JPH07279775A

JPH07279775A - 内燃機関の排気ガス再循環制御装置

Info

Publication number: JPH07279775A
Application number: JP6066009A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Yamada; 大輔山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1994-04-04
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料増量遅延後のトルクショックを低減す
る。【構成】排気ガスを吸気系に戻す排気ガス再循環を実
行する排気ガス再循環実行手段、燃料を増量する燃料増
量実行手段を備えた内燃機関の排気ガス再循環制御装置
において、前記燃料増量実行手段が燃料増量を実行する
前に前記排気ガス再循環実行手段により実行されている
排気ガス再循環量を所定値以下に減量する排気ガス再循
環減量手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気ガ
ス再循環制御装置。

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ガス再循
環制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンは、耐久性の観点から排気ガス
の温度が耐熱性より定められる所定温度以上に高くなら
ないように運転されなければならない。この排気ガスの
温度はエンジン回転数、エンジン負荷、点火時期の進角
度が一定の場合、エンジンへ供給された混合気の空燃比
が理論空燃比よりやや大きいとき最高になり、混合気の
空燃比が理論空燃比より小さいほど低下する。したがっ
て、排気ガスの温度が上記所定温度に達したときには、
混合気の空燃比を理論空燃比より小さくしてやればよ
い。つまり、このとき燃料噴射量を増量してやればよ
い。しかし、この燃料増量実行時に排気ガス再循環を実
行したままにしておくと、燃焼速度が低下することによ
り燃焼が不安定になることによる出力の低下、ＨＣエミ
ッションの悪化、排気ガス再循環経路中に設けられてい
るバキュームモジュレータの熱害といった問題が発生す
るため、従来は特公平４−４７３７号に示されるよう
に、燃料増量に合わせ、排気ガス再循環を停止してい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
排気ガス再循環が、燃料増量が実行されると同時に停止
されていたため、トルクを上昇させる要因が同時に２つ
重なり、急激なトルクショックが発生するという不具合
があった。本発明は上記課題をトルク上昇要因タイミン
グを分離することにより解決するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、排気ガスを吸気系に戻す排気ガス
再循環を実行する排気ガス再循環実行手段、燃料を増量
する必要があることを判断する燃料増量実行判断手段、
該燃料増量実行判断手段が燃料を増量する必要があるこ
とを判断すると燃料を増量する燃料増量実行手段を備え
た内燃機関の排気ガス再循環制御装置において、前記燃
料増量実行手段が燃料増量を実行する前に前記排気ガス
再循環実行手段により実行されている排気ガス再循環量
を所定値以下に減量する排気ガス再循環量減量手段を備
えたことを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環制御装
置ようにしている。

