JPS61207833A - 内燃機関の起動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、申燃機関の起動動作を制御する起動制御装置
に関する。

〈従来技術〉 内燃機関、たとえばディーゼル機関は、起動時にセルモ
ータの駆動により燃料ポンプが燃料をアキュムレータに
圧送し、このアキュムレータに蓄圧された燃料が噴射ノ
ズルから噴射されるようになっている。

ところで、起動時は機関回転数が低く、アキュムレータ
への燃料圧送量が少ないにもかかわらず、多量の燃料噴
射を必要とし、この燃料噴射量が充分に多くないと、起
動が成功しない、という問題があった。そこで、この起
動時に何度も燃料噴射を繰り返すことによって、多量の
燃料を供給すればよいわけであるが、このように起動時
に燃料噴射を繰り返すと、アキュムレータへの燃料過大
量に比べてアキュムレータからの燃料送出量が格段に増
大することになるから、アキュムレータに蓄圧された燃
料がたちまち減少してその圧力が低下し、噴射が不可能
な状態に陥り、起動動作に失敗するおそれがあった。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、アキュムレータに蓄圧された燃料を噴射ノズルから噴
射する内燃機関においてその起動動作を確実に行なわせ
ることを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は、上記の目的を達成するために、第１図の特許
請求の範囲対応図に示すように、アキュムレータ３での
燃料圧力を検出する手段Ａと、機関の回転数を検出する
手段Ｂと、前記両検出手段Ａ、Ｂからそれぞれ与えられ
るアキュムレータ３での燃料圧力に係る第１検出信号お
よび機関回転数に係る第２検出信号に基づいて前記セル
モータｌの起動／停止および噴射ノズル４の噴射動作を
制御する制御部Ｃとを備え、かつ前記制御部Ｃには、セ
ルモータを起動させる手段りと、セルモータｌが起動さ
れたのち燃料圧力が所要値以上に上昇したときの第１検
出信号に応答して噴射ノズル４の噴射動作を開始させる
手段Ｅと、この噴射動作ののちに機関回転数が所定基準
値未満となるときの第２検出信号にそれぞれ応答してセ
ルモータｌの駆動を停止させる手段Ｆおよび噴射ノズル
４の噴射動作を停止する手段Ｇと、噴射動作の開始後に
機関回転数が所定基準値以上に上昇するときの第２検出
信号に応答してセルモータの駆動のみを停止し噴射ノズ
ルの噴射動作を継続して行なわせる動作選択手段Ｈとを
具備させて内燃機関の起動制御装置を構成したものであ
る。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。第２図は、本発明起動制御装置を備えた内燃機関
の一実施例の構成を示すブロック図であって、該内燃機
関は、起動時に駆動されるセルモータｌと、該セルモー
タｌの駆動により燃料を圧送する燃料ポンプ２と、燃料
ポンプ２から圧送された燃料を蓄圧するアキュムレータ
３と、このアキュムレータ３に蓄圧された燃料を機関の
燃焼室内に噴射する噴射ノズル４とを有する。前記噴射
ノズル４は、その本体内部に電磁弁機構を有し、該機構
のソレノイド５への遮電もしくは通電時間が燃料噴射量
を決定し、該遮電もしくは通電時間の終了時期が噴射時
期となるものであって、以下の記載では、ソレノイド５
への通電時間で燃料噴射量が決定され、通電時間の終了
時期が燃料噴射時期となるタイプの噴射ノズルについて
説明する。

そして上記実施例において本発明起動制御装置−＋−−
−−　＾伽　　Ｌ＾−＾鴎會傭−弄□山キる手段Ａであ
る圧力センサ６と、機関の回転数を検出する手段Ｂであ
る回転数センサ７と、アキュムレータ３での燃料圧力お
よび機関回転数に基づいて前記セルモータｌの起動／停
止および噴射ノズル４の噴射動作を制御する制御部８と
を備えており、前記制御部８は、通常、単一のマイクロ
コンピュータで構成されている。

前記圧力センサ６は、アキュムレータ３に付設されてい
る。回転数センサ７は、クランク軸９に固着された所定
多数枚の歯を有するりングギアｌＯに対設されており、
この回転数センサ７からの出力信号はシュミット回路１
１で波形整形されたのちゲート発生回路１２に入力する
ようになっている。該ゲート発生回路１２は、一定個数
の回転数信号が入力すると、制御部８へ信号を出力する
。

このほか、本発明起動制御装置は、機関のトップ位置を
検出する手段であるトップセンサ１３と、速度設定器１
４とを備える。前記トップセンサ１３は、カム軸１５に
固着され一枚の歯１６に対設されており、その出力であ
るトップ信号はシュミット回路１７で波形整形されたの
ち制御部８に入力する。

