JPH08296477A - 燃料噴射装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディ−ゼルエンジンに用いられる電子制御式
ユニットインジェクタの各気筒ごとに燃料噴射時期、噴
射量を変えて、低温時の始動性の向上および始動直後に
発生する白煙の排出量を低減させる燃料噴射の制御方法
を提供する。 【構成】 ディ−ゼルエンジンの始動時、水温に応じて
各気筒毎に燃料の噴射時期、噴射量を制御する燃料噴射
の制御方法において、始動時に、初めての着火の気筒を
検出するとともに、エンジンの回転速度および水温に応
じて順次着火する気筒への噴射時期および噴射量を変化
させる指令を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射装置の制御方
法に係わり、特にはディ−ゼルエンジンに用いられる電
子制御式ユニットインジェクタの各気筒ごとに燃料噴射
時期、噴射量を変えることの出来る燃料噴射装置で、低
温時の始動性および始動直後に発生する白煙の排出量を
制御する燃料噴射装置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディ−ゼルエンジンに用いられて
いる電子制御式ユニットインジェクタ燃料噴射制御装置
を説明する。図７はエンジンの電子制御式ユニットイン
ジェクタ燃料噴射装置の全体システム図を示す。図１に
おいて、ユニットインジェクタ１０への燃料供給回路
は、フィ−ドポンプ１１により、燃料を図示されてない
燃料タンクより吸い上げ、燃料送り回路１２を通り、各
気筒に配設されたユニットインジェクタ１０に圧送され
る。ユニットインジェクタ１０に入つた燃料はカム軸３
０で加圧され、エンジンに必要な量だけ燃焼室内に噴射
し、残つた燃料は燃料戻り回路１３を通り、図示されて
ない燃料タンクに戻る。各気筒のユニットインジェクタ
１０にはソレノイドバルブ１０ａが取着されている。ソ
レノイドバルブ１０ａの開閉により燃料噴射量および燃
料噴射時期が決まる、燃料噴射量および燃料噴射時期の
制御はクランクシャフト回転速度センサ５０、気筒別判
別センサ５１、エンジン水温センサ５３およびアクセク
セルペダル４３の開度らの、それぞれの信号をコントロ
−ルユニット４０で処理し制御する。例えば、４サイク
ル、直列６気筒、着火順序１，５，３，６，２，４のエ
ンジンの制御を図８で説明する。図８はクランク軸およ
びカム軸から発生するパルス波形の関係を説明する図で
ある。４サイクルなので、クランク軸１回転（３６０
度）に対し、カム軸は１／２回転（１８０度）回転する
関係にある、クランク軸の第１気筒が上死点（圧縮）に
ある時、第６気筒は上死点（排気）にある。気筒の判別
はカム軸で行い、着火順序に従つている。即ちクランク
軸の第１気筒が上死点（圧縮）にある時、カム軸が第１
気筒のパルス波形と合わせているので気筒の判別が出来
るようになつている。なおクランク軸には１回転（３６
０度）の間に３６のパルス波形（１パルス波形あたり１
０度）が等間隔に発生するようにしている。クランク軸
のパルス波形はエンジン回転速度の検出と同時に、クラ
ンク軸の角度位置も検出している。カム軸には１回転
（３６０度）で６個のパルス波形が等間隔に、また何気
筒目か判断出来るように、基準信号のパルス波形がつい
ている。クランク軸の回転速度および角度位置、カム軸
の気筒の判別のパルス波形の信号により燃料噴射時期、
噴射量の制御がおこなわれる。燃料噴射時期はクランク
軸の角度位置およびカム軸の気筒の判別の信号で各気筒
の噴射時期が決まる。又噴射量はアクセルペダル４３の
開度、クランク軸の回転速度の信号により、コントロ−
ルユニット４０の内部の図示されない電源供給装置から
ユニットインジェクタ１０のソレノイドバルブ１０ａへ
の通電時間により決まる。従来の電子制御式ユニットイ
ンジェクタの燃料噴射時期、噴射量は各気筒共、変える
ことなく、同じ制御でおこなつている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エンジンの高出力化お
よび排気ガスＮＯx の低減対策として、燃焼ガス圧力、
燃焼温度を下げるための有効な手段として、圧縮比を下
げたり、噴射時期遅延を行うことが多い。しかしなが
ら、始動性の悪化および始動白煙の排出の問題を伴うこ
とが多い。特に低温時の始動はスタ−タで始動後、初め
に着火した気筒に引続き、着火順序の通り正確に着火し
ないことが多く、未着火気筒もあれば、着火気筒もあり
不規則で、これを繰り返すため、全気筒完爆の吹き上が
り迄に時間がかかる。また初爆後未着火気筒が多い場合
には、始動操作を繰り返すことになる。白煙は始動時お
よび始動直後に排出し、燃料室が低温の状態での燃料の
ため、不完全燃焼を起しアセトアルデヒドやホルムアル
デヒドが発生し、強い刺激臭を伴う。また未着火気筒の
燃料は油滴の状態で排気ガスに混って排出されるため白
煙発生の原因となる。白煙はないことが理想であるが、
あつても消失までの時間をより短くすることが課題であ
る。

