JP3338588B2

JP3338588B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3338588B2
Application number: JP19677895A
Authority: JP
Inventors: 保弘竹内; 岳志高橋
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2015-08-01
Also published as: JPH0942036A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多気筒ディーゼ
ルエンジンに高圧燃料を供給するための燃料噴射ポンプ
を備えた燃料噴射制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジンには各気
筒へ前記高圧燃料を分配供給可能な燃料噴射ポンプが用
いられている。詳しくは、燃料噴射ポンプではプランジ
ャの往復動作に伴い燃料が高圧化され、その高圧燃料が
電磁スピル弁の閉動作（スピル通路の閉鎖）に伴い燃料
噴射ノズルに供給される。そして、同ノズルから各気筒
への燃料噴射が行われる。また、電磁スピル弁の開動作
（スピル通路の開放）に伴い高圧燃料がスピル（溢流）
され、燃料供給が停止される。この燃料供給は一般にプ
ランジャのリフト開始と同時に開始されるため、電磁ス
ピル弁はプランジャのリフト開始前に閉弁（通電）され
ており、所望の燃料量が得られた時点で開弁（通電遮
断）される。

【０００３】上述した燃料噴射動作は、各々の気筒につ
いて電磁スピル弁の一回の開閉動作により行われるのに
対し（通常噴射モードと呼ぶ）、電磁スピル弁の二回の
開閉動作により行われる技術がある（パイロット噴射モ
ードと呼ぶ）。即ち、パイロット噴射モードでは、各気
筒への主噴射に先立ってパイロット噴射（先立ち噴射）
が行われる。かかるパイロット噴射を行うことは、低温
始動性の向上、騒音対策等に対して有効な手法として知
られている。なお、一般には通常噴射モードとパイロッ
ト噴射モードとがエンジン運転条件に応じて切り換えら
れるようになっている。

【０００４】ところが、上記の如く噴射モードの切り換
えを行う場合、燃料噴射量の変化を生じ易く、その噴射
量の変化に伴いエンジントルクが変動する。その結果、
自動車の搭乗者にショック感を与えることになり、ドラ
イバビリティの低下を招くおそれがあった。

【０００５】そこで、特開昭６３−２６８９５３号公報
の「燃料噴射装置の燃料噴射制御方式」では、パイロッ
ト噴射モードから通常噴射モードへの移行時に、パイロ
ット噴射（先立ち噴射）と主噴射との間の休止時間を徐
変させる技術が開示されている。この制御方式では、前
記噴射モードの移行を円滑に行わせ、移行時の燃料量の
変化を防止することができる旨が記述されている（その
他、特開平５−１６０９号公報の「ディーゼルエンジン
の燃料噴射制御装置」にも同様の技術が開示されてい
る）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
記載の従来技術においては以下に示す問題を生ずる。つ
まり、パイロット噴射の直後には燃料圧の脈動を生じ易
く、前記休止時間を短くし過ぎると前記燃料圧の脈動に
よって主噴射時の燃料圧にも脈動が生じてしまう。かか
る場合、燃料噴射が不安定となるという問題を招く（噴
射特性が悪化する）。また、上記公報の技術では、通常
噴射モードとパイロット噴射モードとの切り換えを全気
筒同時に行うため（１つの気筒がパイロット噴射モード
になるとそれに続く気筒も直ちに同じモードになるとい
うこと）、未だ噴射モードの切り換え時におけるショッ
ク感が残ると共に、瞬間的に騒音が発生するという問題
を招く。

【０００７】さらに、燃料噴射の開始及び終了は、燃料
噴射ポンプの電磁スピル弁のオン・オフ（通電制御）に
より実施されるが、その電磁スピル弁の応答性の観点か
らも休止時間の短縮化には限界があり、上記公報の制御
方式を実現するのは困難であった（圧電素子を用いた電
磁スピル弁の場合、応答性は確保できるがコスト高とな
る問題を招く）。

【０００８】この発明は、上記問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、通常噴射モー
ドとパイロット噴射モードとの切り換え時におけるショ
ックを軽減しつつ、その噴射モードの切り換え時に安定
性の高い噴射特性を確保することができるディーゼルエ
ンジンの燃料噴射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】上記目的を達成するため
の発明の概略構成を図１５のクレーム対応図を用いて説
明する。つまり、請求項１に記載の発明は、図１５に示
すように、多気筒ディーゼルエンジンＭ１へ高圧燃料を
供給するための燃料噴射ポンプＭ２と、前記燃料噴射ポ
ンプＭ２による燃料圧力の上昇開始に伴い燃料噴射を一
度に行わせる第１の燃料噴射手段Ｍ３と、前記燃料噴射
ポンプＭ２による燃料圧力の上昇開始に伴い主噴射に先
立ってパイロット噴射を行わせる第２の燃料噴射手段Ｍ
４と、前記第１の燃料噴射手段Ｍ３による通常噴射モー
ドと前記第２の燃料噴射手段Ｍ４によるパイロット噴射
モードとをエンジン運転条件に応じて切り換える噴射モ
ード切換手段Ｍ５とを備えたディーゼルエンジンの燃料
噴射制御装置において、前記噴射モード切換手段Ｍ５
は、前記ディーゼルエンジンＭ１の全気筒をパイロット
噴射モードとする領域と同じく全気筒を通常噴射モード
とする領域との間に、全気筒のうちでどの気筒をパイロ
ット噴射モードとするかを選択するためのモード切換領
域を設定しておき、そのモード切換領域を示す特性デー
タを記憶する記憶手段Ｍ６と、エンジン運転条件に応じ
て前記記憶手段Ｍ６からパイロット噴射モードとすべき
気筒を選択し、当該気筒に対してのみ前記第２の燃料噴
射手段Ｍ４によるパイロット噴射の実行を許可するパイ
ロット噴射許可手段Ｍ７とを備えることを要旨としてい
る。

