JPH0235864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、過給機で加圧された空気の一部を排
気通路に導く２次空気通路を備えるとともに、吸
気量に応じて燃料噴射装置からの燃料噴射量を制
御するようにした過給機付エンジンに関するもの
である。

（従来技術） 従来から、過給機によつてエンジンの出力向上
を図るようにし、かつ、過給機で加圧された空気
の一部を排気浄化のための２次空気として利用す
るように２次空気通路を設けた過給機付エンジン
が知られている。特にこの種のエンジンに電子制
御燃料噴射装置を具備したものとしては、例えば
特公昭59−5781号公報に示されるように、過給機
を備えた過給通路を主吸気通路から分岐させて、
その上流に第１空気量検出装置を設けるととも
に、過給通路に一端が接続されて排気通路に他端
が接続された２次空気通路に第２空気量検出装置
を設け、第１空気量検出装置の出力から第２空気
量検出装置の出力を減算した出力、つまり全吸気
量から２次空気量を差引いた燃焼室への吸気供給
量でもつて燃料噴射量を制御するようにしたもの
がある。

ところで、一般にこの種のエンジンでは、２次
空気通路に流量制御弁を設け、運転状態に応じて
２次空気の流量を制御するようにしている。また
過給通路に設けられる過給機には、通常、エンジ
ンによつて駆動される容積型エアポンプが用いら
れている。このような構造において前記のように
燃料噴射量を制御する場合、２次空気の流量が比
較的多いときは第２空気量検出装置によつ２次空
気量を高精度に検出することができるが、２次空
気量が少ないときは、第２空気量検出装置による
検出値が過給機の吐出圧の脈動等による影響を受
けて誤差を生じ易いので、このようなときの燃料
噴射量の制御をより高精度に行うことができる手
段の開発が望まれていた。

（発明の目的） 本発明はこれらの事情に鑑み、吸気通路に導入
される全吸気量から排気系に供給される２次空気
量を差引いた燃焼室への吸気量に応じて燃料噴射
量を制御する場合に、２次空気の流量が少ないと
きにも高精度に燃料噴射量を制することができる
過給機付エンジンを提供するものである。

（発明の構成） 本発明は、一端が過給機下流の吸気通路に接続
されるとともに他端がエンジンの排気通路に接続
されて、過給機で加圧された空気の一部を排気通
路に導く２次空気通路と、過給機上流の吸気通路
に設けられて該通路を流れる空気量に対応した信
号を出力する第１空気量検出装置と、上記２次空
気通路に設けられて該通路を流れる空気量に対応
した信号を出力する第２空気量検出装置と、上記
第１および第２空気量検出装置の出力を受け、第
１空気量検出装置で検出された空気量から第２空
気量検出装置で検出された空気量を減算した空気
量に対応した燃料噴射量を決定し供給する電子制
御燃料噴射装置とを備えた過給機付エンジンにお
いて、２次空気通路に排気通路へ導入される空気
量を制御する流量制御弁を設けるとともに、エン
ジン回転数と吸入空気量もしくは負荷に対応して
予め設定された２次空気流量に対応した信号を出
力する流量データ設定手段と、上記流量制御弁に
よつて制御される２次空気量が少ないとき、上記
電子制御燃料噴射装置の燃料噴射量の決定に用い
られる上記第２空気量検出装置の出力を上記流量
データ設定手段の出力に切替える切替手段とを設
けたものである。つまり、燃焼室への吸気供給量
に応じた燃料噴射量の制御のために検知する必要
のある２次空気量を、２次空気通量の流量が多い
ときには第２空気量検出装置によつて検出する
が、２次空気通路の流量が少ないときは予め設定
した流量データから求めるようにしたものであ
る。

（実施例） 第１図は本発明装置の一実施例を示し、この実
施例では、主吸気通路から分岐した吸気通路（過
給通路）に過給機を設けるとともに、その過給機
下流の過給通路と排気通路との間に２次空気通路
が接続された構造に本発明を適用している。この
図において、１はエンジンのシリンダ、２はピス
トン、３はシリンダ１内のピストン２の上方に形
成された燃焼室である。この燃焼室３には主吸気
ポート４、過給ポート５および排気ポート６が開
口し、これらのポート４，５，６に主吸気弁７、
過給用吸気弁８および排気弁９が装備されてい
る。

