JPH0996606A

JPH0996606A - スモーク検出装置およびスモーク検出装置を用いたディーゼルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0996606A
Application number: JP7253381A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Uraki; 洋一浦木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】光センサを応用してスモークの発生を検出す
ることができるようにする。【解決手段】高ＥＧＲ率状態として燃焼温度を低下さ
せるとともに、燃料の噴射時期を大幅に遅らせることに
より噴射燃料の着火遅れ期間を長くすることによって予
混合燃焼比率を増大させるようにしたディーゼルエンジ
ンにおいて、前記予混合燃焼比率を増大させる運転域で
燃焼光のうち黄色を検出し青色を検出しない光センサを
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スモーク検出装置
およびスモーク検出装置を用いたディーゼルエンジンの
制御装置、特に低温予混合燃焼により排気エミッション
特性を改善するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】排気の一部を吸気管に導く、いわゆる排
気還流（ＥＧＲ）を行ってゆっくりと燃焼させることに
よりＮＯｘを低減することができるので、低負荷になる
ほどＥＧＲ率を大きくしているが、高ＥＧＲ率の条件で
は、スモーク（主に黒煙）の排出が増加するため、吸入
空気によって燃焼室内にスワール（旋回渦流）を生起す
るスワール生成手段を設け、拡散燃焼時の空気と燃料の
混合を改善するとともに、燃料の噴射時期を圧縮上死点
まで遅らせ、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態に保
ち、予混合燃焼比率を増大させることによって、高ＥＧ
Ｒ率状態でのスモークの発生を極力抑えるようにした装
置が提案されている（特開平７−４２８７号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、予め決
められたマップ上では、予混合燃焼比率が増大するはず
の運転域であるにもかかわらず、エンジン個体差の違い
によるＥＧＲガス温度の上昇や燃料性状の違い等によ
り、着火遅れ期間が不十分となって拡散燃焼比率が増
え、なおかつ噴射時期を遅らせているためスモークが発
生するおそれがある。つまり、低速低負荷域で実際に予
混合燃焼となっているかどうかを検出する手段が望まれ
ている。

【０００４】一方、フォトトランジスタを用いて燃焼光
により着火時期を検知し、着火遅れ時期が目標値になる
ように吸気加熱を行うものがあるが（特開昭６１−６６
８５６号公報参照）、これは光の検出される時期を検出
するもので、予混合燃焼比率が勝っているのかそれとも
拡散燃焼比率が勝っているのかといった燃焼の状態まで
を検出するものでない。

【０００５】そこで本発明は、光センサを応用してスモ
ークの発生を検出することができるようにすることを第
１の目的とし、その結果を用いて予混合燃焼比率を増大
させる運転域におけるスモークの発生を防止することを
第２の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、高ＥＧ
Ｒ率状態として燃焼温度を低下させるとともに、燃料の
噴射時期の大幅な遅角で噴射燃料の着火遅れ期間を長く
することによって予混合燃焼比率を増大させるようにし
たディーゼルエンジンにおいて、前記予混合燃焼比率を
増大させる運転域で燃焼光のうち黄色を検出し青色を検
出しない光センサを設けた。

【０００７】第２の発明では、第１の発明において、一
定出力以上の黄色光を検出する場合に正の所定値を、そ
れ以外では負の所定値を燃焼毎に積算し、この積算値と
判定値を比較することにより積算値が判定値以上となっ
たときスモークが発生していると判断する。

【０００８】第３の発明では、第１の発明において、前
記光センサ出力をそのまま一定燃焼回数積算し、その積
算値と運転条件に応じて定まる判定値を比較することに
より積算値が判定値以上となったときスモークが発生し
ていると判断する。

【０００９】第４の発明では、高ＥＧＲ率状態として燃
焼温度を低下させるとともに、燃料の噴射時期の大幅な
遅角で噴射燃料の着火遅れ期間を長くすることによって
予混合燃焼比率を増大させるようにしたディーゼルエン
ジンにおいて、図１６に示すように、前記予混合燃焼比
率を増大させる運転域で燃焼光のうち黄色を検出し青色
を検出しない光センサ６１と、この光センサ６１による
検出結果より黄色を検出したときＥＧＲガスを冷却する
手段６２とを設けた。