【００１０】かかる構成によれば、噴射モード切換手段
Ｍ５による噴射モードの切り換えがエンジン運転条件に
応じて選択された特定の気筒のみに対して実施されるた
め、該運転条件の変化に伴う噴射モードの切り換えを気
筒毎に時間的なズレをもって行うことができる。従っ
て、例えば全気筒同時に噴射モードの切り換えが行われ
る従来の装置に比べて、切り換え時のショックが軽減さ
れ、円滑な噴射モードの切り換え動作が実現できる。ま
た、従来技術とは異なりパイロット噴射と主噴射との間
の休止時間を変更することを要件としないので、同休止
時間を短くし過ぎることもなく、安定性の高い噴射特性
が確保される。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記記憶手段Ｍ６のモード切換領域
には、パイロット噴射モードとすべき気筒をエンジン運
転条件に応じて１気筒ずつ増やす又は減らすための複数
に区分された領域が設けられている。かかる場合、エン
ジン運転条件の変化時において通常噴射モード，パイロ
ット噴射モード間の切り換えが１気筒ずつ増減されるこ
とで、噴射モードの切り換え時おけるショックがさらに
軽減され、円滑なる燃料噴射制御に貢献できる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
２に記載の発明において、前記記憶手段Ｍ６のモード切
換領域には、エンジン回転数が大きくなるほどパイロッ
ト噴射モードとすべき気筒数を減らすような特性が与え
られている。かかる場合、エンジン回転数の上昇時又は
下降時において、円滑なる燃料噴射制御が実現される。

【００１３】次に、請求項４に記載した発明の構成を説
明する。なお、本発明は、前記請求項１に記載の発明の
一部を変更したものであるため、前述の図１５を用いて
説明する。請求項１との相違点は噴射モード切換手段Ｍ
５の内容が変更されたのみであり、請求項１と同様の符
号を用いて説明する（なお、ここでは記憶手段Ｍ６，パ
イロット噴射許可手段Ｍ７を要件としていない）。

【００１４】請求項４に記載の発明は、図１５に示すよ
うに、多気筒ディーゼルエンジンＭ１へ高圧燃料を供給
するための燃料噴射ポンプＭ２と、前記燃料噴射ポンプ
Ｍ２による燃料圧力の上昇開始に伴い前記ディーゼルエ
ンジンＭ１の各気筒への燃料噴射を一度に行わせる第１
の燃料噴射手段Ｍ３と、前記燃料噴射ポンプＭ２による
燃料圧力の上昇開始に伴い主噴射に先立ってパイロット
噴射を行わせる第２の燃料噴射手段Ｍ４と、前記第１の
燃料噴射手段Ｍ３が実行される際の通常噴射モードと前
記第２の燃料噴射手段Ｍ４が実行される際のパイロット
噴射モードとをエンジン運転条件に応じて切り換える噴
射モード切換手段Ｍ５とを備えたディーゼルエンジンの
燃料噴射制御装置において、前記噴射モード切換手段Ｍ
５は、噴射モードの切り換えの際に所定時間間隔又は所
定の噴射回数毎にパイロット噴射すべき気筒数を増やす
又は減らすことを要旨としている。

【００１５】かかる構成によれば、パイロット噴射すべ
き気筒数の増減が所定時間間隔又は所定の噴射回数毎に
行われるため、上記請求項１に記載の発明と同様に、例
えば全気筒同時に噴射モードの切り換えが行われる従来
の装置に比べて、切り換え時のショックが軽減され、円
滑な噴射モードの切り換え動作が実現できる。また、安
定性の高い噴射特性が確保される。

【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記噴射モード切換手段Ｍ５は、エ
ンジン回転数が大きくなるほど噴射モードの切り換えの
時間間隔を短くしている。この場合、噴射モード切り換
え時における時間間隔が適切に設定できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、この発明を４気筒ディーゼル
エンジンの燃料噴射制御装置に具体化した第１の実施形
態について、図面を用いて説明する。本実施形態の燃料
噴射装置は、インナカム式の分配型燃料噴射ポンプを用
いて同ポンプからディーゼルエンジンへ燃料を噴射供給
するものであり、燃料噴射量及び燃料噴射時期は電子制
御装置（以下、ＥＣＵという）にて制御されるようにな
っている。なお、本記載では、ディーゼルエンジンの各
気筒を＃１気筒〜＃４気筒とし、便宜上、その燃焼順序
を＃１→＃２→＃３→＃４とする。以下、燃料噴射制御
装置の構成を詳述する。

【００１８】先ず、燃料噴射ポンプ１の構成について図
１を用いて説明する。図１に示すように、燃料噴射ポン
プ１のポンプハウジング２には、エンジンの図示しない
クランク軸に同期して１／２の速度で回転するドライブ
シャフト３が挿通されている。ポンプハウジング２には
ベーン式フィードポンプ４（図１には９０度展開して示
す）が設けられており、同フィードポンプ４はドライブ
シャフト３の回転に伴い燃料を吸い上げて加圧し、図示
しない通路を通してフィードギャラリ５ａに送り出す。

【００１９】ドライブシャフト３の先端（図の右端）に
は、同シャフト３と一体回転する分配ロータ６が接続さ
れており、分配ロータ６はポンプハウジング２に設けら
れたシリンダ７に回転可能に収容されている。また、ポ
ンプハウジング２にはインナカムリング８が取り付けら
れており、分配ロータ６のヘッド部６ａはインナカムリ
ング８内周のカム面８ａに沿って摺動回転する。なお、
同カム面８ａはエンジン気筒数（本実施形態では、４
つ）のカム山を有している。その詳細を図２に示す。図
２において、分配ロータ６のヘッド部６ａには半径方向
に延びる円筒孔９が形成され、同円筒孔９内には一対の
プランジャ１０が摺動可能に配設されている。一対のプ
ランジャ１０間にはポンプ室１１が形成されている。プ
ランジャ１０の外側端部にはシュー１２が配設され、同
シュー１２にはローラ１３が回転自在に保持されてい
る。

