JPH0639945B2 - デイ−ゼル機関の吸気絞りとｅｇｒの関連制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関
の吸気絞りと排気ガス再循環（ＥＧＲ）の関連制御方法
に係り、特にアイドル運転時に吸気絞りと排気ガス再循
環とを行うディーゼル機関の吸気絞りと排気ガス再循環
の関連制御方法に係る。

従来の技術 自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関に於て、ア
イドル運転時の騒音の低減のために吸気通路の途中に設
けられたノイズサプレッサと称されている如き吸気絞り
弁により吸気絞りを行うことが有効であることは従来よ
り良く知られており、このことに鑑みてアクセルペダル
の踏込みが解除されているアイドル運転時には所定の閉
弁位置にまで閉弁されて吸気絞りを行うよう構成された
吸気絞り弁を備えた吸気制御装置が、例えば特開昭５６
−７５９３０号公報、特開昭５６−１０１０３１号公報
に示されている。

また自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関に於
て、排気ガス中の有害成分である窒素酸化物の低減の為
に排気ガス再循環を行うことが有効であることは従来よ
り良く知られており、排気ガス中の窒素酸化物の低減の
ために排気ガス再循環を低乃至中負荷運転時はもとより
アイドル運転時にも行うことが既に考えられており、こ
のことは例えば特開昭５６−２９０５０号公報特開昭５
６−１１５８４１号公報、特開昭５４−１３３２２１号
公報等に於て示されている。

また上記の特開昭５４−１３３２２１号公報には、アイ
ドル運転時に吸気絞り弁により吸気通路を絞りつつ排気
ガス再循環を行う際に、ベンチュリ負圧により作動され
る排気ガス再循環制御弁の弁要素の位置がベンチュリ負
圧の変動により多少変動しても排気ガス再循環量が一定
値に安定して保たれるよう、排気ガス再循環制御弁の弁
要素の移動量（バルブリフト）の増大に対する弁の通路
断面積（オリフィス開口面積）の増大の割合をアイドル
運転時の排気ガス再循環制御弁の開度に当る領域にて緩
やかにすることが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 上記の如くアイドル運転時にも吸気絞りを行い、吸気絞
りの度合を一定に保つと共に、アイドル運転域に於ける
排気ガス再循環制御弁の感度を鈍らせることにより、デ
ィーゼルエンジンに於てもアイドル運転を安定した状態
に保ってアイドル時に排気ガス再循環を行うことができ
るが、このようにアイドル運転時の排気ガス再循環量を
安定させるために、排気ガス再循環制御弁にバルブリフ
トの増大に対するオリフィス開口面積の増大の割合を鈍
らせた領域（一定流量制御領域）を設けた場合、機関が
アイドル運転状態より負荷運転状態へ移行したとき、如
何にして排気ガス再循環制御弁をバルブリフトによって
オリフィス開口面積が敏感に変えられる制御可能に状態
（可変流量制御領域）に移行させるかが問題である。

アイドル運転時に排気ガス再循環を行わせるためにディ
ーゼル機関の吸気通路に設けられる吸気絞り弁は、通常
アクセルペダルが踏込み解除位置より僅かに踏込まれる
と直ちに全開されるようになっており、従って上記の特
開昭５４−１３３２２１号公報に於ける如く、排気ガス
再循環制御弁がベンチュリ負圧により開方向へ駆動され
る様になっている場合には、アクセルペダルが踏込み解
除位置より僅かに踏込まれただけで、排気ガス再循環制
御弁は直ちに一定流量制御領域より大きく開いて可変流
量制御領域へ移行する。従ってもしアクセルペダルがア
イドル位置より僅かに踏込まれているが尚未だ出力がか
なり低い運転状態が持続するときには、排気ガス再循環
制御弁のバルブリフトが僅かに変化することによってオ
リフィス開口面積がかなり大幅に変化し、機関回転数に
大きな変動が生ずる虞れがある。

