JPH10280978A - 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Info
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- JPH10280978A JPH10280978A JP9085134A JP8513497A JPH10280978A JP H10280978 A JPH10280978 A JP H10280978A JP 9085134 A JP9085134 A JP 9085134A JP 8513497 A JP8513497 A JP 8513497A JP H10280978 A JPH10280978 A JP H10280978A
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Abstract
転条件に応じて燃料噴射パターンを切換えて低エミッシ
ョン化と低騒音化の両立をはかる。 【解決手段】 燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット
噴射を可能とするノズル13と、運転条件に応じて排気
ガスが燃焼室に還流されるEGR量を調節するEGR弁
5とを備えるディーゼルエンジン1において、燃焼室の
圧縮端温度を判定し、圧縮端温度が低下するのに伴って
パイロット噴射を実施しない構成とした。
Description
ンの運転条件に応じて燃料噴射パターンを切換える制御
装置に関するものである。
よび高出力化の要求が強まっており、燃焼技術について
種々の提案がなされている。
て、着火遅れ期間を長くして、燃料のほとんどを低温予
混合燃焼させるものがある。これは、排気ガスが燃焼室
に還流されるEGR量を増やすことによる酸素濃度の低
下と、燃料噴射時期の遅角化により、燃料の噴射開始か
ら着火までの着火遅れ期間が長期化し、着火遅れ期間中
に燃料の蒸発、混合が十分に促され、燃料が拡散燃焼よ
り予混合燃焼する割合を増加させる方法である。予混合
燃焼の割合が増えると、急激な燃焼により燃焼騒音が増
大する傾向にあるが、EGR量の増大により酸素濃度が
低下することと、燃料噴射時期の遅角化と着火遅れ期間
の長期化による燃焼開始時の温度低下により、燃焼速度
が低下するため、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散
燃焼割合が少ないこと、低温で燃焼することにより、N
Ox、スモークや粒子状物質の排出を抑制することも可
能となる(参考資料…自動車技術会学術講演会前刷り集
96 1996−5、85貢)。
術として、燃料の主噴射に先立って燃料のパイロット噴
射を行うものがある。パイロット噴射を行うことによ
り、燃焼初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇を抑制
し、燃焼騒音を大幅に低減させるとともに、NOxの排
出を抑制することが可能となる。
ように、燃料サプライポンプ21により加圧された燃料
は蓄圧室22に蓄えられ、蓄圧室22から各気筒に臨む
ノズル23に導かれる。ノズル23の閉弁時、ノズル2
3内の通路24と25は連通しており、油圧ピストン2
6の上部とノズル室27に高圧燃料が導かれており、油
圧ピストン26の受圧面積が針弁28の受圧面積より大
きいことにより、針弁28は着座状態となり、燃料は噴
射されない。ノズル23の開弁時、電磁弁29を開弁さ
せ、通路24と25の間を遮断するとともに、通路25
と30の間を連通させることにより、油圧ピストン26
にかかる圧力が低下し、針弁28がリフトし、燃料の噴
射が行われる。再び、電磁弁29が閉弁することによ
り、油圧ピストン26に高圧燃料が導かれ、針弁28は
着座状態となり、燃料の噴射は停止される(参考資料…
第13回内燃機関シンポジウム講演論文集、73貢)。
公報として、ノズル内の高圧燃料通路の流路面積を調節
して、初期噴射率を抑制する噴射システムが開示されて
いる。
混合燃焼方式は、燃焼速度抑制のためにEGR量を増や
すことが必要であり、EGR量を増やすと吸入新気量が
低下するため、高負荷域で空気過剰率が低下し、逆にス
モークや粒子状物質が増加するという問題点がある。ま
た、高負荷域でEGR量を増やすと、吸入ガス温度が上
昇するため、圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間の長期
化が十分に行われなくなり、エミッションが悪化すると
いう問題点がある。
は、着火遅れ期間中に可能なかぎり燃料を噴射しきる必
要があり、主噴射に先立ってパイロット噴射を行わない
ことが望ましい。
のであり、ディーゼルエンジンの制御装置において、運
転条件に応じて燃料噴射パターンを切換えて低エミッシ
ョン化と低騒音化の両立をはかることを目的とする。
ゼルエンジンの制御装置は、燃料の主噴射に先立つ燃料
のパイロット噴射を可能とする噴射手段と、運転条件に
応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR量を制御す
るEGR制御手段とを備えるディーゼルエンジンにおい
て、燃焼室の圧縮端温度を判定する圧縮端温度判定手段
と、圧縮端温度が低下するのに伴って前記主噴射に先立
つ燃料のパイロット噴射を実施しない、もしくはパイロ
ット噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射
の間隔を短くする噴射制御手段とを備えるものとした。
御装置は、燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を可能とする噴射手段と、運転条件に応じて排気ガスが
燃焼室に還流されるEGR量を制御するEGR制御手段
とを備えるディーゼルエンジンにおいて、吸入ガスの酸
素濃度DO2intを判定する手段と、酸素濃度DO2
intが低下するのに伴って前記主噴射に先立つ燃料の
パイロット噴射を実施しない、もしくはパイロット噴射
