JPH0612237Y2

JPH0612237Y2 - 過給装置の過給制御装置

Info

Publication number: JPH0612237Y2
Application number: JP1987141903U
Authority: JP
Inventors: 衛吉岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-09-17
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2002-09-17
Also published as: JPS6446450U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、自動車等の車輌に用いられる内燃機関の過給
装置の過給制御装置に係り、特に排気ガス再循環が行わ
れる内燃機関に於ける過給装置の過給制御装置に係る。

従来の技術自動車用内燃機関に用いられる過給装置としては、ター
ボチャージャ、スーパチャージャがよく知られており、
この種の過給装置は内燃機関の運転状態との関係に於て
適切に過給作用を行わないと内燃機関及びその他の関連
機器に対し障害を与える虞れがある。このため内燃機関
の異常時には過給装置の過給作用を強制的に停止せしめ
ることが既に提案されおり、これは特開昭６０−１５３
４２５号公報に示されている。

また排気ガス再循環が行われる内燃機関に於ては、特に
機械駆動式の過給装置であるスーパチャージャに於て
は、過給が行われると、吸気通路内圧力が排気通路内圧
力より高くなり、排気通路より吸気通路へ排気ガス再循
環のための排気ガスが流れなくなることから、排気ガス
再循環を行う運転域に於ては排気ガス再循環のために過
給装置の過給作用を強制的に停止せしめることが既に提
案されており、これは特開昭６１−５８６５３号公報に
示されている。

考案が解決しようとする問題点排気ガス再循環制御弁が開弁状態にてスティックするこ
と等により排気ガス再循環通路が常に開かれた状態にな
ると、過給停止時には無制御状態にて過剰流量をもって
排気ガス再循環が行われ、過給作用時には過給気がその
排気ガス再循環通路を通って排気通路へ流れるようにな
る。これは排気通路に多量の二次空気が供給されたこと
と同じことになり、この場合には過給作用域に於ては一
般に内燃機関はリッチ空燃比で運転されていることと相
俟って触媒コンバータに於ける触媒作用が異常に活発に
なり、触媒温度の上昇から触媒コンバータの耐久性が低
下する虞れがある。

本考案は過給装置或いは内燃機関が正常であっても排気
ガス再循環装置が上述の如き故障を生じた場合には過給
作用を強制的に停止せしめて二次障害の発生を未然に回
避する過給装置の過給制御装置を提供することを目的と
している。

問題点を解決するための手段かかる目的は、本考案によれば、排気ガス再循環装置を
備えた内燃機関に組込まれ吸気を選択的に過給すべくオ
ンオフ制御が可能な過給装置の作動を制御する過給制御
装置にして、排気ガス再循環装置の一箇所に於ける温度を検出する温
度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上の温度を検出したとき
過給装置の作動を停止させ過給装置をバイパスする吸気
通路を形成する過給解除手段とを有する過給制御装置によって達成される。

考案の作用及び効果内燃機関に過給装置が設けられる場合に、一般に過給装
置による吸気の過給が望まれるのは内燃機関の中負荷乃
至高負荷運転時であり、内燃機関の低負荷運転時には通
常過給は必要とされない。従って過給装置が、クラッチ
を介して内燃機関のクランク軸より駆動される構造等に
より、選択的にオンオフ制御されるようになっている場
合には、内燃機関の低負荷運転時には過給装置による吸
気の過給を解除することができる。一方、排気ガス再循
環装置は、一般に内燃機関の低負荷乃至中負荷運転時に
作動され、機関の高負荷運転時には出力性能が阻害され
ないよう停止されるのが好ましい。従って内燃機関に排
気ガス再循環装置とオンオフ制御が可能な過給装置の両
者が組込まれた場合、過給装置を内燃機関の中負荷乃至
高負荷運転時にのみ作動させることにより、排気ガス再
循環率は内燃機関の負荷上昇に伴って低下するという排
気ガス再循環装置自身の作動特性と相俟って、内燃機関
の低負荷乃至中負荷運転領域に対応する排気ガス再循環
領域と内燃機関の中負荷乃至高負荷運転領域に対応する
過給運転領域とが互いに重複しないよう分かれた状態が
得られる。

