JP2004218609A - ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、点火用発熱器の通電制御装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、点火用発熱器の通電制御装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】より大きな容量のバッテリを用いることなく、低コストでディーゼルエンジンの始動性を向上する。
【解決手段】４つの気筒♯１〜♯４を備え、その各気筒における行程の段階に時間差が設けられるとともに、その内の２つの気筒が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、その他の２つの気筒が吸気行程又は排気行程であるディーゼルエンジンに対し、各気筒のグロープラグをそれぞれ通電制御する。ディーゼルエンジンのクランキング中、気筒毎に、燃料噴射期間を含む１サイクル中の圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみ、その気筒のグロープラグにバッテリの電圧を印可する。
【選択図】 図１
【解決手段】４つの気筒♯１〜♯４を備え、その各気筒における行程の段階に時間差が設けられるとともに、その内の２つの気筒が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、その他の２つの気筒が吸気行程又は排気行程であるディーゼルエンジンに対し、各気筒のグロープラグをそれぞれ通電制御する。ディーゼルエンジンのクランキング中、気筒毎に、燃料噴射期間を含む１サイクル中の圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみ、その気筒のグロープラグにバッテリの電圧を印可する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、同通電制御方法の実施に用いる点火用発熱器の通電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンでは、その冷間始動時に、各気筒に設けられたグロープラグ（点火用発熱器）によって噴射燃料の着火を補助する。先ず、エンジンのクランキング前には、全てのグロープラグに通電するプレヒートを行い、各グロープラグの温度を上昇させる。次に、クランキング中には、全てのグロープラグに通電するメインヒートを行い、各グロープラグの温度を所定値以上に維持する。また、エンジンの始動後には、エンジンの暖機が完了するまで全てのグロープラグに通電するアフターヒートを行い、噴射燃料の着火を補助する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１５３２６５号公報（第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エンジンのクランキング中に行うメインヒート時には、各グロープラグに通電するバッテリから、消費電力の大きなスタータモータにも通電される。このため、メインヒート時に各グロープラグに通電される電流の大きさが、プレヒート時又はアフターヒート時の電流よりも小さくなり、各グロープラグの温度が十分高い温度に維持されなくなる。
【０００５】
また、クランキング中には、全てのグロープラグに通電されているため、スタータモータに通電される電流も制限される。このため、スタータモータの回転が十分に高くならず、ピストンの圧縮速度が十分に高くならないため、燃焼室の圧力が十分に上昇しない。その結果、燃焼室の温度が十分に上昇しないため、噴射燃料の着火性が悪化し、エンジンの始動性が悪化する。
【０００６】
この問題を解決するには、エンジンのクランキング中にも各グロープラグとスタータモータに十分な大きさの電流が通電されるようにすればよいが、そのためにはバッテリの容量を大きくする必要があり、コストがかかるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、低コストにて、ディーゼルエンジンの始動性を向上することができるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法を提供することにある。また、同通電制御方法の実施に使用する点火用発熱器の通電制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法である。少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、１サイクル中の一部分である所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流が、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きく設定されている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、各気筒間において１サイクルの行程の段階に時間差があれば、各気筒の所定期間が時間的に互いにずれる。このため、同時に所定期間となる気筒の数が制限され、所定期間にある各気筒の点火用発熱器に対しクランキング中に通電する電流の総量が制限される。従って、エンジンのクランキング中、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火により結びつきやすい所定期間にある気筒の点火用発熱器に対し、その他の気筒の点火用発熱器より少なくともより大きな通電することができる。すると、同時に通電する電流の総量がそれほど増大することなく、エンジンの始動性が向上する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法である。少なくともエンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、燃料噴射期間を含む１サイクル中の一部分である所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電する。なお、所定期間は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間に含まれる場合と、含まれない場合とがある。また、燃料噴射期間は、１つの噴射期間のみに噴射する場合のその噴射期間と、プレ噴射及びメイン噴射を行う場合のプレ噴射の開始時点からメイン噴射の終了時点までの期間とを含む。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、各気筒間において１サイクルの行程の段階に時間差があれば、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間が時間的に互いにずれる。このため、同時に圧縮行程又は燃焼・膨張行程となる気筒の数が制限され、圧縮行程及び燃焼・膨張行程における燃料噴射期間を含む所定期間にある各気筒の点火用発熱器に対し、クランキング中に通電する電流の総量が制限される。従って、エンジンのクランキング中、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火により結びつきやすい所定期間にある気筒の点火用発熱器に対してのみ通電することができる。すると、同時に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、燃料噴射期間の開始時点に、前記点火用発熱器の温度が必要な所定温度以上となる時点を前記所定期間の開始時点として通電を開始する。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、燃料噴射期間の開始時点における点火用発熱器の温度が必要な所定温度以上となるので、噴射燃料の着火性がより向上する。その結果、エンジンの始動性がより一層向上する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置である。エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流を、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きくする通電制御手段とを備えている。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、クランキング検出手段がディーゼルエンジンのクランキングを検出し、期間検出手段が、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程中から、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火性により結びつくように設定された一部分の所定期間を検出する。そして、クランキング中、通電制御手段が、所定期間にある気筒の点火用発熱器に通電する電流を、その残りの期間にある他の気筒の点火用発熱器に通電する電流よりも大きくする。このため、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置である。エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電する通電制御手段とを備えている。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、クランキング検出手段がディーゼルエンジンのクランキングを検出し、期間検出手段が、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内から、点火用発熱器の温度がより噴射燃料の着火に結びつく圧縮行程及び燃焼・膨張行程における燃料噴射期間を含む一部分の所定期間を検出する。