JPH08312399A

JPH08312399A - 吸気制御装置

Info

Publication number: JPH08312399A
Application number: JP7117557A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ichimoto; 和宏一本; Kazumasa Iida; 和正飯田; Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1996-11-26
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: JP3735138B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、自動車に用いて好適の、排出ガス
還流装置を有する機関の吸気制御装置に関し、排出ガス
還流の停止状態から大量投入状態への切替時等に生じや
すいトルク変動を抑制して車両用の機関の場合には走行
時のショックを抑制できるようにすることを目的とす
る。【構成】機関の吸気通路２をバイパスするバイパス通路
５と、該バイパス通路内を流れる空気量を調整しうる吸
気調整手段６と、排出ガス還流通路２９と、排出ガス量
調整手段３０と、排出ガス量調整手段３０による該排出
ガス流量の調整量が第１調整量から第２調整量へと瞬時
に切り替わったことを判定する判定手段と、該判定手段
で該排出ガス流量の調整量の切替が判定されると、吸気
調整手段６を通じてバイパス通路５内を流れる空気量を
該切替量に応じて制御する制御手段１６とをそなえるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に用いて好適
の、排出ガス還流装置を有する機関の吸気制御装置に関
し、特に、吸気通路のスロットル弁設置部分をバイパス
するバイパス通路の空気流量を排出ガス還流量の制御に
連動して調整するようにした、吸気制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関等のエンジンの吸気通路には、
スロットル弁が設置されるが、このスロットル弁の設置
部分をバイパスして吸気通路に両端部を連通するように
したバイパス通路を設けて、このバイパス通路にバイパ
スバルブをそなえるようにした吸気系の構成が開発され
ている。

【０００３】このようなバイパスバルブとしては、例え
ばエンジンが所要のアイドリング回転速度を維持するよ
うに吸気量を調整するためのアイドルスピートコントロ
ーラ（ＩＳＣ）として、スロットル弁をバイパスするバ
イパス通路にバイパスバルブ（ＩＳＣバルブ）を設ける
ようにした技術が開発されている。また、燃焼室へ供給
する混合気の空燃比制御のために、ＩＳＣ用バイパス通
路やＩＳＣバルブとは別個に、吸気通路のスロットル弁
設置部分をバイパスするバイパス通路を設けこのバイパ
ス通路にバイパスバルブ〔これをエアバイパスバルブ
（ＡＢＶ）という〕をそなえるようにした吸気系の構成
も開発されている。

【０００４】つまり、エンジンへの出力要求の小さいと
きには空燃比を大きくして燃料濃度の低い状態での運転
（リーン燃焼運転）とすることで燃料消費量の低減化を
図り、エンジンへの出力要求の大きいときには空燃比を
理論空燃比まで小さくした理論空燃比燃焼運転（又は、
空燃比を理論空燃比よりも小さくしたリッチ燃焼運転）
とすることで要求されるだけの出力を発生できるように
したエンジンが開発されている。

【０００５】このような空燃比制御では、リーン燃焼運
転と理論空燃比燃焼運転との切替を速やかに行なえるよ
うにするとともに、切替時に出力変動による切替ショッ
クが生じないようにしたい。そこで、燃料供給量は変化
させずに、エアバイパスバルブを開閉することで、リー
ン燃焼運転と理論空燃比燃焼運転との切替を行なうよう
にしたものが開発されている。

【０００６】このような空燃比制御により、燃料のより
希薄な混合気で機関の運転を行なえるようにするため
に、気筒内に直接燃料を噴射するようにした筒内噴射型
エンジンも開発されている。このような筒内噴射型エン
ジンでは、例えば圧縮行程後期に燃料噴射を行なうこと
ができるため、気筒内にタンブル流等の層状の縦渦流を
発生させ、この層状縦渦流へ点火プラグの着火直前（例
えば圧縮行程後期）に燃料噴射を行なうことにより、点
火プラグの近傍のみをリッチな混合気の状態として燃焼
性を確保しながら、全体としては極めてリーンな混合気
による低燃費運転を実現できる。

【０００７】一方、近年、自動車に搭載されたエンジン
では、その排出ガスの浄化が強く要望されており、排出
ガス中に発生するＮＯ_Xの削減についても強く要望され
ており、このようなＮＯ_Xの削減手段として排出ガス還
流装置（ＥＧＲ）が開発されている。このＥＧＲは、排
出ガス中のＮＯ_Xの発生はエンジンの燃焼温度が低い場
合は少なく燃焼温度が高くなると多量に発生するという
特性に注目したもので、排出ガスを吸気側へ還流するこ
とにより、吸気中の新気濃度を低下させ、これにより燃
焼温度を低めるようにして排出ガス中のＮＯ_Xの発生を
抑制しようとするものである。このため、ＥＧＲには、
排気通路から吸気通路に排出ガスを導く排出ガス還流通
路（ＥＧＲ通路）と、このＥＧＲ通路内の排出ガスの流
量を調整する手段（つまり、ＥＧＲ弁）が必要になる。

【０００８】勿論、上述のように吸気系にバイパス通路
を有するエンジンにおいても、このような排出ガス還流
装置をそなえるようにしたものも開発されている。とこ
ろで、ＥＧＲについては、一般に、ＮＯ_Xの発生量の少
ないときには停止するか又は排出ガス還流量（ＥＧＲ流
量）を抑制し、ＮＯ_Xの発生量が多ければ大量の排出ガ
スの還流（大量ＥＧＲ投入）を行なうように制御する。
このような制御は、一般にはエンジンの負荷状態や回転
速度や冷却水温度等に基づいて行なわれる。

【０００９】また、ＥＧＲを停止させる条件（ＥＧＲ禁
止条件）としては、エンジンストール（エンスト）が生
じたとき、エンジンの冷却水温が所定値以下の冷態始動
時、体気圧センサがフェールしたとき等が設けられてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば冷態
始動時にはエンジンの冷却水温が極めて低いので、ＥＧ
Ｒは停止とされるが、エンジンの燃焼温度が高まっても
冷却水温の上昇はこれよりも遅いため、冷却水温が高ま
ってＥＧＲの停止が解除された時に、大量のＥＧＲ流量
が要求される場合がある。また、エンスト判定や体気圧
センサのフェール判定が解消された場合にも、このよう
な事態が考えられる。

