JP2000192836A

JP2000192836A - ディ―ゼルエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000192836A
Application number: JP10368666A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Saito; 智明齊藤; Hideo Hosoya; 英生細谷; Katsuaki Yasutomi; 克晶安富; Keiji Araki; 啓二荒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-11
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP4134413B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コモンレール６に蓄えた高圧燃料を各気筒２
毎のインジェクタ５により燃焼室４に直接噴射するよう
にしたコモンレール式直噴ディーゼルエンジンにおい
て、エンジンの低温始動時における始動性向上と未燃燃
料の排出抑制とを図る。【解決手段】エンジン始動時のクランキング中に、各
気筒２の圧縮行程でインジェクタ５から微小量の燃料を
噴射し、その燃料が実際に自己着火したときに着火判別
手段４０ａにより着火可能状態であると判別する。着火
可能状態であると判別されたとき、始動噴射制御手段４
０ｂにより始動時メイン噴射を実行させて、インジェク
タ５からエンジン１の始動に必要な始動噴射量の燃料を
噴射させる。着火可能状態であると判別されるまでは、
ＥＧＲ弁３４を全閉状態に保持して、冷たい排気を還流
させないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの気筒内
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えたいわゆる直
噴式ディーゼルエンジンに関し、特にそのエンジンの低
温始動性を向上させるための燃料噴射制御に関する技術
分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の始動性は外気温度
が低下すると悪化することが知られている。これは、例
えば自動車用ディーゼルエンジンの場合、外気温度が
低いとバッテリ電圧が低下するので、スタータモータの
出力が十分でなくなり、エンジンオイルの粘度も高く
なるので、クランキングに対する抵抗も大きくなり、そ
のため、エンジン回転数をなかなか高めることができな
いという理由や、低温状態では燃料の気化霧化状態が
悪くなり、しかも、燃焼室や吸気そのものの温度が低い
ことから気筒の圧縮温度があまり高くならないので、燃
料が自己着火し難くなるという理由によるものである。

【０００３】このような低温時の始動性悪化に対して、
従来より、例えば特開平６−１１７３１６号公報に開示
されるもののように、低温始動時に通常の燃料噴射（メ
イン噴射）に加えて、追加の燃料噴射（プレ噴射）を行
うようにすることが知られている。このものでは、メイ
ン噴射に加えてプレ噴射を行うことで燃料の総量を増加
させ、燃料の気化霧化状態が悪い低温時でも着火のため
に十分な量の混合気が得られるようにしている。また、
前記プレ噴射をメイン噴射よりも早期に行うことで、そ
のプレ噴射により混合気の活性度が高まり、火種が早期
に生成されるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、外気温度が
極めて低い極寒状態においては、クランキング開始直後
の気筒の圧縮温度が燃料の自己着火温度（例えば６００
°Ｃくらい）に達しないことがあり、このような場合に
は、前記従来例のように燃料噴射量を増量してもその燃
料が自己着火しないので、始動性は向上しない。この増
量された燃料は、クランキングによって燃焼室の温度状
態が高くなるまでの間は何らエンジン始動に寄与せず、
未燃状態で大気中に排出されることになり、無駄になる
燃料が多いだけでなく、環境保護の観点からも好ましく
ない。

【０００５】しかも、そのように無駄になる燃料噴射の
ために燃料供給ポンプを駆動しているので、その余計な
負荷がスタータモータの駆動力を消費する結果、エンジ
ン回転数がなかなか高くならず、そのことによってエン
ジンの低温始動性がさらに悪化するという不具合もあ
る。

【０００６】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ディーゼルエンジン
の始動時の燃料噴射手順に工夫を凝らすことで、エンジ
ンの低温始動性を向上させ、併せて、低温始動時におけ
る未燃燃料の排出をも抑制することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第１の解決手段では、エンジン始動時のク
ランキング中に、燃料が自己着火できる状態になったこ
とを判別し、その上で初めて、始動のための燃料噴射を
行うようにした。

【０００８】具体的に、請求項１記載の発明は、図１に
例示するように、エンジン１の気筒内燃焼室４に燃料を
噴射する燃料噴射弁５と、エンジン１により機械的に駆
動されて、前記燃料噴射弁５に対し高圧の燃料を供給す
る燃料供給ポンプ８と、エンジン始動時のクランキング
中に、前記燃料噴射弁５により燃料を噴射させる始動噴
射制御手段４０ｂとを備えたディーゼルエンジンの制御
装置Ａを前提とする。そして、前記燃料噴射弁５により
噴射された燃料が自己着火する着火可能状態であること
を判別する着火判別手段４０ａを設け、前記始動噴射制
御手段４０ｂは、前記着火判別手段４０ａにより着火可
能状態であると判別されたとき、エンジン１の始動に必
要な始動噴射量の燃料を噴射させる構成とする。

【０００９】前記の構成により、エンジン１の始動時に
は、着火判別手段４０ａにより着火可能状態であること
が判別されたときに初めて、エンジン１の始動に必要な
始動噴射量の燃料が燃料噴射弁５により噴射されて、そ
の燃料が自己着火することにより、エンジン１が運転状
態になる。すなわち、例えばエンジン１の低温始動時に
おいて、前記着火判別手段４０ａにより着火可能状態で
あると判別されるまで、燃料噴射量を前記始動噴射量よ
りも減らすようにすれば、そのことによって燃料供給ポ
ンプ８の駆動負荷が減少するので、従来例の如く最初か
ら始動噴射量の燃料を噴射させるようにしたものに比べ
て、クランキング時のエンジン回転数を早く高めること
ができ、このことで、エンジン１の低温始動性を向上で
きる。また、未燃状態で大気中に排出される燃料も減少
する。

【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明における始動噴射制御手段は、着火判別手段により
着火可能状態であると判別されるまでは、その判別のた
めに始動噴射量よりも少量の着火判別用燃料を気筒の圧
縮行程で噴射させる構成とし、着火判別手段は、噴射さ
れた着火判別用燃料が自己着火したとき、着火可能状態
であると判別する構成とする。

【００１１】このことで、噴射された着火判別用燃料が
実際に自己着火したことに基づいて、着火可能状態を確
実に判定できる。また、噴射された着火判別用燃料によ
りピストンと気筒内壁との間のシール性が高められるの
で、気筒の圧縮温度が高まり、そのことによってもエン
ジンの始動性を向上できる。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
発明における着火判別用燃料の噴射量は、燃料噴射弁の
実質的な最小開弁時間に対応するものとする。ここで、
燃料噴射弁の実質的な最小開弁時間とは、燃料噴霧の微
粒化が著しく損なわれることのない範囲での最小の開弁
時間のことであり、こうすることで、燃料噴霧の微粒化
を著しく損なうことなく、着火判別のための燃料噴射量
を可及的に少なくできる。よって、燃料供給ポンプの駆
動負荷や未燃状態の燃料の排出を最小に抑えることがで
きる。

【００１３】請求項４記載の発明では、請求項２記載の
発明における着火判別用燃料の噴射量は、始動噴射量の
１/１０以下とする。このことで、着火判別用燃料の噴
射量が具体化される。

【００１４】請求項５記載の発明では、請求項２記載の
発明における着火判別用燃料の噴射量は、エンジンが実
用運転領域にあるときの最小の燃料噴射量と同じとす
る。すなわち、着火判別用燃料の噴射量が少な過ぎる場
合には、実際には着火可能状態であるにも拘わらずその
燃料が自己着火しないこともあり得るが、前記のように
エンジンが実用運転領域にあるときの最小の燃料噴射量
と同じ量の燃料を噴射するようにすれば、着火可能状態
であることの判別を確実に行うことができる。つまり、
着火判別の信頼性を安定確保しながら、燃料供給ポンプ
の駆動負荷や未燃燃料の排出を減らすことができる。

【００１５】請求項６記載の発明では、請求項５記載の
発明の実用運転領域における最小の燃料噴射量とは、ア
イドル状態を除く低負荷低回転運転領域における最小の
燃料噴射量とする。このことで、着火判別用燃料の噴射
量が具体化される。

【００１６】請求項７記載の発明では、請求項２記載の
発明において、クランキングの開始から設定期間が経過
するまでの間、燃料噴射弁による燃料の噴射を禁止する
噴射禁止手段を設け、始動噴射制御手段は、前記設定期
間の経過後に着火判別用燃料の噴射を開始する構成とす
る。前記設定期間は、例えばスタータモータが運転開始
してからエンジンのクランク軸が所定数回転するまでの
期間とすればよく、或いは、スタータモータが運転開始
してから所定時間が経過するまでとしてもよい。

