JP2852303B2 - 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

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JP2852303B2
JP2852303B2 JP1026463A JP2646389A JP2852303B2 JP 2852303 B2 JP2852303 B2 JP 2852303B2 JP 1026463 A JP1026463 A JP 1026463A JP 2646389 A JP2646389 A JP 2646389A JP 2852303 B2 JP2852303 B2 JP 2852303B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はディーゼルエンジンの制御装置に関し、特に
排気ガス再循環(EGR)制御に遅れがなく、過渡的な排
気エミッションの悪化を生じない制御装置に関する。
[従来の技術] ディーゼルエンジンにEGR制御を行う装置を設けたも
のとして、例えば特開昭58−222963号公報があり、ここ
では、排気ガス温度よりエンジン負荷状態を知ってEGR
率を変更する装置が示されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来装置では、燃焼の結果である
排気ガスの温度からEGR弁を制御するため、急加速時に
は燃料噴射量の増大に対してEGR弁が速やかに閉まら
ず、多量のスモークが排出されるおそれがあり、また、
急減速時にはEGR弁が速やかに開かないため、NOxが増大
するおそれがある。
そこで、ガソリンエンジンの場合の如く、アクセルペ
ダルによりスロットル弁を操作して新気吸気量を制御
し、これに応じてEGR率および燃料噴射量を決定するこ
とが考えられるが、ディーゼルエンジンでは、その圧縮
比を確保するために、低負荷時のスロットル弁開度を十
分小さくすることができない。したがって、スロットル
弁開度を絞った状態でも、エンジン回転数が上昇すると
これに応じて新気吸気量が増大してしまい、各気筒の新
気吸気量および噴射燃料量が減少しないために、エンジ
ン回転数の上昇を抑える、いわゆるガバナ特性が得られ
ず、エンジン制御性が低下するおそれがある。
本発明はかかる課題を解決するためになされたもの
で、EGR弁の作動遅れによる排気エミッションの悪化を
生じず、かつエンジンのガバナ特性をも良好に確保する
ことができるディーゼルエンジンの制御装置を提供する
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の構成を図で説明すると、ディーゼルエンジン
の制御装置は、第1の構成では、ディーゼルエンジンE
の吸気路51中に設けられ、アクセル11の操作量に応じて
その開度が変化して新気吸気量を変更するスロットル弁
1と、上記エンジンEの排気路52と上記スロットル弁1
下流の吸気路51間を結ぶEGR路53と、該EGR路53の、上記
排気路52から上記吸気路51へのEGR量を調整するEGR量調
整手段4,6と、上記吸気路51の上記スロットル弁1より
も上流側に設けられ、上記スロットル弁1の開度および
上記EGR量調整手段4,6により調整されたEGR量により決
定された上記新気吸気量を検出する新気吸気量検出手段
2と、検出された上記新気吸気量より上記エンジンEの
各気筒の燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段3と
を備え、上記EGR量調整手段4,6は、上記EGR路53中に設
けられたEGR弁4であって、上記スロットル弁1の前後
の圧力が導圧路54,55を介して導圧され、上記スロット
ル弁1の前後差圧の増大に応じてその開度を増すEGR弁
4と、上記スロットル弁1を迂回して新気を流通させる
バイパス路56中に設けられ、外部からの信号に応じて開
度が増大して上記EGR弁4に導圧される上記スロットル
弁1の前後差圧を減少させる差圧減少弁6とを有し、上
記導圧路54,55の径を、上記バイパス路56の径よりも小
さく設定している。
第2の構成では、上記バイパス路56は、所定径を有し
