説明

電子制御式エンジン

【課題】燃料噴射量と回転数から出力補正に応じたEGR開度を演算することで、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止し、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御できる電子制御式エンジンを提供する。
【解決手段】回転数設定手段17と、回転数検知手段13と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置6と、エンジン制御装置5を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、実エンジン回転数と、燃料噴射量を検知し、実エンジン回転数と、燃料噴射量と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と燃料噴射量に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流させるEGR装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、電子ガバナにて燃料噴射量の調量を行う構成は周知となっている。そして、エンジンにて作業機を駆動し、この作業機の負荷率を求めることとした制御機構についても周知となっている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1では、コンバインの作業機負荷に関する制御機構について開示するものであり、作業機負荷が過剰になった場合には、オーバーロード警報を出力してオペレータに告知等させることとするものであり、作業機の負荷率(作業機にかかる負荷の大小を示す値)をオペレーティングのための情報として用いることとしている。この作業機の負荷率は、横軸を機関回転数N、縦軸をラック位置Rとする制御マップに基づいて求められるものであり、作業機に負荷が全くかからないときを負荷率0%、作業機に大きな負荷がかかり、エンジンが最大出力を発揮することになるときを負荷率100%(許容最大負荷)とするものである。
【0003】
図9において、Ridlは、エンジン単体での運転、即ち、エンジンと作業機とが動力的に切断された状態におけるアイドルラック位置を示すものであり、Rmaxは、制限ラック位置を示すものであり、機関の実回転数がNactのときには、アイドルラック位置Ra、制限ラック位置Rbがそれぞれ決定される。また、Ractは、Nactのときの実際のラック位置(実ラック位置)を示すものである。そして、アイドルラック位置Raと制限ラック位置Rbとのラック位置の幅を100%とし、これに対するアイドルラック位置Raと実ラック位置Ractとのラック位置の幅の割合を作業機の負荷率とするものである。つまり、
作業機の負荷率(%)
={(Ract−Ridl)/(Rmax−Ridl)}×100
として算出されるものである。
【0004】
他方、ディーゼルエンジンにつき、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置を付加した構成を開示する文献も存在する(例えば、特許文献2参照。)。前記EGR装置は、排気通路と吸気通路の間に延びるEGR通路と、これを開閉するEGR制御弁を備えており、該EGR制御弁の開度(以下「EGR開度」という)を変更することにより、排気通路から吸気通路に還流される排気ガスの量を調節することができる。前記EGR開度の制御手段として、従来、エンジン回転数検知手段より検知される実エンジン回転数と、実ラック位置によってEGR開度を演算する制御手段がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−238016号公報
【特許文献2】特許第2759375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の制御手段では、実エンジン回転数と実ラック位置によってEGR開度を演算するため、例えば、工場から出荷する際に制限ラック位置を出力の過不足分増減させた場合、実際の燃料噴射量は出力の過不足分補正がかかっているのに、EGR開度の制御には補正がかからないため、出力補正後の燃料噴射量に対して適正なEGR開度とならなかった場合には、不完全燃焼や黒煙排出の原因となっていた。
【0007】
そこで、本発明は、燃料噴射量と回転数から出力補正に応じたEGR開度を演算することで、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止し、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御することができる電子制御式エンジンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
請求項1においては、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、実エンジン回転数と、燃料噴射量を検知し、実エンジン回転数と、燃料噴射量と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と燃料噴射量に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御するものである。
【0010】