【００１７】そのように、クランキング開始直後のクラ
ンキング抵抗が特に大きい期間だけ燃料の噴射を禁止し
て、燃料供給ポンプの駆動負荷をできるだけ少なくする
ことで、エンジンの低温始動性をさらに向上できる。

【００１８】請求項８記載の発明では、請求項２記載の
発明における着火判別手段は、エンジンのクランク軸の
回転状態に基づいて、燃料が自己着火したことを検出す
る構成とする。このことで、着火判別用燃料が自己着火
すれば、その燃焼によりクランク軸に回転力が作用する
ので、該クランク軸の回転状態に基づいて、燃料が自己
着火したことを検出できる。

【００１９】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
発明における着火判別手段は、クランキング中にエンジ
ン回転数が予め設定した基準回転数を超えたとき、燃料
が自己着火したことを検出する構成とする。このこと
で、着火判別用燃料が自己着火すれば、その燃焼により
クランク軸に回転力が作用して、クランキング中のエン
ジンの回転数が高まるので、そのエンジン回転数が予め
設定した基準回転数を超えたことで、燃料が自己着火し
たことを検出できる。

【００２０】請求項１０記載の発明では、請求項９記載
の発明における基準回転数は、エンジンの温度状態が低
いほど低回転になるように設定する。すなわち、一般
に、クランキング中のエンジン回転数は、エンジンの温
度状態によって変化するので、その変化に対応するよう
に、自己着火の検出のための基準回転数をエンジンの温
度状態が低いほど低回転に設定することで、検出の精度
を高めることができる。

【００２１】請求項１１記載の発明では、請求項８記載
の発明における着火判別手段は、クランク軸の回転角速
度が予め設定したしきい値を超えたとき、燃料が自己着
火したことを検出する構成とする。このことで、着火判
別用燃料が自己着火すれば、その燃焼によりクランク軸
に回転力が作用して、クランク軸の回転角速度が大きく
なるので、その回転角速度が予め設定したしきい値を超
えたことで、燃料が自己着火したことを検出できる。

【００２２】請求項１２記載の発明では、請求項２記載
の発明における着火判別手段は、燃焼室の圧力状態に基
づいて、燃料が自己着火したことを検出する構成とす
る。このことで、着火判別用燃料が自己着火すれば、そ
の燃焼により燃焼室の圧力が高まるので、そのことに基
づいて、燃料が自己着火したことを検出できる。

【００２３】請求項１３記載の発明では、請求項２記載
の発明における始動噴射制御手段は、着火判別手段によ
り着火可能状態であることが判別されたとき、直ちに着
火判別のための燃料噴射を終了させる構成とする。この
ことで、燃料が自己着火する状態になれば、直ちに着火
判別用燃料の噴射を終了させて、燃料噴射弁により始動
噴射量の燃量を噴射させることで、エンジンの始動を速
やかに完了できる。

【００２４】請求項１４記載の発明では、請求項２記載
の発明における着火判別用燃料の噴射の時期をエンジン
始動のための燃料噴射よりも早期に設定し、始動噴射制
御手段は、着火判別手段により着火可能状態であると判
別されたとき、前記着火判別用燃料の噴射とエンジン始
動のための燃料噴射との両方を少なくとも１回、行う構
成とする。

【００２５】このことで、燃料が自己着火しない状態か
ら着火可能状態へと移行した直後は、燃料噴射弁による
始動噴射量の燃料噴射よりも早期に少なくとも１回、少
量の着火判別用燃料を噴射し、その燃料を十分に気化霧
化させて火種の形成を促すことで、万一の失火を回避す
ることができる。

【００２６】請求項１５記載の発明では、請求項１記載
の発明におけるエンジンは複数の気筒を有し、着火判別
手段は、前記各気筒毎に着火可能状態であることを判別
する構成とし、始動噴射制御手段は、前記着火判別手段
による判別結果に応じて各気筒毎に燃料噴射弁の制御を
行う構成とする。

【００２７】すなわち、一般に、複数の気筒を有するエ
ンジンでは、各気筒毎に温度状態や吸入空気量が微妙に
異なるので、各気筒毎に着火可能状態であることを判別
して、その判別結果に応じて各気筒毎に燃料噴射弁の制
御を行うことにより、請求項１記載の発明による作用効
果を十分に得ることができる。

【００２８】請求項１６記載の発明では、請求項１記載
の発明におけるエンジンは複数の気筒を有し、着火判別
手段は、前記各気筒毎に着火可能状態であることを判別
する構成とし、始動噴射制御手段は、前記着火判別手段
によりいずれか１つの気筒について、着火可能状態であ
ると判別されたとき、該気筒の次に燃料噴射を行う気筒
からエンジン始動のための燃料噴射を開始させる構成と
する。

【００２９】このことで、複数の気筒を有するエンジン
では各気筒毎に温度状態や吸入空気量が微妙に異なるも
のの、そのうちのいずれか１つの気筒で着火可能状態に
なれば、それ以外の気筒でも着火可能状態になっている
可能性が高いので、いずれか１つの気筒について着火可
能状態であると判別されたときには、該気筒の次に燃料
噴射を行う気筒から始動噴射量の燃料を噴射させること
で、エンジンの始動を最短時間で完了することができ
る。

【００３０】請求項１７記載の発明では、請求項１６記
載の発明における着火判別用燃料の噴射時期をエンジン
始動のための燃料噴射よりも早期に設定し、始動噴射制
御手段は、着火判別手段により着火可能状態であると判
別されたとき、前記着火判別用燃料の噴射とエンジン始
動のための燃料噴射との両方を少なくとも１回、行う構
成とする。

【００３１】このことで、エンジンの複数の気筒のう
ち、いずれか１つの気筒で着火可能状態になり、該気筒
の次に燃料噴射を行う気筒から始動噴射量の燃料を噴射
させるときには、前記の着火可能状態になった気筒以外
では失火の可能性がやや高いとも考えられるので、始動
噴射量の燃料噴射よりも早期に少なくとも１回、少量の
着火判別用燃料を噴射して失火を回避できることは、特
に有効な作用を奏する。

【００３２】請求項１８記載の発明では、請求項１記載
の発明において、エンジンの吸気系に排気の一部を還流
させる排気還流手段と、着火判別手段により着火可能状
態であると判別されるまで、排気の還流量が零になるよ
うに前記排気還流手段を制御する排気還流制御手段とを
設ける構成とする。

【００３３】このことで、エンジンの低温始動時には、
通常、燃焼が開始されるまで、排気温度が吸気温度より
も低くなるので、着火可能状態と判別されるまでは排気
の還流量を零にして、冷たい排気による吸気温度の低下
を防止できる。

【００３４】請求項１９記載の発明では、請求項１記載
の発明において、燃料を噴射圧以上の高圧状態で蓄える
蓄圧室が燃料供給ポンプと燃料噴射弁との間に介設され
たコモンレール式燃料噴射系を備えているものとする。
このものでは、大容積の蓄圧室に燃料を高圧状態で蓄え
る必要があるので、エンジン始動時の燃料供給ポンプの
駆動負荷は特に大きい。従って、請求項１記載の発明の
如くクランキング中に燃料供給ポンプの駆動負荷を減ら
してエンジンの低温始動性を向上できることが、特に有
効な作用効果を奏する。

【００３５】次に、本発明の第２の解決手段では、外気
温度やエンジン水温等の始動条件に基づいて、燃料が自
己着火できる状態になるまでの期間を推定し、その期間
が経過した後に、始動のための燃料噴射を行うようにし
た。

【００３６】具体的に、請求項２０記載の発明は、図１
０に例示するように、エンジン１の気筒内燃焼室４に燃
料を噴射する燃料噴射弁５と、エンジン１により機械的
に駆動されて、前記燃料噴射弁に対し高圧の燃料を供給
する燃料供給ポンプ８と、エンジン１のクランキング中
に、前記燃料噴射弁５により燃料を噴射させる始動噴射
制御手段４０ｂとを備えたディーゼルエンジンの制御装
置Ａを前提とする。そして、少なくともエンジン１の温
度状態を含む始動条件に基づいて、前記燃料噴射弁５に
より噴射された燃料が自己着火しない着火不能状態の期
間を推定する着火不能期間推定手段４０ｄを設け、前記
始動噴射制御手段４０ｂは、前記着火不能期間推定手段
４０ｄにより推定された着火不能期間が経過したとき、
エンジン１の始動に必要な始動噴射量の燃料を噴射させ
る構成とする。尚、前記始動条件とは、例えば、外気温
度、外気圧力、エンジン水温等の、エンジン１の始動性
に大きな影響を及ぼす条件のことである。