そして、クランキング中、通電制御手段が、所定期間である気筒の点火用発熱器にのみ通電する。このため、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記期間検出手段は、少なくとも燃料噴射期間を含む期間を前記所定期間として検出する。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は請求項５に記載の発明の作用に加えて、エンジンのクランキング中、少なくとも燃料噴射期間を含む所定期間にある気筒の点火用発熱器に通電される電流が、所定期間以外の期間にある気筒の点火用発熱器に通電される電流より大きくなる。あるいは、同所定期間にある気筒の点火用発熱器のみに通電される。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記期間検出手段は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程を前記所定期間として検出する。請求項７に記載の発明によれば、請求項４又は請求項５に記載の発明の作用に加えて、エンジンのクランキング中、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある気筒の点火用発熱器に通電される電流が、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にない気筒の点火用発熱器に通電される電流より大きくなる。あるいは、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある気筒の点火用発熱器のみに通電される。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記ディーゼルエンジンは偶数個の気筒を備え、その半数の各気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、残りの半数の各気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の作用に加えて、偶数個の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある半数の気筒の点火用発熱器にのみ通電され、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にない残り半数の気筒の点火用発熱器には通電されない。従って、クランキング中、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある半数の気筒の点火用発熱器に対してより大きな電流が通電されるため、ディーゼルエンジンの始動性がより一層向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、４ストローク型４気筒ディーゼルエンジンにおけるグロープラグの通電制御方法、及び、グロープラグ用通電制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態のグロープラグ用通電制御装置（点火用発熱器の通電制御装置）１０は、電子制御装置１１、４つのグローリレー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、イグニッションスイッチ１３、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５から構成される。本実施形態では、電子制御装置１１及びイグニッションスイッチ１３がクランキング検出手段を構成し、電子制御装置１１、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５が期間検出手段を構成する。また、電子制御装置１１及びグローリレー１２ａ〜１２ｄが通電制御手段を構成する。
【００２５】
電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５からの信号に基づき、各グローリレー１２ａ〜１２ｄを作動させる。
【００２６】
各グローリレー１２ａ〜１２ｄは、４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４に設けられたグロープラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに対し、バッテリＢの電圧をそれぞれ印可又は印可停止する。本実施形態では、グロープラグ１６ａ〜１６ｄが点火用発熱器である。
【００２７】
また、電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３からの信号に基づいてスタータリレー１７を作動させ、スタータモータ１８に対してバッテリＢの電圧を印可又は印可停止する。
【００２８】
本実施形態のグロープラグ用通電制御装置１０が制御するディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する。）Ｅｇは、１８０°クランク方式であって、４つの気筒♯１〜♯４の内、そのいずれか２つの気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、その残りの２つの気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。
【００２９】
詳述すると、各気筒♯１〜♯４の行程は、図３に示すように、気筒♯１に対する気筒♯２の位相が１８０ＣＡ（クランクアングル）だけ早く、気筒♯２に対する気筒♯４の位相が１８０ＣＡだけ早く設定されている。また、気筒♯４に対する気筒♯３の位相が１８０ＣＡだけ早く設定されている。すなわち、気筒♯１に対する気筒♯４の位相は３６０ＣＡだけ早く、気筒♯２に対する気筒♯３の位相は３６０ＣＡだけ早い。従って、各気筒♯１〜♯４間では、ある気筒での圧縮行程の期間と、別の気筒での燃焼・膨張行程の期間とが重なり、その期間においては、残りの２つの気筒が、圧縮行程又は燃焼・膨張行程の期間となることはない。
【００３０】
また、このエンジンＥｇでは、一般のディーゼルエンジンと同様に、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の全期間内の、圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）を含む所定期間を燃料噴射期間として燃料噴射が行われる。燃料噴射期間は、例えば、アクセル開度及びエンジン回転数から決定した目標噴射量と、エンジン回転数とから設定される。従って、この燃料噴射期間には、アクセル開度及びエンジン回転数に関係なく圧縮上死点が含まれている。
【００３１】
イグニッションスイッチ１３は、イグニッションオン信号、及び、スタータオン信号を出力する。
クランクポジションセンサ１４は、エンジンＥｇのクランクシャフトの９０度ＣＡ毎にクランク角信号を出力し、その出力から、ある気筒♯１（♯２、♯３、♯４）における行程の段階を判別することができる。
【００３２】
気筒判別センサ１５は、クランクシャフトの２回転毎に気筒判別信号を出力し、その出力から、クランクシャフトの基準位置を検出することができる。
電子制御装置１１は、スタータオン信号、クランク角信号及び気筒判別信号に基づいて各グローリレー１２ａ〜１２ｄを作動させ、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電するグロープラグ通電制御を行う。グロープラグ通電制御は、メイングロー通電制御及びアフターグロー制御からなる。
【００３３】
なお、本実施形態の電子制御装置１１は、例えば水温センサで検出する冷却水温が所定の温度未満のときに、イグニッションスイッチ１３がオンされた後、エンジンがクランキングされる前に各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電（プレヒート）するプレグロー制御を実行する。
【００３４】
メイングロー制御として、先ず、電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３からイグニッションオン信号とスタータオン信号とが入力される間は、エンジンＥｇがクランキング中であると判断する。このとき、電子制御装置１１は、スタータリレー１７をオンに保持し、スタータモータ１８にバッテリＢの電圧を印可する。そして、電子制御装置１１は、イグニッションオン信号とスタータオン信号が入力される状態からスタータオン信号のみが消失したときには、エンジンＥｇの始動が完了したと判断する。そして、スタータリレー１７をオフとし、スタータモータ１８へのバッテリＢの電圧印可を終了する。
【００３５】
また、電子制御装置１１は、クランク角信号及び気筒判別信号から、気筒♯１〜♯４毎に、その気筒の行程の段階が、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程及び排気行程のいずれであるか判別する。
【００３６】
電子制御装置１１は、メイングロー制御として、エンジンＥｇのクランキング中に、４つの気筒♯１〜♯４毎に、その気筒における１サイクル中の一部分である所定期間にのみその気筒のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に通電し、その残りの期間には通電しない。
【００３７】
本実施形態における所定期間は、燃料噴射期間を含む圧縮行程及び燃焼・膨張行程の全期間である。なお、圧縮行程の開始時点から通電を行うと、エンジンＥｇの運転状態に関係なく、燃料噴射時期の開始時点におけるグロープラグ１６ａ〜１６ｄの温度が、噴射燃料の着火性が良くなる所定温度（例えば、約７００℃）を超えることが分かっている。
【００３８】
