JPH01301944A - ディーゼルエンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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燃焼制御装置に関し、特
に燃焼室に噴射した燃料を補助着火源により着火せしめ
るようにしたものに関する。

（従来の技術） 従来、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置として、例え
ば実開昭５７−４４９３２号公報に開示されるように、
燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射手段を設けるとと
もに該燃料噴射手段からの噴射燃料を着火せしめる発熱
体を設け、エンジンの低力運転時に該発熱体をオン作動
して燃焼を促進させ白煙の排出を抑制するようにしたも
のが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えばアルコール等の低セタン燃料によりデ
ィーゼルエンジンを運転してエミッション性能の向上を
図る技術が知られている。このようなエンジンでは、燃
料の性質上エンジンの低回転低負荷時では燃焼速度が遅
くて着火源から遠いところでは燃料が充分に燃焼し切ら
ず、一方燃料がリッチな高負荷時ではこの燃料が気化し
易いために着火源から遠いところでノッキングが発生し
易いという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、低セタン燃料により運転されるディ
ーゼルエンジンにおいて燃焼性に問題のある運転領域で
は上述したような発熱体等の補助着火源を利用して燃焼
速度を速めることにより、エミッション性能の向上、燃
費の改善および騒音の低減等を図ることにある。

さらに、本発明では、噴射タイミングを適切に補正して
補助着火源の利用による燃焼性の改善を一層有効に行う
ことをも目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの低回
転低負荷時および高負荷時に補助着火源をオン作動させ
るとともに該補助着火源の作動に応じて燃料噴射手段の
噴射タイミングを補正することである。

具体的に、本発明の講じた解決手段は、燃焼室に燃料を
噴射供給する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段からの噴
射燃料を着火せしめる補助着火源と、エンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段
の出力を受けエンジンの低回転低負荷時および高負荷時
に上記補助着火源をオン作動させ中負荷時にオフさせる
補助着火源制御手段と、補助着火源の作動に応じて上記
燃料噴射手段の噴射タイミングを補正する補正手段とを
設ける構成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、エンジンが低回転低負
荷時および高負荷時にあるとの運転状態検出手段の検出
により補助着火源制御手段によって補助着火源がオン作
動され、燃焼速度が速められる。このことにより、エン
ジンの低回転低負荷時では燃費およびエミッション性能
が改善され、一方、高負荷時では出力、エミッション性
能の改善および騒音の低減が達成される。

その場合、補助着火源の作動に応じて上記燃料噴射手段
の噴射タイミングが補正手段によって補正されるので、
補助着火源の利用による燃焼性の制御が一層細かなもの
になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る燃焼制御装置を□　　　
示す。該燃焼制御装置はアルコールを燃料とするディー
ゼルエンジンを対象とする。同図において、１はエンジ
ン本体であって、該エンジン本体１内にはシリンダ２，
２・・・が形成されている。該各シリンダ２にはピスト
ン３が摺動自在に嵌挿され、該シリンダ２とピストン３
とにより燃焼室４が形成されている。該各燃焼室４には
吸気通路６と排気通路７とが接続されている。

また、上記エンジン本体１には各燃焼室４に臨ませて燃
料噴射手段としてのホール形の多噴孔燃料噴射ノズル１
１が設けられている。該燃料噴射ノズル１１．１１・・
・は燃料噴射ポンプ１２に接続されていて、各燃焼室４
にそれぞれ燃料を噴射供給するようにしている。該燃料
噴射ポンプ１２には各燃料噴射ノズル１１からの燃料の
噴射時期を調整するための噴射時期コントローラ１３が
設けられている。

さらに、上記エンジン本体１には各燃焼室４に臨ませて
補助着火源としての第１および第２の２つの点火プラグ
２１．２２が配設されている。第２図および第３図に示
すように、該各点火プラグ２１．２２は燃焼室４の上方
から見て対称に配されているとともにその点火部が上記
燃料噴射ノズル１１の各噴孔からの噴霧の中途に配され
ている。

