JPH04203453A - ディーゼルエンジンの制御装置 - 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制御装置に関する。

（従来の技術およびその課題） 大気汚染防止のためにエンジンに備えられる排気還流装
置は、エンジン回転数とアクセル開度等の運転状態に応
じて不活性である排気ガスの一部を吸気系に還流させる
ことにより、燃焼時の最高温度を下げてＮＯｘの生成を
少なくするようになっている（特開昭６０−９０９３２
号公報、参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、排気還流が行われる多×簡ディーゼルエ
ンジンにあっては、吸気圧、排圧や各気筒の排気濃度の
影響により、各気筒の排気還流率にバラツキが生じるた
め、気筒毎の燃料噴射量を一定に制御した場合に、排気
還流量の比較的に多い気筒では空気過剰率が低下してス
モークの発生量が増大し、エンジン全体としてのスモー
クレベルを悪化させるという問題、αがある。

また、加速時において、排気還流通路内に還流〃スが残
っているうちに、アクセルと連動して燃料噴射量が増！
されるような場合、空気過剰率が低下し、スモークレベ
ルが大幅に悪化することがある。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（問題１党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、第１図に示すよう
に、少なくとも燃料噴射量を気筒毎に調整可能とする燃
料噴射ポンプ８１と、排気ガスの一部を吸気管の途中に
還流する排気還流装置［８２とを備えるディーゼルニン
ジン番こおいて、エンジン回転数Ｎｅを検出する回転数
検出手段８３と、エンジン負荷Ａｃｅを検出する負荷検
出手段８４と、前記各検出手段８３．８４の出力に基づ
いて少なくとも燃料の基本噴射量ＱＮを決定する基本制
御量決定手段８５と、同じく前記各検出手段８３゜８４
の出力に基づいて基本排気還流量ＥＧＲＮを決定する手
段８６と、＠χ管を通って気筒に吸入される排気還流〃
スを含む吸気から気筒毎の空気過剰率λＩＮＴを検出す
る２気過剰率検出手段８７と、空気過剰率検出手段８７
の出力に基づし・で少なくとも基本噴射量を気筒毎に補
正する基本制御量補正手段８８と、同じく空気過剰率検
出手段８７の出力に基づいて基本排気還流量を補正する
基本排気還流量補正手段８９とを備えた。なお、第１図
において、Ｑｌは気筒毎の燃料噴射量の補正値、ＥＧＲ
は排気還流量の補正値である。

（作用） 基本的には、回転数Ｎｅと負荷Ａｃｅで代表されるエン
ジン運転状態に基づいて適切な基本燃料噴射ｊｌＱＮと
排気還流量ＥＧＲＮが与えられ、スモークの発生を抑え
つつＮＯｘの低減が行われる。

ただし、前記したように、吸気圧、排圧や各気筒の排気
濃度の影響により、実際には気筒毎の排気還流率にバラ
ツキが生じ、最適値からのずれを生じる。

この排気還流率のずれは吸￥Ｘ、管を通って気筒に吸入
されるＪＩＦ気還流〃スから空気過剰率人Ｉ　Ｎ　′］
”の変化として気筒毎に検出され、これに基づいて全×
簡の排気′１１流率の平均値が目標値に接近するように
排気還流量が補正されるとともに、各×簡の燃料噴射量
が目標の空気過剰率に接近する方向に補正されるため、
空気過剰率が％、筒毎に最適に制御され、スモークおよ
びＮＯｘ等を有効に低減できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず第２図に燃料噴射ポンプの一例を示すが、これは各
気筒の噴射ノズルに燃料を圧送するいわゆる分配型の燃
料噴射ポンプである。

この燃料噴射ポンプ１は、ポンプハウジング１０内に駆
動軸４により駆動される低圧１１１フイードポンプ２と
高圧側プランジャポンプ３を備え、図示しない燃料入口
からフィードホップ２により吸引された燃料はハウソン
グ１内のポンプ室５に供給され、ポンプ室５に開口する
吸込通路６を介してフ゛ランツヤポンプ３：こ送られる
。

プランツヤボ／ブ３のブランツヤ７には、その先端にエ
ンジンの気筒と同数の吸込溝８が形成されており、他端
には同じく同数のカム山を持つ７エイスカム９が形成さ
れている。７ヱイスカム９は、駆動軸４と共に回（しな
がらローラリング１０に配設されたローラ１１を乗り越
えて所定のカムリフトだけ往復運動する。このブランツ
ヤ７の回転往復運動にて、吸込溝８からブランツヤ室１
２に吸引された燃料が、プランツヤ室１２に通じる図示
しない各気筒毎の分配ポートからデリバリバルブを通っ
て圧送される。

