JPS61212659A

JPS61212659A - 内燃機関用排気ガス再循環制御装置

Info

Publication number: JPS61212659A
Application number: JP60053420A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Fujimori; 藤森　恭一; Masami Okano; 正巳岡野; Masato Ueno; 正人上野
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1986-09-20
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPH0641744B2

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】（産業上の利用分野）本発明は内燃機関用排気ガス再循環制御装置に関するも
のである。

（従来の技術）内燃機関の燃焼排気ガス中の有害成分、特にＮＯｘの発
生を抑制するため、燃焼排気ガスの一部を吸気に加える
ようにした排気ガス再循環システムが広く採用されてき
ている。この種のシステムは、例えば特開昭５９−７４
３６４号公報に開示されているように１１機関の燃料噴
射量及び回転速度から求まる基本目標ＥＧＲ率（排気ガ
ス再循環率）を演算するほか、大気圧等の機関の運転条
件を示すいくつかの値に応じた補正係数を所望の運転条
件毎に算出し、このようにして得られた補正係数を基本
目標ｇＧＲ率に乗じ、これにより目標ＥＧＲ率を得、実
際のＥＧＲ率が上述の目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲ
率調節手段を閉ループ制御する構成となっている。この
ような補正演算手段は、例えば、特開昭５９−６３３５
６号公報にも開示されており、これらの構成によれば、
各補正係数を３次元マツプを用いたマツプ演算で行ない
うるという利点を有している。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記従来技術の構成によれば、特定の５　　条
件下、例えば平地走行で冷却水温が高く、負荷が小さい
場合等には、基本ＥＧＲ率に乗ずべき補正係数が大きく
なシすぎ、その目標値が、実ＥＧＲ率が物理的に存在不
可能な範囲に設定されることが生じる。ところで、上述
の制御装置において、閉ループ制御系が平常に作動して
いるか否かをチェックするため、目標値と実際値との差
が所定時間以上所定値以上となっている状態が生じたか
否かを監視し、上述の如き状態が生じた場合に閉ループ
制御系に何らかの障害が生じたとして、予め用意されて
いるパラ、クアッグシステムに制御を切シ換える構成を
採用することがちるが、このようなパックアッグシステ
ムを採用している場合には、目標値が物理的に存在不可
能な値となった場合、パックアッグシステムに切シ換え
られてしまい、故障表示を行なってしまうという不具合
を有している。

この種の不具合を解決するには、上述の不具合を補正す
るためのマツプ又は補正係数を算出するためのマツプデ
ータの高次元化（例えば４次元マッグの使用）を行なえ
ばよいが、このような構成をとると、必要なメモリの容
量が極めて大きくなり、それによる直接的なコストの上
昇が避けられないのはもとよシ、マツプ数が増大すれば
マツチング工程も増えるので、マツチングの手間による
コストの上昇も生じ、装置の価格が極めて高くなってし
まうという不具合を有している。

本発明の目的は、従って、ｇＧＲ率の目標値を、マツプ
演算の規模を増大させることなしに、実現可能な範囲内
に設定することができるようにした、内燃機関用排気ガ
ス再循環制御装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、内燃機関の運転条件を示すデータを出
力する手段と、上記データの一部に応答し上記内燃機関
のその時の運転条件に見合った排気ガス再循環率に関連
した基本目標データを演算出力する手段と、上記データ
の少なくとも一部に応答しその時の運転条件に従う補正
データを演算出力する手段と、上記基本目標データと上
記補正データとに応答し補正目積データを演算出力する
手段と、排気ガス再循環率を調節する調節手段と、該調
節手段により調節された実際の排気ガス再循環率に関連
した実データを出力する手段と、上記実データが物理的
に存在可能な範囲内に上記補正目ｓｒ−夕を制限する制
限手段と、該制限手段から得られた出力データと上記冥
デ°−夕とに応答し上記実データと上記出力データとの
差分が零となるように上記調節手段を制御する手段と、
上記差分に基づいて制御系に故障が生じたか否かを検出
する手段とを備えて成る点に特徴を有する。

