JP2008215231A - ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】多段噴射を行なうディーゼルエンジンにおいて、冷態時から暖態時へ移行するときの白煙増加を改善する。
【解決手段】燃料を圧送する燃料供給ポンプ５３と、該燃料供給ポンプより圧送される燃料を蓄圧するコモンレール５２と、電子制御によって気筒内に燃料を噴射するインジェクタ５１と、エンジン冷却水温度を検出するる冷却水温度センサー６４と、前記エンジン運転状態検出手段の出力から、目標コモンレール圧力、総噴射量、多段噴射量の回数、各噴射量、及び各噴射時期を算出する燃料噴射量マップと、からなる燃料噴射装置５０を有するディーゼルエンジン１０において、前記噴射制御量演算手段の総噴射量を増加させる総噴射量増加手段と、エンジンが冷態時から暖態時へ移行する際に、前記総噴射量増加手段によって前記多段噴射回数が変更されることを回避する噴射回数減少回避手段とを備えるディーゼルエンジン１０。
【選択図】図５

Description

本発明は、多段噴射を行なう燃料噴射装置を備えるディーゼルエンジンの燃料噴射制御技術に関する。

ディーゼルエンジンの燃料噴射システムとして、コモンレール（電子制御蓄圧式）システムは良く知られている。
コモンレールは、レールと呼ばれる容器に高圧の燃料を溜めておけるため、エンジンの回転数や負荷に関係なく噴射圧力を調整して噴射できる特徴を持つ。また、コモンレールは、電子制御を用いて最適な時期に最適量の燃料を噴射できる。したがって、ディーゼルエンジンは、電子制御とコモンレールシステムとにより自由に燃料噴射ができる。このようにコモンレールによって、出力、燃費、排気ガスといったディーゼルエンジンの性能が飛躍的に向上した。

一方、コモンレールは、吸入した空気を圧縮して燃料を噴射するときに、複数回に分けて噴射することができる（多段噴射制御）。一般的に、それぞれの噴射は、噴射する時期が早い方から順に、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射、及びポスト噴射等と称されている。例えば、パイロット噴射は、メイン噴射の前に噴射することで着火の前に空気と燃料を混合させ、ディーゼルエンジン特有のカラカラという燃焼音を低減できる。
このようなコモンレールの多段噴射制御において、例えばパイロット噴射に対する改善がいくつか周知となっている。特許文献１では、サージング発生時はパイロット噴射を停止する燃料噴射装置が開示されている。また、特許文献２では、主噴射量がパイロット噴射量より多い場合は、パイロット噴射を停止する燃料噴射装置が開示されている。
特開平１０−１２２０２２号公報 特開２０００−２０５０２１号公報

近年、自動車の排ガスから出るスモークの問題は、大きな環境問題の一つである。スモークには、一般的に白煙、青煙、及び黒煙がある。ここで、白煙とは、エンジン始動時又は始動直後に排気される白い煙のことをいう。この白煙は、温度が低い燃焼室壁面へ燃料噴霧が衝突・付着し、この付着した燃料が十分に蒸発せず燃焼排出されるために生成される。したがって、燃焼室壁面への燃料付着量を低減すれば白煙は改善される。
コモンレールの電子噴射制御装置を用いれば、噴射回数を多段にすることで、必要な燃料を分割してシリンダ内に噴射することができる。つまり、１噴射あたりの噴射量・噴射時間が少なくなることから、燃料噴霧の貫通力も低くなり、同時に壁面への燃料付着量が低減する。そのため、噴射回数が増えることによって、白煙排出性能は改善される。

