JPS64588B2

JPS64588B2 -

Info

Publication number: JPS64588B2
Application number: JP56146877A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Ina; Hisashi Kawai; Tokio Kohama; Akira Nishimatsu; Yasuhiko Ishida; Soichi Matsushita
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1989-01-06
Also published as: JPS5847148A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エンジンのNOx排出量を低減する
排気ガス再循環装置に関し、特に電気的に排気ガ
ス再循環量を制御する装置に関する。

エンジンのNOx排出量を低減する手段として
排気ガスの一部をエンジンの吸気系に再循環する
排気ガス再循環装置が公知であるが、排気ガス再
循環量の増大に伴つてNOxの低減効果が大きく
なる反面、これが過剰になるとエンジンの燃費、
運転性能に悪影響をもたらすため、排気ガス再循
環量あるいは再循環率の制御は、あらゆる運転状
態において常に精度よく迅速な応答性でもつて行
う必要がある。

しかし、従来の排気ガス再循環装置は、気化器
のベンチユリ負圧あるいはスロツトル弁近傍のス
ロツトル負圧により直接排気制御弁のダイヤフラ
ムを作動させる構成であるため、制御精度が悪
く、かつエンジンの種々の運転状態に応じた制御
が不可能であつた。このため、NOx排出量が増
加したり、エンジンの燃費が悪化するなど運転性
不良が生じるという問題を招いていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、２
つの電磁弁と制御回路より成り、具体的には吸気
管負圧を制御する１つの電磁弁、大気圧を制御す
る電磁弁と、それぞれの電磁弁を一定周期で駆動
すると共に、制御弁の弁体移動速度および電磁弁
の無効通電時間をも考慮して電磁弁の駆動時間を
設定する制御回路より構成されており、迅速な応
答性を有し、しかも精度よく制御値を設定値にし
かも一定に保持し、排気ガス再循環（EGR）量
を正確にしかも変動なく制御できる排気ガス再循
環装置を提供することを目的とする。

以下、本発明を図に示す実施例により説明す
る。全体構成を示す第１図において、エンジン１
は自動車に積載される公知の４気筒火花点火式エ
ンジンで、気化器２により生成された混合気は、
スロツトル弁３及び吸気管４を経て燃焼室に供給
される。また、燃焼後の排気ガスは、燃焼室から
排気管５に排出され、図示しない触媒コンバー
タ、消音マフラーを経て大気に放出される。

排気ガス再循環装置において、排気ガスの一部
は、排気管５に接続された再循環導管６、この導
管６を制御圧力に応じて開閉する排気制御弁１０
及び吸気管４に接続された再循環導管７を経て、
エンジン１の吸気系に再循環される。

排気制御弁１０は、ダイヤフラム式のものであ
つて、ダイヤフラム１１によつて作動する弁体１
２と、排気ガス通路に設けられた弁座１３とによ
り可変絞りを構成している。ここで、ダイヤフラ
ム１１は、ハウジングによつて形成され制御圧力
が導かれる圧力室１４と大気に開放された大気室
１５との圧力差及び圧縮コイルばね１６のばね力
によつて作動し、圧力室１４の圧力が高くなると
弁体１２の開度を小さくし圧力室１４の圧力が低
くなると弁体１２の開度を大きくするよう動作す
る。またハウジングには弁体１２の開度を検出す
る開度センサ２５が設けられている。

圧力補正装置３０は、電気信号に応じて排気制
御弁１０の圧力室１４に加える補正圧力を調整す
るもので、この実施例では圧力室１４へスロツト
ル弁３の下流の吸気管４の吸気管圧力を導く導管
３１に設けられた第１の電磁弁２１と、圧力室１
４へ大気圧を導く導管３３に設けられた第２の電
磁弁２２とで構成されている。

ここで、第１の電磁弁２１は、通電されると開
弁し導管３１，３２を接続して圧力室１４に吸気
管負圧を加え、逆に通電が遮断されると閉弁し吸
気管負圧の印加を遮断する。電磁弁２２は、通電
されると開弁し大気Ａから大気圧を導管３２に直
接加え、逆に通電が遮断されると閉弁し大気圧の
印加を遮断する。

制御回路２８は、エンジン運転状態に応じて最
適な排気ガス再循環流量（以下EGR量という）
に対応する排気制御弁開度の目標値を演算し、か
つこの目標値と開度センサ２５の出力とを比較し
て排気制御弁１０に付与する補正圧力を調整し、
開度センサ２５の出力が目標値となるよう圧力補
正装置３０の第１の電磁弁２１、第２の電磁弁２
２の通電を制御するもので、吸気管４の吸気管圧
力を検出する吸気管負圧センサ２４、エンジン１
の出力軸によつて回転駆動されるリングギヤ２６
の回転を検出する電磁ピツクアツプ２７及び排気
制御弁１０の開度を直接検出する開度センサ２５
の検出信号が入力されている。圧力センサ２４
は、シリコンダイヤフラムを用いた半導体式のも
のであつて、詳細な説明は省略するが、ピエゾ抵
抗効果により圧力に応じて電気抵抗値が変化する
ものを用いている。

