JPH11148412A

JPH11148412A - ディーゼルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH11148412A
Application number: JP31812797A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Uehara; 哲也上原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンにおいて、低温予混合燃
焼によってＮＯｘ，ＰＭの排出抑制と、燃焼騒音抑制と
をより高いレベルで両立させる。【解決手段】コモンレール噴射系を備えたディーゼル
エンジンにおいて、等燃料噴射量での燃料噴射期間を可
変制御する制御手段と、着火遅れ期間を検出する着火遅
れ期間検出手段とを備え、前記噴射期間制御手段は、着
火遅れ期間が長いほど燃料噴射期間が長くなるように、
かつ該燃料噴射期間は着火遅れ期間と略同等以下となる
ように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその解決すべき課題】ディーゼルエンジ
ンは、ガソリンエンジンに比べ燃料消費が少ないという
利点を持つ反面、ＮＯｘと粒子状物質（以下ＰＭとい
う。）の排出量が多い、騒音が大きいという問題があ
る。このような問題を解決する方法として、自動車技術
会学術講演会前刷り集９６１９９６−５８５頁に記
された、低温予混合燃焼によるものがある。これは、排
気再循環（以下ＥＧＲという。）量を増やすことにより
酸素濃度を低下させるとともに、燃料噴射時期の遅角化
により、燃料の噴射開始から着火までの着火遅れ期間を
長期化し、着火遅れ期間中に十分燃料を蒸発、混合さ
せ、拡散燃焼量を抑制し、予混合燃焼割合を増加させる
方法である。通常は、予混合燃焼量が多いと、急激な燃
焼により燃焼騒音が増加するが、本方法では、多量のＥ
ＧＲによる酸素濃度の低下と、噴射時期の遅角化と着火
遅れ期間長期化による燃焼開始時の温度低下により燃焼
速度が低下するため、燃焼騒音は大幅に低下し、同時に
拡散燃焼割合が少ないこと、低温で燃焼することにより
ＮＯｘ、スモーク、ＰＭの排出を抑制することが可能と
なる。

【０００３】このような、低温予混合燃焼を実現させる
ためには、着火遅れ期間中に燃料の噴射を終了し、充分
に燃料を燃焼室内に分散させる必要がある。すなわち、
噴射期間が着火遅れ期間よりも大幅に長いと、燃焼が始
まった後に噴射された燃料は拡散燃焼するため充分なＰ
Ｍ低減効果が得られなくなる。また、逆に噴射期間を短
くし過ぎると、燃料の噴射率が高くなり、噴霧のペネト
レーションが強くなり過ぎるため、燃焼室壁面への燃料
付着量が増加し、ＨＣの排出量が増加したり、また燃焼
室の外周付近に燃料が集中し、燃料の分散状態が逆に悪
化することによって充分なＰＭ低減効果を得られなくな
るという問題が生じる。よって、燃料の噴射期間を運転
条件により最適化することが重要である。

【０００４】しかしながら、分配型ポンプや列型ポンプ
に代表される従来の燃料噴射装置では、噴射特性をエン
ジンの回転数と燃料噴射量によらずに、独立に制御する
ことができないため、全運転領域で最適な噴射期間を得
ることは不可能であった。このような問題を解決するた
めには、ＳＡＥ９６０８７０に示されるようなコモンレ
ール式燃料噴射システムを用いることが考えられる。

【０００５】この噴射システムは、図１８に示したよう
に、燃料サプライポンプ３１により加圧された燃料が蓄
圧室３２に蓄えられ、蓄圧室３２の高圧燃料はエンジン
各気筒のインジェクタ３３に導かれる。蓄圧室３２内の
燃料圧力は、圧力センサ３４により検出され、図示しな
いエンジン回転数、アクセル開度等の信号に基づきコン
トロールユニット３５に予め設定された値になるよう
に、プレッシャレギュレータ３６を用いて制御される。
燃料の噴射は各インジェクタ３３に装着された電磁弁３
７を開閉することにより行われる。なお、３８は燃料タ
ンク、３９は燃料のフィードポンプ、４０は燃料フィル
タ、４１は、３６のプレッシャレギュレータの故障時等
に、蓄圧室３２の燃料圧力が所定値よりも上昇してしま
った場合に蓄圧室３２の圧力を開放するためのプレッシ
ャリミッタである。

