JP2007177716A - エンジンのｅｇｒバルブの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＧＲバルブの開度を調整するに際して、黒煙発生を抑制し、エンジンの加速性を向上させ、ターボチャージャによる過給を十分に行えるようにする。
【解決手段】エンジン１が過渡状態にあると判断された場合には、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させる制御が行われる。また、エンジン１が過渡状態にあることが検出された場合には、バイパスバルブ１１を所定時間閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から徐々に開度を大きくして開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御が行われる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、エンジンの排気通路内の排気ガスを吸気通路に導入するためのＥＧＲバルブを制御する装置に関するものである。

ディーゼルエンジンやガソリンエンジンには、排気再循環（Exhaust Gas Recirculationn）を行うためのバルブ（本明細書では、ＥＧＲバルブという）が設けられている。

ＥＧＲバルブは、排気通路を通過する不活性ガスとしての排気ガスの一部をエンジンの吸気通路に導入して、エンジン内の燃焼を抑制して燃焼温度を低下させることで、排気ガス中の有害成分であるＮＯxを低減させるために設けられている。

図１に示すように、ＥＧＲバルブ５は、エンジン１の排気通路２と吸気通路３とを連通するＥＧＲ通路４上に設けられており、排気通路２内の排気ガスを吸気通路３に導入するものである。コントローラ６は、ＥＧＲバルブ５を制御する装置であり、エンジン１の運転条件に応じて、ＥＧＲバルブ５の開度を調整する。 コントローラ６は、制御マップに従い、図２（ａ）に示すように、第１の開度Ａ1から第２の開度Ａ2に変化させるように、ＥＧＲバルブ５の開度を調整する制御を行うようにしている。

また、エンジン１には、排気通路２内の排気ガスによってタービン７が駆動されコンプレッサ８によって所定ブースト圧まで圧縮された吸入空気を吸気通路３に導入するターボチャージャ９が設けられている。ターボチャージャ９は、エンジン１の燃費、エンジン出力等を向上させるために設けられている。また、排気通路２と吸気通路３とを連通するバイパス通路１０上には、吸気通路３内の所定ブースト圧の吸入空気を排気通路２に逃がすためのバイパスバルブ１１が設けられている。バイパスバルブ１１は、吸入空気のブースト圧Ｐinが排気ガスの排気圧Ｐexよりも大きくなっている場合に、バルブ１１を開いて、ブースト圧Ｐinを排気圧Ｐex以下にして、ＥＧＲバルブ５を介して排気ガスを吸気通路３に導入させるようにするために設けられている。コントローラ６は、エンジン１の運転条件に応じて、バイパスバルブ１１の開閉を調整する。コントローラ６は、制御マップに従い、図２（ｂ）に示すように、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に変化させるように、バイバスバルブ１１の開閉を調整する制御を行うようにしている。

後掲する特許文献１には、トラックを軽負荷の状態から加速させる場合に、排気管から黒煙が排出されることを防止するために、ＥＧＲバルブの開度を時間の経過に伴い徐々に変化させるように制御するという発明が記載されている。すなわち、図３（ａ）に示すように、トラックが加速状態にありエンジン回転数が時間の経過に伴い増加すると、図３（ｂ）に示すように、ＥＧＲバルブの開度を、小さい開度Ａ3から時間の経過に伴い徐々に増加させて大きい開度Ａ4に到達させるように制御している。
特開２００２−２５６９１５号公報

特許文献１記載の発明は、車両が加速している場合に、ＥＧＲバルブの開度が変化するときの開度変化を緩やかに行わせるというものである。

しかし、このような制御では、黒煙の発生を完全に抑制することはできないことが本発明者らによって明らかになった。すなわち、トラックのようにエンジン出力が走行のみに使用されエンジンが低回転で使用され負荷が緩やかに変動する状況で使用される場合には、特に問題はないものの、建設機械のようにエンジン出力が走行と作業に使用されエンジンが常時高回転で使用され負荷が急激に変動することがある状況で使用される場合には、特許文献１記載の技術を適用したとしても、黒煙の発生を抑制することができない。また、エンジンの加速が悪化したり、ターボチャージャによる過給が十分に行われなかったりする。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲバルブの開度を調整するに際して、黒煙発生を抑制し、エンジンの加速性を向上させ、ターボチャージャによる過給を十分に行えるようにするものである。

