JPH02104961A - 内燃エンジンの排気還流制御方法 - 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） 本発明は内燃エンジンの排気還流制御方法に関し、より
具体的にはエンジン始動後の低温時において始動後の経
過時間に応じて排気還流量を徐々に増加する様に構成し
た内燃エンジンの排気還流制御方法に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンにおいて排気ガスの一部を吸気系に戻し、
混合気と共に燃焼室に導いて燃料の重量当たりの熱容量
を増加させ、最高温度を下げてＮＯｘの排出を低減する
技術は、排気還流乃至は排気再循環（ＥＧＲ）と呼ばれ
て良く知られているところである。この排気還流を行う
ことによって排気ガス特性は向上するが、他方燃焼状態
は不安定となるので、排気還流制御は限られた運転領域
において実行されており、例えばエンジン始動時におい
ては完爆を完了して機関が所定値以上暖機された時点で
実行する欅にしている。而して、この始動後の排気還流
制御に関しても運転性を悪化させることなく行うべ〈従
来より種々の提案がなされており、その−例としては特
公昭６１−３８３４０号公報記載の技術を挙げることが
出来る。この従来技術においては、エンジン水温が所定
値に達した時点で一定量の排気還流を行っていた其れ以
前の技術を改良すべく、エンジン水温が上昇するにつれ
て排気還流量を徐々に増加する様に構成している。

（発明が解決しようとする課題） 而して、エンジンの始動状態によっては、エンジンを停
止した後、短時間で再び始動する事態もまま見られると
ころである。斯る際はエンジン水温は比較的高温である
にもかかわらず吸排気系及び燃焼室内の温度は低い状態
にあるが、前記従来技術に従うときは、エンジン水温が
高温であることから排気還流量を多く供給することとな
って燃焼状態が不安定となり、良好な運転性を確保し得
ない。即ち、前記した従来技術にあっても斯る始動条件
においては運転性の悪化を十分救済することが出来ない
ものであった。

従って、本発明の目的は従来技術の斯る欠点を解消し、
エンジン停止後短時間で再始動する如き運転状態におい
ても運転性に悪影響を与えることなく、速やかに排気還
流を行ってエミッション特性を向上させる様にした内燃
エンジンの排気還流制御方法を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明は、内燃エンジンの
排気通路と吸気通路とを接続する排気還流路に配設した
排気還流弁の弁開度を前記内燃エンジンの運転パラメー
タ値に応じて制御する内燃エンジンの排気還流制御方法
において、エンジン始動後の経過時間を計測すると共に
、前記経過時間に応じて前記排気還流量を増大させる如
く構成した。

（作用） 始動後の経過時間に応じて排気還流量を増大させるので
、エンジン水温は高温であっても燃焼室の温度が低い始
動状態において、時間の経過に応じて還流量が増すこと
から燃焼状態が不安定に陥ることがない。また、燃焼室
等の部位を含めてエンジンが全体として高温状態におい
て始動した場合であっても、同様に経時的に還流量を増
加させることによって燃焼状態を安定させつつ排気還流
を実行することが出来る。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。尚、
便宜上、本発明の実施に使用する排気還流制御装置に付
いて先に説明する。

