JP4214395B2 - Exhaust brake device - Google Patents
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Description
本発明は、排気ブレーキ装置に係り、詳しくは、排気ブレーキの解除時に排気ブレーキバルブに作用する排気圧力を低減させる排気ブレーキ装置に関する。 The present invention relates to an exhaust brake device, and more particularly to an exhaust brake device that reduces exhaust pressure acting on an exhaust brake valve when the exhaust brake is released.
内燃機関には、車両の減速時に強力なエンジンブレーキ性能を発揮させる排気ブレーキ装置を備えたものがある。この排気ブレーキ装置では、内燃機関の排気通路に配設される排気ブレーキバルブと、該排気ブレーキバルブを閉弁作動させるべくエアを供給するアクチュエータと、該アクチュエータからのエアを受圧しこの圧力を排気ブレーキバルブ側に伝達するロッド及びエアの圧力に対抗しバルブを開弁作動させるスプリングを有するシリンダとを備えた構成が一般的に知られている。 Some internal combustion engines are equipped with an exhaust brake device that exerts powerful engine braking performance when the vehicle is decelerated. In this exhaust brake device, an exhaust brake valve disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine, an actuator that supplies air to close the exhaust brake valve, and air received from the actuator is exhausted. 2. Description of the Related Art Generally, a configuration including a rod that transmits to a brake valve side and a cylinder having a spring that opens the valve against the pressure of air is known.
なお、一般に、上記排気ブレーキバルブにはバタフライ弁が用いられ、車両の補助ブレーキ装置の他、排気温度の上昇を図る排ガス後処理装置にも適用される。
そして、車両の補助ブレーキ装置において車両の減速要求時には、バタフライ弁がアクチュエータからのエアの加圧力によって排気通路を閉鎖し、排気圧力の上昇により負の仕事が発生しエンジンブレーキを発揮させる。これに対して車両の加速要求時には、エアの供給が中止されてシリンダからエアを抜き、バタフライ弁がスプリングの反力によって排気通路を開放し、エンジンブレーキを解除させる。
In general, a butterfly valve is used as the exhaust brake valve, and is applied to an exhaust gas aftertreatment device for increasing the exhaust temperature in addition to an auxiliary brake device for a vehicle.
When the vehicle is requested to decelerate in the auxiliary brake device of the vehicle, the butterfly valve closes the exhaust passage by the pressurizing force of air from the actuator, and negative work is generated by the increase of the exhaust pressure and the engine brake is exerted. On the other hand, when the vehicle is requested to be accelerated, the supply of air is stopped and the air is extracted from the cylinder, and the butterfly valve opens the exhaust passage by the reaction force of the spring to release the engine brake.
ここで、排気ブレーキバルブの配設位置よりも上流側の排気圧力は、上述の如く排気ブレーキによる制動時には高くなり、バタフライ弁の全面に亘って作用する。そして、その後、運転者が加速の意思表示を行った時点、すなわち、排気ブレーキによる制動の解除信号が出力された時点においても、前記上流側の排気圧力は未だ高い圧力のままであり、この排気圧力が依然としてバタフライ弁の全面に亘って作用していることから、シリンダ内のスプリングの反力が排気通路内の排気圧力に打ち勝つことができず、排気ブレーキバルブの解除応答性が低下してしまう。換言すれば、排気ブレーキバルブによる排気通路の全開放に向けた実際の作動が、運転者の加速の意思表示よりも大きく遅れてしまうとの問題がある。 Here, the exhaust pressure upstream of the position where the exhaust brake valve is disposed becomes high during braking by the exhaust brake as described above, and acts over the entire surface of the butterfly valve. After that, even when the driver gives an intention to accelerate, that is, at the time when the brake release signal by the exhaust brake is output, the exhaust pressure on the upstream side still remains high. Since the pressure is still operating over the entire surface of the butterfly valve, the reaction force of the spring in the cylinder cannot overcome the exhaust pressure in the exhaust passage, and the release responsiveness of the exhaust brake valve is reduced. . In other words, there is a problem that the actual operation for fully opening the exhaust passage by the exhaust brake valve is greatly delayed from the driver's intention to accelerate.
また、この排気ブレーキバルブが排気通路の全開放までに多くの時間を要することは、気筒内への新気の吸入を阻害し、吸入空気量不足によって黒煙が発生してしまうという問題をも生ずることになる。
そこで、この状況を考慮した排気ブレーキ装置の技術が各種提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In addition, the fact that this exhaust brake valve requires a long time until the exhaust passage is fully opened hinders the intake of fresh air into the cylinder, and there is a problem that black smoke is generated due to a shortage of intake air. Will occur.
