(57)【要約】【課題】  エコランシステムを適用しても、燃費の悪化を抑えることができるディーゼルエンジン制御方法を提案する。【解決手段】  各気筒にグロープラグ１４を備えると共に、自動停止自動始動の機構を備えているディーゼルエンジン１１の制御方法であって、前記ディーゼルエンジン１１が自動停止したときに最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電量を他のグロープラグへの通電量より大きくする。始動に寄与しないグロープラグへの通電が抑制されるので、グロープラグに通電することによる燃費の悪化を抑制できる。また、グロープラグへ無駄な通電を行わないことによってグロープラグの劣化を抑制できるので耐久信頼性が向上する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒にグロープラグを備えると共に、自動停止自動始動の機構を備えているディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに、最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電量を他のグロープラグへの通電量より大きくすることを特徴とするディーゼルエンジン制御方法。
【請求項２】
前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに、各気筒のクランク角から前記第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒の筒内温度が着火領域に入るように前記グロープラグへ通電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制御方法。
【請求項３】
前記第１圧縮気筒となるべき気筒のクランク角が所定角度より小さいときに、続いて圧縮行程に入る次の気筒を前記第１圧縮気筒と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制御方法。
【請求項４】
前記第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電のみを行う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制御方法。
【請求項５】
前記第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグと、前記他のグロープラグの一部にのみ通電を行う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制御方法。
【請求項６】
自動停止自動始動の機構を備えているディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンの各気筒に配置したグロープラグと、
前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電量が他のグロープラグへの通電量より大きくなるように制御する通電制御手段とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンのシステム。
【請求項７】
前記各気筒のクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記各気筒の温度を検出または推定する温度検出手段とをさらに含み、
前記通電制御手段は、前記クランク角検出手段によって検出されたクランク角及び前記温度検出手段によって検出または推定された筒内温度と、予め設定したテーブルとを比較することにより前記第１圧縮気筒の筒内温度を着火領域とする前記グロープラグの通電量を算出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システム。
【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に関し、特に自動停止自動始動を行ういわゆるエコランシステムを採用しているディーゼルエンジンに適した制御方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にディーゼルエンジンには始動性を高めるため各気筒にグロープラグが設置されている。ディーゼルエンジンの始動時にはグロープラグへ通電を行って発熱させ、気筒内の圧縮空気温度を上昇させ確実に起動するようにしている。グロープラグの発熱には多量の電力を消費するので、従来からグロープラグに効率よく通電を行いながらディーゼルエンジンの始動性を向上させる技術が検討されている。例えば特許文献１は、ディーゼルエンジンの始動時にグロープラグに大電流を供給して急速加熱を図ると共に、この大電流の供給後にグロープラグに小電流を供給して安定加熱を図るグロープラグの通電制御方法を提案している。特許文献１の技術は、グロープラグへの大電流の供給をディーゼルエンジンのクランクキング開始時点より行うものとすることで、グロープラグの温度を過上昇させることなく厳寒環境でもディーゼルエンジンの始動性向上を図っている。
