JPH09228902A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷域における少量のＥＧＲの高精度制御
と高負荷域における大量のＥＧＲの確保とを簡易かつ低
コストに得ること。 【解決手段】 第１のＥＧＲ通路５４ａとは別にＥＧＲ
バルブ５６をバイパスする第２の通路としてＥＧＲバイ
パス通路５４ｂを設け、この第２のＥＧＲバイパス通路
５６ｂにバイパス開閉バルブ８０を設ける。エンジン運
転状態が所定の低負荷域の場合は、開閉バルブ８０を閉
じて第１のＥＧＲ通路５６ａにＥＧＲを導くことによ
り、ＥＧＲバルブ５６によって高精度に制御する。一
方、高負荷域の場合は、バイパス開閉バルブ８０を開い
てＥＧＲ量を増大させ、大量のＥＧＲを確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの排気還流
装置、特に、スロットルバルブ開度、エンジン負荷等の
運転状態パラメータに応じて排気還流バルブの開度を制
御するシステムを備えたエンジンの排気還流装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な排気還流（以下、単に「ＥＧ
Ｒ」という）システムでは、排気通路と吸気通路との間
を連通するＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲバルブ
の開度を制御して、排気通路内から吸気通路内に還流さ
せる排気ガスの量を調整し、これにより、燃焼温度を下
げてＮＯX 量を低減させるとともに、燃費の向上を図っ
ている。

【０００３】ここで、ＥＧＲバルブとしては、吸気管内
の負圧を利用してダイヤフラムを変位させて調整する負
圧式のものと、電動モータを利用して弁体を開閉させる
電子制御式のものとがあり、更に、電子制御式のものに
は、ステッピングモータ等のパルスモータを利用してバ
ルブのリフト量を制御するものと、電磁ソレノイドへの
通電を時間比例制御するものとが知られている。

【０００４】上記負圧式のＥＧＲバルブは、スロットル
開度に応じてＥＧＲ率が制御されることとなるため、そ
の制御範囲が自ずと限られる。そこで、近年は、よりエ
ンジンの運転状態に最適なＥＧＲ率を実現するために、
電子制御式のＥＧＲバルブが比較的多く提案されてい
る。

【０００５】このような従来のＥＧＲシステムでは、Ｅ
ＧＲバルブ駆動用のステッピングモータへ出力するパル
ス信号を、エンジンの吸入空気量、回転数、吸気管圧力
等の各運転状態パラメータに応じて設定された値によっ
て調整し、これにより、運転状態に最適なＥＧＲ率を実
現するようにＥＧＲバルブのリフト量を制御している。
従って、エンジンの各運転状態毎に最適なＥＧＲ率が予
めマップ化して設定されており、エンジンの運転状態が
変化した場合には、その変化後の運転状態に応じたＥＧ
Ｒ率を実現すべく、ステッピングモータに必要なパルス
信号が出力される。

【０００６】また、特開平５−９９０８１号公報に示さ
れた技術では、ＥＧＲ通路の途中にステッピングモータ
を用いた電子制御式のＥＧＲバルブを小流量制御用バル
ブとして設けると共に、この電子制御式ＥＧＲバルブと
並列に負圧式のＥＧＲバルブを大流量制御用バルブとし
て設けている。そして、負圧式ＥＧＲバルブのバルブ開
度に基づいて電子制御式ＥＧＲバルブの開度を調整する
ことにより、負圧式ＥＧＲバルブで調整されるＥＧＲ量
と電子制御式ＥＧＲバルブで調整されるＥＧＲ量との合
計流量がエンジンの運転条件に応じた最適流量となるよ
うに、電子制御式ＥＧＲバルブの開度を制御している。

【０００７】更に、特開昭５８−２１７７５４号公報の
技術では、負圧式のＥＧＲバルブを介装したＥＧＲ通路
の途中に、固定オリフィスとバイパスオリフィスとを並
列に設けている。そして、このバイパスオリフィスの開
口面積を調整する負圧式の補助ＥＧＲバルブを設け、Ｅ
ＧＲ通路内の排圧と吸入負圧との差圧に基づく制御負圧
によって両負圧式ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御する
ことにより、高負荷域でのＥＧＲ量を確保するようにし
ている。

【０００８】また、特開昭５７−７０９４４号公報に
は、負圧式ＥＧＲバルブの下流側に直列に絞り部の開口
面積を調整するための負圧式バルブを設け、エンジン運
転状態によって絞り部の開口面積を調整することによ
り、差圧の検出精度を確保し、フィードバック制御の精
度を向上するようにした技術が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電子制御
式のＥＧＲバルブを用いたＥＧＲ装置においては、エン
ジン運転条件に基づいてバルブ開度を微調整することが
可能である。例えば、低負荷域等におけるように要求さ
れるＥＧＲ量が少ない運転条件でのＥＧＲ制御精度を高
めることが可能である。しかし、このように低負荷側で
の制御精度に合わせてＥＧＲバルブの仕様を決定する
と、高負荷域では、要求されるＥＧＲ量を迅速かつ十分
に確保できない可能性がある。

【００１０】即ち、ＥＧＲバルブを通過するＥＧＲ量
は、圧力（詳しくは排気側の圧力と吸気側の圧力との差
圧）とバルブ開度によって定まるため、高負荷域にて要
求される大量のＥＧＲを確保するためには、ＥＧＲバル
ブの弁体が開閉する弁座の開口面積（絞り面積）を十分
大きくしておく必要がある。しかし、弁座の開口面積を
高負荷側に合わせて広げておくと、僅かなバルブリフト
の変化で弁座の開口面積が急変するため、ＥＧＲ量も急
激に変化する。

