JPS63186939A - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射量制御方法 - 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】

ｒ産業上の利用分野】 本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御方法に
係り、特に、ディーゼルエンジンの燃料噴射量をエンジ
ン回転数に基づき制御する際に用いるのに好適な、ディ
ーゼルエンジンの燃料噴射量制御方法の改良に関する。

【従来の技術】

ディーゼルエンジンの燃料噴射量を制御する際に、始動
性を向上させるため、始動時に燃料噴射量を増量するよ
うにした制御技術が従来から行なわれている。このよう
に増量する際には、ある一定量の燃料を噴射し続け（例
えば０〜約１０００ｒｐｎまでのスピル角の８２３ＣＡ
一定とする）ことにより、行われる場合がある。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前記従来の如く始動時に燃料噴射量を一
定に増量する技術は、常温における始動については問題
がないが、低温時では、エンジン回転数が所定の低回転
域では回転上昇がもたつき、該所定の低回転域を超えた
低回転時に失火が発生し始動性が悪化する場合がある。 これは、上記低回転域からそれらを超える低回転時にお
いて、供給される燃料の全てを燃焼に使いきれずに連爆
状態となって完爆状態とならないため、失火を伴いなが
ら爆発してエンジン回転数が上昇していき、ついには、
燃焼しない燃料で燃焼室、グロープラグが冷やされて失
火に至っていることに起因すると考えられる。従って、
上記従来技術の如く燃料噴射量を一定量にして増量した
のでは低温時に始動性が悪化するという問題点がある。 このような問題点に対し、特開昭５７−６５８２１、特
開昭５８−８５３３１、特開昭５９−２８０２６などの
公報に記載された技術で対処することが考えられる。 即ち、前記特開昭５７−６５８２１のディーゼルエンジ
ンの燃料制御装置においては、エンジン温度及びクラン
キング回転速度により燃料噴射量の増量を補正して、始
動時にエンジン状態に適応した燃料増量を行い燃費を低
減させ且つ黒煙やＣ０１ＨＣなどの排出量を減少させて
いる。しかしながら、この制御装置では、低温始動時の
回転上昇のもたつきや失火について考慮されておらず、
前記問題点を解消することができない。 又同じく、前記特開昭５８−８５’３３１の燃料噴射量
制御方法においては、アクセル開度及びエンジン温度に
応じて燃料噴射量の始動時増量を制御しているが、低温
始動時のエンジン回転数に着目して増量を制御しておら
ず、同じく前記問題点を解消することができない。 更に、同じく、前記特開昭５９−２８０２６の燃料増量
制御装置においては、エンジン温度又はエンジン回転数
に応じて始動時燃料増量装置とスタータスイッチとの連
動を制御することにより、常温で特定の回転数以上にお
いて始動時増量を解除し黒煙の発生などを防止している
が、低温始動時の回転数に応じた燃料増量については考
慮されておらず、同じく前記問題点を解消することがで
きない。 なお、本発明に関連する技術に、出願人が特開昭５９−
１４７８３１で示したディーゼル機関の始動制御装置が
ある。この制御装置においては、クランキングの開始か
ら設定時間まで無噴射としているが、これだけでは、低
温始動時の回転上昇のもたつきや失火を防止することは
できず、前記問題点を解消することはできない。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
であって、低温始動時の回転上昇のもたつきや失火を防
止して一定の始動性を向上できるディーゼルエンジンの
燃料噴射量制御方法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】

本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射量をエンジン