Thus, various technologies for exhaust brake devices that take this situation into account have been proposed (see, for example,
ところで、前記特許文献1に記載の従来の技術では、アクチュエータ側の構成の改良を行うものである。つまり、排気ブレーキバルブの解除応答性の向上を図ることは可能である一方、排気通路内の排気圧力がさらに高くなる場合には、アクチュエータからのエアの圧力調整だけでは限界があり、排気ブレーキバルブによる排気通路の開放が困難になり得るという問題がある。
By the way, in the conventional technique described in
ここで、前記特許文献2に記載の如く、排気ブレーキによる制動の解除時にはEGRバルブを一時的に開放して排気ブレーキバルブの解除応答性を向上させる技術の適用も考えられる。しかし、前記特許文献2に記載のようにEGRバルブを一律に開放すれば、排気圧力の低い場合にも多量のEGRガスが気筒内に還流されることから、不活性雰囲気の形成頻度が高くなり、黒煙が発生し易くなるとの問題がある。
Here, as described in
この黒煙の発生を防止する点については、前記特許文献3に記載の如く、排気ブレーキによる制動の解除時には燃料噴射量を低減させる技術の適用も考えられるものの、燃料噴射量の低減だけを単に行い、排気通路内の排ガス量の調整を行わなければ、その排ガスの存在によって気筒内では依然として不活性雰囲気が形成されるおそれがあり、黒煙の発生を効果的に抑制できないとの問題がある。 Regarding the point of preventing the generation of the black smoke, as described in Patent Document 3, it is conceivable to apply a technique for reducing the fuel injection amount at the time of releasing the brake by the exhaust brake, but only reducing the fuel injection amount is considered. If the exhaust gas amount in the exhaust passage is not adjusted, there is a risk that an inert atmosphere may still be formed in the cylinder due to the presence of the exhaust gas, and the generation of black smoke cannot be effectively suppressed. .
すなわち、前記各従来の技術では、排気ブレーキによる制動の解除時に、排気ブレーキバルブの全開放をスムーズに行いつつ、黒煙の発生を抑制させる点についてはいずれも格別な配慮がなされていない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、排気ブレーキによる制動の解除時において、排気ブレーキバルブの解除応答性をより一層向上させ、かつ、黒煙の発生を抑えることができる排気ブレーキ装置を提供することを目的とする。
That is, in each of the above conventional techniques, no special consideration is given to suppressing the generation of black smoke while smoothly opening the exhaust brake valve when releasing the brake by the exhaust brake.
The present invention has been made in view of such a problem, and at the time of releasing the brake by the exhaust brake, the exhaust responsiveness of the exhaust brake valve can be further improved and the generation of black smoke can be suppressed. An object is to provide a brake device.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の排気ブレーキ装置は、内燃機関の気筒に連通する排気通路に配設され排気通路の閉鎖により制動力を生じさせる排気ブレーキバルブと、排気通路と気筒に連通する吸気通路とを接続するEGR通路と、EGR通路に介装されEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、排気ブレーキによる制動の解除を検出する制動解除検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、制動解除検出手段により制動の解除が検出されたとき、排気圧力を低減させるべく、EGRバルブを所定開度で所定開弁時間に亘って開弁したのち閉弁させると共に、EGRバルブの開度及び開弁時間を、解除の検出時点における運転状態検出手段からの出力信号に応じて制御するバルブ制御手段とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, an exhaust brake device according to
なお、制動解除検出手段は、アクセルの踏み込み信号を検出する若しくは排気ブレーキ装置のブレーキスイッチのOFF信号を検出することが好ましい。運転者の車両加速に対する意思表示が的確に反映されているからである。
また、請求項2記載の発明では、運転状態検出手段は、内燃機関の回転速度若しくは気筒への燃料噴射量を検出して出力し、バルブ制御手段は、最適な排気ブレーキバルブの解除応答性を得るべく、回転速度若しくは燃料噴射量の増加に応じてEGRバルブの開度を大きく制御するか、或いは開弁時間を長く制御することを特徴としている。
The brake release detecting means preferably detects an accelerator depression signal or an OFF signal of a brake switch of the exhaust brake device. This is because the driver's intention to accelerate the vehicle is accurately reflected.
In the second aspect of the invention, the operating state detecting means detects and outputs the rotational speed of the internal combustion engine or the amount of fuel injected into the cylinder, and the valve control means provides the optimum release brake valve release response. In order to obtain, it is characterized in that the opening degree of the EGR valve is controlled to be large or the valve opening time is controlled to be long according to the increase in the rotational speed or the fuel injection amount.