【０００５】

【作用】エンジンの運転状態が燃料非増量運転域より燃
料増量運転域に移行し、実際に燃料増量が実行されるま
での遅延時間内に排気ガス再循環が減量され、実際に燃
料増量が実行される時点でのトルク上昇要因としては燃
料増量だけになるため、急激なトルクショックが抑えら
れる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図１は本発明による排気ガス再循環制御装
置が実施されて好適な火花点火式エンジンの１つの実施
例を示す概略構成図である。図１において、１はエンジ
ンを示しており、エンジン１はシリンダブロック２とシ
リンダヘッド３を有している。シリンダブロック２はそ
の内部に形成されたシリンダボアにピストン４を受け入
れており、そのピストン４の上方にシリンダヘッド３と
共働して燃焼室５を郭定している。シリンダヘッド３に
は吸気ポート６と排気ポート７とが形成されており、こ
れらポート６および７は各々吸気バルブ８と排気バルブ
９により開閉されるようになっている。またシリンダヘ
ッド３には点火プラグ１０が取り付けられており、点火
プラグ１０は図示しない点火コイルが発生する電流をデ
ィストリビュータ１２を経て供給し、燃焼室５内にて放
電による火花を発生する。吸気ポート６には吸気マニホ
ールド１３、サージタンク１４、スロットルボディ１
５、ターボチャージャ３０のコンプレッサハウジング３
１、吸気管１７、接続チューブ１８、エアフローメータ
１９および図示しないエアクリーナが順に接続され、こ
れらがエンジンの吸気系を構成している。吸気マニホー
ルド１３の吸気ポート６に対する接続端近くには燃料噴
射弁２０が取り付けられている。燃料噴射弁２０は図示
しない燃料タンクに貯容されているガソリンの如き液体
燃料を燃料ポンプにより燃料供給管を経て供給され、後
述する制御装置５０が発生する信号により開弁時間を制
御することにより燃料噴射量を計量制御するようになっ
ている。排気ポート７には排気マニホールド２１および
ターボチャージャ３０のタービンハウジング３２が接続
されている。ターボチャージャ３０はそのコンプレッサ
ハウジング３１内にコンプレッサホイール３３を有して
おり、このコンプレッサホイール３３は軸３４によりタ
ービンハウジング３２内に設けられたタービンホイール
３５に接続され、タービンホイール３５がエンジン１よ
り排出される排気ガスの圧力により回転駆動されること
によりコンプレッサホイール３３が回転し、エンジン１
に対し吸入空気の過給を行うようになっている。また、
タービンハウジング３２にはタービンホイール３５の配
設部分をバイパスして設けられたバイパス通路３６が設
けられており、このバイパス通路３６はバイパス弁３７
により選択的に開閉されるようになっている。マイクロ
コンピュータ５０は燃料噴射量を制御するようになって
おり、その一例が図２に示されている。このマイクロコ
ンピュータ５０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５１
と、リードオンメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）５３と、入力ポート装置５４およ
び出力ポート装置５５とを有し、これらは双方性のコモ
ンバス５６により互いに接続されている。入力ポート装
置５４には、エアフローメータ１９が発生する空気流量
信号と、エアフローメータ１９に取り付けられた吸気温
センサ４１が発生する吸気温度信号と、シリンダブロッ
ク２に取り付けられた水温センサ４２が発生する冷却水
温度信号と、タービンハウジング３２に取り付けられた
Ｏ₂センサ４４が発生する空気過剰信号（酸素濃度信
号）と、ディストリビュータ１２に取り付けられた回転
角センサ４５が発生するクランク回転角信号とが各々入
力され、それらのデータを適宜信号変換してＣＰＵ５１
の指示に従いＣＰＵ５１およびＲＡＭ５３へ出力するよ
うになっている。ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２に記憶されて
いるプログラムに従って、各センサからのデータに基づ
き燃料噴射量を決定し、それに基づく燃料噴射信号を出
力ポート装置５５より燃料噴射弁２０へ出力する。以下
に図３および図４に示されたフローチャートに基づいて
本発明の制御装置が実施される要領について説明する。
図３は燃料増量制御ルーチンである。まず、ステップ１
０１でエンジン負荷ＧＮを検出する。次にステップ１０
２でエンジン回転数ＮＥを検出する。そしてステップ１
０１で検出されたエンジン負荷ＧＮとステップ１０２で
検出されたエンジン回転数ＮＥとの２次元マップから、
次のステップ１０３においてそのエンジン負荷ＧＮとエ
ンジン回転数ＮＥにおいて収束する定常時の排気温度Ｔ
ＥＭＰＧＡを算出する。ステップ１０１からステップ１
０３まではエンジン負荷ＧＮとエンジン回転数ＮＥにお
いて収束する定常時の排気温度を算出する手段である。
次にステップ１０４において空気流量ＧＡを測定する。
