JP2658128B2 - 内燃機関の排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の排
気ガス再循環制御装置に係り、特に吸気管負圧を作動流
体圧とする型式の排気ガス再循環制御装置に係る。

［従来の技術］ 内燃機関、特に吸気絞り調速式の内燃機関の排気ガス
再循環制御装置は、吸気絞りを行うスロットル弁より吸
気流で見て下流側に比較的大きい吸気管負圧が生じるこ
とから、この吸気管負圧を作動流体圧として負圧作動式
の排気ガス再循環制御弁を作動させて排気ガス再循環流
量を制御するようになっており、更に前記排気ガス再循
環制御弁に対する吸気管負圧の供給を電磁式等の負圧切
換弁の切換作動により選択的に行い、これによって排気
ガス再循環をオン−オフ制御し、内燃機関の運転状態に
応じて排気ガス再循環域を適切に設定する排気ガス再循
環制御装置が既に知られており、これは例えば特開昭59
−192838号公報に示されている。

上述の如き排気ガス再循環制御装置に於ては、負圧切
換弁の切換作動に対して排気ガス再循環制御弁に対する
負圧の伝達及び排気ガス再循環制御弁よりの負圧の排出
に要する時間に応じて排気ガス再循環制御弁の作動応答
遅れが生じ、排気ガス再循環のオン−オフ、即ち排気ガ
ス再循環の開始及び終了が負圧切換弁の切換作動に対し
て遅れることが知られており、このため前記負圧切換弁
の切換状態から排気ガス再循環が行われているか否かを
見出してこれに応じて内燃機関に対する燃料供給量の補
正を行う場合、この作動応答遅れを考慮して排気ガス再
循環に関する燃料供給量の補正の開始及び終了に遅延時
間を与えることが既に考えられており、これは例えば上
述の特開昭59−192838号に於て提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如き原因に起因する排気ガス再循環の開始或い
は終了の応答遅れ時間は、常に一定であるかと云うと、
そうではなく、これは内燃機関の吸気管負圧の変化に応
じて変動し、このため排気ガス再循環に関する燃料供給
量の補正の開始或いは終了の要求遅延時間が変動し、こ
れが一定であると、内燃機関の運転状態の如何によって
はその補正期間に関し必ずしも排気ガス再循環に対して
の燃料供給量の補正が適切に行われず、内燃機関の運転
性が悪化する虞れがある。

本発明は、上述の如き不具合に鑑み、排気ガス再循環
に関する燃料供給量の補正の開始或いは終了の遅延時間
が一定であってもその燃料供給量の補正が排気ガス再循
環に関して常に適切に行われるよう改良された内燃機関
の排気ガス再循環制御装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ 上述の如き目的は、本発明によれば、ダイヤフラム室
を備え該ダイヤフラム室に作用する負圧により弁要素が
弁ポートを開く方向に駆動される構造の排気ガス再循環
制御弁と、前記ダイヤフラム室を吸気マニホールド内に
スロットル弁より下流側の位置にて開口する吸気管負圧
取出ポートへ接続する導管と、前記弁ポートを経て排気
マニホールドより吸気マニホールドへ排気ガスを再循環
させる排気ガス再循環通路と、前記導管の途中に設けら
れ該導管を連通させるオン位置と該導管の連通を遮断し
前記ダイヤフラム室を大気へ解放するオフ位置との間に
切換えられる負圧切換弁と、吸気管圧力を少なくとも一
つのパラメータとして前記負圧切換弁を前記オン位置と
前記オフ位置との間に切換えて排気ガス再循環を制御し
且つ前記負圧切換弁のオン−オフ切換えの時点より排気
ガス再循環の実質的開始及び実質的終了が生ずる迄の予
め定められた時間遅れをとって排気ガス再循環に対する
燃料供給量の補正を行う第一の制御手段と、吸気管圧力
の時間的変化量を検出し該時間的変化量が所定値以上の
時前記第一の制御手段による前記負圧切換弁の切換え作
動を禁止する第二の制御手段とを有する内燃機関の排気
ガス再循環制御装置によって達成される。

