JP2000145522A - 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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JP2000145522A
JP2000145522A JP10315689A JP31568998A JP2000145522A JP 2000145522 A JP2000145522 A JP 2000145522A JP 10315689 A JP10315689 A JP 10315689A JP 31568998 A JP31568998 A JP 31568998A JP 2000145522 A JP2000145522 A JP 2000145522A
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fuel
injection
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JP10315689A
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Tamon Tanaka
多聞 田中
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの制御装置において、適
正時期に2回の燃料噴射を行うことで燃焼の安定化を図
り、有害物質の発生を抑制する。 【解決手段】 クランク回転角度が圧縮上死点前100
°〜40°にて早期副噴射(第1噴射)を実行すると共
に、圧縮上死点近傍にて主噴射(第2噴射)を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼における1サ
イクルで2回の燃料噴射を行うようにしたディーゼルエ
ンジンの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料をシリンダ内へ直接噴射する方式の
内燃機関として、ディーゼルエンジンが広く知られてい
る。このディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンのよ
うに火花着火させずに、高圧縮によって高温となった空
気に直接燃料を噴射して自然着火させるものである。と
ころが、このディーゼルエンジンにあっては、高負荷時
にはエンジン出力を上昇させるために燃焼室に大量の燃
料を噴射するため、燃焼室が酸欠状態となって黒煙が発
生したり、高温高圧の雰囲気中で酸素と窒素が結合して
窒素酸化物(NOx)が生成されたりして、これらの有
害物質が排気ガス中に含まれてしまう。
【0003】そこで、燃焼室での黒煙の発生や窒素酸化
物の生成を抑制したものとして、例えば、特開平6−3
36945号公報に開示されたものがある。この公報に
開示された「ディーゼルエンジンにおける燃焼方法」
は、吸気行程で吸気した燃焼空気中に燃焼噴射手段によ
り1回目の燃焼噴射を行って混合気を生成し、圧縮行程
でこの混合気を圧縮し、次いで圧縮上死点近傍の適宜時
期に燃焼噴射手段により2回目の燃焼噴射を行って燃料
を燃焼させて爆発を得て、膨張行程及び排気行程を経る
ようにしたものである。
【0004】従って、燃料を予め吸気行程で噴射するこ
とで、圧縮行程で燃料は完全に気化されて燃焼に好適な
混合気体状態となって、完全な燃焼を得ることができ、
また、圧縮上死点近傍で噴射される燃焼は少量でよいの
で理想的に一体となって完全燃焼することができる。そ
のため、黒煙の発生や窒素酸化物の生成を抑制できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の「ディーゼルエンジンにおける燃焼方法」にあって
は、1回目の燃料噴射を低温な吸気行程で行っている。
この吸気行程噴射では、筒内温度が燃料の沸点よりかな
り低いために、燃料が飛しょう中に気化されることなく
壁面に付着する。この壁面付着燃料は、その後、圧縮に
伴って上昇する筒内温度により気化させられ、混合気を
形成していくも壁面付着部では濃混合気を生じて過早着
火となり、ノックが発生し易くなるという問題がある。
また、1回目の噴射燃料の一部がシリンダライナに付着
してエンジンオイルを希釈させ、エンジン耐久性を低下
させるという問題もある。このため、黒煙の発生や窒素
酸化物の十分な抑制効果が得られていないのが現状であ
る。
【0006】本発明は、このような問題を解決するもの
であって、適正時期に2回の燃料噴射を行ってエンジン
耐久性を悪化させることなく、有害物質の発生を抑制し
