JPH02252942A - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関用燃料噴射装置

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JPH02252942A
JPH02252942A JP7180189A JP7180189A JPH02252942A JP H02252942 A JPH02252942 A JP H02252942A JP 7180189 A JP7180189 A JP 7180189A JP 7180189 A JP7180189 A JP 7180189A JP H02252942 A JPH02252942 A JP H02252942A
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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、燃料送油率及び燃料噴射時期を電子的に制御
するようにした内燃機関用燃料噴射装置に関するもので
ある。
(従来の技術) 例えば1分配型燃料噴射ポンプの高圧室の圧力を任意の
タイミングで低圧部に逸すことができる電磁弁を設けこ
れにより燃料の噴射開始及び噴射終了の時期を電子的に
制御すると共に、油圧タイマの調節用電磁弁を制御して
プランジャを往復動させるためのカムディスクの使用位
置を変更することにより燃料送油率をも電子的に制御で
きるようにした電子制御式の分配型燃料噴射装置が公知
である(特公昭θ2−81774号公報)。
(発明が解決しようとする課題) しかし、この従来の装置では、高圧室の圧力の解放制御
のための機構と油圧タイマの制@機構との間の応答性の
違いのため、適正な燃料制御を行なうことができないと
いう問題点を有している。
すなわち、何らかの理由により燃料噴射時期を急激に進
めるように目標燃料噴射時期が設定されると、高圧室の
圧力を制御するための電磁弁はこの設定に迅速に応答し
て制御される。しかし、これに伴なって調節すべき油圧
タイマのピストン位置は、その低応答性のために、噴射
時期の制御に比べて、所要の調節位置に向けてゆっくり
と変化するので、所要の燃料送油率が直ちには得られず
、カムディスクは所定の時間遅れをもって目標とする状
態に達することとなる。
したがって、燃料噴射時期を急激に変更しようとすると
、−時的に燃料の制御状態が最適値からはずれ、適正な
燃料制御が行なわれないため、機関の過渡制御特性が著
しく悪化するという不具合を生じる傾向を有するもので
ある。
本発明の目的は、したがって、従来技術におけると述の
問題点を解決することができる、改善された内燃機関用
燃料噴射装置を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本願発明では、被駆動軸に連
結された不等速カムのカムプロフィールに応じて実行さ
れるプランジャの回転往復運動に従い燃料を高圧室で加
圧して噴射する燃料噴射ポンプを含んで成る内燃機関用
燃料噴射装置において、目標燃料送油率を示す第1信号
を出力する手段と、目標燃料噴射時期を示す第2信号を
出力する手段と、第1及び第2信号に応答し上記目標燃
料送油率で燃料の噴射を行なうために必要なカムのリフ
ト開始タイミングを決定する第1決定手段と、該第1決
定手段の決定に従ってカムのリフト開始タイミングを調
節する送油率調節手段と、カムの実リフト開始タイミン
グに応じた検出信号を出力する手段と、高圧室と低圧部
との間の連通状態を制御する弁手段と、上記第1信号と
検出信号とに応答し上記ポンプにおける燃料噴射開始の
目標タイミングを決定する第2決定手段と、該目標タイ
ミングで燃料の噴射が開始されるよう該第2決定手段に
応答して高圧室を低圧部から遮断するように上記弁手段
を制御する手段とを備えて成る点に特徴を有する。
(作用) 送油率調節手段は第1決定手段に応答して不等速カムの
リフト開始位置を調節する。
本願発明による燃料噴射装置にあっては、不等速カムの
基準位置に相応するタイミングから目標とする燃料噴射
開始タイミングまでのカム角度は、カムの基準位置から
カムリフト開始位置までのカム角度Aと、カムリフト開
始位置から第1信号により与えられる目標送油率を得る
ための噴射開始予定の位置までのカム角度Bとの和に等
