JPS59561A

JPS59561A - 内燃機関の排気ガス再循環制御方法

Info

Publication number: JPS59561A
Application number: JP57109000A
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: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-01-05

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内燃機関の排気
ガス再循環制御方法に係り、特に排気ガ゛スセンサによ
り検出される排気ガス成分に基いてフィードバック制御
により理論空燃比の混合気を供給され、しかも排気系に
三元触媒コンバータを有す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、その排
気系に排気ガス浄化用の三元触媒コンバータが設けられ
、この三元触媒コンバータが有効に作動するように０２
センサの如き排気ガスセンサによって排気ガスの成分が
検出され、これに基いてフィードバック制御により理論
空燃比の混合気を供給されるよう構成された内燃機関が
知られている。

一般に用いられている排気ガスセンサは、０２センサで
あり、この０！センサはこれ自身の温度が所定値以下で
ある時には排気ガスの成分、即ち排気ガス中の酸素の有
無を正しく検出しない。このため上述の如き空燃比のフ
ィードバック制御はｏｌ！センサの＠機が完了したのち
開始され、これのＵＩＩＩａ過程に於ては内燃機関へ理
論空燃比よりの小さい空燃比の混合気が供給されるよう
になっている。

内燃機関に理論空燃比の混合気が供給されている時には
、三元触媒コンバータが有効に作動することにより排気
ガス再循環が行われなくても大気中に多量のＮＯｘが排
出されることがない。このため上述の如き型式の内燃機
関に於ては、空燃比のフィードバック制御が行われてい
る時には排気ガス再循環を停止し、０２センサの暖機過
程などに於て空燃比のフィードバック制御が行われてい
ない時にはＮＯｘ対策のために排気ガス再循環をおこな
うとが従来より考えられている。しかし、０２センサの
＠機が完了しても、三元触媒コンバータの暖機が完了し
ていないことがあり、この時には内燃機関に理論空燃比
の混合気が供給されても、その三元触媒コンバータが有
効に作動しないことにより排気ガス中のＮＯｘの処理が
行われず、このため０２センザの暖機が完了して空燃比
のフィードバック制御が開始されると同時に排気ガス再
循環が停止されると、この後に三元触媒コンバータの暖
機が完了するまでの間に人気中に多量のＮＯＸが排出さ
れることがある。

本発明は上述の如き暖機過程に於て大気中に多量のＮＯ
Ｘが排出されることを防止すべく排気ガス再循環を行う
排気ガス再循環制御方法を提供することを目的としてい
る。

かかる目的は、上述の如くフィードバック制御により理
論空燃比の混合気を供給される内燃機関の排気ガス再循
環制御方法にして、内燃機関の始動時より前記フィード
バック制御が開始されてから所定時間が経過するまで排
気ガス再循環を行うことを特徴とする排気ガス再循環制
御方法によって達成される。

本発明による排気ガス再循環制御方法によれば、排気ガ
スセンサの暖機が完了して空燃比のフィードバック制御
が開始されても、それから所定時間が経過覆るまでは排
気ガス再循環が続行されることにより、空燃比のフィー
ドバック制御開始時に於て三元触媒コンバータの暖機が
まだ完了していなくても大気中に多量のＮＯＸが排出さ
れることが回避される。フィードバック制御が開始され
てから排気ガス再循環を続行する所定時間は排気ガスの
暖機完了後より三元触媒コンバータの暖機が完了するに
要Ｊる時間であり、これは実験により求められ、通常に
場合には数十秒程度である。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
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承り概
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
成されたシリンダボアにピストン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には吸気ポート６と排気ポート７とが
形成されており、これらポートは各々吸気バルブ８と排
気バルブ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
、該点火プラグ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コータ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。吸気ポート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、■アフロ
ーメータ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の吸気ポート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、後述する制御装置７０が発生する信号
により開弁時期及び量弁時間を制御されて燃料噴ｔＡ吊
を計量制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３０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
口ポート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は導管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３
６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の入口ボート３２と
出口ポー１〜３３との間には弁ポート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４２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ポート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
△に接続されている。負圧制御弁４９は前記ボート△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
電時にはポート八をボート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。

負圧取出ポート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１Ｇが比較的小
さい所定間反収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は弁ポート５２を開閉する弁要素５３び
該弁要素を担持したダイレフラム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を弁ボート５２より引離して弁ポー
ト５２を開く位置にあり、これに対しダイヤフラム室５
７に所定値以上の圧力が導入された時には圧縮コイルば
ね５８の作用に抗して図にて上方へ変位して前記弁要素
５３によって弁ポート５２を閉じ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の弁ポート３９とこれより下流側に設けられた
オリフィス６０との間の圧力室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４７及びオリフィス６０よりなる構造
は負圧制御弁４９のポート八がボート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量の吸入空気
量に対する比率、即ちＥＧＲ率を常に略一定に保つ作用
を行うようになっている。

制御装置７０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１１１’ｉ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（ＲＯＭ＞７２と、ランダムアクセスメ七り（ＲＡＭ
）７３と、入力ポート装置７４及び出力ポート装置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７０−メータ１９が発生ず
る空気流量信号と、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が発生ずる
冷却水温度信号と、排気マニホールド２１に取付けられ
た０２センサ６４が発生する空気過剰率信号（酸素ＩＩ
疫倍信号と、ディス［・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ＣＰ
Ｕ７１の指示に従い該ＣＰＬＪ及びＲＡＭ７３／＼出力
するようになっている。ＣＰ（Ｊ７１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量を決定し、それに基く
燃料噴射信号を所定の時期に出力ポート装置７５より燃
料噴射弁２０へ出力するようになっている。