次に、ステップ１０５において、ステップ１０４で求め
た空気流量ＧＡのマップにより、次のステップ１０５で
温度上昇遅れ時定数ＴＣＴＥＭＰを算出する。ステップ
１０４で空気流量ＧＡを測定するのは、空気流量ＧＡに
よって、定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡが検出されてか
ら実際の排気温度がその定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡ
に収束するまでの時間が一義的に決まっており、この空
気流量ＧＡから排気温度が定常時の値に収束するまでの
時間より、その時間内において排気温度と時間とがどの
ような関数関係になっているかをステップ１０５にて求
める。排気温度と時間との関係は、温度上昇の過渡時に
はほぼ指数関数ｙ＝１−ｅｘｐ（−ｘ／Ｔ）の描く曲線
によって示され、温度上昇遅れ時定数がこのＴに相当す
る。ステップ１０４とステップ１０５は排気温度上昇の
時定数を算出する手段である。次にステップ１０６にお
いて、ステップ１０３において算出した定常時の排気温
度ＴＥＭＰＧＡをステップ１０５において算出した温度
上昇遅れ時定数ＴＣＴＥＭＰでなますことにより、実際
の排気温度をシュミレートしたＴＥＭＰＥＸを算出す
る。ステップ１０６で実際の排気温度をシュミレートし
た値を算出するのは、エンジン負荷ＧＮとエンジン回転
数ＮＥが変化してから、この変化した値によって新たに
定められる定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡに収束するま
での過渡状態にある実際の排気温度を時々刻々とできる
だけ正確に捉えることにより、燃料増量を実行する必要
があるか否かを精度よく見るためである。結局、ステッ
プ１０１からステップ１０６までが実際の排気温度を算
出する手段である。次にステップ１０７でＸＯＴＰ＝０
であるか否か、すなわち現在燃料増量を実行していない
か否かを判断する。ステップ１０７でＹＥＳと判定され
た場合には次のステップ１０８に移行し、ＮＯと判定さ
れた場合にはＴＥＭＰＥＸ＝８７５（℃）とした上で次
のステップ１０８に移行する。ステップ１０８で実際の
排気温度をシュミレートしたＴＥＭＰＥＸの値を８７５
（℃）としたのは以下の理由による。燃料増量実行を前
提とせずにエンジン負荷ＧＮとエンジン回転数ＮＥから
算出された定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡは、燃料増量
が実行された場合の定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡの値
と大きくずれているはずである。したがって、この実際
の定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡから大きくずれた定常
時の排気温度ＴＥＭＰＧＡを基に算出された、実際の排
気温度をシュミレートしたＴＥＭＰＥＸの値は全く不正
確な値であり、この不正確なＴＥＭＰＥＸの値は燃料増
量停止のクライテリアとしては役に立たない。そこで、
燃料増量が実行された場合は、ＴＥＭＰＥＸを燃料増量
実行のクライテリアよりも大きい値に固定してやること
により、ＴＥＭＰＥＸにより燃料増量停止の判断を行わ
ないようにしたのである。ステップ１０９では定常時の
排気温度ＴＥＭＰＧＡが８７０（℃）以上か否かを判定
する。ステップ１０９で定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡ
が８７０（℃）以上か否かを判定するのは、燃料増量実
行を前提とせずにエンジン負荷ＧＮとエンジン回転数Ｎ
Ｅから算出された定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡは、燃
料増量が実行された場合の定常時の排気温度ＴＥＭＰＧ
Ａの値と大きくずれているはずであり、この不正確なＴ
ＥＭＰＧＡの値を、そのまま燃料増量停止のクライテリ
アとして用いることはできないが、いくらＴＥＭＰＧＡ
が不正確な値であるとはいっても、この値が８７０
（℃）を下回るようなときは、実際の排気温度も、燃料
増量の実行を必要とする程上がってはいないだろうと判
断できるからである。ステップ１０９でＹＥＳと判定さ
れた場合には次のステップ１１０に移行し、ＮＯと判定
された場合には排気温度が燃料増量を必要とする程上昇
していないと判断されたため、ステップ１１０でＸＯＴ
Ｐ＝０とし、すなわち燃料増量を停止し、このルーチン
を終了する。ステップ１１０では実際の排気温度をシュ
ミレートした値ＴＥＭＰＥＸが８７５（℃）以上か否か
を判定する。ステップ１１０でＹＥＳと判定された場合
には排気温度が燃料増量を必要とする程上昇したと判断
されたため、ステップ１１２でＸＯＴＰ＝１とし、すな
わち燃料増量を実行し、ＮＯと判定された場合にはＸＯ
ＴＰ＝０とし、共にこのルーチンを終了する。ステップ
１０７からステップ１１０までが排気温度に基づき燃料
増量を実行するか否かを判断する手段である。図４は排
