白煙防止装置
【課題】白煙の発生を有効に抑制できる白煙防止装置を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ５とエンジン２の間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンク１３から高圧空気を吸気マニホールド９に導入する高圧空気導入手段１４と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップ１５と、白煙マップ１５を複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、高圧空気導入手段１４を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部１６とを備える。
【解決手段】ターボチャージャ５とエンジン２の間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンク１３から高圧空気を吸気マニホールド９に導入する高圧空気導入手段１４と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップ１５と、白煙マップ１５を複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、高圧空気導入手段１４を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白煙の発生を有効に抑制できる白煙防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、ディーゼルエンジンは、圧縮比が高い構造となっている。圧縮比が高いのは、圧縮比を低くすると圧縮端における温度や圧力が低下して着火が鈍くなり、白煙が発生するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧縮比が高いディーゼルエンジンは、最高筒内圧が高いので、構成部品には高い最高筒内圧に十分耐えられるだけの強度が要求される。このため、構成部品の構造や材料が高圧耐久仕様に制約されてしまう。これに対し、圧縮比が低いディーゼルエンジンが実現されれば、構成部品の構造や材料に対する耐圧仕様が緩和できる。従って、ディーゼルエンジンの低圧縮比化は実現が望まれる。
【０００５】
また、近年では、ディーゼルエンジンを小型化して効率化を図るダウンサイジングが提唱されており、ダウンサイジングによる低圧縮比化は避けられない。
【０００６】
ディーゼルエンジンの低圧縮比化の実現のためには、白煙の発生を有効に抑制できる技術が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、白煙の発生を有効に抑制できる白煙防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の白煙防止装置は、ターボチャージャとエンジンの間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンクから高圧空気を吸気マニホールドに導入する高圧空気導入手段と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップと、前記白煙マップを前記複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、前記高圧空気導入手段を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部とを備えたものである。
【０００９】
前記白煙マップに各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納され、前記ブースト圧上昇制御部は、ブースト圧が目標ブースト圧に達するまで前記高圧空気導入手段を作動させてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１１】
（１）白煙の発生を有効に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の白煙防止装置を実装したエンジンの主要部構成図である。
【図２】本発明の白煙防止装置における制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の白煙防止装置１を適用する車両は、エンジン２の排気マニホールド３に排気管４が接続され、排気管４にターボチャージャ５のタービン６の入口が接続される。タービン６の出口は、図示省略した排気ガス処理装置を介して大気に繋がる。ターボチャージャ５のコンプレッサ７の入口は、図示省略したエアフィルタを介して大気に繋がる。コンプレッサ７の出口に吸気管８が接続され、吸気管８にエンジン２の吸気マニホールド９が接続される。排気管４と吸気管８との間には、ＥＧＲバルブ１０とＥＧＲクーラ１１を有するＥＧＲ装置１２が設けられる。
【００１５】
白煙防止装置１は、ターボチャージャ５とエンジン２の間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンク１３から高圧空気を吸気マニホールド９に導入する高圧空気導入手段１４と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップ１５と、白煙マップ１５を複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、高圧空気導入手段１４を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部１６とを備える。
【００１６】
空気ブレーキ用エアタンク１３は、図示しない空気ブレーキに供給するための圧縮空気を貯えるものである。空気ブレーキは、従来より車両、特に中型や大型車両に採用されている。空気ブレーキ用エアタンク１３は、図示しない専用のコンプレッサにより圧縮空気を貯えるが、大きな制動力を得る必要のため、ターボチャージャ５のコンプレッサ７で実現可能な最大のブースト圧よりも高い圧力で圧縮空気を貯えることができる。
