JPS6213767A - 内燃エンジンの排気還流制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの排気還流制御方法に関し、特に
エンジン始動時の排気還流制御の開始時期の適正化を図
った排気還流制御方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 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知られている。また、
この吸気通路に還流させる排気ガスの排気還流量をエン
ジン運転状態に応じた適宜量とするため、排気還流路途
中に配設された排気還流弁の弁開度を検出し、排気還流
弁の実弁開度値が排気還流量が適宜量となる弁開度目標
値となるように排気還流弁を制御する方法が知られてい
る（特願昭５９−１８８９４８号）。

ところが、従来の排気還流制御方法にあっては、排気還
流制御の開始条件、即ち前記排気還流弁の作動制御の開
始条件の１つにエンジン冷却水温度を採用し、検出した
エンジン冷却水温度が例えば７０℃以上あれば排気還流
弁の作動制御を開始するようにしているが、これはエン
ジン冷却水温度が正しく工、ンジン温度を表わしている
ことを前提としているので、次のような問題がある。

即ち、エンジンの運転停止後におけるエンジンの燃焼室
等の壁温度の降下速度はエンジン冷却水温度の降下速度
よりも大きいので、燃焼室の壁温度はエンジン停止後、
冷却水温度近くまで急激に低下する。エンジン停止後の
比較的短時間内にエンジン運転を再開する場合、エンジ
ンの燃焼室等の壁温度が冷却水温度近くまで降下してい
るにも拘らず、エンジン冷却水温度がエンジンの燃焼室
等の壁温度が恰も燃焼時の高温状態にあるかの如く高い
値、例えば前記７０℃以上であると、エンジン運転再開
と同時に排気還流制御が開始されることになる。この結
果、エンジン運転再開時の燃焼が不安定となり、所謂サ
ージング等の不都合な現象が生じ易くなる。

（発明の目的） 本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、エンジン始動時の排気還流制御の開始時期の適正化を
図り、もってエンジン冷却水温度が高温状態にある場合
のエンジンの運転再開を円滑に行なうことができる内燃
エンジンの排気還流４　　　　　　　　　制御方法を提
供することを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明に依れば、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エンジンの運転パラメー
タ値に応じて制御する排気還流制御方法において、前記
エンジンの始動開始後の経過時間を検出し、検出した経
過時間が設定時間を超えた時点から前記排気還流弁の作
動制御を開始することを特徴とする内燃エンジンの排気
還流制御方法が提供される。

（発明の実施例） 以下１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（θ〒Ｈ）センサ
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ｒＥｃＵＪ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上流側近傍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ＥＣＵ３に電気的に接続されて、ＥＣＵ３
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の下流には絶対圧（ＰＢＡ）セン
サ７が設けられており、この絶対圧センサ７によって電
気的信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ３に送ら
れる。又、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取り
付けられており、この吸気温センサ８は吸気温度を電気
的信号に変換してＥＣＵ３に供給する。

エンジン本体１にはエンジン水温（Ｔ　ｗ）センサ９が
設けられ、このセンサ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
出水温信号をＥＣＵ３に供給する。

エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」と言う）１
０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ＥＣＵ３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，Ｃ○、及びＮＯｘ成分の浄化作用を行
う。この三元触媒１２の上流側には０２センサ１３が排
気管１１に挿着され、この゛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ＥＣ：Ｕ５に供給する
。

更に、ＥＣＵ３には大気圧（ＰＡ）センサ１４が接続さ
れており、ＥＣＵ３は大気圧センサ１４からの検出値信
号を供給される。

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２
２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２３はダイアフラム２３ａにより画成され
る負圧室２３ｂと下室２３ｃ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２
５ａ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ずる開口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の両面に圧力差が生じるので、ダイアフラ
ム２３ａはバネ２３ｄに抗して変位し、制御弁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、大気が負圧応動袋
［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は全開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ＥＣＵ３
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、即ち排気還流弁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ＥＣ：
Ｕ５に接続されている。

ＥＣＵ３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
絶対圧ＰＢＡ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ＬＣＭＤ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Ｔｏｕｒを演算
する。

