JPS60150469A - デイ−ゼル機関の排気ガス再循環制御方法 - 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
排気ガス再循環制御方法に係る。

発明の背景 自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関に於て、１
ノ１気ガス中のＮｏｘｌｌｌｌ度を低減するために１７
１気ガス再循環を行うことが既に提案されており、ディ
ーげル機関のυ１気ガス再循環は、ディーゼル機関の運
転性能を阻害せず、また白煙或いは黒煙の発生を伴なわ
ないためには機関燃焼室内に吸入される吸入空気のうち
の余剰分の一部を排気ガスに岡換えるべくディーゼル機
関の運転状態に応じた流量にて行われればよいが、しか
し低温時にも排気ガス再循環が行われると、機関吸気系
へ再循環される排気ガス中の硫黄酸化物等の有害成分に
よりディーゼル機関の構成部品の腐食、摩耗が激しくな
り、所謂低温腐食が生じ、ディーゼル機関の耐久性が低
下づる。このため燃焼燃料量が少ないことにより機関温
度が低下するアイドル運転時に常に排気ガス再循環が行
われると、上述の如き低温腐食が生じる虞れがある。

上述の如き不具合に鑑み、アイドル運転時にはアイドル
運転開始時より所定時間のみ排気ガス再循環を行うこと
が本願出願人と同一の叶願人による特願昭５８−９２０
９８号及び特願昭５８−２０８４６号に於て既に提案さ
れている。

ところで、アイドル運転時の排気ガス再循環流ｍは、常
に一定値であってよいがというとイうではなく、アイド
ル運転時にＩＡりるＩＩ気気ガス中Ｎ０ＸＩＩＩＪＪを
可及的に低減覆るためには、アイドル運転時の機関温度
が高い時はど高流量であることが好ましい。

発明の目的 本発明は、ノ′、イドル運転時に於ける１ノ１気ガス再
循環Ｗｔｆｊをアイドル運転時に於りるディーゼル（幾
関の温Ｉ良状態に応じＣ適切に制御し、低温腐食の発生
を回避した上ぐ特にアイドル運転時に於４Ｊる（１１気
ガス中のＮ０ｘｉ１１１１ｆｔをより一層低減すること
が′ｒ：きるγイーげル機関の排気ガス再循環制御力ｄ
１を提供することを目的としている。

発明の構成 上述の如Ｎ’　目的は、本発明によれば、ｉｌイドル運
転時には？−でドル運転状態になる以前の機関温１α状
偶に１え・じＣ定められた流用にてアイドル運転量ｌｈ
時より所定時間のみ排気ガス再循環を行い、アイドル運
転以外の運転時にはでの時のディーピルは関の運転状態
に応じ（随時定められた流量に（Ｉｌｌ気ガスｉ１）循
環を（ｊうことを特徴とりるンユイーゼル機関の排気ガ
ス再循環制御方法によって達成される。

発明の効果 アイドル運転時の機関温度特１ｇはノフイ１−ル運転開
始時の機関温度により決まり、アイドル運転開始時の機
関温度は、それ以前のディーげル機関の運転状態により
決まり、該機関渇痘はディーゼル機関が高角前に−（運
転された時はど高くなり、これとは反対にディーゼル機
関が低負荷にて運転された時はど低くなる。このことに
鍋みｃ＊弁明による拮気ガス再循環制御方法によれば、
アイドル運転時には排気ガス再循環がアイドル運転開始
時よりアイドル運転状態になる以前の１幾関運転状態に
応じて定められた流用にて所定時間のみ行われるので、
排気カス再循環により低温腐食が生じることな（特に］
Ｉイドル運転時に於（）るＧ気カス中のＮ０ｘｌＧの低
減が効果的に行われる。

アイドル運転時に於ｌＪる排気カス再循環流１１は、ア
イドル運転状態になる以前にディーゼル機関が高負荷に
て運転された時はど高く、これとは反対にディーゼル機
関が低負荷にて運転された時はど低く設定される。即ち
、ディーぜル機関が所定の値以上の負荷にで運転されて
いる時にはカウンタをアップカラン１−シ、ディーげル
機関が所定の値以上の負荷にて運転されていない時には
前記カウンタをタウンノコラントし、前記カウンタのカ
ウンタ値に応じてアイドル運転時の排気ガス再循環流…
が定められればＪ：い。

