(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃気ブロアを備える給気通路及び排気通路を有する２サイクルディーゼルエンジンにおいて、排気通路と給気通路の掃気ブロア入口側とを連通する排気ガス再循環通路と、この排気ガス再循環通路に介設されて排気ガスの流量を制御する第１の制御弁と、給気通路と排気ガス再循環通路との連通箇所より上流の給気通路に設けられて掃気量を制御する第２の制御弁とを具備してなり、高負荷域では第２の制御弁を全開状態に保持し第１の制御弁の開度制御にて排気ガス再循環通路を通過する排気ガスの流量を制御し、低負荷域では第１の制御弁を全閉状態に保持し第２の制御弁の開度制御にて燃焼室内の既燃ガスの残留を制御することを特徴とする２サイクルディーゼルエンジン用排気ガス再循環制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車に搭載される２サイクルディーゼルエンジンの排気ガス再循環制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気ガス中のＮＯｘを低減するために、２サイクルガソリンエンジンにおいては、例えば特公平７−１１６９９９号公報に示されるように、給気通路と排気通路とを連通する排気ガス再循環通路に弁を設け、その弁を所定条件下で開成して排気ガスの再循環を行う排気ガス再循環制御システム（以下、外部ＥＧＲと略称する）を備えたものが知られている。一方、２サイクルディーゼルエンジンでは、燃焼室内に残留する既燃ガスと新気との給気比を変更する、いわゆる内部排気ガス再循環制御システム（以下、内部ＥＧＲと略称する）が知られている。すなわち、内部ＥＧＲでは、燃焼室から排気管路に排出された排気ガスを吸気管路に還流するのではなく、掃気ブロアであるスーパーチャージャにより送り出される掃気量を変更し、燃焼室内部に残す既燃ガス量をその都度変更することにより、実質的に既燃ガスを新気に混合した状態を作り、ＮＯｘを低減するようにしている。このような２サイクルディーゼルエンジンでは、給気通路に取り付けられたスーパーチャージャの入口と出口とを連通するバイパス通路に制御弁を設けておき、この制御弁の開度を制御することにより掃気量を変更して、内部ＥＧＲを実行するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、内部ＥＧＲでは、燃焼室から排出される排気ガスの循環量を制御するのではなく、燃焼室内に残る既燃ガス量により排気ガスの再循環量を制御しているため、燃焼室内の温度が上昇する傾向にある。この結果、既燃ガスを混合することにより最高燃焼温度を低下させてＮＯｘを低減する本来の機能が低下し、ＥＧＲ制御を実施しているにもかかわらず、ＮＯｘの減少度合いが少なく、所期の効果を期待できない場合があった。
【０００４】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る２サイクルディーゼルエンジン用排気ガス再循環制御システムは、内部ＥＧＲの不具合を解消するために、掃気ブロアを備える２サイクルディーゼルエンジンにおいて、排気通路から流出する排気ガスを掃気ブロアに還流する排気ガス再循環通路と、その排気ガス再循環通路に設けた第１の制御弁と、掃気ブロアへの空気量を制御する第２の制御弁とを備えて高負荷域では排気ガス再循環通路を通過する排気ガスの流量を制御し、低負荷域では燃焼室内の既燃ガスの残留を制御する構成としたものである。このように、高負荷域では第２の制御弁を全開状態に保持し第１の制御弁の開度制御にて排気ガス再循環通路を通過する排気ガスの流量を制御し、排出された排気ガスを給気通路に再循環するとともに、掃気ブロアへの空気量を制御することにより、気筒内温度を制御することができ、ＮＯｘの排出量を減少させることができるとともに、低負荷域では第１の制御弁を全閉状態に保持し第２の制御弁の開度制御にて燃焼室内の既燃ガスの残留を制御することにより低温時の始動性を改善することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、掃気ブロアを備える給気通路及び排気通路を有する２サイクルディーゼルエンジンにおいて、排気通路と給気通路の掃気ブロア入口側とを連通する排気ガス再循環通路と、この排気ガス再循環通路に介設されて排気ガスの流量を制御する第１の制御弁と、給気通路と排気ガス再循環通路との連通箇所より上流の給気通路に設けられて掃気量を制御する第２の制御弁とを具備してなり、高負荷域では第２の制御弁を全開状態に保持し第１の制御弁の開度制御にて排気ガス再循環通路を通過する排気ガスの流量を制御し、低負荷域では第１の制御弁を全閉状態に保持し第２の制御弁の開度制御にて燃焼室内の既燃ガスの残留を制御することを特徴とする２サイクルディーゼルエンジン用排気ガス再循環制御システムである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
