JPH04272461A - Ｅｇｒ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用内燃機関の排気ガ
スの一部を吸気系に還流させる排気再循環装置（ＥＧＲ
装置）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用内燃機関においては、排気
ガスに含まれるＮＯｘを低減するためのＥＧＲ装置を備
えたものがある。このＥＧＲ装置は、排気ガスの一部を
排気系から吸気系へ再循環させるものであり、より詳し
くは、内燃機関の吸気系と排気系とを連結する排気再循
環経路に流量制御弁（ＥＧＲバルブ）を設け、同内燃機
関の運転状態に応じてＥＧＲバルブを開閉し、排気ガス
の再循環量（ＥＧＲ流量）を制御するものである。

【０００３】さらに、こうしたＥＧＲ装置として、例え
ば実開昭６１−６６６４０号公報には、エンジン振動、
トルク変動、回転変動等のラフネスを検出するラフネス
センサを設け、同センサにてエンジンの燃焼不安定状態
を検出すると、予め設定された下限ＥＧＲ量以上の範囲
でＥＧＲ量を補正するようにした技術が開示されている
。同ＥＧＲ装置によると、エンジンの出力を低下させる
ことなく前記ラフネスを効率良く低減できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
ＥＧＲ装置においては、ＥＧＲバルブのデポジット、燃
料噴射弁の噴射バラツキ、エアフロメータの特性ずれ、
スロットルバルブのデポジット等の経時変化や部品公差
があった場合、内燃機関が始動されてから、上記制御（
ラフネスを検出しＥＧＲ量を補正する制御）が完了する
までの間は的確なＥＧＲ量とはならない。特に上記期間
においてＥＧＲ量過多となった場合には、失火等により
ドライバビリティが低下したり、ストール（何らかの原
因でエンジントルクが減少しエンジン回転数が低下して
エンジンが停止すること）が発生したりするおそれがあ
った。

【０００５】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は経時変化や部品公差があった場合
にも機関始動時から最適なＥＧＲ量に制御できるＥＧＲ
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図１に示すように、内燃機関Ｍ１の排気系
と吸気系とを連結する排気再循環経路Ｍ２に配設され、
排気ガスの一部を前記吸気系に還流させる流量制御弁Ｍ
３と、前記流量制御弁Ｍ３の内燃機関Ｍ１の運転状態に
応じた基本開度を予め記憶した基本開度記憶手段Ｍ４と
、前記流量制御弁Ｍ３の補正値を予め記憶した補正値記
憶手段Ｍ５と、前記基本開度記憶手段Ｍ４による基本開
度と、補正値記憶手段Ｍ５による補正値とに基づいて前
記流量制御弁Ｍ３の開度を制御する開度制御手段Ｍ６と
を備えたＥＧＲ装置において、前記内燃機関Ｍ１の燃焼
状態を検出する燃焼状態検出手段Ｍ７と、前記開度制御
手段Ｍ６による前記流量制御弁Ｍ３の開度制御中におい
て、燃焼状態検出手段Ｍ７によるそのときの内燃機関Ｍ
１の燃焼状態が不安定状態であるとき、前記補正値記憶
手段Ｍ５の補正値を、内燃機関Ｍ１の燃焼が安定する方
向へ修正する補正値更新手段Ｍ８とを設けている。

【０００７】

【作用】開度制御手段Ｍ６は、内燃機関Ｍ１の運転状態
に応じ、基本開度記憶手段Ｍ４に記憶された流量制御弁
Ｍ３の基本開度と、補正値記憶手段Ｍ５に記憶された流
量制御弁Ｍ３の補正値とに基づいて、同流量制御弁Ｍ３
の開度を制御する。その結果、流量制御弁Ｍ３が開かれ
て排気系と吸気系とが連通されると、流量制御弁Ｍ３の
開度に応じた量の排気ガスが排気再循環経路Ｍ２を介し
て吸気系に還流される。

