JP4801628B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子ガバナ制御式エンジンまたはコモンレール制御式エンジンの技術、特に回転数検知手段と燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置を備え、該ＥＧＲ装置の再循環量を変更制御可能とするエンジンの制御装置の技術に関する。

従来、ディーゼル機関の燃料噴射装置において、電子ガバナ制御式またはコモンレール制御式のエンジンの制御装置にて燃料噴射量の調量を行う構成は周知となっている。そして、エンジンにて作業機を駆動し、この作業機の負荷率を求めることとした制御機構についても周知となっている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、コンバインの作業機負荷に関する制御機構について開示するものであり、作業機負荷が過剰になった場合には、オーバーロード警報を出力してオペレータに告知等させることとするものであり、作業機の負荷率（作業機にかかる負荷の大小を示す値）をオペレーティングのための情報として用いることとしている。この作業機の負荷率は、横軸を機関回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとする制御マップに基づいて求められるものであり、作業機に負荷が全くかからないときを負荷率０％、作業機に大きな負荷がかかり、エンジンが最大出力を発揮することになるときを負荷率１００％（許容最大負荷）とするものである。図１１において、Ｒｉｄｌは、エンジン単体での運転、即ち、エンジンと作業機とが動力的に切断された状態におけるアイドルラック位置を示すものであり、Ｒｍａｘは、制限ラック位置を示すものであり、機関の実回転数がＮａｃｔのときには、アイドルラック位置Ｒａ、制限ラック位置Ｒｂがそれぞれ決定される。また、Ｒａｃｔは、Ｎａｃｔのときの実際のラック位置（実ラック位置）を示すものである。そして、アイドルラック位置Ｒａと制限ラック位置Ｒｂとのラック位置の幅を１００％とし、これに対するアイドルラック位置Ｒａと実ラック位置Ｒａｃｔとのラック位置の幅の割合を作業機の負荷率とするものである。つまり、
作業機の負荷率（％）
＝｛（Ｒａｃｔ−Ｒｉｄｌ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｉｄｌ）｝×１００
として算出されるものである。

他方、ディーゼル機関につき、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置を付加した構成を開示する文献も存在する（例えば、特許文献２参照。）。前記ＥＧＲ装置は、排気通路と吸気通路の間に延びるＥＧＲ通路と、これを開閉するＥＧＲ制御弁を備えており、該ＥＧＲ制御弁の開度（以下「ＥＧＲ開度」という）を変更することにより、排気通路から吸気通路に還流される排気ガスの量を調節することができる。前記ＥＧＲ開度の制御手段として、従来、エンジンの回転数検知手段より検知される実エンジン回転数と、前記実ラック位置によってＥＧＲ開度を演算する制御手段がある。
特開平８−２３８０１６号公報 特許第２７５９３７５号公報

しかし、従来の制御手段では、ＥＧＲ装置の開閉をステッピングモータ等で行っているため、負荷が投入された際に、燃料噴射量が急激に変化すると、図１２に示すようにＥＧＲ装置の応答遅れが発生して、瞬間的に黒煙が発生する。また、急激な外的負荷が繰り返し投入されたときに、ＥＧＲ開度は目標ＥＧＲ開度と同じ開度となった場合に開方向から閉方向の切り換え動作に入ることとなることから、図６（ｂ）に示すようにＥＧＲの作動遅れが発生する。この際、実ＥＧＲ開度は開度が大きい（より開いている）状態で目標ＥＧＲ開度とのずれを生じていることが多く、燃料噴射量が多いときにＥＧＲ開度が大きくなるため黒煙が発生しやすくなっていた。そこで本発明はかかる課題に鑑み、外的負荷が加わった場合であっても目標ＥＧＲ開度と実ＥＧＲ開度のずれを小さくし、黒煙の発生を防止することを可能とする電子ガバナ制御式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。

請求項１においては、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置と、エンジン制御装置を備え、該ＥＧＲ装置の再循環量を変更制御可能とするエンジンの制御装置において、負荷が投入されたと判断した場合、該ＥＧＲ装置を閉じる方向に作動するように制御し、負荷の投入と減少が、所定時間内で繰り返された時は、ＥＧＲ装置が閉じる速度はそのままで、ＥＧＲ装置が開く速度のみを遅くするものである。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数を検知し、該実回転数の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するものである。

請求項３においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数と、目標回転数より負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するものである

請求項４においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、ニードルリフト量を検知し、該ニードルリフト量の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するものである。

請求項５においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、燃料噴射圧力を検知し、該燃料噴射圧力の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するものである。