【０００６】このような噴射システムを用いて、燃料噴
射期間が最適になるように蓄圧室３２の圧力を予め設定
しておくことにより、排気性能、騒音特性の改善が可能
である。しかしながら、既述したように実際にエンジン
を車載して使用することを考えると、吸気温度の変化
や、過渡運転時のターボチャージャの応答遅れ等により
着火遅れ期間が変化し、最適な噴射期間もそれに応じて
変化する。このような変化に対し、噴射期間を的確に制
御することができれば、さらに排気性能と騒音特性を改
善することが可能となるが、従来そのような技術は提案
されていなかった。

【０００７】なお、着火遅れ期間に応じて燃料の噴射パ
ターンを制御する手法としては、特開平８−２４６９３
５に示されているものがある。これは、燃料の主噴射に
先立ち小量の燃料を先行噴射する、いわゆるパイロット
噴射を行なう場合に、着火遅れ期間が短い場合はパイロ
ット噴射の噴射時期をリタードするというものである。
このシステムは、パイロット噴射された燃料の燃焼によ
り予め燃焼室内温度を上昇させ、主噴射された燃料の急
激な予混合燃焼を抑制しつつ拡散燃焼を主とした燃焼を
させて騒音を下げるのが目的であり、この場合パイロッ
ト噴射と主噴射との間隔は着火遅れ期間と同等以上とす
る必要があることから、予混合燃焼を主とした燃焼を行
なわせる低温予混合燃焼とは全く相いれないものであ
る。また、このシステムでは拡散燃焼を主体とした緩慢
な燃焼を行なわせることにより騒音低減、ＮＯｘ減の効
果は得られるが、ＰＭないしはスモークが増加してしま
うという問題が生じる。

【０００８】したがって、ＮＯｘ，ＰＭの低減、燃焼騒
音の低減の点からはむしろコモンレール噴射系を用い、
低温予混合燃焼での要求噴射期間となるように蓄圧室圧
力を予め設定することが望ましい。このような観点か
ら、本発明は、低温予混合燃焼によってＮＯｘ，ＰＭの
排出抑制と、燃焼騒音抑制とをより高いレベルで両立さ
せることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、コモ
ンレール噴射系を備えたディーゼルエンジンにおいて、
等燃料噴射量での燃料噴射期間を可変制御する制御手段
と、着火遅れ期間を検出する着火遅れ期間検出手段とを
備え、前記噴射期間制御手段は、着火遅れ期間が長いほ
ど燃料噴射期間が長くなるように、かつ該燃料噴射期間
は着火遅れ期間と略同等以下となるように設定する。

【００１０】請求項２の発明は、上記請求項１の発明の
着火遅れ期間検出手段を、エンジンの圧縮端温度を検出
する手段を備え、該検出した圧縮端温度に基づいて着火
遅れ期間を算出するように構成する。

【００１１】請求項３の発明は、上記請求項２の発明の
着火遅れ期間検出手段を、エンジンの圧縮端圧力を検出
する手段を備え、該圧縮端圧力と圧縮端温度とに基づい
て着火遅れ期間を算出するように構成する。

【００１２】請求項４の発明は、上記請求項２または請
求項３の発明の着火遅れ期間検出手段を、エンジンの回
転数、吸入ガス温度、吸入ガス酸素濃度、シリンダ壁
温、スワール強度のうち少なくとも一つの量を検出する
手段を備え、該検出量に基づいて圧縮端温度を算出する
ように構成する。

【００１３】請求項５の発明は、上記請求項１の発明の
制御手段を、エンジンの運転条件を検出する運転状態検
出手段を備え、予め定めた所定の運転領域でのみ噴射期
間の制御を行なうように構成する。

