JPH04272462A

JPH04272462A - 内燃機関の排気ガス還流装置

Info

Publication number: JPH04272462A
Application number: JP3034736A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Nakada; 邦彦中田; Mamoru Yoshioka; 衛吉岡; Toshihisa Sugiyama; 敏久杉山; Yuji Kanto; 関東　勇二
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-09-29

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等の内燃機関に係り、詳しくはその排
気ガス還流装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの排気ガス中からＮＯｘ
を低減させるために、排気ガスの一部を排気系から取り
出し、適当な温度や時期或いは流量を制御して吸気系へ
再循環させる排気ガス還流、即ちＥＧＲの技術が一般的
に知られている。この種のＥＧＲの技術としては、例え
ば特開昭６０−１３６８号公報、特開平１−１３００５
１号公報においてそれぞれ開示されている。これら各従
来公報の技術は、排気通路から排気ガスの一部を取り出
して吸気通路へ再循環させるＥＧＲ通路と、そのＥＧＲ
通路を開閉するために設けられ、吸気通路からダイヤフ
ラム室に導入される吸気負圧に比例して開放作動される
ＥＧＲ弁と、スロットル弁下流側の吸気通路における吸
気負圧を取り出してＥＧＲ弁のダイヤフラム室に作動圧
として導入する負圧通路と、その負圧通路を開閉するた
めに設けられ、ＥＧＲ弁のダイヤフラム室に導入される
作動圧を制御すべくデューティ制御されるバキュームス
イッチングバルブ（ＶＳＶ）とを備えている。そして、
そのＶＳＶの開度をエンジンの運転状態に応じてデュー
ティ制御することにより、ＥＧＲ弁の開度が制御され、
ＥＧＲ通路を通じて吸気通路へ再循環される排気ガス量
（ＥＧＲ量）が好適に制御されるようになっていた。

【０００３】しかしながら、各従来公報の技術において
、もし万が一何らかの原因でＶＳＶが開放状態で故障し
た場合には、次のような不具合の起こるおそれがあった
。即ち、ＶＳＶが開放状態で故障した場合には、エンジ
ンアイドル状態等のように吸入空気量の極めて少ないス
ロットル弁全閉時にスロットル弁下流側の吸気通路内が
負圧になることにより、その負圧がＥＧＲ弁のダイヤフ
ラム室に作用し、ＥＧＲ弁が開放されて不必要な排気ガ
スがＥＧＲ通路を通じて吸気通路へと再循環されること
になる。そのため、極めて少ない吸入空気量と共に排気
ガスが燃焼室に供給されることになり、空燃比がオーバ
リーン化してアイドル状態を不安定にさせるというおそ
れがあった。

【０００４】そこで、本出願人はＶＳＶ開放故障時にお
けるフェイルセーフとして、スロットル弁全閉時にＥＧ
Ｒ弁を閉じるために、ＥＧＲ弁ダイヤフラム室へ作動圧
を導入する負圧通路を強制的に閉じるバキュームコント
ロールバルブ（ＶＣＶ）を設けることを考えた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記ＶＣＶ
を設けた場合に、非常に稀ではあるが、ＶＣＶ自体が開
放状態で故障して正常に作動しなくなるおそれも考えら
れる。従って、ＶＣＶが開放状態で故障した場合には、
上記のようにＶＳＶの開放故障状態におけるスロットル
弁全閉時に、そのフェイルセーフが正常に機能しなくな
り、ＥＧＲ弁のダイヤフラム室に負圧が作用して同弁が
開放され、エンジンの要求に反した不必要な排気ガスが
吸気通路へ再循環されて空燃比がオーバリーン化するお
それがあった。そのため、フェイルセーフ自体の異常を
早期に把握して対処する必要があった。

【０００６】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その第１の目的は、ＶＳＶ等の負圧通路
開閉手段の開放故障時におけるフェイルセーフとして、
スロットル弁全閉時に負圧通路を通じてＥＧＲ弁等の開
閉手段に導入される作動圧を遮断する負圧通路閉鎖手段
を備えた排気ガス還流装置において、その負圧通路閉鎖
手段が開放故障してフェイルセーフが正常に機能しない
状態のときに、そのことを直ちに運転者等に知らせるこ
との可能な内燃機関の排気ガス還流装置を提供すること
にある。

【０００７】又、第２の目的は、ＶＳＶ等の負圧通路開
閉手段の開放故障時におけるフェイルセーフとして、ス
ロットル弁全閉時に負圧通路を通じてＥＧＲ弁等の開閉
手段に導入される作動圧を遮断する負圧通路閉鎖手段を
備えた排気ガス還流装置において、その負圧通路閉鎖手
段が開放故障してフェイルセーフが正常に機能しない状
態のときに、ＥＧＲ弁等の開閉手段を直ちに閉じて排気
ガスの再循環を阻止することの可能な内燃機関の排気ガ
ス還流装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明においては、図１に示すように、
内燃機関Ｍ１の排気系Ｍ２と吸気系Ｍ３との間に設けら
れ、排気系Ｍ２から排気ガスの一部を取り出して吸気系
Ｍ３へ再循環させる排気ガス再循環通路Ｍ４と、その排
気ガス再循環通路Ｍ４を開閉するために設けられ、吸気
系Ｍ３から導入される吸気負圧に比例して開放作動され
る再循環通路開閉手段Ｍ５と、吸気系Ｍ３におけるスロ
ットル弁Ｍ６下流側の吸気負圧を取り出して再循環通路
開閉手段Ｍ５に作動圧として導入する負圧通路Ｍ７と、
その負圧通路Ｍ７を開閉するために設けられ、再循環通
路開閉手段Ｍ５に導入される作動圧を調節すべく駆動制
御される負圧通路開閉手段Ｍ８と、負圧通路開閉手段Ｍ
８の開放故障時におけるフェイルセーフとして設けられ
、スロットル弁Ｍ６の全閉時に再循環通路開閉手段Ｍ５
を閉じるべく、スロットル弁Ｍ６下流側の吸気負圧に基
づいて閉鎖作動されて負圧通路Ｍ７を強制的に閉じる負
圧通路閉鎖手段Ｍ９とを備えた内燃機関の排気ガス還流
装置において、スロットル弁Ｍ６の全閉状態を検出する
弁全閉検出手段Ｍ１０と、吸気系Ｍ３におけるスロット
ル弁Ｍ６下流側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段Ｍ１
１と、弁全閉検出手段Ｍ１０の検出結果がスロットル弁
Ｍ６の全閉状態である場合に、再循環通路開閉手段Ｍ５
にある程度の作動圧を導入して同再循環通路開閉手段Ｍ
５のわずかな開放を許容させるために、負圧通路開閉手
段Ｍ８を微開放させるよう駆動制御する微開放制御手段
Ｍ１２と、弁全閉検出手段Ｍ１０の検出結果がスロット
ル弁Ｍ６の全閉状態である場合に、吸気圧検出手段Ｍ１
１の検出値が正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧となる
異常時であるか否かを判断する吸気負圧判断手段Ｍ１３
と、その吸気負圧判断手段Ｍ１３の判断結果が異常時で
ある場合に、負圧通路閉鎖手段Ｍ９の開放故障であると
して駆動されて報知する報知手段Ｍ１４とを備えている
。

【０００９】又、上記第２の目的を達成するために、第
２の発明においては、図２に示すように、内燃機関Ｍ１
の排気系Ｍ２と吸気系Ｍ３との間に設けられ、排気系Ｍ
２から排気ガスの一部を取り出して吸気系Ｍ３へ再循環
させる排気ガス再循環通路Ｍ４と、その排気ガス再循環
通路Ｍ４を開閉するために設けられ、吸気系Ｍ３から導
入される吸気負圧に比例して開放作動される再循環通路
開閉手段Ｍ５と、吸気系Ｍ３におけるスロットル弁Ｍ６
下流側の吸気負圧を取り出して再循環通路開閉手段Ｍ５
に作動圧として導入する負圧通路Ｍ７と、その負圧通路
Ｍ７を開閉するために設けられ、再循環通路開閉手段Ｍ
５に導入される作動圧を調節すべく駆動制御される負圧
通路開閉手段Ｍ８と、負圧通路開閉手段Ｍ８の開放故障
時におけるフェイルセーフとして設けられ、スロットル
弁Ｍ６の全閉時に再循環通路開閉手段Ｍ５を閉じるべく
、スロットル弁Ｍ６下流側の吸気負圧に基づいて閉鎖作
動されて負圧通路Ｍ７を強制的に閉じる負圧通路閉鎖手
段Ｍ９とを備えた内燃機関の排気ガス還流装置において
、スロットル弁Ｍ６の全閉状態を検出する弁全閉検出手
段Ｍ１０と、吸気系Ｍ３におけるスロットル弁Ｍ６下流
側の吸気圧を検出する吸気圧検出手段Ｍ１１と、弁全閉
検出手段Ｍ１０の検出結果がスロットル弁Ｍ６の全閉状
態である場合に、再循環通路開閉手段Ｍ５にある程度の
作動圧を導入して同再循環通路開閉手段Ｍ５のわずかな
開放を許容させるために、負圧通路開閉手段Ｍ８を微開
放させるよう駆動制御する微開放制御手段Ｍ１２と、弁
全閉検出手段Ｍ１０の検出結果がスロットル弁Ｍ６の全
閉状態である場合に、吸気圧検出手段Ｍ１１の検出値が
正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧となる異常時である
か否かを判断する吸気負圧判断手段Ｍ１３と、その吸気
負圧判断手段Ｍ１３の判断結果が異常時である場合に、
負圧通路閉鎖手段Ｍ９の開放故障であるとして、再循環
通路開閉手段Ｍ５に導入される作動圧を遮断するために
負圧通路開閉手段Ｍ８を閉鎖させるよう駆動制御する閉
鎖制御手段Ｍ１５とを備えている。

