JPH0819878B2 - 排気ガス再循環率検出装置 - Google Patents

排気ガス再循環率検出装置

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JPH0819878B2
JPH0819878B2 JP61286021A JP28602186A JPH0819878B2 JP H0819878 B2 JPH0819878 B2 JP H0819878B2 JP 61286021 A JP61286021 A JP 61286021A JP 28602186 A JP28602186 A JP 28602186A JP H0819878 B2 JPH0819878 B2 JP H0819878B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の排気ガス再循環装置における排
気ガス再循環率検出装置に関する。
〔従来の技術〕
内燃機関の排気ガス再循環(EGR)装置において排気
ガス再循環率(EGR率)を検出するため酸素濃度センサ
を設けたものが知られている。(例えば、特開昭60−13
8263号参照。)このタイプのEGR検出装置は、排気ガス
のデポジットの影響を受けることなく正確なEGR率を知
ることができる利点がある。即ち、酸素濃度センサは還
流排気ガスも含めた全吸入空気中の酸素濃度を検出す
る。従って、もし空燃比が一定に制御されていると仮定
すれば、還流ガスの流量の変化に応じて酸素濃度センサ
からの信号レベルが変化し、酸素濃度センサの信号レベ
ルはEGR率を表すことになる。そして、酸素濃度センサ
からの信号によって、所望EGR率となるようにEGR弁を制
御することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術では吸気管に設けた酸素濃度センサの信号の
みにより酸素濃度を検出することによりEGR率の制御を
行っている。即ち、酸素濃度センサの信号=新気量と把
握し、全吸入空気量に対する比からEGR率を計測しよう
としているのである。ところが、排気ガス中にも少量の
酸素が含まれており、吸気管に設けた酸素センサからの
信号のみでは排気ガス中に含まれる酸素の影響により新
気量を正確に計測することはできない。そのため、EGR
率の計測値が不正確になり、適正なEGR制御をおこない
得ないおそれがあった。
この発明は排気ガス中に含まれる酸素に係わらず正確
なEGR率の測定を可能とすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明によれば、第1図において、内燃機関の排気
管1aから吸気管1bへの還流排気ガスの流量を所望排気ガ
ス再循環率を得るため制御するための排気ガス再循環装
置3を具備した内燃機関において、排気ガス再循環装置
2からの還流排気ガスを含めた状態で内燃機関への全吸
入空気中の酸素濃度を検出する吸気側酸素濃度手段3
と、排気ガス中の酸素濃度を検出する排気側酸素濃度検
出手段4と、吸気側酸素濃度検出手段3により検出され
る酸素濃度から排気側酸素濃度検出手段4により検出さ
れる酸素濃度を減算し、これを空気の密度で除すことに
より内燃機関に導入される全ガス中の新気の分圧を算出
する新気分圧算出手段5と、吸気管圧力に応じた信号を
発生する吸気管圧力検出手段6と、新気分圧と吸気管圧
力とから排気ガス再循環率を算出する手段7とから構成
される排気ガス再循環率検出装置が提供される。
〔作用〕
吸気側酸素濃度検出手段3は排気ガス再循環装置2か
らの還流排気ガスを含めた状態で内燃機管への全吸入空
気中の酸素濃度を検出し、排気側酸素濃度検出手段4は
内燃機関からの排気ガス中の酸素濃度を検出する。
新気分圧算出手段5は、吸気側酸素濃度検出手段3に
より検出される酸素濃度から排気側酸素濃度検出手段4
により検出される酸素濃度を減算し、これを空気の密度
で除すことにより内燃機関に導入される全ガス中の新気
の分圧を算出する。
EGR率算出手段7は、新気分圧算出手段5により算出
