JPS5937227A - 過給機を備えた内燃エンジンの制御方法 - Google Patents

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】 本発明は過給機を備える内燃エンジンの制御方法に関し
、特にエンジン始動後に排気浄化装置の昇温を早め早期
に活性化させて有害排気ガスの浄化を促進するようにし
た制御方法に関するッ近年、省エネルギ対策として車輛
の小型、軽量化及び燃費の向上を図るためにターボ過給
機を備えるエンジンが採用されつつある。ターボ過給機
はエンジンの排気ガスによシυト気タービンを駆動し、
該タービンと同軸の吸気コンプレッサを回転させて吸入
空気を圧縮してエンジンに過給するもので、吸入空気の
エンジンへの充填効率が畠（なシ、エンジンの出力が向
上する。従って、同一出力を得るためにエンジンの小型
、軽量化が可能となると共に、気筒数及び気筒容積の減
少が可能となシこれに伴ないシリンダ各部の摩耗損失が
少な（なり、エンジンの効率が向上し、その結果燃費が
向上する。

ところで、エンジンの排気系の途中にターボ過給機（以
下単に過給機という）を装着すると、当該過給機による
放熱によシ排気ガスの温度の低下が著しく、排気ガスの
温度４００〜９００℃に対して約８０〜１００℃と大き
く低下する。しかも、エンジンの低温始動時においては
シリンダ内の燃焼状態が悪いために排気ガスの温夏も約
４００℃前後と非常に低く、かかる状態において過給機
を枢動させた場合には当該過給機下流の排気ガスの温度
は更に低下する。このため排気系の過給機の下流に配置
した排気浄化装置の昇温か遅く、その活性化に至るまで
に比較的長時間を要し、この間排気ガス中に含有される
未燃成分の浄化が有効になされないという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、エンジン始
動後に排気浄化装置の昇温を早め早期に活性化させて有
害排気ガスの浄化を促進することを目的とする。この目
的を達成するために本発明においては、排気系に配置さ
れた過給機の排気タービンに並列に設けられたバイパス
通路内に当該バイパス通路を開閉する制御弁を設け、開
弁時には前記排気タービンをバイパスさせ、閉弁時には
前記排気タービン′ｆｆ：駆動させた後前記排気タービ
ンの下流に配向した排気浄化装置に排気ガスを導く過給
機を備えた内燃エンジンの制御方法において、前記排気
浄化装置が活性化した状態を検出し、活性化するまでの
間は前記制御弁を開弁させ、活性化した後は前記制御弁
を閉弁させることＫよジエンジン始動後排気浄化装置の
昇温を早め早期に活性化させるようにした過給機を備え
る内燃エンジンの制御方法全提供するものである。

以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明の制御方法を実行するための制御装置の
全体の構成図でちゃ、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は４個の主燃焼室２（１個のみ
図示）とこれに通じた副燃焼室３とから成る形式のもの
である。各主燃焼室２には主吸気管４が連通され、副燃
焼室３には副吸気管５が連通されておシ、各主吸気管４
、副吸気管５にはそれぞれ主スロットル弁６、副スロツ
トル弁７が連動して設けられている。主スロットル弁６
にはスロットル弁開度センザ８が連設されて主スロット
ル弁６の弁開度θｔｈｅ電気的信号に変換し電子コント
ロールユニツ）　（以下ｒＥｃＵＪと言う）９に送るよ
うにされている。

また、主吸気管４の吸気弁１０の少し上流側には各気筒
ごとに燃料噴射装置のメインインジェクタ１１がそれぞ
れ設けられており、一方、副吸気管５の副スロツトル弁
７の少し下流側には各気筒に共通の１個のサブインジェ
クタ１２が設けられている。メインインジェクタ１１と
サブインジェクタ１２は夫々図示しない燃料フィルタ、
燃料ポンプを介して燃料タンクに接続されている。これ
らのメインインジェクタ１１及びサブインジェクタ１２
は前記ＥＣＵ９に電気的に接続されてお９、ＥＣＵ９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、前記主スロットル弁６の直ぐ下流には管１３′ｆ
：介して絶対圧センサ１４が設けられておシ、この絶対
圧センサ１４によって電気的信号に変換された絶対圧信
号ＰＢは前記ＥＣＵ９に送られる。

