JPH10103143A - ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて決
定した噴射時期に適当な補正を加え、アイドリング時不
安定となりやすい燃焼不安定に対処すべくタイミングを
多めに進角させ、アイドリング終了時はその進角を抑え
騒音を防止するとともにアイドル安定性を図ったディー
ゼルエンジンの噴射時期制御装置を提供する。 【解決手段】 始動直後エンジン回転数とエンジン水温
とによりタイミング進角値を制御することにより最適噴
射時期を設定するディーゼルエンジンの噴射時期制御装
置において、始動直後、負荷及びエンジン回転数による
基本タイミングを設定する通常制御手段と、水温センサ
によって検知されたエンジン水温によって設定され、前
記基本タイミングに上乗せされて全タイミング量を補正
するための初期値を求める初期値設定手段と、前記初期
値を時間とともに減少せしめる初期値低減手段と、を備
えたことを特徴とする。

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
ンの噴射時期制御装置に係り、特に始動直後の噴射時期
制御を最適に制御するディーゼルエンジンの噴射時期制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりディーゼルエンジンの噴射時期
制御は始動時のタイミング制御と通常時のタイミング制
御を区分けし、図５に示すフローチャートに見るよう
に、エンジン回転数が所定値以上になったとき若しくは
スタータスイッチがオンからオフに移行時に始動タイミ
ング制御から通常時のタイミング制御に移行するように
してある、その通常時のタイミング制御には、次の二通
りの手法がある。即ち、 １、エンジン回転数Ｎｅと負荷とを変数とするタイミン
グマップより所要のタイミング進角値を求め、該進角値
をエンジン水温により水温補正した進角値を使用する。 ２、エンジン回転数と負荷とを変数とするエンジン水温
別のタイミングマップを複数用意し、当該水温に該当す
るマップを切り替え使用して所要の進角値を得るように
している。

【０００３】しかし、スタータスイッチがオンからオフ
に移行直後の、言い換えればエンジンが始動直後のアイ
ドリングに移行してそのアイドリングの完了までは、多
くの場合エンジン水温によるタイミング進角が主役を占
めている状況で、特に寒冷地や冬期の朝等のエンジン水
温が低温時のアイドル安定性の向上のためにはタイミン
グ進角とアイドリング時の回転数のアップ等が主な必要
手段とされてきたが、進角値の増大はアイドル安定性の
向上には役立つがその反面騒音特にノック音が増大する
問題があり、水温の高低を直接左右するアイドリングが
終了するまではアイドル安定性と騒音発生の問題は２律
背反的関係にある。

【０００４】また、エンジンの始動直後特に低温時にお
ける燃料の着火までの遅れに対処すべく、噴射時期はア
イドリング時のタイミング進角値に上記着火の遅れが上
乗せされ、始動直後の噴射時期のタイミングは要求値よ
り進角側へ大きく制御され、過進角となりノック音の増
大につながる問題がある。上記問題に関しては、特公平
５−２６９４２号公報にその対策が開示されている。か
かる技術はエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて
決定した目標着火時期と着火時期センサを用いて検出さ
れた実着火時期との偏差に応じて噴射時期をフィードバ
ック制御するに際して、少なくとも始動直後は進角限界
値により噴射時期の進角を制限するようにし、より具体
的には図６に示すようにスタータがオンである始動中は
進角限界値Ｄｍｉｎにより始動され、スタータスイッチ
がオンからオフに移行直後の、言換えれば始動直後にお
いて制御デューティ比によって進角限界値Ｄｍｉｎに制
限を加え、最大値２０％から徐々に０％まで進角限界値
Ｄｍｉｎに制限を加えて噴射時期の制御を行い、これに
より始動直後の着火遅れにより噴射時期が過進角となる
ことなく、ディーゼルノックが発生することがない。

【０００５】なお、上記制御デューティ比はタイミング
コントロールバルブＴＣＶによる制御デューテイ比の値
を示し、制御デューテイ比が小である程進角する構造に
なっている。即ち、タイミングコントロールバルブは、
それを開弁することによりタイマーピストンの高圧室の
燃料を低圧側にバイパスを介して逃がすことが出来、噴
射時期を遅らせることができる。上記低圧側へ逃がし流
量をタイミングコントロールバルブに与えるデューテイ
比により調整する。なお、上記ＴＣＶのデューテイ比
は、一定時間当たりのオン時間である。つまりデューテ
イ比１００％でタイミングコントロールバルブは全開位
置となり進角”０”となり、０％で全閉位置となり進角
限界値Ｄｍｉｎとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる技
術は、 １、着火時期センサを用いて制御を行う構成としている
ために、普通電子制御エンジンにとって必須項目外の着
火時期センサを別個設ける必要がある。 ２、始動後のタイミング進角値は始動直後の最大値であ
る２０％から除々に減少させているが、前記進角値は必
ずしも最大値の２０％まで常時進角する必要がなく、始
動時水温が高くなれば進角値も小さくなり、実際問題と
しても常時２０％最大値まで進角する制御の場合はノッ
ク音発生の原因となる。 ３、始動後の進角限界値と負荷、回転数より演算された
進角目標値とを常に比較して大きいほうを制御に採用し
ているが、一般にはエンジン始動直後は燃焼室温度が低
く着火遅れが大であるので、通常、負荷、回転数より演
算される目標値にその遅れ分を加算する形で制御するの
がよく、この点で問題がある。従ってかかる技術は始動
直後の噴射時期制御の問題を必ずしも満足に解決するも
のではない。

