JP3624426B2

JP3624426B2 - ディーゼルエンジンの電子制御装置

Info

Publication number: JP3624426B2
Application number: JP33168193A
Authority: JP
Inventors: 康彦岩城
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JPH07189794A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、エンジンの回転に同期した回転パルス信号に基づいてエンジン回転数を計測し、その結果によって燃料噴射量を算出するようにした、電磁弁スピルシステムによる燃料噴射制御を行うディーゼルエンジンの電子制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ボッシュ分配型燃料噴射ポンプにおいて噴射燃料量を調量し、エンジンに供給するようなディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置においては、燃料噴射ポンプに設定され、エンジン回転に同期して作動される回転角センサからの回転パルス信号に基づいてこのエンジンの回転数を計測し、その計測結果に基づいて算出された噴射燃料量により電磁スピル機構を制御し、この求められた量の燃料がエンジンの燃料噴射弁に圧送されるようにしている。
【０００３】
ここで使用される回転角センサは、エンジンのクランク軸に同軸的に設定される軸によって回転される回転体を備えるもので、この回転体の周囲には特定される角度間隔で多数の歯が突設形成され、電磁ピックアップ等を用いてその歯を計数するように構成されている。この場合、回転体の例えば９０°毎に２つの歯が欠落する欠歯部が設定され、その欠歯部の相互間に例えば１４個の歯が形成されている。
【０００４】
すなわち、エンジンの１８０°ＣＡ毎に欠歯部が設定され、その欠歯部からの突起数を計数する電磁ピックアップからの出力である回転パルスを計数することにより、エンジンの回転角が検出される。回転パルスは、欠歯部から最初の先頭パルスを“０”とし、欠歯部の直前のパルスが“１３”とされるようにカウンタによって計数されているもので、このカウンタの計数値に基づいて各種エンジンに対する燃料噴射制御が実行される。そして、例えば１４番目の回転パルス（計数値“１３”）と計数値“１”のパルスとの時間間隔を計測し、この時間間隔に基づいてエンジンの回転数が算出される。
【０００５】
しかし、この様な燃料噴射制御を実行するに際して、例えば回転パルスの中にノイズ信号が混入した場合に、このノイズ信号も回転パルスの１つとして計数されるようになり、実際には１２番の回転パルスを計数しているにもかかわらず、カウンタの計数値は“１３”となり、１２番の回転パルスと１番の回転パルスとの時間間隔に基づいたエンジン回転数が算出されるようになる。すなわち、その時間間隔が実際のエンジン回転数に対応した正常な時間間隔に比較して大きくなり、エンジンの回転数を低く算出するようになって、燃料噴射量が増量制御される。
【０００６】
この様な問題点を解決する手段として、例えば特開昭６０−１６２９５９号公報に開示された、クランクパルスの多発異常を検出する手段が知られている。これは、回転角度センサと回転角基準位置センサの検出信号を比較することによって、回転角度センサからの検出信号の異常を検出しているもので、特にコネクタ部において振動等によって接触不良が生じた場合の対策手段を開示している。
【０００７】