更に詳細には、マイクロコンピュータ７０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
上の時には０２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、このｏ２センサ６４の暖機−完了
後に於て内燃機関が高負荷運転されていない時には０２
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℃以上で且内燃機関が高負荷運転されていない
時には内燃１！ｉｓ＠１に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ｍ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７ｏは第３図に示された７０
−ヂト一トに従って負圧制御弁４９に対づる通電を制御
Ｊ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、ステップ１に於て、空燃比のフィー
ドバック制御が行われているか否かの判別が行われる。

０２センサ６４の暖機が完了していなくてフィードバッ
ク制御が行われていない時には、ステップ２に於て、カ
ウンタのカウンタ値Ｃを０にリセットし、次にステップ
３へ進み、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℃以下である時にはステップ１ｏへ進み、負
圧制御弁４９．に通電が（ｊわれる。負圧制御弁４９に
通電が行われると、ポートＡがポート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４
４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℃以上である時には次にステップ４へ進み、
回転角センサ６５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１８００〜２８０　Ｏｒｐｍの
範囲にあるか否かの判別が行われる。機関回転数が１８
００〜２８０　Ｏｒｐｍ以外にある時には、即ら機関が
低速成いは高速にて運転されている時にはステップ１０
へ進み、負圧制御弁４９に通電が行われ、この時にも排
気ガス再ｆｉ環は全く行われない。

機関回転数が１８００〜２８０　Ｏｒｐｍの範囲内にあ
る時には次にステップ５へ進み、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、７（１／　
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　／　ｒｅｖの範囲内にない時には
、即ち低負荷或いは高負荷時にはステップ１０へ進み、
負圧制御弁４つに通電が行われ、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　　ｄ／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ステップ９
へ進み、負圧制御弁４９に通電が行われない。この時に
は負圧制御弁４９のポート△がポートＢに接続され、吸
気管負圧が内圧調整弁４７を軽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が開弁じ、所定のＥＧＲ率にて排
気ガス再循環が行われる。

０２ｔンサ６４の暖機が完了して空燃比のフィードバッ
ク制御制御は開始され、このことがステップ１に於て判
別されると、次にステップ７へ進み、カウンタのカウン
タ（直Ｃが一つアップカウントされる。

次にステップ８へ進み、このステップに於ては、カウン
タのカウンタ値Ｃが所定値、例えば２００以上であるが
否かの判別が行われる。カウンタ値Ｃが２００以下であ
る時にはステップ３へ進み、ステップ３乃至ステップ５
に於ける上述の如き判切条件か揃っている時にはステッ
プ６へ進んで排気ノＴスの再循環が行われる。これに対
しカウンタのｈウンタ値Ｃが２００以上である時にはス
テップ９へ進み、このステップに於てカウンタ値Ｃが２
００にセットされ、そしてステップ１０へ進み、負圧制
御弁４９に通電か行われる。この時には排気ガス再循環
は全く行われない。

上述の如く制御されることにより、上述したルーチンが
５ＱＱｍｓｅｃ毎に実行されるとづると、０２センサ６
４に暖機が完了して空燃比のフィードバック制御が開始
されても、１０秒間が経過する間は空燃比のフィードバ
ック制御が行われていない時と同様に排気ガス再循環が
行われる。このように０２の暖機が完了して空燃化のフ
ィードバック制御５が開始されてもそれと同時に排気ガ
ス再循環が停止されないので、空燃比のフィードバック
制御開始時に於て三元触媒コンバータの暖機がまだ完了
していなくても排気ガス再循環による効果によって排気
ガスと共に多量のＮＯｘが大気中に放出されることがな
い。空燃比のフィードバック制御が開始されて１０秒間
が経過すると排気ガス再循環が停止される。この時には
三元触媒コンバータの暖機が完了しているので、排気ガ
ス再循環が停止されても三元触媒コンバータによる効果
により排気ガスと共に多量のＮＯｘが大気中に放出され
ることがない。これにより常に人気中に放出されるＮ０
ｘｆｆｌを増大することなく内燃機関の及び運転性及び
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可能であることは当業
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施例を示づ一
概略構成図、第２図は本発明による排気ガース再循環制
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
循環制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・・・吸気ポート、７・・・排気ポート、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川排気管、３０・
・・排気ガス再循環装置、３１・・・排気ガス再循環制
御弁、３２・・・入口ポート、３３・・・出口ポート、
３４・・・弁ハウジング、３５・・・導管、３６・・・
排気ガス取入ポーｔ−，３７・・・導管、３８・・・排
気ガス供給ポート、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・・・負圧取出ポート、５
２・・・弁ポート、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ｉｔ＝ンサ、６３・
・・水温センサ、６４・・・０２センサ、６５・・・回
転角センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

排気ガスセンサにより排気ガスの成分が検出され、前記
排気ガスセンサの暖機完了後には該排気ガスセンサによ
り排気ガス成分に基いてフィードバック制御により理論
空燃比の混合気を供給される内燃機関の排気ガス再循環
制御方法にして、内燃機関の始動時より前記フィードバ
ック制御が開始されてから所定時間が経過するまで排気
ガス再循環を行うことを特徴とする排気ガス再循環制御
方法。