JP2011074809A - Glow plug current-carrying control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の筒内圧を検出する機能を有するグロープラグに対して、グロー通電を実行するグロープラグ通電制御装置に関する。 The present invention relates to a glow plug energization control device that performs glow energization on a glow plug having a function of detecting an in-cylinder pressure of an internal combustion engine.
ディーゼルエンジンを搭載したディーゼル自動車等においては、エンジン始動を補助するために、グロープラグが筒内に突出させて設けられることが多い。これによれば、エンジン始動時に、グロープラグ通電制御装置がそのグロープラグに内蔵されているヒータに通電することで、筒内温度が上昇し、あるいはヒータを高温にして衝突した燃料を瞬時に高温とすることで、燃料の着火性を向上させてエンジンの始動安定性を向上させることができる。 In a diesel vehicle or the like equipped with a diesel engine, a glow plug is often provided so as to protrude into the cylinder in order to assist the engine start. According to this, when the engine is started, the glow plug energization control device energizes the heater built in the glow plug, so that the in-cylinder temperature rises or the temperature of the fuel that collides with the heater being high is instantaneously increased. By doing so, it is possible to improve the ignition stability of the fuel and improve the starting stability of the engine.
一方、筒内での燃焼状態を把握しフィードバックして筒内の燃焼を制御等するために、筒内圧を検出する筒内圧センサ(CPS:Cylinder Pressure Sensor)が設けられる。そして、従来、これらグロープラグと筒内圧センサとを一体化した、筒内圧を検出する機能を有するグロープラグが知られている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, an in-cylinder pressure sensor (CPS: Cylinder Pressure Sensor) that detects in-cylinder pressure is provided in order to grasp and feed back the combustion state in the cylinder and control the combustion in the cylinder. Conventionally, a glow plug having a function of detecting in-cylinder pressure in which the glow plug and the in-cylinder pressure sensor are integrated is known (for example, see Patent Document 1).
ここで、図2は、この種のグロープラグ5をエンジンヘッド10に取り付けた状態を示す模式図である。以下では、説明の便宜上、図2において上方を基端側、下方を先端側と定義する。図2に示すように、グロープラグ5は、中空のボディ52、ヒータ53、センサ素子54及び中軸55を有している。ヒータ53は、ロッド状の形態をなしており、その先端側がボディ52から突出して、筒内20に突出している。またヒータ53は、その基端側がボディ52の内部で中軸55に固定されている。そのヒータ53は、中軸55を介して、グロープラグ通電制御装置としてのECU7及びグローコントローラ51に電気的に接続されている。そして、エンジン始動時には、燃料の着火性を向上させるために、グローコントローラ51からヒータ53にグロー通電されてヒータ53の表面温度が高温にされる。
Here, FIG. 2 is a schematic view showing a state in which this type of
一方、それらヒータ53と中軸55は、筒内圧を検出するために、その軸方向(図2における上下方向)に可動できるようになっている。すなわち、ヒータ53が筒内圧を受けて、その筒内圧に応じた分だけ、ヒータ53と中軸55がボディ52の基端側の方向に可動する。そして、中軸55の基端側には、ヒータ53と中軸55の変位量を検出するセンサ素子54(例えば、圧電素子や歪みゲージ)が接続されている。そのセンサ素子54で検出した変位量は筒内圧に相当するものであり、その筒内圧に相当する電圧はECU7に送信される。ECU7は、その筒内圧に相当する電圧から得られる情報に基づいて、燃焼の制御等をする。このように、グロープラグ5は、筒内圧を検出する機能を有している。
On the other hand, the
ところで、筒内20で燃料が燃焼されると、煤等の粒子性物質(パティキュレート)が排出されたり、未燃燃料(HC)が排出されたりすることがある。特に、PCCI燃焼(予混合燃焼)のようにNOxの発生を極端に低減させる燃焼形態においては、その背反として未燃燃料が多く排出される傾向にある。そして、グロープラグ5は筒内20に突出しているので、図7に示すように、これら粒子性物質や未燃燃料に起因したデポジットがグロープラグ5のボディ52の内部等で付着することがある。グロープラグ5のボディ52と可動部53、55とのクリアランス部やボディ52の内部にデポジットが付着し堆積すると、ヒータ53と中軸55の可動性が悪くなる。その結果、センサ素子54で検出される筒内圧の信号出力が低下する。ここで、図8は、各クランク角におけるセンサ素子54で検出される筒内圧を示した図であり、デポジット堆積前の筒内圧とデポジット堆積後の筒内圧を示している。図8に示すように、デポジットが堆積すると、検出される筒内圧は低下してしまうことが分かる。そこで、従来、デポジットの堆積を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
By the way, when the fuel is burned in the
この特許文献2には、筒内圧センサにデポジット加熱除去用のヒータを設けて、そのヒータを加熱することで堆積したデポジットを熱分解させる技術が記載されている。 Patent Document 2 describes a technique in which a deposit heating removal heater is provided in an in-cylinder pressure sensor, and the deposited deposit is thermally decomposed by heating the heater.