１０はエアクリーナ、１１はエアクリーナ１０
に接続された吸気通路である。吸気通路１１は、
主吸気通路１２と、この主吸気通路１２から分岐
した過給通路１３とからなり、主吸気通路１２の
下流端側は主吸気ポート４に接続され、過給通路
１３の下流端側は過給ポート５に接続されてい
る。主吸気通路１２と過給通路１３との分岐箇所
よりも上流の吸気通路１１には、エアフローメー
タ等からなる第１空気量検出装置１４が設けられ
ている。また主吸気通路１２中には、アクセルペ
ダルの操作に応じて開閉される第１スロツトル弁
１５が設けられるとともに、その下流に燃料噴射
装置１６が装備されている。

一方、過給通路１３には、エンジンにより駆動
されるベーン型エアポンプからなる過給機１７が
設けられている。この過給機１７の下流には、過
給機１７から供給される過給気の密度を高めるた
めこれを冷却するインタクーラ１８が設けられ、
その下流にサージタンク１９が形成されている。
さらにサージタンク１９の下流の過給通路１３に
は第２スロツトル弁２０が設けられており、この
第２スロツトル弁２０は所定負荷以上のときに負
荷に応じた開度に開かれ、例えば第１スロツトル
弁１５が所定開度以上に開かれたときこれに連動
して開かれるようになつている。また上記過給通
路１３のサージタンク１９からは、過給気の一部
を排気ガス浄化のための２次空気として排気系に
送る２次空気通路２１と、余剰の過給気をリリー
フするリリーフ通路２２とが分岐している。

上記２次空気通路２１は排気系に接続されてお
り、図に示す実施例ではこの２次空気通路２１が
その下流部において、通路面積が比較的大きい大
流量用通路２１ａと、通路面積が小さい小流量用
通路２１ｂとに分岐し、大流量用通路２１ａは触
媒コンバータ２３より上流の排気通路２４に開口
し、小流量用通路２１ｂは触媒コンバータ２３の
中間部に開口している。このように２次空気通路
２１を構成しているのは、濃混合気で運転される
アイドリング時等には比較的多量の２次空気を触
媒コンバータ２３上流に供給して、触媒コンバー
タ２３をHC，COの低減のための酸化触媒として
働かせ、またほぼ理論空燃比で運転されるような
ときは少量の２次空気を触媒コンバータ２３の後
半部側に供給して、触媒コンバータ２３をNOx
およびHC，COの低減のための三元触媒として働
かせるためである。

この２次空気通路２１には２次空気の流量を検
出する第２空気量検出装置２５が設けられ、図で
は２次空気通路２１内の絞り２５ａの上流側と下
流側の圧力差を検出する差圧センサ２５ｂを用
い、その出力により後述するコントロールユニツ
ト４０内で２次空気量を検出するようにし、こう
して第２空気量検出装置２５を構成している。さ
らに２次空気通路２１には、流量制御弁として、
第２次空気量検出装置２５の下流において２次空
気通路２１を開閉する開閉弁２６と、大流量用通
路２１ａと小流量用通路２１ｂとの分岐箇所にお
いてこの両通路２１ａ，２１ｂのいずれかを開く
切替弁２７とが設けられている。上記開閉弁２６
は弁体２６ａとダイヤフラム式のアクチユエータ
２６ｂとで構成され、アクチユエータ２６ｂに負
圧が導入されたとき２次空気通路２１を開き、大
気が導入されたとき２次空気通路２１を閉じるよ
うになつている。上記切替弁２７も弁体２７ａと
ダイヤフラム式のアクチユエータ２７ｂとで構成
され、アクチユエータ２７ｂに負圧が導入された
とき大流量用通路２１ａを開き、大気が導入され
たとき小流量用通路２１ｂを開くようにしてい
る。上記開閉弁２７のアクチユエータ２７ｂは、
一端が第１スロツトル弁１５の下流の主吸気通路
１２に接続された負圧通路２８に、通路２９およ
び第１の三方電磁弁３０を介して接続されてお
り、切替弁２７のアクチユエータ２７ｂは、上記
負圧通路２８に、通路３１および第２の三方電磁
弁３２を介して接続されている。この各三方電磁
弁３０，３２はそれぞれ、上記各アクチユエータ
２６ｂ，２７ｂを負圧通路２８または大気への開
口部３０ａ，３２ａに選択的に連通させるように
なつている。