第１図はその排気還流制御装置を全体的に示す概略図で
ある。図において符号１は４気筒等の多気筒の内燃エン
ジンを示し、該エンジン１には吸気管（通路）２が接続
され、その中途にはスロットル弁３が設けられる。該ス
ロットル弁の付近にはθＴＨセンサ４が設けられてスロ
ットル開度θＴＨを検出し、電子式制御ユニットたるＥ
ＣＵ３に送出する。また、内燃エンジン１とスロットル
弁３との間の吸気管には燃料噴射弁６が設けられてＥＣ
Ｕの指令に応じて混合気を供給すると共に、その上流側
には吸気管内の絶対圧力ＰＢＡを検出するＰＢＡセンサ
７及び吸気温度ＴＡを検出するＴＡセンサ８が設けられ
、更に内燃エンジンの冷却水路（図示せず）にはエンジ
ン温度を検出する水温センサ９が設けられる。更に、デ
ィストリビュータ（図示せず）等の適宜位置にはＴＤＣ
等の適宜クランク角度で回転数信号Ｎｅを出力するＮｅ
センサ１０が設けられる。また、内燃エンジン１の排気
管（通路）１１に配置された排気ガス中のＮＯｘ成分等
の浄化作用を行う三元触媒１２の上流側には、排気ガス
中の酸素濃度を検出する０２センサ１３が設けられると
共に、その他適宜な位置には大気圧を検出するＰＡセン
サ１４が設けられる。これらＰＢＡセンサ７等の出力も
ＥＣＵ３に送出される。

続いて、排気還流機構２０に付いて説明すると、該機構
は排気還流路２１を備えており、該排気還流路は一端２
１ａにおいて排気管１１に三元触媒工２の上流側で連通
ずると共に、他端２１ｂにおいて吸気管２にスロットル
弁下流側で連通ずる。而して、排気還流路２工の中途に
は排気還流量を調節する排気還流弁２２が設けられてお
り、量弁は負圧応動装置２３のダイヤフラム２３ａに連
結される。この負圧応動装置２３は前記ダイヤフラムに
より画成される負圧室２３ｂと大気圧室２３ｃとを備え
ており、負圧室２３ｂに弾装されたバネ２３ｄはダイヤ
フラム２３ａを前記排気還流弁が閉じる方向に付勢して
いる。而して、大気圧室２３ｃは大気導入路２７を介し
て大気に連通すると共に、負圧室２３ｂは絞りを備えた
負圧導入路２４を介して吸気管２にスロットル弁３の下
流側で連通ずる。

この負圧導入路２４の中途には電磁三方弁２５が設けら
れており、量弁は其のソレノイド２５ａが励磁されると
、弁体２５ｂがフィルタ及び絞りを備えた第２の大気導
入路２６を介して大気に連通ずる開口２５ｃを閉塞して
負圧導入路２４を開放する。その結果、吸気管負圧は負
圧応動装置の負圧室２３ｂに導かれ、ダイヤフラム２３
ａの両面に作用する圧力に差異を生じるので、ダイヤフ
ラム２３ａはバネ２３ｄのバネ力に抗して変位し、排気
還流弁２２をリフトして開弁させる。他方、電磁三方弁
のソレノイド２５ａが消磁されると、弁体２５ｂは負圧
導入路２４の開口２４ａを閉塞すると共に開口２５ｃを
開放し、大気を負圧応動装置の負圧室２３ｂに導入する
。このときダイヤフラム２３ａの両面に作用する圧力は
均衡し、ダイヤフラム２３ａはバネ２３ｄのバネ力によ
って排気還流弁２２を閉弁方向に移動させる。即ち、三
方電磁弁のソレノイド２５ａが励磁されると、排気還流
弁は開弁じて排気ガスの一部を排気還流路２１を介して
吸気管２に還流させると共に、それが消磁されると、閉
弁して還流が遮断されるものである。而して、８亥ソレ
ノイド２５ａはＥＣＵに接続されて其の駆動を制御され
ており、ＥＣＵは適宜なデユーティ比でパルスを出力し
て排気還流弁を全閉、全開及びその間の任意の中間開度
に制御する。尚、負圧応動装置のダイヤフラム２３ａに
は弁リフトセンサ２８が連結されており、該ダイヤフラ
ムの変位量を介して排気還流弁の移動量（リフトＭ）を
検出し、ＥＣＵに送出する第２図は該ＥＣＵの内部構成
を示すブロック図であるが、前記したＮｅセンサ１０の
出力はＥＣＵにおいて波形整形回路５０１において波形
整形された後、信号の発生間隔から回転数を計数するＭ
ｅカウンタ５０２を経由して乃至は直ちにＣＰＵ５０３
、ＲＯＭ５０７、ＲＡＭ５０８及びバス５１０からなる
マイクロ・コンピュータに取り込まれてＲＡＭ内に一時
格納される。又、θＴＨセンサ４等の出力はレベル修正
回路５０４で適宜レベルに変換された後、マルチプレク
サ５０５を介して順次Ａ／Ｄコンバータ５０６に送られ
、デジタル値に変換されてマイクロ・コンピュータ内に
入力される。而して、マイクロ・コンピュータにおいて
ＣＰＵ５０３は、入力値に応じてＲＯＭ内に格納したマ
ツプをエンジン回転数及び吸気絶対圧等から検索して排
気還流弁のリフト（開度）制御値を決定し、前記弁リフ
トセンサ２８の検出した実開度との偏差を解消すべく適
宜のデユーティ比をもってオン／オフ信号を出力し、駆
動回路５１１を介して電磁三方弁２５を駆動する。更に
、ＣＰＵは、同様にエンジン回転数及び絶対圧等からＲ
ＯＭ内に格納したマツプを検索して燃料噴射弁６の噴射
時間を算出し、０２センサ出力等から適宜な補正を加え
て噴射制御値を決定し、駆動回路５０９を介して出力す
る。尚、噴射時間マツプに関しては排気還流を実行する
領域用のものと実行しない領域用のものとの２種がＲＯ
Ｍ内に格納される。更に、ＣＰＵは点火時期等の他のエ
ンジン運転制御値も同様に演算し、図示しない駆動回路
を介して該当装置を駆動する。

