JPH1162662A - ディーゼル機関の制御装置 - Google Patents

ディーゼル機関の制御装置

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JPH1162662A
JPH1162662A JP9213709A JP21370997A JPH1162662A JP H1162662 A JPH1162662 A JP H1162662A JP 9213709 A JP9213709 A JP 9213709A JP 21370997 A JP21370997 A JP 21370997A JP H1162662 A JPH1162662 A JP H1162662A
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engine
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼル機関の制御装置に関し、吸気系の
制御により排気浄化用触媒をより効果的に利用し且つ排
気還流を効果的に利用して排気浄化を促進することがで
きるようにする。 【解決手段】 吸気絞り弁11と、排気還流路14と、
排気還流制御弁16と、空気過剰率検出手段19Aと、
排気浄化用触媒15と、触媒15の温度又は触媒温度に
対応した温度を検出する温度検出手段20と、機関の燃
料噴射量が所定値以下となる低負荷時に、温度検出手段
20による検出温度が所定温度未満ならば、吸気絞り弁
11を閉弁する制御手段19とをそなえ、制御手段19
は、機関の低負荷時であって検出温度が所定温度以上で
ある条件下で、空気過剰率検出手段19Aで検出された
空気過剰率が目標空気過剰率よりも所定値以上大きい場
合、排気還流制御弁16が全開でなければ排気還流制御
弁16の開度を増加させ、排気還流制御弁16が既に全
開ならば吸気絞り弁11の開度を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御燃料噴射
式のディーゼル機関に用いて好適の、ディーゼル機関の
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、燃料に対する
空気量が過剰であっても運転可能なため、アクセル開度
に応じて燃料噴射量のみを制御することでエンジン出力
の制御を行ない、ガソリンエンジンのようにアクセル開
度に応じたスロットルバルブ開度制御(即ち、吸気量制
御)は行なわないのが一般的である。
【0003】一方、ディーゼルエンジンにおいて、その
減速時に、燃料消費量を節約するために燃料の供給を停
止したり、吸気通路内に設けられた吸気絞り弁を絞って
吸気騒音を低減したりする技術も開発されている。ま
た、ディーゼルエンジンでは、排出ガスを浄化するため
に、排気浄化用触媒(一般には、酸化触媒)が設けられ
るほか、特にNOxの排出低減のためには排気還流装置
(EGR装置)が設けられている。
【0004】このEGR装置は、排気通路から吸気通路
に渡って介設された排気還流路(EGR流路)と、EG
R流路に介装された流量制御弁(EGR弁)とからな
り、EGR弁をエンジンの運転状態に応じて開度調整す
ることで排気ガス還流量(EGR量)を制御するが、こ
のEGR量の制御は吸気流に影響するため、吸気絞り弁
とEGR装置とを関連させて制御する技術も開発されて
いる。
【0005】例えば、上述のようにアイドル運転時に吸
気絞り弁を絞ると吸気圧力が大幅に低下するため、燃料
が不完全燃焼して白煙が発生し易くなる不具合がある。
そこで、特開昭59−120771号公報には、吸気絞
り弁とEGR装置とをそなえたディーゼルエンジンにお
いて、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が所定圧以下にな
ったらEGR量を増大させる技術が提案されている。
【0006】また、特開平1−313649号公報に
は、燃料噴射停止時にはEGR弁を開弁することで燃料
噴射停止時の吸気絞り弁の前後の圧力差を小さくして、
再加速時の吸気絞り弁の駆動トルクを低減し、その後燃
料噴射再開時にはEGR弁を閉弁することで黒煙の発生
を防止しようとする技術も提案されている。さらに、デ
ィーゼルエンジンを制御する場合、燃料噴射量や燃料噴
射時期といった燃料噴射制御とともにEGR制御は重要
である。つまり、かかる制御は、ドライバビリティや排
出ガス性状に大きく影響し、特に車両用エンジンにおい
ては、ドライバビリティや排出ガス性状に関する要求度
が高いため、重要な制御となっている。
【0007】例えばEGRのメイン制御(例えばEGR
