JPS5891342A - 内燃機関における戻し排ガス量を制御する方法および装置 - 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】 本発明は、吸い込ま′れた空気量を検出し、かつ吸い込
まれた空気量に関連して排ガス戻し量を制御することに
よって、内燃機関の排ガス系から吸い込み側へ戻される
排ガス量を制御する方法に関する。

このようなアメリカ合衆国特許第４１〜７７７７７号明
細書から公知の方法の場合、空気量測定計を用いて内燃
機関により吸い込まれる空気量を測定し、空気量信号に
応じてかつ場合によっては更に他の運転／ぐラメータに
関連して、空気力によって作動可能な排ガス戻し弁の制
御圧を変化せしめ、ひいては戻される排ガス量を制御す
る。更に、前記明細書に記載の別の実施例によれば、排
ガス戻し量を測定し、かつ空気量信号から成る目標値と
比較し、その結果〒ある修正信号に応じて排ガス戻し弁
の調整力を変化せしめる。第一に述べた方法の場合、特
に排ガス戻し弁の制御における誤影響が考慮されずに、
排ガス戻し量が専ら制御されるという欠点がある。公知
形式の空気力式排ガス戻し弁の場合、制御圧形成は電磁
弁を用いて行なわれ、該電磁弁は周辺空気への接続部を
制御し、一方向時に空気力式弁の圧力室は常にスロット
ルノ々ルブの下流で吸気管−と連通されている。ここに
存在する負圧は勿論上として内燃機関の負荷および回転
数に関連しているが、このことは第一に述べた方法の場
合正確に補償され得ない。

第二の前記方法の場合には、実際に供給された排ガス戻
し量を測定するため、費用のかかる測定装置が必要フあ
る。その他の点ではこの場合にも、周辺空気への接続部
を制御する唯１つの電磁弁を備えた前記形式′の制御圧
形成装置に欠点がある。何故ならばこの場合、排ガス戻
し弁が完全に開かれている必要がないすべての場合に、
空気が電磁弁を経て吸気管に供給されるが、これは空気
量測定装置によって検出されないからである。このこと
は特に、中央位置および閉鎖位置における排ガス戻し弁
の作業状態にも当て嵌まる。

これに対して本発明によれば初めに述べた形式の方法に
おいて、内゛燃機関の運転ノξラメータに関連して、吸
い込まれる空気量用の目標値を形成し、かつ空気のその
都度の実際量と比較し、該比較結果に応じて制御量を生
ぜしめ、該制御量に応じて排ガス戻し量調量弁用の調整
装置を操作し、これにより排ガス戻し量の変化によって
空気量を調整するようにした。

本発明による方法は、実際空気量と目標空気量との比較
が行なわれ、この場合、目標値形成がきわめて簡単な形
式で行なわれ得るという利点を有している。空気量調量
は有利には、例えば排ガス戻し量の調量によって行なわ
れる。

更に特許請求の範囲第２項に記載された実施例によって
得られる利点は、目標値からの実際空気量値の偏倚が所
定の値を下回ゎって初めて修正が行なわれ、この結果、
調整装置の操作頻度をきわめて少なくすることができる
点にある。このため、調整装置の正確に制御された状態
でｆｌｉ制御圧は全く消費されない。この時点内では、
圧力源の圧力が変化する際に修正を行なう必要がない。

更に本発明によれば、内燃機関の吸気管内に配置された
空気量測定装置および空気力〒働く調整部材を用いて、
内燃機関の排ガス系から吸い込み側に戻される排ガス量
を制御する装置であって、前記調整部材の可動部分が排
ガス戻し弁の弁閉鎖部材と結合されており、前記可動部
分によって閉じられた調整部材の作業室が、弁機構を介
して異なるレベルの圧力源と、空気量測定装置の少なく
とも出力信号に関連して制御装置により制御されて、接
続可能である形式のものにおいて、前記弁機構が制御装
置によってそれぞれ、作業室と圧力源との間の一方のま
たは他方の接続部が開制御可能に、あるいは両接続部が
遮断可能に、制御可能であり、更に、制御装置が目標値
信号発生器および比較装置を有しており、前記目標値信
号発生器から、運転・ぞラメータに関連して形成される
、内燃機関により吸い込まれるべき空気量用の目標値を
取り出すことができ、前記比較装置の入力部が目標値信
号発生器および空気量測定装置と接続されていて、かつ
出力部が弁機構の操作装置と接続されているようにじた
。

