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Description
本発明は、エンジンの技術に関し、特に、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射装置を具備するエンジンの技術に関する。 The present invention relates to an engine technology, and more particularly, to an engine technology including a fuel injection device capable of changing an injection timing according to an operation state.
従来、エンジンの加速性を改善するには、燃焼系のマッチング、過給機の選定、給排気系のマッチングなどにより行われることが公知となっている。また、ブーストコンペンセータなどの噴射量制限装置によってエンジンの加速性を改善することが公知となっている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, in order to improve the acceleration performance of an engine, it is known to perform by matching of a combustion system, selection of a supercharger, matching of a supply / exhaust system, and the like. Further, it is known to improve the acceleration of the engine by an injection amount limiting device such as a boost compensator (see, for example, Patent Document 1).
しかし、エンジンの加速性を改善することを優先させた場合、燃料噴射時間増加により燃費性能を悪化させ、噴射圧上昇によりNOx(窒素酸化物)の排出量を増加させていた。またブーストコンペンセータなどによる噴射量制限では、加速時間が延びることがあり、エンジンの加速性の向上と噴射量制限との適正化が困難である。 However, when priority was given to improving the acceleration of the engine, the fuel efficiency was deteriorated by increasing the fuel injection time, and the NOx (nitrogen oxide) emission was increased by increasing the injection pressure. In addition, when the injection amount is limited by a boost compensator or the like, the acceleration time may be extended, and it is difficult to improve the acceleration of the engine and optimize the injection amount.
そこで、本発明は係る課題に鑑み、加速状態に入った場合に、燃料噴射量を低減し黒煙を減少させることができるエンジンを提供する。 Then, in view of the subject which concerns, this invention provides the engine which can reduce a fuel injection amount and can reduce black smoke, when it enters into an acceleration state.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
請求項1においては、エンジン回転数検出手段と、クラッチ機構を切り換えるための切換手段と、設定エンジン回転数を決定するエンジン回転数設定手段と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射装置と、噴射時期を自動制御できる制御装置と、を具備するエンジンにおいて、前記制御装置は、前記エンジン回転数設定手段により設定される設定エンジン回転数と現状のエンジン回転数とから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行い、前記制御装置は、進角制御が解除された場合、所定の時間以内に再度進角制御が有効となる条件が成立しても進角制御は行わないものである。
The fuel injection device according to
請求項2においては、前記制御装置は、現在のエンジン回転数が所定のエンジン回転数以下で、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との間に所定の偏差が生じた場合に噴射時期を進角させる進角制御を行うものである。 According to a second aspect of the present invention, the control device advances the injection timing when the current engine speed is equal to or lower than the predetermined engine speed and a predetermined deviation occurs between the set engine speed and the actual engine speed. Advancing angle control is performed.
請求項3においては、前記制御装置は、噴射時期が設定範囲を越えないようにするものである。 According to a third aspect of the present invention, the control device prevents the injection timing from exceeding a set range.
請求項4においては、前記制御装置は、設定エンジン回転数と実エンジン回転数との偏差が所定の値よりも小さくなった場合に進角制御を解除するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the control device releases the advance angle control when a deviation between the set engine speed and the actual engine speed becomes smaller than a predetermined value.
請求項5においては、前記制御装置は、進角制御を開始した時点から所定の時間が経過した場合に進角制御を解除するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the control device releases the advance angle control when a predetermined time has elapsed since the start of the advance angle control.
請求項6においては、前記制御装置は、進角制御開始時または進角制御解除開始時のエンジン回転数と前記制御装置に設けられた記憶装置に記憶された進角マップに基づいて進角制御または進角制御の解除を行うものである。 According to another aspect of the present invention, the control device controls the advance angle based on the engine speed at the start of the advance angle control or the start of the advance angle control and the advance angle map stored in the storage device provided in the control device. Alternatively, the advance angle control is canceled.
請求項7においては、前記制御装置は、進角制御開始後の現状のエンジン回転数が所定のエンジン回転数を越えた場合、進角制御を解除するものである。 According to another aspect of the present invention, the control device releases the advance angle control when the current engine speed after the start of the advance angle control exceeds a predetermined engine speed.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角することにより、燃料噴射量を低減し、黒煙発生量を低減させることができる。 In the first aspect, when the acceleration state is entered, the fuel injection amount can be reduced and the black smoke generation amount can be reduced by advancing the injection timing.
また、進角制御解除後すぐに、進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。 Further , by preventing the advance angle control from being performed immediately after the advance angle control is canceled, useless advance angle control can be prevented.
