(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関への吸入空気を加熱するための電気ヒータと、
内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段と、
冷却水温が所定の加熱終了温度に達するまでの期間において前記電気ヒータを駆動させる通電制御手段と
を備えた内燃機関の始動補助装置において、
前記所定の加熱終了温度を、内燃機関の始動時の冷却水温が低いほど低い値に設定した内燃機関の始動補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の始動補助装置において、
前記内燃機関の始動時の冷却水温に対する加熱終了温度までの上昇量は始動時の冷却水温が低いほど大きな値に設定されている内燃機関の始動補助装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれかに記載の内燃機関の始動補助装置において、
さらに燃料供給装置の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段によって前記燃料供給装置の異常が検出されたとき、前記電気ヒータの駆動を停止させる停止手段と
を備えた内燃機関の始動補助装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の始動補助装置において、
前記燃料供給装置は、制御信号に基づいて燃料を噴射する燃料噴射装置である内燃機関の始動補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関への吸入空気を加熱することにより始動性を向上するようにした内燃機関の始動補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、機関始動時における機関温度が低い場合には、燃料が霧化又は気化しにくく、着火しにくいため、内燃機関の始動安定性が低下する。そこで従来、例えば実公平２−４７２５６号公報に示されるように、内燃機関の吸気通路に電気ヒータを設け、内燃機関の始動時において吸入空気を加熱することにより燃料の霧化又は気化を促進する車両用燃料霧化ヒータの通電制御装置が提案されている。この通電制御装置においては、内燃機関の冷却水温が暖機完了水温よりも低い所定温度未満である期間は、電気ヒータへの通電を行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用燃料霧化ヒータの通電制御装置では冷却水温が所定温度未満である期間には電気ヒータへの通電を行っており、吸入空気の加熱が不必要な場合、例えば、燃料噴射装置の故障によって燃料噴射を行えないときであっても電気ヒータへの通電が行われる。従って、消費電力が無駄になっており、しかも電気ヒータの消費電力は大きいため、バッテリの寿命が低下する要因となっている。また、このように電気ヒータへの通電時間が長くなると、同ヒータを駆動するヒータ用リレーとして耐久性が高い大型のものが必要となり、このようなリレーは高価なものとなる。
【０００４】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気ヒータの無駄な電力消費を低減することができるとともに、小型で安価なヒータ用リレーとすることができる内燃機関の始動補助装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関への吸入空気を加熱するための電気ヒータと、内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段と、冷却水温が所定の加熱終了温度に達するまでの期間において前記電気ヒータを駆動させる通電制御手段とを備えた内燃機関の始動補助装置において、前記所定の加熱終了温度を、内燃機関の始動時の冷却水温が低いほど低い値に設定したことを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、内燃機関の始動時において、内燃機関の冷却水温が所定の加熱終了温度に達する間での期間、通電制御手段によって電気ヒータが駆動されるが、所定の加熱終了温度は、内燃機関の始動時の冷却水温が低いほど低い値に設定されているため、電気ヒータでの無駄な消費電力を低減することができるとともに、電気ヒータを駆動するヒータ用リレーの通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレーは小型で安価なものとすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の始動補助装置において、前記内燃機関の始動時の冷却水温に対する加熱終了温度までの上昇量は始動時の冷却水温が低いほど大きな値に設定されていることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、内燃機関の始動時において、内燃機関の冷却水温が所定の加熱終了温度に達する間での期間、通電制御手段によって電気ヒータが駆動されるが、内燃機関の始動時の冷却水温に対する加熱終了温度までの上昇量は始動時の冷却水温が低いほど大きな値に設定されているため、電気ヒータでの無駄な消費電力を低減することができるとともに、電気ヒータを駆動するヒータ用リレーの通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレーは小型で安価なものとすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１及び２のいずれかに記載の内燃機関の始動補助装置において、さらに燃料供給装置の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段によって前記燃料供給装置の異常が検出されたとき、前記電気ヒータの駆動を停止させる停止手段とを備えることを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、内燃機関の冷却水温に関わらず、異常検出手段によって燃料供給装置の異常が検出されると、停止手段によって電気ヒータの駆動が停止される。