JP2010190068A

JP2010190068A - エンジン

Info

Publication number: JP2010190068A
Application number: JP2009033207A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tsujimoto; 圭一辻本; Isao Takagawa; 功高川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-16
Also published as: WO2010092731A1; TW201040382A; JP5275077B2

Abstract

【課題】加速状態に入った場合に、燃料噴射量を低減し黒煙を減少させることができるエンジンを提供する。
【解決手段】エンジン１００は、エンジン回転数センサー４４と、クラッチ機構２３を切り換えるためのクラッチ操作検知手段４２と、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定するアクセル操作検知手段４１と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射ポンプ２１と、噴射時期を自動制御できる制御装置２０と、を具備し、前記制御装置２０は、前記アクセルにより設定される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと現状のエンジン回転数Ｎｅとから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの技術に関し、特に、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射装置を具備するエンジンの技術に関する。

従来、エンジンの加速性を改善するには、燃焼系のマッチング、過給機の選定、給排気系のマッチングなどにより行われることが公知となっている。また、ブーストコンペンセータなどの噴射量制限装置によってエンジンの加速性を改善することが公知となっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２２７３８２号公報

しかし、エンジンの加速性を改善することを優先させた場合、燃料噴射時間増加により燃費性能を悪化させ、噴射圧上昇によりＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を増加させていた。またブーストコンペンセータなどによる噴射量制限では、加速時間が延びることがあり、エンジンの加速性の向上と噴射量制限との適正化が困難である。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、加速状態に入った場合に、燃料噴射量を低減し黒煙を減少させることができるエンジンを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジン回転数検出手段と、クラッチ機構を切り換えるための切換手段と、設定エンジン回転数を決定するエンジン回転数設定手段と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射装置と、噴射時期を自動制御できる制御装置と、を具備するエンジンにおいて、前記制御装置は、前記エンジン回転数設定手段により設定される設定エンジン回転数と現状のエンジン回転数とから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行うものである。

請求項２においては、前記制御装置は、現在のエンジン回転数が所定のエンジン回転数以下で、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との間に所定の偏差が生じた場合に噴射時期を進角させる進角制御を行うものである。

請求項３においては、前記制御装置は、噴射時期が設定範囲を越えないようにするものである。

請求項４においては、前記制御装置は、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差が所定の値よりも小さくなった場合に進角制御を解除するものである。

請求項５においては、前記制御装置は、進角制御を開始した時点から所定の時間が経過した場合に進角制御を解除するものである。

請求項６においては、前記制御装置は、進角制御開始時または進角制御解除開始時のエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された進角マップに基づいて進角制御または進角制御の解除を行うものである。

請求項７においては、前記制御装置は、進角制御開始後の現状のエンジン回転数が所定のエンジン回転数を越えた場合、進角制御を解除するものである。

請求項８においては、前記制御装置は、進角制御が解除された場合、所定の時間以内に再度進角制御が有効となる条件が成立しても進角制御は行わないものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角することにより燃料噴射量を低減し、黒煙発生量を低減させることができる。

請求項２においては、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に噴射時期を進角することを防止することができる。また、所定の偏差以上のときのみ噴射時期を進角させることにより、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる。

請求項３においては、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力が過度に上昇することを防止することができる。

請求項４においては、実エンジン回転数が設定エンジン回転数に接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。

請求項５においては、進角制御を開始してから一定の時間が経過した場合は、加速状態が終わったものと判断して進角制御を解除することにより、過負荷等によりエンジン回転数の上昇が遅い場合長時間進角を継続することを防止することができる。

請求項６においては、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。

請求項７においては、エンジン回転数が高回転域にある場合において、進角制御を行うことを防止し、シリンダー内圧力が制限を越えることを防止することができる。

請求項８においては、進角制御解除後すぐに進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。

本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示す略式の平面図。エンジン回転数及び噴射時期と時間との関係を示すグラフ図。エンジン回転数及び噴射時期と時間との関係を示すグラフ図。エンジン回転数及び噴射時期と時間との関係を示すグラフ図。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態であるエンジン１００について説明する。エンジン１００は、船舶に搭載され、舶用エンジンとして推進ユニット１１０を駆動するエンジンである。なお、舶用エンジンとして推進ユニット１１０を駆動するエンジンに限定するものではなく、その他の用途に使用するエンジンで構成することもできる。また、エンジン１００は、エンジン本体１０と、燃料噴射時期の進角制御を行う制御装置２０と、を備えている。

