JPS58152156A

JPS58152156A - 内燃機関の排気ガス再循環制御方法

Info

Publication number: JPS58152156A
Application number: JP57036819A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Ito; 嘉康伊藤; Yuji Takeda; 武田　勇二; Toshio Suematsu; 末松　敏男
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-09-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、自動車等の車輌に用いられる排気ガス再循環
制御方法に係り、特に内ａｍ関より排出される排気ガス
の成分に基いて内燃機関に供給される混合気の空燃比が
選択的に理論空燃比にフィードバック制御される内燃機
関の排気ガス再循環制御方法に係る。

自動車等の車輌に用いられる内燃機関に於ては、１１Ｊ
Ｉセンサの如き排気ガスセンサによって内燃機関より排
出される排気ガスの成分が検出され、これに基いて内燃
機関へ供給される混合気の空燃比が選択的に理論空燃比
にフィードバックｗ４Ｉｌされる型のものが従来より知
られている。従来より上述の如き型の内燃機関に於ても
、排気ガス中のＮＯｘ濃度を低減するために排気ガスの
再循環が行われるよう構成されたものがある。

内燃機関へ理論空燃比の混合気が供給されているときに
は、内ｍｓ関の排気系に設けられた三元触媒コンバータ
が有効に作動し、この三元触媒コンバータにより排気ガ
ス中のＮＯｘが遷元によって無害成分に変換される。

本発明者等は上述の如き一点に基き、排気系に三元触媒
コンバータを備えた内燃ＩＩＩＩに於ては、この内燃機
関に理論空燃比の混合気が供給されているときには排気
ガス再循環が行われなくても大気中に多量のＮＯｘが放
出されることがなく、このときには排気ガス再循環が行
われなくてもよいことを見出した。

本発明は上述の如きＩ！議に基き、内燃機関に衰論空燃
比の混合気が供給されている時には排気ガス再循環を行
わないことを特徴とする内燃＊ａの排気ガス再循環制御
方法を提供せんとするものである。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳＠
説明する。

第１図は本発明による排気ガス再循環制御方法が実施さ
れて好適な火花点火式内燃機関の一つの実施例を示す概
略構成図である。図に於て、１は内燃機関を示しており
、該内燃機関１はシリンダブロック２とシリンダヘッド
３とを有しており、シリンダブロック２はその内部に形
成されたシリンダポアにピストン４を受入れており、そ
のピストン４の上方に前記シリンダヘッドと共働して燃
焼室５を郭定している。

シリンダヘッド３には吸気ボート６と排気ポート７とが
形成されており、これらボートは各々吸気パルプ８と排
気パルプ９により開閉されるようになっている。又シリ
ンダヘッド３には点火プラグ１０が取付けられており、
咳点火プラグ１０は図示されていない点火コイルが発生
する電流をディストリビュータ１２を経て供給され、燃
焼室５内にて放電による火花を発生するようになってい
る。吸気ボート６には吸気マニホールド１３、サージタ
ンク１４、スロットルバルブ１６を備えたスロットルボ
ディ１５、吸気管１７、接続チューブ１８、エア７０−
メータ１９及び図示されていないエアクリナーナが順に
接続され、これらがエンジンの吸気系を構成している。

吸気マニホールド１３の吸気ボート６に対する接続端近
くには燃料噴射弁２０が取付けられている。燃料噴射弁
２０は図示されていない燃料タンクに貯容されているガ
ソリンの如き液体燃料を燃料ポンプにより燃料供給管を
経て供給され、優述する制御装置５０が発生する信号に
より開弁時期及び開弁時−を制御されて燃料噴＠最を計
＃１ｗ４御するようになっている。