量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射の間隔を
短くする噴射制御手段とを備えるものとした。
御装置は、請求項2に記載の発明において、前記主噴射
に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しない運転領域を
限定する吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大値をエ
ンジン回転数Neが低くなるのに伴って高くするととも
に、燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くする構成と
した。
御装置は、燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を可能とする噴射手段と、運転条件に応じて排気ガスが
燃焼室に還流されるEGR量を制御するEGR制御手段
とを備えるディーゼルエンジンにおいて、吸入新気量に
対するEGR量の比をEGR率REGRとして検知する
手段を備え、EGR率REGRが高くなるのに伴って前
記主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しない、
もしくはパイロット噴射量を減らす、もしくはパイロッ
ト噴射と主噴射の間隔を短くする噴射制御手段とを備え
るものとした。
御装置は、請求項4に記載の発明において、前記主噴射
に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しない運転領域を
限定するEGR率REGRの最小値をエンジン回転数N
eが低くなるのに伴って低くするとともに、燃料噴射量
が少なくなるのに伴って高くする構成とした。
御装置は、請求項1から5のいずれか一つに記載の発明
において、燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を可能とする噴射手段と、運転条件に応じて排気ガスが
燃焼室に還流されるEGR量を制御するEGR制御手段
とを備えるディーゼルエンジンにおいて、エンジン負荷
を検出する手段と、エンジン負荷が上昇するのに伴って
前記主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しな
い、もしくはパイロット噴射量を減らす、もしくはパイ
ロット噴射と主噴射の間隔を短くする噴射制御手段とを
備えるものとした。
御装置は、請求項1から5のいずれか一つに記載の発明
において、燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を可能とする噴射手段と、運転条件に応じて排気ガスが
燃焼室に還流されるEGR量を制御するEGR制御手段
とを備えるディーゼルエンジンにおいて、エンジンの空
気過剰率を検出する手段と、エンジンの空気過剰率が低
下するのに伴って前記主噴射に先立つ燃料のパイロット
噴射を実施しない、もしくはパイロット噴射量を減ら
す、もしくはパイロット噴射と主噴射の間隔を短くする
噴射制御手段とを備えるものとした。
御装置は、燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手段
と、運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるE
GR量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼル
エンジンにおいて、燃焼室の圧縮端温度を判定する圧縮
端温度判定手段と、圧縮端温度が低下するのに伴って燃
料の初期噴射率を大きくする噴射制御手段とを備えるも
のとした。
御装置は、燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手段
と、運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるE
GR量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼル
エンジンにおいて、吸入ガスの酸素濃度DO2intを
判定する手段と、酸素濃度DO2intが低下するのに
伴って燃料の初期噴射率を大きくする噴射制御手段とを
備えるものとした。
制御装置は、請求項9に記載の発明において、前記燃料
の初期噴射率を大きくする運転領域を限定する吸入ガス
の酸素濃度DO2intの最大値をエンジン回転数Ne
が低くなるのに伴って高くするとともに、燃料噴射量が
少なくなるのに伴って高くする構成とした。
制御装置は、燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手段
と、運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるE
GR量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼル
エンジンにおいて、吸入新気量に対するEGR量の比を
EGR率REGRとして検知する手段を備え、EGR率
REGRが高くなるのに伴って燃料の初期噴射率を大き
くする噴射制御手段とを備えるものとした。
制御装置は、請求項11に記載の発明において、前記燃
料の初期噴射率を大きくする運転領域を限定するEGR
率REGRの最小値をエンジン回転数Neが低くなるの
に伴って低くするとともに、燃料噴射量が少なくなるの
に伴って高くする構成とした。
制御装置は、請求項8から12のいずれか一つに記載の
発明において、燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手
段と、運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流される
EGR量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼ
ルエンジンにおいて、エンジン負荷を検出する手段と、
