JPH04342862A - 過給機付ディーゼルエンジンの排気還流装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＯｘ低減のために
排気の一部を吸気系に還流させるディーゼルエンジンの
排気還流装置とりわけ過給機を備えた過給機付ディーゼ
ルエンジンの排気還流装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気中のＮＯｘを低減するために不活性
ガスである排気の一部を吸気系に還流させるようにした
排気還流装置は、ディーゼルエンジンにおいても従来か
ら広く採用されているが、このディーゼルエンジンの場
合には、排気還流量の新気に対する割合つまり排気還流
率の上限は、スモークの発生によって制限される。すな
わち、排気還流率を高めて行くと、それに伴って排気中
のスモークが増加するので、ある限界以上に排気還流を
行うことはできない。そして、このスモークは、高負荷
領域ほど発生し易いので、一般にエンジンの運転条件に
よって目標排気還流率を変化させ、スモークが過度に発
生しない範囲内で最大限の排気還流を行うように制御し
ている。

【０００３】例えば、特開昭６２−２７１９４０号公報
には、エンジン回転数と燃料噴射ポンプのスロットルレ
バー開度（アクセル操作量）とをパラメータとしたマッ
プに基づいて、最適な排気還流率を決定し、この目標値
に沿って排気還流量を制御するようにしたディーゼルエ
ンジンの排気還流装置が開示されている。尚、上記公報
ではターボ過給機を備えた構成が例示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ターボ過給
機等の過給機を備えたディーゼルエンジンでは、過給に
よって一層多くの空気がシリンダ内に送り込まれること
から、スモークは発生しにくくなる。そのため、このス
モークによって制約される排気還流率は、過給機を具備
しない場合よりも高めることができる。

【０００５】しかしながら、単純に、エンジン回転数と
スロットルレバー開度とに対応する目標排気還流率を過
給域で高く設定したとすると、スロットルレバー開度が
変化してから実際に過給圧が高まるまでなどの過渡時に
、排気還流率がスモーク発生限界を越えてしまい、多量
のスモークを発生する虞れがある。それ故、実際には、
過給機付ディーゼルエンジンであっても目標排気還流率
をそれ程高く設定することができず、排気浄化性能の上
で改善の余地があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る過給機付
ディーゼルエンジンの排気還流装置は、図１に示すよう
に、過給機を備えたディーゼルエンジン１と、このディ
ーゼルエンジン１の排気通路２と吸気通路３とを連通し
た排気還流通路４に介装された排気還流制御弁５と、エ
ンジン１の回転数を検出する回転数検出手段６と、燃料
噴射ポンプのスロットルレバー開度を検出するレバー開
度検出手段７と、過給圧に応じて異なる特性に設定され
た複数種の目標排気還流率テーブル８と、上記レバー開
度が所定開度に達してからの経過時間に基づき上記目標
排気還流率テーブル８を選択するテーブル選択手段９と
、検出した回転数とレバー開度とを、選択された目標排
気還流率テーブル８の特性と比較して目標排気還流率を
決定する目標排気還流率設定手段１０と、この目標排気
還流率に沿って排気還流量を制御する排気還流制御手段
１１とを備えて構成されている。

【０００７】

【作用】目標排気還流率設定手段１０は、エンジン１の
回転数とスロットルレバー開度とをテーブル８の目標排
気還流率特性と比較することで、目標排気還流率を決定
する。上記目標排気還流率特性は、一般に高速高負荷領
域ほど排気還流率が低くなるように設定されている。そ
して、排気還流制御手段１１は、この目標排気還流率に
沿って、例えば排気還流制御弁５の開度制御あるいは吸
気通路３と排気通路２との圧力差の制御等により排気還
流量を制御する。

【０００８】ここで、エンジン１の過給域となる運転領
域においては、スロットルレバー開度が所定開度に達し
てからの経過時間に基づいて、目標排気還流率テーブル
８が切り換えられる。つまり、加速時に実際に過給圧が
上昇するまでは非過給状態に適した特性が与えられ、か
つ実際に過給圧が上昇した時点からは過給状態に適した
特性が与えられるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１０】図２は、この発明に係る排気還流装置の一
実施例を示す構成説明図であって、２１は例えば渦流室
式のディーゼルエンジン、２２はこのディーゼルエンジ
ン２１の排気通路、２３は吸気通路、２４は排気タービ
ン２５とコンプレッサ２６とが同軸状に連結されてなる
ターボ過給機を示している。