請求項2においては、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、コモンレール式燃料噴射装置を備え、実エンジン回転数と、コモンレールの噴射圧力を検知し、実エンジン回転数と、前記噴射圧力と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記噴射圧力に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御するものである。
【0011】
請求項3においては、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、インジェクタと、前記インジェクタに設けられた電磁弁と、を備え、実エンジン回転数と、前記電磁弁のニードルのリフト量を検知し、実エンジン回転数と、前記ニードルのリフト量と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記ニードルのリフト量に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御するものである。
【0012】
請求項4においては、回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、実エンジン回転数と、燃料噴射時間を検知し、実エンジン回転数と、前記燃料噴射時間と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記燃料噴射時間に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御するものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0014】
請求項1においては、燃料噴射量と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。よって、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御することができる。
【0015】
請求項2においては、噴射圧力と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。よって、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御することができる。
【0016】
請求項3においては、ニードルのリフト量と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。よって、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御することができる。
【0017】
請求項4においては、噴射時期と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。よって、補正後の出力に対して適正なEGR開度となるように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】電子制御式エンジンの装置構成を示すブロック図。
【図2】電子ガバナ装置を示す図。
【図3】電子制御式エンジンの制御マップについて示す図。
【図4】電子制御式エンジンの制御マップについて示す図。
【図5】EGR装置の制御ブロック図。
【図6】コモンレール式燃料噴射装置の構成を示すブロック図。
【図7】EGR装置の制御ブロック図。
【図8】EGR装置の制御ブロック図。
【図9】従来の制御機構において用いられている制御マップについて示す図。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、発明の実施の形態について説明する。図1に示すごとく、本実施形態の制御機構は、エンジン1にて作業機2を駆動する構成について適用されるものである。また、エンジン1と作業機2は、駆動軸3により駆動連結される。また、エンジン1には、燃料噴射ポンプ30より燃料が供給される。また、燃料噴射ポンプ30は、前記エンジン1のクランク軸の回転により駆動される。エンジン1には、EGR装置6が搭載されている。
【0020】
このEGR装置6は、排気ガスの一部を吸気系に戻し、混合気が燃焼する時の最高温度を低くしてNOxの生成量を抑えるものである。具体的には、排気マニホールドと吸気マニホールドとの間に連通管を設け、該連通管の途中にEGRバルブを設け、該EGRバルブを電磁比例弁で構成して、制御手段となる制御装置5と接続し、該制御装置5によりEGRバルブの開度を制御して、排ガスの一部を連通管を介して吸気系に戻すことを可能に構成している。
【0021】
また、エンジン1には、オイルパンに貯留した潤滑油の温度を検知する油温センサ7と、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ8が取り付けられ、該油温センサ7と冷却水温センサ8は制御装置5と接続されている。そして、制御装置5は、これら油温センサ7や冷却水温センサ8等の検知情報や、後述するエンジンの負荷率91に基づき、EGR装置6を制御する。つまり、EGRバルブの開度(EGR開度)の調整等を行う。
【0022】
