(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃式エンジン（５５）の油圧作動式噴射器（２５）の圧力を制御することによりエンジンを始動する方法であって、
前記エンジンの温度を感知し、前記噴射器（２５）を油圧的に作動させるように使用される作動流体の温度を表示するエンジン温度信号（Ｔc ）を発生し、
前記エンジンの速度を感知し、該感知されたエンジン速度を表示するエンジン速度信号（ｓf ）を発生し、
前記エンジン速度信号と前記エンジン温度信号を受け取り、望ましい噴射率を求め、求めた噴射率を表示する所望の噴射率信号（ｒd ）を発生し、
作動流体の粘度を感知し、感知された作動流体の粘度を表示する粘度信号（ｖ）を発生し、
前記エンジン速度信号と前記粘度信号を受け取り、所望の作動流体圧力を求めて、該所望の作動流体圧力の量を表示する所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を受け取り、前記燃料噴射率を制御する所望の電流信号（Ｉ）を発生し、この所望の電流信号（Ｉ）によって前記噴射器（２５）に送られる作動流体の圧力を制御する段階を備え、
エンジンのクランキング速度において、前記噴射器を油圧的に作動させるために前記作動流体が継続して供給されている単一の噴射期間中に複数回の噴射を生じるように前記所望の作動流体圧力信号が定められることを特徴とする方法。
【請求項２】
作動流体の粘度を感知し、感知された作動流体の粘度を表示する粘度信号（ｖ）を発生する前記段階は、現在作動流体圧力を感知し、該感知作動流体圧力の量を表示する現在作動流体圧力信号（Ｐf ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を前記現在作動流体圧力信号（Ｐf ）と比較し、該比較された作動流体圧力信号（Ｐd ，Ｐf ）間の相違に応答して、作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を発生し、
前記作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を受け取り、該作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）に基づいた所望の電流を求め、所望の電流信号（Ｉ）を発生する段階を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所望の流体圧力は、エンジン運転速度で前記燃料噴射器（２５）が一つの噴射を生じるように決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
内燃式エンジン（５５）の油圧作動式噴射器（２５）の圧力を制御することによりエンジンを始動する方法であって、
前記エンジンの温度を感知し、前記噴射器（２５）を油圧的に作動させるように使用される作動流体の温度を表示するエンジン温度信号（Ｔc ）を発生し、
前記エンジンの速度を感知し、該感知されたエンジン速度を表示するエンジン速度信号（ｓf ）を発生し、
前記エンジン速度信号と前記エンジン温度信号を受け取り、噴射率を所望の値に制御するための所望の作動流体圧力を求め、該所望の作動流体圧力を表示する所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を受け取り、燃料噴射率を制御するために所望の電流信号（Ｉ）を発生し、この所望の電流信号（Ｉ）によって前記噴射器（２５）に送られる作動流体の圧力を制御する段階を備え、
エンジンのクランキング速度において、前記噴射器を油圧的に作動させるために前記作動流体が継続して供給されている単一の噴射期間中に複数回の噴射を生じるように前記所望の作動流体圧力信号が定められることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記エンジンの温度を感知し、前記噴射器（２５）を油圧的に作動させるように使用される作動流体の温度を表示するエンジン温度信号（Ｔc ）を発生する前記段階は、現在作動流体圧力を感知し、該感知作動流体圧力を表示する現在作動流体圧力信号（Ｐf ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を前記現在作動流体圧力信号（Ｐf ）と比較し、該比較された作動流体圧力信号（Ｐd ，Ｐf ）間の相違に応答して、作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を発生し、
