WO2009096210A1 - エンジン - Google Patents

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Definitions

  • the engine of the present invention includes a plurality of cylinders, a fuel injection device that injects fuel into each of the cylinders, a combustion chamber temperature calculation means that calculates a combustion chamber temperature, and a fuel injection amount that are all calculated by the fuel injection device.
  • the normal operation is performed if the combustion chamber temperature calculated by the combustion chamber temperature calculating means is in an extremely low temperature range, and the reduced cylinder operation is performed if the fuel injection amount becomes smaller than a predetermined amount in the normal operation.
  • the ECU 100 is connected to the engine coolant temperature sensor 21, the engine lubricating oil temperature sensor 22, the engine speed sensor 23, the air pressure sensor 24, the cell motor 25, the key switch 26, and the injector 16. .
  • the ECU 100 replaces the combustion chamber temperature, which is difficult to obtain directly, with the engine coolant temperature TW or the engine lubricating oil temperature TL.
  • An engine coolant temperature sensor 21 as a combustion chamber temperature calculation means is provided in the water jacket 11 and detects an engine coolant temperature TW as a combustion chamber temperature.
  • An engine lubricating oil temperature sensor 22 as a combustion chamber temperature calculating means is provided in an oil tank (not shown) and detects an engine lubricating oil temperature TL as a combustion chamber temperature.
  • the engine speed sensor 23 is provided close to the flywheel 13 fixed to the piston 10 and detects the engine speed N.
  • the air pressure sensor 24 is provided in the air supply manifold 7 and detects the air pressure Pb.
  • the reduced-cylinder operation is an operation in which the ECU 100 stops fuel injection for the specific cylinders 6a, 6b, and 6c.
  • the cylinders 6a, 6b, and 6c to be deactivated are not limited.
  • the normal operation is an operation in which a predetermined amount of fuel is injected at the most efficient timing in all the cylinders 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, and 6f.
  • the start mode is that the ECU 100 drives the diesel engine 1 by driving the cell motor 25 and fuel injection.
  • the idle operation mode is that the ECU 100 drives the diesel engine 1 only by fuel injection without driving the cell motor 25.
  • the stand-by for the reduced-cylinder operation refers to a state in which the reduced-cylinder operation is started when the combustion chamber temperature reaches a low temperature range or when a predetermined requirement is satisfied, and is actually a normal operation.
  • Reing to reduced-cylinder operation refers to starting reduced-cylinder operation from a reduced-cylinder operation standby state.
  • Embodiment 1 The engine start control which is Embodiment 1 is demonstrated using FIG.
  • the ECU 100 is activated by starting the engine (S110).
  • the ECU 100 detects the engine coolant temperature TW by the engine coolant temperature sensor 21 (S120), and determines whether the engine is started at a very low temperature or at a low temperature based on the engine coolant temperature TW (S130). .
  • the ECU 100 performs normal operation if it is not a cryogenic start or a cold start (S180), and determines if it is a cryogenic start if it is a cryogenic start or a cold start (S140).
  • the ECU 100 performs a reduced-cylinder operation if it is a low temperature start (S170), and calculates a reduced-cylinder operation standby time TRCL_STBY as a predetermined time if it is a very low temperature start (S150). After waiting for the reduced cylinder operation during the operation standby time TRCL_STBY (S160), the reduced cylinder operation is started (S170).
  • the TW map 40 will be described with reference to FIG.
  • the TW map 40 is stored in the ECU 100 in advance.
  • a reduced cylinder operation standby time TRCL_STBY (s), which is a time period during which it is assumed that the reduced cylinder operation can be performed from the low temperature start, is defined. That is, the ECU 100 can calculate the reduced cylinder operation standby time TRCL_STBY based on the engine coolant temperature TW using the TW map 40.
  • the reduced cylinder operation can be started when the reduced cylinder operation waiting time TRCL_STBY that is assumed to be low in the temperature of the combustion chamber during standby of the reduced cylinder operation in the cryogenic temperature range. Therefore, if the combustion chamber temperature becomes low, the blue and white smoke of the diesel engine 1 can be effectively reduced.
  • the correlation between the engine coolant temperature TW and the start mode in the engine start control according to the first embodiment. explain.
  • the ECU 100 waits for the reduced-cylinder operation when the engine coolant temperature TW is in the extremely low temperature region T1, that is, performs normal operation, and starts the reduced-cylinder operation when the engine coolant temperature TW reaches the low temperature region T2.
  • the ECU 100 performs normal operation when the engine coolant temperature TW reaches the normal temperature region T3 or the warm state region T4.
  • the misfire limit line L_MF is the minimum fuel injection amount at which the diesel engine 1 misfires.