しかし、エンジンが冷態時から暖態時に移行していくと、エンジン冷却水温度や潤滑油温度に代表されるエンジン温度が上昇する。そのため、機械損失が低減し、燃料の総噴射量は減少していく。このとき、多段燃料噴射制御における各噴射量がインジェクタの設定された噴射可能な噴射量以下になった場合は、優先度の低い前噴射は停止される。この多段噴射制御における噴射回数が減少する過渡期においては、メイン噴射で燃料が十分蒸発できず、白煙排出量が増加することになる。
そこで、解決しようとする課題は、多段噴射を行なうディーゼルエンジンにおいて、冷態時から暖態時へ移行するときの白煙増加を改善することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、燃料を圧送する燃料供給ポンプと、該燃料供給ポンプより圧送される燃料を蓄圧するコモンレールと、電子制御によって気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、エンジン運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、前記エンジン運転状態検出手段の出力から、目標コモンレール圧力、総噴射量、多段噴射量の回数、各噴射量、及び各噴射時期を算出する噴射量制御演算手段と、からなる燃料噴射装置を有するディーゼルエンジンにおいて、前記噴射制御量演算手段の総噴射量を増加させる総噴射量増加手段と、エンジンが冷態時から暖態時へ移行する際に、前記総噴射量増加手段によって前記多段噴射回数が変更されることを回避する噴射回数減少回避手段と、を備えるものである。

請求項２においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記噴射回数減少回避選択手段の多段噴射回数は少なくとも二回以上とするものである。

請求項３においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、少なくとも前記エンジン運転状態検出手段によるエンジン冷却水温度、潤滑油温度、又はアクセル開度のうちの一つが設定した値以上であるときには、前記噴射回数減少回避選択手段を解除するものである。

請求項４においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記噴射回数減少回避選択手段の選択又は解除を任意に選択できるものである。

請求項５においては、請求項３又は４記載のディーゼルエンジンにおいて、前記噴射回数減少回避選択手段を解除したときに、排気音が変化しないように前記噴射制御量演算手段の各噴射時期及び各噴射量を調整する排気音変動回避手段を備えるものである。

請求項６においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは、前記コモンレールにコモンレール圧力を調整する圧力制御バルブを備え、前記総噴射量増加手段は、前記圧力制御バルブより燃料をリークさせつつ、前記噴射制御量演算手段により算出される目標コモンレール圧力になるように、前記燃料供給ポンプの燃料圧送量を増加させるものである。

請求項７においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは負荷装置を備え、前記総噴射量増加手段は、前記負荷装置に接続するものである。

請求項８においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは減筒運転手段を備え、１気筒あたりの前記総噴射量増加手段は、前記減筒運転手段によって減筒運転をするものである。

請求項９においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは該ディーゼルエンジンの駆動による発電機を備え、前記総噴射量増加手段は、前記発電機の発電量を増加させるものである。

請求項１０においては、請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンはエンジン冷却水温度上昇手段を備え、増加された前記発電量を前記エンジン冷却水温度上昇手段に用いるものである。

請求項１１においては、請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは吸気温度又はシリンダ温度上昇手段を備え、増加される前記発電量を吸気温度又はシリンダ温度上昇手段に用いるものである。

請求項１２においては、請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは電動過給機手段を備え、増加される前記発電量を前記電動過給機手段の駆動に用いるものである。

請求項１３においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは吸気スロットルを備え、前記総噴射量増加手段は、前記吸気スロットルの開度を絞るものである。

請求項１４においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは排気スロットルを備え、前記総噴射量増加手段は、前記排気スロットルの開度を絞るものである。

請求項１５においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、可変バルブタイミング手段を備え、前記総噴射量増加手段は、前記可変バルブタイミング手段によって吸気バルブ及び排気バルブが共に開く時間を短縮させるものである。

請求項１６においては、請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、前記ディーゼルエンジンは可変翼手段を有する過給機を備え、前記総噴射量増加手段は、前記可変翼手段の可変翼開度を減少させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、冷態時から暖態時へ移行する際において、多段噴射の回数を減少させないため、白煙排出性能を改善できる。

請求項２においては、請求項１の効果に加え、冷態時から暖態時へ移行する際において、多段噴射の回数を常に２回以上とするため、燃焼効率を向上し白煙排出性能を改善できる。

請求項３においては、請求項１の効果に加え、エンジンが十分に定常（暖態時）に移行した際において、燃料消費量が多くなる噴射回数減少回避手段を解除できる。つまり、エンジンの燃料消費量悪化を防止できる。

請求項４においては、請求項１の効果に加え、噴射回数減少回避手段の解除・選択を任意にできるため、状況に応じた噴射回数減少回避手段の使用ができる。つまり、噴射回数減少回避手段の使用性を向上できる。

