JPS5965553A - Ｅｇｒ装置の高度補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大気検出手段に関し、特にディーゼルエンジン
ＥＧＲ装置の高度補償用として用いる大気圧検出手段に
関するものである。

内燃機関にとって大気圧の変化によりＥＧＨの要求値は
影響を受ける為、適正値に補償する必要がある。そのた
め大気圧を検出する手段として従来から使用しているも
のにアネモマスタとして知られるものがある。これは大
気圧と真空とをダイヤフラム等の感圧部材で比較し、信
号を得るものである。しかしながら、この従来のものは
気密性等が特に要求されるため、全体としζかなり高価
になってしまうという問題があった。そして、近年では
気圧検出の応答速度としては大きなものが必要となって
いるわけではなく低コストのものが望まれている。

本発明は上記点に鑞みて案出されたもので、内燃機関の
燃焼圧力が大気圧の変化に伴なって変化することを利用
して、エンジン燃焼室内の圧力により大気圧力を代用さ
せ、以って大気圧の検出を安価に行なうことを目的とす
るものであ。

そのため、本発明は吸気を絞らないディーゼルエンジン
に−“Ｇ価があり、特にグロープラグと一体化した本発
明装置ではエンジンへの装着上新たに変更なしに装着す
ることができる。また、圧力検内部の構成は圧電素子に
グロープラグの軸方向断面積にかがる力が受圧筒の変位
を介して圧電素子に作用せしめる構成としており、構成
の簡単な検出手段により大気圧を検出できる。特に、演
算回路によって電気制御を行なうＥＧＲ装置ではエンジ
ン回転数、エンジン負荷を検出することもできるのでこ
の情報をもとに一定条件での燃焼圧を検出すれば大気圧
検出の精度をより一層向」−さ・Ｕることもできる。

以下本発明の一実施例を図に基づい゛Ｃ説明する。

図中１はグロープラグ、２は燃料噴射ノズル、３はＥ　
Ｇ　Ｒ弁、４はエンジン燃焼室、５はエンジンによって
駆動される負圧ポンプ、６はｌ：　Ｇ　Ｒブｒ３に導入
される負圧信号を調整する負圧制御ｊｆ′、７は負圧制
御弁６に出力される電気信号を制御する演許回路、８は
エンジン負荷検出器、９はエンジン回転検出器である。

ここで、グロープラグ１は第２図図示の様な構成となっ
ている。図中１ａおよび１ｂは平板でドウナラ状をした
圧電素子で、公知の圧電効果をもセラミックよりなる。

そして、この圧電素子１ａ。

１ｂの上下面には電極が施しζある。この圧電素子１ａ
と１ｂとは圧縮した際、正電前の帯電する電極を背中あ
わせにし、キャブ１６と受圧筒１２とにより固定しであ
る。また、圧電素子１ａ及び１ｂの正極からは信号線ｌ
Ｏが演算回路７に電気的に接続しである。１６は電圧素
子１ａ、１ｂを覆うキャブで内側には円形の孔１６ａが
設けてあり、外側は上部が６面角柱状下部が円柱形状に
成形されている。またキャブ１６の上部には円形の、＋
４通穴１６ｂが設けである。１２は受圧筒で、一端が開
口し、他の一端は密封された円形パイプよりなり、開口
端には鍔部１２１が設けである。１４は外周にネジ１４
ａが設けである円筒のボディで、一端に鍔部１４１が設
けである。そして、このボディ１４の内側には受圧筒１
２がなめらかに摺動可能な程度の隙間をもって、嵌合し
ている。

１１０は円錐台形状をした板スプリングで、小端を受圧
筒１２の鍔部１２１外周に、また大端をボディ１４の鍔
部１４１にそれぞれ溶接などにより気密を保って接合し
である。キャブ１６は圧電素子１ａ、ｌｂ、受圧面１２
の鍔部１２１、板スプリング１１０、及びボディ１４の
鍔部１４１Ｑ）５点を内部穴１６ａに収容しており、か
つキ、トップ先端１６（、はボディ鍔部１４１′にかし
め゛（座着しである。