エンジン回転数Neを検出する手段と、エンジン負荷が
上昇するかもしくはエンジン回転数Neが上昇するのに
伴って燃料の初期噴射率を大きくする噴射制御手段とを
備えるものとした。
制御装置は、請求項8から12のいずれか一つに記載の
発明において、燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手
段と、運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流される
EGR量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼ
ルエンジンにおいて、エンジンの空気過剰率を検出する
手段と、、エンジンの空気過剰率が低下するのに伴って
燃料の初期噴射率を大きくする噴射制御手段とを備える
ものとした。
エンジンの制御装置において、圧縮端温度が上昇するの
に伴って主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射を実施す
る、もしくはパイロット噴射量を増やす、もしくはパイ
ロット噴射と主噴射の間隔を長くすることにより、燃焼
初期の急激な圧力上昇を抑制し、燃焼騒音の低減がはか
れる。
噴射の実施を制限する構成により、低温予混合燃焼が行
われる領域を拡大し、低エミッション化がはかれる。
御装置において、吸入ガスの酸素濃度DO2intが高
くなるのに伴ってパイロット噴射を実施する、もしくは
パイロット噴射量を増やす、もしくはパイロット噴射と
主噴射の間隔を長くすることにより、燃焼初期の急激な
圧力上昇を抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
るの伴ってパイロット噴射の実施を制限する構成によ
り、低温予混合燃焼が行われる領域を拡大し、低エミッ
ション化がはかれる。
御装置において、パイロット噴射を実施しない運転領域
を限定する吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大値を
エンジン回転数Neが低くなるのに伴って高くするとと
もに、燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くする構成
としたため、エンジン回転数Neが高くなるほど、EG
Rガスの温度が高くなり、エンジンの吸入ガス温度が高
くなり、圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなる
ことに対応して、低温予混合燃焼が可能な領域を精度よ
く判定し、低温予混合燃焼が行われる領域を最大限に確
保することができる。
御装置において、吸入新気量に対するEGR量の比であ
るEGR率REGRが低くなるのに伴って燃料のパイロ
ット噴射を実施する、もしくはパイロット噴射量を増や
す、もしくはパイロット噴射と主噴射の間隔を長くする
ことにより、燃焼初期の急激な圧力上昇を抑制し、燃焼
騒音の低減がはかれる。
イロット噴射の実施を制限する構成により、低温予混合
燃焼が行われる領域を拡大し、低エミッション化がはか
れる。
御装置において、パイロット噴射を実施しない運転領域
を限定するEGR率REGRの最小値をエンジン回転数
Neが低くなるのに伴って低くする構成としたため、エ
ンジン回転数Neが高くなるのに伴って、EGRガスの
温度が高くなり、エンジンの吸入ガス温度が高くなり、
圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなることに対
応して、低温予混合燃焼が可能な領域を最大限に確保す
ることができる。
定するEGR率REGRの最小値を燃料噴射量が少なく
なるのに伴って高くする構成としたため、燃料噴射量が
増えることにより酸素濃度が低くなることに対応して、
低温予混合燃焼が可能な領域を最大限に確保することが
できる。
御装置において、エンジン負荷が上昇するのに伴ってパ
イロット噴射を実施しない、もしくはパイロット噴射量
を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射の間隔を短
くすることにより、拡散燃焼割合を削減し、スモークの
発生が抑制される。
御装置において、エンジンの空気過剰率が低下するのに
伴ってパイロット噴射を実施しない、もしくはパイロッ
ト噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射の
間隔を短くすることにより、拡散燃焼を抑制し、スモー
クの発生を抑制できる。
御装置において、圧縮端温度が上昇するのに伴って初期
噴射率を小さくすることにより、燃焼初期の急激な圧力
上昇を抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
の抑制を制限する構成により、低温予混合燃焼が行われ
る領域を拡大し、低エミッション化がはかれる。
御装置において、吸入ガスの酸素濃度DO2intが高
くなるのに伴って初期噴射率を小さくすることにより、
燃焼初期の急激な圧力上昇を抑制し、燃焼騒音の低減が
はかれる。
るの伴って初期噴射率の抑制を制限する構成により、低
温予混合燃焼が行われる領域を拡大し、低エミッション
化がはかれる。
制御装置において、初期噴射率を大きくする運転領域を
限定する吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大値をエ
ンジン回転数Neが低くなるのに伴って高くするととも
に、燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くする構成と
したため、エンジン回転数Neが高くなるほど、EGR
ガスの温度が高くなり、エンジンの吸入ガス温度が高く
なり、圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなるこ
とに対応して、低温予混合燃焼が可能な領域を精度よく
判定し、低温予混合燃焼を行わせる領域を最大限に確保