【００３７】前記の構成により、エンジン１の始動時に
は、まず、着火不能期間推定手段４０ｄにより、エンジ
ン水温等の始動条件に基づいて、着火不能状態の期間が
推定される。そして、その着火不能期間が経過したと
き、始動噴射制御手段４０ｂにより始動噴射量の燃料が
噴射され、その燃料が自己着火することにより、エンジ
ン１が運転状態になる。ここで、エンジン１の低温始動
時には、前記着火不能期間が経過するまで燃料噴射量を
前記始動噴射量よりも減らすようにすれば、請求項１記
載の発明と同様に燃料供給ポンプ８の駆動負荷を減少さ
せて、エンジン回転数を早く高めることができるので、
エンジン１の低温始動性を向上でき、また、未燃燃料の
排出を軽減できる。

【００３８】請求項２１記載の発明では、請求項２０記
載の発明における始動噴射制御手段は、エンジンのクラ
ンキング開始から着火不能期間が経過するまで、燃料噴
射弁により始動噴射量よりも小量の燃料を噴射させる構
成とする。このことで、燃焼室に噴射された小量の燃料
によりピストンと気筒壁との間のシール性が高められる
ので、気筒の圧縮温度を高めて着火可能状態になるまで
の時間を短縮することができる。よって、エンジンの低
温始動性がさらに向上する。

【００３９】請求項２２記載の発明では、請求項２０記
載の発明における始動噴射制御手段は、エンジンのクラ
ンキング開始から着火不能期間が経過するまで、燃料噴
射弁により燃料を噴射しない構成とする。このことで、
着火可能状態になるまでは燃料供給ポンプの駆動負荷を
できるだけ少なくすることができ、そのことによって、
エンジンの低温始動性をさらに向上できる。

【００４０】請求項２３記載の発明では、請求項２１記
載の発明において、エンジンの吸気系に排気の一部を還
流させる排気還流手段と、クランキング開始から着火不
能期間が経過するまで、排気の還流量が零になるように
前記排気還流手段を制御する排気還流制御手段とを設け
る構成とする。このことで、請求項１８記載の発明と同
様に、クランキング開始から着火可能状態になるまで、
冷たい排気による吸気温度の低下を防止できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００４２】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
に係るディーゼルエンジンの制御装置Ａの全体構成を示
し、１は車両に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジ
ンである。このエンジン１は４つの気筒２，２，２，２
を有し、その各気筒２内には軸線方向に往復動可能にピ
ストン（図示せず）嵌装されていて、このピストンによ
り各気筒２内に燃焼室４が区画されている。また、その
各燃焼室４の上面略中央部には、図には誇張して示す
が、気筒２の軸線に沿って延びるようにインジェクタ
（燃料噴射弁）５が配設されている。これらのインジェ
クタ５，５，…は、燃料を噴射圧以上の高圧状態で蓄え
る共通のコモンレール（蓄圧室）６に接続されており、
各気筒毎に所定の噴射タイミングになると開閉作動され
て、それぞれ先端部に設けられている複数の噴孔から高
圧の燃料を燃焼室４に直接、噴射供給するようになって
いる。

【００４３】前記コモンレール６には、内部の燃圧（コ
モンレール圧）を検出する燃料圧力センサ６ａが付設さ
れている。また、コモンレール６は高圧燃料通路７を介
して燃料供給ポンプ８に接続され、その燃料供給ポンプ
８は燃料通路９を介して燃料タンク１０に接続されてい
る。この燃料供給ポンプ８は、入力軸８ａがエンジン１
のクランク軸に駆動連結されていて、そのクランク軸か
らの回転入力を受け入れて作動し、燃料タンク１０内の
燃料を燃料通路９を介して、燃料フィルタ１１により濾
過しながら吸い上げ、その燃料をジャーク式圧送系によ
りコモンレール６に圧送するようになっている。

【００４４】また、前記燃料供給ポンプ８には、図示し
ないが、その圧送系により送り出される燃料の一部をリ
ターン通路１２に逃がして、ポンプの吐出量を調節する
電磁弁が設けられている。この電磁弁の開度は、前記燃
料圧力センサ６ａによる検出値に応じて、後述のＥＣＵ
４０からの制御信号により変更されるようになってお
り、これにより、コモンレール圧を所定値にフィードバ
ック制御できる。また、同図において１３は、コモンレ
ール圧が所定値以上になったときに、燃料をコモンレー
ル６から排出させるプレッシャリミッタであり、このプ
レッシャリミッタから排出された燃料はリターン通路１
４を流通して、燃料タンク１０に戻される。さらに、１
５は余剰の燃料をインジェクタ５から燃料タンク１０に
戻すためのリターン通路である。

【００４５】このエンジン１には、詳細は図示しない
が、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ
１６と、吸排気系カム軸の回転角度を検出するカム角セ
ンサ１７と、冷却水温度（エンジン水温）を検出するエ
ンジン水温センサ１８とが設けられている。前記クラン
ク角センサ１６は、クランク軸の端部に設けた被検出用
プレートと、その外周に相対向するように配置した電磁
ピックアップとからなり、前記被検出用プレートの外周
部全周に亘って等間隔に形成された突起部の通過に対応
して、パルス信号を出力するものである。また、前記カ
ム角センサ１７は、同様にカム軸周面の所定箇所に設け
た複数の突起部と、その各突起部が通過するときにパル
ス信号を出力する電磁ピックアップとからなる。尚、１
９はカム軸により駆動されるバキュームポンプである。

【００４６】また、２０はエンジン１の燃焼室４に対し
図外のエアクリーナで濾過した吸気（空気）を供給する
吸気通路であり、この吸気通路２０の下流端部はサージ
タンク２１を介して気筒毎に分岐していて、それぞれ吸
気ポートにより各気筒２の燃焼室４に接続されている。
また、前記サージタンク２１には、後述のターボ過給機
３１により過給された吸気の圧力を検出する過給圧セン
サ２２が設けられている。前記吸気通路２０には、上流
側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入される
吸気流量を検出するホットフィルム式エアフローセンサ
２３と、後述のタービン２９により駆動されて吸気を圧
縮するブロワ２４と、このブロワ２４により圧縮した吸
気を冷却するインタークーラ２５と、吸気通路２０の断
面を絞る吸気絞り弁２６とが設けられている。この吸気
絞り弁２６は、全閉状態でも吸気が流通可能なように切
り欠きが設けられたバタフライバルブからなり、図示し
ないアクチュエータにより開閉されるようになってい
る。

【００４７】さらに、２８は各気筒２の燃焼室４から燃
焼ガスを排出する排気通路で、この排気通路２８の上流
端部は分岐してそれぞれ排気ポートにより各気筒２の燃
焼室４に接続されている。この排気通路２８には排気に
より回転されるタービン２９が配設され、その下流側に
排気浄化用の触媒コンバータ３０が配設されている。こ
の触媒コンバータ３０は、詳細は図示しないが、排ガス
の流れる方向に沿って互いに平行に延びる多数の貫通孔
を有するハニカム構造のコージェライト製担体を備え、
その担体の各貫通孔壁面に複数の触媒層を形成したもの
であり、前記各貫通孔内を流通する排気中のＨＣ、ＣＯ
及びＮＯｘ並びにパティキュレートを低減させる機能を
有している。

【００４８】また、前記タービン２９及びブロワ２４か
らなるターボ過給機３１は、タービン２９を収容するタ
ービン室の入口に該入口の断面積を変化させるフラップ
が回動可能に設けられているバリアブルノズルターボで
あり、そのフラップを回動させてノズル断面積を小さく
させることで、排気流量の少ないエンジン１の低回転域
でも過給効率を高めることができるものである。

【００４９】さらに、前記排気通路２８は、タービン２
９よりも排気上流側の部位で、排気の一部を吸気側に還
流させる排気還流通路（以下ＥＧＲ通路という）３３の
上流端に分岐接続されている。このＥＧＲ通路３３の下
流端は吸気絞り弁２６よりも吸気下流側の吸気通路２０
に接続されており、そのＥＧＲ通路３３の途中の下流端
寄りには、開度調節可能な負圧作動式の排気還流量調節
弁（以下ＥＧＲ弁という）３４が配置されている。この
ＥＧＲ弁３４は、バキュームポンプ１９からの負圧によ
り駆動される負圧駆動式のアクチュエータ３５により開
閉作動されるように構成され、ＥＧＲ通路３３の通路断
面積をリニアに変化させて、吸気通路２０に還流される
排気の流量を調節するようになっている。

