JP2857948B2

JP2857948B2 - 燃料噴射時期制御装置

Info

Publication number: JP2857948B2
Application number: JP3312800A
Authority: JP
Inventors: 俊介安西; 茂前田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH05149178A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば燃料噴射ポン
プを備えた電子制御ディーゼルエンジンに用いるのに好
適で、タイマ制御弁をデューティ制御して油圧式のタイ
マを駆動させることにより燃料噴射ポンプからの燃料噴
射時期を制御するようにした燃料噴射時期制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子制御ディーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプにおいては、そのプランジャのリフトに応
じて得られる燃料噴射量が目標値になるように、例えば
電磁スピル弁等を制御してスピルポートを開放させるよ
うにしている。これにより、プランジャ高圧室からの燃
料を溢流（スピル）させ、燃料の圧送終わり、即ち燃料
噴射の終了を制御し、所要の燃料噴射量を制御するよう
にしている。

【０００３】このような燃料噴射量制御では、通常、プ
ランジャのリフトに同期し、且つ一定のポンプ回転角度
毎に入力される信号、例えばエンジン回転パルス、平均
エンジン回転数により目標スピル角度を時間換算して目
標スピル時期を決定し、その目標スピル時期に基づき電
磁スピル弁をオン・オフ制御するようにしている。

【０００４】又、燃料噴射時期の制御に関しては、燃料
噴射ポンプにおいて、カムプレートとの係合関係によっ
てプランジャをリフトさせるためのローラリングに連結
された油圧式のタイマを設け、そのタイマピストンをタ
イマ制御弁（ＴＣＶ）のデューティ制御によって駆動さ
せてタイマピストン位置を変更させることにより行われ
ている。

【０００５】燃料噴射時期を制御するために行われるこ
の種のデューティ制御としては、例えば特開昭６２−１
５３５４８号公報に開示された技術が知られている。こ
の公報の技術では、ＴＣＶをデューティ制御するため
に、エンジン回転数及びアクセル開度によって基本デュ
ーティ比を算出すると共に、目標着火時期と実着火時期
との偏差に応じた比例積分制御に基づいて積分デューテ
ィ項及び比例デューティ項よりなる各フィードバック補
正項をそれぞれ算出していた。そして、基本デューティ
比に各フィードバック補正項の積算値を加算することに
より、最終的な制御デューティ比を決定するようにして
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報の技術において、燃料噴射ポンプではプランジャの駆
動反力がローラリングを介してタイマピストンに加わり
タイマピストンの動きの遅角方向へと作用していた。そ
のため、タイマピストンの動きは、進角方向の補正に対
して応答性が低く、遅角方向の補正に対して応答性が高
すぎる場合があった。

【０００７】従って、燃料噴射時期制御の進角・遅角の
違いにかかわりなく同一値のフィードバック補正項を用
いて最終的な制御デューティ比を決定し、その制御デュ
ーティ比をＴＣＶのフィードバック制御に適用したとす
る。この場合には、ＴＣＶのデューティ制御時にタイマ
ピストンの動きの応答性が、進角側と遅角側で大きく異
なり、その結果として、燃料噴射時期制御の応答性及び
安定性の点で、進角側・遅角側の両者を同時に満足させ
ることができなかった。

【０００８】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、燃料噴射時期を進角側と遅
角側のどちらに補正する場合でも同様に良好な応答性と
安定性を確保することの可能な燃料噴射時期制御装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、図１に示すように、ディー
ゼルエンジンＭ１の回転に連動してカムＭ２を介して往
復駆動されるプランジャＭ３により高圧室Ｍ４にて燃料
を加圧することによりディーゼルエンジンＭ１へ燃料を
噴射する燃料噴射ポンプＭ５と、その燃料噴射ポンプＭ
５からの燃料噴射時期を制御すべく、カムＭ２を介して
プランジャＭ３の往復駆動時期を変更するために制御油
圧により駆動されるとともにプランジャＭ３の駆動反力
により噴射時期遅角側に付勢されるタイマピストンＭ６
を有するタイマＭ７と、そのタイマＭ７における制御油
圧を調整するためにデューティ制御されるタイマ制御弁
Ｍ８と、ディーゼルエンジンＭ１の運転状態を検出する
運転状態検出手段Ｍ９と、その運転状態検出手段Ｍ９の
検出結果に基づいて決定される所要の目標噴射時期を得
るべく、タイマ制御弁Ｍ８をデューティ制御するための
制御デューティ比を演算するデューティ比演算手段Ｍ１
０と、そのデューティ比演算手段Ｍ１０により演算され
る制御デューティ比を、目標噴射時期と運転状態検出手
段Ｍ９の検出結果に基づいて求められる実際の噴射時期
との偏差に応じたフィードバック補正値により補正する
フィードバック補正手段Ｍ１１と、そのフィードバック
補正手段Ｍ１１により補正された最終的な制御デューテ
ィ比に基づいてタイマ制御弁Ｍ８をデューティ制御する
デューティ制御手段Ｍ１２とを備えた燃料噴射時期制御
装置において、前記噴射時期の偏差が進角側と遅角側と
で同じであっても前記噴射時期を進角側に変化させると
きには遅角側に変化させるときよりも前記フィードバッ
ク補正値が大きくなるよう補正する進角遅角補正手段Ｍ
１３を設けている。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、図１に示すように、燃料
噴射ポンプＭ５では、ディーゼルエンジンＭ１の回転に
連動してカムＭ２を介してプランジャＭ３が往復駆動さ
れ、これにより高圧室Ｍ４にて燃料が加圧されてディー
ゼルエンジンＭ１へ燃料が噴射される。この作用により
ディーゼルエンジンＭ１が運転される。