しかしながら、特許文献2の技術を上記グロープラグに適用すると、グロープラグにデポジット加熱除去用のヒータを新たに設ける必要があるので、既存のグロープラグをそのまま使用することができず構成が複雑になる。また、特許文献2の技術では、デポジットを熱分解して除去するので、熱分解するだけの大きなヒータ通電量が必要である。そのため、ヒータの寿命が低下したり、信頼性の面から長い間ヒータを作動させるのが困難であるという問題点がある。 However, when the technique of Patent Document 2 is applied to the glow plug, it is necessary to newly provide a heater for removing deposit heat in the glow plug, so that the existing glow plug cannot be used as it is, and the configuration becomes complicated. . In the technique of Patent Document 2, the deposit is thermally decomposed and removed, and thus a large heater energization amount that is sufficient for thermal decomposition is required. For this reason, there are problems that the life of the heater is reduced and that it is difficult to operate the heater for a long time from the viewpoint of reliability.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の筒内圧を検出する機能を有するグロープラグへのデポジット付着をより効果的かつ簡易に抑制することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to more effectively and easily suppress deposit adhesion to a glow plug having a function of detecting the in-cylinder pressure of an internal combustion engine.
上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の筒内圧を検出する機能を有するグロープラグに対して、その内燃機関の始動安定性の向上を目的としたグロー通電である始動時制御を実行するグロープラグ通電制御装置において、
前記始動時制御とは別に、前記グロープラグへのデポジット付着の抑制を目的としたグロー通電であるデポジット抑制制御を実行して、前記グロープラグを昇温させて熱泳動現象によりデポジット付着を抑制することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a glow plug having a function of detecting the in-cylinder pressure of an internal combustion engine with a startup control that is glow energization for the purpose of improving the start stability of the internal combustion engine. In the glow plug energization control device to be executed,
Separately from the start-up control, deposit suppression control, which is glow energization for the purpose of suppressing deposit adhesion to the glow plug, is executed, and the glow plug is heated to suppress deposit adhesion by thermophoresis. It is characterized by that.
これによれば、本発明のグロープラグ通電制御装置は、グロープラグへのデポジット付着の抑制を目的としたグロー通電であるデポジット抑制制御を実行することでデポジット付着を抑制する。したがって、専用のヒータ等新たに構成を追加する必要がなく、既存のグロープラグをそのまま用いることができるので、簡易にデポジット付着を抑制できる。また、そのデポジット抑制制御は、熱泳動現象によりデポジット付着を抑制するグロー通電であるので、デポジットを熱分解して除去する場合よりも小さなヒータ通電量で足りる。よって、長い間、デポジット抑制制御を実行することができ、効果的に、デポジット付着を抑制できる。その結果、筒内圧の検出精度の低下を防止できる。 According to this, the glow plug energization control device of the present invention suppresses deposit adhesion by executing deposit suppression control that is glow energization for the purpose of suppressing deposit adhesion to the glow plug. Therefore, it is not necessary to add a new configuration such as a dedicated heater, and the existing glow plug can be used as it is, and deposit adhesion can be easily suppressed. Further, since the deposit suppression control is glow energization that suppresses deposit adhesion due to thermophoresis, a smaller heater energization is sufficient than when deposits are thermally decomposed and removed. Therefore, the deposit suppression control can be executed for a long time, and deposit adhesion can be effectively suppressed. As a result, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy of the in-cylinder pressure.
また、本発明のグロープラグ通電制御装置において、前記デポジット抑制制御は、前記始動時制御のときよりも前記グロープラグのヒータ温度が低くなるようにヒータ通電量が設定されたグロー通電である。 In the glow plug energization control device of the present invention, the deposit suppression control is glow energization in which the heater energization amount is set so that the heater temperature of the glow plug is lower than that at the time of starting control.
上述したように、デポジット抑制制御は、熱泳動現象によりデポジット付着を抑制するグロー通電であるので、周囲の温度よりもグロープラグの温度が高ければ、デポジット付着を抑制する効果が見込まれる。そのため、デポジット抑制制御においては、周囲と温度勾配を付けることを目的とするため、始動時制御のときのように筒内温度の上昇、あるいは直接燃料を着火する場合よりもグロープラグのヒータ温度が低くなるようにヒータ通電量が設定されており、これによって、長い間、デポジット抑制制御を実行することができる。 As described above, since the deposit suppression control is glow energization that suppresses deposit adhesion due to thermophoresis, an effect of suppressing deposit adhesion is expected if the temperature of the glow plug is higher than the ambient temperature. Therefore, in deposit suppression control, the purpose is to create a temperature gradient with the surroundings, so the heater temperature of the glow plug is higher than in the case where the in-cylinder temperature rises or the fuel is ignited directly as in the case of control at start-up. The heater energization amount is set so as to be low, and thus deposit suppression control can be executed for a long time.
また、本発明のグロープラグ通電制御装置において、前記デポジット抑制制御は、前記グロープラグの寿命に影響しない低ヒータ温度となるようにヒータ通電量が設定されたグロー通電である。 In the glow plug energization control device of the present invention, the deposit suppression control is glow energization in which the heater energization amount is set so as to have a low heater temperature that does not affect the life of the glow plug.
これにより、長い間、デポジット抑制制御を実行しても、グロープラグの寿命に到達して使用不能となるのを低減できる。 Thereby, even if the deposit suppression control is executed for a long time, it is possible to reduce the situation where the lifetime of the glow plug is reached and it becomes unusable.
その低ヒータ温度は、その上限温度が700℃〜900℃の範囲に含まれ、その上限温度以下の温度である。このように、低ヒータ温度の上限温度を700℃〜900℃の範囲とすることにより、セラミック製ヒータや金属製ヒータなどヒータの種類によってグロープラグの寿命に影響しない温度が異なるため、それに応じて低ヒータ温度を定めることができる。 The lower heater temperature is a temperature whose upper limit temperature is included in the range of 700 ° C. to 900 ° C. and lower than the upper limit temperature. Thus, by setting the upper limit temperature of the low heater temperature in the range of 700 ° C. to 900 ° C., the temperature that does not affect the life of the glow plug differs depending on the type of heater such as a ceramic heater or a metal heater. A low heater temperature can be defined.