例えば、図１は、イグニッションオン信号が入力され、スタータオン信号が入力された時点から、最初に燃焼・膨張行程となった気筒が気筒♯１である場合を示している。この場合、電子制御装置１１は、気筒♯１が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｃをオフからオンとし、圧縮行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を開始する。
【００３９】
次に、気筒♯３が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｃをオンにしたままでグローリレー１２ｄをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を継続するとともに、圧縮行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を開始する。
【００４０】
次に、気筒♯４が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｄをオンとしたままでグローリレー１２ｃをオンからオフとするとともにグローリレー１２ｂをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を終了し、また、圧縮行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を開始する。
【００４１】
次に、気筒♯２が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｂをオンとしたままでグローリレー１２ｄをオンからオフとするとともにグローリレー１２ａをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を停止し、また、圧縮行程となった気筒♯１のグロープラグ１６ａへの通電を開始する。
【００４２】
さらに、気筒♯１が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ａをオンとしたままでグローリレー１２ｂをオンからオフとするとともにグローリレー１２ｃをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯１のグロープラグ１６ａへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を停止し、また、圧縮行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を開始する。
【００４３】
このようにして、エンジンＥｇのクランキング中は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある各気筒♯１〜♯４のグローリレー１２ａ〜１２ｄのみをオンとし、排気行程及び吸気行程にある各気筒のグローリレーをオフとする。従って、エンジンＥｇのクランキング中、４つの気筒♯１（♯２，♯３，♯４）の内、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグのみにバッテリＢから通電される。
【００４４】
電子制御装置１１は、メイングロー制御の実行中に、イグニッションオン信号が入力されたままでスタータオン信号が消失すると、エンジンＥｇの始動が完了したと判断し、メイングロー制御の実行を終了してアフターグロー制御の実行を開始する。
【００４５】
アフターグロー制御は公知の通電制御であって、図１に示すように、エンジンＥｇの始動後、エンジンＥｇの暖機が完了するまでの期間、全てのグローリレー１２ａ〜１２ｄをオンし、全ての気筒♯１〜♯４のグロープラグ１６ａ〜１６ｄに対してバッテリＢの電圧を印可する。そして、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに対してバッテリＢから通電する。
【００４６】
電子制御装置１１は、エンジンＥｇの暖機完了を、例えば水温センサで検出する冷却水温が所定の判定温度に達したことで判断する。
アフターグロー制御時には、スタータモータ１８に電流が通電されないので、バッテリＢから各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに対して、十分な大きさの電流が通電される。
【００４７】
次に、以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
イグニッションスイッチ１３がスタート操作され、スタータモータ１８が運転されてエンジンＥｇがクランキングすると、電子制御装置１１がメイングロー制御を実行する。
【００４８】
メイングロー制御において、電子制御装置１１は、４つの気筒♯１〜♯４の内、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒♯１，♯２（♯１，♯３、♯３，♯４、♯２，♯４）のグロープラグ１６ａ，１６ｂ（１６ａ，１６ｃ、１６ｃ，１６ｄ、１６ｂ，１６ｄ）に対してのみバッテリＢの電圧を印可する。
【００４９】
従って、クランキング中に、常に４つ全ての気筒♯１〜♯４のグロープラグ１６ａ〜１６ｄにバッテリＢの電圧を印可する場合に比較して、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒のグロープラグへ通電される電流の大きさがより大きくなる。
【００５０】
また、クランキング中に、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電される電流の総量が減少するため、スタータモータ１８に通電される電流が増大する。
従って、スタータモータ１８の回転数が増大し、各気筒♯１〜♯４におけるピストンの圧縮圧力が増大する。その結果、各気筒の燃焼室の温度が迅速に上昇し、噴射燃料の着火性が向上する。
【００５１】
次に、以上詳述した本実施形態が有する効果を列記する。
（１） エンジンＥｇのクランキング中、４つの気筒♯１〜♯４の内、圧縮行程又は燃焼・膨張工程にある気筒♯１（♯２，♯３，♯４）のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）にのみ通電する。このため、常に４つの気筒♯１〜♯４全てのグロープラグ１６ａ〜１６ｄに対して通電する場合と異なり、吸気行程又は排気行程にある気筒のグロープラグには電流が通電されなくなるため、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに通電される電流が大きくなる。
【００５２】
その結果、吸気行程又は排気行程にある気筒のグロープラグの温度よりも、噴射燃料の着火により結びつく圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグの温度がより高くなるので、噴射燃料の着火性が向上し、エンジンＥｇの始動性が向上する。
【００５３】
また、吸気行程又は排気行程にある気筒♯１（♯２，♯３，♯４）のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に通電されなくなった電流の一部がクランキング中のスタータモータ１８に通電されるので、その回転速度が増大する。その結果、各ピストンの往復速度が増大して燃焼室の圧縮圧力が増大するため、燃焼室の温度がより迅速に増大して噴射燃料の着火性が向上する。
【００５４】
従って、バッテリＢの容量を増大させる必要がないので、低コストでエンジンＥｇの始動性を向上することができる。
（２） ４つの気筒♯１〜♯４を備え、そのいずれか２つの気筒が圧縮行程又は燃焼・膨張行程にあるときに、その残りの２つの気筒が排気行程又は吸気行程となるように運転されるエンジンＥｇに対し、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒のグロープラグのみにバッテリＢの電圧を印可する。
【００５５】
従って、エンジンのクランキング中、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに対してより大きな電流が通電されるため、エンジンＥｇの始動性がより向上する。
【００５６】
（３） 圧縮行程の開始時点からグロープラグへの通電を開始するので、燃料噴射期間の開始時点にはグロープラグの温度が、点火に必要な所定温度以上まで上昇する。このため、燃料噴射期間にのみ通電した場合に比較して、噴射燃料の着火性がより向上し、エンジンＥｇの始動性がより一層向上する。
【００５７】
（４） 気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみ通電する。このため、気筒毎に、その気筒の行程の段階を検出すればよいので、通電制御がより簡単となる。
【００５８】
次に、上記一実施形態以外の実施形態を列記する。
○ 前記一実施形態で、グロープラグへの通電開始時点は、圧縮行程が開始される時点以外にも、燃料噴射の開始時点までにグロープラグの温度を必要な温度（例えば、７００℃）以上とすることができると推測される時点、あるいは、その時点より早い時点としても良い。
【００５９】
○ 前記一実施形態で、グロープラグへの通電終了時点は、燃焼・膨張行程が終了する時点以外にも、シリンダ内に噴射された燃料が燃焼を終了する時点、あるいは、その時点よりも遅い時点としてもよい。その際、シリンダ内に噴射された燃料が燃焼を終了する時点は、燃料噴射時期及び燃料噴射量から推測する方法が考えられる。
【００６０】
