JPH074287A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの制御装置

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JPH074287A
JPH074287A JP4263570A JP26357092A JPH074287A JP H074287 A JPH074287 A JP H074287A JP 4263570 A JP4263570 A JP 4263570A JP 26357092 A JP26357092 A JP 26357092A JP H074287 A JPH074287 A JP H074287A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＧＲ装置などにより吸気の酸素濃度が大幅
に低くなり、燃焼温度が低下するときは、着火遅れ期間
を大幅に長くすることにより、吸気の酸素濃度が大幅に
低くなる運転域でＮＯｘとスモークの各濃度をともに低
減させる。 【構成】 燃焼温度低下手段８１ではエンジンの運転条
件に応じて燃焼温度を低下させる。この場合に、燃焼温
度が低くなる運転域になると、着火遅れ期間増大手段８
２が着火遅れ期間を大幅に長くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はディーゼルエンジンの
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス中の有害成分であるＮＯｘの発
生を抑制するために、吸気管に不活性の排出ガスを再循
環させる、いわゆるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ
Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が周知である。この
ＥＧＲ装置では、ＥＧＲ通路（排出ガスの一部を吸気管
に戻すための通路）にＥＧＲ弁を装着しておき、ＥＧＲ
の必要な領域でＥＧＲ弁を開いて一定量の排出ガス（Ｅ
ＧＲガス）を吸入空気に混合させることにより燃焼時の
最高温度を下げるのである。
【０００３】ところで、ＥＧＲ率（＝（ＥＧＲ量／新気
量）×１００）［％］が大きくなると、スモークの排出
濃度が増す。このため、特開昭６０−１６２０１８号公
報では、ＥＧＲ率が大きくなるのに合わせてスワールを
強化している。
【０００４】これは、ＥＧＲ率が大きくなると、スワー
ルを強くして燃焼時の空気と燃料のミキシング（交じり
具合）を改善することで、スモークを低減しようという
のである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
装置では、ＥＧＲ率を大幅に高くしたときのスモークの
増大を抑えることまでは困難である。
【０００６】たとえば図２２にＥＧＲ率に対するＮＯｘ
とスモークの各濃度を示すと、ＥＧＲ率の増加ととも
に、ＮＯｘ濃度は大きく減少していくのに反し、スモー
ク濃度が急激に大きくなっている。この場合に、スワー
ル比ＳＲを大きくすると、全般的にスモーク濃度を小さ
くできるのであるが、それでもＥＧＲ率の高い領域にな
ると、スモーク濃度の限界値を超えている。スワールに
よるスモーク濃度の低減効果は、拡散燃焼時の空気と燃
料の拡散速度を速めることにより得られるため、高ＥＧ
Ｒ率によって酸素濃度が低い状況下になると、空気中の
酸素不足によりその効果はあまり大きくないのである。
なお、スワール比ＳＲは ＳＲ＝Ｖｃ／Ｎ ただし、Ｖｃ；スワール流れ切線方向回転速度 Ｎ；エンジン回転速度 により定義される値である。
【０００７】また、スワール比ＳＲを大きくすると、Ｎ
Ｏｘ濃度も大きくなっている。
【０００８】そこでこの発明は、ＥＧＲ装置などにより
吸気の酸素濃度が大幅に低くなり、燃焼温度が低下する
ときは、着火遅れ期間を極端に長引かせることにより、