率の制御)に関しては、空気過剰率λに着目した制御
(λ−EGR制御)がある。このλ−EGR制御の場合
には、空気過剰率λが燃料噴射量に依存するので、例え
ば燃料噴射ポンプのコントロールスリーブ位置とエンジ
ン回転数とから燃料噴射量を求めて制御に使用すること
ができる。あるいは、空気過剰率λは排気の空燃比に対
応するので、リニア空燃比センサ(LAFS)等の排ガ
スセンサによって排気空燃比を計測して燃料噴射量制御
に使用することができる。
【0008】また、特開平2−60861号公報には、
単位時間当たりの燃料量Fと単位時間当たりの全ガス量
Gとの比(F/G)に応じて、式 λt=A−B(F/
G),(ただし、A,B:定数)により目標空気過剰率
λtを算出して、実際の空気過剰率をこの目標空気過剰
率λtに一致させるようにする、λ−EGR制御が開示
されている。
【0009】また、特開昭57−26255号公報に
は、EGRと吸気絞り弁とをそなえたディーゼルエンジ
ンにおいて、エンジンの負荷状態に応じて、EGR弁と
吸気絞り弁とを適宜連携して動作させながら、エンジン
の低負荷時ほどEGR率を増大させ空気過剰率を減少さ
せるようにして、エンジンが要求する空気量を確保しな
がら、EGRによる排気浄化を促進するようにした技術
が開示されている。
【0010】さらに、実開昭59−157550号公報
には、エンジンの冷態時に吸気絞り弁を絞ることにより
エミッション性能を向上させる技術も提案されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、排気浄化用
触媒は、その雰囲気温度、即ち、排気温度によって性能
や耐久性が大きく変化する。つまり、排気浄化用触媒
は、低温では浄化作用を発揮することができないため、
冷態始動時に排ガス温度を上昇させたり、一定温度以下
の排ガス量を低減することが必要である。また、過剰に
高温になると排気中に酸化イオウ(SO2 )を生成させ
たり又触媒自体の劣化につながる。このため、排気浄化
用触媒の温度を一定範囲内に保って使用するようにした
い。
【0012】特に、排ガス浄化用触媒を所定温度域まで
昇温させることは、LAFSの温度環境としても好まし
い。つまり、一般にはLAFSにヒータを付けてその過
冷却を防止しているが、LAFSは、低温時にブラック
ニング現象を起こし損傷してしまうことがあるため、L
AFSの雰囲気温度が大幅に低下することがあれば、こ
の対策として強力なヒータを装備することが必要にな
り、コスト増を招く。しかし、LAFSの雰囲気温度を
高めることができれば、ヒータをそれほど強力なものに
する必要もなく、コスト増を抑制することができる。
【0013】このような排ガス浄化用触媒やLAFSの
雰囲気温度は、吸気絞り弁による吸気量調整に大きく影
響される。例えば減速時等に燃料無噴射としたときに
は、吸気温度がそのまま排ガス温度となり、吸気量が多
ければ排ガス温度が低下し、その低温の排ガスにより触
媒を含む排気系が冷却され、吸気量が少なければ排ガス
温度が上昇して、触媒を含む排気系が冷却され難くな
る。
【0014】このような特性に着目すれば、排ガス浄化
用触媒をより効果的に利用することや、強力なヒータを
用いずにLAFSのブラックニング現象の防止を行なう
ことも可能と考えられる。また、エンジンの新気の必要
度が低い状況下では、可能なかぎりEGRを行なって、
排気ガスの浄化を促進したい。
【0015】さらに、吸気絞り弁により吸気量を低下さ
せるとポンピングロスが増大するため燃費が悪化しやす
い。したがって、燃費の面から考えると吸気絞り弁を閉
じる運転領域は極力小さくしたい。本発明は、上述の課
題に鑑み創案されたもので、吸気系の制御により排気浄
化用触媒をより効果的に利用するとともに、排気還流装
置を効果的に利用して排気浄化を促進することができる
ようにした、ディーゼル機関の制御装置を提供すること
を目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明のディーゼル機関の制御装置では、空気過剰率
検出手段が機関の空気過剰率を検出し、温度検出手段が
機関の排気系に設けられた排気浄化用触媒の温度又は触
媒温度に対応した温度を検出すると、制御手段は、温度
検出手段による検出温度が予め設定された所定温度未満
である場合には、吸気絞り弁を閉弁する。このように吸
気絞り弁を閉弁すると、排気温度が上昇しこの温度上昇
した排気が排気浄化用触媒を加熱するので、低温状態の
排気浄化用触媒の温度が所定の温度域へと高められる。
【0017】温度検出手段による検出温度が予め設定さ
れた所定温度以上であれば、排気浄化用触媒を昇温させ
