JPH01155053A - 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、燃料のメイン噴射を行う前にパイロット噴射
を行うように構成されたディーゼルエンジンの燃料制御
装置に関するものである。

（従来技術） 一般に、圧縮着火を行うディーゼルエンジンにおいては
、噴射燃料が比較的着火し難い条件下にある時に着火遅
れが生じることがあり、これによって燃焼が爆発的に行
われ、燃焼騒音や排気ガス中のＮＯｘが増大する可能性
がある。

このような燃焼騒音やＮＯＸを抑制する手段として、メ
イン噴射に先行して少量の燃料をパイロット噴射し、こ
れをメイン噴射燃料の燃焼の火種とすることが知られて
いる（例えば特開昭５９−１６５８５６号公報参照）。

ところで、一般にエンジンの冷間詩（例えば始動時や暖
機時）においては圧縮端温度が十冒し難く、これによっ
てパイロワ１〜噴射による着火が遅れ易く、また暖機時
においてはエンジンの半失火が発生し易い傾向があり、
その結果、不完全燃焼ガスの排出や、燃焼騒音の悪化等
の不都合が生じる問題点がある。このような問題点を解
消するため、従来は、メイン噴射のタイミングを進ませ
る等の手段が提案されているが、このようにメイン噴射
のタイミングを進ませると、着火するまでの予混合量が
増大し、燃焼音が大きくなる等の不都合が生じてしまう
。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、燃焼音を増大させることなく
、エンジン冷間時の着火遅れを防止し、不完全燃焼ガス
の低減を図ることが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、メイン噴射の前にパイロツ１へ噴射を行うよ
うに構成されたデイ−ピルエンジンにおいて、エンジン
温度を検出する検出手段と、この温度が所定値以下の時
にパイロン１〜噴射のタイミングをメイン噴射のタイミ
ングに対して進める制御手段を備えたものである。

このような構成において、エンジンの冷間時には、制御
手段に３」：ってパイロット噴射のタイミングがメイン
噴射に対して進められるので、パイロワ１−噴剣による
着火の遅れが防止される。しかも、メイン噴射のタイミ
ングを進ませる必要がないので、燃焼音の増大は生じな
い。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例におけるディーゼルエンジ
ンを示したものであり、このディーゼルエンジンには、
第２図に示されるような列型燃料噴射ポンプＰが設けら
れている。同図のカム軸１は、エンジンのクランク軸の
駆動力により回転駆動され、このカム軸１には、プラン
ジャ２駆動用のカム３が設けられている。これに対し、
プランジャ２は軸方向に移動可能にハウジング４内に支
持され、その下方に、上記カム３に摺接するタペットロ
ーラ５が取付けられており、しかもスプリング２４によ
って下方にイ」勢された状態となっている。従って、上
記カム軸１およびカム３の回転により、プランジャ２は
上下方向に往復駆動される。

このプランジャ２の中心には、その１端まで軸方向に延
びる中心孔２　ａ　ｆＪ＜設けられ、この中心孔２ａは
、上方に形成された燃料圧送室４ａに連通している。こ
のプランジャ２の外周面には、上記中心孔２ａに連通ず
る燃料取入れ溝６、第１のり一部７、および第２のり一
部８が形成されており、これら第１および第２のリード
７．８は、その上縁部がプランジャ２の外周面に対して
傾斜する形状を有している。

一方、このプランジャ２の周囲には、下方から順次、コ
ン１へロールスリーブ９、カムディスク１０１コンｌ〜
ロールスリーブ１１、およびコントロールスリーブ１２
が外側から嵌合され、このコントロールスリーブ１２の
外周面にはカムディスク１３が嵌合されている。さらに
、コンｌ−ロールスリーブ１２には、上記燃料取入れ渦
６および第１のリード７に対応する燃料ボート１２ａが
設けられ、コントロールスリーブ１１には第２のり−ド
８に対応するカッｈオフボー１−１１８が設けられてお
り、上記燃料ポート１２ａから燃料取入れ溝６および中
心孔２ａを通して、プランジャ２上方の燃料圧送室４ａ
内に噴射用の燃料が供給されるようになっている。

上記コントロールスリーブ９は、プランジャ２に対して
軸方向にのみ移動可能とされ（実際にはプランジャ２が
移動する。）、その外周面にはキャップ状のディスク２
５の下端部が固定されておリ、このディスク２５の下端
部は、ハウジング４内に設けられたコントロールラック
１４と噛合している。そして、このコントロールラック
１４の水平方向の移動により、ディスク２５、コントロ
ールスリーブ９、およびプランジャ２が一体に回転する
ようになっている。