【００１１】運転状態検出手段Ｍ９はディーゼルエンジ
ンＭ１の運転中に、その運転状態を検出する。又、デュ
ーティ比演算手段Ｍ１０は、運転状態検出手段Ｍ９の検
出結果に基づいて決定される所要の目標噴射時期を得る
べく、タイマ制御弁Ｍ８をデューティ制御するための制
御デューティ比を演算する。更に、フィードバック補正
手段Ｍ１１は、デューティ比演算手段Ｍ１０により演算
される制御デューティ比を、目標噴射時期と運転状態検
出手段Ｍ９の検出結果に基づいた実際の噴射時期との偏
差に応じて求められるフィードバック補正値により補正
する。

【００１２】そして、デューティ制御手段Ｍ１２は、フ
ィードバック補正手段Ｍ１１により補正された最終的な
制御デューティ比に基づいてタイマ制御弁Ｍ８をデュー
ティ制御する。これにより、タイマＭ７における制御油
圧が調整されてタイマピストンＭ６及びカムＭ２を介し
てプランジャＭ３の往復駆動時期が変更され、燃料噴射
ポンプＭ５からの燃料噴射時期が制御される。

【００１３】ここで、フィードバック補正手段Ｍ１１に
て制御デューティ比が補正されるときに、進角遅角補正
手段Ｍ１３はフィードバック補正値の大きさを、進角側
で大きく遅角側で小さく補正する。

【００１４】従って、フィードバック補正値の大きさを
進角側で大きく補正することにより、最終的な制御デュ
ーティ比は進角側で大きく補正される。このため、プラ
ンジャＭ３の駆動反力が作用することに起因して進角方
向の補正に対して応答性の低いタイマピストンＭ６の動
きが適正化される。一方、フィードバック補正値の大き
さを遅角側で小さく補正することにより、最終的な制御
デューティ比は遅角側で小さく補正される。このため、
同様にして遅角側の補正に対して応答性の高すぎるタイ
マピストンＭ６の動きが適正化される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明における燃料噴射時期制御装
置を自動車に具体化した一実施例を図面に基いて詳細に
説明する。

【００１６】図２はこの実施例における過給機付ディー
ゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置を示す概略構成図
であり、図３はその分配型燃料噴射ポンプ１を示す断面
図である。燃料噴射ポンプ１はディーゼルエンジン２の
クランク軸４０にベルト等を介して駆動連結されたドラ
イブプーリ３を備えている。そして、そのドライブプー
リ３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆動され、ディ
ーゼルエンジン２の各気筒（この場合は４気筒）毎に設
けられた各燃料噴射ノズル４に燃料が圧送されて燃料噴
射を行う。

【００１７】燃料噴射ポンプ１において、ドライブプー
リ３はドライブシャフト５の先端に取付けられている。
又、そのドライブシャフト５の途中には、べーン式ポン
プよりなる燃料フィードポンプ（この図では９０度展開
されている）６が設けられている。更に、ドライブシャ
フト５の基端側には円板状のパルサ７が取付けられてい
る。このパルサ７の外周面には、ディーゼルエンジン２
の気筒数と同数の、即ちこの場合４個の切歯が等角度間
隔で形成され、更に各切歯の間には１４個ずつ（合計で
５６個）の突起が等角度間隔で形成されている。そし
て、ドライブシャフト５の基端部は図示しないカップリ
ングを介してカムプレート８に接続されている。

【００１８】パルサ７とカムプレート８との間には、ロ
ーラリング９が設けられ、同ローラリング９の円周に沿
ってカムプレート８のカムフェイス８ａに対向する複数
のカムローラ１０が取付けられている。カムフェイス８
ａはディーゼルエンジン２の気筒数と同数だけ設けられ
ている。又、カムプレート８はスプリング１１によって
常にカムローラ１０に付勢係合されている。

