JP3139280B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの燃
料噴射量制御装置に係り、特にスピル弁の駆動制御を行
うことにより燃料噴射量を制御するディーゼルエンジン
の燃料噴射量制御装置に関する。

【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
料を燃焼室へ溢流（スピル）させ、燃料の圧送終わり
（即ち燃料の噴射の終了）を制御し、所要の燃料噴射量
を得るようにしている。

【０００３】このような電磁スピル弁では、通常プラン
ジャのリフトに同期し、か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と平均エン
ジン回転速度とにより目標スピル角度を時間換算して目
標スピル位置を決定し、その目標スピル位置に基づいて
電磁スピル弁のオン・オフ制御を行うよう構成されてい
る。

【０００４】例えば、特開平５−３３７１４号公報に開
示された技術では、目標スピル位置までのエンジン回転
数パルスの数（スピル時期パルス数）とその１パルス分
に満たない余り角度θＲＥＭの時間換算値とから決定さ
れる時刻タイミングにより燃料噴射ポンプの電磁スピル
弁を開弁させて所要の燃料噴射量を得る構成とされてい
る。

【０００５】ここで、上記公報に開示された燃料噴射量
制御装置では、ディーゼルエンジンの前回の爆発工程直
後に瞬時回転速度が低下する今回のカウント周期におけ
る所定期間において、その瞬時回転速度の変化を曲線近
似（例えば最小自乗曲線近似）する構成とされている。

【０００６】そして、この曲線近似された瞬時回転速度
の変化に基づき、今回の余り角度θＲＥＭの時間換算の
ために使用される１パルス分の所要時間を予想して求め
る。これにより、エンジン回転変動の影響を受けること
なく、該当する１パルス分の所要時間を高精度に求める
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、ディーゼルエンジンの回転変動が大きい場合には、
瞬時回転速度の変化を曲線近似することによりエンジン
回転変動の影響を受けることなく余り角度θＲＥＭの時
間換算のために使用される１パルス分の所要時間を高精
度に求めることができる。よって、余り角度の時間換算
を高精度に行うことができ、延いては燃料噴射量制御の
精度を向上させることができる。

【０００８】しかるに、ディーゼルエンジンが定常運転
状態にある場合においては回転変動が小さいため、余り
角度θＲＥＭの時間換算のために使用される１パルス分
の所要時間として、前回サイクルのエンジン回転数パル
スのパルス時間を用いることができる。これは、定常運
転状態下においては前サイクルの同位相のパルス時間と
今回のサイクルパルス時間とは極めて近似した値をとる
ことによる。また、定常運転状態下におけるスピル位置
直前のエンジン回転数パルスのパルス時間は、上記した
瞬時回転速度の変化を曲線近似することにより得られた
１パルス分の所要時間に比べてその精度は高くなってい
る。

【０００９】従って、従来の燃料噴射量制御装置では、
回転変動が大きい場合には精度の高い燃料噴射量制御が
実現できるものの、定常運転状態下にある場合において
上記した瞬時回転速度の変化を曲線近似することにより
１パルス分の所要時間を求める方法を用いると、却って
求められる１パルス分の所要時間の精度が低下し、これ
に伴い燃料噴射量制御の精度が低下してしまうという問
題点があった。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ディーゼルエンジンの回転変動が大きい場合には
瞬時回転速度の変化を曲線近似することにより得られる
１パルス分の所要時間であるスピル時パルス時間に基づ
き余り角度の時間換算を行い、ディーゼルエンジンの回
転変動が小さい場合には前回サイクルのエンジン回転パ
ルスのパルス時間に基づき予想されるスピル時パルス時
間に基づき余り角度の時間換算を行うようエンジンの回
転変動により二つの予想手段を適宜切り換えることによ
り、エンジン回転変動の影響を受けることなく燃料噴射
量制御の精度向上を図り得るディーゼルエンジンの燃料
噴射量制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。

