JP2012092779A - ディーゼルエンジンの始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジンの始動性を向上できるディーゼルエンジンの始動制御装置を提供する。
【解決手段】常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジン１を始動するディーゼルエンジン１の始動制御装置２であって、前記ディーゼルエンジン１に設けられ電力で駆動する電動ターボチャージャ３と、該電動ターボチャージャ３を制御すると共に前記ディーゼルエンジン１を制御する制御部４と、該制御部４に接続され前記ディーゼルエンジン１を始動するとき操作するための操作部５とを備え、前記制御部４は、前記操作部５が操作されたとき、前記電動ターボチャージャ３を始動してブースト圧を上昇させたのち、ディーゼルエンジン１を始動するように構成されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの始動制御装置に関するものである。

近年、ディーゼルエンジンを用いた車両においては、燃費低減の目的からエンジンのダウンサイジング化が図られる一方、エンジンの高出力化が図られている。エンジンのダウンサイジング、すなわち、エンジンの排気量を従来の同型車両のそれよりも小さく設定することにより、基本的な燃料流量を下げることができ、大幅な低燃費化が可能となる。また、エンジンを軽量化でき、その分車両の最大積載量を大きく設定することができる。

また、エンジンから高出力を得るためにはエンジンを高回転させることとなるが、エンジン高回転時に圧縮率が高いと筒内圧が高くなり、エンジンの耐久性に支障をきたす虞がある。このため、かかるエンジンでは圧縮比を下げる傾向にある。一般に圧縮比を下げると熱効率も下がるが、燃費への影響はダウンサイジングに比べれば小さく、燃費を低減することができる。

特開２００６−１７７１７１号公報 特開平８−１８２３８２号公報

しかしながら、圧縮比を低く設定すると、圧縮端温度が低下し、始動性が悪化するという課題があった。一般に、ディーゼルエンジンの燃料である軽油は、圧縮端温度が所定温度（約４００℃）を超えないと自己着火せず、高地や寒冷地ではさらに始動性が悪化するという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジンの始動性を向上できるディーゼルエンジンの始動制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジンを始動するディーゼルエンジンの始動制御装置であって、前記ディーゼルエンジンに設けられ電力で駆動する電動ターボチャージャと、該電動ターボチャージャを制御すると共に前記ディーゼルエンジンを制御する制御部と、該制御部に接続され前記ディーゼルエンジンを始動するとき操作するための操作部とを備え、前記制御部は、前記操作部が操作されたとき、前記電動ターボチャージャを始動してブースト圧を上昇させたのち、ディーゼルエンジンを始動するように構成されたものである。

また、圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジン冷却水の水温またはエンジンオイルの油温と、外気温との関係をマップとして記憶する記憶部と、前記制御部に接続されブースト圧を検出する吸気圧センサとを備え、前記制御部は、前記操作部が操作されたとき、前記記憶部の前記マップからブースト圧を読み取り、前記吸気圧センサで検出されるブースト圧が前記マップから読み取ったブースト圧以上になったとき前記ディーゼルエンジンを始動するものにするとよい。

本発明によれば、常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジンの始動性を向上できる。

図１はディーゼルエンジンの始動制御装置の説明図である。 図２はディーゼルエンジンの始動制御を示す流れ図である。

図１に示すように、ディーゼルエンジン１の始動制御装置２は、ディーゼルエンジン１に設けられ電力で駆動する電動ターボチャージャ３と、電動ターボチャージャ３を制御すると共にディーゼルエンジン１を制御する制御部４と、制御部４に接続されディーゼルエンジン１を始動するとき操作するための操作部５と、制御部４にディーゼルエンジン１等の各種情報を提供するための記憶部６と、制御部４に接続されブースト圧（過給圧）を検出する吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ：マニフォールドプレッシャセンサ）７と、制御部４に接続されエンジン冷却水の水温を検出する水温センサ８と、制御部４に接続され外気温を検出する外気温センサ９とを備える。

ディーゼルエンジン１は、軽油を燃料とし、車両（図示せず）に搭載されている。ディーゼルエンジン１は、制御部４からの信号でディーゼルエンジン１を始動させるスターター１０を有する。また、ディーゼルエンジン１は、エンジン本体１ａに吸気ガスを供給する吸気通路１１を有すると共に、排気ガスを排出する排気通路１２を有する。

電動ターボチャージャ３は、排気通路１２に設けられ排気ガスにより回転駆動されるタービン１３と、吸気通路１１に設けられタービン１３からの駆動力で吸気ガスを加圧するコンプレッサ１４と、タービン１３の動力をコンプレッサ１４に伝達するシャフト１５と、シャフト１５を回転駆動する電動モータ１６とを備える。電動モータ１６は、制御部４に接続されており、制御部４によって制御されるようになっている。

コンプレッサ１４より下流の吸気通路１１には、インタークーラー１７が設けられている。また、タービン１３よりも上流の排気通路１２とコンプレッサ１４よりも下流の吸気通路１１とには、排気ガスを吸気側に還流するためのＥＧＲ装置１８が設けられている。ＥＧＲ装置１８は、吸気通路１１と排気通路１２を接続するＥＧＲ通路１９と、ＥＧＲ通路１９に設けられ排気通路１２から吸気側に還流する排気ガスの量を調節するためのＥＧＲバルブ２０と、ＥＧＲバルブ２０より下流のＥＧＲ通路１９に設けられたＥＧＲクーラー２１とを備える。