気ガス再循環制御ルーチンである。ステップ２０１で始
動後２秒以上経過しているか否かを判定する。ステップ
２０１で始動後２秒以上経過しているか否かを判定する
のは、始動後十分に時間が経過していないのに排気ガス
再循環を実行すると、燃焼が悪くなり、エンジンストー
ルを招く可能性があるのでこれを防止するためである。
ステップ２０１でＹＥＳと判定された場合には次のステ
ップ２０２に移行し、ＮＯと判定された場合にはステッ
プ２０７に移行し、排気ガス再循環を停止し、このルー
チンを終了する。ステップ２０２ではエンジン水温が６
０（℃）以上か否かを判定する。ステップ２０２でエン
ジン水温が６０（℃）以上か否かを判定するのは、排気
ガス再循環を実行してもエンジンの燃焼が悪くならない
と思われるエンジン水温に関するクライテリアが、６０
（℃）のところだからである。ステップ２０２でＹＥＳ
と判定された場合には次のステップ２０３に移行し、Ｎ
Ｏと判定された場合にはステップ２０７に移行し、排気
ガス再循環を停止し、このルーチンを終了する。ステッ
プ２０３ではＸＩＤＬ＝０か否か、すなわち非アイドル
状態か否かを判定する。ステップ２０３で非アイドル状
態か否かを判定するのは、アイドル状態では、エンジン
の回転数が十分に上がっておらず、この状態で排気ガス
再循環を実行すると燃焼が悪くなり、エンジンストール
を招く可能性があるため、これを防止すべく、非アイド
ル状態であるか否かを的確に判断することが排気ガス再
循環実行にとって重要な条件だからである。ステップ２
０３でＹＥＳと判定された場合には次のステップ２０４
に移行し、ＮＯと判定された場合にはステップ２０７に
移行し、排気ガス再循環を停止し、このルーチンを終了
する。ステップ２０４ではエンジン負荷ＧＮが排気ガス
再循環を実行することのできる負荷の下限値ＫＧＮＥＧ
Ｒ以上であるか否かを判定する。ステップ２０４でＹＥ
Ｓと判定された場合には次のステップ２０５に移行し、
ＮＯと判定された場合にはステップ２０７に移行し、排
気ガス再循環停止し、このルーチンを終了する。ステッ
プ２０４は排気ガス再循環を実行するには、エンジン負
荷が燃焼が悪化せずエンジンストールを招くおそれのな
い一定値以上でなければならないという見地に基づくも
のである。ステップ２０５では定常時の排気温度ＴＥＭ
ＰＧＡが８７５（℃）以下であるか否かを判定する。ス
テップ２０５でＹＥＳと判定された場合にはステップ２
０６に移行し、排気ガス再循環を実行し、このルーチン
を終了する。ステップ２０６で排気ガス再循環を実行す
るのは、定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡが８７５（℃）
以下であるときには、当然、実際の排気温度をシュミレ
ートした値ＴＥＭＰＥＸは８７５（℃）に達しておら
ず、したがって、燃料増量が実行されていないので、ま
だ排気ガス再循環を実行したままでもよいからである。
ステップ２０５でＮＯと判定された場合にはステップ２
０７に移行し、排気ガス再循環を停止し、このルーチン
を終了する。ステップ２０７で排気ガス再循環を停止す
るのは、定常時の排気温度ＴＥＭＰＧＡが８７５（℃）
に達していれば、じきに実際の排気温度をシュミレート
した値ＴＥＭＰＥＸも燃料増量が実行される８７５
（℃）に達するはずであり、燃料増量と排気ガス再循環
停止のタイミングが重なることによるトルクショックを
避けるため、燃料増量が実行される以前に排気ガス再循
環を停止したいからである。図５は燃料噴射量算出ルー
チンを示す図である。まず、ステップ３０１でエンジン
回転数とエンジン負荷の２次元マップから、基本燃料噴
射量ＴＰを算出する。次にステップ３０２で燃料増量フ
ラグがセットされているか否かを判定する。ステップ３
０２でＹＥＳと判定されれば、ステップ３０３に移行
し、燃料増量補正係数Ｋを１よりも大きな値に設定し、
ステップ３０２でＮＯと判定されれば、ステップ３０４
に移行し、燃料増量補正係数Ｋを１に設定する。そし
て、次のステップ３０５で、ステップ３０１で算出され
た基本燃料噴射量ＴＰに燃料増量補正係数Ｋの値を乗算
することにより、燃料噴射量ＴＡＵを算出する。図６は
本発明の概要を示すタイムチャートである。これによる
と実際に燃料増量が実行される時点と排気ガス再循環が
停止される時点がずれているため、トルクはなだらかに
上昇している。以上のように、燃料増量が実行されるま
での遅延時間内に排気ガス再循環が停止され、燃料増量
が実行されるタイミングと排気ガス再循環が停止される
タイミングが分離されているため、トルクがなだらかに
上昇し、燃料増量と排気ガス再循環停止が同時に実行さ
れることによる急激なトルクショックを抑えることがで
きる。尚、本発明は本実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様
が考えられるのは言うまでもないことである。例えば、
本実施例では、排気ガス再循環を停止しているが、問題
が生じない程度に排気ガス再循環量を減量するだけでも
よい。