続いて、該ＣＰＵの動作を示す第３図（Ａ）（Ｂ）フロ
ー・チャートを参照して本発明に係る内燃エンジンの排
気還流制御方法を説明する。尚、このプログラムは、Ｔ
ＤＣ等の適宜クランク角度で起動される。

先ず、３１において前回プログラム起動時がクランキン
グ等の始動モードであったか否か判断し、始動モードで
あれば右側の３２に移行する。

尚、本フロー・チャートにおいては大別すると、左側が
排気還流を実行する場合であり、右側が排気還流を実行
しない乃至は其の過渡状態を示す。

而して、Ｓ２においては前記マイクロ・コンピュータの
イニシャル時（イグニションＳＷ・オン時）の吸気温度
ＴＡを読み出して所定値ＴＡＢ、例えば２０℃と比較し
、その比較結果に応じてＳ３゜Ｓ４において排気還流開
始判定用の水温ＴＷＥＩとして高低２種の比較基準値Ｔ
ＷＢＩＬ　（例えば３０　’Ｃ）　、　ＴＷＥＩＨ（例
えば８０°Ｃ）を選択する。即ち、実際の吸気温度ＴＡ
が２０°Ｃ以下であれば高い側の値を選択し、後述の如
く排気還流の開始を遅延させる。即ち、吸気温度が比較
的低いときは冷間始動であると判定することが出来るこ
とから、安定した燃焼状態において暖機運転を行うため
である。続いて、Ｓ５においてフラグＦ　ＥＧＲをＯに
リセットし、Ｓ６において排気還流弁のリフト指令値Ｌ
　ＣＭＤを零（排気還流せず）とし、始動時の完爆を確
実に行わしめる。又、噴射指令値Ｔｉ　も排気還流不実
行用のマツプＴ　ＩＥＧＲ−ＯＦＦを使用する。

又、点火時期に付いても図示はしなかったが、排気還流
不実行用のマツプに基づいて決定する。

Ｓｌにおいて前回始動モードになかったと判断されると
きはＳ７に進み、始動した後所定時間、例えば２分間経
過したか否か判断し、未だ経過していなければ同様に３
５．Ｓ６と進んで一旦プログラムを終了する。これもＳ
ｌと同様に始動作業を確実に行うためである。

