JPH02267359A - ディーゼルエンジンの排気還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼルエンジンの排気還流（以下、ＥＧ
Ｒともいう。）制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、排気通路と吸気通路とを連通ずるＥＧＲ通路
を備え、吸気通路のＥＧＲ通路開口部よりも上流側に吸
気絞り弁を設け、吸気絞り弁よりも下流の負圧が略一定
となるように、バキュームモジュレータ等を用いて吸気
絞り弁の開度を調節するようにしたディーゼルエンジン
の排気還流制御装置が知られている（たとえば実公昭６
２−４６６３号公報、実開昭５５−１０００５２号公報
）　また、ＥＧＲ弁切換時に吸気絞り弁を要求開度に補
正するようにした装置も知られている（実開昭６０−４
９２５４号公報、実開昭６０−４９２５６号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記実公昭６２−４６６３号公報、実開昭５
５−１０００５２号公報開示のような吸気負圧の定圧制
御においては、エンジン負荷が高くなった際、ＥＧＲ停
止（オフ）と同時に吸気絞り弁が全開とされるようにな
っているため、吸入空気量が急変してスムーズな運転が
できないという問題がある。

すなわち、ＥＧＲを停止すると、それまでのＥＧＲガス
量に略相当する分吸入空気量が補充されることになるが
、同時に吸気絞り弁が全開とされ該開度増加による吸入
空気量の増大があるため、吸入空気量が一時に急増し、
燃焼状態が急変してスムーズな運転が困難となる。

また、実開昭６０−４９２５４号、実開昭６０−４９２
５６号公報開示の装置においても、ＥＧＲ弁オン、オフ
時に一時的に吸気絞り弁を開くようにしているものの、
ＥＧＲ弁の切換作動と吸気絞り弁の開作動が同時に行わ
れるため、同様の問題がある。

また、吸気絞り弁を全開とする制御領域を設けず常時定
圧制御を行うと、高負荷域で吸気絞り弁開度が不足し、
吸入空気量不足を生じる。

本発明は、上記のような問題点に着目し、ＥＧＲ時に吸
気負圧を略一定にする制御機構とともに、高負荷域で十
分な吸入空気量を確保するための吸気絞り弁全開側？Ｉ
Ｄ　ｅＴＩ域を設けつつ、とくにＥＧＲ停止・作動切換
領域近傍での吸入空気量の急変を防止し、要求される望
ましい空気量を円滑に供給することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的に沿う本発明のディーゼルエンジンの排気還流
制御装置は、排気通路と吸気通路とを連通ずるＥＧＲ通
路を備え、吸気通路の前記ＥＧＲ通路開口部よりも上流
に吸気絞り弁を有し、該吸気絞り弁下流の負圧を検知し
て該負圧を略一定に保つよう吸気絞り弁の開度を調節可
能な定圧制御機構を備えたディーゼルエンジンの排気還
流制御装置において、前記吸気絞り弁の開度を制御する
制御装置を、ＥＧＲを停止する第１のエンジン負荷より
も大きい第２のエンジン負荷まで前記定圧制御機構によ
る吸気負圧略一定圧制御を行い、該第２のエンジン負荷
以上では吸気絞り弁を強制的に全開にすべく構成したも
のから成る。

〔作用〕

このような排気還流制御装置においては、エンジン負荷
が高くなってＥＧＲが停止される際（第１のエンジン負
荷）にも、吸気負圧の定圧制御は続行されるので、基本
的にこのときにはそれまでのＥＧＲガスが新気吸入空気
に代わるだけの変化となり、吸気負圧を略一定とするよ
う吸気絞り弁が制御される。エンジン側にとってみれば
、ＥＧＲガスであっても新気吸入空気であっても吸入気
体量としては実質的に変わらないので、圧縮圧力も略一
定に保たれる。そして、第１のエンジン負荷よりも高い
第２のエンジン負荷になったとき、吸気絞り弁が強制的
に全開とされ、高負荷域における十分な吸入空気量が確
保される。このときには、定圧側ｉｎの延長領域におい
て、負荷増大に伴って上昇するエンジン回転数の影響に
より開度がさらに大きくなっていく途中で吸気絞り弁が
全開とされるので、その開度変化も少なくて済み、スム
ーズに十分な空気量が供給され、吸入空気量の急変が防
止される。