○ 前記一実施形態で、各気筒♯１〜♯４における燃料噴射期間が互いに重ならない運転状態のときに、ある気筒での燃料噴射期間の終了時点に、吸気行程にある別の気筒のグロープラグへの通電を開始し、その気筒での燃料噴射期間の終了時点で通電を終了する構成とする。すなわち、エンジンＥｇの運転状態に応じて時期が逐次調節される燃料噴射期間を含む所定期間（可変期間）にある気筒のグロープラグにのみ通電する。このような構成によれば、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、一度に１つの気筒のグロープラグにのみ通電するので、燃料噴射期間を含む所定期間にある気筒のグロープラグの温度が、前記一実施形態よりも高くなり、噴射燃料の着火性がより向上する。
【００６１】
○ 前記一実施形態で、各気筒において逐次設定される燃料噴射期間の一部が互いに重なる運転状態のときに、気筒毎に、その気筒が燃料噴射期間（所定期間、可変期間）のときのみに、その気筒のグロープラグに通電する構成とする。このような構成によっても、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグにのみ通電されるので、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、燃料噴射期間にある気筒のグロープラグの温度がより高くなり、着火性が向上する。
【００６２】
○ 前記一実施形態で、排気行程又は吸気行程にある気筒のグロープラグに対する電流の通電を休止する代わりに、その気筒のグロープラグに通電する電流を制限することで、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに通電する電流を大きくする構成とする。このような構成によっても、前記一実施形態の（１），（３）に記載の各効果がある。
【００６３】
○ 前記一実施形態で、燃料噴射として、圧縮行程の初期に行うプレ噴射と、圧縮行程から燃焼・膨張行程に渡る所定期間、又は、燃焼・膨張行程内の所定期間に行うメイン噴射とを行うディーゼルエンジンとする。この場合において、プレ噴射期間の開始時点から、メイン噴射期間の終了時点までの所定期間（可変期間）にある気筒のグロープラグのみに通電する構成とする。このような構成によっても、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグにのみ通電されるので、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、燃料噴射期間にある気筒のグロープラグの温度がより高くなり、着火性が向上する。
【００６４】
○ 本発明は、４つの気筒を備えたディーゼルエンジンに限らず、例えば６気筒（偶数個）を備えたディーゼルエンジン用のグロープラグ通電制御装置に具体化してもよい。この６気筒エンジンは、図５に示すように、各気筒♯１〜♯６における１サイクルの全行程に時間差が設けられるとともに、６気筒の内のいずれか３つの各気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、残りの３つの気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。そして、気筒♯１〜♯６毎に、その気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程の期間（所定期間）にのみその気筒のグロープラグに通電する。この場合においても、前記一実施形態の（１），（２）に記載の各効果がある。
【００６５】
○ 本発明は、偶数個の気筒を備えたディーゼルエンジンに限らず、気筒間で行程の段階に等しい時間差が設けられた、奇数個の気筒を備えたディーゼルエンジン用のグロープラグ通電制御装置に具体化してもよい。
【００６６】
例えば、３気筒エンジンにおいて、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程のみにその気筒のグロープラグに通電する。この場合には、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグに通電される。
【００６７】
また、５気筒エンジンにおいて、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程のみにその気筒のグロープラグに通電する。この場合には、一度に２つ又は３つの気筒のグロープラグに通電される。
【００６８】
いずれの場合においても、前記一実施形態の（１）に記載の効果がある。
○ 本発明は、４ストローク型のディーゼルエンジンに限らず、２ストローク型のディーゼルエンジンに実施してもよい。例えば、図６に示すように、気筒毎に、その気筒の全行程の内、その燃料噴射期間を含む圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみに、その気筒のグロープラグに通電する。この場合においても、前記一実施形態の（１）に記載の効果がある。
【００６９】
○ 本発明のグロープラグ用通電制御装置を設けるディーゼルエンジンは、副燃焼室型でも直噴型でもよい。
○ 本発明のグロープラグ用通電制御装置が制御するグロープラグは、金属型でもセラミック型でもよい。また、自己温度補償型であってもなくてもよい。
【００７０】
以下、前記各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに列記する。
（１） 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置を備えたディーゼルエンジン。
【００７１】
（２） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、エンジンのクランキング前には、前記点火用発熱器に通電しないディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。このような構成によれば、ディーゼルエンジンの始動性を確保しながら、バッテリ電力の消費を抑制することができる。
【００７２】
（３） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、前記所定期間は、１サイクル中に予め設定された固定期間（圧縮行程及び燃焼・膨張行程）であるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。このような構成によれば、通電制御の内容がより簡単となり、実施がより容易となる。
【００７３】
（４） 請求項４〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置において、前記所定期間は、１サイクル中に予め設定された固定期間（圧縮行程及び燃焼・膨張行程）である点火用発熱器の通電制御装置。
【００７４】
（５） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、前記所定期間は、１サイクル中に逐次設定される可変期間（燃料噴射期間を含む所定期間）であるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。
【００７５】
（６） 請求項４〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置において、前記所定期間は、１サイクル中に逐次設定される可変期間（燃料噴射期間を含む所定期間）である点火用発熱器の通電制御装置。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器全てに通電する電流の総量を増大させる必要がなく、より容量の大きなバッテリを必要としないので、低コストでディーゼルエンジンの始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の通電制御装置が行うグロー制御を示すタイムチャート。
【図２】通電制御装置を示す模式図。
【図３】４気筒型ディーゼルエンジンの全行程を示すグラフ。
【図４】通電期間を示すグラフ。
【図５】６気筒型ディーゼルエンジンの全行程を示すグラフ。
【図６】２ストローク型ディーゼルエンジンにおける通電期間を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…点火用発熱器の通電制御装置としてのグロープラグ用通電制御装置、１１…クランキング検出手段、期間検出手段及び通電制御手段を構成する電子制御装置、１２ａ〜１２ｄ…通電制御手段を構成するグローリレー、１３…クランキング検出手段を構成するイグニッションスイッチ、１４…期間検出手段を構成するクランクポジションセンサ、１５…同じく気筒判別センサ、１６ａ〜１６ｄ…点火用発熱器としてのグロープラグ、Ｅｇ…ディーゼルエンジン、♯１〜♯４…気筒。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、同通電制御方法の実施に用いる点火用発熱器の通電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジンでは、その冷間始動時に、各気筒に設けられたグロープラグ（点火用発熱器）によって噴射燃料の着火を補助する。先ず、エンジンのクランキング前には、全てのグロープラグに通電するプレヒートを行い、各グロープラグの温度を上昇させる。次に、クランキング中には、全てのグロープラグに通電するメインヒートを行い、各グロープラグの温度を所定値以上に維持する。また、エンジンの始動後には、エンジンの暖機が完了するまで全てのグロープラグに通電するアフターヒートを行い、噴射燃料の着火を補助する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１５３２６５号公報（第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エンジンのクランキング中に行うメインヒート時には、各グロープラグに通電するバッテリから、消費電力の大きなスタータモータにも通電される。このため、メインヒート時に各グロープラグに通電される電流の大きさが、プレヒート時又はアフターヒート時の電流よりも小さくなり、各グロープラグの温度が十分高い温度に維持されなくなる。
