JP2586418B2 - デイ−ゼル機関用電気的制御装置 - Google Patents

デイ−ゼル機関用電気的制御装置

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JP2586418B2
JP2586418B2 JP62010675A JP1067587A JP2586418B2 JP 2586418 B2 JP2586418 B2 JP 2586418B2 JP 62010675 A JP62010675 A JP 62010675A JP 1067587 A JP1067587 A JP 1067587A JP 2586418 B2 JP2586418 B2 JP 2586418B2
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松永  栄樹
勲夫 大須賀
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日本電装株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はディーゼル機関の燃焼の悪化を防止しスモー
ク排出量の低減をはかるために、排出ガス再循環(EG
R)量及び燃料噴射量を精度良く制御するディーゼル機
関用燃料噴射量制御装置に関する。
〔従来の技術〕
NOxを有効に低減する一つの手法としてEGRを行う方法
があり、特に、空気過剰率検出手段を用い、燃焼を悪化
せずにEGR作動を最大限界まで行い、NOx成分を浄化する
装置として、例えば特開昭55−7964号に示されるものが
提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般にディーゼル燃焼においては、高負荷時において
も空気が過剰でありながら、空気の利用率が良くないた
めにスモーク濃度の高い燃焼になりがちである。従っ
て、このような高負荷運転には、EGRを行わないため、
上記従来の装置では高負荷時のスモーク排出量の低減が
十分ではなく、空気過剰率検出手段が運転領域全域にお
いて有効に利用されているとはいえない。
そこで、本発明はEGRを実施する領域及び、高負荷時
のようなEGRを行わない領域の機関の両運転領域におい
て、空気過剰率検出手段を有効に利用し、広い運転領域
に対して燃焼の悪化を防止すると共にスモーク排出量の
低減を実現することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では、少なくとも高負荷領域において排出ガス
再循環の実施を禁止するディーゼル機関の電気的制御装
置において、 ディーゼル機関へ供給する燃料噴射量を電気的に調節
する燃料噴射量調節手段と、 機関の排出ガス再循環量を調節する排出ガス再循環量
調節手段と、 機関の排出ガス中の空気過剰率を検出する空気過剰率
検出手段と、 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 機関の運転状態に従って、機関に供給する信号に応じ
た目標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射量演算手段
と、 この目標燃料噴射量演算手段により演算された目標燃
料噴射量に対し、高負荷領域における噴射量を規制する
ための最大噴射量を設定する最大噴射量設定手段と、 前記機関の運転状態に応じて排出ガス再循環を実施す
る運転領域か否かを判断する排出ガス再循環領域判断手
段と、 前記排出ガス再循環領域判断手段にて排出ガス再循環
を実施する運転領域であると判断された時は、前記目標
燃料噴射量を機関に供給すべく前記燃料噴射量調節手段
を作動させるとともに、前記空気過剰率検出手段にて検
出される空気過剰率の値に応じて前記排出ガス再循環量
調節手段にて調節される排気ガス再循環量を制御する第
1の制御手段と、 前記排出ガス再循環領域判断手段にて排出ガス再循環
の実施を禁止する運転領域であると判断された時は、前
記排出ガス再循環量調節手段の作動を禁止するととも
に、前記空気過剰率検出手段にて検出される空気過剰率
の値に応じて前記最大噴射量設定手段にて設定される最
大噴射量を制御する第2の制御手段と を備えたことを特徴とする。
〔作用〕
この構成では、ディーゼル機関の排出ガス再循環が高
負荷時には実施されないことを利用して、排出ガス再循
環が実施される少なくとも高負荷状態以外の所定の運転
領域では、第1の制御手段により、通常の目標噴射量に
対応する燃料噴射を実行して機関トルクを最大限に有効
に引き出しつつ、且つ、空気過剰率に従って排出ガスの
再循環量を制御することで、エミッション成分を適正に
調整出来る一方、排出ガス再循環が実施されない運転領
域においては、排出ガス再循環量による空気過剰率の調
整が不能になることから、今度は第2の制御手段によ
り、最大噴射量を、検出された空気過剰率の値に応じて
制御することで、実質的に演算後の目標噴射量の多すぎ
る分にだけ規制を加えて空気過剰率の値に従ったにエミ
ッションの制御を実行することができる。
これにより、広い運転領域にわたって空気過剰率検出
手段を有効に活用できるので、その結果、機関の出力を
むやみに低減することなく、広い運転領域に対して燃焼
の悪化の防止や、スモーク排出量の低減を達成すること
ができる。
〔実施例〕
以下本発明によるディーゼル機関用電気的制御装置を
