JP5512302B2

JP5512302B2 - engine

Info

Publication number: JP5512302B2
Application number: JP2010014868A
Authority: JP
Inventors: 知広大谷
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011153551A

Description

本発明は、エンジンに関し、特にその燃料噴射制御に関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to fuel injection control thereof.

従来、コモンレールに蓄圧した燃料を、インジェクタによって多段噴射する燃料噴射装置を具備するエンジンの技術は公知となっている。このようなエンジンは、燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、多段噴射有無等を含む燃料噴射装置の「燃料噴射パターン」を制御手段により決定して、その決定した燃料噴射パターンで燃料噴射制御を行う。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technology of an engine including a fuel injection device that injects fuel accumulated in a common rail with multiple stages by an injector is known. In such an engine, a fuel injection device including a fuel injection amount, fuel injection timing, fuel injection pressure, presence / absence of multi-stage injection, etc. is determined by a control means, and fuel injection is performed with the determined fuel injection pattern. Take control.

通常制御とは異なった燃料噴射パターンを行う「始動制御」も公知となっている。「始動制御」とは、エンジン始動時間中であって、エンジン状態温度が冷態であるときに行われる燃料噴射パターンを決定する制御である。「始動時間」とは、エンジン回転数が始動開始からアイドル回転数に至るまでの時間をいう。特許文献１の始動制御に代表されるように、従来の始動制御においては、エンジン回転数および冷却水温度（エンジン温度）のみに基づいて燃料噴射パターンが決定されていた。 “Startup control” that performs a fuel injection pattern different from the normal control is also known. “Startup control” is control for determining a fuel injection pattern that is performed when the engine state temperature is cold during the engine start time. “Starting time” refers to the time from when the engine speed reaches the idle speed until the engine starts. As represented by the start control of Patent Document 1, in the conventional start control, the fuel injection pattern is determined based only on the engine speed and the coolant temperature (engine temperature).

また、エンジンは、出力軸に接続される作業機によって連れ回りトルクが異なる。「連れ回りトルク」とは、広義の意味では、伝達機構において、回転数差がゼロの状態となるために要求される駆動側のトルクである。本発明における狭義の意味として「連れ回りトルク」とは、エンジンに作業機が接続された状態において、エンジンが始動時間に要求されるトルクをいう。 Further, the engine has a different torque depending on the work machine connected to the output shaft. The “accompanying torque” is, in a broad sense, a drive-side torque required for the transmission mechanism to have a zero rotational speed difference. In the narrow sense in the present invention, the “accompanying torque” refers to a torque required for the start time of the engine in a state where the work machine is connected to the engine.

図９を用いて、前記従来の始動制御が行われる際の、連れ回りトルクの大きさと始動時間の関係について説明する。図９の実線は、例えば、エンジンに接続されている作業機が油圧ポンプによって駆動されるものであって、油圧ポンプの容量が小さい場合、すなわち、エンジンの連れ回りトルクが小さい場合における始動時のエンジン回転数Ｎｅの変化を表している。一方、図９の破線は、例えばエンジンに接続されている作業機が油圧ポンプによって駆動されるものであって、油圧ポンプの容量が大きい場合、すなわち、エンジンの連れ回りトルクが大きい場合における始動時のエンジン回転数Ｎｅの変化を表している。図９の実線および破線から明らかのように、燃料噴射パターンがエンジン回転数および冷却水温度のみに基づいて決定されると、連れ回りトルクが大きい場合には、始動時間が無駄に長くなるという問題が生じていた。一方、連れ回りトルクが小さい場合には、燃料過多により青白煙が発生するという問題が生じていた。 The relationship between the magnitude of the follow-up torque and the starting time when the conventional starting control is performed will be described with reference to FIG. The solid line in FIG. 9 indicates, for example, when the working machine connected to the engine is driven by a hydraulic pump and the capacity of the hydraulic pump is small, that is, when the engine torque is small. This represents a change in the engine speed Ne. On the other hand, the broken line in FIG. 9 indicates, for example, when the working machine connected to the engine is driven by a hydraulic pump and the capacity of the hydraulic pump is large, that is, when the engine torque is large. Represents the change in the engine speed Ne. As is clear from the solid line and the broken line in FIG. 9, if the fuel injection pattern is determined based only on the engine speed and the coolant temperature, the start time is unnecessarily long when the accompanying torque is large. Has occurred. On the other hand, when the accompanying torque is small, there is a problem that blue and white smoke is generated due to excessive fuel.

特開２００１−１２２７７号公報JP 2001-12277 A

解決しようとする課題は、連れ回りトルクの大きさに対応した最適な燃料噴射パターンを決定できるエンジンを提供することである。 The problem to be solved is to provide an engine capable of determining an optimum fuel injection pattern corresponding to the magnitude of the accompanying torque.