さらに、請求項3記載の発明では、運転状態検出手段は、排気ブレーキバルブの配設位置よりも上流側の排気圧力を検出して出力し、バルブ制御手段は、最適な排気ブレーキバルブの解除応答性を得るべく、排気圧力の増加に応じてEGRバルブの開度を大きく設定するか、或いは開弁時間を長く制御することを特徴としている。
また、請求項4記載の発明では、EGRバルブは、多段式のEGRバルブであることを特徴としている。
According to the third aspect of the present invention, the operating state detection means detects and outputs the exhaust pressure upstream of the position where the exhaust brake valve is disposed, and the valve control means provides an optimal exhaust brake valve release response. In order to obtain the characteristics, the opening degree of the EGR valve is set to be large or the valve opening time is controlled to be long as the exhaust pressure increases .
According to a fourth aspect of the present invention, the EGR valve is a multi-stage EGR valve.
さらに、請求項5記載の発明では、気筒への燃料噴射量を制御する噴射量制御手段をさらに備え、噴射量制御手段は、排気ブレーキバルブの作動信号に応じて燃料噴射量を低減させることを特徴としている。 Further, the invention according to claim 5 further includes an injection amount control means for controlling the fuel injection amount to the cylinder, and the injection amount control means reduces the fuel injection amount in accordance with the operation signal of the exhaust brake valve. It is a feature.
したがって、請求項1記載の本発明の排気ブレーキ装置によれば、バルブ制御手段が、排気ブレーキによる制動の解除時点における内燃機関の運転状態を考慮したEGRバルブの開度を決定しているので、排気圧力を迅速に低減させる最適な制動解除レスポンスを得ることが可能になり、排気ブレーキバルブの解除応答性のより一層の向上を図ることができる。
Therefore, according to the exhaust brake device of the present invention described in
しかも、制動の解除時点の運転状態を考慮したEGRバルブの開弁時間も決定しているので、排ガス還流量(EGR量)を適切に調整することができ、EGR量の過多による黒煙の発生を防止することができる。また、機関性能の低下をも防止することができる。
また、請求項2記載の発明によれば、排気ブレーキバルブの配設位置よりも上流側の排気圧力と相関する内燃機関の回転速度若しくは気筒への燃料噴射量に基づき、上流側の排気圧力を適切に把握してEGRバルブの開度を制御することが可能になり、ドライバビリティを悪化させずに排気ブレーキバルブの解除応答性の向上と黒煙の発生の抑制との更なる良好化を図ることができる。
Moreover, since the opening time of the EGR valve considering the operation state at the time of releasing the brake is also determined, the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) can be adjusted appropriately, and black smoke is generated due to excessive EGR amount. Can be prevented. In addition, deterioration of engine performance can be prevented.
According to the second aspect of the present invention, the upstream side exhaust pressure is controlled based on the rotational speed of the internal combustion engine or the amount of fuel injected into the cylinder, which is correlated with the exhaust pressure upstream of the exhaust brake valve position. It becomes possible to properly grasp and control the opening degree of the EGR valve, and further improve the release responsiveness of the exhaust brake valve and suppress the generation of black smoke without deteriorating drivability. be able to.
さらに、請求項3記載の発明によれば、排気ブレーキバルブの配設位置よりも上流側の排気圧力を直接的に検出することにより、この上流側の圧力を確実に把握してEGRバルブの開度を制御することが可能になり、ドライバビリティを悪化させずに排気ブレーキバルブの解除応答性の向上と黒煙の発生の抑制とを確実に達成することができる。
また、請求項4記載の発明によれば、EGRバルブの開閉動作を所望の開度に迅速、かつ、緻密に行え、不活性雰囲気を積極的になくし、黒煙の発生及び機関性能の低下をより効果的に防止することができる。
Furthermore, according to the invention described in claim 3, by directly detecting the exhaust pressure upstream from the position where the exhaust brake valve is disposed , the upstream pressure is surely grasped and the EGR valve is opened. It is possible to control the degree, and it is possible to reliably achieve the improvement of the release responsiveness of the exhaust brake valve and the suppression of the generation of black smoke without deteriorating the drivability.
Further, according to the invention of claim 4, the opening and closing operation of the EGR valve can be performed quickly and precisely at a desired opening degree, the inert atmosphere is positively eliminated, black smoke is generated, and engine performance is reduced. It can prevent more effectively.
さらに、請求項5記載の発明によれば、EGRバルブの制御の他、さらに燃料噴射量の低減を図ることにより、黒煙の発生を相乗的に抑制できる。また、EGRバルブの運転状態に応じた制御によって燃料噴射量の低減時間の短縮化を行うことも可能となり、この場合にはドライバビリティの向上を図ることが可能になる。 Furthermore, according to the fifth aspect of the invention, the generation of black smoke can be suppressed synergistically by further reducing the fuel injection amount in addition to controlling the EGR valve. In addition, it is possible to shorten the fuel injection amount reduction time by the control according to the operation state of the EGR valve. In this case, it is possible to improve drivability.