【０００４】本発明は上記従来の問題点の燃料噴射装置
の制御方法に係わり、特にはディ−ゼルエンジンに用い
られる電子制御式ユニットインジェクタの各気筒ごとに
燃料噴射時期、噴射量を変えて、低温時の始動性の向上
および始動直後に発生する白煙の排出量を低減させる燃
料噴射の制御方法の改良を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のエンジンの燃料噴射装置の制御方法の第１
発明では、ディ−ゼルエンジンの始動時、水温に応じて
各気筒毎に燃料の噴射時期、噴射量を制御する燃料噴射
の制御方法において、始動時に、初めての着火の気筒を
検出するとともに、エンジンの回転速度および水温に応
じて順次着火する気筒への噴射時期および噴射量を変化
させる指令を制御することにしている。

【０００６】燃料噴射装置の制御方法の第２発明では、
低温時、始動直後に発生する白煙の排出量を低減させる
ため、各気筒に順次燃料を供給し、各気筒の噴射時期、
噴射量を制御するディ−ゼルエンジンの燃料噴射装置の
制御方法において、気筒着火順序により所定の２グル−
プを形成し、かつ未着火気筒を判別し、着火しない気筒
のグル−プへ燃料の供給を停止することにしている。

【０００７】

【作用】上記の制御方法によれば、始動時、水温に応じ
て噴射時期、噴射量を初期設定し、エンジン回転速度入
力後、初めに着火した気筒を検出するとともに、その後
に続く気筒の噴射時期、噴射量を各気筒毎に水温、エン
ジン回転速度に応じて制御するので、初めに着火した気
筒に引続き、着火順序が確実、正確になり、全気筒完爆
の吹き上がり迄の時間が短くなる。また、低温時、始動
直後に発生する白煙の排出量の低減は、各気筒に順次燃
料を供給し、各気筒の噴射時期、噴射量を制御するディ
−ゼルエンジンの燃料噴射制御方法において、気筒着火
順序により所定の２グル−プを形成し、かつ未着火気筒
を判別し、着火しない気筒のグル−プへの燃料の供給を
停止する。これにより着火しない気筒のグル−プへの燃
料の供給が停止されているので、未燃の燃料がなくなる
とともに、他の着火している気筒のグル−プは、気筒あ
たりの燃料噴射量が、略２倍となるので、燃焼温度も高
くなる。その結果未燃の燃料が少なくり、白煙の排出量
を低減することができるとともに、水温の上昇も速くな
るため燃焼が安定し白煙の消失までの時間をより短くす
るこことが出来る。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係わるエンジンの燃料噴射
装置の制御方法につき図面を参照して説明する。なお、
エンジンの燃料噴射量装置の構成は従来例の図７と同一
のため説明は省略する。以下一実施例として、直列６気
筒エンジンの始動および始動直後の制御方法を図１のフ
ロ−チャ−ト図で説明する。