【００１１】従って、高負荷側に設定されたＥＧＲバル
ブによって低負荷域でＥＧＲ量を制御しようとすれば、
実質的にＥＧＲオンかＥＧＲオフの２段階的制御に近い
状態となる。かかる粗いＥＧＲ調整では、失火したり運
転性が悪化したりするおそれも生じる。すなわち、低負
荷域では吸入空気量が少なくＥＧＲが燃焼に与える影響
が大きいため、微小なＥＧＲを高精度で制御する必要が
あるが、高負荷域では吸入空気量が多く大量のＥＧＲを
かけても燃焼にはほとんど影響が出ないため、ＥＧＲに
よる燃費改善などの効果を得るためにも大量のＥＧＲを
確保することが求められ、このように両者は相反する関
係にある。

【００１２】また、ＥＧＲを高精度で制御するため、Ｅ
ＧＲ通路内の圧力と最適なＥＧＲ率との相関をマップ化
しておき、検出されたＥＧＲ通路内圧力が前記マップに
基づく目標圧力となるようにフィードバック制御する技
術も知られている。しかし、この場合、低負荷域では、
ＥＧＲオフ時の吸気管内圧力（吸入負圧）とＥＧＲ通路
内圧力との差異が少ないため、ＥＧＲ通路内圧力が外乱
の影響を受け、高精度に制御するための前提条件である
ＥＧＲ通路内圧力を精度よく検出することができなくな
ることがある。

【００１３】このため、ＥＧＲ通路内に絞り部を介装し
て圧力検出精度を高めることが考えられるが、ＥＧＲ通
路内に絞り部を設けると、この絞り部の開口面積によっ
て最大ＥＧＲ量が定まってしまうため、大量のＥＧＲが
要求される高負荷側で最適なＥＧＲを実現することがで
きなくなる。

【００１４】このような欠点を解消するために、前記特
開平５−９９０８１号公報に記載の技術では、ステッピ
ングモータを用いた電子制御式ＥＧＲバルブと並列に負
圧式ＥＧＲバルブを設け、高負荷域での大量のＥＧＲ流
量と低負荷域での小量のＥＧＲ流量との両立を図ってい
る。しかし、高負荷域での大流量の確保のために、負圧
式ＥＧＲバルブを介装すると、製造コストが大幅に増大
する。

【００１５】また、特開昭５８−２１７７５４号公報に
記載の技術では、負圧式ＥＧＲバルブと直列に可変オリ
フィスを設けることにより、高負荷域でのＥＧＲ量確保
を図っているが、負圧式ＥＧＲバルブを２連で介装する
ため、製造コストが大幅に増大する。また、この公報記
載の技術では、単に排圧と吸入負圧との差圧によって２
個の負圧式ＥＧＲバルブのバルブ開度を制御するにすぎ
ないため、低負荷域での高精度なＥＧＲ制御をするのが
難しいという問題がある。

【００１６】さらに、特開昭５７−７０９４４号公報に
記載の技術では、負圧式ＥＧＲバルブの下流側に負圧式
バルブによって調整される可変絞り部を設け、ＥＧＲ通
路内の圧力を高精度に検出してＥＧＲ制御の精度を高め
ようとしている。しかし、負圧式バルブによって可変絞
り部を調整するのでは、負圧式ＥＧＲバルブを２個用い
るのと同様に、製造コストが増大する。

【００１７】本発明は、上記のような種々の課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、エンジンの低負荷域
での高精度な排気還流調整と高負荷域での大量の排気還
流確保とを簡易な構造で両立できるようにしたエンジン
の排気還流装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係るエンジンの排気還流装置（請求項１）は、排
気還流通路を連通または遮断するオンオフ動作の開閉バ
ルブを用いて、低負荷域での高精度制御と高負荷域での
大量のＥＧＲの確保との両立を達成している。即ち、エ
ンジン運転状態が所定の低負荷域にあるときにはバイパ
ス開閉バルブを閉じて排気還流通路をバイパスする排気
還流バイパス通路を遮断し、エンジン運転状態が所定の
低負荷域から外れたときにはバイパス開閉バルブを開い
て排気還流バイパス通路を連通させるようにしている。

【００１９】この構成により、排気還流バルブを低負荷
域での少量のＥＧＲに合わせて設定しておくことによっ
て、所定の低負荷域ではバイパス開閉バルブを閉じて排
気還流バルブによる高精度なＥＧＲ量の調整を行うこと
ができ、一方、高負荷域ではバイパス開閉バルブを開け
て排気還流バイパス通路を介して排気還流を行わせるこ
とにより、大量のＥＧＲを得ることができる。

【００２０】また、他の発明に係るエンジンの排気還流
装置（請求項３）は、エンジン運転状態が所定の低負荷
域にあるときには、排気還流通路の排気還流バルブの下
流側に別途設けた調整用開閉バルブを閉じて絞り部を介
して排気還流を行い、絞り部上流側の検出圧力が所定の
目標圧力となるように排気還流バルブの開度を制御す
る。一方、エンジン運転状態が所定の低負荷域から外れ
たときには調整用開閉バルブを開いて排気還流通路側に
排気還流ガスを導き、調整用開閉バルブ上流側の検出圧
力が所定の目標圧力となるように排気還流バルブの開度
を制御する。

【００２１】この構成により、低負荷域では、排気還流
通路内の圧力を高精度に検出して排気還流制御の精度を
向上することができ、高負荷域では、絞り部による流路
抵抗を排除して大量のＥＧＲを得ることができる。

【００２２】更に、他の発明に係るエンジンの排気還流
装置（請求項４）は、閉状態では排気還流通路の排気還
流バルブの下流側に所定の絞り部を形成する調整用開閉
バルブ、すなわち開状態よりも排気還流通路の開口面積
を絞った状態とするバルブを設け、エンジン運転状態が
所定の低負荷域にあるときには、その調整用開閉バルブ
を前記閉状態として検出圧力が所定の目標圧力となるよ
うに排気還流バルブの開度を制御する。そして、エンジ
ン運転状態が所定の低負荷域から外れたときには調整用
開閉バルブを開状態として検出圧力が所定の目標圧力と
なるように排気還流バルブの開度を制御する。

