JPS6165034A - ディーゼルエンジンの最大噴射量制御装置 - 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〕 この発明はディーゼルエンジンの最大燃料噴射量を排気
ガス中の酸素濃度検出装置によって修正制御するディー
ゼルエンジンの最大−噴射量制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、ガソリンエンノ、ンにおいて、排気中の酸素濃度
を検出して空燃比を制御するものが知られているが、こ
れをその＊まディーゼルエンジンに適用することは不可
能である。

周知のように、ディーゼルエンジンにお−いては、吸入
空気量が一定に設定されており、エンジン負荷の高低に
応じて燃料噴射ポンプによる燃料噴射量を増減させるよ
うになっている。

そのため、高負荷状態で燃料噴射量が過度に多くなると
、当然スモーク（黒煙）が発生するため同じ出力を得る
ためには燃料消費量が多くなり、また排気対策上からも
カーボン等の微粒子成分の排出を防止する必要がある。

＊た、燃焼室の温度や排気ガス温度を抑が１するために
も、一般に上記燃料噴射ポンプには、最大噴射量を規制
する手段が設けてあり、これは低地でかつ常温下での運
転を基準にして設定するのが通例である。

ところが、上記最大噴射量が所定値に設定されていても
、空気過剰率が環境条件や運転状態、たとえば大気圧や
温度によって、あるいはエンジン回転数等のエンジン状
態によって変動し、スモークを発生しない最大噴射量が
ｙｉ質的に変化する。

たとえば高地走行時には、空気密度が小さいため、空気
過剰率が小さくなり、相対的に最大噴射量が増大して高
負荷状態でスモークが発生する。この対応策として、大
気圧や外気温度を検出して上記最大噴射量の規制手段を
可変に制御することが考えられるが、この場合はセンサ
等の数が多く構成の複雑化を招くとともに、実際の噴射
量に応じた精度の高い制御が困難であるという問題があ
る。

また、噴射ポンプやノズル等の製造上の公差や経時変化
による噴射量変化により、実際の最大噴射量が目標値か
らずれるという問題もある。

この問題の対応策として、排気ガス中の酸素濃度を検出
し目標噴射量と実際の噴射量のずれを補正する装置が提
案されている。（特開昭５９−６５５２４）、Ｌかしこ
れは最大噴射量を制限するものではない。

〔発明が解決しようとする間１１１．１本発明は、上述
したように、スモークが発生しない最大噴射量が環境条
件、運転状態により変化する、あるいは噴射ポンプ等の
特性がばらつき経時変化する、といったことに対応する
ことが困難であるという問題点を解決するためになされ
たものであり、複雑な検出手段を導入することなく、上
記のような、環境条件の変化、エンジン状態の変化、特
性の経時変化に対応でさ、高負荷時のスモークの発生を
確実に抑制でき、かつ、むやみにエンジンの出力を制限
しない最適な最大燃料噴射量に制御できるディーゼルエ
ンジンの最大噴射量＃御方法及１／Ｉ置を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、エンジンの排気ガス中の酸素濃度
を検出し、検出されたｌ’ｌ！素濃度に対応する空気過
剰率が設定空気過剰率となるように最大噴射量を増減修
正することを特徴とするディーゼルエンジンの最大噴射
量制御方法が提供され、エンジンの排気通路に設けられ
て排気ガス中の　。

Ｗｌ索濃度を検出する酸素濃度検出手段と、燃料噴射ポ
ンプの最大噴射量を可変制御する最大噴量可変制御手段
と、前記酸素濃度検出手段により検出された酸素濃度に
対応する空気過剰率が設定空気過剰率より大きい時は微
少量増加させて、設定空気過剰率より小さい時は微少量
減少させて得られる最大噴射量修正量を、その時のエン
ジン状態に対応したアドレスに記憶する記一手段とを備
え、前記記憶手段から読み出された、現在のエンジン状
態に対応したアドレスに記憶されている最大噴射を修正
量により最大噴射量を修正するようにしたことｔ−特徴
とするディーゼルエンジンの最大噴射量制御装置が提供
される。

