JPS6155358A - デイ−ゼル機関の排気ガス再循環−吸気温度制御方法 - 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 本発明は自動車等の車輌に用いられるディーゼル機関の
排気ガス再循環−吸気温度制御方法の係る。

従来の技術 ディーゼル機関の排気ガス中のＮＯＸを低減する方法の
一つとして排気ガス再循環は良く知られている。排気ガ
ス再循環はディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘを低減
する効果を生じるが、白煙の発生の原因になり、特に高
負荷、高速運転時に排気ガス再循環が行われると、１ノ
ｒ気ガス中のＨＣの如き未燃焼成分が増大し、白煙の発
生が激しくなる虞れがあり、或いは排気ガス中の炭素粒
子の如きパティキュレートの含有量が増大する虞れがあ
る。

ターボチャージャの如き吸気過給装置を備えたディーゼ
ル機関には、過給効果の増大のために過給後の吸気を冷
却するインタクーラを有しているものがあり、このディ
ーゼル機関に於ては、インタクーラによって吸気冷却が
行われて吸気の温度が低下することにより充填効率が向
上すると共に排気ガス中のＮＯＸが低減することが知ら
れている。しかし、ターボチャージャによりさほど顕著
な過給効果が１りられない低乃至中速の低乃至中負荷運
転時にインタクーラにより吸気冷却が行われると、吸気
が過冷却され、このため排気ガス中の１−ＩＣの如さ未
燃焼成分が増大し、やはり白煙の排出が１放しくなる虞
れがあり、或いは排気ガス中のｔＡ　Ｓ６粒子の如きパ
ティキュレートの含有■が増大する虞れがある。

発明が解決しようとする問題点 ところで、吸気過給を行い且インタクーラによって吸気
冷却を行う意義があるのは実際には高負荷、高速運転時
だけであり、この時には吸気過給の下に吸気冷却が行わ
れても排気ガス中の未燃焼成分及び白煙の排出量が増大
したり排気ガス中のパティキュレートの含有量が増大す
ることがなく、しかも吸気冷却によって排気ガス中のＮ
ＯＸの低減を期待することができる。これに対し、低乃
至中速の低乃至中負荷運転時にはディーゼル機関は排気
ガス再循環を行われても排気ガス中の未燃焼成分及び白
煙の排出量を増大したり排気ガス中のパティキュレート
の含有はを増大することはなく、この時にはインタクー
ラによる吸気冷却に代えてインテークヒータによって吸
気加熱が行われれば、より一層排気ガス中の未燃焼成分
及び白煙の排出■の増大成いは排気ガス中のパティキュ
レートの含有量の増大が回避される。

本発明は上述の如き事象に鑑みて排気ガス再循環と吸気
加熱制御及び吸気冷却制御、即ち吸気温度制御とを互い
に関連させて適切に行うことによって最適な排気ガス特
性と出力向上とが得られるようにするディーゼル機関の
排気ガス再循環−吸気温度制御方法を１ｆｆｉ供するこ
とを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如ぎ目的は、本発明によれば、低乃至中速の低乃
至中負荷の運転域に於てのみ排気ガス再循１ス１を行い
、排気ガス再循環が行われている時にはインテークヒー
タを発熱作動させて吸気加熱を行い且インタクーラの作
動を停止し、排気ガス再循環が行われていない時にはイ
ンテークヒータの発熱作動を停止し且インタクーラを作
動さじで吸気冷却を行うことを特徴とするディービル機
関の排気ガス再循環−吸気温度制御方法によって達成さ
れる。

