JP2007262897A - 始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ディーゼルエンジンの極低温時における始動性を向上させる始動制御装置の提供を目的とする。
【解決手段】ディーゼルエンジン１の各気筒１０に設けられ、上記気筒１０の燃焼室内に高圧燃料を噴射するインジェクタ２と上記高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグ３とを具備し、ＥＣＵ６はメイン噴射の直近で少量の先行噴射を行う近接パイロット噴射を実施する近接パイロット噴射実施手段と、エンジン水温Ｔｗと、グロープラグ温度Ｔｇと、エンジン回転数Ｎｅとに基づいて、上記近接パイロット噴射の停止または低減をするか否かを判定する近接パイロット噴射判定手段と、上記近接パイロット噴射の停止または低減をすると判定された場合に、上記近接パイロット噴射が停止または低減された分の噴射量を上記メイン噴射の噴射量に加算する噴射量加算手段とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に適用され、特に上記エンジンの低温時における始動性を向上させる始動制御装置に関するものである。

一般に、ディーゼルエンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタを備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、低圧縮比化を図ることによって、燃焼温度の低下と排ガス中の有害物質であるＮＯｘ（窒素酸化物）やＰＭ（粒子状物質）の発生を抑制することが可能となる。その一方で、低圧縮比化により、低温環境下での始動性に問題があることが知られている。

低温環境下においては、上記燃焼室内に導入される吸入空気の温度が低いことやエンジン自体の温度が低いことに加え、低圧縮比化によって、上記燃焼室内の混合気が圧縮行程において十分に温度上昇せず、燃料の自己着火温度に到達し難いために始動性が悪化するものと考えられる。

このような場合、インジェクタからのメイン噴射に先立ってパイロット噴射を実施することにより、始動性を向上させる技術が提案されている。
例えば特許文献１には、始動時において、エンジン温度が所定温度以下の場合に、インジェクタからの燃料噴射を２分割し、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を実施するとともに、エンジン温度に応じた燃料の噴射圧を調整することで、燃料の着火性を良好にすることが開示されている。
特開２００４−２４５１０３号公報

従来の始動制御においては、パイロット噴射は始動開始から始動完了まで実施され、始動開始から始動完了までの行程においてその必要性が改めて判定されることはない。ところが、パイロット噴射によって始動開始直後の初爆までの時間を短くすることができても、初爆後もパイロット噴射が続けられると、メイン噴射時の発生トルクが小さくなり、かえって初爆から完爆までの時間が長くなってしまう場合があることが判明した。

また、近年、グロープラグの加熱温度の高温化により、燃料の蒸発を促進し、着火性の向上を図ることも行われているが、極寒地においては、バッテリの内部抵抗が大きくなり、バッテリ電圧が低下する場合がある。
そのような場合、たとえ高温に加熱可能なグロープラグを使用しても、グロープラグに十分な電力が供給されないため、グロープラグが目標温度まで加熱できず、始動に成功しないこともある。

上記実情に鑑み、本発明は、グロープラグの高温化に応じた最適の始動制御装置を提案するもので、特に極低温時の始動性の向上を図ることを目的とする。

請求項１の発明では、ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ、上記気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射するインジェクタと上記高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグとを具備し、
上記ディーゼルエンジンの始動時に、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射の制御を実施する始動制御装置であって、
始動時の着火性を向上すべく上記メイン噴射の直近で少量の先行噴射を行う近接パイロット噴射を実施する近接パイロット噴射実施手段と、
エンジン水温Ｔｗを検出するエンジン水温検出手段と、上記グロープラグの加熱温度Ｔｇを検出するグロープラグ温度検出手段と、上記ディーゼルエンジンのエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段と、
これらの検出手段によって検出されたエンジン水温Ｔｗと、グロープラグ温度Ｔｇと、エンジン回転数Ｎｅとに基づいて、上記近接パイロット噴射の停止または低減をするか否かを判定する近接パイロット噴射判定手段と、
上記近接パイロット噴射判定手段によって上記近接パイロット噴射の停止または低減をすると判定された場合に、上記近接パイロット噴射が停止または低減された分の噴射量を上記メイン噴射の噴射量に加算する噴射量加算手段とを具備することを特徴とする。

低温始動時であっても、上記近接パイロット噴射実施手段によって、噴射燃料の一部をメイン噴射の直前で上記燃焼室内に噴射する近接パイロット噴射を実施すると、圧縮高温化された状態の空気内に少量の燃料が噴射されるため、自己着火が起こりやすくなり、初爆までの時間が短縮される。
また、上記近接パイロット噴射の実施によって、緩やかに燃焼爆発が起こるため、始動時の騒音が低減される。