【００１０】

【作用】上記第１の発明の構成によれば、図１に示すよ
うに、弁全閉検出手段Ｍ１０の検出結果がスロットル弁
Ｍ６の全閉状態であるとき、微開放制御手段Ｍ１２は負
圧通路開閉手段Ｍ８を微開放させるよう駆動制御し、再
循環通路開閉手段Ｍ５にある程度の作動圧を導入して同
再循環通路開閉手段Ｍ５のわずかな開放を許容させる。同時に、吸気負圧判断手段Ｍ１３は吸気圧検出手段Ｍ１
１の検出値が正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧となる
異常時であるか否かを判断する。

【００１１】ここで、負圧通路開閉手段の開放故障時に
おけるフェイルセーフとして設けられた負圧通路閉鎖手
段Ｍ９が何らかの原因で開放故障している場合には、ス
ロットル弁Ｍ６の全閉状態において負圧通路開閉手段Ｍ
８が微開放されて再循環通路開閉手段Ｍ５へある程度の
作動圧が導入される。このため、再循環通路開閉手段Ｍ
５がわずかに開かれ、わずかな排気ガスが吸気系Ｍ３へ
再循環されて、スロットル弁Ｍ６の下流側の吸気負圧が
正常値よりも小さくなる。従って、吸気負圧判断手段Ｍ
１３の判断結果が異常時となって報知手段Ｍ１４が駆動
され、負圧通路閉鎖手段Ｍ９の開放故障であることが報
知される。

【００１２】上記第２の発明の構成によれば、図２に示
すように、弁全閉検出手段Ｍ１０の検出結果がスロット
ル弁Ｍ６の全閉状態であるとき、微開放制御手段Ｍ１２
は負圧通路開閉手段Ｍ８を微開放させるよう駆動制御し
、再循環通路開閉手段Ｍ５にある程度の作動圧を導入し
て同再循環通路開閉手段Ｍ５のわずかな開放を許容させ
る。同時に、吸気負圧判断手段Ｍ１３は吸気圧検出手段
Ｍ１１の検出値が正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧と
なる異常時であるか否かを判断する。

【００１３】ここで、負圧通路開閉手段の開放故障時に
おけるフェイルセーフとして設けられた負圧通路閉鎖手
段Ｍ９が何らかの原因で開放故障している場合には、ス
ロットル弁Ｍ６の全閉状態において負圧通路開閉手段Ｍ
８が微開放されて再循環通路開閉手段Ｍ５へある程度の
作動圧が導入される。このため、再循環通路開閉手段Ｍ
５がわずかに開かれ、わずかな排気ガスが吸気系Ｍ３へ
再循環されて、スロットル弁Ｍ６の下流側の吸気負圧が
正常値よりも小さくなる。従って、吸気負圧判断手段Ｍ
１３の判断結果が異常時となり、閉鎖制御手段Ｍ１５は
負圧通路閉鎖手段Ｍ９の開放故障であるとして、負圧通
路開閉手段Ｍ８を駆動制御して閉鎖させる。よって、再
循環通路開閉手段Ｍ５に導入される作動圧が遮断されて
排気ガスが吸気系Ｍ３へ再循環されることはない。

【００１４】

【実施例】以下、上記第１及び第２の発明の内燃機関の
排気ガス還流装置を具体化した一実施例を図３〜図１０
に基づいて詳細に説明する。図３，６，７はこの実施例
における車両に搭載された直列６気筒の過給機付ガソリ
ンエンジンシステムを説明する概略構成図である。内燃
機関としてのエンジン１の吸気系には、吸気脈動或いは
吸気干渉を防止するためのサージタンク２が設けられて
いる。又、サージタンク２の上流側には、スロットルボ
ディ３が設けられている。このスロットルボディ３の内
部には、図示しないアクセルペダルの操作に連動して開
閉されるスロットル弁４が設けられている。そして、そ
のスロットル弁４が開閉されることにより、サージタン
ク２への吸入空気量Ｑが調節される。更に、サージタン
ク２の下流側は、エンジン１の各気筒＃１，＃２，＃３
，＃４，＃５，＃６毎へ分岐された吸気マニホルド５と
なっている。この吸気マニホルド５には、エンジン１の
各気筒＃１〜＃６毎に燃料を噴射供給する燃料噴射弁（
インジェクタ）６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆが
それぞれ設けられている。各インジェクタ６Ａ〜６Ｆに
は図示しない燃料ポンプの作動により、フユーエルタン
クから所定圧力の燃料が供給されるようになっている。更に、エンジン１の各気筒＃１〜＃６に対応して、点火
プラグ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ
設けられている。

【００１５】一方、エンジン１の排気系には、各気筒＃
１〜＃６から排気ガスを導出する排気マニホルド８が設
けられている。この排気マニホルド８は互いに排気干渉
を伴わない気筒群＃１〜＃３と、同じく互いに排気干渉
を伴わない気筒群＃４〜＃６との２つに集合されている
。即ち、排気マニホルド８は主排気集合部８ａと副排気
集合部８ｂとを備え、それら両排気集合部８ａ，８ｂが
連通路９によって互いに連通されている。そして、気筒
群＃１〜＃３からの排気ガスが主排気集合部８ａに、気
筒群＃４〜＃６からの排気ガスが副排気集合部８ｂに集
合されるようになっている。

【００１６】エンジン１の吸気系及び排気系には、主タ
ーボチャージャ１０及び副ターボチャージャ１１がそれ
ぞれ並列に設けられている。即ち、主ターボチャージャ
１０を構成するタービン１０ａは、その上流側が排気マ
ニホルド８の主排気集合部８ａに対応して連通されてい
る。又、副ターボチャージャ１１を構成するタービン１
１ａは、その上流側が排気マニホルド８の副排気集合部
８ｂに連通されている。つまり、主ターボチャージャ１
０に対応してエンジン１の気筒群＃１〜＃３が連通され
、副ターボチャージャ１１に対応してエンジン１の気筒
群＃４〜＃６が連通されている。更に、各タービン１０
ａ，１１ａの下流側は主・副別々の排気通路１２，１３
に連通されている。主・副の各排気通路１２，１３はそ
の下流側にて合流し、三元触媒を内蔵してなる触媒コン
バータ１４を介して外部に連通されている。

【００１７】一方、主・副の各ターボチャージャ１０，
１１を構成する各コンプレッサ１０ｂ，１１ｂは、その
上流側が主・副別々の吸気通路１５，１６に連通されて
いる。主・副の各吸気通路１５，１６の上流側は一本の
共通吸気通路１７に合流してエアクリーナ１８を介し外
部に連通されている。又、各コンプレッサ１０ｂ，１１
ｂの下流側は主・副別々の吸気通路１９，２０に連通さ
れている。主・副の各吸気通路１９，２０の下流側は一
本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用
のインタークーラ２２、更にはスロットルボディ３を介
してサージタンク２に連通されている。

【００１８】この実施例において、主ターボチャージャ
１０はエンジン１の低吸入空気量域から高吸入空気量域
まで作動されるものであり、副ターボチャージャ１１は
低吸入空気量域で停止され、高吸入空気量域のみで作動
されるものであり、主・副の両ターボチャージャ１０，
１１により、いわゆる「２ステージツインターボシステ
ム」が構成されている。

【００１９】主・副の両ターボチャージャ１０，１１の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中に
は、排気切替弁２３が設けられている。又、副ターボチ
ャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通する副吸気通
路２０の途中には、吸気切替弁２４が設けられている。これら排気切替弁２３及び吸気切替弁２４は、それぞれ
三方式の第１及び第２のバキュームスイッチングバルブ
（以下単に「ＶＳＶ」という）２５，２６の開閉切替に
よって駆動されるダイヤフラム式のアクチュエータ２７
，２８によってそれぞれ開閉されるようになっている。第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の大気ポートにはエア
フィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポートには
プレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入され
るようになっている。