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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

請求項１においては、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される作業機に搭載するエンジンであって、前記油圧ポンプがエンジンに直接接続されて駆動される構成において、前記エンジンは、コモンレールに蓄圧した燃料をインジェクタによって各気筒に多段噴射する燃料噴射装置と、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記燃料噴射装置の燃料噴射パターンを制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、エンジン始動時間中であってエンジン温度が冷態であるときに、燃料噴射パターンを変更する始動制御を行い、該始動制御を行う場合に、前記燃料噴射装置の燃料噴射パターンを、エンジン温度とエンジン回転数と作業機の作業負荷とに基づいて決定し、前記作業機の作業負荷は、エンジンにより駆動される油圧ポンプの吐出量および圧力に基づいて決定される油圧ポンプ負荷を用い、前記燃料噴射パターンは、通常の燃料噴射パターンに対して、多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期がともに進角または遅角するように決定されるものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an engine mounted on a working machine driven by pressure oil discharged from a hydraulic pump, wherein the hydraulic pump is directly connected to the engine and driven. A fuel injection device that injects the accumulated fuel into each cylinder by an injector, an engine temperature detection means that detects an engine temperature, an engine speed detection means that detects an engine speed, and a fuel injection pattern of the fuel injection device. Control means for controlling, when the engine is in the engine start time and the engine temperature is cold, performing the start control to change the fuel injection pattern, when performing the start control, The fuel injection pattern of the fuel injection device is determined based on the engine temperature, the engine speed, and the work equipment work load. The work load of the working machine is a hydraulic pump load determined based on the discharge amount and pressure of a hydraulic pump driven by an engine, and the fuel injection pattern is a multistage injection with respect to a normal fuel injection pattern. The fuel injection timing for pilot injection and the fuel injection timing for main injection are both determined to advance or retard .

エンジン始動時間中にエンジンが要求されるトルクを、油圧ポンプの吐出量および圧力、または油圧ポンプの作動油の温度に基づいて推定し、前記トルクが小さい場合、多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期が進角するような燃料噴射パターンに決定され、前記トルクが大きい場合、燃料噴射時期多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期が遅角するような燃料噴射パターンに決定されるものである。 The torque required for the engine during the engine start time is estimated based on the discharge amount and pressure of the hydraulic pump or the temperature of the hydraulic pump hydraulic oil, and when the torque is small, the fuel injection timing of the pilot injection of the multistage injection When the fuel injection pattern is determined so that the fuel injection timing of the main injection is advanced and the torque is large, the fuel injection timing of the pilot injection of the multi-stage injection and the fuel injection timing of the main injection are delayed. The fuel injection pattern is determined .

本発明によれば、エンジン始動時間中であってエンジン温度が冷態であるときに、燃料噴射パターンを変更する始動制御において、燃料噴射装置の燃料噴射パターンを最適な燃料噴射パターンに決定できるので、エンジンの始動性が向上する。 According to the present invention , the fuel injection pattern of the fuel injection device can be determined as the optimal fuel injection pattern in the start control for changing the fuel injection pattern when the engine temperature is cold during the engine start time. Engine startability is improved.

本発明の一実施形態であるエンジンの全体的な構成を示した模式図。The schematic diagram which showed the whole structure of the engine which is one Embodiment of this invention. 同じく作業機の油圧回路を示す構成図。The block diagram which similarly shows the hydraulic circuit of a working machine. 同じく始動制御のフローを示すフロー図。The flowchart which similarly shows the flow of start-up control. 別実施形態である始動制御のフローを示すフロー図。The flowchart which shows the flow of start-up control which is another embodiment. 本発明の一実施形態である始動制御による燃料噴射パターンの一例を示したグラフ図。The graph which showed an example of the fuel-injection pattern by the start control which is one Embodiment of this invention. 図５の燃料噴射パターンによるエンジン回転数の変化を示したグラフ図。The graph which showed the change of the engine speed by the fuel-injection pattern of FIG. 本発明の一実施形態である始動制御による燃料噴射パターンの一例を示したグラフ図。The graph which showed an example of the fuel-injection pattern by the start control which is one Embodiment of this invention. 図７の燃料噴射パターンによるエンジン回転数の変化を示したグラフ図。The graph which showed the change of the engine speed by the fuel-injection pattern of FIG. 従来の始動制御によるエンジン回転数の変化を示したグラフ図。The graph which showed the change of the engine speed by the conventional start control.

次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態であるエンジンの全体的な構成を示した模式図、図２は同じく作業機の油圧回路を示す構成図、図３は同じく始動制御のフローを示すフロー図である。図４は別実施形態である始動制御のフローを示すフロー図、図５は本発明の一実施形態である始動制御による燃料噴射パターンの一例を示したグラフ図、図６は図５の燃料噴射パターンによるエンジン回転数の変化を示したグラフ図である。図７は本発明の一実施形態である始動制御による燃料噴射パターンの一例を示したグラフ図、図８は図７の燃料噴射パターンによるエンジン回転数の変化を示したグラフ図、図９は従来の始動制御によるエンジン回転数の変化を示したグラフ図である。 Next, embodiments of the invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing a hydraulic circuit of a work machine, and FIG. 3 is a flowchart showing a start control flow. is there. 4 is a flowchart showing a flow of start control according to another embodiment, FIG. 5 is a graph showing an example of a fuel injection pattern by start control according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a fuel injection of FIG. It is the graph which showed the change of the engine speed by a pattern. FIG. 7 is a graph showing an example of a fuel injection pattern by start control according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a graph showing a change in engine speed by the fuel injection pattern of FIG. 7, and FIG. It is the graph which showed the change of the engine speed by the starting control of.