【０００７】本発明は、かかる課題に鑑みなされたもの
で、エンジン負荷とエンジン回転数に基づいて決定した
基本噴射時期に適当な補正を加え、始動直後不安定とな
りやすい燃焼不安定に対処すべくタイミングを多めに進
角させ、アイドリング終了時はその進角を抑え騒音を防
止するとともに始動直後のアイドル安定性を図ったディ
ーゼルエンジンの噴射時期制御装置の提供を目的とした
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１記載の発明は、始動直後エンジン回転数とエンジン水
温とによりタイミング進角値を制御することにより最適
噴射時期を設定するディーゼルエンジンの噴射時期制御
装置において、始動直後、負荷及びエンジン回転数によ
る基本タイミングを設定する通常制御手段と、水温セン
サによって検知されたエンジン水温によって設定され、
前記基本タイミングに上乗せされて全タイミング量を補
正するための初期値を求める初期値設定手段と、前記初
期値を時間とともに減少せしめる初期値低減手段と、を
備えたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、前記初期値
設定手段を特定し、前記初期値設定手段を、エンジン水
温に応じてインターバル時間と減少量を略階段状に設定
した段階的低減手段で構成したものである。

【００１０】また、請求項３記載の発明も前記初期値設
定手段を特定し、前記初期値低減手段は、エンジン水温
に応じて初期値がゼロになるまでの時間を設定し、該設
定時間に基づいて初期値を略連続的に低減させる連続低
減手段で構成したものである。

【００１１】請求項１記載の発明は、低温時のアイドル
安定性向上には進角とアイドル回転数のアップ等の手段
だけでは解決出来ない場合、特に燃焼不安定となってア
イドル不安定となりやすい部位ではタイミングを多めに
進角させるため、始動直後のアイドリング時には通常制
御による基本噴射タイミング時期を設定し、その上に上
乗せする形で、エンジン水温に応じた初期値の上乗せを
行い、しかも始動直後の初期値を上乗せした全タイミン
グ量を時間経過とともにに上乗せ分の低減を行い、アイ
ドリング時の水温変化に対応さるようにしてある。その
ため、アイドリングによるエンジン水温が暖気されるに
連れ上記上乗せ初期値を低減させて最適噴射時期の制御
を行うようにした。特に本発明は前記初期値の設定を水
温センサよりの検知信号により設定するようにしたた
め、着火時期センサを別個設ける必要がなくコスト的に
も有効である。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記上乗せ用の初
期値の低減形態をエンジン水温に基づく段階的低減の方
式を取ったため、アイドリング時の暖気運転による水温
上昇時にも適宜対応出来る。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記上乗せ用の初
期値の低減形態をエンジン水温に基づく連続的暫減方式
を取った為に水温変化を関数とする演算で精度良く而も
暖気運転状態に柔軟性のある対応ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を、
図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図１
の本発明のディーゼルエンジンの噴射時期制御装置の概
略構成をし、図２は図１のアイドリング時の噴射時期制
御システム図で、図３は図２の作動概念を示す図であ
る。

【００１５】図１に示すように、本発明のディーゼルエ
ンジンの噴射時期制御装置は、電子制御分配型燃料噴射
ポンプ１０とエンジン１１（気筒の一部のみ表示）と、
ＥＣＵ（コントロールユニット）１２とよりなる。エン
ジン１１側には、シリンダブロックに設けられエンジン
冷却水温を検出する水温センサ１２ａ、クランク角基準
位置を検出するクランク角センサ１２ｂ、吸気絞り弁の
下流に設けられた吸気圧センサ１３ａと、エアクリーナ
の下流に設けられた吸入空気の温度を検出する吸気温セ
ンサ１３ｂが設けられ、また、燃料噴射ポンプ１０側に
は、回転数センサ１４ａ、タイマピストン１５の位置を
検出するタイマピストン位置センサ１４ｂが設けられ、
また、不図示のアクセル側若しくは運転席側には、アク
セル開度を検出するアクセル位置センサ１３と、スター
タスイッチ１８が設けられ、そしてこれらの検知信号が
ＥＣＵ１２に入力される。

