JPH04171259A - 排気還流量制御装置 - Google Patents
排気還流量制御装置Info
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- JPH04171259A JPH04171259A JP2297314A JP29731490A JPH04171259A JP H04171259 A JPH04171259 A JP H04171259A JP 2297314 A JP2297314 A JP 2297314A JP 29731490 A JP29731490 A JP 29731490A JP H04171259 A JPH04171259 A JP H04171259A
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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。
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〕
本発明は排気還流装置を有するものにおいて、排気還流
量の検出、導入法、及び最適量の制御に関するものであ
る。
量の検出、導入法、及び最適量の制御に関するものであ
る。
従来の装置は1例えば特公昭54−25971号公報に
記載のように、排気還流を行う場合、吸気管への導入孔
は、吸気管の集合部に設けられていた。
記載のように、排気還流を行う場合、吸気管への導入孔
は、吸気管の集合部に設けられていた。
また、別の装置においても、吸気弁からはなれた位置に
開口していた。
開口していた。
上記従来技術は、吸気管に設けられている排気導入孔は
、吸気弁部から離れているために、排気と吸気が完全に
混合してしまい、シリンダ内のガスも、全体に排ガスが
分布しているような状態となっていた。このような構成
では、排気を多量に導入すると、燃焼が悪化する。
、吸気弁部から離れているために、排気と吸気が完全に
混合してしまい、シリンダ内のガスも、全体に排ガスが
分布しているような状態となっていた。このような構成
では、排気を多量に導入すると、燃焼が悪化する。
本発明は、燃費低減排気浄化を達成するために。
多量の排気還流が可能な装置を提供することを目的とす
る。
る。
上記目的を達成するために、シリンダ内の排気ガス分布
を均一になるように構成した。吸気管に設ける排気導入
孔を、吸気弁の近くに開口するようにした。また、排気
還流量を、吸入空気量センサ、吸気管内圧力センサの信
号を基に検出するようにした。さらに、運転状態により
常に限界量の排気ガスを導入するようにした。
を均一になるように構成した。吸気管に設ける排気導入
孔を、吸気弁の近くに開口するようにした。また、排気
還流量を、吸入空気量センサ、吸気管内圧力センサの信
号を基に検出するようにした。さらに、運転状態により
常に限界量の排気ガスを導入するようにした。
吸気弁近くに排気の導入孔を設けると、吸気弁の周囲に
排気ガスが集中して分布し、吸気行程が初まり吸気弁が
開くと、吸気初期に排気ガスが吸入されるので、シリン
ダ内の排ガス分布が不均一となる。つまり、シリンダの
下部には排気が、上部には新気が分布するようになり、
排気を多量に入れても、上部の点火プラグ周りには新気
が分布しているために、燃焼は悪化することはない。ま
た、排気管に取り付けた酸素センサのラフネス度を基に
、常に許容される最大量の排気を導入することができる
。還流量は多くすると燃費、NOxが低減するが限度を
超えると、失火に至る。酸素センサで、この失火の状態
を検出し、常に最大量の排気を導入する。
排気ガスが集中して分布し、吸気行程が初まり吸気弁が
開くと、吸気初期に排気ガスが吸入されるので、シリン
ダ内の排ガス分布が不均一となる。つまり、シリンダの
下部には排気が、上部には新気が分布するようになり、
排気を多量に入れても、上部の点火プラグ周りには新気
が分布しているために、燃焼は悪化することはない。ま
た、排気管に取り付けた酸素センサのラフネス度を基に
、常に許容される最大量の排気を導入することができる
。還流量は多くすると燃費、NOxが低減するが限度を
超えると、失火に至る。酸素センサで、この失火の状態
を検出し、常に最大量の排気を導入する。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は、全体の構成を示したものである。
図は、全体の構成を示したものである。
排気管1と吸気管2を結ぶ通路3を通って排気ガスが吸
気管2内に導入される。これが排気還流の基本的な構成
である。通路3には、流量制御弁4が設けられている。
気管2内に導入される。これが排気還流の基本的な構成
である。通路3には、流量制御弁4が設けられている。
本発明では、通路3を吸気管2の吸気弁5の近くに開口
している。開口部6は、吸気弁5の近くに設けられてい
る。また、吸入空気量センサ7、酸素センサ8の信号は
、コントロ−ラー9に入力され、排気還流(以下EGR
)量を検出し、最適EGR量を求める。ここで決定され
たEGR量は、制御弁4により計量され供給される。燃
料は噴射弁10により供給される。第1図の構成を、気
筒数公示したのが第2図である。
している。開口部6は、吸気弁5の近くに設けられてい
る。また、吸入空気量センサ7、酸素センサ8の信号は
、コントロ−ラー9に入力され、排気還流(以下EGR
)量を検出し、最適EGR量を求める。ここで決定され
たEGR量は、制御弁4により計量され供給される。燃
料は噴射弁10により供給される。第1図の構成を、気