される新気分圧と吸気管圧力検出手段6が検出する吸気
管圧力とから排気ガス再循環率を算出する 〔実施例〕 第2図において、10はシリンダブロック、12はピスト
ン、14はコネクティングロッド、16は燃焼室、18はシリ
ンダヘッド、20は吸気弁、22は吸気ポート、24は排気
弁、26は排気ポートである。吸気ポート22は吸気管28、
サージタンク30、スロットル弁32を介してエアークリー
ナ34に接続される。35は燃料インジェクタであり、吸気
ポート22に近接した吸気管28に配置される。排気ポート
26は排気マニホルド36に接続される。38はディストリビ
ュータを示している。
排気マニホルド36と吸気管28とを結ぶ排気ガス再循環
通路(EGR通路)40が設けられ、EGR通路40上に排気ガス
再循環制御弁(EGR弁)42が設置される。EGR弁42はダイ
ヤフラム44に連結され、ダイヤフラム44にかかる負圧に
応じて、EGR弁42の開度が制御される。ダイヤフラム44
は、第1の圧力導管46によってサージタンク30の負圧ポ
ート30aに接続されると共に、第2の圧力導管48によっ
てスロットル弁32の上流の大気圧ポート50に接続され
る。第1の圧力導管46に負圧制御弁52が設けられ、第2
の圧力導管48に大気圧制御弁54が設置される。負圧制御
弁52及び大気圧制御弁54の開度を制御することにより、
ダイヤフラム44に作用する負圧が制御され、ダイヤフラ
ム44は圧縮ばね56の付勢力とバランスするリフトをと
り、還流ガス量を任意に制御することが可能になる。
制御回路60は、この発明に従ったEGR率の検出作動、
及びEGR率の制御作動を行うもので、マイクロコンピュ
ータシステムとして構成される。即ち、制御回路60はマ
イクロプロセシングユニット(MPU)60aと、メモリ60b
と、入力ポート60cと、出力ポート60dと、これらを接続
するバス60eとを基本的な構成要素とする。入力ポート6
0dは種々のセンサに接続され、各運転条件信号が入力さ
れる。スロットルセンサ62はスロットル弁32に連結さ
れ、スロットル弁32の開度に応じた信号を発生する。吸
気管圧力センサ64はサージタンク30に接続され、サージ
タンク30内の吸気管圧力に応じた信号を発生する。クラ
ンク角センサ66は、ディストリビュータ38に設けられ、
クランク軸の角度位置に応じた、例えば30゜CA毎のパル
ス信号を発生し、周知にように、エンジン回転数を知る
ことができる。第1の酸素濃度センサ68は排気マニホル
ド36に設置される。第1の酸素濃度センサ68(本発明の
吸気側酸素濃度検出手段)からの信号によって燃料イン
ジェクタ35からの燃料噴射量が制御され、所定空燃比に
維持される。
この発明によれば、第2の酸素濃度センサ70(本発明
の排気側酸素濃度検出手段)が排気管28に設けられ、EG
R通路40からの還流ガスも含めた全吸入空気中の酸素濃
度を知ることができる。第2の酸素濃度センサ70は所謂
リニアO2センサ(又はリーンセンサ)として周知の構成
のものであり、酸素濃度の連続的な変化を検出すること
ができるものである。そして、吸気管圧力センサ64によ
り検出される吸気管圧力と組合わせることによりEGR率
を検出することができる。このEGR率測定原理を説明す
ると、第2の酸素濃度センサ70によって、EGRガスも含
めた形での全吸入空気中の酸素濃度MPO2を検出すること
ができる。このようにして検出された酸素濃度MPO2を空
気密度である0.21で割ることにより全吸入空気中に占め
る新気の分圧を知ることができる。従って、EGRガスを
含めた全吸入空気の圧力をPMとすれば実測値としてのEG
R率(EGRC)は、 (PM−MPO2/0.21)/PM によって算出することができる。第3図はEGR率と酸素
濃度MPO2との関係を各吸気管圧力PMについて示すグラフ
である。
上述のように本発明では前提としては第2の酸素濃度
センサ70からの信号より全吸入空気中の新気を分圧を知
るものであるが、吸気管に還流される排気ガス中にも少
量の酸素が含まれており、吸気管に設けた第2の酸素濃
度センサ70のみでは還流ガス中の少量の酸素の影響によ
