JPH09250404A

JPH09250404A - エンジンの吸気制御装置

Info

Publication number: JPH09250404A
Application number: JP8062799A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yonemura; 幸夫米村
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】低負荷域における少量のＥＧＲの高精度制御
と高負荷域における大量のＥＧＲ供給とを簡易かつ低コ
ストで達成すると共に、吸気制御弁と付加開閉バルブと
の協調動作により広いエンジン運転条件にわたって最適
なＥＧＲを実現すること。【解決手段】第１のＥＧＲ通路５４ａとは別にＥＧＲ
バルブ５６をバイパスする第２の（付加）ＥＧＲ通路５
４ｂを設け、この第２のＥＧＲ通路５６ｂに付加開閉バ
ルブ８０を設ける。スロットル開度に基づいてエンジン
運転条件を低負荷域、中負荷域、高負荷域及び全開走行
近傍域の４段階に分け、各段階毎に付加開閉バルブ８０
とＴＣＶ８６の動作を協調させることにより、最適なＥ
ＧＲを実現する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンダ内に流入す
る吸気を制御するエンジンの吸気制御装置に関し、特
に、排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気還流制
御手段とシリンダ内にタンブル、スワール等のガス流動
を発生させる吸気制御手段とを備えたエンジンの吸気制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気通路内の排気ガスの一部
を吸気通路に還流させる排気還流（以下、単にＥＧＲと
いう）システムと吸入通路の一部を閉塞することにより
シリンダ内にタンブル（縦旋回流）、スワール（横旋回
流）等の所望のガス流動を生じさせる吸気制御弁とを備
えたエンジンの吸気制御装置が知られている。

【０００３】一般的なＥＧＲシステムでは、排気通路と
吸気通路とを連通するＥＧＲ通路の途中に設けられたＥ
ＧＲバルブの開度を制御して、排気通路内から吸気通路
内に還流させる排気ガスの量を調整し、これにより、燃
焼温度を下げてＮＯｘ発生量を低減させるとともに、ポ
ンピングロス低減による燃費の向上を図っている。ここ
で、ＥＧＲバルブとしては、吸気管内の負圧を利用して
ダイヤフラムを変位させる負圧式のものや、電動モータ
を利用して弁体を開閉させる電子制御式のものがあり、
更に、電子制御式のものには、ステッピングモータ等の
パルスモータを利用してバルブのリフト量を制御するも
のや、電磁ソレノイドへの通電を時間比例制御するもの
等が知られている。

【０００４】上記負圧式のＥＧＲバルブは、スロットル
開度に応じてＥＧＲ率が制御されるものであるため、そ
の制御範囲は自ずと限られたものとなっている。そこ
で、近年は、よりエンジンの運転状態に最適なＥＧＲ率
を実現するために、電子制御式のＥＧＲバルブが比較的
多く提案されている。このような従来のＥＧＲシステム
では、ＥＧＲバルブ駆動用のステッピングモータへ出力
するパルス信号を、エンジンの吸入空気量、回転数、吸
気管圧力等の各運転状態パラメータに応じて設定された
値によって調整し、これにより、運転状態に最適なＥＧ
Ｒ率を実現するようにＥＧＲバルブのリフト量を制御し
ている。従って、エンジンの各運転状態毎に最適なＥＧ
Ｒ率が予めマップ化されて設定されており、エンジンの
運転状態が変化した場合には、その変化後の運転状態に
応じたＥＧＲ率を実現すべく、ステッピングモータに必
要なパルス信号が出力される。

【０００５】一方、吸気通路に設けられる吸気制御弁
は、シリンダ内にタンブル、スワール等のガス流動を発
生させ、これにより、火炎伝播速度を早めて低負荷走行
時の燃焼状態を改善し、燃費の向上等を達成するもので
ある。ここで、この吸気制御弁には、主として、シリン
ダの略縦断面方向に沿ったタンブルを生成するタンブル
制御弁と、シリンダの略横断面方向に沿ったスワールを
生成するスワール制御弁とがあり、これらタンブル、ス
ワールの別に応じて、吸気ポートの形状も適宜選定され
る。

