JPH05272344A - エンジンの排気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分岐した排気通路下流側に設けた排気通路面積
制御用の弁手段の固着防止に関する制御装置。特に、弁
手段下流側の排気通路上に設けたターボ過給機への排気
ガス流量制御用の弁手段に関する。 【構成】エンジン回転数センサ１５と、冷却水温度セン
サ１６と、スロットルバルブ開度センサ５とから得られ
た情報より、エンジンが通常の運転時には第１弁手段制
御手段を用いるとともに、第１弁手段制御手段に係わら
ずに一時的に排気カット弁１１を開弁する、第２弁手段
制御手段を用いることにより、エンジンの運転状態にほ
とんど影響を与えることなく排気カット弁１１の固着防
止を図ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン用として複数
に分岐した排気通路上に設けた排気通路面積制御用の弁
手段の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気ターボ過給機付エンジンは、無過給
の同一エンジンに比較して出力向上を実現できるという
見地から広く実用化されているが、エンジンの低回転高
トルク運転域での要求に対しては、吸気量不足や排気ガ
ス圧力すなわち排圧の増大による充填効率の低下といっ
た問題がある。この原因は主として排気タービンの容量
がエンジンの最大出力時の吸気量や吸気圧力といった吸
気条件を主に対象として選定されるため、上記低回転高
トルク運転域での排気タービン容量が過大となり、上記
運転域での排気ガス量では十分な過給効果が得られない
ためである。

【０００３】この対策として、１基のエンジンに対して
２基以上の過給機を装備し、エンジンへの要求負荷の増
大に従って、駆動する過給機の台数を増していく過給機
切換方式が提案されている。過給機切換方式として、排
気通路面積を切換弁などの弁手段を用いて変更し、駆動
する過給機の台数を変更する方式が一般にみられる。

【０００４】しかし、切換弁下流側の排気通路に設けら
れた過給機が長時間休止を続けるときには、排気ガス中
に含まれるタール等の排気成分の付着に関する切換弁が
固着して制御不能になるという問題がある。

【０００５】この対策として、エンジン始動時に排気通
路に設けられた上記弁手段のひとつである切換弁を一時
的に開弁させる手段を設けたものがある。（特開平３−
１００３２５号公報）

【０００６】ところが、排気浄化用触媒が冷間状態であ
るときに上記弁手段を開弁すると、排気ガスは複数の過
給機に分配されて放熱面積が増大するために、過給機下
流側の排気ガス温度が低下して過給機の下流側の排気通
路に設けられた排気浄化用触媒が活性温度に達するのに
要する暖機運転時間が増大し、冷間状態での排気ガスの
浄化が妨げられるという問題が生じる。特に、上記従来
公報に示されるように、エンジン始動時に開弁すると、
通常始動時に始動性向上を図るためにエンジンに吸入さ
れる空気量を増量していることから、排気ガス量も多
く、触媒活性に対する影響度も大きい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたもので、排気浄化用触媒の温度低下および
暖気運転時間増加による排気浄化効率の低下を招くこと
なく、弁手段の固着問題を防ぐために該弁手段を一時的
に開弁させる手段を設けることを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１ないし４記載の
発明はそれぞれ前記した問題を解決することを共通の目
的として、それぞれつぎのように構成されている。

【０００９】請求項１記載の構成では、少なくとも２分
岐した排気通路と、分岐した排気通路の少なくとも１つ
に排気通路面積を変更する弁装置を設けた弁手段と、該
弁手段を駆動する弁手段駆動手段と、分岐した排気通路
が排気ガス下流側で再び合流した排気通路合流部より排
気ガス下流側に設けた排気ガス浄化用の触媒装置と、エ
ンジンの運転状態を検出するエンジンの運転状態検出手
段と、該運転状態検出手段により検出されたエンジンの
運転状態に応じて上記弁手段駆動手段を制御する第１の
弁手段制御手段とを有するエンジンの排気制御装置にお
いて、

【００１０】触媒装置の触媒温度に関連する情報を検出
する触媒温度検出手段と、排気ガスの流量に関連する情
報を検出する排気ガス流量検出手段とを有しており、触
媒の活性温度より高い触媒温度を検出したときには、第
１の弁手段制御手段にかかわらずにエンジン運転開始後
に上記弁手段を一時的に開作動させており、触媒の活性
温度より低い触媒温度を検出するとともに、排気ガス流
量が所定量より少ないときには、第１の弁手段制御手段
にかかわらずに上記弁手段を一時的に開作動させる第２
の弁手段制御手段とを備えたもの。