【００２０】従って、分配ロータ６の回転に伴いローラ
１３がインナカムリング８のカム面８ａに沿って摺動す
ると、ローラ１３，シュー１２，プランジャ１０が一体
的に分配ロータ６の半径方向に往復動する。そして、プ
ランジャ１０が分配ロータ６の半径方向外側に移動する
際にポンプ室１１に燃料が吸入され、半径方向内側に移
動する際にポンプ室１１から燃料が圧送される。

【００２１】また、分配ロータ６には、前記ポンプ室１
１に連通する吸入ポート１４、分配ポート１５、スピル
ポート１６及びスピル環状溝１６ａが形成されている。
吸入ポート１４はシリンダ７の連通路１７ａを介してフ
ィードギャラリ５ａに連通され、分配ポート１５はシリ
ンダ７の連通路１７ｂを介して噴射通路１８に連通され
ている。また、スピルポート１６はスピル環状溝１６ａ
に通じ、さらにスピル環状溝１６ａはシリンダ７の連通
路１７ｃを介してスピル通路１９に連通されている。噴
射通路１８にはデリバリバルブ２０が配設され、同デリ
バリバルブ２０から燃料噴射ノズル２１に燃料が供給さ
れる。

【００２２】また、スピル通路１９の途中には電磁スピ
ル弁２２が配置されている。電磁スピル弁２２は、スピ
ル通路１９を開閉するための弁体２３と、同弁体２３を
開弁方向（図の上方向）に付勢するスプリング２４と、
励磁により弁体２３を閉弁方向（図の下方向）に移動さ
せるソレノイドコイル２５とを有している。弁体２３の
周囲には、高圧燃料を導入する環状の高圧燃料室３８が
形成されている。つまり、ソレノイドコイル２５の非通
電時には電磁スピル弁２２が開弁状態となり（図示の状
態）、ポンプ室１１から圧送される燃料はスピル通路１
９，高圧燃料室３８を経て燃料室５にスピルされる。ま
た、ソレノイドコイル２５の通電時には電磁スピル弁２
２が閉弁状態となり、ポンプ室１１から燃料室５への燃
料のスピルが停止されると共に、ポンプ室１１から分配
ポート１５を介して燃料噴射ノズル２１へ燃料が送られ
る。

【００２３】さらに、ポンプハウジング２下部には油圧
式タイマ２６（図１では９０度展開して示す）が内蔵さ
れている。同タイマ２６は前記フィードギャラリ５ａの
燃料圧によって作動するものであり、タイマハウジング
２７内に配置されたタイマピストン２８は、スライドピ
ン２９を介して前記したインナカムリング８に連結され
ている。また、タイマハウジング２７において、低圧室
３０にはフィードポンプ４に吸入される燃料が導入さ
れ、高圧室３１にはフィードギャラリ５ａの燃料（フィ
ードポンプ４から吐出される燃料）が導入される。そし
て、低圧室３０側に配設されたタイマスプリング３２の
付勢力と高圧室３１内の燃料圧力とのバランスによりタ
イマピストン２８が図示左右方向に摺動して、インナカ
ムリング８が回転する。

【００２４】タイマ２６の燃料圧力は、タイマ制御弁
（ＴＣＶ）３３にて調整されるようになっている。即
ち、タイマハウジング２７において、低圧室３０と高圧
室３１とは連通路３４にて連通されており、デューティ
比制御によるタイマ制御弁３３の開閉動作により高圧室
３１内の燃料圧力が調整される。そして、タイマ制御弁
３３による高圧室３１内の燃料圧力調整に伴いタイマピ
ストン２８の位置が調整される。そして、インナカムリ
ング８の回転に応じてプランジャ１０のリフトタイミン
グが調整され、燃料噴射時期が制御される。なお、タイ
マ制御弁３３の駆動（オン）時間が長いほど、即ち指令
デューティ比信号が大きいほど、燃料噴射時期は遅角側
に制御され、駆動（オン）時間が短いほど、即ち指令デ
ューティ比信号が小さいほど、燃料噴射時期は進角側に
制御される。

【００２５】一方、ドライブシャフト３には外周面に複
数の突起を有するパルサ３５が取り付けられ、インナカ
ムリング８には前記パルサ３５の外周面に対向する回転
角センサ３６が取り付けられている。パルサ３５の外周
には、９６等分された間隔で凸状の歯が設けられてお
り、その歯の間隔は３．７５°（７．５°ＣＡに相当す
る）となっている。また、パルサ３５の外周には、全気
筒数に相当する４か所に２個分の歯を欠落させた欠歯部
が設けられている。回転角センサ３６は電磁ピックアッ
プコイルからなり、パルサ３５外周の歯の通過を検知
し、所定の回転角度毎に検出信号を出力する。この検出
信号はＥＣＵ４１に入力され、同ＥＣＵ４１内で波形整
形（２値化）される。

【００２６】ＥＣＵ４１は、各種の演算プログラムを実
行するためのＣＰＵ（中央演算装置）４２と、各種演算
プログラムやマップデータを記憶保持するためのメモリ
４３とを有している。また、本装置においては、運転者
によるアクセルペダルの踏み込み操作量を検出するため
のアクセル開度センサ４４やエンジン冷却水の温度を検
出するための水温センサ４５等を備えており、これらセ
ンサの検出信号がＥＣＵ４１に入力される。

【００２７】ＣＰＵ４２は、例えば回転角センサ３６か
らの検出信号に基づいた気筒判別及びエンジン回転数の
演算や、アクセル開度センサ４４からの検出信号に基づ
いたアクセル開度の演算を実施する。また、ＣＰＵ４２
は、これらエンジン運転条件（エンジン回転数やアクセ
ル開度等）に基づき、燃料噴射量を調整するための電磁
スピル弁２２の開閉制御や、燃料噴射時期を調整するた
めのタイマ制御弁３３のデューティ制御を実施する。特
に、本実施形態では、制御対象を電磁スピル弁２２とし
ており、同スピル弁２２の開閉による燃料噴射制御を主
に説明する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ４２により
第１の燃料噴射手段、第２の燃料噴射手段及び噴射モー
ド切り換え手段（パイロット噴射許可手段）が構成され
ており、メモリ４３により記憶手段が構成されている。