【００５０】前記各インジェクタ５、燃料供給ポンプ
８、吸気絞り弁２６，ＥＧＲ弁３４等はコントロールユ
ニット（Electronic Contorol Unit：以下ＥＣＵとい
う）４０からの制御信号によって作動するように構成さ
れている。一方、このＥＣＵ４０には、前記燃料圧力セ
ンサ６ａからの出力信号と、クランク角センサ１６及び
カム角センサ１７からの出力信号と、エンジン水温セン
サ１８からの出力信号と、エアフローセンサ２３からの
出力信号と、車両の運転者による図示しないアクセルペ
ダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度
センサ３６からの出力信号とが少なくとも入力されてい
る。

【００５１】そして、インジェクタ５の作動により燃料
噴射量及び噴射時期がエンジン１の運転状態に応じて制
御されるとともに、高圧供給ポンプ８の作動によりコモ
ンレール圧、即ち燃量噴射圧が制御される。また、吸気
絞り弁２６の作動により吸入空気量が制御され、ＥＧＲ
弁３４の作動により排気還流量が制御され、さらに、タ
ーボ過給機３１のフラップの回転角度が制御されるよう
になっている。

【００５２】本発明の特徴部分は、エンジン１の低温始
動時における燃料噴射制御にある。すなわち、外気温度
が低い低温状態（例えば零下２０°Ｃ以下）でエンジン
１を始動するときには、まず、インジェクタ５により噴
射した燃料が燃焼室４で自己着火する着火可能状態であ
ることを着火判別手段４０ａにより判別し、着火可能状
態であると判別されたときに初めて、始動噴射制御手段
４０ｂにより、エンジン１の始動に必要な始動噴射量の
燃料を噴射させるようにしている。また、前記着火判別
手段４０ａにより着火可能状態であると判別されるまで
は、排気還流制御手段４０ｃによりＥＧＲ弁３４を全閉
状態に保持させて、排気の還流量を零にさせるようにし
ている。尚、前記着火判別手段４０ａ、始動噴射制御手
段４０ｂ、及び排気還流制御手段４０ｃの機能は、いず
れもＥＣＵ４０によりメモリ上の制御プログラムが実行
されることによって実現される。

【００５３】（エンジン始動時の制御）以下、前記ＥＣ
Ｕ４０によるエンジン１の低温始動時の制御手順につい
て、具体的に図２〜図４に示すフローチャート図に沿っ
て説明する。

【００５４】まず、図２に示すコモンレール圧の制御で
は、同図のステップＳＡ１において、燃料圧力センサ６
ａからの出力信号、クランク角センサ１６からのクラン
ク角信号、イグニッションスイッチからのスタータ信号
等の各種信号を入力し、続いて、ステップＳＡ２におい
て、エンジン始動時であるかどうか判定する。すなわ
ち、前記クランク角信号に基づいて演算されたエンジン
回転数Neが予め設定されている始動判定回転数（例えば
５００rpm）よりも低く、かつスタータ信号が入力され
ているときには、エンジン始動時であるＹＥＳと判定し
てステップＳＡ３に進む一方、そうでないときにはエン
ジン始動時でないＮＯと判定して、詳細は省略するが、
エンジン始動時以外の制御ルーチンへ進む。

【００５５】ステップＳＡ３では、ＥＣＵ４０のメモリ
に記録されている始動時の目標コモンレール圧を読み出
して、この読み出した値を始動時コモンレール圧として
セットする。続いて、ステップＳＡ４では、燃料供給ポ
ンプ８の電磁弁へ制御信号を出力して、コモンレール６
への圧送量を調節し、続くステップＳＡ５において、燃
料圧力センサ６ａにより検出されたコモンレール圧が、
前記ステップＳＡ３でセットした値（セット値）以上に
なったかどうか判定する。この判定がＹＥＳであればリ
ターンする一方、この判値がＮＯで、コモンレール圧が
セット値に達していなければ、前記ステップＳＡ４に戻
って、燃料供給ポンプ８からコモンレール６への燃料圧
送を継続する。つまり、コモンレール圧がエンジン始動
時の目標値になるまで燃料圧送を継続して、コモンレー
ル圧を昇圧させる。

【００５６】次に、図３に示す燃料噴射制御では、同図
のステップＳＢ１において、クランク角信号、エンジン
水温センサ１８からの出力信号、エアフローセンサ２３
からの出力信号、アクセル開度センサ３６からの出力信
号、スタータ信号等の各種信号を入力し、続くステップ
ＳＢ２において、前記図２のステップＳＡ２と同様にエ
ンジン始動時であるかどうか判定する。この判定がＮＯ
のときにはエンジン始動時以外の制御ルーチンへ進む一
方、エンジン始動時であるＹＥＳと判定されたときに
は、ステップＳＢ３に進んで、低温始動時であるかどう
か判定する。

【００５７】すなわち、ステップＳＢ３では、エンジン
水温センサ１８からの出力信号に基づいて、エンジン水
温が設定値（例えば−２０°Ｃ）よりも低いかどうか判
定し、この判定がＮＯであれば、低温始動時ではないの
でステップＳＢ７に進み、各インジェクタ５により各気
筒２の圧縮上死点近傍で、エンジン１の始動に必要な始
動噴射量の燃料を噴射させる始動時メイン噴射を実行す
る。一方、エンジン水温が設定値よりも低くＹＥＳと判
定すれば、テップＳＢ４へ進む。尚、エンジン１の低温
始動時であるかどうかの判定は、エンジン水温だけでな
く外気温度等も加味して行うようにしてもよい。

【００５８】そして、ステップＳＢ４では、各気筒２の
圧縮行程で前記始動時メイン噴射よりも早期に微小量の
燃料（着火判別用燃料）を噴射させる微小噴射を実行
し、続くステップＳＢ５において、前記微小噴射による
燃料が自己着火したか否か、即ち着火可能状態であるか
否かを判別する。尚、前記微小噴射の時期は、噴射した
燃料が過度に広がることなくかつ十分に気化霧化できる
ように、エンジン水温が低いほど進角側に補正するよう
にしてもよい。

【００５９】前記の自己着火の有無は、例えば図４に示
すフローのステップＳＣ１において、クランキング中の
エンジン回転数Neが予め設定されている基準回転数Ne*
を越えたかどうかにより判別し、Ne＞Ne*でＹＥＳであ
れば燃料は自己着火したと判定してステップＳＣ２に進
み、着火判別フラグＦをＦ＝１として、図３のフローの
ステップＳＢ６にリターンする。一方、Ne≦Ne*でＮＯ
であれば、燃料は自己着火していないと判定してステッ
プＳＣ３に進み、着火判別フラグＦをＦ＝０として、図
３のフローのステップＳＢ６にリターンする。

【００６０】すなわち、クランキング中に燃料が自己着
火すれば、その燃焼によりエンジン回転数Neが一段、高
くなることから、図５に例示するように、スタータモー
タにより強制回転されるクランキング中のエンジン回転
数Neが、通常のクランキング回転数（例えば、約１２０
rpm）よりも高い基準回転数Ne*を越えたときに、燃料が
自己着火したことを検出するようにしている。

【００６１】尚、前記基準回転数Ne*はエンジン水温に
応じて変更するようにしてもよく、そうすることで、検
出の精度を高めることができる。すなわち、一般に、ク
ランキング中のエンジン回転数Neはエンジン１の温度状
態が低いほど低回転になるので、例えばエンジン水温が
低いほど、前記基準回転数Ne*が低回転になるように実
験的に設定したテーブルを作成し、このテーブルをＥＣ
Ｕ４０のメモリに電子的に記録しておけばよい。

【００６２】そして、前記自己着火判別の後、図３のス
テップＳＢ６では、前記着火判別フラグＦの値がＦ＝１
か否か判別し、Ｆ＝１でないＮＯであれば前記ステップ
ＳＢ４に戻る一方、Ｆ＝１でＹＥＳであれば、ステップ
ＳＢ７に進んで、各気筒２毎に始動時メイン噴射を実行
する。つまり、エンジン１の各気筒２毎に、圧縮行程で
噴射した微小量の燃料が実際に自己着火したときにその
気筒２が着火可能状態になったと判別して、そうなった
ときに初めて、燃料をエンジン１の始動に必要な量だけ
噴射させるようにしている。