図１を用いて、本発明の一実施形態であるエンジン１００について説明する。エンジン１００は、４気筒４サイクルのディーゼルエンジンであって、エンジン本体１０と、燃料噴射装置２０と、制御手段としてのＥＮＧＩＮＥＣＯＮＴＲＯＬＵＮＩＴ（以下ＥＣＵ）５０と、エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサー６０と、エンジン温度検出手段としての冷却水温度センサー７０と、操作部（図示略）に配置されるキースイッチ８０と、フライホィール１８の近傍に配置されるセルモータ９０と、を具備している。 The engine 100 which is one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. The engine 100 is a four-cylinder, four-cycle diesel engine, and includes an engine body 10, a fuel injection device 20, an ENGINE CONTROL UNIT (hereinafter referred to as ECU) 50 as control means, and an engine speed as engine speed detection means. A sensor 60, a coolant temperature sensor 70 as an engine temperature detecting means, a key switch 80 disposed in an operation unit (not shown), and a cell motor 90 disposed in the vicinity of the flywheel 18 are provided. .

エンジン本体１０は、４つの気筒として気筒１１・１２・１３・１４と、クランクシャフト１９と、クランクシャフト１９に設けられるフライホィール１８と、を具備している。 The engine body 10 includes cylinders 11, 12, 13, and 14 as four cylinders, a crankshaft 19, and a flywheel 18 provided on the crankshaft 19.

燃料噴射装置２０は、コモンレール式の燃料噴射装置であって、高圧の燃料を蓄圧するコモンレール２１と、コモンレール２１と燃料タンク（図示なし）とを接続する配管を介して設けられコモンレール２１の圧力を制御する圧力制御弁２３と、エンジン本体１０の各気筒１１・１２・１３・１４に設けられ、電磁弁２２ａを開閉することで燃料噴射量等を調整するインジェクタ２２と、を具備している。 The fuel injection device 20 is a common rail type fuel injection device, and is provided via a common rail 21 that accumulates high-pressure fuel, and a pipe that connects the common rail 21 and a fuel tank (not shown). A pressure control valve 23 to be controlled and an injector 22 which is provided in each cylinder 11, 12, 13, 14 of the engine body 10 and adjusts the fuel injection amount by opening and closing the electromagnetic valve 22 a is provided.

ＥＣＵ５０は、制御プログラムや後述するマップを記憶している。ＥＣＵ５０は、エンジン回転数検出手段としてのエンジン回転数センサー６０と、エンジン温度検出手段としての冷却水温度センサー７０と、燃料噴射装置２０におけるインジェクタ２２の電磁弁２２ａと、燃料噴射装置２０における圧力制御弁２３と、キースイッチ８０と、セルモータ９０と接続されている。 The ECU 50 stores a control program and a map to be described later. The ECU 50 includes an engine speed sensor 60 as engine speed detection means, a coolant temperature sensor 70 as engine temperature detection means, an electromagnetic valve 22a of the injector 22 in the fuel injection device 20, and pressure control in the fuel injection device 20. The valve 23, the key switch 80, and the cell motor 90 are connected.

ＥＣＵ５０は、エンジン回転数センサー６０から随時検出されるエンジン回転数Ｎｅを取得し、冷却水温度センサー７０からエンジン温度として随時検出される冷却水温度Ｔｗを取得する。そして、ＥＣＵ５０は、所定時間におけるエンジン回転数Ｎｅの上昇率であるエンジン回転数上昇率Ｒｅを算出して、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を算出し、この燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射装置２０による燃料の噴射を制御する。 The ECU 50 acquires the engine speed Ne detected at any time from the engine speed sensor 60 and acquires the coolant temperature Tw detected at any time as the engine temperature from the coolant temperature sensor 70. Then, the ECU 50 calculates an engine speed increase rate Re, which is an increase rate of the engine speed Ne during a predetermined time, calculates a fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq), and this fuel injection pattern INJ (Qp , Qt, Qq), the fuel injection by the fuel injection device 20 is controlled.

「燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）」とは、燃料噴射圧力Ｑｐ、燃料噴射時期Ｑｔ、燃料噴射量Ｑｑ、およびパイロット噴射ＩＮＪｐを含む多段噴射の有無からなる燃料噴射の形態である。なお、本実施形態では、１サイクルに複数回の噴射を行う多段噴射を、パイロット噴射ＩＮＪｐとメイン噴射ＩＮＪｍとからなる２段噴射としているが、２以上の段数を有する多段噴射とすることもできる。 “Fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq)” is a form of fuel injection comprising the presence or absence of multistage injection including fuel injection pressure Qp, fuel injection timing Qt, fuel injection amount Qq, and pilot injection INJp. In the present embodiment, the multistage injection in which the injection is performed a plurality of times in one cycle is the two-stage injection composed of the pilot injection INJp and the main injection INJm, but can be a multistage injection having two or more stages. .

