JP2002030963A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの制御装置Info
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- JP2002030963A JP2002030963A JP2000217572A JP2000217572A JP2002030963A JP 2002030963 A JP2002030963 A JP 2002030963A JP 2000217572 A JP2000217572 A JP 2000217572A JP 2000217572 A JP2000217572 A JP 2000217572A JP 2002030963 A JP2002030963 A JP 2002030963A
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Abstract
異臭等を発生させない燃焼制御が可能なディーゼルエン
ジンの制御装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 アイドル運転継続時間tが予め設定され
た所定時間t1以内の場合には、燃焼抑制手段によって
燃料噴射時期を遅角し、そして吸気絞り弁及びスワール
弁を閉じることにより燃焼を緩慢にすると共に、アイド
ル運転継続時間tが上記所定時間t1を超えた場合に
は、燃焼抑制制限手段によって燃料噴射時期を進角し、
そして吸気絞り弁及びスワール弁を開けることにより燃
焼を活性化して、未燃燃料の発生を抑制する。
Description
ンの制御装置、詳しくはディーゼルエンジンのアイドル
運転時における燃焼を制御する制御装置に関し、ディー
ゼルエンジンの燃焼制御の技術分野に属する。
イドル運転時には、燃費性能、エミッション対策、ノッ
キング音低減等を考慮した燃料噴射時期の制御が行われ
る。
59−153941号公報に開示されているものがあ
る。この方法は、エンジン始動後の経過時間に基づいて
燃料噴射時期を補正制御するもので、スタータ信号がオ
ンとなった時点から所定時間内の場合には、燃料噴射時
期を進角することによりエンジン回転の安定性を補償
し、一方、所定時間が経過した場合には、燃料噴射時期
を遅角することによりノッキング音を低減するものであ
る。これにより、アイドル運転時におけるエンジンの安
定性向上、ノッキング音低減、燃費性能向上等を同時に
図ることができるようになる。
転時に、燃料噴射時期を遅角したいわゆる緩慢な燃焼状
態を長時間継続すると、燃焼室の温度が低下するので、
噴射された燃料が完全に燃焼しないことがある。その結
果、未燃燃料が排気系に流出するようになり、この未燃
燃料は排気系に備えられた酸化触媒のような排気ガス浄
化装置にトラップされることになる。短時間のトラップ
ならば、つまり短時間のアイドル運転期間ならば、未燃
燃料は排気ガス浄化装置により適正に浄化されるが、ア
イドル運転期間が長時間に亘ると、未燃燃料は排気ガス
浄化装置の浄化能力を超えて蓄積された状態となり、こ
の状態で例えばアクセルを踏み込む等の高負荷走行を行
うと、蓄積された未燃燃料が排気ガスとして一挙に放出
され、その結果、白煙や異臭が発生することがある。
を多量にエンジン内に導入するため吸気絞り弁により吸
気量を絞っているので、新気量が減少することになる。
その結果、吸気内の酸素量が減少するので、燃焼が悪化
すると共に、上記排気ガス浄化装置によるHCやCOの
浄化能力が減少することがある。この場合においても、
例えばアクセルを踏み込む等の高負荷走行を行うと、未
燃燃料が排気ガスとして一挙に放出され、その結果、白
煙や異臭が発生することがある。
時においても、白煙や異臭等を発生させない燃焼制御が
可能なディーゼルエンジンの制御装置を提供することを
課題とする。
決するため、本願の各発明は以下のように構成したこと
を特徴とする。
発明という)は、アイドル運転時における燃焼を緩慢に
する燃焼抑制手段と、排気系に備えられた排気ガス浄化
手段とを有するディーゼルエンジンの制御装置おいて、
アイドル運転継続時間を計測する計測手段と、該手段に
より計測されるアイドル運転継続時間が予め設定された
所定時間を超えたときに、上記燃焼抑制手段の作動を制
限する燃焼抑制制限手段とを備えたことを特徴とするこ
とを特徴とする。
発明という)は、上記第1発明において、所定時間は、
アイドル運転時における排気ガス浄化手段による未燃燃
料の浄化可能時間に相当する時間であることを特徴とす
る。
3発明という)は、上記第1発明において、燃焼抑制手
段は、アイドル運転時に燃料噴射時期を遅角させ、燃焼
抑制制限手段は、アイドル運転継続時間が予め設定され
た所定時間を超えたときに、上記燃焼抑制手段によって
