JP3573172B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに採用されるディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からディーゼルエンジンには、電子制御式の分配型燃料噴射ポンプが用いられており、このような燃料噴射ポンプの噴射時期制御装置としては、例えば、特開平２−３０５３３６号公報や、ＳＡＥ９３０３２７号等が知られている。
【０００３】
これらの燃料噴射時期制御装置では、燃料噴射量を噴射量制御電磁弁で制御する一方、噴射時期は、タイマピストンの高圧室の圧力を調整する噴射時期制御電磁弁をデューティ制御により調整しており、タイマピストンの位置によってプランジャを駆動するカムの位相を制御して、燃料の圧送開始時期（噴射時期）を決定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の制御装置において、タイマピストンは、一端にかかるポンプ内圧と、他端にかかる大気圧との連通を電磁弁で構成された噴射時期制御電磁弁によって制御する構成となっており、比較的低圧の油圧によってタイマピストン位置を制御するため、噴射時期制御の応答性には大幅な制約を受けていた。また、燃料噴射ポンプの内圧は、エンジンの回転数に同期したベーンポンプ等で構成されたフィードポンプによって発生されるため、エンジン回転数に依存しており、特に、低回転域では発生圧力が低くなり、タイマピストンの時定数が数秒になる場合がある。このような低圧時に過渡的な運転領域に入ると、目標噴射時期に対して実噴射時期が一致せず、動力性能及び排気性能を悪化させていた。
【０００５】
すなわち、目標噴射時期は、排気性能と動力性能の両立が図れるように設定されたものであり、目標噴射時期に対して実噴射時期が遅れた場合には、排気性能のうち、特にスモーク、ＰＭが悪化し、さらに、同一の噴射量での発生トルクも低下するため、アクセル開度が増大してスモーク及びＰＭの悪化を助長するのに加えて、ＮＯｘもほとんど低下しないばかりか、燃費及び運転性を悪化させるという問題があり、一方、実噴射時期が目標噴射時期よりも進んだ場合（過度の進角でない場合）には、ＮＯｘが大幅に増加し、さらに、スモーク及びＰＭも増加するという問題があって、タイマピストンのみでは応答性の高い燃料噴射時期制御が行えない場合がある。
【０００６】
また、燃料噴射量制御電磁弁によって、噴射時期（閉弁時期）と噴射量（閉弁期間）を制御する構成も可能ではあるが、この場合には、等速度カム（カムのどの角度位置でも送油率が一定となるカム）を用いる必要があるが、要求される噴射圧力が１０００ｂａｒ以上となる直接噴射式ディーゼルエンジンの場合では、カムリフトを高くする（例えば、８ｍｍ）必要があるが、一般的な分配型燃料噴射ポンプでは構造上カムリフトは約４ｍｍ程度に規制されるため、等速度カムで要求される圧力を得ることは不可能であった。
【０００７】
一方、直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられる非等速度カムを用いた場合で、上記のように燃料噴射量制御電磁弁のみで噴射時時期と噴射量を制御する場合では、各カム毎に送油率が異なるため、電磁弁閉弁時期（噴射開始時期）毎に、噴射量に対応した電磁弁閉弁期間をコントローラ内のＲＯＭ等の記憶手段へ格納する必要があり、この場合のデータ量は、例えば、噴射時期の制御幅を２０°ＣＡとした場合、１６×１６×２０Ｂｙｔｅ＝５．１２Ｋｂｙｔｅとなり、制御用ロジックや各種制御定数に加えて、このような大容量の電磁弁閉弁期間データをＲＯＭへ格納するためには記憶容量が増大するだけでなく、各噴射時期ごとに電磁弁閉弁期間を演算しなければならず、非常に高速度の演算処理手段が必要となって、製造コストが増大するという問題があり、さらに、噴射時期と噴射量等の各々のデータを適合させるマッチング工数も過大となって、実現するのは難しいという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、タイマピストンのみによる噴射時期制御では達成できなかった噴射時期制御の応答性を燃料噴射量制御電磁弁を制御することで向上させながらも、制御に必要なデータ量を低減して記憶手段の小容量化を推進することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと同期的に駆動されるフィードポンプと、同じくエンジンと同期的に駆動されるとともに、噴射時期を設定するカムに係合して燃料を加圧するプランジャと、一端に前記フィードポンプからの加圧燃料を導くとともに、両端にかかる燃料の差圧に応じてカムの位相を設定するタイマピストンと、前記タイマピストンの両端にかかる差圧を調整して燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御電磁弁と、エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段と、