なお、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）は、燃料の多段噴射が行われる場合に、パイロット噴射ＩＮＪｐおよびメイン噴射ＩＮＪｍのそれぞれの燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を含むものとする。 Note that the fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) includes the fuel injection patterns INJ (Qp, Qt, Qq) of the pilot injection INJp and the main injection INJm when multistage injection of fuel is performed.

図２を用いて、エンジン１００に接続される作業機２００について説明する。作業機２００は、建設機械、農業機械等で油圧ポンプによって駆動されるものであって、特に限定しないものとする。作業機２００は、エンジン１００に接続されて駆動される油圧ポンプ２１０と、作業機２００の各部に供給する作動油を溜める油タンク２６０と、油圧ポンプ２１０の吐出側に設けられて油圧ポンプ２１０から吐出される作動油の圧力（油圧ポンプ２１０の圧力）を検出する油圧検出手段としての油圧センサー２２０と、同じく油圧ポンプ２１０の吐出側に設けられて油圧ポンプ２１０から吐出される作動油の吐出量（油圧ポンプ２１０の吐出量）を検出する吐出量検出手段としての吐出量センサー２３０と、所定油圧となれば作動油を油タンク２６０に逃がし油圧ポンプ２１０の最大油圧を決定するリリーフバルブ２５０と、油タンク２６０に設けられて作動油の温度（油圧ポンプ２１０の作動油の温度）を検出する作動油温度検出手段としての作動油温度センサー２４０と、を具備している。 The working machine 200 connected to the engine 100 will be described with reference to FIG. The work machine 200 is driven by a hydraulic pump in a construction machine, an agricultural machine, or the like, and is not particularly limited. The work machine 200 is connected to the engine 100 to be driven, a hydraulic pump 210 that is driven, an oil tank 260 that stores hydraulic oil to be supplied to each part of the work machine 200, and a hydraulic pump 210 that is provided on the discharge side of the hydraulic pump 210. A hydraulic sensor 220 serving as a hydraulic pressure detecting means for detecting the pressure of the hydraulic fluid to be discharged (pressure of the hydraulic pump 210), and a discharge amount of hydraulic oil that is also provided on the discharge side of the hydraulic pump 210 and discharged from the hydraulic pump 210 A discharge amount sensor 230 serving as a discharge amount detecting means for detecting (a discharge amount of the hydraulic pump 210), a relief valve 250 for escaping hydraulic oil to the oil tank 260 and determining the maximum hydraulic pressure of the hydraulic pump 210 when a predetermined hydraulic pressure is reached, Hydraulic oil temperature detection means provided in the oil tank 260 for detecting the temperature of the hydraulic oil (the temperature of the hydraulic oil of the hydraulic pump 210); A hydraulic oil temperature sensor 240 Te, which comprises a.

油圧センサー２２０と、吐出量センサー２３０と、作動油温度センサー２４０とは、ＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、油圧センサー２２０から随時検出される油圧Ｐｈを取得するとともに、吐出量センサー２３０から随時検出される吐出量Ｓｈを取得して、取得した油圧Ｐｈおよび吐出量Ｓｈに基づいて油圧ポンプ負荷Ａｈ（油圧ポンプ負荷Ａｈ＝油圧Ｐｈ×吐出量Ｓｈ）を作業負荷として算出する。または、ＥＣＵ５０は、油圧センサー２２０から随時検出される作動油温度Ｔｈを取得し、取得した作動油温度Ｔｈに基づいて予め記憶された作動油温度Ｔｈと油圧ポンプ負荷Ａｈとの相関（作動油温度マップ）に基づいて、油圧ポンプ負荷Ａｈを作業負荷として算出する。 The oil pressure sensor 220, the discharge amount sensor 230, and the hydraulic oil temperature sensor 240 are connected to the ECU 50. The ECU 50 acquires the hydraulic pressure Ph detected at any time from the hydraulic sensor 220, acquires the discharge amount Sh detected at any time from the discharge amount sensor 230, and based on the acquired hydraulic pressure Ph and the discharge amount Sh, the hydraulic pump load Ah. (Hydraulic pump load Ah = hydraulic pressure Ph × discharge amount Sh) is calculated as a work load. Alternatively, the ECU 50 acquires the hydraulic oil temperature Th detected as needed from the hydraulic sensor 220 and correlates the hydraulic oil load Th stored in advance with the hydraulic pump load Ah based on the acquired hydraulic oil temperature Th (hydraulic oil temperature). Based on the map), the hydraulic pump load Ah is calculated as a work load.

