JPS61108857A - 内燃エンジンの排気還流量制御方法 - 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】 （技術分野） 本発明は内燃エンジンの排気還流量制御方法に関し、特
に、排気還流制御装置の排気還流弁の全閉基準位置を補
正する方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 内燃エンジンの排気ガスの一部を吸気通路に還流させ、
エンジンから発生する有害ガスの一つである窒素酸化物
（ＮＯｘ）を低減する方法は広く行われている。また、
この吸気通路に還流させる排気ガスの排気還流量をエン
ジン運転状態に応じた適宜量とするため、排気還流通路
途中に配設された排気還流弁の弁開度を検出し、排気還
流弁の実弁開度値が排気還流量が適宜量となる弁開度目
標値となるように排気還流弁を制御する方法が知られて
いる。

斯かる方法において、上記実弁開度値は例えばリフトセ
ンサにより検出される。しかしながら、エンジン作動に
より、排気還流弁の弁座周辺に排気ガス中のカーボン、
鉛成分等が堆積すると、排気還流弁の実質的な開弁量は
所定のエンジンパラメータに応じて設定される弁開度目
標値より少なくなり、しかも弁座周辺部の実質的な開口
面積も縮小するため、実際の排気還流量はエンジン運転
状態に応じた適宜量よりも少なくなる。この結果。

排気ガス中のＮＯｘ量を十分に減少させることができな
いばかりか、一般に排気還流量の目標値に見合った燃料
量が供給されるように燃料系を構成するので、所要の排
気還流量が得られない場合には混合気がリーン化し、エ
ンジンの作動が不安定となる。

（発明の目的） 本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、排気還流弁の実開口面積を正確に検出して最適量の排
気還流制御を行う制御方法を提供することを目的とする
。

（発明の構成） 斯かる目的を達成するために、本発明に依れば、内燃エ
ンジンの排気通路と吸気通路とを接続する排気還流通路
の途中に配された排気還流弁の弁開度を弁開度センサに
より検出し、前記弁開度センサにより検出された弁開度
検出値と、所定のエンジンパラメータに応じて設定され
る前記排気還流弁の弁開度目標値との偏差を求め、この
偏差が零になるように、前記排気還流弁の開閉動作をさ
せる弁作動手段を制御する排気還流量制御方法において
、前記排気還流弁の実弁開口面積に関連する補正値を設
定し、前記弁開度検出値が所定期間に亘って一定の値を
継続させたとき該一定値を記憶し、それ以後に検出する
弁開度検出値を前記記憶した一定値で補正すると共に、
前記補正値と前記記憶した一定値との偏差に応じて前記
弁開度目標値を修正することを特徴とする内燃エンジン
の排気還流量制御方法が提供される。

（発明の実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法が適用される排気還流制御装置を
装備した内燃エンジンを示す全体構成図であり、符号１
は例えば４気筒の内燃エンジンを示し、エンジン１には
吸気管２が接続され、吸気管２の途中にはスロットル弁
３が設けられている。

スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴｌ（）セン
サ４が連結されてスロットル弁３の弁開度を電気的信号
に変換し電子コントロールユニット（以下ｒＥＣＵＪと
いう）５に送るようにされている。

吸気管２のエンジン１とスロットル弁３間には燃料噴射
弁６が設けられている。この燃料噴射弁６は吸気管２の
図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒ごとに設けられ
ており、各噴射弁６は図示しない燃料ポンプに接続され
ていると共にＥＣＵ３に電気的に接続されて、ＥＣＵ３
からの信号によって燃料噴射の開弁時間が制御される。

一方、スロットル弁３の下流には負圧（ＰＢ）センサ８
が管７を介して設けられており、この負圧センサ８よっ
て電気的信号に変換された負圧信号は前記ＥＣＵ３に送
られる。

エンジン本体１にはエンジン水温（Ｔｗ）センサ９が設
けられ、このセンサ９はサーミスタ等から成り、冷却水
が充満したエンジン気筒周壁内に挿着されて、その検出
水温信号をＥＣＵ３に供給する。