【００１２】同図に示すように、上記課題を解決するた
めに本発明では、ディーゼルエンジン(A1)の発生する駆
動力により燃料を加圧し、加圧された燃料をスピル弁(A
2)で燃料噴射量を制御しつつディーゼルエンジン(A1)に
圧送する燃料噴射ポンプ(A3)と、ディーゼルエンジン(A
1)の運転状態に応じ決定される燃料噴射量に基づき、燃
料噴射終了時期に相当するスピル弁(A2)の開閉弁時期を
演算するスピル位置演算手段(A4)と、ディーゼルエンジ
ン(A1)の一定クランク角毎にエンジン回転パルスを出力
するエンジン回転検出手段(A5)と、一定のクランク角毎
にエンジン回転検出手段(A5)から出力されるエンジン回
転パルスに基づき、エンジン回転パルスの基準位置から
スピル位置までのカウント数と、その１パルス分に満た
ない余り角度を演算する余り角度演算手段(A6)と、この
余り角度演算手段(A6)により演算される余り角度を、１
パルス分の所定時間となるスピル時パルス時間に基づい
て時間換算し、余り角度時間を演算する角度時間換算手
段(A7)と、スピル時パルス時間を演算するスピル時パル
ス時間演算手段(A8)と、上記余り角度演算手段(A6)によ
り演算される基準位置からスピル位置までのカウント数
と、角度時間換算手段(A7)により演算される余り角度時
間とに基づき決定される時刻タイミングにより上記スピ
ル弁(A2)を駆動制御するスピル弁制御手段(A9)とを具備
するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置におい
て、上記スピル時パルス時間演算手段(A8)を、ディーゼ
ルエンジン(A1)の運転状態を検出する運転状態検出手段
(A10) と、前回サイクルのエンジン回転パルスのパルス
時間と、今回サイクルのエンジン回転パルスのパルス時
間との比として求められる回転変化量に基づき、今回サ
イクルのスピル時パルス時間を予想する第１のスピル時
パルス時間予想手段(A11)と、今回のスピル位置直前の
単数或いは複数のエンジン回転パルスのパルス時間から
所定の近似法により今回のスピル時パルス時間を予想す
る第２のスピル時パルス時間予想手段(A12) と、上記運
転状態検出手段(A10) の検出結果に基づいて、上記第１
のスピル時パルス時間予想手段(A11) と第２のスピル時
パルス時間予想手段(A12) とを切り換える予想手段切り
換え手段(A13) とにより構成したことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】上記構成とされたディーゼルエンジン(A1)の燃
料噴射量制御装置では、前回サイクルのエンジン回転パ
ルスのパルス時間と、今回サイクルのエンジン回転パル
スのパルス時間との比として求められる回転変化量に基
づき、今回サイクルのスピル時パルス時間を予想する第
１のスピル時パルス時間予想手段(A11) と、今回のスピ
ル位置直前の単数或いは複数のエンジン回転パルスのパ
ルス時間から所定の近似法により今回のスピル時パルス
時間を予想する第２のスピル時パルス時間予想手段(A1
2) とを具備しており、運転状態検出手段(A10) が検出
するディーゼルエンジン(A1)のエンジン運転状態により
予想手段切り換え手段(A13) がこの二つの予想手段(A1
1),(A12) の切り換えを行う構成とされている。

【００１４】上記各予想手段(A11),(A12) の内、第１の
スピル時パルス時間予想手段(A11)はエンジン回転変動
の小さい場合に精度の高いスピル時パルス時間を予想す
る。また、第２のスピル時パルス時間予想手段(A12) は
エンジン回転変動の大きい場合に精度の高いスピル時パ
ルス時間を予想する。

【００１５】従って、サイクル間のエンジン回転変動に
基づき予想手段切り換え手段(A13)は、第１或いは第２
の予想手段(A11),(A12) が演算するスピル時パルス時間
の内、エンジンの運転状態に応じ精度の高いスピル時パ
ルス時間を選択することが可能となる。よって、エンジ
ン回転変動の大きい場合及びエンジン回転変動の小さい
場合の各場合において精度の高いスピル時パルス時間に
基づき余り角度を時間換算することが可能となり、エン
ジン回転の全運転領域において精度の高い燃料噴射量制
御を行うことができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１７】図２は本発明の一実施例であるディーゼル
エンジンの燃料噴射量制御装置を適用した過給機付ディ
ーゼルエンジンの燃料噴射量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。

【００１８】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。

【００１９】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、ベーン式ポン
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個の欠歯が当角度間
隔で形成され、更に各欠歯の間にはクランク アングルに
して7.5 度毎に突起が当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。

【００２０】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（本実施
例では４個）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。

【００２１】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１２が復動され
る。

【００２２】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が形成されてい
る。

【００２３】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が減圧される吸入工程中に、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
工程中に、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。