電磁ピツクアツプ２７は、エンジン１のリング
ギヤ２６の回転基準位置、例えばクランク角で第
１気筒の上死点前60度の位置に設けられた基準歯
２３の位置を検出することにより、エンジン１の
出力軸１回転で１個のパルス信号を出力し、エン
ジン１の回転速度に対応した信号を制御回路２８
に与える。ここで、吸気管負圧センサ２４、電磁
ピツクアツプ２７によりエンジンセンサが構成さ
れている。

次に、第２図により制御回路２８について説明
する。パルス発生回路２８ａは、電磁ピツクアツ
プ２７の出力信号によりタイミングパルス信号を
発生するもので、このパルス発生回路２８ａの出
力信号は、エンジン回転速度に対応した周期を持
つパルス信号となり、回転速度検出回路２８ｂに
入力される。回転速度検出回路２８ｂは、パルス
発生回路２８ａのタイミングパルスの周期をエン
ジン回転速度の逆数として検出し、この検出信号
を２進コードに変換してマイクロコンピユータ２
８ｃに出力する。この回転速度検出回路２８ｂの
動作には、公知の水晶発振回路で構成されるクロ
ツク回路２８ｄから供給される一定周波数のクロ
ツクパルス信号Ｃ１が用いられる。Ａ−Ｄ変換回
路２８ｅは、アナログ信号をデイジタル信号に変
換するもので、吸気管負圧センサ２４から出力さ
れるアナログ吸気圧力信号と開度センサ２５から
出力されるアナログ開度信号とをデイジタル信号
に変換し、マイクロコンピユータ２８ｃに出力す
る。

マイクロコンピユータ２８ｃは、エンジン回転
速度及び吸気管負圧に応じて所定の演算を行い、
要求排気ガス再循環率（EGR率）に応じたEGR
弁開度を求め、さらに該要求EGR弁開度に制御
すべく第１電磁弁２１及び第２電磁弁２２の開弁
時間を演算する。このマイクロコンピユータ２８
ｃは、例えば東芝製TLCS−12Aを用いればよく
詳細な構成、動作については公知であるため説明
を省略する。

なお、このマイクロコンピユータ２８ｃは、リ
ードオンリイメモリ（ROM）を含む構成となつ
ており、エンジン回転速度、吸気圧力に応じて最
適な量の排気ガスを再循環させるような排気制御
弁１０の弁体１２の開度設定値のデータをROM
に予め記憶させてある。

デユーテイ発生回路２８ｆは、マイクロコンピ
ユータ２８ｃから出力された２進コードの電磁弁
開弁時間信号をパルス幅に変換し、このパルス信
号を駆動回路２８ｇに出力する。駆動回路２８ｇ
はデユーテイ発生回路２８ｆからのパルス信号に
より電磁弁２１，２２への通電を制御し、排気制
御弁１０の圧力室１４の圧力すなわち排気制御弁
１０の開度を制御して最適量の排気ガスを再循環
させる。

次に制御回路２８を構成する各ブロツクの詳細
な電気回路について説明する。第３図は、パルス
発生回路２８ａ及び回転速度検出回路２８ｂを示
すものである。第３図において、パルス発生回路
２８ａは、抵抗１０１、コンデンサ１０２及び電
圧クランプ用ツエナーダイオード１０３からなる
ローパスフイルタと、抵抗１０４，１０５，１０
６，１０７，１０８及び比較器１０９からなる比
較回路とから構成されている。ここで、比較器１
０９の反転入力端子（−）には抵抗１０５を介し
てバイアス直流電圧V_Bが印加され、他方非反転
入力端子（＋）には抵抗１０６，１０７で分圧さ
れた反転入力端子側とほぼ等しい値のバイアス電
圧が印加されている。また、比較器１０９は、正
帰還抵抗１０８により、出力パルス信号の立上
り、立下りがシヤープになるよう構成されてい
る。そして、電磁ピツクアツプ２７と基準歯２３
が対向し、電磁ピツクアツプ２７から第４図ａで
示すように脈動信号が出力されると、比較器１０
９から第４図ｂで示すような波形のタイミングパ
ルス信号が出力される。

次に回転速度検出回路２８ｂについて説明す
る。２進カウンタ１１１は、クロツク端子CLに
入力されるクロツクパルス信号Ｃ１を計数し分周
するもので、例えばRCA社製CD4024を用いてい
る。そして、このカウンタ１１１は、第４図ｃに
示すような約128KHz程度のクロツクパルス信号
Ｃ１を分周して第４図ｄに示すような約32KHz程
度の分周パルス信号を出力端子Ｑ２から出力す
る。デバイダ付カウンタ１１２は、基本的にはク
ロツク端子CLに入力されるクロツクパルス信号
Ｃ１を計数するもので、出力端子Ｑ２〜Ｑ４のう
ち１つの出力端子の出力信号が“１”レベルとな
り、かつカウント動作停止端子ENに“１”レベ
ル信号が入力されると、カウント（計数）動作を
停止する。