【０００６】また、特開平５−９９０８１号公報の技術
では、ＥＧＲ通路の途中にステッピングモータを用いた
電子制御式のＥＧＲバルブを小流量制御用バルブとして
設けると共に、この電子制御式ＥＧＲバルブと並列に負
圧式のＥＧＲバルブを大流量制御用バルブとして設けて
いる。そして、負圧式ＥＧＲバルブのバルブ開度に基づ
いて電子制御式ＥＧＲバルブの開度を調整することによ
り、負圧式ＥＧＲバルブで調整されるＥＧＲ量と電子制
御式ＥＧＲバルブで調整されるＥＧＲ量との合計流量が
エンジンの運転条件に応じた最適流量となるように、電
子制御式ＥＧＲバルブの開度を制御している。

【０００７】更に、特開昭５９−４９３５９号公報に
は、スワールを発生させる吸気制御弁が閉弁している
間、すなわちスワールを生じさせている間のみＥＧＲを
許可するようにした技術が開示されている。

【０００８】また、特開平５−１１３１５４号公報の技
術では、スワールを停止する前にＥＧＲを先行して開始
し、これにより、スワール停止によるトルク増大とＥＧ
Ｒ開始によるトルク減少とを相殺してトルクショックの
低減を図っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電子制御
式のＥＧＲバルブを用いたＥＧＲ装置においては、エン
ジン運転条件に基づいてバルブ開度を微調整することが
できる。従って、例えば要求されるＥＧＲ量の少ない低
負荷域等の運転条件でのＥＧＲ制御精度を高めることが
可能である。しかし、この反面、低負荷側での制御精度
に合わせてＥＧＲバルブの仕様を決定すると、高負荷域
では、要求されるＥＧＲ量を確保できない可能性があ
る。

【００１０】即ち、ＥＧＲバルブを通過するＥＧＲ量
は、圧力（例えば、排気側の圧力と吸気側の圧力との差
圧）とＥＧＲバルブの開度によって定まるため、高負荷
域で要求される大量のＥＧＲ流量を確保するためには、
ＥＧＲバルブの弁体が開閉する部分の開口面積（絞り面
積）を十分大きくしておく必要がある。しかし、その開
口面積を高負荷側に合わせて広げておくと、僅かなバル
ブリフトの変化でその部分の開口面積が急変するため、
ＥＧＲ量も急激に変化する。

【００１１】従って、高負荷側に設定されたＥＧＲバル
ブによって低負荷域におけるＥＧＲ量を制御しようとす
れば、実質的にＥＧＲオンかＥＧＲオフの２段階的制御
状態に近いものとなり、このラフなＥＧＲ制御が失火の
原因となったり運転性を低下させるおそれがある。すな
わち、低負荷域では吸入空気量が少なくＥＧＲが燃焼に
与える影響が大きいため、微小なＥＧＲを高精度で制御
する必要があり、一方、高負荷域では吸入空気量が多く
大量のＥＧＲをかけても燃焼にはほとんど影響が出ない
ため、高負荷域では、ＥＧＲによる燃費改善などの効果
を得るためにも大量のＥＧＲを確保することが求めら
れ、このように両者は相反する関係にある。

【００１２】一方、吸気制御弁によって生成されるタン
ブル、スワールあるいはタンブルとスワールとが混合し
た筒内ガス流動により、燃焼状態が安定化し、リ−ン燃
焼運転等が可能となる。従って、ＥＧＲ制御と吸気制御
弁の制御とは、共に燃焼性に関与しており、両者は密接
な関係を有する。しかし、従来技術では、両制御を別個
のものとして制御しているので、エンジン運転状態に応
じた最適なＥＧＲを実現することができず、排気エミッ
ションおよび燃費に改善の余地がある。

【００１３】このような欠点を解消するために、前記特
開平５−９９０８１号公報に記載の技術では、ステッピ
ングモータを用いた電子制御式ＥＧＲバルブと並列に高
負荷域用の負圧式ＥＧＲバルブを設け、高負荷域での大
量のＥＧＲ流量と低負荷域での小量のＥＧＲ流量との両
立を図っている。しかし、高負荷域での大流量の確保の
ために、負圧式ＥＧＲバルブを設けることは、製造コス
トの増大につながる。しかも、この従来技術では、ＥＧ
Ｒ制御と吸気制御弁の制御との関連付けがされていない
ため、エンジン運転状態に応じた最適なＥＧＲを得るこ
とができない。