筒数公示したのが第2図である。
排気は、通路3を通り、各シリンダの吸気弁5の近くに
開口した孔6から供給される。このように、各シリンダ
11への排気導入孔6は、連通している。
開口した孔6から供給される。このように、各シリンダ
11への排気導入孔6は、連通している。
第3図には、各行程におけるシリンダ11内。
吸気管2内の排気と新気ガスの挙動を示した。第3図(
a)には、エンジンの各行程を示した。図中の(b)〜
(e)の記号の時点のガスの挙動を第3図(b)〜(e
)に示す。第3図(b)は、排気行程後期の状態を示し
た。図中の黒丸印は排気ガスを、白丸印は新気を示して
いる。開口部6は、吸気弁5の近くにあるので、ここで
は排気ガスは、上流のコレクター12側に押し上がるよ
うに供給される。このため、吸気管2あ吸気弁5の近く
には、排気のみが券布するようになる。次に第3図(c
)では、この排気のみがシリンダ11内に吸入される。
a)には、エンジンの各行程を示した。図中の(b)〜
(e)の記号の時点のガスの挙動を第3図(b)〜(e
)に示す。第3図(b)は、排気行程後期の状態を示し
た。図中の黒丸印は排気ガスを、白丸印は新気を示して
いる。開口部6は、吸気弁5の近くにあるので、ここで
は排気ガスは、上流のコレクター12側に押し上がるよ
うに供給される。このため、吸気管2あ吸気弁5の近く
には、排気のみが券布するようになる。次に第3図(c
)では、この排気のみがシリンダ11内に吸入される。
このためシリンダ11内には、排気のみが分布するよう
になる。さらに行程が進み、吸気管2にたまっていた排
気が吸入されると、第3図(d)に示したように、今度
は、開口部6からの排気と、新気が同時に吸入されるよ
うになる。
になる。さらに行程が進み、吸気管2にたまっていた排
気が吸入されると、第3図(d)に示したように、今度
は、開口部6からの排気と、新気が同時に吸入されるよ
うになる。
このため、吸気弁5が閉じた第3図(e)では、新気は
シリンダ11内の上部に分布するようになる。このよう
な分布になれば1点火プラグ13の近傍は、新気のみが
存在するようになるため、多量のEGRを導入したとし
ても、着火性、燃焼にはあまり影響を与えない。このよ
うに、排気を吸気弁5の近傍に供給すると、シリンダ1
1内で、EGRガスを層状に分布させることができるの
で、多量のガスが導入できる。
シリンダ11内の上部に分布するようになる。このよう
な分布になれば1点火プラグ13の近傍は、新気のみが
存在するようになるため、多量のEGRを導入したとし
ても、着火性、燃焼にはあまり影響を与えない。このよ
うに、排気を吸気弁5の近傍に供給すると、シリンダ1
1内で、EGRガスを層状に分布させることができるの
で、多量のガスが導入できる。
第4図には、本発明の燃焼噴射方法の一実施例を示す。
第4図(a)には、吸気行程と、燃料噴射時間の関係を
示した。燃料は、吸気行程の後半に噴射する。この時期
は、第3図で示したように、シリンダに新気が多く吸入
される時期である。また、吸気行程中に噴射が終らない
という事態を防ぐために、噴射終り時期t rei を
決めておく。噴射時間を長くする場合は、t vexは
変えずに、(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)のように、
吸気行程初期に向けて時間をのばすようにする。つまり
噴射始め時期を変えて、噴射時間を変化させる。シリン
ダ内へ吸入されるガス、燃料の様子を第4図(b)に示
す。TDC−BDC間が吸気行程である。吸気行程の始
めは、(ホ)で示した排気ガスのみがシリンダに流入す
る。途中から(へ)で示した新気が流入する。しかし、
この場合でも排気は少量流入している。燃料噴射(ト)
は、この新気が導入されている時期に行われる。このよ
うにすれば、新気の層状化のみならず、燃料も層状化さ
れ、シリンダ上部に分布するようになり、着火性、燃焼
が改善される。
示した。燃料は、吸気行程の後半に噴射する。この時期
は、第3図で示したように、シリンダに新気が多く吸入
される時期である。また、吸気行程中に噴射が終らない
という事態を防ぐために、噴射終り時期t rei を
決めておく。噴射時間を長くする場合は、t vexは
変えずに、(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)のように、
吸気行程初期に向けて時間をのばすようにする。つまり
噴射始め時期を変えて、噴射時間を変化させる。シリン
ダ内へ吸入されるガス、燃料の様子を第4図(b)に示
す。TDC−BDC間が吸気行程である。吸気行程の始
めは、(ホ)で示した排気ガスのみがシリンダに流入す
る。途中から(へ)で示した新気が流入する。しかし、
この場合でも排気は少量流入している。燃料噴射(ト)
は、この新気が導入されている時期に行われる。このよ
うにすれば、新気の層状化のみならず、燃料も層状化さ
れ、シリンダ上部に分布するようになり、着火性、燃焼
が改善される。
第5図には、上述の作動を実行するための制御の一実施
例を示した。第5図は、EGR率をエンジンの回転数、
負荷でマツピングしたものである。
例を示した。第5図は、EGR率をエンジンの回転数、
負荷でマツピングしたものである。
a−eと異なったEGR率がコントローラー9内に記憶
されている。コントローラー9は、この値を読み取り、
制御弁4を動作させて目標のEGRガス量を供給する。
されている。コントローラー9は、この値を読み取り、
制御弁4を動作させて目標のEGRガス量を供給する。
第6図に、燃料噴射時期を決定するためのフローチャー