り新気の分圧の検出精度が悪化する。そこで、後述のよ
うに、本発明では第1の酸素濃度センサ68からの信号に
より還流排気ガスに含まれる酸素濃度を検出し、この第
1の酸素濃度センサ68による計測値を第2の酸素濃度セ
ンサ70による計測値から引き算することにより、正確な
酸素分圧を計測するようにしている。このため、第1の
酸素のセンサ68は第2の酸素濃度センサ70と同様に前記
のリニアO2センサとして構成されている。
以上説明したEGR率測定原理に基づく、制御回路60に
よるEGR制御作動について第4図のフローチャートによ
って説明する。ステップ80では、現在機関がEGR作動域
にあるか否か判別される。例えば、スロットル弁32が僅
か開けられた低負荷運転域はEGR領域である。EGR域でな
いときはステップ82に進み、アイドル条件か否かが判別
される。アイドル条件はスロットル弁32がアイドル開度
にあり、且つエンジン回転数が所定値より小さいことに
よって把握することが可能である。アイドル状態である
とすれば、ステップ84に進み、アイドル状態での吸気管
における酸素濃度の基準値であるAirPO2がメモリ60bよ
り入力される。ステップ86では、出力較正値Kが、アイ
ドル基準値AirPO2の、第2酸素濃度センサ70により実測
される酸素濃度MPO2の比として算出される。即ち、EGR
率と、第2酸素濃度センサ70により実測される酸素濃度
MPO2との間には吸気管圧力を固定すれば線型関係がある
ことは前述の通りであるが、この場合比例定数、即ち直
線の傾斜は第5図のようにバラツキがある。これを、そ
のままとすると正確なEGR率制御ができなくなる。そこ
で、EGRを行わない一定の運転時、例えばアイドル時に
おける酸素濃度の基準値を記憶しておき、これと実際の
運転時に第2酸素濃度センサ70により実測されるアイド
ル時の酸素濃度値MPO2との比である出力較正値Kを算出
し、この出力較正値Kをセンサの実測値に乗算すること
で、酸素濃度センサの実測値MPO2の較正を行い、バラツ
キを防止するものである。
ステップ88では、EGR弁開度信号を格納するメモリ番
地EGRDにEGR弁42の全閉に相当する値である0が入れら
れる。そのため、後述の通り、EGR弁42は閉鎖される。
ステップ80でEGR条件と判別されるときはステップ90
に流れ、機関運転条件によって決められる目標EGR率で
ありEGR0の演算が実行される。EGR0の値は運転状態、例
えば負荷としての吸気管圧力及び回転数によって決ま
る。即ち、メモリ60bには、負荷及び回転数の組合せに
対するEGR0の値が格納されてあり、センサ64,66により
実測される負荷及び回転数に対するEGR0の値が補間演算
される。
次のステップ92ではステップ90で演算されるEGR率目
標値EGR0を得ることができる目標EGR弁開度(EGR0D)が
算出される。EGR0Dの算出方法はEGR0の算出方法と同様
であり、メモリに負荷、回転数に応じたEGR0Dのデータ
が格納されてあり、センサ64,66により実測される負
荷、回転数に対する補間演算が実行される。
ステップ94では、第2酸素濃度センサ70により算出さ
れる酸素濃度信号値MPO2にステップ86で算出された較正
値Kを乗算することで、酸素濃度信号のバラツキ補正が
行われる。
ステップ96は、現在実測されるEGR率であるEGRCが、 (PM−(MPO2−EPO2)/0.21)/PM によって算出される。
ここにEPO2は第1の酸素濃度センサ68により計測され
る酸素濃度である。MPO2−EPO2によって排気ガス中の酸
素成分の影響が差し引かれるため、新気の分圧を正しく
知ることができる。
ステップ98では、この実測EGR率であるEGRCからステ
ップ90で算出される目標EGR率であるEGR0との偏差Δが
算出される。
ステップ100では、EGR率フィードバック補正係数であ
るFEGRを格納するアドレスの内容が現在値にk×Δを加
えたものに更新される。ここにkはフィードバックゲイ
ンとなる。ステップ102では、EGR弁開度信号を入れるア