【０００９】本発明の理解を容易にするために、まずエ
ンジンの始動から完爆、自立運転を図２において説明す
る。まず始動から完爆の吹き上がり迄に至るまで過程を
説明すると、始動Ｓ１はスタ−タで始動後、エンジンの
クランキンで回転速度が上がり初爆Ｓ２に至る、初爆で
着火した気筒に引続き、直列６気筒の着火順序１，５，
３，６，２，４で着火する。その際エンジン回転速度の
変動があるが、時間経過と共に少なくなり、完爆の吹き
上がりＳ３迄に至る。目標回転速度はローアイドルとし
て、当初より設定してる。また、図中のＮ１：始動可能
回転速度，Ｎ２：始動用目標回転速度，Ｎ３：自立運転
用目標回転速度下限値，Ｎ４：自立運転用目標回転速度
上限値は制御の判断値として、当初より設定し、対象エ
ンジン毎にテスト結果から設定する。

【００１０】次に本発明のエンジンの始動の作動を図１
のフロ−チャ−ト図に従い説明する。ステップ１ではス
タ−トＳＷを入力する。ステップ２ではエンジン水温セ
ンサ５３から水温（ＴＷ）をコントロ−ルユニット４０
に入力する。ステップ３では水温に応じて、噴射時期，
噴射量の初期設定をする。なお水温と噴射時期，噴射量
の関係は、例えば、図３に示す通り縦軸に噴射時期、横
軸に水温をとり、水温と噴射時期との関係は、点線の通
り水温が低くなれば、噴射時期を進ませる。同様に縦軸
に噴射量、横軸に水温をとり、水温と噴射量との関係
は、実線の通り水温が低くなれば、噴射量は多くする事
を制御の判断値として、当初より対象エンジン毎にテス
ト結果から設定しコントロ−ルユニット４０の図示しな
い、記憶装置に記憶させておく。

【００１１】次にステップ４ではエンジン回転速度（Ｎ
Ｅ）をクランク軸回転速度センサ５０より入力する。ス
テップ５ではエンジン回転速度の変動（角速度）により
初めに着火した気筒を認識する、例えば図５に示す通り
縦軸に回転速度変動（角速度）、横軸に経過時間をと
り、着火順序１，５，３，６，２，４に従つて回転速度
変動を見ると、２気筒目および４気筒目は圧縮によるエ
ンジンクランキングの回転速度変動Ｎａがある。経過時
間Ｓ１の時、１気筒目が初めて着火すると、燃焼による
回転速度変動がＮｂまで大きくなる。この時カム軸３０
の気筒判別センサ５１およびクランク軸回転速度センサ
−５０の回転速度変動の変化（ＮａからＮｂへ）の信号
がコントロ−ルユニット４０に送られ、１気筒目が初め
て着火したことが認識される。その後５気筒目および６
気筒目が引き続き着火した時には実線Ｂの通りになる
が、着火しない時には点線のＣの通りになる。

【００１２】ステップ６では、その後に続く気筒の噴射
時期と噴射量を各水温ＴＷ，エンジン回転速度ＮＥより
制御する。噴射時期と水温および噴射量と水温との関係
は前記図３の通り行い、噴射時期および噴射量と回転速
度との関係は、例えば、図４に示す通り縦軸に噴射時
期、横軸に回転速度をとり、噴射時期と回転速度との関
係は、点線の通り回転速度を高くなれば、噴射時期を進
ませる。同様に縦軸に噴射量、横軸に回転速度をとり、
噴射量と回転速度との関係は、実線の通り回転速度が高
くなれば、噴射量を多くする事を制御の判断値として、
当初より対象エンジン毎にテスト結果から設定しコント
ロ−ルユニット４０の図示しない、記憶装置に記憶させ
ておく。この記憶に応じて制御する。ステップ７では、
エンジン回転速度ＮＥが始動可能回転速度Ｎ１より多い
か、否かを判定している。この判定は例えば始動可能回
転速度Ｎ１が３００ｒｐｍを超えた時は次のステップ８
に進み、３００ｒｐｍ以下の時は再びステップ６に戻
る。始動可能回転速度Ｎ１は制御の判断値として、当初
より対象エンジン毎にテスト結果から設定しコントロ−
ルユニット４０の図示しない、記憶装置に記憶させてお
く。