トを示した。決定した噴射パルス幅Tiを読み取り、回
転数Nを読み込み、TIが何度のクランク角度に相当す
るかを決める。つまり、時間T1に対応したクランク角
度θ、が決定される。
トを示した。決定した噴射パルス幅Tiを読み取り、回
転数Nを読み込み、TIが何度のクランク角度に相当す
るかを決める。つまり、時間T1に対応したクランク角
度θ、が決定される。
次に、第4図に示した噴射終り時期t reiから逆算
して、噴射始め時期θ1nJ を決定する。噴射弁は、
このθinJに開弁される。以上のように制御すること
により、第4図(b)に示したような噴射が可能になる
。
して、噴射始め時期θ1nJ を決定する。噴射弁は、
このθinJに開弁される。以上のように制御すること
により、第4図(b)に示したような噴射が可能になる
。
第7図に、別の実施例を示した。通路3に分配器20を
設けた構成になっている。この分配器20は、エンジン
回転に同期して回転している。
設けた構成になっている。この分配器20は、エンジン
回転に同期して回転している。
開口部21が、それぞれのシリンダに対応した分配管2
2と一致した時に、排気ガスが吸気管2側に流れる。こ
のようにして、本実施例では、排気ガスを、エンジン行
程のある一定時期だけ、吸気管に供給する。なお、分配
器20の回転は、クランク軸による駆動でも、モータ等
による駆動でも良い。
2と一致した時に、排気ガスが吸気管2側に流れる。こ
のようにして、本実施例では、排気ガスを、エンジン行
程のある一定時期だけ、吸気管に供給する。なお、分配
器20の回転は、クランク軸による駆動でも、モータ等
による駆動でも良い。
第8図に、各シリンダのエンジン行程と、EGRガスの
流れる様子を示した。Nα1シリンダを例にして示す。
流れる様子を示した。Nα1シリンダを例にして示す。
エンジンの吸気行程の前半のみにEGRガスが流れるよ
うに分配器20をセットする。分配器は、4サイクル4
気筒エンジンの場合、初めNα1シリンダにEGRガス
を流した後、次に、兄3.4.2シリンダへとガスを流
すように分配管22をセットする。このようにして、各
シリンダへ、吸気行程の前半のみにガスを供給すること
ができる。
うに分配器20をセットする。分配器は、4サイクル4
気筒エンジンの場合、初めNα1シリンダにEGRガス
を流した後、次に、兄3.4.2シリンダへとガスを流
すように分配管22をセットする。このようにして、各
シリンダへ、吸気行程の前半のみにガスを供給すること
ができる。
第9図に、第7図の実施例におけるシリンダ11内、吸
気管2内のガスの挙動を示した。第9図(a)にエンジ
ンの行程を示した。第9図(a)中の(b)〜(e)に
対応した時期のガスの挙動を第9図(b)〜(e)に示
した。第9図(b)に示した、排気行程の後期には、分
配器20は、このシリンダに対応した分配管22にガス
を供給するような位置に回転している。このため、吸気
管2には、排気ガスが供給される。図中の黒丸が排気ガ
スを示している。第9図(c)では、分配器20は回転
して、分配管22には、排気ガスを供給しないようにな
っている。このため、このシリンダに対応した吸気管2
には、排気ガスが供給されない。この時期までは、シリ
ンダ11には、排気ガスのみが吸入されている。第9図
(d)では、排気ガスが供給されないので、新気のみが
シリンダ11に吸入されるようになる。新気は、白丸で
示した。吸気行程が終った時点(e)では、シリンダ1
1の上部に新気、下部にEGRガスが分布するようにな
る。このように簡単な構造でEGRガスの層状化が達成
される。なお、第9図(c)。
気管2内のガスの挙動を示した。第9図(a)にエンジ
ンの行程を示した。第9図(a)中の(b)〜(e)に
対応した時期のガスの挙動を第9図(b)〜(e)に示
した。第9図(b)に示した、排気行程の後期には、分
配器20は、このシリンダに対応した分配管22にガス
を供給するような位置に回転している。このため、吸気
管2には、排気ガスが供給される。図中の黒丸が排気ガ
スを示している。第9図(c)では、分配器20は回転
して、分配管22には、排気ガスを供給しないようにな
っている。このため、このシリンダに対応した吸気管2
には、排気ガスが供給されない。この時期までは、シリ
ンダ11には、排気ガスのみが吸入されている。第9図
(d)では、排気ガスが供給されないので、新気のみが
シリンダ11に吸入されるようになる。新気は、白丸で
示した。吸気行程が終った時点(e)では、シリンダ1
1の上部に新気、下部にEGRガスが分布するようにな
る。このように簡単な構造でEGRガスの層状化が達成
される。なお、第9図(c)。
(d)、(e)では、排気ガスは、吸気管2に供給され
ていない。この分配器2oは、回転式のものを示したが
、各シリンダに対応した分配管22に、0N−OFFの
電磁弁をそれぞれ設けても同じ効果が得られる。
ていない。この分配器2oは、回転式のものを示したが
、各シリンダに対応した分配管22に、0N−OFFの
電磁弁をそれぞれ設けても同じ効果が得られる。
以上のようにEGRガスを層状化することにより、多量
のガスを還流しても、安定した燃焼が実現でき、燃費、
NOxが大幅に低減できる。
のガスを還流しても、安定した燃焼が実現でき、燃費、
NOxが大幅に低減できる。
第10図に、別の実施例を示した。本実施例は、各シリ
ンダに対応した分配管22に、排気の圧力で開閉する弁
30を設けた構成になっている。ここでは、可動部は弁
30のみで非常に簡単な構造になっている。他の各シリ
ンダに対応した分配管にも弁30が設けられている。