前記検出した運転条件に応じて目標燃料噴射時期を演算するとともに、前記燃料噴射時期制御電磁弁を制御する第１の噴射時期制御手段と、閉弁期間に応じて前記プランジャから噴射ノズルに圧送供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御電磁弁と、前記運転条件に応じて燃料噴射量制御電磁弁の閉弁期間を制御する燃料噴射量制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段と、前記エンジンと同期的に駆動される円板部材と、この円板部材に突設される基準の凸部と、前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差の基準値に相当する所定の間隔で前記円板部材の円周方向に配設された第２の凸部と、前記カムの位相に応動するとともに、これら凸部の通過に応じて前記基準の凸部に対応する基準トリガ信号と前記第２の凸部に対応する第２のトリガ信号とを発生するトリガ信号発生手段と、前記検知した偏差が予め設定した基準値を越えた場合には前記トリガ信号のうち前記偏差が縮小するように前記基準トリガ信号に代わって第２のトリガ信号を選択する手段と、前記検出した運転条件に応じて設定された閉弁期間に関するマップを、前記トリガ信号の数に対応した数だけ備え、前記選択されたトリガ信号に対応したマップのデータに基づいて前記燃料噴射量制御電磁弁を制御する第２の噴射時期制御手段と、前記第２のトリガ信号が選択された場合に、このトリガ信号に対応する前記基準値に基づいて前記偏差を前記基準値分少なくするよう補正する手段と、この補正された偏差に基づいて、この偏差が解消されるように前記燃料噴射時期制御電磁弁を制御する手段と、を備える。
【００１０】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段は、噴射ノズルに設けたセンサから噴射開始時期を検出し、この噴射開始時期を実際の噴射時期として前記偏差を求める
【００１１】
また、第３の発明は、前記第１の発明において、前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段は、燃料噴射時期制御電磁弁とタイマピストンの制御状態に基づいて実噴射時期の予測値を演算し、前記目標噴射時期とこの予測値の差を偏差とする。
【００１４】
【作用】
したがって、第１の発明は、第１の噴射時期制御手段は、運転条件に応じて演算された目標燃料噴射時期に応じて燃料噴射時期制御電磁弁がタイマピストンの両端の差圧を調整し、この差圧に応動するタイマピストンがカムの位相を変更することで、プランジャからの燃料噴射時期を設定し、燃料噴射量制御手段は運転条件に応じて燃料噴射量制御電磁弁の閉弁期間を制御することで、プランジャから噴射ノズルに供給される燃料噴射量を設定する。
【００１５】
ここで、第２の噴射時期制御手段は、エンジンと同期的に駆動されるとともに、複数のトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段から、エンジンの運転条件に応じて複数のトリガ信号のうちの一つを選択して、この選択したトリガ信号に対応するマップに基づいて燃料噴射量制御電磁弁を閉弁駆動し、第１の噴射時期制御手段はタイマピストンを、エンジンと同期的に駆動されるフィードポンプからの加圧燃料によって駆動するため、エンジンの低回転域ではタイマピストンに加わる圧力が低下して制御の応答性も低下するが、第２の噴射時期制御手段は、エンジンと同期的に駆動されたトリガ信号発生手段から選択したトリガ信号に応じた噴射時期を、燃料噴射量制御電磁弁の閉弁駆動により段階的に変更することができ、エンジンの低回転域や過渡時においてもタイマピストンの応答遅れを迅速に補正して、正確な噴射時期を確保することができる。
【００１７】
また、第３の発明は、目標噴射時期と実際の噴射時期の差を予測するので、実際の噴射時期が得られない場合でも迅速に噴射時期の補正を行うことができ、噴射時期制御の応答性をさらに向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