また、本発明のグロープラグ通電制御装置において、前記グロープラグへのデポジット付着に影響する前記内燃機関の運転条件を取得する取得手段を備え、
その取得手段が取得した前記内燃機関の運転条件に応じたヒータ温度となるように前記デポジット抑制制御を実行することを特徴とする。
Further, in the glow plug energization control device according to the present invention, the glow plug energization control device includes an acquisition unit that acquires an operating condition of the internal combustion engine that affects deposit adhesion to the glow plug,
The deposit suppression control is executed so that the heater temperature according to the operating condition of the internal combustion engine acquired by the acquisition means is obtained.
これによれば、煤等の微粒子物質が排出される量が多くなる運転条件のときにはヒータ温度を高くして温度勾配を大きくし、熱泳動現象を大きく働かせることで、効果的にデポジット付着を抑制できる。一方で、煤等の微粒子物質が排出される量が少ない運転条件のときには、それほどヒータ温度を高くしなくてもデポジット付着を抑制できる。このように、グロープラグへのデポジット付着に影響する内燃機関の運転条件に応じたヒータ温度となるようにデポジット抑制制御が実行されるので、常に同一温度に制御するときよりも全体としてのヒータ通電量を抑えることができ、燃費向上やCO2削減が可能となる。 According to this, under operating conditions where the amount of particulate matter such as soot is increased, the heater temperature is increased to increase the temperature gradient, and the thermophoresis phenomenon is greatly exerted to effectively suppress deposit adhesion. it can. On the other hand, when the operating conditions are such that the amount of particulate matter such as soot discharged is small, deposit adhesion can be suppressed without increasing the heater temperature so much. In this way, since the deposit suppression control is executed so that the heater temperature corresponds to the operating condition of the internal combustion engine that affects the deposit adhesion to the glow plug, the heater energization as a whole rather than when the temperature is always controlled to the same temperature. The amount can be suppressed, and fuel consumption can be improved and CO2 can be reduced.
また、前記内燃機関の運転条件として、燃料噴射量を取得することができる。これによれば、燃料噴射量が多いほど、煤等の粒子性物質が排出される量が多くなると考えられ、それに伴い、グロープラグへのデポジット付着量も多くなると考えられる。すなわち、燃料噴射量を取得することで、煤等の微粒子物質が排出される量の多少を推定できる。 Further, the fuel injection amount can be acquired as the operating condition of the internal combustion engine. According to this, it is considered that as the fuel injection amount increases, the amount of particulate matter such as soot discharged increases, and accordingly, the deposit adhesion amount to the glow plug also increases. That is, the amount of particulate matter such as soot discharged can be estimated by acquiring the fuel injection amount.
また、前記内燃機関の作動中は継続して前記デポジット抑制制御を実行するのが望ましい。これにより、内燃機関の作動中は効果的にデポジット付着を抑制できるので、内燃機関の作動中は筒内圧の検出精度が低下するのを防止できる。 Further, it is desirable that the deposit suppression control is continuously executed during operation of the internal combustion engine. As a result, deposit adhesion can be effectively suppressed during operation of the internal combustion engine, so that it is possible to prevent a decrease in in-cylinder pressure detection accuracy during operation of the internal combustion engine.
また、前記グロープラグへのデポジット付着が少ない前記内燃機関の運転条件では、前記デポジット抑制制御の実行を中止するとしてもよい。グロープラグへのデポジット付着が少ない内燃機関の運転条件では、デポジット抑制制御をしなくても筒内圧の検出精度が大きく低下することはないと考えられる。よって、この場合には、デポジット抑制制御の実行を中止することで、ヒータ電力を抑制することができ、燃費向上やCO2の排出削減が可能となる。 Further, the deposit suppression control may be stopped under the operating conditions of the internal combustion engine in which the deposit on the glow plug is small. Under the operating conditions of the internal combustion engine in which the deposit adhesion to the glow plug is small, it is considered that the detection accuracy of the in-cylinder pressure is not greatly reduced even if the deposit suppression control is not performed. Therefore, in this case, by stopping the execution of the deposit suppression control, the heater power can be suppressed, and fuel consumption can be improved and CO2 emissions can be reduced.
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態のシステムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンを制御対象とするエンジン制御システムである。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The system of the present embodiment is an engine control system that controls a diesel engine equipped with a common rail fuel injection device.
