JPS63259151A - 内燃機関の排気再循環制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気再循環制御装置

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JPS63259151A
JPS63259151A JP62093544A JP9354487A JPS63259151A JP S63259151 A JPS63259151 A JP S63259151A JP 62093544 A JP62093544 A JP 62093544A JP 9354487 A JP9354487 A JP 9354487A JP S63259151 A JPS63259151 A JP S63259151A
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前田 克哉
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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】 光哩辺旦旬 [産業上の利用分野] 本発明は内燃機関の排気再循環制御装置に関し、詳しく
は内燃機関の過渡時における排気還流量の制御を改善す
る内燃機関の排気再循環制御装置に関する。
[従来の技術] 内燃機関の排気中のNOx成分の低減を図るために、内
燃機関の吸気に排気を循環する排気再循環が行なわれて
いる。排気の循環を制御する排気再循環制御装置では、
排気通路と吸気通路とを連通ずる還流路に排気の流量を
制御する還流量制御弁を設け、この弁の開度を制御して
排気再循環量を制御している。この還流量制御弁は、排
気通路の圧力によって制御を開始し、その負圧室に導入
される負圧に基づいて還流路の開度を調整することによ
り排気の還流量を制御する。
還流量制御弁の負圧室に導入される負圧は、吸気通路の
負圧部(例えばスロットルバルブの配設部位)の負圧を
大気により希釈する負圧生成手段によって、任意の圧力
として生成される。負圧生成手段は、従来、排気通路の
圧力が所定以上となると大気側との連通を遮断し、その
後は吸気通路の負圧部の圧力を信号負圧として還流量制
御弁の負圧室に出力するが、これだけでは内燃機関の運
転状態の変化に十分対応できないことから、負圧生成手
段に電磁弁を用い、排気再循環量を最適に制御しようと
する種々の排気再循環制御装置が提案されている。
例えは、特開昭55−78150号公報の「内燃機関の
排気還流制御装置」によれは、吸気通路の負圧部と大気
とに連通ずる電磁弁の開度を調整し、還流量制御弁に導
入される負圧を内燃機関の運転状態に応じて制御する構
成が開示されている。
また、特開昭58−2459号公報のrEGR制御装置
」は、吸気通路の負圧部と大気とに連通ずる電磁弁を用
い、大気側に連通されている時間と負圧部に連通されて
いる時間とを常時デユーティ制御して排気還流量を制御
するものであり、更に、内燃機関の過渡時には、制御系
の遅れ時間を補正する構成が開示されている。
[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、こうした内燃機関の排気再循環制御装置
には以下の問題があり、猶一層の改善が望まれていた。
(1)排気還流量を調整する還流量制御弁を制御する負
圧生成手段を、吸気通路の負圧部と大気とに連通し、負
圧と大気圧とにより還流量制御弁への信号負圧を生成す
る構成をとると、この負圧生成手段を介して大気側から
空気が吸入通路に流人する。そこで、従来、内燃機関の
吸気量に有意の誤差を生じるような量の空気が負圧生成
手段を介して流れ込まないよう、負圧生成手段から吸気
通路までの通路に、オリフィス等の絞りが設けられてい
る。このため、この紋りによって、信号負圧の応答性が
低下するという問題があった。すなわち、内燃機関の運
転状態に基づいて電磁弁の動作を制御しても、信号負圧
の変化はこの紋りによって緩衝作用を受けるのである。
この結果、排気再循環量が追従せず、排気中のNOx等