まず、図１において、２０はディーゼルエンジンの各気筒へ直接的に燃料を圧送する分配型の燃料噴射ポンプであり、前記従来例等により公知のものであり、この燃料噴射ポンプ２０は、図２に示すコントローラ４０によって制御される。
【００２２】
燃料噴射ポンプ２０は、エンジンの回転数の１／２の回転数で同期的に駆動されるシャフト５を介してフィードポンプ５０とプランジャケース６が一体となって回転する。
【００２３】
フィードポンプ５０は、後述するプランジャ室８Ａとタイマピストン１へ加圧燃料を供給する。
【００２４】
プランジャケース６の内部には軸方向へ変位可能なプランジャ８が収装される一方、外周にはカムディスク４と係合するローラ７を設けており、カムディスク４にはエンジンの気筒数に等しい凸部が内周に向けて突設され、例えば、４気筒エンジンでは円周方向に９０°間隔で凸部が配設され、ローラ７がカムディスク４の凸部を乗り越える度にプランジャ８が軸方向へ変位して燃料の圧送を行うものである。なお、カムディスク４は説明の都合上９０°だけ方向を回転させた状態で図示した。
【００２５】
また、プランジャ８の軸芯にはプランジャ室８Ａと連通する連通路１０が形成され、この連通路１０から径方向に分岐した分配ポートは各気筒に対応して形成され、分配ポートから圧送された燃料は、デリバリバルブ１１を介して噴射ノズル１２へ圧送され、加圧された燃料は噴射ノズル１２の図示しないニードルを押し上げて各気筒の燃焼室（図示せず）にそれぞれ噴射されるもので、各気筒への燃料の噴射は、燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁期間中にプランジャ８がプランジャ室８Ａを縮小する方向へ駆動されることで行われる。
【００２６】
一方、カムディスク４は外周から突設したピン３を介して軸方向に変位可能なタイマピストン１に連結しており、タイマピストン１の位置に応じてカムディスク４とローラ７の位相が変更され、この位相に応じて燃料噴射時期が変更される。
【００２７】
タイマピストン１は両端に形成した高圧室１Ｈと低圧室１Ｌの差圧に応じて軸方向の位置が決定され、この差圧は燃料噴射時期制御電磁弁２によって高圧室１Ｈへ供給されるフィードポンプ５０からの加圧燃料を制御することで行われ、ここで、タイマピストン１、燃料噴射時期制御電磁弁２が第１の噴射時期制御手段を構成する。
【００２８】
上記、燃料噴射時期制御電磁弁２及び燃料噴射量制御電磁弁９は、図２に示すように、マイクロプロセッサ等を主体に構成されたコントローラ４０によって駆動されるもので、コントローラ４０は、エンジンの運転条件を検出するため、アクセル開度センサ４１からのアクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転数センサ４２からのエンジン回転数Ｎｅ、水温センサ４３からの機関冷却水温Ｔｗ、噴射ノズル１２の図示しないニードルのリフト状態、すなわち、噴射ノズル１２の開弁時期を検出するリフトセンサ４４のリフト信号をそれぞれ入力するのに加えて、後述する電磁ピックアップ１５から入力された信号に基づいて燃料噴射時期制御電磁弁２と燃料噴射量制御電磁弁９の制御を行う。なお、リフトセンサ４４は、本願出願人が提案した上記特願平７−４８１８５号と同様に構成される。
【００２９】
ここで、電磁ピックアップ１５はカムディスク４に固設されて、図１に示すように、シャフト５と一体となって回転する角度板１３と閉弁指令信号板１４の外周に突設された歯の近接をそれぞれ検出するものである。
【００３０】
角度板１３は円周方向に等間隔で歯を形成しており、電磁ピックアップ１５は、シャフト５の回転角に応じたパルスを出力し、コントローラ４０はこの回転角からシャフト５の回転数を演算する。なお、電磁ピックアップ１５は、図示はしないが、角度板１３と閉弁指令信号板１４の歯に応じてそれぞれ信号を発生する複数の電磁ピックアップから構成される。
【００３１】
一方、噴射時期指令手段としての閉弁指令信号板１４は、燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁時期（噴射開始時期）のトリガ信号を発生するため、図３に示すように、エンジンの気筒数に応じて１群の歯１７を設けており、例えば、４気筒エンジンの場合では、９０°間隔で１群の歯１７が配設され、この１群の歯１７は、例えば、閉弁指令信号板１４の回転方向に対して、最も遅角側の歯１７ａと最も進角側の歯１７ｃの間に中立位置の歯１７ｂの３つの歯から構成され、これら歯１７ａ〜１７ｃは所定の回転角度差に設定される。
