JPH0612098B2 - エンジンの排気ガス再循環制御装置 - Google Patents

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ガス再循環(EGR)制
御装置に関し、特に針弁リフトセンサーによりエンジン
回転数及び噴射期間を求め負荷の代用特性として排気ガ
ス再循環制御を行うエンジンの排気ガス再循環制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のエンジンの排気ガス再循環制御装置を開示したも
のとしては、例えば、特開昭５９−７４３６４号公報が
挙げられるが、この排気ガス再循環制御装置では、エン
ジンの燃料噴射量及び回転速度から求まる基本目標排気
ガス再循環率を、吸入外気質量流量変化を求めることに
よって得られる排気ガス再循環率補正係数で補正して目
標排気ガス再循環率を算出し排気ガス再循環率帰還制御
を行おうとするものである。

この排気ガス再循環制御装置を含め、ディーゼルエンジ
ンの負荷を検出する方法として、アクセル開度信号をポ
テンショメータにより発生させるものがよく用いられる
が、ポテンショメータの取り付け等に伴うバラツキを含
んでいるため、精度がよくない。そして更に、振動の大
きい場所に取り付けるためポテンショメータの摺動部の
摩耗等が問題になる。

これに代わる負荷検出手段として有望なものに、第６図
に示すような噴射ノズル４０に針弁のリフトセンサー
（例えば、ホール素子でできたもの）４１を取り付け、
このセンサー４１からの電気信号を接続チューブ４２中
のワイヤ４３からコネクタ４４を介して取り出し、その
電気信号から噴射期間を測定し負荷を算出する方法があ
る。

一般に、ディーゼルエンジンの排気ガス再循環制御にお
いて軽負荷時は多量の排気ガス再循環をかけるため通常
はアクセル開度がゼロのエンジンブレーキ（アイドル）
状態等の軽負荷時であっても排気ガス再循環はかけたま
まにしておく必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなエンジンブレーキ状態で上記の針弁リフトセ
ンサーを用いて排気ガス再循環制御を実行しようする
と、排気ガス再循環をかけない、か又はもう一つ別
の負荷検出手段を設けてエンジンブレーキ状態を検出す
る必要があるが、前者の場合では過渡的な応答性に問題
があり、後者の場合では当然システムが複雑で高価なも
のになってしまう。

従って、本願発明の目的は、アイドル状態であっても針
弁リフトセンサーの出力に無関係に排気ガス再循環がか
けられるエンジンの排気ガス再循環制御装置を提供する
ことに在る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決する手段として、本発明に係るエン
ジンの排気ガス再循環制御装置においては、針弁リフト
センサーと、このセンサーの出力によりエンジン回転数
及び噴射期間を求め排気ガス再循環弁への圧力の制御を
行うコントローラと、アイドル状態を検出する手段と、
該アイドル状態のときその針弁リフトセンサーの出力と
無関係に排気ガス再循環弁に一定の圧力を印加する手段
と、を備えている。

コントローラは、噴射期間がゼロとして求めた時、排気
ガス再循環弁の圧力制御のデューティ比をゼロとするこ
とが好ましい。

〔作 用〕

本発明においては、アクセルペダルが踏まれていないア
クセル開度ゼロのアイドル状態を検出し、アイドル状態
検出時には、針弁リフトセンサーの出力によりエンジン
回転数及び噴射期間をコントローラが求めて負荷の代用
特性として行われる排気ガス再循環弁への圧力制御を無
効にして一定の圧力を排気ガス再循環弁に印加するよう
にしている。

コントローラが噴射期間＝０として求めたときには排気
ガス再循環弁の圧力制御のデューティ比もゼロになるよ
うに制御される。

〔実施例〕

以下、本願発明に係るエンジンの排気ガス再循環制御装
置の一実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例を示したもので、１はディーゼ
ルエンジンの１気筒部分、２は排気弁、３は第６図に示
したのと同じ噴射ノズルで針弁リフトセンサー４を含む
もの、５は吸気管、６は排気管、７は排気ガス再循環
弁、８は排気ガス再循環パイプ、９はエアクリーナ、で
ある。

また、１０はＩ／Ｏ装置１１、１２、ＣＰＵ１３、及び
ＲＯＭ・ＲＡＭのメモリ１４を含み針弁リフトセンサー
４からの電気信号を入力して排気ガス再循環制御信号を
発生するコントローラ、１５はコントローラ１０の出力
信号によって制御されてバキュームポンプ（Ｖ．Ｐ．）
の制御負圧を（後述するバキュームスイッチング弁２５
を介して）排気ガス再循環弁７に送って制御するバキュ
ームスイッチング弁である。