る必要はなく、制御手段では、この昇温のための吸気絞
り弁の閉弁は行なわないが、空気過剰率によっては吸気
絞り弁や排気還流弁を制御することが必要になり、制御
手段は、空気過剰率の状態に応じて吸気絞り弁や排気還
流弁を制御する。
【0018】つまり、検出温度が予め設定された所定温
度以上であり、且つ、空気過剰率検出手段で検出された
空気過剰率が予め設定された目標空気過剰率よりも所定
値以上大きい場合に、制御手段は、排気還流制御弁が全
開になっていなければ排気還流制御弁の開度を増加さ
せ、排気還流制御弁が既に全開になっていれば吸気絞り
弁の開度を減少させる。排気還流制御弁を増加させても
吸気絞り弁の開度を減少させても空気過剰率を低下させ
ることができるが、本制御手段は、吸気絞り弁の開度減
少よりも排気還流制御弁の開度増加を優先させて行なう
ことになり、排気還流による排気浄化作用を促進しなが
ら空気過剰率を適正状態へ低下させていくことになる。
【0019】請求項2記載の本発明のディーゼル機関の
制御装置では、制御手段が、排気還流制御弁の開度増加
制御を所定調整開度単位で行ない、吸気絞り弁の開度減
少制御も所定調整開度単位で行なうので、機関の安定し
た運転が維持されながら空気過剰率が適正化される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。図1〜図4は本発明の一実施
形態としてのディーゼル機関の制御装置に関して示すも
ので、これらの図に基づいて実施形態を説明する。本実
施形態にかかるディーゼル機関(以下、エンジンとい
う)は、図1に示すように、エンジン本体1に設けられ
た各シリンダボア2内にピストン3が摺動可能に嵌挿さ
れ、シリンダボア2及びピストン3上面で囲まれて燃焼
室4が形成されている。
【0021】この燃焼室4上部には副室5が設けられ、
副室5には燃料噴射ノズル6が設けられており、燃料噴
射ポンプ7から送給された燃料が燃料噴射ノズル6から
副室5内に噴射されるようになっている。そして、副室
5内で燃焼した燃焼エネルギにより副室5内の残った燃
料を燃焼室4内に送給してこれを燃焼させるようになっ
ている。
【0022】また、燃焼室4には図示しない吸気弁の開
放により連通する吸気通路8が接続されており、この吸
気通路8には、ターボチャージャ9のコンプレッサホイ
ール(図示略),インタクーラ10,吸気絞り弁11
が、上流側から順に配設されている。また、燃焼室4に
は排気弁12の開放により連通する排気通路13が接続
されており、この排気通路13には、上流側(燃焼室
側)から排気還流路(EGR流路)14,ターボチャー
ジャ9のタービンホイール(図示略),排気浄化用触媒
15の順で配設されている。
【0023】EGR流路14は、排気通路13の上流部
分から吸気通路8の吸気絞り弁11よりも下流の部分に
亘って介設されており、EGR流路14の吸気通路8へ
の流入部分には排気還流制御弁(EGR弁)16が配設
されている。また、排気通路13におけるターボチャー
ジャ9のタービンホイール上下流間には排気バイパス通
路17が設けられており、このバイパス通路17には、
吸気通路8におけるターボチャージャ9のコンプレッサ
ホイールの下流の負圧で開放するバイパス制御弁18が
介装されており、ターボチャージャ9による過給が過剰
になると、バイパス制御弁18が開放してターボチャー
ジャ9による過給を自動的に弱めるようになっている。
【0024】そして、燃料噴射ポンプ7,吸気絞り弁1
1,EGR弁16は、制御手段としての電子制御ユニッ
ト(ECU)19を通じて、ドライバの要求やエンジン
の状態に応じて制御されるようになっている。つまり、
このエンジンには、エンジンの冷却水温度を検出する冷
却水温センサ20,機関状態検出手段としてのアクセル
開度センサ21,機関状態検出手段としてのエンジン回
転数センサ22,機関状態検出手段としての吸気圧セン
サ(ブースト圧センサ)23,EGR弁開度センサ2
4,燃料噴射ポンプ7のコントロールスリーブ位置を検
出するスリーブ位置センサ(図示略)等が設けられてお
り、ECU19では、これらのセンサ20〜23等から
の情報に基づいて、各部の制御を行なうようになってい
る。
【0025】本吸気制御装置に関する吸気絞り弁11の
制御について説明すると、ECU19では、燃料噴射が
行なわれていない場合に、冷却水温センサ20で検出さ
れた冷却水温が所定温度T1(例えば60°C)未満で
あれば、吸気絞り弁11を閉鎖し、検出された冷却水温
が所定温度T1(例えば60°C)以上であれば、吸気
絞り弁11を開放可能とするようになっている。
