JPH11236842A - ディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の運転状態検出手段によって検出された運
転状態に基づいてコントローラが一定周期で目標噴射量
を決定するディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置
において、エンジン始動直後のエンジン温度に基づく目
標噴射量補正を良好に行う。 【解決手段】運転状態がエンジン始動直後の状態を示し
ており、該運転状態として検出されたエンジン温度に応
じて該目標噴射量に加算されるように予め設定された補
正量を、該エンジン始動直後の経過時間に応じて減少さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の電子制御燃料噴射装置に関し、特に車両の運転状態に
基づいて目標噴射量を決定するディーゼルエンジンの電
子制御燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より知られているディーゼルエンジ
ンの電子制御燃料噴射装置では、インジェクタ（噴射
器）に対する制御パラメータとして噴射量、噴射タイミ
ングに加えて、噴射圧も重要であり、この噴射圧制御可
能な電子制御装置が種々開発されている。

【０００３】例えば、特表平６−５１１５２６号では、
油圧作動型のインジェクタ（噴射器）が開示されてい
る。このインジェクタでは、作動流体（エンジンオイ
ル）の圧力作用を、内部に配設された電磁弁などの電子
デバイスを介して制御することにより燃料噴射量とタイ
ミングを制御している。

【０００４】すなわち、インジェクタ内部に形成された
燃料室に比較的低圧の燃料を供給しておき、この燃料に
対し、高圧オイルポンプで加圧されてオイルレール内に
蓄圧されている高圧オイルをオイルレールからインジェ
クタ内の増圧プランジャ受圧面に供給する経路中に配設
された電磁弁にコントローラが通電（開弁）することに
より増圧プランジャが駆動（ストローク）されて燃料噴
射を行うものである。

【０００５】またこのインジェクタでは、作動流体の圧
力（オイルレール内圧）を、高圧オイルポンプに配設さ
れた流量制御弁を介して制御することにより燃料噴射圧
を制御することができる。従って、コントローラは、エ
ンジン運転状態に応じて目標噴射量、目標噴射タイミン
グ 、目標噴射圧を計算し、それぞれの目標値に基づい
て電磁弁の通電時間と通電時期、流量制御弁のデューテ
ィ比を決定している。

【０００６】この他、特公平４−１９３８１号に示され
ているような燃料作動型のインジェクタ（噴射弁）を用
いた電子制御燃料噴射装置もよく知られている。このイ
ンジェクタは、ニードル弁の排圧側に形成された圧力制
御室に高圧燃料を供給しておき、この高圧燃料を、上記
の特表平６−５１１５２６号とは逆にリークさせること
で燃料噴射を行うものである。

【０００７】すなわち、高圧燃料は高圧燃料ポンプで加
圧され、蓄圧器を介してニードル弁先端と上記圧力制御
室に供給されており、圧力制御室のリーク通路に配設さ
れた電磁弁に通電（開弁）することで、燃料噴射が実行
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の制御パラメータ
の内、目標噴射量を考えた場合、上記の特表平６−５１
１５２６号のインジェクタでは、低温時の始動直後（ク
ランキングから完爆状態に移行した直後）に目標噴射量
に対して実噴射量が大きく落ち込み（図１（３）の特性
Ｑ１参照）、回転速度が不安定（最悪、エンジンストー
ル）になることがある。これは、低温時は油温も低く、
従ってオイルは高粘性となっているため、電磁弁開口部
をオイルが通り難く、増圧プランジャが充分にストロー
クしないうちに電磁弁が閉弁されて実噴射量が減少する
からである。

【０００９】このような実噴射量の落ち込みを無くすた
め、この特表平６−５１１５２６号では、オイルレール
に配設した温度センサで油温を検出して、目標噴射量或
いは通電時間を補正（低温時は目標噴射量を増量補正）
しているが、このような油温補正だけでは、上記のよう
に低温始動直後に目標通りの実噴射量を得ることはでき
ない。これは、オイルレール（或いは蓄圧器）内とイン
ジェクタ内で、実際の油温（燃温）の上昇速度が異なる
ことに起因する。