エンジン回転数センサ（以下ｒＮｅセンサ」という）１
０がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸周
囲に取付けられている。Ｎｅセンサ１０はエンジンのク
ランク軸１８００回転毎に所定のクランク角度位置で、
即ち、各気筒の吸気行程開始時の上死点（Ｔ　Ｄ　Ｃ）
に関し所定クランク角度前のクランク角度位置でクラン
ク角度位置信号（以下これをｒＴＤＣ信号」という）を
出力するものであり、このＴＤＣ信号はＥＣＵ３に送ら
れる。

エンジン１の排気管１１には三元触媒１２が配置され排
気ガス中のＨＣ，ＧｏおよびＮＯｘ成分の浄化作用を行
なう。

排気管１１を吸気管２に接続するように排気還流通路１
４が設けられ、この通路１４の途中には排気還流弁１５
が設けられている。この排気還流弁１５は負圧応動弁で
あって、主として、通路１４を開閉可能に配された弁体
１５ａと、弁体１５ａに連結され、後述する電磁制御弁
１７を介して導入される大気圧または後述する連通路１
６を介して導入される負圧との合成圧力により作動する
ダイアフラム１５ｃと、ダイアフラム１５ｃを弁座１５
ｂ方向に付勢するばね１５ｄとより成る。該ダイアフラ
ムにより画成される負圧室１５ｅには連通路１６が接続
され、吸気管２内の絶対圧が該連通路１６を介して導入
されるようにされている。更に。

連通路１６には大気連通路１８が接続され、該連通路１
８の途中に設けられた常開型電磁制御弁１７を介して大
気圧が連通路１６に１次いで上記負圧室１５ｅに導入さ
れるようにされている。前記電磁制御弁１７はＥＣＵ３
に接続され、ＥＣＵ３からの信号によって作動し、排気
還流弁１５の弁体１５ａのリフト動作およびその速度を
制御する。

排気還流弁１５にはりフトセンサ１９が設けられており
、弁１５の弁体１５ａの作動位置を検出し、その検出値
信号をＥＣＵ３に送るようにされている６ 又、ＥＣＵ３には、大気圧（ＰＡ）センサ１３が接続さ
れており、その検出値信号をＥＣＵ３に送るようにされ
ている６ 更に、排気還流弁１５のカーボン堆積等に起因する実開
口面積の減少分を補償するための排気還流弁１５の実開
口面積に関連する補正値を人為的に調整する弁開度目標
値調整用可変電圧電源２０がＥＣＵ３に接続されている
。

ＥＣＵ３は各種センサ及び可変電圧電源２０からの入力
信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、
アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を
有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下ｒｃＰＵ
Ｊという）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プロ
グラム及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、並びに
前記燃料噴射弁６及び電磁制御弁１７に駆動信号を供給
する出力回路５ｄ等から構成される。

ＣＰＵ５ｂは入力回路５ａを介した前述の各種センサか
らのエンジンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転
状態を判別し、記憶手段５Ｃに記憶された後述する第２
図のプログラムに従って、吸気管内負圧Ｐａ、エンジン
回転数Ｎｅ、大気圧ＰＡ及び可変電圧電源２０により設
定される補正値に応じた排気還流弁１５の弁開度目標値
ＬＣＭりを設定し、斯く設定される弁開度目標値ＬｃＭ
５と、リフトセンサ１９によって検出された排気還流弁
１５の弁開度検出値ＬＡｃＴを本発明に斯かる全閉基準
位置値り。で補正した値との偏差を零にするように前記
電磁制御弁１７に出力回路５ｄを介して駆動信号を供給
すると共に５以下に示す式で与えられる燃料噴射弁６の
燃料噴射時間ＴｏｕＴを演算する。

Ｔｏｕｔ＝ＴｉＸＫ、ＸＫ、　・＝　（１）ここに、Ｔ
ｉは基本燃料噴射時間を示し、この基本燃料噴射時間Ｔ
ｉは吸気管内負圧Ｐｅ、エンジン回転数Ｎｅ及び排気還
流弁１５が作動中か否かに応じて設定される。Ｋえ及び
に２は夫々前述の各種センサ、即ちスロットル弁開度セ
ンサ４、負圧センサ８．エンジン水温センサ９、Ｎｅセ
ンサ及び大気圧センサ１３からのエンジンパラメータ信
号に応じて演算される補正係数及び補正変数であって、
エンジン運転状態に応じ、始動特性、排気ガス特性、燃
費特性、エンジン加速特性等の諸特性が最適なものとな
るように所定の演算式に基づいて演算される。