しかし、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御を電磁スピルシステムによって行っている場合には、回転パルスを発生する回転体の歯の番号によって噴射量を求めるようにしているものであるため、回転角基準位置センサからの検出信号によって燃料噴射量の演算は行えない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、回転角センサからの検出信号にノイズが混入したような場合において、エンジン回転速度が低下したとする誤った判断に基づく燃料噴射量の増量制御が阻止できるようにして、速やかに正常な回転数の検出に基づく適性燃料噴射量制御に戻せるようにしたディーゼルエンジンの電子制御装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、エンジンの回転に同期して回転駆動され、外周部に特定数の連続した等間隔の歯を有すると共に特定される回転角位置で欠歯を有する回転体を備える。そして、前記回転体の歯の存在を検出して回転パルス信号を発生する回転角センサ機構と、この回転角センサ機構からの前記回転パルス信号を順次計数すると共に、前記欠歯位置の検出でその計数値がクリアされる回転パルス計数手段と、この回転パルス計数手段の計数値が前記特定数に対応した計数値に計数されてから、この計数手段がクリアされるまでの時間間隔を前記エンジンの回転速度情報として求める回転速度算出手段と、この回転速度算出手段で求められた回転速度に基づいて、前記エンジンに対する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を備える。ここで、車速の制御状態に応じて設定されると共に、許容変化量を求め、この許容変化量に基づき徐々に目標値に近づくよう前記燃料噴射量を調整するなまし制御を行うことができる。
次にフラグ設定手段は、前記欠歯が検出された際の前記回転パルス計数手段の計数値が前記特定数に対応する計数値に基づく数値から外れた際に、回転パルス異常としてなまし制御禁止フラグ設定を設定し、燃料噴射量設定手段は、前記禁止フラグが設定された状態で、なまし制御前で求められた噴射量を今回噴射量として設定するのである。
【００１０】
【作用】
この様に構成されるディーゼルエンジンの電子制御装置においては、エンジンの回転に同期的に回転される回転角センサ機構からの出力回転パルスに基づいてエンジンの回転数が計測され、その結果に基づいて燃料噴射量が演算されて、調量された燃料が噴射制御される。このような燃料噴射制御において、回転角センサからの出力パルスにノイズが混入したような場合には、回転角センサの欠歯位置の直前における回転パルスの計数値が特定数から外れた値となり、計数手段における計数値によって回転パルスの異常が判別され、この異常判別に伴ってなまし制御禁止フラグが設定される。この禁止フラグが設定されたならば、正しい回転パルスによってこの禁止フラグが解除されるまでは、なまし制御前の噴射量で燃料噴射制御が実行され、なまし制御によるエンジンの回転上昇を防ぎ、ディーゼルエンジンの制御が円滑に行われる。そして、エンジンの回転速度が低下していることが判別されたときに前記禁止フラグが設定されていない場合には、所定のなまし制御によって噴射量の増量制御が行われ、違和感のないエンジン制御が行われるようにしている。
【００１１】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。図１は図示しないディーゼルエンジンに対して調量した燃料を圧送する、ボッシュ分配型燃料噴射ポンプをベースとする電磁スピルシステムを示すもので、駆動軸１１に対して図示しないディーゼルエンジンのクランクシャフトが連結され、このエンジンと同期する状態で回転駆動される。
【００１２】
この駆動軸１１はベーン式フィードポンプ１２に結合されて、このポンプ１２がエンジンによって直接的に駆動されるようにするもので、このフィードポンプ１２は吸入口１３から燃料を導入して加圧し、この加圧された燃料を燃料調圧弁１４において所定の圧力に調圧した後に、ポンプハウジング１５の内部に形成した燃料室１６の内部に供給する。
【００１３】
