JP2615568B2 - エンジンの排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス再循環制御装置

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの排気ガス再循環制御装置に係
り、特に電子制御デイーゼルエンジンに適用して最適な
排気ガス再循環量を得るように制御する際に用いるのに
好適な、エンジンの排気ガス再循環制御装置の改良に関
する。
【従来の技術】
自動車等の車両に用いられるエンジンにおいては、排
気ガス中の有害成分であるNOxを低減する目的で、排気
ガス再循環(以下、EGRと称する)が採用されているも
のがある。このようなEGRに関する技術として、定常運
転時はエンジン回転数、負荷から最適な制御目標EGR率
を設定し、このEGR率を加速時のみ加速状態に応じて減
少せしめ、加速時のデイーゼルスモーク発生を減少させ
るようにしたEGR制御方法を、既に特開昭60−192870で
出願人は提案している。
【発明が解決しようとする問題点】
ところで、エンジンの吸入空気側及び排気ガス出側を
連通する通路に設けられ、該通路を開閉してEGR量を制
御するためのEGR弁には、開閉動作が指令されてから安
全に開あるいは閉の状態に至るまで固有の応答遅れが存
在する。そのため、加速時にEGRを減量しようとした場
合、前記EGR弁の応答性が悪いことに起因して実際にEGR
が加速時に減量されないことから、加速時にデイーゼル
スモークが発生する場合がある。 前記特開昭60−192870で提案したEGR制御方法におい
ては、加速時にEGRを減量させてデイーゼルスモークの
低減を図つているが、EGR弁の応答遅れを考慮していな
いため、充分にデイーゼルスモークの低減を図ることが
できないという問題点があつた。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので
あつて、EGR弁の応答遅れに拘らず、簡単な制御で、例
えばデイーゼルスモークを含む排気ガス中の有害成分の
排出抑制とエンジン運転性能確保を両立することができ
るエンジンの排気ガス再循環制御装置を提供することを
目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を制
御するための噴射量制御手段と、エンジ吸入空気側及び
排気ガス出側を連通する通路に設けられた排気ガス再循
環弁と、該排気ガス再循環弁の開閉及び開度を制御する
ための排気ガス再循環弁制御手段とを有するエンジンの
排気ガス再循環制御装置において、前記排気ガス再循環
弁を閉じるべく排気ガス再循環弁制御手段から閉信号が
出力されたときのみ、排気ガス再循環弁の閉弁量が大で
ある程、長くなる所定時間、この時のエンジン運転状態
に応じて前記噴射量制御手段により決定された燃料噴射
量よりも所定量小さい燃料噴射量とする手段を備えたこ
とにより、前記目的を達成したものである。
【作用】
本発明においては、EGR弁制御手段でEGR弁の開閉及び
開度を制御する際に、EGR弁を閉じるべくEGR弁制御手段
から閉信号が出力されたときのみ、排気ガス再循環弁の
閉弁量が大である程、長くなる所定時間、この時のエン
ジ運転状態に応じて前記噴射量制御手段により決定され
た燃料噴射量よりも所定量小さい燃料噴射量とする。従
つて、例えば加速時のように燃料噴射量が急激に増量
し、EGR弁を閉側に急激に動作させねばならない場合、E
GR弁が応答完了するまでの所定時間、例えば燃料噴射量
の増量を停止することにより、燃焼室内の空気量に応じ
た燃料噴射量を得て、例えば黒煙やデイーゼルスモーク
を含む排気ガス中の有害成分の排出を抑制すると共に、
エンジン運転性能を確保することができる。
【実施例】 以下図面を参照して、本発明に係るEGR制御方法が採
用された、自動車用電子制御デイーゼルエンジンの実施
例を詳細に説明する。 この実施例には、第2図に示す如く、エアクリーナ11
の下流に配設された、吸入空気の温度を検出するための
吸気温センサ12が備えられている。該吸気温センサ12の
下流には、排気ガスの熱エネルギにより回転されるター
ビン14Aと、該タービン14Aと連動して回転されるコンプ
レツサ14Bからなるターボチヤージヤ14が備えられてい
る。該ターボチヤージヤ14のタービン14Aの上流側とコ
ンプレツサ14の下流側は、吸気圧の過上昇を防止するた