また、燃料噴射ポンプ30は、電子ガバナ装置4により燃料噴射量(吐出量)が制御され、該電子ガバナ装置4はラックアクチュエータ11、ラック位置センサ12、回転数センサ13等を備え、それぞれ制御装置5と接続されている。ラックアクチュエータ11は、燃料噴射量を調量するコントロールラック14を動作させるものであり、このコントロールラック14の位置(以下、「ラック位置」とする)が、ラック位置センサ12によって検知される。そして、このラック位置センサ12の検知情報が制御装置5へ送信され、該制御装置5では、ラック位置や回転数等に基づいて後述のエンジンの負荷率91の算出が行われる。
【0023】
この電子ガバナ装置4は、例えば、図2に示すごとく構成されるものであり、燃料噴射ポンプ30の側方に付設されるハウジング31に、ソレノイド等からなるラックアクチュエータ11、ラック位置検知手段であるラック位置センサ12、回転数検知手段である回転数センサ13が設けられ、これらが前記制御装置5と接続されるものとしている。前記ラックアクチュエータ11は、レバー35、及びリンク34を介してコントロールラック14と連動連結され、該コントロールラック14は制御スリーブと噛合し、該制御スリーブは燃料噴射ポンプ30のプランジャ33の外周に設けられ、ラックアクチュエータ11の作動により、コントロールラック14が摺動され、制御スリーブとプランジャ33が回転され、該プランジャ33に設けたプランジャリードの位置が燃料の吸入ポートに対して変更されることにより、燃料の噴射量が調量されるようになっている。
【0024】
また、前記制御装置5には、アクセル位置の検知手段、つまり回転数設定手段17や、キースイッチ等の始動手段18と接続され、設定回転数信号や、始動操作検知信号が入力されるようになっている。
【0025】
また、制御装置5には表示パネル21を接続可能としており、該表示パネル21には油圧や水温等の表示部や作業機負荷率モニタ22が備えられ、該作業機負荷率モニタ22には、後述のエンジンの負荷率91が表示されるようになっている。これにより、出荷前の調整時や走行車両にこのエンジンを搭載した場合などでは、オペレータは、エンジンの負荷率91を確認できるようになっている。
【0026】
次に、エンジンの負荷率Lの算出について説明する。図3に示す制御マップは、横軸を機関の回転数N、縦軸をラック位置Rとするものである。この制御マップは制御装置5に備えるROM等の記憶手段に記憶されるものであり、機関の実回転数Nやトルク等に応じた制限ラック位置を制限ラック位置特性線Rmaxとして設定し、同じく、機関の無負荷回転時のアイドルラック位置がアイドルラック位置特性線Ridlとして設定し、さらに、回転数とラック位置に対応するEGR開度(一点鎖線で示す斜めの線)も同時に設定し、それぞれマップとして記憶手段に記憶されている。これにより、機関の実回転数がNactのときの制限ラック位置Rbと、アイドルラック位置Raと、EGR開度が決定される。
【0027】
アイドルラック位置特性線Ridlは、エンジン単体でエンジンを駆動する場合(無負荷運転)において、エンジンをアイドル運転する際に用いられるラック位置を決定するためのものであり、このアイドルラック位置特性線Ridlによって決定されるラック位置が、「アイドルラック位置」とされる。制限ラック位置特性線Rmaxは、ラック位置の上限値として設定されるものであり、当該制限ラック位置特性線Rmaxを超えてラック位置が設定されることはない。つまり、制限ラック位置特性線Rmaxは、燃料の噴射量の上限値を決定するものである。
【0028】
そして、実回転数がNactのときのエンジンの負荷率Lは、アイドルラック位置Raと制限ラック位置Rbとのラック位置の幅を100%とし、これに対するアイドルラック位置Raと実ラック位置Ractとのラック位置の幅の割合によって求められる。つまり、
エンジンの負荷率L(%)
={(Ract−Ra)/(Rb−Ra)}×100
より算出される。
また、一般式としては、
エンジンの負荷率L(%)
={(Ract−Ridl)/(Rmax−Ridl)}×100
として表される。
なお、実ラック位置Ractが、アイドルラック位置Raに一致するとき、エンジンの負荷率91は0%となる。
【0029】
次に、EGR開度の制御について説明する。図1に示すように、ラック位置センサ12と回転数センサ13が制御装置5に接続されており、前記ラック位置センサ12により実ラック位置Ractが、前記回転数センサ13により実エンジン回転数Nactがそれぞれ入力される。ここで、出荷時において、所定の出力が得られるか検査し、得られない場合には出力補正が行われる。例えば、定格出力が不足する場合には、制限ラック位置は上げられ、定格出力がオーバーしている場合には下げられる。
【0030】
しかし、EGR開度は出力補正前の元のマップに応じて制御されると、制限ラック位置を上昇補正した場合には、同じ回転数を得るには、ラック位置は大きくなり、EGR開度は閉じ過ぎとなり、排気ガスの還元量が減少してNOxが増加したりする。前記と逆に、制限ラック位置が下げられると、同じ回転数を得るには、ラック位置は小さくなり、EGR開度は開き過ぎとなり、不完全燃焼を生じたりし、効率が低下したりする。
【0031】
そこで、出力補正後におけるEGR開度の制御においては、まず、実エンジン回転数Nactに対応するアイドルラック位置Raと出力補正後の制限ラック位置Rb’と、実ラック位置Ract’とにより負荷率Lを演算する。この負荷率Lは元のマップにおいて、前記実エンジン回転数Nactとラック位置Ractにおける負荷率Lと同じ値となるので、この値からEGR開度を演算してEGR開度を制御するものである。
【0032】