しかして、この実施例では出力端子Ｑ４と停止
端子ENが接続されており、出力端子Ｑ４の出力
が“１”レベルになると停止端子ENに“１”レ
ベル信号が入力され、カウント動作を停止する。
この状態でパルス発生回路２８ａから第４図ｂに
示すタイミングパルス信号がリセツト端子Ｒに入
力されると、カウンタ１１２はリセツトされ、出
力端子Ｑ４の出力は第４図ｇに示すように“０”
レベルとなる。そして、時間Ｔだけ経過し、リセ
ツト端子Ｒに入力される信号が“０”レベルにな
ると、カウンタ１１２はカウント動作を開始し、
出力端子Ｑ２，Ｑ３からはそれぞれ第４図ｅ，ｆ
に示すように順次パルス信号が出力される。その
後、出力端子Ｑ４の出力が“１”レベルになると
カウンタ１１２は、再びカウント動作を停止す
る。カウンタ１１１，１１２及びパルス発生回路
２８ａの出力信号は、それぞれNORゲート１１
３，１１４を介して12ビツトのカウンタ１１５の
クロツク端子CLに入力され、またカウンタ１１
２のＱ３出力はカウンタ１１５のリセツト端子Ｒ
に入力されている。

つまり、第４図ｂに示すパルス発生回路２８ａ
の出力信号と第４図ｇに示すカウンタ１１２のＱ
３出力のNOR論理をとることによりNORゲート
１１３からは第４図ｈに示すようなパルス信号が
出力され、さらにこのNORゲート１１３の出力
信号と第４図ｄに示すカウンタ１１１の出力信号
とのNOR論理をとることにより、NORゲート１
１４から第４図ｉに示すようなパルス信号が出力
され、このパルス信号がカウンタ１１５に入力さ
れる。

ここで、第４図ｂに示すタイミングパルス信号
が“０”レベルに立下がつて第４図ｈに示す
NORゲート１１４の出力が“１”レベルになる
時刻ｔ１において、カウンタ１１５はカウント動
作を停止する。その後、カウンタ１１５の出力端
子Ｑ１〜Ｑ１２の出力は、時刻ｔ２におけるカウ
ンタ１１２のＱ２出力の立上りによりシフトレジ
スタ１１６〜１１８（例えばRCA社製CD4035）
に一時的に保持記憶される。次に、時刻ｔ３にお
いてカウンタ１１２のＱ３出力が“１”レベルに
なると、カウンタ１１５がリセツトされ、時刻ｔ
４においてカウンタ１１２のＱ４出力が“１”レ
ベルになるとカウンタ１１５は再びカウント動作
を開始する。

このカウンタ１１５の動作は、電磁ピツクアツ
プ２７が基準歯２３を検出することにより出力さ
れるタイミングパルス信号と同期して繰返し行わ
れるため、シフトレジスタ１１６〜１１８の各出
力端子Ｑ１〜Ｑ４からはエンジン回転速度Ｎの逆
数１／Ｎに比例した２進信号が出力される。３ス
テートバツフア１１９は、制御端子１１９ａに
“１”レベル信号が加えられている間は出力が高
インピーダンスとなるもので、出力端子群１１９
ｂはバスラインを介してマイクロコンピユータ２
８ｃに接続されている。

制御端子１１９ａにはNANDゲート１２０の
出力信号が入力され、NANDゲート１２０には
マイクロコンピユータ２８ｃに内蔵されているデ
バイス制御ユニツト（DCU）からの入出力制御
信号（以下１／０信号という）及びデバイスセレ
クト信号（以下SEL信号という）が入力されてい
る。そして、NANDゲート１２０の出力信号が
“０”レベルになると、シフトレジスタ１１６〜
１１８の１／Ｎに比例した２進信号がマイクロコ
ンピユータ２８ｃに入力される。