【００２４】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溢流調
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１
５内の燃料が燃料室１２へスピルされる。又、コイル２
４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。

【００２５】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の圧縮工程中に電磁スピル
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
圧力が噴射ノズル４の開弁圧力まで上昇せず、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。

【００２６】ポンプハウシング１３の下側には、燃料噴
射時期を調整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。

【００２７】このタイマ装置２６は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内に嵌挿されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハジング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。

【００２８】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の位置が決定される。又、タイマピストン
２８の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１
２の往復動タイミングが決定される。

【００２９】タイマ装置２６の燃料圧力、即ち制御油圧
を調整するために、タイマ装置２６にはタイミングコン
トロールバルブ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とは連通路３４
によって連通されており、同連通路３４の途中にタイミ
ングコントロールバルブ３３が設けられている。このタ
イミングコントロールバルブ３３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
タイミングコントロールバルブ３３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
が調整される。

【００３０】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エンジン回転検出手段としての回転
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、即ち所定のクランク角度毎
（本実施例の場合は７．５°ＣＡ毎）の回転角度信号と
してのエンジン回転パルスを出力する。又、更に、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対のタイミングで基準となるタイミ
ング信号を出力する。

【００３１】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が、同じく各気筒毎に対応して設
けられた副燃焼室４５に連設されている。そして、各副
燃焼室４５に各燃料噴射ノズル４から噴射される燃料が
供給される。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がそれぞれ取付けられて
いる。

【００３２】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管５０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４８のコンプレッサ
４９が設けられ、排気管５０にはターボチャージャ４８
のタービン５１が設けられている。又、排気管５０に
は、過給圧力ＰｉＭを調節するウェイストゲートバルブ
５２が設けられている。周知のようにこのターボチャー
ジャ４８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４９を
回転させて吸入空気を昇圧させる。これによって、密度
の高い空気を主燃焼室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。

【００３３】又、ディーゼルエンジン２には、排気管５
０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
ガスリサー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。

【００３４】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。

【００３５】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、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及び各ＶＳＶ５６，６１，６２はスピル位置演算手
段、余り角度演算手段、角度時間換算手段、スピル弁制
御手段、スピル時パルス時間演算手段（サイクル間回転
変動検出手段，第１のスピル時パルス時間予想手段，第
２のスピル時パルス時間予想手段，予想手段切り換え手
段）を構成する電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」とい
う）７１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。

【００３６】運転状態を検出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にはエアクリーナ６４の近傍にお
ける吸気温度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４８によって過給された後の吸入空気圧力、即ち過給
圧力ＰｉＭを検出する吸気圧センサ７４が設けられてい
る。

【００３７】更に、ディーゼルエンジン２の冷却水温Ｔ
ＨＷを検出する水温センサ７５が設けられている。又、
ティーゼルエンジン２のクランク軸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、及びトランスミッ
ションの現在のギヤ状態を判定するギヤ判定手段となる
ギヤセンサ７８が設けられている。

【００３８】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７８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，
７２〜７８から出力される信号に基づいて、電磁スピル
弁２３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープ
ラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御す
る。

【００３９】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、所定のクロッ
ク信号を生成するクロック９２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。

【００４０】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，
水温センサ７５及びギヤセンサ７８が、各バッファ８８
〜９１，１０２、マルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換機
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７
６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。

【００４１】そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介
して入力される各センサ３５，７２〜７８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９６〜１０１を介して電磁スピル弁２３、タイミ
ングコントロールバルブ３３、グロープラグ４６及びＶ
ＳＶ５６，６１，６２等が接続されている。

【００４２】そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５，７２
〜７８から読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御する。

【００４３】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射量制御動作について図５乃至図８を用いて説
明する。図５は後述する余り角度を時間換算する処理に
おいて用いられる各種パラメータを演算する処理を示し
ており、また図６は図５で求められた各種パラメータに
基づき燃料噴射量制御を行う噴射量制御処理を示してい
る。尚、図５及び図６に示される各処理は、回転数セン
サ３５から入力されるエンジン回転数ＮＥのエンジン回
転パルスの立ち上がりで割り込まれるＮＥ割り込みルー
チンとして実施される。

