JP2687019B2 - 機械式過給機付エンジンの排気ガス還流制御装置 - Google Patents

機械式過給機付エンジンの排気ガス還流制御装置

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JP2687019B2
JP2687019B2 JP1232977A JP23297789A JP2687019B2 JP 2687019 B2 JP2687019 B2 JP 2687019B2 JP 1232977 A JP1232977 A JP 1232977A JP 23297789 A JP23297789 A JP 23297789A JP 2687019 B2 JP2687019 B2 JP 2687019B2
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    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
    • F02M26/57Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
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    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
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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、機械式過給機(スーパーチャージャ)を備
えたエンジンにおける排気ガス還流(EGR)制御装置に
関する。
(従来技術) エンジンの充てん効率を高めて馬力を向上させるため
の吸気通路に設けられる過給機のうち、ターボチャージ
ャのように排気ガスを利用して作動させるものでなく、
エンジンのクランクシャフトに機械的に連結されて作動
されるか、あるいは電動モータによって作動される過給
機は、一般に機械式過給機(スーパーチャージャ、以下
S/Cと略称する)と呼ばれている。
また、エンジンの排気ガス中のNOXを低減するための
装置として排気ガス還流制御装置(EGR制御装置)があ
る。この装置は、一般にエンジンの排気通路と吸気通路
とを連通する排気ガス還流通路(EGR通路)を設けると
ともに、このEGR通路に排気ガス還流量制御弁(EGR弁)
を配設し、このEGR弁のリフト量をエンジンの運転状態
に応じて制御することにより、排気通路と吸気通路との
間の差圧にもとづいて、EGR通路を流れる排気ガスの流
量を変えてEGR率を変え、これによりNOXの低減を図るも
のである。
ところで、ターボチャージャとEGR制御装置の双方を
備えたエンジンは従来から知られているが(特開昭61−
87919号公報参照)、S/Cを備えたエンジンにおいては、
S/Cの上流側の吸気通路と排気通路とを連通してEGR通路
が設けられている場合、S/Cが作動されると、エアクリ
ーナ等の吸気抵抗によって、吸気通路におけるEGR通路
の開口部の負圧P1は、第6図に示すように急激に増大す
る。一方、S/Cの作動に伴って排気通路の圧力P2は急激
に上昇するから、EGR通路両端の差圧は急激に増大す
る。このため実際のEGR率は、第6図に符号Eで示すよ
うに希望値を大きく上まわることになり、ガソリンエン
ジンの場合は、失火によるサージングが生じて運転性が
悪化し、またディーゼルエンジンでは失火を生じるのみ
でなく、スモーク特性の悪化を招く問題があった。
そこで、従来のS/C付エンジンにおいては、S/C作動域
ではEGRを停止させて運転性の悪化を防止していた。し
たがってS/C作動域ではNOX低減効果が得られないという
欠点があった。
(発明の目的) 上述の事情に鑑み、本発明はS/Cを備えたエンジンに
おいて、S/C作動の有無にかかわらずEGR率を運転状態に
応じた希望の値に保つことができるEGR制御装置を提供
することを目的とする。
(発明の構成) 本発明によるEGR制御装置では、S/Cを非作動状態から
作動状態にするときには、EGR率をS/C非作動時における
EGR率よりも減少させるとともにS/Cを作動させ、S/Cを
作動状態から非作動状態にするときには、S/Cを非作動
状態にするとともに、EGR率をS/Cの作動時におけるEGR
率よりも増大させる制御手段を備えていることを特徴と
する。
この場合、上記制御手段に、過給機の作動時に対応す
る第1のEGR制御マップと、過給機の非作動時に対応す
る第2のEGR制御マップとを設け、これら第1および第
2のEGR制御マップを過給機の動作・非動作に応じて切
替えるようにすることができる。
そして、過給機を非作動状態から作動状態にするとき
には、上記第2のEGR制御マップを上記第1のEGR制御マ
ップに切替えてから所定時間T1経過後に、過給機を非作
動状態から作動状態にすることが好ましい。
また、過給機を作業状態から非作動状態にするときに
は、過給機を作動状態から非作動状態にしてから所定時
間T2経過後に、上記第1のEGR制御マップを上記第2のE
GR制御マップに切替えることが好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、S/Cのオン・オフ時におけるEGR通路
両端の急激な差圧変化によってEGR率が希望値から大き
く変化することが防止され、NOX低減を果しつつ運転性
の向上を図ることができる。