本発明は、アイドル運転時の排気ガス再循環量を一定値
に安定して保つと同時に、機関がアイドル運転状態より
負荷運転状態へ移行する過程に於ても機関運転の不安定
を生ずることなく機関の運転状態に対し敏感に応答する
可変流量制御領域への移行が行われるディーゼル機関の
吸気絞りとＥＧＲの関連制御方法を提供することを目的
としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本発明によれば、アイドル運転時に
は吸気絞り弁の開弁量を騒音低減のための必要な所定の
一定値に保って吸気絞りを行い且排気ガス再循環制御弁
の開弁量を該排気ガス再循環制御弁の一定重量制御領域
にて所定の一定値に保って排気ガス再循環を行い、アイ
ドル運転状態からアクセルペダルが踏込まれたとき、第
一の所定アクセル開度にて前記吸気絞り弁を全開にし、
前記第一の所定アクセル開度より実質的に大きい第二の
所定アクセル開度迄は前記排気ガス再循環制御弁の制御
を前記一定流量制御領域に保ち、前記第二の所定アクセ
ル開度以上のアクセル開度にて前記排気ガス再循環制御
弁の開弁量を可変流量制御領域にてディーゼル機関の運
転状態に応じて可変制御することを特徴とするディーゼ
ル機関の吸気絞りとＥＧＲの関連制御方法によって達成
される。

発明の作用及び効果 上記の如きディーゼル機関の吸気絞りとＥＧＲの関連制
御方法によれば、アイドル運転時には排気ガス再循環制
御弁を一定流量制御領域にて作動させることにより排気
ガス再循環制御弁の弁要素移動位置に多少の不安定的変
動が生じても弁の通路断面積を一定に保って騒音低減の
ために必要な所定の排気ガス再循環量を安定に保って機
関のアイドル運転を行うことができ、機関がアイドル運
転より負荷運転へ移行する過程に於ては、吸気絞り弁は
アクセルペダルがアイドル運転状態より第一の所定アク
セル開度まで踏込まれることにより全開とされるが、排
気ガス再循環制御弁はアクセルペダルが前記第一の所定
アクセル開度より実質的に大きい第二の所定アクセル開
度以上になるまでは一定流量制御領域にて作動され、ア
クセル開度が前記第二の所定アクセル開度以上となり、
排気ガス再循環制御弁の弁要素移動位置に多少の不安定
的変動が生じても機関運転に不安定が生ずる虞れがなく
なったところで、機関の運転状態に応じて排気ガス再循
環量を可変制御する正規の作動特性による排気ガス再循
環が行われるので、アイドル運転域より負荷運転域の全
域に亙り好ましい所定の排気ガス再循環を達成しつつ機
関の安定運転を確保することができる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は本発明による吸気絞りとＥＧＲの関連制御方法
による関連制御を行われるディーゼル機関及びその関連
制御装置の一つの実施例を示している。図に於て、１は
ディーゼル機関を示しており、該ディーゼル機関は、シ
リンダボア２を有し、該シリンダボア内にピストン３を
図にて上下方向に摺動可能に受入れ、ピストン３の上方
に燃焼室４を郭定している。ディーゼル機関１は噴口５
を経て燃焼室４に連通した渦流室６を有しており、該渦
流室に燃料噴射ノズル７より燃料を噴射供給されるよう
になっている。

燃料噴射ノズル７は燃料導管８によって燃料噴射ポンプ
９に連通接続され、該ポンプより機関負荷、概ねアクセ
ルペダル１０の踏込み量に応じて計量された流量の燃料
を圧送されるようになっている。

ディーゼル機関１は、吸気制御装置１１及び吸気マニホ
ールド１２を経て図示されていない吸気ポートより燃焼
室４内に空気を吸入し、燃焼室４より排気ガスを排気ポ
ート１３を経て排気マニホールド１４へ排出するように
なっている。吸気ポートと排気ポート１３は各々ポペッ
ト弁により開閉されるようになっており、図に於ては、
符号１５によって排気用のポペット弁のみが示されてい
る。

吸気制御装置１１は、互いに並列に設けられた主吸気通
路１６と副吸気通路１７とを互いに並列に有しており、
主吸気通路１６には主吸気絞り弁１８が、また副吸気通
路１７には副吸気絞り弁１９が各々設けられている。

主吸気絞り弁１８は、アクセルリンケージ２０によって
アクセルペダル１０に駆動連結され、アクセルペダル１
０の踏込みが解除されている時には図示されている如き
全閉位置に位置し、アクセルペダル１０が少しでも踏込
まれると直ちに全開位置に位置するようになっている。
尚、この主吸気絞り弁１８のアクセルペダル１０の踏込
み量に対する開弁特性は第４図に於て実線にて示されて
いる。