駆動軸１１はさらにカップリング１７に連結され、このカップリング１７部の回転に対応して圧送プランジャ１８を駆動する。この圧送プンジャ１８には同軸にしてフェイスカム１９が一体的に設けられているもので、このフェイスカム１９はスプリング２０によってカップリング１７の方向に常時押されて、カムローラ２１に圧接されている。このカムローラ２１とフェイスカム１９は、駆動軸１１の回転を圧送プランジャ１８の往復運動に変換する機構を構成するもので、フェイスカム１９のカム山がカムローラ２１に乗り上げることによって、圧送プランジャ１８がエンジンの１回転中にエンジンの気筒数に応じた往復運動される。
【００１４】
この様に往復駆動される圧送プランジャ１８は、ハウジング１５に固定的に設定されたヘッド２２に嵌め込まれてポンプ室２３を形成するしている。この圧送プランジャ１８には吸入溝２４が形成されているもので、圧送プランジャ１８の吸入行程における直線運動に伴って、この吸入溝２４の１つが吸入ポート２５と連通し、燃料室１６内の燃料がポンプ室２３の内部に導入されるようになる。この圧送プランジャ１８の吸入行程中において、ポンプ室２３内の燃料が圧縮され、このポンプ室２３内の燃料が分配ポート２６から圧送弁２７を介して、調量された燃料としてエンジンの各気筒に設定された燃料噴射弁に圧送され、エンジンの各気筒の燃焼室に噴射される。
【００１５】
ポンプ室２３に対しては、燃料調量機構３０が設定される。この燃料調量機構３０は電磁コイル３１およびニードル弁３２による電磁弁機構によって構成され、コイル３１に流されている励磁電流が断たれるとニードル弁３２がリフトされて、ポンプ室２３内の燃料が溢流路３３および３４を介して燃料室１６に還流されるようにしている。したがって、圧送プランジャ１８の圧縮行程中において、ニードル弁３２がリフトされてポンプ室２３内の圧縮燃料が溢流路３３および３４を介して排出されると燃料の噴射が終了されるもので、この燃料調量機構３０における電磁弁制御によって噴射燃料量が設定される。
【００１６】
ここで、この電磁弁機構の電磁コイル３１に対する励磁電流の制御、特に燃料噴射の停止時期を設定するコイル３１に対する励磁電流の供給停止時期は、マイクロコンピュータ等によって構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ）３５において行われる。このＥＣＵ３５には、エンジンの各種センサである温度センサ３６やアクセル開度センサ３７等からのエンジン運転状態を表す検出信号、さらに回転角センサ３８からのエンジン回転数の検出信号が入力され、適正な燃料噴射量を演算して、その演算結果に基づいて得られた燃料噴射量に応じて、電磁コイル３１に対する通電停止時期を制御する。
【００１７】
図２は回転角センサ３８の構成を示すもので、駆動軸１１と一体的に回転される円板状の回転体４０を備え、この回転体４０の外周には多数の突起状の歯４１１、４１２、…が形成されている。そして、この回転体４０の外周に近接して電磁ピックアップ４２が固定的に設定され、駆動軸１１と共に回転体４０が回転されて、歯４１１、４１２、…の１つが電磁ピックアップ４２に近接通過する毎に、この電磁ピックアップ４２からパルス状の検出信号が出力されるように構成している。
【００１８】
ここで、回転体４０の外周に形成される多数の突起状の歯４１１、４１２、…は、例えば軸線を中心とした角度で、９０°／１６＝５．６２５°間隔で並べて形成され、さらに回転体４０の９０°毎に２つの歯に相当する欠歯部４３が形成されるようになっている。すなわち、９０°毎の２歯分の欠歯部４３が設定され、この欠歯部４３の相互間に１４個の歯４１１、４１２、…が形成されている。
【００１９】
この様に構成される装置に基づいてその制御方法を説明すると、まず図３で示すタイミング図において、（Ａ）は噴射ポンプにおけるプランジャ１８のリフトの状態を示し、（Ｂ）は調量機構３０における電磁コイル３１に対する通電パルスの状態を示し、さらに（Ｃ）は回転角センサ３８から出力される回転パルスを示している。
【００２０】
