JP2822695B2

JP2822695B2 - ディーゼルエンジンの排気ガス再循環制御装置

Info

Publication number: JP2822695B2
Application number: JP3154903A
Authority: JP
Inventors: 亮太幸長; 謙安藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH051628A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンのア
イドル時にも排気ガスを再循環するようにしたディーゼ
ルエンジンの排気ガス再循環制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の車両に用いられる
ディーゼルエンジンにおいては、排気ガス中の有機成分
であるＮＯ_xを低減する目的で、排気ガス再循環（以
下、ＥＧＲという）を行うようにしたものがある。この
ＥＧＲは低回転時にはカットされていたが、近年、排気
ガス規制の強化にともないアイドル運転時を含む低回転
時にも行うことが考えられている。

【０００３】このようなＥＧＲを制御する装置において
は、アイドル時において外部負荷により燃料噴射量が増
加している場合に、通常のアイドルと同じ量のＥＧＲを
行うと、アイドル時でもスモークや白煙が増加する。そ
こで、例えば特開昭６２−１６５５６７号公報には、外
部負荷によるアイドル時の燃料噴射量増加を検知した場
合に、ＥＧＲ指令値を減少補正するようにした技術が開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては、アイドルアップにより通常のアイドル状
態からエンジン回転数が上昇した場合、吸入空気量が不
足したり吸気圧力が低下したりするために、燃料増加に
見合う分ＥＧＲ指令値を減少させただけでは、ＥＧＲ量
を適正量にすることが困難である。

【０００５】ここで、前記吸入空気量の不足及び吸気圧
力の低下は次のようにして起こる。非アイドル時のＥＧ
Ｒ量は、エンジン回転数と、吸気系における主ベンチュ
リの開度等により求めた燃料噴射量とに応じてマップか
ら算出している。これに対し、アイドルアップ時には前
記主ベンチュリが閉じられ、その主ベンチュリよりも小
径の副ベンチュリを通る空気を利用している。従って、
同じ量の燃料を噴射する場合、非アイドル時よりもアイ
ドルアップ時の方が吸入空気量が少なくなる。そのた
め、アイドルアップ時には、エンジンへの吸入空気の絶
対量が不足した状態で燃料噴射が行われることになる。

【０００６】また、アイドルアップ時には前記のように
主ベンチュリが閉じられているため、同主ベンチュリを
開いた非アイドル時に比べ、吸気マニホールド内の吸気
圧力が大きくなる。

【０００７】このため、吸入空気量の不足によりＥＧＲ
率（ＥＧＲ量と吸入空気量との比）が大きくなるととも
に、吸気圧力の低下によりエンジンに吸入される排気ガ
スの量（ＥＧＲ量）が増加するので、従来技術のように
燃料増加に見合う分ＥＧＲ指令値を減少させただけで
は、ＥＧＲ量を適正量にまで減少させることが難しい。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、アイドルアップ時にも適正量
のＥＧＲを行うことが可能なディーゼルエンジンの排気
ガス再循環制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては図１に示すように、ディーゼル
エンジンＭ１の吸気系に設けられ、アクセルペダルの踏
み込みに連動する吸気絞り弁Ｍ２と、前記吸気絞り弁Ｍ
２の開度を検出するアクセル開度検出手段Ｍ３と、前記
ディーゼルエンジンＭ１への燃料噴射量を調整すること
により、同ディーゼルエンジンＭ１の回転数を調整する
燃料噴射量調整手段Ｍ４と、前記ディーゼルエンジンＭ
１の回転数を検出する回転数検出手段Ｍ５と、前記ディ
ーゼルエンジンＭ１の運転状態を検出する運転状態検出
手段Ｍ６と、非アイドル時には、アクセル開度とエンジ
ン回転数とをファクタとしてディーゼルエンジンＭ１の
燃料噴射量を求めるためのガバナパターンを用いて、前
記アクセル開度検出手段Ｍ３によるアクセル開度と、前
記回転数検出手段Ｍ５によるエンジン回転数とに応じて
前記燃料噴射量調整手段Ｍ４を制御し、アイドル時に
は、前記回転数検出手段Ｍ５によるエンジン回転数が、
前記運転状態検出手段Ｍ６によるディーゼルエンジンＭ
１の運転状態に応じた目標回転数となるように前記燃料
噴射量調整手段Ｍ４を制御する燃料噴射量制御手段Ｍ７
と、前記ディーゼルエンジンＭ１の排気系と吸気系とを
連結する排気再循環経路Ｍ８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Ｍ９と、前記回
転数検出手段Ｍ５によるエンジン回転数と前記燃料噴射
量制御手段Ｍ７による燃料噴射量とに応じて前記流量制
御弁Ｍ９の開度を制御する開度制御手段Ｍ１０とを備え
たディーゼルエンジンの排気ガス再循環制御装置におい
て、アイドルアップ時に、非アイドル時のガバナパター
ンを用いて、前記燃料噴射量制御手段Ｍ７による燃料噴
射量と前記回転数検出手段Ｍ５によるエンジン回転数と
からアクセル開度を逆算し、このアクセル開度と前記エ
ンジン回転数とに基づき非アイドル時に相当する吸入空
気量を算出する推定吸入空気量算出手段Ｍ１１と、アイ
ドルアップ時に、前記アクセル開度検出手段Ｍ３による
実際のアクセル開度と、前記回転数検出手段Ｍ５による
エンジン回転数とに基づいて実際の吸入空気量を算出す
る実吸入空気量算出手段Ｍ１２と、前記推定吸入空気量
算出手段Ｍ１１による推定吸入空気量に対し、前記実吸
入空気量算出手段Ｍ１２による実吸入空気量が少なくな
る程、前記開度制御手段Ｍ１０による通常アイドル時の
流量制御弁Ｍ９の開度を減少させて、アイドルアップ時
の流量制御弁Ｍ９の開度とする開度補正手段Ｍ１３とを
設けている。