このように実エンジン回転数Nactと、燃料噴射ポンプ30の実ラック位置Ract’を検知して、前記実ラック位置Ract’と、実エンジン回転数Nactに対応するアイドルラック位置Raと出力補正後の制限ラック位置Rb’から負荷率Lを演算し、該負荷率Lと実エンジン回転数NactとEGR開度マップより、出力補正前のEGR開度を演算し、そのEGR開度となるようにEGR装置6を制御することにより、前記制限ラック位置特性線が、例えば、エンジン出荷時の個々のエンジンの出力調整において規定出力に対して過不足があった場合などに補正をかけられる場合においても、実ラック位置と実回転数から負荷率を演算するだけで、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。
【0033】
また、実ラック位置Ractの所定時間における平均値である平均実ラック位置Raveと実エンジン回転数の所定時間における平均値である平均実エンジン回転数Naveから負荷率Lをもとめることができる。負荷率Lの計算方法は前記同様であり、実ラック位置Ractの代わりに平均実ラック位置Raveを、実エンジン回転数Nactの代わりに平均実回転数Naveを代入することによって負荷率Lを求めることができる。前記平均実ラック位置Raveは所定時間の平均値であるので瞬間的に急激な負荷がかかり異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能となる。また、前記平均実エンジン回転数は所定時間の平均値であるので瞬間的に異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能になる。
【0034】
また、実ラック位置や実エンジン回転数からではなく、目標ラック位置Rsetや目標エンジン回転数Nsetからでも負荷率L2を求めることができる。即ち、目標ラック位置とは、回転数設定手段により目標エンジン回転数Nsetを設定した時の無負荷時のラック位置である。従って、負荷時のラック位置(実ラック位置)を無負荷時のラック位置(目標ラック位置Rset)で除することにより負荷率L2を求めることができる。また、負荷時(実回転数)の回転数を無負荷時の回転数で除することによっても負荷率L2を求めることもできる。
【0035】
図4に示す制御マップは、横軸をエンジンの回転数N、縦軸をラック位置Rとするである。この制御マップには、目標エンジン回転数Nsetに応じた制限ラック位置を決定すべく制限ラック位置特性線Rmaxが記憶され、同じく、目標エンジン回転数Nsetに応じたアイドルラック位置を決定すべくアイドルラック位置特性線Ridlが記憶されている。これにより、目標エンジン回転数がNsetのときの制限ラック位置Rbと、アイドルラック位置Raとが決定される。
【0036】
アイドルラック位置特性線Ridlは、エンジン単体でエンジンを駆動する場合において、エンジンをアイドル運転する際に用いられるラック位置を決定するためのものであり、このアイドルラック位置特性線Ridlによって決定されるラック位置が、「アイドルラック位置」とされる。制限ラック位置特性線Rmaxは、ラック位置の上限値として設定されるものであり、当該制限ラック位置特性線Rmaxを超えてラック位置が設定されることはない。つまり、制限ラック位置特性線Rmaxは、燃料の噴射量の上限値を決定するものである。
【0037】
そして、目標エンジン回転数がNsetのときのエンジンの負荷率L2は、
エンジンの負荷率(%)
=(Nact/Nset)×100
より算出される。
【0038】
次に、EGR開度の制御について説明する。目標エンジン回転数Nsetに対応するアイドルラック位置Raと出力補正後の制限ラック位置Rbと目標ラック位置Rsetより前記負荷率L2を演算して、該負荷率L2と前記目標エンジン回転数Nsetから、EGR開度マップを用いてEGR開度を演算してEGR開度を制御するものである。このように構成することにより、前記制限ラック位置特性線が、例えば、エンジン出荷時の個々のエンジンの出力調整において規定出力に対して過不足があった場合などに補正をかけられる場合においても、目標ラック位置と目標回転数から負荷率を演算するだけで、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。
【0039】
また、目標ラック位置Rsetの平均値である平均目標ラック位置Rave2と目標エンジン回転数Nsetの所定時間における平均値である平均目標エンジン回転数Nave2から負荷率をもとめることができる。負荷率の計算方法は前記同様であり、目標ラック位置Rsetの代わりに平均目標ラック位置Rave2を、目標エンジン回転数の変わりに平均目標エンジン回転数Nave2を代入することによって負荷率を求めることができる。前記平均目標ラック位置Rave2は所定時間の平均値であるので瞬間的に負荷がかかり異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能となる。また、前記平均目標エンジン回転数Nave2は所定時間の平均値であるので瞬間的に異常値が検出された場合でも、平均化することで安定した演算が可能になる。
【0040】
前記出力補正に応じたEGR開度の制御手段として、実ラック位置を検知せずにEGR開度と出力の関係におけるずれを防止する手段について説明する。図5に示すように、前記制御装置5には、回転数設定手段17、ラック位置センサ12、回転数センサ13に加えて、エンジンの排気温度を検知する排気温度センサ51が入力側に接続されている。該排気温度センサ51は排気マニホールドまたは排気管等に配設される。
