JPH01310145A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - 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） この発明はディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置、特
に加速時の制御に関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンの燃料噴射装置として、燃料噴射時
期や燃料噴射量等を電子制御するようにした分配型の燃
料噴射ポンプがある（参考文献・・・１９８６年２月発
行のＳＡＥペーパー８６０１４５）。

これを＄１２図により説明すると、１はポンプハウジン
グ、２と３は駆動軸４により駆動される低圧１１１ＩＩ
フイードポンプと高圧側ブランクヤボンブで、図示しな
い燃料入口からフィードポンプ２により吸引された燃料
はハウジング１内のポンプ室５に供給され、ポンプ室５
に開口する吸込通路６を介してプランジャポンプ３に送
られる。

ブランツヤポンプ３のプランジャ７（こ１よ、その先ｉ
にエンノンのシリングと同数の吸込溝８が形成されると
共に、他端に同じく同数のカム山をもつ７エイスカム９
が形成され、７エイスカム９は駆動軸４と共に回転しな
がらローラリング１０に配設されたロー２１１を乗り越
えて所定のカムリフトだけ往復運動する。このプランジ
ャ７の回転往復運動にて、吸込溝８がらプランジャ室１
２に吸引された燃料が、ブランツヤ室１２に通じる図示
しない各気筒毎の分配ボートがらデリバリバルブを通っ
て噴射ノズルへと圧送される。

１３は、プランジャ室１２と低圧のポンプ室５とを連通
する燃料戻し通路で、この燃料戻し通路１３には駆動回
路からの信号（駆動パルス）によりエンジンの運転条件
に応じて駆動される高速応動型の電磁弁１４が介装され
る。この電磁弁１４は燃料制御のために設けられるもの
で、プランジャ７の圧縮行程中に電磁弁１４を閉じると
、燃料の噴射が開始され、電磁弁１４を開くと噴射が終
了する。つまり、電磁弁１４の閉弁時期にて燃料の噴射
開始時期が、その閉弁期間に応じて噴射期間（噴射量）
が制御される。

電磁弁１４を制御するのは、各種の運転条件信号ヲ入力
するコントロールユニット（図示せず）で、コントロー
ルユニットにはマイクロコンピュータが使用される。た
とえば、エンジン回転速度等のエンノンの諸条、件に対
応する最適な噴射開始時期と噴射期間（噴射パルス幅で
もある）を予め実験等により得て、その値をコントロー
ルユニット内ノＲＯＭ等の記憶素子に記憶させておく。

そして、実際の運転時には、第１３図に示すような噴射
ボ：／　７’　ｃｎ　ｉ　回＆　当たり１個のパルス（
リファレンスパルス）と１回転当たり３６個のパルス（
スケールパルス）とを入力してエンノン回転速度（Ｎ）
を計算し、その回転速度とアクセルペダル開度に対応し
て噴射開始時期と噴射期間を読み出し、読み出した情報
から駆動パルスを作って電磁弁１４に出力するのである
。

（発明が解決しようとする課題） ディーゼルエンジンを搭載した車両では、アクセルペダ
ルが一気に踏み込まれる加速時に車両が前後方向に振動
し、これが〃りがりとした感じの不快感を伴うことが知
られており、運転フィーリングとして好ましいものでは
ない。

前後方向に〃り〃りする振動（以下単にガクがり振動と
いう）は不安定なエンジン回転速度の変動となって表れ
るので、回転変動を抑えるには、回転速度が上昇すると
きに噴射期間を短くすることによって回転速度を低下さ
せ、この逆に回転速度の低下に対しては噴射期間を長く
することで回転速度を上昇させることである。

しかしながら、従来の装置のように、加速時においても
エンジン回転速度とアクセルペダル開度に応じて、フン
トロールユニットのＲＯＭ等の記憶素子に記憶させてお
いた作動制御値を読み出して燃料噴射を行う構成である
と、回転変動を抑えるように噴射期間が長くあるいは短
くされるとは限らず、したがって〃り〃り振動に対する
処置が積極的になされているわけではないのである。

本発明はこのような従来の課題に着目してなされたもの
で、〃りがり振動の発生する運転時にエンジン回転速度
が上昇したときはエンノンへの燃料噴射量を増やすこと
によってトルクを増大させ、回転速度が下降したときは
この逆を行うようにした装置を提供をすることを目的と
する。