【００１９】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２の基端が一体回転可能に取付けられ、それらカムプ
レート８及びプランジャ１２がドライブシャフト５の回
転に連動して回転される。即ち、ドライブシャフト５の
回転力が図示しないカップリングを介してカムプレート
８に伝達されることにより、カムプレート８が回転しな
がらカムローラ１０に係合して、気筒数と同数だけ図中
左右方向へ往復駆動される。又、この往復運動に伴って
プランジャ１２が回転しながら同方向へ往復駆動され
る。つまり、カムプレート８のカムフェイス８ａがロー
ラリング９のカムローラ１０に乗り上げる過程でプラン
ジャ１２が往動（リフト）され、その逆にカムフェイス
８ａがカムローラ１０を乗り下げる過程でプランジャ１
２が復動される。

【００２０】プランジャ１２はポンプハウジング１３に
形成されたシリンダ１４に嵌挿されており、プランジャ
１２の先端面とシリンダ１４の底面との間が高圧室１５
となっている。又、プランジャ１２の先端側外周には、
ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の吸入溝１６と分
配ポート１７が形成されている。又、それら吸入溝１６
及び分配ポート１７に対応して、ポンプハウジング１３
には分配通路１８及び吸入ポート１９が形成さている。

【００２１】そして、ドライブシャフト５が回転されて
燃料フィードポンプ６が駆動されることにより、図示し
ない燃料タンクから燃料供給ポート２０を介して燃料室
２１内へ燃料が供給される。又、プランジャ１２が復動
されて高圧室１５が減圧される吸入行程中に、吸入溝１
６の一つが吸入ポート１９に連通することにより、燃料
室２１から高圧室１５へと燃料が導入される。一方、プ
ランジャ１２が往動されて高圧室１５が加圧される圧縮
行程中に、分配通路１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル
４へ燃料が圧送されて噴射される。

【００２２】ポンプハウジング１３には、高圧室１５と
燃料室２１とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピ
ル通路２２が形成されている。このスピル通路２２の途
中には、高圧室１５からの燃料スピルを調整するスピル
調整弁としての電磁スピル弁２３が設けられている。こ
の電磁スピル弁２３は常開型の弁であり、コイル２４が
無通電（オフ）の状態では弁体２５が開放されて高圧室
１５内の燃料が燃料室２１へスピルされる。又、コイル
２４が通電（オン）されることにより、弁体２５が閉鎖
されて高圧室１５から燃料室２１への燃料のスピルが止
められる。

【００２３】従って、電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより、同弁２３が閉弁・開弁制御され、高
圧室１５から燃料室２１への燃料のスピル調量が行われ
る。そして、プランジャ１２の圧縮行程中に電磁スピル
弁２３を開弁させることにより、高圧室１５内における
燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が
停止される。つまり、プランジャ１２が往動しても、電
磁スピル弁２３が開弁している間は高圧室１５内の燃料
圧力が上昇せず、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が行
われない。又、プランジャ１２の往動中に、電磁スピル
弁２３の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料
噴射ノズル４からの燃料噴射量が制御される。

【００２４】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期を制御するためのタイマ装置（この図では９０度
展開されている）２６が設けられている。このタイマ装
置２６は、ドライブシャフト５の回転方向に対するロー
ラリング９の位置を変更することにより、カムフェイス
８ａがカムローラ１０に係合する時期、即ちカムプレー
ト８及びプランジャ１２の往復駆動時期を変更するため
のものである。

【００２５】タイマ装置２６は制御油圧により駆動され
るものであり、タイマハウジング２７と、同ハウジング
２７内に嵌装されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハウジング２７内一側の低圧室２９にてタイマピスト
ン２８を他側の加圧室３０へ押圧付勢するタイマスプリ
ング３１等とから構成されている。そして、タイマピス
トン２８はスライドピン３２を介してローラリング９に
接続されている。

【００２６】タイマハウジング２７の加圧室３０には、
燃料フィードポンプ６により加圧された燃料が導入され
るようになっている。そして、その燃料圧力とタイマス
プリング３１の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン２８の位置（以下、「タイマピストン位置」と
いう）が決定される。又、そのタイマピストン位置が決
定されることにより、ローラリング９の位置が決定さ
れ、カムプレート８を介してプランジャ１２の往復動タ
イミングが決定される。

