JPS6355355A - 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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JPS6355355A
JPS6355355A JP61200563A JP20056386A JPS6355355A JP S6355355 A JPS6355355 A JP S6355355A JP 61200563 A JP61200563 A JP 61200563A JP 20056386 A JP20056386 A JP 20056386A JP S6355355 A JPS6355355 A JP S6355355A
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JP
Japan
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exhaust gas
gas recirculation
egr
intake
engine
Prior art date
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Pending
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JP61200563A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Inoue
知之 井上
Minoru Nishida
稔 西田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • 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
    • F02M26/45Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/48EGR valve position sensors
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

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#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は一排気管で
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制嫂回路14に送出するようになっている。
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
制御するようになっている。この制御負圧発生器16は
EGR制御弁12の開閉度会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
す址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、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
の出力を用いてフィードバック制御すること:(15、
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。
〔問題点を解決するための平膜〕
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制御手股平膜けたもの
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と機関の運転状態に応じて予め
設定される目標酸素711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が前記機関
の吸気流量に応じて変化する。従って、本装置では、排
気ガスの混入率に比例する酸素濃度によって排気ガスの
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製置を添付
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1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何す
るにとどめ、第6図と異なる部分を主体に述べる。
第1図f: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図と同様であフ、
符号17以降で示す部分がこの第1図によシ新たに設け
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@度に比例し次センサ出力を発生
するものである。
この酸素センナ18の出力はEGR制御回路14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19でちる。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
を参照し麦から具体的に説明する。第2図はEGR率に
と吸気中の酸素温度Cδ2との関係を示す図、第3図は
ECR制御回路14内に記憶されているエンジンの運転
状態シて対応して定められた目標EGR率Kok示す図
、第4図(a)はEGIR制御弁12の開度とEGR率
にとの関係を示す図、第4図(b)はエンジン吸気流f
tQによってEGR制御弁120開度が一定であっても
EGR率Kが変化を受けるようすを示す図、第5図(a
)および第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流量Qに対応して定め
られた比例増幅回路の比例増幅回路及び積分回路の積分
時間Txt−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図に示すごとく回
転数Ng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Cσ2
1が第2図にしたがって計算される。
一方、吸気管2中のBGRガスが混入した空気の酸素温
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C52i
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に信号全田力する。制御負圧発生器16はEG
R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、E
GR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お
るが、エンジンの運転状態はスロットル弁5の開閉度合
とニンジンの出力負荷とに関係して常に変2!;’J 
している。
EGR制御弁12の開度とEGR率KO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EGR制御弁12の開度に比例したEG
R率KO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Qが変化すると、第5図中)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、例えば吸気流fit
Qの大なる領域で応答性がよく且つ安定になるようにE
GR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、吸気流量Qの小
なる領域では、第5図中)に示されるようにEGR制御
弁12の開度変化に対するE G R”lr= 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♂1]御回路14内には、第5図(
a)及び第5図(1))に示されるごとくエンジンの運
転状態全示す量の内、吸気流量Q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、吸気流量センサ19の出力する吸気流量Q
の値に応じて、例えば比例増幅度KPi及び積分時間T
Ii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
の加算信号に対応する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TIは、吸気流量センサ19の出力する吸気流mQ
に対応するようKm成されていたが、回転数Ng 、吸
気圧力PB及び吸気温Tから演算される吸気流量qに対
応するようにしてもよい。
また、前述の実施例では、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、電気モータによって駆動するように構成してもよい
。なお、開度検出器13になくてもよい。更に、EGR
制御回路14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
ーデイジメル変換器、マイクロコンビヱータを含んで構
成されるディ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ナの出力に基づき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
a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tを制御するEGR制御
弁を制御すると共に、前記比例増幅回路及び積分回路の
比例増幅度及び積分時間を機関の吸気流量に対応して変
化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率にの関係を示す図、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率に
との関係を示す図、第4図中)は吸気流量QによってE
GR制御弁12の開開が一定であっても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(
ロ)はEGR制御回路内に記憶されているエンジンの吸
気流量Q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T、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溝底説明
図でちる。 1・・・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、10・・・吸気圧力検出器、11・・−、E G
 R通路、12・・・EGR制御弁、14・・・EGR
制御回路、18・・・酸素センサ、19・・・吸気流量
センナ。 なお、図中同一符号は同一ま7′cニ相当部分を示す。

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
    路の比例増幅度及び積分回路の積分時間が、前記機関の
    吸気流量に応じて変化することを特徴とする内燃機関の
    排気ガス還流制御装置。
JP61200563A 1986-08-26 1986-08-26 内燃機関の排気ガス還流制御装置 Pending JPS6355355A (ja)

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