以下に、本発明の実施形態であるエンジン１００の始動制御について説明する。「始動制御」とは、エンジン１００の始動時間中に、エンジン１００の状態が冷態であるときに行われる燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を決定する制御である。「始動時間」とは、エンジン始動開始後にエンジン回転数Ｎｅが０から基準エンジン回転数としてのアイドル回転数Ｎｅｉに至るまでの時間をいう。「冷態」とは、エンジン１００のエンジン温度が所定温度よりも低い状態であることをいう。本実施形態では、エンジン温度を冷却水温度Ｔｗで代用するが、特に限定するものではない。例えば、エンジン温度を潤滑油の温度で代用してもよい。 Hereinafter, start control of the engine 100 according to the embodiment of the present invention will be described. “Starting control” is control for determining a fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) that is performed when the state of the engine 100 is cold during the starting time of the engine 100. “Starting time” refers to the time from when the engine speed Ne reaches 0 to the idle speed Nei as the reference engine speed after the engine starts. “Cold state” means that the engine temperature of the engine 100 is lower than a predetermined temperature. In the present embodiment, the engine temperature is substituted by the cooling water temperature Tw, but is not particularly limited. For example, the engine temperature may be substituted with the temperature of the lubricating oil.

「連れ回りトルク」とは、広義の意味では、伝達機構において、回転数差がゼロの状態となるために要求される駆動側のトルクである。本実施形態における狭義の意味では、「連れ回りトルク」とは、エンジン１００の出力軸に作業機２００（油圧ポンプ２１０）が接続された状態において、エンジン始動時間中にエンジン１００が要求されるトルクをいう。本実施形態の作業機２００は、エンジン１００により油圧ポンプ２１０を駆動するものとしている。例えば、連れ回りトルクは、エンジン１００に接続されて駆動される油圧ポンプ２１０の容量や油温や油の種類等によって異なる。 The “accompanying torque” is, in a broad sense, a drive-side torque required for the transmission mechanism to have a zero rotational speed difference. In the narrow sense in the present embodiment, the “accompanying torque” is a torque required for the engine 100 during the engine start time in a state where the work machine 200 (hydraulic pump 210) is connected to the output shaft of the engine 100. Say. The working machine 200 according to this embodiment is configured to drive a hydraulic pump 210 by the engine 100. For example, the follow-up torque varies depending on the capacity of the hydraulic pump 210 connected to the engine 100 and driven, the oil temperature, the type of oil, and the like.

図３を用いて、始動制御Ｓ１００の流れについて説明する。ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０において、エンジン回転数センサー６０から検出されたエンジン回転数Ｎｅを取得し、冷却水温度センサー７０から検出された冷却水温度Ｔｗを取得する。ＥＣＵ５０は、取得したエンジン回転数Ｎｅおよび冷却水温度Ｔｗに基づいて始動制御を実行する始動制御モードにあるか判断し、始動制御モードになければ、通常制御を実行し、始動制御モードであれば以下の始動制御を実行する。「始動制御モード」とは、エンジン１００において、キースイッチ８０の操作によって、セルモータ９０の作動によりクランクシャフト１９が回転され、エンジン回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅｉ以下、かつ、エンジン温度、即ち冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ０以下である状態をいう。 The flow of the start control S100 will be described with reference to FIG. In step S110, the ECU 50 acquires the engine speed Ne detected from the engine speed sensor 60, and acquires the coolant temperature Tw detected from the coolant temperature sensor 70. The ECU 50 determines whether or not the engine is in the start control mode for executing the start control based on the acquired engine speed Ne and the coolant temperature Tw. If the start control mode is not set, the ECU 50 executes the normal control. The following start control is executed. The “start control mode” refers to the engine 100 in which the crankshaft 19 is rotated by the operation of the cell motor 90 by operating the key switch 80, the engine speed Ne is equal to or lower than the idle speed Nei, and the engine temperature, that is, the cooling water. A state in which the temperature Tw is equal to or lower than a predetermined temperature Tw0.

ＥＣＵ５０は、始動制御モードにあれば、次のステップＳ１２０において、油圧センサー２２０から油圧Ｐｈを取得し、吐出量センサー２３０から吐出量Ｓｈを取得する。そして、ＥＣＵ５０は、油圧ポンプ負荷Ａｈを、取得した油圧Ｐｈと吐出量Ｓｈとに基づいて算出する。 If the ECU 50 is in the start control mode, the ECU 50 acquires the hydraulic pressure Ph from the hydraulic sensor 220 and the discharge amount Sh from the discharge amount sensor 230 in the next step S120. Then, the ECU 50 calculates the hydraulic pump load Ah based on the acquired hydraulic pressure Ph and the discharge amount Sh.

ＥＣＵ５０は、続いてステップＳ１３０において、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗおよび油圧ポンプ負荷Ａｈに基づいて、燃料噴射マップｆ１（Ｎｅ、Ｔｗ、Ａｈ）により算出して決定する。ＥＣＵ５０は、この算出した燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って、インジェクタ２２および電磁弁２２ａに制御信号を送信して、燃料噴射装置２０による燃料の噴射を制御する。 Subsequently, in step S130, the ECU 50 changes the fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) to the fuel injection map f1 (Ne, Tw, Ah) based on the engine speed Ne, the coolant temperature Tw, and the hydraulic pump load Ah. ) To determine. The ECU 50 controls the fuel injection by the fuel injection device 20 by transmitting a control signal to the injector 22 and the electromagnetic valve 22a according to the calculated fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq).