［発明の作用及び効果］ 上述の如き構成によれば、機関負荷の変化に伴う吸気
管負圧の時間的変化量が大きい過渡運転時には排気ガス
再循環の開始或いは停止が行われることが禁止され、吸
気管負圧の時間的変化量が所定量以下である定常運転時
に於てのみ排気ガス再循環の開始或いは終了が行われ、
これにより排気ガス再循環の開始及び終了の作動応答遅
れ時間がその時々に於て大きく変動することがなく、こ
れに応じて排気ガス再循環に関する燃料供給量補正の開
始及び終了の遅延時間が所定の一定値に定められても排
気ガス再循環に対しての燃料供給量の補正が適切に行わ
れ得るようになる。

即ち、今内燃機関が排気ガス再循環実施負荷以下の低
負荷運転状態にあるとし、この状態から吸気管圧力に上
記の所定値を越える時間的変化量を生じさせない速度に
てスロットル弁が開かれるときには、吸気管圧力を少な
くとも一つのパラメータとして作動する前記第一の制御
手段により或る時点にて負圧切換弁がオン位置に切換え
られ、更にそれより予め定められた時間遅れをとって排
気ガス再循環に対する燃料供給量の補正が開始され、負
圧切換弁がオンとされる時点より排気ガス再循環に対す
る燃料供給量の補正が行われる時点迄の時間遅れを予め
定められた一定時間とする制御が行われても、排気ガス
再循環の実質的開始と排気ガス再循環に対する燃料供給
量補正の開始との間にさしたるずれが生ずることはな
く、この間の時間遅れをスロットル弁が開かれる速度に
応じて変更する複雑な制御が行われなくても、内燃機関
は排気ガス再循環を行わない状態より排気ガス再循環状
態へ問題なく移行することができる。これに対し、スロ
ットル弁が開かれる速度が吸気管圧力に前記所定値以上
の時間的変化量をもたらす程度に速い時には、吸気管圧
力の時間的変化量が前記所定値以下に治まるまで負圧切
換弁をオンにする前記第一の制御手段の作動は禁止され
る。そして吸気管圧力の時間的変化量が前記所定値以下
に治まったところで、前記第一の制御手段による負圧切
換弁のオン位置への切換えと、それより予め定められた
時間遅れをとった排気ガス再循環に対する燃料供給量の
補正が行われる。かくして吸気管圧力の上昇に対する排
気ガス再循環の開始時点は、スロットル弁が急速に開か
れる時にはスロットル弁が通常の速度以下にて開かれる
ときに比して幾分遅れるが、かかる排気ガス再循環の開
始の幾分かの遅れは、内燃機関の排気ガス再循環運転の
全時間の極く微少な一部であり、内燃機関の排気ガス特
性を何ら実質的に損なうものではない。

又内燃機関が排気ガス再循環運転状態にある時から出
発して吸気管圧力に所定値を越える時間的変化量が生ず
る程急速にスロットル弁が閉じられた時には、吸気管圧
力の時間的変化量が所定値以下に治まる迄前記第一の制
御手段による負圧切換弁のオフ位置への切換えは暫時遅
らされ、吸気管圧力の時間的変化量が所定値以下に治ま
ったところで負圧切換弁はオフ位置へ切換えられ、これ
より予め定められた時間遅れをとって排気ガス再循環に
対する燃料供給量の補正が行われる。この場合にも、ス
ロットル弁が閉じられたことに対する負圧切換弁のオフ
位置への切換えは、スロットル弁が通常の速度以下にて
閉じられた時に比して幾分遅れ、又それに対応して燃料
供給量の補正も幾分遅れるが、内燃機関の減速時に排気
ガス再循環が幾分過剰になることは内燃機関の出力性能
にとって何ら支障とならず、又排気ガス再循環に対する
燃料供給量の補正は燃料供給量を減ずる補正であるの
で、内燃機関の減速時に燃料供給量の減量補正がより遅
い時点まで実施されることは内燃機関の出力性能及び燃
費性能にとって何らの支障とならない。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳
細に説明する。