〔実施例〕

以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例に係るディー
ゼルエンジンの排気還流制御装置を示している。図にお
いて、■はディーゼルエンジン本体、２は燃料噴射ポン
プ、３は吸気絞り弁の開度を制御可能な制御装置として
のＥＣＵ　（電子制御装置）を示している。４はエンジ
ン１への吸気通路、５はエンジン１からの排気通路であ
り、排気通路５と吸気通路４とを連通するＥＧＲ通路６
が設けられている。このＥＧＲ通路６の吸気通路４への
開口部６ａには、ＥＧＲ弁７が設けられており、該ＥＧ
Ｒ弁７はダイヤフラムを有するアクチュエータ８によっ
て作動されるようになっている。

吸気通路４のＥＧＲ通路開ロ部６ａよりも上流には、吸
気絞り弁９が設けられている。吸気絞り弁９は、ダイヤ
フラムを有するアクチュエータ１０によって開度が調節
できるようになっている。

アクチュエータ８．１０作動のための制御系は次のよう
に構成されている。

１１はバキュームポンプであり、ここで駆動用負圧が発
生される。バキュームポンプ１１からの負圧は、ＥＶＲ
Ｖ　（電気代負圧調整弁）１２と、ＶＳＶ（バキエーム
スイソチングバルブ）１３とに導入される。ＥＶＲＶ１
２では、バキュームポンプ１１からの負圧のアクチュエ
ータ８への導入を制御する。

つまり、各種センサから入力されるエンジン運転状態の
情報に基づき、ＥＣＵ３内でＥＧＲ弁用アクチュエータ
８へ供給する制御負圧の目標値が演算される。この目標
値はその時のエンジン運転状態において最適なＥＧＲ率
を与えるＥＧＲ弁開度となるよう定められている。ＥＣ
Ｕ３は上記目標値に対応するデユーティ信号をＥＶＲＶ
１２に与える。ＥＶＲＶ１２はデユーティ信号に応じて
バキュームポンプ１１からの負圧と大気圧とのアクチュ
エータ８への導入割合を調節する。また、排気還流時に
は、ＶＳＶ１５は圧力センサ１４に上記制御負圧を供給
し、ＥＣＵ３は、圧力センサ１４で検出される実際の制
御負圧と目標値との偏差に基づいてデユーティ信号を修
正して実際の制御負圧が目標値に一致するようフィード
バック制御を行なう。ＶＳＶ１５は排気還流停止時には
、吸気負圧を圧力センサ１４に供給する。

吸気絞り弁９下流の負圧がフィルタ１６を通してバキュ
ームモジュレータ１７に導入され、該負圧が略一定に保
たれるようバキュームモジュレータ１７、アクチュエー
タ１０を介して吸気絞り弁９の開度を調節できるように
なっている。バキュームモジュレータ１７は、第２図に
も示すように、ダイヤフラム弁構造を有し、スプリング
１８を備えたダイヤフラム室１９に吸気負圧に導入され
、他室２０は大気に連通されている。ダイヤフラム２１
の弁体２２部分には、バキュームポンプ１１からの負圧
が導入されており、吸気負圧が設定値よりも高いときに
は弁体２２がダイヤフラム室１９側に移動し、バキュー
ムポンプ１１からの負圧がブリードされてアクチュエー
タ１０への出力負圧が下がり、吸気絞り弁９が開方向に
、吸気負圧が目標値（設定値）に達するまで開度調節さ
れる。吸気負圧が設定値よりも低いときには、弁体２２
がバキュームポンプ１１からの負圧のブリードを止め、
バキュームポンプ１１からの負圧がそのままアクチュエ
ータ１０に出力され、吸気絞り弁９が閉方向に、吸気負
圧が目標値（設定値）に達するまで開度調節される。し
たがって、これらは、吸気負圧を略一定に保つよう吸気
絞り弁９の開度を調節する定圧制御機構を構成している
。