前記作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を受け取り、該作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）に基づいた所望の電流を求め、所望の電流信号（Ｉ）を発生する段階を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記所望の流体圧力は、前記燃料噴射器（２５）が一つの噴射を生じるように決定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
内燃式エンジン（５５）の油圧作動式噴射器（２５）の圧力を制御することによりエンジンを始動する方法であって、
前記エンジンの温度を感知し、前記噴射器（２５）を油圧的に作動させるように使用される作動流体の温度を表示するエンジン温度信号（Ｔc ）を発生し、
エンジン速度を感知し、感知されたエンジン速度を表示するエンジン速度信号（ｓf ）を発生し、
前記エンジン速度信号と前記エンジン温度信号を受け取り、噴射率を所望の値に制御するための所望の作動流体圧力を求め、前記所望の作動流体圧力の量を表示する所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を受け取り、前記噴射器を油圧的に作動させるために前記作動流体が継続して供給されている単一の噴射期間内に、複数回の噴射を生じるのに望ましい電流信号（Ｉ）を送る段階を備える方法。
【請求項８】
前記エンジンの温度を感知し、前記噴射器（２５）を油圧的に作動させるように使用される作動流体の温度を表示するエンジン温度信号（Ｔc ）を発生する前記段階は、エンジン運転速度で、前記燃料噴射器（２５）が一つの噴射を生じるのに望ましい流体圧力信号（Ｐd ）を発生する段階を備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
エンジン運転速度で、前記燃料噴射器（２５）が一つの噴射を生じるのに望ましい流体圧力信号（Ｐd ）を発生する前記段階は、現在の作動流体圧力を感知し、該感知作動流体圧力を表示する現在作動流体圧力信号（Ｐf ）を発生し、
前記所望の作動流体圧力信号（Ｐd ）を前記現在作動流体圧力信号（Ｐf ）と比較し、該比較された作動流体圧力信号（Ｐd ，Ｐf ）間の相違に応答して、作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を発生し、
前記作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）を受け取り、該作動流体圧力誤差信号（Ｐe ）に基づいた所望の電流を求め、所望の電流信号（Ｉ）を発生する段階を備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に、燃料噴射率の制御方法に関する。より詳細には、油圧作動式燃料噴射器の作動流体圧力制御により、燃料噴射率を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
ディーゼルエンジンは、燃料を噴射してエンジンシリンダ内の高温空気に蒸発させることにより、燃焼を生じる。しかし、低温始動状況では、空気は熱の多くをシリンダ壁に奪われ、エンジン始動が困難になる。例えば、余りにも急速に燃料がシリンダに噴射されると、低温燃料を蒸発させるための熱が噴射点の空気温度を下げ、燃焼を妨げたり、消したりする。従って、燃料がゆっくりと噴射されて、燃焼室中至る所に燃料をまき散らし、燃焼が生じるように、熱の低下を均等に分散することが望ましい。
米国特許第 5,191,867号と、第 5,181,494号で説明されるものと同様な油圧作動式燃料噴射器装置の噴射率は、作動流体圧力と作動流体粘度によって制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
流体粘度は、流体温度と流体等級に応じて変化する。それ故、流体温度と流体等級の関数として、作動流体圧力を制御することが、望ましい。
