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JP2001193538A - 筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置

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JP2001193538A
JP2001193538A JP2000006071A JP2000006071A JP2001193538A JP 2001193538 A JP2001193538 A JP 2001193538A JP 2000006071 A JP2000006071 A JP 2000006071A JP 2000006071 A JP2000006071 A JP 2000006071A JP 2001193538 A JP2001193538 A JP 2001193538A
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engine
throttle valve
intake
amount
fuel
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JP2000006071A
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Kenichi Morisane
健一 森実
Tomomi Watanabe
友巳 渡辺
Yasuyuki Terasawa
保幸 寺沢
Tomoaki Saito
智明 齊藤
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのアイドル運転時に、スモークの生
成及び失火の発生等を抑制しつつ、燃焼騒音を効果的に
抑制できるようにする。 【解決手段】 エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒
内に直接噴射する燃料噴射弁１５と、吸気通路に設けら
れた吸気絞り弁とを備えた筒内噴射式ディーゼルエンジ
ンにおいて、エンジンの温間アイドル運転時に、上記吸
気絞り弁を閉止して吸気量を減少させることにより気筒
内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御す
る吸気絞り弁制御手段４１と、この吸気量を減少させる
制御の実行時に、上記燃料噴射弁１５からなる燃料噴射
燃料のパイロット噴射を行うように制御する燃料噴射制
御手段４０とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れる筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平８−２８４７０９号
公報に示されるように、エンジンの各気筒に主燃焼室と
副燃焼室とが設けられるとともに、排気ガスを吸気通路
に環流させる排気通路を備えたディーゼルエンジンにお
いて、排気ガスを環流させるための専用の絞り弁を用い
たり複雑な制御を行ったりせずに、燃焼騒音の抑制と排
気環流量の確保とを両立できるようにするため、吸気通
路の一部を主流路と副流路とに仕切る仕切壁と、上記主
流路に軸支されるとともにアクセル操作部材に連結さ
れ、アクセル操作部材の非操作時には主流路を閉鎖する
ことにより、排気還流通路に作用する負圧を発生させ、
アクセル操作部材の操作時には、上記軸よりも下流部分
が仕切壁の下流端から離間する方向へ回動して主流路の
流路面積を変化させることにより上記負圧を調節する主
吸気絞り弁と、上記副流路に設けられ、エンジンの運転
状態に応じて開閉される副吸気絞り弁とを備えたものが
知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにアクセル
操作部材の非操作時、例えばエンジンのアイドル運転時
に、吸気絞り弁を閉止させて吸気量を減少させるように
構成した場合には、筒内最高圧力を低下させることによ
り燃焼騒音を抑制できるという利点を有する反面、吸気
量が減少することに起因して燃料と空気との混合率が不
十分となり、着火遅れが増大して却って燃焼騒音が大き
くなる場合がある。
【０００４】特に、燃料を気筒内に直接噴射するように
構成された筒内噴射式ディーゼルエンジンでは、上記副
燃焼室を備えたものに比べて燃焼促進に寄与するスワー
ルが弱いので、上記のように吸気絞り弁を閉止させて吸
気量を減少させる制御を実行した場合に、燃料と空気と
の混合率が極端に低下することにより、スモークの生成
量が増大し、あるいは失火を生じる可能性がある。した
がって、上記筒内噴射式ディーゼルエンジンでは、エン
ジンのアイドル運転時に、失火防止等のために吸気絞り
弁の閉止量を一定値以上に低減することができず、燃焼
騒音を効果的に抑制することができないという問題があ
った。
【０００５】また、上記公報に示されるように、排気還
流通路を介して排気ガスを吸気通路に還流させる排気還
流装置を備えたエンジンにおいて、上記アイドル運転時
に吸気絞り弁を閉止させて吸気量を減少させるように構
成した場合には、吸気絞り弁の下流側部が負圧状態とな
って多量の排気ガスが気筒内に環流されるため、これに
応じて気筒内に導入される新気量がさらに減少して失火
が発生し易くなるという問題がある。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、筒内噴
射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジンのアイドル
運転時に、スモークの生成及び失火の発生等を抑制しつ
つ、燃焼騒音を効果的に抑制することができるエンジン
の制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒内に直接噴射す
る燃料噴射手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と