図面に示す実施例により説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す全体構成図ある。
1はディーゼル機関で、2はこのディーゼル機関に供給
する燃料噴射量を電気的アクチュエータにより調節する
公知の電子制御燃料噴射ポンプである。3は、ディーゼ
ル機関1のEGR量調節手段であり、ダイヤフラム弁3b内
圧力を制御することにより、EGRバルブ3cのリフト量を
制御し、EGR量を決定する。ダイヤフラム弁3bのA室内
の圧力は、バキュームスイッチングバルブ(VSV)3aを
デューティ比駆動し、バキュームタンク3eにて引かれる
空気量と、絞り3dにて流入する空気量とのつり合いにて
決定される。
4は、機関の運転状態を検出する手段であり、機関の
回転数を検出する回転数センサ4aとアクセル操作量を検
出するアクセルセンサ4bとで構成される。回転数センサ
4aは、磁気抵抗素子を応用したパルサ検出器が適用可能
であり、アクセルセンサ4bとしては、ポテンショメータ
が適用可能である。5は、ディーゼル機関の排出ガス中
の空気過剰率を検出する公知のリーンミクスチャセンサ
であり、ジルコニア素子の両面に電圧を印加し、排出ガ
ス中の酸素濃度に比例した電流を検出することにより排
出ガス中の空気過剰率が検出できる。
6は、運転状態検出手段4及びリーンミクスチャ5か
らの信号を受けて、噴射量制御信号及びEGR量制御信号
を出力する電気的制御手段(ECU)であり、図示しない
マイクロコンピュータ(CPU)を含んでいる。回転数セ
ンサ4aからの信号は、ECU6内の波形整形回路にて波形整
形されてCPUに取り込まれる。又、アクセルセンサ4b及
びリーンミクスチャセンサ5からの信号は、図示しない
A/D変換器にてデジタル量に返還されてCPUに取り込まれ
る。そして、CPU内のROMに予め格納されたプログラムに
従って、ディーゼル機関の燃料噴射量とEGR量が演算決
定され、各々噴射ポンプ2、VSV3aに出力される。
次に、運転状態検出手段4、及び、リーンミクスチャ
センサ5からの信号を用いて、燃料噴射量とEGR量とを
最適に制御するCPU内のアルゴリズムの一例を第2図〜
第4図のフローチャート及び第5図〜第7図の特性図を
用いて説明する。
まず、ステップ100で、本発明の制御プログラムの初
期化を行い、次にステップ101にて運転状態検出手段4
からの信号を取り込み、回転数Ne、アクセス量αを求め
る。即ち、回転数センサ4aからの信号により実際の機関
回転数Neを求めると共に、アクセルセンサ4bからの信号
をA/D返還しアクセル量αを求めて、CPU内のRAMに記憶
しておく。
次にステップ102(空気過剰率検出手段)において、
機関の排出ガスの空気過剰率λRを取り込む。これは、
リーンミクスチァセンサ5の電流(空気過剰率に比例し
ている)を電流−電圧変換した後、A/D変換されたもの
である。
次にステップ103(排気ガス再循環領域判断手段)に
て、現在の運転状態においてEGRを行うか否かを判定す
る。これは、回転数Neとアクセル量αとによって判定さ
れる。即ち、第5図に示す如く機関の回転数と負荷量に
よりEGRを実行するか否かを判定する。ステップ103にて
EGRを実行しないと判定したときには、ステップ104(第
2の制御手段)へ進み空気過剰率フィードバック方式の
燃料噴射量制御を実行する。一方、ステップ103にてEGR
を実行しないと判定したときには、ステップ105(第1
図の制御手段)へ進み空気過剰率フィードバック方式の
EGR制御を実行する。
第3図に第2図中ステップ104の一連の処理の詳細フ
ローチャートを示す。
まず、ステップ200において基本噴射量QBを求める。
これは、公知の回転数Neとアクセス量αとをパラメータ
とした2次元マップ補間等によるガバナパターン検索に
より求められる。
次にステップ201においてNeとαとから目標空気過剰
率λSを算出する。
次にステップ202にて、前記ステップ201で求まった目
標空気過剰率λSと前記ステップ102で取り込まれた実
空気過剰率λRとを比較する。ここで、λS>λRと判
定されたときには、排気ガス中の酸素濃度が目標値より
も低い(スモーク濃度が高い)ため、スモーク限界を決
定する最大噴射量QFの減量(ステップ203)を行う。
又、λS=λRの時には、最大噴射量QFは前回値と同
値(ステップ204)とし、逆に、λS<λRの時には、
排気ガス中の酸素濃度が目標値よりも高い(スモーク濃
度は低い)ため最大噴射量を増量(ステップ205)させ
る。ステップ203及び205における最大噴射量QFの増減
補正の演算は、例えば、前回までの最大噴射量QF(i
−1)に今回の補正量ΔQF(i)を下記式の如く加算
して行う。
QF(i)=QF(i−1)+ΔQF (i) ここで、ΔQF(i)は第6図に示す特性の如く、目
標空気過剰率λSと実空気過剰率λRとの誤差に応じて
求めても良いし、一定値であっても良い。
次にステップ206にて、ステップ200で求まった基本噴
射量QBと前記ステップ201〜205にて得られた最大噴射
量QFとの最小値選択Min〔QB,QF〕をすることにより目
標噴射量QSを決定する。ステップ207においてはEGR率
を0%(EGRを行わない)にすべく、前記EGR用VSVデュ
ーティを0%とする。
一方、ステップ103にてEGRを実行すると判定したとき
には、第4図のフローチャートに示す一連の処理を実行
する。
まずステップ300にて、回転数Neとアクセス量αとに
