JPS63109276A - 車両用内燃機関の排気還流制御装置 - 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】 ｔＪｔ上立租皿次１ 本発明は、車両用内燃機関の排気還流のＩＩＩＩＩｔｌ
装置に係り、特に内燃機関の運転性を損なうことなく、
排気ガス中のＮＯｘの放出量を低下させることができる
排気還流制御装置に関するものである。

１釆及韮 内燃機関から排出される排気ガス中の有害成分中の一成
分であるＮＯＸを低減するために、排気ガスの一部を吸
気系に還流させて吸入混合気に混入させる排気再循環（
ＥＧＲ）が広く適用されていた。

排気還流を成る限度迄行うと、燃焼温度の低下による比
熱比の増大や、吸気圧力上昇によるポンプ損失の減少な
どのために、ＮＯｘ排出量が低下するのみならず燃費も
向上する。

その反面、排気還流率が成る限度を越えると、ＮＯＸ排
出聞は低下するものの、運転性が低下する。

また市街地は自動車の走行密度が高くかつ人家が密集し
ているので、市街地走行状態では、ＮＯｘ排出量規制が
厳しく求められ、この規制に適合するため、実公昭５６
−２３４７８号公報および特開昭５３−１７１８号公報
に示されるように、市街地を走行する低速走行状態にお
いては排気還流を増量し、人家がまばらな郊外では、排
気還流を減量または遮断する排気還流制御装置が提案さ
れていた。

−り°シよ〜と　る ところが、人口密度が高く、かつ自動車の普及率が高く
、しかも降雨量が比較的少ないヨーロッパ等においては
、ＮＯＸ　、ＳＯＸ等による酸性雨等の公害が発生し、
この面からも郊外走行といえども、ＮＯｘ発生をできる
だけ抑制する必要性が高くなった。

。　　を　゛するための−よ゛よび 本発明は、このような要求に適合しうる車両用内燃機関
の排気還流制御装置の改良に係り、車両の高速走行状態
を判別して排気還流を遮断または減量する装置において
、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転
状態が定常状態か過渡状態かを判別する状態判別手段と
、排気還流を遮断または減量する排気還流調整手段と、
前記状態判別手段により定常状態と判別された時に該排
気還流調整手段を不動作にする切換手段とを具備せしめ
ることにより、内燃機関が定常に運転されてそれ程高い
運転性を要求されない運転状態では、機関回転速度また
は走行速度と無関係に排気還流を積極的に行わせて、Ｎ
Ｏｘ発生をできるだけ抑制でき、また機関運転状態が過
渡的に変化して高い運転性を要求される状態では、排気
還流を遮断しまたは減量し、運転性の向上を図ることが
できる。

災」Ｌ」１ 以下図面に図示された本発明の一実施例について説明す
る。

１は４気筒自動車用ガソリンエンジンである内燃機関で
あり、内燃機関１の吸気管２には、スロット弁３が介装
され、このスロット弁３にはスロットル弁開度センサ４
が付設されており、スロット弁３の弁開度が電気的に検
出されて、この電気信号は電子コントロールユニット（
以下これをＥＣＵと称す）５に送信されるようになって
いる。

また吸気管２においては、スロット弁３の直ぐ下流側に
管６を介してＰ０センサ７が接続されており、このＰｅ
センサ７によって電気的に検出された吸気管内絶対圧信
号ＰＢＡはＥＣＵ３に送られるようになっている。

さらに内燃機関１に機関回転数センサ８および冷却水温
度センサ９が付設されており、機関回転数センサ８およ
び冷却水温度センサ９によって電気的に検出された機関
回転数Ｎｅおよび冷却水温度ＴＷがＥＣＵ３に送信され
るようになっている。

さらにまた図示されない自動車に車速センサ１゜が設け
られており、この車速センサ１０によって電気的に検出
された車速ＶはＥＣＵ３に送られるようになっている。

また内燃機関１の排気管１１には三元触媒１２が介装さ
れており、内燃機関１は図示されない０２センサからの
検出信号を受（プて動作するＥＣＵ３の制御信号により
理論空燃比でもって運転され、内燃機関１より排気管１
１に排出された排気ガス中のＧｏ、ｆ−ＩＣ，ＮＯｘが
三元触Ｗ、１２Ｆもッテ除去されるようになっている。

