JP3643188B2 - Injection timing control device for electronically controlled diesel engine - Google Patents

Injection timing control device for electronically controlled diesel engine Download PDF

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JP3643188B2
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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

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置に係り、特に油圧式タイマを用いて噴射開始時期制御を行なう電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプとして、圧送すべき燃料を受け入れる高圧室内に所定方向に摺動可能にプランジャを設け、ローラとカムプレートとにより構成されるカム機構等によってこのプランジャを往復動させて燃料の圧送を図る構成が知られている。即ち、プランジャが高圧室の容積を増大させる方向にストロークする際に燃料を吸入し、その容積を減少させる方向にストロークする際に吸入した燃料を圧送する構成とされている。
【0003】
ところで、ディーゼルエンジンの如き圧縮着火式の内燃機関においては、機関の着火タイミング、すなわち圧縮工程において燃焼室内の温度が着火温度に到達するタイミングと、燃焼室内に燃料が噴射されるタイミングとの同期関係の変動により燃料の燃焼特性が変化し、特に着火前に多量の燃料が噴射された場合には、着火と同時に多量の燃料が燃焼していわゆるディーゼルノックを生じやすくなる。
【0004】
一方、エンジン始動時においては、圧縮工程において燃焼室内の温度が着火温度に到達するタイミングが通常の状態に比べて遅延傾向となり、かかる現象下では相対的に着火前に噴射される燃料の量が増大して失火やディーゼルノックが生じやすい状態となる。
【0005】
そこで、例えば特開平7−259622号公報に示されるように、従来より噴射時期制御装置により噴射開始時期を最適化制御することが行なわれている。この噴射時期制御装置は、燃料噴射ポンプに内設された油圧式タイマを駆動制御することにより噴射開始時期を制御する構成とされている。
【0006】
油圧式タイマは、ローラが配設されると共にポンプハウジングの内部に回動変位可能に保持されたローラリングと、このローラリングをフィードポンプから供給される油圧により周方向に回動変位させるタイマピストンと、このタイマピストンを遅角方向に付勢するタイマスプリングと、フィードポンプから供給される油液量を制御することによりタイマピストンの移動量を制御するタイミングコントロールバルブ(TCV)等により構成されている。
【0007】
そして、噴射時期制御装置はディーゼルエンジンの運転条件に応じて、TCVの開閉動作をデューティ制御することにより、タイマピストンを介してローラリングを周方向に移動し、これによりカムプレートを押圧するローラの位置を移動させることにより燃料噴射開始時期を制御する構成とされている。
【0008】
具体的な制御方法としては、ディーゼルエンジンの運転条件としてエンジン回転数及びアクセル開度を取込み、このエンジン回転数及びアクセル開度から目標噴射開始時期を演算する。また、クランク各信号及びエンジン回転数より現在の実際の燃料噴射開始時期(実燃料噴射開始時期)を演算する。そして、この実燃料噴射開始時期が上記の目標噴射開始時期と一致するようTCVをフィードバック制御することが行なわれていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したようにエンジン始動時においては失火やディーゼルノックが生じやすい状態であるため、タイマピストンを進角側に制御したい。しかるに、エンジン始動直後においては燃料噴射ポンプに設けられたフィードポンプが生成する油圧はゼロであり、この状態からフィードポンプ油圧がタイマスプリングに常時遅角側に付勢されたタイマピストンを進角側に移動させうる値に達するまでにはある程度の時間が必要となる。
【0010】
また、始動時からフィードバック制御を実施すると、フィードバック制御量は実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期に近づくにつれて小さくなる特性となっており、これによっても実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期となるまでに時間を要してしまう。このように、始動時からフィードバック制御を行なうと、目標噴射開始時期に到達するまでの時間が長くなり、完爆が遅れてエミッションが悪化してしまうという問題点が生じる。
【0011】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期に到達するまでは所定の進角位置にオープンループ制御を行なうと共に到達した後にフィードバック制御を行なうことにより、応答性よく目標噴射開始時期に進角制御しうる電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
請求項1記載の発明では、
遅角方向に付勢されたタイマピストンを備え、フィードバック制御手段により実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期と一致するよう前記タイマピストンをフィードバック制御することにより噴射開始時期を制御するタイマを具備してなる電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置において、
前記タイマピストンが最大進角位置に進角するようにオープンループ制御するオープンループ制御手段と、
始動時であって、クランキング中でエンジン回転数が所定回転数以下である場合には、上記オープンループ制御手段を動作させ、前記タイマピストンを最大進角位置にオープンループ制御し、その後、実噴射開始時期が目標開始時期を越えた時点から、又は、目標噴射開始時期と実燃料噴射開始時期との差が所定値以内となった時点或いは実燃料噴射開始時期の目標噴射開始時期に対する比が所定値以上となった時点から前記タイマピストンを前記フィードバック制御手段によりフィードバック制御するように切り換える制御切換手段と
を設けたことを特徴とするものである。
【0014】
上記の各手段は、次のように作用する。
タイマに設けられたタイマピストンは遅角方向に付勢されているため、例えば始動開始時においてはタイマピストンは略最遅角位置に位置している。このタイマは、制御切換手段の動作によりフィードバック制御手段によるフィードバック制御、またはオープンループ制御手段によるオープンループ制御が選択的に実施されることにより駆動制御される。
【0015】
オープンループ制御実施時においては、タイマピストンはオープンループ制御手段により最大進角位置に進角するようにオープンループ制御される。また、フィードバック制御実施時においては、タイマピストンはフィードバック制御手段により実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期と一致するようフィードバック制御される。
【0016】
ここで、制御切換手段は、始動時にはオープンループ制御手段によりタイマピストンを最大進角位置にオープンループ制御し、実噴射開始時期が目標開始時期を越えた時点から、又は、目標噴射開始時期と実燃料噴射開始時期との差が所定値以内となった時点或いは実燃料噴射開始時期の目標噴射開始時期に対する比が所定値以上となった時点からフィードバック制御手段によるフィードバック制御を開始する。
【0017】
このため、始動時においてはオープンループ制御が実施され、タイマピストンを最大進角位置に設定することにより、早期に進角を進めることができ、短時間で目標噴射開始時期に対応する進角位置にタイマピストンを到達させることができる。これにより、完爆までの時間を短縮することができ、始動性の向上を図ることができると共に、エミッションの悪化を抑制することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図1は、本発明の一実施例である電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置を適用した燃料噴射ポンプの概略構成を示している。先ず、この燃料噴射ポンプの構成について説明する。
【0019】
燃料噴射ポンプ1は、図示しないディーゼルエンジンのクランク軸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の各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。
【0020】
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。また、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。
【0021】
このパルサ7の外周面には、ディーゼルエンジンの気筒数と同数の、例えば4気筒内燃機関であれば4個の切歯が等角度間隔で形成され、更に各欠歯の間には例えばクランクアングルにして3.75度毎に等角度間隔で突起が形成されている。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に連結されている。
【0022】
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、このローラリング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8aはディーゼルエンジンの気筒数と同数だけ設けられている。また、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。
【0023】
カムプレート8には、本実施例において前記したプランジャを構成する燃料加圧用プランジャ(以下、単にプランジャと称す)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。