回転数に基づき制御する際に、低温始動時に、エンジン
回転数に基づく制御パラメータの値が所定範囲内にある
ときは、前記燃料噴射量を前記制御パラメータの増加に
従って減量することにより、前記目的を埠成したもので
ある。

【作用】

本発明においては、ディーゼルエンジンの燃料噴射量制
御方法において、低温始動時に、エンジン回転数に基づ
く制御パラメータの値が所定の範囲内にあるときは、前
記燃料噴射量を前記制御パラメータの増加に従って減量
する。従って、エンジン始動時に、燃料噴射量をエンジ
ン回転数に基づく制御パラメータ例えばエンジン回転数
あるいはエンジン積算回転数の増加に従って減量し、低
温始動時の回転上昇のもたつきや失火を防止して低温始
動性を向上できる。

【実施例】

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 本実施例には、第２図に示す如く、エアクリーナ（図示
省略）の下流に配設された、吸入空気の温度を検出する
ための吸気温センサ１２が備えられている。該吸気温セ
ンサ１２の下流には、排気ガスの熱エネルギにより回転
されるタービン１４Ａと、該タービン１４Ａと連動して
回転されるコンプレッサ１４Ｂからなるターボチャージ
ャ１４が備えられている。該ターボチャージャ１４のタ
ービン１４Ａの上流側とコンプレッサ１４Ｂの下流側は
、吸気圧の過上昇を防止するためのウェストゲート弁１
５を介して連通されている。 前記コンプレッサ１４Ｂ下流側の吸気通路１６には、ア
イドル時等に吸入空気の流量を制限するための、′運転
席に配設されたアクセルペダル１７と連動して非線形に
回動するようにされた主吸気絞り弁１８が備えられてい
る。前記アクセルペダル１７の開度（以下、アクセル開
度と称する）Ａｃｃｐａは、アクセル開度センサ２０に
よって検出されている。 前記主吸気絞り弁１８と並列に副吸気絞り弁２２が備え
られており、該副吸気絞り弁２２の開度は、ダイヤフラ
ム装置２４によって制御されている。該ダイヤフラム装
置２４には、負圧ポンプ２６で発生した負圧が、負圧切
換弁（以下、■Ｓｖと称する）２８又は３０を介して供
給される。 前記吸気絞り弁１８．２２の下流側には吸入空気の圧力
を検出するための吸気圧センサ３２が備えられている。 ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１０Ａには、
エンジン燃焼室１０Ｂに先端が臨むようにされた噴射ノ
ズル３４、及びグロープラグ３６が備えられている。又
、ディーゼルエンジン１０のシリンダブロックＩＯＣに
は、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ４０
が備えられている。 前記噴射ノズル３４には、燃料噴射ポンプ４２から燃料
が圧送されてくる。該燃料噴射ポンプ４２には、ディー
ゼルエンジン１０のクランク軸の回転と連動して回転さ
れるポンプ駆動軸４２Ａと、該ポンプ駆動軸４２Ａに固
着された、燃料を加圧するためのフィードポンプ４２Ｂ
（第２図は９０゛展開した状態を示す）と、燃料供給圧
を調整するための燃圧調整弁４２Ｃと、前記ポンプ駆動
軸４２Ａに固着されたポンプ駆動プーリ４２Ｄの回転変
位からクランク角基準位置、例えば上死点（ＴＤＣ）を
検出するための、例えば電磁ピックアップからなる基準
位置センサ４４と、同じくポンプ駆動軸４２Ａに固着さ
れたギヤ４２Ｅ、の回転変位からエンジン回転数を検出
するための、例えば電磁ピックアップからなるエンジン
回転数センサ４６と、フェイスカム４２Ｆとプランジャ
４２Ｇを往復動させ、又、そのタイミングを変化させる
ためのローラリング４２Ｈと、該ローラリング４２Ｈの
回動位置を変化させるためのタイマピストン４２Ｊ（第
２図は９０°展開した状態を示す）と、該タイマピスト
ン４２Ｊの位置を制御することによって噴射時期を制御
するためのタイミング制御弁（以下、ＴＣＶと称する）
４８と、スピルボート４２Ｋを介してのプランジャ４２
Ｇからの燃料逃し時期を変化させることによって燃料噴
