JPS63208662A - 排気ガス再循環制御方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、内燃機関の排気ガスを排気系から吸気系へ再
循環する排気ガス再循環制御方法に関し、詳しくは、再
循環する排気ガスの量を、再循環ｉ制御弁にで調節する
排気ガス再循環制御方法に関する。

［従来の技術］ 近年、自動車等の内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘ
を低減する方法の一つとして、排気ガスの再循環が行わ
れている。この排気ガスの再循環とは、排気ガスの一部
を吸入混合気に導きいれ、シリンダ内に送り込むことに
より、シリンダ内での燃料の最高燃焼温度を下げ、排気
ガス中のＮＯｘを低減するものである。そしてこの排気
ガスの再循環を制御する方法や装置としては、運転の諸
条件によって、再循環の実行または停止を判定して制御
するものがある（実開昭５１−５９７１８号公報参即）
。またｌト気ガスの再循環が実行される場合には、再循
環される排気ガスの量（以下再循環量と称す）は、吸気
管の負圧に応じて開度がきめられる再循環制御弁によっ
て調整されていた。

更に、上記再循環量に応じて、ＮＯｘの低減、ノッキン
グの防止、ドライバビリティの向上及び燃費の改善のた
めに、点火時期の進角や燃料噴射量の制御が行われてい
た。その例として、例えば、基本燃料噴射量に対する補
正値の算出に、再循環の実行時と停止時の状態における
、排気ガス中の０２の量を、別々に積算して用いるもの
がある（特開昭５８−２２０９３３２号公報参照）。

上記のように、吸気管負圧に応じて開度が決められる再
循環制御弁によって、排気ガスの再循環量が調節される
が、その再循環制御弁の開弁特性を、縦軸に再循環制御
弁の開口面積、横軸に吸気管負圧をとった第８図に表す
。図においてグラフＡＪは、設計値を表しており、グラ
フＢＪ及びグラフＣＪは製造時のバラツキによって生じ
た再循環制御弁の開弁特性を表している。このグラフＢ
Ｊで示される再循環制御弁は、設計値の開弁圧ＯＰＪに
達する前に開き始めて、設計値の全開圧ＦＯＰＪに達す
る前に全開になる。一方グラフＣＪで示される再循環制
御弁は、設計値の開弁圧ＯＰｊになっても開かず、設計
値の全開圧ＦＯＰＪに達しても全開にならない。即ち同
じ吸気管負圧ても各々の再循環制御弁によって再循環量
が異なる場合があることを示している。

［発明が解決しようとする間朋点コ ところが再循環時における点火時期や燃料噴射量等の制
御は、グラフＡＪで示される開弁特性の設計値に基づい
て行われているので、設計値に従って吸気管負圧から再
循環量を求めて上記の制御を行うと、特にそのバラツキ
が大きい範囲、即ち再循環制御弁が開き始める開弁圧Ｏ
ＰＪから全開になる全開圧ＦＯＰＪの範囲では、実際の
再循環量に基づかない制御を行ってしまうことがあり、
その結果、ノッキングを生じたり、空燃比が安定しない
ことによってＮＯｘが増加することがあり、また燃費や
ドライバビリティを良好に保つことができないことがあ
った。

［問題点を解決するための手段及び作用コ上記問題点を
解決するためになされた本発明は、第１図に例示すよう
に、 内燃機関の運転状態に応じて排気ガスの再循環量を、再
循環制御弁によって調整するとともに、再循環の状態に
応じて内燃機関の運転条件を変更する排気ガス再循環制
御方法であって、上記内燃機関の運転状態が、排気ガス
再循環を許可する所定範囲内か否かを判定しくＳｌ）、
肯定判断されると再循環制御ａ１Ｎ弁を全開にしくＳ２
）、全開の状態に応じて内燃機関の運転条件の変更を行
う（Ｓ３）、一方否定判断されると再循環制御弁を全開
にしくＳ４）、全開の状態に応じて内燃機関の運転条件
の変更を行う（Ｓ５）ことを特徴とする排気ガス再循環
制御方法を要旨とする。