また、エンジン１の冷却水が充満したエンジン気筒周壁
内にはサーミスタ等のエンジン水温上ンサ１５が挿着さ
れておシ、冷却水温ＴＶ　ｆｔ検出して相応する温度信
号を出力してＥＣＵ９に送る。

ターボ過給機２０は吸気コンプレッサ２１と排気タービ
ン２２とが同軸上両端に固着され、吸気コンプレッサ２
１はエンジン１の吸気系に配置されその入口部（上流側
）は通路２５を介してエアクリーナ２６に接続され、出
口部（下流側）は通路２７，２Ｅｌ−介して主吸気管４
及び副吸気管５の主スロットル弁６及び副スロツトル弁
７の上流側に接続されている。排気タービン２２の入口
部（上流側）は通路２９を介してエンジン１の排気管１
６に接続され、出口部（下流側）は通路３０を介して排
気浄化装置３１に接続されている。排気タービン２２０
入口部と出口部との間には排気タービン２２を迂回する
排気ガスバイパス通路２４が形成されており、この通路
２４の排気タービン入口部の開口部２４ａにはバイパス
する排気ガスの流量を制御するバイパス流量制御弁（以
下単に制御弁という）２３が配設されている。この制御
弁２３は気体圧作動装置３２に連結されている。

気体圧作動装置３２は略筒体状をなし、中央部に配設さ
れたダイアフラム３３にょシ２つの室３２　ａ、　３２
　ｂに画成され、一方の室３２ａは通路３６を介して吸
気コンプレッサ２１の出口部の少し下流の通路２７に連
通され、他方の室３２ｂは通路３７．電磁開閉弁４０．
通路４２を介して主スロットル弁６の下流の主吸気ｖ４
に連通されている。ダイヤフラム３３はリンク機構３５
を介　・して前記制御弁２３に連結されている。このダ
イヤフラム３３は室３２ｂ内に配設されたバネ３４釦よ
シ室３２ａ方向の偏倚力が与えられている。

電磁開閉弁４ｏのソレノイド４１はＥＣＵ９に接続され
ておシ、当該ＥＣＵ９からの制御信号により付勢（オン
）、消勢（オフ）制御され、ソレノイド４１がオンの時
に閉弁し、オフの時に開弁する。

排気浄化装置３１は例えば三元触媒で構成されてお夛、
排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ成分を浄化する。０２
七ンザ１７は排気タービン２２の下流側且つ排気浄化装
置３１の上流側の排気通路３０内に臨んで配設されてい
る。この０２センサ１７はセンザ素子として例えは酸化
ジルコニウム等が用いられており、その酸化ジルコニウ
ム等の内部を透過する酸素イオンの量が大気中の酸素分
圧（酸素濃度）と排気ガス中の酸素分圧（酸素濃度）の
差によって変化することを利用してその変化に応じた０
２センサの出力電圧変化により排気ガス中の酸素濃度を
検出するものである。このＱｚセンザ１７はその不活性
時には酸素濃度変化に対する出力電圧の変化幅が小さく
且つ追従性が悪いため、活性化した後の出力電圧変化に
より排気ガス中の酸素濃度を検出する。Ｏ２七ンサ１７
の内部抵抗はその活性化状態によって変化する特性を有
し、昇温して活性化するにつれて内部抵抗が減少する。

従って、０２センサ１７の活性化をその内部抵抗の変化
を測定することによシ判定することが可能である。活性
化判別の一例として、ＥＣＵ９により０２センサエフに
電流を供給することにより内部抵抗に比例して得られる
ようにした０２センサの出力電圧が所定電圧まで低下し
た時に当該０２センサ１７が活性化したと判別する。