  • the combustion chamber 9 in the diesel engine 1 is deprived of a large amount of heat by the evaporation heat of the fuel. This latent heat of vaporization increases depending on the fuel injection amount. Therefore, even if the fuel injection quantity Q is the same, the diesel engine 1 is liable to misfire because the air-fuel mixture cannot cause a combustion reaction as the engine coolant temperature TW becomes lower. Therefore, in the diesel engine 1, as indicated by the misfire limit line L_MF, the minimum fuel injection amount causing misfire decreases as the engine coolant temperature TW decreases.
  • the horizontal axis is time t (s)
  • the upper stage of the vertical axis is the engine speed N (rpm)
  • the lower stage is the fuel injection amount Q (mm 3 / st)
  • the upper one-dot chain line indicates the target idle speed Nm_ID (rpm)
  • the lower one-dot chain line indicates the misfire limit line L_MF described above.
  • the engine start control is started by reduced-cylinder operation even when the engine coolant temperature TW is in the extremely low temperature region T1.
  • the engine coolant temperature TW is in the extremely low temperature region T1 at the moment when the diesel engine 1 enters the idle operation mode M2 by the reduced-cylinder operation from the start mode M1, the fuel necessary for maintaining the idle rotation
  • the injection quantity Q increases extremely, and the engine stalls due to misfire.
  • the low temperature start limit of the diesel engine 1 of Embodiment 1 will be described using the graph of FIG. 7 (the horizontal axis is the engine coolant temperature TW (° C.) and the vertical axis is the fuel injection amount Q (mm 3 / st)).
  • FIG. 7 is the same as FIG. 5 with respect to the region A, the misfire limit line L_MF, and the fuel injection amount limit line (when the number of cylinders is reduced), and thus the description thereof is omitted.
  • the engine start control according to the first embodiment waits for the reduced-cylinder operation when the engine coolant temperature TW is at the extremely low temperature T1.
  • the fuel injection amount Q increases as compared to the normal operation.
  • the fuel injection amount limit line (normal time) L_NORM decreases from the fuel injection amount limit line (reduction cylinder) L_RCL.
  • the start limit region for normal operation is expanded to region B in addition to region A.
  • the horizontal axis is the time t (s)
  • the upper stage of the vertical axis is the engine speed N (rpm)
  • the lower stage is the fuel injection amount Q (mm 3 / st)).
  • the control behavior will be described in detail.
  • the target idle speed Nm_ID (rpm) and the misfire limit line L_MF are the same as those in FIG.
  • the fuel injection amount Q of the diesel engine 1 is smaller than that during the reduced-cylinder operation because the reduced-cylinder operation is waited for the reduced-cylinder operation standby time TRCL_STBY. That is, the diesel engine 1 can be reliably started even in the cryogenic region T1. Further, the reduced cylinder operation can be started after the friction of the diesel engine 1 is reduced. Therefore, the misfire margin (Q ⁇ in the figure) of the diesel engine 1 can be secured at the start of the reduced cylinder operation.
  • the engine start control which is Embodiment 2 is demonstrated using FIG.
  • the ECU 100 is activated by starting the engine (S210).
  • the ECU 100 detects the engine coolant temperature TW (S220), and determines whether or not it is a cryogenic start or a cold start (S230).
  • the ECU 100 performs a normal operation if it is not a cryogenic start or a cold start (S300), and determines if it is a cryogenic start if it is a cryogenic start or a cold start (S240).
  • S250 if the ECU 100 starts at a very low temperature, the ECU 100 waits for a reduced-cylinder operation (S250).
  • the ECU 100 calculates a normal fuel injection amount Q_NORM for normal operation, and calculates an estimated fuel injection amount Q_RCL for reduced cylinder operation for reduced cylinder operation based on the normal fuel injection amount Q_NORM. (S260). Further, the ECU 100 calculates the misfire limit injection amount Q_MF based on the engine coolant temperature TW, and determines whether or not the estimated fuel injection amount Q_RCL at the time of reduced cylinder is smaller than the misfire limit injection amount Q_MF (S270). Here, ECU 100 waits for reduced-cylinder operation if not small in S270 (S250).
  • the estimated fuel injection amount Q_RCL at the time of cylinder reduction is smaller than the misfire limit injection quantity Q_MF while waiting for the cylinder reduction operation at an extremely low temperature, it is possible to return to the cylinder reduction operation. That is, the blue and white smoke of the diesel engine 1 can be effectively reduced.
  • the combustion chamber temperature which is difficult to obtain directly, is replaced by the estimated fuel injection amount Q_RCL at the time of reduced cylinder assumed at the time of reduced cylinder operation. Therefore, the diesel engine 1 can return to the reduced-cylinder operation at an appropriate timing.
