JPH06241126A

JPH06241126A - エンジンの排気還流制御装置

Info

Publication number: JPH06241126A
Application number: JP5025155A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okamoto; 研二岡本; Hirobumi Nishimura; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp; Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp; Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン１の排気ガスの一部を流量制御しな
がら排気還流通路１６により吸気通路３に還流させる場
合において、簡単で制御性のよい制御で十分な量の排気
ガスを還流できるようにする。【構成】排気還流通路１６に複数の開閉式流量制御弁
１８〜２１を並列に配置し、目標の排気還流量に対応し
て予めメモリ５０に記憶されているマップからエンジン
１の運転状態に対応する設定値Ｍを算出して、この設定
値Ｍに応じて流量制御弁１８〜２１の開弁個数Ｎを決定
し、該開弁個数Ｎだけ開弁するように流量制御弁１８〜
２１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジン排気ガスの
一部を排気還流通路により吸気通路に還流させる排気還
流状態を制御するようにした排気還流制御装置の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種エンジンの排気還流制
御装置として、例えば特開昭６１―７９８２８号公報等
に示されるように、ディーゼルエンジンの排気通路を吸
気通路と排気還流通路で接続して、該排気還流通路によ
り排気ガスの一部を吸気通路に還流させるようにすると
ともに、上記排気還流通路にデューティソレノイド弁か
らなる流量制御弁を配設し、この流量制御弁をデューテ
ィ制御することにより、排気還流量を制御するようにし
たものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
では、ディーゼルエンジンの吸気通路に吸気絞り弁を配
設し、この吸気絞り弁下流に生じる負圧と排気圧との差
圧を基に流量制御弁の開度をデューティ制御して排気還
流量を制御することが行われている。

【０００４】しかし、通常のディーゼルエンジンのよう
に燃料を気筒内に直接噴射するエンジンでは、基本的に
吸気通路を絞る吸気絞り弁がないために、吸気絞り弁下
流側に吸気負圧が発生せず、上記のように排気圧と吸気
絞り弁下流の吸気圧との差圧により排気還流量を制御す
ることができない。従って、その場合、排気還流量を十
分な量に制御するには、有効径の大きな流量制御弁を使
う必要があるが、その反面、制御性が悪くなるという問
題が生じる。

【０００５】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その主たる目的は、排気還流通路に配設される流量
制御弁の構造及びその制御方法を改良することにより、
吸気通路に吸気絞り弁がなくても、簡単で制御性のよい
制御で、十分な量の排気ガスを還流できるようにするこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的の達成のた
め、請求項１の発明では、排気還流通路に複数の流量制
御弁を並列に配置し、この複数の流量制御弁の開弁個数
を目的の排気還流量に対応して設定して、その開弁個数
だけ開弁されるように流量制御弁を制御することとし
た。

【０００７】具体的には、この発明では、図１に示すよ
うに、エンジン１の排気通路５における排気ガスの一部
を吸気通路３に還流する排気還流通路１６を備えたエン
ジンの排気還流制御装置において、上記排気還流通路１
６に並列に配置された複数の流量制御弁１８〜２１を設
ける。

【０００８】さらに、予め、エンジンの運転状態に応じ
た排気還流量に対応する設定値Ｍを記憶する記憶手段５
０と、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手
段４５と、上記記憶手段５０及び運転状態検出手段４５
の出力を受け、エンジン１の運転状態に対応する設定値
Ｍを算出する設定値算出手段４６と、この設定値算出手
段４６により算出された設定値Ｍに応じて上記流量制御
弁１８〜２１の開弁個数Ｎを決定する開弁個数決定手段
４８と、この開弁個数決定手段４８により決定された開
弁個数Ｎだけ開弁するように上記流量制御弁１８〜２１
を制御する制御手段４９とを設ける。

【０００９】請求項２の発明では、上記設定値算出手段
４６により算出された設定値Ｍを、エンジン１の冷却水
温度や加減速状態等、所定の運転状態に応じて補正する
補正手段４７を設ける。

