JP4750776B2 - 自動車の排気系の空気噴射システムへの空気流量の計算方法 - Google Patents

Description

本出願は、参考として本出願に内容が組み込まれている２００６年１１月２７日に出願された米国特許出願第１１／５６３，３７５号の優先権を主張するものである。
本発明は、自動車の排気系の空気噴射システムへの空気流量を計算する方法に関する。

米国公開特許出願第２００５／０１３８９１９Ａ１号（中野ら）は、排気管内の触媒コンバータの上流側の位置で自動車の排気系に二次空気を導入するための装置を開示している。この文献では、空気流量は、二次空気供給圧力と締切り圧力の差に基づき電子制御ユニットによって制御される。このようなシステムの目的は、望ましくない排気エミッションの悪化を減少させることである。この文献では述べられていないが、このようなシステムは、車両始動時に排気系への空気流を増加し、これによって、エミッション触媒の不活性時間を減少させるために重要であり、また空気流量は、タイトル１３カリフォルニアコード規則セクション１９６８．２、セクションＥ、ルール５．２．１に従って調整されなければならない。残念ながら、実測圧力値は経過時間中大幅に変化し、経過時間中のシステム圧力脈動を平均化して、システム圧力を生成することが実施されてきたが、この方法は、システム圧力脈動における変動や、このような要因が空気流量へ与える効果を考慮することが不可能である。

米国公開特許出願第２００５／０１３８９１９Ａ１号

本発明によれば、触媒の上流側の位置の触媒排気システム内への空気流は、経過時間中の周期変動圧力値の平均としてシステム圧力を計算することによって制御され、またこのような計算されたシステム圧力をエンジン吸気量と比較して、実験データから得られる表に入力することによって制御されるものであって、このシステムは、表が基礎とする要素にシステム圧力変動を１つの要素として加えるものである。

本発明のさらなる理解のために、図面、図面の簡単な説明、及び、添付の特許請求の範囲に注目されるべきである。

従来技術によるものと同様に、本発明による触媒コンバータの上流側の位置で空気を排気系に導入するための二次空気噴射システムに用いられる装置が、図１に示されている。このような装置は、エンジン１０と、触媒コンバータ１２と、エンジン１０から触媒コンバータ１２に至る排気管１４と、参照番号１６によって全体的に示される二次空気噴射システムとを含む。二次空気噴射システム１６は、空気ポンプ１８と、触媒コンバータ１２の上流側の位置で空気ポンプ１８から排気管１４に至る導管２０とを含む。

導管２０は、導管２０内の圧力を検知するための圧力センサ２２と、圧力センサ２２の下流側の位置にあって、導管２０内に空気流を導通又は停止するためのオンオフ電磁弁２４と、導管２０内の空気流量を調整するための可変流量リード弁２６とを有する。

システム操作中、圧力センサ２２によって感知される圧力は、より高い圧力値とより低い圧力値との間の変化の振幅が非常に大きい図２の実測圧力信号グラフによって示されるように、経過時間中より高い値とより低い値との間で変化する。これらの変動は、図２の平均化された実測圧力信号グラフによって示されるように、かなり小さな振幅の脈動をもった、平均化された実測圧力信号を計算することによって平滑化することができる。図３に示した場合では、導管２０から排気管１４に入る空気流量が、データ表に収納された値と比較して、エンジン吸気量及び図２のシステム圧力グラフの関数として計算される。

図４に示したように、本発明は、データ表に記憶された値から、エンジン吸気及び空気噴射システム圧力を用いて空気流量を計算する際に、空気噴射システムの変動を要因化することで、追加の要素としての空気噴射システム脈動の要素を考慮する点で、図３のシステムとは異なる。この方法は、図１に示した方法に対し追加の装置を必要としない。

システム圧力脈動とは、図２に提示されたように、図２の実測圧力信号の圧力曲線と図２の平均化された実測圧力信号の曲線との差に関連して計算される。

これまで、システム圧力脈動は、触媒制御の自動車排気システムへの二次空気噴射システムを制御する際に考慮されなかった。

図５は、触媒制御の排気システムへの空気流の測定を制御する際にシステム圧力及びシステム圧力脈動の両方が考慮されるとき、測定された空気流が比較的一定であることを示している。
図６は、システム圧力のみの関数とした場合、多くの、コンピュータメモリに収納された空気流量に対するエンジン空気流量の変動は広範囲なものであり、システム圧力脈動が同様に考慮されるときには、多くの、コンピュータメモリに収納された空気流量に対するエンジン空気流量の変動は、かなり狭いものとなっていることを示している。

図７は、フローチャートで、図６に示した多くの収納された空気流量について、システム圧力脈動を使用して行われるステップを示している。
図８は、システム圧力脈動データを使用して空気噴射流量値を計算する際に行われるステップを示すフローチャートである。

本発明の出願日の時点に本発明を実施するために本発明者に知られている最善の形態について、本明細書に図示しかつ説明してきたが、適切な修正、変更及び均等手段については本発明の範囲から逸脱することなしに行うことができ、このような範囲は、次の特許請求の範囲の用語及びその法律上の均等手段によってのみ限定されることが当業者には明白であろう。

本発明の実施に使用される装置の概略図である。 図１の装置に基づく方法の実施における経過時間中のシステム空気圧の変化を示すグラフである。 図１の装置を使用する従来技術の方法によるステップの概略図である。 図１の装置を使用する本発明による方法によるステップを示した図３と同様の図面である。 システム圧力及び圧力脈動の関数としての図４のシステムで測定された空気流量を示したグラフである。 図４の方法の実施に使用する収納されたシステム値を示したグラフである。 図４の方法の実施に使用されるステップを示したフローチャートである。 システム圧力脈動データを使用してシステム空気流量値を計算する際に行われたステップを示したフローチャートである。

Claims (4)

1. 触媒コンバータを有する自動車の排気系に二次空気を噴射する方法であって、
   空気噴射システムを提供するステップと、
   該空気噴射システムは、加圧空気源と、前記加圧空気源からの加圧空気を前記自動車の排気管に導くための導管と、該導管内の空気流量割合を制御するための前記導管内における可変流量弁とを備えており、
   前記触媒コンバータの上流側の位置で、前記可変流量弁を通じて前記空気噴射システムの前記導管からの加圧空気を前記排気管に噴射するステップと、
   空気噴射システム空気圧データを採取するステップと、
   空気噴射システムの圧力脈動データを採取するステップと、
   エンジン吸気量データの関数として前記空気圧データから、少なくとも１つの空気噴射流量値を計算するステップと、
   エンジン吸気量データの関数として前記空気圧データから計算された唯一の空気噴射流量値が、存在するか否か決定するステップと、
   エンジン吸気量データの関数として前記空気圧データから計算された唯一の空気噴射流量値が、存在しない場合には、エンジン吸気量データの関数として前記空気噴射システムの圧力脈動データから、唯一の空気噴射流量値を計算するステップと、
   前記唯一の空気噴射流量値を伝達するステップと、
   前記唯一の空気噴射流量値の関数として、前記可変流量弁を通じて前記排気管への前記空気流量割合を制御するステップと、を含む方法。
2. 前記空気噴射システムの圧力脈動が、経過時間における空気噴射システム圧力と平均化された空気噴射システム圧力との差に関連して計算される、請求項１に記載の方法。
3. 可変流量弁を提供するステップが、リード弁を提供することによって達成される、請求項２に記載の方法。
4. 前記加圧空気源と前記可変空気流量弁との間の導管にオンオフ電磁弁を提供するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

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