一旦、初爆が起こると上記エンジン回転数Ｎｅが上昇し、始動開始直後に比べ上記燃焼室内の温度が上昇する。加えて、グロープラグ温度が十分高温となった場合には、低温始動時においても、近接パイロット噴射なしでも、比較的着火し易い状態となる。
そこで、このような場合には、近接パイロット噴射を停止または低減し、その分を上記噴射量加算手段によってメイン噴射量に加算する。これにより、エンジントルクへの転換効率が高まり、完爆までの時間が短縮される。

よって、上記近接パイロット噴射による着火性を確保しつつ、上記近接パイロット噴射判定手段によって、エンジン水温Ｔｗ、グロープラグ温度Ｔｇ、エンジン回転数Ｎｅが所定条件を満足していると判定された時には、上記近接パイロット噴射を停止または低減することで、始動時間を大幅に短縮することができる。

請求項２の発明では、上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃ以下で、上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以上であり、かつ上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上である場合には、上記近接パイロット噴射判定手段によって、上記近接パイロット噴射を停止または減量すると判断され、近接パイロット噴射は停止または低減される。

具体的には、上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃ以下の低温条件下で、上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以上の高温となっている場合に、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上と比較的高回転になっている場合には、上記近接パイロット噴射を停止または減量する効果がある。
そして、その分の噴射量をメイン噴射に加算して噴射することで、メイン噴射の爆発によるエンジントルクは大きくなり完爆までの時間が短縮される。

請求項３の発明では、上記近接パイロット噴射よりもさらに先行して噴射を実施し、上記燃焼室内に噴射燃料を予め拡散させる早期パイロット噴射を実施する早期パイロット噴射実施手段を備える。

近接パイロット噴射よりも早期に行う早期パイロット噴射を実施することもできる。これによって、上記燃焼室内の比較的低い圧縮状態の空気中に、比較的多い量の燃料が噴射されると、該燃料が着火することなく該空気中に拡散される。その後、圧縮高温化された状態で、メイン噴射によって噴射された燃料とともに一気に爆発するため完爆までの時間がより短縮される。

請求項４の発明では、上記エンジン回転数Ｎｅの所定値Ｎｅｃはスタータのみで回転できる回転数よりも高い回転数に設定する。

上記エンジン回転数Ｎｅがスタータのみで回転できる回転数よりも高い所定値Ｎｅｃを超える場合には、初爆は起こっているものと判断できるので、近接パイロット噴射を停止または低減する効果が発揮される。

請求項５の発明では、上記エンジン水温Ｔｗの所定値Ｔｗｃは−２０℃よりも低い温度に設定される。

上記エンジン水温が−２０℃よりも低い所定値Ｔｗｃ以下の場合には、始動開始直後には近接パイロット噴射を実施し、初爆後には近接パイロット噴射を停止または低減する効果が発揮される。

請求項６の発明では、上記グロープラグ温度Ｔｇの所定値Ｔｇは１１００℃を越える温度に設定される。

上記グロープラグ温度が１１００℃を越える所定値Ｔｗｃ以上の場合には、たとえ燃料噴射量が多くても、短い時間で噴射された燃料が加熱、蒸気化されるので、近接パイロット噴射を停止または低減する効果が発揮される。

請求項７の発明では、上記エンジンの圧縮比が１６．５以下とする。

エンジンの圧縮比を低くすることによって、より一層排ガス性能が向上される。

本発明によれば、エンジン水温、グロープラグ温度、エンジン回転数の状況に応じた最適の始動制御方法が選択され、ディーゼルエンジンの極低温時においても始動性を損なうことなく、圧縮比１６．５以下の低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上ができる。

以下に、本発明の第１の実施形態について図１〜９を参照して説明する。
図１に本発明の始動制御装置を備えた４気筒ディーゼルエンジン１の全体構成を示す。図１において、ディーゼルエンジン１の各気筒１０には上記気筒１０の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ２と、上記インジェクタ２によって噴射された燃料を加熱して着火を補助するグロープラグ３とがそれぞれ設けられている。

上記インジェクタ２には、コモンレール５からそれぞれに高圧燃料が供給される。上記コモンレール５には燃料タンク８から燃料加圧ポンプ４により汲み上げられ、高圧に加圧された燃料が蓄圧されている。上記コモンレール５には上記燃料噴射圧を検出する圧力センサ５１が取り付けられている。