排気ポート７には排気マニホールド２１、排気管２２、
三元触媒コンバータ２３及び排気！２４が順に接続され
ている。

また内燃機関１には排気ガス再循環装置Ｉ３０が取付け
られている。排気ガス再循環装置３０は排気ガス再循環
制御弁３１を含んでいる。排気ガス再循環制御弁３１は
入口ボート３２と出口ポート３３とを有する弁ハウジン
グ３４を有しており、入口ボート３２は導！３５を経て
排気マニホールド２１に設けられた排気ガス取入ボート
３６に接続され、また出口ボート３３は導管３７を経て
サージタンク１４に形成された排気ガス供給ボート３８
に接続されている。弁ハウジング３４の入口ポート３２
と出口ポート３３との闇には弁ポート３９が設けられて
おり、この弁ポートは弁要素４０によって開閉され、ま
たその開口度を制御されるようになっている。弁要素４
０は弁ロッド４１によってダイヤフラム装置１４２のダ
イヤフラム４３に接続され、そのダイヤフラム室４４に
所定値以上の負圧が導入されてない時には圧縮コイルば
ね４５のばね力により押し下げられて弁ボート３９を閉
じ、ダイヤフラム室４４に所定値以上の負圧が導入され
ているときにはその負圧に応じて圧縮コイルばね４５の
ばね力に抗して上昇し、弁ポート３９を開くようになっ
ている。

ダイヤフラム室４４は導管４６、負圧調整弁４７、導管
４８を経て電磁作動式の負圧制御弁４９の一つのボート
Ａに接続されている。負圧制御弁４９は前記ボートＡ以
外に導管５０を経て負圧取出ボート５１に接続されたボ
ートＢと大気に開放されたボートＣとを含んでおり、通
電時にはボートＡをボートＣに接続し、非通電時にはボ
ートＡをボートＢに接続するようになっている。

負圧取出ボート５１は全閉位置にあるスロットルバルブ
１６の上流側に位置しスロットルバルブ１６が比較的小
さい所定開度以上開かれたときそれの下流側に位置すべ
く設けられている。

負圧調整弁４７は弁ボート５２を開閉する弁要素５３び
該弁要素を担持したダイヤフラム５４とを有しており、
ダイヤフラム５４はそれの図にて上側にてエアフィルタ
５５を経て大気に開放された大気開放室５６を、また下
側にダイヤフラム室５７を各々郭定しており、該ダイヤ
フラムはダイヤフラム室５７に所定値以上の圧力（正圧
）が導入されていない時には圧縮コイルばね５８の作用
によって弁要素５３を弁ポート５２より引離して弁ポー
ト５２を開く位置にあり、これに対しダイヤスラム室５
７に所定値以上の圧力が導入された詩には圧縮コイルば
ね５８の作用に抗して図にて上方へ変位して前記弁′ｇ
ＩｊＩ５３によプて弁ポート５２を閉りるようになって
いる。ダイヤフラム室５７は導管５９を経て排気ガス再
循環制御弁３１の弁ボート３９とこれより下流側に設け
られたオリフィス６０との園の圧力室６１に接続され、
該圧力室６１に於ける排気ガス圧力を導入されるように
なっている。

かかる負圧調整弁４′及びオリフィス６０よりなる構造
は負圧制御弁４９のボートＡがボートＢに接続されて負
圧調整弁４７に負圧が導入されている時には圧力室６１
に於ける排気ガス圧力を常に略一定に保つよう排気ガス
再循環Ｉｉｌ制御弁３１のダイヤフラム室４４に供給さ
れる負圧を調整し、これによって排気ガス再循環最の吸
入空気−に対する比率、即ちＥＧＲ串を常に略一定に保
つ作用を行うようになっている。

制御ｌ装置５０は一般的なマイクロコンピュータであっ
てよく、このマイクロコンピュータは燃料噴射弁２０の
開弁時期及び開弁時間と負圧制御弁４９に対する通電を
制御するようになっており、その−例が第２図によく示
されている。このマイクロコンピュータ７０は、中央処
理ユニット（ＣＰＵ）７１と、リードオンリメモリ（Ｒ
ＯＭ＞７２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ＞７３
と、入力ボート＠１７４及び出力ボート装置７５とを有
し、これらは双方性のコモンバス７６により互に接続さ
れている。

