JP3098306B2

JP3098306B2 - ディーゼルエンジンの過給圧設定方法および装置

Info

Publication number: JP3098306B2
Application number: JP04004310A
Authority: JP
Inventors: 光徳近藤; 博文山内; 正嗣崎本; 保幸寺沢
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH05187242A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過給機および機械式燃
料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの過給圧設定方
法および装置に関するものであり、さらに詳細には、燃
料噴射時期が、設定時期から偏倚した場合にも、出力の
低下を防止しつつ、エミッションの悪化を防止すること
のできる過給機および機械式燃料噴射装置を備えたディ
ーゼルエンジンの過給圧設定方法および装置に関するも
のである。

【０００２】

【先行技術】機械的燃料噴射装置を備えたディーゼルエ
ンジンにおいては、あらかじめ、燃料噴射時期が調整さ
れ、設定されているが、経時的に、燃料噴射時期が、こ
うして設定した設定時期から偏倚して、所望のタイミン
グで、燃料が噴射されず、その結果、出力が低下した
り、あるいは、エミッションが悪化したりすることが知
られている。

【０００３】すなわち、直接噴射式のディーゼルエンジ
ンにおいては、副燃焼室式のディーゼルエンジンに比べ
て、着火性が悪いため、燃料噴射時期は、上死点より前
の早い時期に設定されており、そのため、燃料噴射時期
が、設定時期よりも早まった場合には、燃焼温度が高く
なって、排気ガス中の窒素酸化物の量が増大する傾向が
あり、他方、燃料噴射時期が、設定時期よりも遅くなっ
た場合には、燃焼の後期に、シリンダ内の圧力が低下し
て、燃焼を妨げる結果、出力が低下するとともに、燃え
残りのすすや炭化水素が、排気ガスとともに排出される
という問題があり、また、副燃焼室式のディーゼルエン
ジンにおいては、着火性が比較的良好なため、燃料噴射
時期は、上死点あるいはこれよりもわずかに後の遅い時
期に設定されており、そのため、燃料噴射時期が、設定
時期よりも早まった場合には、副燃焼室内に、酸素が不
足し、燃焼性が低下する結果、燃え残りのすすや炭化水
素が、排気ガスとともに排出される傾向があり、他方、
燃料噴射時期が、設定時期よりも遅くなった場合には、
燃焼の後期に、シリンダ内の圧力が低下して、燃焼を妨
げる結果、出力が低下するとともに、燃え残りのすすや
炭化水素が、排気ガスとともに排出されるという問題が
あった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、燃料噴射時期が、設定時期か
ら偏倚した場合にも、出力の低下を防止しつつ、エミッ
ションの悪化を防止することのできる過給機および機械
式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの過給圧設
定方法および装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００５】

【発明の構成】本発明のかかる目的は、本件第１発明に
よれば、直接噴射式のディーゼルエンジンか、副燃焼室
式のディーゼルエンジンかを判定するともに、燃料噴射
時期の設定時期からの偏倚量を検出して、直接噴射式の
ディーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼルエンジ
ンかにしたがって、過給圧を制御することにより達成さ
れる。

【０００６】本発明のかかる目的は、また、本件第２発
明によれば、直接噴射式のディーゼルエンジンか、副燃
焼室式のディーゼルエンジンかを判定する燃料噴射方式
判定手段と、燃料噴射時期の設定時期からの偏倚量を検
出する燃料噴射時期検出手段と、前記燃料噴射方式判定
手段からの判定信号および前記燃料噴射時期検出手段か
らの燃料噴射時期検出信号に基づき、直接噴射式のディ
ーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼルエンジンか
にしたがって、過給圧を制御する過給圧制御手段を備え
ることによって達成される。

【０００７】本件第１発明の好ましい実施態様において
は、直接噴射式のディーゼルエンジンと判定されたとき
は、燃料噴射時期が設定時期より早いほど、過給圧が小
さくなるように制御し、燃料噴射時期が設定時期より遅
いほど、過給圧が大きくなるように制御される。本件第
１発明の別の好ましい実施態様においては、副燃焼室式
のディーゼルエンジンと判定されたときは、燃料噴射時
期が設定時期より早いほど、過給圧が大きくなるように
制御し、燃料噴射時期が設定時期より遅いほど、過給圧
が大きくなるように制御される。

【０００８】本件第２発明の好ましい実施態様において
は、前記燃料噴射方式判定手段が、直接噴射式のディー
ゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧制御手段
が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段からの燃料噴
射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定時期より
早いほど小さく、燃料噴射時期が設定時期より遅いほど
大きく制御するように構成されている。

【０００９】本件第２発明の別の好ましい実施態様にお
いては、前記燃料噴射方式判定手段が、副燃焼室式のデ
ィーゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧制御手
段が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段からの燃料
噴射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定時期よ
り早いほど大きく、燃料噴射時期が設定時期より遅いほ
ど大きく制御するように構成されている。

【００１０】本件第２発明のさらに好ましい実施態様に
おいては、前記過給機が、ケース内に、可変プーリによ
り回転可能に支持され、軸方向に導通する多数のセルが
形成されたロータを備えた圧力波過給機よりなり、前記
過給圧制御手段が、前記ロータの回転数のディーゼルエ
ンジンの出力軸の回転数に対する比を制御することによ
って、過給圧を制御するように構成されている。