Ｓ７において始動後２分経過したことが確認されたとき
はＳ８に進み、実際の水温ＴＷを前記した比較基準値Ｔ
ＷＥＩと比較し、それを超えていなければ同様に排気還
流を行わず、燃料噴射も排気還流不実行用のマツプを使
用する。尚、この比較基準値としては、吸気温度に応じ
てＳ３．Ｓ４で選択された値が使用されることは云うま
でもない。また、冷間始動時の場合には比較基準値を高
くして排気還流制御の開始を遅らせていることは前記し
た通りである。

暖機が進んでＳ８において水温が比較基準値を超えたと
判断されたときはＳ９に移行し、エンジン回転数Ｎｅが
適宜設定した所定値ＮｅｃＯ、例えば１１０００ｒｐを
超えたか否か判断し、超えていないと判断されたときは
ＳＩＯに進み、前記したフラグＦ　ＥＧＲが１にセット
されているか否か判断する。該フラグはＳ５において０
にリセットされているので、否定されてＳｌｌに進んで
当該フラグを１にセットし、Ｓ６に進んでプログラムを
終了する。而して、次のプログラム起動時においてはＳ
１０での判断は肯定され、Ｓ１２において本プログラム
を１２回、即ち１２ＴＤＣループしたか否か判断する。

初めて本ステップに到達したことから当然否定され、ス
テップ１３に進んでリフト指令値と噴射指令値が決定さ
れる。Ｓ１３の指令値決定においては排気還流が実行さ
れない点ではＳ６と異ならないが、噴射指令値が排気還
流実行領域用の検索マツプＴ　ＥＧＲ−ＯＮを使用して
決定される点で３６と相違する。即ち、始動して暖機が
完了し、エンジン回転数も徐々に上昇しつつある運転状
態においては排気還流実行領域に移行しつつあることが
予期されるので、前段階として使用マツプを切り換え、
排気還流機構のデイレイを補償して排気還流の実行領域
へ円滑に移行させるためである。又、点火時期に付いて
も同様に排気還流実行領域マツプに切り換えて決定する
。

而して、Ｓ９でエンジン回転数が１０００ｒｐ−を超え
たと判断したときは３１４以下において同様に排気還流
の実行条件が成立しているか否か種々の運転パラメータ
値に付いて順次判定する。

即ち、３１４においてエンジン回転数が上限値Ｎｅｃｌ
、例えば３５００ｒｐｍ未満か否か判断し、３５００　
ｒｐｍ未満であれば続いて３１５において０２フイード
バツク制御中のアイドル運転域にあるか否か判断し、該
運転域になければ次いでＳ１６で実際の吸気絶対圧ＰＢ
Ａが所定値ＰＢＥＧＲＩ　、２４０ｍｍＨｇを超えてい
るか否かから低負荷状態にあるかどうかを判断し、低負
荷状態になければ続いて３１７において大気圧と前記吸
気絶対圧との差が所定値ΔＰＥ、例えば６０ｍＨｇを超
えているか否か判断し、超えていれば次に３１８におい
て現在のスロットル弁開度θＴ）ｌが所定価ＴＨＥＣ１
例えば４５度（全開を９０度としたとき）未満、か否か
から高負荷状態にあるか否かを判断し、高負荷状態にな
ければ更に３１９でリーン制御乃至はフューエルカット
制御が行われているか否か判断する。以上の判断ステッ
プは運転性等の点から排気還流を行うべきか否か判断し
たものであり、いづれかの条件において否定されたとき
は前記Ｓ９と同様に３１３に至ってリフト量を零とする
と共に、排気還流実行領域用マツプ値から燃料噴射等を
決定する。

