JPH1193735A

JPH1193735A - ディーゼルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH1193735A
Application number: JP9253467A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Uehara; 哲也上原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JP3580099B2

Abstract

(57)【要約】【課題】暖機完了前のエンジン温度状態に関係なく、
失火、白煙の抑制と燃焼騒音、ＮＯｘ排出量の抑制との
両立を図る。【解決手段】主噴射に先立ってパイロット噴射を行う
ディーゼルエンジンにおいて、前記パイロット噴射の噴
射量を暖機完了前は暖機完了後よりも多く設定する手段
を設けた。冷機時に主噴射された燃料に着火するときの
筒内温度を暖機完了後とほぼ同じに保つことで、パイロ
ット噴射量の不足による主噴射燃料の失火やＨＣ排出の
増加の心配もなく、冷機時の熱発生パターンが暖機完了
後とほぼ同等なり、これによって、失火、白煙の抑制と
燃焼騒音、ＮＯｘ排出量の抑制との両立を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はディーゼルエンジ
ンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼形態は、着火
遅れ期間中にシリンダ内に噴射された燃料が、蒸発、混
合しつつ一気に燃焼（予混合燃焼）し、それに拡散燃焼
が引き続く燃焼形態（この燃焼形態を以下、通常の拡散
燃焼方式という）であり、初期の予混合燃焼による急激
な熱発生により、いわゆるディーゼルノック音が発生す
るので、その対策として、コモンレール式燃料噴射装置
を用いるとともに、主噴射に先立ち小量の燃料を噴射す
る、いわゆるパイロット噴射を行うものが提案されてい
る（１９９５年ウィーンモータシンポジウム、FIAT発
表、タイトル：THEPOTENTIALS OF A NEW COMMON RAIL
DIESEL FUEL INJECTION SYSTEM FOR THENEXT GENERATIO
N OF DI DIESEL ENGINES ）。このものでは、パイロッ
ト噴射された小量の燃料の燃焼を火種とし、主噴射され
た燃料を、拡散燃焼を主体とした緩やかな燃焼とするこ
とにより、ディーゼルノック音を抑制するのである。ま
た、暖機完了前（冷機時）にパイロット噴射を行うと、
早期に噴射されたパイロット噴射の燃料が着火しやすい
ため、それが火種となり、主噴射された燃料の失火を抑
制する効果がある。拡散燃焼を主体とした緩やかな燃焼
となることからはＮＯｘの排出量の抑制にも効果があ
る。

【０００３】このほか、コモンレール式燃料噴射装置を
用いるとともに、パイロット噴射を行うものとして、特
開平５−３０２５３７号や特開平９−８９１４７号等の
公報に記載されたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、暖機完了前
でＥＧＲを行っていない場合は、パイロット噴射により
失火や白煙の抑制、ディーゼルノック音の低減、ＮＯｘ
排出量の低減の各効果が期待できる。

【０００５】しかしながら、極低温時にパイロット噴射
量が少ないと、パイロット噴射燃料による発熱のみでは
十分な昇温が得られず、失火やＨＣの増加を抑制しきれ
ない。かといってパイロット噴射燃料が大き過ぎるとき
はディーゼルノック音が増大してしまう。よって、パイ
ロット噴射はエンジンの暖機状態に応じてきめ細かく制
御する必要があるが、そのような制御は従来提案されて
いなかった。

【０００６】一方、パイロット噴射以外の燃焼騒音低減
手段として、予混合燃焼を主体とする低温予混合燃焼を
させる方法がある。この低温予混合燃焼と拡散燃焼を促
進する上記のパイロット噴射は全く異なる燃焼形態であ
り、組み合わせることは不可能である。すなわち、パイ
ロット噴射により拡散燃焼割合が増加するため、低温予
混合燃焼は実現不可能となる。また、暖機完了後にＥＧ
Ｒを行っている状態で多量のパイロット噴射を行ったの
では、スモークや粒子状物質が、パイロット噴射を行わ
ない場合と比べ激しく増大するのである。

