JPH03258960A - ディーゼル機関の排気ガス再循環装置 - 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〕 この発明は排気ブレーキを具備したディーゼル機関にお
ける排気ガス再循環装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の排気系に排気ブレーキ装置を設け、減速運転
時に排気ブレーキ装置を作動させることにより強力なエ
ンジンブレーキ性能を発揮させるようにしたものが提案
されている。排気ガス再循環装置は排気系に配置される
開閉弁と、この開閉弁を駆動するためのアクチュエータ
とからなり、開閉弁は常態では開放位置しているが、エ
ンジンブレーキの必要な減速運転時にアクチュエータは
開閉弁を閉鎖する。

一方、ディーゼル機関からの窒素酸化物成分排出量を抑
制するため排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を設けたもの
がある。この排気ガス再循環装置を排気ブレーキ装置と
を併用したシステムでは、排気ブレーキの動作中に排気
ガス再循環作動を禁止することが行われている。例えば
、実開昭６３−７９４６３号公報参照。これは、排気ブ
レーキの作動時に排気ガス再循環を行うと排気ブレーキ
の効きが悪くなるからである。そして、上記システムで
は排気ブレーキが解除されると排気ガス再循環作動に復
帰して、即座に全量の排気ガス再循環を実行している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術では排気ブレーキのため排気ガス再循環作動を
一旦禁止し、それから排気ブレーキを解除した直後に大
量の黒煙が排出され易い問題点がある。それは、排気ブ
レーキ作動中に排気系が閉塞されるため排圧が上昇して
おり、所謂内部ＥＧＲ量が多くなる。排気ブレーキの解
除により排気ガス再循環作動が再開されると、前記内部
ＥＧＲによる排気ガス量に本来の排気ガス再循環作動に
よる還流排気ガス量を加算したのもが、トータルの還流
排気ガス量となり、ＥＧＲ量が過多となる。そのため、
黒煙の発生を見る結果となる。

この発明は排気ブレーキと排気ガス再循環とを併用した
ディーゼル機関において排気ブレーキ解除時の黒煙の発
生を抑制することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のディーゼル機関の排気ガス再循環装置は、第
１図に示すように、ディーゼル機関の排気系と吸気系と
を接続する排気ガス再循環通路Ａと、該排気ガス再循環
通路に設けられる排気カス再循環制御弁Ｂと、排気ブレ
ーキ装置Ｃと、所定の運転時に排気ブレーキの作動制御
を行うと共に、排気ブレーキの作動時に排気ガス再循環
制御弁を閉鎖する排気ブレーキ作動手段りと、排気ブレ
ーキ作動の作動から解除への切替時を検出する排気ブレ
ーキ解除時検出手段Ｅと、排気ブレーキ解除検出時に暫
時全量の排気ガス再循環を禁止する再循環作動制御手段
Ｆとを備えるディーゼル機関の排気ガス再循環装置とを
備える。

〔作用〕

排気ブレーキ作動手段りはエンジンブレーキの必要な所
定の運転時に排気ブレーキを作動する。

排気ブレーキの作動と同時に排気ガス再循環制御弁Ｂは
閉鎖され、排気ガス再循環が停止される。

排気ブレーキ解除時検出手段Ｅは排気ブレーキ作動の解
除時を検出する。

排気ガス再循環作動制御手段Ｆは前記の期間において全
量の排気ガス再循環が行われるのを禁止する。

〔実施例〕

第２図、第３図において、１０はエンジン本体であり、
吸気管１２、排気管１４が接続されている。排気管１４
は排気ブレーキ装置１６、パティキュレートトラッパ１
８（若しくは触媒コンバータ等の排気ガス浄化装置）に
接続される。排気ブレーキ装置１６は、排気ガスが流れ
る本体２０と、開閉弁２２と、開閉弁２２の駆動用の負
圧アクチュエータ２４とを具備する。開閉弁２２の弁軸
にレバー２６の一端が固定され、レバー２６の他端はロ
ッド２８を介してアクチュエータ２４のダイヤフラム３
０に連結される。スプリング３２はダイヤフラム３０を
下方に付勢しており、この下方運動はロッド２８を介し
てレバー２６に伝達され、開閉弁２２は通常は第２図の
全開位置にある。ダイヤフラム３０の下側のダイヤフラ
ム室３４は大気開放であり、上側のダイヤフラム室３６
は電磁３方切替弁４０に接続され、電磁３方切替弁４０
はＯＦＦ状態ではダイヤフラム室３６を絞り４１を介し
て空気フィルタ４２に接続し、ＯＮ状態ではディーゼル
機関の負圧ポンプ４８に接続する。排気ブレーキの作動
はこの実施例では排気ブレーキ動作スイッチ５０がＯＮ
され、かつアクセルペダル５２を放したときに実施され
る。アクセルペダルスイッチ５４はアクセルペダル５２
の解除を検出する。

