JPS5857062A - ガソリン機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

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】 本発明はガソリン機関の排気を吸入空気に混入させるＥ
ＧＲ制御装置に関し、特に、ガソリン機関の高回転低負
荷時に生じ易いトルク変動を防止するＥＧＲ制御装置に
関するものである。

ガソリン機関のＥＧＲ制御装置の一種に、ガソリン機関
の吸気配管及び排気配管を接続する排気再循環通路に形
成された定圧室の圧力と、基準圧力とを比較し、それ等
の圧力差に対応した大きさの信号負圧を、該吸気配管か
ら供給される負圧に基づいて形成し、該信号負圧を該排
気再循環通路を開閉するＥＧＲ弁に出力する負圧調節弁
を備え、一定割合の排気を該吸気配管内に再循環させる
背圧式のＥＧＲ制御装置が提供されている。このような
装置は、吸気配管内を流れる吸入空気の流量に拘らず一
定の割合の排気を該吸気配管内に再循環させる特徴があ
るが、機関の低負荷高回転時においては、このような時
に生ずるキャプレタの燃料吐出変動（脈動）に伴う排気
配管の背圧の変動に対応して吸入吸気に再循環させる排
気量を変化させるため、その燃料吐出変動及び排気の再
循環針の変化が相乗して機関のトルク変動を増大させ、
不快な車輌の前後振動（車輌のサージ）を生じて運転性
が損われる場合があった。特に、上記ＥＯ几装置に加え
て、排気配管中の酸素濃度を検出し、この酸素濃度に基
づいて吸気配管に流入する大気を調節することによって
機関に供給する混合気を理論空燃比付近に制御する空燃
比制御装置が備えられた場合には、前記吐出変動に伴う
排気の酸素濃度の変化に基づいて吸気配管に流入する大
気しが変化させられるため、この吸気配管に流入する・
　大気量の変化と前記燃料吐出変動及び排気再循環量の
変化と相俟って上記車輌の前後振動が一層顕著となる不
都合があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、
その目的とするところは、低負荷高回転時におけるガソ
リン機関のトルク変動を軽減し、車輌の前後振動を防止
するガソリン機関のＥ（３１−Ｌ制御装置を提供するこ
とにある。

斯る目的を達成するため、本発明のＥＧＲ装置は前記信
号負圧が加えられる前記ＥＯＲ弁の負圧室、該信号負圧
を形成するために前記吸気配管から前記負圧調節弁に負
圧を供給する管路、または前記基準圧力が加えられる基
準圧力室に連通ずる出力ポートと、大気に連通ずる大気
ボートとを備え、前記吸気配管内に発生する負圧の大き
さが予め定められた一定の値を超えたとき、該大気ポー
トと該出力ポートとの間を連通させて前記信号負圧の大
きさを抑制し、前記吸気配管内に再循環させられる排気
の量を制限する制御弁を、設けたことを特徴とする。

尚、ここで負圧は、その値が大気圧との差が大きくなる
程、すなわち圧力の絶対値が小さくなる程、その値が大
きくなると表現する。

このようにすれば、ガソリン機関が低負荷高回転にて作
動するとき、その吸気配管に発生する負圧が大きくなる
ので、制御弁の大気ポートと出力ポートが連通して信号
負圧が小さくされる。したがって、再循環させられる排
気量が制限されるので、キャブレタにおける燃料の吐出
変動に伴う排気の再循環量の変動が抑制され、主として
これ等燃料の吐出変動と排気の再循環蓋の変動との相乗
作用に起因する機関のトルク変動及び車輌の前後振動が
大幅に解消されるのである。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図において、ガソリン機関１ｏは吸気配管１２及び
排気配管１４を備えており、その吸気配管１２の上流位
置の一部にベンチュリ部１６及びスロットル弁１８を備
えたキャブレタ２ｏが形成されるとともに、その排気配
管１４には酸素センサ２２及び三元触媒２４が設けられ
ている。このガソリン機関１０には、以下に説明するＥ
ＯＲ制御装置及び空燃比制御装置が備えられている。

吸気配管１２と排気配管１４との間にはこれ等を相互に
接続する排気再循環通路２６が取り付けられ、この排気
再循環通路２６には定圧室２８が形成されるとともに、
排気再循環通路２６を開閉するＥＧＲ弁３ｏが設けられ
ている。

ＥＧＲ弁３０は、後述の信号負圧が供給される負圧室３
２と、負圧室３２の圧力に従って弁体３４を駆動するダ
イヤフラム３６と、定圧室２８の吸気配管１２＠に設け
られた弁座３８と、弁体３４を弁座８８に向って付勢す
るスプリング４ｏとを備え、信号負圧に従ってダイヤフ
ラム３６に作用する差圧力とスプリング４ｏの付勢力と
が釣合った位置に弁体３４が駆動され、信号負圧の変化
によって排気再循環通路２６が開閉されるようになって
いる。