【0024】
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。また、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動せられる。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。
【0025】
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。また、プランジャ12の先端側外周には、ディーゼルエンジン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。一方、これら吸入溝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。
【0026】
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。また、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16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。
【0027】
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、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15内の燃料が燃料室21へスピルされる。また、コイル24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。
【0028】
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。
【0029】
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。また、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。
【0030】
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油圧式タイマ(図1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機能を奏するものである。
【0031】
このタイマ26は油圧により駆動されるものであり、図1に加え図2に示すように、タイマハウジング27と、このハウジング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内の低圧室29にてタイマピストン28を遅角方向へ(即ち、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。
【0032】
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(進角位置)が決定される。また、タイマピストン28の進角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、ドライブシャフト5の回転角に対するプランジャ12の往復動タイミングが決定される。
【0033】
また、タイマの燃料圧力、即ち制御油圧を調整するために、タイマ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、この連通路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。
【0034】
このタイミングコントロールバルブ33は、後述する電子制御ユニット40(ECU)が出力するデューティ制御信号によって開閉制御される電磁弁であり、この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、これにより噴射時期を制御することができる。
【0035】
具体的には、タイマピストン28が図2における矢印X1方向に移動することにより噴射開始時期は進角し、矢印X2方向に移動することにより噴射開始時期は遅角することとなる。また、タイミングコントロールバルブ33が開弁することにより加圧室30内の燃料圧力は上昇するため噴射開始時期は進角し、タイミングコントロールバルブ33が閉弁することにより噴射開始時期は遅角する構成となっている。
【0036】
一方、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3.75°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。また、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定のタイミングで基準となるタイミング信号を出力する。
【0037】
上記の如く燃料噴射ポンプ1に設けられた電磁スピル弁23、タイミングコントロールバルブ33は、後述の処理を実行することにより前記したフィードバック制御,オープンループ制御手段,及び制御切換手段を実現するECU40に接続され、このECU40によってその駆動が制御される。
【0038】
尚、本実施例の燃料噴射ポンプ1においては、ディーゼルエンジンの運転状態を検出するセンサとして、上記した回転数センサ35に加えて、図3に示す以下の各種センサがECU40に接続されている。
図3は、本実施例の燃料噴射ポンプのECU40周辺構成を表すブロック構成図である。同図に示すイグニッションスイッチ41(以下、IGスイッチという)は、エンジン始動時に運転者により操作されるスイッチである。IGスイッチ41がONされることによりスタータは起動し、ディーゼルエンジンは始動する。アクセル開度センサ42は、吸気管内に設けられるスロットルバルブの開閉位置から、ディーゼルエンジンの負荷に相当するアクセル開度ACCPを検出すべく設けられたセンサである。吸気圧センサ43は、吸気管内の吸入空気圧を検出し、水温センサ44は、ディーゼルエンジンの冷却水温THWを検出する。
【0039】
また、クランク角センサ45は、ディーゼルエンジンのクランク軸回転基準位置、例えば特定気筒の上死点に対するクランク軸の回転位置を検出すべく設けられている。更に、車速センサ46は、図示しないトランスミッションのギアの回転速度、すなわち車両速度(車速)SPを検出するセンサで、車速に応じた周期でパルス信号を発生する。
【0040】
そして、ECU40は、上述した各センサ41〜46、及び回転数センサ35から出力される信号に基づいて、電磁スピル弁23及びタイミングコントロールバルブ33を好適に制御する。
次に、前述したECU40の構成について、図3のブロック図に従って説明する。ECU40は中央処理装置(CPU)47、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(ROM)48、CPU47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)49、予め記憶されたデータを保存するバックアップRAM50、所定のクロック信号を生成するクロック58等と、これら各部と入力ポート51及び出力ポート52等とをバス53によって接続した論理演算回路として構成されている。
【0041】
入力ポート51には、前述したIGスイッチ41、アクセル開度センサ42、吸気圧センサ43及び水温センサ44が、各バッファ54,55,56,57、マルチプレクサ58及びA/D変換機59を介して接続されている。同じく、入力ポート51には、前述した回転数センサ35、クランク角センサ45及び車速センサ46が、波形整形回路60を介して接続されている。そして、CPU47は入力ポート51を介して入力される各センサ35,41〜46等の検出信号を入力値として読み込む。
【0042】
また、出力ポート52には各駆動回路61,62を介して電磁スピル弁23、及びタイミングコントロールバルブ33が接続されている。そして、CPU47は各センサ35,41〜46から読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁23、及びタイミングコントロールバルブ33を好適に制御する。
【0043】
続いて、上記構成とされた燃料噴射ポンプ1に適用された噴射時期制御装置の動作について説明する。
【0044】
図4は、始動時噴射時期制御装置が実施する始動時噴射時期制御処理を示すフローチャートである。この始動時噴射時期制御処理のプログラムは前記したROM48に格納されており、所定時間毎に繰り返し実施されるルーチン処理である。同図に示す始動時噴射時期制御装置が起動すると、先ずステップ10において、IGスイッチ41が操作されることによりスタータが起動(STA ON)した否かが判断される。
【0045】
このステップ10において否定判断がされた場合は、IGスイッチ41が操作されていない状態、即ちディーゼルエンジンが停止されている状態か、或いは通常運転状態(始動時以外の運転状態)である。このような状態下においては、始動時噴射時期制御を実施する必要がないため、処理はステップ24に進み、後述する始動時フラグFSTAをリセット(FSTA←O)して本制御処理を終了する。
【0046】
一方、ステップ10において肯定判断がされた場合は、処理はステップ12に進み、ECU40は回転数センサ35から供給されるタイミング信号に基づき、現在のエンジン回転数NEを演算すると共に、この現在のエンジン回転数NEが基準エンジン回転数NE1以下であるか否かが判断される。ここで、基準エンジン回転数NE1は、スタータがディーゼルエンジンのクランクシャフトを回転させる回転数と略等しい値(例えば、900rpm)が設定されており、よってステップ12において肯定判断がされた状態はディーゼルエンジンがまだ初爆していない状態である。
【0047】
本実施例で実施する始動時噴射時期制御処理は、スタータが起動した後、ディーゼルエンジンが始動するまでの、いわゆるクランキング期間に実施する処理である。このため、ステップ12において否定判断がされた場合、即ち現在のエンジン回転数NEがスタータがクランクシャフトを回転させる回転数NE1より大きい場合には、始動時噴射時期制御を実施する必要がないため、ステップ14以降の処理を実施することなく本制御処理を終了する。