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1を参照すると、本発明の一実施形態に係る排気ブレーキ装置が適用されるシステム構成図が示されており、以下図1に基づき本発明に係る排気ブレーキ装置の構成を説明する。
同図に示すように、ディーゼル機関(以下、単にエンジンとする)1の各気筒2には、燃料噴射装置を有した燃料供給系16と、吸気弁6の開弁によりピストン3で区画された燃焼室4に吸入空気を導入させる吸気通路8と、排気弁18の開弁により燃焼室4からの排ガスを導出させる排気通路28とが接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a system configuration diagram to which an exhaust brake device according to an embodiment of the present invention is applied, and the configuration of the exhaust brake device according to the present invention will be described based on FIG.
As shown in the figure, each
この吸気通路8の上流側には過給機14が介装され、吸気通路の8の先端部にはエアクリーナ(図示せず)が接続されている。また、吸気通路8には、吸気スロットル10が配設され、さらにインタークーラ12が介装される。
一方、排気通路28の下流側には触媒コンバータ22が接続される。また、排気通路28からはEGR通路24が分岐して延びており、排ガスの一部(EGRガス)を吸気通路8内に再循環させてNOxの排出等を抑制させる。このEGR通路24の先端は、吸気通路8の流路面積を調節する吸気スロットル10の配設位置よりも下流側の吸気通路8に接続される。このEGR通路24には、EGRガスの冷却を図るEGRクーラ26と、電子コントロールユニット(ECU)40に電気的に接続され、排気通路28と吸気通路8とを連通可能に構成された多段式のEGRバルブ20とが設けられている。
A
On the other hand, the
本実施形態のEGRバルブ20は、開口面積が8段階に変更可能に構成されている。
詳細には図2に示すように、当該EGRバルブ20は、EGR通路24を開閉する茸形状の弁体209を有するバルブ本体201と、エア圧力を弁体209側に伝達する三つのピストン211、212、213を有するシリンダ202とから構成される。
バルブ本体201には、シリンダ202の配設位置に対向して収容部214が設けられており、この収容部214には、弁体209の軸部分及び弁体209を閉弁方向に付勢するスプリング208が収容されている。スプリング208の一端はバルブ本体201に接し、その他端はストッパ207に接している。また、ストッパ207は弁体209にも当接される。
The
Specifically, as shown in FIG. 2, the
The valve
シリンダ202には、開度制御用エアを供給するアクチュエータ(図示省略)からのエアを受容する三つのエア導入孔203、204、205が備えられ、三つのピストン211、212、213は、この各エア導入孔203、204、205からのエアの受圧に応じて8段階に移動し、ロッド206やストッパ207を介して弁体209を開閉作動させる。
The
まず、第1段の開度は、三つのエア導入孔203、204、205のいずれにもエアの供給がされないことで設定される。この場合には、スプリング208の反力によって弁体209がシート210に着座し、EGR通路24は完全に閉塞される。
第2段の開度は、エア導入孔203にのみエアの供給がなされて設定される。この場合には、ピストン211とピストン212との間、つまり、ピストン211の背面にエア圧力が生じ、ピストン211が右方向に移動する。これにより、ロッド206及びストッパ207がスプリング208の反力に抗して右方向に移動し、弁体209がシート210から離れ、EGR通路24が僅かに開かれる。
First, the opening degree of the first stage is set by not supplying air to any of the three air introduction holes 203, 204, 205. In this case, the
The opening degree of the second stage is set by supplying air only to the
第3段の開度は、エア導入孔204にのみのエア供給で設定される。この場合には、ピストン212の背面にエア圧力が生じ、ピストン212が右方向に移動する。これにより、ストッパ207がスプリング208の反力に抗して右方向に移動し、EGR通路24が開かれる。
そして、第4段の開度は、エア導入孔205にのみのエア供給で設定され、第5段の開度は、エア導入孔203、204のエア供給で設定され、第6段の開度は、エア導入孔203、205のエア供給で設定され、第7段の開度は、エア導入孔204、205のエア供給で設定される。さらに、第8段の開度は、三つのエア導入孔203、204、205の全てにエアの供給がされることで設定され、この場合には、ピストン211、212、213の背面にエア圧力が生じ、ロッド206及びストッパ207がスプリング208の反力に抗して右方向に移動し、EGR通路24が最大開度状態となる。