第１発明は、
エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路上に、排気通路内の排気ガスを吸気通路に導入するためのＥＧＲバルブが設けられ、エンジンの運転条件に応じて、ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させる制御を行うようにした、エンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
エンジンが過渡状態にあることを検出する過渡状態検出手段と、
ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させるに際して、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、ＥＧＲバルブを第１の開度から、所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを第２の開度まで変化させる制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
制御手段は、
ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させるに際して、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、ＥＧＲバルブを第１の開度から、所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを、閉じられた状態から徐々に開度を大きくして第２の開度まで変化させる制御を行うものである
ことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
排気通路内の排気ガスによってタービンが駆動されコンプレッサによって所定ブースト圧まで圧縮された吸入空気を吸気通路に導入するターボチャージャが設けられ、排気通路と吸気通路とを連通するバイパス通路上に、吸気通路内の所定ブースト圧の吸入空気を排気通路に逃がすためのバイパスバルブが設けられ、排気ガスの吸気側への逆流が生じないときに、バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させる制御を行うようにした、エンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させるに際して、あるいはバイパスバルブが開かれた状態になっている場合に、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、バイパスバルブを所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを、開かれた状態まで変化させる制御を行う制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第４発明は、第１発明または第２発明において、
排気通路内の排気ガスによってタービンが駆動されコンプレッサによって所定ブースト圧まで圧縮された吸入空気を吸気通路に導入するターボチャージャが設けられ、排気通路と吸気通路とを連通するバイパス通路上に、吸気通路内の所定ブースト圧の吸入空気を排気通路に逃がすためのバイパスバルブが設けられ、排気ガスの吸気側への逆流が生じないときに、バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させる制御を行うようにした、エンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させるに際して、あるいはバイパスバルブが開かれた状態になっている場合に、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、バイパスバルブを所定時間閉じられた状態にし、その後、バイパスバルブを、閉じられた状態から徐々に開度を大きくして開かれた状態まで変化させる制御を行うものである
ことを特徴とする。

第２発明によれば、エンジン１が過渡状態にあると判断された場合には、図７（ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ1閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させる制御が行われる。

ＥＧＲバルブ５を常時開いた状態にしておければ、ＮＯxが抑制効果が最大に得られる。しかし、その反面、エンジン１が過渡状態にあるときでもＥＧＲバルブ５を開いたままにしておくとすると、不活性な排気ガスが吸気側に導入されることで、本来の燃焼に必要な酸素が不足したり、排気ガスによるタービン７の駆動力が不足したりして、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したり、ターボチャージャ９による過給が十分に行われなかったりする。

本発明によれば、エンジン１が過渡状態にあるときにはＥＧＲバルブ５が所定時間τ1だけ閉じられる。このため不活性な排気ガスが吸気側に導入されることが所定時間τ1だけ阻止され、その間に、本来の燃焼に必要な分の酸素が供給されたり、排気ガスによってタービン７を十分に駆動することができるため、黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたり、ターボチャージャ９による過給を十分に行わせたりすることができる。

また、本発明によれば、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させるようにしている。ここで、仮に、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから急激に開いて第２の開度Ａ2に変化させたとすると、不活性な排気ガスが吸気側に急激に導入されることで、本来の燃焼に必要な酸素が不足したり、排気ガスによるタービン７の駆動力が不足したりして、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したり、ターボチャージャ９による過給が十分に行われなかったりする。本発明によれば、ＥＧＲバルブ５を、所定時間τ2をかけて徐々に第２の開度Ａ2まで変化させるようにしたので、不活性な排気ガスが吸気側に緩やかに導入され、それにより、黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたり、ターボチャージャ９による過給を十分に行わせたりすることができる。

