(57)【要約】【課題】ポンプや発電機駆動用エンジンのように負荷増加状態が回転数の加速状態で現れないエンジンにおいて、ＥＧＲ量抑制又は中断によって急激な負荷増加状態におけるスモーク発生を防止する。【解決手段】過給機１１及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置１２を備えるエンジン１０で、前記エンジン１０の回転数Ｎを無負荷（アイドル）又は軽負荷運転から高負荷（負荷増加）状態に移行したときに、アイソクロナス制御、又はドループ制御を行なうエンジン１０において、負荷状態へ移行したときにエンジン実回転数Ｎが目標エンジン回転数Ｎｍよりも所定回転数ΔＮよりも低下したことを検知した場合には、前記ＥＧＲ装置１２のＥＧＲ弁１３を負荷状態に対応する通常の設定開度Ｆよりも所定開度分ΔＦだけ小さい開度まで絞る、或いはＥＧＲ弁１３を全閉とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を有するエンジンで、
前記エンジンの回転数を無負荷（アイドル）又は軽負荷運転から高負荷（負荷増加）状態に移行したときに、
目標エンジン回転数をアイドル運転時と同一に保つ(アイソクロナス)制御、或いは目標エンジン回転数をアイドル運転時よりも負荷状態に応じて所定割合で減少する(ドループ)制御を行なうエンジンにおいて、
エンジン実回転数が目標エンジン回転数よりも所定回転数よりも低下したことを検知した場合には、
前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を負荷状態に対応する通常の設定開度よりも所定開度分だけ小さい開度まで絞る、或いはＥＧＲ弁を全閉とする
ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応する通常の設定開度へ復帰する条件を、
エンジン実回転数の目標エンジン回転数に対する不足量が所定量以内とする
ことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンにおいて、
前記ＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応する通常の設定開度へ復帰する条件として、負荷移行状態からの所定時間経過も併有し、
所定時間経過後はエンジン実回転数の目標エンジン回転数に対する不足量が所定量以内となる復帰条件を満たさなくてもＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応した通常の設定開度へ復帰する
ことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を有するエンジンのＥＧＲ抑制又は中断制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンは公知である。過給機は、エンジンへ空気を圧縮して強制的に送り込む装置である。過給機を備えるエンジンは、自然吸気エンジンに対し同じ排気量でより大きな出力・トルクを得ることができる。
【０００３】
ＥＧＲ装置は、排気ガスの一部を吸気側に戻して吸入空気と混ぜる装置である。また、ＥＧＲ装置は、排気側と吸気側をつないだパイプにＥＧＲ弁を備えている。このＥＧＲ弁は、開閉することによって、排気ガスを吸気側に戻す量を調整する。このようにして、ＥＧＲ装置は、エンジンの燃焼温度を下げることで、光化学スモッグの原因である窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑えることができる。
【０００４】
しかし、エンジンの過渡状態において、過給機の応答遅れ、或いは過給機自体が吸排気の絞りとなることでＥＧＲ量が過大となるため、その時点での噴射量に対する吸入空気量が極端に不足し、スモークが発生する弊害がある。
【０００５】
従来、このスモーク発生防止のため、いくつかのＥＧＲ量制御手段が開示されている。特許文献１は、急加速時の過渡応答でのスモーク増加防止のためＥＧＲガス量を補正する過給機付きエンジンを開示している。また、特許文献２は、アイドル運転から加速状態になったときにＥＧＲ率を１０％程度にまで下げるエンジンを開示している。さらに、特許文献３は、急加速時でのＥＧＲ弁の全閉するエンジンを開示している。
【特許文献１】特開平０９−０２１３５６号公報
【特許文献２】特開平０９−０７９０９２号公報