【0026】このような吸気絞り弁11の制御は、排気
浄化用触媒15を所要の温度領域に保持するためのもの
である。つまり、機関の低負荷時であって燃料噴射量が
所定値以下となるような燃料のほぼ噴射されていない状
態(ここでは、燃料無噴射という)ときには、吸気量が
多いほど排気温度が低下するので、吸気絞り弁11を閉
鎖すれば排気浄化用触媒15の温度低下を防止すること
ができ、吸気絞り弁11を開放すれば排気浄化用触媒1
5の温度を低下させることができる。
【0027】また冷却水温は、排気浄化用触媒15の温
度(触媒温度)に対応した温度であり、冷却水温センサ
20は、触媒温度に対応した温度を検出する温度検出手
段として機能する。したがって、冷却水温が所定温度T
1未満のときは、排気浄化用触媒15の温度が低下して
いて活性温度領域に達していないものと考えて、吸気絞
り弁11を閉鎖することで、排気浄化用触媒15の温度
低下を防止するようにし、一方、冷却水温が所定温度T
1以上のときは、排気浄化用触媒15の温度は上昇して
既に活性温度領域に達したものと考えて、吸気絞り弁1
1を開放可能することで、排気浄化用触媒15の温度上
昇の抑制を可能にしているのである。
【0028】なお、燃料噴射が行なわれていないか否か
は、エンジン回転数Ne及びコントロールスリーブ位置
Spに基づいて燃料噴射量を推定して、この推定した燃
料噴射量Qfが微小な基準値Qf0 よりも小さければ、
燃料噴射が行なわれていない(燃料噴射が微小量だけ行
なわれている場合を含む)と判定するようになってい
る。この判定についての詳細は後述する。
【0029】ところで、冷却水温が所定温度T1以上の
ときは、空気過剰率λを目標空気過剰率λT に近づける
ように、吸気絞り弁11の開度制御とEGR弁16の開
度制御とを行なうようになっている。なお、このとき、
吸気絞り弁11は、特に開度規制の指令がなければ全開
とする。したがって、冷却水温が所定温度T1未満から
所定温度T1以上へと上昇した場合には、吸気絞り弁1
1は、閉鎖状態から全開状態へと切り換わることになる
が、この時には、制御周期当たりの開度増加量を一定値
にクリップして何段階かに分けて全開状態へと切り換え
る。
【0030】また、空気過剰率λに基づいたEGRの制
御(λ−EGR制御)は、燃料噴射の有無に係わらず行
なわれるが、ここでは、燃料無噴射の場合のλ−EGR
制御(吸気絞りの制御を含む)について説明する。この
ようなλ−EGR制御を行なうために、ECU19に
は、エンジン運転時に実際の空気過剰率(実空気過剰
率)λを検出(ここでは、推定)する空気過剰率推定部
(空気過剰率検出手段)19Aと、運転状態に応じた目
標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定部19B
と、空気過剰率推定部19Aで推定された実空気過剰率
λと目標空気過剰率設定部19Bで設定された目標空気
過剰率λTとの偏差Δλ(=λ−λT )を演算する偏差
演算部19Cと、この偏差Δλが微小な基準値Δλ0
りも大きいか否かを判定する判定部19Dと、この判定
部19Dによる判定結果から、EGR弁16や吸気絞り
弁11の開度制御信号を出力する出力部19Eとが設け
られている。
【0031】ここで、燃料噴射が行なわれていないか否
かの判定や空気過剰率推定部19Aによる実空気過剰率
λの推定にかかる燃料噴射量の推定について説明する。
ECU19には、燃料噴射量を推定(算出)する燃料噴
射量算出手段19Fが設けられおり、この燃料噴射量算
出手段19Fでは、燃料噴射に同期した所定のタイミン
グでスリーブ位置検出手段42によりスリーブ位置Sp
を得て、このスリーブ位置Spとこのときエンジン回転
数センサ43により検出されたエンジン回転数Neとか
ら燃料噴射量Qを算出する。
【0032】燃料噴射に同期した所定のタイミングと
は、燃料スピル時又はその直前が好ましく、この燃料ス
ピル時直前のタイミングは、図2に示すように、燃料噴
射開始検出手段41により燃料噴射が開始された時点
(即ち、ポンプ圧の立上り時点)から所定期間即ち燃料
噴射期間Td〔この噴射期間tdの単位は、クランク角
(CA°)対応の値である〕が経過した時点として設定
されている。これは、燃料スピル時又はその直前であれ
ば、スリーブ位置Spにスピルされた燃料によってスリ
ーブ位置が変動するキックアウトの影響が生じる前であ
り、キックアウトの影響を回避して噴射終了時のスリー
ブ位置Spを正確に検出することができるためである。
【0033】燃料噴射量Qは、燃料噴射期間Td〔単位
は、クランク角(CA°)〕と対応し、この燃料噴射期
間Tdは、例えば図3に示すように、スリーブ位置Sp