次に第５図によりＡ−Ｄ変換回路２８ｅについ
て説明する。抵抗１２１，１２２は、吸気管負圧
センサ２４の２個の抵抗体２４ａ，２４ｂとブリ
ツジを形成するもので、抵抗１２１及び抵抗体２
４ａには直流バイアス電圧V_Bが加えられており、
抵抗１２２及び抵抗体２４ｂの一端は接地されて
いる。なお、吸気管負圧センサ２４の抵抗体２４
ａ，２４ｂは、吸気圧力値に比例して抵抗値が相
補的に変化する。抵抗体２４ａ，２４ｂの接続点
及び抵抗１２１，１２２の接続点は、それぞれ入
力抵抗１２４，１２５を介してOPアンプ１２３
に接続されている。このOPアンプ１２３には、
接地抵抗１２６、負帰還抵抗１２７が接続されて
おり、OPアンプ１２３は差動増幅器として作動
する。しかして、OPアンプ１２３の出力電圧は、
吸気管４内の吸気圧力に比例したものになる。
OPアンプ１２３の出力電圧は、アナログマルチ
プレクサ１４０（例えばデイテル社製MX−808）
の第１入力１INに入力される。開度センサ２５
の出力電圧は、アナログマルチプレクサ１４０の
第２入力２INに入力される。NANDゲート１４
２には、マイクロコンピユータ２８ｃのデバイス
制御ユニツトDCUからのＩ／０信号がインバー
タ１４３を介して入力され、さらにSEL２信号が
直接入力される。NANDゲート１４２の出力は
シフトレジスタ１４１のクロツク端子CLに入力
される。シフトレジスタ１４１としては、回転速
度検出回路で用いたものと同じものであり、D₁
〜D₃の入力にはマイクロコンピユータ２８ｃの
バスラインが接線され、Q₁〜Q₃の出力はマルチ
プレクサ１４０チヤンネル端子CA１，２，４に
接続される。

NANDゲート１２９及びANDゲート１３０に
は、マイクロコンピユータ２８ｃのデバイス制御
ユニツトDCUから第６図ａに示す１／Ｏ信号及
び第６図ｂに示すSEL信号が入力される。また、
インバータ１３１、抵抗１３２及びコンデンサ１
３３により遅延回路が構成されており、ANDゲ
ート１３０にはこの遅延回路を介してSEL信号が
入力される。しかして、ANDゲート１３０は、
第６図ｃに示すように幅100マイクロ秒程度のパ
ルス信号を出力する。このパルス信号は、逐次比
較型Ａ−Ｄ変換器１２８のＡ−Ｄ変換命令端子
CNVに入力される。

逐次比較型Ａ−Ｄ変換器１２８は、Ａ−Ｄ変換
命令端子CNVに印加されたパルス信号の立上り
と共に変換動作を開始し、これと同時に変換終了
端子EOCの出力信号が“１”レベルに立上る。
ここで変換終了端子EOCは、マイクロコンピユ
ータ２８ｃのデバイス制御ユニツトDCUのビジ
イ端子BUSYに接続されており、アナログ電圧
読込命令の完了は、変換終了端子EOCの出力信
号の“０”レベルへの立下りまで待たされ、この
ときまでＩ／０信号及びSEL信号はともに“１”
レベルに保持される。そして、逐次比較型Ａ−Ｄ
変換器１２８は、EOC端子の出力信号が“１”
レベルの間に変換動作を行い、出力端子Ｂ１〜Ｂ
１２からデイジタル化した２進データ信号を出力
する。３ステートバツフア１３４は、回転速度検
出回路２８ｂに用いたのと同じもので、制御端子
１３４ａに第６図ｅで示すように“０”レベル信
号が印加されると、出力端子群１３４ｂからマイ
クロコンピユータ２８ｃに第６図ｆの斜線を施さ
ない期間の間、２進データ信号がバスラインを経
て入力される。

Ａ−Ｄ変換器１２８のＡ−Ｄ変換動作が終了す
ると、マイクロコンピユータ２８ｃへのバスライ
ン上の値が安定すると共に第６図ｄで示す変換終
了端子EOCの出力信号が“０”レベルとなり、
マイクロコンピユータ２８ｃの読込命令の待機状
態が解除され、バスライン上の吸気圧力データが
マイクロコンピユータ２８ｃに読込まれる。次に
マイクロコンピユータ２８ｃは、Ｉ／Ｏ信号及び
SEL信号を“０”にして３ステートバツフア１３
４の出力を高インピーダンスとしアナログ電圧デ
ータ読込命令動作を完了する。

ここでＡ−Ｄ変換器１２８に入力されるアナロ
グ電圧は、アナログマルチプレクサ１４０によつ
て選択され、チヤンネル端子に２進コードで
“000”がセツトされていると、吸気圧力センサ２
４のアナログ電圧であり、“001”がセツトされて
いると開度センサ２５のアナログ電圧である。こ
うして、前記２つのアナログ電圧は随時マイクロ
コンピユータ２８ｃに読込まれる。

次にマイクロコンピユータ２８ｃの動作につい
て説明する。マイクロコンピユータ２８ｃは、吸
気圧力Pvを示すデータ信号と、１／Ｎに逆数演
算を施して求めたエンジン回転速度Ｎを示すデー
タ信号とから排気制御弁１０の弁体１２の適切な
設定値Ldを演算する。

なお、設定値Ldが(1)式で示す関数で表される
ものとして、 Ld＝ｆ（Pv，Ｎ） …(1) 所定のEGR率に対応して吸気圧力Pv、回転速
度Ｎの一定間隔△Pv，△Ｎ毎の設定値LdをROM
に予め記憶させておく。

