JPS63208657A

JPS63208657A - 内燃機関の排ガス再循環量の検出方法

Info

Publication number: JPS63208657A
Application number: JP62039696A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hitotsuya; 一津屋　正樹; Yoshihide Suzuki; 良英鈴木; Nobuyuki Kobayashi; 伸行小林; Hidehiro Oba; 秀洋大庭
Original assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Ten Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1987-02-23
Publication date: 1988-08-30

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】技術分野本発明は、内燃機関の排ガス再循環量を検出するための
方法に関する。

背　景　ＩｊＬ　　術内燃機関のいわゆる電子制御式燃料噴射装置では、燃料
噴射量を決定するために、吸入空気流量を検出する必要
がある。

典型的な先行技術は、Ｐｔ５９図に示されている。

吸気管５の途中にはスロットル弁６が設けられ、サージ
タンク７を介して、吸入空気が内燃機関８に供給される
。内燃機関８からの排ガスは、排気管９から外部に放出
される。吸入空気流ユを検出するために、サージタンク
７の圧力を検出する圧力検出器１０と、内燃機関８の回
転数を検出する回軒数検出器１１とが設けられる。これ
ら雨検出器１０．１１の出力に基づいて、吸入空気流１
および燃料噴射量を演算して求めることができる。

発明が解決すべき問題点このような先行技術では、ＮＯｘ低減のために、排気管
９からの徘ガスの一部を、側路１２を介して、サージタ
ンク７に再循環させるｖｔ戊としたときには、圧力検出
器１０は、サージタンク７内のスロットル弁６を介する
吸入空気と、側路１２を介する排ガスとの混合気体の圧
力を検出することになるので、演算して得られた結果は
、内ｔ、８！関８の吸気総流量であって、スロットル弁
６を介する吸入空気流量のみを正確に検出することが不
可能であった。

本発明の目的は、徘がス再循環量を正確に検出できるよ
うにして、これによってスロットル弁を介する吸入空気
流量のみを正確に検出することができ、更にはこの吸入
空気流量に最適な燃料噴射量を求めることができるよう
にした内燃機関の排ガス再循環量の検出方法を提供する
ことである。

問題点を解決するための手段本発明は、内燃機関の排ガスの一部を、スロットル弁を
介する吸入空気に再循環させるようにした内燃機関の排
ガス再循環量の検出方法において、吸気圧と内燃８ｉ間
の単位時間当りの回転数とに基づいて吸気総流量を演算
し、また吸気圧とスロットル弁の開度とに基づいてスロット
ル弁を介する吸入空気流量を演算し、こうして得られた
吸気総流量と吸入空気流量とに基づいて排ガス再循環量
を演算することを特徴とする内燃機関の排ガス再循環量
の検出方法である。

作　　用本発明に従えば、スロットル弁の開度と、内燃機関の単
位時間当りの回転数と、吸気圧とをそれぞれ検出する。

検出されたスロットル弁の開度は、スロットル弁を通過
する吸入空気の流路断面積に対応している。スロットル
弁の上流側は、大気圧７ＧＯｗｍＨｇ程度であってほぼ
一定である。また、吸気圧は、スロットル弁よりも下流
側、すなわちスロットル弁と内燃機関の吸気弁との間の
圧力である。したがってスロットル弁の流路断面積と、
そのスロットル弁の前後の圧力差とが判り、これによっ
てそのスロットル弁を通過する単位時間当りの吸入空気
流量を演算して求めることができる。

また、前記吸気圧と内燃機関の単位時間当りの回転数と
から単位時間当りの吸気総流量を演算して求めることが
できる。このようにして求められた吸気総流量から吸入
空気流量を減算することによって排ガス再循環量を正確
に検出することができる。

