JPS62129548A - デイ−ゼル機関の燃料噴射時期制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、ディーゼル機関のアフターグロー制御に関
連して暖機運転時における諸性能を改善する燃料噴射時
期制御装置に関する。

（従来の技術） ディーゼル機関の始動及び暖機運転中の制御という点に
着目すると、こうした特殊な運転条件下では燃焼そのも
のが極めて不安定であるので、その制御方式を問わず燃
料噴射量や噴射時期の制御のみでは好ましい機関性能あ
るいは機関の状態を確保することは困難である。

このため、従来から用いられてきたグロープラグによる
燃焼室の予熱装置を利用し、始動したのちもしばらくの
間グロープラグへの通電を継続して燃焼室温度の上昇を
促す、いわゆるアフターグローを行うことに、より、冷
間時の燃焼を補助して安定した暖機運転状態を得るよう
にしているものがある。

しかしなから、このアフターグロー方式を採用した場合
、グロープラグへの通電時間が艮くなるので電気系統の
負担が増して燃費が悪化したり、グロープラグの耐久性
が損なわれるという不利益が生じる。このため、アフタ
ーグロー時間はできるだけ短縮するのが望ましい。なお
、白煙の排出に関しては燃料噴射時期を進めることであ
る程度これを防止できることが知られているが、これは
低温条件下では燃焼騒音の増大という問題を生じるので
好ましくない。

そこで、こうした観点から電子式噴射制御装置における
噴射時期制御の自由度の高さに着目し、アフターグロー
終了の前後で燃料噴射時期を補正することにより燃焼の
改善とアフターグロー時間の短縮化を可能とした噴射時
期制御装置が本出願人と同一の出願人により提案されて
いる（特願昭６０−１３４４８６号参照）。

この先願では、第７図に示すように、アフターグローが
行なわれている間の燃料噴射時期が遅角側に補正され、
これにより燃焼騒音が減少する一方で冷却損失が増大す
るため暖機が促進され、アフターグロー時間が短縮され
る。

まｒこ、ある程度機関温度が上昇すれば噴射時］υｊを
進角しても′＠焼駁音が増大するよ）なことはないので
、機関温度が所定値に達した後はアフターグローを終了
するとともに、噴射時期を進角補正することにより、ア
フターグロー時間を最小限に抑えつつ白煙の発生を抑制
している。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、こうした先願では、アフターグローの終了前
は、このアフターグローと遅角補正との２つの手段しこ
よＩ）専ら燃焼室温度を上昇させて燃焼改善を図るのに
、アフターグロー終了直後は積極的に燃焼改善を行うこ
とを一気に中止し、−転して進角補正により専ら機関回
転の安定化を図るようにしているので、アフターグロー
の終了重複で制御変数が急激に変更されることになって
おり、この８激な変化の影響を受けて、アフターグロー
終了直後の燃焼室温度が安定せず、アフターグロー終了
前後の運松性のつながりが不良となることが考えられる
。

たとえば、外気温度がそれほど低くない場合ｌこは、ア
フターグロー終了直後の燃焼室温度がそのまま維持され
燃焼状態は良好なので、機関回転も安定するであろうが
、外気温度が極く低温にある場合には、アフターグロー
の終了と同時に、この７７ターグローと遅角補正との２
つの手段にて行っていた燃焼改善のための暖機促進を両
方とも−×に中止するので、せっかく高温にまで高めた
燃焼室温度が暖機を必要とする温度に低下してしまう。

また、こうした極低温状態でも７７ターグロー終了直後
も片方の噴射時期の遅角補正がａ続され暖機が促進され
るのならば、燃焼室温度が低下することを回避すること
も可能であろうが、実際にはアフターグローの終了と同
時に進角補正されるようになっている。

アフターグロー終了直後にこうした燃焼室温度が低ドす
るようなことがあると、燃焼状態が不良となって再び白
煙等の有害ａｋＪ質の発生を招き、は関回転も不安定と
なるのである。

すなわち、始動時の過酷な温度条件によっては、数によ
り制御される機関状態が不安定になる不都合を招くこと
があるのであり、先願ではアフターグローと遅角補正と
の双方を一気に中止するところに原因があったのである
。