めのウエストゲート弁15を介して連通されている。 前記コンプレツサ14下流側の吸気通路16には、アイド
ル時に吸入空気の流量を制限するための、運転席に配設
されたアクセルペダル17と連動して非線形に回動するよ
うにされた主吸気絞り弁18が備えられている。前記アク
セルペダル17の開度(以下、アクセル開度と称する)Ac
cpは、アクセル開度センサ20によつて検出されている。 前記主吸気絞り弁18と並列に副吸気絞り弁22が備えら
れており、該副吸気絞り弁22の開度は、ダイヤフラム装
置24によつて制御されている。該ダイヤフラム装置24に
は、負圧ポンプ(図示省略)で発生した負圧が、負圧切
換弁(以下、VSVと称する)28又は30を介して供給され
る。 前記吸気絞り弁18、22の下流側には吸入空気の圧力を
検出するための吸気圧センサ32が備えられている。 デイーゼルエンジン10のシリンダヘツド10Aには、エ
ンジ燃焼室10Bに先端が臨むようにされた噴射ノズル3
4、グロープラグ36及び着火時期センサ38が備えられて
いる。又、デイーゼルエンジン10のシリンダブロツク10
Cには、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ4
0が備えられている。 前記噴射ノズル34には、噴射ポンプ42から燃料が圧送
されてくる。該噴射ポンプ42には、デイーゼルエンジン
10のクランク軸の回転と連動して回転されるポンプ駆動
軸42Aと、該ポンプ駆動軸42Aに固着された、燃料を加圧
するためのフイードポンプ42B(第2図は90゜展開した
状態を示す)と、燃料供給圧を調整するための燃圧調整
弁42Cと、前記ポンプ駆動軸42Aに固着されたポンプ駆動
軸プーリ42Dの回転変位からエンジンのクランク角基準
位置、例えば上死点(TDC)を検出するための、例えば
電磁ピツクアツプからなるクランク角センサ44と、該ク
ランク角センサ44の取付け位置のずれを電気的に調整す
るための調整抵抗45と、前記ポンプン駆動軸42Aに固着
されたエンジン回転数パルサ(以下、NEパルサと称す
る)42Eの回転変位からエンジン回転角、欠歯位置及び
エンジン回転数を検出するための、ローラリング42Hに
固定された、例えば電磁ピツクアツプからなるエンジン
回転数センサ(以下、NEセンサと称する)46と、フエイ
スカム42Fとプランジヤ42Gを往復動させ、又、そのタイ
ミングを変化させるためのローラリング42Hと、該ロー
ラリング42Hの回動位置を変化させるためのタイマピス
トン42J(第2図は90゜展開した状態を示す)と、該タ
イマピストン42Jの位置を制御することによつて噴射時
期を制御するためのタイミング制御弁(以下、TCVと称
する)48と、スピルポート42Kを介してのプランジヤ42G
からの燃料逃し時期を変化させることによつて燃料噴射
量を制御するための電磁スピル弁49と、エンジン停止時
や異常時等に燃料をカツトするための燃料カツト弁(以
下、FCVと称する)50と、燃料の逆流や後垂れを防止す
るためのデリバリバルブ42Lと、が備えられている。 デイーゼルエンジン10の吸気管51と排気管52は、両者
を連通するEGR通路53によつて接続されている。該EGR通
路53の途中には、EGR量を制御するためのEGR弁54が設け
られている。該EGR弁54のダイヤフラム室に印加される
負圧は、電子制御の負圧調整弁(以下、EVRVと称する)
55によつて制御される。該EVRV55は、ON−OFFデユーテ
イ信号によつて制御されており、制御デイーテイ比Degr
が増加すれば、EVRV55の電流値が増加し、EGR弁54のダ
イヤフラム室の負圧が大きくなつて、EGR量が増加する
ようにされている。 前記吸気温センサ12、アクセル開度センサ20、吸気圧
センサ32、着火時期センサ38、水温センサ40、クランク
角センサ44、調整抵抗45、NEセンサ46、キイスイツチ、
エアコンスイツチ、ニユートラルセーフテイスイツチ出
力、車速信号等は、電子制御ユニツト(以下、ECUと称
する)56に入力されて処理され、該ECU56の出力によつ
て、前記VSV28、30、TCV48、電磁スピル弁49、FCV50、E
VRV55等が制御される。 前記ECU56は、第3図に詳細に示す如く、各種演算処
理を行うための中央処理ユニツト(以下、CPUと称す
る)56Aと、バツフア56Bを介して入力される前記水温セ
ンサ40出力、バツフア56Cを介して入力される前記吸気
