JP5130069B2 - 内燃機関の燃料ポンプ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、通電により発熱し、燃焼室を加熱するグロープラグを有する内燃機関において、燃料フィルタとともに設けられ、燃料噴射装置に燃料を圧送する燃料ポンプを制御する内燃機関の燃料ポンプ制御装置に関する。
従来の内燃機関の燃料ポンプ制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この燃料ポンプ制御装置は、燃料ポンプを制御するためのコントロールユニットを備えている。コントロールユニットには、イグニッション・スイッチ(以下「IG・SW」という)が接続されている。このIG・SWは、OFF位置、ON位置およびSTART位置のいずれか1つに選択的に切換可能に構成されている。
この制御装置では、運転者による過去のIG・SWの操作状況を学習することによって、燃料ポンプの作動タイミングが決定される。具体的には、IG・SWがOFF位置からON位置に切り換えられたときに、その後の経過時間がカウンタによってカウントされるとともに、その後、IG・SWがON位置からSTART位置に切り換えられたときに、そのときのカウント値が記憶される。このようなカウンタによるカウントとカウンタ値の記憶は、IG・SWが操作されるごとに繰り返し行われる。そして、記憶された所定数のカウント値の平均値を、学習時間として算出する。この学習時間は、運転者がIG・SWをON位置からSTART位置に切り換えるのに要した平均時間に相当する。
この学習時間に基づき、IG・SWがON位置に切り換えられた後、学習時間から第1所定時間を差し引いた時間が経過したときに、低圧ポンプの作動が開始され、学習時間に第2所定時間を加えた時間が経過したときに、低圧ポンプが停止される。これにより、燃料ポンプの作動時間を抑制するとともに、IG・SWがON位置からSTART位置に切り換えられた時点で、燃料ポンプが定常状態に立ち上がるようにする。
以上のように、この従来の燃料ポンプ制御装置では、運転者によるIG・SW操作の学習結果に基づいて、燃料ポンプの作動タイミングおよび時間を決定するにすぎない。このため、燃料ポンプが定常状態に移行する前にスタータが駆動されることがあり、その場合には、燃料圧力の不足により内燃機関を良好に始動することができない。また、燃料の状態にかかわらず、燃料ポンプを制御するので、燃料からワックスが析出する低温時に燃料ポンプが駆動され、ワキシングによる燃料フィルタの目詰まりが発生するおそれがある。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、燃料の低温時におけるワキシングによる燃料フィルタの目詰まりを抑制することができる内燃機関の燃料ポンプ制御装置を提供することを目的とする。
特開平6ー323183号公報
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、通電により発熱し、燃焼室を加熱するグロープラグ21を有する内燃機関2において、燃料フィルタ7とともに燃料供給系(実施形態における(以下、本項において同じ)燃料供給路5)に設けられ、燃料噴射装置12に燃料を圧送する燃料ポンプ(低圧ポンプ6)を制御する内燃機関2の燃料ポンプ制御装置であって、内燃機関2の温度(エンジン水温TW)を検出する機関温度検出手段(水温センサ22)と、内燃機関2の始動に先立ち、検出された機関温度が所定の温度(第1所定温度TW1)よりも低いときに、グロープラグ21による予熱を実行すべきと判定するプラグ予熱判定手段(ECU9、図2のステップ2)と、プラグ予熱判定手段により、予熱を実行すべきと判定されているときに、燃料ポンプの作動を禁止する燃料ポンプ停止手段(ECU9、図4のステップ25)と、を備え、プラグ予熱判定手段は、検出された機関温度に基づき、グロープラグ21による予熱時間(プレグロー時間TPG)を設定し(図2のステップ3)、燃料ポンプ停止手段は、設定された予熱時間の開始時から、燃料ポンプの作動を禁止し(図4のステップ25)、予熱時間の終了時よりも所定時間(作動余裕時間TY)前に、燃料ポンプの作動を開始する燃料ポンプ始動手段(ECU9、図4のステップ27)をさらに備え、所定時間は、燃料ポンプが停止状態から定常状態に立ち上がるのに要する時間に相当することを特徴とする。
