(57)【要約】【課題】始動時において燃料噴射時期を遅角するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、未燃燃料の排出量を抑制する。【解決手段】燃料噴射時期（Ｔ）の遅角と共に燃焼速度を高めるための手段（燃料噴射圧の増量補正Ｐｃ）を実施する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動時において燃料噴射時期を遅角することにより燃焼開始時期を圧縮上死点後とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射時期の遅角と共に燃焼速度を高めるための手段を実施することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
燃焼速度を高めるための前記手段は、燃料噴射圧を高めることであ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の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射時期が遅角されるほど高く前記燃料噴射圧を高めることを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射時期は主燃料噴射の燃料噴射時期であり、前記燃焼速度を高めるための手段は、パイロット燃料噴射の燃料噴射量を増加することであ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の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射時期が遅角されるほど多く前記パイロット燃料噴射の前記燃料噴射量を増加することを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの始動時において、圧縮上死点前から燃焼が開始されると、上昇するピストンを押し下げる方向に爆発力が作用するために、機関回転数が意図するように上昇しない回転もたつきを発生する。それにより、始動時の燃焼が確実に圧縮上死点後に開始されるように、この時の燃料噴射開始時期を遅角することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−１８６４９号公報
【特許文献２】
特開平１１−９３７３５号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０７９６号公報
【特許文献４】
実開平１−１６６２７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
始動時の燃料噴射開始時期の遅角によって、燃焼開始時期を圧縮上死点後とすることができる。しかしながら、圧縮上死点後の筒内圧力及び筒内温度が下がってからの燃焼において燃焼速度は低下する。それにより、膨張行程前半で燃焼が終了しなくなれば、それ以降に気筒内の燃料を燃焼させることは困難であるために、この燃料が未燃燃料として排出されることがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、始動時において燃料噴射時期を遅角するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、未燃燃料の排出量を抑制することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、始動時において燃料噴射時期を遅角することにより燃焼開始時期を圧縮上死点後とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射時期の遅角と共に燃焼速度を高めるための手段を実施することを特徴とする。このディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼速度を高めるための手段により、機関始動時の燃料噴射時期の遅角に伴う燃焼速度の低下が抑制される。
【０００７】
また、本発明による請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、燃焼速度を高めるための前記手段は、燃料噴射圧を高めることであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項３に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射時期が遅角されるほど高く前記燃料噴射圧を高めることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射時期は主燃料噴射の燃料噴射時期であり、前記燃焼速度を高めるための手段は、パイロット燃料噴射の燃料噴射量を増加することであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項５に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射時期が遅角されるほど多く前記パイロット燃料噴射の前記燃料噴射量を増加することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ディーゼルエンジンの燃焼時期を圧縮上死点後としないと、爆発力が上昇するピストンを押し下げるように作用するために、爆発エネルギを十分に機関トルクとして利用することができない。図１は、ディーゼルエンジンにおける機関回転数ＮＥと燃料噴射開始時期Ｔとの関係を示すグラフである。同図に示すように、機関回転数ＮＥが低いほど燃料噴射開始時期Ｔは遅角側とされる。それにより、燃焼開始時期は、圧縮上死点後におけるほぼ一定のクランク角度とすることができる。また、機関始動時においては、回転上昇のもたつきを防止するために、燃焼開始時期を確実に圧縮上死点後としなければならず、燃焼開始時期を圧縮上死点後において機関回転数が低いほど遅角側とすることもできる。
【００１２】
始動時において、燃料噴射開始時期Ｔは、冷却水温ＴＨＷが低いほど遅角側とすることが望ましい。圧縮上死点直後の筒内温度が高い時に燃焼が開始されて筒内温度がさらに高められると、筒内温度に比例して大きくなる熱損失が大きくなり、冷却水温ＴＨＷが低い機関低温時には、この熱損失がさらに顕著となる。それにより、冷却水温ＴＨＷが低いほど燃料噴射開始時期Ｔを遅角側として燃焼開始時期を遅角側とし、熱損失を抑制して機関トルクの低下を防止している。
【００１３】