該各点火プラグ２１．２２はディストリビュータ２３に
接続され該ディストリビュータ２３にはイグニッション
コイル２４が接続されており、点火部での放電により燃
料噴射ノズル１１からの噴射燃料を着火させるようにし
ている。本実施例では第１点火プラグ２１が常時オン作
動されているとともに第２点火プラグ２２が後述するコ
ントロールユニット３０により作動制御される。該イグ
ニッションコイル２４には各点火プラグ２１．２２の点
火時期を調整するための点火時期コントローラ２５が設
けられている。尚、点火プラグは２つに限らず、例えば
第４図のように３つ配設してもよいし、第５図のように
６つ配設してもよい。

そして、上記噴射時期コントローラ１３と点火時期コン
トローラ２５とはコントロールユニット３０により制御
される。

また、３１は吸気通路に設けられ吸気の温度を検出する
ための吸気温度センサ、３２は燃料供給系に設けられ燃
料の温度を検出するための燃料温度センサ、３３はウォ
ータジャケットに設けられ冷却水の温度を検出するため
の水温センサ、３４は潤滑系に設けられ潤滑油の温度を
検出するための油温センサ、３５はエンジンの回転数を
検出するための回転数センサ、３６はエンジンのクラン
ク角度を検出するためのクランク角センサ、３７はエン
ジンの受ける負荷を検出するための負荷センサである。

以上の各センサ３１〜３７は上記コントロールユニット
３０にそれぞれ接続されている。

次に、上記コントロールユニット３０の作動を第６図の
フローチャートに基づいて説明する。まずスタート後、
ステップＳ１でスタータがオン作動しているか否かを判
定し、オフ作動であるＮ。

のときにはステップＳ２に進み、エンジン回転数Ｎがゼ
ロか否かを判定し、ゼロであるＹＥＳのときには上記ス
テップＳ１に戻る一方、ゼロでないＮＯのときには次の
各ステップ８３〜ステツプＳ８でエンジンに関連した温
度の判定を行う。

すなわち、ステップＳ３で潤滑油の温度ＨＯが９０度以
下か否かを、ステップＳ４で冷却水の温度Ｈｗが８５度
以下か否かを、ステップＳ５で吸気温度ＨＡが２０度以
下か否かを、ステップＳ６で燃料温度ＨＦが１０度以下
か否かをそれぞれ判定する。そして、Ｈｏ＞９０（度）
かっＨｗ＞８５（度）かつＨＡ＞２０（度）かっＨＦ＞
１０（度）で各ステップ８３〜ステツプＳ６が全てＮＯ
のときには暖気運転中ではないと判断する。さらに、ス
テップＳ７で吸気温度ＨＡが４０度以上か否かを、ステ
ップＳ８で燃料温度ＨＦが６０度以上か否かをそれぞれ
判定する。そして、ＨＡ＜４０（度）かつＨＦ＜６０（
度）で両ステップＳ７、Ｓ８が共にＮｏのときには高温
時ではないと判断してステップＳ９．ステップＳＩＯに
進み、第７図に基づいて補助着火源の基本制御を行う。