【００２３】この構成により、低負荷域では調整用開閉
バルブを閉弁させるだけで所定の絞り部を得ることがで
き、これによって、排気還流通路内の圧力を高精度に検
出して少量の排気還流量を精度よく制御することができ
る。また、高負荷域では、調整用開閉バルブを開弁する
だけで絞り部による流路抵抗を解消でき、これにより、
大量のＥＧＲを得ることができる。

【００２４】更に、他の発明に係るエンジンの排気還流
装置（請求項６）は、排気還流の還流圧力に応じて開度
が変化するフラッパを排気還流通路の排気還流バルブの
下流側に設け、フラッパの角度が所定値よりも小さいと
きには排気還流率が所定の目標排気還流率となるように
排気還流バルブの開度を制御する。そして、フラッパ角
度が所定値よりも大きいときにはフラッパ上流側の検出
圧力が所定の目標圧力となるように排気還流バルブの開
度を制御する。

【００２５】この構成により、フラッパの角度によって
低負荷域であるか高負荷域であるかを検出できると共
に、低負荷域ではフラッパによって絞り部を形成でき
る。従って、低負荷域での高精度な排気還流制御と高負
荷域での大量の排気還流とを容易に実現することができ
る。また、低負荷域となるフラッパ角度が小さい場合に
は、目標排気還流率を達成すべく制御を行うため、より
一層高精度な制御を実現できる。

【００２６】更に、他の発明（請求項８）では、電気的
駆動手段によってバルブ開度を可変に調整可能な電子式
排気還流バルブを用いれば、バルブリフトを微調整でき
るため、低負荷域での排気還流を高精度に行うことがで
きる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００２８】まず、図１には、本発明の実施の形態に係
るＥＧＲ装置が適用される自動車用エンジン装置の基本
的な全体構成が示されている。水平対向型のエンジン本
体１０には吸気通路１２及び排気通路１４が連通してい
る。吸気通路１２の上流側には吸気チャンバ１６が図示
していない車体前方に開口し、吸気通路１２の下流側に
は各シリンダ１８に対応するようにサージタンク２０か
ら分岐した吸気管２２が連通し、これら各吸気管２２の
下流端は吸気ポート２４を介して各燃焼室２６に連通し
ている。一方、排気通路１４の下流側は車体後部に取り
付けられたマフラ２８に接続され、排気通路１４の上流
側は各排気ポート３０を介して各燃焼室２６に排気管３
２が連通されている。

【００２９】そして、上記吸気通路１２には、その上流
側から順に、空気中の塵埃を除去するエアクリーナ３
４、吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ３６、図
示していないアクセルペダルの踏込量に応じて吸入空気
量を制御するスロットルバルブ３８が設けられている。
このスロットルバルブ３８をバイパスして吸気通路１２
に設けられたアイドルスピードコントロール（以下、単
に「ＩＳＣ」という）通路４０の途中には、アイドリン
グ時の吸入空気量を調整するためのＩＳＣバルブ４２が
取り付けられており、このＩＳＣバルブ４２はデューテ
ィ比によって開閉調整されている。また、各吸気管２２
の下流側にはインジェクタ４４が吸気ポート２４を指向
して設けられており、これら各インジェクタ４４は、燃
料ポンプ４６から燃料配管４８を介して圧送供給された
燃料を微粒化して噴射するものである。

【００３０】一方、排気通路１４のエンジン本体１０側
寄りには例えば三元触媒等の触媒５０が介装され、この
触媒５０の上流側には排気ガス中の空燃比を検出する空
燃比センサとしてのＯ2 センサ５２が設けられている。

【００３１】そして、吸気管２２及び排気管３２よりも
小径の流路面積をもって形成されたＥＧＲ通路５４は、
排気管３２と吸気管２２の集合部とを連通して設けられ
ており、このＥＧＲ通路５４の途中には、例えばステッ
ピングモータを駆動源とするＥＧＲバルブ５６が取り付
けられている。このＥＧＲ通路５４及びＥＧＲバルブ５
６の詳細については、さらに図３と共に後述する。

【００３２】また、シリンダヘッド５８には燃焼室２６
内に臨んで点火プラグ６０が設けられており、この点火
プラグ６０は、イグナイタ６２及びイグニッションコイ
ル６４を介して給電された高電圧によって、燃焼室２６
内の混合気を所定の点火時期で強制着火するようになっ
ている。

【００３３】なお、図において、６６はクランク角度と
エンジン回転数Ｎとを検出するクランク角センサ、６８
はエンジン本体１０のノッキングを検出するノックセン
サ、７０は冷却水の温度を検出する水温センサ、７２は
カムシャフト７４に設けられたカムの回転角度を検出す
るカム角センサ、７６はスロットルバルブ３８の開度Ｔ
ｈを検出するスロットル開度センサ、である。

【００３４】そして、上記各部材の駆動制御並びに各セ
ンサからの検出信号を受信するエンジンコントロールユ
ニット（以下、単に「ＥＣＵ」という）７８は、「排気
還流制御手段」の主たる構成要素を実現するもので、図
２に示すように、各センサからの信号を受信する入力イ
ンターフェース７８ａ、各部材への駆動制御信号を出力
する出力インターフェース７８ｂ、主演算装置としての
ＣＰＵ７８ｃ、制御プログラムや予め設定された固定デ
ータを記憶するＲＯＭ７８ｄ、各センサからの検出信号
等を格納するＲＡＭ７８ｅ、タイマ７８ｆ等をバスライ
ン７８ｇで相互に接続してなるマイクロコンピュータシ
ステムとして構成されている。

【００３５】次に、図３は、本発明の第１の実施形態に
係るＥＧＲ装置の構成説明図であって、図１中に単一の
通路として図示されたＥＧＲ通路５４は、第１のＥＧＲ
通路５４ａと「排気還流バイパス通路」としての第２の
ＥＧＲ通路５４ｂとから構成されている。より具体的に
は、第１のＥＧＲ通路５４ａの途中に介装されたＥＧＲ
バルブ５６をバイパスするようにして第２のＥＧＲ通路
５４ｂが設けられている。

