JP5399294B2

JP5399294B2 - エンジン

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Publication number: JP5399294B2
Application number: JP2010039052A
Authority: JP
Inventors: 茂孝川口; 敦上原
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: JP2011174411A

Description

本発明は、エンジンに関し、特に、高地での運転時に排気ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）及びＴＨＣ（全炭化水素）の増加を抑える制御技術に関する。

作業機に搭載されたディーゼルエンジンを大気圧の低い高地（高高度条件下）において運転すると、空気の密度が平地（低地）と比べて小さくなることから、筒内に入ってくる空気量が減少する。そのため、ディーゼルエンジンを平地（低地）における燃料噴射量と同量の燃料で運転すると、燃料の空燃比が悪くなって、不完全燃焼が促進され、排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加する。そこで、燃料の噴射量を大気圧（高度）の変化に応じて調整する技術が公知となっている。

例えば、特許文献１には、ラック位置制御式の電子ガバナを備え、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）が最大ラック位置を、大気圧センサにより検出された大気圧もしくは大気圧から算出される推定高度に応じて制御するエンジンが開示されている。このエンジンは、最大燃料噴射量を大気圧条件に応じて最適に調整するとともに、負荷等によりエンジン回転数が変動した場合においても適正な燃料噴射量に調整する。

特開２００８−１７５０９２号公報

しかしながら、特許文献１のエンジンのように最大燃料噴射量を大気圧条件に応じて調整するだけでは、大気圧の低い高地（高高度条件下）において、エンジンを高回転かつ低負荷の状態で運転させるときには、ＣＯ及びＴＨＣを十分に低減することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減す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。

請求項１においては、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置を有する燃料噴射ポンプと、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記始動時進角装置及び前記燃料噴射ポンプを制御する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が第１設定値以上、前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が第３設定値以下であるとき、前記始動時進角装置を燃料の噴射時期が進角するように制御するとともに、前記燃料噴射ポンプをハイアイドル回転数が低下するように制御するエンジンである。

請求項２においては、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置を有する燃料噴射ポンプと、排気流路から吸気流路に再循環流路を介して再循環させる排気ガスの量を制御する制御弁を有する排気ガス再循環装置と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記始動時進角装置、前記燃料噴射ポンプ、及び前記排気ガス再循環装置を制御する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が第１設定値以上、前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が第３設定値以下であるとき、前記始動時進角装置を燃料の噴射時期が進角するように制御し、前記排気ガス再循環装置を前記制御弁の開度が大きくなるように制御し、前記燃料噴射ポンプをハイアイドル回転数が低下するように制御するエンジンである。

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の発明に係るエンジンにおいては、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジンにおける初期燃焼が活性化され、燃料が燃焼されやすくなるとともに、燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。

請求項２の発明に係るエンジンにおいては、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジンにおける初期燃焼が活性化されるとともに、圧縮端温度が上昇し、燃料が燃焼されやすくなり、さらに燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るエンジンの全体的な構成を示す概略図。本発明の第１実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート。本発明の第２実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート。本発明の第２実施形態に係るエンジンにおける制御弁の開度と大気圧との関係を示す図。本発明の第３実施形態に係るエンジンにおけるエンジン回転数とラック位置（燃料噴射量）との関係を示す図。（ａ）アイソクロナス制御（または逆ドループ制御）を行う場合の図。（ｂ）トルクカーブ変更制御を行う場合の図。本発明の第３実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート。本発明の第４実施形態に係るエンジンの制御を示すフローチャート。

まず、本発明の第１実施形態に係るエンジン１の全体構成について説明する。

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロックやシリンダヘッドやピストン等を有する本体４と、吸気流路２と、排気流路３と、燃料噴射ポンプ１０と、排気ガス再循環装置２０等とを具備する。

吸気流路２は、本体４の燃焼室に吸入される空気が流通する流路である。吸気流路２の上流側は、エアクリーナと接続されている。吸気流路２の下流側は、本体４のシリンダヘッドに取り付けられた吸気マニホールドと接続されている。