【０００３】
また、特許文献２はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関の自動停止制御に関する技術を提案する。より具体的には、特許文献２は車両が交差点等で走行停止したとき（アイドル状態で停止したとき）に内燃機関を自動停止すると共に、発進操作時には内燃機関を自動的に始動して発進可能とする自動停止自動始動システム（以下、エコランシステムと称す）に関する提案をしている。このエコランシステムは、所定条件が整ったときに内燃機関を自動停止することで燃費改善や排気ガス量を低減できる。なお、本明細書では、このエコランシステムを行うため内燃機関に組込まれる構成をアイドルストップ機構と称する。
【０００４】
【特許文献１】特許２７３２０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−４１９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
環境保護という観点から、グロープラグを備えたディーゼルエンジンに関しても特許文献２で開示するエコランシステムを採用することが望ましい。ところがエコランシステムを採用するとディーゼルエンジンが自動停止中に温度が低下して始動性が悪化することが頻繁に起こる。前述した特許文献１の通電方法では、グロープラグへの大電流の供給をクランキング開始時とすることで始動性の向上を図っている。この通電方法にエコランシステムを適用すると、自動停止後の始動時にグロープラグへ大電流の供給が繰り返されることになる。更に、この通電方法はクランキング開始時に、全てのグロープラグに電流を供給するようになっている。よって、特許文献１の通電方法と特許文献２のエコランシステムを単に組合せると、始動時のたびに全グロープラグへの大電流の供給が繰り返されて、燃費が悪化すると共にグロープラグが早期に劣化する虞がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、エコランシステムを適用しても、燃費の悪化を抑えることができ、またグロープラグへの負荷も低減できるディーゼルエンジン制御方法と装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、各気筒にグロープラグを備えると共に、自動停止自動始動の機構を備えているディーゼルエンジンの制御方法であって、前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに、最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電量を他のグロープラグへの通電量より大きくするディーゼルエンジン制御方法によって達成される。
【０００８】
本発明では、最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、この第１圧縮気筒に設けたグロープラグへの通電量を他のグロープラグへの通電量より大きくするので最も加熱を必要とする気筒を確実に昇温させてディーゼルエンジンの始動が確保される。始動に寄与しないグロープラグへの通電が抑制されるので、グロープラグに通電することによる燃費の悪化を抑制できる。また、グロープラグへ無駄な通電を行わないことによってグロープラグの劣化を抑制できるので耐久信頼性が向上する。
【０００９】
そして、前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに、各気筒のクランク角から前記第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒の筒内温度が着火領域に入るように前記グロープラグへ通電することとしてもよい。また、前記第１圧縮気筒となるべき気筒のクランク角が所定角度より小さいときに、続いて圧縮行程に入る次の気筒を前記第１圧縮気筒としてもよい。
【００１０】
また、前記第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電のみを行うようにしてもよい。また、前記第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグと、前記他のグロープラグの一部にのみ通電を行うようにしもよい。
【００１１】