上記基本制御は、まずステップＳ９でエンジンがＡゾー
ンにあるか否かを、ステップＳＩＯでエンジンがＢゾー
ンにあるか否かをそれぞれ判定する。

ここで、Ａゾーンとはエンジン回転数Ｎが「０〜ｒ１で
かつ負荷ＰがＰＯ〜Ｐ１の低回転低負荷領域であり、Ｂ
ゾーンとはエンジン回転数Ｎがｒ２〜ｒ３でかつ負荷Ｐ
がＰ２〜Ｐ３の高回転高負荷領域である。そして、Ａゾ
ーンにあるときにはステップＳ１１において第２点火プ
ラグ２２をオン作動させて２点着穴モードにする。この
ことにより、燃焼速度が速められて着火源から遠いとこ
ろでも燃料が充分に燃焼して未燃領域がなくなり、燃費
およびエミッション性能が改善される。そして、ステッ
プＳ１２において第８図に示すように燃料噴射時期ＪＴ
をΔｔ１だけ遅らせるように補正するとともにステップ
Ｓ＋３において第１０図に示すように点火時期ＧＴをΔ
Ｔ１だけ遅らせるように補正する。すなわち、火炎伝播
速度が速いので、燃料噴射時期ＪＴおよび点火時期ＧＴ
の遅延補正が可能になり、可及的にＴＤＣに近いところ
で燃料を噴射してこれを速やかに燃焼させることができ
る。

一方、ＢゾーンにあるときにはステップＳ＋４において
第２点火プラグ２２をオン作動させて２点着穴モードに
する。このことにより、燃焼速度が速められて着火源か
ら遠いところでの自発火が抑制され、出力、エミッショ
ン性能の改善および騒音の低減が達成される。そして、
ステップＳＯ５において第９図に示すように燃料噴射時
期ＪＴをΔｔ２だけ遅らせるように補正するとともにス
テップＳ＋６において第１１図に示すように点火時期Ｇ
ＴをΔＴ２だけ遅らせるように補正する。すなわち、火
炎伝播速度が速いので、燃料噴射時期ＪＴおよび点火時
期ＧＴの上記遅延補正が可能になり、可及的にＴＤＣに
近いところで燃料を噴射して燃料噴霧が拡散するのを防
止してノッキングの発生を防止できる。

また、ＡゾーンにもＢゾーンにもないときには第２点火
プラグ２２をオフ作動したままにするとともに燃料噴射
時期ＪＴおよび点火時期ＧＴの補正を行わない。

一方、Ｈｏ≦９０（度）またはＨｗ≦８５（度）で各ス
テップＳ３．ＳａのいずれかがＹＥＳのときには暖気運
転中である判断して第１２図に基づいて暖気補正を行う
。該暖気補正は、まずステ・ツブＳ＋７でエンジンがＡ
″ゾーンあるか否かを、ステップＳＩ８でエンジンがＢ
゛ゾーンあるか否かをそれぞれ判定する。ここで、Ａ゛
ゾーンはエンジン回転数Ｎがｒ　Ｑ　−ｒ　ｌ　　″　
（ｒ＋　＜ｒ＋　　”）でかつ負荷ＰがＰｏ＝Ｐ＋　　
−（ＰＩ　＜ＰＩ　　”）の低回転低負荷領域であり、
Ｂ″ゾーンはエンジン回転数Ｎがｒ２−〜ｒ３　　（ｒ
＝　＜ｒ２”）でかつ負荷ＰがＰ２　＝〜Ｐ３　　（Ｐ
２　＜Ｐ２−）の高回転高負荷領域である。すなわち、
暖気運転時においては燃焼室４が冷えているので、低回
転低負荷領域を拡張するとともにノッキングが発生し難
い関係上高回転高負荷領域を縮小するようにしたもので
ある。そして、Ａ゛ゾーンあるときにはステップＳ＋９
において第２点火プラグ２２をオン作動させて２点着穴
モードにして燃費およびエミッション性能を改善する。

そして、ステップＳ２０において第１３図に示すように
燃料噴射時期ＪＴを上記Δｔ１よりも短いΔ１．−だけ
遅らせるように補正するとともにステップＳ２１におい
て第１４図に示すように点火時期ＧＴを上記ΔＴ１より
も短いΔＴ１　″だけ遅らせるように補正する。すなわ
ち、暖気運転時においては暖気運転後よりも燃焼性が劣
るので、燃料噴射時期ＪＴおよび点火時期ＧＴの遅延時
間を少なくしたものである。