第２発明では、図７（ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ1閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させる制御を行うようにしているが、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）の後半のＥＧＲバルブ５を所定時間τ2をかけて徐々に第２の開度Ａ2まで変化させる制御を省略して、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ2′閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから第２の開度Ａ2まで変化させる制御を行うようにしてもよい（第１発明）。

第４発明によれば、エンジン１が過渡状態にあることが検出された場合には、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、バイパスバルブ１１を所定時間τ11閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から徐々に開度を大きくして開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御が行われる。バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に変化させる場合に、かかる制御を行ってもよく（図９（ａ））、バイパスバルブ１１が開かれた状態Ｂ2になっている場合にかかる制御を行ってもよい（図９（ｂ））。

バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に移行する際に、直ぐに開かれた状態Ｂ2に移行させたり、開かれた状態Ｂ2にあるときにそのままにしておければ、所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げて、ブースト圧Ｐinを排気圧Ｐex以下にすることができ、ＥＧＲバルブ５を介して排気ガスを吸気管２３に流せ込ませることができる。しかし、その反面、エンジン１が過渡状態にあるときでもバイパスバルブ１１を直ぐに開くか、開いたままにしておくとすると、所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げることで、ブースト圧が低下して、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したりする。

本発明によれば、エンジン１が過渡状態にあるときには、バイパスバルブ１１は所定時間τ11だけ閉じられた状態にされる。このため、この間は、所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げることが阻止され、ブースト圧の低下を防止でき、黒煙の発生を抑制したり、エンジン１の加速を向上させたりすることができる。

また、本発明によれば、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から所定の開度変化率で開度を上昇させて、時間τ12をかけて開かれた状態Ｂ2に到達させるようにしている。ここで、仮に、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から急激に開かれた状態Ｂ2に変化させたとすると、ブースト圧が急減に低下し、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したりする。本発明によれば、バイパスバルブ１１を所定時間τ12をかけて徐々に開かれた状態Ｂ2まで変化させるようにしたので、ブースト圧の急激な低下を抑制でき、それにより、黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたりすることができる。

第４発明では、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、バイパスバルブ１１を、所定時間τ11閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１を、閉じられた状態Ｂ1から時間経過とともに徐々に開度を大きくして開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を行うようにしているが、図９（ｃ）または図９（ｄ）に示すように、図９（ａ）、（ｂ）における後半の、バイパスバルブ１１を所定時間τ22をかけて徐々に開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を省略して、バイパスバルブ１１を、所定時間τ11′閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を行うようにしてもよい（第３発明）。

以下、図面を参照して本発明に係るエンジンのＥＧＲバルブ制御装置の実施の形態について説明する。

図１は、実施形態のエンジンのＥＧＲバルブ制御装置の構成を示す。この装置は、建設機械に搭載される。また、エンジンは、４サイクルのディーゼルエンジンを想定する。

エンジン１には、吸気通路３と排気通路２が設けられている。吸気通路３は、吸気マニホールド１３と吸気管２３とからなる。排気通路２は、排気マニホールド１２と排気管２２とからなる。

吸気マニホールド１３の出口１３ｂは、エンジン１の吸入用バルブを介してシリンダの燃焼室に連通しており、吸気マニホールド１３の入口１３ａは、吸気管２３に連通している。排気マニホールド１２の入口１２ａは、エンジン１の排気用バルブを介してシリンダの燃焼室に連通しており、排気マニホールド１２の出口１２ｂは、排気管２２に連通している。

吸気行程では、吸気マニホールド１３から吸入用バルブを介して、エンジン１のシリンダ内に空気が吸入される。圧縮行程では、エンジン１のシリンダ内に、燃料噴射システムによって燃料が噴射される。シリンダに吸入された空気は、この噴射された燃料と混合され、圧縮された混合気が、圧縮上死点付近で自己着火燃焼する。排気行程では、燃焼後の排気ガスが排気用バルブを介して排気マニホールド１２に排出される。