請求項５においては、請求項３又は４の効果に加え、噴射回数減少回避手段を解除した際において、燃焼騒音性能の悪化を抑制できる。

請求項６においては、請求項１の効果に加え、燃料供給ポンプにより過剰な燃料圧送がされることで、機械損失が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項７においては、請求項１の効果に加え、ディーゼルエンジンが負荷装置に接続されることで、機械損失が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項８においては、請求項１の効果に加え、減筒運転によって運転を実施する気筒あたりの総噴射量は倍増され、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項９においては、請求項１の効果に加え、発電機の必要駆動トルクが増加されることで、機械損失が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項１０においては、請求項９の効果に加え、余剰電力を利用することでディーゼルエンジンの暖気時間を短縮できる。

請求項１１においては、請求項９の効果に加え、余剰電力を利用してシリンダ内の圧縮端温度を上昇できる。そのため、燃料噴霧の蒸発並びに燃焼促進によって、さらに白煙排出性能を改善できる。

請求項１２においては、請求項９の効果に加え、余剰電力を利用してシリンダ内への吸入空気量を増加させシリンダ内の圧縮端圧力を上昇できる。そのため、燃料噴霧の蒸発並びに燃焼促進によって、さらに白煙排出性能を改善できる。

請求項１３においては、請求項１の効果に加え、吸気スロットルの開度を絞ることで吸入抵抗を増加させ、吸気抵抗を大きくすることができる。すなわち、ポンプ損失（エンジンのガス交換に関わる機械損失）が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項１４においては、請求項１の効果に加え、排気スロットルの開度を絞ることで排気抵抗を増加させ、排気抵抗を大きくすることができる。すなわち、ポンプ損失が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項１５においては、請求項１の効果に加え、可変バルブタイミング手段によって吸排気のオーバーラップ期間を短くさせることで、シリンダ内の残留ガス量を増加させ、その残留ガスを再圧縮することができる。すなわち、ポンプ損失及び圧縮仕事が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

請求項１６においては、請求項１の効果に加え、可変翼手段を有する過給機の可変翼開度を減少させることで排気抵抗を増加させ、排気抵抗を大きくすることができる。すなわち、ポンプ損失が増加される。そのため、総噴射量が増加し、燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る燃料噴射装置の構成を示す構成図、図２はエンジン始動後の総噴射量減少を示すグラフ図、図３は本発明の実施例である噴射回数回避制御を示すフロー図である。
図４は同じく噴射回数回避制御の効果を示すグラフ図、図５は本発明の実施例に係わるディーゼルエンジンシステムの全体構成を示す構成図、図６は発電機の発電量と駆動トルクの関係を示すグラフ図である。

まず、図１を用いて、本発明を適用する燃料噴射装置５０について簡単に説明する。本実施例の燃料噴射装置５０は、ディーゼルエンジンシステム１を構成する一つの装置である。ディーゼルエンジンシステム１について、詳しくは後述する。
図１に示すように、燃料噴射装置５０は、電磁弁５７の開閉動作によって燃料を各気筒に噴射する電子制御型の燃料噴射装置である複数のインジェクタ５１、高圧燃料を蓄圧し各インジェクタ５１に分配するコモンレール５２、燃料タンク５５の燃料を圧送する燃料供給ポンプ［Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｕｍｐ（以下ＨＰＰ）］５３、とから構成されている。また、コモンレール５２の圧力は圧力調整バルブ［Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅ（以下ＰＣＶ）］５６によって、目標レール圧力に調整される。
演算制御手段［Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ（以下ＥＣＵ）］１００は、ＨＰＰ５３を駆動してコモンレール４０に燃料を圧送し、コモンレール４０にてＰＣＶ５６により所定圧力にて蓄圧し、各インジェクタ５０の電磁弁５７を開閉して高圧燃料を各気筒に噴射するように制御する。