【００２７】タイマ装置２６の制御油圧として作用する
燃料圧力を調整するために、タイマ装置２６にはタイマ
制御弁（ＴＣＶ）３３が設けられている。即ち、タイマ
ハウジング２７の加圧室３０と低圧室２９とが連通路３
４によって連通されており、同連通路３４の途中にＴＣ
Ｖ３３が設けられている。このＴＣＶ３３は、デューテ
ィ制御された通電信号によって開閉制御される電磁弁で
あり、同ＴＣＶ３３の開閉制御によって加圧室３０内の
燃料圧力が調整される。そして、その燃料圧力の調整に
よって、プランジャ１２のリフトタイミングが制御さ
れ、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期が制御され
る。

【００２８】ローラリング９の上部には、電磁ピックア
ップコイルよりなる回転数センサ３５がパルサ７の外周
面に対向して取付けられている。この回転数センサ３５
はパルサ７の突起等が横切る際に、それらの通過を検出
してエンジン回転数ＮＥに相当するタイミング信号（エ
ンジン回転パルス）を出力する。又、この回転数センサ
３５は、ローラリング９と一体であるため、タイマ装置
２６の制御動作に関わりなく、プランジャリフトに対し
て一定のタイミングで基準となるタイミング信号を出力
する。

【００２９】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。このディーゼルエンジン２ではシリンダ４１、ピ
ストン４２及びシリンダヘッド４３によって各気筒毎に
対応する主燃焼室４４がそれぞれ形成されている。又、
それら各主燃焼室４４に連通する副燃焼室４５が各気筒
毎に対応して設けられている。そして、各副燃焼室４５
には各燃料噴射ノズル４から噴射される燃料が供給され
るようになっている。又、各副燃焼室４５には、始動補
助装置としての周知のグロープラグ４６がそれぞれ取り
付けられている。

【００３０】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管４８がそれぞれ設けられ、その吸気管４７には
過給機を構成するターボチャージャ４９のコップレッサ
５０が設けられ、排気管４８にはターボチャージャ４９
のタービン５１が設けられている。又、排気管４８に
は、過給圧ＰｉＭを調節するウェイストゲートバルブ５
２が設けられている。周知のようにこのターボチャージ
ャー４９は、排気ガスのエネルギーを利用してタービン
５１を回転させ、その同軸上にあるコンプレッサ５０を
回転させて吸入空気を昇圧させる。この作用により、密
度の高い混合気を主燃焼室４４へ送り込んで燃料を多量
に燃焼させ、ディーゼルエンジン２の出力を増大させる
ようになっている。

【００３１】又、ディーゼルエンジン２には、排気管４
８内の排気の一部を吸気管４７の吸入ポート５３へ還流
させる還流管５４が設けられている。そして、その還流
管５４の途中には排気の還流量を調節するエキゾースト
ガスリサキュレイションバルブ（ＥＧＲバルブ）５５が
設けられている。このＥＧＲバルブ５５はバキュームス
イッチングバルブ（ＶＳＶ）５６の制御によって開閉制
御される。

【００３２】更に、吸気管４７の途中には、アクセルペ
ダル５７の踏込量に連動して開閉されるスロットルバル
ブ５８が設けられている。又、そのスロットルバルブ５
８に平行してバイパス路５９が設けられ、同バイパス路
５９にはバイパス絞り弁６０が設けられている。このバ
イパス絞り弁６０は、二つのＶＳＶ６１，６２の制御に
よって駆動される二段のダイヤフラム室を有するアクチ
ュエータ６３によって開閉制御される。このバイパス絞
り弁６０は各種運転状態に応じて開閉制御されるもので
ある。例えば、アイドル運転時には騒音振動等の低減の
ために半開状態に制御され、通常運転時には全開状態に
制御され、更に運転停止時には円滑な停止のために全閉
状態に制御される。

【００３３】そして、上記のように燃料噴射ポンプ１及
びディーゼルエンジン２に設けられた電磁スピル弁２
３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及び各ＶＳＶ５６，
６１，６２は、デューティ比演算手段、フィードバック
補正手段、デューティ制御手段及び進角遅角補正手段を
構成する電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７
１にそれぞれ電気的に接続され、同ＥＣＵ７１によって
それらの駆動タイミングが制御される。

【００３４】ディーゼルエンジン２の運転状態検出手段
を構成するセンサとしては、回転数センサ３５に加えて
以下の各種センサが設けられている。即ち、吸気管４７
の入口に設けられたエアクリーナ６４の近傍には、吸気
温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ７２が設けられてい
る。又、スロットルバルブ５８の開閉位置から、ディー
ゼルエンジン２の負荷に相当するアクセル開度ＡＣＣＰ
を検出するアクセル開度センサ７３が設けられている。
吸入ポート５３の近傍には、ターボチャージャ４９によ
って過給された後の吸入空気圧力、即ち過給圧ＰｉＭを
検出する吸気圧センサ７４が設けられている。更に、デ
ィーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する水温セ
ンサ７５が設けられている。又、クランク軸４０の回転
基準位置、例えば特定気筒の上死点に対するクランク軸
４０の回転位置を検出するクランク角センサ７６が設け
られている。更に又、図示しないトランスミッションに
は、そのギアの回転によって回されるマグネット７７ａ
によりリードスイッチ７７ｂをオン・オフさせて車両速
度（車速）ＳＰを検出する車速センサ７７が設けられて
いる。

