JP2008215225A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動直後に大量に発生する白煙の量を低減させると共に、エンジン始動開始時間を短縮させることができるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】冷却水温度センサー４０からの信号により冷却水温度Ｔｗを検出する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３で検出された冷却水温度Ｔｗに基づいて、燃料噴射開始可能なコモンレール圧力Ｐ１を設定する（Ｓ１０４）。レール圧センサー３０からの信号により現在のコモンレール圧力Ｐｒを検出する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５で検出されたコモンレール圧力Ｐｒが、ステップ１０４で設定されたコモンレール圧力Ｐ１以上になっているかを判断する（Ｓ１０６）。Ｐｒ≧Ｐ１であれば（Ｓ１０６でＹｅｓ）、インジェクター２６に第１の燃料噴射開始を指令する（Ｓ１０７）。インジェクター２６の電磁弁２８に通電して燃料噴射が開始され、エンジンが始動される（Ｓ１０８）。
【選択図】図２

Description

この発明はディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関し、特にクランキング直後の第１燃料噴射指令を制御するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の１つにコモンレール式のものが挙げられる。このコモンレール式では、高圧ポンプによりコモンレールに燃料が蓄圧され、電磁弁の開閉によりインジェクターから燃料が燃焼室に噴射される。燃料噴射時期と燃料噴射量は、設定したエンジン回転数や負荷等に応じて、インジェクターの電磁弁への通電によって制御される。エンジン始動は、スタータによりクランキングが開始され、次に、気筒判別センサーにより最初に燃料噴射すべき気筒が判別され、エンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と称する）からインジェクターの電磁弁に燃料噴射指令信号が送られることによって行われる。即ち、クランキングから気筒判別直後に燃料噴射を開始している。又、エンジン始動時にコモンレールのレール圧力を早期に上昇させるために、クランキング直後は高圧ポンプからの燃料の吐出量が最大になるように設定されている。このようなコモンレール式の燃料噴射装置において、燃料噴射をメイン噴射とメイン噴射の前のパイロット噴射に分けて、メイン噴射の燃焼を緩やかにしたもの（例えば、特許文献１）やパイロット噴射の前に更に少量の燃料を噴射してエンジン始動時の白煙の量を低減等させているもの（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
特許第３４７３２１１号公報 特許第３５８００９９号公報

上記のような従来の燃料噴射制御装置では、クランキング直後に燃料噴射が開始され、クランキング直後から燃料噴射を開始するまでの時間は制御されていない。又、噴射可能な所定のコモンレール圧力に達する前に燃料噴射すると、インジェクターによる燃焼室内への噴霧が不安定になる。そのため、燃焼に寄与しない燃料が燃焼室内に滞留し、その結果エンジン始動直後に大量の白煙が発生している。又、インジェクターから燃料が漏れるため、コモンレールの圧力が噴射可能な所定の圧力に達するまでの時間が長くなり、エンジン始動開始までの時間が長くなっている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、エンジン始動直後に大量に発生する白煙の量を低減させると共に、エンジン始動開始時間を短縮させることができるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、高圧化した燃料を蓄えるコモンレールと、コモンレールから供給された燃料を燃焼室内に噴射するインジェクターと、コモンレールのレール圧力が設定圧力に達してからインジェクターにクランキング直後の第１燃料噴射指令を行うように制御する制御手段とを備えたものである。

このように構成すると、レール圧力不足から生じる燃焼に寄与しない燃料が燃焼室内に漏れて滞留することがなくなる。又、インジェクターから漏れる燃料の量が減少し、レール圧力が燃料噴射可能な圧力に到達する時間が短くなる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、エンジン温度を検出する検出手段と、検出されたエンジン温度に基づいて設定圧力を設定する設定手段とを更に備えたものである。

このように構成すると、エンジン温度に応じて設定圧力が変化する。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、エンジン温度は、少なくとも冷却水温度から算出されるものである。

このように構成すると、冷却水温度に応じて設定圧力が変化する。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、レール圧力不足から生じる燃焼に寄与しない燃料が燃焼室内に滞留することがなくなるため、エンジン始動直後に大量に発生する白煙を低減させることができる。又インジェクターから漏れる燃料の量が減少し、レール圧力が燃料噴射可能な圧力に到達する時間が短くなるため、エンジン始動開始時間を短縮することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジン温度に応じて設定圧力が変化するため、白煙を低減させつつ最適なエンジン始動開始時間が設定され、効率的なエンジン始動を行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、冷却水温度に応じて設定圧力が変化するため、エンジン始動に最適なエンジン温度を算出すると共に、より効率的なエンジン始動を行うことができる。

次に、発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１はこの発明の第１の実施の形態によるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成を示したブロック図である。

図１を参照して、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置２０は、燃料タンク２１と、燃料タンク２１から適量の燃料を吸入し燃料供給管２３を通じてコモンレール２４に高圧燃料を送り込む高圧ポンプ２２と、高圧燃料を蓄えるコモンレール２４と、コモンレール２４から燃料高圧管２５を通じて送られてくる高圧燃料を燃焼室に噴射するインジェクター２６と、これらを制御するＥＣＵ３２及び各種センサー類とを備えている。