実施例の説明 以下に添ｆｑの図を参照し゛Ｃ本発明を実施例について
詳細に説明づる。

１１図は本発明による排気ガス再循環制御方法を実施づ
るＩＪＩ気ガス再循環装置の一つの実施例を示しＣいる
。図に於て、１は１イーげル機関を示しＵＪ３す、該デ
ィーじル機関は、シリンダボア２内にピストン３を摺動
可能に受入れ、該ピストンの」一方に燃焼室４を郭定し
ており、また燃焼室４に連通りる渦流室５をイｊし、該
渦流室に図示されていない燃料噴射ノズルより液体燃料
を噴ＤＩ供給されるようになっている。

ディーゼル機関１は、吸気マニホールド６及び吸気ボー
１〜７を経−Ｃ燃焼室４内に空気を吸入し、燃焼室４よ
り排気ボート８を経てＤＩ気マニホールド９へ１ノ１気
カスを排出層るようになっている。吸気ボー１−７と排
気ボー１−８は各々ボペツ１へ弁により開閉されるよう
になっており、図に於ては符号１０により排気用のボベ
ツ１〜弁のみが示されている。

１１は排気ガス再循環制御弁を示している。１ｊ１気ガ
ス再循環制御弁１１は入口ボート１３と出Ｌ１ボー１−
１４とを備えたケーシング１２をイｊし、入口ポート１
３は導管１５によって排気マニホールド９に形成された
排気ガス取出ボート１６に接続され、出［Ｊボート１４
は導管１７によって１）１気マニホールド６に形成され
た」ノ１気カス注入ボー１−′１８に接続されている。

排気カス再循環制御弁１１はケーシング１２内に弁要素
１９を有し、該弁要素は、弁ロッド２２ににつてダイヤ
フラム装置２３に駆動連結され、ダイヤフラム２５の一
方の側に設けられたタイヤフラム掌２６に負圧が導入さ
れ又いない時には圧縮」イルばね２６のばね力により図
にて左方へ駆動されて弁座部２０に４座して弁ボー１〜
２１を閉じ、これに対しタイ１７ノラム室２Ｇに負圧が
導入されくいる時に（よ圧縮コイルばね２７のばね力に
抗し４図にて右Ｂへ駆動され−Ｃ弁座部２０　Ｊ：す１
１１１れて弁ボー１−２１をその負圧の大きさに応じて
開くＪ、うになっ−（いる。

タイ１７ノラム室２Ｇは導笛２８によっ゛Ｃ匂圧調整弁
２９の負圧出カポ−１〜３０に接続されている。

ｎ１調整弁２５〕は、ｔ″４ｎ−人力ボー１〜３１に負
圧ポンプ３２より導ね３３を経て負圧を供給され、その
ｔ″４１［を制ｔｉｌｌ装Ｆｊ　４０　Ｊ：り与えられ
る電気的な制御信））に応じて調圧し、その調圧負圧を
負圧出カポ−１〜３３０より出力づるようになっている
。

制御ｌＡ置４０は、一般的なマイクロコンビコータ及び
アップダウンカウンタを含んだものであってよく、燃料
噴射量セン４Ｊ４１よりディーゼル機関１に供給された
燃料噴剣ｆｆｉに関づる情報を、回転数センサ４２より
ディーゼル機関１の回転数に関する情報を、アイドルス
イッチ／ｌ−３よりディーゼル機関１がアイドル運転さ
れているが否かに関する情報を、水温センサ４４よりデ
ィーゼル機関１の冷却水温度に関づる情報を各々入力さ
れ、また予めディーピル機関１の燃わ１噴射量と回転数
とに応じた最適ｉｌｌ気ガス再循環流ｆｆｔ　Ｅ　ｒに
関づる制御データとアイドル運転時に於ける最適排気カ
ス再循環流量Ｅ１に関乃る制ｔｌｌ１７−タとを記憶し
ており、該制御データど前記各セン（Ｊ−Ｊ：りの情報
とに応じ゛Ｃ本発明ににる排気ガス再循環制御方法を実
施づべく第２図に示されｌｃフローヂャー１へに従って
制御信号を負圧調整弁２９へ出力Ｊるようになっている
。