【００１４】請求項６の発明は、同じく制御手段を、エ
ンジンの吸入ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手
段を備え、該酸素濃度が所定値より低い場合にのみ噴射
期間の制御を行なうように構成する。

【００１５】請求項７の発明は、同じく制御手段を、エ
ンジンの空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段を備
え、該空気過剰率が所定値よりも小さい場合は、着火達
れ期間に応じて噴射期間を基準値よりも短くする側にの
み補正するように構成する。

【００１６】請求項８の発明は、同じく制御手段を、エ
ンジンのスワール強度を検出するスワール強度検出手段
を備え、該スワール強度が所定値よりも小さい場合は、
着火遅れ期間に応じて噴射期間を基準値よりも短くする
側にのみ補正するように構成する。

【００１７】

【作用・効果】上記各請求項の発明によれば、着火遅れ
期間が長くなるほど燃料噴射期間が長く、かつ燃料噴射
期間は着火遅れ期間と同等以下となるように制御され
る。このように制御することにより、気温や気圧といっ
た環境条件が変化した場合や、過渡運転時でも、そのと
きの着火遅れ期間に応じて、低温予混合燃焼に最適な噴
射期間とすることが可能であり、ＰＭ，ＮＯｘ排出、燃
焼騒音を改善することができる。

【００１８】特に請求項２、３、４の発明によれば、着
火遅れ期間を高精度に算出して、排気、燃焼騒音をより
確実に改善することができる。

【００１９】また請求項５の発明では、低温予混合燃焼
が可能な運転条件を判定し、低温予混合燃焼が困難な運
転領域での噴射期間延長または短縮に起因して生じうる
不都合を回避することができる。

【００２０】また請求項６以下の各発明では、それぞれ
吸気の酸素濃度、空気過剰率、スワール強度が低温予混
合燃焼に不適切な場合の噴射期間延長に起因して生じう
る不都合を回避することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】・第１の実施形態以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、エンジン１の燃料噴射システムは上述し
たコモンレール式であり、高圧サプライポンプ２、蓄圧
室３、電磁弁により燃料の噴射をＯＮ−ＯＦＦするイン
ジェクタ４を加える。また、エンジンの回転数、および
時次刻々のクランク角を検出するための、歯付き円盤５
とセンサ６を備える。蓄圧室３内の燃料圧力は、圧力セ
ンサ７にて検出され、プレッシャレギュレータ８によ
り、図示しない制御手段としてのコントロールユニット
によって定められる目標値に制御される。燃料の噴射量
は、予めコントロールユニットに記憶させた、蓄圧室圧
力に応じたインジェクタ４の電磁弁の開弁時間と燃料噴
射量の関係に基づき、図示しないアクセル開度センサの
出力値とエンジン回転数に応じて目標値に制御される。
また、吸気通路９と排気通路１０を違通するＥＧＲチュ
ーブ１１には、ＥＧＲ量をコントロールするＥＧＲバル
ブ１２を設ける。１３はターボチャージャである。

【００２２】コントロールユニットには、予め標準的な
運転状態、すなわち吸気温度、圧力が標準的な状態での
暖機時の定常運転における着火遅れ期間と、噴射期間が
最適になるような蓄圧室内圧力を、基準着火遅れ期間、
基準蓄圧室圧力として記憶させておく。このとき、負荷
が低い場合は燃料噴射期間が基準着火遅れ期間よりも短
くなるように基準蓄圧室圧力を設定する。これは、燃料
噴射量が少ない場合は、噴射期間を長くし過ぎると噴射
率が低くなり、噴霧の粒径の増大やペネトレーションの
悪化により燃料を充分に蒸発、分散させることができな
くなるため、最適な噴射期間が短くなるためである。ま
た、負荷が高いときは、噴射期間が基準着火遅れ期間と
略同等となるような設定とする。これは、低温予混合燃
焼させるためには、少なくとも着火遅れ期間中に大部分
の燃料の噴射を終了しておく必要があるが、燃料噴射量
が多い場合に、過度に噴射期間を短くすると噴射率が高
くなり過ぎ、ペネトレーションの増大により燃焼室壁面
への燃料付着に起因するＨＣの排出増加や、燃料が燃焼
室外周部に集中することによるＰＭの悪化につながるた
めである。