【００１４】また、特開昭５９−４９３５９号公報に記
載の技術では、スワールを生じさせている間のみＥＧＲ
を実行することにより、ＮＯｘ発生量の低減を図ってい
る。しかし、この従来技術によるものでは、低負荷域で
の高精度ＥＧＲと高負荷域での大量ＥＧＲとを両立させ
るという課題は考慮されておらず、また、低負荷域での
みＥＧＲとスワールとを部分的に関連付けて作動させる
に過ぎないから、広いエンジン運転状態における最適な
ＥＧＲを得ることができない。

【００１５】更に、特開平５−１１３１５４号公報に記
載の技術では、スワール停止に先だってＥＧＲを開始す
ることにより、トルクショックの低減を図っている。し
かし、この従来技術でも、上記特開昭５９−４９３５９
号公報の技術と同様に、高精度ＥＧＲ制御と大量ＥＧＲ
とを無理なく両立させる点は考慮されておらず、また、
エンジン運転状態に応じてＥＧＲ制御と吸気制御弁の制
御とを協調させるものではないので、燃焼性改善の余地
が残されている。

【００１６】本発明は、上記のような種々の課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、低負荷域での高精度
の排気還流と高負荷域での大量の排気還流とを簡易な構
造で両立できるとともに、広い運転状態にわたって最適
なＥＧＲ制御と燃焼性改善が同時に実現できるようにし
た吸気制御装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係る吸気制御装置は、通常のＥＧＲ通路とは別に
設けられた新たなＥＧＲ通路を連通または遮断するオン
オフ動作の付加開閉バルブを用いて、低負荷域での高精
度制御と高負荷域での大量のＥＧＲとの両立を達成する
とともに、ＥＧＲ制御とガス流動を発生させる吸気制御
弁の制御とを協調させている。

【００１８】即ち、通常の排気還流制御手段とは別に付
加排気還流制御手段を設け、エンジン運転条件に応じて
付加排気還流制御手段と吸気制御手段とを所定の制御パ
ターンに基づき協調させて制御することにより、低負荷
域での高精度なＥＧＲ制御と高負荷域での大量のＥＧＲ
とを両立させるとともに、広い運転条件にわたって最適
なＥＧＲを実現することができる。

【００１９】また、低負荷域、中負荷域、高負荷域およ
び全開走行近傍域の４段階のそれぞれについて、付加排
気還流通路を開閉する付加開閉バルブの開閉動作と前記
吸気制御弁の開閉動作とをパターン化し制御することに
より、各運転条件に応じた最適なＥＧＲを容易に得るこ
とができる。

【００２０】具体的には、制御パターンを以下の４パタ
ーンで形成することにより、エンジン運転条件に応じた
最適なＥＧＲを得ることができる。第１に、低負荷域で
は、付加開閉バルブおよび吸気制御弁を共に閉弁させる
ことにより、吸気制御弁のガス流動によって燃焼状態が
安定化され、かつシリンダ内には少量のＥＧＲが精度よ
く供給されることとなる。

【００２１】第２に、中負荷域では、付加開閉バルブを
開弁させる一方吸気制御弁を閉弁させることにより、吸
気制御弁のガス流動によって燃焼状態が安定化され、シ
リンダ内には大量のＥＧＲをかけることができる。第３
に、高負荷域では、付加開閉バルブおよび吸気制御弁を
共に開弁させることにより、吸入抵抗を減らして大量の
空気を供給しつつ、大量のＥＧＲをかけることができ
る。第４に、全開走行近傍域では、付加開閉バルブを閉
弁させる一方、吸気制御弁を開弁させることにより、吸
入抵抗を減らして大量の空気を供給しつつ、ＥＧＲをカ
ットしてエンジンの出力を高めることができる。

【００２２】更に、ＥＧＲの排気還流バルブを、電気的
駆動手段によってバルブ開度を調整可能な電子式排気還
流バルブから構成することにより、エンジン運転条件に
応じてＥＧＲ量を微調整することができ、低負荷域での
高精度なＥＧＲ制御を実現することができ、本発明の作
用をより効果的なものとすることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００２４】まず、図１には、本発明の実施の形態に係
る吸気制御装置が適用される自動車用エンジン装置の基
本的な全体構成が示されている。水平対向型のエンジン
本体１０には吸気通路１２及び排気通路１４が連通して
設けられている。吸気通路１２の上流側には吸気チャン
バ１６が図示せぬ車体前方に開口し、吸気通路１２の下
流側には各シリンダ１８に対応するようにサージタンク
２０から分岐した吸気管２２が連通し、これら各吸気管
２２の下流端は吸気ポート２４を介して各燃焼室２６に
連通している。一方、排気通路１４の下流側は車体後部
に取り付けられたマフラ２８に接続され、排気通路１４
の上流側は各排気ポート３０を介して各燃焼室２６に排
気管３２が連通されている。

