(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲバルブを開いて排気ガスの一部を吸気側に戻すようにしたエンジンのＥＧＲ装置において、
エンジンの状態がＥＧＲ作動領域内の、エンジンの種類毎に予め設定されかつ黒煙の発生を抑えることを必要とする領域であってエンジンの回転数が所定の回転数よりも高くしかもエンジンの負荷が所定の値よりも高い所定の領域であるか否かを検出する手段と、
アクセルペダルの踏込みから急加速であるかどうかを判断する手段と、
燃料の増量のタイミングを調整する手段と、
を具備し、エンジンが前記所定の領域内にある状態で急加速のためのアクセルペダルの踏込みがあった場合であって前記判断する手段によって急加速であると判断された場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させるとともに、エンジンがＥＧＲの作動領域内であってしかも前記所定の領域外の場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させないようにしたことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンのＥＧＲ装置に係り、とくにＥＧＲバルブを開いて排気ガスの一部を吸気側に戻すようにしたエンジンのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  排気ガス再循環）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス対策、とくに排気ガス中における窒素酸化物の量を低減するために、排気ガスの一部を吸気側に戻すようにしたＥＧＲ装置が用いられている。排気ガスの一部を吸気側に戻すと、吸気の熱容量が増大するとともに、吸気の酸素濃度が相対的に低くなる。従って燃焼が緩慢になるとともに燃焼温度が抑えられ、窒素酸化物の生成量が抑制されることになる。
【０００３】
このようにＥＧＲを行なうと、これによってフレッシュエアの吸込み量が相対的に減少するために、高負荷時においては出力を損なうとともに、排気ガス中における黒煙の量が増大するためにＥＧＲの作動を停止させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲバルブを開いて排気ガスを吸気側に戻しているＥＧＲの作動状態で、アクセルペダルを急激に踏込んで急加速を行なうとする場合には、上記アクセルペダルの踏込みに連動してＥＧＲバルブが閉じるようになり、ＥＧＲの作動が停止される。
【０００５】
一方プリストローク可変型の電子制御燃料噴射ポンプにおいては、電子制御を行なう電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御が、ガバナ制御の方が優先順位が高く、急加速の認識が後回しになっている。従ってこのような燃料噴射ポンプを有するディーゼルエンジンを搭載した車両において、とくに急加速のためにアクセルペダルを急激に踏込むと、燃料の噴射量が急激に増大するものの、ＥＧＲバルブが閉じてＥＧＲの作動が停止されるタイミングが遅れる。
【０００６】
一般にＥＧＲの作動を停止する場合に、とくに急加速のためにＥＧＲの作動を停止する際に、ＥＧＲバルブの閉鎖が燃料噴射量の増量に対して遅れると、シリンダ内における空気と燃料とのバランスが崩れ、これによって一時的に燃焼が悪化して黒煙を排気ガス中に含むという問題がある。
【０００７】
すなわちＥＧＲの作動停止の過渡時における黒煙対策を行なう上で、急加速認識をいかに早くするかが重要なポイントになるが、とくにプリストローク可変型の電子制御燃料噴射ポンプにおいては、ガバナ制御の優先順位が高く、急加速の認識が遅くなっており、これによって過渡時に黒煙を発生することになる。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、とくにＥＧＲ作動状態においてアクセルペダルを急激に踏込んで急加速を行なう際における過渡時の黒煙の発生を抑えるようにしたエンジンのＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＥＧＲバルブを開いて排気ガスの一部を吸気側に戻すようにしたエンジンのＥＧＲ装置において、
エンジンの状態がＥＧＲ作動領域内の、エンジンの種類毎に予め設定されかつ黒煙の発生を抑えることを必要とする領域であってエンジンの回転数が所定の回転数よりも高くしかもエンジンの負荷が所定の値よりも高い所定の領域であるか否かを検出する手段と、
アクセルペダルの踏込みから急加速であるかどうかを判断する手段と、