次に図示の実施例につき本発明を詳説する。

第１図は吸気系２および排ガス集合系３を有する内燃機
関１を略示的に示している。排ガス集合系３からは、排
ガス戻し導管４が吸気系２へ案内されている。排ガス戻
し導Ｗ４内、もしくは第１図に示すように、排ガス戻し
導管４の吸気系２内への開口部に、排ガス戻し弁６が設
けられており、該弁の弁閉鎖部材７は、弁座としての排
ガス戻し導管の開口部と協働する。弁閉鎖部材は、空気
力により動く調節装置９の可動壁８と結合されている。

前記調節装置は通常のようにケーシング１０から成って
おり、該ケーシング内には、例えば可動壁としてのダイ
ヤフラム８によって作業室１１が気密に閉鎖されている
。ダイヤフラム８は戻し調整ばね１２によって負荷され
ている。作業室１１内には制御圧導管１４が開口してお
り、該制御圧導管は第１の圧力導管１５を介して負圧源
１７と接続されており、前記圧力導管内には第１の電気
−機械的に作動可能な弁、例えば電磁弁１６が配置され
ている。更に、制御圧導管１４は第２の′圧力導管１９
を介して周辺空気と連通せし夙られており、前記圧力導
管内には第２の電気−機械的に作動可能な弁、例えば電
磁弁２０が配置されている。両電磁弁１６．２０は制御
装置２２によって制御され、該制御装置は、制御信号導
線２３により空気量測定計２４と接続されている。前記
空気量測定計は吸気系２の吸気導管内に配置されていて
、かつ内燃機関によって吸い込まれる新鮮空気量を検出
する。更に制御装置２２には、空気量目標値を形成する
ための例えば負荷信号Ｑｋおよび回転数信号ｎのような
運転・ξラメータ量が供給される。

制御装置２２０基本的な構成は第２図から明らかである
。

この場合、目標値形成のため目標値信号発生器２５が設
けられており、該発生器は二次元の特性フィールＰとし
て構成することができ、該特性フィールド内には、負荷
および回転数に関連して目標吸気量用の値が記憶される
。更に、空気量測定計として働く実際吸気量用の信号発
生器２４が設けられており、該信号発生器の出力値は吸
気量の目標値と共に比較装置２６へ案内される。比較装
置の出力導線はＰＩ調整器２７と接続されており、該Ｐ
工調整器の出方導線は第１のスイッチ２８を介して保持
素子２９に案内されている。前記保持素子にはノξルス
形成段３０が後接続されており、該・ξルス形成段の出
力導線は第２のスイッチ３１を介して、第１の電磁弁１
６のコイルと、あるいは第２の電磁：Ｊ＋２０のコイル
と接続されている。両電磁弁のフィルにはそれぞれ最終
段３２もしくは３３が前接続されている。

第１のスイッチ２８はコンノミレータ３４によって制御
されており、該フンＡレータはＰ工調整器２７の出力導
線と接続されている。この場合、コンノミレータ３４に
よってＰ工調整器の出力信号の値は最小値に対して監視
されており、最小値を超えると第１のスイッチ２８は閉
じられ、この結果、保持素子２９とＰ工調整器２７との
接続が生ぜしめられる。第２のスイッチ３１はフンＡレ
ータ３５によって制御されており、該フン・ξレータの
入力導線はやはりＰ工調整器２７の出力端子に接続され
ている。前記コンノミレータ３５は、Ｐ工調整器の出力
信号が零より大きいか小さいかを検出する。出力信号に
応じて、第２のスイッチ３１は更にノｅ／Ｉ／ス形成段
３０の出力導線を最終段３２または最終段３３と接続す
る。