【００１１】請求項２記載の構成では、少なくとも２分
岐した排気通路上にそれぞれターボ過給機のタービンを
配設するとともに少なくとも１つの排気通路上にターボ
過給機のタービンに対する排気ガスの流れを遮断可能と
する排気カット弁を配設したものであって、該排気カッ
ト弁を弁手段として構成したもの。請求項３記載の構成
では、エンジンの運転期間中、１度だけ上記弁手段を一
時的に開作動させる第２弁手段制御手段を有するもの。

【００１２】請求項４記載の構成では、排気ガス流量に
関連する情報として、スロットルバルブ開度と、エンジ
ン回転数とを検出することにより排気ガス流量を間接的
に検出する排気ガス流量検出手段を有するもの。

【００１３】

【発明の作用・効果】請求項１記載の構成によれば、排
気ガス浄化用である触媒装置の触媒温度が触媒の活性温
度に達しているときには、エンジン運転開始後に弁手段
を一時的に開作動させるため、エンジンの運転性能悪化
を抑えつつ該弁手段の固着防止を実現している。また、
触媒装置の触媒温度が触媒の活性温度に達していないと
きには、排気ガス流量が任意の所定量以下のときにのみ
弁手段を一時的に開作動させるため、上記弁手段の一時
的な開弁による排気通路面積の増大に伴なう排気ガス温
度の低下により、活性温度以下の触媒装置の暖気に要す
る暖気時間が増加する影響を低減しつつ弁手段の固着防
止を図れる。

【００１４】請求項２記載の構成によれば、請求項１記
載の構成の少なくとも２分岐した排気通路上にそれぞれ
ターボ過給機のタービンを配設するとともに少なくとも
１つの排気通路上にターボ過給機のタービンに対する排
気ガスの流れを遮断可能とする排気カット弁を弁手段と
して構成して、触媒装置が活性温度に達していないとき
には排気ガス流量が任意の所定値以下のときにのみ弁手
段を一時的に開作動させるため、排気通路面積の一時的
な増大に伴なう過給圧力の変動によるエンジン出力の変
動の影響を低減しつつ弁手段の固着防止を図れる。

【００１５】請求項３記載の構成によれば、エンジン始
動を検出したときには１度だけ請求項１ないし請求項２
記載の第１弁手段制御手段と、第２弁手段制御手段とを
用いることにより、その後において第１ないし第２弁手
段制御手段の実行を不要とし、上記弁手段の固着防止を
図るとともに、コントロールユニットの演算回数を減じ
ることによる該コントロールユニットの演算スピードの
向上を可能とする。

【００１６】請求項４記載の構成によれば、エンジンの
減速に伴なうスロットルバルブ開度およびエンジン回転
数の関係により、排気ガス流量の減量に関する推定が可
能となり、排気ガス流量を直接測定するための複雑な装
置類を用いることなく比較的簡単に、請求項１、請求項
２ないし請求項３記載の効果を実現することが可能とな
る。特に、燃料カットを伴なう減速中には、排気系には
エアが流れているので弁手段を一時的に開いても放熱に
よる触媒温度低下の影響は小さい。

【００１７】

【実施例】本発明実施のエンジンの過給装置の一例を図
面により説明する。

【００１８】図２は、１はエンジン、２は吸気通路、３
は排気通路、４はスロットルバルブ、５はスロットルバ
ルブ開度センサ、６はエアクリーナ、７はインタークー
ラ、１０は排気浄化触媒、１１は排気カット弁、１２は
排気カット弁用アクチュエータ、１３はソレノイドバル
ブ、１４はコントロールユニット、１５はエンジン回転
数センサ、１６は冷却水温度センサ、２０は主過給機、
３０は副過給機である。エンジン１は吸気通路２と排気
通路３とを有しており、該エンジン１の出力軸にはエン
ジン回転数センサ１５が取り付けられている。

【００１９】排気ガスの有する運動エネルギを用いて吸
気を過給する主過給機２０および副過給機３０は、上記
排気通路３が排気ガス下流側で２分岐した排気通路３ａ
ないし３ｂの途中にそれぞれ設けられており、該排気通
路３ｂの副過給機より排気ガス上流側と、排気通路３の
２分岐点とのあいだに弁手段として用いる排気カット弁
１１を設けることにより、上記副過給機３０への排気の
連通ないし遮断の制御を可能とする。