さらに吸気管２と排気管１１は排気還流通路１３でもっ
て相互に連通され、この排気還流通路１３に排気還流弁
１４が介装されている。

しかして排気還流弁１４は負圧応動弁であって、主とし
て、排気還流通路１３を開閉自在に配置された弁体１４
ａと、電磁弁１７により導入された負圧により動作し、
弁体１４ａを開閉させるダイアフラム１４ｂと、ダイア
フラム１４ｂを閉弁方向へ付勢するバネ１４ｃとよりな
っている。

またダイアフラム１４ｂにより区劃された負圧室１４ｄ
は連通路１５を介して吸気管２に連通され、その連通路
１５中には、負圧室１４ｄ寄りにオリフィス１６、吸気
管２寄りに三方電磁弁１７が介装されており、電磁弁１
７がＥＣＵ３からの制御信号により動作された状態では
、吸気管２内の負圧が負圧室１４ｄに導入されて、排気
還流弁１４が開放されるようになっており、電磁弁１７
が不動作状態では大気圧が絞り１７′　を介して負圧室
１４ｄに導入されて、排気還流弁１４が閉弁されるよう
になっている。

さらに排気還流弁１４には弁リフトセンサ１８が付設さ
れており、排気還流弁１４の弁リフト量が弁リフトセン
サ１８によって検出され、ＥＣＵ３にその電気的検出信
号が送信されるようになっている。

また第２図は第１図におけるＥＣＵ３のプロツり図で、
ＥＣＵ３は、中央処理装置（以下［ＣＰＵ　Ｊと称す）
５０１、ＲＡＭ　５０２　、ＲＯＨ５０３、入力カウン
タ５０４、Ａ／Ｄコンバータ５０５、Ｉ１０ボート５０
６、信号処理回路５１０、駆動回路５１１よりなり、こ
れＩＥ）ＣＰＵ　５０１　、ＲＡＭ　５０２　、ＲＯＨ
５０３、入力カウンタ５０４、Ａ／Ｄコンバータ５０５
、Ｉ１０ボート５０６は、データバス５０７、アドレス
バス５０８、コントロールバス５０９を介して相互に接
続されている。

さらに機関回転数センサ８は入力カウンタ５０４に接続
され、スロットル弁開度センサ４、Ｐ８センサ７、冷却
水温度センサ９、車速センサ１０、弁リフトセンサ１８
は信号処理回路５１０を介してＡ／Ｄコンバータ５０５
に接続され、電磁弁１７は駆動回路５１１を介してＩ１
０ボート５０６に接続されており、ＣＰＵ　５０１はス
ロットル弁開度センサ４、Ｐａセンサ７、冷却水温度セ
ンサ９、車速センサ１０および弁リフトセンサ１８の電
気信号を信号処理回路５１０、＾／Ｄコンバータ５０５
を経てデータバス５０７を介し入力するとともに、機関
回転数センサ８の電気信号を入力カウンタ５０４を経て
データバス５０７を介し入力し、ＲＯ＋４５０３に記憶
されている後記排気還流弁１４の弁開度目標値 ＬＣＯＨの演算プログラム等に従い、内燃機関１の運転
状態を後で説明するように判別し、この判別した運転状
態に対応し、排気還流弁１４の弁開度目標値Ｌ　　を３
段階のＬＣＯＨＨ”　Ｃ０ＨＬ、’Ｃ０ＨＣ０Ｎ （−〇）に設定するようになっている。

しかもＣＰ口５０１は弁リフトセンサ１８により検出さ
れた実弁開度値Ｌ　　と弁開度目標値し。ｏ８とＣＴ の偏差δ（ＬＡＣＴ　　’ＣＯＮ　）を演算し、この偏
差δが零となるように電磁弁１７の開弁デユーティ比り
を設定し、このデユーティ比りでもって電磁弁１７を動
作させる電気制御信号をデータバス５０７を経てＩ１０
ポート５０６、駆動回路５１１を介し電磁弁１７に供給
するようになっている。

