JPS61101629A - デイ−ゼル機関の吸気絞りとｅｇｒの関連制御方法 - 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、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鍬関に於て、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Ｍ成された
吸気絞り弁を備え７．−吸気制御装置が、例えば特開昭
５６−７５９３０号公報、特開昭５６−１０１０３１＠
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
、排気ガス中の右吉成か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号公報に於て示さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 アイドル運転時に於ける排気ガス再循環は、安定したア
イドル運転性を確保するために特に厳格に制御された所
定の流量にて行われる必要があり、アイドル運転時に吸
気絞りを行われないディーゼル機関に於ては、アイドル
運転時にさほど大きい吸気管負圧が発生することがなく
、吸気通路と排気通路との差圧がさほど大きくならない
から、排気ガス再循環制御弁の開弁量（弁移動ｍ）が多
少変動しても排気ガス再循環流量が大きく変動すること
がなく、この排気ガス再循環流ｍの変化量は許容される
範囲を越えることがなく、アイドル運転性に支障を来た
すことがないが、アイドル運転時に吸気絞りを行われる
ディーゼル機関に於ては、アイドル運転時に比較的大き
い吸気管負圧が発生して吸気通路と排気通路との差圧が
比較的大きくなることにより排気ガス再循環制御弁の開
弁量が多少変動しても排気ガス再循環流量が比較的大き
く変動し、この排気ガス再循環流量の変化量が許容され
る範囲を越える虞れがあり、これによってアイドル運転
性が悪化する虞れがある。また、再Ｗ環排気ガスは吸気
絞り弁より下流側の吸気通路に注入されるから、排気ガ
ス再循環が行われると、吸気絞り弁により吸気絞り効果
が減少する。これを補うべく吸気絞り弁による吸気絞り
度が増大されると、これに応じて排気ガス再循環流量も
増大するから、これは無意味であり、吸気絞り効果が回
復することなく排気ガス再循環流量のみが増大し、ＥＧ
Ｒ過多という不具合が生じる。

一般に、アイドル運転時には一定の吸気絞り度にて吸気
絞りが行われるが、特にアクセルペダル連動式の吸気絞
り弁をηｈえたディーゼル機関に於ては、低乃至中負荷
運転時の如きアイドル運転以外の部分負荷運転時にはア
クセルペダルの踏込み吊に応じて吸気絞り度が変化し、
これに応じて吸気管負圧が変化する。従って上述の如き
吸気絞り弁を備えたディーゼル機関に於ては、吸気絞り
弁の開弁量が変化する低乃至中負荷運転域に於ては、適
切な排気ガス再循環流量にて排気ガス再循環が行われる
べく前記吸気絞り弁の開弁量を考慮して排気ガス再循環
制御弁の開弁量が設定されなければならない。しかしこ
のように排気ガス再循環流量がｌ１ＩＩＩｔ１（ｌされ
ても実際の排気ガス再循環流用は吸気絞り弁の開弁量誤
差成分と排気ガス再循環制御弁の開弁量誤差成分とを含
むことになり、この１＝め要求精度に適った排気ガス再
循環流量制御が行われなくなる虞れがある。

上述の如き不具合に鑑みて吸気圧力を検出して吸気圧力
に応じて特にアイドル運転時の排気ガス再循環制御弁の
開弁量を洛正制御するよう構成された排気ガス再循環制
御１］装置が特願昭５５−１８９２９１号（特開昭５７
−１１０７５８号）に於て提案されている。この排気ガ
ス再循環制御装置は、吸気絞り弁及び排気ガス再循環制
御弁の聞弁土の変動による排気ガス再循Ｉ塁流量の変動
を回避し、比較的高精度な排気ガス再循環流量制御を行
うことが可能であるが、しかしこの制御装置は比較的複
雑なものであり、しかも高級な演痺装胃を必要とする。

