JP2014062546A - Device and method for starting engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、エンジンを始動する装置および方法に関する。 The present disclosure relates to an apparatus and method for starting an engine.
内燃機関の、およびターボチャージャなど内燃機関の周辺にある装置の様々な可動部品は、摩擦および熱を低減し、それによって部品の寿命を延ばすために潤滑を必要とし得る。エンジンが作動する間、潤滑油はエンジンおよびその周辺装置の周りを、様々な手段によって、例えばポンプによって循環され得る。しかしながら、エンジンが停止される間、潤滑油を圧送する手段は作動せず、潤滑油は、潤滑の必要がある可動部品から徐々に流れ出て、潤滑油溜めに集まり得る。 The various moving parts of the internal combustion engine and devices around the internal combustion engine, such as turbochargers, may require lubrication to reduce friction and heat, thereby extending the life of the part. While the engine is running, lubricating oil can be circulated around the engine and its peripheral devices by various means, such as by a pump. However, while the engine is stopped, the means for pumping the lubricant does not operate and the lubricant can gradually flow out of the moving parts that need to be lubricated and collect in the lubricant sump.
その結果、長期間停止されたエンジンを始動すると、可動部品は最初に十分に潤滑されないかもしれない。エンジンが始動したあと、エンジンシステム内の潤滑油圧力は、例えば潤滑油ポンプが作動を始めるので徐々に上昇し得る。潤滑油圧力は上昇するにつれ、エンジンおよびその周辺装置の可動部品が良好に潤滑され得る高さに到達し得る。 As a result, when starting an engine that has been stopped for a long period of time, the moving parts may initially not be adequately lubricated. After the engine is started, the lubricant pressure in the engine system can gradually increase as the lubricant pump begins to operate, for example. As the lubricating oil pressure increases, it can reach a height at which the moving parts of the engine and its peripherals can be well lubricated.
エンジンおよびその周辺装置が良好に潤滑される前、それらは摩擦および熱によって引き起こされる損傷を受けやすい可能性がある。例えば、始動直後、およびエンジンおよびその周辺装置が適切に潤滑される前、エンジンの急な加速が使用者によって要求される場合、エンジンおよびその周辺装置の潤滑の不足した部品に永久的な損傷が与えられ得る。 Before the engine and its peripherals are well lubricated, they can be susceptible to damage caused by friction and heat. For example, immediately after starting and before the engine and its peripherals are properly lubricated, if the engine requires a rapid acceleration of the engine, there will be permanent damage to the poorly lubricated parts of the engine and its peripherals. Can be given.
例えば高圧ターボチャージャは、ベアリングのような良好に潤滑された部品を必要とし得、かつ潤滑不足によって引き起こされる故障を生じる傾向があり得る。始動直後およびターボチャージャが適切に潤滑される前、高い負荷がエンジンに与えられる場合、またはエンジンの高い回転速度が要求される場合、ターボチャージャは非常に早く、例えば約10秒以内に永久的な損傷を受ける可能性がある。 For example, high pressure turbochargers may require well lubricated parts such as bearings and may tend to cause failures caused by poor lubrication. If a high load is applied to the engine immediately after start-up and before the turbocharger is properly lubricated, or if a high engine speed is required, the turbocharger will be very fast, for example permanent within about 10 seconds Possible damage.
(特許文献1)は、内燃機関の潤滑を制御する方法を開示し、この方法では、バッテリ駆動されるオイルポンプが、エンジンが始動される前、潤滑油をエンジンシリンダの中に噴射し得る。オイルの噴射は、エンジン始動履歴および噴射要求タイミングに依存して、様々な周期で先制して開始し得る。 U.S. Pat. No. 6,089,089 discloses a method for controlling the lubrication of an internal combustion engine, in which a battery-powered oil pump can inject lubricating oil into the engine cylinder before the engine is started. Oil injection can be preemptively started at various cycles depending on the engine start history and the injection request timing.
先制オイル噴射を周期的に開始することによって、多数の先制オイル噴射事象が点火要求前に行われる場合、バッテリが完全に使い果たされ、エンジンの始動がもはや不可能であり得る程度まで、電力はバッテリから徐々に流出され得る。 By periodically initiating preemptive oil injection, if a number of preemptive oil injection events occur before the ignition request, the power is exhausted to the extent that the battery is completely exhausted and the engine can no longer be started. Can be gradually drained from the battery.
本開示は、エンジンを始動する方法であって、a)エンジンの始動が要求されたあと、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満である場合、エンジン潤滑油圧力をある期間プライミングするステップと、b)エンジン潤滑油圧力をプライミングする期間のあと、エンジンを始動するステップと、を含む方法を提供する。 The present disclosure is a method of starting an engine comprising: a) priming an engine lubricant pressure for a period of time if the engine lubricant pressure is below a lubricant pressure threshold after the engine is requested to start; b) starting the engine after a period of priming engine lubricant pressure.
本開示はまた、エンジンを始動するための制御器であって、エンジンの始動が要求されたあと、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満である場合、エンジン潤滑油圧力をある期間プライミングし、エンジン潤滑油圧力をプライミングする期間のあと、エンジンを始動するように構成されている制御器を提供する。 The present disclosure is also a controller for starting an engine that primes the engine lubricant pressure for a period of time if the engine lubricant pressure is below a lubricant pressure threshold after the engine is requested to start, A controller is provided that is configured to start the engine after a period of priming engine lubricant pressure.
次に本開示の実施形態を、以下の図面を参照して、単に例によって記載する。 Embodiments of the present disclosure will now be described by way of example only with reference to the following drawings.