ここで運転状態とは、例えば吸気管負圧であり、この吸
気管負圧を用いることにより、再循環制御弁の開閉の制
御や、シリンダに吸入される空気量の算出が行われる。

再循環制御弁とは、例えば内燃機関の排気系から吸気系
への通路に設けられ、吸気管負圧に応じて、排気ガスの
再循環量を調節する弁である。運転条件とは、例えば点
火時期や燃料噴射量であり、排気ガスの再循環が実行さ
れ゛ろときには、点火時期の進角や燃料噴射量の減量が
行われる。所定範囲とは、例えば吸気管負圧が、再循環
制御弁の全開圧、即ち第８図のグラフＡＪで示される設
計値の全開圧ＦＯＰＪ以上の範囲であり、この範囲内で
あれは、排気・ガスの再循環が実行されるとともに、そ
れに応じた運転条件の変更、すなわち点火時期の進角や
燃料噴射量の減量が行われる。また上記範囲外とは、吸
気管負圧が再循環制御弁を全開にする負圧より小なる（
大気圧に近い）領域であり、この領域では、排気ガスの
再循環が停止され、さらに運転条件の変更、即ち、点火
時期の遅角や燃料噴射量の増量が行われる。

次に上記の制御を行うことによって、排気ガスの再循環
の制御を行う際に、ノッキングが生じたり、空燃比が安
定しないことによってＮＯｘが増加することがなく、ま
た燃費やドライバビリティを良好に保つことができる理
由を説明する。第２図において、グラフＡは、再循環制
御弁の設計値としての開弁特性を示しており、グラフＢ
及びグラフＣは製造時のバラツキによって生じた再循環
制御弁の開弁特性を示している。開弁圧ＯＰから全開圧
ＦＯＲの間は、吸気管負圧に対する再循環量のバラツキ
が大きいが、全開圧ＦＯＰより負圧が大きくなると、バ
ラツキは小さくなる。従ってそのバラツキが小さい、即
ち吸気管負圧が全開圧ＦＯＲ以上のときに、排気ガスの
再循環を行うとともにそれに応した点火時間や燃料噴射
量等の制御を行う、一方そのバラツキが大きい、即ち吸
気管負圧が全開圧ＦＯＲより小なるときには、再循環を
停止するものである。これによって再循環時には適切な
点火時間や燃料噴射量の制御が行えるので、ノッキング
が生じたり、空燃比が安定しないことによってＮＯｘが
増加することがなく、また燃費やドライバビリティを良
好に慄つことができる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

まず第３図は本発明が適用された一実施例の内燃機関２
及びその周辺装置を示す構成図である。

図に於て、４はエアクリーナ６を介して空気を吸入する
吸気管で、この吸気管４には、吸気温度を検出する吸気
温センサ８．スロットルバルブ１０、及びスロットルバ
ルブ１０の開度を検出するスロットル開度センサ１２が
備えられている。また吸気管４には、吸気の脈動を抑え
るために、サージタンク１４が形成され、このサージタ
ンク１４には、吸気管４の負圧Ｖｍを検出する吸気圧セ
ンサ１６が備えられている。

一方、１８は排気管で、排気ガス中の酸素潤度がら空燃
比を検出する空燃比センサ２０や、排気カスを）吊止す
るための三元触謀コンバータ２２が協えられている。ま
たこの排気管１８には、１１ト気カスをサージタンク１
４に戻して１非気カスの再循環（以下ＥＧＲと称す）を
行う排気カス再循環装置（以下ＥＧＲ装置と称す）２４
が設けられている。

ＥＧＲ装置２４は、排気管１８とサージタンク１４とを
結ぶ排気通路を開閉する再循環量制御弁（以下ＥＧＲバ
ルブと称す）２６．このＥＧＲバルブ２６に加える負圧
を調整してＥＧＲの動作を制御するバキュームモジュレ
ータ（以下調圧弁と称す）２日、及びこの調圧弁２８で
調整されＥＧＲバルブ２６に加えられる負圧の通路を開
閉し、ＥＧＲバルブ２６のＥＧＲ動作を禁止或は許可す
るバキュームスイッチングバルブ（以下ＥＧＲ許可バル
ブと称す）３０から構成されている。

即ち、ＥＧＲバルブ２６の定圧室２６ａと排気管１８．
及び弁室２６ｂとサージタンク１４がそれぞれ連通され
るとともに、弁室２６ｂとダイヤフラム室２６ｄが、Ｅ
ＧＲ許可バルブ３０を介して調圧弁２８の上部室２８ａ
に接続される。これによって、定圧室２６ａと弁室２６
ｂとの間に設けられ、ダイヤフラム２６ｃと接続された
弁体２６ｅが、ＥＧＲ許可バルブ３０を介して調圧弁２
日から伝達される負圧に応じて図中上下方向に移動して
、排気管１日とサージタンク１４との間の排気通路を開
閉するよう構成されている。

