JPH0694849B2 - 内燃エンジンの排気還流制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの排気還流制御方法

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JPH0694849B2
JPH0694849B2 JP60232819A JP23281985A JPH0694849B2 JP H0694849 B2 JPH0694849 B2 JP H0694849B2 JP 60232819 A JP60232819 A JP 60232819A JP 23281985 A JP23281985 A JP 23281985A JP H0694849 B2 JPH0694849 B2 JP H0694849B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は混合気の燃焼状態の急変を防ぐようにした内燃
エンジンの排気還流制御方法に関する。
(従来の技術) 内燃エンジンの排気ガスの一部を吸気通路に還流させ、
エンジンから発生する有害ガスの一つである窒素酸化物
(NOx)を低減する方法は広く行われている。
ところで、上記排気還流(EGR)はエンジンの全運転領
域について行なわれるのではなく、排気還流を行なうべ
き運転領域(以下EGR−ON領域という)と行なわない運
転領域(以下EGR−OFF領域という)とを吸気管内絶対
圧、スロットル弁開度等の運転パラメータ値によって区
分していた。又EGR−ON領域であってもエンジン冷却水
温が低く、エンジンが暖機運転状態にある場合は、暖機
を促進してエンジンの作動を安定に保つべく排気還流を
行なわないこととしていた(例えば、特願昭59−188948
号参照)。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記EGR−ON領域でエンジン暖機が完了し、
エンジン冷却水温が所定値を超えて高くなった状態で排
気還流を行なえば、排気の一部が急激に吸気系に供給さ
れるため、混合気の燃焼状態が急変し、エンジンの出力
の低下を招いて運転性が悪化するという問題が生じてい
た。これに対し、EGR−OFF領域からEGR−ON領域への移
行によって排気還流が開始されても、排気還流量が徐々
に増加するために斯かる問題は生しない。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的と
する処は、エンジンの暖機が完了してエンジン冷却水温
が上昇した場合の排気還流を徐々に行なって混合気の燃
焼状態の急変を防ぎ、以てエンジン運転性の改善を図る
ようにした内燃エンジンの排気還流制御方法を提供する
ことにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成すべく本発明は、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に応
じて制御して排気還流を行なう内燃エンジンの排気還流
制御方法であって、前記内燃エンジンの温度が所定値以
下であるとき又は前記内燃エンジンが高負荷又は低負荷
状態である所定運転状態にあるときは前記排気還流を行
なわない内燃エンジンの排気還流制御方法において、前
記内燃エンジンの温度が前記所定値以上でかつ始動後所
定時間以上経過した後において、前記内燃エンジンが前
記高負荷又は低負荷状態である所定運転状態から排気還
流を行なうべき運転領域に移行した後、前記排気還流制
御を開始するようにした。
(作用) 而して、エンジン暖機状態からエンジン温度が上昇して
も、直接排気還流制御がなされず、エンジン運転状態が
EGR−OFF領域からEGR−ON領域に移行するとき、これに
同期して排気還流制御がなされるため、排気還流は徐々
になされ、混合気の燃焼状態の急変が抑えられてエンジ
ンの運転性が改善される。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の方法が適用される排気還流制御装置を
装備した内燃エンジンを示す全体構成図であり、符号1
は例えば4気筒の内燃エンジンを示し、エンジン1には
吸気管2が接続され、吸気管2の途中にはスロットル弁
3が設けられている。スロットル弁3にはスロットル弁
開度センサ(以下「θTHセンサ」という)4が連結され
てスロットル弁3の弁開度を電気的信号に変換し電子コ
ントロールユニット(以下「ECU」と言う)5に送るよ
うにされている。
吸気管2のエンジン1とスロットル弁3との間には燃料
噴射弁6が設けられている。この燃料噴射弁6は吸気管
2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒ごとに設け
られており、各噴射弁6は図示しない燃料ポンプに接続
されていると共にECU5に電気的に接続されて、ECU5から
の信号によって燃料噴射の開弁時間が制御される。一
方、スロットル弁3の下流には吸気管内絶対圧センサ
(以下 という)7が設けられており、この によって電気的信号に変換された吸気管内絶対圧信号は
