JPH06323201A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ率を満足させ
つつ、ＨＣとＮＯｘとをより低減する。 【構成】エンジンが、火花点火式とされて、空気余剰率
が低負荷域では高負荷域に比して大きくなるように空燃
比制御される。燃焼室１に対して高温排気ガスを還流さ
せる第１ＥＧＲシステムと、低温排気ガスを還流させる
第２ＥＧＲシステムが設けられる。低負荷域では、高温
排気ガスと低温排気ガスとが共に還流される。そして、
低負荷域では高負荷域に比して、排気ガスの燃焼室１へ
の総還流率が小さくされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排気還流装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、特にガソリンエンジンで代表
されるような火花点火式の自動車用エンジンにおいて
は、排気ガスを燃焼室へ還流するＥＧＲを行なうことが
多い。特開昭６３−１８３２６０号公報には、燃焼室に
対して、吸気ポ−トと排気ポ−トとの他に、排気通路に
連なる短いＥＧＲポ−トを開口させて、このＥＧＲポ−
トから高温排気ガスを燃焼室へ還流させるものが開示さ
れている。また、特開平２−２４５４６０号公報には、
燃焼室に対して、低負荷域においては高温排気ガスのみ
を還流させると共に、高負荷域では低温排気ガスを還流
させるものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高温排気ガ
スを燃焼室へ還流させることは、燃焼性を向上させてＨ
Ｃ低減の上で好ましい反面、燃焼室が高温になり過ぎる
傾向となってＮＯｘ低減の上では不利となる。一方、低
温排気ガスを燃焼室へ還流させることは、ＮＯｘ低減の
上で好ましい反面、燃焼性が悪化してＨＣ低減の上では
不利となる。そして、エンジン負荷に対する要求ＥＧＲ
率というものは、エンジン負荷の増大に応じて減少する
ものであることが要求されるが、高温排気ガスのみある
いは低温排気ガスのみを燃焼室へ還流させるのでは、こ
の要求ＥＧＲ率を満足させつつ、ＨＣおよびＮＯｘの両
方を効果的に低減することは不可能となる。

【０００４】とりわけ、最近の自動車用の火花点火式エ
ンジンでは、燃費向上等の観点から、低負荷域において
は高負荷域よりも空気過剰率が大きくなるように空燃比
制御すること、つまり低負荷域では高負荷域に比して相
対的にリ−ンな空燃比とすることが要求されているが、
このような空燃比制御が行なわれるエンジンでは、ＨＣ
低減とＮＯｘ低減とをいかに効果的に行なうかが問題と
なる。

【０００５】したがって本発明の目的は、エンジン負荷
に応じた要求ＥＧＲ率を満足させつつ、ＨＣおよびＮＯ
ｘをより効果的に低減し得るようにしたエンジンの排気
還流装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては基本的に次のような構成としてあ
る。すなわち、火花点火式とされ、しかも高負荷域では
低負荷域に比して空気過剰率が小さくなるように空燃比
制御を行なうようにしたエンジンにおいて、高温の排気
ガスを燃焼室へ還流するための第１ＥＧＲシステムと、
前記第１ＥＧＲ通路から還流される排気ガスよりも低温
の排気ガスを燃焼室へ還流するための第２ＥＧＲシステ
ムと、エンジン負荷に応じて前記第１ＥＧＲシステムと
第２ＥＧＲシステムとの少なくとも一方を制御して、少
なくとも低負荷域では前記高温排気ガスと低温排気ガス
との両方を燃焼室へ還流させると共に、高負荷域では低
負荷域に比して排気ガスの燃焼室への総還流率を減少さ
せるＥＧＲ制御手段と、を備えた構成としてある。

【０００７】上記構成を前提とした本発明の好ましい態
様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載した
通りである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、基本的にエンジン負荷
に応じた要求ＥＧＲ率を満足させることによってＨＣお
よびＮＯＸ低減を図ることができる。また、空気過剰率
が大きくなって燃焼性が悪化する低負荷域では、高温排
気ガスと低温排気ガスとの両方を利用した十分な排気ガ
ス還流と高温排気ガスの有する高温を利用して、ＮＯｘ
の大幅な低減と燃焼性向上によるＨＣの大幅な低減を行
なうことができる。勿論、空気過剰率が小さくなる高負
荷域では、排気ガスの燃焼室への還流率が小さくなるの
で、排気ガスに起因する燃焼室の極端な高温化を防止し
つつＮＯｘ低減が図られることになる。

【０００９】請求項２に記載したような構成とすること
により、エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ率をより最適
に満足させることができる。

【００１０】請求項３に記載したような構成とすること
により、低負荷域および中負荷域でのＨＣおよびＮＯｘ
低減と高負荷域におけるＮＯｘ低減とをより満足させる
ことができる。

【００１１】請求項４に記載したような構成とすること
により、第２ＥＧＲシステムに対する制御を極力簡単化
しつつ、請求項３で得られる効果とほぼ同様の効果を得
ることができる。