また、上記目的は自動停止自動始動の機構を備えているディーゼルエンジンと、前記ディーゼルエンジンの各気筒に配置したグロープラグと、前記ディーゼルエンジンが自動停止したときに最初に圧縮行程となる第１圧縮気筒を判別し、該第１圧縮気筒に設けた前記グロープラグへの通電量が他のグロープラグへの通電量より大きくなるように制御する通電制御手段とを備えるディーゼルエンジンのシステムによっても達成できる。
【００１２】
そして、前記各気筒のクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記各気筒の温度を検出または推定する温度検出手段とをさらに含み、前記通電制御手段は、前記クランク角検出手段によって検出されたクランク角及び前記温度検出手段によって検出または推定された筒内温度と、予め設定したテーブルとを比較することにより前記第１圧縮気筒の筒内温度を着火領域とする前記グロープラグの通電量を算出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、グロープラグへの不必要な通電を抑制できるので、燃費の悪化を最小限に抑えることができる。また、不要な通電を抑制したことでグロープラグの劣化を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、車両に搭載されている状態のディーゼルエンジン１１（以下、「エンジン」と称す）を中心に形成したエンジン制御システムを示すブロック図である。このエンジン１１は４個の気筒１２を備えた４気筒エンジンであり、図１の左から第１気筒１２-1、第２気筒１２-２、第２気筒１２-２、第４気筒１２-４となっている。各気筒１２のそれぞれには燃料噴射用のインジェクタ１３及び通電時に発熱して着火を補助するグロープラグ１４が設けられている。各気筒１２は同じ構成を有している。説明の都合上、気筒間での区別をする必要がある場合には添え字（−１〜−４）を付している。
【００１５】
エンジン１１のシステムは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１によって全体的に制御されている。エンジン１１の周部には、このエンジン１１の状態を検出するための水温センサ２、エンジン回転数センサ３、クランク角センサ４が設置されている。また、車両の操作状態を確認するためブレーキペダル５ａと連動したブレーキスイッチ５ｂ、車速センサ６、アクセルペダル７ａと連動したアイドルスイッチ７ｂが配置されている。上記複数のセンサやスイッチからの検出信号はＥＣＵ１へ供給される。また、このシステムにはＥＣＵ１によって駆動が制御されるスロットルバルブ８、燃料噴射ポンプ９、エンジンスタータ１５及びエンジンスタータ１５を駆動するバッテリ１６を含んでいる。
【００１６】
図１で示すシステムには、アイドルストップ機構（エンジン１１の自動停止と自動始動を行うための構成）を含んでいる。ＥＣＵ１は複数のセンサやスイッチからエンジンの駆動状態を確認して、所定条件が整った場合にエンジン１１の自動停止自動始動の制御を開始する。ＥＣＵ１によりアイドルストップ機構が駆動されたときの様子については後述する。
【００１７】
ＥＣＵ１にはマイクロコンピュータを中心として構成されており、内部のＲＯＭ１ａには、エンジンのアイドルストップ機構をなすエンジン自動停止プログラムやエンジン自動始動プログラムが格納されている。さらに、アイドルストップ機構が駆動されてエンジンが停止したときに、グロープラグ１４への通電を制御するためのグロープラグ通電プログラムが格納されている。グロープラグ１４への通電制御に関して以下で説明する。
【００１８】
図２は、第１気筒１２-1の一部を取り出して示した断面図である。なお、図２では図１と対応する部位に同じ符号を付している。この図２において、第１気筒１２-1は図示しないウォータジャケットを含むシリンダブロック２１-1内にピストン２２-1が上下方向において往復動可能に収容されている。このピストン２２-1にはコネクティングロッド２３-1を介してクランクシャフト２５に連結されている。このクランクシャフト２５に固定されて同クランクシャフト２５と一体に回転するクランクロータ２６-1が設置されている。このクランクロータ２６-1の外周面に対向するようにして、クランクロータ２６-1の回転を検出するクランク角センサ４-1（クランク角検出手段）がシリンダブロック２１-1に固定されている。また、第１気筒１２-1の温度は、温度検出手段となる水温センサ２-1によって計測されている。クランク角センサ４-1及び水温センサ２-1の出力はＥＣＵ１に供給される。
【００１９】
図２に示した構成は、他の３個の気筒、すなわち第２気筒１２-２〜第４気筒１２-４についても同様である。よって、エンジン１１を中心に形成した図１のエンジンシステムでは、アイドルストップ機構を起動しているときＥＣＵ１が各気筒の水温Ｔｗ及びクランク角Ａｋを常に確認できるようになっている。