が増加することがあるという問題を招致する。
(2)信号負圧を電磁弁の開度等により制御するもので
は、排気再循環の制御中、継続して電磁弁に通電しなけ
ればならないため、電磁弁として高い耐久性が要求され
るという問題があった。また、電磁弁が故障すると排気
再循環の制御が全く行なえなくなるので、こうした場合
にエミッションが悪化するという問題を招致する。更に
、電磁弁の開度によって排気の還流量を制御しようとす
ると、リニアリイティのよい流量特性の電磁弁を使用せ
ねばならず、調整・メンテナンス等に手間を要する上、
コストも高くなるという問題があった。
本発明の内燃機関の排気再循環制御装置は、上記問題点
を解決し、簡易な構成で確実かつ応答性よく排気再循環
を制御することを目的としてなされた。
光夏図21戎 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、第1図に例示するように、 内燃機関M1の吸気通路M2の負圧部M3に、該負圧部
M3からの空気の流れを制限する紋りM4を介して連通
ずると共に、該負圧を大気によって希釈し信号負圧を生
成する負圧生成手段M5と、前記内燃機関M1の排気通
路M6と吸気通路M2とを連通ずる排気還流路M7に設
けられ、吸気通路M2へと還流する排気の流量を、前記
負圧生成手段M5により生成された信号負圧が導かれる
負圧室M8の圧力によって制御する還流量制御弁M9と を備えた内燃機関の排気再循環制御装置において、 前記吸気通路M2の負圧部M3と前記還流量制御井M9
の負圧室M8とを連通ずる連通路MIOに設けられ、該
連通路MIOを開閉する負圧導入弁Mllと、 前記内燃機関M1の過渡状態を検出する過渡状態検出手
段M12と、 内燃機関M1が過渡状態にあると検出されたとき、前記
負圧導入弁Mllを制御する負圧導入弁制御手段M13
と を備えたことを特徴とする。
[作用] 上記構成を有する本発明の内燃機関の排気再循環制御装
置は、紋りM4を介して吸気通路M2の負圧部M3に接
続された負圧生成手段M5によって生成された信号負圧
を還流量制御弁M9の負圧室M8に導き、この信号負圧
によって、排気還流路M7に設けられた還流量制御弁M
9による排気通路M6から吸気通路M2への排気の還流
量を制御する。しかも、本発明の゛内燃機関の排気再循
環制御装置は、過渡状態検出手段M12によって内燃機
関M1の過渡状態を検出し、その際には、負圧導入弁制
御手段M13により、還流量制御弁M9の負圧室M8と
吸気通路M2の負圧部M3とを連通ずる連通路MIOに
設けられた負圧導入弁M11を制御する。従って、紋り
M4の存在に起因する内燃機関M1の過渡時の信号負圧
の応答遅れは解消され、排気還流量は、内燃機関M1の
運転状態に応じた適正な量に迅速に制御される。
[実施例] 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の内燃機関の排気再循環制御装置の好
適な実施例について説明する。第2図は、この内燃機関
の排気再循環制御装置の概略構成図である。
図示するように、内燃機関1の吸気系には、上流から、
エアクリーナ3.吸入空気量を検出するエアフロメータ
5.吸気管6内に設けられアクセルペダルに連動して開
閉するスロットルバルブ7゜吸気の脈動を吸収するため
のサージタンク9等が設けられている。この吸気系を介
して流人する空気には、図示しない燃料噴射弁から燃料
が噴射され、その混合気は、内燃機関1に吸入されて、
図示しない点火プラグに形成される電気火花により点火
される。内燃機関1で爆発燃焼された後の排気は排気管
12を介して排出される。
排気の一部は流量制御弁15を介してサージタンク9に
還流する。この還流量制御弁15は、紋り16備えたを
還流通路17aにより排気管12に連通ずる排気室1日
と、この排気室1日とサージタンク9に連通ずる還流通
路17bとの間を開閉する弁体20と、負圧室25の圧
力と圧縮ばね27とのバランスにより弁体20を駆動す
るダイアフラム30とを備える。更に、この還流量制御
弁15の排気室19は、通路32を介して負圧制御弁3
