(57)【要約】【課題】本発明は、エンジンの起動時に生じる回転不調や潤滑不足による回転部の損傷を少なくすることを課題とする。【解決手段】エンジンＥの起動負荷を検出する起動負荷検出手段１０１を設けて、該起動負荷検出手段１０１で異常負荷を検出している間はエンジン回転数の回転安定化制御と回転上昇制限制御を行うことを特徴とするエンジンの起動時制御方法であって、特に、起動負荷検出手段（１０１）が燃料流量センサ（４１）で、アイドリング回転時の燃料流量が標準値よりも多い異常負荷時はグロープラグ（３９）に通電する回転安定化制御を行う。【選択図】図５
2017057804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）の起動負荷を検出する起動負荷検出手段（１０１）を設けて、該起動負荷検出手段（１０１）で異常負荷を検出している間はエンジン回転数の回転安定化制御と回転上昇制限制御を行うことを特徴とするエンジンの起動時制御方法。
【請求項２】
前記起動負荷検出手段（１０１）が燃料流量センサ（４１）で、アイドリング回転時の燃料流量値が標準値よりも多い時はグロープラグ（３９）に通電する前記回転安定化制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動時制御方法。
【請求項３】
前記起動負荷検出手段（１０１）がエンジン冷却水温度センサ（５０）又はエンジン潤滑オイル温度センサ（５１）であり、これらの温度が所定よりも低温時には、前記エンジン（Ｅ）の回転上昇操作を行っても、燃料噴射ノズル（６）からの燃料噴射量の増量を制限する前記回転上昇制限制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの起動時制御方法。
【請求項４】
エンジン（Ｅ）の停止から再起動までの経過時間を計測する停止時間計測手段（１０２）を設け、前記停止時間計測手段（１０２）が計測するエンジン停止時間が一定時間を越えると、所定時間の間は、前記エンジン（Ｅ）の回転上昇操作を行っても燃料噴射ノズル（６）からの燃料噴射量の増量を制限する回転上昇制限制御を行うことを特徴とするエンジンの起動時制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを起動する際の回転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンは、グロープラグに通電して点火寸前の燃料を温めて燃焼し易くすることで起動直後のエンジン回転を安定にするアフターグロー制御を行っている。
【０００３】
例えば、特開２０１１−６９３２８号公報に記載のアフターグロー制御方法では、エンジンの始動時に、エンジンの各気筒が排気工程以外の間にグロープラグに通電するようにして、電力負荷を低減するようにしているが、グロープラグへの通電を停止するタイミングの記載がない
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６９３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアフターグロー制御では、エンジンオイルの温度上昇等で燃料燃焼の安定化を推測してグロープラグへの通電を停止するようにしているが、必ずしも適切な通電停止のタイミングではなく、厳冬期にはグロープラグへの通電を切るのが早すぎてエンジン各部の潤滑不足による駆動負荷増大でノッキングが発生してエンジンの回転不調が生じることが有った。
【０００６】
また、エンジンの起動時には、潤滑オイルの温度が低く粘度が高くて回転部へ潤滑オイルが行き渡っていないために、アクセルペダルを踏み込んで急激なエンジン回転上昇を行うと、エンジン回転部の摩耗が激しくなる。
【０００７】
本発明は、エンジンの起動時に生じる回転不調や潤滑不足による回転部の損傷を少なくすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
【０００９】
第１の本発明は、
エンジン（Ｅ）の起動負荷を検出する起動負荷検出手段（１０１）を設けて、該起動負荷検出手段（１０１）で異常負荷を検出している間はエンジン回転数の回転安定化制御と回転上昇制限制御を行うことを特徴とするエンジンの起動時制御方法である。
【００１０】