１３はプランジャ室１２と低圧のポンプ室５とを連通す
る燃料戻し通路で、この燃料戻し通路１３の途中には、
燃料噴射を制御する弁手段として、駆動回路からの信号
（駆動パルス）によりエンジン運転条件に応じて駆動さ
れる高速応動型の電磁弁１４が介装されている。この電
磁弁１４をブランツヤ７の圧縮行程中に閉じると、噴射
ノズルから燃料の噴射が開始され、その所定期間後に電
磁弁１４を閏くと噴射が終了する。つまり、電磁弁１４
の閉弁時期にて燃料の噴射開始時期が、その閉弁時期に
応じて噴射量が制御される。

一方、７エイスカム９の位相（す７ト時期）を制御する
ために、第３図に示したような位相制御手段が設けられ
ている。１８は上記ローラリング１０に対して接線方向
に往復動するように連接されたタイマピストンであり、
基本的にはタイマピストン１８の一端に画成された高圧
室２０に作用するポンプ室圧力と、他端の低圧室２１に
設けられたタイマスプリング１９の張力とつり合いに応
じてタイマピストン１８の位置およびローラリング１０
の位相が制御されるようになっている。ただし、高圧室
２０の途中にはタイミングコントロールパルプ（デユー
ティ制御電磁弁）２２が介装されたバイパス通路２３を
介して低圧室２１と連通しており、所定の周波数で開閉
作動するタイミングコントロールバルブ２２の乎均開度
が増大するほど高圧室２０から低圧室２１１１１へと圧
力が逃がされるので、それだけ前記タイマピストン１８
の移動が抑制されることになる。このようにしてローラ
リング１０を回動させることによって、電磁弁１４によ
る噴射期間に対して７エイスカム９のり７ト領域が移動
するので、７エイスカム９のり７トカーブに応じて燃料
噴射率が変化することになる。

第４図は排気還流装置の一例を示すが、このエンジン３
１には吸気を導入する吸気管３２と、排気ガスを排出す
る排気管３３とを連通するＥＧＲ通路３４が設けられ、
このＥＧＲ通路３４を通して排気ガスの一部がエンジン
３１に再循環させられる。この排気ガスの流量を調節す
る手段として、ＥＧＲ通路３４の途中にＥＧＲパルプ３
５が介装され、吸気管３２内には吸気絞弁３６が介装さ
れるとともに、排気管３３内には排気絞弁３７が介装さ
れる。このＥＧＲバルブ３５と絞弁３６ｔ３７に連結さ
れるグイヤ７ラム装置３８，３９．４０は、エンジン３
１により駆動されるバキュームポンプ４１の負圧が負圧
通路４２から圧力調整弁４３．４４．４５をそれぞれ介
して導かれ、各圧力胴１０・１３，４４．・ｔ５はコン
トローラ５０からの信号に応じて各グイヤ７ラム装置３
８，３９．４０に導かれる負圧がＲ整され、ＥＧＲパル
プ３５と絞弁３６，３７をそｔｔｆれ開閉作動させるこ
とにより、ＥＧＲ通路３４を通って吸気管３２に還流さ
れる排Ｘｌｌ流量が調節される。

コントローラ５０は、燃料噴射ポンプ１に備えられるア
クセル開度センサ５２と回転数センサ５５．５６からの
信号を始め各種運転状態の検出信号が入力され、基本的
にはこれら検出値に応じてあらかじめ設定された制御マ
ツプに基づき各圧力調整弁４３，４４．４５の圧力調整
値がそれぞれ演算され、排気〃スの還流量が制御される
。

ところで、このような排気還流装置にあっては、吸気圧
、徘×圧や各気筒の排気濃度の影響により、気筒毎の排
気還流率にバフツキが生じることがあり、この場合に気
筒毎の噴射量を一定にしていると、実際の排気還流率の
高い気筒では空気過剰率が低下し、スモークを悪化して
しまうという問題点がある。

そこで、吸気管３２の各気筒へ分岐する吸スボ−）３２
ａの集合部３２１】に酸素濃度を検出するセンサ５３を
設け、このポート染合部３２１〕を通過して各気筒に吸
入される排気還流ガスと新気が混合した吸気に対し各気
筒の吸気タイミングに合わせてセンサ出力を読み取るこ
とにより、各気筒毎の空気過剰率を検出する。このセン
サ５３の出力はコントローラ５０に入力され、検出され
た空気過剰率に応じて排気還流量を補正するとともに、
同じく空電過剰率に応じて気筒毎の燃料噴射量を補正す
ることに本発明の要点がある。