温度センサ１８は排気浄化装置３１内に配設されており
、当該排気浄化装［３］の温度を検出して対応する温度
信号を出力してＥＣＵ９に送る。

スタータスイッチ４５はエンジン始動のオン時にスター
ト信号を出力してＥＣＵ９に送る。また、Ｅ　ＣＵ　ｊ
４ｔ、ハツチ９４６からイグニッションスイ１、ツチ４
７を介して所定の電圧が加えられる。更に、ＥＣＵ９に
はエンジン１のクランク軸の１８０゜回転毎に特定のク
ランク角度位置でクランク角度信号（ＴＤＣ信号）を出
力するエンジン回転センサ、所定の気筒の特定のクラン
ク角度位置で気筒判別信号を出力する気筒判別センサ、
大気圧を検出して相応する大気圧信号を出力する大気圧
センサ、吸気温度全検出して相応する温度信号を出力す
る吸気温度センサ、及びパンテリ電極（いずれも図示せ
ず）が接続されている。

ＥＣＵ９は上述の各種エンジンパラメータ信号に基づい
てフューエルカット運転領域等のエンジン運転状態を判
別すると共に、エンジン運転状態に応じて前記ＴＤＣ信
号に同期して以下に示す式で与えられるメインインジェ
クタ１１．サブインジェクタ１２の各燃料噴射時間ＴＯ
ＵＴＭ、　’ｒＯＵＴｓを演算する。

ＴＯＵＴＭ＝ＴｉＭＸＫｔ＋Ｋｚ　　　　・−・＝　　
（１）ＴＯＵＴＳ　＝　Ｔ　ｉｓ　ｘＫｉ−４−に′Ｉ
−（２）ここに、ＴｉＭ、　ＴｉＳは夫々メインインジ
ェクタ１１、サブインジェクタ１２の各基本噴射時間を
示し、例えば吸気管内絶対圧ＰＲとエンジン回転数Ｎｅ
とに基づいてＥＣＵＱ内の記憶装置から読み出される。

ｉ（ｓ、　Ｋ２．　Ｋ（、Ｋ′２は夫々係数で、前記の
各種センサからのエンジンパラメータ信号によジエンジ
ン運転状態忙応じた始動性、排気ガス特性、燃費特性、
加速特性等の緒特性が最適なものとなるように所定の演
算式に基づいて算出される。

ＥＣＵ９は上式（１）、　（２）により算出した燃料噴
射時間ＴＯＵＴＭ、　ＴＯＵＴＳに基づいてメインイン
ジェクタ１１及びサブインジェクタ１２を開弁する駆動
信号をこれらのメインインジェクタ１１及びサブインジ
ェクタ１２に供給する。

更に、ＥＣＵ９はスロットル弁開度センサ８゜絶対圧セ
ンサ１４．水温センサ１５，０２センサ１７又は温度セ
ンサ１８等からの入力信号、又はスタータスイッチ４５
かものスタート信号に基づいて電磁開閉弁制御信号を出
力して電磁開閉弁４０のソレノイド４１に供給する。

以下第２図に示すフローチャートを参照しつつ第１図の
制御装置の制御方法を説明する。

第２図は本発明の制御方法における排気ガスのバイパス
ｆｔ＋＋１　（Ｉｌｌｌｌのフローチャートを示す。

ターボ過給機は、エンジンの高負荷を検出する事により
過給動作が行なわれるように制御される。

すなわち、エンジンのスロットル弁開度が過給を行なう
べき所定のスロットル弁開度θＴＣ，Ｊ：　ｐ大きいか
否かを判断しくステップｌ）、その答が否定（ＮＯ）の
場合にはステップ２に進み吸気管内絶対圧ＰＢが過給性
なうべき所定の絶対圧ＰＢＴＣよりも大きいか否かを判
別する。この所定の絶対圧ＰＢＴＣはノッキングが発生
する過給圧２里よシも低く、スロットル弁開度の少ない
一般走行時における吸気圧Ｉ’２（（Ｐｔ）よりも大き
い所定の値に設定されている。

ステップ２において吸気管内絶対圧ＰＲの判別で否定（
ＮＯ）と判別された場合には、過給を必要としない中、
低負荷域にあると判別し、前記電磁開閉弁４０のソレノ
イド４１を消勢しくステップ３）、電磁開閉弁４０を開
弁する。

