JP2016033357A - エンジン - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1のものでは、冷始動開始時から冷始動燃料増量値の燃料が供給されるため、低温のエンジンに過剰な燃料が供給され、燃料の気化不足による不完全燃焼で、冷始動時のPM発生量が多くなる。
エンジン温度が所定の冷始動判定温度値(T1)を超える温始動の場合には、燃焼室(1)に温始動燃料値(Q1)の燃料が供給され、図2に例示するように、冷始動判定温度値(T1)以下の冷始動の場合には、温始動燃料値(Q1)よりも増量された冷始動燃料増量値(Q3)の燃料が供給されるように構成された、エンジンにおいて、
図1に例示するように、記憶装置(2)とエンジン温度検出装置(3)と電子制御装置(4)と燃料供給装置(5)とを備え、
図2に例示するように、記憶装置(2)に、冷始動判定温度値(T1)と、これよりも高温の予熱成功判定温度値(T2)と、冷始動燃料増量値(Q3)と、これよりも少量の冷始動開始燃料制限値(Q2)が記憶され、
図2に例示するように、エンジン温度が冷始動判定温度値(T1)未満であることが検出された冷始動の場合には、電子制御装置(4)の制御で、始動開始の場合に冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、その後、エンジン温度が予熱成功判定温度(T2)以上まで上昇したことが検出された予熱成功の場合に、電子制御装置(4)の制御で、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S11)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。
請求項1に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 冷始動時のPM発生量を低減することができる。
図2に例示するように、冷始動開始の場合に、少なめの冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、この燃料の燃焼でエンジンが予熱された後、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S10)されるので、増量された燃料の気化が促進され、燃焼の改善により、冷始動時のPM発生量を低減することができる。
特に、図1に例示するように、排気装置(28)にDPF(26)が設けられているエンジンの場合には、DPF(26)でのPM堆積速度が低下し、DPF(26)の交換頻度を少なくすることができる。
増量された燃料の気化が促進され、燃焼改善により、冷始動の失敗を抑制することができる。
特に、図1に例示するように、エンジン油圧ポンプのエンジン等、始動時から油圧ポンプ(27)等の負荷が掛かっているエンジンの場合でも、冷始動の失敗が起こりにくい。
請求項2,3に係る発明は、請求項1に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 冷始動時のPM発生量を低減することができる。
図3,4に例示するように、冷始動失敗の場合に、電子制御装置(4)の制御で、燃料供給が停止(S35)されるように構成されているので、無駄な燃料供給が早期に停止され、冷始動時のPM発生量を低減することができる。
請求項4に係る発明は、請求項2または3に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 スタータの無駄な作動を防止することができる。
図3,4に例示するように、前記冷始動失敗で、燃料供給が停止(S35)された場合には、キースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)に投入されていても、電子制御装置(4)の制御で、スタータ(9)への通電が停止(S36)されるように構成されているので、スタータ(9)の無駄な作動を防止することができる。
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 再始動に支障は生じない。
図3,4に例示するように、前記冷始動失敗で、燃料供給が停止(S35)され、スタータ(11)への通電が停止(S36)された場合には、キースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)からスタータ通電停止位置(SW1)に戻された後、スタータ通電位置(SW2)に再投入されたことが検出された場合に、電子制御装置(4)の制御で、スタータ(9)への通電開始(S6)と燃料供給開始(S7)とが再開されて、エンジンが再始動されるように構成されているので、再始動に支障は生じない。
請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 再始動時のPM発生量を低減することができる。
