JP5140191B2 - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの制御装置に関し、特に、アイドリングストップ制御が可能なディーゼルエンジンの制御に用いられるディーゼルエンジンの制御装置に関する。

従来、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧燃料が蓄積されるコモンレールを備え、高圧ポンプで加圧された高圧燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で燃料噴射弁の通電制御を行うことによって、燃料の緻密な噴射制御を可能にした蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関がある。

ここで、主として車両に搭載される内燃機関には、燃費の改善や排気ガスの低減を目的として、内燃機関のアイドル時に内燃機関を停止させるアイドリングストップ制御が可能に構成されたものがある。このアイドリングストップ制御では、内燃機関の停止時において所定のアイドリングストップ条件が成立した時に内燃機関を停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した時に内燃機関を再始動させる制御が行われる。

このようなアイドリングストップ制御が可能な内燃機関において、内燃機関が停止するまでに要する時間を短縮させたり再始動性を向上させたりすることができる内燃機関の制御装置が提案されている。具体的には、アイドリングストップ制御による内燃機関の停止時に高圧ポンプの吐出流量を増加させ内燃機関の負荷を調節することで、クランク角を再始動に適した所定のクランク角で停止させ、再始動時にはスタータの作動と同時に燃料噴射を開始させる内燃機関の制御装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００８−１６３７９６号公報 （全文、全図）

ところで、蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関、特にディーゼルエンジンにおいては、始動の条件として、気筒内の圧縮が十分であること、及び、蓄圧式燃料噴射装置のコモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する。）が十分に高い状態となっていて液垂れ等のない高圧燃料の正常な噴射が可能であることの二つの大きな条件がある。

気筒内が十分に圧縮されていない状態では、燃料が気筒内に噴射されても爆発が生じ得ない。気筒内が十分に圧縮された状態となるためには、およそ９０〜１５０°分のクランク角の変位が必要とされる。一方、特許文献１の内燃機関の制御装置のように、内燃機関の停止時にクランク角を所定のクランク角で停止させた場合であっても、内燃機関がコモンレールを備えたディーゼルエンジンである場合、レール圧が十分に上昇していない間はエンジンの再始動時にスタータの作動と同時に燃料噴射弁の制御を開始しても高圧燃料の正常噴射が行われないため、気筒内で爆発が生じ得ない。

蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁には、主に電磁ソレノイドを備えたマグネットインジェクタやピエゾ素子を備えたピエゾインジェクタがある。これらの燃料噴射弁において、その構造上、噴射孔を開閉するノズルニードルの後端側に負荷された背圧を逃がすための背圧逃がし通路以外に、低圧燃料を燃料タンクに戻すためのリーク通路が設けられる場合がある。

具体的には、コモンレールから燃料噴射弁に供給される高圧燃料は、ノズルニードルの先端側の噴射孔に送られるとともに、ノズルニードルに背圧を付加するために背圧室に送られる。このうち、噴射孔側に送られる高圧燃料の一部は、噴射孔から噴射される以外に、ノズルニードルの周囲を通って燃料噴射弁内の低圧側にリークする。このリークした燃料はその圧力差によって他の高圧側に移動することができなくなることから、燃料噴射弁にリーク通路を設けることで、リークした燃料を燃料噴射弁から燃料タンクに戻すように構成されている。

一方、背圧逃がし通路以外の部分から、高圧燃料が低圧側にリークすることがない構造の燃料噴射弁においては、基本的にはディーゼルエンジンの停止直後からレール圧が低下することがなく、いつでも燃料噴射が可能な状態となっている。ただし、このような燃料噴射弁においても、燃料噴射弁やコモンレールに接続される圧力制御弁等の劣化等によって高圧燃料が漏れやすくなり、ディーゼルエンジンの停止直後からレール圧が低下しやすくなるおそれがある。

アイドリングストップ制御によってディーゼルエンジンが停止した後にレール圧が低下してしまうと、クランク角によっては、ディーゼルエンジンを再始動させる際にクランキングを開始してから高圧燃料の正常噴射が可能な圧力（以下「噴射可能圧力」と称する。）にレール圧が戻るまでに時間を要してしまう。すなわち、特許文献１の内燃機関の制御装置のようにクランク角の調整が行われ、再始動条件が成立したときにクランク角が再始動に適した所定位置にあったとしても、高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上にレール圧が上昇するまでに時間を要し、ディーゼルエンジンが再始動するまでに時間がかかってしまう。

そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、アイドリングストップ制御が可能なディーゼルエンジンの制御装置において、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止中に、再始動時にレール圧が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらすよう制御を行うことにより上述した問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止後の再始動時に、ディーゼルエンジンを短時間で再始動可能にするディーゼルエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、を備え、クランク角制御部は、コモンレール内の圧力を高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上にするために必要な高圧ポンプの最大圧送回数に応じて、クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、を備え、クランク角制御部は、再始動時の燃料噴射タイミングでの高圧ポンプのプランジャのリフト位置に応じて、クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、を備え、クランク角制御部は、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するクランク角の目標位置を複数の燃料噴射弁ごとにそれぞれ演算するとともに、それぞれ算出された複数の目標位置のうち、クランク角をずらす量が最小となる目標位置にクランク角をずらすことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、を備え、高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存せずに駆動されるポンプである場合には、クランク角制御部は高圧ポンプが燃料圧送行程にある状態を目標位置としてクランク角を進角又は退角させる制御を選択的に行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、を備え、高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存して駆動されるポンプである場合には、クランク角制御部は高圧ポンプの最大圧送回数が確保されるように高圧ポンプが燃料吸入行程にある状態を目標位置としてクランク角を進角又は退角させる制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部を備え、クランク角制御部は、再始動条件成立時に検出されるコモンレール内の圧力と、高圧燃料の正常噴射が可能な圧力との差に基づき、クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明の別の態様は、ディーゼルエンジンの駆動に伴って駆動される高圧ポンプと、高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、コモンレールに接続され燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときにディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときにディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、ディーゼルエンジンの停止中に、ディーゼルエンジンの再始動時にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部を備え、クランク角制御部は、ディーゼルエンジンの停止中にコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力未満になったとき、クランク角をずらす制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置を構成するにあたり、クランク角制御部は、再始動条件成立時におけるコモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上のときには、ディーゼルエンジンが圧縮行程から始まるようにクランク角をずらす制御を行うことが好ましい。