従って、電気ヒータでの無駄な消費電力を低減することができるとともに、電気ヒータを駆動するヒータ用リレーの通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレーは小型で安価なものとすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の始動補助装置において、前記燃料供給装置は、制御信号に基づいて燃料を噴射する燃料噴射装置であることを要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、燃料供給装置が制御信号に基づいて燃料を噴射する燃料噴射装置であるため、燃料噴射装置からの信号を用いて直接的に燃料噴射装置の異常を検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を内燃機関としてのディーゼルエンジンに具体化した一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
同図１に示されるように、ディーゼルエンジンＥはシリンダヘッド１１と、複数のシリンダ１２（図１ではその一つのみを図示）が形成されたシリンダブロック１３とを備えている。各シリンダ１２内にはピストン１４が往復動可能に設けられている。このピストン１４と、シリンダ１２の内壁及びシリンダヘッド１１とによって燃焼室１５が形成されている。
【００１７】
燃焼室１５には吸気通路１６を介して吸入空気が供給されるようになっており、吸気通路１６には燃焼室１５内に吸入される吸入空気を加熱するための電気ヒータとしてのインテークヒータ１７が設けられている。このインテークヒータ１７は、正特性（ＰＴＣ）サーミスタの自己温度制御特性を利用したヒータよりなり、所定の温度以上になるとその抵抗値が急激に上昇する性質を持っており、自動的に発熱量が制御され、ニクロム線ヒータのように赤熱することがなく所定の温度で自己温度制御ができるようになっている。本実施の形態では、このインテークヒータ１７は、電子制御装置３０によって制御されるヒータ用リレー１８によって通電駆動される。ヒータ用リレー１８は電子制御装置３０からの制御信号に基づいてインテークヒータ１７を駆動するための駆動電圧を出力するとともに、通電確認信号を電子制御装置３０に出力するようになっている。この通電確認信号は、インテークヒータ１７の電流値に基づく信号であり、インテークヒータ１７の故障を検出することができるようになっている。
【００１８】
シリンダヘッド１１には、燃焼室１５内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２０が、各気筒に対応してそれぞれ設けられている。燃料噴射弁２０には、燃料噴射ポンプ２１から適時、機関の運転状態に応じた量の燃料が圧送されている。燃料噴射ポンプ２１には周知の電磁スピル弁２２が設けられている。この電磁スピル弁２２は、例えば常開型の電磁弁であり、この電磁スピル弁２２は、電子制御装置３０によって制御される駆動回路２３によって通電駆動される。駆動回路２３は電子制御装置３０からの制御信号に基づいて電磁スピル弁２２を駆動するための駆動電圧を出力するとともに、異常検出手段を構成し、噴射確認信号を電子制御装置３０に出力するようになっている。この噴射確認信号は、電磁スピル弁２２の電流値に基づく信号であり、電磁スピル弁２２の故障を検出することができるようになっている。そして、電磁スピル弁２２への非通電時には燃料噴射ポンプ２１から燃料噴射弁２０への燃料の圧送が停止される。一方、この電磁スピル弁２２への通電時には、燃料噴射弁２０への燃料の圧送が許容されるようになる。すなわち、電子制御装置３０は、燃料噴射ポンプ２１による噴射開始前に、電磁スピル弁２２に通電して燃料噴射弁２０への燃料の圧送を許容すると共に、同圧送に基づく燃料噴射量が適宜算出される要求噴射量に対応する期間（時間）となったときに、同電磁スピル弁２２への通電を停止することで、ディーゼルエンジンＥの燃料噴射を停止するようにしている。
【００１９】
ディーゼルエンジンＥには、機関運転状態を検出するための各種センサが設けられている。燃料噴射ポンプ２１にはディーゼルエンジンＥのエンジン回転数を検出するための回転数センサ２４が設けられている。また、シリンダブロック１３には、ディーゼルエンジンＥの冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温検出手段としての水温センサ２５が設けられている。
【００２０】
これら各センサ２４，２５から出力される検出信号、ヒータ用リレー１８の通電確認信号及び駆動回路２３の噴射確認信号はいずれも、電子制御装置３０に入力される。この電子制御装置３０は通電制御手段、停止手段及び異常検出手段を構成し、これらの信号に基づいて電磁スピル弁２２を駆動することにより燃料噴射に係る制御を実行するとともに、機関始動時においてインテークヒータ１７の通電制御を実行する。また、電子制御装置３０は、こうした燃料噴射制御及び通電制御を実行するためのプログラムや演算用マップ、制御の実行に際して算出されるデータ等を記憶保持するメモリ３１を備えている。