【０００７】

【発明の効果】本発明ではトルク上昇要因タイミングを
分離することにより、エンジンの運転状態が燃料非増量
運転域より燃料増量運転域に移行した瞬間から実際に燃
料増量が実行されるまでの遅延時間内に排気ガス再循環
量が減量されるため、実際に燃料増量が実行される時点
でのトルク上昇要因としては燃料増量だけになり、急激
なトルクショックが抑えられるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料増量制御方法が実施
されて好適な火花点火式エンジンの１つの実施例を示す
概略構成図

【図２】本発明方法を実施する制御装置の一例
を示すブロック線図

【図３】増量増量制御ルーチンを示すフローチ
ャート

【図４】排気ガス再循環制御ルーチンを示すフ
ローチャート

【図５】燃料噴射量算出ルーチンを示すフロー
チャート

【図６】本発明の概要を示すタイムチャート

【符号の説明】

１・・・エンジン２・・・シリンダブロック３・・・シリンダヘッド４・・・ピストン５・・・燃焼室６・・・吸気ポート７・・・排気バルブ８・・・吸気バルブ９・・・排気バルブ１０・・・点火プラグ１２・・・ディストリビュータ１３・・・吸気マニホールド１４・・・サージタンク１５・・・スロットルボディ１６・・・スロットルバルブ１７・・・吸気管１８・・・接続チューブ１９・・・エアフローメータ２０・・・燃料噴射弁２１・・・排気マニホールド３０・・・ターボチャージャ３１・・・コンプレッサハウジング３２・・・タービンハウジング３３・・・コンプレッサホイール３４・・・軸３５・・・タービンホイール３６・・・バイパス通路３７・・・バイパス弁３８・・・リンク要素３９・・・ダイヤフラム装置４０・・・導管４１・・・吸気温センサ４２・・・水温センサ４４・・・Ｏ₂センサ４５・・・回転角センサ５０・・・制御装置（マイクロコンピュー
タ）５１・・・中央処理ユニット（ＣＰＵ）５２・・・リードオンメモリ（ＲＯＭ）５３・・・ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）５４・・・入力ポート装置５５・・・出力ポート装置５６・・・コモンバス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスを吸気系に戻す排気ガス再循環を
実行する排気ガス再循環実行手段、燃料を増量する必要
があることを判断する燃料増量実行判断手段、該燃料増
量実行判断手段が燃料を増量する必要があることを判断
すると燃料を増量する燃料増量実行手段を備えた内燃機
関の排気ガス再循環制御装置において、前記燃料増量実
行手段が燃料増量を実行する前に前記排気ガス再循環実
行手段により実行されている排気ガス再循環量を所定値
以下に減量する排気ガス再循環量減量手段を備えたこと
を特徴とする内燃機関の排気ガス再循環制御装置。