本発明のディーゼルエンジンの制御装置によれば、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止中に、再始動時にディーゼルエンジンがクランキングされたときにレール圧が噴射可能圧力以上に速やかに到達するようにディーゼルエンジンのクランク角がずらされる。そのため、高圧ポンプのプランジャのリフト位置が、レール圧が噴射可能圧力以上に速やかに到達するような位置におかれた状態でディーゼルエンジンが再始動される。したがって、再始動条件の成立後速やかに高圧燃料の正常噴射が可能となり、ディーゼルエンジンが再始動するまでの時間が短縮される。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、レール圧を噴射可能圧力以上にするために必要な高圧ポンプの最大圧送回数（以下「必要最大圧送回数」と称する。）に応じてクランク角をずらす目標位置を決定することにすれば、必要最大圧送回数に応じて速やかに気筒内への高圧燃料の正常噴射が可能になる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、再始動時の燃料噴射タイミングでの高圧ポンプのプランジャのリフト位置に応じてクランク角をずらす目標位置が決定されるようにすれば、燃料噴射タイミングと高圧ポンプのプランジャのリフト位置との関係に応じて速やかに気筒内への高圧燃料の正常噴射が可能になる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、複数の燃料噴射弁ごとにクランク角の目標位置を演算するとともに、クランク角をずらす量が最小となる目標位置にクランク角をずらすことにより、クランク角をずらすための時間を最も短くすることができ、クランク角をずらすための負荷が小さくなる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存せずに駆動されるポンプである場合に高圧ポンプが燃料圧送行程にある状態を目標位置としてクランク角を進角又は退角させる制御が行われることで、クランク角をずらす量を最小にすることができる。すなわち、低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存せずに駆動されるポンプである場合には、ディーゼルエンジンの始動前でも低圧ポンプを作動させて高圧ポンプの加圧室に確実に燃料を供給することができることから、クランク角を自由に進角又は退角させることができる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存して駆動されるポンプである場合には、高圧ポンプの最大圧送回数が確保されるように高圧ポンプが燃料吸入行程にある状態を目標位置としてクランク角を進角又は退角させる制御が行われることで、クランク角をずらす量をできる限り小さくしつつ、レール圧が噴射可能圧力以上に速やかに到達するような位置へクランク角を確実にずらすことができる。すなわち、低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存して駆動されるポンプである場合には、クランク角を後退させても燃料が加圧室に供給されることがないため、高圧ポンプの圧送回数が確実に最大圧送回数分確保されるような目標位置が優先的に選択されてクランク角がずらされる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、再始動条件成立時のレール圧と噴射可能圧力との差に基づきクランク角をずらす目標位置を決定すれば、レール圧が噴射可能圧力以上になるための高圧ポンプの必要圧送回数に応じてクランク角がずらされるため、必要最大圧送回数未満でレール圧が噴射可能圧力以上になり、速やかに気筒内への燃料噴射が可能になる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、ディーゼルエンジンの停止中にレール圧が噴射可能圧力未満になったときにクランク角をずらす制御が行われることで、レール圧が充分に確保されている状態ではレール圧を噴射可能圧力以上に速やかに到達させるためのクランク角をずらす制御を行う必要がなくなる。

また、本発明のディーゼルエンジンの制御装置において、再始動条件成立時のレール圧が所定値を超えるときには、ディーゼルエンジンが圧縮行程から始まるようにディーゼルエンジンのクランク角がずらされる。したがって、レール圧が充分に確保されている状態では、再始動条件の成立後、速やかにディーゼルエンジンの気筒内に燃料が噴射されるとともに気筒内で爆発が生じ、ディーゼルエンジンのより速やかな始動が可能になる。

ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの制御装置の構成例を示す図である。 第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの停止中にレール圧が低下した場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。 第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの停止中にレール圧が低下した場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。 第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの停止中にレール圧が低下した場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。 第１の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの停止中にレール圧が低下した場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。 エンジン再始動条件成立時までレール圧が維持されていた場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。 ディーゼルエンジンの制御方法の一例を示す制御フロー図である。 第２の実施の形態にかかるディーゼルエンジンの停止中にレール圧が低下した場合のクランク角ずらし制御について説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明のディーゼルエンジンの制御装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
１．ディーゼルエンジン及び蓄圧式燃料噴射装置の基本的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかるディーゼルエンジン４０の制御装置７０によって制御が行われるディーゼルエンジン４０、及び、ディーゼルエンジン４０に備えられた蓄圧式燃料噴射装置５０の概略構成を示している。

ディーゼルエンジン４０は、ピストン４２がクランクシャフト４３の回転に伴って気筒４１内を往復動し、圧縮行程で気筒４１内にディーゼル燃料が噴射されることで気筒４１内で爆発を生じピストン４２が押し下げられてクランクシャフト４３がさらに回転させられることで駆動する。
このディーゼルエンジン４０には、クランクシャフト４３を強制的に回転させるためのクランク角調節手段としてのスタータ４４と、クランクシャフト４３の回転位相であるクランク角を検出するためのクランク角センサ４５が設けられている。

また、ディーゼルエンジン４０の気筒４１内に燃料を噴射するための蓄圧式燃料噴射装置５０は、燃料タンク１と、電動低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、燃料噴射弁１３等を主たる要素として備えている。

電動低圧ポンプ２と高圧ポンプ５の加圧室５ａは低圧燃料通路１８で接続され、高圧ポンプ５とコモンレール１０、及びコモンレール１０と燃料噴射弁１３は高圧燃料通路３７、３９で接続されている。また、高圧ポンプ５やコモンレール１０、燃料噴射弁１３等には、排出される燃料を燃料タンク１に戻すための燃料リーク通路３０ａ〜３０ｃが接続されている。

