JP2001355499A - 電子式燃料噴射装置の噴射時期調整装置および噴射時期調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低回転でのタイマピストン位置とデューティ
比とのずれを適切に処理し、エンジン回転が低回転から
上昇する際の噴射時期の追従遅れを改善した電子式燃料
噴射装置の噴射時期調整装置および噴射時期調整方法を
提供する。 【構成】 エンジン回転が落ちてタイマコントロールバ
ルブの駆動デューティ比が最遅角（０％）側へ変動し、
デューティ比が０％に至る前にタイマピストン位置が最
遅角位置に至った場合には、デューティ比をタイマピス
トン位置が最遅角位置に至った時点での値に固定する。
エンジン回転数が急上昇した場合は、この固定されたデ
ューティ比から変動させて、目標タイマピストン位置に
実タイマピストン位置を即座に追従させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射ポンプの噴
射開始時期を制御する電子制御式燃料噴射装置の噴射時
期調整装置及び噴射時期調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射時期を決定するタイマ装置をタ
イミングコントロールバルブによって制御した燃料噴射
ポンプとして、例えば、特開昭５９−１０５９４２号公
報が知られている。これは、エンジンのアイドル状態を
判定する処理を有し、アイドル状態であると判定された
場合にタイミングコントロールバルブを全開にして燃料
噴射時期を最遅角にするようデューティ比を０％（制御
パルスがＨｉの時に開となるバルブでは１００％）に設
定するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、アイドル
時ではタイマピストンを燃料噴射時期が最遅角となる位
置（０ｍｍ）に固定するわけであるが、このようなエン
ジン回転数が小さい場合には、図４で示す特性線図から
明らかなように、タイマピストン位置が０ｍｍであって
も、タイミングコントロールバルブの駆動デューティ比
が０％より大きい場合があり、デューティ比がおよそ３
０％以下でタイマピストン位置が０ｍｍとなる。

【０００４】ところが、タイマピストンが０ｍｍの位置
にあっても、タイマピストン位置を認知するセンサ（例
えば、タイマポジションセンサ）の取付け位置のばらつ
きや、センサの振動等により、コントロールユニットは
タイマピストン位置が０ｍｍより大きいと認識してしま
う場合があり、このような場合においては、噴射時期の
追従遅れが問題となる。

【０００５】即ち、エンジン回転数がアイドル回転数に
向かって徐々に下がり、目標とするタイマピストン位置
が０ｍｍとなった場合、デューティ比が３０％前後にな
ると実タイマピストン位置は０ｍｍとなる。この場合
に、コントロールユニットが実タイマピストン位置を０
ｍｍより大きいと認識してしまうと、タイマピストン位
置を目標位置に収束させる例えばＰＩＤ制御において
は、図５に示されるように、デューティ比がさらに０％
に向かって小さくなる。このため、アイドル回転からエ
ンジン回転が急上昇すると、デューティ比が３０％にな
るまでタイマピストン位置が変化しない不感帯域が形成
されてしまい、噴射時期が進角するのに遅れ（Ｔdelay
）が生じる。

【０００６】そこで、この発明においては、上記不都合
を解消し、不感帯域でのデューティ比を制御することに
よって、噴射時期の追従遅れを改善する電子式燃料噴射
装置の噴射時期調整装置および噴射時期調整方法を提供
することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係
る電子式燃料噴射装置の噴射時期調整装置は、タイミン
グコントロールバルブによってタイマピストン位置を制
御し燃料噴射開始時期を調節するタイマ装置と、前記タ
イマピストン位置を認知するセンサと、運転状態に基づ
いて前記タイマピストンの目標位置を演算する目標位置
演算手段と、前記目標位置にタイマピストンの実位置を
収束させるよう前記駆動パルスのデューティ比を演算す
るデューティ比演算手段と、前記デューティ比演算手段
で演算されたデューティ比の駆動パルスを前記タイミン
グコントロールバルブに出力する駆動手段とを有する構
成において、前記タイマピストンの目標位置が所定範囲
に設定されたか否かを判定し、前記センサで検出された
タイマピストン位置が前記所定範囲に至ったか否かを判
定する判定手段と、前記判定手段によって前記タイマピ
ストンの目標位置が前記所定範囲に入り、前記センサで
検出されたタイマピストン位置が前記所定範囲に至った
と判定された場合に、前記駆動パルスのデューティ比を
その時点での値に固定し、この状態から前記判定手段に
よって前記タイマピストンの目標位置が前記所定範囲外
になったと判定された場合に、前記デューティ比の固定
状態を解除すると共に前記デューティ比演算手段によっ
て演算されるデューティ比を前記固定されたデューティ
比から前記タイマピストンの実位置を前記目標位置へ収
束させるように変化させるデューティ比調整手段とを設
けたことにある。