【００２０】
図３は、クランク角及びエンジン水温から推定した筒内温度と着火限界について示した図である。この図は、各気筒１２-１〜１２-４について同様であるので、ここでは第１気筒１２-1の場合を例にして説明する。この図は上死点（ＴＤＣ）を基準０（零）度としてクランク角センサ４-1によって検出されるクランク角を横軸に示している。縦軸は気筒内での圧縮時の温度である。Ｔ１〜Ｔ４は水温センサ２-1によって検出される水温Ｔｗである。Ｔ１が最も低温であり、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４となるに従って水温Ｔｗが高くなっている。また、図３で停止領域として示すのはエンジン１１を停止したときにピストン２２-1が停滞するおおよその位置に対応するクランク角を示したもので、始動時にはこの領域から圧縮行程に入ることになる。
【００２１】
この図３は、第１気筒１２-1が圧縮行程に入ったときに、水温Ｔｗ（すなわち筒内の温度）が着火限界以上の領域（着火領域）に入らないと着火しないことを示している。よって、黒丸で示すように低い水温Ｔ１状態で圧縮行程に入っても着火しないので、矢印ＦＲで示すよう加熱して着火領域に入るように昇温させることが必要となる。この昇温のための加熱をグロープラグ１４-1で行うことになる。
【００２２】
ここで図３を参照して他の第２気筒１２-２〜第４気筒１２-４についても考える。着火の順序は第１気筒１２-1、第３気筒１２-3、第４気筒１２-４、第２気筒１２-２であり、第１気筒１２-1のクランク角が図３の停止領域にある場合には他の気筒はこれから前後にずれた位置にあることになる。４個の気筒内で最初に圧縮行程に入る気筒（以下、第１圧縮気筒と称する。ここで説明している例では第１気筒１２-1）は、下死点（ＢＤＣ）を過ぎた位置に停止しており、この位置から圧縮を行うので実圧縮比を十分に確保できない状況となる。このように第１圧縮気筒は、エンジン１１の始動直後に圧縮されるが着火し難い状態となっている。第１圧縮気筒が確実に着火して、膨張行程が行われないと始動性低下の原因となる。
【００２３】
なお、上記第１圧縮気筒はグロープラグの通電を十分に行ったときに少なくとも着火する気筒とされる。図３を参照すると、ある気筒のクランク角が上死点（ＴＤＣ）からの所定角度（例えば６０度）よりも小さい−５０度であるような場合、この気筒に大電流を供給しても着火が保証されないという場合がある。このような場合には、この気筒の後に圧縮行程に入る次の気筒を第１圧縮気筒とすることが好ましい。ここでいう着火を確保できない所定角度は各エンジンで適宜に定めることになる。
【００２４】
図１で示すシステムでは確実に着火させたい第１圧縮気筒のグロープラグに、他の気筒のグロープラグよりも大きな電流を供給して着火させるように通電制御する。また、この通電制御によると従来のように４個全てのグロープラグに同じ通電を行わずに先ず第１圧縮気筒のグロープラグのみに通電を行う。よって、１つのグロープラグに４個分の電流を供給しなければ、始動時におけるグロープラグの消費電力は従来より軽減できる。第１圧縮気筒のグロープラグに供給する通電量はＲＯＭ１ａに記憶したテーブルに基づいてＥＣＵ１が調整する。ＲＯＭ１ａに記憶すべきテーブルは、エンジン水温及びクランク角、より好ましくは外気温まで考慮して定めた最適な通電量をまとめた基本データから形成すればよい。なお、クランク角に基づいて上死点付近の圧力や温度も参照して、気筒内温度が確実に着火領域となるようして最適な通電量を定めることが更に望ましい。
【００２５】
図１で示すエンジンシステムは、以上で説明したように第１圧縮気筒の筒内温度が着火領域に入るように、通電制御手段となるＥＣＵ１によってグロープラグへの通電を制御するものである。グロープラグの通電制御に関するプログラムはＲＯＭ１ａに格納されており、ＥＣＵ１によってプログラムが実行される。このシステムでは、グロープラグの通電制御に関するプログラムはアイドルストップ機構が駆動されたことと関連して起動される。
【００２６】
アイドルストップ機構が駆動される条件（以下、エコラン開始条件という）について説明する。アイドルストップ機構をなすエンジンの自動停止プログラムは、（１）エンジンが暖機後であり、かつ、過熱していない状態（エンジン冷却水の水温Ｔｗが水温上限値Ｔｗｍａｘよりも低く、かつ、水温下限値Ｔｗｍｉｎより高い）、（２）アクセルペダル１０ａが踏まれていない状態（アイドルスイッチ１０ｂ、オン）、（３）バッテリ１６の充電量が基準電圧以上、（４）ブレーキペダル３ａが踏み込まれている状態（ブレーキスイッチ３ｂ、オン）、（５）車両が停止している状態ことを条件に、自動的にエンジンを停止するように設定されている。
【００２７】