たディーゼルエンジンの制御装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のディーゼルエンジンの制御装置は、燃焼室
に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、この燃料噴射手
段の作動を制御してクランクシャフト回転角が圧縮上死
点前100°〜40°と圧縮上死点近傍にて第1噴射と
第2噴射を行う燃料噴射制御手段とを具えたことを特徴
とするものである。
【0008】従って、クランクシャフト回転角が圧縮上
死点前100°〜40°で第1噴射を行い、次いで圧縮
上死点近傍にて第2噴射を行うことで、シリンダライナ
などへの噴射燃料の付着を抑制しながらも、燃焼の安定
化を図って有害物質の発生を抑制できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0010】図1に本発明の一実施形態に係るディーゼ
ルエンジンの制御装置の概略構成、図2に副噴射時期を
表すグラフ、図3に主噴射及び副噴射領域を表すグラ
フ、図4に本実施形態のディーゼルエンジンの制御装置
による制御のフローチャートを示す。
【0011】本実施形態のディーゼルエンジンの制御装
置において、図1に示すように、11は燃料タンクであ
って、燃料フィルタ12及び低圧燃料ポンプ13を有し
ている。この低圧燃料ポンプ13から連結される燃料通
路14の送給路14aには高圧燃料ポンプ15が連結さ
れており、この高圧燃料ポンプ15の下流には蓄圧器と
してのコモンレール16が連結され、このコモンレール
16にはエンジン17の4つの燃焼室に燃料を噴射する
燃料噴射手段として4つのインジェクタ18が装着され
ている。また、各インジェクタ18には燃料通路14の
返送路14bによって燃料タンク11に接続されてい
る。そして、燃料通路14の送給路14aにおける高圧
燃料ポンプ15の上流側及びコモンレール16の上流側
にはそれぞれ返送路14c,14dが連結され、各返送
路14c,14dには制御弁19,20が装着されてい
る。
【0012】従って、低圧燃料ポンプ13は燃料タンク
11の燃料をある程度加圧して燃料通路14の送給路1
4aに送出し、この低圧燃料は高圧燃料ポンプ15でさ
らに加圧されることで、燃料の圧力を所定圧まで高めら
れる。このとき、低圧燃料ポンプ13からの吐出圧は低
圧制御弁19によって所定範囲に安定化され、更に、高
圧燃料ポンプ15からの吐出圧は高圧制御弁20によっ
て所定範囲に安定化される。そして、コモンレール16
の各インジェクタ18から所定圧力の燃料がエンジン1
7の各燃焼室に所定量噴射される。
【0013】また、燃料噴射制御手段の機能を有する電
子制御ユニット(ECU)21にはアクセル開度APS
とエンジン回転数Neとエンジン水温WTが入力される
ようになっており、このECU21はアクセル開度AP
Sとエンジン回転数Neとに基づいて目標負荷Peを求
め、エンジン回転数Neとこの目標負荷Peに基づいて
空燃比、燃料噴射量等を決定し、所定の噴射時期に燃料
噴射が実行されるようになっている。更に、コモンレー
ル16には圧力センサ22が装着され、検出値がECU
21に入力されるようになっている。
【0014】ところで、図2に示すように、このECU
21はクランクシャフト回転角が圧縮上死点前100°
〜40°と圧縮上死点近傍にて、インジェクタ18から
第1噴射と第2噴射を行う2段噴射を実行するようにな
っている。即ち、ECU21はクランクシャフト回転角
が圧縮上死点前100°〜40°(本実施形態では、6
0°)で早期副噴射(第1噴射)を行い、その後、圧縮
上死点近傍にて主噴射(第2噴射)を行う。エンジン1
7の筒内(燃焼室)温度は吸気行程から圧縮行程にかけ
て上昇し、圧縮上死点で最高温度となり、筒内での自己
着火温度は、圧縮行程で筒内圧が高くなるためにこの圧
縮行程にかけて下降している。
【0015】そのため、筒内温度がある程度高くて燃料
が気化しやすい一方で、自己着火温度よりも低くて自己
着火しにくい時期に副噴射を行うことで、噴射燃料が直
ぐに気化して筒内壁への付着を抑制することができると
同時に、飛しょう燃料であるので空気との混合が促進さ
れ、一早く希薄な混合気を形成でき、過早着火を免れる
ことができる。また、その後、筒内温度が高くて燃料が
気化しやすいと共に、自己着火しやすい時期に主噴射を
行うことで主噴射燃料が直ぐに気化し、気化した主噴射
時の気化燃料が発火することで副噴射燃料を燃焼させ、
燃焼の安定化が図れる。従って、副噴射燃料の過早着火
を防止できると共に、噴射燃料の筒内壁への付着を抑制
し、且つ、黒煙の発生や窒素酸化物の生成を抑制でき
る。
【0016】なお、図2のグラフにて、筒内温度は運転
状態(例えば、インタークーラーの有無、過給圧、EG