【００１１】排気還流通路２７は、排気通路２２の排気
タービン２５上流側と吸気通路２３のコンプレッサ２６
下流側とを連通しており、その通路中には、負圧式ダイ
ヤフラム弁からなる排気還流制御弁２８が介装されてい
る。この排気還流制御弁２８は、ダイヤフラム２９に対
し中間のリテーナを介して２段にリターンスプリング３
０，３１が設けられており、負圧に応じて全開状態と半
開状態とが安定的に得られるようになっている。

【００１２】上記排気還流制御弁２８に導入される負圧
は、バキュームポンプ３２を負圧源としており、これを
第１電磁弁３３および第２電磁弁３４により適宜に大気
で希釈して所定圧力に制御している。第１電磁弁３３お
よび第２電磁弁３４は、いずれも３方電磁弁からなり、
排気還流制御弁２８に至る負圧通路３５が接続された第
１ポート３３ａ，３４ａを、第２ポート３３ｂ，３４ｂ
もしくは第３ポート３３ｃ，３４ｃに選択的に連通させ
るようになっている。尚、図中矢印のように、第２ポー
ト３３ｂ，３４ｂ側に連通した状態を流路α、第３ポー
ト３３ｃ，３４ｃ側に連通した状態を流路βとして示す
。第１電磁弁３３，第２電磁弁３４の第２ポート３３ｂ
，３４ｂはいずれも図示せぬエアクリーナを介して大気
開放されている。また第１電磁弁３３の第３ポート３３
ｃは、負圧源となるバキュームポンプ３２に連通してお
り、かつ第２電磁弁３４の第３ポート３４ｃは封止され
ている。尚、各第１ポート３３ａ，３４ａと負圧通路３
５との間には、それぞれオリフィス３７が介装されてい
る。

【００１３】またコンプレッサ２６上流側の吸気通路２
３には、吸気通路２３内に負圧を生成させるためのスロ
ットル弁３８が介装されている。このスロットル弁３８
は、負圧ダイヤフラム式アクチュエータ３９によって開
閉駆動されるもので、該アクチュエータ３９に至る負圧
通路４０に、やはり３方電磁弁からなる第３電磁弁４１
が介装されている。上記第３電磁弁４１は、負圧通路４
０が接続された第１ポート４１ａを第２ポート４１ｂも
しくは第３ポート４１ｃに選択的に連通させる構成であ
って、第２ポート４１ｂが大気開放されているとともに
、第３ポート４１ｃが負圧源となるバキュームポンプ３
２に接続されている。尚、この第３電磁弁４１について
も、第２ポート４１ｂ側に連通した状態を流路α、第３
ポート４１ｃ側に連通した状態を流路βとして示す。

【００１４】上記スロットル弁３８は、その閉弁により
吸気通路２３の負圧を強め、排気還流制御弁２８の前後
圧力差を高めて排気還流量を増大させる機能を有してい
る。すなわち、この実施例では、排気還流制御弁２８の
開度を直接に制御する第１，第２電磁弁３３，３４等と
圧力差を制御する上記スロットル弁３８等とによって排
気還流制御手段が構成されている。

【００１５】上記各電磁弁３３，３４，４１は、マイク
ロコンピュータシステムを利用したエンジンコントロー
ルユニット４２によってＯＮ，ＯＦＦ制御される。４３
はエンジン１の回転数を検出する例えばパルスジュネレ
ータからなる回転数センサ、４４は図示せぬ燃料噴射ポ
ンプのスロットルレバー開度を検出する例えばポテンシ
ョメータからなるレバー開度センサ、４５は冷却水温を
検出する水温センサをそれぞれ示しており、これらの検
出信号は上記コントロールユニット４２に入力されてい
る。

【００１６】次に上記実施例の作用について説明する。

【００１７】上記構成の排気還流装置においては、基本
的にエンジン２１の回転数と燃料噴射ポンプのスロット
ルレバー開度とに基づいて所定の目標排気還流率テーブ
ルから目標排気還流率が選択される。この実施例では、
非過給状態を基準とした第１の目標排気還流率テーブル
と、過給状態を基準とした第２の目標排気還流率テーブ
ルとがコントロールユニット４２のメモリ内に与えられ
ている。図３は、前者の第１の目標排気還流率テーブル
の特性を図示したもので、低速低負荷側から高速高負荷
側へ向かって、最も排気還流率の大きな領域Ａから排気
還流が０となる領域Ｄまでが段階的に設定されている。 また図４は、後者の第２の目標排気還流率テーブルの特
性を図示したもので、やはり領域Ａから領域Ｄまでが段
階的に設定されているが、各領域の境界が第１の目標排
気還流率テーブルに比して高速高負荷側に拡大した形と
なっている。そして、この各領域Ａ〜Ｄに対し、各電磁
弁３３，３４，４１、排気還流率制御弁２８およびスロ
ットル弁３８は次の表１に示すように制御される。

