JPS62298653A - 内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気還流制御装置

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JPS62298653A
JPS62298653A JP61139189A JP13918986A JPS62298653A JP S62298653 A JPS62298653 A JP S62298653A JP 61139189 A JP61139189 A JP 61139189A JP 13918986 A JP13918986 A JP 13918986A JP S62298653 A JPS62298653 A JP S62298653A
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秀之 松原
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Yasuhisa Tanaka
靖久 田中
Shozo Sasaki
佐々木 庄造
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熊谷 具行
Kazufumi Tsurumi
鶴見 和文
Noriaki Kato
憲明 加藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/41Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories characterised by the arrangement of the recirculation passage in relation to the engine, e.g. to cylinder heads, liners, spark plugs or manifolds; characterised by the arrangement of the recirculation passage in relation to specially adapted combustion chambers
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    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves

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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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の排気還流制御装置に関する。
〔従来の技術〕
従来から、内燃機関の排気浄化、特にNOx成分の浄化
を目的として、排気の一部を吸気に還流させるいわゆる
EGR装置が設けられている。従来の代表的なEGR装
置は排気圧力あるいは吸気圧力により直接的に駆動され
る圧力作動型弁を使用していた。しかしながら、排気還
流量(EGR率)は排気浄化性能ばかりでなく内燃機関
の出力性能をも左右するので、内燃機関の運転状態に応
じた最適のEGR率を得ることが重要になってきており
、EGR弁を電子制御することが実施されるようになっ
てきている。
そのような電子制御は、例えば、実開昭54−6922
3号公報に記載されているように、内燃機関の負荷と回
転数に基づくデユーティ回路により駆動される電磁弁を
配置することによって実施される。この公報はさらにE
GR制御弁を通る実際の排気還流量を検出し、この検出
値に基づいてフィードバック制御を行うことによってE
GR制御弁の摩耗等の経時変化の影響を補償することが
できるようになっている。又、特開昭56−15125
2号公報は、燃料噴射ポンプのスピルリングの(itを
検出する負荷センサと機関回転数センサとを備え、負荷
と回転数に基づいてEGR率マツプを設定し、検出され
た負荷と回転数から目標EGR率を算出する排気還流制
御装置を開示している。又、特開昭60−162048
号公報は機関加速度を検出する手段を設け、急加速時に
排気還流を停止させるようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
内燃機関を負荷と回転数に基づいて制御することは従来
からの伝統的な技術であり、例えば、燃料噴射量は負荷
と回転数に基づいて決定される。
しかしながら、同じように負荷と回転数に基づいて制御
しても、EGR量の制御の場合には燃料噴射量の制御と
は異なった困難があった。即ち、燃料噴射量の制御の場
合には燃料が所定の圧力で噴射されるので噴射弁の開弁
時間を定めればよいのに対して、EGRIIの制御の場
合には還流排気ガスが変化する排気圧力と吸気圧力との
差圧によって吸気通路に押し出されるので内燃機関の運
転状態に応じて所望のEGR率を得るようにEGR弁の
開度等を設定することが難しく、EGR量の制御の精度
に不満があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による内燃機関の排気還流制御装置は、内燃機関
の負荷を検出するための負荷検出手段と、排気通路内の
圧力と吸気通路内の圧力との差圧を検出するための差圧
検出手段と、負荷と差圧に基づいて排気還流量を算出す
るための排気還流量率算出手段とを具備することを特徴
とするものである。
〔実施例〕
第1図は本発明をディーゼル機関に応用した例を示し、
機関本体10にはピストン12が往復移動可能に挿入さ
れ、ピストン12の上方には燃焼室14が形成される。
燃焼室14にはそれぞれ排気通路16及び吸気通路18