発明の作用及び効果 本発明による制御方法によれば、排気ガス再循環が行わ
れている時、即ち低乃至中速の低乃至中負荷の運転時に
はインテークヒータにより吸気加熱が行われることによ
って排気ガス中の未燃焼成分及び白煙の排出量が増大し
たり排気ガス中のパティキュレートの含有量が増大する
ことなく排気ガス中のＮＯｘの低減が行われる。排気ガ
ス再循環が行われていない時、即ち高速、高負荷運転時
には吸気過給装置によって顕著な吸気過給が行われてい
る下にインタクーラにより吸気冷Ｈ１が行われることに
よって吸気が適冷Ｗされることなく、叩ら排気ガス中の
未燃焼成分及び白煙の排出量が増大したり排気ガス中の
パティキュレートの含有量が増大することなく過給効果
の増大及びこれに伴う出力の向上が図られ、同時に排気
ガス中のＮＯＸの増大が抑えられる。

実施例 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について計則
に説明する。

第１図は本発明による排気ガス町循環−吸気混度制御方
法を実施されるディーゼル機関の一つの実施例を示して
いる。図に於て、１は機関本体を示しており、該機関本
体はシリンダボア２内にピストン３を受入れている。ピ
ストン３はその頂部に燃焼室窪み４を有している。賎関
本体１には燃料噴射ノズル５が取付けられており、該燃
料噴射ノズルは燃焼Ｖ窪み４へ向けて燃料を噴射するよ
うになっている。機関本体１には吸気弁６により開閉さ
れる吸気ポート７と排気弁８により開閉される排気ポー
ト９とが設けられている。

吸気ポート７には吸気マニホールド１０とインテークヒ
ータ１２と吸気管１４とが順に接続さており、吸気管１
４はターボデレージｔ７１５の吸気出口１７に連通接続
されている。排気ポート９には排気マニホールド１９が
連通接続され、また該排気マニホールドはターボチャー
ジャ１５の排気ガス入口１８に連通接続されている。

インテークヒータ１２は吸気通路内に発熱要素１３を有
しており、該発熱要素は電気スイッチ３２の開閉に応じ
てバッテリ電源３１より電流を選択的に供給されること
により発熱作動するようになっている。

吸気管１４の途中にはバイパス通路としてインタクーラ
１６が設けられている。インタクーラ１６は水冷式であ
って゛ｂ空冷式であってもよく、該インククーラを通過
する吸気の冷却を行うようになっている。

また吸気＠１４の途中には切換弁２１が設けられている
。切換弁２１は、負圧Ｖ［動式のダイヤフラム装置２２
によって駆動され、ダイヤフラム装置２２に負圧が供給
されていない時には図示されている如き位置にあってイ
ンククーラ１６の入口部を問いて吸気＠１４の直通連通
を遮断し、これに対しダイヤフラム装置２２に負圧が供
給されている時には図示されている如き位置より図にて
時計廻り方向へ回動してインタクーラ１６の入口部を閉
じて吸気管１６の直通連通を確立するようになっている
。

吸気マニホールド１０には再循環排気ガス注入口１つが
設けられており、該注入口は排気ガス再循環制御弁２４
、排気ガス導管２５を経て排気マニホールド１つに設け
られた排気ガス取出口２０に連通接続されている。排気
ガス再循環制御弁２４はダイヤフラム装置２６によって
開閉駆動される弁要素２７を有し、該弁要素はダイヤフ
ラム室２８に供給される負圧の増大に応じて圧縮コイル
ばね２９のばね力に抗して図にて上方へ移動して弁ボー
ト３０を聞くようになっている。

ダイヤフラム装置２６のダイヤフラム室２８には負圧ポ
ンプ３３が発生した負圧が定圧弁３４、水温制御弁３５
及び負圧制御弁３６を経て供給されるようになっている
。定圧弁３４は負圧ポンプ３３が発生した負圧を所定の
値に調整する弁である。水温制御弁３５は、ディーゼル
機関の冷却水温度に感応し、該冷却水温度が所定値以下
の時には閉弁して負圧制御弁３６への負圧の供給を遮断
し、前記冷却水温度が所定値以下でない時には開弁じて
Ω圧制御弁３６へ負圧を供給するようになっている。負
圧制御弁３６は、電磁作動式の負圧制御弁であり、該負
圧制すロ弁に与えられる電気信号に応じて負圧を調整し
、その負圧をダイヤフラム装＠２６のダイヤフラム室２
８とダイヤフラムｖ２ｍ　２２のダイレフラム苗へ供給
するようになっている。