【０００８】また、この発明に係る電子式燃料噴射装置
の噴射時期調整方法は、タイミングコントロールバルブ
によってタイマピストン位置を制御し燃料噴射開始時期
を調節するタイマ装置と、前記タイマピストン位置を認
知するセンサとを有し、運転状態に基づいて前記タイマ
ピストンの目標位置を演算し、この演算された目標位置
にタイマピストンの実位置を収束させるよう駆動パルス
のデューティ比を演算し、この演算されたデューティ比
の駆動パルスを前記タイミングコントロールバルブに出
力するようにしている構成において、前記タイマピスト
ンの目標位置が所定範囲に設定され、且つ、前記センサ
で検出されたタイマピストン位置が前記所定範囲に至っ
た場合に、前記駆動パルスのデューティ比をその時点で
の値に固定し、この状態から前記タイマピストンの目標
位置が前記所定範囲外となった場合に、前記駆動パルス
のデューティ比を前記固定されたデューティ比から前記
タイマピストンの実位置を前記目標位置へ収束させるよ
うに変化させるようにしたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】したがって、この発明によれば、エンジン回転
が、例えばアイドル状態となり、タイミングコントロー
ルバルブの駆動デューティ比が最遅角（０％）側へ変動
し、デューティ比が０％に至る前にタイマピストンが最
遅角側の所定位置に至った場合には、デューティ比をタ
イマピストン位置が最遅角位置に至った時点の値に固定
し、その後、エンジン回転数が急上昇した場合には、デ
ューティ比の固定状態が解除され、駆動パルスのデュー
ティ比がその固定されたデューティ比からタイマピスト
ンの実位置を目標位置へ収束させるように速やかに変動
することとなるので、エンジン回転数が急上昇した場合
でも、デューティ比が０％から上昇することがなくな
り、不感帯域をなくして噴射時期の追従遅れをなくすこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。図１において、燃料噴射ポンプ１は分配型で、ハウ
ジング２には駆動軸３が挿入され、この駆動軸３の一端
はハウジング２の外部に突出し、図示しないエンジンか
らの駆動トルクを受けるようになっている。駆動軸３の
他端は、ハウジング２内のチャンバー４に延びており、
その駆動軸３には、フィードポンプ５が連結され、この
フィードポンプ５により図示しない燃料タンクからの燃
料をチャンバー４へ供給するようになっている。

【００１１】プランジャ６は、プランジャバレル７に摺
動自在に装着されている。このプランジャ３の基部は、
カムディスク８に当接係合し、プランジャスプリング９
により押し付けられている。カムディスク８は、カップ
リング１０を介して駆動軸３に軸方向の移動を許すよう
に係合されていると共に、ローラホルダ１１に支持され
たローラ１２に当接しており、このカムディスク８の回
転により、プランジャ６に対して、燃料の吸入圧送のた
めの往復動と、燃料を分配するための回転とを同時に与
えるようになっている。

【００１２】プランジャ６が図において左行する吸入工
程時には、送油ポンプからチャンバー４に供給される燃
料が、吸入ポート１４からプランジャ６の先端軸方向に
形成された吸入グルーブ１５の一つを介してプランジャ
バレル７とプランジャ６とで囲まれたポンプ室１６に供
給され、プランジャ６が図において右行する圧送工程時
には、吸入ポート１４と吸入グルーブ１５とが切り離さ
れ、ポンプ室１６内で圧縮された燃料がプランジャ６の
縦孔１７を経て分配ポートから分配通路１８の１つに入
り、デリバリーバルブ１９から図示しない噴射ノズルへ
送られ、この噴射ノズルからエンジンの気筒内へ噴射す
るようになっている。

【００１３】また、プランジャ６のプランジャバレル７
から突出する部分には、コントロールスリーブ２１が摺
動自在に外嵌され、プランジャ６の縦孔１７と連通する
カットオフポート２２がコントロールスリーブ２１の側
縁から外れてチャンバー４に開口すると、圧縮された燃
料がチャンバー４に流出するので、噴射ノズルへの送出
は停止され、噴射が終了する。このため、コントロール
スリーブ２１の位置調整によって噴射終わり、即ち噴射
量を調節でき、コントロールスリーブ２１を図中左方へ
移動するほど噴射量を減少させ、右方へ移動するほど噴
射量を増加させることができる。

