JPS60249659A - エンジンの排気ガス還流制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの排気ガス還流制御装置、特に負圧応
動式のアクチュエータを用いた排気ガス還流制御装置に
関する。

（従　来　技　術） 自動車用等のエンジンに装備される排気ガス還流装置は
、排気ガスの一部を吸気通路ないし燃焼室に還流して燃
焼温度を低下させることにより、排気ガス中の有害成分
であるＮＯｘの低減を図るものであるが、排気ガスを必
要以上に還流させると、エンジンの燃焼状態や出力性能
が著しく悪化するので、この種の装置においては排気ガ
スの還流量をエンジンの運転状態に応じて最適量に制御
するようになっている。この還流量の制御は、例えば特
開昭５７−２６２５１号公報に示されているように、排
気ガス遠流通路に設けられた還流制御弁のポジション、
即ち開度を運転状態に応じて予め設定された目標ポジシ
ョンに一致させるようにフィードバック制御することに
より行われる。

その場合に、上記還流制御弁を作動させるアクチュエー
タとしては、還流制御弁を閉方向に付勢するスプリング
と、負圧導入時に該スプリングに抗してダイヤフラムを
還流制御弁の開方向に変位させる負圧室とを有する負圧
応動式のアクチュエータが用いられるのが通例である。

そして、該アクチュエータの負圧室に通じる負圧導入通
路上に負圧制御弁を協え、該制御弁を開閉制御すること
によってアクチュエータの負圧室に導入する負圧の大き
さをコントロールして、上記ダイヤフラムないし還流制
御弁のポジションを目標ポジションに一致させるのであ
る。

然して、このような排気ガスの還流制御においては、上
記アクチュエータにおけるスプリングのバネ力が所定値
より強すぎる場合、或いは該アクチュエータの負圧室に
エンジンの吸気負圧を導入する場合において該エンジン
の劣化により十分な大きさの吸気負圧が得られなくなっ
た場合等に、エンジンの減速運転への移行時に次のよう
な不具合が生じる。

つまり、このような場合には、還流制御弁の開度を増大
させるべく、アクチュエータの負圧室に大きな負圧を導
入しようとして負圧導入通路上の負圧制御弁を大ぎく開
いても、スプリングが強すぎるため或いは吸気負圧が小
さいため、第６図に符号（イ）で示すように還流制御弁
のポジションが何時までたっても目標ポジションに達し
ないことになり、そのため上記負圧制御弁が開ぎ放しの
状態となる。

一方、エンジンの減速時には、燃焼状態の著しい悪化を
防止するために排気ガスの還流が停止されるのであるが
、減速運転への移行は吸気負圧の時間的増加率が所定値
以上となったことにより検出され、またこれを検出して
から還流制御弁の目標ポジション（開度）が零に設定さ
れ、然る後負圧制御弁が閉方向に作動されるため、減速
運転への移行に伴って吸気負圧が増大し始めてから負圧
制御弁が閉じられるまでの間に可成りの時間遅れが生じ
るのである。そのため、減速運転への移行前に上記のよ
うに負圧制御弁が開き放しの状態にあると、該制御弁が
閉じられる前に大ぎな吸気負圧がアクチュュータの負圧
室に導入されることになり、第６図に符号（ロ）で示す
ように還流制御弁の開度が零になる直前に著しく大きく
なる。その結果、エンジンの吸気通路には一時的に多量
の排気ガスが還流され、燃焼状態が急激に悪化して１〜
ルクシヨツクが発生するのである。

（発　明　の　目　的） 本発明は、排気ガスの還流制御に関する上記のような不
具合を解消するもので、負圧応動式のアクチュエータを
用いて還流制御弁のポジションをフィードバック制御す
る構成において、該アクチュエータにおけるスプリング
のばらつきやエン、ジンの劣化等に起因して減速運転へ
の移行時にアクチュエータの負圧室に一時的に大きな負
圧が導入されるといった問題を解消し、これにより減速
時における排気ガス遠流量の急激な増大やこれに伴うト
ルクショックを未然に防止することを目的とする。