を備えた筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エン
ジンの温間アイドル運転時に、上記吸気絞り弁を閉止し
て吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論
空燃比よりも小さくなるように制御する吸気絞り弁制御
手段と、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、上記
燃料噴射手段から燃料のパイロット噴射を行うように制
御する燃料噴射制御手段とを備えたものである。
【０００８】上記構成によれば、エンジンの温間アイド
ル運転時に、吸気量を減少させて気筒内の空燃比が理論
空燃比よりも小さくなるようにする制御を実行すること
により、筒内最高圧力を低下させて燃焼騒音を効果的に
抑制することが可能となるとともに、上記吸気量を減少
させる制御の実行時に、燃料のパイロット噴射を行うこ
とにより、燃料の着火性をよくしてスモークの増大また
は失火の発生を効果的に防止し、かつ燃料の着火遅れに
起因した燃焼騒音の増大を抑制する作用も得られること
になる。
【０００９】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、
吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が
実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、パイロッ
ト噴射を実行しないと仮定した場合に燃費が最良となる
値よりも吸気量が少なくなるように吸気量絞り弁の開度
を制御するものである。
【００１０】上記構成によれば、エンジンの温間アイド
ル運転時に、パイロット噴射により燃焼効率が高められ
て燃費の悪化が避けられつつ、吸気量が上記のように少
なく設定されることにより、燃費の向上と燃焼騒音の抑
制との両立が図られることになる。
【００１１】請求項３に係る発明は、上記請求項１また
は２記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置に
おいて、吸気絞り弁の下流側に排気ガスを環流させる排
気還流通路と、この排気還流通路に設けられた排気還流
弁と、通常の運転時に気筒内の空燃比が理論空燃比とな
るように排気還流量を制御する排気還流制御手段とを備
え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制
御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記
排気還流弁を閉止状態とするものである。
【００１２】上記構成によれば、吸気絞り弁制御手段に
よって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの
温間アイドル運転時に、上記排気還流弁を閉止状態とす
ることにより、吸気量が過度に減少することが防止さ
れ、上記失火の発生等が効果的に防止されることにな
る。
【００１３】請求項４に係る発明は、車両に搭載される
請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼ
ルエンジンの制御装置において、車両が発進準備状態に
あることを検出する発進準備検出手段を備え、吸気絞り
弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行され
るエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出
手段の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあること
が確認された場合には、吸気絞り弁の閉止量を低減する
ように構成したものである。
【００１４】上記構成によれば、エンジンの温間アイド
ル運転状態で車両の発進準備が行われた場合に、吸気量
を減少させて筒内最高圧力を低下させることにより、燃
焼騒音が抑制されるとともに、上記吸気絞り弁の閉止量
を低減する補正が実行されて吸気量の減少が抑制される
ことにより、車両の発進後に吸気量が急増することに起
因した騒音の急変が防止されることになる。
【００１５】請求項５に係る発明は、上記請求項４記載
の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、
アクセル操作が行われたことを検出するアクセル操作検
出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減
少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転
時に、上記アクセル操作検出手段の検出信号に応じてア
クセル操作が行われたことが確認された場合には、上記
発進準備状態よりも吸気絞り弁の閉止量をさらに低減す
るように構成したものである。
【００１６】上記構成によれば、エンジンの温間アイド
ル運転時にアクセル操作が行われたことが確認された場
合には、上記発進準備段階よりも吸気絞り弁の閉止量を
さらに低減する補正が実行されることにより、車両の発
進時に、吸気量が段階的に増大されることになってエン
ジン出力が確保され、かつアイドルレーシング時におけ
るスモーク量の増大が抑制されることになる。
【００１７】請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至
５のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの
制御装置において、エンジンに対する外部負荷の作用状
態を検出する外部負荷検出手段を備え、吸気絞り弁制御
手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエン
ジンの温間アイドル運転時に、上記外部負荷検出手段の
検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが
確認された場合には、燃料噴射量を増大させてエンジン
