(57)【要約】【課題】  車載バッテリの消耗を防止し、且つ寒冷始動後、しばらくの間エンジンから排出されるディーゼルスモークを低減することが可能なディーゼルエンジンの排煙低減装置を提供する。【解決手段】  エンジン回転数に依存することなく燃料噴射圧を発生させ、その燃料噴射圧に従って燃焼室内に高圧燃料を噴射するコモンレール噴射装置１３に、アフターグロー電圧に基づいてアフターグローＯＦＦを検出すると燃料噴射圧を高圧制御するＥＣＵ２１を設ける。【選択図】図２
2007064164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動後、グロープラグにアフターグロー電圧を印加するアフターグロー制御装置と、エンジン回転数に依存することなく燃料噴射圧を発生させ、前記燃料噴射圧に従って燃焼室内に高圧燃料を噴射する燃料噴射制御装置とを備えたディーゼルエンジンの排煙低減装置であって、
前記燃料噴射制御装置は、前記アフターグロー電圧に基づいてアフターグローＯＦＦを検出すると、前記燃料噴射圧を高圧制御する制御部を有することを特徴とするディーゼルエンジンの排煙低減装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記燃料噴射圧を高圧制御する際に、前記燃料噴射圧の上昇率をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設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排煙低減装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記燃料噴射圧を高圧制御する際に、前記燃料噴射圧を上昇させておく時間をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設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排煙低減装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記アフターグロー電圧が予め設定された設定値を下回ると、アフターグローＯＦＦと判断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排煙低減装置。
【請求項５】
前記制御部は、アフターグローＯＦＦと判断すると、前記グロープラグに印加されているアフターグロー電圧を切断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排煙低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排煙低減装置に関し、さらに詳しくは、寒冷始動後、エンジンから排出されるディーゼルスモークの低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは点火装置を使わず自己着火によって燃焼を行う構造上、寒冷時の始動時（コールドスタート）にあっては、混合気も低温になり着火しにくくなり、エンジン始動が困難になる。そこで、ディーゼルエンジンには、混合気を暖めることによって着火、燃焼を促進させるためのグロープラグが各気筒毎に配設されている。
従来、このようなグロープラグの制御装置にあっては、エンジン始動時にグロープラグに通電して混合気を暖めることによってエンジン始動を容易化するだけでなく、エンジン始動後、混合気が安定して爆発を続けてくれると予想される時間まで通電する（以下、アフターグローという）ことによって、エンジン安定性を向上させると共にディーゼルスモーク（例えば、白煙）の排出を防止していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記した従来のディーゼルエンジンのアフターグロー制御装置にあっては、次のような問題があった。すなわち、アフターグローの時間については、エンジン回転数とエンジン温度（水温）とに応じて、エンジン回転数が高くなるほど、また水温が高くなるほど短くなるように設定されている。このため、寒冷時のエンジン始動後にあっては、エンジン回転数や水温がなかなか上がらないため、アフターグローの時間は最長（例えば、約３分）となり、電力負荷が増大して車載バッテリを消耗させてしまうという問題があった。
また、寒冷時にあっては、車載バッテリの能力が低下し易い。このため、バッテリ電圧が低下するのに伴ってアフターグロー電圧が低下すると、グロープラグ温度も低下し、その結果、筒内温度が下がるために圧縮温度が上がらず、着火しにくくなってエンジンから排出される白煙が増加するという問題があった。
