JPH01121521A - ディーゼルエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディーゼルエンジンの燃料制御装置に関するし
のであり、特に燃料噴射ノズルの目詰まりに応じて燃料
補正制御を行うものに関する。

［従来技術］ 各種運転条件に応じて燃料噴射時期あるいは燃料噴射量
を制御するようにしたディーゼルエンジンの燃料制御装
置はよく知られている（例えば、特開昭６０−２０１０
２・８号公報参照）。

ところで、ディーゼルエンジンにおいては、燃料の燃焼
によって、例えばガソリンエンジンなどに比べて多量の
カーボンが発生するので、燃焼室内で発生したカーボン
が燃料噴射ノズルの燃料噴射口まわりに付着・堆積して
ノズルが目詰まりを起こし、このようなノズルの目詰ま
りによって燃費性能が悪化するとともに、排気ガスのエ
ミッション性能が悪化し、とくに排気ガス中の炭化水素
（ＨＣ）と−酸化炭素（Ｃｏ）の濃度が高くなるといっ
た問題があった。ところが、このようなノズルの目詰ま
り度合は一定ではなく、運転経歴の違いによって堆積度
合が異なるが、従来はエンジン運転中にこのようなノズ
ルの目詰まり度合を検出する有効な方法がなかったので
、上記燃料噴射時期ないし燃料噴射量制御を行なうよう
にしたエンジンにおいても、燃料噴射ノズルの目詰まり
に応じた補正制御は行なわれていない。

しかし、ディーゼルエンジン搭載車に対する排気ガス規
制及び燃費性能向上のニーズ等を考慮すると、上記のよ
うな燃料噴射ノズルのカーボン付着による目詰まりに起
因する不具合を解消することか重要な課題となっている
。

ところで、直接燃料噴射ノズルの目詰まりを検出するの
ではなく、燃焼室内の燃料の着火時期を検出して、これ
によって燃料性状あるいは燃料噴射ノズルの目詰まりの
変化度合を推定し、これに応じて燃料噴射時期を補正制
御するようにしたものが提案されているが、このものは
着火時期検出センサを高温・高圧の燃焼室に臨ませてい
るので、着火時期検出センサの出力特性、物理的強度等
の信頼性が十分に確保できないといった問題があった。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、燃料噴射ノズルへのカーボンの付着・堆積によって
生じる燃費性能あるいはエミッション性能の悪化を有効
に防止できるディーゼルエンジンの燃料制御装置を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は上記の目的を達するため、燃料噴射ノズルにカ
ーボンが付着・堆積したきには、燃料噴射ノズルに燃料
を供給する高圧燃料供給通路内の燃料圧が上昇すること
、および目詰まり状態と非目詰まり状態の圧力差が特に
アイドル時に大きく表れるという事実を発見して、燃焼
室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに、燃料噴射ポン
プから吐出される燃料を高圧燃料供給通路を通して供給
するようにしたディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射
ノズル近傍において高圧燃料供給通路内の燃料圧を検出
する高圧燃料供給通路圧力検出手段と、エンジンのアイ
ドル状態を検出するアイドル検出手段と、上記アイドル
検出手段によってエンジンがアイドル状態にあることが
検出されたときには、上記高圧燃料供給通路圧力検出手
段によって一検出される燃料圧に応じて、燃料噴射時期
と燃料噴射量の少なくとも一方を補正制御する燃料補正
制御手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジ
ンの燃料制御装置を提供する。

［発明の効果］ 本発明によれば、高圧燃料供給通路圧力検出手段によっ
て検出される、アイドル時の燃料圧から燃料噴射ノズル
のカーボン付着にある目詰まりが検出され、燃料噴射ノ
ズルの目詰まりが発生したときには、燃料Ｍ圧制御手段
によって、燃費性能およびエミッション性能が向上する
ように、燃料噴射時期あるいは燃料噴射量が補正制御さ
れるので、燃料噴射ノズルの目詰まりによる燃費性能お
よびエミッション性能の悪化が有効に防止できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、４気筒デイーゼルエンジンＤＥの
第１〜第４気筒＃１〜＃４の燃焼室（図示せず）には、
夫々燃料を噴射するための燃料噴射ノズル１，２，３．
４が臨設され、これらの各燃料噴射ノズル１〜４へは、
夫々、高圧燃料供給通路５〜８を通して、エンジンＤＥ
のクランク軸１１によってクランクプーリ１２とタイミ
ングベル）１３とポンププーリ１４とを介して回転駆動
される燃料噴射ポンプ１５から燃料が供給されるように
なっている。

そして、第１気筒＃１の燃料噴射ノズル１に接続された
高圧燃料供給通路５には、燃料噴射ノズル１への接続部
において、燃料圧を検出するための圧力センサ１６（高
圧燃料供給通路圧力検出手段）か設けられ、該圧力セン
サ１６で検出された燃料圧は、後で詳しく説明するマイ
クロコンピュータで構成されたコントロールユニット１
７に印加されるようになっている。