この場合、上記制御手段に、第1および第2のEGR制
御マップを設けることにより、制御を容易にすることが
できる。
そして、過給機の動作・非動作とEGR制御マップの切
替えとの間に時間差を持たせることによって、マップ切
替え時のEGR率の過渡的な増大を防止することができ
る。
(実 施 例) 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
第1図は本発明の一実施例を示す概略的構成図で、エ
ンジン1にはエアクリーナを通った吸気を外気筒の燃焼
室に供給する吸気通路2と、燃焼によって生じた排気ガ
スをサイレンサを通じて外部に排出する排気通路3とが
設けられている。吸気通路2にはエンジン1のクランク
シャフトによって作動されるS/C4が設けられているとと
もに、このS/C4をバイパスするバイパス通路5が設けら
れ、さらにS/C作動時にはこのバイパス通路5を閉塞す
る開閉弁6が設けられている。
吸気通路2のS/C4およびバイパス通路5の上流側と排
気通路3との間には、排気ガスの一部を吸気通路2内に
還流させるEGR通路7が設けられ、かつこのEGR通路7に
はEGR量を制御するEGR弁8が配設されている。そしてこ
のEGR弁8を作動させるための負圧ダイヤフラム式のア
クチュエータ9が設けられているとともに、負圧発生ポ
ンプ10とアクチュエータ9との間の負圧導入通路11に、
デューティ制御式の負圧制御弁12が配設され、この制御
弁12の開閉状態および開閉時間比率(デューティ比)に
応じてアクチュエータ9内の負圧が制御されることによ
り、EGR弁8のリフト量が制御されるようになってい
る。
13はコントロールユニットで、このコントロールユニ
ット13は、エンジン回転数、エンジン負荷(アクセル開
度)、エンジン水温等をあらわす各種入力信号にもとづ
いて、エンジンの運転状態を検出し、EGR制御量およびS
/C作動条件を計算し、これに応じてS/C4をON・OFFし、
かつ負圧制御弁12を制御する。その結果、第2図のマッ
プに示すように、EGR領域(領域A、B)およびS/C作動
領域(B、C)が設定される。
コントロールユニット13のメモリには、図示は省略す
るが、EGR量をエンジン回転数とエンジン負荷との関係
においてあらわす2つのEGR制御マップが格納されてお
り、S/C4作動時に対応して設定されたEGR制御マップ1
におけるEGR量は、S/C非作動時に対応して設定されたEG
R制御マップ2におけるEGR量よりも少なくなるように設
定されている。そして、S/CのON・OFFに応じてEGR制御
マップを切替えるようにしている。
次に、本実施例の動作について、第3図のフローチャ
ートおよび第4図のタイミングチャートにしたがって説
明する。
まず、コントロールユニット13は、第3図のステップ
S1において各種入力信号からエンジンの運転状態を読み
こみ、ステップS2でS/Cの作動条件(ONかOFFか)を第2
図のマップから決定する。次のステップS3では、エンジ
ンの運転条件を1サイクル前と比較し、ステップS4でS/
Cの作動条件が変化したか否かを判定する。そしてS/Cの
作動条件が変化した場合は、次のステップS5で現在はS/
Cを作動(ON)すべき状態であるか否かを判定し、作動
(ON)すべき状態であればステップS6へ進んでEGR制御
マップをEGR量の少ない制御マップ1に切替える(第4
図の時点t1)。これによって実際のEGR率は現時点t1か
ら一旦減少する。またステップS7で時点t1からの待ち時
間T1をセットする。次にステップS8でマップ1に従って
EGR制御量を計算して、EGR制御信号のデューティ比を決
定し、ステップS9でEGR制御信号を負圧制御弁12に出力
する。次のステップS10では、ステップS7で設定した待
ち時間T1が経過したか否かを判定し、この判定結果が
「YES」となればステップS11でS/Cを作動させる信号(O
N信号)を出力し(第4図の時点t2)、ステップS1に戻
る。
S/CがONになった時点t2以降は、ステップS4の判定結
果が「NO」となるからステップS12へ進み、EGR制御マッ
プ1にもとづいてEGR量を計算してEGR制御信号のデュー
ティ比を決定し、次のステップS13でEGR制御信号を負圧
制御弁12に出力し、ステップS1に戻る。
なお、第4図の時点t2からのS/CのONによってS/C上流
側の吸気通路2の負圧P1が増大するから、実際のEGR率
は時点t2から増大し、時点t3で負圧が最大になったとき
には、実際のEGR率は希望値の1/2程度まで回復する。ま
た、時点t2におけるS/Cの作動によって、時点t4から排
気通路3の圧力P2が上昇し、実際のEGR率は圧力P2が最
大となった時点t5において設定値に復帰する。
次にステップS5において、S/Cを非作動状態(OFF)と
すべきエンジンの運転条件であると判定された場合に
は、ステップS14でまずS/Cに対しOFF信号を出力して、S
/Cを非作動状態にした後(第4図の時点t6)、ステップ
S15で所定の待ち時間T2をセットする。そしてステップS
16でEGR制御マップ1にもとづいてEGR量を計算してEGR
制御信号のデューティ比を決定し、次のステップS17でE
GR制御信号を負圧制御弁12に対して出力する。次のステ
ップS18ではステップS15で設定した待ち時間T2が経過し
たか否かを判定し、この判定結果が「YES」となった時
点t9で、ステップS19へ進んでEGR制御マップをEGR量の
多い制御マップ2に切替える。時点t9以降はステップS4
