JP2011214417A

JP2011214417A - ディーゼルエンジンの始動制御装置

Info

Publication number: JP2011214417A
Application number: JP2010080412A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sugiyama; 貴則杉山; Masayuki Tetsuno; 雅之鐵野; Masaharu Marumoto; 真玄丸本; Kota Maekawa; 耕太前川; Takashi Hatano; 崇波多野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】ディーゼルエンジン１の始動に関し、始動条件の成立時に、発進要求の有無に応じて、始動制御を最適化する。
【解決手段】始動制御手段（ＰＣＭ）１０は、車両の発進要求を伴う始動条件が成立したときには、始動制御の実行と共に、グロープラグ１９を所定通電量以上で作動させる一方で、内部ＥＧＲ制御機構（ＶＶＭ）７１を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする第１制御を実行する一方、発進要求を伴わない始動条件が成立したときには、グロープラグ１９を所定通電量未満で作動させる又は無通電として非作動にする一方で、内部ＥＧＲガス量を所定量よりも多くする第２制御を実行する。
【選択図】図５

Description

ここに開示する技術は、ディーゼルエンジンの始動制御装置に関し、特に自動停止したディーゼルエンジンの始動時の制御に係る。

燃費の低減やＣＯ_２の排出抑制等を目的として、例えば車両の一時停止中に所定の停止条件が成立すればディーゼルエンジンを自動停止させると共に、所定の始動条件が成立すればディーゼルエンジンを再始動させる、いわゆるアイドルストップシステムが知られている（例えば特許文献１，２参照）。この内、特許文献１には、ディーゼルエンジンの始動性を高める観点から、その再始動時にグロープラグに通電する技術が記載されている。一方、特許文献２には、自動停止に伴うエンジンの再始動時にグロープラグを通電させたのでは、グロープラグの作動頻度が高まり、バッテリ電力の大幅な低下といった不都合を招くことから、グロープラグの作動頻度を下げるべく、エンジンの停止動作時に吸気弁及び排気弁の作動を制御することによって、新気を一旦、排気通路側に送る一方、エンジンの再始動時には、その排気通路側で温められた新気を燃焼室内に吸い戻すことによって、グロープラグを非作動としても燃焼室内の温度を高めて始動性を向上させる技術が記載されている。

特開２００９−２２２００１号公報特開２００９−２２８４８５号公報

ところで、エンジンの始動条件としては、例えば運転者がアクセル操作等をすることにより成立する、車両の発進要求を伴った始動条件と、例えばバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下したり、空調装置のコンプレッサの作動が必要になった等の、車両の発進要求はないものの車両側の要求によって成立する、車両の発進要求を伴わない始動条件と、の大別して２種類が存在する。

この内、車両の発進要求を伴った始動条件が成立した場合は、エンジンの始動を短時間で完了させることは勿論のこと、その始動完了後、即座に車両の発進及び加速を行わなければならないが、その際の発進加速性能を高める観点からはディーゼルエンジンの燃焼性を高めることが望ましい。

一方で、前述したようなアイドルストップシステムでは、エンジンの停止及び始動が頻繁に繰り返されることから、前記特許文献１に記載されているように、ディーゼルエンジンの始動毎にグロープラグを作動させていたのでは、バッテリ電圧の点で極めて不利になると共に、グロープラグの寿命の点でも不利になり得る。従って、ディーゼルエンジンの始動条件によっては、例えば発進条件を伴わない始動条件の成立時には、グロープラグの作動を控えることも考えられる。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ディーゼルエンジンの始動制御に関し、始動条件の成立時に、発進要求の有無に応じて始動制御を最適化することにある。

ここに開示する技術は、グロープラグと、吸排気弁の作動制御を通じて内部ＥＧＲガス量を調整する制御機構とを備えたディーゼルエンジンを前提として、発進要求を伴う始動条件成立時と、発進要求を伴わない始動条件成立時とで、グロープラグの作動制御と内部ＥＧＲガスの制御との組み合わせ態様を、異ならせることにした。

つまり、車両の発進要求を伴う始動条件が成立したときには、エンジンの燃焼性を向上させて発進加速性能を向上させる観点から、グロープラグの作動制御と内部ＥＧＲガス量の抑制制御とを組み合わせて、燃焼室内の温度上昇と十分な新気量の確保とを図る。このことで燃焼期間を短縮させて、始動完了後に即座に行われる発進加速の際のディーゼルエンジンの燃焼性を高める。