【０００７】そこで本発明は、暖機完了前は暖機完了後
よりもパイロット噴射量を多くすることにより、暖機完
了前のエンジン温度状態に関係なく、失火、白煙の抑制
と燃焼騒音、ＮＯｘ排出量の抑制との両立を図ることを
第１の目的とする。また、暖機完了後でＥＧＲを行って
いる状態において、スモークや粒子状物質が増大しない
ようにすることを第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、図１６
に示すように、主噴射に先立ってパイロット噴射を行う
手段６１と、暖機が完了したかどうかを判定する手段６
２と、この判定結果より暖機完了前は暖機完了後よりも
前記パイロット噴射の噴射量を多く設定する手段６３と
を設けた。

【０００９】第２の発明では、第１の発明において前記
暖機完了前のパイロット噴射の噴射量をエンジン温度が
低いほど多くする。

【００１０】第３の発明では、図１７に示すように、主
噴射に先立ってパイロット噴射を行う手段６１と、暖機
が完了したかどうかを判定する手段６２と、この判定結
果より暖機完了後は前記パイロット噴射を中止する手段
７１とを設けた。

【００１１】第４の発明では、第３の発明において前記
パイロット噴射の噴射量をエンジン温度が低いほど多く
する。

【００１２】第５の発明では、第１から第４までのいず
れか一つの発明においてエンジン温度が第１の所定値よ
り低い温度域でＥＧＲを行わず、この第１の所定値と第
１の所定値より高い第２の所定値の温度域でエンジン温
度が高いほどＥＧＲ率を高くする。

【００１３】第６の発明は、第１から第５までのいずれ
か一つの発明において極低温時に前記パイロット噴射に
先行して小量の燃料を噴射する。

【００１４】第７の発明では、第６の発明において前記
パイロット噴射に先行する小量の噴射量をエンジン温度
が低いほど多くする。

【００１５】第８の発明では、第１から第５までのいず
れか一つの発明において低温時に前記パイロット噴射時
期を進める。

【００１６】第９の発明では、第８の発明において前記
パイロット噴射時期の進角量をエンジン温度が低いほど
大きくする。

【００１７】第１０の発明では、第１から第９までのい
ずれか一つの発明において低温時に主噴射の後にポスト
噴射として小量の燃料を噴射する。

【００１８】第１１の発明では、第１０の発明において
前記ポスト噴射量をエンジン温度が低いほど多くする。

【００１９】第１２の発明では、第１から第１１までの
いずれか一つの発明において前記エンジン温度が冷却水
温である。

【００２０】第１３の発明では、第１から第１２までの
いずれか一つの発明において前記パイロット噴射を低負
荷域または低回転域に限る。

【００２１】

【発明の効果】主噴射に先立ちパイロット噴射を行うも
のがすでに提案されており、このものによれば、パイロ
ット噴射された小量の燃料の燃焼を火種とし、主噴射さ
れた燃料を、拡散燃焼を主体とした緩やかな燃焼とする
ので、ＮＯｘ排出量（およびディーゼルノック音）の抑
制に効果があり、かつ暖機完了前（冷機時）にパイロッ
ト噴射を行うと、早期に噴射されたパイロット噴射の燃
料が着火しやすいため、それが火種となり、主噴射され
た燃料の失火を抑制する効果もあることを前述した。

【００２２】しかしながら、極低温時にパイロット噴射
量が少ないと、パイロット噴射燃料による発熱のみでは
十分な昇温が得られず、失火やＨＣの増加を抑制しきれ
ない。かといってパイロット噴射燃料が大き過ぎるとき
はディーゼルノック音が増大してしまう。

【００２３】これに対して第１の発明では、暖機完了前
のほうがパイロット噴射量を多くすることで、主噴射さ
れた燃料に着火するときの筒内が暖機完了後とほぼ同じ
温度に保たれる。

【００２４】このように暖機完了前に主噴射された燃料
に着火するときの筒内温度を暖機完了後とほぼ同じに保
つことにより、パイロット噴射量の不足による主噴射燃
料の失火やＨＣ排出の増加の心配もなく、暖機完了前の
熱発生パターンが暖機完了後とほぼ同等なり、これによ
って、失火、白煙の抑制と燃焼騒音、ＮＯｘ排出量の抑
制との両立を図ることが可能となった。