第１図は本発明による内燃機関の排気ガス再循環制御
装置の一つの実施例を示している。図に於て、１は内燃
機関を示しており、該内燃機関は、スロットル弁２、サ
ージタンク４、吸気マニホールド５を経て空気を吸入
し、又燃料噴射弁12よりガソリンの如き燃料を噴射供給
され、既燃焼ガス、即ち排気ガスを排気マニホールド６
へ排出するようになっている。

排気マニホールド６には排気ガス再循環のための排気
ガス取入ポート７が、サージタンク４には排気ガス注入
ポート８が各々設けられており、排気ガス取入ポート７
と排気ガス注入ポート８とは排気ガス再循環用の導管９
と排気ガス再循環制御弁20と導管10とにより互いに連通
接続されている。

排気ガス再循環制御弁20は入口ポート21と出口ポート
22とを有しており、入口ポート21は導管９によって排気
ガス取入ポート７に連通接続され、出口ポート22は導管
10によって排気ガス注入ポート８に連通接続されてい
る。排気ガス再循環制御弁20は弁ポート23と弁要素24と
を有しており、弁ポート23は弁要素24によって開閉され
且開口度を制御されて排気ガス再循環流量を制御するよ
うになっている。弁要素24は、ダイヤフラム装置25のダ
イヤフラム26に接続され、ダイヤフラム室27に所定値よ
り大きい負圧が導入されていない時には圧縮コイルばね
28のばね力により押し下げられて弁ポート23を閉じ、ダ
イヤフラム室27に所定値より大きい負圧が導入されてい
る時にはその負圧に応じて圧縮コイルばね28のばね力に
抗して上昇して弁ポート23を開くようになっている。

排気ガス再循環制御弁20のダイヤフラム室27は、導管
29、背圧制御用の負圧調整弁30、導管31を経てサージタ
ンクに設けられた吸気管負圧取出ポート32に連通接続さ
れている。吸気管負圧取出ポート32は、図示されている
如く、スロットル弁２より下流側に設けられていて常に
吸気管負圧を及ぼされるようになっている。

負圧調整弁30は弁ポート35を開閉する弁要素36及び該
弁要素を担持したダイヤフラム37とを有しており、ダイ
ヤフラム37は、それの図にて上側に大気中に開放された
大気開放室38を、また下側にダイヤフラム室39を各々郭
定しており、該ダイヤフラムは、ダイヤフラム室39に所
定値以上の圧力（正圧）が導入されていない時には圧縮
コイルばね40の作用によって弁要素36を弁ポート35より
引き離して該弁ポートを開く位置に位置し、これに対し
ダイヤフラム室39に所定値以上の圧力が導入された時に
は圧縮コイルばね40の作用に抗して図にて上方へ変位し
て弁要素36を弁ポート35に当接させて該弁ポートを閉じ
る位置に位置するようになっている。

負圧調整弁30のダイヤフラム室39は、導管41によって
排気ガス再循環制御弁20の弁ポート23とこれより上流側
に設けられたオリフィス42との間の圧力室43に連通接続
され、該圧力室に於ける排気ガス圧力を導入されるよう
になっている。

上述の如き負圧調整弁30とオリフィス42よりなる構造
は、周知の背圧制御機構であり、圧力室43に於ける排気
ガス圧力を常にほぼ一定に保つよう排気ガス再循環制御
弁20のダイヤフラム室27に供給する負圧を調整し、換言
すれば弁ポート23の開口度を調整し、これによって排気
ガス再循環流量の流入空気量に対する比率、即ちEGR率
を常にほぼ一定に保つ作用を行うようになっている。

負圧調整弁30の大気開放室38は導管47によって吸気管
負圧取出ポート46に連通接続されている。吸気管負圧取
出ポート46はスロットル弁２が所定開度以下である時に
はそれの上流側に位置し、スロットル弁２が所定開度以
上である時にそれの下流側に位置して吸気管負圧を及ぼ
されるようになっている。

この実施例に於ては、スロットル弁２の開度に応じて
吸気管負圧取出ポート46に現れる吸気管負圧が負圧調整
弁30の大気開放室38に供給されることにより中負荷運転
時に於てEGR率が増大するようになる。

