JPH02267358A - ディーゼルエンジンの排気還流制御装置 - 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、ディーゼルエンジンの排気還流（以下、ＥＧ
Ｒともいう、）制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、排気通路と吸気通路とを連通ずるＥＧＲ通路
を備え、吸気通路のＥＧＲ通路開口部よりも上流側に吸
気絞り弁を設け、吸気絞り弁よりも下流の負圧が略一定
となるように、バキュームモジュレータ等を用いて吸気
絞り弁の開度を調節するようにしたディーゼルエンジン
の排気還流制御装置が知られている（たとえば実公昭６
２−４６６３号公報、実開昭５５−１０００５２号公報
）、また、ＥＧＲ弁切換時に吸気絞り弁を要求開度に補
正するようにした装置も知られている（実開昭６０−４
９２５４号公報、実開昭６０−４９２５６号公報）。

（発明が解決しようとする課題〕 ところが、上記実公昭６２−４６６３号公報、実開昭５
５−１０００５２号公報開示のような吸気負圧の定圧制
御においては、エンジンの略全回転数域にわたって、吸
気負圧を高めてＥＧＲ率（ＥＧＲガスの吸入空気に対す
る割合）を高め、ＮＯｘの低減等をはかることができる
ものの、ＥＧＲのオン、オフと同期させて吸気絞り、つ
まり定圧制御のオン、オフも行っているため、次のよう
な問題を招くおそれがある。

すなわち、通常暖機過程等においてはＥＧＲが停止され
るため、吸気絞り弁による吸気絞りも停止される。とこ
ろが吸気絞りを停止すると、吸入空気量が増大し、まだ
暖機されていないエンジンに多量の冷たい空気が導入さ
れることとなって燃焼によって発生した熱エネルギが多
量の排気ガスと共に排出されてしまうので、暖機性が損
われる。

また、吸入空気量増大に伴ない吸気騒音が増大するとい
う問題もある。

この点、前記実開昭６０−４９２５４．６０−４９２５
６号公報開示の装置では、低温時はＥＧＲを停止し吸気
絞り弁は目標負圧を発生させるように制御されている。

しかしながら、この制御では、さらにエンジン温度が低
温になった場合にも吸気負圧の定圧制御が行われるよう
になっているため、燃料噴射量を増量した場合の吸入空
気量不足や、圧縮圧力不足による筒内空気温度上昇不足
が生じて失火に至るおそれがある。

本発明は、上述の如き問題点に着目し、エンジン低温時
において、失火を防止しつつ暖機性を向上し、かつ低温
時においても許容される範囲で吸気負圧路一定圧制御に
よる優れた効果を最大限発揮させることを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段〕 この目的に沿う本発明のディーゼルエンジンの排気還流
制御装置は、排気通路と吸気通路とを連通ずるＥＧＲ通
路を備え、吸気通路の前記ＥＧＲ通路開口部よりも上流
に吸気絞り弁を有し、該吸気絞り弁下流の負圧を検知し
て該負圧を略一定に保つよう吸気絞り弁の開度を調節可
能な定圧制御機構を備えたディーゼルエンジンの排気還
流制御装置において、前記定圧制御機構を、エンジンの
温度が、第１の所定温度以上になったときにはＥＧＲを
停止して該定圧制御機構による吸気負圧の略一定圧制御
をｍ続し、第１の所定温度よりも低い第２の所定温度以
下になったときには該吸気負圧略一定制御を停止して吸
気絞り弁を全開とすべく、制御装置に接続したものから
成る。

（作用〕 このような排気還流制御装置においては、エンジン温度
に関して、吸気負圧を略一定に保つように吸気絞り弁の
開度を調節する定圧制御と、ＥＧＲのオン、オフの切換
制御とが、とくに低温時において連動させずに独立に行
われる。

