JPH10103085A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造及び制御の簡単な弁機構により、エンジ
ンの停止及び燃料系フェイル時の車両の自走を可能とす
るとともに、併せて吸気系のコンパクト化を図る。 【解決手段】 電子燃料噴射装置を備えるとともに、ア
クセルと機械的に連動するスロットル弁と、燃料系のフ
ェイル時に上記吸気通路を絞る副絞弁とを備えたものに
おいて、上記スロットル弁と副絞弁とを上記吸気通路に
直列に配置する一方、上記スロットル弁の最小開度状態
において車両の自走が可能なエンジンの低速回転時の必
要吸気量を確保する吸気量確保手段を備えるとともに、
上記副絞弁を全閉位置と全開位置に択一的に位置設定す
る。かかる構成により、上記副絞弁の簡単な制御により
エンジンの負荷運転と停止、及び燃料系フェイル時の車
両自走の確保が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、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】ディーゼルエンジンにおいては、運転性
のより一層の向上を図る観点から、燃料噴射装置とし
て、エンジンの運転状態に応じて電気的に燃料の噴射制
御（即ち、燃料噴射量制御と噴射時期制御）を行う電子
燃料噴射装置を備えることが試みられている（例えば、
特公平４−５９４５８号公報参照）。

【０００３】ところで、かかる電子燃料噴射装置を備え
たディーゼルエンジンにおいては、電気系の故障を想定
して燃料系のフェイル対策を十分に立てておくことが必
要である。このフェイルに対するごく初歩の対策として
は、運転者がアクセルを戻した時にこのアクセルに連動
するスロットル弁が全閉とされ、吸気の遮断によりエン
ジンが停止するように構成することである。

【０００４】しかし、ディーゼルエンジンは、元々、圧
縮比が極めて高いことから、例えば運転者が車両を停車
させ、イグニッションキーを抜いても、暫くエンジンが
回転する現象、所謂、キーオフショックという現象があ
る。このキーオフショックを効果的に防止する観点か
ら、例えば上掲公知例においては、吸気通路に、アクセ
ルと連動して開閉するスロットル弁と、圧力式アクチュ
エータにより開閉駆動されるシャッター弁とを並列に配
置し、上記スロットル弁はこれを全閉可能とし、また上
記シャッター弁はこれを全開と全閉と半開の三位置を取
り得るように構成し、エンジン停止時には、スロットル
弁とシャッター弁を共に全閉としてエンジンへの吸気の
導入を完全に遮断することでキーオフショックを防止す
るようにしたものが開示されている。このキーオフショ
ック対策は、燃料系のフェイル対策としても有効であ
り、上記した初歩段階のフェイル対策よりもさらに一歩
進んだ対策と言える。

【０００５】また、この公知例のものにおいては、例え
ば燃料系のフェイル時には運転者がアクセルから足を離
すことで上記スロットル弁が全閉とされるので、該スロ
ットル弁の作動に対応して上記シャッター弁が半開とさ
れるように作動設定すれば、燃料系のフェイル時におい
てもエンジンを低速回転させるに必要な吸気量が確保さ
れるので、車両を自走させて退避させることが可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来例
のものにおいては、上記シャッター弁を「全開」と「全
閉」と「半開」の三つの状態に設定する必要上、上記圧
力式アクチュエータを二つの圧力室を備えた複合構造と
するとともに、このアクチュエータの各圧力室の圧力を
制御するための制御弁を二つ備えている。

【０００７】このため、吸気系の構造が複雑となりそれ
だけコストアップになるとともに、上記スロットル弁と
シャッター弁とが吸気通路に対して並列に配置されてい
るのでこれら各弁の配置スペースの確保上、上記吸気通
路の径方向における形状が大型化し、近年のエンジンの
コンパクト化という要請に反することになり好ましくな
い。

【０００８】そこで本願発明は、構造及び制御の簡単な
弁機構により、エンジンの停止及び燃料系フェイル時の
車両の自走を可能とするとともに、併せて吸気系のコン
パクト化をも図り得るようにしたディーゼルエンジンの
制御装置を提案することを目的としてなされたものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。

【００１０】本願の第１の発明では、エンジンの運転状
態に応じて燃料の噴射制御を行う電子燃料噴射装置を備
えるとともに、アクセルと機械的に連動して吸気通路を
絞るスロットル弁と、燃料系のフェイル時に上記吸気通
路を絞る副絞弁とを備えたディーゼルエンジンの制御装
置において、上記スロットル弁と副絞弁とを上記吸気通
路に対してその通路方向に前後して直列に配置する一
方、上記スロットル弁あるいはその近傍部位に該スロッ
トル弁の最小開度状態において車両の自走が可能なエン
ジンの低速回転時の必要吸気量を確保する吸気量確保手
段を備えるとともに、上記副絞弁を上記吸気通路を全閉
とする全閉位置と全開とする全開位置の二位置に択一的
に位置設定する如く構成したことを特徴としている。