【００６３】前記図４のフローに示すＳＣ１〜ＳＣ３の
制御手順は、圧縮行程で噴射した微小量の燃料が実際に
自己着火するか否かによって、着火可能状態であるか否
かを判別する着火判別手段４０ａに対応している。ま
た、前記図３のフローに示すＳＢ４〜ＳＢ７の制御手順
は、エンジン始動時のクランキング中に前記着火判別手
段４０ａにより着火可能状態と判別されるまで、その判
別のために微少噴射を行う一方、前記着火判別手段４０
ａにより着火可能状態であると判別されたときには、始
動時メイン噴射を行う始動噴射制御手段４０ｂに対応し
ている。

【００６４】そして、この実施形態では、前記の着火判
別のための微小噴射量は、エンジン１が実用運転領域に
あるときの最小の燃料噴射量と同じにしている。これ
は、エンジン１がアイドル状態を除く低負荷低回転運転
領域にあるとき、例えばエンジン回転数Ne＝１５００rp
mであって燃料カットを行わない場合の最小の燃料噴射
量と同じであり、エンジンの仕様によっても異なるが、
具体例を挙げれば、１〜３mm³である。このくらいの燃
料を噴射すれば、その燃料は着火可能状態であるときに
は必ず自己着火して燃焼し、かつその燃焼によって必ず
エンジン回転数Neが基準回転数Ne*よりも高くなるの
で、着火可能状態であることを確実に判別できる。尚、
着火判別のための燃料噴射量は必ずしも前記のような微
小量としなくてもよいが、始動時メイン噴射のときの１
/１０以下とすることが好ましい。

【００６５】したがって、この実施形態に係るディーゼ
ルエンジンの制御装置Ａによれば、エンジン１の低温始
動時にクランキングが開始されたとき、まず、図６
（ａ）に示すように、始動噴射制御手段４０ｂにより、
各気筒２毎に圧縮行程で（図例では、圧縮上死点前２０
°ＣＡ）インジェクタ５から微小量の燃料が噴射され
て、この燃料によりピストンと気筒内壁との間のシール
性が高められる。そして、クランキングによってエンジ
ン１の温度状態が徐々に高くなり、エンジンオイルの粘
性低下によりクランキング抵抗が減少するのに従って、
エンジン回転数Neが上昇し（図５参照）、気筒２の圧縮
温度が燃料の自己着火温度に到達するようになる。

【００６６】そうなると、前記の微小量の燃料が実際に
自己着火して燃焼するので、その燃焼によりエンジン回
転数が一段、高くなって基準回転数Ne*を越え、そのこ
とによって、着火判別手段４０ａにより着火可能状態で
あることが判別される。そして、この着火可能状態との
判別がなされた気筒２について、始動噴射制御手段４０
ｂにより、図６（ｂ）に示すように圧縮上死点近傍で始
動時メイン噴射が行われ、そのメイン噴射により噴射さ
れた燃料が自己着火して燃焼することにより、エンジン
回転数Neが速やかに上昇して、エンジン始動が速やかに
完了する。

【００６７】このような低温始動時の始動噴射制御によ
れば、エンジン１の各気筒２において、着火可能状態に
なるまで、インジェクタ５からの燃料噴射量を微小量と
しているので、コモンレール６を介して各インジェクタ
５へ燃料を圧送する燃料供給ポンプ８の駆動負荷を極め
て小さくすることができる。このことで、低温状態での
クランキングであってもエンジン回転数Neを速やかに上
昇させて、各気筒２の圧縮温度を燃料の自己着火温度に
到達させることができ、よって、エンジン１の低温始動
性を向上させることができる。また、未燃状態で大気中
に排出される燃料も減らすことができる。

【００６８】特に、この実施形態では、着火可能状態で
あるか否かを、実際に噴射した燃料の自己着火の有無に
基づいて判別するようにしているので、着火可能状態の
判別を確実に行える。しかも、その着火判別のための燃
料噴射量は、着火判別のために必要な範囲でできるだけ
少ない微小量としているので、燃料供給ポンプ８の駆動
負荷と未燃燃料の排出とを最小限に抑えることができ
る。

【００６９】また、この実施形態では、着火可能状態に
なるまで、排気還流制御手段４０ｃによりＥＧＲ弁２４
を全閉状態に保持させて、吸気通路２０へ排気を還流さ
せないようにしている。すなわち、一般に、エンジン１
の低温始動時に燃焼室４に吸い込まれた吸気は、圧縮行
程で高温状態になって気筒壁面に熱を奪われるので、燃
焼が開始されるまでは排気温度が吸気温度よりも低くな
る。そこで、クランキング開始から着火可能状態と判別
されるまでは、ＥＧＲ弁２４を全閉状態として排気を還
流させないようにしており、このことで、冷たい排気に
よる吸気温度の低下を防止して、エンジン１の低温始動
性をさらに向上させることができる。

【００７０】尚、この実施形態では、上述の如く着火可
能状態であると判別されたときに、直ちに微小噴射を終
了して始動時メイン噴射を実行するようにしているが、
これに限らず、着火可能状態と判別されたとき、図６
（ｃ）に示すように、前記微小噴射及びメイン噴射の両
方を少なくとも１回、行うようにしてもよい。そのよう
にすれば、微小噴射により早期に噴射された燃料が十分
に気化霧化して、火種ができやすくなるので、着火可能
状態になった直後であっても、万一の失火を回避でき
る。

【００７１】（実施形態１の変形例１）上述の如く実施
形態１では、図４のフローに示すように、クランキング
中にエンジン回転数Neが基準回転数Ne*を超えたこと
で、燃料の自己着火を検出して着火可能状態になったと
判別するようにしているが、これに限らず、燃料の自己
着火をクランク軸の回転角速度に基づいて検出するよう
にしてもよい。

【００７２】具体的には、図７に示す自己着火判別のフ
ローのステップＳＤ１において、クランク角信号に基づ
いてクランク軸の角速度（クランク角速度）ωを演算す
る。その際、あくまでもエンジン１の４つの気筒２，
２，２，２のそれぞれについて着火可能状態にあるか否
かを判別するのが目的であるから、その判別を行おうと
する気筒２の燃焼室４において燃料が自己着火したかど
うかを、できるだけ他の気筒の影響を排して検出できる
ことが望ましい。そこで、各気筒２における微小噴射の
時期よりも遅角側の所定クランク角範囲（例えば圧縮上
死点前１０°ＣＡの付近）において、そのクランク各範
囲で入力されるクランク角信号のみに基づいてクランク
角速度ωを演算する。

【００７３】続いて、ステップＳＤ２では、前記ステッ
プＳＤ１で演算した角速度ωを予め設定されているしき
い値ω*と比較して、ω＞ω*でＹＥＳであれば燃料は自
己着火したと判定し、ステップＳＤ３に進む一方、ω≦
ω*でＮＯであれば、燃料は自己着火していないと判定
してステップＳＤ４に進む。そして、ステップＳＤ３又
はステップＳＤ４において、前期実施形態１と同様にそ
れぞれ着火判別フラグＦをＦ＝１又はＦ＝０として、し
かる後にリターンする。

【００７４】そして、この変形例１によれば、前記実施
形態１と同様に、クランキング中の燃料供給ポンプ８の
駆動負荷を軽減してエンジン１の低温始動性を向上でき
るとともに、未燃燃料の排出量を減らすことができる。

【００７５】また、この変形例１では、微小噴射した燃
料の自己着火をクランク角速度ωに基づいて検出するよ
うにしており、クランキング中に微小噴射した燃料が自
己着火すれば、その燃焼によって噴射直後のクランク角
速度ωが確実に増大することから、エンジン１の各気筒
２毎に他の気筒の影響を排して確実かつ高精度に着火を
検出することができる。しかも、そのように自己着火の
検出精度が高くなれば、微小噴射の噴射量を前記実施形
態１よりもさらに少なくすることができ、そうすること
で、エンジン１の低温始動性をさらに向上できる上に、
未燃燃料の排出量も一層、減らすことができる。

【００７６】具体的に、前記の着火判別のための微小噴
射において、インジェクタ５の開弁時間を燃料噴霧の微
粒化が著しく損なわれることのない範囲で実質的に最短
時間とすることができ、その場合の微小噴射量は約２mm
³程度になる。そして、そのようにすれば、燃料噴霧の
微粒化を損なわない範囲で着火判別のための燃料噴射量
を可及的に少なくできる。

【００７７】（実施形態１の変形例２）上述の如く実施
形態１及びその変形例１では、いずれもエンジン１の回
転状態に基づいて燃料が自己着火したことを検出するよ
うにしているが、これに限らず、燃料が自己着火したこ
とを燃焼室４に設けたセンサにより直接的に検出するよ
うにしてもよい。