の判定結果が「NO」となるから再びステップS12へ進
み、EGR制御マップ2にもとづいてEGR量を計算してEGR
制御信号のデューティ比を決定し、次のステップS13でE
GR制御信号を負圧制御弁12に出力し、ステップS1に戻
る。
一方、第4図の時点t6におけるS/CのOFFによって、S/
C上流側の吸気通路2の負圧P1が減少するから、実際のE
GR率は時点t6から減少し、時点t7で負圧が最小になった
ときには、実際のEGR率は希望値の1/2程度になる。また
時点t6におけるS/Cの作動停止によって、時点t8から排
気通路3の圧力P2が低下するから、実際のEGR率はさら
に減少し、時点t9で圧力P2が最小になったときには、実
際のEGR率も最小になる。しかしながら時点t9でEGR制御
マップ2に切替えられることによって、実際のEGR率は
増大し、時点t10に至って希望値に復帰する。
以上の説明で、本発明によるS/C付エンジンのEGR制御
装置の実施例の構成およびその動作が明らかとなった
が、本実施例においては、S/Cの動作時と非作動時とに
対応して、EGR量の少ないEGR制御マップ1とEGR量の多
いEGR制御マップ2とを用意するとともに、S/CをOFFか
らONにするときには、まずEGR制御マップ1に切替え
て、デューティ比の小さいEGR制御信号を出力してから
所定時間T1経過した後にS/CをONにし、またS/CをONから
OFFにするときには、S/CをONにしてから所定時間T2経過
した後にEGR制御マップ2に切替えて、デューティ比の
大きいEGR制御信号を出力するようにしているから、S/C
の作動によるEGR率の過大な増大を防止して希望値を保
つことができるとともに、切替時のEGR率の過渡的な増
大をも防止することができる。
なお、上述の実施例では、待ち時間T1、T2を設けて、
S/CのON期間がEGR制御マップ2の使用期間に重ならない
ようにしているが、待ち時間T1、T2を設ける代りに、ア
クセル開度に対するS/CのON・OFF動作およびEGR制御信
号の切替え動作に対し、第5図に示すようにヒステリシ
スを持たせるようにしてもよい。そしてこの場合、S/C
のON・OFFのヒステリシス領域I内においてEGR量大から
EGR量小への切替えが行なわれ、かつ、EGR制御信号切替
えのヒステリシス領域II内においてS/CのONからOFFへの
切替えがなされるように、ヒステリシス領域I、IIを設
定すればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の概略的構成図、第2図はEGR
領域とS/C動作領域とを示すマップ、第3図は第1図の
コントロールユニットが実行する制御のフローチャー
ト、第4図はそのタイミングチャート、第5図は他の実
施例におけるS/CとEGR量との切替状態を示す説明図、第
6図は従来の装置におけるタイミングチャートである。 1……エンジン、2……吸気通路 3……排気通路 4……機械式過給機(S/C) 5……バイパス通路、6……開閉弁 7……EGR通路、8……EGR弁 9……アクチュエータ 10……負圧発生ポンプ、11……負圧導入通路 12……負圧制御弁 13……コントロールユニット

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機械式過給機を吸気通路に備え、かつ、こ
    の過給機の上流側の吸気通路と排気通路とを連通する排
    気ガス還流通路に、排気ガス還流量を制御する制御弁を
    備えたエンジンにおいて、 上記過給機を非作動状態から作動状態にするときには、
    排気ガス還流率を過給機の非作動時における還流率より
    も減少させるとともに上記過給機を作動させ、上記過給
    機を作動状態から非作動状態にするときには、上記過給
    機を非作動状態にするとともに、排気ガス還流率を過給
    機の作動時における還流率よりも増大させる制御手段を
    備えていることを特徴とする機械式過給機付エンジンの
    排気ガス還流制御装置。
  2. 【請求項2】上記制御手段は、上記過給機の作動時に対
    応する第1のEGR制御マップと、上記過給機の非作動時
    に対応する第2のEGR制御マップとを備え、これら第1
    および第2のEGR制御マップを上記過給機の動作・非動
    作に応じて切替えることを特徴とする請求項1記載の機
    械式過給機付エンジンの排気ガス還流制御装置。
  3. 【請求項3】上記制御手段は、上記過給機を非作動状態
    から作動状態にするときに、上記第2のEGR制御マップ
    を上記第1のEGR制御マップに切替えてから所定時間T1
    経過後に、上記過給機を非作動状態から作動状態にする
    ことを特徴とする請求項2記載の機械式過給機付エンジ
    ンの排気ガス還流制御装置。
  4. 【請求項4】上記制御手段は、上記過給機を作動状態か
    ら非作動状態にするときに、上記過給機を作動状態から
    非作動状態にしてから所定時間T2経過後に、上記第1の
    EGR制御マップを上記第2のEGR制御マップに切替えるこ
    とを特徴とする請求項2または3記載の機械式過給機付
    エンジンの排気ガス還流制御装置。
JP1232977A 1989-09-11 1989-09-11 機械式過給機付エンジンの排気ガス還流制御装置 Expired - Lifetime JP2687019B2 (ja)

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