かかる閉ループにより排気ガス再循環制御ループが形成
されている。

加えて、２０はアクセルペダル、２１は噴射ポンプ、２
２はアクセルペダル２０に接続された噴射ポンプ２１の
コントロールレバー、２３はコントロールレバーによっ
て開閉されるマイクロスイッチ、２４はバッテリー、２
５はマイクロスイッチ２３を介してバッテリー２４から
の電源によって制御されてバキュームポンプ１６の負圧
を排気ガス再循環弁７へ伝えて制御するバキュームスイ
ッチング弁である。尚、上述したようにこの実施例で
は、バキュームスイッチング弁１５の負圧出力はバキュ
ームスイッチング弁２５を介して排気ガス再循環弁７に
伝わるようになっている。

第１図の実施例において、アクセルペダル２０に接続さ
れた噴射ポンプ２１のコントロールレバー２２と、この
レバー２２が第２図に示す所定位置範囲に在るときオン
となって閉回路信号を発生するマイクロスイッチ２３
と、でアイドル状態検出手段が構成され、バキュームポ
ンプ１６と、マイクロスイッチ２３を介してのバッテリ
ー２４の閉回路信号により付勢されバキュームスイッチ
ング弁１５の出力を無効にしバキュームポンプ１６の負
圧を専ら排気ガス再循環弁７に送るバキュームスイッチ
ング弁２５と、で一定負圧印加手段が構成されている。

第３図はコントローラ１０のメモリ１４に格納されたプ
ログラムのフローチャートを示す図で、このフローチャ
ートを参照しながら、まず排気ガス再循環制御の動作を
説明する。

まず、アイドル状態でないとき、即ち、アクセルペタル
２０が踏まれておりコントロールレバー２２は第２図に
示すようにマイクロスイッチ２３をオフにし、従って、
バキュームスイッチング弁２５は付勢されず、このとき
吸気管５と排気管６との途中に挿入された排気ガス再循
環弁７はバキュームスイッチング弁１５の出力ポートと
連通する。バキュームスイッチング弁１５はコントロー
ラ１０の出力信号によりバキュームポンプ１６と連通す
るか又は大気開放になるのでコントローラ１０の出力パ
ルスのデューティ比（衝撃係数）を変えることで任意の
負圧が得られる。排気ガス再循環弁７はバキュームポン
プ１６からバキュームスイッチング弁１５及び／又は２
５を介して負圧を供給することにより弁が開いて排気ガ
スの還流を行うものである。

コントローラ１０は噴射ノズル３に内蔵された針弁リフ
トセンサー４の出力パルスを入力してパルス間の周期を
演算することによりエンジン回転数が分り、またそのパ
ルスがオンになっている時間幅を測ってパルス周期との
デューティ比をとると噴射期間が分かる。

例えば、針弁リフトセンサー４からのパルスのパルス周
期をＴ１（秒）とすると、このパルスは２回転に１回発
生するからエンジン回転数Ｎは、 で求められ、またパルス幅をＴ２（秒）とすると噴射期
間θは、 となる。

コントローラ１０のＲＯＭメモリ１４の中にはエンジン
回転数Ｎと噴射期間θとをパラメータとしてバキューム
スイッチング弁１５を駆動するパルスのデューティ比を
決定する３次元マップが記憶されており、従って、針弁
リフトセンサー４の出力信号により弁１５をデューティ
比駆動して排気ガス再循環弁７にバキュームポンプ１６
からの負圧を任意の値に制御して送ることができる。こ
の過程が第３図のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ４
に記述されている。

このように、針弁リフトセンサー４のみによる排気ガス
再循環特性が第５図（ｂ）に示されている。

次に、コントロールレバー２２がアイドル状態、即ち、
アクセルペダル２０が放された状態のときは、バキュー
ムスイッチング弁２５は噴射ポンプ２１に装着されたマ
イクロスイッチ２３が閉じることによりバッテリー２４
からの電流が供給されて付勢され以て排気ガス再循環弁
７にバキュームポンプ１６の負圧を供給する。この場
合、バキュームスイッチング弁２５はマイクロスイッチ
２３によってオン／オフされるだけであるので、オンの
ときは全開となってバキュームポンプ１６の一定の負圧
を排気ガス再循環弁７に印加することとなる。