【００３６】そして、第２のＥＧＲ通路５４ｂの流入口
はＥＧＲバルブ５６の上流側で第１のＥＧＲ通路５４ａ
の途中に接続され、第２のＥＧＲ通路５４ｂの流出口は
第１のＥＧＲ通路５４ａの流出口とは別個独立に吸気管
２２の集合部に接続されている。なお、図３では、各Ｅ
ＧＲ通路５４ａ、５４ｂを別体に形成するかのように示
しているが、管壁を共有して形成すれば構造を簡素化し
て取付作業を低減することができる。

【００３７】ＥＧＲバルブ５６は、図３中に示す如く、
弁体５６ａと、弁体５６ａを常時閉弁方向に付勢するリ
ターンスプリング５６ｂと、リターンスプリング５６ｂ
のばね力に抗して弁体５６ａを開弁方向に変位させる
「電気的駆動手段」としてのステッピングモータ５６ｃ
とを含んで構成されており、ＥＣＵ７８からの制御パル
ス信号に応じてバルブ開度を可変に制御するようになっ
ている。また、このＥＧＲバルブ５６は、低負荷域での
少量のＥＧＲを微小調整できるように、その弁体５６ａ
の形状や１ステップあたりのバルブリフト量等が設定さ
れている。なお、電気的駆動手段としてはステッピング
モータ５６ｃに限らず、サーボモータ等の他の手段を用
いることもできる。

【００３８】第２のＥＧＲ通路５４ｂの途中には、バイ
パス開閉バルブ８０が設けられている。このバイパス開
閉バルブ８０はバタフライバルブとして構成されるもの
で、その弁軸に連結された負圧アクチュエータ８１によ
り開閉されるようになっている。なお、図３では、説明
の便宜のため、ＥＧＲ通路５４ｂの途中を一部拡径して
バイパス開閉バルブ８０が収容された状態として示され
ている。

【００３９】負圧アクチュエータ８１は、その制御負圧
室８１ａが３方向電磁弁８２に接続されており、この電
磁弁８２によって大気圧またはスロットルバルブ３８下
流側の吸入負圧が選択的に導入される。この選択によ
り、バイパス開閉バルブ８０を開弁または閉弁させるも
のである。なお、比較的高出力の電磁アクチュエータを
利用できるならば、電磁アクチュエータによって直接バ
イパス開閉バルブ８０を開閉弁させてもよい。また、３
方向電磁弁８２に替えて２個の２方向電磁弁を用い、大
気圧と吸入負圧とを選択的に供給する構成としてもよ
い。

【００４０】次に、図４のフローチャートに基づいて本
実施形態の動作について説明する。

【００４１】まず、本プログラムはタイマ割り込みによ
ってスタートし、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）
２００ではスロットル開度センサ７６が検出したスロッ
トル開度Ｔｈを読込み、Ｓ２０１では、この読込んだス
ロットル開度Ｔｈが所定の基準値αよりも大きいか否か
を判定する。

【００４２】この基準値αは、「所定の低負荷域」であ
るか否かを判別するためのもので、スロットル開度Ｔｈ
とエンジン負荷との相関に基づいて予め設定されてい
る。スロットル開度Ｔｈが基準値αよりも小さい場合
は、低負荷域である（ＮＯ）と判断し、Ｓ２０２に移り
電磁弁８２の制御負圧室８１ａとスロットルバルブ３８
下流側とを連通させ負圧アクチュエータ８１を介してバ
イパス開閉バルブ８０を閉弁させる。これにより、ＥＧ
Ｒは第１のＥＧＲ通路５４ａのみを通じて行われ、この
ＥＧＲ量はＥＧＲバルブ５６によって制御される。

【００４３】一方、スロットル開度Ｔｈが基準値α以上
の場合は、「所定の低負荷域を外れた」高負荷域である
（ＹＥＳ）と判断されてＳ２０３に移り、電磁弁８２の
制御負圧室８１ａと大気側とを連通させ負圧アクチュエ
ータ８１を介してバイパス開閉バルブ８０を開弁させ
る。これにより、ＥＧＲは、第１のＥＧＲ通路５４ａと
第２のＥＧＲ通路５４ｂとの両方を介して行われる。な
お、スロットル開度Ｔｈの大小によらず、エンジン回転
数Ｎとエンジン負荷Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｑ／Ｎ）とに基づいて
低負荷域であるか高負荷域であるかを判別し、バイパス
開閉バルブ８０を開弁あるいは閉弁させるように構成し
てもよい。

【００４４】これにより、ＥＧＲ量の少ない低負荷域で
はＥＧＲ量を高精度で制御することができる一方、高負
荷域では大量のＥＧＲを確保することができ、低負荷域
での高精度制御と高負荷域での大量ＥＧＲとの両立を簡
易に実現している。

【００４５】すなわち、低負荷域では、第１のＥＧＲ通
路５４ａのみを介してＥＧＲが行われるため、この少量
のＥＧＲをＥＧＲバルブ５６のバルブ開度によって高精
度に制御することができ、高負荷域では第２のＥＧＲ通
路５４ｂによるＥＧＲ流路面積の加算によって大量のＥ
ＧＲを確保できる。高負荷域の場合、全ＥＧＲ流路面積
の略半分である第１のＥＧＲ通路５４ａのみしか流路面
積を制御できないため、制御精度は低負荷域よりも低下
するが、もともと高負荷域では吸入空気量が多く、大量
のＥＧＲをかけても運転性能上何ら問題はない。

【００４６】特に、バタフライバルブにより構成される
バイパス開閉バルブ８０は、第２のＥＧＲ通路５４ｂを
連通または遮断するだけのオンオフ動作を行うバルブで
あるから、負圧式ＥＧＲバルブを用いる従来技術とは異
なり、全体構造を簡素化して製造コストを低減すること
ができる。

