JP2001003775A - エンジンのegr制御装置 - Google Patents

エンジンのegr制御装置

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JP2001003775A JP11173838A JP17383899A JP2001003775A JP 2001003775 A JP2001003775 A JP 2001003775A JP 11173838 A JP11173838 A JP 11173838A JP 17383899 A JP17383899 A JP 17383899A JP 2001003775 A JP2001003775 A JP 2001003775A
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秀和 林
Yasuki Kubota
泰基 久保田
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合理的な構成により、安価にしてEGR制御
を精度良く行えるようにする。 【解決手段】 エンジン1に接続された吸気管2と排気
管6とにわたって排ガス戻し管7が接続され、この排ガ
ス戻し管7に排ガス流量調整弁8が介装されている。吸
気管2の排ガス戻し管7との接続箇所よりも下流側に、
空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガス中にお
ける二酸化炭素の濃度を検出する濃度センサ9が介装さ
れている。圧縮比、エンジン負荷、エンジン回転数およ
び空気比に基づいて、混合ガス中における二酸化炭素の
目標濃度を抽出するように構成され、濃度センサ9で検
出された二酸化炭素の検出濃度を目標濃度にするための
目標開度を演算し、その目標なるように排ガス流量調整
弁8を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用、産業
用、工業用の2サイクルや4サイクルなどのエンジンに
関し、特には、エンジンからの燃焼排ガスの一部を吸気
管に戻して空気および燃料に混合してエンジンに供給す
る、いわゆるEGR(排気再循環または排気還流)によ
って、希薄燃焼を行わせるように構成したエンジンのE
GR制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の装置としては、特開平1
0−30456号公報に開示されているものがあった。
この従来例によれば、排気通路から吸気通路に至るEG
R通路にEGR弁を設けている。そして、目標吸入空気
量と目標EGRガス量とエンジン回転速度とに基づいて
吸気系の目標開口面積を演算している。
【0003】更に、その目標開口面積を、目標スロット
ル弁開口面積と目標EGR弁開口面積とに振り分け、目
標EGR弁開口面積を排気圧で補正して第2EGR弁開
口面積を求めるとともに、その第2EGR弁開口面積に
対応した目標EGR弁開度を演算し、目標EGR弁開度
となるようにEGR弁を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の場合、EGR弁の制御結果において目標EGRガス量
が得られているかどうかを確認していない。これは、エ
ンジンからの燃焼排ガス中に水分が混入しているととも
に、高温でしかも温度変化のある状態での測定であるた
めに、ガスの流量を精度良く測定することが実質的に困
難であったからである。このような結果、実際のEGR
ガス量との間にズレを生じ、制御精度が低い欠点があっ
た。
【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、合理的な構成により、安価にしてEG
R制御を精度良く行えるようにすることを目的する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
目的を達成するために、エンジンと、前記エンジンに空
気および燃料を供給する吸気管と、前記エンジンからの
燃焼排ガスを排出する排気管と、前記吸気管と排気管と
にわたって接続されて燃焼排ガスを空気および燃料に混
合する排ガス戻し管と、前記排ガス戻し管に介装され
て、空気および燃料に混合する燃焼排ガスの量を調整す
る排ガス流量調整弁と、を備えたエンジンのEGR制御
装置において、前記吸気管の前記排ガス戻し管との接続
箇所よりも下流側に介装されて空気および燃料に燃焼排
ガスを混合した混合ガス中における二酸化炭素の濃度を
検出する濃度センサと、エンジン負荷、エンジン回転数
および空気比に基づいて、予め特定されている前記混合
ガス中における二酸化炭素の目標濃度を抽出する目標濃
度抽出手段と、前記濃度センサで検出された濃度と前記
目標濃度抽出手段で抽出された目標濃度とを比較し、検
出濃度が目標濃度になるようにするための排ガス流量調
整弁の目標開度を演算する目標開度演算手段と、前記排
ガス流量調整弁の開度が前記目標開度演算手段で演算さ
れた目標開度となるように前記排ガス流量調整弁を駆動
する制御手段と、を備えて構成する。
【0007】
【作用】本発明のエンジンのEGR制御装置の構成によ
れば、エンジンに供給する前の混合ガス中における二酸
化炭素の濃度を検出し、その実際の濃度と、エンジン負