この燃料ポンプ制御装置によれば、内燃機関の始動に先立ち、検出された内燃機関の温度が所定の温度よりも低いときに、グロープラグによる予熱を実行すべきと判定される。それに応じてグロープラグによる予熱が実行され、燃焼室が加熱されることによって、内燃機関の始動性が向上する。また、予熱を実行すべきと判定されているときに、燃料ポンプの作動が禁止される。すなわち、燃料ポンプが始動していないときには、その始動を禁止し、燃料ポンプがすでに作動しているときには、これを停止する。内燃機関の温度と燃料の温度は相関性が高く、内燃機関の温度が低いときには燃料の温度も低くなる。したがって、本発明によれば、グロープラグによる予熱を実行すべきと判定されるような内燃機関の低温時、すなわち燃料の低温時における燃料ポンプの作動を適切に禁止することができ、それにより、ワキシングによる燃料フィルタの目詰まりを適切に抑制することができる。また、グロープラグによる予熱およびその実行判定は、ディーゼルエンジンにおいて通常、実行されるものであるので、そのような判定結果を利用しながら、別個の判定手段を必要とすることなく、燃料ポンプの作動を適切に禁止することができる。
また、検出された機関温度に基づき、グロープラグによる予熱時間が設定されるとともに、設定された予熱時間の開始時から、燃料ポンプの作動を禁止する。これにより、機関温度に応じた予熱時間の開始時から、燃料ポンプの作動を禁止するとができる。
さらに、予熱時間の終了時よりも所定時間前に、燃料ポンプの作動を開始する。この所定時間、燃料ポンプが停止状態から定常状態に立ち上がるのに要する時間に相当するので、予熱の完了時までに、燃料ポンプを確実に立ち上がらせ、その定常状態を確保することができる。このため、予熱の完了直後から、燃料ポンプによる燃料の圧送を確実に行うことができる。
発明は、通電により発熱し、燃焼室を加熱するグロープラグ21を有する内燃機関2において、燃料フィルタ7とともに燃料供給系(燃料供給路5)に設けられ、燃料噴射装置12に燃料を圧送する燃料ポンプ(低圧ポンプ6)を制御する内燃機関2の燃料ポンプ制御装置であって、内燃機関2の始動に先立ち、内燃機関2が所定の低温状態にあるときに、グロープラグ21による予熱を実行する予熱実行手段(ECU9)と、燃料の温度TFを検出する燃料温度検出手段(燃料温度センサ25)と、グロープラグ21による予熱の実行中に、検出された燃料温度TFに基づき、燃料が、ワックスが析出するような所定の低温状態にあるか否かを判定するワックス析出判定手段(ECU9、図4のステップ23および24)と、ワックス析出判定手段により、燃料が所定の低温状態にあると判定されているときに、燃料ポンプの作動を禁止する燃料ポンプ停止手段(ECU9、図4のステップ25)と、を備えることを特徴とする。
この燃料ポンプ制御装置によれば、内燃機関の始動に先立ち、検出された内燃機関の温度が所定の低温状態にあるときに、グロープラグによる予熱が実行され、燃焼室が加熱されることによって、内燃機関の始動が促進される。また、予熱の実行中に、燃料温度がワックスが析出するような所定の低温状態であると判定されているときに、燃料ポンプの作動が禁止される。これにより、燃料の実際の温度に応じて、ワックスが析出するような燃料の低温時における燃料ポンプの作動を適切に禁止することができ、ワキシングによる燃料フィルタの目詰まりを確実に抑制することができる。また、ワックスが析出するおそれがなくなった時点で、燃料ポンプの作動禁止を適切に解除でき、燃料ポンプを早期に始動することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による内燃機関の燃料ポンプ制御装置を、これを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)2とともに示している。このエンジン2は、ディーゼルエンジンであり、燃料供給装置1を備えている。