【００１１】

【発明の作用】本件第１発明によれば、直接噴射式のデ
ィーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼルエンジン
かを判定するともに、燃料噴射時期の設定時期からの偏
倚量を検出して、直接噴射式のディーゼルエンジンか、
副燃焼室式のディーゼルエンジンかにしたがって、過給
圧を制御しているから、経時的に、燃料噴射時期が、あ
らかじめ設定した設定時期から偏倚して、所望のタイミ
ングで、燃料が噴射されない場合にも、直接噴射式のデ
ィーゼルエンジンおよび副燃焼室式のディーゼルエンジ
ンのいずれに対しても、出力の低下を防止しつつ、エミ
ッションの悪化を防止することが可能になる。

【００１２】本件第２発明によれば、直接噴射式のディ
ーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼルエンジンか
を判定する燃料噴射方式判定手段と、燃料噴射時期の設
定時期からの偏倚量を検出する燃料噴射時期検出手段
と、前記燃料噴射方式判定手段からの判定信号および前
記燃料噴射時期検出手段からの燃料噴射時期検出信号に
基づき、直接噴射式のディーゼルエンジンか、副燃焼室
式のディーゼルエンジンかにしたがって、過給圧を制御
する過給圧制御手段を備えているから、燃料噴射時期
が、経時的に、あらかじめ設定した設定時期から偏倚し
て、所望のタイミングで、燃料が噴射されない場合に
も、直接噴射式のディーゼルエンジンおよび副燃焼室式
のディーゼルエンジンのいずれに対しても、出力の低下
を防止しつつ、エミッションの悪化を防止することが可
能になる。

【００１３】本件第１発明の好ましい実施態様によれ
ば、直接噴射式のディーゼルエンジンと判定されたとき
は、燃料噴射時期が設定時期より早い場合には、早いほ
ど、過給圧が小さくなるように制御しているから、燃焼
が抑制され、したがって、排気ガス中の窒素酸化物の量
が増大することを防止することができ、また、燃料噴射
時期が設定時期より遅い場合には、遅いほど、過給圧が
大きくなるように制御されているから、燃焼性が向上
し、したがって、出力の低下を防止し得るとともに、燃
え残りのすすや炭化水素が、排気ガスとともに排出され
ることを効果的に防止することが可能になる。

【００１４】本件第１発明の別の好ましい実施態様にお
いては、副燃焼室式のディーゼルエンジンと判定された
ときは、燃料噴射時期が設定時期より早い場合には、早
いほど、過給圧が大きくなるように制御されているか
ら、副燃焼室内の酸素不足が解消されて、燃焼性が向上
し、したがって、燃え残りのすすや炭化水素が、排気ガ
スとともに排出されることを効果的に防止することがで
き、また、燃料噴射時期が設定時期より遅い場合には、
遅いほど、過給圧が大きくなるように制御されているか
ら、燃焼性が向上し、したがって、出力の低下を防止し
得るとともに、燃え残りのすすや炭化水素が、排気ガス
とともに排出されることを効果的に防止することが可能
になる。

【００１５】本件第２発明の好ましい実施態様によれ
ば、前記燃料噴射方式判定手段が、直接噴射式のディー
ゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧制御手段
が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段からの燃料噴
射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定時期より
早いほど小さく、燃料噴射時期が設定時期より遅いほど
大きく制御するように構成されているから、燃料噴射時
期が設定時期より早い場合には、早いほど、過給圧が小
さくなるように制御されて、燃焼が抑制され、したがっ
て、排気ガス中の窒素酸化物の量が増大することを防止
することができ、また、燃料噴射時期が設定時期より遅
い場合には、遅いほど、過給圧が大きくなるように制御
されて、燃焼性が向上され、したがって、出力の低下を
防止し得るとともに、燃え残りのすすや炭化水素が、排
気ガスとともに排出されることを効果的に防止すること
が可能になる。

【００１６】本件第２発明の別の好ましい実施態様によ
れば、前記燃料噴射方式判定手段が、副燃焼室式のディ
ーゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧制御手段
が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段からの燃料噴
射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定時期より
早いほど大きく、燃料噴射時期が設定時期より遅いほど
大きく制御するように構成されているから、燃料噴射時
期が設定時期より早い場合には、早いほど、過給圧が大
きくなるように制御されて、副燃焼室内の酸素不足が解
消され、燃焼性が向上し、したがって、燃え残りのすす
や炭化水素が、排気ガスとともに排出されることを効果
的に防止することができ、また、燃料噴射時期が設定時
期より遅い場合には、遅いほど、過給圧が大きくなるよ
うに制御されて、燃焼性が向上され、したがって、出力
の低下を防止し得るとともに、燃え残りのすすや炭化水
素が、排気ガスとともに排出されることを効果的に防止
することが可能になる。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の好ましい
実施例につき、詳細に説明を加える。図１は、本発明の
実施例に係るディーゼルエンジンの過給圧設定装置を備
えたディーゼルエンジンの概略図であり、ディーゼルエ
ンジンは、圧力波過給機および機械式燃料噴射装置を備
えている。

