JPH05106518A - デイーゼル機関の排気還流装置 - Google Patents

デイーゼル機関の排気還流装置

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JPH05106518A
JPH05106518A JP3267770A JP26777091A JPH05106518A JP H05106518 A JPH05106518 A JP H05106518A JP 3267770 A JP3267770 A JP 3267770A JP 26777091 A JP26777091 A JP 26777091A JP H05106518 A JPH05106518 A JP H05106518A
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gas recirculation
regeneration
passage
exhaust
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Eiji Aiyoshizawa
英二 相吉澤
Hiromichi Miwa
博通 三輪
Shunichi Aoyama
俊一 青山
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼル機関の排気還流装置において、ト
ラップの再生と排気還流制御を両立する。 【構成】 排気還流制御弁４および吸気絞り弁８を介し
て排気還流量を制御する手段９２とを備えるディーゼル
機関の排気還流装置において、トラップ９の再生時に前
記吸気絞り弁８の開度を絞る再生手段９３と、この再生
時に非再生時に比べて排気還流率を同一もしくは減少す
る排気還流率補正手段９４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関の排気
還流装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関に備えられる排気還流装
置は、運転状態に応じて不活性である排気ガスの一部を
吸気系に還流させることにより、燃焼時の最高温度を下
げてＮＯｘの生成を少なくするようになっている(特開
昭５８−７２６６５号公報、同６１−５５３５８号公
報、同６１−２０５３４５号公報、参照)。
【０００３】一方で、排気ガス中に含まれるカーボン等
の微粒子であるパーティキュレートを排気通路に備えた
トラップで捕集するディーゼル機関は、トラップに堆積
したパーティキュレートを所定時期に燃焼させる再生装
置を備え、パーティキュレートの堆積により排気圧力が
過度に上昇しないようになっている。
【０００４】このトラップ再生装置として、例えば特開
昭５８−５１２３５号公報に開示されたものは、吸気通
路に吸気絞り弁が介装され、所定時期に吸気絞り弁の開
度を減らすように構成されており、吸入空気量が減少す
ることにより排気温度が上昇し、排気の熱でトラップに
捕集されたパーティキュレートが再燃焼するようになっ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のトラップ再生装置を備えるディーゼル機関において排
気還流を行う場合、トラップ再生時に吸気絞り弁の開度
が減少すると、排気還流量が増大してしまい、トータル
の吸入空気量が減らないでトラップの再生ができなくな
る可能性があり、また排気還流率の増大によりパーティ
キュレートが大幅に悪化する可能性があり、この点で改
善の余地があった。
【０００６】本発明は上記の問題点を解決することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のディーゼル機関
の排気還流装置は、機関の吸気通路１と排気通路２とを
結ぶ排気還流通路３と、この排気還流通路３に介装され
る排気還流制御弁４と、同じく排気還流通路３の合流部
より上流側の前記吸気通路２に介装される吸気絞り弁８
と、機関の運転条件を検出する手段９１と、検出された
運転条件に基づき前記排気還流制御弁４および吸気絞り
弁８を介して排気還流量を制御する手段９２と、排気通
路２に介装され排気中のパーティキュレートを捕集する