【0048】
一方、ステップ10及びステップ12で共に肯定判断がされた場合は、エンジンはクランキング期間(以下、始動時という)であり、この始動時においては、ステップ14以降の処理を実施する。先ず、ステップ14では、始動時フラグFSTAがリセット状態(FSTA=0)であるか否かが判断される。
【0049】
いま、機関状態がIGスイッチ41がONされスタータが始動した直後の状態であるとすると、スタータが始動された直後においては、前記したステップ24の処理により始動時フラグFSTAはリセット状態(FSTA=0)となっている。このため、ステップ14では肯定判断が行なわれ、処理はステップ16に進む。
【0050】
ステップ16では、ECU40は回転数センサ35から出力される信号に基づき演算されるエンジン回転数NEと、水温センサ44から出力される信号に基づき演算されるエンジン温度THWから目標噴射開始時期ATRGを演算すると共に、上記のエンジン回転数NEとクランク角センサ45が出力するクランク角信号に基づき実噴射開始時期AACTを演算する。
【0051】
ここで、目標噴射開始時期ATRGとは、前記したタイマ26のタイマピストン28の進角位置をこの目標噴射開始時期ATRGに対応する位置に設定させた場合にディーゼルエンジンを最適に運転できる噴射開始時期である。これに対し、実噴射開始時期AACTとは、現在のタイマピストン28の進角位置に対応した噴射開始時期である。この目標噴射開始時期ATRG及び実噴射開始時期AACTは、共にクランクアングル(°CA)として示される。
【0052】
上記のように目標噴射開始時期ATRGと実噴射開始時期AACTが演算されると、続いてECU40は目標噴射開始時期ATRGが実噴射開始時期AACTより小さいか否かが判断される。ここで、ステップ16において否定判断がされた場合と、肯定判断がされた場合を以下区別して説明する。
【0053】
まず、ステップ16において否定判断が行なわれた場合について説明する。ステップ16の処理において否定判断がされた状態は、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGより小さい状態である。よって、失火の発生及びエミッションの悪化を抑制しうる最適なエンジン状態とするためには、短時間で実噴射開始時期AACTを目標噴射開始時期ATRGとなるよう進角処理を行なう必要がある。具体的には、タイマ26のタイマピストン28の進角位置を目標噴射開始時期ATRGと対応する進角位置(目標進角位置)に早急に進角させる必要がある。
【0054】
ところが、前記したように始動直後においては、タイマピストン28はタイマスプリング28に付勢されることにより略最遅角位置に位置していると共に、フィードポンプ6からタイマ26に供給される油圧も低い。従って、始動直後においては実噴射開始時期AACTと目標噴射開始時期ATRGとの間は大きな値となっている。
【0055】
このような状態下において、従来のようにフィードバック制御により実噴射開始時期AACTを目標噴射開始時期ATRGに一致させるよう制御した場合、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGに到達するまでの時間が長くなり完爆が遅れると共にエミッションが悪化してしまうことは前述した通りである。
【0056】
そこで、本実施例では、ステップ16で否定判断が行なわれた場合には、処理をステップ20に進め、タイマピストン28をオープンループ制御(O/L制御)する構成とした。具体的には、ECU40はタイミングコントロールバルブ33に最大開弁度に対応した固定デューティ比FAFINを出力し、目標噴射開始時期ATRGに拘わらず実噴射開始時期AACTが固定デューティ比FAFINに対応する最大進角位置(AMAX)に進角するよう制御する構成とした。この構成とすることにより、実噴射開始時期AACTを短時間で応答性良く目標噴射開始時期ATRGに到達させることができる。
【0057】
次に、ステップ16において肯定判断が行なわれた場合について説明する。ステップ16の処理において肯定判断がされた状態は、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGを始めて越えた状態、即ちタイマピストン28が目標噴射開始時期ATRGに対応する進角位置まで移動した状態である。
【0058】
このように実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGを初めて越えた状態において、更にステップ20によるオープンループ制御を続行した場合には、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGをオーバーシュートしてしまい、過進角となって却って失火やノッキングを発生させることとなってしまう。このため、ステップ16で肯定判断がされた場合には、ステップ18において始動時フラグFSTAをセット(FSTA←1)し、続くステップ22においてステップ20により実施されていたオープンループ制御を停止し、進角制御をフィードバック制御(F/B制御)に切り換える構成としている。
【0059】
尚、ステップ18で始動時フラグFSTAをセットすることにより、次回以降のルーチン処理においては、ステップ14において否定判断がされることとなる。従って、ステップ16の処理によりオープンループ制御がフィードバック制御に切り換えられた後は、前記したステップ24において始動時フラグFSTAがリセットされるまではフィードバック制御が続行されることとなる(オープンループ制御は実施されない)。これにより、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGに到達した後にオープンループ制御が実施され過進角となることを確実に防止することができる。
【0060】
上記したステップ20及びステップ22の制御処理が選択的に実施されると、今回のルーチン処理は終了する。
続いて、本実施例に係る始動時噴射時期制御処理を実施した場合における作用を従来と比較しつつ図5を用いて説明する。
【0061】
図5は、横軸に時間を取ると共に縦軸にタイマピストン28の進角位置(噴射開始時期)を示している。尚、タイマピストン28の進角位置は実噴射開始時期AACTと対応するため、図ではタイマピストン28の進角位置を実噴射開始時期AACTとして示している。
【0062】
図5では、本実施例に係る始動時噴射時期制御処理を実施した場合における実噴射開始時期AACT(タイマピストン28の進角位置)の進角位置変化を実線で示し、また従来における始動時噴射時期制御処理(フィードバック制御のみを実施する)を実施した場合における実噴射開始時期AACT(タイマピストン28の進角位置)の進角位置変化を破線で示している。
【0063】
先ず、破線で示される従来の始動時噴射時期制御処理の進角位置変化に注目すると、従来の始動時噴射時期制御処理ではオープンループ制御を実施することなく始動時においてもフィードバック制御を実施していたため、進角位置変化は目標噴射開始時期ATRGに向け緩やかに漸増する特性を示す。特に、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGに近くなると、オーバーシュートを防止する面よりフィードバック制御による更新量が緩慢となり、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGに到達するまでの時間(同図にt2で示す)が長くなる。
【0064】
これに対し、本実施例に係る始動時噴射時期制御処理を実施した場合には、始動時においてはオープンループ制御が実施され、目標噴射開始時期ATRGに拘わらず実噴射開始時期AACTが固定デューティ比FAFINに対応する最大進角位置(AMAX)に進角するよう制御されるため、同図に示されるように実噴射開始時期AACTを短時間(同図にt1で示す)で目標噴射開始時期ATRGに到達させることができる。これにより、始動時における完爆までの時間を従来に比べて大幅に短縮(t1<t2)することができ、始動性の向上を図ることができると共に、エミッションの悪化を抑制することができる。
【0065】
また、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGを初めて越えた時点でステップ20によるオープンループ制御を停止し、ステップ22によるフィードバック制御に切り換える構成としたため、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGを初めて越えた時以降において、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGに対してオーバーシュートすることはなく、精度の高い噴射開始時期制御を行なうことができる。
【0066】
尚、上記した実施例において、前記したステップ20の処理はオープンループ制御手段に相当し、前記したステップ22の処理はフィードバック制御手段に相当し、更にステップ16の処理は制御切換手段に相当するものである。
また、上記した実施例においては、ステップ16の処理において、実噴射開始時期AACTが目標噴射開始時期ATRGを初めて越えた時点でオープンループ制御をフィードバック制御に切り換える構成を示したが、このオープンループ制御をフィードバック制御に切り換えるタイミングはこれに限定されるものではなく、例えば目標噴射開始時期ATRGと実噴射開始時期AACTとの差が所定値(α)以下となった時点(ATRG−AACT≦α)、或いは実噴射開始時期AACTと目標噴射開始時期ATRGとの比が所定値(β)以上となった時点(AACT/ATRG≧β)でオープンループ制御をフィードバック制御に切り換える構成としてもよい。
【0068】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、始動時における完爆までの時間を短縮することができ、始動性の向上を図ることができると共に、エミッションの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である始動時噴射時期制御装置を適用した燃焼噴射装置の構成図である。
【図2】燃焼噴射装置に設けられるタイマを拡大して示す図である。
【図3】ECUの構成を示すブロック図である。