【００１８】図１において、４気筒のディーゼルエンジ
ン１は、４つのシリンダ２を備えており、各シリンダ２
には、吸気通路３が開口するとともに、排気通路４が開
口している。吸気通路３と排気通路４との間には、圧力
波過給機５が設けられており、吸気通路３は、圧力波過
給機５の上流側の上流吸気通路６と下流側の下流吸気通
路７とに、また、排気通路４は、圧力波過給機５の上流
側の上流排気通路８と下流側の下流排気通路９とに、そ
れぞれ、分割されており、上流吸気通路６の上流部に
は、エアークリーナ１０が、下流吸気通路７には、イン
タクーラ１１が、また、上流排気通路８には、排気の圧
力変動を抑制する排気サージタンク１２が、それぞれ、
設けられている。各シリンダ２には、機械式燃料噴射装
置１５が、それぞれ、設けられている。

【００１９】図２は、圧力波過給機５の略斜視図であ
る。図２において、圧力波過給機５は、図示しない円形
の板部材により両端部が形成されたケース２０と、ケー
ス２０内に回転可能に支持されたロータ２１を備えてお
り、ロータ２１には、その内部を軸方向に貫通する多数
のセル２２が形成され、また、図１に示されるように、
ケース２０の一端部の板部材には、上流吸気通路６と連
通可能な吸気導入口２３および下流吸気通路７と連通可
能な吸気吐出口２４が形成され、また、他端部の板部材
には、上流排気通路８と連通可能な排気導入口２５およ
び下流排気通路９と連通可能な排気吐出口２６が形成さ
れている。図２において、２７は、ロータ２１の回転軸
である。

【００２０】図１に示されるように、スターティングバ
ルブ３０を備え、圧力波過給機５をバイパスして、上流
吸気通路６と下流吸気通路７とを連通する吸気バイパス
通路３１が設けられており、排気圧力が低く、十分な過
給効果の得られない始動時には、スターティングバルブ
３０が開かれて、圧力波過給機５をバイパスして、吸気
を、下流吸気通路７から上流吸気通路６を経て、シリン
ダ２に供給し得るようになっている。また、圧力波過給
機５をバイパスして、上流排気通路８と下流排気通路９
とを連通する排気バイパス通路３２が設けられており、
排気バイパス通路３２に設けられたウェストゲートバル
ブ３３により、過給圧の制御が可能に構成されている。
さらに、ロータ２１の回転軸２７とディーゼルエンジン
１の出力軸１３とを連結し、ロータ２１の回転軸２７お
よびディーゼルエンジン１の出力軸１３の回転速度の比
を変更可能な変速ベルト装置４０が設けられている。

【００２１】図１において、５０は、コントロールユニ
ットであり、コントロールユニット５０には、アクセル
開度センサ５１の検出した図示しないアクセルペダルの
開度ｄの検出信号、エンジン回転数センサ５２の検出し
たエンジン回転数Ｎの検出信号、クランク角センサ５３
の検出したクランク角θの検出信号、シリンダ２内の図
示しないピストンが上死点に達したときに、ＴＤＣ信号
を出力するＴＤＣセンサ５４からのＴＤＣ信号および機
械式燃料噴射装置１５の図示しない針弁がリフトされた
とき、すなわち、燃料が噴射されたときに、リフト信号
を出力する針弁リフトセンサ５５からのリフト信号が、
それぞれ、入力されている。コントロールユニット５０
は、これらの検出信号に基づき、ロータ２１の回転軸２
７の回転数とディーゼルエンジン１の出力軸１３との回
転数の比（本明細書においては、「プーリ比」とい
う。）を制御するためのプーリ比制御信号を生成し、プ
ーリ比制御手段５６に出力している。

【００２２】図３は、変速ベルト装置４０およびプーリ
比制御手段５６の詳細を示す概略図である。図３におい
て、変速ベルト装置４０は、ドライブプーリ６１とドリ
ブンプーリ６２を備えている。ドライブプーリ６１は、
可変ピッチ構造をなし、ディーゼルエンジン１の出力軸
１３に摺動不能に設けられたドライブフェース６３とデ
ィーゼルエンジン１の出力軸１３に摺動可能に設けられ
たムーバブルドライブフェース６４を備え、また、ドリ
ブンプーリ６２も同様に、可変ピッチ構造をなしてお
り、ロータ２１の回転軸２７に摺動不能に設けられたド
ライブフェース６５とロータ２１の回転軸２７に摺動可
能に設けられたムーバブルドライブフェース６６を備え
ている。図３に示されるように、ドライブプーリ６１の
ピッチとドリブンプーリ６２のピッチは、たがいに異な
るように設定されている。ムーバブルドライブフェース
６４は、ドライブフェース６３に対して、また、ムーバ
ブルドライブフェース６６が、ドライブフェース６５に
対して、それぞれ、相対的に回転しないように規制され
ている。ドライブプーリ６１とドリブンプーリ６２との
間には、ドライブベルト６７が巻回されている。

【００２３】ディーゼルエンジン１の出力軸１３には、
板ばね６８が固定されており、これに対向する位置に、
電磁石６９が設けられている。ドライブフェース６３の
ムーバブルドライブフェース６４の反対側には、つば部
７０が形成されており、電磁石６９が通電されると、板
ばね６８が、電磁石６９に引きつけられて、曲がり、そ
の縁部が、ドライブフェース６３のつば部７０の内面に
連結されて、ドライブフェース６３とムーバブルドライ
ブフェース６４とが、ディーゼルエンジン１の出力軸１
３と一体化されるように構成されている。