【００１０】第５の発明では、高ＥＧＲ率状態として燃
焼温度を低下させるとともに、燃料の噴射時期の大幅な
遅角で噴射燃料の着火遅れ期間を長くすることによって
予混合燃焼比率を増大させるようにしたディーゼルエン
ジンにおいて、図１７に示すように、前記予混合燃焼比
率を増大させる運転域で燃焼光のうち黄色を検出し青色
を検出しない光センサ６１と、この光センサ６１による
検出結果より黄色を検出したとき前記予混合燃焼比率の
増大を中止する手段７１とを設けた。

【００１１】第６の発明では、第４の発明において、前
記ＥＧＲガスの冷却後に前記光センサが黄色を検出しな
くなったときは前記ＥＧＲガスの冷却を中止する。

【００１２】第７の発明では、第５の発明において、前
記予混合燃焼比率の増大中止後に前記光センサが黄色を
検出しなくなったときは前記予混合燃焼比率の増大中止
を解除する。

【００１３】

【作用】予混合燃焼ではろうそくの炎の中央部のように
青色燃焼が起こるのに対し、燃焼時に局所的に酸素不足
となる部分が生じてスモークが発生したときは炎が黄色
になる。この現象に着目して第１の発明では、予混合燃
焼比率を増大させる運転域で黄色を検出し青色を検出し
ない光センサを設けているので、黄色を検出したとき
は、エンジンの個体差や燃料性状の違いなどに起因して
生じるＥＧＲ率の不足や噴射時期遅角量の不適切に原因
して、スモークが発生していると判断できる。

【００１４】１回の燃焼時の光センサの検出値だけでス
モークが発生したかどうかを判断するのでは、スモーク
発生の診断が不安定になるが、第２の発明では一定出力
以上の黄色光を検出する場合に正の所定値を、それ以外
では負の所定値を燃焼毎に積算し、この積算値と判定値
を比較することにより、積算値が判定値以上となったと
き、スモークが発生していると判断するので、スモーク
発生の診断を安定して行うことができる。

【００１５】第３の発明では、運転条件により異なる黄
色光の強さ（光センサ出力）に応じた判定値を設定でき
るので、スモーク発生の検出精度が向上する。

【００１６】第４の発明では、予混合燃焼比率を増大さ
せる運転域において、光センサにより黄色を検出（つま
りスモーク発生を検出）したとき、ＥＧＲガスを冷却す
るので、ＥＧＲガス温度の上昇や使用燃料の燃料性状の
違い等により拡散燃焼比率が増大してスモーク発生のお
それがある場合でも、スモークの発生をすみやかに抑え
ることができる。また、光センサによりスモークが発生
しているかどうかを実際に検出することができるので、
予混合燃焼比率を増大させる運転域を、たとえば高回転
高負荷域にまで拡大することができる。

【００１７】第５の発明では、予混合燃焼比率を増大さ
せる運転域において、光センサにより黄色を検出（つま
りスモーク発生を検出）したとき、予混合燃焼比率の増
大そのものを中止するので、ＥＧＲガス温度の上昇や使
用燃料の燃料性状の違い等により拡散燃焼比率が増大し
てスモーク発生のおそれがある場合でも、スモークの発
生をすみやかに抑えることができるとともに、予混合燃
焼比率を増大させる運転域を拡大することができる。

【００１８】第６の発明では、ＥＧＲガスの冷却後に光
センサが黄色を検出しなくなったときはＥＧＲガスの冷
却を中止するので、燃焼温度の下がりすぎが防止され、
これによって未燃成分であるＳＯＦを悪化させることが
なくなる。