ＣＰＵ５ｂは、上述のようにして求めた燃料噴射時間Ｔ
ＯｕＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を
出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給する。

第２図は本発明に斯かる排気還流弁１５の制御量の設定
手順を示すフローチャートであり１本プログラムは前記
Ｎｅセンサ１０によるＴＤＣ信号発生毎に実行される。

先ず、Ｎｅセンサ１０、負圧センサ８及び大気圧センサ
１３の各検出値であるエンジン回転数値Ｎｅ、吸気管内
負圧値ＰＢ及び大気圧値ＰＡ、並びに可変電圧電源２０
からの補正値Ｌ０゜をＥＣＵ３内に読み込み、記憶手段
５Ｇに記憶する（ステップ１）。上述の補正値り、。は
例えば内燃エンジンの出荷時あるいは整備時等に可変電
圧電源２０により所定値（例えば０）に設定される。

次にステップ２に進み、記憶手段５ｃに記憶されている
基本弁リスト値ＬＭＡＰを読み出す。基本弁リスト値Ｌ
ＭＡＦは例えば吸気管内負圧ＰＢとエンジン回転数Ｎｅ
の関数として予め設定されている。第３図は基本弁リフ
ト値ＬＭＡＰのマツプ図であり、吸気管内負圧Ｐａは例
えば５６０乃至ＯｍｍＨｇの範囲でＰｆｌ、〜ＰＢ、、
として１０段階設けられ、また、回転数Ｎｅは例えばＯ
〜４０００ｒｐｍの範囲でＮ□〜Ｎ１ｏとして１０段階
設けられており、マツプ格子点以外のエンジン回転数Ｎ
ｅ及び負圧ＰＢに対応する基本弁リフト値ＬＭＡＦは補
間計算で求められる。

次に、ステップ３に進みリフト補正係数ＫＥを算出する
。この補正係数に、は、例えば、大気圧−ＰＡの変化や
リーン化運転領域でエンジンに供給される混合気の燃料
の希薄化（リーン化）の度合等に応じて設定される係数
である。上述の大気圧ＰＡの変化による補正係数に、の
設定方法を例に更に具体的に説明すれば、大気圧ＰＡが
低下するに従って排気還流率（全吸気量に対する排気還
流量の割合）を一定に維持するために排気還流弁を開弁
方向に作動させる。すなわち補正係数ＫＥは標準大気圧
での補正係数ＫＦＬＩ、に対して大気圧ＰＡが低下する
に従って大きい値になるように設定される。この様に大
気圧ＰＡの低下に伴って補正係数ＫＥを増加させ排気還
流率を一定に保持するのは以下の理由に・よる。

即ち１例えば、高地で運転する場合のように大気圧が変
化したとき大気圧の変化に応じてエンジンに供給される
燃料量を補正して、標準大気圧下での設定空燃比に保つ
ようにしないと最適な空燃比を得ることが出来ない。こ
のため、前記式（１）に基づいて得られた燃料噴射量に
は空燃比大気補正係数ＫＰＡによる補正が含まれる。し
かし排気還流を行うエンジンにおいて、大気圧が低下す
ると排気還流弁上流絶対圧（排気管背圧）が低ドするた
め排気還流率が変化しく減少し）これに伴い空燃比は変
化するが排気還流をさせないときに大気圧が低下してリ
ーン化する場合に比しさらにり一ン側に変化する。従っ
て前述の空燃比大気圧補正係数ＫＰＡによる燃料量の補
正だけでは何ら大気圧補正が行われずに排気還流が行わ
れている場合には空燃比の制御を精度よく行うことが出
来ない。