  • the fuel injection amount during the reduced cylinder operation can be limited to be equal to or less than the maximum fuel injection amount Q_FULL during the normal operation based on the supply air pressure Pb. Therefore, generation of black smoke in the diesel engine 1 can be prevented.
  • the engine start control according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the third embodiment is a control in which steps S250 to S290 of the second embodiment are changed. If the ECU 100 starts at a very low temperature, the ECU 100 waits for a reduced-cylinder operation (S250), and calculates an estimated fuel injection amount Q_RCL during reduced-cylinder (S260).
  • ECU100 determines whether engine cooling water temperature TW is larger than predetermined temperature TW_TH (S271). Here, if it is not larger in S271, the reduced cylinder operation is waited (S240). On the other hand, the ECU 100 determines whether or not the engine lubricating oil temperature TL is higher than a predetermined temperature TL_TH (S272). Here, if it is not large in S272, the reduced cylinder operation is waited (S250). On the other hand, the ECU 100 determines whether or not the normal fuel injection amount Q_NORM is smaller than the predetermined amount Q_TH (S273). Here, if it is not small in S273, the reduced-cylinder operation is waited (S250). On the other hand, if all conditions are satisfied in S271, S272, and S273, ECU 100 performs a reduced-cylinder operation through S280 (S290).
  • the diesel engine 1 cannot return to the reduced cylinder operation unless the engine coolant temperature TW, the engine lubricating oil temperature TL, and the normal fuel injection amount Q_NORM all satisfy the predetermined conditions.
  • the engine start control according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the fourth embodiment is a control in which steps S250 to S290 of the second embodiment are changed. If the ECU 100 starts at a very low temperature, the ECU 100 waits for a reduced-cylinder operation (S250), and calculates an estimated fuel injection amount Q_RCL during reduced-cylinder (S260).
  • ECU100 determines whether engine cooling water temperature TW is larger than predetermined temperature TW_TH (S275). Here, if it is larger in S275, the reduced-cylinder operation is performed through S280 (S290). On the other hand, the ECU 100 determines whether or not the engine lubricating oil temperature TL is higher than a predetermined temperature TL_TH (S276). Here, if it is larger in S276, the reduced-cylinder operation is performed through S280 (S290). On the other hand, the ECU 100 determines whether or not the normal fuel injection amount Q_NORM is smaller than the predetermined amount Q_TH (S277). Here, if it is smaller in S276, the reduced-cylinder operation is performed through S280 (S290). On the other hand, if all conditions are not satisfied in S275, S276, and S277, ECU 100 waits for a reduced cylinder operation (S250).
  • the diesel engine 1 can return to the reduced cylinder operation if one of the engine coolant temperature TW, the engine lubricating oil temperature TL, and the normal fuel injection amount Q_NORM satisfies a predetermined condition.
  • the engine start control according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
  • the ECU 100 starts the reduced-cylinder operation (S310), determines whether or not the fuel injection amount Q_FIN at the time of reduced-cylinder is greater than or equal to the predetermined amount Q_LIM (S320). If not greater than the predetermined amount Q_LIM in S320, the reduced-cylinder operation is performed. The operation is continued as it is (S330).
  • the ECU 100 waits for the reduced cylinder operation (S340).
  • the ECU 100 determines whether or not the estimated fuel injection amount Q_RCL at the time of reduced cylinder is smaller than a value obtained by multiplying the fuel injection limit amount Q_LIM at the time of waiting for reduced cylinder operation by a predetermined rate ⁇ (S350).
  • the reduced-cylinder operation is started (S310).
  • the ECU 100 determines whether or not a predetermined time t_DELAY has elapsed from the time t when the reduced cylinder operation is waited (S360).
  • the reduced cylinder operation is started (S310). Further, the ECU 100 has the engine coolant temperature TW increased by a predetermined temperature TW_DELTA from the engine coolant temperature TW during standby for the reduced cylinder operation. It is determined whether or not (S370). Here, if it is larger in S350, the reduced-cylinder operation is started (S310).
  • ECU 100 waits for the reduced-cylinder operation (S310).
  • the present invention can be used for a diesel engine that performs reduced-cylinder operation.