【０００８】また、燃焼状態検出手段Ｍ７は内燃機関Ｍ
１の燃焼状態を検出する。そして、前記開度制御手段Ｍ
６によって流量制御弁Ｍ３の開度が制御されているとき
に内燃機関Ｍ１が燃焼不安定であると、補正値更新手段
Ｍ８は補正値記憶手段Ｍ５の補正値を、内燃機関Ｍ１の
燃焼状態が安定する方向へ修正する。このため、ＥＧＲ
装置に部品公差や経時変化があっても、補正値記憶手段
Ｍ５の補正値は内燃機関Ｍ１の燃焼が不安定とならない
よう更新されてゆく、いわゆる学習制御が行われること
になる。このようにして更新された値は、部品公差や経
時変化に対応した補正値として補正値記憶手段Ｍ５に記
憶される。従って、内燃機関Ｍ１の始動時には、この更
新された補正値と基本開度とに基づいて流量制御弁Ｍ３
の開度が制御されることになり、同始動時から流量制御
弁Ｍ３の開度を最適に制御することが可能となる。

【０００９】

【実施例】（第１実施例）以下、本発明を具体化した第
１実施例を図２〜図４に従って説明する。図２はＥＧＲ
装置を備えた内燃機関としての自動車用多気筒エンジン
１の概略構成を示す図である。エンジン１はシリンダ２
内にピストン３を備えており、このピストン３の上方に
形成された燃焼室４には、吸気系の一部を構成する吸気
通路５及び排気系の一部を構成する排気通路６が連通し
ている。燃焼室４と吸気通路５との連通部分及び燃焼室
４と排気通路６との連通部分は、吸気バルブ７及び排気
バルブ８によって開閉される。

【００１０】前記エンジン１は、吸気通路５からの吸入
空気と、燃料噴射弁９から噴射される燃料とからなる混
合気を、吸気バルブ７を介して燃焼室４内へ導入する。 エンジン１には点火プラグ１１が装着されており、同点
火プラグ１１には、ディストリビュータ１２で分配され
た点火電圧が印加される。ディストリビュータ１２は、
イグナイタ１３から出力される高電圧を、エンジン１の
クランク角に同期して各点火プラグ１１に分配するため
のものであり、各点火プラグ１１の点火タイミングはイ
グナイタ１３からの高電圧出力タイミングにより決定さ
れる。そして、エンジン１は点火プラグ１１により前記
混合気を燃焼室４内で爆発させて駆動力を得た後、その
排気ガスを排気バルブ８を介して排気通路６へ排出する
。

【００１１】前記吸気通路５の一部には、吸気の脈動を
抑えるためのサージタンク１４が設けられている。サー
ジタンク１４の上流側には、アクセルペダル（図示しな
い）の操作に連動して開閉されるスロットルバルブ１５
が設けられており、このスロットルバルブ１５の開閉に
より吸気通路５への吸入空気量が調節される。スロット
ルバルブ１５の近傍には、その開度を検出するスロット
ルセンサ１６が設けられている。また、前記スロットル
バルブ１５の上流側には、吸入空気量を検出するための
エアフロメータ１７、及びエアクリーナ１８が配設され
ている。

【００１２】一方、前記排気通路６には、排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素センサ１９や、排気ガスを浄化
するための三元触媒コンバータ２１が取付けられている
。前記排気通路６と吸気通路５との間には、同排気通路
６内の排気ガスを吸気通路５へ還流して排気再循環を行
うためのＥＧＲ装置２２が設けられている。すなわち、
排気通路６からは排気再循環経路としてのＥＧＲ管２３
が分岐し、その他端が、サージタンク１４とスロットル
バルブ１５との間の吸気通路５に接続されている。 このＥＧＲ管２３の途中には流量制御弁としてのＥＧＲ
バルブ２４が配設されている。