一方、発進要求を伴わない始動条件が成立したときには、エンジンの始動完了後、即座に発進加速を行うことにはならないから、グロープラグの作動を抑制乃至禁止してバッテリ電圧の低下及びグロープラグの寿命低下の抑制を図る一方で、グロープラグの作動を抑制乃至禁止する分を補って、燃焼室内の温度を高めるべく内部ＥＧＲガス量の増量制御を行う。

具体的に、ここに開示するディーゼルエンジンの制御装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁の内の少なくとも一方の作動を制御することによって、前記ディーゼルエンジンの燃焼室内の内部ＥＧＲガス量を調整する内部ＥＧＲ制御機構と、前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室内に臨んで配置されるグロープラグと、所定の停止条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止すると共に、所定の始動条件が成立したときには、前記燃料噴射弁を通じて前記燃焼室内に供給した燃料を着火燃焼させる所定の始動制御を実行して前記ディーゼルエンジンを始動させる始動制御手段と、を備える。

そして、前記始動制御手段は、前記車両の発進要求を伴う始動条件が成立したときには、前記グロープラグを所定通電量以上で作動させる一方で、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする第１制御を実行する一方、前記車両の発進要求を伴わない始動条件が成立したときには、前記グロープラグを前記所定通電量未満で作動させる又は無通電として非作動にする一方で、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を前記所定量よりも多くする第２制御を実行する。

この構成によると、車両の発進要求を伴った始動条件の成立時には、エンジンの気筒内に燃料を供給しかつ着火燃焼させることでディーゼルエンジンを始動させる始動制御を実行する。そして、この始動制御に際して、グロープラグを所定通電量以上で作動させる一方で、内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする第１制御を実行する。つまり、グロープラグを十分に作動させて燃焼室内の温度上昇を図る一方で、内部ＥＧＲガス量を低減することによって、十分な新気量を確保する。尚、「内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする」ことには、内部ＥＧＲガス量を０（ゼロ）にする、換言すれば内部ＥＧＲ制御を禁止することも含む。このように、グロープラグの十分な作動に伴う燃焼室内の温度上昇と、内部ＥＧＲガス量の低減に伴う新気量の確保とを組み合わせることにより、ディーゼルエンジンの燃焼性が向上し、未燃焼分の減少及び燃焼期間の短縮化が図られる。このことは、ディーゼルエンジンの始動完了後、即座に発進加速を行うときにトルクを良好に増大させて、その発進加速性を高める上で有利になる。

一方、車両の発進要求を伴わない始動条件の成立時には、グロープラグを所定通電量未満で作動させる又は無通電として非作動にする一方で、内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量よりも多くする第２制御を実行する。つまり、エンジンの始動完了後、即座の発進加速が要求されていないことからグロープラグの作動を抑制（例えば、いわゆるアフターグロー程度の状態を含み得る）又は作動を禁止することによって、バッテリ電圧の低下を抑制すると同時に、グロープラグの寿命の点で有利になり得る。一方、エンジンの始動に際し（尚、ここでいうエンジンの始動には、エンジンの始動制御の開始から始動完了までに限定されず、始動完了後の期間も含む場合がある）、主に燃焼室内の温度を所定以上に確保してエンジンの失火等の燃焼性の悪化を回避する観点から、内部ＥＧＲガス量を増加させる。ここで、内部ＥＧＲ制御機構は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方の作動制御によって内部ＥＧＲガス量を増加させることから、ポンピングロスの低減においても有利になる。

前記始動制御手段は、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じた内部ＥＧＲガスの制御を、前記ディーゼルエンジンの始動が完了した後に開始する、としてもよい。

つまり、始動制御の開始から、エンジンの始動が完了するまでの始動制御の実行中には、内部ＥＧＲガス制御を行わず、内部ＥＧＲガス量を０にする。このことにより、始動制御の実行中には十分な新気量が確保され、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。

前記内部ＥＧＲ制御機構は、エンジン駆動の油圧ポンプから供給される油圧によって駆動されるように構成されている、としてもよい。

前述したように、内部ＥＧＲガス制御は、エンジンの始動制御中は行わず、その始動完了後において開始することが、ディーゼルエンジンの始動性の点からは好ましいが、内部ＥＧＲ制御機構を、エンジン駆動の油圧ポンプからの油圧によって駆動する構成とすることで、エンジンの始動完了後に、応答遅れを生じることなく内部ＥＧＲ制御機構を作動させて内部ＥＧＲガス制御を開始することが可能になる。