上記ディーゼルエンジン１には、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温Ｔｗ検出手段として水温センサ１１、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段として回転検出センサ１２が取り付けられている。
上記グロープラグ３にはグロープラグ温度Ｔｇを検出するグロープラグ温度検出手段として温度センサ３１が取り付けられている。

上記燃料加圧ポンプ４には電磁駆動式の調圧弁７が設置され、上記調圧弁７によって、上記コモンレール５に圧送される燃料圧を調整している。電子制御ユニット（ＥＣＵ）６は、上記調圧弁７の駆動を制御し、上記圧力センサ５１で検出されるコモンレール５の燃料圧は上記ディーゼルエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射圧となるように調整されている。

また、上記ＥＣＵ６は、本発明の始動制御装置を構成し、上記ＥＣＵ６には上記センサ類によって検出される上記エンジン水温Ｔｗ、上記エンジン回転数Ｎｅ、上記グロープラグ温度Ｔｇ、上記燃料噴射圧、図略のスタータ信号等が送信され、これらの信号に基づいて上記ディーゼルエンジン１の状態を知り、上記調圧弁７、上記コモンレール５、上記インジェクタ２の駆動制御およびグロープラグ３への通電制御を行う。

ここで、本発明の実施形態における上記ＥＣＵ６によって制御された上記インジェクタ２の燃料噴射パターンの例について、燃料噴射時期および燃料噴射量を模式的に表した図３を参照して説明する。

メイン噴射は、上記ディーゼルエンジン１の主たる燃焼爆発を生起する噴射で、上記ディーゼルエンジン１のピストン上死点（ＴＤＣ）の直近で圧縮高温化された燃焼室内の高温高圧の空気中へ、上記コモンレール５によって蓄圧された高い圧力で上記インジェクタ２から噴射される（図３、「メイン噴射のみ」参照）。

近接パイロット噴射は、上記メイン噴射に先だって、上記メイン噴射の直近のおよそ１５°ＣＡ以内の時期に噴射される。上記近接パイロット噴射の噴射量は上記メイン噴射の例えば１割程度の量が噴射される。（図３、「２分割噴射（メイン噴射＋近接パイロット噴射）」または「３分割噴射（メイン噴射＋近接パイロット噴射＋早期パイロット噴射）」参照）。

上記メイン噴射直前の１５°ＣＡ以内において、上記気筒１０の燃料室内は比較的高圧に圧縮されているため、低温始動時であっても比較的高温化された状態の空気中に、メイン噴射の例えば１割程度の比較的少ない量の燃料を噴射することによって、自己着火性が向上し、初爆を引き起こしやすい。

早期パイロット噴射は、上記近接パイロット噴射よりも前に比較的低い圧縮状態でメイン噴射の例えば２割程度という比較的多い量の燃料を噴射する（図３、「３分割噴射」または「２分割噴射（メイン噴射＋早期パイロット噴射）」参照）。

早期パイロット噴射は、比較的低圧縮状態で低温の燃料室内に比較的多い量の燃料が噴射されるので、着火を引き起こすことなく、気筒内の空気中に燃料が拡散され、メイン噴射後には、この燃料と上記メイン噴射の燃料とが一気に着火し爆発性が向上する。

上記近接パイロット噴射は着火性の向上に効果を示し、初爆を速やかに引き起こし、上記早期パイロット噴射は上記メイン噴射または上記近接パイロット噴射に先立って、燃焼室内に噴射燃料を拡散させておくことによって、初爆から完爆までの時間短縮に効果を発揮するものであり、両者の組み合わせによって最良の始動制御が可能となる。

上記ＥＣＵ６は上記ディーゼルエンジン１の始動時に、上記メイン噴射に先立って、実施されるパイロット噴射を制御するものであって、上記近接パイロット噴射を実施する近接パイロット噴射実施手段と、上記エンジン水温Ｔｗと、上記グロープラグ温度Ｔｇと、エンジン回転数Ｎｅとに基づいて、上記近接パイロット噴射の停止または低減をするか否かを判定する近接パイロット噴射判定手段を具備する。
さらに、上記近接パイロット噴射判定手段によって、上記近接パイロット噴射の停止または低減をすると判定された場合に、上記近接パイロット噴射が停止または低減された分の噴射量を上記メイン噴射の噴射量に加算する噴射量加算手段を具備する。
上記ＥＣＵ６によって、上記ディーゼルエンジン１の状況に応じた始動制御がなされ、始動開始から始動完了までの時間を短縮することができる。

