(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのスタータと、
前記エンジンに供給される燃料を加圧するサプライポンプと、
該サプライポンプで加圧された燃料を前記エンジンの各気筒に分配するコモンレールと、
該コモンレールの内部の圧力であるレール圧を検出するレール圧検出手段と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記スタータと前記サプライポンプとの間に介在し、前記レール圧検出手段及び前記回転数検出手段の検出値に応じて、前記スタータから前記サプライポンプへと駆動力が伝達される接続状態又は前記スタータから前記サプライポンプへと駆動力が伝達されない非接続状態とする第１駆動伝達手段と、
前記エンジンが始動可能なレール圧である始動可能レール圧を予め設定するレール圧設定手段と
を備える
ことを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記サプライポンプと前記エンジンの駆動ギアとの間に介在し、前記レール圧検出手段及び回転数検出手段の検出値に応じて、前記サプライポンプから前記駆動ギアへと駆動力が伝達される接続状態又は前記サプライポンプから前記駆動ギアへと駆動力が伝達されない非接続状態とする第２駆動伝達手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【請求項３】
前記第２駆動伝達手段は、前記レール圧検出手段により検出したレール圧が前記目標レール圧に到達したときに、前記サプライポンプと前記駆動ギアとを接続状態とする
ことを特徴とする請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
前記エンジンの完爆回転数を予め設定する回転数設定手段をさらに備え、
前記第１駆動伝達手段は、前記回転数検出手段により検出した回転数が前記完爆回転数に到達したときに、前記スタータと前記サプライポンプとを非接続状態とする
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のエンジン始動装置。
【請求項５】
前記第２駆動伝達手段は、前記エンジンが停止したときに、前記サプライポンプと前記クランクシャフトとを非接続状態とする
ことを特徴とする請求項２〜４いずれか１項に記載のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンの燃料供給方式として、燃料の加圧は高圧燃料ポンプ（サプライポンプ）により行い、燃料の噴射量及び噴射タイミングの制御は電気式のインジェクタにより行うことで役割を分担させた、蓄圧式と呼ばれるコモンレール方式が広く採用されている。このコモンレール方式のディーゼルエンジンでは、金属製の頑丈なパイプ（コモンレール）に燃料を蓄えて高圧にしてから、この高圧燃料を各インジェクタから噴射する。そのため、コモンレール方式のディーゼルエンジンは、サプライポンプ側は複雑なバルブ機構の制御や噴射制御等が不要となる。また、コモンレール方式では、インジェクタは開弁動作のみを受け持つため、多段噴射（パイロット噴射）などの燃料を完全燃焼させるための理想的な燃料噴射に近づけることが可能となる。このようなコモンレール方式のディーゼルエンジンの一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、従来の一般的なコモンレール方式のディーゼルエンジンとその周辺装置の構成の一例について図４に基づき説明する。
図４は、従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンとその周辺装置の構成例を示した模式図である。図４（ａ）に示すように、従来、コモンレール方式のディーゼルエンジン３０には、モータであるスタータ３１、燃料加圧用の高圧ポンプであるサプライポンプ３３、クランクシャフト４４（図４（ｂ）参照）に取り付けられたフライホイール４５等のその他のギア３２、スタータ３１に電力を供給するバッテリー３４及びエンジン３０等を制御するＥＣＵ３５等を備えている。
【０００４】
そして、図４（ｂ）に示すように、スタータ３１の出力回転軸４０には、スタータピニオンギア（スタータピニオン）４１が取り付けられている。また、サプライポンプ３３の入力回転軸４２には、サプライポンプピニオンギア（サプライポンプピニオン）４３が取り付けられている。そして、フライホイール４５とサプライポンプピニオン４３とは常に接続された状態となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンでは、燃料タンクにモータで駆動される電製ポンプが別途設置されていない場合、燃料切れを起こした後の燃料圧送時にエアー噛みが発生することや、燃料圧送の初期段階ではエアーを吸い込んでしまうことなどが影響して、燃料タンクからサプライポンプ３３まで短時間で燃料を圧送することが困難となり、インジェクタに燃料を供給するのに時間がかかる。
【０００７】
このような現象を図５に基づきさらに詳細に説明する。
図５は、従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンの正常時のレール圧及びエアー噛み時のレール圧の変化の様子を示した図である。図５に示すように、エアー噛み時には燃料を爆発させることが可能な初爆可能レール圧以上に設定されるディーゼルエンジン３０が始動可能なレール圧（以下、目標レール圧と言う）に達するまでに時間がかかり、さらに燃料を圧送しようと強力にサプライポンプ３３を駆動しているため、レール圧が目標レール圧に到達した後、オーバーシュートしてしまうおそれがある。