【００２３】図２のフローチャートにより、本実施形態
における基本的な制御の流れを説明する。まず、ｓｔｅ
ｐ１にて目標燃料噴射量、着火遅れ期間を算出するのに
必要なセンサ出力等を読み込む。次に、ｓｔｅｐ２にて
着火遅れ期間を算出する。ｓｔｅｐ３にて、算出された
着火遅れ期間と基準着火遅れ期間を比較し、検出された
着火遅れの方が短い場合は噴射期間を最適な値まで短く
するために、目標蓄圧室圧力を基準蓄圧室圧力よりも高
い値に補正し、逆に検出された着火遅れ期間の方が長い
場合は、目標蓄圧室圧力を基準蓄圧室圧力よりも低い値
に補正する。ｓｔｅｐ４にて、蓄圧室圧力が、ｓｔｅｐ
３で決定した目標蓄圧室圧力となるように、プレッシャ
レギュレータを制御する。

【００２４】図３には、負荷が低い場合の着火遅れ期間
と目標燃料噴射期間の関係を示す。なお、同図において
基準着火遅れ期間は１としてある。前述したように、目
標燃料噴射期間は着火遅れ期間よりも短い設定となる。
目標蓄圧室圧力は、予め測定して求めた蓄圧室圧力と噴
射期間の関係より、噴射期間が目標値となるように設定
しておく。図４には、負荷が高い場合の着火遅れ期間と
目標燃料噴射期間の関係を示す。前述したように、目標
燃料噴射期間は着火遅れ期間と略同等な設定となる。

【００２５】次に、着火遅れ期間の検出につき説明す
る。着火遅れ期間は、シリンダ内ガスの圧縮端温度の影
響を大きく受けるため、圧縮端温度を求めることにより
着火遅れ期間を求めることができる。図５に圧縮端温度
と着火遅れ期間の関係を示す。着火遅れ期間は圧縮端温
度が高いほうが短くなる傾向である。圧縮行程における
シリンダ内ガスの状態変化はポリトロープ変化であるた
め、ポリトロープ指数をｎ、圧縮開始時温度をＴｉ、圧
縮端温度をＴｃ、エンジンの圧縮比をεとすると、Ｔｃ＝Ｔｉ・ε^(n-1) となる。この関係より、圧縮端温度を求めるため、図１
において、吸入新気とＥＧＲが混合したエンジンの吸入
ガス温を検出する吸気温度センサ１４を吸気マニホール
ド１５に設ける。エンジン吸入ガス温度は、圧縮開始時
温度とほぼ等しいため、吸気温度センサ１４により検出
した温度により、上式を用いて、圧縮端温度を算出する
ことができる。以上のように制御することにより、気温
の変化や、過渡時のターボチャージャの応答遅れのある
状態も含め、常に噴射期間を最適な値に制御することが
可能となり、低温予混合燃焼による排気性能向上、燃焼
騒音抑制の効果を大幅に向上することができる。

【００２６】・第２の実施形態この実施形態は、上記第１の実施形態に対し、図６に示
すように、吸気マニホールド１５に温度センサ１４と共
に吸気圧力センサ１６を設け、排気マニホールド１７に
排気圧力センサ１８を設ける。また、吸気通路にエアフ
ローメータ１９を設け、ＥＧＲバルブ１２には、図示し
ないＥＧＲバルブのリフト量のセンサを備える。また、
エンジン１は、気筒毎に吸気バルブ２本を有し、それぞ
れに対応した吸気ポート２０，２１を備える。吸気ポー
ト２本のうち１本の内部には、開閉可能なバタフライバ
ルブ形式のスワールコントロールバルブ（図示せず）を
設け、その開閉により燃焼室内のスワール強度を調整で
きる構造とする。