さらにまた、図４に示されるように、アフターグローの時間（例えば、約３分）が経過してグロープラグへの通電が遮断されると筒内温度が一時的に下がるために、着火しにくくなって白煙が増加するという問題もある。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１８４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、車載バッテリの消耗を防止し、且つ寒冷始動後、しばらくの間エンジンから排出されるディーゼルスモークを低減することが可能なディーゼルエンジンの排煙低減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】
【０００６】
上記目的を達成するため第１の発明は、エンジン始動後、グロープラグにアフターグロー電圧を印加するアフターグロー制御装置と、エンジン回転数に依存することなく燃料噴射圧を発生させ、前記燃料噴射圧に従って燃焼室内に高圧燃料を噴射する燃料噴射制御装置とを備えたディーゼルエンジンの排煙低減装置であって、
前記燃料噴射制御装置は、前記アフターグロー電圧に基づいてアフターグローＯＦＦを検出すると、前記燃料噴射圧を高圧制御する制御部を有することを特徴とする。
【０００７】
第１の発明によれば、燃料噴射制御装置の制御部は、アフターグローＯＦＦを検出するとエンジン回転数に依存しないで発生させた燃料噴射圧を高圧制御する。燃料噴射圧を高圧制御して燃料の微粒化を促進し、ザウタ平均粒径を小さくした状態にあっては、燃焼室内に高圧噴射された燃料の蒸発は早く、燃料粒子が大きい場合に比較すると、蒸発部分での空気との混合が進むうえに未蒸発燃料部分が燃焼室壁面に衝突する割合も減少する。これにより、未燃燃料の微粒化による白煙の生成が未然に防止されることによって、アフターグローＯＦＦの状態になり、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙を低減することができる。また、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙を低減することができるので、アフターグロー時間を従来よりも短縮設定することが可能となり、その結果、車載バッテリの消耗を防止することができるようになる。
【０００８】
上記目的を達成するため第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記燃料噴射圧を高圧制御する際に、前記燃料噴射圧の上昇率をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明によれば、制御部は、燃料噴射圧を高圧制御する際に、燃料噴射圧の上昇率をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定する。これにより、第１の発明の作用効果に加えて、エンジン状態に応じて適切な燃料噴射圧の上昇率が設定されるので、エンジンから排出される白煙を大幅に低減化することができるようになる。
【００１０】
上記目的を達成するため第３の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記燃料噴射圧を高圧制御する際に、前記燃料噴射圧を上昇させておく時間をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明によれば、制御部は、燃料噴射圧を高圧制御する際に、燃料噴射圧を上昇させておく時間をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定する。これにより、第１の発明の作用効果に加えて、混合気が安定して爆発を続けてくれる時間まで燃料噴射圧が高圧制御されるので、エンジンから排出される白煙を大幅に低減化することができるようになる。
【００１２】
上記目的を達成するため第４の発明は、第１の発明において、前記制御部は、前記アフターグロー電圧が予め設定された設定値を下回ると、アフターグローＯＦＦと判断することを特徴とする。
【００１３】
第４の発明によれば、制御部は、アフターグロー電圧が予め設定された設定値を下回ると、アフターグローＯＦＦと判断する。これにより、第１の発明の作用効果に加えて、アフターグロー電圧が低下してグロープラグ温度も低下するような状態であっても、エンジンから排出される白煙を減少させることができる。