【特許文献３】特開２００２−１６１７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献又は従来技術は、いずれも加速状態(すなわち、エンジン回転数増加時)でのＥＧＲ抑制又は中断であり、エンジン回転数低下時におけるＥＧＲ抑制又は中断については対象外である。
そこで、解決しようとする課題は、ポンプや発電機駆動用エンジンのように負荷増加状態が回転数の加速状態で現れないエンジンにおいて、ＥＧＲ抑制又は中断によって急激な負荷増加状態におけるスモーク発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
すなわち、請求項１においては、過給機及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を有するエンジンで、前記エンジンの回転数を無負荷（アイドル）又は軽負荷運転から高負荷（負荷増加）状態に移行したときに、目標エンジン回転数をアイドル運転時と同一に保つ(アイソクロナス)制御、或いは目標エンジン回転数をアイドル運転時よりも負荷状態に応じて所定割合で減少する(ドループ)制御を行なうエンジンにおいて、エンジン実回転数が目標エンジン回転数よりも所定回転数よりも低下したことを検知した場合には、前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ弁を負荷状態に対応する通常の設定開度よりも所定開度分だけ小さい開度まで絞る、或いはＥＧＲ弁を全閉とするものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載のエンジンにおいて、前記ＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応する通常の設定開度へ復帰する条件を、エンジン実回転数の目標エンジン回転数に対する不足量が所定量以内とするものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項２記載のエンジンにおいて、前記ＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応する通常の設定開度へ復帰する条件として、負荷移行状態からの所定時間経過も併有し、所定時間経過後はエンジン実回転数の目標エンジン回転数に対する不足量が所定量以内となる復帰条件を満たさなくてもＥＧＲ弁の開度を負荷状態に対応した通常の設定開度へ復帰するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、過給機及びＥＧＲ装置を備えるエンジンでポンプや発電機駆動用のように負荷増加状態が回転数の加速状態で現れないエンジンにおいても、過給機の応答遅れが発端となるＥＧＲ過多によって吸入空気量が不足することを解消して、スモークの発生を防止できる。
【００１３】
請求項２においては、請求項１記載の効果に加え、過給機が作動して吸入空気量が正常となった状態でＥＧＲを再開することができる。
【００１４】
請求項３においては、請求項２記載の効果に加え、負荷状態によってはエンジン実回転数が目標エンジン回転数より所定量以上低下したままでも、過給機は作動して吸入空気量は正常となる場合があり、このような場合に遅滞なくＥＧＲを再開することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る過給機及びＥＧＲ装置を備え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ＥＧＲ抑制制御のフローを示すフロー図、図３は同じく回転数低下しきい値マップを示すテーブル図である。図４は同じくＥＧＲ弁の通常開度設定マップを示すテーブル図である。
【００１６】
まず、図１を用いて、過給機及びＥＧＲ装置を有するエンジンについて、簡単に説明する。なお、本実施例において、エンジン１０は、建設機械に搭載されているエンジンであって、油圧ポンプを駆動するものとしている。
図１に示すように、エンジン１０には、過給機１１及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置１２が備えられている。つまり、燃焼室９を構成するシリンダヘッドには、吸気管１５及び排気管１６が接続され、それぞれ吸気バルブ６及び排気バルブ７により開閉可能とされている。さらに、吸気管１５と排気管１６をバイパスするＥＧＲ通路１４が接続される。また、過給機１１のコンプレッサー１７と排気タービン１８が、それぞれ、吸気管１５にあってはＥＧＲ通路１４より上流側及び排気管１６にあってはＥＧＲ通路１４より下流側に設けられる。なお、燃焼室９とは、シリンダヘッド、ピストンヘッド及びシリンダブロックで囲まれる閉空間のことである。