従って上記の如く排気ガス再循環装置の一箇所に於ける
温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段が
所定温度以上の温度を検出するか否かを監視することに
より、過給運転領域と重ならない排気ガス再循環領域に
於て、排気ガス再循環量が異常に増大したこと、即ち排
気ガス再循環装置に於ける排気ガス再循環制御弁が異常
に開いたままの状態で制御不能の状態に陥っているこ
と、を検出することができる。

従って上記の如く該温度検出手段が所定温度以上の温度
を検出したとき過給装置の作動を停止させ過給装置をバ
イパスする吸気通路を形成する過給解除手段が設けられ
れば、内燃機関の負荷状態が過給運転領域に達した場合
にも吸気過給は行われず、従って過給運転時に大きく開
いた排気ガス再循環系を経て空気が大量に排気系中に導
入され、その酸素によって排気ガス中の未燃焼成分が燃
焼し、触媒コンバータの過熱を生ずる、如き障害の発生
が回避される。

実施例以下に添付の図を参照して本考案を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本考案による過給制御装置を備えた過給装置付
の内燃機関の一つの実施例を示している。図に於て、１
０は内燃機関を示しており、内燃機関１０の吸気ポート
１２には、吸気マニホールド１４、吸気ホース１６、過
給装置１８、吸気ホース２０、スロットルバルブ２２、
エアフロメータ２４及びエアクリーナ２６が順に接続さ
れている。内燃機関１０の排気ポート２８には、排気マ
ニホールド３０、排気管３２及び触媒コンバータ３４が
順に接続されている。

排気マニホールド３０には排気ガス再循環のための排気
ガス取入ポート４２が、吸気マニホールド１４には排気
ガス注入ポート４４が各々設けられており、排気ガス取
入ポート４２と排気ガス注入ポート４４とは導管４６と
排気ガス再循環制御弁５０と導管４８とにより互いに連
通接続されている。

排気ガス再循環制御弁５０は入口ポート５２と出口ポー
ト５４とを有しており、入口ポート５２は導管４６によ
って排気ガス取入ポート４２に連通接続され、出口ポー
ト５４は導管４８によって排気ガス注入ポート４４に連
通接続されている。

排気ガス再循環制御弁５０は弁ポート５６と弁要素５８
とを有しており、弁ポート５６は弁要素５８によって開
閉され且その開口度を制御されて排気ガス再循環流量を
制御するようになっている。弁要素５８は、ダイヤフラ
ム装置６０のダイヤフラム６２に接続され、ダイヤフラ
ム室６４に所定値より大きい負圧が導入されていない時
には圧縮コイルばね６６のばね力により押下げられて弁
ポート５６を閉じ、ダイヤフラム室６４に所定値より大
きい負圧が導入されている時にはその負圧に応じて圧縮
コイルばね６６のばね力に抗して上昇して弁ポート５６
を開くようになっている。

排気ガス再循環制御弁５０のダイヤフラム室６４は、導
管６８、背圧制御用の負圧制御弁７０、導管７２、感温
弁７４及び導管７６を経て吸気ホース２０に設けられた
吸気管負圧取出しポート７８に連通接続されている。吸
気管負圧取出しポート７８は、図示されている如く、ス
ロットルバルブ２２が全閉位置にある時にはそれの上流
側に位置し且スロットルバルブ２２が比較的小さい所定
開度以上開かれた時にはそれの下流側に位置すべく設け
られている。

負圧制御弁７０は弁ポート８０を開閉する弁要素８２及
び該弁要素を担持したダイヤフラム８４とを有してお
り、ダイヤフラム８４は、それの図にて上側に大気中に
開放された大気開放室８６を、また下側にダイヤフラム
室８８を各々郭定しており、該ダイヤフラムは、ダイヤ
フラム室８８に所定値以上の圧力（正圧）が導入されて
いない時には圧縮コイルばね９０の作用によって弁要素
８２を弁ポート８０より引離して該弁ポートを開く位置
に位置し、これに対しダイヤフラム室８８に所定値以上
の圧力が導入された時には圧縮コイルばね９０の作用に
抗して図にて上方へ変位して弁要素８２を弁ポート８０
に当接させて該弁ポートを閉じる位置に位置するように
なっている。