コントローラ５０は演算部分のＣＰＵ、記憶部分のＲＡ
Ｍ％ＲＯＭ、入出力部分のＩｌｏ等からなるマイコンで
構成される。

コントローラ５０には、噴射ポンプ１の１回転当たり１
個のパルス（す７Ｔレンスパルス）および、１　回転当
たり３６個のパルス（スケールパルス）を出力する各セ
ンサ５５，５６からの検出信号と、エンジン負衡として
アクセル開度センサ５２からの検出信号、および吸気温
センサ５７、排気温センサ５８、＠気圧センサ５９、水
温センサ６０、燃料温度センサ６１、アイドルスイッチ
６２からの各信号が入力される。さらに、このコントロ
ーラ５０には、ボート集会部３２ｂに設けられる酸素濃
度センサ５３からの気筒毎の空気過剰率の検出信号が入
力される。なお、６３は電磁弁１４の実際の閉弁開始時
期および閉弁期間、つまり噴射開始時期および噴射量を
検知するＤＶＣセンサ、６４は７エイスカム９の位相に
対応するタイマピストン１０の位置を検出するセンサで
あり、これらはそれぞれ燃料噴射量と噴射時期およびタ
イミングコントロールバルブ２２を介して燃料噴射率を
制御した結果をフィードバックして制御精度を向上させ
る目的で必要に応じで設けられる。

ＣＰＵではＲＯＭに格納されたプログラムに従って上記
Ｉ１０からの各信号を取り込んで所定の演算処理を行い
、これら基づいて各気筒毎に燃料噴射量と燃料噴射時期
、さらに＃気Ｊ１！流量を適正に制御するように、燃料
噴射ポンプ１の電磁弁１４、排気還流装置の圧力調整弁
４３，４４．４５にそれぞれ出力する。

このＣＰＵの制御動作を第６図の７０−チャートを参照
しながら説明する。

まずステップ７０でエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度
Ａｃｅ、冷却水温Ｔｗ等の運転条件の諸データを読込み
、次いで基本燃料噴射ｔＱＮ、基本燃料噴射時期ＩＴＮ
、基本ＥＧＲ量（基本排気還流量）ＥＧＲＮ、基本空気
過剰率λＮ、スモーク限界空気過剰率λＭＩＮをそれぞ
れテーブルルックアップにより求める（ステップ７１）
。

基本噴射量ＱＮは第７図に示すようにエンジン回啄数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａｃｅとに基づいて、また基本燃料噴
射時期ＩＴＮは第８図に示すように回転数Ｎｅに基づい
て、基本Ｅ　Ｇ　ＲＩｔ　Ｅ　Ｇ　ＲＮ　ハ第９図に示
すように、回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに基づいて、基本
空気過剰率λＮは第１０図に示すように基本排気還流Ｉ
ＥＧＲＮと回転数Ｎｅに基づいて、スモーク限界空気過
剰率λＭＩＮは第１１図に示すように基本噴射量ＱＮと
回転数Ｎｅに基づいてそれぞれ求められる。二のとき、
前記各制御量は冷却水ｆＬＴｌｌ等に応して必要な補正
がｍされる。

このように各基本値をテーブルルックアップにより読込
んだら、次にステップ７２に進んで空気過剰率センサ５
３の出力λＩＮＴを各気筒別に読込む。これは、例えば
第１２図に示すような出力波形からそのタイミングに応
じてサンプリング期間中のλＩＮＴを加算平均して第１
気筒、第３スｍ、・・・の点大類に従って気筒毎の空気
過剰率λＩＴＮｉ（λｌＮＴ１．λＩＮＴ３．・・・）
を読み込む。

大のステップ７３で金気筒の平均空気過剰率λＭＥＡＮ
を算出し、続いてこの算出された￥均空気過剰率λＭＥ
ＡＮが前記基本空気過剰率λＮとなるように空気過剰率
補正量Δλを算出し、第１３図に示すようにこの算出値
Δλに基づいて排気還流量の補正量ΔＥＧＲが求められ
る（ステップ７４）。

次のステップ７５で前記各気筒・の空気過剰率λＩ　Ｎ
Ｔｉとスモーク限界空気過剰率λＭＩＮの差を算出し、
この算出値から第１４図に基づいて気筒毎の燃料噴射！
？！１１ｆｌΔＱ１を、第１５図に基づいて気筒毎の噴
射時期補正塩ΔＩＴｉをそれぞれ求める。