一方、大気圧変化があっても排気還流率を一定に保つよ
うにすれば排気還流量制御を行わない場合の空燃比補正
係数（Ｋ　Ｐ　Ａ　）がそのまま使用することが出来る
のである。尚、斯かる排気還流制御方法についての詳細
は本出願人により特開昭第５８−８８４３０号において
開示されている。

次に、ステップ４乃至ステップ８において、排気還流弁
１５の全閉基準位置値Ｌａを求める。先ず、ステップ４
では前記ステップ２で読み出した基本弁リスト値ＬＭＡ
Ｐが零か否か、即ち基本弁リフト値ＬＩＴＩＡＰが排気
還流弁１５の全閉を指令する値であるか否かを判別し、
判別結果が否定（ＮＯ）の場合、即ちエンジンが排気還
流運転領域にあれば排気還流弁１５の全閉基準位置値Ｌ
０の補正はできないので、ＣＰＵＳｂ内のＥＧＲタイマ
ーを所定値にリセットしくステップ８）、ステップ９に
進む。

一１方、ステップ４での判別結果が背定（Ｙｅｓ）であ
れば、ステップ５に進み、リフトセンサ１９が検出する
今回ループの弁開度検出値ＬＡＣＴ　ｎが前回ループの
弁開度検出値ＬＡＣＴｎ−４に等しいか否かを判別する
。ステップ５での判別結果が否定（Ｎｏ）であれば前記
ステップ８に進み、肯定（Ｙｅｓ）の場合、即ちＬＡｃ
Ｔｎ値とＬＡＣＴ　ｎ−１値とが等しければステップ６
に進み、ＬＡｃ　Ｔｎ値とＬＡＣＴ　ｎ−、値とが等し
い状態が所定時間ｔ　Ｉ：ａ＊（例えば３秒）継続した
か否かを判別する。ステップ６での判別結果が肯定（Ｙ
ｅｓ）の場合、即ちＬＡＣＴｎ値とＬＡＣＴｎ−８値と
が等しい状態が所定時間ｔ　Ｉ：ＧＰ！継続したならば
今回ループの弁開度検出値ＬＡＣＴｎを新たな全閉基準
位置値り。

（ステップ７）とし、これをＥＣＵＳ内の記憶手段５ｃ
に記憶してステップ９に進み、否定（Ｎｏ）であれば引
き続きＥＧＲタイマーによる計時を継続し、ステップ９
に進む。

ステップ９ではステップ２で読み出した基本弁リフト値
ＬＭＡＰを、このＬＭＡＰ値にＥＣＵ　５内の記憶手段
５ｃに記憶しである全閉基準位置値し。と可変電圧電源
２０からの補正値り、。どの偏差（Ｌ、−Ｌ、０）に応
じて設定される補正係数ｆ　（Ｌ、−Ｌ、。）を乗算す
ることにより補正し、補正弁リフト値Ｌ’ＭＡＰを求め
る。補正係数ｆ　（Ｌｏ−Ｌｏ。）は、第４図に示すよ
うに、偏差（Ｌ、−Ｌ、Ｉ、）が増大するに従い増大す
るように設定される。

次にステップ１０に進み、ステップ９で設定された補正
弁リフト値Ｌ’ＭＡＰにステップ３で設定された補正係
数ＫＥが乗算されて弁開度目標値Ｌｃ　Ｍ　１１が演算
され、ステップ１１に進む。

ステップ１１では前記ステップ７及びステップ１０にお
いて設定された全閉基準位置値り。及び弁開度目標値Ｌ
ＣＭＤ、並びにリフトセンサ１９により検出された弁開
度検出値ＬＡＣＴｎに基づき排気還流弁１５の制御量Ｓ
、即ち偏差Ｖが次式（２）により決定され、斯（求めた
偏差■を零にするようにＣＰＵ５ｂが出力回路５ｄを介
して電磁制御弁１７に供給する駆動時間を決定する。即
ち偏差Ｖを零にすべく負圧室１５ｅに導入される大気又
は負圧を制御するように電磁制御弁１７の駆動信号のデ
ユーティ比が求められる。