射量を制御するための電磁スピル弁５０と、燃料をカッ
トするための燃料カット弁５２と、燃料の逆流や後事れ
を防止するためのデリバリバルブ４２、Ｌと、が備えら
れている。 前記グロープラグ３６には、グローリレー３７を介して
グロー電流が供給されている。 前記吸気温センサ１２、アクセル開度センサ２０、吸気
圧センサ３２、水温センサ４０、基準位置センサ４４、
エンジン回転数センサ４６、前記グロープラグ３６に流
れるグロー電流を検出するグロー電流センサ５４、キイ
スイッチ、エアコンスイッチ、ニュートラルセーフティ
スイッチ出力、車速信号等は、電子制御ユニット（以下
、ＥＣＵと称する）５６に入力されて処理され、該ＥＣ
Ｕ３６の出力によって、前記ＶＳＶ２８．３０、グロー
リレー３７、ＴＣＶ４８、電磁スピル弁５０、燃料カッ
ト弁５２等が制御される。 前記ＥＣＵ３６は、第３図に詳細に示す如く、各種演算
処理を行うための中央処理ユニット（以下、ＣＰＵと称
する）５６Ａと、制御プログラムや各種データ等を記憶
するためのリードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭと称す
る）５６Ｂと、前記ＣＰＵ５６Ａにおける演算データ等
を一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ（以
下、ＲＡＭと称する）５６Ｃと、クロック信号を発生す
るクロック５６Ｄと、バッファ５６Ｅを介して入力され
る前記水温センサ４０出力、バッファ５６Ｆを介して入
力される前記吸気温センサ１２出力、バッファ５６Ｇを
介して入力される前記吸気圧センサ３２出力、バッファ
５６Ｈを介して入力される前記アクセル開度センサ２０
出力等を順次取込むためのマルチプレクサ（以下、ＭＰ
Ｘと称する）５６にと、該ＭＰＸ５６に出力のアナログ
信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタ
ル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）５６Ｌと、該
Ａ／Ｄ変換器５６Ｌ出力をＣＰＵ５６Ａに取込むための
入出力ボート５６Ｍと、バッファ５６Ｎを介して入力さ
れるスタータ信号、バッファ５６Ｐを介して入力される
エアコン信号、バッファ５６Ｑを介して入力されるトル
コン信号等をＣＰＵ５６Ａに取込むための入出力ボート
５６Ｓと、前記基準位置センサ４４出力を波形整形して
前記ＣＰＵ５６Ａの入力割込みボー）ＩＣＡＰ２に直接
取込むための波形整形回路５６Ｔと、前記エンジン回転
数センサ４６出力を波形整形して前記ＣＰＵ５６Ａに直
接取込むための波形整形回路５６Ｕと、前記ＣＰＵ５６
Ａの演算結果に応じて前記電磁スピル弁５０を駆動する
ための駆動回路５６Ｖと、前記ＣＰＵ５６Ａの演算結果
に応じて前記ＴＣＶ４８を駆動するための駆動回路５６
Ｗと、前記ＣＰＵ５６Ａの演算結果に応じて前記燃料カ
ット弁５２を駆動するための駆動回路５６Ｘと、前記各
構成機器間を接続してデータや命令の転送を行うための
コモンバス５６Ｙとから構成されている。 以下、実施例の作用を説明する。 前記の如き構成のディーゼルエンジンにおいては、低温
（例えば−２０＠Ｃ）における始動時にクランキングし
た際に、エンジン回転数ＮＥが１００〜３００　ｒｐｌ
の範囲内で初爆から連爆に爆発状態が移行する。そして
、エンジン回転数ＮＥが３００〜６００　ｒ！１１１の
範囲内となると、エンジンは失火しながら連爆状態とな
り回転が継続する。 これは、エンジンのフリクションによりためらいがちに
エンジン回転数ＮＥが上昇し、時々失火が生ずる状態で
回転が継続するからである。 又、更にエンジン回転数ＮＥが６０　Ｏｒｌｌｌｌｌと
なると失火する場合がある。これは、３００〜６００　
ｒｐｉの範囲では、連爆状態のため供給される燃料のす
べてを燃料に使いきれず、ついには、エンジン燃焼室１
０Ｂ、グロープラグ３６が冷えて失火に至るためである
。 更にエンジン回転数ＮＥが上昇して６００〜８００　ｒ
ｐｒ＃の範囲においては速やかに上昇し、８００　ｒｐ
