(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンに空気および燃料を供給する吸気管と、
前記エンジンからの燃焼排ガスを排出する排気管と、
前記吸気管と排気管とにわたって接続されて燃焼排ガスを空気および燃料に混合する排ガス戻し管と、
前記排ガス戻し管に介装されて、空気および燃料に混合する燃焼排ガスの量を調整する排ガス流量調整弁と、
を備えたエンジンのＥＧＲ制御装置において、
前記吸気管の前記排ガス戻し管との接続箇所よりも下流側に介装されて空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出する濃度センサと、
エンジン負荷、エンジン回転数および空気比に基づいて、予め特定されている前記混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度を抽出する目標濃度抽出手段と、
前記濃度センサで検出された濃度と前記目標濃度抽出手段で抽出された目標濃度とを比較し、検出濃度が目標濃度になるようにするための排ガス流量調整弁の目標開度を演算する目標開度演算手段と、
前記排ガス流量調整弁の開度が前記目標開度演算手段で演算された目標開度となるように前記排ガス流量調整弁を駆動する制御手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンのＥＧＲ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用、産業用、工業用の２サイクルや４サイクルなどのエンジンに関し、特には、エンジンからの燃焼排ガスの一部を吸気管に戻して空気および燃料に混合してエンジンに供給する、いわゆるＥＧＲ（排気再循環または排気還流）によって、希薄燃焼を行わせるように構成したエンジンのＥＧＲ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置としては、特開平１０−３０４５６号公報に開示されているものがあった。
この従来例によれば、排気通路から吸気通路に至るＥＧＲ通路にＥＧＲ弁を設けている。
そして、目標吸入空気量と目標ＥＧＲガス量とエンジン回転速度とに基づいて吸気系の目標開口面積を演算している。
【０００３】
更に、その目標開口面積を、目標スロットル弁開口面積と目標ＥＧＲ弁開口面積とに振り分け、目標ＥＧＲ弁開口面積を排気圧で補正して第２ＥＧＲ弁開口面積を求めるとともに、その第２ＥＧＲ弁開口面積に対応した目標ＥＧＲ弁開度を演算し、目標ＥＧＲ弁開度となるようにＥＧＲ弁を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の場合、ＥＧＲ弁の制御結果において目標ＥＧＲガス量が得られているかどうかを確認していない。これは、エンジンからの燃焼排ガス中に水分が混入しているとともに、高温でしかも温度変化のある状態での測定であるために、ガスの流量を精度良く測定することが実質的に困難であったからである。このような結果、実際のＥＧＲガス量との間にズレを生じ、制御精度が低い欠点があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、合理的な構成により、安価にしてＥＧＲ制御を精度良く行えるようにすることを目的する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような目的を達成するために、
エンジンと、
前記エンジンに空気および燃料を供給する吸気管と、
前記エンジンからの燃焼排ガスを排出する排気管と、
前記吸気管と排気管とにわたって接続されて燃焼排ガスを空気および燃料に混合する排ガス戻し管と、
前記排ガス戻し管に介装されて、空気および燃料に混合する燃焼排ガスの量を調整する排ガス流量調整弁と、
を備えたエンジンのＥＧＲ制御装置において、
前記吸気管の前記排ガス戻し管との接続箇所よりも下流側に介装されて空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出する濃度センサと、
エンジン負荷、エンジン回転数および空気比に基づいて、予め特定されている前記混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度を抽出する目標濃度抽出手段と、
前記濃度センサで検出された濃度と前記目標濃度抽出手段で抽出された目標濃度とを比較し、検出濃度が目標濃度になるようにするための排ガス流量調整弁の目標開度を演算する目標開度演算手段と、
前記排ガス流量調整弁の開度が前記目標開度演算手段で演算された目標開度となるように前記排ガス流量調整弁を駆動する制御手段と、
を備えて構成する。
【０００７】
【作用】
本発明のエンジンのＥＧＲ制御装置の構成によれば、エンジンに供給する前の混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出し、その実際の濃度と、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比から特定される目標濃度とを比較し、検出濃度が目標濃度になるように排ガス流量調整弁を制御する。これによって、空気および燃料に混合する燃焼排ガスの量を精度良く制御できる。
【０００８】
詳述すれば、図１の概略構成図に示すように、エンジンから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度をＸ1 、空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガスの二酸化炭素の濃度をＸ2 とすると、空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガスにおける燃焼排ガスの混合率（％）（以下ＥＧＲ率とも称する）は、
ＥＧＲ率＝Ｘ2 ／（Ｘ1 −Ｘ2 ）            ……（１）
となる。
このＥＧＲ率の目標値は、点火時期の最適設定とＮＯX 排出率との関係から予め特定されるものである。
【０００９】
そして、考察の結果、エンジンから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度Ｘ1 は、実際の濃度を測定しなくとも、空気比と、エンジン負荷およびエンジン回転数に基づいて、実際の濃度に極めて近似した値を求められることが判明し、それに基づいて、混合ガスの二酸化炭素の目標濃度（Ｘ）を、
（Ｘ）＝Ｘ1 ・ＥＧＲ率／（１＋ＥＧＲ率）  ……（２）