とエンジン回転数Neとに対応する。そこで、燃料噴射
量算出手段19Fでは、このような対応関係に基づいて
演算式又はマップ又はテーブル等が予め設定されてお
り、このような演算式やマップやテーブル等を用いて、
スリーブ位置Spとエンジン回転数Neとから燃料噴射
量Qを算出するようになっている。なお、図3は本エン
ジン(図1参照)のように副室を介して燃料噴射を行な
う燃料噴射タイプ(IDIタイプ)の例を示している。
【0034】また、燃料噴射期間Tdは、燃料噴射量Q
に対応するが、ここでは、エンジン回転数Neと前回検
出したスリーブ位置Spiとから、例えば次式(1)に
示すように、エンジン回転数Neとスリーブ位置Spi
との関数f1 により燃料噴射量Qiを求め、こうして求
めた燃料噴射量Qiとエンジン回転数Neとから、次式
(2)に示すように、燃料噴射期間Tdを求めるように
構成されている。
【0035】 Qi=f1 (Ne,Spi) ・・・(1) Td=(Qi/360)・(60/Ne) ・・・(2) また、燃料噴射が開始された時点から、このようにして
算出された燃料噴射期間Tdだけ経過した時点でのスリ
ーブ位置の検出情報は、例えば電圧値Spaとして得ら
れるが、この値Spaから実際のスリーブ位置Spを求
めるには、例えば次式(3)を用いることができる。な
お、式(3)において、aは補正係数,bは補正量であ
る。
【0036】 Sp=a・Spa+b ・・・(3) さらに、噴射量Qの算出は実際のスリーブ位置Spとエ
ンジン回転数Neとから次式(4)により行なうように
なっている。 Q=f(Ne,Sp) ・・・(4) ECU19では、このように算出された燃料噴射量Qを
微小な設定噴射量Q0と比較して、燃料噴射量Qが設定
噴射量Q0 未満なら(Q<Q0 )、燃料噴射が行なわれ
ていない(燃料無噴射)と判定するようになっている。
【0037】ここで、空気過剰率推定部(空気過剰率推
定手段)19Aによる実空気過剰率λの推定について説
明すると、空気過剰率推定部19Aでは、エンジン運転
時に、その時検出された吸気量Ai 及び燃料噴射量
i ,この周期よりも前のEGR率Kei-3 及び空気過
剰率λi-3 から、次式(5)により現在の空気過剰率
(実空気過剰率)λi を検出(ここでは、推定)する。
【0038】 λi =(Ai /Qi )(1−Kei-3 /λi-3 ) ・・・(5) なお、添字i,i−3は、制御周期に着目して示すもの
で、特に制御周期に着目しない場合には、これらの添字
は省略して、吸気量A,燃料噴射量Q,EGR率Ke,
実空気過剰率λと示す。また、目標空気過剰率設定部1
9Bでは、予め記憶された目標λマップからエンジンの
運転状態に応じて目標空気過剰率λT を求める。なお、
燃料無噴射時には、一般に目標空気過剰率λT は燃焼形
態上最小値のほぼ一定の値(例えば1.1〜1.2程
度)となる。したがって、燃料無噴射時には、実空気過
剰率λを最も小さくしてもこの目標空気過剰率λT まで
しか下げることはできず、実空気過剰率λが目標空気過
剰率λT よりも大きくはならない。
【0039】そして、ECU19の偏差演算部19Cで
実空気過剰率λと目標空気過剰率λ T との偏差Δλ(=
λ−λT )が演算され、判定部19Dで、この偏差Δλ
が微小な基準値Δλ0 よりも大きいか否かが判定され、
ECU19の出力部19Eでは、この判定結果に基づい
てEGR弁16や吸気絞り弁11の開度制御を行なうよ
うになっている。
【0040】つまり、出力部19Eでは、判定手段19
Dで偏差Δλが基準値Δλ0 よりも大きいと判定される
と、まずはEGR弁開度センサ24からの検出情報に基
づくフィードバック制御によりEGR弁16の開度を増
大させて、実空気過剰率λを減少させて目標空気過剰率
λT に近づける(即ち、偏差Δλを減少させる)。そし
て、EGR弁16の開度が全開となっても、偏差Δλが
基準値Δλ0 よりも大きい場合には、吸気絞り弁11の
開度を減少させることで、実空気過剰率λを減少させて
目標空気過剰率λT に近づける(即ち、偏差Δλを減少
させる)。
【0041】また、判定部19Dで、偏差Δλが基準値
Δλ0 よりも大きくないと判定されれば、出力部19E
では、特に、EGR弁16や吸気絞り弁11の開度変更
は行なわないようになっている。そして、実空気過剰率
λを目標空気過剰率λT に近づける際、EGR弁16の
開度の増大制御や吸気絞り弁11の開度の減少制御の際
には、それぞれ所定調整開度単位で行なうように設定さ
れている。
【0042】例えばEGR弁16の開度を増大させる場
合、ある制御周期nのEGR弁16の目標開度Θn は、