【００２１】
電子制御装置３０は、イグニッションスイッチ２６がオン操作されることで、ディーゼルエンジンＥを始動させるための制御を開始する。
また、電子制御装置３０は、インテークヒータ１７の通電制御を実行して吸入空気を加熱することにより、燃料の霧化を促進するようになっている。このインテークヒータ１７の通電制御は、始動時における機関温度、すなわち始動時の冷却水温に応じて設定された加熱終了温度に達するまでの期間において実行されるようになっている。この加熱終了温度は、図３に実線で示すように、始動時水温が低いほど低い値に設定されるとともに、始動時水温に対する加熱終了温度までの上昇量は始動時水温が低いほど大きな値に設定されている。例えば、始動時水温が−２５℃の場合には加熱終了温度は０℃に設定されており、水温上昇量は２５℃となっている。また、始動時水温が０℃の場合には加熱終了温度は２０℃に設定され、水温上昇量は２０℃となっている。エンジンＥの運転に伴って始動時水温から加熱終了温度まで上昇したときには、燃焼室１５壁面の温度は噴射された燃料を霧化することができる温度になっているため、このようにエンジンＥの始動時水温に応じてそれぞれ加熱終了温度を設定することができる。
【００２２】
また、電子制御装置３０は、駆動回路２３の噴射確認信号に基づいて燃料噴射ポンプ２１の異常が検出されたり、ヒータ用リレー１８の通電確認信号に基づいてインテークヒータ１７の故障が検出されたりすると、冷却水温に関わらず、インテークヒータ１７の通電制御を停止するようになっている。これは、ディーゼルエンジンＥの始動時において、燃料噴射ポンプ２１に異常があって燃料が噴射されないような場合にはディーゼルエンジンＥを始動させることはできず、このような場合にインテークヒータ１７を駆動させて無駄な電力消費が増加するのを抑制するためである。
【００２３】
続いて、以上のように構成されるディーゼルエンジンＥにおけるインテークヒータのＯＦＦ制御について説明する。
図２は、このインテークヒータのＯＦＦ制御の処理手順を示すフローチャートである。このＯＦＦ制御は、電子制御装置３０によって所定時間毎の時間割り込み処理として実行される。
【００２４】
この処理に際して、まず、イグニッションスイッチ２６がオンされると、通電制御カウンタにインテークヒータ１７の通電時間が設定され、時間の経過とともにこの通電時間が減算される。
【００２５】
そして、ステップ１００において、インテークヒータ１７の残り通電時間が０か否かが判断される。残り通電時間が０である場合にはステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされ、インテークヒータ１７の通電が停止され、本ルーチンが終了される。ステップ１００で残り通電時間が０でない場合にはステップ１１０に進む。
【００２６】
ステップ１１０では現在の冷却水温が図３に破線で示す暖機終了判定値（本実施形態では４０℃）より大きいか否かが判定される。冷却水温が暖機終了判定値より大きい場合には、噴射された燃料の霧化のために吸入空気を加熱する必要がなくなっており、ステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされ、インテークヒータ１７の通電が停止される。冷却水温が暖機終了判定値以下である場合にはステップ１２０に進む。
【００２７】
ステップ１２０において、駆動回路２３の噴射制御信号に基づいて電磁スピル弁２２が故障しているか否かが判断される。電磁スピル弁２２が故障している場合にはステップ１６０に移行し、電磁スピル弁２２が故障していない場合にはステップ１３０に進む。
【００２８】
ステップ１６０ではイグニッションスイッチ２６からスタータＯＮの信号が出力されているか否かが判断される。スタータＯＮの信号が出力され図示していないスタータによりディーゼルエンジンＥがクランキングされていても、電磁スピル弁２２が故障しているので燃料噴射を行えずディーゼルエンジンＥを始動することができないため、ステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされ、インテークヒータ１７の通電が停止される。
【００２９】
ステップ１３０において、エンジンＥの回転速度ＮＥが所定値ｎ０より大きいか否かが判断される。エンジンＥの回転速度ＮＥが所定値ｎ０より大きい場合にはステップ１７０に移行し、回転速度ＮＥが所定値ｎ０以下の場合にはステップ１４０に進む。
【００３０】
ステップ１７０では現在の冷却水温が内燃機関の始動時水温に応じた加熱終了温度より大きいか否かが判断される。現在の冷却水温がその加熱終了温度より大きい場合にはステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされ、インテークヒータ１７の通電が停止される。現在の冷却水温がその加熱終了温度以下の場合にはステップ１４０に進む。
【００３１】
ステップ１４０では現在のバッテリ電圧が所定値Ｖ０以下か否かが判断される。バッテリ電圧が所定値Ｖ０以下である場合にはオールタネータによる発電が困難になるため、ステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされ、インテークヒータ１７の通電が停止される。現在のバッテリ電圧が所定値Ｖ０より大きい場合には、ステップ１５０に進む。