【００１７】
高圧空気導入手段１４は、空気ブレーキ用エアタンク１３に接続される高圧配管１７と、高圧配管１７に接続されて吸気管８に挿入されるアシストバルブ１８とからなる。アシストバルブ１８は、ＥＧＲ装置１２の接続箇所よりもコンプレッサ７側に設けられる。アシストバルブ１８は、開かれると高圧配管１７を吸気管８に連通させ、閉じられると高圧配管１７を吸気管８から遮断するバルブである。
【００１８】
白煙マップ１５及びブースト圧上昇制御部１６は、従来より燃料噴射制御を行っている電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）にソフトウェアとして組み込まれる。ＥＣＵには、図２の制御手順に使用する全てのエンジンパラメータ（センサ検出値や計算値）の現在値が把握されている。
【００１９】
白煙マップ１５の引数となるエンジンパラメータは、いずれも白煙の発生に関連のあるエンジンパラメータであり、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温、ブースト圧、吸入空気量、水温、油温、燃料噴射時期が該当する。白煙マップ１５は、これらのエンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態ごとに、白煙発生の可能性が有るか無いかを示したものである。ただし、これらのエンジンパラメータ全てを同時に引数とする多次元マップを構成しても、一般的なＥＣＵの処理能力では扱うことが困難であるから、１ないし２種類のエンジンパラメータによる１次元マップ、２次元マップを組み合わせて白煙マップ１５を構成するとよい。
【００２０】
本実施形態では、白煙マップ１５には、各エンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報に加えて、各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納される。白煙発生の可能性有無を示す情報や白煙防止に必要な目標ブースト圧は、エンジンパラメータを変化させて行う実験により得られる。
【００２１】
以下、本発明の白煙防止装置１の動作を説明する。
【００２２】
今、高圧空気導入手段１４は非作動であるものとする。アシストバルブ１８が閉じられているため、高圧配管１７が吸気管８から遮断されている。したがって、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気は吸気管８に流れることはない。エンジン２の排気マニホールド３から排出された排気ガスが排気管４からターボチャージャ５のタービン６に導入される。これによりターボチャージャ５のコンプレッサ７では空気が圧縮される。コンプレッサ７にて圧縮された空気は、吸気管８からエンジン２の吸気マニホールド９に送り込まれる。ＥＧＲ装置１２では、排気管４の排気ガスがＥＧＲバルブ１０の開度に応じて取り込まれ、ＥＧＲクーラ１１で冷却されて吸気管８に循環される。
【００２３】
白煙防止装置１は、図２の制御手順を常時実行する。
【００２４】
図２に示されるように、ステップＳ１にて、ブースト圧上昇制御部１６は、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温、ブースト圧、吸入空気量、水温、油温、燃料噴射時期を引数として白煙マップ１５を参照する。ブースト圧上昇制御部１６は、白煙マップ１５から読み取った情報から現在のエンジン状態は白煙発生の可能性有りかどうかを判定する。判定がＮＯ、すなわち白煙発生の可能性が無いときは、何もせずステップＳ１に戻る。判定がＹＥＳ、すなわち白煙発生の可能性が有るときは、ステップＳ２に進む。
【００２５】
ステップＳ２にて、ブースト圧上昇制御部１６は、白煙マップ１５を参照し現在のエンジン状態で白煙防止に必要な目標ブースト圧を読み取り、この目標ブースト圧をブースト圧の制御目標に設定する。
【００２６】
ステップＳ３にて、ブースト圧上昇制御部１６は、高圧空気導入手段１４を作動させる。これにより、アシストバルブ１８が開かれると、高圧配管１７が吸気管８に連通するので、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気が高圧配管１７から吸気管８を経て吸気マニホールド９に送り込まれる。この結果、ブースト圧が上昇する。
【００２７】
ステップＳ４にて、ブースト圧上昇制御部１６は、ブースト圧が目標ブースト圧に達したかどうかを判定する。判定がＮＯであれば、ステップＳ４に戻る。判定がＹＥＳであれば、高圧空気導入手段１４を非作動にしてステップＳ１に戻る。
【００２８】
以上説明したように、白煙防止装置１によれば、白煙発生の可能性があるエンジン状態になると、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気が吸気マニホールド９に導入され、ブースト圧が白煙防止に必要な目標ブースト圧まで上昇するので、白煙の発生を有効に抑制できる。
【００２９】
白煙防止装置１は、従来からある空気ブレーキ用の高圧空気を利用するので、新規な蓄圧タンクを追加する必要がなく、構成が簡素であると共に、ターボチャージャ５のコンプレッサ７のブースト圧よりも十分に高いブースト圧が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 白煙防止装置
２ エンジン
５ ターボチャージャ
９ 吸気マニホールド
１３ 空気ブレーキ用エアタンク
１４ 高圧空気導入手段
１５ 白煙マップ
１６ ブースト圧上昇制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白煙の発生を有効に抑制できる白煙防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来一般に、ディーゼルエンジンは、圧縮比が高い構造となっている。圧縮比が高いのは、圧縮比を低くすると圧縮端における温度や圧力が低下して着火が鈍くなり、白煙が発生するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８５０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧縮比が高いディーゼルエンジンは、最高筒内圧が高いので、構成部品には高い最高筒内圧に十分耐えられるだけの強度が要求される。このため、構成部品の構造や材料が高圧耐久仕様に制約されてしまう。これに対し、圧縮比が低いディーゼルエンジンが実現されれば、構成部品の構造や材料に対する耐圧仕様が緩和できる。従って、ディーゼルエンジンの低圧縮比化は実現が望まれる。