【００１０】

【作用】非アイドル時には、燃料噴射量制御手段Ｍ７は
ガバナパターンを用いて、アクセル開度検出手段Ｍ３に
よるアクセル開度と、回転数検出手段Ｍ５によるエンジ
ン回転数とに応じて燃料噴射量調整手段Ｍ４を制御す
る。また、アイドル時には、燃料噴射量制御手段Ｍ７は
回転数検出手段Ｍ５によるエンジン回転数が、前記運転
状態検出手段Ｍ６によるディーゼルエンジンＭ１の運転
状態に応じた目標回転数となるように燃料噴射量調整手
段Ｍ４を制御する。

【００１１】前記のように、燃料噴射量制御手段Ｍ７に
よって燃料噴射量調整手段Ｍ４が制御されて燃料噴射量
が調整されているとき、開度制御手段Ｍ１０は、回転数
検出手段Ｍ５によるエンジン回転数と燃料噴射量制御手
段Ｍ７による燃料噴射量とに応じて流量制御弁Ｍ９の開
度を制御し、排気ガスの一部を前記吸気系に還流させ
る。

【００１２】前記流量制御弁Ｍ９の開度は、アイドルア
ップ時には開度補正手段Ｍ１３によって次のように補正
される。すなわち、推定吸入空気量算出手段Ｍ１１が前
記非アイドル時のガバナパターンを用いて、前記燃料噴
射量制御手段Ｍ７による燃料噴射量と前記回転数検出手
段Ｍ５によるエンジン回転数とからアクセル開度を逆算
し、このアクセル開度と前記エンジン回転数とに基づき
非アイドル時に相当する推定吸入空気量を算出する。ま
た、実吸入空気量算出手段Ｍ１２が前記アクセル開度検
出手段Ｍ３による実際のアクセル開度と、前記回転数検
出手段Ｍ５によるエンジン回転数とに基づいて実吸入空
気量を算出する。そして、開度補正手段Ｍ１３は、前記
推定吸入空気量算出手段Ｍ１１による推定吸入空気量に
対し、前記実吸入空気量算出手段Ｍ１２による実吸入空
気量が少なくなる程、前記開度制御手段Ｍ１０による通
常アイドル時の流量制御弁Ｍ９の開度を減少させる。さ
らに、その減少した値を、アイドルアップ時の流量制御
弁Ｍ９の開度とする。

【００１３】従って、前記のように非アイドル時のガバ
ナパターンから逆算したアクセル開度を用いることによ
り、燃料噴射量に対応して要求される吸入空気量、すな
わち、アセルペダルの踏み込みに応じて同じ燃料量を供
給する場合の推定吸入空気量が求められる。そして、こ
の推定吸入空気量に対する実吸入空気量の大きさに応じ
て、アイドルアップ時の流量制御弁Ｍ９の開度が求めら
れる。このようにして求めたアイドルアップ時の流量制
御弁Ｍ９の開度は、通常アイドル時の流量制御弁Ｍ９の
開度よりも小さな値となる。このため、アイドルアップ
時にはディーゼルエンジンＭ１への吸入空気の絶対量が
不足した状態で燃料噴射が行われたり、吸気圧力が低下
したりするにもかかわらず、ＥＧＲ量が過剰となること
が防止される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基いて詳細に説明する。図２は本実施例の排気ガス再循
環制御装置を備えた過給機付ディーゼルエンジン２の概
略構成を示す図であり、図３は分配型燃料噴射ポンプ１
の断面図である。燃料噴射ポンプ１は、ディーゼルエン
ジン２のクランク軸４０にベルト等を介して駆動連結さ
れたドライブプーリ３を備えている。そして、ドライブ
プーリ３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆動され、
ディーゼルエンジン２の気筒毎に設けられた燃料噴射ノ
ズル４に燃料が圧送されて燃料噴射を行う。