【００１６】ＥＣＵでは、それらの運転状態を示す信号
より所要の演算処理をして、燃料噴射ポンプ１０のタイ
ミングコントロールバルブ１６の作動を制御し、燃料噴
射時期のタイミング進角値の制御を可能にしている。上
記タイミングコントロールバルブ１６は、デューテイ制
御された電気信号により開閉制御される高速電磁弁で、
開閉制御によりタイマピストンの高圧室１５ａ内の燃料
圧力が調整され低圧室側へ洩らすとタイマピストンの位
置が遅角側へ変位し、スライドピン１５ｂが左右に傾動
する。その傾動によりプランジャ１７のリフトタイミン
グが制御され、各燃料ノズルからの燃料噴射時期が進み
ないし遅れ側へ調整されるようにしてある。

【００１７】図２は、図１に示す本発明のディーゼルエ
ンジンの噴射時期制御装置における、暖気運転時の噴射
時期制御システム図である。図に示すように、ＥＣＵ１
２ではスタータスイッチ１８によるオンからオフの始動
直後、センサ１３よりアクセル開度若しくはセンサ１３
ａより吸気圧の各信号に基づく負荷情報とセンサ１４ａ
よりのエンジン回転数による基本タイミングを設定する
通常制御手段２０と、水温センサ１２ａによって検知さ
れたエンジン水温によって設定され、前記基本タイミン
グに上乗せされて全タイミング量を補正するための初期
値を求める初期値設定手段２１と、前記初期値を時間と
ともに減少せしめる初期値低減手段２２とが内蔵され、
後記する所定の演算処理をするとともに、前記全タイミ
ング量信号に基づいて、図１のタイミングコントロール
バルブ１６を介してディーゼルエンジンの噴射時期制御
を行う。

【００１８】即ち、通常制御手段２０では、アイドリン
グ運転の後の所定回転数以上の安定運転状態に移行した
とき使用する基本的噴射時期を設定するとともに、始動
直後において、エンジン回転数Ｎｅと負荷とを変数とし
たマップより演算したタイミングと水温による進角補正
量との和により基本タイミング若しくはエンジン回転数
と負荷とを変数とするタイミングマップを水温別に複数
用意し、水温によって該当する基本タイミング設定す
る。

【００１９】初期値設定手段２１では、アイドリング時
期において、始動直後に基本タイミングに上乗せする初
期値とその上乗せ時間とをエンジン水温に基づいて演算
設定する。又初期値庭園手段２２では、前記初期値設定
手段２１により設定された初期値と補正上乗せ時間とよ
り、時間的低減の形態を段階的低減か連続的低減の何れ
かを選択するとともに、その低減形態をエンジン水温に
基づいて設定する。たとえば段階的低減形態を設定した
場合は、エンジン水温に応じてインターバル時間と減少
量を略階段状に設定し、又連続的低減形態を選択した場
合はエンジン水温に応じて初期値がゼロになるまでの補
正時間Ｔを設定し、該設定時間に基づいて所定の関数に
より初期値を連続的に低減させる。

【００２０】図２の作動概念を図３に示し、下記にその
概要を説明する。同図（Ａ）は、段階的低減形態を持つ
始動後補正量によるアイドリング時の補正の状況を示す
図で、始動時制御終了時点Ｒより進角値を基本タイミン
グＷに初期値（Ｓ−Ｗ）を加えた全タイミング値Ｓまで
下降させ、全タイミング値Ｓよりインターバル時間ｔと
減少量Ｖに基づいて階段状に進角値を低減させ、基本タ
イミング点Ｗに到達した時点で始動後の補正制御は、通
常制御に移行する。なお、上記初期値（Ｓ−Ｗ）やイン
ターバル時間ｔと減少量Ｖの大きさは、始動直後よりの
時間の経過及び環境条件により変化するエンジン水温に
より最適のタイミング制御が得られるようにしてある。

【００２１】図３（Ｂ）は、連続的低減形態を持つ始動
直後の制御状況を示すグラフ図で、始動時制御終了時点
Ｒより進角値を基本タイミングＷに初期値（Ｓ−Ｗ）を
加えた全タイミング値Ｓまで下降させ、全タイミング値
Ｓより始動後の補正時に移行しエンジン水温に応じて初
期値がゼロになるまでの補正時間Ｔに基づいて関数演算
される演算値に基づいて１次関数若しくは２次関数的
に、言換えれば連続曲（直）線的に進角値を削減させ、
基本タイミングＷで始動直後の補正制御は終了して通常
制御に移行する。なお、上記補正関数は初期値（Ｓ−
Ｗ）や補正時間Ｔとともにエンジン水温により決定さ
れ、前記関数式も経過時間により変化するように構成し
てもよくいずれにしても最適のタイミング制御が得られ
るようにしてある。

