JP2836365B2 - 排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

排気ガス再循環制御装置

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JP2836365B2 JP4107927A JP10792792A JP2836365B2 JP 2836365 B2 JP2836365 B2 JP 2836365B2 JP 4107927 A JP4107927 A JP 4107927A JP 10792792 A JP10792792 A JP 10792792A JP 2836365 B2 JP2836365 B2 JP 2836365B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気ガス再
循環制御装置に関する。
【0002】排気ガスの一部を燃焼室へ再循環させ、排
気ガスの主成分である不活性ガスにより燃焼温度を下げ
てNOx の発生量を低減させる排気ガス再循環が公知で
ある。
【0003】このような排気ガス再循環は、若干の燃焼
悪化を伴うために、排気ガス再循環制御装置により機関
運転状態に応じて再循環される排気ガス量が制御され
る。
【0004】排気ガス再循環制御装置は、機関運転状態
により排気ガスの再循環通路に設けられた制御弁の開度
を制御するものであるが、再循環排気ガス量のより正確
な制御を行うために、再循環された排気ガスを含む吸気
中の酸素濃度を検出する酸素センサを設け、それにより
再循環排気ガス量を、フィードバック制御することが知
られている。
【0005】前述の酸素センサは、ヒータにより加熱さ
れ所定温度に維持されている時は正常に動作するが、そ
の温度が変化すると出力が変化する特性を有している。
【0006】特開昭62−78469号公報には、前述
のフィードバック制御を正確なものとするために、吸入
空気量に応じてヒータ電圧を制御し、酸素センサを所定
温度に維持しようとするものが記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、所
定吸入空気量が酸素センサから所定量の熱を奪うという
考えに基づいたものであるが、吸入空気量が同じであっ
ても機関運転状態が異なれば、吸気脈動の程度が変化す
るなどの理由により常に所定量の熱が奪われるとは限ら
ない。このバラツキの程度はかなり大きく前述の従来技
術では再循環排気ガス量の正確なフィードバック制御を
行わせることは困難である。
【0008】従って、本発明の目的は、酸素センサを使
用して再循環排気ガス量の正確なフィードバック制御を
実現できる内燃機関の排気ガス再循環制御装置を提供す
ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明による排気ガス再循環制御装置は、機関が
所定温度未満の時には排気ガスの再循環を停止し、所定
温度以上の時には吸気通路内の排気ガス再循環通路合流
部より下流側において吸気の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサの出力値に基づき機関運転領域に応じて再循環され
る排気ガス量をフィードバック制御する排気ガス再循環
制御装置において、機関が前記所定温度以上の時の任意
の機関運転領域における前記酸素センサの出力値は、機
関が前記所定温度未満の時の同じ機関運転領域における
運転毎に学習される前記酸素センサの出力値を基に補正
されることを特徴とする。
【0010】
【作用】前述の排気ガス再循環制御装置は、機関が所定
温度以上で排気ガス再循環が実行される時、その排気ガ
ス量を機関運転領域に応じて酸素センサの出力値に基づ
きフィードバック制御する際に、この酸素センサの出力
値が、機関が所定温度未満の時の同じ機関運転領域にお
ける運転毎に学習される酸素センサの出力値を基に補正
される。
【0011】
【実施例】図1は、本発明における排気ガス再循環制御
装置の概略図である。同図において、1はエンジン、2
は吸気通路、3は排気通路である。
【0012】吸気通路2にはスロットル弁4が設けら
れ、スロットル弁4より上流側にはエアフローメータ5
が、また下流側には吸気の酸素濃度を検出する酸素セン
サ6が設置されている。
【0013】排気ガスの再循環通路7は、吸気通路2の
スロットル弁4と酸素センサ6との間と、排気通路3と
を連通するように形成され、その途中には制御弁8が設
けられている。制御弁8を開閉制御するための制御装置
9には、前述のエアフローメータ5及び酸素センサ6
と、エンジン1の冷却水温センサ10と、回転数センサ
11とが接続されている。
【0014】排気ガス再循環は、燃焼温度を下げてNO
x を低減するものであり、機関が所定温度未満の時は、
それほど燃焼温度が高くなく、また排気ガス再循環によ
り若干の燃焼悪化を伴うために、機関運転状態にかかわ
らず排気ガス再循環は停止される。機関が所定温度以上
で排気ガス再循環が実行される場合、その排気ガス量は
機関運転状態に応じて正確に制御する必要がある。
【0015】酸素センサ6は、吸気の酸素濃度に比例す
る電圧を出力するものであり、それにより吸気に含まれ
る現在の排気ガス量を把握し、機関運転状態に応じた所
望の排気ガス量が再循環されるように制御弁8がフィー
ドバック制御される。
【0016】酸素センサ6は、一定電圧が印加されたヒ
ータにより加熱され、所定温度の時に大気中の酸素濃度
で所定電圧が出力されるように設定されているものであ
るが、酸素センサ温度が低下すると、この時の出力電圧
が上昇する特性を有している。図6に、所定電圧が3.