上記圧力センサ１６は、第２図に詳しく説明するように
、上流側端部か当接部材１９を介して第１気筒＃１の高
圧燃料供給通路５に接続されるとともに下流側端部が第
１気筒＃１の燃料噴射ノズルｌに接続されるメイン燃料
通路２１が内部に形成されたアダプタ本体２２と、スペ
ーサ２３を介して高圧燃料供給通路５の下流側端部に固
定される第１キヤツプ２４と、上流側端部が該第１キヤ
ツプ２４に螺合されるとともに、下流側端部が燃料噴射
ノズルｌに螺合され、かつ上記アダプタ本体２２を固定
する第２キヤツプ２５とで外形が形成されている。そし
て、上記アダプタ本体２２の内部に圧力導入通路２６を
介してメイン燃料通路２１と連通ずる空間部２７内には
圧力検出部２８が配設され、該圧力検出部２８はねじ部
２９によってアダプタ本体２２に固定されている。なお
、アダプタ本体２２から燃料が漏れないように、圧力検
出部２８と空間部２７の内周面との間は銅パツキン３０
でシールされている。この圧力センサ！６で検出される
圧力信号はチャージアンプ３１で増幅されコントロール
ユニット１７に印加されるようになっている。

なお、圧力センサとして、第３図に示すようなひずみゲ
ージ式管内圧センナ１６’を用いてもよい。該ひずみゲ
ージ式管内圧センサ１６“は、上流側端部が高圧燃料供
給通路５に接続される一方、下流側端部が連結部材３６
を介して燃料噴射ノズルｌに接続される燃料通路３７が
形成されたセンサ本体３８と、センサ本体３８を高圧燃
料供給通路５に固定する第１アダプタ３９と、センサ本
体３８に螺合された連結部材３６を燃料噴射ノズルｌに
固定する第２アダプタ４１とで構成されている。そして
、センサ本体３８の上部に形成された穴部４２には、第
１ひずみゲージＲｇ＋と第２ひずみゲージＲｇｇとが配
設されている。第１ひずみゲージＲｇ＋と第２ひずみゲ
ージＲｇｔとは燃料通路３７内の燃料流れ方向に対して
第４図に示すように配置されている。そして、第１ひず
みゲージｎｇ＋と第２ひずみゲージＲｇ！とは第５図に
示すようなブリッジ回路を用いた電気回路Ｃでコントロ
ールユニット１７と接続される。なお第５図中のＲｌＲ
は固定抵抗で゛ある。このような電気回路Ｃに一定の入
力電圧Ｅｉがかけられ、一方、出力電圧Ｅ０がコントロ
ールユニット１７に出力されるようになっている。ここ
で、出力電圧Ｅ。は次式で表わされる。

Ｅｏ＝（ｌ＋μ）・ＫＳ・εｏ−Ｅｉ／４但し、 Ｅｉ・・・入力電圧 ε０・・・Ｒｇ＋のひずみ 一με。・・・Ｒｇｚのひずみ Ｋｓ・・・比例定数 したがって、上式によって出力電圧Ｅ０から第１゜第２
ひずみゲージＲｇ＋、Ｒｇｙのひずみが算出され、燃料
通路３７内の燃料圧が検出されるようになっている。

ところで、コントロールユニット１７は、本願特許請求
の範囲に記載された燃料補正制御手段を含むエンジンＤ
Ｅの総合制御システムであり、高圧燃料供給通路６内の
燃料圧、エンジン回転数、アイドル信号、油・水温度、
吸気温度、クランク角、トップ信号等を入力情報として
、所定の制御を行うようになっているが、以下では第６
図に示すフローヂャートに従って、本願発明に関連する
燃料補正制御についてのみ制御方法を説明する。

制御が開始されると、ステップＳｔでレジスタ、フラッ
グ、カウンタ等の初期化が行なわれる。

次にステップＳ２で、エンジンＤＥの運転状態が読み込
まれる。

ステップＳ３では、アイドル運転中であるか否かが比較
される。燃料噴射ノズル１のニードルリフト量に対する
開口特性は第８図中の折線Ｇｌのようになっているので
、第７図に示すように、アイドル時には高圧燃料供給通
路５内の燃料圧が、燃料噴射ノズル目詰まり時には通常
時より大幅に高くなるという現象が生じる。そこで、こ
れを利用してアイドル時の高圧燃料供給通路５内の燃料
圧から目詰まりの有無を検出するようにしている。

なお、アイドル時でない場合は、第７図に示すように、
目詰まり時の燃料圧が通常時より大幅に高くなるという
現象は生じない。

ステップＳ３での比較の結果、エンジンＤＥがアイドル
運転中でなければ（Ｎｏ）、燃料噴射ノズル１の目詰ま
りのｑ無を判定することができない〜ので、制御は以後
の全ステップ８４〜Ｓ７をスキップして、ステップＳｔ
に復帰する。