温センサ12出力、バツフア56Dを介して入力される前記
吸気圧センサ32出力、バツフア56Eを介して入力される
前記アクセル位置センサ20出力、バツフア56Fを介して
入力される位相(θ)補正電圧信号、バツフア56Gを介
して入力される応答性(τ)補正電圧信号等を順次取込
むためのマルチプレクサ(以下、MPXと称する)56Hと、
該MPX56H出力のアナログ信号をデジタル信号に変換して
CPU56Aに取込むためのアナログ−デジタル変換器(以
下、A/D変換器と称する)56Jと、前記NEセンサ46出力を
波形整形してCPU56Aに取込むための波形整形回路56K
と、前記クランク角センサ44出力を波形整形してCPU56A
に取込むための波形整形回路56Lと、前記着火時期セン
サ38出力を波形整形してCPU56Aに取込むための波形整形
回路56Mと、スタータ信号をCPU56Aに取込むためのバツ
フア56Nと、エアコン信号をCPU56Aに取込むためのバツ
フア56Pと、トルコン信号をCPU56Aに取込むためのバツ
フア56Qと、前記CPU56Aの演算結果に応じて前記FCV50を
駆動するための駆動回路56Rと、前記CPU56Aの演算結果
に応じて前記TCV48を駆動するための駆動回路56Sと、前
記CPU56Aの演算結果に応じて前記電磁スピル弁49を駆動
するための駆動回路56Tと、前記CPU56Aの演算結果に応
じて自己診断信号(以下、ダイアグ信号と称する)を出
力するための駆動回路56Wと、前記CPU56Aの演算結果に
応じて前記EVRV55を駆動するための駆動回路56Xとから
構成されている。 ここで、前記θ補正電圧信号は、噴射ポンプン42にク
ランク角センサ44を取付ける際に発生する正規の位置と
実際の取付け位置との位相差等を補正するための信号で
ある。又、前記τ補正電圧信号は、前記噴射ポンプ42に
おける各部品の個体差による応答性のずれを補正するた
めの信号である。 以下、実施例の作用を説明する。 この実施例において、燃料噴射量の制御は、前記NEセ
ンサ46で検出されるエンジン回転数NEと、前記アクセル
開度センサ20出力から検出されるアクセル開度Accp等よ
り燃料噴射量の目標値を算出し、前記電磁スピル弁49の
通電時間を制御することによつて、行われている。 又、燃料噴射時期は、同様にアクセル開度Accp、エン
ジン回転数NE等より、目標噴射(又は着火)時期を算出
し、前記TCV48を制御することで、目標値となるように
制御されている。 更に、EGR量の制御は、第4図(A)〜(C)に示す
ような流れ図に従つて実行される。同図(A)は燃料噴
射量の増量を停止する時間を示す増量停止カウンタCStq
を求めるためのルーチンであり、同図(B)は前記増量
停止カウンタCStqが零となるまでの間噴射量の増量を停
止し、それ以外の場合は、実際の噴射量に相当する計算
噴射量Qfincを算出するためのメインルーチンであり、
同図(C)は前記増量停止カウンタCStqを5msec毎に1
減少させるルーチンである。 即ち、同図(A)に示すルーチンは一定時間毎、例え
ば10msec毎に起動する。起動した場合ステツプ110で、
エンジン回転数NE、計算噴射量Qfincより、第5図に示
すような2次元マツプで、所定のEGR量が得られるようE
GR弁54を制御するため必要な、EVRV55への今回のデユー
テイ比Dbegrii算出する。なお、図のマツプにおいて
は、図中符号Aで示す例のように、各マツプの上欄はデ
ユーテイ比Dbegri(例えばD1〜D24)を、その下欄はECU
56の指令値換算値E1(例えばE11〜E1I)、E2(例えばE
21〜E2I)を示す。又、このマツプではデユーテイ比Dbe
griが48%でEGRをカツトし、70%でEGR率が最大とされ
ると共に、高負荷時にEGRが減少される。 次いで、ステツプ120で前回の10msecにおける出力値D
begri-1と今回の出力信号値Dbegriとの差Dbegrを次式
(1)のようにして算出する。 ΔDbegr=Dbegri−Dbegri-1 ……(1) 次いでステツプ130で、算出された差ΔDbegrから、第
6図に示すような一次元マツプを用いて前記増量停止カ
ウンタCStqを算出する。 次に、第4図(B)に示すメインルーチンについて説
明する。 このメインルーチンにおいては、まず、ステツプ210
で、前記増量停止カウンタCStqが零か否かを判定する。