することができる。
制御装置において、吸入新気量に対するEGR量の比で
あるEGR率REGRが低くなるのに伴って初期噴射率
を小さくすることにより、燃焼初期の急激な圧力上昇を
抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
噴射率の抑制を制限する構成により、低温予混合燃焼が
行われる領域を拡大し、低エミッション化がはかれる。
制御装置において、初期噴射率を大きくする運転領域を
限定するEGR率REGRの最小値をエンジン回転数N
eが低くなるのに伴って低くする構成としたため、エン
ジン回転数Neが高くなるのに伴って、EGRガスの温
度が高くなり、エンジンの吸入ガス温度が高くなり、圧
縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなることに対応
して、低温予混合燃焼が可能な領域を最大限に確保する
ことができる。
るEGR率REGRの最小値を燃料噴射量が少なくなる
のに伴って高くする構成としたため、燃料噴射量が増え
ることにより酸素濃度が低くなることに対応して、低温
予混合燃焼が可能な領域を最大限に確保することができ
る。
制御装置において、エンジン負荷が上昇するのに伴って
初期噴射率を抑制することにより、拡散燃焼割合を抑制
し、スモーク発生が抑制できる。
制御装置において、エンジンの空気過剰率が低下するの
に伴って初期噴射率を大きくすることにより、拡散燃焼
割合を抑制し、スモークの発生が抑制できる。
の抑制を制限する構成により、低温予混合燃焼が行われ
る領域を拡大し、低エミッション化がはかれる。
面に基づいて説明する。
体、2は排気通路、3は吸気通路、18はエンジン1の
排気ガスの圧力エネルギーを利用して吸気を過給するタ
ーボチャージャである。
である。サプライポンプ11によって加圧された燃料は
プレッシャレギュレータ15を介して蓄圧室12に蓄え
られる。蓄圧室12の高圧燃料はエンジン1の各気筒に
臨むノズル13に導かれる。プレッシャレギュレータ1
5によって調節される蓄圧室12の燃料圧力はコントロ
ールユニット20により運転状態に応じて制御される。
コントロールユニット20はエンジン回転数センサ10
の各検出値Neと蓄圧室12に設けられる圧力センサ1
4の検出値Pfを入力し、目標燃料噴射量Qfおよびエ
ンジン回転数Neに応じて予め設定された目標圧力に近
づけるようにフィードバック制御する。
射を可能とする噴射手段として設けられるノズル13
は、電磁弁を介して開閉され、その開弁時期(燃料噴射
時期)と開弁期間(燃料噴射量)がコントロールユニッ
ト20により運転状態に応じて制御される。コントロー
ルユニット20はエンジン回転数センサ10とアクセル
開度センサ19の各検出値Ne,Accに応じて目標燃
料噴射量Qfを算出し、目標燃料噴射量Qfにノズル1
3の燃料噴射量を近づけるようにノズル13の開弁期間
を制御する。
3とを連通するEGR通路、5はEGR通路4を開閉す
るEGR弁である。EGR弁5が開弁してEGRガスを
吸気通路3に還流することにより、気筒内の酸素濃度を
下げ、燃料の燃焼温度を下げてNOxの発生を抑えるよ
うになっている。EGR弁5のリフトL(開度)はコン
トロールユニット20により運転状態に応じて制御され
る。
とNOxの発生が抑えられるものの、その一方で粒子状
物質の発生量が上昇する傾向がある。
0は、運転条件に応じてEGR量を増やして酸素濃度を
低下させるとともに、燃料噴射時期を上死点の前後付近
まで遅せて、低温予混合燃焼をさせる。
間を長期化し、着火遅れ期間中に燃料を十分に蒸発、混
合させることにより、燃料が拡散燃焼より予混合燃焼す
る割合が増加する。予混合燃焼の割合が増えると、急激
な燃焼により燃焼騒音が増大する傾向にあるが、EGR
量の増大により酸素濃度が低下することと、燃料噴射時
期の遅角化と着火遅れ期間の長期化による燃焼開始時の
温度が低下することにより、燃焼速度が低下するため、
燃焼騒音が大幅に低減され、同時に拡散燃焼割合が少な
いこと、低温で燃焼することにより、NOx、スモーク
や粒子状物質の排出を抑制することも可能となる。
は、燃焼速度抑制のためにEGR量を増やすことが必要
であり、EGR量を増やすと吸入新気量が減少するた
め、高負荷域で空気過剰率が低下し、逆にスモークや粒
子状物質が増加するという問題点がある。また、高負荷
域でEGR量を増やすと、吸入ガス温度が上昇するた
め、圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間の長期化が十分
に行われなくなり、エミッションが悪化するという問題
点がある。よって、高負荷域ではEGR率REGRを低
くする必要がある。
圧縮端温度を判定する手段と、吸入ガスの酸素濃度DO
2intを判定する手段とが設けられる。コントロール
ユニット20は、圧縮端温度が所定値より高いか、もし
くは吸入ガスの酸素濃度DO2intが所定値より高い
低温予混合燃焼が不可能な領域を判定し、この領域で燃
料の主噴射に先立ちノズル13を短時間だけ開弁させ
て、燃料をパイロット噴射(先行噴射)する。
応じて低温予混合燃焼が可能な領域を設定することによ
り、低温予混合燃焼が可能かどうかを精度よく判定し、
低エミッション化と低騒音化を両立できる。そして低温
予混合燃焼が不可能な領域にパイロット噴射を行うこと
により、燃焼初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇を
抑制し、低騒音化がはかれる。
吸入ガスの酸素濃度DO2intをを算出するデータと
して、コントロールユニット20はエアフロメータ9に
より検出される吸入新気量Qairと、エンジン回転数
センサ10により検出されるエンジン回転数Neと、吸
気マニホールドに設けられた圧力センサ6によって検出
される吸気圧力Pintと、排気マニホールドに設けら
れた圧力センサ7によって検出される排気圧力Pexh
と、EGR弁5のリフトLおよび目標燃料噴射量Qfを
入力する。
て、コントロールユニット20は、吸気マニホールドに
