JP2923947B2 - ディーゼル機関のパイロット噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼル機関のパイロット噴射制御装置に
関する。

［従来の技術］ 燃焼騒音およびNO_xを低減するために主噴射前にパイ
ロット噴射を行なうようにしたディーゼル機関が公知で
ある。（例えば特開昭61−25925号公報或いは特開昭58
−217758号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ ところでパイロット噴射を行なった場合においてパイ
ロット噴射により形成された混合気が着火されなかった
ときには失火する場合がある。即ち、パイロット反射は
プランジャにより加圧される燃料加圧室内の燃料圧が噴
射圧以上になったときに開始され、燃料加圧室内の燃料
圧を低下させることによってパイロット噴射が完了せし
められる。次いで再び燃料加圧室内の燃料圧を高めて主
噴射を行なうがプランジャの移動量は限られているため
にひとたびパイロット噴射を行なうと主噴射時における
燃料加圧室内の燃料圧がさほど高くならず、その結果主
噴射の噴射率はパイロット噴射を行なわなかったときに
比べて低くなる。このように主噴射の噴射率が低くなっ
てもパイロット噴射により形成された混合気が着火すれ
ば主噴射により形成された混合気は良好に着火燃焼せし
められる。しかしながらパイロット噴射により形成され
た混合気が着火されないと主噴射の噴射率が低いために
着火しずらく、従って上述したように失火する場合があ
る。

ところでディーゼル機関ではガバナ作用により機関回
転数が低下すると機関回転数を元に戻すために燃料噴射
量が増量せしめられる。従ってパイロット噴射により形
成された混合気が着火されなかったために失火して機関
回転数が低下すると燃料噴射が増量せしめされ、斯くし
て機関回転数が上昇せしめられる。燃料噴射量が増量せ
しめられ、従ってパイロット噴射量も増量せしめられ、
それによってパイロット噴射により形成された混合気が
着火せしめられると機関回転数は急激に高くなる。その
結果、カバナ作用によって燃料噴射量が減少せしめられ
ると再び失火を生ずる。従ってパイロット噴射により形
成された混合気が失火を生ずると機関回転数がハンチン
グするという問題がある。このような問題は特に機関始
動時に生じやすい。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明によれば主噴射前
にパイロット噴射を行なうようにしたディーゼル機関に
おいて、失火が発生したか否かを検出する失火検出手段
を具備し、失火検出手段により失火の発生が検出された
ときはパイロット噴射を休止するようにしている。

［実施例］ 第３図を参照すると、１は分配型噴射ポンプを示し、
噴射ポンプ１のハウジング２内にはハウジング２内の燃
料室３内に突出しかつ機関のクランクシャウト（図示せ
ず）によりプーリ４を介して回転駆動せしめられる駆動
軸５が配置される。ハウジング２には燃料噴射ポンプ６
が一体的に形成されており、燃料噴射ポンプ６の構造を
理解しやすくするために第３図は燃料噴射ポンプ６を90
度回転したところを示している。駆動軸５には燃料噴射
ポンプ６のロータ７と、燃料室３内に配置されたタイミ
ングギヤ８、プランジャ９を駆動するためのカップリン
グ10とが固定されている。タイミングギヤ８の外周面上
には外歯が形成されており、この外歯に対向して電磁ピ
ックアップからなる速度センサ47が設けられる。この速
度センサ47は電子制御ユニット40に接続される。

電子制御ユニット40はディジタルコンピュータからな
り、双方向性バス41によって互に連結されたCPU（マイ
クロプロセッサ）42、RAM（ランダムアクセスメモリ）4
3、ROM（リードオンリメモリ）44、入力ポート45および
出力ポート46を具備する。速度センサ47は入力ポート45
に接続され、機関回転数を表わす回転数信号を入力ポー
ト45に入力する。

ハウジング２内にはシリンダ11が形成され、このシリ
ンダ11内にプランジャ９の右端部が挿入される。一方、
プランジャ９の左端部にはカム面12を形成したディスク
状のカムプレート13とカップリング10とが固定される。
このようにプランジャ９と駆動軸５とはカップリング10
を介して互に連結されているので駆動軸５が回転すると
それに伴なってプランジャ９が回転せしめられる。な
お、このカップリング10はプランジャ９が軸線方向に移
動可能なように駆動軸５とプランジャとを連結してお
り、従ってプランジャ９は回転しつつ軸線方向に移動す
ることができる。燃料室３内にはカップリング10を包囲
するようにローラリング14が配置されており、このロー
ラリング14はプランジャ９の軸線回りに回転することが
できる。ローラリング14は下方に延びるレバー15を具備
しており、このレバー15上にはカム面12と接触してカム
面12上を転動するカムローラ16が回転可能に取付けられ
る。ローラリング14の下方にはタイマピストン17を有す
るタイマシリンダ18が設けられ、レバー15の下端部はタ
イマピストン17と係合する。なお、タイマピストン17の
構造を理解しやすくするために第３図においてタイマシ
リンダ18は90度回転したところを示しており、従ってタ
イマピストン17はレバー15の下端部の回転移動方向と同
一方向に移動可能である。斯くしてタイマピストン17が
移動するとそれに伴なってローラリング14が回動せしめ
られる。このタイマピストン17はローラリング14を回動
せしめて噴射時期を制御するために設けられている。な
お、燃料供給ポンプ６から吐出された燃料は燃料室３内
に供給される。