図４を用いて、別実施形態である始動制御Ｓ２００について説明する。ステップＳ２１０は前記ステップＳ１１０と同じ制御となるので、説明は省略する。ＥＣＵ５０は、始動制御モードにあれば、次のステップＳ２２０において、作動油温度センサー２４０から作動油温度Ｔｈを取得する。そして、ＥＣＵ５０は、油圧ポンプ負荷Ａｈを、取得した作動油温度Ｔｈに基づいて前記作動油温度マップから算出する。 The start control S200 which is another embodiment will be described with reference to FIG. Since step S210 is the same control as step S110, description thereof is omitted. If the ECU 50 is in the start control mode, the hydraulic oil temperature Th is acquired from the hydraulic oil temperature sensor 240 in the next step S220. Then, the ECU 50 calculates the hydraulic pump load Ah from the hydraulic oil temperature map based on the acquired hydraulic oil temperature Th.

ＥＣＵ５０は、続いてステップＳ２３０において、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗおよび油圧ポンプ負荷Ａｈに基づいて、燃料噴射マップｆ１（Ｎｅ、Ｔｗ、Ａｈ）により算出して決定する。ＥＣＵ５０は、この算出した燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って、インジェクタ２２および電磁弁２２ａに制御信号を送信して、燃料噴射装置２０による燃料の噴射を制御する。 Subsequently, in step S230, the ECU 50 changes the fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) to the fuel injection map f1 (Ne, Tw, Ah) based on the engine speed Ne, the coolant temperature Tw, and the hydraulic pump load Ah. ) To determine. The ECU 50 controls the fuel injection by the fuel injection device 20 by transmitting a control signal to the injector 22 and the electromagnetic valve 22a according to the calculated fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq).

このような流れによって、ＥＣＵ５０は、始動制御を行う。そして、この際には、ＥＣＵ５０は、エンジン１００に接続されている作業機２００の油圧ポンプ２１０の容量等によって変化する連れ回りトルクの大きさを、油圧ポンプ負荷Ａｈに基づいて推定し、その推定した連れ回りトルクの大きさを用いて、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を算出して決定するようになっている。このようにして、エンジン１００は、燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を接続される作業機２００（油圧ポンプ２１０）に対応した、すなわち、連れ回りトルクの大きさに対応した最適なものに設定することができる。 By such a flow, the ECU 50 performs start control. At this time, the ECU 50 estimates the magnitude of the follow-up torque that changes depending on the capacity of the hydraulic pump 210 of the work machine 200 connected to the engine 100 based on the hydraulic pump load Ah, and the estimation. The fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) is calculated and determined using the magnitude of the accompanying torque. In this way, the engine 100 corresponds to the working machine 200 (hydraulic pump 210) to which the fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) is connected, that is, the optimum one corresponding to the magnitude of the accompanying torque. Can be set to

図５を用いて、連れ回りトルクが小さい場合の燃料噴射パターンＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）の一例について説明する。図５において、実線は、本実施形態の始動制御Ｓ１００、Ｓ２００の際に決定された燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射制御が行われる場合の燃料噴射量Ｑｑおよび筒内圧力Ｐｃの変化を示している。破線は、従来の始動制御の際に決定された従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射制御が行われる場合の燃料噴射量Ｑｑおよび筒内圧力Ｐｃの変化を示している。ここで、始動制御Ｓ１００、Ｓ２００による燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）は、例えば連れ回りトルクが小さい場合には、従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に対してパイロット噴射ＩＮＪｐおよびメイン噴射ＩＮＪｍのそれぞれについて燃料噴射時期Ｑｔが進角するような燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に決定される。 An example of the fuel injection pattern INJ (Qp, Qt, Qq) when the accompanying torque is small will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the solid line indicates the fuel injection amount Qq and the in-cylinder pressure when the fuel injection control is performed according to the fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt, Qq) determined during the start control S100, S200 of the present embodiment. The change of Pc is shown. The broken lines indicate changes in the fuel injection amount Qq and the in-cylinder pressure Pc when the fuel injection control is performed according to the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) determined during the conventional start control. Here, the fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt, Qq) by the start control S100, S200 is, for example, pilot injection INJp with respect to the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) when the follower torque is small. The fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt, Qq) is determined so that the fuel injection timing Qt is advanced for each of the main injection INJm.

図６を用いて、連れ回りトルクが小さい場合の始動制御Ｓ１００、Ｓ２００による燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）の効果について説明する。図６において、実線は始動制御Ｓ１００、Ｓ２００が行われる場合の時間に対するエンジン回転数Ｎｅの変化を示し、破線は従来の始動制御が行われる場合の時間に対するエンジン回転数Ｎｅの変化を示している。従来の始動制御によれば、従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）は、エンジン回転数Ｎｅおよび冷却水温度Ｔｗのみに基づいて決定されていたため、連れ回りトルクが小さい場合には、筒内圧力Ｐｃが十分に上昇しない状況で、メイン噴射ＩＮＪｍが行われていた。その結果、メイン噴射ＩＮＪｍの着火不良が発生し、燃料過多により青白煙が発生していた（図６のＸ部分）。 The effect of the fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt, Qq) by the start control S100, S200 when the accompanying torque is small will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the solid line shows the change in the engine speed Ne with respect to the time when the start control S100, S200 is performed, and the broken line shows the change in the engine speed Ne with respect to the time when the conventional start control is performed. . According to the conventional start control, the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) is determined based only on the engine speed Ne and the coolant temperature Tw. The main injection INJm was performed in a situation where the internal pressure Pc did not rise sufficiently. As a result, ignition failure of the main injection INJm occurred, and blue and white smoke was generated due to excessive fuel (X portion in FIG. 6).