5Vに設定されている酸素センサの単位時間当たりの吸
入空気重量に対する出力電圧の変化の実測値を示す。同
図において、プロット形状の丸,三角,四角,及び菱形
は、それぞれエンジン回転数が1600rpm ,2400
rpm ,3200rpm ,及び4000rpm の場合を示して
いる。
【0017】この図から明らかなように、各回転数にお
いて、吸入空気重量の増加に伴い酸素センサ温度が低下
するために、出力電圧が上昇する傾向が見られるが、同
じ吸入空気重量でも回転数によってかなり出力電圧にバ
ラツキが見られる。これは吸入空気重量が同じでも機関
運転状態が異なれば、吸気脈動及び吸気通路に逆流する
燃料の量などの条件が異なり、それらによって酸素セン
サの冷却の程度にかなりの差が生じるためである。
【0018】従って、従来技術のように、機関運転状態
にかかわらず吸入空気量に応じてヒータ電圧を制御して
も、酸素センサを所定温度に維持することはできず、そ
れにより再循環させる排気ガス量を正確にフィードバッ
ク制御することは困難である。
【0019】本実施例の排気ガス再循環制御装置は、図
2に示す第1フローチャートに従って、再循環排気ガス
量のフィードバック制御を行う。まずステップ101に
おいて、回転数センサ11とエアフローメータ5の出力
により現在のエンジン回転数Nと現在の負荷として一回
転数あたりの吸入空気量Q/Nとが算出される。
【0020】次にステップ102において、冷却水温セ
ンサ10から得られる現在の冷却水温Aが所定水温A′
以上かどうかが判断される。
【0021】冷却水温Aが所定水温A′未満の場合は、
ステップ103において排気ガス再循環を停止するため
に制御弁8を閉弁し、ステップ104において、この運
転領域の酸素センサ6の出力Vinを取り込む。この出力
inは、大気中の酸素濃度を示すこの酸素センサ所定出
力Vであるはずであるが、異なるものである場合には、
その差はこの運転領域により生じたものであり、ステッ
プ105において両者の差Kin(V−Vin)を計算し、
ステップ106において、図3に示すように各運転領域
毎にこの差Kinを記憶及び更新する。
【0022】冷却水温Aが所定水温A′以上の場合は、
ステップ107において酸素センサの出力Vinを取り込
み、ステップ108においてステップ106で記憶され
ている現在の運転領域に対応する差Kinを補正量として
この出力Vinに加えて補正出力Minを算出し、ステップ
109において、各運転領域毎に設定されている所望の
排気ガス量が再循環されるように、この補正出力Min
基に制御弁8の開度をフィードバック制御する。
【0023】このように、排気ガス再循環が実行される
任意の運転領域において、排気ガスのフィードバック制
御に使用されるこの時の酸素センサ6の出力Vinは、酸
素センサ6の所定出力と機関冷間時で排気ガス再循環が
停止されている同じ運転領域において得られる酸素セン
サ6の出力Vinとの差Kinによって補正され、この差K
inは吸入空気量だけでなく吸気の脈動の程度等も同じ条
件でのものであるために、この補正の信頼性は高く、そ
れにより正確な排気ガス量のフィードバック制御が実現
される。
【0024】ステップ106において記憶及び更新され
る各運転領域に対応する差Kinは、冷却水温Aが所定温
度A′未満の時に全ての運転領域で運転されない限り完
全なものとはならないが、予想される各運転領域に対応
する差を予め設定し、これを順次更新させるようにする
ことである程度の補正は行うことができる。
【0025】また、ステップ108における補正出力M
inの算出に際し、機関温度が異なることを考慮して差K
inに所定数を加える又は掛けることも可能である。
【0026】図4に示す第2フローチャートは、この所
定数を正確に算出することを含むものであり、以下に第
1フローチャートとの違いについてのみ説明する。
【0027】ステップ202において、冷却水温Aが所
定温度A′以上の時には、ステップ207において現在
の運転領域が排気ガス再循環を実行する領域Iかどうか
が判断される。冷却水温Aが所定温度A′以上であって
も、高負荷時は高いトルクが必要であり、また低負荷時
及び低回転時は燃焼を安定させることが必要であり、こ
れらの運転領域IIは通常排気ガス再循環は停止され、そ
の時にはステップ208において制御弁8を閉弁し、ス
テップ209においてこの時の酸素センサ6の出力VII
inを取り込む。次にステップ210においてこれらの運
転領域毎の酸素センサ6の所定出力Vとこの出力VIIin
との差LIIinを算出し、ステップ211において図5
(B)に示すようにこれらの運転領域毎にこの差LIIin
記憶及び更新する。
【0028】また、ステップ207において現在の運転
領域が排気ガス再循環を実行する領域Iである時には、