副吸気絞り弁１９は、ダブルダイヤフラム装置２１に駆
動連結され、そのダイヤフラム室２２と２３の何れにも
大気圧が導入されている時には図示されている如き全開
位置に位置し、ダイヤフラム室２２に大気圧が導入され
てダイヤフラム室２３に負圧が導入されている時には半
開位置に位置し、ダイヤフラム室２２と２３の何れにも
負圧が導入されている時には閉弁位置に位置するように
なっている。

ダブルダイヤフラム装置２１のダイヤフラム室２２は負
圧制御弁２４に接続され、またダイヤフラム室２３はも
う一つの負圧制御弁２５に接続されている。負圧制御弁
２４と２５は、各々電磁作動式の負圧制御弁であり、通
電時には負圧ポンプと負圧タンクとを含む如き負圧供給
装置２６の負圧をダイヤフラム室２或いは２３に導入
し、非通電時には大気圧をダイヤフラム室２２或いは２
３に導入するようになっており、この通電制御は制御装
置５０により行われるようになっている。

排気マニホールド１４には排気ガス取入れポート３１
が、吸気制御弁１１の主吸気絞り弁１８と副吸気絞り弁
１９より下流側には排気ガス注入ポート３２が各々設け
られており、排気ガス取入れポート３１は、導管３３、
排気ガス再循環制御弁３４及び導管３５を経て排気ガス
注入ポート３２に連通接続されている。排気ガス再循環
制御弁３４は弁ポート３６を開閉する弁要素３７を含
み、弁要素３７は、弁ロッド３８によってダイヤフラム
装置３９に駆動連結され、ダイヤフラム４０の一方の側
に設けられたダイヤフラム室４１に所定値より大きい負
圧が導入されていない時には圧縮コイルばね４２のばね
力によって押下げられて弁ポート３６ａを閉じ、これに
対しダイヤフラム室４１に所定値より大きい負圧が導入
されている時には圧縮コイルばね４２のばね力に抗して
その負圧に応じて持上げられ、弁ポート３６ａを開くよ
うになっている。

弁要素３７は、第２図によく示されている如く、弁ポー
ト３６ａを郭定する弁座部材３６の円錐状弁座部３６ｂ
に着座することにより弁ポート３６ａの締切りを行う円
錐状部３７ａと、前記円錐状部の先端に連続して設けら
れた円柱状部３７ｂとを有しており、第３図に示されて
いる如く、弁要素３７の移動量が零から第一の所定値Ｌ
_１に達するまでは開弁開始過渡期として円錐状部３７ａ
が円錐状弁座部３６ｂより離れるに従って弁ポート３６
の通路断面積を増大し、弁要素３７の移動量が第一の所
定値Ｌ_１から第二の所定値Ｌ_２に達するまでは円柱状部
３７ｂが円錐状弁座部３６ｂの部分にさしかかることに
より弁ポート３６の通路断面積を所定の一定値Ｓ_１に保
ち、弁要素３７が第二の所定値Ｌ_２から第三の所定値Ｌ
_３に達するまでは円柱状部３７ｂが弁ポート３６より抜
け出すことに従って円錐状弁座部３６ｂと共働して徐々
に弁ポート３６の通路断面積を増大し、弁要素３７の移
動量が第三の所定値Ｌ_３を越えた時には円錐状部３７ａ
が弁ポート３６より完全に抜け出すことにより弁ポート
３６の通路断面積をその開口面積により決まる最大値Ｓ
_２に設定するようになっている。

排気ガス再循環制御弁３４の一定流量制御領域は弁要素
３７の移動量が前記第一の所定値Ｌ_１から前記第二の所
定値Ｌ_２の間にある時であり、可変流量制御領域は弁要
素３７の移動量が前記第二の所定値Ｌ_２と前記第三の所
定値Ｌ_３との間にある時である。

排気ガス再循環制御弁３４のダイヤフラム室４１には負
圧調整弁４３より負圧が供給されるようになっている。
負圧調圧弁４３は、実願昭５６−１１８６０９号に於て
提案されている如き型式の電磁作動式の負圧調圧弁であ
って良く、負圧供給装置２３より負圧を供給され、その
負圧を制御装置５０より該負圧調整弁に与えられる電流
信号の大きさに応じた圧力に調圧し、これをダイヤフラ
ム室４１へ供給するようになっている。