【００２７】基本的な制御の流れは図２に示した第１の
実施形態のものと同様であるが、本実施形態では、着火
遅れ期間の算出方法が第１の実施形態とは異なる。すな
わち、第１の実施形態では、ポリトロープ指数ｎを固定
値として圧縮端温度を算出したが、厳密にはポリトロー
プ指数は、さまざまなパラメータにより変化するため、
本実施形態では、ポリトロープ指数をより正確に求める
ことにより、第１の実施形態に対し、圧縮端温度の計算
精度を上げ、より正確な制御を行なうことを可能とす
る。

【００２８】ポリトロープ指数に影響を及ぼすパラメー
タと、そのパラメータの検出手段、ポリトロープ指数の
補正手法の一例を説明する。ポリトロープ指数に影響を
及ぼすパラメータとして、まず、エンジン回転数が挙げ
られる。エンジン回転数が高いほど圧縮行程の時間が短
くなるため、圧縮行程での燃焼室壁面への放熱量が減少
し、ガスの変化は断熱変化に近づく。このため、図７に
示すようにエンジン回転数が高いほどポリトロープ指数
は大きくなる傾向となる。よって、エンジン回転数に応
じてポリトロープ指数を図７のように変えて、圧縮端温
度を算出することにより制御精度を向上させることが可
能となる。次に、ポリトロープ指数に影響を及ぼすパラ
メータとして、圧縮開始時温度が挙げられる。圧縮開始
時温度が高いと、圧縮行程中のシリンダ壁面への熱損失
が増加するため、図８に示すようにポリトロープ指数は
低下する傾向となる。圧縮開始時温度は吸気ガス温度と
ほぼ等しいため、吸入ガス温度に応じてポリトロープ指
数を図８のように変えて圧縮端温度を算出することによ
り制御精度を向上させることが可能となる。

【００２９】さらに、ポリトロープ指数に影響を及ぼす
パラメータとしては、吸入ガスの組成が挙げられる。新
気、すなわち空気の組成は殆ど変化しないが、ＥＧＲを
行なうと吸入ガス中のＣＯ₂、Ｈ₂Ｏの濃度が増加し、比
熱比が低下するため、ポリトロープ指数も低下する。Ｅ
ＧＲによる吸入ガスの組成の変化は、吸入ガス中の酸素
濃度、またはＣＯ₂濃度で代表して表すことができる。
以下、吸入ガスの酸素浪度を求める方法の一例を説明す
る。まず、ＥＧＲガス中の酸素濃度Ｄ０２ＥＧＲは、エ
ンジン回転数Ｎｅ、エアフローメータにより検出した吸
入新気量Ｑａｉｒ、目標燃料噴射量Ｑｆを用いて、次式Ｄ０２ＥＧＲ＝０．２１−Ｃ１・Ｑｆ／（Ｑａｉｒ／Ｎ
ｅ）ただし、Ｃ１：定数０．２１：空気中の酸素濃度により算出することができる。次に、ＥＧＲガス量ＱＥ
ＧＲは、排気マニホールドに設けた圧力センサ１８によ
り求めた排気圧力Ｐｅｘｈと、吸気マニホールドに設け
た圧力センサ１６より求めた吸気圧力Ｐｉｎｔと、ＥＧ
ＲバルブのリフトＬより下式により算出することができ
る。

【００３０】ＱＥＧＲ＝ｆ（Ｌ）・（Ｐｅｘｈ−Ｐｉｎｔ）^O・5 ここで、ｆ（Ｌ）は、図９に示すように、ＥＧＲバルブ
リフトの関数であり、予めコントロールユニットに記憶
させておく。