６０は燃料噴射ポンプであり、エンジンによって駆動さ
れ、燃料噴射弁（図示せず）への燃料噴射のための燃料
を圧送する。

排気ガス再循環通路６２は排気ブレーキ装置１６の上流
の排気管と吸気管とを接続している。排気ガス再循環通
路６２上にＥＧＲ弁６４が設けられ、ＥＧＲ弁６４は弁
体６６と、弁体６６に連結されるダイヤフラム６８と、
スプリング７０とを有し、スプリング７０は弁体６６が
閉鎖するようにダイヤフラム６８を付勢している。電磁
３方切替弁７２はＯＦＦ状態ではダイヤフラム６８に大
気圧を作用させ、ＥＧＲ弁６４は閉鎖位置する。切替弁
７２はＯＮ状態ではダイヤフラム６８を負圧ポンプ４８
に接続し、負圧によりダイヤフラム６８はスプリング７
０に抗して引っ張られ、弁体６６はリフトされ、排気ガ
ス再循環作動が行われる。この実施例では、後述のよう
に切替弁７２はデユーティ信号により駆動され、全開と
全開との間の任意の開度を取ることができる。

制御回路８０はマイクロコンピュータシステムとして構
成され、後述のように排気ブレーキ作動及び排気ガス再
循環作動を制御する。制御回路に各種のセンサが接続さ
れ、まず負荷センサ８１はエンジンの負荷因子を計測し
、例えば、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプ８２の燃料
噴射量を決めるアジヤスティングレバーの位置を検出す
る。エンジン回転数センサ８４はエンジンの回転数因子
を検出し、例えば、燃料噴射ポンプ８２の回転軸の回転
数を検出する。また、前記アクセルペダルスイッチ５４
及び排気ブレーキ動作スイッチ５０が制御回路８０に接
続される。

第３図、第４図は制御回路８０の作動を概略的に説明す
るフローチャートである。第３図は排気ガス再循環作動
がどのように行われるかを示す。

第３図のルーチンはメインルーチンの中で実行すること
かできる。ステップｌＯＯでは排気ブレーキ設定モード
か否か、即ち排気ブレーキ動作スイッチ５０がＯＮされ
ているか否か判別される。排気ブレーキ設定モードでな
い場合、即ちスイッチ５０がＯＦＦのときはステップ１
０２に流れ、電磁３方切替弁４０はＯＦＦとされる。そ
のため、空気フィルタ４２から大気圧がダイヤフラム室
３６に導入され、スプリング３２によってダイヤフラム
３０は図の下方に駆動され、開閉弁２２は第１図の全開
位置をとる。従って、排気ブレーキ作動は行われない。

排気ブレーキ作動モードにあり（ステップ１００でＹｅ
ｓ）かつ、アクセルペダル５２が解除されたときステッ
プ１０４よりステップ１０６に進み、電磁３方切替弁４
０はＯＮとされる。そのため、負圧ポンプ４８からの負
圧がダイヤフラム室３６に導入され、スプリング３２に
抗してダイヤフラム３０は図の上方に駆動され、開閉弁
２２は全閉位置をとり、排気ブレーキ作動が実行される
。

第４図は排気ガス再循環制御ルーチンであり、このルー
チンは一定時間毎（例えば２０ミリ秒毎）に実行するこ
とができる。ステップ１１０ではエンジン回転数ＮＢが
所定値ＮＥｏより大きいか否か判別され、ステップ１１
２ではエンジン負荷りが所定値り。

より大きいか否か判別される。ＮＥ＞ＮＥｏのとき又は
Ｌ＞Ｌｏの高回転、高負荷域は排気ガス再循環作動を行
わない運転域であり、ステップ１１０又はステップ１１
２よりステップ１１３に進み、カウンタＣに初期値であ
るＣ０が入れられる。次にステップ１１４に進み、切替
弁７２の駆動信号におけるデユーティ比Ｄｕ　ｔｙに零
が入れられる。次いでステップ１１６ではＤｕｔｙ・０
の信号（即ち連続的叶Ｆ信号）が制御回路８０より切替
弁７２に印加され、ＥＧＲ弁６４が閉鎖される。そのた
め、ＥＧＲ作動は行われない。

