JPH03111651A - 排気ガス再循環装置付内燃機関の空燃比制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は排気ガス再循環装置付内燃機関の空燃比制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の排気ガス再循環装置では機関の低温時は機関
の安定な燃焼を確保するため排気ガス再循環作動は停止
され、機関の温度が所定値に達したときに排気ガス再循
環が許可される。機関に導入される全吸入空気量に対す
る再循環排気ガス量の割合（ＥＧＲ率）は機関の負荷に
相当する吸気管圧力もしくは吸入空気量一回転数比と、
機関回転数とに応じて所定の割合（例えば一定）に設定
される。

燃料噴射量が吸気管に設けられる吸気管圧力センサによ
って検出される吸気管圧力によって算出される所謂Ｄ−
Ｊ型の燃料噴射システムでは吸気管圧力はＥＧＲ率によ
って影響を受ける。すなわち、吸気管圧力センサの出力
値そのままで燃料噴射量を決定すると機関に現実に導入
される吸入空気量に対して燃料が過大となる。そこで、
Ｄ−Ｊ型の燃料噴射システムではＥＧＲ率の分だけ差し
引いて燃料噴射量を決定しすることにより、ＥＧＲ制御
に拘わらず吸入空気量に見あった量の燃料を機関に供給
すように図っている。例えば、特開昭６０−８１４４９
号参照。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では、エンジンが冷たい状態から始動して、エ
ンジンが温まったと判断される（水温〉所定値で判断さ
れる）ためＥＧＲ作動域に入るとその負荷および回転数
によって決る量の排気ガスがＥＧＲガスとして機関に供
給される。この場合、水温が所定値を越えてＥＧＲが作
動を開始するとそのときの負荷および回転数によって決
る再循環排気ガスに応じた全量の排気ガス再循環に伴う
燃料の補正が行われる。

ところがＥＧＲによる燃料噴射量の補正量は完全暖機時
において最適な燃料噴射量を得るための補正値である。

すなわち、完全暖機時においてＥＧＲによって新気が減
少した分と、高温のＥＧＲガスによる加熱作用によって
燃焼室に導入される空気密度が下がった分との双方の燃
料噴射量減少要因を補正すべきものである。ところが、
エンジンが冷たい状態から始動して排気ガス再循環を開
始する所定値を横切った直後では再循環排気ガスによる
空気温度の上昇は少なく空気密度はそれほど上がらない
。一方、燃料噴射量は排気ガス温度が高いことによる空
気密度が低いとして補正しているので過剰に補正が行わ
れる結果となり、空燃比としては希薄側に過補正なる。

この発明はエンジンが冷たい状態から始動した場合にお
いてＥＧＲ制御域に移行したときの空燃比のオーバリー
ンを防止することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の排気ガス再循環装置を備えた内燃機関におけ
る空燃比制御装置は、 内燃機関の冷却水温度および吸気管圧力を含めた運転条
件を検出する手段Ａ、 冷却水温度より排気ガス再循環を行わしめる運転域を判
別する手段Ｂ１ 前記運転域において排気ガス再循環を行わしめる排気ガ
ス再循環作動手段Ｃ１ 吸気管圧力より内燃機関に供給すべき燃料量を算出する
燃料供給量算出手段Ｄ、 算出された量の燃料を内燃機関に供給せしめる燃料供給
手段Ｅ、 排気ガス再循環の作動条件において燃料供給量算出手段
りが算出する燃料の量を還流排気ガス量に応じて減量補
正する第１の補正量算出手段Ｆ１排気ガス再循環の作動
条件において燃料供給量算出手段りが算出する燃料量を
冷却水温度の上昇に応じて減量するように更に補正する
第２の補正量算出手段Ｇ１ を具備する。