【００３５】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７がそれぞれ接続されると共に回転数センサ３
５が接続されている。又、ＥＣＵ７１は各センサ３５，
７２〜７７から出力される検出信号に基づき、電磁スピ
ル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５
６，６１，６２等を好適に制御する。

【００３６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は
中央処理装置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム及
びマップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１の演算結果等を一時記憶するラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ８４等と、これら各
部と入力ポート８５及び出力ポート８６等とをバス８７
によって接続した論理演算回路として構成されている。

【００３７】入力ポート８５には、前述した吸気温セン
サ７２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４及
び水温センサ７５が、各バッファ８８，８９，９０，９
１、マルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換器９４を介して
接続されている。同じく、入力ポート８５には、前述し
た回転数センサ３５、クランク角センサ７６及び車速セ
ンサ７７が、波形整形回路９５を介して接続されてい
る。そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介して入力
される各センサ３５，７２〜７７等の検出信号を入力値
として読み込む。又、出力ポート８６には各駆動回路９
６，９７，９８，９９，１００，１０１を介して電磁ス
ピル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ
５６，６１，６２等が接続されている。

【００３８】そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５，７２
〜７７から読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁２
３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６
１，６２等を好適に制御する。

【００３９】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射時期制御の処理動作について図５〜図９に従
って説明する。先ず、図５に示すフローチャートはＥＣ
Ｕ７１により実行される各処理のうち、燃料噴射ポンプ
１のタイマ装置２６における制御油圧を調整すべく、Ｔ
ＣＶ３３をデューティ制御する際のオンデューティ時間
ＦＳＤＵＴＹを算出するための処理ルーチンであって、
回転数センサ３５からのエンジン回転パルスが入力され
る毎の割込みで実行される。

【００４０】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１０１において、回転数センサ３５の検出値に基
づきエンジン回転数ＮＥを読み込む。続いて、ステップ
１０２において、回転数センサ３５の検出値から得られ
るエンジン回転パルスに基づき、エンジン回転数ＮＥの
割込みパルスカウンタＣＮＩＲＱが噴射終了時期に相当
するスピル基準パルス数ＣＡＮＧＬに「１」だけ加算し
たパルス数になったか否かを判断する。つまり、完全に
燃料噴射を終了したか否かを判断する。例えば、図６に
示すように、スピル基準パルス数ＣＡＮＧＬが「４」の
場合に、完全に燃料噴射を終了する割込みパルスカウン
タＣＮＩＲＱの値は「５」である。

【００４１】そして、完全に燃料噴射を終了していない
場合には、そのままその後の処理を一旦終了する。又、
完全に燃料噴射を終了した場合には、次のステップ１０
３へ移行する。

【００４２】そして、ステップ１０３においては、ＴＣ
Ｖ３３のオン・オフ切替えを指示するためのオン・オフ
切替カウンタＣＴＣＶが「０」であるか否かを判断す
る。このオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶは、後述する
ステップ１０７においてエンジン回転数ＮＥの大きさに
応じてセットされるものである。

【００４３】ここで、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶ
が「０」でない場合には、ステップ１０４において、オ
ン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値から「１」だけ減算
した結果を新たなオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値
としてセットし、その後の処理を一旦終了する。

【００４４】一方、ステップ１０３においてオン・オフ
切替カウンタＣＴＣＶが「０」である場合には、ステッ
プ１０５において、ＴＣＶ３３をオンさせて開く。又、
ステップ１０６において、図７に示すように、ＴＣＶ３
３のオン時刻ＴＯＮをセットする。

【００４５】続いて、ステップ１０７において、前述し
たオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値をエンジン回転
数ＮＥの大きさに応じてセットする。即ち、そのときの
エンジン回転数ＮＥが「１２００ｒｐｍ」未満の場合に
は、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値を「１」にセ
ットし、エンジン回転数ＮＥが「１２００ｒｐｍ」以上
で「２４００ｒｐｍ」未満の場合には、オン・オフ切替
カウンタＣＴＣＶの値を「２」にセットし、更にエンジ
ン回転数ＮＥが「２４００ｒｐｍ」以上の場合には、オ
ン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値を「４」にセットす
る。