として抽出できることに着目し、混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出し、その濃度を目標濃度になるように制御することによって最適なＥＧＲ制御を行えることを見出すに至ったのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るエンジンのＥＧＲ制御装置の実施例を示す全体概略構成図であり、エンジン１に吸気管２が接続され、その吸気管２に混合器３を介して燃料供給管４と空気供給管５とが接続されている。
【００１１】
エンジン１に排気管６が接続され、その排気管６と吸気管２とにわたって排ガス戻し管７が接続され、燃焼排ガスの一部を戻して空気および燃料に混合するように構成されている。排ガス戻し管７には、空気および燃料に混合する燃焼排ガスの量を調整する排ガス流量調整弁８が介装されている。
【００１２】
吸気管２の排ガス戻し管７との接続箇所よりも下流側に二酸化炭素の濃度を検出する半導体式の静電容量型センサなどの濃度センサ９が介装され、空気および燃料に燃焼排ガスを混合した混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出するように構成されている。
【００１３】
濃度センサ９がマイクロコンピュータ１２に接続されるとともに、そのマイクロコンピュータ１０に排ガス流量調整弁８が接続され、更に、マイクロコンピュータ１０にエンジン１の点火装置１１が接続されている。
【００１４】
マイクロコンピュータ１０には、図２のブロック図に示すように、メモリーマップ１２を格納した演算手段１３と、目標開度演算手段１４と、排ガス流量調整弁８を駆動する制御手段１５と、点火装置１１を駆動する点火制御手段１６とが備えられている。
【００１５】
演算手段１３には、図示しないが、カム角度センサ、発電量計又は空気量センサ又はトルクセンサ、回転数センサおよび空燃比センサが接続され、圧縮比、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比が入力されている。
【００１６】
メモリーマップ１２には、圧縮比、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比それぞれを種々変化させたベンチテストによって予め得られた、混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度や目標点火時期などの数値が記憶されている。
【００１７】
すなわち、上述演算手段１３により、圧縮比、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比に基づき、それらの条件に対応する、予め特定されている混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度を抽出するように構成されている。この構成をして目標濃度抽出手段と称する。
【００１８】
目標開度演算手段１４では、濃度センサ９で検出された濃度と目標濃度抽出手段としての演算手段１３で抽出された目標濃度とを比較し、検出濃度が目標濃度になるようにするための排ガス流量調整弁８の目標開度を演算するようになっている。
【００１９】
制御手段１５では、排ガス流量調整弁８の開度が目標開度演算手段１４で演算された目標開度となるように排ガス流量調整弁８を駆動するようになっている。
【００２０】
以上の構成により、混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出して、その検出濃度が目標濃度になるように制御し、実質的に、排気管６から吸気管２に戻す燃焼排ガスの量を適正に制御し、ＮＯX の排出量の低減を効果的に行え、更に、ノッキングを抑制できるとともに排気温度を低下できるようになっている。
【００２１】
また、点火制御手段１６では、演算手段１３で抽出された目標点火時期に点火装置１１を点火するようになっており、上述のＥＧＲ制御に加えて、ノッキングを一層良好に抑制できるように構成されている。
【００２２】
上記実施例では、圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を備えたタイプを示したが、圧縮比を変更しない固定圧縮比の場合には、演算手段１３への圧縮比の入力は不要で、エンジン負荷、エンジン回転数および空気比を入力するように構成すれば良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のエンジンのＥＧＲ制御装置によれば、混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出し、その濃度を目標濃度になるように制御するという合理的な構成によって、ＥＧＲ制御を安価にして精度良く行えるようになった。
【００２４】
すなわち、前述した（１）式および（２）式の関係から、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が判れば、混合ガス中における二酸化炭素の目標濃度を求めることができるが、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度は12〜13％など少なくとも７％以上あり、このような高濃度の二酸化炭素の濃度を測定する機器としては、極めて高価であり、例えば、自動車などの民生品に適用することはできないのが実情である。
【００２５】
ところが、二酸化炭素の濃度の検出機器として、２％程度までの低濃度であれば、半導体式の静電容量型センサなどの安価なものがあり、本発明では、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が高濃度であっても、その燃焼排ガスを空気および燃料に混合した、エンジンに供給する前の混合ガス中における二酸化炭素の濃度を検出するから、その二酸化炭素の濃度は２％程度までの低濃度であって、上述安価な検出機器を採用できるようになったのである。
【００２６】
この結果、精度良く行えるＥＧＲ制御の汎用性を向上できながら、ＮＯX の排出量の低減を効果的に行え、更に、ノッキングを抑制できるとともに排気温度を低下でき、エンジン出力を高くするうえで極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンのＥＧＲ制御装置の実施例を示す全体概略構成図である。
【図２】ブロック図である。
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気管
６…排気管
７…排ガス戻し管
８…排ガス流量調整弁
９…濃度センサ
１３…目標濃度演算手段としての演算手段
１４…目標開度演算手段
１５…制御手段
【図１】
0004046443.tif 000002
【図２】
0004046443.tif 000003