また前記リリーフ通路２２は、余剰の過給気を
主吸気通路１２または過給機１７より上流の過給
通路１３に還流させるように配設され、例えば第
１空気量検出装置１４の下流の主吸気通路１２に
接続されている。このリリーフ通路２２には、主
として高負荷時に最高過給圧を制御する過給圧制
御弁３３と、２次空気通路２１の開閉弁２６が開
かれたときにリリーフ通路２２を開いて、排気系
に２次空気が過剰供給されることを防止するリリ
ーフ制御弁３４とが並設されている。上記過給圧
制御弁３３は、サージタンク１９に対するリリー
フ通路２２の開口部３５に配置された弁体３３ａ
と、この弁体３３ａに連結されたダイヤフラム３
３ｂと、その片側に形成された圧力制御室３３ｃ
と、上記弁体３３ａを閉弁方向に付勢するスプリ
ング３３ｄとを備え、上記弁体３３ａに加わる過
給圧が過度に高くなつたときこの弁体３３ａが開
いて過給気をリリーフすることにより、最高過給
圧を制御するようになつている。そして上記圧力
制御室３３ｃが前記負圧通路２８に接続されるこ
とにより、吸気負圧が大きい低負荷時には最高過
給圧がある程度低く抑えられ、吸気負圧が小さい
高負荷時には最高過給圧が高められるようにして
いる。

また前記リリーフ制御弁３４は、リリーフ通路
２２とサージタンク１９との間の連通孔３６に配
置された弁体３４ａと、ダイヤフラム式のアクチ
ユエータ３４ｂとで構成され、上記アクチユエー
タ３４ｂは通路３７および前記第１の三方電磁弁
３０を介して負圧通路２８に接続されている。従
つてこのリリーフ制御弁３４は、２次空気通路２
１の開閉弁２６に対応して開閉作動されるように
なつている。

前記燃料噴射装置１６および前記各三方電磁弁
３０，３２はマイクロコンピユータ等を用いたコ
ントロールユニツト４０により制御され、このコ
ントロールユニツト４０には、前記第１空気量検
出装置１４と前記差圧センサ２５ｂによる第２空
気量検出装置とからの各検出信号に加え、回転数
センサ４１からのエンジン回転数検出信号と、第
１スロツトル弁１５の開度を検出するスロツトル
開度センサ４２からの負荷に対応したスロツトル
開度検出信号とが入力されている。

このコントロールユニツト４０は、運転状態に
応じた２次空気供給の制御を行うため、予め、第
２図に示すようにエンジン回転数および負荷がそ
れぞれ所定値以下の運転領域を２次空気供給領
域、それ以外をエアカツト領域（２次空気の供給
を停止する領域）と設定し、さらに２次空気供給
領域のうちでとくに低回転領域および低負荷領域
を２次空気多量領域、それ以外を２次空気少量領
域と設定している。そして、エンジン回転数とス
ロツトル開度（負荷）とをもつて検出された運転
状態が２次空気多量領域にあるときは前記大流量
用通路２１ａを開通させ、２次空気少量領域にあ
るときは前記小流量用通路２１ｂを開通させ、エ
アカツト領域にあるときは２次空気通路２１を閉
じるように、前記各三方電磁弁３０，３２を介し
て開閉弁２６および切替弁２７を制御している。

また燃料噴射装置１６に対してこのコントロー
ルユニツト４０は、基本的には第１空気量検出装
１４の出力から第２空気量検出装２５の出力を減
算した出力でもつて燃料噴射量を制御するが、こ
のほかに、エンジン回転数と吸入空気量もしくは
負荷に対応して予め設定された２次空気流量に対
応した信号を出力する流量データ設定手段と、流
量制御弁によつて制御される２次空気供給量が少
ないとき、燃料噴射量の決定に用いられる２空気
検出装置２５の出力を流量データ設定手段の出力
に切替える切替手段とを含んでいる。つまりこの
コントロールユニツト４０は、後に詳述するよう
に、第１空気量検出装置１４によつて検出される
吸気空気量から２次空気量を差引いた燃焼室３へ
の吸気供給量に応じて燃料噴射量を制御するよう
にし、この場合に、２次空気多量領域にあるとき
は２次空気量を第２空気量検出装置２５によつて
検出し、２次空気少量領域にあるときは２次空気
量を流量データから求めるようにしている。この
流量データは、種々のエンジン回転数、負荷状態
において小流量用通路２１ｂを通して排気系に供
給される２次空気の流量を予め実験的に調べお
き、これをエンジン回転数と負荷とに対応づけた
流量マツプとしてコントロールユニツト４０内の
メモリに記憶させたものである。