次に、図１を用いて、上述の燃料噴射装置５０を制御するため、エンジン１０の運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段としての各センサーについて、簡単に説明する。まず、各センサーを取り付けるエンジン１０の各気筒１３について簡単に説明する。なお、図１は、一つの気筒１３のみを模式的に図示している。
図１に示すように、エンジン１０の気筒１３は、吸気ポート７及び排気ポート８を備えるシリンダヘッド１４と、該シリンダヘッド１４を上部に固定し燃焼室１５が内部に形成されるシリンダブロック１９と、燃焼室１５内を往復摺動してコンロッドを介してクランク軸１６を回転させるピストン１７等から構成されている。前記シリンダブロック１９の燃焼室１５周囲には冷却水通路（ウオータージャケット）１８が設けられている。なお、それぞれの作用については、説明を省略する。
ＥＣＵ１００は、コモンレール５２内の圧力を検知する圧力センサー６１、クランク軸（又はフライホイル）１６の回転数を検知する回転数センサー６２、エンジン１０の負荷を検知する負荷センサー６３、エンジン冷却水の冷却水温度を検知する冷却水温度センサー６４、エンジン１０の吸気温度を検出する吸気温度センサー６５、潤滑油温度を検出する潤滑油温度センサー６６と接続され、エンジン１０の運転状態を検出可能とされている。
また、ＥＣＵ１００は、詳しくは後述する噴射回数減少回避を選択できる噴射回数減少回避スイッチ７１と接続されている。
さらに、ＥＣＵ１００は、噴射量制御演算手段として、エンジン１０の運転状態に応じて噴射回数、噴射量、噴射時期（噴射タイミング）を記憶し、書き換え可能な燃料噴射マップ（図示略）を備えている。

ここで、図２を用いて、エンジン始動後の総噴射量減少による弊害について説明する。
図２は、エンジン１０の各気筒１３における始動後の状態であって、ＳＯＩ（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）後の時系列によるインジェクタ５１の総噴射量Ｑ、エンジン１０の機械損失η、エンジン冷却水温度Ｔｗの増減を示している。また、図２において、エンジン１０の冷態時α及び暖態時βにおけるそれぞれの多段噴射の状態が関係図外に示され、パイロット１（ｑ１）、パイロット２（ｑ２）、メイン（ｑｍ）、及びポスト（ｑｐ）の各噴射時期と噴射量を示している。
図２に示すように、エンジン１０が冷態時αから暖態時βへ移行するに従い、多段噴射制御の噴射回数が低減されるときに弊害が発生する。
すなわち、エンジン１０が冷態時αから暖態時βへ移行するに従い、エンジン冷却水温度Ｔｗが上昇する。そのため、機械損失ηが低減し、燃料の総噴射量Ｑは減少していく。このとき、エンジン１０の運転状態は良好となる一方、多段噴射における各噴射量が各インジェクタ５１に設定された噴射可能な噴射量以下となる過渡期においては、優先度の低い噴射（例えばパイロット１（ｑａ））は噴射が停止され、メイン噴射は若干多く噴射される。このため、多段噴射制御における噴射回数が減少し、メイン噴射時に十分燃料が蒸発できずに排出されて白煙が排出される。

そこで、図３を用いて、上述の弊害を解決するため、本発明の噴射回数減少回避選択手段による、噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）について、詳細に説明する。
図３に示すように、ＥＣＵ１００は、ＭＡＩＮ電源がＯＮされた後（Ｓ１１０）、噴射回数減少回避スイッチ７１がＯＮであるかどうかを確認する（Ｓ１２０）。次に、ＥＣＵ１００は、前記回避スイッチ７１がＯＮであれば、エンジン回転数センサー６２より検出されるエンジン回転数Ｎｅが一定（所定時間において所定範囲内）であるか確認する（Ｓ１３０）。ここで、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが一定であれば、噴射量増加手段によってインジェクタ５１の総噴射量を増加させ（Ｓ１４０）、燃料噴射量マップを書き換える（Ｓ１５０）。次に、ＥＣＵ１００は、冷却水温度センサー６４より検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ０以下であるかを確認する（Ｓ１６０）。ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ０以下であれば、Ｓ１２０〜Ｓ１４０を繰り返す。
一方、ＥＣＵ１００は、噴射回数減少回避手段がＯＦＦである或いはＯＦＦとされた場合（Ｓ１２０）、エンジン回転数Ｎｅが一定ではない場合（Ｓ１３０）、及びエンジン冷却水の温度が所定温度Ｔｗ０より高い温度である場合（Ｓ１６０）は、本制御を解除する（Ｓ２１０）。次に、ＥＣＵ１００は、排気音変更回避制御を行い（Ｓ２２０）、通常のエンジン制御に戻る（Ｓ２３０）。