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Abstract

極低温域であっても確実に始動することが可能なエンジンを提供することを課題とする。本発明のエンジンは、複数の気筒と、前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、燃焼室温度を算出する燃焼室温度算出手段と、前記燃料噴射装置によって全ての気筒に燃料を噴射する通常運転、或いは前記燃料噴射装置によって特定気筒のみに燃料を噴射する減筒運転によってエンジン始動を行う制御手段と、を具備するエンジンにおいて、前記制御手段は、エンジン始動時に、前記燃焼室温度算出手段によって算出される燃焼室温度が極低温域であれば前記通常運転を行い、前記燃焼室温度が低温域になれば前記減筒運転を行うエンジンとする。

Description

エンジン
　本発明は、エンジンに関する。より詳細には、減筒運転を行うディーゼルエンジンに関する。
　従来、特定気筒に対して燃料噴射を休止する減筒運転は公知である。減筒運転は、通常運転に比較して気筒あたりの燃料噴射量が増加するため、燃焼温度を上昇させることができる。そこで、エンジンは、低温始動において減筒運転を行い、青白煙を有効に低減している。
　低温始動とは、燃焼室温度が低温域（－１０℃～０℃）である場合のエンジン始動のことである。しかし、例えば船舶等に搭載されるディーゼルエンジンは、氷点下を大きく下回るいわゆる極低温域（－３０℃～－１０℃）においても、確実に始動されることが求められる。特開２００６－１８３４９３号公報に開示されたエンジン制御装置は、空燃比に基づいて低温始動において減筒運転を行う構成を開示している。しかし、該エンジン制御装置は、極低温域（－３０℃～－１０℃）においては、確実に始動できない点で不利である。
　そこで、解決しようとする課題は、極低温域であっても確実に始動することが可能なエンジンを提供することを課題とする。
　本発明のエンジンは、複数の気筒と、前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、燃焼室温度を算出する燃焼室温度算出手段と、前記燃料噴射装置によって全ての気筒に燃料を噴射する通常運転、或いは前記燃料噴射装置によって特定気筒のみに燃料を噴射する減筒運転によってエンジン始動を行う制御手段と、を具備するエンジンにおいて、前記制御手段は、エンジン始動時に、前記燃焼室温度算出手段によって算出される燃焼室温度が極低温域であれば前記通常運転を行い、前記燃焼室温度が低温域になれば前記減筒運転を行う。
　本発明のエンジンにおいては、前記制御手段は、エンジン始動時に、前記通常運転を行う場合に、前記通常運転を所定期間行った後に、前記減筒運転を行うことが好ましい。
　本発明のエンジンは、複数の気筒と、前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、燃焼室温度を算出する燃焼室温度算出手段と、燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射装置によって全ての気筒に燃料を噴射する通常運転、或いは前記燃料噴射装置によって特定気筒のみに燃料を噴射する減筒運転によってエンジン始動を行う制御手段と、を具備するエンジンにおいて、前記制御手段は、エンジン始動時に、前記燃焼室温度算出手段によって算出される燃焼室温度が極低温域であれば前記通常運転を行い、該通常運転において燃料噴射量が所定量より小さくなれば前記減筒運転を行う。
　本発明のエンジンによれば、極低温域であっても確実に始動することができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの全体構成を示す構成図。 実施形態１であるエンジン始動制御を示すフロー図。 実施形態１のＴＷマップを示すテーブル図。 実施形態１の減筒運転制御の概要を示すテーブル図。 従来の始動限界を示すマップ図。 従来の極低温限界始動の挙動を示すチャート図。 実施形態１の始動限界を示すマップ図。 実施形態１の極低温限界始動の挙動を示すチャート図。 実施形態２であるエンジン始動制御を示すフロー図。 実施形態３であるエンジン始動制御を示すフロー図。 実施形態４であるエンジン始動制御を示すフロー図。 実施形態５であるエンジン始動制御を示すフロー図。
　図１を用いて、本発明の実施形態であるディーゼルエンジン１の構成について説明する。ディーゼルエンジン１は、６つの気筒６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ・６ｅ・６ｆを有する直墳式６気筒ディーゼルエンジンである。図１では、説明を分かり易くするため、１つの気筒６ｅのみを図示している。
　ディーゼルエンジン１は、エンジン本体と、燃料噴射装置３と、制御手段としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）１００と、を備えている。エンジン本体は、シリンダーヘッド４と、シリンダーブロック５と、を備えている。シリンダーヘッド４は、給気マニホールド７と、排気マニホールド８と、を備えている。シリンダーブロック５は、各気筒６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ・６ｅ・６ｆと、ウォータージャケット１１と、クランク軸１２と、を備えている。気筒６ｅは、燃焼室９と、ピストン１０と、を備えている。