次に排気還流弁１４の弁開度目標値り。ＯＨの演算プロ
グラムを第３図および第４図のフローチャートに従って
説明する。

ＥＣＵ３において、内燃機関１の作動のためにイグニッ
ションスイッチをＯＮすると、タイマー等によって１０
０　ｒｒｍ　Ｓｅｃごとに起動する第３図に図示のルー
チンでもって、冷却水温度ＴＷ、車速Ｖ、吸気管内絶対
圧ＰＢＡ、機関回転数Ｎｅ、スロットル弁開度θｔｈを
まず読込み、次にＥＲＧサブルーチンに入り、次に他の
制御ルーチンに入って終了する。

またＥＲＧサブルーチンは第４図に図示されるように実
行される。

まず内燃機関１の始動後、ステップ■において、ＣＰＵ
　５０１は冷却水温度センサ９によって検出された冷却
水温度ＴＷがＥＲＧをカットすべき温度Ｔ　　（例えば
７０℃）よりも高いか低いかを判ＧＲ 別し、冷却水温度ＴＷがＴＥＧＲ以下の温度状態ではス
テップ■に進み、排気還流弁１４の弁開度目標値り。Ｏ
Ｈをり。ＯＨ（、”に設定し、電磁弁１７の開弁デユー
ティ比りがＯとなるように、電磁弁１７の電気制御信号
をＯとする。

ステップ■で、冷却水温度７ｗがＴＥＧＲを越えた温度
状態にある場合、ステップ■に進み、車速Ｖがυｌｌ気
流流量大にすべきＶ＋（例えば１７／＆＋／Ｈ）よりも
高いか低いかを判別し、車速■が■１より小さい状態で
は、ステップ■に進む。

内燃ｍ開１の始動後では、ステップ■にて、タイマーＴ
１は０であるので、ステップ■に進み、排気還流弁１４
の弁開度目標値し。ＯＨをり。ｏ８□に設定し、弁リフ
トセンサ１８により検出された排気還流弁１４の実弁開
度値’ＡＣ工を弁開度目標値り。ＯＮＨに一致させるよ
うに、電磁弁１７の開弁デユーティ比りを大きな値に設
定する。この結果、電磁弁１７の開弁時間が長くなって
、吸気管２内の吸気管内負圧が排気還流弁１４の負圧室
１４ｄに導入される度合が増え、負圧室１４ｄの小さい
圧力（絶対圧で）により排気還流弁１４は大きな弁開度
目標値し。ＯＨＨに開かれ、ＥＧＲｆｆｉが大となる。

ステップ■において、車速Ｖが■１よりも大きい場合に
は、ステップ■に進み、車速Ｖがｖ２（例えば４５触／
Ｈ）よりも大きいか否かを判別し、車速ＶがＶ２より小
さい状態では、ステップ■に進む。

ステップ■において、吸気管内絶対圧ＰＢＡが小さなＥ
ＧＲを行うべきか否かの基準圧力ＰＥＧＲ（例えば絶対
圧で３７０ｓＨＯ）よりも大きいか小さいかの判別を０
２口５０１が行い、吸気管内絶対圧Ｐ　が基準圧力ＰＥ
ＧＲＪ：りも大きい状態では、スＡ テップ■を経てステップ■に進み、前記したと同様な動
作を行う。

またステップ■において吸気管内絶対圧ＰＢＡが基準圧
力Ｐ［ＧＲよりも小さい状態では、ステップ■に進んで
、タイマーＴ１にＴＤＲＹ（−１，Ｏ５ｅｃ）を設定し
、ステップ■に進む。この状態ではタイマーＴ２はＯで
あるので、ステップ■に進み、排気還流弁１４の弁開度
目標値り。ＯＨをり。ＯＨＬに設定し、弁リフトセンサ
１８により検出された排気還流弁１４の実弁開度値１−
　　を弁開度目標値し。ＯＨＬにＣＴ 一致させるように、電磁弁１７の開弁デユーティ比りを
小さな値に設定する。この結果、電磁弁１７の量弁時間
が短くなって、吸気管２内の吸気管内負圧が排気還流弁
１４の負圧室１４ｄに導入される度合が減り、負圧室１
４ｄの比較的大きな圧力（絶対圧で）により排気還流弁
１４は小さな弁開度目標値’Ｃ０ＨＬに開かれ、ＥＧＲ
ＪＪが小となる。

