JP2008051000A - 燃料噴射制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンのクランキング後、短時間で確実エンジンを始動できるようにするとともに、エンジン始動時における排気煙を抑制する。
【解決手段】 現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない限りは、徐々に燃料噴射量Ｑを増加させる。現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達すると、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置および方法に関するものである。

ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、エンジンの圧縮行程の適正な時期に適正な量の燃料を適正な期間の間、シリンダの燃焼室内に高圧に微細化して噴射するものであり、燃費を向上させたり、排出ガス中の有害な成分を除去できるなど、ディーゼルエンジンの性能を支配する重要な役割を果たしている。たとえばコモンレール式燃料噴射システムは、燃料を高圧に微粒化した噴霧が得られる点で優れている。

ディーゼルエンジンの課題の一つに、エンジンの始動性向上と、エンジン始動時における排気煙の減少の両立を図ることが挙げられる。

しかし、エンジンの始動性向上と、エンジン始動時における排気煙の減少は、一般的に、トレードオフの関係にある。

エンジンを短時間で確実に始動させるには、燃料を多めに噴射すればよい。しかしながら、シリンダ内の空気に対して燃料が濃くなりすぎて、黒煙が排出されやすくなる。一方、排気煙を減少させるには、燃料を少なめに噴射すればよい。しかしながら、自己着火燃焼しにくくなり、エンジンを短時間で確実に始動させにくくなる。

しかも、エンジンの始動性向上と、エンジン始動時の排気煙減少の両立を図るために最適な燃料噴射量は、エンジン始動時における外気温、エンジン冷却水温、始動時におけるエンジン回転速度などの各種パラメータ（変動要因）によって変動する。

そこで、従来より、これら各種変動要因に応じて最適な燃料噴射量を実験的に求めておき、実験的に求められたデータに基づき燃料噴射制御を行なうという試みがなされていた。

図７（ａ）、（ｂ）は、実験によって求められたエンジン冷却水温Ｔｗと燃料噴射量Ｑの関係およびエンジン回転速度Ｎと燃料噴射量Ｑの関係を例示している。

図７（ａ）、（ｂ）に示す関係は、エンジンのコントローラ内にデータとして記憶されておかれ、車両にエンジン冷却水温センサおよびエンジン回転速度センサが設けられる。そして、エンジン始動時に各センサの検出値Ｔｗ、Ｎに対応する燃料噴射量Ｑを記憶データから読み出して、読み出した燃料噴射量Ｑ、たとえば図７（ａ）、（ｂ）の各Ｑのうち最小値が得られるように燃料噴射量を制御するようにしていた。

しかしながら、図７（ａ）、（ｂ）に示すようにエンジン冷却水温Ｔｗ、エンジン回転速度Ｎのみをパラメータとして燃料噴射量を制御する場合には、これら以外の他のパラメータ、たとえば外気温、油温、オイル粘度等が実験時のときの条件から変動してしまうと、対処することができない。すなわち、各種変動要因の条件が実験時と異なると、最適な燃料噴射量の値が、実験時のときの値からずれてしまい、エンジンの始動性と、エンジン始動時の排気煙のうち、いずれかが悪化する。また、エンジン型式の差、エンジンの号機の差、エンジン各部の経年変化、消耗度合いなどの変動要因によっても、最適な燃料噴射量の値が、実験時のときの値からずれてしまうことがある。

また、実験的に求めておくことができるデータには限りがある。

すなわち、始動時の燃料噴射量に影響を与える全ての変動要因について実験を行なって、データを取得することは、時間的にもコスト的にも現実には不可能である。また、たとえ仮に全ての変動要因につきデータを取得できたにせよ、車両に膨大なセンサとこれら膨大なセンサの検出信号を処理するコントローラを搭載しなければならず、車両の製造コストが増大することになる。

このため、現実的には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、主たる数種のパラメータ、たとえばエンジン冷却水温Ｔｗ、エンジン回転速度Ｎといったパラメータに応じて燃料噴射量を調整して、始動時の燃料噴射制御を行なうこととし、仮に、他の変動要因の影響によって、始動時間が長くなってしまったり、若しくは排気煙が過多になってしまうという不具合が生じたとしても、ある程度許容せざるを得ないというのが、実情である。

