JPH0614048Y2 - アルコール内燃機関の排気還流制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はアルコール内燃機関の排気還流制御装置に関
し、詳しくは、燃料中のアルコール濃度に応じて排気還
流量を制御するよう構成されたものに関する。

〈従来の技術〉 従来、排気中の有害成分である窒素酸化物ＮＯｘを低減
させる目的で、排気を吸気系へ再循環（ＥＧＲ；Exhaus
t Gas Recirculation）させて混合気の燃焼速度及び最
高温度を下げるよう構成されたものがある（『自動車工
学４巻ガソリンエンジン』昭和55年７月20日 株式会社
山海堂 発行 第284頁〜第285頁参照）。

このものでは、排気系と吸気系とを連通接続する排気還
流（ＥＧＲ）通路を設けると共に、該排気還流通路にコ
ントロールバルブを設け、該コントロールバルブの開度
を機関回転数や機関負荷等に応じて制御し、機関運転状
態に最も適した排気還流量が得られるようにしている。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところで、近年、ガソリンの代替燃料としてガソリンに
メタノールやエタノール等のアルコールを混合したアル
コール混合燃料を使用できるように、燃料中のアルコー
ル濃度を検出するアルコールセンサを設け、このアルコ
ールセンサの検出値に基づいて燃料供給量を制御するよ
う構成された内燃機関（以下アルコール内燃機関とい
う）が提案されている。

このようなアルコール混合燃料を用いるアルコール内燃
機関では、例えば燃料中のアルコール濃度が85％（体積
比）程度の最高濃度であるときには、ガソリンが100％
であるときに比べ等トルク当たりの窒素酸化物ＮＯｘ排
出量が約60％程度となるため、排気還流を行う必要がな
く、また、排気還流を行うと却って燃料噴射弁の耐久性
を悪化させてしまうという問題がある。即ち、燃料中の
アルコール濃度が85％程度の高濃度になると、ガソリン
のときに比べ燃料噴射弁の清浄作用が少なくなるため、
燃料噴射弁の噴孔部分に汚れがガム状に蓄積して燃料噴
射弁の噴射量が変化してしまうことがあり、更に排気還
流を行うとこの傾向が助長されて、燃料噴射弁の耐久性
を損ねてしまう結果となる。

このため、燃料中のアルコール濃度が所定値（例えば30
％）以上になった場合には、排気還流を停止することが
望ましいが、燃料補給等があってアルコールセンサによ
って検出される燃料中のアルコール濃度が較正されてい
ないとき（アルコール濃度検出値が大きな検出誤差を有
する可能性があるとき）にも濃度検出値に基づいて排気
還流を停止制御すると、実際には窒素酸化物ＮＯｘの排
出量が多いアルコール濃度であるにも関わらず、アルコ
ールセンサによる誤検出値に基づいて排気還流が停止さ
れて、多量の窒素酸化物ＮＯｘが排出されてしまう惧れ
がある。

本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、無駄な
排気還流による燃料噴射弁の耐久性悪化を防止しつつ、
アルコール濃度の誤検出値に基づく排気還流の停止制御
を回避して窒素酸化物ＮＯｘの排出量を抑止し得る排気
還流制御装置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〉 そのため本考案にかかるアルコール内燃機関の排気還流
制御装置は、第１図に示すように、燃料中のアルコール
濃度を検出するアルコールセンサを備え、該アルコール
センサによって検出される燃料中のアルコール濃度に応
じて燃料供給量を制御するよう構成されたアルコール内
燃機関の排気還流制御装置であって、機関排気の一部を
機関吸気系に還流させる排気還流手段と、前記アルコー
ルセンサによって検出されたアルコール濃度が所定濃度
未満のときに前記排気還流手段による排気還流を実行さ
せる一方、前記検出されたアルコール濃度が前記所定濃
度以上のときに前記排気還流手段による排気還流を停止
させる排気還流制御手段と、前記アルコールセンサによ
るアルコール濃度検出値の較正が終了しているか否かを
判定する較正判定手段と、該較正判定手段によりアルコ
ール濃度検出値の較正が終了していないと判定されたと
きに、前記排気還流制御手段に優先してアルコール濃度
の検出値の大きさに因らずに前記排気還流手段による排
気還流を実行させる較正終了前排気還流実行手段と、を
含んで排気還流制御装置を構成するようにした。

〈作用〉 かかる構成の排気還流制御装置によれば、較正判定手段
によりアルコールセンサの検出値が較正されていないと
判定されたときには、排気還流制御手段に優先してアル
コール濃度の検出値の大きさに因らずに排気還流を実行
させるために、較正が済んでいない大きな誤差を有する
可能性のある濃度検出値に基づいて排気還流が停止され
ることがない。