図1はエンジン110の例、例えば内燃機関を示す。エンジン110の始動は制御器120によって制御され得る。制御器120はエンジン始動要求信号161を受信する。エンジン始動要求信号161は、例えば、エンジンオペレータがイグニッションキーを回すことによって、またはエンジンの始動が要求され得る他の何らかの手段によって、生成され得る。エンジン始動要求信号161を受信すると、制御器120はエンジン始動ルーチンを開始し得る。
FIG. 1 shows an example of an
エンジンの始動は当業者によく知られているいずれかの手段によって実行され得る。例えば、エンジン始動要求によって、スタータモータがエンジン110のクランキングを開始し得る、すなわちエンジン110を回転させ得る。制御器120が燃料インジェクタ制御信号172を用いてエンジン燃料インジェクタ140を作動させると、燃料がエンジン110のシリンダに噴射される。エンジンのクランキングの間シリンダに燃料が噴射される結果、シリンダ内に燃焼がもたらされ、エンジン110は作動する。制御器120がエンジン燃料インジェクタ140を停止したままだと、シリンダ内の燃焼は発生せず、エンジンのクランキングが続く。
Starting the engine can be performed by any means well known to those skilled in the art. For example, an engine start request may cause the starter motor to start cranking the
エンジン110は、例えばオイルで潤滑され得、制御器120は、エンジン110の始動を制御するとき、測定されたエンジン潤滑油圧力162を考慮し得る。制御器120はまた、気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルドの空気温度166の測定値を受信し得る。それらのいくつか、または全ては、エンジン110の始動を制御するとき考慮され得る。当業者によく知られているであろう任意の型のセンサを使用してこれら読取りを実行してもよい。
The
図1に示される例では、ターボチャージャ150が周辺装置としてエンジン110に配置される。ターボチャージャ150の部品もまた、エンジン110の潤滑に使用されるものと同じ潤滑システムによって潤滑され得る。結果、測定されたエンジン潤滑油圧力162は、ターボチャージャ150の潤滑油圧力も示し得る。ターボチャージャ150は、エンジン110とともに使用され得る潤滑を必要とする周辺装置の例であることを単に意図される。あるいはエンジン110はターボチャージャのない標準吸気式エンジンであり得る。潤滑を必要とする追加的または代替的な周辺装置がまた、エンジン110とともに使用されてよい。
In the example shown in FIG. 1, a
図2は本開示の実施形態に従うエンジン110を始動する例示的な方法を示す。
FIG. 2 illustrates an exemplary method of starting the
エンジン110を始動する要求を受信すると、ステップS210において、測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値未満か否かが判定され得る。
Upon receiving a request to start
測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値を超えているとステップS210が判定した場合、エンジン110およびいずれの周辺装置も損傷を回避すべく十分に潤滑され得るので、エンジン110を始動することは安全であると見なされ得る。結果、制御方法はステップS230に進み、かつ、例えば、エンジン110のクランキングがエンジンシリンダ内の燃焼を引き起こすようにエンジン燃料インジェクタ140をイネーブルにすることによってエンジン110を始動し得る。
If step S210 determines that the measured
測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値未満であるとステップS210が判定した場合、不十分な潤滑のため、エンジン110を始動することはエンジン110およびいかなる周辺装置をも損傷し得ると見なされ得る。この場合、制御方法は、潤滑油圧力プライミングのため、ステップS220へ進み得る。
If step S210 determines that the measured
潤滑油圧力プライミングは多数の異なる技法を用いて実行され得る。例えば、エンジン110の潤滑システムの電気潤滑ポンプが、エンジンバッテリから電力を引くことによって作動され得る。あるいは、エンジン110が始動され、すなわちクランキングされ得、そしてクランクシャフトと機械的潤滑油ポンプとの間の機械的連結が、機械的潤滑油ポンプを駆動して潤滑油圧力を増大し得る。あるいは、機械的ポンプに加えて、小型の電気プライミングポンプが使用され得る。しかしながら、電気ポンプを単独で、または機械的ポンプと組み合わせて使用することは、機械的ポンプのみを使用した場合と比べて、費用が増大し得る。従って、機械的に駆動される潤滑油ポンプを作動するために、エンジン110をクランキングすることによってエンジン潤滑油圧力をプライミングすることが好ましいかもしれない。
Lubricating oil pressure priming can be performed using a number of different techniques. For example, the electric lubrication pump of the lubrication system of
エンジン110のクランキングは、制御器120によって、エンジン燃料インジェクタ140を機能停止することによって、従ってエンジン110がエンジン始動要求に応答してクランキングされたとき、エンジン110の完全な始動が阻止され、エンジンのクランキングだけが生じるように、燃料インジェクタ制御信号172を設定することによって、実行され得る。
The cranking of the
潤滑油圧力閾値は、それ未満だとエンジン110、および潤滑されるいっさいの周辺装置、例えばターボチャージャ150が、エンジン110を始動すると、不十分な潤滑の結果として損傷し得ると見なされるレベルに設定され得る。潤滑油圧力閾値は、エンジン110および周辺装置の寸法および型に適切であると考えられる所定値に、例えば80kPaGなど、50kPaG〜150kPaG(すなわち、50kPa〜150kPaゲージ圧力)の間の値に固定されうる。
The lubricant pressure threshold is set to a level below which the
あるいは、潤滑油圧力閾値は、エンジンの始動が要求されたときのエンジン110の作動状態を考慮することによって決定され得る。それら作動状態は、限定しないが、大気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうちの少なくとも1つを含み得る。
Alternatively, the lubricant pressure threshold may be determined by considering the operating condition of
例えばエンジン110が高高度にあるために大気圧が低いとき、エンジン110およびあらゆる周辺構成要素の潤滑はより困難であり、ゆえにより一層懸念されると予想され得る。結果、潤滑油圧力閾値は、エンジン110が始動される前の良好な潤滑の可能性を改善するために、低気圧に対してより高く設定され得る。
For example, when the atmospheric pressure is low because the
反対に、高気圧において、エンジン110およびあらゆる周辺構成要素の潤滑は比較的簡単であると予想され得、そのためエンジン110の始動前に高い潤滑油圧力が達成されることが保証されることはそれほど懸念されないかもしれない。従って、潤滑油圧力閾値は、潤滑油圧力のプライミングの期間が延長されることによって使用者があまり激しく妨害されないように高気圧に対してより低く設定され得る。
Conversely, at high atmospheric pressures, the lubrication of
従って潤滑油圧力閾値は、大気圧と反比例するレベルで設定され得る。 Accordingly, the lubricating oil pressure threshold can be set at a level that is inversely proportional to atmospheric pressure.