しかして、(2)，(3)式で示されるｌ，ｍを用い
て、ｌ・△Pv≦Pv（ｌ＋１）・△Pv …(2) ｍ・△Ｎ≦Ｎ（ｍ＋１）△Ｎ …(3) （ただし、ｌ，ｍは整数） (4)，(5)，(6)式により設定値Ldを演算する。

Ld1＝（（ｌ＋１）・△Pv−Pv）・ｆ（ｌ△Pv
，ｍ△ｎ）／△Pv ＋（Pv−ｌ・△Pv）・ｆ（（ｌ＋１）△Pv，
ｍ△ｎ）／△Pv…(4) Ld2＝（（ｌ＋１）△Pv−Pv）・ｆ（ｌ・△Pv
，（ｍ＋１）△Ｎ）／△Pv ＋（Pv−ｌ・△Pv）・ｆ（（ｌ＋１）△Pv，
（ｍ＋１）△Ｎ）／△Pv…(5) Ld2＝（（ｍ＋１）・△Ｎ−Ｎ）・Ld1＋（Ｎ−
ｍ△ｎ）・Ld2／△Ｎ…(6) 以上の演算が終了すると、弁体１２の開度設定
値Ldが演算される。こうして得られた開度設定
値Ldと、弁体１２の現在の開度値Ln及びそれか
ら計算される圧力室１４のダイヤフラム室圧Pd
と、吸気管圧力Pvと、ダイヤフラム室体積Ｍと、
電磁弁の開口面積Ａとから電磁弁開弁時の弁体１
２の移動速度Ｖが演算される。さらに前記移動速
度Ｖと、開度設定値Ld及び開度値Lnと、電磁弁
の無効通電時間ToからLn＝Ldに制御するための
電磁弁の通電時間Ｔが演算される。この過程を計
算式で示すとＴ＝To＋Ｋ×｜Ld−Ln｜ …(7) （ここでＫはKαl／Ｖなる値）上記(7)式によつてLn＝Ldに制御するための電
磁弁の通電時間Ｔが求まるので、Ｋすなわち弁体
１２の移動速度Ｖが求まれば前記Ｔが演算でき
る。以下それを求めると △Ｗ＝α・Ａ・√２・・（−）…(8
) Pd＝Fl（Ｍ，Ｗ） …(9) Ln＝F2（Pd） …(10) Ｖ＝dLn／dt …(11) ここで、△Ｗ：単位時間当りの重量流量ａ：流量係数ｇ：動加速度 rp：空気密度Ｗ：ダイヤフラム室内空気重量（(8)式は吸気管負圧についてであり、大気につ
いてはPv→Pa：大気圧とする）以上の(8)，(9)，(10)，(11)式から弁体１２の移動速
度Ｖが演算でき前述のように(7)式からLn＝Ldに
制御するための電磁弁の通電時間Ｔが演算され
る。こうして得られた前記Ｔは並列２進数として
デユーテイ発生回路２８ｆに出力される。そし
て、デユーテイ発生回路２８ｆによりパルスに変
換された通電時間Ｔに駆動回路２８ｇによつて第
１電磁弁もしくは第２電磁弁を駆動してLn＝Ld
になるようにして排気ガス再循環（EGR）量の
制御を行う。ここで第１電磁弁、第２電磁弁の何
れを駆動させるかは、開度値LnとEGR弁開口面
積の関係が第７図のようになつているので、Ln
＜Ldのとき第１電磁弁２１を駆動し、負圧を導
入し、Ln＞Ldのとき第２電磁弁２２を駆動し大
気を導入する。

次に第８図によりデユーテイ発生回路２８ｆに
ついて説明する。デユーテイ発生回路２８ｆは第
１電磁弁用のデユーテイ発生回路１７０と第２電
磁弁用のデユーテイ発生回路１８０で構成されて
いる。第１電磁弁用のデユーテイ発生回路１７０
はプリセツタブルアツプダウンカウンタ１５１，
１５２，１５３（例えばRCA社製のICCD4029）
とORゲート１５５〜１５８，NANDゲート１６
０、バツフア１５９から構成されている。そして
マイクロコンピユータ２８ｃのＩ／Ｏ信号はイン
バータ１６３で反転されてNANDゲート１６１，
１６２に入力され、SEL４，SEL５信号はそれぞ
れNANDゲート１６１，１６２の他の入力に入
つている。クロツク回路２８ｄからの64マイクロ
秒のクロツクC₂はNANDゲート１６０に入力さ
れ、他の入力端子にはORゲート１５８の出力が
入力される。ここで第９図ｃのSEL４信号によつ
て第１電磁弁の通電時間Ｔがプリセツタブルダウ
ンカウンタ１５１〜１５３にセツトされると前記
カウンタは64マイクロ秒のクロツクC₂によつて
ダウンカウントする。そして各カウンタの出力
Q₁〜Q₄が全て０になるとORゲート１５８の出力
がLOWレベルとなりNANDゲート１６０によつ
てクロツクC₂が禁止される。こうして端子１６
４からは第９図Ｃに示すように通電時間T₂のパ
ルス幅のパルスが出力され、このパルス信号を入
力として駆動回路２８ｇにより第１電磁弁２１を
駆動する。第２電磁弁用のデユーテイ発生回路１
８０は第１電磁弁用デユーテイ発生回路１７０と
同一構成で作動も同じであるので説明を省略す
る。