【００１７】
過給機１１は、エンジンへ空気を圧縮して強制的に送り込む装置である。本実施例においては、過給機１１を公知のターボチャージャーとしている。過給機１１は、コンプレッサー１７及び排気タービン１８から構成されている。また、コンプレッサー１７と排気タービン１８とは、回転軸１９によって接続されている。このような構成とすることで、排気ガスが排出されることにより排気タービン１８が作動（回転）され、同時に、回転軸１９を介してコンプレッサー１７が駆動されて、燃焼室９に圧縮した空気を送り込むことができる。
【００１８】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置１２は、排気ガスの一部を吸気側に戻して吸入空気と混ぜる装置である。また、ＥＧＲ装置１２は、ＥＧＲ通路１４及びＥＧＲ通路１３に設けられる開閉弁であるＥＧＲ弁１３から構成されている。このＥＧＲ弁１３は、開閉時間の変更或いは開閉量の変更によって、排気ガスを吸気側に戻す量を調整する。このようにして、ＥＧＲ装置は、燃焼温度を下げることで、光化学スモッグの原因である窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑えることができる。
【００１９】
制御手段となるＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（以下ＥＣＵ２０）は、エンジン運転状態を検出する回転数センサー２１、アクセル位置センサー２２、及びラック位置センサー２３等から信号を入力し、ＥＧＲ弁１３の開閉制御やラックアクチュエーターの制御等を行なうユニットである。
ここで、回転数センサー２１は、エンジン１０の実回転数Ｎを検出するセンサーである。また、アクセル位置センサー２２は、エンジン１０の目標回転数Ｎｍとしてアクセル位置を検出するセンサーである。さらに、ラック位置センサー２３は、エンジン負荷すなわち燃料噴射量として燃料噴射装置（図示略）のラック位置Ｌを検出するセンサーである。このような構成とすることで、エンジン状態に応じた適正なＥＧＲ率（排気ガスを再循環させる割合）を、ＥＧＲ弁１３によって制御している。
【００２０】
そして、ＥＣＵ２０は、ラックアクチュエーターを作動させてエンジン１０の燃料噴射量を電子的に制御し、エンジン回転数Ｎを目標回転数Ｎｍに安定させるユニットである。ここで、従来、燃料噴射量の制御手段として、アイソクロナス制御及びドループ制御が公知である。アイソクロナス制御は、エンジン１０に負荷がかかり回転数Ｎが減少すると、減少した回転数分を復帰するように燃料噴射量を増加して、当初の回転数Ｎｍを維持する制御である。他方、ドループ制御は、エンジン１０に負荷がかかるとその負荷の大きさに応じてエンジン回転数Ｎを減少させながら燃料噴射量を増加させる制御である。すなわち、目標回転数Ｎｍ自体がドループ特性により変化する。本実施例では、このようにエンジン負荷の変化に対しても所定の目標回転数Ｎｍを維持する制御を行なうものとする。
【００２１】
ここで、図２乃至図４を用いて、ＥＧＲ抑制制御について、詳細に説明する。
図２に示すように、ＥＧＲ抑制制御は、エンジン１０の負荷投入による回転数低下を検知（Ｓ１１０）すると、ＥＧＲ弁１３を通常設定開度よりも所定開度閉じる（Ｓ１２０）ことでＥＧＲ率を抑制する制御である。
【００２２】
ＥＣＵ２０は、目標回転数Ｎｍと実回転数Ｎとの差が所定しきい値ΔＮｘｙより大きいことを検知した場合には、ＥＧＲ抑制が必要と判断する（Ｓ１１０）。なお、所定しきい値ΔＮｘｙについては後述する。前記検知がされない場合は、エンジン１０は通常運転する（Ｓ１６０）。
【００２３】
また、ＥＣＵ２０は、前記検知がされたときは、ＥＧＲ抑制制御として、ＥＧＲ弁１３を通常設定開度Ｆｘｙより所定開度ΔＦだけ閉じる（Ｓ１２０）。ここで、ＥＧＲ中断制御として、ＥＧＲ弁１３を全閉としても良い。なお、通常設定開度Ｆｘｙについては後述する。
【００２４】