次式(6)に示すように、前回のEGR弁目標開度Θ
n-1 に対して一定の開度(所定調整開度単位)Θ0 を加
算することで決定して、これに基づいてEGR弁16の
開度制御を行なう。 Θn =Θn-1 +Θ0 ・・・(6) また、吸気絞り弁11の開度を減少させる場合、ある制
御周期nの吸気絞り弁11の目標開度θn は、次式
(7)に示すように、前回の吸気絞り弁11の目標開度
θn-1 に対して一定の開度(所定調整開度単位)θ0
減算することで決定して、これに基づいて吸気絞り弁1
1の開度制御を行なう。
【0043】 θn =θn-1 +θ0 ・・・(7) このように、所定調整開度単位でEGR弁16や吸気絞
り弁11の開度制御を行なうことにより、燃焼安定性を
確保しながら空気過剰率を適正化するようになってい
る。本発明の一実施形態としてのディーゼル機関の制御
装置は、上述のように構成されているので、例えば図4
のフローチャートに示すように吸気制御が行なわれる。
【0044】つまり、まず、スリーブ位置センサにより
ガバナスリーブ位置Spを検出するとともにエンジン回
転数センサ22によりエンジン回転数Neを検出して
(ステップB10)、これらのスリーブ位置Sp及びエ
ンジン回転数Neから、上式(4)によって燃料噴射量
Qを逆算する(ステップB20)。そして、この算出し
た(推定した)燃料噴射量Qを微小な基準値Qf0 と比
較して、推定燃料噴射量Qが基準値Qf0 未満なら、燃
料噴射が行なわれていない(燃料無噴射)か否かが判定
される(ステップB30)。
【0045】燃料噴射が行なわれていれば、特に、本吸
気制御装置による処理は行なわないが、燃料噴射が行な
われていなければ、ステップB40に進んで、冷却水温
センサ(温度検出手段)20で検出された温度(冷却水
温)が所定温度T1(例えば60°C)未満か否かが判
定される。冷却水温が所定温度T1(例えば60°C)
未満ならば、排気浄化用触媒15の温度が活性温度領域
に達していないものと考えられ、ステップB60に進ん
で、吸気絞り弁11を閉鎖する。これにより、これによ
り、低温排気ガス量が低下するため、排ガス浄化用触媒
15の温度低下が抑制され、排ガス浄化用触媒15の活
性化が促進されて、排ガス浄化用触媒15の作用により
速やかに排ガス浄化を実行することができるようにな
る。
【0046】例えばエンジンの冷態始動時には、一般に
冷却水温が所定温度T1未満になるため、吸気絞りを行
なわないかぎり、排気浄化用触媒15の活性化に時間が
かかるが、本装置のように吸気絞り弁11を閉鎖するこ
とで、排気浄化用触媒15の活性化が速やかに行なわれ
るようになり、始動直後の排気浄化を促進することがで
きる。
【0047】一方、冷却水温が所定温度T1以上のとき
は、排気浄化用触媒15の温度は上昇して既に活性温度
領域に達したものと考えられ、ステップB40からステ
ップB50に進み、空気過剰率推定部19Aによる実空
気過剰率(実λ)の算出と、目標空気過剰率設定部19
Bによる目標空気過剰率(目標λ)λT の設定とを行な
う。
【0048】さらに、ステップB70に進み、演算部1
9Cで算出された実空気過剰率(実λ)λと目標空気過
剰率(目標λ)λT との偏差Δλ〔=(実λ)−(目標
λ)〕が、微小な基準値Δλ0 よりも大きいか否かが、
判定部19Dにより判定される。この判定で、偏差Δλ
が基準値Δλ0 よりも大きくなければ、出力部19Eで
は、特に、EGR弁16や吸気絞り弁11の開度変更は
行なわない。したがって、それまでのEGR弁16や吸
気絞り弁11の開度が保持される。
【0049】一方、偏差Δλが基準値Δλ0 よりも大き
いと判定されると、出力部19Eでは、EGR弁16の
開度が全開か否かを判定する(ステップB80)。ここ
で、EGR弁16の開度が全開でなければ、ステップB
100に進み、このEGR弁16の開度を増大させるこ
とで、実空気過剰率λを減少させて目標空気過剰率λ T
に近づける(即ち、偏差Δλを減少させる)。
【0050】このEGR弁16の開度増大時には、EG
R弁16の目標開度Θn を、前式(6)に示すように、
前回のEGR弁目標開度Θn-1 に対して一定の開度(所
定調整開度単位)Θ0 を加算することで決定して、これ
に基づいてEGR弁16の開度制御を行なう。また、こ
のようにしてEGR弁16の開度を全開まで増大させて
も、偏差Δλが基準値Δλ0 よりも大きい場合、ステッ
プB90に進み、吸気絞り弁11の開度を減少させるこ
とで、実空気過剰率λを減少させて目標空気過剰率λT
に近づける(即ち、偏差Δλを減少させる)。
【0051】この吸気絞り弁11の開度減少時にも、吸