以上の排気還流実行条件を全て満足したときは実行域に
移行したと判断して排気還流を行うが、その場合直ちに
排気還流を全面的に開始することなく、Ｓ１３に関して
述べたと同様に排気還流機構のデイレイを補償するため
に所定期間過渡的な制御を行って不実行域から実行域へ
円滑にシフトさせる。即ち、先ずＳ２０で前記フラグＦ
　ＥＧＲが１にセットされていることを確認した後３２
１を経て３２２に進み、エンジン回転数と吸気絶対圧等
からマツプＬ　ＭＡＰを検索してリフト指令値しＣＨＤ
を決定して排気還流を開始すると共に、噴射指令値Ｔｉ
　　（及び点火時期指令値）に付いては使用マツプを再
び切り換えて排気還流不実行領域用のものから決定する
。斯る過渡的な制御は、Ｓ２１でＴＤＣを１２回経過し
たことが確認されるまで行う。尚、不実行領域から実行
領域に入る場合を例にとって説明して来たが、実行領域
から不実行領域に復帰するときも同様であり、その場合
は条件ステップ（３９以下）で排気還流停止が決定され
た後Ｓ１３に進み、リフト指令値は零とすると共に、マ
ツプは実行領域用を所定期間使用し続けてからＳ６に移
る。又、暖機後直ちに実行条件が成立したときであって
もＳ２０によって直ちに排気還流を実行することを阻止
し、過渡時制御を効果的に保証しているものである。

而して、１２ＴＤＣが経過したときはＳ２３に進み、前
記大気圧ＰＡを所定値Ｐ　ＡＥＧＲｌ例えば７００ｍｍ
Ｈｇと比較して平地にあるか高地にあるかを判断し、７
００ｍｍ）！ｇを超えているときは平地にあるものと判
断して３２４に進み、マツプＬ　ＭＡＰを検索してリフ
ト指令値Ｌ　ＣＭＤを算出すると共に、噴射指令値等も
排気還流実行用のマツプＴＥＧＲ−ＯＮに切り換えて排
気還流制御を全面的に実行する。また、Ｓ２３で７００
＋＋＋ｍＨｇ未満と判断されたときは高地にあるので、
Ｓ２５において実際の吸気絶対圧を第２の所定値ＰＢＥ
ＧＲ２、例えば６１０胴Ｈｇと比較し、超えていなけれ
ばＳ２４で指令値を決定すると共に、超えていれば高負
荷状態にあるものと判断して３２２において過渡時制ｉ
ｌｌと同様にマツプＬＭＡＰを検索してリフト指令値Ｌ
　ＣＭＤを決定すると共に、燃料噴射は停止領域用のマ
ツプＴ　ＥＧＲ−ＯＦＦを検索して噴射指令値Ｔｉを決
定する。これは、高地における高負荷時のエンジン出力
の低下を補償するためである。尚、指令値の決定に際し
ては本ステップも含めて全て、マツプから基本値を検索
した後、必要に応じて適宜な補正を施して最終指令値を
決定することは云うまでもない。

以上の如く、Ｓ６．３１３．Ｓ２２．Ｓ２４でリフト指
令値が決定された後は第３図（Ｂ）に示す３２６以降に
進み、エンジン始動時の排気還流量の時間補正を行う。

即ち、先ず３２６において指令値の決定がエンジン始動
後に初めて行われたか否かを判断する。初めてと判断さ
れたときは３２７に進み、第２のフラグＦ　ＥＧＲ２を
１にセットした後３２Ｂで水温Ｔ−を新たな比較基準値
ＴＷＥ２、例えば４０℃と比較する。４０℃を超えてい
ると判断したときはＳ２９に進んでフラグＦ　ＴＷＥ２
を１にセットすると共に、４０度以下、即ち低温始動と
判断されたときは、Ｓ３０で該フラグをＯにリセットす
る。次いで、Ｓ３１に進んでＫＥＧＲタイマをスタート
させてエンジン始動からの経過時間の計測を開始する。