バキュームモジュレータ１７とアクチュエータ１０との
間には、ＶＳＶ２３とＶＳＶ２４が介装されている。Ｖ
ＳＶ２３は、アクチュエータ１０への出力を、上記定圧
制御機構を介した負圧又はバキュームポンプ１１からの
元圧のいずれか一方を選択する。■５Ｖ２４は、アクチ
ュエータ１０への出力を、ＶＳＶ２３からの°負圧又は
大気圧のいずれか一方を選択する。

吸気絞り弁９の開度を調節するアクチュエータ１０は、
ダイヤフラム２５．２６によって分割された、大気に連
通する室２７、ＶＳＶ２４からの圧力が導入されるＡ室
２８、ＶＳＶ１３により切換えられるバキュームポンプ
１１からの負圧又は大気圧のいずれか一方が導入される
Ｂ室２９を有している。ダイヤフラム２５側に、吸気絞
り弁９との連結ロンド３０が設けられ、ダイヤフラム２
５の動きに伴うロンド３０の動きを介して吸気絞り弁９
の開度が調節される。

Ａ室２８内には、スプリング３１が設けられ、座部３２
に対しダイヤフラム２５をロッド３０側（吸気絞り弁９
を開く方向）に付勢している。

ダイヤフラム２６のＡ室２８側には、ストッパ部材３３
が突設されており、ダイヤフラム２５がダイヤフラム２
６側に移動してストッパ部材３３の先端に当接したとき
、ダイヤフラム２５のそれ以上のダイヤフラム２６側へ
の移動、したがって吸気絞り弁９の一定開度以下への閉
方向作動を規制可能となっている。

このストッパ部材３３は、ダイヤフラム２６上に設けら
れているのでダイヤフラム２６の動きとともに移動する
。Ｂ室２９にはダイヤフラム２Ｇをダイヤフラム２５方
向に付勢するスプリング３４が設けられているので、Ｂ
室２９に大気圧が導入されている場合にはスプリング３
４によってダイヤフラム２６が座部材３２に押しつけら
れストッパ部材３３は第２図の位置に保持されるが、Ｂ
室２９にバキュームポンプ１１からの負圧が導入される
場合には、スプリング３４の力に抗してダイヤフラム２
６がＢ室２９を縮小する方向に移動し、それに伴ってス
トッパ部材３３も同じ方向に移動されるようになってい
る。したがって、ストッパ部材３３によるダイヤフラム
２５の移動規制を介しての吸気絞り弁９の開度規制位置
は、上記ストッパ部材３３の移動により、吸気絞り弁９
をさらに低開度（たとえば全閉）とする規制位置に変更
可能となっている。

尚、本実施例ではストッパ部材３３をダイヤフラム２６
のＡ室２８側に設けたが、ダイヤプラム２５のＡ室２８
側に設けても同様の機能が得られる。

ＥＶＲＶ１２、ＶＳＶ１３．１５．２３．２４ハ、ＥＣ
Ｕ３からの指令に基いて作動される。ＥＣＵ３には、燃
料噴射ポンプ２に付設されたレバー開度センサ３５から
エンジン負荷信号としてのアクセル開度信号が、エンジ
ン回転数センサ３６からエンジン回転数が、それぞれ入
力され、その他にも、アクセル開度を調整する調整抵抗
３７からの信号、圧力センサ１４からの信号、エンジン
水温センサ３８からの信号が入力されている。さらにＥ
ＣＵ３には、車速センサ３９からの信号、自動変速機を
備えた車両にあってはそのニュートラル（Ｎ）ポジショ
ン信号４０、さらにはイグニッションスイッチ４１がら
の信号（エンジンのオン、オフ信号）が入力されており
、イグニッションスイッチ４１の信号は、■５Ｖ１３作
動のための信号としても使用されている。ＥＣｔＪ３か
らはさらに、エアコンディジシナアンプへの信号４２、
自動変速機−１の信号４３が出力されている。