【００２５】第２の発明では、暖機完了前のパイロット
噴射の噴射量をエンジン温度が低いほど多くするので、
冷間始動時のエンジン温度状態や暖機完了までのエンジ
ン温度の変化に関わらず、パイロット噴射量を過不足な
く与えることができる。

【００２６】一方、パイロット噴射により拡散燃焼割合
が増加し、スモークや粒子状物質が、パイロット噴射を
行わない場合と比べ激しく増大してしまうのであるが、
第３の発明では、暖機完了後はパイロット噴射をやめる
ようにしたので、暖機完了後もパイロット噴射を行うこ
とによる、スモーク、粒子状物質の増大を防ぐことがで
きる。

【００２７】第６の発明では、パイロット噴射量の限度
を超える燃料分を、パイロット噴射にさらに先行して噴
射することで、パイロット噴射量がディーゼルノックを
生じる限度を超えないようにしたので、要求パイロット
噴射量が多くなる極低温時においても、失火や白煙排出
量の増加を抑制しつつ、ディーゼルノックをも抑制する
ことができる。

【００２８】特に極低温時にはパイロット噴射された燃
料の着火遅れ期間が長びいてしまうが、第８の発明のよ
うに、低温時にパイロット噴射の噴射時期を進角させる
ことで、パイロット噴射された燃料の燃焼するタイミン
グを最適化することができ、これによって、第６の発明
と同様の効果が生じる（要求パイロット噴射量が多くな
る極低温時においても、失火や白煙排出増加を抑制しつ
つ、ディーゼルノックをも抑制することができる）。

【００２９】暖機促進のための排気絞りは、排気を絞る
ためのバタフライ弁等の付加装置が必要となり、コスト
が増大してしまうのであるが、第１０の発明によれば、
ポスト噴射に伴う燃焼期間の増加で排気温度が上昇し、
排気ポートまわりから冷却水へと伝達される放熱量が増
加するので、暖機完了前の暖機促進に効果があり、排気
絞り弁等の付加装置を設けることなく暖機完了までの時
間を短縮することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１において、１はディーゼルエ
ンジンの本体で、コモンレール式の燃料噴射装置１０を
備える。

【００３１】ここで、コモンレール式の燃料噴射装置１
０の構成そのものは公知（第１３回内燃機関シンポジウ
ム講演論文集第７３頁〜第７７頁参照）であるので、図
２により概説する。

【００３２】この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク
１１、燃料供給通路１２、サプライポンプ１４、コモン
レール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７
からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は
燃料供給通路１５を介して蓄圧室１６にいったん蓄えら
れたあと、蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１
７に分配される。

【００３３】ノズル１７は、針弁１８、ノズル室１９、
ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２１、油
圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下方）に付
勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン２２への
燃料供給通路２４、この通路２４に介装される三方弁
（電磁弁）２５などからなり、ノズル内の通路２０と２
４が連通して油圧ピストン２２上部とノズル室１９にと
もに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦＦ時（ポート
ＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）には、油圧ピスト
ン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積より大きいこと
から、針弁１８が着座状態にあるが、三方弁２５がＯＮ
状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢとＣが連通）にな
ると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻し通路２８を介
して燃料タンク１１に戻され、油圧ピストン２２に作用
する燃料圧力が低下する。これによって針弁１８が上昇
してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁２
５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧ピストン２２に
蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了す
る。つまり、三方弁２５のＯＮ時間により燃料噴射量が
調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであれば、ＯＮ時間
が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。２６は逆止弁、
２７はオリフィスである。

【００３４】この燃料噴射装置１０にはさらに、蓄圧室
圧力を調整するため、サプライポンプ１４から吐出され
た燃料を戻す通路１３に圧力調整弁３１を備える。この
調整弁３１は通路１３の流路を開閉するもので、蓄圧室
１６への燃料吐出量を調整することにより蓄圧室圧力を
調整する。蓄圧室１６の燃料圧力によっても燃料噴射量
は変化し、三方弁２５のＯＮ時間が同じであれば、蓄圧
室１６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射量が多くな
る。