【００２４】同様にして、ロータ２１の回転軸２７に
は、板ばね７１が固定されており、これに対向する位置
に、電磁石７２が設けられている。ドライブフェース６
５のムーバブルドライブフェース６６の反対側には、つ
ば部７３が形成されており、電磁石７２が通電される
と、板ばね７１が電磁石７２に引きつけられて、曲が
り、その縁部が、ドライブフェース６５のつば部７３の
内面に連結されて、ドライブフェース６５とムーバブル
ドライブフェース６６とが、ロータ２１の回転軸２７と
一体化するように構成されている。

【００２５】電磁石６９、７２は、コントロールユニッ
ト５０により、同時に、オンあるいはオフされ、電磁石
６９、７２がオンされたときは、ドライブフェース６３
およびムーバブルドライブフェース６４が、ディーゼル
エンジン１の出力軸１３とともに、ドライブフェース６
５およびムーバブルドライブフェース６６が、ロータ２
１の回転軸２７とともに回転して、ディーゼルエンジン
１の出力軸１３の回転が、変速ベルト装置４０により、
すなわち、ドライブプーリ６１、ドライブベルト６７お
よびドリブンプーリ６２を介して、ロータ２１の回転軸
２７に伝達されて、ロータ２１の回転軸２７が回転する
ようになっている。他方、電磁石６９、７２がオフされ
たときは、ドライブフェース６３およびムーバブルドラ
イブフェース６４は、ディーゼルエンジン１の出力軸１
３に連結されず、同様に、ドライブフェース６５および
ムーバブルドライブフェース６６も、ロータ２１の回転
軸２７に連結されないから、ディーゼルエンジン１の出
力軸１３の回転は、ロータ２１の回転軸２７には伝達さ
れず、ロータ２１の回転軸２７は、排気圧のみによっ
て、回転する。

【００２６】したがって、これらの板ばね６８、電磁石
６９、板ばね７１および電磁石７２によって、オンされ
たときは、ドライブフェース６３およびムーバブルドラ
イブフェース６４を、ディーゼルエンジン１の出力軸１
３に連結するとともに、ドライブフェース６５およびム
ーバブルドライブフェース６６を、ロータ２１の回転軸
２７に連結し、オフされたときは、ドライブフェース６
３およびムーバブルドライブフェース６４と、ディーゼ
ルエンジン１の出力軸１３との連結を断つとともに、ド
ライブフェース６５およびムーバブルドライブフェース
６６と、ロータ２１の回転軸２７との連結を断つ電磁ク
ラッチ手段が形成されている。

【００２７】ドライブプーリ６１及びドリブンプーリ６
２は、それぞれ、油圧室８０、８１を備えており、油圧
室８０、８１は、それぞれ、ディーゼルエンジン１の出
力軸１３およびロータ２１の回転軸２７に、その内部を
貫通するように形成された油路８２、８３に連通してい
る。油路８２、８３は、それぞれ、油圧供給手段８４に
連通している。図３において、８５、８６は、油圧伝達
リングであり、８７、８８は、油圧調整バルブである。

【００２８】このように構成された変速ベルト装置４０
においては、油圧調整バルブ８７、８８の開度を制御し
て、油圧室８０、８１に伝達される油圧を制御すること
により、ムーバブルドライブフェース６４を、ディーゼ
ルエンジン１の出力軸１３に沿って、摺動させて、ドラ
イブフェース６３との距離を変化させるとともに、ムー
バブルドライブフェース６６を、ロータ２１の回転軸２
７に沿って、摺動させて、ドライブフェース６５との距
離を変化させることにより、電磁石６９、７２がオンし
ているときに、プーリ比を所望のように、制御すること
ができる。

【００２９】図４は、本発明の実施例に係る圧力波過給
機および機械式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジ
ンの過給圧設定装置のブロックダイアグラムである。図
４に示されるように、本実施例に係る過給圧設定装置
は、コントロールユニット５０からなり、コントロール
ユニット５０は、ディーゼルエンジン１が、直接噴射式
か、あるいは、副燃焼室式かを判定する燃料噴射方式判
定手段５７および機械式燃料噴射装置１５における燃料
噴射時期が、あらかじめ設定された設定時期からいずれ
の方向に、どの程度、偏倚しているかを検出する燃料噴
射時期検出手段５８を備えている。

【００３０】コントロールユニット５０の燃料噴射方式
判定手段５７には、アクセル開度センサ５１の検出した
図示しないアクセルペダルの開度ｄの検出信号およびエ
ンジン回転数センサ５２の検出したエンジン回転数Ｎの
検出信号が入力されており、また、図示しないピストン
が上死点に位置している時には、ＴＤＣセンサ５４から
ＴＤＣ信号が、さらに、燃料噴射のため、機械式燃料噴
射装置１５の図示しない針弁がリフトされた時には、針
弁リフトセンサ５５からリフト信号が入力されるように
構成されている。また、燃料噴射時期検出手段５８に
は、アクセル開度センサ５１の検出した図示しないアク
セルペダルの開度ｄの検出信号、エンジン回転数センサ
５２の検出したエンジン回転数Ｎの検出信号、クランク
角センサ５３の検出したクランク角θの検出信号および
燃料噴射方式判定手段５６からの燃料噴射方式判定信号
が入力されるとともに、図示しないピストンが上死点に
位置している時には、ＴＤＣセンサ５４からＴＤＣ信号
が、また、燃料噴射のため、機械式燃料噴射装置１５の
図示しない針弁がリフトされた時には、針弁リフトセン
サ５５からリフト信号が入力されるように構成されてい
る。