（発　明　の　構　成） 本発明に係る排気ガス還流制御装置は、上記目的達成の
ため次のように構成したことを特徴とする。

即ち、第１図に示すように、排気ガスの一部を吸気通路
に還流する排気ガス還流通路Ａに還流制御弁Ｂを備える
と共に、該弁ＢをダイヤフラムＣを介して閉方向に付勢
するスプリングＤと負圧導入時に該スプリングＤに抗し
てダイヤフラムＣないし還流制御弁Ｂを開方向に変位さ
せる負圧室Ｆとを有する負圧応動式のアクチュエータＦ
を備えた構成において、上記還流制御弁Ｂのポジション
をエンジンの運転状態に応じて予め設定した目標ポジシ
ョンに一致させるようにフィードバック制御するフィー
ドバック制御手段Ｇと、該還流制御弁Ｂの実際のポジシ
ョンが所定時−を経過しても目標ポジションに達しない
時に上記アクチュエータＦの負圧室Ｅを密閉する還流制
即弁保持手段ト１とを備える。上記フィードバック制御
手段Ｇは、アクチュエータＦに備えられたポジションセ
ンサＩからの信号によって還流制御弁Ｂの実際のポジシ
ョンを検出し、これが目標ボジシ：Ｉンに一致するよう
に、アクチュエータＦの負圧室Ｅに負圧（吸気負圧）を
導入する負圧導入通路Ｊ上の負圧制御弁Ｋを開閉制御す
る。また、上記還流制御弁保持手段Ｈは、アクチュエー
タＦにおけるスプリングＤが強すぎる等の理由で負圧制
御弁Ｋを開ぎ放しにしても還流制御弁Ｂの実際のポジシ
ョンが目標ポジションに達しない時に、所定時間の経過
を待って上記負圧制御弁Ｋを閉じ、アクチュエータＦの
負圧室Ｅを密閉する。このような構成によれば、エンジ
ンの減速運転への移行時にフィードバック制御手段Ｇか
らの負圧制御弁Ｋを閉じるための信号の出力が遅れても
、該弁には既に閉じられているから、減速運転への移行
に伴う大きな吸気負圧がアクチュエータＦの負圧室Ｅｋ
：導入されることが防止され、還流制御弁Ｂの開度が著
しく大きくなって排気ガスの還流量が一時的に増大する
といった不具合が解消される。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に示すように、エンジンの吸気通路１には排気通
路（図示せず）から導かれた排気ガス還流通路２が合流
されて、排気ガスの一部が該吸気通路１を介して燃焼室
（図示せず）に還流されるようになっていると共に、該
還流通路２には排気ガスの還流量を調整する還流制御弁
３が設置されている。

そして、この還流制御弁３を開閉動作させるアクチュエ
ータ４が装備されているが、このアクチュエータ４は負
圧応動式のアクチュエータとされ、還流制御弁３が連結
されたダイヤフラム５と、該ダイヤフラム５を介して還
流制御弁３を閉方向に付勢するスプリング６と、負圧導
入時に該スプリング６に抗してダイヤフラム５を還流制
御弁３の開度が増加する方向に変位させる負圧室７とを
有する。また、該アクチュエータ４の負圧室７には、上
記吸気通路１におけるスロットル弁８の下流側から導か
れた負圧導入通路９と、一端が大気に開放された大気導
入通路１０とが合流された上で連通されていると共に、
上記両導入通路９．１０には夫々負圧制御弁１１と大気
制御弁１２とが設置されている。そして、この負圧制御
弁１１と大気制御弁１２とに制御回路１３から制御信号
ａ、ｂが夫々出力されて、これらの弁１１．１２が開閉
制御されるようになっていると共に、該制御回路１３に
は上記負圧導入通路９に設けられた負圧センサ１４から
の負圧信号Ｃと、エンジンの回転数を検出する回転セン
サ１４からの回転信号ｄと、上記吸気通路１に一体の（
又は燃焼室周囲の）冷却水ジャケット１５に設けられた
水温センサ１６からの水温信号ｅと、上記アクチュエー
タ４におけるダイヤフラム５の位置から還流制御弁３の
ポジション（開度）を検出するポジションセンサ１７か
らのポジション信号［とが入力され、これらの信＠Ｃ−
ｆに基づいて上記制御信号ａ、ｂを出力するようになっ
ている。