図１において、２サイクルディーゼルエンジン（以下、エンジンと略記する）１は、給気通路２に掃気ブロアたるスーパーチャージャ３を備え、排気通路４には排気弁５を介して排気ガスを排出する、いわゆるユニフロー式と呼ばれる形式のものである。すなわち、このエンジン１は、シリンダ６の周囲に形成された掃気通路７に流入した新気が、シリンダ６側壁に設けられた掃気ポート８から燃焼室９へ導入され、排気バルブ５が開成している間に燃焼ガスを排気通路４に掃気するように構成してある。燃焼室９へは、燃料噴射弁１０により燃料が噴射され、燃料噴射弁１０には燃料噴射ポンプ１１から燃料が供給される。
【０００８】
給気通路２は、その最も上流にエアクリーナ３１を備え、その下流に、通常ディーゼルエンジンにおける吸気系統には必要でない、新気の量を調整し得る第２の制御弁である吸気絞りバルブ１６を備え、さらにその下流にスーパーチャージャ３を備えている。スーパーチャージャ３により新気を燃焼室９に供給するように構成してある。新気は、吸気絞りバルブ１６の開度を制御することにより、燃焼室９への供給量が調整される。吸気絞りバルブ１６は、後述の電子制御装置１５により制御されるもので、開度は直線的にすなわちリニアに変化するように制御される。
【０００９】
給気通路２のスーパーチャージャ３より上流側つまりスーパーチャージャ３の入口側と排気通路４とは、排気ガス再循環通路１２により連通している。この排気ガス再循環通路１２には、通過する排気ガス量を制御する第１の制御弁たるＥＧＲバルブ１３が設けてあるとともに、スーパーチャージャ３の信頼性を向上させるために排気ガスを冷却するＥＧＲクーラー１４が取り付けてある。このＥＧＲバルブ１３の開度は、吸気絞りバルブ１６と同様に、電子制御装置１４により制御され、リニアに変化するようになっている。なお、ＥＧＲバルブ１３と吸気絞りバルブ１６としては、例えば、駆動信号のデューティ比を変更することにより開度を変更する電気式のバルブや、バキュームコントロールバルブ等と組み合わされて弁体のリフト量を制御して開度を変更する機械式のバルブ等が使用できる。
【００１０】
電子制御装置１５は、マイクロコンピュータを中心にして構成されており、メモリ、入力インターフェース、出力インターフェース、Ａ／Ｄコンバータ等を具備して構成される。入力インターフェースには、エンジン回転数ＮＥを検出する回転数センサ１７から出力される回転信号ａ、冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ１８から出力される水温信号ｂ、エンジン１の負荷を検出するためのアクセルセンサ１９から出力されるアクセルペダル２０の踏込量信号ｃ等が入力される。一方、出力インターフェースからは、エンジン回転数、アクセルペダル２０の踏込量、冷却水温等の諸条件から決定した噴射量に対応する信号が燃料噴射ポンプ１１に出力されるとともに、ＥＧＲバルブ１３及び吸気絞りバルブ１６には、それぞれ後述する手順で制御量が決定され、その制御量に対応する電気信号が出力される。
【００１１】
電子制御装置１５には、ＥＧＲバルブ１３と吸気絞りバルブ１６との制御量を決定するためのデータが、少なくともエンジン回転数ＮＥとエンジン１の負荷とをパラメータとしてマップが作成してある。このマップにおいては、ＥＧＲバルブ１３と吸気絞りバルブ１６との開度をそれぞれ個別に調整して、基本的にはＥＧＲバルブ１３による外部ＥＧＲ、すなわち排気バルブ５を通過して排気通路４に排出された排気ガスを、排気ガス再循環通路１２を介して給気通路２に還流する排気ガス再循環システムによりＮＯｘを低減するように、ＥＧＲバルブ１３と吸気絞りバルブ１６との開度基本値が設定してある。具体的には、吸気絞りバルブ１６は、エンジン回転数及び負荷の変化に対してほぼ一定の開度で推移するように設定してあり、ＥＧＲバルブ１３は、所望のＥＧＲ量となるように、負荷及びエンジン回転数に基づいて設定される。
【００１２】