前記始動制御手段は、前記グロープラグの作動を、前記始動条件の成立後、前記ディーゼルエンジンの始動が完了するまでの期間内で開始する、としてもよい。

グロープラグの作動開始から、燃焼室内の温度が実際に上昇するまでにはタイムラグが生じるが、グロープラグの作動を、始動条件の成立後、エンジンの始動が完了するまでの期間内で開始しておくことによって、エンジンの始動完了後の発進加速時には、燃焼室内を十分に昇温することが可能になり、前述したように、発進加速性を高める上で有利になる。

前記始動制御手段は、前記第１制御を、外気温が所定温度以下の低温時に実行する、としてもよい。

つまり、所定の停止条件の成立でエンジンを停止するアイドルストップ制御はそもそも、エンジンの始動性を考慮して、エンジンの冷却水温度が所定温度以上であるような温間時に実行される制御であり、そのエンジンの始動時には、グロープラグを作動させなくても十分な始動性や、発進加速性が得られる。一方、外気温が所定温度以下の、低温時乃至極低温時には、エンジンの始動の際に燃焼室内に導入される新気の温度が低く、それに伴い圧縮端温度が低下してしまって、エンジンの停止条件が成立する状況であってもエンジンの始動性乃至発進加速性が低下する虞がある。

そこで、グロープラグの所定通電量以上の作動を伴う第１制御は、外気温が所定温度以下のときにのみ実行し、それ以外では実行しないことで、グロープラグの使用頻度が低下してグロープラグの寿命の向上の点で有利になる一方で、外気温が所定温度以下のときには、前述した第１制御の実行により、エンジンの始動完了後、即座に発進加速を行うときに、その発進加速性の向上が図られる。

以上説明したように、前記のディーゼルエンジンの始動制御装置によると、車両の発進要求を伴った始動条件の成立時には、エンジンの始動制御と共に、グロープラグを所定通電量以上で作動させる一方で、内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする第１制御を実行することで、ディーゼルエンジンの始動完了後の発進加速時に、その燃焼性を向上させて発進加速性を向上し得る。一方、車両の発進要求を伴わない始動条件の成立時には、グロープラグを所定通電量未満で作動させる又は無通電として非作動にする一方で、内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量よりも多くする第２制御を実行することで、バッテリ電圧の低下を抑制すると共に、グロープラグの作動頻度の低減による寿命の向上を図りつつ、ディーゼルエンジンの失火等を回避して、所望の燃焼性を確保し得る。

ターボ過給機付きディーゼルエンジンの構成を示す概略図である。ディーゼルエンジンの制御装置に係るブロック図である。小型及び大型ターボ過給機の作動マップの一例である。ＰＣＭが実行するエンジンの始動制御に係るフローチャートである。一実施形態に係る、（Ａ）発進要求再始動実行フラグ、（Ｂ）エンジン回転数、（Ｃ）完爆フラグ、（Ｄ）グロープラグ通電フラグ、（Ｅ）内部ＥＧＲ実行フラグ、（Ｆ）燃焼室内酸素濃度の変化の一例を示すタイムチャートである。

以下、ディーゼルエンジンの始動制御装置を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図１，２は、実施形態に係る制御装置を採用したエンジン１の概略構成を示す。このエンジン１は、車両に搭載されたディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。このエンジン１の各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン１４の頂面には深皿形燃焼室１４ａを区画するキャビティが形成されている。このピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。シリンダブロック１１には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１が配設されている。

前記シリンダヘッド１２には、各気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の燃焼室１４ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。これら吸排気弁２１，２２をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁２２の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構（図２参照。以下、ＶＶＭ（Variable Valve Motion）と称する）が設けられている。このＶＶＭ７１は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を１つ有する第１カムとカム山を２つ有する第２カムとの、カムプロファイルの異なる２種類のカム、及び、その第１及び第２カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達しているときには、排気弁２２が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。ＶＶＭ７１の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ（図示省略）から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、後述するように、内部ＥＧＲに係る制御の際に利用され得る（内部ＥＧＲ制御機構）。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁２２を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。

また、前記シリンダヘッド１２には、燃料を噴射するインジェクタ１８と、エンジン１の冷間時に吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ１９とが設けられている。前記インジェクタ１８は、その燃料噴射口が燃焼室１４ａの天井面から該燃焼室１４ａに臨むように配設されていて、圧縮行程上死点付近で燃焼室１４ａに燃料を直接噴射供給するようになっている。

前記エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、前記エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室１４ａからの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２とが配設されている。

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。一方、吸気通路３０における下流端近傍には、サージタンク３３が配設されている。このサージタンク３３よりも下流側の吸気通路３０は、各気筒１１ａ毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒１１ａの吸気ポート１６にそれぞれ接続されている。また、サージタンク３３には、燃焼室１４ａに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサＳＷ２が配設されている。

吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とサージタンク３３との間には、上流側から順に、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ３と、詳しくは後述する大型及び小型ターボ過給機６１，６２のコンプレッサ６１ａ，６２ａと、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気の温度を検出する過給空気温度センサＳＷ４と、該コンプレッサ６１ａ，６２ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａの燃焼室１４ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが配設されている。このスロットル弁３６は、基本的には全開状態とされるが、エンジン１の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。

前記排気通路４０の上流側の部分は、各気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。

この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機６２のタービン６２ｂ、大型ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。

この排気浄化装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、フィルタという）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａ及びフィルタ４１ｂは１つのケース内に収容されている。前記酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ_２及びＨ_２Ｏが生成する反応を促すものである。この酸化触媒４１ａが触媒を構成する。また、前記フィルタ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。また、酸化触媒４１ａとフィルタ４１ｂの間には、酸化触媒４１ａを通過した排気ガスの温度を検出する排気温センサＳＷ５が配設されている。

前記吸気通路３０における前記サージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型コンプレッサ６２ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０における前記排気マニホールドと小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂとの間の部分（つまり小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりも上流側部分）とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５０によって接続されている。この排気ガス還流通路５０は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラ５２とが配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラ５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。

さらに、図２に示すように、エンジン１には、クランクシャフト１５の回転角を検出する２つのクランク角センサＳＷ６，ＳＷ７が設けられている。一方のクランク角センサＳＷ６から出力される検出信号に基づいてエンジン回転数（回転速度）が検出されると共に、両クランク角センサＳＷ６，ＳＷ７から出力される位相のずれた検出信号に基づいてクランク角位置が検出されるようになっている。また、エンジン１には、車両のアクセルペダル（図示省略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ８と、車両のブレーキペダル（図示省略）の操作を検出するブレーキペダルセンサＳＷ９と、車両のクラッチペダル（図示省略）の操作を検出するクラッチペダルセンサＳＷ１０及び車両のシフトレバー（図示省略）の操作を検出するシフトレバーセンサＳＷ１１（手動変速機の場合）と、車両の速度を検出する車速センサＳＷ１２とが設けられている。

ここで、大型ターボ過給機６１及び小型ターボ過給機６２の構成について詳しく説明する。

大型ターボ過給機６１は、吸気通路３０に配設された大型コンプレッサ６１ａと、排気通路４０に配設された大型タービン６１ｂとを有している。大型コンプレッサ６１ａは、吸気通路３０におけるエアクリーナ３１とインタークーラ３５との間（詳しくは、吸気温度センサＳＷ３と過給空気温度センサＳＷ４との間）に配設されている。一方、大型タービン６１ｂは、排気通路４０における排気マニホールドと酸化触媒４１ａとの間に配設されている。

小型ターボ過給機６２は、吸気通路３０に配設された小型コンプレッサ６２ａと、排気通路４０に配設された小型タービン６２ｂとを有している。小型コンプレッサ６２ａは、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａの下流側に配設されている。一方、小型タービン６２ｂは、排気通路４０における大型タービン６１ｂの上流側に配設されている。

すなわち、吸気通路３０においては、上流側から順に大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとが直列に配設され、排気通路４０においては、上流側から順に小型タービン６２ｂと大型タービン６１ｂとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂの回転により、該大型及び小型タービン６１ｂ，６２ｂとそれぞれ連結された前記大型及び小型コンプレッサ６１ａ，６２ａがそれぞれ作動する。尚、吸気通路３０における大型コンプレッサ６１ａと小型コンプレッサ６２ａとの間には、大型コンプレッサ６１ａで過給された吸気の圧力を検出する中間圧センサＳＷ１３が設けられている。

小型ターボ過給機６２は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機６１は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機６１の大型タービン６１ｂの方が小型ターボ過給機６２の小型タービン６２ｂよりもイナーシャが大きい。

そして、吸気通路３０には、小型コンプレッサ６２ａをバイパスする小型吸気バイパス通路６３が接続されている。この小型吸気バイパス通路６３には、該小型吸気バイパス通路６３へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁６３ａが配設されている。この小型吸気バイパス弁６３ａは、無通電時には全閉状態（ノーマルクローズ）となるように構成されている。