【００１１】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかるディーゼルエンジンの制御装置において、上記副
絞弁を、上記スロットル弁よりも吸気下流側位置に配置
し、且つイグニッションスイッチのＯＦＦ操作時には全
閉位置に位置設定することを特徴としている。

【００１２】本願の第３の発明では、上記第１又は第２
の発明にかかるディーゼルエンジンの制御装置におい
て、上記副絞弁を開閉駆動する弁駆動手段を、上記副絞
弁に連動可能に連結された圧力式アクチュエータと該ア
クチュエータへの圧力の給排を制御する一つの制御弁と
で構成したことを特徴としている。

【００１３】本願の第４の発明では、上記第１、第２又
は第３の発明にかかるディーゼルエンジンの制御装置に
おいて、上記吸気量確保手段を、上記スロットル弁に設
けられた通孔で構成したことを特徴としている。

【００１４】

【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。

【００１５】 本願の第１の発明にかかるディーゼル
エンジンの制御装置によれば、エンジンの運転状態に応
じて燃料の噴射制御を行う電子燃料噴射装置を備えると
ともに、アクセルと機械的に連動して吸気通路を絞るス
ロットル弁と、燃料系のフェイル時に上記吸気通路を絞
る副絞弁とを備えたディーゼルエンジンの制御装置にお
いて、上記スロットル弁と副絞弁とを上記吸気通路に対
してその通路方向に前後して直列に配置する一方、上記
スロットル弁あるいはその近傍部位に該スロットル弁の
最小開度状態において車両の自走が可能なエンジンの低
速回転時の必要吸気量を確保する吸気量確保手段を備え
るとともに、上記副絞弁を上記吸気通路を全閉とする全
閉位置と全開とする全開位置の二位置に択一的に位置設
定する如く構成しているので、上記副絞弁の全開時には
アクセルに連動した上記スロットル弁の開閉作動により
エンジンへの吸気量が制御され、特にスロットル弁の最
小開度状態においては吸気量確保手段により車両の自走
が可能なエンジンの低速回転時の必要吸気量が確保され
るので例えば燃料系のフェイル時においても車両を自走
させて安全な場所に退避させることができることにな
る。また、上記副絞弁の全閉時には、アクセルに連動し
て上記スロットル弁が最小開度に設定されることでエン
ジンへの吸気量が完全に遮断されるので、キーオフショ
ックを伴うことなくエンジンを速やかに停止させること
ができるものである。

【００１６】即ち、この発明のディーゼルエンジンの制
御装置によれば、上記副絞弁の全開と全閉の間での開閉
という簡単な制御によりエンジンの負荷運転と停止、及
び燃料系フェイル時の車両自走の確保が実現されるもの
であり、例えば上掲公知例の如くシャッターバルブを全
開と半開と全閉の三作動の間で切り換える必要がある場
合に比して、制御の簡略化が図れるものである。また、
スロットル弁と副絞弁とを吸気通路に対して直列に配置
しているので、例えば公知例の如くこれらを並列に配置
する場合に比して、吸気通路の径方向のコンパクト化が
図れるものである。

【００１７】 本願の第２の発明にかかるディーゼル
エンジンの制御装置によれば、上記副絞弁を、上記スロ
ットル弁よりも吸気下流側位置（即ち、エンジンに近い
側）に配置し、且つイグニッションスイッチのＯＦＦ操
作時には全閉位置に位置設定するようにしているので、
イグニッションスイッチのＯＦＦ操作時にはエンジンへ
の吸気が完全に遮断されるとともに、例えば該副絞弁が
スロットル弁よりも吸気上流側に配置される場合に比し
て、エンジン停止操作時においてキーオフショックの原
因となる圧縮される空気量が少なくなり、それだけキー
オフショックがより効果的に防止されるものである。

【００１８】 本願の第３の発明にかかるディーゼル
エンジンの制御装置によれば、上記副絞弁を開閉駆動す
る弁駆動手段を、上記副絞弁に連動可能に連結された圧
力式アクチュエータと該アクチュエータへの圧力の給排
を制御する一つの制御弁とで構成しているので、例えば
上掲公知例の如くシャッターバルブの駆動を、複合構造
の圧力式アクチュエータと二つの制御弁とによって行う
構成の場合に比して、弁駆動手段の構成が簡略化され、
それだけコストの低廉化が可能となるものである。