【００１２】請求項５に記載したような構成とすること
により、十分に高温な排気ガスを燃焼室へ還流させるこ
とができる。この場合、請求項６に記載したような構成
とすることにより、ＥＧＲポ−トの開閉を簡単かつ所定
時期に確実に行なうことができる。

【００１３】請求項７に記載したような構成とすること
により、高温排気ガスの燃焼室への還流率が異常に大き
くなってしまうような事態を防止する上で好ましいもの
となる。

【００１４】請求項８に記載したような構成とすること
により、エンジン温間時においては排気ガスの燃焼室へ
の還流を停止することにより燃焼性が良好となって、ま
たエンジン冷間時には高温排気ガスによって燃焼室が高
温化されることによって燃焼性が良好となって、共に加
速性を向上させることができる。

【００１５】請求項９に記載したような構成とすること
により、冷たい燃焼室を排気ガスの有する熱を利用して
適度に高温化して、燃焼性を向上させる上で好ましいも
のとなる。この場合、請求項１０に記載したような構成
とすることにより、高温排気ガスを利用して燃焼室の適
度な高温化をより効果的に行なうことができる。

【００１６】請求項１１に記載したような構成とするこ
とにより、高温排気ガスおよび低温排気ガスの燃焼室へ
の還流通路構成を得つつ、該両方のＥＧＲシステムにお
ける排気ガス還流量をそれぞれ制御弁を利用して独立し
て調整することが可能になる。

【００１７】請求項１２に記載したような構成とするこ
とにより、高温排気ガスと低温排気ガスとの燃焼室への
還流率を連続可変式にそれぞれきめ細かく調整して、請
求項１の効果を高い次元で得る上で好ましいものとな
る。この場合、請求項１３に記載したような構成とする
ことにより、高温排気ガスを利用して、エンジン冷間時
の燃焼室の適度の高温化を効果的に得て、燃焼性を向上
させる上で好ましいものとなる。

【００１８】請求項１４に記載したような構成とするこ
とにより、低温排気ガス量の調整を比較的簡単なものと
して制御系の負担を軽減しつつ、高温排気ガス量のきめ
細かな制御によって、エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ
率を十分満足させることができる。この場合、請求項１
５に記載したような構成とすることにより、高温排気ガ
スを利用した燃焼室の適度の高温化を効果的に得て、エ
ンジン冷間時での燃焼性を向上させることができる。

【００１９】請求項１６に記載したような構成とするこ
とにより、高温排気ガス量の調整を比較的簡単なものと
して制御系の負担を軽減しつつ、低温排気ガス量のきめ
細かな制御によって、エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ
率を十分満足させることができる。この場合、請求項１
７に記載したような構成とすることにより、排気ガスを
利用した燃焼室の適度の高温化を得て、特に高負荷域で
は高温排気ガスを利用した燃焼室の適度な高温化を効果
的に得て、エンジン冷間時での燃焼性を向上させること
ができる。

【００２０】請求項１８に記載したような構成とするこ
とにより、低温排気ガス量調整のための制御系の負担を
なくしつつ、高温排気ガス量のきめ細かな制御によっ
て、エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ率を十分に満足さ
せることができる。この場合、請求項１９に記載したよ
うな構成とすることにより、高温排気ガスを利用して、
冷たい燃焼室の適度の高温化を効果的に得て、エンジン
冷間時における燃焼性を向上させることができる。

【００２１】請求項２０に記載したような構成とするこ
とにより、高温排気ガスの調整のための制御系の負担を
なくしつつ、低温排気ガス量のきめ細かな制御によっ
て、エンジン負荷に応じた要求ＥＧＲ率を十分に満足さ
せることができる。この場合、請求項２１に記載したよ
うな構成とすることにより、排気ガスを利用して、冷た
い燃焼室を適度に高温化して、エンジン冷間時における
燃焼性を向上させることができる。

【００２２】請求項２２に記載したような構成とするこ
とにより、低温排気ガス調整および高温排気ガス調整に
要する制御系の負担を軽減する上で好ましいものとな
る。この場合、請求項２３に記載したような構成とする
ことにより、高温排気ガスを利用して、冷たい燃焼室を
適度に効果的に高温化して、エンジン冷間時における燃
焼性を向上させることができる。

【００２３】請求項２４に記載したような構成とするこ
とにより、請求項２２での場合よりもより制御系の負担
を軽減する上で好ましいものとなる。この場合、請求項
２５に記載したような構成とすることにより、高温排気
ガスを利用して、冷たい燃焼室を適度に効果的に高温化
して、エンジン冷間時における燃焼性を向上させること
ができる。