一方、排気通路４０には、小型タービン６２ｂをバイパスする小型排気バイパス通路６４と、大型タービン６１ｂをバイパスする大型排気バイパス通路６５とが接続されている。小型排気バイパス通路６４には、該小型排気バイパス通路６４へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ６４ａが配設され、大型排気バイパス通路６５には、該大型排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａは共に、無通電時には全開状態（ノーマルオープン）となるように構成されている。

これら大型ターボ過給機６１と小型ターボ過給機６２は、それらが配設された吸気通路３０及び排気通路４０の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット６０を構成している。この過給機ユニット６０は、エンジン１に取り付けられている。そして、過給機ユニット６０の吸気通路３０の出口は、インタークーラ３５の上流端と、ゴムホース３０ａを介して接続されている。つまり、インタークーラ３５は、車体に取り付けられており、エンジン１に取り付けられた過給機ユニット６０とは異なる振動が生じる。そこで、過給機ユニット６０とインタークーラ３５との異なる振動が互いに影響し合わないように、それぞれの振動をゴムホース３０ａで吸収するようにしている。同様の理由から、インタークーラ３５の下流端と、吸気通路３０のスロットル弁３６の上流部分とも、ゴムホース３０ｂを介して接続されている。

このように構成されたターボ過給機付きのエンジン１は、パワートレイン・コントロール・モジュール（以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このＰＣＭ１０が制御装置を構成する。ＰＣＭ１０は、図２に示すように、前記センサＳＷ１〜ＳＷ１３の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン１や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ１８、動弁系のＶＶＭ７１、各種の弁のアクチュエータへ制御信号を出力する。また、ＰＣＭ１０は、エンジン１の始動時に、インジェクタ１８やスタータモータ７２へ制御信号を出力すると共に、必要に応じてグロープラグ１９へも制御信号を出力する。さらに、ＰＣＭ１０は、タイミングベルト等によりクランクシャフト１５に連結されたオルタネータに内蔵されたレギュレータ回路７３に制御信号を出力することによって、車両の電気負荷及び車両バッテリの電圧等に対応した発電量の制御を実行する。

また、ＰＣＭ１０は、エンジンの運転状態において大型及び小型ターボ過給機６１，６２の動作を制御している。具体的には、ＰＣＭ１０は、小型吸気バイパス弁６３ａ、レギュレートバルブ６４ａ及びウエストゲートバルブ６５ａの各開度をエンジン１の運転状態に応じて設定した開度にそれぞれ制御する。

詳しくは、ＰＣＭ１０は、図３に示す、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとするマップにおける低負荷かつ低回転側の領域Ａ（エンジン負荷が所定負荷（エンジン回転数が大きいほど小さくなる）以下の領域）では、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開以外の開度とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態とすることによって、大型及び小型ターボ過給機６１，６２の両方を作動させる。一方、高負荷かつ高回転側の領域Ｂ（エンジン負荷が前記所定負荷よりも大きい領域）では、小型ターボ過給機６２が排気抵抗になるため、小型吸気バイパス弁６３ａ及びレギュレートバルブ６４ａを全開状態とし、ウエストゲートバルブ６５ａを全閉状態に近い開度にすることによって、小型ターボ過給機６２をバイパスさせて大型ターボ過給機６１のみを作動させる。尚、ウエストゲートバルブ６５ａ、過回転を防止するために少し開き気味に設定している。

本実施形態では、ＰＣＭ１０は、燃費の低減やＣＯ_２の排出抑制等を目的として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジン１を自動停止させると共に、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジン１を再始動させるように、いわゆるアイドルストップ制御を行う。

具体的には、ＰＣＭ１０は、自動停止条件が成立すると、インジェクタ１８による燃料の噴射を停止させる。例えば、水温センサＳＷ１によって検出されるエンジン冷却水の温度が所定温度以上でありかつ、ブレーキペダルセンサＳＷ９の検出信号に基づいて判定されるブレーキペダルの踏み込み操作が所定時間継続すると共に、車速センサＳＷ１２の検出信号に基づいて判定される車速が予め設定した微低速（例えば、時速２〜５ｋｍ）以下となって車両が実質、停止していることを、自動停止条件とすることができる。この自動停止の際には、スロットル弁３６の開閉制御、及び、レギュレータ回路７３を通じたオルタネータ制御を併せて行うことにより、エンジン１の再始動に適したピストン位置でエンジン１を停止させるようにする。

