(57)【要約】【課題】低温始動性を損なわずに低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上が図れる直噴ディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】コモンレール式直噴ディーゼルエンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁２ａ〜２ｄと、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調節する燃料供給ポンプ５ａと電磁弁５ｂとからなる燃圧調節手段５と、前記エンジンの始動時に前記燃料噴射弁と前記燃圧調節手段を制御する電子制御ユニット３の始動制御部とを備え、前記始動制御部は、前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁２ａ〜２ｄを制御すると共に前記所定温度を越える場合より前記燃料の圧力を高圧に調節すべく前記燃圧調節手段５を制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、
前記エンジンの始動時に前記燃料噴射弁と前記燃圧調節手段を制御する始動制御装置と、
を備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、
前記始動制御装置は、
前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記所定温度を越える場合より前記燃料の圧力を高圧に調節すべく前記燃圧調節手段を制御することを特徴とする直噴ディーゼルエンジン。
【請求項２】
エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、
前記エンジンの始動時に前記燃料噴射弁と前記燃圧調節手段を制御する始動制御装置と、
を備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、
前記始動制御装置は、
前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記燃料の圧力を４０ＭＰａ以上に調節すべく前記燃圧調節手段を制御することを特徴とする直噴ディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記エンジンの圧縮比が１６．５以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の直噴ディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上が図れる直噴ディーゼルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、低圧縮比化（例えば圧縮比１７〜１８．５→圧縮比１６．０）を図ると、燃焼温度の低下でＮＯｘ（窒素酸化物）や煤の発生が抑制されて排ガス性能が向上する反面、低温環境時における低温始動性が悪化することは周知である。
【０００３】
前記低温始動性の悪化は、元来、圧縮比が低いために混合気が自己着火温度に達し難い低圧縮比の直噴ディーゼルエンジンにおける低温始動時の燃料噴射特性に因るものと考えられる。即ち、図６に示すように、低温時における噴射圧力がおよそ２０ＭＰａ程度と比較的低く設定されていたため、噴射した燃料の微粒化が十分に促進されていなかったことと、燃料噴射は主噴射のみであり、その噴射量と噴射開始時期の制御のみであることから、低温時において自己着火可能な雰囲気下に容易になりにくかったことにある。
【０００４】
因みに、山岳地等の高地において始動性を改善するために、エンジン始動時にコモンレール圧（即ち、噴射圧力）を制御すると共にパイロット噴射とメイン噴射（主噴射）を実行するコモンレール式ディーゼルエンジンの始動制御装置において、大気圧が低い程コモンレール圧を低くし且つメイン噴射開始時期を進角させる制御を行う技術が特許文献１で開示されている。また、この特許文献１には、エンジン温度が低い程、パイロット噴射量（及び又はメイン噴射量）を増量する技術が開示されている。
【０００５】
ところが、特許文献１には、前述したように低温始動時にコモンレール圧を制御すると共にメイン噴射に先立ってパイロット噴射を実行する技術が開示されているが、低温始動性を損なわずに低圧縮比化を可能にする技術は一切開示されていない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１２２７７号公報
【０００７】
そこで、本発明の目的は、低温始動性を損なわずに低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上が図れる直噴ディーゼルエンジンを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための、本発明の請求項１に係る直噴ディーゼルエンジンは、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、前記エンジンの始動時に前記燃料噴射弁と前記燃圧調節手段を制御する始動制御装置と、を備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記始動制御装置は、前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記所定温度を越える場合より前記燃料の圧力を高圧に調節すべく前記燃圧調節手段を制御することを特徴とする。
【０００９】
これにより、噴射した燃料の微粒化が十分に促進される（燃料圧力の高圧化により）と共に、主噴射が着火し易い雰囲気化に容易になり得る（燃料の分割噴射により）。この結果、直噴ディーゼルエンジンにおいて低温始動性を損なわずに低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上が図れる。
【００１０】
請求項２に係る直噴ディーゼルエンジンは、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を調節する燃圧調節手段と、前記エンジンの始動時に前記燃料噴射弁と前記燃圧調節手段を制御する始動制御装置と、を備えた直噴ディーゼルエンジンにおいて、前記始動制御装置は、前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記燃料の圧力を４０ＭＰａ以上に調節すべく前記燃圧調節手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
これにより、請求項１に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【００１２】
請求項３に係る直噴ディーゼルエンジンは、前記エンジンの圧縮比が１６．５以下であることを特徴とする。
【００１３】
これにより、低圧縮比化によってより一層排ガス性能が向上される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る直噴ディーゼルエンジンを実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