排気流路３は、燃焼後に本体４の燃焼室から排出される排気ガスが流通する流路である。排気流路３の上流側は、本体４のシリンダヘッドに取り付けられた排気マニホールドと接続されている。排気流路３の下流側は、排気ガス浄化装置や消音器等と接続されている。

燃料噴射ポンプ１０は、本体４のクランク軸に同期して、高圧の所定量の燃料を燃料噴射ノズルに所定時期に圧送するものである。燃料噴射ポンプ１０により圧送される燃料は、燃料噴射ノズルを介して本体４の燃焼室に供給される。燃料噴射ポンプ１０は、ラックアクチュエータ１１と、始動時進角装置（ＣＳＤ：ＣｏｌｄＳｔａｒｔＤｅｖｉｃｅ）１２とを有する。

ラックアクチュエータ１１は、図示しないコントロールラックのラック位置を変更するものである。ラックアクチュエータ１１は、ソレノイド等で構成される。ラックアクチュエータ１１は、エンジン１の回転に応じて作動し、コントロールラックのラック位置を変更する。燃料噴射ポンプ１０は、ラックアクチュエータ１１により前記コントロールラックのラック位置が変更されることによって、燃料噴射量を調整する。

始動時進角装置１２は、燃料噴射ポンプ１０に設けられ、燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を変化させるものである。始動時進角装置１２は、図示しないアクチュエータとなるソレノイドと、該アクチュエータにより作動されて図示しないサブポートと燃料ギャラリ間の油路を開閉するピストンと、ピストンを非作動側へ付勢するスプリング等から構成される。始動時進角装置１２は、ピストンによりサブポートを閉じて、燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させる。

排気ガス再循環装置２０は、排気流路３を流通する排気ガスの一部を吸気流路２に再循環させるものである。排気ガス再循環装置２０は、再循環流路２１と、制御弁２２とを有する。

再循環流路２１は、排気ガスの一部が排気流路３から吸気流路２に向かう際に流通する流路である。再循環流路２１の上流側は排気流路３と接続され、下流側は吸気流路２接続されている。

制御弁２２は、排気流路３から吸気流路２に再循環流路２１を介して再循環させる排気ガスの量、即ち再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を制御するものである。制御弁２２は電磁弁で構成される。制御弁２２の開弁時、排気ガスの一部が排気流路３から吸気流路２に再循環流路２１を介して再循環する。この際、排気ガスの流量は制御弁２２の開度に応じて変化する。具体的には、排気ガスの流量は、制御弁２２の開度が大きくなるに従って増大し、制御弁２２の開度が小さくなるに従って減少する。一方、制御弁２２の閉弁時、排気ガスの一部が排気流路３から吸気流路２に再循環流路２１を介して再循環されなくなる。

また、図１に示すように、エンジン１は、制御装置３０と、エンジン回転数センサ４０と、大気圧センサ５０と、温度センサ５１とを具備する。

制御装置３０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）を含み、エンジン１のエンジン回転を制御する。制御装置３０は、ＣＰＵ等の演算装置や、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、インターフェイス、バスを備える。記憶装置には、制御プログラムが記憶されている。

制御装置３０は、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１、始動時進角装置１２のアクチュエータ及び排気ガス再循環装置２０の制御弁２２と接続されて、燃料噴射ポンプ１０、始動時進角装置１２及び排気ガス再循環装置２０を制御する。制御装置３０は、エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１、大気圧センサ５０、及び温度センサ５１とも接続される。

エンジン回転数センサ４０は、エンジン１のエンジン回転数を検出するセンサ（エンジン回転数検出手段）である。エンジン回転数センサ４０により検出されたエンジン回転数は、検出信号として制御装置３０に入力される。

燃料噴射量センサ４１は、燃料の噴射量を検出するセンサである。燃料噴射量センサ４１により検出された燃料噴射量は、検知信号として制御装置３０に入力される。

制御装置３０は、エンジン負荷をエンジン回転数センサ４０により検出されたエンジン回転数と、燃料噴射量センサ４１により検出された燃料噴射量とからマップに基づいて求める。すなわち、本実施形態においては、エンジン回転数センサ４０及び燃料噴射量センサ４１が、エンジン負荷検出手段として機能する。なお、エンジン負荷検出手段は、特に限定するものでなく、例えばエンジントルクを検出するエンジントルクセンサから構成してもよい。