【００３５】アクセル開度センサ３３、エンジン回転数
とクランク角度を検出するセンサ３４、気筒判別のため
のセンサ３５、水温センサ３６からの信号が入力される
コントロールユニット４１では、エンジン回転数とアク
セル開度に応じて主噴射の目標燃料噴射量と蓄圧室１６
の目標圧力を演算し、圧力センサ３２により検出される
蓄圧室圧力がこの目標圧力と一致するように圧力調整弁
３１を介して蓄圧室１６の燃料圧力をフィードバック制
御する。また、演算した主噴射の目標燃料噴射量に対応
して三方弁２５のＯＮ時間を制御する。

【００３６】さて、冷機時でＥＧＲを行っていない場合
は、主噴射に先立ち、短時間だけ三方弁２５をＯＮ状態
にして小量の燃料を噴射する、いわゆるパイロット噴射
により、失火や白煙の抑制、ディーゼルノック音の低
減、ＮＯｘ排出量の低減の各効果が期待できるのである
が、極低温時にパイロット噴射の噴射量が少ないと、パ
イロット噴射燃料による発熱のみでは十分な昇温が得ら
れず、失火やＨＣ増加が抑制しきれない。かといってパ
イロット噴射量が大き過ぎるときはディーゼルノック音
が増大してしまう。

【００３７】これに対処するため本発明の第１実施形態
では、暖機完了前のパイロット噴射量を暖機完了後より
多く設定する。

【００３８】コントロールユニット４１で行われるこの
制御を図３のフローチャートに基づいて説明する。

【００３９】図３はパイロット噴射量を演算するための
もので、一定時間ごとに実行する。まずステップ１では
エンジンの回転数Ｎｅ、主噴射の目標燃料噴射量（エン
ジンの負荷相当である）Ｑｆ、エンジンの冷却水温Ｔｗ
を読み込み、ステップ２においてこれらに応じてパイロ
ット噴射量を決定する。このパイロット噴射量は図示し
ないが、さらに三方弁２５のＯＮ期間に換算される。

【００４０】そして、図示しないフローにおいて、主噴
射に先立つ所定のタイミングでパイロット噴射量に対応
する期間だけ三方弁２５がＯＮ状態にされる。なお、主
噴射の噴射開始時期は暖機完了前（図では低水温時）も
基本的に暖機完了後と同等である（図５参照）。暖機完
了後の主噴射の噴射時期は、重視する項目（ＮＯｘ、粒
子状物質、燃焼騒音、燃費）等により異なり、ここでは
ＮＯｘの排出量を低減するため、遅角側の値を採用して
いる。

【００４１】上記のパイロット噴射量は主噴射燃料の着
火時の筒内が、冷却水温Ｔｗに関係なく、失火を生じな
いほぼ一定温度に保たれるように設定するもので、たと
えば、低回転域かつ低負荷域で、図４に示したように冷
却水温Ｔｗが低いほど多くなるように設定している。

【００４２】また、図６は冷却水温が一定の条件での暖
機完了後に対する暖機完了前のパイロット噴射量の増量
特性を示し、低回転かつ低負荷になるほど暖機完了前の
パイロット噴射量の増量が多くなっている。これは低回
転のほうが圧縮端温度が低く、また圧縮行程の熱損失も
大きいこと、また、低負荷のほうが、いったん火がつい
たとしても燃焼が持続しにくいこと（すなわち低回転か
つ低負荷ほど失火、白煙の問題は大きい）により、それ
をリカバーするための要求パイロット噴射量が多くなる
ためである。

【００４３】ここで、第１実施形態の作用効果を説明す
る。

【００４４】一般的にディーゼルエンジンでは、燃料の
着火は圧縮されたシリンダ内高温空気による自己着火で
あるため、圧縮端温度の低い暖機完了前は、失火に陥り
やすい。また、失火に至らないまでも、未燃燃料の排出
により、白煙、ＨＣの排出が増加するという問題があ
る。従来は、このような問題に対処するため、低水温時
の燃料噴射時期を進めることが一般的に行われている
（昭和６３年６月、（株）山海堂発行の『ディーゼル燃
料噴射』ｐ．１５４参照）。しかしながら、失火対策の
ための上記燃料噴射時期（主噴射の噴射時期）の進角
は、その一方でＮＯｘ排出量の増大という別の問題を招
く。つまり、主噴射の噴射時期の変更では、失火の抑制
とＮＯｘ排出量の抑制との両方を満足させることはでき
ないのである。