燃料の増量のタイミングを調整する手段と、
を具備し、エンジンが前記所定の領域内にある状態で急加速のためのアクセルペダルの踏込みがあった場合であって前記判断する手段によって急加速であると判断された場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させるとともに、エンジンがＥＧＲの作動領域内であってしかも前記所定の領域外の場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させないようにしたことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【００１０】
このような装置によれば、とくにこのＥＧＲ装置を備えるエンジンに設けられている燃料噴射ポンプ等の燃料供給装置の燃料の供給の制御のためのソフトウエアの改善によって、とくにＥＧＲの作動を停止する際における過渡時の黒煙の発生を大幅に低減することが可能になる。ここで燃料の増量のタイミングを遅延させるのは、エンジンの状態がＥＧＲ作動領域内の所定の領域のみであって、それ以外の場合には燃料の増量の遅延が行なわれない。従って発進性の悪化を最小限に抑えながらしかも排気ガス中の黒煙の発生を抑えることが可能になる。
【００１１】
とくに燃料供給装置として、プリストローク可変型の電子制御燃料噴射ポンプを用いた場合には、その電子制御装置の急加速認識が遅く、過渡時の黒煙の量が多くなっていた。このような黒煙を低減するためにＥＧＲバルブそれ自身の応答性を改善することによって、作動停止への切換えのタイミングを早くするという対策を試みたが、このような対策は大きな効果を発生せず、コストが増大することになる。これに対して本発明のように、燃料の噴射のタイミングを遅延させるようにした構成は、ＥＧＲバルブの応答性を改善するための対策を採ることなく、単にソフトウエアのプログラムの変更のみによって対策を行なうことが可能になり、実用上大きな利点を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係るＥＧＲ装置を備えるディーゼルエンジンの概略を示すものであって、このディーゼルエンジンを構成するシリンダブロック４０の両側には吸気マニホールド４１と排気マニホールド４２とがそれぞれ取付けられている。吸気マニホールド４１には吸気管４３が接続されるとともに、この吸気管４３の先端部にエアクリーナ４４が接続されるようになっている。エアクリーナ４４はその内部に配されているクリーナエレメント４５によって吸気を瀘過し、エンジンの各シリンダに供給するようにしている。これに対して排気マニホールド４２の先端側には排気管４６が接続されている。
【００１３】
吸気側と排気側とを連通させるようにＥＧＲ管５０が接続されている。ＥＧＲ管５０にはその中間位置にＥＧＲバルブ５１が接続されている。ＥＧＲバルブ５１はレバー５２を備え、このレバー５２の先端部がＥＧＲ用アクチュエータ５３の出力端に接続されている。
【００１４】
上記ＥＧＲ用アクチュエータ５３は電子制御ユニット（以下ＥＣＵという。）５６によって制御されるようになっている。ＥＣＵ５６はコンピュータを含む電子制御装置であって、その入力側にはアクセルペダル５７の踏込み量を検出するアクセルセンサ５８が接続されている。さらにＥＣＵ５６にはこのエンジンの回転数を検出する回転検出センサ５９が接続されている。またとくに図２に示すように、ＥＣＵ５６には燃料噴射ポンプ５のコントロールラック１８の位置を検出するラック位置センサ６０が接続されるようになっている。
【００１５】
次にこのディーゼルエンジンの燃料供給装置を構成する燃料噴射ポンプ５について説明する。図２はプリストローク可変型の電子制御燃料噴射ポンプ５を示している。この燃料噴射ポンプ５は上記ディーゼルエンジンに付設され、このエンジンへ燃料を供給するための燃料供給系を構成するものである。そして歯車６によってエンジンの出力の一部が取出されるとともに、電子タイマ７を介してカムシャフト１１を駆動し、カムシャフト１１に設けられているカム１２によって燃料噴射ポンプ５の各ポンプユニット内のプランジャを突上げて燃料を圧送するようにしている。各ポンプユニットの吐出側には噴射管８が接続されるとともに、この噴射管８の先端側には燃料噴射ノズル９が接続されている。
【００１６】
図３は燃料噴射ポンプ５内の各ポンプユニットの構造を示すものであって、ケーシング１０の下部にはカムシャフト１１が設けられており、このカムシャフト１１にカム１２が取付けられるようになっている。カム１２はタペット１３を介してプランジャ１４を上方に突上げるようになっている。なおプランジャ１４は圧縮コイルばね１５によって下方に押圧されている。そしてプランジャ１４にはロータリスリーブ１６が取付けられるとともに、このロータリスリーブ１６のピニオン１７にはコントロールラック１８が噛合うようになっている。
