JPH0291478A - 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） この発明は、スパークプラグを設けて強制着火を行うス
パークアシスト型ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に
関するものである。

（従来技術） メタノール等の低セタン燃料を使用するディーゼルエン
ジンは圧縮空気熱のみでは点火が困難なことから、例え
ば実開昭６２−１３３９７０号公報の如く補助点火源と
して点火プラグを設けて強制点火させ、さらにエンジン
の回転数や負荷を検出して点火の困難な、例えば低回転
、低負荷運転領域において連続火花を発生させる多重火
花に切り替える「マツプ制御」と呼ばれる方法や、失火
を検出した際に多重火花に切り替える方法が従来から行
われていた。

この多重火花方式は点火を連続火花によって行うもので
あるため点火に要するエネルギーが大きく、このエネル
ギーたる電力を発生させるエンジンに負担がかかり、ひ
いては燃費の悪化につながりさらには点火プラグの電極
の消耗が激しく耐久性が劣るといつた問題があった。

（発明の目的） この発明は上記した従来の問題点を解消するために、失
火対策として点火時期及び燃料噴射時期の調整を行った
後なおかつ失火が発生したときにのみ多重火花点火を行
うようにして、多重火花の使用頻度を下げて、点火プラ
グの消費電力の低減と耐久性の向上を得られるようにし
たディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供することを
目的とするものである。

（発明の構成） 上記の目的を達するためのこの発明は、燃焼室内に点火
プラグを有するディーゼルエンジンであって点火プラグ
に単火花または多重火花を発生させる単・多重火花装置
と、該単・多重火花装置の火花発生時期及び火花発生回
数を制御する点火制御装置と、エンジンの運転状態を検
出する運転状態検出手段と、エンジンの失火を検出する
失火検出手段と、噴射ノズルの燃料噴射時期を制御する
噴射制御装置と、上記失火検出手段が失火を検出したと
き、エンジンの運転状態に対応して点火時期もしくは燃
料噴射時期の少なくともいづれか一方の制御を優先させ
て失火を防止し、なおかつ失火を検出したとき多重火花
に切り替えて火花回数を増加させ、失火を防止する制御
を行うコントロールユニットとを設けて成るディーゼル
エンジンの燃焼制御装置である。

上記した失火は点火プラグの電極まわりの可燃混合気濃
度が希薄な場合と過濃な場合とに生じるものであり、こ
の可燃混合気濃度は燃料噴射時期と点火時期とにより変
化するものであることから、失火を検出したとき運転状
態検出手段からの情報にもとづいて、まず点火時期か燃
料噴射時期のいずれか、またはその両方を調整すること
により点火プラグの電極の周囲の可燃混合気濃度を適正
に整えて単火花のままで失火を防止し、それでもなおか
つ失火が生じるときに多重火花に切り替えて失火を防止
するもので、こうして多重火花の使用頻度を極力減じる
ことにより、点火プラグの消費電力を低減し、耐久力を
伸ばすことができるものである。

（実施例） 以下、この発明を図面に示す実施例にもとづいて詳細に
説明する。

第１図はこの発明の構成概要を示すブロック図、（１）
はシリンダーヘッド、（２）はシリンダー、（３）はピ
ストン、（４ンは燃焼室、シリンダーへラド（１）には
点火プラグ（５）と、噴射ノズル（６）とが装着されて
いて、点火プラグ（５）の電極と、噴射ノズル（６）の
噴射口とは燃焼室（４）内に位置している。

（７）はクランクシャフトで、ピストン（３）の往復運
動を回転運動に変換するものである。

（８）は燃料噴射ポンプで、噴射ノズル（６）に燃料の
メタノールを供給する。

（９）は着火センサーで、燃焼室（４）内での、点火プ
ラグ（５）による着火状況を検出するもの、０■は圧力
センサー燃焼室（４）内の圧力を検出するもので、この
着火センサー（９）及び圧力センサー０■は失火検出手
段を構成するものである。（１１）は噴射時期センサー
で、噴射ノズル（６）の針弁リフト量により燃料噴射時
期を検出するもの、Ｃ２１は負荷センサーで、燃料噴射
ポンプ（８）のラック位置を検知してエンジン負荷を検
出するもの、０■はエンジン回転数センサー、Ｃ４はク
ランクアングルセンサー、０５）は上死点センサーで、
これら３個のセンサーはいずれもクランクシャフト（７
）からエンジンの回転数とクランクアングルと、クラン
クの上死点位置とをそれぞれ検出するものである。