吸気管２３には、ベンチュリ３３が設けられている。

排気管２２とベンチュリ３３のスロート部３３ａとは、ＥＧＲ通路４によって連通している。ＥＧＲ通路４上には、ＥＧＲクーラ１４と、ＥＧＲバルブ５が設けられている。ＥＧＲバルブ５は、排気管２２内の不活性ガスとしての排気ガスの一部をベンチュリ３３のスロート部３３ａに導入して、エンジン１内の燃焼を抑制して燃焼温度を低下させることで、排気ガス中の有害成分であるＮＯxを低減させるために設けられている。ＥＧＲクーラ１４は、排気管２２とＥＧＲバルブ５の間に設けられている。ＥＧＲクーラ１４は、排気管２２から吸気通路３に導入される排気ガスの温度を低下させる。ベンチュリ３３は、ベンチュリ効果によってベンチュリ３３内で負圧を発生させて、ＥＧＲ通路４内の排気ガスをベンチュリ３３内に吸引する。

ＥＧＲバルブ５の開度が変化することによって、ＥＧＲ通路４の開口面積が変化し、排気管２２から吸気管２３に導入される排気ガスの量が調整される。ＥＧＲバルブ５は、バルブアクチュエータ１５によって作動する。バルブアクチュエータ１５は、たとえば油圧によって駆動される。ＥＧＲバルブ５には、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを検出するセンサ１６が設けられている。コントローラ６には、センサ１６で検出された開度Ａを示す信号が入力される。コントローラ６は、ＥＧＲバルブ５を制御する装置であり、後述するように、エンジン１の運転条件に応じて、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを調整する。コントローラ６からバルブアクチュエータ１５に対して、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを示す開度指令信号が加えられる。

エンジン１には、ターボチャージャ９が設けられている。ターボチャージャ９は、エンジン１の燃費、エンジン出力等を向上させるために設けられている。ターボチャージャ９のタービン７のシュラウドの入口７ａは、排気管２２に連通しているとともに、タービン７のシュラウドの出口７ｂは、マフラ４２を介して大気に連通している。ターボチャージャ９のコンプレッサ８のシュラウドの入口８ａは、エアクリーナ４３を介して大気に連通しているとともに、コンプレッサ８のシュラウドの出口８ｂは、アフタクーラ１７を介して、吸気管２３のうちベンチュリ３３の上流側に連通している。アフタークーラ１７は、ターボチャージャ９によって圧縮された吸入空気の温度を低下させて、エンジン１のシリンダ室内の酸素の充填効率を高めるために設けられている。

ターボチャージャ９のタービン７は、排気管２２内の排気ガスによって駆動される。タービン７が回転すると、タービン７と同軸上に設けられたコンプレッサ８が駆動され、エアクリーナ４３を介して吸入された空気がコンプレッサ８によって、大気圧以上の所定ブースト圧まで圧縮され、圧縮された吸入空気が、アフタークーラ１７に圧送される。アフタークーラ１７によって、所定ブースト圧の吸入空気が冷却されて、吸気通路２３、つまりベンチュリ３３、吸気マニホールド１３を介してエンジン１のシリンダ内に押し込まれる。

排気管２２と、吸気管２３のうちベンチュリ３３の上流側とは、バイパス通路１０によって連通している。バイパス通路１０上には、バイパスバルブ１１が設けられている。バイパスバルブ１１は、ベンチュリ３３の上流側の所定ブースト圧の吸入空気を、排気管２２に逃がすために設けられている。バイパスバルブ１１を開いてブースト圧Ｐinと排気圧Ｐexの差を小さくして、ＥＧＲバルブ５を介して排気ガスを吸気管２３に導入させるようにするために設けられている。