ＮＥ≦ＮＥｏでＬ≦Ｌｏの低回転、低負荷域は排気ガス
再循環作動を行う運転域であり、ステップ１１０゜１１
２よりステップ１２０に進み、現在排気ブレーキ１６が
作動中か否か判別される。排気ブレーキ作動中でない場
合はステップ１２２に進み、前回（即ち２０ミリ秒前に
このルーチン実行時）排気ブレーキ１６が作動していた
か否か判別される。前回排気ブレーキ作動中でない場合
はステップ１２２よりステップ１２４に進み、カウンタ
の値Ｃ≧Ｃ０が成立するか否か判別される。ステップ１
１３でＣ＝Ｃ，とされているので、ステップ１２６に進
み、ＥＧＲ弁６４の開度、即ちＥＧＲ量に応じたデユー
ティ比Ｄｕｔｙがエンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷り
によって算出される。即ち、エンジン回転数の値と、エ
ンジン負荷の値との組み合わせに応じたＥＧＲ量のマツ
プＭａｐがあり、そのときのエンジン回転数ＮＥとエン
ジン負荷りに対応したＥＧＲ弁開度であるデユーティ比
Ｄｕｔｙが算出される。ステップ１１６ではこのデユー
ティ比信号が出力され、ＥＧＲ弁１６はそのときの運転
条件に応じたＥＧＲ量を得ることになる。

以上述べた通常の走行状態からアクセルペダルを解除し
排気ブレーキ作動が開始されるとステップ１２０でＹｅ
ｓとなり、ステップ１１３を経て１１４に進み、ＥＧＲ
弁の駆動電磁切替弁７２の作動パルス信号におけるデユ
ーティ比Ｄｕｔｙ・０に設定され、ＥＧＲ弁６４は閉鎖
される。即ち、排気ブレーキの動作中は低回転、低負荷
域で本来はＥＧＲ作動域であっても、ＥＧＲ装置の作動
をキャンセルすることになる。

排気ブレーキが作動した状態から排気ブレーキが解除さ
れると、ステップ１２０よりステップ１２２に進み、前
回（即ち２０ミリ秒前にこのルーチン実行時）排気ブレ
ーキ１６が作動していたか否か判別される。ステップ１
２２の判断がＹｅｓの場合は排気ブレーキの作動から解
除への切替時点であることを意味しており、ステップ１
２８に進み、カウンタＣがクリヤされる。このカウンタ
Ｃは排気ブレーキの作動から解除への切替からの経過時
間を見ている。次にステップ１１４に進むため、排気ガ
ス再循環作動は継続される。即ち、排気ブレーキ作動か
ら解除へ切り替わった場合、ＥＧＲ域であっても即座に
排気ガス再循環作動は復帰されない。

次にこのルーチンの実行時、ステップ１２２ではＮｏの
判定となり、ステップ１２４に進み、カウンタＣの値か
所定値Ｃ８に達しているか否か判別される。

この所定値Ｃ６の大きさは、排気ブレーキ解除から即座
に全量の排気ガス再循環を実行した場合にスモークが出
る期間に相当している。Ｃ＜ｃｏの場合はスモーク発生
期間と見なされ、ステップ１３０に進み、カウンタＣが
インクリメントされる。次にステップ１１４に進み、依
然としてＥＧＲ弁１６は基本的には排気ガス再循環作動
条件であるが、排気ガス再循環の禁止が継続される。

カウンタ値≧Ｃｏとなると、即ち、排気ブレーキの解除
から全量のＥＧＲを実行しても黒煙の発生を見ない時間
が経過すると、ステップ（２４より前述ステップ１２６
に進み、デユーティ比はマツプ値となり全量の排気ガス
再循環が実行されることになる。

第５図は第３図、第４図の実施例の作動を説明するタイ
ミング図である。アクセルペダル解除時（時刻ｔｏ）に
排気ブレーキが作動開始され（イ）、同時にＥＧＲ弁６
４は全開となる（口）。時刻ｔ１で排気ブレーキが解除
されると、それからカウンタ値Ｃは徐々に増大され（ニ
）　、ＥＧＲ弁は全開に維持される。Ｃ＝Ｃ，に相当す
る所定時間τが排気ブレーキの解除時点（ｔｌ）から経
過すると（時刻【２）、ＥＧＲ弁は本来の開度に復帰す
る。

第６図は第２実施例のＥＧＲ弁制御ルーチンを示す。こ
の実施例は第４図のステップ１１３．１２４．１２８゜
１３０の代わりにステップ２００．２０４を設けている
。

排気ガス再循環作動域でない場合（ステップ１１０また
はステップ１１２でＹｅｓ）又は排気ガス再循環作動域
であるが、排気ブレーキ作動中（ステップ１２０でＹｅ
ｓ）はステップ１１４．１１６に進み、ＥＧＲ弁６４は
全閉となる。

排気ブレーキ作動が解除されるとまずステップ１１４で
Ｄｕｔｙ＝Ｏとされ、以後はステップ１２２よりステッ
プ２００に進み、Ｄｕｔｙ≧Ｍａｐ（Ｎ、　Ｌ）か否か
判別される。Ｍａｐ（Ｎ、Ｌ）は第４図のステップ１２
６で説明したようにそのエンジン回転数ＮＥ及び負荷り
における所定のＥＧＲ量に相当するデユーティ比である
。