【０００８】
あるいは、コモンレール内部の圧力（レール圧）を、初爆可能な圧力に到達させるためには、理想としてはサプライポンプ３３のみを駆動させればよいが、従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンの構造では、サプライポンプ３３のみを駆動させることはできないため、エンジン３０全体を同時に駆動してしまっている。このため、バッテリー３４を無駄に消耗させてしまっている。
【０００９】
そして、レール圧が目標レール圧に到達したときには既にバッテリー３４の起電力が低下しており、レール圧が目標レール圧に達しているにもかかわらず、エンジン３０を駆動するスタータ３１の力が足りないため、エンジン３０が完全に始動したときの回転数（以下、完爆回転数）に到達するまでに時間を要してしまう。さらに、極低温時には完爆回転数に至らないおそれがある。
【００１０】
以上のことから、本発明は、電製ポンプが設置されていないコモンレール方式のディーゼルエンジンにおいて、エアー噛み時等であっても短時間でエンジンを始動させることができるエンジン始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明は、エンジンのスタータと、前記エンジンに供給される燃料を加圧するサプライポンプと、該サプライポンプで加圧された燃料を前記エンジンの各気筒に分配するコモンレールと、該コモンレールの内部の圧力であるレール圧を検出するレール圧検出手段と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記スタータと前記サプライポンプとの間に介在し、前記レール圧検出手段及び前記回転数検出手段の検出値に応じて、前記スタータから前記サプライポンプへと駆動力が伝達される接続状態又は前記スタータから前記サプライポンプへと駆動力が伝達されない非接続状態とする第１駆動伝達手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、レール圧とエンジン回転数に応じてサプライポンプを効率よく駆動させることができるため、エンジンの始動にかかる時間を短縮することができる。さらに、エンジンの始動にかかる時間を短縮することができるため、スタータを保護することができる。
【００１２】
本発明においては、前記サプライポンプと前記エンジンの駆動ギアとの間に介在し、前記レール圧検出手段及び回転数検出手段の検出値に応じて、前記サプライポンプから前記駆動ギアへと駆動力が伝達される接続状態又は前記サプライポンプから前記駆動ギアへと駆動力が伝達されない非接続状態とする第２駆動伝達手段をさらに備えることが好ましい。
この場合、スタータによりサプライポンプのみを直接駆動させることができるため、バッテリーにかかる負荷を軽減することができ、バッテリーを効率よく利用することができる。
【００１３】
本発明においては、前記エンジンが始動可能なレール圧である始動可能レール圧を予め設定するレール圧設定手段をさらに備え、前記第１駆動伝達手段は、前記レール圧検出手段により検出したレール圧が前記始動可能レール圧に到達するまで、前記スタータと前記サプライポンプとを接続状態とすることが好ましい。
この場合、サプライポンプをより効率よく駆動させることができるため、エンジンの始動にかかる時間をより短縮することができる。
【００１４】
本発明においては、前記第２駆動伝達手段は、前記レール圧検出手段により検出したレール圧が前記目標レール圧に到達したときに、前記サプライポンプと前記駆動ギアとを接続状態とすることが好ましい。
この場合、エンジンの筒内に供給した燃料を確実に爆発させることができるため、エンジンの始動性を向上させることができる。このため、燃料消費量を低減することができる。
【００１５】
本発明においては、前記エンジンの完爆回転数を予め設定する回転数設定手段をさらに備え、前記第１駆動伝達手段は、前記回転数検出手段により検出した回転数が前記完爆回転数に到達したときに、前記スタータと前記サプライポンプとを非接続状態とすることが好ましい。
この場合、始動が完了したエンジンのみによりサプライポンプを駆動することができるため、スタータを保護することができる。
【００１６】
本発明においては、前記第２駆動伝達手段は、前記エンジンが停止したときに、前記サプライポンプと前記クランクシャフトとを非接続状態とすることが好ましい。
この場合、エンジンの始動時には常にサプライポンプのみを効率よく駆動させることができるため、エンジンの始動時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、電製ポンプが設置されていないコモンレール方式のディーゼルエンジンにおいて、エアー噛み時等であっても短時間でエンジンを始動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るエンジン始動装置の一実施形態について、図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るエンジンとその周辺装置の構成例を示した模式図である。なお、本実施形態に係るエンジンは、コモンレール方式のディーゼルエンジンである。図１（ａ）に示すように、エンジン１０の周辺には、エンジン１０を始動するモータであるスタータ１１、燃料を加圧する高圧ポンプであるサプライポンプ１２、エンジン１０のクランクシャフト２５（図１（ｂ）参照）に取り付けられたフライホイール２６等その他のギア１３（駆動ギア）、スタータ等に電力を供給するバッテリー１４及びエンジン等を制御するＥＣＵ１５等が設置されている。
【００１９】