設けられた温度センサ8によって検出される吸気温度T
intを入力する。
パイロット噴射を実施するルーチンを示しており、コン
トロールユニット20において一定周期毎に実行され
る。
にて、エンジン回転数Ne、目標燃料噴射量Qf、吸気
圧力Pint、排気圧力Pexh、吸気温度Tint、
吸入新気量Qair、EGR弁5のリフトLをそれぞれ
読込む。
ntと排気圧力Pexhの差、およびEGR弁5のリフ
トLによりEGR量QEGRを次式で算出する。
新気量Qairとエンジン回転数Neに応じて新気の体
積効率を求め、体積効率から吸気圧力Pintを算出す
るとともに、体積効率と燃料噴射量およびエンジン回転
数Neから排気圧力Pexhを算出してもよい。また、
吸気温度Tintを体積効率とEGR量QEGRおよび
燃料噴射量から算出してもよい。
airと目標燃料噴射量Qfとエンジン回転数Neによ
りEGRガスの酸素濃度DO2EGRを次式で算出す
る。
GR、EGRガス酸素濃度DO2EGR、吸入新気量Q
airにより、新気とEGRガスが混合したエンジン1
の吸入ガスの酸素濃度DO2intを次式で算出する。
た図3に示すマップに基づき吸気通路3の吸気マニホー
ルド内の温度Tintと算出された吸入ガスの酸素濃度
DO2intに応じて検索する。
ルド内の温度Tintが低いほど低くなる。これは、吸
気マニホールド内の温度Tintが低いほど圧縮開始温
度が低くなるためである。
素濃度DO2intが低いほど低くなる。これは、吸入
ガスの酸素濃度DO2intが低くなるのに伴って、E
GRガスの還流によるCO2、H2Oの濃度が高いことに
より、吸入ガスの比熱比が低下するためである。
た図4に示すマップに基づき圧縮端温度と吸入ガスの酸
素濃度DO2intに応じて現在の運転状態が低温予混
合燃焼が可能な領域か、低温予混合燃焼が不可能となる
領域かを判定する。
が可能な領域と判定された場合は、Step7に進ん
で、パイロット噴射の無い燃料噴射が行われ、低温予混
合燃焼が行われる。これにより、燃焼速度が低下するた
め、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散燃焼割合が少
ないことと、低温で燃焼することにより、NOx、スモ
ークや粒子状物質の排出を抑制することができる。
な領域と判定された場合は、Step8に進んで、パイ
ロット噴射を行う。これにより、燃焼初期の予混合燃焼
による急激な圧力上昇を抑制し、燃焼騒音の低減がはか
れる。
域は低温予混合燃焼が不可能な領域より圧縮端温度が低
い領域に設定されている。また、吸入ガスの酸素濃度D
O2intが高くなるのに伴ってパイロット噴射の無い
低温予混合燃焼から、パイロット噴射を行う燃焼に切換
わる。これにより、圧縮端温度が低いほど、着火遅れ期
間が長くなるとともに、燃焼速度が低くなることおよび
酸素濃度が低いほど燃焼速度が低くなることに対応して
低温予混合燃焼が可能な領域を最大限に確保することが
できる。
ユニット20は、低温予混合燃焼が可能な領域を限定す
る吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大値をエンジン
回転数Neが上昇するほど高くするともに、燃料噴射量
が増えるほど高く設定してもよい。これにより、低温予
混合燃焼が行われる領域を拡大し、低エミッション化が
はかられる。
パイロット噴射を実施するルーチンを示しており、コン
トロールユニット20において一定周期毎に実行され
る。
にて、エンジン回転数Ne、目標燃料噴射量Qf、吸気
圧力Pint、排気圧力Pexh、吸入新気量Qai
r、EGR弁5のリフトLをそれぞれ読込む。
ntと排気圧力Pexhの差、およびEGR弁5のリフ
トLによりEGR量QEGRを次式で算出する。
燃料噴射量Qfとエンジン回転数NeによりEGRガス
の酸素濃度DO2EGRを次式で算出する。
GR、EGRガス酸素濃度DO2EGR、吸入新気量Q
airにより、新気とEGRガスが混合したエンジン1
の吸入ガスの酸素濃度DO2intを次式で算出する。
マップに基づきエンジン回転数Neと燃料噴射量に応じ
た低温予混合燃焼が可能となる吸入ガスの酸素濃度DO
2intの最大値を検索し、現在の吸入ガスの酸素濃度
DO2intが検索された最大値より低い低温予混合燃
焼が可能な領域か、現在の吸入ガスの酸素濃度DO2i
ntが検索された最大値以上となる低温予混合燃焼が不
可能な領域かを判定する。
が可能な領域と判定された場合は、Step7に進ん
で、パイロット噴射の無い燃料噴射が行われ、低温予混
合燃焼が行われる。これにより、燃焼速度が低下するた
め、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散燃焼割合が少
ないこと、低温で燃焼することにより、NOx、スモー
クや粒子状物質の排出を抑制することができる。
な領域と判定された場合は、Step8に進んで、パイ
ロット噴射を行い、低温予混合燃焼が行われない。これ
により、燃焼初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇を
抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
る吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大値は、エンジ
ン回転数Neが低くなるのに伴って高くなるとともに、
燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くなるように設定
されている。これにより、エンジン回転数Neが高くな
るか、燃料噴射量が増大するほど、EGRガスの温度が
高くなり、エンジン1の吸入ガス温度が高くなるため、
圧縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなることに対
応して低温予混合燃焼が可能な領域を精度よく判定し、
低温予混合燃焼を行わせる領域を最大限に確保すること
ができる。