電動低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の低圧燃料を、低圧燃料通路１８を介して高圧ポンプ５の加圧室５ａに対して圧送する。図１に示される電動低圧ポンプ２は、低圧燃料が貯蔵された燃料タンク１内に備えられたインタンクの電動低圧ポンプであって、バッテリーから供給される電圧によって駆動され、供給電圧に応じた出力で所定の流量の低圧燃料を圧送する。

高圧ポンプ５は、電動低圧ポンプ２によって圧送され、燃料吸入弁６を介して加圧室５ａに導入された低圧燃料をプランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７を介して、高圧燃料をコモンレール１０に圧送する。図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０の例では、高圧ポンプ５内に送られる低圧燃料は、一旦、カム１５が収容されたカム室１６内に流れ込み、そこからさらに加圧室５ａに送られる。

また、カム室１６と加圧室５ａとを接続する低圧燃料通路１８の途中には流量制御弁８が備えられ、要求されるレール圧及び要求噴射量に応じて、加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量が調節される。加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量が調節されることで、高圧ポンプ５からの高圧燃料の吐出量が調節される。

また、流量制御弁８よりも上流側には、低圧燃料流路１８から分岐する通路に接続され、流量制御弁８と並列的に配置された圧力調整弁１４が備えられており、圧力調整弁１４はさらに燃料タンク１に通じる燃料リーク通路３０ａに接続されている。この圧力調整弁１４は、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８内の圧力と、燃料リーク通路３０ａ内の圧力との差が所定値を越えたときに開弁されるオーバーフローバルブが用いられている。

高圧ポンプ５を駆動するカム１５は、ディーゼルエンジン４０のクランクシャフト４３にギアを介して連結されたカムシャフトに固定されており、カム１５の回転数はディーゼルエンジン４０の回転数に比例する。また、図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０の高圧ポンプ５は、二本のプランジャ７が、山数が二つのカム１５によって押し上げられ、二つの加圧室５ａ内で低圧燃料が加圧されて、各加圧室５ａからコモンレール１０に対して高圧燃料が圧送される。したがって、カム１５一回転当たりの高圧ポンプ５の圧送回数が４回となる。

コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送される高圧燃料を蓄積し、高圧燃料通路３９を介して接続された複数の燃料噴射弁１３に対して高圧燃料を供給する。このコモンレール１０にはレール圧センサ２１及び圧力制御弁１２が取り付けられている。圧力制御弁１２は、例えば電磁比例制御弁が用いられ、コモンレール１０から燃料リーク通路３０ｂに排出する燃料のリーク量が調節され、当該リーク量に応じてレール圧が調整される。

また、コモンレール１０に備えられたレール圧センサ２１で検出されるレール圧の信号は制御装置７０に送られる。制御装置７０は、検出されるレール圧が目標レール圧となるように、コモンレール１０に備えられた圧力制御弁１２又は高圧ポンプ５に備えられた流量制御弁８の制御を行う。

コモンレール１０に接続された燃料噴射弁１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと噴射孔を閉塞するノズルニードルとを備え、ノズルニードルの後端側に作用する背圧が逃されることによって噴射孔が開かれることで、コモンレール１０から供給される高圧燃料をディーゼルエンジン４０の気筒４１内に噴射する。燃料噴射弁１３は、例えば、背圧制御部として電磁ソレノイドが備えられた電磁制御型のマグネットインジェクタや、背圧制御部としてピエゾ素子が備えられた電歪型のピエゾインジェクタが用いられる。これら例示される燃料噴射弁１３は、レール圧が噴射可能圧力以上になっており、高圧燃料が供給された状態において正常な噴射が可能になる。本実施形態では、燃料噴射弁１３として、背圧を逃すための通路以外にリーク通路が設けられた構造の燃料噴射弁が用いられている。

２．ディーゼルエンジンの制御装置
本実施形態のディーゼルエンジン４０の制御装置７０は、高圧ポンプ５に備えられた流量制御弁８による高圧ポンプ５の吐出量制御や、コモンレール１０に備えられた圧力制御弁１２による高圧排出制御、燃料噴射弁１３によるディーゼルエンジン４０の気筒４１内への燃料噴射制御、ディーゼルエンジン４０のアイドリングストップ制御、ディーゼルエンジン４０のクランク角調節制御を行う。

図２は、本実施形態のディーゼルエンジン４０の制御装置７０の構成のうち、主としてアイドリングストップ制御及びクランク角調節制御に関する部分を機能的なブロックで表した図を示している。この制御装置７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、アイドリングストップ制御部７１と、クランク角検出部７３と、レール圧検出部７５と、燃料噴射弁制御部７６と、クランク角制御部７７とを備えている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。

この制御装置７０には、コモンレール１０に備えられたレール圧センサ２１やディーゼルエンジン４０に備えられたクランク角センサ４５、車両に備えられた車速Vを検出する車速センサ、アクセルペダルの操作量Accを検出するためのアクセルセンサ、ブレーキペダルの操作量Brkを検出するためのブレーキセンサ、変速機のクラッチ位置Cpを検出するクラッチセンサ、変速機のシフト位置Gpを検出するためのシフトポジションセンサ等の各種スイッチやセンサ類が接続されている。

このうち、燃料噴射弁制御部７６は、燃料噴射弁１３の駆動制御を行う。本実施形態の燃料噴射弁１３は電磁ソレノイドが備えられたマグネットインジェクタであり、燃料噴射弁制御部７６はディーゼルエンジン４０の運転状態に応じて算出される燃料噴射量Qに応じて電磁ソレノイドに対する通電の制御信号S1を出力することで、燃料噴射弁１３の噴射孔の開閉を制御する。

クランク角検出部７３は、クランク角センサの信号Scを読み取り、クランク角Caを検出する。検出されたクランク角Caは、クランク角制御部７７に送られる。レール圧検出部７５は、レール圧センサ２１の信号Spを読み取り、レール圧Prを検出する。検出されたレール圧Prは、アイドリングストップ制御部７１及びクランク角制御部７７に送られる。

アイドリングストップ制御部７１は、エンジン停止判定部７１ａ及びエンジン再始動判定部７１ｂを有している。アイドリングストップ制御は、車両が信号待ちをしている間や、人の乗り降り、物の積み下ろしをしている間等、車両が短時間停止するような状況において、その間の燃料の消費を抑えたり排気ガスの排出を抑えたりするために、ディーゼルエンジン４０のスイッチをオンにしたままディーゼルエンジン４０を一旦停止させる制御である。