大気圧センサ５０は、大気圧を検出するセンサ（大気圧検出手段）である。大気圧センサ５０により検出された大気圧は、検出信号として制御装置３０に入力される。

温度センサ５１は、エンジン１の温度を検出するセンサである。温度センサ５１は、エンジン１の温度を例えば、油温、冷却水温度、または外気温度から検出する。温度センサ５１により検出されたエンジン１の温度は、検出信号として制御装置３０に入力される。

制御装置３０は、温度センサ５１により検出されたエンジン温度が予め設定された設定温度よりも低い場合にエンジン１の始動が行われるとき、即ちエンジン低温始動時、始動時進角装置１２を燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期が進角するように制御する。

次に、大気圧の低い高地（以下、高高度条件下という）での運転時におけるエンジン１の制御について説明する。

高高度条件下では、圧縮端温度が低下して、燃料が燃焼しにくくなるため、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加する。そこで、第１実施形態に係るエンジン１においては、この問題を解消するために、始動時進角装置１２がエンジン低温始動時以外にも利用される。具体的には、制御装置３０が次のように制御を行って、高高度条件下での高回転低負荷運転時に、始動時進角装置１２により燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させる。

図２に示すように、ステップＳ１において、制御装置３０は、予め設定された各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ１）。例えば、エンジン回転数センサ４０からの検出信号と、燃料噴射量センサ４１からの検出信号と、大気圧センサ５０からの検出信号とを読み込む。

ステップＳ２において、制御装置３０は、ステップＳ１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数と、第１設定値とを比較し、このエンジン回転数が第１設定値以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。すなわち、エンジン１が高回転運転状態にあるか否かを判断する。ここで、第１設定値とは、エンジン１が高回転運転状態にあると判断される場合におけるエンジン回転数の最小値をいう。なお、以下の第１設定値についても同様とする。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上でないと判断すると（Ｓ２−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ１）。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上、つまりエンジン１が高回転運転状態にあると判断すると（Ｓ２−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ３に移行させる。

ステップＳ３において、制御装置３０は、ステップＳ１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数及び燃料噴射量から求めたエンジン負荷と、第２設定値とを比較し、このエンジン負荷が第２設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。すなわち、エンジン１が低負荷運転状態にあるか否かを判断する。ここで、第２設定値とは、エンジン１が低負荷運転状態にあると判断される場合における、エンジン回転数及び燃料噴射量から求めたエンジン負荷の最大値をいう。なお、以下の第２設定値についても同様とする。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下でないと判断すると（Ｓ３−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ１）。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下、つまりエンジン１が低負荷運転状態にあると判断すると（Ｓ３−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ４に移行させる。

ステップＳ４において、制御装置３０は、ステップＳ１で読み込んだ検出信号から得た大気圧と、第３設定値とを比較し、この大気圧が第３設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。
すなわち、エンジン１が高高度条件下にあるか否かを判断する。ここで、第３設定値とは、エンジン１が高高度条件下にあると判断される場合における大気圧の最大値をいう。なお、以下の第３設定値についても同様とする。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下でないと判断すると（Ｓ４−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ１）。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下、つまりエンジン１が高高度条件下にあると判断すると（Ｓ４−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ５に移行させる。

ステップＳ５において、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動させ、燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させる（Ｓ５）。すなわち、燃料の噴射時期を平地（低地）の場合と比べて進角させる。これにより、運転中のエンジン１において、初期燃焼が活性化され、燃料が燃焼しやすくなる。

以上のように、第１実施形態に係るエンジン１は、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置１２を有する燃料噴射ポンプ１０を備えるエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、始動時進角装置１２を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下である場合、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動して燃料の噴射時期を進角するように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジン１における初期燃焼が活性化され、燃料が燃焼されやすくなる。したがって、このときの排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るエンジン１について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係るエンジン１と同一の構成については符号を同一とし、その構成の説明は省略する。