上記した噴射時期センサー（１１）と、負荷センサーＱ
２１と、エンジン回転数センサー側と、クランクアング
ルセンサー０４）と、上死点センサーθつとがエンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成するもの
である。

０６）＆；！コントロールユニットで、上記各センサー
からの信号を受けて点火プラグ（５）及び噴射ノズル（
６）の制御を行うもので、点火プラグ（５）の制御は、
点火制御装置（ＩＴＪにより点火時期及び点火回数の設
定を行い、単・多重火花装置０（Ｉ）で単火花または多
重火花の選択を行って点火プラグ（５）の点火を行うも
のであり、また、噴射ノズル（６）の制御は噴射制御装
置側により噴射時期及び噴射量の設定を行い、この設定
にもとづいて燃料噴射ポンプ（８）を作動させ、噴射ノ
ズル（６）の噴射を行うものである。

第２図は資料として公表されているメタノールを燃料と
する場合の点火プラグ（５）の周囲の可燃混合気のメタ
ノール濃度マツプであって、実線が全負荷、破線が低負
荷を示し、下方に横線で示した噴射期間においてメタノ
ール濃度的６％から約２４％の間が安定着火範囲で、こ
の範囲以上がリッチ、以下はリーンとなりこのリッチ及
びリーン範囲では失火が生じるもので全負荷ではリッチ
、り一ンの両方に、低負荷ではり−ンに失火の原因があ
ることがわかる。このメタノール濃度マツプは噴射時期
及び点火時期によって決定されるものである。

また第３図は、同様に資料として公表されている第２図
に示すメタノール濃度において点火時期に対する失火率
を示すグラフで、実線が全負荷、破線が低負荷を示し、
全負荷の場合はクランクアングル（以下ＣＡと記す）　
　１７５”〜１８０’のＣ領域で失火率がほとんどＯで
、ＣＡ１６７″′〜１７５゜のＢ領域で失火率が高く、
特にＣＡ１７０°付近では１００％近い失火率を示して
いる。低負荷の場合はＣＡ１６７＠〜１７５＠のＢ領域
で失火率がほとんどＯで、ＣＡ１７５°を越えてＣｅｌ
ｌ域に入りＣＡ　１８０°　（上死点）に近づくに従っ
て急激に失火率が高まることを示している。

なお、ＣＡ１６５’〜１６７°のＡ領域では全負荷・低
負荷とも若干失火が発生している。

次に第４図に示す燃焼制御フローチャートを説明する。

スタートしてまず第１に「失火検出」（イ）を行うが、
この失火検出は着火センサー（９）による「着火検出」
（ト）の情報を「失火判定」（チ）で判定して失火があ
れば「失火検出」（イ）に信号を送る手段と、エンジン
回転数センサー０り及び負荷センサー０２］による「エ
ンジン回転数・負荷検出」（す）からの情報と、圧力セ
ンサー０ωによる「筒内圧力検出」（ヌ）からの情報と
を元にして「筒内圧カマツブと比較」（ル）において、
エンジン回転数とエンジン負荷とによりＰ、〜Ｐ６の６
区画に区分した筒内圧カマツブの該当する筒内圧力に対
して「筒内圧力検出」（ヌ）の検出値とを比較すること
により「失火判定」（オ）において失火の有無を判定し
て失火があるＹＥＳの判定であれば「失火検出」（イ）
にその信号を送る手段との２系統からの情報を得て失火
を検出するものである。