R、圧縮比等)によって二点鎖線で示す範囲で変動する
ものであり、また、筒内での噴射燃料の自己着火温度も
沸点範囲で変動するものであるため、早期の副噴射を筒
内温度時状に合わせて圧縮上死点前100°〜40°の
範囲で適宜設定すればよい。
【0017】また、圧縮上死点前100°〜40°に実
行される副噴射による噴射量は、エンジン回転数Neと
目標負荷Peに基づき、図3に示す副噴射量マップによ
って決定される。なお、図示しないブーストセンサの出
力により、ブースト圧が高いときには高温の圧縮空気と
なって自己着火しやすいため、ECU21は2段噴射を
禁止しているが、禁止せずに副噴射量を微量としてもよ
い。
【0018】ここで、上述した本実施形態のディーゼル
エンジンの制御装置による具体的な制御について、図4
のフローチャートに基づいて説明する。
【0019】ステップS1において、アクセル開度AP
Sとエンジン回転数Neとを読み込み、ステップS2に
て、現在エンジンの運転状態が2段噴射の実行領域にあ
るかどうかを判定する。即ち、ECU21がアクセル開
度APSとエンジン回転数Neとに基づいて目標負荷P
eを求め、エンジン回転数Neとこの目標負荷Peに基
づいて図3に示す副噴射量マップに基づいて判定され
る。なお、前述したように、エンジン水温WTに基づい
て判定してもよい。
【0020】そして、ステップS2にて、2段噴射の実
行領域にないと判定されたら、ステップS3に移行し、
ECU21は主噴射量Q2 を演算し、ステップS4に
て、1段噴射の実行してインジェクタ18から主噴射量
2 を所定の噴射軸に噴射する。
【0021】一方、ステップS2にて、2段噴射の実行
領域にあると判定されたら、ステップS5に移行し、E
CU21は副噴射量Q1 と主噴射量Q2 を演算し、ステ
ップS6にて、2段噴射の実行する。即ち、インジェク
タ18から副噴射量Q1 を圧縮上死点前100°〜40
°で噴射し、主噴射量Q2 を圧縮上死点近傍で噴射す
る。
【0022】このように本実施形態のディーゼルエンジ
ンの制御装置にあっては、筒内温度が高くて燃料が気化
しやすい一方で自然発火しにくい、圧縮上死点前100
°〜40°時期に副噴射を行い、その後、筒内温度が高
くて燃料が気化しやすく自己着火しやすい時期に主噴射
を行っている。そのため、副噴射時の噴射燃料は直ぐに
気化して筒内壁への付着を抑制し、実際に燃焼に寄与す
る燃料量の減少を防止でき、主噴射時の噴射燃料は直ぐ
に気化して副噴射時の気化燃料と混合して発火すること
で、燃焼の安定化が図れ、ノックの発生を防止できると
共に、黒煙の発生や窒素酸化物の生成を抑制できる。
【0023】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように、本発明のディーゼルエンジンの制御装置によれ
ば、クランクシャフト回転角が圧縮上死点前100°〜
40°と圧縮上死点近傍にて第1噴射と第2噴射を行う
ことで、第1噴射時には筒内温度が高いために燃料は直
ぐに気化し、筒内壁への付着抑制と同時に過早着火によ
るノックの発生を防止できると共に、第2噴射時には直
ちに気化した燃料が副噴射時の気化燃料と混合して発火
することで、燃焼の安定化を図って黒煙の発生や窒素酸
化物の生成を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン
の制御装置の概略構成図である。
【図2】主噴射及び副噴射時期を表すグラフである。
【図3】副噴射領域を表すグラフである。
【図4】本実施形態のディーゼルエンジンの制御装置に
よる制御のフローチャートである。
【符号の説明】
11 燃料タンク 13 低圧燃料ポンプ 14 燃料通路 14a 送給路 14b,14c,14d 返送路 15 高圧燃料ポンプ 16 コモンレール 17 エンジン 18 インジェクタ(燃料噴射手段) 20 電子制御装置、ECU(燃料噴射制御手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射手
    段と、該燃料噴射手段の作動を制御してクランクシャフ
    ト回転角が圧縮上死点前100°〜40°と圧縮上死点
    近傍にて第1噴射と第2噴射を行う燃料噴射制御手段と
    を具えたことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
    置。
JP10315689A 1998-11-06 1998-11-06 ディーゼルエンジンの制御装置 Pending JP2000145522A (ja)

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