高高度条件下における高回転低負荷時のエンジン１の制御について説明する。

高高度条件下では、圧縮端温度が低下して、燃料が燃焼しにくくなるため、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加する。そこで、第２実施例に係るエンジン１においては、この問題を解消するために、排気ガス再循環装置２０が利用される。具体的には、制御装置３０が次のように制御を行って、高高度条件下での高回転低負荷運転時に、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２の開度を大きくして、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させる。

図３に示すように、ステップＳ２１において、制御装置３０は、予め設定された各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ２１）。例えば、エンジン回転数センサ４０からの検出信号と、燃料噴射量センサ４１からの検出信号と、大気圧センサ５０からの検出信号とを読み込む。

ステップＳ２２において、制御装置３０は、ステップＳ２１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数と、第１設定値とを比較し、このエンジン回転数が第１設定値以上であるか否かを判断する（Ｓ２２）。すなわち、エンジン１が高回転運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上でないと判断すると（Ｓ２２−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ２１）。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上、つまりエンジン１が高回転状態にあると判断すると（Ｓ２２−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ２３に移行させる。

ステップＳ２３において、制御装置３０は、ステップＳ２１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数及び燃料噴射量から求めたエンジン負荷と、第２設定値とを比較し、このエンジン負荷が第２設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ２３）。すなわち、エンジン１が低負荷運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下でないと判断すると（Ｓ２３−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ２１）。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下、つまりエンジン１が低負荷運転状態にあると判断すると（Ｓ２３−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ２４に移行させる。

ステップＳ２４において、制御装置３０は、ステップＳ２１で読み込んだ検出信号から得た大気圧と、第２設定値とを比較し、この大気圧が第２設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ２４）。すなわち、エンジン１が高高度条件下にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、大気圧が第２設定値以下でないと判断すると（Ｓ２４−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ２１）。

制御装置３０は、大気圧が第２設定値以下、つまりエンジン１が高高度条件下にあると判断すると（Ｓ２４−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ２５に移行させる。

ステップＳ２５において、制御装置３０は、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２を制御して、この制御弁２２の開度を大きくすることにより、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させる（Ｓ２５）。これにより、高温の排気ガスの一部が吸気流路２に再循環される量が増え、吸気温度ひいては圧縮端温度が上昇する。

以上のように、第２実施形態に係るエンジン１は、吸気流路２と排気流路３とを連通する再循環流路２１に制御弁２２を設けるとともに制御弁２２を制御して再循環流路２１から吸気流路２に排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置２０を備えるエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、排気ガス再循環装置２０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下である場合、制御装置３０は、排気ガス再循環装置２０を制御弁２２の開度が大きくなるように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、高高度条件下での高回転低負荷運転時に、吸気温度が上がって、圧縮端温度が上昇し、燃料が燃焼されやすくなる。したがって、このときの排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。

なお、第２実施形態に係るエンジン１においては、制御装置３０は、図４の実線に示すように、大気圧が第３設定値以下（例えば大気圧Ｐ以下）になった段階で、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２をその開度が瞬時に大きくなる（例えば開度Ａから開度Ｂ（Ａ＜Ｂ））ように制御するが、この制御は特に限定するものではない。例えば、制御装置３０が、図４の破線に示すように、大気圧が所定値から低くなるに従って制御弁２２をその開度が段階的に（徐々に）大きくなるように制御しても構わない。

次に、本発明の第３実施形態に係るエンジン１について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係るエンジン１と同一の構成については符号を同一とし、その構成の説明は省略する。

図５（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン１のエンジン回転数は、ローアイドル回転数Ｎｍｉｎからハイアイドル回転数Ｎｍａｘまで任意に変更可能とされる。

また、高高度条件下では、圧縮端温度が低下して、燃料が燃焼しにくくなるため、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加する。そこで、第３実施例に係るエンジン１においては、所定の回転制御（ハイアイドル回転数の抑制制御）が行われる。具体的には、制御装置３０が次のように制御を行って、高地での高回転低負荷運転時に、燃料噴射ポンプ１０によりハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなるようにする。

例えば、図５（ａ）に示すように、平地（低地）においては、エンジン１の回転制御はドループ制御で行われる。そして、大気圧が所定の大気圧（設定値）以下となると、エンジン１の回転制御は、アイソクロナス制御（または逆ドループ制御）に変更される。このようにエンジン１の回転制御を変更することで、ハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなる。