【００１３】ＥＧＲバルブ２４は、パルス信号に応じて
ステップモータ２５のロータ２６が回転し、これにより
弁体２７のリフト量が変化しバルブの開口面積が変化す
る、いわゆるステップモータ式のもので、このＥＧＲバ
ルブ２４の開度を制御することによって吸気通路５へ還
流される排気ガス量が制御される。前記エンジン１には
、その運転状態を検出するために、上述のスロットルセ
ンサ１６、エアフロメータ１７、酸素センサ１９の外に
、ディストリビュータ１２のロータ１２ａの回転からエ
ンジン１の回転数を検出する燃焼状態検出手段としての
回転数センサ２８、エンジン１の冷却水温を検出する水
温センサ２９が取付けられている。また、エンジン１に
駆動連結された図示しないトランスミッションには、車
速を検出するための車速センサ３１が取付けられている
。

【００１４】前記各種センサは電子制御装置（以下、単
に「ＥＣＵ」という）３２の入力側に電気的に接続され
ている。また、各燃料噴射弁９、イグナイタ１３及びＥ
ＧＲバルブ２４は、ＥＣＵ３２の出力側に電気的に接続
されている。ＥＣＵ３２は、開度制御手段及び補正値更
新手段としての中央処理装置（以下ＣＰＵという）３３
と、基本開度記憶手段としての読み出し専用メモリ（以
下ＲＯＭという）　３４と、ランダムアクセスメモリ（
以下ＲＡＭという）３５と、補正値記憶手段としてのバ
ックアップＲＡＭ３６と、入力ポート３７と、出力ポー
ト３８とを備え、これらは互いにバス３９によって接続
されている。ＣＰＵ３３は、予め設定された制御プログ
ラムに従って各種演算処理を実行し、ＲＯＭ３４はＣＰ
Ｕ３３で演算処理を実行するために必要な制御プログラ
ムや初期データを予め記憶している。また、ＲＡＭ３５
はＣＰＵ３３の演算結果を一時記憶する。バックアップ
ＲＡＭ３６は電源が切られた後にも、各種データを保持
するようバッテリによってバックアップされている。

【００１５】ＲＯＭ３４には、図３に示すように、エン
ジン回転数ＮＥと、回転数当たりの吸入空気量ＱＮとの
関係において定められる基本ＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧ
ＲＢが二次元マップとして予め記憶されている。バック
アップＲＡＭ３６には、エンジン１の運転状態に応じた
ＥＧＲバルブ２４の補正値ＥＧＸ　が記憶される。すな
わち、回転数当たりの吸入空気量ＱＮが複数の領域に分
けられ、０．５≦ＥＧＸ　≦１．０の範囲にガード処理
されて補正値ＥＧＸ　が前記各領域毎に設定されている
。本実施例では補正値ＥＧＸとして、 ０．０≦ＱＮ＜０．２の領域ではＥＧ１　、０．２≦Ｑ
Ｎ＜０．４の領域ではＥＧ２　、０．４≦ＱＮ＜０．６
の領域ではＥＧ３　、０．６≦ＱＮ＜０．８の領域では
ＥＧ４　、０．８≦ＱＮ＜１．０の領域ではＥＧ５　、
１．０≦ＱＮの領域ではＥＧ６　 が設定されるとともに、補正値ＥＧＸ　の初期値として
１．０が設定されている。このように、回転数当たりの
吸入空気量ＱＮの領域毎に補正値ＥＧＸ　を設定したの
は、次のような理由による。すなわち、一般にＥＧＲ率
（ＥＧＲ量と吸入空気量との比）は、エンジン１の運転
状態に影響を及ぼさない範囲でできる限り大きいことが
要求される。一方、この要求ＥＧＲ率は回転数当たりの
吸入空気量ＱＮが大きくなるに従って増加する傾向があ
る。このため、前記のように領域毎に補正値ＥＧＸ　を
設定すれば、単一の補正値を用いた場合よりもきめ細か
な制御を行うことが可能となる。

