JPS63289265A - 機関制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、排気ガス再循環が行なわれる内燃機関の制
御精度と信頼性を向上するようにした機関制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車などの内燃機関の制御は機関の運転状態
に応じて制御特性が異なる。すなわち、機関の回転数Ｎ
１負荷データ（たとえば吸入負圧など）Ｌを・ゼラメー
タとした制＠量、たとえば空燃比、点火時期などが異な
る。

したがって、機関を効率よく動作させるためには、機関
の運転状態に応じて高精度に点火時期などを制御するこ
とが必要となり、そのための装置として、マイクロコン
ピュータなどを使用する場合には、上記回転数Ｎ、負荷
データＬに対応した制御量データ（点火進角値などンを
ＲＯＭ　（！Ｊ　−ド・オンリ・メモリ）に格納してお
く方法が考えられる。

たとえば、特開昭４８−６８９３１号公報に記載のもの
のように、点火時期に関するデータを、上記回転数Ｎと
負荷データＬを２次元座標点とする２次元のテーブルメ
モリとして上記ＲＯＭに記憶しておき、エンジンの運転
状態に応じて逐次前記テーブルから得たデータを基に機
関の点火時期を制御するものがある。

ところで、このように制御された内燃機関に排気ガス再
循環装置が付加されている場合には、機関の運転状態が
排気ガス再循環量に応じて変化するだめ、上記回転数Ｎ
と負荷データＬに上記排気ガス再循環ＭＶｃ関するデー
タを追加して点火時期などの制６１ｔを決定する必要が
ある。

この場合、上記排気ガス再循環量に関するデータには、
従来より排気ガス再循環（以下ＥＧＲと記す）量を制狽
１する制御弁の弁リフト量を用いたり、制御弁を駆動す
る手段として負圧式のアクチュエータを使う場合には、
駆動手段に送出する負圧値や、電気式のアクチュエータ
であれば駆動電流などの信号が用いられている。

点火時期などの制＠量データは、回転数データＮ、負荷
データＬと、上述のようなＥＧＲのデータＥをノξラメ
ータとして加えて、ＲＯＭなどのメモリに記憶しておき
、機漠の運転状態に応じて、すなわち回転数Ｎと負荷り
とＥＧＲのデータＥＫ応じて上記メモリ内の該当する場
所に記憶されたｆ−夕を遂次読み出し、その読み出しｆ
Ｃデータを基に点火時期などの制＠量を決定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記回転数Ｎと負荷データＬ（たとえば吸気
負圧）の検出値は、機関の耐用期間内では経時変化はほ
とんどないものであるが、ＥＧＲ量に関するデータＥの
検出値Ｉｒｉ機関の長時間の使用により、排気ガス中に
含まれるカーボンなどがＥＧＲ制御弁やその通路内に付
着し、使用初期のころの値と長時間使用後では、ヵ・な
り大きな経時変化がある。

したがって、機関の実際の運転状態に対応する検出値に
はなってぃな込ため、機関の制両蓋が初期のころの値か
らずれてしまい、高精度の機関制御ができないという問
題があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、長時間の使用に対しても経時変化がほとんどなぐ
なり、しかも高精度の機関制御装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る機関制御装置は、排気ガス還流後の吸入
空気中の酸素濃度と所定の関係をもつ演ＸｊＡ−を演算
し、かつ内燃機関の制九景を定めたプログラムにしたが
ってディソタル算出する算出手段の算出結果を演算量で
補正したデータに基づｈて内燃機関の制御量を決定する
演算補正手段とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明においてｅよ、排気ガス再循ｇすが行われてい
る実際の運転状態での吸入空気中の酸素濃度から排気ガ
ス再循壌蓋に関するデータを演算補正手段で逐次演算し
、その演算データに基づいて内燃機関の制御量を補正す
る。

〔実施例〕

以下、この発明の８＆関冶１１飢装置の実施例について
図面に基づき説明する。第１図はその一実施例を示す概
略構成図である。

この第１因において、１はエンジン本体であジ、コノエ
ンジン本体１には吸気マニホールド２を介して公電ダク
ト６が連結されており、吸気ダクト６の先端部にはエア
クリーナ７が配置されている。

この吸気ダクト６の所定位置にスロットルバルブ５が配
置されている。

また、吸気マニホールド２において、エンジン本体１と
の連結部分には燃料供給装置４が取ジ付けられており、
このエンジン本体１には排気マニホールド３が連結され
ているとともに、点火プラグ１８が取Ｑ付けられている
。