遅角された燃料噴射時期を進角させることを特徴とす
る。
4発明という)は、上記第1発明において、燃焼抑制手
段は、アイドル運転時に吸気量を減量させ、燃焼抑制制
限手段は、アイドル運転継続時間が予め設定された所定
時間を超えたときに、上記燃焼抑制手段によって減量さ
れた吸気量を増量させることを特徴とする。
発明という)は、上記第1発明において、燃焼抑制手段
は、アイドル運転時にEGRを増量させ、燃焼抑制制限
手段は、アイドル運転継続時間が予め設定された所定時
間を超えたときに、上記燃焼抑制手段によって増量され
たEGRを減量させることを特徴とする。
られる。
も、アイドル運転時に燃焼抑制手段により燃焼が緩慢に
されるので、燃費性能、エミッション対策、ノッキング
音低減等が考慮された燃焼が行われると共に、アイドル
運転継続時間が予め設定された所定時間を超えたと計測
されたときに、上記燃焼抑制手段の作動が燃焼抑制制限
手段によって制限されるので、燃焼が活性化するように
なる。その結果、未燃燃料の発生が抑制され、緩慢燃焼
が長時間継続することによる排気系への未燃燃料の過剰
な流出が防止されて、排気ガス浄化手段による適正な浄
化が行われるようになるので、白煙や異臭等の発生が抑
制されるようになる。
は、アイドル運転時における排気ガス浄化手段による未
燃燃料の浄化可能時間に相当する時間であるとしたの
で、この時間内であれば、緩慢燃焼による燃費性能維
持、エミッション対策、ノッキング音低減等の効果が最
大限持続されると共に、この緩慢燃焼が長時間継続する
ことによる排気系への未燃燃料の過剰な流出が防止さ
れ、排気ガス浄化手段による適正な浄化が可能となる。
された所定時間を超えたときに、燃焼抑制制限手段は、
第3発明によれば、アイドル運転時に燃焼抑制手段によ
って遅角された燃料噴射時期を進角させ、また第4発明
によれば、アイドル運転時に燃焼抑制手段によって減量
された吸気量を増量させ、そして第5発明によれば、ア
イドル運転時に燃焼抑制手段によって増量されたEGR
を減量させるので、それぞれ燃焼が活性化するようにな
り、上記の作用が実現される。
する。
ィーゼルエンジンであって、図1に示すように、各気筒
は、シリンダブロック2、シリンダヘッド3、及びピス
トン4によって画成された燃焼室5を有し、この燃焼室
5に臨ませて、燃料噴射弁6、吸気弁7、及び排気弁8
が設けられている。
中、白矢印で示す)を供給する吸気通路10は途中にサ
ージタンク11を有し、該タンク11より上流側の共通
吸気通路12には、上流側から下流側に順次、エアクリ
ーナ13、吸気量を検出するエアフローセンサ14、吸
気を冷却してその密度を大きくするインタークーラ1
5、及び吸気量を制御する吸気絞り弁16が配設されて
いる。なお、該絞り弁16は、全閉のときであっても共
通吸気通路12を完全に閉じることはなく、所定の小さ
な有効開口面積を保持しながら共通吸気通路12を開口
させるように設定されている。
れ独立した独立吸気通路17により各気筒の燃焼室5に
接続されている。この独立吸気通路17の燃焼室5を臨
む下流端部は、隔壁17cにより第1通路17aと第2
通路17bとに分割され、第2通路17bに備えられた
スワール弁18を閉じたとき、第1通路17aから導入
される吸気により燃焼室5内にスワールが生成されるよ
うになっている。
印で示す)を排出する排気通路20には、排気ガス中の
HC、COを浄化する排気ガス浄化装置21が配設され
ており、排気ガスは、該装置21を経由したのち、図示
しないサイレンサを経て、大気へ排出される。
20との間には、排気通路20中の排気ガスの一部を共
通吸気通路12に還流するEGR通路22が設けられて
いる。このEGR通路22は、排気通路20における排
気ガス浄化装置21の上流側に設けられた入口22aを
有し、また、共通吸気通路12における吸気絞り弁16
とサージタンク11との間の所定位置に設けられた出口
22bを有する。そして、この出口22bより上流側の
EGR通路22の所定位置には、EGRガス量を調整す
るEGR弁23が配置されている。さらに、このEGR
弁23よりも上流側のEGR通路22の外周に、EGR
ガスを冷却してその密度を大きくする複数の冷却フィン
24…24が所定長さに亘って形成されている。
びEGR弁23は、負圧往動式のアクチュエータ30,
31,23aによりそれぞれ開閉駆動される。そして、
これらアクチュエータ30,31,23aを作動させる
負圧を生成するバキュームポンプ32が設けられてい
る。
とされた負圧供給用通路33に対して、通路34を介し
てアクチュエータ30が接続され、該通路34には、電
磁式の切換弁35が接続されている。この切換弁35
は、オンされたとき、アクチュエータ30に負圧を供給
して吸気絞り弁16を閉じると共に、オフされたとき、
アクチュエータ30を大気に開放して吸気絞り弁16を