【００１９】第７の発明では、予混合燃焼比率の増大中
止後に光センサが黄色を検出しなくなったときは予混合
燃焼比率の増大中止を解除して予混合燃焼比率をふたた
び増大させるので、燃焼温度の下がりすぎが防止され、
これによって未燃成分であるＳＯＦを悪化させることが
なくなる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１において、１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
ンプである。この燃料噴射ポンプ１から圧送される燃料
は、配管２を通って噴射ノズル３に導かれる。

【００２１】４は吸気通路、５は排気通路である。８は
排気通路４と吸気通路５とを連通して排気還流するＥＧ
Ｒ通路、また９は制御負圧に応動してＥＧＲ量（排気還
流量）を制御するダイアプラム式のＥＧＲ弁である。

【００２２】１０はＥＧＲ弁９に供給する負圧の制御弁
で、コントロールユニット１１からのデューティ信号に
応じてバキュームポンプ１２からの一定負圧を３段階に
調整する。たとえば、負圧制御弁１０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９に導入されるときは、排出ガスの
５０％が還流されるように設定する。このときのＥＧＲ
率（＝ＥＧＲ量／新気量）は１００％に相当する。ＯＦ
Ｆデューティが段階的に小さくなると、負圧制御弁１０
への制御負圧の減少によりＥＧＲ弁開度が段階的に小さ
くなってＥＧＲ率が６０％、３０％と小さくなる。

【００２３】こうして得られる３段階のＥＧＲ率は、運
転条件に対して図２のように設定してある。図におい
て、中速中負荷域と低速の全負荷域でＥＧＲ率は１００
％である。これに対して高速高負荷域においては、燃焼
期間が長引いてスモークの発生を完全に抑える事ができ
ないため、さらに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ＮＯ_x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。

【００２４】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１
１が設けられ、コントロールユニット１１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、エア
クリーナを介して吸気通路４に取り入れられる吸入空気
量Ｑを検出するエアフローメータからの信号と、回転数
信号に関連するリファレンスパルス、スケールパルスに
基づいてＥＧＲ流量を段階的に制御する。

【００２５】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２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１０へのＯＦＦデューティを決定するのであ
る。

【００２６】燃焼室に流入する吸気にスワールを生起す
る手段を、図３と図４に示す（ただし図１には図示しな
い）。いわゆるヘリカル型の吸気ポート２１（略直線状
の吸気路２１ａと吸気弁軸回りの渦巻状路２１ｂとで形
成される）の渦巻状路２１ｂの近くに位置して回転自在
に設けられる回転ブレード２２と、このブレード２２に
連結させたリンク機構（図示せず）、このリンク機構を
駆動するアクチュエータ（図示せず）からなり、ブレー
ド２２の回転位置でスワール比の調整が行えるようにな
っている。

【００２７】たとえば、ブレード２２が図３の位置では
高スワール比となるが、ブレード２２が図４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、広範囲のスワール比の制御が可能であ
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。

【００２８】運転条件に対するスワール比の特性を図５
に示すと、エンジン低回転域ほどスワール比を高くして
いる。これに対して高回転域では高スワール比に伴う体
積（吸気充填）効率の低下が顕著になるし、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に
なることから、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。

【００２９】なお、可変スワール用のアクチュエータ
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。

【００３０】次に、図６に燃料噴射ポンプ１の概略を示
す。図６において、燃料噴射ポンプ１はポンプハウジン
グを形成する噴射ポンプ本体３１内にカムローラと係合
しつつ回転往復しながら、加圧室３２内の燃料を圧縮す
るプランジャ３３を備える。このプランジャ３３の外周
には、プランジャ３３に形成されたカットオフポート３
４を開閉することにより燃料噴射量を調量するコントロ
ールスリーブ３５が摺動自由に嵌合され、このコントロ
ールスリーブ３５を駆動するロータリソレノイド３６が
設けられる。

【００３１】また、ポンプ駆動軸に取り付けられたフィ
ードポンプ３７からの吐出燃料は、ポンプ内部を潤滑す
るとともにポンプ室３８に蓄圧され、ここから前記加圧
室３２に吸引される。