この排気マニホールド３と吸気マニホールド２はＥＧＲ
通路１１によシ連通しており、このＥＧＲ通路１１の途
中に排気ガス還流制御弁１２（以下、ＥＧＲ弁という）
が設けられている。ＥＧＩ（弁１２は排気ガス還流量を
制御するものであり、この実施例では、吸気負圧を駆動
源として圧力ダイアフラムで動く弁が使用されている。

この吸気負圧は負圧導入通路９を介して吸気ダクト６よ
り導入するようになっており、またこの負圧導入通路９
を通して吸気マニホールド２の圧力を吸気負圧検出器１
ｏで検出するよりになっている。

さらに、エンジン本体１のピストン１ａの往復運動はク
ランク機構により回転運動に変換されるようになってお
シ、このクランク機構の回転、すなわち、エンジンの回
転数をエンジン回転数検出器８で検出するようになって
いる。また、エンノンのクランク角度位置はクランク角
センサ２０で検出するようになっている。

エンジン回転数検出器８の出力、すなわち、エンジン回
転数信号ＮはＥＧＲ制御回路１４、コンピュータ２２に
出力するようになっておＱ、また、クランク角センサ２
０の出力、すなわち、クランク角信号ＣＡはコンピュー
タ２２に出力するようになっている。

上記吸気マニホールド２には、酸素センサ２１が設けら
れており、この酸素センサ２１の検出出力、すなわち、
酸素、濃度信号０冨もコンピュータ２２に送出する工う
になっている。

酸素センサ２１は吸気マニホールド２のＥＧＲ通路１１
への開口部よジ下流（エンジン本体１側）内にそのセン
ナ部が配置されており、たとえば、特開昭５８−１５３
１５５号公報などで提案されている固体電解質酸素ポン
プ式の酸素センサのごとく、酸素濃度に比例した電流出
力（ｍＡ）を発生するものである。

また、上記吸気負圧検出器１０で吸気マニホールド２の
圧力を検出した検出出力、すなわち、吸気圧力信号Ｐｎ
はコンピュータ２２とＥＧＲ制御回路１４に送出するよ
うになっている。このＥＧＲ制御回路１４は吸気負圧と
エンジン回転数に応じてＥＧＲｆｔを設定値に変更する
工うにＥＧＲ弁１２を調節するようにしている。

コンピュータ２２はマイクロコンピユータラ主体とする
もので、このコンピュータ２２へのＥＥす入力信号はす
でに述べたように、エンソン回転数信号Ｎ、クランク角
信号ＣＡ、吸気ガス中の酸素濃度信号０意、スロットル
バルブ５の下流の吸気圧力信号ＰＢ　などである。

コンピュータ２２からの出力信号は点火プラグ駆動装置
１９への電気信号で、具体的には点火コイルの通電時間
に対応した電気ノぞルスを出力する。

点火プラグ駆動装置１９は点火プラグ１８に電気火花を
発生させるためのもので、公知の点火コイルおよびコイ
ル電流の断続を行うノぐワートラ／ソスタなどで構成さ
れている。

点火コイル１８はエンジン本体１のシリンダ内の混合気
に点火火花を供給するものである。

次に、ＥＧＲ制御回路１４の詳細な構成について、第２
図によＱ説明する。この第２図において、Ａ／Ｄ　　（
アナログ／ディフタル）変換器１０１には、吸気負圧検
出器１０からの吸気圧力信号ＰＢが入力されるようにな
っており、ｆ／Ｄ　　（周波数／ディノタル）変換器１
０２にはエンジン回転数検出器８からのエンジン回転数
信号Ｎが入力されるようになっている。

Ａ／Ｄ　Ｋ換器１０１、ｆ／Ｄ変換器１０２の出力はそ
れぞれデイジタル演算回路１０３に送出するようになっ
ている。デイジタル演算回路１０３はこれらの出力をデ
イヅメル変換して記憶回路１０４の読み出し用の信号［
ＰＢ）、［Ｎ］をこの記憶向ｗ１１０４に出力するよう
にしている。

記憶回路１０４に記憶する記憶内容は後述する動作の説
明の欄で述べる。この記憶回路１０４の出力はＡルス演
算出力回路１０５に送出するようになっており、このノ
ゼルス演算出力向路１０５がＥＧＲ制御弁１２へ出力す
るように外っている。

また、コンピュータ２２の内部構成は第５図に示されて
いる。この第５図において、吸気負圧検出器１０からの
吸気圧力信号ＰＢ、エンジン回転数検出器８からのエン
ジン回転数信号ＮがそれぞれＡ／Ｄ変換器２０１，２０
２に入力されるようになっている。