〔作用〕

本発明の構成によれば、燃焼の結果である排気ガス中の
酸素濃度を１１Ｉ接検出しており、実際の空気過剰率を
得ることができる。検出された空気過剰率の値に基づき
最大噴射量を補正しているから、最大噴射量は空気過剰
率の値により絶えずフィードバックされていることにな
り、環境条件の変化、あるいはノズル等の特性の経時変
化に対応して、絶えずスモークが発生する直前の空気過
剰率となるように最大噴射量を制御することができる。

また、それぞれのエンジン状態で学習された最適な最大
噴射補正贋を記憶手段に、望ましくは不揮発生メモリに
記憶し更新しておき、記憶された最大噴射量修正量を刻
々変化するエンジン状態に応じて読み出し最大噴射１を
補正することにより、エンジン状態の変化にも対応して
最適な最大噴射量に制御することができる。

〔実施例〕

以下図面に従って、本発明の実施例を具体的に説明する
。第１図に本発明を適用した４気筒デイーゼルエンジン
の構成を模式的に示す、公知の４気筒デイーゼルエンジ
ン１には、噴射量電子制御装置（いわゆる電子がバナ）
を備えた例えばボッシェ型 ＶＥ式分配噴射ポンプ２が搭載され、図示せぬギヤ、ベ
ルト等によりエンジン回転敗の１／２の速度でエンジン
１により駆動回転させられている。

エンジン１の各シリングには、噴射ノズル３１−３４が
取付けられ、このノズル３１〜３４と前記分配型噴射ポ
ンプ２とは、噴射鋼管４１〜４４で接続されており、ポ
ンプ２により所定のタイミングで圧送された燃料が、前
記各ノズル３１〜３４より、所定量だけエンジン１の各
気筒の燃焼室（又は副室）内へ噴射される。エンジン１
のクランク輸には、外周上に多数の突起を持つ円ｆｉ６
が取りつけられ、該突起が公知の電磁ピックアップ８の
近傍をよぎる毎に１個のパルス信号を発生するよう構成
されており、円盤６、電磁ピックアップ８がエンジン１
の回転数に比例した周波数信号を得るエンジン回転敗検
出器を成す。

前記Ｎ信号は回転数信号として制御コンピュータ２０へ
出力され、コンピュータ２０はさらに運転者によりアク
セル踏込量に応じた電圧信号を得る例えばボテンシ層メ
ータであるアクセル開度センサ１０よりの信号ａを受け
、時々刻々変化するエンジン運転状態に最適の燃料噴射
量を演算して決定する。そして該出力噴射量を実現すべ
く、噴射ポンプ２に取付けられたリニアツレメイド等の
噴射量制御アクチェエータ１１へ、駆動信号を出力する
。

排気Ｗ７には排気ガスのＷ１索濃度を検出する空燃比セ
ンサ１３が取付けられている。空燃比センサ１３は、一
定電圧を印加することにより、雰囲気中の酸素濃度に対
応した出力電流が発生する公知の酸素濃度検出器である
。すなわち、空燃比センサ１３に適当な値の一定電圧（
たとえば０．８ｖ）を印加することにより、第７図に示
すように、排気〃図中の空気過剰率に対して一定のＷ１
囲で線型特性を有する出力電流が発生する。この出力電
流°　　が制御コンピュータ２０に出力される。

次に、分配型噴射ポンプ２の詳細な構成につき、第２図
に基づいて説明する。該噴射ポンプのベースは公知のボ
フシュＶＥ型噴射ポンプであり、燃料の吸入、圧送、分
配及１噴射タイミング制御部材及びその作動については
全て公知のＶＥ型噴射ポンプと何ら変わるところはない
ため説明を省略する０本ポンプの特徴は、燃料溢流１１
４量部材であるスピルリング２１のプフンジャ２２の軸
方向変位を、リニアソレノイドを用いたアクチェエータ
１１によって制御し、以て噴射量をコンピュータ２０に
より電子制御する点にある。コンピュータ２０より出力
される制御電流がアクチュエータ１１のフィル２３に通
電されると、ステータ２４とムービングコア２５の間に
、前記制御電流に応じた強さの磁力が発生し、ムービン
グコア２５はバネ３０の反力に打ちかって図中左側に引
かれる。

