JP2001115885A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 早期暖機のため、エンジン冷却系統から高温
の冷却水の一部を導入して蓄熱状態で保管し、エンジン
始動時に保管してある冷却水をエンジン冷却系統へ供給
する蓄熱器等のエンジン冷却水温上昇促進手段を備える
ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射時期および燃料
噴射量を適正化する。 【解決手段】 冷却水温Ｔｗに応じて主噴射時期進角量
ΔＩＴを設定する（１１０）。潤滑油温Ｔｒに応じて主
噴射量増量基本値ΔＱｆ０を設定する（１２０）。ま
た、冷却水温Ｔｗに応じてパイロット噴射時期とパイロ
ット噴射量とを設定し制御する（１４０）。冷却水温Ｔ
ｗと潤滑油温Ｔｒとの差が所定値Ｔ０以上の場合に、前
記主噴射時期進角量ΔＩＴに応じて前記主噴射量増量基
本値ΔＱｆ０に対する補正係数αを設定して、主噴射量
増量値ΔＱｆ＝ΔＱｆ０×αを求める（１５０〜２０
０）。

Description

【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
ンの制御装置に関し、特にエンジンの早期暖機のための
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの暖機促進を図るため、特開平
１０−７７８３９号公報に見られるように、高温のエン
ジン冷却水を蓄熱構造を有する蓄熱器に蓄え、次回のエ
ンジン始動時に蓄熱器内の高温のエンジン冷却水を用い
て暖機運転の促進を図る冷却回路が提案されている。

【０００３】一方、従来から、特開平８−１２１１９５
号公報に見られるように、低温始動時にエンジン条件に
応じて燃料噴射量を増量し、始動を容易にすることが行
われている。この場合、エンジン条件としては、冷却水
温、潤滑油温、大気温度のいずれかを用いることになっ
ている。また、低水温時には燃焼室温度が低く着火遅れ
期間が増大するため、水温に応じて燃料噴射時期を進角
補正し、失火および白煙を抑制することが一般的に行わ
れている。

【０００４】ここで、前記特開平１０−７７８３９号公
報に記載の蓄熱器のような暖機促進手段（エンジン冷却
水温上昇促進手段）を有するディーゼルエンジンの燃料
噴射制御を考えてみる。

【０００５】蓄熱器内の冷却水が高温を保持していると
きの始動では、蓄熱器から高温の冷却水が流れ込むこと
により、エンジン本体の冷却水温は速やかに上昇するも
のの、潤滑油温の上昇は遅く、冷却水温に比べて潤滑油
温がかなり低い運転状態となる。

【０００６】この場合、冷却水温は暖機状態に近いた
め、燃焼室温度も高く、着火遅れ期間も暖機状態に近
い。従って、燃料噴射時期の進角量は少なくてよい。し
かし、潤滑油温は低いため、エンジン本体のフリクショ
ンは大きい。従って、燃料噴射量については大きな増量
が必要となる。

【０００７】このように、蓄熱器のような暖機促進手段
を有するディーゼルエンジンにおいては、燃料噴射時期
を冷却水温に応じて、また、燃料噴射量を潤滑油温に応
じて制御することが望ましい。

【０００８】また、次回の始動までの放置時間が長い
と、蓄熱器内の冷却水の温度低下により、始動時の冷却
水温が潤滑油温と同様、外気温相当まで下がってしま
う。このように、蓄熱器を用いるエンジンでは、始動時
および暖機中において、冷却水と潤滑油との温度差は一
様な関係を持たない。例えば、潤滑油温が同じ２０℃の
場合でも、蓄熱状態により、冷却水温が６０℃になる場
合と、２０℃になる場合とがあり得る。

【０００９】この場合、燃料噴射量を潤滑油温に応じて
設定すると同じ噴射量となるが、冷却水温が異なるた
め、燃料噴射時期は異なる設定となる。ところが、燃料
噴射量からエンジンの発生する出力に変換できる割合、
すなわち燃料消費率は、燃料噴射時期と冷却水温（燃焼
室壁温）とによって変化するため、潤滑油温のみに応じ
て燃料噴射量を制御した場合、要求されるトルクに対し
て、燃料噴射量が少なすぎて運転性の悪化を招いたり、
逆に、燃料噴射量が多すぎて黒煙および白煙の発生を招
くという問題がある。