ステップ212において酸素センサ6の出力VIinを取
り込む。次にステップ213において、ステップ206
で記憶及び更新された図5(A)に示す領域IIに属する各
運転領域毎の差KIIinの平均KIIin′と、ステップ21
1で記憶及び更新された図5(B)に示す同じ領域IIに属
する各運転領域毎の差LIIinの平均LIIin′との差Nin
を計算し、ステップ214において出力VIinに図5
(A)に示すこの運転領域に対応する差KIinと前述のN
inとを加え補正出力Minとする。
【0029】この補正出力Minを基にステップ215に
おいて各運転領域毎に設定されている所望の排気ガス量
が再循環されるように、制御弁8の開度がフィードバッ
ク制御される。
【0030】この第2フローチャートによれば、機関常
温時において排気ガス再循環が実行される時、排気ガス
量のフィードバック制御に使用される酸素センサの出力
は、第1フローチャートと同様に、酸素センサ6の所定
出力Vと機関冷間時の同じ運転領域において得られた酸
素センサの出力VIinとの差KIinにより補正されるだ
けでなく、さらに酸素センサ6の所定出力Vと機関常温
時において排気ガス再循環が停止される運転領域IIの時
に得られる酸素センサの出力VIIinとの差LII inの各運
転領域IIにおける平均LIIin′と、酸素センサ6の所定
出力Vと機関冷間時の同じ運転領域IIの時に得られる酸
素センサ6の出力VIIinとの差KIIinの各運転領域にお
ける平均KIIin′との差Nin(KIIin′−LIIin′)に
より補正されるために、機関温度の違いによる補正も行
なうことができ、この補正の信頼性をさらに向上するこ
とが可能になり、より正確な排気ガス量のフィードバッ
ク制御が実現できる。
【0031】本実施例において、冷間時に排気ガス再循
環を停止させるのに、制御弁8を利用したが別に感温弁
を設けることも可能である。また第1フローチャートの
ステップ106及び第2フローチャートのステップ20
6及び211における差の記憶及び更新は、不揮発性メ
モリを使用することで初期値を確実に更新させることが
でき、より良好なフィードバック制御が可能となる。
【0032】
【発明の効果】このように本発明によれば、排気ガス再
循環が実行される各運転領域において排気ガス量のフィ
ードバック制御に使用される酸素センサの出力は、機関
冷間時で排気ガス再循環が停止されている同じ運転領域
において得られる酸素センサの出力を基に補正され、こ
の補正は、吸入空気量だけでなく吸気の脈動の程度等も
同じ条件でのものであるために、信頼性が高く、またこ
の補正量は運転毎に学習されるために、酸素センサを含
む機関経時変化に対しても有効であり、これらのことに
より正確な排気ガス量のフィードバック制御を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気ガス再循環制御装置の概略図
である。
【図2】制御弁のフィードバック制御を示す第1フロー
チャートである。
【図3】第1フローチャートに使用される補正のための
マップである。
【図4】制御弁のフィードバック制御を示す第2フロー
チャートである。
【図5】第2フローチャートに使用される補正のための
マップであり、(A) は機関冷間時、(B) は機関常温時で
ある。
【図6】酸素センサの吸入空気重量に対する出力電圧の
変化を示す図である。
【符号の説明】
1…エンジン 2…吸気通路 3…排気通路 6…酸素センサ 7…再循環通路 8…制御弁 9…制御装置 10…冷却水温センサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関が所定温度未満の時には排気ガスの
    再循環を停止し、所定温度以上の時には吸気通路内の排
    気ガス再循環通路合流部より下流側において吸気の酸素
    濃度を検出する酸素センサの出力値に基づき機関運転領
    域に応じて再循環される排気ガス量をフィードバック制
    御する排気ガス再循環制御装置において、機関が前記所
    定温度以上の時の任意の機関運転領域における前記酸素
    センサの出力値は、機関が前記所定温度未満の時の同じ
    機関運転領域において運転毎に学習される前記酸素セン
    サの出力値を基に補正されることを特徴とする排気ガス
    再循環制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101792293B1 (ko) 2009-12-17 2017-10-31 도이츠 악티엔게젤샤프트 배기가스 재순환 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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