【0041】
前記EGR開度を制御するために、エンジンの排気温度を排気温度センサ51で検知し、横軸を実エンジン回転数、縦軸をエンジンの排気温度とし、排気温度と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。そして、検知した排気温度と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、排気温度と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、実ラック位置を検知せずとも、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【0042】
また、排気温度の代わりに吸気負圧を検知することで、出力補正後においてずれのないEGR開度を求めて制御することもできる。即ち、図5に示すように、排気温度センサ51の代わりに、吸気マニホールドに吸気負圧センサ52を配置し、制御装置5と接続する。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸を吸気負圧とし、吸気負圧と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。
【0043】
そして、検知した吸気負圧と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、吸気負圧と実エンジン回転数Nactから、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、実ラック位置Ractを検知せずとも、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【0044】
また、排気温度の代わりに排気背圧を検知することで、出力補正後においてずれのないEGR開度を求めて制御することもできる。即ち、図5に示すように排気温度センサ51の代わりに排気マニホールドに排気背圧センサ53を配置し、制御装置5と接続する。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸を排気背圧とし、排気背圧と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。
【0045】
そして、検知した排気背圧と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、排気背圧と実エンジン回転数Nactから、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、実ラック位置Ractを検知せずとも、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【0046】
また、排気温度の代わりにプランジャの回転角度を検知することで、出力補正後においてずれのないEGR開度を求めて制御することもできる。即ち、図5に示すように、排気温度センサ51の代わりに燃料噴射ポンプ30のプランジャの近傍または制御スリーブの近傍等に回転角度を検知するセンサ54を配置し、制御装置5と接続する。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸をプランジャの回転角度とし、プランジャの回転角度と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。
【0047】
そして、検知したプランジャの回転角度と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、プランジャの回転角度と実エンジン回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、実ラック位置を検知せずとも、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【0048】
回転数設定手段17と、回転数検知手段13と、ラック位置検知手段12と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置6と、エンジン制御装置5を備え、該EGR装置6の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、実エンジン回転数Nactと、電子ガバナ装置4の実ラック位置Ractを検知して、実エンジン回転数Nactに対応するアイドルラック位置Raと、出力補正後の制限ラック位置Rbにより負荷率を演算し、エンジン回転数とラック位置と制限ラック位置とEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転数Ract前記負荷率に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御したものである。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、実ラック位置と実回転数から負荷率を演算するだけで、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。
【0049】
