JP3776177B2 - 負圧式ｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負圧式ＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディーゼルエンジンが搭載されたトラックやバス等の大型の車両には、近年の排ガス規制に適合するため、排ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置、即ちＥＧＲ装置が設けられることが多い。
【０００３】
ＥＧＲ装置は、エンジンの排気管から排出される排ガスの一部を、排気管と吸気管との間の圧力差を利用し排ガス再循環路（ＥＧＲパイプ）を介してエンジンの吸気管に戻し、吸気管に戻された排ガスによりエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げ、ＮＯxの発生を低減するものである。
【０００４】
図４は負圧式のＥＧＲ装置の一例を表わすものであって、１はエンジン、２は吸気マニホールド、３は排気マニホールドであり、エンジン１の吸気マニホールド２に接続された吸気管４途中に、排気管５から分岐させたＥＧＲパイプ６を接続し、該ＥＧＲパイプ６途中に、ＥＧＲバルブ７を設け、該ＥＧＲバルブ７を開閉せしめるアクチュエータ８に、バキュームライン９を介してバキュームタンク１０を接続し、前記バキュームライン９途中に、制御装置１１からの開度調整指令１２に基づき前記ＥＧＲバルブ７のアクチュエータ８とバキュームタンク１０とを連通せしめる開度を調整することにより前記ＥＧＲバルブ７の開度を調整するためのＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３を設けてある。
【０００５】
前記制御装置１１には、エンジン回転数１４と負荷１５とを入力する一方、前記ＥＧＲバルブ７のアクチュエータ８に取り付けられたリフトセンサ１６から出力される前記ＥＧＲバルブ７の弁体７ａの開方向（図４の例では下方向）へのリフト量１７（移動量）を入力するようにしてある。
【０００６】
尚、図４中、１８は吸気管４の上流側に設けられたエアクリーナである。
【０００７】
図４に示される負圧式のＥＧＲ装置においては、エンジン回転数１４と負荷１５が制御装置１１へ入力され、ＥＧＲの作動条件が成立した場合、制御装置１１において予め設定されたＥＧＲ動作マップの検索が行われ、ＥＧＲバルブ７の弁体７ａのリフト目標値が求められ、リフトセンサ１６で検出される実際のリフト量１７が前記リフト目標値となるよう、制御装置１１からＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３へ開度調整指令１２が出力され、該開度調整指令１２に基づきＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３へ所望の電圧が通電され、該ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度調整が行われ、バキュームタンク１０の負圧によりＥＧＲバルブ７が所望の開度に開かれ、エンジン１の排ガスの一部がＥＧＲパイプ６を介して吸気管４に戻され、排ガス再循環が行われる。
【０００８】
又、エンジン回転数１４と負荷１５が制御装置１１へ入力され、ＥＧＲの作動条件が成立しない場合には、制御装置１１からＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対し、通電電圧を“０”とする開度調整指令１２が出力され、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３がＯＦＦとなり、前記ＥＧＲバルブ７のアクチュエータ８を大気と連通させる位置にＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３が切り換えられ、前記ＥＧＲバルブ７が閉じ、排ガス再循環が停止される。
【０００９】
図５は排ガス再循環におけるＥＧＲバルブ７の開度調整を行うためのＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の制御の仕方を表わすフローチャートであり、前記リフトセンサ１６で検出される実際のリフト量１７は、全閉を０［Ｖ］、全開を５［Ｖ］とする０〜５［Ｖ］の連続可変の電圧として制御装置１１へ入力され、該制御装置１１においては、０〜５［Ｖ］の電圧をＡ／Ｄ変換し０〜２５５の数値（Ａ／Ｄ値と称す）に置き換えて処理し、該Ａ／Ｄ値として処理された実際のリフト量１７と、前記ＥＧＲ動作マップ検索によって求められるＥＧＲバルブ７の弁体７ａのリフト目標値（これも前記リフト量１７と同様、０〜２５５のＡ／Ｄ値として処理される）との差が±１０以下（電圧にして±０．１９６０７８４［Ｖ］以下）である場合には、実際のリフト量１７がリフト目標値に略合致したとしてＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の制御値を固定する一方、前記リフト量１７とリフト目標値との差が±１０より大きい場合には、その正負の符号に応じて、リフト量１７がリフト目標値より小さければ、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値に“１”を加え、又、リフト量１７がリフト目標値より大きければ、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値から“１”を引くようになっている。
【００１０】