【００１６】ＣＰＵ３３は、入力ポート３７を介して前
記スロットルセンサ１６、エアフロメータ１７、酸素セ
ンサ１９、回転数センサ２８及び水温センサ２９からの
信号を入力する。ＣＰＵ３３はこれらの検出信号に基づ
いて、出力ポート３８に接続された燃料噴射弁９及びイ
グナイタ１３を制御する。すなわち、ＣＰＵ３３は前記
センサ等の検出値に基づき、スロットル開度ＴＡ、吸入
空気量Ｑ、排気ガス中の酸素濃度、冷却水温ＴＨＷ及び
エンジン回転数ＮＥを割り出し、それらの割出した値に
基づいて目標燃料噴射量を算出する。そして、その目標
燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁９に開弁時間信号を出
力して燃料噴射させる。

【００１７】次に、前記のように構成された本実施例の
作用を説明する。ＣＰＵ３３は、前記回転数センサ２８
及び前記エアフロメータ１７からの信号に基づきエンジ
ン回転数ＮＥと回転数当たりの吸入空気量ＱＮとを割り
出す。これらの割り出された値に基づきＣＰＵ３３は、
そのときの基本ＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲＢと補正値
ＥＧＸ　をそれぞれ求め、両者を乗算することによりＥ
ＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲを算出する（ＥＴＥＧＲ＝Ｅ
ＴＥＧＲＢ×ＥＧＸ　）。そして、ＣＰＵ３３はこのよ
うにして求めたＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲとなるよう
に、出力ポート３８を介してＥＧＲバルブ２４のステッ
プモータ２５にパルス信号を出力する。これにより、ス
テップモータ２５のロータ２６が所定角度回転して弁体
２７のリフト量が変化し、バルブの開口面積が変化して
ＥＧＲ管２３が開閉される。このようなＥＧＲバルブ２
４の制御中において、ＣＰＵ３３は６４ｍｓ毎に図４に
示す定時割り込み処理を実行する。

【００１８】処理がこのルーチンに移行すると、ＣＰＵ
３３はステップ１０１でサージ判定領域であるか否かを
判定する。すなわち、ＣＰＵ３３はスロットルセンサ１
６によって検出されたスロットル開度ＴＡの微小変化Δ
ＴＡの絶対値が所定値以下である（例えば、｜ΔＴＡ｜
≦２°／ｓｅｃ）か否かを判定するとともに、車速セン
サによって検出された車速ＳＰＤの微小変化ΔＳＰＤが
所定値以下である（例えば、｜ΔＳＰＤ｜≦１ｋｍ／ｈ
／ｓｅｃ）か否かを判定する。ＣＰＵ３３は、前記した
両方の条件が満たされた場合には、走行条件が安定して
おり、燃焼状態を誤判定するおそれがないと判断し、ス
テップ１０２へ移行する。このように、ＣＰＵ３３はス
ロットル開度ＴＡ及び車速ＳＰＤの変動が少なくほぼ一
定した条件にのみ限定してサージ判定を行う。

【００１９】なお、ＣＰＵ３３は、ステップ１０１にお
いてスロットル開度ＴＡの微小変化ΔＴＡの絶対値、及
び車速ＳＰＤの微小変化ΔＳＰＤの絶対値の少なくとも
いずれか一方が所定値よりも大きいと判定すると、その
ときの運転状態がサージ判定領域でないとしこのルーチ
ンを終了する。続くステップ１０２で、ＣＰＵ３３はサ
ージ判定を行う。つまり、回転数センサ２８によって検
出されたエンジン回転数ＮＥの微小変化ΔＮＥの絶対値
が所定値以上である（例えば、｜ΔＮＥ｜≧２０ｒｐｍ
／ｓｅｃ）か否かを判定する。所定値以上である場合に
は、ＣＰＵ３３は燃焼状態が不安定になっている（サー
ジが発生している）と判断し、次のステップ１０３へ移
行し、回転数当たりの吸入空気量ＱＮで定まるそのとき
の補正値ＥＧＸ　から更新量（感度係数）α（例えば０
．０１）を差し引く演算処理を行う。そして、ＣＰＵ３
３はステップ１０４へ移行し、ステップ１０３で求めら
れた値を新たな補正値ＥＧＸ　とし、これをバックアッ
プＲＡＭ３６に記憶させてこのルーチンを終了する。

