(57)【要約】【課題】予めエンジン回転数、ブースト圧、発煙限界燃料噴射量等の相関を計測することなく、加速前の燃料噴射量から燃料噴射量の急増を抑制する構成を提示する。【解決手段】燃料噴射量制御装置２０によって燃料噴射量を決定する電子制御式ディーゼルエンジンにおいて、低速域加速判定手段と低速域加速解除判定手段としての機能を有する加速判定部６４を設け、低速域加速判定時に初期上限噴射量Ｑ０を前記判定時の噴射量または前記判定時のエンジン回転数での所定最少噴射量の内でいずれか大きい値の噴射量に設定して低速域加速解除条件成立までの時間経過に伴って通常上限値に復帰する上限噴射量抑制手段としての機能を有する上限噴射量算出部６５、最小値選択部６６、及び噴射量上限処理部６７を設けた。【選択図】図２
2010121532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置によって燃料噴射量を決定する電子制御式ディーゼルエンジンにおいて、低速域加速判定手段と、低速域加速解除判定手段と、を設け、低速域加速判定時に燃料噴射量の初期上限値を前記判定時の噴射量または前記判定時のエンジン回転数での所定最少噴射量の内でいずれか大きい値の噴射量に設定して低速域加速解除条件成立までの時間経過に伴って通常上限値に復帰する上限噴射量抑制手段を設けたことを特徴とする電子制御式ディーゼルエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、上限噴射量抑制手段の前記時間経過に伴う燃料噴射量の通常上限値復帰特性を一次関数的または復帰割合を復帰初期は小さく復帰末期は大きくするという、いずれかを一つを選択可能とすることを特徴とする電子制御式ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御式ディーゼルエンジンの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機付きエンジンの急激な加速時にブーストコンペンセータを使用せずに燃料噴射量をブースト圧に対応する噴射量に制限する構成が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。具体的には予めコントローラにエンジン回転数、ブースト圧、発煙限界ラック上限位置等の相関を記憶して検出エンジン回転数に対応した発煙限界ラック上限位置未満に噴射量を抑制する構成である。即ち、コントローラに加速時用のエンジン回転数毎の燃料噴射量上限値を予め設定する構成である。
【特許文献１】特許第３０６０１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来構成では、エンジン回転数、ブースト圧、発煙限界燃料噴射量等の相関を予め計測する必要があり、開発工数が多大となる。また、加速前の燃料噴射量次第では上限噴射量まで燃料噴射量が急増して吸気量に対して過剰となり黒煙を発生させるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、予めエンジン回転数、ブースト圧、発煙限界燃料噴射量等の相関を計測することなく、加速前の燃料噴射量から燃料噴射量の急増を抑制する構成を提示する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
即ち、請求項１においては、制御装置によって燃料噴射量を決定する電子制御式ディーゼルエンジンにおいて、低速域加速判定手段と、低速域加速解除判定手段と、を設け、低速域加速判定時に燃料噴射量の初期上限値を前記判定時の噴射量または前記判定時のエンジン回転数での所定最少噴射量の内でいずれか大きい値の噴射量に設定して低速域加速解除条件成立までの時間経過に伴って通常上限値に復帰する上限噴射量抑制手段を設けたものである。
【０００７】
請求項２においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、上限噴射量抑制手段の前記時間経過に伴う燃料噴射量の通常上限値復帰特性を一次関数的または復帰割合を復帰初期は小さく復帰末期は大きくするという、いずれかを一つを選択可能とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【０００９】
請求項１においては、加速開始時の上限噴射量をそのときの噴射量に設定するので燃料噴射量の急増を抑制して黒煙の発生を防止できる。
【００１０】
請求項２においては、アクセル操作の応答性を操作者の好みに応じて選択できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した構成図、図２は同じく上限噴射量制御の信号伝達を示すブロック線図、図３は（ａ）加速時の目標エンジン回転数及び実エンジン回転数の時間変化を示すグラフ図（ｂ）加速時の第二上限噴射量の時間変化を示すグラフ図である。図４は（ａ）加速時の第三上限噴射量の時間変化を示すグラフ図（ｂ）加速時の第三上限噴射量の時間変化を示すグラフ図である。
【００１２】