信号負圧は負圧調節弁４２の信号形成室４４において形
成される。すなわち、負圧調節弁４２は、定圧室２８に
連通ずる背圧室４６と、大気に連通ずる基準圧力室４８
と、背圧室４６及び基準圧力室４８の間に配設されそれ
等両室内の差圧力によって作動するダイヤフラム５ｏと
、信号形成室４４とから構成され、信号形成室４４は、
スロットル弁１８の少し上流位置に設けられたＥＧＲボ
ート５２に管路５３及び絞り５４を介して１紛されると
ともに、大気室４，８＠からダイヤフラム５０の中央部
に固定された弁体５６に向って形成された弁座５８を備
えた分岐管路状である。この信号形成室４４においては
、ＥＯＲボート５２かう供給される負圧と、基準圧力室
４８内の大気圧（基準圧力）及び背圧室４６内の背圧が
比較され、それ等の圧力差に従う弁体５６と開閉作用に
よって流入させられる大気とに基づいて形成された負圧
信号がその出力ポートロ０からＥＧＲ弁３０の負圧室３
２へ供給されるようになっている。

キャブレタ２０の上端開口部にはエヤクリーナ６２が固
定されている。このエヤクリーナ６２とＥＧＲ弁８弁上
０下流の排気再循環通路２６との間には大気を吸気配管
１２に直接流入させる大気導入通路６４が接続されると
ともに、その大気流入量を調節するりニヤソレノイド弁
６６か大気導入通路６４に介挿されている。このリニヤ
ソレノイド弁６６は、酸素センサ２２の信号番こ基づく
図示しない演算制御装置（ＣＰＵ）からの指令信号に従
って駆動され、吸気配管１２からガソリン機関１０に供
給される混合気が理論空燃比となるように、大気の流入
量を連続的に調節するものである。

以上のように設けられたＥＧＲ制御装置及び空燃比制御
装置に加えて、ガソリン機関１０の低負荷高回転時にそ
のＥＧＲ制御装置の作動を制限するための制御弁６８が
設けられている。

制御弁６８は、大気に連通ずる大気ボート７０と、ＥＧ
Ｒ弁３０の負圧室３２に連通する出力ポードア２と、こ
れ等大気ボート７０及び出力ポードア２の間を開閉する
弁体７４を駆動するダイヤフラム７６と、ダイヤフラム
７６を閉弁方向に付勢するスプリング７８を収容すると
ともに吸気配管１２の負圧を取り出す負圧ボート８０に
接続され、その負圧の大きさに従ってダイヤ７ラム７６
に差圧力を付与する負圧室８２とを備え、負王室白２に
伝達された負圧が予め定められた一定の負圧を超えたと
き、スプリング７８の付勢力に抗して弁体７４を移動さ
せ、大気ボート７０と出力ポードア２との間を連通させ
るようになっている。

ここで、予め定められた一定の負圧とは、ガソリン機関
１０が低負荷高回転で作動させられるときに吸気配管１
２内に発生する負圧であって排気の再循環をそれ程必要
としない領域の下限値１（たと工ｌｒｆ　−５００ｔｙ
Ｅｌｆ　）に定められており、制御弁６８の作動開始負
圧である。尚、８４．８６．８８．８９はフィルタであ
る。

以下、本実施例の作動を説明する。

ガソリン機関１０が作動するに伴って、吸気配管１２内
に負圧が、排気配管１４内に背圧が発生する。通常の運
転状態においては制御弁６８がし］しられているので、
負圧調節弁４２は定圧室２８の圧力とＥＧＲボート５２
から供給される吸気配管１２内の負圧とに基づき、良く
知られた作動に従って信号負圧を形成するとともに、こ
の信号負圧をＥＧＲ弁３０に供給する。このため、信号
負圧に対応してＥＯＲ弁３０が作動し、定圧室２８が大
気圧に近い略一定の圧力に維持されるので、吸気配管１
２内の吸入空気流量に拘らず一定の割合の排気が排気配
管１４から吸気配管１２内に再循環させられ、主として
排気中の窒素酸化物（べＯＸ）が効率良く低減させられ
る。