請求項2においては、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に、噴射時期を進角することを防止することができる。
また、所定の偏差以上のときのみ噴射時期を進角させることにより、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる。
According to the second aspect of the present invention, the injection timing is advanced only when the acceleration state is entered from the predetermined engine speed or less, so that the injection timing is obtained when the acceleration state is entered from the time when the engine speed is in the high rotation range. Can be prevented from advancing.
Further, by advancing the injection timing only when it is greater than or equal to the predetermined deviation, it is possible to prevent the injection timing from being advanced in a moderate acceleration state.
請求項3においては、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力が、過度に上昇することを防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the cylinder internal pressure from rising excessively by limiting the amount by which the injection timing is advanced.
請求項4においては、実エンジン回転数が設定エンジン回転数に接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。 According to the fourth aspect, when the actual engine speed approaches the set engine speed, it is determined that the acceleration state has ended, and the advance angle control can be canceled.
請求項5においては、進角制御を開始してから一定の時間が経過した場合は、加速状態が終わったものと判断して進角制御を解除することにより、過負荷等によりエンジン回転数の上昇が遅い場合長時間進角を継続することを防止することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when a certain period of time has elapsed since the start of the advance angle control, it is determined that the acceleration state has ended, and the advance angle control is canceled, so that the engine speed can be reduced due to an overload. When the ascending is slow, it is possible to prevent the advance angle from continuing for a long time.
請求項6においては、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。 According to the sixth aspect, it is possible to optimize the fuel injection timing in the acceleration state.
請求項7においては、エンジン回転数が高回転域にある場合において、進角制御を行うことを防止し、シリンダー内圧力が制限を越えることを防止することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, when the engine speed is in the high speed range, it is possible to prevent the advance angle control and to prevent the cylinder pressure from exceeding the limit.
まず、図1を用いて、本発明の実施形態であるエンジン100について説明する。エンジン100は、船舶に搭載され、舶用エンジンとして推進ユニット110を駆動するエンジンである。
First, the
なお、舶用エンジンとして推進ユニット110を駆動するエンジンに限定するものではなく、その他の用途に使用するエンジンで構成することもできる。また、エンジン100は、エンジン本体10と、燃料噴射時期の進角制御を行う制御装置20と、を備えている。
In addition, it is not limited to the engine which drives the
エンジン本体10は、ディーゼルエンジンである。エンジン本体10の出力軸11は、推進ユニット110に接続されている。また、エンジン本体10の出力軸11には、フライホイール12が設けられている。推進ユニット110は、出力軸11の駆動によって゛図示せぬ伝達機構を介してプロペラ111を駆動するユニットである。また、出力軸11と推進ユニット110との間の接続・切断及び正転・逆転の切換を行うためのクラッチ機構23が設けられている。該クラッチ機構23は油圧クラッチ等で構成して制御装置20と接続され、入切される。
The
エンジン本体10は、燃料噴射装置である燃料噴射ポンプ21と、インジェクタ22・22・22・22と、を備えている。燃料は、燃料噴射ポンプ21によって圧送されてインジェクタ22・22・22・22によって各シリンダー内に噴射される。また、前記燃料噴射ポンプ21には、進角機構24が設けられており、本実施形態では燃料噴射時期を変更する手段となっている。
The