一方、ＢゾーンにあるときにはステップＳ２２〜Ｓ２４
において上記ステップＳ１４〜Ｓ＋６と同様の補正を行
う。

また、ＨＡ≦２０（度）またはＨＦ≦１０（度）で各ス
テップＳｓ、ＳｓのいずれかがＹＥＳのときにも暖気運
転中である判断してステップＳ２５〜Ｓ３２において上
記ステップＳＩ７〜Ｓ２４と同様の暖気補正を行う。

さらに、ＨＡ≧４０（度）またはＨＦ≧６０（度）で各
ステップＳ７．Ｓ８のいずれかがＹＥＳのときには高温
時である判断して第１５図に基づいて高温補正を行う。

該高温補正は、まずステップＳ３３でエンジンがＡ−−
ゾーンにあるか否かを、ステップＳ３４でエンジンがＢ
−−ゾーンにあるか否かをそれぞれ判定する。ここで、
Ａ＝ゾーンとはエンジン回転数Ｎがｒ□−ｒｌ　−−（
ｒｌ　″くｒｌ）でかつ負荷ＰがＰｏｘｐｌ−−（Ｐ＋
　　−＜Ｐ＋）の低回転低負荷領域であり、Ｂ゛ゾーン
はエンジン回転数Ｎがｒ２〜ｒ３　（ｒ２　”″くｒ２
）でかつ負荷ＰがＰ２パ〜ｐ３　　（ｐ２″−＜Ｐ２）
の高回転高負荷領域である。すなわち、高温時において
は燃料の着火性が良いので、低回転低負荷領域を縮小す
るとともにノッキングが発生し昌い関係上高回転高負荷
領域を拡張するようにしたものである。そして、Ａ″″
″ゾーンるときにはステップＳ３５〜Ｓ３７において上
記ステップＳ＋＋〜Ｓ＋３と同様の補正を行う。

一方、Ｂ゛ゾーンあるときにはステップＳ（において第
２点火プラグ２２をオン作動させて２点着穴モードにし
て出力、エミッション性能の改善および騒音の低減を達
成する。そして、ステップＳ３９において第１６図に示
すように燃料噴射時期ＪＴを上記Δｔ２よりも長いΔｔ
２　゛だけ遅らせるように補正するとともにステップＳ
ａｏにおいて第１７図に示すように点、火時期ＧＴを上
記ΔＴ２よりも短いΔＴ２　゛だけ遅らせるように補正
する。すなわち、高温時においては通常運転時よりも燃
焼性が活性化されるので、燃料噴射時期ＪＴおよび点火
時期ＧＴの遅延時間を多くしたものである。

さらに、上記ステップＳ１でスタータがＯＮ作動してい
るＹＥＳのときには暖気が完了していないと判断してス
テップ８４１〜Ｓ４４において上記ステップＳ＋７〜Ｓ
２＋と同様の暖気補正を行う。

以上のフローにおいて、ステップＳ９およびステップ５
ＩＱｓステツプＳ＋７およびステップＳ＋８、ステップ
Ｓδおよびステップ３２６並びにステップＳ３３および
ステップＳ３４によりエンジンの運転状態を検出する運
転状態検出手段５１を構成している。また、ステップＳ
１１、ステップＳ１４、ステツブＳ１９、ステップＳ２
２、ステップＳ２７、ステップＳ３）、ステップＳ３５
、ステップ３３８およびステップＳ４２により上記運転
状態検出手段５１の出力を受けエンジンの低回転低負荷
時および高負荷時に上記補助着火源（第２点火プラグ２
２）をオン作動させ９負荷時にオフさせる補助着火源制
御手段５２を構成している。さらに、ステップＳ＋２お
よびステップＳ１３、ステップＳＩ５およびステップ８
１６、ステップ５２ｔｌおよびステップＳ２１、ステッ
プＳ２３およびステップＳ２４、ステップ８２８および
ステップＳ２９、ステップＳ３１およびステップＳ３２
、ステップＳ３［１およびステップＳ３７、ステップＳ
３９およびステップＳ＠並びにステップＳ４３およびス
テップＳ４４により補助着火源（第２点火プラグ２２）
の作動に応じて上記燃料噴射手段の噴射タイミングを補
正する補正手段５３を構成するものである。

