JPH01121547A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に排ガス再循環
装置（ＥＧＲ装置）を備えた内燃機関の制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より、機関負荷（吸入空気量または吸気管圧力）と
機関回転速度とに基づいて燃料噴射量や点火時期等の制
御量を求めて機関を制御すると共に、ＮＯＸの排出量を
低減することを目的としたＥＧＲ装置を備えた内燃機関
が知られている。

この内燃機関では、ＥＧＲ装置作動中と非作動中とでは
、機関の要求量が異なるため、ＥＧＲ装置作動中の制御
量（作動用制御量）のマツプとＥＧＲ装置非作動中の制
御量（非作動用制御量）のマツプとを用意し、ＥＧＲ装
置作動時点または非作動時点から所定遅延時間後にマツ
プを切換えて機関を制御している。ここでＥＧＲ装置作
動時点から所定遅延時間後にマツプを切換で制御するの
は、ＥＧＲ装置が作動してから排ガスが吸気系に供給さ
れるまでに所定の遅れ時間を有するためであり、また作
動中のＥＧＲ装置を停止した場合においてもＥＧＲ装置
非作動時点から所定時間後に排ガスが吸気系に供給され
なくなるためである。

なお、上記に関連する技術としては、特開昭５８−１５
８３４５号公報、特開昭５９−１９２８３８号公報、特
開昭６０−８１４９号公報、特開昭６１−４８３６号公
報記載の技術がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の技術では、機関運転状態に応
じて要求遅延時間が変化するのに対し、制御量のマツプ
を切換えるための遅延時間を一定にしているため、制御
量のマツプの切換え初期にリッチ、リーンスパイクが発
生して排気コミッションおよびドライバビリティが悪化
すると共に点火時期が要求値からずれてノッキングが発
生する、という問題があった。すなわち、制御量として
燃料噴射量を採用し、ＥＧＲ装置を作動した直後につい
て考察すると、新気に加えて排ガスが供給されるため吸
気管圧力が高くなって排ガス分だけ空燃比がリッチにな
り、遅延時間りが要求遅延時間Ｄ０　より短いと、第２
図（３）に示すようにリーンスパイクが発生し、遅延時
間りが要求遅延時間Ｄｏ　より長いと、第２図（４）に
示すようにリッチスパイクが発生する。なお、作動中の
ＥＧＲ装置を停止させた場合には、リッチスパイクとり
−ンスパイクとの発生は上記で説明した場合と逆になる
。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたもので
、リッチスパイクによるＨＣ，Ｃｏの発生およびリーン
スパイクによるＮＯｘの発生等を防止して排気エミッシ
ョンおよびドライバビリティが悪化しないようにするこ
とが可能であると共に点火時期のずれを防止してノッキ
ングの発生を防止することが可能な内燃機関の制御装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、排ガスを吸気系に
再循環させる排ガス再循環装置が作動した時点から第１
の所定遅延時間後に作動用制御量を演算すると共に、前
記排ガス再循環装置の作動が停止した時点から第２の所
定遅延時間後に非作動用制御量を演算する演算手段と、
前記作動用制御量または前記非作動用制御量に基づいて
機関を制御する制御手段と、機関運転状態を検出する運
転状態検出手段と、前記運転状態に応じて前記第１の所
定遅延時間および前記第２の所定遅延時間を変更する変
更手段と、を含んで構成したものである。

〔作用〕

本発明の演算手段は、排ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）
が作動した時点から第１の所定遅延時間経過後に作動用
制御量を演算し、ＥＧＲ装置の作動が停止した時点から
第２の所定遅延時間経過後に非作動用制御量を演算する
。この第１の所定遅延時間および第２の所定遅延時間は
変更手段によって、運転状態に応じて変更される。例え
ば、第１の所定遅延時間および第２の所定遅延時間は、
機関回転速度が高くなるに従って短くされ、第１の所定
遅延時間は機関負荷が大きくなるに従って長くされ、第
２の所定遅延時間は機関負荷が大きくなるに従って短く
される。そして、制御手段は、上記のように変更された
所定遅延時間後に演算された制御量に基づいて機関を制
御する。この制御量としては燃料噴射量や点火時期があ
り、上記のようにして燃料噴射量を制御することにより
リーンスパイクやリッチスパイクを防止することができ
、また上記のように点火時期を制御することにより点火
時期の要求値からのずれを防止することができる。