5の圧力室37に連通されており、一方、負圧室25は
、°連通路39を介して負圧導入弁40と、負圧制御弁
35の大気に開放された圧力室43と、吸気管6のスロ
ットルバルブ7下流とに連通されている。尚、負圧導入
弁40は、サージタンク9に連通されている。また、負
圧室35から吸気管6までの通路には、流量を制限する
ための紋り44が設けられている。
負圧制御弁35は、中心部にバルブシート4δを備え二
つの圧力室37.43を隔てるダイアフラム46.ダイ
アフラム46を圧力室37側へ付勢するはね4日を備え
る。
以上の構成を有する還流量制御弁15と負圧制御弁35
とは、負圧導入弁40が閉じた状態では、次のように作
動する。
(1) アイドル状態では、排気管12の排気圧力が低
く、負圧制御弁35の圧力室39の圧力も低い。このた
めダイアフラム46は、は°ね48の付勢により第2図
下方に移動しており、連通路39は、大気に開放されて
いる。この結果、吸気管6への通路に設けられた紋り4
4の存在により、連通路39の圧力(信号負圧)は、は
ぼ大気圧に保たれる。従って、還流量制御弁15の負圧
室25の圧力もほぼ大気圧となり、そのダイアフラム3
0は、圧縮はね27によって押し下げられ、弁体20は
、バルブシートに座着する。即ち、還流路17a、17
bの連通は完全に遮断され、排気の還流はなされない。
(2) このアイドル状態からスロットルバルブ7が開
かれると、内燃機関1の吸入空気量が増大し、排気管1
2の排気圧力が高まり、これにつれて負圧制御弁35の
圧力室37の圧力も高くなる。この結果、ダイアフラム
46は、ばね48の付勢に抗して移動し、ダイアプラム
上のバルブシート45は、連通路39の開口端39aに
座着する。従って、連通路3日には吸気管6の負圧が導
入され、還流量制御弁15の負圧室25の圧力も次第に
低下する。やがてダイアフラム30の両側の圧力差によ
りダイアフラム30に作用する力が、圧縮はね27の付
勢力を上回ると、ダイアフラム30は負圧室25側へ移
動し、これにつれて、弁体20も移動する。即ち、還流
路17a、17bが連通され、排気管12の排気がサー
ジタンク9へと還流する。
本実施例では、こうした動作に加えて、還流量制御弁1
5の負圧室25の圧力を、負圧導入弁40の開閉動作に
よって補正する制御が行なわれる。
負圧導入弁40は、車載の電子制御装置50によって制
御される。この電子制御装置50は、周知のCPU51
.記・憶部52.タイマ531人出力水−I・54等か
ら構成されており、人出力ボート54には、この負圧導
入弁40の外に、エアフロメータ5.スロットルバルブ
7の開度を検出するスロットルセンサ56.内燃機関1
の冷却水温を検出する水温センサ57および内燃機関1
の回転数Nを検出する回転数センサ59等が接続されて
いる。
電子制御装置50は、イグニッションスイッチがオンに
されると、その動作を開始する。電子制御装置50は、
タイマ53からの割込信号に因って、第3図に示す負圧
導入弁制鄭割込ルーチンを1nseciに実行する。尚
、こうした割込ルーチンとは別の制御ルーチンにおいて
、エアフロメータ5、スロットルセンサ56.水温セン
サ58および回転数センサ59等の出力信号を人出力ボ
ート55を介して読み込む処理がなされており、吸入空
気量Q、スロットル開度θ、冷却水温Ttwおよび回転
数N等は予め読み込まれている。
第3図に示す割込ルーチンが起動されると、まず、スロ
ットルバルブ7が全閉状態か否かを判断しくステップ1
00)、全閉状態の場合には、フラグFに(直1をセッ
トする(ステップ°105)。
この場合には、排気再循環を行なう必要がないとして、
負圧導入弁40をオフ、即ち閉弁状態にする処理を行ナ
イ(ステップ110)、rNEXTJへ抜けて本制御ル
ーチンを一旦終了する。
アクセルが踏み込まれてスロットルバルブ7が全閉状態
から開方向へ操作されると、ステップ100での判断は
「NO」となって処理はステップ115以下に進み、ま
ずフラグFの値について判断する(ステップ115)。
スロットルバルブ7が全開状態でなくなフた直後に本割
込ルーチンが起動された場合には、フラグFの値は1と