また、較正判定手段によりアルコールセンサの検出値が
較正されていると判定されるときには、前記排気還流制
御手段によりアルコール濃度が所定濃度未満のときに限
って排気還流が実行され、前記所定濃度以上のときには
排気還流が停止されるので、燃料中のアルコール濃度が
高く排気還流を行う必要がないときに排気還流が行われ
ることを回避し得る。

〈実施例〉 以下に本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図はシステム概略を示す。図において、10は機関燃
焼室であり吸気管11と排気管12とが連通接続されてい
る。排気管12の後端には触媒コンバータ13が介装されて
いる。また、吸気管11には、エアクリーナ14で浄化され
た空気が吸気絞り弁15を介して供給される。前記吸気絞
り弁15をバイパスするバイパス通路16には、アイドルア
ジャストスクリュー17が螺合されており、吸気絞り弁15
がアイドル開度に閉じられているときの空気量がこのア
イドルアジャストスクリュー17により調整される。更
に、吸気絞り弁15をバイパスするアイドル回転数制御用
のバイパス通路18には、パルス信号によって駆動されそ
のデューティ比（開弁駆動時間割合）に応じて開度が調
整される電磁式のアイドル制御弁19が設けられている。

20は燃料タンクであり、アルコール混合燃料（ガソリン
にメタノールやエタノール等のアルコールを混合させた
もの）が貯留されている。そして、この燃料タンク20内
には撹拌機21が設けられており、燃料タンク20内のアル
コール混合燃料を撹拌して均一濃度にするようにしてあ
る。燃料タンク20内のアルコール混合燃料は、燃料ポン
プ22，圧力レギュレータ23，燃料フィルター24を経て燃
料供給パイプ25を通って燃料噴射弁26に至る。燃料噴射
弁26に至って噴射供給されなかったアルコール混合燃料
はリターン通路27を介して燃料タンク20へ戻される。

燃焼室10には点火プラグ28が設けられており、この点火
プラグ28には点火コイル29，配電器30を介して高電圧が
印加される。また、排気管12と吸気管11との間には、排
気還流通路32が配されており、この排気還流（ＥＧＲ）
通路32を介して吸気側に還流される排気量は排気還流制
御弁31で制御される。尚、本実施例において、前記排気
還流通路32と排気還流制御弁31とによって排気還流手段
が構成される。

排気管12には、機関吸入混合気の空燃比と密接な関係に
ある排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ33、触媒コ
ンバータ13の温度を検出する温度センサ34が設けられて
いる。また、ウォータージャケット内の冷却水温度Ｔｗ
を検出する水温センサ35及び機関回転数Ｎを検出するク
ランク角センサ36が設けられている。更に、吸気管11に
は吸気圧を検出する吸気圧センサ37、吸気絞り弁15の開
度を検出する開度センサ38が設けらている。そして、燃
料フィルター24と燃料噴射弁26との間の燃料供給パイプ
25には燃料中のアルコール濃度ＡＬＣを静電容量変化等
に基づいて検出するアルコールセンサ39が設けられてい
る。

上記各センサ33〜39の検出信号は、コントロールユニッ
ト40へそれぞれ入力される。コントロールユニット40
は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ等で構成されるマ
イクロコンピュータ等を含んで構成され、内部に最適空
燃比，最適点火時期，最適アイドル回転数，最適ＥＧＲ
率等を得るための複数のプログラムがメモリされてい
る。そして、コントロールユニット40の出力はそれぞれ
アイドル制御弁19，燃料噴射弁26，配電器30，排気還流
制御弁31へ与えられる。また、コントロールユニット40
には、機関始動状態を検出するためにスタータスイッチ
41からのＯＮ・ＯＦＦ信号が入力されるようになってい
る。

ここで、コントロールユニット40による排気還流制御を
第３図のフローチャートに従って説明する。尚、本実施
例において、コントロールユニット40は、較正判定手
段，排気還流制御信段，較正終了前排気還流実行手段を
兼ねるものである。

まず、ステップ（図中では「Ｓ」としてある。以下同
様）１でスタータスイッチ41のＯＮ・ＯＦＦを判定す
る。

そして、スタータスイッチ41がＯＮであって機関の始動
時であるときにはステップ２へ進み、始動前に給油が行
われたか否かを判定する。この給油判定は、例えば、前
回の運転終了時における燃料タンク20内の燃料量に対し
て始動時の燃料量が増加しているときに給油があったも
のと判定する。