エンジン本体１０は、ディーゼルエンジンである。エンジン本体１０の出力軸１１は、推進ユニット１１０に接続されている。また、エンジン本体１０の出力軸１１には、フライホイール１２が設けられている。推進ユニット１１０は、出力軸１１の駆動によって図示せぬ伝達機構を介してプロペラ１１１を駆動するユニットである。また、出力軸１１と推進ユニット１１０との間の接続・切断及び正転・逆転の切換を行うためのクラッチ機構２３が設けられている。該クラッチ機構２３は油圧クラッチ等で構成して制御装置２０と接続され、入切される。

エンジン本体１０は、燃料噴射装置である燃料噴射ポンプ２１と、インジェクタ２２・２２・２２・２２と、を備えている。燃料は、燃料噴射ポンプ２１によって圧送されてインジェクタ２２・２２・２２・２２によって各シリンダー内に噴射される。
また、前記燃料噴射ポンプ２１には、進角機構２４が設けられており、本実施形態では燃料噴射時期を変更する手段となっている。

制御装置２０は、エンジン低速域で加速があった場合に燃料噴射時期の進角制御を実施する装置である。制御装置２０は、進角機構２４と、ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）４０と、アクセル操作検知手段４１と、切換手段であるクラッチ操作検知手段４２と、エンジン回転数センサー４４と、ラックアクチュエータ４６と、選択手段としての接点入力装置４７と、水温センサー４８と、を接続して構成されている。
ＥＣＵ４０は、演算装置５０と、記憶装置５１とを備えている。
アクセル操作検知手段４１及びクラッチ操作検知手段４２は、船舶の操舵席に設けられている。また、アクセル操作検知手段４１は、エンジン回転数を設定するアクセルレバーの回動基部に設けられ、ＥＣＵ４０に対して設定エンジン回転数Ｎｓｅｔを入力する機能を有する。また、クラッチ操作検知手段４２は、クラッチ機構２３の接続・切断及び正転・逆転の切換操作を行うクラッチレバーの回動基部に設けられ、ＥＣＵ４０に回動操作の検知信号入力してクラッチ機構２３を切り換える。

エンジン回転数センサー４４は、エンジン１００の出力軸１１近傍に設けられている。また、エンジン回転数センサー４４は、実エンジン回転数検知手段として、実エンジン回転数Ｎｅを検出し、ＥＣＵ４０に送信する機能を有する。
ラックアクチュエータ４６は、目標噴射量に基づいて、燃料噴射量を調整する装置である。
接点入力装置４７は、選択手段として、エンジン１００の諸機能についての選択又は設定を行う機能を有する。
水温センサー４８は、エンジン１００の冷却に用いられる冷却水の水温を検出し、ＥＣＵに送信する機能を有する。前記水温センサー４８は、例えば図示せぬ冷却水タンク内に設けられており、外気やエンジンの運転状態によって変動する冷却水の温度を検出するものである。

次に、加速時の燃料噴射時期進角制御について説明する。
本実施例では、まず、エンジン回転数センサー４４よりエンジン回転数を検知して、現在の実エンジン回転数Ｎｅが記憶装置５１に記憶した進角制御上限エンジン回転数Ｎ１以下であるか否かを判断する。
このように構成することにより、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に噴射時期を進角することを防止することができる。
また、アクセル操作検知手段４１の設定による設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと、エンジン回転数センサー４４より検出される実エンジン回転数Ｎｅとから加速状態にあるか否かを判断する。すなわち、制御装置２０はアクセル操作検知手段４１の設定による設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと、実エンジン回転数Ｎｅとの偏差Ｄが記憶装置５１に記憶した進角有効偏差Ｄ１以上であるか否かによって判断するものである。

