つ安定になるようにEGR
制御回路14内の比例増幅回路の比例増幅度KPと積分回路
の積分時間TIを設定すると、エンジン回転数の低い領域
では、第4図(b)に示されるようにEGR制御弁12の開
度変化に対するEGR率Kの変化が大きいので不安定にな
りやすい。
そこで、このEGR制御回路14内には、第5図(a)及び
第5図(b)に示されるごとくエンジンの運転状態を示
す量の内、回転数NEと吸気圧力PBに対応した比例増幅回
路の比例増幅度KP及び積分回路の積分時間TIが記憶され
ており、前記回転数NE、吸気圧力PBの値に応じて、例え
ば、比例増幅度KPi及び積分時間TIiが選択される。
この比例増幅度KPi及び積分時間TIiに基づいて比例増幅
回路及び積分回路の出力が逐時変更され、両出力の加算
信号に相当するEGR制御弁12の開度となるように、EGR制
御回路14は制御負圧発生器16に信号を出力し、EGR制御
弁12が駆動制御される。
なお、前述の実施例において、比例増幅度KP及び積分時
間は第5図(a),(b)に示す三次元マップを作成し
てエンジン回転数および吸気圧力の双方に基づいて設定
したため、比例増幅度Kpi及び積分時間TIiの選択処理が
複雑化した。そこで、選択処理を簡易化するために比例
増幅回路の比例増幅度の逆数及び積分回路の積分時間の
逆数を機関の吸入空気圧力と回転数との積に対応させて
もよい。
また、前記実施例では、EGR制御弁12を圧力ダイアフラ
ムを介して負圧で駆動するように構成されているが、電
気モータによつて駆動するように構成してもよい。な
お、開度検出器13はなくてもよい。更に、EGR制御回路1
4は、電気的な記憶回路を含む電子回路で構成されてお
り、内部の構成はアナログ式でも、アナログーデイジタ
ル変換器、マイクロコンピユータを含んで構成されるデ
イジタル式のものでもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の内燃機関の排気ガス還流
制御装置によれば、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
回路で計算される酸素濃度と機関の運転状態に応じて設
定されたEGR率に対応して定まる吸入空気中の酸素濃度
とを比較し、その比較偏差をEGR制御回路内の比例増幅
回路および積分回路に入力し、両回路の出力信号の加算
信号に相当する開度となるように、機関の吸入空気に導
入される排気ガス還流量を制御するEGR制御弁を制御す
ると共に、比例増幅回路の比例増幅度の逆数及び積分回
路の積分時間の逆数を機関の吸入空気圧力と回転数との
積に対応させので、比例増幅回路の比例増幅度及び積分
回路の積分時間の選択処理が簡易化され、且つ、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、応答性よく且つ安定に還流量を制御
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吸入空気中の酸素濃度と
EGR率Kの関係を示す図、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目標EGR率KOを示す図、第4
図(a)はEGR制御弁12の開度とEGR率Kとの関係を示す
図、第4図(b)はエンジン回転数NEによつてEGR制御
弁12の開度が一定であつてもEGR率Kが変化を受けるよ
うすを示す図、第5図(a)及び第5図(b)はそれぞ
れEGR制御回路内に記憶されているエンジンの吸気圧力P
B、回転数NEに対応して定められた比例増幅回路の比例
増幅度KP及び積分回路の積分時間TI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を示す構成説明
図である。 1……エンジン本体、2……吸気管、3……排気管、5
……スロツトル弁、8……エンジン回転数検出器、10…
…吸気圧力検出器、11……EGR通路、12……EGR制御弁、
14……EGR制御回路、18……酸素センサ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    酸素濃度センサを備え、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濃度センサの出
    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応動して前記排気
    ガス還流制御弁を開閉する制御回路を含んで構成され、
    前記比例増幅回路の比例増幅度の逆数及び積分回路の積
    分時間の逆数が前記機関の吸入空気圧力と回転数との積
    に応じて変化するようになっていることを特徴とする内
    燃機関の排気ガス還流制御装置。
JP61200564A 1986-08-26 1986-08-26 内燃機関の排気ガス還流制御装置 Expired - Lifetime JPH0697014B2 (ja)

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