JPH08232771A - 排気再循環装置 - Google Patents

排気再循環装置

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JPH08232771A
JPH08232771A JP7063514A JP6351495A JPH08232771A JP H08232771 A JPH08232771 A JP H08232771A JP 7063514 A JP7063514 A JP 7063514A JP 6351495 A JP6351495 A JP 6351495A JP H08232771 A JPH08232771 A JP H08232771A
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JP
Japan
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egr
passage
exhaust gas
exhaust
valve
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JP7063514A
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English (en)
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Yoshihiko Sunayama
良彦 砂山
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、構造の簡素化を果たし得
て、排気脈動を減少し得て、再循環される排気の温度を
低下させ得て、簡単な構造により排気脈動や排気の温度
の影響を小さくして精度の高いEGR量の制御を実施し
得るようにすることにある。 【構成】 この目的を達成するために、この発明は、内
燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路の
途中にEGR弁を設け、このEGR弁よりも上流側のE
GR通路に逆止め弁と貯留室とを設け、この貯留室に設
けた第1圧力センサとEGR通路が連通される部位近傍
の吸気通路に設けた第2圧力センサとの検出値に基づき
EGR量を制御すべくEGR弁を動作制御する制御手段
を設けたことを特徴とし、また、前記EGR弁よりも下
流側のEGR通路に設けた流量センサの検出値に基づき
EGR量を制御すべくEGR弁を動作制御する制御手段
を設けたことを特徴とし、前記貯留室は多段に配列して
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は排気再循環装置に係
り、特に、構造の簡素化を果たし得て、排気脈動を減少
し得るとともに再循環される排気の温度を低下させ得
て、これにより、簡単な構造により排気脈動の影響を小
さくして精度の高いEGR量の制御を実施し得て、ま
た、簡単な構造により排気脈動の影響を小さくし且つ再
循環される排気の温度を低下させて精度の高いEGR量
の制御を実施し得る排気再循環装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両等に搭載される内燃機関には、排気
中のNOx量を低減させるために、排気再循環装置を備
えたものがある。排気再循環装置は、排気通路から排気
の一部を内燃機関の運転状態に応じて吸気通路に再循環
(Exhaust Gas Recirculatio
n:EGR)させることにより、NOxの生成を減少さ
せるものである。
【0003】従来の排気再循環装置には、再循環される
排気を背圧により制御する方式のもの(特公昭60−2
4303号公報、特公昭60−20573号公報)や、
排気のEGR率を制御する方式のもの(特公昭60−2
0573号公報、特公昭60−10180号公報)があ
る。
【0004】また、従来の排気再循環装置には、各気筒
に連通するEGR枝通路を共通の貯留室に連通し、各E
GR枝通路に設けた副吸気弁により気筒内に直接排気を
噴出させるもの(特公昭60−20575号公報)があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記背圧制
御方式(特公昭60−24303号公報、特公昭60−
20573号公報)の排気再循環装置は、排気脈動の影
響により精度の高いEGRの制御が困難となる不都合が
