(57)【要約】【課題】  使用期間の経過に伴う燃料のリーク量の増加に対処すべく、暖態時においても、噴射量を増量し、始動性を確保できる手段を提供する。【解決手段】  エンジン１の運転状態を認識する手段３７と、前回クランキング時にエンジン運転を開始したラック位置を記憶する記憶手段３１ｍと、を有し、クランキング開始時に前記アクチュエータ４１により燃料噴射ポンプのラック４５を該記憶されたラック位置に移動させて、クランキング開始時のラック位置とし、記憶されたラック位置が一定範囲外である場合に、該ラック位置を無視し、他の記憶されているラック位置よりクランキング開始時のラック位置を算出するとともに、エンジン１のクランキング継続時間に応じて前記ラックを燃料量増大側に目標値を設定して操作するとともに、該目標値に上限を設ける。【選択図】図１
2006207435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランキング時にアクチュエータにより燃料噴射ポンプのラックを操作して燃料噴射量調節を行う電子制御式燃料噴射装置において、
エンジンの運転状態を認識する手段と、
前回クランキング時にエンジン運転を開始したラック位置を記憶する記憶手段と、を有し、
クランキング開始時に前記アクチュエータにより燃料噴射ポンプのラックを該記憶されたラック位置に移動させて、クランキング開始時のラック位置とすることを特徴とする電子制御式燃料噴射装置。
【請求項２】
記憶されたラック位置が一定範囲外である場合に、該ラック位置を無視し、他の記憶されているラック位置よりクランキング開始時のラック位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃料噴射装置。
【請求項３】
エンジンのクランキング継続時間に応じて前記ラックを燃料量増大側に目標値を設定して操作するとともに、該目標値に上限を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電子制御式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射量の制御機構に関するものであり、より詳しくは、電子制御ガバナによるラック位置の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射ポンプでは、燃料にミクロンオーダーの異物（珪素系、鉄系）が入り込むと、プランジャが磨耗してエンジン始動時の噴射量が減り、エンジンが始動し難くなる。燃料噴射ポンプには、燃料の圧送量を調節するためのラックが設けられており、このラックの摺動位置により燃料圧送が調節される。
図７は、燃料圧送量とラック位置とエンジン回転数との関係を示す図であり、図７（ａ）は燃料圧送量とエンジン回転数との関係を示す図であり、図７（ｂ）はラック位置とエンジン回転数との関係を示す図である。燃料噴射ポンプはエンジン回転数と燃料圧送量との関係において、図７（ａ）の実線に示すような関係となっており、エンジン回転数とラック位置との関係は図７（ｂ）の実線に示すようになっている。燃料噴射ポンプにおいて、経時変化や液温上昇による燃料粘度低下が発生すると、低いエンジン回転数域で、燃料圧送量が低下する可能性がある。この場合、図７（ａ）の鎖線に示すごとく、低速回転域での燃料圧送量が減少し、エンジンの始動がしにくくなる。このため、図７（ｂ）の鎖線に示すように、低速回転域においてラックを増量側に移動させる方法がとられている。
そこで、コントロールラックを電子制御するとともに、コントロールラックの位置検出信号に異常があれば表示する構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
また、予め記憶させておいたラックのエンジン回転数に対する位置データと所定回転数における実測位置により、ラック位置の補正を行い、回転数制御を行うものも知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】実開平６−４３２３８号公報
【特許文献２】特開平１１−６２６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、経時変化によるプランジャの磨耗などを想定して、エンジン始動時における燃料の圧送量が多くなるように設定すると、低温時の燃料粘度上昇や経時変化の影響が出るまでに、エンジン始動の黒煙が出やすくなる。