【００４５】これに対処するものとして、コモンレール
式燃料噴射装置を用いるとともに、主噴射に先立ちパイ
ロット噴射を行うものが提案されており、このものによ
れば、パイロット噴射された小量の燃料の燃焼を火種と
し、主噴射された燃料を、拡散燃焼を主体とした緩やか
な燃焼とするので、ＮＯｘ排出量（およびディーゼルノ
ック音）の抑制に効果があり、かつ暖機完了前にパイロ
ット噴射を行うと、早期に噴射されたパイロット噴射の
燃料が燃焼し、それが火種となり、主噴射された燃料の
失火を抑制する効果もあることを前述した。

【００４６】しかしながら、極低温時にパイロット噴射
の噴射量が少ないと、パイロット噴射燃料による発熱量
のみでは十分な昇温が得られず、失火やＨＣ増加が抑制
しきれない。

【００４７】これに対して、この実施形態では主噴射の
噴射開始時期は暖機完了前も基本的に暖機完了後と同等
であるとともに、回転数と負荷（Ｑｆ）が同一の条件で
暖機完了前は暖機完了後よりパイロット噴射量が増やさ
れるので、パイロット噴射による発熱量が多くなる。つ
まり、回転数と負荷が同一であれば暖機完了前のほうが
パイロット噴射量を多くすることで、主噴射された燃料
に着火するときの筒内が暖機完了後とほぼ同じ温度に保
たれる。

【００４８】このように暖機完了前に主噴射された燃料
に着火するときの筒内温度を暖機完了後とほぼ同じに保
つことにより、パイロット噴射量の不足による主噴射燃
料の失火やＨＣ排出の増加の心配もなく、冷間始動時の
水温状態や暖機完了までの水温状態の変化に関わらず、
ほぼ同等の熱発生パターンとなり、これによって、失
火、白煙の抑制と燃焼騒音、ＮＯｘ排出量の抑制との両
立を図ることが可能となった。

【００４９】図７、図８、図９、図１０は第２実施形態
で、それぞれ第１実施形態の図１、図３、図４、図５に
対応する。なお、第１実施形態と同一部分には、同一の
番号やステップ番号を付けている。

【００５０】第２実施形態は、暖機完了前に第１実施形
態と同じにパイロット噴射を行い、暖機完了とともにパ
イロット噴射を中止して低温予混合燃焼をさせるように
したものである。

【００５１】ここで、低温予混合燃焼は、ＥＧＲ量を増
やすことによる酸素濃度の低下と、燃料噴射時期の大幅
な遅角化により、燃料の噴射開始から着火までの着火遅
れ期間を長期化し、着火遅れ期間中に十分燃料を蒸発、
混合させ、拡散燃焼量を抑制して予混合燃焼割合を増加
させる燃焼である。通常は、予混合燃焼量が多いと、急
激な燃焼により燃焼騒音が増加するのであるが、この燃
焼では、多量のＥＧＲによる酸素濃度の低下と、噴射時
期の遅角化と着火遅れ期間長期化による燃焼開始時の温
度低下により燃焼速度が低下するため、燃焼騒音が大幅
に低減し、同時に拡散燃焼割合が少ないこと、低温で燃
焼することにより、ＮＯｘ、スモークや粒子状物質の排
出を抑制することも可能となるのである。こうした低温
予混合燃焼をさせる方法はたとえば特開平７−４２８７
号、特開平９−４２０１５号公報により公知であるの
で、詳細な説明は省略し、図７にＥＧＲ通路５１とＥＧ
Ｒ量を調整するためのバルブ５２だけを示している。

【００５２】図８において図３と相違する部分を主に説
明すると、ステップ１１ではエンジン運転条件（Ｎｅ、
Ｑｆ）と冷却水温Ｔｗに応じて目標ＥＧＲ率とパイロッ
ト噴射量を決定する。

【００５３】ＥＧＲ率は、ＮＯｘと粒子状物質の排出の
バランスによりマッチングすべき値であり、低温予混合
燃焼が可能な必要最低限の値よりも多く入れる運転域が
あり、図９はこのような運転域を想定した場合のもので
ある。

