JPH03246362A - ディーゼルエンジンのｅｇｒ負圧発生制御法及びｅｇｒ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ＥＧＲ（排気ガス再循
環）制御装置に係り、さらに詳細には、エンジン吸気通
路に弁の開閉制御により負圧を発生させ、この負圧によ
りエンジンの排気ガスを還流通路を通して吸気系に導く
方式の負圧発生制御法及びこれを利用したＥＧＲ制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、自動車等のガソリンエンジン、ディーゼルエ
ンジンの分野では、排気ガスの一部をＥＧＲ制御装置に
より吸気通路側に還元させて、エンジン気筒内の燃焼温
度を低減させ、ＮＯｘの発生量を低減させる技術が広く
知られている。

このうち、ガソリンエンジンにおいては、吸気流量を制
御する絞り弁が存在するので、絞り弁の動作を利用して
、ＥＧＲ制御を行っている。例えば特開昭５３−２９４
１８号、特開昭５７−１８４４９号公報等に開示される
装置では、排気ガス還流通路に負圧ダイアフラム形流量
制御弁を配置し、一方、吸気通路には、絞り弁が全閉に
なるとその上流に位置し所定の開度以上になると絞り弁
下流に位置する開口を設け、この開口が絞り弁下流に位
置した時の負圧を前記負圧ダイアフラム形流量制御弁に
与えて、排気ガス還流通路を開き、吸気通路に排気ガス
の一部を導いている。

また、特開昭５９−１４７８４０号、特開昭６３−１９
２９４６号公報等に開示されるように、アイドル制御用
の吸気流量制御弁を排気ガス還流用の流量制御弁に切り
換えて使用できるようにしたものがある。なお、これら
の従来技術は、いずれも絞り弁の存在で絞り弁下流域に
負圧が発生するため、この負圧により排気ガスを吸気系
に吸引している。

一方、ディーゼルエンジンでは、一般に空気を流量制御
することなくエンジン気筒内に吸引し、出力制御は、気
筒内に噴射される燃料量によって行うため、ガソリンエ
ンジンのようにアクセルペダルにより連続的な吸気流量
制御を行ういわゆる本来の絞り弁は使用されていない。

従って、従来は、吸気通路に絞り弁に類するＥＧＲ負圧
負圧発生用膜け、この弁を必要に応じて閉じる（但し開
度Ｏではなく、ある程度の開度を保つ）ことで弁下流に
負圧を発生させ、この負圧吸引力で排気ガスを排気ガス
還流通路を介して導入していた。

第６図にディーゼルエンジンに使用されるＥＧＲ制御装
置の従来例を示す。

第６図において、１はエンジン、２は排気通路、３はマ
フラー、４は吸気通路、５は吸気通路の一部をなすチャ
ンバボディ、６はエアクリーナである。

チャンバボディ５の内部には、ＥＧＲ負圧発生用弁７が
弁軸８に固定され、弁軸８の一端には、回動レバー９が
装着される。レバー９は電磁ソレノイド式アクチュエー
タ１１のプランジャとロッド１０を介して連結される。

１２は排気ガス還流通路で、一端が排気通路２に接続さ
れ、他端が吸気通路４のＥＧＲ負圧負圧発生用尺７流域
４ａに接続され、その途中には、排気ガス導入用の弁１
３及びこれを開閉駆動させる電磁ソレノイド式アクチュ
エータ１４が配置される。

１５は制御ユニットで、エンジン運転条件に応じてアク
チュエータ１１．１４にＥＧＲ負圧負圧発生用尺７排気
ガス導入用弁１３の開閉に関する指令信号を出力する。

このような構成では、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７定開度
に閉じると、弁７下流の吸気通路４ａに負圧が発生し、
この時に排気ガス導入用弁１３が開いて排気ガスの一部
が吸気系に導かれ、吸気と一緒に排気ガスがエンジン気
筒に供給される。

ディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置に関しては、例え
ば、特開昭５６−９６１４６号公報に開示されたものが
ある。この公開技術では、ＥＧＲ負圧発生用弁をバイパ
スさせた通路そのものに、排気還流用通路の一端を開口
させている・ 〔発明が解決しようとする課題〕 前述した如くディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置では
、吸気通路にＥＧＲ負圧発生用弁を設けているが、この
ＥＧＲ負−圧発生用弁は、電磁式或いは負圧応動形ダイ
ヤフラム等のアクチュエータ（負圧はバキュームポンプ
等でつくられる）により、開か閉（ただし完全な閉では
ない）のオン・オフ制御がなされている。