また、電子制御ガバナでは外部から始動時噴射量を変更することが困難であり、エンジンの使用者がエンジンの状態に応じてその都度、燃料噴射ポンプの調整を行うことが困難である。そして、エンジンのクランキング時間に応じて燃料および電力消費が増大する。
【０００４】
特許文献１に記載されたものは、燃料噴射ポンプのラック位置に異常が生じていることを出力するものであり、プランジャーポンプの経時変化や燃料粘度を考慮したものではない。そして、特許文献２に記載されたものは、固定されたラック位置のデータをもとにエンジン回転数の補正を行うものであり、プランジャーポンプの経時変化等を考慮するものではない。
そこで、使用期間の経過に伴う燃料のリーク量の増加に対処すべく、暖態時においても
、噴射量を増量し、始動性を確保できる手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための
手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１に記載のごとく、エンジンのクランキング時にアクチュエータにより燃料噴射ポンプのラックを操作して燃料噴射量調節を行う電子制御式燃料噴射装置において、エンジンの運転状態を認識する手段と、前回クランキング時にエンジン運転を開始したラック位置を記憶する記憶手段と、を有し、クランキング開始時に前記アクチュエータにより燃料噴射ポンプのラックを該記憶されたラック位置に移動させて、クランキング開始時のラック位置とする電子制御式燃料噴射装置を構成する。
【０００７】
請求項２に記載のごとく、記憶されたラック位置が一定範囲外である場合に、該ラック位置を無視し、他の記憶されているラック位置よりクランキング開始時のラック位置を算出する。
【０００８】
請求項３に記載のごとく、エンジンのクランキング継続時間に応じて前記ラックを燃料量増大側に目標値を設定して操作するとともに、該目標値に上限を設ける。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載のごとく、電子制御式燃料噴射装置を構成するので、燃料噴射ポンプのプランジャが経時変化により、低速摺動時に燃料を圧送しにくくなっても、自動的にラック位置を調節して十分燃料圧送を行うことができる。これにより、エンジンのクランキング時間を短くでき、エンジン始動にかかる燃料を節約できる。そして、セルモータに通電する時間を短縮でき、バッテリにかかる負荷を軽減できる。
さらに、始動に必要な最低限のラック増量でエンジンを始動することができることとなり、始動時黒煙の悪化を必要最低限にとどめることができる。
【００１０】
請求項２に記載のごとく、燃料噴射装置を構成するので、
燃料フィルタ交換やガス欠後のように、燃料配管系のエア抜きが不十分な状態では、始動に要する時間が長くなるため、そのようなイレギュラーな始動状態のデータを無視し、不必要なラック増量による始動時黒煙悪化を防止できる。
【００１１】
請求項３に記載のごとく、燃料噴射装置を構成するので、電子制御ガバナのアクチュエータ作動範囲外に目標ラック位置が算出された場合には、アクチュエータに電流が流れ続けることがなく、故障を防止することができる。そして、操作性および耐久性の高い電子制御式の燃料噴射ポンプを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、エンジン始動時におけるラック位置を記憶判別することにより、エンジンの始動性を向上させるものである。
【実施例１】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図１は燃料装置の構成を示す側面断面図である。
本発明の実施例の燃料噴射装置は、エンジン１、記憶部および演算部を持つコントローラ３１、クランキングを制御する始動スイッチ３６、クランキング時にエンジンを駆動するセルモータ３２、エンジン１に燃料を圧送する燃料噴射ポンプ３４、エンジン運転状態を認識するピックアップセンサ３７を有する。