操作部５は、車両のイグニッションキーからなる。

吸気圧センサ７は、吸気通路１１の吸気マニフォールド２２に設けられおり、検出した吸気圧を制御部４に電気信号として出力するようになっている。

水温センサ８は、ディーゼルエンジン１に設けられており、検出した水温を制御部４に電気信号として出力するようになっている。

制御部４と記憶部６は、ＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）２３に形成されている。記憶部６は、圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジン冷却水の水温と、外気温との関係をマップ（図示せず）として記憶している。制御部４は、ディーゼルエンジン１を始動すべく操作部５が操作されたとき、記憶部６のマップからブースト圧を読み取り、このブースト圧を目標ブースト圧として設定し、電動ターボチャージャ３を始動してブースト圧を上昇させ、吸気圧センサ７で実測されるブースト圧が目標ブースト圧以上になったときディーゼルエンジン１を始動するように構成されている。

次にディーゼルエンジン１の始動制御と作用について述べる。

操作部５がオフからオンに操作されると、操作信号が制御部４に出力される。

図２に示すように、ステップＳ１にて、制御部４は操作部５がオン（Ｋｅｙ Ｏｎ）であることを判定し、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２にて、制御部４は外気温センサ９から外気温を取得すると共に水温センサ８からエンジン冷却水の水温を取得し、これら外気温と水温を用いて記憶部６のマップから圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧を読み取り、このブースト圧を目標ブースト圧として設定する。

ステップ３にて、制御部４は電動ターボチャージャ３の電動モータ１６に電力を供給して電動ターボチャージャ３を作動させる。このとき、ディーゼルエンジン１は停止しているため、ブースト圧は効率よく上昇する。

この後、ステップ４にて、制御部４は吸気圧センサ７からブースト圧を繰り返し取得すると共に吸気圧センサ７で実測されるブースト圧と目標ブースト圧とを比較し、吸気圧センサ７で実測されるブースト圧が目標ブースト圧に達したら（実測ブースト圧≧目標ブースト圧）、ディーゼルエンジン１のスターター１０を作動させてディーゼルエンジン１を始動させる。圧縮端温度は着火温度を超えるため、ディーゼルエンジン１が常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたものであっても、速やかに始動される。

このように、ディーゼルエンジン１の始動制御装置２が、ディーゼルエンジン１に設けられ電力で駆動する電動ターボチャージャ３と、電動ターボチャージャ３を制御すると共にディーゼルエンジン１を制御する制御部４と、制御部４に接続されディーゼルエンジン１を始動するための操作部５とを備え、制御部４は、操作部５が操作されたとき、電動ターボチャージャ３を始動してブースト圧を上昇させたのち、ディーゼルエンジン１を始動するように構成されるものとしたため、常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジン１であっても確実に始動でき、始動性を向上できる。また、ディーゼルエンジン設計時に始動性に係る条件を緩和でき、設計の自由度を高めることができる。

また、ディーゼルエンジン１の始動制御装置２が、圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジン冷却水の水温と、外気温との関係をマップとして記憶する記憶部６と、制御部４に接続されブースト圧を検出する吸気圧センサ７とを備え、制御部４は、操作部５が操作されたとき、記憶部６のマップからブースト圧を読み取り、吸気圧センサ７で検出されるブースト圧がマップから読み取ったブースト圧以上になったときディーゼルエンジン１を始動するものとしたため、常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジン１であっても短時間で効率よく始動できる。

なお、記憶部６は、圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジン冷却水の水温と、外気温との関係をマップとして記憶するものとしたが、これに限るものではない。圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジンオイルの油温と、外気温との関係をマップとして記憶するものとしてもよい。この場合、ディーゼルエンジン１にエンジンオイルの油温を検出する油温センサを設け、制御部４に油温センサを接続すると共に、制御部４が、油温と外気温とを用いてマップからブースト圧を読み取るものにするとよい。

また、吸気圧センサ７は、吸気マニフォールド２２に設けられるものとしたが、これに限るものではなく、コンプレッサ１４より下流の吸気通路１１に設けられるものであればよい。

１ ディーゼルエンジン
２ 始動制御装置
３ 電動ターボチャージャ
４ 制御部
５ 操作部
６ 記憶部
７ 吸気圧センサ
８ 水温センサ
９ 外気温センサ

Claims (2)

1. 常温の標準大気では圧縮端温度が着火温度に達しにくい程度に圧縮比を低く設定されたディーゼルエンジンを始動するディーゼルエンジンの始動制御装置であって、前記ディーゼルエンジンに設けられ電力で駆動する電動ターボチャージャと、該電動ターボチャージャを制御すると共に前記ディーゼルエンジンを制御する制御部と、該制御部に接続され前記ディーゼルエンジンを始動するとき操作するための操作部とを備え、前記制御部は、前記操作部が操作されたとき、前記電動ターボチャージャを始動してブースト圧を上昇させたのち、ディーゼルエンジンを始動するように構成されたことを特徴とするディーゼルエンジンの始動制御装置。
2. 圧縮端温度が着火温度以上となるブースト圧と、エンジン冷却水の水温またはエンジンオイルの油温と、外気温との関係をマップとして記憶する記憶部と、前記制御部に接続されブースト圧を検出する吸気圧センサとを備え、前記制御部は、前記操作部が操作されたとき、前記記憶部の前記マップからブースト圧を読み取り、前記吸気圧センサで検出されるブースト圧が前記マップから読み取ったブースト圧以上になったとき前記ディーゼルエンジンを始動する請求項１記載のディーゼルエンジンの始動制御装置。

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