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、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置と、エンジン制御装置を備え、該ＥＧＲ装置の再循環量を変更制御可能とするエンジンの制御装置において、負荷が投入されたと判断した場合、該ＥＧＲ装置を閉じる方向に作動するように制御し、負荷の投入と減少が、所定時間内で繰り返された時は、ＥＧＲ装置が閉じる速度はそのままで、ＥＧＲ装置が開く速度のみを遅くするので、低ＥＧＲ側の時間が長くなり、急な燃料噴射量の増加による黒煙の発生を防止できる。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数を検知し、該実回転数の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するので、負荷の投入が実回転数の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も、従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができるのである。

請求項３においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数と、目標回転数より負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するので、負荷の投入が負荷の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も、従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができるのである。

請求項４においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、ニードルリフト量を検知し、該ニードルリフト量の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するので、負荷の投入がニードルリフト量の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も、従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができるのである。

請求項５においては、請求項１に記載のエンジンの制御装置において、燃料噴射圧力を検知し、該燃料噴射圧力の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断するので、負荷の投入が燃料噴射圧力の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができるのである。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の制御機構を適用可能な装置構成について示すブロック図である。図２は本発明の制御機構が適用される燃料噴射ポンプの構成例について示す図である。

図３は実施例１にかかる制御マップについて示す図である。図４は黒煙抑制制御の流れを示すフローチャート図である。図５はラック位置と時間の関係を示すグラフ図である。

図６は（ａ）急負荷を投入した際のＥＧＲ開度と時間の関係を示すグラフ図（ｂ）急負荷を投入した際のラック位置と時間の関係を示すグラフ図である。図７は（ａ）急負荷を投入した際のエンジン回転数と時間の関係を示すグラフ図（ｂ）急負荷を投入した際の負荷と時間の関係を示すグラフ図である。

図８は実施例２にかかるコモンレール式燃料噴射装置の構成を示す図である。図９は実施例２にかかるＥＧＲ装置の制御装置について示すブロック図である。図１０はユニットインジェクタ式燃料噴射装置の制御装置について示すブロック図である。

図１１は従来の制御機構において用いられている制御マップについて示す図である。図１２はＥＧＲ開度と時間の関係を示すグラフ図である。図１３はラック位置と時間の関係を示すグラフ図である。

図１に示すごとく、本発明の制御機構は、エンジン１にて作業機２を駆動する構成について適用されるものである。

また、エンジン１と作業機２は、駆動軸３により駆動連結される。また、エンジン１には、燃料噴射ポンプ３０より燃料が供給される。また、燃料噴射ポンプ３０は、前記エンジン１のクランク軸の回転により駆動される。

エンジン１には、ＥＧＲ装置６が搭載されている。このＥＧＲ装置６は、排気ガスの一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑えるものであり、具体的には、排気マニホールドと吸気マニホールドとの間に連通管を設け、該連通管の途中にＥＧＲバルブを設け、該ＥＧＲバルブを電磁比例弁等で構成して、制御手段となる制御装置５と接続し、該制御装置５によりＥＧＲバルブの開度を制御して、排ガスの一部を連通管を介して吸気系に戻すことを可能に構成している。また、エンジン１には、オイルパンに貯留した潤滑油の温度を検知する油温センサ７と、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ８が取り付けられ、該油温センサ７と冷却水温センサ８は制御装置５と接続されている。そして、制御装置５は、これら油温センサ７や冷却水温センサ８等の検知情報や、後述するエンジンの負荷率９１に基づき、ＥＧＲ装置６を制御する。つまり、ＥＧＲ制御弁の開度（ＥＧＲ開度）の調整等を行う。

また、燃料噴射ポンプ３０には、電子ガバナ装置４により燃料噴射量（吐出量）が制御され、該電子ガバナ装置４はラックアクチュエータ１１、ラック位置センサ１２、回転数センサ１３等を備え、それぞれ制御装置５と接続されている。ラックアクチュエータ１１は、燃料噴射量を調量するコントロールラック１４を動作させるものであり、このコントロールラック１４の位置（以下、「ラック位置」とする）が、ラック位置センサ１２によって検知される。そして、このラック位置センサ１２の検知情報が制御装置５へ送信され、該制御装置５では、ラック位置や回転数等に基づいて後述のエンジンの負荷率９１の算出が行われる。