燃焼温度が低くなる運転域でＮＯｘとスモークをともに
低減させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１図に
示したように、エンジンの運転条件に応じてエンジンの
燃焼温度を低下させる手段８１と、燃焼温度が低くなる
運転域で着火遅れ期間を大幅に長くする手段８２とを設
けた。
【００１０】第２の発明は、前記燃焼温度低下手段８１
は、吸気の酸素濃度を低減させる手段である。
【００１１】第３の発明は、前記着火遅れ増大手段８２
は、燃料の噴射時期を上死点後まで遅らせる手段であ
る。
【００１２】第４の発明は、第３の発明において、燃料
の噴射時期を上死点後まで遅らせるときは吸気を過給す
る手段を設けた。
【００１３】第５の発明は、第３の発明において、燃料
の噴射時期を上死点後まで遅らせるときはスワールを強
化する手段を設けた。
【００１４】第６の発明は、第２の発明の酸素濃度低減
手段は、少なくとも２つに分岐された一方の分岐管を流
れる吸気から酸素を除去する酸素除去フィルターと、こ
のフィルターの設けられる分岐通路への吸気流量を調整
する流量制御弁と、この制御弁を運転条件に応じて制御
する手段とからなる。
【００１５】
【作用】燃焼温度が低くなる運転域になると、ＮＯｘ濃
度は減少するもののスモーク濃度が急激に上昇する。
【００１６】この運転域で、第１の発明により着火遅れ
期間が大幅に長くされると、ＮＯｘ濃度だけでなく、ス
モーク濃度もともに小さくなる。これは、通常のディー
ゼル燃焼は、着火遅れ期間に形成される予混合気が一気
に燃え上がる初期燃焼と、この燃焼に引き続いて起こ
り、その燃焼速度が燃料と空気の拡散速度によって制限
をうける拡散燃焼（主燃焼）とからなるが、着火遅れ期
間が大幅に長くされると、燃焼のほとんどが予混合気燃
焼となり、スモークが発生しにくくなるからであると思
われる。
【００１７】第２の発明で吸気の酸素濃度が低くなると
燃焼温度が低下し、第３の発明で燃料の噴射時期が上死
点後まで極端に遅らされると、着火遅れ期間が大幅に長
くなる。
【００１８】ところで、第３の発明において、燃料の噴
射時期を上死点後まで遅らせると、吸気の酸素濃度が低
減し、燃焼温度が低くなる運転域でＮＯｘ濃度、スモー
ク濃度をともに低減できるものの、その一方で酸素の絶
対量が不足するため、ＨＣ濃度が上昇する傾向にある。
【００１９】これに対して、第４の発明で吸気が過給さ
れると酸素濃度は低減するものの酸素の絶対量が確保さ
れ、また第５の発明でスワールが強化されることによっ
て燃焼が改善されるため、ＨＣ濃度が大幅に低減され
る。
【００２０】第２の発明において、吸気の酸素濃度をＥ
ＧＲ装置によって低減させるとすれば、排気中のカーボ
ンによって吸気バルブがスティックすることがある。
【００２１】これに対して、第６の発明によれば、ＥＧ
Ｒ装置のように排出ガスを吸気中に還流する必要がない
ため、排気中のカーボンによる吸気バルブのスティック
を防止することができ、また高温の排気による吸気温度
の上昇によるＮＯｘ濃度の上昇が抑制される。
【００２２】
【実施例】図２において、２１はエンジン本体、２３は
吸気管、２５は排気管、２６は排気管２５と吸気管２３
とを連通するＥＧＲ通路、２７は制御負圧に応動するダ
イアフラム式のＥＧＲ弁である。
【００２３】２８は負圧制御弁で、コントロールユニッ
ト３１からのデューティ信号に応じて負圧源からの一定
負圧を３段階に調整する。たとえば、負圧調整弁２８へ
のＯＦＦデューティ（一定周期のＯＦＦ時間割合）が最
大値で一定負圧がそのままＥＧＲ弁２７に導入されると
きは、排出ガスの５０％が還流される。これはＥＧＲ率
が１００％に相当する。ＯＦＦデューティが段階的に小
さくなると、ＥＧＲ弁２７への制御負圧の減少によりＥ
ＧＲ弁開度が小さくなってＥＧＲ流量が少なくなる。つ
まり、ＯＦＦデューティを小さくするごとにＥＧＲ率が
６０％、３０％と小さくなる。
