(57)【要約】【課題】エンジンフリクションが非常に低い場合にも機関回転数を異常に上昇させることなく、また、燃料消費を悪化させることもなく、機関始動完了後における不安定な燃焼を抑制する。【解決手段】機関始動完了を判定する機関始動完了判定手段を備え、機関始動開始から機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定されるまでは始動前燃料噴射制御を実施し、機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された後は始動後燃料噴射制御を実施するディーゼルエンジンの始動制御装置において、機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定される時には（ステップ１１０）、始動後燃料噴射制御において燃料噴射量を増量することなく燃焼安定化のための補正を実施する（ステップ１１１）。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関始動完了を判定する機関始動完了判定手段を備え、機関始動開始から前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定されるまでは始動前燃料噴射制御を実施し、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された後は始動後燃料噴射制御を実施するディーゼルエンジンの始動制御装置において、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定される時には、前記始動後燃料噴射制御において燃料噴射量を増量することなく燃焼安定化のための補正を実施することを特徴とするディーゼルエンジンの始動制御装置。
【請求項２】
前記機関始動完了判定手段は、機関回転数が設定回転数以上となった時に機関始動完了と判定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の始動制御装置。
【請求項３】
前記機関始動完了判定手段によって機関始動開始から設定期間が経過する以前に機関始動完了と判定された時には、機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置。
【請求項４】
エンジンオイルの粘度が設定値以下の時には、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置。
【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始動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関始動時には機関回転数を早期に高めることを最重視して燃料噴射の各制御が実施され、例えば、燃料噴射量は始動燃料噴射量として漸増される。こうして機関回転数が設定値に達すると、機関始動は完了したと判断され、それ以降の燃料噴射量は、機関負荷及び機関回転数に応じて制御される。
【０００３】
このような始動燃料噴射制御において、ガソリンエンジンに比較して機関始動完了までの時間が比較的長くなるディーゼルエンジンでは、機関始動完了以前に漸増される燃料噴射量により気筒内の空燃比がオーバーリッチとなって燃焼悪化又は失火が発生することがある。これを防止するために、クランクシャフトがスタータモータによって駆動されているクランキング状態の終了を判断し、クランキング状態の終了から始動燃料噴射量を漸減することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１７３４９０号公報
【特許文献２】
特開平７−３４９２６号公報
【特許文献３】
特開昭６３−５０６４８号公報
【特許文献４】
特開平１１−９３７３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術においても、機関始動完了後には、燃料噴射量は機関負荷及び機関回転数に応じて制御され、一般的な燃料噴射制御が実施される。ところで、内燃機関に低フリクションオイルが使用される等して、内燃機関のフリクションが非常に低い場合には、各気筒の一又は二回程度の燃焼により機関回転数が設定値に達して機関始動完了と判断されることがある。それにより、始動前の燃料噴射制御に代えて始動後の通常燃料噴射制御が開始されることとなるが、各気筒の一又は二回程度の燃焼では、各気筒の機関温度は依然として低く、通常燃料噴射制御では次回の燃焼が不安定となり、最悪の場合には失火することもある。この時に始動前の燃料噴射制御を持続させて燃料噴射量を増量すれば、燃焼を安定化させることは可能であるが、これでは、機関回転数が異常に上昇してしまうと共に燃料消費が悪化してしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、エンジンフリクションが非常に低い場合にも機関回転数を異常に上昇させることなく、また、燃料消費を悪化させることもなく、機関始動完了後における不安定な燃焼を抑制することができるディーゼルエンジンの始動制御装置を提供することである。