この電子ガバナ装置４は、例えば、図２に示すごとく構成されるものであり、燃料噴射ポンプ３０の側方に付設されるハウジング３１に、ソレノイド等からなるラックアクチュエータ１１、ラック位置検知手段であるラック位置センサ１２、回転数検知手段である回転数センサ１３が設けられ、これらが前記制御装置５と接続されるものとしている。前記ラックアクチュエータ１１は、レバー３５、及びリンク３４を介してコントロールラック１４と連動連結され、該コントロールラック１４は制御スリーブと噛合し、該制御スリーブは燃料噴射ポンプ３０のプランジャ３３の外周に設けられ、ラックアクチュエータ１１の作動により、コントロールラック１４が摺動され、制御スリーブとプランジャ３３が回転され、該プランジャ３３に設けたプランジャリードの位置が燃料の吸入ポートに対して変更されることにより、燃料の噴射量が調量されるようになっている。

また、前記制御装置５には、アクセル位置の検知手段、つまり回転数設定手段１７や、キースイッチ等の始動手段１８と接続され、設定回転数信号や、始動操作検知信号が入力されるようになっている。

また、制御装置５には表示パネル２１を接続可能としており、該表示パネル２１には油圧や水温等の表示部や作業機負荷率モニタ２２が備えられ、該作業機負荷率モニタ２２には、後述のエンジンの負荷率９１が表示されるようになっている。これにより、出荷前の調整時や走行車両にこのエンジンを搭載した場合などでは、オペレータは、エンジンの負荷率９１を確認できるようになっている。

次に、負荷率Ｌの算出方法について説明する。負荷率Ｌは目標ラック位置Ｒｓｅｔと目標エンジン回転数Ｎｓｅｔから求める。即ち、目標ラック位置とは、回転数設定手段により目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを設定した時の無負荷時のラック位置である。従って、負荷時のラック位置（実ラック位置）を無負荷時のラック位置（目標ラック位置Ｒｓｅｔ）で除することにより負荷率Ｌ２を求めることができる。また、負荷時（実回転数）の回転数を無負荷時の回転数で除することによっても負荷率Ｌ２を求めることもできる。

図３に示す制御マップは、横軸をエンジンの回転数Ｎ、縦軸をラック位置Ｒとするものである。この制御マップには、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔに応じた制限ラック位置を決定すべく制限ラック位置特性線Ｒｍａｘが記憶され、同じく、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔに応じたアイドルラック位置を決定すべくアイドルラック位置特性線Ｒｉｄｌが記憶されている。これにより、目標エンジン回転数がＮｓｅｔのときの制限ラック位置Ｒｂと、アイドルラック位置Ｒａとが決定される。アイドルラック位置特性線Ｒｉｄｌは、エンジン単体でエンジンを駆動する場合において、エンジンをアイドル運転する際に用いられるラック位置を決定するためのものであり、このアイドルラック位置特性線Ｒｉｄｌによって決定されるラック位置が、「アイドルラック位置」とされる。制限ラック位置特性線Ｒｍａｘは、ラック位置の上限値として設定されるものであり、当該制限ラック位置特性線Ｒｍａｘを超えてラック位置が設定されることはない。つまり、制限ラック位置特性線Ｒｍａｘは、燃料の噴射量の上限値を決定するものである。

そして、目標エンジン回転数がＮｓｅｔのときのエンジンの負荷率Ｌ２は、
エンジンの負荷率（％）
＝（Ｎａｃｔ／Ｎｓｅｔ）×１００
より算出される。

次に、ＥＧＲ開度の制御手段について説明する。目標エンジン回転数Ｎｓｅｔに対応するアイドルラック位置Ｒａと出力補正後の制限ラック位置Ｒｂと目標ラック位置Ｒｓｅｔより前記負荷率Ｌ２を演算して、該負荷率Ｌ２と前記目標エンジン回転数Ｎｓｅｔから、ＥＧＲ開度マップを用いてＥＧＲ開度を演算してＥＧＲ開度を制御するものである。このように構成することにより、前記制限ラック位置特性線が、例えば、エンジン出荷時の個々のエンジンの出力調整において規定出力に対して過不足があった場合などに補正をかけられる場合においても、実ラック位置と実回転数から負荷率を演算するだけで、出力補正に応じたＥＧＲ開度を演算することができ、ＥＧＲ開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。

また、目標ラック位置Ｒｓｅｔの平均値である平均目標ラック位置Ｒａｖｅ２と目標エンジン回転数Ｎｓｅｔの所定時間における平均値である平均目標エンジン回転数Ｎａｖｅ２から負荷率をもとめることができる。負荷率の計算方法は前記同様であり、目標ラック位置Ｒｓｅｔの代わりに平均目標ラック位置Ｒａｖｅを、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔの代わりに平均目標エンジン回転数Ｎａｖｅを代入することによって負荷率を求めることができる。前記平均目標ラック位置Ｒａｖｅは所定時間の平均値であるので瞬間的に負荷がかかり異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能となる。また、前記平均目標エンジン回転数Ｎａｖｅは所定時間の平均値であるので瞬間的に異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能になる。