ＴｏｕＴ＝ＴｉＸＫ１＋に、　　　　　　−（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ＰＢＡ、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。に１及びに２は夫々前述の
各種センサ、即ちスロットル弁開度センサ４、絶対圧セ
ンサ７、吸気温センサ８、エンジン水温センサ９、Ｎｅ
センサ１０、ｏ２センサ１３及び大気圧センサ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、燃費特性。

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。

ＥＣＵ３は、上述のようにして求めた燃料噴射時間Ｔ　
ｏ　ｕ〒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ＥＣＵ３内部の回路構成を示す図で、
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ｒＣ
ＰＵＪという）５０３に第３図に示すフローチャート記
載の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Ｎ
ｅの逆数に比例するａＭａカウンタ５０２はこの計数値
Ｍｅをデータバス５１０を介してＣＰＵ５０３に供給す
る。

スロットル弁開度センサ４．絶対圧センサ７、エンジン
水温センサ９．大気圧センサ１４、弁リフトセンサ２８
等の各種センサからの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信号を
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ｒＲＯＭＪという）５０７、ラン
ダム７’７−ｔ’スメ−Ｔ−ＩＪ（ＲＡＭ）５０８及び
駆動回路５０９．５１Ｌに接続されており、！　　　　
　　　　　　ＲＡＭ５０ｓはＣＰＵ５ｏ３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等を記
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５
１１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、本発明の排気還流制御方法、即ち第２図のＣ
ＰＵ５０３で実行される電磁三方弁２５の制御方法を示
すフローチャートである。

先ず、エンジンが減速時におけるフューエルカット運転
領域にあるか否か、即ち、エンジンへの燃料供給を停止
すべきか否かを判別する（ステップ１）。フューエルカ
ット運転領域ではエンジンに燃料が供給されないのでエ
ンジンはＮＯｘを排出しない。従ってエンジンがフュー
エルカット運転領域にあるとき、即ちステップ１での判
別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合には電磁三方弁２５のソ
レノイド２５ａを消勢して（ステップ２）、排気ガスの
還流を停止させる。

ステップ１での判別結果が否定（ＮＯ）の場合、即ちエ
ンジンがフューエルカット運転領域になければステップ
３に進み、大気圧値ＰＡから吸気管内絶対圧値ＰＢＡを
減算した差（ＰＡ−ＰＢＡ）が所定判別値ＰＨｃより小
さいか否かを判別する。

ここに所定判別値Ｐ２ｃはその値の差圧がダイアフラム
２３ａに作用した場合にバネ２３ｄのバネ力に抗してダ
イアフラム２３ａを開弁方向に偏倚させ得る下限値、又
は確実な動作の為にそれより少し大きい値に設定される
。ステップ３での判別結果が肯定（Ｙｅｓ）のばあい、
即ち排気還流弁２２の開弁方向にダイアフラム２３ａに
作用する差圧値（ＰＡ　　ＰＢＡ）が所定判別値ＰＨｃ
未満であれば前述のステップ２に進み、電磁三方弁２５
のソレノイド２５ａを消勢する。これにより、高地等の
低大気圧条件下で発生しやすくなる排気還流弁２２の不
正確な開閉動作が解消されてエンジン作動の安定性が向
上すると共に、ソレノイド２５ａに不要な励磁電流を流
さずにすむので電磁三方弁２５の耐久性が向上する。

ステップ３での判別結果が否定（Ｎｏ）の場合にはステ
ップ４及び５においてエンジンが高負荷運転状態にある
か否かを判別する。即ち、ステップ４では吸気管内絶対
圧値ＰＢＡが所定判別値ＰＢＡ、：ｃ（例えば６５０ｍ
ｍＨｇ）より大きいか否かを判別する１判別結果が肯定
（Ｙｅｓ）の場合、エンジンは高負荷運転状態であると
判断し、排気還流を行うことによるエンジンの出力低下
を防止するため、電磁三方弁２′５にオフ信号を供給し
くステップ２）、排気還流を停止させる。ステップ５で
はスロットル弁開度値θＴＨが所定判別値θｔｃ　（例
えば５５＠）より大きいか否かを判別する。判別結果が
肯定（Ｙｅｓ）の場合、エンジンは高負荷運転状態であ
ると判断し、前述のステップ２に進んで電磁三方弁２５
にオフ信号を供給し、排気還流を停止させる。