【００２８】次に、上記の如く構成された燃料噴射制御
装置について、本実施形態における作用の特徴部分を説
明する。ここで、本実施形態の燃料噴射制御では、２種
類の燃料噴射モードを選択的に切り換えるものであり、
一のモードは、プランジャ１０のリフト開始と共に燃料
噴射を開始して燃料噴射を一度に実施する通常噴射モー
ドである。また、二のモードは、プランジャ１０のリフ
ト開始と共にパイロット噴射（先立ち噴射とも言う）を
行い所定時間後、主噴射を行うパイロット噴射モードで
ある。以下、各噴射モードの概略を説明する。

【００２９】先ず、図４は通常噴射モードでの動作を示
す。同図において、時間ｔ１はＮｅパルス（回転角セン
サ３６による検出信号の２値化信号）の欠歯部に基づき
求められた基準位置（欠歯部直後のパルスの立ち下がり
エッジに対応している）の出力タイミングを示し、時間
ｔ２は電磁スピル弁２２が閉弁されるタイミングを示
す。また、時間ｔ３は、プランジャ１０がリフト開始さ
れるタイミングを示し、時間ｔ４は電磁スピル弁２２が
開弁されるタイミングを示す。

【００３０】かかる場合、圧送開始時期は、プランジャ
１０のリフト開始時期（時間ｔ３）に対応する。また、
圧送終了時期は、電磁スピル弁２２の開弁時期（時間ｔ
４）で決定され、それは基準位置（時間ｔ１）からの角
度θ１（ｄｅｇ）で与えられる。このとき、「θ１」
は、その時のエンジン運転条件（エンジン回転数，アク
セル開度等）に基づき求められるものであり、それによ
り所望の燃料噴射量（ｍｍ³／ｓｔ）が得られる。な
お、噴射圧力及び噴射率は図示の如く変化する。

【００３１】一方、図５はパイロット噴射モードでの動
作を示す。同図において、時間ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３
は、前記図４の時間ｔ１，ｔ２，ｔ３と同じタイミング
である。また、時間ｔ１４は、パイロット噴射の圧送終
了時期（電磁スピル弁２２の開弁時期）、時間ｔ１５は
主噴射の圧送開始時期（電磁スピル弁２２の閉弁時
期）、時間ｔ１６は主噴射の圧送終了時期（電磁スピル
弁２２の開弁時期）を示す。

【００３２】かかる場合、時間ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６
は各々、基準位置（時間ｔ１１）からの角度θ２，θ
３，θ４（ｄｅｇ）で与えられる。このとき、「θ
２」，「θ３」，「θ４」は、その時のエンジン運転条
件（エンジン回転数，アクセル開度等）に基づき求めら
れる角度であり、その時のパイロット噴射及び主噴射に
より所望の燃料噴射量（ｍｍ³／ｓｔ）が得られる。な
お、噴射圧力及び噴射率は図示の如く変化する。

【００３３】また、燃料噴射を通常噴射モードとするか
或いはパイロット噴射モードとするかは、例えば図３の
特性図を用いて選択される。図３は、エンジン回転数と
燃料噴射量とをパラメータとした特性図であり、基本的
には低回転域でパイロット噴射モード（パイロット噴射
有り）となるように設定されている。

【００３４】また、この特性図において、パイロット噴
射の有無を判定する境界域（モード切換領域）には、パ
イロット噴射すべき気筒数を可変設定するための境界線
Ｌ１〜Ｌ４が設定されている。詳しくは、境界線Ｌ１
は、全気筒をパイロット噴射無しとする領域（Ａ０領
域）と、１気筒のみ（例えば、＃１気筒のみ）をパイロ
ット噴射有りとする領域（Ａ１領域）とを区分する境界
線であり、境界線Ｌ２は、１気筒のみをパイロット噴射
有りとする領域（Ａ１領域）と、２気筒（例えば、＃１
＋＃２気筒）をパイロット噴射有りとする領域（Ａ２領
域）とを区分する境界線である。また、境界線Ｌ３は、
２気筒をパイロット噴射有りとする領域（Ａ２領域）
と、３気筒（例えば、＃１＋＃２＋＃３気筒）をパイロ
ット噴射有りとする領域（Ａ３領域）とを区分する境界
線であり、境界線Ｌ４は、３気筒をパイロット噴射有り
とする領域（Ａ３領域）と、全気筒をパイロット噴射有
りとする領域（Ａ４領域）とを区分する境界線である。

【００３５】上記特性図のデータは、ＥＣＵ４１内のメ
モリ４３に予め設定されている。図６は、燃料噴射制御
ルーチンを示すフローチャートであり、同ルーチンは各
気筒の燃料噴射毎（本実施形態では、１８０°ＣＡ毎）
にＣＰＵ４２により実行される。

【００３６】さて、図６のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ４２は、先ずステップ１０１で次の燃料噴射の気
筒番号を判別し、続くステップ１０２でエンジン回転数
やアクセル開度（エンジン負荷）等の各種エンジン運転
条件を読み込む。また、ＣＰＵ４２は、ステップ１０３
で前記図３の特性図を用いて現時点でパイロット噴射を
行うべき気筒を判別する。例えば現時点のエンジン運転
状態が図３の「Ｐ１」であれば、＃１気筒と＃２気筒と
がパイロット噴射を行うべき気筒として設定される。