【００１４】タイマ装置２５は、前述したローラホルダ
１１の下方に設けられたシリンダ２６に摺動自在に収納
されたタイマピストン２７を有し、このタイマピストン
２７をレバー１２８を介してローラホルダ１１に連結
し、タイマピストン２７によりローラホルダ１１を回動
させて噴射時期を調節するようになっている。

【００１５】タイマピストン２７の一端には、チャンバ
内の高圧燃料が導入される高圧室２８が、また他端に
は、フィードポンプの吸入経路と連通している低圧室２
９が形成されている。さらに、低圧室２９には、タイマ
スプリング３０が弾装され、このタイマスプリング３０
によりタイマピストン２７が常時高圧室側に付勢されて
いる。したがって、タイマピストン２７は、タイマスプ
リング３０のスプリング圧と高圧室内の油圧とが釣り合
った位置で停止し、高圧室圧が高くなると、タイマピス
トン２７がタイマスプリング３０に抗して低圧室側に移
動し、ローラホルダ１１が噴射時期を進角する方向に回
動され、噴射時期が早くなる。また、高圧室圧が低くな
ると、タイマピストン２７が高圧室側に移動し、ローラ
ホルダ１１が噴射時期を遅角する方向に回動され、噴射
時期が遅くなる。

【００１６】ここで、タイマの高圧室２８の圧力は、要
求されるタイマ進角が得られるようタイミングコントロ
ールバルブ（ＴＣＶ）３１で調節される。このタイミン
グコントロールバルブ３１は、高圧室２８に通じる燃料
入口３２を側面部に、また低圧室２９に通じる燃料出口
３３を先端部にそれぞれ有し、内部には、燃料入口３２
と燃料出口３３との連通を開閉するニードル３４が収納
されている。このニードル３４は、燃料入口３２と燃料
出口３３との連通を遮断する方向にスプリングで常時付
勢されており、ソレノイド３６への通電によって、スプ
リングに抗して引き寄せられ、燃料入口３２と燃料出口
３３とが連通するようになっている。

【００１７】しかして、ソレノイド３６に電流が流れて
いないときには、高圧室２８と低圧室２９は完全に遮断
されるが、電流が流れているときには、高圧室２８と低
圧室２９がつながり、高圧室２８の圧力が低下する。こ
の高圧室２８の圧力低下に伴い、タイマピストン２７
は、タイマスプリング３０のばね力とバランスする位置
まで移動し、噴射時期が変化する。

【００１８】尚、実際には、高圧室２８の圧力は、タイ
ミングコントロールバルブのデューティ比制御で調節さ
れるようになっている。このデューティ比は、コントロ
ールユニット４０によって制御されており、デューティ
比が０％に向かうほどタイミングコントロールバルブ３
１は全開状態に向かい、噴射時期状態は遅角してくる。
また、デューティ比が１００％に向かうほどタイミング
コントロールバルブ３１は全閉状態に向かい、噴射時期
状態は進角してくる。

【００１９】また、ハウジング２には、タイマピストン
２７の位置を検出するタイマポジションセンサ３７が設
けられている。このタイマポジションセンサ３７は、例
えば低圧室側に設けられており、ハウジング２に設けら
れた検出コイル３８とタイマピストン２７に取り付けら
れたロッド３９とにより構成されており、このタイマポ
ジションセンサ３７からの出力信号は、コントロールユ
ニット４０に送られて処理される。

【００２０】コントロールユニット４０は、前記タイミ
ングコントロールバルブ３１等を駆動する駆動回路、こ
の駆動回路を制御するマイクロコンピュータ、このマイ
クロコンピュータに信号を入力する入力回路等を有して
構成され、マイクロコンピュータは、中央演算処理（Ｃ
ＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を備えてい
る。コントロールユニット４０の入力回路には、前記タ
イマポジションセンサ（ＴＰＳ）３７からの信号（ＴＰ
ＳＩＳＴ）の他に、エンジンの回転速度（Ｎ）、アイド
ルスイッチからのＯＮ／ＯＦＦ信号等が入力され、これ
らの信号を処理し、前記燃料噴射ポンプのタイミングコ
ントロールバルブ（ＴＣＶ）３１等を所定のプログラム
に従って駆動制御するようになっている。