【００２４】請求項２６に記載したような構成とするこ
とにより、請求項２２での場合よりもより制御系の負担
を軽減する上で好ましいものとなる。この場合、請求項
２７に記載したような構成とすることにより、排気ガス
を利用して、冷たい燃焼室を適度に高温化して、エンジ
ン冷間時における燃焼性を向上させる上で好ましいもの
となる。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。図１は、４サイクル往復動型とされた火花
点火式エンジンの燃焼室付近の構造を示す。この図１に
おいて、１は燃焼室で、この燃焼室１には、吸気ポ−ト
２、排気ポ−ト３の他、ＥＧＲポ−ト４が開口されてい
る。吸気ポ−ト２は吸気弁２Ａにより、また排気ポ−ト
３は排気弁３Ａにより開閉されるが、この吸気弁２Ａお
よび排気弁３Ａはそれぞれ、、エンジン出力軸によって
回転駆動されるカムシャフトによって、エンジン回転に
同期して周知のタイミングで開閉される。また、ＥＧＲ
ポ−ト４はタイミングとしてのＥＧＲ弁４Ａにより開閉
されるが、このＥＧＲ弁４Ａも、吸気弁２Ａや排気弁３
Ａと同様に、エンジン出力軸によって回転駆動されるカ
ムシャフト（図示略）によって、エンジン回転に同期し
て、後述する所定のタイミングで開閉される。そして、
燃焼室１には、点火プラグ５が配設されると共に、燃焼
室１へ直接燃料噴射を行なうための燃料噴射弁６が配設
されている。

【００２６】燃料噴射弁６は、点火プラグ５（の点火ギ
ャップ）付近にリッチな混合気が形成されるように、そ
の指向方向が設定されている。すなわち、実施例では、
低負荷域および中負荷域ではリ−ンな空燃比とされ、高
負荷域ではリッチな空燃比とされて、低負荷域では高負
荷域に比して、空気過剰率が大きくなるように空燃比設
定される。そして、特に低負荷域での着火性を向上させ
るために、少なくとも低負荷域では点火プラグ５（の点
火ギャップ）付近にリッチな混合気が存在するように、
当該点火プラグ５に向けて燃料噴射弁６の指向方向が設
定されている。

【００２７】なお、実施例では、吸入空気量を調整する
スロットル弁を有しないで、エンジン負荷の調整はアク
セル開度に応じた燃料噴射量調整によって行なうように
なっている。したがって、本実施例におけるＥＧＲ率は
ＥＧＲ量と実質的に同意義となる。勿論、本発明は、ス
ロットル弁により吸入空気量調整を行なうエンジンに対
しても適用できるものである。この場合、例えば低中負
荷域では空燃比を理論空燃比よりもリ−ンな空燃比２２
とし、高負荷域では理論空燃比とすることができる）。

【００２８】ＥＧＲポ−ト４は、シリンダヘッド内に形
成されて、排気ポ−ト３からの高温の排気ガスを燃焼室
１へ還流させるためのものとなっている。すなわち、Ｅ
ＧＲポ−ト４の通路長さは極力短くされて、その途中つ
まりＥＧＲ弁４Ａよりも上流側には、第１制御弁１５が
配設されている。この第１制御弁１５は、ＥＧＲポ−ト
４の開度を連続可変式に調整するもので、その駆動つま
り第１制御弁１５の連続可変的な開度調整は、電磁式の
アクチュエ−タ１６を例えばデュ−ティ制御することに
よって行なわれる。

【００２９】ＥＧＲ弁４Ａは、傘弁式とされて、閉弁時
に、吸気弁２Ａおよび排気弁３Ａと同様に燃焼室の内面
を実質的に構成するもので、その開タイミングは、例え
ば吸気行程途中から圧縮行程初期時というように、点火
時期前に燃焼室１内で吸気ポ−ト２からの新気と高温排
気ガスとが混在する状態を形成し得るタイミングとされ
る。勿論、燃焼室１からＥＧＲポ−ト４への逆流が生じ
ないようなタイミングとなるように、ＥＧＲ弁４Ａの開
タイミングが選択される（排気ポ−ト３つまりＥＧＲポ
−ト４の圧力が燃焼室１の圧力よりも高いタイミングで
ＥＧＲ弁４Ａの開タイミングが選択される）。このよう
に、ＥＧＲポ−ト４とＥＧＲ弁４Ａと、第１制御弁１５
とによって、高温排気ガスを燃焼室１へ還流するための
第１ＥＧＲシステムが構成される。

【００３０】前記ＥＧＲポ−ト４のＥＧＲ弁４Ａを含む
最大有効開口面積は、排気ポ−ト３の排気弁３Ａを含む
最大有効開口面積よりも小さくされている。すなわち、
ポ−トの最大有効開口面積は、当該ポ−トそのものの最
大有効開口面積か、これを開閉する弁の最大リフト量に
よって決定されるが、実施例では、ＥＧＲポ−ト４その
ものの最大有効開口面積が排気ポ−ト３そのものの最大
有効開口面積よりも小さく、かつＥＧＲ弁４Ａの最大リ
フト量も排気弁３Ａの最大リフト量よりも小さくされて
いる。そして、ＥＧＲ弁４Ａを含むＥＧＲポ−ト４の最
大有効開口面積は、何等かの異常によりＥＧＲ弁４が開
いたままとなったときでも、高温排気ガスの燃焼室１へ
の最大還流率が異常に大きくならないように、特に所定
回転数よりも高いエンジン回転域において異常に大きく
ならないように設定されている。