【００２５】そして、上記吸気通路１２には、その上流
側から順に、空気中の塵埃を除去するエアクリーナ３
４、吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ３６、図
示していないアクセルペダルの踏込量に応じて吸入空気
量を制御するスロットルバルブ３８が設けられている。
このスロットルバルブ３８をバイパスして吸気通路１２
に設けられたアイドルスピードコントロール（以下、単
に「ＩＳＣ」という）通路４０の途中には、アイドリン
グ時の吸入空気量を調整するためのＩＳＣバルブ４２が
取り付けられており、このＩＳＣバルブ４２はデューテ
ィ比によって開閉調整されている。

【００２６】また、各吸気管２２の下流側にはインジェ
クタ４４が吸気ポート２４を指向して設けられており、
これら各インジェクタ４４は、燃料ポンプ４６から燃料
配管４８を介して圧送供給された燃料を微粒化して噴射
するものである。更に、吸気管２２には図３において詳
述する「吸気制御弁」としてのタンブル制御弁（以下、
「ＴＣＶ」という）８６が設けられている。

【００２７】一方、排気通路１４のエンジン本体１０側
寄りには例えば三元触媒等の触媒５０が介装され、この
触媒５０の上流側には排気ガス中の空燃比を検出する空
燃比センサとしてのＯ2 センサ５２が設けられている。

【００２８】そして、吸気管２２及び排気管３２よりも
小径の流路面積をもって形成されたＥＧＲ通路５４は、
排気管３２と吸気管２２の集合部とを連通して設けられ
ており、このＥＧＲ通路５４の途中には例えばステッピ
ングモータを駆動源とするＥＧＲバルブ５６が取り付け
られている。このＥＧＲ通路５４及びＥＧＲバルブ５６
の詳細については、さらに図３と共に後述する。

【００２９】また、シリンダヘッド５８には燃焼室２６
内に臨んで点火プラグ６０が設けられており、この点火
プラグ６０は、イグナイタ６２及びイグニッションコイ
ル６４を介して給電された高電圧によって、燃焼室２６
内の混合気を所定の点火時期で強制着火するようになっ
ている。

【００３０】なお、図において、６６はクランク角度と
エンジン回転数Ｎとを検出するクランク角センサ、６８
はエンジン本体１０のノッキングを検出するノックセン
サ、７０は冷却水の温度を検出する水温センサ、７２は
カムシャフト７４に設けられたカムの回転角度を検出す
るカム角センサ、７６はスロットルバルブ３８の開度Ｔ
ｈを検出する「エンジン運転状態検出手段」としてのス
ロットル開度センサである。

【００３１】そして、上記各部材の駆動制御並びに各セ
ンサからの検出信号を入力するエンジンコントロールユ
ニット（以下、単に「ＥＣＵ」という）７８は、ＥＧＲ
バルブ５６、後述の付加開閉バルブ８０、ＴＣＶ８６等
とともに「排気還流制御手段」、「付加排気還流制御手
段」、「吸気制御手段」及び「バルブ動作制御手段」を
実現するものである。

【００３２】このＥＣＵ７８は、図２に示したように、
各センサからの信号を入力する入力インターフェース７
８ａ、各部材への駆動制御信号を出力する出力インター
フェース７８ｂ、主演算装置としてのＣＰＵ７８ｃ、制
御プログラムや予め設定された固定データを記憶するＲ
ＯＭ７８ｄ、各センサからの検出信号等を格納するＲＡ
Ｍ７８ｅ、タイマ７８ｆ等をバスライン７８ｇで相互に
接続してなるマイクロコンピュータシステムとして構成
されている。

【００３３】また、このＥＣＵ７８は、図３中に示した
ように、上記ＣＰＵ７８ｃ（図２）等のハードウエア資
源の利用によって以下の各機能を実現している。即ち、
エンジン運転状態が所定の負荷域にあるか否かを判定す
る負荷判定手段７９ａと、この判定された負荷域に応じ
て付加開閉バルブ８０及びＴＣＶ８６の動作を協調制御
するバルブ動作制御手段７９ｂと、各運転条件毎に最適
な協調制御パターンをマップ化して記憶した制御マップ
７９ｃとであり、前記負荷判定手段７９ａと制御マップ
７９ｃとで「制御パターン設定手段」を構成している。
なお、負荷判定手段７９ｂの負荷判定に基づいて、バル
ブ制御手段７９ａが直接制御マップ７９ｃを読み出す構
成でも良い。