〔作動〕

運転条件検出手段Ａは冷却水温度、吸気管圧力、その他
の運転条件を検出する。

ＥＧＲ条件判別手段Ｂは冷却水温度、必要に応じてその
他の運転条件よりＥＧＲ域を判別し、ＥＧＲ域と判別す
れば、ＥＧＲ作動手段Ｃは排気ガス再循環作動を達成す
る。

燃料供給量算出手段りは燃料供給量を算出し、燃料供給
手段Ｆより算出された量の燃料がエンジンに供給される
。

ＥＧＲ補正量算出手段ＦはＥＧＲ率に応じて燃料供給量
を減量補正する。

温度補正量算出手段Ｇは冷却水温の増大に応じてＥＧＲ
による減量補正が大きくなるように燃料供給量を更に補
正する。

〔実施例〕

第２図において、ｌＯは内燃機関の本体、１２は吸気管
、１４はスロットル弁、１６は燃料インジェクタ、１８
は排気管、２０はディストリビュータである。吸気管１
２と排気管１８とを結んで排気ガス再循環（ＥＧＲ）通
路２２が設けられる。２４はＥＧＲ弁装置であり、ＥＧ
Ｒ通路２２に設けられるＥＧＲ弁２８と、弁座３０と、
ＥＧＲ弁２８に連結されるダイヤフラム機構３２とを備
える。排気ガスの流れ方向における弁座３０の直ぐ上流
のＥＧＲ通路２２にオリフィス３４が配置され、弁座２
８とオリフィス３４との間は定圧室３６を形成する。

ダイヤフラム機構３２はダイヤフラム室３２−１を有し
、同ダイヤフラム室３２−１は負圧導管４０を介してス
ロットル弁１４のアイドル位置の少し上流において吸気
管１２に設けた負圧ボート４２（通常ＥＧＲボートと称
する）に接続される。変圧弁４４は、周知のように、Ｅ
ＧＲボート４２からＥＧＲ弁装置２４のダイヤフラム室
３２−１に導入される負圧を一定のＥＧＲ率が得られる
ように制御する作動を達成する。変圧弁４４はダイヤフ
ラム４４−１と、スプリング４４−２とを有し、ダイヤ
フラム４４の下側に形成される排気ガス室４６は排気ガ
ス圧力導管４８を介して定圧室３６に連通される。一方
、ダイヤフラム４４−１の上側の大気室５０は大気開放
である。

この大気室５０は、排気ガス室４６の排気ガス圧力に応
じて大気室５０から負圧導管４０への空気量を制御し、
これにより定圧室３６を大気圧に近い一定圧力に制御し
、これにより再循環排気ガス量は、排気管１８の圧力に
比例し、所謂ＥＧＲ率を負荷に係わらず一定値に制御す
ることができる。

定圧室３６の圧力制御の仕組みについて説明すると、定
圧室３６の排気ガス圧力が所定値以上となると、ダイヤ
フラム４４−１はスプリング４４−２に抗してバルブバ
イブ４４−３を閉鎖し、導管４０への大気圧ブリード量
が減少し、ＥＧＲボート４２に接続されるＥＧＲ弁のア
クチュエータ３２のダイヤフラム室３２の負圧は強くな
る。その結果、ダイヤフラム３２−２はスプリング３２
−３に抗して下方に引っ張られ、ＥＧＲ弁２８はリフト
され、ＥＧＲ通路２２を通過するＥＧＲガス量は増大す
る。その結果、定圧室３６の圧力は低（なる。すると、
スプリング４４−２はダイヤフラム４４−１を押し下げ
、パイプ４４−３は開けられ、大気室４４−１より空気
がブリードされ、ダイヤフラム室３２−１の圧力は大気
圧に近づき、スプリング３２−１はＥＧＲ弁２８をして
上昇させ、弁座３０からのリフトを小さ（し、定圧室３
６の圧力は増大する。このような制御の繰り返しによっ
て定圧室の圧力は略々一定に制御される。