次に第１０図により駆動回路２８ｇについて説
明する。駆動回路２８ｇは第１電磁弁用の駆動回
路２１０と第２電磁弁用の駆動回路２２０で構成
される。第１電磁弁用の駆動回路２１０は抵抗１
９１，１９２とNPNトランジスタ１９５及び電
磁弁の発生するサージ電圧吸収用の抵抗１９４と
コンデンサ１９３で構成されてデユーテイ発生回
路２８ｆよりのパルス信号VSV１によつて第１
電磁弁を駆動する。第２電磁弁用の駆動回路２２
０は第１電磁弁用の駆動回路２１０と同一の構成
であり、デユーテイ発生回路２８ｆよりのパルス
信号VSV２によつて第２電磁弁を駆動する。

上記構成において、制御回路２８のマイクロコ
ンピユータ２８ｃには予めエンジン１の回転速度
Ｎと吸気管４の吸気圧力に対応するように排気制
御弁１０の弁体１２の設定位置に対する開度セン
サ２５の電圧として設定値データーが記憶させて
あり、このデーターに基いて排気制御弁１０の開
度を制御しているため、EGR量は常に最適な
EGR率でもつて制御される。また、データに基
く制御には、排気制御弁１０の開度を表す開度セ
ンサ２５で検出し、これと比較しつつ行つている
ため、EGR量は正確かつ精密に設定値に制御さ
れる。

全体の作動を第９図のタイムチヤートにより説
明する。第９図ａは50ms周期のパルスでEGR弁
開度設定値Ldの演算及び電磁弁の通電時間の演
算を行うためのマイクロコンピユータ２８ｃへの
割り込み信号である。第９図ｂは第８図のSEL４
信号で第１電磁弁の通電時間の出力及び駆動のト
リガ信号である。第９図ｃは第８図デユーテイ発
生回路２８ｆの端子１６４から出力される第１電
磁弁の駆動信号であり、HIGHレベルで電磁弁の
コイルに通電され、弁が開き、負圧が導入され
る。第９図ｄは第８図のSEL５信号で第２電磁弁
の通電時間の出力及び駆動のトリガ信号である。
第９図ｅは第８図のデユーテイ発生回路２８ｆの
端子１６５から出力される第２電磁弁の駆動信号
であり、HIGHレベルで電磁弁のコイルに通電さ
れ、弁が開き大気圧が導入される。第９図ｆはマ
イクロコンピユータ２８ｃによつて50ms毎の割
込み演算から得られた弁体１２の開度設定値Ld
である。第９図ｇは第１、第２電磁弁によつて制
御された弁体１２の現在の開度値である。

以上の各信号を時間の経過とともに説明して、
本システムの作動を説明する。第９図の時刻ｔ１
においてエンジン条件（本発明では吸気管負圧か
エンジン回転数）が変つたとすると、時刻ｔ２で
の第９図ａのマイクロコンピユータ２８ｃへの割
込信号によつて現在のエンジン条件における弁体
１２の開度設定値LdがLd₂と演算される。この時
t₂以前の開度設定値Ld₁に対してLd₂＞Ld₁である
からLn＝Ld₂に制御するためには第１電磁弁を
T2の時間だけ駆動して開弁することがマイクロ
コンピユータ２８ｃによつて前述の演算によつて
求められ、時刻ｔ３で第８図のデユーテイ発生回
路２８ｆの第１電磁弁用のデユーテイ発生回路１
７０に第１電磁弁の通電時間Ｔ２の２進データが
セツトされ、第９図ｃのパルス信号が作られる。
第９図ｃのパルス信号によつて第１電磁弁が時間
T2の間コイルに通電されて開弁し、圧力室１４
に負圧が導入され、時刻ｔ３からｔ４にかけて開
弁値Lnは変化し、時刻ｔ４においてLn＝Ld２に
制御される。