次に、本発明にかかるＥＧＲ制御について図４のフローチャートの流れに沿って説明する。まず、エンジン１に急激な負荷が投入されているか否かの判断を行う（ステップＳ１０）。急激な負荷が投入されていると判断した場合には、黒煙の発生を抑制するＥＧＲ制御及び噴射量制御を行う（ステップＳ２０）。前記ＥＧＲ制御及び噴射量制御を行った後再びステップＳ１０の判断を行う。ステップＳ１０の判断で急激な負荷が投入されていないと判断した場合には、正常運転時であると判断し、ループ処理を抜けて前記負荷率Ｌ２と前記目標エンジン回転数Ｎｓｅｔから、ＥＧＲ開度マップを用いてＥＧＲ開度を演算してＥＧＲ開度を制御する（ステップＳ３０）。

次に、急激な負荷が投入されているか否かの判断手法について説明する。前記目標ラック位置Ｒｓｅｔと実ラック位置Ｒａｃｔの偏差が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断する。即ち、目標ラック位置Ｒｓｅｔとは、回転数設定手段により目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを設定した時の無負荷時のラック位置であり、実ラック位置Ｒａｃｔは実際のラック位置であることから、急激な負荷が発生した場合に目標エンジン回転数Ｎｓｅｔの急激な変化するのに追随して目標ラック位置Ｒｓｅｔは急激に変化するものの、実ラック位置Ｒａｃｔは目標ラック位置Ｒｓｅｔに対して遅れて変化するため、目標ラック位置Ｒｓｅｔと実ラック位置Ｒａｃｔの値が乖離する。この偏差を計測して一定値以上になった場合に急激な負荷が投入されたと判断するものである。

また、急激な負荷が投入されているか否かの判断手法として、前記目標ラック位置Ｒｓｅｔの変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断する手法がある。すなわち、目標ラック位置Ｒｓｅｔとは、回転数設定手段により目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを設定した時の無負荷時のラック位置であるから、急激な負荷を投入した場合に目標エンジン回転数Ｎｓｅｔが急激に変化するのに追随して目標ラック位置Ｒｓｅｔも急激に変化する。そこで、目標ラック位置Ｒｓｅｔの単位時間当たりの変化量が設定値以上になった場合に急激な負荷が投入されたと判断するものである。

また、急激な負荷が投入されているか否かの判断手法として、前記プランジャ３３の回転角度の単位時間当たりの変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断する手法がある。前記燃料噴射ポンプ３０のプランジャ３３の近傍または制御スリーブの近傍等に回転角度を検知するセンサ５４（図１参照）を配置し、制御装置５と接続している。プランジャ３３の回転角度によって燃料の噴射量を決定しており、負荷がかかるとプランジャ３３の回転角度を変化させて燃料の噴射量を変化させることから、プランジャの回転角度の変化量をプランジャ３３の回転角度を検知する角度センサで計測して、前記プランジャ３３の回転角度の単位時間当たりの変化量が設定値以上であるならば、急激な負荷が投入されたと判断するものである。

次に、黒煙抑制制御の方法について説明する。前記ステップＳ１０において、急激な負荷が投入されていると判断した場合には、前記コントロールラック１４が目標位置まで移動する速度が遅くなるように制御する。前記ＥＧＲ装置６はステッピングモータで開閉する形式を取っているため、負荷が投入された瞬間から開く方向へ駆動した場合に、ラック位置との差が生じることとなる。従来は、図１３に示すように実ラック位置Ｒａｃｔは急激な負荷がかかった際に瞬時に変化していたため、燃料噴射ポンプ４からの燃料噴射量に対する給気（酸素）量が不足することとなり、不完全燃焼の黒煙が発生することとなっていた。そこで、本実施例では図５に示すように、実ラック位置Ｒａｃｔを一定位置Ａまで移動させて、その後前記実ラック位置Ｒａｃｔを緩やかに変化させるものである。このように構成することにより、負荷の投入時にコントロールラック１４の移動速度が遅くなることにより、燃料噴射量の増加速度も抑えられ、黒煙を抑制することができる。