尚、燃料噴用量セン１）４１は、燃料噴射ポンプのスピ
ルリングの如き燃料供給量制御要素の変位ｍを検出づる
もの、或いはアクセルペダルの踏込量を検出するもの等
であってよい。

次に第２図に示されたフローヂＶ−トを参照して本発明
による排気ガス再循環制御方法の実施要領について説明
する。

最初のステップ１に於（は、燃石噴剣■センリ４１、同
転数ヒン１）４２、アイドルスイッチ４３及び水温セン
１す４４よりの情報の入力が行われる。

ステップ２に於゛Ｃは、ｊフイドルスイッチ４３がΔン
状態であるか否かの判別が行われる。アイドルスイッチ
４３がＡン状態でない時、即ちディーずル機関１が負侑
運転されている時にはステップ３へ進ｊ）、これに対し
アイドルスイッチ４３　ｂ’ｉ　Ａン状態ぐある時、即
らディーゼル機関１がアイドル運転され−（いる時には
ステップ１７へ進む。

スノーツブ３に於ては、フラッグＦａが１であるか否か
の判別が行われる。フラッグＦａ＝１である時にはステ
ップ５へ進み、これに対しフラッグ１ａ＝１ｒない時に
はスラップ４へ進む。

ステップ４に於ては、フラッグＦａを１にづるフラッグ
切換えが行われる。

ステップ５に於ては、フラッグＦｂがＯであるか古かの
判別が行われる。フラッグＦｂ＝Ｏである時にはステッ
プ７へ進み、これに対しフラッグＦ　ｌｌ−０でない時
にはステップ６へ進む。

ステップ６に於ては、フラッグＦｂを０にづるフラッグ
切換えが行われる。

ステップ７に於ては、水温センサ４４により検出された
ディーゼル機関１の冷却水の温度か所定値、例えば６０
℃以上であるか否かの判別が行われる。冷Ｎｌｋ温度が
所定値以上である時にはス“テップ８へ進み、これに対
し冷却水温度が前記所定１ｉｆ＊　１１．上でない時に
はステップ１３へ進む。

ステップ８に於ては、回転数センサ４２により検出され
たディーげル機関１の回転数が所定値、例えば２００　
Ｏｒｐｍ以上であるか否かの判別が行われる。機関回転
数が所定値以上である時にはステップ９へ進み、これに
対し機関回転数か前記所定値以上でない時にはステップ
１４へ進む。

ステップ９に於ては、燃料噴剖吊センサ４′１ににり検
出され／ｊディーゼル機関１に対づ°る一行稈当Ｉ〔り
の燃料噴ＤＡ嬶が所定値以」：であるが否かの判別が行
われる。−行稈当たりの燃料噴射量が所定値、例えば２
０ＩＩＩＩｌ１１以上である時にはステップ１０へ進み
、これに対し一行程当１＝りの燃料噴則吊が前記所定値
以上でない時にはステップ１４へ進む。

ステップ１０に於ては、−ノノウンタのカウンタ１的Ｃ
が一つ７ツプカウシ（へされる。スフ−ツブ１０の次は
スーテップ１１へ進む。

ステップ１１に於ては、燃斜噴剣ｆｆ１ｔンＩＪ−／１
１により検出された一行稈当たりの燃料噴射量と回転数
廿ン１）４２ににり検出された回転数とに対応する制御
データの検索が行われ、この制御ｊ゛−タに基いて排気
ガス再循環流量Ｅｒの決定が行われる。排気カス再循環
流ｆｌｔＥｒは、；幾関燃焼至の吸入空気のうらの余剰
分の一部を排気ガスに訪換えるというディーゼル機関の
排気カス再ｖ４環の基本的思想からして燃料噴射量の増
大、即ら機関負何のＪＩＪ人に応じ（減少し、また機関
回転数の増大に応じて減少する。ステップ１１の次はス
テップ１２へ進む。