このＡ／Ｄ　変換器２０１、ｆ／Ｄ　変換器２０２の出
力はそれぞれディジタル演算回路２０３に送出するよう
になっている。ディジタル演算回路２０３から記憶回路
２０４の読み出し用の信号１：Ｐｎ　〕、〔Ｎ〕が送出
されるようになっている。

一方、酸素センサ２１の出力ＩＰが演算変換回路２１０
に入力されるようになっている。この演算変換回路２１
０はこの出力ＩＰからＥＧＲ率Ｋを算出して補正進角演
算器２１１に送出するようになっており、デイヅタル回
路またはアナログ回路で構成されている。

補正進角演算器２１１はこのＥＧＲ率Ｋから補正進角デ
ータＳＡＩを算出してパルス演算回路２０５に出力する
ようになっている。

パルス演算回路２０５には記憶回路２０４の出力データ
ＳＡと補正進角演算器２１１の出力ＳＡＩとクランク角
度センサ２０の出力ＣＡとが入力され、この出力ＣＡを
基準角度信号として点火駆動装置１９に出力するように
なっている。

次に、この実施例の動作を説明する。１ず、ＥＧＲの動
作を第２図を用いて説明する。この第２図において、吸
気負圧検出器１０から出力される吸気圧信号ＰｎＦｉＡ
／Ｄ　変換器１０１に入力され、所定の関係でディノタ
ル量に変換される。

また、エフフッ回転数検出器８から出力されるエンジン
回転数信号Ｎはｆ／Ｄ　　（周波数／ディジタル）変換
器１０２に入力されてディジタル的される。

ｒイソタル演算口路１０３はＡ／Ｄ　変換器１０１およ
びｆ／Ｄ　変換器１０２の出力を入力し、これらのディ
ジタル情報をディジタル的にフィルタ処理して記憶回路
１０４の読み出し用の信号［Ｎｌおよび［ＰＢ：）を出
力する。

記憶回路１０４には、エンジン回転数信号Ｎと吸気圧力
信号ｐＢとによって２次元的に区分されるエンジンの複
数の運転状態におけるＥＧＲ制御弁１２に出力する信号
を決定するデータが格納されている。

すなわち、負圧ダイアフラムで動ぐＥＧＲ制御弁１２の
場合、たとえばダイアフラムに供給する負圧をソレノイ
ド弁の開閉する時間比率で制御するとすれば、開閉の時
間比率（デユーティ）に相当するデータが格納されてい
る。

エンジン回転数信号Ｎと吸気圧力信号ＰＲの各信号が記
憶回路１０４に入力されると、上記データがこの記憶回
路１０４から読み出され、ノソルス演算出力回路１０５
に送られて、読み出されたデータに相当するデユーティ
をもつ／ぞルス信号がこのノぐルス演算出力回路１０５
で発止し、ＥＧＲ制御弁１２に出力されて、エンジンの
運転状態に応じてＥＧＲ量の制御が行なわれる。

次に、この発明の王たる栴成部の動作を第３図ないし第
５図を用いて説明する。第３図は酸素センサ２１が送出
するセ／す出力Ｉｐ　と酸素濃度Ｃｏｄとの関係を示す
特性図である。

酸素センサ２１が送出するセンサ出力Ｉｐはコンピュー
タ２２に入力され、このコンピュータ２２内において対
応する酸素濃度が算出される工うになっている。

第４図は酸素濃度ＣｏｄとＥＧＲ率（ＥＧＲ量／エンソ
ンの吸気鎗）゛との関係を示す特性図で、この特性図に
したがって上記酸素濃度Ｃｏｇが算出された後、同様に
してＥＧＲ率Ｋがコンピュータ２２内で算出される。

コンピュータ２２への別の入力信号、すなわち、吸気圧
力信号ＰＢ　とエンジン回転数信号Ｎについては、ＥＧ
Ｒ制御回路１４内のＡ／Ｄ　変換器１０１とｆ／Ｄ変換
器１０２と同様の機能をするＡ／Ｄ変換器２０１、ｆ／
Ｄ　変換器２０２によって同様の処理が行なわれ、デイ
ジタル演算回路２０３に入力される。

第５図において、演算変換回路２１０は酸素センサ２１
のセンサ出力ＩｐからＥＧＲ率Ｋを前記説明のごとく算
出する。

デイジタル演算部２０３はＡ／Ｄ　変換器２０１および
ｆ／Ｄ　変換器２０２の出力を入力し、これらのディジ
タル情報をディジタル的にフィルタ処理して記憶回路２
０４の読み出し用の信号〔ＰＢ〕お工び［Ｎ）　　を出
力する。