【００３１】以上の結果より、エンジン吸入ガス酸素濃
度Ｄ０２ｉｎｔは、次式Ｄ０２ｉｎｔ＝(０.２１・Ｑａｉｒ＋Ｄ０２ＥＧＲ・Ｑ
ＥＧＲ)/(Ｑａｉｒ＋ＱＥＧＲ) により算出可能である。吸入ガス酸素濃度が低いという
ことは、その分ＥＧＲによりＣＯ₂，Ｈ₂Ｏが大量に還流
されており、吸入ガスの比熱比が低下していることを表
すため、図１０に示すように、酸素濃度が低い方がポリ
トロープ指数が小さくなる傾向となる。よって、上記説
明してきた手順により、吸入ガス酸素濃度を算出し、ポ
リトロープ指数を補正することにより、精度を向上させ
ることが可能となる。

【００３２】また、ポリトロープ指数に影響を及ぼす他
のパラメータとして、シリンダ壁温が挙げられる。シリ
ンダ壁温が低いと、圧縮行程中の熱損失が増加するため
ポリトロープ指数が小さくなる。シリンダ壁温はエンジ
ン冷却水温と相関が高いため、図１１に示すように、冷
却水温が低いほどポリトロープ指数が小さくなるように
補正することにより、さらに精度を向上できる。

【００３３】ポリトロープ指数に影響を及ぼすさらに他
のパラメータとして、エンジンのスワール強度が挙げら
れる。スワール強度が高いと、圧縮行程中の熱損失が増
加するため、ポリトロープ指数は図１２に示すように低
下する。よって、スワール強度によりポリトロープ指数
を補正することにより、更に精度が向上できる。以上説
明してきたように、この実施形態ではエンジン回転数、
吸入ガス温度、吸入ガスの組成、シリンダ壁温、スワー
ルによるポリトロープ指数の変化を考慮したため、第１
の実施形態に対し、圧縮端温度の算出精度を向上させ、
燃料噴射期間の最適値の算出精度が向上するため、より
排気性能、燃焼騒音特性を改善することが可能である。

【００３４】・第３の実施形態この実施形態では、エンジンの圧縮端温度に加え、圧縮
端圧力により着火遅れ期間を求めるようにした。図１３
に示すように、圧縮端圧力が高くなると着火遅れは短く
なる傾向であるため、圧縮端圧力の影響を考慮すること
により、さらに着火遅れ期間の算出精度を向上させるこ
とが可能となる。以下、圧縮端圧力の算出手法の一例を
説明する。まず、圧縮開始時圧力Ｐｉを求める。圧縮開
始時圧力Ｐｉは、吸気ポートおよび吸気バルブの流路抵
抗により、吸気マニホールド圧力よりもやや低くなる。
吸気マニホールド圧力と圧縮開始時圧力との差圧は、図
１４に示すように、エンジン回転数とポート入口のスワ
ールコントロールバルブ開度の影響を受ける。よって、
予め図１４の関係をコントロ一ルユニットに記憶させて
おき、実測した吸気マニホールド圧力を補正することに
より圧縮開始時圧力Ｐｉを求めることができる。圧縮端
圧力Ｐｃは、次式Ｐｃ＝Ｐｉ・εⁿ で算出することができる。本実施形態にて、圧縮端圧力
を考慮することにより、さらに着火遅れ期間の算出精度
が向上するため、燃料噴射期間の最適値の算出精度が向
上し、より排気性能、燃焼騒音特性を改善することが可
能となる。

【００３５】・第４の実施形態この実施形態では、着火遅れ期間による噴射期間の制御
を行なう運転条件を限定している。低温予混合燃焼させ
るためには酸素濃度が充分低いことが条件となるが、高
負荷域では酸素濃度を低くするためにＥＧＲを行なうと
吸入新気量が減少し、燃料噴射量が多いこととあわせ、
空気過剰率が非常に小さくなってしまう。このような条
件ではスモーク排出が増加するとともに熱効率が低下す
るため、充分な出力性能を得られなくなってしまう。よ
って、出力性能を確保するためには、高負荷域ではＥＧ
Ｒを行うことができず、従って低温予混合燃焼を実現す
ることができなくなってしまう。このような運転領域
で、噴射期間を着火週れ期間程度まで短縮すると、急激
な予混合燃焼により燃焼騒音が大幅に悪化してしまう。
このような問題を解決するため、本実施形態では、図１
５に示すような、低温予混合燃焼が可能な低〜中回転、
低〜中負荷域のみ、着火遅れ期間に応じた噴射期間の制
御を行なうようにした。