【００３２】燃料の噴射時期を制御するために、プラン
ジャ３３を駆動するカムローラと係合しつつカムローラ
の位相を動かす噴射時期制御部材としてのタイマピスト
ン３９が備えられる。このタイマピストン３９は、一端
の高圧室から低圧室側に漏らされる燃料流量を制御する
タイミングコントロールバルブ４０（図７参照）によ
り、その位置が制御され、これにより燃料噴射時期を進
角させたり遅角させたりする。

【００３３】そして、燃料の噴射量、噴射時期などを制
御するために、コントロールユニット１１を備える。こ
のコントロールユニット１１には、運転状態検出手段を
構成する各種センサ、つまり、燃料噴射ノズル３に装着
されて噴射時期を実測する実噴射時期検出手段としての
ノズルリフトセンサ１５、コントロールスリーブ３５の
位置を検出して燃料噴射量（負荷の代表値）を検出する
スリーブ位置センサ１６、冷却水温を検出する水温セン
サ１７、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１
８、燃料温度を検出する燃温センサ１９、エンジンの始
動指令を認識する始動スイッチ２０などからの各種セン
サの信号が入力し、これらに基づいて後述するように燃
料噴射量と噴射時期を制御する。

【００３４】ここで、図８に燃料噴射量の制御ブロック
図を示す。

【００３５】Ｓ１１では通常運転時にエンジン回転速度
Ｎｅとアクセル開度とにより設定されている燃料噴射量
特性に基づいて目標噴射量を設定し、またＳ１２ではア
イドル運転時に、前記通常運転時の燃料噴射量制御（ド
ライブＱ制御）に加えて、目標エンジン回転速度と実エ
ンジン回転速度とを比較し、その偏差に応じてＰＩＤ制
御により目標燃料噴射量を増減させる。なお、Ｓ１３で
は前記した標準状態で設定されている目標噴射量に対し
て、水温Ｔｗや過給圧等に基づいて最大噴射量を制限し
ている。

【００３６】一方、エンジンの始動時には、Ｓ１４でエ
ンジン回転速度Ｎｅと水温Ｔｗに基づいて目標燃料噴射
量を増量する。前記燃温センサ１９により検出された燃
料温度によって、同一のコントロールスリーブ３５の位
置での燃料噴射量が変わるので、Ｓ１５ではＳ１１〜Ｓ
１４で決定された目標噴射量Ｑ１に対して燃料温度によ
る補正を加える。そして、Ｓ１６においてコントロール
スリーブ３５の位置と燃料噴射量との関係をポンプ特性
マップより検索し、目標噴射量に対する目標コントロー
ルスリーブ３５の位置（目標ロータリソレノイド出力電
圧Ｕαｓｏｌ）を決定する。

【００３７】さらに、Ｓ１７において、前記目標コント
ロールスリーブ位置（目標ロータリソレノイド出力電圧
Ｕαｓｏｌ）と実測コントロールスリーブ位置（実測ロ
ータリソレノイド出力電圧Ｕαｉｓｔ）とを比較し、Ｐ
ＩＤ制御により、コントロールスリーブ３５の移動量を
求め、ロータリソレノイド３６に出力する。

【００３８】運転条件に対する燃料噴射時期の特性を図
９に示すと、高ＥＧＲ率となる低速低負荷側で燃料の噴
射時期を最大の遅角位置である圧縮上死点（０°ＡＴＤ
Ｃまで遅角している。この最大遅角により、着火時期の
燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼比率を増大
させることにより、高ＥＧＲ率状態でのスモークの発生
を抑えるわけである。これに対して回転、負荷が高くな
るにしたがい、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
火遅れの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り、低ＥＧＲ率時に所
定の着火時期を得るために、噴射時期を進めるのであ
る。

【００３９】図１０は噴射時期制御の制御ブロック図
で、Ｓ２１では通常運転時にエンジン回転速度Ｎｅと負
荷（燃料噴射量やアクセル開度で代表される）とにより
設定されている噴射時期の回転−負荷特性に基づいて燃
料噴射時期Ｔｎｌを決定する。この噴射時期の回転−負
荷特性が、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９に示した燃料噴射時期の特性が得られるよ
うに設定したマップである。