同様に低温の際、エンジン110およびあらゆる周辺構成要素の潤滑はより困難であり、ゆえにより一層懸念されると再び予想され得る。結果、潤滑油圧力閾値は、エンジン110が始動される前の良好な潤滑の可能性を改善するために、低温に対してより高く設定され得る。反対に潤滑油圧力閾値は高温に対してより低く設定され得、その結果、潤滑油圧力についての懸念が少ないとき、使用者は潤滑油圧力のプライミングの期間が延長されることによって激しく妨害されることはない。
Similarly, at low temperatures, the lubrication of
従って潤滑油圧力閾値は、温度と反比例するレベルで設定され得る。 Accordingly, the lubricant pressure threshold can be set at a level that is inversely proportional to temperature.
温度を考慮するとき、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうち、最も低い少なくとも2つを使用して潤滑油圧力閾値を決定し得る。これにより、潤滑油圧力閾値が、間違って高い温度測定値によって危険なほど低いレベルに設定される可能性が低減され得る。
When considering temperature, at least two of the
潤滑油圧力閾値はまた、大気圧163、およびエンジン冷却液温度164と、空気入口温度165と、空気インテークマニホルド内の空気温度166とのうち最小の少なくとも2つを考慮して決定され得る。これは、例えば、2つの入力、大気圧と温度、および1つの出力、潤滑油圧力閾値を備えたルックアップテーブルまたはマップを使用して達成され得る。このように、エンジン110の安全な始動を改善すること、およびオペレータに対する潤滑油圧力プライミングの干渉を最小化することの対立する要件を最も効果的に平衡させる潤滑油圧力閾値が設定され得る。
The lubricant pressure threshold may also be determined taking into account at least two of
エンジン潤滑油圧力は、プライミングの間潤滑油ポンプの作動の結果、急速に上昇し得る。測定されるエンジン潤滑油圧力162は、ステップS222において、潤滑油圧力のプライミングの間モニタリングされ得、測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値をひとたび超えると、制御方法はステップS230に進み、エンジン110が始動され得る。エンジン110は、エンジン燃料インジェクタ140をイネーブルにするように制御器120が燃料インジェクタ制御信号172を設定し、それによりエンジン110のシリンダ内の燃焼が開始することによって、または当業者に公知の任意の他の技法によって、始動され得る。
Engine lubricant pressure can increase rapidly as a result of the operation of the lubricant pump during priming. The measured
あるいは、ステップS224において、潤滑油圧力のプライミングが行われた期間がモニタリングされ得、エンジン110は、潤滑油圧力のプライミングが所定の期間(潤滑油圧力プライミング時間閾値)行われたあと、始動され得る。この閾値は、固定された時間、例えば、10秒など、5〜25秒の時間であり得、またはそれはエンジン始動要求のときのエンジン110の作動状態に基づいて設定され得る。それら作動状態は、限定しないが、大気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうちの少なくとも1つを含み得る。
Alternatively, in step S224, the period during which the lubricant pressure priming has been performed can be monitored, and the
大気圧が、例えばエンジン110が高高度にあるために、低いとき、エンジン110が損傷を引き起こさずに始動し得る圧力に潤滑油が達するには、より長い時間がかかり得る。結果、潤滑油圧力プライミング時間閾値は低気圧に対してより長く設定され得、その結果、エンジン潤滑油圧力が安全なレベルに到達するためにより長い時間が提供される。
When the atmospheric pressure is low, for example because the
反対に高気圧の場合、エンジン110が損傷を引き起こすことなく始動され得る圧力に潤滑油が到達することは、比較的簡単であると予想され得る。従って、エンジン110の始動前の潤滑油圧力のプライミングは、それほど懸念されないかもしれない。結果、潤滑油圧力プライミング時間閾値は、潤滑油圧力のプライミングの期間が延長されることによって使用者が激しく妨害されないように、より短い期間に設定され得る。
Conversely, at high atmospheric pressures, it can be expected that it will be relatively easy for the lubricant to reach a pressure at which the
従って潤滑油圧力プライミング時間閾値は、大気圧と反比例し得る。 Thus, the lubricant pressure priming time threshold can be inversely proportional to atmospheric pressure.
同様に、低温の場合、エンジン110が損傷を引き起こさずに始動し得る圧力にエンジン潤滑油圧力が到達するには、より長い時間がかかり得る。従って、潤滑油圧力プライミング時間閾値は低温に対してより長く設定され得、その結果、エンジン潤滑油圧力が安全なレベルまで上昇するためにより長い時間が提供される。反対に潤滑油圧力プライミング時間閾値は高温に対してより短く設定され得、その結果、潤滑油圧力についての懸念が少ないとき、使用者は潤滑油圧力のプライミングの期間が延長されることによって激しく妨害されることはない。
Similarly, at low temperatures, it may take longer for the engine lubricant pressure to reach a pressure at which the
従って潤滑油圧力プライミング時間閾値は、温度と反比例し得る。 Thus, the lubricant pressure priming time threshold can be inversely proportional to temperature.