ＥＣＵ３５においては、温度センサ３６およびアクセル開度センサ３７、さらに図では省略された圧力センサ等からの負荷情報に基づいて、この負荷状態に適合した噴射燃料量ｑを演算し、この噴射燃料量ｑに対応するスピル角θ°のクランク角経過後にスピル制御を行う調量機構３０の電磁コイル３１に対する通電を停止してニードル弁３２をリフトし、燃料の噴射を終了させる。ここで、調量機構３０において圧送プランジャ１８の吸入行程中に、次回の燃料噴射に備えて再びニードル弁３２を閉弁しておく必要があるが、この閉弁は吸入行程中において実行されればそのタイミングは特に重要ではなく、開弁側に比べてそのタイミング精度の要求は極めて小さい。
【００２１】
次に図４に示すタイムチャートにしたがって、この実施例を詳細に説明する。この図は上から回転パルス信号、この回転パルス信号を計数する計数回路における計数値の状態ＣＮＩＲＱを示し、さらに噴射量なまし制御なしを指示する禁止フラグＸＮＦＮＧおよび噴射量の状態を示している。すなわち、回転角センサ３８からの出力である回転パルス信号によって計数回路ＣＮＩＲＱがカウントアップされ、回転パルスの欠歯時においてこの計数回路がクリアされてＣＮＩＲＱの計数値が“０”とされる。
【００２２】
ここで、回転パルス信号を発生する回転体４０の歯４１１、４１２、…の欠歯部４３の相互間の歯数は“１４”であるため、ＣＮＩＲＱは“０〜１４”の値を取るようになる。
【００２３】
次に、回転パルス信号に対してノイズが混入した場合について説明する。ＥＣＵ３５に対してＢで示すようなノイズが取り込まれたとすると、Ａ〜Ｂの間で回転パルス信号に対応して計数回路の計数値ＣＮＩＲＱがカウントアップしていたのが、混入されたノイズを回転パルスの１つとして誤った判断をし、これを計数するようになって、その計数値が１つ多く歩進される。
【００２４】
ＥＣＵ３５においては、エンジンの回転数を監視して適性燃料噴射量を演算しているもので、このエンジンの回転数は回転パルス信号に基づいて判断される。例えば、欠歯部の直前の歯による計数値“１３”の回転パルスと、欠歯部の後の計数値“１”の回転パルスとの時間間隔（図５で示すＴ４５１）に基づいて求められるエンジン回転数によって燃料噴射量が演算される。
【００２５】
例えば図６の（Ａ）に示す回転割り込みおいて、ステップ１０１で回転パルスに対応するＣＮＩＲＱが“１”であるか否かを判定し、“ＣＮＩＲＱ＝１”と判定されたときにステップ１０２で図５のＷＲＴ４５をＴ４５１として取り込み、その後ステップ１０３でＷＲＴ４５を“０”とする。メインルーチンにおいては、同図の（Ｂ）で示すようにステップ１１０でＴ４５１の時間幅よりエンジン回転数を算出する。
【００２６】
図４のＢの位置にノイズが入ると、回転パルス信号の１２番のところでＣＮＩＲＱが“１３”を計数するようになり（Ｃの位置）、ＣＮＩＲＱの“１３〜１”の時間間隔が回転パルスの１つ分長くなる。したがって、エンジンの回転数が低くなったと判定され、その低く判定された回転数に基づいて燃料噴射量が算出される。図７で示す回転数と燃料噴射量との関係から、エンジン回転数が所定回転数を保持する方向に制御されるように、燃料噴射量の増量制御が行われる。
【００２７】
このときのエンジンの低回転に対する燃料噴射量計算は、ノイズが発生した回転パルス信号の後（欠歯後）のＣＮＩＲＱの“６”において実行され、Ｅの時点で噴射量が増加されるようになる。したがって、その後に回転パルス信号が正常に取り込まれるようになっても、なまし制御の実行条件が成立していなければ、なまし制御を本来の制御まで行うようになるものであるため、その間の燃料噴射量の増量分に対応して、図８で示すようにエンジン回転数が上昇される。
【００２８】
ノイズが混入された場合においては、この様なエンジンの回転数の上昇を防ぐ必要があり、ノイズの混入を検出して回転パルス信号の異常判定を行う。すなわち、図４で示したように回転パルスに対してノイズが混入した場合、ＣＮＩＲＱの計数値が実際の回転パルスの番号よりも先行するようになり、回転パルスの０番でＣＮＩＲＱは“１５”まで計数する。したがって、“ＣＮＩＲＱ≧１５”によって回転パルス信号の異常が判定できるもので、これによって噴射量のなまし禁止フラグＸＮＥＮＧをセットする。
【００２９】