しかして前記制御部８は、中央制御部（以下ＣＰＵとい
う）１Ｂと、ＲＯＭ１９と、ＲＡＭ２０とを有する。前
記ＣＰ０１８には、ゲート発生回路１２の出力信号が割
り込み信号として第１割り込み端子に入力し、またその
第２割り込み端子にはトップセンサ１３からのトップ信
号が入力するようになっている。

このほかに前記制御部８は、速度設定器１４からの速度
設定値を導入するとともに前記セルモータｌに駆動信号
を出力する入出力ボート２１と、クロックパルスの発振
器２２と、機関回転数の算出のためにクロックパルスを
カウントする第１カウンタ２３と、該第１カウンタ２３
のカウント出力をラッチするラッチ回路２４と、前記圧
力センサ６の信号をＣＰＵ１８に導入するためのＡ／Ｄ
コンバータ２５と、ＣＰｔＪｌＢによりカウント数がセ
ットされる第２カウン多２６とを有する。

前記第１カウンタ２３には、ゲート発生回路１２の出力
信号がリセット信号として入力し、該信号の人力により
第１カウンタ２３は、それまでのカウント数信号をラッ
チ回路２４に送出して、新たにクロックパルスのカウン
トを開始する。第２カウンタ２６は、ＣＰＵ１８により
セットされたカウント数だけクロックパルスをカウント
して、噴射ノズル４内のソレノイド５への通電時間の開
始時期および停止時期にそれぞれ対応する２種の信号を
カウント出力として出力する。この第２カウンタ２６の
２種のカウント出力はフリップフロップ回路２７に入力
する。フリップフロップ回路２７は、これらのカウント
出力により、ソレノイド５への通電時間に対応するパル
ス幅の信号をパワートランジスタ２８に出力し、該パワ
ートランジスタ２８のスイッチング動作により前記ソレ
ノイド５には所要時間通電される。

次に上記構成における起動時の制御動作を第３図のメイ
ンルーチン鼠のフローチャートに基づいて説明する。

（イ）　メインルーチンＭ まずステップＭｌでインターラブドルーチンＮｂの割り
込み許可を取り消す。このインターラブドルーチンＮｂ
は後述するように、噴射ノズル４に所要の噴射動作を行
なわせるルーチンであって、回転数センサ７から一定個
数（Ｘυの回転数信号が入力することによりゲート発生
回路１２が信号を出力したときに、このメインルーチン
輩に割り込むようになっているが、割り込み許可がない
限り、メインルーチンＭに割り込んで来ない。なお、メ
インルーチンＭに割り込むルーチンにはほかに、回転数
信号から機関回転数（Ｎ）やソレノイド５への通電時間
（ｔ、）を算出するインターラブドルーチンＨａがあり
、このルーチンＨａは、後述する上うに、トップ信号が
ＣＰＵ１Ｂの第２割り込み端子に入力したときにメイン
ルーチンＭに割り込みをかける。次いでステップＭ２で
は、人出力ボート２１を通じて速度設定器１４で設定さ
れている速度設定値（Ｎ、）を読み取り、ステップＭ３
でその速度設定値（Ｎ１）が「０」であるか否かを判断
する。速度設定値（Ｎ、）が「０］であれば、それは要
するに機関の運転停止が設定されていることを意味する
から、ステップＭｌに戻り、速度設定器１４にｒＯＪ以
外の数値が設定されるまで、ステップＭ１．２のループ
を繰り返す。速度設定器１４で「０」以外の数値が設定
されていれば、ステップＭ３からステップＭ４に進み、
該ステップＭ４でセルモータｌへの駆動命令を出す。こ
れによりセルモータｌが起動し、このセルモータｌの駆
動によりクランク軸９とカム袖１５とが回転を開始する
とともに、燃料ポンプ２が起動しアキュムレータ３に燃
料を圧送し始める。そしてステップＭ５では、Ａ／Ｄコ
ンバータ２５を通じてアキ誹ムレータ３での燃料の圧力
を読み取り、次のステップＭ６では、燃料圧力が飽和し
たか、即ち燃料圧力が所要値に達しているか否かを判断
する。セルモータ１の駆動開始直後は、燃料圧力が低い
から、ステップＭ６からステップＭ７に進み、該ステッ
プＭ７で、セルモータ１の駆動時点から一定時間が経過
したか否かを判断し、いまだ一定時間が経過していなけ
れば、ステップＭ５に戻る。ステップ￥５からステップ
■７までのループを繰り返すことによって、セルモータ
１の駆動開始後一定時間内に燃料圧力が所要値に達した
か否かを判断することになる。前記一定時間内に燃料圧
力が所要値に達していなければ、アキュムレータ３への
燃料蓄圧に失敗したことになるから、燃料噴射動作は不
可能であり、ステップＭ８に進んでセルモータ１に駆動
停止の命令を出し、ステップＭｌに戻って最初からやり
直す。