該左方へのコア２５の移動に伴ない、コア２５と一端を
接しているレバー２６はバネ３１の張力により、支点２
７を中心に図中反時計量ワに回転する。前記レバー２６
は他端に於てスピルリング２１と接続されており、以上
の作動に伴なっでスピルリング２１は図中右側へ動かさ
れる。ＶＥ型噴射ポンプに於てはスとルリング２１が図
中右側へ移動するほど、燃料の溢流時期即ち噴射の終了
時開はおくれ、結果として噴射量は増加する０以上説明
した如く、アクチェエータ１１への通電電流を増せば噴
射量は増加し、電流を減じれば噴射量は減少するため、
該通電電流値をコンビエータ２０により制御すれば、噴
射量の制御が可能である。

なお、制御精度を上げるために、前記ムービングコア２
５の実位置を検出し、位置の帰還制御によりアクチュエ
ータ１１への通電電流を修正すべく位置センサ１２が７
クチユエータ１１と同軸的に取り付けられており、該位
置センサ１２はムービングコア２５と一体同軸であって
７エライト等より成るプローブ２８及び位置検出フィル
２９より成っている０通常の噴射量制御は、以上の説明
してきたｒｊ＆１図、第２図の構成により、回転数検出
器８よりのＮ信号と、アクセル開度センサ１０の信号ａ
にもとづいて、コンピュータ２０より最適なスピルリン
グ位置即ちアクチュエータ１１のムービングファ２５の
位置を指令し、該アクチュエータへの通電電流を制御し
て目的の噴射量を得る。　この実施例では、最大噴射量
可変制御手段として、コンピュータ２０の内部処理によ
り実現され、上記アクチュエータ１１の位置を指令する
指令値を最大噴射量に基さ制限するようにしてνする。

第３図に制御コンピュータ２０の詳細な構成を示す。

この制御コンビエータ２０は、２つの１！源回路１０５
．１０６を有する。電源回路１０５はキースイッチ１８
を通さず直接、バッテリー１７に接続されており、一時
記憶メモリ（ＲＡＭ）１０７に電源を供給する。よりて
ＲＡＭ１０７にはキースイッチ１８に関係無く常時電源
が印加されている。

もう一つの電源回路１０６はキースイッチ１８を通して
バッテリー１７に接続されており、前記ＲＡＭ１０７以
外の部分に電源を供給する。ＲＡＭ１０７はプログラム
動作中一時使用される一時記憶メモリ（ＲＡＭ）である
が前述の様にキースイッチ１８に関係なく常時電源が印
加されキースイッチ１日をＯＦＦにして機関の運松を停
止しても記憶内容が溶失しない構成となっていて不揮発
性メモリをなす、後述する最大噴射量の修正量ΔＱもこ
のＲＡＭ１０７に記憶される。１０８はプログラムや各
種の定数等を記憶しておく読み出し専用メモリ（ＲＯＭ
）である。

１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ（Ｍ
　Ｐ　Ｕ　）である、１０１は回転数カフンタで回転速
度（数）センサ８からの信号よ、リエンジン回転敗を力
９ン卜する回転数カウンタである。またこの回転数カウ
ンタ１０１はエンジン回転に同期して削り込み制御部１
０２に割り込み指令信号を送る。Ｗ４り込み制御部１０
２はこの信号を受けると、コモンパス１５０を通じてマ
イクロプロセッサ１００に割り込み信号を出力する。１
０４はアナログマルチプレ７すとＡ／ＤＩ！換器から成
るアナログ入力ボートで、前記アクセル開度センサ１０
゜空燃比センサ１３からの信号をＡ／Ｄ１ｉ換しで、順
次マイクセプロセッサ１００に読み込ませる機能を持つ
、これら各二二ツ）１０１，１０２゜１０４の出力情報
は、コモンバス１５０を通してマイクロプロセッサ１０
０に伝達される。１０９は、ＭＰＵ１００にて演算、決
定した７クチエエータ１１への制御電流をセットする出
力ボート、１１０は前記出力信号を実際の作動電流に変
換する駆動回路であり、前記リニアソレノイド式アクチ
ェエータ１１に接続されている。１１１はタイマーで、
経過時間を測定し、ＭＰＵ、１００に伝達する。

