JPH02267331A - 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、上記吸気負圧の定圧制御機構において、吸気
絞り弁が一定開度以下には絞られないように、吸気絞り
弁に対して固定のストッパを設けた排気還流制御装置も
知られている（特開昭５６−１１５８４１号公報）。

さらに、キースイッチ開放時（オフ時）に、吸気絞り弁
を閉じるようにした装置も知られている（特開昭５７−
１８４３０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、とくに低回転数側で次のような問題を招（おそ
れがある。

すなわち、吸気負圧を一定に保つには低回転数になる程
吸気絞り弁を絞ることが必要になり、それによって吸入
空気量が減るから、ＥＧＲ弁リフト量（つまり吸気通路
へのＥＧＲ通路の開度）が同じなら、必然的に低回転数
になる程ＥＧＲ率が増大する。このため、ＢＧＲ弁リフ
ト量を微小開度で精密に制御しなければ適切なＥＧＲ率
が得られず、場合によってはＥＧＲ率過多になる。した
がって、高回転数域で要求のＥＧＲ率となるような一定
負圧に制御すると、低回転数域でＥＧＲ率過多を招きや
すい、ＥＧＲ率の過多は、黒煙の発生や失火の問題を招
く。

逆に低回転数側で要求のＥＧＲ率になるような一定負圧
に制御すると、高回転数側ではＥＧＲ率が低くなりすぎ
、ＮＯｘ低減率等目標とする排気ガス浄化性能が得られ
なくなるおそれがある。

このような問題に対し、特開昭５６−１１５８４１号公
報開示のように、ストッパを設けて吸気絞り弁が一定開
度以下には絞られないようにすることは、吸入空気量の
絞りすぎを防止できることから、低回転数域での前記Ｅ
ＧＲ率過多の問題を回避するのに有効な方法と考えられ
る。

しかし特開昭５６−１１５８４１号公報のように固定の
ストッパを設けてしまうと、エンジンがどのような状態
のときにあってもそのストッパで規制される開度以下に
は吸気絞り弁を絞れないことになるが、それでは吸気絞
り弁制御による次のような優れた効果を放棄してしまう
ことになる。つまり、特開昭５７−１８４３０号公報に
も開示されているように、エンジン停止時（キーオフ時
）に吸気絞り弁を閉じることにより、吸入空気量を極め
て小さく抑えて慣性で回転しているエンジンの圧縮抵抗
を小さく抑え、衝撃や振動を抑制して静かにエンジンを
停止させることができる。エンジン停止時に吸気絞り弁
を全閉にできなければ、このような効果は得られない。

本発明は、上述の如き種々の問題点に着目し、エンジン
全回転数域にわたって、高いが過多にはならない最適な
ＥＧＲ率に制御できるとともに、加減速、エンジン停止
時等エンジンの運転状態に応した最適な吸気絞り状態に
制御可能な排気還流側’＜Ｂ装置を提供することを目的
とする。

〔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ＢＧＲ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横知
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、前記吸気絞り弁の開度を調節す
るアクチュエータ又は吸気絞り弁自身のいずれかに対し
、吸気絞り弁の一定開度以下への閉方向作動を規制可能
な、かつ該規制位置をエンジンの運転条件に応じて前記
一定開度よりもさらに吸気絞り弁低開度側に変更可能な
ストッパ機構を設けたものから成る。

〔作用〕

このような排気還流制御装置においては、エンジンの運
転状態に応じて、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、定圧制御機構の存在
にも拘らず吸気絞り弁を半開、全閉等の一定開度に保持
する制御とに選択される。

定圧制御中に排気還流を行なうと、吸気負圧が安定して
いるため容易に所定のＥＧＲ率に保たれて排気ガス浄化
性能が向上される。この定圧制御のまま低回転数域に入
ると、前述の如＜　ＥＧＲ率が過多になるおそれがある
が、吸気絞り弁はストッパ機構により一定開度（たとえ
ば半開）以下への閉方向作動が強制的に規制されるので
、吸気絞りが抑えられて吸入空気量が確保され、ＥＧＲ
率過多が防止される。また、エンジン運転条件に応じて
、たとえばエンジン停止時にあっては、上記ストッパ機
構による規制位置が吸気絞り弁低開度側（たとえば全閉
位置）に変更され、吸入空気量が大きく抑えられて静か
なエンジン停止が可能になる。

さらに、減速時等にも吸気絞り弁を上記一定開度位置に
規制することにより、適切な吸気量を確保して吸気こも
り音の低減等をはかることが可能となる。

〔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、１はディーゼルエンジン本体、２は燃料噴射ポン
プ、３は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１からの排気通
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ュエータ１０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がらの負圧は、ＥＶＲ
Ｖ　（電気式負圧調整弁）　１２と、ＶＳＶ（バキュー
ムスイッチングバルブ）１３とに導入される。ＥＶＲＶ
１２では、バキュームポンプ１１が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弁開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、ｖｓｖｔｓ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？Ｂ負圧が目標値に一敗するようフィー
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ュエー
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ュエ
ータｌＯに出力され、吸気絞り弁９が閉方向に、吸気板
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１゜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。ＶＳＶ２４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の動きに伴うロッド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２Ｇ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の力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（たとえば全開）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、第９図の３３Ａの如くダイヤ
フラム２５のＡ室２８側に設けても同様の機能が得られ
る。又第１０図の３３Ｂの如く吸気絞り弁部材を構成す
るロッド３０と一体に設けてもよい。