受圧筒１２の中心には電極＋ｌＩｉ！１３が、絶縁体Ｉ
７を介して挿入しである。この電極棒１３はコイル状に
屈曲されたヒータ２０を介して受圧筒■２と電気的に接
合される。また、受圧筒１２とヒータ１３及び電極棒１
４との空間はセラミックの粉末１５が充填しである。そ
して、絶縁体１７は電極棒１３に設けられた雄ねじに締
めつけである電極１９とキャップ１６とにより挾持され
ている。

さらにナツト１８が電極１９外周にねじ止めされ、この
ナンド１８によっても絶縁体１７が保持される。そして
、以上の構成よりなるグロープラグ、１はボディ１４に
設けであるネジ１４ａによりシリンダブロックに締めつ
けてあり受圧筒１２は燃焼室４内に臨んで設けである。

この構成によるグロープラグ１の大気圧検出作動につい
−Ｃ以下述べる。

グロープラグ１よりの電気信号は第６図のア〜つ及びア
′〜つ′に示ず如（ピストン４４の位置に応じた出力が
得られる。これは燃ｖｂ室４内の圧力が高くなると受圧
ＭＨ２がその圧力を受けて押し上げられ、その結果キャ
ブ１６と受圧筒の鍔部１２１との間に設けられた圧電素
子１ａと１ｂとは圧縮されるごとになり、電荷を帯電さ
七るからである。

ここで、第６図のア〜つは燃料を供給しない運転時の信
号で、アは大気圧力が常圧１）　ｏ時の圧力信号、イは
これより低い大気圧ｌ）１との圧力信号、つはそれより
さらに低い大気圧Ｊ）　２のときの信号である。そして
、上死点（ＴＤＣ）時にいずれもピーク値を示すがその
値は大気圧の低下とともに小さくなる。一方、ア′〜つ
′は燃料をイハ給した時の信号で、この場合であっても
グｌ」−プラグｊからの信号のＴＤＣ時の、値は大気圧
の低いほど小さくなっている。しかも、上死点時では、
まだ燃料爆 発の影響をあまり受けないので、したがって、上死点時
の信号値は人気圧力の大小を示すことになる。

第７図は望ましいＥＧＲ率を示した説明図である。横軸
にエンジンの負荷を表わずべく噴射ポンプのレバー開度
りをとり、縦軸に各エンジン負荷に於ける望ましいＥ　
Ｇ　Ｒ率Ｅをとっている。この図より明らかなように、
常圧時Ｐｏの望ましいＥａｌ＜率Ｅに対し、大気圧の低
いＰ＋のときの望ましいＥ　Ｇ　Ｒ率ＥＩは小さくなっ
ている。これは、大気圧が低い程シリンダ内に吸い込ん
だ空気の質量が小さくなってくるため、同じ噴射量に対
し°ζは空気が少なくなり、したがってＥ　Ｇ　Ｒ率も
それぞれ小さくならなければならないからである。従っ
て、さらに大気圧がＰ２に下ると、望）Ｉニジい１！。

ＧＲ率Ｅ２はより小さくする必要がある。

Ｅ　Ｇ　Ｒ通路３０はエンジンの図示しない排気通路と
吸気道ｌ洛−４−１とを連絡しており、この途中に通路
面積を変化させるＥＧＲ弁３が設けである。

ＩＥ　Ｇ　Ｒ弁３はダイヤフラム室３１に導入される負
圧の大きさによりその通路面積を変化させる構成となっ
゛（いる。

負圧制御弁６はソレノイドコイル６１、ダイヤフラム６
３、スプール６２、スプリング６５とにより構成されて
おりバキュームポンプ５により作られた負圧をソレノイ
ドコイル６１の電流の大きさのみで制御する構成となっ
ている。そして、この制御弁６より出力される制御負圧
は、ＩＥ　Ｇ　Ｉ＜弁３のダイヤフラム室３１に連絡し
である。

演算回路７は、エンジン運転条（’Ｉとして回転数検出
器９と負荷検出器８との信号及び、グロープラグ１の圧
電素子１ａ、１ｂの信号とが人出され“Ｃいる。そし゛
Ｃ１Ｃ１ニンジ（’ｌに応じ望ましいＥＧ　ＲＩ＝を得
るために演算を行ない、ソレノイドコイル６１に通電す
る電流量を制御する。回転検出器９は強磁性体の歯車９
１と磁石９２にコイル９３せ巻いた電磁ピンクアップと
を備える公知のものである。また負荷検出器８はディー
ゼルエンジンの燃料噴射ポンプルレバー止連動した可変
抵抗である。

