JPH09209766A - ディーゼルエンジンの急加速時のスモーク低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な加速性能を得られながら排気ガス中に
黒煙が発生しないようにする。 【解決手段】 外気をディーゼルエンジン(１)へ導入さ
せる吸気路(２)から分岐路(５)を分岐させて、その分岐
路(５)に圧縮空気貯蔵タンク(６)を接続する。そして、
上記エンジン(１)を急加速するためにアクセルなどの調
速操作手段を操作すると、それに伴ってガバナ装置の速
度調整レバーが急激に変化することで急加速検出手段(1
4)によってエンジン(１)の急加速状態が検出される。す
ると、電磁開閉弁(12)が開かれて圧縮空気貯蔵タンク
(６)内の圧縮空気がエンジン(１)へ供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンを急加速操作した際に発生するスモークを低減する技
術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンを急加速させるため
にアクセルを急操作すると、そのアクセル操作に対応し
て燃料噴射装置からの燃料噴射量が増加し、エンジンの
回転数が上昇しようとする。ところが、上記アクセル操
作に上記燃料噴射量の増加は即応するが、その燃料噴射
量の増加に対して上記エンジン回転数の上昇は遅れるた
め、そのエンジン回転数に比例する吸入空気量の増加に
も遅れが生じる。

【０００３】このため、上記アクセルの急操作からその
アクセル操作に応じたエンジン回転数に上昇するまでの
間、燃料噴射量に対して吸入空気量が不足して不完全燃
焼を起こし、大量の黒煙が混ざった状態で排気ガスが大
気に放出されてしまう。

【０００４】この対策としては、例えば特開平３−２６
７５３５号公報に示すように、エンジンの急加速状態を
検出し、上記急加速状態が検出されてから所定時間経過
するまでは燃料噴射量を制限することにより、吸入空気
量に対して燃料噴射量が過剰になることを抑制して黒煙
の発生を防止するものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の急加速
の際に燃料噴射量を制限するものでは、上記アクセルの
操作に対してエンジンの加速が比較的小さく抑えられ
て、十分な加速性能が得られないといった問題がある。
本発明は、十分な加速性能を得られながら排気ガス中に
黒煙が発生しないようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１に示すように、次のように
構成したものである。外気をディーゼルエンジン(１)へ
導入させる吸気路(２)から分岐路(５)を分岐させて、そ
の分岐路(５)に圧縮空気貯蔵タンク(６)を接続し、分岐
路(５)を開閉する開閉弁(12)と、ディーゼルエンジン
(１)の急加速状態を検出する急加速検出手段(14)とを設
け、急加速検出手段(14)によってディーゼルエンジン
(１)の急加速状態が検出された場合に、開閉弁(12)を開
いて圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気をディーゼル
エンジン(１)へ供給するように構成したものである。

【０００７】

【作用】本発明は、例えば図１と図２とに示すように、
次のように作用する。ディーゼルエンジン(１)を急加速
するためにアクセルなどの調速操作手段を操作すると、
それに伴って急加速検出手段(14)によって上記エンジン
(１)の急加速状態が検出される。すると、開閉弁(12)が
開かれて圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気が上記エ
ンジン(１)へ供給される。これにより、上記エンジン
(１)へ供給される燃料の急激な増加に対応できる空気が
上記エンジン(１)へ確実に供給される。

【０００８】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。ディーゼルエンジンを急
加速させる際には圧縮空気を上記エンジンへ供給するの
で、調速操作手段の操作に対応して上記エンジンへ供給
される燃料が急激に増加しても、その燃料増加に対応で
きる空気を上記エンジンへ確実に供給でき、上記燃料を
十分に燃焼させて黒煙の発生を抑制できる。

【０００９】しかも、上記エンジンへの燃料が急激に増
加しても圧縮空気によって燃料を十分に燃焼させること
ができるので、燃料供給量を制限して黒煙の発生を抑制
するもののように上記エンジンの加速が比較的小さく抑
えられることがない。従って、十分なエンジンの加速性
能を得ることができる。

