JPH08312417A - ディーゼルエンジン始動時燃料噴射制御装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料噴射が電子制御されているディーゼルエ
ンジンを始動する際、未燃焼の燃料に起因する白煙等を
排出しないようにするためのディーゼルエンジン始動時
燃料噴射制御装置および方法を提供すること。 【構成】 低温時の始動性を改善するために行うクラン
キング当初からの燃料カットの時間を、エンジン冷却水
温のみならず吸気温度をも考慮に入れて定め、燃料カッ
ト時間マップとして予めコントローラ内に設定してお
く。始動時には、キースイッチＯＮ時（ステップ１）か
らスタータＯＮ時（ステップ５）までの間に、前記マッ
プにより燃料カット時間を求める（ステップ４）。そし
て、該燃料カット時間が経過した後、噴射ポンプからの
燃料噴射を開始する（ステップ１０）。始動時の吸気温
度は外気温度に等しいが、その外気温度をも考慮に入れ
て燃料カット時間が定められているので、外気温度が異
なった所でも、排出される未燃焼の燃料が少なくなり、
白煙等の発生が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射が電子制御さ
れているディーゼルエンジンを始動する際、未燃焼の燃
料に起因する白煙等を排出しないようにするためのディ
ーゼルエンジン始動時燃料噴射制御装置および方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子制御式燃料噴射を採用しているディ
ーゼルエンジンの車両においては、エンジンへの燃料の
噴射量および噴射時期が、コンピュータを主体とするコ
ントローラにより制御される。そして、噴射量の制御
は、予め種々の制御マップをコントローラ内に記憶させ
ておき、それに従って行われる。記憶させておく制御マ
ップの種類としては、大別して始動時に適用する始動時
噴射量制御マップと、始動後に適用する通常時噴射量制
御マップとがある。マップの内容は、始動特性をどのよ
うなものにするとか、走行特性をどのようなものにする
とかに応じて、適宜定められる。

【０００３】図５に、始動時噴射量制御マップの１例を
示す。始動時のエンジン冷却水温度が低温の時は、高温
の時に比べて噴射量（Ｑ）が多くされている。図６に、
通常時噴射量制御マップの１例を示す。Ｋ₁ 〜Ｋ₄ はア
クセル開度である（Ｋ₁ ＞Ｋ₂ ＞Ｋ₃ ＞Ｋ₄ ）。噴射量
（Ｑ）は、その時のエンジン回転数（Ｎ）とアクセル開
度とにより決定される。同じエンジン回転数であって
も、アクセル開度が大であるほど（つまり、アクセルペ
ダルの踏み込み量が大であるほど）、噴射量（Ｑ）は大
とされている。

【０００４】ところで、始動時におけるディーゼルエン
ジンの状態は、必ずしも噴射した燃料が燃焼するのに良
好な状態となっているとは限らない。良好な状態でない
時には、スタータによるクランキングが開始されたから
といって、始動時噴射量制御マップで求めた噴射量を噴
射したとしても、燃焼が充分に行われず、始動性がよく
なかった。そして、未燃焼の燃料は、白煙等の形で外部
に排出されていた。そこで、燃焼が充分に行われるよう
にして始動性を改善し、白煙等が排出されないようにす
るため、従来、次のような技術が提案されている。

【０００５】特開昭59−180041号公報で提案されている
技術は、ディーゼルエンジンの冷却水温を検出し、それ
が所定温度以上の場合にはクランキング開始と共に噴射
するが、所定温度以下の場合には、設定時間後に噴射す
るようにした技術である。即ち、エンジンの燃焼室の温
度が低い場合は、設定時間の間は燃料をカットしてクラ
ンキングだけを行うことにより、燃焼室の温度を上昇さ
せ、上昇したところで燃料の噴射を開始するという技術
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

（問題点）前記した従来の技術では、エンジン冷却水温
度よりも外気温度が低い場合には燃焼が十分に行われな
いので、やはり始動性が悪く、未燃焼の燃料が白煙等と
なって排出されるという問題点があった。

【０００７】（問題点の説明）外気温度は、即ち始動時
の吸気温度でもあるわけであるが、エンジン冷却水温度
が同じでも吸気温度が異なると、燃焼のし易さは異な
る。例えば、エンジン冷却水温度が−１０℃の燃焼室
に、−１０℃の吸気が入って来た場合と、−２０℃
の吸気が入って来た場合とでは、の場合の方が燃焼し
にくい。吸い込んだ吸気により燃焼室の温度が一気に低
下させられるからである。

