JPS6116238A - デイ−ゼル機関の吸気制御装置 - 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、自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関
の吸気制御装置に係り、特に排気ガス再循環を行われる
ディーゼル機関の吸気制御Ｉ装置に係る。

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、騒
音の低減のために吸気通路の途中に設けられた吸気絞り
弁によって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、この目的によりアクセルペダル
に駆動連結されアクセルペダルの踏込みに応じて開弁づ
る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５６−１０１０３１号に於て開示されている
。

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
、排気ガス中の有害な窒素酸化物の低減のために排気ガ
ス再循環を行うことが有効であることが従来よりよ（知
られである。ディーゼル機関に於ける排気ガス再循環は
、燃焼室の余剰空気の一部を排気ガスに置換えるべく、
概ね機関員向の増大に応じて減少する流量にて行われる
。吸気絞りを行われない一般的なディーゼル機関に於て
は、吸気通路にあまり大きい吸気管負圧が生じないから
、排気ガス中の窒素酸化物の低減のために必要な排気ガ
ス再循環流量が得られないことがあり、このことに鑑み
て吸気管負圧の増大を図るべく、排気ガス再循環に関連
して吸気絞りを行うことが、特願昭５３−１６２１６５
号（特開昭５５−１８７８４８号）、特願昭５５−１０
２０３２号（特開昭５７−２６２５５号）、特願昭５５
−１０２０３４号（特開昭５７−２６２５７号）、特願
昭５５−１１７３５１号（特開昭５７−４１４５３号等
に於て既に提案されてい把。

発明が解決しようとする問題点 騒音低減のためにアクセルペダル連動式の吸気絞り弁を
備えたディーゼル機関に於ては、そのアクセルペダル連
動式吸気絞り弁より下流側に再循環排気ガス注入口が設
けられていれば、アクセルペダル連動式吸気絞り弁によ
る吸気絞りのちとに排気ガス再循環が行われるが、しか
しアクセルペダルの踏込みに連動して作動づる吸気絞り
弁では排気ガス再循環制御特性に応じて適切に吸気絞り
が行われないことが生じ、所定の排気ガス再循環制御特
性に従って排気ガス再循環制御が行われなくなることが
ある。即ち、騒音低減のための吸気絞り特性と排気ガス
再循環制御のための吸気絞り特性とは互いに異なってお
り、一つの吸気絞り弁では騒音低減と排気ガス再循環制
御とを１両立することが困難である。

本発明は、騒音低減のための吸気絞りと排気ガス再循環
制御のための吸気絞りとを互いに悪影響を及ぼづことな
く各々所期の制御特性に従って行うことができるディー
ゼル機関の吸気制御Ｉ装置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、排気ガス再循環を
行われるディーゼル機関の吸気制御装置に於て、再循環
排気ガス注入口より下流側に設けられアクセルペダルの
踏込みにより開弁する第一の吸気絞り弁と、前記再循環
排気ガス注入口より上流側に設けられ排気ガス再循環制
御特性に応じて開弁量を制御される第二の吸気絞り弁と
を有するディーゼル機関の吸気制御装置によって達成さ
れる。

発明の作用及び効果 上述の如き構成によれば、排気ガス再循環による排気ガ
スに影響されることなく第一の吸気絞り弁によってアク
セルペダルの踏込みに応じた騒音低減のための吸気絞り
が行われ、またこのｖＡ音低減のための吸気絞りとは別
に第二の吸気絞り弁によって排気ガス再循環制御特性に
応じた吸気絞りが行われ、これにより騒音低減のための
吸気絞りと排気ガス再循環制御のための吸気絞りとがそ
れぞれ所期の制御特性に従って的確に行われる。