【００１７】
ケーシング１０内にはコントロールスリーブ２１が配されており、プランジャ１４と摺動可能に嵌合されている。そして上記コントロールスリーブ２１には図４および図５に示すようにスピルポート２２が設けられるとともに、外周面には横溝２３が設けられている。そして横溝２３はコントロールロッド２４の外周面に植設されているピン２５と係合されるようになっている。また図４に示すようにコントロールロッド２４の端部には、例えばロータリソレノイドから成るアクチュエータ２７が連結されている。
【００１８】
コントロールスリーブ２１に対して摺動可能に嵌合されているプランジャ１４の外周面には図４および図５に示すように、サクションポート２９と傾斜溝３０とが形成されるようになっている。これらのサクションポート２９、および傾斜溝３０はともにプランジャ１４の上端に開放している中心孔３１に連通されるようになっている。また図３に示すようにコントロールスリーブ２１の上方には補助ケーシング３４が取付けられており、このケーシング３４内が圧力室３５を構成している。そして圧力室３５の上部にはデリベリバルブ３６が取付けられるようになっている。
【００１９】
上記コントロールロッド２４の先端に連結されているアクチュエータ２７はコンピュータを含むＥＣＵ５６によって制御されるようになっている（図２参照）。すなわちアクチュエータ２７およびコントロールロッド２４を介してコントロールスリーブ２１を軸線方向に移動させることによって、この燃料噴射ポンプ５のプランジャ１４のプリストロークが制御されるようになっている。しかも上記ＥＣＵ５６はカムシャフト１１に取付けられている電子タイマ７をも制御するようになっている。
【００２０】
次に以上のような構成に係る燃料噴射ポンプ５の動作を説明する。カムシャフト１１に設けられているカム１２が図３に示すタペット１３を介してプランジャ１４を突上げると、燃料が圧送される。この動作は図５においてＡ〜Ｄに示されている。図５Ａに示すようにプランジャ１４のリフトが低いときには、プランジャ１４がリフトしても圧力室３５の圧力はサクションポート２９を通して逃げるために、圧力室３５内の燃料圧は上昇しない。
【００２１】
プランジャ１４が突上げられてコントロールスリーブ２１の下縁がプランジャ１４のサクションポート２９の下縁と対応するストロークになると、コントロールスリーブ２１によってサクションポート２９がブロックされて燃料の圧送が開始される。すなわち図５Ｂに示すように燃料が圧送されて燃料噴射ノズル９から噴射が開始される。
【００２２】
カム１２によってさらにプランジャ１４が突上げられ、図５Ｃに示すようにこのプランジャ１４のサクションポート２９、および傾斜溝３０がコントロールスリーブ２１によって閉じられたままプランジャ１４が図６Ｄに示す高さまでリフトする間は、燃料噴射ポンプ５は燃料の圧送を継続し、これによって燃料噴射ノズル９から燃料の噴射を行なう。
【００２３】
プランジャ１４に設けられた傾斜溝３０がコントロールスリーブ２１のスピルポート２２と図６Ｄに示すように整合したときに、圧力室３５内の高圧燃料がプランジャ１４の中心孔３１および傾斜溝３０を通ってスピルポート２２から排出されることになり、圧力室３５の燃料の圧力が急激に低下し、燃料噴射ポンプ５が燃料の圧送を停止し、燃料の噴射が終了する。このようにして燃料噴射ポンプ５はカム１２が１回転する毎に１回ずつ燃料を間欠的に圧送することになる。
【００２４】
エンジンの負荷に応じた燃料の噴射量の制御は、コントロールラック１８によって行なわれる。図２に示すラック用アクチュエータ５４によってコントロールラック１８を図３において紙面と垂直に移動させると、このラック１８の移動量がピニオン１７およびロータリスリーブ１６を介してプランジャ１４に伝達されることになり、プランジャ１４がコントロールスリーブ２１内において相対的に回転する。プランジャ１４が回転してもスピルポート２２の軸線方向の位置は変らないが、コントロールスリーブ２１のスピルポート２２と整合する傾斜溝３０の位置が変更されるために、プランジャ１４をコントロールラック１８によって回転させることにより、プランジャ１４の有効ストロークが変化する。このようにして燃料噴射ポンプが１回に噴射する燃料の噴射量が調整される。
【００２５】