【図4】始動時噴射時期制御装置が実施する始動時噴射時期制御処理を示すフローチャートである。
【図5】本実施例におけるタイミングコントロールバルブを制御するデューティ比を従来と比較しつつ示す図である。
【符号の説明】
1 燃料ポンプ
6 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 プランジャ
13 ポンプハウジング
21 燃料室
22 スピル通路
23 電磁スピル弁
26 タイマ
27 タイマハウジング
28 タイマピストン
29 低圧室
30 加圧室
31 タイマスプリング
32 スライドピン
33 タイミングコントロールバルブ
35 回転数センサ
40 ECU
41 IGスイッチ
44 水温センサ
45 クランク角センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection timing control device for an electronically controlled diesel engine, and more particularly to an injection timing control device for an electronically controlled diesel engine that performs injection start timing control using a hydraulic timer.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fuel injection pump of a diesel engine, a plunger is provided in a high pressure chamber that receives fuel to be pumped so as to be slidable in a predetermined direction, and this plunger is reciprocated by a cam mechanism or the like composed of a roller and a cam plate. A configuration for pumping fuel is known. That is, the fuel is sucked when the plunger strokes in the direction of increasing the volume of the high-pressure chamber, and the sucked fuel is pumped when the plunger strokes in the direction of decreasing the volume.
[0003]
By the way, in a compression ignition type internal combustion engine such as a diesel engine, the synchronous relationship between the ignition timing of the engine, that is, the timing at which the temperature in the combustion chamber reaches the ignition temperature in the compression process and the timing at which fuel is injected into the combustion chamber. Due to this variation, the combustion characteristics of the fuel change. In particular, when a large amount of fuel is injected before ignition, a large amount of fuel is burned at the same time as ignition, and so-called diesel knock is likely to occur.
[0004]
On the other hand, at the time of engine start, the timing at which the temperature in the combustion chamber reaches the ignition temperature in the compression process tends to be delayed compared to the normal state, and under such a phenomenon, the amount of fuel injected before ignition is relatively small. It increases and it becomes the state where misfire and diesel knock are likely to occur.
[0005]
Therefore, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-259622, the injection start timing has been optimized and controlled by an injection timing control device. This injection timing control device is configured to control the injection start timing by driving and controlling a hydraulic timer provided in the fuel injection pump.
[0006]
The hydraulic timer has a roller ring in which a roller is disposed and is held rotatably inside the pump housing, and a timer piston that rotates and displaces the roller ring in the circumferential direction by hydraulic pressure supplied from a feed pump. And a timer spring that urges the timer piston in the retarding direction, a timing control valve (TCV) that controls the amount of movement of the timer piston by controlling the amount of oil supplied from the feed pump, and the like. Yes.
[0007]
Then, the injection timing control device duty-controls the opening / closing operation of the TCV according to the operating conditions of the diesel engine, thereby moving the roller ring in the circumferential direction via the timer piston and thereby the roller that presses the cam plate. The fuel injection start timing is controlled by moving the position.
[0008]
As a specific control method, the engine speed and the accelerator opening are taken as operating conditions of the diesel engine, and the target injection start timing is calculated from the engine speed and the accelerator opening. Further, the current actual fuel injection start timing (actual fuel injection start timing) is calculated from the crank signals and the engine speed. The TCV is feedback-controlled so that the actual fuel injection start timing coincides with the target injection start timing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, misfire and diesel knock are likely to occur at the time of starting the engine, so it is desired to control the timer piston to the advance side. However, immediately after the engine is started, the hydraulic pressure generated by the feed pump provided in the fuel injection pump is zero. From this state, the timer piston whose feed pump hydraulic pressure is constantly urged by the timer spring to the retarded angle side is advanced. It takes some time to reach a value that can be moved to.