【００５４】ここで、目標ＥＧＲ率は、図９に示すよう
に、冷却水温Ｔｗが第１の所定値Ｔｗ１未満となる場合
に０である（つまりＥＧＲを行わない）。これは従来と
同様である。ＴｗがＴｗ１未満となる低温時にＥＧＲを
行わないのは次の理由からである。ディーゼルエンジン
でＮＯｘ排出量を低減するためにはＥＧＲが有効である
ことが知られているが、エンジンの低温時は、失火の発
生、白煙、ＨＣの増加、シリンダボア、ピストンリング
の摩耗による耐久性低下、バルブへのデポジット堆積の
問題が特に顕著なため、ＥＧＲを行わないのである。

【００５５】Ｔｗが所定値Ｔｗ１以上の場合は冷却水温
Ｔｗの上昇に合わせて目標ＥＧＲ率を徐々に大きくして
いき、Ｔｗが所定値Ｔｗ１よりも高い第２の所定値Ｔｗ
２となったら、暖機完了と判断し、目標ＥＧＲ率を所定
値にする。なお、図９では負荷と回転が同一の条件で考
えているため、暖機完了後の目標ＥＧＲ率が一定になっ
ている。Ｔｗ１よりＴｗ２までの温度域で冷却水温Ｔｗ
に応じて目標ＥＧＲ率を徐々に増加させるのは、低水温
時のＥＧＲによる弊害（摩耗、失火等）が問題にならな
い範囲で最大限にＥＧＲ率を大きくしたからで、このと
き、必然的に右上がり特性となるのである。最大限にＥ
ＧＲ率を大きくしたいのは、ＮＯｘの排出抑制のためで
ある。

【００５６】一方、パイロット噴射量は、第１実施形態
と同様にＴｗの上昇とともに減少させ、Ｔｗ、目標ＥＧ
Ｒ率とも十分高くなったタイミング、つまりＴｗが所定
値Ｔｗ３以上で低温予混合燃焼が可能と判断し、０とす
る（つまりパイロット噴射を行わない）。これは次の理
由からである。低温予混合燃焼させる場合には、ＥＧＲ
率を所定値以上にする必要がある。また、低温予混合燃
焼させることにより、パイロット噴射に頼ることなく燃
焼騒音を低減することが可能である。したがって、ＥＧ
Ｒ率が所定値を超えたタイミングでパイロット噴射を止
めるのである。

【００５７】さて、拡散燃焼を促進するパイロット噴射
と予混合燃焼を主体とする低温予混合燃焼とを組み合わ
せることは不可能であった。これは、パイロット噴射に
より拡散燃焼割合が増加するため、暖機完了後にＥＧＲ
を行っている状態でパイロット噴射を行ったのでは、ス
モークや粒子状物質が、パイロット噴射を行わない場合
と比べ激しく増大してしまうからである。

【００５８】これに対して、第２実施形態では、暖機完
了後はパイロット噴射をやめるようにしたので、暖機完
了後もパイロット噴射を行うことによる、スモーク、粒
子状物質の増大を防ぐことができる。

【００５９】図１１、図１２は第３実施形態で、第２実
施形態の図９、図１０に対応する。

【００６０】この実施形態は、第２（または第１）実施
形態を前提として、極低温時に、図１２に示すように、
パイロット噴射にさらに先行して、小量の燃料を噴射す
るようにしたものである。これは、要求パイロット噴射
量が多くなり過ぎた場合にも、そのすべてをパイロット
噴射したのでは、その多量のパイロット噴射燃料により
ディーゼルノックを発生させてしまうからである。

【００６１】図１１は冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ４以下
となる極低温時にパイロット噴射に先行させる小量噴射
量の特性を、パイロット噴射量の特性に重ねて示したも
ので、この小量噴射量もパイロット噴射量と同様、Ｔｗ
が低くなるほど多くなる特性である。

【００６２】第３実施形態では、パイロット噴射量の限
度を超える燃料分を、パイロット噴射にさらに先行して
噴射することで、パイロット噴射量がディーゼルノック
を生じる限度を超えないようにしたので、要求パイロッ
ト噴射量が多くなる極低温時においても、失火や白煙排
出量の増加を抑制しつつ、ディーゼルノックをも抑制す
ることができる。