【００１９】 本願の第４の発明にかかるディーゼル
エンジンの制御装置によれば、上記吸気量確保手段を上
記スロットル弁に設けられた通孔で構成しているので、
簡単な構成でスロットル弁の最小開度時における必要吸
気量を確保することかでき、燃料系の構造の簡略化が図
れるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本願発明を好適な実施形態
に基づいて具体的に説明する。図１には、本願発明にか
かる制御装置を備えたディーゼルエンジンの全体システ
ム図を示しており、同図において符号１はエンジン、２
は吸気ポート８に接続された吸気通路、３は排気ポート
９に接続されるとともにその通路途中にキャタリスト７
を備えた排気通路であり、この吸気通路２と排気通路３
とに跨がって過給機５が配置されている。また、上記エ
ンジン１にはインジェクター１２が備えられており、該
インジェクター１２には後述する燃料噴射装置１０が接
続されている。以下、このエンジン１の吸気系と燃料系
及びこれらの制御系についてその構成を具体的に説明す
る。

【００２１】吸気系 上記吸気通路２の上記過給機５より上流側位置には、エ
アクリーナ４が、下流側位置にはインタークーラ６が、
それぞれ設けられるとともに、該インタークーラ６と吸
気ポート８との中間位置には、次述するスロットル弁１
６と副絞弁１７とが、該スロットル弁１６が副絞弁１７
より吸気上流側に位置した状態で吸気通路方向に前後し
て直列に配置されている。

【００２２】上記スロットル弁１６は、図１及び図２に
示すように、連動ワイヤ１９を介してアクセル１８の操
作に連動して開閉駆動され、該アクセル１８の最大踏込
操作時には最大開度（図２に鎖線図示する開度位置であ
って、以下においてはこれを「全開」という）に設定さ
れる一方、該アクセル１８の踏込操作の解除時には図２
に実線図示する最小開度に設定される。

【００２３】ここで、このスロットル弁１６が最小開度
に設定された状態においては、該スロットル弁１６によ
り上記吸気通路２が遮蔽された状態とされるが、このス
ロットル弁１６に所定径の通孔２４，２４，・・（特許
請求の範囲中の「吸気量確保手段」に該当する）を適数
個設けることで、最小開度状態においても所定の吸気量
が確保できるようになっている。この所定の吸気量と
は、具体的には、スロットル弁１６が最小開度に設定さ
れた状態において、車両の自走が可能なエンジンの低速
回転（例えば、３０００ｒｐｍ以下）を維持し得る吸気
量とされる。

【００２４】尚、このようにスロットル弁１６の最小開
度においても所定の吸気量が確保されることから、以下
においては、このスロットル弁１６の最小開度を「半
開」という。また、このスロットル弁１６の開度はアク
セル開度センサ３３により検出され、アクセル開度信号
として後述のコントロールユニット１３に出力される。
さらに、上記アクセル１８の踏込が解除された状態（即
ち、アイドル運転状態）は、該アクセル１８に近接して
配置されたアイドルスイッチ３２により検出され、アイ
ドル信号として後述のコントロールユニット１３に出力
される。

【００２５】一方、上記副絞弁１７は、図２に鎖線図示
する「全開」と実線図示する「全閉」とに択一的に位置
設定されるものであって、その開閉駆動は、該副絞弁１
７に連動可能に連結された作動子２０ａを備えた空圧式
アクチュエータ２０と該空圧式アクチュエータ２０の圧
力室２０ｂの圧力を制御するソレノイドバルブ２３（特
許請求の範囲中の「制御弁」に該当する）とからなる弁
駆動手段により行われる。即ち、上記空圧式アクチュエ
ータ２０の圧力室２０ｂは負圧管２１を介して真空ポン
プ２２に接続されるとともに、該負圧管２１の通路途中
には該負圧管２１への大気導入を制御するソレノイドバ
ルブ２３が備えられている。そして、上記ソレノイドバ
ルブ２３を閉弁して上記空圧式アクチュエータ２０の圧
力室２０ｂに負圧を導入することで上記副絞弁１７は全
閉とされ、また上記ソレノイドバルブ２３を開弁して上
記圧力室２０ｂに大気を導入することで上記副絞弁１７
は全開とされる。尚、このソレノイドバルブ２３の作動
は、後述するコントロールユニット１３からの制御信号
により制御される。