ここで、給油があったと判定されると、ステップ３へ進
んでアルコールセンサ39の較正フラグをＯＦＦに設定す
ると共に、次のステップ４でＥＧＲフラグをＯＮに設定
する。前記ＥＧＲフラグは、ＯＮであるときには排気還
流を実行させる状態を示し、ＯＦＦであるときには排気
還流を停止させる状態を示す。また、前記較正フラグ
は、ＯＮであるときにアルコールセンサ39の検出値の較
正が終了している状態を示し、ＯＦＦであるときに較正
が終了していない状態を示す。

即ち、スタータスイッチ41がＯＮである機関始動時に給
油有りと判定されたときには、アルコールセンサ39によ
り検出されたアルコール濃度ＡＬＣとは無関係に排気還
流を実行させるフラグ設定を行なうと共に、アルコール
センサ39の較正が終了していないと判断するものであ
る。

このように、アルコールセンサ39の較正が終了していな
い段階では、たとえアルコールセンサ39の検出値が排気
還流を必要としないアルコール濃度ＡＬＣを示していて
も排気還流が実施されるようにしてあるために、実際に
はアルコール濃度ＡＬＣが低くて多量の窒素酸化物ＮＯ
ｘが排出される運転状態であるにも関わらず較正される
前の誤検出値に基づいて排気還流が停止されてしまうこ
とを防止できる。

一方、ステップ２で始動前に給油が行われなかったと判
定されたときには、ステップ５へ進む。

ステップ５では、アルコールセンサ39により検出された
アルコール濃度ＡＬＣが例えば30％程度以上であって、
アルコール混合により排気還流を行わなくとも窒素酸化
物ＮＯｘの排出量が所定値以下となる状態であるか否か
を判定する。ここで、アルコール濃度ＡＬＣが30％以上
で排気還流を必要としないと判定されると、ステップ６
へ進んでＥＧＲフラグをＯＦＦとして、排気還流を停止
する（排気還流制御弁31を全閉とする）。即ち、始動前
に給油が行われてなく、アルコールセンサ39検出値の較
正が前回の運転で終了していると判断されるときには、
検出されたアルコール濃度ＡＬＣが30％以上であれば排
気還流を禁止し、必要のない排気還流による燃料噴射弁
26の劣化を防止する。

一方、ステップ５で検出されたアルコール濃度ＡＬＣが
30％以上でないと判定されたときには、燃料中のアルコ
ール濃度ＡＬＣが低く多くの窒素酸化物ＮＯｘが排出さ
れ得るので、ステップ４へ進んでＥＧＲフラグをＯＮに
設定し、機関運転状態に応じた排気還流制御を行われて
窒素酸化物ＮＯｘの排出量が低減されるようにする。

また、ステップ１でスタータスイッチ41がＯＦＦである
と判定されるとステップ７へ進んで、前記較正フラグの
ＯＮ・ＯＦＦを判定する。ここで、較正フラグがＯＦＦ
である（較正が終了していない）と判定されると本ルー
チンをそのまま終了させることにより、スタータスイッ
チ41のＯＮ時に設定したＥＧＲフラグをそのままＯＮ状
態に維持する。従って、仮にこの状態におけるアルコー
ルセンサ39の検出値がアルコール濃度30％以上を示して
いたとしても、排気還流制御は例えば機関回転数や機関
負荷状態に応じて行われて、窒素酸化物ＮＯｘの低減が
図られる。

また、ステップ７で較正フラグがＯＮであると判定され
て、アルコールセンサ39による検出値の較正が終了して
いると判定されるとステップ８へ進む。尚、給油があっ
て前記ステップ４で較正フラグがＯＦＦ設定された場合
であっても、その後の運転中に較正が行われた場合には
較正フラグがＯＮ設定されるようにしてある。

ここで、アルコールセンサ39の検出値の較正は、例えば
酸素センサ33によって間接的に検出される機関吸入混合
気の空燃比と目標空燃比とを比較することにより、アル
コール濃度ＡＬＣの検出値に基づく燃料噴射量制御で目
標の空燃比が得られているか否かによってアルコール濃
度ＡＬＣの検出値を修正して行われる。また、本実施例
に示すように燃料供給パイプ25にアルコールセンサ39を
備えたものでは、実際に噴射供給される燃料中のアルコ
ール濃度ＡＬＣを検出できるものの、燃料タンク20内に
燃料を補給したときには燃料供給パイプ25内の燃料が全
てセンサを通過して補給後の燃料タンク20内の燃料がア
ルコールセンサ39に至るようになってから、初めて燃料
タン20内のアルコール濃度ＡＬＣを検出できることにな
るため、この燃料供給パイプ25内に燃料が全て流通され
ることを待って較正終了と判断するようにしても良い。
また、アルコール濃度ＡＬＣの変化割合が所定値以下に
なったら較正終了と判断するようにしても良い。