また内燃機関２には、その運転状態を検出する手段とし
て、上記の各センサ８．　１２．　１６．　２０の外、
ディストリビュータ３２のロータ３２ａの回転から内燃
機関２の回転数を検出する回転数センサ３４．同じくデ
ィストリビュータ；３２の回転に応じて内燃機関２のク
ランク軸２回転に１回の割でパルス信号を出力する気筒
判別センサ３６゜及び内燃機関２の冷却水温を（■出す
る水温センサ３８、が備えられている。

そして上記各センサからの検出信号は、マイクロコンピ
ュータを中心とする論理演算回路として構成された電子
制御装置４４に入力され、燃料噴ａ」弁４６及びイグナ
イタ４７が駆動されて、内燃機関２への燃料噴射量及び
点火時間が制ｉ卸される。

またＥＧＲ許可バルブ３０を駆動して、ＥＧＲの実行（
オン）及び停止（オフ）の制御に用いられる。

即ち電子制御装置４４は、制御プログラム乞こ従って、
内燃■関２の制御のための各種演算処理を実行するセン
トラルブロセッシングユニット（以下ＣＰＵと称す’）
５０．ＣＰＵ５０で各種演算処理を実行するための制御
プログラムや初期データが記録されたリードオンリメモ
リ（以下ＲＯＭと称す）５２．ＣＰＵ５０で各種演算処
理を実行するための各データが一時的に読み書きされる
ランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭと称す）５４゜Ｃ
ＰＵ５０で演算処理を実行するのに必要なりロック信号
発生回路５６．上記各種センサからの検出信号を人力す
るための人力ボート５８．及びＥＧＲ許可バルブ３０や
燃料噴射弁４６或はイグナイタ４７に駆動信号を出力す
る出力ポートロ０等から構成されている。

この電子制御装置４４により、上記各種センサからの検
出信号を用いて、内燃機関２の運転状態が排気ガスを再
循環させる条件に該当するか否かを判断し、その結果に
応して、ＥＧＲ許可バルブ３０を駆動しＥＧＲをオンま
たはオフさせる制御が実行される。また検出される内燃
機関２の運転の状態に応じて、燃料噴射弁４６からの燃
料噴射量、即ち燃料噴射弁４６の開弁時間を求めて燃料
噴射量の制御が行われる。さらにイグナイタ４７の高電
圧発生タイミング、即ち点火時間を求め、それに応じて
イグナイタ４０を駆動制御して点火時間の制御が行われ
る。

次にこの電子制御装置４４で実行される本発明にかかわ
る主要な処理、即ち吸気管負圧Ｖｍに応じてＥＧＲをオ
ンまたはオフする処理について、第４図のフローチャー
トに基づいて説明する。

図に示すように、まずステップ１００では、吸気圧セン
サ１６からのデータを読み込み吸気管負圧Ｖｍを算出し
、ステップ１１０にてその吸気管負圧Ｖｍが所定値以上
、即ちＥＧＲバルブ２６の全開圧ＦＯＰ以上であるか否
かを判定し、肯定判断されるとステップ１２０に進み、
一方否定判断されるとステップ１３０に進む。ステップ
１２０では、ＥＧＲ許可バルブ３０を駆動しダイアフラ
ム室２６ｄと吸気管４を連通して、排気管１日から吸気
管４への通路を開け、ＥＧＲをオンにする。

即ち吸気管負圧Ｖｍが、ＥＧＲバルブ２６の開弁圧ＯＰ
ではなく全開圧ＦＯＰに達した時に、ＥＧＲバルブ２６
を全開にしてＥＧＲをオンにするものである。そして一
旦本処理を終了する。ステップ１３０では、ＥＧＲ許可
バルブ３０を大気側に開放して、ＥＧＲバルブ２６のダ
イアフラム室２６ｄを大気圧にし、排気管１日から吸気
管４への通路を閉ざしてＥＧＲをオフにす°る。即ち吸
気管負圧ＶｍがＥＧＲバルブ２６の全開圧ＦＯＲより小
なるときは、ＥＧＲを停止するものである。そして一旦
本処理を終了する。

次に上記処理に続いて行う時間遅れ処理について、第５
図のフローチャートに基づいて説明する。

この時間遅れ処理とは、吸気管負圧ｖｍが全開圧ＦＯＲ
に達し、ＥＧＲバルブ２６が開かれてＥＧＲがオンにな
ってから、排気ガスが再循環して燃焼室に達するまでの
時間遅れを調整するためのものであり、この処理によっ
てタイミングよく点火時間や燃料噴射量の制御を行うこ
とができる。

