JP2007146723A - 燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】低温始動時におけるエンジンの始動性を高める。
【解決手段】低温始動進角機構５と、該低温始動進角機構５の作動制御を行うコントローラ３とを備える燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置において、前記コントローラ３にエンジン１の冷却水温を検知する水温センサ６と、エンジン回転数を検知する回転数センサ７とを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構をエンジン回転数が設定回転数未満であれば作動させず、設定回転数以上となれば作動させるように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、低温始動進角機構を備えるディーゼルエンジン用の燃料噴射装置の制御に関する。

従来、ディーゼルエンジンに設けられた燃料噴射ポンプには燃料の噴射量を調整する電子制御ガバナや燃料の噴射時期を変更する低温始動進角機構が備えられ、これらがコントローラにより作動制御されて、燃料噴射量及び燃料噴射時期が調整されていた。特に、エンジンの始動時に低温である場合には低温始動機構を作動して噴射時期を進角させることにより、エンジンの始動性の向上が図られていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−００２９１２号公報

ところが、従来のエンジンでは、低温時に始動と同時に低温始動進角機構が作動するように構成されていたので、低温では、低回転時に噴射時期が早すぎるため火付きが悪く始動性が低下するにもかかわらず、噴射時期が更に進角されていた。そのため、噴射時期が過度に進角してしまいシリンダ内のガス温度が着火に十分な温度に上昇するまでに多くの時間がかかり、始動性に難があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン回転数を検知する回転数センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構をエンジン回転数が設定回転数未満であれば作動させず、設定回転数以上となれば作動させるものである。

請求項２においては、低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン回転の加速度を検知する加速度センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構を加速度が設定加速度未満であれば作動させず、設定加速度以上となれば作動させるものである。

請求項３においては、低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン始動からの経過時間を計測する時間計測センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構をエンジン始動からの経過時間が設定時間未満であれば作動させず、設定時間以上となれば作動させるものである。

請求項４においては、低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、排気温を検知する排気温センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構を排気温が設定排気温未満であれば作動させず、設定排気温以上となれば作動させるものである。

請求項５においては、前記エンジン始動時には設定時間経過後から前記燃料噴射ポンプによる燃料の噴射を開始するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジンの始動時間を短縮することが可能となり、エンジンの始動性を高めることができる。また、エンジン回転数を利用するので、元々備えられているエンジン回転数センサを利用することができて新たな検知手段が不要となり、低温始動進角機構による進角制御を容易に行うことができる。

請求項２においては、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジン１の始動時間を短縮することが可能となり、エンジンの始動性を高めることができる。

請求項３においては、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジンの始動時間を短縮することが可能となり、エンジンの始動性を高めることができる。さらに、時間計測センサは制御回路に備えられたタイマーに兼用させることも可能であり、部品を追加することなく安価に低温始動進角機構による進角制御を行うことができる。

請求項４においては、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジンの始動時間を短縮することが可能となり、エンジンの始動性を高めることができる。さらに、排気温を利用するため、シリンダ内の温度に近い温度で低温始動進角機構の作動時期を判定することが可能となり、低温始動進角機構による進角制御を正確に行うことができる。

請求項５においては、エンジンの低温始動時にシリンダ内のガス温度の上昇させて、エンジンの始動時間をさらに短縮し、エンジンの始動性を十分に向上させることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係る燃料噴射ポンプの噴射制御装置の構成を示す概略図、図２は低温始動進角機構による進角制御の流れを示す図、図３は低温始動進角機構の作動状態とエンジン回転数の関係を示す図、図４は燃料噴射量の制御を伴う低温始動進角機構による進角制御の流れを示す図、図５は燃料噴射ポンプによる噴射状態と時間の関係を示す図である。

図１に示すように、エンジン１においては、燃料を燃料噴射ノズルに圧送する燃料噴射ポンプ２やコントローラ３が設けられている。燃料噴射ポンプ２にはコントローラ３によりラックアクチュエータを作動させ、コントロールラックのラック位置を制御する電子制御ガバナ装置４が備えられている。電子制御ガバナ装置４はラックアクチュエータの作動によりエンジン回転数に応じてラック位置を変更し、前記燃料噴射ノズルから噴射される燃料噴射量を適正な燃料噴射量とするように構成されている。