[0010]
When feedback control is performed from the start, the feedback control amount has a characteristic that the actual fuel injection start timing becomes smaller as the target fuel injection start timing approaches the target injection start timing. It takes time to become. As described above, when feedback control is performed from the start, the time until the target injection start timing is reached becomes longer, and there is a problem that emission is deteriorated due to delay of complete explosion.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and performs open loop control at a predetermined advance position and feedback control after reaching the predetermined advance angle until the actual fuel injection start timing reaches the target injection start timing. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an injection timing control device for an electronically controlled diesel engine that can perform advance angle control at a target injection start timing with high responsiveness.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention is characterized by the following measures.
  In invention of Claim 1,
  A timer piston energized in the retarding direction, and a timer for controlling the injection start timing by feedback controlling the timer piston so that the actual fuel injection start timing coincides with the target injection start timing by the feedback control means. In the injection timing control device of an electronically controlled diesel engine,
  Open loop control means for performing open loop control so that the timer piston is advanced to the maximum advance position;
  When starting and when the engine speed is equal to or less than the predetermined speed during cranking, the open loop control means is operated to open loop control the timer piston to the maximum advance position, and then Injection start time exceeded target start timeFrom the point in time, when the difference between the target injection start timing and the actual fuel injection start timing falls within a predetermined value, or when the ratio of the actual fuel injection start timing to the target injection start timing exceeds a predetermined valueControl switching means for switching the timer piston so as to perform feedback control by the feedback control means;
Is provided.
[0014]
Each means described above operates as follows.
Since the timer piston provided in the timer is biased in the retarding direction, for example, at the start of starting, the timer piston is located at the substantially most retarded position. This timer is driven and controlled by selectively performing feedback control by the feedback control means or open loop control by the open loop control means by the operation of the control switching means.
[0015]
  During open loop control, the timer piston is controlled by open loop control means.maximumLead angle positionTo advance toOpen loop controlled. When the feedback control is performed, the timer piston is feedback-controlled by the feedback control means so that the actual fuel injection start timing coincides with the target injection start timing.
[0016]
  Here, the control switching means performs open loop control of the timer piston to the maximum advance position by the open loop control means at the start.When the actual injection start timing exceeds the target start timing, or when the difference between the target injection start timing and the actual fuel injection start timing falls within a predetermined value, or the actual fuel injection start timing with respect to the target injection start timing. From the point when the ratio exceeds the specified valueThe feedback control by the feedback control means is started.
[0017]
  For this reasonAt startupOpen loop control,By setting the timer piston to the maximum advance position,The advance angle can be advanced early, and the timer piston can reach the advance angle position corresponding to the target injection start time in a short time. Thereby, the time to complete explosion can be shortened, startability can be improved, and deterioration of emissions can be suppressed.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel injection pump to which an injection timing control device for an electronically controlled diesel engine according to an embodiment of the present invention is applied. First, the configuration of this fuel injection pump will be described.
[0019]
The fuel injection pump 1 includes a drive pulley 3 that is drivingly connected to a crankshaft of a diesel engine (not shown) via a belt or the like. Then, the fuel injection pump 1 is driven by the rotation of the drive pulley 3, and the fuel is pumped to each fuel injection nozzle 4 provided for each cylinder of the diesel engine to perform fuel injection.
[0020]
In the fuel injection pump 1, the drive pulley 3 is attached to the tip of the drive shaft 5. A fuel feed pump 6 (developed 90 degrees in this figure) 6 is provided in the middle of the drive shaft 5. Further, a disc-shaped pulsar 7 is attached to the base end side of the drive shaft 5.
[0021]
On the outer peripheral surface of the pulsar 7, four incisors are formed at equal angular intervals in the case of a four-cylinder internal combustion engine, for example, as many as the number of cylinders of a diesel engine. Thus, protrusions are formed at equal angular intervals every 3.75 degrees. And the base end part of the drive shaft 5 is connected with the cam plate 8 via the coupling which is not shown in figure.
[0022]
A roller ring 9 is provided between the pulser 7 and the cam plate 8, and a plurality of cam rollers 10 facing the cam face 8 a of the cam plate 8 are attached along the circumference of the roller ring 9. The same number of cam faces 8a as the number of cylinders of the diesel engine are provided. The cam plate 8 is always urged and engaged with the cam roller 10 by a spring 11.
[0023]
A base end of a fuel pressurizing plunger (hereinafter simply referred to as a plunger) 12 constituting the plunger described in the present embodiment is attached to the cam plate 8 so as to be integrally rotatable. The cam plate 8 and the plunger 12 are connected to the drive shaft. It is rotated in conjunction with the rotation of 5.
[0024]
That is, when the rotational force of the drive shaft 5 is transmitted to the cam plate 8 through the coupling, the cam plate 8 is engaged with the cam roller 10 while rotating, and reciprocates in the horizontal direction in the figure by the same number as the number of cylinders. Driven. Further, the plunger 12 is reciprocated in the same direction while rotating with the reciprocation. That is, the plunger 12 is moved forward (lifted) when the cam face 8a of the cam plate 8 rides on the cam roller 10 of the roller ring 9, and conversely, the plunger 12 is moved backward when the cam face 8a rides the cam roller 10 down. The
[0025]
The plunger 12 is fitted into a cylinder 14 formed in the pump housing 13, and a high-pressure chamber 15 is formed between the distal end surface of the plunger 12 and the bottom surface of the cylinder 14. Further, the same number of intake grooves 16 and distribution ports 17 as the number of cylinders of the diesel engine are formed on the outer periphery on the tip end side of the plunger 12. On the other hand, a distribution passage 18 and a suction port 19 are formed in the pump housing 13 corresponding to the suction groove 16 and the distribution port 17.
[0026]
Then, when the drive shaft 5 is rotated and the fuel feed pump 6 is driven, fuel is supplied from the fuel tank (not shown) into the fuel chamber 21 via the fuel supply port 20. Further, during the suction process in which the plunger 12 is moved backward to decompress the high pressure chamber 15, one of the suction grooves 16 communicates with the suction port 19, whereby fuel is introduced from the fuel chamber 21 to the high pressure chamber 15. . On the other hand, during the compression process in which the plunger 12 is moved forward and the high pressure chamber 15 is pressurized, fuel is pumped from the distribution passage 18 to the fuel injection nozzle 4 for each cylinder and injected.
[0027]
  In the pump housing 13, a spill passage 22 for fuel overflow (spill) that connects the high-pressure chamber 15 and the fuel chamber 21 is formed. In the middle of the spill passage 22, an electromagnetic spill valve 23 is provided as an overflow adjustment valve for adjusting the fuel spill from the high pressure chamber 15. This electromagnetic spill valve 23 is a normally open type valve. When the coil 24 is not energized (off), the valve body 25 is opened and the fuel in the high pressure chamber 15 is made to flow into the fuel chamber.21He is spilled. Further, when the coil 24 is energized (turned on), the valve body 25 is closed and the fuel spill from the high pressure chamber 15 to the fuel chamber 21 is stopped.