この発明は、こうした点に着目してなされたもので、ア
フターグローの終了の直面に、アフターグローを行いつ
つ進角補正を行うようにした燃料噴射時期制御装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明では、ｆ５１図に示
したように、機関回転速度と要求負荷とに基づいて燃料
噴射時期の目標値を頂算する噴射時Ｍ目標値演算手段１
と、始動後も継続してグロープラグ２への通電を行うア
フターグロー時間を制御するとともに、アフターグロー
を終了する所定時間前に遅角補正量から進角補正量の演
ｐ：に切換える４ｚ号を出力するアフターグロー制御手
ｆｉ３と、この信号と機関冷却水温とに基づいて該信号
入力前は遅角補正量を、該信号入力後は進角補正量を時
期補正量に基づいてｌｔ’ｌ　Ｗ噴射時期目標値を補正
する補正目標値演算子＃′ｉ５と、この補正目標値に対
応した信号により燃料噴射ポンプの噴射時期調節装置７
を駆動する駆動制御手段６とを設けた。

（作用） こうした構成であると、アフターグローと遅角補正との
双方が同時に行なわれる燃焼改善期間から、アフターグ
ローを終了して進角補正を行う回転安定化期間への途中
に、アフターグローを行いつつ、噴射時期を進角補正す
る経過期間が設けられる。

この経過期間中は、燃焼改善のだめの手段のうち片方が
残されたことになる。つまり、機関の温度状態に応じて
燃焼改善が徐々に行なわれなくなるように制御されるの
であり、こうした徐々に変化する制御変数によれば、急
激な変化が機関に与える影響を回避、すなわち、たとえ
過酷な温度条件下にあっても、アフターグロー終了直後
の白煙を始めとする有害物質の発生を抑制して、ｌｌ５
１機過程の安定した運転状態が得られるのである。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（実施例） ＠２図はこの発明を電子式燃料噴射制御装置を有するデ
ィーゼル機関に適用した実施例の８！械的構成を表して
いる。

こうした成↑戒的構成は既に公知であり、この発明の要
部は、コントロールユニット３（）内にて行なわれる機
ｆ屯にあるので、ここではこの発明に関係する部分の説
明に止どめる。

図中、１１はディーゼル機関の主燃焼室、１２は渦流室
、１３は燃料噴射ノズル、１４は燃料噴射ポンプ、１６
はグロープラグ、１７はグロープラグ１６への通電を実
行、遮断するグローリレーである。

また、２０はアクセルペダルの踏込み角度（アクセル開
度）に対応した信号を出力するアクセル開度センサ、２
１はクランク角の基準位置（例えば１２０度）毎に基準
パルスを、単位角度（例えば１度）毎に単位パルスを各
々出力する回転センサ、２２は機関冷却水温に対応した
温度信号を出力する温度センサ、２３は車両の走行速度
に対応した車速信号を出力する車速センサである。

これらの信号が入力されるコントロールユニット３０は
始動後も継続してグロープラグ１６への通電を行うアフ
ターグロー時間を制御するとともに、このアフターグロ
ー制御に連携して噴射ポンプ１４から噴射される燃料の
噴射時期を制御する。

なお、コントロールユニット３０１．ｔＣＰＵ３１゜Ｒ
ＯＭ　３２　、　ＲＡ　Ｍ　３３　、　Ｉ　／　Ｏイア
　ターフ　ｘ　イＸ３４等からなるマイクロコンピュー
タで構成すればよい。

次に、この発明の特徴であるアフターグロー制御と連携
して行う燃料噴射時期の制御について流れ図を参照しな
から説明する。

１３図はアフターグロー制御における運転モードの設定
と、この運転モードに基づくグロープラグ１６のＯＮ、
ＯＦＦ制御を行う動作を示す。

先に、この運転モードとグロープラグ１６のＯＮ　、　
ＯＦト’との関係を第６図に示すと、通常モードと延長
モーｒとはグロープラグ１６をＯＮとして燃焼改善を行
うモード、終了モードはグロープラグ１６をＯＦ　Ｆと
するモードである。

そして、グロープラグ１６をＯＦＦとする直１１τ丁の
所定期間は通常モードの期間と同じく、グロープラグ１
６をＯＮにするのであるが、他方終了モードの期間でも
行う噴射時期の進角補正を行う期間であり、この期間が
延長モードの期間として設定される。したがって、グロ
ープラグ１６がＯＮとされる期間は通常モードと延長モ
ードの期間を合計したものであり、この合計の期間が先
願でのアフターグロー時間に相当する。