燃料供給装置1は、燃料を貯留する燃料タンク3、燃料を高圧状態で貯留するコモンレール4、および燃料タンク3とコモンレール4を接続する燃料供給路5などを備えている。
燃料供給路5には、燃料タンク3側から順に、低圧ポンプ6、燃料フィルタ7および高圧ポンプ8が設けられている。
高圧ポンプ8には、燃料温度センサ25が設けられている。この燃料温度センサ25は、高圧ポンプ8内の燃料通路の燃料の温度(以下「燃料温度」という)TFを検出し、その検出信号をECU9に出力する。
低圧ポンプ6は、エンジン2を始動するときおよびその運転中、燃料タンク3内の燃料を、燃料フィルタ7を介して高圧ポンプ8に圧送する。この低圧ポンプ6は、電動式のものであり、ECU9からの駆動信号によって制御される。
燃料フィルタ7は、ケースと、濾過部であるエレメント(いずれも図示せず)で構成され、燃料を濾過し、燃料中の異物を取り除く。
高圧ポンプ8は、エンジン2のカムシャフト(図示せず)に連結されており、カムシャフトで駆動されることにより、燃料をさらに昇圧し、コモンレール4に圧送する。
コモンレール4には、ドレインバルブ10が設けられるとともに、燃料噴射路11を介して燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)12が接続されている。
ドレインバルブ10は、燃料戻し路13を介して燃料タンク3に接続されており、コモンレール4内の燃料の圧力が所定の圧力よりも高くなったときに開弁し、コモンレール4内の燃料を、燃料戻し路13を介して燃料タンク3に戻す。
インジェクタ12は、エンジン2の各気筒(図示せず)に設けられており、コモンレール4に貯留された燃料を気筒内に噴射する。このインジェクタ12による燃料の噴射量および噴射タイミングは、ECU9からの駆動信号によって制御される。また、インジェクタ12は、燃料戻し路13を介して燃料タンク3に接続されており、インジェクタ12から噴射されなかった残りの燃料は、燃料戻し路13を介して燃料タンク3に戻される。燃料戻し路13には、逆止弁で構成された調圧器15が設けられており、この調圧器15によって燃料噴射圧力が調整される。
エンジン2には、グロープラグ21、水温センサ22およびスタータ26が設けられている。
グロープラグ21は、エンジン2の各気筒の燃焼室(図示せず)に設けられており、通電により発熱し、燃焼室を加熱する。特にエンジン2の始動時、温度が低いときに、始動性を確保するために、始動に先立ち予熱(以下「プレグロー」という)を行う。このグロープラグ21への通電は、ECU9によって制御される。
水温センサ22は、エンジン2の冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを検出し、その検出信号をECU9に出力する。
スタータ26は、エンジン2のクランクシャフトに接続されており、IG・SW24がSTART位置に切り換えられるのに応じて、ECU9からスタータ信号STが出力されることによって作動し、クランクシャフトを介してエンジン2を始動させる。
さらに、ECU9には、グローランプ23およびIG・SW24が接続されている。グローランプ23は、グロープラグ21によるプレグローの実行状態を表示するものであり、ECU9からの制御信号によって、点灯または消灯される。IG・SW24は、OFF位置、ON位置およびSTART位置のいずれか1つに選択的に切換可能に構成されており、選択されている位置を表す信号をECU9に出力する。
ECU9は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU9は、前述した水温センサ22、燃料温度センサ25およびIG・SW24の検出信号に応じて、エンジン2および燃料の状態を判別するとともに、その判別結果に応じ、インジェクタ12、低圧ポンプ6、グロープラグ21およびグローランプ23の制御を行う。