【００１５】ドライブプーリ３にはドライブシャフト５
が連結され、そのドライブシャフト５には、べーン式ポ
ンプよりなる燃料フィードポンプ（図では９０度展開さ
れている）６と、外周面に複数の突起を有する円板状の
パルサ７とが取付けられている。前記ドライブシャフト
５の基端部（図の右端部）は、図示しないカップリング
を介してカムプレート８に接続されている。パルサ７と
カムプレート８との間にはローラリング９が設けられ、
そのローラリング９にはカムプレート８のカムフェイス
８ａに対向する複数のカムローラ１０が取付けられてい
る。そして、カムプレート８はスプリング１１によって
常にカムローラ１０に付勢係合されている。

【００１６】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２が一体回転可能に取付けられており、前記ドライブ
シャフト５の回転力がカップリングを介してカムプレー
ト８に伝達されることにより、同カムプレート８及びプ
ランジャ１２が回転しながら図中左右方向へ往復駆動さ
れる。プランジャ１２はポンプハウジング１３に形成さ
れたシリンダ１４に嵌挿されており、これらのプランジ
ャ１２の先端面（図の右端面）とシリンダ１４の内底面
との間が高圧室１５となっている。プランジャ１２の先
端側外周には、ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の
吸入溝１６及び分配ポート１７が形成されている。ま
た、吸入溝１６及び分配ポート１７に対応して、ポンプ
ハウジング１３には分配通路１８及び吸入ポート１９が
形成されている。

【００１７】そして、ドライブシャフト５の回転に基づ
き燃料フィードポンプ６が駆動されると、図示しない燃
料タンクからの燃料が燃料供給ポート２０を介して燃料
室２１内へ供給される。また、プランジャ１２が図中左
方向へ移動（復動）して高圧室１５が減圧される吸入行
程においては、吸入溝１６の一つが吸入ポート１９と連
通して、燃料室２１から高圧室１５へ燃料が導入され
る。一方、プランジャ１２が図中右方向へ移動（往動）
して高圧室１５が加圧される圧縮行程においては、分配
通路１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル４へ燃料が圧送
されて噴射される。

【００１８】ポンプハウジング１３には、高圧室１５と
燃料室２１とを連通させる燃料溢流用のスピル通路２２
が形成され、その途中には燃料噴射量調整手段としての
電磁スピル弁２３が設けられている。この電磁スピル弁
２３は常開型の弁であり、コイル２４が無通電（オフ）
の状態では、弁体２５が開放されて高圧室１５内の燃料
が燃料室２１へ溢流される。また、コイル２４が通電
（オン）されることにより、弁体２５が閉鎖されて高圧
室１５から燃料室２１への燃料の溢流が止められる。

【００１９】従って、電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより、同電磁スピル弁２３が閉弁・開弁制
御され、高圧室１５から燃料室２１への燃料の溢流調量
が行われる。そして、プランジャ１２の圧縮行程中に電
磁スピル弁２３を開弁させることにより、高圧室１５内
における燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル４からの燃
料噴射が停止される。つまり、プランジャ１２が往動し
ても、電磁スピル弁２３が開弁している間は高圧室１５
内の燃料圧力が上昇せず、燃料噴射ノズル４からの燃料
噴射が行われない。また、プランジャ１２の往動中に、
電磁スピル弁２３の閉弁・開弁の時期を制御することに
より、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射量が制御され
る。

【００２０】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期制御用のタイマ装置（図では９０度展開されてい
る）２６が設けられている。タイマ装置２６は、ドライ
ブシャフト５の回転方向に対するローラリング９の位置
を制御することにより、カムフェイス８ａがカムローラ
１０に係合する時期、すなわちカムプレート８及びプラ
ンジャ１２の往復動タイミングを制御するものである。

【００２１】このタイマ装置２６は油圧によって作動さ
れるものであり、タイマハウジング２７と、同タイマハ
ウジング２７内に嵌装されたタイマピストン２８と、同
じくタイマハウジング２７内一側の低圧室２９にてタイ
マピストン２８を他側の加圧室３０へ押圧付勢するタイ
マスプリング３１等とから構成されている。そして、タ
イマピストン２８はスライドピン３２を介して前記ロー
ラリング９に接続されている。

【００２２】タイマハウジング２７の加圧室３０には、
燃料フィードポンプ６により加圧された燃料が導入され
るようになっている。そして、その燃料圧力とタイマス
プリング３１の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン２８の位置が決定される。また、タイマピスト
ン２８の位置が決定されることによりローラリング９の
位置が決定され、カムプレート８を介してプランジャ１
２の往復動タイミングが決定される。

【００２３】タイマ装置２６の燃料圧力を制御するため
に、加圧室３０と低圧室２９とを繋ぐ連通路３４にはタ
イミングコントロールバルブ３３が設けられている。タ
イミングコントロールバルブ３３は、デューティ制御さ
れた通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同
タイミングコントロールバルブ３３の開閉制御によって
加圧室３０内の燃料圧力が調整される。そして、その燃
料圧力調整によってプランジャ１２のリフトタイミング
が制御され、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期が
調整される。