ある。また、前記EGR率制御方式(特公昭60−20
573号公報、特公昭60−10180号公報)の排気
再循環装置は、再循環される排気の実際のEGR量等を
検出していないことにより、高精度の制御が困難となる
不都合がある。しかも、これら背圧制御方式やEGR率
制御方式のものは、複数の制御弁を組み合わせて制御し
ていることにより、構造が複雑になる不都合がある。
【0006】また、前記EGR通路に貯留室を設けた
(特公昭60−20575号公報)排気再循環装置は、
各気筒に連通するEGR枝通路を設けて副吸気弁により
直接気筒内に排気を噴出させていることにより、各気筒
間のセッティングが困難になる不都合があるとともに、
構造が複雑になる不都合がある。
【0007】さらに、EGR量を高精度に制御する排気
再循環装置としては、EGR通路に設けた流量センサに
より実際のEGR量を検出し、EGR弁を制御するもの
があるが、排気脈動により検出精度に影響を受ける不都
合があるとともに再循環される排気の高温の熱により流
量センサの信頼性が低下する不都合がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、内燃機関の排気通路と吸気
通路とを連通するEGR通路を設け、このEGR通路の
途中に前記排気通路から前記吸気通路に再循環される排
気のEGR量を制御するEGR弁を設け、このEGR弁
よりも上流側の前記EGR通路に前記排気通路側から順
次に排気の逆止め弁と排気の貯留室とを設け、この貯留
室に第1圧力センサを設けるとともに前記EGR通路が
連通される部位近傍の前記吸気通路に第2圧力センサを
設け、これら第1・第2圧力センサの検出値に基づき前
記吸気通路に再循環される排気のEGR量を制御すべく
前記EGR弁を動作制御する制御手段を設けたことを特
徴とし、また、前記EGR弁よりも下流側の前記EGR
通路に流量センサを設け、この流量センサの検出値に基
づき前記吸気通路に再循環される排気のEGR量を制御
すべく前記EGR弁を動作制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とする。
【0009】
【作用】この発明の構成によれば、排気再循環装置は、
EGR弁よりも上流側のEGR通路に排気通路側から順
次に排気の逆止め弁と排気の貯留室とを設けたことによ
り、簡単な構造によって高温の排気を膨張させて排気脈
動の圧力変動を小さくすることができるとともに高温の
排気を放熱させることができる。また、排気再循環装置
は、制御手段によって、貯留室に設けた第1圧力センサ
とEGR通路が連通される部位近傍の吸気通路に設けた
第2圧力センサとの検出値に基づきEGR量を制御すべ
くEGR弁を動作制御することにより、逆止め弁及び貯
留室によってEGR弁の上流側と下流側との圧力差を安
定化させて第1・第2圧力センサによる圧力値の検出精
度を高めることができる。さらに、排気再循環装置は、
EGR弁よりも下流側のEGR通路に設けた流量センサ
の検出値に基づきEGR量を制御すべくEGR弁を動作
制御することにより、逆止め弁及び貯留室によって流量
センサへの排気の高温の熱による影響を小さくすること
ができる。
【0010】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。
【0011】図1〜図4は、この発明の第1実施例を示
すものである。図1・図2において、2は内燃機関、4
は吸気管、6は吸気通路、8はスロットル弁、10は排
気管、12は排気通路である。内燃機関2には、排気再
循環装置14を設けている。排気再循環装置14は、排
気管10と吸気管4とをEGR管16により連絡し、排
気通路12と吸気通路6とを連通するEGR通路18を
設けている。
【0012】EGR通路18の途中には、排気通路12
から吸気通路6に再循環される排気のEGR量を制御す
るEGR弁20を設けている。EGR弁20は、EGR
通路18の途中に弁孔22を設け、この弁孔22に接離
される弁体24を設け、弁体24を駆動するソレノイド
式の駆動部26を設けている。
【0013】前記EGR弁20よりも上流側のEGR通
路18には、排気通路12側から順次に排気の逆止め弁
28と箱体30により形成される排気の貯留室32とを
設けている。前記逆止め弁28は、リードバルブ式の弁
機構からなり、貯留室32よりも排気通路12側に設け
られ、一定以上の圧力により開動作する。前記貯留室3
2は、逆止め弁28とEGR弁20との間にEGR通路