【００２４】こうして得られる３段階のＥＧＲ率は、運
転条件に対して図３のように設定している。図におい
て、中回転・中負荷域と低回転の全負荷域でＥＧＲ率は
１００％である。これらの運転域では、スモークの発生
がほぼ０に抑えられるため、ＥＧＲ率を高くしてもスモ
ークの吸気管２３への流入によって引き起こされる吸気
バルブのスティックなどが発生しないからである。これ
に対して、高回転・高負荷域においては、燃焼期間が長
びいてスモークの発生を完全に抑えることができないた
め、さらには排気温度の上昇およびＥＧＲ流量の増大で
吸気温度が上昇し、ＥＧＲによるＮＯｘ低減の効果が減
少することなどのため、ＥＧＲ率を６０％、３０％と段
階的に減少させている。
【００２５】ＥＧＲ率をエンジンの運転条件に応じて制
御するため、マイコンからなるコントロールユニット３
１が設けられ、コントロールユニット３１では、アクセ
ル開度（アクセルペダル開度）を検出するセンサ３２、
エアフローメータ３３からの信号と、後述するリファレ
ンスパルス、スケールパルスにもとづいてＥＧＲ流量を
段階的に制御する。
【００２６】エンジンの発生するトルクとエンジン回転
数に対して図３に示したＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）の特
性が得られるように、アクセル開度（エンジン負荷相当
量）Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとするマ
ップ（図示せず）を設定しておき、このマップをルック
アップして、そのときの目標ＥＧＲ率を求める。これと
エアフローメータ流量（新気量）とからＥＧＲ流量を ＥＧＲ流量＝エアフローメータ流量×目標ＥＧＲ率… により計算し、この流量のＥＧＲガスが流れるように負
圧制御弁２８へのＯＦＦデューティを決定するのであ
る。
【００２７】一方、燃料噴射ポンプ２０の具体的な構造
を図４に示すと、これは燃料の噴射時期と燃料の噴射量
が電子制御される分配型の燃料噴射ポンプで、公知であ
る。
【００２８】図４において、４はエンジン２１の出力軸
と連結される駆動軸、２はこの駆動軸４により駆動され
るベーン型のフィードポンプで、図示しない燃料入口か
らフィードポンプ２により吸引された燃料はハウジング
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を介してプランジャポンプ３のプランジャ室１
２に送られる。
【００２９】駆動軸４の一端（図で右端）には、プラン
ジャ７の左端に固設されたフェイスカム９のツメ９ａが
軸方向に摺動自在に連結され、このツメ９ａを介して、
フェイスカム９およびプランジャ７が、駆動軸４と同一
軸線上に位置するとともに、プランジャ７については軸
方向に変位可能に構成される。
【００３０】前記駆動軸４とフェイスカム９との連結部
外周には、複数のローラ１１を担持するローラホルダ１
０が駆動軸４と同心に配置され、またフェイスカム９に
は気筒数に対応した数の不等速度カムをなすカム面９ｂ
が形成されており、このカム面９ｂは、スプリング１５
によりローラ１１に圧接されている。
【００３１】プランジャ７には、その先端にエンジンの
シリンダと同数の吸込溝８が形成され、カム面９ｂが駆
動軸４とともに回転しながらローラホルダ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
運動すると、吸込溝８からプランジャ室１２に吸引され
た燃料が、プランジャ室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噴射ノズル
へと圧送される。
【００３２】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１
３には駆動回路からの信号（駆動パルス）によりエンジ
ンの運転条件に応じて駆動される高速応動型の電磁弁１