これによって、起動負荷検出手段１０１で異常負荷を検出している間には回転安定化制御でエンジンＥの回転が乱れるのを防ぎ、回転上昇制限制御で急激な回転上昇による回転部の損傷を防ぐことが出来る。
【００１１】
第２の本発明は、
前記起動負荷検出手段（１０１）が燃料流量センサ（４１）で、アイドリング回転時の燃料流量値が標準値よりも多い時はグロープラグ（３９）に通電する前記回転安定化制御を行うことを特徴とする第１の本発明のエンジンの起動時制御方法である。
【００１２】
これによって、起動時のアイドリング回転を維持するために燃料流量センサ４１で検出する燃料供給量が標準値よりも多い異常負荷時にはグロープラグ３９に通電して燃焼直前の燃料を温める回転安定化制御を行うので、回転不調になることがない。
【００１３】
第３の本発明は、
前記起動負荷検出手段（１０１）がエンジン冷却水温度センサ（５０）又はエンジン潤滑オイル温度センサ（５１）であり、これらの温度が所定よりも低温時には、前記エンジン（Ｅ）の回転上昇操作を行っても、燃料噴射ノズル（６）からの燃料噴射量の増量を制限する前記回転上昇制限制御を行うことを特徴とする第１の本発明のエンジンの起動時制御方法である。
【００１４】
これによって、冷却水温度センサ５０が検出するエンジン冷却水温度やオイル温度センサ５１が検出するエンジン潤滑オイル温度が所定よりも低温の場合は、エンジンＥの回転上昇操作を行っても燃料噴射ノズル６からの燃料供給量の増量を制限することで、エンジンＥの回転が上昇することを防ぐ回転上昇制限制御で、回転部が潤滑不足によって損傷することを防ぐ。
【００１５】
第４の本発明は、
エンジン（Ｅ）の停止から再起動までの経過時間を計測する停止時間計測手段（１０２）を設け、前記停止時間計測手段（１０２）が計測するエンジン停止時間が一定時間を越えると、所定時間の間は、前記エンジン（Ｅ）の回転上昇操作を行っても燃料噴射ノズル（６）からの燃料噴射量の増量を制限する回転上昇制限制御を行うことを特徴とするエンジンの起動時制御方法である。
【００１６】
これによって、停止時間計測手段１０２が所定時間より長くエンジンＥが停止をしていたことを検出すると、所定時間の間つまり充分にエンジンＥが温められるまで、エンジンＥの回転上昇操作を行っても燃料噴射ノズル６の燃料噴射量の増量を制限する回転上昇制限制御で、回転部が高回転になることがなく、潤滑不足によるエンジン回転部の損傷を防ぐ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって、起動負荷検出手段で異常負荷を検出している間には回転安定化制御でエンジンの回転が乱れるのを防ぎ、回転上昇制限制御で急激な回転上昇による回転部の損傷を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】制御のパターン図である。
【図３】トラクターの側面図である。
【図４】トラクターの平面図である。
【図５】制御ブロック図である。
【図６】アフターグロー制御のフローチャート図である。
【図７】始動制御のタイムチャート図である。
【図８】再起動時のタイムチャート図である。
【図９】排気処理装置の側断面図である。
【図１０】別実施例のエンジン模式回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。蓄圧式燃料噴射装置は、例えば、多気筒ディーゼル機関に適用されるものであるが、ガソリン機関でもよい。そして、蓄圧式燃料噴射装置は、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１と、このコモンレール１に取り付けられる圧力センサ２と、燃料タンク３より汲み上げた燃料を加圧して燃料制御弁４０で供給燃料の量を調整してコモンレール１に圧送する高圧ポンプ４と、燃料の供給量を検出する燃料センサ４１と、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料をエンジンＥのシリンダー５内に噴射する燃料噴射ノズル６と、前記高圧ポンプ４と燃料制御弁４０と燃料噴射ノズル６等の動作を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００等から構成される。また、シリンダー５には燃料を通電によって加熱するグロープラグ３９が設けられ、ＥＣＵ１００でオン・オフを制御する。
【００２１】
このように、コモンレール１は、エンジンＥの各シリンダー５へ噴射する燃料圧を要求された圧力とするものである。