・ξルス形成段３０の出力導線は更に、電圧制御された
発振器３８と接続されており、ｉ発振器の出力が保持素
子２９および・ξルス形成段３０をトリガする。電圧制
御された発振器３８は、更になおコンノミレータ３９の
出力信号によって制御されており、該コンノミレータは
比較装置２６の出力信号の絶対値を上方の閾値と比較す
る。

制御装置は次のように働く： 自体公知の形式で得られる負荷信号および回転数信号に
応じて、目標値信号発生器２５の特性フィールドから、
内燃機関に供給されるべき空気量用の瞬間的な目標値Ｑ
ＬＳｏｌｌが発信され、かつ空気量測定計２４によって
送出される空気量の実際値ＱＬＩ８ｔと比較装置２６内
で比較される。２つの値開の差がＰ工調整器２７内で増
幅され、この場合、前記増幅は長時間特性用の積分部分
にほぼ比例して行なわれる。これによって得られた制御
量は２つの点において照合され、一方ではコンノソレー
タ３４により制御量の値が最小値より大きいか小さいか
が照合される。

目標値からの吸気量の偏倚が所定の値を下回わると初め
て、第１のスイッチ２８が閉じられ、かつ制御量は保持
素子２９に継送される。他方ではフン・ぞレータ３５に
より、目標値からの吸気量の偏倚が正負のどちらの方向
１行なわれているかが確かめられる。これに応じて、第
１の電磁弁１６または第２の電磁弁２ｏが、第２のスイ
ッチ３１のそれ相応の切換によって制御せしめられる。

この場合フン・ぞレータ３５は、専らＰ工調整器２７か
ら送出される制御量のプラスマイナスを確定する。電磁
弁１６が開くと、作業室１１内の負圧が増大し、かつ排
ガス戻し弁６の弁閉鎖部材７がばね１２０力に抗して開
かれ、この結果、増加した排ガス量が戻し案内され得る
。これに対して第２の電磁弁２０が開かれると、作業室
ｌｌ内の制御圧が増大せしめられ、これにより排ガス戻
し弁の閉鎖が生ぜしめられる。中間圧力は両電磁弁の閉
鎖によって維持されることができ、この結果弁閉鎖部材
７もまた中央位置に動かずにいることができる。

制御量を電磁弁１６．２０用の調整量に変換することは
・ぐルス形成段３０内１行なわれ、ここで制御量の値が
、該制御量の値に相応した・ぞルス幅を有する・ぐルス
に、自体公知の形式〒変換せしめられる。・ぞルス形成
段および保持素子はこの場合、電圧制御される発振器３
８によってトリガされる。トリガ信号で、保持素子２９
内に記憶された値がノｏルス形成段３０に継送される。

−ぞルス形成段は再び調整／ぐルスを、電磁弁１６また
は電磁弁２０の一方に送出する。この・ぞルスを用いて
同時に、電圧制御される発振器３８が制御され、しかも
この場合、ノｅルスが発信されている限り、発振器の周
波数はきわめて小さな値に調節されており、この結果待
ち時間Ｔｗの後に初めて、新たなトリガ・々ルスが保持
素子２９もしくはパルス形成段３ｏに送出可能である。

これに対して、・クルス形成段の出力部に・ξルスが全
く存在していない場合には、電圧制御された発振器３８
の振動周波数はきわめて大きな値をとり、この結果待ち
時間Ｔｗは零に到り、保持素子２９内に記憶された最後
の値が直接、調整・ｑルスに変換せしめられる。第２の
コンパレータ３９を用いて、調整偏倚の値が最高値を超
えたことが確められた場合にも、きわめて高い周波数を
電圧制御された発振器３８が送出する。この場合、発振
器３８の送出周波数はパルス形成段３０の出力信号とは
無関係に高いままであり、この結果、連続して調整・ぞ
ルスが送出され得る。