先ず、本実施形態のエンジン制御システムの概略構成を説明する。図1は、本実施形態のエンジン制御システムの概略構成を示した図である。なお、このシステムの制御対象とするエンジン1としては、4輪自動車(例えばAT車)に搭載される多気筒(例えば直列4気筒)エンジンを想定している。ただし、この図1においては、説明の便宜上、1つのシリンダ11のみを図示している。ここでは1つのシリンダ11に注目して、当該システムについての説明を行う。
First, a schematic configuration of the engine control system of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the engine control system of the present embodiment. As the engine 1 to be controlled by this system, a multi-cylinder (for example, in-line four-cylinder) engine mounted on a four-wheeled vehicle (for example, an AT vehicle) is assumed. However, in FIG. 1, only one
図1に示すように、このシステムは、シリンダ11内で燃焼を通じて生成したトルクによる出力軸であるクランク軸(図示外)を回転させるエンジン1を制御対象として、そのエンジン1を制御するための各種センサ及びECU7等を有して構築されている。以下、制御対象のエンジン1をはじめとするこのシステムを構成する各要素について詳述する。
As shown in FIG. 1, this system uses an engine 1 that rotates a crankshaft (not shown) that is an output shaft by torque generated through combustion in a
エンジン1(ディーゼルエンジン)は、基本的には、シリンダブロック14とエンジンヘッド10とによりシリンダ(気筒)11が形成されている。シリンダブロック14には、冷却水がエンジン1内を循環するための冷却水路(ウオータジャケット、図示外)と、その冷却水路内の冷却水の温度(冷却水温)を検出する水温センサ79とが設けられている。そして、その冷却水によりエンジン1、特にシリンダブロック14、エンジンヘッド10が冷却されている。
In the engine 1 (diesel engine), a cylinder (cylinder) 11 is basically formed by a
シリンダ11内には、ピストン16が収納され、そのピストン16の往復運動により、エンジン1の出力軸であるクランク軸(図示外)が回転するようになっている。なお、クランク軸にはクランク軸とともに回転するパルサ42が設けられている。そのパルサ42の外周には、複数の歯が形成されている。そして、パルサ42の外周側には、パルサ42に形成された歯を検出することによって、クランク角CAを示したクランク角信号を出力するクランク角センサ71(例えば電磁ピックアップ)が設けられている。
A
一方、このシステムの燃料供給系においては、燃料供給方式として筒内噴射式を採用している。すなわち、シリンダ11内において筒内20(燃焼室)には、図示しない高圧ポンプから送られた高圧の燃料をコモンレール12(蓄圧配管)に蓄え、そこから供給された高圧燃料(例えば圧力「1000気圧」以上の軽油)を、筒内20へ直接的に噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁としてのインジェクタ13が、エンジンヘッド10に固定されて設けられている。そして、エンジン1においては、こうしたインジェクタ13の開弁駆動により各シリンダ11に対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。
On the other hand, in the fuel supply system of this system, the in-cylinder injection method is adopted as the fuel supply method. That is, in the
またエンジンヘッド10には、エンジン始動を補助するために、グロープラグ5が筒内20に突出させて設けられている。すなわち、グロープラグ5は、エンジン始動時に、グロープラグ5に内蔵されているヒータに通電されて、筒内温度を昇温、あるいはヒータ表面温度を高温にして衝突した燃料を瞬時に高温とすることで、燃料の着火性を向上させるためのものである。また、そのグロープラグ5は、筒内20の圧力である筒内圧を検出する機能を有している。ここで、図2は、グロープラグ5をエンジンヘッド10に取り付けた状態を示す模式図である。以下では、説明の便宜上、図2において上方を基端側、下方を先端側と定義する。図2に示すように、グロープラグ5は、中空のボディ52、ヒータ53、センサ素子54及び中軸55を有している。
The
ヒータ53は、金属あるいはセラミック製ヒータが用いられ、通電されることによって、その通電量に応じたヒータ温度で発熱するものである。そのヒータ53は、ロッド状の形態をなしており、その先端側がボディ52から突出して、筒内20に突出している。またヒータ53は、その基端側がボディ52の内部で中軸55に固定されている。さらに、ヒータ53は、中軸55を介して、グロープラグ通電制御装置としてのECU7及びグローコントローラ51に電気的に接続されており、これらECU7及びグローコントローラ51からの通電によって発熱する。
As the
一方、ヒータ53と中軸55は、筒内圧を検出するために、その軸方向(図2における上下方向)に可動できるようになっている。すなわち、ヒータ53が筒内圧を受けて、その筒内圧に応じた分だけ、ヒータ53と中軸55がボディ52の基端側の方向に可動する。そして、中軸55の基端側には、ヒータ53と中軸55の変位量を検出するセンサ素子54が接続されている。そのセンサ素子54は、ヒータ53と中軸55の変位量を検出するセンサであり、例えば、変位量に応じた電気を発生する圧電素子や変位量に応じた歪み量となる歪みゲージが用いられる。このセンサ素子54で検出した変位量は筒内圧に相当するものであり、その筒内圧に相当する電圧はECU7に送信される。そしてECU7は、その筒内圧に相当する電圧から得られる情報に基づいて、筒内20における燃焼状態の把握、すなわち着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、筒内圧のピーク位置検出、失火検出等が可能とされている。このように、グロープラグ5は、筒内圧を検出する機能を有している。
On the other hand, the
図1の説明に戻り、グロープラグ5のヒータ53(図2参照)には、グローコントローラ51が電気的に接続されている。このグローコントローラ51は、ECU7とも電気的に接続されており、ECU7から発せられるON−OFF駆動信号やパルス幅変調信号(PWM信号)に応じたヒータ通電量を、ヒータ53に通電するものである。
Returning to the description of FIG. 1, the
さらに、上記エンジン1を動力に利用して走行する図示しない車両(例えば4輪乗用車又はトラック等)には、上記各センサの他にも、車両制御のための各種センサが設けられている。例えば運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルには、同ペダルの状態(変位量)に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ85が、運転者によるアクセルペダルの操作量(踏み込み量)を検出するために設けられている。また、車両の電気系統への電力の供給・停止を指示するイグニッションスイッチ83、エンジン1の始動・停止を指示するスタータスイッチ84が設けられている。これらスイッチ83、84は、例えば、キーシリンダ(図示外)に挿入されたキーの回転位置に連動してON/OFFの状態が切り替えられるスイッチが用いられる。また、いわゆるプッシュスイッチと呼ばれる押しボタン式のスイッチの操作によりON/OFFの状態が切り替えられる構成でもよい。そして、これらスイッチ83、84、アクセルセンサ85は、ECU7に接続されている。