【０００５】
また、クランキング中には、全てのグロープラグに通電されているため、スタータモータに通電される電流も制限される。このため、スタータモータの回転が十分に高くならず、ピストンの圧縮速度が十分に高くならないため、燃焼室の圧力が十分に上昇しない。その結果、燃焼室の温度が十分に上昇しないため、噴射燃料の着火性が悪化し、エンジンの始動性が悪化する。
【０００６】
この問題を解決するには、エンジンのクランキング中にも各グロープラグとスタータモータに十分な大きさの電流が通電されるようにすればよいが、そのためにはバッテリの容量を大きくする必要があり、コストがかかるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、低コストにて、ディーゼルエンジンの始動性を向上することができるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法を提供することにある。また、同通電制御方法の実施に使用する点火用発熱器の通電制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法である。少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、１サイクル中の一部分である所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流が、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きく設定されている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、各気筒間において１サイクルの行程の段階に時間差があれば、各気筒の所定期間が時間的に互いにずれる。このため、同時に所定期間となる気筒の数が制限され、所定期間にある各気筒の点火用発熱器に対しクランキング中に通電する電流の総量が制限される。従って、エンジンのクランキング中、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火により結びつきやすい所定期間にある気筒の点火用発熱器に対し、その他の気筒の点火用発熱器より少なくともより大きな通電することができる。すると、同時に通電する電流の総量がそれほど増大することなく、エンジンの始動性が向上する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法である。少なくともエンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、燃料噴射期間を含む１サイクル中の一部分である所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電する。なお、所定期間は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間に含まれる場合と、含まれない場合とがある。また、燃料噴射期間は、１つの噴射期間のみに噴射する場合のその噴射期間と、プレ噴射及びメイン噴射を行う場合のプレ噴射の開始時点からメイン噴射の終了時点までの期間とを含む。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、各気筒間において１サイクルの行程の段階に時間差があれば、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間が時間的に互いにずれる。このため、同時に圧縮行程又は燃焼・膨張行程となる気筒の数が制限され、圧縮行程及び燃焼・膨張行程における燃料噴射期間を含む所定期間にある各気筒の点火用発熱器に対し、クランキング中に通電する電流の総量が制限される。従って、エンジンのクランキング中、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火により結びつきやすい所定期間にある気筒の点火用発熱器に対してのみ通電することができる。すると、同時に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、燃料噴射期間の開始時点に、前記点火用発熱器の温度が必要な所定温度以上となる時点を前記所定期間の開始時点として通電を開始する。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、燃料噴射期間の開始時点における点火用発熱器の温度が必要な所定温度以上となるので、噴射燃料の着火性がより向上する。その結果、エンジンの始動性がより一層向上する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置である。エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流を、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きくする通電制御手段とを備えている。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、クランキング検出手段がディーゼルエンジンのクランキングを検出し、期間検出手段が、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程中から、点火用発熱器の温度が噴射燃料の着火性により結びつくように設定された一部分の所定期間を検出する。そして、クランキング中、通電制御手段が、所定期間にある気筒の点火用発熱器に通電する電流を、その残りの期間にある他の気筒の点火用発熱器に通電する電流よりも大きくする。このため、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置である。エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電する通電制御手段とを備えている。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、クランキング検出手段がディーゼルエンジンのクランキングを検出し、期間検出手段が、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内から、点火用発熱器の温度がより噴射燃料の着火に結びつく圧縮行程及び燃焼・膨張行程における燃料噴射期間を含む一部分の所定期間を検出する。そして、クランキング中、通電制御手段が、所定期間である気筒の点火用発熱器にのみ通電する。このため、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器に通電する電流の総量が増大することなく、ディーゼルエンジンの始動性が向上する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記期間検出手段は、少なくとも燃料噴射期間を含む期間を前記所定期間として検出する。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４又は請求項５に記載の発明の作用に加えて、エンジンのクランキング中、少なくとも燃料噴射期間を含む所定期間にある気筒の点火用発熱器に通電される電流が、所定期間以外の期間にある気筒の点火用発熱器に通電される電流より大きくなる。あるいは、同所定期間にある気筒の点火用発熱器のみに通電される。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記期間検出手段は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程を前記所定期間として検出する。請求項７に記載の発明によれば、請求項４又は請求項５に記載の発明の作用に加えて、エンジンのクランキング中、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある気筒の点火用発熱器に通電される電流が、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にない気筒の点火用発熱器に通電される電流より大きくなる。あるいは、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある気筒の点火用発熱器のみに通電される。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記ディーゼルエンジンは偶数個の気筒を備え、その半数の各気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、残りの半数の各気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。