さらに自動車が加速されてステップ■において車速Ｖが
ｖ２より大きい場合では、ステップ■に進み、車速Ｖの
１秒当りの変化量ΔＶの絶対値１Δ■１が基準値ａＶｏ
Ｒ（＝　１．０Ｋｍ／）Ｉ／ｓｅｃ　）よりも大きいか
小さいかを判別し、車速Ｖの１秒当りの変化量の絶対値
１ΔＶ１が基準値ΔＶｏＲより大きい状態即ち加減速状
態では、ステップ■に進み、前記したと同様にステップ
■を経てステップ■に進み、ＥＧＲｆｆｉが小のままと
なる。

さらにまた車速ＶがＶ２よりも大きく、その１秒当りの
車速変化量の絶対値１Δｖ１が基準値ΔＶｏＲよりも小
さくなる即ち定速状態になると、０２口５０１はステッ
プ＠において、タイマーＴ２にＴ　　　（−〇、５５ｅ
ｃ）を設定し、ステップ■に進ＬＤ む。この場合には、それ以前の状態において、ステップ
■にてタイマーＴ１をＴＤＲ’／に設定しているため、
ステップ■で１秒当りの車速変化量の絶対値１Δ■１が
基準値ΔＶｏＲよりも小さくなった瞬間からＴ。Ｒ，＝
　ｉ、ｏ秒経過する迄は、ステップ■に進み、ＥＧＲｆ
ｆｉが小のままとなっているが、前記した瞬間からＴ。

ＲＹ　＝　１．０秒経過すると、タイマーＴ１はＯとな
り、ステップ■に進み、ＥＧＲ量は大に変わる。

また車速ＶがＶ２よりも大きくその１秒当りの車速変化
量の絶対値ＩΔ■１が基準値ΔＶｏＲよりも小さい状態
において、この車速変化量の絶対値１Δ■１が増大して
基準値ΔＶｏＲよりも大きくなると、これ迄ステップ■
からステップ＠、■、■に進んで、ＥＧＲｆｆｉが大に
なっていた状態から、ステップ■からステップ■、■と
切換り、この切換った瞬間から”ＨＬＤ−０，”秒経過
する迄は、ステップ■に進み、ＦＧＩＩＪＩが大のまま
となっているが、前記した瞬間から’ＨＬ［ｌ　＝　０
．５秒経過すると、タイマーＴ２はＯとなり、ステップ
■に進み、Ｅ　Ｇ　ＲＢｔは小に変わる。

このように図示の実施例では、第５図に図示されるよう
に、車速■がＶｌより小さく排気ガス規制の高い市街地
走行領域と、車速ＶがＶ２より小さくかつ吸気管内絶対
圧Ｐ　が基準圧力ＰＥＧＲＢ八 （−３７０ｒｔｍ　Ｈ（＋　）以上であって吸入混合気
量が多く燃焼温度が高くてＮＯＸが発生し易い領域とを
合せてハツチ謬で示された運転性をそれ程要求されない
領域では、ＥＧＲＩは大きい。

また車速ＶがＶｌより大きくてｖ２よりも小さくかつ吸
気管内絶対圧ＰＢＡが基準圧力ＰＥＧＲ（−３７０ｍＨ
（１）以下であって吸入混合気量がそれ程多くなくて燃
焼温度が低いため、ＮＯｘが比較的少ない領域（ハツチ
なし）では、ＥＧＲ量は小さく、運転性を損なうことが
ない。