ｌを越えれば完爆状態となる。 この第１実施例は、エンジン回転数ＮＥが連爆中の３０
０〜６００　ｒｐｎで燃料噴射量を減量することにより
、連爆中の失火を防止するしのであり、エンジン制御パ
ラメータとしてエンジン回転数ＮＥの瞬時値を用いたも
のである。そして、この第１実施例は、第１図に示され
るような流れ図のルーチンを実行することにより始動時
の燃料噴射量Ｑ　ｓｔａを決定する。なお、以下におい
ては、この燃料噴射１Ｑｓｔａをスピル角（”　ＣＡ）
で表わす。 即ち、図のルーチンが起動すると、まずステップ１１０
で、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度Ａ　ＣＣｐａを
読取り、ステップ１２０で第４図に示されるようなエン
ジン回転数ＮＨに対するマツプを用いて、読取ったエン
ジン回転数ＮＥから始動時燃料噴射ｍ　Ｑ　ｓｔａを算
出する。このマツプにおいては、エンジン回転数が０〜
３００　ｒｐｒａまでは、アクセル開度に応じた、ある
一定量の燃料噴射を行うようにしく図には、ＡＣＣｐａ
＝　０％、６％、及び１２％の例を示す）、３００〜７
００　ｒｐｔでは、燃料噴射ｉ　Ｑ　ｓｔａを、７２°
ＣＡになるまで、エンジン回転数ＮＨの上昇に従って減
量するようにしている。 エンジン低温始動時には、上記ステップ１２０で求めら
れた燃料噴射１Ｑｓｔａの値に従って燃料を噴射する。 このように制御すると実際の燃料噴射量が、例えば、ア
クセル開度Ａ　ＣＣｐａが１２％以上の場合において、
エンジン回転数が０〜３００ｒｐｌまでは８０’１ｌ１
３／ｓｔとなり、充分な燃料供給が実現できる。そして
、３００「ｐｌ′Ｉを超えると燃料噴射量が徐々に減量
するため、エンジン燃焼室１０Ｂが冷えずに連爆から失
火に至るのを防止する。更に、７００　ｒｏｎ以上では
６０＋ｉｎ’／ｓｔ一定となり、完爆状態となる。 以上のように、低温始動時に燃料噴射量を制御して完爆
状態となった後は、通常の運転状態となるため、水温、
エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度Ａ　ＣＣｐａ、エア
コン等の条件により噴射量を決定してディ７ゼルエンジ
ン１０を運転する。 なお、この第１実施例においては、エンジン回転数に基
づく制御パラメータとしてエンジン回転数ＮＥを直接用
いているため、比較的少ないワード数で燃料噴射量を決
定することができる。 次に、第２実施例として前記エンジン回転数に基づく制
御パラメータの値をエンジン回転数ＮＥの積算回転数Ｎ
ＥＣとして、低温始動時の燃料噴射量Ｑ　ｓｔａを決定
する制御について説明する。この第２災施例は、第５図
に示されるような流れ図のルーチンを実行することによ
り制御される。 即ち、図のルーチンが起動すると、まずステップ２１０
で、エンジン回転数ＮＨの積算回転数ＮＥＣを読取る。 このエンジン積算回転数ＮＥＣの読取りは、基準位置セ
ンサ４４の出力信号をエンジン始動時からカウントして
積算するものであり、実際のエンジン回転数の半分の値
となる。即ち、基準位置センサ４４の出力信号は、エン
ジンのクランク２回転について１回出力されるからであ
る。 次いでステップ２２０で、読取られたエンジンＦＸｌｔ
′ｎ回転数ＮＥＣから、第６図に示されるようなエンジ
ン積算回転数ＮＥＣに対するマツプを用いて燃料噴射’
Ａ　Ｑ　ｓｔａを算出する０図のマツプにおいては、ク
ランクが２回転（ＮＥＣ＝１＞目までは無噴射とし、そ
の後４００回転ＮＥＣ＝２０）目まて゛は一定量の燃料
噴射を行い、更にその後１００回転目まではゆるやかに
燃料噴射ｉ　Ｑ　Ｓｔａを漸減させるように設定されて
いる。 なお、前記エンジン積算回転数ＮＥＣの読取りは、エン
ジン始動時から読取るため、スタータスイッチがオフの
際にはクリアし、オンの後から読取るようにしている。 以上のようにこの第２実施例では、エンジン回転数ＮＥ
でなくエンジン積算回転数ＮＥＣによって始動時の燃料
噴射１Ｑｓｔａを制御することにより、周囲環境温度に
かかわらず、安定した低温時始動を行うことができる。 即ち、例えば、−２０℃の低温時には、クランキング回