負圧制御弁７０のダイヤフラム室８８は、導管９２によ
って排気ガス再循環制御弁５０の弁ポート５６とこれよ
り下流側に設けられたオリフィス９４との間の圧力室９
６に連通接続され、該圧力室に於ける排気ガス圧力を導
入されるようになっている。

上述の如き負圧制御弁７０とオリフィス９４よりなる構
造は、周知の背圧制御機構であり、吸気管負圧が排気ガ
ス再循環制御弁５０に与えられる排気ガス再循環域に於
ては、圧力室９６に於ける排気ガス圧力を常にほぼ一定
に保つよう排気ガス再循環制御弁５０のダイヤフラム室
６４に供給する負圧を調整し、換言すれば弁ポート５６
の開口度を調整し、これによって排気ガス再循環流量の
吸入空気流量に対する比率、即ちＥＧＲ率を常にほぼ一
定に保つ作用を行うようになっている。

感温弁７４は内燃機関１０の冷却水温度に感応し、冷却
水温度が所定値、６０℃以下である暖機過程時に於ては
閉弁して導管７２と７６との連通を遮断し、これに対し
冷却水温度が所定値以上である時には導管７２と７６と
を連通接続するようになっている。

吸気マニホールド１４には内燃機関１０の各気筒に対し
ガソリンの如き液体燃料を噴射供給する燃料インジェク
タ１００が設けられている。燃料インジェクタ１００に
よる燃料噴射は後述のコンピュータ２００よりの燃料噴
射制御信号により行われるようになっている。

過給装置１８は、ルーツブロア１１０により構成された
機械駆動式の所謂スーパチャージャであり、駆動プーリ
１１２を無端ベルト１１４によって内燃機関１０のクラ
ンク軸１１に取付けられたクランクプーリ１１６に駆動
連結され、内燃機関１０の回転出力によって回転駆動さ
れるようになっている。

駆動プーリ１１２とルーツブロア１１０との間には電磁
クラッチ１１８が設けられており、ルーツブロア１１０
は電磁クラッチ１１８が接続状態である時のみ上述の如
くクランクプーリ１１６と駆動連結され、電磁クラッチ
１１８が解放状態である時は駆動プーリ１１２と切離さ
れて回転を停止するようになっている。

吸気ホース１６と２０とはルーツブロア１１０の回転停
止時、即ち過給装置１８の過給停止時に吸気を内燃機関
１０へ導くためにバイパス吸気ホース１２０とバイパス
弁１２２とバイパス吸気ホース１２４とによって選択的
に過給装置１８をバイパスして連通接続されるようにな
っている。バイパス弁１２２は一般的構造の負圧作動式
の開閉弁であり、ダイヤフラム室１２５に負圧が導入さ
れていない時には圧縮コイルばね１２６によって弁要素
１２８がポート１３０を閉じることにより閉弁し、ダイ
ヤフラム室１２５に負圧が導入されている時には圧縮コ
イルばね１２６のばね力に抗して弁要素１２８が弁ポー
ト１３０より離れることにより開弁するようになってい
る。ダイヤフラム室１２５は導管１３２によって電磁切
換弁１３４のポートａに連通接続されている。

電磁切換弁１３４はポートａ以外にポートｂとポートｃ
とを有しており、通電時にはポートａをポートｂに連通
接続し、非通電時にはポートａをポートｃに連通接続す
るようになっている。ポートｂは導管１３６によって吸
気ホース２０に設けられた大気圧取入ポート１３８に連
通接続され、ポートｃは導管１４０によって吸気ホース
２０に設けられた吸気管負圧取出しポート１４２に連通
接続されている。

マイクロコンピュータ２００は、燃料噴射制御のために
燃料インジェクタ１００へ燃料噴射信号を出力し、また
過給制御のために電磁クラッチ１１８と電磁切換弁１３
４に対する通電を制御し、更に排気ガス再循環装置の故
障診断を行うようになっている。