【０００８】なお、エンジン冷却水温度が−１０℃の燃
焼室に−１０℃の吸気が入って来るの場合の例として
は、気温が−１０℃の所で長時間停車した後、始動しよ
うとする場合が挙げられる。エンジン冷却水温度が−１
０℃の燃焼室に−２０℃の吸気が入って来るの場合の
例としては、気温が−２０℃の所で停車等によりエンジ
ンをいったん停止し、その後始動しようとした時には、
エンジン冷却水温度が−１０℃にまで下がっていた場合
が挙げられる。

【０００９】ところで、前記した従来技術では、エンジ
ン冷却水温度（上例では−１０℃）に応じてのみ燃料カ
ット時間を設定しているので、上記，の場合とも、
燃料カット時間は同じとなる。従って、の場合には首
尾よく始動し、白煙等も少なくなるかも知れないが、
の場合には始動性が悪く、白煙等が多いということがあ
る。本発明は、このような問題点を解決することを課題
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のディーゼルエンジン始動時燃料噴射制御装
置では、噴射ポンプと、スタータスイッチと、エンジン
回転数センサと、吸気温センサと、エンジン冷却水温セ
ンサと、吸気温度とエンジン冷却水温とを考慮して燃焼
が促進されるようクランキング当初からの燃料カット時
間を定めた燃料カット時間マップを有すると共に、前記
燃料カット時間の経過後に噴射を開始するよう前記噴射
ポンプを制御するコントローラと、スタータスイッチＯ
Ｎ時より前記燃料カット時間を計時するタイマとを具え
ることとした。

【００１１】また、本発明のディーゼルエンジン始動時
燃料噴射制御方法では、吸気温度とエンジン冷却水温と
を考慮して燃焼が促進されるようクランキング当初から
の燃料カット時間を定めた燃料カット時間マップによ
り、キースイッチＯＮ時からスタータＯＮ時までの間に
燃料カット時間を求め、クランキング当初より該燃料カ
ット時間が経過した後、噴射ポンプからの燃料噴射を開
始することとした。

【００１２】

【作 用】電子制御式燃料噴射のディーゼルエンジン
の始動時に、エンジン冷却水温センサで検出したエンジ
ン冷却水温と吸気温センサで検出した吸気温度とを、予
め定めておいた燃料カット時間マップに当てはめて、ク
ランキング当初よりの燃料カット時間を求める。そし
て、その時間が経過してから噴射ポンプからの燃料噴射
を開始する。燃料がカットされたままクランキングされ
ることにより、燃焼室内の空気が圧縮され、燃焼室内温
度は上昇し、さらに噴射ポンプの内圧が上昇することに
より、始動進角に必要な進角量が得られるようになるの
で、燃焼し易い条件が整う。本発明では、燃料カット時
間マップを、エンジン冷却水温のみならず吸気温度をも
考慮に入れて、エンジン内での燃焼が促進されるように
作成しておくので、外気温度が異なった所でも、排出さ
れる未燃焼の燃料が少なくなり、白煙等の発生が少なく
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は、本発明のディーゼルエンジン始動
時燃料噴射制御装置を示すブロック図である。１は噴射
ポンプ、２はエンジン回転数センサ、３は燃料パイプ、
４はエレクトリックガバナ、５は燃料カットバルブ、６
はタイミングコントロールバルブ、７は燃料パイプ、８
はコントローラ、８−１はタイマ、９はアクセル開度セ
ンサ、１０はスタータスイッチ、１１はエンジン冷却水
温センサ、１２は吸気温センサ、１３は吸気管、１４は
排気還流管、１５は噴射ノズル、１６は排気管、１７は
ディーゼルエンジン、１８はターボチャージャである。

【００１４】エンジンとしては、ターボチャージャ付き
のディーゼルエンジンが示されているが、それが付いて
いないものであっても、勿論適用可能である。燃料は燃
料パイプ３より噴射ポンプ１へ供給され、燃料パイプ７
を通って噴射ノズル１５へ送られ、ディーゼルエンジン
１７内に噴射される。噴射量はエレクトリックガバナ４
によって制御され、噴射時期はタイミングコントロール
バルブ６によって制御される。

【００１５】エレクトリックガバナ４やタイミングコン
トロールバルブ６への制御信号は、種々のセンサ等から
の信号やコントローラ８内に予め設定されている噴射量
制御マップ（図５，図６参照）に基づき、コントローラ
８にて生成される。燃料噴射を停止したい時には、燃料
カットバルブ５へ制御信号が送られる。スタータスイッ
チ１０は、エンジンをクランキングするためのスタータ
（図示せず）をオンするためのスイッチであり、コント
ローラ８には、それをオンしたことを知らせる信号が入
力される。