【０００５】
また、近年では、ディーゼルエンジンを小型化して効率化を図るダウンサイジングが提唱されており、ダウンサイジングによる低圧縮比化は避けられない。
【０００６】
ディーゼルエンジンの低圧縮比化の実現のためには、白煙の発生を有効に抑制できる技術が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、白煙の発生を有効に抑制できる白煙防止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の白煙防止装置は、ターボチャージャとエンジンの間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンクから高圧空気を吸気マニホールドに導入する高圧空気導入手段と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップと、前記白煙マップを前記複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、前記高圧空気導入手段を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部とを備えたものである。
【０００９】
前記白煙マップに各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納され、前記ブースト圧上昇制御部は、ブースト圧が目標ブースト圧に達するまで前記高圧空気導入手段を作動させてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１１】
（１）白煙の発生を有効に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の白煙防止装置を実装したエンジンの主要部構成図である。
【図２】本発明の白煙防止装置における制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の白煙防止装置１を適用する車両は、エンジン２の排気マニホールド３に排気管４が接続され、排気管４にターボチャージャ５のタービン６の入口が接続される。タービン６の出口は、図示省略した排気ガス処理装置を介して大気に繋がる。ターボチャージャ５のコンプレッサ７の入口は、図示省略したエアフィルタを介して大気に繋がる。コンプレッサ７の出口に吸気管８が接続され、吸気管８にエンジン２の吸気マニホールド９が接続される。排気管４と吸気管８との間には、ＥＧＲバルブ１０とＥＧＲクーラ１１を有するＥＧＲ装置１２が設けられる。
【００１５】
白煙防止装置１は、ターボチャージャ５とエンジン２の間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンク１３から高圧空気を吸気マニホールド９に導入する高圧空気導入手段１４と、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップ１５と、白煙マップ１５を複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、高圧空気導入手段１４を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部１６とを備える。
【００１６】
空気ブレーキ用エアタンク１３は、図示しない空気ブレーキに供給するための圧縮空気を貯えるものである。空気ブレーキは、従来より車両、特に中型や大型車両に採用されている。空気ブレーキ用エアタンク１３は、図示しない専用のコンプレッサにより圧縮空気を貯えるが、大きな制動力を得る必要のため、ターボチャージャ５のコンプレッサ７で実現可能な最大のブースト圧よりも高い圧力で圧縮空気を貯えることができる。
【００１７】
高圧空気導入手段１４は、空気ブレーキ用エアタンク１３に接続される高圧配管１７と、高圧配管１７に接続されて吸気管８に挿入されるアシストバルブ１８とからなる。アシストバルブ１８は、ＥＧＲ装置１２の接続箇所よりもコンプレッサ７側に設けられる。アシストバルブ１８は、開かれると高圧配管１７を吸気管８に連通させ、閉じられると高圧配管１７を吸気管８から遮断するバルブである。
【００１８】
白煙マップ１５及びブースト圧上昇制御部１６は、従来より燃料噴射制御を行っている電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）にソフトウェアとして組み込まれる。ＥＣＵには、図２の制御手順に使用する全てのエンジンパラメータ（センサ検出値や計算値）の現在値が把握されている。
【００１９】
白煙マップ１５の引数となるエンジンパラメータは、いずれも白煙の発生に関連のあるエンジンパラメータであり、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温、ブースト圧、吸入空気量、水温、油温、燃料噴射時期が該当する。白煙マップ１５は、これらのエンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態ごとに、白煙発生の可能性が有るか無いかを示したものである。ただし、これらのエンジンパラメータ全てを同時に引数とする多次元マップを構成しても、一般的なＥＣＵの処理能力では扱うことが困難であるから、１ないし２種類のエンジンパラメータによる１次元マップ、２次元マップを組み合わせて白煙マップ１５を構成するとよい。
【００２０】