【００２０】従って、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６
の開閉切替により、各アクチュエータ２７，２８のダイ
ヤフラム室２７ａ，２８ａへの空気圧導入が調節される
ことにより、各アクチュエータ２７，２８が作動して排
気切替弁２３及び吸気切替弁２４がそれぞれ開閉される
。即ち、第１のＶＳＶ２５はオンされることにより、排
気切替弁２３を全開とするようにアクチュエータ２７を
作動させ、オフされることにより、排気切替弁２３を全
閉とするようにアクチュエータ２７を作動させる。又、第２のＶＳＶ２６はオンされることにより、吸気切
替弁２４を全開とするようにアクチュエータ２８を作動
させ、オフされることにより、吸気切替弁２４を全閉と
するようにアクチュエータ２８を作動させる。そして、
排気切替弁２３及び吸気切替弁２４の両方が全開のとき
には、主・副の両ターボチャージャ１０，１１が作動す
る「ダブル過給ステージ」となり、両切替弁２３，２４
の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０のみ
が作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００２１】副ターボチャージャ１１のタービン１１ａ
に連通する副排気通路１３には、排気切替弁２３を迂回
して主排気通路１２に連通する排気バイパス通路３１が
設けられている。又、この排気バイパス通路３１には、
同通路３１を開閉する排気バイパス弁３２が設けられて
いる。この排気バイパス弁３２は、ダイヤフラム式のア
クチュエータ３３によって開閉されるようになっている
。このアクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａは、
吸気切替弁２４よりも下流側の副吸気通路２０に連通さ
れると共に、二方式の第３のＶＳＶ３４を介してコンプ
レッサ１１ｂよりも上流側の副吸気通路１６に連通され
ている。そして、この第３のＶＳＶ３４の開閉により、
ダイヤフラム室３３ａにコンプレッサ１０ｂによる過給
圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ３３
が作動されて排気バイパス弁３２が開閉されるようにな
っている。即ち、第３のＶＳＶ３４はデューティ制御さ
れることにより、主ターボチャージャ１０のコンプレッ
サ１０ｂによる過給圧の大気へのブリード量を調整し、
アクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａへの作動圧
を調整して排気バイパス弁３２の開度（開口量）が可変
とされる。

【００２２】更に、吸気切替弁２４よりも上流側の副吸
気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ
１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、両通
路２０，１６を連通する第１の吸気バイパス通路３５が
設けられている。又、第１の吸気バイパス通路３５の一
端側には、同通路３５を開閉するために、ダイヤフラム
式のアクチュエータ３６によって駆動される第１の吸気
バイパス弁３７が設けられている。このアクチュエータ
３６は三方式の第４のＶＳＶ３８の開閉切替によって駆
動される。この第４のＶＳＶ３８の大気ポートにはエア
フィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポートには
プレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入され
るようになっている。

【００２３】従って、第４のＶＳＶ３８の開閉切替に基
づき、アクチュエータ３６のダイヤフラム室３６ａへの
空気圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３６が作動して第１の吸気バイパス弁３７が開閉される
。即ち、第４のＶＳＶ３８はオンされることにより、第
１の吸気バイパス弁３７を全閉とするようにアクチュエ
ータ３６を作動させ、オフされることにより、第１の吸
気バイパス弁３７を全開とするようにアクチュエータ３
６を作動させる。この第１の吸気バイパス通路３５は主
ターボチャージャ１０のみの作動から、主・副の両ター
ボチャージャ１０，１１の作動への切り替えをスムーズ
にするために開かれる通路である。

【００２４】尚、プレッシャータンク３０の圧力ポート
はインタークーラ２２よりも上流側の共通吸気通路２１
に連通されており、同プレッシャータンク３０に対して
主ターボチャージャ１０による過給圧が供給されるよう
になっている。又、副吸気通路２０において吸気切替弁
２４の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路３９
には、リード弁４０が設けられている。そして、副ター
ボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの出口圧力が主
ターボチャージャ１０のそれよりも大きくなったとき、
そのバイパス通路３９及びリード弁４０を介して吸気切
替弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスされる
ようになっている。

【００２５】一方、主ターボチャージャ１０において、
タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイスト
ゲート通路４１が設けられている。又、このウェイスト
ゲート通路４１には、同通路４１を開閉するウェイスト
ゲート弁４２が設けられている。このウェイストゲート
弁４２は、主ターボチャージャ１０による過給圧が予め
設定された圧力を越えることを防止するために、そのタ
ービン１０ａへの流入排気ガスを、タービン１０ａの出
口側へバイパスしてタービン１０ａの出力を調節し、主
ターボチャージャ１０による過給圧をコントロールする
ためのものである。そして、ウェイストゲート弁４２は
ダイヤフラム式のアクチュエータ４３によって開閉され
るようになっている。このアクチュエータ４３のダイヤ
フラム室４３ａは、コンプレッサ１０ｂよりも下流側の
主吸気通路１９に連通されると共に、二方式の第５のＶ
ＳＶ４４を介してコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主
吸気通路１５に連通されている。そして、その第５のＶ
ＳＶ４４の開閉により、ダイヤフラム室４３ａにコンプ
レッサ１０ｂによる過給圧の導入が調節されることによ
り、アクチュエータ４３が作動してウェイストゲート弁
４２が開閉される。即ち、第５のＶＳＶ４４はデューテ
ィ制御されることにより、過給圧の大気へのブリード量
を調整し、アクチュエータ４３のダイヤフラム室４３ａ
への作動圧を調整してウェイストゲート弁４２の開度（
開口量）が可変とされる。

【００２６】又、主ターボチャージャ１０に関わり、そ
のコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５と
同コンプレッサ１０ｂよりも下流側の共通吸気通路２１
との間には、第２の吸気バイパス通路４５が設けられて
いる。この第２の吸気バイパス通路４５の一端側には、
同通路４５を開閉するために、ダイヤフラム式のアクチ
ュエータ４６によって駆動される第２の吸気バイパス弁
４７が設けられている。このアクチュエータ４６のダイ
ヤフラム室４６ａはサージタンク２に連通されている。従って、サージタンク２内が負圧になったときのみ、第
２の吸気バイパス弁４７が開かれるようにアクチュエー
タ４６が作動され、それ以外のときには第２の吸気バイ
パス弁４７が閉じられるようにアクチュエータ４６が作
動されるようになっている。

【００２７】そして、エンジン１はエアクリーナ１８を
通じて導入される外気を、共通吸気通路１７、主・副の
各吸気通路１５，１６、主・副の各ターボチャージャ１
０，１１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ、インタークー
ラ２２、サージタンク２及び吸気マニホルド５等を通じ
て取り込む。又、その外気の取り込みと同時に、エンジ
ン１は各インジェクタ６Ａ〜６Ｆから噴射される燃料を
取り込む。更に、エンジン１はその取り込んだ燃料と外
気との混合気を各気筒＃１〜＃６の燃焼室にて爆発・燃
焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気マニホル
ド８、主・副の各ターボチャージャ１０，１１のタービ
ン１０ａ，１１ａ、主・副の各排気通路１２，１３及び
触媒コンバータ１４を介して外部へ排出させる。

【００２８】エンジン１の運転状態を検出する各センサ
としては、スロットルボディ３にスロットル弁４の全閉
状態及び開度（スロットル開度）ＡＣＣＰを検出する弁
全閉検出手段としてのスロットル開度センサ６１が設け
られている。サージタンク２には、同タンク２内におけ
る吸気圧ＰＭを検出する吸気圧検出手段としての吸気圧
センサ６２が設けられている。エアクリーナ１８の下流
側には、共通吸気通路１７を通過する吸入空気量Ｑを測
定する周知の可動ベーン式エアフローメータ６３が設け
られている。又、エンジン１には、その冷却水の温度（
冷却水温）ＴＨＷを検出する水温センサ６４が設けられ
ている。更に、主・副の両排気通路１２，１３の合流部
近傍には、排気中の酸素濃度を検出する、即ち排気空燃
比を検出する酸素センサ６５が設けられている。この酸
素センサ６５は主排気通路１２にオフセットした位置に
配置されている。

【００２９】エンジン１の各気筒毎＃１〜＃６に設けら
れた各点火プラグ７Ａ〜７Ｆには、ディストリビュータ
４８にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ４８はイグナイタ４９から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ７Ａ〜
７Ｆに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ７Ａ〜７Ｆの点火タイミングは、イグナイタ４９から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００３０】ディストリビュータ４８にはエンジン１の
回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵され
ている。そして、このディストリビュータ４８には、ロ
ータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出する回転数セ
ンサ６６が設けられている。同じくディストリビュータ
４８には、ロータの回転に応じてエンジン１のクランク
角の変化を所定の割合で検出する気筒判別センサ６７が
それぞれ取付けられている。この実施例では、１行程に
対してエンジン１が２回転するものとして、気筒判別セ
ンサ６７は３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出する
ようになっている。又、エンジン１に駆動連結された図
示しないトランスミッションには、車速ＳＰを検出する
ための車速センサ６８が設けられている。