バイパスバルブ１１が開閉することによって、バイパス通路１０が連通、遮断され、所定ブースト圧の吸気の排気管２２へ流入がオン、オフされる。バイパスバルブ１１は、バルブアクチュエータ１８によって作動する。バルブアクチュエータ１８は、たとえば油圧によって駆動される。バイパスバルブ１１には、バイパスバルブ１１の開度Ｂを検出するセンサ１９が設けられている。コントローラ６には、センサ１９で検出された開度Ｂを示す信号が入力される。コントローラ６は、バイパスバルブ１１を制御する装置であり、後述するように、エンジン１の運転条件に応じて、バイパスバルブ１１の開度Ｂを調整する。コントローラ６からバルブアクチュエータ１８に対して、バイパスバルブ１１の開度Ｂを示す開度指令信号が加えられる。

また、エンジン１には、以下の各センサが設けられている。

・ブースト圧Ｐin、排気圧Ｐexを検出するセンサ；
このセンサは、バイパスバルブ１１の開閉を判断するために用いられる。

・空燃比センサ；
このセンサは、エンジン１が過渡状態にあるか否かを判断するために用いられる。空燃比とは、空気と、燃料との重量比（Ａ/Ｆ）であり、空燃比が大きいとは、燃料に比して空気が多い希薄な状態をいい、空燃比が小さいとは、空気に比して燃料が多い濃い状態をいうものとする。このセンサは、エンジン１が過渡状態にあるか否かを判断するために用いられる。

なお、空燃比を直接検出する代わりに、吸気ブースト圧、吸気ブースト温度、シリンダの体積効率等の値を用いて空燃比を算出してもよい。

いずれのセンサの検出信号もコントローラ６に入力される。

コントローラ６は、図４（ａ）に示す制御マップに従い、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを調整する制御を行うとともに、図４（ｂ）に示す制御マップに従い、バイパスバルブ１１の開閉（Ｂ2、Ｂ1）を調整する制御を行う。

図４（ａ）は、横軸をエンジン１の回転数とし、縦軸をエンジン１のシリンダ内への燃料噴射量として、エンジン回転数、燃料噴射量とＥＧＲバルブ５の開度Ａとの対応関係を示している。

図４（ｂ）は、横軸をエンジン１の回転数とし、縦軸をエンジン１のシリンダ内への燃料噴射量として、エンジン回転数、燃料噴射量とバイパスバルブ１１を開閉させるための条件の領域（Ｍ2、Ｍ1）との対応関係を示している。

ＥＧＲバルブ５は、たとえば図５に示すように、ポペット弁５ａで構成されており、ポペット弁５ａのリフト量Ｌに応じてＥＧＲバルブ５の開度Ａが定まる。ポペット弁５ａのリフト量Ｌが０ｍｍのときＥＧＲバルブ５は閉じられた状態Ａminにあり、ポペット弁５ａが最大リフト量１０ｍｍのときＥＧＲバルブ５は最大開度Ａmaxまで開かれた状態にある。図４（ａ）では、ＥＧＲバルブ５の開度Ａに対応させてポペット弁５ａのリフト量Ｌを示している。

バイパスバルブ１１は、図４（ｂ）に示す制御マップ上で、開かれる条件の領域Ｍ2にあり、かつブースト圧Ｐin、排気圧Ｐexの関係がＰin＞Ｐexとなっている正ブースト状態になっているときに、開かれる。それ以外の条件の領域Ｍ1にあるとき、または開かれる条件の領域Ｍ2にあるときでも、ブースト圧Ｐin、排気圧Ｐexの関係がＰin≦Ｐexとなっている負ブースト状態になっているときには、閉じられる。