【００３７】その後、ＣＰＵ４２は、ステップ１０４で
次の噴射気筒がパイロット噴射すべき気筒か否かを判別
する。そして、ステップ１０４が肯定判別されれば、Ｃ
ＰＵ４２はステップ１０５でパイロット噴射モードに応
じた電磁スピル弁２２の駆動信号を演算する。つまり、
エンジン運転条件に応じて電磁スピル弁２２の制御角度
（図５のθ２，θ３，θ４）を演算する。また、ステッ
プ１０４が否定判別されれば、ＣＰＵ４２はステップ１
０６で通常噴射モードに応じた電磁スピル弁２２の駆動
信号を演算する。つまり、エンジン運転条件に応じて電
磁スピル弁２２の制御角度（図４のθ１）を演算する。

【００３８】その後、ＣＰＵ４２は、ステップ１０７で
前記演算された電磁スピル弁２２の駆動信号に基づき当
該スピル弁２２を駆動させ、本ルーチンを終了する。こ
こで、図６のルーチンの動作を図７のタイムチャートを
用いてより具体的に説明する。図７では燃料噴射量を一
定とし、エンジン回転数の変動に伴うパイロット噴射気
筒の変化を示す。なお、図中、Ｌ１〜Ｌ４は前記図３の
特性図に示した境界線に相当する。

【００３９】先ず図７の時間ｔ２１以前では、エンジン
回転数が比較的高いため全気筒がパイロット噴射無しの
気筒（通常噴射モードの気筒）となっている。そして、
時間ｔ２１でエンジン回転数が境界線Ｌ１まで低下する
と、＃１気筒のみがパイロット噴射すべき気筒となり
（パイロット噴射有り）、当該気筒のみ通常噴射モード
からパイロット噴射モードへ切り換えられる。また、エ
ンジン回転数がさらに低下すると、境界線Ｌ２に達する
時間ｔ２２では＃２気筒が、境界線Ｌ３に達する時間ｔ
２３では＃３気筒が、境界線Ｌ４に達する時間ｔ２４で
は＃４気筒が、それぞれパイロット噴射すべき気筒して
追加される。その後、エンジン回転数が上昇すると、時
間ｔ２５で＃４気筒が通常噴射モードに戻り（パイロッ
ト噴射無し）、さらに時間ｔ２６で＃３気筒が通常噴射
モードに戻る。

【００４０】つまり、各時間ｔ２１〜ｔ２６にて区画さ
れる各々の期間では、以下ように噴射制御が行われるこ
とになる。時間ｔ２１以前：全気筒がパイロット噴射無し（通常噴
射モード）。時間ｔ２１〜ｔ２２：＃１気筒のみがパイロット噴射有
り（パイロット噴射モード）。時間ｔ２２〜ｔ２３：＃１，＃２気筒がパイロット噴射
有り。時間ｔ２３〜ｔ２４：＃１，＃２，＃３気筒がパイロッ
ト噴射有り。時間ｔ２４〜ｔ２５：全気筒がパイロット噴射有り。時間ｔ２５〜ｔ２６：＃１，＃２，＃３気筒がパイロッ
ト噴射有り。時間ｔ２６以降：＃１，＃２気筒がパイロット噴射有
り。

【００４１】以上詳述した第１の実施形態によれば、以
下に示す効果を奏する。即ち、通常噴射モードとパイロ
ット噴射モードとをエンジン運転条件に応じて切り換え
る特性図（図３）において、全気筒のうちでどの気筒を
パイロット噴射モードとするかを選択するためのモード
切換領域を設定した。そして、エンジン運転条件に応じ
て前記特性図（図３）からパイロット噴射モードとすべ
き気筒を選択し、当該気筒に対してのみパイロット噴射
の実行を許可するようにした。

【００４２】かかる場合、噴射モードの切り換えがエン
ジン運転条件に応じて選択された特定の気筒のみに対し
て実施されるため、噴射モードの切り換えを気筒毎に時
間的なズレをもって行うことができる。従って、例えば
全気筒同時に噴射モードの切り換えが行われる従来の装
置に比べて、切り換え時のショックを軽減することがで
き、円滑な噴射モードの切り換え動作が実現できる。ま
た、従来公報（特開昭６３−２６８９５３号公報，特開
平５−１６０９号公報）に開示されている如くパイロッ
ト噴射と主噴射との間の休止時間を短くし過ぎることも
ないので、燃料圧の脈動が抑えられ、安定性の高い噴射
特性を確保することができる。その結果、ドライバビリ
ティを向上させることができる。

【００４３】また、本実施形態では、前記特性図（図
３）において、パイロット噴射モードとすべき気筒をエ
ンジン運転条件に応じて１気筒ずつ増やす又は減らすた
めの複数に区分した領域（図３のＡ０〜Ａ４領域）を設
けた。そのため、エンジン運転条件の変化時において通
常噴射モード，パイロット噴射モード間の切り換えが１
気筒ずつ増減されることになり、噴射モードの切り換え
時おけるショックが軽減され、より円滑な燃料噴射制御
を実現することができる。

【００４４】さらに、前記特性図（図３）の噴射モード
切換領域には、エンジン回転数が大きくなるほどパイロ
ット噴射モードとすべき気筒数を減らすような特性を与
えた。従って、エンジン回転数の上昇時又は下降時にお
いて、円滑なる燃料噴射制御を実現することができる。

【００４５】また、従来より開示されている技術と比較
した場合、技術的思想を新規なものとするものの、構成
上の主な相違点は図３の特性図を変更したのみであり、
コストアップやＣＰＵ４２による演算負荷増大を招くこ
となく、上記効果を得ることができる。なお、本実施形
態は、請求項１〜３に記載した発明に相当する。

【００４６】（第２の実施形態）次に、請求項４，５に
記載した発明に相当する第２の実施形態について説明す
る。最初に、第１の実施形態との相違点を簡単に説明す
れば、上記第１の実施形態では、噴射モードの切り換え
特性（図３）により当該切り換え動作を気筒毎に選択的
に行うようにしていたが、本第２の実施形態では、噴射
モードの切り換え動作を所定時間間隔で行うようにして
いる。以下、詳細に説明する。