その理由は、１つのアクチュエータでＥＧＲ負圧発生用
弁を精度良く中開度に保つことは、技術的及びコスト的
に困難なためである。

すなわち、この種のアクチュエータは、コストの低減を
図るために、構造が簡単で単価の安いアクチュエータが
使用される。例えば、電磁式の場合には、プランジャの
磁気吸引力が戻しばねの力に勝って弁を作動させる方式
が採用される。

このようなアクチュエータは、電流制御等で弁が中間開
度に止まりそうであるが、実際にはばねとのバランスの
かねあいをとることが困難であり。

ばね力が必要以上に勝ったり、プランジャが磁場に近づ
くほど磁気吸引力が増加してプランジャが必要以上に吸
引されてしまう。その結果、弁開度を途中でバランス良
く保てない。

なお、ステップモータ等を用いてＥＧＲ負圧制御用弁を
多段に開度制御することも考えられるが。

ステップモータは、簡易な電磁弁等に較べはるかに高価
なものであり、また電磁弁に較べて大形となるで、コス
ト、搭載性の面から実用性に乏しい。

以上の理由により、従来はＥＧＲ制御弁を開か閉のいず
れかに制御する。そのため、吸気通路に発生させる負圧
発生域も１段階だけであり、ＥＧＲ制御の精度の面で改
善すべき点があった。

特に、環境問題がとりざたされている今日、排気ガスの
浄化がさけばれ、全運転域に対応できるようなさらにき
め細かなＥＧＲ制御が要求されている。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、コスト的に安価で搭載性に優れた簡易な
アクチュエータを使用して、広範囲の運転域でＥＧＲ制
御を精度良く行い得る制御法及び装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の課題解決手段は、ＥＧＲ負圧発生制御法に関し、
その内容とするところは、 ディーゼルエンジンの吸気通路にＥＧＲ負圧発生用弁を
設け、このＥＧＲ負圧発生用弁を運転条件に応じて開閉
制御することでその弁下流域に負圧を発生させ、この負
圧によりエンジンの排気ガスを排気ガス還流通路を通し
て吸気通路に導く方式において、 前記吸気通路にＥＧＲ負圧発生用弁を迂回して該ＥＧＲ
負圧発生用弁の上下流を連通ずるバイパス通路を少なく
とも１つ設けると共に、このバイパス通路に補助弁を設
け、エンジンの運転条件に対応して前記ＥＧＲ負圧発生
用弁及び補助弁の開閉の組み合わせを変えることで、吸
気通路のＥＧＲ負圧発生用弁下流域に発生させる負圧を
多段階（２段階或いはそれ以上）に制御する。

第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段の制御法を
利用したＥＧＲ制御装置に係り、その構成を、第１図の
実施例の符号を引用して説明すると、 ディーゼルエンジンの吸気通路４の開閉を行うＥＧＲ負
圧負圧発生用弁圧ＥＧＲ負圧負圧発生用弁圧動するアク
チュエータ１１と、排気通路２と吸気通路４のＥＧＲ負
圧発生用弁下流４ａとを連通させる排気ガス還流通路１
２と、排気ガス還流通路１２の開閉を行う排気ガス導入
用弁１３と、排気ガス導入用弁１３を即動するアクチュ
エータ１４とを備えた装置において、 吸気通路４にＥＧＲ負圧負圧発生用弁圧回してＥＧＲ負
圧負圧発生用弁圧下流を連通させるバイパス通路１６を
少なくとも１つ設け、 このバイパス通路１６の開閉を行う補助弁１８と、補助
弁１８を駆動するアクチュエータ１９と、エンジンの運
転状態を検出して、ＥＧＲ負圧負圧発生用弁圧助弁１８
及び排気ガス導入用弁１３の各アクチュエータ１１，１
９．１４に弁開閉指令信号を送る制御系で、予めエンジ
ン運転条件に対応させてＥＧＲ負圧負圧発生用弁圧助弁
１８及び排気ガス導入用弁１３の開閉の組み合わせパタ
ーンが設定しである制御手段１５Ａとを備えてなる。