また、前記ステップＳ１０において、急激な負荷が投入されていると判断した場合には、前記ＥＧＲ装置６を閉じ方向に作動させる。すなわち、従来ならば、図６（ａ）、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、負荷を投入した際（Ｔ１）、目標ラック位置Ｒｓｅｔが上昇して、燃料噴射量が急激に上昇したときにＥＧＲ装置６を閉じる方向にすなわち目標ＥＧＲ開度を減少する方向に制御していた。ところが目標ＥＧＲ開度を減少する方向に制御しても、実ＥＧＲ開度はステッピングモータで作動しているため、減少する方向に制御する時点（Ｔ１）では目標ＥＧＲ開度より小さい。そのため、ＥＧＲ開度を増加する方向へステッピングモータを作動しつづけて、目標ＥＧＲ開度と同じ値になった時点（Ｔ２）から減少に転じることとなる。しかし、目標ＥＧＲ開度の減少は急激であることから、今度は実ＥＧＲ開度が目標ＥＧＲ開度の減少に追従することができず、実ＥＧＲ開度のほうが、目標ＥＧＲ開度よりも大きくなってしまっており、黒煙の発生の原因となっていた。そこで、本実施例では、図６（ａ）に示すように前記ＥＧＲ装置６を目標ＥＧＲ開度が減少に転じた時点（Ｔ１）より閉じ方向に作動させる。このように構成することにより、ＥＧＲ装置６を閉じる制御を従来よりも速く行うことができるものである。

また、急激な負荷が投入されていると判断した場合に、ＥＧＲ装置６が開く速度のみを遅くなるように制御する。この制御は、急激な負荷を所定時間内に繰り返し投入した際に、ＥＧＲ開度の増加する（高ＥＧＲになる）方向へ移動しにくくすることにより、ＥＧＲ開度の低い（低ＥＧＲ）時間を長くして、急な燃料噴射量の増加による黒煙の発生を抑制するものである。図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、急激な負荷を繰り返し投入した際、負荷の投入にあわせて目標ラック位置は上昇し、燃料噴射量が増加する。また、実ラック位置は目標ラック位置に対して遅れて変化する。一方、図７（ａ）に示すように、実エンジン回転数は負荷投入後に増加し、新たな負荷が投入されると減少する。

前記ＥＧＲ装置の目標ＥＧＲ開度はエンジン回転数の増加に伴い増加し、エンジン回転数の減少に伴い減少するが、実際のＥＧＲの挙動は目標ＥＧＲ開度と一致しないので、燃料噴射ポンプからの燃料噴射量に対してＥＧＲ装置からの給気量が整合しないため、必要以上の排気が流入し、酸素が不足し不完全燃焼して黒煙が発生することとなる。そこで、図６（ａ）に示すように、負荷投入後に回転数が増加し、次に負荷が減少する時にＥＧＲ装置を開く速度を遅くすることで、ＥＧＲ開度の低い時間が長くなり、急な燃料噴射量の増加による黒煙の発生を抑制することができる。

前記黒煙抑制制御方法は、それぞれの方法を単独で使用するだけでなく、例えばラックが目標位置まで移動する速度が遅くなるようにする制御とＥＧＲが開く速度のみを遅くなるようにする制御を同時に使用することも可能である。

また、前記ＥＧＲ装置を備える電子ガバナ制御式エンジンがコモンレール式燃料噴射装置の場合、つまり、コモンレール内に一定圧力で蓄圧した燃料を制御装置１０９により制御されたインジェクタ１０７の電磁弁の開閉により噴射するコモンレール式燃料噴射装置を具備する電子ガバナ制御式エンジンである場合におけるＥＧＲ開度の制御手段について説明する。

図８は燃料噴射装置の構成について示すものである。燃料タンク１１１内の燃料は、フィードポンプ１１０によりくみ上げられ、サプライポンプ１０１へ供給される。サプライポンプ１０１は、カム軸１２１の回転により複数のプランジャ１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃを独立して上下摺動させるインライン型に構成されている。各プランジャ１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃが摺動されるシリンダ１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃでは、電磁弁１０３ａ・１０３ｂ・１０３ｃを介して燃料が吸入される。前記電磁弁１０３ａ・１０３ｂ・１０３ｃでは、コントローラ１０９（電子制御ユニット）による制御により、内部の弁の開閉が行われ、シリンダ１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃ内への燃料供給の有無の切り換えが行われる。また、各シリンダ１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃでは、それぞれ高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃを介してコモンレール１０６と接続されており、各シリンダ１２２ａ・１２２ｂ・１２２ｃより吐出される高圧燃料は、高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃを介してコモンレール１０６へ供給され、コモンレール１０６内において、燃料の蓄圧が行われる。