【００２２】
前記燃料タンク３内の燃料は吸入通路により燃料フィルター７を通してエンジンＥで駆動される高圧ポンプ４に吸入され、この高圧ポンプ４によって加圧され駆動負荷によってＥＣＵ１００で制御された燃料制御弁４０で供給量が調整された高圧燃料は燃料センサ４１で供給量が計測されて吐出通路８によりコモンレール１に導かれて蓄えられる。
【００２３】
コモンレール１内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路９により気筒数分の燃料噴射ノズル６に供給され、ＥＣＵ１００からの指令に基づき、各シリンダーの燃料噴射ノズル６が作動して、高圧燃料がエンジンＥの各シルンダー５室内に噴射供給され、各燃料噴射ノズル６での余剰燃料（リターン燃料）は各リターン通路１０により共通リターン通路１０ａへ導かれ、このリターン通路１０ａによって燃料タンク３へ戻される。
【００２４】
また、コモンレール１内の燃料圧力（コモンレール圧）を制御するため高圧ポンプ４に圧力制御弁１１が設けられており、この圧力制御弁１１はＥＣＵ１００からのデューティ信号によって、高圧ポンプ４から燃料タンク３への余剰燃料のリターン通路１０の流路面積を調整してコモンレール圧を制御することができる。
【００２５】
具体的には、エンジン運転条件に応じて目標コモンレール圧を設定し、レール圧力センサ２により検出されるコモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するよう、圧力制御弁１１を介してコモンレール圧をフィードバック制御する構成としている。
【００２６】
燃料制御弁４０は出力設定によって供給する燃料を制御するが、起動後のエンジン負荷が高い間は供給量を安定アイドリング時の供給量(例えば、２５ｍｇ／ｓｔ)よりも多くしている。
【００２７】
さらに、シリンダー５には、内部を暖めるグロープラグ３９を設け、図６に示すタイミングで起動時の通電によって暖めるようにしている。
【００２８】
作業車（農作業機）におけるコモンレール１を有するディーゼルエンジンＥのＥＣＵ１００は、図２に示すように、回転数と出力トルクの関係において走行モードＡと通常作業モードＢ及び重作業モードＣの三種類の制御モードを有する構成としている。
【００２９】
走行モードＡは、エンジン回転数の変動で出力も変動するドループ制御である。農作業を行わず移動走行する場合に使用するものである。例えば、ブレーキを掛けて走行速度を減速したり停止したりすると、この走行負荷の増大に伴ってエンジン回転数が低下するため走行速度の減速や停止を安全に行うことができるものである。
【００３０】
通常作業モードＢは、負荷が変動してもエンジン回転数が一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御である。通常の農作業を行う場合に使用するものである。例えば、トラクターであれば耕耘作業時に耕地が固く耕耘刃に抵抗が掛かるときであり、コンバインであれば収穫作業時に収穫物が多く負荷が増大したときでも、出力が変動して回転数を維持するときである。
【００３１】
重作業モードＣは、通常作業モードＢと同様に負荷が変動してもエンジン回転数一定で出力を負荷に応じて変更するアイソクロナス制御に加え、負荷限界近くになると回転数を上昇させて出力を上げる重負荷制御を加えた制御である。特に、負荷限界近くで農作業を行う場合に使用するものである。例えば、トラクターで耕耘作業を行っている際に、特に、固い耕地に遭遇してもエンジン出力が通常の限界を越えて増大するので作業を中断することがなく、効率の良い作業が可能となる。
【００３２】
これらの作業モードＡ，Ｂ，Ｃは、各作業モードＡ，Ｂ，Ｃを切り替え可能な作業モード切替スイッチの操作、又は農作業車（トラクター、コンバイン、田植機等）の走行変速レバーの変速操作、又は作業クラッチ（トラクターであればロータリであり、コンバインであれば刈取部、脱穀部である）の入り切り操作等によって切り替わるように構成する。
【００３３】
ディーゼルエンジンＥでは、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、着火遅れを短縮してディーゼルエンジン特有のノック音を低減し、騒音を低減することが可能な構成としている。
【００３４】