（課題を解決するための手段） この発明は、エンジン回転に同期して回転する低圧フィ
ードポンプと高圧プランツヤポンプを設け、ポンプハウ
ジングに形成したフィードポンプの低圧ポンプ室とプラ
ンジャポンプの高圧ブランツヤ室とを連通する燃料戻し
通路に駆動パルスにて開閉される電磁弁を介装し、この
電磁弁の開閉により燃料の噴射期間（たとえばＡｖ）が
可変制御される燃料噴射ポンプ（第１２図参照）を備え
るディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、第
１図に示すように、エンジンの作動状ａｍを検出するセ
ンサ（たとえばエンノン負荷相当量としてのアクセルペ
ダル開度を検出するセンサ２１とエンノン回転速度を検
出するセンサ２２）と、センサ検出値（アクセルペダル
開度とエンジン回転速度）に応じて燃料の基本噴射期間
（Ａｖｖ）を算出する手段２３と・前記センサ検出値よ
り加速時であるかどうかを判定する手段２４と、同じく
センサ検出値上りエンノン回転速度の変化量（ｄＮ）を
算出する手段２５と、この回転速度変化量に応じた補正
量（ΔＡＶＬ）を算出する手段２６と、加速時が検出さ
れたときにこの補正量にて前記基本噴射期間を補正して
前記燃料噴射ポンプからの燃料の噴射期間（、Ａｖ）を
決定する手段２７とを設けた。

（作用） 加速時にエンジン回転速度の変化量つまり回転変動量の
大きさに応じた補正量が算出され、回転変動を抑える方
向に燃料の噴射期間（噴射量）が増減されると、この増
減分によるエンジン回転が加速に伴う駆動系への伝達力
の変動を打ち消す方向に作用する。この結果、エンジン
回転が滑らがとなって、ガクガク振動が低減される。

（実施例） 第１２図に示した燃料噴射ポンプの具体的な構造は従来
と同じである。ｔＪＳ２図はコントロールユニットの詳
細を示し、コントロールユニットは入出力回路（Ｌｌｏ
）４１　、ＲＯＭ４２．ＲＡＭ４３゜ＣＰＵ４４からな
るマイクロコンピュータから構成され、ｔＪＩＪ１図に
示す各手Ｊ、５ｊ２３〜２７の機能を備える。

入出力回路４１には、エンジンの作動状！ｌ！ｉｆｉの
基本値を検出するセンサ（す７Ｔレンスバルス、スケー
ルハルスを発生するセンサ３１，３２、エンジン負荷相
当量としてのアクセルペダル開度を検出するスロットル
センサ３３）だけでなく、その他の運転条件を検出する
センサ（燃料温度センサ３４、水温センサ３５．アイド
ルスイッチ３６．電磁弁１４の実際の閉弁開始時期と閉
弁期間を検出するセンサ３７．実際の噴射開始時期を検
出するセンサ３８）からの信号が入力される。

ＣＰＵ４４では、ＲＯＭ４２に記憶されたプログラムに
したがって入出力回路４１からの情報を採り込んで演算
処理を行い、電磁弁１４を制御するためのデータ（噴射
開始時期と噴射期間）を入出力回路４】にセクトする。

なお、ＲＡＭ４３はＣＰＵ４４の演算処理に関連したデ
ータを一時的に退避するために使われる。入出力回路４
１はＣＰＵ４４から出力されたデータに基づき電磁弁１
４に駆動パルスを出力する。

さて、第３図は車両を１自由度系の振動モデルとして表
したもので、車両はクラッチ、ドライブシャフト、タイ
ヤ等からなる駆動系をバネＡとして、そのバネＡの先端
に慣性モーメントを有するフライホイールＢが取り付け
られたものであるとみなすことができる。したがって、
７５イホイールＢの回転方向にエンジントルクが入力と
して作用すると、これを加振力として振動モデルに捩り
共振が生じる。つまり、アクセルペダルの急激な踏込み
によりエンジントルクが＄４図（Ａ）のようにステップ
的に作用すると、ドライブシャフトに伝達されるトルク
は第４図（Ｂ）のように波をうって変化するので、車両
が前後方向に振動してしまうのである。

いま、この振動（７７り〃り振動）を低減することを考
える６減貨しない１自由度の振動モデルに、第５図（Ａ
）に示すステップ入力がフライホイールに加わると、そ
の時点（左端）より駆動系への伝達力は同図実線のよう
にほぼサインカーブで変化する。このときフライホイー
ルの回転速度は同図破線のように９０°の位相角をもっ
て同じくサインカーブで変化する。