【００４７】図１０は、本実施形態にて用いる噴射モー
ドの切り換え特性図である。同図には、パイロット噴射
無しの領域（Ｂ１領域）と、パイロット噴射有りの領域
（Ｂ２領域）とを区分するための１本の境界線Ｌ１０が
設定されている。

【００４８】図８，図９は、共にＣＰＵ４２により実施
される制御プログラムを示すフローチャートであり、図
８はパイロット噴射モード設定ルーチン、図９は燃料噴
射制御ルーチンである。なお、図８，図９のルーチン
は、各気筒の燃料噴射毎（１８０°ＣＡ毎）に連続して
実行してもよく、また、図８のルーチンのみ所定時間周
期（例えば４ｍｓ毎）に実行するようにしてもよい。

【００４９】さて、図８のパイロット噴射モード設定ル
ーチンがスタートすると、ＣＰＵ４２は、先ずステップ
２０１でパイロット噴射実行フラグＦが「０」であるか
否かを判別する。ここで、Ｆ＝１はパイロット噴射の実
行を許可する旨を表し、Ｆ＝０はパイロット噴射の実行
を禁止する旨を表す。

【００５０】このとき、Ｆ＝０であれば、ＣＰＵ４２は
ステップ２０２に進み、前述の図１０を用いて現時点の
エンジン運転条件がパイロット噴射の実行領域（図１０
のＢ２領域）にあるか否かを判別する。そして、パイロ
ット噴射の実行領域（Ｂ２領域）であれば、ＣＰＵ４２
はステップ２０２からステップ２０３に進み、パイロッ
ト噴射実行フラグＦに「１」をセットして本ルーチンを
終了する。また、パイロット噴射を実行しない領域（Ｂ
１領域）であれば、ＣＰＵ４２はそのまま本ルーチンを
終了する。

【００５１】一方、前記ステップ２０１でＦ＝１であれ
ば、ＣＰＵ４２はステップ２０４に進み、パイロット噴
射すべき気筒数が「０」であるか否かを判別する。な
お、パイロット噴射すべき気筒数に関しては図９のルー
チンにて後述する。そして、ステップ２０４が肯定判別
されれば（パイロット噴射気筒数＝０）、ＣＰＵ４２は
ステップ２０５でパイロット噴射実行フラグＦを「０」
にクリアして本ルーチンを終了する。また、ステップ２
０４が否定判別されれば、ＣＰＵ４２はそのまま本ルー
チンを終了する。つまり、本実施形態では、パイロット
噴射すべき気筒数が「１」〜「４」の間で変化するが、
当該気筒数が一つでもあれば、パイロット噴射実行フラ
グＦが「１」のまま継続され、一つもなくなればパイロ
ット噴射実行フラグＦが「０」にクリアされるようにな
っている。

【００５２】また、図９に示す燃料噴射制御ルーチンに
おいて、ＣＰＵ４２は、先ずステップ３０１で次の燃料
噴射気筒を判別し、続くステップ３０２で各種のエンジ
ン運転条件（エンジン回転数，エンジン負荷，アクセル
開度等）を入力する。また、ＣＰＵ４２は、ステップ３
０３でパイロット噴射実行フラグＦが「１」であるか否
かを判別する。Ｆ＝０の場合、通常噴射を行うべく、Ｃ
ＰＵ４２はステップ３０３を否定判別してステップ３０
４に進む。ＣＰＵ４２は、ステップ３０４で前述の如く
通常噴射モードでの電磁スピル弁２２の駆動信号を生成
し、続くステップ３１３で電磁スピル弁２２を駆動す
る。

【００５３】一方、Ｆ＝１の場合、パイロット噴射を行
うべく後続のステップ３０５〜３１０を実行する。即
ち、ＣＰＵ４２は、ステップ３０５でパイロット噴射実
行フラグＦの「０」→「１」の切り換え直後であるか否
かを判別し、切り換え直後であればステップ３０６に進
む。ＣＰＵ４２は、ステップ３０６で＃１気筒をパイロ
ット噴射すべき気筒として設定する（勿論、＃１気筒以
外の気筒でもよい）。

【００５４】その後、ＣＰＵ４２は、ステップ３１１で
次の噴射気筒がパイロット噴射すべき気筒か否かを判別
する。そして、ステップ３１１が肯定判別されれば（こ
の場合には、次の噴射気筒が＃１気筒であれば）、ＣＰ
Ｕ４２はステップ３１２でパイロット噴射モードに応じ
た電磁スピル弁２２の駆動信号を演算する。また、ステ
ップ３１１が否定判別されれば、ＣＰＵ４２はステップ
３０４で通常噴射モードに応じた電磁スピル弁２２の駆
動信号を演算する。

【００５５】また、パイロット噴射実行フラグＦのセッ
ト後、２回目以降のルーチン実行時には、前記ステップ
３０５が否定判別され、ＣＰＵ４２はステップ３０７に
進む。ＣＰＵ４２は、ステップ３０７で前回のパイロッ
ト噴射気筒の設定から所定時間Ｔ１が経過したか否かを
判別する。ここで、所定時間Ｔ１は固定値としてもよ
く、また、図１１に示すようにエンジン回転数に応じて
設定される可変値としてもよい。図１１によれば、エン
ジン回転数が大きくなるほど、所定時間Ｔ１が短くなる
ように設定される。

【００５６】そして、前回のパイロット噴射気筒の設定
から所定時間Ｔ１が経過していなければステップ３０７
が否定判別され、ＣＰＵ４２は前述のステップ３１１に
進む。ＣＰＵ４２は、同ステップ３１１の判別結果に基
づいて通常噴射モード或いはパイロット噴射モードのい
ずれかを選択し、以降のステップで該当する噴射モード
に応じた燃料噴射を実施する。