【００１０】すなわち、インジェクタに供給されたオイ
ルは、原理的には１回の噴射毎にインジェクタ外に排出
されるものであるが、実際には相当量が残留している。
そして、インジェクタ内では電磁弁が高速で作動するた
め、残留オイルは攪拌されて速やかに昇温されるが、オ
イルレール内のオイルは、インジェクタあるいはエンジ
ン各部を循環することで徐々に昇温される。

【００１１】従って、図１（４）に示すように、始動直
後にはインジェクタ内の油温Ｔiが速やかに上昇して行
くのに対して、オイルレール内の油温Ｔrは殆ど変化し
ないので、コントローラは始動直後が低温であるとして
目標噴射量を増量補正する。

【００１２】ここで、低温始動直後の実噴射量の落ち込
み分を、同図（２）に実線で示す油温補正特性Ｑcrct1
により目標噴射量を増量補正（即ち、油温補正量をオイ
ルレール内の油温が上昇し始めてから機能するように設
定）すると、同図（３）の特性Ｑ２に示す如く始動直後
の実噴射量が不足してストールしてしまう。また、同図
（２）に点線で示す油温補正特性Ｑcrct2により目標噴
射量を大きく増量補正すると、インジェクタ内の油温上
昇に伴って同図（３）の点線特性Ｑ３に示す如く補正量
過多となって目標以上の燃料噴射が行われ、エンジンの
異常な吹け上がりや白煙の多量発生を招いてしまう。

【００１３】このような問題は、上記の特表平６−５１
１５２６号だけでなく、特公平４−１９３８１号に示さ
れているような燃料作動型のインジェクタについても同
様に生じ得るものである。

【００１４】したがって本発明は、車両の運転状態検出
手段によって検出された運転状態に基づいてコントロー
ラが一定周期で目標噴射量を決定するディーゼルエンジ
ンの電子制御燃料噴射装置において、エンジン始動直後
のエンジン温度に基づく目標噴射量補正を良好に行うこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴
射装置における コントローラは、該運転状態がエンジ
ン始動直後の状態を示しているときに、該運転状態とし
て検出されたエンジン温度に応じて該目標噴射量に加算
されるように予め設定された補正量を、該エンジン始動
直後の経過時間に応じて減少させることを特徴としたも
のである。

【００１６】すなわち本発明は、低温始動直後の目標噴
射量を、図１（１）の特性Ｑstに示すようにエンジン温
度に応じた増量補正すると共に、エンジン始動後の経過
時間に応じて補正量を徐々に減少させて行く。これによ
り、同図（３）の特性Ｑ４に示すようにエンジン温度補
正増量だけでは賄い切れないエンジン始動直後の実噴射
量の落ち込みを時間による補正量を加えることにより防
止し、以て安定した回転速度を実現できる。なお、上記
エンジン温度は作動流体の温度のみならず、冷却水温を
使用しても良い。

【００１７】また、上記の運転状態検出手段は、エンジ
ンの回転速度及び負荷またはアイドル状態を運転状態と
して検出することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るディーゼル
エンジンの電子制御燃料噴射装置の一実施例を示したも
ので、ディーゼルエンジン１は一例として４サイクル４
気筒直噴エンジンであり、吸気系及び排気系等に設けら
れた各種センサの出力信号によってコントローラ（ＥＣ
Ｍ）２が燃料噴射制御を行うシステムとなっている。

【００１９】具体的には、エンジン１のクランクシャフ
ト３に固定された欠歯部４を一部に有する等間隔歯車５
と電磁結合されるように電磁ピックアップで構成された
回転速度センサ６がエンジン１の回転速度（ＮＥ）を検
出してコントローラ２に与える。また、アクセルペダル
７の踏込量（アクセル開度：ＡＣＬ）をポテンショメー
タから成るアクセル開度センサ８が検出してコントロー
ラ２に与える。コントローラ２はアナログ信号のアクセ
ル開度をディジタル信号に変換して取り込む。これら回
転速度センサ６とアクセル開度センサ８とでエンジン１
の最小限度の運転状態検出手段を構成する。