判定結果が正のとき、即ち、燃料噴射量の増量を停止し
ないときはステツプ220に進み、エンジン回転数NEとア
クセル開度Accpaから目標燃料スピル時期Qfinを算出す
る。そしてステツプ230で、エンジン回転数NEと、算出
された目標燃料スピル時期Qfinから、次式(2)を用い
て、ほぼ実際の噴射量に相当する計算噴射量Qfincを算
出する。 Qfinc=Qfin−(61.4−18.9×NE/3000) ……(2) 一方、ステツプ210の判定結果が否のとき即ち増量停
止カウンタCStqが零でなく、従つて、噴射量の増量を停
止する場合はステツプ240に進む。ステツプ240では、前
回の計算噴射量Qfincとエンジン回転数NEより、(2)
式を用いて、前記目標燃料スピル時期Qfinを算出する。
以上のようにして今回の噴射量の増量が、増量停止カウ
ンタCStgが零でなく増量停止をすべき期間停止される。 次に、第4図(C)に示す増量停止カウンタCStqをカ
ウントダウンするルーチンについて説明する。このルー
チンは5msec毎に起動し、ステツプ300で増量停止カウン
タCStqが零か否かを判定し、判定結果が否のときのみス
テツプ310に進み、該増量停止カウンタCStqから1を引
いてカウントダウンする。このようにして前記メインル
ーチンにおける増量停止時間が決まる。 以上のようにして、この実施例では加速時のようにEG
R弁54が急激に閉弁側に動かねばならない場合に、該EGR
弁54が応答するまで噴射量の増量を確実に停止すること
ができ、加速時のデイーゼルスモーク発生を防止するこ
とが可能である。そのためEGR弁54やEGR通路53への炭素
(カーボン)詰り量が減り、EGR制御装置全体としての
信頼性が向上する。 なお、前記実施例においては、第2図に示されるよう
な構成の電子制御デイーゼルエンジンに本発明を適用し
た場合について例示したが、本発明が適用されるエンジ
ンは図に示すようなものに限定されず、他の構成のエン
ジンに本発明を適用して、最適なEGR制御を行うことが
可能である。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、排気ガス中の有
害成分の排出抑制とエンジン運転性能確保を両立するこ
とができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の要旨構成を示すブロツク線図、 第2図は、本発明の実施例が適用される電子制御デイー
ゼルエンジンの全体構成を示す、一部ブロツク線図を含
む断面図、 第3図は、前記実施例中の電子制御ユニツトの全体構成
を示すブロツク線図、 第4図(A)〜(C)は、前記実施例の作用を説明する
ための、EGR量及び燃料噴射量を制御するためのルーチ
ンを示す流れ図、 第5図は同じく、エンジン回転数及び目標燃料スピンド
ル時期からEGR量を決定する2次元マツプの例を示す線
図、 第6図は、同じく、EGR量の変化に対する噴射量増量停
止時間のマツプの例を示す線図である。 10……デイーゼルエンジン、 20……アクセル開度センサ、 Accp……アクセル開度、 42……燃料噴射ポンプ、 46……NEセンサ、 NE……エンジン回転数、 53……EGR通路、 54……EGR弁、 55……電子制御負圧調節弁(EVRV)、 56……電子制御ユニツト(ECU)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン運転状態に応じて燃料噴射量を制
    御するための噴射量制御手段と、エンジン吸入空気側及
    び排気ガス出側を連通する通路に設けられた排気ガス再
    循環弁と、該排気ガス再循環弁の開閉及び開度を制御す
    るための排気ガス再循環弁制御手段とを有するエンジン
    の排気ガス再循環制御装置において、 前記排気ガス再循環弁を閉じるべく排気ガス再循環弁制
    御手段から閉信号が出力されたときのみ、排気ガス再循
    環弁の閉弁量が大である程、長くなる所定時間、この時
    のエンジン運転状態に応じて前記噴射量制御手段により
    決定された燃料噴射量よりも所定量小さい燃料噴射量と
    する手段を備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス
    再循環制御装置。
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