【００１０】なお、圧力検出手段によって圧縮空気貯蔵
タンク内の空気圧が所定圧以下になったことが検出され
た場合に、空気圧縮機を駆動して圧縮空気貯蔵タンク内
へ圧縮空気を供給するように構成すると、圧縮空気貯蔵
タンク内の圧縮空気を常に上記所定圧よりも高く維持で
きて、上記エンジンの急加速操作に対応できる空気を上
記エンジンへ確実に供給できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるディーゼル
エンジンの急加速時のスモーク低減装置の実施の一形態
について図１から図３を用いて説明する。図１は上記ス
モーク低減装置の概略系統図、図２と図３とは上記スモ
ーク低減装置の動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【００１２】上記ディーゼルエンジン(１)には吸気路
(２)を接続してあり、その吸気路(２)によってエアクリ
ーナー(図示せず)を介して外気を上記エンジン(１)へ導
入するようになっている。

【００１３】上記吸気路(２)の途中部には分岐路(５)を
分岐させてあり、その分岐路(５)に圧縮空気貯蔵タンク
(６)を接続してある。また、上記圧縮空気貯蔵タンク
(６)には空気圧縮機(７)を接続してあり、その空気圧縮
機(７)は電磁クラッチ(８)を介して上記エンジン(１)の
出力軸(９)に連結される。上記電磁クラッチ(８)は制御
部(13)に接続されており、その制御部(13)によってオン
・オフ制御される。なお、上記空気圧縮機(７)には調圧
機構を有している。

【００１４】そして、上記電磁クラッチ(８)がオンする
と上記エンジン(１)の出力軸(９)に上記空気圧縮機(７)
が連結されて駆動され、一方、上記電磁クラッチ(８)が
オフになると上記エンジン(１)と上記空気圧縮機(７)と
の連結が解除される。

【００１５】また、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)と上記
空気圧縮機(７)とを接続する通気路(18)には圧力センサ
ー(19)を設けてあり、その圧力センサー(19)は上記制御
部(13)に接続されて上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧
縮空気の圧力を検出するようになっている。なお、圧力
センサー(19)は圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気の
圧力を検出できる位置であればいずれの位置に設けても
よく、従って、例えば圧縮空気貯蔵タンク(６)に設けて
もよい。

【００１６】上記吸気路(２)には上記分岐路(５)との分
岐点より吸気方向上流側(図１では右側)に電磁開閉弁(1
1)を設けてあり、上記分岐路(５)には電磁開閉弁(12)を
設けてある。これらの電磁開閉弁(11)(12)は上記制御部
(13)にそれぞれ接続されて開閉制御される。

【００１７】さらに、上記制御部(13)には急加速検出手
段(14)を接続してある。その急加速検出手段(14)はレバ
ー角度センサー(15)とエンジン回転数センサー(16)とか
ら構成される。

【００１８】上記レバー角度センサー(15)は、ガバナ装
置の速度調整レバー(図示せず)に接続されて、その速度
調整レバーの回転角度を検出するようになっている。上
記エンジン回転数センサー(16)は、上記エンジン(１)の
クランク軸に連結されたリングギヤ(図示せず)の回転を
検出するようになっている。

【００１９】そして、上記制御部(13)は、上記レバー角
度センサー(15)の検出結果に基づいて上記速度調整レバ
ーの単位時間当たりの回転角度変化(以下、角度変化率
という。)を求めるとともに、上記エンジン回転数センサ
ー(16)の検出結果に基づいてエンジン回転数を求め、上
記速度調整レバーの回転角度が急激に変化し、即ち角度
変化率が大きくなり、且つ、その角度変化率の大きい際
でのエンジン回転数が予め設定された第１所定回転数以
下の場合に上記エンジン(１)が急加速状態であると判断
する。なお、排水弁(20)は上記圧縮空気貯蔵タンク(６)
内に溜まった水を排出するためのものである。