特許文献１には、スタータ起動直後は、燃料噴射量をきわめて小量とし、その後、エンジン回転速度が目標回転速度に達するまで、燃料噴射量を所定量づつ増量させるという燃料噴射制御の技術が開示されている。特許文献１では、燃料噴射量を段階的に増やすときの所定量を、エンジン冷却水温、吸気温、エンジン回転速度に応じて変化させるようにしている。
特開２００１−１１５８７５号公報

以上のように、エンジンの始動性向上と、エンジン始動時における排気煙減少の両立を図るに際して、実験的に全ての変動要因につきデータを取得することは現実的には不可能であり、また全ての変動要因を検出し処理する機器を車両に搭載することも現実的には不可能である。

そこで、本発明は、全ての変動要因につきデータを予め取得したり全ての変動要因を検出し処理する機器を車両に搭載することなくして、データ取得を簡易とし簡単な構成で、エンジンの始動性向上とエンジン始動時における排気煙減少との両立を図ることを解決課題とするものである。

なお、特許文献１の技術においても、燃料噴射量を段階的に増やすときの所定量を、エンジン冷却水温、吸気温、エンジン回転速度といった各種パラメータに応じて、実験的に求めておき、これらエンジン冷却水温、吸気温、エンジン回転速度といった各種パラメータに対応する各種センサおよびこれら各種センサの検出信号を処理するコントローラを車両に搭載しなければならない点は、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明した従来技術と変わらない。したがって、エンジン冷却水温、吸気温、エンジン回転速度以外の他のパラメータが制御時に実験時の条件から変動してしまうと、実験時には最適と考えられた燃料噴射量は、不適なものとなり、始動時間が長くなってしまったり、若しくは排気煙が過多になってしまうという不具合が生じることになる。

第１発明は、スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達した以降は、徐々に燃料噴射量を低下させる制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第３発明は、スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達した以降は、徐々に燃料噴射量を低下させる制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第４発明は、スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御方法であって、
エンジンの現在の回転速度の上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加する行程
を含むことを特徴とする。

以下、本発明の作用効果について説明する。なお。説明の便宜上、第３発明、第１発明、第２発明の順に説明する。

第３発明は、図１に示すように、スタータ９０の起動からエンジン１０の始動完了までの間（図２；ｔ0〜ｔ4）のエンジン始動時に、エンジン１０のシリンダ１〜６内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置を備えていることを前提とする。

図２、図４に示すように、回転速度上昇率計測手段としての回転角度センサ８０、回転速度上昇率計測部１０２は、エンジン１０の現在の回転速度Ｎの上昇率αを逐次、演算若しくは検出する。

制御手段としてのコントローラ１００は、現在の回転速度上昇率αと、目標回転速度上昇率αｐとを比較する。図２に時刻ｔ1〜ｔ3の期間で示すように、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない限りは、徐々に燃料噴射量Ｑを増加させる。そして、時刻ｔ3で現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達すると、以後始動完了時刻ｔ4までの期間、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させる。

本発明は、回転速度上昇率αを基準に、燃料噴射量Ｑを増減する制御を行なうようにすれば最適な燃料噴射量を供給できるという知見に基づきなされたものである。回転速度上昇率αを基準に燃料噴射量を増減する制御を行なえば、エンジン始動時に最適な燃料噴射量をエンジン１０に供給でき、エンジン始動を早期にかつ確実に行なえるとともに、排気煙を最小限に抑制できる。

しかも、回転速度上昇率αを基準に燃料噴射量を増減する制御を行なうようにしているため、少なくとも回転速度上昇率αという唯一のパラメータを計測し処理するだけで、最適な燃料噴射量を確実に得ることができる。このため本発明によれば、エンジン冷却水温、外気温、エンジン回転速度、油温、オイル粘度、エンジン型式、エンジン号機、エンジン損傷状態、エンジン経年変化等の全ての変動要因につきデータを予め取得する必要がない。また全ての変動要因を検出し処理する機器を車両に搭載する必要がない。すなわち、従来に比して、実験によるデータ取得作業が簡易であって、制御装置の構築が簡単なものとなる。そして、その上で、従来に比して、エンジンの始動性向上とエンジン始動時における排気煙減少との両立が一層確実なものとなる。