ステップ８では、較正が済んだアルコールセンサ39によ
るアルコール濃度ＡＬＣの検出値が30％以上であるか否
かを判定し、アルコール濃度ＡＬＣが30％を下回ると検
出されているときにはステップ４へ進んでＥＧＲフラグ
をＯＮし、運転状態に応じた排気還流制御（排気還流制
御弁31の開度制御）を行う。尚、排気還流制御は、例え
ば機関負荷を表す基本燃料噴射量及び機関回転数をパラ
メータとして複数に区分される運転状態毎に基本特性値
を記憶させておき、実際の基本燃料噴射量と機関回転数
とに基づいて対応する基本特性値を検索して求め、この
基本特性値をバッテリ電圧等に応じて適宜補正し、最終
的に設定された制御値に応じた開度に排気還流制御弁31
の開度を制御するようにしている。

一方、ステップ８で較正で済んだアルコールセンサ39に
よるアルコール濃度ＡＬＣの検出値が30％未満であると
判定されたときには、ステップ９へ進んで、ＥＧＲフラ
グのＯＮ・ＯＦＦを判定し、ＯＦＦであるときにはその
ままルーチンを終了させるが、ＯＮであるときにはステ
ップ６へ進んでＥＧＲフラグをＯＦＦに設定して、アル
コール濃度ＡＬＣが高く排気還流を行わなくとも窒素酸
化物ＮＯｘの排出量が少ない状態での排気還流制御を禁
止するようにする。

このように、本実施例では、アルコールセンサ39の較正
が終了していないときには、検出されたアルコール濃度
ＡＬＣの大きさとは無関係に排気還流制御を実施し、実
際のアルコール濃度ＡＬＣが低いときに誤って排気還流
が停止されて、多量の窒素酸化物ＮＯｘが排出されるこ
とを防止する共に、アルコールセンサ39の較正が終了し
て検出値の信頼性が高いときには、検出されたアルコー
ル濃度ＡＬＣが所定以上であるときに排気還流を停止す
ることにより、窒素酸化物ＮＯｘの排出量が少ないアル
コール濃度ＡＬＣで排気還流がなれて燃料噴射弁26の耐
久性が悪化することを回避するようにしている。

尚、本実施例では、アルコールセンサ39によって検出さ
れたアルコール濃度ＡＬＣが所定以上であるときには排
気還流を停止させるよう構成したが、アルコール濃度Ａ
ＬＣに応じて排気還流量を制御するよう構成しても良
く、この場合も較正終了前ではアルコール濃度ＡＬＣの
検出値とは無関係に所定アルコール濃度ＡＬＣに対応し
た排気還流を実行させることで、本実施例と同様な効果
がえられることは明らかである。

〈考案の効果〉 以上説明したように、本考案によると、アルコール濃度
検出値に基づいてアルコール濃度が所定濃度未満のとき
排気還流を実行すると共に、所定濃度以上のときに排気
還流を停止するよう構成する一方、アルコール濃度検出
値の較正が終了していないときには、アルコール濃度検
出値の大きさに因らずに排気還流を実行させるようにし
たので、較正終了後ではアルコール濃度が高く排気還流
が必要のないときに排気還流が実行されることを回避で
きると共に、較正終了前においてはアルコール濃度の誤
検出値に基づいて排気還流が誤って停止されて窒素酸化
物の排出量が増大してしまうことを防止できるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロック図、第２図は本考
案の一実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施
例における制御内容を示すフローチャートである。 20……燃料タンク、25……燃料供給パイプ 26……燃料噴射弁、31……排気還流制御弁 32……排気還流通路、39……アルコールセンサ 40……コントロールユニット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料中のアルコール濃度を検出するアルコ
   ールセンサを備え、該アルコールセンサによって検出さ
   れる燃料中のアルコール濃度に応じて燃料供給量を制御
   するよう構成されたアルコール内燃機関の排気還流制御
   装置であって、機関排気の一部を機関吸気系に還流させ
   る排気還流手段と、前記アルコールセンサによって検出
   されたアルコール濃度が所定濃度未満のときに前記排気
   還流手段による排気還流を実行させる一方、前記検出さ
   れたアルコール濃度が前記所定濃度以上のときに前記排
   気還流手段による排気還流を停止させる排気還流制御手
   段と、前記アルコールセンサによるアルコール濃度検出
   値の較正が終了しているか否かを判定する較正判定手段
   と、該較正判定手段によりアルコール濃度検出値の較正
   が終了していないと判定されたときに、前記排気還流制
   御手段に優先してアルコール濃度の検出値の大きさに因
   らずに前記排気還流手段による排気還流を実行させる較
   正終了前排気還流実行手段と、を含んで構成されること
   を特徴とするアルコール内燃機関の排気還流制御装置。