〔作用〕

第１の課題解決手段によれば、吸気通路に設けたＥＧＲ
制御弁とこれを迂回するバイパス通路に設けた補助弁の
開閉の組み合わせパターンを、最少限次のように変える
ことができる。

第１には、ＥＧＲ負圧負圧発生用量補助弁の双方を開と
する組み合わせである。この時には、ＥＧＲ負圧負圧発
生用量流域は大気圧となる。

また、ＥＧＲ負圧負圧発生用量、補助弁を閉とする組み
合わせの場合にも、吸気通路ＥＧＲ負圧発生用弁の下流
ははゾ大気圧となる。

第２には、ＥＧＲ負圧負圧発生用量閉じ（但し、ある一
定開度が保たれる）、補助弁を開とする組み合わせであ
る。この時には、吸気通路はＥＧＲ負圧負圧発生用量り
絞られ、ＥＧＲ負圧負圧発生用量流に負圧が発生する。

この場合の吸気は、絞られた吸気通路とバイパス通路を
流れる。

第３に、ＥＧＲ負圧負圧発生用量じ、補助弁も閉とする
組み合わせである。この時には、吸気通路はＥＧＲ負圧
負圧発生用量り絞られ、さらにバイパス通路も閉じであ
るので、ＥＧＲ負圧負圧発生用量流に上記第２のパター
ンよりもさらに高い負圧（最大負圧）が発生する。

この時の吸気は、絞られた吸気通路を流れる。

以上のようにすれば、バイパス通路を１つとした場合に
は、例えば第５図に示すように、ＥＧＲ負圧負圧発生用
量流域の発生負圧を少なくとも２段階に制御することが
できる。また、その他に前記第１の組み合わせの状態を
加えることで、ＥＧＲ負圧負圧発生子弁下流域態を少な
くとも３種の圧力レベルに設定できる。

さらに、バイパス通路を複数配設し各バイパス通路に補
助弁を設けた場合には、これらのバイパス通路の数だけ
順に通路を開閉できるので、さらに多段階に発生負圧を
制御することが可能となる。

本制御法によれば、従来よりもＥＧＲ負圧負圧発生子弁
下流域生負圧をより一層段階的に制御できるので、その
分排気ガスの導入量を変えることができ、広範囲の運転
域にわたるＥＧＲ制御を可能にする。

第２の課題解決手段については、実施例に詳述したので
、これを参照されたい。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明する。

第１図は、本発明の実施例たるＥＧＲ制御装置の説明図
で１図中、第６図の従来例と同一符号は同−或いは共通
する要素を示す。

本実施例では、吸気通路４にＥＧＲ負圧負圧発生用弁圧
け、排気ガス還流通路１２に排気ガス導入用弁１３を設
けるほかに、次のような要素が加えである。

吸気通路４のチャンバボディ５の側壁には、ＥＧＲ負圧
負圧発生用弁圧回して弁７上下流を連通させるバイパス
通路１６が配設される。バイパス通路１６は、チャンバ
ボディ５と一体成形するか、或いはフレキシブルホース
等の管体で別体に形成し、これをチャンバボディに接続
してもよい。

バイパス通路１６の途中には、通路１６の開閉を行うた
めの補助弁１８が配置される。補助弁１８は電磁式のア
クチュエータ１９により即動され、電磁弁として機能す
る。

１７は、バイパス通路４の補助弁の下流に形成した絞り
で、絞り１７は、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７の時に補助
弁１８を開いた時でも、ＥＧＲ負圧発生用弁７下流が僅
かながら多少の負圧を維持できるように配慮して配置さ
れる。この絞り１７は、一定或いは可変の穴径の絞りで
あってもよい。

１５Ａは、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７助弁１８及び排気
ガス導入用弁１３の各アクチュエータ１１．１９．１４
に弁開閉指令信号を送る制御ユニットで、例えばマイク
ロコンピュータで構成される。制御ユニット１５Ａには
、予めエンジン運転条件に対応させてＥＧＲ負圧負圧発
生用尺７助弁１８及び排気ガス導入用弁１３の開閉の組
み合わせパターンが設定しである（この組み合わせパタ
ーンについては、後述する）。