加えて、本発明において、高温グロープラグを使用することで、グロープラグの温度が十分高温（１１００℃を超える温度）に達している場合には、クランキング開始直後のスタータのみによる極低回転（例えば２００ｒｐｍ以下）を除いて、上記近接パイロット噴射を中止し、その分をメイン噴射に増量することでエンジンの始動時間をより効果的に短縮することができる。

以下に、具体的な、上記近接パイロット噴射手段および上記近接パイロット噴射判定手段について説明する。

上記エンジンの始動を開始し、一旦、初爆が起こると上記エンジン回転数Ｎｅが上昇し、圧縮により気筒内の空気温度が始動開始直後に比べ上昇し、かつ、グロープラグ温度Ｔｇが十分高温となった場合には、燃料噴射量が多くても、比較的着火し易い状態となる。

そこで、このような場合には、噴射量加算手段を作動させ近接パイロット噴射を停止または低減し、その分をメイン噴射量に加算する。
これにより、エンジントルクへの転換効率が上昇し、初爆から完爆までの時間が短縮される。

初爆後上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ（例えば２００ｒｐｍ）以上となり、比較的着火しやすくなった時点で、近接パイロット噴射を停止し、その分を上記メイン噴射の噴射量に加算し、一気に噴射するので、燃焼爆発によるエンジントルクが大きくなり、速やかに上記エンジン回転数Ｎｅが上昇し完爆する。

また、エンジン水温Ｔｗが十分高い場合には、エンジン潤滑油の粘度が低く、抵抗が小さいので、比較的エンジン回転数が上昇しやすい状態にあり始動性は十分確保されている。このような場合には、上記近接パイロット噴射を常時実施して騒音の低減を図る。

上記近接パイロット噴射判定手段により、上記エンジン水温ＴｗがＴｗｃ以下の極低温であり、上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以上の高温となっており、しかも上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上である場合には、燃料噴射量が多くても、比較的着火し易い状態となっていると考えられるので、上記近接パイロット噴射を停止または低減し、その分をメイン噴射に加算し噴射する。これにより、メイン噴射後の爆発によるエンジントルクは大きくなり完爆までの時間が短縮される。

本発明の始動制御が開始されると、上記近接パイロット噴射判定手段によって近接パイロット噴射を停止または低減すると判定されるとき以外は上記近接パイロット噴射を実施する。上記近接パイロット噴射の実施によって、着火性が確保されるとともに、緩やかに燃焼爆発が起こるため、始動時の騒音が低減される。

ここで、近接パイロット噴射判定手段における上記エンジン水温Ｔｗの所定値Ｔｗｃ、上記グロープラグ温度Ｔｇの所定値Ｔｇおよび上記エンジン回転数Ｎｅの所定値Ｎｅｃはエンジンやスタータの種類等によって固有の値が設定される。

本発明の第１の実施形態における上記近接パイロット噴射実施手段、上記近接パイロット噴射判定手段、上記噴射燃料加算手段および始動制御フローについて図２を参照して説明する。
ステップ２０１では、上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃ以下かどうかを判定する。

図４に上記エンジン水温Ｔｗと上記近接パイロット噴射の駆動信号との関係を示す。上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃ（例えば−２０℃）より高い場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＮとなり、Ｔｗｃ以下の場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＦＦとなる。

上記エンジン水温Ｔｗが上記所定値Ｔｗｃ以下の場合、〔Ｔｗ≦Ｔｗｃ〕はＹｅｓとなり、上記近接パイロット噴射は不要と仮判定され、図４に示すように、近接パイロット噴射駆動信号はＯＦＦとなり、ステップ２０２へ進む。

ステップ２０２では、上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃより高いか否かを判定する。

図５に上記グロープラグ温度と上記近接パイロット噴射の駆動信号との関係を示す。上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以下（例えば１１００℃）の場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＮとなり、Ｔｇｃより高い場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＦＦとなる。

上記グロープラグ温度Ｔｇが上記所定値Ｔｇｃ以上の場合は、〔Ｔｇ≧Ｔｇｃ〕はＹｅｓとなり、上記近接パイロット噴射は不要と仮判定され、図５に示すように、近接パイロット駆動信号はＯＦＦとなり、ステップ２０３へ進む。

ステップ２０３では、上記エンジン回転数Ｎｅを所定値Ｎｅｃと比較する。

図６に上記エンジン回転数と上記近接パイロット噴射の駆動信号との関係を示す。上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以下（例えば２００ｒｐｍ）の場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＮとなり、Ｎｅｃより高い場合は上記近接パイロット噴射の駆動信号はＯＦＦとなる。