【００２０】続いて、上記スモーク低減装置の動作につ
いて図２と図３とのフローチャートを用いて説明する。
まず、急加速時での動作について図２のフローチャート
を用いて説明する。なお、通常の運転状態では上記吸気
路(２)の電磁開閉弁(11)は開いており、上記分岐路(５)
の電磁開閉弁(12)は閉じている。

【００２１】即ち、制御部(13)は急加速検出手段(14)の
レバー角度センサー(15)の検出結果に基づいて上記速度
調整レバーの角度変化率が大きいか否かを判別し(＃
１)、さらに、上記急加速検出手段(14)のエンジン回転
数センサー(16)の検出結果に基づいてエンジン回転数が
上記第１所定回転数以下か否かを判別する(＃２)。

【００２２】そして、上記速度調整レバーの角度変化率
が小さい場合(＃１でＮＯ)、あるいはエンジン回転数が
上記第１所定回転数を越える場合には(＃２でＮＯ)、通
常の運転状態が引き続き維持される。

【００２３】一方、エンジン(１)を急加速させるために
アクセルなどの調速操作手段が操作されて上記速度調整
レバーの回転角度が急激に変化し、且つ、その際のエン
ジン回転数が上記第１所定回転数以下の場合には、上記
制御部(13)はエンジン(１)が急加速状態になったと判断
する(＃１と＃２とが共にＹＥＳ)。すると、上記制御部
(13)は上記吸気路(２)の電磁開閉弁(11)を閉じるととも
に上記分岐路(５)の電磁開閉弁(12)を開く切換操作を行
う(＃３)。

【００２４】これにより、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)
内の圧縮空気が上記分岐路(５)と上記吸気路(２)とを通
って上記エンジン(１)へ供給される。なお、上記吸気路
(２)の電磁開閉弁(11)を閉じてあるため、上記圧縮空気
がエンジン(１)側へ流れずに上記吸気路(２)を通って外
部に放出されることが防がれる。

【００２５】次いで、上記制御部(13)は、上記エンジン
回転数センサー(16)の検出結果に基づいてエンジン回転
数が予め設定された第２回転数以上か否かを判別し(＃
４)、また、予め設定された所定時間が経過したか否か
を判別する(＃５)。

【００２６】そして、エンジン回転数が上記第２所定回
転数以上となるか(＃４でＹＥＳ)、あるいは上記所定時
間が経過すると(＃５でＹＥＳ)、上記吸気路(２)の電磁
開閉弁(11)を開くとともに上記分岐路(５)の電磁開閉弁
(12)を閉じる切換操作が行われる(＃６)。これにより、
通常の運転状態に戻って外気が上記吸気路(２)を通って
上記エンジン(１)へ供給される。

【００２７】このように、ディーゼルエンジン(１)を急
加速させるためにアクセルなどの調速操作手段が操作さ
れて上記速度調整レバーが急激に変化した場合には、エ
ンジン回転数が十分に上昇するまで圧縮空気がエンジン
(１)へ供給される。

【００２８】つまり、ディーゼルエンジン(１)を急加速
させる場合には、アクセルなどの調速操作手段の操作に
即応して燃料噴射装置から上記エンジン(１)への燃料供
給量が急増するが、エンジン回転数は比較的ゆっくりと
上昇する。このため、そのエンジン回転数に比例する吸
入空気量もゆっくりと上昇する。この結果、上記エンジ
ン(１)へ供給される燃料に対して吸入空気量が少なくな
り過ぎて不完全燃焼になり、排気ガス中に黒煙が含まれ
てしまう。

【００２９】これに対応するため、上記エンジン(１)へ
圧縮空気を供給することによってエンジン(１)へ供給さ
れる燃料を十分に燃焼させて、上記燃料の不完全燃焼を
防いで黒煙の発生を抑制している。