実施例第１図は、本発明の一実施例のブロック図である。内燃
ｆｉｌｉｌ１３には複数の燃焼室Ｅ１〜Ｅｓ＋が形成さ
れ、これらの燃焼室Ｅ１〜Ｅｍには吸気管１５から燃焼
用空気が供給される。吸気管１５にはスロットル弁１６
が介在される。スロットル弁１６を介する燃焼用空気は
、サージタンク１４から各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍ毎に個別に
設けられた吸気管路Ａ１〜Ａ−に導かれる。各吸気管路
Ａ１〜Ａｌｌには、それぞれ燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍが設
けられ、各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍにおける１回毎の爆発行程
において、後述する処理装置３１によって定められた燃
料量を噴射する。各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍには、それぞれ吸
気弁Ｃ１−Ｃｍと排気弁Ｄ１〜ＤＩ１１とが設けられる
。内燃ｌｆｉ関１３は、たとえば点火プラグ６１〜Ｇｍ
を有する４サモ閃である。

サージタンク１４には、吸気圧を検出するための圧力検
出器１９が設けられる。吸気Ｗ１５には、吸気温度を検
出する温度検出素子２７が設けられる。内燃機関１３に
は、クランク角を検出するためのクランク角検出″Ｊ５
２８が設けられ、またスロットル弁１６の開度を検出す
るために弁開度検出器３０が設けられる。

排気管２０の途中には、酸素濃度検出器２１が設けられ
、排ガスは三元触媒２２で浄化されて、外部に排出され
る。排気管２０とサージタンク１４との間には、ＮＯｘ
の低減を図るために、排ガスの一部を再循環するだめの
側路２３が設けられており、この側路２３には、流量を
制御するための弁２４が介在されている。

マイクロコンピュータなどによって実現される処理装Ｗ
１３１は、入力インタ７エイス３２と、入力されるアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタルコ
ンバータ３３と、処理回路３４と、出力インタ７エイス
３５と、メモリ３６とを含む、メモリ３６は、リードオ
ンリメモリおよびランダムアクセスメモリを含む。本発
明の実施例では、検出器１９，２８．３０などからの出
力に応答して、燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂｍから噴射される１
回の爆発行程毎の燃料噴射量を制御する。

第２図は、本件発明者の実験結果を示す。第２図の横軸
は吸気圧Ｐ、Ｎ（＋＝りＨｇ）であり、縦軸は内燃機関
１３に流入する吸気総流量Ｑ（）／５ｅｅ）である。こ
の吸気総流量Ｑは、スロットル弁１６を介する吸入空気
流ｆｉＱａ（）／５ｅｅ）と側路２３を介して再循環さ
れる再循環量Ｑ　ｅ（、ｃ’　／　５ｅａ）との和であ
る。この第２図において、ラインノ２１は内燃Ｒ１５Ｑ
　１３の単位時間当りの回転数Ｎｅが５００　ｒｐｍの
場合であり、ラインノ２２は１０００　ｒｐＩＩ＋であ
り、ライン、ｅ２３は１５００　ｒｐｍであり、ライン
ノ２４は２００　Ｏｒｐｍであり、ラインノ２５は２５
００　ｒｐｍであり、ラインノ２６は３０００　ｒｐｍ
であり、ライン、ｅ２７は３５００ｒｐ＋ｏであり、ラ
イン！２８は４０００　ｒｐｍであり、ライン！２９は
＄５０Ｏｒｐｍであり、ラインＪ！３０は５０００ｒｐ
＋ａである。

各ライン！２１〜ノ３０において、側路２３を経て再循
環される排ガスの吸入空気への混入割合は、丸印は零％
であり、正方形印は５％であり、三角形臼は１０％であ
り、逆三角形部は１５％である。この第２図において、
大気圧Ｐａは７６０＋ＨａＨｇであって一定である。こ
うして内燃機関１３の単位時間当りの回転数Ｎｅと吸気
圧Ｐｒｎとに基づいて、吸気総流量Ｑを演算して求める
ことが可能であることが理解される。この第２図のデー
タは、メモリ３６にマツプとして記憶される。