【００１０】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、運転
状態検出手段４５によりエンジン１の実際の運転状態が
検出され、この運転状態検出手段４５の出力を受けた設
定値算出手段４６では、予め記憶手段５０に記憶されて
いる設定値Ｍのうち上記エンジン１の実際の運転状態に
対応する設定値Ｍが算出される。また、この設定値算出
手段４６の出力を開弁個数決定手段４８が受け、そこで
上記算出された設定値Ｍに応じて流量制御弁１８〜２１
の開弁個数Ｎが決定される。さらに、この開弁個数決定
手段４８の出力を制御手段４９が受け、この制御手段４
９により上記決定された開弁個数Ｎだけ開弁するように
流量制御弁１８〜２１が制御される。このように複数の
流量制御弁１８〜２１の開弁個数Ｎをエンジン１の運転
状態に応じた排気還流量の目標値に対応して設定し、そ
の開弁個数Ｎだけ流量制御弁１８〜２１を開弁させるの
で、吸気通路３に吸気絞り弁がなくて吸気負圧が発生し
ないエンジン１でも、排気還流量を大に確保しながら、
排気還流制御を良好に行うことができる。

【００１１】また、ＯＮ／ＯＦＦ的に開閉する流量制御
弁１８〜２１を必要な個数だけ開弁させるので、排気還
流制御の制御性が良く、その制御のための構成も簡単に
することができる。

【００１２】請求項２の発明では、設定値算出手段４６
の出力は補正手段４７に入力され、そこで、設定値算出
手段４６により算出された設定値Ｍが、エンジン１の冷
却水温度や加減速状態等の所定運転状態に応じて補正さ
れる。こうしてエンジン１の運転状態のうちの所定状態
についてはその設定値Ｍの補正を補正手段４７で行うの
で、記憶手段５０では、エンジン１の例えば負荷や回転
数といった基本的な運転状態に応じて設定値Ｍを記憶す
るだけで済み、その結果、補正のための制御を簡易にか
つ正確に行うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図７は本発明の実施例の全体構成を示す。この図
７において、１は４つの気筒２，２，…を有するディー
ゼルエンジン、３は各気筒２に吸気（空気）を供給する
吸気通路であって、この吸気通路３は下流部が４つに分
岐されてそれぞれ各気筒２に接続され、吸気通路３の上
流端はエアクリーナ４に接続されている。５は各気筒２
内の排気ガスを排出する排気通路で、この排気通路５は
上流部が４つに分岐されてそれぞれ各気筒２に接続さ
れ、分岐部下流側の排気通路５には排気ガス浄化用の触
媒６が配設されている。

【００１４】上記エンジン１の各気筒２には、通電によ
り赤熱して気筒２内の燃焼室にある吸気（空気）を加熱
するグロープラグ７と、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射ノズル８とが配置されている。上記各燃料噴射ノズル
８はそれぞれ高圧配管９を介して燃料噴射ポンプ１０に
連通されている。この燃料噴射ポンプ１０は、エンジン
１により駆動されて燃料を加圧しながら噴射時期にある
気筒２に供給するもので、フィルタ１１及びプライミン
グポンプ１２を配置した燃料供給管１３を介して燃料タ
ンク１４に接続されており、フライミングポンプ１２に
より燃料タンク１４から供給された燃料を燃料噴射ポン
プ１０により噴射圧まで加圧して噴射時期にある各気筒
２の燃料噴射ノズル８に供給するようにしている。１５
は燃料噴射ポンプ１０から余剰の燃料を燃料タンク１４
に戻す燃料戻し管である。

【００１５】さらに、上記分岐部下流側でかつ触媒６上
流側の排気通路５には排気還流通路１６の上流端が接続
され、この排気還流通路１６の下流端は分岐部上流側で
エアクリーナ４下流側の吸気通路３に接続されている。
上記排気還流通路１６の途中には略同じ径の４つの弁孔
１７，１７，…が並列に開口され、これらの弁孔１７，
１７，…はそれぞれ常時閉の第１〜第４流量制御弁１８
〜２１により開閉されるようになっている。この各流量
制御弁１８〜２１は弁孔１７を開閉する弁体２２と、こ
の弁体２２にロッド２３を介して連結されたアクチュエ
ータ２４〜２７とからなる。各アクチュエータ２４〜２
７は、弁体２２に連結されたダイアフラム２８と、この
ダイアフラム２８により区画形成された圧力室２９と、
この圧力室２９に縮装され、ダイアフラム２８及びロッ
ド２３を介して弁体２２を閉弁方向に付勢するばね３０
とを備えている。上記圧力室２９はそれぞれ圧力導入通
路３１を介して第１〜第４の三方ソレノイドバルブ３２
〜３５に接続され、この各三方ソレノイドバルブ３２〜
３５は負圧導入通路３６を介して真空ポンプ３７に、ま
た大気圧導入通路３８を介して上記エアクリーナ４下流
側の吸気通路３にそれぞれ接続されている。そして、こ
の三方ソレノイドバルブ３２〜３５各々の作動制御によ
り各アクチュエータ２４〜２７の圧力室２９に対する負
圧又は大気圧の導入を切り換え、各三方ソレノイドバル
ブ３２〜３５を非通電状態として圧力室２９が吸気通路
３に連通するように切り換えたときには、圧力室２９に
大気圧を導入して該大気圧及びばね３０の付勢力により
弁体２２を閉じ、各流量制御弁１８〜２１を閉弁状態と
する。一方、各三方ソレノイドバルブ３２〜３５を通電
状態として圧力室２９が真空ポンプ３７に連通するよう
に切り換えたときには、圧力室２９に負圧を導入し、ダ
イアフラム２８をばね３０の付勢力に抗して偏倚させて
弁体２２を開き、流量制御弁１８〜２１を開弁状態とす
るようになっている。