前記装置は、単にわずかな調整偏倚の場合、つまりフン
・ぞレータ３４内で決定された閣下にある場合には、電
磁弁１６もしくは電磁弁２０を制御する調整量が全く生
じ得ないという利点を有している。従って両弁は閉じら
れたままであり、この結果弁閉鎖部材７は最後に占めた
位置に留まる。目標吸気量からの実際吸気量の偏倚が過
度に大きい場合に初めて、既述のように、偏倚の極性に
応じて一方の電磁弁または他方の電磁弁に供給される調
整量が生ぜしぬられる。この場合制御装置は、その都度
の各調整・ξルス間に゛おける所定の待ち時間Ｔｗが維
持されるように、設計されている。これにより、調整区
間の死時間が考慮せしめられる。従って、排ガス戻し量
の変化後に少なくとも一度は、空気量測定計２４が新し
い値にセットされるまで、待機せしめられる。この場合
次いで、コン・ぞレータ３４内フ決定された閾値よりも
大きい偏倚が呈示された場合、該偏倚の極性に応じた一
方向または他方向に作業室１１内の作業圧を変化せしめ
る新たに修正されたノソルスが送出される。

これに対して、目標値調整からきわめて著しく偏倚して
いると、これをフン・ぞレータ３９が確認する。この場
合には迅速に修正される必要があり、従って電圧制御さ
れた発振器３８を介して修正連続ノξルスが生ぜしめら
れる。

正常運転用に有効な待ち時間Ｔｗは、より食上適合せし
めるため、なお回転数に関連しても可変である。目標値
信号発生器２５を制御する回転数制御値を用いて、同時
に、電圧制御される発振器３８の低い振動数をも調整す
ることが可能である。

コンノミレータ３４の閾値の高さに死領域を導入するこ
とによって、最小の調整偏倚における過度に頻繁な切換
えが回避される。特にこの場合、限界値周期が生じるこ
とが避けられる。更に待ち時間Ｔｗが、過度に頻繁な切
換えを防止する。電磁弁を制御する・ぞルス幅が、調整
偏倚の値に比例していると有利〒ある。

二者択一的に、ノソルス形成段３ｏは固有の発振器４０
によって制御されることも１き、がっ保持素子２９はノ
ｅルス形成段３０の出力により時間素子３７を介して制
御される（第３図）。

・ξルス形成段の出力部に／ぞルスが存在している限り
、保持素子２９は時間素子によって遮断されている。パ
ルスに応じて時間素子３７は保持素子をなお待ち時間Ｔ
ｗ中も遮断したままであり、該待ち時間が過ぎた後に新
たな値が・ξルス形成のため・セルス形成段３０に送出
される。この場合、時間素子の待ち時間はやはり回転数
に関連して制御され得る。