なっており、この場合には、フラグFの値を0にリセッ
トしくステップ120)、負圧導入弁40の開弁時間D
Tonに初期値を設定する処理を行なう(ステップ12
5)。即ち、スロットルバルブ7が全閉状態から開いた
ときには、内燃機関1が過渡状態にあると判断して、負
圧導入弁40の制御を開始するのである。負圧導入弁4
0の開弁時間DT0+1の初期値は、第4図に示すよう
に、内燃機関1の回転数Nによって定まる(直であり、
回転数Nが低いほど大きな値として設定されている。開
弁時間DTonは、48 m5ecを1周期とするデユ
ーティ制御において、本割込ルーチンの起動回数として
定められる。即ち、開弁時間DTonは、デユーティ1
00パーセントであれは値12 (48msec=12
 X 4m5ec) <こ、デユーティ50パーセント
であれは値6に設定される。内燃機関1の回転数Nが、
例えば1200[rpm]であれは、開弁時間DTon
の初期値は、第4図のマツプに従い、値7に設定される
。このマツプは、電子制御装置50の記憶部52に記憶
されている。
開弁時間DTonの初期値の設定の終了後、時間をカウ
ントするための変数C48をクリアしくステップ130
)、負圧導入弁40の制御計の期間(直の設定処理を終
了する。
続いて、この変数C48の(直を1だけインクリメクト
する処理を行ない(ステップ135)、変数C48の値
が開弁時間DTon以上となったか否かを判断する(ス
テップ140)。変数C48のは値は、本割込ルーチン
が4 m5ecおきに実行される毎にインクリメクトさ
れるので(ステップ135)、開弁時間DTonが(1
M7であれは、初期値の設定後7回本割込ルーチンが起
動されるまでは、ステップ140での判断は、 「NO
」となる。この場合には、内燃機関1の冷却水温Ttw
が50[’C]を越えており90[℃]未満であるか否
かを判断する(ステップ145)。50[℃]未満であ
れば、暖機中なので排気再循環は行なわないとし、90
[℃]以上であれば、オーバヒートしているとしてやは
り排気再循環は行なわないと判断する。従って、処理は
既述したステップ110に進み、負圧導入弁40を閉弁
する処理を行なった後、「NEXTJへ抜けて本制御ル
ーチンを一旦終了する。
一方、冷却水温Thwがこの温度範囲に人っていれば、
IIE気再循環を実行すると判断して、内燃機関1の過
渡状態における排気再循環を遅滞なく開始させるよう負
圧導入弁40をオン状態(開弁状態)に制御L(ステッ
プ150)、その後rNEXT」に抜けて本制御ルーチ
ンを一旦終了する。
負圧導入弁40が開弁される結果、サージタンク9の負
圧が直ちに還流量制御弁15の負圧室25に導入されて
還流量制御弁15は開弁状態となり、排気管12から吸
気系のサージタンク9への排気の還流が速やかに開始さ
れる。
次に本制御ルーチンが開始されると、スロットルバルブ
7が全開となるまでは、ステップ100゜115での判
断は共に「NO」となり、処理はステップ160に移行
して、変数C4Bの値が12以上となったか否かの判断
を行なう。本割込ルーチンが12回実行されるまでは、
そのままステップ135以下に進み、既述した処理を実
行する。従って、変数C48の値が開弁時間DTon未
満の場合には、負圧導入弁40をオン状態に維持し、開
弁時間DTon以上となった場合には、負圧導入弁40
を閉弁状態にする。一方、変数C48の値が12以上に
なった場合には、1周朋が完了したとして、開弁時間D
Tonを更新する処理を行なう(ステップ165)。開
弁時間DTonの更新は、開弁時間DTonから減衰値
DTsbを減算することによってなされる(D Ton
+D Ton −D Tsb)。ここで、減衰値DTs
bは第5図に示すように、内燃機関1の回転数の関数と
して定めてもよいし、場合によっては、第6図に示すよ
うに、吸入空気量Qの関数として定めてもよい。ざらに
は、機関回転数Nと吸入空気量Qとの両者に基づく三元
マツプとして定めるよう構成しても良い。これらのマツ
プは、電子制御装置50の記憶部52に予め用意される
開弁時間DTonの値を更新した後、変数C4Bの値を