【００３１】更に、エンジン１等の制御を行うための後
述する電子制御装置７１を格納した図示しないコントロ
ールボックスには、大気圧ＰＡを検出するための大気圧
センサ６９が設けられている。更に又、エンジン１の始
動のために駆動される図示しないスタータには、そのス
タータの駆動・停止に伴ってオン・オフされて始動中・
始動後を指示するスタータ信号ＳＴを出力するスタータ
スイッチ７０が設けられている。

【００３２】加えて、この実施例のエンジン１には、図
３，４に示すように排気ガス還流装置（以下単に「ＥＧ
Ｒ装置」という）８１が設けられている。このＥＧＲ装
置８１は、排気系と吸気系との間に設けられた排気ガス
再循環通路（ＥＧＲ通路）８２を備えている。このＥＧ
Ｒ通路８２は、排気系から排気ガスの一部を取り出して
吸気系へ再循環、即ち還流させるためのものであり、図
４に示すように、その一端側の取出口８２ａが副排気集
合部８ｂに通じる気筒＃６の排気通路８３に配置されて
いる。一方、ＥＧＲ通路８２の他端側である取入口８２
ｂは、図４に示すようにサージタンク２に配置されてい
る。そして、気筒＃６の排気通路８３にて取り出された
排気ガスの一部が、ＥＧＲ通路８２を通じてサージタン
ク２へ還流されるようになっている。

【００３３】ＥＧＲ通路８２の途中には、同通路８２を
開閉する再循環通路開閉手段としてのＥＧＲ弁８４が設
けられている。このＥＧＲ弁８４は吸気系から導入され
る吸気負圧に比例して開放作動されるものである。図４
に示すように、ＥＧＲ弁８４はスプリング８５によって
付勢されたダイヤフラム８６を内蔵してなるダイヤフラ
ム室８４ａと、ＥＧＲ通路８２に連通する本体ケーシン
グ８４ｂとを備えている。又、ダイヤフラム８６には、
先端に弁体８７を固着してなる弁ロッド８７ａの基端が
固定され、その弁ロッド８７ａの先端側が本体ケーシン
グ８４ｂの内部にて往復動可能に配置されている。これ
らダイヤフラム８６及び弁ロッド８７ａはスプリング８
５によって下方へ押圧付勢されている。一方、本体ケー
シング８４ｂの内部は、隔壁によって上室８４ｃ及び下
室８４ｄに区画され、その隔壁には弁体８７によって開
閉される弁穴８４ｅが形成されている。そして、上室８
４ｃはＥＧＲ通路８２を通じてサージタンク２に連通さ
れ、下室８４ｄは同じくＥＧＲ通路８２を通じて気筒＃
６の排気通路８３に連通されている。尚、下室８４ｄと
排気通路８３との間のＥＧＲ通路８２の途中には、ＥＧ
Ｒクーラ８８が設けられている。このＥＧＲクーラ８８
はエンジンブロックと一体に形成されたものであり、排
気ガスを通過させる間に外気との間で熱交換を行わせて
冷却するためのものである。

【００３４】ＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａへ吸
気系の吸気負圧を作動圧として導入するために、そのダ
イヤフラム室８４ａとサージタンク２とを連通させる第
１の負圧通路８９が設けられている。この第１の負圧通
路８９の一端側である導入ポート８９ａは、スロットル
弁４よりも下流側のサージタンク２に連通され、サージ
タンク２における吸気負圧を導入するようになっている
。

【００３５】この第１の負圧通路８９の途中には、同負
圧通路８９を開閉すると共にＥＧＲ弁８４のダイヤフラ
ム室８４ａに導入される作動圧を調節するためにデュー
ティ制御される負圧通路開閉手段としての二方式の第６
のＶＳＶ９０が設けられている。この第６のＶＳＶ９０
の一方のポートは、第１の負圧通路８９を介してサージ
タンク２に連通されている。

【００３６】同じく、第１の負圧通路８９の途中には、
第６のＶＳＶ９０の他方のポートに連通するＥＧＲ弁モ
ジュレータ９１が設けられている。このＥＧＲ弁モジュ
レータ９１はＥＧＲ弁８４の下室８４ｄにかかる排気圧
（排圧）に比例して、そのダイヤフラム室８４ａにかか
る吸気負圧を増大調整するためのものである。即ち、Ｅ
ＧＲ弁モジュレータ９１は第１の負圧通路８９に連通す
る上部通路９１ａと、ダイヤフラム９２を内蔵する本体
ケーシング９１ｂとを備えている。又、本体ケーシング
９１ｂはダイヤフラム９２を境に大気室９１ｃと排圧室
９１ｄとに区画されている。大気室９１ｃと上部通路９
１ａの間には連通ポート９１ｅが形成され、大気室９１
ｃの側壁には大気ポート９１ｆが形成されている。そし
て、大気ポート９１ｆを通じて大気室９１ｃに大気圧が
導入されることにより、その大気圧が連通ポート９１ｅ
から上部通路９１ａを通じて第１の負圧通路８９に作用
するようになっている。

【００３７】又、ＥＧＲ弁モジュレータ９１の排圧室９
１ｄとＥＧＲ弁８４の下室８４ｄとは排圧通路９３を介
して連通されており、下室８４ｄにかかる排圧が排圧室
９１ｄに作用するようになっている。又、その排圧室９
１ｄに作用する排圧に比例して上部通路９１ａへの大気
圧の導入を絞るために、ダイヤフラム９２の中央には、
連通ポート９１ｅの開度を調節するための弁体９４が設
けられている。大気室９１ｃには、排圧に抗してダイヤ
フラム９２を付勢するスプリング９５が内蔵されている
。そして、排圧室９１ｄに作用する排圧に比例してダイ
ヤフラム９２がスプリング９５の付勢力に抗して上動変
位されることにより、その変位量に応じて連通ポート９
１ｅの開度が弁体９４によって調節される。又、排圧室
９１ｄに所定値以上の排圧がかかった時には、ダイヤフ
ラム９２の上動変位により連通ポート９１ｅが弁体９４
によって完全に閉鎖される。つまり、ＥＧＲ弁モジュレ
ータ９１はＥＧＲ弁８４にかかる排圧に比例して上部通
路９１ａへの大気圧の導入を絞るようになっており、こ
れによって第１の負圧通路８９を通じＥＧＲ弁８４のダ
イヤフラム室８４ａにかかる作動圧が増大調節されるよ
うになっている。

【００３８】併せて、この実施例において、第１の負圧
通路８９の途中には、ＥＧＲ弁モジュレータ９１の上部
通路９１ａに連通する負圧通路閉鎖手段としてのバキュ
ームコントロールバルブ（以下単に「ＶＣＶ」という）
９６が設けられている。このＶＣＶ９６は、第６のＶＳ
Ｖ９０の開放故障時におけるフェイルセーフとして、ス
ロットル弁４の全閉時にスロットル弁４の下流側の吸気
負圧に基づいて閉鎖作動され、第１の負圧通路８９を強
制的に閉じるためのものである。

【００３９】即ち、図４，８に示すように、ＶＣＶ９６
はスプリング９７によって付勢されたダイヤフラム９８
を内蔵してなるダイヤフラム室９６ａと、第１の負圧通
路８９に連通する本体ケーシング９６ｂとを備えている
。又、ダイヤフラム９８には、先端に弁体９９を固着し
てなる弁ロッド９９ａの基端が固定され、その弁ロッド
９９ａの先端側が本体ケーシング９６ｂの内部にて往復
動可能に配置されている。これらダイヤフラム９８及び
弁ロッド９９ａはスプリング９７によって下方へ押圧付
勢されている。一方、本体ケーシング９６ｂの内部は、
隔壁によって上室９６ｃ及び下室９６ｄに区画され、そ
の隔壁には弁体９９によって開閉される連通ポート９６
ｅが形成されている。そして、上室９６ｃは第１の負圧
通路８９を通じてＥＧＲ弁モジュレータ９１の上部通路
９１ａに連通され、下室９６ｄは同じく第１の負圧通路
８９を通じてＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａに連
通されている。又、下室９６ｄの底壁には、大気に連通
すると共に弁体９９によって開閉される大気ポート９６
ｆが形成されている。

【００４０】そして、ＶＣＶ９６のダイヤフラム室９６
ａに吸気負圧が作用しない状態では、スプリング９７の
付勢力によってダイヤフラム９８及び弁ロッド９９ａが
押し下げられる。これによって、ＶＣＶ９６はその大気
ポート９６ｆが弁体９９によって閉鎖され、これに対し
て連通ポート９６ｅが開放されて上室９６ｃと下室９６
ｄとが連通し、第１の負圧通路８９に作用する吸気負圧
がそのままＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａに作動
圧として作用することになる。一方、ＶＣＶ９６のダイ
ヤフラム室９６ａに吸気負圧が作用することにより、ス
プリング９７の付勢力に抗してダイヤフラム９８及び弁
ロッド９９ａが上動変位する。これによって、ＶＣＶ９
６はその連通ポート９６ｅが弁体９９によって閉鎖され
、即ち第１の負圧通路８９が閉鎖され、これに対して大
気ポート９６ｆが開放され、下室９６ｄから第１の負圧
通路８９を通じてＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａ
に大気圧が作用してＥＧＲ弁８４が閉じられる。