エンジン温度が第１の所定温度以下で第２の所定温度よ
りも高い領域では、ＥＧＲは停止されるが吸気負圧の定
圧制御は行われる。吸気絞り弁は所定の吸気負圧を維持
するよう作動制御されるため、ＥＧＲを停止するとその
分吸入空気量が増加されて燃焼が安定する。しかしこの
とき定圧制御による吸気絞りは作動しており、吸入空気
量が適切に絞られて暖機性が向上されるとともに、吸気
騒音、振動の低減がはかられる。エンジン温度がさらに
低温になり第２の所定温度以下になると、吸気絞り弁が
全開されるため、十分な吸入空気量が確保されて燃焼室
における圧縮圧力が高まり、失火が防止される。

〔実施例〕

以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例に係るディー
ゼルエンジンの排気還流制御装置を示している０図にお
いて、ｌはディーゼルエンジン本体、２は燃料噴射ポン
プ、３は制御装置としてのＥＣＵ　（電子制御装置）を
示している。４はエンジン１への吸気通路、５はエンジ
ンｌがらの排気通路であり、排気通路５と吸気通路４と
を連通するＥＧＲ通路６が設けられている。このＥＧＲ
通路６の吸気通路４への開口部６ａには、ＥＧＲ弁７が
設けられており、該ＥＧＲ弁７はダイヤフラムを有する
アクチュエータ８によって作動されるようになっている
。

吸気通路４のＥＧＲ通路開ロ部６ａよりも上流には、吸
気絞り弁９が設けられている。吸気絞り弁９は、ダイヤ
フラムを有するアクチエエータ１゜によって開度が調節
できるようになっている。

アクチュエータ８．１０作動のための制御系は次のよう
に構成されている。

１１はバキュームポンプであり、ここで駆動用負圧が発
生される。バキュームポンプ１１からの負圧は、ＥＶＲ
Ｖ（ｉｉ気気負負圧調整弁１２と、ＶＳＶ（バキューム
スイッチングパルプ）１３とに導入される。ＥＶＲＶ１
２では、バキュームポンプ１１からの負圧のアクチュエ
ータ８への導入を制御する。

つまり、各種センサから入力されるエンジン運転状態の
情報に基づき、ＥＣＵ３内でＥＧＲ弁用アクチュエータ
８へ供給する制御負圧の目標値が演算される。この目標
値はその時のエンジン運転状態において最適なＥＧＲ率
を与えるＥＧＲ井関度となるよう定められている。ＥＣ
Ｕ３は上記目標値に対応するデユーティ信号をＥＶＲＶ
１２に与える。ＥＶＲＶ１２はデユーティ信号に応じて
バキュームポンプ１１からの負圧と大気圧とのアクチュ
エータ８への導入割合を調節する。また、排気還流時に
は、ＶＳＶ１５は圧力センサ１４に上記制御負圧を供給
し、ＥＣＵ３は、圧力センサ１４で検出される実際の制
御負圧と目標値との偏差に基づいてデユーティ信号を修
正して実際の制御負圧が目標値に一致するようフィード
バック制御を行なう、■５Ｖ１５は排気還流停止時には
、吸気負圧を圧力センサ１４に供給する。

吸気絞り弁９下流の負圧がフィルタ１６を通してバキュ
ームモジュレータ１７に導入され、該負圧が略一定に保
たれるようバキュームモジュレータ１７、アクチュエー
タ１０を介して吸気絞り弁９の開度を調節できるように
なっている。バキュームモジュレータ１７は、第２図に
も示すように、ダイヤフラム弁構造を有し、スプリング
１８を備えたダイヤフラム室１９に吸気負圧に導入され
、他室２０は大気に連通されている。ダイヤフラム２１
の弁体２２部分には、バキュームポンプ１１からの負圧
が導入されており、吸気負圧が設定値よりも高いときに
は弁体２２がダイヤフラム室１９側に移動し、バキュー
ムポンプ１１からの負圧がブリードされてアクチエエー
タ１０への出力負圧が下がり、吸気絞り弁９が開方向に
、吸気負圧が目標値（設定値）に達するまで開度調節さ
れる。吸気負圧が設定値よりも低いときには、弁体２２
がバキュームポンプ１１からの負圧のブリードを止め、
バキュームポンプ１１からの負圧がそのままアクチエエ
ータ１０に出力され、吸気絞り弁９が閉方向に、吸気負
圧が目標値（設定値）に達するまで開度調節される。し
たがって、これらは、吸気負圧を略一定に保つよう吸気
絞り弁９の開度を調節する定圧制御機構を構成している
。

