JP2653879B2 - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

エンジンの排気還流装置

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JP2653879B2 JP1118343A JP11834389A JP2653879B2 JP 2653879 B2 JP2653879 B2 JP 2653879B2 JP 1118343 A JP1118343 A JP 1118343A JP 11834389 A JP11834389 A JP 11834389A JP 2653879 B2 JP2653879 B2 JP 2653879B2
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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還流装置の改良に関する。
(従来の技術) 従来より、エンジンの排気還流装置として、例えば実
開昭62−93152号公報に開示されるように、排気の一部
を吸気系に還流させることにより、混合気の燃焼温度を
下げて、窒素酸化物の生成を抑え、エミッション性能の
向上を図るものが知られている。
ところで、上記の如きエンジンの排気還流装置におい
ては、エンジン冷却水温度の低い状況では、排気の還流
に起因して混合気の燃焼性が低下し車両の走行性に悪影
響を与える点から、排気の還流時期を制限し、外気温度
が設定値以上で且つエンジン冷却水温度も設定値以上の
ときに限り、排気還流を行うようにしている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、その場合に、外気温度が設定値を大き
く越える高温時には、エンジン冷却水温度が設定値未満
であっても、混合気の燃焼状態は良好で窒素酸化物の生
成がされ易い状況であるにも拘らず、排気還流が制限さ
れる。また、逆にエンジン冷却水温度が設定値を大きく
越える状況では、外気温度が設定値未満であっても、上
記と同様に窒素酸化物の生成され易い状況であるにも拘
らず排気還流が制限される。その結果、排気還流による
エミッション性能の向上を所期通り有効に向上し得ない
欠点がある。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、窒素酸化物の生成され易い状況を正確に判断す
ることにより、適時に排気還流を行って、エミッション
性の一層の向上を図ることにある。
(課題を解決するための手段) 以上の目的を達成するため、本発明では、排気還流を
開始させるエンジン冷却水温度を固定せず、外気温度に
応じて変更する構成としている。
つまり、本発明の具体的な解決手段では、第1図に示
すように、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気還
流手段35と、エンジン冷却水温度を検出する冷却水温度
検出手段17と、該冷却水温度検出手段17で検出したエン
ジン冷却水温度が設定値以下のとき上記排気還流手段35
の作動を禁止し、エンジン冷却水温度が設定値を越える
とき排気還流手段35を作動させる還流制御手段36とを設
けると共に、外気温度を検出する外気温度検出手段37
と、該外気温度検出手段37で検出した外気温度に応じ
て、上記還流制御手段36により排気還流手段35の作動を
開始させる設定値を、外気温度が低いほど高く設定する
開始温度設定手段38とを設ける構成としている。
(作用) 以上の構成により、本発明では、外気温度が高いとき
には、エンジン冷却水温度が比較的低くても混合気の燃
焼状態は良好で窒素酸化物の生成され易い状況である。
しかし、この時には、排気還流を開始するエンジン冷却
水温度の設定値が低く設定されるので、従来では排気還
流されなかった運転領域でも排気還流が行われることに
なる。
また、逆に外気温度が低いときには、エンジン冷却水
温度が高くなって初めて混合気の燃焼状態が良好になる
状況である。この時には、排気還流を開始する上記設定
値が高く設定されるので、窒素酸化物の生成される状況
になって初めて排気還流が行われる。その結果、混合気
の燃焼性が良好に維持されて、車両の良好な走行性が確
保されることになる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明のエンジンの排気還流装
置によれば、排気還流を開始させるエンジン冷却水温度
を外気温度に応じて変更したので、窒素酸化物の生成さ
れる状況を正確に判断できて、適切に排気還流を実行す
ることができ、混合気の燃焼性を良好に維持して車両の
走行性の向上を図りながら、窒素酸化物の生成を有効に
抑えてエミッション性の向上を図ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を第2図以下の図面に基いて説