[0028]
Therefore, by controlling the energization time of the electromagnetic spill valve 23, the valve 23 is controlled to close and open, and fuel spill adjustment from the high pressure chamber 15 to the fuel chamber 21 is performed. Then, by opening the electromagnetic spill valve 23 during the compression process of the plunger 12, the fuel in the high-pressure chamber 15 is depressurized and the fuel injection from the fuel injection nozzle 4 is stopped.
[0029]
That is, even if the plunger 12 moves forward, the fuel pressure in the high pressure chamber 15 does not increase while the electromagnetic spill valve 23 is open, and fuel injection from the fuel injection nozzle 4 is not performed. Further, during the forward movement of the plunger 12, the fuel injection amount from the fuel injection nozzle 4 is controlled by controlling the timing of closing and opening the electromagnetic spill valve 23.
[0030]
A hydraulic timer 26 (developed 90 degrees in FIG. 1) 26 for adjusting the fuel injection timing is provided below the pump housing 13. The timer 26 has a function of changing the timing at which the cam face 8a is engaged with the cam roller 10, that is, the reciprocating drive timing of the cam plate 8 and the plunger 12 by changing the position of the roller ring 9 with respect to the rotational direction of the drive shaft 5. It plays.
[0031]
The timer 26 is driven by hydraulic pressure, and as shown in FIG. 2 in addition to FIG. 1, a timer housing 27, a timer piston 28 fitted in the housing 27, and a low-pressure chamber in the timer housing 27 are also provided. 29, a timer spring 31 and the like for urging and pressing the timer piston 28 in the retarding direction (that is, toward the pressurizing chamber 30 on the other side). The timer piston 28 is connected to the roller ring 9 via the slide pin 32.
[0032]
Fuel pressurized by the fuel feed pump 6 is introduced into the pressurizing chamber 30 of the timer housing 27. The position (advance position) of the timer piston 28 is determined by the balance between the fuel pressure and the urging force of the timer spring 31. Further, by determining the advance angle position of the timer piston 28, the position of the roller ring 9 is determined, and the reciprocating timing of the plunger 12 with respect to the rotation angle of the drive shaft 5 is determined.
[0033]
The timer 26 is provided with a timing control valve 33 for adjusting the fuel pressure of the timer, that is, the control hydraulic pressure. That is, the pressurizing chamber 30 and the low pressure chamber 29 of the timer housing 27 are communicated with each other by a communication passage 34, and a timing control valve 33 is provided in the middle of the communication passage 34.
[0034]
The timing control valve 33 is an electromagnetic valve that is controlled to be opened and closed by a duty control signal output from an electronic control unit 40 (ECU), which will be described later. Adjusted. And the lift timing of the plunger 12 is controlled by the fuel pressure adjustment, whereby the injection timing can be controlled.
[0035]
Specifically, when the timer piston 28 moves in the arrow X1 direction in FIG. 2, the injection start timing is advanced, and when the timer piston 28 moves in the arrow X2 direction, the injection start timing is retarded. Further, when the timing control valve 33 is opened, the fuel pressure in the pressurizing chamber 30 increases, so that the injection start timing is advanced, and when the timing control valve 33 is closed, the injection start timing is retarded. It has become.
[0036]
On the other hand, on the upper part of the roller ring 9, a rotation speed sensor 35 as an engine rotation detection means composed of an electromagnetic pickup coil is attached facing the outer peripheral surface of the pulsar 7. The rotation speed sensor 35 detects the passage of the projection of the pulsar 7 and the like when it passes, and outputs a timing signal corresponding to the engine rotation speed NE, that is, every predetermined crank angle (in this embodiment, every 3.75 ° CA). ) Output an engine rotation pulse as a rotation angle signal. Further, since the rotation speed sensor 35 is integrated with the roller ring 9, it outputs a reference timing signal at a fixed timing to the plunger lift regardless of the control operation of the timer 26.
[0037]
As described above, the electromagnetic spill valve 23 and the timing control valve 33 provided in the fuel injection pump 1 are connected to the ECU 40 that realizes the feedback control, the open loop control means, and the control switching means by executing the processing described later. The driving of the ECU 40 is controlled.
[0038]
In the fuel injection pump 1 of this embodiment, the following various sensors shown in FIG. 3 are connected to the ECU 40 in addition to the rotation speed sensor 35 described above as sensors for detecting the operating state of the diesel engine.
FIG. 3 is a block diagram showing the peripheral configuration of the ECU 40 of the fuel injection pump of this embodiment. An ignition switch 41 (hereinafter referred to as an IG switch) shown in the figure is a switch operated by the driver when the engine is started. When the IG switch 41 is turned on, the starter is started and the diesel engine is started. The accelerator opening sensor 42 is a sensor provided to detect the accelerator opening ACCP corresponding to the load of the diesel engine from the opening / closing position of a throttle valve provided in the intake pipe. The intake pressure sensor 43 detects the intake air pressure in the intake pipe, and the water temperature sensor 44 detects the cooling water temperature THW of the diesel engine.
[0039]
The crank angle sensor 45 is provided to detect a crankshaft rotation reference position of the diesel engine, for example, a rotation position of the crankshaft with respect to a top dead center of a specific cylinder. Furthermore, the vehicle speed sensor 46 is a sensor that detects a rotation speed of a gear of a transmission (not shown), that is, a vehicle speed (vehicle speed) SP, and generates a pulse signal at a cycle corresponding to the vehicle speed.
[0040]
The ECU 40 suitably controls the electromagnetic spill valve 23 and the timing control valve 33 based on the signals output from the sensors 41 to 46 and the rotation speed sensor 35 described above.
Next, the configuration of the ECU 40 will be described with reference to the block diagram of FIG. The ECU 40 includes a central processing unit (CPU) 47, a read-only memory (ROM) 48 that stores predetermined control programs and maps in advance, a random access memory (RAM) 49 that temporarily stores calculation results of the CPU 47, and the like. A backup RAM 50 for storing data, a clock 58 for generating a predetermined clock signal, and the like, and a logical operation circuit in which these units are connected to an input port 51 and an output port 52 by a bus 53 are configured.