て上記吸気路51に一端が上記スロットル弁1の上流側で
接続され、他端が上記スロットル弁1の下流側で接続さ
れ、上記導圧路54,55は、上記所定径よりも小さい径を
有して上記バイパス路56に上記差圧減少弁6の上流側と
下流側とで接続している。
[作用] 差圧減少弁6の閉弁時には、アクセル11の操作量に応
じてスロットル弁1の開度が変化すると、その前後の差
圧は開度に反比例して変化する。EGR弁4は上記前後差
圧に比例して開き、これを経て還流する排気ガス量分だ
け新気吸気量が減って、EGR率が決定される。燃料噴射
量決定手段3は、上記新気吸気量よりエンジン各気筒の
適正な燃料噴射量を決定する。
かくして、EGR弁が作動してEGR率が決定された後に、
吸気路51を流通する実際の新気吸気量に応じた燃料噴射
量が決定されるから、ディーゼルエンジンの急加減速時
の排気エミッションの悪化は避けられる。
また、スロットル弁1が一定の開度を保っている時
に、エンジン回転数が上昇すると、上記スロットル弁1
の前後差圧は増加し、これに伴いEGR弁4が開いて排気
ガス再循環量を増し、新気吸気量を減らす。この結果、
各気筒の新気吸気量および燃料噴射量は減少し、エンジ
ン回転数の上昇を抑える良好なガバナ特性が発揮され
る。外部からの信号により差圧減少弁6が開弁するとバ
イパス路56を新気が流通してEGR弁4に導圧されるスロ
ットル弁1の前後差圧が減少し、これによりEGR弁4の
開度が減少する。ここで上記導圧路54,55の径を、上記
バイパス路56の径よりも小さく設定してあるので、外部
からの信号に対してEGR弁4の開度は応答性よく減少す
る。かくしてさらにディーゼルエンジンEの排気エミッ
ションの悪化が避けられる。
[実施例] 本発明の一実施例を図で説明すると、ディーゼルエン
ジンEに至る吸気路51中にはスロットル弁1が設けら
れ、該スロットル弁1はアクセルペダル11により操作さ
れる。スロットル弁1の開度は、アクセルペダル11と機
械的に連動するものであっても良いし、アクセルペダル
11の開度に応じて、電気的に連続又は段階的に制御量を
変えるアクチュエータに連動するものであっても良い。
上記スロットル弁1の下流の吸気路51には上記エンジン
の排気路52より分岐されたEGR路53が開口しており、EGR
路53には、途中、EGR弁4が設けてある。
EGR弁4は、EGR路53を開閉する弁体41、該弁体41が直
結されたダイヤフラム42、該ダイヤフラム42により区画
される上下の各圧力室43、44より構成され、圧力室43に
は、上記弁体41を閉じる方向へ付勢するバネ45が配設さ
れている。上記圧力室43は導圧路54により後述するバイ
パス路56を介してスロットル弁1近傍の吸気路51下流位
置に通じており、また、圧力室44は導圧路55により後述
するバイパス路56を介してスロットル弁1近傍の吸気路
51上流に通じている。
上記両導圧路54、55は、水温センサの信号が所定値以
下でかつアイドル時にのみ開く差圧減少弁たる電磁開閉
弁6を介設したバイパス路56により結ばれている。
導圧路54はバイパス路56と、その電磁開閉弁6よりも
下流側で接続され、導圧路55はバイパス路56と、その電
磁開閉弁6よりも上流側で接続されている。そしてバイ
パス路56は所定径を有して吸気路51と、一端が吸気路51
のスロットル弁1よりも上流側で接続し、他端が吸気路
51のスロットル弁1よりも下流側で接続している。上記
EGR弁4と上記電気開閉弁6とで、EGR路53の、排気路52
から吸気路51へのEGR量を調整するEGR量調整手段を構成
する。また導圧路54,55の径は、バイパス路56よりも小
さくしてある。
上記吸気路51の最上流位置には新気吸気量を測定する
吸気量センサ2が設けられ、一方、排気路52にはスモー
クセンサ31が設けてあって、これらの信号は燃料噴射量
決定手段たる電子制御ユニット3に入力している。電子
制御ユニット3には、他に、エンジン回転数信号Neおよ
び水温センサ信号Twおよび図示しないアイドル判定スイ
ッチの信号(アイドル状態か否かを判定する信号)が入
力している。
上記エンジンEの燃料噴射弁72への燃料供給は電子制
御噴射ポンプ7によりなされる。該ポンプ7はピエゾ式