〔卑明の効果〕。

以上説明したように本発明によれば、機関運転状態に応
じて遅延時間を変更するようにしたので、遅延時間を最
適な値に制御でき、制御量が燃料噴射量の場合には排気
エミッションおよびドライバビリティを向上させ、制御
量が点火時期の場合にはノッキングの発生を防止するこ
とができる、という効果が得られる。

〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例に係る制御装置を
備えた内燃機関（エンジン）を詳細に説明する。第３図
は、この内燃機関の概略を示すもので、エアクリーナ１
２の下流側には、アクセルペダルによって開度が制御さ
れるスロットル弁１０が配置されている。このスロット
ル弁１０の上流側には、吸気温を検出する吸気温センサ
１４が取付けられている。また、スロットル弁１０には
スロットル弁１０の開度を検出するポテンショメータ等
で構成されたスロットル開度センサ２４が取付けられて
いる。スロットル弁１０の下流側にはサージタンク１８
が配置されており、このサージタンク１８はインテーク
マニホールド２２を介して機関本体に形成された燃焼室
に連通されている。サージタンク１８には、半導体式圧
力センサ２０が取付けられている。また、インテークマ
ニホールド２２にはインテークマニホールド２２内に突
出するよう各気筒毎に燃料噴射弁１６が取付けられてい
る。

機関本体に形成された燃焼室は、エキゾーストマニホー
ルド２６を介して三元触媒を充填した触媒装置（図示せ
ず）に連通されている。このエキゾーストマニホールド
２６には、排力゛ス中の残留酸素濃度を検出して理論空
燃比を境に反転した信号を出力する０２センサ５６が取
付けられている。

また、機関本体のエンジンブロックには、このエンジン
ブロックを貫通してウォータジャケット内に突出するよ
う機関冷却水温を検出する水温センサ４８が取付けられ
ている。

エキゾーストマニホールド２６とサージタンク１８とを
連通ずるように排ガス循環路２７が配置されており、こ
の排ガス循環路２７の途中に、ダイヤフラム３９と弁体
４０とを備えたＥＧＲバルブ３６が取付けられている。

ＥＧＲバルブ３６のダイヤフラム室３７は、バキューム
スイッチングバルブ（ＶＳＶ）２３およびＥＧＲバキュ
ームモジュレータ２８が配置された負圧通路３５を介し
てスロットル弁１０の下流側に穿設されたＥＧＲボート
３２に連通されている。ＥＧＲバキュームモジュレータ
２８は、弁体３０を備えたダイヤフラム２９によって定
圧室３１と大気に連通された大気室３３とに区画されて
おり、大気室３３内には圧縮されたスプリング３４が配
置されている。

そして、ＥＧＲバキュームモジュレータ２８の定圧室３
１はＥＧＲバルブ３６に連通されている。

機関本体のシリンダヘッドを貫通して燃焼室内に突出す
るように各気筒毎に点火プラグ４５が取付けられており
、この点火プラグ４５はディストリビュータ４１及びイ
グナイタ３８を介して制御回路４４に接続されている。

このディス）　ＩＪピユータ４１内には、ディストリビ
ュータシャフトに固定されたシグナルロータとディスト
リビュータ・ハウジングに固定されたピックアップとで
構成された回転角センサ４２が取付けられている。この
回転角センサ４２は、例えば３０°ＣＡ毎に発生するパ
ルス列から成るエンジン回転速度信号を制御回路４４に
出力する。