負圧制御弁３６には排気ガス再循環流分制御装置３７よ
り制御信号を与えられるようになっており、制すＩＩ装
置３７は、機関回転数センナ３８よりディーゼル機関の
回転数に関する情報を、レバー開度センサ３９よりディ
ーゼル機関の燃料噴射ポンプのレバー開度、即らは関負
荷に関する情報を各々与えられ、機関回転数とレバー開
度とに応じて予め定められたＥＧＲ制御特性に従って負
圧制御弁３６へ電気信号を出力するようになっている。

これによりダイヤフラム室２８には機関回転数とポンプ
レバー開度とに応じて予め定められた制御特性にて負圧
が供給され、この負圧により排気ガス再循環ｆｌ、！Ｉ
御弁２４のＩ；Ｆｌ弁ωが制υ１１され、予め定められ
た制御特性に従った流出にて排気ガス再循環が行われる
。本発明による制御方法に於ては、第２図に示されてい
る如く、低乃至中速の低乃至中負荷の運転時にのみ排気
ガス再循環が行われ、その流出は概ね負荷及び回転数の
増大に応じて低減する。

この排気ガス再循環制御は第３図に示されている如きフ
ローチャートに従って行われる。

電気スイッチ３２の開閉はインテークヒータ用制御装置
４０により行われるようになっている。

インテークヒータ用制御装置４０は、キースイッチ４１
よりキーホールにエンジンキーが差込まれたかｈかに関
する情報と、スタータスイッチ４２よりスタータが作動
しでいるか否かに関する情報を、水温センナ４３より冷
却水温度に関プる情報を、排気ガス再循環流布制御装置
３７より排気ガス再循環が行われているか否かに関する
情報を各々与えられ、これら情報に従って第４図に示゛
されている如きフローチャートに従って電気スイッチ３
２の開閉を制御するようになっている。

第４図に示されたフローチャートはエンジンキーがキー
ホールに差込まれたことによってキースイッチ４１がオ
ン状態になった時に開始される。

最初のステップ１に於ては、水温センサ４３により検出
された機関冷却水温度Ｔｗが所定値１’−ａ以下でｄう
るか否かの判別が行われる。Ｔｗ＜Ｔａである時、即ち
冷間始動時にはステップ２へ進み、これに対しＴｗ＜７
ａでない時にはステップ６へ進む。

ステップ２に於ては、電気スイッチ３２を閉じることが
開始される。電気スイッチ３２が閉じられることにより
インテークヒータ１２の発熱要素１３にバッテリ電源３
１より″電流が供給され、該発熱要素が発熱し、冷間時
始動性の改善のため吸気加熱が行われる。またステップ
２に於ては、冷間始動性改善のための吸気加熱中である
ことを示すインジケータランプ４５を点灯することが行
われる。ステップ２の次はステップ３へ進む。

ステップ３に於ては、この時の冷却水温度ＴＷに応じて
インテークヒータ１２の通電時間Ｔ＋を決定することが
行われる。この通電時間Ｔ１は冷却水温度ＴＷが低い程
長く設定されてよい。ステップ３の次はステップ４へ進
む。

ステップ４に於ては、電気スイッチ３２が閉じられてか
ら、即ちインテークヒータ１２に対する通電が開始され
てから所定時間Ｔ１が経過したか否かの判別が行われる
。所定時間Ｔ！が経過していない時にはこのステップ４
が繰返し実行され、所定時１２ｇ１−　＋が経過した時
にはステップ５へ進む。