【００３４】次に、本実施の形態に係る吸気制御装置の
構成を図３に基づき説明する。

【００３５】図１中に単一の通路として図示されたＥＧ
Ｒ通路５４は、第１のＥＧＲ通路５４ａと付加ＥＧＲ通
路である第２のＥＧＲ通路５４ｂとから構成されてい
る。より具体的には、第１のＥＧＲ通路５４ａの途中に
介装されたＥＧＲバルブ５６をバイパスするようにして
第２のＥＧＲ通路５４ｂが設けられており、第２のＥＧ
Ｒ通路５４ｂの流入口はＥＧＲバルブ５６の上流側で第
１のＥＧＲ通路５４ａの途中に接続され、第２のＥＧＲ
通路５４ｂの流出口は第１のＥＧＲ通路５４ａの流出口
とは別個独立に吸気管２２の集合部に接続されている。
なお、図３では、各ＥＧＲ通路５４ａ，５４ｂを別体に
形成した例を示しているが、管壁を共有して形成すれば
構造を簡素化して取付作業を低減することができる。

【００３６】ＥＧＲバルブ５６は、図３中に示す如く、
弁体５６ａと、弁体５６ａを常時閉弁方向に付勢するリ
ターンスプリング５６ｂと、リターンスプリング５６ｂ
のばね力に抗して弁体５６ａを開弁方向に変位させる
「電気的駆動手段」としてのステッピングモータ５６ｃ
とを含んで構成されている。そして、このＥＧＲバルブ
５６は、ＥＣＵ７８からの制御パルス信号に応じてバル
ブ開度を可変に制御するようになっている。

【００３７】また、このＥＧＲバルブ５６は、低負荷域
での少量のＥＧＲを微小調整できるように、その弁体５
６ａの形状や１ステップあたりのバルブリフト量等が予
め設定されている。なお、電気的駆動手段としてはステ
ッピングモータ５６ｃに限らず、サーボモータ等の他の
手段を用いることもできる。

【００３８】第２のＥＧＲ通路５４ｂの途中には、付加
開閉バルブ８０が設けられている。この付加開閉バルブ
８０は、バタフライバルブとして構成されるもので、そ
の弁軸に連結された負圧アクチュエータ８１により開閉
されるようになっている。なお、図３では、説明の便宜
のためＥＧＲ通路５４ｂの付加開閉バルブ８０設置部分
を拡径して示した。

【００３９】負圧アクチュエータ８１は、その制御負圧
室８１ａが３方向電磁弁８２に接続されており、この電
磁弁８２によって大気圧またはスロットルバルブ３８下
流側の吸入負圧が選択的に導入されることにより、付加
開閉バルブ８０を開弁または閉弁させるものである。な
お、比較的高出力の電磁アクチュエータを利用すること
により、その電磁アクチュエータによって直接付加開閉
バルブ８０をオンオフ的に開閉することもできる。ま
た、３方向電磁弁８２に替えて２個の２方向電磁弁を用
い、大気圧と吸入負圧とを選択的に供給する構成として
もよい。

【００４０】一方、吸気ポート２４内を図中上側に位置
する主通路２４ａと図中下側に位置する副通路２４ｂと
に画成する隔壁８４の流入側端部（吸気の流入側）に
は、図中下側の副通路２４ｂを開閉するためのＴＣＶ８
６が回動可能に設けられている。このＴＣＶ８６は、例
えば負圧アクチュエータよりなるＴＣＶアクチュエータ
８８によって開閉されるものであり、図中実線で示す閉
弁時には、副通路２４ｂを閉じて吸気を上側の主通路２
４ａに導くことにより、シリンダ１８内にタンブルを生
成させるものである。一方、図中点線で示す如く、ＴＣ
Ｖ８６が開弁すると、吸気は主通路２４ａ及び副通路２
４ｂの両方を介してシリンダ１８内に流入するため、吸
入抵抗が減少するとともに、タンブルも消滅する。