また、制御ユニット１５Ａは、エンジン冷却水温度、エ
ンジン回転数、吸気温度等に関する信号を入力し、エン
ジンの暖機や負荷等の状態を検出する機能を有する。

本実施例では、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７助弁１８及び
排気ガス導入用弁１４の開閉の組み合わせパターンを第
３図のように設定しである（第３図は、バイパス通路１
６を１つとした場合を想定している）。

すなわち、エンジンが暖機中で冷却水温が設定温度以下
であれば、出力の安定を優先させるために、運転の全域
にわたり排気ガス導入用弁（第３図ではこれをＥＧＲ弁
としである）１３を閉じＥＧＲは作用しない。この時、
ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７補助弁（第３図ではこれをバ
イパス弁としである）１８は開状態にある。

暖機後、水温が設定温度以上の場合には、エンジンが、 ■低負荷の時に、ＥＧＲ弁１４が開、ＥＧＲ負圧負圧発
生用尺７、バイパス弁１８が開、■低・中負荷の時に、
ＥＧＲ弁１４が開、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７、バイパ
ス弁１８が閉、■中負荷の時に、ＥＧＲ弁１４が開、Ｅ
ＧＲ負圧負圧発生用尺７、バイパス弁１８が開、■高負
荷の時には、出力本位とするためにＥＧＲ弁１３は閉で
ＥＧＲ作用はなされず、ＥＧＲ負圧負圧発生用尺７バイ
パス弁１８は開制御される。

これらの組み合わせは、制御ユニット１５Ａがエンジン
冷却氷温、回転数、吸気温度等に基づき、エンジン状態
を判断して、それに対応した信号を各アクチュエータに
送ることで実行され、そのフローチャートを第２図に示
す。第２図の８１〜Ｓ１０はステップで、このうち、Ｓ
２が暖機判断、Ｓ３が高負荷判断、Ｓ４が低負荷判断、
Ｓ５が低・中負荷判断、Ｓ６が中負荷判断のステップで
ある。

上記制御パターンでは、上記■の低・中負荷の時に最も
ＥＧＲ負荷発生用弁下流４ａの負荷レベルが高く、排気
ガス還元量も多い。次いで、■の低・中負荷、■の中負
荷の順となる。なお、■の場合には、ＥＧＲ負荷負荷発
生用弁上４下流）大気圧のレベルにあり、エンジン気筒
の吸引力のみでＥＧＲが作用する。

以上の制御パターンを第４図に示した従来の制御パター
ンと比較すると、従来の場合には、ＥＧＲ負圧発生用制
御弁のみの開閉だけで負圧を制御するので、本実施例の
上記■で示した低・中負荷の運転域のような負圧レベル
を設定できない。

これに対し、本実施例によれば、使用頻度の多いエンジ
ンの低・中負荷域で状況に適応したきめ細かなＥＧＲ制
御が可能となり、そのほか運転の広範囲にわたり、ＥＧ
Ｒ制御を行うことができる。