【００３２】
ステップ１５０において、ヒータ用リレー１８の通電確認信号に基づいてインテークヒータ１７が故障しているか否かが判断される。インテークヒータ１７が故障している場合には、ステップ１８０に移行してヒータ用リレー１８がオフされる。インテークヒータ１７が故障していない場合には本ルーチンを一旦終了する。
【００３３】
以上説明した態様をもってエンジン始動時のインテークヒータの通電制御を実行する本実施形態の始動補助装置によれば、以下の効果を得ることができる。
・  本実施形態では、エンジンＥの始動時水温に応じてそれぞれ加熱終了温度を設定し、その加熱終了温度は、エンジンＥの始動時の冷却水温が低いほど低い値に設定するとともに、各始動時水温に対する加熱終了温度までの上昇量は始動時水温が低いほど大きな値に設定した。そして、エンジンＥの冷却水温がその加熱終了温度に達するまでの期間においてインテークヒータ１７を駆動させるようにした。従って、本実施形態では、冷却水温が暖機終了判定値に達するまでインテークヒータ１７を通電駆動しなくて済み、インテークヒータ１７での無駄な消費電力を低減することができる。また、インテークヒータ１７を駆動するヒータ用リレー１８の通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレー１８は小型で安価なものとすることができる。
【００３４】
・  本実施形態では、ディーゼルエンジンＥの始動時において燃料噴射ポンプ２１（電磁スピル弁２２）の異常が検出されると、ディーゼルエンジンＥの冷却水温に関わらず、インテークヒータ１７の駆動を停止するようにした。このように燃料噴射ポンプ２１の異常によって燃料が噴射されない場合にはエンジンＥを始動することができないが、インテークヒータ１７の駆動を停止することによってインテークヒータ１７での無駄な消費電力をなくすことができるとともに、ヒータ用リレー１８の通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレー１８は小型で安価なものとすることができる。
【００３５】
・  本実施形態では、ディーゼルエンジンＥの始動時においてインテークヒータ１７の異常が検出されると、ディーゼルエンジンＥの冷却水温に関わらず、インテークヒータ１７の駆動を停止することができ、ヒータ用リレー１８の通電時間を短くすることができ、ヒータ用リレー１８は小型で安価なものとすることができる。
【００３６】
・  本実施形態では燃料供給装置は電子制御装置３０の制御信号に基づいて燃料を噴射する燃料噴射ポンプ２１（電磁スピル弁２２）であるため、駆動回路２３からの信号を用いて容易かつ直接的に電磁スピル弁２２の異常を検出することができる。
【００３７】
なお、実施の形態は次のように変更してもよく、その場合でも同様の作用および効果を得ることができる。
・  上記実施形態では、電気ヒータとして吸気通路１６において吸入空気を加熱するインテークヒータ１７を備えたディーゼルエンジンＥに具体化したが、燃焼室１５内において吸入空気を加熱するグローヒータを備えたディーゼルエンジンに具体化してもよい。
【００３８】
・  上記実施形態では、内燃機関としてのディーゼルエンジンに具体化したが、ガソリンエンジンに具体化してもよい。また、ガソリンエンジンに実施する場合、燃料供給装置は燃料噴射式であってもよいし、キャブレター式であってもよい。
【００４０】
・  上記実施形態におけるステップ１２０〜１７０の処理順序を任意に変更して実施するようにしてもよい。
次に、上記各実施形態から把握できる他の技術的思想を、以下に記載する。
【００４１】
・  請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の始動補助装置において、
前記電気ヒータは内燃機関の吸気通路及び燃焼室のいずれかに設けられている内燃機関の始動補助装置。
【００４２】
・  請求項４に記載の内燃機関の始動補助装置において、前記燃料噴射装置は、高圧燃料を吐出する燃料噴射ポンプと、筒内噴射用の燃料噴射弁と、燃料噴射ポンプと燃料噴射弁とを連通する供給通路上に設けられかつ制御信号に基づいて燃料噴射ポンプから吐出される高圧燃料を逃がすスピル弁とを備えるものであり、前記異常検出手段は前記スピル弁が制御信号に応じて動作しないことを検出するものである内燃機関の始動補助装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のディーゼル機関を示す概略構成図。
【図２】同実施形態におけるインテークヒータＯＦＦ制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態における始動時水温と加熱終了温度との関係を示すマップ。
【符号の説明】
１１…シリンダヘッド、１２…シリンダ、１３…シリンダブロック、１４…ピストン、１５…燃焼室、１６…吸気通路、１７…電気ヒータとしてのインテークヒータ、１８…ヒータ用リレー、２１…燃料供給装置としての燃料噴射ポンプ、２２…電磁スピル弁、２３…異常検出手段を構成する駆動回路、２４…回転数センサ、２５…水温検出手段としての水温センサ、２６…イグニッションスイッチ、３０…通電制御手段、停止手段及び異常検出手段としての電子制御装置、Ｅ…内燃機関としてのディーゼルエンジン。
【図１】
0003740913.tif 000002
【図２】
0003740913.tif 000003
【図３】
0003740913.tif 000004