エンジン１には、セルモータ３２、燃料噴射ポンプ３４およびピックアップセンサ３７が配設されている。セルモータ３２はエンジン始動時にベルト３５を介してクランク軸３３を駆動するものである。燃料噴射ポンプ３４はクランク軸３３の回転に同期して燃料の圧送を行うものであり、内装される電子ガバナにより燃料噴射量の調整を行う。そして、ピックアップセンサ３７はクランク軸３３の回転速度を認識するものであり、これによりエンジンがクランキング状態か運転状態かを認識できる。
コントローラ３１は演算部３１ｃおよび記憶部３１ｍを有し、コントローラ３１は始動スイッチ３６、セルモータ３２、燃料噴射ポンプ３４の電子ガバナ、ピックアップセンサ３７に接続している。そして、始動スイッチ３６の入・切およびクランク軸３３の回転速度を認識可能となっており、セルモータ３２および燃料噴射ポンプ３４電子ガバナの駆動を制御可能としている。始動スイッチ３６はエンジン１の運転状態と停止状態を設定するものであり、「ＯＦＦ（停止）」、「ＯＮ（運転）」、「始動」の位置が設定されている。始動スイッチ３６を「始動」位置に入れることにより、セルモータ３２を駆動しクランク軸３３に駆動力を伝達してクランキング（エンジン始動）を行う。始動スイッチ３６は「始動」位置において、「ＯＮ」位置に自動復帰する構成となっており、エンジンが運転状態となった後にキースイッチから手を離す始動スイッチ３６は「ＯＮ」位置に保持されてエンジン１の運転状態が維持される。
【００１４】
次に、燃料噴射ポンプの構成について説明する。図２は燃料噴射ポンプの側面一部断面図である。
燃料噴射ポンプ３４はエンジン１のクランク軸に同期して燃料の圧送を行う。燃料噴射ポンプ３４による燃料圧送量は、電子ガバナ４１により制御される電子制御式である。燃料噴射ポンプ３４は電子ガバナ４１、プランジャ４２、スリーブ４４、ピニオン４３、ラック４５を有する。プランジャ４２は前述のクランク軸３３の回転に同期してスリーブ４４内を上下摺動する。スリーブ４４は燃料噴射ポンプ３４のケーシングに固定されており、燃料排出口となるポートを設けている。
そして、プランジャ４２にはらせん状の溝を設け、スリーブ４４のポートとの位置関係を利用して燃料圧送量を調節可能に構成している。プランジャ４２のスリーブ４４内における回動位置によりエンジンシリンダへの燃料圧送量を調節され、プランジャ４２の回動位置は電子ガバナ４１により調節する。
プランジャ４２にはピニオン４３が相対回動不能に装着されており、ピニオン４３にはラック４５が歯合している。ラック４５は電子ガバナ４１により摺動制御される。電子ガバナ４１によりラック４５を摺動させてラック４５の位置を変えることにより、ピニオン４３が回動される。これにより、スリーブ４４内におけるプランジャ４２の回動位置を調節され、燃料圧送量の調節が行われる。電子ガバナ４１はリニアソレノイドや電子シリンダなどのアクチュエータにより構成されるものであり、電子ガバナ４１は前述のコントローラ３１により制御する。本実施例においては、ラック４５に接続するアームにリニアソレノイドの可動鉄芯の一端を接続して、ラック４５を操作する。
【００１５】
次に、コントローラ３１による電子ガバナ４１の制御構成について説明する。コントローラ３１は、エンジンのクランキング時においてラック４５の位置調整を行い、エンジン運転状態（燃料の燃焼により動いている状態）となったラック４５の位置を記憶し、次回のエンジン始動時に記憶したラック位置にまずラック４５を移動させる。これにより、２度目以降のエンジンクランキング時において開始より十分な量の燃料を圧送することができ、エンジン運転までにかかる時間を短縮できる。また、セルモータ３２による駆動時間を短縮して電力を節約し、バッテリにかかる負荷を軽減できる。
コントローラ３１はエンジン回転数を認識しながらエンジンが始動するようにラック４５の位置調整を行う。コントローラ３１はエンジン回転数によりエンジンの運転状態を認識し、燃料噴射ポンプ３４の電子ガバナ４１により燃料噴射量を制御する。そして、始動スイッチ３４が「始動」位置に入れられている時間を計測可能に構成されている。始動スイッチ３４が「始動」位置に入れられている間にセルモータ３２によりクランキングが行われる。クランキングの間に電子ガバナ４１によりラック４５を操作して圧送燃料量を増大させて行き、エンジン回転数より運転開始を認識し、その時のラック位置を記憶する。コントローラ３１はクランキング時間に応じて燃料圧送量を増大させ、エンジン１が運転状態となるようにラック４５を操作する。次にエンジン１の始動を行う場合には、まずラック４５が前回エンジン運転開始位置に移動される。