上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上の場合は、〔Ｎｅ≧Ｎｅｃ〕はＹｅｓとなり、上記近接パイロット噴射は不要と仮判定され、図６に示すように、近接パイロット噴射駆動信号はＯＦＦとなり、ステップ２０４へ進む。

ステップ２０４では、上記近接パイロット噴射を停止し、その分の噴射量をメイン噴射に加算して噴射する。
ステップ２０４では、初爆は起こっていると判断されるので、メイン噴射の噴射量を増量することにより爆発時のエンジントルクを上げ、完爆までの時間短縮を図る。

ステップ２０４の後、リターンへ進み、図示しない始動完了判定手段によって始動完了と判定されるまで上記ステップ２０１からステップ２０４を繰り返す。

ステップ２０１で、上記エンジン水温Ｔｗが上記所定値Ｔｗｃよりも高い場合には、〔Ｔｗ≦Ｔｗｃ〕はＮｏとなり、リターンへ進む。
この場合、エンジン水温Ｔｗは比較的高いと判断されるので、上記近接パイロット噴射を実施しても、完爆までの時間は比較的短く、上記近接パイロット噴射を実施することで、始動時の騒音防止を図る。

ステップ２０２で、上記グロープラグ温度Ｔｇが上記所定値Ｔｇｃより低い場合には、〔Ｔｇ≧Ｔｇｃ〕はＮｏとなり、リターンへ進む。
この場合、上記エンジン水温Ｔｗは所定値Ｔｗｃ以下で、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以下であるので、上記ディーゼルエンジン１も上記グロープラグ３もともに十分暖まってはいないので、着火性が悪い状態と判断できる。従って、上記近接パイロット噴射を実施して着火性の向上を図る。

ステップ２０３で、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃより低い場合には、〔Ｎｅ≧Ｎｅｃ〕はＮｏとなり、リターンへ進む。
この場合、上記エンジン水温Ｔｗは所定値Ｔｗｃ以下で、上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以上で、かつ上記エンジン回転数Ｎｅは上記所定値Ｎｅｃより低いため、グロープラグ３の温度は上昇しているものの、エンジン回転数が低く、まだ初爆が起こっていないと判断されるので、上記近接パイロット噴射を実施して着火性の向上を図る。

以上のように本発明の第１の実施形態によれば、上記エンジン水温Ｔｗ、上記グロープラグ温度Ｔｇ、上記エンジン回転数Ｎｅに応じた、最適の燃料噴射パターンが選択され、速やかに始動が完了する。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に本発明の第１の実施形態における上記近接パイロット噴射の効果を示す。

図７（Ａ）はスタータ駆動開始から初爆発生および完爆発生までの時間を積み上げ棒グラフに表したものである。
凡例に「無」とあるのは、本実施形態において、上記近接パイロット噴射実施手段による近接パイロット噴射を実施しない場合の比較例を示す。
即ち、図３に示す「２分割噴射（メイン噴射＋早期パイロット噴射）」を実施した場合である。

凡例に「有」とあるのは、本実施形態において、上記近接パイロット噴射判定手段による判定を実施せず、上記近接パイロット噴射を常時実施した場合の比較例を示す。
即ち、図３に示す「３分割噴射」を常時実施した場合である。

凡例に「２００ｒｐｍ以上無」とあるのは、本実施形態において、上記近接パイロット噴射判定手段により、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値（例えば２００ｒｐｍ）を超えた時に、上記近接パイロット噴射不要と判定し、上記燃料噴射加算手段によって、その分を上記メイン噴射の噴射量に加算した本発明の効果を示すものである。

即ち、エンジン回転数Ｎｅが所定値を超えるまでは、図３に示す「３分割噴射」を実施し、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値を超えたときに、上記近接パイロット噴射を停止し、図３に示す「２分割噴射（メイン噴射＋早期パイロット噴射）」に切り替える燃料噴射を実施した場合である。

図７（Ａ）に示すように、スタータ駆動開始から初爆までの時間は、「有」および「２００ｒｐｍ以上無」、即ち、上記近接パイロット噴射を実施した場合の方が「無」、即ち、常時上記近接パイロット噴射を実施しない場合よりも短くなっている。

しかしながら、初爆後から完爆までの時間は「無」および「２００ｒｐｍ以上無」、即ち、上記近接パイロット噴射を実施しない場合および一定条件下で停止した場合の方が「有」即ち、上記近接パイロットを常時実施した場合よりも、短くなっている。

