JP3032002B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気還流を行なわせることにより、内燃機
関例えば自動車用エンジンの燃費を向上させるようにし
た装置に関する。

（従来の技術） 自動車エンジン等の内燃機関の燃費を向上させるため
には、排気を吸気に還流させることが有効であるという
ことはよく知られている。排気還流させることにより、
ポンピングロスが低減されるので、熱効率を改善でき、
また、燃焼温度が低下することにより、ノッキングを予
防できるので、圧縮比を高く設定できるからである。

一般に排気還流は中負荷域で行なわれるが、高負荷域
で排気還流を行なわせて、燃費を向上させるような排気
還流装置も考えられている。例えば特開昭55−64146号
では、排気通路から分岐した排気還流通路を吸気通路の
太径部に開口させて、前記排気還流通路に高負荷域で開
弁する流量制御弁を介装させた構成となっている。

（本発明が解決しようとする問題点） ところで排気還流は、排気還流通路の吸気通路への開
口部の負圧と、排気還流通路の排気通路への開口部の排
圧の差圧を利用して行なわれる。従って、所定量の排気
を還流させるには、所定値以上の差圧が必要である。

ところが、従来のような排気通路から分岐した排気還
流通路を吸気通路の太径部に開口させた構成では、排気
還流通路の吸気通路への開口部の負圧は吸入負圧であ
り、高負荷ほど減少し、排圧との差圧も第４図に破線で
示すように高負荷ほど減少する。従って、前記排気還流
通路に介装した流量制御弁を高負荷域で開弁しても、所
定値以上の差圧が得られないので、所定の排気還流量を
確保することができないという問題があった。

（発明の目的） 本発明は、高負荷域で所定値以上の差圧が得られるよ
うにして所定量の排気還流を行なわせ、内燃機関の高負
荷域での燃費を向上させることができる排気還流装置の
提供を目的とする。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は、排気通路から
分岐し吸気通路に接続される排気還流通路に、高負荷域
で前記吸気通路と排気通路を連通させる流量制御手段が
設けられた内燃機関において、前記吸気通路のスロット
ル弁より下流側に絞り部を設けると共に、その絞り部に
前記排気還流通路を開口させ、前記吸気通路の絞り部
の、前記排気還流通路の開口と反対側壁部に該絞り部の
断面積を可変可能とするロータリ型の絞り可変弁を配設
し、該絞り可変弁を高負荷域での前記絞り部断面積が低
負荷域より小さくなるように回転させる絞り可変弁駆動
手段を設け、前記流量制御手段は、高負荷運転域におい
て前記排気還流通路を開閉する流量制御弁を全開状態に
保持することを特徴としている。

（作用） 本発明では、吸気通路に絞り部を設けたので、前記絞
り部における負圧は吸入負圧と前記絞り部により発生す
る負圧の合成負圧となる。そして前記絞り部にロータリ
型の絞り可変弁を配設するとともに、該絞り可変弁を高
負荷域での絞り部の断面積が小さくなるよう回転させる
ようにした。そのため、前記絞り部により発生する負圧
は高負荷ほど増加するので、前記合成負圧は、吸入負圧
と比較して、高負荷域で大きくなる。さらに排気通路か
ら分岐した排気還流通路は前記絞り部に開口させてお
り、その排気還流通路に高負荷域で前記吸気通路と排気
通路を連通させる流量制御手段が設けられているので、
高負荷域で所定値以上の差圧が得られ、所定量の排気還
流を行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明が適応される内燃機関の排気還流装
置の全体構成図である。エンジン１にはスロットル弁９
を設けた吸気通路２、及び排気通路３が接続されてお
り、排気還流通路４は排気通路３から分岐して吸気通路
２に設けた絞り部５に開口されている。そして前記排気
還流通路４には、流量制御手段６が介装されている。こ
の流量制御手段６は、排気還流通路４を開閉可能に配さ
れた流量制御弁７と、その流量制御弁７の開度を変位さ
せる流量制御用ステップモータ８から構成されている。
また、エンジン１にはエンジン回転数検出手段としてエ
ンジン回転数センサ11、吸気通路２には負荷検出手段と
して吸入負圧センサ12、流量制御手段６には流量制御弁
７の弁開度検出手段として流量制御弁開度センサ13が設
けられている。