【００１０】このような問題に対して、前記特開平８−
１２１１９５号公報に記載の従来の燃料噴射制御では、
燃料噴射量および燃料噴射時期の制御に対して、エンジ
ンの暖機状態を代表させる温度の定義が明確になってお
らず、また、燃料噴射時期の違いによる燃料消費率の差
を燃料噴射量の設定に反映するような技術は無かった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題に鑑み、早期暖機のためのエンジン冷却水温
度上昇促進手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、
燃料噴射時期および燃料噴射量の制御を適正化すること
により、運転性の悪化や黒煙・白煙の悪化を防止するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、早期暖機のためのエンジン冷却水温上昇促
進手段を備えるディーゼルエンジンの制御装置におい
て、図１（Ａ）に示すように、エンジン冷却水温に応じ
て燃料噴射時期進角量を設定する燃料噴射時期進角量設
定手段と、エンジン潤滑油温に応じて燃料噴射量増量値
を設定する燃料噴射量増量値設定手段と、エンジン冷却
水温とエンジン潤滑油温との差が所定値以上の場合に、
前記燃料噴射時期進角量に応じて前記燃料噴射量増量値
に対する補正値を設定して、前記燃料噴射量増量値を補
正する補正手段と、を設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項２に係る発明では、早期暖機のため
のエンジン冷却水温上昇促進手段を備え、燃料の主噴射
に先立ってパイロット噴射を行うディーゼルエンジンの
制御装置において、図１（Ｂ）に示すように、エンジン
冷却水温に応じてパイロット噴射時期とパイロット噴射
量とを制御するパイロット噴射制御手段と、エンジン冷
却水温に応じて主噴射時期進角量を設定する主噴射時期
進角量設定手段と、エンジン潤滑油温に応じて主噴射量
増量値を設定する主噴射量増量値設定手段と、を設けた
ことを特徴とする。

【００１４】請求項３に係る発明では、請求項２に係る
発明の構成に加え、エンジン冷却水温とエンジン潤滑油
温との差が所定値以上の場合に、前記主噴射時期進角量
に応じて前記主噴射量増量値に対する補正値を設定し
て、前記主噴射量増量値を補正する補正手段を設けたこ
とを特徴とする（図１（Ｂ）参照）。

【００１５】ここで、前記エンジン冷却水温上昇促進手
段としては、請求項４に係る発明のように、エンジン冷
却系統から高温の冷却水の一部を導入して蓄熱状態で保
管し、エンジン始動時に保管してある冷却水をエンジン
冷却系統へ供給する蓄熱器を含んで構成されるものであ
ってもよいし、請求項５に係る発明のように、エンジン
冷却水を加熱するヒータを含んで構成されるものであっ
てもよい。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、冷却水温
上昇促進手段の作動状況（蓄熱器内の冷却水の蓄熱状態
や、ヒータの状態）によって、冷却水温と潤滑油温との
差が異なる場合でも、適切に燃料噴射量を設定できるた
め、運転性の悪化や黒煙・白煙の悪化を招くことが無
い。

【００１７】請求項２に係る発明によれば、パイロット
噴射を行う場合に、冷却水温に応じてパイロット噴射時
期、パイロット噴射量、および、主噴射時期を制御する
ので、主噴射燃料が着火するときの筒内温度を適切に設
定できるので主噴射での失火を招くことが無い。また、
主噴射量を潤滑油温に応じて制御するので、エンジン本
体のフリクションに応じて適切な燃料噴射量が設定で
き、運転性の悪化や黒煙・白煙の悪化を招くことが無
い。

【００１８】請求項３に係る発明によれば、請求項２に
係る発明の効果に加え、冷却水温と潤滑油温との差に応
じて、主噴射量を補正できるため、更に運転性およびエ
ミッションが向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図２は本発明の一実施形態を示すディーゼ
ルエンジンの構成図であり、先ずこれについて説明す
る。

【００２０】エンジン本体１にはエンジン冷却水入口管
２およびエンジン冷却水出口管３が接続されている。ま
た、早期暖機を目的としたエンジン冷却水温上昇促進手
段として、蓄熱器４が設けられており、エンジン冷却水
出口管３から流出する高温のエンジン冷却水の一部を蓄
熱器冷却水導入管５から導いて蓄え、エンジン始動時に
蓄熱器冷却水排出管６からエンジン冷却水入口管２へ保
温された冷却水を導くようになっている。

【００２１】エンジン本体１の各気筒には燃料噴射ノズ
ル７が取付けられている。この燃料噴射ノズル７へは、
コモンレール（燃料蓄圧配管）８から高圧燃料が供給さ
れる。コモンレール８へは、エンジン駆動されるサプラ
イポンプ９から高圧燃料が圧送される。