また、補助弁（バイパス弁）１８のアクチュエータ１９
は、簡易な電磁アクチュエータを使用することで、安価
にして小形のものが使用できる。

従って、装置全体のコストをさほどかけず、しかも搭載
性に優れた装置を提供することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明におけるＥＧＲ負圧発生制御法及び
ＥＧＲ制御装置によれば、ディーゼルエンジンの吸気通
路内に多段階の負圧発生域を設定できるので、広範囲の
運転域にわたりきめ細かなＥＧＲ制御を可能とし、しか
も、構造的にも簡便で安価、小形なアクチュエータを使
用することで、コスト、搭載性に優れた装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例たるＥＧＲ制御装置の構成
図、第２図は、その動作を示すフローチャート、第３図
は上記実施例のＥＧＲ制御パターンを示す説明図、第４
図は、従来のディーゼルエンジンのＥＧＲ制御パターン
を示す説明図、第５図は、本発明の制御法を実行した時
の吸気通路の負圧発生域の状態例を示す説明図、第６図
は、ディーゼルエンジンの従来のＥＧＲ制御装置を示す
構成図である。 １・・・ディーゼルエンジン、２・・・排気管、４・・
・吸気通路、４ａ・・・ＥＧＲ負圧発生用弁の下流、５
・・・チャンバボディ、７・・・ＥＧＲ負圧発生用弁、
１１・・・アクチュエータ、１２・・・排気ガス還流通
路、１３・・・排気ガス導入用弁（ＥＧＲ弁）、１４・
・・アクチュエータ、１５Ａ・・・制御ユニット、１６
・・・バイパス通路、１７・・・絞り、１８・・・補助
弁（バイパス弁）、１９・・・アクチュエータ。 第 図 ２ １・・テイーゼルエ／ジン、２・・・排気管、４・・・
吸気通路。 ４ａ・・ＥＧＲ負圧発生用弁の下流、訃・・チャン・ぐ
ボアイ、７・・・ＥＧＲ負圧発生用弁、１１・・・アク
チュエータ。 １２・・・排気ガス還流通路、１３・・排気ガス導入用
弁（ＥＧＲ弁）、１４・・・アクチュエータ、１５Ａ・
・制御ユニット、１６・・バイパスＪ路、１７・・・絞
り、１８・・・補助弁（バイパス弁）、１９・・・アク
チュエータ。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディーゼルエンジンの吸気通路にＥＧＲ負圧発生用
   弁を設け、該ＥＧＲ負圧発生用弁を運転条件に応じて開
   閉制御することでその弁下流域に負圧を発生させ、この
   負圧によりエンジンの排気ガスを排気ガス還流通路を通
   して前記吸気通路に導く方式において、 前記吸気通路に前記ＥＧＲ負圧発生用弁を迂回して該Ｅ
   ＧＲ負圧発生用弁の上下流を連通するバイパス通路を少
   なくとも１つ設けると共に、このバイパス通路に補助弁
   を設け、エンジンの運転条件に対応して前記ＥＧＲ負圧
   発生用弁及び補助弁の開閉の組み合わせを変えることで
   、前記吸気通路のＥＧＲ負圧発生用弁下流域に発生させ
   る負圧を多段階（２段階或いはそれ以上）に制御するこ
   とを特徴とするＥＧＲ負圧発生制御法。 ２、ディーゼルエンジンの吸気通路の開閉を行うＥＧＲ
   負圧発生用弁と、前記ＥＧＲ負圧発生用弁を駆動するア
   クチュエータと、排気通路と前記吸気通路のＥＧＲ負圧
   発生用弁下流とを連通させる排気ガス還流通路と、該排
   気ガス還流通路の開閉を行う排気ガス導入用弁と、該排
   気ガス導入用弁を駆動するアクチュエータとを備えた装
   置において、 前記吸気通路に前記ＥＧＲ負圧発生用弁を迂回して該Ｅ
   ＧＲ負圧発生用弁の上下流を連通させるバイパス通路を
   少なくとも１つ設け、 このバイパス通路の開閉を行う補助弁と、 該補助弁を駆動するアクチュエータと、 エンジンの運転状態を検出して、前記ＥＧＲ負圧発生用
   弁、補助弁及び排気ガス導入用弁の各アクチュエータに
   弁開閉指令信号を送る制御系で、予めエンジン運転条件
   に対応させて前記ＥＧＲ負圧発生用弁、補助弁及び排気
   ガス導入用弁の開閉の組み合わせパターンが設定してあ
   る制御手段とを備えてなることを特徴とするディーゼル
   エンジンのＥＧＲ制御装置。 ３、第２請求項において、前記ＥＧＲ負圧発生用弁、補
   助弁及び排気ガス導入用弁を駆動するアクチュエータは
   、電磁ソレノイドのオン・オフ制御により弁体を開閉駆
   動するソレノイド式アクチュエータか、ダイアフラムに
   印加される圧力を変化させることで弁体を開閉駆動する
   ダイアフラム式アクチュエータを用いてなるディーゼル
   エンジンのＥＧＲ制御装置。 ４、第２請求項又は第３請求項において、前記バイパス
   通路の前記補助弁の下流に一定或いは可変の穴径の絞り
   が設けてあるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御装置。 ５、第２請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記バイパス通路は、前記ＥＧＲ負圧発生用弁を設
   けた吸気用チャンバボディの側壁に該チャンバボディと
   一体にして成形されるディーゼルエンジンのＥＧＲ制御
   装置。 ６、第２請求項ないし第４請求項のいずれか１項におい
   て、前記バイパス通路は、前記ＥＧＲ負圧発生用弁を設
   けた吸気用チャンバボディと別体の管体で成形され、こ
   の管体が前記チャンバボディ側壁に接続されるディーゼ
   ルエンジンのＥＧＲ制御装置。