荷、エンジン回転数および空気比から特定される目標濃
度とを比較し、検出濃度が目標濃度になるように排ガス
流量調整弁を制御する。これによって、空気および燃料
に混合する燃焼排ガスの量を精度良く制御できる。
【0008】詳述すれば、図1の概略構成図に示すよう
に、エンジンから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素
の濃度をX1 、空気および燃料に燃焼排ガスを混合した
混合ガスの二酸化炭素の濃度をX2 とすると、空気およ
び燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガスにおける燃焼排
ガスの混合率(%)(以下EGR率とも称する)は、 EGR率=X2 /(X1 −X2 ) ……(1) となる。このEGR率の目標値は、点火時期の最適設定
とNOX 排出率との関係から予め特定されるものであ
る。
【0009】そして、考察の結果、エンジンから排出さ
れる燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度X1 は、実際の濃
度を測定しなくとも、空気比と、エンジン負荷およびエ
ンジン回転数に基づいて、実際の濃度に極めて近似した
値を求められることが判明し、それに基づいて、混合ガ
スの二酸化炭素の目標濃度(X)を、 (X)=X1 ・EGR率/(1+EGR率) ……(2) として抽出できることに着目し、混合ガス中における二
酸化炭素の濃度を検出し、その濃度を目標濃度になるよ
うに制御することによって最適なEGR制御を行えるこ
とを見出すに至ったのである。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図1は、本発明に係るエンジン
のEGR制御装置の実施例を示す全体概略構成図であ
り、エンジン1に吸気管2が接続され、その吸気管2に
混合器3を介して燃料供給管4と空気供給管5とが接続
されている。
【0011】エンジン1に排気管6が接続され、その排
気管6と吸気管2とにわたって排ガス戻し管7が接続さ
れ、燃焼排ガスの一部を戻して空気および燃料に混合す
るように構成されている。排ガス戻し管7には、空気お
よび燃料に混合する燃焼排ガスの量を調整する排ガス流
量調整弁8が介装されている。
【0012】吸気管2の排ガス戻し管7との接続箇所よ
りも下流側に二酸化炭素の濃度を検出する半導体式の静
電容量型センサなどの濃度センサ9が介装され、空気お
よび燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガス中における二
酸化炭素の濃度を検出するように構成されている。
【0013】濃度センサ9がマイクロコンピュータ12
に接続されるとともに、そのマイクロコンピュータ10
に排ガス流量調整弁8が接続され、更に、マイクロコン
ピュータ10にエンジン1の点火装置11が接続されて
いる。
【0014】マイクロコンピュータ10には、図2のブ
ロック図に示すように、メモリーマップ12を格納した
演算手段13と、目標開度演算手段14と、排ガス流量
調整弁8を駆動する制御手段15と、点火装置11を駆
動する点火制御手段16とが備えられている。
【0015】演算手段13には、図示しないが、カム角
度センサ、発電量計又は空気量センサ又はトルクセン
サ、回転数センサおよび空燃比センサが接続され、圧縮
比、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比が入力
されている。
【0016】メモリーマップ12には、圧縮比、エンジ
ン負荷、エンジン回転数および空気比それぞれを種々変
化させたベンチテストによって予め得られた、混合ガス
中における二酸化炭素の目標濃度や目標点火時期などの
数値が記憶されている。
【0017】すなわち、上述演算手段13により、圧縮
比、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比に基づ
き、それらの条件に対応する、予め特定されている混合
ガス中における二酸化炭素の目標濃度を抽出するように
構成されている。この構成をして目標濃度抽出手段と称
する。
【0018】目標開度演算手段14では、濃度センサ9
で検出された濃度と目標濃度抽出手段としての演算手段
13で抽出された目標濃度とを比較し、検出濃度が目標
濃度になるようにするための排ガス流量調整弁8の目標
開度を演算するようになっている。
【0019】制御手段15では、排ガス流量調整弁8の
開度が目標開度演算手段14で演算された目標開度とな
るように排ガス流量調整弁8を駆動するようになってい
る。
【0020】以上の構成により、混合ガス中における二
酸化炭素の濃度を検出して、その検出濃度が目標濃度に
なるように制御し、実質的に、排気管6から吸気管2に
戻す燃焼排ガスの量を適正に制御し、NOX の排出量の
低減を効果的に行え、更に、ノッキングを抑制できると
ともに排気温度を低下できるようになっている。
【0021】また、点火制御手段16では、演算手段1
3で抽出された目標点火時期に点火装置11を点火する
ようになっており、上述のEGR制御に加えて、ノッキ
ングを一層良好に抑制できるように構成されている。