また、回転数設定手段17と、回転数検知手段13と、ラック位置検知手段12と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置6と、エンジン制御装置5を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、目標エンジン回転数Nsetと、該目標エンジン回転数Nsetから求められる目標ラック位置Rsetとアイドルラック位置Raと出力補正後の制限ラック位置Rbから負荷率を演算し、該負荷率と目標エンジン回転数とEGR開度との関係を表すマップより、目標エンジン回転数Nsetと前記負荷率に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御することもできる。このように構成することにより、出力補正を実施し制限ラック位置が変更された場合、目標ラック位置と目標回転数から負荷率を演算するだけで、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止することができる。
【0050】
次に、前記EGR装置を備える電子制御式エンジンがコモンレール式燃料噴射装置の場合、つまり、コモンレール106内に一定圧力で蓄圧した燃料をエンジンコントローラ(制御装置)109より制御されたインジェクタ107の電磁弁の開閉により噴射するコモンレール式燃料噴射装置を具備する電子制御式エンジンである場合におけるEGR開度の制御について説明する。
【0051】
図6は燃料噴射装置の構成について示すものである。燃料タンク111内の燃料は、フィードポンプ110によりくみ上げられ、サプライポンプ101へ供給される。サプライポンプ101は、カム軸121の回転により複数のプランジャ102a・102b・102cを独立して上下摺動させるインライン型に構成されている。各プランジャ102a・102b・102cが摺動されるシリンダ122a・122b・122cでは、電磁弁103a・103b・103cを介して燃料が吸入される。
【0052】
前記電磁弁103a・103b・103cでは、エンジンコントローラ109による制御により、内部の弁の開閉が行われ、シリンダ122a・122b・122c内への燃料供給の有無の切り換えが行われる。また、各シリンダ122a・122b・122cでは、それぞれ高圧管104a・104b・104cを介してコモンレール106と接続されており、各シリンダ122a・122b・122cより吐出される高圧燃料は、高圧管104a・104b・104cを介してコモンレール106へ供給され、コモンレール106内において、燃料の蓄圧が行われる。
【0053】
また、エンジン1の各気筒には、インジェクタ107a・107b・107cが設けられており、各インジェクタ107a・107b・107cは、それぞれ高圧管108a・108b・108cを介してコモンレール106と接続されている。これにより、コモンレール106内の燃料が高圧管108a・108b・108cを介してインジェクタ107a・107b・107cへ供給され、各インジェクタ107a・107b・107cのノズルより燃料の噴射が行われる。なお、各インジェクタ107a・107b・107cには電磁弁が設けられており、該電磁弁のニードルの開閉制御を前記エンジンコントローラ109にて行うことにより、噴射制御を行う。
【0054】
以上のように、サプライポンプ101と、コモンレール106とが、複数の高圧管104a・104b・104cにて接続される構成としている。そして、前記コモンレール106と各高圧管104a・104b・104cとの接続部には、それぞれ各高圧管104a・104b・104c内からコモンレール106内へ向かう燃料の流れを規制する規制手段としての逆止弁機構105a・105b・105cが設けられる構成としている。
【0055】
前記逆止弁機構105a・105b・105cは、各高圧管104a・104b・104c内からコモンレール106内へ向かう燃料の流れを許容し、これにより、サプライポンプ101からコモンレール106への燃料の供給が行われるものとしている。一方、前記逆止弁機構105a・105b・105cは、コモンレール106内から各高圧管104a・104b・104c内へ向かう燃料の流れを規制する。
【0056】
このようなコモンレール式燃料噴射装置を具備する電子制御式エンジンにおいてEGR開度の制御手段について説明する。図7に示すように、コモンレール式燃料噴射装置においてはエンジンコントローラ109による制御により噴射制御を行うため、ラック位置センサは存在せず、回転数センサ13の他にコモンレールの圧力(燃料噴射圧力)を検知する燃料噴射圧力センサ152が入力側に接続されている。燃料噴射量はノズルの「開」時間と噴射圧により求めることができる。
【0057】
なお、コモンレール106を用いずにユニットインジェクタを用いた場合には、図8に示すように、電磁弁のニードルのリフト量を検知する距離センサ153を配置して、リフト量により燃料噴射量を検知することもできる。本実施例では、回転数センサ13によって検知した実エンジン回転数と各種センサによって検知した値によってEGR開度を計算する。
【0058】