次に時刻ｔ５で再びエンジン条件が変化すると
時刻ｔ６で第９図ａの割込信号によつて現在のエ
ンジン条件における弁体１２の開度設定値Ldが
Ld₃（Ld₃＜Ld₂）と演算され、Ln＝Ld₃に制御す
るためには第２電磁弁をＴ３の時間だけ駆動して
開弁することが演算される。時刻ｔ７で第８図の
デユーテイ発生回路２８ｆの第２電磁弁用のデユ
ーテイ発生回路１８０に第２電磁弁の通電時間Ｔ
３の２進データがセツトされ、第９図ｅのパルス
が作られる。第９図ｅのパルス信号によつて第２
電磁弁が時間Ｔ３の間コイルに通電されて開弁
し、圧力室１４に大気圧が導入され、時刻ｔ７か
らｔ８にかけて開弁値Lnは変化し、時刻ｔ８に
おいてLn＝Ld₃に制御される。ここで、開度設定
値Ldの値の上下に若干の不感帯を設けることに
より、ハンチングなどの制御の荒れを防止できる
のは当然のことである。

以上の如き制御を行うことにより排気制御弁１
０の開度を制御回路２８に設定した値となるよう
に制御できるので、EGR量は常に正確に設定値
に制御できる。

第１１図に本発明の他の実施例を示す。第１１
図に示す如く圧力制御弁６０を設け、排気制御弁
１０と圧力制御弁６０との間で形成される圧力室
８の圧力を一定に制御する圧力調整弁４０とで構
成されるシステムを用いれば、さらに制御精度は
向上する。以下圧力調整弁４０、圧力制御弁６０
について説明する。

圧力制御弁６０は、ダイヤフラム式のものであ
つて、ダイヤフラム６１によつて作動する弁体６
２と弁座６３により可変絞りを構成している。ま
た、ダイヤフラム６１はハウジングによつて形成
された圧力室、６４と大気室６５の圧力差及び圧
縮コイルばね６６のばね力によつて作動し、圧力
室６４の圧力が低くなると、弁体６２の開度を大
きくするよう動作する。

圧力調整弁４０は、排気制御弁１０，６０の弁
座１３，６３間の通路８内の圧力に応じて圧力制
御弁６０の開度を制御するもので、基本的には圧
力導管５１、固定絞り５２及び圧力導管５３を経
て圧力室６４に導かれる吸気管４の吸気圧力（負
圧）に大気圧を適宜加えることによつて開度を制
御する。この圧力調整弁４０もダイヤフラム式の
もので、ダイヤフラム４１、エアフイルタ４２を
介して大気に連通された大気室４３及び導管５４
を経て通路８の排気圧力が導かれる排圧室４４を
備え、ダイヤフラム４１は大気室４３と排圧室４
４の圧力差及び圧縮コイルばね４５のばね力によ
つて揺動し、ダイヤフラム４１に固定された弁体
４６を作動させて管４７の先端を開閉する。そし
て、排圧室４４の圧力が所定値より低くなると弁
体４６が開いて導管５３に大気圧を加え、圧力室
２４の圧力が高くする。また、逆に排圧室４４の
圧力が所定値より高くなると弁体４６が閉じて大
気圧の印加を遮断し、圧力室６４の圧力を低くす
る。以上の如き制御にて排圧室４４、すなわち通
路８の排気圧力を常に一定となるよう制御する。

上記構成において、スロツトル弁３の開度で決
定され、エンジン１に吸入される空気は、気化器
２で燃料と混合され、吸気管４を介して燃焼室に
供給される。エンジン１の燃焼室で混合気は燃焼
され、排気ガスとして排気管５に排出される。

この際、排気管５には排気ガス量（近似的には
吸入空気量に比例）に関係した排気圧力Peが生
じている。この排気圧力Peは、再循環導管６、
通路８及び導管５４を経て圧力調整弁４０の排圧
室４４に導かれる。したがつて、この排気圧力
Peによりダイヤフラム４１が第１１図中上方に
変位し、弁体４６は管４７の先端を閉じる。この
ため、吸気管４吸気管負圧（負圧）は大気圧を印
加されることなく圧力制御弁６０の圧力室６４に
導かれる。

しかして、圧力制御弁６０の弁体６２の開度は
大きくなり、排気ガス再循環量を多くする。これ
故、通路８の圧力は小さくなり、圧力調整弁４０
のダイヤフラム４１は、ばね４５のばね力により
第１１図中下方へ変位する。

これによつて、圧力室６４へ導かれる吸気圧力
には、大気圧が印加され、圧力室６４の圧力が高
くなる。このため、圧力制御弁６０の弁体６２の
開度は小さくなり、通路８の圧力は高くなる。

こうして、通路８内の圧力は、ある値Psに保
たれる。このようにすれば、EGR量QEGRは、 QEGR＝CA√− …(7) （ただし、Ｃは流量係数、Ａは絞り面積）となり、Psは大気圧に近い値に制御すれば
QEGRはほぼ吸入空気量に比例する。

しかしながら、この圧力制御弁６０による制御
では、実質的に排気圧力のみの制御であり、
NOxをより効果的に低減したり、燃費をより向
上するためには、種々のエンジン運転状態に応じ
てEGR率を変えたり、精密にEGR量を制御する
必要があり、十分ではない。その際の制御につい
ては本発明の第１の実施例にて説明した如く排気
制御弁１０の開度を制御すればよい。