本発明は、前述の問題の一つか二つ以上を解決するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様において、油圧作動式燃料噴射器の燃料噴射率の制御方法が開示される。所望の作動流体圧力は、エンジン速度とエンジン温度により、決定される。所望の作動流体圧力が、燃料噴射率の制御に使用され、エンジン始動が急速に生じる。
本発明の別の態様において、噴射の一期間内に複数回の噴射を起こすことにより、燃料噴射率を遅くするのに望ましい作動流体圧力の決定方法が開示される。
本発明の他の態様において、エンジン速度とエンジン温度に基づいた所望の燃料噴射率の決定方法が開示される。所望の燃料噴射率と作動流体粘度に応じて、所望の作動流体圧力が決定され、燃料噴射率を制御する。
【０００５】
【実施例】
本発明は、油圧作動式電子制御ユニット噴射器燃料装置で使用する電子制御装置に関する。油圧作動式電子制御ユニット噴射器燃料装置は当業者には公知である。そのような装置の一例が、グラッセイに1993年 3月 9日に許可された米国特許第5,191,867 号で示されているので、参照する。
説明と図面においては、同じ参照番号は同じ構成要素及び部分を示すものとする。図１を参照すると、油圧作動式電子制御ユニット噴射器燃料装置の電子制御装置１０の好適な実施例が示されている。以下、これをＨＥＵＩ燃料装置と称する。制御装置は、電子制御モジュール１５を備える。以下、これをＥＣＭと称する。好適な実施例において、ＥＣＭは、モデル68HC11番のモトローラマイクロコントローラである。しかし、当業者には公知のように、多くの適当なコントローラが、本発明で使用できる。
【０００６】
電子制御装置１０は、電気コネクタ３０a-f によってそれぞれにＥＣＭの出力に結合される油圧作動電子制御ユニット噴射器２５a-f を、備えている。図１では、６個のユニット噴射器２５a-f が、６シリンダエンジン５５を有する電子制御装置１０に使用される例を示している。しかし、本発明は、６シリンダエンジンで使用する場合に限らない。逆に、多数のシリンダとユニット噴射器２５を有するエンジンで使用するために、容易に部分的に変更することができる。公知のように、ユニット噴射器２５a-f のそれぞれがエンジンシリンダと結合される。８シリンダエンジンで作動するように、好適な実施例を部分的に変更するためには、総計８つになるようにユニット噴射器２５を２つ加えればよい。
作動流体が、ユニット噴射器２５を開き、エンジンシリンダに燃料を噴射するのに十分な圧力を与えることを要求される。好適な実施例において、作動流体はエンジンオイルからなり、エンジンオイルパン３５がオイル供給部になる。低圧力オイルが、低圧力ポンプ４０からフィルタ４５を通って不純物を漉し、オイルパンから注入される。フィルタ４５は、エンジン５５に機械的に連結し、エンジン５５により駆動される高圧力定吐出量型の供給ポンプ５０に結合する。高圧力作動流体（好適な実施例では、エンジンオイル）が、噴射器作動圧力制御バルブ７６に入る。以下、これをＩＡＰＣＶと称する。当業者には公知の他の装置を、定吐出量ポンプ５０やＩＡＰＣＶの代わりに使用することができる。例えば、そのような装置の一つは、可変圧力高吐出量ポンプを備えている。
【０００７】
好適な実施例では、ＩＡＰＣＶと定吐出量ポンプ５０は、ＥＣＭに所望の作動流体圧力を維持させる。チエックバルブ８５も設けられる。
ＥＣＭは、最適な燃料装置作動パラメタを備えているソフトウェア決定理論と情報を含み、キー構成要素を制御する。種々のエンジンパラメタを表す複合センサ信号が、エンジン現在作動状況を確認するためにＥＣＭに送られる。燃料噴射量と噴射時期と作動流体圧力に関して、ＥＣＭは、燃料装置作動制御のためにこれらの入力信号を使用する。例えば、ＥＣＭは、ＩＡＰＣＶと噴射器２５のそれぞれの筒形コイルとの駆動に必要な波形を生じる。
電子制御は数個のセンサを使用するものであり、いくつかが図示されている。エンジン速度センサ９０は、エンジンカムシャフトに適用されるタイミング反復の記号を読み取り、エンジンの回転位置とエンジンの回転速度をＥＣＭに表示する。作動流体圧力センサ９５はＥＣＭに信号を送り、作動流体圧力を表示する。エンジン冷却液温度センサ９７は、ＥＣＭに信号を送り、エンジン温度を表示する。
【０００８】
