JPH01300037A - 燃料噴射制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射制御
装置に関する。

〔従来の技術） 従来、特公昭６１−６１７７４号公報に示されるごとく
、プランジャ等の加圧手段でＭ圧されるハイプレッシャ
チェンバ（加圧室）内に、運転状態に応じた最適の噴射
時間および噴射量を得るために、噴射開始時期および終
了時期を決定する電磁スピル弁を設けると共に、プラン
ジャの圧送開始時期を制御して最適の噴射率を制御する
ためのタイマを設け、燃料噴射時期、噴射量、および噴
射率を制御する燃料噴射装置が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来は電磁スピル弁の制御値とタイマの
制御値とはそれぞれ独立に演算されていた。上記燃料噴
射装置のタイマは、タイマピストンの設けられたシリン
ダ内の油圧を電磁弁により制御することにより、プラン
ジャの圧送開始時期を制御する油圧タイマであるため、
燃料を直接的に溢流させる上記電磁スピル弁によるステ
ップ変化の可能な制御応答性に対しタイマの応答性が悪
く、特に過渡時には制御性が悪くなり、排気ガス成分が
悪化するという問題があった。

そのため本発明では、機関に燃料を供給する電磁弁の応
答性と、燃料を加圧する加圧手段の作動タイミングを調
整する調整手段との制御応答性のずれを解消して、制御
精度の向上を実現することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明では第７図に示す如く
、カムの回転に応動する加圧手段による加圧作動に従い
昇圧される加圧室内の燃料を機関へ供給開始あるいは供
給停止する所要のタイミングを制御する電磁弁と、Ｒｎ
記加圧手段の作動タイミングを調整するタイミング調整
手段とを有する燃料噴射制御装置において、 前記加圧手段の作動タイミングの変化量を予め検出する
検出手段と、 この検出手段により検出される前記変化量に対応して、
前記電磁弁の制御タイミングを補正する補正手段とを備
える燃料噴射制御装置としている。

〔作用］ 上記構成としたことにより、加圧手段の作動タイミング
の変化の予測量をあらかじめ検出して、タイミング調整
手段による調整の遅れ分を、機関への燃料供給を制御す
る電磁弁の制御タイミングで補償して、電磁弁の制御応
答性とタイミング調整手段の応答性とを結果的に一致さ
せ、総合的に制御精度を向上させた燃料噴射制御装置と
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の燃料噴射装置の全体を、第
２図は各構成部品の信号のタイミングチャートを示す。

図において、■は分配型の燃料噴射ポンプであり、ディ
ーゼル機関２のクランク軸にベルト等を介して連結され
たドライブプーリ３の回転により駆動され、各気筒（本
実施例では４気筒）の燃料噴射ノズル４に燃料を圧送す
る。５はクランク角センサで、ディーゼル機関２のクラ
ンク軸の上死点位置（ＴＤＣ）毎に、第２図（ｂ）の如
りハルス（ＴＤＣ信号）を発生するものである。

即ち、ＴＤＣ信号は７２０°ＣＡ毎に出力される。

６はベーンポンプ７を介してドライブプーリ３に連結さ
れたドライブシャフトである。ドライブシャフト６には
、外周毎に多数の突起が形成されたパルサ８が取り付け
られ、ドライブシャフト６の先端部は図示しないカップ
リングを介してカムプレート９に接続されている。

カムプレート９は燃料圧送用のプランジャ１０（加圧手
段）と一体的に連結されており、ドライブシャフト６の
回転に応じて回転されると共に、カムプレート９はロー
ラリング１１およびカムローラ１２によって図中左右方
向に気筒数回数だけ往復動される。また、ローラリング
１１は、タイマ装置１３（タイミング調整手段）によっ
てドライブシャフト６０回転方向に対する位置決めがな
されるので、カムプレート９およびプランジャ１０は、
ドライブシャフト６と共に回転しながらタイマ装置にて
往復動の開始時期を制御され得る。

次にプランジャＩＯは、ポンプハウジングに形成された
シリンダ１４内に嵌挿されており、その往復動により加
圧室１５の燃料を加圧する。加圧室１５には、プランジ
ャＩＯの吸入ポートｌｏａが連通した時にベーンポンプ
７から圧送された燃料の満たされた燃料室１６より燃料
が吸入される。

そして、プランジャＩＯの回転リフト動作により吸入ボ
ートｌｏａが閉しられ、第２図（ａ）のごとくカムリフ
トが開始されると、加圧室１５内の燃料は圧縮され始め
る。プランジャ１０がさらに回転リフトを続けてプラン
ジャ１０に形成された分配ボー）１０ｂが連通ずると、
高圧燃料は噴射ノズル４に圧送される。