【００２０】この運転状態検出手段としては、好ましく
は吸気管９の吸気圧を検出するように図示の位置に設け
た吸気圧センサ１０、及びエンジン１のシリンダ１２上
部におけるヘッド１１に設けられエンジン水温を検出す
るための水温センサ１３、吸気管９の吸気温を検出する
吸気温センサ１４などが通常設けられコントローラ２に
接続される。

【００２１】また、シリンダ１２の上部には燃料がシリ
ンダ１２内に直接噴射されるように油圧作動型のユニッ
トインジェクタ１６が設けられている。このインジェク
タ１６には、シリンダヘッド１１横に載置されたオイル
レール１７を介して高圧オイルポンプ１８から高圧オイ
ルが供給され、また燃料ポンプ１９から低圧の燃料が供
給されるように接続されている。高圧オイルはコントロ
ーラ２から制御バルブ（ＲＰＣＶ）２０を介して圧力制
御される。

【００２２】すなわち、インジェクタ１６の内部に形成
された燃料室に燃料ポンプ１９から比較的低圧の燃料を
供給しておき、この燃料をオイルポンプ１８からの高圧
オイルによって駆動（ストローク）される増圧プランジ
ャ（図示せず）で加圧することでエンジン回転数に依存
しない噴射圧にて燃料噴射を行うものである。なお、こ
のときのオイル圧（油圧）はセンサ２１ａで検出され、
また油温がセンサ１２ｂで検出されてコントローラ２に
フィードバックされている。

【００２３】そして、オイルポンプ１８の高圧オイルを
オイルレール１７からインジェクタ１６内の増圧プラン
ジャ受圧面に供給する経路中には電磁弁（図示せず）が
配設されており、この電磁弁をコントローラ２からの制
御信号により通電（開弁）制御することで燃料噴射が実
行される。

【００２４】すなわち、コントローラ２は、目標噴射量
に基づいて、上記電磁弁への通電時間（パルス幅または
デューティ比）を決定し、このパルス幅で上記電磁弁を
通電することによりインジェクタ１６からの燃料噴射量
を制御する。なお、２２はエンジン始動を補助するため
のグロープラグである。

【００２５】また、エンジン１の排気管２３から吸気管
９にはＥＧＲ（排気ガス再循環）管２４が接続されてお
り、排気ガスの一部を吸気側に戻すことによりエンジン
１の燃焼温度を低下させ以て窒素酸化物を減少させてい
る。このＥＧＲ管２４の途中にはＥＧＲ弁２５が設けら
れている。このＥＧＲ弁２５は真空ポンプ２６による負
圧を利用した制御弁（ＥＶＲＶ）２７によってその弁リ
フト量が制御されるとともにこのリフト量（負圧）がセ
ンサ２９によって検出されコントローラ２に与えられて
いる。

【００２６】さらに、自動変速機（図示せず）の作動油
温を検出できる位置に設けられた油温センサ３０、シフ
トレバー（図示せず）のシフト位置を検出できる位置に
設けられたシフト位置検出スイッチ３１、及びイグニッ
ションキーの位置を検出するキースイッチ３２がコント
ローラ２に接続されている。なお、この燃料噴射制御系
についての更に詳しい説明は、特表平６−５１１５２７
号公報を参照することができる。

【００２７】図３は、コントローラ２による目標噴射量
の演算概念図を示す。まず、基本目標噴射量算出部に
おいて、回転速度センサ６で検出された回転速度ＮＥと
アクセル開度センサ８で検出されたアクセル開度ＡＣＬか
ら、マップ参照により基本目標噴射量Ｑbaseが求められ
る。

【００２８】また、アイドル目標噴射量算出部では、
水温センサ１３で検出された水温Ｔｗに応じたアイドル
目標噴射量Ｑfcを、回転速度ＮＥとアイドル目標回転速
度Ｎidleとの偏差に基づくＰＩＤ制御によって補正し、
アイドル目標噴射量Ｑidleを求める。