ここで、前記制御装置１１からは、図６に示される如く、常にＯＮ・ＯＦＦのパルス信号が前記ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３へ出力されているが、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３側から見ると、１サイクル（およそ２．５［ｍｓｅｃ］）の間に出力されるパルスの幅に対応する電圧が実効値として出力される形となるため、この特性を利用して、前記１サイクルの時間を２５６分割した数値を“１”として前記ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値に加えたり、引いたりすることにより、電圧の実効値を増減させるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如き負圧式のＥＧＲバルブ７ではヒステリシスが大きく、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３による負圧の調整に対し即座に追従せず安定するまでにおよそ１〜２［ｓｅｃ］程度のタイムラグが発生すると共に、同一負圧でのＥＧＲバルブ７の再現性がないため、リフトセンサ１６で検出される実際のリフト量１７を単純にフィードバックしていては、制御装置１１による処理速度に対してＥＧＲバルブ７が反応しきれず、ＥＧＲバルブ７がハンチングを起こし制御不能になってしまう虞れがあった。
【００１２】
又、特に、ＥＧＲバルブ７のリフト量１７を増加させる方向に制御が行われている場合には、一時的にではあるが前記リフト量１７がリフト目標値を越えることとなり、エンジン１のシリンダ内に必要以上の排ガスが入り込み、黒煙の発生につながるという欠点をも有していた。
【００１３】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ＥＧＲバルブのリフト量をリフト目標値に確実に動作させることができ、排ガス再循環量を適切に制御し得、黒煙の発生を抑制し得る負圧式ＥＧＲ装置を提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの排気管と吸気管とをつなぐＥＧＲパイプ途中に、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度調整による負圧の調整によって開度調整されるＥＧＲバルブを設けてなる負圧式ＥＧＲ装置であって、
ＥＧＲバルブの弁体の開方向へのリフト量を検出するリフトセンサと、
該リフトセンサによって検出されたリフト量とリフト目標値との差を求め、該差の絶対値が許容値以下である場合には、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を固定する指令を出力し、又、前記差の絶対値が許容値より大きい場合には、前記リフト量がリフト目標値に対して大きいか小さいかを判別し、リフト量がリフト目標値に対して大きい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ減らす指令を出力し、且つ前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御を行う一方、前記リフト量がリフト目標値に対して小さい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ増やす指令を出力し、且つ現時点でのリフト量とリフト目標値との差が設定値以上である場合には前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御を行い、又、前記差が設定値未満である場合には前記リフト量のフィードバック時間を長くして制御を行う制御装置と
を備えたことを特徴とする負圧式ＥＧＲ装置にかかるものである。
【００１５】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１６】
ＥＧＲを作動させる際には、リフトセンサで検出される実際のリフト量とリフト目標値との差が求められ、該差の絶対値が許容値以下である場合には、実際のリフト量がリフト目標値に略合致したとして、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を固定する指令が出力され、該ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度が現在の状態に保持され、負圧によるＥＧＲバルブの開度も現在の状態に保持され、エンジンの排ガスの一部がＥＧＲパイプを介して吸気管に戻され、排ガス再循環が行われる。
【００１７】
又、前記差の絶対値が許容値より大きい場合には、前記リフト量がリフト目標値に対して大きいか小さいかが判別され、リフト量がリフト目標値に対して大きい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ減らす指令が出力され、且つ前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御が行われる一方、前記リフト量がリフト目標値に対して小さい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ増やす指令が出力され、且つ現時点でのリフト量とリフト目標値との差が設定値以上である場合には前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御が行われ、又、前記差が設定値未満である場合には前記リフト量のフィードバック時間を長くして制御が行われる。
【００１８】
この結果、現在のリフト量がリフト目標値に対して小さい時は、リフト量とリフト目標値との差が設定値未満となるまでは、短いフィードバック時間でリフト量を増加させて行く制御が行われるが、前記差が設定値未満となった時点で、前記リフト量のフィードバック時間を長くして制御が行われるため、制御装置による処理速度がＥＧＲバルブの反応速度に対応する形となり、ＥＧＲバルブのリフト量がリフト目標値を越えてしまうことなく、確実にリフト目標値と略合致し、エンジンのシリンダ内に必要以上の排ガスが入り込まず、黒煙の発生も抑制される。
【００１９】
又、現在のリフト量がリフト目標値に対して大きい時は、短いフィードバック時間でリフト量を減少させて行く制御が行われ、リフト量がリフト目標値以下となった後、リフト量を増加させる制御に切り換わり、この後は、前述と同様、リフト量とリフト目標値との差が設定値未満となるまでは、短いフィードバック時間でリフト量を増加させて行く制御が行われるが、前記差が設定値未満となった時点で、前記リフト量のフィードバック時間を長くして制御が行われるため、制御装置による処理速度がＥＧＲバルブの反応速度に対応する形となり、ＥＧＲバルブのリフト量がリフト目標値を越えてしまうことなく、確実にリフト目標値と略合致し、エンジンのシリンダ内に必要以上の排ガスが入り込まず、黒煙の発生も抑制される。