［実施例］
図１は本発明の一実施例を示す直噴ディーゼルエンジンのシステム構成図、図２は同じく分割噴射パターンの説明図、図３は同じく始動時のエンジン冷却水温と噴射圧力（制御燃圧）との関係を示すグラフ、図４は同じく噴射圧力の比較を説明するグラフ、図５は同じく低温始動時の噴射圧力と完爆時間との関係を示すグラフである。
【００１６】
図１に示すように、トラック、バスなどの車両に搭載されたコモンレール式直噴ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１の各気筒毎に燃料噴射弁２ａ〜２ｄが設けられ（図では４気筒の例を示す）、該燃料噴射弁２ａ〜２ｄに装備された電磁弁（図示せず）がマイクロコンピュータ等からなる電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）３によりＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、燃料噴射（燃料噴射量及び噴射時期等）がエンジン１の運転状態に応じて制御されるようになっている。
【００１７】
前記燃料噴射弁２ａ〜２ｄにはコモンレール４に貯溜された所定圧力の燃料が常時供給され、このコモンレール４には、燃圧調節手段５を構成する燃料供給ポンプ５ａにより、燃料タンク（図示せず）からの燃料が供給されるようになっている。
【００１８】
前記ＥＣＵ３は、コモンレール４に付設された噴射圧センサ（コモンレール圧センサ）６からの圧力信号を入力し、前記燃圧調節手段５を構成する電磁弁５ｂをデューティー制御により弁開度を調節することで、前記コモンレール４の燃料圧力（即ち、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの噴射圧力）をエンジン１の運転状態に応じてフィードバック制御するようになっている。
【００１９】
また、前記ＥＣＵ３には、エンジン１の運転状態を検出する手段としての、エンジン冷却水温を検知する水温センサ，エンジンクランキング中か否かを検知するスタータスイッチ，エンジン回転速度を検知するエンジン回転センサ，エンジン負荷状態を検知するアクセル開度センサ等の各種検出信号が入力されている。
【００２０】
そして、本実施例では、前記ＥＣＵ３内に設けた始動制御部（始動制御装置）により、エンジン１の始動時（これはスタータスイッチにより検出する）に前記燃料噴射弁２ａ〜２ｄと燃圧調節手段５を制御し、前記エンジン１の始動時温度（これは水温センサにより検出する）が所定温度以下の場合に、図２に示すように主噴射に先立って１回のパイロット噴射を実行すると共に、図３（Ａ）及び図４に示すように前記燃料噴射弁２ａ〜２ｄの噴射圧力（制御燃圧）を前記所定温度を越える場合より高圧に調節するようになっている。尚、図３（Ｂ）のように、噴射圧力（制御燃圧）は始動時のエンジン冷却水温が所定値を境に所定値以下の領域でステップ状に高圧に調節するようにしてもよい。
【００２１】
前記パイロット噴射の噴射量は噴射量全体のおよそ１０％が好適であると共に、パイロット噴射の終了時期と主噴射の開始時期との分割噴射間隔はクランク角で５°程度とすると好適である（図２参照）。
【００２２】
前記噴射圧力は、エンジン１への負担軽減のために限度があるが、従来の２０ＭＰａ→６０ＭＰａ程度まで高圧化すると好適である（図４参照）。
【００２３】
このようにして本実施例では、エンジン１の始動時温度が所定温度以下の場合に、燃料噴射弁２ａ〜２ｄの噴射圧力を前記所定温度を越える場合より高圧に調節することにより噴射した燃料の微粒化が十分に促進されると共に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行することにより主噴射が着火し易い雰囲気化に容易になり得る。
【００２４】
この結果、図５に示すように、コモンレール式直噴ディーゼルエンジン１において低温始動性を損なわずに低圧縮比化（例えば圧縮比１６．５以下）を可能にして排ガス性能の向上が図れる。
【００２５】
図５からは、低温始動時の完爆時間（クランキング開始からアイドル回転数まで上昇するのに要する時間）が、従来のおよそ９秒→およそ２秒へ短縮されるのが判る。また、噴射圧力が４０ＭＰａ以上でも十分効果があることも判る。
【００２６】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、エンジンの始動時温度を検出する手段として水温センサに代えて大気温度センサ等の他の検出手段を用いても良い。また、分割噴射はエンジン１の始動時温度が所定温度を越える場合にも、さらには始動時以外にも実行しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、エンジンの始動時に燃料噴射弁と燃圧調節手段を制御する始動制御装置は、前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記所定温度を越える場合より前記燃料の圧力を高圧に調節すべく前記燃圧調節手段を制御するので、噴射した燃料の微粒化が十分に促進されると共に主噴射が着火し易い雰囲気化に容易になり得ることにより、直噴ディーゼルエンジンにおいて低温始動性を損なわずに低圧縮比化を可能にして排ガス性能の向上が図れる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、エンジンの始動時に燃料噴射弁と燃圧調節手段を制御する始動制御装置は、前記エンジンの始動時温度が所定温度以下の場合に、主噴射に先立ってパイロット噴射を実行すべく前記燃料噴射弁を制御すると共に前記燃料の圧力を４０ＭＰａ以上に調節すべく前記燃圧調節手段を制御するので、請求項１に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【００２９】
請求項３の発明によれば、前記エンジンの圧縮比が１６．５以下であるので、低圧縮比化によってより一層排ガス性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す直噴ディーゼルエンジンのシステム構成図である。
【図２】同じく分割噴射パターンの説明図である。
【図３】同じく始動時のエンジン冷却水温と噴射圧力（制御燃圧）との関係を示すグラフである。
【図４】同じく噴射圧力の比較を説明するグラフである。
【図５】同じく低温始動時の噴射圧力と完爆時間との関係を示すグラフである。
【図６】従来の低温始動時の噴射特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１  コモンレール式直噴ディーゼルエンジン
２ａ〜２ｄ  燃料噴射弁
３  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４  コモンレール
５  燃圧調節手段
５ａ  燃料供給ポンプ
５ｂ  電磁弁
６  噴射圧センサ（コモンレール圧センサ）
【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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