JP3982494B2 - Ｌｐｉエンジンの部分冷却時の始動制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＰＩ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジンが正常な温度状態で運転後停止して２０〜３０分程度経過して部分冷却（ＰＣＤ：Ｐａｒｔｉａｌ Ｃｏｏｌ Ｄｏｗｎ）状態にある時エンジンを再始動する方法に関し、より詳しくは、上記のようなＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動性を向上する技術に関する。
ＬＰＩエンジンは従来のＬＰＧエンジンとは違い、燃料ボンベ内にポンプを設けて、液体状の燃料（ＬＰ）を燃料ラインを通じて圧送した後、インジェクタから液体状の燃料を噴射する構造になっている。
ＬＰは熱を受けて温度が上がると、飽和蒸気圧が放物線状に急激に増加する特性を有するため、エンジンルームの温度が上昇するようになると、燃料ライン内の圧力もそれだけ増加するようになる。
ＬＰは熱を受けて温度が上がると、飽和蒸気圧が放物線状に急激に増加する特性を有するため、エンジンルームの温度が上昇するようになると、燃料ライン内の圧力もそれだけ増加するようになる。
従って、エンジンが正常な温度状態（ウォームアップなどではなく充分に熱い状態）で運転した後、エンジンをオフすると、燃料ライン内の燃料はエンジンの放射熱を受けて圧力が上昇することにより、圧力レギュレータの作動圧以上になって自然に圧力レギュレータを経て燃料ボンベにリターンし、結果、燃料ライン内には液体状と気体状の燃料が共存する状態となる。
このような状態は、エンジンがオフしてエンジンルームの温度が高温を維持する状況で２０〜３０分程度経過したときの部分冷却状態において非常に深刻である。
ところで、ＬＰは液体状から気体状に変わると体積が約２５０倍に増加するため、若干の気体状態が存在するときに燃料を噴射すれば、混合気は非常に稀薄な状態になり、エンジンの始動性が非常に悪くなる。
特許文献１では、エンジンの始動時に燃料の温度を基に制御する方法が開示されている。
特開平１−１９０９３４号公報
ところで、ＬＰは液体状から気体状に変わると体積が約２５０倍に増加するため、若干の気体状態が存在するときに燃料を噴射すれば、混合気は非常に稀薄な状態になり、エンジンの始動性が非常に悪くなる。
特許文献１では、エンジンの始動時に燃料の温度を基に制御する方法が開示されている。
本発明の目的は、上記のようにＬＰＩエンジンが部分冷却状態にある時、燃料ラインの燃料圧を充分に確保した状態でエンジンの始動をすることにより、円滑にエンジンの始動を行えるようにしたＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動制御方法を提供することにある。
エンジンの冷却水温、吸気温度及び燃料ラインの燃料温度の情報により行うＬＰＩエンジンの始動制御方法において、エンジン制御部が、始動キーのオン操作により、その時の前記冷却水温、前記吸気温度及び前記燃料ラインの燃料温度の情報をメモリに取り込み、かつ燃料ポンプを作動させる入力段階と、
前記冷却水温と前記吸気温度とが、それぞれ、予め設定した基準値以上であって、前記燃料ラインの燃料温度と、前記メモリに記憶された、以前のエンジン運転オフ時の燃料温度との差が、予め設定した基準値以上である条件で、部分冷却状態と判断する部分冷却判断段階と、
前記部分冷却状態と判断された際に、所定時間、表示ランプを点灯すると共に、インジェクタからの燃料噴射をしない第１待機を指定する第１待機指定段階と、
前記第１待機の遂行後において、前記吸気温度、前記冷却水温および前記燃料ラインの燃料温度から、前記インジェクタの内部温度を選定するインジェクタ温度選定段階と、
選定されたインジェクタの内部温度での目標燃料圧を求めると共に、前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達したかを判断する目標燃料圧判断段階と
前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達できなかった場合、前記インジェクタからの燃料噴射をしない第２待機を指定し、所定の時間、前記第１待機指定段階で点灯した表示ランプの点灯状態を維持する第２待機指定段階と