第１発明は、図３（ａ）に示すように、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない時刻ｔ1〜ｔ3の期間では、徐々に燃料噴射量Ｑを増加する制御を行なう。しかし、時刻ｔ3で現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達した以降、始動完了時ｔ4までは、第３発明と同様に、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させてもよく（図２）、また図３（ａ）に例示するように、燃料噴射量Ｑを一定値に固定してもよい。

第２発明は、第３発明と同様に、図３（ｂ）に示すように、エンジン１０の現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達した以降の時刻ｔ3〜ｔ4の期間では、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させる制御を行なう。しかし、現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達していない時刻ｔ1〜ｔ3の期間では、第３発明と同様に、徐々に燃料噴射量Ｑを増加させてもよく（図２）、また図３（ｂ）に例示するように、燃料噴射量Ｑを一定値に固定してもよい。

第４発明は、第１発明の装置の発明に対応する方法の発明である。

以下、図面を参照して本発明に係る燃料噴射制御装置および方法の実施の形態について説明する。

図１は、実施形態のエンジンの燃料噴射装置の構成を示している。図１は、コモンレール式燃料噴射システム２００によってディーゼルエンジン１０の各シリンダ１〜６に燃料を噴射する装置である。

同図１に示すように、燃料タンク２０には、ディーゼルエンジン用の燃料（軽油）が貯留されている。燃料タンク２０は、フィードポンプ３０の吸込口に連通している。フィードポンプ３０の駆動軸は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１に連結されている。フィードポンプ３０の吐出口は、低圧燃料通路１１０を介して高圧ポンプ４０に連通されている。高圧ポンプ４０の駆動軸としてのカムシャフト７０は、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１に連結されている。高圧ポンプ４０の吐出口は、高圧燃料通路１２０を介してコモンレール（蓄圧室）５０に連通している。コモンレール５０は、各インジェクタ６１、６２、６３、６４、６５、６６の入口に連通している。各インジェクタ６１、６２、６３、６４、６５、６６はそれぞれ、エンジン１０の各シリンダ１、２、３、４、５、６に対応して設けられている。各インジェクタ６１〜６６のノズル先端の噴孔は、各シリンダ１〜６の燃焼室に向けて配置されている。

なお、本実施形態では、コモンレール式燃料噴射システムを想定しているが、これは燃料噴射システムの一例であり、ポンプとノズルが一体のユニットインジェクタを用いた燃料噴射システムに本発明の制御を適用してもよい。

エンジン１０のクランクシャフト１１には、エンジン１０のクランクシャフト１１の角度（クランク角）を検出する回転角度センサ８０が設けられている。

エンジン１０には、エンジン１０の冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ８５が設けられている。

エンジン１０には、スタータ９０が設けられている。スタータ９０は、直流電気モータとクランクシャフト１１に電気モータの回転力を伝達するギア（ピニオン）で構成されている。スタータ９０は、エンジン１０で初爆を引き起こすことができる程度の始動限界回転速度以上にクランクシャフト１１を回転（クランキング）させることができる容量を備えている。スタータ９０が起動されると、クランクシャフト１１がクランキング回転速度で回転する。

コントローラ１００は、ＣＰＵ、メモリから構成されており、回転角度センサ８０、冷却水温センサ８５の各検出信号を入力するとともに、スタータ９０が起動されたことを示す起動信号を入力し、これら各信号に基づいて、インジェクタ６１〜６６を制御するものである。

図４は、コントローラ１００の内部構成を機能ブロック図にて示している。

コントローラ１００は、回転速度演算部１０１と、回転速度上昇率計測部１０２と、目標回転速度設定部１０３と、回転速度上昇率比較部１０４と、初期燃料噴射量噴射開始部１０５と、噴射量増減開始条件成立判断部１０６と、燃料噴射量増加部１０７と、燃料噴射量低減部１０８と、始動完了判断部１０９とからなる。

なお、図４では、エンジン１０の始動時の燃料噴射制御に必要な構成のみを示している。始動時燃料噴射制御に引き続き通常制御が行なわれる。通常制御は、アクセルペダル等の操作に応じたエンジン目標回転速度が得られるようにガバナに対して指令を与えて燃料噴射量を調整する制御のことである。