回転数を上昇させるとともに、これに対応させて吸気絞
り弁の閉止量を低減するように構成したものである。
【００１８】上記の構成によれば、エンジンに対する外
部負荷の作用時に、上記吸気絞り弁の開度を一定値に設
定して吸気量をある程度減少させることにより、燃焼騒
音を効果的に抑制しつつ、燃料噴射量を増大させる制御
を実行するとともに、上記吸気絞り弁の閉止量を低減す
る補正を行って吸気量の低下を抑制することより、上記
外部負荷が作用することに起因したエンジンストップの
発生を効果的に防止することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る制御装置を
備えた車両用のディーゼルエンジンであり、そのエンジ
ン本体１には吸気通路２及び排気通路３が接続されてい
る。また、上記エンジンにはターボ過給機５が装備さ
れ、このターボ過給機５は、吸気通路２に設けられたコ
ンプレッサ６と、排気エネルギーによりコンプレッサ６
を駆動するために排気通路３に設けられたタービン７と
を備えている。
【００２０】上記エンジンには、排気通路３と吸気通路
２とを連通させるＥＧＲ通路（排気還流通路）１１と、
このＥＧＲ通路１１に介設されたＥＧＲ弁（排気還流
弁）１２とを有する排気還流装置が設けられている。ま
た、上記排気通路３には、触媒コンバータ２８が配設さ
れている。
【００２１】エンジン各部の構造を具体的に説明する
と、エンジン本体１の各シリンダ（気筒）１４には、燃
焼室内に直接燃料を噴射する多噴口の燃料噴射弁（燃料
噴射手段）１５が配設されている。これらの燃料噴射弁
１５の燃料入口側は分配通路１６を介してコモンレール
（共通管）１７に接続され、このコモンレール１７が燃
料噴射ポンプ１８に接続されており、燃料噴射ポンプ１
８から送給された燃料がコモンレール１７で蓄圧された
上で各燃料噴射弁１５に送られるようになっている。各
燃料噴射弁１５は、下記のコントロールユニット３０か
ら出力される制御信号に応じて燃料の噴射量、噴射圧力
及び噴射時期の制御が可能なように構成され、各燃料噴
射弁１５の燃料出口側は、リターン通路１９に接続され
ている。
【００２２】上記吸気通路２には、その上流側から順に
エアフローセンサからなる吸入空気量検出手段２１と、
ターボ過給機５のコンプレッサ６と、インタークーラ２
２と、吸気絞り弁２３と、サージタンク２４とが配設さ
れるとともに、このサージタンク２４に圧力センサから
なる過給圧検出手段２５が設けられている。
【００２３】上記吸気絞り弁２３は、特定運転領域で吸
気通路２を絞るものであり、負圧応動式のアクチュエー
タ２３ａにより駆動されるようになっている。このアク
チュエータ２３ａは電磁弁２６Ａを介してバキュームポ
ンプ２７に接続されており、コントロールユニット３０
から出力される制御信号に応じて上記電磁弁２６Ａがデ
ューティ制御されることでアクチュエータ２３ａに対す
る負圧と大気圧との導入割合が調整され、これにより吸
気絞り弁２３の開度が制御されるようになっている。
【００２４】上記ターボ過給機５は、排気導入量調節手
段としてタービン７への排気流通面積を変化させるため
の可変ノズルを形成する多数の可変翼８を備えたＶＧＴ
（バリアブルジオメトリーターボ）からなり、排気流通
面積が最小となる全閉状態から、排気流通面積が最大と
なる全開状態に、上記可変翼８の角度調節が行われるこ
とにより、タービン効率（過給効率）が制御されるよう
に構成されている。すなわち、上記可変翼８は、電磁弁
２６Ｂを介してバキュームポンプ２７に接続された負圧
応動式のアクチュエータ８ａにより駆動され、上記電磁
弁２６Ｂがデューティ制御されることにより、アクチュ
エータ８ａに対する負圧大気圧との導入割合が調節さ
れ、これに応じてターボ過給機５の可変翼開度が制御さ
れるようになっている。
【００２５】また、上記ＥＧＲ通路１１は、その一端部
が排気通路３におけるタービン７の上流側、例えば排気
マニフォールドの集合部に接続されるとともに、他端部
が上記吸気通路２における吸気絞り弁２３の下流側、例
えばサージタンク２４もしくはその上流に接続されてい
る。このＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラー（還流ガス
冷却手段）２９が、上記ＥＧＲ弁１２の上流側に配設さ
れている。上記ＥＧＲクーラー２９は、ＥＧＲ通路１１
を通る還流排気ガスを冷却するもので、例えばエンジン
冷却水が導かれる水冷式となっている。
【００２６】上記ＥＧＲ弁１２は、コントロールユニッ
ト３０から出力される制御信号に応じてデューティ制御
可能な電磁弁２６Ｃを介してバキュームポンプ２７に接
続され、上記電磁弁２６Ｃがデューティ制御されること
でＥＧＲ弁１２の負圧室に対する負圧と大気圧との導入
割合が調整され、これによりＥＧＲ弁１２の開度が制御
されるようになっている。
【００２７】上記コントロールユニット３０には、上記
吸入空気量検出手段２１及び過給圧検出手段２５からの
信号が入力され、さらに図２に示すように、アクセルペ
ダルの踏み込み状態等を検出するアクセル操作検出手段
３１、トランスミッションの接続状態及びクラッチペダ
ルの踏み込み状態等に応じて車両の発進準備状態を検出
する発進準備検出手段３２、エンジンの冷却水温を検出
する冷却水温検出手段３３、ブレーキペダルの踏み込み
状態等を検出するブレーキ操作検出手段３４、パーキン
グブレーキの操作状態を検出するパーキングブレーキ検
出手段３５、外部負荷の作用状態を検出する外部負荷検
出手段３６、コモンレール１７内の燃料圧力を検出する
コモンレール圧力検出手段３７等からの信号も入力され
るようになっている。
【００２８】上記コントロールユニット３０には、上記
各検出信号に応じてエンジンの運転状態を判別する運転
状態判別手段３９と、この運転状態判別手段３９により
判別されたエンジンの運転状態に応じて上記燃料噴射弁
１５から噴射される燃料の噴射量、噴射圧力及び噴射時
期を制御するとともに、必要に応じて燃料のメイン噴射
に先立ってパイロット噴射を行うように制御する燃料噴
射制御手段４０と、上記吸気絞り弁２３の開度を調節す