【００２０】なお、ＣＰＵ３３はステップ１０２におい
てエンジン回転数ＮＥの微小変化ΔＮＥの絶対値が所定
値未満であると判定すると、サージが発生していないと
してこのルーチンを終了する。このように本実施例のＥ
ＧＲ装置２２によれば、まず車速ＳＰＤ及びスロットル
開度ＴＡが安定しているか否かでサージ判定領域か否か
の判断を行い、サージ判定領域である場合にのみ、回転
数センサ２８によるエンジン回転数ＮＥの変動でエンジ
ン１の燃焼状態を検出する。そして、回転数センサ２８
によるそのときのエンジン１の燃焼状態が不安定である
場合には、ＥＧＲバルブ２４の開度を設定するために用
いる補正値ＥＧＸ　を、そのときの回転数当たりの吸入
空気量ＱＮに応じた補正値ＥＧＸ　から更新量αを差し
引いた値に更新するようにした。

【００２１】このため、更新した補正値ＥＧＸ　と基本
ＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲＢとを乗算することによっ
て求まるＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲＢとなるように、
ＥＧＲバルブ２４の開度を制御すれば、エンジン１の燃
焼が安定する方向へ修正され、ＥＧＲ量過多によるサー
ジ発生が防止される。また、本実施例では、前記のよう
に更新した補正値ＥＧＸ　がバックアップＲＡＭ３６に
記憶されるので、キースイッチをオフにしてもこの補正
値ＥＧＸ　が保持される。このため、経時変化や部品公
差があった場合、従来技術では機関始動時からＥＧＲバ
ルブの開度を要求値に制御するまでの間にＥＧＲ量過多
となるおそれがあったのに対し、本実施例では機関始動
時から最適なＥＧＲ量に制御でき、失火等によるドライ
バビリティの低下やストールの発生を未然に防止できる
。

【００２２】さらに、本実施例では前述のように一旦サ
ージが検出されると、サージが発生しなくなるまでＥＧ
Ｒ量が減量され、サージが検出されなくなるとそのＥＧ
Ｒ量が維持される。従って、サージが発生しない範囲で
最大のＥＧＲ量が確保され、排気エミッション（ＮＯＸ
　）が効果的に低減される。また、前記のようにＥＧＲ
量が多いと同一スロットル開度ではエンジン１の燃焼室
４内に吸入される新気が減るので、同一エンジントルク
を得るにはスロットル開度ＴＡが大きくなるよう制御さ
れる。これによりポンピングロスが低減し、燃費が向上
する。

【００２３】また、本実施例では回転数当たりの吸入空
気量ＱＮを複数の領域に分け、領域毎に補正値ＥＧＸ　
を設定したので、経時変化や部品公差の影響が組み合わ
さった場合のような複雑なずれにも対応することが可能
である。 （第２実施例）次に、本発明の第２実施例について説明
する。

【００２４】本実施例ではサージが発生しない場合、補
正値ＥＧＸ　を増量側に更新している点が前記第１実施
例と異なっている。図５で示すように、ＣＰＵ３３はス
テップ１０２においてエンジン回転数ＮＥの微小変化Δ
ＮＥの絶対値が所定値未満（この場合、｜ΔＮＥ｜＜２
０ｒｐｍ／ｓｅｃ）であると判定すると、サージが発生
していないとして次のステップ１０５へ移行する。ステ
ップ１０５でＣＰＵ３３は、回転数当たりの吸入空気量
ＱＮで定まるそのときの補正値ＥＧＸ　に更新量（感度
係数）β（例えば０．００５）を加える演算処理を行う
。 そして、ＣＰＵ３３はステップ１０４へ移行し、前記ス
テップ１０５で求められた値を新たな補正値ＥＧＸ　と
し、これをバックアップＲＡＭ３６に記憶させてこのル
ーチンを終了する。なお、この場合の補正値ＥＧＸ　は
、例えば０．５≦ＥＧＸ　≦１．５の範囲にガード処理
されて回転数当たりの吸入空気量ＱＮの領域毎に設定さ
れている。