上記近接パイロット噴射を全く実施しない場合、初爆までには時間が掛かるが、一旦、初爆が起こりさえすれば、上記エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴い、エンジン温も上昇するので、燃料噴射量が多くても着火し易い状態となる。
このような場合、一度に噴射するメイン噴射の噴射量が多いために、爆発時のエンジントルクは大きくなり速やかに完爆する。

一方、上記近接パイロット噴射を常時実施した場合、始動開始から初爆までの時間は、着火性の向上により、短くなっている。しかしながら、そのまま上記近接パイロット噴射を続けると、メイン噴射の噴射量が近接パイロット噴射した分だけ少ないために、相対的に爆発時のエンジントルクが小さくなり、かえって初爆から完爆までに時間が掛かってしまう。

したがって、本発明の第１の実施形態のように一定条件において上記近接パイロット噴射を停止しその分をメイン噴射に加算して噴射を実施する方が、上記近接パイロット噴射を常時実施する場合よりも、始動にかかる時間が短くなる。

図７（Ｂ）はスタータ駆動開始からの上記エンジン回転数Ｎｅの時間経過による変化をグラフ化したものである。
実線で示したグラフは、本発明の第１実施形態においてエンジン回転数が２００ｒｐｍ以上になった場合、上記近接パイロット噴射を停止し、その分の噴射量を上記メイン噴射に加算する制御を行った場合、即ち、図７（Ａ）における「２００ｒｐｍ以上無」を示す。
点線で示したグラフは、上記近接パイロット噴射を常時実施した場合、即ち、図７（Ａ）における「有」を示し、破線で示したグラフは、上記近接パイロット噴射を実施しなかった場合、即ち、図７（Ａ）における「無」を示す。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、本発明の上記近接パイロット噴射判定手段に従って、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以下の場合には上記近接パイロット噴射を実施し、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上では上記近接パイロット噴射を中止し、その分の燃料を上記メイン噴射に加算した場合、初爆までの時間は上記近接パイロット噴射の実施によって短くなり、初爆から完爆までの時間は上記近接パイロット噴射を停止した効果によって短くなっている。

また、図７（Ａ）、図７（Ｂ）において、いずれの場合も、上記早期パイロット噴射は常時実施されている。
従って、上記近接パイロット噴射無しの場合は、図３に示す「２分割噴射（メイン噴射＋早期パイロット噴射）」を示しており、この場合、始動開始から初爆までの時間は長い。
このことから、上記早期パイロット噴射には初爆の着火性を向上させる効果は無いことが分かる。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に本発明の第１の実施形態における上記早期パイロット噴射の効果を示す。上記早期パイロット噴射「有」、「無」いずれの場合も上記近接パイロット噴射を常時実施している。
図８（Ａ）はスタータ駆動開始から初爆発生および完爆発生までの時間を積み上げ棒グラフに表したものであり、図８（Ｂ）はスタータ駆動開始からの上記エンジン回転数Ｎｅの時間経過による変化をグラフ化したものである。

凡例に「無」とあるのは、上記早期パイロット噴射を実施しない場合を示し、図３の「２分割噴射（メイン＋近接パイロット噴射）」を実施した場合である。

凡例に「有」とあるのは、上記早期パイロット噴射を実施した場合を示し、図３の「３分割噴射」を実施した場合である。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、上記早期パイロット噴射の有無によって初爆までの時間は変わらないが、初爆から完爆までの時間は上記早期パイロット噴射の実施によって短くなっている。

また、図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、いずれの場合も、初爆までの時間は短縮されており、上記近接パイロット噴射は上記早期パイロット噴射の有無に関わらず、初爆の着火性向上に寄与することが確認できる。

図９は本発明の第１の実施形態のおける上記グロープラグ３の加熱温度Ｔｇの高温化による効果および上記エンジン水温Ｔｗの効果を示すものである。

凡例に「△」とあるのは上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃における上記近接パイロット噴射を実施した場合の上記グロープラグ温度Ｔｇの違いによるスタータ駆動開始から始動完了までの時間を示し、凡例に「○」とあるは上記エンジン水温Ｔｗが−２５℃に近接パイロット噴射を実施した場合の上記グロープラグ温度Ｔｇの違いによるスタータ駆動開始から始動完了までの時間を示し、凡例に「●」とあるのは−２５℃において上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ（例えば２００ｒｐｍ）以上になったときに上記近接パイロット噴射を停止し、その分の噴射量を上記メイン噴射に加算した場合のスタータ駆動開始から始動完了までの時間を示す。

上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃の場合、エンジン潤滑油などによる抵抗が少なくなり、上記エンジン回転数Ｎｅが上昇しやすい状態となっており、常時上記近接パイロット噴射を実施しても完爆までの時間は比較的短くなる。