The opening degree of the third stage is set by supplying air only to the
The fourth stage opening is set by air supply only to the
このように、本実施形態のEGRバルブ20では、バルブ開度OEを任意に設定可能に構成され、細やかに調整されたEGRガスを吸気通路8側に還流可能にされているので、EGRバルブ20の開閉動作も迅速、かつ、緻密に行うことができ、不活性雰囲気を積極的になくすことができる。
次に、触媒コンバータ22の上流の排気通路28には、排気通路28の閉鎖により制動力を生じさせる排気ブレーキバルブ30が設けられている。
As described above, the
Next, an
排気ブレーキバルブ30は、詳細には図3に示すように、排気通路28に配設されバタフライ弁306を有するバルブ本体301と、エア圧力をバタフライ弁306側に伝達するロッド303を有するエアシリンダ302と、ロッド303に回転連結されたリンク304と、リンク304を介してロッド303の往復動を回動に変換しバタフライ弁306を回動させる回動軸部305とから構成される。
As shown in detail in FIG. 3, the
エアシリンダ302内にエアが供給されてロッド303が外方向に突出すると、回動軸部305は、同図(b)の側面図に示されるように反時針周りに回動し、バタフライ弁306もまた、反時針周りに回動して排気通路28を閉鎖する。この場合のバタフライ弁306は、その全面に亘って排気圧力を受けることになる。これにより、バタフライ弁306の配設位置よりも上流側、つまり、燃焼室4側の排気圧力が上昇し、この排気圧力がピストン3を押し戻す力となり、負の仕事が発生しエンジンブレーキが発揮される。
When air is supplied into the
これに対し、エンジンブレーキの解除要求時にはエアシリンダ302内へのエアの供給が停止される。ロッド303は、エアシリンダ302内に配されたスプリング(図示省略)の反力によって引き込まれ、回動軸部305は、同図(b)の側面図に示されるように時針周りに回動し、バタフライ弁306もまた、同図(b)の側面図に示されるように時針周りに回動し、同図(a)の正面図に示される如く排気通路28を開放する。
On the other hand, the supply of air into the
ところで、エアクリーナからの新気は、過給機14を介して吸気通路8に入ってインタークーラ12に達し、吸気スロットル10で調整された後、EGRガスと合流して各気筒2の燃焼室4内に導かれる。そして、燃料供給系16から供給される燃料の燃焼により、クランク軸36及びフライホイール38を作動させる。燃焼が終了すると、排ガスは排気通路28に排出されて触媒コンバータ22に送られる。
By the way, fresh air from the air cleaner enters the
ECU40の入力側には、エンジン回転速度Neを検出するクランク角センサ32、及び運転者の加速の意図を検出するアクセルセンサ34等のエンジン1の運転状態を検出する各種センサが電気的に接続されている。これに対してECU40の出力側には、上述の燃料供給系16、吸気スロットル10、EGRバルブ20及び排気ブレーキバルブ30の各種アクチュエータが電気的に接続されている。
Various sensors for detecting the operating state of the
そして、ECU40には、排気ブレーキの解除時に排気ブレーキバルブ30に作用する排気圧力を低減させるべく、運転状態検出部(運転状態検出手段)42と、制動解除検出部(制動解除検出手段)44と、バルブ制御部(バルブ制御手段)46とを備えるとともに、噴射量制御部(噴射量制御手段)48とを備えている。
運転状態検出部42では、上記各種センサからの信号を電気的に変換し、特に本実施形態においては、制動解除検出部44から排気ブレーキの解除条件成立の信号を入力した場合には、その直前の時点におけるエンジン回転速度Neや燃料噴射量Qをバルブ制御部46に出力する。
The
The driving
制動解除検出部44では、アクセルセンサ34のON信号を検出し、この信号の検出により、運転者による車両の加速の意思表示がなされて排気ブレーキによる制動解除条件が成立したことを判別し、その旨を運転状態検出部42及びバルブ制御部46に出力する。
バルブ制御部46では、排気ブレーキによる制動解除条件が成立したときには、この解除された直前のエンジン回転速度Neや燃料噴射量Qに基づいて、EGRバルブ20の開度OEや開弁時間TEを算出し、EGRバルブ20に駆動信号を出力する。この時点のエンジン回転速度Neや燃料噴射量Qを用いることで、エンジン回転速度Ne等の影響を受ける排気通路28内の排気圧力を適切に把握し、ドライバビリティを維持しつつ黒煙の発生を抑制させるために必要十分なEGRバルブ20の制御量が求められる。
The brake
In the
すなわち、EGRバルブ20の開度OEは、最適な解除レスポンスを得るためにエンジン1の運転条件に応じた値が直ちに決定されて出力される。より具体的には、エンジン回転速度Neが高い場合や燃料噴射量Qが多い場合には排気圧力が高いことから開度OEを大きくし、エンジン回転速度Neが低い場合や燃料噴射量Qが少ない場合には開度OEを小さくする如く決定される。これにより、解除時の排気圧力を適切かつ迅速に低減させ、排気ブレーキバルブ30の解除応答性の向上を図る。
That is, the opening degree O E of the