【００３１】排気ポ−ト３と吸気ポ−ト２とは、シリン
ダヘッドの外部に配設された長い外部配管１７を介して
接続されている。この外部配管１７には、連続可変式に
開度調整可能な電磁式の第２制御弁１８が接続されてい
る。この外部配管１７と第２制御弁１８とによって、Ｅ
ＧＲポ−ト４からの高温排気ガスよりも十分低温な排気
ガスを燃焼室１へ還流させるための第２ＥＧＲシステム
が構成される。

【００３２】前記制御弁１５（駆動用アクチュエ−タ１
６）と１８とは、マイクロコンピュ−タを利用して構成
された制御ユニットＵによって制御される。この制御ユ
ニットＵには、各センサＳ１〜Ｓ３からの信号が入力さ
れる。センサＳ１は、エンジン負荷例えば吸入空気量を
検出するものである、センサＳ２は、エンジン冷却水温
度を検出するものである。センサＳ３はエンジンの加速
を検出するためのもので、例えばアクセル開度を検出す
る。

【００３３】制御ユニットＵによるＥＧＲ制御につい
て、エンジン温間時（例えば冷却水温度が６０度Ｃ以上
のとき）を例にして、図５を参照しつつ説明する。な
お、以下の説明や図面では、ＥＧＲポ−ト４からの高温
排気ガスの燃焼室１への還流を内部ＥＧＲとして、また
外部配管１７からの低温排気ガスの燃焼室１への還流を
外部ＥＧＲとして表現することもある。そして、図５に
おいて、エンジン負荷が、Ｆ１以下のときは低負荷域と
され、Ｆ２以上のときは高負荷域とされ、Ｆ１とＦ２と
の間の範囲が中負荷域とされる。

【００３４】先ず、図中α線が、高温排気ガス（内部Ｅ
ＧＲ）と低温排気ガス（外部ＥＧＲ）とを合計した燃焼
室１への総排気ガス還流率を示す。このα線は、低負荷
域から高負荷域に渡って、エンジン負荷の増大に伴って
徐々に小さくなるように設定されて、エンジン負荷に応
じた要求ＥＧＲ率を十分に満足するように設定されてい
る。そして、図中ハッチングを付して示すのが低温排気
ガスのＥＧＲ率であり、ハッチングを付さない白抜き部
分が高温排気ガスのＥＧＲ率を示している。つまり、エ
ンジン負荷がもっとも小さいときにおいて、高温排気ガ
スのＥＧＲ率がＧ１で示され、総排気ガスのＥＧＲ率が
Ｇ２で示され、低温排気ガスのＥＧＲ率は「Ｇ２−Ｇ
１」で示される。

【００３５】エンジン負荷がＦ１以下の低負荷域におい
ては、高温排気ガスによる内部ＥＧＲ率がＧ１という一
定のままとされる一方、低温排気ガスによる外部ＥＧＲ
率が、エンジン負荷の増大と共に徐々に減少されて、排
気ガスの燃焼室１への総還流率はエンジン負荷の増大に
応じて徐々に減少される。低負荷域では、燃焼に起因す
る燃焼室１の温度がさほど高くならないので、高温排気
ガスおよび低温排気ガスの両方を十分に燃焼室１へ還流
させて、燃焼性を向上させてＨＣ低減を図りつつ、ＮＯ
ｘの十分な低減が図られる。そして、エンジン負荷の増
大に応じて、低温排気ガスのＥＧＲ率を減少させること
により要求ＥＧＲ率の点を満足させつつ、十分な量の高
温排気ガスを利用して、特にＨＣの低減が図られる。

【００３６】エンジン負荷がＦ１となると、低温排気ガ
スの燃焼室１への還流率が零となる。中負荷域つまりＦ
１とＦ２との間の範囲では、燃焼に起因する燃焼温度も
低負荷域に比して高くなるので、高温排気ガスのＥＧＲ
率をβ線で示すようにエンジン負荷の増大に応じて徐々
に減少させていくが、このとき、高温排気ガスの低減割
合は、α線で示す総排気ガスのＥＧＲ率の低減度合より
も大きくされる。すなわち、中負荷域では、高温排気ガ
スから徐々に低温排気ガスへと置換されていくことにな
って、燃焼室１の異常な高温化を防止しつつ、ＨＣとＮ
Ｏｘとがバランスよく低減される。

【００３７】エンジン負荷がＦ２になると、高温排気ガ
スの燃焼室１への還流率は零となり、この後の高負荷域
では、エンジン負荷の増大に伴って低温排気ガスのみが
徐々に低減されていく。これにより、燃焼室１の異常な
高温化を防止しつつ、ＮＯｘの低減が十分に行なわれる
（高負荷域では、燃焼性が良好となって、ＨＣの発生は
少ない）。