【００３２】
電磁ピックアップ１５はこれら歯１７ａ〜１７ｃの通過に応じてトリガ信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を検出し、閉弁指令信号板１４の回転によってトリガ信号Ｔ３、Ｔ２、Ｔ１の順で送出する。なお、電磁ピックアップ１５をカムディスク４に固設することで、タイマピストン１で設定されたカムディスク４の位相と、トリガ信号Ｔ１〜Ｔ３の位相のずれを防いでいる。
【００３３】
コントローラ４０は、通常の運転状態では１群の歯１７のうち、最も遅角側の歯１７ａに応じた電磁ピックアップ１５からの信号を、燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁時期のトリガ信号として設定するが、後述する制御内容のように、１群の歯１７のうちの任意の歯に応じた信号をトリガ信号として、燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁時期を設定することができる。
【００３４】
図４はコントローラ４０で行われる制御の一例を示すフローチャートで、以下、このフローチャートを参照しながら制御の内容を詳述する。
【００３５】
まず、ステップＳ１〜Ｓ３では、エンジンの運転条件を検出するため、上記エンジン回転数センサ４２、アクセル開度センサ４１及び水温センサ４３から、それぞれエンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ａｃｃ及び水温Ｔｗを読み込む。
【００３６】
ステップＳ４では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃに基づいて、図５に示すマップから要求噴射量（目標噴射量）Ｑｆを読み込む。このマップは、アクセル開度Ａｃｃをパラメータとして予め設定したもので、コントローラ４０の図示しない記憶手段、例えば、ＲＯＭ等に格納される。
【００３７】
次に、ステップＳ５では、上記ステップＳ４で求めた要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅに基づいて、図６に示すマップから要求噴射時期（目標噴射時期）Ｔ＿ＩＴを求める。このマップは、エンジン回転数Ｎｅと要求噴射量Ｑｆに応じて要求噴射時期Ｔ＿ＩＴを予め設定したもので、上記マップと同様にコントローラ４０の図示しない記憶手段、例えば、ＲＯＭ等に格納される。
【００３８】
ステップＳ６では、噴射ノズル１２に設けたリフトセンサ４４からのリフト信号を検出して、図示しないニードルの開弁時期（噴射開始時期）を、実噴射時期Ｓ＿ＩＴとして読み込む。
【００３９】
ステップＳ７では、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差と所定値Ｋ１との比較を行って、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ＞Ｋ１であればステップＳ１０へ進む一方、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ≦Ｋ１の場合には、ステップＳ８へ進む。
【００４０】
ここで、所定値Ｋ１は、閉弁指令信号板１４の１群の歯１７のうち、最も遅角側の歯１７ａと１歯進角側の歯１７ｂの回転角度差に相当する値で、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ≦Ｋ１となる要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差がＫ１以下となるステップＳ８では、燃料噴射量制御電磁弁９を閉弁するトリガ信号として、電磁ピックアップ１５からのトリガ信号Ｔ１を設定する。
【００４１】
一方、ステップＳ１０へ進んだ場合には、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差と所定値Ｋ２との比較を行って、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ＞Ｋ２であればステップＳ１３へ進む一方、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ≦Ｋ１の場合には、ステップＳ１１へ進む。
【００４２】