【００４１】又、ＶＣＶ９６のダイヤフラム室９６ａは
第２の負圧通路１００を介してスロットル弁４よりも下
流側のスロットルボディ３に連通されている。スロット
ルボディ３に開口する第２の負圧通路１００の導入ポー
ト１００ａの位置は、スロットル弁４の全閉時にサージ
タンク２内の吸気負圧が作用し、スロットル弁４の開放
時には共通吸気通路２１内の大気圧が作用するように設
定されている。

【００４２】更に、第２の負圧通路１００の途中には、
同通路１００に正圧が作用したときにその正圧がＶＣＶ
９６のダイヤフラム室９６ａに作用するのを防ぐための
チェック弁１０１が設けられている。そして、このチェ
ック弁１０１により、ＶＣＶ９６のダイヤフラム室９６
ａには、そのダイヤフラム９８を上動させる吸気負圧の
みが作用し、ダイヤフラム９８を押し下げて反転させる
ような正圧が作用しないようになっている。

【００４３】従って、ＶＣＶ９６が開かれている状態、
即ちその連通ポート９６ｅが開放されると共に大気ポー
ト９６ｆが閉鎖されている状態において、第６のＶＳＶ
９０がデューティ制御により開かれて第１の負圧通路８
９に吸気負圧が作用することにより、ＥＧＲ弁モジュレ
ータ９１の上部通路９１ａを通じてＥＧＲ弁８４のダイ
ヤフラム室８４ａに吸気負圧が作用し、その弁体８７が
上動して弁穴８４ｅが開かれる。つまり、ＥＧＲ弁８４
によりＥＧＲ通路８２が開かれ、気筒＃６の排気通路８
３からサージタンク２への排気ガスの還流が許容される
。この時、ＥＧＲ弁８４に作用する排圧が所定値を上回
らないときには、ＥＧＲ弁モジュレータ９１にかかる吸
気負圧が大気ポート９１ｆを通じて導入される大気圧に
よって適度に減衰される。これによって、ダイヤフラム
室８４ａへの吸気負圧が適度に抑えられ、ＥＧＲ弁８４
の開度が抑制されてＥＧＲ通路８２における排気ガスの
還流量、即ちＥＧＲ量が抑制される。一方、ＥＧＲ弁８
４に作用する排圧が所定値を上回るときには、ＥＧＲ弁
モジュレータ９１の連通ポート９１ｅが閉じられ、大気
ポート９１ｆからの大気圧の導入が遮断され、ＥＧＲ弁
モジュレータ９１に作用する吸気負圧は減衰されること
なく全てＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａに作用す
る。これによって、ダイヤフラム室８４ａへの吸気負圧
が増大され、ＥＧＲ弁８４によりＥＧＲ通路８２が大き
く開放されてＥＧＲ量が増大される。

【００４４】そして、この実施例では、第６のＶＳＶ９
０の開放故障におけるフェイルセーフとして設けられた
ＶＣＶ９６が、万が一何らかの原因で開放故障した場合
に、そのことを運転者に報知するために点灯される報知
手段としの警報ランプ１０２が設けられている。この警
報パネル１０２は運転席のインパネに組み込まれて、運
転者に見やすくなっている。

【００４５】以上のように説明した構成部材のうち、各
インジェクタ６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９、第１〜第６
のＶＳＶ２５，２６，３４，３８，４４，９０及び警報
ランプ１０２は、微開放制御手段、吸気負圧判断手段及
び閉鎖制御手段を構成する電子制御装置（以下単に「Ｅ
ＣＵ」という）７１に電気的に接続され、同ＥＣＵ７１
の作動によってそれらの駆動タイミングが制御されるよ
うになっている。

【００４６】次に、ＥＣＵ７１の構成について図５のブ
ロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は中央処理装置
（ＣＰＵ）７２、所定の制御プログラム等を予め記憶し
た読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７３、ＣＰＵ７２の演
算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）７４、予め記憶されたデータを保存するバックアッ
プＲＡＭ７５等と、これら各部と外部入力回路７６、外
部出力回路７７等とをバス７８によって接続した論理演
算回路として構成されている。

【００４７】外部入力回路７６には、前述したスロット
ル開度センサ６１、吸気圧センサ６２、エアフローメー
タ６３、水温センサ６４、酸素センサ６５、回転数セン
サ６６、気筒判別センサ６７、車速センサ６８、大気圧
センサ６９及びスタータスイッチ７０等がそれぞれ接続
されている。そして、ＣＰＵ７２は外部入力回路７６を
介してエアフローメータ６３、各センサ６１，６２，６
４〜６９及びスタータスイッチ７０からの出力信号を入
力値として読み込む。

【００４８】又、ＣＰＵ７２は、これらの入力値に基づ
いて、外部出力回路７７に接続された各インジェクタ６
Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９、第１〜第６のＶＳＶ２５，
２６，３４，３８，４４，９０及び警報ランプ１０２等
を好適に制御する。尚、この実施例において、燃料噴射
は各気筒＃１〜＃６毎の独立噴射となっており、各イン
ジェクタ６Ａ〜６Ｆは各気筒＃１〜＃６の噴射タイミン
グが到来した時に個々に駆動制御されるようになってい
る。又、この実施例のエンジン１において、各気筒＃１
〜＃６の燃料噴射は気筒＃１、気筒＃５、気筒＃３、気
筒＃６、気筒＃２及び気筒＃４の順序で行われるように
なっている。

【００４９】次に、上記のように構成された過給機付ガ
ソリンエンジンシステムにおいて、ＥＣＵ７１はエアフ
ローメータ６３、各センサ６１，６２，６４〜６９及び
スタータスイッチ７０からの入力値に基づきその時々の
運転状態を判断し、その運転状態に応じて主ターボチャ
ージャ１０及び副ターボチャージャ１１の作動を次のよ
うに制御する。

【００５０】先ず、エンジン１の運転状態が低速域で、
かつ高負荷域である場合には、ＥＣＵ７１は排気切替弁
２３及び吸気切替弁２４が共に閉じ、第１及び第２のＶ
ＳＶ２５，２６を切替制御する。これによって、主ター
ボチャージャ１０のみが作動される「シングル過給ステ
ージ」となる。この「シングル過給ステージ」において
、エンジン１からの排気ガスは、図６に矢印で示すよう
に、主ターボチャージャ１０のみを流れ、そのタービン
１０ａを回転駆動させる。更に、そのタービン１０ａを
通過した排気ガスは、図６に矢印で示すように、主排気
通路１２を経て主・副の両排気通路１２，１３の合流部
に至り、更に下流の触媒コンバータ１４を通過して外部
へと排出される。このように、低吸入空気量域で「シン
グル過給ステージ」とする理由は、低吸入空気量域では
主ターボチャージャ１０のみによる過給特性の方が主・
副の両ターボチャージャ１０，１１による過給特性より
も優れているからである。そして、このような「シング
ル過給ステージ」にすることより、エンジン１のトルク
の立ち上がりが速くなり、低速域のレスポンスを大幅に
良くすることができる。

【００５１】又、この実施例において、酸素センサ６５
の取付け位置は、主ターボチャージャ１０のタービン１
０ａに連通する主排気通路１２にオフセットさせている
ことから、主ターボチャージャ１０からの排気ガス流が
酸素センサ６５に効率良く当たってその酸素濃度が検出
される。従って、酸素センサ６５は排気ガス流によって
迅速に温められ、空燃比制御のための安定した出力温度
特性域に早期に達することができる。この「シングル過
給ステージ」においては、排気ガス流の全量が必ず酸素
センサ６５に当たり、後で説明する「ダブル過給ステー
ジ」においても、常時作動する主ターボチャージャ１０
からの排気ガス流が必ず酸素センサ６５に当たることに
なり、その酸素センサ６５により排気ガスの酸素濃度を
精度良く検出することができる。

【００５２】更に、エンジン１の運転状態が低速域で、
かつ低負荷域である場合には、ＥＣＵ７１は排気切替弁
２３が閉じたままで吸気切替弁２４のみが開かれるよう
に、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替制御する。これによって、「シングル過給ステージ」のままで、主
・副の両吸気通路１５，１６が共に開かれ、主ターボチ
ャージャ１０のみの作動による吸気抵抗の増大を抑える
ことができる。そして、このようにすることにより、低
負荷域からの加速初期における過給圧の立ち上がり特性
、運転上のレスポンスを改善することができる。