そして、実エンジン回転数Ｎｅが進角制御上限エンジン回転数Ｎ１以下であり、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと、実エンジン回転数Ｎｅとの偏差Ｄが進角有効偏差Ｄ１以上である場合には、加速状態に入ったものと判断し、前記進角機構２４を作動させて、燃料噴射時期をｒだけ進角させる進角制御を行うものである。
例えば、図２に示すように、実エンジン回転数Ｎｅが進角制御上限エンジン回転数Ｎ１以下であり、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと、実エンジン回転数Ｎｅとの偏差Ｄが進角有効偏差Ｄ１以上である進角制御開始時ｔ１から進角制御を開始するものである。
このように構成することにより、進角有効偏差Ｄ１以上のときのみ噴射時期を進角させることで、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる
また、前記噴射時期の進角は進角後の燃料噴射時期がＲｍａｘ以下となるように制御するものである。これにより、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力の過度の上昇を防止することができる。

また、前記進角機構２４を作動させて、噴射時期を進角する場合には、エンジン回転数と前記ＥＣＵ４０の記憶装置５１に記憶されている進角マップｆ（Ｎ）に基づいて、単位時間あたりの進角変化量Δｒを決定するものである。
すなわち、加速状態であると判断された時点ｔ１でのエンジン回転数から単位時間あたりの進角変化量Δｒを決定するものである。このように構成することにより、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。

また、加速状態から通常の運転状態である定常状態へ移行した場合には、前記進角機構２４を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除するものである。図２に示すように、アクセル操作検知手段４１の設定による設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと、実エンジン回転数Ｎｅとの偏差Ｄが進角解除偏差Ｄ２以下となった時点ｔ２から、進角制御を解除するものである。このように構成することにより、実エンジン回転数Ｎｅが設定エンジン回転数Ｎｓｅｔに接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。

また、前記進角機構２４を解除させて、噴射時期を通常に戻す場合には、エンジン回転数と前記ＥＣＵ４０の記憶装置５１に記憶されている進角マップｆ´（Ｎ）に基づいて、単位時間あたりの進角変化量Δｒ´を決定するものである。
すなわち、進角解除偏差Ｄ２以下となった時点ｔ２でのエンジン回転数から単位時間あたりの進角変化量Δｒ´を決定するものである。

また、別実施例の制御においては、加速状態であると判断された時点から一定時間経った場合には、前記進角機構２４を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除する。図３に示すように、加速状態に入った時点すなわち進角制御を開始した時点ｔ１から一定時間Ａ１経過した時点ｔ３から、進角制御を解除するものである。

また、別実施例の制御においては、加速状態であると判断された時点ｔ１より後にエンジン回転数が一定の値以上まで上昇した場合には、前記進角機構２４を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除する。例えば、図４に示すように、アクセル操作検知手段４１からの設定により設定エンジン回転数ＮｓｅｔをまずＮｓｅｔ１まで上昇させた後、更にＮｓｅｔ２まで上昇させた場合であって、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔ２が非常に高いエンジン回転数であるときに進角制御を解除する。すなわち、進角解除偏差Ｄ２以下であるか否かに関わらず、実エンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎ２を超えた時点ｔ４より進角制御を解除するものである。このように構成することにより、高いエンジン回転数域で燃料噴射時期を進角してシリンダー内の圧力が高くなり過ぎることを防止することができる。

また、前記制御装置２０は、前記進角制御を解除した場合には、前記進角制御を解除した時点から一定時間Ａ２を経過した後でなければ、再び進角制御を行わないようにするものである。例えば図４に示すように、進角制御を解除した時点ｔ４から一定時間Ａ２経過するまでは進角制御開始の条件を満たした場合であっても進角制御は行わないものである。このように構成することにより、進角制御解除後すぐに進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。

