JP2003155960A - 燃料加熱用ヒータの作動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン燃料供給系内に保守や点検の際侵入し
た空気等により燃料加熱用ヒータ近傍の燃料通路が燃料
により十分に満たされていないときにも、ヒータが強く
加熱された後で燃料通路内の流動により空気が流れ去っ
て燃料により急冷されて熱衝撃を受け損傷されること
を、ヒータの作動開始を遅らせることなく，防止する。 【解決手段】ヒータへの通電を開始して所定の時間が経
過したときまでのヒータの温度上昇が所定のしきい値を
越えるとき、ヒータへの通電の強さを低減（遮断を含
む）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンへ供給さ
れる燃料を加熱するヒータの作動を制御する方法に係
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの冷温始動性を改善すべく、エ
ンジンの燃焼室内へ噴射される燃料を電気ヒータにて加
熱することが行われている。かかる燃料加熱ヒータとし
ては、燃料噴射弁より燃焼室内へ噴射される燃料をより
効果的に加熱すべく、特開平６３−１７０５５５や特開
２００１−１３２５７４に示されている如く、燃料噴射
弁内に燃料通路を取り囲むように設けられる環状のアル
ミナや窒化珪素等よりなる電気抵抗要素が知られてい
る。

【０００３】かかるヒータは、それが通電され、熱を発
生すると、その熱は直ちに燃料へ伝えられ、燃料により
持ち去られるものとして設計されている。しかし、エン
ジンの燃料供給系は保守や点検のため分解され、再組立
てされることがあり、その際燃料通路内に侵入した空気
がそのままヒータ近傍の燃料通路内に残留していると、
一時的にせよヒータの近くにはヒータが発生した熱を受
け取るに十分な量の燃料が存在せず、ヒータはそれ自身
が発生した熱により過熱される。また、エンジンが停止
し、それ迄高温、高圧状態にあった燃料供給系の圧力が
低下したときには、燃料が蒸発して、ヒータ近傍の燃料
通路内に空気が残留する場合がある。かかる問題に対処
し、本件出願人を共同出願人の一人とする特願２０００
−３４０８９３には、エンジンの燃料噴射弁を加熱する
ヒータの作動を制御する方法として、エンジン始動時に
燃料噴射弁内に所定量以上の空気が残留しているか否か
を判断し、燃料噴射弁内に所定量以上の空気が残留して
いると判断されたときには、少なくとも燃料噴射弁内の
空気が前記所定量以下になると推定される時間が経過す
るまでヒータの作動を阻止することが提案されている。
この場合、燃料噴射弁内に所定量以上の空気が残留して
いるか否かの判断は、燃料噴射弁に供給される燃料につ
いて所定の時間内に所定の昇圧が得られるか否か、ある
いはエンジン始動時に所定のエンジン回転数上昇速度が
得られるか否かによって行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の先の提案になる
ヒータ作動制御方法によれば、ヒータへの通電開始に先
立って燃料噴射弁内に所定量以上の空気が残留している
か否かが判断されるので、ヒータ近傍の燃料通路に燃料
が十分に満たされている正常な状態に於いても、ヒータ
の通電開始はエンジン始動、即ち燃料供給開始より、必
ず上記の判断に要する時間だけ遅れる。しかし、ヒータ
はたとえその近傍の燃料通路が燃料により十分に満たさ
れていない状態にて通電されても、そのことによって直
ちに損傷を受けるものではない。ヒータにとって問題と
なるのは、その近傍に燃料が存在しない状態で加熱が進
行した後、燃料噴射に伴って空気が押し流され、空気が
燃料により置き換えられたとき、加熱されたヒータが次
の瞬間に燃料により急冷されるという熱衝撃である。ア
ルミナや窒化珪素等よりなる環状の電気抵抗要素は、比
較的もろい部材であり、かかる熱衝撃により損傷する恐
れがある。

【０００５】本発明は、エンジンの燃料加熱用ヒータに
関する上記の問題に着目し、ヒータの作動開始をできる
だけ遅らせることなく、熱衝撃による損傷からヒータを
保護することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべ
く、本発明は、エンジンへ供給される燃料を加熱するヒ
ータの作動を制御する方法にして、該ヒータへの通電を
開始して所定の時間が経過したときまでの該ヒータの温
度上昇が所定のしきい値を越えるとき、該ヒータへの通
電の強さを低減することを特徴とする方法を提案するも
のである。