【００４７】また、エンジン運転状態が低負荷域から高
負荷域へ、あるいは高負荷域から低負荷域へ急激に変化
した場合には、バイパスバイパス開閉バルブ８０を速や
かに開弁あるいは閉弁させることにより、この急激な変
化に迅速に追従して最適なＥＧＲを行うことができる。

【００４８】次に、図５及び図６に基づいて本発明の第
２の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、
上記第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を
付し、その説明を省略する。

【００４９】まず、図５は、本実施形態に係るＥＧＲ装
置の構成説明図であって、本実施形態によるＥＧＲ通路
９０の途中にはＥＧＲバルブ５６よりも下流側に位置し
て調整用開閉バルブ９１が設けられている。ここでは調
整用開閉バルブ９１は、第１の実施形態で述べたバイパ
ス開閉バルブ８０と同様に、バタフライバルブとして構
成されており、負圧アクチュエータ８１及び電磁弁８２
によって開閉される。また、ＥＧＲ通路９０の途中には
調整用開閉バルブ９１をバイパスするバイパス補助通路
９２が設けられおり、このバイパス補助通路９２の途中
には低負荷域での制御精度を高めるべく検出圧力の精度
を増すための絞り部９３が形成されている。

【００５０】例えば、半導体式圧力センサとして構成さ
れる圧力センサ９４は、３方向電磁弁からなる圧力選択
弁９５を介して開閉バルブ側導圧管９６と絞り部側導圧
管９７とに選択的に接続されており、これによりＥＧＲ
通路９０内の圧力を検出して後述のＥＣＵ９８に出力す
るものである。より具体的には、開閉バルブ側導圧管９
６は調整用開閉バルブ９１の上流側でＥＧＲ通路９０に
接続され、絞り部側導圧管９７は絞り部９３の上流側で
バイパス補助通路９２に接続されている。なお、調整用
開閉バルブ９１側と絞り部９３側とにそれぞれ別体の圧
力センサを設ける構成でもよい。

【００５１】エンジンを電子制御するＥＣＵ９８は、通
常のＥＧＲ制御等の基本的制御内容は第１の実施形態の
ＥＣＵ７８と同様であるが、図６に示す処理動作を行う
点で相違する。

【００５２】次に、図６のフローチャートに基づいて本
実施形態の動作を説明する。まず、本プログラムはタイ
マ割り込みによってスタートし、Ｓ３００ではクランク
角センサ６６からエンジン回転数Ｎを読込むと共にエア
フローメータ３６から吸入空気量Ｑを読込み、これによ
りエンジン負荷Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｑ／Ｎ）を算出する。

【００５３】そして、Ｓ３０１では現在のエンジン負荷
Ｔｐが予め設定されている低負荷域であるか否かを判断
する基準値Ｔｐｏと比較され、低負荷域すなわちＴｐ＜
Ｔｐｏの場合（ＹＥＳ）、Ｓ３０２以降の処理を実行
し、所定の低負荷域から外れた高負荷域すなわちＴｐ≧
Ｔｐｏの場合（ＮＯ）、Ｓ３０５以降の処理を実行す
る。ここで、所定の低負荷域であるか否かを判断する基
準値Ｔｐｏは、図示していないエンジン回転数とエンジ
ン負荷の二次元マップに基づいて判断される。

【００５４】低負荷域すなわちＴｐ＜Ｔｐｏであると判
定されてＳ３０２に移ると、調整用開閉バルブ９１を閉
弁してＥＧＲをバイパス補助通路９２側に導く。そし
て、Ｓ３０３では圧力選択弁９５により開閉バルブ側導
圧管９６側を遮断するとともに、絞り部側導圧管９７側
を開放して絞り部側導圧管９７を介してバイパス補助通
路９２内の絞り部９３の上流側圧力を検出し、Ｓ３０４
では検出した絞り部側圧力が目標圧力値となるようにＥ
ＧＲバルブ５６の開度をフィードバック制御する。即
ち、他のエンジン回転数とエンジン負荷の二次元マップ
（図示せず）には、エンジン運転状態に最適なＥＧＲ率
に相当する目標圧力値が予め設定されている。従って、
Ｓ３０４では、絞り部９３上流側の圧力がこのエンジン
運転状態によって定まる目標圧力値となるようにＥＧＲ
バルブ５６のバルブ開度をフィードバック制御する。

【００５５】一方、高負荷域すなわちＴｐ≧Ｔｐｏと判
定されてＳ３０５に移ると、調整用開閉バルブ９１を開
弁してＥＧＲ通路９０を全開状態とし、ＥＧＲの大部分
を流路抵抗の高いバイパス補助通路９２から流路抵抗の
低いＥＧＲ通路９０に切り換える。次に、Ｓ３０６にて
圧力選択弁９５により開閉バルブ側導圧管９６側を遮断
するとともに、絞り部側導圧管９７側を開放して開閉バ
ルブ側導圧管９６を介して調整用開閉バルブ９１上流側
の圧力を検出し、Ｓ３０７では調整用開閉バルブ９１側
の圧力が上記マップから求まる目標圧力値となるように
ＥＧＲバルブ５６のバルブ開度をフィードバック制御す
る。

【００５６】以上述べた通り、所定の低負荷域の場合は
調整用開閉バルブ９１を閉弁してＥＧＲの流れを絞り部
９３側に導き、該絞り部９３上流側の圧力が所定の目標
圧力となるようにＥＧＲバルブ５６の開度をフィードバ
ック制御する。そして、高負荷域の場合は調整用開閉バ
ルブ９１を開弁することにより、該調整用開閉バルブ９
１上流側の圧力が所定の目標圧力となるようにＥＧＲバ
ルブ５６の開度をフィードバック制御する構成とされて
いる。