【００３８】図５はエンジン温間時のものであるが、エ
ンジン冷間時には、図２（1)の右欄（冷間の欄）に示す
ように、排気ガスの還流態様が変更される。なお、図２
の（1)の左欄に該当する温間の欄に示されたものは、図
５に相当する。この冷間時においては、高温排気ガスの
還流領域が高負荷域まで拡大され（所定以上の高負荷域
では、高温排気ガスのみの還流となる）、かつ全体的
に、排気ガスの総還流率が増大される。これにより、冷
間時において燃焼室１を極力高温化して、燃焼性が向上
され、ＨＣの低減が効果的に行なわれる。

【００３９】制御ユニットＵは、エンジンが冷間時であ
るか温間時であるかによって、前述したように排気ガス
の還流態様を変更するが、この他、加速時であるか否か
によっても排気ガスの還流態様を変更する。すなわち、
元々燃焼性が良好な温間時では、加速が検出されたとき
に排気ガスの還流を強制的に全て停止して、排気ガスに
よる燃焼抑制作用を行なわないようにして、加速性が向
上される。また、燃焼性があまり良好でない冷間時に
は、加速が検出されたときに強制的に高温排気ガスのみ
を還流させて、燃焼性を向上させることによって加速性
が向上される。

【００４０】前述した制御ユニットＵの制御内容を、図
４に示すフロ−チャ−トを参照しつつ説明するが、以下
の説明でＱはステップを示す。先ず、Ｑ１において、セ
ンサＳ１〜Ｓ３からの信号が読込まれた後、Ｑ２におい
て、エンジン冷却水温度が例えば６０度Ｃ以上の温間時
であるか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳの
ときは、Ｑ３において、前述したように、図２の（1)左
欄に示す温間時用の排気ガス還流態様（図５の還流態
様）が選択される。この後、Ｑ４において、アクセル開
度の変化等をみることにより、加速時であるか否かが判
別される。このＱ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５にお
いて、排気ガスの還流が全て停止され、Ｑ４の判別でＮ
Ｏのときは、Ｑ５を経ることなくそのままＱ１へ戻る。

【００４１】前記Ｑ２の判別でＮＯのときは、エンジン
冷間時のときなので、このときは、Ｑ６において、図２
の（1)右欄に示す前述した冷間時用の態様で排気ガスの
還流が行なわれる。Ｑ６の後、Ｑ７において、加速時で
あるか否かが判別され（Ｑ４に対応）、このＱ７の判別
でＹＥＳのときは、Ｑ８において、還流される排気ガス
を全て高温排気ガスに置換された態様とする。Ｑ７の判
別でＮＯのときは、Ｑ８を経ることなくＱ１へ戻る。

【００４２】ここで、第１制御弁１５、第２制御弁１８
は、連続可変式の開度調整式に限らず、全閉と全開（Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ）とを２者択一的に選択する２者択一方式、
あるいはある所定開度に固定されたままの固定開度式の
ものに置換することができる。図２の（2)〜（4)および
図３の（1)〜（4)には、この連続可変式と、２者択一式
と、固定式との組み合わせにおける排気ガス還流態様を
示してある。ただし、高温排気ガスおよび低温排気ガス
共に固定式の場合は、排気ガス還流率を調整できないの
で採択不能である。

【００４３】先ず、図２の（2)は、高温排気ガス量調整
を連続可変式とし、低温排気ガス量調整を２者択一式と
した場合を示す。この場合は、温間時においては、低温
排気ガスのＥＧＲ率は、低負荷域と高負荷域とで全開相
当とされ、中負荷域で全閉相当とされる。そして、高温
排気ガスのＥＧＲ率を連続可変に制御することにより、
排気ガスの総還流率が、低負荷域から高負荷域に渡って
エンジン負荷の増大に伴って徐々に低減されるようにし
てある。

【００４４】また、冷間時には、高負荷域において低温
排気ガスのＥＧＲ率を全閉相当とすると共に、排気ガス
の総還流率を全体的に増大補正すべく、高温排気ガスの
還流率が低負荷域から高負荷域に渡って増大補正され
る。これにより、冷たい燃焼室１を適度に高温化して、
燃焼性の向上（ＨＣ低減）が図られる。

【００４５】図２の（3)は、高温排気ガス量調整を２者
択一式とすると共に、低温排気ガス量調整を連続可変式
とした場合の例を示す。この場合は、温間時において、
高温排気ガスのＥＧＲ率を、低負荷域から中負荷域につ
いては全開相当とし、高負荷域においては全閉相当とす
る。そして、低温排気ガスのＥＧＲ率を連続可変式に制
御することによって、エンジン負荷の増大に伴って排気
ガスの総還流率が徐々に低減される。冷間時において
は、高負荷域においても高温排気ガスのＥＧＲ率を全開
相当とし、あわせて低温排気ガスのＥＧＲ率も増大させ
て、低負荷域から高負荷域に渡って排気ガスの総還流率
が増大される。