なお、４４は負圧を利用して燃料噴射量の最大値を規制
するためのブーストコンペンセータ、４５は燃料カット
弁をそれぞれ示している。

上記のように構成された装置の作用および本発明による
制御について説明する。

まず吸気絞り弁９の作動制御に・ついて、表−１および
第３図ないし第６図を参照し−っつ説明する。

吸気絞り弁９の開度はアクチュエータ】０を介して制御
され、アクチュエータ１０の作動は、ｖｓｖ１３．２３
．２４およびバキュームモジュレータ１７によって制御
される。吸気絞り弁９の作動モードは表１に示すように
なる。

表−１ イグニッションスイッチ４１がオンからオフに切り換っ
た時すなわちエンジン停止時には、■５ｖ１３．２３．
２４全てがオフとされ、第３図に示すように、Ａ室２８
、Ｂ室２９ともに、吸気絞り弁９を動がすのに十分なバ
キュームポンプ１１からの一定負圧が導入され（図の斜
線部は負圧導入を示す）、吸気絞り弁９は全開に保持さ
れる。したがって、運転中のエンジンを停止する際、吸
気絞り弁９が全閉とされることにより空気吸入量が強く
絞られ、慣性で回転しているエンジンの圧縮抵抗が小さ
く抑えられて衝撃や振動の発生が抑制され、エンジンは
静かに停止される。またこのとき燃料カット弁４５によ
り燃料供給もカットされ、燃焼は自然にかつ静かに停止
される。

減速時には、ＶＳＶ１３がオンとなってＢ室２９が大気
開放され、ＶＳＶ２３．２４はオフとされてＡ室２８に
はバキュームポンプ１１からの負圧が導入される。この
とき、第４図に示すように、ダイヤフラム２６は座部３
２側に寄せられて−・定位置に保持され、ダイヤフラム
２５は、ダイヤフラム２６とともに一定位置に保持され
たストッパ部材３３の先端に当たった位置に保持され、
吸気絞り弁９は半開位置に保持される。吸気絞り弁９を
半開に保つことにより、低負荷になっても所定量以上の
吸入空気量が確保され、減速時の吸気こもり音が低減さ
れろ、全負荷時（加速時）には、ＶＳＶ１３．２４がオ
ンとされ、Ａ室２８、Ｂ室２９ともに大気圧が専大され
、第５図に示すように、吸気絞り弁９は全開状態に保た
れる。吸気は実質的に絞られず、＋５）な吸入空気量が
確保され、スモークの抑制等が実現される。

中、低負荷域においては、Ｖ’５Ｖ１３．２３オン、Ｖ
ＳＶ２４オフとされ、Ｂ室２９は大気開放、Ａ室２８に
は、バキュームモジュレータ１７からの出力負圧が導入
され、吸気負圧が略一定圧になるよう吸気絞り弁９の開
度が制御される。このときのバキュームモジュレータ１
７の作動は、前述の通りである。

この定圧制御により、吸気負圧安定に保たれるとともに
吸入空気量不足が防止されるので、所定のＥＧＲ率が容
易に得られ、目標とする排気ガス浄化性能が得られる。

低速（低回転数）低負荷域においては、各ｖＳＶ１３．
２３．２４の作動モードは上記中、低負荷域におけるモ
ードと同じである。しかし、Ｂ室２９に大気圧が導入さ
れ、ダイヤフラム２６、ストッパ部材３３が第２図に示
した一定位置に保持された状態にあるので、バキューム
モジュレータ１７からのＡ室２８に導入された負圧によ
り吸気絞り弁９を閉方向に移動させようとするダイヤフ
ラム２５の動きがストッパ部材３３の先端によって規制
され、結局吸気絞り弁９は半開状態に保たれる。したが
って、低回転数でも十分な空気量が確保され、吸気負圧
は低くなる。その結果、従来問題であった、定圧制御を
採用した場合の、低回転数域におけるＥＧＲ率過多が防
止される。