また、エンジンの各気筒には、インジェクタ１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃが設けられており、各インジェクタ１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃは、それぞれ高圧管１０８ａ・１０８ｂ・１０８ｃを介してコモンレール１０６と接続されている。これにより、コモンレール１０６内の燃料が高圧管１０８ａ・１０８ｂ・１０８ｃを介してインジェクタ１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃへ供給され、各インジェクタ１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃのノズルより燃料の噴射が行われる。尚、各インジェクタ１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃには電磁弁が設けられており、該電磁弁のニードルの開閉制御を前記コントローラ１０９にて行うことにより、噴射制御を行う。

以上のように、サプライポンプ１０１と、コモンレール１０６とが、複数の高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃにて接続される構成としている。そして、前記コモンレール１０６と各高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃとの接続部には、それぞれ各高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃ内からコモンレール１０６内へ向かう燃料の流れを規制する規制手段としての逆止弁機構１０５ａ・１０５ｂ・１０５ｃが設けられる構成としている。前記逆止弁機構１０５ａ・１０５ｂ・１０５ｃは、各高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃ内からコモンレール１０６内へ向かう燃料の流れを許容し、これにより、サプライポンプ１０１からコモンレール１０６への燃料の供給が行われるものとしている。一方、前記逆止弁機構１０５ａ・１０５ｂ・１０５ｃは、コモンレール１０６内から各高圧管１０４ａ・１０４ｂ・１０４ｃ内へ向かう燃料の流れを規制する。これにより、例えば、高圧管１０４ａが破損してしまった場合においても、破損箇所からコモンレール１０６内の燃料の流出を防止することができる。

このようなコモンレール式燃料噴射装置を具備する電子ガバナ制御式エンジンにおいてＥＧＲ開度の制御手段について説明する。図９に示すように、コモンレール式燃料噴射装置においてはコントローラ（制御装置）１０９による制御により噴射制御を行うため、ラック位置センサは存在せず、回転数センサ１３の他にコモンレールの圧力（燃料噴射圧力）を検知する燃料噴射圧力センサ１５２が入力側に接続されている。燃料噴射量はノズルの「開」時間と噴射圧により求めることができる。なお、コモンレールを用いずにユニットインジェクタ１０７を用いた場合には、図１０に示すように、電磁弁のニードルのリフト量を検知するニードルリフト量センサ１５３を配置して、リフト量により燃料噴射量を検知することもできる。本実施例では、回転数センサ１３によって検知した実エンジン回転数と各種センサによって検知した測定値によってＥＧＲ開度を計算するものである。

前記ＥＧＲ開度の制御は、横軸を実エンジン回転数、縦軸を燃料噴射量とし、燃料噴射量と実エンジン回転数とＥＧＲ開度との関係を示すマップが記憶手段に記憶されている。コモンレール式燃料噴射装置では電子制御されたインジェクタ１０７の電磁弁の開閉により燃料噴射量を決定することから、燃料噴射量は「開」時間の合計と噴射圧力とにより演算することが可能となっている。この燃料噴射量は負荷が大きくなると増加し、負荷が減少すると燃料噴射量も減少させるように制御するものであるから、前記燃料噴射量から、出力補正後の出力に対しても適正なＥＧＲ開度を算出できる。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、燃料噴射量と回転数から、出力補正前のＥＧＲ開度を演算して、出力補正後にそのＥＧＲ開度で制御し、出力の関係におけるずれを防止する。

また、前記ＥＧＲ開度の制御は、燃料噴射量の代わりに、燃料噴射時間を検知または演算することで、出力補正後においてずれのないＥＧＲ開度を求めて制御することもできる。即ち、燃料噴射時間は設定回転数と実回転数等により演算される。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸を燃料噴射時間とし、燃料噴射時間と実エンジン回転数ＮａｃｔとＥＧＲ開度との関係を表すＥＧＲ開度マップが記憶手段に読み込まれている。そして、演算した燃料噴射時間と実エンジン回転数と出力補正前のマップからＥＧＲ開度を演算して、出力補正後において前記演算したＥＧＲ開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、燃料噴射時間と回転数から、出力補正に応じたＥＧＲ開度を演算することができ、ＥＧＲ開度と出力の関係におけるずれを防止する。