ここで、本実施形態におけるエンジン１０の始動時燃料噴射制御とは、スタータ９０の起動からエンジン１０の始動完了までの間に行われる燃料噴射制御のことであり、始動完了後は上述の通常制御に切り換わる。エンジン１０の始動完了は、後述するように、エンジン回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が、ローアイドル回転速度よりも、やや低い回転速度Ｎ1に達したことをもって判断される。

スタータ９０が起動されると、エンジン１０のクランクシャフト１１の回転に応じて、フィードポンプ３０、高圧ポンプ４０が駆動される。これにより燃料タンク２０から燃料がフィードポンプ３０によって吸引され、フィードポンプ３０から低圧の燃料が低圧燃料通路１１０を介して高圧ポンプ４０に供給され、高圧ポンプ４０から高圧の燃料が高圧燃料通路１２０を介してコモンレール５０に供給され、コモンレール５０に蓄圧された高圧燃料が、各インジェクタ６１〜６６に供給される。コントローラ１００は、各シリンダ１〜６が圧縮行程から膨張行程に移行する上死点前の適正なタイミングで適正な期間、適正な噴射量Ｑの燃料が各シリンダ１〜６内に噴射されるように、燃料噴射指令信号を各インジェクタ６１〜６６に与える。これにより各インジェクタ６１〜６６から燃料が噴射される。各シリンダ１〜６内で燃料と空気の混合気が自己着火燃焼を引き起こすと、自己着火燃焼による爆発力によってピストンが押し下げられ、それに伴いエンジン回転速度が上昇する。

たとえば４サイクルの直列６気筒のエンジン１０の場合、直列にシリンダ１、２、３、４、５、６の順番で各シリンダ１〜６が配置されている。各シリンダ１〜６は、クランクシャフト１１の角度で１２０゜ずつ位相がずれて、吸気、圧縮、膨張、排気の行程を繰り返す。各シリンダ１〜６は、エンジン１０のクランクシャフト１１が２回転する間に、等間隔で、シリンダ１、シリンダ５、シリンダ３、シリンダ６、シリンダ２、シリンダ４の順序で自己着火燃焼する。

図５（ａ）は、回転角度センサ８０から出力されるパルス信号Ｓをタイムチャートで示している。回転角度センサ８０は、クランク角が所定量（たとえば６゜；１回転当り６０パルス）変化する毎に、１パルスを出力する。

スタータ９０を起動した直後は、燃焼のサイクル変動の影響によって、クランクシャフト１１の回転が安定しない。すなわち、図５（ａ）に示す各パルスの間隔がばらつく。そこで、燃焼のサイクル変動の影響を取り除くために、サイクル周期を用いてエンジン回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が演算される。回転速度Ｎの演算処理は、コントローラ１００の回転速度演算部１０１で行なわれる。回転速度演算部１０１では、回転角度センサ８０の検出パルス信号Ｓを入力し、連続する所定数パルスの各パルス間の時間τを平均化し、平均化されたパルス間時間τaをエンジン回転速度Ｎに換算する処理を行なうことにより、エンジン回転速度Ｎを求める。

以下、コントローラ１００で行われる始動時燃料噴射制御の内容について、図２に示すタイムチャート、図６に示すフローチャートを併せ参照して説明する。

図２の横軸は、スタータ９０が起動されてからの経過時間を示し、縦軸は、エンジン１０の回転速度Ｎ（ｒｐｍ）、燃料噴射量Ｑ（ｍｇ／ｓｔ；ミリグラム／ストローク）を示している。

コントローラ１００は、現在の回転速度上昇率αと、目標回転速度上昇率αｐとを比較する。図２に時刻ｔ1〜ｔ3の期間で示すように、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない限りは、徐々に燃料噴射量Ｑを増加させる。そして、時刻ｔ3で現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達すると、以後始動完了時刻ｔ4までの期間では、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させる。