セルモータｌの駆動開始後、一定時間内に燃料圧力が所
要値に達すれば、燃料噴射が可能となったわけで、その
場合は、ステップＭ６からステップＭ９に移り、該ステ
ップＭ９でインターラブドルーチンＮｂの割り込みを許
可する。これによって、こののちゲート発生回路１２か
らＣＰＵ１Ｂに信号が入力したときに、メインルーチン
ＭにインターラブドルーチンＮｂが割り込んできて、該
ルーチンＮｂにより噴射ノズル４が所要の噴射動作を行
なう。そして次のステップＭＩＱで機関回転数（Ｎ）を
高低２レベルの基準値（Ｎｄ）　（Ｎｈ）と比較する。

機関回転数（Ｎ）が２レベルの基準値（Ｎｄ）　（Ｎｈ
）の間にある場合は、ステップＭｌｌを飛び越してステ
ップＭ１２に移り、ステップＭ１２で速度設定器１４の
速度設定値（Ｎ１）を読み取ったのち、ステップＭ１０
に戻る。したがって、機関回転数（Ｎ）が高低２レベル
の基準値（Ｎｄ）　（Ｎｈ）の間にある間は、ステップ
ＭｌＯとステップＭＩ２とを循環し、その間はセルモー
タ１の駆動が継続し、噴射ノズル４の噴射動作も適宜行
なわれる。なお、ステップＭ１２で読み取られた速度設
定値（Ｎ、）は、随時割り込んで来るインターラブドル
ーチンＮａにおいて燃料噴射量やその噴射時期を決定す
るのに使用される。

燃料噴射にもかかわらず、機関回転数（Ｎ）が上昇しな
い場合は、機関の起動に失敗したことになる。そこで、
ステップＭＩＯで機関回転数（Ｎ）が低レベルの基準値
（Ｎｄ）に達していないと判断すると、ステップＭ８に
戻り、該ステップ輩８でセルモータ！の駆動停止の命令
を出し、ステップＭｌに戻る。

ステップ滅１では、前記のようにインターラブドルーチ
ンＮｂの割り込み許可が取り消されるから、インターラ
ブドルーチンＮｂが割り込まなくなり、噴射ノズル４の
噴射動作が停止する。

ステップＭＩＯで機関回転数（Ｎ）が高レベルの基準値
（Ｎｈ）を越えるものであるときは、それは機関の起動
が成功したことであって、もはやセルモータｌでクラン
ク軸９等を駆動する必要がない。そこでステップＭｌｌ
に進んで、該ステップＭｌｌでセルモータｌに駆動停止
の命令を出し、そののちステップＭ１２を経て、ステッ
プＭＩＯに戻る。機関回転数（Ｎ）が高レベルの基準値
（Ｎｈ）以上に保たれている間は、ステップＭＩＯ〜１
２のループを繰り返し、その間、適宜インターラブドル
ーチンＮｂが割り込んできて噴射ノズル４からの燃料噴
射を行なう。

（ロ）　インターラブドルーチンＨａ 第４図は回転数信号から機関回転数（Ｎ）や燃料噴射量
、燃料噴射時期を算出するインターラブドルーチンＨａ
のフローチャートである。

このインターラブドルーチンＮａのステップＭａｌでは
、第１カウンタ２３のカウント出力（ｎ、）をラツイ、
「コ　α（Ｆｎｊ＃−ｆｆｌψ　イ　七ｋ　ブ、　ロけ
　１　　　　ｔか　憤　１　→１　＾　１）　カ　９３
のカウント出力（ｎ、）は、回転数センサ７から一定個
数（Ｘ、）の回転数信号が出力される間にカウントした
クロックパルスの数である。ステップＮａ２では、前記
カウント出力（ｎ、）から機関回転数（Ｎ）と、燃料噴
射量に対応するソレノイド５への通電時間（ｔ、）を算
出する。機関回転数（Ｎ）は次式から求められる。