マイクロコンピュータ２００は、エアフロメータ２４よ
り吸入空気量に関する情報を、機関回転数センサ２０２
より内燃機関１０の回転数に関する情報を、スロットル
開度センサ２０４よりスロットルバルブ２２の開度に関
する情報を、Ｏ_２センサ２０６より排気ガスの酸素濃度
に関する情報を、温度センサ２０８より導管４８の温
度、即ち排気ガス再循環通路温度に関する情報を各々与
えられ、これら情報に従って燃料噴射量制御と過給制御
と排気ガス再循環の故障診断とを行うようになってい
る。

第２図はマイクロコンピュータ２００による過給制御の
実施要領の一例を示している。第２図のフローチャート
は過給制御ルーチンであり、最初のステップ１０に於て
は、過剰ＥＧＲ故障フラグがセットされているか否かの
判別が行われる。この過剰ＥＧＲ故障フラグは第３図に
示された排気ガス再循環装置の故障判定ルーチンにてセ
ットされるものであり、過剰ＥＧＲ故障フラグがセット
されている時は排気ガス再循環制御弁５０が何等かの原
因により開き放しになって無制御状態にて過剰流量をも
って排気ガス再循環が行われる状態になった時であり、
この時には過給装置１８による過給作用を強制的に停止
すべくステップ４０へ進み、そうでない時、即ち排気ガ
ス再循環装置が故障していない時にはステップ２０へ進
む。

ステップ２０に於ては、過給運転域であるか否かの判別
が行われる。過給運転域はスロットル開度、機関回転
数、吸入空気量等に応じて予め定られている。尚、過給
運転域は排気ガス再循環停止運転域の領域内であり、過
給運転域と排気ガス再循環運転域とが重合しないよう、
その両運転域は予め定められている。過給運転域である
時はステップ３０へ進み、そうでない時にはステップ４
０へ進む。

ステップ３０に於ては、電磁クラッチ１１８に通電を行
ってこれを係合させ、また電磁切換弁１３４に通電を行
ってこれのポートａをこれのポートｂに接続することが
行われる。この時にはルーツブロア１１０が内燃機関１
０のクランク軸１１と駆動連結されて回転駆動され、ま
たバイパス弁１２２が閉弁することにより過給作用が行
われる。

ステップ４０に於ては、電磁クラッチ１１８に対する通
電と電磁切換弁１３４に対する通電を共に停止すること
が行われる。この時には電磁クラッチ１１８が解放され
ることによりルーツブロア１１０の回転が停止され、過
給装置１８の過給作用が停止され、また電磁切換弁１３
４はポートａをポートｃに接続することによりバイパス
弁１２２のダイヤフラム室１２４に負圧が導入されてこ
れが開弁し、内燃機関１０に対する吸気はバイパス吸気
ホース１２０、バイパス弁１２２及びバイパス吸気ホー
ス１２４を経て過給装置１８をバイパスして供給される
ようになる。

上述の如く過剰ＥＧＲ故障フラグがセットされた時に
は、即ち排気ガス再循環制御弁５０が開き放しになる如
き故障が生じた時には、過給装置１８による過給作用が
停止されることにより過給気が故障状態にある排気ガス
再循環装置、即ち導管４８、排気ガス再循環制御弁５０
及び導管４６を経て排気マニホールド４２へ流れること
が未然に回避されるようになる。

第３図は排気ガス再循環装置の故障判定ルーチンを示し
ている。

最初のステップ１００に於ては、温度センサ２０８によ
り検出される排気ガス再循環通路温度Ｔｅが予め定めら
れた第二の所定値Ｔeset₂、例えば３００℃以上である
か否かの判別が行われる。Ｔｅ＞Ｔeset₂である時は異
常高温時であって排気ガス再循環制御弁５０が開き放し
等による過剰ＥＧＲ故障時であるとしてステップ１４０
へ進み、そうでない時にはステップ１１０へ進む。

ステップ１１０に於ては、排気ガス再循環運転域である
か否かの判別が行われる。排気ガス再循環運転域である
か否かの判別はエアフロメータ２４により検出される吸
入空気流量と回転数センサ２０２により検出される内燃
機関１０の回転数に応じて行われ、排気ガス再循環運転
域である時はステップ１２０へ進み、そうでない時には
リセットされる。