４が介装される。この電磁弁１４は燃料制御のために設
けられるもので、プランジャ７の圧縮行程中に電磁弁１
４を閉じると燃料の噴射が開始され、電磁弁１４を開く
と噴射が終了する。つまり、電磁弁１４の閉弁時期によ
り燃料の噴射開始時期が、その閉弁期間に応じて噴射量
が制御される。
【００３３】ところで、ＥＧＲ率を大きくするとＮＯｘ
濃度を低減できるものの、その一方でスモーク濃度が急
激に上昇する。この場合に、スワールを強化することに
よって拡散燃焼時のミキシングを向上させるだけの対策
だと、高ＥＧＲ率でのスモーク濃度が不十分にしか低減
されない。
【００３４】これに対処するため、コントロールユニッ
ト３１では、高ＥＧＲ率の運転域になると、着火遅れ期
間が極端に長くなるように燃料の噴射時期を上死点後ま
で遅らせる。ＥＧＲ率の特性（図３）と対比させて、図
５に燃料の噴射時期の特性を示すと、低回転域での中負
荷から高負荷にかけての運転域で噴射時期を上死点後
（＋４ＡＴＤＣと＋２ＡＴＤＣ）にするのである。これ
は、噴射時期の大幅な遅延によって吸気をより低温状態
にし、予混合気燃焼の比率を増大させることによって、
スモークの発生を抑制するためである。
【００３５】図５において中回転から高回転での中高負
荷域になると、エンジン回転数の増加とともに噴射時期
を進めている。これは着火遅れの時間が一定であって
も、着火遅れクランク角度（着火遅れ時間をクランク角
度に換算した値）がエンジン回転数の増加に比例して大
きくなるので、どんな回転数においても着火時期をほぼ
一定に保つため、回転数の増加に伴い噴射時期を進める
のである。たとえば、１２００ｒｐｍで１ｍｓｅｃは
７．２°のクランク角度に相当するが、３倍の３６００
ｒｐｍになると１ｍｓｅｃは２．４°のクランク角度で
ある。つまり１２００ｒｐｍと３６００ｒｐｍとで着火
時期を同じにするには、３６００ｒｐｍの回転数では１
２００ｒｐｍのときより噴射時期を約５°進角する必要
があるのである。
【００３６】一方、図５においてスモークの発生しない
低負荷域ではスモーク発生を抑制する必要がないことお
よび炭化水素ＨＣの急増を抑制することのため噴射時期
を高負荷域より進めている。これは、燃焼室壁温が低く
なる低負荷域で高負荷域と同じ噴射時期にすると、着火
遅れ期間が長びくことに起因して着火時期が遅れ燃焼温
度が低下するためかえってＨＣ濃度が大きくからであ
る。
【００３７】図５に示した噴射時期が得られるように、
コントロールユニット３１では図４の電磁弁１４の開く
タイミング（噴射時期相当量）を制御する。
【００３８】図６は燃料の噴射時期と噴射期間（噴射
量）を制御するための流れ図で、一定周期で実行する。
【００３９】まず、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度
Ａｃｃ、冷却水温ＴＷおよび燃料温度ＴＦを読み込む
（図６のステップ１）。なお、エンジン回転数Ｎｅは、
リファレンスパルス（噴射ポンプ２０の１回転当たり１
個のパルス）とスケールパルス（噴射ポンプ２０の１回
転当たり３６個のパルス）から計算する。冷却水温ＴＷ
と燃料温度ＴＦは各センサ３４，３５で検出している。
【００４０】読み込まれたエンジン回転数Ｎｅとアクセ
ル開度Ａｃｃからは燃料の基本噴射時期Ｉｔｍと燃料の
基本噴射期間Ａｖｍの各マップをそれぞれルックアップ
して求める（図６のステップ２）。
【００４１】基本噴射時期Ｉｔｍのマップは、図５の噴
射時期特性が得られるようにアクセル開度Ａｃｃとエン
ジン回転数Ｎｅをパラメータとして定めたマップ（図示
せず）である。基本噴射期間Ａｖｍは、図７のようにア
クセル開度Ａｃｃが大きくなるほど長くしている。
【００４２】一方、燃料温度ＴＦと冷却水温ＴＷからは
噴射時期補正量ΔＩｔｍを求め、これを基本噴射時期Ｉ
ｔｍに加算することによって噴射時期を補正する（図６
のステップ３，４）。
【００４３】噴射時期補正量ΔＩｔｍは２つの補正量Δ