Further, a vehicle (not shown) (for example, a four-wheel passenger car or a truck) that travels by using the engine 1 as power is provided with various sensors for vehicle control in addition to the above sensors. For example, an
ECU7は、内部に図示しないマイコン、RAM及びROMを有し、マイコンがRAM、ROMを利用しつつ、インジェクタ13等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様でエンジン1に係る各種制御を行っている。
The
また、ECU7は、グロープラグ5への通電(グロー通電)を制御する処理も実行する。具体的には、エンジン始動時に、グローコントローラ51を介して、グロープラグ5のヒータ53にグロー通電をする始動時制御を実行して、ヒータ53を昇温させる。すなわち、始動時制御を実行して、ヒータ53を昇温させることによって、筒内温度を昇温させ、あるいはヒータ53を高温にして衝突した燃料を瞬時に高温とすることで、燃料の着火性を向上させてエンジン始動安定性を向上させる。
The
ところで、筒内20で燃料が燃焼されると、煤等の粒子性物質(パティキュレート)が排出されたり、未燃燃料(HC)が排出されたりすることがある。そして、グロープラグ5は筒内20に突出しているので、これら粒子性物質や未燃燃料に起因したデポジットがグロープラグ5に付着することがある。グロープラグ5にデポジットが付着し堆積すると、ヒータ53と中軸55の可動性が悪くなる。その結果、センサ素子54で検出される筒内圧の信号出力が低下する。そこで、ECU7は、始動時制御とは別に、グロープラグ5へのデポジット付着の抑制を目的としたグロー通電であるデポジット抑制制御を実行する。なお、ECU7及びグローコントローラ51が本発明の「グロープラグ通電制御装置」に相当する。
By the way, when the fuel is burned in the
以下、本発明の特徴であるデポジット抑制制御を説明する。なお、その際に、エンジン始動時に実行される始動時制御との違い明確にするために、先ず始動時制御について説明する。 Hereinafter, deposit suppression control, which is a feature of the present invention, will be described. At that time, in order to clarify the difference from the start-time control that is executed when the engine is started, the start-time control will be described first.
<始動時制御>
エンジン始動時においては、冷却水の温度であるエンジン水温が低いために、筒内温度が低くなり、筒内20の空気を圧縮しても燃料着火温度まで達しない場合がある。この場合、迅速にエンジン1を始動することができないことになる。これを回避するために始動時制御が実行される。
<Control at start-up>
When the engine is started, the engine water temperature, which is the temperature of the cooling water, is low, so that the in-cylinder temperature is low, and even if the air in the
始動時制御は、イグニッションスイッチ83(図1参照)がオンされたタイミングt=0で開始される。すなわち、ECU7は、イグニッションスイッチ83がオンされると、所望するヒータ通電量に応じたPWM信号をグローコントローラ51に出力して、グローコントローラ51はそのPWM信号に応じたヒータ通電量をヒータ53にグロー通電する。これによって、ヒータ53が発熱して、ヒータ通電量に応じた分だけヒータ温度が上昇していく。そして、ヒータ温度が上昇すると、筒内温度が上昇し、あるいは衝突した燃料が瞬時に高温とされるので、燃料の着火性が向上されることになる。この状態で、スタータスイッチ84(図1参照)がオンされると、ECU7は、スタータモータ(図示外)を駆動させて、エンジン1を始動させる。この際、始動時制御によって、燃料の着火性が向上されているので、エンジン1を迅速に始動させることができる。
The starting control is started at timing t = 0 when the ignition switch 83 (see FIG. 1) is turned on. That is, when the
その後、エンジン水温が上昇し、エンジン1が安定して作動できるようになったタイミングで始動時制御は終了される。具体的には、本実施形態では、エンジン水温が所定温度になったタイミングt1で始動時制御は終了される。すなわち、ECU7は、始動時制御を実行する際に、水温センサ79(図1参照)が検出するエンジン水温をモニターし、そのエンジン水温が所定温度になったタイミングt1で、グローコントローラ51への始動時制御としてのPWM信号の出力を停止する。
Thereafter, the start-time control is terminated at a timing when the engine water temperature rises and the engine 1 can operate stably. Specifically, in the present embodiment, the starting control is terminated at timing t1 when the engine water temperature reaches a predetermined temperature. That is, the
ここで、図3(a)は、グロープラグ5のヒータ53のヒータ温度(ヒータ通電量)の時間変化を示した図であり、図3(b)はエンジン水温の時間変化を示した図である。なお、図3(a)(b)において、横軸の時間軸は共通となっている。
Here, FIG. 3A is a diagram showing a time change of the heater temperature (heater energization amount) of the
図3において、時間t=0からt=t1の間、始動時制御が実行される。そして、その間のヒータ通電量は、低いエンジン水温ほどヒータ温度が高くなるように制御する。すなわち、エンジン水温は、図3(b)に示すように、始動時制御の開始直後で最も低くなっており、時間の経過とともに徐々に上昇していくので、図3(a)に示すように、ヒータ温度が始動時制御の開始直後で最大値となり、時間の経過とともに徐々に減少するように、ヒータ通電量を制御する。そして、上述したように、エンジン水温が所定温度になったタイミングt1で始動時制御は終了される。 In FIG. 3, the start time control is executed from time t = 0 to t = t1. And the heater energization amount in the meantime is controlled so that the heater temperature becomes higher as the engine water temperature becomes lower. That is, as shown in FIG. 3B, the engine water temperature is the lowest immediately after the start-time control is started and gradually increases with the passage of time, as shown in FIG. The heater energization amount is controlled so that the heater temperature becomes the maximum value immediately after the start-up control is started and gradually decreases with the passage of time. As described above, the start-up control is terminated at the timing t1 when the engine water temperature reaches the predetermined temperature.