バッテリー１４は、ＥＣＵ１５やエンジン１０のスパークプラグ等にも電力を供給している。また、エンジン１０には、コモンレール内部の圧力を検出するためのレール圧検出センサ１６（レール圧検出手段）及びエンジン１０の回転数を検出するための回転数検出センサ１７（回転数検出手段）が設置されている。これらレール圧検出センサ１６及び回転数検出センサ１７により検出された値はＥＣＵ１５に送信される。なお、本実施形態においては、レール圧検出センサ１６及び回転数検出センサ１７を設置することで直接的にレール圧及びエンジン回転数を検出したが、これ以外にも、例えば他の既存のセンサによるセンシング結果からＥＣＵ１５において推定又は演算・算出して求めてもよい。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、スタータ１１の駆動力を出力する出力軸２０には、スタータピニオンギア（スタータピニオン）２１が取り付けられている。また、サプライポンプ１２内部の燃料加圧機構を駆動させる入力軸２２には、サプライポンプピニオンギア（サプライポンプピニオン）２３が取り付けられている。
【００２１】
さらに、スタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３との間には、スタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３との間に介在して駆動力を伝達する第１駆動伝達ピニオンギア（第１ピニオン）２４が設置されている。この第１ピニオン２４は、スタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３とを駆動力が伝達される状態である接続状態又は伝達されない状態である非接続状態になるように第１駆動伝達機構（第１駆動伝達手段）１８により動作可能となっている。ここで、接続状態を第１駆動伝達機構１８がＯＮの状態とし、非接続状態を第１駆動伝達機構１８がＯＦＦの状態であるものとする。
【００２２】
また、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６との間には、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６との間に介在して駆動力を伝達する第２駆動伝達ピニオンギア（第２ピニオン）２７が設置されている。この第２ピニオン２７は、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６とを駆動力が伝達される状態である接続状態又は伝達されない状態である非接続状態になるように第２駆動伝達機構（第２駆動伝達手段）１９により動作可能となっている。ここで、接続状態を第２駆動伝達機構１９がＯＮの状態とし、非接続状態を第２駆動伝達機構１９がＯＦＦの状態であるものとする。
【００２３】
なお、本実施形態では、第２ピニオン２７はフライホイール２６を駆動する構成となっているが、これ以外にも、例えば第２ピニオン２７によりクランクシャフト２５に直接設けたギアやクランクシャフト２５に設置されるその他のギア１３を駆動する構成とすることも可能である。
【００２４】
本実施形態に係るエンジン始動装置は、上述した構造により、レール圧とエンジン回転数に応じてサプライポンプ１２を効率よく駆動することができる。これにより、エンジン１０の始動にかかる時間を短縮することができる。また、エンジン１０の始動にかかる時間を短縮することができるため、スタータ１１を保護することができる。さらに、バッテリー１４にかかる負荷を軽減することができ、バッテリー１４を効率よく利用することができる。
【００２５】
次に、本実施形態に係るエンジン始動装置の制御の手順について説明する。図２は、本実施形態に係るエンジン始動装置のエンジン始動時の制御の手順を示したフロー図である。以下、図２を用い各ステップにおいて実施される処理の内容について各ステップごとに順に説明する。
【００２６】
始めに、ステップｓ１０において、ＥＣＵ１５は、エンジン１０の始動時に発せられるエンジン１０の始動信号を検出したことをきっかけとするなどして、スタータ１１の駆動を開始する。ステップｓ１０の実行後、ステップｓ１１を実行する。
ステップｓ１１において、ＥＣＵ１５は、第１駆動伝達機構１８をＯＮにして第１ピニオン２４を動作させ、スタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３とを接続状態にする。ステップｓ１１の実行後、ステップｓ１２を実行する。
【００２７】
ステップｓ１２において、ＥＣＵ１５は、スタータ１１からの駆動力を第１ピニオン２４により伝達し、サプライポンプピニオン２３が取り付けられた入力軸２２を回転させてサプライポンプ１２を駆動する。本実施形態では、この時点では、後述するエンジン１０の停止時の制御により、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６とは非接続状態となっている。このため、スタータ１１はサプライポンプ１２のみを駆動することができる状態となっている。ステップｓ１２の実行後、ステップｓ１３を実行する。
【００２８】