また、第１２図は本発明の他の実施例を示す。
第１２図の実施例は、本発明の技術を気化器方式
に代えて燃料噴射装置を備えるエンジンに対して
適用したものである。図中８は吸気管を流れる吸
入空気量を計測するエアフロメータ、９は燃料噴
射用電磁弁で、制御回路２８の指令に応じて開弁
動作するものである。他の部分は第１図に示す実
施例とほとんど共通しているため説明を省略す
る。なお、本実施例の場合も第１図の場合と同様
の方法でもつて圧力補正装置３０を用いて排気制
御弁１０の弁体１２が制御される。

本発明では排気制御弁１０の開度を開度センサ
２５で直接検出し排気制御弁１０の開度が目標
（開度）設定値となるように制御しているため、
エンジン条件とは無関係にエンジンの運転状態に
応じて任意にしかも精密にEGR量を制御するこ
とができる。

また本発明では排気制御弁１０の開度値Lnを
開度設定値Ldに制御するために、第１の電磁弁
２１及び第２の電磁弁２２のコイルを一定周期で
通電し、その通電時間を弁体の移動速度および電
磁弁の無効通電時間をも考慮して演算しているの
で、ハンチングなく開度値Lnを速やかに開度設
定値Ldに制御できる。

また本発明では開度センサ２５の開度値Lnが
開度設定値Ldになつた時上記２つの電磁弁２１，
２２をすべて閉弁できるという構成のために制御
値は常に一定の値にホールドできる訳で、これ故
EGR弁の開度は変動せず、EGR量の変動もなく
すことができる。また本発明では上記ホールドす
ることで（電磁弁は全て作動OFF）電磁弁の駆
動回数は少なくでき、電磁弁の寿命を延ばすこと
ができる。

以上述べた如く本発明では迅速な応答性でもつ
てエンジン運転状態に応じて常に設定値に基いて
正確な量の排気ガスを再循環させることができ、
常にエンジンの運転性を損うことなくNOx排出
量を低減し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図図示の制御回路を示すブロツク
図、第３図は第２図図示のパルス発生回路と回転
速度検出回路を示す電気回路図、第４図は第３図
図示の電気回路図の作動を示すタイムチヤート、
第５図は第２図図示のＡ−Ｄ変換回路を示す電気
回路図、第６図は第５図図示の電気回路図の作動
を示すタイムチヤート、第７図は排気制御弁の開
度センサー開度値と弁開口面積の関係を示すグラ
フ、第８図は第２図図示のデユーテイ発生回路の
電気回路図、第９図は第８図図示の電気回路図と
第１図図示の制御システム図の作動を示すタイム
チヤート、第１０図は第２図図示の駆動回路を示
す電気回路図、第１１図は本発明の第２実施例を
示す全体構成図、第１２図は本発明の第３実施例
を示す全体構成図である。１……エンジン、２……気化器、３……スロツ
トル弁、４……吸気管、５……排気管、６，７…
…再循環導管、１０……排気制御弁、１４……圧
力室、１５……大気室、２１……電磁弁、２２…
…電磁弁、２３……基準歯、２４……吸気管負圧
センサ、２６……リングギヤ、２７……電磁ピツ
クアツプ、２８……制御回路、３１，３２，３３
……導管。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンの排気管から吸気管へ排気ガスを再
循環させる再循環導管と、圧力室に導びかれる圧
力信号に応じて弁体が移動して開度が変化し前記
再循環導管を流れる排気ガスの再循環量を制御す
る排気制御弁と、前記排気制御弁の開度を大きく
するよう前記圧力室に作用する吸気管負圧を制御
する第１の電磁弁と、前記排気制御弁の開度を小
さくするよう前記圧力室に作用する大気圧を制御
する第２の電磁弁と、前記排気制御弁の開度を検
出する開度センサと、前記エンジンの運転状態を
検出するエンジンセンサとを備える排気ガス再循
環装置において、前記エンジンセンサの検出信号
に基づいて前記排気制御弁の開度設定値を演算
し、この設定値と前記開度センサの検出値とを比
較して、前記開度センサの検出値が前記設定値よ
りも大きい時には第２の電磁弁の通電を制御し、
また前記開度センサの検出値が前記設定値より小
さい時には第１の電磁弁の通電を制御し、また前
記検出値が設定値となつている時には、第１、第
２の電磁弁の通電を停止し前記圧力室の圧力を一
定値に保持すると共に、前記第１、第２の電磁弁
を所定周期で通電し、その通電時間を前記開度セ
ンサの検出値と前記設定値との差と、前記電磁弁
の無効通電時間と前記弁体の移動速度とに応じて
設定する制御回路とを備えることを特徴とする内
燃機関の排気ガス再循環装置。