（第１実施例）
コントローラ６では、図６に示す第１の過渡時制御が実行される。

すなわち、図４（ａ）に示す制御マップにしたがい、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを変化させるべきか否かが判断される（ステップ１０１）。たとえば図４（ａ）において、エンジン１の運転条件が変化し、ＥＧＲバルブ５の開度Ａを、第１の開度Ａ1から第２の開度Ａ2に変化させるべきと判断された場合には（ステップ１０１の判断ＹＥＳ）、つぎの処理に移行されて、エンジン１が過渡状態にあるか否かが判断される。具体的には、空燃比（Ａ/Ｆ）が所定のしきい値以下になっているか否か、つまり燃料に比して酸素が足りない状態であるか否かが判断される（ステップ１０２）。この結果、エンジン１が過渡状態にあると判断された場合には（ステップ１０２の判断ＹＥＳ）、図７（ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ1閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させる制御（第１の過渡時制御）を行う。コントローラ６は、タイマを有しており、ＥＧＲバルブ５を、時刻ｔ1で第１の開度Ａ1から閉じられた状態Ａminにし、タイマをスタートさせ、タイマによってτ1計時された時点で、閉じられた状態Ａminから所定の開度変化率で開度を上昇させて、τ2の時間をかけて第２の開度Ａ2に到達させる。なお、τ1とτ2の合計時間は、ＥＧＲが長期間なされないことを回避するために、たとえば５秒間に設定される。なお、コントローラ６は、センサ１６で検出されるＥＧＲバルブ５の現在の開度Ａをフィードバック量としてＥＧＲバルブ５の開度Ａを目標値に一致させる制御を行う（ステップ１０３）。

（第２実施例）
コントローラ６では、上述の第１実施例で説明した図６に示す第１の過渡時制御と併せて、図８に示す第２の過渡時制御が実行される。

すなわち、バイパスバルブ１１が現在開かれた状態Ｂ2にあるか否かが判断される。これは、たとえばセンサ１９で検出されるバイパスバルブ１１の現在の開度Ｂによって判断される（ステップ２０１）。つぎに、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に変化させるべきか否かが判断される。つまり図４（ｂ）に示す制御マップ上で、閉じられた条件の領域Ｍ1から、開かれる条件の領域Ｍ2に移行し、かつブースト圧Ｐin、排気圧Ｐexの関係がＰin＞Ｐexとなる正ブースト状態になっているか否かが判断される（ステップ２０２）。つぎに、エンジン１が過渡状態にあるか否かが判断される。具体的には、空燃比（Ａ/Ｆ）が所定のしきい値以下になっているか否か、つまり燃料に比して酸素が足りない状態であるか否かが判断される（ステップ２０３）。この結果、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に変化させると判断されたか（ステップ２０２の判断ＹＥＳ）、あるいはバイパスバルブ１１が開かれた状態Ｂ2になっていると判断されており（ステップ２０１の判断ＹＥＳ）、エンジン１が過渡状態にあることが検出された場合には（ステップ２０３の判断ＹＥＳ）、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、バイパスバルブ１１を所定時間τ11閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から徐々に開度を大きくして開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御（第２の過渡時制御）を行う。図９（ａ）は、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に変化させる場合に行われる第２の過渡時制御を示している。図９（ｂ）は、バイパスバルブ１１が開かれた状態Ｂ2になっている場合に行われる第２の過渡時制御を示している。

図９（ａ）に示すように、時刻ｔ11でタイマがスタートされ、タイマによってτ11時間更にバイパスバルブ１１が閉じられた状態Ｂ1を維持する。時間τ11が計時された時点で、閉じられた状態Ｂ1から所定の開度変化率で開度を上昇させて、時間τ12をかけて開かれた状態Ｂ2に到達させる。あるいは、図９（ｂ）に示すように、バイパスバルブ１１を時刻ｔ11で開かれた状態Ｂ2から閉じられた状態Ｂ1にする。時刻ｔ11でタイマがスタートされ、タイマによってτ11時間閉じられた状態Ｂ1を維持する。時間τ11が計時された時点で、閉じられた状態Ｂ1から所定の開度変化率で開度を上昇させて、時間τ12をかけて開かれた状態Ｂ2に到達させる。なお、コントローラ６は、センサ１９で検出されるバイパスバルブ１１の現在の開度Ｂをフィードバック量としてバイパスバルブ１１の開度Ｂを目標値に一致させる制御を行う（ステップ２０４）。

つぎに本実施例による効果を説明する。

ＥＧＲバルブ５を常時開いた状態にしておければ、ＮＯxが抑制効果が最大に得られる。しかし、その反面、エンジン１が過渡状態にあるときでもＥＧＲバルブ５を開いたままにしておくとすると、不活性な排気ガスが吸気側に導入されることで、本来の燃焼に必要な酸素が不足したり、排気ガスによるタービン７の駆動力が不足したりして、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したり、ターボチャージャ９による過給が十分に行われなかったりする。