本発明は、複雑な制御ｔｌＩ装置を必要とすることなく
、またへ級な演算装置を必要とすることなく、騒音低減
のためのアイドル運転時吸気絞りとアイドル運転時の適
正な排気ガス再循環流量とを確保し、また部分負荷運転
時にも吸気絞りによる影響を受けることなく適正な排気
ガス再循環流量にて排気ガス再循環が行われるようにす
るディーゼル機関の吸気絞り−ＥＧＲ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に必要な所定の
一定１＋０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流量制御
領域にて所定の一定賄に保って排気ガス再循環を行い、
ｊ′イドル運転以外の運転時には前記吸気絞り弁を仝聞
にし、前記吸気絞り弁が全開である状態下に於てのみ前
記排気ガス再循環制御弁の開弁量を該排気ガス再′＠環
制御弁の可変流ｍ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′ｌＯ徴とするディーぜ
ル別間の吸気絞りとＥＧＲの関連制御方法によって達成
される。

光明の作用及び効果 本発明による関連制御方法によれば、アイドル運転時に
は騒音低減のために必要な所定の一定の吸気絞り度によ
り吸気絞りが行われてこの吸気絞りにより騒音低減がな
され、この時には排気ガス再ＩＭ環制御弁の開弁量が該
排気ガス再循環制御弁の一定流■制御領域にて決定され
るから、その弁移動■が多少変動しても排気ガス書循環
制御弁の開弁夛が変動することがなく、これによって吸
気絞り状態下に於ても排気ガス再１１ｉｉ環流ｍが許容
される範囲を越えて変動することが回避され、アイドル
運転性を悪化することなくアイドル運転時の１ノ１気ガ
ス再循環が適正な流量にて行われる。このアイドル運転
時の排気ガス再循ＩＩｌはＩＩｌ音低減のために必ｇＩ
Ｃな吸気絞り効果が得られるべく比較的小さい値に設定
される。

アイドル運転以外の低乃至中ｆｉ？ｉ？ｉ運転時の如き
部分負荷運転時には吸気絞り弁が全開してから８１１気
ガス再Ｉｌｌ！Ｉ環流吊がディービル代関の運転状態に
応じて可変制御されるから、即ち、吸気絞り弁の開弁量
が変化しない状態下にて排気ガス再循環流量の制御が行
われるから、この時の実際の排気ガス再循環流量が吸気
絞り弁の聞井用の誤差成分を含むことがなく、比較的高
精疫に要求精度に適った排気ガス再循環流量制御が行わ
れるようになる。

また排気ガス再循環流量のディーゼル機関の運転状態に
応じた可変制御は吸気絞り弁が全問になった後に行われ
るから、吸気絞り弁の開弁量の変動による排気ガス再循
環流ｍを修正する必要がなくなり、これにより高級な演
輝装置を必要とすることなく比較的簡単な制ｔＩｌ装冒
によって適切２ｒ排気ガス再循環流Ｍの制御が行われ１
りるようになる。

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ピ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
を軽て燃ｖＡ至４に連通した渦流室６を有してＪ７す、
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の踏込み吊に応じて計量された流ｍ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、吸気制すＩＩ装冒１１及び吸気マ
ニホールド１２を経て図示されてい４【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
排気ボート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。吸気ポートと排気ボート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Ｄ１吸気較り弁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峙には図示されている如き
全開ｔｅｌ置に位置し、アクセルペダル１０が少しでも
踏込まれると直らに仝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
踏込み川に対する量弁特性は第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
大気圧が尋人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
負圧が尋人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０
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ｔｌ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２２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２３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１
９より下流側には排気ガス注入ボート３２が各々設けら
れており、排気ガス取入れボート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
入ボート３２に連通接続されている。排気ガス再循環制
御弁３４は弁ボート３６を間開づる弁要素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４ｏ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ボート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ロバが導入され
ている時には圧縮コイルばね４２のばね力に抗してての
負圧に応じて持上げられ、弁ボート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）り錐状弁座部３６
ｂ１．：着ルすることにより弁ボート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＋に達するまでは開弁開始過渡期どして円錐状部
３７ａが円錐状弁座部３６ｂより離れるに従って弁ボー
ト３６の通路断面積を増大し、弁要素３７の移動量が第
一の所定値し１から第二の所定値Ｌ２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Ｌ２から第三の所
定値し３に達するまでは円柱状部３７ｂが弁ボート３６
より扱（プ出すことに従って円錐状弁座部３６ｂど共動
じて徐々に弁ボート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し３を越えた時には円錐状
部３７ａが弁ボート３６より完全に扱は出すことにより
弁ボート３６の通路断面積をその開口面積により決まる
最大１１ａＳ　ｙ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Ｌ１から前記第二の所
定１ａ　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ＩＪＪ量が前記第二の所定値し２と前
記第三の所定値Ｌ３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（２１１装同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、回転数セン勺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２Ｆｊｎセン号５こ）より機関冷
却水温度に関づる情報を、アクセルセンサ５４よりアク
セルペダル１０の踏込みｌｉ）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
々個別にオンーオフ信号を出力し、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）大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ｍ　＊　４度が所定１直以上の時
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５２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２４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ｂたらされ、
キースイッチ５２が間かれてディーピル）大関１の運転
が停止［される時に【、１インテークシヤツタとして作
用すべく全開位置のもたらされる。