上記制御回路４４はマイクロコンピュータを含んで構成
されている。すなわち、制御回路４４は第４図に示すよ
うに、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５８、リード
オンリメモリ　（ＲＯＭ）６０、マイクロプロセッシン
グユニット（ＭＰＵ）６２、人出カポ−トロ４、入力ポ
ートロ６、出力ポードロア、６８．７０及びこれらを接
続するデータバスやコントロールバス等のバス？２を含
んで構成されている。人出カポ−トロ４には、アナログ
−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７４及びマルチプレクサ７
６が接続されている。マルチプレクサ７６には抵抗Ｒ及
びコンデンサＣで構成されたＣＲフィルタ７８を介して
圧力センサ２０が接続されると共に、バッファ８０を介
して水温センサ４８が接続され、バッファ８１を介して
スロットル開度センサ２４が接続され、またバッファ７
９を介して吸気温センサ１４が接続されている。

ＣＲフィルタ７８の時定数は吸気管絶対圧力の脈動成分
を除去できる程度の大きさ（３〜５　ｍ５ｅｃ　）−で
ある。ＭＰＵ６２は、入出カポ−トロ４を介してＡ／Ｄ
変換器７４及びマルチプレクサ７６を制御し、圧力セン
サ２０出力、水温センサ４８出力、吸気温センサ１４出
力及びスロットル開度センサ２４出力を順次Ａ／Ｄ変換
しＲＡＭ５８に記憶させる。圧力センサ出力のＡ／Ｄ変
換周期は、例えば１２１ＴＩＳｅＣである。入力ポート
ロ６にはコンパレータ８２及びバッファ８４を介して０
２センサ５６が接続されると共に波形成形回路８６を介
して回転角センサ４２が接続されている。また、出力ポ
ート６７は駆動回路８７を介してバキュームスイッチン
グバルブ２３に接続され、出力ポートロ８は駆動回路８
８を介してイグナイタ３８に接続され、出力ポードア０
はダウンカウンタを備えた駆動回路９０を介して燃料噴
射弁１６に接続されている。なお、９２はクロック、９
４はタイマである。上記ＲＯＭには以下で説明する制御
ルーチンのプログラムやＥＧＲ装置作動、非作動に応じ
た基本点火進角のマツプおよび基本燃料噴射時間のマツ
プ（基本制御量のマツプ）等が予め記憶されている。

次に、上記のＥＧＲ装置の作動を第３図を参照して説明
する。ＥＧＲポート３２に作用する負圧は、ＥＧＲバキ
ュームモジュレータ２８および開弁状態のバキュームス
イッチングバルブ２３を介してＥＧＲバルブ３６のダイ
ヤフラム室３７に供給される。一方、排ガスはエキゾー
ストマニホールド２６から排ガス循環路２７及びＥＧＲ
バルブ３６を介してＥＧＲバキュームモジュレータ２８
の定圧室３１に供給されている。ここで、背圧が大気圧
より設定値（スプリングとダイヤフラムの弾性力により
決定される）以上高いとＥＧＲバキュームモジュレータ
２８の弁体３０によって負圧通路３５が大気と遮断され
るため、バキュームスイッチングバルブ２３が開弁じて
いればＥＧＲボート３２に発生した負圧は負圧通路３５
を介して直接ＥＧＲバルブ３６のダイヤフラム室３７に
作用し、この負圧によってＥＧＲバルブ３６が開弁され
、排ガスがエキゾーストマニホールド２６から排ガス循
環路２７を介してサージタンク１８に供給される。機関
負荷が低下して背圧が低下するとＥＧＲバキュームモジ
ュレータ２８の定圧室３１に作用する圧力が低下するた
め大気室３３に作用する大気圧によって負圧通路３５が
徐々に開かれて負圧通路３５内に大気が導入されるため
ダイヤフラム室３７に作用する負圧が低下する。これに
よってＥＧＲバルブ３６が徐々に閉じられサージタンク
１８内に供給される排ガスの量が減少する。背圧が大気
圧付近の圧力まで低下すると弁体３０が完全に開弁され
大気室３３を介してダイヤフラム室３７に大気圧が作用
するためＥＧＲバルブ３６が閉弁されてサージタンク１
８内への排ガスの供給が停止される。また、バキューム
スイッチングバルブ２３を閉弁すると、ダイヤフラム室
３７に負圧が作用しなくなるためＥＧＲバルブが閉弁し
排ガスの供給が停止される。このように、このＥＧＲ装
置によれば、背圧に比例した量の排気ガスが吸気系に供
給され、これによって機関負荷に対してＥＧＲ率を一定
に保持することができる。

