JP3180387B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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関するものである。
【0002】
【従来の技術】」ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御
に関する従来技術としては、特開平1−290945号
公報に開示されたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
置がある。該デイーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
は、ディーゼルエンジンが所定の安定状態で運転してい
るとき、燃料温度変化に対する燃料噴射ポンプの噴射量
の変化特性を求めるとともに、該変化特性と燃料温度及
び各運転状態とに基づき、該各運転状態における最適な
燃料噴射量を補正算出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】しかしながら、上記の
燃料温度変化が燃料噴射ポンプの噴射量の変化に寄与す
る度合いは小さく、エンジンフリクションや補機類の負
荷等が大きく影響する。このため、燃料温度に対する安
定運転状態の燃料噴射量変化特性に基づいて、各運転状
態における最適な燃料噴射量を補正算出すると、燃料噴
射量の制御精度が確保できないという問題点がある。本
発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、噴射ポンプの対燃料温度特性の個体間差は小さいこ
とから、燃料温度と燃料種類との関係から求まる基本補
正特性に基づいて、基本噴射量を補正することにより各
運転状態における燃料噴射量制御の精度を高め得るディ
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
目的とするものである。
【0005】
【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めの具体的手段として、図1に示すようにエンジン回転
数、アクセル開度等の各種機関情報を入力して、ディー
ゼルエンジン300の運転状態を検出する運転状態検出
手段301と、該運転状態検出手段301の検出結果に
基づいて燃料の基本噴射量を演算する基本噴射量演算手
段302と、前記ディーゼルエンジン300が所定の安
定運転状態にあるときの目標回転数と実際の回転数との
偏差に基づいて回転数補正量を演算する回転数補正量演
算手段303と、前記回転数補正量演算手段303にて
演算された回転数補正量と前記基本噴射量演算手段30
2にて演算された基本噴射量とに基づいて燃料の指令噴
射量を演算する指令噴射量演算手段304と、前記指令
噴射量演算手段304にて演算された指令噴射量の燃料
を噴射制御する燃料噴射制御手段305とを有するディ
ーゼルエンジン300の燃料噴射量制御装置において、
燃料温度を検出する燃料温度検出手段306と、前記回
転数補正量と前記燃料温度検出手段306により検出さ
れた燃料温度との関係から使用燃料の種類を判別する燃
料種類判別手段307と、該燃料種類判別手段307
より判別された使用燃料の種類と前記燃料温度との関係
から前記指令噴射量を補正するための補正係数を求める
補正手段308とを備える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が提供される。
【0006】
【作用】上記ディーゼルエンジン300の燃料噴射量制
御装置の作用は以下の通りである。回転数補正量演算手
段303が、所定の安定運転状態にあるときのディーゼ
ルエンジン300の目標回転数と実際の回転数との偏差
に基づいて演算する回転数補正量と燃料検出手段306
が検出する燃料温度との関係から、燃料種類判別手段3
07が使用燃料の種類を判別する。そして、使用燃料の
種類に応じて選択する補正特性と燃料温度との関係に基
づき補正手段308が、指令噴射量演算手段にて演算さ
れる燃料の指令噴射量を補正する。補正された指令噴射
量を燃料噴射制御手段305が噴射制御する。
【0007】
【実施例】本発明の実施例について図面に従って具体的
に説明する。図2は本発明を適用した燃料噴射ポンプの
断面を示す構成図、図3は図2におけるA−A線拡大断
面図である。燃料噴射ポンプ1は公知のボッシュタイプ
分配型燃料噴射ポンプをベースとする電磁スピル式のも
のである。エンジンのクランク軸に同期してその1/2
の速度で回転する駆動軸2は、ベーン式フィードポンプ
3を回転駆動する。尚、図2中には軸方向から見たベー
ン式フィードポンプ3を併せて記載する。このベーン式
フィードポンプ3は吸入口4から導入して加圧した燃料