前記目標燃料圧に到達したと判断された際あるいは前記第２待機の遂行後において、前記インジェクタからの燃料噴射を開始するエンジン始動段階と、
を含むプロセスで、制御されることを特徴とする。
前記冷却水温と前記吸気温度とが、それぞれ、予め設定した基準値以上であって、前記燃料ラインの燃料温度と、前記メモリに記憶された、以前のエンジン運転オフ時の燃料温度との差が、予め設定した基準値以上である条件で、部分冷却状態と判断する部分冷却判断段階と、
前記部分冷却状態と判断された際に、所定時間、表示ランプを点灯すると共に、インジェクタからの燃料噴射をしない第１待機を指定する第１待機指定段階と、
前記第１待機の遂行後において、前記吸気温度、前記冷却水温および前記燃料ラインの燃料温度から、前記インジェクタの内部温度を選定するインジェクタ温度選定段階と、
選定されたインジェクタの内部温度での目標燃料圧を求めると共に、前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達したかを判断する目標燃料圧判断段階と
前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達できなかった場合、前記インジェクタからの燃料噴射をしない第２待機を指定し、所定の時間、前記第１待機指定段階で点灯した表示ランプの点灯状態を維持する第２待機指定段階と
前記目標燃料圧に到達したと判断された際あるいは前記第２待機の遂行後において、前記インジェクタからの燃料噴射を開始するエンジン始動段階と、
を含むプロセスで、制御されることを特徴とする。
前記部分冷却状態であれば、前記エンジン始動段階以後に、部分冷却状態ではない通常のエンジン運転状態に必要な燃料ポンプの速度より速い速度で所定時間の間燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ増速段階、をさらに含んで構成することを特徴とする。
本発明により、ＬＰＩエンジンが部分冷却状態にある時、燃料ラインの燃料圧を充分に確保した状態でエンジンの始動をすることにより、円滑にエンジンの始動を行えるようにし、始動した後も燃料ポンプの騒音を考慮した最大限の速度で一定時間の間駆動して、安定したエンジン作動状態を確保することができる。
以下、本発明の実施例を添付図により詳述する。
図１は本発明によるＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動制御方法を説明したフローチャートであり、これを参照して本発明の実施例（エンジン制御部における始動制御のプロセス）を説明する。
図１は本発明によるＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動制御方法を説明したフローチャートであり、これを参照して本発明の実施例（エンジン制御部における始動制御のプロセス）を説明する。
始動キーがオン（ＯＮ）になると、センサから冷却水温と吸気温度及び燃料ラインの燃料温度をメモリ（図示せず）に入力して、燃料ポンプを作動させる入力段階（Ｓ１）を遂行する。
メモリに入力した冷却水温と吸気温度とがそれぞれ予め設定した基準値以上で、メモリに入力した燃料温度と以前のエンジン運転オフ時の燃料温度との差が基準値以上であれば部分冷却状態と判断する部分冷却判断段階（Ｓ２）を遂行する。
メモリに入力した冷却水温と吸気温度とがそれぞれ予め設定した基準値以上で、メモリに入力した燃料温度と以前のエンジン運転オフ時の燃料温度との差が基準値以上であれば部分冷却状態と判断する部分冷却判断段階（Ｓ２）を遂行する。
部分冷却状態では、エンジンルームの温度が上昇している状況であり、エンジンの輻射熱も燃料ラインに作用するため燃料ラインの燃料温度が以前にエンジンを運転してからオフ（ＯＦＦ）になる時の燃料温度より高くなるため、これら燃料温度の差が基準値（例えば、１０℃）以上であるかがＬＰＩエンジンの部分冷却判断の重要な因子となる。