　ピストン１０は、燃焼室９を形成するシリンダーの内周面を気密的に摺動して往復運動を行う。
　クランク軸１２は、コンロッド１２ａを介してピストン１０に連結される軸であり、ピストン１０の往復運動によって回転運動を行う。
　ウォータージャケット１１は、燃焼室９を冷却するエンジン冷却水が通過する二重構造の空間である。
　燃料噴射装置３は、サプライポンプ（図示略）と、コモンレール１５と、インジェクタ１６と、を備えている。コモンレール１５は、サプライポンプによって高圧燃料が蓄圧される容器である。インジェクタ１６は、コモンレール１５によって蓄圧された高圧燃料を燃焼室９に噴射する装置である。
　ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度センサー２１と、エンジン潤滑油温度センサー２２と、エンジン回転数センサー２３と、給気圧センサー２４と、セルモータ２５と、キースイッチ２６と、インジェクタ１６と、に接続されている。
　ＥＣＵ１００は、直接求めることが困難である燃焼室温度を、エンジン冷却水温度ＴＷ又はエンジン潤滑油温度ＴＬによって代替えする。
　燃焼室温度算出手段としてのエンジン冷却水温度センサー２１は、ウォータージャケット１１に設けられ、燃焼室温度としてのエンジン冷却水温度ＴＷを検出する。
　燃焼室温度算出手段としてのエンジン潤滑油温度センサー２２は、オイルタンク（図示略）に設けられ、燃焼室温度としてのエンジン潤滑油温度ＴＬを検出する。
　エンジン回転数センサー２３は、ピストン１０に固設されるフライホイール１３に近設され、エンジン回転数Ｎを検出する。
　給気圧センサー２４は、給気マニホールド７に設けられ、給気圧Ｐｂを検出する。
　エンジン始動とは、キースイッチ２６をＯＮ位置に回動され、ＥＣＵ１００が起動することである。
　低温始動とは、燃焼室温度が低温域（－１０℃～０℃）であるときのエンジン始動である。
　極低温始動とは、燃焼室温度が極低温域（－３０℃～－１０℃）であるときのエンジン始動である。
　減筒運転とは、ＥＣＵ１００が特定の気筒６ａ・６ｂ・６ｃに対して燃料噴射を休止させる運転である。ただし、休止させる気筒６ａ・６ｂ・６ｃは限定されるものではない。
　通常運転とは、全ての気筒６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ・６ｅ・６ｆに最も効率の良いタイミングで所定量の燃料噴射を行う運転である。
　始動モードとは、ＥＣＵ１００がセルモータ２５の駆動及び燃料噴射によって、ディーゼルエンジン１を駆動することである。
　アイドル運転モードとは、ＥＣＵ１００がセルモータ２５の駆動を伴わず燃料噴射のみによって、ディーゼルエンジン１を駆動することである。
　減筒運転の待機とは、燃焼室温度が低温域に到達する或いは所定の要件を満たせば減筒運転を開始する状態であって、実際には通常運転を行っている状態をいう。
　減筒運転の復帰とは、減筒運転待機の状態から減筒運転を開始することをいう。
　［実施形態１］
　図２を用いて、実施形態１であるエンジン始動制御について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン始動によって起動される（Ｓ１１０）。次に、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度センサー２１によって、エンジン冷却水温度ＴＷを検出し（Ｓ１２０）、エンジン冷却水温度ＴＷに基づいて、極低温始動又は低温始動か否かを判定する（Ｓ１３０）。このとき、ＥＣＵ１００は、極低温始動又は低温始動でなければ、通常運転を行い（Ｓ１８０）、極低温始動又は低温始動であれば、極低温始動か否かを判定する（Ｓ１４０）。このとき、ＥＣＵ１００は、低温始動であれば、減筒運転を行い（Ｓ１７０）、極低温始動であれば、所定時間としての減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹを算出し（Ｓ１５０）、算出された減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹの間において減筒運転を待機した後に（Ｓ１６０）、減筒運転を開始する（Ｓ１７０）。
　図３を用いて、ＴＷマップ４０について説明する。ＴＷマップ４０は、ＥＣＵ１００に予め記憶されている。ＴＷマップ４０には、エンジン冷却水温度ＴＷ（℃）毎において、低温始動時から減筒運転が可能と想定される時間である減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹ（ｓ）が定められている。すなわち、ＥＣＵ１００は、ＴＷマップ４０によって、エンジン冷却水温度ＴＷに基づく減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹを算出することができる。
