JPS6124542B2 - - Google Patents

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JPS6124542B2
JPS6124542B2 JP52159577A JP15957777A JPS6124542B2 JP S6124542 B2 JPS6124542 B2 JP S6124542B2 JP 52159577 A JP52159577 A JP 52159577A JP 15957777 A JP15957777 A JP 15957777A JP S6124542 B2 JPS6124542 B2 JP S6124542B2
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JP
Japan
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negative pressure
pressure
exhaust gas
orifice
control
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JP52159577A
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JPS5491622A (en
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Koyo Nakamura
Hatsuo Nagaishi
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to GB7849760A priority patent/GB2012000B/en
Publication of JPS5491622A publication Critical patent/JPS5491622A/ja
Publication of JPS6124542B2 publication Critical patent/JPS6124542B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
    • F02M26/57Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、運転状態に対応してそれぞれ最適な
排気還流量が得られるようにした電子制御排気還
流装置に関する。
内燃機関から排出されるNOxを低減するため
に、排気の一部を吸気中に還流する排気還流が有
効であることはよく知られている。この場合、排
気還流量の増大に伴つてNOxを低減できる反
面、燃費、出力、運転の円滑さが悪化するので、
排気還流の制御は運転条件によつて適正に、即
ち、全体として極NOxの排出を抑制して燃費も
よくし、しかも出力、運転の円滑性を阻害しない
ように行われる必要がある。
しかし、従来の制御システムは機械的なもので
あり、例えば排気還流制御弁の製造時のバラツ
キ、又は使用中の付着物よるつまり高温によるバ
ネのへたり等による経時変化により特性が異つて
きたり又、排気還流率も略一定化されるため、運
転条件に応じて最適の排気還流率をとることがで
きず、とくに高速で絞弁開度の小さい運転領域、
低速で絞弁開度の比較的大きい領域で過剰排気還
流の傾向があり、また機関吸気系に発生する負圧
や排圧をそのまま信号源として利用して制御する
ので、制御のバラツキや経時変化による誤差が大
きいという欠点があつた。
本発明はこのような問題を解決するため、運転
条件を検出してこれに応じて最適な排気還流率を
とれるように電子的に制御し、極めて高精度でか
つ信頼性の高い排気還流装置を提供するものであ
る。
以下、実施例を図面にもとづいて説明する。
第1図において、1は機関本体、2は吸気通
路、3は排気通路をし、吸気通路2と排気通路3
とを結んで排気還流通路4が設けられる。
排気還流通路4には流量差圧変換用のオリフイ
ス5とその下流に排気還流制御弁6が介装され
る。
排気還流量はオリフイス5の開口面積と、その
前後差圧、即ち、オリフイス上流の排圧P1とオリ
フイス下流圧力P3との差圧によつて決まる。
前記制御弁6はこのオリフイス下流圧力P2をコ
ントロールする圧力制御弁であつて、ダイヤフラ
ム7に弁体8が連結され弁座9に対してダイヤフ
ラム7に作用する信号負圧に応じて接離する。
この信号負圧を調整するために、前記オリフイ
ス下流圧力P2と、制御回路10からの信号に応動
する電磁弁11を介して制御された負圧P0とを比
較し、この偏差に応じて作動する差動圧力変換装
置12が設けられる。
この差動圧力変換装置12は、互に連結された
大小2枚のダイヤフラム13,14で画成した補
正圧力室15、制御圧力室16、大気圧力室17
を有し、圧力室15に通路18を介してオリフイ