なお、本実施形態では、エンジン水温に応じて始動時制御におけるヒータ通電量を変えているが、エンジン水温に関わらずヒータ通電量を一定としてもよい。また、本実施形態では、エンジン水温が所定温度になったタイミングt1で始動時制御を終了しているが、エンジン水温に関わらず予め定めたタイミングで終了してもよい。また、従来では、エンジン始動後におけるエンジンの燃焼安定性を向上させるために、エンジン始動後もグロープラグにグロー通電をし続けて筒内温度を高温に保つアフターグロー制御がなされる場合がある。そこで、ECU7は、始動時制御に引き続き、所定期間、アフターグロー制御を実行してもよい。
In this embodiment, the heater energization amount in the start-up control is changed according to the engine water temperature, but the heater energization amount may be constant regardless of the engine water temperature. In the present embodiment, the start-up control is terminated at the timing t1 when the engine water temperature reaches a predetermined temperature, but may be terminated at a predetermined timing regardless of the engine water temperature. Conventionally, in order to improve the combustion stability of the engine after the engine is started, after-glow control is performed in which the glow plug is continuously energized after the engine is started to keep the in-cylinder temperature at a high temperature. Therefore, the
このように、タイミングt1で始動時制御が終了すると(アフターグロー制御を実行する場合は、そのアフターグロー制御の終了後)、図3(a)に示すように、従来では、ヒータ53のヒータ温度は低下して、グロープラグ5の役割を果たしたことになる。一方、本発明では、始動時制御に引き続き、グロープラグ5へのデポジット付着の抑制を目的としたグロー通電であるデポジット抑制制御が実行される。
As described above, when the start-up control is completed at the timing t1 (when the afterglow control is executed, after the afterglow control is finished), as shown in FIG. Decreased to fulfill the role of the
<デポジット抑制制御>
すなわち、デポジット抑制制御は、始動時制御の終了タイミングt1で開始される。したがって、ECU7は、始動時制御を終了しても、引き続き、グローコントローラ51を介して、ヒータ53にグロー通電をし続ける。ここで、図4は、ヒータ53とエンジンヘッド10の拡大図であり、デポジット抑制制御によってデポジットが抑制されることを説明するための図である。図4に示すように、デポジット抑制制御が実行されるとヒータ53が昇温する。一方、エンジンヘッド10は冷却水によって冷却されているので、ヒータ53とエンジンヘッド10との間に温度勾配が生じる。そのため、ヒータ53とエンジンヘッド10との間には、高温側のヒータ53から低温側のエンジンヘッド10の方向に熱泳動力が働く。よって、図4に示すように、燃焼室20で発生した煤や未燃燃料等の微粒子99は、その多くがヒータ53に付着しないでエンジンヘッド10に付着する。その結果、グロープラグ5へのデポジット付着が抑制されて、筒内圧の検出精度の低下を防止できる。
<Deposit control>
That is, the deposit suppression control is started at the end timing t1 of the startup control. Therefore, the
次に、デポジット抑制制御におけるヒータ通電量について説明する。ここで、図5は、デポジット抑制制御におけるヒータ通電量を説明するための図であり、ヒータ53のヒータ温度T(横軸)とヒータ53の寿命N(縦軸)との関係を示した図である。図5に示すように、ヒータ53には寿命Nがあり、高いヒータ温度Tで使用するほど寿命Nが短くなる。例えば、ヒータ53をヒータ温度T1で使用し続けると、寿命N1(通電サイクル数あるいはトータル通電時間)でヒータ53が使用不能となる。よって、高温のヒータ温度T1での通電は始動時を想定したものであるため、その温度でヒータ53を使用し続けるのは好ましくない。そこで、デポジット抑制制御では、ヒータ53の寿命Nに影響しない低ヒータ温度となるようにヒータ通電量が設定されている。
Next, the heater energization amount in the deposit suppression control will be described. Here, FIG. 5 is a diagram for explaining the heater energization amount in the deposit suppression control, and shows the relationship between the heater temperature T (horizontal axis) of the
具体的には、ヒータ53は、図5に示すように、ヒータ温度Tが低くなるにつれて寿命Nが長くなるが、ある下限温度を境に、それ以下の温度ではほとんど寿命Nに影響しない。そこで、その下限温度を上限温度T2maxとして、その上限温度T2max以下の所定温度T2を上記低ヒータ温度とする。そして、デポジット抑制制御では、その低ヒータ温度T2となるようにヒータ通電量が設定されている。また、図5に示す曲線はヒータ53の種類によって異なる。つまり、上限温度T2maxの値はヒータ53の種類(セラミック製ヒータ、金属製ヒータ等)によって異なり、具体的には、ヒータ53の種類に応じて上限温度T2maxが700℃〜900℃の範囲内で変わると考えられる。そのため、ヒータ53の種類に応じて、700℃〜900℃の範囲に含まれる温度を上限温度T2maxとして、その上限温度T2max以下の温度を低ヒータ温度T2とする。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
なお、始動時制御では、燃料の着火性を向上させるために、筒内温度を上昇させ、あるいは衝突した燃料を瞬時に高温する必要があるので、ある程度、ヒータ53のヒータ温度を大きくする必要がある。そのため、一般的に、上記温度T2max以上のヒータ温度となるようにヒータ通電量が設定される。
In the starting control, in order to improve the ignitability of the fuel, it is necessary to increase the in-cylinder temperature or to instantaneously increase the temperature of the collided fuel. Therefore, it is necessary to increase the heater temperature of the
そして、デポジット抑制制御は、エンジン1の作動中は継続して実行される。これにより、エンジン1の作動中は効果的にデポジット付着を抑制できるので、エンジン1の作動中は筒内圧の検出精度が低下するのを防止できる。その後、エンジン1の作動が停止したタイミングでデポジット抑制制御は終了される。なお、エンジン1の停止は、スタータスイッチ84(図1参照)からの信号に基づいて判断すればよい。 The deposit suppression control is continuously executed while the engine 1 is operating. Thereby, deposit adhesion can be effectively suppressed while the engine 1 is in operation, so that it is possible to prevent the detection accuracy of the in-cylinder pressure from being lowered while the engine 1 is in operation. Thereafter, the deposit suppression control is terminated at the timing when the operation of the engine 1 is stopped. The stop of the engine 1 may be determined based on a signal from the starter switch 84 (see FIG. 1).