ンダに対応した分配管22に、排気の圧力で開閉する弁
30を設けた構成になっている。ここでは、可動部は弁
30のみで非常に簡単な構造になっている。他の各シリ
ンダに対応した分配管にも弁30が設けられている。
第11図に、弁30の具体的実施例を示した。
第11図(a)は、リード弁31を設けた構成になって
いる。通路32に排気ガスが導びかれる。
いる。通路32に排気ガスが導びかれる。
通路32の排気ガスの圧力が、通路33のガスの圧力よ
り高くなった時にリード弁30が、点線の状態から実線
の状態にうごいて、ガスが矢印のように流れる。その後
、通路32の排気ガスの圧力がリード弁31のセット力
より小さくなると、リード弁31は、点線のように閉じ
る。このようにして、排気の圧力が高いときのみ排気ガ
スを吸気管に送ることができる。
り高くなった時にリード弁30が、点線の状態から実線
の状態にうごいて、ガスが矢印のように流れる。その後
、通路32の排気ガスの圧力がリード弁31のセット力
より小さくなると、リード弁31は、点線のように閉じ
る。このようにして、排気の圧力が高いときのみ排気ガ
スを吸気管に送ることができる。
第11図(b)は、弁30の実施例である。ここでも、
弁34は、通路35の排気ガスの圧力が、通路36のガ
ス圧力より高くなったときに上方に移動し、排気ガスを
吸気管に供給する。弁34が開く圧力は、バネ37の力
でセットする。
弁34は、通路35の排気ガスの圧力が、通路36のガ
ス圧力より高くなったときに上方に移動し、排気ガスを
吸気管に供給する。弁34が開く圧力は、バネ37の力
でセットする。
第】2図に、排気ガスの圧力変化し、弁30の動作を示
した。第12図(a)には、排気管内の排気ガスの圧力
変化を示した。各シリンダの排気行程に対応して、圧力
は高くなり、図示したように周期的に脈動した状態とな
る。この圧力がそれぞれのシリンダに対応した弁30に
作用する。第12図(b)は、それぞれの弁3oの動作
を示したものである。例えば、&]気筒の排気行程時に
は、N113気筒が吸気行程となっているので、Na
3気筒の吸気弁近くの吸気管2内は負圧が大きくなって
いる。このため、この負圧と、排気ガスの正圧との差圧
によって、弁30が開く。つまり、排気ガスの圧力があ
る値Ps以上になったときに、吸気行程になったシリン
ダの弁30のみが開くようになる。このようにすれば、
簡単な構造で第12図(c)のようにエンジン行程中の
ある特定の期間のみにガスが流せるので、EGRガスの
層状化が達成できる。
した。第12図(a)には、排気管内の排気ガスの圧力
変化を示した。各シリンダの排気行程に対応して、圧力
は高くなり、図示したように周期的に脈動した状態とな
る。この圧力がそれぞれのシリンダに対応した弁30に
作用する。第12図(b)は、それぞれの弁3oの動作
を示したものである。例えば、&]気筒の排気行程時に
は、N113気筒が吸気行程となっているので、Na
3気筒の吸気弁近くの吸気管2内は負圧が大きくなって
いる。このため、この負圧と、排気ガスの正圧との差圧
によって、弁30が開く。つまり、排気ガスの圧力があ
る値Ps以上になったときに、吸気行程になったシリン
ダの弁30のみが開くようになる。このようにすれば、
簡単な構造で第12図(c)のようにエンジン行程中の
ある特定の期間のみにガスが流せるので、EGRガスの
層状化が達成できる。
第13図に、1つのシリンダ11に複数個の吸気弁5a
、5bが設けられているエンジンへの応用例である。こ
のようなエンジンでは、吸気管2は、吸気弁5a、5b
に対応して、2つに分岐されている(35a、35b)
、本実施例では、この分岐されている吸気管35a、3
5bの、どちらか一方に排気ガスを導入する孔6を設け
た。他の気筒も同様にして、一方の吸気バルブに対応し
た吸気管のみに排気ガスを供給するようにした。
、5bが設けられているエンジンへの応用例である。こ
のようなエンジンでは、吸気管2は、吸気弁5a、5b
に対応して、2つに分岐されている(35a、35b)
、本実施例では、この分岐されている吸気管35a、3
5bの、どちらか一方に排気ガスを導入する孔6を設け
た。他の気筒も同様にして、一方の吸気バルブに対応し
た吸気管のみに排気ガスを供給するようにした。
ここでは、このように供給装置を、かたよらせることに
よって、EGRガスを層状化するものである。この時の
排気ガスの流しかたは、連続でも、間けっても良い。
よって、EGRガスを層状化するものである。この時の
排気ガスの流しかたは、連続でも、間けっても良い。
第14図に、この場合のシリンダ11内のガスの様子を
示した。一方の吸気弁5bのみから排気ガスが流入する
ので、排′気ガスは、シリンダの外周に分布するように
なる。新気は、シリンダ11の内部に分布する。このよ
うな分布では、点火プラグ13の周りに新気が集中する
ので、多量のEGRガスを導入したとしても、燃焼は悪
化することはない。
示した。一方の吸気弁5bのみから排気ガスが流入する
ので、排′気ガスは、シリンダの外周に分布するように
なる。新気は、シリンダ11の内部に分布する。このよ
うな分布では、点火プラグ13の周りに新気が集中する
ので、多量のEGRガスを導入したとしても、燃焼は悪
化することはない。
第15図に、EGRガス供給法の別の実施例を示した。
ここでは、排気ガスを吸気管に供給するのではなく、エ
ンジンのシリンダ11内に直接供給するようにした。第
15図(a)に示したように、シリンダ11の下部に排
気ガス供給孔36を設けた。ここでは、特に弁を設ける
必要はない。
ンジンのシリンダ11内に直接供給するようにした。第