【００１１】つまり、従来のＥＧＲ制御では、ＥＧＲの
停止からＥＧＲの大量投入へと瞬時に切り替わる事態が
発生するのである。このように、ＥＧＲ停止からＥＧＲ
大量投入へと切り替わると、ＥＧＲの大量投入に伴って
吸気系の負圧が低下するため、新気の吸入量が減少して
しまう。この結果、大きなトルク変動が生じることがあ
り、自動車用エンジンでは、走行時に車両にショックを
与えることになり、ドライバビリティを悪化を招く。

【００１２】なお、例えば特開平６−２００８３４号公
報記載には、バイパス通路とＥＧＲとを装備した内燃機
関の空燃比制御装置が開示されているが、かかる装置
は、希薄空燃比制御から理論空燃比制御に切り替える際
にＮＯｘの低減とトルク変動の抑制を図ろうとするもの
であるが、上述のようなＥＧＲ停止からＥＧＲ大量投入
へと切り替わる際のショックを抑制しうる技術は示唆さ
れていない。

【００１３】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、排出ガス還流の停止状態から大量投入状態への切
替時等に生じやすいトルク変動を抑制して車両用の機関
の場合には走行時のショックを抑制できるようにした、
吸気制御装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の吸気制御装置は、機関の吸気通路のスロット
ル弁設置部分をバイパスするようにして該吸気通路に両
端部を連通されたバイパス通路と、該バイパス通路内を
流れる空気量を調整しうる吸気調整手段と、排気マニホ
ールド内の排出ガスの一部を該吸気通路内に戻す排出ガ
ス還流通路と、該排出ガス還流通路内を流れる排出ガス
の流量を調整する排出ガス量調整手段と、該排出ガス量
調整手段による該排出ガス流量の調整量が第１調整量か
ら第２調整量へと瞬時に切り替わったことを判定する判
定手段と、該判定手段で該排出ガス流量の調整量の切替
が判定されると、該吸気調整手段を通じて該バイパス通
路内を流れる空気量を該切替量に応じて制御する制御手
段とをそなえていることを特徴としている。

【００１５】請求項２記載の本発明の吸気制御装置は、
請求項１記載の構成において、該第１調整量が該第２調
整量よりも小さい量であって、該判定手段が該調整量の
瞬時の増加を判定するように構成されていることを特徴
としている。請求項３記載の本発明の吸気制御装置は、
請求項２記載の構成において、該第１調整量が排出ガス
還流の停止に相当する調整量０に設定されるとともに、
該第２調整量が該排出ガス還流の大量投入に相当する所
定値以上の調整量に設定されて、該判定手段が、該排出
ガス還流の停止から作動への切替を判定するように構成
されていることを特徴としている。

【００１６】請求項４記載の本発明の吸気制御装置は、
請求項１記載の構成において、該機関の負荷及び回転速
度を含んだ該機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段をそなえ、該制御手段が、該運転状態検出手段の検出
結果に基づいて該吸気調整手段及び該排出ガス量調整手
段の各調整量を設定してこれらの調整量に応じて該吸気
調整手段及び該排出ガス量調整手段の制御を行なうとと
もに、該判定手段による該調整量の切替判定時には該運
転状態検出手段の検出結果よりも該判定結果を優先させ
て制御を行なうように構成されていることを特徴として
いる。

【００１７】請求項５記載の本発明の吸気制御装置は、
請求項４記載の構成において、該排出ガス量調整手段の
調整量が、少なくとも該運転状態検出手段で検出された
該機関の負荷及び回転速度に応じて与えられる基本調整
量に基づいて設定されるように構成されていることを特
徴としている。請求項６記載の本発明の吸気制御装置
は、請求項５記載の構成において、該排出ガス量調整手
段の調整量が、該基本調整量を該機関の冷却水温度に応
じて補正されることで設定されるように構成されている
ことを特徴としている。

【００１８】請求項７記載の本発明の吸気制御装置は、
請求項１記載の構成において、該運転状態検出手段の異
常を検出する異常検出手段，該機関の始動時の該冷却水
温を検出する水温検出手段，該機関のストール状態を検
出するストール検出手段のうちの少なくとも一つの検出
手段がそなえられ、該判定手段が、上記のうちのそなえ
られた検出手段の検出結果に応じて上記の判定を行なう
ように構成されていることを特徴としている。

【００１９】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の吸気制御装置で
は、吸気調整手段が、バイパス通路内を流れる空気量を
調整することで、スロットル弁で制御される機関の吸気
通路内の吸気流通量とは別個に、機関への吸気量が調整
される。また、排気マニホールド内の排出ガスの一部は
排出ガス還流通路を通じて該吸気通路内に戻されるが、
この排出ガス還流通路内を流れる排出ガスの流量は、排
出ガス量調整手段で調整される。

【００２０】この排出ガス量調整手段による排出ガス流
量の調整量が第１調整量から第２調整量へと瞬時に切り
替わると、これを判定手段が判定し、この判定がある
と、制御手段が、該吸気調整手段を通じて該バイパス通
路内を流れる空気量を該切替量に応じて制御する。上述
の請求項２記載の本発明の吸気制御装置では、該判定手
段が、第１調整量から第２調整量への調整量の瞬時の増
加を判定する。

【００２１】上述の請求項３記載の本発明の吸気制御装
置では、該第１調整量が排出ガス還流の停止に相当する
調整量０に設定されるとともに、該第２調整量が該排出
ガス還流の大量投入に相当する所定値以上の調整量に設
定されているので、該判定手段が、該排出ガス還流の停
止から作動への切替を判定する。上述の請求項４記載の
本発明の吸気制御装置では、運転状態検出手段が、機関
の負荷及び回転速度を含んだ機関の運転状態を検出し、
制御手段が、この運転状態検出手段の検出結果に基づい
て該吸気調整手段及び該排出ガス量調整手段の各調整量
を設定してこれらの調整量に応じて該吸気調整手段及び
該排出ガス量調整手段の制御を行なう。このとき、制御
手段は、該判定手段による該調整量の切替判定時には該
運転状態検出手段の検出結果よりも該判定結果を優先さ
せて制御を行なう。