を、燃料調圧弁5により所定の圧力に調圧した後、ポン
プハウジング6内に形成した燃料室7へ供給する。
【0008】また、前記駆動軸2はカップリング8を介
してプランジャ9を回転駆動する。該カップリング8は
プランジャ9の回転のみを拘束して一体的に回転駆動
し、プランジャ9の軸方向の往復移動を自在とする。ま
た、プランジャ9にはフェースカム10が一体的に設け
られている。フェースカム10はエンジンの気筒数に対
応する4つのカム山を有し、スプリング11によりカム
ローラ12に押し付けられている。カムローラ12とフ
ェースカム10との摺接により、プランジャ9は1回転
中に気筒数に応じた回数だけ軸方向へ往復動される。
【0009】プランジャ9はハウジング6に固定された
ヘッド13に摺動自在にかつ精密に嵌合されて、該ヘッ
ド13とプランジャ9の端面とでポンプ室14を構成し
ている。燃料室7から吸入孔16を通じ吸入された燃料
は往復移動するプランジャ9により加圧される。ポンプ
室14内で加圧された高圧燃料は、プランジャ9の回転
位置により選択された分配ポート17を経由して各気筒
毎の圧送弁18に送られ、エンジン本体の各気筒の噴射
ノズルに圧送され燃焼室に噴射される。
【0010】また、上記ポンプ室14は高圧通路21を
経由して電磁スピル弁22に連通している。電磁スピル
弁22は高圧通路21と燃料室7に連通する溢流路23
とを開閉するものであり、通電により閉弁する。コイル
24に通電されると、パイロットバルブをなすニードル
弁25がオリフィス26を閉塞し、スプール室27内の
燃料が流失できなくなり、メインバルブをなすスプール
28が弁を閉じる。コイル24の通電を遮断すると、ス
プール室27内の燃料が溢流路23に流出し、スプール
28がリフトされて弁が開かれる。従って、前記プラン
ジャ9の圧縮行程中に電磁スピル弁22への通電を遮断
すると、高圧燃料が溢流路23を経由して燃料室7に逃
がされ圧送弁18へ圧送されなくなり燃料の噴射が停止
される。電磁スピル弁22への通電を遮断するタイミン
グを制御することにより各気筒での燃料噴射量が制御さ
れる。
【0011】フェースカム10と摺接するカムローラ1
2はローラリング31に保持されている。このローラリ
ング31は数10度の角度範囲で回動可能に設けられ、
タイマピストン32によりピン33を介して回動位置を
制御される。ローラリング31の回動位置によりカムロ
ーラ12とフェースカム10との摺動タイミングがず
れ、駆動軸2の回転角位置に対するプランジャ9の往復
運動の位相が変化して燃料噴射時期が変るようになって
いる。これらローラリング31、タイマピストン32等
は燃料噴射時期を制御する油圧タイマ機構をなす。
【0012】タイマピストン32は高圧室34と低圧室
35との差圧及びタイマスプリング36の荷重により位
置が決まる。高圧室34は図示しない絞りを経由してベ
ーン式フィードポンプ3の高圧側、すなわち燃料室7に
連通し、低圧室35はベーン式フィードポンプ3の低圧
側に連通する。そして、高圧室34と低圧室35は電磁
調整弁37を介して連通され、電磁調整弁37の開度に
より高圧室34の圧力が調整されタイマピストン32の
位置が調整される。尚、実際はタイマピストン32は摺
動方向が駆動軸2と直交する方向に設けられているが、
構造を明確に示すため作図上90゜展開して図2の様に
示す。
【0013】駆動軸2の回転を検出しプランジャ9のリ
フトタイミングを検出するため、外周に突起41が設け
られた円盤42が駆動軸2に固定され、円盤42の突起
41を検出する回転角センサ43がローラリング31に
固定されている。図3に示すように、円盤42の突起4
1は90°/16(=5.625°)間隔に並び、円盤4
2の90°毎に突起2つ分の欠落部44を有する。そし
て噴射ポンプ駆動軸2の90°回転即ちエンジンの18
0°クランク角毎に欠落部44を検出して基準角信号と
し、エンジンの11.25°クランク角毎に突起41を
検出して角度信号としている。
【0014】マイクロコンピュータを有する電子制御装
置(ECU)50にはエンジンの運転状態信号を与えるア
クセル位置センサ51、冷却水温センサ52、吸気温セ
ンサ53等からの信号が入力される。また、燃料噴射ポ
ンプ1には、燃料室7の燃料温度を検出する燃料温度セ
ンサ54が設けられ、燃料温度を検出して電子制御装置
50へ入力する。
【0015】電子制御装置50ではこれらの運転状態信
号及び回転角センサ43からの信号等の機関情報に基い
て噴射時期及び噴射量を算出する。噴射量は燃料温度セ
ンサ54及び回転角センサ43からの検出信号に従って
補正される。そして、演算された噴射時期を実現すべく
電磁調整弁37の開度が制御され、演算され補正された
噴射量を実現すべく電磁スピル弁22の開閉タイミング
が制御される。
【0016】以上の機械的構成に基き燃料噴射量の補正
処理について説明する。燃料噴射量に影響を及ぼす高圧