【００４４】上記図５及び図６の説明に先立ち、ディー
ゼルエンジンにおける燃料噴射量制御の基本処理につい
て図８を用いて説明しておく。

【００４５】ディーゼルエンジンにおける燃料噴射量制
御は、前記したように電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより行われ、電磁スピル弁２３を閉弁・開
弁制御することにより高圧室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
圧縮工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。即ち、電磁スピル
弁２３を開弁させるタイミングを機関状態に応じて設定
することにより、現在のディーゼルエンジンの運転状態
に最も適した燃料量を噴射させることができる。以下、
具体的に燃料噴射量制御の基本処理を説明する。

【００４６】燃料噴射量制御を行うには、先ず回転数セ
ンサ３５から出力されるエンジン回転パルスに基づき求
められるエンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度センサ７
３から求められるアクセル開度Ａccp 等に基づき燃料噴
射指令値ＱＦｉＮが求められる。この燃料噴射指令値Ｑ
ＦｉＮは、ディーゼルエンジンが現在の運転状態におい
て最適な燃料量を噴射しうる値に設定される。続いて、
求められた燃料噴射指令値ＱＦｉＮに基づき燃料噴射を
終了する噴射終了位置ＡＮＧＳＰＶ（即ち電磁スピル弁
２３を開弁するスピル位置）を演算する。尚、この噴射
終了位置ＡＮＧＳＰＶはクランク軸４０の角度（クラン
クアングル）として求められる。

【００４７】上記の噴射終了位置ＡＮＧＳＰＶが求めら
れると、続いてこの値に基づきスピル時パルス数ＣＡＮ
ＧＬ及び余り角θＲＥＭが算出される。ここで、スピル
時パルス数ＣＡＮＧＬとは、図８に示されるように、基
準位置から噴射終了位置ＡＮＧＳＰＶを含むエンジン回
転パルスの１パルス前までのパルス数（本実施例では第
９パルスがこれに該当する。尚、以下のこのパルスをス
ピル時パルスという）をいう。また、余り角θＲＥＭと
は、スピル時パルスの立ち上がり位置からスピル位置Ａ
ＮＧＳＰＥまでのクランクアングルをいう。尚、本実施
例において基準位置とは、回転数センサ３５から出力さ
れるエンジン回転パルスの内、パルサ７の回転に伴い欠
歯形成位置の次に形成された突起（歯）により出力され
るパルスの立ち上がり位置をいうものとする。

【００４８】いま、噴射終了位置ＡＮＧＳＰＶを式で示
すと、スピル時パルス数ＣＡＮＧＬ，余り角θＲＥＭ，
及びエンジン回転パルスの１パルス当たりのクランク角
度（７．５°ＣＡ）を用いて下式で示される。

【００４９】 ＡＮＧＳＰＶ＝７．５×ＣＡＮＧＬ＋θＲＥＭ … 上記の式において、スピル時パルス数ＣＡＮＧＬは、
回転数センサ３５から出力されるエンジン回転パルスよ
り容易にカウントすることができる。しかるに、噴射終
了位置ＡＮＧＳＰＶが図８に示されるようにエンジン回
転パルスの１周期分の途中位置にある場合には、即ち余
り角θＲＥＭがエンジン回転パルスの１パルス分に満た
ない場合には、クランクアングルの値（角度のディメン
ションを有する）である余り角度θＲＥＭを時間換算し
て余り角度時間ＴＳＰＯＮを演算する。そして、スピル
時パルス数ＣＡＮＧＬをカウントした後は、時間管理に
より余り角度時間ＴＳＰＯＮが経過するのを待ち、余り
角度時間ＴＳＰＯＮが経過した時点で電磁スピル弁２３
を開弁することにより最適な燃料噴射量を得ることがで
きる。

【００５０】いま、噴射終了位置ＡＮＧＳＰＶを含むエ
ンジン回転パルスであるスピル時パルスの時間をスピル
時パルス時間ＴＳ７５ａとすると、余り角度時間ＴＳＰ
ＯＮの演算は下式により求めることができる。