また、前記ＥＧＲ開度の制御は、燃料噴射量の代わりに、ニードルのリフト量を検知することで、出力補正後においてずれのないＥＧＲ開度を求めて制御することもできる。即ち、ニードルのリフト量はインジェクタ１０７に設けた距離センサ１５３により検知される。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸をニードルのリフト量とし、ニードルのリフト量と実エンジン回転数ＮａｃｔとＥＧＲ開度との関係を表すＥＧＲ開度マップが記憶手段に読み込まれている。そして、演算したニードルのリフト量と実エンジン回転数と出力補正前のマップからＥＧＲ開度を演算して、出力補正後において前記演算したＥＧＲ開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、ニードルのリフト量と回転数から、出力補正に応じたＥＧＲ開度を演算することができ、ＥＧＲ開度と出力の関係におけるずれを防止する。

次に、本発明にかかるＥＧＲ制御について図４のフローチャートの流れに沿って説明する。まず、エンジンに急激な負荷が投入されているか否かの判断を行う（ステップＳ１０）。急激な負荷が投入されていると判断した場合には、黒煙の発生を防止するＥＧＲ制御及び噴射量制御を行う（ステップＳ２０）。前記ＥＧＲ制御を行った後再びステップＳ１０の判断を行う。ステップＳ１０の判断で急激な負荷が投入されていないと判断した場合には、正常運転時であると判断し、ループ処理を抜けてＥＧＲ開度を求める（ステップＳ３０）。

次に、急激な負荷が投入されているか否かの判断手法について説明する。まず、前記実エンジン回転数Ｒａｃｔの変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断することができる。すなわち、前記実エンジン回転数Ｎａｃｔは急激な負荷を投入した場合には、急激に減少することから、実エンジン回転数Ｎａｃｔが設定値以上になった場合に急激な負荷が投入されたと判断するものである。

また、前記実エンジン回転数Ｎａｃｔと、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔより負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断することもできる。すなわち、実エンジン回転数Ｎａｃｔと、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔとの偏差が大きくなればなるほど負荷の量が増大することから、実エンジン回転数Ｎａｃｔと、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔから負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上になった場合に、急激な負荷が投入されたと判断するものである。

また、ニードルのリフト量を検知し、該ニードルのリフト量の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断することもできる。即ち、ニードルのリフト量はインジェクタ１０７に設けた距離センサ１５３により検知される。前記ニードルのリフト量はコントローラ１０９によって制御されており、リフト量により燃料噴射量を検知することができることから、負荷が投入されたことにより燃料噴射量が減少すると、ニードルのリフト量も減少する。そこで、前記ニードルリフト量の変化量が設定値以上になった場合に、急激な負荷が投入されたものと判断するものである。

また、燃料噴射圧力の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断することもできる。すなわち前記コモンレール式燃料噴射装置では燃料噴射量はノズルの「開」時間と噴射圧により求めることができることから、負荷が投入されたことにより燃料噴射量が減少するとともに前記燃料噴射圧力は減少する。そこで前記燃料噴射圧力の変化量を燃料噴射圧力センサ１５２により検知して、燃料噴射圧力の変化量が設定値以上になった場合に、急激な負荷が投入されたものと判断するものである。

次に、黒煙抑制制御について説明する。前記ステップＳ１０において、急激な負荷が投入されていると判断した場合には、前記ＥＧＲ装置６を閉じ方向に作動させる。すなわち、従来ならば、図６（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、負荷を投入した際（Ｔ１）、燃料噴射量が急激に上昇したときにＥＧＲ装置６を閉じる方向にすなわち目標ＥＧＲ開度を減少する方向に制御していた。ところが目標ＥＧＲ開度を減少する方向に制御しても、実ＥＧＲ開度はステッピングモータで作動しているため、減少する方向に制御する時点（Ｔ１）では目標ＥＧＲ開度より小さい。そのため、ＥＧＲ開度を増加する方向へステッピングモータを作動しつづけて、目標ＥＧＲ開度と同じ値になった時点（Ｔ２）から減少に転じることとなる。しかし、目標ＥＧＲ開度の減少は急激であることから、今度は実ＥＧＲ開度が目標ＥＧＲ開度の減少に追従することができず、実ＥＧＲ開度のほうが、目標ＥＧＲ開度よりも大きくなってしまっており、黒煙の発生の原因となっていた。そこで、本実施例では、図６（ａ）に示すように前記ＥＧＲ装置６を目標ＥＧＲ開度が減少に転じた時点（Ｔ１）より閉じ方向に作動させる。このように構成することにより、ＥＧＲ装置６を閉じる制御を従来よりも速く行うことができるものである。