その後、再始動条件が成立すると、ＰＣＭ１０は、各気筒１１ａへの燃料供給を開始すると共に、スタータモータ７２の駆動によりエンジン１にアシストトルクを付与して、前記燃焼によりエンジン１を再始動させる（始動制御手段）。このように、このエンジン１は、アシストトルクを付与するものの、基本的には燃焼によって再始動を行うため再始動時間が極めて短いという特徴がある。例えば、車両バッテリの残容量が少なくなって充電が必要になったこと、空調装置のコンプレッサの作動が必要になったこと、又はアクセル開度センサＳＷ８若しくはクラッチペダルセンサＳＷ１０からの検出信号に基づいて乗員によるアクセル操作若しくはクラッチ操作が検出されたこと等を、再始動条件とすることができる。この内、車両バッテリの残容量が少なくなって充電が必要になったことや、空調装置のコンプレッサの作動が必要になったことは、発進要求を伴わない始動条件ということができ、逆に、アクセル操作若しくはクラッチ操作が検出されたことは、発進要求を伴う始動条件ということができる。

このエンジン１の再始動に際し、ＰＣＭ１０は、発進要求を伴う始動条件の成立時と、発進要求を伴わない始動条件の成立時とで、前述したグロープラグ１９の作動制御及びＶＶＭ７１による内部ＥＧＲ制御の組み合わせ態様を異ならせている。以下に、ＰＣＭ１０による、エンジン１の再始動に係る制御について、図４のフローチャート及び図５のタイムチャートを参照しながら説明する。ここで、図４のフロー中の各ステップの順番は、説明の便宜上のものであり、その順番を適宜入れ替えたり、また、各ステップの実行を時間的に並列に行ったりすることは勿論可能である。

まず、図４のフローのステップＳＴ１において、エンジン１の再始動条件が成立したか否かを判定する。再始動条件としては、前述したように、発進要求を伴う再始動条件と、発進要求を伴わない再始動条件と、が含まれる。ステップＳＴ１で再始動条件が成立していないとき（ＮＯのとき）には、このステップＳＴ１を繰り返し、再始動条件が成立したとき（ＹＥＳのとき）には、ステップＳＴ２に移行する。

ステップＳＴ２では、再始動制御の実行を開始する。つまり、各気筒１１ａへの燃料供給を開始する。この燃焼始動によって、図５（Ｂ）に示すように、エンジン回転数は、変動しながら次第に高まることになる。続くステップＳＴ３では、外気温度が所定温度以下であるか否かを判定する。このステップＳＴ３では、エンジン１の再始動の際に、圧縮端温度として所定温度以上を確保し得るか否かを判定している。つまり、前述したように、エンジン１の停止条件には、エンジン１の冷却水温度が所定温度以上であること、換言すればエンジン１が温間状態であることが含まれており、この停止条件を満たした上でエンジン１は停止されるのであるから、通常であればエンジン１の再始動時にグロープラグ１９の作動は不要である。しかしながら、外気温度が所定温度以下の低温乃至極低温時には、燃焼室１４ａ内に導入される新気の温度が低いことで、圧縮端温度が所望の温度以下になる虞がある。特にこのエンジン１はスタータモータ７２によってアシストトルクを付与するものの、基本的には燃焼によってエンジン１を始動するように構成されていることから、圧縮端温度の低下はエンジン１の始動性の点で不利になると共に、後述するように、エンジン１の始動完了後、即座に発進加速が行われるときには、発進加速性の点でも不利になり得る。そこで、ステップＳＴ３では外気温度が所定温度以下であるか否かを判定し、所定温度以下であるときには、後述するように、圧縮端温度を高めるべく、グロープラグ１９の作動制御又は内部ＥＧＲ制御を行うようにする。尚、ここでは外気温度のみに基づいて判定を行っているが、前述したように圧縮端温度に基づく判定を行ってもよく、例えば外気温度、気圧、エンジン１の冷却水温度、及び、エンジン１の停止からの経過時間等の各種のパラメータを総合的に考慮して、圧縮端温度に基づく判定を行うようにしてもよい。

そうして、ステップＳＴ３でＹＥＳのときにはステップＳＴ４に移行する一方、ＮＯのときにはそのまま通常制御に移行する。つまり、外気温度が所定温度よりも高く、グロープラグ１９の作動が不要なときには、グロープラグ１９の作動制御や内部ＥＧＲ制御を行わずに、エンジン１の始動制御を行ってディーゼルエンジン１を始動させる通常の制御へと移行する。

一方、ステップＳＴ４では、発進要求が有るか否かを判定し、発進要求が有るとき（ＹＥＳのとき）にはステップＳＴ５に移行する一方、発進要求がないとき（ＮＯのとき）にはステップＳＴ８に移行する。ここで、図５（Ａ）に実線で示すように、発進要求が有るときには発進要求再始動実行フラグがＯＮになる。