または、図５（ｂ）に示すように、平地（低地）においては、エンジン１の回転制御はドループ制御で行われる。そして、大気圧が所定の大気圧（設定値）以下となると、エンジン１の回転制御は、ハイアイドル回転数Ｎｍａｘを一定回転数下げる制御に変更される。言い換えれば、トルクカーブＴｃｕｒｖｅが変更される（以下、トルクカーブ変更制御とする）。このようにトルクカーブＴｃｕｒｖｅが変更されることで、ハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなる。

ここで、エンジン１の回転制御をアイソクロナス制御（または逆ドループ制御）に変更する場合（図５（ａ）の場合）について説明する。

図６に示すように、ステップＳ３１において、制御装置３０は、予め設定された各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ３１）。例えば、エンジン回転数センサ４０からの検出信号と、燃料噴射量センサ４１からの検出信号と、大気圧センサ５０からの検出信号とを読み込む。

ステップＳ３２において、制御装置３０は、ステップＳ３１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数と、第１設定値とを比較し、このエンジン回転数が第１設定値以上であるか否かを判断する（Ｓ３２）。すなわち、エンジン１が高回転運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上でないと判断すると（Ｓ３２−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ３１）。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上、つまりエンジン１が高回転運転状態にあると判断すると（Ｓ３２−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ３３に移行させる。

ステップＳ３３において、制御装置３０は、ステップＳ３１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数及び燃料噴射量から求めたエンジン負荷と、第２設定値とを比較し、このエンジン負荷が第２設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ３３）。すなわち、エンジン１が低負荷運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下でないと判断すると（Ｓ３３−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ３１）。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下、つまりエンジン１が低負荷運転状態にあると判断すると（Ｓ３３−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ３４に移行させる。

ステップＳ３４において、制御装置３０は、ステップＳ３１で読み込んだ検出信号から得た大気圧と、第３設定値とを比較し、この大気圧が第３設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ３４）。すなわち、エンジン１が高高度条件下にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下でないと判断すると（Ｓ３４−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ３１）。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下、つまりエンジン１が高高度条件下にあると判断すると（Ｓ３４−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ３５に移行させる。

ステップＳ３５において、制御装置３０は、アイソクロナス制御（または逆ドループ制御）が行われ、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１がこの制御に従って作動される（Ｓ３５）。すなわち、ハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなる。

以上のように、第３実施形態に係るエンジン１は、燃料噴射ポンプ１０を具備するエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、燃料噴射ポンプ１０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下であるとき、制御装置３０は、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１をハイアイドル回転数Ｎｍａｘが低下するように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、このときの排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。

次に、本発明の第４実施形態に係るエンジン１について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態に係るエンジン１と同一の構成については符号を同一とし、その構成の説明は省略する。

第４実施形態に係るエンジン１においては、前述の第１から第３実施形態と同様の、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加するという問題を解消するために、始動時進角装置１２及び排気ガス再循環装置２０が利用される。具体的には、制御装置３０が次のように制御を行って、高地での高回転低負荷運転時に、始動時進角装置１２により燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させるとともに、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２の開度を大きくして、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させる。

具体的には、図７に示すように、ステップＳ４１において、制御装置３０は、予め設定された各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ４１）。例えば、エンジン回転数センサ４０からの検出信号と、燃料噴射量センサ４１からの検出信号と、大気圧センサ５０からの検出信号とを読み込む。

ステップＳ４２において、制御装置３０は、ステップＳ１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数と、第１設定値とを比較し、このエンジン回転数が第１設定値以上であるか否かを判断する（Ｓ４２）。すなわち、エンジン１が高回転運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上でないと判断すると（Ｓ４２−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ４１）。

制御装置３０は、エンジン回転数が第１設定値以上、つまりエンジン１が高回転運転状態にあると判断すると（Ｓ４２−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ４３に移行させる。

ステップＳ４３において、制御装置３０は、ステップＳ４１で読み込んだ検出信号から得たエンジン回転数及び燃料噴射量から求めたエンジン負荷と、第２設定値とを比較し、このエンジン負荷が第２設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ４３）。すなわち、エンジン１が低負荷運転状態にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下でないと判断すると（Ｓ４３−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ４１）。