【００２２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の発明の作用に加えて、偶数個の気筒を備えたディーゼルエンジンにおいて、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある半数の気筒の点火用発熱器にのみ通電され、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にない残り半数の気筒の点火用発熱器には通電されない。従って、クランキング中、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある半数の気筒の点火用発熱器に対してより大きな電流が通電されるため、ディーゼルエンジンの始動性がより一層向上する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、４ストローク型４気筒ディーゼルエンジンにおけるグロープラグの通電制御方法、及び、グロープラグ用通電制御装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態のグロープラグ用通電制御装置（点火用発熱器の通電制御装置）１０は、電子制御装置１１、４つのグローリレー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、イグニッションスイッチ１３、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５から構成される。本実施形態では、電子制御装置１１及びイグニッションスイッチ１３がクランキング検出手段を構成し、電子制御装置１１、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５が期間検出手段を構成する。また、電子制御装置１１及びグローリレー１２ａ〜１２ｄが通電制御手段を構成する。
【００２５】
電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３、クランクポジションセンサ１４及び気筒判別センサ１５からの信号に基づき、各グローリレー１２ａ〜１２ｄを作動させる。
【００２６】
各グローリレー１２ａ〜１２ｄは、４つの気筒♯１，♯２，♯３，♯４に設けられたグロープラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに対し、バッテリＢの電圧をそれぞれ印可又は印可停止する。本実施形態では、グロープラグ１６ａ〜１６ｄが点火用発熱器である。
【００２７】
また、電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３からの信号に基づいてスタータリレー１７を作動させ、スタータモータ１８に対してバッテリＢの電圧を印可又は印可停止する。
【００２８】
本実施形態のグロープラグ用通電制御装置１０が制御するディーゼルエンジン（以下、エンジンと略称する。）Ｅｇは、１８０°クランク方式であって、４つの気筒♯１〜♯４の内、そのいずれか２つの気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、その残りの２つの気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。
【００２９】
詳述すると、各気筒♯１〜♯４の行程は、図３に示すように、気筒♯１に対する気筒♯２の位相が１８０ＣＡ（クランクアングル）だけ早く、気筒♯２に対する気筒♯４の位相が１８０ＣＡだけ早く設定されている。また、気筒♯４に対する気筒♯３の位相が１８０ＣＡだけ早く設定されている。すなわち、気筒♯１に対する気筒♯４の位相は３６０ＣＡだけ早く、気筒♯２に対する気筒♯３の位相は３６０ＣＡだけ早い。従って、各気筒♯１〜♯４間では、ある気筒での圧縮行程の期間と、別の気筒での燃焼・膨張行程の期間とが重なり、その期間においては、残りの２つの気筒が、圧縮行程又は燃焼・膨張行程の期間となることはない。
【００３０】
また、このエンジンＥｇでは、一般のディーゼルエンジンと同様に、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の全期間内の、圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）を含む所定期間を燃料噴射期間として燃料噴射が行われる。燃料噴射期間は、例えば、アクセル開度及びエンジン回転数から決定した目標噴射量と、エンジン回転数とから設定される。従って、この燃料噴射期間には、アクセル開度及びエンジン回転数に関係なく圧縮上死点が含まれている。
【００３１】
イグニッションスイッチ１３は、イグニッションオン信号、及び、スタータオン信号を出力する。
クランクポジションセンサ１４は、エンジンＥｇのクランクシャフトの９０度ＣＡ毎にクランク角信号を出力し、その出力から、ある気筒♯１（♯２、♯３、♯４）における行程の段階を判別することができる。
【００３２】
気筒判別センサ１５は、クランクシャフトの２回転毎に気筒判別信号を出力し、その出力から、クランクシャフトの基準位置を検出することができる。
電子制御装置１１は、スタータオン信号、クランク角信号及び気筒判別信号に基づいて各グローリレー１２ａ〜１２ｄを作動させ、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電するグロープラグ通電制御を行う。グロープラグ通電制御は、メイングロー通電制御及びアフターグロー制御からなる。
【００３３】
なお、本実施形態の電子制御装置１１は、例えば水温センサで検出する冷却水温が所定の温度未満のときに、イグニッションスイッチ１３がオンされた後、エンジンがクランキングされる前に各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電（プレヒート）するプレグロー制御を実行する。
【００３４】
メイングロー制御として、先ず、電子制御装置１１は、イグニッションスイッチ１３からイグニッションオン信号とスタータオン信号とが入力される間は、エンジンＥｇがクランキング中であると判断する。このとき、電子制御装置１１は、スタータリレー１７をオンに保持し、スタータモータ１８にバッテリＢの電圧を印可する。そして、電子制御装置１１は、イグニッションオン信号とスタータオン信号が入力される状態からスタータオン信号のみが消失したときには、エンジンＥｇの始動が完了したと判断する。そして、スタータリレー１７をオフとし、スタータモータ１８へのバッテリＢの電圧印可を終了する。
【００３５】
また、電子制御装置１１は、クランク角信号及び気筒判別信号から、気筒♯１〜♯４毎に、その気筒の行程の段階が、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程及び排気行程のいずれであるか判別する。
【００３６】
電子制御装置１１は、メイングロー制御として、エンジンＥｇのクランキング中に、４つの気筒♯１〜♯４毎に、その気筒における１サイクル中の一部分である所定期間にのみその気筒のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に通電し、その残りの期間には通電しない。
【００３７】
本実施形態における所定期間は、燃料噴射期間を含む圧縮行程及び燃焼・膨張行程の全期間である。なお、圧縮行程の開始時点から通電を行うと、エンジンＥｇの運転状態に関係なく、燃料噴射時期の開始時点におけるグロープラグ１６ａ〜１６ｄの温度が、噴射燃料の着火性が良くなる所定温度（例えば、約７００℃）を超えることが分かっている。
【００３８】
例えば、図１は、イグニッションオン信号が入力され、スタータオン信号が入力された時点から、最初に燃焼・膨張行程となった気筒が気筒♯１である場合を示している。この場合、電子制御装置１１は、気筒♯１が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｃをオフからオンとし、圧縮行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を開始する。
【００３９】
次に、気筒♯３が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｃをオンにしたままでグローリレー１２ｄをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を継続するとともに、圧縮行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を開始する。
【００４０】
次に、気筒♯４が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｄをオンとしたままでグローリレー１２ｃをオンからオフとするとともにグローリレー１２ｂをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を終了し、また、圧縮行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を開始する。
【００４１】
次に、気筒♯２が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ｂをオンとしたままでグローリレー１２ｄをオンからオフとするとともにグローリレー１２ａをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯４のグロープラグ１６ｄへの通電を停止し、また、圧縮行程となった気筒♯１のグロープラグ１６ａへの通電を開始する。
【００４２】
さらに、気筒♯１が燃焼・膨張行程となった時点からグローリレー１２ａをオンとしたままでグローリレー１２ｂをオンからオフとするとともにグローリレー１２ｃをオフからオンとする。そして、燃焼・膨張行程となった気筒♯１のグロープラグ１６ａへの通電を継続するとともに、排気行程となった気筒♯２のグロープラグ１６ｂへの通電を停止し、また、圧縮行程となった気筒♯３のグロープラグ１６ｃへの通電を開始する。
【００４３】
このようにして、エンジンＥｇのクランキング中は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程にある各気筒♯１〜♯４のグローリレー１２ａ〜１２ｄのみをオンとし、排気行程及び吸気行程にある各気筒のグローリレーをオフとする。従って、エンジンＥｇのクランキング中、４つの気筒♯１（♯２，♯３，♯４）の内、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグのみにバッテリＢから通電される。
【００４４】
