(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転変動を検出する回転変動検出手段と、該回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動に基づきパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを決定する噴射パターン決定手段とを備え、
該噴射パターン決定手段は、上記回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動が大から小となるに従って、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を徐々に狭めて最終的にはメイン噴射のみとすると共に、パイロット噴射の噴射量を徐々に増加させるものであることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
上記噴射パターン決定手段は、回転変動に関しての複数のしきい値と各しきい値に対応した複数の燃料噴射パターンとを記憶しており、上記回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動を上記各しきい値と比較して燃料噴射パターンの一つを選択するものである請求項１記載のエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
上記回転変動検出手段は、現在から所定時間前までのエンジン回転数の最大値と最小値との差を回転変動の値とするものである請求項１又は２記載のエンジンの燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置等に適用されるエンジンの燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置では、エンジン始動時にパイロット噴射とメイン噴射とからなる多段噴射を行い、筒内温度の低下や失火を防止している。また、主に冷却水温の変化に応じて噴射パターンを変更する制御も行っている。これは図６に示すようなマップに従い、水温とエンジン回転数との関係から複数種（図示例は２種）の燃料噴射パターンのうち一つを選択するというものである。例えば図示例では、１回の全噴射量のうちパイロット噴射の占める噴射量割合をパターン２よりパターン１の方を少なくしている。なお従来技術としては特開平6-33812 号公報及び特開平5-86932 号公報に開示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような水温に基づく噴射パターンの変更制御も、実際はエンジンの始動制御として必ずしも最適なものではなかった。
【０００４】
そこで、本発明は従来と異なる新規な観点から創案され、特にエンジン始動時において最適制御を行い得るエンジンの燃料噴射装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの燃料噴射装置は、エンジンの回転変動を検出する回転変動検出手段と、該回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動に基づきパイロット噴射及びメイン噴射の燃料噴射パターンを決定する噴射パターン決定手段とを備え、該噴射パターン決定手段は、上記回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動が大から小となるに従って、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を徐々に狭めて最終的にはメイン噴射のみとすると共に、パイロット噴射の噴射量を徐々に増加させるものである。
【０００６】
本発明は、エンジン始動時の回転変動に着目し、これに基づき燃料噴射パターンを決定するものである。図７に示すように、スタータをONにするとエンジンが回転し出すが（期間▲１▼）、ある気筒で初爆が入ると回転変動が急激に大きくなる（期間▲２▼）。これはある気筒のみ火が入って他の気筒に火が入ってない状態となるからである。残りの気筒に火が入っていくにつれ、回転変動が徐々に小さくなり、エンジン回転も上昇していく（期間▲３▼）。そしてやがて燃焼が安定してくると完爆となり（期間▲４▼）、回転変動も僅かとなり、エンジン回転数は所定のアイドリング回転数に近付いていく。
【０００７】
このように、回転変動を検出すればエンジンの実際の運転状態を直接知ることができるので、これに基づき噴射パターンの変更制御を行うことで、最適なエンジン始動制御を行うことができる。