制御装置20は、エンジン低速域で加速があった場合に、燃料噴射時期の進角制御を実施する装置である。制御装置20は、進角機構24と、Engine Control Unit(以下、ECU)40と、アクセル操作検知手段41と、切換手段であるクラッチ操作検知手段42と、エンジン回転数センサー44と、ラックアクチュエータ46と、選択手段としての接点入力装置47と、水温センサー48と、を接続して構成されている。ECU40は、演算装置50と、記憶装置51とを備えている。アクセル操作検知手段41及びクラッチ操作検知手段42は、船舶の操舵席に設けられている。また、アクセル操作検知手段41は、エンジン回転数を設定するアクセルレバーの回動基部に設けられ、ECU40に対して設定エンジン回転数Nsetを入力する機能を有する。また、クラッチ操作検知手段42は、クラッチ機構23の接続・切断及び正転・逆転の切換操作を行うクラッチレバーの回動基部に設けられ、ECU40に回動操作の検知信号入力してクラッチ機構23を切り換える。
The
エンジン回転数センサー44は、エンジン100の出力軸11近傍に設けられている。また、エンジン回転数センサー44は、実エンジン回転数検知手段として、実エンジン回転数Neを検出し、ECU40に送信する機能を有する。ラックアクチュエータ46は、目標噴射量に基づいて、燃料噴射量を調整する装置である。接点入力装置47は、選択手段として、エンジン100の諸機能についての選択又は設定を行う機能を有する。水温センサー48は、エンジン100の冷却に用いられる冷却水の水温を検出し、ECUに送信する機能を有する。前記水温センサー48は、例えば図示せぬ冷却水タンク内に設けられており、外気やエンジンの運転状態によって変動する冷却水の温度を検出するものである。
The engine speed sensor 44 is provided in the vicinity of the
次に、加速時の燃料噴射時期進角制御について説明する。本実施例では、まず、エンジン回転数センサー44よりエンジン回転数を検知して、現在の実エンジン回転数Neが記憶装置51に記憶した進角制御上限エンジン回転数N1以下であるか否かを判断する。このように構成することにより、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に噴射時期を進角することを防止することができる。また、アクセル操作検知手段41の設定による設定エンジン回転数Nsetと、エンジン回転数センサー44より検出される実エンジン回転数Neとから加速状態にあるか否かを判断する。すなわち、制御装置20はアクセル操作検知手段41の設定による設定エンジン回転数Nsetと、実エンジン回転数Neとの偏差Dが記憶装置51に記憶した進角有効偏差D1以上であるか否かによって判断するものである。
Next, fuel injection timing advance control during acceleration will be described. In this embodiment, first, the engine speed is detected by the engine speed sensor 44, and it is determined whether or not the current actual engine speed Ne is equal to or smaller than the advance angle control upper limit engine speed N1 stored in the
そして、実エンジン回転数Neが進角制御上限エンジン回転数N1以下であり、設定エンジン回転数Nsetと、実エンジン回転数Neとの偏差Dが進角有効偏差D1以上である場合には、加速状態に入ったものと判断し、前記進角機構24を作動させて、燃料噴射時期をrだけ進角させる進角制御を行うものである。例えば、図2に示すように、実エンジン回転数Neが進角制御上限エンジン回転数N1以下であり、設定エンジン回転数Nsetと、実エンジン回転数Neとの偏差Dが進角有効偏差D1以上である進角制御開始時t1から進角制御を開始するものである。このように構成することにより、進角有効偏差D1以上のときのみ噴射時期を進角させることで、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる。また、前記噴射時期の進角は進角後の燃料噴射時期がRmax以下となるように制御するものである。これにより、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力の過度の上昇を防止することができる。
When the actual engine speed Ne is equal to or less than the advance angle control upper limit engine speed N1, and the deviation D between the set engine speed Nset and the actual engine speed Ne is equal to or greater than the advance angle effective deviation D1, acceleration is performed. It is determined that the vehicle has entered a state, and the
また、前記進角機構24を作動させて、噴射時期を進角する場合には、エンジン回転数と前記ECU40の記憶装置51に記憶されている進角マップf(N)に基づいて、単位時間あたりの進角変化量Δrを決定するものである。すなわち、加速状態であると判断された時点t1でのエンジン回転数から単位時間あたりの進角変化量Δrを決定するものである。このように構成することにより、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。
When the
また、加速状態から通常の運転状態である定常状態へ移行した場合には、前記進角機構24を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除するものである。図2に示すように、アクセル操作検知手段41の設定による設定エンジン回転数Nsetと、実エンジン回転数Neとの偏差Dが進角解除偏差D2以下となった時点t2から、進角制御を解除するものである。このように構成することにより、実エンジン回転数Neが設定エンジン回転数Nsetに接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。
Further, when the acceleration state is shifted to the steady state which is the normal operation state, the
また、前記進角機構24を解除させて、噴射時期を通常に戻す場合には、エンジン回転数と前記ECU40の記憶装置51に記憶されている進角マップf´(N)に基づいて、単位時間あたりの進角変化量Δr´を決定するものである。すなわち、進角解除偏差D2以下となった時点t2でのエンジン回転数から単位時間あたりの進角変化量Δr´を決定するものである。
When the