このようなマイクロスイッチ２３のみによる排気ガス再
循環特性が第５図（ａ）に示されている。

尚、上記の３次元マップは第４図に示すように回転数Ｎ
と噴射期間θが決まった時に最適の排気ガス再循環量が
得られるようにデューティ比のデータを入れておけばよ
いが、θ＝０のときのデューティ比は必ず０にする必要
がある。ただし実際には、θ＝０のときは当然アクセル
開度も０であるからバキュームスイッチング弁２５によ
りバキュームポンプ１６と排気ガス再循環弁７とは連通
してしまうので排気ガス再循環弁７はバキュームスイッ
チング弁１５のデューティ比にかかわらず全開に成って
いる。ところが、針弁リフトセンサー４が断線等の故障
のときはθは不明であるから、高負荷でも排気ガス再循
環がかかってしまう虞れがあるので、これを防止するた
め、上記のようにθ＝０のときはデューティ比のデータ
を０にして排気ガス再循環弁を閉じておく必要がある。

第５図（ｃ）にはエンジン負荷と排気ガス再循環弁７の
開度との特性が示されており、ゾーンＩはマイクロスイ
ッチ２３により排気ガス再循環弁７が全開な領域を示
し、ゾーンIIは針弁リフトセンサー４によりＲＯＭのマ
ップに書き込まれた回転数と負荷によって排気ガス再循
環弁７が制御される領域、を示している。従って、針弁
リフトセンサー４の故障時でもゾーンＩの排気ガス再循
環は確保される。

尚、上記の実施例では、排気ガス再循環弁は負圧によっ
て制御される場合を説明したが、これに限らず流体を用
いて正圧により制御することも容易に出来ることは当業
者には明らかであろう。

〔発明の効果〕

以上のように、本願発明では、アイドル状態のときは針
弁リフトセンサーの出力に無関係に一定の圧力を排気ガ
ス再循環弁に印加するようにしたので、アイドル状態の
ような軽負荷時でも多量の排気ガス再循環をかけること
ができ排気ガスの悪化が極僅かで済む。また、噴射期間
がゼロのときはコントローラがデューティ比を０にする
ので、針弁リフトセンサーの故障による過度の排気ガス
再循環の危険を防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るエンジンの排気ガス再循環制御
装置の一実施例を示すための図、 第２図は、本発明において用いられるマイクロスイッチ
の動作を説明するための図、 第３図は、本発明のコントローラで実行されるプログラ
ムのフローチャート図、 第４図は、コントローラのメモリに記憶された３次元マ
ップ図、 第５図（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の特性を説明するた
めの図、 第６図は、従来から用いられている噴射ノズルとこれに
内蔵された針弁リフトセンサーを示す断面図、である。 第１図において、１はディーゼルエンジン、３は噴射ノ
ズル、４は針弁リフトセンサー、６は排気管、７は排気
ガス再循環弁、１０はコントローラ、１６はバキューム
ポンプ、２０はアクセルペダル、２１は噴射ポンプ、２
２はコントロールレバー、２３はマイクロスイッチ、２
５はバキュームスイッチング弁、を示す。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】針弁リフトセンサーと、該センサーの出力
   によりエンジン回転数及び噴射期間を求め排気ガス再循
   環弁への圧力の制御を行うコントローラと、アイドル状
   態を検出する手段と、該アイドル状態のとき前記針弁リ
   フトセンサーの出力と無関係に前記排気ガス再循環弁に
   一定の圧力を印加する手段と、を備えたことを特徴とす
   るエンジンの排気ガス再循環制御装置。
2. 【請求項２】前記コントローラが、ゼロの噴射期間を求
   めたとき、前記排気ガス再循環弁の圧力制御デューティ
   比をゼロにするものである特許請求の範囲第１項記載の
   エンジンの排気ガス再循環制御装置。
3. 【請求項３】前記アイドル状態検出手段が、アクセルペ
   ダルに接続された噴射ポンプのコントロールレバーと、
   このレバーが所定位置範囲に在るとき閉回路信号を発生
   するマイクロスイッチと、で構成される特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載のエンジンの排気ガス再循環制御
   装置。
4. 【請求項４】前記一定圧力印加手段が、バキュームポン
   プと、前記マイクロスイッチからの閉回路信号により付
   勢され前記針弁リフトセンサーの出力による前記排気ガ
   ス再循環弁への負圧の制御を無効にして前記バキューム
   ポンプの一定の負圧のみを前記排気ガス再循環弁に送る
   バキュームスイッチング弁と、で構成される特許請求の
   範囲第３項記載のエンジンの排気ガス再循環制御装置。