【００１８】

【表１】

【００１９】すなわち、領域Ａでは、排気還流制御弁２
８が全開になるとともに、スロットル弁３８が閉じて高
い排気還流率が与えられる。このときの目標排気還流率
は例えば４０％である。また領域Ｂでは、排気還流制御
弁２８が全開でかつスロットル弁３８が開いた状態とな
って中間的な排気還流率が与えられる。このときの目標
排気還流率は例えば２０％である。また領域Ｃでは、排
気還流制御弁２８が半開状態となり、低い排気還流率が
与えられる。このときの目標排気還流率は例えば１０％
である。更に、領域Ｄでは、排気還流制御弁２８が全閉
となり、排気還流率は０となる。

【００２０】図５に示すフローチャートは、上記の２種
のテーブルを用いた具体的な処理の流れを示しており、
以下、これを説明する。先ず、ステップ１では、そのと
きのエンジン冷却水温ＴＷを所定値ＴＷ０と比較する。 ＴＷ０以下の低温時には、レバー開度等に拘わらず排気
還流を行わないものとし、ステップ２１へ進んで領域Ｄ
を選択する。

【００２１】水温ＴＷがＴＷ０以上の場合は、エンジン
回転数Ｒを読み込み（ステップ２）、これに基づいて領
域Ａと領域Ｂとの境界となるレバー開度Ｌ１を第１目標
排気還流率テーブルから求める（ステップ３）。これは
図６の説明図に示すようにして求められる。そして、そ
のときの実際のレバー開度Ｌと上記の境界値Ｌ１を比較
し（ステップ４）、レバー開度Ｌが境界値Ｌ１以下であ
ればステップ５へ進んで領域Ａを選択する。

【００２２】またレバー開度Ｌが第１目標排気還流率テ
ーブルの境界値Ｌ１より大きい場合は、レバー開度Ｌが
境界値Ｌ１を越えてからの経過時間Ｔ１を計測し、これ
を所定時間ＴＳ１と比較する（ステップ６）。この経過
時間Ｔ１が所定時間ＴＳ１に達するまでは、実際の過給
圧が低い可能性があるため、ステップ６からステップ９
以降へ進む。これに対し、Ｔ１≧ＴＳ１であれば、実際
に過給圧が上昇していると考えられるので、第２目標排
気還流率テーブルに基づいて領域Ａと領域Ｂとの境界と
なるレバー開度Ｌ１´を図６のように求め（ステップ７
）、実際のレバー開度Ｌをこれと比較する（ステップ８
）。レバー開度ＬがＬ１´以下であれば、ステップ５へ
進み、領域Ａを選択する。つまり、過給状態に適した形
で高い目標排気還流率が与えられる。またレバー開度Ｌ
がＬ１´を越えていた場合にはステップ９へ進む。

【００２３】次にステップ９では、領域Ｂと領域Ｃとの
境界となるレバー開度Ｌ２を第１目標排気還流率テーブ
ルから求め、ステップ１０で実際のレバー開度Ｌと比較
する。Ｌ≦Ｌ２であれば過給状態と無関係に領域Ｂを選
択する（ステップ１１）。Ｌ＞Ｌ２の場合には、レバー
開度Ｌが境界値Ｌ２を越えてからの経過時間Ｔ２を計測
し、これを所定時間ＴＳ２と比較する（ステップ１２）
。この経過時間Ｔ２が所定時間ＴＳ２に達するまでは、
ステップ１５以降へ進む。これに対し、Ｔ２≧ＴＳ２で
あれば、第２目標排気還流率テーブルに基づいて領域Ｂ
と領域Ｃとの境界となるレバー開度Ｌ２´を図６のよう
に求め（ステップ１３）、実際のレバー開度Ｌをこれと
比較する（ステップ１４）。レバー開度ＬがＬ２´以下
であれば、ステップ１１へ進み、領域Ｂを選択する。ま
たレバー開度ＬがＬ２´を越えていた場合にはステップ
１５へ進む。