【００３６】図１６に本実施形態の制御を示す。ｓｔｅ
ｐ１にて運転条件と、着火遅れ期間算出のために必要な
各センサ出力等を読み込み、ｓｔｅｐ２にて低温予混合
燃焼を行なう運転領域がどうか判断する。低温予混合燃
焼させる領域と判断した場合は、ｓｔｅｐ３に進み、以
下は第１〜３実施形態と同様の制御を行なう。低温予混
合燃焼させないと判定した場合はｓｔｅｐ５に進み、予
め定められた蓄圧室圧力を目標蓄圧室圧力とする。

【００３７】・第５の実施形態この実施形態では、吸入ガスの酸素濃度が所定値より低
い場合に着火遅れ期間による噴射期間の制御を行なうよ
うにしている。低温予混合燃焼をさせることが可能かど
うかは概略酸素濃度によって決まるため、本実施形態に
より、第４実施形態よりも高精度に、低温予混合燃焼が
可能な領域を判定することが可能である。なお、吸入ガ
ス酸素濃度の算出方法は、第２実施形態にて説明した方
法と同様である。また、制御のフローは第４実施形態
（図１６）と同様である。

【００３８】・第６の実施形態この実施形態では、空気過剰率が運転条件に応じて予め
定めた所定値以下の場合は、噴射期間を長くする方向へ
の補正のみを禁止するようにしている。空気過剰率があ
る値よりも小さい場合は、噴射期間を延ばすと酸素が相
対的に不足し、燃焼期間が長くなるため、ＰＭの排出量
が増加してしまう。本実施形態により、このような問題
を解決することが可能である。

【００３９】空気過剰率の算出手法の一例は次の通りで
ある。まず、吸入ガスの酸素量Ｑ０２ｉｎｔを次式にて
算出する。

【００４０】Ｑ０２ｉｎｔ＝０．２１・Ｑａｉｒ＋Ｄ０
２ＥＧＲ・ＱＥＧＲ空気過剰率λは、次式により算出される。

【００４１】λ＝Ｃ２・Ｑ０２ｉｎｔ／Ｎｅ／Ｑｆただし、Ｃ２：定数本実施形態の制御フローを図１７に示す。ｓｔｅｐ１に
て、運転条件、各センサ出力等を読み込み、ｓｔｅｐ２
にて空気過剰率を算出し、空気過剰率が所定値以下であ
れば噴射期間延長禁止領域と判定し、予め設定された蓄
圧室内燃料圧力を目標圧力とする。噴射期間延長禁止領
域でなければ、第１〜３実施形態と同様に、蓄圧室内燃
料圧力の目標値の補正により、噴射期間の最適化を行な
う。

【００４２】・第７の実施形態この実施形態では、スワール強度が、運転条件に応じて
予め定められた所定値以下の場合には噴射期間を長くす
る方向への補正のみを禁止するようにしている。スワー
ル強度がある値よりも小さい場合は、燃料の蒸発、分散
が悪化するため、低温予混合燃焼を実現できなくなる。
このような場合に噴射期間を延ばすとＰＭが悪化してし
まう。本実施形態によりこのような問題を解決すること
が可能である。なお、スワール強度は上記スワールコン
トロールバルブ開度より求められる。本実施形態での制
御フローは、第６実施形態と全く同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態が適用されるディーゼ
ルエンジンの概略構成図。