【００２２】ここにおいて、燃料噴射ノズル７の噴射時
期および噴射量は、コントロールユニット１０からの信
号により制御され、コントロールユニット１０には、図
示しないアクセル開度センサ、エンジン回転数センサ等
の他、冷却水温センサ１１および潤滑油温センサ１２か
ら信号が入力されている。

【００２３】冷却水温センサ１１は、エンジン冷却水出
口管３に取付けられて、冷却水温Ｔｗを検出する。潤滑
油温センサ１２はエンジン本体１に取付けられて、エン
ジン本体１の潤滑油温Ｔｒを検出する。

【００２４】次に本実施形態における燃料噴射制御につ
いて説明する。図３はエンジン始動から暖機にいたるま
での間の燃料噴射制御を示すフローチャートである。

【００２５】ステップ１００では、冷却水温センサ１１
より冷却水温Ｔｗを、潤滑油温センサ１２より潤滑油温
Ｔｒを読込む。尚、始動開始時には、読込んだ冷却水温
Ｔｗ、潤滑油温Ｔｒを、それぞれ始動時水温Ｔｗ０、始
動時油温Ｔｒ０として、記憶保持する。

【００２６】ステップ１１０では、図４のテーブルを水
温Ｔｗで参照し、低温時ほど大きく、主噴射時期進角量
ΔＩＴを設定する。この部分が燃料噴射時期進角量設定
手段又は主噴射時期進角量設定手段に相当する。

【００２７】ステップ１２０では、図５のテーブルを油
温Ｔｒで参照し、低温時ほど大きく、主噴射量増量基本
値ΔＱｆ０を設定する。この部分が燃料噴射量増量値設
定手段又は主噴射量増量値設定手段に相当する。

【００２８】ステップ１３０では、アクセル開度、エン
ジン回転数、水温等の情報から現在の運転状態が、パイ
ロット噴射許可条件を充たしているかどうかを判定し、
パイロット噴射許可条件である場合のみ、次のステップ
１４０を実行する。

【００２９】ステップ１４０では、図６のテーブルを水
温Ｔｗで参照し、低温時ほど進角側に、パイロット噴射
時期を設定すると共に、図７のテーブルを水温Ｔｗで参
照し、低温時ほど増量側に、パイロット噴射量を設定す
る。この部分がパイロット噴射制御手段に相当する。

【００３０】ステップ１５０では、油温Ｔｒに基づい
て、基本水温Ｔｗｂを算出する。ここにいう基本水温Ｔ
ｗｂとは、蓄熱器内の冷却水温が潤滑油温と同等程度ま
で下がっていた場合における冷却水温に相当する値であ
る。

【００３１】具体的には、現在の油温Ｔｒとエンジン始
動時油温Ｔｒ０との差（Ｔｒ−Ｔｒ０）から、図８のテ
ーブルを参照して、基本水温上昇分ΔＴｗを求め、エン
ジン始動時水温Ｔｗ０に基本水温上昇分ΔＴｗを加算し
て、基本水温Ｔｗｂ（＝Ｔｗ０＋ΔＴｗ）を求める。

【００３２】ステップ１６０では、図４の水温Ｔｗ−主
噴射時期進角量ΔＩＴのテーブルを用いて、基本水温Ｔ
ｗ０より、基本進角量ΔＩＴ０を求める。ステップ１７
０では、図９のマップを用いて、水温Ｔｗと、噴射時期
進角量の差（実際の水温Ｔｗから求めた主噴射時期進角
量ΔＩＴと基本水温Ｔｗ０から求めた基本進角量ΔＩＴ
０との差）ΔＩＴ−ΔＩＴ０とから、前記主噴射量増量
基本値ΔＱｆ０に対する補正値として、主噴射量増量補
正係数αを求める。この主噴射量増量補正係数αは、主
噴射時期進角量による燃料消費率の変化を反映させる目
的で使用する。

【００３３】ステップ１８０では、水温Ｔｗと油温Ｔｒ
との差（Ｔｗ−Ｔｒ）が所定値Ｔ０以上か否かを判定
し、前記差（Ｔｗ−Ｔｒ）が所定値Ｔ０より小さい場合
には、ステップ１９０に進み、前記主噴射量増量補正係
数αを１とする。これは、長期間の放置等により蓄熱器
内の冷却水温が低下した場合など、エンジン冷却水温の
上昇代が小さい場合における過補正を防止するためであ
る。

【００３４】最後にステップ２００では、主噴射量増量
値ΔＱｆを、主噴射量増量基本値ΔＱｆ０と主噴射量増
量補正係数αとの積により求める（ΔＱｆ＝ΔＱｆ０×
α）。ここで、ステップ１５０〜２００の部分が補正手
段に相当する。