【００３１】燃料噴射方式判定手段５７は、アクセル開
度センサ５１から入力されたアクセルペダル開度信号に
基づき、アクセルペダルの開度ｄがゼロで、かつ、エン
ジン回転数センサ５２から入力されたエンジン回転数Ｎ
の検出信号に基づき、エンジン回転数Ｎが正であると判
定したときは、ＴＤＣセンサ５４からのＴＤＣ信号およ
び針弁リフトセンサ５５からのリフト信号の入力タイミ
ングを対比する。ここに、アクセルペダルの開度ｄがゼ
ロで、かつ、エンジン回転数Ｎが正であるときは、アイ
ドル運転状態にあり、かかる状態においては、機械式燃
料噴射装置１５の燃料噴射時期は、あらかじめ設定した
設定時期から、ほとんど偏倚してはおらず、したがっ
て、直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、燃料噴
射時期が、上死点より前の早い時期に設定され、また、
副燃焼室式ディーゼルエンジンにおいては、燃料噴射時
期が、上死点あるいは上死点より後の遅い時期に設定さ
れているから、針弁リフトセンサ５５からのリフト信号
の入力タイミングが、ＴＤＣセンサ５４からのＴＤＣ信
号の入力タイミングとを比較することにより、ディーゼ
ルエンジン１が、直接噴射式か副燃焼室式かを判定する
ことができる。すなわち、針弁リフトセンサ５５からの
リフト信号の入力タイミングが、ＴＤＣセンサ５４から
のＴＤＣ信号の入力タイミングより早いときは、ディー
ゼルエンジン１は、直接噴射式ディーゼルエンジンであ
り、他方、針弁リフトセンサ５５からのリフト信号の入
力タイミングが、ＴＤＣセンサ５４からのＴＤＣ信号の
入力タイミングと同時か、あるいは、これより遅いとき
は、副燃焼室式であると判定される。こうして、燃料噴
射方式を判定したときは、燃料噴射方式判定手段５７
は、燃料噴射方式判定信号を、燃料噴射時期検出手段５
８に出力する。また、燃料噴射方式判定手段５７は、ア
クセルペダル開度信号およびエンジン回転数Ｎの検出信
号に基づき、アイドル運転状態から通常の運転状態に移
行したと判定したときは、燃料噴射時期検出手段５８に
実行信号を出力する。

【００３２】燃料噴射時期検出手段５８は、燃料噴射方
式判定手段５７から実行信号が入力され、アイドル運転
状態から通常の運転状態に移行したと認められる時は、
燃料噴射方式判定手段５７から入力された燃料噴射方式
判定信号にしたがって、あらかじめ、アクセル開度ｄと
エンジン回転数Ｎとの関数として設定され、記憶してい
る直接噴射式用設定燃料噴射時期マップ、副燃焼式用設
定燃料噴射時期マップのいずれかを選択し、アクセル開
度センサ５１から入力されたアクセルペダルの開度ｄお
よびエンジン回転数センサ５２から入力されたエンジン
回転数Ｎに基づき、選択した設定燃料噴射時期マップに
したがって、設定燃料噴射時期を読み出すとともに、Ｔ
ＤＣセンサ５４からのＴＤＣ信号および針弁リフトセン
サ５５からのリフト信号の入力タイミングを比較して、
実際の燃料噴射時期をクランク角で何度かを算出し、読
み出した設定燃料噴射時期と算出した実際の燃料噴射時
期とを比較することにより、実際の燃料噴射時期が、設
定燃料噴射時期より進んでいるか、遅れているかを判定
するとともに、どの程度、進み、あるいは、遅れている
かを検出する。図５は、直接噴射式ディーゼルエンジン
の場合のリフト信号、ＴＤＣ信号およびクランク角信号
の例を示すグラフであり、図６は、燃料噴射時期検出手
段５８に記憶されている直接噴射式ディーゼルエンジン
の設定燃料噴射時期マップの例を示すグラフである。燃
料噴射時期検出手段５８は、副燃焼室式のディーゼルエ
ンジンについても、同様の設定燃料噴射時期マップを記
憶している。

【００３３】燃料噴射時期検出手段５８は、実際の燃料
噴射時期が、設定燃料噴射時期より進んでいる、あるい
は、遅れていると判定したときは、電磁石６９、７２に
オン信号を出力して、電磁石６９、７２をオンして、ド
ライブフェース６３およびムーバブルドライブフェース
６４を、ディーゼルエンジン１の出力軸１３に連結する
とともに、ドライブフェース６５およびムーバブルドラ
イブフェース６６を、ロータ２１の回転軸２７に連結
し、さらに、どの程度、設定燃料噴射時期より進み、あ
るいは、遅れているかの検出結果に基づいて、あらかじ
め実験的に決定され、記憶しているプーリ比制御マップ
にしたがって、プーリ比制御信号を生成して、プーリ比
制御手段５６に出力する。