なお、後述する制御の具体例では、小流量用通
路２１ｂを通して排気系に送られる２次空気の流
量をより正確に求めるため、流量マツプから読出
される値をさらに吐出圧のばらつきに応じて補正
するようにしている。つまり、第３図に示すよう
に、２次空気通路２１に作用する過給機１７の吐
出圧は、ある程度まではエンジン回転数が高くな
るにつれて上昇し、高回転域では上限圧力に保た
れるが、このようなエンジン回転数に応じた吐出
圧変化の特性は、過給機１７の性能のばらつき等
によつて変動する場合がある。そして、例えば吐
出圧変化がこの図に実線で示すような特性となる
条件下で予め調べられた値をもつて前記流量マツ
プを設定しおくと、吐出圧変化の特性がこの図に
破線で示すように変動した場合、上記流量マツプ
から求められる値と実際の流量とに多少のずれが
生じる。そこで、後述するように、吐出圧が上限
値に達する臨界回転数R₀（2000rpm程度）以下の
低回転域用の補正係数（後記K₁）と上記臨界回
転数R₀よりも高い高回転域用の補正係数（後記
K₂）とを、それぞれの回転域内の特定回転数R₁，
R₂において基準圧力（予め実線で示す吐出圧特
性のもとで調べた圧力）P₁，P₂と現実圧力とを
比較することによつて求め、この補正係数によ
り、流量マツプから求められる値を補正するよう
にしている。

上記コントロールユニツト４０による燃料噴射
量の制御の具体例をフローチヤートによつて次に
説明する。

このフローチヤートにおいては、先ずステツプ
S₁で、回転数センサ４１によつて検出されるエン
ジン回転数Ｒおよびスロツトル開度センサ４２に
よつて検出されるスロツトル開度を読込み、さら
にステツプS₂で、前記第１空気量検出装置１４に
よつて検出される吸入空気量Qaを読込む。次に
ステツプS₃でエンジン回転数およびスロツトル開
度（負荷）をもつて検出された運転状態が２次空
気供給領域にあるか否かを判定する。このステツ
プS₃での判定結果がNOであれば現実の運転状態
がエアカツト領域にあり、従つて前記開閉弁２６
によつて２次空気通路２１が閉じられた状態にあ
る。このときは２次空気量Qbを零とする（ステ
ツプS₄）。また、ステツプS₃での判定結果がYES
であれば、ステツプS₅で２次空気少量領域にある
か否かを判定する。

ステツプS₅での判定結果がNOであれば現実の
運転状態が前記の２次空気多量領域にあり、従つ
て前記開閉弁２６および切替弁２７によつて２次
空気通路２１の大流量用通路２１ａが開かれた状
態にある。このときはステツプS₆で差圧センサ２
５ｂの出力を読込み、ステツプS₁₃，S₁₄で差圧セ
ンサ２５ｂの出力に基づいて検出した流量Qb₂を
２次空気量Qbとする。またこの２次空気多量領
域にあるときに、上記ステツプS₆とステツプS₁₃
との間のステツプS₇〜S₁₂により、後述する２次
空気少量領域において流量想定量Qb₁を補正する
ための補正係数K₁，K₂を演算しておく。すなわ
ちこの補正係数の演算処理としては、エンジン回
転数Ｒが前記臨界回転数R₀よりも低い特定回転
数R₁にあるとき、差圧センサ２５ｂによつて検
出された圧力Ｐと予め調べられたこの特定回転数
R₁での基準圧力P₁との比を低回転域用の補正係
数K₁とする（ステツプS₇，S₈）。またエンジン回
転数Ｒが前記臨界回転数R₀よりも高い特定回転
数R₂にあるとき、吸入空気量から排圧Pexを演算
し、差圧センサ２５ｂによつて検出された圧力Ｐ
と排圧Pexとを加えた圧力P′を求め、この圧力
P′と基準圧力P₂との比を高回転域用の補正係数
K₂とする（ステツプS₉〜S₁₂）。

また、前記ステツプS₅での判定結果がYESで
あれば、前記開閉弁２６および切替弁２７によつ
て２次空気通路２１の小流量用通路２１ｂが開か
れた状態にある。このときは前記流量マツプか
ら、エンジン回転数および負荷に応じた２次空気
通路２１の流量の想定値Qb₁を求める（ステツプ
S₁₅）。さらに、エンジン回転数Ｒが前記臨界回転
数R₀以下であれば上記想定値Qb₁に低回転域用の
補正係数K₁を乗算することによつて２次空気量
Qbを求め、臨界回転数R₀よりも高回転であれば、
上記想定値Qb₁に高回転域用の補正係数K₂を乗算
することによつて２次空気量Qbを求める。