さらに、エンジンの冷却水温と吸気温度とはエンジンの冷却状態を大別する主要な物性値であるため、これらがそれぞれ基準値（例えば、冷却水温は６０℃、吸気温度は４０℃）以上であるかも、エンジンの部分冷却の可否を決定付ける因子として作用するため、これらを共に考慮してＬＰＩエンジンが始動性に問題がある部分冷却状態であるかを判断するのである。
部分冷却判断段階（Ｓ２）の結果、部分冷却状態であると判断すれば、所定時間の間、運転者にこのような状態を知らせるランプを点灯し燃料噴射を禁止してエンジンがかからないようにする第１待機段階（Ｓ３）を遂行する。
いずれにしても円滑にエンジンの始動を行うことが不可能な状態であるため、初めからエンジンの始動を根本的に防ぐようにしたものであり、ここで所定時間は約２秒程度である。
いずれにしても円滑にエンジンの始動を行うことが不可能な状態であるため、初めからエンジンの始動を根本的に防ぐようにしたものであり、ここで所定時間は約２秒程度である。
部分冷却判断段階（Ｓ２）の結果、部分冷却状態ではないか第１待機段階（Ｓ３）を終えた後には、吸気温度と冷却水温及び燃料ラインの燃料温度によるインジェクタの内部温度をモデリングしてメモリに保存しておいた３次元データから、上記の入力段階で入力した吸気温度と冷却水温及び燃料ラインの燃料温度によるインジェクタの内部温度を選定するインジェクタ温度選定段階（Ｓ４）を遂行する。
これは、エンジンの部分冷却状態では燃料ラインの燃料温度よりインジェクタの内部温度が約１２〜１７℃以上高くなって、燃料ラインでは気体状の燃料を除去できても、インジェクタの内部では気体状の燃料が存在して燃料噴射時の始動性を悪化させるようになるため、燃料ラインの燃料圧をインジェクタの内部でも気体状の燃料を除去し得る水準に制御することにより、適切な液体状の燃料噴射で円滑なエンジンの始動性を確保することができる。
次に、インジェクタの内部温度による目標燃料圧をモデリングしたデータから、インジェクタ温度選定段階で選定したインジェクタの内部温度による目標燃料圧を求めて燃料ラインの燃料圧が求められた目標燃料圧に到達したのか判断する目標燃料圧判断段階（Ｓ５）を遂行する。
即ち、燃料ラインの燃料温度による目標燃料圧を求めるのではなく上記のように選定したインジェクタの内部温度による目標燃料圧を求めて、燃料ポンプの駆動により上昇している燃料ラインの燃料圧が予め実験によりデータ化してメモリに記憶しているインジェクタの内部温度による目標燃料圧のモデリングデータから求めた目標燃料圧に到達したか否かを判断して燃料の噴射可否を決定するようにしたものである。
インジェクタの内部温度による目標燃料圧をモデリングしたデータは、燃料の飽和蒸気圧の線図に基づいて作成したものであり、現在選定したインジェクタの内部温度の条件で燃料が気化しない目標燃料圧を求められるようにしたものである。
これは、目標燃料圧を求める時、インジェクタの内部温度ではなく燃料ラインの燃料温度を考慮して求めるようになれば、実質的にはさらに高い温度を有するインジェクタの内部温度によりインジェクタ内部で燃料が気化するので、このような現象を防止するためのものである。
これは、目標燃料圧を求める時、インジェクタの内部温度ではなく燃料ラインの燃料温度を考慮して求めるようになれば、実質的にはさらに高い温度を有するインジェクタの内部温度によりインジェクタ内部で燃料が気化するので、このような現象を防止するためのものである。
目標燃料圧判断段階（Ｓ５）の結果、燃料ラインの燃料圧が目標燃料圧に到達することができなかった場合には、所定時間の間、第１待機段階（Ｓ３）で点灯したランプの点灯状態を維持して燃料噴射をしない第２待機段階（Ｓ６）を遂行する。
ここで、所定時間は車両の商品性側面を考慮して第１待機段階（Ｓ３）の所定時間を含んで２．５〜３．０秒を超えないようにすることが好ましいため、結局第２待機段階（Ｓ６）では最大約０．５〜１．０秒程度さらにランプの点灯状態を維持して燃料噴射を禁止する。
ここで、所定時間は車両の商品性側面を考慮して第１待機段階（Ｓ３）の所定時間を含んで２．５〜３．０秒を超えないようにすることが好ましいため、結局第２待機段階（Ｓ６）では最大約０．５〜１．０秒程度さらにランプの点灯状態を維持して燃料噴射を禁止する。