18よりも大きな空間に形成して設けられ、排気脈動の
圧力変動を小さくする。
【0014】前記吸気通路6には、空気量を検出するエ
アフローセンサ34を設けている。前記スロットル弁8
には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ36
を設けている。前記内燃機関2には、クランク軸(図示
せず)の角度を検出するクランク角センサ38を設けて
いる。前記箱体30には、貯留室32の静圧を検出する
第1圧力センサ40を設けている。前記EGR通路18
が連通する部位近傍の吸気管4には、吸気通路6の静圧
を検出する第2圧力センサ42を設けている。
【0015】前記EGR弁20とエアフローセンサ34
とスロットルセンサ36とクランク角センサ38と第1
圧力センサ40と第2圧力センサ42とは、排気再循環
装置14を構成する制御手段である制御部44に接続さ
れている。
【0016】制御部44は、各センサ34〜42から検
出信号を入力し、第1・第2圧力センサ40・42の検
出値に基づき、吸気通路6に再循環される排気のEGR
量を制御すべくEGR弁20を動作制御する。
【0017】この第1実施例の制御部44は、第1・第
2圧力センサ40・42の検出する静圧にエアフローセ
ンサ34の検出する吸入空気量とスロットルセンサ36
の検出するスロットル開度とを合わせて、吸気通路6に
再循環される目標となる排気の適正なEGR量を算出し
(あるいは、EGR量をメモリから読み出し)、再循環
される排気のEGR量が算出された適正なEGR量にな
るように、クランク角センサ38の検出するクランク角
により設定される開口時期に、EGR弁20を開口する
ように動作制御する。
【0018】吸気通路6に再循環される排気のEGR量
の吸入空気量に対する割合であるEGR率は、図4に示
す如く、低負荷域及び高負荷域において小さく、中負荷
域において大きくなるように、負荷に応じて設定され
る。負荷は、スロットルセンサ36の検出するスロット
ル開度により決定される。前記目標となるEGR量は、
負荷に応じて設定されるEGR率とエアフローセンサ3
4の検出する吸入空気量とにより決定される。
【0019】前記目標となるEGR量は、EGR弁20
を開口時間ΔSだけ開口するように動作制御することに
より得られる。EGR弁20の開口時間ΔSは、目標と
なるEGR量:Ge、EGR弁20の流量係数:C1
制御部44の制御系の補正係数:C2 、EGR弁20の
弁孔22の開口面積:A、再循環される排気の比重:
γ、第1圧力センサ40の検出する貯留室32の静圧:
Pc、第2圧力センサ42の検出する吸気通路6の静
圧:Pi、とによって、図3に示す式により求められ
る。
【0020】次に第1実施例の作用を説明する。
【0021】排気再循環装置14は、排気通路12と吸
気通路6とを連通するEGR通路18にEGR弁20を
設け、このEGR弁20よりも上流側のEGR通路18
に排気通路12側から順次に、排気の逆止め弁28と排
気の貯留室32とを設けている。
【0022】排気通路12の排気は、一定以上の圧力に
なると逆止め弁28を開動作させてEGR通路18に流
入し、貯留室32において膨張されて排気脈動の圧力変
動を小さくされるとともに放熱されてから、EGR弁2
0の開口により吸気通路6に再循環される。
【0023】これにより、この排気再循環装置14は、
従来の複数の制御弁を有する排気再循環装置に比べて、
逆止め弁28及び貯留室32を設ける簡単な構造によっ
て、排気脈動の圧力変動を小さくすることができるとと
もに高温の排気を放熱させることができる。このため、
この排気再循環装置14は、構造の簡素化を果たし得
て、排気脈動を減少することができるとともに再循環さ
れる排気の温度を低下させることができる。
【0024】また、排気再循環装置14は、逆止め弁2
8及び貯留室32によって排気脈動を減少されかつ温度
を低下された排気のEGR量を、制御部44によって図
3に示すように制御する。
【0025】制御部44は、制御がスタートすると、ス
ロットルセンサ36からスロットル開度の信号を取込み
(ステップ102)、図4に示す如く、負荷に応じて設
定されるEGR率を決定する(ステップ104)。
【0026】次いで、エアフローセンサ34から吸入空
気量の信号を取込み(ステップ106)、前記EGR率
と吸入空気量とより目標とするEGR量Geを決定する
(ステップ108)。
【0027】前記決定された目標となるEGR量Geか
ら、EGR弁20を開口時間ΔSを決定する(ステップ