（作用）排気ガス再循環率の目標値を得るため、基本目標データ
と補正データとによって、先ず補正巨像データが演算さ
れ、しかる後、補正目標データの値が、実データの物理
的存在可能な範囲内に制限される。この補正目標データ
の制限は、夫々、マツダ演算により演算される基本目標
データと１つ又は複数の補正データとの間で演算を行な
って得られた補正目標データの値の上限およびまたは下
限を制限することにより行なわれるので、マツダ演算の
必要がない。従って従来と同一のメモリ容量で良く、演
算規模を増大させることなしに、目標データが実際に存
在可能な値となり、閉ループ制御系の故障を、目標デー
タと実データとの差に基づいて判別しても何ら不都合を
生じることがない。

（実施例〕第１図には、本発明による内燃機関用排気ガス再循環制
御装置の一実施例が示されている。排気ガス再循環制御
装置１は、内燃機関（図示せず）の吸気側に戻される排
気ガスの量（ＥＧＲ率）を機関のその時々の運転条件に
応じた最適な値に調節するための装置であり、機関の燃
焼排気ガスの一部を機関の吸気側に導ひくための通路２
を有している。通路２は、機関の排気側に連通される入
口ポー）２ａと、機関の吸気側に連通される出口ポート
２ｂとを有している。入口ポート２ａから出口ポー）２
ｂに導びかれる燃焼排気ガスの調量を行なうため、通路
２内には、負圧アクチェータ３によって駆動される調量
弁４が設けられている。

負圧アクチェータ３の負圧室３ａは、パイプ５によって
負圧源６に連通されており、パイｆ５の途中には、パイ
プ５内に大気圧を導入するための電磁弁７が設けられて
いる。電磁弁７は大気圧に開放されている大気圧ポー）
７ｂを有しており、電磁弁７が開状態となりたときに大
気圧／　−ドア　ｂからパイプ５内に大気圧が導入され
る構成となっている。従って、電磁弁７０開度を調節す
ることにより、大気圧ポー）７ｂからノ９イｆ５内に導
入される大気圧を加減し、これにより負圧室りａ内の負
圧力を制御し、調量弁４の開度を所望の値に調節するこ
とができる。

図示の実施例では、電磁弁７の励磁コイル７ａには、後
述の如くして７′ニーテイ比制御される／ＩＰルス巾変
副変調器８のパルス信号Ｐｓが増幅器９を介して駆動信
号として印加されており、電磁弁７はこれによりそのデ
ユーティ比に従ってオン、オフ制御され、その平均開度
が調節される構成となっている。符号１０で示されるの
はパイプ５内の負圧値を検出するための圧力センサであ
シ、圧力センサ１０からは、・臂イブ５内の圧力を示す
実圧力信号Ｐｉが出力される。負圧アクチェータ３はパ
イプ５内の圧力に応答して作動し調量弁４の調節が行な
われるので、実圧力信号Ｐａは実際のＥＧＲ率に関連し
た信号となっている。

内燃機関の運転状態に従ってＥＧＲ率を閉ループ制御す
るだめの制御信号を得るため、実圧力信号Ｐａがフィー
ドバック信号として入力されておシ、内燃機関のその時
々の運転状態を示す信号に応答して作動する制御回路２
ｏが設けられておシ、制御回路２０からは、パルス巾変
調器８から出方されるノ９ルス信号ＰＳのデユーティ比
を制御するための制御信号Ｃ８が出力される。本実施例
では、第１図に示されているように、内燃機関のその時
々の運転状態を検出するためのセンナユニット２１から
、機関速度を示す速度信号Ｎ１機関の負荷を示す負荷信
号Ｌ１機関の冷却水温を示す水温信号Ｔ１大気圧を示す
大気圧信号Ａが運転状態を示す信号として制御回路２０
に入力されている。