ＥＧＲ弁２４と変圧弁４４との間の負圧配管に３方電磁
切替弁６０が設けられ、この電磁弁６０は非通電のとき
はＥＧＲ弁２４に大気圧を導入し、ＥＧＲ弁２８はスプ
リング３２−３によって閉鎖され、ＥＧＲ作動は停止さ
れる。電磁弁６０は通電を受けると、ＥＧＲ弁２８に変
圧弁４４からの調圧された負圧を導入し、ＥＧＲ弁２８
は開弁し、　ＥＧＲ作動が行われる。

制御回路６２はマイクロコンピュータシステムとして構
成され、燃焼インジェクタ１６への燃料噴射信号を形成
すると共に、ＥＧＲ制御用の３方電磁切替弁６０の駆動
信号を形成する。制御回路６２に種々のセンサからの運
転条件信号が入力される。

吸気管圧力センサ６４はスロットル弁１４の下流の吸気
管圧力ＰＭに応じた信号を発生する。クランク角度セン
サ６４，６６がディストリビュータ２０に設けられ、第
１のクランク角度センサ６４からは基準位置用でディス
トリビュータ軸２０−１の一回転毎、即ちクランク軸の
７２０°の回転毎にパルス信号を発生し、第２のクラン
ク角度センサ６６はクランク軸の３０°の回転毎のパル
ス信号を発生しエンジン回転数ＮＥを知ることができる
。水温センサ７０はエンジン本体１０の冷却水ジャケッ
ト７２に収容される冷却水の温度ＴＩＩＷを知ることが
できる。

第３図、第４図によって制御回路６２の作動を説明する
と、第３図はＥＧＲ制御ルーチンを示しており、このル
ーチンはメインルーチンの過程において実行することが
できる。ステップ８０では冷却水ジャケット７２内の冷
却水の温度ＴＩＩＷが所定値Ｔ０より大きいか否か判別
され、ステップ８２では吸気管圧力ＰＭが所定値Ｐ。よ
り大きいか否か、ステップ８４ではエンジン回転数ＮＢ
が所定値ＮＥｏより大きいか否か判別される。ＴＩＩＷ
　＞Ｔｏで、エンジンの負荷が所定値かこれより小さく
　（ＰＭ≦ｐｏ）、またエンジン回転数が所定値か又は
それより小さいとき（ＮＥ≦ＮＥｏ）、即ち、冷却水温
が所定値以上の低負荷、低回転時がＥＧＲ作動を行う運
転域であリ、このとははステップ８０．８２．８４より
ステップ８６に流れ、フラグＦＥＧＲがセットされ（＝
１）、ステップ８８では３方電磁切替弁（ＶＳＶ）　６
０にこれをＯＮとするべき信号が印加される。そのため
、切替弁６０は黒塗りのように切替られ、負圧がＥＧＲ
弁２４に導入され、ＥＧＲ作動が実行される。

ＴＨＷ≦ＴＯ，ＰＭ　＞ｐｏまたはＮＥ＞ＮＥ、の一つ
でも成立するとき、即ち、冷却水温度が所定値以下であ
るか、又は冷却水温度が所定値以上でも高負荷又は高回
転であるときはステップ９０に流れ、フラグＦＥＧＲが
リセットされ、ステップ９２では３方電磁切替弁（ＶＳ
Ｖ）　　６０にこれをＯＦＦとするべき信号が印加され
る。そのため、切替弁６０は白抜きのように切替られ、
大気圧がＥＧＲ弁２４に導入され、ＥＧＲ作動が停止さ
れる。