【００２２】上述の請求項５記載の本発明の吸気制御装
置では、制御手段が、該排出ガス量調整手段の調整量
を、少なくとも該運転状態検出手段で検出された該機関
の負荷及び回転速度に応じて与えられる基本調整量に基
づいて設定する。上述の請求項６記載の本発明の吸気制
御装置では、制御手段が、該排出ガス量調整手段の調整
量を、少なくとも該運転状態検出手段で検出された該機
関の負荷及び回転速度に応じて与えられる基本調整量
を、該機関の冷却水温度に応じて補正するようにして設
定する。

【００２３】上述の請求項７記載の本発明の吸気制御装
置では、少なくとも、異常検出手段による該運転状態検
出手段の異常の検出、又は水温検出手段による該機関の
始動時の該冷却水温の検出、又はストール検出手段によ
る該機関のストール状態の検出が行なわれ、該判定手段
が、これらの検出手段の検出結果に応じて上記の判定を
行なう。

【００２４】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜図５は本発明の一実施例としての吸
気制御装置及び本装置を有する内燃機関に関して示すも
のである。なお、本実施例にかかる内燃機関（以下、エ
ンジンという）はガソリンエンジンである。

【００２５】まず、本実施例にかかるエンジンの構成に
ついて説明すると、図１において、１はエンジン本体、
２は吸気通路、３はスロットル弁設置部分、４はエアク
リーナ、５はバイパス通路（第１バイパス通路）、６は
バイパスバルブである。吸気通路２は、上流側から吸気
管７，サージタンク８，吸気マニホールド９の順で接続
された構成になっており、バイパス通路５はサージタン
ク８の上流側に設けられている。

【００２６】また、バイパス通路５に設けられるバイパ
スバルブ〔これを、エアバイパスバルブ（ＡＢＶ）とよ
ぶ〕は、本実施例では互いに並列に設けられた第１エア
バイパスバルブ（第１バルブ）１０と第２エアバイパス
バルブ（第２バルブ）１１とからなる。つまり、バイパ
ス通路５のバイパスバルブ設置箇所は２つの通路部分５
ａ，５ｂに分岐しており、各通路部分５ａ，５ｂは互い
に等しい流路面積を有するように構成されている。

【００２７】また、第１エアバイパスバルブ１０，第２
エアバイパスバルブ１１も互いに大きさの等しい同規格
の電磁弁で構成されているが、第１エアバイパスバルブ
１０は、オンオフ弁であり、第２エアバイパスバルブ１
１はデューティ制御弁である。したがって、第１エアバ
イパスバルブ１０は全閉状態と全開状態とのいずれに切
り替えられ、第２エアバイパスバルブ１１は設定された
デューティ比に応じるようにしてオンオフを繰り返しな
がら時間平均の弁開度が調整される。

【００２８】また、１２はアイドルスピートコントロー
ラ（ＩＳＣ）であり、バイパス通路（第２バイパス通
路）１３とバイパスバルブとしてのＩＳＣバルブ（第３
バルブ）１４とからなり、ＩＳＣバルブ１４は図示しな
いステッパモータで駆動されるようになっている。１５
はスロットルバルブであり、バイパス通路１３及びバイ
パス通路５は、吸気通路２のスロットルバルブ１５の装
着部分をバイパスするようにしてそれぞれの上流端及び
下流端を吸気通路２に接続されている。

【００２９】なお、第１エアバイパスバルブ１０，第２
エアバイパスバルブ１１，ＩＳＣバルブ１４の開度制御
は、これらの各バルブの開度による合計流量が所要のエ
アバイパス流量となるように相互関連しながら制御され
るようになっている。したがって、リーン燃焼運転とリ
ッチ燃焼運転との切替時には、第１エアバイパスバルブ
１０のオンオフ制御により、速やかにエアバイパス流量
を変更でき、また、エアバイパス流量の微調整は第２エ
アバイパスバルブ１１及びＩＳＣバルブ１４により行な
うことができる。

【００３０】そして、第１エアバイパスバルブ１０，第
２エアバイパスバルブ１１，ＩＳＣバルブ１４の各開閉
制御は電子制御装置（ＥＣＵ）１６を通じて行なわれる
ようになっている。また、１７は排気通路、１８は燃焼
室であり、吸気通路２及び排気通路１７の燃焼室１８へ
の開口部、即ち吸気ポート２Ａ及び排気ポート１７Ａに
は、吸気弁１９及び排気弁２０が装備されている。さら
に、２１は燃料噴射弁（インジェクタ）であり、本実施
例では、インジェクタ２１が燃焼室１８へ直接燃料噴射
するように配設されている。

【００３１】そして、２２は燃料タンク、２３Ａ〜２３
Ｅは燃料供給路、２４は低圧燃料ポンプ、２５は高圧燃
料ポンプ、２６は低圧レギュレータ、２７は高圧レギュ
レータ、２８はデリバリパイプであり、燃料タンク２２
内の燃料を低圧燃料ポンプ２４で駆動して更に高圧燃料
ポンプ２５で加圧して所定の高圧状態で燃料供給路２３
Ａ，２３Ｂ，デリバリパイプ２８を通じてインジェクタ
２１へ供給するようになっている。この際、低圧燃料ポ
ンプ２４から吐出された燃料圧力は低圧レギュレータ２
６で調圧され、高圧燃料ポンプ２５で加圧されてデリバ
リパイプ２８に導かれる燃料圧力は高圧レギュレータ２
７で調圧されるようになっている。