その後、正常な回転パルス信号を取り込むようになれば、Ｆの時点で正常判定を行い、噴射量の算出タイミングにおいて、回転パルス信号の正常判定の確認後に、なまし禁止フラグＸＮＥＮＧがクリアされる。
【００３０】
なまし禁止フラグＸＮＥＮＧがセットされている間は、減速なまし制御を行わないもので、本来のＴ４５１の時間間隔より算出される回転数に基づいて求められた噴射量の値を取る（Ｇ点）。しかしノイズの混入した部分において１度（噴射量１回分）は噴射量が増加するが（Ｅ点）、なまし制御は行わないものであるため、この回転数の上昇状態は図８で破線で示すように最小限に止めることができる。ノイズによって１度噴射量が増加しても、回転パルス信号が正常であればその次の噴射量が正常となり、実質的にエンジンの回転数が上昇を始めるがすぐに治まるようになり、体感として感ずるほど回転数の上昇はない。
【００３１】
図９はなまし制御の一例としてなまし制御の概略処理の流れを示すもので、ステップ２０１で加減速中であるか否かを判定する。加減速中であると判定されたならばステップ２０２で加減速開始後に経過時間を検出し、ステップ２０３でその経過時間に応じた許容変化量を求める。そして、ステップ２０４で燃料噴射量をこの許容変化量に基づいて徐々に目標値に近付ける制御を行う。
【００３２】
図１０は実施例における制御の流れを詳細に示しているもので、ステップ２１１でなまし制御前の燃料噴射量を計算する。ステップ２１２ではなまし制御を実施するか否かを判定し、ステップ２１３では現在加速中であるか否かを判定する。そして、なまし制御を実施していて加速中と判定されたならば、ステップ２１４に進んで加速のなまし制御を実行させる。また、加速中ではないと判定されたならば、ステップ２１５に進んでなまし禁止フラグＸＮＥＮＧが“１”にセットされているか否かを判定し、このフラグが“０”でノイズ無しと判定されたならば、ステップ２１６に進んでなまし量を算出する。
【００３３】
ステップ２１７ではなまし後の噴射量を、前回噴射量となまし量との差に基づいて算出し、ステップ２１８でなまし前の噴射量となまし後の噴射量に基づいて最大値を求め、ステップ２１９で今回噴射量を更新する。
【００３４】
その後ステップ２２０で最終の噴射量を算出するもので、ステップ２１５で回転パルス信号の計数によってノイズあり（ＸＮＥＮＧ＝１）と判定されたときには、ステップ２１４からなまし制御には入らずに、ステップ２２０に進んで最終の噴射量が算出されるようにする。
【００３５】
すなわち、図６の（Ａ）で示したようにＣＮＩＲＱ＝１のときにＴ４５１に、このＣＮＩＲＱ＝１３からＣＮＩＲＱ＝１の時間間隔を算出し、同図の（Ｂ）で示したようにこれをエンジン回転数に変換して、ステップ２２０における噴射量の演算を行わせる。
【００３６】
ステップ２２１で回転パルスが正常であるか否かを判定し、さらにステップ２２２でフラグＸＮＥＮＧが“１”であるか否かを判定する。このフラグがセットされていると判定されたならば、ステップ２２３でなまし制御前の噴射量を今回の噴射量とし、ステップ２２４でフラグＸＮＥＮＧを“０”にクリアする。
【００３７】
図１１は回転角センサ３８からの回転パルス信号ＣＮＩＲＱに、欠歯検出時の回転パルス信号の番号に基づいて、回転パルス信号に異常の発生したことを検出する処理の流れを示すもので、ステップ２２１で回転角センサ３８から入力される回転パルス信号を計数する。ステップ２２２では欠歯部であるか否かを判定し、欠歯部であることが判定されたならばステップ２２３で“ＣＮＩＲＱ＝１４”あるか否かを判定する。もし、図４で説明したようにノイズが混入されていなければ、欠歯部が検出されときに“ＣＮＩＲＱ＝１４”となっているもので、そのときにはステップ２２４に進んで回転パルス正常と認定する。
【００３８】
ステップ２２３で“ＣＮＩＲＱ＝１４”ではないと判定されたときは、ステップ２２５において回転パルス異常と認定し、ステップ２２６でなまし制御の禁止フラグＸＮＥＮＧを“１”にセットする。そして、その後ステップ２２７で回転パルスの計数値をクリアしてこの処理が終了される。