前記燃料噴射ポンプ２にはさらに低温始動進角機構（Ｃｏｌｄ Ｓｔａｒｔ Ｄｅｖｉｃｅ、いわゆるＣＳＤ）５が備えられ、燃料噴射時期が変更可能とされている。低温始動進角機構５はエンジン１の始動時に所定温度以下の低温である場合に作動され、燃料の噴射時期を進角させるように構成されている。この低温始動進角機構５を用いて、従来からエンジン１では低温始動時における始動性の向上が図られている。

このように、前記燃料噴射ポンプ２は電子制御ガバナ装置４により燃料噴射量が制御され、低温始動進角機構５により低温始動時における燃料噴射時期が進角制御される構成とされている。そして、該燃料噴射ポンプ２の電子制御ガバナ装置４や低温始動進角機構５それぞれにこれらの作動制御を行うコントローラ３が接続されている。

前記コントローラ３にはまたエンジン１の冷却に用いられる冷却水の冷却水温を検知する水温センサ６や、エンジン１の油温や排気温や回転数等の各種情報を検知する検知手段（センサ）７が接続されている。そして、コントローラ３で水温センサ６及び検知手段７からの検出信号と、該コントローラ３内に予め設定されているプログラムなどに基づいて電子制御ガバナ装置４や低温始動進角機構５への制御信号が生成され、該制御信号により電子制御ガバナ装置４や低温始動進角機構５が制御可能とされている。

以上のようにして燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置が構成され、本発明では該燃料噴射制御装置において、次のような流れでエンジン１の始動時に水温センサ６により検知された冷却水温が予め設定された設定水温よりも低いか否かがコントローラ３にて判定され、低温であると判断された場合にコントローラ３が低温始動進角機構５を作動させて、燃料噴射時期が進角される。

エンジン始動時において、キースイッチがＯＮされるとコントローラ３の電源が入り、該コントローラ３が作動状態となる。そして、エンジン１をクランキング（スタータＯＮ）するためのスイッチがＯＮされると、図２に示すように、スタータ信号がコントローラ３に入力され（ステップＳ１１）、これに伴ってセルモータが回転されて、クランキングが開始される。

同時にこのときのエンジンの冷却水温が冷却水温センサ６で検知され、この検知信号がコントローラ３に入力されて、始動時の冷却水温がコントローラ３に読み込まれる（ステップＳ１２）。始動時の冷却水温をＴとした場合、コントローラ３では始動時冷却水温Ｔが当該コントローラ３に予め記憶された設定水温Ｔｃよりも低いか否かが判定される（ステップＳ１３）。

始動時冷却水温Ｔが設定水温Ｔｃよりも高いと判断された場合には、前記低温始動進角機構５はコントローラ３にて非作動とされ（ステップＳ１４）て、燃料噴射時期が変更されない通常の状態で、電子制御ガバナ装置４によりエンジン回転数の増減に従って燃料噴射量が調整されるように燃料噴射ポンプ２の燃料噴射量の制御が行われる。

一方、始動時冷却水温Ｔが設定水温Ｔｃよりも低いと判断された場合には、前記低温始動進角機構５の作動が必要とされ、低温始動進角機構５を即座に作動させるか否かの判定が検知手段（センサ）７からの検出値に基づいて行われる。

前記検知手段７としてエンジン回転数を検知する回転数センサを用いる場合には、回転数センサで検知されてコントローラ３に読み込まれたエンジン回転数Ｎと、予め設定されてコントローラ３に記憶され、または、設定器により設定した低温始動進角機構を作動させるときの切替回転数Ｎｃとが当該コントローラ３により比較され、エンジン回転数Ｎが切替回転数Ｎｃ以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。