【００１６】上記各グロープラグ７、４つの三方ソレノ
イドバルブ３２〜３５はコントロールユニット４１から
の制御信号を受けて作動するようになっている。このコ
ントロールユニット４１には、エンジン回転に応じた周
期信号を基にエンジン回転数を検出する回転センサ４２
の出力信号と、図外のアクセルペダルの開度を検出する
アクセル開度センサ４３の出力信号と、エンジン１の冷
却水温度を検出する水温センサ４４の出力信号とが少な
くとも入力されている。

【００１７】上記コントロールユニット４１において、
各三方ソレノイドバルブ３２〜３５の制御により流量制
御弁１８〜２１を開閉制御するための信号処理動作を図
２により説明する。まず、ステップＳ1 において初期化
を行った後、ステップＳ2 で水温センサ４４、回転セン
サ４２及びアクセル開度センサ４３からの出力信号に基
づいてそれぞれ冷却水温度、エンジン回転数及びアクセ
ル開度を読み込む。次のステップＳ3 では、上記エンジ
ン回転数とアクセル開度で示されるエンジン負荷とに基
づいてエンジン１の運転状態を判定し、この運転状態に
応じて排気還流量基準値ＬB に対応する設定値Ｍを算出
する。上記排気還流量基準値ＬB は、図３に示すように
エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定されるも
ので、エンジン１が高速側又は高負荷側になるほど基準
値ＬB が減少するように設定される。また、設定値Ｍ
は、図４に示す如く上記排気還流量基準値ＬB に対応す
るように予めメモリ５０（図７参照）にマップ値Ｍ1 ，
Ｍ2 ，…として記憶されており、上記エンジン１の回転
数及び負荷に応じてその運転状態に対応する設定値Ｍが
メモリ５０のマップから選択される。

【００１８】このような設定値Ｍを算出した後はステッ
プＳ4 に進み、その設定値Ｍをエンジン１の冷却水温度
に応じて補正する。具体的には、図５に示すように冷却
水温度に応じて設定された排気還流量補正値ＬWTに対応
する補正値を上記設定値Ｍに加えることで行う。次い
で、ステップＳ5 において、上記補正された設定値Ｍを
基に流量制御弁１８〜２１の開弁すべき個数Ｎを設定す
る。例えば図６に示すように、予め設定値Ｍと開弁個数
Ｎとがマップにより設定されており、上記補正された設
定値Ｍに対応する開弁個数Ｎを決定する。

【００１９】この後、ステップＳ6 に進み、上記開弁個
数ＮがＮ＝４かどうかを判定する。この判定がＮ＝４の
ＹＥＳのときには、ステップＳ7 において、第１〜第４
の全ての三方ソレノイドバルブ３２〜３５に通電して、
４つのアクチュエータ２４〜２７の圧力室２９に真空ポ
ンプ３７からの負圧を導入することにより、第１〜第４
の流量制御弁１８〜２１を全て開弁させて排気還流通路
１６の通路面積を最大にし、しかる後に終了する。

【００２０】上記ステップＳ6 でＮ≠４のＮＯと判定さ
れたときにはステップＳ8 に進み、今度は開弁個数Ｎが
Ｎ＝３かどうかを判定する。この判定がＮ＝３のＹＥＳ
のときには、ステップＳ9 において、第１〜第３の３つ
の三方ソレノイドバルブ３２〜３４に通電して、３つの
アクチュエータ２４〜２６の圧力室２９に真空ポンプ３
７からの負圧を導入することにより、第１〜第３の流量
制御弁１８〜２０を開弁させ、しかる後に終了する。