機関速度と機関負荷とに応じて基本ＥＧＲ率を演算する
ため、制御回路２０には、速度信号Ｎと負荷信号りとが
入力されている基本演算ユニット２２が設けられており
、基本演算ユニット２２においては、第２図（！Ｌ）に
示される演算マツダに従い、負荷の値Ｌｌ　＊　Ｌｘ　
＋　−Ｌｎ　（Ｌｔ　＜Ｌ２＜−＜Ｌｎ　）に応じてそ
の時の機関速度に従う基本ＥＧＲ率の値Ｅがマツプ演算
され、その結果を示す基本目標データＤｏが出力される
。この基本目標データＤｏを、その時々の冷却水温及び
大気圧の値に応じて補正するため、第１及び第２補正デ
ータ演算ユニツ）２３．２４が設けられておシ、第１補
正データ演算ユニツト２４は、速度信号Ｎ及び水温信号
Ｔに応答し、第２図（ｂ）に示す演算マツプに従い、水
温の値Ｔ、ＩＴ、ｌ・・・Ｔｎ（Ｔｔ＜Ｔｚ＜・・・〈
Ｔｎ）に応じてその時の機関速度に従う第１補正値ｋｌ
をマツプ演算し、この値に１を示す第１補正データに、
を出力している。一方、第２補正データ演算ユニツト２
４は、速度信号Ｎ及び大気圧信号人に応答し、第２図（
ｃ）に示す演算マツプに従い、大気圧の値Ａ１１　Ａ４
ｅ　・Ａｎ　（ＡＩ＜Ａ２＜・＜Ａｎ）に応じてその時
の機関速度に従う第２補正値に２をマツダ演算し、この
値に２を示す補正データに２を出力している。

基本目標データＤｏは、先ず、加算器２５において第１
補正データに１と加算され、その加算結果は、更に、別
の加算器２６において第２補正データに２と加算され、
加算器２６からその時の補正目標ＥＧＲ率Ｅｔを示す、
即ち、Ｅ　＋　ｋ　１　＋　ｋ鵞の値を示す補正目標デ
ータＤが出力される。

上述の如くして得られた補正目標ｒ−タＤの値は、例え
ば平地走行で冷却水温が高く負荷が小さいような特別の
条件の下において物理的に存在子　　４可能な値となる
ことがあるが、このような場合に、補正目標データＤの
値を実際のＥＧＲ率が物理的に存在しうる範囲内に制限
する目的で、補正目標データＤの上限値ＥｍｌＸを示す
データＤｍａ）Ｃを演算出力する最大データ演算二二ツ
’）　２７と、補正目標データＤの下限値Ｋｍｉｎを示
すｆ−夕Ｄｍｉ。を演算出力する最小データ演算ユニッ
ト２８とを有している。

最大データ演算ユニット２７は、速度信号Ｎと大気圧信
号Ａとに応答し、第３図（ａ）に示す演算マツプに従い
、大気圧の値Ａ１１・・・Ａｎに応じてその時の上限値
Ｔ、ａ　ｘを示すデータＤ０゜を演算出力する。図示の
例では、上限値ｇｍａ工の値は大気圧の値にのみ関連し
て定まるようになっている。一方、最小データ演算ユニ
ット２８もまた速度信号Ｎと大気圧信号Ａとに応答し、
第３図（ｂ）に示す演算マツプに従い、大気圧の値ＡＩ
　＋　Ａ２　＋・・・Ａｔｌと機関速度とに従い、その
時々の下限値Ｅｍｉｎを示すデータＤｍｉｎを演算出力
する。

データｐｍａ工は、補正目標データＤと共に第１制限ユ
ニツト２９に入力されており、ここで、これら２つのデ
ータのうち小さな値のデータが出力データＤｌとして取
出される。従って、補正目標データＤの内容がＥｍ□よ
シ小さければ、補正目標ｆ−タＤが出力データＤ１とし
て取シ出されるが、補正目標データＤの内容がＥｍａＸ
より大きくなると、データＤｍ＆Ｘが出力データＤｌと
して取り出されることになシ、この結果、補正目標デー
タＤの値がＥｍａＸを越えないように制限されることに
なる。