【００４６】図２の（4)は、高温排気ガス量調整が連続
可変式とされると共に、低温排気ガス量調整が所定開度
の固定式とされる。この場合は、温間時においては、高
温排気ガスのＥＧＲ率がエンジン負荷の増大に伴って徐
々に低減される。また、冷間時には、低負荷域から高負
荷域に渡って全体的に、高温排気ガスのＥＧＲ率が増大
補正される。

【００４７】図３の（1)は、高温排気ガス量の調整が所
定開度相当の固定式とされ、低温排気ガス量調整が連続
可変式とされる。この場合、温間時においては、低温排
気ガスのＥＧＲ率が、エンジン負荷の増大に伴って徐々
に低減される。また、冷間時には、低温排気ガスのＥＧ
Ｒ率を増大補正して、低負荷域から高負荷域の全体に渡
って排気ガスの総還流率が増大される。

【００４８】図３の（2)は、高温排気ガス量調整および
低温排気ガス量調整がそれぞれ２者択一式とされる。こ
の場合、温間時には、低温排気ガスのＥＧＲ率が、低負
荷域から高負荷域の全体に渡って全開相当とされる。一
方、高温排気ガスのＥＧＲ率については、低負荷域と中
負荷域で全開相当されると共に、高負荷域では全閉相当
とされる。冷間時には、高負荷域において、低温排気ガ
スに代えて、高温排気ガスが燃焼室１へ還流される。

【００４９】図３の（3)は、高温排気ガス量調整が２者
択一式とされると共に、低温排気ガス量調整が所定開度
の固定式とされる。この場合、温間時には、高温排気ガ
スのＥＧＲ率は、低負荷域と中負荷域とでは全開相当と
されるも、高負荷域では全閉相当とされる。冷間時に
は、高温排気ガスの還流領域が、温間時のときよりもよ
り高負荷域まで全開相当となるように拡大補正される
が、高負荷域において高温排気ガスが還流されない負荷
域が存在したままとされる。

【００５０】図３の（4)は、高温排気ガス量調整が所定
開度の固定式とされ、低温排気ガス量調整が２者択一式
とされる。この場合、温間時においては、低温排気ガス
のＥＧＲ率は、低負荷域から中負荷域で全開相当とされ
ると共に、高負荷域では全閉相当とされる。冷間時に
は、低温排気ガスの還流領域が、温間時に比してより高
負荷域まで全開相当となるように拡大補正されるが、高
負荷域において低温排気ガスが還流されない負荷域が存
在したままとされる。

【００５１】以上実施例について説明したが、高温排気
ガスの還流に際しては、別途第１制御弁を設けることな
く、ＥＧＲ弁４Ａをそのまま利用して行なうことができ
る。すなわち、２者択一的に高温排気ガス量を調整する
には、ＥＧＲ弁４Ａの駆動機構中に弁停止機構を設け
て、当該ＥＧＲ弁４Ａを停止させる（閉弁状態に保持す
る）ことにより行なうことができる。また連続可変式と
する場合は、可変バルブタイミング機構を設けたり、可
変バルブリフト量機構を設けることにより行なうことが
できる。勿論、所定開度に固定した固定式とする場合
は、低温排気ガス、高温排気ガスの場合共にその通路途
中に固定オリフィスを設ける等により行なうことがで
き、高温排気ガスの場合は第１制御弁１５を廃止してＥ
ＧＲ弁４Ａのリフト量や開閉タイミングの固定設定によ
って行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、燃焼室付近の
様子を示す要部簡略系統図。

【図２】高温排気ガス量と低温排気ガス量との調整方式
に応じたＥＧＲ率調整の一例を示す図。

【図３】高温排気ガス量と低温排気ガス量との調整方式
に応じたＥＧＲ率調整の一例を示す図。

【図４】制御ユニットによる制御例を示すフロ−チャ−
ト。

【図５】高温排気ガス量と低温排気ガス量との調整をぞ
れぞれ連続可変式の開度調整方式とした場合のＥＧＲ率
調整の一例を示す図。

【符号の説明】

１：燃焼室 ２：吸気ポ−ト ３：排気ポ−ト ４：ＥＧＲポ−ト（高温排気ガス用） ４Ａ：ＥＧＲ弁（タイミング弁） ５：点火プラグ ６：燃料噴射弁 １５：第１制御弁（高温排気ガス量調整用） １６：アクチュエ−タ（第１制御弁駆動用） １７：外部通路（低温排気ガス用） １８：第２制御弁：（低温排気ガス量調整用） Ｕ：制御ユニット Ｓ１：センサ（エンジン負荷） Ｓ２：センサ（冷却水温度） Ｓ３：センサ（加速検出）