ステップ５に於ては、電気スイッチ３２を開くことが行
われる。これによりインテークヒータ１２の発熱要素１
３に対する通電が停止され、またインジケータランプ４
５を消灯することが行われる。これにより冷間始動性の
改善のための吸気加熱、所謂プレインテークヒートが終
了する。ステップ５の次はステップ６へ進む。

ステップ６に於ては、スタータスイッヂ４２のオン−オ
フ情報よりスタータによるディーゼル機関の始動が完了
したか否かの判別が行われる。始動が完了していない時
にはこのステップ６が繰返し実行され、始動が完了した
時にはステップ７へ進む。

ステップ７に於ては、水温センサ４３により検出された
冷却水湿度が所定値ＴＩ）以下であるか否かの判別が行
われる。ＴＷ＜Ｔｂである時、即ち暖機完了前の冷間運
転時にはステップ８へ進み、これに対しＴｗ　＜　７　
ｂでない時、即ち暖機完了後はステップ１４へ進む。

ステップ８に於ては、再び電気スイッチ３２を閉じるこ
とが行われる。これによりインテークヒータ１２の発熱
要素１３に通電が行われ、該発熱要素が発熱作動し、冷
間運転性の改善のために吸気加熱が行われる。ステップ
８の次はステップ９へ進む。

ステップ９に放ては、この時の冷却水温度ＴＷに応じて
通電時間Ｔ２を決定することが行われる。

この通電時間Ｔ２は冷却水温度７ｗが低い程長く設定さ
れてよい。ステップ９の次はステップ１０へ進む。

ステップ１０に於ては、冷間運転性改善のために電気ス
イッチ８が閉じられてから所定時間Ｔ２が経過したか否
かの判別が行われる。所定時間Ｔ２が経過していない時
にはこのステップ１０が繰返し実行され、これに対し所
定時間Ｔ２が経過した時にはステップ１１へ進む。

ステップ１１に於ては、電気スイッチ３２を開くことが
行われる。これによりインテークヒータ１２の発熱要素
１３に対する通電が停止され、冷間始動性改善のための
吸気加熱が終了する。ステップ１１の次はステップ１２
へ進む。

ステップ１２に於ては、排気ガス可循環流旦制御装置３
７よりの信号によって排気ガス再循環が行われているか
否かの判別が行われる。排気ガス再循環が行われている
時にはステップ１３へ進み、これに対し排気ガス再循環
が行われていない時にはステップ７へ戻る。

ステップ１３に於ては、電気スイッチ３２を閉じること
が行われる。これによりインテークヒータ１２の発熱要
素１３に通電が行われ、発熱要素１３は排気ガス再循環
中に於ける白煙排出防止の為に吸気加熱を行う。またス
テップ１３に於ては、フラグＦを１の変換することが行
われる。ステップ１３の次はステップ７へ戻る。

ステップ１４に於ては、フラグＦが１であるか否かの判
別が行われる。即ち、この時に既にインテークヒータ１
２の発熱要素１３に通電が行われているか否かの判別が
行われる。フラグＦ＝１でない時には、即ち発熱要素１
３に通電が行われていない時にはステップ１２へ進み、
これに対しフラグＦ＝１であって発熱要素１３に通電が
行われている時にはステップ１５へ進む。

ステップ１５に於ては、排気ガス再循環流量制御装置３
７よりの信号によって排気ガス再循環が行われているか
否かの判別が行われる。排気ガス再循環が行われている
時にはステップ７へ戻り、これに対し排気ガス再循環が
行われていない時にはステップ１６へ進む。

ステップ１６に於ては、電気スイッチ３２を聞くことが
行われる。これによりインテークヒータ１２の発熱要素
１３に対する通電が停止され、排気ガス再循環時の白煙
排出防止の為の吸気加熱が終了する。またステップ１６
に於ては、フラグＦをＯに変換することが行われる。ス
テップ１６の次はステップ７へ戻る。