【００５７】これにより、低負荷域でも外乱が発生した
としても精度よくＥＧＲ圧力を検出して高精度にＥＧＲ
量を制御することができる。従って、高負荷域のみなら
ず低負荷域までＥＧＲ量をフィードバック制御でき、排
気ガスの悪化防止、燃費の向上を実現することができ
る。この結果、ＥＧＲバルブ５６のバルブ特性に個体差
がある場合や経年変化によってバルブ特性が初期状態か
ら変化した場合でも、その個体差、経年変化に影響され
ずに最適なＥＧＲを行うことができる。

【００５８】特に、調整用開閉バルブ９１によって低負
荷域ＥＧＲ制御用に設けた絞り部９３をオンオフ的に選
択する構成としたことにより、負圧式バルブを用いて可
変絞りを多段階ないしアナログ的に調整する従来技術と
は異なり、簡易な構造でありながら高精度かつ低コスト
に低負荷域のＥＧＲを行うことができる。

【００５９】次に、本発明の第３の実施形態を図７及び
図８に基づいて説明する。本実施形態は上記第２の実施
形態の変形例であり、上記各実施の形態と同一の要素に
は同一の符号を付している。

【００６０】バタフライバルブからなる調整用開閉バル
ブ１００は、ＥＧＲバルブ５６の下流側に設けられ、そ
の取付位置がＥＧＲ通路９０のＥＧＲ流れ方向の中心に
対し所定量偏心してＥＧＲ通路９０内に取り付けられて
いる。また、この調整用開閉バルブ１００は、閉状態で
も全閉にはならず、所定の絞り状態で小流路を形成す
る。この構成として本実施の形態では、その近傍に設け
られたストッパ部１０１によって閉弁位置が規制される
ようになっている。そして、圧力センサ９４は、調整用
開閉バルブ１００が閉弁したときに形成される絞り部１
０２の上流側の圧力を検出するようにしてＥＧＲ通路９
０に取り付けられている。

【００６１】調整用開閉バルブ１００等の詳細を図８の
拡大図によってさらに説明する。ＥＧＲ通路９０の中心
軸Ａから所定量δだけ偏心して取り付けられた調整用開
閉バルブ１００が開弁したときには、二点鎖線で示すよ
うに、ＥＧＲ通路９０と略平行な開弁位置で停止し全開
状態となる。

【００６２】次に、負圧アクチュエータ８１によって調
整用開閉バルブ１００を閉弁方向に駆動すると、この調
整用開閉バルブ１００は、図中実線で示したように、そ
の板状弁体の周縁がストッパ部１０１に当接するまで回
動し、全閉状態とならず斜めに起き上がった状態で停止
する。すなわち、ストッパ部１０１によって調整用開閉
バルブ１００の閉弁位置が規制されることにより、調整
用開閉バルブ１００は、その板状弁体の他方の周縁とＥ
ＧＲ通路９０の内壁との間に所定寸法ｄの絞り部１０２
を画成する。ここで、この所定寸法ｄは、絞り部１０２
が第２の実施形態で述べた絞り部９３の有効開口面積と
ほぼ同一の開口面積を得るように設定されている。

【００６３】このように構成される本実施形態では、低
負荷域と判定したときに調整用開閉バルブ１００を閉弁
させるだけで同時に絞り部１０２を容易に得ることがで
き、高負荷域と判定したときは調整用開閉バルブ１００
を開弁させるだけで絞り部１０２を解消することができ
る。これによって、より一層全体構造を簡素化して低コ
ストに最適なＥＧＲを得ることができる。

【００６４】なお、調整用開閉バルブ１００の取付位置
を偏心させず、板状弁体に対する弁軸の位置を偏心させ
ることで所定の絞り部を得る構成としてもよい。また、
場合によっては、板状弁体の他方の周縁部に所定の絞り
部を形成する切欠部を設ける構成でもよい。さらに、ス
トッパ部１０１をＥＧＲ通路９０の内壁に形成せずに、
調整用開閉バルブ１００の弁体側に形成してもよく、あ
るいは別体のストッパ部を設けるのではなく調整用開閉
バルブ１００の弁体周縁を直接ＥＧＲ通路９０の内壁に
当接させる構成、更には調整用開閉バルブ１００の弁自
体に所定のサイズの貫通孔を形成する構成でもよい。

【００６５】次に、図９〜図１０に基づいて本発明の第
４の実施形態を説明する。なお、上記各実施の形態と同
様の要素には同一の符号を付している。

【００６６】まず、図９は本実施形態に係るＥＧＲ装置
の構成説明図であり、ＥＧＲ通路１１０の途中には、一
端側が回動自在に取付けられた板状弁体から成るフラッ
パ１１１が設けられている。このフラッパ１１１は、図
１０の拡大説明図に示したように、ＥＧＲ通路１００内
を流れるＥＧＲの還流圧力（ＥＧＲ流量）に比例して、
図中点線で示す全閉位置から図中二点鎖線で示す全開位
置までアナログ的に変位するものである。そして、この
フラッパ１１１の角度θF は、例えばポテンショメータ
等の角度センサ１１２を介して全閉位置を基準に検出さ
れ、後述のＥＣＵ１１６に入力されるようになってい
る。

【００６７】なお、図１０では、フラッパ１１１を全開
位置から全閉位置まで９０°回動可能に設ける場合を例
示しているが、これに限らず、例えばフラッパ１１１の
弁軸に弱ばねを取り付けて開弁方向に所定の付勢を行
い、これにより、全開時にフラッパ１１１がＥＧＲ通路
１１０の内壁に衝突するのを防止する構成としてもよ
い。

【００６８】また、図９に示す如く、ＥＧＲ通路１１０
にはフラッパ１１１の上流側の圧力を検出する圧力セン
サ１１３と、ＥＧＲ通路１１０内のＥＧＲ温度を検出す
る温度センサ１１４とが設けられており、これら各セン
サ１１３、１１４の検出値は角度センサ１１２の検出角
度θＦと共にＥＣＵ１１６に入力される。