【００１４】
上記目的を達成するため第５の発明は、第４の発明において、制御部は、アフターグローＯＦＦと判断すると、グロープラグに印加されているアフターグロー電圧を切断することを特徴とする。
【００１５】
第５の発明によれば、制御部は、アフターグローＯＦＦと判断すると、グロープラグに印加されているアフターグロー電圧を切断する。これにより、第４の発明の作用効果に加えて、バッテリ電圧が下がった車載バッテリの消耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
アフターグローＯＦＦに伴って燃料噴射圧を高圧制御することによって、車載バッテリの消耗を防止し、且つ寒冷始動後、しばらくの間エンジンから排出されるディーゼルスモークを低減することが可能なディーゼルエンジンの排煙低減装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るディーゼルエンジンの排煙低減装置の概略図、図２は、同例におけるＥＣＵが燃料噴射圧の高圧制御を行う際に用いる制御プログラムの一例、図３は、同例におけるＥＣＵが燃料噴射圧を設定する際に用いるマップデータの一例である。
【００１８】
まず、本ディーゼルエンジンの排煙低減装置の構成について説明する。図１に示されるように、本ディーゼルエンジンの排煙低減装置１０は、エンジン始動後、グロープラグ１１にアフターグロー電圧を印加するアフターグロー制御装置１２と、エンジン回転数に依存することなく燃料噴射圧を発生させ、その発生させた燃料噴射圧に従って燃焼室内に高圧燃料を噴射する燃料噴射制御装置としてのコモンレール噴射装置１３とを備えたディーゼルエンジンに適用されるものである。
【００１９】
アフターグロー制御装置１２は、各気筒毎に設けられたグロープラグ１１と、エンジン始動後、予め設定された設定時間が経過するか、或いは設定時間内にエンジン温度が予め設定された設定温度に達するまでの間、或いは設定時間内にエンジン回転数が予め設定された設定回転数に達するまでの間、各グロープラグ１１にアフターグロー電圧を印加する制御部１４とを備えて構成されている。
【００２０】
コモンレール噴射装置１３は、高圧ポンプ１５、コモンレール（蓄圧室）１６、インジェクタ１７、エンジン運転状態を検出するアクセル開度センサ１８、エンジン回転数センサ１９、水温センサ２０、及びこれら各センサ１８〜２０の検出値と制御部１４からのアフターグロー電圧とに基づいてインジェクタを駆動制御する制御部としての電子制御ユニット（例えば、エンジン制御ユニット。以下、ＥＣＵという）２１等を備えて構成されている。
【００２１】
なお、このＥＣＵ２１と制御部１４とは、互いに情報データの送受信が可能とされており、ＥＣＵ２１に入力された各種の情報データが制御部１４に入力されると共に、制御部１４からＥＣＵ２１にアフターグロー電圧が入力されるように構成されている。また、本実施形態にあっては、制御部１４とＥＣＵ２１とを個別に設けたが、これに限定されるものではなく、制御部１４とＥＣＵ２１とを一体化することが可能である。
【００２２】
図１に示されるように、燃料タンク２２内の燃料は、燃料フィルタ２３を介して１次ポンプ２４によって吸引されたのち高圧ポンプ１５に移送される。高圧ポンプ１５は、燃料タンク２２から送られてきた燃料をエンジン回転数に依存することなく高圧化（例えば、最大１８００気圧）して、燃料噴射圧を発生させる。そして、高圧ポンプ１５で発生した燃料噴射圧（高圧燃料）は、エンジンに取り付けられたコモンレール１６に蓄えられたのち、エンジンの各気筒毎に設けられインジェクタ１７から燃焼室に噴射される。高圧燃料をコモンレール１６に蓄えることによって、燃料の超高圧化、及びエンジン回転数に依存せずに燃料噴射圧と噴射時期とが制御可能とされている。このコモンレール１６には燃料圧力を検出するコモンレール圧センサ２５が取り付けられており、このコモンレール圧センサ２５が検出した検出値はＥＣＵ２１に入力されて、高圧ポンプ１５が予め設定された所定の燃料噴射圧（コモンレール圧）を発生するようにＥＣＵ２１により駆動制御される。
【００２３】
ＥＵＣ２１には、エンジン回転数と負荷とに応じて燃料噴射圧及び噴射時期が予め設定されたマップデータが記憶格納されている。このマップデータ上の燃料噴射圧及び噴射時期は、従来のユニットインジェクタやユニットポンプとは異なり、エンジン回転数に左右されることなく自由に設定可能とされている。そして、ＥＣＵ２１は、マップデータを用いて設定された高精度、且つ最適なタイミングで、高圧ポンプ１５を駆動制御して予め設定された所定の燃料噴射圧を発生させると共に、インジェクタ１７に燃料噴射を開始させる制御信号を出力する。インジェクタ１７からの高圧噴射によって燃料は微細化され、スワールによらずとも空気と混ざりやすくなる。なお、燃料噴射を終えたインジェクタ１７からリークされたリーク燃料は、リターン管路２６を介して燃料タンク２２に戻される。