Ｎ（ｒｐｍ）＝　６０−＋−（（１／　ｎ）Ｘ　ｎ＋　
Ｘ　（ｘ／　ｘ＋）　）ここで、（ｎ）はクロックパル
スの周波数、（×）はリングギア１０の歯の全数である
。

上記の機関回転数（Ｎ）と速度設定値（Ｎ、）とから次
式に基づきソレノイド通電時間（ｔ、）が算出される。

ｔ＊＝Ｉ’ｔｘＱ＝ＰｔｘＰｔｘ（Ｎ　　Ｎ１）（Ｑ）
は燃料噴射量を示し、（ｐ、）、（ｐ＊）は常数である
。

ステップＮａ３では、機関回転数（Ｎ）とソレノイド通
電時間（ｔ、）とに基づいて、これらに対応するクラン
ク角θをＲＯＭ１９から検索して読み取る。

前記クランク角θは、機関回転数（Ｎ）と燃料噴射量と
に対応する最適の燃料噴射時期を示すものである。そし
て次のステップＮａでは、前記クランク角θからソレノ
イドへの通電開始時期（ｔ、）と、その通電停止時期（
ｔ＋）とを算出する。通電停止時期（ｔ、）は次式から
求められる。

ｔ＋＝　（（１／ｎ）ｘｎ、ｘ（ｘ／ｘ＋）ｘ２）　ｘ
（θ／７２０）また通電開始時期（ｔ、）は次式で求め
られる。

ｔ３”ｔ＋　　　Ｌｔ ステップＮａ５では、以上のようにして得られた機関回
転数（Ｎ）と、ソレノイド通電開始時期（ｔ３）と、通
電停止時期（ｔｌ）との各データをＲＡＭに格納する。

（ハ）　インターラブドルーチンＮｂ 第５図は、噴射ノズル４に所要の噴射動作を行なわせる
インターラブドルーチンＮｂのフローチャートである。

ステップＮｂｌでは、ＲＡＭ２０に格納されているソレ
ノイド通電開始時期（ｔ、）と、その通電停止時期（ｔ
ｌ）との各データを読み取り、ステップＮｂ２でこれら
データを第２カウンタ２６に送り、該第２カウンタ２６
のカウント数をソレノイド通電開始時期（【３）と通電
停止時期（１＋）との各数値にセットする。第２カウン
タ２６は、このようにセットされたカウント数だけクロ
ックパルスをカウントして、ソレノイド５への通電時間
（ｔりの開始時期（ｔ３）および停止時期（ｔｌ）にそ
れぞれ対応する２種の信号をカウント出力として出力す
る。これによって、噴射ノズル４は所要時期に所要量の
燃料を噴射する。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、起動時にはアキュムレ
ータでの燃料の蓄圧が充分に上昇してから噴射動作が行
なわれるから、噴射ノズルからは多量の燃料が噴射され
、これによって機関の起動が確実に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特許請求の範囲対応図、第２図は本発
明起動制御装置を備えた内燃機関の一実施例のブロック
図、第３図は起動動作を制御するメインルーチンＭのフ
ローチャート、第４図は機関回転数（Ｎ）等を算出する
インターラブドルーチンＮａのフローチャート、第５図
は噴射ノズルに噴射動作を行なわせるフローチャート、
第６図は前記各フローチャートにおける信号、数値の意
味を示す波形図である。 ｌ・・・セルモータ、２・・・燃料ポンプ、３・・・ア
キュムレータ、４・・・噴射ノズル、５・・・ソレノイ
ド、６・・・圧力センサ、７・・・回転数センサ、８・
・・制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　起動時にセルモータ１の駆動により燃料ポンプ
   ２を作動させて燃料をアキュムレータ３に圧送し、この
   アキュムレータ３に蓄圧された燃料が噴射ノズル４から
   噴射される内燃機関においてその起動動作を制御する装
   置であって、 前記アキュムレータ３での燃料圧力を検出する手段Ａと
   、機関の回転数を検出する手段Ｂと、前記両検出手段Ａ
   ，Ｂからそれぞれ与えられるアキュムレータ３での燃料
   圧力に係る第１検出信号および機関回転数に係る第２検
   出信号に基づいて前記セルモータ１の起動／停止および
   噴射ノズル４の噴射動作を制御する制御部Ｃとを備え、 かつ前記制御部Ｃは、セルモータを起動させる手段Ｄと
   、セルモータ１が起動されたのち燃料圧力が所要値以上
   に上昇したときの第１検出信号に応答して噴射ノズル４
   の噴射動作を開始させる手段Ｅと、この噴射動作ののち
   に機関回転数が所定基準値未満となるときの第２検出信
   号にそれぞれ応答してセルモータ１の駆動を停止させる
   手段Ｆおよび噴射ノズル４の噴射動作を停止する手段Ｇ
   と、噴射動作の開始後に機関回転数が所定基準値以上に
   上昇するときの第２検出信号に応答してセルモータの駆
   動のみを停止し噴射ノズルの噴射動作を継続して行なわ
   せる動作選択手段Ｈとを具備することを特徴とする内燃
   機関の起動制御装置。