【０００７】
【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始動制御装置は、機関始動完了を判定する機関始動完了判定手段を備え、機関始動開始から前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定されるまでは始動前燃料噴射制御を実施し、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された後は始動後燃料噴射制御を実施するディーゼルエンジンの始動制御装置において、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定される時には、前記始動後燃料噴射制御において燃料噴射量を増量することなく燃焼安定化のための補正を実施することを特徴とする。
【０００８】
このディーゼルエンジンの始動制御装置によれば、機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定される時には、始動後燃料噴射制御において燃料噴射量を増量することなく、例えば、燃料噴射時期の進角補正等が実施され、それにより燃焼を安定化させる。
【０００９】
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始動制御装置は、請求項１に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、前記機関始動完了判定手段は、機関回転数が設定回転数以上となった時に機関始動完了と判定することを特徴とする。
【００１０】
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始動制御装置は、請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、前記機関始動完了判定手段によって機関始動開始から設定期間が経過する以前に機関始動完了と判定された時には、機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定されることを特徴とする。ここで、機関始動時からの設定期間とは、例えば、設定時間又は設定サイクル数とすることができる。
【００１１】
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始動制御装置は、請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置において、エンジンオイルの粘度が設定値以下の時には、前記機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるディーゼルエンジンの始動制御としての燃料噴射制御を示すフローチャートである。本フローチャートは、スタータスイッチのオン信号と同時に開始される。先ず、ステップ１０１において、機関始動完了を示すフラグＦを０にリセットする。次いで、ステップ１０２において、カウント値Ｃを−１にリセットする。
【００１３】
ステップ１０３では、機関温度を示す冷却水温が低いほど大きくなるように設定サイクル数Ｃ’を設定する。次いで、ステップ１０４において、カウント値Ｃを１だけ増加させる。その結果、始動開始後初めてステップ１０４を通過する時にはカウント値は０となる。次いで、ステップ１０５において、フラグＦが１であるか否かが判断され、当初、この判断は否定されてステップ１０６へ進む。ステップ１０６では、機関回転数Ｎが機関始動完了を示す設定回転数Ｎ’に達したか否かが判断される。機関始動時において、スタータモータによりクランクシャフトが駆動されて機関回転数Ｎは徐々に上昇し、次いで、各気筒で燃焼が開始してこれが繰り返されると、機関回転数Ｎはさらに上昇してエンジンは自力で回転し、スタータモータによるクランクシャフトの駆動は不必要となる。その後、各気筒での燃焼が繰り返される毎に機関回転数Ｎはさらに上昇し、設定回転数Ｎ’に達することとなる。
【００１４】
それにより、機関始動開始直後では、ステップ１０６における判断は否定されてステップ１０７へ進む。機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ’となって機関始動が完了するまでは、各気筒の燃焼によって機関回転数Ｎを早期に高めることが最重視されるために、ステップ１０７では、このための始動前燃料噴射制御が選択される。
【００１５】
始動前燃料噴射制御は、発生トルクを高めるための燃料増量制御を含んでいる。ところで、燃焼時期が圧縮上死点前となると、爆発力が上昇するピストンを押し下げるように働いて発生トルクを低下させる。また、燃焼時期が圧縮上死点直後となって筒内温度が高い時に燃焼により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、機関温度の低い機関始動時には、この熱損失がさらに顕著となる。熱損失が大きくなれば、その分、発生トルクが低下する。それにより、始動前燃料噴射制御は、発生トルクの低下を防止するために、燃焼時期が圧縮上死点直後より後となるように燃料噴射開始時期を遅角する燃料噴射時期制御も含んでいる。