制御装置３０は、エンジン負荷が第２設定値以下、つまりエンジン１が低負荷運転状態にあると判断すると（Ｓ４３−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ４４に移行させる。

ステップＳ４４において、制御装置３０は、ステップＳ４１で読み込んだ検出信号から得た大気圧と、第３設定値とを比較し、この大気圧が第３設定値以下であるか否かを判断する（Ｓ４４）。すなわち、エンジン１が高高度条件下にあるか否かを判断する。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下でないと判断すると（Ｓ４４−Ｎｏ）、新たに各種設定値とその時点の各種信号を読み込む（Ｓ４１）。

制御装置３０は、大気圧が第３設定値以下、つまりエンジン１が高高度条件下にあると判断すると（Ｓ４４−Ｙｅｓ）、ステップをステップＳ４５に移行させる。

ステップＳ４５において、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動させ、燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させる（Ｓ４５）。すなわち、燃料の噴射時期を平地（低地）の場合と比べて進角させる。これにより、運転中のエンジン１において、初期燃焼が活性化され、燃料が燃焼しやすくなる。

さらに、ステップＳ４６において、制御装置３０は、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２を制御して、この制御弁２２の開度を大きくすることにより、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させる（Ｓ４６）。これにより、高温の排気ガスの一部が吸気流路２に再循環される量が増え、吸気温度ひいては圧縮端温度が上昇する。

なお、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２の制御（Ｓ４６）は、始動時進角装置１２の制御（Ｓ４５）よりも先に行っても良く、または始動時進角装置１２の制御（Ｓ４５）と同時に行っても構わない。

以上のように、第４実施形態に係るエンジン１は、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置１２を備える燃料噴射ポンプ１０と、吸気流路２と排気流路３とを連通する再循環流路２１に制御弁２２を設けるとともに制御弁２２を制御して再循環流路２１から吸気流路２に排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置２０と、を具備するエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、始動時進角装置１２及び排気ガス再循環装置２０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下である場合、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動して燃料の噴射時期を進角するように制御するとともに、排気ガス再循環装置２０を制御弁２２の開度が大きくなるように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジン１における初期燃焼が活性化されるとともに、圧縮端温度が上昇し、燃料が燃焼されやすくなる。したがって、排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。しかも、このＣＯ及びＴＨＣの低減を精度良く行うことができる。

また、エンジン１においては、前述の第１から第４実施形態と同様の、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加するという問題を解消するために、排気ガス再循環装置２０が利用されるとともに、所定の回転制御（ハイアイドル回転数の抑制制御）が行われるようにしてもよい。この場合、高地での高回転低負荷運転時に、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２の開度を大きくして、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させるとともに、燃料噴射ポンプ１０によりハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなるようにする。

このように、別実施形態に係るエンジン１は、燃料噴射ポンプ１０と、吸気流路２と排気流路３とを連通する再循環流路２１に制御弁２２を設けるとともに制御弁２２を制御して再循環流路２１から吸気流路２に排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置２０と、を具備するエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、燃料噴射ポンプ１０及び排気ガス再循環装置２０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下である場合、制御装置３０は、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１をハイアイドル回転数Ｎｍａｘが低下するように制御するとともに、排気ガス再循環装置２０を制御弁２２の開度が大きくなるように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、圧縮端温度が上昇し、燃料が燃焼されやすくなるとともに、燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、このときの排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。しかも、このＣＯ及びＴＨＣの低減を精度良く行うことができる。

また、エンジン１においては、前述の第１から第４実施形態と同様の、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加するという問題を解消するために、始動時進角装置１２が利用されるとともに、所定の回転制御（ハイアイドル回転数の抑制制御）が行われるようにしてもよい。この場合、高地での高回転低負荷運転時に、始動時進角装置１２により燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させるとともに、燃料噴射ポンプ１０によりハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなるようにする。