【００５１】 ＴＳＰＯＮ：ＴＳ７５ａ＝θＲＥＭ：７．５ ∴ＴＳＰＯＮ＝（θＲＥＭ／７．５）×ＴＳ７５ａ … しかるに、実際のスピル時パルス時間ＴＳ７５ａは、ス
ピル時パルスの次のエンジン回転パルス（図８に示す例
では第１０パルス）が発生した時点でなければ求めるこ
とはできない。従って、余り角度時間ＴＳＰＯＮの演算
処理において必要となるスピル時パルス時間ＴＳ７５ａ
を何らかの方法で予想する必要がある。また、上記の説
明から明白なように、スピル時パルス時間ＴＳ７５ａの
精度が低下すると演算される余り角度時間ＴＳＰＯＮの
精度も低下し、延いては燃料噴射量制御の精度が低下す
る。よって、このスピル時パルス時間ＴＳ７５ａの予測
処理は精度の高い燃料噴射量制御を行う面より重要であ
る。

【００５２】本実施例においては、このスピル時パルス
時間ＴＳ７５ａを予想する手段を二つ有し（第１のスピ
ル時パルス時間予想方法と第２のスピル時パルス時間予
想方法）、この第１または第２のスピル時パルス時間予
想方法を後述するサイクル間回転変動に基づいて適宜切
り換え選択的に用いて処理を行うことを特徴とするもの
である。

【００５３】以下、本実施例において用いられる第１の
スピル時パルス時間予想方法と第２のスピル時パルス時
間予想方法について図７を用いて説明する。

【００５４】第１のスピル時パルス時間予想方法は、前
回サイクルのエンジン回転パルスのパルス時間に基づき
今回サイクルのスピル時パルス時間（ＴＳ７５ａ）を予
想する方法である。具体的には、回転数センサ３５から
出力されるエンジン回転パルスのカウント数であるパル
スカウンタＣＮＩＲＱの所定パルスカウンタ（本実施例
ではＣＮＩＲＱ＝６を用いている）におけるパルス時間
（これをＴＳ６_OLD という）と、今回サイクルにおける
パルスカウンタＣＮＩＲＱ＝６のパルス時間（これをＴ
Ｓ６という）を求め、前回と今回の各パルス時間の比
（これを回転変化量ＴＮＲＡという）を求める。この回
転変化量ＴＮＲＡは下式によりもとめられ、サイクル間
のエンジン回転変動を示す値となる。

【００５５】ＴＮＲＡ＝ＴＳ６／ＴＳ６_OLD … 上式により回転変化量ＴＮＲＡが求められると、この回
転変化量ＴＮＲＡに基づき予想補正係数ＭＤＴ１が演算
される。この予想補正係数ＭＤＴ１は、図９に示す回転
変化量ＴＮＲＡと予想補正係数ＭＤＴ１との１次元マッ
プにより求められるものである。そして、前回サイクル
におけるスピル時パルス時間をＴＳ７５とすると、今回
サイクルのスピル時パルス時間ＴＳ７５ａは下式により
予想することができる。

【００５６】ＴＳ７５ａ＝ＴＳ７５×ＭＤＴ１ … 一方、第２のスピル時パルス時間予想方法は、今回のス
ピル位置直前の単数或いは複数のエンジン回転パルスの
パルス時間から所定の近似法（本実施例ではニュートン
の近似式を用いている）により今回のスピル時パルス時
間ＴＳ７５ａを予想する方法である。

【００５７】具体的には、今回サイクルのスピル時パル
スの直前のＣＮＩＲＱ６〜８の３パルスのパルス時間Ｔ
Ｎ６〜ＴＮ８を求め、このパルス時間ＴＮ６〜ＴＮ８に
基づき下式で示されるニュートンの近似式により今回の
スピル時パルス時間ＴＳ７５ａを予想することができ
る。

【００５８】 ＴＳ７５ａ＝３×ＴＮ８−３×ＴＮ７＋ＴＮ６ … ここで、上記した第１のスピル時パルス時間予想方法に
より演算されるスピル時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₁₎ と第
２のスピル時パルス時間予想方法により演算されるスピ
ル時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₂₎ との精度について考察す
ると、エンジンの回転変化が端的でない安定した運転条
件下においては、回転変動のパターンは複雑であり、こ
のような条件下で今回サイクルのスピル位置直前の単数
或いは複数のエンジン回転パルスのパルス時間からスピ
ル時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₂₎ を求める第２のスピル時
パルス時間予想方法を用いると、正確な近似が行えなく
なり、演算されるスピル時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₂₎ の
精度が低下してしまう。