【００４１】次に、図４を参照しつつ制御マップ７９ｃ
の具体的内容を説明する。この制御マップ７９ｃは、横
軸にエンジン回転数Ｎ、縦軸にスロットル開度Ｔｈがと
られ、予め設定された各スロットル開度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
によってエンジン運転状態が低負荷域、中負荷域、高負
荷域及び全開走行近傍域の４段階のうちいずれであるか
判別している。即ち、スロットル開度Ａまでが低負荷
域、スロットル開度ＡからＢまでが中負荷域、スロット
ル開度ＢからＣまでが高負荷域、スロットル開度Ｃから
Ｄまでが全開走行近傍域である。そして、制御マップ７
９ｃには、これらの各運転状態毎に付加開閉バルブ８０
（図中では「ＦＣＶ」と表示）及びＴＣＶ８６の開閉動
作が記憶されている。

【００４２】次に、図５のフローチャートに基づいて本
実施の形態の動作について説明する。

【００４３】まず、最初のステップ（以下、単に「Ｓ」
という）２００ではスロットル開度センサ７６が検出し
たスロットル開度Ｔｈを読み込み、Ｓ２０１では、この
読込んだスロットル開度Ｔｈが「０からＡまで」の低負
荷域に対応した範囲内にあるか否かを判定する。スロッ
トル開度Ｔｈが「０からＡまで」の範囲内にあるとき
は、このＳ２０１では「ＹＥＳ」と判定されてＳ２０２
に移る。

【００４４】そして、このＳ２０２では、図４に示す制
御マップ７９ｃから各バルブの協調動作を読み出し、Ｔ
ＣＶ８６及び付加開閉バルブ８０の両方を閉弁させる。
ＴＣＶ８６の閉弁によりシリンダ１８内にはタンブルが
生成されて燃焼性が改善され、付加開閉バルブ８０の閉
弁により、ＥＧＲ量はＥＧＲバルブ５６のみによってエ
ンジン運転状態に応じて少量で高精度に制御される。

【００４５】一方、前記Ｓ２０１で「ＮＯ」と判定され
たときは、Ｓ２０３において、スロットル開度Ｔｈが
「ＡからＢまで」の中負荷域に対応した範囲内に入って
いるか否かが判定される。中負荷域である場合は、Ｓ２
０３では「ＹＥＳ」と判定されてＳ２０４に移る。この
Ｓ２０４では、前記制御マップ７９ｃに基づいて、ＴＣ
Ｖ８６を閉弁させるとともに、付加開閉バルブ８０を開
弁させる。従って、ＴＣＶ８６の閉弁によるタンブル生
成によって燃焼性が改善され、更にシリンダ１８内には
大量のＥＧＲが導入され、これにより、燃焼温度の上昇
を抑制する。

【００４６】前記Ｓ２０３で「ＮＯ」と判定された場合
は、更にＳ２０５に移って、スロットル開度Ｔｈが「Ｂ
からＣまで」の高負荷域に対応した範囲内にあるか否か
が判定される。そして、高負荷域の場合は、「ＹＥＳ」
と判定されＳ２０６に移り、このＳ２０６では、制御マ
ップ７９ｃに基づいてＴＣＶ８６及び付加開閉バルブ８
０の両方を開弁させる。このＴＣＶ８６の開弁によって
吸入抵抗が低下し、大量の吸入空気がシリンダ１８内に
流入して出力低下が抑制される。また、高負荷域では吸
入空気量が多く大量のＥＧＲをかけても燃焼にはほとん
ど影響がでないためシリンダ１８内に、付加開閉バルブ
８０の開弁による多量のＥＧＲが導入され、燃焼温度の
上昇が防止される。

【００４７】一方、Ｓ２０５で「ＮＯ」と判定した場合
は、スロットル開度Ｔｈが「ＣからＤまで」の全開走行
近傍域に相当する範囲内に入っているときであるから、
Ｓ２０７に移る。このＳ２０７では、制御マップ７９ｃ
に基づいてＴＣＶ８６を開弁させるとともに、付加開閉
バルブ８０を閉弁させる。このＴＣＶ８６の開弁によっ
て吸入抵抗が減少し、また、付加開閉バルブ８０の閉弁
によってＥＧＲが確実にカットされる。ここで、ＥＧＲ
バルブ５６は、図示せぬ通常のＥＧＲ制御プログラムに
従い、エンジン運転条件に応じてバルブ開度を調整する
ため、全開走行近傍域では閉弁している。従って、付加
開閉バルブ８０の閉弁により、ＥＧＲは確実に停止さ
れ、これによって高いエンジン出力が引き出される。