【００２０】
尚、リフト量がリフト目標値に対して大きい時は、短いフィードバック時間でリフト量を減少させて行く制御が行われ、リフト量が一旦リフト目標値以下となってしまうが、このようにリフト量がリフト目標値より小さくなる分には、余分な排ガスがエンジンのシリンダ内に入り込むことを阻止することにつながるため、問題はない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２２】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、装置としての基本的な構成は図４に示すものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示す如く、リフトセンサ１６によって検出されたリフト量１７とリフト目標値との差を求め、該差の絶対値が許容値以下である場合（即ち、リフト量１７とリフト目標値との差がＡ／Ｄ値で±１０以下である場合）には、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を固定する指令を出力し、又、前記差の絶対値が許容値より大きい場合（即ち、リフト量１７とリフト目標値との差がＡ／Ｄ値で±１０より大きい場合）には、前記リフト量１７がリフト目標値に対して大きいか小さいかを判別し、リフト量１７がリフト目標値に対して大きい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を所定ステップ分だけ減らす指令を出力（即ち、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値に“１”を引く）し、且つ前記リフト量１７のフィードバック時間を短く（およそ１０［ｍｓｅｃ］程度）して制御を行う一方、前記リフト量１７がリフト目標値に対して小さい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を所定ステップ分だけ増やす指令を出力（即ち、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値に“１”を加える）し、且つ現時点でのリフト量１７とリフト目標値との差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）以上である場合には前記リフト量１７のフィードバック時間を短く（およそ１０［ｍｓｅｃ］程度）して制御を行い、又、前記差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満である場合には前記リフト量１７のフィードバック時間を長く（およそ１［ｓｅｃ］程度）して制御を行うよう、制御装置１１（図４参照）を構成した点にある。
【００２３】
尚、前記設定値をＡ／Ｄ値で１００とする点、並びに前記リフト量１７のフィードバック時間を短い場合でおよそ１０［ｍｓｅｃ］程度とする一方、前記リフト量１７のフィードバック時間を長い場合でおよそ１［ｓｅｃ］程度とする点、並びにリフト量１７とリフト目標値との差がＡ／Ｄ値で±１０（電圧にして±０．１９６０７８４［Ｖ］以下）とする点に関しては、実機でのテストデータに基づいているが、これらの数値はあくまでも目安となるものであって固定的なものではなく、適宜調整してもよいことは言うまでもない。
【００２４】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２５】
エンジン回転数１４と負荷１５が制御装置１１へ入力され、ＥＧＲの作動条件が成立した場合、制御装置１１において予め設定されたＥＧＲ動作マップの検索が行われ、ＥＧＲバルブ７の弁体７ａのリフト目標値が求められ、リフトセンサ１６で検出される実際のリフト量１７とリフト目標値との差が求められ、該差の絶対値が許容値以下である場合（即ち、リフト量１７とリフト目標値との差がＡ／Ｄ値で±１０以下である場合）には、実際のリフト量１７がリフト目標値に略合致したとして、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を固定する指令が出力され、該ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度が現在の状態に保持され、バキュームタンク１０の負圧によるＥＧＲバルブ７の開度も現在の状態に保持され、エンジン１の排ガスの一部がＥＧＲパイプ６を介して吸気管４に戻され、排ガス再循環が行われる。
【００２６】
又、前記差の絶対値が許容値より大きい場合（即ち、リフト量１７とリフト目標値との差がＡ／Ｄ値で±１０より大きい場合）には、前記リフト量１７がリフト目標値に対して大きいか小さいかが判別され、リフト量１７がリフト目標値に対して大きい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を所定ステップ分だけ減らす指令が出力（即ち、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値から“１”が引かれる）され、且つ前記リフト量１７のフィードバック時間を短く（およそ１０［ｍｓｅｃ］程度）して制御が行われる一方、前記リフト量１７がリフト目標値に対して小さい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３の開度を所定ステップ分だけ増やす指令が出力（即ち、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対する制御値に“１”が加えられる）され、且つ現時点でのリフト量１７とリフト目標値との差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）以上である場合には前記リフト量１７のフィードバック時間を短く（およそ１０［ｍｓｅｃ］程度）して制御が行われ、又、前記差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満である場合には前記リフト量１７のフィードバック時間を長く（およそ１［ｓｅｃ］程度）して制御が行われる。
【００２７】