カムディスク１０は、プランジャ２に対して回転可能と
され、コントロールスリーブ１１は、プランジャ２に対
して回転および軸方向の移動が可能とされている。カム
ディスク１０の上面には波状のカム１０ａが形成され、
このカム１０ａの上面に上記コンｌ−ロールスリーブ１
１の下面の一部が当接しており、これらカムディスク１
０およびコントロールスリーブ１１の外周面には、それ
ぞれコンｌ−ロールラック１５．１６が噛合している。

従って、コントロールラック１６の水平方向の移動によ
りコントロールスリーブ１１が回転するとともに、コン
トロールラック１５の水平方向の移動によりカムディス
ク１０が回転し、これによって］ン１〜ロールスリーブ
１１が軸方向（上下方向）に移動する。

コン１〜ロールスリーブ１２は、スプリング１８によっ
て下方から支持されており、プランジャ２に対して軸方
向にのみ移動可能とされている。カムディスク１３は、
その下面に上記カム１０ａと同様のカム１３ａが形成さ
れており、このカム１３ａに上記コン１−ロールスリー
ブ１２の上面の一部が当接している。このカムディスク
１３の外周面は］ン１〜ロールラック１７に噛合してお
り、このコントロールラック１７の水平方向の移動によ
りカムディスク１３が回転し、これによってコントロー
ルスリーブ１２がプランジャ２に対して軸方向に移動す
るようになっている。

ざらに、上記コントロールラック１４〜１７にはそれぞ
れ位置センサ（図示せず）が設けられ、この位置センサ
の出力が上記第１図に示されるＥＣＵ（制御手段）１つ
に入°力されるようになっており、逆にこのＥＣＵ１９
の出力する制御信号によって、各コントロールラック１
４〜１７の駆動制御が行われるようになっている。この
ＥＣＵ１９には、上記位置セン勺の他、アクセルセンサ
２０、エンジン水温センサ（検出手段）２１、エンジン
回転数セン勺２２等の検出値も入力される。

一方、上記プランジャ２の上方には、デリバリバルブ２
６、スプリング２７、デリバリバルブホルダ２８等が設
りられており、このデリバリバルブホルダ２８に、上記
燃料圧送室４ａと連通する燃料の送出し口２８ａが設け
られている。

このような構造において、上記カム軸１の回転によりプ
ランジャ２が上下駆動されるが、まず、プランジャ２が
下降してその取入れ潜６が燃料ポート１２ａに合致した
時点で、この燃料ポート１２ａから中心孔２ａ内に燃料
が吸入される。そして、この１ランジｖ２が下死点から
再び上昇し、上記取入れ満６の下縁部が燃料ポート１２
ａの上縁部よりも上方に位置すると、プランジャ２の中
心孔２ａは外部から遮断され、よって燃料は燃料圧送室
４ａから送出し口２８ａを通してエンジンの気筒に圧送
されることとなる（パイロット噴射の開始）。

さらに１ランジヤ２が上昇を続け、第２のり一部８がコ
ントロールスリーブ１１のカットオフポート１１ａに到
達すると両者は連通状態となり、このカットオフポート
１１ａから燃料が外部に逃がされ、これによって燃料の
圧送が中断される（パイロット噴射の終了）。

さらにプランジャ２が上昇し、第２のり一部８の位置が
カットオフポート１１ａからずれると両者は遮断され、
再び燃料の圧送が開始される（メイン噴射の開始）。そ
して今度は、第１のリード７が上記燃料ポート１２ａの
位置まで上昇して連通ずることにより、燃料がこの燃料
ポート１２ａから逆送することとなり、上記圧送は再び
停止される（メイン噴射の終了）。従って、プランジャ
２が１回上昇動作を行う度に、第３図＜ａ）〜（ｄ）に
実線３０で示されるようなパイロット噴射およびメイン
噴射が繰返される。

しかも、この構造においては、上記コントロールラック
１４〜１７の作動により、上記パイロット噴射およびメ
イン噴射のタイミングおよび噴射聞が変化するようにな
っている。