【００４８】以上のように、電子制御式のＥＧＲバルブ
５６によって流路面積が制御される第１のＥＧＲ通路５
４ａとは別個独立に、付加開閉バルブ８０によってオン
オフ的に流路面積が調整される付加通路たる第２のＥＧ
Ｒ通路５４ｂを設ける基本的構成を備えているので、要
求ＥＧＲ量の少ない低負荷域ではＥＧＲバルブ５６によ
ってＥＧＲ量を高精度で制御できる一方、高負荷域では
大量のＥＧＲを確保できる。

【００４９】従って、低負荷域での高精度制御と高負荷
域での大量ＥＧＲとの両立を複雑な構成を伴わず簡易に
実現することができ、低負荷域から高負荷域にわたる広
い範囲で最適なＥＧＲを実現し、排気ガスの悪化防止、
燃費の向上を図ることができる。即ち、低負荷域では、
第１のＥＧＲ通路５４ａのみを介してＥＧＲが行われる
ため、この少量のＥＧＲをＥＧＲバルブ５６のバルブ開
度によって高精度に制御することができる。

【００５０】そして、高負荷域では第２のＥＧＲ通路５
４ｂによるＥＧＲ流路面積の加算によって大量のＥＧＲ
を確保できる。高負荷域の場合、全ＥＧＲ流路面積の略
半分である第１のＥＧＲ通路５４ａのみしか流路面積を
制御できないため、制御精度は低負荷域よりも低下する
が、もともと高負荷域では吸入空気量が多く、大量のＥ
ＧＲをかけても燃焼悪化はほとんど見られないため、運
転性能上何ら問題はない。

【００５１】特に、バタフライバルブにより構成される
付加開閉バルブ８０は、第２のＥＧＲ通路５４ｂを連通
または遮断するだけのオンオフ動作を行うバルブである
から、負圧式ＥＧＲバルブを用いる従来技術とは異な
り、全体構造を簡素化して製造コストを低減することが
できる。

【００５２】また、エンジン運転条件が低負荷域から高
負荷域へ、あるいは高負荷域から低負荷域へ急激に変化
した場合には、付加開閉バルブ８０を速やかに開・閉さ
せることにより、この急激な変化に追従して最適なＥＧ
Ｒを行うことができる。

【００５３】更に、エンジン運転条件に応じて付加開閉
バルブ８０とＴＣＶ８６とを協調させて動作させる構成
のため、より一層、エンジン運転条件に最適なＥＧＲを
実現することができ、広いエンジン運転条件にわたっ
て、ＮＯｘ発生量及び燃費の低減を達成することができ
る。

【００５４】また、エンジン運転条件として、低負荷
域、中負荷域、高負荷域及び全開走行近傍域の４段階に
分け、図４に示す如く、これら各段階毎に最適なバルブ
動作を予めマップ化して制御する構成のため、各運転条
件毎に最適なＥＧＲを実現することができる。特に、低
負荷域では付加開閉バルブ８０及びＴＣＶ８６の両方を
閉弁するため、タンブルによって燃焼状態が安定化した
シリンダ１８内に少量のＥＧＲを精度良く供給すること
ができ、燃焼安定性を損なうことなくＮＯｘ発生量及び
燃費の改善を実現できる。

【００５５】また、中負荷域では、ＴＣＶ８６を閉弁す
る一方で付加開閉バルブ８０を開弁するため、タンブル
によって燃焼状態が安定化したシリンダ１８内に大量の
ＥＧＲを供給して燃焼温度の上昇を抑制することができ
る。更に、高負荷域では、ＴＣＶ８６及び付加開閉バル
ブ８０の両方を開弁するため、吸入抵抗を減らして多量
の空気を供給しつつ燃焼温度の上昇を防止できる。ま
た、全開走行近傍域では、ＴＣＶ８６を開弁すると共に
付加開閉バルブ８０を閉弁するため、吸入抵抗を減らし
つつＥＧＲをカットして、高いエンジン出力を得ること
ができる。

【００５６】なお、本発明は上記実施の形態に記載され
た構成に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲
内で種々の変更等が可能である。例えば、前記実施の形
態では、水平対向型エンジンに適用する場合を例示した
が、これに限らず、Ｖ型エンジン、直列型エンジン等の
他の形式のエンジンにも適用することができる。また、
前記実施の形態では、スロットル開度Ｔｈによってエン
ジン運転条件を判別する場合を例示したが、これに限ら
ず、例えば燃料噴射量、エンジン回転数、吸入負圧等の
他のエンジン運転状態を反映するパラメータを用いても
良い。