【００２６】燃料系 燃料系は、上記インジェクター１２と次述の燃料噴射装
置１０とを噴射管１４により接続して構成される。

【００２７】上記燃料噴射装置１０は、所謂、分配型燃
料噴射装置であって、プランジャ２６により加圧される
燃料を上記エンジン１の各気筒に設けた各インジェクタ
ー１２，１２，・・に順次分配供給するとともに、燃料
噴射量は加圧燃料をスピル弁１１により適宜スピルさせ
ることで制御される。尚、このスピル弁１１の作動は、
後述するコントロールユニット１３からの制御信号によ
り行われる。また、上記燃料噴射装置１０には回転数セ
ンサ３１が備えられており、該回転数センサ３１により
検出される回転数信号は上記コントロールユニット１３
に入力される。

【００２８】制御系 制御系は、次述するコントロールユニット１３と上記回
転数センサ３１とアイドルスイッチ３２とアクセル開度
センサ３３とで構成される。

【００２９】燃料噴射量の制御 燃料噴射量の制御は、アクセル開度センサ３３で検出さ
れるアクセル開度（即ち、エンジン負荷）に応じて上記
コントロールユニット１３により上記スピル弁１１のス
ピル量を制御することにより行われる。

【００３０】吸気量の制御 吸気量の制御は、本願発明の要旨をなす制御であって、
上記アクセル１８の踏み込み操作に対応した上記スロッ
トル弁１６の開度制御と上記ソレノイドバルブ２３によ
る上記副絞弁１７の開度制御とで行われる。そして、こ
の場合、上記副絞弁１７の開度制御は、エンジンの運転
状況に応じて行われる。

【００３１】即ち、この実施形態においては、図３に示
すように、エンジンの運転状況として「通常モード」と
「フェイル時」と「イグニッション（ＩＧ）−ＯＦＦ
時」の三つに大きく分けている。そして、さらに、「通
常モード」はこれを「アイドル」と「部分負荷〜全負
荷」に分け、また「フェイル時」はこれを「ＥＣＵ自体
のフェイル」と「走行意思が無い場合のフェイル」と
「走行意思が有る場合のフェイル」とに分けている。

【００３２】ここで、「ＥＣＵ自体のフェイル」とは、
ＥＣＵそのもののがフェイルし、いかなる制御が行われ
るかが不明である場合であって、この場合には安全確保
上、エンジンを停止させる必要がある。

【００３３】「走行意思が無い場合のフェイル」とは、
例えばアクセル１８が戻されているにも拘わらず、燃料
噴射量が多量であるような場合であって、この場合にも
安全確保上、エンジンを停止させる必要がある。

【００３４】「走行意思がある場合のフェイル」とは、
例えばアクセル１８が踏み込まれているのにスロットル
弁１６が開かないような場合であって、この場合には車
両を自走させることができるとともに車両の走行をブレ
ーキにより停止させることができるような低速回転を確
保する必要があり、ここではこの制御基準となるエンジ
ン回転数を３０００ｒｐｍ以下に設定している。

【００３５】尚、ＩＧ−ＯＦＦ時には、当然ながら、エ
ンジンを停止させる必要がある。

【００３６】以上の如きエンジンの各運転状況に対応し
た吸気量制御を行うべく上記スロットル弁１６と副絞弁
１７が制御されるものであり、この制御の実際を図３に
基づいて説明すると次の通りである。

【００３７】「通常モード時」通常モードでのアイドル
時には、運転者がアクセル１８を離すことからスロット
ル弁１６は自動的に「全閉」とされるが、副絞弁１７は
このスロットル弁１６の作動に対応して「全開」に設定
される。従って、この状態では、吸気系全体の絞り状態
は「半開」となり、エンジンは低速にてアイドル回転を
することになる。

【００３８】通常モードでの部分負荷〜全負荷時には、
スロットル弁１６は運転者のアクセル操作に対応して
「半開」〜「全開」の間で適宜開閉駆動されるが、上記
副絞弁１７は常時「全開」に保持され、吸気系全体とし
ては「半開」と「全開」の間で変化する。従って、上記
スロットル弁１６の開度に応じた吸気量が確保され、エ
ンジンはアクセル操作に対応して部分負荷運転〜全負荷
運転の間で運転される。

【００３９】「フェイル時」ＥＣＵ自体のフェイル時に
は、副絞弁１７はフェイル判定に基づいて「全閉」とさ
れる。従って、運転者が異常を感じてアクセルを離すこ
とでスロットル弁１６が半開とされた場合は勿論のこ
と、スロットル弁１６が「全開」に保持されている場合
であっても、吸気系全体としては「全閉」状態となり、
エンジンは停止される。

【００４０】走行意思が無い場合のフェイル時には、ス
ロットル弁１６は運転者がアクセルを離していることで
「半開」とされるが、副絞弁１７はフェイル判定に基づ
いて「全閉」とされる。従って、吸気系全体としては
「全閉」状態となり、エンジンは停止される。