ることにより気筒内に導入される吸気量を制御する吸気
絞り弁制御手段４１と、上記ＥＧＲ弁１２の開度を調節
することにより排気ガスの環流量を制御するＥＧＲ制御
手段４２とが設けられている。
【００２９】上記燃料噴射制御手段４０は、燃料噴射弁
１５に制御信号を出力することにより、後述するように
燃料の噴射量及び噴射タイミングを制御するとともに、
エンジンの高負荷高回転域等からなる特定の運転領域を
除く大部分、特にエンジンの温間アイドル運転時に、メ
イン噴射に先行して少量の燃料をパイロット噴射する制
御を実行するように構成されている。この場合に、エン
ジンの運転状態に応じて燃料の要求噴射量が演算される
とともに、上記パイロット噴射とメイン噴射との比率が
演算され、その要求噴射量及び比率からパイロット噴射
量とメイン噴射量が演算され、かつ上記パイロット噴射
とメイン噴射との間隔が運転状態に応じて演算されるよ
うになっている。
【００３０】また、上記燃料噴射制御手段４０におい
て、予め記憶された噴射圧力のマップに基づき、エンジ
ンの運転状態に応じて目標の噴射圧力が演算されるとと
もに、この目標の噴射圧力と、上記コモンレール圧力セ
ンサ３７により検出された燃料圧力との比較に基づいて
図外の燃料圧力調節手段を制御することにより、燃料の
噴射圧力を制御するように構成されている。
【００３１】上記燃料の目標噴射圧力は、エンジンの低
負荷低回転域では、比較的低く、エンジンの高速側ほど
高くなり、また高負荷側ほど高くなるように設定されて
いる。すなわち、上記燃料の噴射圧力を高くすると微粒
化が促進されるとともに、短い時間で多くの燃料噴射が
可能となり、噴射圧力を高くするに従って高トルクが得
られるが、エンジンの低速時に噴射圧力を高めると、ポ
ンプ負荷が増大するとともに、ＮＯｘが生じやすくなる
ことから、エンジンの回転数との関係としては、低速側
で噴射圧力が低く設定され、高速側では短い時間で燃料
を噴射できるように噴射圧力が高く設定される。一方、
エンジン負荷との関係では、トルクを要しない低負荷側
で、騒音抑制等に有利なように噴射圧力が低く設定さ
れ、高負荷側ほどトルクを稼ぐために噴射圧力が高く設
定されるようになっている。
【００３２】また、上記吸気絞り弁制御手段４１は、エ
ンジンの運転状態に対応した目標吸気量が得られるよう
にする制御信号を上記電磁弁２６Ａに出力することによ
り、吸気絞り弁２３の開度を制御するように構成されて
いる。そして、エンジンの温間アイドル運転時には、上
記吸気絞り弁２３を閉止させる方向に制御して気筒内の
空燃比が理論空燃比（λ＝１）よりも小さくなるよう
に、例えば０．７≦λ＜１．０となるように、吸気量を
減少させるようになっている。
【００３３】上記ＥＧＲ制御手段４２は、少なくともエ
ンジンの定常運転時に、空燃比が目標空燃比となるよう
にする制御信号を、上記電磁弁２６Ｃに出力することに
より、ＥＧＲ弁１２の開度をフィードバック制御するよ
うに構成されている。すなわち、上記フィードバック制
御時には、エンジンの目標トルクと、エンジン回転数と
に基づいて予め設定されたマップから目標空燃比が読み
出され、この目標空燃比と上記燃料噴射制御手段４０に
より設定された目標燃料噴射量とに基づき、エンジン本
体１の燃焼室に導入される新気の目標新気量が演算さ
れ、この目標新気量の演算値とエアフローセンサ３３で
検出された実新気量とがＥＧＲ制御手段４２に入力され
るようになっている。
【００３４】そして、上記目標新気量と実新気量との偏
差に応じた制御信号（デューティ信号）が、ＥＧＲ制御
手段４２からＥＧＲ弁駆動用の電磁弁２６Ｃに出力され
ることにより、上記偏差をなくすようにＥＧＲ弁１２の
開度がフィードバック制御される。なお、上記目標空燃
比は、例えばエンジンの低回転・低負荷域等で略理論空
燃比となるように設定されている。したがって、上記吸
気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させること
により気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるよ
うに制御されるエンジンの温間アイドル運転時には、気
筒内に導入される新気量を確保するため、上記ＥＧＲ制
御手段４２によりＥＧＲ弁１２を閉止状態とする制御が
実行されることになる。
【００３５】エンジンのアイドル運転時における上記コ
ントロールユニット３０の制御動作を、図３に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。このフローチャートの
処理がスタートすると、まずステップＳ１おいて、冷却
水温検出手段３３の検出信号に応じてエンジンが温間運
転状態にあるか否かを判定し、ＹＥＳと判定された場合
には、ステップＳ２において、上記アクセル操作検出手
段３１の検出信号に応じてアクセル操作が行われた状態
にあるか否かを判定する。
【００３６】上記ステップＳ２でＮＯと判定されてアク
セル操作が行われていないことが確認された場合には、
ステップＳ３において、上記ブレーキ操作検出手段３４
の検出信号に応じてブレーキ操作が行われた状態にある
か否を判定する。上記ステップＳ３でＮＯと判定された
場合には、ステップＳ４において、上記発進準備検出手
段３２の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあるか
否かを判定する。
【００３７】上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてブ
レーキ操作が行われていることが確認された場合、また
はステップＳ４でＮＯと判定されて車両が発進準備状態
にないことが確認された場合には、ステップＳ５におい
て、上記外部負荷検出手段３６の検出信号に応じてエン
ジンに外部負荷が作用した状態にあるか否かを判定す
る。
【００３８】上記ステップＳ５でＮＯと判定され場合、
つまり車両が発進準備状態になく、かつエンジンに外部
負荷が作用した状態でもない通常の温間アイドル運転状
態にあることが確認された場合には、図４に示す目標設
定表の目標値１を選択する（ステップＳ６）。すなわ