電子コントロールユニット（ECU）10は、後述するよ
うに、エンジン回転数センサ11、吸入負圧センサ12、流
量制御弁開度センサ13から送られた出力信号に応じて、
前記流量制御用ステップモータ８を駆動させる信号を出
力する。その駆動信号により流量制御用ステップモータ
８が駆動されて、流量制御弁７の弁開度を変位させるよ
うになっている。

また、吸気通路２の絞り部５部分には、該絞り部５の
断面積を可変可能とする絞り可変手段20が設けられてい
る。

絞り可変手段20は、絞り部５の断面積を可変可能とす
るロータリ型の絞り可変弁21と、該絞り可変弁21を変位
させる絞り可変用ステップモータ22から構成されてい
る。また、絞り可変手段20には、絞り可変弁21の開度検
出手段として、絞り可変弁開度センサ14が設けられてお
り、前記絞り可変弁開度センサ14からの出力信号はECU1
0へ送られる。

ECU10は、エンジン回転数センサ11、吸入負圧センサ1
2、流量制御弁センサ13、絞り可変弁開度センサ14から
送られた出力信号に応じて、流量制御用ステップモータ
８及び絞り可変用ステップモータ22を駆動させる信号を
出力する。それらの駆動信号により流量制御用ステップ
モータ８及び絞り可変用ステップモータ22は駆動され
て、流量制御弁７及び絞り可変弁21の弁開度を変位させ
るようになっている。また、排気還流量は、第６図の特
性曲線に従って制御される。

第２図は、第１図の実施例で生ずる内燃機関の吸入負
圧、絞り部５により発生する絞り負圧、及びそれらの合
成負圧と負荷の関係を示した特性図、第３図は、第１図
の実施例で生ずる内燃機関の排圧と負荷の関係を示した
特性図である。

第２図に示すように、吸気通路２の吸入負圧は内燃機
関の負荷の増加に伴って減少し、絞り負圧は内燃機関の
負荷の増加に伴って増加する。絞り部５における負圧
は、前記吸入負圧と絞り負圧の合成負圧であり、第２図
に実線で示すように、吸入負圧と比較して、高負荷域で
大きいという特性を有する。

第４図は、第１図の実施例で排気還流通路４を開口さ
せた絞り部５における負圧と発圧の差圧と、絞り部を設
けていない従来の負圧と排圧の差圧を比較して示した特
性図である。第４図に示すように、破線で示した絞り部
を設けていない従来の装置の差圧と比較して、実線で示
した第１図の実施例の差圧は、高負荷域で大きいという
特性を有する。排気還流は差圧を利用して行なわれるの
で、第１図の実施例では、高負荷域でも所定値以上の差
圧が得られ所定の排気還流量を確保することができる。

第５図は、第１図の実施例における排気還流量の制御
に関するブロック図である。排気還流量の制御は、エン
ジン回転数センサ11、吸入負圧センサ12、流量制御弁開
度センサ13から送られる出力信号に応じてECU10から出
力される駆動信号により、流量制御手段６を駆動させて
行なわれる。

第７図は、第１図の実施例のECU10で実行される、エ
ンジン回転数センサ11、吸入負圧センサ12、流量制御弁
開度センサ13からの信号を受けてから流量制御手段６の
駆動信号が出力されるまでの処理に関するフローチャー
トの一例である。ECU10には、第６図に示すように高負
荷ほど排気還流量を増大するように、全ての負荷域につ
いて、エンジン回転数と負荷の関数として、流量制御弁
７の目標弁開度Laが予め設定されているマップが入力さ
れている。但し、第１図の実施例では、負荷は吸入負圧
である。

まず、第７図のステップ１でエンジン回転数センサ1
1、吸入負圧センサ12からエンジン回転数Ne、吸入負圧P
bが読み込まれた後、ステップ２でECU10に入力されてい
る前記マップから、ステップ１で読み込んだエンジン回
転数Ne、吸入負圧Pbに対応する目標弁開度Laが求めら
れ、ステップ３で実際の流量制御弁７の実弁開度Lbが、
流量制御弁開度センサ13から読み込まれる。