スピル弁71を有しており、スピル弁71は、スピル通路70
を開閉する弁体711、変圧室712、該変圧室712に燃料フ
ィード圧を導入する低圧導入路713、電圧の印加に応じ
て伸縮する電歪体714より構成されている。
上記構造のEGR装置の作動を以下に説明する。
アクセルペダル11の操作によりスロットル弁1の開度
が変更される。エンジン高負荷時にはスロットル弁1は
全開となり、その前後の差圧が小さくなってEGR弁4は
閉じ、排気ガスの還流はなされない。これにより、エン
ジンEには十分な新気が供給される。暖機完了後即ち水
温Twが所定値以上である場合のアイドル時には、スロッ
トル弁1が所定の小開度に絞られるので、このスロット
ル弁1の下流に発生する負圧により、EGR弁4が開くこ
とで、排気ガスの還流が実行される。
加速時にはアクセルペダル11が踏込まれ、スロットル
弁開度はこれに応じて大きくなり、前後差圧は小さくな
る。EGR弁4は閉鎖方向に作動し、排気ガスの還流量が
減少して、その分、新気吸気量が増加する。減速時には
アクセルペダル11が離され、上記と反対の動作により排
気ガス還流量が増加してその分新気吸気量が減少する。
また、アクセルペダル11を一定量踏み込んでスロット
ル弁開度を一定に保っている場合に、エンジン負荷が小
さくなってその回転数が上昇すると、スロットル弁1の
前後差圧が上昇し、これに伴ってEGR弁4が開放方向に
作動して排気ガス還流量を増加せしめ、新気吸入量を低
減せしめる。
電子制御ユニット3は、吸気量センサ2で測定される
単位時間当りの新気吸気量とエンジン回転Neより、エン
ジンEの各気筒当りの新気吸気量を算出し、これとエン
ジン回転数Neより適正な燃料噴射量を決定する。燃料噴
射量は、回転数Neが同じであれば、新気吸気量が多いほ
ど大きな値となる。そして、さらにこの燃料噴射量とエ
ンジン回転数Neより燃料スピル時期を決定し、上記スピ
ル弁71にスピル指令を発する。
噴射ポンプ7の吸入行程では、燃料フィード圧が低圧
導入路713を経て変圧室712に導かれ、ポンプ圧縮行程に
なると、上記変圧室712は密封され、電歪体714が電圧印
加により伸長して変圧室712の圧力を上昇せしめる。こ
れにより、弁体711は閉じ、燃料噴射弁72より燃料噴射
が開始される。電子制御ユニット3より上記スピル指令
が入力すると、上記電歪体714への電圧印加が解除され
てこれが収縮し、上記弁体711が開いてスピル通路712よ
り燃料がスピルされ、燃料噴射が終了する。
かくの如く、スロットル弁1の前後差圧で作動するEG
R弁4を設けたことにより、アクセルペダル11操作時に
即座にEGR弁4が作動してEGR率(EGR量の割合)が決定
され、この時の吸気路51を流通する実際の新気吸気量に
基づいて燃料噴射量が決定され噴射されるから、従来の
如き急加減速時にEGR弁の作動が遅れて排気エミッショ
ンが悪化する問題は生じない。
また、スロットル弁開度一定でエンジン回転数が上昇
した場合には、即座にEGR弁4が開いて排気ガスを還流
せしめ、新気吸気量を減少せしめるから、燃料噴射量も
減少し、エンジン回転数の上昇を抑える良好なガバナ特
性が発揮される。
なお、電子制御ユニット3は、スモークセンサ31の出
力が一定値を越えた時に燃料噴射量を減らすように補正
作動し、燃料噴射弁72のノズル劣化に伴う実噴射燃料の
増加によるスモーク発生を防止する。
また、上記電子制御ユニット3は、水温センサの信号
Twが一定値以下のアイドル時に、上記電磁開閉弁6を開
く。これにより、導圧路54、55間がバイパス路56により
連通してEGR弁4の圧力室43,44が同圧となり、EGR4が閉
じる。このとき、導圧路54,55の径がバイパス路56の径
よりも小さく設定してあるので、電磁開閉弁6が開弁し
て電磁開閉弁6よりも上流の圧力と下流の圧力の差が減
少すると、導圧路54,55間の圧力差も即座に減少し、EGR
弁4は応答性よく確実に閉じる。この結果、冷間時の排
気ガス還流によるエンジンの低温腐蝕が防止される。ま
たEGR量が応答性よく減少するとともに、スロットル弁
1を迂回するバイパス路56を経て新気吸気が供給され、
排気エミッションが悪化することなく冷間アイドル時の