図3,4に例示するように、前記冷始動失敗後で、エンジンが再始動される場合には、最初の冷始動と同様に、再始動の開始の場合に、冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、前記予熱成功の場合に、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S10)されるように構成されているので、再始動時のPM発生量を低減することができる。
請求項7に係る発明は、請求項1から請求項6のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 冷始動成功後のエンジン回転の安定化を図ることができる。
図2に例示するように、冷始動で、エンジン回転速度が始動成功判定回転値(N3)以上まで上昇したことが検出された冷始動成功の場合に、電子制御装置(4)の制御で、エンジンのアイドル回転速度を上昇させるアイドルアップ運転(S14)が行われるように構成されているので、エンジン温度が上昇し、冷始動成功後のエンジン回転の安定化を図ることができる。
請求項8に係る発明は、請求項7に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン回転安定化後の燃料の消費が抑制される。
図2に例示するように、前記アイドルアップ運転(S14)で、エンジン回転速度がアイドルアップ上限回転値(N5)まで上昇したことが検出されたアイドルアップ運転完了(S17)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、エンジン温度の上昇につれてエンジン回転速度を下げるアイドルダウン運転(S18)が行われるように構成されているので、エンジン回転安定後の燃料の消費が抑制される。
請求項9に係る発明は、請求項8に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 アイドルダウン運転後の運転が適正化される。
図2に例示するように、前記アイドルダウン運転(S18)で、エンジン回転速度がアイドルダウン下限回転値(N4)まで下降したことが検出されたアイドルダウン運転完了(S20)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、アクセル開度に応じた回転速度制御(S21)が行われるように構成されているので、アイドルダウン運転(S18)後の運転が適正化される。
請求項10に係る発明は、請求項1から請求項9のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジン温度を簡易かつ正確に検出することができる。
エンジン温度は、エンジン冷却水温度、エンジンオイル温度、エンジン機壁温度、エンジン周辺温度のいずれかに基づいて検出されるように構成されているので、エンジン温度を簡易かつ正確に検出することができる。
図1に示すように、このエンジンは燃焼室(1)と燃料供給装置(5)と始動装置(11)と排気装置(28)を備えている。
燃焼室(1)はシリンダ(12)内のピストン(35)の上方に形成されている。燃料供給装置(5)は、燃料噴射ポンプ(13)と電動アクチュエータ(14)と電子制御装置(4)を備えている。始動装置(11)は、キースイッチ(8)とスタータ(9)とを備えている。電子制御装置(4)はエンジンECUである。ECUは、電子制御ユニットの略称であり、マイコンである。排気装置(28)はDOC(29)とDPF(26)とを備えている。DPF(26)にPMが堆積すると、排気中に可燃性ガスを混入させ、可燃性ガスをDOC(29)で触媒燃焼させ、その燃焼熱で排気温度を上げ、DPF(26)に堆積したPMを焼却除去する。DOCはディーゼル酸化触媒の略称、DPFはディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称、PMは排気中の粒子状物質の略称である。
図1に示すように、燃料噴射ポンプ(13)は燃料調量ラック(15)を備えている。燃料調量ラック(15)は、燃料増量側と燃料減量側に摺動可能とされ、付勢スプリング(16)で燃料増量方向に付勢(16a)されている。燃料噴射ポンプ(13)には燃料噴射パイプ(33)を介して燃料インジェクタ(34)が接続され、燃料インジェクタ(34)は燃焼室(1)に差し込まれている。電動アクチュエータ(14)は、リニアソレノイドで、出力ロッド(17)と可動鉄心(18)と電磁コイル(19)とリターンスプリング(20)とを備え、燃料調量ラック(15)を出力ロッド(17)で受け止めている。可動鉄心(18)は出力ロッド(17)に連結され、電磁コイル(19)に発生する吸引力(19a)とリターンスプリング(20)の付勢力(20a)との不釣合い力により、出力ロッド(17)を摺動させ、燃料調量ラック(15)の燃料調量位置を調節する。燃料供給装置(5)には、コモンレールシステムを用いてもよい。