図2は、プレグロー制御処理を示すフローチャートである。本処理は、エンジン2の始動に先立ち、グロープラグ21によるプレグローを制御するものであり、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、IG・SW24がOFF位置からON位置に切り換えられたか否かを判別する。
この判別結果がYESのときには、エンジン水温TWが第1所定温度TW1(例えば0℃)よりも低いか否かを判別する(ステップ2)。この判別結果がYESで、エンジン2の温度が低いときには、エンジン2の始動性を確保するために、グロープラグ21によるプレグローを実行すべきと判定し、エンジン水温TWに応じてプレグロー時間TPGを算出する(ステップ3)とともに、プレグローを開始する(ステップ4)。
このプレグロー時間TPGは、図3に示すTPGテーブルを検索することによって、算出される。このテーブルでは、プレグロー時間TPGは、エンジン水温TWが上述した第1所定温度TW1とそれよりも低い第2所定温度TW2(例えば−10℃)との間では、エンジン水温TWが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン水温TWが低いほど、エンジン2の温度が低く、エンジン2の始動性を確保するためにより長いプレグロー時間TPGが必要になるためである。また、エンジン水温TWが第2所定温度TW2以下のときには、プレグロー時間TPGは所定時間TPG1(例えば10秒)に設定されている。
図2に戻り、前記ステップ4に続くステップ5では、プレグローの実行中であることを表すために、プレグローフラグF_PGを「1」にセットする。また、アップカウント式のタイマ(図示せず)をスタートさせ(ステップ6)、プレグローの実行中であることを運転者に知らせるために、グローランプ23を点灯し(ステップ7)、本処理を終了する。
一方、前記ステップ1の判別結果がNOで、ON位置へのIG・SW24の切換直後でないときには、プレグローフラグF_PGが「1」であるか否かを判別し(ステップ8)、この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。
一方、ステップ8の判別結果がYESで、プレグローの実行中のときには、前記ステップ6でスタートさせたタイマのタイマ値(以下「プレグロー実行時間」という)TSTが、ステップ3で設定したプレグロー時間TPG以上であるか否かを判別する(ステップ9)。この判別結果がNOのとき、すなわちプレグローの開始後、プレグロー時間TPGが経過していないときには、そのまま本処理を終了し、プレグローを継続する。
一方、ステップ9の判別結果がYESで、プレグローの開始後、プレグロー時間TPGが経過したときには、プレグローを停止(終了)する(ステップ10)とともに、プレグローフラグF_PGを「0」にセットする(ステップ11)。次いで、タイマをリセットし(ステップ12)、グローランプ23を消灯した(ステップ13)後、本処理を終了する。以上のプレグロー制御処理において設定されたプレグロー時間TPGおよびプレグローフラグF_PGは、後述する低圧ポンプ6の制御処理に用いられる。また、このプレグロー制御処理の完了後には、グロープラグ21によるスタートグローやポストグローなどが実行される。
図4は、低圧ポンプ6の制御処理を示すフローチャートである。本処理は、所定時間ごとに実行される。本処理では、まずステップ21において、プレグローフラグF_PGが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、プレグローの実行中でないときには、エンジン2の温度が高く、燃料温度TFも高いと推定されるため、ワキシングが発生するおそれがないとして、低圧ポンプ6を駆動する(ステップ27)。また、低圧ポンプ6が作動禁止状態であることを表すシャットオフフラグF_SOを「0」にセットし(ステップ28)、本処理を終了する。
一方、ステップ21の判別結果がYESで、プレグローの実行中のときには、ステップ22に進み、プレグロー実行時間TSTが、プレグロー時間TPGから所定の作動余裕時間TYを減算した値以上であるか否かを判別する。この作動余裕時間TYは、低圧ポンプ6が停止状態から定常状態に立ち上がるのに要する時間に相当する。