Ｉｔｍ1、ΔＩｔｍ2の和で、図８が燃料温度補正量ΔＩ
ｔｍ1の特性、図９が水温補正量ΔＩｔｍ2の特性であ
る。いずれの特性においても低温になるほど進角補正量
を大きくするのは、低温になるほど燃焼速度が遅くなる
からである。言い換えると温度補償を行うのである。
【００４４】こうして得た噴射時期ＩＴ（＝Ｉｔｍ＋Δ
Ｉｔｍ）と基本噴射期間Ａｖｍとは所定のアドレスに格
納する（図６のステップ５）。この噴射時期ＩＴで上記
の電磁弁１４が閉じられ、その閉弁タイミングより基本
噴射期間Ａｖｍが経過したタイミングで電磁弁１４が開
かれるのである。
【００４５】ここで、この例の作用を図１０を参照しな
がら説明する。
【００４６】同図は燃料の噴射時期を上死点前にした場
合と上死点後にした場合のＥＧＲ率に対するＮＯｘとス
モークの各濃度特性を示し、上死点前の噴射時期（ＩＴ
＝−４ＡＴＤＣ）ではＥＧＲ率が高くなるのに伴い、Ｎ
Ｏｘ濃度は減少するもののスモーク濃度が急激なカーブ
で上昇している。
【００４７】これに対して、上死点後の噴射時期（ＩＴ
＝＋４ＡＴＤＣ）になると、スモーク濃度までが低下傾
向を示している。スモーク濃度がこのように減少するの
は、図中に示した熱発生パターンをみれば分かるよう
に、噴射時期の極端な遅延と高ＥＧＲ率の組み合わせに
より、着火遅れ期間が大幅に長くなり、燃焼の大半が予
混合気燃焼になっているためと思われる。つまり、ＥＧ
Ｒ率があまり高くない従来例で噴射時期を上死点後まで
遅らせたのでは、図１１に示したようにスモーク濃度の
上昇傾向を抑制することはできないのであるが、この例
では燃焼の大半が予混合気燃焼となるため、高ＥＧＲ率
の運転域でもスモーク濃度を大幅に低減できるのであ
る。
【００４８】図１０には上死点後のクランク角度が４度
の例で示しているが、予混合気燃焼と拡散燃焼の臨界点
はエンジンの機種により異なるので、上死点後何度にす
るかはエンジンごとにマッチングにより定めることにな
る。
【００４９】また、図１２に燃料消費率の特性を示す
と、この例での噴射時期の遅延により等容度は悪化する
ものの、その一方で燃焼温度の低下によって冷却損失が
大幅に低減するため、噴射時期を遅延させるからといっ
て燃料消費率が悪化することはない。なお、等容度とは
仕事変換効率を意味させており、仕事変換効率は 仕事変換効率＝図示仕事／熱発生量＝図示効率／（１−
冷却損失） により定義される値のことである。
【００５０】また、この例では燃料温度や冷却水温が低
くなるほど噴射時期を進角補正することで温度補償を行
い、これによって低温時にも高温時と同じ着火時期が得
られる。
【００５１】図１３は第２実施例で、これはＥＧＲ装置
に加えて、機械式の過給機４２や可変プーリ４３などか
らなる過給装置４１と、スワール比を制御する装置とを
設けたものである。
【００５２】ＥＧＲガスの合流後の吸気通路２３に設け
られる過給機４２は、エンジンのクランクシャフトに固
定されるプーリ４５、可変速プーリ４３、２つのプーリ
にかけ回されるベルト４４を介してエンジン２１と連結
されており、可変速プーリ４３がコントロールユニット
５１からの信号により図示しないアクチュエータを介し
てプーリ外形を変化させると、エンジン２１と過給機４
２の速度比が大きくなったり小さくなったりする。
【００５３】コントロールユニット５１では両者のこの
速度比を制御して全回転域で４００〜５００ｍｍＨｇと
ほぼ一定の過給圧を保つ。速度比の特性を図１４に示す
と、エンジン回転数が低いときは３対１と速度比を大き
くして過給機４２の回転数を上げることで過給圧を高
め、高回転域になると、ＥＧＲ率が低くなりＨＣ濃度も
減少し、また筒内最高圧力も上昇するため、速度比を１
対１と小さくして過給圧を上げないようにするのであ
る。
【００５４】また、排出ガスの混入した吸気が過給機４
２に流入すると、排気中のカーボンなどによりスティッ
クが発生するので、これを防止するため、過給機４２に