一方、振動モデルを静止させた状態において、フライホ
イールの回転速度波形と逆位相になる入力をｔＪｆＪ６
図（Ｂ）のように加える（図では半周期のサインカーブ
で示す）と、同図実線のように伝達力がサインカーブで
変化し、第５図（Ａ）の伝達力とはちょうど逆位相とな
る。このため、両伝達力を重ね合わせると上下に大きく
振れていた分が相殺され、第５図（Ｃ）のように伝達力
に生じていた振幅が小さく抑制される。つまり、アクセ
ルペダルの踏込み直後の７ライホイールの回転変動（エ
ンジンの回転変動でもある）を捕らえ、この回転変動に
対し逆位相の入力が加わるように燃料の噴射期間をコン
トロールすれば、車両の〃り〃り振動が低減されること
が分かる。ここに、エンジン回転変動に対応する噴射期
間制御については、噴射期間を艮（するほどエンジンで
発生するトルクが大きくなるので、エンジン回転速度が
高い側に振れるのに対しては噴射期間を短くし、この逆
にエンノン回転速度が低下する場合は噴射期間を長くす
れば良い。

なお、エンノンの回転変動と逆位相で入力を作用させる
時期は、エンジンの回転速度が最も速いとき、つまり第
５図（Ａ）であれば回転速度波形（破Ｍ）が時間軸を切
る時点が効果的である。このため、第５図（Ｂ）では回
転変動が生じてから１周期後の時点Ｔの少し前より人力
が作用するようにしている。また、この入力を作用させ
る期間は予め実験により最適値を選択することになるが
、第５図（Ｂ）に示す半周期でも十分に効果を上げるこ
とができる。

第６図はＣＰＵ４４の動作を説明するための流れ図であ
る。まずステップ５１でエンノン回転速度（Ｎ）とアク
セルベグル開度を取り込み、これらの値からＲＯＭ４２
に記憶されたマツプを参照して基本噴射期間（ＡＶＭ）
を読み出す。このＡＶＭは噴射ポンプの開弁期間の基本
値であり、噴射量に対応する。

ステップ５２は加速時であるかどうかの判定を行なう部
分で、ＡＶＭ（エンノン負荷相当量）の所定時間当たり
の変化量（ΔＡｖｖ）と、予め設定された基準変化量（
ΔＡＶＳＥＴ）を比較し、ΔＡＶＭ〉ΔＡＶＳε丁であ
れば加速時であると判定する。つまり、加速時には〃り
〃り振動を生ずるので、これに対処するためステップ５
３以降の制御へと進ませる６ΔＡＶＳＥＴはたとえば第
７図の特性を内容とするマツプをＲＯＭ４２に記憶させ
ておき、そのときのＡＶＭに応じて読み出させる。

これに対しステップ５２において加速時でないと判断さ
れる場合は、〃り〃り振動を生じることがないので、ス
テップ６４へと進みＡＶＭをそのまま最終的な噴射期間
（Ａｖ）として設定する。

ステップ５４ではエンジン回転速度の変化量（ｄＮ）に
応じて前記ＡｖＭの補正量（ΔＡＶＬ）を求める。ΔＡ
ＶＬはたとえば第８図に示す特性な内容とするマツプを
ＲＯＭ４２に記憶させておき、そのときに計算されたｄ
Ｎに応じて読み出させる。

なお、ｄＮはスケールパルスのカウントにて得られるＮ
に基づいて、ＲＯＭ４２に記憶された別のプログラムに
したがいＣＰＵ４４にて算出されるので、これをステッ
プ５３にて使用するように１７でいる。

ステップ５５，５７．６１は、ΔＡＶＬ１．：対する２
ａｍのｌ＋ＯＺ係１（ＫＮとＫＲあるいはＫＡ）をｇｇ
める部分である。まず、ＫＮはエンノン回転速度に関す
る補正係数で、たとえば第９図に示すようにＮが小さく
なるほど大きくなる値が設定される。

低回転域でＫＮを大きくするのは、エンジンの回転速度
が比較的大きい領域では回転体の慣性が十分大きいため
に〃り〃り振動の振幅も小さいものであるのに対し、低
回転域になると慣性が小さくなるために〃り〃り振動の
振幅が大きくなることに対処するためで、低回転域には
高回転域よりも多口の補正燃料量が必要とされるのであ
る。