このようなマップを用いて、ＥＧＲ制御が行われるもので、その概略手順を図２に示す。
制御は、まず回転数センサ１７からの回転数信号ａからエンジン回転数ＮＥを検出する（ステップＳ１）。次に、アクセルセンサ１９からの踏込量信号ｃからエンジン１の負荷ＥＬを検出する（ステップＳ２）。さらに、水温センサ１８からの水温信号ｂから冷却水温ＴＨＷを検出する（ステップＳ３）。検出されたエンジン回転数ＮＥ及び負荷ＥＬから、マップを検索して開度基本値を決定する（ステップＳ４）。そして、検出した冷却水温ＴＨＷに基づいて開度基本値を補正して、最終のＥＧＲバルブ１３及び吸気絞りバルブ１６の開度を決定する（ステップＳ５）。
【００１３】
このように、吸気絞りバルブ１６により掃気量を制御して、ＥＧＲバルブ１３によりＥＧＲ量を制御するので、内部ＥＧＲの場合のように燃焼室９内の温度が上昇することがない。したがって、排気ガスを新気に混合したことにより、燃焼時の最高温度が低下し、ＮＯｘの発生を低減することができる。
なお、マップにおける開度の設定は、次のようにするものであってもよい。
例えば、吸気絞りバルブ１６とＥＧＲバルブ１３とを単独で使用することにより、内部ＥＧＲと外部ＥＧＲとを選択的に実行するように構成するものであってもよい。すなわち、吸気絞りバルブ１６とＥＧＲバルブ１３との開度を設定するマップを、図３に示すように、エンジン回転数ＮＥが高く、かつトルクが大きい高負荷域Ａａと、エンジン回転数ＮＥが低く、かつトルクが小さい低負荷域Ａｂとに分割して設定するものである。具体的には、高負荷域Ａａでは、その全域において吸気絞りバルブ１６を全開状態に保持するようにその開度を設定し、ＥＧＲバルブ１３のみがその開度を制御されるように、ＥＧＲバルブ１３の開度がエンジン回転数ＮＥと負荷ＥＬとに基づいて設定してある。一方、低負荷域Ａｂでは、ＥＧＲバルブ１３をその全域で全閉状態に保持するようにその開度を設定し、吸気絞りバルブ１６の開度をエンジン回転数ＮＥと負荷ＥＬとに基づいて設定してある。このようなマップによるＥＧＲ制御の手順は、上記実施例で説明したものと同様であってよい。
【００１４】
このように、エンジン１の運転状態により２つの領域にわけて吸気絞りバルブ１６とＥＧＲバルブ１３との開度を設定することにより、内部ＥＧＲと外部ＥＧＲとを運転状態に応じて切り換えることができる。この場合、低負荷時において、吸気絞りバルブ１６の開度を小さくすると、スーパーチャージャ３はエンジン回転数ＮＥに応じて回転するので発熱する。これと同時に、新気の量が減少するため、燃焼室９内には既燃ガスが残留する。したがって、スーパーチャージャ３の熱と既燃ガスの熱とにより燃焼室９内は高温になり、白煙の発生言い換えればＨＣを低減することができ、低温における始動性を向上させることができる。
【００１５】
本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではない。
また、その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、給気通路に第２の制御弁を備え、かつ排気通路に第１の制御弁を備え、高負荷域では第２の制御弁を全開状態に保持し第１の制御弁の開度制御にて排気ガス再循環通路を通過する排気ガスの流量を制御し、低負荷域では第１の制御弁を全閉状態に保持し第２の制御弁の開度制御にて燃焼室内の既燃ガスの残留を制御するので、還流する排気ガスと新気との比率を容易に変えることができ、外部ＥＧＲ機能により燃焼室内の温度を下げることができるとともに、所定の条件下で逆にその温度を上げることができる。したがって、外部ＥＧＲ機能によりＮＯｘを低減することができ、また低負荷時には、燃焼室内の温度を内部ＥＧＲ機能で上げて、始動性を良くするとともに白煙の発生を減少することができ、ＨＣを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。
【図２】同実施例の制御手順を示す概略フローチャート。
【図３】本発明の他の実施例におけるマップの設定概念を示すグラフ。
【符号の説明】
２…給気通路
３…スーパーチャージャ
４…排気通路
１２…排気ガス再循環通路
１３…ＥＧＲバルブ
１６…吸気絞りバルブ
【図１】
0003969499.tif 000002
【図２】
0003969499.tif 000003
【図３】
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