はブレードの剛性が高く、ケーシングと線で接するスク
リュー式のものが用いられている。
【００５５】一方、回転ブレード方式のスワール制御装
置は、図１５と図１６のように、いわゆるヘリカル型の
吸気ポート４６（略直線状の吸気路４６ａと吸気弁軸回
りの渦巻状路４６ｂとで形成される）の渦巻状路４６ｂ
の近くに位置して回転自在に設けられる回転ブレード４
７と、このブレード４７に連結させたリンク機構４９、
このリンク機構４９を駆動するアクチュエータ４８から
なり、ブレード４７の回転位置でスワール比の調整が可
能である。たとえば、図１５のブレード位置で高スワー
ル比となり、ブレード４７が図１６の位置までくると低
スワール比になる。この回転ブレード方式はレスポンス
も早く、広範囲でスワール制御が可能である。そのた
め、スワール比に敏感に反応するＨＣの制御に適してい
る。
【００５６】運転条件に対するスワール比の特性を図１
７に示すと、低回転になるほどスワール比を高くしてい
る。高回転域では高スワール比に伴う体積効率の低下が
あらわになるし、噴射圧の高圧化による燃焼改善がスワ
ールの必要性を弱めることから、回転数が大きくなるほ
ど段階的にスワール比を減少させるのである。
【００５７】なお、可変スワール用のアクチュエータ４
８は、図示しないが２ステージスプリング付きのダイア
フラム式アクチュエータと、このアクチュエータに負圧
源からの一定負圧に大気を希釈することにより３段階に
制御負圧を作り出す負圧制御弁とから構成する。
【００５８】コントロールユニット５１では、図１７に
示したスワール比が得られるように、エンジン回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａｃｃに対して割り付けたスワール比
（基本スワール比）のマップ（図示せず）をルックアッ
プして基本スワール比を求め、このスワール比に応じて
負圧制御弁の開度Ｖｂを読みだし、これを所定のアドレ
スに格納する（図１８のステップ１１〜１４）。
【００５９】図１９に、ＥＧＲ率に対するＨＣ、スモー
ク、ＮＯｘの各濃度特性を示す。図に示した記号Ｒ、Ｒ
＋Ｃ、Ｒ＋Ｃ＋Ｓは Ｒ；燃料の噴射時期を上死点後に遅延させたもの（先の
実施例に相当）、Ｒ＋Ｃ；Ｒに過給を加えたもの、Ｒ＋
Ｃ＋Ｓ；Ｒに過給とスワール制御を加えたもののことで
ある。ただし、過給圧は４００〜５００ｍｍＨｇでスワ
ール比は５の例である。
【００６０】先の実施例ではＨＣについて述べなかった
が、高ＥＧＲ率と噴射時期の極端な遅延の組み合わせに
より燃焼温度が低くなり、ＮＯｘ濃度、スモーク濃度は
ともに大幅に低減できるものの、その一方で酸素の絶対
量が不足し、図１９のＲで示したようにＨＣ濃度が上昇
傾向にある。このＨＣ濃度の上昇を抑えるため、先の実
施例では図２に示したように、排気管２５に従来使用さ
れている酸化触媒４０を装着しなければならなかった。
【００６１】これに対して、この実施例では図１９のよ
うに高ＥＧＲ率の運転域でＮＯｘ、スモーク濃度に加え
て、ＨＣ濃度をも大幅に低減できている。つまり、この
実施例では先の実施例で装着された酸化触媒４０が必要
でない。低回転域での過給によって酸素の絶対量が確保
されるのに加えて、スワール強化により燃焼が改善され
るため、酸化触媒を使用せずに規制値をクリアできるレ
ベルにまでＨＣ濃度を大幅に低減できるのである。
【００６２】図２０は第３実施例で、この実施例は、Ｅ
ＧＲ装置により不活性のＥＧＲガスを吸気管に導入する
ことで吸気中の酸素濃度を減少させる代わりに、酸素除
去フィルター（酸素貧化膜ともいわれる）を用いて吸気
中の酸素濃度を減少させるようにしたものである。
【００６３】図２０において、吸気通路２３は、機械式
過給機４２の下流で２つに分岐され、一方の分岐通路６
１に酸素除去フィルター６３が設けられる。酸素除去フ
ィルター６３はたとえば中空糸を用いて窒素と酸素の分
子の大きさの違いにより、酸素は通過させるものの窒素