ステップ４及び５での判別結果がいずれも否定（Ｎｏ）
の場合にはステップ６に進み、エンジン水温値Ｔｗが所
定判別値ＴＷ！（例えば７５℃）より大きいか否かを判
別する。エンジン水温ＴｗがＴｗｌ：値より低い場合、
エンジンは暖機運転状態にあることを意味し、かかる場
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させることがある。従っ
てエンジン水温が低いとき、即ちステップ６での判別結
果が否定（ＮＯ）の場合には前述のステップ２に進み、
排気還流を停止させる。一方、ステップ６での判別結果
が肯定（Ｙｅｓ）であれば、ステップ７に進み始動開始
後所定時間ＴＤ、、、経過したか否かを判別する。即ち
、エンジン冷却水温度が例えば７５℃以上の高温状態で
エンジンが再始動された場合には、エンジン燃焼室壁温
度は冷却水温度近傍まで低下していることが多いので、
始動後燃焼室壁温度等が上昇しエンジン冷却水温度が正
しくエンジン温度を示すこととなる所定時間ＴＤＥＧｌ
！を経過するまでは排気ガスを還流させないようにし、
高温再始動時にエンジンの作動が不安定になるのを防止
する。従って、ステップ７の判別結果が否定（Ｎｏ）の
場合には前述のステップ２に進み、排気還流を停止させ
る。また、肯定（Ｙｅｓ）であればエンジン暖機は完了
したと判断し、排気還流制御の開始条件がすべて成立し
たことになり、ステップ８に進み、前述した排気還流弁
２２の弁開度指令値ＬｃＭ（、と実弁開度値ＬＡｃＴと
の偏差に基づいて電磁三方弁２５のデユーティ比制御を
実行する。このステップ２又はステップ８の選択。

に応じて排気還流の有無に応じた２つの基本燃料噴射時
間テーブルの一方が選択される。同一空燃比を得るため
ステップ８の選択に応じて選択されるテーブルに記憶さ
れる値は小さな値となっている。

尚、第３図のステップ１及びステップ３乃至ステップ６
の各判別に用いる判別値はエンジンの円滑な運転性能を
確保するためにエンジンが排気還流を行う運転領域に突
入する時と離脱する時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。

又１本実施例では負圧路２４に電磁三方弁２５を配設し
、電磁三方弁２５の開閉弁動作により、負圧及び大気圧
を交互に負圧応動装置２３の負圧室２３ｂに導入して、
即ち、電磁三方弁２５をデユーティ比制御してダイアフ
ラム２３ａに作用する合成圧力の大きさを調整するよう
にしたが、負圧は絞りを有する負圧路を介して常時負圧
室に導入される一方、一端が絞りよりダイアフラム側の
負圧路の途中に開口し、他端が大気に絞りを介して開口
する通路を設け、この通路の途中に電磁弁を配設し、該
電磁弁をデユーティ比制御し、この電磁弁が開弁じたと
きのみ大気圧を負圧室に導入するようにして、ダイアフ
ラムに作用する合成圧力の大きさを調整するようにして
もよい。

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明の内燃エンジンの排気還流
制御方法に依れば、エンジン始動開始後所定時間経過し
た時点から排気還流制御を開始するようにしたので、エ
ンジン冷却水温度が高温状態にあるときにエンジンが再
始動されても、運転再開を円滑に行なうことができ、運
転性能の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する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（ＥＣＵ）、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. 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エンジ
   ンの運転パラメータ値に応じて制御する排気還流制御方
   法において、前記エンジンの始動開始後の経過時間を検
   出し、検出した経過時間が設定時間を超えた時点から前
   記排気還流弁の作動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。