ステップｓ１３において、ＥＣＵ１５は、レール圧検出センサ１６で検出したレール圧がエンジン１０が始動可能なレール圧（以下、目標レール圧と言う）に到達しているか判断する。なお、目標レール圧は、エンジン１０の筒内に供給した燃料を爆発させることが可能な初爆可能レール圧よりも高く設定し、予めＥＣＵ１５に記憶しておく。このように、本実施形態では、ＥＣＵ１５はレール圧設定手段としての機能も果たしている。レール圧が目標レール圧に到達している場合、ステップｓ１４を実行する。また、レール圧が目標レール圧に到達していない場合、ステップｓ１１を再度実行する。これにより、エンジン１０の筒内に供給した燃料を確実に爆発させることができるため、エンジン１０の始動性を向上させることができる。このため、燃料消費量を低減することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ１５は、レール圧が目標レール圧に到達しているかを判断しているが、より好ましくは、例えばレール圧が目標レール圧に到達し、一定の期間安定した状態が続いたかを判断することで、エンジン１０の始動をより確実に行えるようにすることも可能である。
【００３０】
ステップｓ１４において、ＥＣＵ１５は、第２駆動伝達機構１９をＯＮにして第２ピニオン２７を動作させ、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６とを接続状態にする。なお、本実施形態では、第２ピニオン２７は、既存の可動式ピニオンギアであるバキュームポンプギアを利用した。ステップｓ１４の実行後、ステップｓ１５を実行する。
【００３１】
ステップｓ１５において、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数検出センサ１７で検出したエンジン回転数が完爆回転数に到達しているか判断する。なお、完爆回転数は、エンジン１０が完全に始動した時の回転数を、予めＥＣＵ１５に設定しておく。このように、本実施形態では、ＥＣＵ１５は回転数設定手段としての機能も果たしている。エンジン回転数が完爆回転数に到達している場合、ステップｓ１６を実行する。また、エンジン回転数が完爆回転数に到達していない場合、ステップｓ１４を再度実行する。
【００３２】
ステップｓ１６において、ＥＣＵ１５は、第１駆動伝達機構１８をＯＦＦにして第１ピニオン２４を動作させ、スタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３とを非接続状態にする。なお、第１ピニオン２４をフリーホイールハブ又はワンウェイクラッチ等とすることで、エンジン回転数が完爆回転数に到達したときにスタータピニオン２１とサプライポンプピニオン２３とを自動的に非接続状態となるようにすることも可能である。ステップｓ１６の実行後、エンジン始動時の制御を終了する。このように、始動が完了したエンジン１０のみによりサプライポンプ１２を駆動することができるため、スタータ１１を保護することができる。
【００３３】
図３は、本実施形態に係るエンジン始動装置のエンジン停止時の制御の手順を示したフロー図である。以下、図３を用い各ステップにおいて実施される処理の内容について各ステップごとに順に説明する。
【００３４】
ステップｓ２０において、ＥＣＵ１５は、エンジン１０の停止時に発せられる停止信号が検出されたか判断する。エンジン１０の停止信号が検出された場合、ステップｓ２１を実行する。また、エンジン１０の停止信号が検出されていない場合、エンジン停止時の制御を終了する。
ステップｓ２１において、ＥＣＵ１５は、第２駆動伝達機構１９をＯＦＦにして第２ピニオン２７を動作させ、サプライポンプピニオン２３とフライホイール２６とを非接続状態にする。ステップｓ２１の実行後、エンジン停止時の制御を終了する。これにより、エンジン１０の始動時には常にサプライポンプ１２のみを効率よく駆動させることができるため、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係るエンジン始動装置によれば、エンジン１０の始動時にサプライポンプ１２のみを駆動することができるため、レール圧を目標レール圧に到達させるまでの時間を短縮することができる。このため、エンジン１０の始動時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係るエンジン始動装置は、例えば、電製ポンプが設置されていないコモンレール方式のディーゼルエンジンに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンとその周辺装置の構成例を示した模式図
【図２】本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置のエンジン始動時の制御の手順を示したフロー図
【図３】本発明の一実施形態に係るエンジン始動装置のエンジン停止時の制御の手順を示したフロー図
【図４】従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンとその周辺装置の構成例を示した模式図
【図５】従来のコモンレール方式のディーゼルエンジンの正常時のレール圧及びエアー噛み時のレール圧の変化の様子を示した図
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジン
１１  スタータ
１２  サプライポンプ
１３  その他のギア
１４  バッテリー
１５  ＥＣＵ
１６  レール圧検出センサ
１７  回転数検出センサ
１８  第１駆動伝達機構
１９  第２駆動伝達機構
２０  スタータ出力軸
２１  スタータピニオン
２２  サプライポンプ入力軸
２３  サプライポンプピニオン
２４  第１ピニオン
２５  クランクシャフト
２６  フライホイール
２７  第２ピニオン
【図１】
0004600441.tif 000002
【図２】
0004600441.tif 000003
【図３】
0004600441.tif 000004
【図４】
0004600441.tif 000005
【図５】
0004600441.tif 000006