以上説明したように、本実施形態では、グロー通電として、始動時制御とは別に、デポジット抑制制御が実行されるので、グロープラグ5へのデポジット付着を抑制できる。また、デポジット抑制制御におけるヒータ温度は、始動時制御のときのそれよりも低く、グロープラグ5の寿命に影響しない低ヒータ温度T2となるようにヒータ通電量が設定されるので、長い間、デポジット抑制制御を実行することができる。
As described above, in the present embodiment, deposit suppression control is executed as glow energization separately from start-up control, so deposit adhesion to the
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態について図面を参照しながら説明する。上記第一実施形態では、デポジット抑制制御におけるヒータ通電量は、一定の低ヒータ温度T2となるように設定していたが、この第二実施形態では、エンジン1の運転条件に応じてヒータ通電量を変えるという実施形態である。なお、ヒータ通電量以外のその他の構成、処理は、第一実施形態と同じである。以下、第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心にして説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the heater energization amount in the deposit suppression control is set to be a constant low heater temperature T2, but in the second embodiment, the heater energization amount is set according to the operating condition of the engine 1. This is an embodiment in which Other configurations and processes other than the heater energization amount are the same as those in the first embodiment. Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
上述したように、本発明では、グロープラグ5へのデポジット付着を抑制する目的として、グロープラグ5のヒータ53にグロー通電をするデポジット抑制制御を実行する。そのデポジット抑制制御では、ヒータ53のヒータ温度をエンジンヘッド10等の周囲の温度よりも高温にすることで、熱泳動現象によってデポジット付着を抑制する。そして、その熱泳動現象は、温度勾配が大きくなるほど大きく作用するので、ヒータ53のヒータ温度とエンジンヘッド10の温度との間の温度勾配が大きくなるほど、グロープラグ5へのデポジット付着をより一層抑制できる。しかし、ヒータ通電量が大きいとオルタネータの発電量が大きくなり、燃費悪化やCO2排出増大につながる。一方、エンジン1の運転条件によって筒内20で発生する煤や未燃燃料の量が変わるので、エンジン1の運転条件によってデポジットの付着量が変わる。そこで、本実施形態では、煤等の微粒子物質が排出される量が多いエンジン1の運転条件のときには、ヒータ温度を高くしてデポジット抑制制御を実行する一方で、煤等の微粒子物質が排出される量が少ないエンジン1の運転条件のときには、ヒータ温度を低くしてデポジット抑制制御を実行する。
As described above, in the present invention, for the purpose of suppressing deposit adherence to the
ここで、図6は、デポジットの元となる筒内20で発生する煤や未燃燃料等の微粒子の発生量と、燃料噴射量Q及びエンジン回転数NEとの関係を示した図である。この図6中、曲線95a〜95cは、各異なる微粒子発生量の場合(微粒子発生量は「95c>95b>95a」)について、それぞれ燃料噴射量Qとエンジン回転数NEとの関係を示している。すなわち、燃料噴射量Qとエンジン回転数NEで定まるエンジン1の運転条件が、例えば曲線95a上となる場合には、曲線95aで定まる量の微粒子が発生することになる。また、曲線95a〜95cの間の微粒子の発生量は、曲線95cが最も多く、曲線95bがその次に多く、曲線95aが最も微粒子の発生量が少ないという関係がある。
Here, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of particulates such as soot and unburned fuel generated in the
図6に示すように、同一のエンジン回転数NEの場合には、燃料噴射量Qが多くなるほど、微粒子が多く発生する。これは、同一のエンジン回転数NEの場合には燃料噴射量Qが多くなるほど、リッチな空燃比となるからである。そして、微粒子が多く発生すると、その分、グロープラグ5へのデポジットの付着量も多くなる。そこで、本実施形態では、燃料噴射量Qに基づいて、デポジットの付着量の多少を推定している。
As shown in FIG. 6, in the case of the same engine speed NE, the larger the fuel injection amount Q, the more fine particles are generated. This is because when the engine speed NE is the same, the richer the fuel injection amount Q, the richer the air-fuel ratio. And when many microparticles | fine-particles generate | occur | produce, the adhesion amount of the deposit to the
次に、本実施形態のデポジット抑制制御の詳細を説明する。本実施形態のデポジット抑制制御は、第一実施形態と同様に始動時制御の終了タイミングt1(図3参照)で開始される。そして、エンジン1の作動中は継続してデポジット抑制制御が実行され、エンジン1の作動が停止したタイミングで終了される。 Next, details of the deposit suppression control of the present embodiment will be described. The deposit suppression control of the present embodiment is started at the end timing t1 (see FIG. 3) of the start-time control, as in the first embodiment. Then, during the operation of the engine 1, the deposit suppression control is continuously executed, and the operation is terminated at the timing when the operation of the engine 1 is stopped.