電子制御装置１１は、メイングロー制御の実行中に、イグニッションオン信号が入力されたままでスタータオン信号が消失すると、エンジンＥｇの始動が完了したと判断し、メイングロー制御の実行を終了してアフターグロー制御の実行を開始する。
【００４５】
アフターグロー制御は公知の通電制御であって、図１に示すように、エンジンＥｇの始動後、エンジンＥｇの暖機が完了するまでの期間、全てのグローリレー１２ａ〜１２ｄをオンし、全ての気筒♯１〜♯４のグロープラグ１６ａ〜１６ｄに対してバッテリＢの電圧を印可する。そして、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに対してバッテリＢから通電する。
【００４６】
電子制御装置１１は、エンジンＥｇの暖機完了を、例えば水温センサで検出する冷却水温が所定の判定温度に達したことで判断する。
アフターグロー制御時には、スタータモータ１８に電流が通電されないので、バッテリＢから各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに対して、十分な大きさの電流が通電される。
【００４７】
次に、以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
イグニッションスイッチ１３がスタート操作され、スタータモータ１８が運転されてエンジンＥｇがクランキングすると、電子制御装置１１がメイングロー制御を実行する。
【００４８】
メイングロー制御において、電子制御装置１１は、４つの気筒♯１〜♯４の内、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒♯１，♯２（♯１，♯３、♯３，♯４、♯２，♯４）のグロープラグ１６ａ，１６ｂ（１６ａ，１６ｃ、１６ｃ，１６ｄ、１６ｂ，１６ｄ）に対してのみバッテリＢの電圧を印可する。
【００４９】
従って、クランキング中に、常に４つ全ての気筒♯１〜♯４のグロープラグ１６ａ〜１６ｄにバッテリＢの電圧を印可する場合に比較して、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒のグロープラグへ通電される電流の大きさがより大きくなる。
【００５０】
また、クランキング中に、各グロープラグ１６ａ〜１６ｄに通電される電流の総量が減少するため、スタータモータ１８に通電される電流が増大する。
従って、スタータモータ１８の回転数が増大し、各気筒♯１〜♯４におけるピストンの圧縮圧力が増大する。その結果、各気筒の燃焼室の温度が迅速に上昇し、噴射燃料の着火性が向上する。
【００５１】
次に、以上詳述した本実施形態が有する効果を列記する。
（１） エンジンＥｇのクランキング中、４つの気筒♯１〜♯４の内、圧縮行程又は燃焼・膨張工程にある気筒♯１（♯２，♯３，♯４）のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）にのみ通電する。このため、常に４つの気筒♯１〜♯４全てのグロープラグ１６ａ〜１６ｄに対して通電する場合と異なり、吸気行程又は排気行程にある気筒のグロープラグには電流が通電されなくなるため、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに通電される電流が大きくなる。
【００５２】
その結果、吸気行程又は排気行程にある気筒のグロープラグの温度よりも、噴射燃料の着火により結びつく圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグの温度がより高くなるので、噴射燃料の着火性が向上し、エンジンＥｇの始動性が向上する。
【００５３】
また、吸気行程又は排気行程にある気筒♯１（♯２，♯３，♯４）のグロープラグ１６ａ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）に通電されなくなった電流の一部がクランキング中のスタータモータ１８に通電されるので、その回転速度が増大する。その結果、各ピストンの往復速度が増大して燃焼室の圧縮圧力が増大するため、燃焼室の温度がより迅速に増大して噴射燃料の着火性が向上する。
【００５４】
従って、バッテリＢの容量を増大させる必要がないので、低コストでエンジンＥｇの始動性を向上することができる。
（２） ４つの気筒♯１〜♯４を備え、そのいずれか２つの気筒が圧縮行程又は燃焼・膨張行程にあるときに、その残りの２つの気筒が排気行程又は吸気行程となるように運転されるエンジンＥｇに対し、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある２つの気筒のグロープラグのみにバッテリＢの電圧を印可する。
【００５５】
従って、エンジンのクランキング中、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに対してより大きな電流が通電されるため、エンジンＥｇの始動性がより向上する。
【００５６】
（３） 圧縮行程の開始時点からグロープラグへの通電を開始するので、燃料噴射期間の開始時点にはグロープラグの温度が、点火に必要な所定温度以上まで上昇する。このため、燃料噴射期間にのみ通電した場合に比較して、噴射燃料の着火性がより向上し、エンジンＥｇの始動性がより一層向上する。
【００５７】
（４） 気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみ通電する。このため、気筒毎に、その気筒の行程の段階を検出すればよいので、通電制御がより簡単となる。
【００５８】
次に、上記一実施形態以外の実施形態を列記する。
○ 前記一実施形態で、グロープラグへの通電開始時点は、圧縮行程が開始される時点以外にも、燃料噴射の開始時点までにグロープラグの温度を必要な温度（例えば、７００℃）以上とすることができると推測される時点、あるいは、その時点より早い時点としても良い。
【００５９】
○ 前記一実施形態で、グロープラグへの通電終了時点は、燃焼・膨張行程が終了する時点以外にも、シリンダ内に噴射された燃料が燃焼を終了する時点、あるいは、その時点よりも遅い時点としてもよい。その際、シリンダ内に噴射された燃料が燃焼を終了する時点は、燃料噴射時期及び燃料噴射量から推測する方法が考えられる。
【００６０】
○ 前記一実施形態で、各気筒♯１〜♯４における燃料噴射期間が互いに重ならない運転状態のときに、ある気筒での燃料噴射期間の終了時点に、吸気行程にある別の気筒のグロープラグへの通電を開始し、その気筒での燃料噴射期間の終了時点で通電を終了する構成とする。すなわち、エンジンＥｇの運転状態に応じて時期が逐次調節される燃料噴射期間を含む所定期間（可変期間）にある気筒のグロープラグにのみ通電する。このような構成によれば、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、一度に１つの気筒のグロープラグにのみ通電するので、燃料噴射期間を含む所定期間にある気筒のグロープラグの温度が、前記一実施形態よりも高くなり、噴射燃料の着火性がより向上する。
【００６１】
○ 前記一実施形態で、各気筒において逐次設定される燃料噴射期間の一部が互いに重なる運転状態のときに、気筒毎に、その気筒が燃料噴射期間（所定期間、可変期間）のときのみに、その気筒のグロープラグに通電する構成とする。このような構成によっても、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグにのみ通電されるので、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、燃料噴射期間にある気筒のグロープラグの温度がより高くなり、着火性が向上する。
【００６２】
○ 前記一実施形態で、排気行程又は吸気行程にある気筒のグロープラグに対する電流の通電を休止する代わりに、その気筒のグロープラグに通電する電流を制限することで、圧縮行程又は燃焼・膨張行程にある気筒のグロープラグに通電する電流を大きくする構成とする。このような構成によっても、前記一実施形態の（１），（３）に記載の各効果がある。
【００６３】
○ 前記一実施形態で、燃料噴射として、圧縮行程の初期に行うプレ噴射と、圧縮行程から燃焼・膨張行程に渡る所定期間、又は、燃焼・膨張行程内の所定期間に行うメイン噴射とを行うディーゼルエンジンとする。この場合において、プレ噴射期間の開始時点から、メイン噴射期間の終了時点までの所定期間（可変期間）にある気筒のグロープラグのみに通電する構成とする。このような構成によっても、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグにのみ通電されるので、前記一実施形態の（１）に記載の効果に加え、燃料噴射期間にある気筒のグロープラグの温度がより高くなり、着火性が向上する。
【００６４】
○ 本発明は、４つの気筒を備えたディーゼルエンジンに限らず、例えば６気筒（偶数個）を備えたディーゼルエンジン用のグロープラグ通電制御装置に具体化してもよい。この６気筒エンジンは、図５に示すように、各気筒♯１〜♯６における１サイクルの全行程に時間差が設けられるとともに、６気筒の内のいずれか３つの各気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、残りの３つの気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される。そして、気筒♯１〜♯６毎に、その気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程の期間（所定期間）にのみその気筒のグロープラグに通電する。この場合においても、前記一実施形態の（１），（２）に記載の各効果がある。
【００６５】
○ 本発明は、偶数個の気筒を備えたディーゼルエンジンに限らず、気筒間で行程の段階に等しい時間差が設けられた、奇数個の気筒を備えたディーゼルエンジン用のグロープラグ通電制御装置に具体化してもよい。