エンジン回転数Ｎが切替回転数Ｎｃ未満であると判断された場合には、低温始動進角機構５は非作動のままの状態で維持される（ステップＳ１４）。逆に、エンジン回転数Ｎが切替回転数Ｎｃ以上であると判断された場合には、コントローラ３から低温始動進角機構５に制御信号が送られ、低温始動進角機構５が作動される（ステップＳ１６）。

このように前記低温始動進角機構５がエンジン１の始動時に低温である場合に、図３に示すように、エンジン回転数Ｎが切替回転数Ｎｃ未満であれば作動されず、切替回転数以上となれば作動されるように構成されて、エンジン１の低温始動時における燃料噴射時期の過度の進角が防止され、シリンダ内のガス温度（噴射した燃料温度）が着火に十分な温度まで上昇させることができるように図られている。

したがって、低温時にまず回転数を上げてシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジン１の始動時間を短縮することが可能となり、エンジン１の始動性を高めることができる。また、低温始動進角機構５の作動時期の判定にエンジン回転数を利用するので、元々備えられているエンジン回転数センサを利用することができて新たな検知手段が不要となり、低温始動進角機構５による進角制御を容易に行うことができる。

以上のような実施例の燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置では、エンジン１に取り付けた検知手段７を、エンジン回転数を検知する回転数センサとし、エンジン始動時に冷却水温が設定水温未満である場合に、該エンジン回転数に基づいて低温始動進角機構５の作動時期を判定し、その判断結果に基づいて低温始動進角機構５の作動状態の切替が行われるが、前述のようにエンジン回転数を利用する構成の代わりに次のような構成としても前記同様にエンジン１の低温始動時における始動性を高めることができる。

たとえば、前記燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置で検知手段７をエンジン回転の加速度を検知する加速度センサとし、エンジン始動時に冷却水温が設定水温未満である場合に、該検知手段７による加速度が予めコントローラ３に記憶され、または、設定器により設定した設定加速度未満であれば低温始動進角機構を作動させず、設定加速度以上となれば作動させるような構成とする。これにより、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジン１の始動時間を短縮することが可能となり、エンジンの始動性を高めることができる。なおここでは、加速度を検知手段７により得るようにしているが、コントローラ３でエンジン回転速度を微分することで求めるようにすることもできる。

また、前記燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置で検知手段７をエンジン始動からの経過時間ｔを計測する時間計測センサとし、エンジン始動時に冷却水温が設定水温未満である場合に、該検知手段７によるエンジン始動からの経過時間が予めコントローラに記憶され、または、設定器により設定した設定時間を越えなければ低温始動進角機構５を作動させず、設定時間ｔｃを越えれば作動させるような構成とする。これにより、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジン１の始動時間を短縮することが可能となり、エンジン１の始動性を高めることができる。さらに、検知手段７は制御回路に備えられたタイマーに兼用させることも可能であり、部品を追加することなく安価に低温始動進角機構５による進角制御を行うことができる。

また、前記燃料噴射ポンプ２の燃料噴射制御装置で検知手段７をエンジン１の排気温を検知する排気温センサとし、エンジン始動時に冷却水温が設定水温未満である場合に、該検知手段７による排気温が予めコントローラ３に記憶され、または、設定器により設定した設定排気温未満であれば低温始動進角機構５を作動させず、設定排気温以上となれば作動させるような構成とする。これにより、低温時にまずシリンダ内のガス温度を上昇させてエンジン１の始動時間を短縮することが可能となり、エンジン１の始動性を高めることができる。さらに、排気温を利用するため、シリンダ内の温度に近い温度で低温始動進角機構５の作動時期を判定することが可能となり、低温始動進角機構５による進角制御を正確に行うことができる。

なお、前記検知手段７を吸気温を検知する吸気温センサとし、排気温の代わりに吸気温を利用したり、排気温センサに加えて吸気温センサを設けて、排気温と吸気温との差をコントローラ３で求めてこれを利用したりする構成としてもよい。

また従来では、エンジン始動時にセルモータが回転され始めるとコントロールラックが移動され、燃料噴射ポンプ２による燃料噴射が開始されるが、低温の場合、特に低温かつ低速回転の場合には燃料噴射によりシリンダ内のガス温度が下がり、エンジン始動性の低下を招いていた。