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制御装置を備えたディーゼル
機関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、該シリングボア内にピストン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、−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４７によって電気制御式の
燃料噴射ポンプ４５に連通接続され、該ポンプより機関
員向に応じて３１間された流量の燃料を圧送されるよう
になっている。電気制御式燃料噴射ポンプ４５は、該ポ
ンプが内蔵している図示されていないスピルリングの位
置に応じて燃料噴射量を制御する型式のものであり、前
記スピルリングを駆動するりニアソレノイド２４を有し
、該リニアソレノイドに与えられる電流に応じて前記ス
ピルリングの位置を制御して燃料噴射ノズル７へ圧送す
る燃料の流量、即ち燃料噴射量を制御するようになって
いる。

ディーゼル劃１は吸気制御装置８及′び吸気マニホール
ド９を経て図示されていない吸気ボートより燃焼室４内
に空気を吸入し、燃焼室４より排気ポート１０を経て排
気マニホールド１１へ排気ガスを排出するようになって
いる。吸気ボートと排気ポート１０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１２
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８はメイン吸気通路１３の途中に設けられ
たメイン吸気絞り弁１４と、メイン吸気通路１３をバイ
パスして設けられたサブ吸気絞り弁１６とを有している
。

メイン吸気絞り弁１４は、アクセルリンケージ１７ａに
よってアクセルペダル１７に駆動連結され、アクセルペ
ダル１７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１７の踏込量
の増大に応じて開弁するようになっている。

ザブ吸気絞り弁１６は、ダブルダイヤフラム装置１８に
駆動連結され、ダイヤフラム室１９とシ０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１９に大気圧が導入されて
ダイヤフラム室２０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１９と２０の何れにも負
圧が導入されている時には全開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１８のダイヤフラム室１９には
負圧制御弁２１より、ダイヤフラム室２０には負圧制御
弁２２より各々負圧と大気圧とが選択的に導入されるよ
うになっている。負圧ν制御弁２１と２２は、共に電磁
作動式の負圧制御弁であり、通電時には負圧ポンプと負
圧タンクとを含む負圧供給装置２３の負圧をダイヤフラ
ム室１９或いは２０に導入し、非通電時には大気圧をダ
イヤフラム室１９或いは２０に導入するようになってい
る。

排気マニホールド１１には排気ガス取入れボート３１が
、吸気制御装置８のメイン吸気絞り弁１４とサブ吸気絞
り弁１６より上流側には排気ガス注入ボート３２が各々
設りられており、排気ガス取入れボート３１は、導管３
３、排気ガス再循環制御弁３４、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＠３９に連結され、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４
２のばね力によって押し下げられて弁ボート４６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
に抗して持上げられ、弁ボート３６をその負圧の大きさ
に応じて開くようになっている。

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。負圧調整弁４３は、実願昭５
６−１１８６０９号に於て提案されている如き型式のｆ
ｆｌｌｔｉ作動式の負圧調圧弁であり、負圧供給装＠２
３より負圧を供給され、その１圧を該負圧調整弁に与え
られるＮ流信号に応じた圧力に調圧し、これを排気ガス
再循環制御弁３４のダイヤフラム室４１へ供給するよう
になっている。

排気ガス注入ボート３２より上流側の吸気通路６５［は
吸気絞り弁６６が設けられている。吸気絞り弁６６は、
ダイヤフラム装置６７に駆動連結され、該ダイヤフラム
装置によって駆動されるようになっている。ダイヤフラ
ム装置６７はそのダイヤフラム室６８に導入される負圧
に応じて吸気絞り弁６６の開度をＩｌｊ御するようにな
っており、ダイヤフラム室６８には負圧１１Ｊ１１１１
弁６９より負圧が導入されるようになっている。

負圧制御弁６つは電磁作動式５の負圧制御弁であり、デ
ユーティ比制御によってデユーティ比に応じた圧力の負
圧をダイヤフラム装置６７へ供給するようになっている
。

燃料噴射ポンプ４５のリニアソレノイド２４と負圧制御
弁２１．２２及び６９と負圧調整弁４３に対する通電の
制御は制御ａＡ＠２５により行われるようになっている
。制御装置２５は、第２図によく示されている如く、マ
イクロコンピュータ５０を含んでおり、キースイッチ２
７が閉じられることにより通電されて起動し、キースイ
ッチ２７が開かれてから数十秒の所定時間が経過したの
ちに通電を停止された作動停止するようになっている。