【００２２】図４には、前記実施例に使用する各種デー
タが示されている。同図（Ａ）にはエンジン水温に対す
る初期値（Ｓ−Ｗ）の値を示し、本図より理解されるご
とくエンジン水温が低くなるほど初期値（Ｓ−Ｗ）を大
に設定し、エンジン水温が５５℃以上では補正制御を行
わないようにしてある。同図（Ｂ）にはエンジン水温に
対するインターバル時間ｔを示し、エンジン水温が１０
℃前後まではインターバル時間ｔは一定であるが、その
後２０℃前後までインターバル時間ｔは上昇し、２０℃
を越えた時点でインターバル時間ｔが低減する。

【００２３】同図（Ｃ）にはエンジン水温に対する減少
量Ｖを示し、本図より理解されるように、エンジン水温
が１０℃前後までは減少量Ｖは小さく、言換えれば徐々
に減少するわけであるが、エンジン水温が１０℃を越え
ると減少量Ｖも比例的に大きくし、略４０℃を越えた時
点で減少量Ｖは高値安定化する。同図（Ｄ）にはエンジ
ン水温に対する補正時間ｔ（計算値）を示してある。こ
の結果エンジン水温が高いほど補正時間は短くなる。

【００２４】従って始動直後の安定化のためには、 ａ、エンジン水温が低い間は、初期値は大きく減少量は
小さくゆっくり減少させることが必要である。 ｂ、水温１０℃〜３５℃の間は進角値をあまり大きく変
化させる必要がない。 ｃ、水温４０℃でアイドリング運転は終了し、通常制御
に移行することを示している。そして前記４つのグラフ
図をマップ化してＥＣＵ１２に組込み、初期値設定手段
２１と、初期値低減手段２２との演算手段に用いる。な
お、本実施例によれば−２３℃にて始動直後のエンジン
回転の変動は補正前の略４００ｒｐｍｐ−ｐが４０ｒｐ
ｍｐ−ｐに改善することができた。

【００２５】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、始動
直後エンジン水温に応じてタイミング進角量を増やすこ
とで、エンジン騒音の発生を防止でき、アイドル安定性
も向上できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディーゼルエンジンの噴射時期制御装
置の概略構成を示す図である。

【図２】図１のアイドリング運転時の噴射時期制御シス
テム図である。

【図３】図２の作動概念を示すグラフ図で（Ａ）は段階
的低減形態、（Ｂ）は連続的低減形態を示す。

【図４】図４には、前記実施例に使用する各種データが
示されている。（Ａ）にはエンジン水温に対する初期値
（進角量）が示され、（Ｂ）にはエンジン水温に対する
インターバル時間が示され、（Ｃ）にはエンジン水温に
対する減少量が示され、（Ｄ）にはエンジン水温に対す
る補正時間ｔが示されてある。

【図５】従来技術におけるタイミング制御の状況を示す
図である。

【図６】従来の始動直後におけるタイミング制御の状況
を示す図である。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射ポンプ １１ エンジン １２ ＥＣＵ １２ａ 水温センサ １２ｂ クランク角センサ １３ アクセル位置センサ １３ａ 吸気圧センサ １４ａ 回転数センサ ２０ 通常制御手段 ２１ 初期値設定手段 ２２ 初期値低減手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 始動直後エンジン回転数とエンジン水温
   とによりタイミング進角値を制御することにより最適噴
   射時期を設定するディーゼルエンジンの噴射時期制御装
   置において、 始動直後、負荷及びエンジン回転数による基本タイミン
   グを設定する通常制御手段と、 水温センサによって検知されたエンジン水温によって設
   定され、前記基本タイミングに上乗せされて全タイミン
   グ量を補正するための初期値を求める初期値設定手段
   と、 前記初期値を時間とともに減少せしめる初期値低減手段
   と、を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの噴
   射時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記初期値設定手段は、エンジン水温に
   応じてインターバル時間と減少量を略階段状に設定した
   段階的低減手段である請求項１記載のディーゼルエンジ
   ンの噴射時期制御装置。
3. 【請求項３】 前記初期値低減手段は、エンジン水温に
   応じて初期値がゼロになるまでの時間を設定し、該設定
   時間に基づいて初期値を略連続的に低減させる連続低減
   手段である請求項１記載のディーゼルエンジンの噴射時
   期制御装置。