JPH0410346Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、排気還流（EGR）装置とウエスト
ゲート弁とを備えた過給機付デイーゼル機関に係
り、特に負荷変化によりEGR域を脱したときに
生じるターボラグを改善したものに関する。

［従来の技術］ 過給機付デイーゼル機関にあつても、その排ガ
ス対策や機能アツプのために、EGR装置やウエ
ストゲート装置が取り付けられるようになつた。

EGR装置は排気の一部を吸気側に還流して
NOxの低減を図るものであるが、その還流は一
般には全負荷領域で行なうものではなく、効果的
なNOx低減が期待できる特定領域、例えば低
速・低負荷領域や中速・中負荷領域で行なわれ
る。この還流の行なわれる即ち、EGRがONする
領域を、ここでは単にEGR域という。

従来、このような負荷とエンジン回転数に応じ
てEGR域が決定されるEGR装置を過給機付デイ
ーゼル機関に追設する場合、一般には、その
EGR配管を過給機タービンの下流側ではなく上
流側と、過給機コンプレツサの下流側との間に繋
ぎ、EGR配管途中にEGR弁を介設している。

また、過給機付デイーゼル機関に、過給機ター
ビンの過回転防止のためのウエストゲート装置を
取付ける場合、タービンの上流側と下流側とを結
ぶ排気バイパス路にバイパス排気量を調整するウ
エストゲート弁を介設する。このウエストゲート
弁はブースト圧に応じてその開度を制御されるよ
うになつているが、ウエストゲート弁の開き始め
のタイミングは、一般には、過回転防止を有効な
ものにするため低速・低負荷域のかなり早い段階
に設定されている。

したがつて、このようなEGR装置及びウエス
トゲート装置を備えた従来の過給機付デイーゼル
機関（以下単にＷ／EGRエンジンという）にあ
つては、例えば、EGR域にある低負荷状態から
アクセルペダルを踏んで急加速状態としたとき、
EGR域を脱してEGRはONからOFFになる。
EGR ON時はタービン上流側から排気の一部が
コンプレツサ下流側へ流れていることに加えて、
排気バイパス路にも排気の一部が流れ始めている
ことから、ウエストゲート装置を備えていない
EGR装置付過給機デイーゼル機関（以下、単に
Ｗ／Ｏ EGRエンジンという）に比べて、ター
ビン上流圧は低く、したがつてターボ回転数も小
さい。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、排気がバイパスしないＷ／Ｏ
EGRエンジンであつても、低速・低負荷からの
急加速時にはターボラグが発生して問題となる場
合があるにも拘わらず、上述した従来のＷ／
EGRエンジンにおいては、排気バイパス路にも
排気の一部が流れ始めていることから、さらに不
利な条件、即ち低タービン上流圧、低ターボ回転
条件からの加速となる。このためますますターボ
ラグが大きくなり、ドライバビリテイ上大きな問
題となつていた。

なお、先行技術としては、特開昭57−129245号
公報に示すように、過給時にEGRをOFFさせる
ようにしたものがある。

［考案の目的］ 本考案の目的は、ウエストゲート弁の開き始め
のタイミングを遅らせることによつて、上述した
従来の問題点を解消して、簡単な構成でありなが
ら、EGR ONからOFF時のターボ回転数が低い
ことに起因するターボラグの延長を極力抑えるよ
うにした過給機付デイーゼル機関を提供すること
である。

［考案の概要］ 上記目的に沿う本考案は、排気還流がONとな
る排気還流域を負荷に応じて決定する排気還流装
置を有し、ウエストゲート弁開度を調整するブー
スト圧を供給する供給配管に、その作動によりブ
ースト圧の供給を断つてウエストゲート弁を遮断
する遮断弁を備えている。

この遮断弁は制御器に接続されて、負荷変化に
より排気還流域を脱したとき、所定時間作動して
ブースト圧の供給を断ちウエストゲート弁を遮断
する。

これにより、所定時間ウエストゲート弁の開き
始めのタイミングを遅らせて、その間排気バイパ
ス路へ排気が流れないようにし、タービン上流圧
及びブースト圧の上昇を助勢する。この助勢によ
り、急加速時であつてもターボ回転数の立上がり
時間を短くできるようにしたものである。

［実施例］ 本考案の実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第１図は本考案の過給機付デイーゼル機関の一
実施例を示す。

１はデイーゼル機関、２は燃料噴射ポンプ、３
は過給機を構成するタービン、４は同じくコンプ
レツサ、５はエグゾーストマニホールド、６はイ
ンレツトマニホールドである。