本発明の別の実施例によれば、コン・ξレータ３５が・
ξルス延長段４１を制御し、該・にルス延長段はフン・
ぐレータ３５の各切換え時に、延長ノξルスを、ノソル
ス形成段３０から送出されたＩｅルスに付加する。この
ようにして有利には、空気力式の切換弁のヒステリシス
を除去し、この結果排ガス戻し弁は変化する条件に迅速
に追随することができる′０ 特に前述の措置により、消費電力がわずかでかつ調整媒
体の消費が少ない排ガス戻し弁用の値段の適当な調整機
構が得られる。更に、切換部材特に電磁弁が減少された
スイッチ頻度によつて殆ど負荷されない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法を実施するための装置を示す
略示図、第２図は第１図に示した空気力により動く排ガ
ス戻し弁を制御する制御装置の配線原理図、および第３
図は制御装置の付加的な構成を示す図である。 １・・・内慾機関、２・・・吸気系、３・・・排ガス集
合系、４・・・排ガス戻し導管、６・・・排ガス戻し弁
、７・・・弁閉鎖部材、８・・・可動壁、９・・・調整
装置、１０・・・ケーシング、１１・・・作業室、１２
・・・戻し調整ばね、１４・・・制御圧導管、１５．１
９・・・圧力導管、１６．２０・・・電磁弁、１７・・
・負圧源、２２・・・制御装置、２３・・・制御信号導
線、２４・・・空気量測定計、２５・・・目標値信号発
生器、２６・・・比較装置、２７・・・Ｐ工調整器、２
８．３１・・・スイッチ、２９・・・保持素子、３０・
・りぞルス形成段、３２．３’３・・・最終段、３４．
３５．３９・・・フン・ξレータ、３７・・・時間素子
、３８．４０・・・発振器、４１・・すξルス延長段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　吸い込まれた空気量を検出し、かつ吸い込まれた空
   気量に関連して排ガス戻し量を制御することによって、
   内燃機関の排ガス系から吸い込み側へ戻される排ガス量
   を制御する方法において、内燃機関の運転・ξラメータ
   に関連して、吸い込まれる空気量用の目標値を形成し、
   かつ空気のその都度の実際量と比較し、該比較結果に応
   じて制御量を生ぜしめ、該制御量に応じて排ガス戻し量
   調量弁用の調整装置を操作し、これにより排ガス戻し量
   の変化によって空気量を調整することを特徴とする内燃
   機関における戻し排ガス量を制御する方法。 ２　前記制御量の値を、閾値検出装置を用いて最小値に
   対して照合し、該最小値を超えていない場合に初めて、
   調整装置（９，１６，２０）を操作するための調整量に
   処理し、この場合、前記調整装置が空気力で働き、かつ
   不操作時には最後に調整された制御圧を維持する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３、　前記制御量を比較結果の比例増幅および積分計算
   により形成する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記調整装置の作業圧を混合圧として２つの圧力源
   の圧力から形成し、該圧力源における調整装置への接続
   部が、電気−機械的に働く少なくとも１つの弁機構によ
   り調整量に相応して二者択一的に接続もしくは遮断切換
   え可能な特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５、　前記制御量を、調整量として用いられる・ぞルス
   に変換し、該パルスの単位時間当りの有効電流を制ａｔ
   量の値に比例させた特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、　前記比較結果を目標値からの偏倚の方向に関して
   照合し、かつこれによって制御値を形成し、該制御値に
   より、圧力源と制御装置との間の接続部を制御する弁機
   構（１６，２０）への調整量の導入を制御する特許請求
   の範囲第５項記載の方法。 ７　制御量または調整量を信号記憶器（２９）内に送り
   、かつここで待ち時間（Ｔｗ）を経て記憶せしめ、該待
   ち時間が経過した後に弁機構を制御するために開放する
   特許請求の範囲第５項記載の方法。 ８　前記待ち時間を回転数に関連して制御する特許請求
   の範囲第７項記載の方法。 ９　前記制御量または調整量の値を閾値と比較し、該閾
   値を超えている場合には待ち時間（Ｔｗ）を零とする特
   許請求の範囲第８項記載の方法。 １０　　前記比較結果を目標値からの偏倚の方向（こ関
   して照合し、かつこれによって制御値を形成し、該制御
   値により、圧力源と制御装置との間の接続部を制御する
   弁機構（１６，２０）への調整量の導入を制御し、更に