温度を考慮するとき、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうち、最も低い少なくとも2つを使用して潤滑油圧力プライミング時間閾値を決定し得る。これにより、潤滑油圧力プライミング時間閾値が、間違って高い温度測定値によって危険なほど短い期間に設定される可能性が低減され得る。
When considering temperature, at least two of the
潤滑油圧力プライミング時間閾値はまた、大気圧163、およびエンジン冷却液温度164と、空気入口温度165と、空気インテークマニホルド内の空気温度166とのうち最小の少なくとも2つを考慮して決定され得る。これは、例えば、2つの入力、大気圧と温度、および1つの出力、潤滑油圧力プライミング時間閾値を備えたルックアップテーブルまたはマップを使用して達成され得る。このように、エンジン110の安全な始動を改善すること、およびオペレータに対する潤滑油圧力プライミングの干渉を最小化することの対立する要件を最も効果的に平衡させる潤滑油圧力プライミング時間閾値が設定され得る。
The lubricant pressure priming time threshold may also be determined taking into account at least two of
ステップS222およびS224の両方が図2に示されるように実行され得、潤滑油圧力プライミングは、測定されるエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値を超えるまで、または潤滑油圧力プライミングが潤滑油圧力プライミング時間閾値を超える期間行われるまで、どちらがより早く行われようと、続き得る。たいていの環境では、測定されるエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値を非常に速く、例えば約3秒以内に超えることが予想され得る。潤滑油圧力プライミングが潤滑油圧力プライミング時間閾値を超える期間行われたあと、測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値未満に留まるとき、エンジン潤滑油圧力は十分に高いが測定されたエンジン潤滑油圧力162が、例えば故障したセンサのせいで間違っていることが一般に予想され得る。
Both steps S222 and S224 may be performed as shown in FIG. 2, where the lubricant pressure priming is performed until the measured
潤滑油圧力プライミングは無限の期間行うことはできない、さもないとエンジンのバッテリはエンジン110をクランキングすることによって電力を流出する恐れがあり、またはエンジン110のオペレータが苛立つ恐れがある。そのような場合、潤滑油圧力プライミング時間を超えたあと、測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値未満であってもエンジン110を始動すること、および潤滑油圧力が実際にはエンジン110および周辺装置への損傷を回避するのに十分に高いことを信頼することが好ましいかもしれない。測定されたエンジン潤滑油圧力162が低くてもエンジン110が始動されたことをオペレータに警告するために、オペレータへの警告インジケータ、例えば警告ランプまたは警告音がまた起動されてもよい。
Lubricating oil pressure priming cannot be performed for an indefinite period of time, otherwise the engine battery may drain power by cranking the
例えば測定されたエンジン潤滑油圧力162が潤滑油圧力閾値を超えている場合、エンジン110が始動されるべきであるといったん判定されると、エンジン110の始動がステップS230において遅延期間だけ遅延され得、その時間の間、潤滑油圧力プライミングが続く。測定されるエンジン潤滑油圧力162を判定するために使用される潤滑油圧力センサは、エンジン110の潤滑油フィルタの近くに位置付けられ得る。測定されるエンジン潤滑油圧力162の潤滑油圧力センサにおける上昇は、ある程度時間をかけて、潤滑システム全体に、特にターボチャージャなどの多数の周辺装置が潤滑システムに接続されているとき、適切な潤滑をもたらし得る。ステップ230において、潤滑油圧力閾値を超えているエンジン潤滑油圧力を潤滑油圧力センサが示すことと、エンジン110を始動することとの間に遅延時間を導入することによって、エンジン110および周辺装置は、エンジン110が始動される前、良好に潤滑される可能性がより高くなる。
For example, if the measured
遅延時間は所定の期間であり得、エンジン110と周辺装置の寸法および型に基づいて設定される。時間は、例えば2秒など、10秒までの期間に設定され得る。
The delay time can be a predetermined period and is set based on the size and type of
あるいはエンジン110の作動状態を考慮することによってそれは決定され得る。それら作動状態は、限定しないが、大気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうちの少なくとも1つを含み得る。
Alternatively, it can be determined by considering the operating state of the
遅延時間は大気圧163または温度、もしくはその両方を、それらエンジン作動状態が上記のように潤滑油圧力閾値および潤滑油圧力プライミング時間閾値を設定するために使用されるのと同じ方法で考慮することによって設定され得る。高気圧および/または高温の結果、より短い遅延時間が設定され得、低気圧および/または低温の結果、より長い遅延時間がもたらされ得る。
Delay time considers
エンジン110が始動されたあと、その後エンジン110はオペレータによって停止され得る。エンジン110が最初に始動されたとき、エンジン110およびその周辺装置は潤滑油圧力プライミングのおかげで良く潤滑され得る。エンジン110の作動中、エンジン潤滑油圧力は潤滑液ポンプのおかげで同様に高く維持され得、潤滑の良好なレベルが結果として維持される。エンジン110の停止後、エンジン潤滑油圧力は徐々に低下し得、エンジン110およびその周辺装置は徐々に上手く潤滑されなくなり得る。しかしながら、エンジン110を停止したあとのある期間、エンジン潤滑油圧力およびエンジン110の潤滑は、エンジン110が潤滑油圧力プライミングの必要なく元に戻るのになおも十分であり得る。
After the
エンジン110が停止したあとのこの期間内にエンジン始動要求が受信された場合、エンジン110がすぐに再始動されることが調整され得る。そうすることによって、計算および時間が節約され得、エンジン110のオペレータが、実際に要求されないことが明らかなとき、潤滑油圧力プライミングを始める誤った判断によって不都合を受けないことが保証され得る。
If an engine start request is received within this period after the
エンジン110を停止したあとの、エンジン110がすぐに再始動され得る期間(停止期間)は、固定された所定の期間であり得、例えばエンジン110の停止後15分など、エンジン110の停止後20分までであり得る。停止期間はエンジン110および周辺構成要素の寸法および型を考慮して設定され得る。停止期間が経過したあとでエンジン始動要求信号が受信された場合、前に記載されかつ図2に示される始動方法はステップS210に進むことによって実行され得る。
The period during which the
ステップS230においてエンジンが始動されたあと、エンジン回転速度は、図3に示されるステップに従って、ある期間制限され得る。回転速度は、例えば、低アイドリング回転速度に、またはそれがより低い場合、調整可能なエンジン回転速度閾値に制限され得る。 After the engine is started in step S230, the engine speed can be limited for a period of time according to the steps shown in FIG. The rotational speed may be limited to, for example, a low idling rotational speed or, if it is lower, an adjustable engine rotational speed threshold.