【００２１】また、ステップＳ8 でＮ≠３のＮＯと判定
されたときにはステップＳ10に進み、開弁個数ＮがＮ＝
２かどうかを判定する。この判定がＮ＝２のＹＥＳのと
きには、ステップＳ11において、第１及び第２の２つの
三方ソレノイドバルブ３２，３３に通電して、２つのア
クチュエータ２４，２５の圧力室２９に真空ポンプ３７
からの負圧を導入することにより、第１及び第２の流量
制御弁１８，１９を開弁させ、しかる後に終了する。

【００２２】さらに、上記ステップＳ10でＮ≠２のＮＯ
と判定されたときにはステップＳ12に進み、開弁個数Ｎ
がＮ＝１かどうかを判定する。この判定がＮ＝１のＹＥ
Ｓのときには、ステップＳ13において、第１三方ソレノ
イドバルブ３２のみに通電して、１つのアクチュエータ
２４の圧力室２９に真空ポンプ３７からの負圧を導入す
ることにより、第１流量制御弁１８のみを開弁させて排
気還流通路１６の通路面積を最小にし、しかる後に終了
する。

【００２３】そして、上記ステップＳ12での判定がＮ≠
１のＮＯのときは開弁個数ＮがＮ＝０であるので、第１
〜第４の全ての三方ソレノイドバルブ３２〜３５を非通
電状態にし、４つのアクチュエータ２４〜２７の圧力室
２９に吸気通路３からの大気圧を導入することにより、
第１〜第４の流量制御弁１８〜２１を全て閉弁させて排
気還流通路１６を閉じ、排気還流を行わない。

【００２４】この実施例では、上記フローにおけるステ
ップＳ2 により、エンジン１の実際の運転状態を検出す
る運転状態検出手段４５が構成されている。

【００２５】また、ステップＳ3 により、上記メモリ５
０及び運転状態検出手段４５の出力を受け、メモリ５０
に予め記憶されているマップから上記検出されたエンジ
ン１の運転状態に対応する設定値Ｍを算出する設定値算
出手段４６が構成されている。

【００２６】また、ステップＳ4 により、上記設定値算
出手段４６により算出された設定値Ｍをエンジン１の冷
却水温度（所定の運転状態）に応じて補正する補正手段
４７が構成されている。

【００２７】さらに、ステップＳ5 により、上記設定値
算出手段４６により算出され、かつその後に補正手段４
７により補正された設定値Ｍに応じて上記流量制御弁１
８〜２１の開弁個数Ｎを決定する開弁個数決定手段４８
が構成されている。

【００２８】また、ステップＳ6 〜Ｓ13により、上記開
弁個数決定手段４８により決定された開弁個数Ｎだけ開
弁するように上記流量制御弁１８〜２１を制御する制御
手段４９が構成されている。

【００２９】したがって、上記実施例においては、エン
ジン１の運転中、基本的に、その回転数及びアクセル開
度に基づいて運転状態が検出され、このエンジン１の運
転状態に応じて４つの流量制御弁１８〜２１が開閉制御
されて排気還流量がコントロールされる。具体的には、
エンジン１の運転状態に応じて、メモリ５０に記憶され
ているマップ（図４参照）から排気還流量基準値ＬB に
対応する設定値Ｍが算出される。そして、この設定値Ｍ
はエンジン１の冷却水温度に応じて補正され、次いで、
図６に示すマップに基づき、上記補正された設定値Ｍに
対応する流量制御弁１８〜２１の開弁個数Ｎが求めら
れ、その開弁個数Ｎになるように第１〜第４三方ソレノ
イドバルブ３２〜３５のうちの所定バルブが通電され
て、４つの流量制御弁１８〜２１の開弁が制御される。

【００３０】例えば、エンジン１が低速低負荷領域にあ
りかつ冷却水温度が低くて、排気還流量を最大とすると
きには、開弁個数ＮがＮ＝４となって第１〜第４の全て
の流量制御弁１８〜２１が開弁され、排気還流通路１６
の通路面積が最大になって排気ガスが還流される。

【００３１】一方、エンジン１が高速高負荷領域にあ
り、かつ冷却水温度が高くてエンジン１の高出力が要求
されているときには、排気還流量を少なくするために、
開弁個数ＮがＮ＝１となって第１流量制御弁１８のみが
開弁され、排気還流通路１６の通路面積が最小になって
排気還流量が低減される。