【００３２】また、２９は排気ガス還流通路（ＥＧＲ通
路）、３０はＥＧＲ通路２９を通じた排気ガスの還流量
を調整するステッパモータ式のバルブ（ＥＧＲバルブ）
であり、３１はブローバイガスを還元する流路であり、
３２はクランク室積極換気用の通路、３３はクランク室
積極換気用のバルブであり、３４はキャニスタであり、
３５は排気ガス浄化用触媒（ここでは、三元触媒）であ
る。

【００３３】ところで、ＥＣＵ１６では、図１に示すよ
うに、第１エアバイパスバルブ１０，第２エアバイパス
バルブ１１，ＩＳＣバルブ１４の開閉制御又は開度制御
を行なうほか、インジェクタ２１や図示しない点火プラ
グのための点火コイルやＥＧＲバルブの制御や高圧レギ
ュレータ２７による燃圧制御も行なうようになってい
る。これらの制御のために、図１に示すように、エアフ
ローセンサ（図示略），吸気温度センサ３６，スロット
ル開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰ
Ｓ）３７，アイドルスイッチ３８，ブーストセンサ３
９，エアコンスイッチ（図示略），変速ポジションセン
サ（図示略），車速センサ（図示略），パワーステアリ
ングの作動状態を検出するパワステスイッチ（図示
略），スタータスイッチ（図示略），第１気筒検出セン
サ４０，クランク角センサ４１，エンジンの冷却水温を
検出する水温センサ４２，排気ガス中の酸素濃度を検出
するＯ₂センサ４３等が設けられ、ＥＣＵ１６に接続さ
れている。なお、ここでは、Ｏ₂センサ４３にヒータが
付設され、ＥＣＵ１６を通じたヒータ制御で温度調整さ
れるようになっている。ＥＣＵ１６を通じた制御につい
ては、さらに、後述する。

【００３４】次に、ＥＣＵ１６を通じたエンジンに関す
る制御内容について、図２の制御ブロック図に基づいて
説明する。なお、本エンジンでは、エンジンの運転モー
ドとして、後期リーン燃焼運転モード，前期リーン燃焼
運転モード，ストイキオフィードバック運転燃焼運転モ
ード，オープンループ燃焼運転モードがあり、各モード
において、ＥＧＲを作動させる場合とＥＧＲを停止させ
る場合とが設定されており、エンジンの運転状態や車両
の走行状態等に応じてこれらのモードの何れかが選択さ
れる。

【００３５】このうち、後期リーン燃焼運転モードは、
最も希薄燃焼を実現できるが、このモードでは、燃料噴
射を圧縮行程後期のように極めて点火時期に近い段階で
行ない、しかも燃料を点火プラグの近傍に集めて部分的
にはリッチにし全体的にはリーンとしながら着火性，燃
焼安定性を確保しつつ節約運転を行なうようにしてい
る。

【００３６】また、前期リーン燃焼運転モードも希薄燃
焼を実現できるが、このモードでは、燃料噴射を後期リ
ーン燃焼運転モードよりも前に行ない、全体空燃比をリ
ーンにしながら着火性，燃焼安定性を確保しつつある程
度の出力を確保するようにして、節約運転を行なうよう
にしている。ストイキオフィードバック燃焼運転モード
は、Ｏ₂センサの出力に基づいて、空燃比をストイキオ
状態に維持しながら十分なエンジン出力を効率よく得ら
れるようにしている。また、オープンループ燃焼運転モ
ードでは、加速時や発進時等に十分な出力が得られるよ
うに、オープンループ制御によりストイキオ又はリッチ
な空燃比での燃焼を行なう。

【００３７】まず、各バルブ１０，１１，１４の開度制
御から説明すると、図２に示すように、スロットルセン
サで検出されたスロットル開度θthとクランク角センサ
からの検出情報に基づいたエンジン回転速度Ｎｅとか
ら、マップに基づいて目標エンジン負荷（目標Ｐｅ）を
設定する（ブロックＢ１）。一方、エアコンスイッチか
らの情報に基づいてエアコンディショナがオンであれば
エンジン回転速度Ｎｅからマップに基づいてエアコン対
応補正量ΔＰｅacを設定し（ブロックＢ２）、パワステ
スイッチからの情報に基づいてパワーステアリングがオ
ンであればエンジン回転速度Ｎｅからマップに基づいて
パワステ対応補正量ΔＰｅpsを設定し（ブロックＢ
３）、インヒビタスイッチからの情報に基づいて始動時
にはエンジン回転速度Ｎｅからマップに基づいてインヒ
ビタ対応補正量ΔＰｅinh を設定する（ブロックＢ
４）。

【００３８】そして、適宜これらの対応補正量ΔＰｅa
c，ΔＰｅps，ΔＰｅinh によって、目標Ｐｅを補正す
る。そして、この補正後目標ＰｅをスイッチＳ１を通じ
て適宜フィルタリングし（ブロックＢ５）、このように
して得られた目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、
マップに基づいて要求空気量（又は、目標吸入空気量）
Ｑに応じたバルブ開度に関する制御量Ｐｏｓを設定す
る。

【００３９】この制御量Ｐｏｓの設定にあたっては、ブ
ロックＢ７に示すように複数のマップからエンジンの運
転状態に応じたものを選択して用いられ、スイッチＳ
２，Ｓ３を通じて、エンジンの運転状態に応じて信号が
出力される。ここでは、エンジンの運転状態として、最
も希薄燃焼となる後期リーンモードと、これに次いだ希
薄燃焼となる前期リーンモードと、ストイキオ運転モー
ドの内のＥＧＲ作動中との３モードに関してマップが設
けられ、これらのモードの場合にのみ要求空気量を設定
する。