ス下流圧力P2が導かれ、また圧力室16には通路
19を介して前記制御負圧P0が導かれ、さらに小
ダイヤフラム13にはバルブシート20が取付ら
れ、大気圧力室17に延設された大気導入路21
と該バルブシート20がダイヤフラム13の変位
に伴つて開閉する。
前記吸気通路2に発生する負圧の取出通路23
の途中から分岐した負圧通路24には、オリフイ
ス25が介装され、このオリフイス25の下流が
前記大気導入路21と、排気還流制御弁6の負圧
作動室26に接続する制御通路27とに分岐して
いる。したがつて大気導入路21の開度が増大す
ると負圧通路24、オリフイス25を介して導か
れる吸入負圧に準じた負圧に対する希釈度合が大
きくなり、制御通路27を介して制御弁6に作用
する負圧P3が弱まり、制御弁開度はリターンスプ
リング28の作用力で減少するし、逆に大気導入
路21の開度が減少すれば、制御負圧P3が強まつ
て制御弁開度が増加するのである。
前記差動圧力変換装置12の制御圧力室16に
導く制御負圧P0は、負圧取出通路23の負圧を一
定に制御す定負圧弁30と、その下流通路31に
介装されて大気導入路32からの導入空気量(換
言すると負圧の導入量)を制御する前記電磁弁1
1とによつてコントロールされる。
つまり、この実施例にあつては、アナログ的に
作動する電磁弁11によつて通路31を絞ること
で通路19に伝達する負圧を増減するのであり、
いま電磁弁11の開度が減少すれば定負圧弁30
からの負圧に対し、大気導入路32からオリフイ
ス33を介して導かれる大気圧の割合が増大し、
通路19の負圧P0は弱まり、逆に電磁弁11の開
度が増大すれば負圧P0は強まるのである。
この電磁弁11の作動は、運転状態によつて変
化する制御回路10からの信号にもとづいてコン
トロールされるのであり、制御回路10には運転
状態を検出するための、例えば吸入空気流量セン
サ35や機関回転数センサ36、さらには図示し
ないが吸入負圧センサ、機関冷却水温センサなど
からの信号が入力し、これにもとづいて判別され
た運転状態に対して最も適切な排気還流率が選び
出されるように、予め運転条件に応じた還流率制
御パターンが記憶されている。
排気還流率の制御パターンは、最も使用頻度の
高い中速中負荷時に排気還流率を最大として、低
速低負荷時や高速低負荷時の排気還流率を減少さ
せ、あるいは機関低温時の排気還流率を相対的に
低下させるなど、全体的なNOx排出レベルを低
減させつつ燃費、出力性能の悪化を防止し、かつ
円滑なる運転性を保持できるように設定する。な
お、この制御パターンの設定は、全ての運転条件
に対して予め実験にもとづき最適要求値を求めて
おくことにより決定できる。
このようにして設定された排気還流率が選び出
されると、これに対応したレベルの出力信号が前
記電磁弁11に供給されるのであり、これに応じ
て電磁弁開度が制御される。なお、前記定負圧弁
30はダイヤフラム38とスプリング39とを備
え、ダイヤフラム38が通路23の開口端を開閉
し、吸入負圧を一定以下に抑えて通路31に伝達
する。
ところで、前記電磁弁11としては、オンオフ
的に通路31を開閉する電磁弁11′(第2図)
を採用することもできる。
ただし、オンオフ電磁弁11′のときは、制御
回路10からの信号をアナログ電圧に代えて、パ
ルス波形に変換した信号としなければならない。
また、定負圧弁30の代りに末広オリフイス3
0′を設けて代用することもできる。
以上のように構成されているので、いま、吸入
空気量センサ35、機関回転数センサ36からの
信号にもとづいて機関運転状態が判別されると、
これに対応して最適の排気還流率が選び出され、
制御回路10からこれに対応した信号が電磁弁1
1に出力される。
この信号によつて電磁弁11の開度が決まり、
制御負圧P0の値が弁開度に比例して制御され、こ
の負圧P0が通路19を介して差動圧力変換装置1
2の圧力室16に導かれる。
この負圧P0が強まるとダイヤフラム13に比べ
て14の方が受圧面積が大きいため、ダイヤフラ
ム14はリターンスプリング34に抗して上方に
移動し、ダイヤフラム13のバルブシート20が
大気導入路21の開度を減少させる。
この結果、通路24、オリフイス25を介して
導かれる負圧に対しての大気による希釈率が低下
するため、通路27を介して排気還流制御弁6に
作用する制御負圧P3は強まり、したがつてダイヤ
フラム7の上方移動量が増え、制御弁開度が拡大
する。
オリフイス5の下流圧力P2は制御弁開度が増大
するほど低下し、逆に制御弁開度が減少するほど
上昇して全閉時にはオリフイス上流圧力P1と等し
くなる。
そして、排気還流量はオリフイス5の開口面積
と、その前後差圧(P1−P2)に応じて決まるか
ら、オリフイス下流圧力P2が減少するほど排気還
流量は増大する。
なお、オリフイス上流圧力P1は排気流量に比例