ステップ１２に於−Ｃは、ステップ１１に於−（決定さ
れた排気ガス再循環流ＩＦｒに基く所定のデコーブイ比
［Ｏｕｌのパルス信号が負１ｆ調整弁２９へ出力される
。

負圧調整弁２９は前記パルスイバ化を与えられることに
よりその時のディーゼル機関１の一行程当たりの燃料噴
剣吊と回転数とに応した負ＪＥｆを負Ｊ−［出力ボート
３０に出力し、この負圧によつＣυ１気ガス再循環制御
弁１が駆動される。従つ−（この前には、即ちアイドル
運転以外の負荷運転時には一行程当たりの燃料噴射量と
機関回転数とに応じＣ随時定められる流量にＵ　Ｉ〕ｌ
気ガス再循環が行われる。

ステップ１２の次はり［ツ１〜される。

ステップ１３に於ては、カウンタのカウンタ１直ＣがＯ
にされる。

ステップ１４に於ては、カウンタのカウンタ（泊Ｃが一
つダウンカランｌ〜される。ステップ１４の次はステッ
プ１５へ進む。

ステップ１５に於ては、カウンタのカウンタ１「ＩＣが
Ｏより小さいか否かの判別が行われる。Ｃ〈０である時
にはステップ１６へ進み、これに対しＣ〈０でない時に
はステップ１１へ進む。

ステップ１６に於てｔよ、カウンタのカウンタ値ＣがＯ
にされる。ステップ１６の次はステップ１１へ進む。

ステップ１７に於−Ｃは、フラッグ［ａが１であるか占
かの７１１別が行われる。フラッグＦａ＝１ぐある時に
はステップ１８へ進み、これに対しフラッグＦａ　−Ｉ
Ｆない時にはステップ２３へ進む。

ステップ１Ｂに於ては、フラッグＦｂが１′Ｃ−あるか
盃かの判別が行われる。フラッグｌ”ｂ＝１ｒある時に
はステップ２０へ進み、これに対しフラッグ「ｂ−１ぐ
ない時にはステップ１つへ進む。

ステップ１９に於ては、カウンタのカウンタ値Ｃに応じ
てアイドル運転時に於ＩＪる排気ガス再循環流ｆｆ１Ｆ
ｉの決定が行われ、またフラッグＦｂをｉ　ｔ、：づる
フラッグ切換えが行われる。カウンタ値Ｃと）））気ガ
ス再１Ｆ＋環流吊Ｅｉどの関係は、その−例が第３図に
示されている如く、カウンタ値Ｃが所定１１１１に達り
るまぐはｈウンタ１ｉｔ４　Ｇの増大に比例しく１１１
気ガス再循１ｍ　Ｔｉ１ｔ吊Ｅｉが増大し、カウンタｈ
ｒｊ　（Ｃが所定ｔｉｒｊ以１ぐある時にはカウンタｆ
ｉｎ　Ｃの増大に関係なく排気ガス再循環流ＩＥｉが一
定の最大１１ｎになる。またステップ１９に於−Ｃは、
カウンタのカウンタ値ＣがＯにされる。ステップ１９の
次はステップ２０へ進む。

ステップ２０に於ては、アイドル運転以外４３がＡン状
態になった後、換言りれば１１′イーぜル機関１がアイ
ドル運転状態になった後に所定り間■が経過したか否か
の判別が行われる。ディーヒル（類関１がアイドル運転
状態になってから、即ちアイドル運転開始時にり所定時
間１′が経過し“（いない時にはステップ２１へ進み、
これに対し］′イドル運転開始時より所定時間“１−が
経過した後はステップ２２へ進む。

ステップ２１に於ては、ステップ１８に於（決定された
排気ガス再循環流ｆｆ１Ｅｉ１．：基＜所定のｆニーテ
ィ比ＥＦ、ｏｕｔのパルス信号が負圧調・整弁２９へ出
力される。負圧調整弁２９は前記パルス信号を与えられ
ることによりカウンタのカウンタＩ＋ｒｊ　Ｃに応じた
負圧を負圧出カポ−１へ３０に出力し、この負りにによ
って排気ガス再循環制御弁１１が駆動される。従ってこ
の時には、即ちアイドル運転開始時より所定時間が経過
づるまでは、第４図に示されている如く、前記カウンタ
のカウンタ値Ｃに応じて定められる流量にて排気ガス再
循環が行われる。ステップ２１の次はリセットされる。