目標燃料圧判断段階（Ｓ５）の結果、目標燃料圧に到達したか第２待機段階（Ｓ６）を終えた後には、燃料噴射を開始してエンジンの始動をする始動段階（Ｓ７）を遂行することにより、燃焼室に適切な液体状の燃料噴射で円滑なエンジン運転状態ができるようにする。
ところが、エンジンが上記のように始動した後にもインジェクタの高温状態により燃料に気泡が発生してエンジンの作動が円滑にならないかも知れないため、本実施例ではこれを防止するために燃料ポンプを一定時間の間、高速で運転するようにしている。
ところが、エンジンが上記のように始動した後にもインジェクタの高温状態により燃料に気泡が発生してエンジンの作動が円滑にならないかも知れないため、本実施例ではこれを防止するために燃料ポンプを一定時間の間、高速で運転するようにしている。
即ち、部分冷却判断段階（Ｓ２）の結果、部分冷却状態であれば、始動段階（Ｓ７）後に、部分冷却状態でない通常のエンジン運転状態に必要な燃料ポンプの速度より速い速度で所定時間の間燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ増速段階（Ｓ８）を遂行する。
ここで、燃料ポンプの速度は騒音が過度に大きくない範囲内で燃料ポンプが出すことができる最大限の速度であり、各燃料ポンプのモデルにより変わることができる値で、このような高速の燃料ポンプ駆動必要時間はインジェクタ内部の燃料温度がライン内の燃料温度と等しくなる最小時間で約１５秒ないし３０秒程度に設定する。
従って、上記のように円滑にエンジンを始動した以後にも、燃料ポンプを高速で作動することにより燃料ライン内に十分な燃料圧を形成することにより、エンジンの安定した運転状態を確保することができるようになる。
Ｓ１ 入力段階
Ｓ２ 部分冷却判断段階
Ｓ３ 第１待機段階
Ｓ４ インジェクタ温度選定段階
Ｓ５ 目標燃料圧判断段階
Ｓ６ 第２待機段階
Ｓ７ 始動段階
Ｓ８ 燃料ポンプ増速段階
Ｓ２ 部分冷却判断段階
Ｓ３ 第１待機段階
Ｓ４ インジェクタ温度選定段階
Ｓ５ 目標燃料圧判断段階
Ｓ６ 第２待機段階
Ｓ７ 始動段階
Ｓ８ 燃料ポンプ増速段階
Claims (2)
- エンジンの冷却水温、吸気温度及び燃料ラインの燃料温度の情報により行うＬＰＩエンジンの始動制御方法において、エンジン制御部が、始動キーのオン操作により、その時の前記冷却水温、前記吸気温度及び前記燃料ラインの燃料温度の情報をメモリに取り込み、かつ燃料ポンプを作動させる入力段階と、
前記冷却水温と前記吸気温度とが、それぞれ、予め設定した基準値以上であって、前記燃料ラインの燃料温度と、前記メモリに記憶された、以前のエンジン運転オフ時の燃料温度との差が、予め設定した基準値以上である条件で、部分冷却状態と判断する部分冷却判断段階と、
前記部分冷却状態と判断された際に、所定時間、表示ランプを点灯すると共に、インジェクタからの燃料噴射をしない第１待機を指定する第１待機指定段階と、
前記第１待機の遂行後において、前記吸気温度、前記冷却水温および前記燃料ラインの燃料温度から、前記インジェクタの内部温度を選定するインジェクタ温度選定段階と、
選定されたインジェクタの内部温度での目標燃料圧を求めると共に、前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達したかを判断する目標燃料圧判断段階と
前記燃料ラインの燃料圧が前記目標燃料圧に到達できなかった場合、前記インジェクタからの燃料噴射をしない第２待機を指定し、所定の時間、前記第１待機指定段階で点灯した表示ランプの点灯状態を維持する第２待機指定段階と
前記目標燃料圧に到達したと判断された際あるいは前記第２待機の遂行後において、前記インジェクタからの燃料噴射を開始するエンジン始動段階と、
を含むプロセスで、制御されることを特徴とするＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動制御方法。 - 前記部分冷却状態であれば、前記エンジン始動段階以後に、部分冷却状態ではない通常のエンジン運転状態に必要な燃料ポンプの速度より速い速度で所定時間の間燃料ポンプを駆動する燃料ポンプ増速段階、をさらに含んで構成することを特徴とする請求項１に記載のＬＰＩエンジンの部分冷却時の始動制御方法。
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