【００２４】なお、前記ローラリング９の上部には、電
磁ピックアップコイルよりなる回転数検出手段としての
回転数センサ３５がパルサ７の外周面に対向して取付け
られている。この回転数センサ３５はパルサ７の突起等
が横切る際に、それらの通過を検出してエンジン回転数
に相当するタイミング信号（エンジン回転パルス）を出
力する。また、この回転数センサ３５は前記ローラリン
グ９と一体であるため、タイマ装置２６の制御動作に関
わりなく、プランジャリフトに対して一定のタイミング
で基準となるタイミング信号を出力する。

【００２５】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。図２に示すように、このディーゼルエンジン２で
はシリンダ４１、ピストン４２及びシリンダヘッド４３
によって各気筒毎に対応する主燃焼室４４がそれぞれ形
成されている。また、それら各主燃焼室４４が、同じく
各気筒毎に対応して設けられた副燃焼室４５に連設され
ている。そして、各副燃焼室４５に各燃料噴射ノズル４
から噴射される燃料が供給される。また、各副燃焼室４
５には、始動補助装置としての周知のグロープラグ４６
がそれぞれ取付けられている。

【００２６】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管５０がそれぞれ接続されている。吸気管４７に
はターボチャージャ４８のコンプレッサ４９が配設さ
れ、排気管５０にはターボチャージャ４８のタービン５
１が配設されている。また、排気管５０には過給圧を調
節するウェイストゲートバルブ５２が取付けられてい
る。

【００２７】また、前記排気管５０及び吸気管４７は排
気再循環経路としての還流管５４によって連通状態で連
結されており、同排気管５０内の排気の一部が吸気管４
７へ還流可能となっている。還流管５４の途中には、排
気の還流量（ＥＧＲ量）を調節するための流量制御弁と
してのＥＧＲバルブ５５が設けられている。このＥＧＲ
バルブ５５のダイヤフラム室に印加される負圧は、バキ
ュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）５６によって制御
される。ＶＳＶ５６は、オンオフデューティ信号によっ
て制御されており、デューティ比ＤＦＩＮが増加すると
ＶＳＶ５６の電流値が増加し、ＥＧＲバルブ５５のダイ
ヤフラム室の負圧が大きくなってＥＧＲ量が増加するよ
うに設定されている。

【００２８】さらに、前記吸気管４７においてコンプレ
ッサ４９の下流側にはベンチュリ５９が配設されてい
る。ベンチュリ５９は主ベンチュリ部５９ａと、その主
ベンチュリ部５９ａに並設された副ベンチュリ部５９ｂ
とを備えており、副ベンチュリ部５９ｂは主ベンチュリ
部５９ａよりも小径に形成されている。主ベンチュリ部
５９ａには、運転席に配設されたアクセルペダル５７と
連動して回動する吸気絞り弁としての主吸気絞り弁５８
が取付けられている。この主吸気絞り弁５８はアイドル
時に吸入空気の流量を制限するようになっている。ま
た、副ベンチュリ部５９ｂには副吸気絞り弁６０が設け
られており、この副吸気絞り弁６０はアクチュエータ６
３によって開閉制御される。アクチュエータ６３には、
図示しない負圧ポンプで発生した負圧が、二つのＶＳＶ
６１，６２を介して供給される。

【００２９】そして、上記のように燃料噴射ポンプ１及
びディーゼルエンジン２に設けられた電磁スピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及び各ＶＳＶ５６，６１，６２は、電子制御装置
（以下単に「ＥＣＵ」という）７１にそれぞれ電気的に
接続され、同ＥＣＵ７１によってそれらの駆動タイミン
グが制御される。

【００３０】前記ディーゼルエンジン２の運転状態及び
同ディーゼルエンジン２を搭載した車両の走行状態を検
出するセンサとして、前記回転数センサ３５に加えて以
下のセンサが設けられている。すなわち、エアクリーナ
６４を介して吸気管４７に吸い込まれる空気の吸気温度
を検出する吸気温センサ７２、主吸気絞り弁５８の開閉
位置からディーゼルエンジン２の負荷に相当するアクセ
ル開度ＡＣＣＰＡを検出するアクセル開度検出手段とし
てのアクセル開度センサ７３、吸気マニホールド５３内
の吸気圧力ＰＩＭを検出する吸気圧センサ７４、ディー
ゼルエンジン２の冷却水温を検出する水温センサ７５、
ディーゼルエンジン２のクランク軸４０の回転基準位
置、例えば特定気筒の上死点に対するクランク軸４０の
回転位置を検出するクランク角センサ７６、車軸に設け
られたマグネット７７ａによりリードスイッチ７７ｂを
オン・オフさせて車両速度（車速）を検出する車速セン
サ７７が設けられている。