燃料の漏れの主なものは、ポンプ室14の高圧燃料がプ
ランジャ9とヘッド13との摺接部を通って燃料室7に
漏れるものと、スプール室27の高圧燃料がスプール2
8とスピル弁22本体との摺接部を通って溢流路23に
漏れるものである。これらの漏れによりプランジャ9の
リフト量だけの燃料が圧送弁18に圧送されなくなり、
実際の燃料噴射量が減少する。この減量分を予かじめ想
定し、指令する噴射量を補正する。
【0017】図4は電子制御装置50内のマイクロコン
ピュータでの実際の噴射量制御処理を示すフローチャー
トである。処理が開始されると、ステップ101では、
アクセル位置センサ51、冷却水温センサ52、吸気温
センサ53等が検出するディーゼルエンジンの運転状態
信号が読込まれ、回転角センサ43からの基準角信号の
発生間隔からエンジンの回転数が計算される。また、燃
料温度センサ54からの燃料温度及び図5のフローチャ
ートで求められるアイドル回転数制御の補正量が読込ま
れる。ステップ102では、上記のエンジン状態及び負
荷の情報からその運転状態に適した指令噴射量を与える
基本噴射量Q0が算出される。
【0018】ステップ103では、高圧燃料の漏れによ
る実際の噴射量の減少分を補正するための補正係数
1,K2が演算される。補正係数K1は燃料温度による
粘度変化に対応した漏れの変化を補正する係数であり、
図6に示すように燃料温度センサ54で検出される燃料
温度が高い程大きな値が与えられる。補正係数K1は使
用燃料の種類の相違による漏れの変化を補正するアイド
ル回転数制御の補正量と、燃料温度との関係から求めら
れる。補正係数K2はエンジンの回転数が低い場合に漏
れが増加することを補正する係数であり、図7に示すよ
うに回転数が低い程大きな値が与えられる。
【0019】図6及び図8に示すように、前記補正係数
1はアイドル回転数の補正量が大きい程大きな値が与
えられる。これは冷寒地である程、3号軽油、あるいは
特3号軽油といった粘度の低いディーゼル燃料が使用さ
れることに対応している。使用されるディーゼル燃料の
種類を所定の温度でのアイドル回転数補正量から想定
し、その粘度に対応した漏れの補正を行う。
【0020】ここで、アイドル回転数の補正量からの燃
料種類の判別であるが、所定の機関温度でアイドル安定
条件を満たす状態で、図8に示すように燃料温度が50
℃の場合の補正量が所定値範囲(例えば−30rpm〜
+50rpm)であれば、A領域に入る2号軽油と判断
し、+50rpmをより大きければC領域に入る3号軽
油、特3号軽油と判断し、−30rpmを下回ればB領
域に入る1号軽油と判断する。そして、この判断結果に
応じて図6に示す特性曲線(A′),(C′),(B′)の何
れかを選択し補正係数K1を求める。尚、本実施例では
補正係数K1をアイドル回転数補正量に対してステップ
的に変化させているが、勿論連続的に変化させることも
可能である。
【0021】上述のようにステップ103で2つの補正
係数K1, K2が算出されるとステップ104に進む。ス
テップ104では、2つの補正係数K1,K2を掛け合わ
せ、総合補正係数K=K1・K2を算出する。次に、ステ
ップ105では、基本噴射量QOを総合補正係数Kで補
正し、指令噴射量QFIN=QO・Kを算出する。そして、
図示しない割込処理により、ステップ105で補正され
算出された指令噴射量QFINに対応するスピル角でもっ
て電磁スピル弁22への通電が遮断され、燃料噴射が終
了する。
【0022】図4のフローチャートは、電子制御装置5
0内のマイクロコンピュータでの実際のアイドル回転数
制御処理を示すフローチャートである。処理が開始され
ると、ステップ201では、アクセル位置センサ51、
冷却水温センサ52、吸気温センサ53等が検出するデ
ィーゼルエンジンの運転状態信号が読込まれ、回転角セ
ンサ43からの基準角信号の発生間隔からエンジンの回
転数が計算される。また、図示しない車速センサから車
速が入力される。ステップ202では、アイドル安定状
態か否かの判定を行い、安定状態であれば所定の演算処
理プログラムに従いステップ203で目標アイドル回転
数を算出し、ステップ204で目標回転数と実際の回転
数との偏差を算出し、さらにステップ205へ進んで回
転数補正量(噴射量)を算出する。そして、算出された回
転数補正量は前記したように噴射量制御処理の情報とし
て用いられる。
【0023】上記したように本実施例装置は、先ずアイ
ドル回転数制御において目標アイドル回転数と実際の回
転数との偏差を算出し、この偏差に基づいて高圧燃料の
漏れによる実際の噴射量の減少分を補正するため、アイ
ドル回転数補正量を算出する。このアイドル回転数補正
量に対する燃料温度の影響の寄与度は小さいため、燃料
温度との関係からは使用燃料の種類の判別を行うに止
め、この判別結果に基づいて前記実際の噴射量の減少分