記憶回路２０４には第２図中の記憶回路１０４と同様に
、エンジン回転数信号Ｎと吸気圧力信号ｐｍとによって
２次元的に区分されるエンノンの複数の運転状態におけ
る点火時期を決定するだめのデータが格納されている。

エンジンが始動されると、二ンソン回転数検出器８、吸
気負圧検出器１０からの検出信号１）　Ｂ　、　Ｎを逐
次所定時間毎にそれぞれ人力し、上記動作にしたがって
、所定時間毎に、記憶回路２０４から点火時期を決定す
るだめのデータ５Ａ（ＳＡ：５ｐａｒｋ　Ａｎｇｌｅ　
）が読み出される。

一方、酸素センサ２１からは、エンノンの運転中の実際
のＥＧＲｆｉｒに応じて刻々変化する吸入空気中の酸素
濃度の変化に対応する出力信号Ｉｐが演Ｘｉ換回路２１
０に送出され、ここで酸素濃度Ｃｏ２へ、さらにＥＧＲ
率ＫＶＣＫ俟された後、ＥＧＲ率Ｋによる点火時期の移
動量を計算する補正進角演算器２１１に入力ぜれる。

補正進角演算器２１１は、ＥＧＲ率Ｋが与えられると補
正進角データＳＡＩを予め記憶された計算式によってデ
イジタル回路Ｉたはアナログ回路で計算する方式、ある
いはＥＧＲ率にのいくつかの値に対して補正進角データ
を予め記憶回路に格納しておき、入力きれたＥＧＲ率Ｋ
に応じて上記記憶回路中の格納値を読み出し、概略推算
による計算するようなｒイソタル回路で構成される。

ノξルス演算回路２０５は記憶回路２０４から出力され
るデータＳＡと補正進角演算器２１１から出力式れるデ
ータＳＡＩとに基ついて最終的な点火時期を決定し、こ
の点火時期に点火プラグ１８に点火火花が発生するよう
にクランク角度センサ２０の出力信号ＣＡを基準角度信
号として、点火コイルの通電ノソルス信号を出力し、点
火駆動装置１９を介して、点火プラグ１８で所定の時期
に点火火花が発生させられる。

この実施例では、機関の制御ノξラメータとして、点火
時期の場合について説明したが、これを空燃比という制
御ノぞラメータに置き替えても、最後の操作手段が異な
るだけでＩｔとんど同−構成と動作にて、ＥＧＲが付加
されたエンノンの空燃比に関する機関制御装置が実現で
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、内燃機関の排気ガスの
一部が吸気系に調節可能に還流が行なわれている内燃機
関の制御蓋を、排気ガスが混入された後の吸入空気中の
酸素センサから得られる信号に基づいて、予め設定され
た制御量に対して逐次補正を加えて決定制御するようＫ
したので、長時間の使用に対しても経時変化のほとんど
なく、しかも冒精度の機関制御装置が実現できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機関制御装置の一実施例の構成を示
す図、第２図は同上実施例におけるＥＧＲ制机回路の内
部構成を示すブロック図、第３図は同上実施例の動作を
説明するための酸素濃度Ｃｏｗ対酸素センサ出力Ｉｐの
関係を示す図、第４図は同上実施例の動作を説明するた
めの酸素濃度ＣＯ！対ＥＧＲ率にの関係を示す図、第５
図は同上実施例におけるコンピュータの内部構成を示す
ブロック図である。 １・・・エンジン家体、２・・・吸気マニホールド、３
・・・排気マニホールド、４・・・燃料供給装置、５・
・・スロットルバルブ、８・・・エンジン回転数検出器
、１０・・・吸気圧力検出器、１１・・・ＥＧＲ通路、
１２・・・ＥＧＲ制御弁、１４・・・ＥＧＲ制御回路、
１８・・・点火プラグ、１９・・・点火プラグ駆動装置
、２０・・・クランク角度センサ、２１・・・酸素セン
サ、２２・・・コンピュータ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 中　　　　　　　≧ 〇− 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排気ガスの一部を吸気系に調節可能に還流し
   、吸入空気と混入させる手段と、前記内燃機関の作動状
   態に応じて要求される内燃機関の制御量を予め定めたプ
   ログラムにしたがつてデイジタル算出する算出手段と、
   前記排気ガス還流後の吸入空気中の酸素濃度を検知する
   酸素センサと、この酸素センサの出力と所定の関係をも
   つ演算量を演算するとともに前記算出手段の算出結果を
   上記演算量で補正したデータに基づいて前記内燃機関の
   制御量を決定する演算補正手段とを備えたことを特徴と
   する機関制御装置。