明する。
第2図において、1はエンジン、2はエンジン1のシ
リンダ3に摺動自在に嵌挿したピストン4により容積可
変に形成される燃焼室、5は一端が大気に連通し、他端
が上記燃焼室2に開口して吸気を供給するための吸気通
路、6は一端が上記燃焼室2に連通し他端が大気に開放
されて排気を排出するための排気通路である。上記吸気
通路5には、吸入空気量を調整するスロットル弁7と、
該ストットル弁7下流側で燃料を噴射供給する燃料噴射
弁8とが配設されているとともに、排気通路6には、排
気浄化用の触媒装置9が配設されている。さらに、燃焼
室2において、吸気通路5の開口部には吸気弁10が、排
気通路6の開口部には排気弁11が各々配置されていると
共に、頂部には燃焼室2内の混合気に点火する点火プラ
グ12が配置されている。
加えて、15は吸気空気量を検出するエアフローセン
サ、16はスロットル弁7の開度を検出するスロットルポ
ジションセンサ、17はエンジン冷却水温度を検出する冷
却水温度検出手段としての水温センサである。
また、20は排気通路6の触媒装置9上流側を吸気通路
5のスロットル弁7下流側に連通して排気の一部を吸気
通路5に還流する排気還流通路であって、該排気還流通
路20にはEGR制御バルブ21が介設されている。該EGR制御
バルブ21は、排気還流通路20の通路面積を調整する弁体
21aと、該弁体21aの動作を調整する圧力室21bとを有
し、該圧力室21bは圧力通路23を介して三方弁24が接続
されている。
上記三方弁24は、上記圧力通路23を負圧通路25に連通
し又は大気に開放するものであり、負圧通路25にはモジ
ュレータバルブ26が接続されている。該モジュレータバ
ルブ26は、排圧通路27を介して排気還流通路20のEGR制
御バルブ21の上流側の排圧が導入されると共に、2つの
負圧通路28,29を介してスロットル弁7の開度に応じて
生じる吸気負圧が導入されていて、排圧の大きさに比例
してEGR制御バルブ21の弁体21aの動作を調整する機能を
有している。
以上の構成により、三方弁24で圧力通路23を負圧通路
25に連通したときには、吸気負圧をEGR制御バルブ21の
圧力室21bに導入可能として、モジュレータバルブ26に
より弁体21aの動作を調整可能として排気還流量を調整
し、この調量された排気ガスの一部を排気還流通路20を
経て吸気系の吸気通路5のスロットル弁7下流側に還流
させるようにした排気還流手段35を構成している。
更に、30は内部にCPU等を有するコントローラであっ
て、該コントローラ30により、燃料噴射弁8からの燃料
噴射量を制御すると共に、上記EGR制御用の三方弁24を
制御して排気還流を制御する。
次に、上記コントローラ30による排気還流制御を第3
図の制御フローに基いて説明する。スタートして、ステ
ップS1でイニシャライズした後、ステップS1で水温セン
サ17からの当初のエンジン冷却水温度TSを読込み、この
エンジン冷却水温度TSが車両周囲の外気温度に等しいと
把握する。その後、ステップS3及びS4でエンジンのスタ
ータスイッチの状態とエンジン回転数とを判別し、スタ
ータスイッチのON状態又はエンジン回転数が低回転数
(例えば300r.p.m以下)のときには、エンジン始動時と
判断してステップS5で燃料噴射パルス幅Tをエンジン始
動時の噴射パルス幅TOに設定する。
一方、スタータスイッチがOFFとなりかつエンジン回
転数が300r.p.mを越えたエンジン始動後は、ステップS6
でエアフローセンサ15からエンジン1の吸入空気量Q
と、エンジン回転数Nとを読込むと共に、ステップS7
水温センサ17からのエンジン冷却水温度TWを読込む。
しかる後、ステップS8以降でエンジン冷却水温度TW
応じた燃料噴射パルス幅の設定、及び排気還流制御を行
なう。つまり、先ずステップS8において、第4図に示す
ように、外気温度TSをパラメータとして予め設定したエ
ンジン冷却水温度−暖機増量率CW特性図に基いて、上記
ステップS2で読込んだ外気温度TSに対応する暖機増量率
CW特性曲線を選択する。ここに、第4図の暖機増量率CW
特性曲線は、エンジン始動時の外気温度TSが低いほど、
同一エンジン冷却水温度TWでの暖機増量率CWを大値に設
定する特性、つまり外気温度が高いほど、またエンジン
冷却水温度TWが高いほど混合気の燃焼状態は良好である
ことから、燃料の増量すべき暖機増量率CWを小値に設定
する特性となっている。
続いて、ステップS9では上記選択した暖機増量率CW
性曲線から現在のエンジン冷却水温度TWに対する暖機増
量率CWを算出し、その後、ステップS10で燃料噴射パル
ス幅Tを、現在の吸入空気量Q、エンジン回転数N及び
暖機増量率CW特性曲線に基いて下記式にて算出する。
T=K×{Q/N}×CW(Kは定数) その後は、ステップS11で上記燃料噴射パルス幅Tを
設定時期にて燃料噴射弁8に出力すると共に、ステップ