を補正する補正係数K1を求めるため予め設定された特
性を選択するとともに、燃料温度に応じて補正係数K1
を求める。そして、エンジン回転数に応じて高圧燃料の
漏れを補正するために求めた補正係数K2と、前記補正
係数K1とにより基本噴射量QOを補正して指令噴射量Q
FINを算出する。従って、アイドル回転数補正量と燃料
温度との関係から単純に全運転領域に対する補正係数を
求める場合に比べて、燃料噴射量制御の精度が高まる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は上記の構成
を有し、使用燃料の種類別にディーゼルエンジンの安定
運転状態時における、漏れによる噴射量の変化を補正す
るための特性を設定し、燃料種類の判別結果に基づいて
前記特性を選択するとともに、燃料温度に応じて燃料噴
射量の補正をするから、燃料温度のみに応じて補正する
場合に比し、全運転領域に対する精度の高い燃料噴射量
制御を行うことができる効果がある。また、回転数補正
量演算手段にて演算された回転数補正量と燃料温度検出
手段により検出された燃料温度との関係から使用燃料の
種類を判別し、その判別された使用燃料の種類と燃料温
度との関係から指令噴射量を補正するための補正係数を
求めるので、ディーゼルエンジンが稼働している最中の
燃料温度、すなわち今、現在の燃料温度に基づいて補正
係数を求めることができる。したがって、短時間で適切
な補正係数を求めることが可能となるので、迅速、か
つ、的確に指令噴射量を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】クレーム対応図である。
【図2】本発明が適用される燃料噴射ポンプの断面を示
す構成図である。
【図3】図2におけるA−A線拡大断面図である。
【図4】噴射量制御処理を示すフローチャートである。
【図5】アイドル回転数制御処理を示すフローチャート
である。
【図6】燃料温度に対する補正係数を示す特性図であ
る。
【図7】回転数に対する補正係数を示す特性図である。
【図8】各種燃料の動粘特性と温度との関係を示す特性
図である。
【符号の説明】
1...燃料噴射ポンプ、 2...駆動軸、 7...燃料
室、9...プランジャ、22...電磁スピル弁、 2
3...溢流路、43...回転角センサ、 50...電子制
御装置(ECU)、 54...燃料温度センサ、 30
0...ディーゼルエンジン、 301...運転状態検出手
段、 302...基本噴射量演算手段、 303...回転
数補正量演算手段、 304...指令噴射量演算手段、
305...燃料噴射制御手段、 306...燃料温度検
出手段、 307...燃料種類判別手段、308...補正
手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−290945(JP,A) 特開 昭61−175746(JP,A) 特開 平1−177438(JP,A) 特開 平2−5744(JP,A) 特開 平4−353241(JP,A) 特開 平3−160132(JP,A) 特開 平2−294536(JP,A) 実開 平3−63741(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン回転数、アクセル開度等の各種
    機関情報を入力して、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、該運転状態検出手段の検
    出結果に基づいて燃料の基本噴射量を演算する基本噴射
    量演算手段と、前記ディーゼルエンジンが所定の安定運
    転状態にあるときの目標回転数と実際の回転数との偏差
    に基づいて回転数補正量を演算する回転数補正量演算手
    段と、前記回転数補正量演算手段にて演算された回転数
    補正量と前記基本噴射量演算手段にて演算された基本噴
    射量とに基づいて燃料の指令噴射量を演算する指令噴射
    量演算手段と、前記指令噴射量演算手段にて演算された
    指令噴射量の燃料を噴射制御する燃料噴射制御手段とを
    有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、 燃料温度を検出する燃料温度検出手段と、前記回転数補
    正量と前記燃料温度検出手段により検出された燃料温度
    との関係から使用燃料の種類を判別する燃料種類判別手
    段と、該燃料種類判別手段により判別された使用燃料の
    種類と前記燃料温度との関係から前記指令噴射量を補正
    するための補正係数を求める補正手段とを備えることを
    特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
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