制御装置５０は、一般的構造のマイクロコンピュータを
含んでおり、回転数センサ５１よりディーゼル機関１の
回転数に関する情報を、キースイッチ５２よりそれの開
閉に関する情報を、水温センサ５３より機関冷却水温度
に関する情報を、アクセルセンサ５４よりアクセルペダ
ル１０の踏込み量に関する情報を各々与えられ、これら
情報に従って負圧制御弁２４と２５とに各々個別にオン
−オフ信号を出力し、また負圧調整弁４３に所定の大き
さの電流信号を出力するようになっている。

本発明による関連制御の実施のために、制御装置５０
は、キースイッチ５２が閉じられていて水温センサ５３
により検出される機関冷却水温度が所定値、例えば６０
℃以下である時には負圧制御弁２４と２５の双方へオフ
信号を出力し、機関冷却水温度が所定値以上の時には負
圧制御弁２２へのみオン信号を出力し、キースイッチ５
２が開かれる機関停止時にはキースイッチが閉じられた
時点より数十秒の所定時間が経過するまで負圧制御弁２
４と２５の双方へオン信号を出力するようになってい
る。

従って、副吸気絞り弁１９は、暖機過程時には全開位置
にもたらされ、暖機完了後には半開位置にもたらされ、
キースイッチ５２が開かれてディーゼル機関１の運転が
停止される時にはインテークシャッタとして作用すべく
全閉位置のもたらされる。

また制御装置５０はマイクロコンピュータの記憶装置に
アクセルペダル１０の踏込み量と機関回転数とを各々変
数とした二次元マップとしてアクセルペダル踏込み量と
機関回転数との各種組み合せに対する排気ガス再循環制
御弁３４の最適弁要素移動量（最適排気ガス再循環流
量）を記憶しており、水温センサ５３により検出された
機関冷却水温度が所定値以上である時にはアクセルセン
サ５４により検出されたアクセルペダル１０の踏込み量
と回転数センサ５１により検出された機関回転数とに基
づいてその二つの制御変数に応じた排気ガス再循環制御
弁３４の最適弁要素移動量のデータ値を前記記憶装置よ
り読み出し、そのデータ値或いは該データ値よりの補間
計算より求められた最適弁要素移動量に応じた電流信号
を負圧調整弁４３へ出力するようになっている。

本発明による関連制御方法に於ては、主吸気絞り弁１８
が全開になる設計上のアクセルペダル踏込み量Ａ_１より
所定値大きいアクセルペダル踏込み量Ａ_２にまでアクセ
ルペダル１０が踏込まれるまでは冷却水温度が所定値以
上で且機関回転数が所定値以下であれば弁要素３７の移
動量が前記第一の所定値Ｌ_１と前記第二の所定値Ｌ_２と
の中間値（Ｌ_１＋Ｌ_２／２）を制御目標値とした所定の
一定の電流信号を負圧調整弁４３へ出力し、アクセルペ
ダル１０の踏込み量が前記所定値Ａ_２以上であって排気
ガス再循環を行うべき運転域である時には、即ちアクセ
ルペダル１０の踏込み量が所定値Ａ_２以上であって且そ
れより大きいＡ_３以下である時にはアクセルペダル１０
の踏込み量と機関回転数との組合せに応じて定められた
制御目標移動量に応じて弁要素３７の移動量が前記第二
の所定値Ｌ_２と前記第三の所定値Ｌ_３との間で可変制御
されるよう所定の電流信号を負圧調整弁４３へ出力し、
冷却水温度が所定値以下の暖機過程時とアクセルペダル
１０の踏込み量がＡ_３以上の高負荷運転時及びアクセル
ペダル１０の踏込み量が第二の所定値Ｌ_２以下であって
且機関回転数が所定値以上の減速運転時には排気ガス再
循環が行われないよう排気ガス再循環制御弁３４の弁要
素３７の移動量を零とする電流信号を負圧調整弁４３へ
出力するようになっている。