15図(a)に示したように、シリンダ11の下部に排
気ガス供給孔36を設けた。ここでは、特に弁を設ける
必要はない。
第15図(a)は、吸気行程を示しておりピストン37
は下降している。この状態では、吸気弁5を通って新気
のみがシリンダ11内に流入する。
は下降している。この状態では、吸気弁5を通って新気
のみがシリンダ11内に流入する。
第15図(b)のように、ピストンが下死点に近づくと
、開口部36が開く。この時期は、シリンダ内は多水負
圧になっているので、開口部36から排気ガスが流入す
る。しかし、入口が下部になっているので流入した排気
ガスは、シリンダ11内の下部のみに分布するようにな
る。第15図(c)では、再びピストンが上昇する。こ
のように、新気は点火プラグ周辺に集中して分布するよ
うになるので燃焼を悪化することなく、多量のEGRガ
スを混入できる。なお、通路3は、各シリンダに分岐さ
れている。
、開口部36が開く。この時期は、シリンダ内は多水負
圧になっているので、開口部36から排気ガスが流入す
る。しかし、入口が下部になっているので流入した排気
ガスは、シリンダ11内の下部のみに分布するようにな
る。第15図(c)では、再びピストンが上昇する。こ
のように、新気は点火プラグ周辺に集中して分布するよ
うになるので燃焼を悪化することなく、多量のEGRガ
スを混入できる。なお、通路3は、各シリンダに分岐さ
れている。
第16図に、EGR−ガス量を検出する方法を示した。
第1図、第7図、第10図などの構成の装置に適用でき
る。第16図(a)には、通路3を流れるEGRガス量
を示した。第16図(b)は、吸入空気量センサ7の出
力値V AFMを示した。検出の原理は、運転状態が一
定の時に、EGRガスを制御弁4を閉じることにより停
止し、その時の吸入空気量の7変化からEGR率を求め
るものである。第16図(a)で、EGRガスを流して
いる時のVAFMを、第16図(b)に示したようにv
lとする。次に、EGRガスをOFFした時のVAFM
をv2とする。このvlとv2の差からEGR率を求め
るものである。EGRガスは、吸入空気量センサ7の下
流(エンジン側)に導入しているので、このガス流の有
無により、吸入空気量が変化する。
る。第16図(a)には、通路3を流れるEGRガス量
を示した。第16図(b)は、吸入空気量センサ7の出
力値V AFMを示した。検出の原理は、運転状態が一
定の時に、EGRガスを制御弁4を閉じることにより停
止し、その時の吸入空気量の7変化からEGR率を求め
るものである。第16図(a)で、EGRガスを流して
いる時のVAFMを、第16図(b)に示したようにv
lとする。次に、EGRガスをOFFした時のVAFM
をv2とする。このvlとv2の差からEGR率を求め
るものである。EGRガスは、吸入空気量センサ7の下
流(エンジン側)に導入しているので、このガス流の有
無により、吸入空気量が変化する。
第17図に、検出時のフローチャートを示した。
初めに、スロットル開度θth、エンジン回転数Nをリ
ードする(ステップ40)。この8the Nが定常状
態であるかを判断する(ステップ41)。
ードする(ステップ40)。この8the Nが定常状
態であるかを判断する(ステップ41)。
非定常状態のときには、このフローを終る。定常状態の
ときは、EGRON時のvlをリードする(ステップ−
42)。次にEGRをOFFにしくステップ43)、こ
のときのv2をリードする(ステップ44)、再びEG
RをONにもどす(ステップ45)。この時θtlHN
がステップ40〜46間で変化しなかったかをチエツク
する(ステップ46)。変化していた場合には、EGR
率REORを計算しないで、このフローを終了する。
ときは、EGRON時のvlをリードする(ステップ−
42)。次にEGRをOFFにしくステップ43)、こ
のときのv2をリードする(ステップ44)、再びEG
RをONにもどす(ステップ45)。この時θtlHN
がステップ40〜46間で変化しなかったかをチエツク
する(ステップ46)。変化していた場合には、EGR
率REORを計算しないで、このフローを終了する。
変化がない場合には、(VI Vz)/’V1を計算
し、これをREGRとする(ステップ47)、次に、こ
の検出したR EGRが目標値と一致しているかどうか
を判断しくステップ48)、一致していない場合には、
この運転状態でのEGR率REGRを補正する(ステッ
プ49)。一致している場合には、このフローを終了す
る。
し、これをREGRとする(ステップ47)、次に、こ
の検出したR EGRが目標値と一致しているかどうか
を判断しくステップ48)、一致していない場合には、
この運転状態でのEGR率REGRを補正する(ステッ
プ49)。一致している場合には、このフローを終了す
る。
以上のように本法によれば、常にEGR率が検出できる
ので、エンジン、制御弁4等が経時変化しても、常に目
標値に修正でき、精密な制御が可能となる。
ので、エンジン、制御弁4等が経時変化しても、常に目
標値に修正でき、精密な制御が可能となる。
第18図に、EGR率検出の別の方法を示した。
本実施例では、吸入空気量センサ7の他に、吸気管圧力
センサ50を別途設けている。このような構成では、非
定常の運転状態においてもEGR率が検出できる。第1
8図(a)の簡単なモデルを第18図(b)に示した。
センサ50を別途設けている。このような構成では、非
定常の運転状態においてもEGR率が検出できる。第1
8図(a)の簡単なモデルを第18図(b)に示した。
絞り弁51を通る空気量をQsとし、これは空気量セン
サ7で検出する。
サ7で検出する。