ステップ１２０に於ては、ステップ１１０に於て排気ガ
ス再循環運転域であると判定されてからの連続時間、即
ちＥＧＲ持続時間を示すカウンタのカウント値Ｃegrが
予め定められた所定値Ｃｊ以上であるか否かの判別が行
われる。Ｃegr＞Ｃｊである時はステップ１３０へ進
み、そうでない時にはリセットされる。

ステップ１３０に於ては、温度センサ２０８により検出
された排気ガス再循環通路温度Ｔｅが予め定められた第
一の所定値Ｔeset₁、例えば１００℃以下であるか否か
の判別が行われる。Ｔｅ＜Ｔeset₁である時は排気ガス
再循環が正常に行われていないとしてステップ１６０へ
進み、そうでない時にはステップ１５０へ進む。

ステップ１４０に於ては、過剰ＥＧＲの故障フラグをセ
ットすることが行われる。ステップ１４０の次はステッ
プ１６０へ進む。

ステップ１５０に於ては、排気ガス再循環装置が正常に
作動していると判定することが行われる。

ステップ１６０に於ては、排気ガス再循環装置が故障し
てると判定し、例えば図示されていないインジケータラ
ンプを点灯させること等が行われる。

上述の如き故障判定ルーチンの実行により排気ガス再循
環通路温度Ｔｅが第二の所定値Ｔeset₂以上である時は
過剰流量をもって排気ガス再循環が行われているとして
過剰ＥＧＲの故障フラグをセットすることが行われる。

尚、本願考案による過給制御装置を適用される過給装置
は、機械駆動式のスーパチャージャに限定されるもので
はなく、燃焼ガスにより駆動されるターボチャージャで
あってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による過給装置の過給制御装置を備えた
内燃機関の一つの実施例を示す概略構成図、第２図は本
考案による過給制御装置の過給制御ルーチンの一例を示
すフローチャート、第３図は本考案による過給制御に用
いられる排気ガス再循環制御装置の故障判定ルーチンの
一例を示すフローチャートである。１０…内燃機関，１１…クランク軸，１２…吸気ポー
ト，１４…吸気マニホールド，１６…吸気ホース，１８
…過給装置，２０…吸気ホース，２２…スロットルバル
ブ，２４…エアフロメータ，２６…エアクリーナ，２８
…排気ポート，３０…排気マニホールド，３２…排気
管，３４…触媒コンバータ，４２…排気ガス取入ポー
ト，４４…排気ガス注入ポート，４６、４８…導管，５
０…排気ガス再循環制御弁，５２…入口ポート，５４…
出口ポート，５６…弁ポート，５８…弁要素，６０…ダ
イヤフラム装置，６２…ダイヤフラム，６４…ダイヤフ
ラム室，６６…圧縮コイルばね，６８…導管，７０…負
圧制御弁，７２…導管，７４…感温弁，７６…導管，７
８…吸気管負圧取出ポート，８０…弁ポート，８２…弁
要素，８４…ダイヤフラム，８６…大気開放室，８８…
ダイヤフラム室，９０…圧縮コイルばね，９２…導管，
９４…オリフィス，９６…圧力室，１００…燃料インジ
ェクタ，１１０…ルーツブロア，１１２…駆動プーリ，
１１４…無端ベルト，１１６…クランクプーリ，１１８
…電磁クラッチ，１２０…バイパス吸気ホース，１２２
…バイパス弁，１２４…バイパス吸気ホース，１２５…
ダイヤフラム室，１２６…圧縮コイルばね，１２８…弁
要素，１３０…ポート，１３２…導管，１３４…電磁切
換弁，１３６…導管，１３８…大気取入ポート，１４０
…導管，１４２…吸気管負圧取出ポート，２００…マイ
クロコンピュータ，２０２…回転数センサ，２０４…ス
ロットル開度センサ，２０６…Ｏ_２センサ，２０８…温
度センサ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】排気ガス再循環装置を備えた内燃機関に組
込まれ吸気を選択的に過給すべくオンオフ制御が可能な
過給装置の作動を制御する過給制御装置にして、排気ガス再循環装置の一箇所に於ける温度を検出する温
度検出手段と、前記温度検出手段が所定温度以上の温度を検出したとき
過給装置の作動を停止させ過給装置をバイパスする吸気
通路を形成する過給解除手段とを有する過給制御装置。