ここで、所定値Ｋ２は、閉弁指令信号板１４の１群の歯１７のうち、最も遅角側の歯１７ａと最も進角側の歯１７ｃの回転角度差に相当する値で、Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ≦Ｋ１となる要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差がＫ２以下となるステップＳ１１では、燃料噴射量制御電磁弁９を閉弁するトリガ信号として、１群の歯１７のうち、最も遅角側の歯１７ａより１歯進角側の歯１７ｂに対応した電磁ピックアップ１５からのトリガ信号Ｔ２を設定する。
【００４３】
一方、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差がＫ２より大きい場合のステップＳ１３では、燃料噴射量制御電磁弁９を閉弁するトリガ信号として、１群の歯１７のうち、最も進角側の歯１７ｃに対応した電磁ピックアップ１５からのトリガ信号Ｔ３を設定する。
【００４４】
こうして、ステップＳ８、１１、１３では、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差に応じて、１群の歯１７ａ〜１７ｃからのトリガ信号Ｔ３〜Ｔ１がそれぞれ燃料噴射量制御電磁弁９を閉弁するトリガとして設定される。
【００４５】
ここで、ステップＳ８で、トリガ信号Ｔ１を設定した場合には、ステップＳ９で要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差ΔＩＴが、
ΔＩＴ＝Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ …（１）
より演算される。
【００４６】
ステップＳ１１へ進んで、トリガ信号Ｔ２を設定した場合には、ステップＳ１２で要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差ΔＩＴが、
ΔＩＴ＝Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ−Ｋ１ …（２）
より演算される。
【００４７】
また、ステップＳ１３へ進んで、最も進角側のトリガ信号Ｔ３を設定した場合には、ステップＳ１４で要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差ΔＩＴが、
ΔＩＴ＝Ｔ＿ＩＴ−Ｓ＿ＩＴ−Ｋ２ …（３）
より演算される。
【００４８】
上記ステップＳ９、１２、１４でそれぞれ要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差ΔＩＴを演算した後に、ステップＳ１５へ進んで、燃料噴射時期制御電磁弁２の制御が行われる。
【００４９】
ステップＳ１５では、周知のＰＩＤ制御により、実噴射時期Ｓ＿ＩＴが要求噴射時期Ｔ＿ＩＴに一致するように燃料噴射時期制御電磁弁２のデューティ比を演算するとともに、このデューティ比に応じて燃料噴射時期制御電磁弁２を駆動する。
【００５０】
次に、ステップＳ１６では、上記ステップＳ８、１１、１３で設定された燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁時期を指令するトリガ信号Ｔ１〜Ｔ３に応じて、それぞれ設定された図７に示すような３つの閉弁期間マップから、上記ステップＳ４で演算した要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅに応じて燃料噴射量制御電磁弁９の閉弁期間Ｗを読み込む。
【００５１】
図７に示すマップは、閉弁期間Ｗをパルス幅（時間）として設定したものであるが、シャフト５の回転角あるいはクランクの回転角として設定しても良い。
【００５２】
こうして、上記ステップＳ１〜１６を所定時間毎に実行することにより、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差ΔＩＴに応じて燃料噴射時期制御電磁弁２が前記従来例と同様にフィードバック制御により駆動され、タイマピストン１の位置を変更する第１の噴射時期制御手段に加えて、燃料噴射量制御電磁弁９は、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差に応じて、閉弁指令信号板１４からの閉弁時期（噴射時期）を指令するトリガ信号Ｔ１〜Ｔ３により噴射時期を設定する第２の噴射時期制御手段でも噴射時期が設定され、また、噴射期間Ｗはトリガ信号Ｔ１〜Ｔ３に応じて、それぞれ設定されたマップから要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅに応じて決定され、燃料噴射量制御電磁弁９はステップＳ８、１１、１３で設定されたトリガ信号Ｔ１〜Ｔ３の発生に応じて図示しない割り込み処理等によって閉弁を開始し、所定の噴射期間Ｗが経過した後に開弁する。