【００４６】従って、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶ
が「１」にセットされた場合には、例えば図７に示すよ
うに、燃料噴射が１回終了し、「ＣＡＮＧＬ＋１」番目
のエンジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン
時刻ＴＯＮがセットされる。又、オン・オフ切替カウン
タＣＴＣＶが「２」にセットされた場合には、燃料噴射
が２回終了し、その直後の「ＣＡＮＧＬ＋１」番目のエ
ンジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン時刻
ＴＯＮがセットされる。更に、オン・オフ切替カウンタ
ＣＴＣＶが「４」にセットされた場合には、燃料噴射が
４回終了し、その直後の「ＣＡＮＧＬ＋１」番目のエン
ジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン時刻Ｔ
ＯＮがセットされる。

【００４７】即ち、ここでは燃料噴射終了後の非噴射期
間中にＴＣＶ３３を開弁させることにより、ローラリン
グ９の駆動反力によるスピル時期のずれを極力防止する
ようにしている。しかしながら、燃料噴射が１回終了す
る毎にＴＣＶ３３を駆動させていると、エンジン回転数
ＮＥの上昇に応じてＴＣＶ３３の駆動周波数が上昇する
ことから、ディーゼルエンジン２の高回転時にはＴＣＶ
３３の駆動周波数が上がり過ぎて信頼性上好ましくな
い。そこで、エンジン回転数ＮＥの上昇に応じてＴＣＶ
３３の開弁を燃料噴射２回終了後、更には４回終了後に
変更することにより、ＴＣＶ３３の駆動周波数を変更し
て、その駆動周波数を適切な範囲に保つようにしてい
る。この実施例において、ＴＣＶ３３の駆動周波数は４
気筒４サイクルエンジンの場合、オン・オフ切替カウン
タＣＴＣＶがエンジン回転数ＮＥの大きさに応じて
「１」から「２」或いは「２」から「１」へ、更には
「２」から「４」或いは「４」から「２」へと変化した
場合に、それぞれ「４０Ｈｚ」から「２０Ｈｚ」或いは
「２０Ｈｚ」から「４０Ｈｚ」に切り替わる。

【００４８】そして、ステップ１０８において、ＴＣＶ
３３をデューティ制御するために、図７に示すようなオ
ンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹを算出する。このオンデ
ューティ時間ＦＳＤＵＴＹは、ベース値として別途に求
められる制御デューティ比としての目標オンデューティ
比ＦＴＤＵＴＹ等により所定の計算式に従って求められ
る。そして、そのオンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹの算
出を終えると、その後の処理を一旦終了する。

【００４９】ここで、ステップ１０８において、オンデ
ューティ時間ＦＳＤＵＴＹの算出に使用される目標オン
デューティ比ＦＴＤＵＴＹは、図８に示すフローチャー
トに従って求められる。このフローチャートはＥＣＵ７
１により実行される処理ルーチンであって、５０ｍｓ毎
の定時割込みで実行される。

【００５０】即ち、先ずステップ２０１においては、回
転数センサ３５の検出値に基づいてエンジン回転数ＮＥ
を読み込むと共に、別途に求められた目標噴射量の指令
値としての最終噴射量ＱＦＩＮを読み込む。

【００５１】続いて、ステップ２０２において、その読
み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び最終噴射量ＱＦＩＮ
により、予め定められた図示しないマップを参照して目
標噴射時期の指令値としての目標クランク角時期ＴＲＧ
ＣＡを算出する。

【００５２】次に、ステップ２０３において、別途に求
められた実際の噴射時期としての実クランク角時期ＡＣ
ＴＣＡを読み込む。そして、ステップ２０４において、
それら目標クランク角時期ＴＲＧＣＡと実クランク角時
期ＡＣＴＣＡとの偏差ΔＴ、即ちズレを算出する。又、
ステップ２０５において、その算出された偏差ΔＴに基
づき、予め定められた図示しないマップを参照してフィ
ードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹを算出する。

【００５３】続いて、ステップ２０６において、目標ク
ランク角時期ＴＲＧＣＡと実クランク角時期ＡＣＴＣＡ
の比較により、進角側と遅角側のバランス補正を行うた
めのバランス定数Ｋを算出する。このバランス定数Ｋ
は、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹの大きさを、
進角側で大きく遅角側で小さく補正するための補正値で
ある。この実施例では、目標クランク角時期ＴＲＧＣＡ
が実クランク角時期ＡＣＴＣＡよりも小さい場合に遅角
側であるとして、バランス定数Ｋを「１」にセットす
る。又、目標クランク角時期ＴＲＧＣＡが実クランク角
時期ＡＣＴＣＡよりも大きい場合に進角側であるとし
て、バランス定数Ｋを「２」にセットするようにしてい
る。ここで、バランス定数Ｋを進角側で「２」としたの
は、タイマピストン２８の動きの応答性が、通常、進角
側で遅角側よりも２倍程度遅いことによるものである。