ここで、上述の噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）は、前記噴射回数減少回避スイッチ７１によって選択又は解除できる構成とされている。噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）は、白煙排出性能を改善することができる反面、燃料消費量が悪化する側面を持っている。そのため、使用者は、状況に応じて任意に噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）を選択できる。このようにして、噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）の使用性を向上できる。

また、Ｓ１６０において、エンジン温度（エンジン冷却水温度Ｔｗ）が十分に高くなった場合は、噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）を解除している。噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）は、総噴射量Ｑを意図的に多くする制御であるため、燃料消費量が多くなる。
そこで、エンジン１０が十分に暖態時へ移行した際には、噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）を解除することで、エンジンの燃料消費量悪化を防止できる。

ここで、上述の噴射回数減少回避制御（Ｓ１６０）は、エンジンの定常（暖態時）状態への移行をエンジン冷却水温度Ｔｗの検知で行なう構成とされている。しかし、本実施例では、エンジンの定常（暖態時）状態への移行について、潤滑油温度センサー６６によって検出される潤滑油温度、吸気温度センサー６５によって検出されるエンジン１０の吸気温度が所定値以上であれば、エンジン冷却水温度Ｔｗと同様にエンジンの暖態時への移行を判断できる。また、負荷センサー６３によって検出されるエンジン１０の負荷が一定であれば、エンジン１０は定常（暖態時）状態へ移行したと判断できる。
つまり、Ｓ１６０において、エンジン１０が所定温度に温まったかどうかについては、冷却水温度Ｔｗを検地する代わりに潤滑油温度センサー６６、吸気温度センサー６５、又は負荷センサー６３を用いて検知することも可能である。

さらに、排気音変更回避手段として、上述の排気音変更回避制御（Ｓ２２０）について詳細に説明する。
噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）を解除した際に、多段噴射制御における噴射回数が低減する可能性もある。このとき、エンジン１０は、燃焼音に変化が生じるため、不快な音を発生する。
そこで、排気音変更回避制御（Ｓ２２０）は、噴射回数が減少した状態の多段噴射の噴射タイミングを変更するように燃料噴射量マップを書き換える。例えば、パイロット１（ｑ１）がなくなった場合には、パイロット２（ｑ２）の噴射時期を早め、メイン（ｑｍ）及びポスト（ｑｐ）を遅らせる。なお、本実施例において、燃焼音を低減できるパターンであれば、変更パターンについては特に限定しない。

さらに、上述の噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）は、燃料噴射量マップを書き換える（Ｓ１５０）際において、最低噴射回数を２回としている。
このようにして、エンジン１０の噴射回数を２回以上の多段とすることで、燃焼効率を向上し、白煙排出を抑えて性能を向上している。

ここで、図４を用いて、上述の噴射回数減少回避制御（Ｓ１００）の効果について説明する。図４は、エンジン１０の始動後の状態であって図２と同様であるので、詳細説明は省略する。
図４に示すように、エンジン１０が冷態時αから暖態時βへ移行するに際に、多段噴射制御の噴射回数を変化させないように制御する。
すなわち、エンジン１０が冷態時αから暖態時βへ移行するに従い、冷却水温度Ｔｗが上昇しても、機械損失ηを一定とすることで、燃料の総噴射量Ｑも低減せず一定となる。このため、多段噴射制御における噴射回数が減少しないので、白煙の排出は低減されたままとなる。

次に、前記噴射量増加手段について、実施例１〜５として例を挙げて説明する。
以下の噴射量増加手段は、機械損失ηを増加させることでインジェクタ５１の噴射量を増加させる。以下では、実施例１及び２は、燃料噴射装置５０の制御によって、実施例３は負荷系統３０との接続によって、実施例４は発電機３２の発電量Ｅを増加することによって、実施例５は吸排気系統２０によってそれぞれ機械損失ηを増加させ、燃料噴射量を増加させる。