ステップ７６にあるように、燃料噴射量Ｑ＝ＱＮ十ΔＱ
ｉ、噴射時期ＩＴ＝ＩＴＮ＋Δ）Ｔｉ、ＥＧＲ＝ＥＧＲ
Ｎ＋ΔＥＧＲが算出される。この制御量に基づいて、コ
ントローラ５０は前記した燃料噴射量および噴射時期を
気筒毎に可変とする電磁弁１４と、排気還流量を可変と
する各圧力調整弁４３，４４．４５との作動を制御する
。もちろん、この制御動作はエンジン回転に同期して繰
り返し行われ、その都度新しいデータに更新されていく
のである。

このようにして、各気筒の空気過剰率λｌＮＴｉを検出
して、金気筒の空気過剰率λＭ　Ｅ　Ａ’　Ｎから排気
還流ＩＥＧＲを補正制御するとともに、燃料噴射量Ｑお
よび燃料噴射時期ＩＴを気筒毎にそれぞれ補正制御する
ことにより、空気過剰率が気筒毎に最適に制御され、ス
モークおよＶ　Ｎ　Ｏｘ等を有効に低減できる。

加速時において、吸気管３２や徘ス還流通路３４内に還
流ガスが残っているうちに、アクセルと連動して燃料噴
射量が増量するのを減量補正し、空気過剰率が低下して
スモークが大幅に悪化することを回避できる。

また、他の実施例として、Ｉ！ＩＩＪ１６図に示すよう
に、吸気管３２の各気筒に分岐する吸気ボート３２ａ毎
に空気過剰率センサ５３を配設することにより、気筒毎
の空気過剰率を検出する精度を高められる。

（発明の効果） 以上の通り本発明は、排気還流装置を備えるディーゼル
エンジンの吸気管に空気過剰率を検出する手段を設け、
その検出値に基づいて排気還流量を補正制御するととも
に、気筒毎の空気過剰率のバラツキに応じて気筒毎の燃
料噴射量を補正制御するようにしたため、各気筒に排気
還流量のバラツキがあっても排気ガス中のスモークやＮ
Ｏｘが増大することを防止し、ディーゼルエンジンの低
公害化と出力特性の維持を両立することかて゛きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の実施例を示
す燃料噴射ポンプの縦断面図、第３図は同図Ｘ−Ｘ線に
沿うタイマピストン部分の断面図、第４図は排気還流装
置の概略構成図、第５図はコントローラのブロック図、
第６図は制御動作の７０−チャート、第７図〜第１１図
はそれぞれ基本燃料噴射量、基本燃料噴射時期、基本Ｅ
ＧＲ量、基本空気過剰率、スモーク限界空気過剰率の制
御特性図、第１２図は空気過剰率センサの出力例、第１
３図〜第１５図はそれぞれ排気還流量の補正量、燃料噴
射量の補正量、噴射時期の補正量の制御特性図である。 ＄１６図は他の実施例を示す排気還流装置の概略構成図
である。 ８１・・・燃料噴射ポンプ、８２・・・排気還流装置、
８３・・・エンジン回転数検出手段、８４・・・負荷検
出手段、８５・・−基本制御量決定手段、８６・・・基
本排気還流量決定手段、８７・・・空気過剰率検出手段
、８８・・・基本制御量補正手段、８９・・・基本排気
還流量補正手段。 第３図 第４図 第６図 第７図　　　　第８図 第９図 ＩＪ　　　　　　　　Ｎｅ 第１３図 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも燃料噴射量を気筒毎に調整可能とする燃料噴
   射ポンプと、排気ガスの一部を吸気管の途中に還流する
   排気還流装置とを備えるディーゼルエンジンにおいて、
   エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、エンジン
   負荷を検出する負荷検出手段と、前記各検出手段の出力
   に基づいて少なくとも燃料の基本噴射量を決定する基本
   制御量決定手段と、同じく前記各検出手段の出力に基づ
   いて基本排気還流量を決定する手段と、吸気管を通って
   気筒に吸入される排気還流ガスを含む吸気から気筒毎の
   空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、空気過剰
   率検出手段の出力に基づいて少なくとも基本噴射量を気
   筒毎に補正する基本制御量補正手段と、同じく空気過剰
   率検出手段の出力に基づいて基本排気還流量を補正する
   基本排気還流量補正手段とを備えたことを特徴とするデ
   ィーゼルエンジンの制御装置。