次に、この実施例の作用を第３図のフローチャート及び
第４図のタイムチャートを用いて説明する。

先ず、制御回路１３は、第３図のフローチャートのステ
ップＳ＋で、負圧信号Ｃと回転信号ｄとが夫々示すエン
ジンの吸気負圧と回転数とに対応する還流制御弁３の目
標ポジションＥｔ’を第５図に示すような予め設定記憶
されたマツプから読み取る。次いで、ステップ８２．８
３で水温信号ｅが示すエンジンの冷却水温度に応じた補
正係数を算出すると共に、この補正係数を用いて上記目
標ポジションＥｌ　を補正［、七′標ポジション（以下
、単に目標ポジションという゛＞−Ｅ　ｔに補正する。

ここで、この補正は水温が低い時に還流制御弁の開度を
小さくする方向に行われるが、これは冷却水温度の低い
始動時等に多量の排気ガスが還流されると燃焼状態が著
しく悪化するからである。

更に、制御回路１３は、ステップＳ４でポジションセン
サ１７から入力されるポジション信号ｆをＡ−Ｄ変換し
て、還流制御弁３の実際のポジション（以下、実ポジシ
ョンという）Ｅｖをめる。

そして、ステップＳ５で、上記目標ポジションＥしと実
ポジション［Ｖとを比較する。

この場合において、目標ポジションＥｔより実、ポジシ
ョンＥｖが大きい時は、制御回路１３は第２図に示す大
気制御弁１２にこれを開動させる制御信号すを出力し、
大気導入通路１０からアクチコエータ４の負圧室７に大
気を導入して、ダイヤフラム５を還流制御弁３の開度が
小さくなるように変位させ、また目標ポジションＥｔよ
り実ポジションＥＶが小ざい時は、負圧制御弁１１にこ
れを開動させる制帥信Ｑａを出力し、上記アクチュエー
タ４の負圧室７に吸気負圧を導入して、ダイヤフラム５
を還流制御弁３の開度が大きくなるように変位させる。

このようにして、還流制御弁３の実ポジションＥＶを目
標ポジションＥｔに一致させるようにフィードバック制
御するのである。

しかし、実ポジションＥＶが目標ポジションＥｔより小
さい場合において、上記アクチュエータ４におけるスプ
リング６のバネ力が強すぎ、或いは負圧室７に導入され
る吸気負圧がエンジンの劣化のため十分高くな゛らない
場合は、第４図（ａ）に符号（ハ）で示すように負圧制
御弁１１を開いても実ポジションＥｖが目標ポジション
Ｅｔに何時までたっても達しないことになる。

そこで、このような場合、制御回路１３は上記ステップ
Ｓ５に続いて次のように動作する。即ち、実ポジション
ＥＶが目標ポジションＥｔより小ざいのでステップＳ６
を実行し、タイマカウンタ値ＣＮＴに１を加える。そし
て、この動作を複数回繰り返して上記タイマカウンタ値
ＣＮＴが所定値１以上となった時、換言すれば上記のよ
うに実ポジションＥｖが目標ポジションＥ［に達しない
状態が所定時間Ｔ’　（第４図（ａ）参照）だけ継続し
た時に、制御回路１３はステップＳ７からステップＳ８
を実行し、還流制御弁３の制御モードをホールドモード
に設定する。このホールドモードは、具体的にはステッ
プＳっで負圧制御弁１１を閉鎖する制御信号ａを出力す
ることにより行われ、これによりアクチュエータ４の負
圧室７が密閉される（この場合は、大気制御弁１２は当
初から閉じている）。そのため、還流制御弁３は、その
時点のポジションに固定されることになる。尚、実ポジ
ションＥＶが目標ポジションＥｔより大きい時は、通常
の制御により該実ポジションＥＶを目標ポジションＥｔ
に一致させることができるので、上記ステップＳ５から
ステップＳ＋ｏが実行されてタイマカウンタ値ＣＮ　Ｔ
　ｈ＜　Ｏにリセットされるど共に、ステップＳ１１で
コントロールモードに設定はれ、更にステップＳ９で所
要の制御信号ａ、ｔ）が出力される。