図1に示すように、キースイッチ(8)は、電子制御装置(4)を介して、スタータ(9)やバッテリ(24)と連携されている。キースイッチ(8)は、OFF位置(SW0)、アクセサリ位置(SW1)、スタート位置(SW2)を備えている。キースイッチ(8)がOFF位置(SW0)に投入されている間は、バッテリ(24)から電子制御装置(4)やスタータ(9)等のエンジン各部への通電はなされない。キースイッチ(8)がアクセサリ位置(SW1)に投入されると、バッテリ(4)から電子制御装置(4)には通電されるが、スタータ(9)には通電されない。すなわち、アクセサリ位置(SW1)はスタータ通電停止位置となっている。キースイッチ(8)がスタート位置(SW2)に投入されている間は、バッテリ(24)から電子制御装置(4)とともにスタータ(9)にも通電され、電動アクチュエータ(14)で燃料調量ラック(15)の燃料調量位置が始動位置に調節される。すなわち、スタート位置(SW2)はスタータ通電位置となっている。キースイッチ(8)がスタート位置(SW2)に投入されると、スタータ(9)が起動して、クランク軸(23)がクランキングされるとともに、燃料噴射ポンプ(13)から燃焼室(1)に燃料が供給され、エンジンが始動する。なお、キースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)からスタータ通電停止位置(SW1)に戻されると、スタータ(9)は停止する。
なお、図中の(Q0)は燃料無供給値である。
図2に示すように、記憶装置(2)に、冷始動判定温度値(T1)と、これよりも高温の予熱形成判定温度値(T2)と、冷始動燃料増量値(Q3)と、これよりも少量の冷始動開始燃料制限値(Q2)が記憶されている。
図2に示すように、エンジン温度が冷始動判定温度値(T1)未満であることが検出された冷始動の場合には、電子制御装置(4)の制御で、始動開始の場合に冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、その後、エンジン温度が予熱形成判定温度値(T2)以上まで上昇したことが検出された予熱成功の場合に、電子制御装置(4)の制御で、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S11)されるように構成されている。
図2に示す冷始動判定温度値(T1)には、摂氏零下20度の温度値が用いられている。冷始動判定温度値(T1)には、例えば、摂氏零度〜零下20度の任意の温度値を用いてもよい。
前記アイドルアップ運転(S14)で、エンジン回転速度がアイドルアップ上限回転値(N5)まで上昇したことが検出されたアイドルアップ運転完了(S16)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、エンジン温度の上昇につれてエンジン回転速度を下げるアイドルダウン運転(S18)が行われるように構成されている。
前記アイドルダウン運転(S18)で、エンジン回転速度がアイドルダウン下限回転値(N4)まで下降したことが検出されたアイドルダウン運転完了(S20)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、アクセル開度に応じた回転速度制御(S21)が行われるように構成されている。
図3に示すように、記憶装置(2)に予熱設定期間(t1)が記憶されている。
図3に示すように、エンジン温度が予熱成功判定温度(T2)に至らないまま、冷始動の燃料供給開始時点(t0)から冷始動開始時の予熱設定期間(t1)が経過したことが検出された予熱失敗による冷始動失敗時には、電子制御装置(4)の制御で、燃料供給が停止(S35)されるように構成されている。
計時装置(7)には、電子制御装置の演算回路が用いられている。
冷始動設定期間(t2)は、冷始動開始時の予熱設定期間(t1)が終了した後に終了する長さに設定されている。
なお、図2〜4中の(N1)は初爆予想回転値、(N2)は初爆予想回転値よりも高速で冷始動成功判定回転値(N3)よりも低速の予熱下限回転値であり、エンジン回転速度が予熱回転値(N2)以上となる予熱運転により、エンジンが予熱される。
図5に示すように、ステップ(S1)では、キースイッチ(8)がスタータ通電停止位置(SW1)に投入されたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S2)でエンジン温度が冷始動判定温度値(T1)以下か否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S3)で冷始動の判定がなされ、ステップ(S4)で燃料供給量が冷始動開始燃料制限値(Q2)に設定され、ステップ(S5)でキースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)に投入されたか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S6)でスタータ(9)への通電が開始され、ステップ(S7)で冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始される。