110)。開口時間ΔSは、目標となるEGR量:G
e、EGR弁20の流量係数:C1 、制御部38の制御
系の補正係数:C2 、EGR弁20の開口面積:A、再
循環される排気の比重:γ、貯留室32の静圧:Pc、
吸気通路6の静圧:Pi、から、図3に示す式により求
められる。
【0028】クランク角センサ38から取込まれるクラ
ンク角により設定されるEGR弁20の開口時期である
か否かを判断し(ステップ112)、設定されるEGR
弁20の開口時期である場合(ステップ112:YE
S)に、再循環される排気のEGR量が算出された適正
なEGR量Geになるように、EGR弁20を開口時間
ΔSだけ開口するように動作制御し(ステップ11
4)、リターンする。
【0029】これにより、排気再循環装置14は、排気
通路12から排気の一部を内燃機関2の運転状態に応じ
て吸気通路6に再循環させ、NOxの生成を減少させ
る。
【0030】このように、排気再循環装置14は、貯留
室32に設けた第1圧力センサ40とEGR通路18が
連通される部位近傍の吸気通路6に設けた第2圧力セン
サ42との検出値に基づき、EGR量を制御すべくEG
R弁20を動作制御する。これら第1・第2圧力センサ
40・42が静圧を検出する排気は、逆止め弁28及び
貯留室32によって排気脈動を減少されるとともに温度
を低下されている。
【0031】これにより、この排気再循環装置14は、
逆止め弁28及び貯留室32によって排気脈動を減少さ
れるとともに温度を低下されていることにより、EGR
弁20の上流側と下流側との圧力差を安定化させること
ができ、この圧力差を安定化させた排気の静圧を検出す
ることにより、第1・第2圧力センサ40・42の検出
精度を高めることができる。
【0032】このため、この排気再循環装置14は、簡
単な構造によって排気脈動の影響を小さくし得て、第1
・第2圧力センサ40・42による精度の高いEGR量
の制御を実施することができる。
【0033】図5・図6は、この発明の第2実施例を示
すものである。この第2実施例において、前述第1実施
例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明す
る。即ち、図5において、2は内燃機関、4は吸気管、
6は吸気通路、8はスロットル弁、10は排気管、12
は排気通路、14排気再循環装置、16はEGR管、1
8はEGR通路、20はEGR弁、22は弁孔、24は
弁体、26は駆動部、28は逆止め弁、30は箱体、3
2は貯留室、34はエアフローセンサ、36はスロット
ルセンサ、38はクランク角センサである。
【0034】この第2実施例の排気再循環装置14は、
EGR弁20と吸気管4との間のEGR管16に、EG
R通路18を流れる排気のEGR量を検出する流量セン
サ46を設けている。この流量センサ46の形式は、ホ
ットワイヤ型やオリフィス型等の任意のものとすること
ができる。
【0035】前記EGR弁20とエアフローセンサ34
とスロットルセンサ36とクランク角センサ38と流量
センサ46とは、排気再循環装置14を構成する制御手
段である制御部44に接続されている。
【0036】制御部44は、各センサ34〜38・46
から検出信号を入力し、流量センサ46の検出値に基づ
き、吸気通路6に再循環される排気のEGR量をリアル
タイムに制御すべくEGR弁20を動作制御する。
【0037】この第2実施例の制御部44は、エアフロ
ーセンサ34の検出する吸入空気量とスロットルセンサ
36の検出するスロットル開度とを合わせて、吸気通路
6に再循環される目標となる排気の適正なEGR量を算
出し(あるいは、EGR量をメモリから読み出し)、流
量センサ46により検出する実際の再循環される排気の
EGR量が算出された適正なEGR量になるように、ク
ランク角センサ38の検出するクランク角により設定さ
れる開口時期に、EGR弁20を開口するように動作制
御する。
【0038】吸気通路6に再循環される排気のEGR量
の吸入空気量に対する割合であるEGR率は、図4に示
す如く、低負荷域及び高負荷域において小さく、中負荷
域において大きくなるように、負荷に応じて設定され
る。負荷は、スロットルセンサ36の検出するスロット
ル開度により決定される。前記目標となるEGR量は、
負荷に応じて設定されるEGR率とエアフローセンサ3
4の検出する吸入空気量とにより決定される。前記目標
となるEGR量は、EGR弁20を開口時間ΔSだけ開
口するように動作制御することにより得られる。