エンジン停止判定部７１ａ及びエンジン再始動判定部７１ｂの構成は特に制限されるものではないが、本実施形態の制御装置７０の例では、エンジン停止判定部７１ａは、ディーゼルエンジン４０の回転数Neやアクセルペダルの操作量Acc、ブレーキペダルの操作量Brk、変速機のクラッチ位置Cp、変速機のシフト位置Gp等の情報を読込み、これらの情報に基づきあらかじめ設定されたアイドリングストップ条件が成立したか否かを判別する。

そして、アイドリングストップ条件が成立したときには、燃料噴射弁制御部７６に対して燃料噴射を中断するよう指示信号S2を送るとともに、アイドリングストップ条件が成立したことを示す信号Sesをエンジン再始動判定部７１ｂ及びクランク角制御部７７に送る。

また、本実施形態の制御装置７０のエンジン再始動判定部７１ｂは、エンジン停止判定部７１ａからアイドリングストップ条件が成立したことを示す信号Sesを受け取ると、アクセルペダルの操作量Acc、ブレーキペダルの操作量Brk、変速機のクラッチ位置Cp、変速機のシフト位置Gp等の情報を読込み、これらの情報に基づきあらかじめ設定された再始動条件が成立したか否かを判別する。

そして、再始動条件が成立したときには、クランク角制御部７７に再始動条件が成立したことを示す信号Srsを送るとともに、燃料噴射弁制御部７６に燃料噴射を許可する信号S3を送る。

クランク角制御部７７は、クランクシャフト４３の回転位相をずらすためのクランク角調節手段としてのスタータ４４に作動信号S4を出力する。本実施形態の制御装置７０のクランク角制御部７７は、ディーゼルエンジン４０がアイドリングストップ制御による停止した後の再始動条件成立時にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満の場合に、レール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上に速やかに到達するように、スタータ４４に対してディーゼルエンジン４０のクランク角Caをずらすための作動信号S4を出力する。

また、本実施形態の制御装置７０のクランク角制御部７７は、ディーゼルエンジン４０がアイドリングストップ制御によって停止した後の再始動条件成立時にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上である場合には、ディーゼルエンジン４０において燃料噴射前に必要な分の圧縮行程が行われる位置からクランキングが開始されるように、スタータ４４に対してディーゼルエンジン４０のクランク角Caをずらすための作動信号Sstを出力する。

すでに述べたとおり、ディーゼルエンジン４０の始動は、ディーゼルエンジン４０が圧縮行程にあり、レール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上になっていることが条件となる。しかしながら、ディーゼルエンジン４０の場合、ディーゼルエンジン４０が圧縮行程になるよりも、レール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上になる方が、多くのクランクシャフト４３の回転変位が必要であるため、ディーゼルエンジン４０の停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった時には、レール圧Prの速やかな上昇が優先される。

３．クランク角調節の具体的方法
次に、制御装置７０によって行われる、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止中に行われるクランク角の調節方法について具体的に説明する。

上述したとおり、本実施形態の制御装置７０は、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった時には、再始動時にレール圧Prが速やかに噴射可能圧力Pr0以上に到達するようにクランク角Caがずらされる（制御モード１）。また、本実施形態の制御装置７０は、ディーゼルエンジン４０の停止中でもレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上に維持されている場合には、再始動時に燃料噴射前に必要な分の圧縮行程が行われる位置からクランキングが開始されるようにクランク角Caがずらされる（制御モード２）。

（１）レール圧が噴射可能圧力未満になったときの制御（制御モード１）
図３〜図６は、ディーゼルエンジン４０の停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になったときに実行されるクランク角の調節方法を説明するための図である。それぞれの図中、横軸がディーゼルエンジン４０のクランク角Caを示し、縦軸が高圧ポンプ５のプランジャ７のリフト量Lplを示している。それぞれレール圧Prを大気圧から噴射可能圧力Pr0以上にするまでに高圧ポンプ５からの圧送回数が最大１．５圧送必要な蓄圧式燃料噴射装置５０の例である。また、各図はディーゼルエンジン４０の気筒数が四つの場合を例に採ったものであり、各燃料噴射タイミングに燃料の噴射が行われる気筒が♯１〜♯４で示されている。各図において、プランジャのリフト位置が増大している行程が燃料圧送行程を表し、プランジャのリフト量が減少している行程が燃料吸入行程を表している。

このうち、図３は、ディーゼルエンジン４０のクランクシャフト４３が一回転（３６０°回転）する間に高圧ポンプ５のプランジャ７が二回往復動し、プランジャ７の上死点付近で燃料噴射が行われるように燃料噴射タイミングとプランジャ７の往復動とが同期している蓄圧式燃料噴射装置の例を示している。また、図４は、ディーゼルエンジン４０のクランクシャフト４３が一回転（３６０°回転）する間に、高圧ポンプ５のプランジャ７が二回往復動し、プランジャ７の下死点付近で燃料噴射が行われるように燃料噴射タイミングとプランジャ７の往復動とが同期している蓄圧式燃料噴射装置の例を示している。さらに、図５及び図６は、ディーゼルエンジン４０のクランクシャフト４３が一回転（３６０°回転）する間に、高圧ポンプ５のプランジャ７が一回半往復動し、毎回、燃料噴射タイミングでのプランジャ７のリフト位置が異なる蓄圧式燃料噴射装置の例を示している。

上述したように、本実施形態の制御装置７０は、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止中に、ディーゼルエンジン４０の再始動時にレール圧Prが速やかに噴射可能圧力Pr0以上に到達するようにクランク角Caをずらす制御を行う。ただし、クランク角Caをずらす際の目標位置Catgtは、燃料噴射が行われる際のプランジャ７のリフト位置によって異なってくる。