ち、エンジンが通常のアイドル運転状態となるように設
定された燃料の噴射圧力、上記パイロット噴射及びメイ
ン噴射の噴射時期、エンジンのアイドル回転数の目標値
１を選択し、このアイドル回転数の目標値１等に基づい
て燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するととも
に、上記吸気絞り弁２３及びＥＧＲ弁１２を全閉状態と
する目標値１をそれぞれ選択した後、燃料のメイン噴射
に先立ってパイロット噴射を行う燃料の噴射制御を実行
する（ステップＳ７）。
【００３９】また、ステップＳ５でＮＯと判定されてエ
ンジンに外部負荷が作用した状態にあることが確認され
た場合には、上記通常のアイドル運転時に比べて燃料の
噴射圧力を所定量だけ増大させるとともに、上記パイロ
ット噴射及びメイン噴射の噴射時期を所定量だけ進角さ
せ、かつエンジンのアイドル回転数を所定量だけ上昇さ
せた目標値２を選択し、このアイドル回転数の目標値２
等に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定
するとともに、上記吸気絞り弁２３を全閉位置から所定
量だけ開方向に補正し、かつＥＧＲ弁１２を全閉状態と
する目標値２をそれぞれ選択した後（ステップＳ８）、
上記ステップＳ７に移行する。
【００４０】一方、上記ステップＳ１でＮＯと判定され
てエンジンが冷間アイドル運転状態にあることが確認さ
れた場合には、燃料の噴射圧力を上記外部負荷の作用時
と同程度に設定するとともに、パイロット噴射及びメイ
ン噴射の噴射時期を上記通常のアイドル運転状態よりも
所定量だけ遅角させ、かつエンジンのアイドル回転数を
上記外部負荷の作用時よりも所定量だけ上昇させた目標
値３を選択し、このアイドル回転数の目標値３等に基づ
いて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するとと
もに、吸気絞り弁２３を上記外部負荷の作用時よりも所
定量だけ開方向に補正し、かつＥＧＲ弁１２を全閉状態
とする目標値３をそれぞれ選択した後（ステップＳ
９）、上記ステップＳ７に移行する。
【００４１】また、上記ステップＳ４でＹＥＳと判定さ
れて車両が発進準備状態にあること、例えば運転者がク
ラッチペダルを踏み込んだ状態でトランスミッションを
接続した状態にあることが確認された場合には、燃料の
噴射圧力を上記冷間アイドル時よりもさらに増大させる
とともに、燃料の噴射時期を上記外部負荷の作用時より
もさらに進角させ、かつエンジンのアイドル回転数を上
記冷間アイドル時よりもさらに上昇させた目標値４を選
択し、このアイドル回転数の目標値４等に基づいて燃料
噴射量のフィードバック制御値を設定するとともに、上
記吸気絞り弁２３を上記冷間アイドル時よりもさらに所
定量だけ開方向に補正し、かつ上記ＥＧＲ弁１２の全閉
状態を解除して運転状態に対応した開度とする目標値４
をそれぞれ選択した後（ステップＳ１０）、上記ステッ
プＳ７に移行する。
【００４２】さらに、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定
され、運転者がアクセル操作を行ったことが確認された
場合、つまり運転者が発進しようとしてアクセルペダル
を踏み込むか、あるいはアイドルレーシングを行ったこ
とが確認された場合には、燃料の噴射圧力及び噴射時期
を上記発進準備段階と同程度に設定するとともに、吸気
絞り弁２３を上記発進準備段階よりもさらに所定量だけ
開方向に補正し、かつ上記ＥＧＲ弁１２をの全閉状態を
解除して運転状態に対応した開度とする目標値５をそれ
ぞれ選択した後（ステップＳ１１）、上記ステップＳ７
に移行する。なお、上記アクセル操作時には、アイドル
運転状態が解除されるため、アイドル回転数の目標値が
設定されることなく、エンジンの運転状態に応じて燃料
噴射量が設定されることになる。
【００４３】図５は、エンジンの温間アイドル運転状態
から車両の発進状態に移行する際におけるエンジンの回
転数及び吸気通路２内における吸気圧力の変化状態を示
し、上記目標値１が選択された通常のアイドル運転時に
は、エンジン回転数及び吸気圧力は、それぞれ最も低い
状態にある。そして、上記目標値２が選択された外部負
荷の作用状態に移行すると、エンジン回転数及び吸気圧
力がそれぞれやや上昇し、この状態から上記目標値４が
選択された車両の発進準備状態に移行すると、エンジン
回転数及び吸気圧力が所定量だけ上昇する。また、上記
発進準備状態から上記目標値５が選択されたアクセル操
作状態に移行すると、さらにエンジン回転数が所定量だ
け上昇するとともに、吸気圧力がさらに上昇した後、車
両が発進することにより上記エンジン回転数及び吸気圧
力が急上昇する。
【００４４】上記のようにエンジンの温間アイドル運転
時に、上記吸気絞り弁制御手段４１により吸気絞り弁２
３を閉止して吸気量を減少させることにより気筒内の空
燃比を理論空燃比よりも小さくするとともに、上記吸気
量を減少させる制御の実行時に、上記燃料噴射制御手段
４０から燃料のパイロット噴射を行うように構成したた
め、エンジンの温間アイドル運転時に、失火等の発生を
防止しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制することができる
とともに、スモークの発生を抑制することができる。
【００４５】すなわち、上記吸気絞り弁２３を閉止させ
ることにより低下する吸気圧力と、筒内最高圧力との関
係は、図６に示すように、上記吸気圧力が低下するほ
ど、筒内最高圧力が低下する傾向がある。これは、吸気
絞り弁２３を閉止してその開度を小さくする程、吸気抵
抗が大きくなって気筒に対する吸気の導入量が減少する
ためである。したがって、エンジンの温間アイドル運転
時に、上記吸気絞り弁２３を閉止させて筒内最高圧力を
低下させることにより、エンジン等に付与される加振力
を低減して燃焼騒音を抑制することができる。
【００４６】そして、通常の筒内噴射式ディーゼルエン
ジンでは、副燃焼室を備えたもの比べて燃焼促進に寄与
するスワールが弱いので、エンジン回転数の低いアイド