して増減するので、仮に、オリフイス下流圧力P2
をほぼ一定に保てば(あるいは吸入空気量に比例
して減少させれば)、排気還流量は排気流量にほ
ぼ比例して還流率は一定値をとることになる(こ
の場合は、負圧P0を一定に保持すればよい)。
したがつて、このようにオリフイス下流圧力P2
を制御回路10からの信号にもとづいて負圧P0
コントロールすることにより自由に設定でき、こ
れによつて排気還流量を任意に増減制御できるの
である。
一方、オリフイス下流圧力P2は制御弁6の開度
と無関係に、制御弁下流側に作用している機関吸
入負圧にもとづいて変動し、例えば低負荷域ほど
圧力P2は相対的に減少する。この補正を行うため
に、圧力P2が通路18を介して差動圧力変換装置
12の圧力室15に導かれており、この圧力P2
前記制御負圧P0との比較にもとづいてダイヤフラ
ム14が作動する。
例えば、吸入負圧が強まり制御弁6の開度が同
一であるにもかかわらずオリフイス下流圧力P2
低下したとすると、ダイヤフラム14は相対的に
下方に移動して大気道入路21の開度が増大す
る。このため、制御負圧P3が弱まり制御弁6の開
度が減じられるのであり、これによつて圧力P2
変動前の状態に戻す。
逆に圧力P2が増大すれば、ダイヤフラム14を
押し上げて、制御負圧P3を強めて制御弁開度を拡
大し、圧力P2を減少補正するのである。
このようにして本発明はオリフイス下流圧力P2
を常に正確に目標値にコントロールし、これにも
とづいて排気還流量を運転状態に対応して最適に
制御することができる。
そして、このように運転状態によつて排気還流
率を最適値に増減することにより、運転の円滑性
や出力性能を損うことなく、NOxを全体的に低
減するとともに燃費の改善をはかることができる
のである。
また、制御回路には予め全ての条件に応じた排
気還流パターンが記憶されているため、正確に所
定の還流率に制御でき、高精度で信頼性の高い排
気対策を実現できる。
また、排気還流率を変化させるために制御負圧
を調整する電磁弁は負圧源負圧を大気で希釈制御
するもので、高温の排気ガスと直接的に接触する
ことが無いことから、作動特性が安定すると共に
長期間にわたり高い信頼性を発揮できるという効
果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の断面図、第2図は他の実施例
の要部の断面図である。 2……吸気通路、3……排気通路、4……排気
還流通路、5……オリフイス、6……排気還流制
御弁、10……制御回路、11,11′……電磁
弁、12……差動圧力変換装置、13,14……
ダイヤフラム、15……補正圧力室、16……制
御圧力室、21……大気導入路、23……負圧取
出通路、30……定負圧弁、31,32……通
路、35……吸入空気量センサ、36……回転数
センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気の一部を吸気中に還流する排気還流通路
    に、差圧発生用オリフイスとその下流に排気還流
    制御弁とを介装し、オリフイス下流圧力P2と制御
    負圧P0とを比較してこれに応じて負圧源負圧を大
    気で希釈制御する差動圧力変換装置を設け、この
    装置を介して制御された負圧P3により上記排気還
    流制御弁を作動させる一方、機関運転状態を検出
    する手段と、負圧源負圧を大気で希釈制御して前
    記制御負圧P0を調整する電磁弁と、前記検出され
    た運転状態に応じて予め記憶された排気還流率の
    制御パターンを選び出しこれに対応して前記電磁
    弁を駆動する制御回路を有し、排気還流率を運転
    状態に応じて任意に制御しうるようにした電子制
    御排気還流装置。
JP15957777A 1977-12-28 1977-12-28 Electronic control exhaust recirculation apparatus Granted JPS5491622A (en)

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US05/971,493 US4210112A (en) 1977-12-28 1978-12-20 Electronically controlled exhaust gas recirculation system in internal combustion engine
GB7849760A GB2012000B (en) 1977-12-28 1978-12-22 Electronically controlled exhaust gas recirculation system in internal combustion engine

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