【００３９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係るディーゼルエンジンの電子制御装置によれば、特定される回転角に対応して回転パルス信号を出力する回転角センサからの検出信号に対してノイズが混入されたような場合に、このノイズの影響によってエンジンの回転数が低く算出されるようになっても、この誤った検出結果に基づく回転数の演算結果に対応した燃料噴射量制御が確実に禁止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るディーゼルエンジンの電子制御装置を説明するための電磁弁スピルシステムを説明する構成図。
【図２】上記スピルシステムおける回転角センサを説明する図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は燃料噴射量の調量の基本概念を説明する図。
【図４】この発明の一実施例に係るデーイゼルエンジンの電子制御における噴射量制御の態様を説明するタイミングチャート。
【図５】回転パルス信号の計数状況を説明する図。
【図６】上記回転パルス信号を用いた噴射量制御に用いられる回転数検出の処理の流れを示すもので、（Ａ）は回転割込み処理、（Ｂ）はメインフローをそれぞれ示す。
【図７】エンジン回転数と噴射量との関係を説明するガバナパターンを示す図。
【図８】回転数上昇制御の状態を説明する図。
【図９】噴射量のなまし制御処理の流れを説明するフローチャート。
【図１０】この発明の一実施例に係る電子制御ユニットにおける制御の流れを説明するフローチャート。
【図１１】回転角センサからの回転パルス信号の異常検出処理の流れを説明するフローチャート。
【符号の説明】
１１…駆動軸、１２…フィードポンプ、１３…吸入口、１５…ポンプハウジング、１６…燃料室、１７…カップリング、１８…圧送プランジャ、１９…フェースカム、２１…ローラ、２３…ポンプ室、２７…圧送弁、３０…燃料調量機構、３１…電磁コイル、３２…ニードル弁、３５…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、３６…温度センサ、３７…アクセル開度センサ、３８…回転角センサ、４０…回転体、４１１、４１２、…歯、４２…電磁ピックアップ、４３…欠歯部。

Claims

エンジンの回転に同期して回転駆動され、外周部に特定数の連続した等間隔の歯を有すると共に特定される回転角位置で欠歯を有する回転体を備え、
この回転体の歯の存在を検出して回転パルス信号を発生する回転角センサ機構と、
この回転角センサ機構からの前記回転パルス信号を順次計数すると共に、前記欠歯位置の検出でその計数値がクリアされる回転パルス計数手段と、
この回転パルス計数手段の計数値が前記特定数に対応した計数値に計数されてから、この計数手段がクリアされるまでの時間間隔を前記エンジンの回転速度情報として求める回転速度算出手段と、
この回転速度算出手段で求められた回転速度に基づいて、前記エンジンに対する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
車速の制御状態に応じて設定されると共に、許容変化量を求め、この許容変化量に基づき徐々に目標値に近づくよう前記燃料噴射量を調整するなまし制御と、
前記欠歯が検出された際の前記回転パルス計数手段の計数値が前記特定数に対応する計数値に基づく数値から外れた際に、回転パルス異常としてなまし制御禁止フラグ設定を設定するフラグ設定手段と、
前記禁止フラグが設定された状態で、なまし制御前で求められた噴射量を今回噴射量として設定する燃料噴射量設定手段と、を具備したことを特徴とするディーゼルエンジンの電子制御装置。
前記回転速度検出手段で前記エンジンの回転速度の低下が判断された状態で前記禁止フラグを判定し、この禁止フラグが設定されていない状態で、燃料噴射量の増加のなまし制御が実行されるようにした請求項1記載のディーゼルエンジンの電子制御装置。