出力データＤ１は、更に１デ一タＤｍｉｎが入力されて
いる第２制限ユニツト３０に入力され、ここで、これら
２つのデータのうち大きな値のデータが出力データＤ、
として取シ出される。従って、出力データＤｌの内容が
ｇｍｉｎ以上であれば出力データＤ１がそのまま出力デ
ータＤ３として取シ出されるが、出力データＤ１の内容
がＥｍｉｎより小さければデータＤｍｉｎが出力データ
Ｄ！として取シ出される。この結果、データＤの値が１
．ｉ　ｎよシ小さくなることがないように制限されるこ
とになる。

従って、第２制限ユニツト３０から取シ出された出力デ
ータＤＩは、物理的に存在可能なＥＧＲ率を目標として
示すｒ−夕となっている。

実圧力信号Ｐａは、データ処理ユニット３１に入力され
、ここで実圧力信号Ｐａにより示される圧力に対応した
その時々の実際のＥＧＲ率に変換され、この実ＥＧＲ率
を示す実データＤａは、出力データＤ２が入力されてい
る加算器３２に入力され、ここで、両データＤ２及びＤ
ａが図示の極性で加算され、実際のＥＧＲ率と目標とす
るＥＧＲ率との間の偏差を示す誤差データＤｏが出力さ
れる。

誤差データＤｓはＰＩＤ制御ユニット３３に入力され、
ここでＰＩＤ制御を行なうために必要なデータ処理が施
され、その結果が、制御信号Ｃ８として出力され、スイ
ッチ３４を介してパルス巾変調器８にデエーティ比制御
信号として入力される。この結果、電磁弁７の平均開度
が制御信号ＣＳに応じて制御され、実ＥＧＲ率と目標Ｅ
ＧＲ率との偏差が零となるように調量弁４が駆動される
。

この装置ｌは、さらに、誤差データＤ・に応答して上述
の閉ループ制御系に障害が生じたか否かを検出するため
の障害検出ユニット３５を有している。障害検出ユニッ
ト３５には、誤差データＤ・のほかに、実圧力信号Ｐａ
が入力されておシ、実圧力信号Ｐａにより示される負圧
力が所定範囲内にあり、且つ、誤差データＤｅにより示
される実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差が所定時間以
上継続して所定値以上となっていない場合に、この制御
系が正常に作動していると判別するよう罠なっている。

障害検出ユニット３５によって制御系が正常に機能して
いると判断されている場合には、その操作信号Ｏ８によ
りスイッチ３４が実線で示される如く切り換えられ、制
御信号Ｃ８がパルス巾変調器８に入力される。一方、障
害検出ユニット３５によって制御系に何らかの障害が生
じたと判断された場合、換言すれば、実圧力信号Ｐａに
より示される負圧力が所定範囲内にないか、及び又は実
ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との間の偏差が所定値以上とな
る状態が継続して所定時間以上続いた場合に、スイッチ
３４は操作信号Ｏ８によって点線の如く切シ換えられる
。これにより、制御信号Ｃ８に代えて、予備制御信号比
カニニット、３６から出力される予備制御信号ＣＴがパ
ルス巾変調器８に入力され、予備制御信号ＣＴに従って
電磁弁７の平均開度が制御される。

予備制御信号出カニニット３６は、例えば、磯関の速度
に応じて定められる仮の目標ＥＧＲを示すデータが予備
制御信号ＣＴとして出力されるように構成することがで
きるが、電磁弁を開状態とし、ＥＧＲ率を零とするよう
なデータが予備制御信号ＣＴとして出力されるようにし
てもよい。

このような構成によると、目標ＥＧＲ率を示すデータＤ
が各ユニツ）２２．２３．２４において夫々３次元マツ
プに基づく演算結果を加算することにより得られ、この
結果得られた目標ＥＧＲ率の値が、データＤｍａｘ　＊
　Ｄｍｌｎに基づき、第１及び第２制限ユニツ）２９．
３０によって物理的に存在可能な範囲内に制限される。