【００４１】走行意思がある場合のフェイル時には、ス
ロットル弁１６は運転者のアクセル操作にも拘わらず開
かないので「半開」とされる。副絞弁１７は、フェイル
判定に基づいて「全開」とされる。従って、吸気系全体
としては「半開」状態となり、エンジンは３０００ｒｐ
ｍ以下の低速にて運転され、車両の自走による退避動作
等が可能になるものである。

【００４２】「ＩＧ−ＯＦＦ」この場合には、スロット
ル弁１６は運転者によるアクセルの戻し操作により「半
開」とされる。副絞弁１７は、イグニッションのＯＦＦ
操作を受けて「全閉」とされる。従って、吸気系全体と
して「全閉」状態となり、エンジンは停止される。

【００４３】以上のような吸気量制御が行われること
で、上記副絞弁の全開と全閉の間での開閉という簡単な
制御によりエンジンの負荷運転と停止、及び燃料系フェ
イル時の車両自走の確保が実現されるものであり、例え
ば上掲公知例の如くシャッターバルブを全開と半開と全
閉の三作動の間で切り換える必要がある場合に比して、
制御の簡略化が図れるものである。また、スロットル弁
と副絞弁とを吸気通路に対して直列に配置しているの
で、吸気通路の径方向のコンパクト化が図れるものであ
る。

【００４４】また、この実施形態にかかるディーゼルエ
ンジンの制御装置によれば、上記副絞弁１７を、上記ス
ロットル弁１６よりも吸気下流側位置に配置し、且つイ
グニッションスイッチのＯＦＦ操作時には全閉位置に位
置設定するようにしているので、イグニッションスイッ
チのＯＦＦ操作時にはエンジン１への吸気が完全に遮断
されるとともに、キーオフショックの原因となる圧縮さ
れる空気量が少なくなることから、キーオフショックが
より効果的に防止されるものである。

【００４５】さらに、上記副絞弁１７の開閉駆動を、該
副絞弁１７に連動可能に連結された圧力式アクチュエー
タ２０と該アクチュエータ２０の圧力を制御する一つの
ソレノイドバルブ２３とで行うようにしているので、例
えば上掲公知例の如くシャッターバルブの駆動を、複合
構造の圧力式アクチュエータと二つの制御弁とによって
行う構成の場合に比して、弁機構の構成が簡略化され、
それだけコストの低廉化が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかるディーゼルエンジンの制御装
置の全体システム図である。

【図２】図１に示したスロットル弁部分の構造説明図で
ある。

【図３】バルブ特性図である。

【符号の説明】

１はエンジン、２は吸気通路、３は排気通路、４はエア
クリーナ、５は過給機、６はインタークーラ、７はキャ
タリスト、８は吸気ポート、９は排気ポート、１０は燃
料噴射装置、１１はスピル弁、１２はインジェクター、
１３はコントロールユニット、１５はスロットルボデ
ィ、１６はスロットル弁、１７は副絞弁、１８はアクセ
ル、１９は連動ワイヤ、２０は空圧式アクチュエータ、
２１は負圧管、２２は真空ポンプ、２３はソレノイドバ
ルブ、２４は通孔である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 弘明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの運転状態に応じて燃料の噴射
   制御を行う電子燃料噴射装置を備えるとともに、アクセ
   ルと機械的に連動して吸気通路を絞るスロットル弁と、
   燃料系のフェイル時に上記吸気通路を絞る副絞弁とを備
   えたディーゼルエンジンの制御装置であって、 上記スロットル弁と副絞弁とを上記吸気通路に対してそ
   の通路方向に前後して直列に配置する一方、 上記スロットル弁あるいはその近傍部位には、該スロッ
   トル弁の最小開度状態において車両の自走が可能なエン
   ジンの低速回転時の必要吸気量を確保する吸気量確保手
   段を備えるとともに、 上記副絞弁は上記吸気通路を全閉とする全閉位置と全開
   とする全開位置の二位置に択一的に位置設定される如く
   構成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記副絞弁が、上記スロットル弁よりも吸気下流側位置
   に配置され、且つイグニッションスイッチのＯＦＦ操作
   時には全閉位置に位置設定されることを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 上記副絞弁を開閉駆動する弁駆動手段が、上記副絞弁に
   連動可能に連結された圧力式アクチュエータと該アクチ
   ュエータへの圧力の給排を制御する一つの制御弁とで構
   成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの制
   御装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３において、 上記吸気量確保手段が、上記スロットル弁に設けられた
   通孔で構成されていることを特徴とするディーゼルエン
   ジンの制御装置。