不十分な潤滑によって引き起こされるエンジン110、およびターボチャージャ150などの周辺装置への損傷は、エンジン回転速度が高いほどひどくなる傾向がある。エンジン110の低速作動の間、エンジン潤滑油圧力は、潤滑油ポンプがより多量の動力で駆動されるはずなので、潤滑油圧力プライミングによって得られた圧力から素早く上昇し得る。従って、エンジン110を始動したあとのある期間の低速作動により、エンジン110およびあらゆる周辺装置はさらに潤滑され、その結果、エンジン110はより高い回転速度で自由に作動することが許容されるとき、損傷しにくくなる。
Damage to
結果、エンジン始動後にエンジン回転速度制限を課すことによって、エンジン110、およびあらゆる周辺装置は、通常であれば高エンジン回転速度で生じ得る損傷から保護され得る。
As a result, by imposing an engine speed limit after engine startup,
ステップS230においてエンジン110が始動されたあと、ステップS320において、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値未満か否かが判定され得る。エンジン110の始動後、測定されたエンジン潤滑油圧力162が低い場合、エンジン110およびあらゆる周辺装置が高エンジン回転速度によって引き起こされる損傷から保護するのに十分に潤滑されていないことが予想され得る。反対にエンジン110の始動後、測定されたエンジン潤滑油圧力162が高い場合、エンジン110およびあらゆる周辺装置は高エンジン回転速度によって引き起こされる損傷から保護するのに十分に潤滑されていると予想され得る。
After
測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値を超えていることをステップS320が判定した場合、エンジン110およびあらゆる周辺装置は損傷を回避するのに十分に潤滑され得るので、エンジンを標準的に(潜在的には高回転速度で)作動させることが安全であると見なされ得る。結果、制御方法はステップS340に進み、エンジンの標準的な作動を可能にし得る。
If step S320 determines that the measured
測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値未満であることをステップS320が判定した場合、エンジン110が高回転速度で作動すると、エンジン110およびあらゆる周辺装置は損傷する恐れがあると考えられ得る。この場合、制御方法はステップS330に進み、そこでエンジン回転速度は制限される。
If step S320 determines that the measured
第2の潤滑油圧力閾値は、それ未満だとエンジン110、および潤滑されるあらゆる周辺装置、例えばターボチャージャ150が、エンジン110が高回転速度で作動することを許容される場合、損傷し得ると見なされ得るレベルに設定され得る。第2の潤滑油圧力閾値レベルは、エンジン110および周辺装置の寸法および型に適切と考えられる所定の値、例えば150kPaGなど、100kPaG〜300kPaG(すなわち100kPa〜300kPaゲージ圧力)の間の値に固定され得る。
If the second lubricant pressure threshold is below that, the
あるいは、第2の潤滑油圧力閾値は、エンジン110の作動状態を考慮することによって決定され得る。それら作動状態は、限定しないが、大気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうちの少なくとも1つを含み得る。
Alternatively, the second lubricant pressure threshold may be determined by considering the operating condition of
例えばエンジン110が高高度にあるために大気圧が低いとき、エンジン110およびあらゆる周辺装置の潤滑はより困難であり、ゆえにより一層懸念されると予想され得る。結果、第2の潤滑油圧力閾値は、エンジン110がより高い回転速度での作動を許容される前に、良好な潤滑の可能性を改善するために、低気圧に対してより高く設定され得る。
For example, when the atmospheric pressure is low because the
反対に、高気圧において、エンジン110およびあらゆる周辺装置の潤滑は比較的簡単であると予想され得、そのため高いエンジン潤滑油圧力が達成されることが保証されることはそれほど懸念されないかもしれない。従って、第2の潤滑油圧力閾値は、エンジン回転速度の制限の期間が延長されることによって使用者があまり激しく妨害されないように高気圧に対してより低く設定され得る。
Conversely, at high atmospheric pressures, the lubrication of the
従って第2の潤滑油圧力閾値は、大気圧と反比例するレベルで設定され得る。 Therefore, the second lubricating oil pressure threshold can be set at a level that is inversely proportional to the atmospheric pressure.
同様に低温の際、エンジン110およびあらゆる周辺構成要素の潤滑はより困難であり、ゆえにより一層懸念されると再び予想され得る。結果、第2の潤滑油圧力閾値は、エンジン110が高回転速度で作動することが許容される前の良好な潤滑の可能性を改善するために、低温に対してより高く設定され得る。反対に第2の潤滑油圧力閾値は高温に対してより低く設定され得、その結果、潤滑油圧力についての懸念が少ないとき、使用者はエンジン速度制限の期間が延長されることによって激しく妨害されることはない。
Similarly, at low temperatures, the lubrication of
従って第2の潤滑油圧力閾値は、温度と反比例するレベルで設定され得る。 Therefore, the second lubricating oil pressure threshold can be set at a level that is inversely proportional to temperature.