この結果、第１図に示す閉ループ制御系が正常に作動し
ていれば、実ＥＧＲ率は必ず出力データＤ２によって示
される目標ＥＧＲ率に追従して変化するので、障害検出
ユニット３５によってスイッチ３４が予備制御信号出カ
ニニット３６側に切り換えられることはない。ここで、
目標ＥＧＲ率の演算は、全て３次元のマツプ演算で行な
うことができるため、目標ＥＧＲ率の演算のために回路
規模が大きくなることはない。

第１図に示した制御回路２０は、また、マイクロコンビ
ニータを用い、マイクロコンピュータにて所定の制御プ
ログラムを実行させることにより実現することができる
。

第４図には、第１図に示した制御回路２ｏの機能と同等
の制御機能を得るための、このような制御プログラムの
一例がフローチャートにて示されている。このフローチ
ャートについて説明すると、ステップ４１で初期化が行
なわれた後、制御系に故障がある場合に「ＩＪとなるフ
ラグＦ□が１しであるか否かの判別がステップ４２で行
なわれ、Ｆ、＝ｒＯＪであれば、センサユニット２１か
らの各信号及び実圧力信号Ｐａがデータとして入力され
（ステップ４３）、基本目標ＥＧＲ″＄Ｅ、第１補正値
ｋｌ、第２補正値に２．上限値Ｅｒｎａ！及び下限値Ｅ
ｍｌｎの各値がステップ４４乃至４８において夫々演算
され、その時の補正目標ＥＧＲ率へか演算される（ステ
ップ４９）。

しかる後、Ｅｒｎａｘ≧Ｅｔか否かの判別が行なゎ桓ス
テッｆ５０）、この判別結果がＹＥＳの場合にはステッ
プ５１に進み、Ｅｔ≧Ｅｍｌユか否かの判別が行なわれ
る。ステラ７’５０．５１の判別結果が共にＹＥＳの場
合、すなわち、ｇｍｌｎ≦Ｅｔ≦Ｅ’ｍａ工の場合には
、Ｅｔの値が、最終的な目標ＥＧＲ率Ｅ　ｔ／とされる
（ステップ５２）。一方、ステップ５０の判別結果がＮ
。

の場合にはＥｔ’　”　Ｅｍａｘとされ（ステｙ　７’
　５３　）、ステップ５１の判別結果がＮＯの場合には
Ｅｔ’　＝Ｅｍｉｎとされる（ステラｆ５４）。

上記゛の如くして、目標ＥＧＲ率Ｅｔ／の値は、ステラ
ｆ４９における演算結果の値に拘わらず物理的に存在可
能な値に制限され、ステラｆ５５において、この目標Ｅ
ＧＲ率Ｅｔ′と実際のＥＧＲ率Ｅａとの偏差ΔＥが演算
され、この値ΔＥが所定値α以上か否かの判別が行なわ
れる（ステップ５６）。ΔＥがαより小さい場合には、
ステップ５６の判別結果はＮＯとなり、変数Ｃの値が零
とされ（ステップ５７）、ΔＥの値に基づ（ＰＩＤ演算
が行なわれる（ステップ５８）。

この演算結果は、パルス巾変調器８に対するデユーティ
比制御のための制御信号Ｃ８として出力され（ステップ
５））、ステラｆ４２に戻る。

ステラ７’５６の判別結果がＹＥＳの場合には、ステッ
プ６０に進み、変数Ｃの値が１だけ増加せしめられ、Ｃ
の値が所定の定数Ｂ以上となっている　　。

か否かの判別がステップ６１で行なわれる。Ｃ（Ｈの場
合には、ステップ５８に進み、ステップ５５の演算結果
に基づ（ＥＧＲ率の制御が行なわれる。

しかし、ΔＥ≧α　の状態が継続し、Ｃ≧Ｂとなると、
ステップ６１の判別結果がＹＥＳとなり、ステップ６２
においてＥＧＲ率の制御が停止せしめられ、フラグＦ、
が「１」とされ（ステップ６３）、制御ループの故障表
示が行なわれ（ステラｆ６４）、ステップ４２に戻る。