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。また、エンジン１００は、エンジン本体１０と、燃料噴射量を制御する制御装置としての燃料噴射量制御装置２０と、を備えている。
【００１３】
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、図示せぬフライホイールが設けられている。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、出力軸と推進ユニットとの間の接続・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。
【００１４】
前記エンジン本体１０は、燃料の燃焼に必要な空気を吸入するための吸気通路１５と、燃料の燃焼後の排気を排出するための排気通路１６を具備している。前記排気通路１６にはタービン部１７が設けられており、排気をタービン部１７に供給することにより、タービン駆動するように構成している。タービン部１７はタービン軸１８を介して給気圧縮用のコンプレッサ部１９に連結している。こうして過給機がエンジン本体１０に備えられる。
【００１５】
エンジン本体１０は、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、燃料噴射ポンプ２１は、電子ガバナ機構から構成され、ラックアクチュエータ４６を備えている。なお前記エンジンは、電子ガバナを具備するエンジンに限定せず、例えばコモンレール式の燃料噴射制御を行うエンジンであってもよい。
【００１６】
燃料噴射量制御装置２０は、エンジン低速域で加速があった場合に上限燃料噴射量を決定し燃料噴射量の制御を実施する装置である。燃料噴射量制御装置２０は、Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）４０と、アクセル４１と、クラッチ４２と、エンジン回転数センサー４４と、吸気量センサー４５と、ラックアクチュエータ４６と、選択手段としてのディップスイッチ４７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４１及びクラッチ４２は、船舶の操舵席に設けられている。また、アクセル４１は、エンジン回転数指令手段として、ＥＣＵ４０に対して目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを指令する機能を有する。また、クラッチ４２は、クラッチ機構２３の接続・切断及び正転・逆転の切換手段として、ＥＣＵ４０に対してクラッチ機構２３の切換を指令する機能を有する。
【００１７】
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。
吸気量センサー４５は、吸気通路１５のコンプレッサ部１９よりもエンジン本体１０側に設けられており、吸気量相当信号として吸気圧を検出し、ＥＣＵ４０に送信する機能を有する。
ラックアクチュエータ４６は、後述する噴射量上限処理部６７により算出される最終目標噴射量Ｑｆｉｎａｌに基づいて、燃料噴射量を調整する装置である。
ディップスイッチ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。
【００１８】
次に、図２を用いて、燃料噴射量制御の信号伝達について説明する。演算装置５０は、目標回転数算出部６１、実回転数算出部６２、燃料噴射量算出部６３、加速判定部６４、上限噴射量算出部６５、最小値選択部６６、噴射量上限処理部６７、としての機能を備えている。
【００１９】
目標回転数算出部６１は、前記アクセル４１によって指令された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを算出する機能を有する。
実回転数算出部６２は、前記エンジン回転数センサー４４によって検出された値から実エンジン回転数Ｎｅを算出する機能を有する。
【００２０】
燃料噴射量算出部６３は、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの偏差に基づく燃料噴射量演算手段としての機能を有する。より具体的には、前記燃料噴射量算出部６３は、前記目標回転数算出部６１で算出された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと、前記実回転数算出部６２で算出された実エンジン回転数Ｎｅと、の偏差が０となるように目標噴射量Ｑｓｅｔを算出する機能を有する。
【００２１】
加速判定部６４は、エンジン回転数の低速域加速判定手段と、低速域加速解除判定手段としての機能を有する。より具体的には、前記加速判定部６４は、低速域加速判定手段として、前記目標回転数算出部６１で算出された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと前記実回転数算出部６２で算出された実エンジン回転数Ｎｅとの差から急激な加速がなされたか否かを判定する機能を有する。すなわち目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの差が加速判定成立閾値Ｋ１より大きいこと、かつ、クラッチ嵌入状態にあること、かつ、実エンジン回転数Ｎｅが加速判定成立許可上限回転数Ｋ２以下であること、かつ、エンジン停止・始動時でないこと、かつ、実エンジン回転数Ｎｅがアクセル位置における最低エンジン回転数Ｎｍｉｎから回転変動量を減算した回転数以上であることの全てが成立した場合に限り、加速判定フラグを成立させてＯＮにするものである。