【００５７】また、前回のパイロット噴射気筒の設定か
ら所定時間Ｔ１が経過していればステップ３０７が肯定
判別され、ＣＰＵ４２は、ステップ３０８に進む。ＣＰ
Ｕ４２は、ステップ３０８で前述の切り換え特性図（図
１０）を用いて今現在がパイロット噴射の実行領域にあ
るか否かを判別する。そして、パイロット噴射の実行領
域（図１０のＢ２領域）にあれば、ＣＰＵ４２はステッ
プ３０８を肯定判別してステップ３０９に進み、パイロ
ット噴射すべき気筒を一つだけ増やす。また、パイロッ
ト噴射を実行しない領域（図１０のＢ１領域）にあれ
ば、ＣＰＵ４２はステップ３０８を否定判別してステッ
プ３１０に進み、パイロット噴射すべき気筒を一つだけ
減らす。このパイロット噴射すべき気筒数の設定後、Ｃ
ＰＵ４２は前述のステップ３１１を実行する。

【００５８】要するに、上記ステップ３０５〜３１０で
は、パイロット噴射すべき気筒が最初に＃１気筒に設定
され、その後、所定時間Ｔ１の間隔で増減される。かか
る場合、パイロット噴射すべき気筒数は「０」〜「４」
の間で変化する。なお、ステップ３０９では、気筒数の
上限が「４」に規定されている。また、ステップ３１０
でパイロット噴射すべき気筒数が減算されることによ
り、当該気筒数が「０」になれば、前述の図８のステッ
プ２０４が肯定判別されることになり、パイロット噴射
実行フラグＦが「０」にクリアされる。つまり、それ以
降、パイロット噴射のない通常噴射が実行される。

【００５９】上記図８，図９の処理動作を図１２のタイ
ムチャートを用いてより具体的に説明する。図１２にお
いて、時間ｔ３１以前はエンジン運転条件がパイロット
噴射無しの領域（図１０のＢ１領域）にあり、時間ｔ３
１〜ｔ３２はパイロット噴射有りの領域（図１０のＢ２
領域）にあり、時間ｔ３２以降は再びパイロット噴射無
しの領域（図１０のＢ１領域）にある。かかる場合、時
間ｔ３１では、パイロット噴射実行フラグＦに「１」セ
ットされ（図８のステップ２０３）、＃１気筒がパイロ
ット噴射すべき気筒として設定される（図９のステップ
３０６）。

【００６０】そして、時間ｔ３１〜ｔ３２の期間内にお
いて、所定時間Ｔ１が経過する毎にパイロット噴射すべ
き気筒が一つずつ増やされる（図９のステップ３０７〜
３０９）。また、時間ｔ３２以降においては、所定時間
Ｔ１が経過する毎にパイロット噴射すべき気筒が一つず
つ減らされる（図９のステップ３０７，３０８，３１
０）。パイロット噴射すべき気筒数が「０」となる時間
ｔ３３では、パイロット噴射実行フラグＦが「０」にク
リアされる（図８のステップ２０５）。

【００６１】以上第２の実施形態によれば、噴射モード
の切り換えが所定時間間隔で行われるため、上記第１の
実施形態と同様に、例えば全気筒同時に噴射モードの切
り換えが行われる従来の装置に比べて、切り換え時のシ
ョックを軽減することができ、円滑な噴射モードの切り
換え動作が実現できる。また、安定性の高い噴射特性が
確保でき、ドライバビリティが向上する。

【００６２】また、本実施形態では、エンジン回転数が
大きくなるほど噴射モードの切り換えの時間間隔を短く
した。そのため、噴射モード切り換え時における時間間
隔を適切に設定することができる。

【００６３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、次の様態にて具体化することができる。（１）前記第１の実施形態の変形例として、図３に示す
特性図の他に、急加速時のみに用いる特性図をメモリ４
３内に用意しておいてもよい。つまり、急加速時にはエ
ンジン回転数が急上昇するため、全気筒パイロット噴射
有りの領域（図３のＡ４領域）からパイロット噴射無し
の領域（図３のＡ０領域）まで一気に変化することも考
えられる。そこで、急加速時には、図３のＡ１，Ａ２，
Ａ３領域の間隔を拡げた特性図（例えば、図１３の特性
図）を用いる。つまり、図１３では、図３の境界線Ｌ１
〜Ｌ４がＬ１’〜Ｌ４’に変更され、それによりパイロ
ット噴射すべき気筒数を設定するための領域Ａ１’，Ａ
２’，Ａ３’の間隔が拡げられている。この構成によれ
ば、急加速時にも噴射モードの切り換えタイミングが気
筒毎にずれることになり、噴射モードの切り換えが全気
筒が同時行われるようなことはない。その結果、切り換
え時におけるショックの軽減及びドライバビリティの向
上を図ることができる。なお、急加速時であるか否かの
判定は、例えばエンジン回転数の微分値に基づいて行
い、エンジン回転数の変化が比較的少ない通常の加速時
時には、前記図３の特性をそのまま使用する。

【００６４】（２）前記第２の実施形態では、パイロッ
ト噴射すべき気筒数の切り換えを時間間隔で行ったが、
所定の噴射回数（サイクル数）の間隔で行うように変更
してもよい。具体的には、図９のステップ３０７が「前
回のパイロット噴射噴射気筒の設定から所定サイクルが
経過したか？」という判別に変更される。そして、所定
サイクルが経過した後、前記図１０の特性図に基づいて
パイロット噴射すべき気筒数を増減させる。かかる場合
にも、上記第２の実施形態と同様に通常噴射モードとパ
イロット噴射モードとの切り換え時におけるショックが
軽減でき、ドライバビリティを向上させることができ
る。（３）パイロット噴射の切り換え特性図に図１４に示す
ようなヒステリシスを持たせてもよい。図１４におい
て、境界線Ｌ２０（実線）は、エンジン回転数の下降時
における噴射モードの切り換え線を示し、境界線Ｌ２１
（一点鎖線）は、エンジン回転数の上昇時における噴射
モードの切り換え線を示す。