【００４０】また、Ｓ２２ではエンジンの始動時にエン
ジン回転速度Ｎｅと水温Ｔｗにより設定されている始動
噴射時期進角特性により、燃料噴射時期ＩＴｓｔを決定
する。

【００４１】そして、Ｓ２３により前記目標噴射時期Ｉ
Ｔｔと前記ノズルリフトセンサ１５によって実測された
実測噴射時期ＩＴｉとを比較し、ＰＩＤ処理により、タ
イマピストン３９の移動量を求め、アクチュエータ指令
信号（タイミングコントロールバルブ４０のデューティ
比等）を出力し、これにより燃料噴射時期を制御する。

【００４２】このようにして、低速低負荷域では、高Ｅ
ＧＲ率状態による燃焼温度の低下でＮＯｘ濃度が減少さ
れるとともに、噴射時期の大幅な遅角による着火遅れ期
間の増大でスモーク濃度が減少され、さらに高ＥＧＲ率
のＥＧＲによる燃焼不良はスワールによって改善され
る。通常のディーゼル燃焼は、着火遅れ期間に形成され
た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、燃料と空気が混じりながら燃焼が広
がり、燃焼速度が燃料と空気の拡散速度によって制限を
受ける拡散燃焼（主燃焼）等からなるが、スワールによ
って燃料と空気とのミキシングが促進されるとともに、
着火遅れ期間が長くなると、燃焼のほとんどが予混合燃
焼となって、スモークが発生しにくくなるのである。

【００４３】しかしながら、予め決められた図２と図９
の各マップ上では、予混合燃焼比率を増大する運転域で
あるにもかかわらず、実際にはエンジン個体差に伴うＥ
ＧＲガス温度の上昇や使用燃料の燃料性状の違い等によ
り、十分な着火遅れ期間が得られずに拡散燃焼比率が相
対的に増え、このとき噴射時期を遅らせているためにス
モークが発生するおそれがある。

【００４４】この場合に、予混合燃焼ではろうそくの炎
の中央部のように青色燃焼が起こるのに対し、燃焼時に
局所的に酸素不足となる部分が生じてスモークが発生し
たときは炎が黄色になる。

【００４５】この現象に着目して本発明では、黄色を検
出し青色を検出しない光センサを燃焼室に臨んで設け、
黄色を検出するかどうかにより、スモークが発生してい
るかどうかを検出し、さらにその検出結果を用いて、予
混合燃焼比率を増大させる運転域でスモークの発生を検
出したときは、スモーク低減のためにＥＧＲガスを冷却
する。

【００４６】図１１は光センサ５１の断面図で、ケース
５１ａの中には、図で右側より燃焼室からの光を取り入
れる石英ガラス５１ｂ、フィルタ５１ｃ、光を電気信号
に変換するフォトトランジスタ５１ｄ、信号線５１ｅの
順に配置されている。

【００４７】フィルタ５１ｃは、５７０〜５９５ｎｍの
黄色波長（図１２参照）を通過し、４４０〜５００ｎｍ
の青色波長を通さない短波長遮断用の色ガラスフィルタ
であり、たとえば図１３に示したように、遮断波長が約
５００ｎｍであるＶ−Ｏ５２を用いる。

【００４８】一方、図１において、ＥＧＲ通路８がＥＧ
Ｒ弁９の下流で主通路５２とバイパス通路５３に分岐さ
れ、バイパス通路５３にはバイパス通路５３を流れるＥ
ＧＲガスを冷却する装置５４が、またその上流にコント
ロールユニット１１からの信号を受けてバイパス通路５
３を開閉するための遮断弁５５が設けられる。