まずステップ２００にて、ＥＧＲがオンであるか否かを
判定し、肯定判断されるとステップ２１０に進み、一方
否定判断されるとステップ２２０に進む。ステップ２１
０では、カウンタＣｎｔをインクリメントし、次のステ
ップ２３０では、カウンタＣｎｔが所定（ｆｆｌＡより
大であるかを判定して、肯定判断されるとステップ２４
０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する
。ステップ２４０では、フラグＦＬを１に設定し、次の
ステップ２５０では、カウンタＣｎｔを所定（ｍＡに設
定して一旦本処理を終了する。またステップ２００でＥ
ＧＲがオフと判断されて、ステップ２２０に進むとカウ
ンタＣｎｔがデクリメントされる。次のステップ２６０
では、カウンタＣｎｔが０以下であるか否かが判定され
、肯定判断されるとステップ２７０に進み、一方否定判
断されると一旦本処理を終了する。ステップ２７０では
フラグＦＬを０に設定し、ステップ２８０ではカウンタ
Ｃｎｔを０に設定して一旦本処理を終了する。

即ち本処理によって、ＥＧＲのオンやオフの場合、所定
時間後にＥＧＲのオン、オフに応じて行う点火時間や燃
料噴射量の制御のタイミングを示すフラグＦＬを立てて
、このフラグＰＬが１の時に、以下に示す点火時間や燃
料噴射量の調整を行えは、通切なタイミングで制御を行
うことかできる。

次に上記時間遅れ処理に続いて行われる燃料噴射量制御
処理について、第６図のフローチャートに基づいて説明
する。この燃料噴射量制御処理は、基本燃料噴射量をＥ
ＧＲのオン、オフに応じてマツプから算出し、それに他
の諸条件も加味して燃料噴射量を求めるものである。ま
ずステップ３００にてフラグＰＬが１であるか０である
かを判定し、１であればＥＧＲがオンであるので、ステ
ップ３１０に進み、一方フラグＰＬが０であれはＥＧＲ
がオフであるので、ステップ３２０に進む。

ステップ３１０では、基本燃料噴射量γＢを、ＥＧＲオ
ンに応じて設定された機関回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍ
のマツプＭ１から求め、ステップ３３０に進む。一方ス
テップ３２０では、同様にし・て基本燃料噴射量τＢを
、ＥＧＲオフに応じて設定された機関回転数Ｎｅと吸気
管圧力Ｐｍのマツプ！’、ｌＩ　２から求め、ステップ
３３０に進む。ステップ３３０では、ステップ３１０ま
たはステップ３２０で求めた基本燃料噴射量τＢに、水
温による補正ＦＴＨＷやその他の補正ＴＶ等を加えて、
燃料噴射量Ｔを求める。次にステップ３４０にて燃料噴
ｌ１Ｊｉτを出力し一旦本処理を終了する。ｇ。

ち、ＥＧＲを実行すると排気カスが吸入されて新規の空
気量が減少するために、本処理によってＥＧＲのオン、
オフに応じて基本燃料噴射量τＢを算出するマツプＭ１
．Ｍ２を切り換えろ。そしてマツプＭｌ、Ｍ２より求め
た基本燃料噴射量ＴＢに補正を加えて燃料噴射量Ｔを求
めるものである。

次に上記燃料噴射量制御処理に続いて行う、点火時間制
御処理について、第７図のフローチャー１・に基づいて
説明する。この点火時間制御とは、ＥＧＲのオン、オフ
に応じて点火時間を進角または遅角させて、適切な燃焼
を行うものである。まずステ・ツブ４００にて、フラグ
ＰＬが１であるか０であるかを判定し、フラグＰＬが１
であれはステップ４１０に進み、一方フラグＰＬがＯで
あれはステップ４２０へ進む。ステップ４１０では、Ｅ
ＧＲオンに対する進角補正ｆｆ１ＯＥＧＲを、ＥＧＲオ
ンに応じて設定された機関回転数Ｎｅと吸気管負圧Ｖｍ
のマツプＭ３から求め、ステップ４３０に進む。一方ス
テップ４２０では、ＥＧＲオフであるので進角補正量θ
ＥＧＲを０に設定し、ステップ！１３０に進む。ステッ
プ４３０では、基本進角量θＢを機関回転数Ｎｅと吸気
管圧力ＰｍのマツプＭ４から求める。次にステップ４４
０では、基本進角量θＢにＥＧＲオンに対する進角補正
量θＥＧＲを加え、更に水温の補正θＴＨ等を加えて点
火時間の進角量θを求める。ステップ４５０では、進角
量θを出力して一旦本処理を終了する。