電磁開閉弁４０が開弁すると気体圧作動装置３２の室３
２ａ、３２ｂが夫々吸気管２７，４に連通される。この
とき吸気管２７の吸気圧の方が吸気管４のスロットル弁
６の下流の吸気圧よりも高（、室３２ａの内圧が室３２
の内圧よシも置く、その差圧はバネ３４のバネ力よシも
大きい。従って、ダイアフラム３３は室３２ａの内圧に
よシバネ３４に抗して室３２ｂの方向に押圧され、これ
に伴ないリンク機ｖｔ３５によシ制御弁２３が開弁制御
され、バイパス通路２４の入口２４ａが開口される。

この結果エンジン１から排出された排気ガスは排気ター
ビン２２を迂回し、バイパス通路２４を通るため、過給
動作は行なわれない。

ステップ１のスロットル弁開度θｔｈの判別で肯定（Ｙ
ｅｓ）と判別された場合には、ステップ５に進み排気浄
化装置３１の温度Ｔｃが所定温度ＴＣＡＴよシも大きい
か否かを判別する。この所定温度ＴＣＡＴは排気浄化装
置３１が活性化する温度である。このステップ５におい
て肯定（Ｙｅｓ）と判別された場合には、ＥＣＵ９が制
御信号を出力してソレノイド４１を付勢（オン）　Ｌ　
（ｘ７ツフ４　）、電磁開閉弁４０を開弁する。電磁開
閉弁４０が閉弁すると、気体圧作動装置３２の室３２ａ
が吸気管２７に連通し、室３２ｂが吸気管４から遮断さ
れ、この結果バネ３４によりダイアフラム３３が室３２
ａ方向圧押圧され、リンク機構３５の作用により制御弁
２３が駆動され、バイパス通路人口２４ａを閉塞する。

従って、エンジン１かも排出された排気ガスは排気ター
ビン２２すなわち、過給機２０を駆動した後通路２０ｆ
ｆ：通して排気浄化装置３１に導かれる。

ステップ２において肯定（Ｙｅｓ）と判別された場合（
ＰＢＴＣ（ＰＲ（Ｐｉ　）にはステップ５に進み前述と
同様にステップ４に進み排気浄化装置３１の温度判別を
行なう。

ステップ５において排気浄化装置３１内の温度が低い（
否定（ＮＯ））時は、排気浄化装置３１が未活性の状態
にあるために前述と同様ステップ３によシミ磁開閉弁４
０のソレノイド４１を消勢（オフ）し、エンジン１から
排出された排気ガスは排気タービン２２を迂回し、バイ
パス通路２４を通って排気浄化装置３１に流れ当該排気
浄化装仏３１の昇温を早め、活性化を促進する。

このようにして、エンジン始動後において排気浄化装置
３１が活性化するまでの間過給機２０を不作動にして排
気ガスを排気浄化装置３１に直接送り、その昇温を早め
て早期に活性化させて排気ガス中のＨｅ、Ｃｏ、ＮＯｘ
等の有害成分の浄化を促進する。

第３図乃至第５図は他の実施態様を示すもので、排気浄
化装置３１内の温度を直接測定するかわシに排気浄化装
置３１の活性化判別を夫々エンジン冷却水温Ｔｗ　、ス
タータスイッチオン後の所定時間経過、０２センサの活
性化判別により行なうものである。尚、第２図と同じス
テップは同一番号を付しである。

第３図のエンジン冷却水温ＴＷでの所定温度ＴＷＴＣと
の比較（ステップ６）では、所定の温度ＴＷＴＣはエン
ジンの暖機運転完了時におけるエンジン冷却水温度に設
定されておシ、かかる温度においてはシリンダ内の燃焼
が良好となり排気ガス温度も高くなり、これに伴ない排
気浄化装置３１が昇温して活性化した状態となっておシ
、排気ガス中に含有されているＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の
有害成分を浄化し得る。従って、この状態においては過
給機２０を駆動することＫより前述したように排気ガス
温度が低下しても排気浄化装置が不活性となるまでは温
度の低下がなく、浄化作用が損なわれることはない。