が連通可能に接続され、これらの通路と燃焼室14を連
結するボート部にはそれぞれ排気弁20及び吸気弁22
が配置される。
排気通路16と吸気通路18とを連結して排気還流(E
GR)通路24が設けられ、EGR通路24の途中には
EGR制御弁26が配置される。
EGR制御井26の弁部材28は弁ケース内においてダ
イヤフラム30に取りつけられており、ダイヤフラム3
0の一側には負圧室32が形成されていてこの負圧室3
2に導入された作動負圧によって弁部材28のリフト位
置が制御されるようになっている。また、負圧室32内
には戻しばね34が配置されでいる。さらに、EGR制
御弁26の弁部材28の弁棒に関連してそのリフト位置
を検出することのできるリフト位置センサ36が設けら
れている。
EGRIII御弁26の負圧室32の作動負圧はバキュ
ームポンプ38からスイッチングバルブ40を介して供
給される。スイッチングバルブ40はバキュームポンプ
38から負圧室32に通じる負圧通路を連通遮断する負
圧調節電磁弁42と負圧室32を大気に連結させる大気
通路を連通遮断する大気調節電磁弁44とを備え、これ
らの両電磁弁42.44を適切に制御することによって
所望の作動負圧を生成し、それによってEGR制御弁2
6を適切に制御することができる。尚、EGR海制御弁
26へ供給する作動負圧は、本実施例のように2個の電
磁弁42.44を使用することなく、例えばデユーティ
制御される負圧調整弁を用いても良い。
これらの両’を磁弁42.44は電子制御装置(ECU
)46によって制御されるようになっている。電子制御
装置46は機関負荷を代表するアクセル開度を検出する
スロットルセンサ48及び冷却水温センサ50からの検
出信号と、差圧センサ52からの検出信号を受ける。さ
らに、前述したリフト位置センサ36からの検出信号を
受ける。
好ましくは、差圧センサ52はEGRJ路24への連結
部の辺り、またはそれよりも上流の位置において排気通
路16に連結されたパイプ54とEGR通路24の連結
部の辺りまたはそれよりも下流の位置(より好ましくは
吸気マニホルドの近傍)において吸気通路18に連結さ
れたパイプ56に跨がって取りつけると良い。第3図は
ストレンゲージ式の差圧センサ52の例を示し、受圧素
子としてのシリコンダイヤフラム52aの両側にそれぞ
れパイプ54.56の排気圧及び吸気圧が作用するよう
になっている。シリコンダイヤフラム52aは差圧に応
じて変形し、変形量に応じて抵抗が変化する特性を有す
る。従って、差圧が端子52bから電気信号として取り
出されることができる。第4図はポテンショメータ式の
差圧センサ52の例を示し、両側にそれぞれパイプ54
.56の排気圧及び吸気圧を受けるダイヤフラム52e
に接触子52dが取りつけられ、この接触子52dが差
圧に応じた位置で抵抗エレメント52eに係合する。又
、排気管及び吸気管に各々圧力センサを設け、得られた
それぞれの圧力値より差圧を求めることもできる。尚、
パイプ54.56の途中にダンパ55.57を設け、吸
気や排気の脈動の影響を吸収することによりさらに差圧
の検出が容易になる。特に排気側に設けることは排気管
内の大きな脈動を吸収できるため有効である。
第5閏はマイクロコンピュータとして型底される電子制
御装置46の構造を示し、制御及び演算機能を有する中
央処理装置(C,PU)60と、プログラムを記憶した
リードオンリメモリ (ROM)62と、データ等を記
憶するためのランダムアクセスメモリ (RAM)64
とからなり、これらはバス66によって相互に接続され
る。前述した差圧センサ52、スロットルセンサ48、
リフト位置センサ36及び冷却水温センサ50の検出信
号はA−D変換回路68を介して入力される。出力制御
信号は駆動回路70を介して電磁弁42.44に出力さ
れる。また、基準タイミング信号を与えるクロック72
が設けられる。
本発明においては、第2図に示されるように、EcR*
I?I弁26のリフト量として換算されたF、 G R
率が、機関負荷りと排吸気の差圧Pの二次元マツプとし
て準備されてROM62内に記憶されている。第2図中
、曲線a、b、cはそれぞれEGR領域A、B、C,D
の境界線を示し、負荷の高いA領域が最もEGR率が小
さく、領域B、CS、Dの順にEGR率が次第に大きく
なるようになっている。各曲線a、b、cは差圧に対し
ては中程度の値P0付近において最大になるように上に
凸になっている。差圧は実質的には機関回転数と対応関
係にあり、従って、EGR率は高回転数領域において小
さく、中口転数領域において大きく、そしてアイドルを
含む低回転数領域において小さくなるようになっている
。このような特性は一般的な内燃機関の要求を満足する
ものである。
しかしながら、本発明ではEGR率を従来の機関回転数
の代わりに差圧をパラメータとして定めているので、内
燃機関の運転状態に応じてEGR率を精度良く制御する
ことができる。即ち、排気圧をPt、吸気圧をP、 、
EGR制御弁26の開口面積をA、c、kを定数とすれ
ば、EGRilG・・・=cA$=7−己−)で表され
る。このように、EGRIは排気圧と吸気圧との差圧(
pz−p、)を直接のパラメータとL7て定められるの
で、目標EGR率が定められるとEGR制御弁26の開
口面積を確実に決定することができる9また、排気圧と
吸気圧との差圧は機関回転数よりも吸入空気量をよりよ
く代表していると考えられ、従って、真の空気過剰率を
最も要求している領域においてEGR率を小さくするよ
うにすることができる。
第6図はEGRの制御のために50m5毎に起動される
割り込み処理のフローチャートを示す図であり、簡略化
のために温度に対する制御は省略されている。ステップ
80において負荷としてのスロットル開度し及び差圧P
を読む。ステップ81において、第2図のマツプから検
出された負荷りと差圧Pに相当するEGR率のバルブリ