【００１６】
このような始動前燃料噴射制御により各気筒へ燃料噴射を実施してステップ１０４へ戻る。ステップ１０４では、カウント値Ｃは今回において１となる。このカウント値Ｃは機関始動開始から各気筒へ燃料噴射を実施したサイクル数を示すこととなる。その後は、ステップ１０７において選択された始動前燃料噴射制御によって各気筒への燃料噴射が実施され、これがカウント値Ｃの増加と共に繰り返されて機関回転数Ｎは徐々に上昇する。
【００１７】
こうして、機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ’へ達して機関始動が完了すると、ステップ１０６における判断が肯定されてステップ１０８へ進む。ステップ１０８では、始動完了を示すフラグＦが１とされてステップ１０９へ進む。ステップ１０９では、前述した始動前燃料噴射制御に代えて始動後燃料噴射制御が選択される。機関始動が完了すればさらに機関回転数を高める必要はなく、始動後燃料噴射制御では、機関負荷及び機関回転数に応じて燃料噴射量が決定され、燃料噴射量が増量されることはない。始動後燃料噴射制御における燃料噴射開始時期に関しては、始動前燃料噴射制御と同様に制御されるか、又は、若干進角側に制御される。
【００１８】
次いで、ステップ１１０において、現在のカウント値Ｃ、すなわち、機関始動開始から機関始動が完了するまでに各気筒へ燃料噴射を実施したサイクル数が、ステップ１０３において設定された設定サイクル数Ｃ’より大きいか否かが判断される。この判断が肯定される時には本フローチャートを終了し、その後は、ステップ１０９において選択された始動後燃料噴射制御により各気筒へ燃料噴射を繰り返す。
【００１９】
図２は始動時における機関回転数変化を示すタイムチャートである。同図に一点鎖線で示す場合において、機関回転数Ｎは、時刻ｔ０からクランキングにより徐々に高められ、その後は、始動前燃料噴射制御による各気筒の燃焼によって高められて時刻ｔ２で設定回転数Ｎ’に達している。この間において、各気筒ではある程度の回数の燃焼が実施され、それにより、機関温度も高められる。それにより、時刻ｔ２において始動前燃料噴射制御から始動後燃料噴射制御へ切り換えられても燃焼は悪化することなく設定回転数Ｎ’を良好に維持することができる。
【００２０】
これに対して、例えば、ディーゼルエンジンに低粘度オイルが使用されてエンジンフリクションが非常に低い場合には、時刻ｔ２よりかなり前の時刻ｔ１において、機関回転数Ｎが設定回転数Ｎ’に達する。この場合には各気筒において一又は二回程度の燃焼しか実施されておらず、機関温度は殆ど高められない。それにより、この時刻ｔ１において始動前燃料噴射制御から始動後燃料噴射制御へ切り換えられると、燃焼が不安定となり、機関回転数Ｎは、燃料増量はなされないために設定回転数Ｎ’を超えることはないが、点線で示すように大きく変動してしまう。
【００２１】
この回転変動を抑制するために、本実施形態では、機関始動開始から機関始動が完了するまでに各気筒へ始動前燃料噴射制御による燃料噴射を実施したサイクル数Ｃが、設定サイクル数Ｃ’より小さい時、すなわち、時刻ｔ１での始動完了のように非常に早期に機関始動が完了した時には、ステップ１１０における判断が否定され、ステップ１１１において、始動後燃料噴射制御に補正を加えて、各気筒への燃料噴射を実施するようになっている。
【００２２】
この補正として、燃料増量補正は、機関回転数をさらに高めることとなり、また、燃料消費を悪化させるために好ましくない。本実施形態では、この補正として、例えば、燃料噴射開始時期の進角補正が実施される。機関始動時の燃焼時期は圧縮上死点直後より遅くすることが好ましいが、その分、筒内温度が低下してからの燃焼となるために、燃焼悪化し易い。それにより、燃料噴射開始時期を進角して燃焼時期を圧縮上死点側へ早めることにより燃焼悪化を防止して燃焼を安定化させることができる。
【００２３】
ステップ１１１において、始動後燃料噴射制御に補正を加えた燃料噴射が実施された後は、ステップ１０４へ戻りカウント値Ｃをさらに１だけ増加させる。次いで、始動完了を示すフラグＦは１とされているために、ステップ１０５における判断は肯定され、ステップ１０９において始動後燃料噴射制御が選択される。次いで、ステップ１１０において、再びカウント値Ｃが設定サイクル数Ｃ’より大きくなったか否かが判断され、これが否定される限り、ステップ１１１における補正が実施される。
【００２４】
こうして、機関始動完了後において、機関始動開始から燃料噴射を実施したサイクル数Ｃが設定サイクル数Ｃ’を超えるまで、すなわち、機関始動開始から各気筒においてある程度の回数の燃焼が実施され、安定的な燃焼が実現されるように機関温度が高められるまで、始動後燃料噴射制御における燃焼安定化のための補正が実施される。
【００２５】
それにより、本実施形態によれば、時刻ｔ１において始動完了しても、その後、始動後燃料噴射制御によって安定的な燃焼が実現されるまでの間は、燃焼安定化のための補正が実施されるために、図２に実線で示すように、機関回転数Ｎの変動を抑制することができる。
【００２６】