一方、ポンプシリンダ１４には、加圧室１５と燃料室１
６とを導通させるスピル通路１７が形成されている。そ
して、このスピル通路１７には、電磁スピル弁１８が設
けられている。電磁スピル弁１８はプランジャ１０の圧
送行程中で分配ポート１０ｂが連通している期間中に開
閉されるもので、スピル通路１７を閉じている期間中に
燃料を噴射ノズル４から噴射し、スピル通路１７を開い
ている間は加圧室１５内の燃料を低圧側の燃料室１６に
溢流させて噴射を停止する。即ち、電磁スピル弁１日は
、第２図（ｄ）の如く運転状態に応じた所要の噴射開始
カム角度位置θ、で閉じられ（通電状態はＯＮ）、運転
状態に応じた所要の噴１１終了カム角度位置θ２で開か
れる（通電状態は０ＦＦ）ように、制御装置１９により
制御される。

次に、タイマ装置１３は油圧でローラリングｌｌを作動
させるもので、タイマハウジング１３ａ内に嵌挿されて
ローラリング１１と接続されたタイマピストン１３ｂを
スプリング１３ｃにより近く方向（図中右方向）に付勢
することで、燃料室１６から導入された高圧燃料で満た
された高圧室１３ｄの燃料圧とつり合う位置にタイマピ
ストン１３ｂの位置を固定して、ローラリング１１の位
置を決定する。燃料噴射時期はローラリング１１の位置
により決定されるが、高圧室１３ｄから低圧室１３ｅへ
の連通通路途中に、デユーティ比制御により流量を調節
するデユーティ制御電磁弁（ＴＣＶ）２０を設け、この
ＴＣＶ２０により高圧室１３ｄの燃料圧、即ち進角方向
への付勢力を運転状態に応じて制御することが可能であ
る。

２１は回転数センサ、ローラリング１ｉ上に取り付けら
れており、パルサ８外周面の突起が横切るたびに検出信
号を発生ずる。即ち、バルサ８の外周面には、外周面を
４等分する４箇所を切歯とした５６個の突起が形成され
ている。この回転数センサ２１はローラリング１１と一
体であるので、タイマ装置１３の制御量に関係なく、カ
ムリフトに対応しているカム角度を検出できる。

タイマ制御の制御性を向上させるために、着火時期セン
サあるいはノズルリフトセンサ等により実噴射時期を検
出して目標のタイマ位置にフィードバックするやり方も
ある。しかし本実施例では、第２図から明らかなように
、クランク角センサ５のＴＤＣ信号と、回転数センサ２
１からのカム角度信号の所定パルスとの位相差θえが実
タイマ位置ＡＣＴＣＡに対応している。従って、第３図
のように、まず位相差θ８を検出することにより、実際
のタイマ位置ＡＣＴＣＡを演算し、一方、運転状態に応
じて目標タイマ位置ＴＲＧＣＡを演算し、次に目標タイ
マ位置ＴＲＧＣＡに対応する目標位相差θ、に実位相差
θ６が一致するようにＴＣＶ２０のデユーティ比を制御
して、タイマ位置を目標位置にフィードバック制御して
いる。

次に、噴射量、噴射時期、噴射率（送油率）を最適に制
御するためのその他の各センサについて述べる。２２は
冷却水温を検出するための水温センサ、２３はエアクリ
ーナ下流に設けられた吸気温センサ、２４は２つの吸気
絞り弁の下流に設けられた吸気圧センサ、２５はアクセ
ルペダルの踏込に連動する側の吸気絞り弁の開度からア
クセルペダルの踏込壁を検出するアクセル開度センサで
ある。また、２６はＥＧＲバルブ、２７は前述したセン
サ類の信号に応じてＥＧＲバルブ２６の開度を制御する
電磁弁、２８はバイパス絞り弁で、二段ダイヤフラム２
９により、アイドル軽負荷時には騒音振動低減のため半
開に絞り、エンジン停止時には安全のために全閉、その
他の通常運転状態時には全開位置に駆動される。