まず、図５を用いて、本発明の実施例としてディーゼルエンジンシステム１について簡単に説明する。
図５に示すように、ディーゼルエンジンシステム１は、エンジン１０、吸排気系統２０、及び負荷系統３０から構成されている。
エンジン１０は、例えば直接噴射６気筒ディーゼルエンジン（以下エンジンと称する）１０であって、空気のみを圧縮して、そこに軽油を直接噴射して自己着火させる内燃機関である。エンジン１０は、シリンダブロック１９内に６つの気筒１３ａ〜１３ｆを有している。吸気マニホールド１１は、各気筒１３ａ〜１３ｆ（１〜６番気筒）のシリンダヘッドから一本の吸気管２１までを分配してつなぐマニホールド（多岐管）である。他方、排気マニホールド１２は、各気筒１３ａ〜１３ｆのシリンダヘッドから一本の排気管２２までを分配してつなぐマニホールド（多岐管）である。

吸排気系統２０は、吸気スロットル２４が設けられている吸気管２１、排気スロットル２５が設けられている排気管２２、及び可変翼手段としての可変ノズルタービン［Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｉｎｅ（以下、ＶＮＴと称する）］２３とから構成されている。
吸気スロットル２４及び排気スロットル２５は、エンジン１０へ送る又はエンジン１０から排出する空気の量を調整する弁である。吸気スロットル２４及び排気スロットル２５は、本来排気ガス還流システム（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）によってエンジン１０の排気側から吸気側へ戻す排気ガスの量を増やすときに使用する。
ＶＮＴ２３は、タービン（図示略）へ流れる排気ガスの速さを変えることのできるターボチャージャーである。具体的には、タービンの上流側にノズルベーンと呼ばれるバルブを開閉することで排気ガスの速さを調整することができる。
また、可変バルブタイミング手段として、可変バルブタイミング装置２６は、吸気バルブ（図示略）と排気バルブ（図示略）との開閉タイミングを切り換える装置である。吸排気バルブは、通常カムによって上下に駆動させられている。可変バルブタイミング装置２６は、低回転用のカムと高回転用のカムの両方を備え、エンジンの回転に応じて使用するカムを油圧で切り換えることができる。

負荷系統３０は、負荷装置として、ビスカスカップリング３１及び発電機３２とから構成されている。ビスカスカップリング３１は、エンジン１０と任意に接・断が可能に構成されている。ビスカスカップリング３１とは、流体クラッチの一種であって、封入された高粘度シリコンオイルの剪断抵抗を利用して熱を発生させる装置である。
一方、発電機３２は、エンジン１０の駆動による発電を、セルモータ（図示略）等を駆動する際の電力としてバッテリー（図示略）に蓄える。また、発電機３２は、エンジン冷却水を過熱する電気ヒータ３４、吸気を加熱するエアヒータ３５、各気筒１３に設けられる予備加熱装置であるグロープラグ（図示略）と接続されている

ここで、図５を用いて、実施例１の噴射量増加手段について説明する。
図５に示すように、コモンレール５２の圧力は、ＨＰＰ５３とＰＣＶ５６によって調整される。一般的に、ＥＣＵ１００は、吸入調量方式として、燃料噴射マップより算出される目標レール圧力を保つために必要な燃料のみＨＰＰ５３より圧送する。このとき、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎｅが低減した際には、ＰＣＶ５６によってレール圧力を減圧することで、目標レール圧に追従させている。
実施例１において、ＥＣＵ１００は、燃料噴射マップより算出される目標レール圧力よりも高くなるようにＨＰＰポンプ５３より燃料をコモンレール５２に圧送する。このとき、過剰な供給燃料は、ＰＣＶ５６からリークされる。
このため、ＨＰＰ５３は駆動トルクが増加にで、吸入調量方式と比較して、機械損失ηが増加する。
このようにして、ＨＰＰ５３の駆動トルクを増加、すなわち機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