さらに、EGRバルブ20の開弁時間TEは、このEGRバルブ20の閉弁タイミングの決定に要し、EGR量が過大となって黒煙が発生してしまうことを防止するために十分な値として決定され出力される。より具体的には、エンジン回転速度Neが高い場合や燃料噴射量Qが多い場合には開弁時間TEを長くするが、エンジン回転速度Neが低い場合や燃料噴射量Qが少ない場合には開弁時間TEを短くする如く決定される。これにより、従来の如く全開と全閉との2信号のみで行われるEGRバルブにおいては、例えば、排気圧力が低い場合であっても、多量のEGRガスが気筒内に還流し得ることになるが、本実施形態では、排気圧力が低い場合には僅かな開弁時間が設定されるので、EGRガスが少量しか還流しないので、黒煙の発生を防止することができる。
Further, the valve opening time T E of the
しかも、上記開度OE及び開弁時間TEを設定することで、燃焼室4内では制動解除時点の排気圧力の影響やEGRガスの還流量の影響を受け難くなり、エンジン1の運転の変動を抑え、エンジン出力性能の低下が生じない。
噴射量制御部48では、気筒2への燃料噴射量を制御しており、特に本実施形態においては、排気ブレーキバルブ30の作動信号の出力時点から燃料噴射量を低減させて燃料噴射系16に出力する。具体的には、噴射量制御部48では、排気ブレーキの解除時点から所定の噴射保持時間TQが経過するまでは、低減させた燃料噴射量を設定する。
Moreover, by setting the opening degree O E and the valve opening time T E , the combustion chamber 4 is less susceptible to the influence of the exhaust pressure at the time of braking release and the recirculation amount of the EGR gas, and the operation of the
The injection
この所定の噴射保持時間TQとは、運転者がアクセルを踏み込んでもその要求に沿った量の燃料噴射を行わない時間である。これは、排気ブレーキバルブ30の実際の作動に時間遅れが存在する場合に運転者の要求に沿った量の燃料噴射を行えば、気筒内が吸入空気量に対し燃料が過剰な状態となり黒煙が大量に発生してしまうことを鑑み、燃料噴射量にフィルタをかけ、上記時間遅れが存在する場合の黒煙の発生を防止するものである。
The predetermined injection holding time T Q, is the time at which the driver does not perform the fuel injection amount along with the request even though the driver is depressing the accelerator. This is because if there is a time delay in the actual operation of the
このように、EGRバルブ20の制御と燃料噴射量の低減とを併せて行えば、黒煙の発生を相乗的に抑制できる。
なお、この噴射保持時間TQが長くなると、運転者は、自己の意図に沿った加速感が得られないことをより明確に認識し、ドライバビリティが悪化することにもなる。しかし、本実施形態では、最適な解除レスポンスを図ったEGRバルブ20の開度OE及び黒煙の発生を図った開弁時間TEがバルブ制御部46で決定されているので、噴射保持時間TQの更なる短縮化を図ることが可能である。つまり、通常の燃料噴射へ迅速に戻すことが可能となり、この場合にはアクセルレスポンスの向上に繋がる。
Thus, if the control of the
In addition, when this injection holding time TQ becomes long, a driver | operator will recognize more clearly that the acceleration feeling according to his intention cannot be obtained, and drivability will also deteriorate. However, in the present embodiment, the opening degree E E of the
図4を参照すると、排気ブレーキ装置の制動解除の制御フローチャートが示されている。
同図のステップS401では、運転状態検出部42にて、エンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qを逐次読み込んでステップS402に進む。
ステップS402では、制動解除検出部44にて、排気ブレーキによる制動解除条件が成立しているか否か、具体的にはアクセルセンサ34のON信号が検出されているか否かを判別する。そして、運転者の加速の意思表示がなされたと判定された場合、すなわち、YESのときにはステップS403に進む。つまり、図5を参照すると、制動解除制御を行った場合のタイミングチャートが示されているが、同図の一点鎖線で示す時点において排気ブレーキの制動解除信号が出力される。なお、ステップS402でアクセルセンサ34のON信号が検出されないときにはステップS401に戻る。
Referring to FIG. 4, there is shown a control flowchart of brake release of the exhaust brake device.