【００６９】次に、図１１のフローチャートに基づき本
実施形態の動作について説明する。まず、Ｓ４００では
角度センサ１１２からフラッパ１１１の角度θＦを読込
み、Ｓ４０１では現在のフラッパ角度θＦが予め設定さ
れた所定の基準角度γよりも大きいか否かを判定する。
このＳ４０１で現在のフラッパ角度θＦが基準角度γよ
り大きい（ＹＥＳ）と判断したときは、ＥＧＲ通路１１
０内を流れるＥＧＲ量が多くフラッパ１１１が大きく開
いている状態、即ち高負荷域の場合であると判断する。
そして、Ｓ４０２では圧力センサ１１３が検出した圧力
値が目標圧力（運転状態に最適なＥＧＲ率に相当する目
標圧力値）になるように、ＥＧＲバルブ５６の開度をフ
ィードバック制御する。

【００７０】一方、前記Ｓ４０１で現在のフラッパ角度
θＦが基準角度γ以下（ＮＯ）と判定したときは、ＥＧ
Ｒ通路１１０内を流れるＥＧＲ量が少なくフラッパ１１
１の角度が小さい状態、即ち低負荷域の場合であると判
断される。そして、Ｓ４０３では現在のＥＧＲ率を演算
し、このＥＧＲ率が図示せぬエンジン回転数とエンジン
負荷の二次元マップに設定された最適なＥＧＲ率となる
ように、ＥＧＲバルブ５６の開度をフィードバック制御
する。この低負荷域の場合は、図１０に示す如く、フラ
ッパ１１１の先端周縁とＥＧＲ通路１１０の内壁との間
の隙間が絞り部１１５として作用している。

【００７１】ここで、ＥＧＲ率は、下記式１で得られる
ＥＧＲ流量ＱEGR に基づいて、下記式２により演算され
る。なお、下記式１中、Ｋ１は係数、Ｐは圧力センサ１
１３の検出圧力を示し、下記式２中のＱは吸入空気量で
ある。

【００７２】 ＱEGR ＝Ｋ１×θF ×Ｐ ・・・・・・・・式１ ＥＧＲ率＝ＱEGR ／（ＱEGR ＋Ｑ） ・・・・式２ また、ＥＧＲ温度ｔEGR によって密度が変化するため、
温度センサ１１３の検出温度ｔEGR よって下記式３に示
す如く、より正確にＥＧＲ流量ＱEGR を求めることもで
きる。なお、下記式３中のＫ２は係数である。

【００７３】 ＱEGR ＝Ｋ２×θF ×Ｐ／ｔEGR ・・・・式３ 以上のように、本実施形態では、ＥＧＲ通路１１０内に
ＥＧＲ流量によって角度が変化するフラッパ１１１を設
け、このフラッパ１１１の角度によって低負荷域である
か高負荷域であるかを判断し、低負荷域の場合はＥＧＲ
率を算出して所定の目標ＥＧＲ率となるようにＥＧＲバ
ルブ５６の開度をフィードバック制御する。そして一
方、高負荷域の場合はＥＧＲ通路１１０内の検出圧力が
所定の目標圧力になるようにＥＧＲバルブ５６の開度を
フィードバック制御する。このため、前記各実施形態で
述べたと同様に、ＥＧＲバルブ５６の個体差や経年変化
の影響を排除しつつ、低負荷域での高精度制御と高負荷
域での大量ＥＧＲとを両立させて広い運転領域で排気ガ
ス浄化の向上と燃費の低減を実現することができる。

【００７４】特に、本実施形態では、フラッパ１１１を
簡易な流量センサとして用いるため、低負荷域ではフラ
ッパ１１１によって圧力検出精度を増すための絞り部１
１５を容易に得ることができ、圧力検出用の絞り部形成
機能と流量測定機能の両方を単一のフラッパ１１１で実
現できるため、全体構造を簡素化して製造コストを低減
することができる。

【００７５】また、低負荷域ではＥＧＲ率に基づいたフ
ィードバック制御を行い、高負荷域では目標圧力に基づ
いたフィードバック制御を行う構成のため、高負荷域で
の制御精度を高めることができると共に、低負荷域での
制御精度をより一層向上させることができる。なお、前
記各実施形態では、水平対向型エンジンに適用する場合
を例示したが、これに限らず、Ｖ型エンジン、直列型エ
ンジン等の他の形式のエンジンにも適用することができ
る。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの排気還流装置によれば、複雑な構造及び制御を伴
うことなく、かつ低コストによる構成で、低負荷域にお
ける高精度なＥＧＲ制御と高負荷域における大量ＥＧＲ
の確保とを両立させることができる。これにより、ＥＧ
Ｒを用いたシステムによる排気ガス浄化の適正化が達成
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態が適用されるエンジン装置の
全体構成説明図である。