【００７８】具体的にこの変形例２では、例えばエンジ
ン１の各気筒２毎に燃焼室４の圧力状態を検出する筒内
圧センサを配設し、図８に示す自己着火判別のフローの
ステップＳＥ１において、その筒内圧センサからの出力
信号に基づいて、気筒内圧力の変化状態を表す筒内圧偏
差ｍを演算する。

【００７９】すなわち、一般に、エンジン１の気筒内圧
力は、ピストンの往復動によって図９（ｂ）に示すよう
な左右対称形の指圧波形を描くが、微小噴射した燃料が
自己着火したときには、同図（ａ）に示すように前記左
右対称形の指圧波形に加えて、燃焼に伴う圧力上昇が現
れる。一方、燃料が自己着火しないときの気筒内圧力
は、同図（ｂ）に示すメモリデータのように左右対称形
の指圧波形を描くので、前記計測データ（ａ）からメモ
リデータ（ｂ）を減算した結果は、同図（ｃ）に示すよ
うになり、この減算結果（ｃ）を増幅することで、前記
筒内圧偏差ｍが得られる。

【００８０】前記ステップＳＥ１に続くステップＳＥ２
では、筒内圧偏差ｍを予め設定されているしきい値ｍ*
と比較する。そして、同図（ｄ）に示すようにｍ＞ｍ*
であれば、燃料は自己着火したと判定してステップＳＥ
３に進み、着火判別フラグＦ＝１として、リターンす
る。一方、ｍ≦ｍ*でＮＯであれば、燃料は自己着火し
ていないと判定してステップＳＥ４に進み、着火判別フ
ラグＦ＝０として、リターンする。

【００８１】そして、この変形例２によっても前記変形
例１とと同じくエンジン１の各気筒２毎に他の気筒の影
響を排して確実かつ高精度に着火判別を行うことができ
るので、前記実施形態１及びその変形例１と同様の作用
効果を得ることができる。

【００８２】尚、エンジン１の気筒内圧力は該エンジン
１の温度状態によって変動するので、前記図９（ｂ）に
示すメモリデータとしては、実験的に決定した複数の異
なるデータを例えばエンジン水温の変化に対応づけてテ
ーブルとして記録しておくのが好ましい。或いは、前記
メモリデータとして、クランキング開始後に最初に得ら
れた計測データを用いるようにしてもよい。

【００８３】（実施形態２）図１０は本発明の実施形態
２におけるディーゼルエンジンの制御装置Ａを示し、こ
の制御装置Ａの全体構成は実施形態１のものと同じなの
で、実施形態１と同じ構成要素については同一符号を付
して、その説明は省略する。そして、この実施形態２の
制御装置Ａでは、エンジン１の低温始動時に着火可能状
態になるまでの期間をエンジン水温に基づいて推定し、
その期間が経過した後に始動時メイン噴射を行うように
している。

【００８４】具体的には、まず、図１１に示す燃料噴射
制御のフローのステップＳＦ１〜ＳＦ３において、各気
筒毎に前期実施形態１の始動噴射制御におけるステップ
ＳＢ１〜ＳＢ３（図２参照）と同じ処理を行い、そのス
テップＳＢ３でエンジン水温が設定値以上でＮＯと判定
されれば、低温始動時ではないので、ステップＳＦ９に
進んで、始動時メイン噴射を実行する。一方、エンジン
水温が設定値よりも低いＹＥＳと判定されればステップ
ＳＦ４に進み、このステップＳＦ４において、エンジン
水温センサ１８により検出されたエンジン水温に基づい
て、各気筒２毎に、燃料が自己着火しない着火不能状態
の期間を推定する。

【００８５】すなわち、一般に、エンジン１の低温始動
時には、クランキングによって燃焼室４の温度状態が十
分に高くなるまでは気筒２の圧縮温度が燃料の自己着火
温度に達しないことがあるので、この実施形態では、そ
のように燃料が自己着火しない着火不能状態の期間（着
火不能期間）をエンジン水温に基づいて推定するように
している。より具体的には、図１２に例示するように、
前記着火不能期間に対応するクランキング回数、即ち圧
縮行程での微小噴射を繰返し実行する繰返し回数（微小
噴射回数）ｎを、クランキング開始時のエンジン水温に
対応づけて実験的にマップとして設定し、このマップを
ＥＣＵ４０のメモリに電子的に格納しておく。そして、
前記ステップＳＦ４では、検出されたエンジン水温に基
づいて、前記マップから繰返し回数ｎを読み込む。

【００８６】続いて、ステップＳＦ５では、当該気筒２
における微小噴射の実行回数を計数するためのカウンタ
をリセットし（ｉ＝０）、続くステップＳＦ６におい
て、気筒の圧縮行程で前記始動時メイン噴射よりも早期
の所定時期に微小噴射を実行する（図６参照）。続い
て、ステップＳＦ７において、カウンタ値ｉをインクリ
メントして（ｉ＝ｉ＋１）、続くステップＳＦ８におい
て、カウンタ値ｉを前記ステップＳＦ４で読み込んだ繰
返し回数ｎと比較する。そして、ｉ＜ｎであれば、前記
ステップＳＦ６に戻り、次に当該気筒２が圧縮行程にな
ったときに再び微小噴射を実行する。

【００８７】このようにして、各気筒２毎に圧縮行程に
なる都度、微小噴射を行い、その微小噴射の回数ｉが着
火不能期間に対応する繰返し回数ｎになったとき、ステ
ップＳＦ８においてｉ＝ｎでＹＥＳと判定してステップ
ＳＦ９に進み、ここで初めて、始動時メイン噴射を実行
する。

【００８８】前記図４のフローに示すステップＳＦ４の
制御手順は、エンジン水温（始動条件）に基づいて、イ
ンジェクタ５により噴射された燃料が自己着火しない着
火不能状態の期間を推定する着火不能期間推定手段４０
ｄに対応している。また、ステップＳＦ５〜ＳＦ９の制
御手順は、前記着火不能期間推定手段４０ｄにより推定
された着火不能期間が経過するまで圧縮行程微小噴射を
行う一方、着火不能期間が経過したとき、始動時メイン
噴射を行う始動噴射制御手段４０ｂに対応している。

【００８９】したがって、この実施形態２によれば、エ
ンジン１の低温始動時にクランキングが開始されたと
き、まず、着火不能期間推定手段４０ｄによりエンジン
水温に基づいて着火不能期間が推定され、その推定され
た期間に対応するように微小噴射の繰返し回数ｎが設定
される。そして、始動噴射制御手段４０ｂにより、各気
筒２毎に圧縮行程で微小噴射が実行され（図６（ａ）参
照）、この微小噴射された燃料によりピストンと気筒内
壁との間のシール性が高められる。そして、クランキン
グによりエンジン１の温度状態が徐々に高められて、エ
ンジンオイルの粘性低下によりクランキング抵抗が減少
するのに従って、エンジン回転数Neが上昇し、ちょうど
前記微小噴射が繰返し回数ｎだけ行われて、着火不能期
間が経過したときに、気筒２の圧縮温度が燃料の自己着
火温度に到達するようになる。

【００９０】そうなったときに、始動噴射制御手段４０
ｂにより前記着火不能期間の経過に対応して始動時メイ
ン噴射が行われ（図６（ｂ）参照）、そのメイン噴射に
よる燃料が自己着火して燃焼し、エンジン始動が速やか
に完了する。

【００９１】このような実施形態２の始動噴射制御によ
れば、前記実施形態１と同じくエンジン１の低温始動時
に燃料供給ポンプ８の駆動負荷を極めて小さくさせて、
エンジン１の低温始動性を向上させることができ、ま
た、未燃状態で大気中に排出される燃料も減らすことが
できる。

【００９２】また、この実施形態２においても、着火可
能状態になるまで、排気還流制御手段４０ｃによりＥＧ
Ｒ弁２４を全閉状態に保持させるようにしているので、
燃焼が開始されるまでは冷たい排気を還流させないよう
にして、エンジン１の低温始動性をさらに向上させるこ
とができる。

【００９３】（他の実施形態）尚、本発明は前記実施形
態１及び実施形態２に限定されるものではなく、その他
の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前
期実施形態１では、エンジン１の低温始動時に着火判別
手段４０ａにより着火可能状態が判別されるまで、始動
噴射制御手段４０ｂにより微小噴射を行うようにしてい
るが、これに限らず、クランキング開始直後の設定期
間、インジェクタ５による燃料の噴射を禁止する噴射禁
止手段を設けて、クランキング開始直後のクランキング
抵抗が特に大きい期間は、前記微小噴射を含めて燃料噴
射を行わないようにしてもよい。そのようにすれば、ク
ランキング抵抗が特に大きいときには燃料噴射量を零に
して、燃料供給ポンプ８の駆動負荷を最小とすることが
でき、そのことによってエンジンの低温始動性をさらに
向上できる。