温度を考慮するとき、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうち、最も低い少なくとも2つを使用して第2の潤滑油圧力閾値を決定し得る。これにより、第2の潤滑油圧力閾値が、間違って高い温度測定値によって危険なほど低いレベルに設定される可能性が低減され得る。
When considering temperature, at least two of the
第2の潤滑油圧力閾値はまた、大気圧163、およびエンジン冷却液温度164と、空気入口温度165と、空気インテークマニホルド内の空気温度166とのうち最小の少なくとも2つを考慮して決定され得る。これは、例えば、2つの入力、大気圧と温度、および1つの出力、第2の潤滑油圧力閾値を備えたルックアップテーブルまたはマップを使用して達成され得る。このように、エンジン110の安全な始動を改善すること、およびオペレータに対するエンジン回転速度制限の干渉を最小化することの対立する要件を最も効果的に平衡させる第2の潤滑油圧力閾値が設定され得る。
The second lubricant pressure threshold is also determined taking into account at least two of
ステップS330において、最大エンジン回転速度が低回転速度、例えば低アイドリング回転速度に、またはそれがより低い場合、調整可能なエンジン回転速度閾値に制限され得る。当業者であれば、回転速度制限が多数の異なる方法で、例えば機械的調速機を使用して、または制御器120によって達成され得ることを認識するであろう。
In step S330, the maximum engine speed may be limited to a low engine speed, eg, a low idling engine speed, or if it is lower, to an adjustable engine engine speed threshold. One skilled in the art will recognize that the rotational speed limit can be achieved in a number of different ways, such as using a mechanical governor or by the
最大エンジン回転速度は、始動後、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値を超えるまで(その時、エンジン110およびあらゆる周辺構成要素は上手く潤滑され得ることが予想され得る)、またはエンジン110の始動後の時間(すなわち最大エンジン回転速度が制限されていた期間)がエンジン回転速度制限時間閾値を超えるまで、どちらがより早く生じようと、制限され得る。たいていの環境では、エンジン110の始動後、測定されるエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値を非常に速く、例えば約2秒以内に超えることが予想され得る。エンジン110が、エンジン回転速度制限時間閾値を超える期間、始動されたあと、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値未満に留まるとき、エンジン潤滑油圧力は十分に高いが測定されたエンジン潤滑油圧力162が、例えば故障したセンサのせいで間違っていることが一般に予想され得る。
The maximum engine speed is, after start-up, until the measured
最大エンジン回転速度の制限は、エンジン110の作動に大きく干渉することなく、およびオペレータに大きな不都合を引き起こすことなく、無限の期間行うことはできない。そのような場合、エンジン回転速度制限時間閾値を超えたあと、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値未満であってもエンジン110を標準的に作動すること、および潤滑油圧力が実際にはエンジン110および周辺装置への損傷を回避するのに十分に高いことを信頼することが好ましい。エンジンの標準的な作動が許容されたとき、測定されたエンジン潤滑油圧力162が低いことをオペレータに警告するために、オペレータへの警告インジケータ、例えば警告ランプまたは警告音がまた起動されてもよい。
Limiting the maximum engine speed cannot be done indefinitely without significantly interfering with the operation of the
このため、図3に示されるように、ステップS332において、最大エンジン回転速度制限の間、測定されたエンジン潤滑油圧力162は第2の潤滑油圧力閾値と比較され得る。測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値を超えた場合、制御方法はステップS340に進み得、そこでエンジン回転速度制限はエンジン110が標準的に作動できるように取り払われる。
Thus, as shown in FIG. 3, during step S332, the measured
ステップS332において、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値未満であることが判定される場合、制御方法はステップS334に進み得、そこでエンジン回転速度制限時間閾値を超えたかどうかが判定される。エンジンの始動からの時間量がエンジン回転速度制限時間閾値未満である場合、制御方法はステップS332に戻り得る。しかしながら、エンジンの始動からの時間量がエンジン回転速度制限時間閾値を超えている場合、制御方法はステップS340に進み得、そこでエンジン回転速度制限はエンジン110が通常通り作動できるように取り払われる。
If, in step S332, it is determined that the measured
このように、最大エンジン回転速度は、エンジン110の始動後、測定されたエンジン潤滑油圧力162が第2の潤滑油圧力閾値を超えるまで、またはエンジン110の始動後に経過した時間がエンジン回転速度制限時間閾値を超えるまで、どちらがより早く生じようと、制限され得る。
Thus, the maximum engine speed is the engine speed limit after the
エンジン回転速度制限時間閾値は、エンジン110および周辺装置の寸法および型に基づいて設定され得、それは例えば、5〜25秒に、例えば10秒に設定され得る。またはそれはエンジン110の作動状態に基づいて設定され得る。それら作動状態は、限定しないが、大気圧163、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうちの少なくとも1つを含み得る。
The engine speed limit time threshold may be set based on the size and type of
大気圧が、例えばエンジン110が高高度にあるために、低いとき、エンジン110が損傷を引き起こさずに自由に作動し得る圧力に潤滑油が達するには、より長い時間がかかり得る。結果、エンジン回転速度制限時間閾値は低気圧に対してより長く設定され得、その結果、エンジン潤滑油圧力が上昇するためにより長い時間が提供される。
When the atmospheric pressure is low, for example because the
反対に高気圧の場合、エンジン110が損傷を引き起こすことなく自由に作動し得る圧力にエンジン潤滑油圧力が到達することは、比較的簡単であると予想され得る。結果、エンジン回転速度制限時間閾値は、エンジン潤滑油圧力があまり懸念されないとき、回転速度制限の期間が延長されることによって使用者が激しく妨害されないように、より短く設定され得る。
Conversely, at high pressures, it can be expected that the engine lubricant pressure will reach a pressure that allows the
従ってエンジン回転速度制限時間閾値は、大気圧と反比例し得る。 Therefore, the engine speed limit time threshold value can be inversely proportional to the atmospheric pressure.