開くように構成されている。
通路36を介してアクチュエータ31が接続され、該通
路36には、電磁式の切換弁37が接続されている。こ
の切換弁37は、オンされたとき、アクチュエータ31
に負圧を供給してスワール弁18を閉じると共に、オフ
されたとき、アクチュエータ31を大気に開放してスワ
ール弁18を開くように構成されている。
め、デューティ式の調整弁40,41が設けられてい
る。一方の調整弁40は、三方弁であって、通路42を
介してEGR弁23のアクチュエータ23aに接続さ
れ、また、通路43を介して負圧供給用通路33に接続
され、そして、通路44を介して大気に開放される。ま
た、他方の調整弁41は、上記通路43に接続されてい
る。
3と通路44とに対する連通度が連続可変式に変更され
ると共に、調整弁41により、調整弁40に供給される
負圧の大きさが連続可変式に変更される。そして、アク
チュエータ23aに供給される負圧が大きいほどEGR
弁23の開度が大きくなり、EGRガスが増量されるよ
うに構成されている。また、調整弁40により通路42
を大気に開放された通路44のみに接続すると、EGR
弁23が応答よく一気に閉弁される。
について説明する。
が備えられ、このコントロールユニット50に、共通吸
気通路12に配設されたエアフローセンサ14からの吸
気量を示す信号、エンジン1の回転数Neを検出するエ
ンジン回転数センサ51からの信号、アクセルペダルの
踏込量に基づくアクセル開度θを検出するアクセル開度
センサ52からの信号等が入力されるようになってい
る。
記した信号が示すエンジン1の運転状態等に応じて燃料
噴射弁6に対する燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御す
る制御信号を出力すると共に、上記各切換弁35,3
7、及び各調整弁40,41の作動を制御する制御信号
を出力し、吸気量制御、スワール生成制御、EGR制御
等を行うようになっている。
る上記各制御の具体的動作例を、図2及び図3に示すフ
ローチャートに基づいて説明する。
サ14,51,52からの信号を入力し、次に、ステッ
プS2及びステップS3で、これらの信号が示すエンジ
ン1の運転状態等に基づいて燃料噴射弁6からの燃料噴
射条件、つまり燃料噴射量及び燃料噴射時期を演算す
る。具体的には、エンジン回転数Neとアクセル開度θ
とから燃料噴射量を演算し、そして、エンジン回転数N
eと燃料噴射量の関係を設定したマップに基づいて燃料
噴射時期を演算する。
時期とに基づき、ステップS4で、運転状態がEGR制
御が行われる領域X1または領域X2か否かを判定し、
運転状態が領域X1または領域X2でない、つまり運転
状態がEGR制御が行われない領域X3であると判定し
た場合には、ステップS5に進んで吸気絞り弁16及び
スワール弁18を共に開いたのち、ステップS18に進
む。
を示す領域X1〜X3について説明する。図4では、エ
ンジン1の運転状態をエンジン回転数Neと燃料噴射量
とをパラメータとして示しており、この場合のエンジン
1の運転状態は、3つの領域X1〜X3に分かれてい
る。
回転数が低く、且つエンジン負荷が低い運転状態に対応
してEGR制御が行われる領域であり、両領域X1,X
2においては、EGR増量による燃焼の悪化を避けるた
め、エアフローセンサ14によって検出される実際の吸
気量Qが、例えば燃料噴射量とエンジン回転数Neとに
応じて予め決定されたマップに照合して設定された目標
吸気量Qoとなるよう、EGR通路22に配設したEG
R弁23の開度がフィードバック制御される。
であるため、吸気絞り弁16が閉じられ、且つ、燃焼性
確保のためスワールを生成すべく、スワール弁18が閉
じられる。その場合、このスワール弁18を閉じると第
2通路17bは閉じられることとなり、吸気は第1通路
17aのみを経て燃焼室5に導入されるので、吸気量は
減量されることになる。そして、エンジン回転数Ne及
びエンジン負荷が低く、且つアクセル開度θがゼロであ
るアイドル運転状態はこの領域X1に属する。
く、且つエンジン負荷が高い運転状態に対応してEGR
制御が行われない領域であり、EGR弁23が閉じられ
るので、共通吸気通路12へのEGRの還流はない。す
なわち、この領域においては、燃料噴射量の増量に対応
すべく吸気量を増量させる必要があるので、EGRを停
止するのである。
絞り弁16及びスワール弁18が共に開かれる領域であ
る。
域X1または領域X2であると判定した場合にはEGR
制御を行う領域であることを意味し、次にステップS6
に進んで、運転状態が領域X1であるか否かを判定す
る。運転状態が領域X1でない、つまり運転状態が領域
X2であると判定した場合には、ステップS7で、吸気
絞り弁16及びスワール弁18を共に閉じる。そして、
ステップS8で、目標吸気量Qoが、エンジン1の運転