【００２２】
目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの差が加速判定成立閾値Ｋ１より大きいことを条件としたのは、実際に加速しているか否かを判断するためである。
クラッチ嵌入状態にあることを条件としたのは、クラッチ嵌入状態にあることを条件としたのは、クラッチ４２が脱状態の場合と比べてエンジン負荷が大きくクラッチ嵌入時加速時の燃料噴射量が多いため、黒煙発生のおそれが高いからである。具体的には、クラッチ４２の切換の情報からクラッチ中立信号が送信されているか否かを判断するものである。
【００２３】
実エンジン回転数Ｎｅが加速判定成立許可上限回転数Ｋ２以下であることを条件としたのは、実エンジン回転数Ｎｅが加速判定成立許可上限回転数Ｋ２以下では過給機が十分に機能しておらずコンプレッサ部１９による給気量が小さいため、黒煙発生のおそれが高いからである。
エンジン停止・始動時でないことを条件としたのは、誤判定防止のためである。
【００２４】
実エンジン回転数Ｎｅがアクセル位置における最低エンジン回転数Ｎｍｉｎから回転変動量ｄＮを減算した回転数以上であることを条件としたのは、上限燃料噴射量抑制によるエンストを防止するためである。例えば、アイドル回転数で停船している時などで、負荷がかかり実エンジン回転数Ｎｅが最低エンジン回転数Ｎｍｉｎから更に回転変動量ｄＮよりも下がった時に上限燃料噴射量を抑制すると、エンストするおそれがあるからである。
【００２５】
また、低速域加速解除判定手段として、前記目標回転数算出部６１で算出された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと前記実回転数算出部６２で算出された実エンジン回転数Ｎｅとの差から加速制御を終了するか否かを判定する機能を有する。すなわち、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの差が加速解除判定成立閾値Ｋ３以下であること、または、クラッチが脱状態であること、または、実エンジン回転数Ｎｅが加速判定強制解除回転数Ｋ４より大きいこと、または、エンジン停止・始動時であることのいずれか一つが成立した場合に限り、加速判定フラグをＯＦＦにするものである。
【００２６】
目標エンジン回転数Ｎｓｅｔと実エンジン回転数Ｎｅとの差が加速解除判定成立閾値Ｋ３以下であることを条件としたのは、実際に加速が終了したか否かを判断するためである。
クラッチが脱状態にあることを条件としたのは、クラッチ４２が脱状態の場合には、エンジン負荷が小さくクラッチ４２が入状態の場合よりも燃料噴射量が少ないため、燃料噴射量の上限を抑制する必要がないからである。具体的には、クラッチ４２の切換の情報からクラッチ中立信号が送信されているか否かを判断するものである。
【００２７】
実エンジン回転数Ｎｅが加速判定強制解除回転数Ｋ４より大きいことを条件としたのは、実エンジン回転数Ｎｅが加速判定強制解除回転数Ｋ４より大きい場合は、過給機が十分に機能しており燃料噴射量の上限を抑制する必要がないからである。
エンジン停止・始動時であることを条件としたのは、エンジン停止・始動時でないことが低速域加速判定外条件であることに対応して、仮に低速域加速判定が誤成立しても解除できるように二重に監視するためである。
【００２８】
次に、図２において、加速時の上限噴射量の処理について説明する。
上限噴射量算出部６５、最小値選択部６６、及び噴射量上限処理部６７は上限噴射量抑制手段としての機能を有する。前記上限噴射量算出部６５は、実エンジン回転数Ｎｅに基づく第一上限噴射量Ｑｍａｘ１を算出する第一上限噴射量算出部７１と、前記吸気量センサー（吸気圧センサー）４５からの吸気量に基づく第二上限噴射量Ｑｍａｘ２を算出する第二上限噴射量算出部７２と、前記加速判定部６４において加速判定フラグがＯＮになった場合に第三上限噴射量Ｑｍａｘ３を算出する第三上限噴射量算出部７３とから構成されている。ここで上限噴射量算出方法については後述する。
前記最小値選択部６６は、第一上限噴射量Ｑｍａｘ１、第二上限噴射量Ｑｍａｘ２、及び第三上限噴射量Ｑｍａｘ３のうち、最小の上限噴射量を最小上限噴射量Ｑｍａｘとして選択するものである。
前記噴射量上限処理部６７は、前記燃料噴射量算出部６３において求めた目標噴射量Ｑｓｅｔが前記最小値選択部６６において選択された最小上限噴射量Ｑｍａｘを超えているか否かを判定し、超えている場合には、前記最小上限噴射量Ｑｍａｘを最終目標噴射量Ｑｆｉｎａｌとし、越えていない場合には、前記目標噴射量Ｑｓｅｔを最終目標噴射量Ｑｆｉｎａｌとして、エンジン本体１０に伝達するものである。
【００２９】
次に、前記第一上限噴射量Ｑｍａｘ１、第二上限噴射量Ｑｍａｘ２、及び第三上限噴射量Ｑｍａｘ３の算出方法について説明する。