【０００８】
なお、上記噴射パターン決定手段は、回転変動に関しての複数のしきい値と各しきい値に対応した複数の燃料噴射パターンとを記憶しており、上記回転変動検出手段によって検出されたエンジンの回転変動を上記各しきい値と比較して燃料噴射パターンの一つを選択するものであるのが好ましい。
【０００９】
また、上記回転変動検出手段は、現在から所定時間前までのエンジン回転数の最大値と最小値との差を回転変動の値とするものであるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図２は本発明が適用されるディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射装置を示す。図示するように本装置は高圧燃料を貯留しておくコモンレール（蓄圧室）１を備え、ここで貯留した高圧燃料を適宜インジェクタ２から各気筒毎に噴射するようになっている。インジェクタ２は電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）３によりON/OFF制御される。燃料タンク４の燃料はフィードポンプ５で高圧ポンプ６へと送られ、高圧ポンプ６で所定の高圧まで加圧された後コモンレール１に送られる。エンジン運転状態に応じてコモンレール圧を制御する必要があるため、ＥＣＵ３はコモンレール圧センサ７の出力等に応じ、高圧ポンプ６吐出側の電磁制御弁８を開閉制御する。
【００１２】
ＥＣＵ３は、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づきエンジンの燃料噴射量、噴射時期等を制御する。このためＥＣＵ３には、エンジンのクランク角を検出するためのクランク角センサ９、エンジン負荷を検出するためのアクセル開度センサ１０、スタータのON/OFFを検出するためのスタータスイッチ１１及び冷却水温を検出するための冷却水温センサ１２等、各種センサが接続されている。ＥＣＵ３は、クランク角センサ９から出力されてくるクランクパルスに基づきエンジン回転数を算出するようになっている。
【００１３】
次に、本装置によるエンジンの始動制御、特に燃料噴射パターンの決定方法について説明する。なお図３に図７の一部を拡大して示す。
【００１４】
図１はＥＣＵ３によって実行されるエンジン始動制御の内容を示す。このフローは所定のクランク角毎に、或いは所定の制御時間毎に繰り返し実行される。
【００１５】
先ずＥＣＵ３はステップ２１で回転変動ΔＮを算出する。即ち、図３に示すようにＥＣＵ３は、現在から所定時間ΔＴ（例えば 0.5〜1 ｓ）前までの間のエンジン回転数の最大値ＮE max と最小値ＮE min とを求め、これらの差ＮE max −ＮE min を回転変動の値ΔＮとする。
【００１６】
次に、ステップ２２で、初爆フラグがONか否かを判断する。これは図３に示すように、期間▲１▼の回転変動が期間▲２▼の回転変動より小さいことに着目し、期間▲１▼の回転変動（モータリング変動）のおおよその値Ｅを予め実機試験等で求め、設定値として記憶しておき、初めてΔＮ＞ 1.5Ｅとなったとき、初爆フラグをOFF からONにする、というものである。詳しくは後述するが、この初爆判断により、初爆以降の燃料噴射パターン変更制御を円滑に行え、且つ初爆前にはこれに相応しいベースパターンで燃料噴射を実行できる（ステップ２５）。
【００１７】
初爆フラグがONのときはステップ２３に進み、エンジン回転数ＮE が所定の設定回転数ＮEI（ここでは2000rpm ）以下か否かを判断する。これはエンジン回転数ＮE が低回転で、実質アイドリング中であり、始動制御が必要な状況か否かを判断するためである。ＮE ＞ＮEIのときは始動制御を中止し、ＮE ≦ＮEIのときは次のステップ２４に進む。
【００１８】
ステップ２４以降では、回転変動ΔＮの大きさに応じて最適な燃料噴射パターンを選択し、この燃料噴射パターンに従って燃料噴射を実行するという制御を行う。
【００１９】
ＥＣＵ３は、図５に示すような複数種、ここでは４種の燃料噴射パターンを記憶している。ベースパターン、パターン１及びパターン２は、１回の全噴射量をパイロット噴射とメイン噴射との２回に分けて噴射する二段階噴射である。ベースパターンからパターン２にいくにつれ、パイロット噴射とメイン噴射との間隔は近付く傾向にあり、噴射量割合もパイロット噴射分が増加する傾向にある。パターン３は１回の全噴射量を１回の噴射で行う通常噴射である。各パターンの噴射時期と噴射量割合を次表に示す。
【００２０】
【表１】
0003852217.tif 000002
【００２１】