エンジン燃焼が良好になされる。
[発明の効果] 本発明のディーゼルエンジンの制御装置によれば、車
両加減速時にEGR弁の作動が遅れて排気エミッションが
悪化するという問題が回避されるとともに、エンジン制
御性の良くなる良好なガバナ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示す装置の全体構成図である。 1……スロットル弁 11……アクセルペダル 2……吸気量センサ(新気吸気量検出手段) 3……電子制御ユニット(燃料噴射量決定手段) 4……排気ガス再循環(EGR)弁 (排気ガス再循環(EGR)量調整手段) 51……吸気路 52……排気路 53……排気ガス再循環(EGR)路 54、55……導圧路 56……バイパス路 6……電磁開閉弁 (差圧減少弁、排気ガス再循環(EGR)量調整手段) 7……電子制御噴射ポンプ 71……ピエゾ式スピル弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝川 昌宏 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−134350(JP,A) 特開 昭61−152955(JP,A) 特開 昭56−50252(JP,A) 特開 昭57−146040(JP,A) 特開 昭63−94062(JP,A) 特開 昭53−65527(JP,A) 実開 昭63−121755(JP,U) 実開 昭61−36145(JP,U) 実開 昭63−57350(JP,U) 実開 昭61−99617(JP,U) 特公 昭62−53699(JP,B2) 特公 昭56−53096(JP,B2) 特公 昭60−53769(JP,B2) 特公 平8−16461(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02M 25/07 550

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンの吸気路中に設けら
    れ、アクセル操作量に応じてその開度が変化して新気吸
    気量を変更するスロットル弁と、上記エンジンの排気路
    と上記スロットル弁下流の吸気路間を結ぶ排気ガス再循
    環路と、該排気ガス再循環路の、上記排気路から上記吸
    気路への排気ガスの再循環量を調整する排気ガス再循環
    量調整手段と、上記吸気路の上記スロットル弁よりも上
    流側に設けられ、上記スロットル弁の開度および上記排
    気ガス再循環量調整手段により調整された排気ガス再循
    環量により決定された新気吸気量を検出する新気吸気量
    検出手段と、検出された上記新気吸気量より上記エンジ
    ンの各気筒の燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段
    とを備え、上記排気ガス再循環量調整手段は、上記排気
    ガス再循環路中に設けられた排気ガス再循環弁であっ
    て、上記スロットル弁の前後の圧力が導圧路を介して導
    圧され、上記スロットル弁の前後差圧の増大に応じてそ
    の開度を増す排気ガス再循環弁と、上記スロットル弁を
    迂回して新気を流通せしめるバイパス路中に設けられ、
    外部からの信号に応じて開度が増大して上記排気ガス再
    循環弁に導圧される上記スロットル弁の前後差圧を減少
    させる差圧減少弁とを有し、上記導圧路の径を、上記バ
    イパス路の径よりも小さく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。
  2. 【請求項2】上記バイパス路は、所定径を有して上記吸
    気路に一端が上記スロットル弁の上流側で接続され、他
    端が上記スロットル弁の下流側で接続され、上記導圧路
    は、上記所定径よりも小さい径を有して上記バイパス路
    に上記差圧減少弁の上流側と下流側とで接続した特許請
    求の範囲第1項記載のディーゼルエンジンの制御装置。
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