以下、更に詳細に説明する。

スタータ９０が起動されたことを示す起動信号がコントローラ１００の初期燃料噴射量噴射制御部１０５に入力されると、図７に示す処理プログラムが起動される。

これに伴い、初期燃料噴射量噴射開始部１０５では、初期燃料噴射量Ｑiniが噴射されるように燃料噴射指令信号が生成される。この初期燃料噴射量Ｑiniは、予め記憶されておかれるものとする。そして、この生成された燃料噴射指令信号が各インジェクタ６１〜６６に与えられる。これにより各インジェクタ６１〜６６から初期燃料噴射量Ｑiniの燃料が各シリンダ１〜６内に噴射される（ステップ３０１）。

つぎに、噴射量増減開始条件成立判断部１０６では、ステップ３０３以降の噴射量増減制御を開始するための条件が成立しているか否かが判断される。噴射量増減制御開始の条件は、スタータ９０が起動されてからの経過時間ｃが予め設定された制御開始時間Ｔ0に達しており、かつエンジン回転速度Ｎが予め設定された制御開始回転速度Ｎ0に達したことである。経過時間ｃは、スタータ９０の起動をトリガとして、コントローラ１００に内蔵されたクロック（タイマ）にて計時される。エンジン回転速度Ｎは、回転速度演算部１０１より入力される。制御開始時間Ｔ0、制御開始回転速度Ｎ0はメモリに記憶されておかれるものとする。

なお、このように燃料噴射量増減制御の開始の条件を定めたのは、スタータ起動直後は、エンジン回転速度が安定しないため、ある程度エンジン回転速度が安定してから燃料噴射量を増加させたり減少させたりする制御を開始するためである。もちろん、この噴射量増減開始条件成立判断部１０６による判断（ステップ３０２）を省略して、そのまま燃料噴射量増減制御（ステップ３０３〜）に移行してもよい。

スタータ起動後の経過時間ｃが制御開始時間Ｔ0に達していないか、あるいはエンジン回転速度Ｎが制御開始回転速度Ｎ0に達していない（ステップ３０２の判断ＮＯ）限りは、ステップ３０１に戻り、初期燃料噴射量Ｑiniの燃料が各シリンダ１〜６内に噴射され続けられる。この結果、時刻ｔ0〜ｔ1の期間で、初期燃料噴射量Ｑiniの燃料が各シリンダ１〜６内に噴射され続けられる。

時刻ｔ1で、スタータ起動後の経過時間ｃが制御開始時間Ｔ0に達し、かつエンジン回転速度Ｎが制御開始回転速度Ｎ0に達したと判断されると（ステップ３０２の判断ＹＥＳ）、噴射量増減制御を開始すべく、ステップ３０３に移行される。

回転速度上昇率計測部１０２では、エンジン１０の現在の回転速度Ｎの上昇率αが計測される。回転速度上昇率αとは、回転速度Ｎの単位時間当たりの変化量のことである。回転速度上昇率計測部１０２には、回転速度演算部１０１で求められたエンジン回転速度Ｎが入力され、このエンジン回転速度Ｎを微分演算処理して、得られた微分値ｄＮ／ｄｔを、回転速度上昇率αとする（ステップ３０３）。

つぎに、回転速度上昇率比較部１０４では、現在の回転速度上昇率αと目標回転速度上昇率αｐとが比較されて、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達したか否かが判断される。目標回転速度設定部１０３には、目標回転速度上昇率αｐが、図５（ｂ）に示すようなマップのデータとして、予め設定、記憶されておかれるものとする。同図５（ｂ）に示すように、目標回転速度上昇率αｐは、冷却水温Ｔｗに対応づけられている。冷却水温Ｔｗが高いほど目標回転速度上昇率αｐが大きくなる対応関係に設定されている。これは、冷却水温Ｔｗが高いほどエンジン回転速度Ｎの上昇が早いと考えられるからである。