しい。
このことから、燃料噴射開始タイミングを示す第2信号
と目標送油率を示す第1信号とから第1決定手段により
カムの目標位置、すなわちプランジャのリフト開始位置
を与えるカム位置を決定することができる。この決定に
従って送油率制御手段が作動し、所要の目標送油率を得
ることができるカムリフト開始位置がその時の目標燃料
噴射時期を考慮て定められる。
一方、燃料噴射開始の目標タイミングは、目標送油率を
示す第1信号とカムの実位置を示す検出信号とに応答し
て決定される。すなわち、上述したカム角度A、Bと噴
射開始タイミングに応じたカム角度との関係から、カム
の制御位置がどのように変化しても、所要の送油率が得
られるように、実カム位置を考慮して燃料噴射開始タイ
ミングが決定される。
この結果、燃料送油率の制御の応答性が燃料噴射時期の
制御の応答性と異なっていても、燃料送油率は常に目標
値となっており、カムリフト開始位置が目標の状態に達
した時に、燃料噴射開始時期は第2信号に示されるタイ
ミングとなる。
(実施ゲ) 第1図は、本発明による内燃機関用燃料噴射装置の一実
施例を示し、この燃料噴射跡R1は、ディーゼル機関2
によって駆動される燃料噴射ポンプ3を備えている。
図示の実施例では、燃料噴射ポンプ3は分配型の燃料噴
射ポンプである。プランジャバレル4に嵌挿されている
プランジャ5は、ディーゼル機関2からの回転入力によ
り駆動される被駆動軸3aに連結されている不等速カム
であるカムディスク5aとローラホルダ8との協働作用
により、カムディスク5aのカムプロフィールに従う往
復運動を伴なって回転し、これにより、高圧室6内で加
圧された燃料をディーゼル機関2の各気筒に順次圧送す
る構成となっている。
燃料噴射ポンプ3は、高圧室6と燃料噴射ポンプ3内の
低圧部とを所望により連通させて噴射燃料の調節を行な
うための常開電磁弁7を有している。電磁弁7は励磁コ
イル7aを備えており、後述の如くして出力される駆動
パルスDPにより励磁コイル7aが励磁されると、弁体
7bがリターンばね7Cの弾発力に抗して第1図で右手
方向に移動し、弁ケース7dに形成された弁座7eに着
座し、これにより電磁弁7が閉状態とされる。励磁コイ
ル7aに駆動パルスDPが印加されていない場合には、
弁体7bはリターンばね7Cにより第1図で左手方向に
移動せしめられ、弁体7bが弁座7eから離れ、電磁弁
7は開状態となる。
電磁弁7が開状態にあると、高圧室6は低圧部に連通せ
しめられ、従って、プランジャ5がリフト動作を行なっ
ても燃料の圧送が行なわれることはない。一方、電磁弁
7が閉じられると、高圧室6が低圧部から遮断され、プ
ランジャ5のリフト動作に従って燃料が高圧室6内で加
圧され、燃料の圧送を行ないうる状態となる。燃料の圧
送中に電磁弁7が開かれると、高圧室6内の圧力は解放
され、燃料の圧送動作が終了する。
電磁弁を用い、上述の如くして燃料の圧送開始及び終了
のタイミングを制御しうるように構成された燃料噴射ポ
ンプ自体は公知であるから、第1図では、その構成の要
部のみを概略的に示しである。
燃料噴射ポンプ3は、さらに、カムディスク5aのカム
リフトタイミングを調節し燃料送油率を所望の状態にす
るための送油率調節装置9衛備えている。送油率調節装
置9は、ローラホルダ8に連結された油圧シリンダー機
構lOと、該油圧シリンダ機構lOに与えられる作動流
体圧の調節を行なう電磁弁11と、該電磁弁11の開度
を調節するためのパルス信号である駆動信号TDを電磁
弁11に与えるための駆動回路12とから成っている。
ここで、油圧シリンダ機構10及び電磁弁11の各構成
は、分配型燃料噴射ポンプにおいて用いられている従来
の油圧タイマと同様の構成であり、電磁弁11の開度を
調節することによりタイマピストンlogの位置調節を
行ないローラホルダ8の回動位置を調節してカムディス
ク5aのリフト開始タイミングを調節する機能もまた同
じであるので、その詳細な説明は省略する。
燃料噴射ポンプ3の被駆動軸3aの回転状態を検出する
ため、被駆動軸3aには、パルサ13と1電磁ピツクア
ツプコイル14とから成る第1回転センサ15、及びパ
ルサ16と電磁ピックアップコイル17とから成る第2
回転センサ18とが設けられている0図示の実施例では
、ディーゼル機関2は4サイクル4気筒の機関であり、
パルサ13の周縁には、100間隔で36個のコグが設