マイクロコンピュータ５０は、入力ボート装置５１と、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ＞５２と、リードオン
リメモリ（ＲＯＭ＞５３と、中央処理ユニット（ＣＰＵ
）５４と、出力ポート装置５５とを有する一般的なもの
であり、回転数セン９２６より機関回転数に関する情報
を、キースイッチ２７よりそれの開閉に関する情報を、
水流センサ２８より機関冷却水温度に関する情報を、ア
クセルセンサ２９より、アクセルペダル１７の踏込み用
に関プる情報を、吸気圧力センサ３０より急流で見て吸
気制御弁８より下流側の吸気通路に於ける吸気圧力に関
する情報を、吸気温センサ４６より吸気温度に関する情
報を各々入力ポート装置５１に与えられ、これら情報を
選択的にＲＡＭ５２及びＣＰＵ５４に取込み、ＲＯＭ５
３に記憶されたプログラム及びデータ群に基いて出力ポ
ート装置５５よりリニアソレノイド２４と負圧制御弁２
１．２２．６９と負圧調整弁４３の各々の駆動回路５６
〜６０へ制御信号を出力するようになっている。

マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵ５４に於てアクセ
ルセンサ２９により検出されたアクセルペダル１７の踏
込量と回転数センサ２６により検出された機関回転数と
に応じて基本燃料噴射量を算出、或いはＲＯＭ５３のデ
ータメモリより読出して決定し、該基本燃料噴射量を水
温センサ２８により検出された機関冷却水温度と吸気圧
力センサ３０により検出された吸気圧力と吸気温センサ
４６により検出された吸気温度とに応じて演粋補正し、
この演算結果に基く燃料噴射量信号を出力ポート装置５
５より駆動回路５６へ出力するようになっている。

駆動回路５６は、一般的なサーボアンプ回路を含んでお
り、燃料噴射ポンプ４５のスピル位置センυ４４より燃
料噴射ポンプ４５のスピルリングの位置に関する情報を
入力され、マイクロコンピュータ５０よりの燃料噴射量
信号、即ち制御目標スピル位置信号とスピル位置センサ
４４よりのスピル位置信号との比較を行い、この比較結
果に基いて実際のスピルリングの位置が制御目標位置に
なるようにリニアソレノイド２４へ制御信号を出力する
ようになっている。これにより燃料噴射ポンプ／Ｉ５の
スピルリングはりニアソレノイド２４により駆動されて
その位置をフィードバック制御され、燃料噴射ポンプ４
５は上述の如く決定された燃料噴射量に応じた流量の燃
料を燃料噴射ノズル７へ圧送するようになる。

マイクロコンビコータ５ｏは、キースイッチ２７が閉じ
られていて水温センサ２８により検出される機関冷却水
温度が所定値、例えば６０℃以下である時には駆動回路
５７と５８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駆動回路５８へのみオン信号を出
力し、キースイッチ２７が間かれる機関停止時にはキー
スイッチ２７が閉じられた時点より数十秒の所定時間が
軽過するまで駆動回路５７と５８の双方へオン信号を出
ツノするようになっている。

上述の如き駆動回路５７と５８に対しマイクロコンピュ
ータ５０より制御信号が与えられることにより、サブ吸
気絞り弁１６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１＝らされ、キースイッチ
２７が開かれてディーゼル機関１の運転が停止される時
には全開位置にもたらされる。