【００５３】又、エンジン１の運転状態が低吸入空気量
域から高吸入空気量域へ移行する場合、即ち「シングル
過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切り替わ
る場合には、ＥＣＵ７１は排気切替弁２３及び吸気切替
弁２４が共に開かれるように、第１及び第２のＶＳＶ２
５，２６を切替制御する。この際、排気切替弁２３が閉
じられているときに排気バイパス弁３２を開くように、
ＥＣＵ７１が第３のＶＳＶ３４を切替制御する。即ち、
排気ガスの一部を副ターボチャージャ１１に流すことに
より、副ターボチャージャ１１の助走回転数を高めて、
ステージ切り替えをよりスムーズに行うことができる。併せて、第１の吸気バイパス弁３７を開くように、ＥＣ
Ｕ７１が第４のＶＳＶ３８を切替制御することにより、
ステージ切り替えを更にスムーズに行うことができる。

【００５４】一方、エンジン１の運転状態が高吸入空気
量域の場合には、排気切替弁２３と吸気切替弁２４が共
に開かれたままで、かつ排気バイパス弁３２が閉じられ
るように、ＥＣＵ７１は第１〜第３のＶＳＶ２５，２６
，３４を切替制御する。これによって、主・副の両ター
ボチャージャ１０，１１により過給が行われる「ダブル
過給ステージ」の状態が保持される。この「ダブル過給
ステージ」において、エンジン１からの排気ガスは、図
７に矢印で示すように、主・副の両ターボチャージャ１
０，１１を流れ、各タービン１０ａ，１１ａを回転駆動
させる。更に、各タービン１０ａ，１１ａを通過した排
気ガスは、図７に矢印で示すように、主・副の両排気通
路１２，１３を経てそれらの合流部に至り、更に下流の
触媒コンバータ１４を通過して外部へと流れる。このよ
うに、「ダブル過給ステージ」とすることにより、主・
副の両ターボチャージャ１０，１１の両コンプレッサ１
０ｂ，１１ｂによって充分な過給圧が得られ、高速域に
おけるエンジン１の出力が向上される。そして、このと
きの過給圧が例えば「＋５００ｍｍＨｇ」を越えないよ
うに、ウェイストゲート弁４２を開閉させるように、Ｅ
ＣＵ７１は第５のＶＳＶ４４を駆動制御（デューティ制
御）する。

【００５５】次に、上記のように構成した内燃機関の排
気ガス還流装置において、ＥＣＵ７１により実行される
ＥＧＲ制御の処理動作について簡単に説明する。即ち、
ＥＣＵ７１は水温センサ６４の検出値から読み込まれる
冷却水温ＴＨＷに基づき、エンジン１がＥＧＲを行うに
適した温度に達しているか否かを判断する。そして、エ
ンジン１がＥＧＲを行うに適した温度である場合には、
ＥＣＵ７１はスロットル開度センサ６１の検出値から読
み込まれるスロットル開度ＡＣＣＰに基づき、スロット
ル弁４が開かれているか否かを判断する。スロットル弁
４が開かれている場合には、ＥＧＲを行わない極低負荷
時ではないものとして、ＥＣＵ７１は吸気圧センサ６２
の検出値から読み込まれる吸気圧ＰＭが「７００ｍｍＨ
ｇ」以下であるか否か、つまりエンジン１が高負荷でな
いか否かを判断する。そして、エンジン１が高負荷でな
いＥＧＲを行うに適した低・中負荷である場合には、Ｅ
ＣＵ７１は回転数センサ６６の検出値から読み込まれる
エンジン回転数ＮＥ等に基づいて好適なＶＳＶデューテ
ィ比を算出し、その算出結果に従って第６のＶＳＶ９０
をデューティ制御する。即ち、ＥＣＵ７１はエンジン１
の運転状態に応じてＥＧＲ弁８４の開度を制御すべく第
６のＶＳＶ９０をデューティ制御する。

【００５６】これに対して、エンジン１がＥＧＲを行う
に適した温度でない場合、スロットル弁４が全閉状態で
ある場合、或いはエンジン１が高負荷である場合には、
ＥＣＵ７１はＥＧＲ弁８４を閉じてサージタンク２への
排気ガスの還流を遮断すべく第６のＶＳＶ９０をオフさ
せる。このようにして、ＮＯｘ低減に有効なＥＧＲ制御
が行われる。

【００５７】以上説明したように、この実施例における
ＥＧＲ装置８１によれば、エンジン１の運転状態に応じ
て第６のＶＳＶ９０がデューティ制御され、ＥＧＲ弁８
４の開度を好適に制御することができる。これにより、
エンジン１の吸入空気量域の要求に応じた量の排気ガス
を、ＥＧＲ通路８２を通じてサージタンク２へ再循環さ
せることができる。つまり、エンジン１の吸入空気量Ｑ
の要求に応じたＥＧＲ量を確保することができ、ほぼ一
定のＥＧＲ率を確保することができる。

【００５８】併せて、この実施例のＥＧＲ装置８１によ
れば、第６のＶＳＶ９０の開放故障時におけるフェイル
セーフとして、スロットル弁４の全閉時に作動するＶＣ
Ｖ９６を設けている。そのため、万が一何らかの原因で
第６のＶＳＶ９０が開放状態で故障した場合には、スロ
ットル弁４の全閉時にスロットル弁４の下流側で生じる
吸気負圧に基づいてＶＣＶ９６が閉鎖作動される。即ち
、第２の負圧通路１００を通じてＶＣＶ９６のダイヤフ
ラム室９６ａに吸気負圧が導入され、その吸気負圧によ
り、同ＶＣＶ９６の連通ポート９６ｅが強制的に閉鎖さ
れると共に大気ポート９６ｆが開放される。これによっ
て、その下室９６ｄを通じて導入される大気圧が第１の
負圧通路８９を通じてＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８
４ａに導入される。このため、第６のＶＳＶ９０が開放
状態であるにもかかわらず、ＥＧＲ弁８４のダイヤフラ
ム室８４ａには吸気負圧が第１の負圧通路８９を通じて
導入されなくなる。その結果、ＥＧＲ弁８４が閉じられ
て不必要に開放されることがなくなり、排気ガスがサー
ジタンク２へ再循環されなくなる。

【００５９】従って、第６のＶＳＶ９０が開放状態で故
障した場合には、スロットル弁４が全閉状態のような吸
入空気量Ｑの極めて少ない極低負荷の場合、即ちアイド
ル状態の場合に、サージタンク２への排気ガスの再循環
を確実に阻止することができる。そのため、エンジン１
の極低負荷時に、極めて少ない吸入空気量Ｑと共に排気
ガスが各気筒＃１〜＃６の燃焼室に供給されることがな
くなり、空燃比のオーバリーン化を未然に防止すること
ができ、もって安定したアイドル状態を確保することが
できる。

【００６０】しかも、この実施例では、第１の負圧通路
８９の途中において、ＥＧＲ弁８４とＥＧＲ弁モジュレ
ータ９１との間にＶＣＶ９６を設けているので、ＶＣＶ
９６からＥＧＲ弁８４までの負圧通路８９が短くなる。そのため、サージタンク２への排気ガスの再循環を瞬時
にカットすることができ、ＥＧＲカット遅れを防止する
ことができる好ましいものとなる。

【００６１】一方、スロットル弁４が全閉状態から開き
始めると、第２の負圧通路１００の導入ポート１００ａ
が正圧になるが、この実施例のＥＧＲ装置８１では、第
２の負圧通路１００の途中に正圧を阻止するためのチェ
ック弁１０１が設けられている。このため、ＶＣＶ９６
のダイヤフラム室９６ａに正圧が作用することはなく、
ダイヤフラム９８にはその変位方向を逆転させるような
無理な力が作用することはない。特に、この実施例では
、エンジン１に主・副の各ターボチャージャ１０，１１
が備付けられていることから、スロットル弁４が開かれ
たときに、各ターボチャージャ１０，１１による過給圧
によって第２の負圧通路１００に正圧が作用する可能性
もある。しかし、チェック弁１０１により、その過給圧
に基づく正圧をも確実に阻止することができ、ＶＣＶ９
６のダイヤフラム９８を保護することができる。

【００６２】次に、上記のように構成した内燃機関の排
気ガス還流装置に係り、ＥＣＵ７１によって実行される
ＥＧＲ装置８１の故障診断の処理動作について、図９の
フローチャートに従って説明する。このＥＧＲ装置８１
の故障診断ルーチンは所定時間毎の定時割り込みで実行
される。処理がこのルーチンへ移行すると、先ずステッ
プ２０１において、スロットル開度センサ６１、車速セ
ンサ６８、大気圧センサ６９及びスタータスイッチ７０
の検出値に基づいてスロットル開度ＡＣＣＰ、車速ＳＰ
、大気圧ＰＡ及びスタータ信号ＳＴをそれぞれ読み込む
。