次にこの燃料噴射ポンプ５のプリストロークの調整について説明する。図４に示すロータリソレノイドから成るアクチュエータ２７のコイルに通電を行なうと、ロータ２８が回転し、これに伴ってコントロールロッド２４が回転する。そしてコントロールロッド２４の回転がピン２５を介してコントロールスリーブ２１に伝達され、コントロールスリーブ２１がプランジャ１４に対して軸線方向上方または下方に移動する。
【００２６】
アクチュエータ２７によってコントロールスリーブ２１を上方へ移動させると、燃料を圧送するまでのプランジャ１４のストロークが大きくなる。すなわちプリストロークが大きくなる。これに対してアクチュエータ２７によってコントロールスリーブ２１を軸線方向下方へ移動させると、プランジャ１４が燃料を圧送するまでに要するストロークが小さくなる。すなわちプリストロークが小さくなる。なおこのようなプランジャ１４のプリストロークの変更に伴って、必然的に噴射のタイミングが変更される。すなわちプリストロークを大きく設定すると、噴射のタイミングが遅れ、プリストロークを小さくすると噴射のタイミングが早くなる。
【００２７】
このようにして燃料の噴射を行なう燃料噴射ポンプ５を備えるエンジンは、図１に示す吸気管４３および吸気マニホールド４１を通してエンジンの各シリンダに順次吸気を導入する。このような吸気は、シリンダ内におけるピストンの上死点への移動によって圧縮されて高温になり、ピストンがほぼ上死点に達するのに同期して、燃料噴射ノズル９から燃料の噴射が行なわれる。そして燃料の噴霧が上記吸気の熱によって自然着火される。燃焼によって発生した排気ガスは排気マニホールド４２および排気管４６を通して排出されるようになり、これによってエンジンが出力を生ずる。
【００２８】
ＥＣＵ５６からの信号によってアクチュエータ５３がレバー５２を介してＥＧＲバルブ５１を開くと、その開度に応じて排気ガスをＥＧＲ管５０を通して吸気側に戻すようになる。排気ガスがＥＧＲ管５０を通して吸気側に戻されると、吸気の熱容量が増大するとともに吸気中の酸素の相対濃度が低くなり、これによってシリンダ内における燃焼が緩慢になる。従って燃焼温度が抑えられ、窒素酸化物の生成量が少なくなってクリーンな排気ガスを排出するようになる。
【００２９】
ＥＣＵ５６がアクチュエータ５３を介してＥＧＲバルブ５１を開くのは、図６に示すＥＧＲ作動領域内にエンジンがある場合である。すなわちＥＣＵ５６は回転センサ５９によってエンジンの回転数を読込むとともに、図２に示すラック位置センサ６０によって燃料噴射ポンプ５のコトロールラック１８のストローク、すなわちラック位置を読込み、エンジンの状態がＥＧＲの作動領域かどうかの判断を行なう。そして作動領域の場合には上述の如くＥＧＲバルブ５１を開いて排気ガスを吸気側に戻し、ＥＧＲを行なう。これに対してＥＧＲの作動領域でない場合には、アクチュエータ５３はＥＧＲバルブ５１を閉じるようにしている。
【００３０】
このようなＥＧＲバルブ５１が開かれてＥＧＲが行なわれている状態で、アクセルペダル５７が急激に踏込まれると、ＥＧＲの作動停止の際における過渡時に、排気ガス中に黒煙の発生が見られる。そこで本実施の形態のエンジンにおいては、図７および図８に示すように、燃料噴射ポンプ５による燃料の噴射を遅延させるようにし、これによって黒煙の発生を低減している。
【００３１】
ＥＣＵ５６は図８に示すフローチャートに従ってアクセルペダル５７の踏込みをアクセルセンサ５８によって検出するとともに、その出力を微分して急加速かどうかの判断を行なう。そして急加速の場合にはエンジンの回転数とラック位置とから、ＥＧＲ領域かどうかの判断を行ない、さらにＥＧＲ領域内の所定の領域、すなわち図６において斜線で示す領域がどうかの判断を行なう。この領域はエンジンの種類毎に予め設定されている領域であって、とくに黒煙の発生を抑えることを必要とする領域である。
【００３２】
図６に示す斜線で示す領域である場合には、ＥＣＵ５６が図２に示すラック用アクチュエータ５４を介して燃料噴射ポンプ５のコントロールラック１８を増量側へ移動させるタイミングを図７Ｃに示すように遅らせる。これに対して通常の場合には、同図において点線で示すように燃料の噴射のタイミングを遅らせないようにしている。
【００３３】
一般に急加速時におけるＥＧＲバルブ５１の全閉状態への移行は、ＥＧＲバルブ５１の動作遅れ時間をもってなされる。このようなＥＧＲバルブ５１の応答性の悪さが黒煙の発生につながる。ところがここではこのようなＥＧＲバルブ５１の動作遅れを予め考慮し、図７Ｃに示すように燃料の噴射量を実線または２点鎖線で示すように遅延させるようにしているために、ＥＧＲバルブ５１を停止状態に切換える際における過渡時の黒煙の発生を図７Ｅに示すように大幅に低減することが可能になる。
【００３４】