カムプレート13のカム面12上には気筒数と同数の、例
えば４個の凸部が形成され、カム面12は戻しばね19のば
ね力によって常時カムローラ16上に押出される。駆動軸
５が回転するとカム面16の凸部がカムローラ16と係合し
たときにプランジャ９は軸線方向に移動せしめられ、従
って駆動軸５が一回転するとその間にプランジャ９が４
回往復動する。

一方、プランジャ９はシリンダ11内に形成された燃料
加圧室20内に連通する１個の燃料吐出口21と燃料逃し孔
22とを具備し、更にシリンダ11の内周面上には燃料吐出
口21と連通可能な４個の燃料流出孔23が形成される。こ
れらの燃料流出孔23は夫々逆止弁24を介して対応する気
筒の燃料噴射弁25に連結される。プランジャ９が左方に
移動すると燃料室３内の燃料が燃料供給路26を介して燃
料加圧室20内に供給され、次いでプランジャ９が右方に
移動すると燃料加圧室20内の燃料が圧縮される。次いで
プランジャ９の燃料吐出口21がいづれか一つの燃料流出
孔23に連通した後に燃料加圧室20内の高圧の燃料が燃料
噴射弁25から噴射される。このようにしてプランジャ９
の燃料吐出口21が４個の燃料流出孔23と順次連通するた
めに各気筒の燃料噴射弁25から順次燃料が噴射される。

一方、プランジャ９上にはプランジャ９の燃料逃し孔
22を閉鎖可能なスピルリング27が摺動可能に挿入され、
燃料室３内にはスピルリング27を移動されるためのレバ
ー28が挿入される。このレバー28はピボットピン29によ
りハウジング２に回動可能に取付けられており、レバー
28の下端部はスピルリング27の外周面上に形成された凹
溝内に嵌着される。一方、レバー28の上端部はリニアソ
レノイド30のコア31と係合可能に配置され、レバー28の
上端部は圧縮ばね32のばね力によってコア31の先端面に
常時圧接される。リニアソレノイド30は電子制御ユニッ
ト40の出力ポート46に駆動回路48を介して接続され、コ
ア31の移動量が電子制御ユニット40の出力信号によって
制御される。一方、コア31の先端面に対向してコア31の
位置を検出するスピルリング位置センサ33が配置され、
このスピルリング位置センサ33はAD変換器49を介して電
子制御ユニット40の入力ポート45に接続される。リニア
ソレノイド30のコア31が右方に移動してスピルリング27
が左方に移動するとプランジャ９が右方に移動した際に
比較的早い時期にプランジャ９の燃料逃し孔22が燃料室
３内に開口し、燃料噴射弁25からの燃料噴射作用が停止
する。一方、スピルリング27が右方に移動せしめられる
と燃料逃し孔22が燃料室３内に開口するまでプランジャ
９はかなり右方に移動する。従ってスピルリング27の位
置によって、即ちリニアソレノイド30を制御することに
よって燃料噴射を制御できることがわかる。なお、電子
制御ユニット40の入力ポート45にはアクセルペダル50の
踏み込み量を検出する負荷センサ51がAD変換器52を介し
て接続される。

一方、プランジャ９と共軸的に圧電アクチュエータ34
が配置される。この圧電アクチュエータ34はピエゾ圧電
素子35と、ピエゾ圧電素子35により駆動されるピストン
36と、ピストン36により画定される圧力制御室37と、圧
力制御室37内に配置されてピストン36を右方に向けて押
圧する皿ばね38とを具備し、圧力制御室37は連通孔39を
介して燃料加圧室20に連通せしめられる。ピエゾ圧電素
子35は駆動回路53を介して電子制御ユニット40の出力ポ
ート46に接続される。