尚、上記実施例では、いずれも、目標ＥＧＲ率の最大値
と最小値とを演算し、目標ＥＧＲ率がこの間に入るよう
に制限を行なう場合を示したが、目標ＥＧＲ率が上述の
最小値以下となるような場合は、上述のマッグ演算のシ
ステム上殆んど生じないと考えられるため、その最大値
のみを制限するようにしてもよい。

（効果）本発明によれば、上述の如く、目標ＥＧＲ率の演算は、
先ず基本目標ＥＧＲ率を３次元のマツプ演算で行ない、
その補正は、各ＩＪ？ラメータ毎に３次元のマツプ演算
で補正値を算出し、この基本目標ＥＧＲ率とこれらの補
正値との間で加減算を行なうことにより各パラメータに
より補正された目標ＥＧＲ率を得、この目標ＥＧＲ率を
物理的に存在しうる値に制限するので、マツダ演算を大
規模で且つ複雑なものとすることなしに、実際に実現可
能な目標ＥＧＲ率値の設定を行なうことができる。この
結果、実現不可能な目標値が設定され、これにより目標
値と実際値との間の偏差が制御によって所定値以下に減
少せず、制御系に故障が生じた場合と見分けがつかなく
なるという不具合を生じる虞れがなくなシ、この偏差に
基づく制御ループの障害監視を信頓性よく行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）乃至第２図（Ｃ）、第３図（−）及び第３図（ｂ）
は第１図に示す制御装置におけるマツプ演算の特性を示
す特性図、第４図は第１図に示した制御装置の制御回路
と同等の制御機能をマイクロコンぎ島−夕により実現す
る場合の制御プログラムの一例を示すフローチャートで
ある。１・・・排気ガス再循環制御装置、４・・・調量弁、７
・・・電磁弁、１０・・・圧力センサ、２ｏ・・・制御
回路、２１・・・センナユニット、２２・・・基本演ｎ
ユニット、２３・・・第１補正データ演算ユニツト、２
４・・・第２補正データ演算ユニツト、２５．２６．３
２・・・加算器、２７・・・最大データ演算ユニット、
２９・・・第１制限ユニツト、３５・・・障害検出ユニ
ット、Ｄｏ・・・基本目標データ、Ｋ１．に、・・・補
正データ、Ｄ・・・補正目標データ、Ｉ）ｍａｗ・・・
ｒ−タ、Ｄ：・・・出力データ、Ｄｅ・・・誤差データ
、ＣＳ・・・制御信号。特許出願人　　ヂーゼル機器株式会社代理人　弁理士　　　高　　野　　昌　　俊、　　　　
　　　０Ｗｌ　　祷鵠−Φα命マＵ〜

Claims

【特許請求の範囲】

１．内燃機関の運転条件を示すデータを出力する手段と
、該データの一部に応答し前記内燃機関のその時の運転
条件に見合つた排気ガス再循環率に関連した基本目標デ
ータを演算出力する手段と、前記データの少なくとも一
部に応答しその時の運転条件に従う補正データを演算出
力する手段と、前記基本目標データと前記補正データと
に応答し補正目標データを演算出力する手段と、排気ガ
ス再循環率を調節する調節手段と、該調節手段により調
節された実際の排気ガス再循環率に関連した実データを
出力する手段と、前記実データが物理的に存在可能な範
囲内に前記補正目標データを制限する制限手段と、該制
限手段から得られた出力データと前記実データとに応答
し前記実データと前記出力データとの差分が零となるよ
うに前記調節手段を制御する手段と、前記差分に基づい
て制御系に故障が生じたか否かを検出する手段とを備え
て成ることを特徴とする内燃機関用排気ガス再循環制御
装置。