【００２９】さらに、アイドル判定部では、回転速度
ＮＥが所定の低速範囲にあり且つ、アクセル開度ＡＣＬ
が所定低開度（例えば０％）以下にあるときをアイドル
状態と判定し、それ以外の時を非アイドル状態と判定す
る。

【００３０】そして、切替部は、アイドル判定部が
非アイドル状態と判定した場合には算出部からの基本
目標噴射量Ｑbaseを選択し、アイドル状態と判定した場
合には算出部からのアイドル目標噴射量Ｑidleを選択
する。そして、選択したいずれの目標噴射量Ｑbase／Ｑ
idleの場合でも基本目標噴射量Ｑbaseとして出力する。

【００３１】補正部では、本発明特有の低温始動補正
量Ｑstの他、特表平６−５１１５２６号に開示されてい
るような水温センサ１３によって検出される水温Ｔw又
は油温センサ２１ｂによって検出される油温Ｔoilに基
づく油温補正量Ｑoilや吸気温Ｔmに基づく補正量Ｑmな
ど、各種の補正量Ｑcompが求められる。

【００３２】上記の補正量Ｑcompを基本目標噴射量Ｑba
seに加算（場合によっては減算）することで、補正目標
噴射量Ｑcrctが求められる。始動目標噴射量算出部で
は、回転速度ＮＥと水温Ｔwから、マップ参照によって
始動目標噴射量Ｑcrが求められる。

【００３３】始動判定部では、回転速度ＮＥが所定の
完爆回転速度以下の時を始動状態と判定し、完爆回転速
度以上の時を通常状態（始動完了）と判定している。そ
して、切替部において、始動判定部で始動状態と判
定された場合には補正目標噴射量Ｑcrctが選択され、通
常状態と判定された場合には始動目標噴射量Ｑcrが選択
され、それぞれで計算された噴射量Ｑcomp／Ｑcrを最終
目標噴射量Ｑdsrとして出力する。

【００３４】コントローラは、これら各部の計算を一定
時間周期で行う。また、コントローラは、各気筒の燃料
噴射前の所定クランク角（例えばBTDC40°CA) になる
と、割り込み処理により上記最終目標噴射量Ｑdsrに基
づいてインジェクタ１６の電磁弁のパルス幅を決定す
る。

【００３５】図４には、図３に示した補正部において
求めた補正量Ｑcomp（＝Ｑdr＋Ｑoil＋Ｑtm＋…）の
内、本発明に直接関係する低温始動補正量Ｑstの算出フ
ローチャートが示されている。まず、ステップＳ１で
は、キースイッチ部３２によって検出されるイグニッシ
ョンキー のON/OFF状態を判定し、キーON時はステップ
Ｓ２へ進んで低温始動補正フラグＦＳＴの状態を確認す
る。

【００３６】このフラグＦＳＴはイグニッションキーが
ＯＦＦであるとき（エンジン停止時）に、ステップＳ１
１でセット（ＦＳＴ＝１）されているので、最初の本ル
ーチン実行時には、ステップＳ２からステップＳ３に進
む。ステップＳ３では、その時に読み込まれている水温
Ｔwからマップ参照により低温始動補正量Ｑst（これは
図１（１）においてクランキング時から通常運転時に移
行する時点（縦軸位置）での補正量であり上述の如く低
温ほど大きく設定されている）を求めると共にステップ
Ｓ４でフラグＦＳＴ（＝１）をクリア してエンジン始
動が終了されたことを保存し、ステップＳ５へ進む。

【００３７】ステップＳ２において上記フラグＦＳＴが
既にクリア（ＦＳＴ＝０）されていたときは、ステップ
Ｓ３，Ｓ４の処理を飛ばしてステップＳ５へ進む。ステ
ップＳ５では、上記補正量Ｑstが０以下であるか否かを
判定し、０以下の時は油温が高い状態（エンジンが温ま
っている状態）であるのでステップＳ６で強制的に補正
量Ｑstを０として、本ルーチンを終了する。