ステップ22の判別結果がNOのときには、燃料温度TFが第1所定温度TFH(例えば5℃)よりも高いか否かを判別する(ステップ23)。この判別結果がYESで、TF>TFHのときには、燃料の実際の温度がワキシングの発生するような低温状態にないとして、前記ステップ27および28に進み、低圧ポンプ6を駆動するとともに、シャットオフフラグF_SOを「0」にセットする。
ステップ23の判別結果がNOのときには、ステップ24に進み、燃料温度TFが第1所定温度TFHよりも低い第2所定温度TFL(例えば0℃)よりも低いか否かを判別する。
この判別結果がYESで、TF<TFLのときには、燃料の実際の温度がワキシングの発生するような低温状態にあると判定し、低圧ポンプ6の作動を禁止する(ステップ25)とともに、そのことを表すために、シャットオフフラグF_SOを「1」にセットし(ステップ26)、本処理を終了する。以上のように、グロープラグ21によるプレグローの実行中で、かつ燃料温度TFが低温状態であるときに、低圧ポンプ6の作動が禁止される。
一方、ステップ24の判別結果がNOで、TFL≦TF≦TFHのときには、そのまま本処理を終了し、それまでの低圧ポンプ6の駆動または作動禁止の状態を維持する。以上のように、燃料温度TFと比較される判定値として、第1および第2所定温度TFH、TFLを設定し、ヒステリシスを設けることによって、低圧ポンプ6の作動および停止のハンチングを防止することができる。
また、ステップ22の判別結果がYESで、TST≧TPG−TYのとき、すなわちプレグローの開始後、プレグロー時間TPGの終了時よりも作動余裕時間TY前のタイミングになったときには、前記ステップ27および28を実行し、低圧ポンプ6を駆動するとともに、シャットオフフラグF_SOを「0」にセットし、本処理を終了する。
図5は、以上のような制御処理をエンジン2が低温状態にある場合に実行したときの動作例を示している。
まず、IG・SW24がOFF位置からON位置に切り換えられると(t1)、プレグロー制御処理により、エンジン2が低温状態であることから、プレグローが開始される(図2のステップ4)とともに、プレグローフラグF_PGが「1」にセットされ、グローランプ23が点灯する。それと同時に、低圧ポンプ制御処理により、プレグローフラグF_PGが「1」であり(図4のステップ21:YES)、かつ燃料温度TFが第2所定温度TFLよりも低いことによって(ステップ24:YES)、低圧ポンプ6の作動が禁止され、シャットオフフラグF_SOが「1」にセットされる。
プレグローの開始後、プレグロー時間TPGから作動余裕時間TYを差し引いた時間が経過すると(t2)、ステップ22の判別結果がYESになり、低圧ポンプ6の作動が開始されるとともに、シャットオフフラグF_SOが「0」にセットされる。
その後、プレグローの開始からプレグロー時間TPGが経過すると(t3)、図2のステップ9の判別結果がYESになり、プレグローが停止されるとともに、プレグローフラグF_PGが「0」にセットされ、グローランプ23が消灯する。このプレグロー制御処理の完了後(t3以降)、運転者がグローランプ23の消灯を見て、IG・SW24をSTART位置に切り換えると、ECU9からスタータ信号STが出力されるのに応じて、スタータ26が駆動され、エンジン2が始動する。その間、グロープラグ21に対して、スタートグロー制御が行われるとともに、IG・SW24がON位置に戻されるのに伴って(t4)、ポストグロー制御が行われる。
以上のように、本実施形態では、エンジン2の始動に先立ち、エンジン水温TWが第1所定温度TW1よりも低いときに、グロープラグ21によるプレグローが実行されるとともに、このプレグローの実行中、原則として低圧ポンプ6の作動が禁止される。すなわち、低圧ポンプ6が始動していないときには、その始動を禁止し、低圧ポンプ6がすでに作動しているときには、これを停止する。これにより、プレグローが実行されるようなエンジン2の低温時、すなわち燃料の低温時における低圧ポンプ6の作動を適切に禁止することができる。したがって、ワキシングによる燃料フィルタ7の目詰まりを抑制することができる。また、プレグローの実行判定の結果を利用しながら、別個の判定手段を必要とすることなく、低圧ポンプ6の作動を適切に禁止できる。