【００１３】ステップ８では、全筒エンジン回転速度Ｎ
Ｅ，水温ＴＷにより噴射時期と噴射量により制御する。
全気筒について、前記の図３および図４により制御す
る。ステップ９は、エンジン回転速度ＮＥが始動用目標
回転速度Ｎ２より多いか、否かを判定している。この判
定は例えばエンジン回転速度が始動回転速度Ｎ２が６７
５ｒｐｍを超えた時は次のステップ１０に進み、６７５
ｒｐｍ以下の時は再びステップ８に戻る。始動用目標回
転速度Ｎ２は制御の判断値として、当初より、対象エン
ジン毎にテスト結果から設定しコントロ−ルユニット４
０の図示しない、記憶装置に記憶させておく。以上が始
動から完爆の吹き上がり迄の制御方法である。

【００１４】次に本発明の燃料噴射装置の制御方法の白
煙の排出量低減の作動を図６のフロ−チャ−ト図に従い
説明する。ステップ１０では、実測水温ＴＷが設定水温
ＴＷ１より高いか、否かを判定している。この判定は例
えば設定温度ＴＷ１が１０℃を超えた時は次のステップ
１１Ｂに進み、１０℃以下の時は次のステップ１１Ａに
進む。設定温度ＴＷ１の１０℃は白煙対策の制御の判断
値として、当初より、対象エンジン毎にテスト結果から
設定しコントロ−ルユニット４０の図示しない、記憶装
置に記憶させておく。

【００１５】ステップ１１Ａでは減筒運転しているか、
否かを判定してる。減筒運転とは例えば６気筒エンジン
で、３気筒着火し、残り３気筒は着火しないで運転する
事をいう。減筒運転している場合には、ステップ１６
へ、減筒運転してない場合にはステップ１２Ａへ、進
む。ステップ１２Ａではエンジン回転速度ＮＥ変動によ
り着火してない気筒があるか、否かを判定してる。前述
の始動時のステップ５と同様、カム軸３０の気筒判別セ
ンサ５１およびクランク軸回転速度センサ−５０の回転
速度の変動の大きさで判断する。即ち着火していない気
筒があれば、回転速度の変動は小さく、着火している気
筒は回転速度の変動は大きくなる。着火していない気筒
がある場合はステップ１３Ａへ進み、着火してない気筒
がない場合、即ち全気筒着火の場合はステップ１９へ進
む。

【００１６】ステップ１３Ａでは未着火気筒番号を確認
する、気筒別判別センサ５１の検出信号で、どの気筒か
を判別、確認する。ステップ１４Ｂは未着火気筒を含む
前３気筒又は後３気筒の噴射を停止、例えば１気筒目が
未着火気筒の時、１気筒目，２気筒目，３気筒目の噴射
を停止、前３気筒が噴射を停止したことになる。ステッ
プ１９ではステップ１２Ａより着火してない気筒がない
場合、即ち全気筒着火の場合は前３気筒又は後３気筒あ
らかじめ設定した側の噴射を停止し、次のステップ１６
へ進む。

【００１７】ステップ１６では実測のエンジン回転速度
ＮＥが自立運転用目標回転速度下限値Ｎ３と同じか、下
限値以下か、否かを判定してる。下限値以下の時はステ
ップ１５に進み、下限値を超えいる時はステップ１７へ
進む。ステップ１５は噴射指令値を上げる、噴射量を多
くして、回転速度を上げる指令を出し、再びステップ１
６に進む。ステップ１７では実測のエンジン回転速度Ｎ
Ｅが自立運転用目標回転速度上限値Ｎ４と同じか、上限
値以下か、否かを判定してる。上限値以下の時は再びス
テップ１０に進み、上限値を超えいる時はステップ１８
へ進む。ステップ１８では噴射指令値を下げる、噴射量
を少なくして、回転速度を下げる指令を出し、再びステ
ップ１７に進む。