こうしてクランキングのような極低回転の機関始動時において、燃料噴射開始時期Ｔは、かなり遅角され、また、低温始動時においては、さらに遅角されることとなる。それにより、機関始動時の燃焼開始時期は、圧縮上死点後において、かなり遅角される。
【００１４】
本実施形態のディーゼルエンジンは、燃料噴射系として各気筒共通のコモンレールを有し、コモンレール内の加圧燃料を各気筒に配置された燃料噴射弁を介して噴射するようになっている。コモンレール内の燃料圧力は、高圧ポンプからコモンレールへ圧送される燃料量と、コモンレールからリリーフ弁を介して燃料タンクへ戻す燃料量とを、コモンレールから燃料噴射弁を介して消費される燃料量を考慮して調整することにより、可変制御可能となっている。それにより、燃料噴射圧を変化させることができる。
【００１５】
図２は、ディーゼルエンジンにおける冷却水温ＴＨＷと基準燃料噴射圧Ｐとの関係を示すグラフである。同図に示すように、冷却水温ＴＨＷが低いほど基準燃料噴射圧Ｐは高められる。冷却水温ＴＨＷが低いほど筒内温度が低く、噴射燃料は気化し難くなるために、基準燃料噴射圧Ｐを高めて燃料気化を促進している。また、基準燃料噴射圧Ｐは、機関回転数ＮＥによっても変化し、機関回転数ＮＥが高いほど高められる。これは、機関回転数ＮＥが高いほど燃料噴射開始時期Ｔから意図する燃焼開始クランク角度までの時間が短くなるために、燃料を早期に気化させて早期に燃焼を開始させることが好ましいためである。また、制御を簡素化するために、基準燃料噴射圧Ｐは、機関回転数ＮＥによって変化させないようにしても良く、また、冷却水温ＴＨＷによって変化させないようにしても良く、また、機関回転数ＮＥ及び冷却水温ＴＨＷによって変化させないように、すなわち、ほぼ一定としても良い。
【００１６】
図３は、燃料噴射開始時期Ｔと燃料噴射圧補正値Ｐｃとの関係を示すグラフである。燃料噴射開始時期Ｔが遅角側であるほど燃料噴射圧補正値Ｐｃは高く設定されている。本実施形態において、実際の燃料噴射圧は、この燃料噴射圧補正値Ｐｃによって基準燃料噴射圧Ｐを加算補正して決定される。
【００１７】
前述したように、極低回転の機関始動時における燃料噴射開始時期Ｔは遅角側とされる。それにより、図４に点線で示すように、燃焼開始時期は圧縮上死点ＴＤＣ後においてかなり遅角される。低温始動時では、燃料噴射開始時期Ｔはさらに遅角されるために、燃焼開始時期もさらに遅角される。
【００１８】
それにより、圧縮上死点ＴＤＣ前において燃焼が開始されることは確実に防止されるが、このように遅角された燃焼は、筒内圧力及び筒内温度が比較的大幅に下がってからの燃焼であるために、その燃焼速度は低くなる。こうして、膨張行程前半で燃焼が終了しないと、それ以降に気筒内の燃料を燃焼させることは困難であり、この燃料が未燃燃料として排出されることがある。
【００１９】
しかしながら、本実施形態においては、燃料噴射開始時期Ｔが遅角されるほど高く設定された燃料噴射圧補正値Ｐｃによって、基準燃料噴射圧Ｐを高めるように補正するようになっている。こうして、燃料噴射圧を高めると、燃料気化が促進されて燃焼速度が速められるために、図４に実線で示すように、燃焼を短時間で完了させることができ、燃焼開始時期が遅角されても、膨張行程前半で十分に燃焼を終了することができる。それにより、噴射燃料を十分に燃焼させることができ、多量の未燃燃料の排出に伴う白煙の発生を抑制することができる。
【００２０】
ディーゼルエンジンが主燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射を実施する場合には、主燃料噴射の燃料噴射時期が機関始動時において前述同様に遅角されることとなる。図５は冷却水温ＴＨＷと基準パイロット燃料噴射量Ｑとの関係を示すグラフである。冷却水温ＴＨＥが低いほど基準パイロット燃料噴射量Ｑは多くなるように設定されている。これは、冷却水温ＴＨＷが低いほど筒内温度が低く、噴射燃料は気化し難くなるために、この時には必要量の燃料の多くをパイロット燃料噴射として予め気筒内へ噴射して、燃焼時までに十分に気化させることを意図している。制御を簡素化するために、基準パイロット燃料噴射量Ｑは冷却水温ＴＨＷによって変化させないようにしても良い。
【００２１】
図６は、主燃料噴射の燃料噴射開始時期Ｔとパイロット燃料噴射量補正値Ｑｃとの関係を示すグラフである。燃料噴射開始時期Ｔが遅角側であるほどパイロット燃料噴射量補正値Ｑｃは多く設定されている。本実施形態において、実際のパイロット燃料噴射量は、このパイロット燃料噴射量補正値Ｑｃによって基準パイロット燃料噴射量Ｑを加算補正して決定される。ところで、機関運転状態に応じた必要燃料量は一定であるために、パイロット燃料噴射量が増量されれば、その分、主燃料噴射量は減量される。
【００２２】
こうして、パイロット燃料噴射量を増量すると、燃焼開始時点で必要量の燃料の多くを気化させることができ、やはり燃焼速度が速めることができる。それにより、燃料噴射圧を高める場合と同様に、機関始動時に燃焼開始時期が遅角されても、燃焼を短時間で完了させることができ、多量の未燃燃料の排出に伴う白煙の発生を抑制することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の始動時において燃料噴射時期を遅角するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃焼速度を高めるための手段により、始動時の燃料噴射時期の遅角に伴う燃焼速度の低下が抑制され、膨張行程前半で燃焼を完了させることができるために、膨張行程後半となって燃焼させることが困難な未燃燃料が気筒内に多量に存在することはなく、未燃燃料の排出量を抑制することができる。それにより、多量の未燃燃料に伴う白煙の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】機関回転数ＮＥと燃料噴射開始時期Ｔとの関係を示すグラフである。
【図２】冷却水温ＴＨＷと基準燃料噴射圧Ｐとの関係を示すグラフである。
【図３】燃料噴射開始時期Ｔと燃料噴射圧補正値Ｐｃとの関係を示すグラフである。
【図４】始動時における気筒内の熱発生率を示すタイムチャートである。
【図５】冷却水温ＴＨＷと基準パイロット燃料噴射量Ｑとの関係を示すグラフである。
【図６】主燃料噴射の燃料噴射開始時期Ｔとパイロット燃料噴射量補正値Ｑｃとの関係を示すグラフである。
【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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