上述の如きフローチャートに従って排気カス再循環及び
電気スイッチ３２の開閉が制御されることにより、低乃
至中速の低乃至中負荷運転時には排気ガス再循環が行わ
れ且この排気ガス再循環の実行に伴ってインテークヒー
タ１２による吸気加熱が行われる。排気ガス再循環が行
われている時には排気ガス再循環流量制御用のダイヤフ
ラム装置２６のダイヤフラム室２８に加えて切換弁制御
用のダイヤフラム装置２２のダイヤフラム室にも負圧が
導入されることによりインククーラ１６の入口部が閉じ
られて吸気管１４が直接連通し、インテークヒータ１６
による吸気冷却が回避される。

高速、高負荷運転時には排気ガス再循環が停［ヒされる
と共にインタクー５１２による吸気加熱が停止され、ま
た排気ガス再循環の停止に伴ってダイヤフラム装置２２
のダイヤフラム室に負圧が導入されなくなることによっ
て切換弁２１が吸気管１４の直接連通を遮断してインタ
クーラ１６の入口部を開く位置に位置するようになり、
これにより吸気がインタクーラ１６を通過して流れるこ
とにより吸気冷Ｗが行われるようになる。この時にはタ
ーボブーヤージｔ１５によって十分な過給が行われてい
ることにより吸気が過冷却されることな（充填効率の向
上に為に有効に冷却され、これと同時に排気ガス中のＮ
Ｏｘが増大することが回避される。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本弁明の範囲内にて鼾々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による排気ガス再循環−吸気温度制御方
法を実施されるディーゼル機関の一つの実施例を示ず概
略１：ＩＳ成図、第２図は排気ガス再循環領域を示ずグ
ラフ、第３図は排気ガス再循環制御のフローヂＶ−ト、
第４図は吸気加熱制御の〕Ｏ−ヂャー１−である。 １・・・機関本体、２・・・シリンダボア、３・・・ビ
ス］へン、４・・・燃焼空窪み、５・・・燃料噴射ノズ
ル、６・・・吸気弁、７・・・吸気ボート、８・・・排
気弁、９・・・排気ボート、１０・・・吸気マニホール
ド、１１・・・再循環排気ガス注入口、１２・・・イン
テークヒータ、１３・・・発熱要素、１４・・・吸気管
、１５・・・ターボチャージャ、１６・・・インタクー
ラ、１７・・・吸気出口、１８・・・排気ガス入口、１
９・・・排気マニホールド、２０・・・排気ガス取出ボ
ート、２１・・・切換弁、２２・・・ダイヤフラム装置
、２４・・・排気ガス再循環制つり弁。 ２５・・・排気ガス導管、２６・・・ダイヤフラム装置
。 ２７・・・弁要素、２８・・・ダイヤフラム室、２つ・
・・圧縮コイルばね、３０・・・弁ボート、３１・・・
バッテリ電源、３２・・・電気スイッチ、３３・・・負
圧ポンプ。 ３４・・・定圧弁、３５・・・水温制御弁、３６・・・
負圧制御弁、３７・・・排気ガス再循環流１ｒ！制御装
置、３８・・・機関回転数センサ、３９・・・レバー開
度センナ。 ４０・・・インテークヒータ用制ｆｌｌｌ装貿、／１１
・・・キースイッチ、４２・・・スタータスイッチ、４
３・・・水温センサ。 第２図 機関回転数　→ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　低乃至中速の低乃至中負荷の運転域に於てのみ排気ガ
   ス再循環を行い、排気ガス再循環が行われる時にはイン
   テークヒータを発熱作動させて吸気加熱を行い且インタ
   クーラの作動を停止し、排気ガス再循環が行われていな
   い時にはインテークヒータの発熱作動を停止し且インタ
   クーラを作動させて吸気冷却を行うことを特徴とするデ
   イーゼル機関の排気ガス再循環−吸気温度制御方法。