マイクロコンピュータ５ｏは、ＲＯＭ５３に燃料噴射量
アクセルペダル１７の機関回転数とをそれぞれ変数とし
た二次元マツプとして燃料噴射量或いはアクセルペダル
踏込量と機関回転数との各種組合せに対づる最適Ｊｌｌ
気ガス再循環流量を記憶しておりζ水温センサ２８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
上述の如く決定された燃料噴射量或いはアクセルセンサ
２９により検出されたアクセルペダル踏込量と回転数セ
ンサ２６より検出された機関回転数とに基いてその二つ
の制御変数に応じた最適排気ガス再循環流量のデータ値
をＲＯＭ５３よりＣＰＵ５４に読出し、そのデータ値或
いは該データ値よりの補間割算によって求められた最適
排気ガス再循環流量に応じたデユーティ比のパルス信号
を生じ、該パルス信号を出力ポート装置５５より駆動回
路５９へ出力するようになっている。

駆動回路５つはマイクロコンピュータ５０より与えられ
るパルス信号をそのデユーティ比に応じた電流信号に変
換してこれを負圧調整弁４３へ出力するようになってい
る。

負圧調整弁４２は、上述の如く、駆動回路５９よりＴｉ
流信号を与えられることにより、その電流信号に応じた
圧力の負圧を排気ガス再循環制御弁３４のダイヤフラム
室４１に供給する。Ｃれにより１１１気ガス再循環制御
弁３４は機関冷却水温度が所定値以上である時にはディ
ーゼル機関１の運転状態に応じて開弁じ、該排気ガス再
循環制御弁の開弁量に応じた流量にて排気ガス再循環が
行われる。

マイク日」ンビコータ５０は、ＲＯＭ５３に燃判噴ｔｆ
Ｊｕ或いはアクセルペダル１７の踏込量と機関回転数と
をそれぞれ変数とした二次元マツプとして燃料噴射量或
いはアクセルペダル踏込量と機関回転数との各種組合せ
に対する最適吸気絞り開度を記憶しており、水温センサ
２７により検出された機関冷却水温度が所定値以上であ
って排気ガス再循環が行われる時には上述の如く決定さ
れた燃料噴射量或いはアクセルセンサ２９により検出さ
れるアクセルペダル１７の踏込量と回転数センナ２６に
より検出された機関回転数とに基いてその二つの制御変
数に応じた基本吸気絞り開度のデータ値をＲＯＭ５３よ
りＣＰＵ５／Ｉに読出し、前記データ値に応じて或いは
該データ値よりの補間指算によって基本吸気絞り開度を
決定し、該基本吸気絞り開度を吸気温センサ４６により
検出された吸気温度に応じて演算補正し、この演算結果
に暴くデユーティ比のパルス信号を出力ボート装置５５
より駆動回路５９へ出ツノするようになっている。第３
図はアクセルペダル踏込量と機関回転数とを各々変数と
した二次元マツプとしての基本吸気絞り弁開度のデータ
マツプの一例を示している。

上述の如く駆動回路５９ヘパルス信号が出力されること
により、負圧制御弁６９がそのパルス信号に応じて作動
し、ダイヤフラム装置６７のダイヤフラム室６８に前記
パルス信号のデユーティ比に応じた負圧が供給されるよ
うになる。これにより吸気絞り弁６６の開度がそのパル
ス信号のデユーティ比に応じて制御される。

従ってＲＡＭ５３の基本吸気絞り開度のデータ値が排気
ガス再循環制御特性に応じて予め適宜に定められている
ことにより、排気ガス再循環特性に応じて吸気絞り弁６
６によって吸気絞りが行われ、これより下流側の排気ガ
ス再循環注入ボート３２に吸気管負圧が吸気絞り弁６６
の開度に応して生じ、これにより排気ガス中の窒素酸化
物の低減のために要求される適切な流量にて排気ガス再
循環が実行されるようになる。