【0039】次に第2実施例の作用を説明する。
【0040】排気再循環装置14は、排気通路12と吸
気通路6とを連通するEGR通路18に設けたEGR弁
20よりも上流側のEGR通路18に、排気通路12側
から順次に逆止め弁28と貯留室32とを設けている。
【0041】排気通路12の排気は、一定以上の圧力に
なると逆止め弁28を開動作させてEGR通路18に流
入し、貯留室32において膨張されて排気脈動の圧力変
動を小さくされるとともに放熱されてから、EGR弁2
0の開口により吸気通路6に再循環される。
【0042】これにより、この排気再循環装置14は、
逆止め弁28及び貯留室32を設ける簡単な構造によっ
て、排気脈動の圧力変動を小さくすることができるとと
もに高温の排気を放熱させることができる。このため、
この排気再循環装置14は、構造の簡素化を果たし得
て、排気脈動を減少することができるとともに再循環さ
れる排気の温度を低下させることができる。
【0043】また、排気再循環装置14は、逆止め弁2
8及び貯留室32によって排気脈動を減少されかつ温度
を低下された排気のEGR量を、制御部44によって図
6に示すように制御する。
【0044】制御部44は、制御がスタートすると、ス
ロットルセンサ36からスロットル開度の信号を取込み
(ステップ202)、図4に示す如く、負荷に応じて設
定されるEGR率を決定する(ステップ204)。
【0045】次いで、エアフローセンサ34から吸入空
気量の信号を取込み(ステップ206)、前記EGR率
と吸入空気量とより目標とするEGR量Geを決定し
(ステップ208)、クランク角センサ38から取込ま
れるクランク角により設定されるEGR弁20の開口時
期であるか否かを判断する(ステップ210)。
【0046】この判断(ステップ210)において、設
定されるEGR弁20の開口時期である場合(ステップ
210:YES)には、EGR弁20を開口するように
動作制御し(ステップ212)、排気のEGR量の積算
量Gを「0」にクリアして(ステップ214)、流量セ
ンサ46により再循環される排気のEGR量の積算量G
を求める(ステップ216)。
【0047】算出された適正なEGR量GeとEGR量
の積算量Gとを比較して、Ge<Gであるか否かを判断
する(ステップ218)。
【0048】この判断(ステップ218)において、E
GR量の積算量Gが算出された適正なEGR量Ge以下
の場合(ステップ218:NO)は、処理(ステップ2
16)にリターンする。
【0049】この判断(ステップ218)において、E
GR量の積算量Gが算出された適正なEGR量Geを越
えた場合(ステップ218:YES)は、EGR弁20
を閉口し(ステップ220)、リターンする。
【0050】これにより、排気再循環装置14は、EG
R量の積算量Gを算出して1ステップ毎に目標とするE
GR量Geに達したか否かを判断し、排気通路12から
排気の一部を内燃機関2の運転状態に応じて吸気通路6
に再循環させ、NOxの生成を減少させる。
【0051】このように、排気再循環装置14は、EG
R弁20下流側のEGR通路18に設けた流量センサ4
6により実際のEGR量を検出して積算量Gを算出し、
1ステップ毎に積算量Gが目標とするEGR量Geに達
したか否かを判断し、EGR量を制御すべくEGR弁2
0を動作制御する。この流量センサ46がEGR量を検
出する排気は、逆止め弁28及び貯留室32によって排
気脈動を減少されるとともに温度を低下されている。
【0052】これにより、この排気再循環装置14は、
逆止め弁28及び貯留室32によって排気脈動を減少さ
れるとともに温度を低下されていることにより、流量セ
ンサ46への排気の高温の熱により影響を小さくするこ
とができる。
【0053】このため、この排気再循環装置14は、簡
単な構造によって排気脈動の影響を小さくし得て、流量
センサ46による精度の高いEGR量の制御を実施する
ことができるとともに流量センサ46の信頼性を向上さ
せることができる。
【0054】なお、上述各実施例の排気再循環装置14
においては、EGR通路18に一段の貯留室32を設け
ているが、多段に配列することもできる。例えば、排気
再循環装置14は、図7に示す如く、EGR管16に2
つの箱体48・50を配設して、EGR通路18に2つ
の貯留室52・54を多段に配列して設けることもでき
る。
【0055】このように、貯留室52・54を多段に配
列した排気再循環装置14は、多段の貯留室52・54
によって、上述各実施例よりも排気脈動をさらに減少さ