本実施例によれば、エンジン１が過渡状態にあるときにはＥＧＲバルブ５が所定時間τ1だけ閉じられる。このため不活性な排気ガスが吸気側に導入されることが所定時間τ1だけ阻止され、その間に、本来の燃焼に必要な分の酸素を供給できたり、排気ガスによってタービン７を十分に駆動することができる。このため、黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたり、ターボチャージャ９による過給を十分に行わせたりすることができる。

また、本実施例によれば、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させるようにしている。ここで、仮に、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから急激に開いて第２の開度Ａ2に変化させたとすると、不活性な排気ガスが吸気側に急激に導入され、それによって、本来の燃焼に必要な酸素が不足したり、排気ガスによるタービン７の駆動力が不足したりして、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したり、ターボチャージャ９による過給が十分に行われなかったりする。本実施例によれば、ＥＧＲバルブ５を所定時間τ2をかけて徐々に第２の開度Ａ2まで変化させるようにしたので、不活性な排気ガスが吸気側に緩やかに導入される。これにより黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたり、ターボチャージャ９による過給を十分に行わせたりすることができる。

なお、本実施例では、図７（ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ1閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから時間経過とともに徐々に開度を大きくして第２の開度Ａ2まで変化させる制御を行うようにしているが、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）における後半のＥＧＲバルブ５を所定時間τ2をかけて徐々に第２の開度Ａ2まで変化させる制御を省略して、ＥＧＲバルブ５を、第１の開度Ａ1から、所定時間τ1′閉じられた状態Ａminにし、その後、ＥＧＲバルブ５を、閉じられた状態Ａminから第２の開度Ａ2まで変化させる制御を行うようにしてもよい。

つぎに第２実施例による効果を説明する。

バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2に移行する際に、直ぐに開かれた状態Ｂ2に移行させたり、開かれた状態Ｂ2にあるときにそのままにしておければ、所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げて、ブースト圧Ｐinと排気圧Ｐexの差を小さくすることができ、ＥＧＲバルブ５を介して排気ガスを吸気管２３に流せ込ませることができる。しかし、その反面、エンジン１が過渡状態にあるときでもバイパスバルブ１１を直ぐに開くか、開いたままにしておくとすると、所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げることで、ブースト圧が低下して、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したりする。

本実施例によれば、エンジン１が過渡状態にあるときには、バイパスバルブ１１は所定時間τ11閉じられた状態にされる。このため所定ブースト圧の吸気が排気管２２に逃げることが阻止され、ブースト圧の低下を防止でき、それにより黒煙の発生を抑制したり、エンジン１の加速を向上させたりすることができる。

また、本実施例によれば、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から所定の開度変化率で開度を上昇させて、時間τ12をかけて開かれた状態Ｂ2に到達させるようにしている。ここで、仮に、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から急激に開かれた状態Ｂ2に変化させたとすると、ブースト圧が急減に低下してしまい、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したりする。本実施例によれば、バイパスバルブ１１を所定時間τ12をかけて徐々に開かれた状態Ｂ2まで変化させるようにしたので、ブースト圧の急激な低下を抑制できる。これにより、黒煙の発生を抑制できたり、エンジン１の加速を向上させたりすることができる。

なお、本実施例では、図９（ａ）あるいは図９（ｂ）に示すように、バイパスバルブ１１を、所定時間τ11だけ閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１を、閉じられた状態Ｂ1から時間経過とともに徐々に開度を大きくして開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を行うようにしているが、図９（ｃ）または図９（ｄ）に示すように、図９（ａ）、（ｂ）における後半のバイパスバルブ１１を所定時間τ22をかけて徐々に開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を省略して、バイパスバルブ１１を、所定時間τ11′閉じられた状態Ｂ1にし、その後、バイパスバルブ１１を、閉じられた状態Ｂ1から開かれた状態Ｂ2まで変化させる制御を行うようにしてもよい。