【００４９】図１４のフローチャートは、上記の光セン
サに基づいて遮断弁５５を開閉駆動するためのもので、
燃焼毎（あるいは一定燃焼回数毎）に実行する。

【００５０】Ｓ３１では、そのときの運転条件における
ＥＧＲ率と噴射時期のほか光センサ出力を読み込み、Ｓ
３２において、ＥＧＲ率と噴射時期を各所定値と比較
し、ＥＧＲ率が所定値未満または噴射時期が所定値より
進角側にあるときは、Ｓ３３に進んで、遮断弁を閉（全
閉）状態とする。

【００５１】ＥＧＲ率が所定値より大きくかつ噴射時期
が所定値より遅角されているときは、予混合燃焼比率を
増大させる運転域であると判断し、Ｓ３４に進み、Ｓ３
４に進んできたのが初めてかどうかをみる。初めてであ
れば光センサ出力の積算を開始させるため、Ｓ３５にお
いて光センサ出力の積算値に０を入れ、そのあとＳ３３
に進む。

【００５２】予混合燃焼比率を増大させる運転域である
かぎり２度目の燃焼時からは、Ｓ３４からＳ３６に流
れ、光センサ出力を積算し、この光センサ出力の積算値
と判定値の上限Ａ、判定値の下限Ｂ（Ａ＞Ｂ）をＳ３
７、Ｓ３８において比較する。

【００５３】ここで、光センサ出力を積算するにあたっ
ては、黄色光が検出されておりかつ光センサ出力が一定
値以上の場合に正の所定値を、それ以外では負の所定値
を積算する。したがって、一定値以上のセンサ出力を有
する黄色光を検出している燃焼回数が増えると、光セン
サ出力の積算値が大きくなる。この積算値の増大により
所定値Ａ以上となれば、スモークが発生していると判断
し、Ｓ３９で遮断弁を開く。遮断弁の開弁によりＥＧＲ
ガスの一部がバイパス通路５３に流れ、冷却装置５４に
より冷やされる。

【００５４】このＥＧＲガスの冷却によって、十分な着
火遅れ期間が得られ、予混合燃焼比率が増すと、黄色燃
焼から青色燃焼に変化する（スモークの発生がやむ）。

【００５５】青色燃焼になると、今度は積算値が減って
いくことから、この積算値の減少によってＢ以下になる
と、ＥＧＲガスの冷却はもはや必要ないと判断し、Ｓ３
３において遮断弁を閉じる。

【００５６】積算値がＡ未満でＢを超えているときは、
Ｓ４０に進み、遮断弁位置が前回はどうであったかをみ
て前回と同じ位置に遮断弁を保持する（遮断弁が前回閉
じられているときは今回も閉じ、前回開いているときは
今回も開いておく）。ＡとＢのあいだは不感帯であり、
不感帯を設けたのはハンチングをさけるためである。

【００５７】このようにして、予混合燃焼比率を増大さ
せる運転域において、光センサ出力からスモークの発生
を検出したときは、ＥＧＲガスを冷却することで、エン
ジン個体差に伴うＥＧＲガス温度の上昇や使用燃料の燃
料性状の違い等により拡散燃焼比率が増大してスモーク
発生のおそれがある場合でも、スモークの発生をすみや
かに抑えることができる。

【００５８】また、光センサによりスモークが発生して
いるかどうかを実際に検出することができるので、予混
合燃焼比率を増大させる運転域を、たとえば高回転高負
荷域にまで拡大することができる。

【００５９】また、必要でないときはＥＧＲガスの冷却
を中止することで、燃焼温度の下がりすぎを防ぎ、これ
によって未燃成分であるＳＯＦを悪化させることがなく
なる。

【００６０】図１５は第２実施形態で、図１４とはＳ５
１、Ｓ５２、Ｓ５３が異なっている。

【００６１】この実施形態は、スモークの発生時に、Ｅ
ＧＲガスの冷却を行う代わりに、予混合燃焼比率の増大
を中止するものである。

【００６２】そのため、予混合燃焼比率を増大させるた
めのマップ（図２を内容とするＥＧＲ率のマップと図９
を内容とする噴射時期のマップ）とは別に、拡散燃焼比
率を増大させるための通常のマップ（ＥＧＲ率と噴射時
期の各マップで図示せず）を持たせており、予混合燃焼
比率を増大させる運転域において、光センサ出力からス
モークの発生を検出したときは、拡散燃焼比率を増大さ
せるための通常のマップを選択して、ＥＧＲ率と噴射時
期を制御する。