同時に、キャブレタ２０は混合気が理論空燃比よりも若
干濃くなるように調整されているので、排気配管１４中
の酸素濃度を表わす酸素センサ２２の信号に基づいて図
示しない演算制御装置が吸気配管１２中の混合気が理論
空燃比となるような大気流入量を算出し、この空気流入
量の空気を通過させる指令信号がりニヤソレノイド弁６
６に供給される。この結果、その指令信号に基づいてリ
ニヤソレノイド弁６６が作動し、吸気配管１２からガソ
リン機関１０に供給される混合気が理論空燃比付近に保
持されるので、三元触媒が有効に作用し、排気が効率良
く浄化される。

しかしながら、上記のような排気再循環量及び大気流入
量のフィードバック制御は、制御系の応答特性のために
、ガソリン機関の低負荷高回転時において車輌の前後振
動の一因となっていた。

すなわち、ガソリン機関の低負荷高回転時においては、
スロットル弁１８の開度がきわめて小さいのに比べて吸
気配管１２内の負圧が大きくなるため、キャブレタ２０
から吐出される燃料が周期的に変動することが避けられ
ない。このような場合に、たとえば、キャブレタ２０か
ら吐出される燃料が急に減少する瞬間には、排気配管１
４における排気の背圧が低下するとともに排気の酸素濃
度が増大するので、排気再循環量及び大気流入量が減少
する方向に制御され、キャプレタ２０から吐出される燃
料が急に増大する瞬間には、逆に、排気再循環量及び大
気流入量が増′加する方向に制御される。ところが、Ｅ
ＧＲ制御装置及び空燃比制御装置はそれぞれの制御系毎
に固有の応答特性（遅れ）を備えており、これ等の応答
特性によってキャプレタ２０から吐出される燃料が減少
する時に排気再循環量が増加し且つ大気流入量が減少す
る方向に制御され、キャブレタ２０から吐出される燃料
が増大する時に排気再循環量が減少し且つ大気流入量が
増加する方向に同期的に制御される場合がある。このた
め、このような場合には、キャブレタ２０がら吐出され
る燃料が減少する時に、同時に排気再循環量が増大する
とともに大気流入量が減少するので、燃焼条件が悪化し
機関のトルクが急激に減少するが、キャプレタ２ｏがら
吐出される時には、排気再循環量が減少するとともに大
気流入量が増大するので、燃焼条件が好適となり、機関
のトルクが急激に増大する。この結果、キャプレタ２０
がら吐出される燃料の変動に伴って車輌の前後振動が顕
著に発生し、運転性が阻害されていたのである。

これに対して、本実施例においては、制御弁６８の作動
によって、ガソリン機関１ｏの低負荷高回転時において
、排気の再循環量が制限されるので、車輌の前後振動が
有効に解消される。

すなわち、低負荷高回転時においては、吸気配管１２に
発生する負圧が通常時よりも増大し、この負圧が制御弁
６８の作動開始負圧を超えるとその大気ボート７０と出
力ポードア２とが連通させられるので、大気が大気ポー
）７０．出力ポードア２を経て負圧室８２内に流入し、
負圧室３２に加えられていた信号負圧の大きさが抑制さ
れる。

換言すれは、負圧室３２内の負圧が小さくさせられ大気
圧に近づけられる。このため、ＥＧＲ弁３０においては
、スプリング４０の付勢力に従って弁体３４が弁座３８
を閉じる方向に作動するので、排気の再循環が制限され
る。この結果、キャブレタ２０から吐出される燃料の変
動に伴う排気再循環量の変動が抑制されるので、主とし
てその燃料の変動と排気再循環量の変動との相乗効果に
よって発生していた機関のトルク変動が殆んど生じない
のである。

尚、たとえば、吸気配管１２の負圧の大きさが一５００
＊＊Ｈｐを超えるような、ガソリン機関の低負荷高回転
領域においては、本来的に窒素酸化物（ＮＯｉ）の含有
量が少なく、排気の再循環の必要性が小さいのである。

このように、本実施例によれは、ガソリン機関の低負荷
高回転時には、制御弁６８が作動してＥＯＲ弁８０に供
給される信号負圧の大きさが抑制されるので、排気の再
循環量が制限されてキャプレタ２０から吐出される燃料
の変動に伴う排気再循環量の変動が防止される。従って
、主としてそれ等燃料の吐出変動と排気再循環量の変動
との相乗効果に起因する機関のトルク変動が殆んど解消
され、運転性が阻害されることがないのである。

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明
において、前述の実施例と共通する部分は同一の符号を
付して詩１明を省略する。

第２図において、キャブレタ２０のＥＯＲポート５２よ
り僅か上流位置にはＲボー）９０が形成されており、こ
のＲポー）９０は負圧調節弁４２の基準圧力室４８に接
続されている。したがって、基準圧力室４８にはＲボー
ト９０を通して大気圧に近い基準圧力が常時供給されて
いる。また、基準圧力室４８には制御弁６８の出力ポー
ドア２が接続されており、ガソリン機関１０の低負荷高
回転時において、基準圧力室４８が直接大気に連通させ
られるようになっている。