気量に対するEGR量の比をEGR率REGRとして検
知する手段を設け、EGR率REGRが所定値より低い
低温予混合燃焼が不可能な領域を判定し、この領域で燃
料の主噴射に先立ちノズル13を短時間だけ開弁させ
て、燃料をパイロット噴射する構成としてもよい。これ
により、低温予混合燃焼が行われる領域を拡大し、低エ
ミッション化がはかられる。
パイロット噴射を実施するルーチンを示しており、コン
トロールユニット20において一定周期毎に実行され
る。
にて、エンジン回転数Ne、目標燃料噴射量Qf、吸気
圧力Pint、排気圧力Pexh、吸入新気量Qai
r、EGR弁5のリフトLをそれぞれ読込む。
ntと排気圧力Pexhの差、およびEGR弁5のリフ
トLによりEGR量QEGRを次式で算出する。
R量QEGRによりEGR率REGRを次式で算出す
る。
マップに基づきエンジン回転数Neと目標燃料噴射量Q
fに応じた低温予混合燃焼が可能となる吸入ガスのEG
R率REGRの最小値を検索し、現在の吸入ガスのEG
R率REGRが検索された最小値より大きい低温予混合
燃焼が可能な領域か、現在の吸入ガスのEGR率REG
Rが検索された最小値以下となる低温予混合燃焼が不可
能な領域かを判定する。
が可能な領域と判定された場合は、Step5に進ん
で、パイロット噴射の無い燃料噴射が行われ、低温予混
合燃焼が行われる。これにより、燃焼速度が低下するた
め、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散燃焼割合が少
ないこと、低温で燃焼することにより、NOx、スモー
クや粒子状物質の排出を抑制することができる。
な領域と判定された場合は、Step6に進んで、パイ
ロット噴射を行い、低温予混合燃焼が行われない。これ
により、燃焼初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇を
抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
るEGR率REGRの最小値は、エンジン回転数Neが
低くなるのに伴って低くなるとともに、目標燃料噴射量
Qfが少なくなるのに伴って高くなる。これにより、目
標燃料噴射量Qfが増えた場合、EGRガス中の酸素濃
度が減る効果が大きいことに対応するとともに、エンジ
ン回転数Neが高くなるのに伴って、EGRガスの温度
が高くなり、エンジン1の吸入ガス温度が高くなり、圧
縮端温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなることに対応
して、低温予混合燃焼が可能な領域を精度よく判定し、
低温予混合燃焼を行わせる領域を最大限に確保すること
ができる。
ット噴射を禁止する高負荷領域を設定してもよい。この
高負荷領域では、パイロット噴射をしないで燃料噴射期
間を短縮することにより、スモークの排出を抑制する。
パイロット噴射を実施するルーチンを示しており、コン
トロールユニット20において一定周期毎に実行され
る。
にて、エンジン回転数Ne、目標燃料噴射量Qf、吸気
圧力Pint、排気圧力Pexh、吸気温度Tint、
吸入新気量Qair、EGR弁5のリフトLをそれぞれ
読込む。
ntと排気圧力Pexhの差、およびEGR弁5のリフ
トLによりEGR量QEGRを次式で算出する。
燃料噴射量Qfとエンジン回転数NeによりEGRガス
の酸素濃度DO2EGRを次式で算出する。
GR、EGRガス酸素濃度DO2EGR、吸入新気量Q
airにより、新気とEGRガスが混合したエンジン1
の吸入ガスの酸素濃度DO2intを次式で算出する。
た図3に示すマップに基づき吸気通路3の吸気マニホー
ルド内の温度Tintと算出された吸入ガスの酸素濃度
DO2intに応じて検索する。
た図4に示すマップに基づき圧縮端温度と吸入ガスの酸
素濃度DO2intに応じて現在の運転状態が低温予混
合燃焼が可能な領域か、低温予混合燃焼が不可能となる
領域かを判定する。
が可能な領域と判定された場合は、Step8に進ん
で、パイロット噴射の無い燃料噴射が行われ、低温予混
合燃焼が行われる。これにより、燃焼速度が低下するた
め、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散燃焼割合が少
ないこと、低温で燃焼することにより、NOx、スモー
クや粒子状物質の排出を抑制することができる。
となる領域と判定された場合は、Step7に進んで、
予め設定されたマップに基づきエンジン回転数Neと目
標燃料噴射量Qfに応じて現在の運転状態がパイロット
噴射を禁止する高負荷領域か、パイロット噴射が可能と
なる領域かを判定する。
が可能となる領域と判定された場合は、Step8に進
んで、パイロット噴射を行い、低温予混合燃焼が行われ
ない。これにより、燃焼初期の予混合燃焼による急激な
圧力上昇を抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
判定された場合は、Step8に進んで、パイロット噴
射の無い燃料噴射が行われる。こうして、燃料噴射期間
を短縮するとともに、燃料噴射時期を圧縮上死点より進
めることにより、スモークの排出を抑制する。また、タ
ーボチャージャ18を備える場合、高負荷時に過給圧が
上昇するとともに、吸気温度が上昇することにより、圧
縮端温度が上昇して、着火遅れ期間が短くなり、パイロ
ット噴射をしなくても燃焼騒音が大きくなることを抑え
られる。
ット噴射を禁止する高負荷領域をエンジン回転数に対す
る空気過剰率λが所定値より小さい領域に設定してもよ
い。この高負荷領域では、パイロット噴射をしないで燃
料噴射期間を短縮することにより、スモークの排出を抑
制する。
てパイロット噴射を実施するルーチンを示しており、コ
ントロールユニット20において一定周期毎に実行され
る。
からStep6のルーチンにて、前記実施形態と同様
に、予め設定された図4に示すマップに基づき圧縮端温
度と吸入ガスの酸素濃度DO2intに応じて現在の運
転状態が低温予混合燃焼が可能な領域か、低温予混合燃