このパイロット噴射は、メイン噴射の前に１回又は２回に限定して行われるものであったが、前記コモンレール１の蓄圧式燃料噴射装置を用いることで、エンジンＥの状況に応じてパイロット噴射の状態を変化させ、騒音の低減や不完全燃焼による白煙又は黒煙の発生を抑制できるようになる。また、メイン噴射に先立って少量の燃料をパルス的に噴射するパイロット噴射を行うことにより、排ガス中の窒素酸化物の量が減少するようになる。
【００３５】
図３は、前述のようなコモンレール１を有するディーゼルエンジンを搭載したトラクターの側面図を示し、図４はその平面図を示している。平面図においては、図３に示すキャビン１４を省いた状態を示している。
【００３６】
トラクターは、機体の前後部に前輪１２、１２と後輪１３、１３を備え、機体の前部に搭載したエンジンＥの回転動力をトランスミッションケースＴ内の変速装置によって適宜減速して、これら前輪１２、１２と後輪１３、１３に伝えるように構成している。
【００３７】
機体中央であってキャビン１４内のハンドルポスト１５にはステアリングハンドル１６が支持され、その後方にはシート１７が設けられている。ステアリングハンドル１６の下方には、機体の進行方向を前後方向に切り換える前後進レバー１８が設けられている。この前後進レバー１８を前側に移動させると機体は前進し、後方へ移動させると後進する構成である。
【００３８】
また、ハンドルポスト１５を挟んで前後進レバー１８の反対側にはエンジン回転数を調節するアクセルレバー２５が設けられ、またステップフロア１９の右コーナー部には、同様にエンジン回転数を調節するアクセルペダル２３と、左右の後輪１３、１３にブレーキを作動させる左右のブレーキペダル２４Ｌ、２４Ｒが設けられている。ステップフロア１９の左コーナー部にはクラッチペダル２０が設けられている構成である。
【００３９】
アクセルレバー２５とアクセルペダル２３でエンジン回転を設定した場合には、長く設定した側の指示に従う。すなわち、アクセルレバー２５で回転数を設定している時に不用意にアクセルペダル２３を踏んでもアクセルペダル２３の操作は無視されることで、安定して走行し、アクセルペダル２３を操作して後からアクセルレバー２５を操作すると、アクセルレバー２５の操作が無視されるが、アクセルペダル２３が戻ると、やがてアクセルレバー２５の操作時間が長くなってアクセルレバー２５の設定に従うようになる。
【００４０】
また、主変速レバー２６はシート１７の左前方部にあり、低速、中速、高速及び中立のいずれかの位置を選択できる副変速レバー２７はその後方にあり、さらにその右側にＰＴＯ変速レバー２８を設けている。さらに、シート１７の右側には作業機２１（ロータリ等）の高さを設定するポジションレバー２９と圃場の耕耘深さを自動的に設定する自動耕深レバー３０、これらのレバーの後に作業機２１の右上げスイッチ３１と右下げスイッチ３２が配置され、さらにその後に作業機２１の自動水平スイッチ３３とバックアップスイッチ３４が配置されている。バックアップスイッチ３４は、機体が後進時において、作業機２１を自動的に上昇させるものである。作業機２１は、機体の後方でトランスミッションケースＴの後部に設ける昇降軸２２ａに固着したリンク２２で連結されている構成である。トラクターは作業機２１を駆動させて機体を走行させることで、圃場内の耕耘等の作業を行なうものである。２１ａは作業機２１を昇降する油圧シリンダーである。
【００４１】
トラクターにディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）と尿素水タンクを搭載する場合には、エンジンＥの上にＤＰＦを配し、さらに上に尿素水タンクを配することで冬場にＤＰＦの熱で尿素水を早く解凍できるようになる。
【００４２】
エンジンＥを空冷する冷却ファンの駆動を電動モータ或いは電動クラッチにして、そのオン・オフを制御装置１００で制御して、エンジン起動時とＤＰＦの再生処理時に冷却ファンの回転を止めてエンジンＥが昇温し易くすると良い。
【００４３】
図５は、制御装置（ＥＣＵ）１００の制御ブロック図で、ＥＣＵ１００には、燃料流量センサ４１の燃料供給量やオイル圧力センサ４２のオイル圧力や冷却水温度センサ５０の冷却水温度とオイル温度センサ５１の潤滑オイル温度が起動負荷検出手段１０１の負荷データとして入力し、エンジン停止タイマー１０２の停止時間計測手段からエンジンＥを停止して再起動するまでの停止時間が入力する。
【００４４】