零クリアしくステップ170)、その後既述したステッ
プ135以下の処理に移行する。この結果、更新された
開弁時間DTonにより、48m5ecを1周朋とする
負圧導入弁40のデユーティ制i卸が実行されることに
なる。
以上説明した本実施例の内燃機関の排気再循環制御装置
によれば、内燃機関1のスロットルバルブ7が全開の状
態(即ちアイドル状態)からスロットルバルブ7が開方
向に制御されたとき、第7図に例示するように、時間T
1からT2までの間、負圧導入弁40を開弁時間DTo
iによって定まるデユーティで開弁制御する。従って、
内燃機関1の吸入空気量が増加して排気圧力が高まり、
負圧制御弁35が大気との連通を遮断したとき、従来は
絞り44を介して吸気管6の負圧が徐々に導入されて還
流量制御弁15がゆっくりと開弁じ、第7図に破線Bで
示すように、徐々に排気の還流が行なわれたのに、対し
、本実施例では、負圧導入弁40を介して直ちに負圧が
導入されて第7図に実線Jで示すように、排気の還流は
速やかに増大する。この結果、本実施例の排気再循環制
御装置によれは、内燃機関1の負荷が急増する場合に、
排気再循環を速やかに実施して、従来、排気還流量の増
加が遅れてしまう期間(第7回期間■)において生じて
いた排気中のNOXの増加という問題を解決することが
できる。しかも、本実施例の排気再循環制御装置は、既
存の装置に負圧導入弁40を設けるだけで済み、既存装
置の有効利用を図ることができる。更に、この負圧導入
弁40は、過渡状態にしか制御されないので、電力消費
量も小さく、簡易な構造で高い耐久性を得ることができ
る。また、たとえ負圧導入弁40が断線故障等しても排
気再循環は実施されるので、排気還流量制御弁15を比
例制御可能な電磁弁とした場合と較べて、システムとし
ての安全性の点で、本実施例の構成は利点を有する。加
えて、リニアリイティ等、高精度な特性を要求されない
ので、構成・調整等も簡略にすることができ、コストの
低減にも資することができる。
このほか、本実施例の排気再循環制御装置によれは、吸
気管6の負圧を導入する部位に設けられた絞り44の内
径を十分に小さくすることができ、負圧制御弁35を介
して大気から直接流人する空気量を十分小さくすること
ができる。従って、エアフロメータ5による吸入空気量
の計測を精度よく行なうことができ、内燃機関1の他の
制御(空燃比制御等)に与える影響を小さくすることが
できる。
尚、第8図に示すように、本実施例の排気再循環制御装
置において、還流通路17aに副流量制御弁190を設
けることも何等差し支えない。この場合には、副流量制
御弁190の弁体192の開度が、連通路193を介し
て連通されたサージタンク9内の負圧によって変化する
ので、排気還流量を内燃機関1の負荷に応じて変化させ
ることができ、負圧導入弁40による過渡応答性の改善
と相俟って、排気再循環制御を一層緻密に実施すること
ができる。第9図は、この実施例における内燃機関1の
負荷に対する排気再循環率を示すグラフである。尚、排
気再循環率とは、内燃機関1の全吸入空気量に対する排
気還流流量の比をパーセントで表した値である。
また、第2の変形例として、第10図に示すように、ス
ロットルバルブ7の近傍に、スロットルバルブ7が所定
開度まで開くと負圧を導くいわゆるアドバンスポート1
95を設け、このボー1−195に生じる負圧を用いて
、排気の還流を2段階に行なう構成を採用し、これと共
に負圧導入弁40の制御を行なうようにすることも何等
差し支えない。この場合にも、第8図の例と同様に、排
気再循環制御を緻密に行なうことができる。第11図は
、この場合の排気再循環率を示すグラフである。
更に、第3の変形例として、第12図に示すように、負
圧制御弁35に、その圧力室43の圧力を調整する副制
御弁200を設けた構成を考えることもできる。この場
合には、吸気系の負圧に応じて負圧制御弁35の圧力室
43に大気側から流れ込む空気の流量が変化し、結果的
に排気還流量を制御することができる。尚、このときの
排気再循環率を第11図に示したものとほぼ同一となる