【００５３】
次に全体の作用について説明する。
【００５４】
前記従来例にも示したように、フィードポンプ５０が発生する圧力は、エンジンの回転数に同期するため、エンジンの低回転域では発生圧力が低くなり、タイマピストン１の時定数は数秒にもなって、このような、低回転域から加速を行う過渡状態では、タイマピストン１、燃料噴射時期制御電磁弁２から構成される第１の噴射時期制御手段には前記従来例と同様に応答遅れが発生する。
【００５５】
いま、図１２に示すように、通常時には最も遅角側の歯１７ａに基づくトリガ信号Ｔ１とタイマピストン１の位置に応じた要求噴射時期Ｔ＿ＩＴが設定されるが、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴが急激に増大して、タイマピストン１の応答遅れにより、上記ステップＳ７、Ｓ１０の判定では、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差が所定値Ｋ１、Ｋ２を超えるため、最も進角側の歯１７ｃに基づくトリガ信号Ｔ３と、タイマピストン１の位置に応じた要求噴射時期Ｔ＿ＩＴにシフトして燃料噴射時期制御電磁弁２と燃料噴射量制御電磁弁９が制御される。
【００５６】
この後、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと実噴射時期Ｓ＿ＩＴの差が順次所定値Ｋ２、Ｋ１以下となると、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴは順次遅角側の歯１７ｂ、１７ａに基づくトリガ信号Ｔ２、Ｔ１にシフトして、燃料噴射量制御電磁弁９による噴射時期を段階的に制御するため、前記従来例のようにタイマピストン１のフィードバック制御のみによる燃料噴射時期制御に比して、応答性を大幅に向上させることができるのであリ、タイマピストン１による応答遅れを迅速に補正して、エンジンの低回転域からの過渡状態においても、常時正確な噴射時期を確保することができ、前記従来例に比して動力性能及び排気性能を向上させ、燃費及び運転性の向上を図ることができるのである。
【００５７】
加えて、燃料噴射量制御電磁弁９の噴射期間Ｗ（噴射量）を設定するマップは、図７に示すように、トリガ信号の数、１群の歯１７の歯数に応じて設定するだけでよく、本実施形態のように、１群の歯１７を３つの歯１７ａ〜１７ｃで構成した場合には、３つのマップを備えるだけでよいため、前記従来例に比して、記憶手段に格納する容量を低減することができるとともに、演算を簡易にすることができるため、コントローラ４０を構成するマイクロプロセッサの処理速度を向上する必要がなくなって、製造コストの増大を抑制することが可能となり、噴射期間Ｗデータのマッチングは、３つのマップについて行えばよく、このマッチングに要する工数も前記従来例に比して大幅に低減でき、応答性及び精度の高い燃料噴射時期制御装置を安価にて提供することが可能となるのである。
【００５８】
図８は第２の実施形態を示すフローチャートで、前記第１実施形態と同様の燃料噴射ポンプ２０及びコントローラ４０により構成されるもので、制御内容の一部を変更したものであり、以下、このフローチャートを参照しながら詳述する。
【００５９】
ステップＳ１０１〜１０５は上記ステップＳ１〜５と同様であり、重複説明を省略する。
【００６０】
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で求めた要求噴射時期Ｔ＿ＩＴの値から、要求静的噴射時期Ｔ＿ＳＩＴの演算を行う。
【００６１】
この要求静的噴射時期Ｔ＿ＳＩＴは、燃料噴射量制御電磁弁９の要求噴射時期Ｔ＿ＩＴをタイマピストン１の位置に変換したものであり、次式により演算される。
【００６２】
Ｔ＿ＳＩＴ＝（Ｔ＿ＩＴ＋Ｔｎ）×Ｃ１ …（４）
ここで、Ｔｎはプランジャ８の圧送時期から噴射ノズル１２のニードル開弁時期までの角度差を示し、シャフト５（またはクランク）の回転角に対する圧力の伝播遅れなどの影響を補正するものであり、図９に示すように、要求噴射量Ｑｆをパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅに応じて決まるマップとして予め記憶手段に格納されており、上記読み込んだ要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅから角度差Ｔｎが読み込まれる。
【００６３】
そして、Ｃ１は角度をタイマピストン１の位置、すなわち、ストロークへ変換するための係数である。