このように、上記装置においては、エンジン運転状態に
応じて、吸気絞り弁９の開度をそれぞれ適切な状態に制
御できる。

そして本発明においては、エンジン負荷に応じて、ＥＧ
Ｒの作動、停止、および吸気絞り弁９の定圧制御、全開
制御が次のように切換えられる。

つまり、第１のエンジン負荷＾ｃｃｐ　ｌまでＥＧＲが
行われ、該第１のエンジン負荷Ａｃｃｐ　１以上ではＥ
ＧＲは停止される。しかし吸気絞り弁９による吸気負圧
の略一定圧制御は、第１のエンジン負荷＾ｃｃｐ　ｌを
越えても続行され、第２のエンジン負荷Ａｃｃｐ　２に
なってから、該定圧制御が中止され、吸気絞り弁９が強
制的に全開とされる。

この制御は、たとえば第７図および第８図に示すように
行われる。

第７図は、上記第１、第２のエンジン負荷を含めた、全
運転領域についての制御マツプを示しており、第８図は
、該制御により得られる特性を示している。第７図にお
いて、第１のエンジン負荷Ａｃｃｐ　１　（１１１）　
　と作動境界線１１２　との間の領域でＥＧＲが作動（
オン）され、Ａｃｃｐ　１以上および作動境界線１１２
以下の領域では停止（オフ）される。

定圧制御領域１０１　は、第１のエンジン負荷Ａｃｃｐ
　１（１１１）　よりも高い第２のエンジン負荷Ａｃｃ
ｐ　２　（１１３）まで拡げられ、作動境界線１１３以
上は全開領域１０２とされる。そして本実施例では、作
動境界ｖＡ１１２以下の領域は吸気絞り弁９の半開領域
１０３　とされる。また、本実施例ではとくに二重斜線
で示した領域１０４が設定され、上記定圧制御領域１０
１および領域１０４における（たとえば第７図の特性線
１１４（たとえば無負荷時特性線）上における）制御に
おいては、前述の低速（低回転数）低負荷域における制
御の説明の如く、低回転数域において、ＥＧＲを行ない
つつ吸気絞り弁９を半開状態に固定制御でき、低回転数
域におけるＥＧＲ率過多を防止できるようになっている
。

第７図に示すマツプに従って制御されると、第８図に示
すような特性が得られる。第８図は、エンジン回転数一
定時のエンジン負荷の変化に対する、ＥＧＲ負圧、ＥＧ
Ｒ率、吸気負圧および吸気絞り弁９の開度の変化特性を
それぞれ示している。

とくに、ＥＧＲが停止される第１のエンジン負荷Ａｃｃ
ｐ　１以上になっても定圧制御が続行されるので、ＥＧ
Ｒ停止の際には、それまで供給されていたＥＧＲガスの
量に相当する分吸入新気量を増やすべく吸気絞り弁９の
開度を増大させればよいので、その間度増加代は、ＥＧ
Ｒ停止と同時に絞り弁全開とする場合（第８図の破線で
示す特性）に比べ、少なくてすむ。そして、第２のエン
ジン負荷Ａｃｃｐ　２以上になると、吸気絞り弁９は強
制的に全開とされる。このときにも、上記の如く開度増
加された吸気絞り弁９の開度をさらに大きくするだけで
あるから、小さな開度増加で済む。また、第８図はエン
ジン負荷を横軸にとって示したので第１、第２のエンジ
ン負荷での吸気絞り弁９の開度は段付き状に変化するが
、実際の動きとしては、負荷が増える（アクセルを踏む
）と噴射量が増えてエンジン回転数も上昇していき、そ
れに伴って吸気絞り弁９の開度が増加していき、その途
中で全開に切り換わるのでスムーズに十分な空気量が供
給される。したがって、ＥＧＲ停止時にも吸気絞り弁全
開時にも、エンジンに吸入される吸気量の急変が抑えら
れ、制？１１　ｍＷ域の切換えはごくスムーズに行われ
る。その結果、各領域において、要求吸気量に精度よく
制御される。