　このようにして、極低温域における減筒運転の待機中に燃焼室温度が低温になると想定される減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹが経過すれば、減筒運転を開始することができる。そのため、燃焼室温度が低温になれば、ディーゼルエンジン１の青白煙を有効に低減できる。
　図４のテーブル（横軸はエンジン冷却水温度ＴＷ（℃）、縦軸は運転気筒数Ｎ）を用いて、実施形態１であるエンジン始動制御におけるエンジン冷却水温度ＴＷと始動モードとの相関について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷが極低温域Ｔ１にあれば減筒運転を待機すなわち通常運転を行い、エンジン冷却水温度ＴＷが低温域Ｔ２に到達すれば減筒運転を開始する。なお、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷが常温域Ｔ３又は暖態域Ｔ４に到達すれば通常運転を行う。
　図５のグラフ（横軸をエンジン冷却水温度ＴＷ（℃）、縦軸を燃料噴射量Ｑ（ｍｍ３／ｓｔ））を用いて、従来の低温始動限界について説明する。従来のエンジン始動制御は、エンジン冷却水温度ＴＷが極低温域Ｔ１であっても減筒運転によって始動していた。領域Ａは、従来のディーゼルエンジン１の始動可能領域である。また、低温限界温度Ｔ＿ＲＣＬ＿ＭＩＮは、従来の減筒運転によるエンジン冷却水温度ＴＷの低温始動限界として示されている。領域Ａは、失火限界線Ｌ＿ＭＦ以下並びに燃料噴射量限界線（減筒時）Ｌ＿ＲＣＬ以上の領域として表されている。
　失火限界線Ｌ＿ＭＦとは、ディーゼルエンジン１が失火する最小燃料噴射量である。ここで、ディーゼルエンジン１における燃焼室９は、燃料の蒸発熱によって多量の熱が奪われる。この蒸発潜熱は、燃料噴射量に依存して増加する。従って、ディーゼルエンジン１は、同じ燃料噴射量Ｑであっても、エンジン冷却水温度ＴＷが低温になるに従い、混合気は燃焼反応を起こすことができずに失火しやすくなる。そのため、ディーゼルエンジン１は、失火限界線Ｌ＿ＭＦが示すように、エンジン冷却水温度ＴＷが低くなるに従い、失火する最小燃料噴射量が減少する。
　一方、燃料噴射量限界線（減筒時）Ｌ＿ＲＣＬとは、減筒運転において、ディーゼルエンジン１がアイドル回転を維持するために必要な燃料噴射量Ｑである。ここで、ディーゼルエンジン１は、エンジン冷却水温度ＴＷが低くなるに従い、エンジン潤滑油の粘性が高くなりフリクションが増加する。また、ディーゼルエンジン１は、エンジン冷却水温度ＴＷが低くなるに従い、燃焼室９の熱損失も大きくなる。そのため、ディーゼルエンジン１は、燃料噴射量限界線（減筒時）Ｌ＿ＲＣＬが示すように、エンジン冷却水温度ＴＷが低くなるに従い、燃料噴射量Ｑが増加することになる。
　図６のグラフ（横軸を時間ｔ（ｓ）、縦軸の上段をエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）並びに下段を燃料噴射量Ｑ（ｍｍ３／ｓｔ））を用いて、従来のエンジン始動制御の挙動について説明する。なお、図６は、上段の一点鎖線は目標アイドル回転数Ｎｍ＿ＩＤ（ｒｐｍ）、下段の一点鎖線は上述した失火限界線Ｌ＿ＭＦを示している。
　エンジン始動制御は、エンジン冷却水温度ＴＷが極低温域Ｔ１にあっても、減筒運転によって始動する。このとき、ディーゼルエンジン１は、始動モードＭ１から減筒運転によるアイドル運転モードＭ２に入った瞬間において、エンジン冷却水温度ＴＷが極低温域Ｔ１にあるため、アイドル回転を維持するために必要な燃料噴射量Ｑが極端に増加し、失火によってエンストに至る。
　図７のグラフ（横軸はエンジン冷却水温度ＴＷ（℃）、縦軸は燃料噴射量Ｑ（ｍｍ３／ｓｔ））を用いて、実施形態１のディーゼルエンジン１の低温始動限界について説明する。
　なお、図７は、領域Ａ、失火限界線Ｌ＿ＭＦ、及び燃料噴射量限界線（減筒時）Ｌ＿ＲＣＬについては、図５と同様であるため、説明を省略する。
　実施形態１のエンジン始動制御は、エンジン冷却水温度ＴＷが極低温Ｔ１にあれば、減筒運転を待機する。ここで、減筒運転とは、通常運転に比較して、燃料噴射量Ｑが増加する。そのため、エンジン冷却水温度ＴＷが低くなるに従い、燃料噴射量限界線（通常時）Ｌ＿ＮＯＲＭは、燃料噴射量限界線（減筒時）Ｌ＿ＲＣＬより減少する。このようにして、通常運転の始動限界領域は、領域Ａに加えて領域Ｂまで拡張される。
　図８のグラフ（横軸は時間ｔ（ｓ）、縦軸の上段はエンジン回転数Ｎ（ｒｐｍ）並びに下段は燃料噴射量Ｑ（ｍｍ３／ｓｔ））を用いて、実施形態１のエンジン始動制御の挙動について、詳細に説明する。なお、図６は、目標アイドル回転数Ｎｍ＿ＩＤ（ｒｐｍ）、失火限界線Ｌ＿ＭＦについては、図６同様である。
　ディーゼルエンジン１の燃料噴射量Ｑは、減筒運転を減筒運転待機時間ＴＲＣＬ＿ＳＴＢＹの間待機するため、減筒運転時よりも少ない。つまり、ディーゼルエンジン１を、極低温域Ｔ１においても確実に始動することができる。また、ディーゼルエンジン１のフリクションが減少した後に減筒運転を開始できる。そのため、減筒運転開始時において、ディーゼルエンジン１の失火マージン（図におけるＱα）を確保することができる。