気絞り弁11の目標開度θn を、前式(7)に示すよう
に、前回の吸気絞り弁11の目標開度θn-1 に対して一
定の開度(所定調整開度単位)θ0 を減算することで決
定して、これに基づいて吸気絞り弁11の開度制御を行
なう。このように、空気過剰率λを適正状態へ低下させ
る場合に、まずは、EGR弁16の開度増加を行ない、
EGR弁16の開度増加を最大(即ち、EGR弁16全
開)に行なっても空気過剰率λが適正状態にならないと
はじめて、吸気絞り弁11の開度減少により空気過剰率
λを調整しているのである。つまり、吸気絞り弁11の
開度減少よりもEGR弁16の開度増加を優先させて行
なうことになり、EGRによる排気浄化作用を促進しな
がら空気過剰率λを適正状態へ低下させていくことにな
る。したがって、燃料無噴射時の機関運転を適正に行な
えるようになるだけでなく、排気浄化性能を大きく向上
することができる利点がある。
【0052】また、EGR弁16や吸気絞り弁11の開
度制御を所定調整開度単位で行なっているので、機関の
安定した運転が維持しながら空気過剰率を適正化しう
る。また、EGR弁16の開度増加を優先して行なうた
め、吸気絞り弁11の開度減少頻度は少なくなり、暖機
時を除いて、吸気絞り弁11は基本的には開放状態(全
開状態)となる。このため、吸気絞り弁11の下流側の
温度低下が促進され、排気温度も低下させることがで
き、排気浄化用触媒15の温度上昇が抑制されるように
なり、排気浄化用触媒15の温度が過剰に高温になるこ
とが防止されて、排気中成分による酸化イオウ(S
2 )の生成が抑制され触媒自体の劣化も抑制される。
【0053】このように、本吸気制御装置では、燃料無
噴射時において、EGRによる排気浄化作用を促進し、
且つ、空気過剰率λを適正化させながら、EGR弁16
や吸気絞り弁11の開閉制御(又は開度制御)による吸
気量調整で、排気浄化用触媒15の温度を、活性領域内
に保って使用するができるようになり、排気浄化性能を
向上させることができる利点がある。
【0054】また、エンジンの冷態時には、排気浄化用
触媒15の温度が低いのと同様に図示しないリニア空燃
比センサ(LAFS)の雰囲気温度も低く、LAFSに
ブラックニングが生じ易く、通常であれば強力なヒータ
を装備することが必要になるが、吸気絞り弁11を閉鎖
することで、吸気絞り弁11の下流側の温度低下が抑制
されるため、強力なヒータを装備することなく、LAF
Sの雰囲気温度を高めLAFSのブラックニングの発生
を防止することができる。したがって、低コストで、L
AFSのブラックニングによる損傷を回避することがで
きるようになる。
【0055】なお、本実施形態では、エンジンの冷却水
温を触媒温度に対応した温度として採用しているが、例
えば排気管内の温度など他の温度情報についても、触媒
温度に対応した温度として採用することができる。さら
には、冷却水温センサ20に代わる温度検出手段とし
て、例えば触媒ベッド温度等の触媒自体の温度を検出す
る高温センサ(触媒温度センサ)を設置して、この触媒
温度自体に基づいて、吸気制御を行なうようにしてもよ
い。
【0056】また、本実施形態では、燃料無噴射時に、
触媒にかかる温度情報に基づいた吸気絞り弁の開閉制御
を行なっているが、例えばエンジンの軽負荷時や減速時
にも、燃料噴射量は少なく又は無しになり、吸気絞り弁
の開閉制御が直接的に触媒15の温度に影響するため、
エンジンの軽負荷時や減速時であることを条件に、触媒
にかかる温度情報に基づいた吸気絞り弁の開閉制御を行
なってもよい。この場合、アクセル開度センサ21によ
りエンジンの負荷状態を検出することができ、また、エ
ンジン回転数センサ22の検出情報に基づいてエンジン
の減速を検出することができる。
【0057】また、本実施形態では、吸気絞り弁11の
開放制御及び閉鎖制御を同一の所定温度T1に基づき行
なっているが、吸気絞り弁11の開放を許可する温度を
1、吸気絞り弁11の閉鎖を許可する温度をT2 とし
て、開放許可温度T1 を閉鎖許可温度T2 よりも高温に
設定すれば(T1 >T2 )、吸気絞り弁11が開放され
ることによる温度〔触媒の温度又は該触媒温度に対応し
た温度(冷却水温度も含む〕の低下によって、この温度
が開放許可温度T1 を下回ってもすぐには閉鎖鎖許可温
度T2 までは低下しないため、吸気絞り弁11がハンチ
ングするのを防止することができる。
【0058】また、所定温度T1と基準値Qf0 との間
に関連性をもたせて、基準値Qf0が大きいほど所定温
度T1を低く設定すれば、極低温時においても排ガス浄
化用触媒の活性化を早めることができる。