ル運転時に、上記吸気圧力が一定値α以下になると、失
火が発生することが避けられない。これに対して上記の
ようにエンジンのアイドル運転時に、燃料のパイロット
噴射を行うように構成した場合には、このパイロット噴
射された燃料を火種としてメイン噴射された燃料を燃焼
させつつ、拡散させることができるため、上記失火の発
生を効果的に防止することができる。しかも、上記パイ
ロット噴射によって燃焼性を改善することにより、スモ
ークの発生を抑制することができるとともに、着火遅れ
に起因した燃焼騒音の増大も抑制することができる。
【００４７】また、エンジンの温間アイドル運転時に、
上記パイロット噴射を伴うことなく、吸気絞り弁制御手
段４１によって吸気量を減少させる制御を実行した場合
には、気筒内の圧縮損失を低下させるという点で、燃費
に有効に働くが、燃焼性が低下するとともに、吸気抵抗
が大きくなることに起因して燃費が悪化する傾向があ
る。このため、燃料のパイロット噴射を行わない場合に
は、図７の破線で示すように、吸気圧力が一定値βとな
った場合に燃費が最良となり、この値βよりも吸気圧力
が低くなっても、高くなっても燃費が悪化する。
【００４８】これに対してエンジンの温間アイドル運転
時に、上記パイロット噴射を行うように構成した場合に
は、上記燃焼性を改善することができるため、図７の実
線で示すように、吸気圧力が一定値β以下となってもそ
れ程大きく燃費が悪化することはない。したがって、上
記吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる
制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、パ
イロット噴射を実行しないと仮定した場合に燃費が最良
となる値よりも吸気量が少なくなるように上記吸気量絞
り弁２３の開度を制御することにより、燃費の向上と燃
焼騒音の抑制との両立を図ることができるという利点が
ある。
【００４９】また、上記実施形態では、吸気絞り弁２３
の下流側に排気ガスを環流させるＥＧＲ通路１１と、こ
のＥＧＲ通路１１に設けられたＥＧＲ弁１２と、通常の
運転時に気筒内の空燃比が目標空燃比（例えば略理論空
燃比）となるように排気還流量を制御する排気還流制御
手段４１とを設け、上記吸気量を減少させる制御が実行
されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記ＥＧＲ弁
１２を閉止状態として排気ガスの環流を規制するように
構成したため、気筒内に多量の排気ガスが環流されるこ
とに起因した吸気量の減少を抑制することにより、エン
ジンの失火を効果的に防止することができる。
【００５０】すなわち、エンジンのアイドル運転時や低
負荷時に、上記ＥＧＲ弁１２を一定開度に開いた場合、
上記吸気絞り弁２３を閉止させることにより低下する吸
気圧力と、気筒内に導入される新気量及びＥＧＲ量（排
気ガス量）との関係は、図８に示すようになり、上記吸
気圧力が低下するほど、気筒内に導入されるＥＧＲ量が
増加する傾向がある。一方、気筒内に導入される新気量
は、上記吸気圧力の低下に伴って急減する傾向があり、
この吸気圧力が一定値γ以下となった時点で、エンジン
が失火状態となることが避けられない。
【００５１】これに対してエンジンのアイドル運転時に
吸気絞り弁２３を閉止して気筒内の空燃比を理論空燃比
よりも小さくなるように制御の実行時に、上記ＥＧＲ制
御手段４２によってＥＧＲ弁１２を閉止状態とした場合
には、図９に示すように、吸気圧力が低下するのに応じ
て気筒内に導入されるＥＧＲ量を減少させることができ
るとともに、これに伴って気筒内に導入される新気量の
減少を抑制することができるため、エンジンの失火が生
じる吸気圧力の限界点を、上記一定値γよりも低圧側に
移行させることができる。
【００５２】そして、エンジンのアイドル運転時に、上
記ＥＧＲ弁１２を閉止状態とするとともに、パイロット
噴射を行うことによって燃焼性を向上させるように構成
した場合には、図１０に示すように、吸気絞り弁２３を
全閉状態とすることにより吸気圧力を最小にしても失火
を生じることはない。したがって、上記のようにエンジ
ンのアイドル運転時に吸気絞り弁２３を閉止させる際
に、上記ＥＧＲ弁１２を閉止状態とするとともに、パイ
ロット噴射を行うように制御することにより、失火の発
生を防止しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制するととも
に、スモークの発生を抑制できるという利点がある。
【００５３】また、上記実施形態では、車両が発進準備
状態にあることを検出する発進準備検出手段３２を設
け、上記吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少
させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時
に、上記発進準備検出手段３２の検出信号に応じて車両
が発進準備状態にあることが確認された場合に、吸気絞
り弁２３の閉止量を低減するように構成したため、車両
の発進前に筒内最高圧力の上昇を抑制して燃焼騒音を抑
制しつつ、車両の発進後に吸気量が急増することに起因
した騒音の急変を効果的に防止することができる。
【００５４】なお、上記実施形態では、発進準備検出手
段３２によって検出されたトランスミッションの接続状
態及びクラッチペダルの踏み込み状態に応じ、車両が発
進準備状態にあるか否かを確認するように構成した例に
ついて説明したが、この構成に代えて、上記パーキング
ブレーキ検出手段３５の検出信号に応じて車両が発進準
備状態にあるか否かを確認するようにしてもよく、ある
いは上記パーキングブレーキ検出手段３５の検出信号に
応じて車両が発進準備前の状態にあるか否かを確認する
ように構成してもよい。
【００５５】さらに、上記実施形態に示すように、アク
セル操作が行われたことを検出するアクセル操作検出手
段３１を設け、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量