【００６３】続いて、ステップ２０２において、先に読
み込まれたスタータ信号ＳＴに基づき、エンジン１の始
動後であるか否かを判断する。始動後でない場合には、
ＥＧＲ装置８１の故障診断を行わないものとして、その
ままその後の処理を一旦終了する。又、始動後である場
合には、ステップ２０３において、警報ランプ１０２が
消灯しているか否か、つまりＥＧＲ装置８１の故障でな
いことが既に診断されているか否かを判断する。

【００６４】ステップ２０３において、警報ランプ１０
２が消灯していない場合、つまり点灯している場合には
、ＥＧＲ装置８１の故障であることが既に診断されてい
るものとして、ステップ２１４へ移行する。そして、ス
テップ２１４において、サージタンク２への排気ガスの
還流を遮断すべく、第６のＶＳＶ９０をデューティ制御
するためのＶＳＶデューティ比を「０％」に設定し、そ
の後の処理を一旦終了する。

【００６５】一方、ステップ２０３において、警報ラン
プ１０２が消灯している場合には、ＥＧＲ装置８１の故
障が未だ診断されていないものとして、ステップ２０４
において、スロットル弁４が全閉状態であるか否か、即
ちＥＧＲが行われない極低負荷時であるか否かを判断す
る。そして、スロットル弁４が全閉状態でない場合には
、ＥＧＲを行い得る状態であることから、ＥＧＲ装置８
１の故障診断を行わないものとして、後の処理を一旦終
了する。

【００６６】又、スロットル弁４が全閉状態である場合
には、ステップ２０５において、先に読み込まれた車速
ＳＰが「０」であるか否か、即ち始動後のアイドル状態
であるか否かを判断する。そして、車速ＳＰが「０」で
ない場合には、アイドル状態でないことから、ＥＧＲ装
置８１の故障診断を行わないものとして、その後の処理
を一旦終了する。

【００６７】これに対し、ステップ２０５において、車
速ＳＰが「０」のアイドル状態である場合には、ステッ
プ２０６において、先に読み込まれた大気圧ＰＡに基づ
いて、アイドル状態のサージタンク２内における正常な
吸気負圧（アイドル吸気負圧）ＰＭ１を求める。このア
イドル吸気負圧ＰＭ１は、図１０に示すような大気圧Ｐ
Ａに対するアイドル吸気負圧ＰＭ１の関係を予め定めて
なるマップを参照して行われる。図１０のマップからわ
かるように、この実施例では大気圧ＰＡに対するアイド
ル吸気負圧ＰＭ１の設定値にある程度のマージンが設定
されている。

【００６８】続いて、ステップ２０７において、この実
施例では、第６のＶＳＶ９０を微開放させるために、同
ＶＳＶ９０を「１０％」のＶＳＶデューティ比で駆動制
御する。この第６のＶＳＶ９０の微開放は、スロットル
弁４の全閉状態において、即ちアイドル状態において、
ＶＣＶ９６の開放故障を仮定してＥＧＲ弁８４のダイヤ
フラム室８４ａにある程度の作動圧を導入してＥＧＲ弁
８４のわずかな開放を許容させるために行われるもので
ある。

【００６９】次に、ステップ２０８において、吸気圧セ
ンサ６２の検出値に基づき、アイドル状態における実際
の吸気圧（負圧）ＰＭを読み込む。そして、ステップ２
０９において、実際の吸気圧ＰＭから誤差のマージン分
である「３０（ｍｍＨｇａｂｓ）」だけ減算した値が、
先に求められたアイドル吸気負圧ＰＭ１の値以下である
か否かを判断する。つまり、サージタンク２における実
際の吸気圧ＰＭが、正常吸気負圧としてのアイドル吸気
負圧ＰＭ１よりも小さい吸気負圧となる異常時であるか
否かを判断する。ここで、仮にＶＣＶ９６が開放故障し
ている場合には、スロットル弁４の全閉状態で、第６の
ＶＳＶ９０が「１０％」のＶＳＶデューティ比により微
開放されていることから、ＥＧＲ弁８４のダイヤフラム
室８４ａにわずかな作動圧が導入され、ＥＧＲ弁８４の
わずかな開放が許容されることになる。そして、ＥＧＲ
通路８２を通じてわずかな排気ガスがサージタンク２へ
再循環されることになる。従って、サージタンク２内の
吸気負圧は正常なアイドル吸気負圧ＰＭ１よりも小さく
なるのである。

【００７０】そして、ステップ２０９において、吸気圧
ＰＭから「３０（ｍｍＨｇａｂｓ）」だけ減算した値が
アイドル吸気負圧ＰＭ１の値以下でない場合には、ＥＧ
Ｒ装置８１が正常であるとしてその後の処理を一旦終了
する。一方、ステップ２０９において、吸気圧ＰＭから
「３０（ｍｍＨｇａｂｓ）」だけ減算した値がアイドル
吸気負圧ＰＭ１の値以下である場合には、ＶＣＶ９６の
開放故障或いはそれ以外の故障によってＥＧＲ弁８４が
開かれた異常時であるとして、ステップ２１０へ移行す
る。そして、ステップ２１０において、サージタンク２
への排気ガスの還流を遮断すべく、第６のＶＳＶ９０を
「０％」のＶＳＶデューティ比によって駆動制御する。つまり、ＥＧＲ弁８４を閉じるために第６のＶＳＶ９０
を全閉にする。

【００７１】続いて、ステップ２１１において、吸気圧
センサ６２の検出値からアイドル状態における実際の吸
気圧ＰＭを改めて読み込む。又、ステップ２１２におい
て、その新たに読み込まれた吸気圧ＰＭから「３０（ｍ
ｍＨｇａｂｓ）」だけ減算した値がアイドル吸気負圧Ｐ
Ｍ１の値以下であるか否かを改めて判断する。そして、
ステップ２１２において、吸気圧ＰＭから「３０（ｍｍ
Ｈｇａｂｓ）」だけ減算した値がアイドル吸気負圧ＰＭ
１の値以下でない場合には、ＶＣＶ９６の開放故障以外
の洩れによってＥＧＲ弁８４が開かれたものとして、つ
まりはＶＣＶ９６の開放故障ではないものとしてその後
の処理を一旦終了する。

【００７２】これに対し、ステップ２１２において、吸
気圧ＰＭから「３０（ｍｍＨｇａｂｓ）」だけ減算した
値がアイドル吸気負圧ＰＭ１の値以下である場合には、
ＶＣＶ９６の開放故障による異常時であるとして、ステ
ップ２１３において、その異常を運転者に報知すべく警
報ランプ１０２を点灯駆動させる。更に、ステップ２１
４において、サージタンク２への排気ガスの還流を遮断
すべく、ＥＧＲ弁８４を閉じるために第６のＶＳＶ９０
を「０％」のＶＳＶデューティ比によって駆動制御して
全閉とし、その後の処理を一旦終了する。つまり、ＶＣ
Ｖ９６の開放故障であると診断された場合には、警報ラ
ンプ１０２を点灯させると共に、第６のＶＳＶ９０を全
閉にし続ける。

【００７３】このようにして、ＥＧＲ装置８１の故障診
断、詳しくは第６のＶＳＶ９０の開放故障時におけるフ
ェイルセーフとして設けられたＶＣＶ９６の開放故障の
診断が行われる。従って、第６のＶＳＶ９０に故障のな
い状態において、万が一何らかの原因でＶＣＶ９６が開
放故障している場合、つまり第６のＶＳＶ９０の開放故
障におけるフェイルセーフが正常に機能しない状態であ
る場合には、その異常がＥＣＵ７１によって直ちに判断
され、警報ランプ１０２が点灯されて運転者等に報知さ
れる。このため、運転者等はフェイルセーフとしてのＶ
ＣＶ９６が開放故障であることを直ちに把握することが
でき、その故障に早期に対処することができる。

【００７４】又、異常時には警報ランプ１０２の点灯と
同時に、第６のＶＳＶ９０が強制的に閉じられるので、
ＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａに導入される作動
圧が遮断されてＥＧＲ弁８４を閉じることができ、エン
ジン１の要求に反した不必要な排気ガスがサージタンク
２へ再循環されることを阻止することができる。よって
、エンジン１の極低負荷時に、極めて少ない吸入空気量
Ｑと共に排気ガスが各気筒＃１〜＃６の燃焼室に供給さ
れることがなくなり、空燃比のオーバリーン化を未然に
防止することができ、もって安定したアイドル状態を確
保することができる。

【００７５】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。（１）前記実施例では、第１及び第２の発明を具体化し
て、ＶＣＶ９６の開放故障時には警報ランプ１０２を点
灯させると共に、第６のＶＳＶ９０を強制的に閉じてＥ
ＧＲ弁８４を閉じるようにしたが、第１の発明を具体化
するものとしてＶＣＶ９６の開放故障時に警報ランプ１
０２を点灯させるのみにしたり、或いは第２の発明を具
体化するものとしてＶＣＶ９６の開放故障時に第６のＶ
ＳＶ９０を強制的に閉じてＥＧＲ弁８４を閉じるのみに
したりしてもよい。