【００６４】
ステップＳ１０７では、リフトセンサ４４から実噴射時期検出が可能な時期であるか否かの判定が行われ、可能であればステップＳ１０９でリフトセンサ４４からの信号に基づいて実噴射時期Ｓ＿ＩＴを読み込む一方、そうでない場合には、ステップＳ１０８へ進む。
【００６５】
ステップＳ１０８では、後述する目標静的噴射時期と実静的噴射時期の差に基づく燃料噴射時期制御電磁弁２のデューティ比と、タイマピストン１の制御時定数に基づいて、現時点での実静的噴射時期の予測値Ｓ＿ＳＩＴを演算する。
【００６６】
これは、ポンプ回転数（＝シャフト５の回転数）によって得られるタイマピストン１の高圧室１Ｈへの供給圧の予測値Ｐｉｎの前回値との差ΔＰｉｎと、上記デューティ比の係数Ｄの前回値との差ΔＤによって、タイマピストン１の両端の差圧を予測し、さらにタイマピストン１の時定数（可動可能速度）に応じて、実静的噴射時期Ｓ＿ＳＩＴを次式により予測するものである。
【００６７】
Ｓ＿ＳＩＴ＝（ΔＰｉｎ×ΔＤ×Ｔｔ）＋Ｓ＿ＳＩＴ_−１ …（５）
ここで、Ｓ＿ＳＩＴ_−１は前回値を示し、タイマピストン１への供給圧予測値Ｐｉｎは、図１０に示すように、エンジン回転数Ｎｅに応じて予め設定されたもので、また、デューティ比係数Ｄは、図１１に示すように、エンジン回転数Ｎｅに応じて予め設定されたものである。なお、Ｔｔは定数である。
【００６８】
一方、ステップＳ１０７からステップＳ１０９進んだ場合には、ステップＳ１０９で読み込んだ実噴射時期Ｓ＿ＩＴに基づいて、ステップＳ１１０では、実静的噴射時期Ｓ＿ＳＩＴを上記ステップＳ１０６と同様にして、次式により求める。
【００６９】
Ｓ＿ＳＩＴ＝（Ｓ＿ＩＴ＋Ｔｎ）×Ｃ１ …（６）
こうして、上記ステップＳ１０６で求めた要求静的噴射時期Ｔ＿ＳＩＴと、上記ステップＳ１１０またはステップＳ１０８で求めた実静的噴射時期または予測値Ｓ＿ＳＩＴに基づいて、前記第１実施形態のステップＳ７以降の処理を行うもので、ステップＳ１１１以降は、前記第１実施形態のステップＳ７以降で、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴを要求静的噴射時期Ｔ＿ＳＩＴに、実噴射時期Ｓ＿ＩＴを実静的噴射時期または予測値Ｓ＿ＳＩＴに置き換えたもので、その他の制御内容は同一である。
【００７０】
本実施形態では、リフトセンサ４からの信号の有無に拘わらず、実静的噴射時期Ｓ＿ＳＩＴを予測値により代用することができるため、上記ステップＳ１０１〜１２０の実行サイクルを前記第１実施形態よりも短縮することができるため、制御応答性を更に向上させることができるのである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように第１の発明は、第１の噴射時期制御手段はタイマピストンを、エンジンと同期的に駆動されるフィードポンプからの加圧燃料によって駆動するため、エンジンの低回転域などではタイマピストンに加わる圧力が低下して制御の応答性も低下するが、第２の噴射時期制御手段は、エンジンと同期的に駆動されたトリガ信号発生手段から選択したトリガ信号に対応する噴射時期に応じて燃料噴射量制御電磁弁を閉弁駆動して噴射時期を設定するため、エンジンの低回転域や過渡時においてもタイマピストンの応答遅れを補正して正確な噴射時期を確保することができ、常時正確な噴射時期を確保することができ、前記従来例に比して動力性能及び排気性能を向上させ、燃費及び運転性の向上を図ることが可能となるのである。
【００７３】
また、第３の発明は、目標噴射時期と実際の噴射時期の差を予測するので、実際の噴射時期が得られない場合でも迅速に噴射時期の補正を行うことができ、噴射時期制御の応答性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す燃料噴射ポンプの概略図。
【図２】同じくコントローラの概略図。
【図３】閉弁指令信号板を示す概略図。
【図４】コントローラで行われる制御の一例を示すフローチャート。
【図５】アクセル開度Ａｃｃをパラメータとした要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅの関係を示すマップ。
【図６】要求噴射時期Ｔ＿ＩＴをパラメータとした要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅの関係を示すマップ。
【図７】トリガ信号Ｔ１〜Ｔ３に応じてそれぞれ設定された閉弁期間Ｗをパラメータとする要求噴射量Ｑｆとエンジン回転数Ｎｅの関係を示すマップ。