【００３１】さらに、前記各種センサ以外にも、空気調
和装置（エアコン）の作動状態を検出するエアコンスイ
ッチ６５、自動変速機（トルコン）のレンジ位置がニュ
ートラルであることを示すニュートラルスイッチ６６、
通常アイドル状態からアイドルアップ状態への変更、又
はアイドルアップ状態から通常のアイドル状態への変更
を行う際にオン又はオフ操作されるアイドルアップスイ
ッチ６７が設けられている。本実施例では、前記エアコ
ンスイッチ６５、ニュートラルスイッチ６６及び水温セ
ンサ７５によって運転状態検出手段が構成されている。

【００３２】前記ＥＣＵ７１には、上述した各センサ３
５，７２〜７７及び各スイッチ６５〜６７がそれぞれ接
続されている。そして、ＥＣＵ７１は各センサ３５，７
２〜７７及び各スイッチ６５〜６７から出力される信号
に基づいて、電磁スピル弁２３、タイミングコントロー
ルバルブ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６
１，６２等を好適に制御する。

【００３３】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は
燃料噴射量制御手段、開度制御手段、推定吸入空気量算
出手段、実吸入空気量算出手段及び開度補正手段を構成
する中央処理装置（ＣＰＵ）７９、所定の制御プログラ
ム及びマップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）８０、ＣＰＵ７９の演算結果等を一時記憶するラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８１、予め記憶された
データを保存するバックアップＲＡＭ８２等と、これら
各部と入力ポート８３及び出力ポート８４等とをバス８
５によって接続した論理演算回路として構成されてい
る。

【００３４】入力ポート８３には、前記吸気温センサ７
２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４及び水
温センサ７５が、バッファ８６，８７，８８，８９、マ
ルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換器９４を介して接続さ
れている。また、入力ポート８３には前記エアコンスイ
ッチ６５、ニュートラルスイッチ６６及びアイドルアッ
プスイッチ６７が、バッファ９０，９１，９２を介して
接続されている。同じく、入力ポート８３には、前記回
転数センサ３５、クランク角センサ７６及び車速センサ
７７が、波形整形回路９５を介して接続されている。そ
して、ＣＰＵ７９は入力ポート８３を介して入力される
各センサ３５，７２〜７７及び各スイッチ６５〜６７等
の検出信号を入力値として読み込む。また、出力ポート
８４には各駆動回路９６，９７，９８，９９，１００，
１０１を介して電磁スピル弁２３、タイミングコントロ
ールバルブ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６
１，６２等が接続されている。

【００３５】そして、ＣＰＵ７９は各センサ３５，７２
〜７７及び各スイッチ６５〜６７から読み込んだ入力値
に基づき、電磁スピル弁２３、タイミングコントロール
バルブ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，
６２等を好適に制御する。

【００３６】このうち、燃料噴射量を制御する際には、
アクセル開度とエンジン回転数とをファクタとしてディ
ーゼルエンジンの燃料噴射量を求めるために設定された
ガバナパターンを用いる。すなわち、前記回転数センサ
３５によって検出されるエンジン回転数ＮＥと、アクセ
ル開度センサ７３によって検出されるアクセル開度ＡＣ
ＣＰＡとに基づき、前記ガバナパターンから燃料噴射量
の目標値を算出し、前記電磁スピル弁２３の通電時間を
制御することによって燃料噴射量の制御が行われる。ま
た、燃料噴射時期の制御は、アクセル開度ＡＣＣＰＡ、
エンジン回転数ＮＥ等に基づいて目標噴射時期（又は目
標着火時期）を算出し、タイミングコントロールバルブ
３３を制御することによって行われる。

【００３７】さらに、ディーゼルエンジン２がアイドル
状態の時には、特開昭５７−１８１９４０号公報等にて
周知のアイドルスピードコントロール（以下、ＩＳＣと
いう）が行われる。すなわち、前記エアコンスイッチ６
５、ニュートラルスイッチ６６、水温センサ７５等によ
るディーゼルエンジン２の運転状態に応じて目標回転数
が算出される。そして、前記回転数センサ３５によるエ
ンジン回転数ＮＥが前記目標回転数となるように、エン
ジン回転数補正量ＮＥＩＳＣ（特開昭５７−１８１９４
０号公報ではＮｅ′）に基づき、前記電磁スピル弁２３
及びタイミングコントロールバルブ３３が制御される。

【００３８】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。図５のフローチャート
はＣＰＵ７９によって実行される各種処理のうちＥＧＲ
量算出ルーチンを示しており、所定時間毎の定時割り込
みで実行される。なお、図５の処理を行うにあたり、回
転数センサ３５によるエンジン回転数ＮＥを、通常アイ
ドル時での目標回転数にするためのＩＳＣが行われてい
るものとする。