図３の例において、プランジャ７が上死点にあるクランク角Caで燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに２２５°以上のクランク角Caの変位が必要となる。高圧ポンプ５の加圧室５ａに燃料を供給する低圧ポンプが本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０の電動低圧ポンプ２のようにディーゼルエンジン４０の回転数に依存しないで駆動するポンプの場合には、ディーゼルエンジン４０の始動前であっても加圧室５ａに燃料を充填することが可能である。そのため、このような低圧ポンプを備えている場合には、クランク角Caをずらす目標位置Catgtが高圧ポンプ５の燃料圧送行程中となっていても構わない。

例えば、アイドリングストップ制御によってクランク角Caが４５０°のＡの位置でディーゼルエンジン４０が停止したとする。このとき、次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯２から燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、クランク角Caの目標位置Catgtを３１５°に設定して、クランク角Caを−１３５°ずらす必要がある。また、その次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯１から燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、クランク角Caの目標位置Catgtを４９５°に設定して、クランク角Caを＋４５°ずらす必要がある。さらに、気筒♯３から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを６７５°に設定してクランク角Caを＋２２５°ずらす必要があり、気筒♯４から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを８５５°に設定してクランク角Caを＋４０５°ずらす必要がある。

このうち、クランク角Caをずらす量が最小となるのは気筒♯１から燃料噴射を開始する場合であるため、クランク角Caの目標位置Catgt(A)が４９５°に設定されて、ディーゼルエンジン４０の再始動時までにクランク角Caがずらされる。その結果、クランク角Caをずらす時間が最短になってクランク角Caをずらす負荷が低減されるとともに、ディーゼルエンジン４０の再始動時にクランキングを開始させてから最小時間での高圧燃料の正常噴射が可能になる。

また、アイドリングストップ制御によってクランク角Caが３６０°のＢの位置でディーゼルエンジン４０が停止したとする。このとき、次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯２から燃料噴射を開始したいとすると、クランク角Caの目標位置Catgtを３１５°に設定して、クランク角Caを−４５°ずらす必要がある。また、その次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯１から燃料噴射を開始したいとすると、クランク角Caの目標位置Catgtを４９５°に設定して、クランク角Caを＋１３５°ずらす必要がある。さらに、気筒♯３から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを６７５°に設定してクランク角Caを＋３１５°ずらす必要があり、気筒♯４から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを８５５°に設定してクランク角Caを＋４９５°ずらす必要がある。

このうち、クランク角Caをずらす量が最小となるのは気筒♯２から燃料噴射を開始する場合であるため、クランク角Caの目標位置Catgt(B)が３１５°に設定されて、ディーゼルエンジン４０の再始動時までにクランク角Caがずらされる。その結果、クランク角Caをずらす時間が最短になってクランク角Caをずらす負荷が低減されるとともに、ディーゼルエンジン４０の再始動時にクランキングを開始させてから最小時間での高圧燃料の正常噴射が可能になる。

さらに、アイドリングストップ制御によってクランク角Caが４０５°のＣの位置でディーゼルエンジン４０が停止したとする。このとき、次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯２から燃料噴射を開始したいとすると、クランク角Caの目標位置Catgtを３１５°に設定して、クランク角Caを−９０°ずらす必要がある。また、その次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯１から燃料噴射を開始したいとすると、クランク角Caの目標位置Catgtを４９５°に設定して、クランク角Caを＋９０°ずらす必要がある。さらに、気筒♯３から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを６７５°に設定してクランク角Caを＋２７０°ずらす必要があり、気筒♯４から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを８５５°に設定してクランク角Caを＋４５０°ずらす必要がある。

このうち、クランク角Caをずらす量が最小となるのは気筒♯２又は気筒♯１から燃料噴射を開始する場合であるため、クランク角Caの目標位置Catgt(C)が３１５°又は４９５°に設定されて、ディーゼルエンジン４０の再始動時までにクランク角Caがずらされる。その結果、クランク角Caをずらす時間が最短になってクランク角Caをずらす負荷が低減されるとともに、ディーゼルエンジン４０の再始動時にクランキングを開始させてから最小時間での高圧燃料の正常噴射が可能になる。

さらにまた、アイドリングストップ制御によってクランク角Caが４９５°のＤの位置でディーゼルエンジン４０が停止したとする。このとき、次の次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯１から燃料噴射を開始したいとすると、クランク角Caの目標位置Catgtは４９５°であるため、クランク角Caをずらす必要がない。そのため、ディーゼルエンジン４０の再始動時にこの状態（目標位置Catgt(D)）からクランキングを開始させることで、最小時間での高圧燃料の正常噴射が可能になる。

この他、図４の例のように、気筒♯１〜♯４のうちの気筒♯２においてプランジャ７が下死点にあるクランク角Ca（５４０°）で燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに３１５°以上のクランク角Caの変位が必要となる。

また、燃料噴射タイミングごとにプランジャ７のリフト位置が異なる図５及び図６の例において、図５（ａ）の例のように、プランジャ７が下降途中にある位置（クランク角５４０°）で燃料噴射が行われる気筒♯２で燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに３６０°以上のクランク角Caの変位が必要となる。また、図５（ｂ）の例のように、プランジャ７が上死点にある位置（クランク角７２０°）で燃料噴射が行われる気筒♯１で燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに３００°以上のクランク角Caの変位が必要となる。

また、図６（ａ）の例のように、プランジャ７が上昇途中にある位置（クランク角９００°）で燃料噴射が行われる気筒♯３で燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに３００°以上のクランク角Caの変位が必要となる。さらに、図６（ｂ）の例のように、プランジャ７が下死点にある位置（クランク角３６０°）で燃料噴射が行われる気筒♯４で燃料噴射を開始したいとすると、高圧ポンプ５の圧送回数が１．５圧送確保されるようにするためには、その燃料噴射タイミングまでに４２０°以上のクランク角Caの変位が必要となる。

このように、それぞれの燃料噴射タイミングにおける高圧燃料の正常噴射が可能となる高圧ポンプ５の最大圧送回数を確保するために必要とされるクランク角Caの変位は、燃料噴射タイミングや必要とされる高圧ポンプ５の最大圧送回数によって異なる。そのため、ディーゼルエンジン４０の停止時のクランク角Caと、必要とされるクランク角Caの変位とに基づき、クランク角Caをずらす量が最小となるように目標位置Catgtが設定されてクランク角Caがずらされる。