【0059】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明のディーゼル機関の制御装置によれば、排気浄化用
触媒が低温状態のときには、吸気絞り弁を閉弁すること
で排気温度が上昇し、低温状態の排気浄化用触媒を所定
の温度域へと高めるので、排気浄化用触媒の活性化が促
進されて、排気浄化性能が向上する。
【0060】また、排気浄化用触媒が高温状態のとき
に、空気過剰率が大きく過ぎれば、吸気絞りをできるだ
け行なわずに排気還流量の増加により空気過剰率を制御
するので、排気浄化性能を大きく向上させながら、燃料
無噴射時の機関運転を適正に行なえるようになる。ま
た、吸気絞りをできるだけ行なわわないことで、排気温
度の低下が促進され排気が排気浄化用触媒を冷却するよ
うになるので、高温状態の排気浄化用触媒が所定の温度
域へと低められ、例えば酸化イオウ(SO2 )の生成が
抑制され、排気浄化性能が向上する。
【0061】また、例えばリニア空燃比センサ等の排気
通路や吸気通路内に設置された雰囲気温度に影響される
部材に対しても、かかる吸気絞り弁の制御を利用して、
排気浄化用触媒の温度管理と合わせて、部材を保護した
り、部材の性能を発揮しやすくした利することもでき
る。請求項2記載の本発明のディーゼル機関の制御装置
によれば、機関の安定した運転を維持しながら空気過剰
率を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのディーゼル機関の
制御装置を説明するディーゼル機関の模式的な構成図で
ある。
【図2】本発明の一実施形態としてのディーゼル機関の
制御装置にかかる燃料噴射動作を説明するタイムチャー
トであり、(A)は燃料噴射開始情報、(B)はスリー
ブ位置情報をそれぞれ示す。
【図3】本発明の一実施形態にかかるスリーブ位置と燃
料噴射時間(燃料噴射量)との対応例を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態としてのディーゼル機関の
制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン本体 4 燃焼室 7 燃料噴射ポンプ 8 吸気通路 11 吸気絞り弁 13 排気通路 14 排気還流路(EGR流路) 15 排気浄化用触媒 16 排気還流制御弁(EGR弁) 19 制御手段としての電子制御ユニット(ECU) 19A 空気過剰率推定部(空気過剰率検出手段) 20 冷却水温センサ(温度検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 43/00 301 F02D 43/00 301K 301N 45/00 312 45/00 312R F02M 25/07 550 F02M 25/07 550D 550K

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼル機関の吸気管に設けられた吸
    気絞り弁と、 該機関の排気を該吸気管に還流させる排気還流路と、 該排気還流路による排気還流を制御するさせる排気還流
    制御弁と、 該機関の空気過剰率を検出する空気過剰率検出手段と、 該機関の排気系に設けられた排気浄化用触媒と、 該触媒の温度又は該触媒温度に対応した温度を検出する
    温度検出手段と、 該機関の燃料噴射量が所定値以下となる低負荷時に、該
    温度検出手段による検出温度が予め設定された所定温度
    未満である場合には、該吸気絞り弁を閉弁する制御手段
    とをそなえ、 該制御手段は、該燃料噴射量が所定値以下の低負荷時で
    あって該検出温度が予め設定された所定温度以上である
    条件下で、該空気過剰率検出手段で検出された空気過剰
    率が予め設定された目標空気過剰率よりも所定値以上大
    きい場合に、該排気還流制御弁が全開になっていなけれ
    ば該排気還流制御弁の開度を増加させ、該排気還流制御
    弁が既に全開になっていれば該吸気絞り弁の開度を減少
    させることを特徴とする、ディーゼル機関の制御装置。
  2. 【請求項2】 該制御手段は、該排気還流制御弁の開度
    増加制御時に所定調整開度単位で増加を行なうととも
    に、該吸気絞り弁の開度減少制御時に所定調整開度単位
    で減少を行なうことを特徴とする、請求項1記載のディ
    ーゼル機関の制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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