【図２】第１の実施形態による噴射期間制御の要点を示
す流れ図。

【図３】比較的低負荷運転域での着火遅れ期間と目標燃
料噴射期間との関係を示す特性図。

【図４】比較的高負荷運転域での着火遅れ期間と目標燃
料噴射期間との関係を示す特性図。

【図５】シリンダ内の圧縮端温度と着火遅れ期間との関
係を示す特性図。

【図６】本発明の第２の実施形態が適用されるディーゼ
ルエンジンの概略構成図。

【図７】エンジン回転数とポリトロープ指数との関係を
示す特性図。

【図８】吸入ガス温度とポリトロープ指数との関係を示
す特性図。

【図９】ＥＧＲバルブのリフト量Ｌに応じた係数を付与
する関数ｆ（Ｌ）の特性図。

【図１０】吸入ガス酸素濃度とポリトロープ指数との関
係を示す特性図。

【図１１】エンジン冷却水温度とポリトロープ指数との
関係を示す特性図。

【図１２】スワール強度とポリトロープ指数との関係を
示す特性図。

【図１３】シリンダ内の圧縮端温度および圧縮端圧力と
着火遅れ期間との関係を示す特性図。

【図１４】吸気マニホールド圧力とシリンダ内圧縮開始
時圧力との差圧と、エンジン回転数およびスワールコン
トロールバルブ開度との関係を示す特性図。

【図１５】低温予混合燃焼が可能な運転領域を示す説明
図。

【図１６】第４の実施形態による噴射期間制御の要点を
示す流れ図。

【図１７】第６の実施形態による噴射期間制御の要点を
示す流れ図。

【図１８】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図。

【符号の説明】

１エンジン２高圧サプライポンプ３蓄圧室４インジェクタ６クランク角センサ７圧力センサ８プレッシャレギュレータ９吸気通路１０排気通路１１ＥＧＲチューブ１２ＥＧＲバルブ１３ターボチャージャ１４吸気温度センサ１５吸気マニホールド１６吸気圧力センサ１７排気マニホールド１８排気圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コモンレール噴射系を備えたディーゼルエ
ンジンにおいて、等燃料噴射量での燃料噴射期間を可変
制御する制御手段と、着火遅れ期間を検出する着火遅れ
期間検出手段とを備え、前記噴射期間制御手段は、着火
遅れ期間が長いほど燃料噴射期間が長くなるように、か
つ該燃料噴射期間は着火遅れ期間と略同等以下となるよ
うに設定したことを特徴とするディーゼルエンジンの制
御装置。
【請求項２】着火遅れ期間検出手段は、エンジンの圧縮
端温度を検出する手段を備え、該検出した圧縮端温度に
基づいて着火遅れ期間を算出するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン
の制御装置。
【請求項３】着火遅れ期間検出手段は、エンジンの圧縮
端圧力を検出する手段を備え、該圧縮端圧力と圧縮端温
度とに基づいて着火遅れ期間を算出するように構成され
ていることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエ
ンジンの制御装置。
【請求項４】着火遅れ期間検出手段は、エンジンの回転
数、吸入ガス温度、吸入ガス酸素濃度、シリンダ壁温、
スワール強度のうち少なくとも一つの量を検出する手段
を備え、該検出量に基づいて圧縮端温度を算出するよう
に構成されていることを特徴とする請求項２または請求
項３の何れかに記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】制御手段は、エンジンの運転条件を検出す
る運転状態検出手段を備え、予め定めた所定の運転領域
でのみ噴射期間の制御を行なうように構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの
制御装置。
【請求項６】制御手段は、エンジンの吸入ガスの酸素濃
度を検出する酸素濃度検出手段を備え、該酸素濃度が所
定値より低い場合にのみ噴射期間の制御を行なうように
構成されていることを特徴とする請求項１に記載のディ
ーゼルエンジンの制御装置。
【請求項７】制御手段は、エンジンの空気過剰率を検出
する空気過剰率検出手段を備え、該空気過剰率が所定値
よりも小さい場合は、着火達れ期間に応じて噴射期間を
基準値よりも短くする側にのみ補正するように構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエ
ンジンの制御装置。
【請求項８】制御手段は、エンジンのスワール強度を検
出するスワール強度検出手段を備え、該スワール強度が
所定値よりも小さい場合は、着火遅れ期間に応じて噴射
期間を基準値よりも短くする側にのみ補正するように構
成されていることを特徴とする請求項１に記載のディー
ゼルエンジンの制御装置。