ステップ５６ではｄＮの符号の正負よりエンノン回転速
度が上昇してい・るのか下降しているのかを判断し、上
昇であれば上昇時についてのエンジン負荷に関する補正
係数（ＫＲ）をＡＶＭに応じて求める（ステップ５７）
、同様にして下降であれば、下降時についてのエンジン
負荷に関する補正係数（ＫＡ）を求める（ステップ５６
．６１）。回転の上昇と下降とで係数を相違させたのは
、同じエンジン負荷状態からΔＡＶＬだけ多くした場合
のトルク増加分とΔＡＶＬだけ少なくした場合のトルク
減少分は等しくないからで、それぞれの場合に最適な値
とする必要があるのである。また、全負荷域と部分負荷
域とでは同じ値のΔＡＶＬにより生ずるトルク増加分あ
るいは減少分が大きく相違するので、エンジン負荷状態
に応じた最適な値とする必要があり、このためＫＲｓＫ
Ａともそれぞれ第１０図と第１１図に示すように負荷状
態を代表する値であるＡＶｈ４に応じて設定しているの
である。

そして、エンジン回転が上昇した場合には、ステップ５
８で基本補正量（ΔＡＶＬ）に回転と負荷に関する２種
類の補正係数（ＫＮとＫＲ）を来算し・で、補正量（Δ
Ａｖ）を求め、ステップ５９では基本噴射期間（ＡＶＭ
）からΔＡＶを差し引くことにより、最終的な噴射期間
（Ａｖ）を決定する。つまり、エンジン回転が上昇して
いる場合には噴射量を減少してトルクを減少させるので
ある。

同様にして、エンジン回転が下降した場合には、ステッ
プ６３でＡＶＭにΔＡｖを加算することにより、エンジ
ン回転を増加させる。

最後にステップ６０でＡＶをＲＡＭ４３の所定のアドレ
スに格納し、制御を終了する。

次に、この例の作用を説明する。アクセルペダルを一気
に踏み込むことによる一時的なトルク増にて駆動系に伝
達される力が第５図（Ａ）のように振幅をもって変動す
ると、〃り〃り振動が生じ、また不安定なエンジン回転
速度の変動となって表れる。しかしながら、回転変動量
の大きさに応じた補正量が算出され、回転変動を抑える
方向に燃料噴射量が増減されると、この増減燃料分によ
るエンノトルクが第５図（Ｂ）のように変動する波形と
して発生し、このトルクが加速に伴う伝達力の変動を打
ち消す方向に作用する。つまり、加速に伴う伝達力の変
動に対し、この変動を相殺する方向にエンノントルクを
増減させるようにしたのであり、この結果エンジン回転
が滑らかとなって、〃りがり振動が低減される。

また、〃り〃り振動はエンジン回転の不安定な低回転域
に顕著に生ずる。しかしながら、回転域の違いに着目し
て導入した補正係数（ＫＮ）によれば、そのときの伝達
力の変動の程度に応じ″Ｃエンジントルクを増減するこ
とができるので、広い回転範囲にわたって、過不足なく
〃り〃り振動を低減することができる。さらに、〃り〃
り振動はエンジン負荷状態に応じても伝達力の変動の程
度が相違してくるが、これに対しては負荷に関する補正
係数（ＫＲ，に＾）により、そのときの負荷状態に対応
する伝達力の変動を打ち消すことができる６つまり、第
２と第３の補正量（ＫＮとＫｎｔＫＡ）によれば、広い
運転ｉ域にわたって加速時におけるがり〃り振動を低減
することができるのである。