そこで前述の各実施例では、エンジン１の低温始動時に前記低温始動進角機構５の進角制御の過程において、その途中のエンジン始動時に冷却水温が設定水温未満である場合に、次のような流れの制御を加えて設定時間ｔｃが経過するまでは無噴射状態となるように燃料噴射ポンプ２の燃料噴射量を制御することで、シリンダ内のガス温度を上昇させて、エンジン始動性の更なる向上を図ることもできる。

この場合、図４に示すように、前記ステップＳ１３でコントローラ３により始動時冷却水温Ｔが設定水温Ｔｃよりも低いか否かが判定された後、始動時冷却水温Ｔが設定水温Ｔｃよりも低いと判断された場合に、燃料噴射ポンプ２による燃料噴射が停止され、燃料の無噴射状態とされる（ステップＳ２１）。そして、予めエンジン始動からの経過時間ｔがコントローラ３に記憶され、または、設定器により設定した燃料の無噴射状態を継続させる設定時間ｔｃを越えたか否かが判定され（ステップＳ２２）、該設定時間ｔｃを越えていないと判断された場合には、燃料の無噴射状態が継続される。

一方、経過時間ｔが設定時間ｔｃを越えたと判断された場合には、燃料噴射ポンプ２による燃料噴射が開始され（ステップＳ２３）、電子制御ガバナ装置４によりエンジン回転数Ｎの増減に従って燃料噴射ポンプの燃料噴射量が適切に制御される。そして、該ステップＳ２３が終了した後に前記ステップＳ１５へと移り、つづいて前述のように低温始動進角機構の進角制御が行われる。

このように、エンジン１の低温始動時に前記低温始動進角機構５の進角制御とともに、図５に示すように、設定時間ｔｃの経過後から前記燃料噴射ポンプ２による燃料の噴射を開始するように燃料噴射量の制御を行うように構成することにより、まずシリンダ内のガス温度の上昇を図ることができる。したがって、低温時におけるエンジン１の始動時間をさらに短縮することが可能となり、エンジン１の始動性を十分に向上させることができる。

なお、本発明ではエンジン始動時に低温であるか否かの判定に冷却水温を利用しているが、これは限定するものではなく、油温や吸気温、排気温を用いることもできる。

本発明の一実施例に係る燃料噴射ポンプの噴射制御装置の構成を示す概略図。 低温始動進角機構による進角制御の流れを示す図。 低温始動進角機構の作動状態とエンジン回転数の関係を示す図。 燃料噴射量の制御を伴う低温始動進角機構による進角制御の流れを示す図。 燃料噴射ポンプによる噴射状態と時間の関係を示す図。

符号の説明

１ エンジン
２ 燃料噴射ポンプ
３ コントローラ
５ 低温始動進角機構
６ 水温センサ
７ 検知手段（回転数センサ、加速度センサ、時間計測センサ、排気温センサ）

Claims (5)

1. 低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン回転数を検知する回転数センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構をエンジン回転数が設定回転数未満であれば作動させず、設定回転数以上となれば作動させることを特徴とする燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。
2. 低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン回転の加速度を検知する加速度センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構を加速度が設定加速度未満であれば作動させず、設定加速度以上となれば作動させることを特徴とする燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。
3. 低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、エンジン始動からの経過時間を計測する時間計測センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構をエンジン始動からの経過時間が設定時間未満であれば作動させず、設定時間以上となれば作動させることを特徴とする燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。
4. 低温始動進角機構と、該低温始動進角機構の作動制御を行うコントローラとを備える燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記コントローラにエンジンの冷却水温を検知する水温センサと、排気温を検知する排気温センサとを接続し、エンジン始動時に冷却水温値が設定水温値未満である場合であって、前記低温始動進角機構を排気温が設定排気温未満であれば作動させず、設定排気温以上となれば作動させることを特徴とする燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。
5. 前記エンジン始動時には設定時間経過後から前記燃料噴射ポンプによる燃料の噴射を開始することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置。
   

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