また、別実施例の制御においては、加速状態であると判断された時点から一定時間経った場合には、前記進角機構24を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除する。図3に示すように、加速状態に入った時点すなわち進角制御を開始した時点t1から一定時間A1経過した時点t3から、進角制御を解除するものである。
Further, in the control of another embodiment, when a predetermined time has elapsed from the time when it is determined that the vehicle is in the acceleration state, the
また、別実施例の制御においては、加速状態であると判断された時点t1より後にエンジン回転数が一定の値以上まで上昇した場合には、前記進角機構24を停止させて、燃料噴射時期を元の状態へ戻させて進角制御を解除する。例えば、図4に示すように、アクセル操作検知手段41からの設定により設定エンジン回転数NsetをまずNset1まで上昇させた後、更にNset2まで上昇させた場合であって、設定エンジン回転数Nset2が非常に高いエンジン回転数であるときに進角制御を解除する。すなわち、進角解除偏差D2以下であるか否かに関わらず、実エンジン回転数Neが上限エンジン回転数N2を超えた時点t4より進角制御を解除するものである。このように構成することにより、高いエンジン回転数域で燃料噴射時期を進角してシリンダー内の圧力が高くなり過ぎることを防止することができる。
In the control of another embodiment, when the engine speed increases to a certain value or more after the time t1 when it is determined that the vehicle is in the acceleration state, the
また、前記制御装置20は、前記進角制御を解除した場合には、前記進角制御を解除した時点から一定時間A2を経過した後でなければ、再び進角制御を行わないようにするものである。例えば図4に示すように、進角制御を解除した時点t4から一定時間A2経過するまでは進角制御開始の条件を満たした場合であっても進角制御は行わないものである。このように構成することにより、進角制御解除後すぐに進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。
Further, when the advance angle control is canceled, the
以上のように、エンジン100は、エンジン100の冷却を行う冷却水の水温センサー48と、エンジン回転数センサー44と、クラッチ機構23を切り換えるためのクラッチ操作検知手段42と、設定エンジン回転数Nsetを決定するアクセル操作検知手段41と、運転状態に応じて噴射時期を変更できる燃料噴射ポンプ21と、噴射時期を自動制御できる制御装置20と、を具備し、前記制御装置20は、前記アクセルにより設定される設定エンジン回転数Nsetと現状のエンジン回転数Neとから加速状態に入ったか否かを判断し、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角させる進角制御を行うものである。このように構成することにより、加速状態に入った場合には、噴射時期を進角することにより燃料噴射量を低減し、黒煙発生量を低減させることができる。
As described above, the
また、前記制御装置20は、現在のエンジン回転数が所定のエンジン回転数N1以下で、設定エンジン回転数Nsetと実エンジン回転数Neとの間に偏差D1が生じた場合に噴射時期Rを進角させる進角制御を行うものである。このように構成することにより、所定のエンジン回転数以下から加速状態に入ったときのみ噴射時期を進角させることにより、エンジン回転数が高回転域にあるときから加速状態に入った場合に噴射時期を進角することを防止することができる。また、偏差D1以上のときのみ噴射時期を進角させることにより、緩やかな加速状態で噴射時期を進角することを防止することができる。
Further, the
また、前記制御装置20は、噴射時期が設定範囲を越えないようにするものである。このように構成することにより、噴射時期を進角する量を制限することにより、シリンダー内圧力が過度に上昇することを防止することができる。
The
また、前記制御装置20は、設定エンジン回転数Nsetと実エンジン回転数Neとの偏差Dが進角解除偏差D2よりも小さくなった場合に進角制御を解除するものである。このように構成することにより、実エンジン回転数Neが設定エンジン回転数Nsetに接近した場合に、加速状態が終了したものと判断して、進角制御を解除することができる。
Further, the
また、前記制御装置20は、進角制御を開始した時点から所定の時間A1が経過した場合に進角制御を解除するものである。このように構成することにより、進角制御を開始してから一定の時間が経過した場合は、加速状態が終わったものと判断して進角制御を解除することにより、過負荷等によりエンジン回転数の上昇が遅い場合長時間進角を継続することを防止することができる。
Further, the
また、前記制御装置20は、進角制御開始時または進角制御解除開始時のエンジン回転数と前記制御装置20に設けられた記憶装置51に記憶された進角マップf(N)もしくはf´(N)に基づいて進角制御または進角制御の解除を行うものである。このように構成することにより、加速状態における燃料噴射時期の適正化を図ることができる。
Further, the
また、前記制御装置20は、進角制御開始後の現状のエンジン回転数が所定のエンジン回転数N2を越えた場合、進角制御を解除するものである。このように構成することにより、エンジン回転数が高回転域にある場合において、進角制御を行うことを防止し、シリンダー内圧力が制限を越えるのを防止することができる。
Further, the
また、前記制御装置20は、進角制御が解除された場合、所定の時間A2以内に再度進角制御が有効となる条件が成立しても進角制御は行わないものである。このように構成することにより、進角制御解除後すぐに進角制御が行われるのを防止することにより、無駄な進角制御を防止することができる。
In addition, when the advance angle control is canceled, the
10 エンジン本体
20 制御装置
23 クラッチ機構
24 進角機構
40 ECU
41 アクセル操作検知手段
42 クラッチ操作検知手段
44 エンジン回転数センサー
47 接点入力装置
48 水温センサー
50 演算装置
51 記憶装置
100 エンジン
Nset 設定エンジン回転数
Ne 実エンジン回転数
DESCRIPTION OF
41 Accelerator operation detection means 42 Clutch operation detection means 44
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