JPS6335819B2 - - Google Patents

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JPS6335819B2
JPS6335819B2 JP56122028A JP12202881A JPS6335819B2 JP S6335819 B2 JPS6335819 B2 JP S6335819B2 JP 56122028 A JP56122028 A JP 56122028A JP 12202881 A JP12202881 A JP 12202881A JP S6335819 B2 JPS6335819 B2 JP S6335819B2
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valve
intake throttle
throttle valve
exhaust gas
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼル機関の排気還流制御装置の
改良に関する。
機関から排出されるNOxを低減する目的で、
排気の一部を再び吸気中に戻し、燃焼を抑制する
排気還流装置が知られているが、機関運転性能と
排気性能との兼ねあいから、還流する排気流量を
運転状態に応じて種々に制御している。
第１図は従来のデイーゼル機関に装備される排
気還流制御装置の一例を示すもので、１はエアク
リーナ、２は吸気通路、３は機関本体、４は排気
通路を示し、排気通路４と吸気通路２を結ぶ排気
還流通路５が設けられる。
排気還流通路５の途中には排気還流制御弁６が
介装され、また吸気通路２には吸気絞弁７が、排
気還流通路５の接続部よりも上流に位置して設け
られ、これらにより排気還流量を制御するように
なつている。
つまり、吸気絞弁７をある程度閉じてその下流
に吸入負圧を発生させた状態で、排気還流制御弁
６を開くことにより、排気還流通路５から所定の
還流量で排気を吸気中に導入するのである。
このために、排気還流制御弁６を駆動するダイ
ヤフラム装置８の負圧室８ａと、同じく吸気絞弁
７のダイヤフラム装置１０の負圧室１０ａに、電
磁弁９を介して真空ポンプ（あるいはバキユーム
タンク）１１からの負圧を導入する。
電磁弁９は制御回路１２からの駆動信号にもと
づいて作動し、制御回路１２が入力される機関回
転数信号や負荷信号にもとづいて、所定の運転領
域で電磁弁９を開いて負圧を導く。
これにより、各ダイヤフラム装置８，１０が動
作して吸気絞弁７をある程度開くと同時に排気還
流弁６を全開して、排気還流を行うのである。
この場合、還流排気量は吸気絞弁７及び排気還
流制御弁６の開度が一定のため、ほぼ機関回転数
に比例して強まる吸入負圧に応じてのみ制御され
ることになり、必らずしも運転状態に対応した最
適の排気還流特性が得られるとは限らない。
そこで、従来は、排気還流する運転領域で排気
還流制御弁６を全開保持し、吸気絞弁７の開度を
回転数と負荷などの運転状態を代表する信号にも
とづいて制御するか、あるいはその逆に吸気絞弁
７の開度を一定に保持しておいて排気還流制御弁
６の開度を可変制御することにより、排気還流特
性を最適に制御しようとしていた。この場合、吸
気絞弁７もしくは排気還流制御弁６の可変制御
は、ダイヤフラム装置８，１０に導入する負圧
を、電磁弁９を所定の周波数でオンオフ的にデユ
ーテイ制御することにより行う。
しかしながら、このように吸気絞弁７もしくは
排気還流制御弁６のいずれか一方の開度を固定し
て、他方をデユーテイ制御する場合、次のような
問題が生じて好ましくなかつた。
まず、吸気絞弁７をある程度の開度に固定して
排気還流制御弁６の開度を可変とするものは、相
対的に吸気抵抗が増し、とくに排気還流制御弁６
をほとんど閉じるような運転状態では、吸入空気
量が不足し（還流される排気中にも酸素が多く含
まれている）実質的な空燃比が濃くなり、排気中
のHCやパーテイキユレートが増大するという問
題があつた。
また、排気還流制御弁６を全開または全閉制御
し、この全開時に吸気絞弁７の開度を可変制御す
るものは、排気還流制御弁６が全閉の排気還流率
ゼロの状態から全開に至る過程での排気還流率の
制御が困難で、必要以上の排気還流を行うことに
なつて、運転性や燃費が悪化するという問題があ
つた。