（発明の効果） この発明によれば、電磁弁の開閉により燃料の噴射期間
が可変制御される燃料噴射ポンプを備える一方で、エン
ノンの作動状ａｔを検出するセンサと、センサ検出値に
応じて燃料の基本噴射期間を算出する手段と、前記セン
サ検出値より加速時であるかどうかを判定する手段と、
同じ（センサ検出値上りエンノン回転速度の変化量を算
出する手段と、この回転速度変化量に応じた補正量を算
出する手段と、加速時が検出されたときにこの補正量に
て前記基本噴射期間を補正して直配燃料噴射ポンプから
の燃料の噴射期間を決定する手段とを設けたため、加速
時の〃り〃り振動が低減され、スムーズな加速フィーリ
ングが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、ｆｆ５２図は一実施
例のコントロールユニットのシステム図、第３図は１自
由度の振動モデル、第４図（Ａ）とｔＰＪ４図（Ｂ）は
加速時のエンジントルクとドライブシャフトトルクの応
答を示す波形図、第５図（Ａ）〜（Ｃ）は〃り〃り振動
を低減するためのメカニズムを示す波形図、第６図はこ
の実施例のＣＰＵの制御動作を説明するための流れ図、
第７図ないし第１１図は第６図の制御動作において使用
される値の内容を示す特性図である。 第１２図は従来例の噴射ポンプの断面図、第１３図はリ
ファレンスパルスとスケールパルスを示す波形図である
。 １・・・ポンプハウジング、３・・・プランジャポンプ
、５・・・ポンプ室、７・・・ブランクヤ、９・・・７
エイスカム、１２・・・プランツヤ室、１３・・・燃料
戻し通路、１４・・・電磁弁、２１・・・アクセルベグ
ル開度センサ、２２・・・回転速度センサ、２３・・・
基本噴射期間算出手段、２４・・・加速時判定手段、２
５・・・回転速度変化量算出手段、２６・・・補正量算
出手段、２７・・・噴射期間決定手段、３１・・・リフ
ァレンスパルス発生センサ、３２・・・スケールパルス
発生センサ、３３・・・スロットルセンサ、４１・・・
入出力回路、４２・・・ＲＯＭ、４３・・・ＲＡＭ、４
４・・・ＣＰＩＪ。 特許出願人　　　　日産自動車株式会社第４図（Ａ） 第４図（Ｂ） 時間 手続補正書（方式） １．事件の表示 昭和６３年特許Ｍ第１４０２１８号 ２、発明の名称 ディーゼルエンノンの燃料噴射制御！ｉ！置３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 １を所　　神奈川県横浜市神奈用区宝町二番地名称　　
（３９９）　　　日産自動車株式会社４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和６３年８月３日（発送臼　昭和６３年８月３０日）
６、補正の対象 明ｍ書中の「発明の詳細な説明」、「図面の簡単な説明
」の欄および図面。 ７、補正の内容 （１）明＃！書第１０頁第１行と第１１行に「第５図（
Ａ）」とあるのを「第５図の（Ａ月と補正する。 （２）同じく第１０頁第４行から第５行にかけて「同図
破線」とあるのを「第５図の（Ａ）の破線」と補正する
。 （３）同じく第１０頁第９行に「第６図（Ｂ）」とある
のを「第５図の（Ｂ）」と補正する。 （４）同じ（第１０頁第１０行に「同図実線」とあるの
をｒｍｓ図の（Ｂ）の実線」と補正する。 （５）同じく第１０頁第１４行に［第５図（０月とある
のを［第５図の（ＣＢと補正する。 （６）同じく第１１真第９行に「第５図（Ａ）」とある
のを［第５図の（Ａ月と補正する。 （７）同じく第１１頁第１１打と第１４行から第１５行
にかけてｒｆｆｉｓ図（Ｂ月とあるのを［第５図のくＢ
月と補正する。 （８）同じ（ｆｉ１５頁第１４行に「第５図（Ａ）」と
あるのを「第５図の（Ａ）」と補正する。 （９）同じく第１−５頁第２０行に「第５図（Ｂ）」と
あるのを「ｆ５５図の（Ｂ）」と補正する。 （１０）同じく第１７頁第２０行から第１８頁第１行に
かけて［第５図（Ａ）〜（Ｃ）は・・・」とあるのを「
第５図は・・・」と補正する。 （１１）明１書に添付する図面中温５図を別紙の通り補
正する。 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジン回転に同期して回転する低圧フィードポンプ
   と高圧プランジャポンプを設け、ポンプハウジングに形
   成したフィードポンプの低圧ポンプ室とプランジャポン
   プの高圧プランジャ室とを連通する燃料戻し通路に駆動
   パルスにて開閉される電磁弁を介装し、この電磁弁の開
   閉により燃料の噴射期間が可変制御される燃料噴射ポン
   プを備えるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置にお
   いて、エンジンの作動状態量を検出するセンサと、セン
   サ検出値に応じて燃料の基本噴射期間を算出する手段と
   、前記センサ検出値より加速時であるかどうかを判定す
   る手段と、同じくセンサ検出値よりエンジン回転速度の
   変化量を算出する手段と、この回転速度変化量に応じた
   補正量を算出する手段と、加速時が検出されたときにこ
   の補正量にて前記基本噴射期間を補正して前記燃料噴射
   ポンプからの燃料の噴射期間を決定する手段とを設けた
   ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
   置。