ステップ２２に於ては、フラッグ「ａをＯにＪるフラッ
グ切換えが行われる。ステップ２１の次はステップ２３
へ進む。

ステップ２３に於ては、パル２１８号のデユーティ比Ｅ
ｏｕｔが０に設定される。即ちオフ信号の出ツノが行わ
れる。負１−１調整弁２９はオフ信号を与えられること
により負圧出力ポート３０に実質的な負圧を出力しなく
なり、これによって排気カス再循環制御弁１１は閉弁し
、排気ガス再循環が停止される。ステップ２３の次はリ
セットされる。

上述の如きフローチャートに従って制御が行われること
により、カウンタのカウンタＩａＣは、ｉ゛イール機関
′Ｉが所定値以上の回転数にて運転され■−行稈当たり
の燃料噴用吊が所定値以下である時にのみアップカウン
トされ、これ以外の時に番よダウンカウントされるので
、このカウンタ（的Ｃに応じＣ定められるアイドル運転
時の排気ガス再循環流量Ｅｉは、ディーゼル機関１がノ
フイドル運転以前に高速高負荷に−（運転されている時
はど、即ち機関温度が高くなる時はど高く、ディーぜル
機関１が低速低負何にて運転されている時はど、即ち機
関温度が低くなる時はど低くなる。このようにＪＪＩ気
ガス再循環流用が決定されることによりアイドル運転時
に於けるＩＪ１気カス中のＮＯＸ濃１真の低減が効果的
に行われるようになる。。

尚、この実施例に於ては、ティービル機関の冷却水の渇
疫が所定値以下である暖機過程時に於（は、ステップ１
３に於てカウンタのカウンタ（ｌＩ′ｉＣがＯにされる
ことにより暖機過程時に於（はノ２イドル運転時の排気
カス再循環は全く行われない。

第２図に示されたフロープレー１〜に於−Ｃは、ノ２イ
ドル運転時の活気ガス再循環時間［は一定にされ−Ｃい
るが、第５図乃至第７図に示されている如く、排気ガス
再循環時間Ｔは前記カウンタの）ｊウンタ偵に応じＣ決
定されてｂにい。

この場合、ＩＪＩ気ガス再循環時間１は、第６図及び第
７図に示され（いる如く、カウンタのカウンタ６０　Ｃ
が大きい時はど、即ち機関温度が高い時はど長く設定さ
れてよく、このことにより低温腐食を招来しない範囲で
アイドル運転時に於りる排気ガス中のＮＯｘ１ｇ１度の
低減がより一層効果的に行われるようになる。

第８図は本発明によるＪＪＩ気ガス再循環制御方法を実
／Ｉｍ　する制御装置のフローチャートの他の一例をそ
の要部についてのみ示している。この実施例に於ては、
ステップ２２の次にステップ２４へ進み、該ステップ２
４に於ては、前記パルス信号のデユーティ比［：Ｂｔを
ΔＥ　／＜Ｇ）小さくすることがｔｌわれる。ステップ
２４の次はステップ２５へ進む。

スデツ／２５に於ては、パルス信号のデユーティ比Ｅｏ
ｕｔが０より小さいか否かの’Ｉｌｌ別が行われる。パ
ルス信号のデユーティ比Ｅｏｕｔ＜Ｑである時にはステ
ップ２３へ進み、パルス信号のデユーディ比Ｅｏｕｔ＜
□ｒない時にはステップ２６へ進む。

ステップ２６に於−〔は、スーツ−ツブ２３に於（減少
されたデユーティ比［：ｏｕｔのパルス信号りく９斤調
整弁２９へ出力される。

上述の如きフローチャ一トに従って制御が１１１つれる
ことにより、第９図に示され−Ｃいる如く、ｊノイドル
運転開始時から所定時間が経過づ−るまぐＧ、Ｌカウン
タのカウンタ値Ｃに応じ°（定められＩＣＣ流転て排気
ガス再循環が行われ、〕！イドル運転１；ｊｌ　９ｆ。