こうして失火が検出されると、「失火原因判別」（ハ）
で失火の原因を判別するが、この判別にはエンジン回転
数センサー面と負荷センサー面とによる［エンジン回転
数・負荷検出」（ワ）と、第２図に示した「メタノール
濃度マツプ読み込みＪ　（１１）と、噴射時期センサー
Ｑｌ）及び着火センサー（９）とによる「噴射・点火時
期検出」（ｇ）とを行って、噴射時期を第２図に示す噴
射時期とを比較し、点火時期を第３図の失火率グラフ上
の位置と比較して、噴射時期及び点火時期が適正である
か否かと、この噴射時期及び点火時期により第２図のメ
タノール濃度マツプから見てメタノール濃度がリッチま
たはリーンであるかの情報を「失火原因判別Ｊ（Ｄ）に
送って、失火の原因が噴射時期にあるのか、点火時期に
あるのか、あるいはその両方にあるのかを判別し、この
失火原因に対応して「点火・噴射時期補正」（ハ）で点
火時期または噴射時期または点火時期・噴射時期の両方
を補正する。

この補正の結果を「失火判定」（ニ）で判定して、失火
のないＮｏであればスタートに戻り、失火が残っている
ＹＥＳであればさらに「補正継続判定」（本）を行って
補正継続が必要なＹＥＳであれば再度「点火・噴射時期
補正」（ハ）に戻して同様の点火時期または噴射時期ま
たは点火・噴射量時期の補正を繰り返し、再補正しても
失火が解消されないとの判定ＮＯの場合、最後の手段と
して「多重火花」（へ）に進んで点火プラグ（５）の火
花回数を増して失火を解消するものである。

次に上記点火時期及び噴射時期の補正概念として、低負
荷領域失火の場合メタノール濃度がリーン側において失
火が発生するが、これを噴射時期のアドバンスで補正す
ると、点火プラグ付近の燃料の成層化を妨げることとな
って補正効果が不充分となるためなるべく避けるのがよ
く、また全負荷領域失火の場合も点火時期及び噴射時期
のアドバンスはノッキング発生の原因となるおそれがあ
るためできるだけ避けるのがよく、好ましい補正指針を
付表１に示す。この付表１の補正対象領域は第３図のク
ランクアングルＡ、Ｂ、Ｃの各領域を示している。

（発明の効果） 以上説明した本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制
御装置によれば、失火が発生したとき、まず点火時期ま
たは燃料噴射時期の補正を行って失火を防止し、なおか
つ失火が防止できないときにのみ多重火花を利用して失
火を防止するようにしたことにより、多重火花の使用頻
度を大幅に低減することができ、多重火花による点火プ
ラグの電極の消耗を軽減して耐久寿命を延ばし、さらに
多重火花の発生に要する消費電力を低減し、ひいては電
力発生源であるエンジンの燃料消費を抑制して燃費率の
向上を果たし得るものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の燃焼制御装置の概要を示すブロック
図、第２図は既存のメタノール濃度マツプを示す図、第
３図は既存の失火率グラフを示す図、第４図は燃焼制御
のフローチャートである。 ｌ　・ ３　・ ５　・ ７　・ ８　・ ９　・ １０・ １１・ １２・ １３・ シリンダーへラド　　２・・シリンダーピストン　　　
　　　４・・燃焼室 点火プラグ　　　６・・噴射ノズル クランクシャフト 燃料噴射ポンプ 着火センサー（失火検出手段） 圧力センサー（失火検出手段） 噴射時期センサー（運転状態検出手段）負荷センサー（
運転状態検出手段） エンジン回転数センサー （運転状態検出手段） １４・・クランクアングルセンサー （運転状態検出手段） １５・・上死点センサー（運転状態検出手段）１６・・
コントロールユニット １７・・点火制御装置 １８・・単・多重火花装置 １９・・噴射制御装置 〔付表１〕　点火・噴射時期補正指針 時　許　出願人　マツダ　株式会社 第 図 第 図 点火時期 （’ＣＡ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼室内に点火プラグを有するディーゼルエンジンであ
   って、 点火プラグに単火花または多重火花を発生させる単・多
   重火花装置と、 該単・多重火花装置の火花発生時期及び火花発生回数を
   制御する点火制御装置と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 エンジンの失火を検出する失火検出手段と、噴射ノズル
   の燃料噴射時期を制御する噴射制御装置と、 上記失火検出手段が失火を検出したとき、エンジンの運
   転状態に対応した点火時期もしくは燃料噴射時期の少な
   くともいづれか一方の制御を優先させて失火を防止し、
   なおかつ失火を検出したとき多重火花に切り変えて火花
   回数を増加させ、失火を防止する制御を行うコントロー
   ルユニット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。