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に同等限定されるものではなく、例えば、過
渡状態の検出をスロットルバルブの全閉からの変化に限
らず加速等により検出する構成や、内燃機関の過渡状態
を吸気管負圧の変化により検出する構成等、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得
ることは勿論である。
魚匪少効釆 以上詳述したように、本発明の内燃機関の排気再循環制
御装置によれは、簡易な構成により、内燃機関の過渡状
態における排気再循環の遅れを改善し、NOx等の発生
を防止して排気浄化を常に好適に行なうことができると
いう極めて優れた効果を奏する。しかも、本発明の内燃
機関の排気再循環制御B装置によれば、排気還流量の制
御を比例電磁弁で行なう、ものと較べて、耐久性に優れ
、排気再循環の実施を確保し得るという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成を例示する概略構成図、第
2図は本発明一実施例としての内燃機関の排気再循環制
御装置の概略構成図、第3図は実施例において電子制御
装置が4 msecmに実行する負圧導入弁制御割込ル
ーチンを示すフローチャート、第4図は開弁時間DTo
nの初期値を定めるグラフ、第5図、第6図は各々開弁
時間DTonの減衰値DTsbを定めるグラフ、第7図
は実施例における制御の一例を示すタイミングチャート
、第8図は実施例の第1の変形例を示す概略構成図、第
9図は同じくその場合の排気再循環率を示すグラフ、第
10図は実施例の第2の変形例を示す概略構成図、第1
1図は同じくその場合の排気再循環率を示すグラフ、第
12図は実施例の第3の変形例を示す概略構成図、であ
る。 1 ・・・ 内燃機関 6 ・・・ 吸気管 7 ・・・ スロットルバルブ 9 ・・・ サージタンク 12 ・・・ 排気管 15 ・・・ 流量制御弁 17a、17b  −−・ 還流通路 19 ・・・ 排気室 20 ・・・ 弁体 25 ・・・ 負圧室 35 ・・・ 負圧制御弁 37 ・・・ 圧力室 40 ・・・ 負圧導入弁 44 ・・・ 絞り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気通路の負圧部に、該負圧部からの空気の
    流れを制限する紋りを介して連通すると共に、該負圧を
    大気によって希釈し信号負圧を生成する負圧生成手段と
    、 前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気還
    流路に設けられ、吸気通路へと還流する排気の流量を、
    前記負圧生成手段により生成された信号負圧が導かれる
    負圧室の圧力によって制御する還流量制御弁と を備えた内燃機関の排気再循環制御装置において、 前記吸気通路の負圧部と前記還流量制御弁の負圧室とを
    連通する連通路に設けられ、該連通路を開閉する負圧導
    入弁と、 前記内燃機関の過渡状態を検出する過渡状態検出手段と
    、 内燃機関が過渡状態にあると検出されたとき、前記負圧
    導入弁を制御する負圧導入弁制御手段とを備えたことを
    特徴とする内燃機関の排気再循環制御装置。
JP62093544A 1987-04-16 1987-04-16 内燃機関の排気再循環制御装置 Expired - Lifetime JP2569546B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57129246A (en) * 1981-02-03 1982-08-11 Nippon Soken Inc Exhaust gas recirculating device
JPS61106961A (ja) * 1984-10-29 1986-05-24 Honda Motor Co Ltd 内燃エンジンの排気還流量制御方法

Patent Citations (2)

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