【００１６】
コントローラ３１には、図１に示したように、演算部３１ｃと記憶部３１ｍとがあり、これらを用いてラック位置の算出および制御を行う。演算部３１ｃではコントローラ３１に入力された情報が読み込まれるとともに、記憶部３１ｍに保持された情報とによりラック位置の算出が行われる。そして、演算部３１ｃの算出値に基づいて、コントローラ３１より電子ガバナ４１が制御される。記憶部３１ｍには、ラック位置の初期設定値、ラック４５の正常な設定値の上限値および下限値、前回始動時におけるラック位置の設定値、ラック４５の移動可能上限値および下限値等が記憶されており、演算部３１ｃがその情報をもとにラック目標位置を算出し、目標値の適否を判断する。なお、正常な設定値の上限値および下限値は、クランキング時におけるラック４５の設定可能範囲の上限値および下限値を示し、移動可能上限値および下限値は、電子ガバナ４１によりラック４５が移動可能な範囲の上限値および下限値を示す。
【００１７】
コントローラ３１による電子ガバナ４１の制御について、フローチャート図を用いてより詳しく説明する。図３はコントローラにおける電子ガバナ制御のフローチャート図である。
電子ガバナ制御のフローチャートにおいて、まず、処理５１によりラック設定値が読み出される。ラック設定値はエンジン始動開始時（クランキングが開始される時）のラック４５の位置を示す値であり、ラック４５はまずこの値に対応する位置に移動する。この設定値はコントローラ３１の記憶部３１において保持され、演算部３１ｃにより読み出される。
そして、処理５２により読み出されたラック設定値が正常範囲内であるかの判別が行われる。ラック設定値が正常範囲内である場合には処理５４に進み、ラック設定値が正常範囲外である場合には処理５３によりラック目標値を標準値に設定した後に処理５４に進む。
処理５４において、ラック設定値が目標値に設定される。そして、処理５６において、目標値が、移動可能範囲内か否かの判別がされる。移動可能範囲内である場合には処理５８に進み、移動範囲外である場合には処理５７において目標値が所定の値に設定された後に処理５８に進む。
処理５８においては、ラック４５を目標値に移動させる。この処理の後に、処理５９においてエンジン１が運転を開始したかどうかの判別が行われる。エンジン１が運転を開始していない場合には処理６０によりラック目標値が所定量増大され、処理５６に戻る。エンジン１が運転状態となった場合には処理６１においてラック目標値を設定値として記憶する。
【００１８】
次に、エンジン始動時におけるラック位置と時間との関係について説明する。図４はラック位置と時間との関係を示す図であり、図４（ａ）は初回の始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図であり、図４（ｂ）は初回以降の始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図である。
まず、ラック位置の初期設定位置はＲ０となっており、エンジン始動時にはラックはＲ０の位置となっている。エンジン始動が継続されている間、継続時間ごとにラック位置を燃料増大側に移動させる。そして、ラック位置Ｒ１においてエンジンが運転状態になったとする。なお、エンジンの運転状態の認識はエンジン回転数の変化により認識可能であり、クランキング時よりの回転数の急上昇を前述のピックアップセンサ３７により認識して、運転状態を認識できる。
初回以降のクランキングにおいては、図４（ｂ）に示すように、前回記憶されたラック位置Ｒ１よりエンジン始動が開始される。燃料噴射ポンプのプランジャのクリアランスが経時変化により大きくなっている場合などには、エンジン始動に十分な燃料噴射量に達するまでにかかる時間を短縮することが可能となる。そして、図４（ｂ）の斜線部分の燃料を節約でき、エンジン始動時に必要となる燃料の量を低減できる。
また、初回以降のクランキングにおいてクランキング開始時のラック位置は、複数回の運転状態開始時のラック位置平均を利用することができる。初回よりの数回をＲ０より開始し、複数回の運転状態開始時のラック位置を蓄積して平均を算出する。これは、複数回の運転状態開始時のラック位置をコントローラ３１の記憶部３１ｍに記憶しておくことにより可能となる。そして、平均としては単純な相加平均などを利用することができる。