このように、別実施形態に係るエンジン１は、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置１２を備える燃料噴射ポンプ１０を具備するエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、始動時進角装置１２及び燃料噴射ポンプ１０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下である場合、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動して燃料の噴射時期を進角するように制御するとともに、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１をハイアイドル回転数Ｎｍａｘが低下するように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジン１における初期燃焼が活性化され、燃料が燃焼されやすくなるとともに、燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、このときの排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。しかも、このＣＯ及びＴＨＣの低減を精度良く行うことができる。

また、エンジン１においては、前述の第１から第４実施形態と同様の、高回転低負荷運転時に排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣが増加するという問題を解消するために、始動時進角装置１２及び排気ガス再循環装置２０が利用されるとともに、所定の回転制御（ハイアイドル回転数の抑制制御）が行われるようにしてもよい。この場合、高地での高回転低負荷運転時に、始動時進角装置１２により燃料噴射ポンプ１０における燃料の噴射時期を進角させるとともに、排気ガス再循環装置２０の制御弁２２の開度を大きくして、再循環流路２１を流れる排気ガスの流量を増大させ、さらに燃料噴射ポンプ１０によりハイアイドル回転数Ｎｍａｘが平地（低地）の場合と比べて小さくなるようにする。

このように、別実施形態に係るエンジン１は、燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置１２を備える燃料噴射ポンプ１０と、吸気流路２と排気流路３とを連通する再循環流路２１に制御弁２２を設けるとともに制御弁２２を制御して再循環流路２１から吸気流路２に排気ガスを再循環させる排気ガス再循環装置２０と、を具備するエンジン１において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４０（エンジン回転数検出手段）と、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段（エンジン回転数センサ４０、燃料噴射量センサ４１）と、大気圧を検出する大気圧センサ５０（大気圧検出手段）と、始動時進角装置１２、燃料噴射ポンプ１０、及び排気ガス再循環装置２０を制御する制御装置３０と、を具備し、エンジン回転数センサ４０が検出するエンジン回転数が第１設定値以上、エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、大気圧センサ５０が検出する大気圧が第３設定値以下であるとき、制御装置３０は、始動時進角装置１２を作動して燃料の噴射時期を進角するように制御し、排気ガス再循環装置２０を制御弁２２の開度が大きくなるように制御し、燃料噴射ポンプ１０のラックアクチュエータ１１をハイアイドル回転数Ｎｍａｘが低下するように制御するものである。

このようにエンジン１を構成することにより、大気圧の低い高地での高回転低負荷運転時に、エンジン１における初期燃焼が活性化されるとともに、圧縮端温度が上昇し、燃料が燃焼されやすくなり、さらに燃料の噴射量が適切な噴射量となる。したがって、排気ガスに含まれるＣＯ及びＴＨＣを低減することができる。しかも、このＣＯ及びＴＨＣの低減を精度良く行うことができる。

１エンジン
２吸気流路
３排気流路
１０燃料噴射ポンプ
１２始動時進角装置
２０排気ガス再循環装置
２１再循環流路
２２制御弁
３０制御装置
４０エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段、エンジン負荷検出手段）
４１燃料噴射量センサ（エンジン負荷検出手段）
５０大気圧センサ（大気圧検出手段）

Claims

燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置を有する燃料噴射ポンプと、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記始動時進角装置及び前記燃料噴射ポンプを制御する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が第１設定値以上、前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が第３設定値以下であるとき、
前記始動時進角装置を燃料の噴射時期が進角するように制御するとともに、前記燃料噴射ポンプをハイアイドル回転数が低下するように制御する
エンジン。
燃料の噴射時期を変化させるための始動時進角装置を有する燃料噴射ポンプと、
排気流路から吸気流路に再循環流路を介して再循環させる排気ガスの量を制御する制御弁を有する排気ガス再循環装置と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記始動時進角装置、前記燃料噴射ポンプ、及び前記排気ガス再循環装置を制御する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数が第１設定値以上、前記エンジン負荷検出手段により検出されたエンジン負荷が第２設定値以下、前記大気圧検出手段により検出された大気圧が第３設定値以下であるとき、
前記始動時進角装置を燃料の噴射時期が進角するように制御し、前記排気ガス再循環装置を前記制御弁の開度が大きくなるように制御し、前記燃料噴射ポンプをハイアイドル回転数が低下するように制御する
エンジン。