【００２０】上記排気カット弁１１はエンジンの吸気通
路内の負圧等を利用して駆動力に変換する排気カット弁
用アクチュエータ１２を駆動源としており、該排気カッ
ト弁用アクチュエータ１２への圧力供給制御装置として
ソレノイドバルブ１３を用いている。ソレノイドバルブ
１３はエンジン回転数センサ１５と、冷却水温度センサ
１６と、スロットルバルブ開度センサ５とからの信号が
コントロールユニット１４に伝達され、その演算結果で
あるソレノイドバルブ１３への制御信号が該ソレノイド
バルブ１３に伝達されてエンジンの運転状態に応じた上
記排気カット弁用アクチュエータ１２への圧力供給を行
なうことにより、エンジンの運転状態に応じた排気カッ
ト弁１１の制御が可能となる。上記排気カット弁１１の
制御手段の１つである第１弁手段制御手段は図３に示す
ように、エンジンの回転数と、スロットル開度との関係
が図３のＰ領域となるときには排気カット弁１１は閉弁
して排気ガス流量のすべてが主過給機２０に供給し、図
３のＰ＋Ｓ領域となるときには排気カット弁１１は開弁
して排気ガス流量が主過給機２０と、副過給機３０との
それぞれに排気ガスを分配して供給可能となる。

【００２１】主過給機２０および副過給機３０の排気ガ
ス下流側の排気通路３ａおよび３ｂは合流して排気浄化
用触媒１０に接続されている。該排気浄化用触媒１０に
は冷却水温度センサ１６が設けられており、該冷却水温
度センサ１６からの信号をコントロールユニット１４に
伝達して上記排気浄化用触媒１０の温度が触媒の活性温
度に達したかどうかを判定し、排気浄化用触媒１０の温
度が上記活性温度に達したと判断したときには上記第２
弁手段制御手段を上記排気カット弁１１に用いる。すな
わち触媒温度が活性温度以下であり、アイドル時ないし
減速時といった排気ガス流量の少ない運転状態のときに
排気カット弁１１を一時的に開弁する。さらに上記第２
弁手段制御手段をエンジン始動後に一度だけ用いたのち
に再び該第２弁手段制御手段を用いることを禁止するこ
とにより、コントロールユニット１４の演算時間に影響
を与えずに上記排気カット弁１１の固着問題を防止する
ことを可能とする。ここで本実施例による作動原理につ
いて説明する。

【００２２】上記排気カット弁１１の制御手段として、
該排気カット弁１１に関するブロック図を図４に、上記
第１弁手段制御手段ないし第２弁手段制御手段のフロー
チャートを図５に示す。

【００２３】図４の排気カット弁１１に関するブロック
図では、エンジン回転数センサ１５と、冷却水温度セン
サ１６と、スロットルバルブ開度センサ５とからのアナ
ログ信号をコントロールユニット１４内のＡ／Ｄ変換回
路に伝達してデジタル信号に変換し、ソレノイドバルブ
制御回路でエンジンの運転状態を検出して第１弁手段制
御手段ないし第２弁手段制御手段を切換えてその演算結
果をソレノイドバルブ１３に伝達する。

【００２４】図５は第１弁手段制御手段ないし第２弁手
段制御手段を任意に切換えて制御する上記ソレノイドバ
ルブ制御回路のフローチャートである。（１） では、
第１弁手段制御手段ないし第２弁手段制御手段のいずれ
かが既に実行されたか否かについてＦｌａｇが０か、１
かのいずれであるかを判断し、Ｆｌａｇが１であるとき
には実行済みと判定して(1) 以降の制御を中止してい
る。上記したいずれの制御手段も未実行の際には、(2)
として冷却水温度センサ１６と、エンジン回転数センサ
１５と、スロットルバルブ開度センサ５とからそれぞれ
の情報をコントロールユニット１４に記憶させている。
(3) では、(2) より得られた情報のうち、冷却水温度が
所定の水温以上であるか否かについて判断し、冷却水温
が所定値以上のときには触媒温度は活性温度以上である
とともに、冷却水温度が所定値以下のときには触媒温度
は活性温度以下であると判断する。(3) より、冷却水温
度が所定値以下のときには、(8) としてエンジンの回転
数変動値と、スロットルバルブ開度変動値とを演算し、
(9) よりエンジン回転数が所定値以下であるか否かと、
(10)よりエンジン回転数差が所定の負の所定値以下であ
るか否かと、(11)よりスロットルバルブ開度差が所定の
負の所定値以下であるか否かとのそれぞれを判定し、い
ずれもそれぞれの所定値以下であるときには排気ガス流
量が所定値より少ない運転状態であると判断して、(12)
よりＦｌａｇに１を入力した後にソレノイドバルブ１３
に駆動信号を所定時間印加する、(4) と、(5) と、(6)
とから構成されたタイマ制御部を実行する。(4) ではコ
ントロールユニット１４に内蔵された内部タイマを始動
させ、(5) よりソレノイドバルブ１３に開弁駆動信号を
伝達して、(6) より所定の時間だけ上記開弁駆動信号を
印加し続けて該ソレノイドバルブ１３を一時的に開弁し
た後に、(7) よりソレノイドバルブ１３を閉弁する。あ
るいは(3) より、冷却水温度が所定値以上のときには、
(12)よりＦｌａｇに１を入力した後に上記タイマ実行部
を介してソレノイドバルブ１３を一時的に開弁した後
に、(7) よりソレノイドバルブ１３を閉弁する。