転数が低いために、最初の２回転の無噴射がグロープラ
グ３６を冷やさず、又、クランクが４０回転目からはエ
ンジン回転数もある程度上昇していると共に（例えばあ
る種のエンジンでは、−２０℃で４０回転目にはエンジ
ン回転数ＮＥが約３５０　ｒｐｍに達している）、４０
回転目から先はゆるやかに噴射量を漸減しているため、
失火を確実に防止することができる。 又、常温における始動時には、クランキング回転数が高
いため上記の如く制御される無噴射及び噴射量の減量に
よる影響がほとんどなくなり、定量噴射と同等の始動が
可能となる。 更に、例えば連爆が長く続きエンジン燃焼室１０Ｃのチ
ャンバ一温度が上昇して来ても回転が低い場合などには
、噴射量を減らせば、空気過剰率が適切な値となって完
爆状態となり、エンジントルクが発生してエンジン回転
数が上昇する。しかしながら、前記第１実施例の如く、
噴射量を一定とした場合やエンジン回転数により噴射量
を減量させた場合には、上記の如く空気過剰率を適切な
値としてトルクが発生するようにうまく噴射量を対応さ
せることができない場合がある。これは、一般に、始動
時のエンジン燃焼室１０Ｂの温度はエンジン回転数の積
算値にほぼ比例して上昇するため１、エンジン回転数の
みでは噴射量を必ずしも適正なものにできないからであ
る０本第２実施例においては、エンジン回転数の積算値
ＮＥＣにより噴射量Ｑ　ｓｔａを減量しているため、前
記第１実施例に比較して更に失火を確実に防止して始動
性を向上させることができる。 なお、前記実施例においては、エンジン回転数に基づく
制御パラメータの値として第１実施例ではエンジン回転
数ＮＥ、第２実施例ではエンジン回転数積算値ＮＥＣを
用い、燃料噴射量を減量する所定範囲内として第１実施
例では３００〜７００ｒｐｉ、第２実施例では２〜４０
回転を用いていたが、本発明を実施する際の制御パラメ
ータ及び所定範囲はこれらのものに限定されず、他の制
御パラメータを用い、又は、ディーゼルエンジンの種類
に適合した所定範囲を設定して本発明を実施することが
できる。又、低温始動する温度は一２０°Ｃに限定され
ず、他の低温時にも本発明を実施できる。 又、前記実施例においては、第２図に示されるような構
成の電磁スピル弁５０を備えた電子制御ディーゼルエン
ジンに本発明を採用した場合について例示したが、本発
明が採用されるディーゼルエンジンは図に示されるもの
に限定されず、他のディーゼルエンジンで本発明を実施
することが可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、低温始動時の回転
上昇のもたつきや失火を確実に防止、ディーゼルエンジ
ンの低温始動性を向上できるという優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が採用されたディーゼルエンジンの始
動時の燃料噴射量を制御するための第１実施例のルーチ
ンを示す流れ図、第２図は、前記ディーゼルエンジンの
全体構成を示す、一部ブロック線図を含む断面図、第３
図は前記実施例で用いられる電子制御ユニットの構成を
示すブロック線図、第４図は、前記第１実施例のルーチ
ンで用いられる燃料噴射量を決定するためのマツプの例
を示す線図、第５図は、本発明の第２実施例のルーチン
を示す流れ図、第６図は、前記ルーチンで用いられる積
算回転数により燃料噴射量を算出するためのマツプの例
を示す線図である。 １０・・・ディーゼルエンジン、 ４２・・・燃料噴射ポンプ、 ４４・・・基準位置センサ、 ４６・・・エンジン回転数センサ、 ＮＥ・・・エンジン回転数、 ５０・・・電磁スピル弁、 ５６・・・電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）デイーゼルエンジンの燃料噴射量をエンジン回転
   数に基づき制御する際に、 低温始動時に、エンジン回転数に基づく制御パラメータ
   の値が所定範囲内にあるときは、前記燃料噴射量を前記
   制御パラメータの増加に従つて減量することを特徴とす
   るデイーゼルエンジンの燃料噴射量制御方法。