を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル
運転時に、上記アクセル操作検出手段３１の検出信号に
応じてアクセル操作が行われたことが確認された場合
に、吸気絞り弁２３の閉止量を、上記発進準備状態より
もさらに減少させるようにした構成によると、車両の発
進時に吸気絞り弁２３の開度を段階的に増大させて吸気
量を確保することにより、燃焼騒音の急変が防止されつ
つ、車両の発進に必要なエンジン出力が得られるという
利点がある。しかも、エンジンのアイドルレーシングを
行った場合においても、吸気絞り弁２３の開度を所定値
に設定して吸気量を確保することにより、上記空気不足
に起因してスモーク量が増大するという事態の発生を防
止できるまた、上記実施形態では、エンジンに対する外
部負荷の作用状態を検出する外部負荷検出手段３６を設
け、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させ
る制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、
上記外部負荷検出手段３６の検出信号に応じて外部負荷
が作用した状態にあることが確認された場合に、燃料噴
射量を増大させてエンジン回転数を上昇させるととも
に、これに対応させて吸気絞り弁２３の閉止量を低減す
るように構成したため、上記外部負荷の作用時に、吸気
量をある程度減少させることにより、燃焼騒音を効果的
に抑制しつつ、燃料噴射量を増大させるとともに、吸気
量が過度に減少するのを防止することができるため、上
記外部負荷が作用することに起因したエンジンストップ
の発生を効果的に防ぐことができる。
【００５６】さらに、上記実施形態では、吸気絞り弁制
御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行され
るエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出
手段３２の検出信号に応じて車両が発進準備状態にある
ことが確認された場合、または上記外部負荷検出手段３
６の検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあるこ
とが確認された場合に、燃料の噴射時期、つまり上記パ
イロット時期及び燃料のメイン噴射時期を進角させるよ
うに構成したため、燃焼性をさらに向上させて失火の発
生及びスモークの生成を効果的に抑制することができ
る。
【００５７】また、上記実施形態に示すように、エンジ
ンが冷間アイドル運転状態にあることが確認された場合
に、上記パイロット噴射時期及び燃料のメイン噴射時期
を所定量だけ遅角させるようにした構成によると、燃料
の後燃えにより暖機を促進できるという利点がある。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、エンジ
ン負荷に対応した量の燃料を気筒内に直接噴射する燃料
噴射手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁とを備え
た気筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジン
の温間アイドル運転時に、上記吸気絞り弁を閉止して吸
気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論空燃
比よりも小さくなるように制御する吸気絞り弁制御手段
と、この吸気量を減少させる制御の実行時に、上記燃料
噴射手段から燃料のパイロット噴射を行うように制御す
る燃料噴射制御手段とを設けたため、上記温間アイドル
運転時に、上記失火等の発生を防止しつつ、燃焼騒音を
効果的に抑制できるとともに、スモークの発生を抑制で
きるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えた筒内噴射式ディ
ーゼルエンジンの実施形態を示す概略図である。
【図２】上記制御装置の具体的構成を示す機能ブロック
図である。
【図３】上記制御装置における制御動作を示すフローチ
ャートである。
【図４】各種の目標値を設定するための目標設定表であ
る。
【図５】エンジン回転数と吸気圧力との対応関係を示す
グラフである。
【図６】筒内最高圧力と吸気圧力との対応関係を示すグ
ラフである。
【図７】燃費と吸気圧力との対応関係を示すグラフであ
る。
【図８】従来のエンジンにおける新気及びＥＧＲの導入
量と吸気圧力との関係を示すグラフである。
【図９】ＥＧＲ弁を閉止する制御を実行した場合におけ
る新気及びＥＧＲの導入量と吸気圧力との関係を示すグ
ラフである。
【図１０】ＥＧＲ弁を閉止する制御を実行するととも
に、パイロット噴射を行った場合における新気及びＥＧ
Ｒの導入量と吸気圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ２ 吸気通路 ３ 排気通路 １１ ＥＧＲ通路（排気還流通路） １２ ＥＧＲ弁（排気還流弁） １５ 燃料噴射弁（燃料噴射手段） ２３ 吸気絞り弁 ４０ 燃料噴射制御手段 ４１ 吸気絞り弁制御手段 ４２ ＥＧＲ制御手段（排気還流制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｇ ３０１Ｋ ３０１Ｗ Ｆ０２Ｍ 45/04 Ｆ０２Ｍ 45/04 (72)発明者 寺沢 保幸 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 齊藤 智明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G065 AA01 AA03 AA04 AA09 AA10 CA12 CA14 DA02 EA03 EA09 EA12 GA01 GA05 GA09 GA10 GA29 GA32 GA33 GA46 JA04 KA03 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC09 AD12 BA12 BA14 BA17 BA22 