前記ECU5に送られる。又、その下流には吸気温センサ
(以下「TAセンサ」という)8が取り付けられており、
TAセンサ8は吸気温度を電気的信号に変換してECU5に供
給する。
エンジン1の本体にはエンジン冷却水温センサ(以下
「Twセンサ」という)9が設けられ、このTwセンサ9は
サーミスタ等から成り、冷却水が充満したエンジン気筒
周壁内に装着されて、その検出した冷却水温信号をECU5
に供給する。
エンジン回転数センサ(以下「Neセンサ」と言う)10が
エンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に
取付けられており、エンジン回転数信号即ちエンジンの
クランク軸の180゜回転毎に所定クランク角度位置で発
生するパルス信号を出力するものであり、このパルス信
号はECU5に送られる。
エンジン1の排気管11には三元触媒12が配置され排気ガ
ス中のHC,CO,及びNOx成分の浄化作用を行う。この三元
触媒12の上流側の排気管11にはO2センサ13が挿着され、
このO2センサ13は排気中の酸素濃度を検出し、その検出
値信号をECU5に供給する。
更に、ECU5には大気圧センサ(以下「PAセンサ」とい
う)14が接続されており、ECU5にはPAセンサ14からの検
出値信号が供給される。
次に、排気還流制御装置の一部を成す排気還流機構20に
ついて説明する。
この機構20の排気還流路21は、一端21aが排気管11の三
元触媒12上流側に、他端21bが吸気管2のスロットル弁
3下流側に夫々連通している。この排気還流路21の途中
には排気還流量を制御する排気還流弁22が介設されてい
る。そして、この排気還流弁22は負圧応動装置23のダイ
アフラム23aに作動的に連結されている。負圧応動装置2
3はダイアフラム23aにより画成される負圧室23bと下室2
3cとを有し、負圧室23bに挿着されたバネ23dはダイアフ
ラム23aを排気還流弁22が閉じる方に押圧している。下
室23cは空気路27を介して大気に連通し、負圧室23bは絞
りを有する負圧路24を介して吸気管2のスロットル弁3
下流側に連通している。この負圧路24の途中には電磁三
方弁25が設けられており、電磁三方弁25のソレノイド25
aが付勢されると、弁体25bがフィルタ及び絞りを備えた
大気路26を介して大気に連通する開口25cを閉成すると
共に負圧路24を開成状態とするので、吸気管2のスロッ
トル弁3下流側における負圧が負圧応動装置23の負圧室
23bに導入される。この結果、ダイアフラム23aの両面に
作用する圧力に相異が生じるので、ダイアフラム23aは
バネ23dに抗して変位し、排気還流弁22を開弁させる。
即ち、電磁三方弁25のソレノイド25aを付勢すると排気
還流弁22は開弁度合を増し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。一方、電磁三方弁
25のソレノイド25aが消勢されると、弁体25bが負圧路24
の開口24aを閉塞すると共に開口25cを開成させるので、
大気が負圧応動装置23の負圧室23bに導入される。この
ときダイアフラム23aの両面に作用する圧力の差は略零
となり、ダイアフラム23aはバネ23dによって押圧されて
変位し、排気還流弁22を閉弁方向に移動させる。即ち、
電磁三方弁25のソレノイド25aを消勢し続けると、排気
還流弁22は全閉となって排気ガスの還流を遮断する。
電磁三方弁25のソレノイド25aは電気的にECU5に接続さ
れている。符号28は負圧応動装置23のダイアフラム23a
に連結され、ダイアフラム23aの偏倚量、即ち排気管流
弁22の実弁開度を検出する弁リフトセンサであり、該弁
リフトセンサ28も電気的にECU5に接続されている。
ECU5は上述の各種センサからのエンジンパラメータ信号
等に基づいてエンジン運転状態を判別し、吸気管内絶対
とエンジン回転数Neとに応じて設定される排気還流弁22
の弁開度指令値 と弁リフトセンサ28によって検出された排気還流弁22の
実弁開度値LACTとの偏差を零にするように上述の電磁三
方弁25にオン−オフ信号を供給すると共に以下に示す式
で与えられる燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOuTを演算す
る。
なお、前記弁開度指令値 はエンジン運転状態がEGR−OFF領域からEGR−ON領域に
移行後は徐々に増加するように設定されている。
TOuT=Ti×K1+K2 …(1) ここにTiは基本燃料噴射時間を示し、この基本燃料噴射
時間Tiは吸気管内絶対圧 エンジン回転数Ne及び後述の排気還流量を制御する電磁
三方弁25が作動中か否かに応じて設定される。K1及びK2
は夫々前述の各種センサ、即ちθTHセンサ4、 TAセンサ8、Twセンサ9、Neセンサ10、O2センサ13及び
PAセンサ14からのエンジンパラメータ信号に応じて演算
される補正係数及び補正変数であって、エンジン運転状
態に応じ、始動特性、排気ガス特性、燃料特性、エンジ
ン加速特性等の諸特性が最適なものとなるように所定の
演算式に基づいて演算される。