Ｓ＊いてＳ３２に進んでフラグＦ　ＴＷＥ２が１か０か
を判断し、判断結果に応じてＳ３３又はＳ３４に進んで
補正特性ＫＥＧＲＯＭ又はＫｌｌ！ＧＲＩＭのいづれか
に基づいて前記タイマ値から時間補正値Ｋ　ＥＧＲを算
出する。第４図は此の補正を示す説明グラフであるが、
特性ＫＥＧＲＯ？ｌは低温始動時用を、特性ＫＥＧＲＩ
Ｍは其れ以外の場合を示す、即ち、低温始動のときは補
正値を０．５からスタートさせて始動時から２分間に亘
って徐々に減少させると共に、それ以外のときは０．７
５からスタートして同一傾斜角で１分間徐々に減少させ
る様に設定する。この補正値は後述の如くリフト指令値
に乗じて最終指令値を修正するものであることから、始
動時は比較的少量の還流量でスタートして徐々に増加さ
せることとなり、エンジンの運転性に悪影響を及ぼすこ
となく排気還流を実行することが出来るものである。

フロー・チャートに戻ると、続いて３３５においてリフ
ト指令値Ｌ　ＣＭＤに補正値を乗じて補正する。而して
、３３６において補正値が１．０に達することが［認さ
れるとＳ３７でフラグＦ　ＥＧＲ２は０にリセットされ
るので、その後に本プログラムが起動されたときはＳ２
６で否定され、３３８でも否定されてＳ３９で補正値を
１．０に固定されることとなる。

本実施例においてはエンジン始動時からの経過時間を計
測し、少量の排気還流量でスタートすると共に経時的に
増加させる様に構成し、また低温始動時は其れ以外の場
合に比して更に排気還流量を少なくしているので、エン
ジン停止後短時間で再始動した場合など水温は高温であ
るが吸排気系等は低温である場合のみならず、通常の低
温始動乃至は高温始動等あらゆる始動運転状態において
も始動直後の燃焼状態に応じて適切に排気還流量を供給
することが出来、運転性を悪化させることなく、排気ガ
ス特性を向上させることが出来る（発明の効果） 本発明は、内燃エンジンの排気通路と吸気通路とを接続
する排気還流路に配設した排気還流弁の弁開度を前記内
燃エンジンの運転パラメータ値に応じて制御する内燃エ
ンジンの排気還流制御方法において、エンジン始動後の
経過時間を計測すると共に、前記経過時間に応じて前記
排気還流量を増加させる様に構成したので、低温始動時
のみならず高温始動時においても始動直後の燃焼状態に
応じて排気還流量の制御を適切に行うことが出来、始動
直後の運転性を安定化することが出来ると共に、排気ガ
ス特性を向上させることが出来る利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する内燃エンジンの排気還
流制御装置の全体構成を示す概略図、第２図は其の中の
ＥＣＵの内部構成を示すブロック図、第３図（Ａ）（Ｂ
）は該ＥＣＵの動作として示される本発明に係る内燃エ
ンジンの排気還流制御方法を説明するフロー・チャート
及び第４図は其の中の排気還流量の時間補正特性を説明
するグラフである。 １０９．内燃エンジン、２１８．吸気管（吸気通路）、
５．、、ＥＣＵ、９６．、エンジン冷却水温（Ｔ−）セ
ンサ、１１．　、　、排気管（排気通路）、２０．、、
排気還流機構、２２．、、排気還流弁、２８．、、弁リ
フトセンサ 出願人　　本田技研工業株式会社 代理人　　弁理士　吉　１）　豊 第１図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃エンジンの排気通路と吸気通路とを接続する排気
   還流路に配設した排気還流弁の弁開度を前記内燃エンジ
   ンの運転パラメータ値に応じて制御する内燃エンジンの
   排気還流制御方法において、エンジン始動後の経過時間
   を計測すると共に、前記経過時間に応じて前記排気還流
   量を増大させることを特徴とする内燃エンジンの排気還
   流制御方法。