入力ボート装置７４は、エアフローメータ１９が発生す
る空気滝壷信号と、エア７０−メータ１９に取付けられ
た吸気温センサ６２が発生する吸気温度信号と、シリン
ダブロック２に取付けられた水温センサ６３が発生する
冷却水ｍ度信号と、排気マニホールド２１に取付けられ
たＯｔセンサ６４が発生する空気過剰率信号（酸素濃度
信号）と、ディストリビュータ１２に取付けられた回転
角センサ６５が発生するクランク回転角信号とを各々入
力され、それらのデータを適宜に信号変換してＣＰＵ７
１の指示に従い該ＣＰＵ及びＲＡＭ７３へ出力するよう
になっている。ＣＰＵ７１はＲＯＭ７２に記憶されてい
るプログラムに従って前記各センサにより検出されたデ
ータに基き燃料噴射最を沫〜し、それに基く燃料噴射信
号を所定の時期に出力ボート装置１７５より燃料噴射弁
２０へ出力するようになっている。

更に詳網には、０２センサ６４が有効に作用する状態下
にあるか否かを水温センサ６３が検出する水温に基き決
定し、即ち水温センサ６３によって検出される水温が所
定値以上、例えば５０℃以上の時はｏ２センサ６４の暖
機が完了してこれが有効に作動すると見做し、０！セン
サ６４が出力する酸素濃度信号に基き内燃機関１へ理論
空燃比の混合気が供給されるよう燃料噴射弁２０の燃料
噴射時間を制御するようになっている。従って、水温が
５０℃以上の時には内燃機１１１には理論空燃比の混合
気が供給される。尚、ＣＰＵ７１はこれ以外のときには
内燃機関１に理論空燃比より小さい空燃比の濃混合気が
供給されるよう燃料噴射弁２０の燃料噴射時間を制御す
るようになっている。

またマイクロコンピュータ７０は第３図に示されたフロ
ーチャートに従って負圧制御弁４９に対する通電を制御
するようになっている。第３図は負圧制御弁４９に対す
る通電制御のフローチャートであり、このフローチャー
トに於ては、先ず水温センサ６３により検出される水温
が所定値、例えば２０℃以上であるか否かの判別が行わ
れる。

水温が２０℃以下である詩には負圧制御弁４９に通電が
行われる。負圧制御弁４９に通電が行われると、ボート
ＡがボートＣに接続されることにより排気ガス再循環制
御弁３１のダイヤフラム室４４には大気圧が導入され、
該排気ガス再循環制御　　　　　□弁は閉弁し、これに
より排気ガス再循環は全く行われない。

水温が２０℃以上である時にはＯＲセンサ６４が検出す
るｌｌｌｌＩＩ度信号に基いて内燃機関１に供給される
混合気の空燃比が理論空燃比にフィードバック制御され
ているか否かの判別が行われる。

フィードバック制御中である時には負圧制御弁４９に通
電が行われ、これによって排気ガス再循環制御弁３１の
ダイヤフラム室４４に大気圧が導入されることより、咳
排気ガス再循環制御弁３１が閉弁して排気ガス再循環が
全く行われない。

フィードバック制御中でない時には次に回転角センサ６
５により検出されるクランク回転角に基いて機関回転数
が例えば２０００〜２８００　ｒｐｇ＋の範囲にあるか
否かの判別が行われる。機関回転数が２０００〜２８０
０ｒｐ−以外にある時には、即ち機関が低速成いは＾速
にて運転されている時には負圧１１’ｊ＃弁４９に通電
が行われ、この時にも排気ガス再循環は全く行われない
。