【００２４】
さらに、ＥＣＵ２１には、寒冷時のエンジン始動（コールドスタート）後、しばらくの間グロープラグ１１に印加されるアフターグロー電圧に基づいてアフターグローＯＦＦを検出すると燃料噴射圧を高圧制御する制御プログラムとマップデータとが予め記憶格納されている。制御プログラムの一例を図２、マップデータの一例を図３に示す。
【００２５】
この制御プログラムによると、図２に示されるように、ＥＣＵ２１は、キーＯＮ、或いはエンジンの起動と共に電力が供給されると、マップデータからエンジン回転数と負荷とに応じた燃料噴射圧及び噴射時期を求めると共に、エンジン始動直後の燃料噴射圧（コモンレール圧）決定ルーチンを開始して（ステップ１０）、アクセル開度センサ１８、エンジン回転数センサ１９、水温センサ２０からの検出値及びグロープラグ電圧をそれぞれ読み込む（ステップ１１）。そして、アクセル開度センサ１８からの検出値に基づいてアクセルが踏み込まれたか否かを判断する（ステップ１２）。
【００２６】
アクセルが、例えば予め設定された開度以上、且つ予め設定された設定時間以上踏み込まれると、エンジン回転数の上昇に伴って筒内温度が上昇し、エンジンから排出される白煙が低下する。このため、ＥＣＵ２１は、アクセルが踏み込まれたならば、エンジン始動直後の燃料噴射圧決定ルーチンを終えて通常制御、すなわち、エンジン回転数と負荷とに応じてマップデータから求めた燃料噴射圧及び噴射時期による燃料噴射制御に移行する。
【００２７】
これに対し、アクセルの踏み込みがなければ、アフターグロー電圧に基づいてアフターグローＯＦＦか否かが判断される（ステップ１３）。アフターグロー電圧が印加されている状態にあっては、アフターグローが行われていると判断して、ＣＯＵＮＴ＝０（ステップ１４）、燃料噴射圧のアップ率を示す補正係数α＝１と設定した後（ステップ１５）、最新の燃料噴射圧を通常制御により設定された燃料噴射圧に補正係数αを乗算することにより決定する（ステップ１６）。この場合、補正係数α＝１なので、最新の燃料噴射圧は、通常制御により設定された燃料噴射圧が用いられる。その後、ステップ１０にリターンする。
【００２８】
一方、アフターグロー電圧の印加が停止され、アフターグローＯＦＦを判断した場合にあっては、最新のＣＯＵＮＴを前回のＣＯＵＮＴに１を加算することにより設定し（ステップ１７）、その最新のＣＯＵＮＴが予め設定された設定値Ｋよりも小さいか否かが判断される（ステップ１８）。つまり、このステップ１８にあっては、アフターグローＯＦＦになってから予め設定された設定時間が経過したか否かが判断される。そして、最新のＣＯＵＮＴが設定値Ｋよりも小さい場合には、エンジン始動時水温に応じた補正係数αが決定される（ステップ１９）。なお、この設定値Ｋは、エンジン始動時のエンジン温度に基づいて可変設定されるものであって、エンジン温度が高ければ設定値Ｋは小に、また、エンジン温度が低ければ設定値Ｋは大に設定される。
【００２９】
エンジン始動時水温に応じた補正係数αは、例えば、図３に示されたようなマップデータを用いて設定される。このマップデータによれば、エンジン温度が−３０℃であれば、燃料噴射圧の上昇率は本来の燃料噴射圧の１．１倍、すなわち補正係数α＝１．１、エンジン温度が０℃であれば、本制御は停止となるように設定されているが、これに限定されるものではなく、各エンジンのピストン形状やスワール比によってマップ上で自由に設定することができる。なお、コモンレール保護のため、燃料噴射圧のリミット値を優先して設定するのが望ましい。
【００３０】
そして、決定された補正係数αを通常制御により設定された燃料噴射圧に乗算することにより最新の燃料噴射圧が決定される（ステップ１６）。そして、最新の燃料噴射圧に従って燃焼室内に高圧燃料が噴射されるように高圧ポンプ１５及びインジェクタ１７を駆動制御する。すると、燃料の微粒化が促進され、ザウタ平均粒径が小さくなるので、燃焼室内に高圧噴射された燃料の蒸発は早く、燃料粒子が大きい場合に比較すると、蒸発部分での空気との混合が進むうえに未蒸発燃料部分が燃焼室壁面に衝突する割合も減少する。
【００３１】