次にステップ４で実弁開度Lbと目標弁開度Laが比較さ
れ、実弁開度Lbが目標弁開度Laより大きければ（Yesで
あれば）、処理はステップ５へ、それ以外では（Noであ
れば）、処理はステップ７へ分岐される。

ステップ５では、流量制御弁７の制御量が決定され、
ステップ６で前記決定された制御量だけ流量制御弁７を
閉制御する信号が出力されて、処理は終了される。

ステップ７では、実弁開度Lbと目標弁開度Laが再び比
較され、実弁開度Lbが目標弁開度Laと等しければ（Yes
であれば）、処理は終了され、それ以外では（Noであれ
ば）、処理はステップ８へ分岐される。

ステップ８では、ステップ５と同様、流量制御弁７の
制御量が決定され、ステップ９で前記決定された制御量
だけ流量制御弁７を開制御する信号が出力されて、処理
は終了される。

以上のようなステップを通してECU10から出力される
駆動信号により、流量制御手段６は駆動されて、排気還
流量の制御が行なわれる。

以上詳述したように、高負荷ほど排気還流量を増大す
るように制御することができるのは、高負荷域で所定値
以上の差圧が得られ、所定の排気還流量が確保されるか
らである。そして、中負荷域から高負荷域にかけて排気
還流が行なわれることにより、高負荷域のみならず、中
負荷域でも内燃機関の燃費を向上させることができる。
また、排気を還流させることにより、排気が浄化される
ことは言うまでもない。

第１図の実施例では、エンジン回転数センサ11、吸入
負圧センサ12、流量制御弁開度センサ13を用いたが、エ
ンジン回転数、負荷、流量制御弁開度が検出できる手段
であれば他の手段でもよく、また、流量制御用ステップ
モータ８により流量制御弁７の弁開度を変位させたが、
負圧応動型のアクチュエータを用いても、本発明の目的
は十分に達成される。さらに、吸入負圧の小さいディー
ゼル機関等においても、本発明は実施可能である。

以上のように、絞り部５の断面積を可変することによ
り、特に吸入負圧が小さく吸気流速の遅い高負荷低回転
域でも、絞り部５において十分な負圧が得られ、排気還
流量を確保できる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、高負荷域で所
定値以上の差圧が確保されるので、所定量の排気還流を
行なうことが可能となる。そして、高負荷域で排気還流
させることにより、熱効率を改善でき、また、圧縮比を
高く設定できるので、高負荷域での燃費を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適応される内燃機関の排気還流装置の
全体構成図、第２図は内燃機関の吸入負圧、絞り部によ
り発生する絞り負圧、及びそれらの合成負圧と負荷の関
係を示した特性図、第３図は内燃機関の排圧と負荷の関
係を示した特性図、第４図は絞り部５に作用する負圧と
排圧の差圧と、絞り部を設けていない従来の負圧と排圧
の差圧を比較して示した特性図、第５図は排気還流量の
制御に関するブロック図、第６図は排気還流量と負荷の
関係を示す特性図、第７図はECUで実行される処理に関
するフローチャートである。 １……エンジン、４……排気還流通路、５……絞り部、
６……流量制御手段、10……ECU、20……絞り可変手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−138764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−64146（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−85055（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−54617（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/07 550 F02M 25/07 580

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路から分岐し吸気通路に接続される
   排気還流通路に、高負荷域で前記吸気通路と排気通路を
   連通させる流量制御手段が設けられた内燃機関におい
   て、前記吸気通路のスロットル弁より下流側に絞り部を
   設けると共に、その絞り部に前記排気還流通路を開口さ
   せ、前記吸気通路の絞り部の、前記排気還流通路の開口
   と反対側壁部に該絞り部の断面積を可変可能とするロー
   タリ型の絞り可変弁を配設し、該絞り可変弁を高負荷域
   での前記絞り部断面積が低負荷域より小さくなるように
   回転させる絞り可変弁駆動手段を設け、前記流量制御手
   段は、高負荷運転域において前記排気還流通路を開閉す
   る流量制御弁を全開状態に保持することを特徴とする内
   燃機関の排気還流装置。