【００３４】プーリ比制御手段５６は、入力されたプー
リ比制御信号にしたがって、油圧調整バルブ８７、８８
の開度を調整して、プーリ比を制御する。図７は、本発
明の実施例に係る過給圧設定装置により実行される過給
圧の設定ルーチンを示すフローチャートである。図７に
おいて、まず第一に、アクセル開度センサ５１の検出し
たアクセルペダルの開度ｄ、エンジン回転数センサ５２
の検出したエンジン回転数Ｎ、ＴＤＣセンサ５４からの
ＴＤＣ信号および針弁リフトセンサ５５からのリフト信
号が、コントロールユニット５０の燃料噴射方式判定手
段５７および燃料噴射時期検出手段５８に入力され、燃
料噴射時期検出手段５８には、さらに、クランク角セン
サ５３からのクランク角検出信号が入力される。

【００３５】燃料噴射方式判定手段５７は、入力された
アクセルペダルの開度ｄおよびエンジン回転数Ｎに基づ
き、アイドル運転状態か否かを判定する。運転開始直後
は、アイドル運転状態にあるから、この判定結果は、Ｙ
ＥＳであり、燃料噴射時期が、経時的に、設定燃料噴射
時期から偏倚している場合でも、アイドル運転状態にお
ける燃料噴射時期の設定燃料噴射時期からの偏倚は、き
わめて小さく、ＴＤＣ信号およびリフト信号の入力タイ
ミングに基づいて、ディーゼルエンジン１が、直接噴射
式かあるいは副燃焼室式かを判定することが可能である
ので、燃料噴射方式判定手段５７は、ＴＤＣ信号および
リフト信号の入力タイミングに基づいて、ディーゼルエ
ンジン１が、直接噴射式かあるいは副燃焼室式かを判定
する。すなわち、ＴＤＣ信号の入力タイミングが、リフ
ト信号の入力タイミングより早い場合には、直接噴射式
と判定し、ＴＤＣ信号の入力タイミングが、リフト信号
の入力タイミングと同時か、あるいは、リフト信号の入
力タイミングより遅い場合には、副燃焼室式と判定し
て、燃料噴射方式判定信号を、燃料噴射時期検出手段５
８に出力し、次のサイクルに移行する。

【００３６】次のサイクルにおいて、アイドル運転状態
から通常の運転状態に移行したと判定したときは、燃料
噴射方式判定手段５７は、実行信号を、燃料噴射時期検
出手段５８に出力し、燃料噴射時期検出手段５８は、燃
料噴射方式判定手段５７から入力された燃料噴射方式判
定信号にしたがって、直接噴射式用設定燃料噴射時期マ
ップあるいは副燃焼室式用設定燃料噴射時期マップを選
択して、入力された入力されたアクセルペダルの開度ｄ
およびエンジン回転数Ｎに基づき、選択した設定燃料噴
射時期マップにしたがって、設定燃料噴射時期を読み出
すとともに、入力されたＴＤＣ信号およびリフト信号の
入力タイミングに基づいて、燃料噴射時期が、クランク
角で、何度かを検出し、検出された燃料噴射時期と読み
出された設定燃料噴射時期とを比較して、検出された実
際の燃料噴射時期が、設定燃料噴射時期より進んでいる
か、あるいは、遅れているかを判定し、さらに、その程
度を検出する。

【００３７】その結果、検出された実際の燃料噴射時期
が、設定燃料噴射時期より進んでいるか、あるいは、遅
れていると判定したときは、燃料噴射時期検出手段５８
は、電磁石６９、７２にオン信号を出力するとともに、
実際の燃料噴射時期の設定燃料噴射時期からの偏倚量に
基づき、あらかじめ実験的に決定され、記憶しているプ
ーリ比制御マップにしたがって、プーリ比制御信号を生
成して、プーリ比制御手段５６に出力する。

【００３８】その結果、電磁石６９、７２がオンするこ
とによって、ドライブフェース６３およびムーバブルド
ライブフェース６４が、ディーゼルエンジン１の出力軸
１３に連結されるとともに、ドライブフェース６５およ
びムーバブルドライブフェース６６が、ロータ２１の回
転軸２７に連結され、ディーゼルエンジン１の出力軸１
３の回転が、ドライブベルト６７を介して、ロータ２１
の回転軸２７に伝達される。

【００３９】一方、プーリ比制御手段５６により、プー
リ比制御信号に応じて、油圧調整バルブ８７、８８の開
度が調整され、プーリ比が制御される。すなわち、直接
噴射式ディーゼルエンジンの場合で、かつ、燃料噴射時
期が、設定燃料噴射時期より進んでいる場合には、ロー
タ２１の回転軸２７の回転数とディーゼルエンジン１の
出力軸１３の回転数との比であるプーリ比が、小さくな
るように制御され、その結果、過給圧が低下して、燃焼
が抑制されるとともに、排気ガスの一部が、下流吸気通
路７内に供給されて、排気還流作用が生じ、排気ガス中
の窒素酸化物の量が大幅に低減される。また、直接噴射
式ディーゼルエンジンの場合で、かつ、燃料噴射時期
が、設定燃料噴射時期より遅れている場合には、プーリ
比が、大きくなるように制御され、その結果、過給圧が
増大して、吸気充填率が増大し、燃焼性が向上するか
ら、出力の低下が防止されるとともに、燃え残りのすす
や炭化水素が、排気ガスとともに排出されることが効果
的に防止される。これに対して、副燃焼室式ディーゼル
エンジンの場合で、かつ、燃料噴射時期が、設定燃料噴
射時期より進んでいる場合には、プーリ比が、大きくな
るように制御され、その結果、過給圧が増大して、吸気
充填率が増大し、酸素不足が解消され、燃え残りのすす
や炭化水素が、排気ガスとともに排出されることが効果
的に防止される。また、副燃焼室式ディーゼルエンジン
の場合で、かつ、燃料噴射時期が、設定燃料噴射時期よ
り遅れている場合には、プーリ比が、大きくなるように
制御され、その結果、過給圧が増大して、吸気充填率が
増大し、燃焼性が向上するから、出力の低下が防止され
るとともに、燃え残りのすすや炭化水素が、排気ガスと
ともに排出されることが効果的に防止される。