また、ＥＣＵ１００からグロープラグ３９にオン・オフの制御信号が出力し、燃料噴射ノズル６に燃料噴射量が出力し、燃料制御弁４０に燃料供給量が出力し、圧力制御弁１１に制御レール圧が出力する。
【００４５】
図６は、アフターグロー制御のフローチャート図で、エンジンＥの始動時に燃料センサ４１で燃料噴射量を検出し、エンジンＥが充分に温まっている時のアイドリング噴射量が所定値（例えば２５ｍｇ／ｓｔ）以上であれば駆動負荷が加わっているのでグロープラグ３９に通電して燃料を暖め、駆動負荷が軽減してアイドリング噴射量が所定値（２５ｍｇ／ｓｔ）未満になればグロープラグ３９への通電を停止する。
【００４６】
図７は、エンジンＥの始動後のエンジン回転数変化を表している。
【００４７】
始動後で環境温度（冷却水温度や潤滑油温度や燃料温度）が一定温度Ｔａ以下或いは潤滑オイルの圧力が所定圧以上では、アクセルペダル２３を踏み込んだりアクセルレバー２５を増速に回動したりしてもエンジン回転数が急激に上昇することがないように燃料噴射ノズル６の燃料噴射量を制限或いはアクセルペダル２３やアクセルレバー２５の増速回動を阻止する回転上昇制限制御を行う。
【００４８】
図８は、再起動時のエンジン回転数変化を表している。
【００４９】
エンジンＥを停止すると経過時間の計測を開始するエンジン停止タイマー１０２が時間のカウントを開始し、エンジンＥの再起動までに長時間（季節によって変動するが、例えば、夏場であれば２４時間程度）の停止時間Ｓｔを経過していれば、上記の如く、アクセルペダル２３を踏み込んだりアクセルレバー２５を増速に回動したりしてもエンジン回転数が急激に上昇することがないように燃料噴射ノズル６の燃料噴射量を制限或いはアクセルペダル２３やアクセルレバー２５の増速回動を阻止する回転上昇制限制御を行う。
【００５０】
図９は、排気処理装置を示し、酸化触媒（ＤＯＣ）４５とディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）４６を内装する内排気菅４７を外排気菅４８で包みこんだ構成で、内排気菅４７の入り口４７ａからＤＯＣ４５とＤＰＦ４６を通って出口４７ｂから出る排気ガスを外排気菅４８で入り口４７側の外排気口４８ａに導いて排気することで、ＤＯＣ４５とＤＰＦ４６を高温に保って酸化・焼却作用が良好に行われるようにしている。
【００５１】
図１０は、ＥＧＲ（排気再循環装置）バルブ５９と排気ガス後処理装置６０を設けたエンジン模式回路図で、ターボチャージャ５５の吸気タービンからインタークーラー５６を通って吸気管５７からシリンダー５にエアーが吸気され、燃焼後の排気ガスが排気菅５８からターボチャージャ５５の排気タービンを通って排気ガス後処理装置６０へ送られ、最終排気菅６１から外気に排出される。
【００５２】
また、前記排気管５８にはNOxセンサ（図示せず）を設けており、このNOxセンサによりNOx値の上昇に伴い、前記ＥＧＲバルブ５９を開いて排気ガスの一部を吸気側の戻す構成とする。ＥＧＲバルブ５９は、排気菅５８から吸気管５７に戻す排気の量を調整して窒素酸化物（NOx）の発生を少なくする。最終排気菅６１（排気ガス後処理装置６０の下流側）には絞り弁６２が設けられ、絞り弁６２の絞りを調整して排気ガス後処理装置６０の圧力と温度を上昇させてＤＰＦ４６を内の煤を焼き飛ばして再生処理する。ＥＧＲバルブ５９と絞り弁６２は、制御装置１００で開閉が制御される。前記ＥＧＲバルブ５９と排気ガス後処理装置６０の下流側の絞り弁６２により、ＥＧＲ率を上昇させつつ排気ガス後処理装置６０のＤＰＦ４６の再生を行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｅ  エンジン
６  燃料噴射ノズル
３９  グロープラグ
４１  燃料センサ
５０  冷却水温度センサ
５１  オイル温度センサ
１０１  起動負荷検出手段
１０２  エンジン停止タイマー
【図１】
2017057804.tif 000003
【図２】
2017057804.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017057804.tif 000008
【図７】
2017057804.tif 000009
【図８】
2017057804.tif 000010
【図９】
2017057804.tif 000011
【図１０】
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