このインリツトマニホールド６とコンプレツサ
４下流側の吸気管７との間にEGR装置８を構成
するEGR弁９が配置され、EGR弁９とエグゾー
ストマニホールド５間をEGR配管１０で連結し
てある。EGR装置８は燃料噴射ポンプ２に取り
付けたスロツトル開度を示すポテンシヨメータ１
１の負荷出力と、機関回転数を検出する回転セン
サ１２の回転出力とにより制御される。即ち、両
出力に基づいてマイクロコンピユータから成る制
御器１３が、予め制御器１３に記憶されたEGR
域内ならON、域外ならOFFの信号を第１のバキ
ユームスイツチングバルブＶ１に出力し、ONの
ときはバキユームポンプ１５からの信号負圧を、
OFFのときは大気圧を供給配管１６を介して
EGR弁９へそれぞれ与え、EGR弁９を開閉する
ことによりEGRをON／OFFするようになつてい
る。

上記EGR域は、通常過給に関係なく、NOxの
減少量とスモークの悪化とのバランスを考えて予
め決められる。

なお、１７はサーモスタテイツクバキユームス
イツチングバルブである。

一方、エグゾーストマニホールド５に連なる排
気管１８に設けたバイパス路１９には、ウエスト
ゲート装置２０を構成するウエストゲート弁２１
が取り付けられ、遮断すると排気のすべてがター
ビン３に流れ、開放するとその開度に応じた排気
の一部がタービン３をバイパスするようになつて
いる。ウエストゲート弁２１は、コンプレツサ４
の下流側の吸気管７からブースト圧を供給する供
給配管２２をそのダイヤフラム室に導いたアクチ
ユエータ２３によつて作動するようになつてお
り、ブースト圧が高くなればなる程バイパス量を
増加してタービン３を過回転から保護する。

EGR弁９にバキユーム負圧又は大気圧を供給
する上記供給配管１６の途中に、そのEGR弁９
への供給圧を、ON時バキユーム負圧又は大気圧
に、OFF時ブースト圧に切換える第２のバキユ
ームスイツチングバルブＶ２を介設し、OFF時
にバキユーム負圧又は大気圧の供給を断つてこれ
よりも高いブースト圧をEGR弁９のダイヤフラ
ム室に導いてEGR弁９を遮断させるようになつ
ている。

また、ブースト圧を供給するブースト圧供給配
管２２の途中に、アクチユエータ２３のダイヤフ
ラム室に導く供給圧を、作動時、即ちON時大気
圧に、OFF時ブースト圧に切換える遮断弁とし
ての第３のバキユームスイツチングバルブＶ３を
介設し、ON時にブースト圧の供給を断つてこれ
よりも低い大気圧をアクチユエータ２３のダイヤ
フラム室に導いてゲート弁２１を遮断させるよう
になつている。

これら第２、第３のバキユームスイツチングバ
ルブＶ２，Ｖ３の各電源端子は、スタータスイツ
チ２４の切換えによつて繋がれるバツテリ２５に
共通に接続され、各信号端子はそれぞれ制御器１
３に別個に接続されて、制御器１３から信号端子
に出力されるON／OFF信号によりこれらバキユ
ームスイツチングバルブＶ２，Ｖ３は動くように
なつている。特に、第２のバキユームスイチング
バルブＶ２は、その信号端子が既述した第１のバ
キユームスイツチングバルブＶ１の信号端子と共
通接続されて、第１のバキユームスイツチングバ
ルブＶ１と連動するようになつている。

このような３つのスイツチングバルブＶ１，Ｖ
２，Ｖ３を制御する制御器１３は第２図のフロー
チヤートに示す諸機能を有している。即ち、ポテ
ンシヨメータ１１からスロツトル開度を、また回
転センサ１２から機関回転数をそれぞれ読み込ん
だ後に、機関がこれら負荷及び回転数から予め決
められたEGR域内にあるか否かを判断する。否
のときは、すべてのバキユームスイツチングバル
ブＶ１，Ｖ２，Ｖ３にOFF信号を送つてから元
に戻り、ここまでのステツプを繰り返す。EGR
域内のときには、EGRをONさせるために次のス
テツプに移り、第１及びこれに連動する第２のバ
キユームスイツチングバルブＶ１，Ｖ２にON信
号を送つてEGR弁９を開く一方、第３のバキユ
ームスイツチングバルブＶ３にはOFF信号を送
り、ウエストゲート弁２１を通常のブースト圧制
御に任しておく。

次に、その後の機関状態変化により、EGR域
を抜けたか否かを判断し、否のときにはそのまま
上記EGR域内の弁開閉状態を続け、抜けたとき
はウエストゲート弁２１の開き始めのタイミング
を遅らせる必要があるとして、本考案の要部機能
である次のステツプに移る。即ち、第３のバキユ
ームスイツチングバルブＶ３のタイマーカウンタ
ー作動を開始した後、上記判断通りにEGRを
OFFとするために第１及び第２のバキユームス
イツチングバルブＶ１，Ｖ２にOFF信号を送つ
た上、第３のバキユームスイツチングバルブＶ３
にON信号を送つてアクチユエータ２３に大気圧
を供給し、ウエストゲート弁２１をブースト圧と
は無関係に遮断させる。この状態で運転を続ける
が、所定時間t₁秒が過ぎると、タービン上流圧及
びブースト圧が十分高くなつたと判断し、ウエス
トゲート弁２１の開き始めのタイミング遅延を終
了させるため、第３のバキユームスイツチングバ
ルブＶ３にOFF信号を送つてアクチユエータ２
３にブースト圧を供給しウエストゲート弁２１を
ブースト圧制御に切り換えて終了する。なお、図
には示していないが、所定時間t₁秒経過前にEGR
がON、即ち第１のバキユームスイツチングバル
ブＶ１がOFFからONになつても、同様に第３の
バキユームスイツチングバルブＶ３をOFFとす
る。