吸気管2内の圧力をPとし、圧力センサ50で検出する
。絞り弁5を通り、シリンダ11内に入る空気量をQc
とする。また、EGRガス量をQEとする。ここで、Q
ct Q):は未知数である。これらのパラメータを使
ってREGRを検出する方法を第19図及び第20図に
示す。第19図(a)は、非定常時のPの変化を示した
。圧力PIから1行程(4シリンダ4サイクルエンジン
では180°)後の圧力をPzとする。また、第19図
(b)には、1行程間の空気量の積分値潰τを示した。
。絞り弁5を通り、シリンダ11内に入る空気量をQc
とする。また、EGRガス量をQEとする。ここで、Q
ct Q):は未知数である。これらのパラメータを使
ってREGRを検出する方法を第19図及び第20図に
示す。第19図(a)は、非定常時のPの変化を示した
。圧力PIから1行程(4シリンダ4サイクルエンジン
では180°)後の圧力をPzとする。また、第19図
(b)には、1行程間の空気量の積分値潰τを示した。
このPt、Pz、Qsを基にしてREORを求める。
第20図に、そのフローチャートを示した。
P i p P zをリードする(ステップ52)。空
気量センサ7の出力を1行程分積分して、可を求める(
ステップ53)。ここで、各パラメータの関係は5次の
ようになっている。
気量センサ7の出力を1行程分積分して、可を求める(
ステップ53)。ここで、各パラメータの関係は5次の
ようになっている。
積分すると、
ここで、に1 :定数、T:1行程分の周期EGRなし
の場合は、 ′1゛ (2) (3)をかきかえると、 Qc−QE=QS−に1− −=(4)圧力P
と、エンジンに吸い込まれる空気量ζ下との関係は1体
積効率η′を用いて、 が′=に2・η′ ・丁′ ・・・(6)
となっている。丁は一行程の平均値。
の場合は、 ′1゛ (2) (3)をかきかえると、 Qc−QE=QS−に1− −=(4)圧力P
と、エンジンに吸い込まれる空気量ζ下との関係は1体
積効率η′を用いて、 が′=に2・η′ ・丁′ ・・・(6)
となっている。丁は一行程の平均値。
通常、EGRがない場合には、
・・・(7)
この式からη′が求められる。
η = □ ・・・(8)K2
・丁′ しかしEGRが混入した場合には、このη′が変化する
。それは、(4)式より ηE= −・・・(9)K2・−p− によりηEが求められるためである。つまり(4)式の
QBの分だけηに変化が生じる。この検出法では、この
ηの変化からEGR率を求める。
・丁′ しかしEGRが混入した場合には、このη′が変化する
。それは、(4)式より ηE= −・・・(9)K2・−p− によりηEが求められるためである。つまり(4)式の
QBの分だけηに変化が生じる。この検出法では、この
ηの変化からEGR率を求める。
計算する。ステップ55では、(4)式の計算を行う。
またステップ56ではηEを求める。ここで、このηE
と、あらかじめ記憶されているEGRがない場合のη′
を読み出してきて、ηE、η′の差よりREORを求め
る。
と、あらかじめ記憶されているEGRがない場合のη′
を読み出してきて、ηE、η′の差よりREORを求め
る。
η′
(10)式をステップ57で計算する。
以上の方法によりREGRを求め、常に目標値になるよ
うに制御する。
うに制御する。
次に、限界のEGR量を検出し、常にこれに制御するた
めの方法を示す。第21図に、EGR量と、燃費be、
HC,NOxの排出量の関係を示す。
めの方法を示す。第21図に、EGR量と、燃費be、
HC,NOxの排出量の関係を示す。
EGR量を増大していくと、be、NOxは低下する。
しかし、限界量をこえると、HC,be。
NOxは再び増大してしまう、この増大し始める点が限
界EGR量である。これよりEGRを増大すると、失火
が生じ、HC,beが増大する。制御上は、beが、最
小になるEGR量を常に供給するのが望ましい0本実施
例では、この限界EGR量を常に検出し、常にその量と
なるように制御するための方法である。
界EGR量である。これよりEGRを増大すると、失火
が生じ、HC,beが増大する。制御上は、beが、最
小になるEGR量を常に供給するのが望ましい0本実施
例では、この限界EGR量を常に検出し、常にその量と
なるように制御するための方法である。
本実施例では、限界EGR量であるかどうかを判断する
のにエンジンのラフネスにより検出している。第22図
に、酸素センサ(以下02センサ。
のにエンジンのラフネスにより検出している。第22図
に、酸素センサ(以下02センサ。
第1図に図示有り)によりラフネスを検出するための原
理を示した。第22図(a)は、適正EGR量のときの
02センサの信号を示したものである。
理を示した。第22図(a)は、適正EGR量のときの
02センサの信号を示したものである。
−一方、第22図(b)には、EGR限界量をこえた場
合の02センサの信号を示した。第22図(b)の信号
には、失火による信号の乱れが有る。
合の02センサの信号を示した。第22図(b)の信号
には、失火による信号の乱れが有る。
この乱れの度合を検出して、エンジンのラフネスとする
。他にエンジン回転数の変動、吸気管負圧の変動などか
らもエンジンのラフネスは検出できるので、これらを用
いても良い。
。他にエンジン回転数の変動、吸気管負圧の変動などか
らもエンジンのラフネスは検出できるので、これらを用
いても良い。
第23図に、第22図(b)の信号から、ラフネス度を
検出するための方法を示した。第23図(a)に、その
回路例を示した。02センサ60の信号は、アンプ61