【００６３】なお、エンジン始動時には、予混合燃焼比
率を増大させるためのマップを選択させる。

【００６４】この第２実施形態においても、燃料性状、
エンジンの個体差によらず、予混合燃焼比率を増大させ
る運転域を広くできる。

【００６５】図１４の実施形態では、一定値以上のセン
サ出力となる黄色光が検出される場合に正の所定値を積
算し、それ以外では負の所定値を積算するとともに、そ
のようにして積算した値と、一定の判定値Ａ、Ｂとの比
較によりスモークの発生の有無を検出するようにした
が、これに限られるものでない。

【００６６】たとえば、黄色光だけを検出するセンサ出
力をそのまま一定燃焼回数積算し、その積算値と運転条
件に応じて定まる判定値Ａ、Ｂとの比較でスモークの発
生の有無を検出するようにすることもできる。この場合
に、判定値Ａ、Ｂを運転条件に応じて変える必要がある
のは次の理由からである。黄色光の強さは運転条件によ
り異なるので、たとえば運転領域Ｃでの黄色光の強さが
他の運転領域Ｄでの黄色光の強さより大きいときは、領
域Ｃでの積算値のほうが領域Ｄよりも大きくなる。した
がって、２つの領域Ｃ、Ｄに同じ値の判定値を用いたの
では、誤判定が生じることがあるので、２つの異なる領
域で判定値を変える必要があるのである。

【００６７】

【発明の効果】予混合燃焼ではろうそくの炎の中央部の
ように青色燃焼が起こるのに対し、拡散燃焼時には局所
的に酸素不足となる部分が生じてスモークが発生し、炎
が黄色になる現象に着目して第１の発明では、予混合燃
焼比率を増大させる運転域で黄色を検出し青色を検出し
ない光センサを設けているので、黄色を検出したとき
は、エンジンの個体差や燃料性状の違いなどに起因して
生じるＥＧＲ率の不足や噴射時期遅角量の不適切に原因
して、スモークが発生していると判断できる。

【００６８】第２の発明では黄色を検出する場合に正の
所定値を、それ以外では負の所定値を燃焼毎に積算し、
この積算値と判定値を比較することにより、積算値が判
定値以上となったとき、スモークが発生していると判断
するので、スモーク発生の診断を安定して行うことがで
きる。

【００６９】第３の発明では、運転条件により異なる黄
色光の強さ（光センサ出力）に応じた判定値を設定でき
るので、スモーク発生の検出精度が向上する。

【００７０】第４の発明では、予混合燃焼比率を増大さ
せる運転域において、光センサにより黄色を検出（つま
りスモーク発生を検出）したとき、ＥＧＲガスを冷却す
るので、ＥＧＲガス温度の上昇や使用燃料の燃料性状の
違い等により拡散燃焼比率が増大してスモーク発生のお
それがある場合でも、スモークの発生をすみやかに抑え
ることができるととともに、予混合燃焼比率を増大させ
る運転域を拡大することができる。

【００７１】第５の発明では、予混合燃焼比率を増大さ
せる運転域において、光センサにより黄色を検出（つま
りスモーク発生を検出）したとき、予混合燃焼比率の増
大そのものを中止するので、ＥＧＲガス温度の上昇や使
用燃料の燃料性状の違い等により拡散燃焼比率が増大し
てスモーク発生のおそれがある場合でも、スモークの発
生をすみやかに抑えることができるとともに、予混合燃
焼比率を増大させる運転域を拡大することができる。