In step S401 in the figure, the operating
In step S402, the brake
ステップS403では、バルブ制御部46にて、制動解除条件が成立する直前のエンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qに基づいてEGRバルブ20の開度OEを算出し、EGRバルブ20に出力してステップS404に進む。つまり、図5に示すように、排気ブレーキの制動解除信号が出力されると直ちにEGRバルブ20が開度OEで開弁する。これにより排気通路28の排気圧力が直ちに低減され、排気ブレーキバルブ30も瞬時に開弁する。
In step S403, the
ステップS404では、バルブ制御部46にて、制動解除条件が成立する直前のエンジン回転速度Ne及び燃料噴射量Qに基づいてEGRバルブ20の開弁時間TEを算出し、EGRバルブ20に出力してステップS405に進む。
ステップS405では、噴射量制御部48にて、所定の噴射保持時間TQを算出してステップS406に進む。つまり、図5に示すように、排気ブレーキバルブ30の開弁に伴い、低減された燃料噴射量による燃料噴射が行われる。なお、この所定の噴射保持時間TQは、運転者のアクセルペダルの踏み込み量、換言すれば、要求される車両の加速度に応じて適宜設定される。
In step S404, in
In step S405, in the injection
ステップS406では、EGRバルブ20の開弁時間TEが経過しているか否かを判別し、開弁時間TEが経過していると判定された場合、すなわち、YESのときにはステップS406に進み、EGRバルブ20を閉弁作動させる。なお、上記開弁時間TEが経過していないときには、経過するまでこの判別動作を繰り返す。
ステップS407では、噴射保持時間TQが経過しているか否かを判別し、噴射保持時間TQが経過していると判定された場合、すなわち、YESのときには通常の燃料噴射量に戻してこの制御ルーチンを抜ける。なお、噴射保持時間TQが経過していないときには、経過するまで低減された燃料噴射量を維持し、この判別動作を繰り返す。
In step S406, it is determined whether or not the valve opening time T E of the
In step S407, if the injection holding time T Q is determined whether or not elapsed, it is determined as the injection holding time T Q has elapsed, i.e., to return to normal fuel injection amount when the YES this Exit control routine. Incidentally, when the injection holding time T Q has not passed, maintains the fuel injection amount that has been reduced to elapsed, it repeats the determination operation.
以上のように、本実施形態では、EGRバルブ20が、排気ブレーキの解除時点のエンジン回転速度Ne等を用いた開度OEに決定され、排気ブレーキバルブ30の実際の開弁作動よりも先に或いは同時に作動し、排気ブレーキバルブ30の配設位置よりも上流側の排気圧力を予め低減させることから、排気ブレーキバルブ30が全開になるまでの時間を短縮することができる。すなわち、排気ブレーキバルブ、アクチュエータ、シリンダ等を備えた現有の構成においても、排気ブレーキバルブが短時間で全開になる。より具体的に示せば、同一のスプリング反力を有する場合にも、排気ブレーキバルブの全閉から全開までの戻り時間が約0.8秒から約0.3秒に短縮化されることが実験で証明されている。
As described above, in the present embodiment, the
また、EGRバルブ20を上記開度OEで開弁時間TEだけ開弁させれば、黒煙の発生率を約3割超に減少できることも実験で証明されている。
しかも、バルブ制御部46による上記開度OE及び開弁時間TEの設定と、噴射量制御部48による噴射保持時間TQの設定とを合わせて行うことにより、黒煙の発生率を飛躍的に減少させることができる。
Further, it has been proved by experiments that the generation rate of black smoke can be reduced to more than about 30% by opening the
In addition, the setting of the opening degree O E and the valve opening time T E by the
図6は、本発明の排気ブレーキ装置による排気ブレーキの制動解除の効果を示す図である。
従来の如く、排気ブレーキによる制動の解除時に燃料噴射量の低減だけを単に行った場合には、図中黒丸で示されるように、約85%であった噴射保持時間0秒の黒煙の発生率が、噴射保持時間0.5秒では約60%になる。また、噴射保持時間1.0秒では約45%程度になってさらに抑制することは可能である。しかし、図中鎖線で示されるように、噴射保持時間に対する黒煙の発生率の勾配は略一定である。つまり、黒煙の発生率の減少は、噴射保持時間をより長くすれば達成可能であるが、これでは運転者にもたつき感を与えてドライバビリティが悪化してしまうので、一概に黒煙の発生を効果的に抑制できるとは言い難い。
FIG. 6 is a diagram showing the effect of releasing the brake of the exhaust brake by the exhaust brake device of the present invention.
If the fuel injection amount is simply reduced at the time of releasing the brake by the exhaust brake as in the prior art, as shown by the black circle in the figure, the generation of black smoke with an injection holding time of 0 seconds, which was about 85% The rate is about 60% when the injection holding time is 0.5 seconds. Further, the injection holding time of 1.0 second becomes about 45%, and can be further suppressed. However, as indicated by the chain line in the figure, the slope of the black smoke generation rate with respect to the injection holding time is substantially constant. In other words, a reduction in the generation rate of black smoke can be achieved by making the injection holding time longer, but this will give the driver a sense of rattling and drivability will deteriorate. It is hard to say that can be effectively suppressed.