第３図においてプランジャ９が右方に移動すると燃料
加圧室20内の燃料が加圧されて昇圧する。次いて燃料吐
出口21が燃料流出口23に連通するがこのときには燃料圧
が噴射圧に達していないため燃料噴射は行なわれない。
次いでピエゾ圧電素子35に電圧が印加されて電荷がチャ
ージされるとピエゾ圧電素子35が伸長する。ピエゾ圧電
素子35が伸長すると圧力制御室37および燃料加圧室20内
の燃料圧が急激に上昇し、斯くして燃料噴射弁25から燃
料が噴射されてパイロット噴射が開始される。次いでピ
エゾ圧電素子35にチャージされた電荷が放電されるとピ
エゾ圧電素子35は収縮する。ピエゾ圧電素子35が収縮す
ると圧力制御室37内の容積が増大するために燃料加圧室
20内の燃料圧が低下し、斯くしてパイロット噴射が完了
せしめられる。次いでプランジャ９により燃料加圧室20
内の燃料が加圧されて燃料圧が上昇すると再び燃料噴射
弁25から燃料の噴射が開始されて主噴射が行なわれる。
次いでスピルリング27が燃料逃し孔22を開口すると主噴
射が完了せしめられる。

ところでパイロット噴射により形成された混合気が着
火されない場合には機関回転数がハンチングしてしま
う。そこで本発明では機関回転数が例えば50msecの間に
50r.p.m以上低下した場合にはパイロット噴射により形
成された混合気が着火されていないと判断し、この場合
にはパイロット噴射を休止して主噴射のみを行なうよう
にしている。即ち、本発明による実施例では、失火が発
生したか否かを検出する失火検出手段として機関回転数
の変化率に基づき失火の発生を検出する方法が用いられ
ている。主噴射のみを行なった場合には噴射率が高くな
るので失火することはなく、従って機関回転数がハンチ
ングすることもない。その後、機関回転数が変動しなく
なったら再びパイロット噴射を再開する。

第２図にフラグを制御するためのルーチンを示す。こ
のフラグはパイロット噴射を行なうべきときにセットさ
れる。なお、第２図に示すルーチンは例えば50msec毎の
割込みによって実行される。

第２図を参照するとまず始めにステップ100において
機関回転数Ｎを表わす速度センサ47の出力信号が読込ま
れる。次いでステップ101では現在の回転数Ｎと前回の
割込み時における回転数NPの差の絶対値|N−NP|が50r.
p.mよりも小さいか否かが判別される。|N−NP|＜50r.p.
mの場合にはステップ102に進んでフラグをセットし、|N
−NP|50r.p.mの場合にはステップ103に進んでフラグ
をリセットする。次いてステップ104において現在の回
転数ＮがNPとして記憶される。

次に第１図を参照して燃料噴射制御方法について説明
する。

第１図を参照するとまず始めにステップ200において
機関回転数を表わす速度センサ47の出力信号を読込み、
次いてステップ201において機関負荷Ｌを表わす負荷セ
ンサ51の出力信号を読込む。次いでステップ202では第
４図に示す関係、いわゆるカバナパターンから噴射量Ｑ
が計算される。第４図において曲線は負荷Ｌが一定であ
る等負荷線を表わしており、第４図に示す関係は予めRO
M44内に記憶されている。

次いでステップ203においてフラグがセットされてい
るか否かが判別される。フラグがセットされている場合
には、即ち、パイロット噴射を行なうべきときにはステ
ップ204に進んで噴射量Ｑからパイロット噴射Qpおよび
噴射時期Tpが計算される。このパイロット噴射Qpは例え
ば噴射Ｑの５パーセントから10パーセント程度である。
次いでステップ205において主噴射量Qmおよび主噴射時
期Tmが計算される。この主噴射量Qmは噴射量Ｑからパイ
ロット噴射量Qpを差引いた残りである。次いでステップ
206ではスプリング位置センサ33の出力信号に基いて主
噴射完了時期が計算された時期となるようにリニアソレ
ノイド30が制御される。一方、フラグがリセットされて
いる場合、即ちパイロット噴射を行なわない場合にはス
テップ207において噴射時期Ｔの計算が行なわれる。こ
のときの主噴射量はＱとなる。

［発明の効果］ パイロット噴射により形成された混合気が着火されて
いないと判断されるときはパイロット噴射を休止するこ
とによって機関回転数のハンチングを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は噴射制御を実行するためのフローチャート、第
２図はフラグを制御するためのフローチャート、第３図
は噴射ポンプの側面断面図、第４図はカバナパターンを
表わす線図である。 ９……プランジャ、20……燃料加圧室、 25……燃料噴射弁、35……ピエゾ圧電素子。

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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主噴射前にパイロット噴射を行なうように
   したディーゼル機関において、失火が発生したか否かを
   検出する失火検出手段を具備し、該失火検出手段により
   失火の発生が検出されたときにはパイロット噴射を休止
   するようにしたディーゼル機関のパイロット噴射制御装
   置。