【００５４】続いて、ステップ２０７において、前回の
目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹ（ｉ−１）に、バラ
ンス定数Ｋとフィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹとの
掛け算結果を加算又は減算して今回の制御周期における
目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出する。つま
り、今回の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出す
るに当たって、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹを
進角側・遅角側に対応して求められるバランス定数Ｋに
基づいて補正する。

【００５５】そして、ステップ２０８において、今回の
目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを前回の目標オンデ
ューティ比ＦＴＤＵＴＹ（ｉ−１）としてセットし、そ
の後の処理を一旦終了する。

【００５６】このように求められた目標オンデューティ
比ＦＴＤＵＴＹは、同一の目標クランク角時期ＴＲＧＣ
Ａに対するデューティ比指令値を構成する値である。そ
して、図５に示すフローチャートのステップ１０８にお
いて、その目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹ等により
所定の計算式に従ってＴＣＶ３３をデューティ制御する
ためのオンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹが算出されるの
である。

【００５７】一方、図７に示すようにＴＣＶ３３をオフ
するためのオフ時刻ＴＯＦＦのセットは、図９に示すフ
ローチャートに従って行われる。このフローチャートは
ＥＣＵ７１により実行される処理ルーチンであって、Ｔ
ＣＶ３３のオン時刻ＴＯＮがセットされる毎の割込みで
実行される。

【００５８】即ち、先ずステップ３０１において、現在
時刻ＴＮが読み込まれる。続いて、ステップ３０２にお
いて、その現在時刻ＴＮに上記のオンデューティ時間Ｆ
ＳＤＵＴＹを加算した結果をオフ時刻ＴＯＦＦとしてセ
ットする。そして、ステップ３０３において、そのオフ
時刻ＴＯＦＦが到来した時点で、ＴＣＶ３３をオフして
閉じる。

【００５９】以上のような処理に従い、その時々のエン
ジン回転数ＮＥに応じて、ＴＣＶ３３のオン時刻ＴＯＮ
とオフ時刻ＴＯＦＦがそれぞれセットされてＴＣＶ３３
がデューティ制御される。

【００６０】上記のようにこの実施例の燃料噴射時期制
御装置によれば、ＴＣＶ３３をデューティ制御するため
に使用される目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出
するに当たり、前回の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴ
Ｙ（ｉ−１）を、目標クランク角時期ＴＲＧＣＡと実ク
ランク角時期ＡＣＴＣＡとの偏差ΔＴに応じて求められ
るフィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹをパラメータと
する補正項により補正している。しかも、その補正項で
は、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹを進角側・遅
角側に応じたバランス定数Ｋによって補正している。つ
まり、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹの補正ゲイ
ンを、進角側・遅角側の違いによって可変としている。
そして、そのバランス定数Ｋは、進角側で相対的に大き
い「２」に、遅角側で相対的に小さい「１」にセットさ
れる。

【００６１】従って、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵ
ＴＹを、進角側で相対的に大きい「２」によって大きく
補正することにより、最終的な目標オンデューティ比Ｆ
ＴＤＵＴＹは進角側で大きく補正される。このため、進
角方向の補正に対して応答性の低いタイマピストン２８
の動きが適正化され、もってその応答性を良くすること
ができる。一方、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹ
を、遅角側で相対的に小さい「１」によって小さく補正
することにより、最終的な目標オンデューティ比ＦＴＤ
ＵＴＹは遅角側で小さく補正される。このため、遅角方
向の補正に対して応答性の高すぎるタイマピストン２８
の動きが適正化され、もってその応答性を良くすること
ができる。即ち、ＴＣＶ３３のデューティ制御時には、
タイマピストン２８の動きの応答性を進角側と遅角側で
同じように良好なものにすることができる。

【００６２】その結果、タイマ装置２６によって燃料噴
射時期を進角側と遅角側のどちらに補正する場合でも、
進角側と遅角側で同様に良好な応答性と安定性を確保す
ることができる。従って、燃料噴射時期制御の応答性及
び安定性の点で、進角側・遅角側の両者を同時に満足さ
せることができる。延いては、進角側・遅角側の燃料噴
射量制御にかかわらず、ディーゼルエンジン２の安定し
た回転と、応答性に優れた回転を実現することができ
る。

【００６３】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。（１）前記実施例では、目標クランク角時期ＴＲＧＣＡ
と実クランク角時期ＡＣＴＣＡの比較により進角側・遅
角側のバランス定数Ｋを求め、そのバランス定数Ｋによ
ってフィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹを補正するよ
うにしたが、フィードバック補正値ΔＦＴＤＵＴＹの算
出の際に、進角側・遅角側を判別して、進角側で大きく
遅角側で小さくなるようにフィードバック補正値ΔＦＴ
ＤＵＴＹを算出するようにしてもよい。