冷却水温センサ８５で検出された現在の冷却水温Ｔｗに対応する目標回転速度上昇率αpが、目標回転速度設定部１０３に設定、記憶されておかれた図５（ｂ）に示すマップから読み出される。また、回転速度上昇率計測部１０２で計測された現在の回転速度上昇率αが回転速度上昇率比較部１０４に入力される。そして両者α、αpが比較され、α≧αp
が成立したか否かが判断される。なお、本実施形態では、冷却水温Ｔｗに応じて目標回転速度上昇率αｐが変化するものとしているが、目標回転速度上昇率αｐを固定値とする実施も当然、可能である。また、冷却水温Ｔｗ以外のパラメータ（例えば、外気温、エンジン油温、エンジン回転速度、オイル粘度、エンジン型式、エンジン号機、エンジン損傷状態、エンジン経年変化等）に応じて目標回転速度上昇率αｐを変化させる実施も可能である（ステップ３０４）。

燃料噴射量増加部１０７では、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない限りは（ステップ３０４の判断「目標回転速度上昇率未達」）、徐々に燃料噴射量Ｑを増加させるための燃料噴射指令信号を生成する。これは、排気煙を低減させつつも確実な初爆を引き起こし始動を早期に行なうためである。そして、この生成された燃料噴射指令信号が各インジェクタ６１〜６６に与えられる。これにより各インジェクタ６１〜６６から各シリンダ１〜６内に噴射される燃料の量が徐々に増加する。燃料噴射量Ｑは、時刻ｔ1から時刻ｔ3までの間、徐々に増加する。

ただし、噴射量上限値Ｑmaxが予め設定されている。噴射量上限値Ｑmaxは、メモリに記憶されておかれるものとする。燃料噴射量は、噴射量上限値Ｑmaxを上限値として増加される（ステップ３０５）。

図２に示すように、時刻ｔ2で、各シリンダ１〜６内で燃料と空気の混合気が自己着火燃焼を引き起こし、初爆する。自己着火燃焼による爆発力によってピストンが押し下げられ、それに伴いエンジン回転速度Ｎが上昇に転じる。

燃料噴射量低減部１０８では、時刻ｔ3で現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達すると（ステップ３０４の判断「目標回転速度上昇率過達」）、それ以後、始動完了時刻ｔ4までの期間では、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させるための燃料噴射指令信号を生成する。これは、初爆を確認しエンジン始動がなされたと判断されたならば、燃料の量を減らして排気煙をなくすとともに無駄な燃料の消費を回避するためである。そして、この生成された燃料噴射指令信号が各インジェクタ６１〜６６に与えられる。これにより各インジェクタ６１〜６６から各シリンダ１〜６内に噴射される燃料の量が徐々に低減する。燃料噴射量Ｑは、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの間、徐々に低減する（ステップ３０６）。

上述の燃料噴射量を増加させる処理（ステップ３０５）、燃料噴射量を低減させる処理（ステップ３０６）を終える毎に、ステップ３０７に移行されて、始動完了判断部１０９で、始動が完了し、始動時燃料噴射制御を完了させて次の通常制御に切り換えるべきか否かが判断される。

始動完了の条件は、エンジン回転速度Ｎが始動完了回転速度Ｎ1以上になったことである。始動完了回転速度Ｎ1は、ローアイドル回転速度よりも、やや低い回転速度に設定されている。エンジン回転速度Ｎは、回転速度演算部１０１より入力される。始動完了回転速度Ｎ1はメモリに記憶されておかれるものとする。

なお、この始動完了判断部１０９による判断（ステップ３０７）を省略する実施も可能である。たとえば、燃料噴射量を低減させる制御（ステップ３０６）を所定時間行なった時点で、始動完了とし、そのまま次の通常制御に切り換えてもよい。

エンジン回転速度Ｎが始動完了回転速度Ｎ1に達していない（ステップ３０７の判断ＮＯ）限りは、ステップ３０３に移行し、燃料噴射量を増減させる制御（ステッ３０３、プ３０４、３０５、３０６）が継続される。

時刻ｔ4で、エンジン回転速度Ｎが始動完了回転速度Ｎ1に達すると（ステップ３０７の判断ＹＥＳ）、エンジン１０の始動が完了したものと判断し、始動時燃料噴射制御を完了させる。以後、通常制御に切り換わり、アクセルペダル等の操作に応じたエンジン目標回転速度が得られるようにガバナに対して指令を与えて燃料噴射量を調整する制御が開始される。