【００１６】コントローラ８内には、タイマ８−１が設
定される。これは、コントローラ８の外部に設けてもよ
い。また、コントローラ８内には、前記したような噴射
量制御マップの他、図３に示すような燃料カット時間マ
ップを、予め設定しておく。このマップは、始動時の吸
気温度およびエンジン冷却水温の両方を考慮して、燃焼
が良好に行われるように、クランキング初期における燃
料カット時間の長さを定めたマップである。これをコン
トローラ８内に具えておくことが、本発明装置の主なる
特徴の１つとなっている。

【００１７】図３の横軸はエンジン冷却水温（Ｔ_W ）で
あり、縦軸は燃料カット時間（Ｔ）である。図３（ａ）
は吸気温度が−４０℃の場合のマップであり、図３
（ｂ），（ｃ）は、それぞれ吸気温度が−２０℃の場
合，−１０℃の場合のマップである。例えば、吸気温セ
ンサ１２で検出された吸気温度＝−４０℃，エンジン冷
却水温センサ１１で検出されたエンジン冷却水温＝Ｔ_W1
という場合には、燃料カット時間は、図３（ａ）のマッ
プより１ｍＳと求められる。

【００１８】図１は、本発明のディーゼルエンジン始動
時燃料噴射制御方法を説明するフローチャートである。 ステップ１…キースイッチをＯＮする。 ステップ２…エンジン回転数センサ２で検出されるエン
ジン回転数が、０か否か調べる。０でないということで
あれば、既に始動しているということであるから、通常
時噴射量制御マップ（図６）に従って噴射制御されるべ
く、ステップ１２へ進む。このフローチャートは、極め
て短い周期で繰り返し流されるから、既に始動している
場合に流されることもあり、その場合にはステップ１２
へ進むのである。

【００１９】ステップ３…エンジン冷却水温センサ１１
で検出されたエンジン冷却水温、および吸気温センサ１
２で検出された吸気温度を読み込む。 ステップ４…それらを図３の燃料カット時間マップに適
用して、燃料カット時間Ｔを求める。 ステップ５…スタータスイッチ１０からの、スタータが
ＯＮ（クランキング開始）されたとの信号を読み込む。
言い換えれば、ドライバーがキースイッチをＯＮして
（ステップ１）からスタータをＯＮするまでの間に、コ
ントローラ８はステップ２〜４の処理をやってしまう。

【００２０】ステップ６…燃料カットを開始する。即
ち、コントローラ８から燃料カットバルブ５へ制御信号
を送り、噴射を停止する。 ステップ７…タイマ８−１による計時を開始する。 ステップ８…タイマ８−１による計時で、燃料カット時
間Ｔが経過したか否か調べる。 ステップ９…燃料カット時間Ｔが経過すれば、燃料カッ
トバルブ５へ制御信号を送って、燃料カットを解除す
る。即ち、噴射を許可する。

【００２１】ステップ１０…始動時であるから、その噴
射は始動時噴射量制御マップ（図５）に従って行われ
る。 ステップ１１…エンジンが完爆（自力回転）に達したか
否かを調べる。これは、エンジン回転数が所定の始動モ
ード解除回転数に達したか否かを調べることによって行
われる。 ステップ１２…完爆に達したら、これ以後は始動モード
から通常モードに移行し、通常時噴射量制御マップ（図
６）に従って噴射制御される。

【００２２】図４はディーゼルエンジン始動時の各種の
量の変化を示す図である。実線の曲線イは本発明の場合
の変化を示し、一点鎖線の曲線ロは燃料カット時間を設
けなかった場合の変化を示している。図４の横軸は全て
時間であり、縦軸は図４（ａ）ではエンジン回転数，図
４（ｂ）では噴射ポンプ内圧，図４（ｃ）では進角量，
図４（ｄ）では噴射量，図４（ｅ）では白煙量を示して
いる。

【００２３】時間ｔ₀ は、スタータがＯＮされてクラン
キングが開始された時間である（図１のステップ５参
照）。図４（ａ）のエンジン回転数は、クランキング中
は低いが、それを脱すると急に上昇してゆく。燃料の噴
射は、図４（ｄ）に示すように、燃料カット時間を設け
ない場合は、曲線ロのように時間ｔ₀ より行われる。し
かし、本発明の場合には曲線イのように、クランキング
開始時間ｔ₀ より燃料カット時間Ｔが経過した後のｔ₁
にて開始される。従来技術の項で述べた従来例（特開昭
59−180041号公報等）でも燃料カット時間は設けられて
いるが、その長さはエンジン冷却水温のみを考えて決め
たものであり、本発明の長さとは異なる。