【００３０】なお、上記フローチャートにおいて上記速
度調整レバーの角度変化率が大きい場合(＃１でＹＥＳ)
にエンジン(１)が急加速状態になったと判断して＃２の
処理を行わずに直ちに＃３の処理に移行してもよい。

【００３１】これに対し、上記フローチャートではエン
ジン回転数が上記第１所定回転数を越えている場合に
(＃２でＮＯ)、エンジン(１)が急加速状態になったと判
断しないのはエンジン回転数が中速域以上の場合では吸
入空気量も比較的多いために、上記エンジン(１)へ供給
される燃料が急激に増加してもその燃料が十分に燃焼さ
れて排気ガス中に黒煙がほとんど含まれないからであ
る。

【００３２】そして、上記第１所定回転数としては、上
記エンジン(１)へ供給される燃料が急激に増加しても排
気ガス中に黒煙があまり含まれないエンジン回転数が選
ばれる。なお、上記第２所定回転数は上記第１所定回転
数よりも高いエンジン回転数が選ばれる。

【００３３】次に、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)への圧
縮空気の充填動作について図３のフローチャートを用い
て説明する。その圧縮空気の充填操作は、エンジン(１)
が急加速状態になっていない通常の運転状態で行われ
る。

【００３４】即ち、上記制御部(13)は上記圧力センサー
(19)の検出結果に基づいて上記圧縮空気貯蔵タンク(６)
内の圧縮空気が予め設定された所定圧以下か否かを判別
する(＃１１)。

【００３５】そして、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の
圧縮空気が上記所定圧以下の場合には(＃１１でＹＥ
Ｓ)、上記制御部(13)は上記電磁クラッチ(８)をオンさ
せて上記エンジン(１)に上記空気圧縮機(７)を連結させ
る(＃１２)。これによって、上記空気圧縮機(７)が駆動
されて上記圧縮空気貯蔵タンク(６)へ圧縮空気が充填さ
れる。

【００３６】次いで、上記制御部(13)は上記圧力センサ
ー(19)の検出結果に基づいて上記圧縮空気貯蔵タンク
(６)内の圧縮空気が予め設定された充填完了圧力以上に
なったか否かを判別する(＃１３)。なお、上記充填完了
圧力としては上記所定圧よりも大きな値が選ばれる。

【００３７】そして、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の
圧縮空気が上記充填完了圧力以上になった場合には(＃
１３でＹＥＳ)、上記制御部(13)は、上記圧縮空気貯蔵
タンク(６)への圧縮空気の充填が完了したと判断し、上
記電磁クラッチ(８)をオフにして上記エンジン(１)と上
記空気圧縮機(７)との連結を解除させて上記空気圧縮機
(７)の駆動を停止させる(＃１４)。

【００３８】このように、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)
内の圧縮空気の圧力が低下した場合には、その圧縮空気
の圧力低下を検出して圧縮空気の充填が自動的に行われ
るので、エンジン(１)の急加速時に確実に圧縮空気をエ
ンジン(１)へ供給できる。

【００３９】上記スモーク低減装置は次のように変更可
能である。即ち、上述の実施の形態ではエンジン(１)に
よって空気圧縮機(７)を駆動するようにしたが、図４に
示すように、上記空気圧縮機(７)を電動機(21)によって
駆動することも可能である。この場合、上記電動機(21)
は、バッテリー(図示せず)などに接続されて電源供給さ
れるとともに、制御部(13)に接続されてオン・オフ制御
される。

【００４０】つまり、上記制御部(13)は、上記圧縮空気
貯蔵タンク(６)内の圧縮空気が上記所定圧以下の場合に
上記電動機(21)をオンさせて上記空気圧縮機(７)を駆動
し、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)へ圧縮空気を供給させ
た後、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気が上記
充填完了圧力以上になった場合に上記電動機(21)をオフ
にして上記空気圧縮機(７)を停止させる。