ざらに車速ＶがＶ２より高速である領域（第５図でハツ
チ回で示された部分）で、１秒当りの車速変化量の絶対
値１／ＪＶＩがΔＶｏＲよりも小さい場合、即ち定速走
行状態で、高い運転性を必要としない場合では、ＥＧＲ
Ｉが大きくなり、ＮＯｘ発生口を抑制できる。

さらにまた車速Ｖがｖ２より高速である領域で、１秒当
りの車速変化量の絶対値ＩΔｖ１がΔＶｏＲよりも大ぎ
い場合、即ち加減速状態では、ＥＧＲ量を小さくして運
転性の向上を図ることができる。

しかもステップ■、■でタイマーＴ＋　、Ｔ２をＴ　　
　、Ｔ　　　に設定し、ステップ■、■でタイＤＲＹ　
　　ＨＬＤ マーＴ１、Ｔ２がその設定時間を経過したか否かの判断
を行っているため、ステップ■、■の切換え動作にヒス
テリシスを付与し、制御装置を安定して動作させること
ができる。

前記実施例では、内燃機関１の運転状態が定常状態か過
渡状態かを判別するデータとして車速Ｖの１秒当りの変
化量の絶対値１ΔＶ１を用いたが、この代りにΔＰＢＡ
　（−１００ｓＨｇ／ｓｅｃ　）　、Δθｔｈ（＝２°
／５ｅｃ）　、ＩＪ　Ｎｅ　　（−１０Ｏｒｐｍ／ｓｅ
ｃ　）を用いてもよい。

ｌ団豊芳Ｉ このように本発明においては、機関運転状態が過渡的に
変化する状態では、排気還流の遮断または減量を行うこ
とによって、運転性の向上を図ることができ、しかも内
燃機関が定常に運転されてそれ程高い運転性を要求され
ない運転状態では、排気還流を積極的に行わせて、市街
地のみならず郊外においても、ＮＯｘの排出量を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る車両用内燃機関の排気還流制御装
置の一実施例を図示した全体構成図、第２図はその電子
コントロールユニット内の回路構成の一例を説明したブ
ロック図、第３図は前記実施例のメインルーチンリフロ
ーチャート、第４図はそのＥＧＲサブルーチンのフロー
チャート、第５図は横軸に車速Ｖ１縦軸に吸気管内負圧
Ｐ８Ａ！取って、内燃機関の運転状態を図示した説明図
である。 １・・・内燃機関、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁、４・・・スロットル弁開度センサ、５・・・ＥＣ
Ｕ１６・・・管、７・・・ＰＢセセン、８・・・機関回
転数センサ、９・・・冷却水温度センサ、１０・・・車
速センサ、１１・・・排気管、１２・・・三元触媒、１
３・・・排気還流通路、１４・・・排気還流弁、１４ａ
・・・弁体、１４ｂ・・・ダイアフラム、１４ｃ・・・
バネ、１４ｄ・・・負圧室、１４ｅ・・・大気室、１５
・・・連通路、１６・・・オリフィス、１７・・・電磁
弁、１８・・・弁リフトセンサ、 ５０１・ＣＰＵ　、　５０２−ＲＡＨ、５０３・ＲＯＭ
　、　　５０４−・・入力カウンタ、５０５・・・Ａ／
Ｄコンバータ、５０６・・・Ｉ１０ポート、５０７・・
・データバス、５０８・・・アドレスバス、５０９・・
・コントロールバス、５１０・・・信号処理回路、５１
１・・・駆動回路、 ＰＢＡ・・・吸気管内絶対圧、Ｎｅ・・・機関回転数、
Ｔｗ・・・冷却水温度、■・・・車速、θｔｈ・・・ス
ロットル弁開度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車両の高速走行状態を判別して排気還流を遮断または
   減量する装置において、車両の運転状態を検出する運転
   状態検出手段と、運転状態が定常状態か過渡状態かを判
   別する状態判別手段と、排気還流を遮断または減量する
   排気還流調整手段と、前記状態判別手段により定常状態
   と判別された時に該排気還流調整手段を不動作にする切
   換手段とを備えたことを特徴とする車両用内燃機関の排
   気還流制御装置。