発進要求が有るときのステップＳＴ５では、グロープラグ１９に対する通電を開始する（図５（Ｄ）の図の実線も参照）。従って、グロープラグ１９に対する通電は、燃焼室１４ａ内が実際に昇温されるまでのタイムラグを考慮して、エンジン１の始動条件が成立しかつエンジン１の始動制御が開始するタイミングで開始されることになる。ここで、グロープラグ１９の通電量は所定通電量以上とされる。つまり、グロープラグ１９の作動によって燃焼室１４ａ内の温度を十分に昇温し得るようにする。このことにより、ディーゼルエンジン１の始動制御が開始されかつエンジン１の始動が完了した後に、車両が発進及び加速をすることになるが、グロープラグ１９の通電により燃焼室１４ａ内の温度は十分に昇温されるから、前述したように、外気温度が低温乃至極低温のときでも、十分な圧縮端温度が確保される。また、このときには内部ＥＧＲ制御を行わないことで、十分な新気量を確保し得るから、エンジン１の燃焼性が向上して、その燃焼期間が短縮し得る。その結果、ディーゼルエンジン１の始動完了後、即座に発進加速を行うときにトルクを良好に増大させて、その発進加速性が高まり得る（第１制御）。

続くステップＳＴ６では、アクセル開度が減少したか否かを判定する。これはグロープラグ１９の通電の終了タイミングを判定するためのステップであり、ディーゼルエンジン１の始動制御の開始から、エンジン１の始動が完了し、車両が発進及び加速をしている途中でアクセル開度が減少し、運転者の加速要求が終了したときには、ステップＳＴ７に移行をしてグロープラグ１９の通電を終了する。尚、グロープラグ１９通電の終了タイミングは、ステップＳＴ６の条件成立に限定されるものではなく、適宜の条件を設定すればよい。

一方、発進要求がないとして移行したステップＳＴ８では、エンジン１の再始動が完了したか（換言すれば完爆したか）否かが判定される。完爆判定は、例えばエンジン回転数に基づいて行ってもよく、エンジン１の完爆後は、完爆フラグがＯＮになる（図５（Ｃ）参照）一方、発進要求再始動フラグがＯＦＦになる（図５（Ａ）参照）。完爆が完了したときにはステップＳＴ９に移行をして、ＶＶＭ７１の制御を通じて、内部ＥＧＲガス量を増大させる。つまり、ＶＶＭ７１の作動モードを特殊モードに切り替えることによって、排気弁２２を、排気行程中において開弁させると共に、吸気行程中においても開弁させる排気の二度開きを行う。このことにより、吸気行程時に排気通路４０側から、排気ガスが燃焼室１４ａ内に導入されて内部ＥＧＲガス量が増加する。外気温度が所定温度以下で圧縮端温度が低くなりやすい状況下では、エンジン１の失火等の虞があるところ、内部ＥＧＲガス量の増加により、グロープラグ１９を作動させなくても燃焼室１４ａ内温度が高まり、失火等を回避してディーゼルエンジン１の燃焼性を高め得る（第２制御）。尚、例えば図５（Ｆ）に示すように、燃焼室１４ａ内の酸素濃度は、内部ＥＧＲ量の増加により、前記の内部ＥＧＲ制御を行わない場合（実線）と比較して、低下することになる（同図の破線参照）。ここで、内部ＥＧＲ制御は、前述したように、エンジン１の完爆後に開始させるため、エンジン１の始動制御の最中には、十分な新気量が確保される。このことは、エンジン１の始動性に悪影響を与えることを回避する上で有利であると共に、前述の通りＶＶＭ７１がエンジン駆動の油圧ポンプからの油圧によって駆動されることにも都合がよい。

そうして続くステップＳＴ１０で、エンジン負荷が中負荷以上になったか否かが判定される。例えばエンジン１の始動が完了した後、運転者の発進要求がなされて車両が発進加速し、エンジン負荷が中負荷以上になったようなときには、ステップＳＴ１１に移行をして内部ＥＧＲ制御を終了し、その後は、通常制御に移行する。尚、内部ＥＧＲ制御の終了条件も、ステップＳＴ１０の条件成立に限定されるものではなく、適宜の条件を設定すればよい。

このように前記の構成では、発進要求を伴うエンジン１の始動条件が成立したときには、グロープラグ１９を作動させる一方で、内部ＥＧＲ制御を行わない。このことは、燃焼室１４ａの昇温と、十分な新気量の確保との双方を実現するから、エンジン１の燃焼性が向上し、エンジン１の始動完了後、即座に発進加速を行うときの発進加速性能を高め得る。