噴射器の働きが、図２で説明される。噴射器２５は、制御バルブ２０５と、増圧器２１０と、ノズル２１５との３つの主要な構成要素からなる。制御バルブの目的は、噴射行程を開始し、終了することである。制御バルブ２０５は、ポペットバルブ２２０と、電機子２２５と、ソレノイド２３０とを備えている。高圧力作動流体が、通路２１７を通ってポペットバルブの下部弁座に供給される。噴射が始まると、ソレノイドが加圧され、ポペットバルブは下部弁座から上部弁座に移動する。この働きで、高圧力流体がバネキャビティ２５０に入り、通路２５５を通って増圧器２１０に入る。噴射はソレノイドが電気を切られるまで持続し、ポペットが上部弁座から下部弁座に移動する。使用済み流体が、噴射器から開放上部弁座を通ってバルブ覆い領域に噴射されると、流体圧力と燃料圧力が減少する。
【０００９】
増圧器２１０は、油圧増圧器ピストン２３５と、プランジャ２４０と、戻りバネ２４５とを備える。所望の噴射圧力レベルに対する燃料圧力の増圧は、増圧器ピストン２３５とプランジャ２４０との間の面積比により決定される。高圧力作動流体が増圧器ピストンの上部に供給されると、噴射が始まる。ピストンとプランジャが下方に移動すると、プランジャより下の燃料の圧力が増大する。ソレノイドの電気が切られ、ポペット２２０が下部弁座まで戻って、流体の流れを塞ぐまで、ピストンは下方に移動し続ける。プランジャ戻りバネ２４５は、ピストンとプランジャを初めの位置に戻す。プランジャが初めの位置に戻ると、補充燃料がボールチェックバルブを通ってプランジャ室に流れる。
燃料が、内部通路を通って、ノズル２１５に供給される。燃料圧力が増大すると、ニードルが下部弁座から離れ、噴射が生じる。噴射終わりで圧力が減少すると、バネ２６５はニードルを下部弁座に戻す。
【００１０】
一般に、エンジン始動は、３つのエンジン速度域を備えている。例えば、０−２００回転では、エンジンはクランキング状態（クランキング速度域）と呼ばれる。エンジンが着火すると、エンジン速度がエンジンクランキング速度からエンジン運転速度まで加速される（加速域）。エンジン速度が所定のエンジン回転、例えば、９００回転に達すると、エンジンは運転状態（運転速度域）にあると言われる。本発明は、エンジンが運転速度まで加速する場合、特に、エンジン温度が所定の温度、例えば、１８°Ｃ以下の場合におけるエンジン始動までの燃料噴射制御に関係する。
噴射器２５に供給される作動流体圧力量を求めるようなソフトウェア決定ロジックが、図３に示される。望ましくは、エンジン速度とエンジン冷却液温度が感知され、それぞれの信号（ｓf ，Ｔc ）が噴射率ブロック３０５に入力される。感知されたエンジン速度量と感知された冷却液温度量に基づき、所望の噴射率信号ｒd が出力として選択される。所望の噴射率信号ｒd が、作動流体粘度信号ｖと共に、作動流体圧力ブロック３１０に入力される。作動流体粘度信号ｖは、作動流体の粘度を表示するもので、直接又は間接的に感知できる。所望の噴射率信号量と作動流体粘度信号量に基づき、所望の作動流体圧力信号Ｐd が、出力として選択される。ブロック３０５、３１０を、１又は２以上のマップ又は方程式の形に組み合わせて作動流体圧力と作動流体粘度の変化に応じて、油圧作動式噴射器２５の燃料放出特性が表れる。
【００１１】
所望の作動流体圧力信号Ｐd が、調整された作動流体圧力信号Ｐf とブロック３１５において比較され、作動流体圧力誤差信号Ｐe を発生する。この作動流体圧力誤差信号Ｐe は、ＰＩ制御ブロック３２０に入力され、該ブロック３２０の出力が所望の電流ＩとしてＩＡＰＣＶに与えられる。ＩＡＰＣＶへの電流Ｉを変化させることで、作動流体圧力Ｐf を増減させ得る。例えば、ＩＡＰＣＶへの電流（Ｉ）を増大させると、ＩＡＰＣＶは作動流体を高圧でサンプ９７に直接にバイパスさせ、作動流体圧力を増加させる。ＩＡＰＣＶへの電流（Ｉ）を減少させると、ＩＡＰＣＶは低圧力で作動流体をサンプ９７にバイパスさせ、それによって、作動流体圧力が減少する。ＰＩ制御ブロック３２０は、作動流体圧力 pf を増減して、作動流体圧力誤差信号 pe を０にするのに必要なＩＡＰＣＶへの電流（Ｉ）を計算する。その結果として得られる作動流体圧力が、油圧的に噴射器２５に作動するために使用される。望ましくは、作動流体圧力回路３２５の高圧力部分での未調整流体圧力信号 pr が、通常の手段３３０によって調節、変換されて、雑音を消去し、信号を有用な形に変換するとよい。ＰＩ制御について説明したが、他の制御方法も有効であることは、当業者には明らかであろう。