最初はＤｕｔｙ＜Ｍａｐ（Ｎ、Ｌ）であり、ステップ２
０２に進み、Ｄｕｔｙがインクリメント（インクリメン
ト値＝α）され、このデユーティ比に応じた開度をＥＧ
Ｒ弁６４は持つことになる。

Ｄｕｔｙ≧Ｍａｐ（Ｎ、　Ｌ）となるとステップ２００
よりステップ１２６に進み、ＥＧＲ弁の駆動デユーティ
信号Ｄｕｔｙはマツプ値となり、所期の設定のＥＧＲ量
が得られることになる。

以上の第２実施例の作動を第７図に示す。即ち排気ブレ
ーキ中はＥＧＲ弁は全閉である。排気ブレーキの解除後
にＥＧＲ弁の開度は時間と共に徐々にマツプ値に向かっ
て増大する。

第８図は従来制御のタイミング図であり、排気ブレーキ
の解除から即座に全量のＥＧＲを再開しているが、この
場合、ＥＧＲ復帰直後のトータルのＥＧＲガス量が第８
図のＰで示すように局部的に多くなり黒煙の発生を見る
ことがある。即ち、排気ブレーキの作動中に排気ブレー
キの上流からエンジン側へ所謂内部ＥＧＲによって排気
ガスの還流が行われており、この内部ＥＧＲによる還流
量をδにて示す。排気ブレーキの解除によりＥＧＲ弁６
４が開かれると、この内部ＥＧＲ量δに本来の排気ガス
再循環によるＥＧＲガス量が重なるため一時的な還流量
の過大が発生するのである。この発明では排気ブレーキ
の解除により排気カス再循環作動を再開するとき本来の
循環量より抑えることで、従来技術のような一時的な還
流量の過大を抑えることでできる。

また、実施例のようにパティキュレートトラッパ１８を
設けたシステムの場合、その耐久性を向上させる効果が
ある。即ち、排気ブレーキ解除によりＥＧＲを再開する
場合、Ｅ［、Ｒ量が多いとパティキュレートトラッパ１
８に導入される排気ガス中の未燃焼の燃料量が多くなり
、これがトラッパ１８で急速に反応し、トラッパの溶損
の恐れがあるが、この発明に従って、排気ブレーキ解除
時のＥＧＲ量を抑えることで未燃焼燃料量も抑えられ、
その溶損のおそれを解消することができる。

〔効果〕

この発明によれば、排気ブレーキの作動中に排気ガス再
循環を停止するシステムにおいて、排気ブレーキ解除直
後に全量の排気ガス再循環を行わないことにより、排気
ブレーキ解除直後なトータルの排気ガス再循環量を適当
に抑制することができ、黒煙の発生を抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す機能ブロック図。 第２図はこの発明の実施例の全体概略図。 第３図及び第４図は第２図の制御回路の作動を説明する
フローチャート。 第５図はこの発明の変形実施例の制御回路の作動を説明
するタイミング図。 第６図は第２実施例の作動を説明するフローチャート。 第７図は第２実施例の作動のタイミング図。 第８図は従来技術の作動を説明する同様なタイミング図
。 １０・・・内燃機関、１２・−・吸気管、１４・・・排
気管、１６・・・排気ブレーキ装置、 １８・・・パティキュレートトラッパ（又は触媒コンバ
ータ）、 ２２・・・開閉弁、２４・・・アクチュエータ、３０・
・・ダイヤフラム、３２・−・スプリング、６ ８ ０ ２ ４ ０ ０ ・・・ダイヤフラム室、４０・・・電磁３方切替弁、・
・・負圧ポンプ、 ・・・排気ブレーキ作動スイッチ、 ・・・アクセルペダル、 ・・・アクセルペダルスイッチ、 ・・・燃料噴射ポンプ、６６・・・ＥＧＲ弁、・・・制
御回路、８２・・・回転数センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼル機関の排気系と吸気系とを接続する排気ガス
   再循環通路と、該排気ガス再循環通路に設けられる排気
   ガス再循環制御弁と、排気ブレーキ装置と、所定の運転
   時に排気ブレーキの作動制御を行うと共に、排気ブレー
   キの作動時に排気ガス再循環制御弁を閉鎖する排気ブレ
   ーキ作動手段と、排気ブレーキ作動の作動から解除への
   切替時を検出する排気ブレーキ解除時検出手段と、排気
   ブレーキ解除検出時に暫時全量の排気ガス再循環を禁止
   する再循環作動制御手段とを備えるディーゼル機関の排
   気ガス再循環装置。