トラップ９と、検出された運転条件に基づきこのトラッ
プ９の再生時に前記吸気絞り弁８の開度を絞る再生手段
９３と、この再生時の排気還流率を非再生時に比べて同
一もしくは減少する排気還流率補正手段９４とを備え
る。
【０００８】また、排気還流率補正手段９４として再生
時の排気還流制御弁４の開度を非再生時に比べて減少す
るようにしても良い。
【０００９】
【作用】トラップ９の非再生時は、排気還流制御手段９
２で算出された制御値により吸気絞り弁８および排気還
流制御弁４の開度が制御され、機関運転条件に応じた排
気還流量が得られ、ＮＯｘの排出が抑えられる。
【００１０】トラップ９の再生時は、再生手段９３によ
り吸気絞り弁８の開度が絞られ、吸入空気量を減らして
排気温度を上昇させることにより、トラップ９に捕集さ
れたパーティキュレートを再燃焼させる。
【００１１】排気還流率補正手段９４により再生時の排
気還流率を非再生時に比べて同一もしくは減少すること
により、排気還流量が増大せずにトータルの吸入空気量
を減らし、排気温度を十分に上昇させてトラップの再生
を良好に行うとともに、再生中のパーティキュレートお
よびＮＯｘの排出量を抑えられる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００１３】図２は過給機Ｔを有するディーゼル機関に
備えられる排気還流装置の概略を示しており、排気通路
２の下流側にはパーティキュレートを捕集するトラップ
９が介装され、吸気通路１には排気還流通路３の合流部
より上流側に吸気絞り弁８が介装される。吸気絞り弁８
はステップモータ３１を介して制御ユニット６０からの
信号により機関運転条件に応じて開閉駆動される。
【００１４】排気通路２と吸気通路１を結ぶ排気還流通
路３が設けられ、この排気還流通路３の途中にダイヤフ
ラム式の排気還流制御弁４が介装される。排気還流制御
弁４の負圧室４６には負圧通路５が接続され、この負圧
通路５は図示しないバキュームタンクからの負圧がオリ
フィス３５を介して導入されるとともに、その一端が負
圧制御弁６に接続しており、この負圧制御弁６で信号負
圧が適宜に希釈されることによって、排気還流制御弁４
の開度が制御される。
【００１５】排気還流制御弁４は、排気還流通路３の途
中に形成された弁座４２に着座可能な弁体４１が、弁座
４２より排気通路２側すなわち排気還流通路３の上流側
に配置される。弁座４２には円錐面状のシート面４２ａ
が形成される一方、弁体４１には同じく円錐面状の座面
４１ａが形成される。これにより、排気通路２の排気圧
力が著しく上昇する運転条件でも、弁体４１と弁座４２
間に画成される間隙４０の開口面積を正確に制御できる
ようになっている。
【００１６】排気還流制御弁４は、弁体４１がロッド４
３を介してダイヤフラム４５に連結される。ケーシング
４４内に介装されたダイヤフラム４５によって、負圧室
４６と背圧室４７が画成される。この実施例では背圧室
４７は穴４９により大気圧が導入される。
【００１７】ダイヤフラム４５には、負圧室４６内に圧
縮状態で介装されたスプリング４８によって所定のバネ
荷重が付与され、弁体４１が開弁方向に付勢されてい
る。つまり、負圧室４６に導かれる信号負圧が増大する
のに伴ってダイヤフラム４５がスプリング４８を圧縮し
ながら弁体４１を弁座４２に引き寄せ、やがて着座させ
るようになっている。
【００１８】図３にも示すように、負圧制御弁６は、排
気圧力に応じた基本的な負圧制御を司る下部のダイヤフ
ラム弁部３２と、その制御特性をさらに所望の特性に変
化させるための上部のステップモータ３３とに大別され
る。
【００１９】ダイヤフラム弁部３２は、ケーシング３４
内に配設されたダイヤフラム３５を主体としており、こ
のダイヤフラム３５によって排圧室３６と希釈室３７が
画成されている。
【００２０】排気還流通路３の排気還流制御弁４より吸
気通路１側すなわち下流側にはオリフィス３０が介装さ
れ、その間の圧力が排圧室３６内に導入される。
【００２１】ダイヤフラム３５には、排圧室３６内に圧
縮状態で介装されたスプリング３８によって所定のバネ
荷重が付与されており、かつその希釈室３７側に弁体３
９が取付けられている。
【００２２】希釈室３７は通路７を介して吸気絞り弁８