第３図は、スロットル弁１６付近の断面図である。ベル
ヌーイの式から、ここでρは空気の比重であり、ｖは空気の速度であり、
Ｐは吸入空気の圧力である。この第１式をスロットル弁
１６に適用すると、ここでＱａはスロットル弁１６を通過する単位時間当り
の吸入空気流量であり、Ａはスロットル弁１Ｇの流路断
面積であり、ＰＩ８はスロットル弁１６の下流側の圧力
、すなわち吸気圧であり、Ｐａは大気圧であって、たと
えば７６０ＩＩＩＩＩＩ■（ｇである。

ここでスロットル弁１６の流路断面ｆｆｆＡを、Ａ＝に
、・　ｆ（θＴＡ）　　　　　　　　　　　　　　・・
・（３）とおく。θ１Ａはスロットル弁１６の開度であ
り、Ｋ、は定数である。したがって第２式および第３式
からＱａ＝に２・ｆ（θ１Ａ）／７７二ＰＩＮ　　　−（４
）Ｋ２は定数である。ここで圧力Ｐａが大気圧であって
ほぼ一定とすれば、スロットル弁１６を通過する単位時
間当りの吸入空気流量Ｑａは、スロットル弁１６の開度
θ］Ａと吸気圧ＰＩＮとに依存することが埋Ｉｌ！され
る。したがってスロットル弁１６の開度θ１＾が一定の
とき、吸入空気流量Ｑａは、大気圧Ｐａと吸気圧Ｐ！に
との差に対して放物線形状に変化し、この吸入空気流ｆ
ｆ１Ｑａは側路２３を経て再循環される排ガスの再循環
量Ｑｅには依存しない。

第４図は、本件発明者の実験結果を示す。第４図の横軸
は吸気圧ｐ　＋１１（ｎ＋＋＋Ｈｇ）であり、縦軸はス
ロットル弁１６を通過する吸入空気流ｆｉＱ、（）／ｓ
ｅｃ　）である、この第４図において、ラインノ１はス
ロットル弁１Ｇの閉度θゴ＾が１．７°の場合であり、
ラインノ２は５°であり、ラインノ３は１０“であり、
ライン！４は１５°であり、ラインノ５は２０’であり
、ラインノロは２５°であり、ラインノアは３０°であ
り、ラインノ８は３５゜であり、ライン！９は４０°で
あり、ラインＪ！１０は４５°であり、ラインノ１１は
５０°である。

各ライン！１〜ノ１１において、側路２３および弁２４
を経て再循環される排ガスの吸入空気への混入割合は、
丸印は零％であり、正方形印は５％であり、三角形臼は
１０％であり、逆三角形部は１５％である。この第４図
においで、大気圧Ｐａは７６０１Ｈｇであって一定であ
る。こうしてスロットル弁１６の開度θ１＾と吸気圧Ｐ
ＩＮとに基づいて、吸入空気流量Ｑａを演算して求める
ことが可能であることがＦ！！解される。この第４図の
データは、メモリ３６にマツプとして記憶される。

第５図は、上述の実施例の動作を説明するだめの７０−
チャートである。ステップｓ１　　からステツブｓ２　
　に移り、吸気圧ＰＸＭを圧力検出器１９によって検出
して読込む、ステップｓ３　　では、内燃は関１３の単
位時間当りの回転ｒｌＬＮ　ｅをクランク角検出器２８
によって検出して読込む、ステップｓ４　　では、スロ
ットル弁１６の開度θ１＾を弁開度検出器３０によって
検出して読込む。

ステップｓ５　　では、吸気圧Ｐ、ｌＩと内燃機関１３
の単位時間当りの回転数Ｎｅとからメモリ３６にマツプ
として記憶されている第２図のデータに基づいて、吸気
総流量Ｑを演算する。ステップＳ６では、従来技術とし
である吸気圧Ｐ　ＩＮと内燃機関１３の単位時間当りの
回転数Ｎｅとからメモリ３６にマツプとして記憶されて
いる各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍの１回の爆発当りに必要な基本
燃料噴射ｆｉＪを算出する。