【0022】上記実施例では、圧縮比を変更可能な可変
圧縮比機構を備えたタイプを示したが、圧縮比を変更し
ない固定圧縮比の場合には、演算手段13への圧縮比の
入力は不要で、エンジン負荷、エンジン回転数および空
気比を入力するように構成すれば良い。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のエンジンのEGR制御装置によれば、混合ガス中にお
ける二酸化炭素の濃度を検出し、その濃度を目標濃度に
なるように制御するという合理的な構成によって、EG
R制御を安価にして精度良く行えるようになった。
【0024】すなわち、前述した(1)式および(2)
式の関係から、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が判れ
ば、混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度を求める
ことができるが、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度は12
〜13%など少なくとも7%以上あり、このような高濃度
の二酸化炭素の濃度を測定する機器としては、極めて高
価であり、例えば、自動車などの民生品に適用すること
はできないのが実情である。
【0025】ところが、二酸化炭素の濃度の検出機器と
して、2%程度までの低濃度であれば、半導体式の静電
容量型センサなどの安価なものがあり、本発明では、燃
焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が高濃度であっても、そ
の燃焼排ガスを空気および燃料に混合した、エンジンに
供給する前の混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検
出するから、その二酸化炭素の濃度は2%程度までの低
濃度であって、上述安価な検出機器を採用できるように
なったのである。
【0026】この結果、精度良く行えるEGR制御の汎
用性を向上できながら、NOX の排出量の低減を効果的
に行え、更に、ノッキングを抑制できるとともに排気温
度を低下でき、エンジン出力を高くするうえで極めて有
用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジンのEGR制御装置の実施
例を示す全体概略構成図である。
【図2】ブロック図である。
【符号の説明】
1…エンジン 2…吸気管 6…排気管 7…排ガス戻し管 8…排ガス流量調整弁 9…濃度センサ 13…目標濃度演算手段としての演算手段 14…目標開度演算手段 15…制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 健司 大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪 瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 3G062 AA06 BA02 BA08 FA12 FA13 GA01 GA05 GA06 GA17 3G084 AA04 BA09 BA17 BA20 BA22 DA04 DA10 DA38 EC04 FA07 FA28 FA29 FA32 FA33 3G092 AA05 AA09 AA17 BA09 DC09 DD03 FA06 FA16 FA17 FA39 HA01Z HA11Z HA14Z HC09X HD00X HD00Z HD05Z HD07X HE01Z HE06Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンと、 前記エンジンに空気および燃料を供給する吸気管と、 前記エンジンからの燃焼排ガスを排出する排気管と、 前記吸気管と排気管とにわたって接続されて燃焼排ガス
    を空気および燃料に混合する排ガス戻し管と、 前記排ガス戻し管に介装されて、空気および燃料に混合
    する燃焼排ガスの量を調整する排ガス流量調整弁と、 を備えたエンジンのEGR制御装置において、 前記吸気管の前記排ガス戻し管との接続箇所よりも下流
    側に介装されて空気および燃料に燃焼排ガスを混合した
    混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出する濃度セ
    ンサと、 エンジン負荷、エンジン回転数および空気比に基づい
    て、予め特定されている前記混合ガス中における二酸化
    炭素の目標濃度を抽出する目標濃度抽出手段と、 前記濃度センサで検出された濃度と前記目標濃度抽出手
    段で抽出された目標濃度とを比較し、検出濃度が目標濃
    度になるようにするための排ガス流量調整弁の目標開度
    を演算する目標開度演算手段と、 前記排ガス流量調整弁の開度が前記目標開度演算手段で
    演算された目標開度となるように前記排ガス流量調整弁
    を駆動する制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンのEGR制御装置。
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