ここで、図１を用いて、実施例２の噴射量増加手段について説明する。
図１に示すように、ＥＣＵ１００は、それぞれのインジェクタ５１を個別に制御して、インジェクタ５１を開閉制御する。つまり、ＥＣＵ１００は、減筒運転手段を備えて、一部の気筒を機能させない減筒運転を行なうことができる。減筒運転を実施した場合、例えば１、２，３番気筒を減筒したときは、減筒運転手段は１、２，３番気筒に燃料を噴射せず、４，５，６番気筒の噴射量を約２倍程度増加させて、４，５，６番気筒あたりの必要トルクが増加することにより、すべての気筒を運転した時と略同等のトルクが得られるようにする。
このように実施例２は、噴射量増加手段として、この減筒運転を実施することで運転する各気筒あたりの噴射量を増加させる。
このようにして、ＨＰＰ５３の駆動トルクを増加、すなわち機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

さらに、図５を用いて、実施例３である噴射量増加手段について説明する。
図５に示すように、ビスカスカップリング３１は、クランク軸１６と接・断が可能なように構成されている。実施例３は、噴射量増加手段としてビスカスカップリング３１をクランク軸１６に接続させる。
このようにして、負荷装置であるビスカスカップリング３１を接続させる、すなわち機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

さらに、図５及び図６を用いて、実施例４である噴射量増加手段について説明する。
図５に示すように、通常電子制御式のディーゼルエンジンシステム１において、発電機３２は、クランク軸１６とベルト等を介して連動連結されている。また、図６に示すように、発電機３２の発電量Ｅが大きいほど駆動トルクＴも大きく要求される。
実施例４は、噴射量増加手段として、発電機３２の発電量Ｅを増加させることで、駆動トルクＴを増加させる。
このようにして、負荷装置である発電機３２の駆動トルクＴを増加させる、すなわち機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

上述した実施例４の噴射量増加手段においては、発電機３２による余剰電力が得られる。
そこで、この余剰電力を利用について説明する。
図５に示すように、発電機３２は、エンジン冷却水温度上昇手段としての電気ヒータ３４と接続されている。そこで、発電機３２の余剰電力を、電気ヒータ３４によってエンジン冷却水を過熱することができる。このようにして、エンジン１０の暖機時間を短縮することができる。
図５に示すように、発電機３２は、シリンダ温度上昇手段としてのエアヒータ３５及びグロープラグと接続されている。そこで、発電機３２の余剰電力を、エアヒータ３５又はグロープラグによって吸入空気を過熱することができる。このようにして、気筒１３内の圧縮端温度を上昇させることができ、さらに白煙性能を向上できる。

さらに、図５を用いて、実施例５である噴射量増加手段について説明する。
実施例５の噴射量増加手段は、吸排気系統２０を用いて、機械損失ηであるポンプ損失を増加させることで、インジェクタ５１の噴射量を増加させる。
図５に示すように、吸気管２１及び排気管２２には、吸気スロットル２４及び排気スロットル２５がそれぞれ設けられている。そこで、この吸気スロットル２４又は排気スロットル２５を絞ることで、吸気抵抗又は排気抵抗を増加させ、ポンプ損失を増加させる。
このようにして、機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

図５に示すように、エンジン１０には、可変バルブタイミング装置２６が設けられている。そこで、この可変バルブタイミング装置２６によってオーバーラップ期間を短縮させて、気筒１３内の残留ガスを増加させて再圧縮させることで、ポンプ損失を増加させる。
このようにして、機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

図５に示すように、吸排気系統２０には、ＶＮＴ２３が設けられている。そこで、このＶＮＴ２３の可変翼を絞り、排気抵抗を増加させることで、ポンプ損失を増加させる。
このようにして、機械損失ηを増加させることで、総噴射量Ｑが増加して燃料噴射回数を維持することができる。つまり、白煙排出性能を改善できる。

なお、図では示していないが、吸排気系統２０に電動過給機が設けられている場合、発電機３２の余剰電力をこの電動過給機に供給することも可能である。
このようにして、気筒１３内への吸入空気量を増加させることで、気筒１３内の圧縮端温度を上昇することができ、さらに白煙性能を向上できる。

本発明の実施例に係る燃料噴射装置の構成を示す構成図。 エンジン始動後の総噴射量減少を示すグラフ図。 本発明の実施例である噴射回数回避制御を示すフロー図。 同じく噴射回数回避制御の効果を示すグラフ図。 本発明の実施例に係わるディーゼルエンジンシステムの全体構成を示す構成図。 発電機の発電量と駆動トルクの関係を示すグラフ図。