【００４０】また、スイッチＳ４により、アイドル運転
状態が成立した場合には、ブロックＢ８に示すようにエ
ンジン回転数のフィードバックに基づいた要求空気量
（又は、目標吸入空気量）ＩＳＣＱの制御量ＩＳＣＰｏ
ｓ（この場合には、ＩＳＣバルブを主体とした目標開度
となる）を設定する。このようにして得られた制御量Ｐ
ｏｓ又はＩＳＣＰｏｓに応じて、第１エアバイパスバル
ブ１０をオンオフの何れにするかの判定（ブロックＢ
９）、第２エアバイパスバルブ１１のデューティ比の設
定（ブロックＢ１０）、ＩＳＣバルブ１４の開度位置の
設定（ブロックＢ１１）が行なわれ、第１エアバイパス
バルブ１０，第２エアバイパスバルブ１１，ＩＳＣバル
ブ１４が所要の状態に制御される。なお、第２エアバイ
パスバルブ１１のデューティ比の設定（ブロックＢ１
０）、ＩＳＣバルブ１４の開度位置の設定（ブロックＢ
１１）に関しては、ヒステリシスが設けられており、要
求空気量の増加時と減少時とで異なるマップを用いてい
る。

【００４１】これらの第１エアバイパスバルブ１０，第
２エアバイパスバルブ１１，ＩＳＣバルブ１４の開度制
御は相互関連して行なう。さらに、図２に基づいて、イ
ンジェクタ，点火コイル，ＥＧＲの各制御について説明
する。インジェクタの駆動のためには、インジェクタの
噴射開始時期と噴射終了時期とを設定する必要がある
が、ここでは、インジェクタ駆動時間Ｔinj とインジェ
クタの噴射終了時期とを設定して、これに基づいて、イ
ンジェクタの噴射開始時期を逆算しながら、インジェク
タの駆動のタイミングを決定している。

【００４２】インジェクタ駆動時間Ｔinj の設定には、
まず、フィルタリング処理（ブロックＢ６）された補正
後目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基
づいて空燃比Ａ／Ｆを設定する（ブロックＢ１２）。こ
の場合の設定マップも、後期リーンモードでＥＧＲ作動
中と、後期リーンモードでＥＧＲ停止中と、前期リーン
モードと、オープンループモードとの４モードに関して
設けられており、エンジンの運転状態に応じたものを選
択して用いられる。

【００４３】こうして得られた空燃比Ａ／Ｆと、ブース
トセンサで検出されたブースト圧ｐｂ，及び体積効率補
正値から得られる吸気量Ｑpbとから、インジェクタ駆動
時間Ｔinj を算出する（ブロックＢ１３）。なお、体積
効率補正値は、エンジン回転速度Ｎｅから運転状態に応
じたマップに基づいて設定される（ブロックＢ１９）。
この場合のマップ（ブロックＢ１９）は、後期リーンモ
ードでＥＧＲ作動中と、後期リーンモードでＥＧＲ停止
中と、前期リーンモードと、オープンループ運転又はス
トイキオフィードバック運転でＥＧＲ作動中と、オープ
ンループ運転又はストイキオフィードバック運転でＥＧ
Ｒ停止中との５モードに関して設けられている。

【００４４】そして、このインジェクタ駆動時間Ｔinj
に、気筒別インジェクタ不均率補正（ブロックＢ１４）
及び気筒別デッドタイム補正（ブロックＢ１５）を施
す。また、一方、目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとか
ら減速時用噴射時間ＴDEC を算出して（ブロックＢ１
６）、減速時で且つ後期リーン運転時には、スイッチＳ
５を通じて、ブロックＢ１３で得られたインジェクタ駆
動時間Ｔinj とこの減速時用噴射時間ＴDEC とのうちの
小さい方を選択して（ブロックＢ１７）、これをインジ
ェクタ駆動時間とする。

【００４５】インジェクタの噴射終了時期の設定も、フ
ィルタリング処理（ブロックＢ６）された補正後目標Ｐ
ｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基づいて空
燃比Ａ／Ｆを設定する（ブロックＢ１８）。この場合の
設定マップも、後期リーンモードでＥＧＲ作動中と、後
期リーンモードでＥＧＲ停止中と、前期リーンモード
と、オープンループ運転又はストイキオフィードバック
運転のモードとの４モードに関して設けられており、エ
ンジンの運転状態に応じたものを選択して用いられる。

【００４６】こうして得られた噴射終了時期に後期リー
ンモードの場合には水温補正を施して噴射終了時期を得
るようにしている。このようにして得られたインジェク
タ駆動時間Ｔinj 及び噴射終了時期に基づいて、インジ
ェクタの駆動を行なう。また、点火コイルによる点火プ
ラグの点火時期についても、フィルタリング処理（ブロ
ックＢ６）された補正後目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎ
ｅとから、マップに基づいて点火時期を設定する（ブロ
ックＢ２０）。この場合の設定マップは、後期リーンモ
ードでＥＧＲ作動中と、後期リーンモードでＥＧＲ停止
中と、前期リーンモードと、ストイキオフィードバック
運転でＥＧＲ作動中と、オープンループ運転又はストイ
キオフィードバック運転でＥＧＲ停止中の５モードに関
して設けられている。こうして得られた点火時期に各種
リタード補正を施して（ブロックＢ２１）、これに基づ
いて点火コイルの制御を行なう。

【００４７】また、ＥＧＲの流量制御についても、フィ
ルタリング処理（ブロックＢ６）された補正後目標Ｐｅ
とエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基づいてＥＧ
Ｒの流量を設定する（ブロックＢ２２）。この場合の設
定マップは、Ｄレンジでの後期リーンモードと、Ｎレン
ジでの後期リーンモードと、Ｄレンジでのストイキオフ
ィードバック運転モードと、Ｎレンジでのストイキオフ
ィードバック運転モードとの４モードに関して設けられ
ている。

【００４８】こうして得られたＥＧＲの流量を水温補正
（ブロックＢ２３）を施して、開度に応じた制御量（デ
ューティ比）を設定して（ブロックＢ２４）、ＥＧＲの
流量制御を行なう。なお、水温補正（ブロックＢ２３）
に関しても、エンジンの運転状態（ここでは、後期リー
ンモードとストイキオフィードバック運転モードとの２
モード）に応じたマップが用いられている。