第３図に戻り、４２では機関冷却水温１’　Ｗに基づい
て始動後にもしばらくの間グロープラグ１６をＯＮとす
るアフターグロー時間Ａ　Ｇ　Ｌ　ＯＷ　ｉ’を求める
。これは機関冷却水温１’　Ｗをパラメータとして記憶
させているテーブルを検索する処理により行なわれる。

なお、ここに求められるアフターグロー時間Ａ　Ｇ　Ｌ
　ＯＷ　Ｔ＋、を第６図に示す通常モードの期間であり
、延長モードの期間を予め７５１ざして定められている
。

このため、Ａ　Ｇ　Ｌ　ＯＷ　Ｔを境として通常モード
の期間であるか延長モードの期間であるかが判別される
。そこで、７７クーグロー制御に入るときより起動して
いるアフターグロータイマの計数値１’　Ｍ　ＲＡ　ト
Ａ　Ｇ　Ｌ　ＯＷ　Ｔ　トラ４４　テ比較スルコトによ
りｌ’　Ｍ　ＲＡ　＜　Ａ　Ｇ　Ｌ　ＯＷ　Ｔであれば
、通常モートノ期間ｔ、、−アルド、’ｒＭＲＡ≧ＡＧ
ＬＯＷＴｔ’あれば、延長モードであると判別すること
ができるので、４６．４７でそれぞれ通常モード、延長
モードを設定するのである。これらのモードの期間では
いずれも４９″ＣグロープラグがＯＮとされる。

そして、ｚＢモードの期間に入ると同時に、４８．５０
にて延長タイマに延長モードの期間が設定され、この延
長タイマの計数値”Ｉ’　Ｍ　ＲＢがＴ　ＭＲＢ≠０で
あれば、延長モードにあると、Ｔ　Ｍ　ｌ’（）３＝０
であれば、終了モードであると１゛す別することができ
るので、これらに対応して、延長モードにあればグロー
プラグ１６をＯＮにすることを継続するし、終了モード
になれば、５２にてグロープラグ１６をＯＦ・′Ｆにす
る。

なお、アフターグロータイマ、延長タイマとも実質はそ
れぞれ計数値が増加、減少される時間カウンタであり、
第４図に示すように、一定時間毎に発生するｖ１リリ込
み信号にて所定値づつアフターグロータイマは増加され
、延長タイマは減少される。

したがって、延長タイマの場合には起動時に設定される
値が延長モードの期間に相当し、この値から減少して零
となったときに延長モードの期間が終了する。

また、４５にてアフターグローカット条件であることが
判別されると、通常モードの期間にあっても延長モード
に移し、延長モードの期間だけはグロープラグ１６をＯ
Ｎにするものの、ア７クーグローを即座に中止すること
により、グローブ２グが過度に熱せられないようにして
いる。このアフターグローカット条件は、たとえば機関
回伝数あるいは車速が所定値以上になったときをカット
条件であると設定すればよく、これによりグロープラグ
の耐久性を向上させている。

こうして、３つの運転モードが設定されると、この運転
モードの判別結果に基づいて噴射時期の補正制御が行な
われる。

第５図はこの噴射時期の補正制御を示す流れ図であり、
同図に示す７１．７３〜７９にて行なわれる動作は先願
と同様である。

すなわち、？　３，７４．７６にて通常モードであるこ
とが判別されると、噴射時期を相対的に遅らせる遅角補
正’ＦＩ　Ｉ　ｉ’　ｌを演算する処理へ移り、同じく
終了モードで・あることが１′ｑ別されると、噴射時期
を相対的Ｉこ進める進角補正ｈｔ　Ｉ　ｉ”　２を演算
する処理に移る。なお、補正ｇ　Ｉ　ｉ’　ｌ　ｒ　Ｉ
　Ｔ　２は、例えば機関冷却水温’Ｉ’　Ｗをパラメー
タとするテーブル検索により各々決定される。

このようにして決定された１１”＋＋Ｉ’ｒ２は、それ
ぞれ補正量ＩＴｃとして基本的な噴射時期目標値ＩＴ、
に加０．されたのちパルス状の噴射時期制御信号に変換
され、噴射時期調節装置（たとえば電磁弁）に出力され
る６なお、Ｔ　′ｌ’。１＋７１１”て機関回転速度Ｎ
と要求負荷（燃料噴射量）Ｑとに基づいて演算される。