以上のように、エンジン１００は、エンジン１００の冷却を行う冷却水の水温センサー４８と、エンジン回転数センサー４４と、クラッチ機構２３を切り換えるためのクラッチ操作検知手段４２と、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定するアクセル操作検知手段４１と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射ポンプ２１と、噴射時期を自動制御できる制御装置２０と、を具備し、前記制御装置２０は、前記アクセルにより設定される設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと現状のエンジン回転数Ｎｅとから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行うものである。
このように構成することにより、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角することにより燃料噴射量を低減し、黒煙発生量を低減させることができる。

また、前記制御装置２０は、現在のエンジン回転数が所定のエンジン回転数Ｎ１以下で、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの間に偏差Ｄ１が生じた場合に噴射時期Ｒを進角させる進角制御を行うものである。
このように構成することにより、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に噴射時期を進角することを防止することができる。また、偏差Ｄ１以上のときのみ噴射時期を進角させることにより、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる。

また、前記制御装置２０は、噴射時期が設定範囲を越えないようにするものである。
このように構成することにより、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力が過度に上昇することを防止することができる。

また、前記制御装置２０は、設定エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの偏差Ｄが進角解除偏差Ｄ２よりも小さくなった場合に進角制御を解除するものである。
このように構成することにより、実エンジン回転数Ｎｅが設定エンジン回転数Ｎｓｅｔに接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。

また、前記制御装置２０は、進角制御を開始した時点から所定の時間Ａ１が経過した場合に進角制御を解除するものである。
このように構成することにより、進角制御を開始してから一定の時間が経過した場合は、加速状態が終わったものと判断して進角制御を解除することにより、過負荷等によりエンジン回転数の上昇が遅い場合長時間進角を継続することを防止することができる。

また、前記制御装置２０は、進角制御開始時または進角制御解除開始時のエンジン回転数と前記制御装置２０に設けられた記憶装置５１に記憶された進角マップｆ（Ｎ）もしくはｆ´（Ｎ）に基づいて進角制御または進角制御の解除を行うものである。
このように構成することにより、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。

また、前記制御装置２０は、進角制御開始後の現状のエンジン回転数が所定のエンジン回転数Ｎ２を越えた場合、進角制御を解除するものである。
このように構成することにより、エンジン回転数が高回転域にある場合において、進角制御を行うことを防止し、シリンダー内圧力が制限を越えるのを防止することができる。

また、前記制御装置２０は、進角制御が解除された場合、所定の時間Ａ２以内に再度進角制御が有効となる条件が成立しても進角制御は行わないものである。
このように構成することにより、進角制御解除後すぐに進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。

１０エンジン本体
２０制御装置
２３クラッチ機構
２４進角機構
４０ＥＣＵ
４１アクセル操作検知手段
４２クラッチ操作検知手段
４４エンジン回転数センサー
４７接点入力装置
４８水温センサー
５０演算装置
５１記憶装置
１００エンジン
Ｎｓｅｔ設定エンジン回転数
Ｎｅ実エンジン回転数

Claims

エンジン回転数検出手段と、クラッチ機構を切り換えるための切換手段と、設定エンジン回転数を決定するエンジン回転数設定手段と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射装置と、噴射時期を自動制御できる制御装置と、を具備するエンジンにおいて、
前記制御装置は、前記エンジン回転数設定手段により設定される設定エンジン回転数と現状のエンジン回転数とから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行うことを特徴とするエンジン。
前記制御装置は、現在のエンジン回転数が所定のエンジン回転数以下で、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との間に所定の偏差が生じた場合に噴射時期を進角させる進角制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記制御装置は、噴射時期が設定範囲を越えないようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン。
前記制御装置は、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差が所定の値よりも小さくなった場合に進角制御を解除することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン。
前記制御装置は、進角制御を開始した時点から所定の時間が経過した場合に進角制御を解除することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン。
前記制御装置は、進角制御開始時または進角制御解除開始時のエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された進角マップに基づいて進角制御または進角制御の解除を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジン。
前記制御装置は、進角制御開始後の現状のエンジン回転数が所定のエンジン回転数を越えた場合、進角制御を解除することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジン。
前記制御装置は、進角制御が解除された場合、所定の時間以内に再度進角制御が有効となる条件が成立しても進角制御は行わないことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のエンジン。