に入力される。その後、バイパスフィルタ62を通して
、信号の高周波成分のみを取り出し、ピークホールド6
3によりピークを検出して、その値をラフネス度とする
。第23図(a)中の(b)〜(d)の信号を、第23
図(b)〜(d)に示す。原信号(b)を、バイパスフ
ィルター62を通した後の信号が図(c)のようになる
。これがエンジンのラフネス度を示している。信号処理
上、ピークホールドを行ない、(d)のようなレベル信
号になおす。コントローラーは、この(d)の信号の大
小によりエンジンのラフネス度を判断する。この(d)
の値をVpとする。
検出するための方法を示した。第23図(a)に、その
回路例を示した。02センサ60の信号は、アンプ61
に入力される。その後、バイパスフィルタ62を通して
、信号の高周波成分のみを取り出し、ピークホールド6
3によりピークを検出して、その値をラフネス度とする
。第23図(a)中の(b)〜(d)の信号を、第23
図(b)〜(d)に示す。原信号(b)を、バイパスフ
ィルター62を通した後の信号が図(c)のようになる
。これがエンジンのラフネス度を示している。信号処理
上、ピークホールドを行ない、(d)のようなレベル信
号になおす。コントローラーは、この(d)の信号の大
小によりエンジンのラフネス度を判断する。この(d)
の値をVpとする。
第24図に、ラフネス度の別の検出法を示した。
第24図(a)は、02センサの原信号である。
この信号を、ある一定の基準値V r e i とコン
パレータで比較して、第24図(b)のような信号に変
換する。この(b)信号のON、OFFのひん度がエン
ジンのラフネス度に対応している。この(b)の信号の
ON−〇FF回数を、カウンタ回路で計数する。(c)
のようにリセットパルスをカウンタ回路に入力すると、
(d)のように(b)の信号がON、OFFする毎にカ
ウントアツプしていく、次にリセットパルスが入力され
るまでのカウント値を、第24図(e)のように、ホー
ルドしておく。このホールド値Vcにより、コントロー
ラーはエンジンのラフネス度を判断する。つまり、この
値が大きいほど、ラフネス度が大きいことになる。
パレータで比較して、第24図(b)のような信号に変
換する。この(b)信号のON、OFFのひん度がエン
ジンのラフネス度に対応している。この(b)の信号の
ON−〇FF回数を、カウンタ回路で計数する。(c)
のようにリセットパルスをカウンタ回路に入力すると、
(d)のように(b)の信号がON、OFFする毎にカ
ウントアツプしていく、次にリセットパルスが入力され
るまでのカウント値を、第24図(e)のように、ホー
ルドしておく。このホールド値Vcにより、コントロー
ラーはエンジンのラフネス度を判断する。つまり、この
値が大きいほど、ラフネス度が大きいことになる。
第25図に、EGR率を変化した場合の、HC。
b e 、 Vp、 Vcの関係を示した。HC,be
が増大する限界EGR点をこえると、Vp、Vcも大き
くなり、このVp、Vcにより、限界EGR量が判断で
きる。
が増大する限界EGR点をこえると、Vp、Vcも大き
くなり、このVp、Vcにより、限界EGR量が判断で
きる。
第26図に、限界EGR制御のフローを示した。
これはζ第23図の実施例での制御フローである。
初めに、Vp をリードしくステップ60)、Vpが基
準値V*より大きいか、小さいかを判断する(ステップ
61)。V・より小さい場合には、まだ限界EGR量に
達していないと判断し、EGR率を増加する(ステップ
63)。また、■串より大きい場合には、限界EGRを
こえていると判断し、EGR率を減少する(ステップ6
2)。その後、これらの新規に決まったEGR率をメモ
リに記憶する(ステップ64)。このようにすれば。
準値V*より大きいか、小さいかを判断する(ステップ
61)。V・より小さい場合には、まだ限界EGR量に
達していないと判断し、EGR率を増加する(ステップ
63)。また、■串より大きい場合には、限界EGRを
こえていると判断し、EGR率を減少する(ステップ6
2)。その後、これらの新規に決まったEGR率をメモ
リに記憶する(ステップ64)。このようにすれば。
常に限界ぎりぎりのEGR量で制御することができる。
第27図に、第24図の実施例の場合の制御フローを示
した。Vcをリードしくステップ65)、基準値v拳と
の大小を比較しくステップ66)。
した。Vcをリードしくステップ65)、基準値v拳と
の大小を比較しくステップ66)。
VcがV−、より大きいときには、EGR率を減少しく
ステップ67)、Vcより小さいときには、EGR率を
増大する(ステップ68)。その後。
ステップ67)、Vcより小さいときには、EGR率を
増大する(ステップ68)。その後。
その時の運転状態に応じたメモリ位置に記憶する(ステ
ップ69)。
ップ69)。
本発明によれば、従来の装置に比べ、多量のEGRガス
を混入しても、燃焼は悪化しないので、燃費、NOx排
出量を大幅に低減することができる。
を混入しても、燃焼は悪化しないので、燃費、NOx排
出量を大幅に低減することができる。
第1図は本発明の一実施例になる排気還流装置の構成図
、第2図は多気筒の場合の構成図、第3図、第4図は作
動原理図、第5図はEGRマツプ図、第6図は制御フロ
ー図、第7図は本発明の他の実施例になる排気還流装置
の構成図、第8図。 第9図は作動原理図、第10図は本発明の他の実施例に
なる排気還流装置の構成図、第11図は開閉弁の構成図
、第12図ないし第14図は作動原理図、第15図は本
発明の他の実施例になる排気還流装置の作動原理図、第
16図は排気還流率を求める原理を示す図、第17図は