【００４０】本実施例によれば、機械式燃料噴射装置１
５を備えたディーゼルエンジン１において、機械式燃料
噴射装置１５の燃料噴射時期が、設定燃料噴射時期から
偏倚した場合にも、圧力波過給機５の過給圧を制御する
ことにより、直接噴射式ディーゼルエンジンおよび副燃
焼室式ディーゼルエンジンのいずれに対しても、出力の
低下を防止しつつ、エミッションの悪化を防止すること
が可能になる。

【００４１】本発明は、以上の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種
々の変更が可能であり、それらも、本発明の範囲内に包
含されるものであることは言うまでもない。たとえば、
前記実施例における変速ベルト装置４０は、その一例に
すぎず、同様の機能を果たし得るものであれば、いかな
る構造の変速ベルト装置を使用することもでき、たとえ
ば、前記実施例においては、変速ベルト装置４０のドラ
イブプーリ６１およびドリブンプーリ６２は、それぞ
れ、ディーゼルエンジン１の出力軸１３に摺動可能に設
けられたムーバブルドライブフェース６４およびロータ
２１の回転軸２７に摺動可能に設けられたムーバブルド
ライブフェース６６を備えるとともに、ムーバブルドラ
イブフェース６４およびムーバブルドライブフェース６
６を移動させるための油圧調整バルブ８７、８８が設け
られているが、ドライブプーリ６１あるいはドリブンプ
ーリ６２の一方が、ムーバブルドライブフェースを備
え、これに対応する油圧調整バルブのみを設けるように
してもよい。

【００４２】また、ドライブベルト６７の代わりに、チ
エーンなどを用いて、ディーゼルエンジン１の出力軸１
３の回転を、変速可能に、ロータ２１の回転軸２７に伝
達するようにしてもよく、ディーゼルエンジン１の出力
軸１３の回転を、変速可能に、ロータ２１の回転軸２７
に伝達し得るものであれば、いかなる変速伝達装置も使
用することができる。

【００４３】さらに、前記実施例においては、機械式燃
料噴射装置１５の燃料噴射時期が、設定燃料噴射時期か
ら偏倚した場合にのみ、電磁クラッチをオンして、変速
ベルト装置４０により、ディーゼルエンジン１の出力軸
１３の回転を、ロータ２１の回転軸２７に伝達して、ロ
ータ２１を回転させ、その他の場合には、排気ガスの圧
力により、ロータ２１を回転させているが、常時、変速
ベルト装置４０などの変速伝達装置を用いて、ロータ２
１を回転させるようにしてもよい。

【００４４】また、前記実施例においては、機械式燃料
噴射装置１５の燃料噴射時期が、設定燃料噴射時期から
偏倚した場合に、変速ベルト装置４０を用いて、プーリ
比を制御しているが、変速ベルト装置４０のような変速
伝達装置を用いることなく、排気ガスの圧力のみによ
り、ロータ２１を回転させ、ウェストゲートバルブ３３
を開閉することによって、過給圧を制御するようにして
もよい。

【００４５】さらに、前記実施例においては、変速ベル
ト装置４０により、ディーゼルエンジン１の出力軸１３
の回転を伝達することにより、ロータ２１を回転させて
いるが、変速ベルト装置４０などの変速伝達装置に代え
て、電磁クラッチを介して、電気モータを、ロータ２１
の回転軸２７に連結して、電気モータの回転数を制御す
ることによって、プーリ比を制御するようにしてもよ
く、また、電磁クラッチを介することなく、電気モータ
を、ロータ２１の回転軸２７に直結して、ロータ２１
を、つねに、電気モータにより回転させるようにしても
よい。

【００４６】また、前記実施例においては、電磁クラッ
チを用いているが、機械的をクラッチを用いることもで
きる。さらに、前記実施例においては、過給機として、
圧力波過給機が用いられているが、本発明における過給
機は、圧力波過給機に限定されるものではなく、ターボ
チャージャー、スーパーチャージャーなど、他のタイプ
の過給機であってもよい。

【００４７】また、本発明において、手段とは、必ずし
も物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能
が、ソフトウエアにより実現される場合も、本発明はこ
れを包含し、また、１つの手段の機能が２以上の物理的
手段により実現される場合も、２以上の手段の機能が１
つの物理的手段により実現される場合も、本発明は包含
する。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、燃料噴射時期が、設定
時期から偏倚した場合にも、出力の低下を防止しつつ、
エミッションの悪化を防止することのできる過給機およ
び機械式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの過
給圧設定方法および装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例に係る圧力波過給機を
備えたディーゼルエンジンの概略図である。