本発明はこのような問題に着目し、排気還流制
御弁と吸気絞弁との両方の弁開度をデユーテイ制
御することにより、常にデイーゼル機関の運転状
態に即した排気還流制御を可能として上記問題点
を解決することを目的とするものである。
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。
第２図の実施例において、第１図と実質的に同
一部位には同符号を用いる。
本発明では、排気還流制御弁６と吸気絞弁７と
を互に独立して可変制御するために、２つの制御
電磁弁２０と２１を備えている。
そして、真空ポンプ１１からの負圧を一定負圧
に調整する定圧弁２２があり、この定圧弁２２か
らの負圧を取り出す２つの負圧取出通路２３と２
４が、排気還流制御弁６のダイヤフラム装置８と
吸気絞弁７のダイヤフラム装置１０とに接続する
負圧通路２５と２６の途中に接続する。
負圧通路２５と２６とは、前記制御電磁弁２０
と２１に接続し、この電磁弁２０，２１がオンの
ときに弁口２７，２８から大気を導入し、上記一
定化した負圧を大気で希釈する。
制御電磁弁２０，２１は通常30〜50Hz程度の周
波数でオンオフ的に開閉し、そのオンオフ時間比
率（制御デユーテイ）がマイクロプロセツサを内
蔵した制御回路３０からのパルス信号で制御され
る。
制御回路３０にはエンジン回転数、エンジン負
荷あるいは冷却水温などに対応した信号が入力
し、これらにもとづいて最適な排気還流状態が得
られるように上記出力信号S1，S2をコントロール
する。
なお、図中３１は電磁弁２０，２１の共通の大
気導入通路で、吸気絞弁７の上流の吸気通路２に
接続する。
次に制御回路３０の動作ルーチンに従つて制御
動作を説明する。
第３図にも示すように、まず、基本的にはエン
ジン回転数信号Ｎとエンジン負荷信号Ｑとを読み
込み、第４図に示すようにしてメモリに設定され
た排気還流制御弁（EGRバルブ）開度を、その
ときのＮとＱとからテーブルルツクアツプして求
める。
なお、この値はそのときのエンジン冷却水温に
よつて修正され、これにより排気還流制御弁６側
の電磁弁２０を駆動する信号S1のデユーテイが決
定される。
電磁弁２０に対するオンデユーテイ（オンとな
る時間比率）が大きくなると、電磁弁２０の弁口
２７を開く割合が増すため、定圧弁２２の負圧取
出通路２３からの負圧に対する大気の希釈割合が
大きくなり、負圧通路２５からダイヤフラム装置
８の負圧室８ａに導かれる負圧は弱まつて排気還
流制御弁６の弁開度は減少する。
次いで制御回路３０では、同様にして第５図の
ように設定された吸気絞弁開度を、そのときのＮ
とＱをもとにしてテーブルルツクアツプにより読
み取り、これを同じく水温信号にもとづいて補正
し、吸気絞弁７の電磁弁２１を駆動する信号S2の
デユーテイを決定する。
第４図はエンジン回転数Ｎと負荷Ｑに対応して
の排気還流制御弁６の等開度特性を示すが、特性
曲線の最内側E1は弁全開の状態で（オンデユー
テイ100％）、逆に最外側Enは弁全閉の状態をあ
らわす。
同じようにして、第５図は吸気絞弁７の等開度
特性をあらわしたものである。
ただし、最内側の特性曲線T1は吸気絞弁７を
エンジン吸入効率などの点から定めた所定の小開
度に保持するもので（ただしオンデユーテイ０％
として制御負圧が最大値となつても全閉すること
のないように、吸気絞弁７に適宜ストツパ等を設
けてその最小開度を規制する）、また最外側のTn
は吸気絞弁７の全開状態をあらわす。
上記駆動信号S2により電磁弁２１のオンオフ時
間比が制御されれば、これにもとづいて吸気絞弁
７のダイヤフラム装置１０の負圧室１０ａに導入
される負圧が調整され、該負圧値に応じて吸気絞
弁７の開度が変化する。
そして、吸気絞弁７の開度が減少するほどその
下流の吸入負圧は増加し、これにもとづいて排気
還流通路５から吸気中に吸い出される還流排気量
も増える。
なお、上記の冷却水温による補正は、エンジン
が十分に暖機されないうちは、燃焼が不完全とな
りやすく、排気中のHCやパテイキユレートが増
加する傾向にあるので、このような状況では排気
還流量（率）を相対的に減じるようにして、燃焼
の安定性を確保するために行うものである。
排気還流率が小さい運転状態では、まず排気還
流制御弁６のみをデユーテイ制御し、排気還流量
をコントロールする。
このとき、吸気絞弁７は全開状態に保つように