【００６６】
例えば、３気筒エンジンにおいて、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程のみにその気筒のグロープラグに通電する。この場合には、一度に１つ又は２つの気筒のグロープラグに通電される。
【００６７】
また、５気筒エンジンにおいて、気筒毎に、その気筒における１サイクルの全行程の内、その圧縮行程及び燃焼・膨張行程のみにその気筒のグロープラグに通電する。この場合には、一度に２つ又は３つの気筒のグロープラグに通電される。
【００６８】
いずれの場合においても、前記一実施形態の（１）に記載の効果がある。
○ 本発明は、４ストローク型のディーゼルエンジンに限らず、２ストローク型のディーゼルエンジンに実施してもよい。例えば、図６に示すように、気筒毎に、その気筒の全行程の内、その燃料噴射期間を含む圧縮行程及び燃焼・膨張行程の期間にのみに、その気筒のグロープラグに通電する。この場合においても、前記一実施形態の（１）に記載の効果がある。
【００６９】
○ 本発明のグロープラグ用通電制御装置を設けるディーゼルエンジンは、副燃焼室型でも直噴型でもよい。
○ 本発明のグロープラグ用通電制御装置が制御するグロープラグは、金属型でもセラミック型でもよい。また、自己温度補償型であってもなくてもよい。
【００７０】
以下、前記各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに列記する。
（１） 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置を備えたディーゼルエンジン。
【００７１】
（２） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、エンジンのクランキング前には、前記点火用発熱器に通電しないディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。このような構成によれば、ディーゼルエンジンの始動性を確保しながら、バッテリ電力の消費を抑制することができる。
【００７２】
（３） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、前記所定期間は、１サイクル中に予め設定された固定期間（圧縮行程及び燃焼・膨張行程）であるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。このような構成によれば、通電制御の内容がより簡単となり、実施がより容易となる。
【００７３】
（４） 請求項４〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置において、前記所定期間は、１サイクル中に予め設定された固定期間（圧縮行程及び燃焼・膨張行程）である点火用発熱器の通電制御装置。
【００７４】
（５） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法において、前記所定期間は、１サイクル中に逐次設定される可変期間（燃料噴射期間を含む所定期間）であるディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。
【００７５】
（６） 請求項４〜請求項８のいずれか一項に記載の点火用発熱器の通電制御装置において、前記所定期間は、１サイクル中に逐次設定される可変期間（燃料噴射期間を含む所定期間）である点火用発熱器の通電制御装置。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１〜請求項８に記載の発明によれば、クランキング中に、各気筒の点火用発熱器全てに通電する電流の総量を増大させる必要がなく、より容量の大きなバッテリを必要としないので、低コストでディーゼルエンジンの始動性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の通電制御装置が行うグロー制御を示すタイムチャート。
【図２】通電制御装置を示す模式図。
【図３】４気筒型ディーゼルエンジンの全行程を示すグラフ。
【図４】通電期間を示すグラフ。
【図５】６気筒型ディーゼルエンジンの全行程を示すグラフ。
【図６】２ストローク型ディーゼルエンジンにおける通電期間を示すグラフ。
【符号の説明】
１０…点火用発熱器の通電制御装置としてのグロープラグ用通電制御装置、１１…クランキング検出手段、期間検出手段及び通電制御手段を構成する電子制御装置、１２ａ〜１２ｄ…通電制御手段を構成するグローリレー、１３…クランキング検出手段を構成するイグニッションスイッチ、１４…期間検出手段を構成するクランクポジションセンサ、１５…同じく気筒判別センサ、１６ａ〜１６ｄ…点火用発熱器としてのグロープラグ、Ｅｇ…ディーゼルエンジン、♯１〜♯４…気筒。
Claims (8)
- 点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法であって、
少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、１サイクル中の一部分である所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流が、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きく設定されているディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。 - 点火用発熱器を有する複数の気筒を備えたディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法であって、
少なくともエンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、燃料噴射期間を含む１サイクル中の一部分である所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電するディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。 - 燃料噴射期間の開始時点に、前記点火用発熱器の温度が必要な所定温度以上となる時点を前記所定期間の開始時点として通電を開始する請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法。
- 複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置であって、
エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、
１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間に前記点火用発熱器へ通電する電流を、１サイクル中の残りの期間に前記点火用発熱器に通電する電流より大きくする通電制御手段と
を備えた点火用発熱器の通電制御装置。 - 複数の気筒を備えたディーゼルエンジンの気筒毎に設けられた点火用発熱器を通電制御する点火用発熱器の通電制御装置であって、
エンジンがクランキング中であることを検出するクランキング検出手段と、
１サイクル中の一部分である所定期間を各気筒毎に検出する期間検出手段と、少なくとも前記エンジンのクランキング中は、複数の前記気筒毎に、前記所定期間にのみ前記点火用発熱器へ通電する通電制御手段と
を備えた点火用発熱器の通電制御装置。 - 前記期間検出手段は、少なくとも燃料噴射期間を含む期間を前記所定期間として検出する請求項４又は請求項５に記載の点火用発熱器の通電制御装置。
- 前記期間検出手段は、圧縮行程及び燃焼・膨張行程を前記所定期間として検出する請求項４又は請求項５に記載の点火用発熱器の通電制御装置。
- 前記ディーゼルエンジンは偶数個の気筒を備え、その半数の各気筒における行程が圧縮行程又は燃焼・膨張行程のときに、残りの半数の各気筒における行程が吸気行程又は排気行程となるように運転される請求項７に記載の点火用発熱器の通電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003009921A JP2004218609A (ja) | 2003-01-17 | 2003-01-17 | ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、点火用発熱器の通電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003009921A JP2004218609A (ja) | 2003-01-17 | 2003-01-17 | ディーゼルエンジンにおける点火用発熱器の通電制御方法、及び、点火用発熱器の通電制御装置 |
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|---|---|
| JP2004218609A true JP2004218609A (ja) | 2004-08-05 |
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ID=32899273
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008286153A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 車両の制御装置 |
-
2003
- 2003-01-17 JP JP2003009921A patent/JP2004218609A/ja active Pending
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