   、目標値からの実際値の偏倚方向が変わると、方向変換
   後に形成される最初の・ξルスの・ξルス幅を、所定の
   値だけ延長する特許請求の範囲第５項記載の方法。 １１　　空気量実際値を内燃機関の負荷および回転数に
   関連して形成する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２　　内燃機関の吸気管内に配置された空気量測定装
   置および空気力１１調整部材を用いて、内燃機関の排ガ
   ス系から吸い込み側に戻される排ガス量を制御する装置
   〒あって、前記調整部材の可動部分が排ガス戻し弁の弁
   閉鎖部材と結合されており、前記可動部分によって閉じ
   られた調整部材の作業室が、弁機構を介して異なるレベ
   ルの圧力源と、空気量測定装置の少なくとも出力信号に
   関連して制御装置により制御されて、接続可能である形
   式のものにおいて、前記弁機構（１６，２０）が制御装
   置（＋−２２）によってそれぞれ、作業室と圧力源との
   間の一方のまたは他方の接続部が開制御可能に、あるい
   は両接続部が遮断可能に、制御可能であり、更に、制御
   装置が目標値信号発生器（２５）および比較装置（２６
   ）を有しており、前記目標値信号発生器から、運転ノξ
   ラメータに関連して形成される、内燃機関により吸い込
   まれるべき空気量用の目標値を取り出すことができ、前
   記比較装置の人力部が目標値信号発生器（２５）および
   空気量測定装置（２４）と接続されていて、かつ出力部
   が弁機構の操作装置と接続されていることを特徴とする
   内燃機関における戻し排ガス量を制御する装置。 １３、前記比較装置（２６）に調整増幅器（２７）が後
   接続されており、該調整増幅器の出力部が第１のスイッ
   チ（２８）を介して調整量形成段（３０）と接続可能〒
   あり、該調整量形成段に、弁機構の少なくとも１つの電
   気−機械的な切換部材（１６，２０）が接続されており
   、前記第１のスイッチが開回路装置（３４）により制御
   されており、該開回路装置が調整増幅器の出力信号によ
   り制御されていて、かつ該出力信号の絶対値を閾値と比
   較するようになっている特許請求の範囲第１２項記載の
   装置。 １４　　前記弁機構が電気−機械的に作動可能な２つの
   弁（１６，２０）から成っており、該弁がそれぞれ圧力
   源と空気力式調整素子（９）の作業室（１１）との間の
   接続導管（１５゜１９）内に配置されており、更に、調
   整量形成段（３０）と弁（１６，２０）との間の接続部
   内にスイッチ（３１）が設けられており、該スイッチが
   、調整増幅器（２７）の出力信号の極性を検出する制御
   素子（３５）によって制御されるようになっている特許
   請求の範囲第１３項記載の装置。 １５、′前記調整量形成段（３０）が・ぐルス形成段ｆ
   あり、該・ぞルス形成段に信号記憶器（２９）が前接続
   されており、該・ぞルス形成段および信号記憶器が電圧
   制御された発振器（３８）によりトリガされるようにな
   っている特許請求の範囲第１４項記載の装置。 ＋６　　前記発振器（３８）の人力部が閾値スイッチ（
   ３９）の出力部と接続されており、該閾値スイッチの入
   力部が比較装置（２６）の出力によって制御されており
   、更に、前記閾値スイッチが、出力信号の絶対値を上方
   の閾値と比較１７、該閾値を超えている場合には発振器
   （３８）の周波数を高い値にもたらすように、構成され
   ている特許請求の範囲第１５項記載の装置。 １７　　前記・ぐルス形成段（３ｏ）の出力部が発振器
   と接続されており、゛該発振器が、・ξルス形成段の出
   力部におけるノ々ルスの有無に応じて、高いまたは低い
   周波数値に制御されるようになっている特許請求の範囲
   第１６項記載の装置。 １８　　前記制御素子（３５）が・ぞルス延長装置と接
   続されて、おり、該Ａルス延長装置が制御装置の切換時
   にその都度、延長・ぞルスを・ξルス形成段（３０）の
   出力に与えるようになっている特許請求の範囲第１６項
   記載の装置。 １９　　前記・ξルス形成段（３ｏ）の出力部が時間素
   子（３７）を介して保持素子（２９）と接続されており
   、該保持素子が時間素子の出力信号によってトリガされ
   るようになっている特許請求の範囲第３６項記載の装置
   。 ２０　　前記時間素子（３７）の遅延時間が回転数に関
   連して可変である特許請求の範囲第１９項記載の装置。 ２１、前記目標値信号発生器（２５）が二次元の特性フ
   ィールド記憶器から成っており、該特性フィールド記憶
   器内に、内燃機関の回転数および負荷に関連した目標値
   が記憶されている特許請求の範囲第１２項記載の装置。