一方、ＥＣＵ３は図４に示すように複数（ここでは３つ）の回転変動のしきい値Ａ，Ｂ，Ｃを記憶しており、これらしきい値Ａ，Ｂ，Ｃと実際の回転変動の値ΔＮとを比較して、４種の燃料噴射パターンから一つを選択するようになっている。しきい値の値はここではＡ＝300rpm，Ｂ＝200rpm，Ｃ＝100rpmである。
【００２２】
図１に示すように、ステップ２４でΔＮ≧Ａのときは、ステップ２５でベースパターンを選択する。ステップ２４でΔＮ＜Ａのときは、ステップ２６に進んでΔＮ≧Ｂか否かを判断する。ΔＮ≧Ｂのときはステップ２７に進んでパターン１を選択し、ΔＮ＜Ｂのときはステップ２８に進んでΔＮ≧Ｃか否かを判断する。ΔＮ≧Ｃのときはステップ２９に進んでパターン２を選択し、ΔＮ＜Ｃのときはステップ３０に進んでパターン３を選択する。こうして燃料噴射パターンが決まったならば、このパターンに従って各気筒毎に燃料噴射を実行する。
【００２３】
なお、ステップ２２で初爆フラグがOFF のときは、ステップ２５に進んでベースパターンを選択する。
【００２４】
この噴射パターン決定方法の基本的な考え方は以下の通りである。まず、エンジンをスタータで回している初爆前は、着火が最も困難な状況なので、いきなりの多量噴射で筒内温度を急減させぬよう、最少のパイロット噴射量を与え、TDC 付近で残量を噴射する。一方、初爆後は力を出すために、回転変動の減少につれパイロット噴射量を少しずつ増やし、噴射時期も最適時期に近付けていく。ただし回転変動の比較的大きいうちは、燃焼を安定させるためパイロット噴射を行う。回転変動が小さくなれば、燃焼が安定したことになるから、パイロット噴射が不要となり、メイン噴射のみで回転を上げていくことができる。
【００２５】
このように、実際のエンジンの回転変動に応じて噴射パターンを変えるので、最適なエンジン始動制御が可能となり、初爆を早めると同時に完爆までの時間を短縮し、始動性を大幅に改善できる。そして始動時の排ガス特性（白煙）も改善できる。
【００２６】
また、本制御は水温によらずエンジンの回転変動のみによるので、始動時のみならず通常運転時にも使用でき、広範囲な使用が可能である。
【００２７】
なお、特開平6-33812 号公報及び特開平5-86932 号公報には、水温や瞬時回転数等に基づき噴射パターンを決定する方法が開示されている。しかしこれだと、エンジンの回転変動を抑えるため水温等の各種パラメータを最適化しなければならない。そこで、本案ではむしろ結果としての回転変動そのものを直接検知し、これを噴射パターンに反映させている。よって、水温や瞬時回転数等の複数のパラメータを基に噴射パターンを決定する従来方法より、回転変動のみで噴射パターンを決定する本案は、制御がシンプルで制御上大変有利である。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態は他にも種々考えられる。例えば、本発明はコモンレール式燃料噴射装置に限らず、あらゆるタイプの燃料噴射装置に適用できる。しきい値と燃料噴射パターンの数も上述のような３つ、４種に限られず、適宜増減が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３０】
（１）  最適なエンジン始動制御が可能となり、始動性を改善できる。
【００３１】
（２）  広範囲なエンジン運転状態で使用できる。
【００３２】
（３）  制御がシンプルで制御上大変有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジンの燃料噴射装置の始動制御の内容を示すフローチャートである。
【図２】エンジンの燃料噴射装置の構成図である。
【図３】エンジン始動時の回転変動の様子を示し、図７の部分拡大図である。
【図４】回転変動のしきい値とこれに対応した燃料噴射パターンとを示すグラフである。
【図５】燃料噴射パターンを図示したグラフである。
【図６】従来のエンジン始動時の燃料噴射パターン決定方法を示すマップである。
【図７】エンジン始動時の回転変動の様子を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ  回転変動のしきい値
ＮE   エンジン回転数
ＮE max   最大値
ＮE min   最小値
ΔＮ  回転変動
ΔＴ  所定時間
【図１】
0003852217.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003852217.tif 000005
【図４】
0003852217.tif 000006
【図５】
0003852217.tif 000007
【図６】
0003852217.tif 000008
【図７】
0003852217.tif 000009