JPS5823261A - ディーゼル機関の排気還流制御装置 - Google Patents

ディーゼル機関の排気還流制御装置

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JPS5823261A
JPS5823261A JP56122028A JP12202881A JPS5823261A JP S5823261 A JPS5823261 A JP S5823261A JP 56122028 A JP56122028 A JP 56122028A JP 12202881 A JP12202881 A JP 12202881A JP S5823261 A JPS5823261 A JP S5823261A
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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】 本発明は内燃機関、とくにディーゼル機関における排気
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図は従来のディ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
接続部よシも上流に位置して設けられ、これらによシ排
気還流量を制御するようになっている。
つまシ、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（あるいはバキュームタンク）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、は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ｆｆｆ　３　、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ィ制
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
ーティ制御する場合、次のような問題が止じて好゛まし
ぐなかった。
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の開度な可変とするものは、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く還流される排気
中にも酸素が多く含１れている）実質的な空燃比が濃く
なシ、排気中の１１Ｃや・ぐ−テイギュレートが増大す
るという問題があつ７″ｃ０ 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が全開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って、運転性や燃費が悪化する七
いう問題があった。
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ィ制御することによ
り、常に運転状態に促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
は同符号を用いる二 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２
１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があシ、この定圧弁２２からの負圧を取シ
出す２つの弁圧取出通路２３と２４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３０〜５ＱＨｚ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
デユーティ）がマイクロプロセッサを内蔵した制御回路
３０からのｉ４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５ＩＩＳ２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って制御動作を説
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（Ｅ
Ｇ）Ｌパルプ）開度を、そのときのＮとＱとからテーブ
ルルックアップして求める。
な訃、この値仁ｊ：そのときのエンジン冷却水温によっ
て修正され、これにより排気還流制御弁６側の電磁弁２
０を駆動する信号Ｓ！のデユーティが決定される。
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［コ２７を開く割
合が増すため、足圧弁２２の賃圧取出通路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１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ｔ８３０では、同様にして第５図のように
設足された吸気絞弁開度を、そのときのＮとＱをもとに
してチーグルルックアップによりＦＩＷミ取シ、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のデユーティを決定する。
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Ｅ
１は弁全閉の状態で（オンデユーテイ１００％）、逆に
最外側Ｅｎ　は弁全開の状態をあられす。
同じようにして、第５図は吸気絞弁７の等開度特性をあ
られしたものである。
ただし、最内側の特性面ａＴｔ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Ｏ％として制御負圧が最大
値となっても全閉することのないように、吸気絞弁７に
適宜ストッ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の全開状態をあられす。
上記駆動信号Ｓ２によシミ磁弁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】０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やノ４ティキュ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のみをデユーティ制御し、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２１０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、したがって排気還流制御弁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
の開度をデユーティ制御にょシ徐々に絞る。
これによシ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）であっても、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
。
したがって排気還流量としては、排気還流制御弁６が全
開であってかつ吸気絞弁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も大きく絞シ込寸れることになる。
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
れす特性図である。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ィ制御した領域で、Ａ
からＢに向かうに従っ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１７て吸気
絞弁をデユーティ制御した領域で、ＢからＥに向かうに
従っ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ィ制御したもので、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ィ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　は減るが旦Ｃが多く、以後開度を大きくす
るに従いＮＯｘ　が増加する反面１−Ｉ　Ｃが減る傾向
にある。
したがって、本発明では上記各領域の制御が自由に行え
るのであって、例えば、Ａ−Ｂ−Ｃに沿って排気還流量
を制御すれば、ＨＣの増加を招くことなく、ＮＯｘ　　
を運転性との要求の兼ね合いから自由に低減できる。
とくに従来方式ではＡ−Ｂ間の制御が行えないので、運
転条件によっては過剰な排気還流をかける結果となって
、燃費や運転性をいたずら（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のブロックダイヤグラムを
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
号のデユーティを選択する。
このデユーティ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によって、主としてエンソン
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
制御デユーティを選択する。
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８ｓｆ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をアナログスイッチ４９に送出して、その接点を４
０Ａ側に切換保持し、これにより電源５１からの電圧を
スイッチングトランジスタ５２のペ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
かく。
一方、判定回路４８が排気還流制御、弁側の全開、すな
わちデユーティ０９（を判別したときには、信号ＳＳに
よシアナログスイッチ４９の接点が４０Ｂ側に切換わり
、始めて第２の関数発生器４６からの信号がスイッチン
グトランジスタ５２のペースに印加され、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２１の開度がデユーティ制御され、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やパーティキュレートの発生をで
きる限シ抑制し、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、あらゆる運転状態において排気性能と運転性、燃
費との調オロ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ャート、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、エンソン回転数
と負荷をパラメータとして表わした特性線図、第６図は
刊゛気還流制御弁と吸気絞弁との開度を変化てせだとき
のＮＯｘ　　と１−Ｉ　Ｃの制用特性を示す特性線図、
第７図は制御回路のブロッ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・・
・エンソン回転数センサ、４１・・・負荷子ンサ、４２
．４６・・・関数発生器、４８・・・排気還流制御弁開
度判定回路特許出願人　　日産自動車株式会社 １５− 第１図 第３困 第４図　　第５図 手続補正書 Ｌ　事件の表示 昭和５６年特許願第１２２０２８号 ２、発明の名称 内燃機関の排気還流制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　神奈川県横浜市神奈用区宝町二番地氏名　（３
９９）　日産自動車株式会社４、代理人 ７、補正の内容 （１）明細書第８頁の第６行目に「最内側Ｅ１は弁全閉
の・・・」とあるを「最内側Ｅ、は弁全開の・・・」と
補正する。 （２）同じく第７行目に「最外側Ｅｎは弁全開の・・・
」とあるを「最外側Ｅｎは弁全閉の・・・」と補正する
。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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
    制御弁を設けた内燃機関において、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ィ制御する制御回路と
    を備え、吸気絞弁と排気還流制御弁とを運転状態に応じ
    て開閉制御することを特徴とする内燃機関の排気還流制
    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)

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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

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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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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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