従って、排気ガス再循環制御弁３４の通路断面積は、暖
機完了後に於て機関回転数が所定値以下であってアクセ
ルペダル１０の踏込み量が前記所定値Ａ_２以下である
時、即ちアイドル運転時及び吸気絞り制御弁１８が確実
に全開するまでは前記一定流量制御領域により決まる所
定値Ｓ_１に保たれ、これに対し暖機完了後であってアク
セルペダル１０の踏込み量が前記所定値Ａ_２とこれより
大きい所定値Ａ_３との間である時にはその時のアクセル
ペダル１０の踏込み量と機関回転数とに応じて前記可変
流量制御領域によって可変設定される。

第４図は暖機完了後に於ける一定の機関回転数に於ける
排気ガス再循環制御弁３４のアクセルペダル１０の踏込
み量に対する通路断面積特性と主吸気絞り弁１８のアク
セルペダル１０の踏込み量に対する開度特性とを示して
いる。このグラフからも、主吸気絞り弁１８が全開にな
るまでは排気ガス再循環制御弁３４の通路断面積は一定
流量制御領域によって所定の一定値Ｓ_１に保たれ、この
通路断面積は主吸気絞り弁１８が全開になった後に排気
ガス再循環制御弁３４の可変流量制御領域によって可変
制御されることが理解されよう。

本発明による関連制御方法によれば、吸気絞り弁と排気
ガス再循環制御弁のいずれか一方が必ず一定の開度状態
に保たれ、これにより高級な制御方法を駆使することな
く常に適切な流量にて排気ガス再循環が行われるように
なる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のよる吸気絞りとＥＧＲの関連制御方法
を実施されるディーゼル機関とその関連制御装置とを示
す概略構成図、第２図は本発明による関連制御方法の実
施に使用される排気ガス再循環制御弁の要部を拡大して
示す断片的な断面図、第３図は本発明による関連制御方
法の実施に使用される排気ガス再循環制御弁の弁要素の
移動量と通路断面積との関係を示すグラフ、第４図は本
発明による関連制御方法に於ける主吸気絞り弁の開度と
排気ガス再循環制御弁の通路断面積とのアクセルペダル
の踏込み量に対する関連特性を示すグラフである。 １……ディーゼル機関，２……シリンダボア，３……ピ
ストン，４……燃焼室，５……噴口，６……渦流室，７
……燃料噴射ノズル，８……燃料導管，９……燃料噴射
ポンプ，１０……アクセルペダル，１１……吸気制御装
置，１２……吸気マニホールド，１３……排気ポート，
１４……排気マニホールド，１５……ポペット弁，１６
……主吸気通路，１７……副吸気通路，１８……主吸気
絞り弁，１９……副吸気絞り弁，２０……アクセルリン
ケージ，２１……ダイヤフラム装置，２２，２３……ダ
イヤフラム室，２４、２５……負圧制御弁，２６……負
圧供給装置，３１……排気ガス取出しポート，３２……
排気ガス吸入ポート，３３……導管，３４……排気ガス
再循環制御弁，３５……導管，３６……弁座部材，３７
……弁要素，３８……弁ロッド，３９……ダイヤフラム
装置，４０……ダイヤフラム，４１……ダイヤフラム
室，４２……圧縮コイルばね，４３……負圧調整弁，５
０……制御装置，５１……機関回転数センサ，５２……
キースイッチ，５３……水温センサ，５４……アクセル
センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アイドル運転時には吸気絞り弁の開弁量を
   騒音低減のための必要な所定の一定値に保って吸気絞り
   を行い且排気ガス再循環制御弁の開弁量を該排気ガス再
   循環制御弁の一定重量制御領域にて所定の一定値に保っ
   て排気ガス再循環を行い、アイドル運転状態からアクセ
   ルペダルが踏込まれたとき、第一の所定アクセル開度に
   て前記吸気絞り弁を全開にし、前記第一の所定アクセル
   開度より実質的に大きい第二の所定アクセル開度迄は前
   記排気ガス再循環制御弁の制御を前記一定流量制御領域
   に保ち、前記第二の所定アクセル開度以上のアクセル開
   度にて前記排気ガス再循環制御弁の開弁量を可変流量制
   御領域にてディーゼル機関の運転状態に応じて可変制御
   することを特徴とするディーゼル機関の吸気絞りとＥＧ
   Ｒの関連制御方法。