次に、ステップ(S8)でエンジン温度が予熱成功判定温度(T2)まで上昇したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S9)で予熱成功の判定がなされる。
なお、ステップ(S1)(S5)での上記判定が否定された場合には、判定が肯定されるまで同じステップを繰り返す。
なお、ステップ(S13)(S17)での判定が否定された場合には、ステップ(S21)に進む。ステップ(S15)での判定が否定された場合には、ステップ(S13)に戻り、ステップ(S19)での判定が否定された場合には、ステップ(S17)に戻る。
図7に示すように、ステップ(S23)では、燃料供給量が温始動燃料値(Q1)に設定され、ステップ(S24)でキースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)に投入された否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S25)でスタータ(9)への通電が開始され、ステップ(S26)で温始動燃料値(Q1)の燃料供給が開始され、ステップ(S27)でエンジン回転速度が所定期間内に始動成功判定回転値(N3)以上まで上昇したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S28)で温始動成功の判定がなされ、ステップ(S29)でアクセル開度に応じた回転速度制御がなされる。
なお、ステップ(S24)での判定が否定された場合には、判定が肯定されるまで同じステップを繰り返す。
図5のステップ(S8)での判定が否定された場合には、ステップ(S31)で、エンジン温度が予熱成功判定温度値(T2)未満のまま、冷始動の燃料供給開始時点(t0)から予熱設定期間(t1)が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S32)で予熱失敗による冷始動失敗の判定がなされ、ステップ(S35)に進む。
なお、ステップ(S31)での判定が否定の場合には、ステップ(S8)に戻る。
図5に示すステップ(S11)での判定が否定された場合には、ステップ(S33)で燃料供給開始時点(t0)から冷始動設定期間(t2)が経過したか否かが判定され、判定が肯定された場合には、ステップ(S34)で冷始動失敗の判定がなされ、ステップ(S35)に進む。
なお、ステップ(S33)での判定が否定された場合には、ステップ(S11)に戻る。
なお、ステップ(S37)(S38)での各判定が否定された場合には、同じステップを繰り返す。
ステップ(S39)では、次の処理がなされる。
ステップ(S30)の温始動失敗判定からステップ(S35)に進んだ場合には、再始動のため、図7のステップ(S25)に戻り、スタータ(9)への通電が開始される。また、ステップ(S32)(S34)の冷始動失敗判定からステップ(S35)に進んだ場合には、再始動のため、図5のステップ(S6)に戻り、スタータ(9)への通電が開始される。
(2) 記憶装置
(3) エンジン温度検出装置
(4) 電子制御装置
(5) 燃料供給装置
(6) エンジン回転速度検出装置
(7) 計時装置
(8) キースイッチ
(9) スタータ
(10) アクセル開度検出装置
(T1) 冷始動判定温度値
(T2) 予熱成功判定温度値
(Q1) 温始動燃料値
(Q2) 冷始動開始燃料制限値
(Q3) 冷始動燃料増量値
(N3) 始動成功判定回転値
(N4) アイドルダウン下限回転値
(N5) アイドルアップ上限回転値
(t1) 予熱設定期間
(t2) 冷始動設定期間
(SW1) スタータ通電停止位置
(SW2) スタータ通電位置
(S6) スタータへの通電開始
(S7) Q2の燃料供給が開始
(S10) Q3に増量された燃料供給が開始
(S14) アイドルアップ運転
(S17) アイドルアップ運転完了
(S18) アイドルダウン運転
(S20) アイドルダウン運転完了
(S21) 回転速度制御
(S35) 燃料供給が停止
(S36) スタータへの通電が停止
Claims (10)
- エンジン温度が所定の冷始動判定温度値(T1)を超える温始動の場合には、燃焼室(1)に温始動燃料値(Q1)の燃料が供給され、冷始動判定温度値(T1)以下の冷始動の場合には、温始動燃料値(Q1)よりも増量された冷始動燃料増量値(Q3)の燃料が供給されるように構成された、エンジンにおいて、
記憶装置(2)とエンジン温度検出装置(3)と電子制御装置(4)と燃料供給装置(5)とを備え、
記憶装置(2)に、冷始動判定温度値(T1)と、これよりも高温の予熱成功判定温度値(T2)と、冷始動燃料増量値(Q3)と、これよりも少量の冷始動開始燃料制限値(Q2)が記憶され、