第16図の実施例を示す制御フロー図、第18図は排気
還流率を求める他の方法を示す構成図、第19図はその
原理を示す図、第20図は第19図の実施例を示す制御
フロー図、第21図はEGR量と各種パラメータの特性
図、第22図はo2センサの出力図、第23図はo2セ
ンサ出力よりラフネスを求める回路図、第24図は第2
3図の他の実施例を示す回路図、第25図はEGR量と
各種パラメータの関係を示す図、第26図、第27図は
限界EGR制御の制御フロー図である。 1・・・排気管、2・・・吸気管、3・・・通路、4・
・・制御弁。 代理人 弁理士 小川勝馬“−へ −一 第1図 第2図 第3図 (a) 第4図 (a) 吸 (ホ] 第5図 ′第6図 第7図 第8図 吸 EGR吸 EGR 吸 EGR吸 第9図 +a) 第10図 第11図 (a) (b) 第12区 (a) 第13図 第14図 第15図 1a) (b) 第16図 (a) N O□ 第17図 第18図 (a) (b) 第19図 第20図 第21図 EG、R(%)大 第22図 − (a) 第23図 (a) (b) (c)’ (d)第24図 第25図 EGR(%) 第26図 第27図
、第2図は多気筒の場合の構成図、第3図、第4図は作
動原理図、第5図はEGRマツプ図、第6図は制御フロ
ー図、第7図は本発明の他の実施例になる排気還流装置
の構成図、第8図。 第9図は作動原理図、第10図は本発明の他の実施例に
なる排気還流装置の構成図、第11図は開閉弁の構成図
、第12図ないし第14図は作動原理図、第15図は本
発明の他の実施例になる排気還流装置の作動原理図、第
16図は排気還流率を求める原理を示す図、第17図は
第16図の実施例を示す制御フロー図、第18図は排気
還流率を求める他の方法を示す構成図、第19図はその
原理を示す図、第20図は第19図の実施例を示す制御
フロー図、第21図はEGR量と各種パラメータの特性
図、第22図はo2センサの出力図、第23図はo2セ
ンサ出力よりラフネスを求める回路図、第24図は第2
3図の他の実施例を示す回路図、第25図はEGR量と
各種パラメータの関係を示す図、第26図、第27図は
限界EGR制御の制御フロー図である。 1・・・排気管、2・・・吸気管、3・・・通路、4・
・・制御弁。 代理人 弁理士 小川勝馬“−へ −一 第1図 第2図 第3図 (a) 第4図 (a) 吸 (ホ] 第5図 ′第6図 第7図 第8図 吸 EGR吸 EGR 吸 EGR吸 第9図 +a) 第10図 第11図 (a) (b) 第12区 (a) 第13図 第14図 第15図 1a) (b) 第16図 (a) N O□ 第17図 第18図 (a) (b) 第19図 第20図 第21図 EG、R(%)大 第22図 − (a) 第23図 (a) (b) (c)’ (d)第24図 第25図 EGR(%) 第26図 第27図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)、内燃機関に混合気を供給するように接続さ
れた吸気通路; (b)、内燃機関から排気ガスを排出するように接続さ
れた排気通路; (c)、前記排気通路の排気ガスの一部を前記吸気通路
に設けられた吸気弁の近傍に供給する排気還流通路 とよりなる排気還流量制御装置。 2、(a)、内燃機関に混合気を供給するように接続さ
れた吸気通路; (b)、内燃機関から排気ガスを排出するように接続さ
れた排気通路; (c)、前記排気通路の排気ガスの一部を前記吸気通路
に設けられた吸気弁の近傍に供給する排気還流通路; (d)、前記排気還流通路に設けられ、排気ガスを内燃
機関の工程中の特定時期及び期間の間だけ還流する還流
制御弁 とよりなる排気還流量制御装置。 3、(a)、内燃機関に混合気を供給するように接続さ
れた吸気通路; (b)、内燃機関から排気ガスを排出するように接続さ
れた排気通路; (c)、前記排気通路の排気ガスの一部を前記吸気通路
に設けられた吸気弁の近傍に供給する排気還流通路; (d)、前記排気還流通路に設けられ、還流される排気
ガス量を制御する還流制御弁; (e)、排気ガスが還流されている時の負荷信号と排気
ガスが還流されていない時の負荷信号とに基づいて排気
ガスの還流量を求める還流量検出手段 とよりなる排気還流量制御装置。 4、(a)、内燃機関に混合気を供給するように接続さ
れた吸気通路; (b)、内燃機関から排気ガスを排出するように接続さ
れた排気通路; (c)、前記排気通路の排気ガスの一部を前記吸気通路
に設けられた吸気弁の近傍に供給する排気還流通路; (d)、前記排気還流通路に設けられ、還流される排気
ガス量を制御する還流制御弁; (e)、内燃機関のラフネス度を検出し、このラフネス
度に対応して還流量を制御する制御信号を前記還流制御
弁に与える制御手段 とよりなる排気還流量制御装置。 5、請求項4記載の排気還流量制御装置において、前記
制御手段はラフネス度に対応して許容最大還流量を求め
、これに基づいて制御信号を定める機能を有している排
気還流量制御装置。 6、(a)、内燃機関に混合気を供給するように接続さ
れた吸気通路; (b)、内燃機関から排気ガスを排出するように接続さ
れた排気通路; (c)、前記排気通路の排気ガスの一部を前記吸気通路
に設けられた吸気弁の近傍に供給可能に開口し、しかも
供給される排気ガスが内燃機関のシリンダ内でシリンダ
壁面及びピストン上面に存在し、点火プラグ付近には存
在しないように供給する排気還流通路 とよりなる排気還流量制御装置。
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