【００９４】また、前期実施形態２では、エンジン１の
低温始動時に着火不能期間を推定し、その推定された期
間が経過するまで、始動噴射制御手段４０ｂにより微小
噴射を行うようにしているが、これに限らず、前記推定
された着火不能期間が経過するまでは燃料噴射量を零に
してもよい。そうすれば、着火可能状態になるまでの燃
料供給ポンプ８の駆動負荷を最小とすることができ、そ
のことによってエンジンの低温始動性をさらに向上でき
る。

【００９５】前期実施形態１の変形例２においては、微
小噴射した燃料の自己着火を検出するために気筒内圧力
を検出する筒内圧センサを用いているが、これに限ら
ず、例えばイオン電流センサや燃焼光センサ等を用い
て、燃焼を直接的に検出するようにしてもよい。

【００９６】さらに、前記実施形態１において、着火判
別手段４０ａはエンジン１の各気筒毎に着火可能状態で
あるか否かを判別するものとし、かつその各気筒毎の着
火判別結果に基づいて、始動噴射制御手段４０ｂにより
各気筒毎に燃料噴射制御を行うようにしているが、これ
に限るものではない。

【００９７】すなわち、着火判別手段４０ａによりエン
ジン１のいずれか１つの気筒について着火可能状態であ
ると判別されたとき、始動噴射制御手段４０ｂにより、
その次に燃料噴射を行う気筒から順に始動時メイン噴射
を開始させるようにしてもよい。例えば図１３に示すよ
うに、エンジン１の４つの気筒のうち、最初に第１気筒
が着火可能状態と判別されたときには、その次の第３気
筒から、第４気筒、第２気筒、第１気筒、…と順に始動
時メイン噴射を行って、エンジン１の始動を完了させる
ようにすればよく、そのようにすれば、エンジン始動を
最短時間で完了できる。

【００９８】その際、同図に示すように、着火判別され
た第１気筒以外の３つの気筒では、微小噴射及び始動時
メイン噴射の両方を行うようにしてもよい。そのように
すれば、仮に前記３つの気筒のいずれかが燃料の自己着
火し難い状態だったとしても、メイン噴射よりも早期に
微小噴射された燃料が十分に気化霧化して、火種ができ
やすくなることで、失火を回避することができる。

【００９９】前記各実施形態では、本発明をコモンレー
ル式燃料噴射系が装備されているディーゼルエンジン１
に適用しているが、これに限らず、コモンレール式燃料
噴射系の代わりに各気筒毎にユニットインジェクタが設
けられているディーゼルエンジンにも適用できることは
もちろん、それ以外にも電子制御化された燃料噴射ポン
プを備えている種々のディーゼルエンジンに適用可能で
ある。

【０１００】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明におけるディーゼルエンジンの制御装置によると、
エンジン低温始動時に着火判別手段により着火可能状態
であることを判別して、着火可能状態でなったときに初
めてエンジンの始動に必要な始動噴射量の燃料を噴射さ
せるようにしたので、前記着火可能状態になるまでは燃
料噴射量を始動噴射量よりも少なくして、燃料供給ポン
プの駆動負荷を減らすことで、エンジンの低温始動性を
向上させることができる。また、エンジンの低温始動時
における未燃燃料の排出も抑制できる。

【０１０１】請求項２記載の発明によると、着火判別用
燃料の噴射により燃焼室のシール性を高めることがで
き、また、その燃料が実際に自己着火したことで着火可
能状態を確実に判別できる。

【０１０２】請求項３記載の発明によると、着火判別用
燃料の噴射量を燃料噴射弁の実質的な最小開弁時間に対
応するものとすることで、燃料供給ポンプの駆動負荷や
未燃状態の燃料排出を最小に抑えることができる。

【０１０３】請求項５記載の発明によると、着火判別用
燃料の噴射量をエンジンが実用運転領域にあるときの最
小の燃料噴射量と同じにすることで、着火判別の信頼性
を安定確保しながら、燃料供給ポンプの駆動負荷や未燃
燃料の排出を減らすことができる。

【０１０４】請求項７記載の発明によると、クランキン
グ開始直後の設定期間、噴射禁止手段により燃料の噴射
を禁止することで、クランキング抵抗が特に大きいとき
に燃料供給ポンプの駆動負荷を最小として、エンジンの
低温始動性をさらに向上できる。

【０１０５】請求項８記載の発明によると、着火判別用
燃料の自己着火をクランク軸の回転状態に基づいて検出
できる。

【０１０６】請求項９記載の発明によると、クランキン
グ中のエンジンの回転数が予め設定した基準回転数を超
えたことで、着火判別用燃料の自己着火を検出できる。

【０１０７】請求項１０記載の発明によると、着火判別
用燃料の自己着火を検出するための基準回転数をエンジ
ンの温度状態に応じて変更することで、検出の精度を高
めることができる。

【０１０８】請求項１１記載の発明によると、クランク
軸の回転角速度が予め設定したしきい値を超えたこと
で、着火判別用燃料の自己着火を検出できる。

【０１０９】請求項１２記載の発明によると、着火判別
用燃料の自己着火を燃焼室の圧力状態に基づいて検出で
きる。

【０１１０】請求項１３記載の発明によると、着火可能
状態になったと判別されたとき、直ちに着火判別用燃料
の噴射を終了させて始動噴射量の燃量を噴射させること
で、エンジンの始動を速やかに完了できる。

【０１１１】請求項１４記載の発明によると、着火可能
状態になったと判別されたとき、着火判別用燃料の噴射
及びエンジン始動のための燃料噴射の両方を少なくとも
１回、行うことで、万一の失火を回避できる。

【０１１２】請求項１５記載の発明によると、着火判別
及び燃料噴射制御を各気筒毎に行うことで、請求項１記
載の発明による効果を十分に得ることができる。

【０１１３】請求項１６記載の発明によると、エンジン
の複数の気筒のうちのいずれか１つが着火可能状態であ
ると判別されたとき、該気筒の次に燃料噴射を行う気筒
からエンジン始動のための燃料噴射を開始させること
で、エンジンの始動を最短時間で完了できる。

【０１１４】請求項１７記載の発明によると、着火判別
用燃料の噴射及びエンジン始動のための燃料噴射の両方
を行うことにより失火を回避できることが、特に有効に
なる。

【０１１５】請求項１８記載の発明によると、着火可能
状態であると判別されるまで排気を還流させないように
して、エンジン低温始動時に冷たい排気による吸気温度
の低下を防ぎ、エンジンの低温始動性をさらに向上でき
る。

【０１１６】請求項１９記載の発明では、燃料供給ポン
プの駆動負荷が特に大きいコモンレール式燃料噴射系を
装備したエンジンにおいて、クランキング中に燃料供給
ポンプの駆動負荷を減らすことが、低温始動性を向上さ
せる上で特に有効になる。

【０１１７】本発明の請求項２０記載の発明におけるデ
ィーゼルエンジンの制御装置によると、エンジンの低温
始動時には、着火不能期間推定手段により推定された着
火不能期間が経過したときに初めて、エンジンの始動に
必要な始動噴射量の燃料を噴射させるようにしたので、
前記着火不能期間が経過するまでは燃料噴射量を始動噴
射量よりも少なくすることで、請求項１記載の発明と同
様にエンジン１の低温始動性を向上でき、また、未燃燃
料の排出を軽減できる。

【０１１８】請求項２１記載の発明によると、エンジン
のクランキング開始から着火不能期間が経過するまで、
小量の燃料を噴射させることで、ピストンと気筒壁との
間のシール性を高めることができ、そのことによってエ
ンジンの低温始動性をさらに向上できる。

【０１１９】請求項２２記載の発明によると、エンジン
のクランキング開始から着火不能期間が経過するまで、
燃料噴射量を零にして、燃料供給ポンプの駆動負荷を最
小とすることで、エンジンの低温始動性をさらに向上で
きる。

【０１２０】請求項２３記載の発明によると、請求項１
８記載の発明と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るディーゼルエンジン
の制御装置の全体構成図である。