ECU5は、上述のようにして求めた燃料噴射時間TOuTに基
づいて燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号を燃料噴射弁
6に供給する。
第2図は第1図のECU5の内部構成を示すブロック回路図
で、Neセンサ10からのエンジン回転数信号は波形整形回
路501で波形整形された後、中央処理装置(以下「CPU」
という)503に第3図に示すフローチャート記載の制御
プログラムを開始させる割込信号として供給されると共
にMeカウンタ502にも供給される。Meカウンタ502は、Ne
センサ10からの前回所定位置信号の入力時から今回所定
位置信号の入力時までの時間間隔を計数するもので、そ
の計数値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例する。Meカ
ウンタ502はこの計数値Meをデータバス510を介してCPU5
03に供給する。
θTHセンサ4、 Twセンサ9、PAセンサ14、弁リフトセンサ28等の各種セ
ンサから夫々の出力信号はレベル修正回路504で所定電
圧レベルに修正された後、マルチプレクサ505により順
次A/Dコンバータ506に供給される。A/Dコンバータ506は
前述の各センサからの出力信号を順次デジタル信号に変
換して該デジタルデータバス510を介してCPU503に供給
する。
CPU503は、更に、データバス510を介してリードオンリ
メモリ(以下「ROM」という)507、ランダムアクセスメ
モリ(以下「RAM」という)508及び駆動回路509,511に
接続されており、RAM508はCPU503での演算結果等を一時
的に記憶し、ROM507はCPU503で実行される後述する排気
還流制御の制御プログラム型を記憶している。
CPU503は、後述するようにこの制御プログラムに従い、
各種エンジンパラメータセンサからの出力信号に応じて
エンジンの運転状態を判別し、排気還流量を制御する電
磁三方弁25のオン−オフ制御信号を駆動回路511に供給
すると共に、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射弁6
の燃料噴射時間TOuTを演算し、この演算値をデータバス
510を介して駆動回路509に供給する。駆動回路509は前
記演算値に応じて燃料噴射弁6を開弁させる制御信号を
該噴射弁6に供給し、駆動回路511は電磁三方弁25をオ
ン−オフさせるオン−オフ駆動信号を電磁三方弁25に供
給する。
第3図は、本発明に係る排気還流制御方法を示すフロー
チャートであり、これに基づいてその方法を説明する。
先ず、エンジン冷却水温Twが所定値TwE(例えば70℃)
以上であるか否かを判別する(ステップ1)。エンジン
冷却水温TwがTwE値よりも低い場合、エンジンは暖機運
転状態にあることを意味し、斯かる場合に排気ガスを還
流させるとエンジンの作動が不安定となり、エンジンス
トールを生じることがある。従って、この場合にあって
は、即ちステップ1での判定結果が否定(No)の場合に
あっては、フラッグFEGR=0に設定し(ステップ2)、
前記排気還流弁22の弁開度指令値 に設定して(ステップ3)排気還流を行なわない。一
方、ステップ1での判別結果が肯定(Yes)であれば暖
機は完了していると判断し、ステップ4へ進む。ステッ
プ4ではエンジン始動後所定時間TDEGR経過したか否か
が判別され、その結果が否定(No)であれば上記と同様
にステップ2,3へと進んで排気の還流は行なわれない。
これに対し、所定時間TDEGRが経過すれば、即ちステッ
プ4の判別結果が肯定(Yes)であれば、次のステップ
5乃至ステップ9にてエンジンの運転状態がEGR−ON領
域にあるかEGR-OFF領域にあるかが判別される。即ち、
ステップ5ではエンジン回転数Neが所定値Ne1(例えば6
50rpm)以下であるか否か、ステップ6では同エンジン
回転数Neが所定値Ne2(例えば4000rpm)以上であるか否
か、ステップ7では吸気管内絶対圧 (例えば700mmHg)以上であるか否か、ステップ8では
スロットル弁開度θTHが所定値θ(例えば50゜)以上
であるか否か、ステップ9では空燃比のリーン化中又は
フューエルカット中であるか否かが夫々判別される。そ
して、ステップ5での判別結果が肯定(Yes)でエンジ
ンの運転状態が低回転域にある場合、ステップ6での判
別結果が肯定(Yes)でエンジンの運転状態が高回転域
にある場合、ステップ7での判別結果が肯定(Yes)で
エンジンの運転状態が高負荷域にある場合、ステップ8
での判別結果が肯定(Yes)で同じくエンジンの運転状
態が高負荷域にある場合、ステップ9での判別結果が肯
定(Yes)で混合気の空燃比のリーン化中又はフューエ
ルカット中である場合の少なくとも一を満足すれば、エ
ンジン運転状態はEGR−OFF領域にあると判断され、フラ
ッグFEGR=1に設定され(ステップ10)、排気還流弁22
の弁開度指令値 に設定されて(ステップ3)この領域では排気の還流が
行なわれない。
一方、上記ステップ5乃至ステップ9の判別結果が全て
否定(No)であれば、エンジンの運転状態はEGR−ON領