【００５７】更に、前記実施の形態は、吸気制御弁の一
例としてタンブルを生成するＴＣＶ８６を例示したが、
これに限らず、スワールを生成するスワール制御弁等の
他の型式の吸気制御弁を用いても良い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの吸気制御装置によれば、吸気制御手段と付加排気
還流制御手段とを協調するという動作条件の下で、付加
開閉バルブを閉じることにより、排気還流バルブによる
高精度なＥＧＲを行うことができ、一方、付加開閉バル
ブを開けることにより大量のＥＧＲを容易に確保するこ
とができる。これにより、吸気制御弁の開閉動作と相俟
って広いエンジン運転条件にわたって最適なＥＧＲを実
現しつつ吸気制御弁の開閉制御が可能となり、燃焼性の
向上、ＮＯＸ発生量の低減、燃費の向上等を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態が適用されるエンジン装置
の全体構成説明図である。

【図２】図１中のＥＣＵの内部構成を示す構成説明図で
ある。

【図３】実施の形態による吸気制御装置の構成説明図で
ある。

【図４】制御マップの具体的内容を示す説明図である。

【図５】実施の形態による吸気制御方法を示すフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１０エンジン本体１２吸気通路５４ＥＧＲ通路５４ａ第１のＥＧＲ通路５４ｂ第２のＥＧＲ通路５６ＥＧＲバルブ８０付加開閉バルブ７６スロットルセンサ（運転状態検出手段）７８ＥＣＵ（排気還流制御手段、吸気制御手段）７９ａ負荷判定手段（制御パターン設定手段）７９ｂバルブ動作制御手段７９ｃ制御マップ（制御パターン設定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気通路の排気ガスをエンジン運転状態
に応じて吸気通路に還流させる排気還流制御手段と、シ
リンダ内に所定のガス流動を発生させる吸気制御手段と
を備えたエンジンの吸気制御装置において、前記排気還流制御手段とは別に排気通路の排気ガスを吸
気通路に還流させる付加排気還流制御手段と、エンジン運転条件に応じて前記付加排気還流制御手段と
前記吸気制御手段とを所定の制御パターンに基づき協調
させて制御するバルブ動作制御手段とを設けたことを特
徴とするエンジンの吸気制御装置。
【請求項２】吸気通路と排気通路とを連通する排気還
流通路の途中に設けられた排気還流バルブのバルブ開度
をエンジン運転条件に応じて制御する排気還流制御手段
と、吸気制御弁の開閉動作を制御することによりシリン
ダ内に所定のガス流動を発生させる吸気制御手段とを備
えたエンジンの吸気制御装置において、前記排気還流バルブをバイパスして吸気通路と排気通路
とを連通する付加排気還流通路と該付加排気還流通路を
開閉する付加開閉バルブとを有する付加排気還流制御手
段と、エンジン運転状態を検出する運転状態検出手段と、この検出されたエンジン運転状態に応じて所定の制御パ
ターンを設定する制御パターン設定手段と、この設定された制御パターンに基づいて前記付加開閉バ
ルブの開閉動作と前記吸気制御弁の開閉動作を協調させ
て制御するバルブ動作制御手段とを設けたことを特徴と
するエンジンの吸気制御装置。
【請求項３】前記制御パターンは、低負荷域、中負荷
域、高負荷域および全開走行近傍域の４段階のそれぞれ
について、前記付加開閉バルブの開閉動作と前記吸気制
御弁の開閉動作とをパターン化してなることを特徴とす
る請求項１または請求項２のいずれかに記載のエンジン
の吸気制御装置。
【請求項４】前記制御パターンは、低負荷域では前記
付加開閉バルブおよび前記吸気制御弁を共に閉弁させ、
中負荷域では前記付加開閉バルブを開弁させる一方前記
吸気制御弁を閉弁させ、高負荷域では前記付加開閉バル
ブおよび前記吸気制御弁を共に開弁させ、全開走行近傍
域では前記付加開閉バルブを閉弁させる一方前記吸気制
御弁を開弁させる動作パターンを有してなることを特徴
とする請求項３に記載のエンジンの吸気制御装置。
【請求項５】前記排気還流バルブは、電気的駆動手段
によってバルブ開度を調整可能な電子式排気還流バルブ
であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか
に記載の吸気制御装置。