【００４９】例えばＥＧＲバルブの目標口開度Ｅｔｐ
は、ブロックＢ２２で求められた、ＥＧＲの流量に対応
する基本開口度Ｅｂｔｐと、ブロックＢ２３で求められ
た水温補正係数Ｋｗｔとから、次式により度、算出する
ことができる。Ｅｔｐ＝Ｅｂｔｐ×数Ｋｗｔさらに、このようなＥＧＲバルブの目標口開度Ｅｔｐに
対して、ＥＧＲバルブの制御量（調整量）としての目標
ステップは、図４に示すようなマップから設定すること
ができる。このマップは、絶対量としてＥＧＲの流量が
少ない領域（例えばアイドル運転状態等の領域）では、
きめ細かな制御が必要であるため、分解能（１ステップ
当たりのＥＧＲの流量）が高くなるように設定され、そ
れ以外の領域（例えば定常運転領域等）では、ＥＧＲの
流量の導入量変化が大きく応答性が要求されるので、分
解能が低くなるように設定されている。

【００５０】また、ここでは、エンジンの運転状態が、
ストイキオ燃焼運転モードか後期リーン燃焼運転モード
かの場合のみ、ＥＧＲ導入を行ない、他の場合、つま
り、前期リーン燃焼運転モードやオープンループモード
では、ＥＧＲ導入を行なわないようになっている。これ
は、前期リーンの場合、ＥＧＲを投入すると、燃焼が悪
化して、ＮＯｘ低減や燃費向上の効果が非常に小さいた
めであり、特に、ＥＧＲ流量を増大すると失火に至るこ
とがあるため、このモードでは大量導入は不可能であ
る。また、オープンループモードではなによりもエンジ
ン出力の確保を優先させるためである。

【００５１】さらに、ここでは、ストイキオ燃焼運転モ
ードか後期リーン燃焼運転モードかの場合にも、切替判
定手段（ブロックＢ２５）による判定に基づいて、ＥＧ
Ｒ禁止条件が成立したとき、即ち、エンスト時，始動
時，エンジンの運転状態検出手段の異常時（例えば、大
気圧センサのフェール時），リーン燃焼運転モード以外
での減速時には、いずれもＥＧＲバルブを全閉に切替制
御するようになっている。また、このようなＥＧＲ禁止
条件が解除されたら、切替判定手段（ブロックＢ２５）
による判定に基づいて、ＥＧＲバルブは全閉から所要の
開度に切替制御するようになっている。

【００５２】このため、本装置には図示しないが、エン
スト判定手段，始動判定手段，大気圧センサのフェール
判定手段，減速判定手段等がそなえられる。エンスト判
定手段では、例えばキースイッチの情報とクランク角セ
ンサ（又はエンジン回転数センサ）等からのエンジン作
動状態の情報とからエンストを検出し、始動判定手段で
はエンジンの冷却水温の温度が所定値以下なら始動時で
あると判定し、フェール判定手段では大気圧センサの出
力値を閾値と比較すること等により判定し、減速判定手
段では、スロットルポジションの検出情報に基づいて判
定できる。

【００５３】ところで、本吸気制御装置では、このＥＧ
Ｒバルブの切替判定手段に判定情報に基づいて、エアバ
イパスバルブ６も制御されるようになっている。つま
り、切替判定手段により、ＥＧＲ禁止条件が解除された
と判定されると、ＥＧＲ停止からＥＧＲ投入へと切り替
えられるが、これと同時に、エアバイパスバルブ６が開
度を増大させるよう制御されるようになっている。

【００５４】これは、ＥＧＲ停止からＥＧＲ大量投入へ
と切り替わると、ＥＧＲの大量投入に伴って吸気系の負
圧が低下するため、新気の吸入量が減少してしまうの
を、回避しようとするものであり、ＥＧＲ停止（ＥＧＲ
バルブにかかる第１の調整量）からＥＧＲ投入（ＥＧＲ
バルブにかかる第２の調整量）へと切り替わる際の調整
量（即ち、ＥＧＲ量の増加量）に応じて、ＥＧＲ量の増
加量が大きければこれに応じるようにエアバイパス通路
５を通じたエアバイパス流量を増大させるようにして新
気導入を確保するようにしているのである。

【００５５】このエアバイパス流量の増大は、第１エア
バイパスバルブ１０，第２エアバイパスバルブ１１，Ｉ
ＳＣバルブ１４の開度制御による総合的な流量制御とし
て行なわれ、例えば、第１エアバイパスバルブ１０をオ
フからオンへの切替でこれを実現させたり、第１エアバ
イパスバルブ１０と共に第２エアバイパスバルブ１１又
はＩＳＣバルブ１４の開度を急増させるようにしたりす
るほか、これらのバルブを複合的に制御して実現させる
ことができる。例えば、図３に示すように、ＥＧＲバル
ブがオフ（全閉）からオン（全開）へと切り替わったら
〔図３（Ａ）参照〕、エアバイパスバルブ１０，１１も
オフ（全閉）からオン（全開）へと切り替える〔図３
（Ｂ）参照〕ようにするのである。

【００５６】本発明の一実施例としての吸気制御装置
は、上述のように構成されているので、例えば図５に示
すように、まず、ＥＧＲ禁止条件が成立しているか否か
を判定して（ステップＳ１０）、ＥＧＲ禁止条件が成立
していなければＥＧＲバルブの開度を調整しながらＥＧ
Ｒ制御を行ない（ステップＳ９０）、ＥＧＲ禁止条件が
成立していればＥＧＲバルブを全閉としてＥＧＲを停止
する（ステップＳ２０）。

【００５７】そして、ＥＧＲ禁止条件が解除されたか否
かを判定し（ステップＳ３０）。ＥＧＲ禁止条件が解除
されたら、まず、現在のエンジンの運転状態を検出又は
判定して（ステップＳ４０）、この運転状態がストイキ
オ燃焼運転モード及び後期リーン燃焼運転モードのいず
れかであるかを判定する（ステップＳ５０）。ここで、
ストイキオ燃焼運転モードでも後期リーン燃焼運転モー
ドでもなければ、ＥＧＲ導入は行なわないが、ストイキ
オ燃焼運転モード又は後期リーン燃焼運転モードなら
ば、ＥＧＲ導入を行なう。