ステップｓ７　　では吸気圧ｐＨｌとスロットル弁１６
の開度θ１＾とがらメモリ３６にマツプとして記憶され
ている第４図のデータに基づいて、吸入空気流量Ｑａを
演算し、ステップｓ８において後述する計算方法によっ
て新気吸入率Ｃを算出する。こうして求められた凝気吸
入率Ｃによって、ステップｓ９　　において、基本燃料
噴射量Ｊを補正することによって実際の燃料噴射１ｃ−
Ｊが得られ、ステップｓｌｏにおいて燃料噴射が行なわ
れる。

続いてＭ気吸入率Ｃの算出方法をｆｊＳ６図を用いて説
明する。第６図は第２図および第４図を筒略化して示す
グラフである。この第６図において、ラインノ４１は内
燃機関１３の回転数がＮｅｌ　　の場合の吸気圧ＰＩＦ
＋と吸気総流量Ｑとの関係を示し、同様に、ラインノ４
２は回転数Ｎｅ２　　の場合であり、ライン！４３は回
転数Ｎｅ３　　の場合を示す。

ラインノ４４はスロットル弁１６の開度θ１における吸
気圧ＰＩＮと吸入空気流ｆｆ１Ｑ、との関係を示し、同
様に、ラインノ４５は開度θ２の場合であり、ラインＪ
？４６は開度θ３の場合を示す。

ラインＪ！４１とラインノ４５との文、４　Ａにおいて
、排ガスの再循環ユを零、すなわちＱ＝Ｑａとし、この
点の吸気総流量をたとえばＱｌとする。

この状態で回転数Ｎｅｌ　　および弁開度θ２を変化さ
せずに排ガスの再循環を行なうと、吸気圧ＰＫ、ｌはＰ
ＩＮＩからＰｔａ２に変化し、これによってスロットル
弁１６を介する吸入空気流量はＱ２に変化し、また内燃
機関１３の吸気総流量はＱ３に変化する。したがって排
ガス再循環量はＱ３−Ｑ２で求められ、前述の新気吸入
率ＣはＱ２／Ｑ３で求められる。

このように本実施例では、排ガス再循環量を正確に検出
することができる。また、基本燃料噴射ＩＪが吸気圧Ｐ
！Ｎと内燃機関１３の単位時間当りの回転数Ｎｅとで演
算寄れ、さらに新気吸入率Ｃで補正してＣ−Ｊとされて
燃料噴射が行なわれる。

この場合、新気吸入率Ｃは、第２図に基づいて得られる
吸気総流ＩＱと、ＰｔＳ４図に基づいて得られる吸入空
気流ｔｑａとの比である。このようにして吸入空気流量
Ｑａに最適な燃料量で燃料噴射を行なうことができる。

これに対して、ｍ４図に基づいて得られる吸入空気流ｆ
ｔＱａから直接に燃料噴射量を求めるようにすると、第
４図１１１で明らかに示されるように、スロットル弁１
６の開度θＩＡが大きいと、吸気圧Ｐ、にの僅かな変化
で吸入空気流量Ｑａが大きく変化するため、不安定にな
り易い１本件実施例では、基本燃料噴射ＨＪに対して補
正を加えることになり、二のような不具合が少なく、燃
料噴射量Ｃ−Ｊを安定し易い。

ＰｔＳ７図は、本発明の他の実施例のブロック図であり
、この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分に
は同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施例では、
スロットル弁１６の上流側の圧力Ｐａを圧力検出器３８
によって検出し、またスロットル弁１６の下流側の吸気
圧ＰＥＩＩＩを圧力検出器１９によって検出する。スロ
ットル弁１６の開度θ１＾は、弁開度検出器３０によっ
て検出する。