【００６３】図１３は第４実施形態で、第１実施形態の
図４に対応する。

【００６４】この実施形態は、第１（または第２）実施
形態を前提として、図１３に示すようにパイロット噴射
の燃料噴射時期を、Ｔｗが低くなるほど進角させるよう
にしたものである。

【００６５】特に極低温時にはパイロット噴射された燃
料の着火遅れ期間が長びいてしまうが、この実施形態の
ように、Ｔｗが低くなるほどパイロット噴射の噴射時期
を進角させることで、パイロット噴射された燃料の燃焼
するタイミングを最適化することができ、これによっ
て、第３実施形態と同様の作用効果が生じる（要求パイ
ロット噴射量が多くなる極低温時においても、失火や白
煙排出増加を抑制しつつ、ディーゼルノックをも抑制す
ることができる）。

【００６６】図１４、図１５は第５実施形態で、第１実
施形態の図４、図５に対応する。この実施形態は、第１
（または第２）実施形態を前提とし、低水温時に、図１
５に示したように、主噴射の後に小量の燃料の噴射（こ
の噴射をポスト噴射という）を行うようにしたものであ
る。

【００６７】図１４は冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ５以下
となる低温時のポスト噴射量の特性、パイロット噴射量
の特性に重ねて示したもので、ポスト噴射量もパイロッ
ト噴射量と同様、Ｔｗが低くなるほど多くなる特性であ
る。

【００６８】さて、ディーゼルエンジンは、ガソリンエ
ンジンと比べ冷却水への放熱量が少ない（暖機完了まで
の時間が長い）ので、冬場には特に冷間始動から車室内
の暖房が効き始めるまでの時間が長くなる。このような
問題に対処するため、従来は、排気絞り弁等を付加し、
冷機時のみ排気を絞ることによってエンジンの負荷を上
げ、等出力での燃料噴射量を多くし、冷却水放熱量を増
やす等の対策が行われてきた（１９８４年１１月、
（株）グランプリ出版発行の『ディーゼル乗用車』第１
０２頁参照）のであるが、暖機促進のための排気絞り
は、排気を絞るためのバタフライ弁等の付加装置が必要
となり、コストが増大してしまう。

【００６９】これに対して、第５実施形態では、ポスト
噴射に伴う燃焼期間の増加で排気温度が上昇し、排気ポ
ートまわりから冷却水へと伝達される放熱量が増加する
ので、暖機完了前の暖機促進に効果があり、排気絞り弁
等の付加装置を設けることなく暖機完了までの時間を短
縮することができる。

【００７０】第１、第４、第５の各実施形態では、図４
（第１実施形態）、図１３（第４実施形態）、図１４
（第５実施形態）のようにパイロット噴射を暖機完了後
も行っているが、暖機完了後に低温予混合燃焼を行わせ
るときは暖機完了後にパイロット噴射をやめる必要があ
る。ただし、低温予混合燃焼を行わせない場合は、暖機
完了後にパイロット噴射を行わせても、行わせなくて
も、かまわない。低温予混合燃焼を行わせない場合に、
暖機完了後にパイロット噴射を行わせるかどうかは重視
する項目により異なるからである（燃焼騒音やＮＯｘ排
出量の抑制を重視するなら暖機完了後もパイロット噴射
を行い、粒子状物質やスモークの抑制を重視するならパ
イロット噴射を行わないのが一般的である）。

【００７１】実施形態では、回転数と負荷とで定まる運
転域を限定せずに（つまり全運転域で）パイロット噴射
を行うものとして説明したが、低回転域や低負荷域にだ
けパイロット噴射を行わせるようにしてもかまわない。
ディーゼルエンジンには、冷機時に、失火しやすい、白
煙やＨＣ排出が多くなる、ＥＧＲをかけられないためＮ
Ｏｘ排出が多くなる、ディーゼルノック音が大きい、暖
機が遅いという問題があり、これらの問題のうち、失
火、白煙、ディーゼルノック音は特に低回転域かつ低負
荷域で大きな問題となる傾向であるので、低回転域や低
負荷域でだけパイロット噴射を行わせることでもよいわ
けである。