フロントページの続き (72)発明者 岩永 享 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火花点火式とされ、しかも高負荷域では低
   負荷域に比して空気過剰率が小さくなるように空燃比制
   御を行なうようにしたエンジンにおいて、 高温の排気ガスを燃焼室へ還流するための第１ＥＧＲシ
   ステムと、 前記第１ＥＧＲ通路から還流される排気ガスよりも低温
   の排気ガスを燃焼室へ還流するための第２ＥＧＲシステ
   ムと、 エンジン負荷に応じて前記第１ＥＧＲシステムと第２Ｅ
   ＧＲシステムとの少なくとも一方を制御して、少なくと
   も低負荷域では前記高温排気ガスと低温排気ガスとの両
   方を燃焼室へ還流させると共に、高負荷域では低負荷域
   に比して排気ガスの燃焼室への総還流率を減少させるＥ
   ＧＲ制御手段と、を備えていることを特徴とするエンジ
   ンの排気還流装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 排気ガスの燃焼室への総還流率が、低負荷域から高負荷
   域に渡って、エンジン負荷の増大に伴って徐々に減少さ
   れるもの。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記高温排気ガスの燃焼室への還流率が、低中負荷域で
   は一定とされると共に、高負荷域ではエンジン負荷の増
   大に伴って徐々に減少され、 前記低温排気ガスの燃焼室への還流率が、低負荷域から
   エンジン負荷の増大に伴って徐々に減少されるもの。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記第２ＥＧＲシステムにおける前記低温排気ガスの燃
   焼室への還流量の調整方式が、全閉または全開の２者択
   一的な開度調整式とされて、低負荷域と高負荷域におい
   て全開とされると共に、中負荷域において全閉とされ、 前記第１ＥＧＲシステムにおける前記高温排気ガスの燃
   焼室への還流量の調整方式が、連続可変の開度調整式と
   されて、エンジン負荷の増大に伴って該高温排気ガスの
   燃焼室への還流率が徐々に減少するように制御されるも
   の。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムが、 排気ポ−トと燃焼室とを連通する短いＥＧＲポ−トと、 前記排気ポ−ト内の圧力が燃焼室内の圧力よりも高い時
   期に開作動されて前記ＥＧＲポ−トを開くタイミング弁
   とを備えているもの。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記タイミング弁が、エンジン出力軸によってエンジン
   回転に同期して開閉駆動されるもの。
7. 【請求項７】請求項５において、 前記タイミング弁を含めた前記ＥＧＲポ−トの最大有効
   開口面積が、前記排気ポ−トの最大有効開口面積よりも
   小さく設定されて、エンジンの所定以上の高回転域にお
   いて前記高温排気ガスの還流率が所定値以上にならない
   ように設定されているもの。
8. 【請求項８】請求項１において、 エンジン温間時における加速時には前記高温排気ガスと
   低温排気ガスの両方共に燃焼室に対する還流が停止さ
   れ、 エンジン冷間時における加速時には前記低温排気ガスの
   燃焼室に対する還流が停止されると共に前記高温排気ガ
   スが燃焼室へ還流されるもの。
9. 【請求項９】請求項１において、 エンジンの冷間時には温間時に比して、排気ガスの燃焼
   室への還流量が増大されるか、または排気ガスを燃焼室
   へ還流させる運転領域が拡大されるもの。
10. 【請求項１０】請求項９において、 エンジンの冷間時には温間時に比して、少なくとも前記
    高温排気ガスの燃焼室への還流率が増大されるか、該高
    温排気ガスを燃焼室へ還流させる運転領域が拡大される
    もの。
11. 【請求項１１】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムが、排気ポ−トと燃焼室とを連
    通する短いＥＧＲポ−トと、エンジンの回転に同期して
    開閉駆動されて前記ＥＧＲポ−トを所定タイミングで開
    閉するタイミング弁と、該タイミング弁よりも前記排気
    ポ−ト側において前記ＥＧＲポ−ト内に配設されて該Ｅ
    ＧＲポ−トの開度を調整する第１制御弁とを備え、 前記第２ＥＧＲシステムが、エンジン本体の外部に配設
    された外部通路を含んで排気ガスを吸気ポ−トを介して
    燃焼室へ還流させる外部ＥＧＲ通路と、該外部ＥＧＲ通
    路の開度を調整する第２制御弁とを備えているもの。
12. 【請求項１２】請求項２において、 前記第１システムにおける前記高温排気ガスの燃焼室へ
    の還流量調整および前記第２ＥＧＲシステムにおける前
    記低温排気ガスの燃焼室への還流量調整がそれぞれ、連
    続可変式の開度調整式として設定され、 前記高温排気ガスの燃焼室への還流率が、低負荷域では
    一定となるように、中負荷域ではエンジン負荷の増大に
    伴って徐々に減少するように、高負荷域では零となるよ
    うにされ、 前記低温排気ガスの燃焼室への還流量が、低負荷域から
    高負荷域に渡って、排気ガスの燃焼室への総還流率がエ
    ンジン負荷の増大に伴って徐々に減少するように制御さ
    れるもの。
13. 【請求項１３】請求項１２において、 エンジンの冷間時において、 少なくとも高負荷域において前記低温排気ガスの燃焼室
    への還流が停止されると共に、低負荷域から高負荷域に
    渡って排気ガスの燃焼室への総還流量が増大されるも
    の。