【図２】図２は、圧力波過給機の略斜視図である。

【図３】図３は、変速ベルト装置およびプーリ比変更手
段の詳細を示す概略図である。

【図４】図４は、本発明の実施例に係る圧力波過給機お
よび機械式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの
過給圧設定装置のブロックダイアグラムである。

【図５】図５は、直接噴射式ディーゼルエンジンの場合
のリフト信号、ＴＤＣ信号およびクランク角信号の例を
示すグラフである。

【図６】図６は、燃料噴射時期検出手段５８に記憶され
ている直接噴射式ディーゼルエンジンの設定燃料噴射時
期マップの例を示すグラフである。

【図７】図７は、本発明の実施例に係る過給圧設定装置
により実行される過給圧の設定ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン２シリンダ３吸気通路４排気通路５圧力波過給機６上流吸気通路７下流吸気通路８上流排気通路９下流排気通路１０エアークリーナ１１インタクーラ１２排気サージタンク１３エンジンの出力軸１５機械式燃料噴射装置２０圧力波過給機のケース２１圧力波過給機のロータ２２ロータのセル２３吸気導入口２４吸気吐出口２５排気導入口２６排気吐出口２７ロータの回転軸３０スターティングバルブ３１吸気バイパス通路３２排気バイパス通路３３ウェストゲートバルブ４０変速ベルト装置５０コントロールユニット５１アクセル開度センサ５２エンジン回転数センサ５３クランク角センサ５４ＴＤＣセンサ５５針弁リフトセンサ５６プーリ比制御手段５７燃料噴射方式判定手段５８燃料噴射時期検出手段６１ドライブプーリ６２ドリブンプーリ６３ドライブフェース６４ムーバブルドライブフェース６５ドライブフェース６６ムーバブルドライブフェース６７ドライブベルト６８板ばね６９電磁石７０つば部７１板ばね７２電磁石７３つば部８０油圧室８１油圧室８２油路８３油路８４油圧供給手段８５油圧伝達リング８６油圧伝達リング８７油圧調整バルブ８８油圧調整バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺沢保幸広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 33/00 F02B 33/42 F02B 37/12 302 F02B 39/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機および機械式燃料噴射装置を備え
たディーゼルエンジンの過給圧設定方法において、直接
噴射式のディーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼ
ルエンジンかを判定するともに、燃料噴射時期の設定時
期からの偏倚量を検出して、直接噴射式のディーゼルエ
ンジンか、副燃焼室式のディーゼルエンジンかにしたが
って、前記過給機の過給圧を制御することを特徴とする
ディーゼルエンジンの過給圧設定方法。
【請求項２】過給機および機械式燃料噴射装置を備え
たディーゼルエンジンの過給圧設定装置において、直接
噴射式のディーゼルエンジンか、副燃焼室式のディーゼ
ルエンジンかを判定する燃料噴射方式判定手段と、燃料
噴射時期の設定時期からの偏倚量を検出する燃料噴射時
期検出手段と、前記燃料噴射方式判定手段からの判定信
号および前記燃料噴射時期検出手段からの燃料噴射時期
検出信号に基づき、直接噴射式のディーゼルエンジン
か、副燃焼室式のディーゼルエンジンかにしたがって、
前記過給機の過給圧を制御する過給圧制御手段を備えた
ことを特徴とするディーゼルエンジンの過給圧設定装
置。
【請求項３】直接噴射式のディーゼルエンジンと判定
されたときは、燃料噴射時期が設定時期より早いほど、
過給圧が小さくなるように制御し、燃料噴射時期が設定
時期より遅いほど、過給圧が大きくなるように制御する
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
の過給圧設定方法。
【請求項４】副燃焼室式のディーゼルエンジンと判定
されたときは、燃料噴射時期が設定時期より早いほど、
過給圧が大きくなるように制御し、燃料噴射時期が設定
時期より遅いほど、過給圧が大きくなるように制御する
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
の過給圧設定方法。
【請求項５】前記燃料噴射方式判定手段が、直接噴射
式のディーゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧
制御手段が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段から
の燃料噴射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定
時期より早いほど小さく、燃料噴射時期が設定時期より
遅いほど大きく制御するように構成されたことを特徴と
する請求項２に記載のディーゼルエンジンの過給圧設定
装置。
【請求項６】前記燃料噴射方式判定手段が、副燃焼室
式のディーゼルエンジンと判定したときは、前記過給圧
制御手段が、過給圧を、前記燃料噴射時期検出手段から
の燃料噴射時期検出信号に基づき、燃料噴射時期が設定
時期より早いほど大きく、燃料噴射時期が設定時期より
遅いほど大きく制御するように構成されたことを特徴と
する請求項２に記載のディーゼルエンジンの過給圧設定
装置。
【請求項７】前記過給機が、ケース内に、可変プーリ
により回転可能に支持され、軸方向に導通する多数のセ
ルが形成されたロータを備えた圧力波過給機よりなり、
前記過給圧制御手段が、前記ロータの回転数のディーゼ
ルエンジンの出力軸の回転数に対する比を制御すること
によって、過給圧を制御するように構成されたことを特
徴とする請求項２、５または６のいずれか１項に記載の
ディーゼルエンジンの過給圧設定装置。