導管29の途中には負圧切換弁45が設けられている。負
圧切換弁（VSV）45は電磁作動式の三方向切換弁として
構成され、ダイヤフラム室27に連通接続されたポートａ
と、負圧調整弁34に連通接続された負圧ポートｂと大気
中に解放された大気圧ポートｃとを有しており、通電
時、即ちオン状態時にはポートａを大気圧ポートｃより
切離して負圧ポートｂに連通接続し、これに対し非通電
時、即ちオフ状態時にはポートａを負圧ポートｂより切
離して大気圧ポートｃに連通接続するようになってい
る。負圧切換弁45に対する通電は一般的なマイクロコン
ピュータを含む電気式の制御装置50により制御されるよ
うになっている。

制御装置50は、吸気管圧力センサ51より吸気管圧力に
関する情報を、回転数センサ52より機関回転数に関する
情報を、水温センサ53より内燃機関１の冷却水温度に関
する情報を各々与えられ、燃料噴射弁12による燃料噴射
量と負圧切換弁45に対する通電及びその停止即ち排気ガ
ス再循環開始及び終了時期とを制御するようになってい
る。

燃料噴射弁12による燃料噴射量は、吸気管圧力センサ
51により検出される吸気管圧力と回転数センサ52により
検出される機関回転数とに基いて定められ、これが、水
温センサ53により検出される内燃機関１の冷却水温度
と、負圧制御弁45のオン−オフ状態に応じて補正される
ようになっている。この場合、負圧切換弁45がオン状態
である時、即ち排気ガス再循環が行われている時は減量
補正が行われ、この減量補正の開始と終了には負圧切換
弁45のオン−オフに対して所定の遅延時間が与えられる
ようになっている。

第２図は制御装置50による燃料噴射量の計算ルーチン
を示している。まず最初のステップ10に於ては、吸気管
圧力センサ51により検出される吸気管圧力Pmに応じ、基
本燃料噴射時間Tpを決定することが行われる。この基本
燃料噴射量時間Tpの決定は予め吸気管圧力に応じて定め
られた基本燃料噴射時間を記憶装置より吸気管圧力に応
じて読出すことにより行われてよい。ステップ10の次は
ステップ20へ進む。

ステップ20に於ては、EGR補正実行フラッグＦが１で
あるか否かの判別が行われる。EGR補正実行フラッグＦ
は第３図に示されている如き時間割込ルーチンにて設定
されるものであり、Ｆ＝１である時は実際に排気ガス再
循環が行われている時であり、この時は燃料供給量のEG
R補正の実行のためにステップ30へ進み、そうでない時
はステップ50へ進む。

ステップ30に於ては、一つの減量補正計数であるEGR
補正係数Fegrを計算することが行われる。このEGR補正
係数Fegrは、排気ガス再循環流量を定めるパラメータ、
例えば吸気管圧力、機関回転数等に基いて排気ガス再循
環流量に応じた値に設定される、尚、EGR補正係数Fegr
は予め定められた一定値であってもよい。ステップ30の
次はステップ40へ進む。

ステップ40に於ては、基本燃料噴射時間Tpを下式に従
ってEGR補正することが行われる。

Tp＝Tp×Fegr EGR補正係数Fegrは減量補正係数であることから、上
述の補正計算が実行されることにより、基本燃料噴射時
間Tpは減少することになる。即ち燃料噴射量の減量補正
が行われる。ステップ40の次はステップ50へ進む。

ステップ50に於ては、下式に従い基本燃料噴射量Tpに
一般的な各種の補正を実行して同期噴射時間Trを算出す
ることが行われる。

Tr＝Tp×Km＋Tv 尚、Kmは水温センサ53により検出される冷却水温度等
により定められる補正噴射係数であり、Tvは燃料噴射弁
12の無効噴射時間である。

燃料噴射弁12は、上述の如き要領にて算出された同期
噴射時間Trに基いて開弁時間を制御され、その開弁時間
に応じた流量の燃料を内燃機関10の吸気通路へ噴射する
ようになる。