【００３８】ステップＳ５で補正量Ｑstが０を上回って
いるときは、エンジンが冷えているときであり、ステッ
プＳ７へ進んでタイマ（初期値＝０）をカウントアップ
し、ステップＳ８でカウント値ＣＮＴが所定値ＣＮＴ
Ｌｖを上回るまでステップＳ１〜Ｓ８を繰り返し、上回
ったことが分かったときはステップＳ９でカウント値ＣＮＴ
をクリアすると共にステップＳ１０で上記補正量Ｑstを
一定量Ｑst＿DEC減量して（図５参照）から本ルーチン
を終了する。

【００３９】なお、２回目以降の本ルーチン実行時には
次の周期ではフラグＦＳＴ＝０（始動開始後）であるの
で、上記のようにステップＳ３，Ｓ４は経由せず、図５
に示す如く、一定量Ｑst＿DECだけさらに減量して行
く。 以上のルーチンを繰り返すことにより、始動直後
の実噴射量の落ち込み分に相当する補正量（図１，５）
を得ることができる。

【００４０】また、本発明は、油圧作動型のユニットイ
ンジェクタシステムに用いるだけでなく、特公平４−１
９３８１号に示されるような燃料作動型の噴射システム
に適用することもできる。

【００４１】なお、上記の実施例では、目標噴射量で制
御を行っているが、インジェクタ内の電磁弁に対するコ
マンドパルスのパルス幅（デューティ比）を補正しても
よいことは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るディー
ゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置は、運転状態がエ
ンジン始動直後の状態を示しており、該運転状態として
検出されたエンジン温度に応じて該目標噴射量に加算さ
れるように予め設定された補正量を、該エンジン始動直
後の経過時間に応じて減少させるように構成したので、
始動直後の実噴射量が不足してストールしたり、あるい
は補正量過多となってエンジンの異常な吹け上がりや白
煙の多量発生を招くようなことが無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明及び従来例に係るディーゼルエンジンの
電子制御燃料噴射装置の原理説明図である。

【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃
料噴射装置の一実施例を示したシステム構成図である。

【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃
料噴射装置の動作を概念的に示したブロック図である。

【図４】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃
料噴射装置におけるコントローラで実行される制御プロ
グラムのフローチャート図である。

【図５】図４のフローチャートに対応した本発明の動作
説明図である。

【符号の説明】

１はディーゼルエンジン、２はコントローラ（ＥＣ
Ｍ）、３はクランクシャフト、４は欠歯部、５は歯車、
６は回転速度センサ、７はアクセルペダル、８はアクセ
ル開度センサ、９は吸気管、１０は吸気圧センサ、１１
はシリンダヘッド、１２はシリンダ、１３は水温セン
サ、１４は吸気温センサ、１５は吸入スロットル弁、１
５ａはスロットル弁位置センサ、１６はインジェクタ、
１７はオイルレール、１８はオイルポンプ、１９は燃料
ポンプ、２０は制御弁、２１ａは油圧センサ、２１ｂは
油温センサ、２２はグロープラグ、２３は排気管、２４
はＥＧＲ管、２５はＥＧＲ弁、２６は真空ポンプ、２７
は負圧制御弁（ＥＶＲＶ）、２９は負圧センサ、３０は
自動変速機の油温センサ、３１はシフト位置検出スイッ
チ、３２はイグニッションキースイッチ部、をそれぞれ
示す。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の運転状態検出手段によって検出され
   た運転状態に基づいてコントローラが一定周期で目標噴
   射量を決定するディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射
   装置において、 該コントローラは、該運転状態がエンジン始動直後の状
   態を示しているときに、該運転状態として検出されたエ
   ンジン温度に応じて該目標噴射量に加算されるように予
   め設定された補正量を、該エンジン始動直後の経過時間
   に応じて減少させることを特徴としたディーゼルエンジ
   ンの電子制御燃料噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 該エンジン温度が、エンジン水温又はエンジン油温であ
   ることを特徴としたディーゼルエンジンの電子制御燃料
   噴射装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 該運転状態検出手段が、エンジンの回転速度及び負荷ま
   たはアイドル状態を運転状態として検出することを特徴
   としたディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置。