制御回路３０では制御電磁弁２１のオンデユーテ
イを100％にする。
つまり、吸気絞弁７が全開しているので、発生
する吸入負圧は小さく、したがつて排気還流制御
弁６の開度に比例して還流される排気量も相対的
に少ない。
この状態で排気還流制御弁６の開度が次第に増
加し、やがて全開に達すると、それ以上には排気
還流量は増えないので、この状態に達したなら
ば、こんどは吸気絞弁７の開度をデユーテイ制御
により徐々に絞る。
これにより吸入負圧が増加するため、排気還流
制御弁６の開度が一定（全開）であつても、排気
通路４と吸気通路２との差圧が増加するので、排
気還流量が増え始める。
したがつて排気還流量としては、排気還流制御
弁６が全開であつてかつ吸気絞弁７が最小開度に
達したときに最大値をとる。
ただし、これらは、排気還流率の少ない運転領
域から徐々に多い運転領域へと移行するときの状
態を示したもので、急激にエンジン回転数及び負
荷が増加する排気還流領域に移行すれば、排気還
流制御弁６が即座に全開しかつ吸気絞弁７も大き
く絞り込まれることになる。
第６図は、エンジン回転数及び負荷が一定の運
転条件下で、吸気絞弁７と排気還流制御弁６の開
度をそれぞれ変化させたときの、NOxとHCとの
排出量の関係をあらわす特性図である。図中Ａ―
Ｂ間は吸気絞弁を全開に固定して排気還流制御弁
をデユーテイ制御した領域で、ＡからＢに向かう
に従つて排気還流制御弁の開度を増大している。
Ｂ―Ｃ―Ｅ間が排気還流制御弁を全開に固定して
吸気絞弁をデユーテイ制御した領域で、ＢからＥ
に向かうに従つて吸気絞弁開度は減少する。
また、Ｃ―Ｄ間は吸気絞弁を所定の開度に固定
した状態で排気還流制御弁をデユーテイ制御した
もので、Ｄ―Ａ間は排気還流制御弁を全閉、すな
わち排気還流を行わないで、吸気絞弁のみをデユ
ーテイ制御したものである。
排気還流を行わないときは、吸気絞弁の開度が
小さいときはNOxは減るがHCが多く、以後開度
を大きくするに従いNOxが増加する反面HCが減
る傾向にある。
ここに本発明では、上記のＡ―Ｂ―Ｃ線に沿つ
て排気還流量を制御するのであり、すなわち比較
的要求排気還流量が少ない運転域では吸気絞弁を
全開に保持して排気還流制御弁の開度を加減する
ことにより排気還流量を制御し（Ａ―Ｂ線の特
性）、排気還流制御弁が全開となつた運転点より
も要求排気還流量の多い運転域になつたときには
吸気絞弁の開度を減じていくことにより高率排気
還流に対応する（Ｂ―Ｃ線の特性）のである。こ
れにより、吸気充填率の低下を起こすおそれのあ
る吸気絞りをできるだけ行わずに排気還流を行う
ことができ、HCの増加を招くことなく、かつ
NOxを運転性との兼合いから適切に低減できる
のである。
とくに従来方式ではＡ―Ｂ間の制御が行えない
ので、運転条件によつては過剰な排気還流をかけ
る結果となつて、燃費や運転性をいたずらに低下
させていたが、本発明ではかかる不都合が回避で
きる。
次に、第７図は制御回路３０のブロツクダイヤ
グラムを示す。
エンジン回転数センサ４０と負荷センサ４１の
検出信号をもとにして、第１の関数発生器４２で
排気還流制御弁開度を決定するための、制御電磁
弁２０の駆動パルス信号のデユーテイを選択す
る。
このデユーテイ信号は冷却水温センサ４３の出
力をもとにして水温補正回路４４によつて、主と
してエンジン低温時の排気還流率を相対的に減じ
るように補正される。
一方、吸気絞弁開度を決定する第２の関数発生
器４６も、上記と同様に回転数センサ４０と負荷
センサ４１の検出信号にもとづいて運転状態に促
した制御電磁弁２１の制御デユーテイを選択す
る。
そして、この関数発生器４６の出力も水温補正
回路４７により、上記と同様に補正されるのであ
るが、第２の関数発生器４６は、第１の関数発生
器４２のオンデユーテイが０％、すなわち排気還
流制御弁開度が全開か否かを判断する排気還流制
御弁開度判定回路４８からの信号にもとづき、該
制御弁全開時に初めてその信号S5を受けて水温補
正回路４７へ出力する。
なお、全開以外のときは、上記判定回路４８は
出力信号S6をアナログスイツチ４９に送出して、
その接点を４０Ａ側に切換保持し、これにより電
源５１からの電圧をスイツチングトランジスタ５
２のベースに印加して制御電磁弁２１を通電状態
に保ち、吸気絞弁７を全開させておく。
一方、判定回路４８が排気還流制御弁側の全