符号の説明

１ ディーゼルエンジンシステム
１０ ディーゼルエンジン
２０ 吸排気系統
２１ 吸気管
２２ 排気管
２３ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ Ｔｕｒｂｉｎｅ（ＶＮＴ）
２４ 吸気スロットル
２５ 排気スロットル
２６ 可変バルブタイミング装置
３０ 負荷系統
３１ ビスカスカップリング
３２ 発電機
３４ 電気ヒータ
３５ エアヒータ
５０ 燃料噴射装置
５１ インジェクタ
５２ コモンレール
５３ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｕｍｐ（ＨＰＰ）
Ｓ１００ 噴射回数減少回避制御
Ｓ１３０ 噴射量増加手段
Ｓ２２０ 排気音変更回避制御

Claims (16)

1. 燃料を圧送する燃料供給ポンプと、
   該燃料供給ポンプより圧送される燃料を蓄圧するコモンレールと、
   電子制御によって気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
   エンジン運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段と、
   前記エンジン運転状態検出手段の出力から、目標コモンレール圧力、総噴射量、多段噴射量の回数、各噴射量、及び各噴射時期を算出する噴射量制御演算手段と、
   からなる燃料噴射装置を有するディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射制御量演算手段の総噴射量を増加させる総噴射量増加手段と、
   エンジンが冷態時から暖態時へ移行する際に、前記総噴射量増加手段によって前記多段噴射回数が変更されることを回避する噴射回数減少回避手段と、
   を備えることを特徴とするディーゼルエンジン。
2. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射回数減少回避選択手段の多段噴射回数は少なくとも二回以上とする
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
3. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   少なくとも前記エンジン運転状態検出手段によるエンジン冷却水温度、潤滑油温度、又はアクセル開度のうちの一つが設定した値以上であるときには、前記噴射回数減少回避選択手段を解除する
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
4. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射回数減少回避選択手段の選択又は解除を任意に選択できる
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
5. 請求項３又は４記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記噴射回数減少回避選択手段を解除したときに、排気音が変化しないように前記噴射制御量演算手段の各噴射時期及び各噴射量を調整する排気音変動回避手段を備える
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
6. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記ディーゼルエンジンは、前記コモンレールにコモンレール圧力を調整する圧力制御バルブを備え、
   前記総噴射量増加手段は、前記圧力制御バルブより燃料をリークさせつつ、前記噴射制御量演算手段により算出される目標コモンレール圧力になるように、前記燃料供給ポンプの燃料圧送量を増加させる
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
7. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記ディーゼルエンジンは負荷装置を備え、
   前記総噴射量増加手段は、前記負荷装置に接続する
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
8. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記ディーゼルエンジンは減筒運転手段を備え、
   １気筒あたりの前記総噴射量増加手段は、前記減筒運転手段によって減筒運転をする
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
9. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
   前記ディーゼルエンジンは該ディーゼルエンジンの駆動による発電機を備え、
   前記総噴射量増加手段は、前記発電機の発電量を増加させる
   ことを特徴とするディーゼルエンジン。
10. 請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンはエンジン冷却水温度上昇手段を備え、
    増加された前記発電量を前記エンジン冷却水温度上昇手段に用いる
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
11. 請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンは吸気温度又はシリンダ温度上昇手段を備え、
    増加される前記発電量を吸気温度又はシリンダ温度上昇手段に用いる
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
12. 請求項９記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンは電動過給機手段を備え、
    増加される前記発電量を前記電動過給機手段の駆動に用いる
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
13. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンは吸気スロットルを備え、
    前記総噴射量増加手段は、前記吸気スロットルの開度を絞る
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
14. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンは排気スロットルを備え、
    前記総噴射量増加手段は、前記排気スロットルの開度を絞る
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
15. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
    可変バルブタイミング手段を備え、
    前記総噴射量増加手段は、前記可変バルブタイミング手段によって吸気バルブ及び排気バルブが共に開く時間を短縮させる
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。
16. 請求項１記載のディーゼルエンジンにおいて、
    前記ディーゼルエンジンは可変翼手段を有する過給機を備え、
    前記総噴射量増加手段は、前記可変翼手段の可変翼開度を減少させる
    ことを特徴とするディーゼルエンジン。