これにより、未燃燃料の微粒化による白煙の生成が未然に防止されることによって、アフターグローＯＦＦの状態になり、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙が低減される。また、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙を低減することができるので、アフターグロー時間を従来よりも短縮設定することが可能となる。
【００３２】
その後、ステップ１０にリターンされ、最新のＣＯＵＮＴが設定値Ｋよりも大になると（ステップ１８）、補正係数α＝１が決定され（ステップ１６）、以後、通常制御により設定された燃料噴射圧による燃料噴射制御が行われる。
【００３３】
なお、ＥＣＵ２１は、アフターグロー電圧が予め設定された設定値を下回ると、アフターグローＯＦＦと判断すると共に、制御部１４を介してグロープラグ１１に印加されるアフターグロー電圧を切断するように構成することが可能である。これにより、アフターグロー電圧が低下してグロープラグ温度も低下しても、燃料噴射圧が高圧制御されるのでエンジンから排出される白煙が減少するうえに、バッテリ電圧が下がった車載バッテリの容量低下が防止される。
【００３４】
以上述べたように本発明によれば、ＥＣＵ２１は、アフターグローＯＦＦを検出するとエンジン回転数に依存しないで発生させた燃料噴射圧を高圧制御する。燃料噴射圧を高圧制御して燃料の微粒化を促進し、ザウタ平均粒径を小さくした状態にあっては、燃焼室内に高圧噴射された燃料の蒸発は早く、燃料粒子が大きい場合に比較すると、蒸発部分での空気との混合が進むうえに未蒸発燃料部分が燃焼室壁面に衝突する割合も減少する。これにより、未燃燃料の微粒化による白煙の生成が未然に防止されることによって、アフターグローＯＦＦの状態になり、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙を低減することができる。また、筒内温度が一時的に下がっても、エンジンから排出される白煙を低減することができるので、アフターグロー時間を従来よりも短縮設定することが可能となり、その結果、車載バッテリの消耗を防止することができるようになる。
【００３５】
また、本発明によれば、ＥＣＵ２１は、燃料噴射圧を高圧制御する際に、燃料噴射圧の上昇率をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定する。これにより、エンジン状態に応じて適切な燃料噴射圧の上昇率が設定されるので、エンジンから排出される白煙を大幅に低減化することができるようになる。
【００３６】
さらに、本発明によれば、ＥＣＵ２１は、燃料噴射圧を高圧制御する際に、燃料噴射圧を上昇させておく時間をエンジン始動時のエンジン温度に基づいて設定する。これにより、混合気が安定して爆発を続けてくれる時間まで燃料噴射圧が高圧制御されるので、エンジンから排出される白煙を大幅に低減化することができるようになる。
【００３７】
さらにまた、本発明によれば、ＥＣＵ２１は、アフターグロー電圧が予め設定された設定値を下回ると、アフターグローＯＦＦと判断する。そして、アフターグローＯＦＦと判断すると、ＥＣＵ２１は、グロープラグに印加されるアフターグロー電圧を切断する。これにより、アフターグロー電圧が低下してグロープラグ温度も低下するような状態であっても、エンジンから排出される白煙を減少させることができると共に、バッテリ電圧が下がった車載バッテリの消耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係るディーゼルエンジンの排煙低減装置の概略図である。
【図２】同例におけるＥＣＵが燃料噴射圧の高圧制御を行う際に用いる制御プログラムの一例である。
【図３】同例におけるＥＣＵが燃料噴射圧を設定する際に用いるマップデータの一例である。
【図４】寒冷時の始動後、ディーゼルエンジンから排出されるディーゼルスモークの排出量の推移を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ディーゼルエンジンの排煙低減装置
１１  グロープラグ
１２  アフターグロー制御装置
１３  コモンレール噴射装置（燃料噴射制御装置）
１５  高圧ポンプ
１６  コモンレール
１７  インジェクタ
１８  アクセル開度センサ
１９  エンジン回転数センサ
２０  水温センサ
２１  ＥＣＵ（制御部）
【図１】
2007064164.tif 000003
【図２】
2007064164.tif 000004
【図３】
2007064164.tif 000005
【図４】
2007064164.tif 000006