【００３５】上記のように求めた主噴射時期進角量ΔＩ
Ｔは、アクセル開度、エンジン回転数、大気圧等から求
める要求主噴射時期に加算される形で使用される。同様
に、主噴射量増量値ΔＱｆは、アクセル開度、エンジン
回転数、大気圧等から求める要求主噴射量（又は最大主
噴射量制限値）に加算される形で使用される。尚、図３
のフローチャートに基づく燃料噴射制御は、エンジンが
停止されるまで繰り返し行われる。

【００３６】上記実施形態によれば、主噴射時期（主噴
射時期進角量）、パイロット噴射時期およびパイロット
噴射量をエンジン冷却水温に応じて設定するため、燃焼
室壁温の変化に応じて燃焼状態を適切に制御できるた
め、失火および白煙の発生や過進角によるディーゼルノ
ック音の発生を防止することができる。

【００３７】また、主噴射量（主噴射量増量値）を潤滑
油温により設定し、さらに主噴射時期進角による燃料消
費率の変化を見込んで増量値を補正するため、エンジン
フリクションと燃焼状態とに応じて過不足無く燃料噴射
量を設定できるため、運転性の悪化や黒煙、白煙の発生
を抑制することができる。

【００３８】尚、早期暖機を目的とするエンジン冷却水
温上昇促進手段としては、エンジン冷却水を加熱する燃
焼式又は電気式のヒータを用いるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図

【図２】 本発明の一実施形態を示すディーゼルエンジ
ンの構成図

【図３】 燃料噴射制御の内容を示すフローチャート

【図４】 主噴射時期進角量を設定するテーブルの概略
図

【図５】 主噴射量増量基本値を設定するテーブルの概
略図

【図６】 パイロット噴射時期を設定するテーブルの概
略図

【図７】 パイロット噴射量を設定するテーブルの概略
図

【図８】 基本水温の算出に用いるテーブルの概略図

【図９】 主噴射量増量補正係数を設定するマップの概
略図

【符号の説明】

１ エンジン本体 ２ エンジン冷却水入口管 ３ エンジン冷却水出口管 ４ 蓄熱器 ５ 蓄熱器冷却水導入管 ６ 蓄熱器冷却水排出管 ７ 燃料噴射ノズル ８ コモンレール ９ サプライポンプ １０ コントロールユニット １１ 冷却水温センサ １２ 潤滑油温センサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G301 HA02 JA00 JA22 JA23 JA24 KA01 KA05 MA11 MA18 MA23 NE01 NE11 PA09Z PE01Z PE08Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】早期暖機のためのエンジン冷却水温上昇促
   進手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、 エンジン冷却水温に応じて燃料噴射時期進角量を設定す
   る燃料噴射時期進角量設定手段と、 エンジン潤滑油温に応じて燃料噴射量増量値を設定する
   燃料噴射量増量値設定手段と、 エンジン冷却水温とエンジン潤滑油温との差が所定値以
   上の場合に、前記燃料噴射時期進角量に応じて前記燃料
   噴射量増量値に対する補正値を設定して、前記燃料噴射
   量増量値を補正する補正手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
   置。
2. 【請求項２】早期暖機のためのエンジン冷却水温上昇促
   進手段を備え、燃料の主噴射に先立ってパイロット噴射
   を行うディーゼルエンジンにおいて、 エンジン冷却水温に応じてパイロット噴射時期とパイロ
   ット噴射量とを制御するパイロット噴射制御手段と、 エンジン冷却水温に応じて主噴射時期進角量を設定する
   主噴射時期進角量設定手段と、 エンジン潤滑油温に応じて主噴射量増量値を設定する主
   噴射量増量値設定手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
   置。
3. 【請求項３】エンジン冷却水温とエンジン潤滑油温との
   差が所定値以上の場合に、前記主噴射時期進角量に応じ
   て前記主噴射量増量値に対する補正値を設定して、前記
   主噴射量増量値を補正する補正手段を設けたことを特徴
   とする請求項２記載のディーゼルエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】前記エンジン冷却水温上昇促進手段が、エ
   ンジン冷却系統から高温の冷却水の一部を導入して蓄熱
   状態で保管し、エンジン始動時に保管してある冷却水を
   エンジン冷却系統へ供給する蓄熱器を含んで構成される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに
   記載のディーゼルエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】前記エンジン冷却水温上昇促進手段が、エ
   ンジン冷却水を加熱するヒータを含んで構成されること
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載
   のディーゼルエンジンの制御装置。