【００２４】燃料カットは、噴射ポンプ１の燃料パイプ
７からの噴射を停止して、ディーゼルエンジン１７への
燃料をカットすることであるが、噴射を停止したままク
ランキングを行うと、エンジン内の空気は断熱圧縮によ
り温度が上昇させられ、その温度によりエンジン冷却水
温度も上昇させられる。従って、燃料が燃焼し易くな
る。

【００２５】噴射ポンプ１はエンジンによって駆動され
るが、噴射を停止した状態で駆動されると圧力が蓄積さ
れるから、噴射ポンプの内圧は、噴射している場合より
は上昇する。図４（ｂ）で、本発明の曲線イが、噴射停
止をしていない曲線ロより上になっていることは、それ
を示している。噴射ポンプの内圧が高められることによ
り、次のような利点が生ずる。

【００２６】第１の利点は、電子制御式燃料噴射装置に
おいては、噴射ポンプの内圧は進角量（噴射時期）を決
めるのに関係しており、内圧が大であるほど、指示した
通りに進角してくれるという点である。燃料カット時間
を設けない場合の進角量は図４（ｃ）の曲線ロのような
ものであるが、本発明による進角量は、曲線イのような
ものとなる。一般に、始動時おいては、図４（ｃ）の曲
線ハに示すような進角量が、理想的な進角量として要望
されている（目標進角量）ので、本発明の場合の方が、
より一層目標進角量に近づいたものとなる。第２の利点
は、噴射が開始された時に、燃料の微粒化が良好に行わ
れるという点である。高圧で噴射されるほど、燃料は微
粒化されるから、エンジン内で燃焼し易くなる。

【００２７】以上のように、燃焼を促進する幾つかの好
条件が整い、それらが相乗的に作用して燃焼し易くなる
ので、排出される未燃焼の燃料は少なくなる。従って、
図４（ｅ）に示すように、本発明で発生する白煙の量
（曲線イ）は、燃料カット時間を設けない場合（曲線
ロ）に比べて、少なくなる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のディーゼルエ
ンジン始動時燃料噴射制御装置および方法によれば、ク
ランキング当初より行う燃料カットの時間を、エンジン
冷却水温のみならず吸気温度をも考慮に入れ、エンジン
内での燃焼が促進されるような時間とするので、外気温
度が異なった所でも、排出される未燃焼の燃料が少なく
なり、白煙等の発生が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のディーゼルエンジン始動時燃料噴射
制御方法を説明するフローチャート

【図２】 本発明のディーゼルエンジン始動時燃料噴射
制御装置を示すブロック図

【図３】 燃料カット時間マップを示す図

【図４】 ディーゼルエンジン始動時の各種の量の変化
を示す図

【図５】 始動時噴射量制御マップを示す図

【図６】 通常時噴射量制御マップを示す図

【符号の説明】

１…噴射ポンプ、２…エンジン回転数センサ、３…燃料
パイプ、４…エレクトリックガバナ、５…燃料カットバ
ルブ、６…タイミングコントロールバルブ、７…燃料パ
イプ、８…コントローラ、８−１…タイマ、９…アクセ
ル開度センサ、１０…スタータスイッチ、１１…エンジ
ン冷却水温センサ、１２…吸気温センサ、１３…吸気
管、１４…排気還流管、１５…噴射ノズル、１６…排気
管、１７…ディーゼルエンジン、１８…ターボチャージ
ャ

フロントページの続き (72)発明者 内山 正 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内 (72)発明者 槙本 隆 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内 (72)発明者 今井 淳一 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内 (72)発明者 黒田 浩一 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射ポンプと、スタータスイッチと、エ
   ンジン回転数センサと、吸気温センサと、エンジン冷却
   水温センサと、吸気温度とエンジン冷却水温とを考慮し
   て燃焼が促進されるようクランキング当初からの燃料カ
   ット時間を定めた燃料カット時間マップを有すると共
   に、前記燃料カット時間の経過後に噴射を開始するよう
   前記噴射ポンプを制御するコントローラと、スタータス
   イッチＯＮ時より前記燃料カット時間を計時するタイマ
   とを具えたことを特徴とするディーゼルエンジン始動時
   燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 吸気温度とエンジン冷却水温とを考慮し
   て燃焼が促進されるようクランキング当初からの燃料カ
   ット時間を定めた燃料カット時間マップにより、キース
   イッチＯＮ時からスタータＯＮ時までの間に燃料カット
   時間を求め、クランキング当初より該燃料カット時間が
   経過した後、噴射ポンプからの燃料噴射を開始すること
   を特徴とするディーゼルエンジン始動時燃料噴射制御方
   法。