コモンレール２４には、レール圧センサー３０及び圧力調整弁３１が設置されている。コモンレール２４内の燃料圧力は、レール圧センサー３０によりＥＣＵ３２に検出され、圧力調整弁３１の開閉により、常に最適な圧力に調整される。つまり、エンジン回転数や負荷に関係なく、エンジンが低回転の時等でも安定した噴射圧力を確保することができる。

インジェクター２６は、気筒の各々に設置され、ＥＣＵ３２からのＯＮ・ＯＦＦ信号により開閉する電磁弁２８と、燃料室内へ高圧で燃料を噴射するニードル弁２９とを備えている。電磁弁２８に通電すると電磁弁２８が開き高圧燃料の一部が燃料余剰管２７に流出し、ニードル弁２９背後の圧力が低下することでニードル弁２９が上昇し開弁し、燃料噴射が行われる。又、電磁弁２８の通電を止めると再びニードル弁２９背後に高圧燃料が供給されニードル弁が下降し閉弁し、燃料噴射が終了する。コモンレール式の燃料噴射制御装置２０では、燃料噴射時期と噴射量が、ＥＣＵ３２を介してインジェクター２６の電磁弁２８に信号が送られることによって制御される。

ＥＣＵ３２は、各種センサー類からの信号、内部のプログラム及びデータに基づいて、インジェクター２６による燃料噴射を制御している。又、ＥＣＵ３２は高圧ポンプ２２を制御し、エンジンの状態をもとにコモンレール２４の目標圧力を算出し、レール圧センサー３０の出力が目標値となるようにコモンレール２４に供給する高圧燃料の量を調整している。ＥＣＵ３２には、エンジン始動スイッチであるスタータ３３を始めとして、カム軸に設置された気筒判別センサー３４、クランク軸に設置されたエンジン回転数センサー３５、アクセル開度センサー３６、吸気圧センサー３７、吸気温度センサー３８、燃料温度センサー３９、冷却水温度センサー４０、潤滑油温度センサー４１等の各種センサーが電気的に接続され、各々から信号が送られて、ＥＣＵ３２はエンジンを制御している。
次に、エンジン始動時の燃料噴射制御について説明する。
図２はこの発明の第１の実施の形態における燃料噴射制御の内容を示したフローチャートである。

図２を参照して、スタータ３３等のエンジン始動スイッチをＯＮにすると（Ｓ１００）、クランキングが開始される（Ｓ１０１）。次に、ＥＣＵ３２は最初に燃料噴射すべき気筒を気筒判別センサー３４からの信号により判別する（Ｓ１０２）。次に、冷却水温度センサー４０からの信号によりエンジン温度である冷却水温度Ｔｗを検出する（Ｓ１０３）。次に、ステップＳ１０３で検出された冷却水温度Ｔｗに基づいて、燃料噴射開始可能なコモンレール圧力Ｐ１を設定する（Ｓ１０４）。次に、レール圧センサー３０からの信号により現在のコモンレール圧力Ｐｒを検出する（Ｓ１０５）。次にステップＳ１０５で検出されたコモンレール圧力Ｐｒが、ステップ１０４で設定されたコモンレール圧力Ｐ１以上になっているかを判断する（Ｓ１０６）。Ｐｒ≧Ｐ１であれば（Ｓ１０６でＹｅｓ）、インジェクター２６に第１の燃料噴射開始を指令する（Ｓ１０７）。インジェクター２６の電磁弁２８に通電して燃料噴射が開始され、エンジンが始動される（Ｓ１０８）。ステップＳ１０６でＰｒ＜Ｐ１の場合には、再度ステップＳ１０５に戻ってコモンレール圧力Ｐｒを検出する。

ここで、エンジン始動時におけるコモンレール圧力、電磁弁通電及びニードル弁開閉の関係について説明する。

図３はコモンレール圧力Ｐｒ、電磁弁通電及びニードル弁開閉と時間との関係を示した図であって、その（１）が図１で示したディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における図であり、その（２）が従来のディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における図である。

図３の（１）を参照して、縦軸には、エンジン始動時のコモンレール圧力Ｐｒが採られ、横軸には経過時間が採られ、コモンレール圧力Ｐｒの時間経過を示した図の下に電磁弁のＯＮ・ＯＦＦ状態及びニードル弁の開閉状態が示されている。上述のステップＳ１０４で設定される燃料噴射開始可能なコモンレール圧力Ｐ１が点線で示されている。コモンレール圧力が時間ｔ１の時点で設定レール圧力Ｐ１に到達し、その後に始めて電磁弁に通電され、ニードル弁が開弁されている。又、電磁弁への通電回数とニードル弁の開弁回数は始めから一致している。

一方、図３の（２）を参照して、こちらは従来の燃料噴射制御装置の場合であるが、クランキング直後にＥＣＵ３２から燃料噴射開始指令が行われるため、コモンレール圧力Ｐｒが燃料噴射開始可能な圧力Ｐ１に到達する時間ｔ２の時点より前から、電磁弁へ通電が行われている。しかし、コモンレール圧力Ｐｒが燃料噴射開始可能な圧力Ｐ１に到達していないため、圧力不足によりニードル弁は開弁されていない。よって、電磁弁への通電回数とニードル弁の開弁回数は一致していない。