【０００７】上記のヒータへの通電の強さの低減は、ヒ
ータのそれ以上の温度上昇を阻止するような任意の低減
であってよいが、その一つの最も迅速で且つ効果的なも
のとして、それは通電を一先ず遮断することであってよ
い。

【０００８】また、ヒータへの通電を開始して前記所定
の時間が経過するまでの通電の強さは、該所定時間が経
過したときまでのヒータの温度上昇が前記所定のしきい
値を越えないときにその後続けられるヒータへの通電の
強さとは異なる強さとされてもよい。

【０００９】また、上記のヒータの温度上昇は該ヒータ
の抵抗値により検出されてよい。

【００１０】また、ヒータへの通電はエンジンへ燃料を
供給するポンプの始動より遅れることなく開始されてよ
い。

【００１１】

【発明の作用及び効果】エンジンへ供給される燃料を加
熱するヒータへの通電を開始したとき、通電開始より所
定の時間が経過したときまでのヒータの温度上昇をみれ
ば、ヒータの近傍であって燃料にて満たされているべき
燃料通路が正常に燃料にて満たされていないときには、
発生した熱が燃料により吸収されないので、その間のヒ
ータの温度上昇が大きくなる。そこで、この所定時間の
経過に対するヒータの温度上昇が所定のしきい値を越え
るときには、該ヒータへの通電の強さを低減するという
ヒータの作動制御を行えば、上記のしきい値の大きさと
通電の強さの低減の度合いとを相互に関連して適当に設
定することにより、たとえヒータ近傍の燃料にて満たさ
れているべき燃料通路に空気が存在する状態にてヒータ
の加熱が開始され、その後燃料により急冷されても、そ
のことによりヒータに損傷を生ずる程までヒータが過熱
されることを確実に防止することができる。これによっ
て万が一の事態に備えてヒータの始動の度にヒータへの
通電の開始を遅らせるという不利を蒙ることなく、万が
一の事態が実際に生じたときには、ヒータを熱衝撃によ
る損傷から確実に保護することができる。

【００１２】ヒータへの通電の強さの低減は、上記の作
用効果を達成すべく、上記しきい値の大きさとの関連に
於いて任意の態様にて行われてよいが、ヒータのそれ以
上の発熱による温度上昇を抑えるための通電の強さの低
減として最も迅速で効果的なのは、通電を一先ず停止す
ることである。

【００１３】ヒータへの通電を開始し、所定時間が経過
したときまでのヒータの温度上昇が所定のしきい値を越
えて上昇するか否かを見るのは、ほんの短時間の一時的
な通電であるので、この燃料存在確認のための通電の強
さを、ヒータの通常の作動のための通電の強さとは異な
らせることが可能である。この場合、一つの考え方とし
ては、燃料存在確認のための通電は、ヒータをあまり高
くない限られた所定温度まで加熱する通電であるので、
ヒータの通常の作動のための通電の強さよりも強くし、
燃料が存在するか否かをより早く確認するのが得策であ
ろう。しかしまた、他の一つの考え方としては、通電の
開始は遅らせないが、燃料が存在しない万一の事態に備
えて、燃料の存在が確認されるまでは、通電の強さをヒ
ータの通常の作動のための通電の強さよりも弱くしてお
くのが得策であろう。これら２つの視点のいずれに重点
を置くかは、設計に係わるその他の条件によって考慮さ
れてよいが、いずれにしても本発明の方法によれば、燃
料存在確認のための所定の時間が経過するまでの通電の
強さは、該所定時間が経過後、装置が正常なときそのま
ま続けられるヒータへの通電の強さとは異なる強さとさ
れてよい。

【００１４】燃料噴射弁内に組み込まれたようなヒータ
の温度を直接測定することは困難であるが、アルミナや
窒化珪素等よりなるヒータはその温度によってその電気
抵抗値が変化するので、ヒータにかける電圧とヒータを
流れる電流とから電気抵抗値を求め、その変化からヒー
タの温度変化を検出するのが一つの有効な手段である。