【００３９】処理が図５のルーチンへ移行すると、ＣＰ
Ｕ７９はまずステップ１０１で、回転数センサ３５によ
るエンジン回転数ＮＥと、電磁スピル弁２３に出力され
ている最終の燃料噴射量指令値ＱＦＩＮとに基づき、二
次元マップを参照して、ＶＳＶ５６を駆動する周波数の
デューティ比ＤＦＩＮ１を算出する。次に、ＣＰＵ７９
はステップ１０２でアイドルアップＩＳＣの作動条件が
成立しているか否かを判定する。例えばエアコンの効き
をよくするために、アイドルアップスイッチ６７がオン
操作されているか否かを判断する。前記ステップ１０２
においてアイドルアップＩＳＣの作動条件が成立してい
ない場合、ＣＰＵ７９は通常のＥＧＲ制御を行っても適
正量のＥＧＲ量が得られると判断する。そして、ＣＰＵ
７９はステップ１０３へ移行し、前記ステップ１０１で
求めたデューティ比ＤＦＩＮ１を最終的なデューティ比
ＤＦＩＮとする。

【００４０】続いて、ＣＰＵ７９はステップ１０４，１
０５へ移行し、ＥＧＲバルブ５５のチャタリングを防止
するために、前記ステップ１０３でのデューティ比ＤＦ
ＩＮの下限値にガードをかける処理を行う。すなわち、
ステップ１０４でデューティ比ＤＦＩＮが所定値（例え
ば、４８．６％）よりも小さいか否かを判定する。ＣＰ
Ｕ７９は、デューティ比ＤＦＩＮが所定値以上の場合、
ステップ１０３でのデューティ比ＤＦＩＮをそのまま用
い、続くステップ１０６へ移行する。一方、デューティ
比ＤＦＩＮが所定値よりも小さい場合、ＣＰＵ７９はス
テップ１０５でそのデューティ比ＤＦＩＮを「０」にし
て、続くステップ１０６へ移行する。そして、ステップ
１０６において、ＣＰＵ７９は前記デューティ比ＤＦＩ
ＮをＶＳＶ５６に出力してＥＧＲバルブ５５を駆動制御
する。

【００４１】ところで、前記ステップ１０２においてア
イドルアップＩＳＣの作動条件が成立すると、ＣＰＵ７
９はステップ１０７へ移行する。そして、ＣＰＵ７９は
アクセル開度センサ７３によるそのときのアクセル開度
ＡＣＣＰＡと、回転数センサ３５によるそのときのエン
ジン回転数ＮＥとに基づき、非アイドル時のガバナパタ
ーンから燃料噴射量指令値ＱＳＰを算出する。そして、
ＣＰＵ７９はこの燃料噴射量指令値ＱＳＰと、実際に出
力されている前記ステップ１０１での燃料噴射量指令値
ＱＦＩＮとを比較する。

【００４２】前記ステップ１０７において燃料噴射量指
令値ＱＳＰが燃料噴射量指令値ＱＦＩＮよりも小さい場
合、ＣＰＵ７９は、アイドルアップＩＳＣとＥＧＲの両
方が実行される領域であると判断し、前記ステップ１０
１でのデューティ比ＤＦＩＮ１をそのまま用いてＥＧＲ
を行うと、ＥＧＲ量が過剰になると判断する。そして、
ＣＰＵ７９はステップ１０８へ移行し、前記デューティ
比ＤＦＩＮを補正してアイドルアップ時のＥＧＲ量を適
正量とするための補正係数ＫＥＧＲＩを算出する。

【００４３】図６のフローチャートは、この補正係数Ｋ
ＥＧＲＩを算出するためのルーチンを示している。ま
ず、ＣＰＵ７９はステップ２０１において、非アイドル
時のガバナパターンを用いて、アイドルアップＩＳＣ中
での実際の燃料噴射量指令値ＱＦＩＮとエンジン回転数
ＮＥとからアクセル開度ＣＡＣＣＰＡを逆算する。次
に、ＣＰＵ７９はステップ２０２へ移行し、前記ステッ
プ２０１で求めたアクセル開度ＣＡＣＣＰＡとエンジン
回転数ＮＥとに基づき、図７に示すような二次元マップ
より吸入空気量ＢＧＡを算出する。このマップでは、ア
クセル開度及びエンジン回転数ＮＥを変数とし、これら
の変数に対する平均的な吸入空気量ＢＧＡと、吸気マニ
ホールド５３内の平均的な吸気圧力ＢＰＩＭとが設定さ
れている。そして、この吸入空気量ＢＧＡを、前記アク
セル開度ＣＡＣＣＰＡと対応する吸入空気量、つまり、
そのときの適正なＥＧＲ量を確保するために本来必要な
推定吸入空気量ＧＡＴとする。

【００４４】次に、ＣＰＵ７９はステップ２０３へ移行
し、アクセル開度センサ７３によるそのときのアクセル
開度ＡＣＣＰＡと、回転数センサ３５によるそのときの
エンジン回転数ＮＥとに基づき、図７の二次元マップを
用いて吸入空気量ＢＧＡと、吸気マニホールド５３内の
吸気圧力ＢＰＩＭとを求める。そして、ＣＰＵ７９はス
テップ２０４において、前記のようにマップから求めた
吸入空気量ＢＧＡ及び吸気圧力ＢＰＩＭと、吸気圧セン
サ７４によって検出されたそのときの吸気マニホールド
５３内の吸気圧力ＰＩＭとから、次式に基づきそのとき
の実吸入空気量ＧＡＡを求める。