第４Ｕ！Ｊおよび第５図はマイクロプロセッサ１００に
おける処理の７０−チャートを示す。

ステップ２００以下は燃料噴射量の演算処理を示すルー
チンである。まず、ステップ２０１にて、前記エンジン
回啄敗七ンサ８と前記アクセル開度センサ１０からの信
号によりエンジンの負荷状態に応じた燃料噴射量として
の基本噴射量Ｑ、を演算する１次に、ステップ２０２に
て、エンジン回転数Ｎｅからエンジン回転数をパラメー
タとして噴射量の上限を制限するために基本最大噴射量
ＱＦｕｌｌ。を演算する。　ＱＦｕｌｌ。は−例として
第６図のようにエンジン回転ＷＬＮ　ｅをパラメータと
して決めることができる０次にステップ２０３にで、ス
テップ２０２で決められた基本最大噴射量ＱＦｕｌｌ。

に討して修正量ΔＱａだけ修正を加えて、最終最大噴射
ｆｉＱＦｕｌｌを決定する。すなわち、ステップ２０３
にてＱＦｕｌｌ。に討してΔＱｎだけ修正を加えること
により第６図に示すＱＦｕｌｌ＋　あるいは、ＱＦｕｌ
ｌｔのように最大噴射量を修正することができる０次に
ステップ２０４にて、ステップ２０１にて決められた基
本噴射ＩＱ、とステップ２０３にて求められた最大噴射
量ＱＦｕｌｌとを比較し、Ｑｏ　くＱＦｕｌｌならばス
テップ２０５に進み、基本噴射ｊｉＱ、を最終噴ｎｔＱ
ＦｉＮとする。一方、Ｑ０≧ＱＦｕｌｌならばステップ
２０６に進み、最大噴射量の修正量ΔＱｎの学習補正演
算を行う、ステップ２０６の詳細については後述する６
次にステップ２０７にで、最大噴射量ＱＦｕｌｌを最終
噴射ｆｆ１ＱＦｉＮとし、次に、ステップ２０８に進み
Ｑ　ＦｉＮに応じてアクチュエータ１１を変位させるべ
く、出力ボート１０９に出力する。

前述したステップ２０６で実行される最大噴射量修正電
ΔＱの″Ｔ、習補正補正演算いて第５図を参照し説明す
る。

ステップ２０９にで第１図で説明した空燃比センサ１３
の出力をｎ定する。該空燃比センサ１３は第７図に示す
ような検出特性を持っている。

すなわ九、空燃比センサ１３に一定電圧（例えば０．８
Ｖ）を印加することにより、４１ｒ’Ｘγスのある範囲
の空気過ｆｔＩ率に対して線形な電流が発生する特性を
持っている。この特性を利用して、たとえば俳気ガス中
のスモークの発生限界としての空気過剰率λ＝１．２に
対する発生（【（λ＝　１．２）を判定基準とする。

したがって、空燃比センサ１３の出力がλ〉１．２なら
ばステップ２１０に進み、最大噴射量の修正１ΔＱｎに
対して微少補正量Δｑ（たとえば０．１　ｍ＋＋’／ｓ
ｔ相当分）だけ加Ｗ、補正する。一方、ステップ２０９
にて空燃比センサ１３の出力がλく１．２ならばステッ
プ２１１に進、みΔＱｎに対してΔｑだけ滅ｎ補正する
。また人＝１．２ならばΔＱｎに補正を加えない、上記
の如く補正を加えられたΔＱｎはステップ２１２にて前
述した不揮発性メモリであるＲＡＭ　１０８に格納され
る。ＲＡＭ１０７内には、適当に分別されたエンジン回
転数範囲毎に、修正量ΔＱｎ（ΔＱ１・・・・・・ΔＱ
ｎ）のデータを記憶するメモリスペースが確保されでお
り、ステップ２１２ではその時点でのエンジン回転数に
対応したメモリアドレスに修正量ΔＱｎが格納される。

すなわち、第８図に示すように、それぞれのエンジン回
転数毎に、最適な最大噴射量の修正風ΔＱｎが学習記憶
されたことになる。したがって、エンジン状態の変化に
対応した最大噴射量に制御することができる。

以上説明した処理により、最大噴射１１ＱＦｕｌｌは空
気過剰率λがスモーク発生限界近傍に設定されるため、
エンジンの高負荷運転時におけろス毫−・　　りの発生
を抑制すると共に、いたずらに最大噴射ｊｉＱＦｕｌｌ
を小さな値とし、エンジンの出力性能を制限することが
ない。