【００５９】また、このようなエンジンの回転変化が端
的でない安定した運転条件下においては、第２のスピル
時パルス時間予想方法により演算されたスピル時パルス
時間ＴＳ７５ａ₍₂₎ に対して第１のスピル時パルス時間
予想方法により演算されたスピル時パルス時間ＴＳ７５
ａ₍₁₎ の方が精度が高くなる。

【００６０】従って、本実施例ではディーゼルエンジン
２の運転状態を検出し、運転状態が安定した運転条件下
であると判断された場合には第１のスピル時パルス時間
予想方法によりスピル時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₁₎ を演
算し、安定していない運転条件下であると判断された場
合には第２のスピル時パルス時間予想方法によりスピル
時パルス時間ＴＳ７５ａ₍₂₎ を演算するよう、各予想方
法を選択的に切り換えて用いる構成とした。これによ
り、安定した運転条件下及び安定していない運転条件下
であっても精度の高いスピル時パルス時間ＴＳ７５ａを
得ることができ、このスピル時パルス時間ＴＳ７５ａに
基づき演算される余り角度時間ＴＳＰＯＮの精度も向上
し、延いては精度の高い燃料噴射量制御を行うことがで
きる。

【００６１】尚、上記した安定していない運転条件下と
は、例えばトランスミッションのギヤがハイギヤとなっ
ており、かつ車速が極端な低速状態となている運転状態
をいう。このような安定していない運転条件下において
は、所謂しゃくり現象が発生したりまたサージが発生し
ドライバビィリティが悪化してしまう。また、安定した
運転条件下とは、上記のようなハイギヤかつ極低速でな
い運転状態をいう。

【００６２】続いて、上記してきた事項に基づきＥＣＵ
７１が実行する制御処理について説明する。先ず、図５
に示される処理について説明する。図５に示される処理
は前記した予想補正係数ＭＤＴ１及び前回サイクルにお
けるスピル時パルス時間をＴＳ７５を求める処理を示し
ている。

【００６３】図５に示す処理が起動すると、ステップ１
１０において今回の割り込み処理（図５に示す処理はエ
ンジン回転数ＮＥのエンジン回転パルスの立ち上がりで
割り込まれるＮＥ割り込みルーチンである）がパルスカ
ウンタＣＮＩＲＱ＝６によるものか否かを判断する。

【００６４】ステップ１１０で今回の割り込み処理にお
けるパルスカウンタＣＮＩＲＱ＝６であると判断された
場合には、処理はステップ１１４に進み、前記した式
に基づき回転変化量ＴＮＲＡを演算する。ステップ１１
４で回転変化量ＴＮＲＡが演算されると、続くステップ
１１６ではステップ１１４で求められた回転変化量ＴＮ
ＲＡに基づき、図９に示すマップより予想補正係数ＭＤ
Ｔ１が求められる。

【００６５】尚、ステップ１１０で今回の割り込み処理
がパルスカウンタＣＮＩＲＱ＝６ではないと判断された
場合には、前記したステップ１１０〜１１６の処理を行
うことなくステップ１１８に進む構成とされている。

【００６６】また、ステップ１１０においてパルスカウ
ンタＣＮＩＲＱ＝６でステップ１１０〜１１６の処理を
行う構成としたのは、後述する図６に示す噴射量制御処
理の演算時間を考慮にいれたものである。しかるに、ス
テップ１１０〜１１６の処理の起動はパルスカウンタＣ
ＮＩＲＱ＝６に限定されるものではない。

【００６７】ステップ１１８では、今回の割り込み処理
がパルスカウンタＣＮＩＲＱ＝９によるものか否かを判
断する。そして、今回の割り込み処理におけるパルスカ
ウンタＣＮＩＲＱ＝９であると判断された場合には、処
理はステップ１２０に進み、前回サイクルにおけるスピ
ル時パルス時間をＴＳ７５を演算する。尚、ステップ１
１８で今回の割り込み処理がパルスカウンタＣＮＩＲＱ
＝９ではないと判断された場合には、ステップ１２０の
処理を行うことなく本ルーチン処理を終了する構成とさ
れている。