【００１５】また、上記の如きヒータの作動制御が行わ
れれば、ヒータ近傍の燃料通路が燃料にて正常に満たさ
れていなくてもヒータに損傷が生ずることが防止される
ことから、ヒータへの通電はエンジンへ燃料を供給する
ポンプの始動より遅れることなく開始されてよく、換言
すれば、ヒータへの通電が燃料供給ポンプの始動と同時
にまたはそれに多少先立って開始されても、ヒータに損
傷を生ずることはない。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明によるエンジン用燃料加熱
ヒータの作動制御方法は、近年既に汎用されるに至って
いるコンピュータを用いた車輌運転制御装置のコンピュ
ータによる任意の燃料加熱／噴射制御プログラムに割り
込み介入される形にて実施されてよい。コンピュータを
用いた車輌運転制御装置の一般的基本構成は既にこの技
術の分野に於いては種々の態様にて公知の事項であるの
で、本発明の方法が実施可能であることを裏付けるため
のこの種の車輌運転制御装置についての説明は、明細書
の記載が冗長となるのを避けるため省略する。

【００１７】図１は本発明によるエンジン用燃料加熱ヒ
ータの作動制御方法を一つの実施例として示すフローチ
ャートである。このフローチャートによる制御は、自動
車の如き車輌のキースイッチが入れられ、それが更にエ
ンジン始動位置まで回されることにより任意のエンジン
始動制御が開始されると同時に開始されてよい。この場
合、エンジン始動制御の開始と同時にンジンへ燃料を供
給する燃料供給ポンプへの通電も開始されるとすれば、
以下に記載のステップ４０にてなされるヒータへの通電
の開始は、実質的に燃料供給ポンプの始動と同時か、あ
るいはポンプの実質的な作動開始は通電開始より僅かに
遅れるので、ヒータへの通電は燃料供給ポンプの始動に
僅かに先立って行われることになる。尚、ヒータへの通
電を燃料供給ポンプが実質的に作動を開始した後まで遅
らせてもよいことは勿論である。制御が開始されると、
ステップ１０にて本発明の制御に関連するデータの読込
みが行われる。これらのデータには、エンジンの温度状
態を示すエンジン冷却温度Ｔw、燃料加熱ヒータの温度
Ｔhを検出するためのヒータにかけられる電圧値とヒー
タを流れる電流値が含まれる。

【００１８】次いで制御はステップ２０へ進み、フラグ
ｆが１であるか否かが判断される。フラグｆは制御が後
述のステップ７０に至ったとき１にセットされるもので
あり、それまではこの種の制御構成の常として制御開始
時に０にリセットされている。従って制御が開始後先ず
ここに至ったときには、答はノーであり、制御はステッ
プ３０へ進む。

【００１９】ステップ３０に於いては，エンジンが燃料
のヒータによる加熱を行うべき冷温状態にあるか否か
が、エンジン冷却水温度Ｔwに基づいて、Ｔwが所定のし
きい値Ｔwo以下であるか否かとして判断される。答がノ
ーのとき、即ちエンジンがヒータによる燃料加熱を要し
ない温度以上の暖機状態にあるときには、制御はステッ
プ１０の前に戻り、必要時の作動に備えてデータの読み
込みが続けられる。答がイエスのときには、制御はステ
ップ４０へ進む。

【００２０】ステップ４０に於いては、ヒータへの通電
が開始さる。次いで制御はステップ５０へ進み、車輌運
転制御装置を構成するコンピュータの一部によって構成
されるものであってよいタイマがセット（計時開始）さ
れ、さらに制御はステップ６０へ進み、その瞬間のヒー
タの温度Ｔhをヒータ通電開始時のヒータ温度Ｔhoとし
て記憶することが行われる。ヒータの温度Ｔhの測定
は、ヒータにかける電圧とヒータを流れる電流とからヒ
ータの電気抵抗値を求め、その値からヒータの温度を推
定する要領にて行われてよい。尚、この場合、問題とな
るのは、以下に記載のとおりヒータ通電によりその温度
が如何なる上昇度にて上昇するかであるので、ヒータ温
度Ｔhoの絶対値の正確さはさほど追求されなくてもよ
く、求められるべき数値はヒータ温度Ｔhoと後述のステ
ップ９０にて測定されるヒータの温度Ｔh1の差である。

【００２１】次いで制御はステップ７０へ進み、フラグ
ｆが１にセットされる。かくして、ステップ２０〜７０
により、エンジンの始動にあたって、エンジンの温度状
態が燃料のヒータによる加熱を要するときには、ヒータ
への通電を開始し、そのときのヒータの初期温度を記憶
しておき、これよりヒータへの通電時間の計測を開始す
ることが行われる。