より上流側の吸気通路１に連通し、希釈室３７内には弁
体３９に対向してポート１０が開口し、ポート１０に前
記負圧通路５が接続している。これにより、希釈室３７
には通路７を介して吸気絞り弁８の上流側から過給圧力
が導入されるため、高過給時に排圧室３６に導入される
圧力が上昇してもダイヤフラム３５が必要以上に押し上
げられることを防止できる。
【００２３】一方、ステップモータ３３は、ケーシング
１２に固定された一対のステータ１３と、ベアリング１
４，１５を介して回転自在に支持されたロータ１６とを
有している。このステップモータ３３は、ステータ１３
のコイルに制御ユニット６０から所定のパルス信号を印
加することで回転角がステップ的に制御される。
【００２４】ロータ１６は円筒状をなし、その内周面に
雌ねじ１７が形成されている。１８はケーシング１２の
ベアリング１５の内周側に固定されたガイド部材、１９
はこのガイド部材１８によって非回転かつ軸方向に摺動
可能にガイドされたプランジャであって、このプランジ
ャ１９は、上部に雄ねじ２０が形成されており、これが
上記ロータ１６の雌ねじ１７に螺合している。つまり、
このプランジャ１９は、ステップモータ３３の回転角に
応じて軸方向に直線運動する構成となっている。プラン
ジャ１９の下端部には、円盤状のスプリングシート２１
がロックナット２１ａにより固定されている。
【００２５】２２はプランジャ１９の作動をダイヤフラ
ム３５に伝達する中間部材２２である。この中間部材２
２は、円盤状のスプリングシート部２２ａと、スプリン
グシート部２２ａの一側部からプランジャ１９の軸方向
に延びたプッシュロッド部２２ｂとからなり、このプッ
シュロッド部２２ｂがケーシング３４の希釈室３７の上
面部分を貫通して配設されている。そして、スプリング
シート部２２ａとスプリングシート２１との間には補助
スプリング２３が圧縮状態で介装されており、これによ
り中間部材２２のプッシュロッド部２２ｂがダイヤフラ
ム３５の上部リテーナ２４に圧接している。
【００２６】ステップモータ３３は、４ステップで１回
転するものであり、この実施例では０〜３２の３２ステ
ップに作動範囲が定められている。図３はステップモー
タ３３のステップ数が適宜な中間値にある状態を示して
おり、プランジャ１９の先端と中間部材２２とはある程
度離れている。この状態では、ダイヤフラム３５には排
気圧力と吸気圧力との差圧が作用するとともに、セット
スプリング３８によって閉方向へ付勢され、かつ補助ス
プリング２３によって開方向に付勢されている。したが
って、両スプリング３８，２３のバネ荷重によって定ま
る圧力（開弁圧）より差圧が低くなるとポート１０が開
放され、かつそれよりも差圧が大きくなるとポート１０
が閉じられる。
【００２７】ここで、上記補助スプリング２３のバネ荷
重は、その上端を支持するスプリングシート２１の位置
に応じて変化するので、ステップモータ３３が回転して
スプリングシート２１が上方に移動するとその開弁圧は
低下し、逆にスプリングシート２１が下方へ移動すると
その開弁圧は上昇する。すなわち、ステップモータ３３
の回転角制御によってポート１０の開閉特性を補正で
き、これによって最終的な排気還流量特性を所望の特性
にすることができる。図４はステップモータ３３のステ
ップ数に対応して得られる開弁圧の特性を図示したもの
である。
【００２８】制御ユニット６０は、図４のブロック図に
示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、Ｉ
／Ｏ（インターフェイス）６４からなるマイクロコンピ
ュータで構成され、Ｉ／Ｏ６４には、運転条件検出手段
として、エンジン回転数センサ６５、アクセル開度セン
サ６６、吸気温センサ６７、排気温センサ６８、吸気圧
センサ６９、水温センサ７０、燃温センサ７１からの信
号が入力される。ＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に記憶された
プログラムにしたがってＩ／Ｏ６４からの情報を取り込
み、演算処理し、燃料噴射時期および噴射量を制御する
燃料噴射ポンプ７３、排気還流量を制御する吸気絞り弁
８、負圧制御弁６を制御するための制御量であるデータ