バキュームモジュレータ１７とアクチュエータ１０との
間には、ＶＳＶ２３とＶＳＶ２４が介装されている。Ｖ
ＳＶ２３は、アクチュエータ１０への出力を、上記定圧
制御機構を介した負圧又はバキュームポンプ１１からの
元圧のいずれか一方を選択する。■５Ｖ２４は、アクチ
ュエータ１０への出力を、ＶＳＶ２３からの負圧又は大
気圧のいずれか一方を選択する。

吸気絞り弁９の開度を調節するアクチュエータ１０は、
ダイヤフラム２５．２６によって分割された、大気に連
通する室２７、ＶＳＶ２４からの圧力が導入されるＡ室
２８、ＶＳＶ１３により切換えられるバキュームポンプ
１１からの負圧又は大気圧のいずれか一方が導入される
Ｂ室２９を有している。ダイヤフラム２５側に、吸気絞
り弁９との連結ロッド３０が設けられ、ダイヤフラム２
５の動きに伴う口７ド３０の動きを介して吸気絞り弁９
の開度が調節される。

Ａ室２８内には、スプリング３１が設けられ、座部３２
に対しダイヤフラム２５をロッド３０側（吸気絞り弁９
を開く方向）に付勢している。

ダイヤフラム２６のＡ室２８側には、ストッパ部材３３
が突設されており、ダイヤフラム２５がダイヤフラム２
６側に移動してストッパ部材３３の先端に当接したとき
、ダイヤフラム２５のそれ以上のダイヤフラム２６側へ
の移動、したがって吸気絞り弁９の一定開度以下への閉
方向作動を規制可能となっている。

このストッパ部材３３は、ダイヤフラム２６上に設けら
れているのでダイヤフラム２６の動きとともに移動する
。Ｂ室２９にはダイヤフラム２６をダイヤフラム２５方
向に付勢するスプリング３４が設けられているので、Ｂ
室２９に大気圧が導入されている場合にはスプリング３
４によってダイヤフラム２６が座部材３２に押しつけら
れストッパ部材３３は第２図の位置に保持されるが、Ｂ
室２９にバキュームポンプ１１からの負圧が導入される
場合には、スプリング３４のカに抗してダイヤフラム２
６がＢ室２９を縮小する方向に移動し、それに伴ってス
トッパ部材３３も同じ方向に移動されるようになってい
る。したがって、ストッパ部材３３によるダイヤフラム
２５の移動規制を介しての吸気絞り弁９の開度規制位置
は、上記ストッパ部材３３の移動により、吸気絞り弁９
をさらに低開度（たとえば全閉）とする規制位置に変更
可能となっている。

尚、本実施例ではストッパ部材３３をダイヤフラム２６
のＡ室２８側に設けたが、ダイヤフラム２５のＡ室２８
側に設けても同様の機能が得られる。

ＥＶＲＶ１２、ＶＳＶ１３．１５．２３．２４は、ＥＣ
Ｕ３からの指令に基いて作動される。ＥＣＵ３には、燃
料噴射ポンプ２に付設されたレバー関度センサ３５から
エンジン負荷信号としてのアクセル開度信号が、エンジ
ン回転数センサ３６からエンジン回転数が、それぞれ入
力され、その他にも、アクセル開度を調整する調整抵抗
３７からの信号、圧力センサ１４からの信号、エンジン
水温センサ３８からの信号が入力されている。さらにＥ
ＣＵ３には、車速センサ３９からの信号、自動変速機を
備えた車両にあってはそのニュートラル（Ｎ）ポジショ
ン信号４０、さらにはイグニッションスイッチ４１から
の信号（エンジンのオン、オフ信号）が入力されており
、イグニッションスイッチ４１の信号は、■Ｓ■１３作
動のための信号としても使用されている。ＥＣＵ３から
はさらに、ニアコンディショナアンプへの信号４２、自
動変速機への信号４３が出力されている。