【００２５】これらのフローチャートを実行することに
より、エンジン始動開始後ないし再始動開始後に排気カ
ット弁１１の固着防止手段として、該排気カット弁１１
を所定時間開弁する手段を一度実行することが可能であ
り、さらにエンジンが冷間状態、すなわち排気浄化用触
媒温度が冷間状態のときには排気ガス流量が減じる運転
状態である減速時にのみ上記固着防止手段を用いること
が可能となる。すなわち上記固着防止手段により排気通
路体積が増大するために排気ガスの放熱面積が増大して
該排気ガスの温度低下を招き、排気浄化用触媒の暖機に
要する時間を増大して冷間始動時の排気ガス浄化性能に
悪影響を与えることなく上記固着防止手段を実行するこ
とを可能とする。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の請求項１に関するクレーム対応図であ
る。図２は本発明を実施する１つの装置構成を示す系統
図である。図３は排気カット弁の通常運転時の制御範囲
を示すグラフである。図４は本発明の制御装置のブロッ
ク図である。図５は本発明の制御装置のフローチャート
である。 １…エンジン、２…吸気通路、３…排気通路、４…スロ
ットルバルブ、５…スロットルバルブ開度センサ、６…
エアクリーナ、７…インタークーラ、１０…排気浄化触
媒、１１…排気カット弁、１２…排気カット弁用アクチ
ュエータ、１３…ソレノイドバルブ、１４…コントロー
ルユニット、１５…エンジン回転数センサ、１６…冷却
水温度センサ、２０…主過給機、３０…副過給機であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２分岐した排気通路と、分岐し
   た排気通路の少なくとも１つに排気通路面積を変更する
   弁装置を設けた弁手段と、該弁手段を駆動する弁手段駆
   動手段と、分岐した排気通路が排気ガス下流側で再び合
   流した排気通路合流部より排気ガス下流側に設けた排気
   ガス浄化用の触媒装置と、エンジンの運転状態を検出す
   るエンジンの運転状態検出手段と、該運転状態検出手段
   により検出されたエンジンの運転状態に応じて上記弁手
   段駆動手段を制御する第１の弁手段制御手段とを有する
   エンジンの排気制御装置において、 触媒装置の触媒温度に関連する情報を検出する触媒温度
   検出手段と、排気ガスの流量に関連する情報を検出する
   排気ガス流量検出手段とを有しており、触媒の活性温度
   より高い触媒温度を検出したときには、第１の弁手段制
   御手段にかかわらずにエンジン運転開始後に上記弁手段
   を一時的に開作動させており、触媒の活性温度より低い
   触媒温度を検出するとともに、排気ガス流量が所定量よ
   り少ないときには、第１の弁手段制御手段にかかわらず
   に上記弁手段を一時的に開作動させる第２の弁手段制御
   手段とを備えた、エンジンの排気制御装置。
2. 【請求項２】少なくとも２分岐した排気通路上にそれぞ
   れターボ過給機のタービンを配設するとともに少なくと
   も１つの排気通路上にターボ過給機のタービンに対する
   排気ガスの流れを遮断可能とする排気カット弁を配設し
   たものであって、該排気カット弁を弁手段として構成し
   た、請求項１記載のエンジンの排気制御装置。
3. 【請求項３】エンジンの運転期間中、１度だけ上記弁手
   段を一時的に開作動する第２弁手段制御手段を有する、
   請求項１ないし請求項２記載のエンジンの排気制御装
   置。
4. 【請求項４】排気ガス流量に関連する情報として、スロ
   ットルバルブ開度と、エンジン回転数とを検出すること
   により排気ガス流量を間接的に検出する排気ガス流量検
   出手段を有する、請求項１、請求項２、ないし請求項３
   記載のエンジンの排気制御装置。