【図２】図１中のＥＣＵの内部構成を示す構成説明図で
ある。

【図３】第１の実施形態によるＥＧＲ装置の構成説明図
である。

【図４】第１の実施形態によるＥＧＲ制御方法を示すフ
ローチャート図である。

【図５】第２の実施形態によるＥＧＲ装置の構成説明図
である。

【図６】第２の実施形態によるＥＧＲ制御方法を示すフ
ローチャート図である。

【図７】第３の実施形態によるＥＧＲ装置の構成説明図
である。

【図８】図７中の要部を拡大して示す構成説明図であ
る。

【図９】第４の実施形態によるＥＧＲ装置の構成説明図
である。

【図１０】図９中の要部を拡大して示す構成説明図であ
る。

【図１１】第４の実施形態によるＥＧＲ制御方法を示す
フローチャート図である。

【符号の説明】

１０ エンジン本体 １２ 吸気通路 １４ 排気通路 ３８ スロットルバルブ ５４、９０、１１０ ＥＧＲ通路 ５４ａ 第１のＥＧＲ通路 ５４ｂ 第２のＥＧＲ通路 ５６ ＥＧＲバルブ ８０、９１、１００ 開閉バルブ ９２ バイパス通路 ９３、１０２、１１５ 絞り部 ９４、１１３ 圧力センサ １１１ フラッパ ７８、９８、１１６ ＥＣＵ（排気還流制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 7/06 Ｇ０５Ｄ 7/06 Ｚ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブ下流側の吸気通路と排
   気通路とを連通するように設けられた排気還流通路と、
   この排気還流通路の途中に設けられ該通路の開閉調整を
   行う排気還流バルブと、を有するエンジンの排気還流装
   置において、 前記排気還流バルブをバイパスして前記吸気通路と排気
   通路とを連通するように設けられた排気還流バイパス通
   路と、 該排気還流バイパス通路を開閉するバイパス開閉バルブ
   と、 エンジン運転状態が所定の低負荷域にあるときには前記
   バイパス開閉バルブを閉じ、エンジン運転状態が所定の
   低負荷域から外れたときには前記バイパス開閉バルブを
   開いて前記排気還流バルブの開閉調整を行う排気還流制
   御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 【請求項２】 前記排気還流制御手段は、 エンジン運転状態が前記所定の低負荷域にあるか否かを
   検知するエンジン運転状態検知手段と、 該エンジン運転状態検知手段からの検知信号に基づき前
   記バイパス開閉バルブを開閉するための信号を出力する
   制御信号出力部と、 該制御信号出力部からの信号に基づき前記バイパス開閉
   バルブを開閉動作させるバルブ駆動手段と、 を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの排
   気還流装置。
3. 【請求項３】 スロットルバルブ下流側の吸気通路と排
   気通路とを連通するように設けられた排気還流通路と、
   この排気還流通路の途中に設けられ該通路の開閉調整を
   行う排気還流バルブと、を有するエンジンの排気還流装
   置において、 前記排気還流通路の前記排気還流バルブの下流側に設け
   られ該通路を開閉する調整用開閉バルブと、 該調整用開閉バルブをバイパスして設けられたバイパス
   補助通路と、 該バイパス補助通路に設けられた絞り部と、 前記バイパス補助通路内の前記絞り部上流側又は前記調
   整用開閉バルブ上流側の圧力を検出する圧力センサと、 エンジン運転状態が所定の低負荷域にあるときには前記
   調整用開閉バルブを閉じて前記絞り部上流側の検出圧力
   が所定の目標圧力となるように前記排気還流バルブの開
   度を制御し、エンジン運転状態が所定の低負荷域から外
   れたときには前記調整用開閉バルブを開いて該調整用開
   閉バルブ上流側の検出圧力が所定の目標圧力となるよう
   に前記排気還流バルブの開度を制御する排気還流制御手
   段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
4. 【請求項４】 スロットルバルブ下流側の吸気通路と排
   気通路とを連通するように設けられた排気還流通路と、
   この排気還流通路の途中に設けられ該通路の開閉調整を
   行う排気還流バルブと、を有するエンジンの排気還流装
   置において、 前記排気還流通路の前記排気還流バルブの下流側に設け
   られ、閉状態では開状態よりも絞られた所定開口量の絞
   り部を形成する調整用開閉バルブと、 前記調整用開閉バルブの上流側の圧力を検出する圧力セ
   ンサと、 エンジン運転状態が所定の低負荷域にあるときには前記
   調整用開閉バルブを前記閉状態として前記圧力センサの
   検出圧力が所定の目標圧力となるように前記排気還流バ
   ルブの開度を制御し、エンジン運転状態が所定の低負荷
   域から外れたときには前記調整用開閉バルブを開状態と
   して前記検出圧力が所定の目標圧力となるように前記排
   気還流バルブの開度を制御する排気還流制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
5. 【請求項５】 前記排気還流制御手段は、 エンジン運転状態が前記所定の低負荷域にあるか否かを
   検知するエンジン運転状態検知手段と、 該エンジン運転状態検知手段からの検知信号に基づいて
   前記調整用開閉バルブを開閉するための信号を出力する
   制御信号出力部と、 該制御信号出力部からの信号に基づき前記調整用開閉バ
   ルブを開閉動作させるバルブ駆動手段と、 を含むことを特徴とする請求項３又は４の何れかに記載
   のエンジンの排気還流装置。
6. 【請求項６】 スロットルバルブ下流側の吸気通路と排
   気通路とを連通するように設けられた排気還流通路と、
   この排気還流通路の途中に設けられ該通路の開閉調整を
   行う排気還流バルブと、を有するエンジンの排気還流装
   置において、 前記排気還流通路の前記排気還流バルブの下流側に設け
   られ排気還流の還流圧力に応じて開度が変化するフラッ
   パと、 該フラッパの開度を検出するフラッパ開度センサと、 前記フラッパの上流側の圧力を検出する圧力センサと、 前記フラッパの開度が所定値よりも小さいときには排気
   還流率が所定の目標排気還流率となるように前記排気還
   流バルブの開度を制御し、前記フラッパ開度が所定値よ
   りも大きいときには前記検出圧力が所定の目標圧力とな
   るように前記排気還流バルブの開度を制御する排気還流
   制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気還流装置。
7. 【請求項７】 前記排気還流制御手段は、 エンジンの運転状態を検知するエンジン運転状態検知手
   段と、 該エンジン運転状態検知手段からの検知信号に基づき運
   転状態に適合する前記目標排気還流率を算出する目標排
   気還流率算出手段と、 前記フラッパ開度と前記圧力センサの検出圧力と吸入空
   気量とから排気還流率を算出する排気還流率算出手段
   と、 前記目標排気還流率及び前記目標圧力を得るための前記
   排気還流バルブの動作制御を行う排気還流バルブの動作
   制御手段と、 を含むことを特徴とする請求項６に記載のエンジンの排
   気還流装置。
8. 【請求項８】 前記排気還流バルブは、電気的駆動手段
   によってバルブ開度を可変に調整可能な電子式排気還流
   バルブであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の
   何れかに記載のエンジンの排気還流装置。