上記エンジン水温Ｔｗが−２５℃で、上記グロープラグ温度Ｔｇが１１００℃の場合、上記エンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍ以上で上記近接パイロット噴射を停止した場合、常時上記近接パイロット噴射を実施した場合に比べて、かえって、スタータ駆動開始から完爆までの時間が長くなっている。

上記エンジン水温Ｔｗが−２５℃で、上記グロープラグ温度Ｔｇが１３００℃の場合、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上で上記近接パイロット噴射を停止した場合、常時上記近接パイロット噴射を実施した場合に比べて、スタータ駆動開始から完爆までの時間が短くなっている。

以上の結果から、上記エンジン水温Ｔｗが−２５℃以下で、上記グロープラグ温度Ｔｇが１３００℃以上の場合、上記エンジン回転数Ｎｅが所定値以上で上記近接パイロット噴射を停止した方が始動時間を短くすることができ、上記エンジン水温Ｔｗが−２５℃以上で、上記グロープラグ温度Ｔｇが１１００℃以下の場合、常時上記近接パイロット噴射を実施した方が、スタータ駆動開始から始動完了までの時間を短くする上に、エンジンの騒音を低減できる。

上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃より低く、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値１１００℃以下の場合には、グロープラグの高温化の効果が十分でないため、常時上記近接パイロット噴射を実施した方がよい。

上記エンジン水温Ｔｗが所定値−２０℃以上の場合、または、上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃より低く、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが１１００℃以下の場合、または上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃より低く、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが１１００℃以上で、かつ上記エンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍ以下の場合、上記近接パイロット噴射を実施したほうが始動完了までの時間は短くなる。

上記エンジン水温Ｔｗが−２０℃以下で、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが１１００℃を超え、かつ上記エンジン回転数Ｎｅが２００ｒｐｍ以上の場合、上記近接パイロット噴射を停止し、その分を上記メイン噴射に加算して噴射した方が始動完了までの時間は短くなる。

上記エンジン回転数Ｎｅの所定値Ｎｅｃはエンジンやスタータの種類によりクランキング回転数が異なるため、エンジン機種毎に変更しても良い。

本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態においては、上記近接パイロット噴射判定手段によって、上記近接パイロット噴射が不要と判断された場合に、上記近接パイロット噴射を停止するのではなく、上記近接パイロット噴射を低減し、その分をメイン噴射の噴射量に加算する制御を行う。

図１０に本発明の第２の実施形態における始動制御フローを示す。ステップ３０１からステップ３０３までは本発明の第１の実施形態におけるステップ２０１からステップ２０３までと同様の判定を実施し、ステップ３０４において、上記第１の実施形態のステップ２０４のように上記近接パイロット噴射を停止するのではなく、上記近接パイロット噴射を低減し、その分をメイン噴射の噴射量に加算する制御を行う。

本発明の第２の実施形態における効果について説明する。
図１１は、上記エンジン水温が所定値以下で、かつ上記グロープラグ温度が所定値以上で、かつ上記エンジン回転数が所定値以上となった場合の上記近接パイロット噴射の噴射量を変化させた場合のスタータ駆動開始から始動完了までの時間を示す。

図１１に示すように、上記近接パイロット噴射を停止しないまでも減量することで、初爆から完爆までの時間短縮の効果がある。

上記近接パイロット噴射の低減量については始動完了時間と始動時の騒音のバランスによって決定しても良い。

本発明の第３の実施形態について説明する。
図１２に示すように上記グロープラグ温度Ｔｇを上記エンジン水温Ｔｗに応じて設定されるように制御することも可能である。

この場合、第１の実施形態の図２および第２の実施形態の図１０に示した上記始動制御フローにおいて上記エンジン水温Ｔｗによる判定を省略することができる。

また、上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃよりも遙に高く、例えば常温で始動するような場合、メイン噴射の着火性が確保されているので、上記近接パイロット噴を実施しないことも可能である。したがって、図３に示す早期パイロット噴射とメイン噴射のみを実施するように制御し、初爆から完爆までの時間を短縮するようにしても良い。