また、急激な負荷が投入されていると判断した場合に、ＥＧＲが開く速度のみを遅くなるように制御する。この制御は、急激な負荷を所定時間内に繰り返し投入した際に、ＥＧＲ開度が高ＥＧＲ側に移動しにくくすることにより、低ＥＧＲ側の時間を長くして、急な燃料噴射量の増加による黒煙の発生を抑制するものである。すなわち、負荷投入後に回転数が増加し次に負荷が減少する時に、図６（ａ）に示すように、ＥＧＲ装置を開く速度を遅くすることで、低ＥＧＲ側の時間が長くなり、急な燃料噴射量の増加による黒煙の発生を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる電子ガバナ制御式エンジンは、回転数設定手段１７と、回転数検知手段１３と、ラック位置検知手段１２と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置６と、エンジン制御装置５を備え、該ＥＧＲ装置６の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子ガバナ制御式エンジンにおいて、実回転数Ｎａｃｔと、電子ガバナ装置の実ラック位置Ｒａｃｔを検知し、目標回転数Ｎｓｅｔより目標ラック位置Ｒｓｅｔを演算し、該目標ラック位置Ｒｓｅｔと実ラック位置Ｒａｃｔの偏差が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置６を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入が目標ラック位置と実ラック位置の偏差により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。

また、実回転数Ｎａｃｔを検知し、目標回転数Ｎｓｅｔより目標ラック位置Ｒａｃｔを演算し、該目標ラック位置Ｒｓｅｔの変化量が設定値以上あるであるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置６を閉じ方向に作動するように制御することもできる。このように構成することにより、負荷の投入が目標ラック位置の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。

また、燃料噴射ポンプのプランジャ３３の回転角度を検知し、該プランジャ３３の回転角度の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入がプランジャ３３の回転角度の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。

また、回転数設定手段１７と、回転数検知手段１３と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置６と、エンジン制御装置１０９を備え、該ＥＧＲ装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子ガバナ制御式エンジンにおいて、実エンジン回転数Ｎａｃｔを検知し、該実エンジン回転数Ｎａｃｔの変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入が実回転数の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。

また、実回転数と、目標回転数より負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入が負荷の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。また、ニードルリフト量を検知し、該ニードルリフト量の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入がニードルリフト量の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。また、燃料噴射ポンプのプランジャの回転角度を検知し、該プランジャの回転角度の変化量が設定値以上であるならば、負荷が投入されたと判断し、ＥＧＲ装置を閉じ方向に作動するように制御したものである。このように構成することにより、負荷の投入が燃料噴射圧力の変化量により瞬時に判断でき、ＥＧＲを閉じる制御も従来より速く行うことができ、燃料噴射量とＥＧＲ開度とのずれを防止して、黒煙を抑制することができる。

本発明の制御機構を適用可能な装置構成について示すブロック図。 本発明の制御機構が適用される燃料噴射ポンプの構成例について示す図。 実施例１にかかる制御マップについて示す図。 黒煙抑制制御の流れを示すフローチャート図。 ラック位置と時間の関係を示すグラフ図。 （ａ）急負荷を投入した際のＥＧＲ開度と時間の関係を示すグラフ図（ｂ）急負荷を投入した際のラック位置と時間の関係を示すグラフ図。 （ａ）急負荷を投入した際のエンジン回転数と時間の関係を示すグラフ図（ｂ）急負荷を投入した際の負荷と時間の関係を示すグラフ図。 実施例２にかかるコモンレール式燃料噴射装置の構成を示す図。 実施例２にかかるＥＧＲ装置の制御装置について示すブロック図。 ユニットインジェクタ式燃料噴射装置の制御装置について示すブロック図。 従来の制御機構において用いられている制御マップについて示す図。 ＥＧＲ開度と時間の関係を示すグラフ図。 ラック位置と時間の関係を示すグラフ図。

Ｒａ アイドルラック位置
Ｒｂ 制限ラック位置
Ｒａｃｔ 実ラック位置
Ｎａｃｔ 実エンジン回転数

Claims (5)

1. 回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ装置と、エンジン制御装置を備え、該ＥＧＲ装置の再循環量を変更制御可能とするエンジンの制御装置において、負荷が投入されたと判断した場合、該ＥＧＲ装置を閉じる方向に作動するように制御し、負荷の投入と減少が、所定時間内で繰り返された時は、ＥＧＲ装置が閉じる速度はそのままで、ＥＧＲ装置が開く速度のみを遅くすることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数を検知し、該実回転数の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断することを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、実回転数と、目標回転数より負荷を演算し、該負荷の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断することを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、ニードルリフト量を検知し、該ニードルリフト量の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断することを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、燃料噴射圧力を検知し、該燃料噴射圧力の変化量が設定値以上である場合に、負荷が投入されたと判断することを特徴とするエンジンの制御装置。