第３図はEGR補正実行フラッグＦを設定する、換言す
れば排気ガス再循環に関する燃料供給量補正の開始及び
終了に対し遅延を与える時間割込ルーチンを示してい
る。この第３図に示された時間割込ルーチンは所定時間
毎に繰返し割込ルーチンとして実行され、ステップ100
に於ては、負圧切換弁45がオン状態であるか否かの判別
が行われる。負圧切換弁45がオン状態である時はステッ
プ110へ進み、そうでない時はステップ160へ進む。

ステップ110に於ては、EGR補正実行フラッグＦが１で
あるか否かの判別が行われる。EGR補正実行フラッグＦ
＝１でない時はまだ燃料供給量のEGR補正が実行されて
いない時であり、この時にはステップ120へ進み、そう
でない時にはステップ150へ進む。

ステップ120に於ては、カウンタのカウント値Ｃを一
つアップカウントすることが行われる。ステップ120の
次はステップ130へ進む。

ステップ130に於ては、カウンタのカウント値Ｃが設
定値Cset₁より大きいか否かの判別が行われる。設定値C
set₁は燃料供給量のEGR補正の開始遅延時間を設定する
ものであり、これは予め一定値に定められており、Ｃ≧
Cset₁である時は負圧切換弁45がオフ状態よりオン状態
に切換わってから所定値Cset₁に定まる所定時間が経過
した時であり、この時にはステップ140へ進み、そうで
ない時にはこの時間割込ルーチンが終了される。

ステップ140に於ては、EGR補正実行フラッグＦを１に
することが行われる。ステップ140の次はステップ150へ
進む。

ステップ150に於ては、カウンタのカウント値Ｃを０
にセットすることが行われる。

ステップ160は、負圧切換弁45がオフ状態である時に
実行され、ステップ160に於ては、EGR補正実行フラッグ
Ｆが１であるか否かの判別が行われる。Ｆ＝１である時
は燃料供給量のEGR補正が既に実行されている時であ
り、この時にはステップ170へ進み、そうでない時はス
テップ150へ進む。

ステップ170に於ては、カウンタのカウント値Ｃを一
つアップカウントすることが行われる。ステップ170の
次はステップ180へ進む。

ステップ180に於ては、カウンタのカウント値Ｃが予
め定められた設定値Cset₂より大きいか否かの判別が行
われる。設定値Cset₂は燃料供給量のEGR補正の終了遅延
時間を設定するものであり、これは予め一定値に定めら
れており、Ｃ≧Cset₂である時はステップ190へ進み、そ
うでない時はこの時間割込ルーチンを終了することが行
われる。

ステップ190に於ては、EGR補正実行フラッグＦを０に
することが行われる。

負圧切換弁45に対する通電は、吸気管圧力センサ51に
より検出される吸気管圧力に基いて見出されるその時間
的変化量が所定値以上である時は現在の制御状態が維持
されて新たに通電或いは新たに通電を停止することが禁
止され、吸気管圧力の時間的変化量が所定値以下である
時はその時の内燃機関10の運転状態に応じて定められる
排気ガス再循環運転域に応じて新たに通電或いは新たに
通電が停止され、排気ガス再循環の開始或いは終了が行
われるようになる。

第４図は負圧切換弁45に対する通電制御のルーチンを
示している。このルーチンに於ては、まず、吸気管圧力
の時間的変化量ΔPMが絶対値で見て所定値ΔPMsetより
大きいか否かの判別が行われる。この吸気管圧力の時間
的変化量ΔPMの絶対値が所定値ΔPMsetより大きい時に
は負圧切換弁45のオン−オフを行うステップが実行され
ず、今までの状態が維持され、これに対しその吸気管圧
力の時間的変化量ΔPMの絶対値が所定値ΔPMsetより小
さい時、即ち定常運転時には排気ガス再循環運転域であ
るか否かの判別が行われる。この判別は、吸気管圧力セ
ンサ51により検出される吸気管圧力及び大気圧、回転数
センサ52により検出される機関回転数、水温センサ53に
より検出される内燃機関１の冷却水温度等に応じて予め
定められた態様にて行われ、排気ガス再循環運転域であ
る時は負圧切換弁45に通電を行ってこれをオン状態にす
ることが行われ、これに対し排気ガス再循環運転域でな
い時は負圧切換弁45に対する通電を停止してこれをオフ
状態にすることが行われる。