【００６８】続いて、図６を用いて燃料噴射制御処理に
ついて説明する。

【００６９】同図に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ２１０において回転数センサ３５から出力されるエン
ジン回転パルスに基づき求められるエンジン回転数ＮＥ
及びアクセル開度センサ７３から求められるアクセル開
度Ａccp 等に基づき燃料噴射指令値ＱＦｉＮを求める。
続くステップ２１２では、ステップ２１で求められた燃
料噴射指令値ＱＦｉＮに基づき噴射終了位置ＡＮＧＳＰ
Ｖを演算し、この値に基づき前記した式に基づきスピ
ル時パルス数ＣＡＮＧＬ及び余り角θＲＥＭが算出され
る。

【００７０】上記のように余り角θＲＥＭが算出される
と、続くステップ２１６においてディーゼルエンジン２
の現在の運転状態が検出される。本実施例では、運転状
態検出手段として車速センサ７とギヤセンサ７８を用い
ており、車速センサ７７の検出結果により車速を演算す
ると共に、ギヤセンサ７８の出力結果より現在入れられ
ているトランスミッションのギヤが判定される。

【００７１】ステップ２１４で車速及びギヤ判定が行わ
れると、続くステップ２１６では、現在の運転状態がハ
イギヤでかつ低速であるか否かが判断される。具体的に
は、ギヤが５速であり、かつ車速が１０Ｋｍ／ｈである
か否かが判断される。

【００７２】このステップ２１６で否定判断がされ運転
状態は、前記した安定した運転条件下である。よって、
ステップ２１６で否定判断がされた場合には、処理はス
テップ２１８に進み、前記した第１のスピル時パルス時
間予想方法によりスピル時パルス時間ＴＳ７５ａを演算
する。具体的には、図５のステップ１１６で求められる
予想補正係数ＭＤＴ１及びステップ１２０で求められる
前回サイクルにおけるスピル時パルス時間をＴＳ７５を
前記した式に代入して今回サイクルにおけるスピル時
パルス時間ＴＳ７５ａを予想する。

【００７３】一方、ステップ２１６で肯定判断がされ運
転状態は、前記した安定していない運転条件下である。
よって、ステップ２１６で肯定判断がされた場合には、
処理はステップ２２０に進み、前記した第２のスピル時
パルス時間予想方法によりスピル時パルス時間ＴＳ７５
ａを演算する。具体的には、前記した式に基づき今回
サイクルのスピル時パルスの直前のＣＮＩＲＱ６〜８の
３パルスのパルス時間ＴＮ６〜ＴＮ８をニュートンの近
似式により近似して今回のスピル時パルス時間ＴＳ７５
ａを予想する。

【００７４】上記のように、ステップ２１６の処理によ
り、運転状態に応じて第１のスピル時パルス時間予想方
法と第２のスピル時パルス時間予想方法とを切り換えて
スピル時パルス時間ＴＳ７５ａを演算するため、安定し
た運転条件下及び安定していない運転条件下であっても
精度の高いスピル時パルス時間ＴＳ７５ａを選択的に予
想することができる。

【００７５】上記のように第１のスピル時パルス時間予
想方法、または第２のスピル時パルス時間予想方法によ
りスピル時パルス時間ＴＳ７５ａが予想されると、続く
ステップ２２４では前記した式にステップ２１８或い
はステップ２２０で求められたスピル時パルス時間ＴＳ
７５ａが代入されて余り角度時間ＴＳＰＯＮが演算され
る。そして、ＥＣＵ７１はステップ２１２で求められて
いるスピル時パルス数ＣＡＮＧＬ及び余り角度時間ＴＳ
ＰＯＮにより、電磁スピル弁２３の閉弁制御処理を行
う。上記したように、ステップ２１８或いはステップ２
２０で求められたスピル時パルス時間ＴＳ７５ａは精度
の高い値であり、このように精度の高いスピル時パルス
時間ＴＳ７５ａに基づき余り角度時間ＴＳＰＯＮは演算
されるためその精度は高く、よって燃料噴射量制御の精
度を向上させることができる。

【００７６】尚、上記した実施例では、運転状態検出手
段として車速センサ７及びギヤセンサ７８を用いた例を
示したが、運転状態が上記した安定した条件下か、或い
は安定していない条件下かを検出できるものであれば、
他のセンサを用いることも可能である。具体的には、車
両に発生するしゃくり現象を検出できる加速度センサ
や、或いはＡＢＳ(Anti-lock Breaking System) を搭載
した車両では各車輪に設けられている車輪速センサの出
力信号を利用して運転状態を検出することができる。