その結果、クランク角Caを目標位置Catgtにずらす量が小さく済み、バッテリーやスタータ４４への負荷が低減される。そして、バッテリーの負荷が低減されることで、次回のドライビングサイクル中にオルタネータが発電すべき電力量が減少するために、オルタネータの作動に必要なトルクが減少するとともに、燃費の向上も図られる。また、再始動条件が成立してからクランク角Caをずらすのであれば、クランク角Caをずらすための時間も短縮できるために、ディーゼルエンジン４０を速やかに再始動させることができる。

なお、本実施形態の説明に用いられている蓄圧式燃料噴射装置５０は、低圧ポンプとして電動低圧ポンプ２を備えていることから、ディーゼルエンジン４０が停止状態であっても高圧ポンプ５に供給される低圧燃料の流量を確保することができる。そのため、図３〜図６のいずれの蓄圧式燃料噴射装置の例においても、クランク角Caをずらすにあたり、クランクシャフト４３を進角させることも退角させることもできるようになっている。

（２）レール圧が噴射可能圧力以上のままで維持されたときの制御（制御モード２）
本実施形態の制御装置７０において、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上のままで維持されている場合には、高圧ポンプ５のプランジャ７の位置にかかわらず、ディーゼルエンジン４０の特性に応じて必要とされる圧縮行程が燃料噴射前に行われるようにクランク角Caがずらされる。この場合には、すでに高圧燃料の正常噴射が可能な状態であることから、所定ストローク分の圧縮行程が行われた後燃料が噴射され、速やかにディーゼルエンジン４０が再始動する。

具体的に、ディーゼルエンジン４０では各気筒において吸気行程、圧縮行程、爆発行程及び排気行程が繰り返され、圧縮行程において燃料噴射が行われる。ディーゼルエンジン４０の再始動条件成立時にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上になっており、高圧燃料の正常噴射が可能な状態である場合には、次回燃料噴射タイミングが到来する気筒を検出し、この気筒において、所定ストローク分の圧縮行程が行われるようなクランク角Caからクランキングが開始されるようにクランク角Caの目標位置Catgtが設定される。燃料噴射前の必要な圧縮行程はディーゼルエンジン４０ごとに試験等によってあらかじめ求められる。

図７は、一つの気筒におけるピストンのリフト位置とディーゼルエンジン４０のクランク角Caとの関係を示している。この図７では、クランク角Caが圧縮行程の終期に近い７１０°の時点に燃料噴射タイミングが設定されている。試験等によってあらかじめ求められた燃料噴射前の必要な圧縮行程が、例えば１００°分のクランク角Caの変位であれば、クランク角Caをずらす目標位置Catgtは６１０°に設定される。また、若干の吸気行程を含む方が良いのであれば、クランク角Caをずらす目標位置Catgtは例えば５２０°に設定され、吸気行程からクランキングが開始されるようにする。その結果、クランキングの開始以降必要な行程を経たうえで気筒４１内に燃料が噴射されるために、ディーゼルエンジン４０が速やかに再始動する。

４．ディーゼルエンジンの制御方法
次に、本実施形態のディーゼルエンジン４０の制御装置７０によって実行されるディーゼルエンジン４０の制御方法の一例について、図８に示す制御フローに基づき具体的に説明する。

ディーゼルエンジン４０の運転中において、まず、ステップＳ１で、ディーゼルエンジン４０の回転数Ne、アクセルペダルの操作量Acc、ブレーキペダルの操作量Brk、変速機のクラッチ位置Cp、変速機のシフト位置Gpが読込まれる。次いで、ステップＳ２で、ステップＳ１で読み込まれたセンサ値等の情報に基づき、あらかじめ設定されたアイドリングストップ条件が成立しているか否かが判別される。アイドリングストップ条件が成立するまでステップＳ１及びステップＳ２が繰り返される。

アイドリングストップ条件が成立すると、ステップＳ３で、燃料噴射を停止してディーゼルエンジン４０が停止されるとともに、ステップＳ４でディーゼルエンジン４０停止時のクランク角Caが検出され記憶される。さらに、ステップＳ５で、制御装置７０に記憶されている情報に基づき、次に燃料噴射タイミングが到来する気筒（燃料噴射弁）が検出される。

次いで、ステップＳ６ではレール圧Prが検出され、さらに、ステップＳ７で検出されたレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満となったか否かが判別される。ステップＳ７において、レール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった場合には、制御モード１のクランク角ずらし制御を行うステップＳ８に進む一方、レール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上の場合には、制御モード２のクランク角ずらし制御を行うステップＳ１４に進む。

制御モード１のクランク角ずらし制御を行うステップＳ８に進むと、次のステップＳ９で、ステップＳ４において検出されたディーゼルエンジン４０停止時のクランク角Caと、ステップＳ５において検出された次に燃料噴射タイミングが到来する気筒の情報と、あらかじめ記憶されている各気筒ごとに高圧燃料の正常噴射を可能とするために必要なクランク角Caの変位とに基づき、クランク角Caをずらす目標位置Catgtが設定される。次いで、ステップＳ１０では、ステップＳ９で設定された目標位置Catgtに従い、スタータ４４に指示が出力され、ディーゼルエンジン４０の再始動後にレール圧Prが速やかに噴射可能圧力Pr0以上に到達するような位置にクランク角Caがずらされる。

クランク角がずらされた後は、ステップＳ１１に進みアクセルペダルの操作量Acc、ブレーキペダルの操作量Brk、変速機のクラッチ位置Cp、変速機のシフト位置Gp等が読込まれるとともに、ステップＳ１２でエンジン再始動条件が成立しているか否かが判別される。エンジン再始動条件が成立するまでこのステップＳ１１〜ステップＳ１２が繰り返され、エンジン再始動条件が成立したときにステップＳ１３に進み、ディーゼルエンジン４０のクランキングが開始されて、ディーゼルエンジン４０が速やかに始動する。
なお、クランク角CaをずらすステップＳ１０は、エンジン再始動条件が成立したステップＳ１２の後に実施されてもよい。