具体的には、まず、コン１−ロールラック１４によって
ディスク１３、コントロールスリーブ９、およびプラン
ジャ２を回転させた場合、両リード７．８はその上縁部
がプランジャ２に対して傾斜した状態に形成されている
ので、このプランジャ２の回転によって、各ボート１１
ａ、１２ａに対向するリード７．８の開口面積が変化す
ることとなる。例えば、この開口面積が大きくなるよう
にプランジャ２を回転させた場合には、パイロット噴射
およびメイン噴＠射の終了タイミングが早くなり、これ
によって両噴射による噴＠量は減少しく第３図（ａ）の
二点鎖線３１参照）、逆に上記開口面積が小さくなるよ
うにプランジャ２を回転させた場合には、パイロット噴
射およびメイン噴射の終了タイミングが遅くなり、これ
によって両噴射による噴射量は増大する（同図（ａ）の
破線３２参照）。

次に、上記コントロールラック１５によりカムディスク
１０を回転させた場合には、この回転によってコントロ
ールスリーブ１１が上下し、そのカットオフボート１１
ａがプランジャ２に対して上下することになる。そして
、このカットオフボート１１ａをプランジャ２に対して
上昇させた場合には、パイロワ１〜噴射の終了タイミン
グおよびメイン噴射の開始タイミングが遅くなり、これ
によってパイロワ１〜噴射による噴重量が増大するとと
もにメイン噴射による噴射量が減少する（第３図（ｂ）
の破線３３参照）。逆に、上記カッ１〜オフポー１〜１
１ａをプランジャ２に対して下降させた場合には、パイ
ロワ１〜噴剣の終了タイミングおよびメイン噴射の開始
タイミングが早くなり、これによってパイロット噴射に
よる噴射量が減少するとともにメイン噴射による噴射量
が増大する〈同図（ｂ）の二点鎖線３４参照）。

ま１ｃ、コントロールラック１６によってコントロール
スリーブ１１を回転させた場合には、そのカットオフボ
ート１１ａとプランジャ２とが相対的に回転し、これに
よって、カットオフボート１１ａに対応する第２のリー
ド８の開口面積が変化することとなる。従って、この間
口面積が大きくなるようにコントロールスリーブ１１を
回転させた場合には、パイロン１−噴射の終了タイミン
グが早くなり、これによってパイロット噴射による噴＠
量のみが減少しく第３図（Ｃ）の二点鎖線３５参照）、
逆に上記開口面積が小さくなるようにコントロールスリ
ーブ１１を回転さけた場合には、パイロット噴射の終了
タイミングが遅くなり、これによってパイロット噴射に
よる噴射量のみが増大する（同図（Ｃ）の破線３６参照
）。

さらに、コントロールラック１７によりカムディスク１
３を回転させた場合には、この回転によってコントロー
ルスリーブ１２が上下し、その燃料ボート１２ａがプラ
ンジャ２の燃料取入れ溝６および第１のポー１〜７の双
方に対して上下する。

従って、この燃料ボート１２ａをプランジャ２に対して
上層させた場合には、パイロット噴射の開始タイミング
およびメイン噴射の終了タイミングが遅くなり、これに
よってパイロット噴射による噴射量が減少するとともに
メイン噴射による噴射呈が増大する（第３図（ｄ）の破
線３７参照〉。

逆に、上記カットオフボート１１ａをプランジャ２に対
して下降させた場合には、パイロット噴射の開始タイミ
ングおｊ：びメイン噴射の終了タイミングが早くなり、
これによってパイロット噴射による噴＠量が増大すると
ともにメイン噴射による噴射量が減少する（同図（ｄ）
の二点鎖線３８参照）。

すなわち、この燃料噴射ポンプＰでは、上記コントロー
ルラック１４〜１７の作動によって、コントロールスリ
ーブ１１．１２をプランジャ２に対して相対的に回転お
よび軸方向に移動させ、その移動の組合せによって、パ
イロット噴射およびメイン噴射のタイミングおよび量を
適宜変化させることができるようになっている。例えば
、パイロット噴射の噴射タイミングのみを変えたい場合
には、コントロールラック１７の作動によってパイロタ
１〜噴射の噴射タイミングおよびメイン噴射の終了タイ
ミングを変化させるとともに（第３図（ｄ））、このメ
イン噴射の終了タイミングの変生伍が結果的にＯとなる
ようにコントロールラック１４を作動させ（第３図（ａ
））、さらに、コントロールランク１６を作動させてパ
イロット噴射の終了タイミングを変化させ、これによっ
てパイロット噴射の噴射量を調整するようにすればよい
。