【００７７】また、上記した実施例では、電磁スピル弁
２３の閉弁制御処理に注目し、この閉弁制御処理に本発
明を適用した例を示したが、本発明を電磁スピル弁２３
の開弁制御処理に適用することも可能である。即ち、電
磁スピル弁２３の開弁時を設定するのに余り時間を用
い、この余り時間を第１或いは第２の予想手段が演算す
るスピル時パルス時間の内、エンジンの運転状態に応じ
精度の高いスピル時パルス時間を選択し、この精度の高
いスピル時パルス時間に基づき余り角度を時間換算する
ことにより、電磁スピル弁２３の開弁タイミングの精度
を向上させ、これにより精度の高い燃料噴射量制御を行
う構成としてもよい。

【００７８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、余り角度時
間の演算精度が向上するため、ディーゼルエンジンの運
転状態に拘わらず燃料噴射量制御の精度を向上させるこ
とができる等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例である過給付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置を説明する概略構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例における燃料噴射ポンプを拡
大して示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例におけるＥＣＵの構成を示す
ブロック図である。

【図５】ＥＣＵにより実行されるＭＤＴ１及びＴＳ４５
を求める処理を示すフローチャートである。

【図６】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理を示
すフローチャートである。

【図７】本実施例における燃料噴射制御処理の基本的な
考え方を説明するための図である。

【図８】スピル時パルス時間及び燃料噴射時間の求め方
を説明するための図である。

【図９】ＭＤＴ１を求める際に用いられるマップを示す
図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ポンプ ２ ディーゼルエンジン ４ 燃料噴射ノズル ６ 燃料フィードポンプ ７ パルサ ８ カムプレート ９ ローラリング １０ カムローラ １２ 燃料加圧用プランジャ ２１ 燃焼室 ２２ スピル通路 ２３ 電磁スピル弁 ２６ タイマ装置 ３５ 回転数センサ ４０ クランク軸 ４１ シリンダ ４２ ピストン ４８ ターボチャージャ ５７ アクセルペダル ５８ スロットルバルブ ７１ ＥＣＵ ７３ アクセル開度センサ ７６ クランク角センサ ７８ ギヤセンサ ８１ ＣＰＵ ８２ ＲＯＭ ８３ ＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの発生する駆動力に
   より燃料を加圧し、該加圧された燃料をスピル弁で燃料
   噴射量を制御しつつディーゼルエンジンに圧送する燃料
   噴射ポンプと、 該ディーゼルエンジンの運転状態に応じ決定される燃料
   噴射量に基づき、燃料噴射終了時期に相当する該スピル
   弁の開閉弁時期を演算するスピル位置演算手段と、 該ディーゼルエンジンの一定クランク角毎にエンジン回
   転パルスを出力するエンジン回転検出手段と、 一定のクランク角毎に該エンジン回転検出手段から出力
   されるエンジン回転パルスに基づき、該エンジン回転パ
   ルスの基準位置からスピル位置までのカウント数と、そ
   の１パルス分に満たない余り角度を演算する余り角度演
   算手段と、 該余り角度演算手段により演算される余り角度を、１パ
   ルス分の所定時間となるスピル時パルス時間に基づいて
   時間換算し、余り角度時間を演算する角度時間換算手段
   と、 該スピル時パルス時間を演算するスピル時パルス時間演
   算手段と、 該余り角度演算手段により演算される基準位置からスピ
   ル位置までのカウント数と、該角度時間換算手段により
   演算される余り角度時間とに基づき決定される時刻タイ
   ミングにより該スピル弁を駆動制御するスピル弁制御手
   段とを具備するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装
   置において、 該スピル時パルス時間演算手段を、 該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、前回サイクルのエンジン回転パルスのパルス時間と、今
   回サイクルのエンジン回転パルスのパルス時間との比と
   して求められる回転変化量に基づき、今回サイクルのス
   ピル時パルス時間を予想する第１のスピル時パルス時間
   予想手段と、 今回のスピル位置直前の単数或いは複数のエンジン回転
   パルスのパルス時間から所定の近似法により今回のスピ
   ル時パルス時間を予想する第２のスピル時パルス時間予
   想手段と、 該運転状態検出手段の検出結果に基づいて、上記第１の
   スピル時パルス時間予想手段と第２のスピル時パルス時
   間予想手段とを切り換える予想手段切り換え手段とによ
   り構成したことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
   噴射量制御装置。