ＥＣＵ１はエンジン１１の起動時から上記自動停止プログラムに基づいた制御を実行する。また、エンジン１１が停止状態となった後には、エンジン１１の自動始動プログラムによる制御を開始する。（１）〜（５）の自動停止条件のうち１つでも満たしていなかった場合には、ＥＣＵ１はエンジン始動制御を開始する。エンジン始動制御が開始されると、ＥＣＵ１は燃料噴射量変更プログラムに基づく制御を開始するＥＣＵ１はエンジンスタータ１５に指令を出してエンジンスタータ１５を駆動するとともに、スロットルバルブ８に指令を出してスロットルバルブ８を開く。また、ＥＣＵ１は燃料噴射ポンプ９に対し燃料噴射の指令を行う。このときの噴射量は初期燃料噴射量Ｑ０で、この初期燃料噴射量Ｑ０は、ＥＣＵ１内の書き換え可能なメモリに記憶されたものを読み込む。
【００２８】
図４は、アイドルストップ機構が駆動されていることを前提に実行されるグロープラグ通電制御のルーチンを示したフローチャートである。このルーチンもＥＣＵ１によって実行される。ＥＣＵ１はエコラン条件を満たしているか否かの確認を行う（Ｓ１０１）。エコラン条件は前述した通りである。ＥＣＵ１はエコラン条件を満たしていると確認すると、エンジン１１の停止制御を開始すると共に、クランク角センサ４の出力から各気筒第１気筒１２-1〜第４気筒１２-４のクランク位置を検出する（Ｓ１０２）。
【００２９】
ＥＣＵ１はエンジン１１が停止したことを確認すると（Ｓ１０３）、各気筒のクランク角を確認する（Ｓ１０４）。そして、ＥＣＵ１はクランク角から第１圧縮気筒とすべき気筒を特定し、ＲＯＭ１ａに記憶されている所定のテーブルを参照して、この気筒のグロープラグに最適な通電量を算出する。また、この気筒に続いて圧縮行程に入る、以後の第２圧縮気筒、第３圧縮気筒、第４圧縮気筒のグロープラグについて通電量も合せて算出する（Ｓ１０５）。ここで、算出される第２圧縮気筒以降の通電量は、第１圧縮気筒の通電量より小さくすることができる。第２圧縮気筒から第４圧縮気筒へ向けて、通電量を順に小さくするようにしてもよいし、第２圧縮気筒以後は同じ通電量としてもよい。このステップ１０５で算出した通電量で、第１圧縮気筒から順にそれぞれのグロープラグに通電すると（Ｓ１０６）、無駄なく加熱してエンジン１１を確実に始動できる。
【００３０】
以上説明したエンジン制御システムは、エコラン条件下でエンジンが停止し、始動するときに第１圧縮気筒への通電量を多くすることにより始動性が確保されている。このシステムでは各気筒のクランク角を確認して、必要な気筒に最適な通電量を与えるので燃費向上を図ることができる。特に、従来のように全ての気筒のグロープラグを同時に加熱するという無駄を抑制できるので、グロープラグで消費されるエネルギを確実に抑制できる。さらには、このシステムではグロープラグに無用な通電を行わないので劣化を抑制できる。よって、グロープラグの耐久信頼性が向上する。
【００３１】
なお、図４で示すフローチャートでは第１圧縮気筒への通電量を算出した際に、これに続く気筒の通電量も算出して他のグロープラグへの円滑な通電を図った例を示している。しかし、他のグロープラグに通電を行うことは必須のことではない。第１圧縮気筒のグロープラグへの通電のみでエンジン１１の始動が確保されたときには、残りの気筒のグロープラグへの通電を止めるように構成してもよい。すなわち、第１圧縮気筒への通電のみでエンジン１１の始動が確保されたときには、更に第２気筒以降への通電を行わなくてもよい。また、第１圧縮気筒と第２圧縮気筒のグロープラグへのみに通電を行う組合せや、第１圧縮気筒と第３圧縮気筒のグロープラグへのみに通電を行う組合せとして、当初から通電を行わないグロープラグが含まれてもよい。このようにすると更に燃費の無駄を抑制できる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】車両に搭載されている状態のディーゼルエンジンを中心に形成したエンジン制御システムを示すブロック図である。
【図２】図１における第１気筒の一部を取り出して示した断面図である。
【図３】クランク角及びエンジン水温と着火限界について示した図である。
【図４】アイドルストップ機構が駆動されていることを前提に実行されるグロープラグ通電制御のルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１                ＥＣＵ
１ａ              ＲＯＭ
２                水温センサ
４                クランク角センサ
１１              ディーゼルエンジン
１２              気筒
１４              グロープラグ
【図１】
2006046251.tif 000003
【図２】
2006046251.tif 000004
【図３】
2006046251.tif 000005
【図４】
2006046251.tif 000006