Ｖ＝　（ＬＡｃｔｎ−Ｌ、）−ＬＣＭＤ　−（２）上式
（２）において、弁開度検出値ＬＡｃＴｎを全閉基準位
置値Ｌ０で補正しくＬＡＣＴ　ｎ　−Ｌ、）。

該補正値と弁開度目標値との偏差Ｖを求めたが、これに
代えて、弁開度目標値ＬｃＭ！、をり。値で補正しくＬ
　ＣＭＤ＋Ｌ１１）−この補正値と弁開度検出値ＬＡＣ
Ｔｎとの偏差Ｖを次式（３）により求めるようにしても
よい。

Ｖ＝　（ＬＣＭＤ＋Ｌ、）　−ＬＡａｒｎ　−（３）又
、全閉基準位置値Ｌ０のイグニッションスイッチ（図示
せず）の投入時の初期値としては記憶手段５ｃに記憶さ
れている所定値（例えば０）が適用される。

尚、上述した実施例では所定期間の判別にタイマーを使
用し、一定時間の経過を判別するようにしたが、プログ
ラムカウンタを使用し、ＴＤＣ信号のパルス発生数を計
数することにより所定期間の経過を判別するようにして
もよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの排気還流量
制御方法に依れば、排気還流弁の実弁開口面積に関連す
る補正値を設定し、排気還流弁の弁開度を検出し、該弁
開度検出値が所定期間に亘って一定の値を継続させたと
き該一定値を記憶し、それ以後に検出する弁開度検出値
を前記記憶した一定値で補正する共に、前記補正値と前
記記憶した一定値との偏差に応じて、所定のエンジンパ
ラメータに応じて設定される排気還流弁の弁開度目標値
を修正するようにしたので、排気還流弁の弁座周辺部に
カーボン、鉛成分等が堆積することによる排気還流量の
減少分を補償することが出来、最適量の排気還流制御が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用された排気還流量制御装置
を装備した内燃エンジンの全体構成図。 第２図は本発明に係る排気還流弁の制御量の設定手順を
示すフローチャート、第３図は基本弁リフト値ＬＭＡＰ
のマツプ図、第４図は補正係数ｆ（Ｌｏ−Ｌ、。）と偏
差（Ｌｏ　　Ｌｏ。）との関係を示すグラフである。 １・・・内燃エンジン、２・・・吸気通路、５・・・電
子コントロールユニット（ＥＣ１Ｊ）、８・・・負圧セ
ンサ、１０・・・エンジン回転数センサ（Ｎｅセンサ）
、１１・・・排気通路、１３・・・大気圧センサ、１４
・・・排気還流通路、１５・・・排気還流弁、１６・・
・連通路、１７・・・電磁制御弁、１９・・・弁開度セ
ンサ（リフトセンサ）、２０・・・可変電圧電源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃エンジンの排気通路と吸気通路とを接続する排
   気還流通路の途中に配された排気還流弁の弁開度を弁開
   度センサにより検出し、前記弁開度センサにより検出さ
   れた弁開度検出値と、所定のエンジンパラメータに応じ
   て設定される前記排気還流弁の弁開度目標値との偏差を
   求め、この偏差が零になるように、前記排気還流弁の開
   閉動作をさせる弁作動手段を制御する排気還流量制御方
   法において、前記排気還流弁の実弁開口面積に関連する
   補正値を設定し、前記弁開度検出値が所定期間に亘って
   一定の値を継続させたとき該一定値を記憶し、それ以後
   に検出する弁開度検出値を前記記憶した一定値で補正す
   ると共に、前記補正値と前記記憶した一定値との偏差に
   応じて前記弁開度目標値を修正することを特徴とする内
   燃エンジンの排気還流量制御方法。
2. ２．前記補正値と前記記憶した一定値との偏差が増大す
   るに従い、前記弁開度目標値をその値が増大するように
   修正することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   内燃エンジンの排気還流量制御方法。
3. ３．前記弁開度目標値が前記排気還流弁の全閉を指令す
   る値であるときに前記一定値を記憶することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンの排気還流
   量制御方法。
4. ４．前記補正値は人為的に調整可能な可変電圧電源の出
   力電圧に応じて設定されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の内燃エンジンの排気還流量制御方法。