ＥＶＲＶ１２、ＶＳＶ１３．１５．２３．２４ハ、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開度センサ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、それぞれ人
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）が人力されており
、イグニッションスイッチ４１の信号は、ＶＳｖＩ３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図を参照しつり説明する。

吸気絞り弁９の開度はアクチュエータ１０を介して制ｊ
１１され、アクチュエータ１０の作動は、■Ｓ■１３．
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、■ｓ■１３．２３．
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は全閉に保持さ
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が全開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縮抵抗が小さ
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ント弁４５によ
り燃料供給もカットされ、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
品に得られ、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。

上記各作動領域について、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
るマツプで表わせば、第７図に示すようになる。第７図
において、斜線部が定圧制御領域１０１であり、領域１
０２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１０４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特性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、Ｅ
ＧＲ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）エンジン回転数と、吸気負圧、ＥＧＲ率
、ＮＯｘ低減率との関係を示せば、第８図に示すように
なる０図における破線は吸気絞り弁がない場合の特性、
−点鎖線は従来の定圧制御による特性、実線が本発明に
よる特性を示している。とくに、従来の定圧制御特性か
ら分岐している部分ａ、ｂ、ｃが、ストッパ部材３３を
介して吸気絞り弁９が半開状態に保たれているときの特
性を示しており、吸気絞り弁９下流の吸気負圧がエンジ
ン回転数の低下とともに低減され、ＥＧＲ率は、全体と
して高水準に保たれつつ、低回転数域での過多状態が回
避されている。

さらに上記実施例では、アクチュエータｌＯ内に吸気絞
り弁と連結されたダイヤフラム２５と、連結されないダ
イヤフラム２６とを設ける共に、一方のダイヤフラムに
他方のダイヤフラムと対面するストッパ部材３３．３３
Ａ、３３Ｂを設けたので、１つのアクチュエータ１０と
１つの吸気絞り弁９．３０により定圧制御と定開度制御
の両方を行なうことができる。

なお、以上の実施例においては、ストッパ部材３３を備
えたストッパ機構をアクチュエータ１０に組み込んだが
、この機構に限定されず、たとえば吸気通路内に出没可
能なストッパ部材を設け、吸気絞り弁自身の動きを直接
規制し、該規制位置を変更することも可能である。

〔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、定圧制御機構を備えた吸
気絞り弁の開度を規制可能なストッパ機構を設け、その
開度規制位置をエンジン運転状態に応じて変更制御可能
としたので、従来の定圧制御で問題であった低回転数域
におけるＥＧＲ率過多を防止し、全回転数域にわたって
過多のない最適なＥＧＲ率に制御Ｂすることが可能にな
る。

また、エンジン運転条件に応じて、たとえばエンジン停
止時にはストッパ機構による規制位置を変更して吸気絞
り弁を全開にすることもできるので、衝撃、振動を抑え
静かにエンジンを停止させることができる。さらに、減
速時の吸気こもり音の低減、加速時のスモーク抑制等も
はかることができる。

【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図は吸気絞り弁およびＥＧＲの制ｉ１状態をエンジ
ン回転数とアクセル開度に関して表わしたマツプ、 第８図はエンジン回転数と吸気負圧、ＥＧＲ率、ＮＯｘ
低減率との関係図、 第９図は第２図の装置の変形例を示す部分断面図、 第１０図は第２図の装置のさらに別の変形例を示す部分
断面図、 である。 １・・・・・・ディーゼルエンジン ２・・・・・・燃料噴射ポンプ ３・・・・・・ＥＣＵ　（電子制御装Ｗ）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　（電気代負圧調整弁）１３
．１５．２３．２４−−　Ｖ　Ｓ　Ｖ　（ハキュームス
イチングバルブ） 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 ３３．３３Ａ、３３Ｂ・・・・・・ストッパ部材３５・
・・・・・レバー開度センサ ３６・・・・・・エンジン回転数センサ４１・・・・・
・イグニッションスイッチ４５・・・・・・燃料カット
弁 ト気ヤく肛屈

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、前記吸気絞り弁の開度を調節するアクチュ
   エータ又は吸気絞り弁自身のいずれかに対し、吸気絞り
   弁の一定開度以下への閉方向作動を規制可能な、かつ該
   規制位置をエンジンの運転条件に応じて前記一定開度よ
   りもさらに吸気絞り弁低開度側に変更可能なストッパ機
   構を設け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。