【００４５】ＧＡＡ＝（ＰＩＭ／ＢＰＩＭ）×ＢＧＡここで、前記アクセル開度ＣＡＣＣＰＡ，ＡＣＣＰＡ
と、前記吸入空気量ＧＡＴ，ＧＡＡとの関係は図９で示
すようになる。この図より、本来、アクセル開度ＣＡＣ
ＣＰＡに相当する推定吸入空気量ＧＡＴの空気が必要で
あるにもかかわらず、実際には、アクセル開度ＡＣＣＰ
Ａに対応する実吸入空気量ＧＡＡの空気しか吸入してお
らず、ΔＧＡの吸入空気量だけ不足している。そこで、
この不足分ΔＧＡに応じて、前記ステップ１０１でのＥ
ＧＲバルブ５５のデューティ比ＤＦＩＮ１を補正する必
要がある。

【００４６】ＣＰＵ７９は前記ステップ２０２，２０４
において、推定吸入空気量ＧＡＴ及び実吸入空気量ＧＡ
Ａを算出すると、ステップ２０５へ移行し、両吸入空気
量の比（＝ＧＡＡ／ＧＡＴ）を求め、これを補正係数Ｋ
ＥＧＲＩとする。このようにして求めた補正係数ＫＥＧ
ＲＩは、０≦ＫＥＧＲＩ≦１．０の範囲の値をとる。

【００４７】ＣＰＵ７９はステップ２０１〜２０５の処
理により補正係数ＫＥＧＲＩを算出した後、図５のステ
ップ１０９へ戻り、前記ステップ１０１で求めた通常ア
イドル時のデューティ比ＤＦＩＮ１と、前記補正係数Ｋ
ＥＧＲＩとを乗算する。そして、この乗算により求めた
値をアイドルアップ時の最終的なデューティ比ＤＦＩＮ
とする。このようにして求めたデューティ比ＤＦＩＮ
は、補正係数ＫＥＧＲＩが「１」以下であることから、
前記ステップ１０１で求めたデューティ比ＤＦＩＮ１以
下となる。

【００４８】そして、ＣＰＵ７９は前述したステップ１
０４〜１０６の処理を行ってこのルーチンを終了する。
なお、前記ステップ１０７において燃料噴射量指令値Ｑ
ＳＰが燃料噴射量指令値ＱＦＩＮ以上の場合、ＣＰＵ７
９はアクセル開度の変化によってエンジン回転数ＮＥを
制御できる（アイドルアップＩＳＣでの目標回転数より
もエンジン回転数ＮＥを上昇させることができる）領域
に入ったと判断する（図８参照）。そして、ＣＰＵ７９
はステップ１１０でアイドルアップＩＳＣを中止し、通
常のＥＧＲ制御を行うために前記ステップ１０３〜１０
６の処理を行う。

【００４９】このように本実施例によると、アイドルア
ップ中は、非アイドル時のガバナパターンを用いて、燃
料噴射量指令値ＱＦＩＮとエンジン回転数ＮＥとからア
クセル開度ＣＡＣＣＰＡを逆算し（ステップ２０１）、
このアクセル開度ＣＡＣＣＰＡと前記エンジン回転数Ｎ
Ｅとに基づき非アイドル時に相当する推定吸入空気量Ｇ
ＡＴを求める（ステップ２０２）とともに、実際のアク
セル開度ＡＣＣＰＡと前記エンジン回転数ＮＥとに基づ
いて実吸入空気量ＧＡＡを求め（ステップ２０３，２０
４）、さらに、前記推定吸入空気量ＧＡＴに対し実吸入
空気量ＧＡＡが少なくなる程、通常アイドル時のＥＧＲ
バルブ５５の開度を減少させて、アイドルアップ時のＥ
ＧＲバルブ５５の開度とするようにした（ステップ１０
９）。

【００５０】従って、前記のようにガバナパターンから
逆算したアクセル開度ＣＡＣＣＰＡを用いることによ
り、燃料噴射量に対応して要求される吸入空気量、つま
り、アクセルペダル５７の踏み込みにより非アイドル時
と同じ燃料量を供給する場合の推定吸入空気量ＧＡＴが
求められる。これと対応して、実際のアクセル開度ＡＣ
ＣＰＡを用いることにより実吸入空気量ＧＡＡが求めら
れる。そして、これらの推定吸入空気量ＧＡＴに対する
実吸入空気量ＧＡＡの比に応じて、ＥＧＲバルブ５５を
駆動するためのデューティ比ＤＦＩＮを減少させること
により、最適なＥＧＲ量とすることができる。