さて、上記のような構成及び諸機能において、
例えば第３図に示すように、低負荷域にある
EGR域ＺのＡ点からアクセルペダルを踏み込み、
急加速状態にすると、機関は全負荷特性曲線ｌ上
のＤ点に向かつて直線状に変化していく。そし
て、直線上のＢ点において制御器１３は、機関が
EGR域Ｚを脱したことを判断する。

この判断の結果、第４図に示すように、第１及
び第２のバキユームスイツチングバルブＶ１，Ｖ
２は共にONからOFFに切り換わるが、この瞬間
より数えてt₁秒間制御器１３は第３のバキユーム
スイツチングバルブＶ３へON信号を送る。これ
により、第３のバキユームスイツチングバルブＶ
３はアクチユエータ２３のダイヤフラム室に大気
を導入させるため、ウエストゲート弁２１はt₁秒
間、強制的に遮断状態を保ち、タービン上流圧が
上昇し、ブースト圧も助勢される。

所定時間t₁秒経過後は又は第１のバキユームス
イツチングバルブＶ１がOFFからONになつた
ら、第３のバキユームスイツチングバルブＶ３は
OFFとなり、アクチユエータ２３のダイヤフラ
ム室はブースト圧により過圧され通常の制御に復
帰する。これが第３図の直線上のＣ点であり、こ
こでウエストゲート弁２１が開き始め、そのまま
Ｄ点に到る。したがつて、第５図に示すように、
本考案のものは、従来例に比して、ブースト圧特
性が加速過程でウエストゲートのない機関の特性
に可及的に近づき、従来例の最終値のターボラグ
t₂の改善は勿論、その間のターボラグを大幅に減
少することができる。

このようなウエストゲート弁２１の遮断時間t₁
は短か過ぎても長過ぎてもいけないが、第５図に
も示すように、その経過時点で、ブースト圧がウ
エストゲートなしのものと従来例との恰度中間ぐ
らいになるぐらいの長さが適切である。これより
も短いと、ブースト圧が十分立ち上がり切れず、
またこれより長くとつてもそれ以上の効果が期待
できないばかりでなくウエストゲート弁本来の機
能を損うことになるからである。

ところで、ウエストゲート弁２１の遮断で高く
なつたタービン上流圧がEGR弁９に作用して、
閉じているEGR弁９が開く虞れが出て来る。し
かし、EGR弁を閉にする第１のバキユームスイ
ツチングバルブＶ１と連動して第２のバキユーム
スイツチングバルブＶ２がOFFするため、EGR
弁９のダイヤフラム室に大気圧よりも大きいブー
スト圧が加圧されて、EGR弁の浮き上がりを防
止することができる。

なお、上記実施例では、特に低負荷域から急加
速してEGR域を脱するときについて述べたが、
本考案は広くEGR域にあつてこれを脱するとき
のターボラグの増大という不具合を解消できるも
のである。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば、ウエストゲート
弁開度を調整するブースト圧の供給配管に、その
作動によりブースト圧の供給を断つてウエストゲ
ート弁を遮断する遮断弁を設けるだけの簡単な構
造で、排気還流域からの急加速時であつても、タ
ーボラグの増大を可及的に短く抑えることができ
る、という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例を示すものであつて、第
１図は過給機付デイーゼル機関の構造図、第２図
は第１図に示す制御器の諸機能を示すフローチヤ
ート、第３図は第１図の機関の急加速運転例を示
す特性図、第４図は第１図の３つのバキユームス
イツチングバルブのタイミングチヤート、第５図
は従来例とのターボラグ比較特性図である。 図中、１はデイーゼル機関、３，４は過給機を
構成するタービン及びコンプレツサ、８は排気還
流装置の主要部、１３は制御器、２１はウエスト
ゲート弁、２２はブースト圧供給配管、Ｖ３は遮
断弁である第３のバキユームスイツチングバルブ
である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気還流域を負荷に応じて決定する排気還流装
   置と、ウエストゲート弁開度を調整するブースト
   圧の供給配管にその作動によりブースト圧の供給
   を断つてゲート弁を遮断する遮断弁と、負荷変化
   により排気還流域を脱したとき所定時間遮断弁を
   作動される制御器とを備えた過給機付デイーゼル
   機関。