この結果、リフト量１７がリフト目標値に対して小さい時は、図２に示す如く、リフト量１７とリフト目標値との差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満となるまでは、短いフィードバック時間でリフト量１７を増加させて行く制御が行われるが、前記差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満となった時点で、前記リフト量１７のフィードバック時間を長く（およそ１［ｓｅｃ］程度）して制御が行われるため、制御装置１１による処理速度がＥＧＲバルブ７の反応速度に対応する形となり、ＥＧＲバルブ７のリフト量１７がリフト目標値を越えてしまうことなく、確実にリフト目標値と略合致し、エンジン１のシリンダ内に必要以上の排ガスが入り込まず、黒煙の発生も抑制される。
【００２８】
又、リフト量１７がリフト目標値に対して大きい時は、図３に示す如く、短いフィードバック時間でリフト量１７を減少させて行く制御が行われ、リフト量１７がリフト目標値以下となった後、リフト量１７を増加させる制御に切り換わり、この後は、前述と同様、リフト量１７とリフト目標値との差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満となるまでは、短いフィードバック時間でリフト量１７を増加させて行く制御が行われるが、前記差が設定値（Ａ／Ｄ値で１００）未満となった時点で、前記リフト量１７のフィードバック時間を長く（およそ１［ｓｅｃ］程度）して制御が行われるため、制御装置１１による処理速度がＥＧＲバルブ７の反応速度に対応する形となり、ＥＧＲバルブ７のリフト量１７がリフト目標値を越えてしまうことなく、確実にリフト目標値と略合致し、エンジン１のシリンダ内に必要以上の排ガスが入り込まず、黒煙の発生も抑制される。
【００２９】
尚、リフト量１７がリフト目標値に対して大きい時は、図３に示す如く、短いフィードバック時間でリフト量１７を減少させて行く制御が行われ、リフト量１７が一旦リフト目標値以下となってしまうが、このようにリフト量１７がリフト目標値より小さくなる分には、余分な排ガスがエンジン１のシリンダ内に入り込むことを阻止することにつながるため、問題はない。
【００３０】
一方、エンジン回転数１４と負荷１５が制御装置１１へ入力され、ＥＧＲの作動条件が成立しない場合には、従来と同様、制御装置１１からＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３に対し、通電電圧を“０”とする開度調整指令１２が出力され、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３がＯＦＦとなり、前記ＥＧＲバルブ７のアクチュエータ８を大気と連通させる位置にＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁１３が切り換えられ、前記ＥＧＲバルブ７が閉じ、排ガス再循環が停止される。
【００３１】
こうして、ＥＧＲバルブ７のリフト量１７をリフト目標値に確実に動作させることができ、排ガス再循環量を適切に制御し得、黒煙の発生を抑制し得る。
【００３２】
尚、本発明の負圧式ＥＧＲ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の負圧式ＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲバルブのリフト量をリフト目標値に確実に動作させることができ、排ガス再循環量を適切に制御し得、黒煙の発生を抑制し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例のフローチャートである。
【図２】本発明を実施する形態の一例においてリフト量を現状より高いリフト目標値にする場合の制御の状態を表わす線図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例においてリフト量を現状より低いリフト目標値にする場合の制御の状態を表わす線図である。
【図４】ＥＧＲ装置を有するエンジンの概要構成図である。
【図５】従来例のフローチャートである。
【図６】制御装置からＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁へ出力されるパルス信号と実効値との関係を表わす線図である。
【符号の説明】
１ エンジン
４ 吸気管
５ 排気管
６ ＥＧＲパイプ
７ ＥＧＲバルブ
７ａ 弁体
１１ 制御装置
１２ 開度調整指令（指令）
１３ ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁
１６ リフトセンサ
１７ リフト量

Claims (1)

1. エンジンの排気管と吸気管とをつなぐＥＧＲパイプ途中に、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度調整による負圧の調整によって開度調整されるＥＧＲバルブを設けてなる負圧式ＥＧＲ装置であって、
   ＥＧＲバルブの弁体の開方向へのリフト量を検出するリフトセンサと、
   該リフトセンサによって検出されたリフト量とリフト目標値との差を求め、該差の絶対値が許容値以下である場合には、ＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を固定する指令を出力し、又、前記差の絶対値が許容値より大きい場合には、前記リフト量がリフト目標値に対して大きいか小さいかを判別し、リフト量がリフト目標値に対して大きい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ減らす指令を出力し、且つ前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御を行う一方、前記リフト量がリフト目標値に対して小さい時はＥＧＲバルブ開度調整用電磁弁の開度を所定ステップ分だけ増やす指令を出力し、且つ現時点でのリフト量とリフト目標値との差が設定値以上である場合には前記リフト量のフィードバック時間を短くして制御を行い、又、前記差が設定値未満である場合には前記リフト量のフィードバック時間を長くして制御を行う制御装置と
   を備えたことを特徴とする負圧式ＥＧＲ装置。

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