第４図は燃料噴射ルーチンであり、このルーチンは各気
筒の燃料噴射毎に実行される。各気筒の燃料噴射タイミ
ングは決まっており、このタイミングは第１のクランク
角度センサ６４からの７２０°ＣＡ　（エンジン１回転
）信号の到来毎にクリヤされ、第２クランク角度センサ
６６からの３０゜ＣΔ倍信号到来毎にインクリメントす
るカウンタの値によって知ることができる。その気筒の
燃料噴射タイミングが来たことをカウンタの値によって
検出すると、第４図のルーチンは実行開始され、ステッ
プ９４では基本燃料噴射時間ＴＰがマツプ１より算出さ
れる。ここに基本燃料噴射時間ＴＰとはその負荷（ＰＭ
）および回転数ＮＨにおいて、理論空燃比を得るための
燃料インジェクタ１６の開弁時間である。マツプ１では
吸気管圧力ＰＭと回転数ＮＥとの組合せに対する基本燃
料噴射時間ＴＰの二次元データであり、そのときの検出
される吸気管圧力ＰＭと回転数ＮＥとに対する基本燃料
噴射時間ＴＰが補間により計算される。ステップ９６で
はフラグＦＥＧＲ・ｌか否か、即ちＥＧＲ作動実行中か
否か判別される。

ＥＧＲ作動が非実行中はＦＥＧＲ・０であり、ステップ
９８に進み、基本燃料噴射時間におけるＥＧＲ補正量Ｔ
ＰＥＧＲ＝０とされる。即ち、ＥＧＲを行っていないこ
とから、新気量は吸気管圧力センサ６３による検出圧力
値そのままであり、補正を行う必要がなく、同補正は停
止される。

ＥＧＲを行っているときは（ＦＥＧＲ・１）、ステップ
１００に進み、燃料噴射時間におけるＥＧＲ補正量ＴＰ
ＥＧＲが算出される。このＴＰＥＧＲは、ＥＧＲ作動中
には、吸気管圧力センサ６３による測定値にＥＧＲガス
の分も含まれ、その分新気ガスの量が減っていることか
ら、この分を燃料噴射時間が減少されるようにＥＧＲの
影響を反映させるものである。このＴＰＥＧＲの値は吸
気管圧力ＰＭと回転数ＮＢとに対する値としてマツプ２
に記憶されている。即ち、エンジンに導入される全ガス
量のうちのＥＧＲガスの量は機関負荷と、回転数とによ
って変化することから、ＴＰＥＧＲの値はその負荷、回
転数に対してそのときのＥＧＲガス量を差し引き、純粋
に新気の量に応じた燃料噴射時間を得るように補正する
ものである。ステップ１００では検出される吸気管圧力
ＰＭと回転数ＮＢとに対するＥＧＲ補正値ＴＰＥＧＲが
補間により計算される。

ステップ１０２はマツプ３より水温補正係数ＫＥＧＨの
補正が行われる。この補正係数ＫＥＧＲは低温のエンジ
ンを始動させた場合に、温度によるＥＧＲ作動点を横切
ることにより（第３図のステップ８０でＹｅｓ　　（例
えばＴＨＷ＞６０°Ｃ））　、ＥＧＲが行われた場合に
、それからエンジンが完全暖機（例えばＴＯＷ〉８０°
Ｃ）に到達するまでの間のＥＧＲによる新気減少分の補
正が過度に行われるのを防止する因子である。即ち、ス
テップ１００による燃料噴射時間補正値ＴＰＥＧＲは完
全暖機においてＥＧＲによる新気全減少分を補正する因
子である。この補正因子は、実は、ＥＧＲによる新気全
減少分だけでなく、ＢＧＨにより高温の排気ガスが吸気
管に導入されることにより吸入空気温度が高くなり、空
気密度が小さくなることによる新気全減少分をも補正す
る。ところが、水温によるＥＧＲ作動条件に入った直後
（即ちＴＩＩＷが閾値である６０°Ｃ付近）は水温は完
全暖機時の水温より未だ相当に低い。すると、ＥＧＲガ
スによる吸入空気の加温は完全暖機後程には行われず空
気密度は大きい。一方、ステップ１００での補正量はＥ
ＧＲガスが完全に温まっており、空気密度は下がってい
ること前提に決定されている。そのため、水温によるＥ
ＧＲ作動条件に入ったと直後はＥＧＲガスによる空気温
度上昇分が過剰に見積もられており、まだ密度が下がっ
ていないのに密度は下がっているとして燃料噴射が必要
以上に短縮される。そのため、新気量に見合った量の燃
料噴射が行われず、空燃比はオーバリーンとなる。ステ
ップ１０２のＫＥＧＲこれを補正するもので、にＥＧＲ
の値は水温によるＥＧＲ作動切替点（Ｔ１１Ｗ＝ＴＯ）
の温度から次第に太き（なり、完全暖機に相当する水温
（ＴＩＩＷ＝Ｔ　Ｉ　）において１．０の値を持つ（修
正行われない）ように設定される。