14. 【請求項１４】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムにおける前記高温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、連続可変式の開度調整式として
    設定され、 前記第２ＥＧＲシステムにおける前記低温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、全閉または全開の２者択一的な
    開度調整式として設定されて、低負荷域および高負荷域
    では全開とされると共に中負荷域では全閉とされ、 前記第１ＥＧＲシステムが、低負荷域から高負荷域に渡
    って、排気ガスの燃焼室への総還流率がエンジン負荷の
    増大に伴って徐々に減少するように制御されるもの。
15. 【請求項１５】請求項１４において、 エンジンの冷間時において、 高負荷域において前記第２ＥＧＲシステムが全閉とされ
    ると共に、低負荷域から高負荷域に渡って排気ガスの燃
    焼室への総還流率が増大されるもの。
16. 【請求項１６】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムにおける前記高温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、全閉または全開の２者択一的な
    開度調整式として設定されて、低負荷域および中負荷域
    では全開とされると共に高負荷域では全閉とされ、 前記第２ＥＧＲシステムにおける前記低温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、連続可変式の開度調整式として
    設定されて、低負荷域から高負荷域に渡ってエンジン負
    荷の増大に伴って排気ガスの燃焼室への総還流率が徐々
    に減少するように制御されるもの。
17. 【請求項１７】請求項１６において、 エンジンの冷間時において、 低負荷域から高負荷域に渡って前記第１ＥＧＲシステム
    が全開とされ、 排気ガスの燃焼室への総還流率が低負荷域から高負荷域
    に渡って増大補正されるように前記第２ＥＧＲシステム
    が制御されるもの。
18. 【請求項１８】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムにおける前記高温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、連続可変式の開度調整式として
    設定され、 前記第２ＥＧＲシステムにおける前記低温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、所定開度に設定されたままの固
    定開度式として設定され、 排気ガスの燃焼室への総還流率が低負荷域から高負荷域
    に渡ってエンジン負荷の増大に伴って徐々に減少される
    ように、前記第１ＥＧＲシステムが制御されるもの。
19. 【請求項１９】請求項１８において、 エンジンの冷間時において、 前記高温排気ガスの燃焼室への還流率が、低負荷域から
    高負荷域に渡って増量補正されるもの。
20. 【請求項２０】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムにおける前記高温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、所定開度のままに固定された開
    度固定式として設定され、 前記第２ＥＧＲシステムにおける前記低温排気ガスの燃
    焼室への還流量調整が、連続可変式の開度調整式として
    設定され、 前記低温排気ガスの燃焼室への還流率が低負荷域から高
    負荷域に渡ってエンジン負荷の増大に伴って徐々に減少
    するように、前記第２ＥＧＲシステムが制御されるも
    の。
21. 【請求項２１】請求項２０において、 エンジンの冷間時において、 前記低温排気ガスの燃焼室への還流率が、低負荷域から
    高負荷域に渡って、増量補正されるもの。
22. 【請求項２２】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムおよび第２ＥＧＲシステムがそ
    れぞれ、全閉と全開の２者択一的な開度調整式として設
    定され、 前記第２ＥＧＲシステムが、低負荷域から高負荷域に渡
    って全開とされ、 前記第１ＥＧＲシステムが、低負荷域および中負荷域で
    は全開とされると共に、高負荷域では全閉とされるも
    の。
23. 【請求項２３】請求項２２において、 エンジンの冷間時において、 高負荷域において、前記第１ＥＧＲシステムが全開とさ
    れるもの。
24. 【請求項２４】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムが、全閉と全開との２者択一的
    な開度調整式として設定され、 前記第２ＥＧＲシステムが、所定開度のままに固定され
    た開度固定式として設定され、 前記第１ＥＧＲシステムが、低負荷域および中負荷域に
    おいて全開とされると共に、高負荷域において全閉とさ
    れるもの。
25. 【請求項２５】請求項２４において、 エンジンの冷間時において、 前記第１ＥＧＲシステムが全開とされるエンジン負荷域
    が、より高負荷域まで拡大補正されるもの、
26. 【請求項２６】請求項１において、 前記第１ＥＧＲシステムが、所定開度のままに固定され
    た開度固定式として設定され、 前記第２ＥＧＲシステムが、全閉と全開との２者択一的
    な開度調整式として設定され、 前記第２ＥＧＲシステムが、低負荷域および中負荷域で
    は全開とされると共に、低負荷域では全閉とされるも
    の。
27. 【請求項２７】請求項２６において、 エンジンの冷間時には、 前記第２ＥＧＲシステムが全開とされるエンジン負荷域
    が、より高負荷域まで拡大補正されるもの。