【００７６】（２）前記実施例では、第１の負圧通路８
９の途中において、ＥＧＲ弁８４とＥＧＲ弁モジュレー
タ９１との間にＶＣＶ９６を設けたが、図１１に示すよ
うに、第１の負圧通路８９の途中において、サージタン
ク２と第６のＶＳＶ９０との間にＶＣＶ９６を設けても
よい。（３）前記実施例では、ＶＣＶ９６の開放故障を報知す
る報知手段として警報ランプ１０２を設けたが、警報ラ
ンプの代わりに警報ブザーを設けてもよく、或いは警報
ランプと警報ブザーを組み合わせて設けてもよい。

【００７７】（４）前記実施例では、ＥＧＲ通路８２に
よる排気ガスの取出口８２ａを気筒＃６に通じる排気通
路８３に配置したが、それ以外の気筒＃１〜＃５に通じ
る排気通路に配置したり、排気マニホルド８の主排気集
合部８ａに配置したり、或いは排気マニホルド８の副排
気集合部８ｂに配置したりしてもよい。（５）前記実施例では、直列６気筒の過給機付ガソリン
エンジンシステムに具体化したが、直列式のエンジンで
はなくてＶ型のエンジンに具体化することもでき、或い
は６気筒のエンジンではなくて４気筒や８気筒等のエン
ジンに具体化することもできる。

【００７８】（６）前記実施例では、ＥＧＲ装置８１を
「２ウエイツインターボシステム」の過給機付ガソリン
エンジンシステムに具体化したが、シングルターボシス
テムの過給機付エンジンに具体化したり、或いは過給機
を備えていないエンジンに具体化したりすることもでき
る。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明によれ
ば、ＶＳＶ等の負圧通路開閉手段の開放故障時における
フェイルセーフとして、スロットル弁全閉時に負圧通路
を通じてＥＧＲ弁等の開閉手段に導入される作動圧を遮
断する負圧通路閉鎖手段を備えた排気ガス還流装置にお
いて、その負圧通路閉鎖手段が開放故障の場合には、そ
のことを判断して報知手段を駆動させるようにしたので
、そのフェイルセーフとしての負圧通路閉鎖手段が開放
故障して正常に機能しない場合には、そのことを直ちに
運転者等に知らせることができ、その故障に早期に対処
することができるという優れた効果を発揮する。

【００８０】又、第２の発明によれば、ＶＳＶ等の負圧
通路開閉手段の開放故障時におけるフェイルセーフとし
て、スロットル弁全閉時に負圧通路を通じてＥＧＲ弁等
の開閉手段に導入される作動圧を遮断する負圧通路閉鎖
手段を備えた排気ガス還流装置において、その負圧通路
閉鎖手段が開放故障の場合には、再循環通路開閉手段に
導入される作動圧を遮断するために負圧通路開閉手段を
閉鎖させるようにしたので、そのフェイルセーフとして
の負圧通路閉鎖手段が開放故障して正常に機能しない場
合には、再循環通路開閉手段を直ちに閉じて排気ガスの
再循環を阻止することができ、もって空燃比のオーバー
リーン化を防止することができるという優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の概念構成図である。

【図２】第２の発明の概念構成図である。

【図３】第１及び第２の発明を具体化した一実施例にお
ける過給機付ガソリンエンジンシステムを説明する概略
構成図である。

【図４】一実施例におけるＥＧＲ装置の構成を説明する
図である。

【図５】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図６】一実施例における過給機付ガソリンエンジンシ
ステムの「シングル過給ステージ」における過給作動を
説明する概略構成図である。

【図７】一実施例における過給機付ガソリンエンジンシ
ステムの「ダブル過給ステージ」における過給作動を説
明する概略構成図である。

【図８】一実施例におけるＶＣＶを示す断面図である。

【図９】一実施例におけるＥＣＵにより実行されるＥＧ
Ｒ装置故障診断の処理ルーチンを説明するフローチャー
トである。

【図１０】一実施例における大気圧に対するアイドル吸
気負圧の関係を予め定めたマップを示す図である。

【図１１】この発明を具体化した別の実施例におけるＥ
ＧＲ装置の構成を説明する図である。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン２…吸気系を構成するサージタンク４…スロットル弁８…排気系を構成する排気マニホルド６１…弁全閉検出手段としてのスロットル開度センサ６
２…吸気圧検出手段としての吸気圧センサ７１…微開放
制御手段、吸気負圧判断手段、閉鎖制御手段を構成する
ＥＣＵ８１…ＥＧＲ装置８２…排気ガス再循環通路としてのＥＧＲ通路８４…再
循環通路開閉手段としてのＥＧＲ弁８９…第１の負圧通
路９０…負圧通路開閉手段としての第６のＶＳＶ９６…負
圧通路閉鎖手段としてのＶＣＶ１０２…報知手段として
の警報ランプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　内燃機関の排気系と吸気系との間に設
けられ、前記排気系から排気ガスの一部を取り出して前
記吸気系へ再循環させる排気ガス再循環通路と、前記排
気ガス再循環通路を開閉するために設けられ、前記吸気
系から導入される吸気負圧に比例して開放作動される再
循環通路開閉手段と、前記吸気系におけるスロットル弁
下流側の吸気負圧を取り出して前記再循環通路開閉手段
に作動圧として導入する負圧通路と、前記負圧通路を開
閉するために設けられ、前記再循環通路開閉手段に導入
される作動圧を調節すべく駆動制御される負圧通路開閉
手段と、前記負圧通路開閉手段の開放故障時におけるフ
ェイルセーフとして設けられ、前記スロットル弁の全閉
時に前記再循環通路開閉手段を閉じるべく、前記スロッ
トル弁下流側の吸気負圧に基づいて閉鎖作動されて前記
負圧通路を強制的に閉じる負圧通路閉鎖手段とを備えた
内燃機関の排気ガス還流装置において、前記スロットル
弁の全閉状態を検出する弁全閉検出手段と、前記吸気系
における前記スロットル弁下流側の吸気圧を検出する吸
気圧検出手段と、前記弁全閉検出手段の検出結果が前記
スロットル弁の全閉状態である場合に、前記再循環通路
開閉手段にある程度の作動圧を導入して同再循環通路開
閉手段のわずかな開放を許容させるために、前記負圧通
路開閉手段を微開放させるよう駆動制御する微開放制御
手段と、前記弁全閉検出手段の検出結果が前記スロット
ル弁の全閉状態である場合に、前記吸気圧検出手段の検
出値が正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧となる異常時
であるか否かを判断する吸気負圧判断手段と、前記吸気
負圧判断手段の判断結果が異常時である場合に、前記負
圧通路閉鎖手段の開放故障であるとして駆動されて報知
する報知手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排
気ガス還流装置。
【請求項２】　　内燃機関の排気系と吸気系との間に設
けられ、前記排気系から排気ガスの一部を取り出して前
記吸気系へ再循環させる排気ガス再循環通路と、前記排
気ガス再循環通路を開閉するために設けられ、前記吸気
系から導入される吸気負圧に比例して開放作動される再
循環通路開閉手段と、前記吸気系におけるスロットル弁
下流側の吸気負圧を取り出して前記再循環通路開閉手段
に作動圧として導入する負圧通路と、前記負圧通路を開
閉するために設けられ、前記再循環通路開閉手段に導入
される作動圧を調節すべく駆動制御される負圧通路開閉
手段と、前記負圧通路開閉手段の開放故障時におけるフ
ェイルセーフとして設けられ、前記スロットル弁の全閉
時に前記再循環通路開閉手段を閉じるべく、前記スロッ
トル弁下流側の吸気負圧に基づいて閉鎖作動されて前記
負圧通路を強制的に閉じる負圧通路閉鎖手段とを備えた
内燃機関の排気ガス還流装置において、前記スロットル
弁の全閉状態を検出する弁全閉検出手段と、前記吸気系
における前記スロットル弁下流側の吸気圧を検出する吸
気圧検出手段と、前記弁全閉検出手段の検出結果が前記
スロットル弁の全閉状態である場合に、前記再循環通路
開閉手段にある程度の作動圧を導入して同再循環通路開
閉手段のわずかな開放を許容させるために、前記負圧通
路開閉手段を微開放させるよう駆動制御する微開放制御
手段と、前記弁全閉検出手段の検出結果が前記スロット
ル弁の全閉状態である場合に、前記吸気圧検出手段の検
出値が正常吸気負圧よりも小さい吸気負圧となる異常時
であるか否かを判断する吸気負圧判断手段と、前記吸気
負圧判断手段の判断結果が異常時である場合に、前記負
圧通路閉鎖手段の開放故障であるとして、前記再循環通
路開閉手段に導入される作動圧を遮断するために前記負
圧通路開閉手段を閉鎖させるよう駆動制御する閉鎖制御
手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排気ガス還
流装置。