【図８】第２の実施形態を示し、コントローラで行われる制御の一例を示すフローチャート。
【図９】要求噴射量Ｑｆをパラメータとしてエンジン回転数Ｎｅと角度差Ｔｎの関係を示すマップ。
【図１０】フィードポンプの供給圧Ｐｉｎとエンジン回転数Ｎｅの関係を示すグラフ。
【図１１】デューティ比係数Ｄとエンジン回転数Ｎｅの関係を示すマップ。
【図１２】作用を説明するグラフで、要求噴射時期Ｔ＿ＩＴと時間の関係を示す。
【符号の説明】
１ タイマピストン
２ 燃料噴射時期制御電磁弁
３ ピン
４ カムディスク
５ シャフト
６ プランジャケース
７ ローラ
８ プランジャ
９ 燃料噴射量制御電磁弁
１２ 噴射ノズル
１３ 角度板
１４ 閉弁指令信号板
１７ａ 遅角側歯
１７ｂ 中立歯
１７ｃ 進角側歯
１５ 電磁ピックアップ
２０ 燃料噴射ポンプ
４０ コントローラ
４１ アクセル開度センサ
４２ エンジン回転数センサ
４３ 水温センサ
４４ リフトセンサ
５０ フィードポンプ

Claims (3)

1. エンジンと同期的に駆動されるフィードポンプと、
   同じくエンジンと同期的に駆動されるとともに、噴射時期を設定するカムに係合して燃料を加圧するプランジャと、
   一端に前記フィードポンプからの加圧燃料を導くとともに、両端にかかる燃料の差圧に応じてカムの位相を設定するタイマピストンと、
   前記タイマピストンの両端にかかる差圧を調整して燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御電磁弁と、
   エンジンの運転条件を検出する運転条件検出手段と、
   前記検出した運転条件に応じて目標燃料噴射時期を演算するとともに、前記燃料噴射時期制御電磁弁を制御する第１の噴射時期制御手段と、
   閉弁期間に応じて前記プランジャから噴射ノズルに圧送供給される燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御電磁弁と、
   前記運転条件に応じて燃料噴射量制御電磁弁の閉弁期間を制御する燃料噴射量制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、
   前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段と、
   前記エンジンと同期的に駆動される円板部材と、この円板部材に突設される基準の凸部と、前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差の基準値に相当する所定の間隔で前記円板部材の円周方向に配設された第２の凸部と、前記カムの位相に応動するとともに、これら凸部の通過に応じて前記基準の凸部に対応する基準トリガ信号と前記第２の凸部に対応する第２のトリガ信号とを発生するトリガ信号発生手段と、
   前記検知した偏差が予め設定した基準値を越えた場合には前記トリガ信号のうち前記偏差が縮小するように前記基準トリガ信号に代わって第２のトリガ信号を選択する手段と、
   前記検出した運転条件に応じて設定された閉弁期間に関するマップを、前記トリガ信号の数に対応した数だけ備え、前記選択されたトリガ信号に対応したマップのデータに基づいて前記燃料噴射量制御電磁弁を制御する第２の噴射時期制御手段と、
   前記第２のトリガ信号が選択された場合に、このトリガ信号に対応する前記基準値に基づいて前記偏差を前記基準値分少なくするよう補正する手段と、
   この補正された偏差に基づいて、この偏差が解消されるように前記燃料噴射時期制御電磁弁を制御する手段と、
   を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
2. 前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段は、噴射ノズルに設けたセンサから噴射開始時期を検出し、この噴射開始時期を実際の噴射時期として前記偏差を求めることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
3. 前記目標噴射時期と実際の噴射時期との偏差を検知する手段は、燃料噴射時期制御電磁弁とタイマピストンの制御状態に基づいて実噴射時期の予測値を演算し、
   前記目標噴射時期とこの予測値の差を偏差とすることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。

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