然して、上記のように還流制御弁３の実ポジションＥｖ
が所定時間Ｔ′を経過しても目標ポジションＥｔに達し
ない場合において、アクチュエータ４の負圧室７が密閉
されると、エンジンが減速運転に移行した時に還流制御
弁３の開度が一時的に著しく大きくなる問題が防止され
る。

この動作は、具体的には次のように行われる。

つまり、エンジンの減速運転への移行は負圧導入通路９
上に設置された負圧センナ１４によって検出され、第４
図（ｂ）に示ずように減速運転への移行に伴って吸気負
圧が急激に上昇して１サンプリング周期ｔにおける吸気
負圧の増大量α、即ち時間的増加率α／ｌが所定値以上
となった時に減速運転に移行したものと判定される。そ
して、減速状態への移行が判定されれば、第４図（ａ）
に符＠（ニ）で示すように還流制御弁３の目標ポジショ
ンＥｔが零に設定され、これに伴って制御回路１３から
還流制御弁３の実ポジションＥＶを零にするように制御
信号が出力される。その場合に、上記の減速運転への移
行の判定ないし目標ボジシ」ン［１を零に設定する動作
は第４図（ａ）　、　（ｂ）に示す時刻Ｔ１で行われる
のに対して、吸気負圧はその以前から上昇しているので
、負圧制御弁１１が開いていると、該制御弁１１が閉じ
る直前に大きな吸気負圧がアクチュエータ４の負圧室７
に導入されることになる。しかし、上記のように、減速
運転への移行前に、還流制御弁３の実ポジション１．ｖ
が目標ポジションＥｔより小さいにも拘らず負圧制御弁
１１が既に閉じられているので、アクチュエータ４の負
圧室７に大きな吸気負圧が導入されることが閉止される
。これにより、還流制御弁３の開度が減速時に著しく大
きくなり、これに伴って吸気通路１ないし燃焼室への排
気ガスの還流量が一時的に増大するといった不具合が解
消されることになる。

（発　明　の　効　果） 以上のように本発明によれば、負圧応動式のアクチュエ
ータによって還流制御弁を開閉制御するようにしたエン
ジンの排気ガス還流制御装置において、エンジンの減速
運転への移行時に上記アクチュエータの負圧室に大きな
吸気負圧が導入され、これに伴って還流制御弁の開度が
一時的に著しく増大することが阻止されることになる。

これにより、減速時に多量の排気ガスが燃焼室に導入さ
れることによる燃焼状態の急激な悪化、或いはこれに起
因するトルクショックの発生が未然に防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図、第２〜５図は本発明の実
施例を示すもので、第２図は制御システム図、第３図は
作動を示すフローチャート図、第４図（ａＬ（ｂｌは同
じくタイムチャート図、第５図は制御に用いられるマツ
プである。また、第６図は従来の問題点を示すタイムチ
ャー１−図である。 Ａ（２）・・・排気ガス還流通路、Ｂ（３）・・・還流
制御弁、Ｄ（６）・・・スプリング、Ｅ（７）・・・負
圧室、Ｆ（４）・・・アクチュエータ、１」（１３）・
・・還流制御弁保持手段（制御回路）。 出願人　マツダ　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　排気ガス還流通路に設けた還流制御弁を常時閉
   方向に付勢するスプリングと、負圧導入時に上記還流制
   御弁を開方向に付勢する負圧室とを有する負圧応動式の
   アクチュエータを備え、該アクチュエータによって上記
   還流制御弁の実際のポジションを目標ポジションに一致
   させるようにフィードバック制御する排気ガス還流制御
   装置であって、上記還流制御弁の実際のポジションが所
   定時間を経過しても目標ポジションに達しない時に上記
   アクチュエータの負圧室を密閉する還流制御弁保持手段
   を設けたことを特徴とするエンジンの排気ガス還流制御
   装置。