即ち本処理によって、点火時間の基本進角量θＢにＥ　
Ｇ　Ｒオンに対する補正を加えて進角量θを求めること
ができるので、適切な点火時間を選択できる。

上記の各処理によって、まず吸気管負圧ＶｍがＥＧＲバ
ルブ２Ｇの全開圧ＦＯＲ以上であるか否かが判定され、
全開圧ＦＯＰ以上であれはＥＧＲバルブ２６を全開にし
、そう出なけれはＥＧＲバルブ２Ｇを全開にする。そし
て所定時間後に、ＥＧＲのオンとオフの各々の状態に応
じて点火時間と燃料噴射量の調整を行うものである。こ
れによってＥＧＲとＥＧＲにともなって行われる各種制
御は、ＥＧＲバルブ２６の全開圧ＦＯＲ以上、即ちＥＧ
Ｒバルブ２６の製造時のバラツキの小さな範囲でのみ行
われるので、適切な点火時間と燃料噴射量が選択でき、
よってノッキングや空燃比が安定しないことによるＮＯ
ｘの増加をを防止でき、燃費やドライバビリティを良好
に保つことができる。

尚、木実側倒では吸気管負圧ＶｍがＥＧＲバルブ２６の
設計値の全開圧ＦＯＲに達したときに、ＥＧＲバルブ２
６を全開にしているが、その全開圧ＦＯＰよりも大きな
負圧、即ち、第２図のグラ゛フＣで表される、ような開
弁の遅いＥＧＲバルブ２６の全開圧ＦＯＲ＋　　に達し
たとき：こ、Ｅ　Ｇ　Ｒバルブ２Ｇを全開にするように
設定しても良い。その場合には、ＥＧＲバルブ２６のバ
ラツキがより少ないので、設計値に基づいてより的確な
点火時間の制御計や燃事斗噴躬漬のｌｉ’Ｊ　ｆ卸がで
きる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれは、内燃機関の運転
状態が、排気ガス再循環を許可する所定範囲内のときに
は、再循環制御弁を全開にし、その範囲外のときには再
循環制御弁を全開にし、該全開または全開の状態に応じ
て内燃機関の運転条件の変更を行うので、再循環制御弁
の製造時のバラツキの少ない範囲でのみ、ＥＧＲとそれ
に伴う制御を行うことができ、よってノッキングや空燃
比が安定しないことによるＮＯｘの増加を防止でき、燃
費やドライバビリティを良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を例示した基本的構成図、第２図は本発
明の詳細な説明図、第３図は本発明の一実施例のシステ
ム構成図、第４図はＥＧＲバルブの開閉の制御の処理を
示すフローチャート、第５図は時間遅れ処理を示すフロ
ーチャート、第６図は点火時間制御処理を示すフローチ
ャート、第７図は燃料噴射量制御処理を示すフローチャ
ート、第８図はＥＧＲバルブの開弁特性を示す説明図で
ある。 ２・・・内燃機関 ４・・・吸気管 １６・・・吸気圧センサ １日・・・排気管 ２４・・・排気ガス再循環装置 ２６・・・ＥＧＲバルブ ２８・・・調圧弁 ３０・・・ＥＧＲ許可バルブ ４２・・・点火プラグ ４４・・・電子制御装置 ４６・・・燃料噴射弁 ４日・・・イグナイタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の運転状態に応じて排気ガスの再循環量を
   、再循環制御弁によって調整するとともに、再循環の状
   態に応じて内燃機関の運転条件を変更する排気ガス再循
   環制御方法であって、上記内燃機関の運転状態が、排気
   ガス再循環を許可する所定範囲内のときには、再循環制
   御弁を全開にし、その範囲外のときには再循環制御弁を
   全閉にし、該全開または全閉の状態に応じて内燃機関の
   運転条件の変更を行うことを特徴とする排気ガス再循環
   制御方法。 ２　上記運転状態は吸気管負圧である特許請求の範囲第
   １項記載の排気ガス再循環制御方法。 ３　上記所定範囲とは、吸気管負圧が、再循環制御弁の
   全開圧以上の範囲である第１項または第２項記載の排気
   ガス再循環制御方法。