【００２１】図２において、コントロールユニット４０
によるタイマ装置の制御例がフローチャートとして示さ
れ、以下これを説明すると、コントロールユニット４０
は、ステップ５０において、タイマピストンを目標位置
に収束させるＰＩＤ制御の初期値等を初期設定し、ステ
ップ５２において、ＴＰＳからの信号（ＴＰＳＩＳＴ）
や種々の運転状態を検出する運転状態検出器からの信号
を入力し、次のステップ５４において、運転状態に応じ
た目標タイマピストン位置（ＴＰＳＳＯＬ）を算出す
る。

【００２２】ステップ５６においては、タイマピストン
２７の目標位置（ＴＰＳＳＯＬ）が最遅角側の所定位置
（ＴＰＳ＿ＭＩＮ：例えば０ｍｍ）以下であるか否かを
判定し、ＴＰＳ＿ＭＩＮ以下であればステップ５８へ進
み、ＴＰＳで検出されたタイマピストンの実位置（ＴＰ
ＳＩＳＴ）がＴＰＳ＿ＭＩＮ以下であるか否かを判定す
る。

【００２３】目標位置がＴＰＳ＿ＭＩＮより大きい場合
や、目標位置がＴＰＳ＿ＭＩＮ以下であるがＴＰＳで検
出されたタイマピストンの実位置がＴＰＳ＿ＭＩＮ以下
に至っていない場合には、ステップ６０へ進み、タイマ
ピストンの実位置（ＴＰＳＩＳＴ）を目標位置（ＴＰＳ
ＳＯＬ）に所定範囲内で一致させるようなＴＣＶ駆動パ
ルスのデューティ比をＰＩＤ演算し、ステップ６２にお
いて、この算出されたデューティ比を持つ駆動パルスを
ＴＣＶに出力する。

【００２４】これに対して、タイマピストン２７の目標
位置がＴＰＳ＿ＭＩＮ以下であり、実位置もＴＰＳ＿Ｍ
ＩＮ以下に至った場合には、ステップ６４へ進み、その
時点でのデューティ比を次回のＰＩＤ演算での積分値の
初期値としてＲＡＭに記憶する。そして、ステップ６０
をバイパスしてステップ６２へ進み、タイマピストン位
置がＴＰＳ＿ＭＩＮ以下に至った時点でのデューティ
比、即ち、ＲＡＭに記憶したデューティ比をもってＴＣ
Ｖに駆動パルスを出力する。

【００２５】したがって、図３に示すように、噴射時期
を最遅角側に移行したい要請が時刻ｔ１にある場合に
は、タイマピストンの目標位置が時刻ｔ１から徐々に最
遅角側に移動し、例えば、目標タイマピストン位置が時
刻ｔ２において０ｍｍとなると、ステップ６０、６２に
おいてタイマピストンの実位置が目標位置に追従して徐
々に小さくなり、０ｍｍとなる。この際、駆動パルスの
デューティ比は、実際には３０％前後であるが、そのま
まＰＩＤ制御を続けるものとすれば、デューティ比が０
パーセントになる虞れがある。しかしながら、この制御
によれば、実位置が０ｍｍに至った時点で、ＰＩＤ演算
が中断されるので、その時点で駆動パルスのデューティ
比が固定される。

【００２６】また、このようなアイドル状態から再び通
常走行状態に移行する場合（時刻ｔ３）には、タイマピ
ストンの目標位置が大きくなる。この場合に、デューテ
ィ比が従来のように０％になっていれば、３０％に至る
までの間はタイマピストンが動かないのでその間のロス
タイムが生じるが、本願によれば、ステップ６４で記憶
されたデューティ比をＰＩＤ演算の積分初期値とするの
で、目標位置が大きくなり始めた後には、タイマピスト
ンが図３のように、デューティ比の固定状態が解除さ
れ、デューティ比が３０％から即座に追従し始める。