ここで、噴射量および噴射率については、電磁スピル弁
１８により、前述したカム角度θ、とθ２とを運転状態
に応じてそれぞれ決定することにより最適に制御できる
。即ち、第４図の如（、回転数センサ２１からのカム角
度信号の火山部を基準点として、θ１．θ２を定めれば
、θ、と０２の間隔を大きくとるほど噴射量を増大でき
、またカムの使用領域を進角側に設定するほど高い噴射
率を得ることができる。また、前述したように、回転数
センサ２１はローラリング１１と一体であるので、−旦
θ１．θ７を決定すれば、タイマ装置１３がどの位置に
作動しても、実際の噴射量、噴射率とも不変である。そ
のため本実施例のタイマ装置１３は、本来の噴射時期制
御のみを専門に行うものであり、ＴＣＶ２０の制御の複
雑化を防止でき、優れている。というのは、タイマ装置
１３は油圧で駆動されるために、応答性が悪いので、タ
イマ装置１３にあまり負担をかけない方が、燃料噴射装
置全体の制御精度を向上させることができるからである
。

次に、本実施例の主要となる、タイマ装置１３の応答性
と、電磁スピル弁１８の応答性との違いを克服して制御
性を向上させる演算について説明する。本実施例では、
電磁スピル弁１８の応答性がタイマより高いので、タイ
マ装置の応答遅れ分を電磁スピル弁側の噴射開始カム角
度位置θ１の補正により補償するものである。

第５図に、制御装置１９にて実行される制御ルーチンを
示す。ごのルーチンは制御装置１９内のＣＰＵの時間割
込周期毎に実行される。

まず、ステップ１００にて各センサからの信号により運
転状態を検出する。

次のステップ１１０にて、基本となる噴射開始カム角度
位置θ、。、噴射終了カム角度位置θ２゜をそれぞれ、
回転数センナ２１、アクセル開度センサ２５にて検出さ
れた回転数Ｎおよびアクセル開度αを基本パラメータと
する二次元マツプより求め、さらにθ、。、θ２゜をそ
れぞれ水温センナ２２、吸気温センサ２３、吸気圧セン
サ２４の信号により補正して、基本角度θＩｌ＋□１．
θ２１１ＡＳＥを算出する。θ１８Ａ、は高負荷時はど
進角側に、θＺＢＡＳＥは大きい噴射量を要するほど遅
角側に設定される。

このステップ１１０において、θ１□１．θ２８ＡＳＥ
を算出するためのマツプは制御装置１９内の別のメモリ
にそれぞれ予め格納されている。

次のステップ１２０では、前のステップで求めた電磁ス
ピル弁１８に関するθＩＢＡｓＥ　と回転数Ｎとを基本
パラメータとした二次元マ・ンプより目標タイマ位置Ｔ
ＲＧＣＡを演算する。ここで、回転数Ｎをパラメータと
するのは、ベーンポンプ７の吐出圧力がＮによって変わ
るからである。

次のステップ１３０は、前述したクランク角センサ５か
らのＴＤＣ信号と回転数センサ２１からのカム角度信号
との位相差θ８から実タイマ位置ＡＣＴＣＡを検出する
ステップである。なお、タイマピストン１３ｂの位置を
ソレノイド等により検出するタイマ実位置センサを設け
、このセンサ信号から実タイマ位置ＡＣＴＣＡを得るよ
うにしても良い。

次のステップ１４０では、目標噴射時期と実噴射時期と
の偏差（即ち、噴射時期信号の変化量）ＡＣＴＣＡ−Ｔ
ＲＧＣＡを求め、これをΔＴとしてＲＡＭに格納する。

次のステップ１５０では、前のステップで求めたΔＴを
もとにして、基本噴射開始カム角度θＩ　ＢＡ！！１！
および終了カム角度θＺＩＩＡＳＥに加算する補正■Δ
θを第６図のマツプから算出する。

このステップ１５０では、例えば目標噴射時期ＴＲＧＣ
Ａが実噴射時期ＡＣＴＣＡよりも大きい時（即ち、噴射
時期を遅角させたい場合、タイマの応答性が悪くて目標
よりもカムリフトが進角している時）にΔθ〈０として
θＩＩＩＡＳＥを減少させることで、進んでいるカムリ
フトに追従して噴射開始カム角度をθｌ　ＩＩＡｓＥよ
りも早めてやることができる。また、この場合、タイマ
ピストン１３ｂは、前述したタイマ位置フィードバック
制御によって遅角方向に制御されるが、タイマ装置１３
の構造上、タイマピストン１３ｂはスプリング１３Ｃに
より常時遅角方向に付勢されているため、タイマ自体の
遅角方向の制御応答性は、進角方向のそれよりも良い。