なお、４４は負圧を利用して燃料噴射量の最大値を規制
するためのブーストコンペンセータ、４５は燃料カット
弁をそれぞれ示している。

上記のように構成された装置の作用および本発明による
制御について説明する。

まず吸気絞り弁９の作動制御について、表−１および第
３図ないし第６図を参照しつつ説明する。

吸気絞り弁９の開度はアクチュエータ１０を介して制御
され、アクチュエータｌＯの作動は、ＶＳｖ１３．２３
．２４およびバキュームモジュレータ１７によって制御
される。吸気絞り弁９の作動モードは表−１に示すよう
になる。

イグニッションスイッチ４１がオンからオフに切り換っ
た時すなわちエンジン停止時には、ＶＳＶ１３．２３．
２４全てがオフとされ、第３図に示すように、Ａ室２８
、Ｂ室２９ともに、吸気絞り弁９を動かすのに十分なバ
キュームポンプ１１からの一定負圧が導入され（図の斜
線部は負圧導入を示す）、吸気絞り弁９は全開に保持さ
れる。したがって、運転中のエンジンを停止する際、吸
気絞り弁９が全閉とされることにより空気吸入量が強く
絞られ、慣性で回転しているエンジンの圧１１抵抗が小
さく抑えられて衝撃や振動の発生が抑制され、エンジン
は静かに停止される。またこのとき燃料カット弁４５に
より燃料供給もカントされ、燃焼は自然にかつ静かに停
止される。

減速時には、ＶＳＶ１３がオンとなってＢ室２９が大気
開放され、ＶＳＶ２３．２４はオフとされてＡ室２８に
はバキュームポンプ１１からの負圧が導入される。この
とき、第４図に示すように、ダイヤフラム２６は座部３
２側に寄せられて一定位置に保持され、ダイヤフラム２
５は、ダイヤフラム２６とともに一定位置に保持された
ストッパ部材３３の先端に当たった位置に保持され、吸
気絞り弁９は半開位置に保持される。吸気絞り弁９を半
開に保つことにより、低負荷になっても所定量以上の吸
入空気量が確保され、減速時の吸気こもり音が低減され
る。

全負荷時（加速時）には、ＶＳＶ１３．２４がオンとさ
れ、Ａ室２８、Ｂ室２９ともに大気圧が導入され、第５
図に示すように、吸気絞り弁９は全開状態に保たれる。

吸気は実質的に絞られず、十分な吸入空気量が確保され
、スモークの抑制等が実現される。

中、低負荷域においては、ＶＳＶ１３．２３オン、ＶＳ
Ｖ２４オフとされ、Ｂ室２９は大気開放、Ａ室２８には
、バキュームモジュレータ１７からの出力負圧が導入さ
れ、吸気負圧が略一定圧になるよう吸気絞り弁９の開度
が制御される。このときのバキュームモジュレータ１７
の作動は、前述の通りである。

この定圧制御により、吸気負圧安定に保たれるとともに
吸入空気量不足が防止されるので、所定のＥＧＲ率が容
易に得られ、目標とする排気ガス浄化性能が得られる。

低速（低回転数）低負荷域においては、各ＶＳＶ１３．
２３．２４の作動モードは上記中、低負荷域におけるモ
ードと同じである。しかし、Ｂ室２９に大気圧が導入さ
れ、ダイヤフラム２６、ストッパ部材３３が第２図に示
した一定位置に保持された状態にあるので、バキューム
モジュレータ１７からのＡ室２８に導入された負圧によ
り吸気絞り弁９を閉方向に移動させようとするダイヤフ
ラム２５の動きがストッパ部材３３の先端によって規制
され、結局吸気絞り弁９は半開状態に保たれる。したが
って、低回転数でも十分な空気量が確保され、吸気負圧
は低くなる。その結果、従来問題であった、定圧制御を
採用した場合の、低回転数域におけるＥＧＲ率過多が防
止される。