ステップ１０４では最終的にｌ１ＧＲ補正量がＴＰＥＧ
Ｒ＝ＴＰＥＧＲｘ　ＫＥＧＲ によって算出される。

ステップ最終燃料噴射時間ＴＡＵが ＴＡＵ＝ＴＰＸ（１−ＴＰＥＧＲ）　ｘｋによって算出
される。ここに、ｋはこの発明と関係しないため詳細説
明を省略する、種々の補正係数を代表的に示している。

ステップｌＯ８ではステップ１０８で計算された開弁時
間ＴＡＵだけこれから燃料噴射を行う気筒のインジェク
タ１６が開弁するように、インジェクタ作動信号が形成
される。この処理自体は良く知られており、この発明の
要部ではないので詳細説明は省略する。

〔効果〕

この発明によれば、冷たいエンジンが冷却水温度の閾値
を越えることでＥＧＲ条件に入った場合に排気ガス再循
環による燃料噴射量の減量補正を冷却水温度の増大に応
じて減少するように行っている。即ち、ＩＥＧＲ条件で
はあるが冷却水温度が未だ低いときは完全暖機時と比較
して吸入空気温度は小さく、空気密度は高く、完全暖機
時と同量の補正すると減量補正が行きすぎとなり、空燃
比がオーバリーンとなり、運転性が悪化するが、この発
明では排気ガス再循環による燃料噴射量の減量補正を冷
却水温度の増大に応じて減少するように行っているため
、冷却水温度が高くないＥＧＲ作動時の燃料減量補正を
適性な空燃比を得ることができるよう最適化することが
でき、オーバリーンを防止し、運転性の向上が実現され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能構成を示すブロックダイヤフラ
ム図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す概略図。 第３図および第４図は第２図の制御回路の作動を説明す
るフローチャート。 １０・・・機関本体、１２・・・吸気管、１４・・・ス
ロットル弁、１６・・・燃料インジェクタ、１８・・・
排気管、２０・・・ディストリビュータ、２２・・・Ｅ
ＧＲ通路、２４・・・ＥＧＲ装置、２８・・・ＥＧＲ弁
、３０・・・弁座、３４・・・定圧オリフィス、３６・
・・定圧室、４２・・・ＥＧＲボート、４４・・・変圧
弁、６０・・・３方電磁弁、６２・・・制御回路、６３
・・・吸気管圧力センサ、 ６４．６６・・・クランク角度センサ、７０・・・冷却
水温センサ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排気ガス再循環装置を備えた内燃機関において、内燃機
   関の冷却水温度および吸気管圧力を含めた運転条件を検
   出する手段、 冷却水温度より排気ガス再循環を行わしめる運転域を判
   別する手段、 前記運転域において排気ガス再循環を行わしめる排気ガ
   ス再循環作動手段、 吸気管圧力より内燃機関に供給すべき燃料量を算出する
   燃料供給量算出手段、 算出された量の燃料を内燃機関に供給せしめる燃料供給
   手段、 排気ガス再循環の作動条件において燃料供給量算出手段
   が算出する燃料の量を還流排気ガス量に応じて減量補正
   する第１の補正量算出手段、排気ガス再循環の作動条件
   において燃料供給量算出手段が算出する燃料量を冷却水
   温度の上昇に応じて減量するように更に補正する第２の
   補正量算出手段、 を具備した内燃機関の空燃比制御装置。