一方、ステップＳ６においてレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上の場合に、制御モード２のクランク角ずらし制御を行うステップＳ１４に進むと、次のステップＳ１５においてアクセルペダルの操作量Acc、ブレーキペダルの操作量Brk、変速機のクラッチ位置Cp、変速機のシフト位置Gp等が読込まれるとともに、ステップＳ１６でエンジン再始動条件が成立しているか否かが判別される。エンジン再始動条件が成立していない場合には、ステップＳ６に戻り、これまでと同様のステップが行われる。

ステップＳ１６においてエンジン再始動条件が成立している場合には、エンジン再始動条件成立時までレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上のままで維持されていたことになるため、ステップＳ１７に進み、ステップＳ５において検出された次に燃料噴射タイミングが到来する気筒において、あらかじめ記憶された、燃料噴射前に必要な圧縮行程が確保されるクランク角Caからクランキングが再開されるような位置に目標位置Catgtが設定される。そして、ステップＳ１８でステップＳ１７で設定された目標位置Catgtに従いスタータ４４に指示が出力され、クランク角Caがずらされる。制御モード２でクランク角ずらし制御が実行された後は、ステップＳ１３に進み、ディーゼルエンジン４０のクランキングが開始されて、ディーゼルエンジン４０が速やかに始動する。
なお、エンジン再始動条件成立の有無を判定するステップＳ１６を実施する前に、あらかじめステップＳ１７〜Ｓ１８が実施されてもよい。

ここまで説明した制御方法の例では、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になったときに、クランク角Caがあらかじめ設定された所定の位置にずらされるようになっている。制御装置７０が、ディーゼルエンジン４０の再始動時のレール圧Prと噴射可能圧力Pr0との差から高圧ポンプ５による必要圧送回数を演算可能に構成されている場合には、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジン４０の停止後エンジン再始動条件が成立したときに、レール圧Prを検出するとともに高圧ポンプ５の必要圧送回数を算出し、この必要圧送回数に応じてクランク角をずらす目標位置を決定して、クランク角ずらし制御を行うようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、蓄圧式燃料噴射装置に備えられる低圧ポンプとして、ギヤポンプ等のディーゼルエンジンの回転状態に依存したポンプが用いられている場合の例である。
低圧ポンプが、例えばギヤポンプである場合、ギヤポンプはディーゼルエンジンのクランクシャフトに連結されている。そのため、低圧ポンプの駆動力はディーゼルエンジンの回転状態に依存し、ディーゼルエンジンの停止状態においては高圧ポンプの加圧室に低圧燃料の供給が行われない。さらに、ディーゼルエンジンの始動前にクランク角をずらすにあたり、クランクシャフトを退角させた場合には、高圧ポンプのプランジャの上下動にかかわらず加圧室に燃料が供給されない。

そのため、本実施形態の制御装置のクランク角制御部は、ディーゼルエンジンの停止中にレール圧が噴射可能圧力未満になった時に、高圧燃料の正常噴射が可能な圧力にレール圧が到達するために必要な高圧ポンプの最大圧送回数が確保されるように、高圧ポンプが燃料吸入行程にある状態を目標位置としてクランク角をずらす制御を行うように構成されている。

本実施形態の制御装置も、第１の実施の形態の制御装置と同様に、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった時には、再始動時にレール圧Prが速やかに噴射可能圧力Pr0以上に到達するようにクランク角Caがずらされる（制御モード１）。また、本実施形態の制御装置は、ディーゼルエンジンの停止中でもレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上に維持されている場合には、再始動時に燃料噴射前に必要な分の圧縮行程が行われる位置からクランキングが開始されるようにクランク角Caがずらされる（制御モード２）。

このうち、ディーゼルエンジンの停止中でもレール圧Prが噴射可能圧力Pr0以上に維持されている場合に行われる制御モード２は、第１の実施の形態で説明した内容と同様である。一方、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった時に行われる制御モード１は、第１の実施の形態と異なるため、以下、制御モード１について詳細に説明する。

図９は、ディーゼルエンジンの停止中にレール圧Prが噴射可能圧力Pr0未満になった時に実行されるクランク角の調節方法を説明するための図であって、第１の実施の形態で説明した図３に相当する図である。この図９の例は、第１の実施の形態と同様、レール圧Prを大気圧から噴射可能圧力Pr0以上にするまでに高圧ポンプからの圧送回数が最大１．５圧送必要な蓄圧式燃料噴射装置の例である。図９において、プランジャのリフト位置が増大している行程が燃料圧送行程を表し、プランジャのリフト量が減少している行程が燃料吸入行程を表している。

低圧ポンプがディーゼルエンジンの回転状態に依存するポンプである場合、ディーゼルエンジンの停止中においては高圧ポンプの加圧室に低圧燃料が供給されることがない。そのため、単純に高圧ポンプからの必要圧送回数分の燃料圧送行程が行われるように、高圧ポンプの燃料圧送行程中にクランク角Caの目標位置Catgtを設定したとしても、コモンレールへの高圧燃料の圧送量が確保できないおそれがある。

すなわち、図９の例において、プランジャが上死点にあるクランク角Caが５４０°の時点で燃料噴射を開始させるために、高圧ポンプの燃料圧送行程が１．５回分確保されるように、クランク角Caが３１５°の位置からクランキングを開始させたとしても、クランキング開始時の高圧ポンプの加圧室内への低圧燃料の吸入が十分でない場合には、コモンレールへの高圧燃料の圧送量が不足する。その結果、レール圧が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力に到達しなくなる。

そのため、本実施形態のような、ディーゼルエンジンの回転状態に依存して駆動される低圧ポンプが用いられる場合には、高圧ポンプからの最大圧送回数分の低圧燃料が高圧ポンプの加圧室に吸入されるように、高圧ポンプが燃料吸入行程にある状態を目標位置としてクランク角Caがずらされる。クランキング開始から燃料噴射タイミングまでに必要な回数の燃料吸入行程が行われるようにクランク角Caの目標位置Catgtが設定されるため、クランク角Caをずらす際の進退方向はどちらでも構わない。図９の例において、プランジャが上死点にあるクランク角Caが５４０°の時点で燃料噴射を開始させるためには、クランキング開始時点から燃料噴射タイミングまでに燃料吸入行程が１．５回分確保されるように、クランク角Caをずらす目標位置Catgtが２２５°に設定される。

