JPH0819879B2 - 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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JPH0819879B2
JPH0819879B2 JP61286022A JP28602286A JPH0819879B2 JP H0819879 B2 JPH0819879 B2 JP H0819879B2 JP 61286022 A JP61286022 A JP 61286022A JP 28602286 A JP28602286 A JP 28602286A JP H0819879 B2 JPH0819879 B2 JP H0819879B2
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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。
従来技術では、目標EGR率よりEGR弁の目標開度を設定
し、実際のEGR弁の開度が目標開度となるようになフィ
ードバック機構を具備している。ところで、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フィードバック制御を行っ
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、適正なフィードバック制御を
おこない得ないおそれがあった。加えた、EGR率検出用
の酸素濃度センサからの信号レベルは固体間のバラツキ
によって同一酸素濃度でも必ずしも同一ではない。従っ
て、酸素濃度センサからの信号そのままでは得られるEG
R率を目標値に正確に制御できないおそれがある。
この発明は排気ガス中に含まれる酸素に係わらずかつ
固体間変動及び経時変化に係わらず正確なEGR率を測定
できるようにすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の内燃機関の排気ガス再循環制御装置は、第
1図に示すように、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2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
検出する吸気側酸素濃度検出手段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が検出する酸素濃度から排気側酸素
濃度検出手段4が検出する酸素濃度を差し引き、空気密
度で除することにより内燃機関に導入される新気の分圧
を算出する手段5と、分圧よりEGR率を算出するEGR率算
出手段6と、内燃機関が排気ガス再循環を行わない或る
一定の運転条件で運転中であることを判別する所定運転
条件判別手段7と、前記運転条件における吸気側酸素濃
度検出手段3の検出信号の較正値を算出する手段8と、
前記較正値から吸気側酸素センサ信号を較正する手段9
とから構成される。
〔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、排気側酸素濃度検出手段4は排
気ガス中の酸素濃度を検出する。分圧算出手段5は吸気
側酸素濃度検出手段3が検出する酸素濃度から排気側酸
素濃度検出手段4が検出する酸素濃度を差し引き、空気
密度で除すことにより内燃機関に導入される新気の分圧
を算出し、EGR率算出手段6は分圧よりEGR率を算出す
る。所定運転条件判別手段6は内燃機関が排気ガス再循
環を行わない或る一定の運転条件で運転中であることを
判別し、較正値算出手段8は所定運転条件判別手段6が
判別する前記運転条件における吸気側酸素濃度検出手段
3の検出信号の較正値を算出する。較正手段9は、較正
値算出手段8が算出する較正値により吸気側酸素検出手
段3の信号を較正する 〔実施例〕 第2図において、10は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2
8、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、周知のように、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(本発明の排気
側酸素濃度検出手段)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は、酸素濃度に応じて連続
的に変化するレベルの信号を発生するリニアO2センサ
(又はリーンセンサ)として構成され、周知のようにO2
センサ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
の吸気側酸素濃度検出手段)が吸気管70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も前記
第1酸素濃度センサと同様にリニア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P
Mとすれば実測値としてのEGR率(EGRC)は、基本的に
は、 (PM−MPO2/0.21)/PM によって算出することができる。尚、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。更に、第2酸素濃度センサ70による計測値
MPO2は還流排気ガス中に残留される酸素濃度を計測して
いる。還流排気ガス中に残留される酸素濃度の影響を排
除するため、第1酸素濃度センサ68による排気管中の酸
素濃度をEPO2としたとき、EGR率を測定するための上記
式は、 (PM−(MPO2−EPO2)/0.21)/PM にとして修正され、これによってより正確なEGR率を知
ることができる。
そして、この発明によれば第2酸素濃度センサ70から
の計測信号のレベルの較正手段を備えている。即ち、EG
R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、例えばアイドル時や全負荷走行時に
おける酸素濃度センサ70の出力を基準と比較することで
較正を行うものである。
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
ある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。
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弁開度開信号を入れる
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率との偏差に応
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、吸気管中に設けた酸素濃度センサ
70による酸素濃度の計測値から排気管中に設けた酸素濃
度センサ68による酸素濃度の計測値を引き、これを空気
密度で除すことにより還流排気ガス中に含まれる酸素に
係わらず正確な新気の分圧を知ることができると共に、
非EGR運転時における吸気管中に設けた酸素濃度センサ7
0による出力値を記憶値と比較することにより較正値K
を算出しているため、出力値との関係を製品間差にかか
わらずいつも一定に維持することができるそのため、EG
R率を目標値に正確に制御でき、運転性能と排気ガス浄
化性能との両立を実現することができる。
【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
    段が検出する酸素濃度から排気側酸素濃度検出手段が検
    出する酸素濃度を差し引き、空気密度で除することによ
    り内燃機関に導入される新気の分圧を算出する手段と、
    分圧よりEGR率を算出するEGR率検出手段と、内燃機関が
    排気ガス再循環を行わない或る一定の運転条件で運転中
    であることを判別する所定運転条件判別手段と、前記運
    転条件における吸気側酸素濃度検出手段の検出信号の較
    正値を算出する手段と、前記較正値から吸気側酸素セン
    サ信号を較正する手段とから構成される排気ガス再循環
    率検出装置。
JP61286022A 1986-12-02 1986-12-02 排気ガス再循環率検出装置 Expired - Fee Related JPH0819879B2 (ja)

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