峙から所定時間が経過しＩこ後は所定の減少率をもって
時間経過と共に排気ガス再循環流量１ｆｉ　（［１減し
、更に所定時間杼過後にＪＩＩ気ガス再循環が停止１さ
れる。

尚、第８図及び第９図に示された実施例に於Ｃは、カウ
ンタのカウンタ値Ｃに応じて定めらｈ／こ流量にて排気
ガス再循環が行われる１）１気・ガス再循環時間下が一
定であるが、この排気ガス再Ｖ′ＪＩＩｈ間は、Ｗ！１
０図及び第１１図に示されている如く、前記カウンタの
カウンタ値Ｃに応じて第５図７’Ｊ至第７図に示された
実施例のそれと同様にｉｉＪ変設定され℃もよい。

以上に於ては、本弁明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく
、本弁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図は本ブを明による排気ガス再循環制御方法を実施
づる１７１気ガス再循環装置の一つの実施例を示す概略
構成図、第２図１よ本発明による排気ガス再循環制御方
法の実施要領の一例を示づフローチト一ト、第３図はカ
ウンタのカウンタ１向とアイドル運転時に於ける排気ガ
ス再循環流量との関係を示−４グラノ、第４図は第２図
に示され／ｊ実施例に於【Ｊるアイドル運転時の排気ガ
ス再循環流量の経時的変化を承りグラフ、第５図は本発
明による排気ガス再循環制御方法の実ＩＮ弱領の他の一
例をその要部につい′（示すノローブヤート、第６図は
カウンタの）Ｊウンタ植とアイドル運転時に於りるｉｌ
ｌ気ガスＩＩｊ循環時間との関係を示づグラフ、第７図
は第５図に示された実施例に於けるアイドル運転時の排
気ガス再循環原石の経時的変化を承りグラフ、第８図は
本発明による排気ガス再循環制御方法の実施要領の他の
一つの実施例をその要部について示すフローチャー１へ
、第９図は第８図に示された実施例に於ｉノるアイドル
運転時の排気ガス再循環流量の経時的変化を承りグラフ
、第１０図は本発明による排気ガス再循環制御り法の実
／７［！ｉ要領の更に他の一つの一例をその要部につい
て示づ）ローヂャ−１へ、第１１図は第１０図に示され
た実施例に於りるアイドル運転時の排気ガス再循環流カ
シの経時的変化を示づグラフである。 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・・・渦流室、６・
・・吸気マニホールド、７・・・排気ボート、８・・・
排気ボー１−２９・・・排気マニホールド、１０・・・
ポペット弁“、１１・・・１ノ１気ガス再循環制御弁、
１２・・・ケーシング、１３・・・入口ボート、１４・
・・出口ボート、１５・・・導管。 １６・・・排気ガス取出しボート、１７・・・導管、１
８・・・４ノ＋気ガス注入ボート、１９・・・弁要素、
２０・・・フｔＰト部、２１・・・弁ボー１〜．２２・
・・弁ロッド、２３・・・タイＸ７’ノン１）’ＬＡ買
、２４・・・ケーシング、２５・・・タイ１１ノシム、
２６・・グイヤノラム室、２７・・・圧縮」イルばね、
２８・・・導憶、２９・・・負１１Ｘ調整弁、３０・・
・ｉ　Ｉ−ｉ：出カポ−１−，３１・・・負圧入力ボー
ト、３２・・・負圧ボンｆ、３３・・・導管、４０・・
・制御装置６゜４１・・・燃石噴ＩＪＩ　ｌｆｉ、　ｌ
！ン４ノ、４１・・・回転数馳ンリ。 １１３３・・・ノア、イドルスイッチ、４４・・・水温
スイッチ特　ｒｌ　出　願　人　Ｉ・ヨタ自動車株式会
社代　理　人　ｊＴ埋−１−明イ３　昌毅第９図 第１１図 り　０〜間　−□−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ノ′イドル運転時にはアイドル運転状態になる以前の機
   関運転状態に応じて定められた流量にてアイドル運転開
   始時より所定時間のみ排気ガス再循環を行い、アイドル
   運転以外の運転時にはその時のディーげル機関の運転状
   態に応じて随時室められた流量にて排気ガス再循環を行
   うことを特徴とりるディーピル機関の排気ガス再循環制
   御方法。