第４図におけるスタータスイッチオン後の時間ｔが所定
時間ｔｘｔ：経過したか否かの判別（ステップ７）では
、所定時間ｔｘはスタータスイッチをオンした時点すな
わち、始動時点から前述したように排気浄化装置３１が
活性化するまでの時間に設定されている。

第５図のステップ８の０２七ンサ１７の活性化判別では
、排気浄化装置３１及び０２センサ１７の活性化は共に
排気ガス温度に依存してお９、両者の活性化はほぼ均等
とみなすことができ、従って、０２センザ１７が活性化
した時には排気浄化装置３１が活性化した状態にあると
判別しても差し支えない。

以上説明したように本発明によれば、排気系に配置され
た過給機の排気タービンに並列に設けられたバイパス通
路内に当該バイパス通路を開閉する制御弁を設け、開弁
時には前記排気タービンをバイパスさせ、閉弁時には前
記排気タービンを駆１０１１さぜた後前記排気タービン
の下流に配置ｉも”した排気浄化装置に排気ガスを導く
過給機を備えた内燃エンジンの制御方法において、前記
排気浄化装置が活性化した状態を検出し、活性化するま
での間は前記制御弁を開弁させ、活性化した後は前記制
御弁を閉弁させるようにしたので、エンジン始動後に排
気浄化装置の昇温を早め早期に活性化させることができ
るため、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の有害成分
の浄化を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る過給機を備える内燃エンジンの制
御方法を実行する内燃エンジンの制御装置の一実施例を
示す模式図、第２図は本発明の制御方法における排気ガ
スのバイパス制御の一実施例を示すフローチャート、第
３図乃至第５図は本発明の制御方法の他の実施例を示す
フローチャートである。 １・・・エンジン、６・・・主スロットル弁、８・・・
スロットル弁開度センサ、９・−・Ｅ　ｃ　Ｕ、１４・
・・絶対圧センサ、１５・・・水温センサ、１７・・・
０２センサ、１８・・・温度センサ、２０・・・過給機
、２３・・・パイパス流量制御弁、２４・・・バイパス
通路、３１・・・排気浄化製筒、３２・・・気体圧作動
装置、４０・・・電磁開閉弁、４５・・・スタータスイ
ッチ。 出願人　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士　渡　部　敏　彦 ８２闇 第４図 第３図 車５Ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、排気系に配置された過給機の排気タービンに並列に
   設けられたバイパス通路内に尚該バイパス通路を開閉す
   る制御弁を設け、開弁時には前記排気タービンをバイパ
   スさせ、閉弁時には前記排気タービンを駆動させた後前
   記排気タービンの下流に配置した、排気浄化装置に排気
   ガスを導く過給機を備えた内燃エンジンの制御方法にお
   いて、前記排気浄化装置が活性化した状態を／ 検出し、活性化するまでの間は前記制御弁を開弁させ、
   活性化した後は前記制御弁を閉弁させるようにしたこと
   を特徴とする過給機を備えた内燃エンジンの制御方法。 ２、前記排気浄化装置が活性化した状態の検出は当該排
   気浄化装置の温度が所定温度以上となった時を検出する
   ものである特許請求の範囲第１項記載の過給機を備える
   内燃エンジンの制御方法。 ３、前記排気浄化装置が活性化した状態の検出はエンジ
   ンの暖機完了時を検出するものである特許請求の範囲第
   １項記載の過給機を備えに内燃エンジンの制御方法。 ４、前記エンジンの暖機完了時は当該エンジンの冷却水
   温が所定温度以上となった時である特許請求の範囲第２
   項記載の過給機を備え＾内燃エンジンの制御方法。 ５、前記排気浄化装置が活性化した状態の検出はスター
   タスイッチオン時から所定時間経過した時を検出するも
   のである特許請求の範囲第１項記載の過給機を備える内
   燃エンジンの制御方法。 ６、前記排気浄化装置が活性化した状態の検出は排気ガ
   ス中の酸素濃度を検出する０２　センサが活性化した時
   を検出するものである特許請求の範囲第１項記載の過給
   機を備えら内燃エンジンの制御方法。 ７、前記排気浄化装置は三元触媒で構成されているもの
   である特許請求の範囲第１項記載の過給機を備え化内燃
   エンジンの制御方法。