【図２】エンジン始動時のコモンレール圧制御の処理手
順を示すフローチャート図である。

【図３】始動時燃料噴射制御の処理手順を示すフローチ
ャート図である。

【図４】自己着火判別の処理手順を示すフローチャート
図である。

【図５】クランキング中のエンジン回転数の変化を示す
タイムチャート図である。

【図６】微小噴射及び始動時メイン噴射の噴射時期を例
示する説明図である。

【図７】実施形態１の変形例１に係る図４相当図であ
る。

【図８】実施形態１の変形例２に係る図４相当図であ
る。

【図９】微小噴射した燃料が自己着火した時の気筒内圧
の変化を示す説明図である。

【図１０】本発明の実施形態２に係る図１相当図であ
る。

【図１１】実施形態２に係る図３相当図である。

【図１２】微小噴射の繰返し回数をエンジン水温に対応
づけて設定したマップの一例を示す図である。

【図１３】エンジンのいずれか１つの気筒について着火
可能判別がなされたとき、次に燃料噴射する別の気筒か
ら順に始動時メイン噴射を開始させるようにした他の実
施形態における各気筒の燃料噴射形態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａディーゼルエンジンの制御装置１ディーゼルエンジン２気筒４燃焼室５インジェクタ（燃料噴射弁）６コモンレール（蓄圧室）８燃料供給ポンプ３３ＥＧＲ通路（排気還流手段）４０コントロールユニット４０ａ着火判別手段４０ｂ始動噴射制御手段４０ｃ排気還流制御手段４０ｄ着火不能期間推定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安富克晶広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (72)発明者荒木啓二広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内Ｆターム(参考） 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA00 JA21 JA23 KA01 KA08 KA24 LA03 LB13 MA11 MA19 MA23 MA24 MA26 NA08 NB11 NC02 NE23 PA04Z PA16Z PB08A PC00Z PC01Z PC03Z PC10Z PE01Z PE03Z PE04Z PE05Z PE08Z PF03Z PF16Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの気筒内燃焼室に燃料を噴射す
る燃料噴射弁と、エンジンにより機械的に駆動されて、前記燃料噴射弁に
対し高圧の燃料を供給する燃料供給ポンプと、エンジン始動時のクランキング中に、前記燃料噴射弁に
より燃料を噴射させる始動噴射制御手段とを備えたディ
ーゼルエンジンの制御装置において、前記燃料噴射弁により噴射された燃料が自己着火する着
火可能状態であることを判別する着火判別手段が設けら
れ、前記始動噴射制御手段は、前記着火判別手段により着火
可能状態であると判別されたとき、エンジンの始動に必
要な始動噴射量の燃料を噴射させるように構成されてい
ることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】請求項１において、始動噴射制御手段は、着火判別手段により着火可能状態
であると判別されるまでは、その判別のために始動噴射
量よりも少量の着火判別用燃料を気筒の圧縮行程で噴射
させるように構成され、着火判別手段は、噴射された着火判別用燃料が自己着火
したとき、着火可能状態であると判別するように構成さ
れていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
置。
【請求項３】請求項２において、着火判別用燃料の噴射量は、燃料噴射弁の実質的な最小
開弁時間に対応するものであることを特徴とするディー
ゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】請求項２において、着火判別用燃料の噴射量は、始動噴射量の１/１０以下
であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装
置。
【請求項５】請求項２において、着火判別用燃料の噴射量は、エンジンが実用運転領域に
あるときの最小の燃料噴射量と同じであることを特徴と
するディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】請求項５において、実用運転領域における最小の燃料噴射量とは、アイドル
状態を除く低負荷低回転運転領域における最小の燃料噴
射量であることを特徴とするディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項７】請求項２において、クランキングの開始から設定期間が経過するまでの間、
燃料噴射弁による燃料の噴射を禁止する噴射禁止手段が
設けられ、始動噴射制御手段は、前記設定期間の経過後に着火判別
用燃料の噴射を開始するように構成されていることを特
徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項８】請求項２において、着火判別手段は、エンジンのクランク軸の回転状態に基
づいて、燃料が自己着火したことを検出するように構成
されていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項９】請求項８において、着火判別手段は、クランキング中にエンジン回転数が予
め設定した基準回転数を超えたとき、燃料が自己着火し
たことを検出するように構成されていることを特徴とす
るディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１０】請求項９において、基準回転数は、エンジンの温度状態が低いほど低回転に
なるように設定されていることを特徴とするディーゼル
エンジンの制御装置。
【請求項１１】請求項８において、着火判別手段は、クランク軸の回転角速度が予め設定し
たしきい値を超えたとき、燃料が自己着火したことを検
出するように構成されていることを特徴とするディーゼ
ルエンジンの制御装置。
【請求項１２】請求項２において、着火判別手段は、燃焼室の圧力状態に基づいて、燃料が
自己着火したことを検出するように構成されていること
を特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１３】請求項２において、始動噴射制御手段は、着火判別手段により着火可能状態
であると判別されたとき、直ちに着火判別用燃料の噴射
を終了させるように構成されていることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１４】請求項２において、着火判別用燃料の噴射の時期は、エンジン始動のための
燃料噴射よりも早期に設定され、始動噴射制御手段は、着火判別手段により着火可能状態
であると判別されたとき、前記着火判別用燃料の噴射と
エンジン始動のための燃料噴射との両方を少なくとも１
回、行うように構成されていることを特徴とするディー
ゼルエンジンの制御装置。
【請求項１５】請求項１において、エンジンは複数の気筒を有し、着火判別手段は、前記各気筒毎に着火可能状態であるこ
とを判別するように構成され、始動噴射制御手段は、前記着火判別手段による判別結果
に応じて各気筒毎に燃料噴射弁の制御を行うように構成
されていることを特徴とするディーゼルエンジンの制御
装置。
【請求項１６】請求項１において、エンジンは複数の気筒を有し、着火判別手段は、前記各気筒毎に着火可能状態であるこ
とを判別するように構成され、始動噴射制御手段は、前記着火判別手段によりいずれか
１つの気筒が着火可能状態であると判別されたとき、該
気筒の次に燃料噴射を行う気筒からエンジン始動のため
の燃料噴射を開始させるように構成されていることを特
徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１７】請求項１６において、着火判別のための燃料噴射時期は、エンジン始動のため
の燃料噴射よりも早期に設定され、始動噴射制御手段は、着火判別手段により着火可能状態
であると判別されたとき、前記着火判別用燃料の噴射と
エンジン始動のための燃料噴射との両方を少なくとも１
回、行うように構成されていることを特徴とするディー
ゼルエンジンの制御装置。
【請求項１８】請求項１において、エンジンの吸気系に排気の一部を還流させる排気還流手
段と、着火判別手段により着火可能状態であると判別されるま
で、排気の還流量が零になるように前記排気還流手段を
制御する排気還流制御手段とが設けられていることを特
徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項１９】請求項１において、燃料を噴射圧以上の高圧状態で蓄える蓄圧室が燃料供給
ポンプと燃料噴射弁との間に介設されたコモンレール式
燃料噴射系を備えていることを特徴とするディーゼルエ
ンジンの制御装置。
【請求項２０】エンジンの気筒内燃焼室に燃料を噴射
する燃料噴射弁と、エンジンにより機械的に駆動されて、前記燃料噴射弁に
対し高圧燃料を供給する燃料供給ポンプと、エンジンのクランキング中に、前記燃料噴射弁により燃
料を噴射させる始動噴射制御手段とを備えたディーゼル
エンジンの制御装置において、少なくともエンジンの温度状態を含む始動条件に基づい
て、前記燃料噴射弁により噴射された燃料が自己着火し
ない着火不能状態の期間を推定する着火不能期間推定手
段を設け、前記始動噴射制御手段は、前記着火不能期間推定手段に
より推定された着火不能期間が経過したとき、エンジン
の始動に必要な始動噴射量の燃料を噴射させるように構
成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの制
御装置。
【請求項２１】請求項２０において、始動噴射制御手段は、エンジンのクランキング開始から
着火不能期間が経過するまで、燃料噴射弁により始動噴
射量よりも少量の燃料を噴射させるように構成されてい
ることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２２】請求項２０において、始動噴射制御手段は、エンジンのクランキング開始から
着火不能期間が経過するまで、燃料噴射弁により燃料を
噴射しないように構成されていることを特徴とするディ
ーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２３】請求項２１において、エンジンの吸気系に排気の一部を還流させる排気還流手
段と、クランキング開始から着火不能期間が経過するまで、排
気の還流量が零になるように前記排気還流手段を制御す
る排気還流制御手段とが設けられていることを特徴とす
るディーゼルエンジンの制御装置。