これにより排気ガス再循環の開始或いは終了は吸気管
負圧の時間的変化量ΔPMの絶対値が所定値ΔPMsetより
小さい時のみ行われ、この時間的変化量ΔPMの絶対値が
所定値ΔPMsetより大きい時は運転状態が排気ガス再循
環運転域へ移行しても或いはそれより抜出しても負圧切
換弁45のオン−オフ制御は行われず、今までの状態、例
えば排気ガス再循環が停止されている状態或いは排気ガ
ス再循環が行われている状態が維持される。

吸気管圧力の時間的変化量ΔPMは、第５図に示されて
いる如く、所定時間割込みルーチンにて取込まれる吸気
管圧力センサ51よりの吸気管圧力に関する情報PMと一回
前に取込んだその情報PM₀との減算により見出される。

尚、上述の実施例に於ては、排気ガス再循環の開始或
いは終了を禁止する所定値ΔPMsetは吸気管圧力の時間
的変化量ΔPMが正の値の時、即ち加速時も、負の値の
時、即ち減速時でも同じ値になっているが、これは、加
速時と減速時とで互いに異った値に設定されていてもよ
く、また吸気管圧力や機関回転数等に応じて可変設定さ
れてもよい。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に
説明したが、本発明は、これに限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の排気ガス再循環制御装
置の一つの実施例を示す概略構成図、第２図及び第３図
は本発明による排気ガス再循環制御装置に関連する燃料
供給制御の一例を示すフローチャート、第４図及び第５
図は各々本発明による排気ガス再循環制御装置の制御要
領を示すフローチャートである。 １……内燃機関,2……スロットル弁,4……サージタン
ク,5……吸気マニホールド,6……排気マニホールド,7…
…排気ガス取入ポート,8……排気ガス注入ポート,9、10
……導管,12……燃料噴射弁,20……排気ガス再循環制御
弁、21……入口ポート,22……出口ポート,23……弁ポー
ト,24……弁要素,25……ダイヤフラム装置,26……ダイ
ヤフラム,27……ダイヤフラム室,28……圧縮コイルば
ね,29……導管,30……負圧調整弁,31……導管,32……吸
気管負圧取出ポート,35……弁ポート,36……弁要素,37
……ダイヤフラム,38……大気解放室,39……ダイヤフラ
ム室,40……圧縮コイルばね,41……導管,42……オリフ
ィス,43……圧力室,45……負圧切換弁,46……吸気管負
圧取出ポート,47……導管,50……制御装置,51……吸気
管圧力センサ,52……回転数センサ,53……水温センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイヤフラム室を備え該ダイヤフラム室に
   作用する負圧により弁要素が弁ポートを開く方向に駆動
   される構造の排気ガス再循環制御弁と、前記ダイヤフラ
   ム室を吸気マニホールド内にスロットル弁より下流側の
   位置にて開口する吸気管負圧取出ポートへ接続する導管
   と、前記弁ポートを経て排気マニホールドより吸気マニ
   ホールドへ排気ガスを再循環させる排気ガス再循環通路
   と、前記導管の途中に設けられ該導管を連通させるオン
   位置と該導管の連通を遮断し前記ダイヤフラム室を大気
   へ解放するオフ位置との間に切換えられる負圧切換弁
   と、吸気管圧力を少なくとも一つのパラメータとして前
   記負圧切換弁を前記オン位置と前記オフ位置との間に切
   換えて排気ガス再循環を制御し且つ前記負圧切換弁のオ
   ン−オフ切換えの時点より排気ガス再循環の実質的開始
   及び実質的終了が生ずる迄の予め定められた時間遅れを
   とって排気ガス再循環に対する燃料供給量の補正を行う
   第一の制御手段と、吸気管圧力の時間的変化量を検出し
   該時間的変化量が所定値以上の時前記第一の制御手段に
   よる前記負圧切換弁の切換え作動を禁止する第二の制御
   手段とを有する内燃機関の排気ガス再循環制御装置。