次に、上記演３ｒ回路７の具体的構成について第３図を
用いて説明する。第１入力端子７１はポンプレバーに連
動した負荷検出器８の出力端子に接＆ｌである。第２入
力端子７２は前記グロープラグｌの出力に接続しである
。第３入力端子７３は前記回転検出器９の出力に接続し
である。一方、出力端子７４は前記負圧制ｆａｌｌ弁６
のコイル（ｉ　Ｉの一介１１′４に接続しである。尚、
負圧制御ブ「６の二ｌイル６１の他噛はバッテリの正極
に接続しである。

そして第１入力端子７１は増幅器７５に接続し°Ｃあり
、第２入力端子７２は増幅器７Ｇに接続し“Ｃある。ま
た、第３入力端子７３は整形回路７７に接続し”Ｃある
。前記増幅器７５はゲインｌＵＭ’ｔ＆川の増幅器で出
力は八−り変換器７８の第１人力に接続しである。

増幅器７６はインピーダンスを変換すると同時に増幅す
るためのものであり、出力はサンプルホールド回路７９
の入力に接続しである。整形回路７７は前記回転検出器
９からの出力信号をパルス波形に整形する。その出力は
計数回路８１の入力とサンプルボールド回路７９のコン
トロール入力と主演算回路８００Å力に接続しである。

サンプルボールド回路７９は１）；１記整形回路７７の
出力パルスの区間だけ増幅器７６の出力電圧を抽出し、
それ以外ではその電圧を保持する。

Ａ−Ｄｉ換器７８はマルチプレクサ、Δ−Ｄ変ＪＩ！！
回りδ、記１．α器、および生演算回ＩＩδ８ｏがらの
ｆａ号によりマルチプレクサの切換えと八−り変換回路
のスフ−Ｉ・と各記憶器のセレクトの各信号を発生ずる
タイミングパルス回路より構成され、１２ｂｉｔより成
っている。該Ａ−Ｄ変換Ｌｖ　７８はマ・ルヂブレクサ
により前記増幅器７５のアナログ電圧と前記サンプルホ
ールド回路７９のアナログ電圧とを切換え°Ｃ２つのア
ナログ電圧をデジタル値に変換して生演罪回路８０に出
力する。

計数回路８１は前記整形回路７７がらのパルス数を計数
する計数回路、該パルス数を記憶する記憶器、および計
数回路へのゲート信号、リセソ］イー号、記憶器へのラ
ッチ信号を発生ずるタイミングパルス回路より構成され
、出力には８ｂｉ　ｔの２進コートで主演算回路８０に
出力する。

主？１’ｌ算回路８０はマイクロコンピュータと前記へ
−り変換器７８と計数回路８１の出力とマイクロコンビ
エータのパスラインとを結合する３ステートのバッファ
回路と該マイクロコンピュータの出力値を記憶する記憶
器より構成される。そしてこのマイクロコンピュータは
内部のクロック周波数（２Ｍ　ｉＩ　Ｚ　）を使用して
おり、電源が印加されるとイニシャライズし動作を始め
、指定したリードオンーメそり　（ＲＯＭ）のアドレス
からスタートするようになっている。

この主／Ｊｉｉ算回路８０の動作は第４図の流れ図のよ
うになっζいる。電源が印加されると動１′１．を開始
シする。第１ステップＳｌでマイク１」コンピュータ（
以後ＣＩ）　Ｕと称する。）内のすべてのメそりをイニ
シャライズする。第２ステツプＳとζ、１−１−夕し点
（′Ｉ”ＤＣ）チェックで−、前記整形間１？δ７７か
らの借りが入って来たがどうかを判別する。ＮＯの場合
には戻り、ＹＥＳの場合には第３ステツプＳ３に進む。