エンジン温度が冷始動判定温度値(T1)未満であることが検出された冷始動の場合には、電子制御装置(4)の制御で、始動開始の場合に冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、その後、エンジン温度が予熱成功判定温度(T2)以上まで上昇したことが検出された予熱成功の場合に、電子制御装置(4)の制御で、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S11)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項1に記載されたエンジンにおいて、
計時装置(7)を備え、
記憶装置(2)に予熱設定期間(t1)が記憶され、
エンジン温度が予熱成功判定温度(T2)に至らないまま、冷始動の燃料供給開始時点(t0)から予熱設定期間(t1)が経過したことが検出された予熱失敗による冷始動失敗時には、電子制御装置(4)の制御で、燃料供給が停止(S35)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項1または請求項2に記載されたエンジンにおいて、
計時装置(7)を備え、
記憶装置(2)に、冷始動設定期間(t2)と、始動成功判定回転値(N3)が記憶され、
冷始動の燃料供給開始時点(t0)から冷始動設定期間(t2)が経過しても、エンジン回転速度が始動成功判定回転値(N3)以上まで上昇しないことが検出された冷始動失敗の場合に、電子制御装置(4)の制御で、燃料供給が停止(S35)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項2または請求項3に記載されたエンジンにおいて、
キースイッチ(8)とスタータ(9)とを備え
前記冷始動失敗で、燃料供給が停止(S35)された場合には、キースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)に投入されていても、電子制御装置(4)の制御で、スタータ(9)への通電が停止(S36)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項4に記載されたエンジンにおいて、
前記冷始動失敗で、燃料供給が停止(S37)され、スタータ(9)への通電が停止(S36)された場合には、キースイッチ(8)がスタータ通電位置(SW2)からスタータ通電停止位置(SW1)に戻された後、スタータ通電位置(SW2)に再投入されたことが検出された場合に、電子制御装置(4)の制御で、スタータ(9)への通電開始(S6)と燃料供給開始(S7)とが再開されて、エンジンが再始動されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項5に記載されたエンジンにおいて、
前記冷始動失敗後で、エンジンが再始動される場合には、再始動の開始の場合に、冷始動開始燃料制限値(Q2)の燃料供給が開始(S7)され、前記予熱成功の場合に、冷始動燃料増量値(Q3)に増量された燃料供給が開始(S10)されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
アクセル開度検出装置(10)を備え、
記憶装置(2)に始動成功判定回転値(N3)が記憶され、
冷始動で、エンジン回転速度が始動成功判定回転値(N3)以上まで上昇したことが検出された冷始動成功の場合に、電子制御装置(4)の制御で、エンジンのアイドル回転速度を上昇させるアイドルアップ運転(S14)が行われるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項7に記載されたエンジンにおいて、
記憶装置(2)にアイドルアップ上限回転値(N5)が記憶され、
前記アイドルアップ運転(S14)で、エンジン回転速度がアイドルアップ上限回転値(N5)まで上昇したことが検出されたアイドルアップ運転完了(S16)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、エンジン温度の上昇につれてエンジン回転速度を下げるアイドルダウン運転(S18)が行われるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項8に記載されたエンジンにおいて、
記憶装置(2)にアイドルダウン下限回転値(N4)が記憶され、
前記アイドルダウン運転(S18)で、エンジン回転速度がアイドルダウン下限回転値(N4)まで下降したことが検出されたアイドルダウン運転完了(S20)の場合に、電子制御装置(4)の制御で、アクセル開度に応じた回転速度制御(S21)が行われるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
エンジン温度は、エンジン冷却水温度、エンジンオイル温度、エンジン機壁温度、エンジン周辺温度のいずれかに基づいて検出されるように構成されている、ことを特徴とするエンジン。
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