【００７２】実施形態では、コモンレール式燃料噴射装
置を用いて、パイロット噴射（各実施形態に共通）、こ
れに先行させる小量噴射（第３実施形態）、ポスト噴射
（第５実施形態）を行わせる場合で説明したが、これに
限定されるものでなく、たとえばジャーク式燃料噴射装
置を用い、燃料のスピルポートの開閉を複数回行うこと
により、パイロット噴射、これに先行させる小量噴射、
ポスト噴射を行わせるように構成してもかまわない。

【００７３】実施形態では、インジェクタは３方弁タイ
プのインジェクタで説明したが、２方弁タイプのインジ
ェクタでもかまわない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のエンジンの概略平面図である。

【図２】コモンレール式燃料噴射装置のシステム図であ
る。

【図３】第１実施形態のパイロット噴射量の決定を説明
するためのフローチャートである。

【図４】冷却水温に対するパイロット噴射量の特性図で
ある。

【図５】クランク角度に対する燃料噴射率の特性図であ
る。

【図６】冷却水温が一定の条件での暖機完了後に対する
冷機時のパイロット噴射量の増量を示す特性図である。

【図７】第２実施形態のエンジンの概略平面図である。

【図８】第２実施形態のパイロット噴射量の決定を説明
するためのフローチャートである。

【図９】第２実施形態の冷却水温に対するパイロット噴
射量と目標ＥＧＲ率の特性図である。

【図１０】第２実施形態のクランク角度に対する燃料噴
射率の特性図である。

【図１１】第３実施形態の冷却水温に対するパイロット
噴射量とこれに先行する噴射量の特性図である。

【図１２】第３実施形態のクランク角度に対する燃料噴
射率の特性図である。

【図１３】第４実施形態の冷却水温に対するパイロット
噴射量とパイロット噴射時期の特性図である。

【図１４】第５実施形態の冷却水温に対するパイロット
噴射量とポスト噴射量の特性図である

【図１５】第５実施形態のクランク角度に対する燃料噴
射率の特性図である。

【図１６】第１の発明のクレーム対応図である。

【図１７】第３の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１エンジン本体１０コモンレール式燃料噴射装置１６蓄圧室１７インジェクタ２４三方弁３６水温センサ４１コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/38 Ｆ０２Ｄ 41/38 Ｂ 41/40 41/40 Ｆ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｇ３０１ＮＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｅ // Ｆ０２Ｍ 45/04 45/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主噴射に先立ってパイロット噴射を行う手
段と、暖機が完了したかどうかを判定する手段と、この判定結果より暖機完了前は暖機完了後よりも前記パ
イロット噴射の噴射量を多く設定する手段とを設けたこ
とを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】前記暖機完了前のパイロット噴射の噴射量
をエンジン温度が低いほど多くすることを特徴とする請
求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】主噴射に先立ってパイロット噴射を行う手
段と、暖機が完了したかどうかを判定する手段と、この判定結果より暖機完了後は前記パイロット噴射を中
止する手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエン
ジンの制御装置。
【請求項４】前記パイロット噴射の噴射量をエンジン温
度が低いほど多くすることを特徴とする請求項３に記載
のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】エンジン温度が第１の所定値より低い温度
域でＥＧＲを行わず、この第１の所定値と第１の所定値
より高い第２の所定値の温度域でエンジン温度が高いほ
どＥＧＲ率を高くすることを特徴とする請求項１から４
までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項６】極低温時に前記パイロット噴射に先行して
小量の燃料を噴射することを特徴とする請求項１から５
までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項７】前記パイロット噴射に先行する小量の噴射
量をエンジン温度が低いほど多くすることを特徴とする
請求項６に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】低温時に前記パイロット噴射時期を進める
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに
記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項９】前記パイロット噴射時期の進角量をエンジ
ン温度が低いほど大きくすることを特徴とする請求項８
に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】低温時に主噴射の後にポスト噴射として
小量の燃料を噴射することを特徴とする請求項１から９
までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項１１】前記ポスト噴射量をエンジン温度が低い
ほど多くすることを特徴とする請求項１０に記載のディ
ーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１２】前記エンジン温度が冷却水温であること
を特徴とする請求項１から１１までのいずれか一つに記
載のディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１３】前記パイロット噴射を低負荷域または低
回転域に限ることを特徴とする請求項１から１１までの
いずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。