本実施例においては、■ボート９０がエヤクリーナ６２
及びベンチュリ部１６の下流に形成され、このＲボート
９０から大気圧より僅か低い基準圧力が常時基準圧力室
４８に供給されており、このような基準圧力室４８の圧
力状態において排気再循環量の制御が為されるように構
成されている。

したがって、ガソリン機関の低負荷高回転時において吸
気配管の負圧が制御弁６８の作動開始負圧よりも大きく
なると、制御弁６８の作動に従って若干負圧であった基
準圧力室４８が大気圧にされるので、通常の作動時に比
較して弁体５６か弁座５８から引離され、信号形成室４
４にて形成される信号負圧の大きさが抑制される。換言
すれは、制御弁６８の出力ポードア２が信号負圧が形成
される信号形成室４４に連通しているので、大気が制御
弁６８を経て信号形成室４４に直接流入し、信号負圧の
大きさが抑制されるのである。このため、その信号負圧
によって作動するＥＯＲ弁３０の弁開度も小さくされる
ので、排気再循環量が通常作動時に比較して制限され、
キャブレタ２０から吐出される燃料の変動に伴う排気再
循環量の変動が抑制される。したがって、本実施例によ
れば、前述の実施例と同様の効果が得られるのに加えて
、ガソリン機関の低負荷高回転時においても排気再循環
量の制御作用を備えているので、このような運転状路に
おいても窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる機関にあって
は、有効にその窒素酸化物が低減されることができる。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえは、前述の実施例におけるガソリン機関１０はＥ
ＧＲ制御装置及び空燃比制御装置を備えているが、空燃
比制御装置を備えないガソリン機関であっても良いので
ある。

また、制御弁６８の出力ポードア２は制御弁６８に負圧
を供給する管路５３に接続されても、信号負圧を抑制し
て排気再循環量を制限することができる。同時に、出力
ポードア２は負圧室３２のみならず、信号形成室４４や
信号負圧を伝達する管路に接続されてもよい。

更に、制御弁６８は、吸気配管１２内の負圧が予め定め
られた一定の負圧を超えたとき作動する圧力スイッチと
この圧力スイッチから出力される信号に基づいて大気と
負圧室３２とを連通させる電磁開閉弁とによって置換さ
れ得るものである。

尚、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、
本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更が
加えられ得るものである。

以上詳記したように、本発明のガソリン機関のＥＯＲ制
御装置によれば、ガソリン機関の低負荷高回転時には、
制御弁が作動してＥＧＲ弁に供給される信号負圧の大き
さが抑制されるので、排気の再循環量が制限されてキャ
ブレタから吐出される燃料の吐出変動に伴う排気再循環
色の変動が防止される。したがって、主としてそれ等燃
料の吐出変動と排気再循環量の変動との相乗効果に起因
する機関のトルク変動が殆んど解消され、運転性を阻害
されることが防止されるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す説り１図である
。第２図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当する
図である。 １０：ガソリン機関　　１２：吸気配管１４：排気配管
　　　　２６：排気再循環通計１２８：定圧室　　　　
　３Ｑ：ＥＯＲ弁４２：負圧調節弁　　　４８：基準圧
力￥５３：管路　　　　　　６８：制御弁 ７０：大気ボート　　　７２：出力ボート出願人　　ト
ヨタ自動車工業株式会社 第１凶 ｚ４ 第２図 ど９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガソリン機関の吸気配管及び排気配管を接続する排気再
   循環通路に形成された定圧室の圧力と、基準圧力とを比
   較し、それ等の圧力差に対応した大きさの信号負圧を、
   該吸気配管から供給される負圧に基づいて形成し、該信
   号負圧を該排気再循環通路を開閉するＥＧＲ弁に出力す
   る負圧調節弁を備え、一定割合の排気を該吸気配管内に
   再循環させるガソリン機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記信号負圧が加えられる前記ＥＧＲ弁の負圧室、該信
   号負圧を形成するために前記吸気配管から前記負圧ａｔ
   ｔｏ弁に負圧を供給する管路、または前記基準圧力が加
   えられる基準圧力室に連通ずる出力ポートと、大気に連
   通する大気ボートとを備え、前記吸気配管内に発生する
   負圧の大きさが予め定められた一定の値を超えたとき、
   該大気ボートと該出力ポートとの間を連通させて前記信
   号負圧の大きさを抑制し、前記吸気配管内に再循環させ
   られる排気の量を制限する制御弁を、設けたことを特徴
   とするガソリン機関のＥ　（３Ｒ：制御装置・