騒音低減のための吸気絞りはメイン吸気絞り弁１４どサ
ブ吸気絞り弁１６とにより行われる。

機関停止時にはメイン吸気絞り弁１４とサブ吸気絞り弁
１６とが共に全開位置にもたらされることにより吸気遮
断が行われ、吸気遮断効果によってディーゼル機関１の
運転停止が大きい振動を伴うことなく行われる。排気ガ
ス注入ポート３２がメイン吸気絞り弁１４とサブ吸気絞
り弁１６より下流側に設けられていると、運転停止時に
は排気ガス再１１１’１制御弁３４が完全に閉弁してい
ないと上述の如き吸気遮断効果による円滑な機関停止が
行われないが、本発明による吸気制御装置に於ける如く
、メイン吸気絞り弁１４どリブ吸気絞り弁６とが排気ガ
ス再循環注入ポート３２より下流側に設けられていると
、機関停止時に排気ガス再循環制御弁４が完全に閉弁し
ていなくても上述の如き吸気遮断効果が得られ、排気、
ガス再循環装置による影響を受けることなく吸気遮断効
果によってｌｉ関停止が円滑に行われる。

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
業名にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸気制御装置を備えたディーゼル
機関の一つの実施例を示１′概略構成図、第２図は第１
図に示されたディーゼル機関の制御装置を示す制御回路
図、第３図は排気ガス再循環制御用の吸気絞り弁の基本
ｎ度のデータマツプを示す数値表である。 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・・・吸気制御装置、９・
・・吸気マニホールド、１０・・・排気ポート、１１・
・・排気マニホールド、１２・・・ポペット弁、１３・
・・メイン吸気通路、１４・・・メイン吸気絞り弁、１
５・・・サブ吸気通路、１６・・・Ｖブ吸気絞り弁、１
７・・・アクセルペダル、１７ａ・・・アクセルリンケ
ージ、１８・・・ダブルダイヤフラム装置、１９．２０
・・・ダイヤフラム室、２１．２２・・・負圧制御弁、
２３・・・負圧供給装置、２４・・・リニアソレノイド
、２５・・・制御装置、２６・・・回転数センサ、２７
・・・キースイッチ。 ２８・・・水湿スイッチ、２９・・・アクルセンザ、３
０・・・吸気圧力センナ、３１・・・排気ガス取入れボ
ート。 ３２・・・排気ガス注入ポート、３３・・・導管、３４
・・・排気ガス再循環制御弁、３５・・・導管、３６・
・・弁ポーｔ−，３７・・・弁要素、３８・・・弁ロッ
ド、３９・・・ダイヤフラム装置、４０・・・ダイＡて
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、４４・・・スピル位
置センサ、４５・・・燃料噴射ポンプ、４６・・・吸気
温センサ、４７・・・燃料導管、５０・・・マイクロコ
ンピュータ、５１・・・入力ボート装置、５２・・・ラ
ンダムアクセスメモリ、５３・・・リードオンリメモリ
、５４・・・中央処理ユニツｈ　。 ５５・・・出力ポート装置、５６〜６０・・・駆動回路
。 ６５・・・吸気通路、６６・・・吸気絞り弁、６７・・
・ダイヤフラム装置、６８・・・ダイヤフラム室、６９
・・・負圧制御弁 特　許　出　願　人　　トヨタ自動車株式会社代　　　
理　　　人　　弁理士　　明石　昌毅第３図 （方　式〉 手続補正自 昭和５９年１１月２日 特許庁長官　志　賀　　学　　殿 ２、発明の名称 ディーゼル機関の吸気制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｌ−ヨタ自動車株式会社４、代理人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　排気ガス再循環を行われるディーゼル機関の吸気制御
   装置に於て、吸気通路の排気ガス注入口より下流側に設
   けられてアクセルペダルの踏込みにより開弁する第一の
   吸気絞り弁と、前記排気ガス注入口より上流側に設けら
   れ排気ガス再循環制御特性に応じて開弁量を制御される
   第二の吸気絞り弁とを有するディーゼル機関の吸気制御
   装置。