検出器１９，３０．３８からの出力は、入力インタフェ
イス３２から、アナログデノタルコンバータ３３を経て
、処理面ｒａｒ３４に入力される。処理回路３４では、
前述の第４図に基づいて、スロットル弁１６を介する吸
入空気流ｆｆ１Ｑａを、マツプなどを用いて演算して求
める。以降は前述の動作によって燃料噴射弁Ｂ１〜ＢＩ
１１を動作させる。

このような第７図に示される実施例によれば、たとえば
自動車が山岳などの高所において走行し、したがってス
ロットル弁１Ｇの上流側の大気圧である圧力Ｐａが変化
しでも、吸入空気流ＨＱ　ａを正確に演算して求めるこ
とが可能である。各燃焼室Ｅ１〜Ｅｍの徘ガスの一部分
は、サージタンク１４で吸入空気に混入されるが、スロ
ットル弁１６を経て流れる吸入空気流量Ｑａは、スロッ
トル弁１６前後間の差圧（＝Ｐａ　　Ｐ！Ｍ）に依存す
る。

したがって再循環される排ガスの流量にかかわらず、ス
ロットル弁１６を経て流れる吸入空気流１Ｑａを正確に
演算して求めることが可能である。

本発明のさらに他の実施例は、第８図に示されている。

この実施例では、前述の第７図における圧力検出器１９
．３８に代えて、差圧検出器４０が用いられる。差圧検
出器４０は、スロットル弁１６の上流側の圧力Ｐａと、
下流側の圧力ＰＩＮとの差圧を検出して入力インク７エ
イス３２に４元る。その池の構成は前述の実施例と同様
である。

効　　果以上のように本発明によれば、内燃機関の排ガス再循環
量を正確に検出できるようになり、スロットル弁を介し
て流れる吸入空気流量のみを正確に検出することができ
、したがってこの吸入空気流量に最適な燃料噴射量を求
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本件
発明者の実験結果の各内燃機関回転数Ｎｅにおける吸気
圧ＰＩＭと吸気総流量Ｑとの関係を示すグラフ、ｆｊＳ
３図はスロットル弁１６付近の断面図、ｒｉ４４図は本
件発明者の実験結果の各スロットル弁開度θ１＾におけ
る吸気圧ＰＩＮと吸入空気流ｆｌ　Ｑ　ａとの関係を示
すグラフ、第５図は第１図〜第４図に示された実施例の
動作を説明するための７０−チャート、第６図は第２図
および第４図を簡略化して示すグラフ、＠７図は本発明
の他の実施例のブロック図、第８図は本発明のさらに池
の実施例の一部の断面図、第９図は先行技術の断面図で
ある。１３・・・内燃機関、１４・・・サージタンク、１５・
・・吸気管、１６・・・スロットル弁、１９．３８・・
・圧力検出器、２０・・・排気管、２３・・・側路、２
８・・・クランク角検出器、３０・・・弁開度検出器、
３１・・・処理装置、４０・・・差圧検出器、８１〜Ｂ
ω・・・燃料噴射弁、Ｅ１〜Ｅ＋ｏ・・・燃焼室、６１
〜Ｇｕｒ・・・点火プラグ代理人　　弁理士　回教　圭
一部第２図第３図第４図第　５　図ｍ８図第９図（１］

Claims

【特許請求の範囲】　内燃機関の排ガスの一部を、スロツトル弁を介する吸
入空気に再循環させるようにした内燃機関の排ガス再循
環量の検出方法において、吸気圧と内燃機関の単位時間当りの回転数とに基づいて
吸気総流量を演算し、また吸気圧とスロツトル弁の開度とに基づいてスロツト
ル弁を介する吸入空気流量を演算し、こうして得られた
吸気総流量と吸入空気流量とに基づいて排ガス再循環量
を演算することを特徴とする内燃機関の排ガス再循環量
の検出方法。