開、すなわちデユーテイ０％を判別したときに
は、信号S5によりアナログスイツチ４９の接点が
４０Ｂ側に切換わり、始めて第２の関数発生器４
６からの信号がスイツチングトランジスタ５２の
ベースに印加され、このオンオフパルス信号に対
応してトランジスタ５２が導通し、制御電磁弁２
１の開度がデユーテイ制御され、吸気絞弁７の開
度が可変制御されるのである。
このようにしてそのときの回転数と負荷に応じ
て最適な排気還流状態が得られるように、吸気絞
弁７の開度及び排気還流制御弁６の開度が制御さ
れるのである。
以上のように本発明は、排気還流制御弁と吸気
絞弁との開度を、運転状態の変化に対応して微細
に可変制御するようにしたので、HCやパーテイ
キユレートの発生をできる限り抑制し、かつ
NOxを必要限度まで低下させるのに可及的に少
ない排気還流率で済むようにすることができ、デ
イーゼル機関のあらゆる運転状態において排気性
能と運転性、燃費との調和のとれた排気還流制御
を行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来装置の概略構成図である。第２図
は本発明の実施例を示す概略構成図、第３図は制
御回路の動作ルーチンを示すフローチヤート、第
４図と第５図は排気還流制御弁と吸気絞弁との開
度特性を、エンジン回転数と負荷をパラメータと
して表わした特性線図、第６図は排気還流制御弁
と吸気絞弁との開度を変化させたときのNOxと
HCの排出特性を示す特性線図、第７図は制御回
路のブロツクダイヤグラムである。 ２……吸気通路、３……機関本体、４……排気
通路、５……排気還流通路、６……排気還流制御
弁、７……吸気絞弁、８，１０……ダイヤフラム
装置、２０，２１……制御電磁弁、２２……定圧
弁、２５，２６……負圧通路、３０……制御回
路、４０……エンジン回転数センサ、４１……負
荷センサ、４２，４６……関数発生器、４８……
排気還流制御弁開度判定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 吸気通路に吸気絞弁を設け、その吸気絞弁の
    下流に排気還流通路を接続し、かつ排気還流通路
    の途中に排気還流制御弁を設けたデイーゼル機関
    において、機関の運転状態を検出する手段と、前
    記吸気絞弁と排気還流制御弁とをそれぞれ駆動す
    る負圧駆動手段と、前記運転状態の検出信号にも
    とづき上記各々の負圧駆動手段に供給する作動負
    圧の負圧制御弁を独立してデユーテイ制御する制
    御回路とを備え、かつ前記制御回路は、要求排気
    還流量が比較的小さい運転状態では吸気絞弁を全
    開とした状態で前記排気還流制御弁の開度を制御
    し、排気還流制御弁全開時よりも要求排気還流量
    が大となる運転状態で初めて吸気絞り弁の開度を
    減少制御するように回路構成したことを特徴とす
    るデイーゼル機関の排気還流制御装置。
JP56122028A 1981-08-04 1981-08-04 ディーゼル機関の排気還流制御装置 Granted JPS5823261A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56122028A JPS5823261A (ja) 1981-08-04 1981-08-04 ディーゼル機関の排気還流制御装置
US06/404,912 US4466416A (en) 1981-08-04 1982-08-03 Exhaust gas recirculation control method and apparatus for a diesel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56122028A JPS5823261A (ja) 1981-08-04 1981-08-04 ディーゼル機関の排気還流制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS5823261A JPS5823261A (ja) 1983-02-10
JPS6335819B2 true JPS6335819B2 (ja) 1988-07-18

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