をＩ／Ｏ６４にセットする。なお、ＲＡＭ６３はＣＰＵ
６１の演算処理に関連したデータを一時退避するために
使われる。Ｉ／Ｏ６４はＣＰＵ６１から出力されたデー
タに基づき、燃料噴射ポンプ７３と吸気絞り弁８および
負圧制御弁６の制御を行う。
【００２９】ＣＰＵ６１は、検出された運転条件に基づ
き排気還流制御弁４および吸気絞り弁８を介して排気還
流量を制御する一方で、トラップ９の再生時に吸気絞り
弁８の開度を絞り、この再生時の排気還流率を非再生時
に比べて同一もしくは減少する制御を行う。
【００３０】次に、ＣＰＵ６１における制御動作を図６
のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】まず、ステップ１０１でエンジン回転数Ｎ
ｅ、アクセル開度Ａｃｃ、冷却水温Ｔｗ等の運転条件の
諸データを読込む。
【００３２】次に、ステップ１０２で読込んだデータを
基に現在の運転条件が排気還流領域であるかどうかを判
断する。
【００３３】もし、ステップ１０２で排気還流領域でな
いと判断された場合には、ステップ１０７で、基本噴射
量ＱＮ、基本噴射時期ＩＴＮを図７，図８に示す制御マ
ップにしたがってそれぞれ算出する。
【００３４】続いて、ステップ１０８でトラップ９の再
生中か否かを判断する。なお、トラップ９の再生時期を
決定する制御については、例えば本出願人により特願平
１−３３９０４４号として出願されている。
【００３５】もし、ステップ１０８で再生中であると判
定された場合には、ステップ１０９に進んで現在の吸気
絞り弁８の開度Ｗを所定開度ＷＳとして、かつステップ
モータ３３のステップ数ＳＴＥＰを３２とし、ステップ
１１１に進む。吸気絞り弁８の開度Ｗが所定開度ＷＳと
して絞られることにより、吸入空気量を減らして排気温
度を上昇させ、トラップ９に捕集されたパーティキュレ
ートを再燃焼させる。これにより、図１の再生手段９３
が構成される。
【００３６】この再生時に、ステップモータ３３のステ
ップ数ＳＴＥＰを３２とすることにより、負圧制御弁６
が閉じて信号負圧が高められ、排気還流制御弁４が全閉
して排気還流が停止される。
【００３７】もし、ステップ１０８で再生中でないと判
定された場合には、ステップ１１０に進んで吸気絞り弁
開度Ｗを０とし、ステップモータ３３のステップ数ＳＴ
ＥＰを３２とし、ステップ１１１に進む。これにより、
排気還流が停止され、トラップ９の再生も行われない。
【００３８】一方、ステップ１０２で排気還流領域であ
ると判断された場合には、ステップ１０３で、基本噴射
量ＱＮ、基本噴射時期ＩＴＮを図７，図８に示す制御マ
ップにしたがってそれぞれ算出する。
【００３９】続いて、ステップ１０４でトラップ９の再
生中か否かを判断する。
【００４０】もし、ステップ１０４で再生中でないと判
断された場合には、ステップ１０６に進んで、吸気絞り
弁８の基本開度ＷＮ、基本ステップモータ３３のステッ
プ数ＳＴＥＰを図９，図１０に示す制御マップにしたが
ってそれぞれ算出し、ステップ１１１に進む。このよう
にして、図９の制御マップにしたがって吸気絞り弁８を
エンジン回転数Ｎｅまたは燃料噴射量Ｑに応じて絞ると
ともに、図１０の制御マップにしたがってステップモー
タ３３のステップ数ＳＴＥＰをエンジン回転数Ｎｅまた
は燃料噴射量Ｑに応じて増大して排気還流制御弁４の開
弁特性が決められることにより、機関運転条件に応じた
排気還流量が得られる。これにより、図１の排気還流量
制御手段９２が構成される。
【００４１】もしステップ１０４で再生中であると判断
された場合は、ステップ１０５で吸気絞り弁８の再生時
の開度ＷＳ、ステップモータ３３のステップ数ＳＴＥ
Ｐ、吸気絞り弁８の開度補正開度ΔＷＮおよびステップ
モータ３３の補正ステップ数ΔＳＴＥＰを図１１，図１
０，図１２，図１３の制御マップにしたがってそれぞれ
を算出し、ステップ１１１に進む。
【００４２】このように再生時は、図１１の制御マップ
にしたがって吸気絞り弁８の開度がエンジン回転数Ｎｅ
または燃料噴射量Ｑに応じて絞られることにより、吸入
空気量を減らして排気温度を上昇させ、トラップ９に捕
集されたパーティキュレートを再燃焼させる。
【００４３】この再生時に、図１０の制御マップにした
がってステップモータ３３のステップ数ＳＴＥＰがエン