また、プレグロー時間TPGの終了時よりも作動余裕時間TY前に、低圧ポンプ6の作動を開始するので、プレグローの終了時までに、低圧ポンプ6を確実に立ち上がらせ、その定常状態を確保することができる。このため、プレグロー制御処理の完了直後から、低圧ポンプ6による燃料の圧送を確実に行うことができるとともに、スタータ信号の出力に伴って、エンジン2を始動することができる。
さらに、グロープラグ21によるプレグローの実行中に、燃料温度TFが所定温度TFLよりも低いときに、燃料の実際の温度がワキシングを発生するような低温状態であるとして、低圧ポンプ6の作動を禁止する。したがって、燃料の実際の温度に応じて、燃料の低温時における低圧ポンプ6の作動を、より適切に禁止することができ、ワキシングによる燃料フィルタ7の目詰まりを抑制することができる。また、ワックスが析出するおそれがなくなった時点で、低圧ポンプ6の作動禁止を適切に解除でき、低圧ポンプ6を早期に始動することができる。
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、予熱時間の終了時よりも所定時間前に、低圧ポンプ6の作動を開始しているが、予熱時間の終了時に低圧ポンプ6を始動してもよい。
また、実施形態では、エンジン2の温度を表すパラメータとして、エンジン水温TWを用いたが、例えばエンジン2の潤滑油の温度を用いてもよい。さらに、実施形態では、燃料フィルタ7を燃料供給路5に設けているが、燃料戻し路13に設けてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
本発明の燃料ポンプ制御装置を、エンジンおよび燃料供給装置とともに示す図である。 プレグロー制御処理を示すフローチャートである。 プレグロー制御処理で用いられる、プレグロー時間を算出するためのテーブルである。 低圧ポンプ制御処理を示すフローチャートである。 プレグロー制御処理および低圧ポンプ制御処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
符号の説明
2 エンジン(内燃機関)
5 燃料供給路(燃料供給系)
6 低圧ポンプ(燃料ポンプ)
7 燃料フィルタ
9 ECU(プラグ予熱判定手段、燃料ポンプ停止手段、燃料ポンプ開始手段
およびワックス析出判定手段)
12 インジェクタ(燃料噴射装置)
21 グロープラグ
22 水温センサ(機関温度検出手段)
25 燃料温度センサ(燃料温度検出手段)
TW エンジン水温(機関温度)
TF 燃料温度
TPG プレグロー時間(予熱時間)
TW1 第1所定温度(所定の温度)
TY 作動余裕時間(所定時間)

Claims (1)

  1. 通電により発熱し、燃焼室を加熱するグロープラグを有する内燃機関において、燃料フィルタとともに燃料供給系に設けられ、燃料噴射装置に燃料を圧送する燃料ポンプを制御する前記内燃機関の燃料ポンプ制御装置であって、
    前記内燃機関の温度を検出する機関温度検出手段と、
    前記内燃機関の始動に先立ち、前記検出された機関温度が所定の温度よりも低いときに、前記グロープラグによる予熱を実行すべきと判定するプラグ予熱判定手段と、
    当該プラグ予熱判定手段により、予熱を実行すべきと判定されているときに、前記燃料ポンプの作動を禁止する燃料ポンプ停止手段と、を備え
    前記プラグ予熱判定手段は、前記検出された機関温度に基づき、前記グロープラグによる予熱時間を設定し、
    前記燃料ポンプ停止手段は、前記設定された予熱時間の開始時から、前記燃料ポンプの作動を禁止し、
    前記予熱時間の終了時よりも所定時間前に、前記燃料ポンプの作動を開始する燃料ポンプ始動手段をさらに備え、
    前記所定時間は、前記燃料ポンプが停止状態から定常状態に立ち上がるのに要する時間に相当することを特徴とする内燃機関の燃料ポンプ制御装置。
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