せることができるとともに温度をさらに低下させること
ができ、これにより、第1・第2圧力センサ40・42
によるさらに精度の高いEGR量の制御の実施を可能に
し得るものである。
【0056】また、図7においては、多段の貯留室52
・54を第1実施例に実施した場合を例示したが、多段
の貯留室52・54を第2実施例にも実施可能なのは明
かである。多段の貯留室52・54を第2実施例に実施
した場合には、排気脈動をさらに減少させることができ
るとともに温度をさらに低下させることができ、これに
より、流量センサ46の信頼性をさらに向上させること
ができるものである。
【0057】
【発明の効果】このように、この発明によれば、排気再
循環装置は、簡単な構造によって高温の排気を膨張させ
て排気脈動の圧力変動を小さくすることができるととも
に高温の排気を放熱させることができ、また、これら逆
止め弁及び貯留室によってEGR弁の上流側と下流側と
の圧力差を安定化させて第1・第2圧力センサによる圧
力値の検出精度を高めることができるとともに、流量セ
ンサへの排気の高温の熱による影響を小さくすることが
できる。
【0058】このため、この排気再循環装置は、構造の
簡素化を果たし得て、排気脈動を減少し得るとともに再
循環される排気の温度を低下させ得て、これにより、簡
単な構造によって排気脈動の影響を小さくし得て、圧力
センサによる精度の高いEGR量の制御を実施し得て、
また、簡単な構造によって排気脈動の影響を小さくし得
て且つ再循環される排気の温度を低下させ得て、流量セ
ンサによる精度の高いEGR量の制御を実施し得るとと
もに流量センサの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す排気再循環装置の
概略構成図である。
【図2】排気再循環装置のブロック図である。
【図3】排気再循環装置のEGR量制御のフローチャー
トである。
【図4】負荷に対するEGR率の説明図である。
【図5】第2実施例を示す排気再循環装置の概略構成図
である。
【図6】排気再循環装置のEGR量制御のフローチャー
トである。
【図7】別の実施例を示す排気再循環装置の概略構成図
である。
【符号の説明】
2 内燃機関 4 吸気管 6 吸気通路 8 スロットル弁 10 排気管 12 排気通路 14 排気再循環装置 16 EGR管 18 EGR通路 20 EGR弁 28 逆止め弁 32 貯留室 34 エアフローセンサ 36 スロットルセンサ 38 クランク角センサ 40 第1圧力センサ 42 第2圧力センサ 44 制御部 46 流量センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通
    するEGR通路を設け、このEGR通路の途中に前記排
    気通路から前記吸気通路に再循環される排気のEGR量
    を制御するEGR弁を設け、このEGR弁よりも上流側
    の前記EGR通路に前記排気通路側から順次に排気の逆
    止め弁と排気の貯留室とを設け、この貯留室に第1圧力
    センサを設けるとともに前記EGR通路が連通される部
    位近傍の前記吸気通路に第2圧力センサを設け、これら
    第1・第2圧力センサの検出値に基づき前記吸気通路に
    再循環される排気のEGR量を制御すべく前記EGR弁
    を動作制御する制御手段を設けたことを特徴とする排気
    再循環装置。
  2. 【請求項2】 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通
    するEGR通路を設け、このEGR通路の途中に前記排
    気通路から前記吸気通路に再循環される排気のEGR量
    を制御するEGR弁を設け、このEGR弁よりも上流側
    の前記EGR通路に前記排気通路側から順次に排気の逆
    止め弁と排気の貯留室とを設け、前記EGR弁よりも下
    流側の前記EGR通路に流量センサを設け、この流量セ
    ンサの検出値に基づき前記吸気通路に再循環される排気
    のEGR量を制御すべく前記EGR弁を動作制御する制
    御手段を設けたことを特徴とする排気再循環装置。
  3. 【請求項3】 前記貯留室は、前記EGR通路に多段に
    配列して設けたことを特徴とする請求項1または請求項
    2のいずれかに記載の排気再循環装置。
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