なお、上述の実施形態では、回転速度上昇率αを演算処理にて求めるようにしているが、センサにより、直接、回転速度上昇率αを検出する実施も可能である。

以上のように本実施形態によれば、回転速度上昇率αを基準に、燃料噴射量Ｑを増減する制御を行なうようにしている。このため、エンジン始動時に最適な燃料噴射量をエンジン１０に供給でき、エンジン始動を早期にかつ確実に行なえるとともに、排気煙を最小限に抑制できる。

しかも、回転速度上昇率αを基準に燃料噴射量を増減する制御を行なうようにしているため、少なくとも回転速度上昇率αという唯一のパラメータを計測し処理するだけで、最適な燃料噴射量を確実に得ることができる。このため本実施形態によれば、エンジン冷却水温、外気温、エンジン回転速度、油温、オイル粘度、エンジン型式、エンジン号機、エンジン損傷状態、エンジン経年変化等の全ての変動要因につきデータを予め取得する必要がない。また全ての変動要因を検出し処理する機器を車両に搭載する必要がない。すなわち、従来に比して、実験によるデータ取得作業が簡易であって、制御装置の構築が簡単なものとなる。そして、その上で、従来に比して、エンジンの始動性向上とエンジン始動時における排気煙減少との両立が一層確実なものとなる。

以上説明した実施形態に対しては種々の変形が可能である。

図３（ａ）、（ｂ）は、他の実施例を説明する図であり、図２に対応するタイムチャートである。

図３（ａ）に示す実施例では、現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達していない時刻ｔ1〜ｔ3の期間では、図２に示す実施例と同様に、徐々に燃料噴射量Ｑを増加する制御を行なう。しかし、時刻ｔ3で現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達した以降、始動完了時ｔ4までは、燃料噴射量Ｑを一定値に固定して燃料を噴射する制御が行なわれる。

図３（ｂ）に示す実施例では、エンジン１０の現在の回転速度上昇率αが、目標回転速度上昇率αｐに達した以降の時刻ｔ3〜ｔ4の期間では、図２に示す実施例と同様に、徐々に燃料噴射量Ｑを低下させる制御を行なう。しかし、現在の回転速度上昇率αが目標回転速度上昇率αｐに達していない時刻ｔ1〜ｔ3の期間では、燃料噴射量Ｑを一定値に固定して燃料を噴射する制御が行なわれる。

なお、以上説明した各実施例では、ディーゼルエンジンを想定して説明したが、本発明の制御は、ガソリンエンジンにも適用することができる。

図１は、コモンレール式燃料噴射システムによってディーゼルエンジンの各シリンダに燃料を噴射する装置の構成を示す図である。 図２は、実施例の制御実行時のタイムチャートである。 図３（ａ）、（ｂ）は、他の実施例の制御実行時のタイムチャートである。 図４は、実施例のコントローラの機能ブロック図である。 図５（ａ）は、エンジン回転速度の演算方法を説明する図で、図５（ｂ）は、エンジン冷却水温と目標回転速度上昇率の対応関係を示した図である。 図６は、実施例の制御の処理手順を示すフローチャートである。 図７（ａ）、（ｂ）は、従来技術を説明する図で、実験によって求められたエンジン冷却水温と燃料噴射量の関係およびエンジン回転速度と燃料噴射量の関係を例示した図である。

符号の説明

１〜６ シリンダ、１０ エンジン、６１〜６６ インジェクタ、８０ 回転角度センサ、９０ スタータ、１００ コントローラ

Claims (4)

1. スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
   エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
   現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加する制御手段と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
   エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
   現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達した以降は、徐々に燃料噴射量を低下させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
3. スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
   エンジンの現在の回転速度の上昇率を逐次、演算若しくは検出する回転速度上昇率計測手段と、
   現在の回転速度上昇率と、目標回転速度上昇率とを比較し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加し、現在の回転速度上昇率が、目標回転速度上昇率に達した以降は、徐々に燃料噴射量を低下させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
4. スタータの起動からエンジンの始動完了までの間のエンジン始動時に、エンジンのシリンダ内に噴射される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御方法であって、
   エンジンの現在の回転速度の上昇率が、目標回転速度上昇率に達していない限りは、徐々に燃料噴射量を増加する行程
   を含むことを特徴とする燃料噴射制御方法。

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