また、そのグロープラグ１９の作動に際しては、エンジン１の始動条件が成立して始動制御の開始と共に開始することによって、エンジン１の始動完了後、発進加速を行うときには、グロープラグ１９によって燃焼室内を十分に昇温し得るようになる。つまり、グロープラグ１９による昇温遅れを補償し得る。

一方、発進要求を伴わないエンジン１の始動条件が成立したときには、エンジン１の始動完了後、即座の発進加速要求がないことから、グロープラグ１９の作動を禁止することでバッテリ電圧の低下が抑制されると共に、グロープラグ１９の作動頻度を減らしてグロープラグ１９の寿命の点で有利になる。そしてそのようにグロープラグ１９の作動を禁止する一方で、ＶＶＭ７１の作動を通じて内部ＥＧＲガス量を増加させることにより、圧縮端温度を高めてディーゼルエンジン１の燃焼性が高まり、エンジン１の始動完了後においても、失火等を回避する上で有利になる。

しかも、前記のグロープラグ１９の制御と内部ＥＧＲ制御との協調制御は、外気温度が所定温度以下のときのみ実行するため、グロープラグ１９の作動頻度は、さらに少なくなる。このことは、バッテリ電圧の観点及びグロープラグ１９の寿命の観点の双方において、有利である。

尚、前記のグロープラグ１９の制御に関して、発進要求を伴わない始動条件が成立したときに、前記の構成ではグロープラグ１９の作動を禁止しているが、グロープラグ１９を所定通電量未満で作動させる（例えば、失火防止のための、いわゆるアフターグロー程度の作動）ようにしてもよい。一方、内部ＥＧＲ制御に関して、発進要求を伴う始動条件が成立したときに、前記の構成では内部ＥＧＲ制御を行っていないが、内部ＥＧＲガス量を適宜調整可能な構成であれば、発進要求を伴う始動条件が成立したときにも、少量の内部ＥＧＲガスを燃焼室１４ａ内に導入してもよい。

また、前記の構成では、内部ＥＧＲ制御を、排気弁２２を２回開く、排気の二度開きによって実現しているが、例えば吸気弁２１を２回開く、吸気の二度開きによって内部ＥＧＲ制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁２１及び排気弁２２の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部ＥＧＲ制御を行ってもよい。

１エンジン
１０ＰＣＭ（始動制御手段）
１４ａ燃焼室
１８インジェクタ（燃料噴射弁）
１９グロープラグ
２１吸気弁
２２排気弁
４０排気通路
７１ＶＶＭ（内部ＥＧＲ制御機構）

Claims

車両に搭載されたディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの吸気弁及び排気弁の内の少なくとも一方の作動を制御することによって、前記ディーゼルエンジンの燃焼室内の内部ＥＧＲガス量を調整する内部ＥＧＲ制御機構と、
前記燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に臨んで配置されるグロープラグと、
所定の停止条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止すると共に、所定の始動条件が成立したときには、前記燃料噴射弁を通じて前記燃焼室内に供給した燃料を着火燃焼させる所定の始動制御を実行して前記ディーゼルエンジンを始動させる始動制御手段と、を備え、
前記始動制御手段は、
前記車両の発進要求を伴う始動条件が成立したときには、前記始動制御の実行と共に、前記グロープラグを所定通電量以上で作動させる一方で、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を所定量以下にする第１制御を実行する一方、
前記車両の発進要求を伴わない始動条件が成立したときには、前記始動制御の実行と共に、前記グロープラグを前記所定通電量未満で作動させる又は無通電として非作動にする一方で、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じて内部ＥＧＲガス量を前記所定量よりも多くする第２制御を実行するディーゼルエンジンの始動制御装置。
請求項１に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、
前記始動制御手段は、前記内部ＥＧＲ制御機構を通じた内部ＥＧＲガスの制御を、前記エンジンの始動が完了した後に開始するディーゼルエンジンの始動制御装置。
請求項２に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、
前記内部ＥＧＲ制御機構は、エンジン駆動の油圧ポンプから供給される油圧によって駆動されるように構成されているディーゼルエンジンの始動制御装置。
請求項１に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、
前記始動制御手段は、前記グロープラグの作動を、前記始動条件の成立後、前記エンジンの始動が完了するまでの期間内で開始するディーゼルエンジンの始動制御装置。
請求項１に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、
前記始動制御手段は、前記第１制御を、外気温が所定温度以下の低温時に実行するディーゼルエンジンの始動制御装置。