前述したステップ２０６で実行される最大噴射量の修正
量ΔＱｎの学習補正演算処理の他の実施例について第９
図を参照し説明する。

まず、ステップ２１３にて、空気過剰率λを検出する空
燃比センサ１３の出力を取り込む１次にステップ２１４
にて、空気過剰率＾に対応したΔＱの補正量ΔｑをＲＯ
Ｍ１０８に予め記憶されている対応表（マツプ）から検
索する。補正量Δｑは、第１０図で示すように、空気過
剰率λ＝１．２の時にΔｑ＝Ｑとして空気過剰率λと補
正量Δｑが対応するようになっている。上記λとΔｑの
関係はエンジンの特性に合わせ、１１０図Ａのように線
形にしてもよいし、Ｂのように非線形にしてもよい。

なお、前記実施例では噴射ポンプとしてリニアンレノイ
ドアクチュエータにより噴射量制御を行うボッシェＶＥ
型噴射ポンプにて説明をしたが、他の種々のディーゼル
用噴射ポンプを用いても本発明は容易に実施でさるもの
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、第１の発明は酸素濃度検出器（空
燃比センサ）により徘ガス中のＩ１１！素濃度索漠出し
て設定空気過剰率になるように最大噴射量を設定するこ
とができるため、環境条件の変化、パルプ等の特性の経
時変化にかかわらず、エンジンの高負荷運転時における
スモークの発生を効果的に抑制でさ、かつ出力性能を低
下させることがないという優れた効果がある。

第２の発明は、上記第１の発明の効果に加え、エンジン
状態の変化にも素早く対応でさ、高負荷運転時における
スモークの発生を確実に抑制でさ、かつ出力性能を低下
させることがないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、Ｐｔ５２
図は第１図中の燃料噴射ポンプの部分断面構成図、第３
図は第１図中の制御コンビエータの詳細枯成図、第４図
及び第５図は制御コンピュータにおける処理手順を示す
７０−チャート、第６図は最大噴射量の一例を示す特性
図、第７図は排気ガス中における空燃比センサ出力の特
性図、第８図は最大噴射量の修正量ΔＱの一例を示す説
明図、第９図、第１０図はそれぞれ他の実施例における
７ａ−チャート及び特性図である。 １・・・ディーゼルエンジン、２・・・燃料噴射ポンプ
、７・・・排気管、８・・・電磁ピックアップ、１０・
・・アクセル開度センサ、１１・・・噴射量制御７クチ
エエータ、１３・・・酸素ｗ！４度センサ（空燃比セン
サ）、２０・・・制御コンビエータ、３１，３２．３３
．３４・・・噴射ノズル、１００・・・マイクロプロセ
ッサ、１０７・・・一時記憶メモリ（ＲＡＭ）、１０８
・・・読出し専用メモリ（ＲＯＭ）。 第１１Ｒ 第６回 エンジン回転数Ｎｅ 第７０ 大 リッチ６　　　　　　　　　　　　　　　　　→　リー
ン仝気過５ばｆ１率（入） 第８［］ （＋） 憾９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エンジンの排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出さ
   れた酸素濃度に対応する空気過剰率が設定空気過剰率と
   なるように最大噴射量を増減修正することを特徴とする
   ディーゼルエンジンの最大噴射量制御方法。 ２　エンジンの排気通路に設けられて排気ガス中の酸素
   濃度を検出する酸素濃度検出手段と，燃料噴射ポンプの
   最大噴射量を可変制御する最大噴射量可変制御手段と，
   前記酸素濃度検出手段により検出された酸素濃度に対応
   する空気過剰率が設定空気過剰率より大きい時は微少量
   増加させて、設定空気過剰率より小さい時は微少量減少
   させて得られる最大噴射量修正量を、その時のエンジン
   状態に対応したアドレスに記憶する記憶手段とを備え，
   前記記憶手段から読み出された、現在のエンジン状態に
   対応したアドレスに記憶されている最大噴射量修正量に
   より最大噴射量を修正するようにしたことを特徴とする
   ディーゼルエンジンの最大噴射量制御装置。 ３　前記記憶手段が、不揮発性メモリである特許請求の
   範囲第２項記載のディーゼルエンジンの最大噴射量制御
   装置。