また、本実施例においては、ＥＧＲ弁７がデユーティ制
御され、ＥＧＲ弁７の開度は、オン、オフや段階的な制
御ではなく、エンジン運転条件（負荷、回転数、水温、
さらには大気圧等）に応じて連続的に制御される。定圧
制御領域では、ＥＧＲガスと新気とによる吸気負圧が略
一定圧になるように制御されるのであるから、上記ＥＧ
Ｒ弁７の開度の連続的な制御により、結局吸気絞り弁９
の開度も連続的に制御されることになる。その結果、目
標とする最適なＥＧＲ率（第８図の一点鎖線）に精度よ
く制御されるとともに、ＥＧＲ率の急変が防止される。

また、吸入空気量の急変も防止されるため、吸気音の急
変等も防止される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの排
気還流制御装置によるときは、高負荷域において、ＥＧ
Ｒを停止する第１のエンジン負荷よりも高い第２のエン
ジン負荷まで定圧制御を続行し、該第２のエンジン負荷
以上では吸気絞り弁を全開に制御するようにしたので、
ＥＧＲ停止時の吸入空気量の急変を防止できるとともに
、全開制御領域へも吸入空気量の急変なしに移行でき、
要求空気量を精度よくかつ円滑に供給できるとともに、
スムーズな運転を達成できる。また、吸入空気量の急変
防止により、吸気音の急変を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るディーゼルエンジンの
排気還流制御装置の全体構成図、第２図は第１図のシス
テムの拡大部分構成口、第３図は第１図の吸気絞り弁の
全閉制御状態を示す部分構成図、 第４図は吸気絞り弁の半開制御状態を示す部分構成図、 第５図は吸気絞り弁の全開制御’８状態を示す部分構成
図、 第６図は吸気絞り弁の吸気負圧定圧制御状態を示す部分
構成図、 第７図は吸気絞り弁およびＥＧＲの制御例を示すエンジ
ン回転数とアクセル開度に関して表わしたマツプ、 第８図は第７図のマツプにより得られるエンジン回転数
一定時の制御特性図、 である。 １・・・・・・ディーゼルエンジン ２・・・・・・燃料噴射ポンプ ３・・・・・・制御装置としてのＥＣＵ　（電子制御装
置） ４・・・・・・吸気通路 ５・・・・・・排気通路 ６・・・・・・ＥＧＲ通路 ７・・・・・・ＥＧＲ弁 ８・・・・・・ＥＧＲ用アクチュエータ９・・・・・・
吸気絞り弁 １０・・・・・・アクチュエータ １１・・・・・・バキュームポンプ １２・・・・・・ＥＶＲＶ　（電気式負圧調整弁）１３
．１５．２３．２４・＝　−Ｖ　Ｓ　Ｖ　（ハキ、、Ｌ
−１，スイチングバルブ） １４・・・・・・圧力センサ １７・・・・・・バキュームモジュレータ２１．２５．
２６・・・・・・ダイヤフラム３２・・・・・・座部 ３３・・・・・・ストッパ部材 ３５・・・・・・レバー開度センサ ３６・・・・・・エンジン回転数センサ３８・・・・・
・エンジン水温センサ ４１・・・・・・イグニッションスイッチ４５・・・・
・・燃料カント弁 Ａｃｃｐ　１・・・第１のエンジン負荷Ａｃｃｐ　２・
・・第２のエンジン負荷時　　許　　出　　願　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え
   、吸気通路の前記ＥＧＲ通路開口部よりも上流に吸気絞
   り弁を有し、該吸気絞り弁下流の負圧を検知して該負圧
   を略一定に保つよう吸気絞り弁の開度を調節可能な定圧
   制御機構を備えたディーゼルエンジンの排気還流制御装
   置において、前記吸気絞り弁の開度を制御する制御装置
   を、ＥＧＲを停止する第１のエンジン負荷よりも大きい
   第２のエンジン負荷まで前記定圧制御機構による吸気負
   圧略一定圧制御を行い、該第２のエンジン負荷以上では
   吸気絞り弁を強制的に全開にすべく構成したことを特徴
   とするディーゼルエンジンの排気還流制御装置。