【００４１】上記説明では、エンジン(１)の急加速状態
を検出するためにガバナ装置の速度調整レバーの回転角
度の変化を求めたが、これに限られるものではなく、例
えばオルタネーターの出力電圧の変化をエンジン(１)の
急加速状態の検出に用いてもよい。さらに、アクセル操
作の変化を直接検出し、そのアクセル操作の変化をエン
ジン(１)の急加速状態の検出に用いてもよい。

【００４２】また、上記エンジン回転数センサー(16)に
よって検出したリングギヤの回転状態の変化と、エンジ
ン回転数とに基づいてエンジン(１)の急加速状態を検出
するように構成してもよい。この場合、急加速検出手段
(14)はエンジン回転数センサー(16)のみで構成できる。

【００４３】また、ターボチャージャーを付設したエン
ジンの場合には、そのターボチャージャーのブースト圧
力の変化を上記エンジン(１)の急加速状態の検出に用い
ることも可能である。

【００４４】上述の図３のフローチャートでは、圧縮空
気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気が充填完了圧力以上にな
ったときに空気圧縮機(７)の駆動を停止させたが、上記
空気圧縮機(７)の駆動開始から予め設定された所定時間
経過したときに上記空気圧縮機(７)の駆動を停止するよ
うに構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるエンジンの急加速時のスモーク
低減装置の実施の一形態を示す概略系統図である。

【図２】上記スモーク低減装置の急加速時の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図３】上記スモーク低減装置の圧縮空気貯蔵タンクへ
の圧縮空気の充填動作を説明するためのフローチャート
である。

【図４】上記スモーク低減装置の実施の別の形態を示す
要部系統図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…吸気路、５…分岐路、６…圧縮空気
貯蔵タンク、７…空気圧縮機、８…電磁クラッチ、11・
12…電磁開閉弁、14…急加速検出手段、15…レバー角度
センサー、16…エンジン回転数センサー、19…圧力セン
サー(圧力検出手段)、21…電動機。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気をディーゼルエンジン(１)へ導入さ
   せる吸気路(２)から分岐路(５)を分岐させて、その分岐
   路(５)に圧縮空気貯蔵タンク(６)を接続し、 上記分岐路(５)を開閉する開閉弁(12)と、上記エンジン
   (１)の急加速状態を検出するための急加速検出手段(14)
   とを設け、 上記急加速検出手段(14)によって上記エンジン(１)の急
   加速状態が検出された場合に、上記開閉弁(12)を開いて
   上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の圧縮空気を上記エンジ
   ン(１)へ供給するように構成した、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの急加速時のスモ
   ーク低減装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のディーゼルエンジンの
   急加速時のスモーク低減装置において、 前記圧縮空気貯蔵タンク(６)内へ圧縮空気を供給する空
   気圧縮機(７)と、上記圧縮空気貯蔵タンク(６)内の空気
   圧を検出する圧力検出手段(19)とを設け、 上記圧力検出手段(19)によって上記圧縮空気貯蔵タンク
   (６)内の空気圧が予め設定された所定圧以下になったこ
   とが検出された場合に、上記空気圧縮機(７)を駆動して
   圧縮空気貯蔵タンク(６)内へ圧縮空気を供給するように
   構成した、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの急加速時のスモ
   ーク低減装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のディーゼルエンジンの
   急加速時のスモーク低減装置において、 前記空気圧縮機(７)をクラッチ(８)を介して前記ディー
   ゼルエンジン(１)に連結し、 前記圧力検出手段(19)によって前記圧縮空気貯蔵タンク
   (６)内の空気圧が前記所定圧以下になったことが検出さ
   れた場合に、上記クラッチ(８)を作動させて上記空気圧
   縮機(７)を上記エンジン(１)に連結して駆動するように
   構成した、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの急加速時のスモ
   ーク低減装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のディーゼルエンジンの
   急加速時のスモーク低減装置において、 前記空気圧縮機(７)を電動機(21)によって駆動するよう
   に構成した、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの急加速時のスモ
   ーク低減装置。