【００５８】この時には、ＥＧＲバルブ及びエアバイパ
スバルブ６（１０，１１，１４）の目標開度をエンジン
の運転状態に応じてそれぞれ設定する（ステップＳ６
０）。そして、この目標開度に応じて、ＥＧＲバルブを
制御し（ステップＳ７０）、さらに、ＥＧＲ導入量に応
じて、エアバイパスバルブ６（１０，１１，１４）の目
標開度を設定してこれらを制御する（ステップＳ８
０）。

【００５９】このように、ＥＧＲ停止からＥＧＲ投入へ
と切り替わる際に、同時にエアバイパスバルブ６を通じ
た流量が増大し、特に、ＥＧＲ停止からＥＧＲ大量投入
へと切り替わった際には、エアバイパス流量を大幅に増
大できるので、ＥＧＲ停止からＥＧＲ大量ＥＧＲの大量
投入に伴って吸気系の負圧低下じ生じる吸気通路２のみ
による新気の吸入量の減少を、このエアバイパス流量に
より相殺することができて、新気の吸入量が確保される
ことになり、ＥＧＲ切替時のエンジンの大きなトルク変
動が回避され、自動車用エンジンでは、走行時に車両に
生じるショックを回避又は低減することができる。

【００６０】また、本実施例では、第１エアバイパスバ
ルブ１０と第２エアバイパスバルブ１１とを同規格のも
のとして部品を共用できるようにしているので、コスト
低減効果もある。なお、本実施例では、第１エアバイパ
スバルブ１０と第２エアバイパスバルブ１１とＩＳＣバ
ルブ１４との３つのバルブをそなえたが、例えば第２エ
アバイパスバルブ１１とＩＳＣバルブ１４とのいずれか
一方を省略して、２つのバルブのみで、エアバイパスの
流量を制御することも考えられる。例えば第１エアバイ
パスバルブ１０と第２エアバイパスバルブ１１のみから
エアバイパスの流量を制御するように構成したり、第１
エアバイパスバルブ１０とＩＳＣバルブ１４のみから構
成することもできる。

【００６１】この場合にも、ＥＧＲ停止からＥＧＲ投入
へと切り替わる際には、主として第１エアバイパスバル
ブ１０によるオフからオンへの切替で瞬時にエアバイパ
ス流量を増大でき、これに第２エアバイパスバルブ１１
又はＩＳＣバルブ１４による流量制御を加えることで、
応答性良く所要の新気吸入量の確保を実現することがで
きる。

【００６２】また、本発明の吸気制御装置は、本実施例
のように、空燃比制御を伴う内燃機関に用いることで大
きな効果があるが、本吸気制御装置は、かかる内燃機関
に限定されるものでなく、内燃機関の吸気系一般に広く
適用しうるものである。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の吸気制御装置によれば、機関の吸気通路のスロッ
トル弁設置部分をバイパスするようにして該吸気通路に
両端部を連通されたバイパス通路と、該バイパス通路内
を流れる空気量を調整しうる吸気調整手段と、排気マニ
ホールド内の排出ガスの一部を該吸気通路内に戻す排出
ガス還流通路と、該排出ガス還流通路内を流れる排出ガ
スの流量を調整する排出ガス量調整手段と、該排出ガス
量調整手段による該排出ガス流量の調整量が第１調整量
から第２調整量へと瞬時に切り替わったことを判定する
判定手段と、該判定手段で該排出ガス流量の調整量の切
替が判定されると、該吸気調整手段を通じて該バイパス
通路内を流れる空気量を該切替量に応じて制御する制御
手段とをそなえるという構成により、排出ガス流量の調
整量の切替に伴って吸気系の負圧変化等で生じる吸気通
路のみによる新気の吸入量の減少を回避して新気の吸入
量を確保することができ、排出ガス流量の切替時の機関
のトルク変動が回避され、自動車用の機関では、走行時
に車両に生じるショックを回避又は低減することができ
る。

【００６４】請求項２記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項１記載の構成において、該第１調整量が該
第２調整量よりも小さい量であって、該判定手段が該調
整量の瞬時の増加を判定するように構成されることによ
り、排出ガス流量の調整量の増加切替に伴って吸気系の
負圧低下で生じる吸気通路のみによる新気の吸入量の減
少を回避して新気の吸入量を確保することができ、排出
ガス流量の切替時の機関のトルク変動が回避され、自動
車用の機関では、走行時に車両に生じるショックを回避
又は低減することができる。

【００６５】請求項３記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項２記載の構成において、該第１調整量が排
出ガス還流の停止に相当する調整量０に設定されるとと
もに、該第２調整量が該排出ガス還流の大量投入に相当
する所定値以上の調整量に設定されて、該判定手段が、
該排出ガス還流の停止から作動への切替を判定するよう
に構成されることにより、排出ガス還流の大量投入に伴
って吸気系の負圧低下で生じる吸気通路のみによる新気
の吸入量の大幅な減少を回避して新気の吸入量を確保す
ることができ、排出ガス流量の切替時の機関の大きなト
ルク変動が回避され、自動車用の機関では、走行時に車
両に生じるショックを回避又は低減することができる。

【００６６】請求項４記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項１記載の構成において、該機関の負荷及び
回転速度を含んだ該機関の運転状態を検出する運転状態
検出手段をそなえ、該制御手段が、該運転状態検出手段
の検出結果に基づいて該吸気調整手段及び該排出ガス量
調整手段の各調整量を設定してこれらの調整量に応じて
該吸気調整手段及び該排出ガス量調整手段の制御を行な
うとともに、該判定手段による該調整量の切替判定時に
は該運転状態検出手段の検出結果よりも該判定結果を優
先させて制御を行なうように構成されることにより、上
述の新気の吸入量の確保を確実に行なえ、機関の大きな
トルク変動の回避や、自動車用の機関では、走行時に車
両に生じるショックの回避又は低減も確実に行なえる。