上述した実施例では、エンジン１が過渡状態にあることを、空燃比に基づいて判断しているが、これは一例であり、上述したように、黒煙が発生したり、エンジン１の加速が悪化したり、ターボチャージャ９による過給が十分に行われなっかりするおそれがあることを判断することができるものであれば、任意のものを使用することができる。たとえば、エンジン１によって駆動される油圧ポンプの斜板傾転位置の変化、燃料噴射量の変化を検出することによっても、エンジン１が過渡状態にあることを判断することができる。

本発明は、建設機械のみならずトラックを含む自動車にも適用することができる。

図１は、実施形態のディーゼルエンジンのＥＧＲバルブ制御装置の構成を示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、制御マップに従った従来の制御内容を説明する図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、特許文献に記載された従来技術の制御内容を説明する図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、制御マップを例示した図である。 図５は、ＥＧＲバルブの開度をリフト量をもって説明する図である。 図６は、コントローラで行われる第１の過渡時制御の処理手順を示すフローチャーチャートである。 図７（ａ）、（ｂ）は、第１の過渡時制御を説明する図である。 図８は、コントローラで行われる第２の過渡時制御の処理手順を示すフローチャーチャートである。 図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、第２の過渡時制御を説明する図である。

符号の説明

１ エンジン、 ２ 排気通路、３ 吸気通路、５ ＥＧＲバルブ、６ コントローラ、 ９ ターボチャージャ、１１ バイパスバルブ

Claims (4)

1. エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路上に、排気通路内の排気ガスを吸気通路に導入するためのＥＧＲバルブが設けられ、エンジンの運転条件に応じて、ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させる制御を行うようにした、エンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
   エンジンが過渡状態にあることを検出する過渡状態検出手段と、
   ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させるに際して、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、ＥＧＲバルブを第１の開度から、所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを第２の開度まで変化させる制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンのＥＧＲバルブ制御装置。
2. 制御手段は、
   ＥＧＲバルブの開度を第１の開度から第２の開度に変化させるに際して、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、ＥＧＲバルブを第１の開度から、所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを、閉じられた状態から徐々に開度を大きくして第２の開度まで変化させる制御を行うものである
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンのＥＧＲバルブ制御装置。
3. 排気通路内の排気ガスによってタービンが駆動されコンプレッサによって所定ブースト圧まで圧縮された吸入空気を吸気通路に導入するターボチャージャが設けられ、排気通路と吸気通路とを連通するバイパス通路上に、吸気通路内の所定ブースト圧の吸入空気を排気通路に逃がすためのバイパスバルブが設けられ、排気ガスの吸気側への逆流が生じないときに、バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させる制御を行うようにした、請求項１または２記載のエンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
   バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させるに際して、あるいはバイパスバルブが開かれた状態になっている場合に、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、バイパスバルブを所定時間閉じられた状態にし、その後、ＥＧＲバルブを、開かれた状態まで変化させる制御を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンのＥＧＲバルブ制御装置。
4. 排気通路内の排気ガスによってタービンが駆動されコンプレッサによって所定ブースト圧まで圧縮された吸入空気を吸気通路に導入するターボチャージャが設けられ、排気通路と吸気通路とを連通するバイパス通路上に、吸気通路内の所定ブースト圧の吸入空気を排気通路に逃がすためのバイパスバルブが設けられ、排気ガスの吸気側への逆流が生じないときに、バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させる制御を行うようにした、請求項１または２記載のエンジンのＥＧＲバルブ制御装置であって、
   バイパスバルブを閉じられた状態から開かれた状態に変化させるに際して、あるいはバイパスバルブが開かれた状態になっている場合に、エンジンが過渡状態にあることが検出された場合には、バイパスバルブを所定時間閉じられた状態にし、その後、バイパスバルブを、閉じられた状態から徐々に開度を大きくして開かれた状態まで変化させる制御を行うものである
   ことを特徴とするエンジンのＥＧＲバルブ制御装置。

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