　［実施形態２］
　図９を用いて、実施形態２であるエンジン始動制御について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン始動によって起動される（Ｓ２１０）。ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷを検出し（Ｓ２２０）、極低温始動又は低温始動か否かを判定する（Ｓ２３０）。このとき、ＥＣＵ１００は、極低温始動又は低温始動でなければ、通常運転を行い（Ｓ３００）、極低温始動又は低温始動であれば、極低温始動か否かを判定する（Ｓ２４０）。次に、ＥＣＵ１００は、Ｓ２４０において、極低温始動であれば、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）。
　次に、ＥＣＵ１００は、通常運転をする場合の通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭを算出し、この通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭに基づいて、減筒運転をする場合の減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬを算出する（Ｓ２６０）。また、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷに基づいて失火限界噴射量Ｑ＿ＭＦを算出し、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬが失火限界噴射量Ｑ＿ＭＦより小さいか否かを判定する（Ｓ２７０）。ここで、ＥＣＵ１００は、Ｓ２７０にて小さくなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）。
　次に、ＥＣＵ１００は、エンジン回転数Ｎと給気圧Ｐｂとに基づいて、通常運転をする場合に想定される通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭの最大燃料噴射量Ｑ＿ＦＵＬＬを算出し、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬが最大燃料噴射量Ｑ＿ＦＵＬＬより小さいか否かを判定する（Ｓ２８０）。ここで、ＥＣＵ１００は、Ｓ２８０にて小さくなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）、Ｓ２８０にて小さければ、減筒運転を開始する（Ｓ２９０）。
　このようにして、極低温における減筒運転の待機中に、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬが失火限界噴射量Ｑ＿ＭＦより小さければ、減筒運転に復帰できる。つまり、ディーゼルエンジン１の青白煙を有効に低減できる。このとき、直接求めることが困難である燃焼室温度は、減筒運転時に想定される減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬで代替される。そのため、ディーゼルエンジン１は、適正なタイミングで減筒運転に復帰できる。また、減筒運転時の燃料噴射量を、給気圧Ｐｂに基づく通常運転時の最大燃料噴射量Ｑ＿ＦＵＬＬ以下に制限できる。そのため、ディーゼルエンジン１の黒煙発生を防止できる。
　図１０を用いて、実施形態３であるエンジン始動制御について説明する。なお、実施形態３は、実施形態２のＳ２５０～Ｓ２９０までを変更した制御である。ＥＣＵ１００は、極低温始動であれば、減筒運転を待機し（Ｓ２５０）、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬを算出する（Ｓ２６０）。
　ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷが所定温度ＴＷ＿ＴＨより大きいか否かを判定する（Ｓ２７１）。ここで、Ｓ２７１において、大きくなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２４０）。一方、ＥＣＵ１００は、エンジン潤滑油温度ＴＬが所定温度ＴＬ＿ＴＨより大きいか否かを判定する（Ｓ２７２）。ここで、Ｓ２７２において、大きくなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）。一方、ＥＣＵ１００は、通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭが所定量Ｑ＿ＴＨより小さいか否か判定する（Ｓ２７３）。ここで、Ｓ２７３において、小さくなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）。他方、ＥＣＵ１００は、Ｓ２７１、Ｓ２７２及びＳ２７３において、全ての条件を満たせば、Ｓ２８０を経て減筒運転を行う（Ｓ２９０）。
　つまり、実施形態３において、ディ－ゼルエンジン１は、エンジン冷却水温度ＴＷ、エンジン潤滑油温度ＴＬ、及び通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭの全てが所定条件を満たさなければ、減筒運転に復帰できない。