そこで、本発明の排気ブレーキ装置の如く、排気ブレーキバルブ30の配設位置よりも上流側の排気圧力等を考慮してEGRバルブ20の開度OE及び開弁時間TEを設定するとともに、噴射保持時間TQ(一例として0.5秒とする)を設定すれば、図中白丸で示すように、噴射保持時間0.5秒における黒煙の発生率は約85%から約14%まで減少し、黒煙の発生率の勾配が急峻になることが分かる。しかも、この0.5秒の噴射保持時間TQはドライバビリティを悪化させるものではない。
Therefore, as in the exhaust brake device of the present invention, the opening degree O E and the valve opening time T E of the
なお、図6では、噴射保持時間TQを0.5秒に設定した場合の効果が示されているが、本実施形態の如くのEGRバルブ20の制御を行えば、噴射保持時間TQを0.5秒よりも短縮させることが可能である。すなわち、これは運転者の加速の意思表示に一層近い燃料噴射量が得られることを意味し、これにより、本発明ではドライバビリティの向上をも図ることが可能である。
FIG. 6 shows the effect when the injection holding time T Q is set to 0.5 seconds. However, if the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、運転状態検出部42では、エンジン回転速度Ne等の値を用いることの他、排気ブレーキバルブ30の配設位置よりも上流側の排気通路に排圧センサを配設させ、この排圧センサの出力信号を直接検出して、EGRバルブ20の開度OE及び開弁時間TEの算出に用いても良い。この場合にも、ドライバビリティを悪化させずに解除応答性の向上と黒煙の発生の抑制とを達成できる。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the operating
また、上記実施形態では、制動解除検出部44では、アクセルセンサ34のON信号の検出により排気ブレーキによる制動の解除条件成立の判定がなされているが、本発明は、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、車室内に配設された排気ブレーキスイッチのOFF信号の検出により運転者の加速の意思表示を判定するものであっても良く、この場合にも上記と同様に、黒煙の発生率を減少させる効果を奏する。
In the above embodiment, the brake
1 ディーゼル機関
2 気筒
8 吸気通路
16 燃料供給系
20 EGRバルブ(多段式EGRバルブ)
24 EGR通路
28 排気通路
30 排気ブレーキバルブ
32 クランク角センサ
40 電子コントロールユニット(ECU)
42 運転状態検出部(運転状態検出手段)
44 制動解除検出部(制動解除検出手段)
46 バルブ制御部(バルブ制御手段)
48 噴射量制御部(噴射量制御手段)
1
24
42 Operation state detection unit (operation state detection means)
44 Brake release detection unit (brake release detection means)
46 Valve control unit (valve control means)
48 Injection amount control unit (injection amount control means)
Claims (5)
前記排気通路と前記気筒に連通する吸気通路とを接続するEGR通路と、
該EGR通路に介装されEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、
排気ブレーキによる制動の解除を検出する制動解除検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記制動解除検出手段により制動の解除が検出されたとき、排気圧力を低減させるべく、前記EGRバルブを所定開度で所定開弁時間に亘って開弁したのち閉弁させると共に、該EGRバルブの開度及び開弁時間を、前記解除の検出時点における前記運転状態検出手段からの出力信号に応じて制御するバルブ制御手段と、
を備えることを特徴とする排気ブレーキ装置。 An exhaust brake valve disposed in an exhaust passage communicating with a cylinder of the internal combustion engine and generating a braking force by closing the exhaust passage;
An EGR passage connecting the exhaust passage and an intake passage communicating with the cylinder;
An EGR valve that is interposed in the EGR passage and controls the flow rate of EGR gas;
Braking release detecting means for detecting release of braking by the exhaust brake;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
When release of braking is detected by the brake release detecting means , the EGR valve is opened at a predetermined opening for a predetermined valve opening time and then closed in order to reduce the exhaust pressure. and by system Gosuru valve control means according to an output signal of the opening and the valve opening time, from the operating condition detecting means in the detection time of the release,
An exhaust brake device comprising:
前記バルブ制御手段は、最適な排気ブレーキバルブの解除応答性を得るべく、前記回転速度若しくは前記燃料噴射量の増加に応じて前記EGRバルブの開度を大きく制御するか、或いは開弁時間を長く制御することを特徴とする請求項1記載の排気ブレーキ装置。 The operating state detecting means detects and outputs a rotational speed of the internal combustion engine or a fuel injection amount to the cylinder,
The valve control means largely controls the opening of the EGR valve or lengthens the valve opening time in accordance with an increase in the rotational speed or the fuel injection amount in order to obtain an optimal release response of the exhaust brake valve. The exhaust brake device according to claim 1, wherein the exhaust brake device is controlled.
前記バルブ制御手段は、最適な排気ブレーキバルブの解除応答性を得るべく、前記排気圧力の増加に応じて前記EGRバルブの開度を大きく制御するか、或いは開弁時間を長く制御することを特徴とする請求項1記載の排気ブレーキ装置。 The operating state detection means detects and outputs the exhaust pressure upstream of the exhaust brake valve position.
The valve control means largely controls the opening of the EGR valve or controls the valve opening time to be long in accordance with the increase of the exhaust pressure in order to obtain the optimal release brake valve responsiveness. The exhaust brake device according to claim 1.
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