従って、ΔＴ＞０の時の方がΔＴ＜Ｏの時よりもタイマ
装置１３の収束速度が早いと推定されるため、これに合
わせて電磁スピル弁１日に対する補正量Δθの値の大き
さもΔＴ＞Ｏの時の方が小さくて済む。

次のステップ１６０では、最終噴射開始カム角度θ、「
１Ｎおよび最終噴射終了カム角度θＺＦＩ１１をθｌ、
ＩＮ＝θ１．□え＋Δθ、θ２Ｆｌ！１−θＺＦＩＨ＋
Δθの弐により求める。

そして、次のステップ１７０で、’！７１ＦＩＮ、θ２
ＦＩＮをアウトプットコンベアレジスタヘセノトしてル
ーチンを終了する。

上記のようにして、過渡時であっても実際のカムリフト
の変化に合わせて電磁スピル弁１日の開閉タイミングを
制御することができる。

このような制御によれば、特に本実施例の如く電磁スピ
ル弁１８により噴射開始カム角度θ１を制御するような
装置においては、急に運転状態が加速状態に移行して、
高噴射率の制御を要するような場合、電磁スピル弁１８
の噴射開始カム角度位置θ１が進角側に移行するが、そ
れに伴うタイマ１３の応答が遅れ、噴射時期の制御精度
が悪化して１ラビリ、騒音、排気ガス状態が悪くなるの
を防止することができる。

なお、上記ステップ１４０で、噴射時期信号の変化量の
予測量を求める別のやり方として、目標噴射時期ＡＣＴ
ＣＡの前回の値との偏差を求めても良いし、所定時間あ
たりの変化量を求めるようにしても良い。

また、ステップ１６０では、θｌ１ｌＡＳｌｉとθ２□
、。

とにそれぞれ同じ補正量Δθを加算しているが、場合に
よっては直前のステップ１５０にて、θ１８ＡｓＥ　、
θ、。えそれぞれに対して別の補正量Δθ１．Δθ２を
求め、ステップ１６０にて反映させるようにしても良い
のはもちろんである。

また、上記実施例は、電磁スピル弁１Ｂにより噴射開始
カム角度位置θ、と噴射終了カム角度位置θ２の両方を
制御するものであったが、噴射開始を、既にスピル弁１
８を閉じた状態とし′ζおくことにより、カムリフトに
よる加圧室１５内の圧力上昇に伴い自然に実行し、噴射
終了のみをスピル弁１８を開くタイミングにより制御す
るものにも本発明を適用できることは言うまでもない。

なお、ステップ１４０では、目標タイマ位置ＴＲＧＣＡ
と実タイマ位置ＡｃＴｃＡとの偏差から、カムリフトの
変化を予測するものであるが、実際のタイマ位置等を検
出せずに、運転状態の変化量から過渡状態を検出して、
この検出値からタイマ遅れの見込み量を求め、この見込
み量に応じてステップ１６０でθＩＩＡＳ！　＋θＺＢ
ＡＳＥに補正を付加するものとしても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明としたことにより、電磁弁によ
る制御の応答性とタイミング調整手段による制御の応答
性との差にかかわらず、運転状態が変化した場合でも燃
料噴射制御をバランスよく高精度に実行することができ
、排気成分の向上が図れるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は第１
図の構成図における作動を示すタイミングチャート、第
３図は実タイマ位置検出の説明図、第４図は電磁弁によ
る燃料噴射制御を示すタイミングチャート、第５図は制
御装置にて実行されるフローチャート、第６図は電磁弁
の作動タイミングの補正量を求めるためのグラフ、第７
図は本発明のクレーム対応図を示す。 ｌ・・・燃料噴射ポンプ、２・・・ディーゼル機関、５
・・・クランク角センサ、９・・・カムプレート、１０
・・・プランジャ、１５・・・加圧室、１８・・・電磁
スピル弁（電磁弁）、１９・・・制御装置、２０・・・
デユーティ制ｊｌ’ｌＪ電磁弁５２１・・・回転数セン
サ、２５・・・アクセル開度センサ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第３図 、東。 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　カムの回転に応動する加圧手段による加圧作動に従い
   昇圧される加圧室内の燃料を機関へ供給開始あるいは供
   給停止する所要のタイミングを制御する電磁弁と、前記
   加圧手段の作動タイミングを調整するタイミング調整手
   段とを有する燃料噴射制御装置において、 前記加圧手段の作動タイミングの変化量を予め検出する
   検出手段と、 この検出手段により検出される前記変化量に対応して、
   前記電磁弁の制御タイミングを補正する補正手段とを備
   える燃料噴射制御装置。