次に本実施例の制御ルーチンを説明する。第１図は、所
定時間（例えば、４　ｍ５ｅｃ　）ごとに実行されて、
作動用基本制御量のマツプと非作動用基本制御量のマツ
プとを切換えるルーチンを示すものである。ステップ１
００において、例えば、負荷、冷却水温、機関回転速度
等を判断することによりＥＧＲ装置作動条件が成立した
か否かを判断する。

ステップ１００においてＥＧＲ装置作動条件が成立した
と判断されたときには、ステップ１０２においてバキュ
ームスイッチングバルブをオンして開弁した後ステップ
１０４においてフラグＸＥＧＲがリセットされているか
否かを判断する。フラグＸＥＧＲがセットされていると
きはステップ１２８へ進み、フラグＸＥＧＲがリセット
されているときにはステップ１０６において非作動状態
のＥＧＲ装置を作動したときの遅延時間ＤＬＯＮを算出
する。この遅延時間ＤＬＯＮについては後述する。そし
て、ステップ１０８においてフラグＸＥＧＲをセットし
た後、ステップ１１８においてカウント値ＣＥＧＲをク
リアしてステップ１２０へ進む。

一方、ステップ１００においてＥＧＲ装置作動条件が成
立していないと判断されたときには、ステップ１１０に
おいてバキュームスイッチングバルブをオフして閉弁し
た後ステップ１１２においてフラグＸＥＧＲがセットさ
れているか否かを判断する。フラグＸＥＧＲがリセット
されているときにはステップ１２８へ進み、フラグＸＥ
ＧＲがセットされているときにはステップ１１４におい
て作動状態のＥＧＲ装置を非作動状態にしたときの遅延
時間ＤＬＯＦＦを算出する。この遅延時間ＤＬＯＦＦに
ついては後述する。そして、ステップ１１６においてフ
ラグＸＥＧＲをリセットした後ステップ１１８において
カウント値ＣＥＧＲをクリアした後ステップ１２０へ進
む。

ステップ１２８では、カウント値ＣＥＧＲがオーバフロ
ーを防止するための最大値（例えば、２５５）未満か否
かを判断し、未満と判断されたときにはステップ１３０
においてカウント値ＣＥＧＲをインクルメントした後ス
テップ１２０へ進む。

以上のようにステップ１１６においてフラグＸＥＧＲを
リセットし、ＥＧＲ装置作動条件が成立しかつフラグＸ
ＥＧＲがリセットされているときにステップ１０８にお
いてフラグＸＥＧＲをセットするようにしているため、
フラグＸＥＧＲはＥＧＲ装置作動条件が成立した時点で
セットされることになり、ＥＧＲ装置作動条件が成立し
かつフラグＸＥＧＲがセットされているときにはステッ
プ１３０においてカウント値ＣＥＧＲをインクルメント
するようにしているため、このカウント値ＣＥＧＲはＥ
ＧＲ装置作動条件が成立した時点からの経過時間をカウ
ントすることになる。同様に、ＥＧＲ装置作動条件が成
立しなくなった時点でフラグＸＥＧＲがリセットされる
ため、カウント値ＣＥＧＲはＥＧＲ作動条件が成立しな
くなった時点からの経過時間をもカウントすることにな
る。