[0041]
The input port 51 includes the IG switch 41, the accelerator opening sensor 42, the intake pressure sensor 43, and the water temperature sensor 44 described above via the buffers 54, 55, 56, and 57, the multiplexer 58, and the A / D converter 59. It is connected. Similarly, the rotational speed sensor 35, the crank angle sensor 45, and the vehicle speed sensor 46 described above are connected to the input port 51 via a waveform shaping circuit 60. Then, the CPU 47 reads the detection signals of the sensors 35, 41 to 46, etc. input through the input port 51 as input values.
[0042]
Further, the electromagnetic spill valve 23 and the timing control valve 33 are connected to the output port 52 via the drive circuits 61 and 62. And CPU47 controls suitably the electromagnetic spill valve 23 and the timing control valve 33 based on the input value read from each sensor 35 and 41-46.
[0043]
  Next, the operation of the injection timing control device applied to the fuel injection pump 1 having the above configuration will be described.The
[0044]
FIG. 4 is a flowchart showing a start-up injection timing control process performed by the start-up injection timing control device. The start injection timing control process program is stored in the ROM 48 and is a routine process that is repeatedly performed at predetermined time intervals. When the start-up injection timing control device shown in the figure is started, first, at step 10, it is determined whether or not the starter is started (STA ON) by operating the IG switch 41.
[0045]
If a negative determination is made in step 10, the IG switch 41 is not operated, that is, the diesel engine is stopped, or is in a normal operation state (an operation state other than the start-up state). In such a state, since it is not necessary to perform the start-up injection timing control, the process proceeds to step 24, a start-up flag FSTA described later is reset (FSTA ← O), and this control process is ended.
[0046]
On the other hand, if an affirmative determination is made in step 10, the process proceeds to step 12, and the ECU 40 calculates the current engine speed NE based on the timing signal supplied from the rotation speed sensor 35, and the current engine. It is determined whether or not the rotational speed NE is equal to or lower than the reference engine rotational speed NE1. Here, the reference engine speed NE1 is set to a value (for example, 900 rpm) that is substantially equal to the speed at which the starter rotates the crankshaft of the diesel engine. Is not yet in its first explosion.
[0047]
The start-up injection timing control process executed in the present embodiment is a process executed during a so-called cranking period from when the starter is started until the diesel engine is started. Therefore, if a negative determination is made in step 12, that is, if the current engine speed NE is greater than the speed NE1 at which the starter rotates the crankshaft, it is not necessary to perform the injection timing control at the start. The present control process is terminated without performing the processes after step 14.
[0048]
On the other hand, if an affirmative determination is made in both step 10 and step 12, the engine is in a cranking period (hereinafter referred to as starting time), and processing after step 14 is performed at the time of starting. First, in step 14, it is determined whether or not the start time flag FSTA is in a reset state (FSTA = 0).
[0049]
Assuming that the engine state is the state immediately after the IG switch 41 is turned on and the starter is started, immediately after the starter is started, the start time flag FSTA is reset (FSTA = 0) by the process of step 24 described above. ). Therefore, an affirmative determination is made at step 14, and the process proceeds to step 16.
[0050]
In step 16, the ECU 40 calculates the target injection start timing ATRG from the engine speed NE calculated based on the signal output from the speed sensor 35 and the engine temperature THW calculated based on the signal output from the water temperature sensor 44. At the same time, the actual injection start timing AACT is calculated based on the engine speed NE and the crank angle signal output from the crank angle sensor 45.
[0051]
Here, the target injection start timing ATRG is an injection start timing at which the diesel engine can be optimally operated when the advance angle position of the timer piston 28 of the timer 26 is set to a position corresponding to the target injection start timing ATRG. It is. On the other hand, the actual injection start timing AACT is an injection start timing corresponding to the current advance angle position of the timer piston 28. Both the target injection start timing ATRG and the actual injection start timing AACT are indicated as a crank angle (° CA).
[0052]
When the target injection start timing ATRG and the actual injection start timing AACT are calculated as described above, the ECU 40 subsequently determines whether or not the target injection start timing ATRG is smaller than the actual injection start timing AACT. Here, a case where a negative determination is made in step 16 and a case where a positive determination is made will be described separately.
[0053]
First, the case where a negative determination is made in step 16 will be described. The state in which the negative determination is made in the processing of step 16 is a state where the actual injection start timing AACT is smaller than the target injection start timing ATRG. Therefore, in order to obtain an optimal engine state that can suppress the occurrence of misfire and the deterioration of emissions, it is necessary to perform the advance processing so that the actual injection start timing AACT becomes the target injection start timing ATRG in a short time. Specifically, it is necessary to rapidly advance the advance position of the timer piston 28 of the timer 26 to the advance position (target advance position) corresponding to the target injection start timing ATRG.
[0054]
However, as described above, immediately after start-up, the timer piston 28 is biased by the timer spring 28 to be positioned at the most retarded position, and the hydraulic pressure supplied from the feed pump 6 to the timer 26 is low. . Therefore, immediately after the start, the value between the actual injection start timing AACT and the target injection start timing ATRG is a large value.
[0055]
Under such conditions, when control is performed so that the actual injection start timing AACT coincides with the target injection start timing ATRG by feedback control as in the prior art, the time until the actual injection start timing AACT reaches the target injection start timing ATRG. As mentioned above, the emission becomes worse as the duration becomes longer and the complete explosion is delayed.
[0056]
Therefore, in this embodiment, when a negative determination is made in step 16, the process proceeds to step 20, and the timer piston 28 is configured to perform open loop control (O / L control). Specifically, the ECU 40 outputs a fixed duty ratio FAFIN corresponding to the maximum valve opening degree to the timing control valve 33, and the actual injection start timing AACT is the maximum advance corresponding to the fixed duty ratio FAFIN regardless of the target injection start timing ATRG. It was set as the structure controlled to advance to an angular position (AMAX). With this configuration, the actual injection start timing AACT can reach the target injection start timing ATRG in a short time with good response.
[0057]
Next, a case where an affirmative determination is made in step 16 will be described. The state in which the determination in step 16 is affirmative is that the actual injection start timing AACT has exceeded the target injection start timing ATRG for the first time, that is, the timer piston 28 has moved to the advance position corresponding to the target injection start timing ATRG. It is.
[0058]
As described above, when the actual injection start timing AACT exceeds the target injection start timing ATRG for the first time and the open loop control in step 20 is further continued, the actual injection start timing AACT overshoots the target injection start timing ATRG. As a result, it becomes an over-advance angle and causes misfire and knocking. For this reason, when an affirmative determination is made in step 16, the start time flag FSTA is set in step 18 (FSTA ← 1), and the open loop control performed in step 20 is stopped in the subsequent step 22, and the process proceeds. The angle control is switched to feedback control (F / B control).