は通過させない構造のものが公知である。フィルター６
３により除去された酸素は連絡通路６４を介して排気通
路２５に捨てられる。
【００６４】このフィルター６３の設けられる側の分岐
通路６１を流れる吸気流量を調整するため、分岐部に流
量制御弁６５が設けられる。流量制御弁６５は、図示し
ないバタフライ弁とこのバタフライ弁の開度位置をコン
トロールユニット７１からの信号に応じて３段階に調整
する電磁弁とから構成され、バタフライ弁が全閉位置に
あるときは吸気の全量が分岐通路５１に導かれ、バタフ
ライ弁の開度が増すごとに分岐通路５１に導かれる吸気
流量が減少する。つまり、分岐通路５１に１００％の吸
気を流すと吸気の酸素濃度が１５％となり、分岐通路５
２にバイパスさせる吸気流量を増加させることで１７
％、１９％と段階的に吸気の酸素濃度が増加していく
（大気中の酸素濃度は２１％である）。
【００６５】こうして得られる３段階の酸素濃度は、運
転条件に対して図２１のように設定している。この酸素
濃度の段階的特性はＥＧＲ率の段階的特性（図３）に対
応する。酸素濃度が１５％、１７％、１９％の各状態は
それぞれＥＧＲ率１００％、６０％、３０％に相当する
わけである。
【００６６】このため、過給圧が４００ｍｍＨｇのもと
で酸素濃度を１５％まで低減できるように酸素除去フィ
ルター６３の膜の量を設定している。なお、酸素除去フ
ィルター６３の入口圧が４００ｍｍＨｇとなるように過
給機４２を用いて過給圧一定制御を行うことはいうまで
もない。
【００６７】この例によれば、酸素除去フィルター６３
と流量制御弁６５が、第２実施例のＥＧＲ装置と同様に
働く。ＥＧＲ装置との違いは、排出ガスを吸気中に還流
する必要がないことである。このため、排気中のカーボ
ンによって吸気バルブや過給機４２がスティックするこ
とがなく、また高温の排気による吸気温度の上昇による
ＮＯｘの増加も抑制することができる。
【００６８】燃焼温度を低下させるには、ＥＧＲ装置や
酸素除去フィルターを用いて吸気の酸素濃度を低減させ
るほかに、圧縮比を小さくしたり、吸気をあらかじめ冷
却することなどが考えられる。
【００６９】
【発明の効果】第１の発明では、エンジンの運転条件に
応じてエンジンの燃焼温度を低下させる手段と、燃焼温
度が低くなる運転域で着火遅れ期間を大幅に長くする手
段とを設けたため、スモーク濃度を上昇させることなく
ＮＯｘ濃度を低減できる。
【００７０】第２の発明は、前記燃焼温度低下手段は、
吸気の酸素濃度を低減する手段であるため、第１の発明
と同様の効果が生じる。
【００７１】第３の発明は、前記着火遅れ増大手段は、
燃料の噴射時期を上死点後まで遅らせる手段であるた
め、第１の発明と同様の効果が生じる。
【００７２】第４の発明は、第３の発明において、燃料
の噴射時期を上死点後まで遅らせるときは吸気を過給す
る手段を設けたため、第３の発明の効果に加えて、ＨＣ
濃度をも大幅に低減できる。
【００７３】第５の発明は、第３の発明において、燃料
の噴射時期を上死点後まで遅らせるときはスワールを強
化する手段を設けたため、スモーク濃度とＨＣ濃度を上
昇させることなく、ＮＯｘ濃度を低減できる。
【００７４】第６の発明は、第２の発明の酸素濃度低減
手段は、少なくとも２つに分岐された一方の分岐管を流
れる吸気から酸素を除去する酸素除去フィルターと、こ
のフィルターの設けられる分岐通路への吸気流量を調整
する流量制御弁と、この制御弁を運転条件に応じて制御
する手段とからなるため、排気中のカーボンによる吸気
バルブのスティックを防止できるとともに、高温の排気
による吸気温度の上昇によるＮＯｘ濃度の上昇を抑制で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明のクレーム対応図である。
【図２】一実施例の概略構成図である。
【図３】ＥＧＲ率の特性図である。
【図４】燃料噴射ポンプの断面図である。
【図５】噴射時期の特性図である。