域であると判断され、ステップ11へ進む。ステップ11で
はフラッグFEGR=1であるか否かが判別されるが、エン
ジン冷却水温Twが高く、且つエンジン始動から所定時間
TDEGRが経過していても、エンジン運転状態が直接EGR−
ON領域に突入しても、即ちEGR−OFF領域を経ないでEGR
−ON領域に突入しても、フラッグFEGRはステップ2にて
依然0に設定されているため、ステップ11の判別結果は
否定(No)となり、ステップ3にて排気還流弁22の弁開
度指令値 に設定されて排気の還流は行なわれない。
これに対し、エンジン冷却水温が高く、且つエンジン始
動から所定時間TDEGRが経過した後にエンジンの運転状
態がEGR−OFF領域からEGR-ON領域に移行すれば、フラッ
グFEGRはステップ10にて1に設定されるため、ステップ
11の判別結果が肯定(Yes)となり、ここで初めて排気
の還流が開始される。即ち、ステップ12にてエンジンの
運転パラメータ値に応じた排気還流弁22の弁開度指令値 が決定され、この値 と実弁開度値LACTとの偏差 に基づいて電磁三方弁25のデューティ比制御が実行され
る(ステップ13)。
尚、第3図のステップ5乃至ステップ8の各判別に用い
る判別値はエンジンの円滑な運動性能を確保するために
エンジンの運転状態がEGR−ON領域に突入するときと、
この領域から離脱するときとで異なる値に設定してヒス
テリシス特性を持たせてもよい。
以上において、エンジン冷却水温Twが高く、且つエンジ
ン始動後所定時間TDERGが経過しても、エンジン運転状
態がEGR−OFF領域からEGR-ON領域へ移行した場合以外は
排気の還流を行なわないようにしたため、従来生じてい
た混合気の燃焼状態の急変が抑えられ、これによってエ
ンジン出力の急低下に伴なうエンジンの運転性の悪化を
防止できる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかな如く本発明によれば、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
ラメータに応じて制御して排気還流を行なう内燃エンジ
ンの排気還流制御方法であって、前記内燃エンジンの温
度が所定値以下であるとき又は前記内燃エンジンが高負
荷又は低負荷状態である所定運転状態にあるときは前記
排気還流を行なわない内燃エンジンの排気還流制御方法
において、前記内燃エンジンの温度が前記所定値以上で
かつ始動後所定時間以上経過した後において、前記内燃
エンジンが前記高負荷又は低負荷状態である所定運転状
態から排気還流を行なうべき運転領域に移行した後、前
記排気還流制御を開始するようにしたため、排気還流制
御を開始するために必ず排気還流を行なわない運転領域
を経由しなければならず、エンジン暖機状態からエンジ
ン温度が上昇しても、直接排気還流制御がなされず、エ
ンジンが前記排気還流を行なわない運転領域から排気還
流を行なうべき領域に移行した後に初めて排気の還流が
徐々になされ混合気の燃焼状態の急変が抑えられてエン
ジンの運転性が改善される。また、内燃エンジンの温度
が所定値以上であっても、高温始動時のような内燃エン
ジンの燃焼状態が不安定な運転状態のときには排気還流
制御を停止し、運転状態を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用した排気還流制御装置を装備した
内燃エンジンの全体構成図、第2図は第1図に示した電
子コントロールユニット(ECU)の内部構成を示すブロ
ック回路図、第3図は本発明に係る排気還流制御方法を
示すフローチャートである。 1……内燃エンジン、2……吸気管、4……スロットル
弁開度センサ、5……電子コントロールユニット(EC
U)、6……燃料噴射弁、7……絶対圧センサ、10……
エンジン回転数センサ(Neセンサ)、11……排気管、14
……大気圧センサ、20……排気還流機構、21……排気還
流路、22……排気還流弁、23a……ダイアフラム、24…
…負圧路、25……電磁三方弁、26……大気路、27……空
気路、28……弁リフトセンサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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して排気
    還流を行なう内燃エンジンの排気還流制御方法であっ
    て、前記内燃エンジンの温度が所定値以下であるとき又
    は前記内燃エンジンが高負荷又は低負荷状態である所定
    運転状態にあるときは前記排気還流を行なわない内燃エ
    ンジンの排気還流制御方法において、前記内燃エンジン
    の温度が前記所定値以上でかつ始動後所定時間以上経過
    した後において、前記内燃エンジンが前記高負荷又は低
    負荷状態である所定運転状態から排気還流を行なうべき
    運転領域に移行した後、前記排気還流制御を開始するこ
    とを特徴とする内燃エンジンの排気還流制御方法。
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