ステップ１２０においては、フラグＸＥＧＲがセットさ
れているか否かを判断することによりＥＧＲ装置が作動
しているか否かを判断し、ＥＧＲ装置が作動していると
きにはステップ１２２において作動時の遅延時間ＤＬＯ
Ｎと作動時点からの経過時間を示すカウント値ＣＥＧＲ
とを比較し、ＤＬＯＮ≦ＣＥＧＲのときには所定遅延時
間経過したためステップ１２４において作動用基本制御
量のマツプに切換える。一方、Ｄ　Ｌ　ＯＮ　＞　ＣＥ
　ＧＲのときには所定遅延時間経過していないためステ
ップ１２６で非作動用制御量のマツプをそのまま使用す
る。ステップ１２０においてフラグＸＥＧＲがリセット
されていると判断されてＥＧＲ装置非作動中と判断され
たときには、ステップ１３２において非作動時の遅延時
間ＤＬＯＦＦとカウント値ＣＥＧＲとを比較し、ＤＬＯ
ＦＦ≦ＣＥＧＲのときにはステップ１３４において非作
動用基本制御量のマツプに切換え、ＤＬＯＦＦ＞ＣＥＧ
Ｒのときにはステップ１３６において作動用基本制御量
のマツプをそのまま使用する。

そして、上記の基本制御量のマツプから現在の吸気管圧
力および機関回転速度に対応する基本点火進角および基
本燃料噴射時間が演算され、これらが吸気温や機関冷却
水温等に応じて補正されて制御量が求められ、この制御
量によって機関が制御される。

次にステップ１０６及びステップ１１４の遅延時間ＤＬ
ＯＮＳＤＬＯＦＦについて詳細に説明する。第５図は、
機関回転速度に応じて定めた遅延時間ＤＬＯＮ、ＤＬＯ
ＦＦの例を示すものである。

機関回転速度が高くなるに従って吸気速度が速くなり、
ＥＧＲ装置作動時点及び非作動時点からのＥＧＲガスの
応答が速くなるため、遅延時間ＤＬ○Ｎ、ＤＬＯＦＦは
機関回転速度が高くなるに従って短くなるように定めら
れいる。また、ＥＧＲ装置作動時には吸気管圧力が導入
されるＥＧＲガスに対する抵抗となるため応答性が悪く
、ＥＧＲ装置を非作動状態にした時点では吸気管圧力は
抵抗として作用しないから、遅延時間ＤＬＯＮは遅延時
間ＤＬＯＦＦより長くなっている。

第６図は機関負荷（例えば、吸気管圧力、機関−回転当
りの吸入空気量・、吸入空気量）に応じて定めた遅延時
間ＤＬＯＮ、ＤＬＯＦＦの例を示すものである。機関高
負荷時はど吸気管圧力が高く、ＥＧＲ装置を作動したと
きには導入される排ガスに対する抵抗が大きくなるため
、作動時の遅延時間ＤＬＯＮは機関負荷が高くなるにし
たがって長くなるように定められている。一方、機関高
負荷になるにしたがって導入された排ガスが排気系に排
出されるまでの時間が短くなるため、非作動時の遅延時
間ＤＬＯＦＦは機関負荷が高くなるにしたがって短くな
るように定められている。

第７図は機関回転速度と機関負荷とに応じて定めた遅延
時間ＤＬＯＮＳＤＬＯＦＦの例を示すものである。この
遅延時間ＤＬＯＮ、ＤＬＯＦＦは予め実験によって定め
られて個別に記憶される。

また、遅延時間ＤＬＯＮＳＤＬＯＦＦは機関回転速度Ｎ
Ｅおよび機関負荷から計算によって定めるようにしても
よい。例えば、機関負荷として吸気管圧力ＰＭを採用し
たときの作動時の遅延時間ＤＬＯＮは以下の（１）式に
示すようになる。

・・・（１） ただし、Ｄ、ａ、ｂ、ｃ、ｄＳｅは定数である。

また、機関負荷が高いときには燃料噴射量も多いので、
燃料噴射量の積算値から遅延時間ＤＬ○Ｎ５ＤＬＯＦＦ
を演算してもよく、また燃料噴射量の積算値に応じてマ
ツプを定めておいてもよい。