また制御＋溜装置０はマイクロコンピュータの記憶装置
にアクしルペダル１０の踏込み吊と機関回転数とを各々
変数とした二次元マツプとしてアクセルペダル踏込み吊
と機関回転数との各棒組み合せに対する排気ガス再循環
制御弁３４の最適弁要素移動用（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の踏込み吊
と回転数センナ５１により検出された機関回転数とに塁
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
５１算より求められｌζ最適弁要素移移動爪応じた電流
信号をｆ１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ｆｆ１Ａ＋
より所定値大きいアクセルペダル踏込みｆｆｉ　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襞間回転数が所定値以下であれば弁
要素３７の移動爪が前記第一の所定値Ｌ２と前記第二の
所定値Ｌ２との中間値（ＬＩ＋１２／２＞を制御目標１
ｉｃ＋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ｆｆｉが前記所定
値Ａ２以下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０１が所
定１ａ　Ａ　ａ以上であって且それより大きいＡ２以下
である時にはアクセルペダル１０の踏込み吊と別間回転
数との組合せに応じて定められた制御目標移＃Ｊ■に応
じてブを要素３７の移８ｍが前記第二の所定値し２と前
記第三の所定値［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、冷ムロ水温度が所
定値以下の暖別過程時とアクビルペダル１０の踏込み吊
がＡ３以下の高負荷運転時及びアクセルペダル１０の踏
込み川が第二の所定値し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ｍ
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［円面積は、
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の踏込み小が前記所定値Ａ２以下′Ｃあ
る時、即らアイドル運転時及び吸気絞り制御弁１８が確
実に全問するまでは前記一定流量制御領域により決まる
所定値Ｓ１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の踏込み川が前記所定値Δ２とこれよ
り大きい所定Ｍｔ　Ａ　３　との間である時にはその時
のアクヒルペダル１０の踏込み吊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）大関回転数の於け
る４Ｊｌ気ガス再循環制ｔｉ１１弁３４のアクセルペダ
ル１０の踏込み吊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の踏込み小に苅りる開度特
性とを示している。このグラフからも、主吸気絞り弁１
８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■制御領域によって所定の一定ｈｆｌ　
Ｓ　＋　に保たれ、この通路断面積は主吸気絞り弁１８
が仝聞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ＩＩ
気ガス再循環制Ｄ１１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、本発明を特定の一実施例について詳細に
説明したが、本発明は、これに限定されるしのではなく
、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方法とを示
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＃ｌＪ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（＾とのアクセル
ペダルの踏込み吊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０．６・・
・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・
・・排気ボート、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、２
４．２５・・・負圧制御弁、２６・・・負圧供給！置、
３１・・・排気ガス取出しボート、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
［１ツド。 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
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   ために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
   の一定流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、アイドル運転以外の運転時には前記吸気
   絞り弁を全開にし前記吸気絞り弁が全開である状態下に
   於てのみ前記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。