状態に応じて決定されるベース値として設定される。さ
らに、ステップS9で、不感帯が予め設定された大きい
値に設定されたのち、ステップS13に進む。
域X1であると判定した場合には、後述するステップS
10の燃焼制御を行い、次にステップS11に進んで、
目標吸気量Qoが、エンジン1の運転状態に応じて決定
されるベース値から補正値(正の値)を差し引いた小さ
い値に設定される。この補正値は、吸気絞り弁16を閉
じたことにより、実吸気量Qが大幅に減少されることに
起因して、EGR弁23の開度が過小となるのを防止す
るためのものである。そして、ステップS12で、不感
帯が予め設定された小さい値に設定されたのち、ステッ
プS13に進む。
バック制御について説明する。
差ΔQが所定値よりも小さい場合には、フィードバック
補正値の更新を行わないよう、不感帯が設定される。こ
のときは、フィードバック補正値として前回値がそのま
ま用いられることになる。上記不感帯の大きさは、吸気
脈動の大きさに関連したパラメータに基づいて変更さ
れ、吸気脈動が大きいほど不感帯は大きく設定される。
例えば本実施の形態においては、吸気絞り弁16が閉じ
たとき、或いはスワール弁18が閉じたときは、それら
が開かれたときに比較して吸気脈動が大きいときである
として、不感帯は大きい値に変更される。
補正値(EGR弁23の開度補正値)を示すことになる
調整弁41へのデューティ制御値が設定される。上記偏
差ΔQが正の値で大きい場合は、実吸気量Qが目標吸気
量Qoに対して過大であることを意味するので、このと
きはフィードバック補正値、つまりデューティ制御値は
増加される(EGR弁23の開度は増加される)。これ
に対し、偏差ΔQが負の値で大きい場合は、実吸気量Q
が目標吸気量Qoに対して過小であることを意味するの
で、このときはフィードバック補正値、つまりデューテ
ィ制御値は減少される(EGR弁23の開度は減少され
る)。
る低回転数低負荷領域において、所定のEGRが良好に
確保され、良好な燃焼が実行されることになる。
目標吸気量Qoを差し引いた偏差ΔQを演算する。次
に、ステップS14で、演算された偏差ΔQが、上記不
感帯の範囲を超えたか否かを判定し、超えたと判定した
場合にはステップS15で、図5に示すように、偏差Δ
Qに基づいてフィードバック補正値、つまりデューティ
制御値が更新される一方、超えていないと判定した場合
にはステップS16で、フィードバック補正値は前回値
にホールドされる。そしてステップS15もしくはステ
ップS16ののちはステップS17に進み、フィードバ
ック補正値、つまりデューティ制御値を出力し、実吸気
量Qが目標吸気量Qoとなるように調整弁41を介して
EGR弁23を駆動する。
料噴射量及び燃料噴射時期で燃料を噴射するように燃料
噴射弁6を駆動して、リターンする。
るアイドル運転状態を含む領域X1における燃焼制御に
ついて説明する。
ンサ52からの信号等に基づいて、現在の運転状態がア
イドル運転状態か否かを判定し、運転状態がアイドル運
転状態でないでないと判定した場合には、ステップS2
2でアイドル運転継続時間tをゼロに戻し、次にステッ
プS23及びステップS24で吸気絞り弁16及びスワ
ール弁18を共に閉じるよう切換弁35及び切換弁37
に制御信号を出力して、リターンする。
ドル運転状態であると判定した場合には、ステップS2
5で、アイドル運転継続時間tを計測したのち、ステッ
プS26で、計測されたアイドル運転継続時間tが予め
設定された所定時間t1を超えたか否かを判定する。計
測されたアイドル運転継続時間tが所定時間t1を超え
ていないと判定した場合には、上記したステップS23
以下の基本的なアイドル運転制御を実行する。
が所定時間t1を超えたと判定した場合には、ステップ
S27以下の制御を実行する。つまり、ステップS27
で、燃料噴射時期を進角させるよう燃料噴射弁6に制御
信号を出力し、ステップS28で、吸気絞り弁16を開
くよう切換弁35に制御信号を出力し、そして、ステッ
プS29で、スワール弁18を開くよう切換弁37に制
御信号を出力して、リターンする。
示すような燃焼制御を実行することにより、アイドル運
転継続時間tが予め設定された所定時間t1内の場合に
は、燃料噴射時期を遅角し、また吸気絞り弁16を閉
じ、そしてスワール弁18を閉じるので、燃費性能、エ
ミッション対策、ノッキング音低減等が考慮された緩慢
燃焼が行われると共に、アイドル運転継続時間tが上記
所定時間t1を超えた場合には、遅角されていた燃料噴
射時期を進角し、また閉じていた吸気絞り弁16を開
き、そして閉じていたスワール弁18を開くので、未燃
燃料の発生が抑制された活性燃焼が行われるようにな
り、白煙や異臭等の発生が抑制されるようになる。
装置21による未燃燃料の浄化可能時間に相当する時間