機関回転数が２０００〜２８００　ｒｐ−の範囲内にあ
る時には次に機関負荷として機関−行程当りの吸入空気
量が例えば０．５〜０．７４　／　ｒｅｖの範囲にある
か否かの判別が行われる。吸入空気が０．５〜０．７４
　／　ｒｅ’ｖの範囲内にない時には、即ち低負荷或い
は高負荷時には負圧制御弁４９に通電が行われ、この時
にも排気ガス再循環は全く行われない。これに対し吸入
空気量が０．５〜０．７　４／ｒｅＶの範囲内にある時
には、即ち内燃機関１が中負荷にて運転されている時に
は負圧制御弁４９に通電が行われない。この時には負圧
−御弁４９のボート八がボートＢに接続され、吸気管負
圧が負圧調整弁４７を経て排気ガス再循環制御弁３１の
ダイヤフラム室４４に導入され、これにより排気ガス再
循環制御弁３１が開弁し、所定のＥＧＲ率にて排気ガス
再循環が行われるｄ上述の如く本発明によれば、フィードバック制御が行わ
れて内燃機関に理論空燃比の混合気が供給され、三元触
媒コンバータが有効に作用している時には排気ガス再循
環が行われない。これにより、大気中に放出されるＮＯ
ｘ量を増大することなく内燃機関の運転性及び燃費が改
善される。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本
発明の範囲内にて種々の実施例がかのであることは当業
者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排気ガス再循環制御方法が実施さ
れて好適な火花点火式内燃機関の一つの実ＩＩｉ例を示
す概略構ＩＲ図、第２図は本発明による排気ガス再循環
制御方法の実施に使用されるマイクロコンピュータの一
例を示すブロック線図、第３図は本発明による排気ガス
再憾環飼御方法の実施例に用いられる負圧制御弁に対す
る通電制御のフローチャートである。１・・・内燃機関、２・・・シリンダブロック、３・・
・シリンダヘッド、４・・・ピストン、５・・・燃焼室
、６・・・吸気ボート、７・・・排気ボート、８・・・
吸気バルブ。９・・・排気バルブ、１０・・・点火プラグ、１２・・
・ディストリビュータ、１３・・・吸気マニホールド、
１４・・・サージタンク、１５・・・スロットルボディ
、１６・・・スロットルバルブ、１７・・・吸気管、１
８・・・接続チューブ、１９・・・エア７０−メータ、
２０・・・燃料噴射弁、２１・・・排気マニホールド、
２２・・・排気管。２３・・・三元触媒コンバータ、２４・・・排気１．３
０・・・排気ガス再循環′＠瞳、３１・・・排気ガス再
循環制御弁、３２・・・入日ボート、３３・・・出口ボ
ート、３４・・・弁ハウジング、３５・・・導管、３６
・・・排気ガス取入ボート、３７・・・導管、３８・・
・排気ガス供給ボート、３９・・・弁ボート、４０・・
・弁要素、４１・・・弁ロッド、４２・・・ダイヤフラ
ム装置、４３・・・ダイヤフラム、４４・・・ダイヤフ
ラム室、４５・・・圧縮コイルばね、４６・・・導管、
４７・・・負圧調整弁、４８・・・導管、４９・・・負
圧制御弁、５０・・・導管、５１・・・負圧取出ボート
、５２・・・弁ボート、５３・・・弁要素。５４・・・ダイヤフラム、５５・・・エアフィルタ、５
６・・・大気開放室、５７・・・ダイヤフラム室、５８
・・・圧縮コイルばね、５９・・・導管、６０・・・オ
リフィス。６１・・・圧力室、６２・・・吸気温センサ、６３・・
・水製センサ、６４・・・０！センサ、６５・・・回転
角センサ。７０・・・制御＠ｆｆ１（マイクロコンピュータ）、７
１・・・中央処理ユニット（ＣＰＬＩ）、７２・・・リ
ードオンリメモリ（ＲＯＭ＞、７３・・・ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、７４−・・入力ボート装置、７
５・・・出力ボート装置、７６・・・コモンバス特許出
願人　　　　　トヨタ自動車工業株式会社代　　理　　
人　　　　　　　　弁理士　　　明　　石　　呂　　毅
第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

内燃機関より排出される排気ガスの成分に基いて内燃機
関へ供給される混合気の空燃比が選択的に理論空燃比に
フィードバック制御される内燃機関の排気ガス再循環制
御方法にして、前記空燃比のフィードバック１ｌＩＩｊ
が行われているときには排気ガス再循環を行わないこと
を特徴とする排気ガス再循環１１Ｉ１１方法。