ドレスEGRDの内容が現在値にEGR弁開度目標値EGR0Dにフ
ィードバッ補正係数FEGRを乗算したものとされる。
ステップ104ではEGR弁駆動信号形成処理が行われ、ス
テップ102で算出されるEGR弁開度が得られるよう、負圧
制御弁54、大気圧制御弁52の駆動信号が形成される。例
えば、計算されたEGR弁開度が得られるようなデューテ
ィ比を持ったパルス信号が形成され負圧制御弁52、大気
圧制御弁54に印加される。即ち、負圧制御弁52はEGRDに
正比例するデューティ比を持ったパルス信号で駆動さ
れ、大気圧制御弁54はEGRDに反比例するデューティ比を
持ったパルス信号で駆動される。
この実施例では、目標EGR弁開度EGR0Dを算出し(ステ
ップ92)、これに目標EGR率と実測EGR率との差を零とす
るフィードバック補正係数FEGRを乗算することによりEG
R弁駆動信号EGRDを得ている。そのため、目標EGR弁開度
への制御速度を高めることが可能になる。しかしなが
ら、もっと単純なフィードバック制御方式としては、ス
テップ92を省略し、目標EGR率と実測EGRとの偏差に応じ
て、EGRDを増減し、EGR弁の開度を増減制御するように
してもよく、同様な目的を達成することができる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、吸気側酸素濃度検出手段により検
出される還流排気ガスを含めた吸気管から内燃機関に導
入される全ガス中の酸素濃度から排気側酸素濃度検出手
段により検出される排気ガス中の酸素濃度を引き算し、
これを空気の密度で割ることにより新気の酸素分圧を正
確に知ることができ、吸気管圧力検出手段により検出さ
れる吸気管圧力で除すことにより正確なEGR率を算出す
ることができる。そのため、正確なEGR制御を実現する
ことができる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示す図。 第2図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第3図はEGR率と酸素濃度センサの出力との関係を各吸
気管圧力に対して示すグラフ。 第4図はEGR制御のための制御回路の作動を説明するフ
ローチャート。 第5図は吸気管圧力を固定したときのEGR率と酸素濃度
センサの出力変動を説明するグラフ。 28……吸気管 30……サージタンク 32……スロットル弁 36……排気マニホルド 40……EGR通路 42……EGR弁 52……負圧制御弁 54……大気圧制御弁 60……制御回路 64……吸気管圧力センサ 68……第1酸素濃度センサ 70……第2酸素濃度センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の排気管から吸気管への還流排気
    ガスの流量を所望排気ガス再循環率を得るため制御する
    ための排気ガス再循環装置を具備した内燃機関におい
    て、排気ガス再循環装置からの還流排気ガスを含めた状
    態で内燃機関への全吸入空気中の酸素濃度を検出し、吸
    気管における全ガス中の酸素濃度に応じた信号を発生す
    る吸気側酸素濃度検出手段と、排気ガス中の酸素濃度を
    検出する排気側酸素濃度検出手段と、吸気側酸素濃度検
    出手段により検出される酸素濃度から排気側酸素濃度検
    出手段により検出される酸素濃度を減算し、これを空気
    の密度で除すことにより内燃機関に導入される全ガス中
    の新気の分圧を算出する新気分圧算出手段と、吸気管圧
    力に応じた信号を発生する吸気管圧力検出手段と、新気
    分圧と吸気管圧力とから排気ガス再循環率を算出する手
    段とから構成される排気ガス再循環率検出装置。
JP61286021A 1986-12-02 1986-12-02 排気ガス再循環率検出装置 Expired - Fee Related JPH0819878B2 (ja)

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