又、図３の（１）に戻って、図３の（２）で示した従来の燃料噴射装置の場合におけるコモンレール圧力Ｐｒの時間経過が２点鎖線で示されている。燃料噴射制御装置２０の場合は、従来の燃料噴射制御装置と比較して、時間Ｌだけエンジン始動開始時間が早くなっていることが示されている。これは、従来の燃料噴射制御装置にあっては、ニードル弁２９は開弁しないが電磁弁２８が通電されることにより開弁するため、燃料がインジェクター２６から燃料余剰管２７に漏れ、コモンレール圧力Ｐｒが噴射可能な設定レール圧力Ｐ１に達するまでの時間が長くなっていることを意味している。

次に、設定レール圧力Ｐ１と冷却水温度Ｔｗとの関係及び白煙濃度と冷却水温度Ｔｗとの関係について説明する。

図４はその（１）が図２で示した設定レール圧力Ｐ１と冷却水温度Ｔｗとの関係を示した図であり、その（２）が従来のディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における白煙濃度と冷却水温度Ｔｗとの関係を示した図である。

図４の（１）を参照して、縦軸には、ステップＳ１０４で設定されるコモンレール２４の燃料噴射開始可能な設定レール圧力Ｐ１が採られ、横軸には、ステップＳ１０３で検出される冷却水温度Ｔｗが採られている。設定レール圧力Ｐ１は、冷却水温度ＴｗがＴｗ１以上になれば噴射可能最低圧力でほぼ一定となっている。Ｔｗ１より低い範囲では、冷却水温度Ｔｗが低くなればなるほど設定レール圧力Ｐ１は高く設定されることになる。

図４の（２）を参照して、縦軸には、エンジン始動直後に発生する白煙の白煙濃度が採られ、横軸には、ステップＳ１０３で検出される冷却水温度Ｔｗが採られている。白煙濃度は、冷却水温度ＴｗがＴｗ１以上であればあまり変化がなくなり、Ｔｗ１より低い範囲で冷却水温度Ｔｗが低くなればなるほど高くなっている。したがって、冷却水温度ＴｗがＴｗ１より低い範囲においては、設定レール圧力Ｐ１を高くすれば、エンジン始動直後に発生する白煙の白煙濃度を低くすることができる。

以上から、図２のフローチャートに示すようにコモンレール圧力Ｐｒが設定レール圧力Ｐ１に達してからインジェクター２６にクランキング直後の第１噴射指令が行われる燃料噴射制御装置２０にあっては、レール圧力不足から生じる燃焼に寄与しない燃料が燃焼室内に滞留することがなくなるため、エンジン始動直後に大量に発生する白煙を低減させることができる。又、インジェクター２６から漏れる燃料の量が減少し、レール圧力が燃料噴射可能な圧力に到達する時間が短くなるため、エンジン始動開始時間を短縮することができる。又、エンジン温度のひとつである冷却水温度Ｔｗに応じて設定レール圧力Ｐ１が変化するため、白煙の発生を低減させつつ最適なエンジン始動開始時間が設定され、効率的なエンジン始動を行うことができる。

尚、上記の実施の形態では、設定レール圧力は冷却水温度に応じて設定されているが、一定に設定されてもよい。

又、上記の実施の形態では、エンジン温度として冷却水温度を利用しているが、エンジンの温度を評価できるものであれば、吸気温度、潤滑油温度又は燃料温度等であってもよく、冷却水温度も含めてこれらの組合せであってもよい。

更に、上記の実施の形態では、インジェクターが６個であるが、インジェクターの数は１個又は複数個であればよい。

この発明の第１の実施の形態によるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成を示したブロック図である。 この発明の第１の実施の形態における燃料噴射制御の内容を示したフローチャートである。 コモンレール圧力、電磁弁通電及びニードル弁開閉と時間との関係を示した図であって、その（１）が図１で示したディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における図であり、その（２）が従来のディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における図である。 その（１）が図２で示した設定レール圧力Ｐ１と冷却水温度Ｔｗとの関係を示した図であり、その（２）が従来のディ−ゼルエンジンの燃料噴射制御装置における白煙濃度と冷却水温度Ｔｗとの関係を示した図である。

符号の説明

２０ 燃料噴射制御装置
２４ コモンレール
２６ インジェクター

Claims (3)

1. ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   高圧化した燃料を蓄えるコモンレールと、
   前記コモンレールから供給された前記燃料を燃焼室内に噴射するインジェクターと、
   前記コモンレールのレール圧力が設定圧力に達してから前記インジェクターにクランキング直後の第１燃料噴射指令を行うように制御する制御手段とを備えた、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
2. エンジン温度を検出する検出手段と、
   前記検出されたエンジン温度に基づいて前記設定圧力を設定する設定手段とを更に備えた、請求項１記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記エンジン温度は、少なくとも冷却水温度から算出される、請求項２記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。

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