S12で暖機増量率CWを第4図に示す小値αと比較し、α
<CWの場合にはステップS13で三方弁24の圧力通路23を
大気に開放するよう該三方弁24をON制御する一方、CW
αの場合にはステップS14で三方弁24の圧力通路23を負
圧通路25に連通するよう三方弁24をOFF制御して、ステ
ップS3に戻る。
よって、上記第3図の制御フローにおいて、ステップ
S12により、水温センサ17で検出したエンジン冷却水温
度TWがα値の暖機増量率CWに相当する冷却水温度値(例
えば第4図で外気温度TS=20℃のときTW1、TS=0℃の
ときTW2、TS=−20℃のときTW3)以下のとき、三方弁を
OFF制御してEGR制御バルブ21の弁体21aを着座させて排
気還流を停止するよう排気還流手段35の作動を禁止し、
エンジン冷却水温度TWがα値の暖機増量率CWに相当する
冷却水温度値を越えるとき、三方弁をON制御してモジュ
レータバルブ26によるEGR制御バルブ21の弁体21aの動作
を調整するよう排気還流手段35を作動させるようにした
還流制御手段36を構成している。また、ステップS2によ
り、当初のエンジン冷却水温度TSでもって外気温度を検
出する外気温度検出手段37を構成していると共に、ステ
ップS8により、上記外気温度検出手段37で検出した外気
温度TSに応じて第4図の暖機増量率CW特性曲線を選択し
て、上記還流制御手段36により排気還流手段35の作動を
開始させるエンジン冷却水温度の設定値を、外気温度TS
が低いほど高く設定するようにした開始温度設定手段38
を構成している。
したがって、上記実施例においては、暖機増量率CW
設定値α以下になれば、排気還流が行われる。
その場合、外気温度TSが例えばTS=20℃のときには、
暖機増量率CWは第4図のTW1のエンジン冷却水温度の時
にα値以下となり、TS=0℃ときはTW2(TW1<TW2)の
エンジン冷却水温度の時にα値以下となる。また、TS
−20℃のときはTW3(TW2<TW3)のエンジン冷却水温度
の時にα値以下となる。従って、外気温度TSが低いほど
排気還流の開始するエンジン冷却水温度TWは高くなる。
つまり、第4図の暖機増量率CWがエンジン1の暖機状
態が良くなるほど小値に設定される点を利用し、CW≦α
の状況ではエンジンの暖機は十分であり混合気の燃焼も
良好に行われるから、本実施例ではCW≦αの状況を検出
することのみで外気温度TSが低いほど排気還流の開始す
るエンジン冷却水温度TWを高く設定できる。
そして、従来の如く排気還流の開始水温を例えばTW2
に固定設定した場合に比べて、外気温度のTS=20℃の際
には、エンジン冷却水温が上記固定値TW1まで高くなら
なくてもTW1を越えれば、混合気の燃焼状態は良好にな
るので、この排気還流を行うべき運転状態を正確に判断
してこの状態で排気還流を行うことができ、エミッショ
ン性の向上を図ることができる。逆に、外気温度TS=−
20℃のときは、冷却水温度が固定値TW2を越えても混合
気の燃焼状態はさほど良好ではなく排気還流は車両走行
性の面で行うべきでないが、本発明では、冷却水温度T
W3を越えて混合気の燃焼状態が良好なった時点で初めて
排気還流が開始されるので、排気還流に起因する混合気
の燃焼状態の低下を有効に抑えて車両走行性の向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図である。第2図
ないし第4図は本発明の実施例を示し、第2図は全体構
成図、第3図は制御フローチャート図、第4図はエンジ
ン冷却水温度に対する暖機増量率特性図である。 1……エンジン、5……吸気通路、6……排気通路、17
……水温センサ(冷却水温度検出手段)、20……排気還
流通路、21……EGR制御バルブ、24……三方弁、30……
コントローラ、35……排気還流手段、36……還流制御手
段、37……外気温度検出手段、38……開始温度設定手
段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気
    還流手段と、エンジン冷却水温度を検出する冷却水温度
    検出手段と、該冷却水温度検出手段で検出したエンシン
    冷却水温度が設定値以下のとき上記排気還流手段の作動
    を禁止し、エンジン冷却水温度が設定値を燃えるとき排
    気還流手段を作動させる還流制御手段とを備えると共
    に、外気温度を検出する外気温度検出手段と、該外気温
    度検出手段で検出した外気温度に応じて、上記還流制御
    手段により排気還流手段の作動を開始させる設定値を、
    外気温度が低いほど高く設定する開始温度設定手段とを
    備えたことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
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