しかし、始動制御Ｓ１００、Ｓ２００によれば、ＥＣＵ５０が連れ回りトルクが小さい状況を認識して、最適な燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を決定し、その燃料噴射パターンＩＮＪ１（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射時期Ｑｔを進角させることによって、筒内圧力Ｐｃがパイロット噴射ＩＮＪｐにより早い段階で上昇し、その状況でメイン噴射ＩＮＪｍが行われる。したがって、メイン噴射ＩＮＪｍの着火不良を防止できる。 However, according to the start control S100, S200, the ECU 50 recognizes a situation where the accompanying torque is small, determines an optimum fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt, Qq), and then determines the fuel injection pattern INJ1 (Qp, Qt). , Qq) by advancing the fuel injection timing Qt, the in-cylinder pressure Pc increases at an early stage due to the pilot injection INJp, and the main injection INJm is performed in this situation. Therefore, the ignition failure of the main injection INJm can be prevented.

図７を用いて、連れ回りトルクが大きい場合の燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）の一例について説明する。図７において、実線は本実施形態の始動制御Ｓ１００、Ｓ２００の際に決定された燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射制御が行われる場合の燃料噴射量Ｑｑおよび筒内圧力Ｐｃの変化を示している。破線は従来の始動制御の際に決定された従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従って燃料噴射制御が行われる場合の燃料噴射量Ｑｑおよび筒内圧力Ｐｃの変化を示している。ここで、始動制御Ｓ１００、Ｓ２００による燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）は、例えば連れ回りトルクが大きい場合には、従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に対してパイロット噴射ＩＮＪｐおよびメイン噴射ＩＮＪｍのそれぞれについて燃料噴射時期Ｑｔが遅角するような燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に決定される。 An example of the fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq) when the accompanying torque is large will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the solid lines indicate the fuel injection amount Qq and the in-cylinder pressure Pc when the fuel injection control is performed according to the fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq) determined during the start control S100, S200 of the present embodiment. Shows changes. The broken lines indicate changes in the fuel injection amount Qq and the in-cylinder pressure Pc when the fuel injection control is performed according to the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) determined during the conventional start control. Here, the fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq) by the start control S100, S200 is, for example, pilot injection INJp with respect to the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) when the follower torque is large. The fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq) is determined so that the fuel injection timing Qt is retarded for each of the main injections INJm.

図８を用いて、連れ回りトルクが大きい場合の始動制御Ｓ１００、Ｓ２００による燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）の効果について説明する。図８において、実線は始動制御Ｓ１００、Ｓ２００が行われる場合の時間に対するエンジン回転数Ｎｅの変化を示し、破線は従来の始動制御が行われる場合の時間に対するエンジン回転数Ｎｅの変化を示している。従来の始動制御によれば、従来燃料噴射パターンＩＮＪ０（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）は、エンジン回転数Ｎｅおよび冷却水温度Ｔｗのみに基づいて決定されていたため、連れ回りトルクが大きい場合には、筒内圧力Ｐｃが最も高くなる直前付近で、パイロット噴射が行われていた。その結果、メイン噴射ＩＮＪｍによる燃料が完全燃焼できずに未燃ガス（青白煙）として排出されることになり、燃焼効率が悪く、無駄に始動時間を要する問題が発生していた。 The effect of the fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq) by the start control S100, S200 when the accompanying torque is large will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the solid line shows the change in the engine speed Ne with respect to the time when the start control S100, S200 is performed, and the broken line shows the change in the engine speed Ne with respect to the time when the conventional start control is performed. . According to the conventional start control, the conventional fuel injection pattern INJ0 (Qp, Qt, Qq) is determined based only on the engine speed Ne and the coolant temperature Tw. Pilot injection was performed in the vicinity immediately before the internal pressure Pc was highest. As a result, the fuel from the main injection INJm cannot be completely combusted and is discharged as unburned gas (blue and white smoke), resulting in a problem of poor combustion efficiency and unnecessary start time.

しかし、始動制御Ｓ１００、Ｓ２００によれば、ＥＣＵ５０が連れ回りトルクが大きい状況を認識して、最適な燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）を決定し、その燃料噴射パターンＩＮＪ２（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）に従ってパイロット噴射ＩＮＪｐおよびメイン噴射ＩＮＪｍの各燃料噴射時期Ｑｔを遅角することによって、筒内圧力Ｐｃが確実に上昇した状況で、パイロット噴射ＩＮＪｐおよびメイン噴射ＩＮＪｍが行われる。したがって、エンジン回転数Ｎｅを早期に上昇させて、始動時間が無駄に長くなるのを防止することができ、エンジン１００の始動性が向上する。 However, according to the start control S100, S200, the ECU 50 recognizes a situation in which the accompanying torque is large, determines an optimal fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt, Qq), and the fuel injection pattern INJ2 (Qp, Qt). , Qq), the pilot injection INJp and the main injection INJm are performed in a situation where the in-cylinder pressure Pc is reliably increased by retarding the fuel injection timings Qt of the pilot injection INJp and the main injection INJm. Therefore, it is possible to prevent the start time from becoming unnecessarily long by increasing the engine speed Ne early, and the startability of the engine 100 is improved.