さらにこの装置では、上記第１図に示したように、アク
セルセンサ２０．Ｉンジン水温センサ２１、エンジン回
転数センサ２２等により検出されるエンジンの運転状態
に応じて、ＥＣＵ１９により各コントロールラック１４
〜１７の作動が制御されるようになっており、しかも本
発明の特徴として、このＥＣＵ１９は、上記エンジン水
温センサ２１の検出値に応じてパイロット噴射のタイミ
ングを適宜変化させるように構成されている。

このＥＣＵ１９により実際に行われる燃料制御動作を、
第４図および第５図のフローチャートに基づいて説明す
る。

まず、エンジンの始動前の状態で初期値設定を行い（ス
テップＳ＋）、Ｔ−ンジン水温センサ２１により検出さ
れた１ンジン水温（Ｔ、Ｗ　）の取り込みを行う（ステ
ップ８２　）。そして、この検出値に基づき、各ラック
１４〜１７への出力、すなわちポンプアクチュエータの
出力を演算する（ステップＳ３　）。

このような始動前の状態では、各ラックへの出力値とし
て一定の値が設定されるが、このとき、エンジン水温に
応じて第６図（ａ）に示されるような補正が行われる。

同図実線６１ａはメイン噴射タイミングの補正量、破線
６２ａはパイロット噴射の補正量を示しているが、同図
に示されるように、メイン噴射のタイミングに関しては
温度が変化しても補正しないのに対し、パイロット噴射
のタイミングに関しては、エンジン水温が一定値以下の
場合、その温度が低いほど噴射タイミングを大きく進角
させるようになっている。従って、この状態で実際にメ
イン噴射およびパイロット噴射が行なわれた場合には、
その噴射タイミングは同図（ｂ）の実線６１ｂ、破線６
２ｂに示されるようになる。

このようにして設定された制御値を各コントロールラッ
ク１４〜１７に出力しくステップＳ４）、これとともに
各ラック１４〜１７の位置を読み込む（ステップＳ５　
）。そして、このラック位置が所定の位置となるまで制
御値の出力を続行する（ステップＳｓ）口 その後、スタータがＯＮされるとくステップＳ７でＹＥ
Ｓ）　、エンジンが完全に始動するまでの間（ステップ
Ｓ８でＮＯ）　、上記ステップ８３〜Ｓ６により設定さ
れた条件の下で燃料の噴射が行われる。すなわち、エン
ジンが冷間状態にある場合は、メイン噴射のタイミング
に対して大きく進角したタイミングでパイロット噴射が
行われ、これによって冷間時の着火遅れが防止される。

そして、エンジンが完全に始動するとくステップＳ８で
ＹＥＳ）　、基本ＭＡＲ制御が開始される（ステップＳ
９）。

ここではまず、上記アクセルセンサ２０、エンジン水温
センサ２１、およびエンジン回転数セン＋１２２により
検出される運転状態を読み込み（ステップ５１０）、こ
の検出値に基づき、噴射から着火までの時間を考慮して
圧縮上死点付近で着火するようにパイロット噴射タイミ
ングを設定する。

そして、このようにして設定したパイロット噴射および
メイン噴射の噴射タイミングおよび噴射量１、ｓ　＋ら
、その値に応じたポンプアクチュエータ出力の演算を行
い（ステップ５１１）、さらに、エンジン水温センサ２
１の検出値に応じて、演算された制御値の補正を行う（
ステップ５１２）。

この補正ルーチンは第５図のフロルチャートに示されて
いる。同図において、まずエンジン水温の取り込みを行
い（ステップ５５１）、このエンジン水温が一定値以下
の場合には（ステップ８５２でＹＥＳ）　、暖機補正値
の演算を行う（ステップ５５３）。この補正値の設定は
、上記エンジン始動前の状態と同様、第６図（ａ＞のグ
ラフに基づいて行われ、従って、エンジン水温が低いほ
ど早いタイミングでパイロット噴射が行われ、これによ
って着火遅れが防止されるとともにエンジン暖機が促進
される。そして、このように演算された補正値を各ラッ
クへの出力値に換算した後（ステップＳ　５４、第４図
のメインルーチンにリターンする。