(例えば2分等)とされているが、一定の値ではない。
例えば、エンジン1における冷却水の温度が低いときに
は燃焼性が悪く、未燃燃料の発生量が増加する傾向とな
るので、その場合には、所定時間t1を短く設定すれ
ば、未燃燃料の適正な浄化が行われることとなる。
に、まず、第1〜第5発明のいずれによっても、アイド
ル運転時に燃焼抑制手段により燃焼が緩慢にされるの
で、燃費性能、エミッション対策、ノッキング音低減等
が考慮された燃焼が行われると共に、アイドル運転継続
時間が予め設定された所定時間を超えたと計測されたと
きに、上記燃焼抑制手段の作動が燃焼抑制制限手段によ
って制限されるので、燃焼が活性化するようになる。し
たがって、未燃燃料の発生が抑制され、緩慢燃焼が長時
間継続することによる排気系への未燃燃料の過剰な流出
が防止されて、排気ガス浄化手段による適正な浄化が行
われるようになるので、白煙や異臭等の発生が抑制され
るようになる。
は、アイドル運転時における排気ガス浄化手段による未
燃燃料の浄化可能時間に相当する時間であるとしたの
で、この時間内であれば、緩慢燃焼による燃費性能維
持、エミッション対策、ノッキング音低減等の効果が最
大限持続されると共に、この緩慢燃焼が長時間継続する
ことによる排気系への未燃燃料の過剰な流出が防止さ
れ、排気ガス浄化手段による適正な浄化が可能となる。
された所定時間を超えたときに、燃焼抑制制限手段は、
第3発明によれば、アイドル運転時に燃焼抑制手段によ
って遅角された燃料噴射時期を進角させ、また第4発明
によれば、アイドル運転時に燃焼抑制手段によって減量
された吸気量を増量させ、そして第5発明によれば、ア
イドル運転時に燃焼抑制手段によって増量されたEGR
を減量させるので、それぞれ燃焼が活性化するようにな
り、上記の作用が実現される。
ンの全体構成図及び制御システム構成図である。
ある。
ートである。
として各運転領域を示す図である。
ついての不感帯設定例を示す図である。
チャートである。
Claims (5)
- 【請求項1】 アイドル運転時における燃焼を緩慢にす
る燃焼抑制手段と、排気系に備えられた排気ガス浄化手
段とを有するディーゼルエンジンの制御装置であって、
アイドル運転継続時間を計測する計測手段と、該手段に
より計測されるアイドル運転継続時間が予め設定された
所定時間を超えたときに、上記燃焼抑制手段の作動を制
限する燃焼抑制制限手段とが備えられていることを特徴
とするディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項2】 所定時間は、アイドル運転時における排
気ガス浄化手段による未燃燃料の浄化可能時間に相当す
る時間であ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】 燃焼抑制手段は、アイドル運転時に燃料
噴射時期を遅角させ、燃焼抑制制限手段は、アイドル運
転継続時間が予め設定された所定時間を超えたときに、
上記燃焼抑制手段によって遅角された燃料噴射時期を進
角させ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4】 燃焼抑制手段は、アイドル運転時に吸気
量を減量させ、燃焼抑制制限手段は、アイドル運転継続
時間が予め設定された所定時間を超えたときに、上記燃
焼抑制手段によって減量された吸気量を増量させること
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5】 燃焼抑制手段は、アイドル運転時にEG
Rを増量させ、燃焼抑制制限手段は、アイドル運転継続
時間が予め設定された所定時間を超えたときに、上記燃
焼抑制手段によって増量されたEGRを減量させること
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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000217572A JP4395681B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | ディーゼルエンジンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000217572A JP4395681B2 (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | ディーゼルエンジンの制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP4395681B2 JP4395681B2 (ja) | 2010-01-13 |
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