焼が不可能となる領域かを判定する。
が可能な領域と判定された場合は、Step10に進ん
で、パイロット噴射の無い燃料噴射が行われ、低温予混
合燃焼が行われる。これにより、燃焼速度が低下するた
め、燃焼騒音が大幅に低減し、同時に拡散燃焼割合が少
ないこと、低温で燃焼することにより、NOx、スモー
クや粒子状物質の排出を抑制することができる。
となる領域と判定された場合は、Step7に進んで、
空気過剰率λを次式で算出する。
たマップに基づきエンジン回転数Neと空気過剰率λに
応じて現在の運転状態がパイロット噴射を禁止する高負
荷領域か、パイロット噴射が可能となる領域かを判定す
る。
に大きいと判定された場合は、Step9に進んで、パ
イロット噴射を行い、低温予混合燃焼が行われない。こ
れにより、燃焼初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇
を抑制し、燃焼騒音の低減がはかれる。
さいと判定された場合は、Step10に進んで、パイ
ロット噴射の無い燃料噴射が行われる。こうして、燃料
噴射期間を短縮するとともに、燃料噴射時期を圧縮上死
点より進めることにより、スモークの排出を抑制する。
また、ターボチャージャ18を備える場合、高負荷時に
過給圧が上昇するとともに、吸気温度が上昇することに
より、圧縮端温度が上昇して、着火遅れ期間が短くな
り、パイロット噴射をしなくても燃焼騒音が大きくなる
ことを抑えられる。
るのに伴ってパイロット噴射を禁止する構成としたた
め、過渡運転時や高地で気圧が低い場合等も含め、パイ
ロット噴射によってスモーク排出量の増加等を招く高負
荷域を的確に判定し、パイロット噴射によるスモーク増
加を抑制することができる。
ト噴射を実施しない運転領域でも、パイロット噴射量を
低減するか、パイロット噴射と主噴射の間隔を狭めてパ
イロット噴射を行う構成としてもよい。
可変とするノズルを備え、低温予混合燃焼が不可能な領
域で1サイクルで1回の燃料噴射を行い、燃料の初期噴
射率を小さくする構成としてもよい。これにより、燃焼
初期の予混合燃焼による急激な圧力上昇を抑制し、低エ
ミッション化をはかるとともに、燃焼初期の予混合燃焼
による急激な圧力上昇を抑制し、低騒音化をはかる。
図。
縮端温度の関係を示す特性図。
低温予混合燃焼が可能な領域と低温予混合燃焼が不可能
な領域の関係を示す特性図。
ト。
温予混合燃焼が可能な最大酸素濃度の関係を示す特性
図。
ャート。
温予混合燃焼が可能な最小EGR率の関係を示す特性
図。
ャート。
チャート。
Claims (14)
- 【請求項1】燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴
射を可能とする噴射手段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 燃焼室の圧縮端温度を判定する圧縮端温度判定手段と、 圧縮端温度が低下するのに伴って前記主噴射に先立つ燃
料のパイロット噴射を実施しない、もしくはパイロット
噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射の間
隔を短くする噴射制御手段とを備えたことを特徴とする
ディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項2】燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴
射を可能とする噴射手段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 吸入ガスの酸素濃度DO2intを判定する手段と、 酸素濃度DO2intが低下するのに伴って前記主噴射
に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しない、もしくは
パイロット噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と
主噴射の間隔を短くする噴射制御手段とを備えたことを
特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項3】前記主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を実施しない運転領域を限定する吸入ガスの酸素濃度D
O2intの最大値をエンジン回転数Neが低くなるの
に伴って高くするとともに、燃料噴射量が少なくなるの
に伴って高くする構成としたことを特徴とする請求項2
に記載のディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項4】燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴
射を可能とする噴射手段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 吸入新気量に対するEGR量の比をEGR率REGRと
して検知する手段を備え、 EGR率REGRが高くなるのに伴って前記主噴射に先
立つ燃料のパイロット噴射を実施しない、もしくはパイ
ロット噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴
射の間隔を短くする噴射制御手段とを備えたことを特徴
とするディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項5】前記主噴射に先立つ燃料のパイロット噴射
を実施しない運転領域を限定するEGR率REGRの最
小値をエンジン回転数Neが低くなるのに伴って低くす
るとともに、燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くす
る構成としたことを特徴とする請求項4に記載のディー
ゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項6】燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴
射を可能とする噴射手段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 エンジン負荷を検出する手段と、 エンジン負荷が上昇するのに伴って前記主噴射に先立つ
燃料のパイロット噴射を実施しない、もしくはパイロッ
ト噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と主噴射の
間隔を短くする噴射制御手段とを備えたことを特徴とす
る請求項1から5のいずれか一つに記載のディーゼルエ
ンジンの制御装置。 - 【請求項7】燃料の主噴射に先立つ燃料のパイロット噴
射を可能とする噴射手段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 エンジンの空気過剰率を検出する手段と、 エンジンの空気過剰率が低下するのに伴って前記主噴射
に先立つ燃料のパイロット噴射を実施しない、もしくは
パイロット噴射量を減らす、もしくはパイロット噴射と
主噴射の間隔を短くする噴射制御手段とを備えたことを
特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のディ
ーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項8】燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手段
と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 燃焼室の圧縮端温度を判定する圧縮端温度判定手段と、 圧縮端温度が低下するのに伴って燃料の初期噴射率を大
きくする噴射制御手段とを備えたことを特徴とするディ
ーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項9】燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手段
と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 吸入ガスの酸素濃度DO2intを判定する手段と、 酸素濃度DO2intが低下するのに伴って燃料の初期
噴射率を大きくする噴射制御手段とを備えたことを特徴
とするディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項10】前記燃料の初期噴射率を大きくする運転
領域を限定する吸入ガスの酸素濃度DO2intの最大
値をエンジン回転数Neが低くなるのに伴って高くする
とともに、燃料噴射量が少なくなるのに伴って高くする
構成としたことを特徴とする請求項9に記載のディーゼ
ルエンジンの制御装置。 - 【請求項11】燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手
段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 吸入新気量に対するEGR量の比をEGR率REGRと
して検知する手段を備え、 EGR率REGRが高くなるのに伴って燃料の初期噴射
率を大きくする噴射制御手段とを備えたことを特徴とす
るディーゼルエンジンの制御装置。 - 【請求項12】前記燃料の初期噴射率を大きくする運転
領域を限定するEGR率REGRの最小値をエンジン回
転数Neが低くなるのに伴って低くするとともに、燃料
噴射量が少なくなるのに伴って高くする構成としたこと
を特徴とする請求項11に記載のディーゼルエンジンの
制御装置。 - 【請求項13】燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手
段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 エンジン負荷を検出する手段と、 エンジン負荷が上昇するのに伴って燃料の初期噴射率を
大きくする噴射制御手段とを備えたことを特徴とする請
求項8から12のいずれか一つに記載のディーゼルエン
ジンの制御装置。 - 【請求項14】燃料の噴射率を可変とする噴射率可変手
段と、 運転条件に応じて排気ガスが燃焼室に還流されるEGR
量を制御するEGR制御手段とを備えるディーゼルエン
ジンにおいて、 エンジンの空気過剰率を検出する手段と、 エンジンの空気過剰率が低下するのに伴って燃料の初期
噴射率を大きくする噴射制御手段とを備えたことを特徴
とする請求項8から12のいずれか一つに記載のディー
ゼルエンジンの制御装置。
Priority Applications (1)
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JP08513497A JP3572435B2 (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | ディーゼルエンジンの制御装置 |
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JPH10280978A true JPH10280978A (ja) | 1998-10-20 |
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ID=13850189
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-
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- 1997-04-03 JP JP08513497A patent/JP3572435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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