【００６５】（４）上記実施形態では、本発明を４気筒
ディーゼルエンジンにて具体化したが、他の多気筒ディ
ーゼルエンジンにて具体化することもできる。例えば８
気筒ディーゼルエンジン等、気筒数の多いエンジンで具
体化した場合には、１気筒ずつ噴射モードを切り換えて
いたのでは、その移行期間が最適とされる期間より長く
なってしまうため、２気筒又は４気筒ずつ噴射モードを
切り換えるようにしてもよい。かかる場合、パイロット
噴射すべき気筒数は、「８⇔６⇔４⇔２⇔０」又は「８
⇔４⇔０」のように変化する。

【００６６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、全気筒
のうちでどの気筒についてパイロット噴射モードと通常
噴射モードとの切り換えを行うかを判定した後で、該当
気筒に対してのみ噴射モードの切り換えを行うようにし
たので、噴射モードの切り換え時におけるショックを軽
減しつつ、その噴射モードの切り換え時に安定性の高い
噴射特性を確保することができるという優れた効果を発
揮する。

【００６７】請求項２，３に記載の発明によれば、エン
ジン運転条件（エンジン回転数）に応じて、噴射モード
が切り換えられる気筒数が増減されるので、噴射モード
の切り換え時におけるショックがさらに軽減され、より
円滑な噴射モードの切り換え動作を行うことができる。

【００６８】請求項４，５に記載の発明によれば、噴射
モードの切り換えの際には、所定時間間隔又は所定の噴
射回数毎にパイロット噴射すべき気筒数を増やす又は減
らすようにしたので、前記発明と同様に、噴射モード切
り換え時におけるショックを軽減しつつ、その噴射モー
ドの切り換え時に安定性の高い噴射特性を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インナカム式燃料噴射ポンプを備えたディーゼ
ルエンジンの燃料噴射制御装置の概略を示す構成図。

【図２】インナカム圧送部分の構成を示す斜視図。

【図３】パイロット噴射有りの領域とパイロット噴射無
しの領域とを区分するための特性図。

【図４】通常噴射モードの動作を説明するためのタイム
チャート。

【図５】パイロット噴射モードの動作を説明するための
タイムチャート。

【図６】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。

【図７】図６のルーチンの動作をより具体的に示すタイ
ムチャート。

【図８】第２の実施形態におけるパイロット噴射モード
設定ルーチンを示すフローチャート。

【図９】第２の実施形態における燃料噴射制御ルーチン
を示すフローチャート。

【図１０】第２の実施形態におけるパイロット噴射有り
の領域とパイロット噴射無しの領域とを区分するための
特性図。

【図１１】噴射モードの切り換え間隔としての所定時間
を設定するための線図。

【図１２】図８，図９のルーチンによる動作をより具体
的に示すタイムチャート。

【図１３】別の実施形態におけるパイロット噴射有りの
領域とパイロット噴射無しの領域とを区分するための特
性図。

【図１４】別の実施形態におけるパイロット噴射有りの
領域とパイロット噴射無しの領域とを区分するための特
性図。

【図１５】クレームに対応したブロック図。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、４２…第１の燃料噴射手段，第２
の燃料噴射手段，噴射モード切換手段（パイロット噴射
許可手段）としてのＣＰＵ、４３…記憶手段としてのメ
モリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭59−14967（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/40 F02D 1/04 321 F02M 41/12 330 F02M 41/14 330 F02M 45/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多気筒ディーゼルエンジンへ高圧燃料を供
給するための燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射ポンプによる燃料圧力の上昇開始に伴い燃
料噴射を一度に行わせる第１の燃料噴射手段と、前記燃料噴射ポンプによる燃料圧力の上昇開始に伴い主
噴射に先立ってパイロット噴射を行わせる第２の燃料噴
射手段と、前記第１の燃料噴射手段による通常噴射モードと前記第
２の燃料噴射手段によるパイロット噴射モードとをエン
ジン運転条件に応じて切り換える噴射モード切換手段と
を備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置におい
て、前記噴射モード切換手段は、前記ディーゼルエンジンの全気筒をパイロット噴射モー
ドとする領域と同じく全気筒を通常噴射モードとする領
域との間に、全気筒のうちでどの気筒をパイロット噴射
モードとするかを選択するためのモード切換領域を設定
しておき、そのモード切換領域を示す特性データを記憶
する記憶手段と、エンジン運転条件に応じて前記記憶手段からパイロット
噴射モードとすべき気筒を選択し、当該気筒に対しての
み前記第２の燃料噴射手段によるパイロット噴射の実行
を許可するパイロット噴射許可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制御装置。
【請求項２】前記記憶手段のモード切換領域には、パイ
ロット噴射モードとすべき気筒をエンジン運転条件に応
じて１気筒ずつ増やす又は減らすための複数に区分され
た領域が設けられている請求項１に記載のディーゼルエ
ンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】前記記憶手段のモード切換領域には、エン
ジン回転数が大きくなるほどパイロット噴射モードとす
べき気筒数を減らすような特性が与えられている請求項
１又は２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
置。
【請求項４】多気筒ディーゼルエンジンへ高圧燃料を供
給するための燃料噴射ポンプと、前記燃料噴射ポンプによる燃料圧力の上昇開始に伴い前
記ディーゼルエンジンの各気筒への燃料噴射を一度に行
わせる第１の燃料噴射手段と、前記燃料噴射ポンプによる燃料圧力の上昇開始に伴い主
噴射に先立ってパイロット噴射を行わせる第２の燃料噴
射手段と、前記第１の燃料噴射手段が実行される際の通常噴射モー
ドと前記第２の燃料噴射手段が実行される際のパイロッ
ト噴射モードとをエンジン運転条件に応じて切り換える
噴射モード切換手段とを備えたディーゼルエンジンの燃
料噴射制御装置において、前記噴射モード切換手段は、噴射モードの切り換えの際
に所定時間間隔又は所定の噴射回数毎にパイロット噴射
すべき気筒数を増やす又は減らすことを特徴とするディ
ーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】前記噴射モード切換手段は、エンジン回転
数が大きくなるほど噴射モードの切り換えの時間間隔を
短くする請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。