具体的に、アイドリングストップ制御によってクランク角Caが４５０°のＡの位置でディーゼルエンジンが停止したとする。このとき、次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯２から燃料噴射を開始したいとすると、燃料噴射タイミングまでに燃料吸入行程が１．５回分確保されるようにするためには、クランク角Caの目標位置Catgtを２２５°に設定して、クランク角Caを−２２５°ずらす必要がある。また、その次に燃料噴射タイミングが到来する気筒♯１から燃料噴射を開始したいとすると、燃料噴射タイミングまでに燃料吸入行程が１．５回分確保されるようにするためには、クランク角Caの目標位置Catgtを４０５°に設定して、クランク角Caを−４５°ずらす必要がある。さらに、気筒♯３から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを５８５°に設定してクランク角Caを＋１３５°ずらす必要があり、気筒♯４から燃料噴射を開始したいとするとクランク角Caの目標位置Catgtを７６５°に設定してクランク角Caを＋３１５°ずらす必要がある。

このうち、クランク角Caをずらす量が最小となるのは気筒♯１から燃料噴射を開始する場合であるため、クランク角Caの目標位置Catgt(A)が４０５°に設定されて、ディーゼルエンジンの再始動時までにクランク角Caがずらされる。その結果、クランク角Caをずらす時間が最短になってクランク角Caをずらす負荷が低減されるとともに、ディーゼルエンジンの再始動時にクランキングを開始させてから短時間での高圧燃料の正常噴射が可能になる。

この他、それぞれの燃料噴射タイミングにおける高圧燃料の正常噴射が可能となる高圧ポンプ５の最大圧送回数分の燃料吸入行程を確保するために必要とされるクランク角Caの変位は、燃料噴射タイミングや必要とされる高圧ポンプ５の最大圧送回数によって異なる。そのため、ディーゼルエンジンの停止時のクランク角Caと、必要回数の燃料吸入行程が確保されるクランキングの開始位置とに基づき、クランク角Caをずらす量が最小となるように目標位置Catgtが設定されてクランク角Caがずらされる。

その結果、クランク角Caを目標位置Catgtにずらす量が小さく済み、バッテリーやスタータへの負荷が低減される。また、再始動条件が成立してからクランク角Caをずらすのであれば、クランク角Caをずらすための時間も短縮できるために、ディーゼルエンジンを速やかに再始動させることができる。

以上説明した本実施形態のディーゼルエンジンの制御方法によれば、アイドリングストップ制御によるディーゼルエンジンの停止中に、レール圧が噴射可能圧力未満になったときには、エンジン再始動条件が成立し、ディーゼルエンジンのクランキングが開始されたときにレール圧が速やかに噴射可能圧力に到達するようにクランク角がずらされる。一方、ディーゼルエンジンの停止中、エンジン再始動条件が成立するまでレール圧が噴射可能圧力以上に維持されていたときには、燃料噴射前に必要な分の圧縮行程が行われる位置からクランキングが開始されるようにクランク角がずらされる。したがって、エンジン再始動条件成立時のレール圧の状態に応じて、速やかにディーゼルエンジンを再始動させることが可能になる。

Claims (8)

1. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   を備え、
   前記クランク角制御部は、前記コモンレール内の圧力を前記高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上にするために必要な前記高圧ポンプの最大圧送回数に応じて、前記クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   を備え、
   前記クランク角制御部は、再始動時の燃料噴射タイミングでの高圧ポンプのプランジャのリフト位置に応じて、前記クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
3. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   を備え、
   前記クランク角制御部は、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が前記高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するクランク角の目標位置を前記複数の燃料噴射弁ごとにそれぞれ演算するとともに、それぞれ算出された複数の前記目標位置のうち、前記クランク角をずらす量が最小となる前記目標位置に前記クランク角をずらすことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
4. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   を備え、
   前記高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプが前記ディーゼルエンジンの回転状態に依存せずに駆動されるポンプである場合には、前記クランク角制御部は前記高圧ポンプが燃料圧送行程にある状態を目標位置として前記クランク角を進角又は退角させる制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
5. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   を備え、
   前記高圧ポンプに燃料を供給する低圧ポンプが前記ディーゼルエンジンの回転状態に依存して駆動されるポンプである場合には、前記クランク角制御部は前記高圧ポンプの最大圧送回数が確保されるように前記高圧ポンプが燃料吸入行程にある状態を前記目標位置として前記クランク角を進角又は退角させる制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
6. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   前記コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部を備え、
   前記クランク角制御部は、前記再始動条件成立時に検出される前記コモンレール内の圧力と、前記高圧燃料の正常噴射が可能な圧力との差に基づき、前記クランク角をずらす目標位置を決定することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
7. 高圧ポンプと、前記高圧ポンプで加圧された燃料が蓄積されるコモンレールと、前記コモンレールに接続され前記燃料をディーゼルエンジンの気筒内に噴射する複数の燃料噴射弁と、を有する蓄圧式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンの制御を行うためのディーゼルエンジンの制御装置において、
   所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立したときに前記ディーゼルエンジンを再始動させる制御を行うアイドリングストップ制御部と、
   前記ディーゼルエンジンの停止中に、前記ディーゼルエンジンの再始動時に前記コモンレール内の圧力が高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上に速やかに到達するように前記ディーゼルエンジンのクランク角をずらす制御を行うクランク角制御部と、
   前記コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部を備え、
   前記クランク角制御部は、前記ディーゼルエンジンの停止中に前記コモンレール内の圧力が前記高圧燃料の正常噴射が可能な圧力未満になったときに、前記クランク角をずらす制御を行うことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
8. 前記クランク角制御部は、前記再始動条件成立時における前記コモンレール内の圧力が前記高圧燃料の正常噴射が可能な圧力以上のときには、前記ディーゼルエンジンが圧縮行程から始まるように前記クランク角をずらす制御を行うことを特徴とする請求項６又は７に記載のディーゼルエンジンの制御装置。

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