このように、上記装置においては、エンジン運転状態に
応じて、吸気絞り弁９の開度をそれぞれ適切な状態に制
御できる。

そして本発明においては、エンジン水温センサ３８によ
り検出されるエンジン温度（エンジン冷却水温度）に応
じて、Ｆ、ＧＲの作動くオン）、停止（オフ）の切換え
と吸気絞り弁９の定圧制御および全開制御の切換えが次
のように行われる。すなワチ、センサ３８により検出さ
れるエンジン冷却水温度ＴＨＷが第１の所定温度Ｔ、以
下になると、ＥＧＲがオフとされるが、定圧制御はその
まま続行される。ＴＨＷが、ＴＩよりも低い第２の所定
温度Ｔ！以下になると、ＶＳＶ２４がオンとされて吸気
絞り弁９が全開とされる６Ｔ、　はたとえば６゜℃、Ｔ
！はたとえば１０℃程度に設定される。

この制御は、たとえば第７図および第８図に示すように
行われる。

第７図はＥＧＲの制御を示しており、まず、ステップ２
０１にてＴＨＷ等各種のエンジンの運転状態を判定する
データが読み込まれ、ステップ２０２にてＴＨＷ以外の
他のＥＧＲオフ条件が成立しているか否かが判定され、
成立している場合はステップ２０３でＥＧＲオフとし、
他のＥＧＲオフ条件が整っていない場合には、ステップ
２０４でＴＨＷがＴ、より低いか否かが判定され、Ｔ、
よりも低ければステンブ２０３にてＥＧＲオフとされる
。Ｔ。

以上であればステップ２０５でＥＧＲオンとされる。

第８図は吸気絞り弁９を全開とするか、バキュームモジ
ュレータ１７からの負圧をアクチュエータ１０に導入し
て吸気負圧路一定圧制御を行うかの切換えについての制
御フローを示し、ＶＳＶ２４でこの切換え制御を行う、
この制御は、上記第７図に示したＥＧＲの制御とは連動
されておらず、独立に行われる。まず、ステップ３０１
でＴＨＷ等のデータが読み込まれる。そして、ステップ
３０２でＴＨＷ以外の他の吸気絞りオフ、つまり吸気絞
り弁９全開（ＶＳＶ２４オン）の条件が成立しているか
否かが判定され、成立している場合はその条件に従って
ステップ３０３にて吸気絞り弁全開、つまり吸気絞りを
オフとする。ＴＨＷ以外の条件が整っていない場合には
、ステップ３０４にてＴＨＷがＴ２よりも小さいか否か
が判定され、Ｔ、よりも小さければステップ３０３で吸
気絞り弁全開（吸気絞りオフンとされる。Ｔｔよりも高
し）ときには、ステップ３０５にて吸気絞りオン（ＶＳ
Ｖ２４オフ）、つまり定圧制御が行われる。

したがって、第９図に示すように、第１の所定温度Ｔ１
以下になった場合ＥＧＲは停止されるが吸気負圧定圧制
御は行われ、吸入空気量が適切に絞られて暖機性が向上
される。Ｔ２以下になると、吸気絞り弁９が全開とされ
、十分な吸入空気量が確保されて失火が防止される。

なお、本実施例装置における、ＴＨＷに関しての制御以
外の制御については、たとえば第１０図に示す制御領域
のマツプに従って行われる。第１０図は、ＥＧＲの作動
、停止制御を加えて、エンジン回転数とアクセル開度（
負荷）とに関するマツプとして設定されたものを示して
いる。第１０図においては、斜線部が定圧制御１領域１
０１であり、領域１０２が吸気絞り弁９の全開領域、領
域１０３が吸気絞り弁９の半開領域、二重斜線領域１０
４が、アクチュエータ１０のＡ室２８にバキュームモジ
ュレータ１７からの負圧が導入され定圧制御系の作動は
成立するものの、現実にはストッパ部材３３によって動
きが規制され、吸気絞り弁９が半開状態に保たれる領域
である。ＥＧＲのオン、オフは、作動境界線１１１　と
１１２　との間の領域でオンとされ、定圧制御領域で最
適なＥＧＲ率とされる０作動境界線１１１と１１３　と
の間の領域１０５　は、相当高負荷ではあるが吸気絞り
弁９は全開ではなく、吸気絞り弁９のコントロールによ
り吸気騒音の低減等が可能な領域である。この領域は全
負荷に近いので、ＥＧＲはオフとされる。