【００２５】従って、本実施例によると前記第１実施例
と同様な作用及び効果を奏する外、サージを検出しない
時には積極的にＥＧＲ量を増量し、サージを検出したら
ＥＧＲ量を減量して、サージが発生しない範囲で常に最
大のＥＧＲ量に維持することが可能となり、機関始動時
から常に最適なＥＧＲ量を確保できる。なお、本発明は
前記実施例の構成に限定されるものではなく、例えば以
下のように発明の趣旨から逸脱しない範囲で任意に変更
してもよい。 （１）前記実施例では、既設の回転数センサ２８によっ
て燃焼状態を検出するようにしたが、燃焼圧センサや加
速度センサ等を用いて燃焼状態を検出するようにしても
よい。これらのセンサを用いた場合にも、前記実施例と
同様にサージを回避することができる。 （２）前記実施例では回転数当たりの吸入空気量ＱＮを
複数の領域に分け、各領域毎に補正値ＥＧＸ　を設定し
たが、これ以外にも、吸入空気量Ｑを複数の領域に分け
、各領域毎に補正値を設定したり、エンジン回転数ＮＥ
と、回転数当たりの吸入空気量ＱＮとの関係において複
数の領域毎に補正値を設定したりしてもよい。また、イ
ンテークマニホールドの圧力を測定して燃料噴射を行う
ようにしたエンジン制御システム、いわゆるＤ−Ｊの場
合には、吸気管圧ＰＭを複数の領域に分け、領域毎（二
次元）に補正値を設定してもよい。 （３）基本ＥＧＲバルブ開度ＥＴＥＧＲＢの二次元マッ
プとしては、高負荷高回転域を含むＮＥ−ＱＮ全領域に
わたってマップ値を設定したものを用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のＥＧＲ装置
によれば、流量制御弁の開度制御中に内燃機関の燃焼状
態が不安定になると、同流量制御弁の開度を決定するた
めの補正値を、内燃機関の燃焼が安定する方向へ修正す
るようにしたので、部品公差や経時変化があっても機関
始動時から最適なＥＧＲ量に制御でき、ＥＧＲ量過多に
よるサージを防止しつつ、サージが出ない範囲で最大限
のＥＧＲ量を確保することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的構成を示す図である。

【図２】第１実施例におけるＥＧＲ装置を備えたエンジ
ンの概略構成を示す図である。

【図３】第１実施例における基本ＥＧＲバルブ開度のマ
ップを示す図である。

【図４】第１実施例において、エンジンの運転状態に応
じてＥＧＲバルブの補正値ＥＧＸ　を更新するためのフ
ローチャートである。

【図５】第２実施例において、エンジンの運転状態に応
じてＥＧＲバルブの補正値ＥＧＸ　を更新するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の排気系と吸気系とを連結す
   る排気再循環経路に配設され、排気ガスの一部を前記吸
   気系に還流させる流量制御弁と、前記流量制御弁の内燃
   機関の運転状態に応じた基本開度を予め記憶した基本開
   度記憶手段と、前記流量制御弁の補正値を予め記憶した
   補正値記憶手段と、前記基本開度記憶手段による基本開
   度と、補正値記憶手段による補正値とに基づいて前記流
   量制御弁の開度を制御する開度制御手段とを備えたＥＧ
   Ｒ装置において、前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃
   焼状態検出手段と、前記開度制御手段による前記流量制
   御弁の開度制御中において、燃焼状態検出手段によるそ
   のときの内燃機関の燃焼状態が不安定状態であるとき、
   前記補正値記憶手段の補正値を、内燃機関の燃焼が安定
   する方向へ修正する補正値更新手段とを設けたことを特
   徴とするＥＧＲ装置。