同様に、低温の場合、エンジン110が損傷を引き起こさずに自由に作動することが許容され得る圧力にエンジン潤滑油圧力が到達するには、より長い時間がかかり得る。従って、エンジン回転速度制限時間閾値は低温に対してより長く設定され得、その結果、エンジン潤滑油圧力が上昇するためにより長い時間が提供される。反対にエンジン回転速度制限時間閾値は高温に対してより短く設定され得、その結果、エンジン潤滑油圧力があまり懸念されないとき、使用者は回転速度制限の期間が延長されることによって激しく妨害されることはない。
Similarly, at low temperatures, it may take longer for the engine lubricant pressure to reach a pressure that allows the
従ってエンジン回転速度制限時間閾値は、温度と反比例し得る。 Therefore, the engine speed limit time threshold value can be inversely proportional to the temperature.
温度を考慮するとき、エンジン冷却液温度164、空気入口温度165、および空気インテークマニホルド内の空気温度166のうち、最も低い少なくとも2つを使用してエンジン回転速度制限時間閾値を決定し得る。これにより、エンジン回転速度制限時間閾値が、間違って高い温度測定値によって危険なほど短い時間に設定される可能性が低減され得る。
When considering temperature, at least two of the
エンジン回転速度制限時間閾値はまた、大気圧163、およびエンジン冷却液温度164と、空気入口温度165と、空気インテークマニホルド内の空気温度166とのうち最小の少なくとも2つを考慮することによって決定され得る。これは、例えば、2つの入力、大気圧と温度、および1つの出力、エンジン回転速度制限時間閾値を備えたルックアップテーブルまたはマップを使用して達成され得る。このように、エンジン110の安全な始動を改善すること、およびオペレータに対する回転速度制限の干渉を最小化することの対立する要件を最も効果的に平衡させるエンジン回転速度制限時間閾値が設定され得る。
The engine speed limit time threshold is also determined by considering at least two of
ステップS340において、エンジン110が標準的に作動することを許容するために、最大エンジン回転速度制限は多数の異なる方法において取り払われる。
In step S340, the maximum engine speed limit is removed in a number of different ways to allow the
いくつかのエンジンの型、および機械の利用、例えば発電セットに関して、ステップS340において最大エンジン回転速度を即座に取り払うことが好ましいかもしれない。この理由は、この機械は、最大エンジン回転速度制限の期間の間、効果的に作動不能であり得、この場合、機械が作動を許容され得るように、最大エンジン回転速度制限をステップS340においてできるだけ早く取り払うことが好ましい可能性があるためである。 For some engine types and machine applications, such as power generation sets, it may be preferable to immediately get rid of the maximum engine speed in step S340. The reason for this is that the machine may be effectively inoperable during the period of maximum engine speed limit, in which case the maximum engine speed limit is set as high as possible in step S340 so that the machine may be allowed to operate. This is because it may be preferable to remove it quickly.
いくつかの他のエンジンの型、および機械の利用、例えば掘削機に関して、この機械は、最大エンジン回転速度制限の期間の間、おそらく機能が制限された状態で作動可能であり得る。この場合、最大エンジン回転速度制限を即座に取り払うことによって発生するエンジン回転速度のステップ変化は、機械のパワーまたは速度の予期せぬ急上昇を引き起こす可能性があり、それはオペレータにまたは人々にもしくは適切には機械の付近の人々に危険性を与える恐れがある。 With respect to some other engine types and machine applications, such as excavators, the machine may be operable, possibly with limited functionality, during the maximum engine speed limit period. In this case, a step change in engine speed caused by immediately removing the maximum engine speed limit can cause an unexpected spike in machine power or speed, which can be either to the operator or to people or appropriately Can pose a danger to people near the machine.
この危険性を低減するために、ステップS340において、最大エンジン回転速度制限は、エンジン回転速度および機械パワーの変化率を制限する傾斜型機能によって取り払われ得る。あるいは、最大エンジン回転速度制限は、最大エンジン回転速度制限が課されていない場合でさえ機械が低回転速度のアイドル状態のままであることが決定されるまで適切に保持され得る。この時、取り払われるとエンジン110がとにかく低回転速度のままであるということに基づいて、最大エンジン回転速度制限を取り払うことが安全であり得る。低回転速度のアイドル状態は、オペレータが速度要求を所定の安全なレベルまで低減することから、または例えば、変速機がニュートラルである、ブームが操作されていない等、エンジン110をより高い回転速度またはパワーで作動させ得るシステムが作動しないことにより、制御器120によって特定され得る。
To reduce this risk, in step S340, the maximum engine speed limit can be removed by a ramp-type function that limits the rate of change of engine speed and machine power. Alternatively, the maximum engine speed limit may be properly maintained until it is determined that the machine remains in the low speed idle state even when no maximum engine speed limit is imposed. At this time, it may be safe to get rid of the maximum engine speed limit based on the fact that once removed,
上の開示に対する様々な修正が当業者には明らかであろう。 Various modifications to the above disclosure will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上に記載された様々な閾値の1つまたは複数(例えば、潤滑油圧力閾値、エンジン回転速度制限時間閾値等)が、気圧および/または温度など、エンジン110のエンジン作動状態を考慮することによって設定される場合、閾値は作動状態と反比例であるように設定されなくてもよい。代わりに、それらは作動状態と何らかの関係形態を有するように、例えばそれらが作動状態と比例し得るように、設定され得る。これは、気圧および/または温度が低いため、潤滑油圧力プライミングまたは最大エンジン回転速度制限の間、エンジン110が決して高い潤滑油圧力閾値に達しないと予想される場合、有益であり得る。結果、低気圧および/または低温のせいでエンジン110の標準的な作動が、始動後、延長された期間、いかなる場合にも非常に低くなる傾向があり、その間、エンジン潤滑油圧力が徐々に上昇し得、高エンジン回転速度が生じる前に潤滑を改善し得ることを期待して、閾値は、オペレータが延長された期間のために不都合にならないように、およびエンジン110が標準的に始動および/または作動され得るように、比例的に低く設定されてもよい。
For example, one or more of the various thresholds described above (eg, lubricant pressure threshold, engine speed limit time threshold, etc.) may take into account engine operating conditions of