【００３２】さらに、排気還流を全く行わないときに
は、開弁個数ＮがＮ＝０となって全ての流量制御弁１８
〜２１が閉弁される。

【００３３】このように４つの流量制御弁１８〜２１の
開弁個数Ｎを、エンジン１の運転状態に応じた排気還流
量の目標値に対応するマップの設定値Ｍから決定し、そ
の開弁個数Ｎだけ流量制御弁１８〜２１を開弁させるの
で、基本的に吸気通路に吸気絞り弁がなくて吸気負圧が
発生しないディーゼルエンジンでも、排気還流量を大に
確保しながら、良好な排気還流制御を行うことができ
る。

【００３４】また、上記各流量制御弁１８〜２１はＯＮ
／ＯＦＦ的に開閉するものであり、これら流量制御弁１
８〜２１を必要な個数Ｎだけ開弁させるので、排気還流
制御の制御性が良くなり、その制御のための構成も簡単
になる。

【００３５】さらに、予め、エンジン１の回転数及び負
荷（アクセル開度）による運転状態に応じてメモリ５０
のマップから設定値Ｍを算出した後、その設定値Ｍをエ
ンジン１の冷却水温度に応じて補正するので、設定値Ｍ
をマップとして記憶するメモリ５０では、水温補正を含
めたマップの設定が不要で、エンジン１の負荷及び回転
数に応じて設定値Ｍを記憶するだけで済み、水温補正の
ための制御を簡易にかつ正確に行うことができる。

【００３６】尚、上記実施例では、メモリ５０のマップ
から算出された設定値Ｍをエンジン１の冷却水温度に応
じて補正しているが、この他、エンジン１の加速状態や
減速状態に応じて補正するようにしてもよい。

【００３７】また、上記実施例では、流量制御弁の数を
４つとしているが、必要に応じて増減することが可能で
ある。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、エンジンの排気ガスの一部を流量制御しながら
排気還流通路を介して吸気通路に還流させる場合におい
て、排気還流通路に複数の開閉式流量制御弁を並列に配
置し、目標の排気還流量に対応して予め記憶されている
記憶手段からエンジンの運転状態に対応した設定値を算
出して、この設定値に応じて流量制御弁の開弁個数を決
定し、この開弁個数だけ開弁するように流量制御弁を制
御する構成としたことにより、吸気通路に吸気絞り弁が
なくて吸気負圧が発生しないエンジンでも、排気還流量
を大に確保しつつ良好な排気還流制御を行うことができ
る。

【００３９】請求項２の発明によると、上記算出される
設定値を、エンジンの冷却水温度や加減速状態等の所定
の運転状態に応じて補正するようにしたことにより、記
憶手段ではエンジンの例えば負荷や回転数といった基本
的な運転状態に応じて設定値を記憶するだけで済み、補
正のための制御を簡易にかつ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】コントロールユニットにおいて行われる信号処
理動作を示すフローチャート図である。

【図３】エンジンの負荷及び回転数に応じて設定される
排気還流量の基準値の特性を示す特性図である。

【図４】排気還流量の基準値に対応して設定されてメモ
リに記憶される設定値のマップ特性を示す特性図であ
る。

【図５】エンジンの冷却水温度に対応する排気還流量補
正値の特性を示す特性図である。

【図６】設定値に対応する開弁個数のマップ特性を示す
特性図である。

【図７】本発明の実施例の全体構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン２気筒３吸気通路５排気通路１６排気還流通路１８〜２１流量制御弁４１コントロールユニット４５運転状態検出手段４６設定値算出手段４７補正手段４８開弁個数決定手段４９制御手段５０メモリ（記憶手段）Ｍ，Ｍ1 ，Ｍ2 ，… 設定値Ｎ開弁個数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスの一部を吸気通路に還流する排
気還流通路を備えたエンジンの排気還流制御装置におい
て、上記排気還流通路に並列に配置された複数の流量制御弁
と、予め、エンジンの運転状態に応じた排気還流量に対応す
る設定値を記憶する記憶手段と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記記憶手段及び運転状態検出手段の出力を受け、エン
ジンの運転状態に対応する設定値を算出する設定値算出
手段と、上記設定値算出手段により算出された設定値に応じて上
記流量制御弁の開弁個数を決定する開弁個数決定手段
と、上記開弁個数決定手段により決定された開弁個数だけ開
弁するように上記流量制御弁を制御する制御手段とを設
けたことを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジンの排気還流制御
装置において、設定値算出手段により算出された設定値をエンジンの所
定の運転状態に応じて補正する補正手段を設けたことを
特徴とするエンジンの排気還流制御装置。