【００６４】（２）前記実施例では、過給機としてのタ
ーボチャージャ４９を備えたディーゼルエンジン２に具
体化したが、過給機としてのスーパーチャジャを備えた
ディーゼルエンジンや、過給機を備えていないディーゼ
ルエンジンに具体化することもできる。又、前記実施例
の燃料噴射時期制御を、タイマ装置の構成を適宜に変更
してなる燃料噴射ポンプに適用して具体化することもで
きる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、デューティ制御されるタイマ制御弁により油圧式タ
イマのタイマピストンを駆動させてプランジャの往復駆
動時期を変更させることにより燃料噴射ポンプからの燃
料噴射時期を制御するに際して、ディーゼルエンジンの
運転状態に応じて決定される所要の目標噴射時期を得る
べく、タイマ制御弁をデューティ制御するために演算さ
れる制御デューティ比を、目標噴射時期と実際の噴射時
期との偏差に応じたフィードバック補正値により補正す
ると共に、燃料噴射時期の偏差が進角側と遅角側とで同
じであっても噴射時期を進角側に変化させるときには遅
角側に変化させるときよりもフィードバック補正値が大
きくなるように補正することで、プランジャの駆動反力
によってタイマピストンが遅角側に付勢されることに起
因する進角方向の補正と遅角方向の補正とに対するタイ
マピストンの応答性の不均衡が適正化され、燃料噴射時
期を進角側と遅角側のどちらに補正する場合でも同様に
良好な応答性と安定性を確保することができ、もって進
角側と遅角側で燃料噴射時期制御の応答性及び安定性を
同時に満足させることができるという優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。

【図２】この発明を具体化した一実施例における過給付
ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置を示す概略
構成図である。

【図３】一実施例における分配型燃料噴射ポンプを示す
断面図である。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図５】一実施例においてＥＣＵにより実行され、ＴＣ
Ｖのオンデューティ時間算出のためにエンジン回転パル
ス入力毎の割込みで実行される処理ルーチンを説明する
フローチャートである。

【図６】一実施例においてエンジン回転パルス、電磁ス
ピル弁の開閉及びプランジャリフトの対応関係を説明す
るタイムチャートである。

【図７】一実施例においてエンジン回転パルスとＴＣＶ
オン・オフ駆動の対応関係を説明するタイムチャートで
ある。

【図８】一実施例においてＥＣＵにより実行され、ＴＣ
Ｖの目標オンデューティ時間算出のために５０ｍｓ毎の
定時割込みで実行される処理ルーチンを説明するフロー
チャートである。

【図９】一実施例においてＥＣＵにより実行され、ＴＣ
Ｖのオフ時刻セットのためにＴＣＶのオン時刻セット毎
の割込みで実行される処理ルーチンを説明するフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、２…ディーゼルエンジン、８…カ
ムプレート、９…ローラリング、１２…プランジャ、１
５…高圧室、２６…タイマ装置、２８…タイマピスト
ン、３３…タイマ制御弁（ＴＣＶ）、３５…運転状態検
出手段を構成する回転数センサ、７１…デューティ比演
算手段，フィードバック補正手段，デューティ制御手段
及びタイマピストン位置補正手段を構成するＥＣＵ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 1/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの回転に連動してカ
ムを介して往復駆動されるプランジャにより高圧室にて
燃料を加圧することにより前記ディーゼルエンジンへ燃
料を噴射する燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射ポンプからの燃料噴射時期を制御すべく、
前記カムを介して前記プランジャの往復駆動時期を変更
するために制御油圧により駆動されるとともに同プラン
ジャの駆動反力によって噴射時期遅角側に付勢されるタ
イマピストンを有するタイマと、前記タイマにおける制御油圧を調整するためにデューテ
ィ制御されるタイマ制御弁と、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態
検出手段と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて決定される
所要の目標噴射時期を得るべく、前記タイマ制御弁をデ
ューティ制御するための制御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により演算される制御デュー
ティ比を、前記目標噴射時期と前記運転状態検出手段の
検出結果に基づいて求められる実際の噴射時期との偏差
に応じたフィードバック補正値により補正するフィード
バック補正手段と、前記フィードバック補正手段により補正された最終的な
制御デューティ比に基づいて前記タイマ制御弁をデュー
ティ制御するデューティ制御手段とを備えた燃料噴射時
期制御装置において、前記噴射時期の偏差が進角側と遅角側とで同じであって
も前記噴射時期を進角側に変化させるときには遅角側に
変化させるときよりも前記フィードバック補正値が大き
くなるよう補正する進角遅角補正手段を設けたことを特
徴とする燃料噴射時期制御装置。