上記定圧制御領域１０１および領域１０４における（た
とえば第７図の特性線１１４（たとえば無負荷時特性線
）上における）制御においては、前述の低速（低回転数
）低負荷域における制御の説明の如く、低回転数域にお
いて、ＥＧＲを行ないつつ吸気絞り弁９を半開状態に固
定制御でき、低回転数域におけるＥＧＲ率過多を防止で
きる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの排
気還流制御装置によるときは、エンジン低温時において
エンジン温度に応じてＥＧＲの作動、停止の切損えと吸
気絞りの作動、停止（全開）の切換えとを、第１の所定
温度と第２の所定温度を基準に独立して制御するように
したので、ＥＧＲ停止後にも吸気負圧路一定圧制御を行
って暖機性の向上、振動、騒音の低減をはがることがで
きるとともに、さらに低温になった場合には吸気絞り弁
を全開として十分な吸入空気量を確保し、失火を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るディーゼルエンジンの
排気還流制御装置の全体構成図、第２図は第１図のシス
テムの拡大部分構成図、第３図は第１図の吸気絞り弁の
全閉制御状態を示す部分構成図、 第４図は吸気絞り弁の半開制御状態を示す部分構成図、 第５図は吸気絞り弁の全開制御状態を示す部分構成図、 第６図は吸気絞り弁の吸気負圧定圧制御状態を示す部分
構成図、 第７図はエンジン温度によるＥＧＲ制御を示すフローチ
ャート、 第８図はエンジン温度による吸気絞り制御を示すフロー
チャート、 第９図はエンジン冷却水温度と吸気負圧とに関する制御
特性図、 第１０図は吸気絞り弁およびＥＧＲの制御例を示すエン
ジン回転数とアクセル開度に関して表わしたマツプ、 である。 １・・・・・・ディーゼルエンジン ２・・・・・・燃料噴射ポンプ ３・・・・・・制御装置としてのＥ　ＣＵ　’（電子制
御装置） ４・・・・・・吸気通路 ５・・・・・・排気通路 ６・・・・・・ＥＧＲ通路 ７・・・・・・ＥＧＲ弁 ８・・・・・・ＥＧＲ用アクチュエータ９・・・・・・
吸気絞り弁 １０・・・・・・アクチュエータ １１・・・・・・バキュームポンプ １２・・・・・・ＥＶＲＶ　（電気式負圧調整弁）１３
．１５．２３．２４・・・・・・ＶＳＶ　（バキューム
スイチングバルプ） １４・・・・・・圧力センサ １７・・・・・・バキュームモジュレータ２１．２５．
２６・・・・・・ダイヤフラム３２・・・・・・座部 ３３・・・・・・ストツバ部材 ３５・・・・・・レバー開度センサ ３６・・・・・・エンジン回転数センサ３８・・・・・
・エンジン水温センサ ４１・・・・・・イグニッションスイッチ４５・・・・
・・燃料カット弁 Ｔ、・・・第１の所定温度 Ｔｔ・・・第２の所定温度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を備え
   、吸気通路の前記ＥＧＲ通路開口部よりも上流に吸気絞
   り弁を有し、該吸気絞り弁下流の負圧を検知して該負圧
   を略一定に保つよう吸気絞り弁の開度を調節可能な定圧
   制御機構を備えたディーゼルエンジンの排気還流制御装
   置において、前記定圧制御機構を、エンジンの温度が、
   第１の所定温度以上になったときにはＥＧＲを停止して
   該定圧制御機構による吸気負圧の略一定圧制御を継続し
   、第１の所定温度よりも低い第２の所定温度以下になっ
   たときには該吸気負圧略一定制御を停止して吸気絞り弁
   を全開とすべく、制御装置に接続したことを特徴とする
   ディーゼルエンジンの排気還流制御装置。