さらに、最大エンジン回転速度制限が、エンジン110の始動後、潤滑油プライミングが一切考慮されない状態で課され得るように、図3に示される方法ステップは、図2に示される方法ステップと無関係に実行されてもよい。そのため、エンジンを作動させる以下のような方法があってもよい。すなわち、エンジンを始動したあと、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満である場合、エンジンの最大回転速度をある期間制限するステップと、制限された最大エンジン回転速度の期間のあと、エンジンの標準的な作動を許容するステップとを含む方法であって、制限された最大エンジン回転速度の期間は、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値を超えるまで、またはエンジン始動後に経過した時間がエンジン回転速度制限時間閾値を超えるまで、どちらがより早く生じようと続く方法である。
Further, the method steps shown in FIG. 3 are performed independently of the method steps shown in FIG. 2 so that a maximum engine speed limit may be imposed after
同様にエンジンを作動させる制御器があってもよく、この制御器は、エンジンの始動後、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満の場合、エンジンの最大回転速度をある期間制限し;制限された最大エンジン回転速度の期間のあと、エンジンの標準的な作動を許容するように構成され、制限された最大エンジン回転速度の期間は、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値を超えるまで、またはエンジン始動後に経過した時間がエンジン回転速度制限時間閾値を超えるまで、どちらがより早く生じようと続く。 There may also be a controller that operates the engine, which limits the engine's maximum speed for a period of time after engine startup when the engine lubricant pressure is below the lubricant pressure threshold; After a period of maximum engine speed, the engine is configured to allow normal operation of the engine, and the limited maximum engine speed period is either until the engine lubricant pressure exceeds the lubricant pressure threshold or the engine Whichever occurs after the start continues until the time that has passed exceeds the engine speed limit time threshold.
潤滑油圧力プライミング(図2に示される)に関連する方法ステップを実行することなく、最大エンジン回転速度制限にのみ関連する方法ステップを実行することは、エンジン110および周辺構成要素の、高エンジン回転速度によって引き起こされる損傷からの保護をなおも改善し得る。 Performing the method steps related only to the maximum engine speed limit without performing the method steps related to lubricant pressure priming (shown in FIG. 2) The protection from damage caused by speed can still be improved.
図1は本開示の実施形態に従う制御器120を示す。
FIG. 1 shows a
制御器120は本開示に記載した方法ステップを実行するように構成され得る。
制御器120は、エンジン潤滑油圧力およびエンジン作動状態を判定するために使用され得る多数の入力を有し得る。例えば入力は、限定することなく、潤滑油圧力センサからのエンジン潤滑油圧力測定値162、気圧読取値163、エンジン冷却液温度読取値164、空気入口温度読取値165、および空気インテークマニホルドの空気温度の読取値166を含み得る。制御器120はまた、オペレータがエンジン110を始動させたいときを示すためにエンジン始動要求信号161入力を有し得る。
制御器120はまた、潤滑油圧力プライミング、エンジン110の始動、および最大エンジン回転速度制限を制御するために使用され得る多数の出力を有し得る。例えば出力は、限定することなく、燃料インジェクタ制御信号172を含み得る。
The
図1はまたエンジン110および制御器120を含むエンジン装置を示す。
FIG. 1 also shows an engine apparatus that includes an
図3は図1に示されるエンジン装置を使用し得る乗り物を示す。 FIG. 3 shows a vehicle that may use the engine apparatus shown in FIG.
本開示は、エンジンを始動する前のエンジンの潤滑の改善に利用を見出し、それにより潤滑されたエンジン部品の寿命の延長がもたらされ得る。 The present disclosure finds use in improving engine lubrication prior to starting the engine, which may result in extended life of lubricated engine components.
110 エンジン
120 制御器
140 エンジン燃料インジェクタ
150 ターボチャージャ
161 エンジン始動要求信号
162 エンジン潤滑油圧力
163 気圧
164 エンジン冷却液温度
165 空気入口温度
166 空気インテークマニホルドの空気温度
172 燃料インジェクタ制御信号
110
Claims (14)
a)エンジンの始動が要求されたあと、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満である場合、前記エンジン潤滑油圧力をある期間プライミングするステップと、
b)前記エンジン潤滑油圧力をプライミングする前記期間のあと、前記エンジンを始動するステップと、
を含む方法。 A method for starting an engine,
a) priming the engine lubricant pressure for a period of time if the engine lubricant pressure is below a lubricant pressure threshold after an engine start is requested;
b) starting the engine after the period of priming the engine lubricant pressure;
Including methods.
前記エンジン潤滑油圧力をプライミングする前記期間のあと、前記エンジンを始動する前に遅延期間を待つステップ
をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 Step b)
6. The method of any one of claims 1-5, further comprising waiting for a delay period after the period of priming the engine lubricant pressure and before starting the engine.
をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 c) limiting the maximum speed of the engine for a period of time after the engine is started;
The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
エンジンの始動が要求されたあと、エンジン潤滑油圧力が潤滑油圧力閾値未満である場合、前記エンジン潤滑油圧力をある期間プライミングし、
前記エンジン潤滑油圧力をプライミングする前記期間のあと、前記エンジンを始動する
ように構成される制御器。 A controller for starting the engine,
After engine start is requested, if the engine lubricant pressure is below the lubricant pressure threshold, prime the engine lubricant pressure for a period of time;
A controller configured to start the engine after the period of priming the engine lubricant pressure.
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