【００６７】請求項５記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項４記載の構成において、該排出ガス量調整
手段の調整量が、少なくとも該運転状態検出手段で検出
された該機関の負荷及び回転速度に応じて与えられる基
本調整量に基づいて設定されるように構成されることに
より、排出ガス量を適切に調整することができ、ＮＯｘ
低減効果と機関の性能確保とをバランスさせることがで
きる。

【００６８】請求項６記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項５記載の構成において、該排出ガス量調整
手段の調整量が、該基本調整量を該機関の冷却水温度に
応じて補正されることで設定されるように構成されるこ
とにより、排出ガス量を適切に調整することができ、Ｎ
Ｏｘ低減効果を確実に得ながら機関の性能確保をバラン
スさせることができる。

【００６９】請求項７記載の本発明の吸気制御装置によ
れば、請求項１記載の構成において、該運転状態検出手
段の異常を検出する異常検出手段，該機関の始動時の該
冷却水温を検出する水温検出手段，該機関のストール状
態を検出するストール検出手段のうちの少なくとも一つ
の検出手段がそなえられ、該判定手段が、上記のうちの
そなえられた検出手段の検出結果に応じて上記の判定を
行なうように構成されることにより、例えば排出ガス還
流の停止と投入との切替を検出することかできるように
なり、停止から投入への切替に伴って吸気系の負圧低下
で生じる吸気通路のみによる新気の吸入量の大幅な減少
を回避して新気の吸入量を確保することができ、排出ガ
ス流量の切替時の機関の大きなトルク変動が回避され、
自動車用の機関では、走行時に車両に生じるショックを
回避又は低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての吸気制御装置を有す
る内燃機関の要部構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施例としての吸気制御装置を有す
る内燃機関の制御ブロック図である。

【図３】本発明の一実施例としての吸気制御装置の制御
特性を説明する図である。

【図４】本発明の一実施例としての吸気制御装置の排出
ガス流量の調整量を説明する図である。

【図５】本発明の一実施例としての吸気制御装置の制御
を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン本体２吸気通路２Ａ吸気ポート３スロットル弁設置部分４エアクリーナ５バイパス通路（第１バイパス通路）５ａ，５ｂ通路部分６バイパスバルブ７吸気管８サージタンク９吸気マニホールド１０第１エアバイパスバルブ（第１バルブ）１１第２エアバイパスバルブ（第２バルブ）１２アイドルスピートコントローラ（ＩＳＣ）１３バイパス通路（第２バイパス通路）１４バイパスバルブとしてのＩＳＣバルブ（第３バル
ブ）１５スロットルバルブ１６電子制御装置（ＥＣＵ）１７排気通路１７Ａ排気ポート１８燃焼室１９吸気弁２０排気弁２１燃料噴射弁（インジェクタ）２２は燃料タンク２３Ａ〜２３Ｅは燃料供給路２４低圧燃料ポンプ２５高圧燃料ポンプ２６低圧レギュレータ２７高圧レギュレータ２８デリバリパイプ２９排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）３０ＥＧＲバルブ３１ブローバイガス還元流路３２クランク室積極換気用通路３３クランク室積極換気用バルブ３４キャニスタ３５排気ガス浄化用触媒３６吸気温度センサ３７スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３８アイドルスイッチ３９ブーストセンサ４０第１気筒検出センサ４１クランク角センサ４２水温センサ４３Ｏ₂センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の吸気通路のスロットル弁設置部分
をバイパスするようにして該吸気通路に両端部を連通さ
れたバイパス通路と、該バイパス通路内を流れる空気量を調整しうる吸気調整
手段と、排気マニホールド内の排出ガスの一部を該吸気通路内に
戻す排出ガス還流通路と、該排出ガス還流通路内を流れる排出ガスの流量を調整す
る排出ガス量調整手段と、該排出ガス量調整手段による該排出ガス流量の調整量が
第１調整量から第２調整量へと瞬時に切り替わったこと
を判定する判定手段と、該判定手段で該排出ガス流量の調整量の切替が判定され
ると、該吸気調整手段を通じて該バイパス通路内を流れ
る空気量を該切替量に応じて制御する制御手段とをそな
えていることを特徴とする、吸気制御装置。
【請求項２】該第１調整量が該第２調整量よりも小さ
い量であって、該判定手段が該調整量の瞬時の増加を判
定するように構成されていることを特徴とする、請求項
１記載の吸気制御装置。
【請求項３】該第１調整量が排出ガス還流の停止に相
当する調整量０に設定されるとともに、該第２調整量が
該排出ガス還流の大量投入に相当する所定値以上の調整
量に設定されて、該判定手段が、該排出ガス還流の停止から作動への切替
を判定するように構成されていることを特徴とする、請
求項２記載の吸気制御装置。
【請求項４】該機関の負荷及び回転速度を含んだ該機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段をそなえ、該制御手段が、該運転状態検出手段の検出結果に基づい
て該吸気調整手段及び該排出ガス量調整手段の各調整量
を設定してこれらの調整量に応じて該吸気調整手段及び
該排出ガス量調整手段の制御を行なうとともに、該判定
手段による該調整量の切替判定時には該運転状態検出手
段の検出結果よりも該判定結果を優先させて制御を行な
うように構成されていることを特徴とする、請求項１記
載の吸気制御装置。
【請求項５】該排出ガス量調整手段の調整量が、少な
くとも該運転状態検出手段で検出された該機関の負荷及
び回転速度に応じて与えられる基本調整量に基づいて設
定されるように構成されていることを特徴とする、請求
項４記載の吸気制御装置。
【請求項６】該排出ガス量調整手段の調整量が、該基
本調整量を該機関の冷却水温度に応じて補正されること
で設定されるように構成されていることを特徴とする、
請求項５記載の吸気制御装置。
【請求項７】該運転状態検出手段の異常を検出する異
常検出手段，該機関の始動時の該冷却水温を検出する水
温検出手段，該機関のストール状態を検出するストール
検出手段のうちの少なくとも一つの検出手段がそなえら
れ、該判定手段が、上記のうちのそなえられた検出手段の検
出結果に応じて上記の判定を行なうように構成されてい
ることを特徴とする、請求項１記載の吸気制御装置。