CC26 CD25 CD26 DA01 DA04 DA09 DB07 DB08 DB09 DB12 DB13 DC01 DC04 DC11 DC14 DC18 DC19 3G084 AA01 BA05 BA08 BA13 BA14 BA20 CA03 DA10 DA39 EA11 EB12 EC03 FA06 FA07 FA11 FA12 FA20 FA33 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 JA23 JA24 JA37 KA07 LA03 LB13 LC07 MA12 NC02 ND02 NE14 NE15 PA01Z PA07Z PB08A PE01Z PE08Z PF03Z PF05Z PF06Z PF09Z PF11Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒
    内に直接噴射する燃料噴射手段と、吸気通路に設けられ
    た吸気絞り弁とを備えた筒内噴射式ディーゼルエンジン
    において、エンジンの温間アイドル運転時に、上記吸気
    絞り弁を閉止して吸気量を減少させることにより気筒内
    の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御する
    吸気絞り弁制御手段と、上記吸気量を減少させる制御の
    実行時に、上記燃料噴射手段から燃料のパイロット噴射
    を行うように制御する燃料噴射制御手段とを備えたこと
    を特徴とする筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装
    置。
  2. 【請求項２】 吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減
    少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転
    時に、パイロット噴射を実行しないと仮定した場合に燃
    費が最良となる値よりも吸気量が少なくなるように吸気
    量絞り弁の開度を制御することを特徴とする請求項１記
    載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】 吸気絞り弁の下流側に排気ガスを環流さ
    せる排気還流通路と、この排気還流通路に設けられた排
    気還流弁と、通常の運転時に気筒内の空燃比が略理論空
    燃比となるように排気還流量を制御する排気還流制御手
    段とを備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少
    させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時
    に、上記排気還流弁を閉止状態とすることを特徴とする
    請求項１または２記載の筒内噴射式ディーゼルエンジン
    の制御装置。
  4. 【請求項４】 車両に搭載される筒内噴射式ディーゼル
    エンジンの制御装置において、車両が発進準備状態にあ
    ることを検出する発進準備検出手段を備え、吸気絞り弁
    制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行される
    エンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出手
    段の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあることが
    確認された場合には、吸気絞り弁の閉止量を低減するよ
    うに構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
    かに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】 アクセル操作が行われたことを検出する
    アクセル操作検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によ
    って吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温
    間アイドル運転時に、上記アクセル操作検出手段の検出
    信号に応じてアクセル操作が行われたことが確認された
    場合には、上記発進準備状態よりも吸気絞り弁の閉止量
    をさらに低減するように構成したことを特徴とする請求
    項４記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
  6. 【請求項６】 エンジンに対する外部負荷の作用状態を
    検出する外部負荷検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段
    によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジン
    の温間アイドル運転時に、上記外部負荷検出手段の検出
    信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが確認
    された場合には、燃料噴射量を増大させてエンジン回転
    数を上昇させるとともに、これに対応させて吸気絞り弁
    の閉止量を低減するように構成したことを特徴とする請
    求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼル
    エンジンの制御装置。
JP2000006071A 2000-01-11 2000-01-11 筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置 Expired - Fee Related JP4403620B2 (ja)

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