【図６】前記実施例の噴射時期と噴射期間の制御を説明
するための流れ図である。
【図７】基本噴射期間Ａｖｍの特性図である。
【図８】燃料温度補正量ΔＩｔｍ1の特性図である。
【図９】燃料温度補正量ΔＩｔｍ2の特性図である。
【図１０】ＥＧＲ率に対するスモークとＮＯｘの各濃度
特性図である。
【図１１】噴射時期に対するスモークとＮＯｘの各濃度
特性図である。
【図１２】ＥＧＲ率に対する冷却損失、等容度、燃料消
費率の各特性図である。
【図１３】第２実施例の概略構成図である。
【図１４】エンジン回転数に対する速度比の特性図であ
る。
【図１５】高スワール時の回転ブレード位置を示す斜視
図である。
【図１６】低スワール時の回転ブレード位置を示す斜視
図である。
【図１７】スワール比の特性図である。
【図１８】スワール比の制御を説明するための流れ図で
ある。
【図１９】ＥＧＲ率に対するＨＣ、スモーク、ＮＯｘの
各濃度特性図である。
【図２０】第３実施例の概略構成図である。
【図２１】運転条件に対する酸素濃度の特性図である。
【図２２】従来例のＥＧＲ率に対するスモーク、ＮＯｘ
の各濃度特性図である。
【符号の説明】
２０ 燃料噴射ポンプ ２３ 吸気管 ２５ 排気管 ２６ ＥＧＲ通路 ２７ ＥＧＲ弁 ２８ 負圧制御弁 ３１ コントロールユニット ４１ 過給装置 ４２ 機械式過給機 ４７ 回転ブレード ４８ アクチュエータ ５１ コントロールユニット ６１，６２ 分岐通路 ６３ 酸素除去フィルター ６５ 流量制御弁 ７１ コントロールユニット ８１ 燃焼温度低下手段 ８２ 着火遅れ期間増大手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 43/00 Ｊ Ｒ Ｕ Ｍ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｊ 33/00 Ｚ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの運転条件に応じてエンジンの
    燃焼温度を低下させる手段と、燃焼温度が低くなる運転
    域で着火遅れ期間を大幅に長くする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制御装置。
  2. 【請求項２】 前記燃焼温度低下手段は、吸気の酸素濃
    度を低減させる手段であることを特徴とする請求項１に
    記載のディーゼルエンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】 前記着火遅れ増大手段は、燃料の噴射時
    期を上死点後まで遅らせる手段であることを特徴とする
    請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
  4. 【請求項４】 燃料の噴射時期を上死点後まで遅らせる
    ときは吸気を過給する手段を設けたことを特徴とする請
    求項３に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】 燃料の噴射時期を上死点後まで遅らせる
    ときはスワールを強化する手段を設けたことを特徴とす
    る請求項３に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】 前記酸素濃度低減手段は、少なくとも２
    つに分岐された一方の分岐管を流れる吸気から酸素を除
    去する酸素除去フィルターと、このフィルターの設けら
    れる分岐通路への吸気流量を調整する流量制御弁と、こ
    の制御弁を運転条件に応じて制御する手段とからなるこ
    とを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの
    制御装置。
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