燃焼安定化のための補正として、燃料噴射圧を高めるようにしても良い。燃料噴射圧が高められれば、噴射燃料の微粒化が促進されるために燃焼を安定化させることができる。また、ディーゼルエンジンにおいて、主燃料噴射に先立ってパイロット燃料噴射が実施される場合には、パイロット燃料噴射量を増量補正するようにしても良い。パイロット燃料噴射量の増量分は、主燃料噴射量が減量され、こうして、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すれば、必要量の燃料の多くを燃焼時までに十分に気化させることができるために、燃焼を安定化させることができる。
【００２７】
また、燃焼安定化のための補正として、パイロット燃料噴射と主燃料噴射との間のインターバルを短くするように補正しても良い。それにより、パイロット燃料噴射により噴射された燃料が気筒内へ広く拡散する以前に主燃料噴射が実施されて燃焼が開始されるために、燃焼を安定化させることができる。
【００２８】
これらの燃焼安定化のための補正を、各気筒へ燃料噴射を実施したサイクル数Ｃが設定サイクル数Ｃ’となった時に急に中止すると、トルクショックが発生する可能性があるために、サイクル数Ｃが設定サイクル数Ｃ’に近づくほど補正量を徐々に小さくすることが好ましい。また、機関始動完了後の冷却水温に応じて補正量を変化させても良く、すなわち、機関始動完了後のサイクル数Ｃが増加して冷却水温が高まるほど燃焼悪化し難くなるために補正量を小さくするようにしても良い。また、機関始動完了時の冷却水温が低いほど補正量を大きく設定するようにしても良い。
【００２９】
本実施形態において、機関始動完了までの各気筒への燃料噴射のサイクル数によって、始動後燃料噴射制御に燃焼安定化のための補正を実施するか否かを判断しているが、もちろん、例えば、機関始動開始から機関始動完了までの経過時間によって判断するようにしても良い。この経過時間と比較される設定時間は、前述の設定サイクル数Ｃ’と同様に、始動開始時における冷却水温が低いほど長く設定されることが好ましい。
【００３０】
また、始動完了時において始動後燃料噴射制御に燃焼安定化のための補正を実施するか否かを、使用しているエンジンオイルの粘度により判断するようにしても良い。すなわち、使用しているエンジンオイルの粘度が設定粘度より低い時には、エンジンフリクションが非常に低くなって機関始動完了時の機関温度が燃焼を不安定とするほど低いと推定することができ、この時には、燃焼安定化のための補正を実施するようにする。エンジンオイルの粘度は、容器の粘度表示を利用すれば良い。もっとも、機関始動完了までのサイクル数又は経過時間も、エンジンオイルの粘度に対応しており、これらを使用する判断もエンジンオイルの粘度に基づくものと考えることもできる。
【００３１】
また、使用しているエンジンオイルが低粘度であるほど、機関始動が早期に完了するために、始動後燃料噴射制御における燃焼安定化のための補正は、長い期間（時間又はサイクル）に渡り実施することが好ましい。また、始動完了時の冷却水温が低いほど、始動後燃料噴射制御における燃焼安定化のための補正は、長い期間（時間又はサイクル）に渡り実施することが好ましい。また、使用しているエンジンオイルが低粘度であるほど、又は、始動完了時の冷却水温が低いほど、燃焼安定化のための補正における補正量を大きくすることが好ましい。
【００３２】
ところで、スタータモータへの通電電流が異常に大きくなった時にも、各気筒の一又は二回程度の燃焼によって、機関回転数が設定回転数に達して機関始動完了時となることがある。このような場合にも、機関始動完了時の機関温度は燃焼を不安定にするほど低いと推定することができる。図１のフローチャートによれば、この場合にも始動後燃料噴射制御における燃焼安定化のための補正が実施されるために、機関始動後における機関回転数の変動を抑制することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明による請求項１に記載のディーゼルエンジンの始動制御装置によれば、機関始動完了判定手段により機関始動完了と判定された時の機関温度が燃焼を不安定にするほど低いと推定される時には、始動後燃料噴射制御において燃料噴射量を増量することなく燃焼安定化のための補正が実施されるために、エンジンフリクションが異常に低い場合やスタータモータへの通電電流が異常に大きくなった場合に、機関始動が異常に早く完了することがあるが、この時には、機関回転数を異常に上昇させることなく、また、燃料消費を悪化させることもなく、機関始動完了後における不安定な燃焼を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による始動時の燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図２】機関始動時における機関回転数の変化を示すタイムチャートである。
【図１】
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【図２】
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