フト量S。
を算出する。ステップ82においてリフト位置センサ3
6で検出された実際のEGR制御井26のリフト量St
を読み、ステップ83においてS=S、−S、を計算す
る。ステップ84において、−α≦S≦αを判定する。
ここで、αは不感帯の2を示し、イエスであればEGR
制御弁26が目標制御位置にある脂見做して負圧調節電
磁弁42及び大気調節電磁弁44を閉じ(ステップ85
)、それによって負圧室32内のそのときの負圧を維持
し、EGR制御弁26のそのときのリフト位置を維持す
る。
ステップ84においてノーであればE G’R制御井2
6を開閉いずれかの側に制御することになる。
このために、ステップ86において、Sく−αを判定し
、イエスであればバルブリフトS、を達成するのに必要
な開弁時間を計算しくステップ87)、大気調節電磁弁
44を閉じたままで負圧調節電磁弁42を開弁制御する
(ステップ88)。それによって負圧室32の負圧が太
き(なるとバルブリフト量が大きくなって、EGR率が
大きくなる。
ステップ86においてノーであれば、ステップ89にお
いて開弁時間を求め、ステップ90において負圧調節電
磁弁42を閉じたままで大気調節電磁弁44を開弁制御
する。尚、開弁時間はバルブリフト量S1と実すフト景
S2との偏差Sの関数としてマツプ化して記憶しておく
ことができる。
第7図は機関回転数と差圧との関係を示す図である。機
関回転数と差圧はバルブリフト量が一定であれば前述し
たように対応関係にある。第7図の曲線Aは第2図の領
域へに相当するバルブリフト量における機関回転数と差
圧との関係を示すものであり、曲線B、C,Dも同様で
ある。また、第7図から明らかなように、機関回転数が
高くなればなるほどバルブリフト量の差圧変化に及ぼす
影響は大きくなる。差圧が回転数に実質的に対応するば
かりでなく、回転数と負荷の変化に応じてバルブリフト
量が変化すると差圧が変化するため、仮に第2図に矢印
Xで示されるような加速があったとすると、回転数に対
する差圧の変化は第8図の実線で示されるように順次に
曲線A、B、C1Dの上に乗ってほぼ大きな変化なく推
移し、それから例えば第2図の差圧P0よりも差圧の大
きい領域では逆に曲線り、C,B、Aに乗って大きな割
合で変化する。
第9図は第8図の差圧の変化の大きい部分を詳細に示す
図であり、実線は回転数が上昇するときの差圧の変化を
示し、破線は回転数が低下するときの差圧の変化を示す
。差圧P−、Pb 、PCは第2図に示されるように各
領域を横切る値である。
回転数が上昇するときには、差圧は領域りにおいて回転
数とともに上昇し、差圧PCに達するとEGR制御井2
6が閉じ側に制御され、領域Cに入るとともに差圧が跳
躍的に上昇し、その後で再び回転数とともに上昇する。
次の領域を通過するときも同様である。このように、回
転数が上昇するときには差圧の変化が激しく、各領域を
鋭く横切ってバルブリフト量の小さい領域即ちEGR率
の小さい領域へ移行するので、加速時の真の空気過剰率
を大きくすることができ、加速性能が向上する。そして
、領域Aから回転数が低下するときには、差圧の跳躍的
な変化は領域Bで起こり、従って、EGR率の小さい領
域Aが回転数が上昇するときよりも低回転数まで続くこ
とになる。このように回転数の上昇時と低下時とでヒス
テリシス的現象が起こる。これは変速動作(シフトアン
プ)を伴う加速時に有利である。つまり、シフトアップ
時には回転数の上昇と低下を繰り返しながら加速を達成
するために、従来のように回転数でEGR率を求めると
そのような回転数が低下したときに加速時であるにもか
かわらずEGR率の大きい領域を使用することになって
しまうのにたいして、本発明では前記ヒステリシスがあ
るために回転数が上昇するときに素早< EGR率の小
さい領域に入り次に回転数が低下するときにそのEGR
率の小さい領域を使用する割合が長くなり、それによっ
て加速時にEGR率の小さい領域を使用することができ
るのである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば排気還流量を内燃
機関の負荷と吸排気の差圧によって求め、吸排気の差圧
が内燃機関の運転状態を代表することができるとともに
排気還流量に直接に関わりのあるパラメータであるので
、精度の高い排気還流量制御を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による内燃機関の排気還流制御装置の構
成図、第2図は負荷と差圧に基づいたEGR率のマツプ
を示す図、第3図は差圧センサの−例を示す図、第4図
は差圧センサの他の例を示す図、第5図は電子側′a装
置の構造を示す図、第6図は制御のフローチャートを示
す図、第7図はバルブリフト毎の回転数と差圧の関係を
示す図。 第8図は加速時の差圧の変化を説明する図、第9図は第
8図の一部をさらに詳細に示す図である。 14・・・燃焼室、      16・・・排気通路、
18・・・吸気通路、 、  24・・・EGR通路、
26・・・EGR制御弁、 50・・・スロットルセンサ、52・・・差圧センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  内燃機関の負荷を検出するための負荷検出手段と、排
    気通路内の圧力と吸気通路内の圧力との差圧を検出する
    ための差圧検出手段と、負荷と差圧に基づいて排気還流
    量を算出するための排気還流量算出手段とを具備するこ
    とを特徴とする内燃機関の排気還流制御装置。
JP61139189A 1986-06-17 1986-06-17 内燃機関の排気還流制御装置 Expired - Lifetime JPH0718389B2 (ja)

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