本発明の第１ないし第３の実施形態においては、上記ディーゼルエンジン１の圧縮比は１６．５以下で実施され、本発明によって低温始動性を確保しつつ、排ガス性能の向上を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態において示した、上記早期パイロット噴射は、図３に３分割噴射、２分割噴射として、示したように、上記近接パイロット噴射より進角側で実施される１回の噴射を実施して説明しているが、上記早期パイロット噴射を１回に限定せず、さらに複数回に分割して噴射してもよい。
上記早期パイロット噴射をさらに数回に分割することで、早期パイロット噴射の一回当たりの噴射燃料量が少なくなり、上記燃焼室の内壁に付着する液相状態の燃料を減らすことができる。
したがって、上記噴射燃料の上記燃焼室内の圧縮空気中への拡散が促進され、メイン噴射後の燃焼時に、燃焼できる上記噴射燃料の量が実質的に増加し、爆発性が向上することが期待できる。

また、本発明の上記実施形態においては、上記グロープラグ温度検出手段を温度センサ３１としたが、通電時のグロープラグ３の抵抗値変化によって算出する手段やバッテリ電圧を代用特性として利用する検出手段を用いても良い。

本発明の実施されるディーゼルエンジンのシステム構成図である。 本発明の第１の実施形態における始動制御フローチャートである。 本発明におけるメイン噴射、近接パイロット噴射、早期パイロット噴射のタイミングおよび噴射量を示す噴射パターンの例である。 本発明におけるエンジン水温の近接パイロット噴射駆動判定条件を示す特性図である。 本発明におけるグロープラグ温度の近接パイロット噴射駆動判定条件を示す特性図である。 本発明における始動時のエンジン回転数の近接パイロット噴射駆動判定条件を示す特性図である。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態における近接パイロット噴射と始動時間との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態における始動後経過時間とエンジン回転数との関係を示すグラフである。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態における早期パイロット噴射と始動時間との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態における早期パイロットの有無による始動後経過時間とエンジン回転数との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ温度およびエンジン水温と完爆時間との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態における始動制御フローチャートである。 本発明の第２の実施形態における近接パイロットの噴射量と始動時間との関係を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態におけるエンジン水温によりグロープラグ温度を制御する場合の両者の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エンジン
１０ 気筒
１１ エンジン水温センサ
１２ エンジン回転センサ
２ インジェクタ
３ グロープラグ
３１ グロープラグ温度センサ
４ 燃料加圧ポンプ
５ コモンレール
５１ コモンレール圧センサ
６ ＥＣＵ
７ 調圧弁
８ 燃料タンク

Claims (7)

1. ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ、上記気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射するインジェクタと上記高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグとを具備し、
   上記ディーゼルエンジンの始動時に、メイン噴射に先立って実施されるパイロット噴射の制御を実施する始動制御装置であって、
   始動時の着火性を向上すべく上記メイン噴射の直近で少量の先行噴射を行う近接パイロット噴射を実施する近接パイロット噴射実施手段と、
   エンジン水温Ｔｗを検出するエンジン水温検出手段と、上記グロープラグの加熱温度Ｔｇを検出するグロープラグ温度検出手段と、上記ディーゼルエンジンのエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出手段と、
   これらの検出手段によって検出されたエンジン水温Ｔｗと、グロープラグ温度Ｔｇと、エンジン回転数Ｎｅとに基づいて、上記近接パイロット噴射の停止または低減をするか否かを判定する近接パイロット噴射判定手段と、
   上記近接パイロット噴射判定手段によって上記近接パイロット噴射の停止または低減をすると判定された場合に、上記近接パイロット噴射が停止または低減された分の噴射量を上記メイン噴射の噴射量に加算する噴射量加算手段とを具備することを特徴とする始動制御装置。
2. 上記近接パイロット噴射判定手段は、上記エンジン水温Ｔｗが所定値Ｔｗｃ以下で、かつ上記グロープラグ温度Ｔｇが所定値Ｔｇｃ以上であり、かつ上記エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｃ以上である場合には、上記近接パイロット噴射の停止または低減をすると判定する請求項１に記載の始動制御装置。
3. 上記近接パイロット噴射よりもさらに先行して噴射を実施し、上記燃焼室内に噴射燃料を予め拡散させる早期パイロット噴射を実施する早期パイロット噴射実施手段を備える請求項１または２に記載の始動制御装置。
4. 上記エンジン回転数Ｎｅの所定値Ｎｅｃはスタータのみで回転できる回転数よりも高い回転数に設定される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の始動制御装置。
5. 上記エンジン水温Ｔｗの所定値Ｔｗｃは−２０℃よりも低い温度に設定される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の始動制御装置。
6. 上記グロープラグ温度Ｔｇの所定値Ｔｇｃは１１００℃を超える温度に設定される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の始動制御装置。
7. 上記ディーゼルエンジンの圧縮比は１６．５以下に設定される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の始動制御装置。