【００２２】次いで制御はステップ８０へ進み、タイマ
が所定の時間を計測（タイムアウト）したか否かが判断
される。当初は答はノーであり、制御はこれよりステッ
プ１０へ戻り、ステップ１０にてデータ、特に通電によ
り変化するヒータの温度Ｔhを読み直しつつ、ステップ
２０よりステップ３０〜７０をバイパスしてステップ８
０に至り、タイマにて設定された所定時間の経過を待
つ。同所定時間が経過し、ステップ８０の答がイエスに
転ずると、制御はステップ９０へ進み、ここでその瞬間
におけるヒータの温度ＴhがＴh1として記憶される。Ｔh
1の値は、ヒータの近傍における燃料通路内が燃料によ
り正常に満たされていない度合いの増大に応じて大きく
なるはずである。そこで、次のステップ１００にて、Ｔ
h1とＴhoの差が所定のしきい値ΔＴs以下であるか否か
が判断される。この場合、ステップ５０にてセットされ
るタイマのタイムアウトまでの設定時間と大きさと、そ
れに対するしきい値ΔＴsの大きさを適当に選定してお
けば、ヒータが通電されたとき、ヒータの近傍における
燃料通路内が燃料により正常に満たされており、そのま
まヒータの作動を続けてよいか、あるいはそれが正常に
満たされておらず、そのままヒータの作動を続ければヒ
ータに上記の如き熱衝撃が生ずる危険があるかを事前に
知ることができる。

【００２３】そこでステップ１００の答がイエスであれ
ば、制御はステップ１１０へ進み、フラグｆを０にリセ
ットした後、さらにステップ１２０へ進み、ヒータの作
動制御を続けるべく、制御を車輌運転制御装置による任
意の態様による通常のヒータ作動制御へ移管し、本発明
によるヒータを熱衝撃から保護するための作動制御を終
了する。この場合、ステップ１２０より始まる通常のヒ
ータ作動制御に於いては、ヒータへの通電の強さは、ス
テップ４０にて開始されたヒータ通電の強さと同じであ
り、その続きとされてもよいが、あるいはまた、ステッ
プ４０にて開始されるヒータ通電の強さが、通常のヒー
タ作動時の通電の強さとは異なる強さであって、上記の
熱衝撃発生の危険性の有無の検出によりよく適した値と
されることにより、ステップ１２０にて通常のヒータ作
動制御へ移管するにあたって、ヒータへの通電の強さが
それ用の強さに変更されてもよい。

【００２４】これに対しステップ１００の答がノーであ
れば、制御はステップ１３０へ進み、図示の実施例で
は、ここでヒータの通電を一先ず停止し、さらにステッ
プ１４０へ進んで、制御を車輌運転制御装置に移管さ
せ、ヒータ近傍の燃料通路が燃料により十分に満たされ
ていないことに対処する適当な異常処理の作動制御が行
われるようにする。この異常処理の内容は、本発明外の
ことであり、例えば、ヒータ近傍の燃料通路内に存在す
る空気が燃料噴射に伴って運び去られると期待される適
当な時間を於いて、図１に示す如き制御を再開するよう
なものであってよい。

【００２５】以上に於いては本発明を一つの実施例につ
いて詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の
範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとっ
て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料加熱用ヒータ作動制御方法を
一つの実施例について示すフローチャート。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンへ供給される燃料を加熱するヒー
   タの作動を制御する方法にして、該ヒータへの通電を開
   始して所定の時間が経過したときまでの該ヒータの温度
   上昇が所定のしきい値を越えるとき、該ヒータへの通電
   の強さを低減することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】前記通電の強さの低減は通電を遮断するこ
   とであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記ヒータへの通電を開始して前記所定の
   時間が経過するまでの通電の強さは、該所定時間が経過
   したときまでの該ヒータの温度上昇が前記所定のしきい
   値を越えないときにその後続けられる該ヒータへの通電
   の強さとは異なる強さとされることを特徴とする請求項
   １または２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記ヒータの温度上昇は該ヒータの抵抗値
   により検出されることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の方法。
5. 【請求項５】前記ヒータへの通電はエンジンへ燃料を供
   給するポンプの始動より遅れることなく開始されること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。