２０燃料噴射装置
２１コモンレール
２２インジェクタ
５０ＥＣＵ（制御手段）
６０エンジン回転数センサー（エンジン回転数検出手段）
７０冷却水温度センサー（エンジン温度検出手段）
１００エンジン
２００作業機
２２０油圧センサー
２３０吐出量センサー
２４０作動油温度センサー
Ｓ１００始動制御
Ｓ２００始動制御
ｔｆ経過時間
Ｔｗ冷却水温度
Ｎｅエンジン回転数
Ｎｅｉアイドル回転数
Ｐｈ油圧
Ｓｈ吐出量
Ａｈ油圧ポンプ負荷（作業負荷）
Ｑｔ燃料噴射時期
Ｑｐ燃料噴射圧力
Ｑｑ燃料噴射量
ＩＮＪ（Ｑｐ、Ｑｔ、Ｑｑ）燃料噴射パターン
ｆ１（Ｎｅ、Ｔｗ、Ａｈ）燃料噴射マップ 20 Fuel Injector 21 Common Rail 22 Injector 50 ECU (Control Unit)
60 Engine speed sensor (Engine speed detection means)
70 Cooling water temperature sensor (engine temperature detection means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Engine 200 Working machine 220 Hydraulic sensor 230 Discharge amount sensor 240 Hydraulic oil temperature sensor S100 Start control S200 Start control tf Elapsed time Tw Cooling water temperature Ne Engine speed Nei Idle speed Ph Hydraulic pressure Sh Discharge amount Ah Hydraulic pump load (work load) )
Qt Fuel injection timing Qp Fuel injection pressure Qq Fuel injection amount INJ (Qp, Qt, Qq) Fuel injection pattern f1 (Ne, Tw, Ah) Fuel injection map

Claims

油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される作業機に搭載するエンジンであって、前記油圧ポンプがエンジンに直接接続されて駆動される構成において、
前記エンジンは、コモンレールに蓄圧した燃料をインジェクタによって各気筒に多段噴射する燃料噴射装置と、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記燃料噴射装置の燃料噴射パターンを制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、エンジン始動時間中であってエンジン温度が冷態であるときに、燃料噴射パターンを変更する始動制御を行い、
該始動制御を行う場合に、前記燃料噴射装置の燃料噴射パターンを、エンジン温度とエンジン回転数と作業機の作業負荷とに基づいて決定し、
前記作業機の作業負荷は、エンジンにより駆動される油圧ポンプの吐出量および圧力に基づいて決定される油圧ポンプ負荷を用い、
前記燃料噴射パターンは、通常の燃料噴射パターンに対して、多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期がともに進角または遅角するように決定される
ことを特徴とするエンジン。 An engine mounted on a working machine driven by pressure oil discharged from a hydraulic pump, wherein the hydraulic pump is directly connected to the engine and driven.
The engine includes a fuel injection device that injects fuel accumulated in a common rail into each cylinder by an injector, engine temperature detection means for detecting engine temperature, engine speed detection means for detecting engine speed, and the fuel injection Control means for controlling the fuel injection pattern of the apparatus,
The control means performs start control to change the fuel injection pattern when the engine temperature is during the engine start time and the engine temperature is cold.
When performing the start control, the fuel injection pattern of the fuel injection device is determined based on the engine temperature, the engine speed, and the work load of the work implement,
The work load of the working machine is a hydraulic pump load determined based on a discharge amount and pressure of a hydraulic pump driven by an engine,
The engine is characterized in that the fuel injection pattern is determined so that both the fuel injection timing of the pilot injection of the multi-stage injection and the fuel injection timing of the main injection are advanced or retarded with respect to the normal fuel injection pattern. .

エンジン始動時間中にエンジンが要求されるトルクを、油圧ポンプの吐出量および圧力、または油圧ポンプの作動油の温度に基づいて推定し、
前記トルクが小さい場合、多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期が進角するような燃料噴射パターンに決定され、
前記トルクが大きい場合、燃料噴射時期多段噴射のパイロット噴射の燃料噴射時期およびメイン噴射の燃料噴射時期が遅角するような燃料噴射パターンに決定される
ことを特徴とするエンジン。 Estimate the torque required by the engine during engine start-up time based on hydraulic pump discharge and pressure, or hydraulic pump hydraulic oil temperature,
When the torque is small, the fuel injection pattern is determined such that the fuel injection timing of the multi-stage injection pilot injection and the fuel injection timing of the main injection are advanced,
The engine is characterized in that when the torque is large, the fuel injection pattern is determined such that the fuel injection timing of the pilot injection of the multi-stage injection and the fuel injection timing of the main injection are retarded .