【００２７】尚、上記実施例においては、デューティ比
の不感帯域がアイドル時において顕著に現われることか
ら、アイドル時での制御例を示したが、他の運転領域に
おいても同様の手法によって制御できることは言うまで
もない。また、上述の実施例においては、タイマピスト
ン位置を認知するセンサとして、タイマピストン位置を
直接検出するタイマポジションセンサ３７を用いたが、
タイマピストン位置はそのまま噴射時期に反映されるこ
とから、噴射ノズル側の開弁状態を検出するセンサ、例
えばノズルリフトセンサ等で代用してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
タイマピストンの目標位置が所定範囲に設定されて、実
際のタイマピストン位置がこの範囲に至った場合には、
駆動パルスのデューティ比がその時点での値に固定さ
れ、エンジン回転が急上昇した場合には、駆動パルスの
デューティ比がその固定されたデューティ比から速やか
に変動するので、噴射時期の追従遅れを無くすことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る電子式燃料噴射装置の
概略構成例を示す図である。

【図２】図２は、図１の電子式燃料噴射装置による燃料
噴射時期の制御例を示すフローチャートである。

【図３】図３は、図２の制御処理によるタイマピストン
位置とデューティ比との関係を示した特性線図である。

【図４】図４は、エンジン回転数Ｎとタイマピストン位
置との関係を示す特性線図である。

【図５】図５は、従来の制御処理によるタイマピストン
位置とデューティ比との関係を示した特性線図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ２５ タイマ装置 ２７ タイマピストン ３１ タイミングコントロールバルブ ３７ タイマポジションセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 吉則 埼玉県東松山市箭弓町３丁目13番26号 株 式会社ボッシュオートモーティブシステム 東松山工場内 Ｆターム(参考） 3G060 AA03 AB03 AC08 BB10 CA02 CB03 DA06 FA07 GA01 3G301 HA02 JA03 KA07 KA14 KA24 LB11 LB13 LB16 LB19 LC01 LC08 MA18 NA08 ND02 ND41 NE12 NE19 NE25 PA14Z PB07A PB07Z PE01Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイミングコントロールバルブによって
   タイマピストン位置を制御し燃料噴射開始時期を調節す
   るタイマ装置と、前記タイマピストン位置を認知するセ
   ンサと、運転状態に基づいて前記タイマピストンの目標
   位置を演算する目標位置演算手段と、前記目標位置にタ
   イマピストンの実位置を収束させるよう駆動パルスのデ
   ューティ比を演算するデューティ比演算手段と、前記デ
   ューティ比演算手段で演算されたデューティ比の駆動パ
   ルスを前記タイミングコントロールバルブに出力する駆
   動手段とを有する電子式燃料噴射装置の噴射時期調整装
   置において、 前記タイマピストンの目標位置が所定範囲に設定された
   か否かを判定し、前記センサで検出されたタイマピスト
   ン位置が前記所定範囲に至ったか否かを判定する判定手
   段と、 前記判定手段によって前記タイマピストンの目標位置が
   前記所定範囲に入り、前記センサで検出されたタイマピ
   ストン位置が前記所定範囲に至ったと判定された場合
   に、前記駆動パルスのデューティ比をその時点での値に
   固定し、この状態から前記判定手段によって前記タイマ
   ピストンの目標位置が前記所定範囲外になったと判定さ
   れた場合に、前記デューティ比の固定状態を解除すると
   共に前記デューティ比演算手段によって演算されるデュ
   ーティ比を前記固定されたデューティ比から前記タイマ
   ピストンの実位置を前記目標位置へ収束させるように変
   化させるデューティ比調整手段と、を設けたことを特徴
   とする電子式燃料噴射装置の噴射時期調整装置。
2. 【請求項２】 タイミングコントロールバルブによって
   タイマピストン位置を制御し燃料噴射開始時期を調節す
   るタイマ装置と、前記タイマピストン位置を認知するセ
   ンサとを有し、運転状態に基づいて前記タイマピストン
   の目標位置を演算し、この演算された目標位置にタイマ
   ピストンの実位置を収束させるよう駆動パルスのデュー
   ティ比を演算し、この演算されたデューティ比の駆動パ
   ルスを前記タイミングコントロールバルブに出力するよ
   うにしている電子式燃料噴射装置の噴射時期調整方法に
   おいて、 前記タイマピストンの目標位置が所定範囲に設定され、
   且つ、前記センサで検出されたタイマピストン位置が前
   記所定範囲に至った場合に、前記駆動パルスのデューテ
   ィ比をその時点での値に固定し、 この状態から前記タイマピストンの目標位置が前記所定
   範囲外となった場合に、前記駆動パルスのデューティ比
   を前記固定されたデューティ比から前記タイマピストン
   の実位置を前記目標位置へ収束させるように変化させる
   ようにしたことを特徴とする電子式燃料噴射装置の噴射
   時期調整方法。