本実施形態では、白煙マップ１５には、各エンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報に加えて、各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納される。白煙発生の可能性有無を示す情報や白煙防止に必要な目標ブースト圧は、エンジンパラメータを変化させて行う実験により得られる。
【００２１】
以下、本発明の白煙防止装置１の動作を説明する。
【００２２】
今、高圧空気導入手段１４は非作動であるものとする。アシストバルブ１８が閉じられているため、高圧配管１７が吸気管８から遮断されている。したがって、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気は吸気管８に流れることはない。エンジン２の排気マニホールド３から排出された排気ガスが排気管４からターボチャージャ５のタービン６に導入される。これによりターボチャージャ５のコンプレッサ７では空気が圧縮される。コンプレッサ７にて圧縮された空気は、吸気管８からエンジン２の吸気マニホールド９に送り込まれる。ＥＧＲ装置１２では、排気管４の排気ガスがＥＧＲバルブ１０の開度に応じて取り込まれ、ＥＧＲクーラ１１で冷却されて吸気管８に循環される。
【００２３】
白煙防止装置１は、図２の制御手順を常時実行する。
【００２４】
図２に示されるように、ステップＳ１にて、ブースト圧上昇制御部１６は、エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温、ブースト圧、吸入空気量、水温、油温、燃料噴射時期を引数として白煙マップ１５を参照する。ブースト圧上昇制御部１６は、白煙マップ１５から読み取った情報から現在のエンジン状態は白煙発生の可能性有りかどうかを判定する。判定がＮＯ、すなわち白煙発生の可能性が無いときは、何もせずステップＳ１に戻る。判定がＹＥＳ、すなわち白煙発生の可能性が有るときは、ステップＳ２に進む。
【００２５】
ステップＳ２にて、ブースト圧上昇制御部１６は、白煙マップ１５を参照し現在のエンジン状態で白煙防止に必要な目標ブースト圧を読み取り、この目標ブースト圧をブースト圧の制御目標に設定する。
【００２６】
ステップＳ３にて、ブースト圧上昇制御部１６は、高圧空気導入手段１４を作動させる。これにより、アシストバルブ１８が開かれると、高圧配管１７が吸気管８に連通するので、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気が高圧配管１７から吸気管８を経て吸気マニホールド９に送り込まれる。この結果、ブースト圧が上昇する。
【００２７】
ステップＳ４にて、ブースト圧上昇制御部１６は、ブースト圧が目標ブースト圧に達したかどうかを判定する。判定がＮＯであれば、ステップＳ４に戻る。判定がＹＥＳであれば、高圧空気導入手段１４を非作動にしてステップＳ１に戻る。
【００２８】
以上説明したように、白煙防止装置１によれば、白煙発生の可能性があるエンジン状態になると、空気ブレーキ用エアタンク１３の高圧空気が吸気マニホールド９に導入され、ブースト圧が白煙防止に必要な目標ブースト圧まで上昇するので、白煙の発生を有効に抑制できる。
【００２９】
白煙防止装置１は、従来からある空気ブレーキ用の高圧空気を利用するので、新規な蓄圧タンクを追加する必要がなく、構成が簡素であると共に、ターボチャージャ５のコンプレッサ７のブースト圧よりも十分に高いブースト圧が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１ 白煙防止装置
２ エンジン
５ ターボチャージャ
９ 吸気マニホールド
１３ 空気ブレーキ用エアタンク
１４ 高圧空気導入手段
１５ 白煙マップ
１６ ブースト圧上昇制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャとエンジンの間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンクから高圧空気を吸気マニホールドに導入する高圧空気導入手段と、
エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップと、
前記白煙マップを前記複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、前記高圧空気導入手段を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部とを備えたことを特徴とする白煙防止装置。
【請求項２】
前記白煙マップに各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納され、
前記ブースト圧上昇制御部は、ブースト圧が目標ブースト圧に達するまで前記高圧空気導入手段を作動させることを特徴とする請求項１記載の白煙防止装置。
【請求項１】
ターボチャージャとエンジンの間に設けられ、空気ブレーキ用エアタンクから高圧空気を吸気マニホールドに導入する高圧空気導入手段と、
エンジン回転速度、燃料噴射量、外気温を含む複数のエンジンパラメータを引数とし、当該エンジンパラメータの組み合わせで示されるエンジン状態における白煙発生の可能性有無を示す情報を格納した白煙マップと、
前記白煙マップを前記複数のエンジンパラメータを引数として参照した情報が白煙発生の可能性有りを示すとき、前記高圧空気導入手段を作動させてブースト圧を上昇させるブースト圧上昇制御部とを備えたことを特徴とする白煙防止装置。
【請求項２】
前記白煙マップに各エンジン状態における白煙防止に必要な目標ブースト圧が格納され、
前記ブースト圧上昇制御部は、ブースト圧が目標ブースト圧に達するまで前記高圧空気導入手段を作動させることを特徴とする請求項１記載の白煙防止装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−９６３９９（Ｐ２０１３−９６３９９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３３５２（Ｐ２０１１−２４３３５２）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
[ Back to top ]