こうしてステツプS₄，S₁₄，S₁₇，S₁₈のいずれ
かで、２次空気量Qb求めた後、前記吸入空気量
Qaから２次空気供給量Qbを減算することにより
燃焼室３への吸気供給量Ｑを求め（ステツプ
S₁₉）、この吸気供給量Ｑに応じて燃料噴射量を制
御する（ステツプS₂₀）。

このフローチヤートに従つた制御により、２次
空気通路２１の大流量用通路２１ａを通して比較
的多量の２次空気が排気系に供給されているとき
は、前記差圧センサ２５ｂを用いた第２空気量検
出装置２５による２次空気量の検出が行われ、第
１空気量検出装置１４による吸入空気量の検出値
と２次空気量の検出値とに基づいて燃焼室３への
吸気供給量の演算およびそれに応じた燃料噴射量
の制御が行われる。また、小流量用通路２１ｂを
通して少量の２次空気が排気系に供給されている
ときは、第２空気量検出装置２５による２次空気
量の検出値に代え、エンジン回転数および負荷に
応じて流量マツプから求めた値に基づいて２次空
気量が検出される。こうすることにより、２次空
気量が少ないときに、過給機の吐出圧の脈動等に
よる影響で誤差が生じ易い第２空気量検出装置２
５の検出値よりも正確に２次空気量が求められ、
燃焼室３への吸気供給量の演算およびそれに応じ
た燃料噴射量の制御が高精度に行われることとな
る。

なお、２次空気通路２１およびこの通路に設け
られる流量制御弁の構造は上記実施例に限定され
ず、２次空気通路２１の流量を運転状態に応じて
変えることができるような構造であればよい。ま
た、流量制御弁によつて２次空気通路２１の流量
が少なくされているときに２次空気量を求めるた
めの流量マツプ（流量データ）は、予めエンジン
回転数と吸入空気量とに対応づけて設定したもの
であつてもよく、この場合、エンジン回転数と第
１空気量検出装置１４によつて検出される吸入空
気量とに応じて上記流量マツプから流量を求めれ
ばよい。

（発明の効果） 以上のように本発明の過給機付エンジンは、第
１空気量検出装置によつて検出される全吸気量か
ら２次空気量を減算した値に応じて燃料噴射量を
制御する場合に、比較的多量の２次空気が排気系
に供給されているときは第２空気量検出装置によ
つて２次空気量を検出するが、２次空気の流量が
少ないときは、第２空気量検出装置の出力をエン
ジン回転数と吸入空気量まは負荷とによつて予め
設定した流量データの読取り出力を切替えること
により、予め調べた上記流量データから２次空気
量が求められるようにしている。従つて、２次空
気の流量が少なくて第２空気量検出装置による２
次空気量の検出値に誤差が生じ易いときにも、正
確に２次空気量を求めることができ、燃料噴射量
を高精度に制御することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２
図は排気系に対する２次空気の多量供給、少量供
給および供給停止が行われる運転領域を示す説明
図、第３図はエンジン回転数と過給機の吐出圧と
の関係を示す説明図、第４図は燃料噴射量の制御
のためのフローチヤートである。 １２……主吸気通路、１３……過給通路、１４
……第１空気量検出装置、１６……燃料噴射装
置、２１……２次空気通路、２５……第２空気量
検出装置、２６……開閉弁、２７……切替弁、４
０……コントロールユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端が過給機下流の吸気通路に接続されると
   ともに他端がエンジンの排気通路に接続されて、
   過給機で加圧された空気の一部を排気通路に導く
   ２次空気通路と、過給機上流の吸気通路に設けら
   れて該通路を流れる空気量に対応した信号を出力
   する第１空気量検出装置と、上記２次空気通路に
   設けられて該通路を流れる空気量に対応した信号
   を出力する第２空気量検出装置と、上記第１およ
   び第２空気量検出装置の出力を受け、第１空気量
   検出装置で検出された空気量から第２空気量検出
   装置で検出された空気量を減算した空気量に対応
   した燃料噴射量を決定し供給する電子制御燃料噴
   射装置とを備えた過給機付エンジンにおいて、２
   次空気通路に排気通路へ導入される空気量を制御
   する流量制御弁を設けるとともに、エンジン回転
   数と吸入空気量もしくは負荷に対応して予め設定
   された２次空気流量に対応した信号を出力する流
   量データ設定手段と、上記流量制御弁によつて制
   御される２次空気量が少ないとき、上記電子制御
   燃料噴射装置の燃料噴射量の決定に用いられる上
   記第２空気量検出装置の出力を上記流量データ設
   定手段の出力に切替える切替手段とを設けたこと
   を特徴とする過給機付エンジン。