エンジン１０は、負荷がかかってもアイソクロナス制御によりエンジン回転数を目標回転数に一定に保つ或いは、ドループ制御により負荷状態に応じて所定割合で減少する制御を行なうため、負荷増加状態が回転数の加速状態として現れない。本発明は、前述の所定量（ΔＮｘｙ）以上の回転数低下を検知した場合には、ＥＧＲ抑制又は中断制御が行なわれるので、過給機１１の応答遅れが発端となってＥＧＲ過多が発生して吸入空気量が不足することを解消して、スモークの発生を防止できる。
【００２５】
次に、ＥＣＵ２０は、前記ＥＧＲ抑制又は中断制御（Ｓ１２０）後に、第一復帰条件として、目標回転数Ｎｍと実回転数Ｎとの差が所定しきい値ΔＮｘｙの所定割合Ａ（０〜１００％）より小さいかどうかを確認する（Ｓ１３０）。前記第一復帰条件を満たす場合には、エンジン１０の回転数が復帰したと判断する。
また、ＥＣＵ２０は、前記第一復帰条件によって復帰と判断されれば、ＥＧＲ弁１３を通常設定開度Ｆｘｙに戻し（Ｓ１５０）、通常運転を行なう（Ｓ１６０）。
【００２６】
このようにして、過給機１１が作動して吸入空気量が正常となった状態でＥＧＲを再開することができる。
【００２７】
次に、ＥＣＵ２０は、前記第一復帰条件（Ｓ１３０）を満たさない場合であっても、第二復帰条件として、所定量（ΔＮｘｙ）以上の回転数低下検知（Ｓ１２０）から所定時間ｔａが経過しているかどうかを確認する（Ｓ１４０）。この第二復帰条件を満たす場合には、ＥＧＲを再開可能と判断する。
また、ＥＣＵ２０は、前記第二復帰条件によってＥＧＲを再開可能と判断されれば、前述したようにＥＧＲ弁１３を通常設定開度Ｆｘｙに戻し（Ｓ１５０）、通常運転を行なう（Ｓ１６０）。
【００２８】
このようにして、負荷状態によってはエンジン実回転数が目標エンジン回転数より所定量以上低下したままでも、過給機は作動して吸入空気量は正常となる場合があり、このような場合に遅滞なく、ＥＧＲを再開することができる。
【００２９】
図３に示すように、所定しきい値ΔＮｘｙは、実回転数Ｎ毎、並びに、実ラック位置Ｌ毎に表される所定しきい値マップ３１として、予めＥＣＵ２０のＲＯＭ等の記憶手段に記憶されている。
実回転数Ｎは、Ｎ（ｘ）として、Ｎ（ｍｉｎ）〜Ｎ（ｍａｘ）まで表されている。他方、実ラック位置Ｌは、最大ラック位置に対するラック位置の割合であって、エンジン１０の投入負荷量を表している。また、実ラック位置Ｌ（ｙ）は、Ｌ（ｍｉｎ）〜Ｌ（ｍａｘ）まで表されている。つまり、実回転数Ｎのセル数×実ラック位置Ｌのセル数の数だけ各所定しきい値ΔＮｘｙが設定されている。
このようにして、回転数低下検知（Ｓ１２０）において、エンジン１０の実回転数Ｎ並びに投入負荷量に応じたΔＮｘｙを設定できる。
【００３０】
図４に示すように、ＥＧＲ弁１３の通常設定開度Ｆｘｙは、実回転数Ｎ毎、並びに、実ラック位置Ｌ毎に表される通常開度設定マップ３２として、予めＥＣＵ２０に記憶されている。
実回転数Ｎは、Ｎ（ｘ）として、Ｎ（ｍｉｎ）〜Ｎ（ｍａｘ）まで表されている。他方、実ラック位置Ｌ（ｙ）は、Ｌ（ｍｉｎ）〜Ｌ（ｍａｘ）まで表されている。つまり、実回転数Ｎのセル数×実ラック位置Ｌのセル数の数だけ各通常設定開度Ｆｘｙが設定されている。
このようにして、通常運転において、エンジン１０の実回転数Ｎ並びに負荷率に応じたＥＧＲ率を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る過給機及びＥＧＲ装置を備えるエンジンの全体的な構成を示した構成図。
【図２】同じくＥＧＲ抑制制御のフローを示すフロー図。
【図３】同じく回転数低下しきい値マップを示すテーブル図。
【図４】同じくＥＧＲ弁の通常開度設定マップを示すテーブル図。
【符号の説明】
【００３２】
１０    エンジン
１１    過給機
１２    排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置
１３    ＥＧＲ弁
１４    ＥＧＲ通路
１５    吸気管
１６    排気管
１７    コンプレッサー
１８    排気タービン
２０    Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（ＥＣＵ）
３１    所定しきい値マップ
３２    通常開度設定マップ
Ｎ    実回転数
Ｎｍ    目標回転数
ΔＮ    しきい値
Ｆ    通常設定開度
ΔＦ    開度抑制量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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