【００１８】ステップ１１Ｂは減筒運転しているか、否
かを判定してる。減筒運転している場合にはステップ１
２Ｂへ、減筒運転してない場合にはステップ１３Ｂへ進
む。ステップ１２Ｂは噴射を停止している気筒の噴射開
始する。ステップ１３Ｂは通常制御、全気筒噴射し通常
の制御をする。ステップ２０で終了。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
始動時、水温に応じて噴射時期、噴射量を初期設定し、
エンジン回転速度入力後、初めに着火した気筒を検出す
るとともに、その後に続く気筒の噴射時期、噴射量を各
気筒毎に水温、エンジン回転速度により制御するので、
初めに着火した気筒に引続き、着火順序が確実、正確に
なり、全気筒完爆の吹き上がり迄の時間が短くなり、か
つ始動操作を繰り返すことがなくなるので、始動性が改
善できる。また、低温時、始動直後に発生する白煙の排
出量の低減は、各気筒に順次燃料を供給し、各気筒の噴
射時期、噴射量を制御するディ−ゼルエンジンの燃料噴
射制御方法において、気筒着火順序により所定の２グル
−プを形成し、かつ未着火気筒を判別し、着火しない気
筒のグル−プへの燃料の供給を停止する。これにより着
火しない気筒のグル−プへの燃料の供給が停止されるの
で、未燃の燃料がなくなり、他の着火している気筒のグ
ル−プは、気筒あたりの燃料噴射量が、略２倍となるの
で、燃焼温度も高くなり、その結果未燃の燃料が少なく
り、白煙の排出量を低減することができ、白煙の消失ま
での時間をより短くするという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射装置の制御方法の始動のフロ
−チャ−ト図をしめす。

【図２】エンジンの始動から完爆および自立運転を説明
する図である。

【図３】水温と噴射量、噴射時期の関係を説明する図で
ある。

【図４】回転速度と噴射量、噴射時期の関係を説明する
図である。

【図５】時間と回転速度変動の関係を説明する図であ
る。

【図６】本発明の燃料噴射装置の制御方法の白煙の排出
量低減のフロ−チャ−ト図をしめす。

【図７】エンジンの電子制御式ユニットインジェクタ燃
料噴射装置の全体システム図をしめす。

【図８】クランク軸およびカム軸から発生するパルス波
形の関係を説明する図である。

【符号の説明】

１０ ユニットインジェクタ １０ａ ソレノイドバルブ １１ フィ−ドポンプ １２ 燃料送り回路 １３ 燃料戻り回路 ２０ クランク軸 ３０ カム軸 ４０ コントロ−ルユニット ４３ アクセルペダル ５０ クランクシャフト回転速度センサ ５１ 気筒判別センサ ５３ エンジン水温センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディ−ゼルエンジンの始動時、水温に応
   じて各気筒毎に燃料の噴射時期、噴射量を制御する燃料
   噴射の制御方法において、始動時に、初めての着火の気
   筒を検出するとともに、エンジンの回転速度および水温
   に応じて順次着火する気筒への噴射時期および噴射量を
   変化させる指令を制御することを特徴とする燃料噴射装
   置の制御方法。
2. 【請求項２】 低温時、始動直後に発生する白煙の排出
   量を低減させるため、各気筒に順次燃料を供給し、各気
   筒の噴射時期、噴射量を制御するディ−ゼルエンジンの
   燃料噴射装置の制御方法において、気筒着火順序により
   所定の２グル−プを形成し、かつ未着火気筒を判別し、
   着火しない気筒のグル−プへの燃料の供給を停止するこ
   とを特徴とする燃料噴射装置の制御方法。