そのデポジット抑制制御におけるヒータ通電量は、上述したように、エンジン1の運転条件、すなわち燃料噴射量Qに応じて設定される。具体的には、ECU7は、エンジン1の作動中、常時、燃料噴射量Qを取得する。その燃料噴射量Qは、アクセルセンサ85(図1参照)が検出する運転者によるアクセルペダルの操作量や、エンジン回転数NE等に基づいて定まる指令値とすればよい。なお、燃料噴射量Qを取得するECU7が本発明の「取得手段」に相当する。
The heater energization amount in the deposit suppression control is set according to the operating condition of the engine 1, that is, the fuel injection amount Q as described above. Specifically, the
そして、ECU7は、取得した燃料噴射量Qに応じて、ヒータ通電量を決定する。具体的には、例えば、燃料噴射量Qが多くなるほどヒータ通電量が大きくなるような、燃料噴射量Qとヒータ通電量との関係を示したマップを予めROM等に記憶しておき、そのマップを参照して、ヒータ通電量を決定すればよい。ただし、あまりに大きなヒータ通電量ではヒータ53の寿命Nが短くなるので、図5に示すヒータ53の寿命Nに影響しない低ヒータ温度の範囲(上限温度T2max以下)で、ヒータ通電量を決定する。そして、ECU7は、決定したヒータ通電量でグロー通電をする。
Then, the
このようにして、燃料噴射量Qに応じたヒータ通電量でデポジット抑制制御が実行されることになるが、エンジン1の作動中においては、燃料噴射量Qは状況に応じて変動するので、ヒータ通電量も変動することになる。 In this way, the deposit suppression control is executed with the heater energization amount corresponding to the fuel injection amount Q. During the operation of the engine 1, the fuel injection amount Q varies depending on the situation. The energization amount also varies.
以上説明したように、本実施形態では、デポジット付着が多くなる運転条件のときにはヒータ温度を高くして熱泳動現象を大きく働かせることで、効果的にデポジット付着を抑制できる。また、常に同一温度に制御するときよりもヒータ通電量を抑えることができ、燃費向上やCO2削減が可能となる。 As described above, in the present embodiment, the deposit adhesion can be effectively suppressed by increasing the heater temperature and causing the thermophoresis phenomenon to act greatly under the operating conditions in which the deposit adhesion is increased. In addition, the amount of energization of the heater can be suppressed as compared with the case where the temperature is always controlled to the same temperature, and fuel consumption can be improved and CO2 can be reduced.
なお、本発明のグロープラグ通電制御装置は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、エンジン1の作動中は、継続してデポジット抑制制御を実行していたが、エンジン1の運転条件がデポジットの付着が少ない条件である場合には、デポジット抑制制御の実行を中止してもよい。このような運転条件では、デポジット抑制制御をしなくても筒内圧の検出精度が大きく低下することはないと考えられるからである。デポジットの付着が少ない運転条件としては、例えばエンジン1がアイドル運転をしているときや、燃料噴射量Qが所定値以下のときとすることができる。これによって、ヒータ電力を抑制することができ、燃費向上やCO2の排出削減が可能となる。 The glow plug energization control device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the deposit suppression control is continuously executed while the engine 1 is operating. However, when the operating condition of the engine 1 is a condition in which the deposit is less attached, the deposit suppression control is executed. May be canceled. This is because it is considered that under such operating conditions, the detection accuracy of the in-cylinder pressure is not greatly reduced even if the deposit suppression control is not performed. For example, the operating condition with less deposit adhesion may be when the engine 1 is idling or when the fuel injection amount Q is equal to or less than a predetermined value. As a result, heater power can be suppressed, and fuel consumption can be improved and CO2 emissions can be reduced.
1 エンジン(内燃機関)
5 グロープラグ
7 ECU(取得手段)
10 エンジンヘッド
11 シリンダ
20 筒内
51 グローコントローラ
52 ボディ
53 ヒータ
54 センサ素子
55 中軸
1 engine (internal combustion engine)
5
10
Claims (8)
前記始動時制御とは別に、前記グロープラグへのデポジット付着の抑制を目的としたグロー通電であるデポジット抑制制御を実行して、前記グロープラグを昇温させて熱泳動現象によりデポジット付着を抑制することを特徴とするグロープラグ通電制御装置。 In a glow plug energization control device for performing start-up control that is glow energization for the purpose of improving the start stability of an internal combustion engine for a glow plug having a function of detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine,
Separately from the start-up control, deposit suppression control, which is glow energization for the purpose of suppressing deposit adhesion to the glow plug, is executed, and the glow plug is heated to suppress deposit adhesion by thermophoresis. A glow plug energization control device characterized by that.
その取得手段が取得した前記内燃機関の運転条件に応じたヒータ温度となるように前記デポジット抑制制御を実行することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のグロープラグ通電制御装置。 Obtaining means for obtaining operating conditions of the internal combustion engine that affect deposit adhesion to the glow plug;
The glow plug energization control according to any one of claims 1 to 4, wherein the deposit suppression control is executed so that a heater temperature corresponding to an operating condition of the internal combustion engine acquired by the acquiring means is obtained. apparatus.
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