この場１合、遅延時間は燃料噴射量の積算値に比例する
。

上記のようにして定められた遅延時間ＤＬＯＮ。

ＤＬＯＦＦは、以下で説明する方法によって補正するよ
うにしてもよい。以下遅延時間の補正方法を列挙する。

（１）　Ｅ　Ｇ　Ｒ率を用いて補正係数を以下のように
演算して遅延時間を補正する。このＥＧＲ率はＥＧＲバ
ルブにリフトセンサを取り付け、このリフトセンサ出力
よりＥＧＲ量を検出して吸入空気量で除算することによ
り求めることができる。

補正係数＝ｆ−ＥＧＲ率十ｇ　・・・（２）ただしｆ、
ｇは定数である。

（２）　Ｅ　Ｇ　Ｒ装置作動時の基本燃料噴射時間ＴＰ
ＷとＥＧＲ装置非作動状態の基本燃料噴射時間ＴＰＷＯ
とを用いて以下の式に従って補正係数を求めて補正する
。

補正係数＝ｈ　（ＴＰＷ○−ＴＰＷ）＋ｉ・・・（３〕
ただしｈｌ　１は定数である。

（３）背圧によって補正係数を求めて補正する。例えば
、非作動状態のＥＧＲ装置が作動した時点では、背圧が
高い方がＥＧＲガスが吸気系に入りやすいため、背圧が
高くなるに従って遅延時間が短くなるように補正する。

（４）加減速状態に応じて補正する。加減速状態はスロ
ットル開度変化ΔＴＡまたは吸気管圧力の変化へＰＭに
よって判断することができ、このときの補正係数は以下
の（４）式に示すようになる。

補正係数＝ｋ・△ＴＡまたはに△ＰＭ・・・（４）ただ
しに、には定数である。

（５）機関冷却水温、吸気温、ＥＧＲガス温により補正
係数を演算して補正する。例えば機関冷却水温が低いと
きは完全暖機前でありＥＧＲガスが入りにくいため遅延
時間を長くする。

なお、上記（１）〜（５）では演算によって補正係数を
求める例について説明したが、予め演算または実験によ
り補正係数を定めてマツプに記憶させておいて遅延時間
を補正してもよい。

なお、上記では吸気管圧力と機関回転速度とで燃料噴射
時間を演算する内燃機関を示したが、吸入空気量と機関
回転速度とに応じて燃料噴射量や点火時期を制御する内
燃機関にも適応することができる。また、上記では基本
制御量として基本点火進角および基本燃料噴射時間を用
いた例について説明したが、基本点火進角または基本燃
料噴射時間のいずれか一方を基本制御量としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は作動用基本制御量のマツプと非作動用基本制御
量のマツプとを切換えるルーチンを示す流れ図、第２図
はＥＧＲ装置作動状態と基本燃料噴射時間の切換え時点
との関係及び０２センサ出力の波形を示す線図、第３図
は本発明の実施例の制御装置を備えた内燃機関の概略図
、第４図は第３図の制御回路の詳細を示すブロック図、
第５図は機関回転速度に応じて定めた遅延時間を示す線
図、第６図は機関負荷に応じて定めた遅延時間の変化を
示す線図、第７図は機関回転速度と機関負荷とに応じて
定めた遅延時間を示す線図である。 ２０・・・圧力センサ、 ３６・・・ＥＧＲ弁、 ５６・・・０．センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排ガスを吸気系に再循環させる排ガス再循環装置
   が作動した時点から第１の所定遅延時間後に作動用制御
   量を演算すると共に、前記排ガス再循環装置の作動が停
   止した時点から第２の所定遅延時間後に非作動用制御量
   を演算する演算手段と、前記作動用制御量または前記非
   作動用制御量に基づいて機関を制御する制御手段と、機
   関運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状
   態に応じて前記第１の所定遅延時間および前記第２の所
   定遅延時間を変更する変更手段と、を含む内燃機関の制
   御装置。