　図１１を用いて、実施形態４であるエンジン始動制御について説明する。なお、実施形態４は、実施形態２のＳ２５０～Ｓ２９０までを変更した制御である。ＥＣＵ１００は、極低温始動であれば、減筒運転を待機し（Ｓ２５０）、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬを算出する（Ｓ２６０）。
　ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷが所定温度ＴＷ＿ＴＨより大きいか否かを判定する（Ｓ２７５）。ここで、Ｓ２７５において、大きければ、Ｓ２８０を経て減筒運転を行う（Ｓ２９０）。一方、ＥＣＵ１００は、エンジン潤滑油温度ＴＬが所定温度ＴＬ＿ＴＨより大きいか否かを判定する（Ｓ２７６）。ここで、Ｓ２７６において、大きければ、Ｓ２８０を経て減筒運転を行う（Ｓ２９０）。一方、ＥＣＵ１００は、通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭが所定量Ｑ＿ＴＨより小さいか否かを判定する（Ｓ２７７）。ここで、Ｓ２７６において、小さければ、Ｓ２８０を経て減筒運転を行う（Ｓ２９０）。他方、ＥＣＵ１００は、Ｓ２７５、Ｓ２７６及びＳ２７７において全ての条件を満たさなければ、減筒運転を待機する（Ｓ２５０）。
　つまり、実施形態４において、ディ－ゼルエンジン１は、エンジン冷却水温度ＴＷ、エンジン潤滑油温度ＴＬ、及び通常時燃料噴射量Ｑ＿ＮＯＲＭのうち１つが所定条件を満たせば、減筒運転に復帰できる。
　図１２を用いて、実施形態４であるエンジン始動制御について説明する。ＥＣＵ１００は、減筒運転を開始させ（Ｓ３１０）、減筒時燃料噴射量Ｑ＿ＦＩＮが所定量Ｑ＿ＬＩＭ以上であるか否かを判定し（Ｓ３２０）、Ｓ３２０にて所定量Ｑ＿ＬＩＭ以上でなければ、減筒運転をそのまま継続する（Ｓ３３０）。
　一方、ＥＣＵ１００は、Ｓ３２０にて所定量Ｑ＿ＬＩＭ以上であれば、減筒運転を待機する（Ｓ３４０）。次に、ＥＣＵ１００は、減筒時推定燃料噴射量Ｑ＿ＲＣＬが減筒運転待機時の燃料噴射制限量Ｑ＿ＬＩＭに所定率αを乗じたものより小さいか否かを判定する（Ｓ３５０）。ここで、Ｓ３５０において、小さければ減筒運転を開始する（Ｓ３１０）。また、ＥＣＵ１００は、減筒運転待機した時間ｔより所定時間ｔ＿ＤＥＬＡＹ経過しているか否かを判定する（Ｓ３６０）。ここで、Ｓ３６０において、経過していれば減筒運転を開始する（Ｓ３１０）また、ＥＣＵ１００は、エンジン冷却水温度ＴＷが減筒運転待機時のエンジン冷却水温度ＴＷより所定温度ＴＷ＿ＤＥＬＴＡ増加しているか否かを判定する（Ｓ３７０）。ここで、Ｓ３５０において、大きければ減筒運転を開始する（Ｓ３１０）。
　他方、ＥＣＵ１００は、Ｓ３５０、Ｓ３６０及びＳ３７０において全ての条件を満たさなければ、減筒運転を待機する（Ｓ３１０）。
　このようにして、減筒運転時において、減筒時燃料噴射量Ｑ＿ＦＩＮが所定量Ｑ＿ＬＩＭ以上であれば、ディーゼルエンジン１の減筒運転を待機する。そのため、ディーゼルエンジン１の黒煙発生を確実に防止できる。
　本発明は、減筒運転を行うディーゼルエンジンに利用可能である。

Claims (3)

  1. 　複数の気筒と、
    　前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
    　燃焼室温度を算出する燃焼室温度算出手段と、
    　前記燃料噴射装置によって全ての気筒に燃料を噴射する通常運転、或いは前記燃料噴射装置によって特定気筒のみに燃料を噴射する減筒運転によってエンジン始動を行う制御手段と、を具備するエンジンにおいて、
    　前記制御手段は、エンジン始動時に、前記燃焼室温度算出手段によって算出される燃焼室温度が極低温域であれば前記通常運転を行い、前記燃焼室温度が低温域になれば前記減筒運転を行うことを特徴とするエンジン。
  2. 　前記制御手段は、エンジン始動時に、前記通常運転を行う場合に、前記通常運転を所定期間行った後に、前記減筒運転を行うことを特徴とする請求項１記載のエンジン。
  3. 　複数の気筒と、
    　前記各気筒に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
    　燃焼室温度を算出する燃焼室温度算出手段と、
    　燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射装置によって全ての気筒に燃料を噴射する通常運転、或いは前記燃料噴射装置によって特定気筒のみに燃料を噴射する減筒運転によってエンジン始動を行う制御手段と、を具備するエンジンにおいて、
    　前記制御手段は、エンジン始動時に、前記燃焼室温度算出手段によって算出される燃焼室温度が極低温域であれば前記通常運転を行い、該通常運転において燃料噴射量が所定量より小さくなれば前記減筒運転を行うことを特徴とするエンジン。
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