これは、例えばＮとＱをパラメータとしてＩ′ｒ’ｏｆ
！：快えるように予め形成しておいたテーブルを検索す
る処理により行なわれる。

この発明の要部は、７２にて延長モードであることを判
別した場合には、グロープラグ１６をＯＮにしているに
も拘わらず、７６にて進角補正量Ｉ　１”　２を演算す
ることである。

このため、この実施例による作用を第６図に示すと、グ
ロープラグ１６のＯＮと噴射時期の遅角補正との２つの
手段により専ら燃焼改善行う通常モードの期間からグロ
ープラグ１６をＯＦＦにして噴射時期の進角補正を行う
ことにより１、ｖら機関回転の安定化を図る終了モード
の期間への途中に、噴射時期は進角補正するものの、前
記２つの手段のうちの片方であるグロープラグをＯＮに
する延長モードの期間が設けられたことになる。

つまり、延長モードでは、通常モードの期間で行ってい
たグロープラグ１６をＯＮにしての燃焼改善と遅角補正
による燃焼改善との２つの燃焼改善機能を一気に止める
のではなく、片方を燃焼改善のために残すのであり、こ
れにより燃焼改善を徐々に行わなくなるようにして、制
御変数を滑らかに変化させるのである。

ところが、先願ではこの延長モードの期間が設けられお
らず、通常モードから一気に終了モードに移る構成であ
るために、制御変数を２激に変化せざるを得ず、過酷な
温度条件によっては、アフターグローの終了直後にこの
思慮な制御変数の変化が機関状態に影響して燃焼状態の
不良を招き、白煙の発生や運転性の不良を招がざるを得
ないのである。

これに対し、この実施例では、延長モードでは燃焼改Ｈ
の手段を片方は残すことにより燃焼改浮から機関安定化
へと制御する変数を徐々に変化させであるので、この制
御変数にて制御される機関状態には滑らかさが付加され
る。この結果、たとえ過酷な温度条件下にあっても、ア
フターグロー終了直後に発生する不安定な機関回転や白
煙を始めとする有３物貿の発生とを抑制しつつ滑らかな
機関性能が得られる。

また、過熱が生じそうなとき１こは、速やかにグロープ
ラグ１にをＯＦ’　ｌ−’にすることにしているので、
グロープラグ１０の耐久性が損なわれることはない。

（発明の効果） 以上の通りこの発明によれば、アフターグローの終了の
直面に既に噴射時期の進角補正を開始する構成としたの
で、アフターグロー終了直後に発生する不安定な機関回
転や白煙を始めとする有ご排出物の発生とを抑制しつつ
滑らかな運転性を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成概念図である。第２図はこの発
明の一実施例の機械的構成を示す概略図、第３図〜ｔｊ
ｒＪ５図はこの実施例の動作内容を表す流れ図、ｆ５６
図はこの実施例の作用説明図、ｆｊＳ７図は先願の作用
説明図である。 １・・・噴射時期目標値演算手段、２・・・グロープラ
グ、３・・・アフターグロー制御手段、４・・・噴射時
期補正量演算手段、５・・・補正目標値演算手段、６・
・・駆動制御手段、７・・・噴射時期調節装置、１１・
・・ディーゼル機関の主燃焼室、１２・・・渦流室、１
３・・・燃料噴射ノズル、１４・・・燃料噴射ポンプ、
１６・・・グロープラグ、１７・・・グローリレー、２
０・・・アクセル開度センサ、２１・・・回転センサ、
２２・・・温７ｆｆｉセンサ、２３・・・車速センサ、
３０・・・コントロールユニット。 特許出願人　　日産自動車株式会社 第７図 時間□ 第６図 方間−−す

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関回転速度と要求負荷とに基づいて燃料噴射時期の目
   標値を演算する噴射時期目標値演算手段と、始動後も継
   続してグロープラグへの通電を行うアフターグロー時間
   を制御するとともに、アフターグローを終了する所定時
   間前に遅角補正量から進角補正量の演算に切換える信号
   を出力するアフターグロー制御手段と、この信号と機関
   冷却水温とに基づいて該信号入力前は遅角補正量を、該
   信号入力後は進角補正量を演算する噴射時期補正量演算
   手段と、この噴射時期補正量に基づいて前記噴射時期目
   標値を補正する補正目標値演算手段と、この補正目標値
   に対応した信号により燃料噴射ポンプの噴射時期調節装
   置を駆動する駆動制御手段とを設けたことを特徴とする
   ディーゼル機関の燃料噴射時期制御装置。