より目標噴射量QSを算出する。これは、前記ステップ2
00と同じ処理により(ガバナパターンを検索する)決定
される。ここで、EGRを実行するときには、高負荷時で
はないので(ステップ103の判定による)、噴射量のス
モーク限界制御を行う必要がなく、従って、前記基本噴
射量QBそのものが目標噴射量QS(QS=QB)となる。
次に、ステップ301にてステップ201と同様Neとαとに
より目標空気過剰率λSを求める。
ステップ302にて前記λSと前記ステップ102で取り込
まれた実空気過剰率λRとの大小判定をして、λS/λR
の時には、ステップ303へ進みEGR率を減少させるべくVS
Vデューティ比Dutyを小さくし、λS=λRの時にはス
テップ304へ進み今回のデューティ比Duty(i)を前回
デューティ比Duty(i−1)と同じ値とし、又、λS<
λRの時には、EGR率を増加させるべくデューティ比Dut
yを増加させる。ここでVSVのデューティ比演算は下記式
の如く実行される。
Duty(i)=Duty(i−1)+ΔDuty 即ち、前回のデューティ比Duty(i−1)に今回の誤
差の補正量ΔDutyを加算して今回の目標デューティ比Du
ty(i)を算出する。又、今回の誤差の補正量は、第7
図に示す特性の如く、λS−λRにより決定してもよい
し、一定値であっても良い。
以上の如く演算された目標噴射量QSに相当する制御
信号をステップ106で出力して、噴射量を制御し、次い
でステップ107にて前記Duty(i)を出力して、EGR率を
制御する。
以上ステップ101〜107の一連の処理を繰り返し実行す
ることにより、EGR率及びスモーク限界を定める最大噴
射量が運転状態に応じてきめ細かく制御される。
〔発明の効果〕
以上述べたごとく、本発明によれば、ディーゼル機関
の排出ガス再循環が高負荷時には実施されないことに着
目して、排気ガス再循環を行うべき運転領域では目標噴
射量を規制する最大噴射量に対して空気過剰率制御を適
用できるので、広い運転領域にわたり、空気過剰率検出
手段を有効に活用して、機関トルクを無駄にせずにエミ
ッションの悪化を防止できる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、第2図乃
至第4図は第1図中の電気的制御手段における演算処理
手順を示すフローチャート、第5図は回転数と負荷に対
するEGR領域を示す図、第6図は空気過剰率偏差に対す
る最大噴射量の補正量を示す特性図、第7図は空気過剰
率偏差に対するVSVデューティ比の補正量を示す特性図
である。 1……ディーゼル機関、2……燃料噴射ポンプ、3……
EGR量調節手段、4……運転状態検出手段、5……リー
ンミクスチャセンサ、6……電気的制御手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも高負荷領域において排出ガス再
    循環の実施を禁止するディーゼル機関の電気的制御装置
    において、 ディーゼル機関へ供給する燃料噴射量を電気的に調節す
    る燃料噴射量調節手段と、 機関の排出ガス再循環量を調節する排出ガス再循環量調
    節手段と、 機関の排出ガス中の空気過剰率を検出する空気過剰率検
    出手段と、 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 機関の運転状態に従って、機関に供給する信号に応じた
    目標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射量演算手段と、 この目標燃料噴射量演算手段により演算された目標燃料
    噴射量に対し、高負荷領域における噴射量を規制するた
    めの最大噴射量を設定する最大噴射量設定手段と、 前記機関の運転状態に応じて排出ガス再循環を実施する
    運転領域か否かを判断する排出ガス再循環領域判断手段
    と、 前記排出ガス再循環領域判断手段にて排出ガス再循環を
    実施する運転領域であると判断された時は、前記目標燃
    料噴射量を機関に供給すべく前記燃料噴射量調節手段を
    作動させるとともに、前記空気過剰率検出手段にて検出
    される空気過剰率の値に応じて前記排出ガス再循環量調
    節手段にて調節される排気ガス再循環量を制御する第1
    の制御手段と、 前記排出ガス再循環領域判断手段にて排出ガス再循環の
    実施を禁止する運転領域であると判断された時は、前記
    排出ガス再循環量調節手段の作動を禁止するとともに、
    前記空気過剰率検出手段にて検出される空気過剰率の値
    に応じて前記最大噴射量設定手段にて設定される最大噴
    射量を制御する第2の制御手段と を備えたことを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射量
    制御装置。
JP62010675A 1987-01-19 1987-01-19 デイ−ゼル機関用電気的制御装置 Expired - Lifetime JP2586418B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS606050A (ja) * 1983-06-22 1985-01-12 Nippon Denso Co Ltd デイ−ゼル機関用燃料噴射量制御装置

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