[0059]
Note that, by setting the starting flag FSTA in step 18, a negative determination is made in step 14 in the routine processing after the next time. Therefore, after the open loop control is switched to the feedback control by the process of step 16, the feedback control is continued until the start time flag FSTA is reset in the above-described step 24 (the open loop control is performed). Not) Thereby, after the actual injection start timing AACT reaches the target injection start timing ATRG, it is possible to reliably prevent the open loop control from being performed and the excessive advance angle.
[0060]
When the control processing of step 20 and step 22 described above is selectively performed, the current routine processing ends.
Next, the operation when the start-up injection timing control process according to this embodiment is performed will be described with reference to FIG.
[0061]
FIG. 5 shows time on the horizontal axis and the advance position (injection start timing) of the timer piston 28 on the vertical axis. Since the advance angle position of the timer piston 28 corresponds to the actual injection start timing AACT, the advance angle position of the timer piston 28 is shown as the actual injection start timing AACT in the figure.
[0062]
In FIG. 5, the change in the advance position of the actual injection start timing AACT (advance position of the timer piston 28) when the start-up injection timing control process according to this embodiment is performed is shown by a solid line, and the conventional start-up injection A change in the advance position of the actual injection start time AACT (advance position of the timer piston 28) when the timing control process (only feedback control is performed) is shown by a broken line.
[0063]
First, paying attention to the advance position change of the conventional start injection timing control process indicated by the broken line, the conventional start injection timing control process performs feedback control even at the start without performing open loop control. Therefore, the advance angle position change shows a characteristic of gradually increasing toward the target injection start timing ATRG. In particular, when the actual injection start timing AACT becomes close to the target injection start timing ATRG, the update amount by feedback control becomes slow from the aspect of preventing overshoot, and the time until the actual injection start timing AACT reaches the target injection start timing ATRG (Indicated by t2 in the figure) becomes longer.
[0064]
On the other hand, when the start-up injection timing control process according to the present embodiment is performed, open-loop control is performed at start-up, and the actual injection start timing AACT is fixed duty ratio regardless of the target injection start timing ATRG. Since it is controlled to advance to the maximum advance position (AMAX) corresponding to FAFIN, as shown in the figure, the actual injection start timing AACT is shortened (indicated by t1 in the figure) to the target injection start timing ATRG. Can be reached. As a result, the time until the complete explosion at the time of starting can be greatly shortened (t1 <t2) compared to the conventional case, so that the startability can be improved and the deterioration of emission can be suppressed.
[0065]
Further, since the open loop control at step 20 is stopped and the feedback control at step 22 is switched when the actual injection start timing AACT exceeds the target injection start timing ATRG for the first time, the actual injection start timing AACT is set to the target injection start timing. Since the actual injection start timing AACT does not overshoot the target injection start timing ATRG after the first time when the ATRG is exceeded, highly accurate injection start timing control can be performed.
[0066]
  In the above-described embodiment, the process in step 20 corresponds to an open loop control means, the process in step 22 corresponds to a feedback control means, and the process in step 16 corresponds to a control switching means. It is.
  In the above-described embodiment, the configuration in which the open loop control is switched to the feedback control when the actual injection start timing AACT exceeds the target injection start timing ATRG for the first time in the processing of step 16 has been shown. Is not limited to this. For example, when the difference between the target injection start timing ATRG and the actual injection start timing AACT is equal to or less than a predetermined value (α) (ATRG−AACT ≦ α), Alternatively, when the ratio of the actual injection start timing AACT and the target injection start timing ATRG becomes equal to or greater than a predetermined value (β) (AACT / ATRG ≧ β), The open loop control may be switched to the feedback control.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to shorten the time until the complete explosion at the time of start-up, improve the startability, and suppress the deterioration of emissions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a combustion injection device to which a start-up injection timing control device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an enlarged view showing a timer provided in the combustion injection device.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an ECU.
FIG. 4 is a flowchart showing start-up injection timing control processing executed by a start-up injection timing control device.
FIG. 5 is a diagram showing a duty ratio for controlling a timing control valve in the present embodiment while comparing with a conventional one.
[Explanation of symbols]
1 Fuel pump
6 Feed pump
7 Pulsa
8 Cam plate
9 Roller Ring
10 Cam roller
12 Plunger
13 Pump housing
21 Fuel chamber
22 Spill passage
23 Electromagnetic spill valve
26 Timer
27 Timer housing
28 Timer Piston
29 Low pressure chamber
30 Pressurization chamber
31 Timer Spring
32 slide pins
33 Timing control valve
35 RPM sensor
40 ECU
41 IG switch
44 Water temperature sensor
45 Crank angle sensor

Claims (1)

遅角方向に付勢されたタイマピストンを備え、フィードバック制御手段により実燃料噴射開始時期が目標噴射開始時期と一致するよう前記タイマピストンをフィードバック制御することにより噴射開始時期を制御するタイマを具備してなる電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置において、
前記タイマピストンが最大進角位置に進角するようにオープンループ制御するオープンループ制御手段と、
始動時であって、クランキング中でエンジン回転数が所定回転数以下である場合には、上記オープンループ制御手段を動作させ、前記タイマピストンを最大進角位置にオープンループ制御し、その後、実噴射開始時期が目標開始時期を越えた時点から、又は、目標噴射開始時期と実燃料噴射開始時期との差が所定値以内となった時点或いは実燃料噴射開始時期の目標噴射開始時期に対する比が所定値以上となった時点から前記タイマピストンを前記フィードバック制御手段によりフィードバック制御するように切り換える制御切換手段と
を設けたことを特徴とする電子制御ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置。
A timer piston energized in the retarding direction, and a timer for controlling the injection start timing by feedback controlling the timer piston so that the actual fuel injection start timing coincides with the target injection start timing by the feedback control means. In the injection timing control device of an electronically controlled diesel engine,
Open loop control means for performing open loop control so that the timer piston is advanced to the maximum advance position;
When starting and when the engine speed is equal to or less than the predetermined speed during cranking, the open loop control means is operated to open loop control the timer piston to the maximum advance position, and then When the injection start timing exceeds the target start timing , or when the difference between the target injection start timing and the actual fuel injection start timing is within a predetermined value, or the ratio of the actual fuel injection start timing to the target injection start timing is An injection timing control device for an electronically controlled diesel engine, characterized by comprising control switching means for switching the timer piston so as to perform feedback control by the feedback control means from a time point when a predetermined value or more is reached .
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