【００１９】
次に、ラック位置が正常範囲外となる場合の処理について説明する。図５は正常範囲外となったラック位置と時間との関係を示す図であり、図５（ａ）は正常範囲外となった始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図であり、図５（ｂ）は初回以降の始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図である。
図５において、始動時のラック位置として、正常範囲の上限として、ラック位置Ｒｍが設定されている。燃料フィルタの交換や、燃料へのごみの流入などにより、ラック位置が正常範囲上限であるラック位置Ｒｍより大きいラック位置Ｒ２となったときにエンジンが運転状態となった場合には、ラック位置Ｒ２が正常範囲外であることが判別されて、次のクランキング時のラック位置には設定されない。この場合、ラック位置は正常範囲内において運転状態となった時に記憶されたラック位置Ｒ１を利用する。これにより、イレギュラーで発生するラック位置にも対応して安定したエンジン始動性を確保することができる。なお、ラック位置Ｒ１は、コントローラ３１に記憶されているラック位置であり、初期設定値、もしくはエンジンの運転状態が開始された正常範囲内のラック位置であって、前回始動時のラック位置もしくは前数回のラック位置の平均を用いることができる。例えば、前３回分のラック位置平均を用いることにより、簡便なコントローラ構成で安定したエンジン始動を行うことができる。
なお、上記構成において、クランキング時のラック設定値の範囲を、ラック移動可能範囲としても良い。
【実施例２】
【００２０】
次に、エンジン始動時におけるラック操作の他の構成について説明する。図６はラック位置と時間との関係を示す図であり、図６（ａ）は初回の始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図であり、図６（ｂ）は初回以降の始動時におけるラック位置と時間との関係を示す図である。
この実施例では、初回以降のクランキングにおいて、前回記憶されたラック位置Ｒａよりも一定量少ないラック位置よりラック位置の増大を開始する。コントローラ３１により、クランキングからエンジン運転状態となったラック位置を記憶する。図６（ａ）に示すごとく、ラック位置Ｒａよりラック位置の増大を開始し、ラック位置Ｒ３においてエンジン運転が開始したとすると、次のクランキング時においては前回記憶されたラック位置Ｒ３より一定量ｄＲ少ないラック位置（ラック位置Ｒ４）よりクランキングが開始される。
この実施例においては、ラック位置の上限であるラック位置Ｒｍが設定されており、エンジン運転開始時のラック位置がラック位置Ｒｍに一定量ｄＲを加えた位置以内である場合には次回のラック位置として記憶される。そして、そのラック位置より一定量ｄＲを引いた位置よりラック４５の増大側への移動が開始される。
これにより、単純な計算によりラック位置の設定を行うことができ、コントローラ３１を簡便な構成にでき、計算にかかる負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料装置の構成を示す側面断面図。
【図２】燃料噴射ポンプの側面一部断面図。
【図３】コントローラにおける電子ガバナ制御のフローチャート図。
【図４】ラック位置と時間との関係を示す図。
【図５】正常範囲外となったラック位置と時間との関係を示す図。
【図６】ラック位置と時間との関係を示す図。
【図７】燃料圧送量とラック位置とエンジン回転数との関係を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１    エンジン
３１    コントローラ
３２    セルモータ
３３    クランク軸
３４    燃料噴射ポンプ
３６    始動スイッチ
３７    ピックアップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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