【００１２】
以上、好適な実施例について本発明を詳細に示し、説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに種々の実施例が実現可能なことは、当業者に明らかであろう。
本発明は、燃料噴射率を遅くすることで、エンジン始動を改善する。より詳細には、本発明は、所定の圧力範囲に作動流体圧力を下げることにより、燃料噴射率を遅くし、早い始動を達成する。
噴射期間において、燃料噴射器の物理的特性と作動流体力学の要因により、高作動流体粘度と低作動流体圧力のもとで、複数回の燃料噴射を生じる。
より詳細には、噴射器２５が燃料を分配するときには、増圧器プランジャ２４０が下方に移動し、このために作動流体が制御バルブキャビティ２５０内に流入する。しかし、作動流体粘度が高い状態では、作動流体の流れ損失が生じ、制御バルブキャビティ２５０内の作動流体圧力が減少する。制御バルブキャビティ２５０内の圧力が所定の数値以下になると、ニードル２６０が閉鎖される値まで燃料噴射圧力が低下する。しかし、圧力が制御バルブキャビティ内で高まると、燃料噴射圧力は増大して、ニードルを開き、再び燃料を分配する。ニードルの開閉の繰り返しが、全噴射期間中、継続し、燃料は、非常に短い噴射バーストが連続するような形で噴射される。その結果、複数回の噴射は、有害放出物の低減、騒音や煙の軽減、低温始動性の改善、白煙浄化と高地性能の改善など、有利な効果を数多く提供する。
【００１３】
本発明は、従来の単一パルス噴射器よりも長い期間、燃料を噴射する。この結果、燃焼室中至る所に燃料をまき散らすように、燃料がゆっくり噴射されて、噴射点で熱の損失を妨げ、燃焼を促進するので、急速なエンジン始動が行われ、しかも、複数回の噴射が生じる状態では、複数の燃料パルスの一つ目が最初の火炎を生じ、これが次の燃料パルスを点火する熱を供給して、急速に燃焼を起こす。図４を参照すると、所望の作動流体圧力は、エンジン温度とエンジン速度の作用による。粘度を直接又は間接的に感知することは困難であるので、図４と同様な複数のマップを利用すればよい。例えば、一つのマップは所定の流体等級に対応するものとし、それぞれのマップに独自の粘度特性を持たせる。しかし、粘度は温度の関数であるので、特定の流体等級における粘度の変化を知るためには、エンジン温度を使用すればよい。ここで示されるマップは単に説明のためのものであり、マップ中の実際の数値は作動流体の粘度と燃焼噴射器の力学的要因とによって変動するものである。
【００１４】
エンジンは、着火すると、クランク速度から運転速度に加速する。従って、エンジン速度が増大すると、燃料が噴射される時間は減少する。このように、エンジン速度がエンジンの加速状態を維持するために必要な量の燃料を所望の期間内に噴射するために、作動流体圧力の所望の値が増大させられることをマップが示している（噴射率が増大する）。
本発明の他の目的と利点は、図面と説明及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の噴射器を有するエンジンの油圧作動式電子制御噴射器燃料装置の概略構成図である。
【図２】図１の燃料装置の油圧作動式電子制御噴射器の断面図である。
【図３】図１の燃料装置の作動流体圧力制御のブロック図である。
【図４】エンジン速度とエンジン温度の関数として、作動流体圧力の所望値を選択するための圧力マップである。
【符号の説明】
１０  電子制御装置
１５  電子制御モジュール
２５  噴射器
３０  電気コネクタ
３５  オイルパン
４０  低圧力ポンプ
４５  フィルタ
５０  定吐出量ポンプ
５５  エンジン
７６  圧力制御バルブ
８５  チェックバルブ
９０  速度センサ
９５  圧力センサ
９７  温度センサ
２０５  制御バルブ
２１０  増圧器
２１５  ノズル
２１７、２５５  通路
２２０  ポペットバルブ
２２５  電機子
２３０  ソレノイド
２３５  ピストン
２４０  プランジャ
２４５  戻りバネ
２５０  バルブキャビティ
２６０  ニードル
２６５  バネ
３０５、３１０、３１５、３２０  ブロック
３２５  回路
３３０  通常の手段
【図１】
0003952215.tif 000002
【図２】
0003952215.tif 000003
【図３】
0003952215.tif 000004
【図４】
0003952215.tif 000005