前記EGR開度の制御は、横軸を実エンジン回転数、縦軸を燃料噴射量とし、燃料噴射量と実エンジン回転数とEGR開度との関係を示すマップが記憶手段に記憶されている。コモンレール式燃料噴射装置では電子制御されたインジェクタ107の電磁弁の開閉により燃料噴射量を決定することから、燃料噴射量は「開」時間の合計と噴射圧力とにより演算することが可能となっている。この燃料噴射量は負荷が大きくなると増加し、負荷が減少すると燃料噴射量も減少させるように制御するものであるから、前記燃料噴射量から、出力補正後の出力に対しても適正なEGR開度を算出できる。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、燃料噴射量と回転数から、出力補正後のEGR開度を演算して、出力補正後にそのEGR開度で制御し、出力の関係におけるずれを防止する。
【0059】
また、前記EGR開度の制御は、燃料噴射量の代わりに、燃料噴射時間を検知または演算することで、出力補正後においてずれのないEGR開度を求めて制御することもできる。即ち、燃料噴射時間は目標エンジン回転数回転数Nsetと実エンジン回転数Nact等により演算される。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸を燃料噴射時間とし、燃料噴射時間と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。
【0060】
そして、演算した燃料噴射時間と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、燃料噴射時間と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【0061】
また、前記EGR開度の制御は、燃料噴射量の代わりに、ニードルのリフト量を検知することで、出力補正後においてずれのないEGR開度を求めて制御することもできる。即ち、ニードルのリフト量はインジェクタ107に設けた距離センサ153により検知される。そして、横軸を実エンジン回転数、縦軸をニードルのリフト量とし、ニードルのリフト量と実エンジン回転数NactとEGR開度との関係を表すEGR開度マップが記憶手段に読み込まれている。
【0062】
そして、演算したニードルのリフト量と実エンジン回転数と出力補正後のマップからEGR開度を演算して、出力補正後において前記演算したEGR開度に制御するのである。このように構成することにより、出力補正を実施した場合、ニードルのリフト量と回転数から、出力補正に応じたEGR開度を演算することができ、EGR開度と出力の関係におけるずれを防止する。
【符号の説明】
【0063】
6 EGR装置
13 回転数検知手段
17 回転数設定手段
101 サプライポンプ
106 コモンレール
107 インジェクタ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、
実エンジン回転数と、燃料噴射量を検知し、
実エンジン回転数と、燃料噴射量と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と燃料噴射量に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御することを特徴とする電子制御式エンジン。
【請求項2】
回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、
コモンレール式燃料噴射装置を備え、
実エンジン回転数と、コモンレールの噴射圧力を検知し、
実エンジン回転数と、前記噴射圧力と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記噴射圧力に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御することを特徴とする電子制御式エンジン。
【請求項3】
回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、
インジェクタと、前記インジェクタに設けられた電磁弁と、を備え、
実エンジン回転数と、前記電磁弁のニードルのリフト量を検知し、
実エンジン回転数と、前記ニードルのリフト量と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記ニードルのリフト量に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御することを特徴とする電子制御式エンジン。
【請求項4】
回転数設定手段と、回転数検知手段と、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に再循環させるEGR装置と、エンジン制御装置を備え、該EGR装置の再循環量を回転数に応じて変更制御可能とする電子制御式エンジンにおいて、
実エンジン回転数と、燃料噴射時間を検知し、
実エンジン回転数と、前記燃料噴射時間と、出力補正後のEGR開度との関係を表すマップより、実エンジン回転と前記燃料噴射時間に対応する出力補正後のEGR開度を演算し、EGR開度を制御することを特徴とする電子制御式エンジン。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−163107(P2012−163107A)
【公開日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−93411(P2012−93411)
【出願日】平成24年4月16日(2012.4.16)
【分割の表示】特願2007−135976(P2007−135976)の分割
【原出願日】平成19年5月22日(2007.5.22)
【出願人】(000006781)ヤンマー株式会社 (3,810)
【Fターム(参考)】