第３ステツプは前記Ａ−Ｄ変換器７８に制御信号を出し
て、サンプルボールド回路７９の出力電圧をデジタル値
に変換して記憶さ・Ｕ、その値ＶＰを読込む。ステップ
Ｓ４は制御信号を八−り変換器７８に出して、次いで増
幅器７５の出力電圧■しをデジタル値に変換さゼて記憶
させ、その値■しを読込む。ステップＳ５は前記δ１数
回路８１の記１き器に記憶されている（ｉｊ’（Ｎを読
込む。

ステップＳ６はポンプ開度■しとエンジン回転数Ｎによ
り、あらかじめ設定したＥ　Ｇ　Ｒｆｆｌに対応したデ
ユーティ−パルスの高レベルのパルス幅に換算した値を
読出し、補正演旅した値ＤＰを求める。

ステップＳ７は指圧電圧ＶＰ値をＥ　Ｇ　Ｒ量に対応し
たデユーティ−パルスの高しヘルのパルス幅と対応する
係数Ｋを乗算してＤＯを求める。ステップＳ８はステッ
プｓｂで求めた値ＤＰからステップＳ・７で求めた（ｌ
！’！　Ｄ　ｏを引いてＯｐ’を求める。

ステップ９はステップＳ８で求めた値Ｄｐ′をコンパレ
ータ８３に出力してステップＳ２にもどる。

第１発振器８２は２０　ＩＩ　ｚのｉ・リガパルス２を
発生し、コンパレータ８３のリセット信号としている。

コンパレータ８３は主演算回路８０からの２進二１−ド
出力を第１発振器８２からのトリガパルスを凸点として
第２発振器８４からのりＩＪソック号（２０ＫＨｙ、）
　　を入力としてパルス幅（高しヘル）に変換する。そ
して、このコンパレータ８３の出力は駆動回路８５の入
力に接続される。該駆動回路８５は人力信号を電力増幅
して負圧制御ブｒ６を！９シ動するものである。従って
、駆動回路８５の出力は本制御回路７の出力端子７４に
接続し“Ｃある。

以」二の構成よりなる装置の作動を次に説明する。

負荷検出器８からの出力電圧を増幅器７５で増幅し”ζ
ケインを調整する。次にグロープラグ■からの出力信号
を増幅器７６で増幅する。この増幅された信号のうらの
各気筒のピストンが圧縮行程の上列Ｊｊ、ｔのところの
信号をサンプルホールド回路７９により抽出する。

回転検出器９はエンジンの燃料噴射ポンプに内蔵され、
ポンプ軸に装着され各気筒の圧縮上死点（ｉ”　ＣＤ　
）の所に突起を持たせた磁性体円板の突起の部分をマグ
ネソトピソクアソプで検出する。

従っ“Ｉｕ形回路７７の出力パルスは各気筒の圧縮上死
点に相当する。

そして計数回路８１によって整形回路７７のパルス数を
計数し記憶する。また、Ａ−Ｄ変換器７８は主演算回路
８０からの信号によってサンプルホールド回路７９のア
ナログ電圧をデジタル値に変換して記憶し、その値を主
演算回路８０へ出力する。また増幅器７５の出力電圧は
Ａ−Ｄ変換器７８で変換して記憶され、その値を主演算
回路８０へ出力Ｊる。

また、コンパレータ８３は第１発振器８２のトリガ信号
をリセット信号とし、主演３・Ｔ回路８０からの２進コ
ードと第２発振器８４からのクロック数が一致した時に
信号を出す。従っ°ζ第１発振器８２のトリガ信号の周
期が５０ミリ秒であるのでトリガ信号が低レベルから１
１′もレベルになった後、主演算回路８０からの２進コ
ード値とクロック数が一致するまでは負圧制御弁６のＯ
Ｎ時間となり、一致した後、次にトリガ信号来るまでの
時間が０Ｆ　Ｆ時間となる。第５図（Ａ）は第１発振器
８２の出力信号、第５図（Ｂ）はコンパレータ８３の出
力ｆｉｉ号の波形図であり、時間Ｔは前述したステップ
Ｓ８で求めた値ＤＰ′となる。この時間′Ｆが決まれば
負圧制御弁６の０１１−ＯＦＦデユーティ−比が決まる
のでそれによりＥＧＲｆｆｌが決まる。逆に言えば、所
定のＥＧＲ量を得る０Ｎ−ＯＦＦのデユーティ−比をあ
らかじめ求めておくことができる。更に換言すればＥＧ
Ｒ量が決められると、そのＥ　Ｇ　ＲＪＫを得るための
ＯＮ時間が求められる。