前記第一上限噴射量算出部７１において算出される第一上限噴射量Ｑｍａｘ１は実エンジン回転数Ｎｅに基づく最大トルク発生噴射量であり、実エンジン回転数Ｎｅと記憶装置５１に記憶されているマップから求められるものである。
【００３０】
前記第二上限噴射量算出部７２において算出される第二上限噴射量Ｑｍａｘ２は吸気量センサー４５からの吸気量に基づく上限噴射量であり、吸気量と記憶装置５１に記憶されているマップから求められるものである。前記第二上限噴射量Ｑｍａｘ２は、吸気量に対応して定まり、加速初期は過給機が作動せず吸気量がほとんど変化しないことから、図３（ｂ）に示すように、加速初期は増加率が小さく、過給機が作動する加速中期以後は増加率が大きくなるように構成している。このため、加速初期に第二上限噴射量Ｑｍａｘ２を上限値として燃料噴射を規定すると過剰噴射となり黒煙が発生する。本発明は、この加速初期の黒煙の発生を防止するため、加速初期で第二上限噴射量Ｑｍａｘ２よりも上限値が小さい第三上限噴射量Ｑｍａｘ３を設定している。本構成によって、過給機が作動しない加速初期においても第三上限噴射量Ｑｍａｘ３によって吸気量に見合った上限燃料噴射量を規定できるので過剰噴射を回避して黒煙の発生を防止できる。
【００３１】
前記第三上限噴射量算出部７３において算出される第三上限噴射量Ｑｍａｘ３は、前記加速判定部６４において加速判定フラグがＯＮとなった場合にのみ算出される上限噴射量である。ここで前記第三上限噴射量Ｑｍａｘ３の算出方法について具体的に説明する。まず、前記加速判定フラグがＯＮとなった時点において、現在の燃料噴射量もしくはその時の実エンジン回転数Ｎｅに基づくアイドル噴射量のうちいずれか大きい方の値を噴射量の初期上限値である初期上限噴射量Ｑ０として設定する。すなわち、アイドル噴射量よりも現在の燃料噴射量が大きければ、そのまま現在の燃料噴射量を初期上限噴射量Ｑ０として設定し、アイドル噴射量よりも現在の燃料噴射量が小さければ、燃料噴射量の一時的な減少であると判断しアイドル噴射量を初期上限噴射量Ｑ０として設定する。
このように構成することにより、加速開始時の初期上限噴射量Ｑ０をそのときの噴射量に設定するので燃料噴射量の急増を抑制して黒煙の発生を防止できる。
【００３２】
そして、加速判定フラグがＯＮとなっている間、すなわち、加速判定成立中においては、前記第三上限噴射量Ｑｍａｘ３は初期上限噴射量Ｑ０から所定の方法によって増加させるものである。
ここで、第三上限噴射量Ｑｍａｘ３の増加の方法について説明する。
第三上限噴射量はＱｍａｘ３、初期上限噴射量Ｑ０を用いて
Ｑｍａｘ３＝Ｑ０＋（ｄＱ１＋ｄＱ２×ｔ）×ｔ
で表される。ここで、ｄＱ１は第一係数、ｄＱ２は第二係数である。
例えば、ｄＱ１が０より大きく、ｄＱ２が０である場合には、図４（ａ）に示すように、前記第三上限噴射量Ｑｍａｘ３は一次関数的に増加する。また、ｄＱ１が０より大きく、ｄＱ２が０より大きい場合には、前記第三上限噴射量Ｑｍａｘ３は、図４（ｂ）に示すように、復帰初期には増加割合が小さく、復帰後期には増加割合が大きくなるように二次関数的に増加する。
このように構成することにより、アクセル操作の応答性を操作者の好みに応じて選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した構成図。
【図２】同じく上限噴射量制御の信号伝達を示すブロック線図。
【図３】（ａ）加速時の目標エンジン回転数及び実エンジン回転数の時間変化を示すグラフ図（ｂ）加速時の第二上限噴射量の時間変化を示すグラフ図。
【図４】（ａ）加速時の第三上限噴射量の時間変化を示すグラフ図（ｂ）加速時の第三上限噴射量の時間変化を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００３４】
１０          エンジン本体
２０          燃料噴射量制御装置
４０          ＥＣＵ
４１          アクセル
４２          クラッチ
４４          エンジン回転数センサー
４５          吸気量センサー
４７          ディップスイッチ
５０          演算装置
５１          記憶装置
６１          目標回転数算出部
６２          実回転数算出部
６３          燃料噴射量算出部
６４          加速判定部
６５          上限噴射量算出部
６６          最小値選択部
６７          噴射量上限処理部
７１          第一上限噴射量算出部
７２          第二上限噴射量算出部
７３          第三上限噴射量算出部
１００        エンジン
Ｎｓｅｔ      目標エンジン回転数
Ｎｅ          実エンジン回転数
Ｑ０          初期上限噴射量
Ｑｓｅｔ      目標噴射量
Ｑｍａｘ１    第一上限噴射量
Ｑｍａｘ２    第二上限噴射量
Ｑｍａｘ３    第三上限噴射量
Ｑｆｉｎａｌ  最終目標噴射量
【図１】
2010121532.tif 000003
【図２】
2010121532.tif 000004
【図３】
2010121532.tif 000005
【図４】
2010121532.tif 000006