ジン回転数Ｎｅまたは燃料噴射量Ｑに応じて減少して排
気還流制御弁４の開度が決められることにより、排気還
流量が行われ、再生中のＮＯｘ排出量を低減できる。
【００４４】このとき、図１３の制御マップにしたがっ
て補正値ΔＳＴＥＰを決定し、ステップモータ３３のス
テップ数ＳＴＥＰを非再生時に比べてエンジン回転数Ｎ
ｅまたは燃料噴射量Ｑに応じて増大補正することによ
り、排気還流制御弁４の開度が減少して排気還流通路３
の圧力が比較的に小さくなる。この結果、排気還流量が
減少することにより、トータルの吸入空気量が減って排
気温度を十分に上昇させることができるとともに、再生
中のパーティキュレート排出量を低減できる。
【００４５】そして、図１２の制御マップにしたがって
補正値ΔＷＮを決定し、吸気絞り弁８の開度を非再生時
に比べてエンジン回転数および燃料噴射量Ｑに応じて減
少補正することにより、再生時の排気還流量を所望の特
性に制御できる。
【００４６】上記、図１３および図１２の制御マップに
したがって行われる排気還流量および吸入空気量の補正
制御が、図１の排気還流率補正手段９４を構成する。
【００４７】最後に、ステップ１１１で噴射量Ｑ、噴射
時期ＩＴ、吸気絞り弁８の開度Ｗ、ステップモータ３３
のステップ数ＳＴＥＰを算出し、所定のアドレスに格納
し終了する。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、排気還流
率補正手段により再生時の排気還流率を非再生時に比べ
て同一もしくは減少することにより、トータルの吸入空
気量を減らし、排気温度を十分に上昇させるとともに、
再生中のパーティキュレートの排出量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】本発明の実施例を示す排気還流装置の概略構成
図である。
【図３】同じく負圧制御弁の断面図である。
【図４】同じく負圧制御弁の開弁圧の特性図である。
【図５】同じく制御ユニットの詳細を表すブロック図で
ある。
【図６】同じく排気還流量制御のフローチャートであ
る。
【図７】同じく燃料噴射量の制御マップである。
【図８】同じく燃料噴射時期の制御マップである。
【図９】同じく吸気絞り弁開度の制御マップである。
【図１０】同じくステップモータのステップ数の制御マ
ップである。
【図１１】同じくトラップ再生時の吸気絞り弁開度の制
御マップである。
【図１２】同じくトラップ再生時の吸気絞り弁補正開度
の制御マップである。
【図１３】同じくトラップ再生時のステップモータの補
正ステップ数の制御マップである。
【符号の説明】
１ 吸気通路 ２ 排気通路 ３ 排気還流通路 ４ 排気還流制御弁 ９２ 排気還流量制御手段 ９３ 再生手段 ９４ 排気還流率補正手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機関の吸気通路と排気通路とを結ぶ排気
    還流通路と、この排気還流通路に介装される排気還流制
    御弁と、同じく排気還流通路の合流部より上流側の前記
    吸気通路に介装される吸気絞り弁と、機関の運転条件を
    検出する手段と、検出された運転条件に基づき前記排気
    還流制御弁および吸気絞り弁を介して排気還流量を制御
    する手段と、前記排気通路に介装され排気中のパーティ
    キュレートを捕集するトラップと、検出された運転条件
    に基づきこのトラップの再生時に前記吸気絞り弁の開度
    を絞る再生手段と、この再生時の排気還流率を非再生時
    に比べて同一もしくは減少する排気還流率補正手段とを
    備えたことを特徴とするディーゼル機関の排気還流装
    置。
  2. 【請求項２】 排気還流率補正手段として再生時の排気
    還流制御弁の開度を非再生時に比べて減少する構成とし
    たことを特徴とする請求項１記載のディーゼル機関の排
    気還流装置。
JP3267770A 1991-10-16 1991-10-16 デイーゼル機関の排気還流装置 Pending JPH05106518A (ja)

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