このようにしてマツプしたのがステップｓ６におけるマ
ツプである。

このようにしてポンプレバー開度■しとエンジン回転数
Ｎと大気圧ＰによりＥＧＲ量が決まり、そのイ１１Ｈ）
ｐ’を出力して負圧制御弁６を０１１−０１”　Ｆ　す
ればよい。駆動回１１８８５はこのコンパレータ８３か
らの信号を電力、増幅して負圧制御弁６を駆動する。

このようにして負圧制御弁６が望ましいＥ、　Ｇ　ｒ＜
率を（：するよう駆動されるので、負圧制御ブ「６がら
はＩＥ　Ｇ　Ｒ弁３を駆動すべき望ましい負圧が出力さ
れることになる。そして、その負圧がグイートフラム室
３１へ導入されると、ダイヤフラム３２が変位して、弁
体３３はＥ　Ｇ　ｋ＜通路３０の開口面積を可変とする
。即ち、制御回路７からの信号に基づいて望ましいＥＧ
Ｒ率が制御される。

尚、上述の実施例はｅｉ算回路７より出力された電気信
号は負圧制御弁６にて負圧信号に変換され、その負圧信
号によってＥ　Ｇ　ｌ’（弁３を駆動するようにしてい
たが、必要に応じ、演算回路７からの電気信号によりソ
レノイドモータ等を用い”ζ当接ＥＧ　Ｒ弁３を駆動す
るようにしてもよい。

又、上述の例では上死点に於ける燃焼室内圧力の変換で
大気圧を検出するようにしていたが、必ずしも上死点の
時の圧力に限定されなければならないというものではな
い。燃料爆発の影響を受けない上死点前の圧力であれば
上死点より所定各進角した点の圧力を検出してもよい。

以上説明したように本発明装置では、大気圧の変動に応
じてＥ　Ｇ　Ｒ量を制御１１するようにしたため、常に
最適のＥＧＲ率でエンジンを運転さ・Ｕることができる
。しかも本発明装置では、大気圧検出装置をグロープラ
グに組み込んだため、設置の為に特別な手段をエンジン
に施さなくてもよく、組み付けが非常に容易となってい
る。

更に、本発明装置ではエンジンの燃焼室内圧力の変動に
よっ゛Ｃ大気圧の変化を知るようにしたため、従来の真
空ベローズを用いた大気圧検出器に比べ“Ｃ１簡単な構
成で大気圧を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示ず構成し１、第２図
は第１図図示グロープラグを示す断面図、第３図は第１
図図示制御回路を示す回路図、ｍ４図は第３図図示主演
算回路の動作を示ず〕ｌ：Ｉ−チャー１・、第５図（Ａ
）、（Ｂ）は第３図図示制御回路の出力信号を示す説明
図、第６図は燃焼室内圧力と大気圧との関係を示す説明
図、第７図番よＥＧＲ率と大気圧との関係を示す説明図
である。 １・・・グロープラグ、３・・・ＥＧＲ弁、７・・・演
算回路、１２・・・受圧筒、１６ａ、１６ｂ・・・圧電
素子。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第１図 第２図 第３図 （Ａ） 第４図 第５図 呵３両了−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室にグロープラグを配設したエンジンと、このエン
   ジンの排気管と吸気管とを結ぶｂ　Ｇ　Ｒ通路と、この
   Ｅ　Ｇ　Ｒ通路中に配設されてＥ　Ｇ　Ｒ通路開口面積
   を制御するＥＧＨ弁と、このＥ　Ｇ　Ｒ弁の開度を電気
   信号に応じて制御する演算回路と、を備えたＥ　Ｇ　Ｒ
   装置に於て、前記グロープラグに、燃焼室内圧力を検知
   して変位可能な受圧筒とこの受圧筒の変位に応じて圧縮
   され圧縮に応じた電気信号を出力する圧電素子とを配設
   し、この圧電素子からの電気信号が前記演算回路に入力
   するＬＡＧＲ装置の高度補償装置。