一方、ステップＳ３での比較の結果、エンジンＤＥがア
イドル運転中であれば（ＹＥＳ）、制御はステップＳ４
に進められる。

ステップＳ４では、高圧燃料供給通路５内の最大燃料圧
Ｐ　ｍａｙ、が読み込まれる。

次に、ステップＳ５で、上記最大燃料圧Ｐ　ｆｆ１ａｘ
が燃料噴射ノズルｌの目詰まりの有無の限界を示す所定
値Ｐ０より大きいか否かが比較される。比較の結果、Ｐ
ｍａｘＳＰｏであれば（ＮＯ）、前記したように、燃料
噴射ノズルｌに目詰まりは発生していないので、制御は
ステップ８６〜Ｓ７をスキップしてステップＳ１に復帰
する。

一方、ステップＳ５での比較の結果、Ｐ　Ｉ＋ｌａｘ≧
Ｐ０であれば（ＹＥＳ）、燃料噴射ノズル１は目詰まり
を起こしていると考えられるので制御はステップＳ６に
進められ、以下のような燃料噴射時期の補正が行なわれ
る。

第９図（ａ）〜（ｄ）、第１Ｏ図（ａ）〜（ｄ）、第１
１図（ａ）　〜（ｄ）に、夫々平均有効圧力Ｐｅが、１
ｋｇ／ｃｍ″。

３　ｋｇ／　ｃｍ”　、　５　ｋｇ／　ａｘ″の場合の
燃費性能とエミッション性能のクランク角に対する特性
を燃料噴射ノズルｌの目詰まりの有無をパラメータとし
て示す。これらの結果に基づけば、燃料噴射ノズルｌの
目詰まりが発生していないときには、燃費性能（Ｂｅ）
とエミッション性能（Ｇｏ、ｌ−ＩＣ，Ｎ０ｘ）との妥
協点として、燃料噴射時期Ｔ０をＢＴＤＣ３°（上死点
前３°）に設定するのが好ましい。そして、上記′ｒ０
に基づいて補正燃料噴射時期Ｔｉｎｊが次式によって算
出される。

Ｔｉｎｊ＝α・（Ｐｍａｘ−Ｐａ）・Ｔｏ　　　α：定
数第７図に示しているように、Ｐｅ＝１（アイドル時）
において、燃料噴射ノズル１目詰り後は、すべてＴＤＣ
側の方が燃費性能、エミッション性能が良くなるので、
上式によって、燃料噴射ノズルｌの目詰まり時には、燃
料噴射時期がＴＤＣ側にずれるようになっている。

次に、ステップＳ７で燃料噴射時期のエンジン回転数補
正が行なわれる。なお、このエンジン回転数補正は普通
に行なわれている方法で行なわれるので、詳しい説明は
省略する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる燃料制御装置を備えたディー
ゼルエンジンのシステム構成図である。 第２図は、第１図中の圧力センサの正面断面説明図であ
る。 第３図は、圧力センサをひずみゲージ式とした場合の、
圧力センサの正面断面説明図である。 第４図は、第３図に示すひずみゲージ式圧力センサのひ
ずみゲージの配置方法を示す図である。 第５図は、２つのひずみゲージのコントロールユニット
への接続方法を示す図である。 第６図は、コントロールユニットによる燃料噴射時期の
補正制御の制御方法を示すフローチャートである。 第７図は、燃料噴射ノズルの目詰まり時と正常時の、高
圧燃料供給通路内の最大燃料圧のクランク角に対する特
性をエンジン回転数をパラメータとして表わした図であ
る。 第８図は燃料噴射ノズルの開口面積のニードルリフト量
に対する特性を示す図である。 第９図（ａ）〜（ｄ）と第１０図（ａ）〜（ｄ）と第１
１図（ａ）〜（ｄ）とは、夫々、平均有効圧力が、１ｋ
ｇ／ｃｍ″。 ３　ｋｇ／ｃｘ”、　５　ｋｇ／ｃｍ”の場合の燃費性
能（ａ）とエミッション性能（ｂ−ｄ）とのクランク角
に対する特性を燃料噴射ノズルの目詰まりの有無をパラ
メータとして表わした図である。 ＤＥ・・・エンジン、＃ｌ〜＃４・・・第１〜第４気筒
、ｌ〜４・・・第１〜第４気筒の燃料噴射ノズル、５〜
訃・・第１〜第４気筒の高圧燃料供給通路、Ｉ５・・・
燃料噴射ポンプ、１６・・・圧力センサ、１７・・・コ
ントロールユニット。 第１図 第２図 第９図　　　　　　　　　　　　ｓｔｏ図”）Ｐｅａ１
ｋｇ／ｅｘ”　　　　　’Ｐｅ□３Ｋｇ／ｃ′２第１１
面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに、燃
   料噴射ポンプから吐出される燃料を高圧燃料供給通路を
   通して供給するようにしたディーゼルエンジンにおいて
   、 燃料噴射ノズル近傍において高圧燃料供給通路内の燃料
   圧を検出する高圧燃料供給通路圧力検出手段と、エンジ
   ンのアイドル状態を検出するアイドル検出手段と、上記
   アイドル検出手段によってエンジンがアイドル状態にあ
   ることが検出されたときには、上記高圧燃料供給通路圧
   力検出手段によって検出される燃料圧に応じて、燃料噴
   射時期と燃料噴射量の少なくとも一方を補正制御する燃
   料補正制御手段とを設けたことを特徴とするディーゼル
   エンジンの燃料制御装置。