一方、エンジン水温が一定値以上の場合には、制御値の
補正は行われない。

メインルーチンへのリターン後、上記のようにして設定
し、補正した制御値を各コントロールラック１４〜１７
へ出力しくステップ８１３）、これとともに各ラック位
置の読み込みを行い（ステップ８１４）、所定のラック
位置となるまで制御値出力を続行する（ステップ５１５
）。

以上のようにこの装置では、検出されるエンジン水温に
応じて、メイン噴射に対しパイロット噴射の噴射タイミ
ングを進角させているので、これによって冷間時のパイ
ロット噴射による着火の遅れを防止することができ、不
完全燃焼ガスの低減を図ることができるとともに、エン
ジンの暖機促進も図ることができる。しかも、メイン噴
射の噴射タイミングは進角させる必要がないので、予混
合量の増加に伴う燃焼音の増大は発生しない。

なお、上記説明ではパイロット噴射の噴射量については
述べていないが、第７図の実線７１に示すように、パイ
ロット噴射のタイミングの進角に伴って噴射量を増加さ
せるようにすれば、パイロット噴射による着火がより確
実なものとなり、着火Ｒれをさらに効果的に防止するこ
とができる。

しかも、このパイロワ１〜噴射による着火はメイン噴射
による着火に比べ微小なものであるため、メイン噴射の
タイミングを進角させてその噴射量を増大させる場合の
ような燃焼音の増大はほとんど生じない。

また、一般のディーゼルエンジンでは、エンジンが完全
に始動するまでの間、シリンダ全体を燃料リッチにする
ためにメイン噴ｔＡＩを約２倍に増量（いわゆる始動増
量）する制御が行われているが、第８図に示されるよう
に、メイン噴射量に関しては増量させず（実線８１）、
その代わりにパイロン１へ噴射の噴射量を増量させるよ
うにすれば（破線８２）、上記第７図の説明と同様、燃
焼音を増大させることなく、始動時の着火遅れを確実に
防止することができる効果が生じる。

なお、上記実施例では、単一の燃料晴朗ポンプＰでパイ
ロット噴射およびメイン噴射を行う場合を示したが、本
発明はこれに限らず、２系統の燃料噴射手段によってパ
イロット噴射およびメイン噴射を別個に行う装置につい
ても適用することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、燃料のメイン噴射の前にパイロ
ワ１〜噴射が行われるディーゼルエンジンにおいて、エ
ンジン温度を検出し、この温度が所定値以下の時にパイ
ロット噴射のタイミングをメイン噴射のタイミングにλ
ｊして進めるようにしたものであるので、エンジン冷間
時において圧縮端温度が上昇し難い場合でも、パイロッ
ト噴射によるね大の遅れを防止することができ、これに
よって、排出される不完全燃焼ガスの低減を図ることが
できる効果がある。

しかも、メイン噴射の噴射タイミングは進ませる必要が
ないので、予混合量増加による燃焼音を増大させずに上
記効果を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるディーゼルエンジン
および同エンジンにおけるＥＣＵの入出力を示す構造図
、第２図は同エンジンに設けられた燃料噴射ポンプの断
面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は各スリーブの作動により
調整されるメイン噴射およびパイロット噴射のタイミン
グおよび量を示すグラフ、第４図および第５図は上記Ｆ
ＣＵの制御動作を示すフローチャート、第６図（ａ）は
エンジン冷却水温度と噴射時期補正量との関係を示すグ
ラフ、同図（ｂ）はエンジン冷却水温度と噴射タイミン
グとの関係を示すグラフ、第７図はパイロット噴射の噴
射量と噴射タイミングとの関係を示すグラフ、第８図は
エンジン回転数と噴射量との関係を示すグラフである。 Ｐ・・・燃料噴射ポンプ、１９・・・ＥＣＵ　（制御手
段〉、２１・・・エンジン水温センサ（検出手段）。 特許出願人　　　　マツダ　株式会社 代　理　人　　　　　弁理士　　小金　悦司第　　１　
　　図 第　　６ （ａ） 第　　７　　図 （ｂ） 第　　８　　図 ＩＤ　　　エッジン回転数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．燃料のメイン噴射を行う前にパイロット噴射を行
   うように構成されたディーゼルエンジンにおいて、エン
   ジン温度を検出する検出手段と、この温度が所定値以下
   の時に上記パイロット噴射のタイミングをメイン噴射の
   タイミングに対して進める制御手段を備えたことを特徴
   とするディーゼルエンジンの燃料制御装置。