したがって、上記実施例においては、エンジンが低回転
低負荷時および高負荷時にあるとの運転状態検出手段５
１の検出により補助着火源制御手段５２によって補助着
火源（第２点火プラグ２２）がオン作動され、燃焼速度
が速められる。このことにより、エンジンの低回転低負
荷時では燃費およびエミッション性能が改善され、一方
、高負荷時では出力、エミッション性能の改善および騒
音の低減が達成される。

その場合、補助着火源（第２点火プラグ２２）の作動に
応じて上記燃料噴射手段（燃料噴射ノズル１１）の噴射
タイミングが補正手段５３によって補正されるので、補
助着火源（第２点火プラグ２２）の利用による燃焼性の
改善を一層有効に行うことができる。

なお、上記実施例では点火プラグ２１．２２を用いたが
、グロープラグを用いてもよい。その場合のグロープラ
グの制御回路の一例を第１８図に示す。ここで、４１．
４１・・・はグロープラグ、４２は該グロープラグ４１
，４１・・・への通電を支配するパワートランジスタ、
４３はリレー、４４はバッテリ、４５はコントロールボ
ックスである。

また、点火プラグやグロープラグの数には何ら制限はな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの燃
焼制御装置によれば、エンジンの低回転低負荷時および
高負荷時に補助着火源をオン作動させ中負荷時にオフさ
せるとともにこの補助着火源の作動に応じて燃料噴射手
段の噴射タイミングを補正したので、エンジンの低回転
低負荷時における燃費およびエミッション性能の改善と
高負荷時における出力、エミッション性能の改善および
騒音の低減とを両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は全体概略構成
図、第２図はエンジンの要部縦断側面図、第３図は噴霧
の分布を示す平面図、第４図および第５図はそれぞれ変
形例を示す第３図相当図、第６図はコントロールユニッ
トの作動制御を示すフローチャート図、第７図は２点着
火モードの領域を示す説明図、第８図は２点着火モード
におけるＡゾーンでの燃料噴射時期の補正を示す説明図
、第９図は同Ｂゾーンでの燃料噴射時期の補正を示す説
明図、ｖ４１θ図は２点着火モードにおけるＡゾーンで
の点火時期の補正を示す説明図、第１１図は同Ｂゾーン
での点火時期の補正を示す説明図、第１２図は暖気補正
の場合の２点着火モードの領域を示す説明図、第１３図
は暖気補正の場合におけるＡゾーンでの燃料噴射時期の
補正を示す説明図、第１４図は同点火時期の補正を示す
説明図、第１５図は高温補正の場合の２点着火モードの
領域を示す説明図、第１６図は高温補正の場合における
Ｂゾーンでの燃料噴射時期の補正を示す説明図、第１７
図は同点火時期の補正を示す説明図、第１８図はグロー
プラグの制御回路図である。 １１・・・燃料噴射ノズル、２１．２２・・・点火プラ
グ、３０・・・コントロールユニット、５１・・・運転
状態検出手段、５２・−・補助着火源制御手段、５３・
・・補正手段。 第６　図（１） 第１８図 第７図 エンシフ回愕■ 負 階６　図（ロ） 第８図 檜 艷　荷 ｖ５１ｏ図 機　萄 第９図 遭 第１１図 ―　荷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、
   該燃料噴射手段からの噴射燃料を着火せしめる補助着火
   源と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、該運転状態検出手段の出力を受けエンジンの低回転
   低負荷時および高負荷時に上記補助着火源をオン作動さ
   せ中負荷時にオフさせる補助着火源制御手段と、補助着
   火源の作動に応じて上記燃料噴射手段の噴射タイミング
   を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするディー
   ゼルエンジンの燃焼制御装置。