【００７２】第６の発明では、ＥＧＲガスの冷却後に光
センサが黄色を検出しなくなったときはＥＧＲガスの冷
却を中止するので、燃焼温度の下がりすぎが防止され、
これによって未燃成分であるＳＯＦを悪化させることが
なくなる。

【００７３】第７の発明では、予混合燃焼比率の増大中
止後に光センサが黄色を検出しなくなったときは予混合
燃焼比率の増大中止を解除して予混合燃焼比率をふたた
び増大させるので、燃焼温度の下がりすぎが防止され、
これによって未燃成分であるＳＯＦを悪化させることが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体的な概略構成図であ
る。

【図２】排気還流率の制御特性図である。

【図３】スワール生成手段の説明図である。

【図４】同じくその作動状態を示す説明図である。

【図５】スワール比の制御特性図である。

【図６】分配型燃料噴射ポンプの断面図である。

【図７】同じくその一部の断面図である。

【図８】燃料噴射量制御の制御ブロック図である。

【図９】燃料噴射時期の制御特性図である。

【図１０】燃料噴射時期制御の制御ブロック図である。

【図１１】光センサの断面図である。

【図１２】光の色と波長の関係を示す図である。

【図１３】短波長遮断用の色ガラスフィルタの分光透過
率の特性図である。

【図１４】第１実施形態の遮断弁の開閉制御を説明する
ためのフローチャートである。

【図１５】第２実施形態の制御内容を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１６】第４の発明のクレーム対応図である。

【図１７】第５の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１分配型燃料噴射ポンプ９ＥＧＲ弁３９タイマピストン４０タイミングコントロールバルブ５１光センサ５３バイパス通路５４冷却装置５５遮断弁

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｂ５８０５８０Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高ＥＧＲ率状態として燃焼温度を低下させ
るとともに、燃料の噴射時期の大幅な遅角で噴射燃料の
着火遅れ期間を長くすることによって予混合燃焼比率を
増大させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、前
記予混合燃焼比率を増大させる運転域で燃焼光のうち黄
色を検出し青色を検出しない光センサを設けたことを特
徴とするスモーク検出装置。
【請求項２】一定出力以上の黄色光を検出する場合に正
の所定値を、それ以外では負の所定値を燃焼毎に積算
し、この積算値と判定値を比較することにより積算値が
判定値以上となったときスモークが発生していると判断
することを特徴とする請求項１に記載のスモーク検出装
置。
【請求項３】前記光センサ出力をそのまま一定燃焼回数
積算し、その積算値と運転条件に応じて定まる判定値を
比較することにより積算値が判定値以上となったときス
モークが発生していると判断することを特徴とする請求
項１に記載のスモーク検出装置。
【請求項４】高ＥＧＲ率状態として燃焼温度を低下させ
るとともに、燃料の噴射時期の大幅な遅角で噴射燃料の
着火遅れ期間を長くすることによって予混合燃焼比率を
増大させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、前記予混合燃焼比率を増大させる運転域で燃焼光のうち
黄色を検出し青色を検出しない光センサと、この光センサによる検出結果より黄色を検出したときＥ
ＧＲガスを冷却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。
【請求項５】高ＥＧＲ率状態として燃焼温度を低下させ
るとともに、燃料の噴射時期の大幅な遅角で噴射燃料の
着火遅れ期間を長くすることによって予混合燃焼比率を
増大させるようにしたディーゼルエンジンにおいて、前記予混合燃焼比率を増大させる運転域で燃焼光のうち
黄色を検出し青色を検出しない光センサと、この光センサによる検出結果より黄色を検出したとき前
記予混合燃焼比率の増大を中止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。
【請求項６】前記ＥＧＲガスの冷却後に前記光センサが
黄色を検出しなくなったときは前記ＥＧＲガスの冷却を
中止することを特徴とする請求項４に記載のディーゼル
エンジンの制御装置。
【請求項７】前記予混合燃焼比率の増大中止後に前記光
センサが黄色を検出しなくなったときは前記予混合燃焼
比率の増大中止を解除することを特徴とする請求項５に
記載のディーゼルエンジンの制御装置。