【００２４】ステップ１５以降では、同様に領域Ｃと領
域Ｄとの判別が行われる。すなわち、ステップ１５で、
領域Ｃと領域Ｄとの境界となるレバー開度Ｌ３を第１目
標排気還流率テーブルから求め、ステップ１６で実際の
レバー開度Ｌと比較する。Ｌ≦Ｌ３であれば過給状態と
無関係に領域Ｃを選択する（ステップ１７）。Ｌ＞Ｌ３
の場合には、レバー開度Ｌが境界値Ｌ３を越えてからの
経過時間Ｔ３を計測し、これを所定時間ＴＳ３と比較す
る（ステップ１８）。この経過時間Ｔ３が所定時間ＴＳ
３に達するまでは、ステップ２１へ進み、排気還流停止
領域となる領域Ｄを選択する。これに対し、Ｔ３≧ＴＳ
３であれば、第２目標排気還流率テーブルに基づいて領
域Ｃと領域Ｄとの境界となるレバー開度Ｌ３´を図６の
ように求め（ステップ１９）、実際のレバー開度Ｌをこ
れと比較する（ステップ２０）。レバー開度ＬがＬ３´
以下であれば、ステップ１７へ進み、領域Ｃを選択する
。またレバー開度ＬがＬ３´を越えていた場合にはステ
ップ２１へ進んで、排気還流停止領域となる領域Ｄを選
択する。

【００２５】尚、第１目標排気還流率テーブルと第２目
標排気還流率テーブルの切り換えの基準となる各経過時
間ＴＳ１〜ＴＳ３は、各レバー開度Ｌ１〜Ｌ３を保持し
たときに所定過給圧に立ち上がるまでの所要時間に略対
応するものであり、図７に示すように、ＴＳ１＞ＴＳ２
＞ＴＳ３の関係がある。つまり、レバー開度Ｌが大きい
ときほど実際の過給圧の立ち上がりも速やかなものとな
るので、早期に第２目標排気還流率テーブルの特性に切
り換えられるようになる。

【００２６】このように、上記実施例では、スモークが
発生しにくい高過給時には、無過給時に比して相対的に
高い排気還流率が与えられることになり、一層良好な排
気浄化性能が得られる。そして、レバー開度が増大した
直後には、無過給時を基準とした排気還流率に一時的に
抑制されるので、過給圧の立ち上がりの遅れに伴うスモ
ークの発生が確実に防止される。また実際の過給圧の検
出は必要ないから、過給圧センサを設ける必要がない。

【００２７】尚、上記実施例では、排気還流制御弁２８
の開度制御と併せてスロットル弁３８の開閉制御を行い
、排気還流量を段階的に制御するようにしているが、排
気還流制御弁２８の段階的な開度制御もしくは該制御弁
２８の開閉のデューティ比制御のみによって各領域に対
応した排気還流制御を行うように構成することもできる
。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る過給機付ディーゼルエンジンの排気還流装置によ
れば、スモークが発生しにくい過給時に過給圧に応じて
一層高い排気還流率が与えられるため、従来のものに比
して排気浄化性能の一層の向上が図れる。レバー開度の
変化直後は目標排気還流率テーブルの切り換えが行われ
ないため、過渡時に過給の立ち上がりが遅れたような場
合でもスモークの発生を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】この発明の一実施例を示す構成説明図。

【図３】非過給状態を基準とした第１目標排気還流率テ
ーブルの特性図。

【図４】過給状態を基準とした第２目標排気還流率テー
ブルの特性図。

【図５】各領域を選択する際の処理の流れを示すフロー
チャート。

【図６】回転数に基づくレバー開度の各境界値を決定す
る際の説明図。

【図７】各レバー開度での過給圧の立ち上がり特性を示
す特性図。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン ５…排気還流制御弁 ６…回転数検出手段 ７…レバー開度検出手段 ８…目標排気還流率テーブル ９…テーブル選択手段 １０…目標排気還流率設定手段 １１…排気還流制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　過給機を備えたディーゼルエンジンと
   、このディーゼルエンジンの排気通路と吸気通路とを連
   通した排気還流通路に介装された排気還流制御弁と、エ
   ンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、燃料噴射
   ポンプのスロットルレバー開度を検出するレバー開度検
   出手段と、過給圧に応じて異なる特性に設定された複数
   種の目標排気還流率テーブルと、上記レバー開度が所定
   開度に達してからの経過時間に基づき上記目標排気還流
   率テーブルを選択するテーブル選択手段と、検出した回
   転数とレバー開度とを、選択された目標排気還流率テー
   ブルの特性と比較して目標排気還流率を決定する目標排
   気還流率設定手段と、この目標排気還流率に沿って排気
   還流量を制御する排気還流制御手段とを備えてなる過給
   機付ディーゼルエンジンの排気還流装置。