このような燃料噴射の遅延動作は、図６において斜線を施した領域のみにおいて行なわれ、それ以外の領域においては通常のタイミングで燃料の噴射が行なわれる。従ってこのような対策を採っても、通常の場合におけるエンジンの出力を損うことがなく、これによって発進性等の悪化を最小限に抑えることが可能になる。
【００３５】
ここで用いられているプリストローク可変型の電子制御式燃料噴射ポンプ５は、アクセルセンサ５８の出力に応じてＥＣＵ５６によってアクチュエータ５４を介してコントロールラック１８を移動させるようにしている。従って図７Ａに示すアクセルセンサ５８の出力に対して、図７Ｃに示す燃料の噴射量のタイミングの変更は、ＥＣＵ５６内のＲＯＭに予め書込まれるプログラムの変更によって容易に対処することが可能になる。
【００３６】
そこでこの燃料噴射ポンプ５においては、噴射遅延のロジックを、ＥＧＲ作動領域内の特定の領域であって、しかもアクセルペダル５７が急激に踏込まれたときにのみ実行するようにしている。従ってそれ以外のときには燃料の噴射の遅延が行なわれないために、発進性が悪化したり加速感がなくなったりする不具合が最小限に抑えられることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ＥＧＲバルブを開いて排気ガスの一部を吸気側に戻すようにしたエンジンのＥＧＲ装置において、エンジンの状態がＥＧＲ作動領域内の、エンジンの種類毎に予め設定されかつ黒煙の発生を抑えることを必要とする領域であってエンジンの回転数が所定の回転数よりも高くしかもエンジンの負荷が所定の値よりも高い所定の領域であるか否かを検出する手段と、アクセルペダルの踏込みから急加速であるかどうかを判断する手段と、燃料の増量のタイミングを調整する手段と、を具備し、エンジンが所定の領域内にある状態で急加速のためのアクセルペダルの踏込みがあった場合であって判断する手段によって急加速であると判断された場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させるとともに、エンジンがＥＧＲの作動領域内であってしかも所定の領域外の場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させないようにしたものである。
【００３８】
従って上記所定の領域にある状態で急加速が行なわれた場合には、燃料の増量のタイミングを遅延させ、これによってＥＧＲの作動を停止させる際における過渡時の黒煙の発生を抑えることが可能になる。このような燃料の増量のタイミングの遅延は、上記所定の領域でのみしか行なわれないために、通常の走行時における加速感や発進性の悪化を最小限に抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＧＲ装置を備えるエンジンの平面図である。
【図２】燃料噴射ポンプの側面図である。
【図３】燃料噴射ポンプの要部縦断面図である。
【図４】コントロールスリーブの調整機構の要部斜視図である。
【図５】燃料の圧送動作を示す要部縦断面図である。
【図６】ＥＧＲの作動領域を示すグラフである。
【図７】燃料噴射のタイミングを遅延させる動作を示すグラフである。
【図８】燃料噴射を遅延させる制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
５  燃料噴射ポンプ
６  歯車
７  カップリング
８  噴射管
９  燃料噴射ノズル
１０  ケーシング
１１  カムシャフト
１２  カム
１３  タペット
１４  プランジャ
１５  圧縮コイルばね
１６  ロータリスリーブ
１７  ピニオン
１８  コントロールラック
２１  コントロールスリーブ
２２  スピルポート
２３  横溝
２４  コントロールロッド
２５  ピン
２７  アクチュエータ
２８  ロータ
２９  サクションポート
３０  傾斜溝
３１  中心孔
３４  補助ケーシング
３５  圧力室
３６  デリベリバルブ
４０  シリンダブロック
４１  吸気マニホールド
４２  排気マニホールド
４３  吸気管
４４  エアクリーナ
４５  クリーナエレメント
４６  排気管
５０  ＥＧＲ管
５１  ＥＧＲバルブ
５２  レバー
５３  ＥＧＲ用アクチュエータ
５４  ラック用アクチュエータ
５６  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
５７  アクセルペダル
５８  アクセルセンサ
５９  回転センサ
６０  ラック位置センサ
【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】
0003902331.tif 000009