【００５１】このため本実施例によると、アイドルアッ
プ時にはディーゼルエンジン２への吸入空気の絶対量が
不足した状態で燃料噴射が行われたり、吸気マニホール
ド５３内の吸気圧力が低下したりするにもかかわらず、
ＥＧＲ量が過剰となることがなく、排気ガス中の黒煙、
ＣＯ、ＨＣの増加を抑制することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ア
イドルアップ時には、非アイドル時のガバナパターンを
用いて、燃料噴射量とエンジン回転数とからアクセル開
度を逆算し、このアクセル開度と前記エンジン回転数と
に基づき非アイドル時に相当する推定吸入空気量を算出
するとともに、実際のアクセル開度とエンジン回転数と
に基づいて実吸入空気量を算出し、前記推定吸入空気量
に対し実吸入空気量が少なくなる程、通常アイドル時の
流量制御弁の開度を減少させてアイドルアップ時の流量
制御弁の開度とするようにしたので、アイドルアップ時
には吸入空気が不足した状態で燃料噴射が行われたり、
吸気圧力が低下したりするにもかかわらず、適正量でＥ
ＧＲを行う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】本発明の概念構成図である。

【図２】本発明を具体化した一実施例におけるディーゼ
ルエンジンの排気ガス再循環制御装置を示す概略構成図
である。

【図３】一実施例における分配型燃料噴射ポンプを示す
断面図である。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図５】一実施例におけるＥＧＲ量算出処理のフローチ
ャートである。

【図６】一実施例における補正係数ＫＥＧＲＩ算出処理
のフローチャートである。

【図７】一実施例において、平均的な吸入空気量ＢＧＡ
及び吸気圧力ＢＰＩＭを算出する際に用いられるマップ
を示す図である。

【図８】一実施例において、アクセル開度とエンジン回
転数との関係を示す図である。

【図９】一実施例においてアクセル開度と吸入空気量と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

２…ディーゼルエンジン、２３…燃料噴射量調整手段と
しての電磁スピル弁、３５…回転数検出手段としての回
転数センサ、４７…吸気管、５０…排気管、５４…排気
再循環経路としての還流管、５５…流量制御弁としての
ＥＧＲバルブ、５７…アクセルペダル、５８…主吸気絞
り弁、６５…運転状態検出手段の一部を構成するエアコ
ンスイッチ、６６…運転状態検出手段の一部を構成する
ニュートラルスイッチ、７３…アクセル開度検出手段と
してのアクセル開度センサ、７５…運転状態検出手段の
一部を構成する水温センサ、７９…燃料噴射量制御手
段、開度制御手段、推定吸入空気量算出手段、実吸入空
気量算出手段、開度補正手段を構成するＣＰＵ、ＮＥ…
エンジン回転数、ＡＣＣＰＡ，ＣＡＣＣＰＡ…アクセル
開度、ＧＡＴ…推定吸入空気量、ＧＡＡ…実吸入空気量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02M 25/07 570 F02D 41/02 380

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの吸気系に設けら
れ、アクセルペダルの踏み込みに連動する吸気絞り弁
と、前記吸気絞り弁の開度を検出するアクセル開度検出
手段と、前記ディーゼルエンジンへの燃料噴射量を調整
することにより、同ディーゼルエンジンの回転数を調整
する燃料噴射量調整手段と、前記ディーゼルエンジンの
回転数を検出する回転数検出手段と、前記ディーゼルエ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、非ア
イドル時には、アクセル開度とエンジン回転数とをファ
クタとしてディーゼルエンジンの燃料噴射量を求めるた
めのガバナパターンを用いて、前記アクセル開度検出手
段によるアクセル開度と、前記回転数検出手段によるエ
ンジン回転数とに応じて前記燃料噴射量調整手段を制御
し、アイドル時には、前記回転数検出手段によるエンジ
ン回転数が、前記運転状態検出手段によるディーゼルエ
ンジンの運転状態に応じた目標回転数となるように前記
燃料噴射量調整手段を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記ディーゼルエンジン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、前記回転数検出手段によ
るエンジン回転数と前記燃料噴射量制御手段による燃料
噴射量とに応じ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ディーゼルエンジンの排気ガス再循
環制御装置において、アイドルアップ時に、非アイドル
時のガバナパターンを用いて、前記燃料噴射量制御手段
による燃料噴射量と前記回転数検出手段によるエンジン
回転数とからアクセル開度を逆算し、このアクセル開度
と前記エンジン回転数とに基づき非アイドル時に相当す
る吸入空気量を算出する推定吸入空気量算出手段と、ア
イドルアップ時に、前記アクセル開度検出手段による実
際のアクセル開度と、前記回転数検出手段によるエンジ
ン回転数とに基づいて実際の吸入空気量を算出する実吸
入空気量算出手段と、前記推定吸入空気量算出手段によ
る推定吸入空気量に対し、前記実吸入空気量算出手段に
よる実吸入空気量が少なくなる程、前記開度制御手段に
よる通常アイドル時の流量制御弁の開度を減少させて、
アイドルアップ時の流量制御弁の開度とする開度補正手
段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排
気ガス再循環制御装置。