けられている。従って、被駆動軸3aが100回転する
毎に電磁ピックアップコイル14から信号が出力される
この信号は波形整形回路19において波形整形されて回
転パルス信号Saとしてとり出され、速度検出回路20
に入力される。回転パルス信号Saの周期が測定され、
この測定結果からディーゼル機関2のその時々の速度を
示す速度データNが出力される。パルサ13は、ディー
ゼル機関2の所定の気筒内のピストン(図示せず)が上
死点に達したタイミングにおいてパルサ13の外周に設
けられたコグの内の所定のコグが電磁ピックアップコイ
ル14に対向するように被駆動軸3aに゛固着されてい
る。
この所定のコグが電磁ピックアップコイル14に対向す
るタイミングの到来な予め知ることができるようにする
ため、バルサ16には単一のコグが設けられており、バ
ルサ13に設けられた上述の所定のコグの1つの前のコ
グが電磁ピックアップコイル14に対向した後であって
所定のコグが電磁ピックアップコイル14に対向する前
のタイミングで、バルサ16のコグが電磁ピックア−7
プコイル17に対向するように、その取り付は位置の調
節が行なわれている。
バルサ16のフグが電磁ピックアップコイル17に対向
するタイミングで、電磁ピックアップコイル17から出
力される信号は波形整形回路21において波形整形され
、参照パルス信号sbとして出力される。
したがって、参照パルス信号sbの発生の直後に出力さ
れる回転パルス信号Saが所定の気筒のピストンの上死
点タイミングを示していることになり1回転パルス信号
Saに含まれる特定の基準パルスの発生を参照パルス信
号sbを参照することにより識別することができる。
回転パルス信号Sa及び参照パルス信号sbは、電磁弁
7の開閉を制御するための電磁弁制御回路40にスカさ
れている。
燃料噴射ポンプ3によって圧送される燃料の噴射時期、
噴射量及び送油率の各最適値をディーゼル機関2の作動
状態に応じて計算するため、本装置1においては、目標
噴射時期演算部22.目標噴射量演算部23及び目標送
油率演算部24が設けられている0図示の実施例では、
これらの各演算部22,23.24には、速度データN
及びアクセルペダル25の操作量を検出するアクセルセ
ンサ26からのアクセルデータACが失々入力されてお
り、各最適値を示す目標燃料噴射量、目標燃料噴射時期
及び目標燃料送油率がこれらのデータに基づいて演算さ
れる。
目標送油率演算部24からはその時の目標送油率Rtを
示す第1目標信号SRが出力され、目標噴射時期演算部
22からはその時の目標噴射時期Ttを示す第2目標信
号STが出力され、第1及び第2目標信号SR、STは
第1目標信号SRにより示される目標送油率Rtで燃料
の圧送が行なわれるのに必要なカムディスク5aのリフ
ト開始タイミングθAを決定する第1決定部27に入力
される。
ここで、第1目標信号SRにより示される目標送油−I
KRtは、カムディスク5aのリフト開始タイミングか
ら燃料の噴射を開始すべきタイミングまでにカムディス
ク5aの回転すべきカム角度θBとして示されており、
第2目標信号STにより示される目標噴射時期Ttは、
カムディスク5aが予め定められた基準位置から燃料の
噴射を開始すべきタイミングまでに回転すべきカム角度
θCとして示されている。
そして、第1決定部27では、第1及び第2目標信号S
R,STにより示される上述のカム角度θB、θCに基
づいて、θC−θBの値が計算され、その計算結果(θ
C−0B)を示すカム角度値θAがカムディスク5aの
リフト開始タイミングを示すリフト目標信号SLとして
出力される。
このリフト目標信号SLは、カムディスク5aがリフト
を開始すべきタイミングを、その基準位置からのカム角
度で示すものであり、駆動回路にはリフト目標信号SL
に応答し、カムディスク5aが基準位置からθAだけ回
転したタイミングでカムディスク5aがリフトを開始す
るようにローラホルダ8の回動位置を調節すべくタイマ
ピストン10aの位置調節を行なうための駆動信号TD
を出力する0図示の実施例では、駆動回路にはリフト目
標信号SLに応じたデユーティ比の駆動信号TDを出力
し、タイマピストン10aの位置調節を行ない、これに
よりカムディスク5aのリフト開始タイミングが調節さ
れる構成である。
本発明の燃料噴射装置1では、さらに、電磁弁7の閉弁
タイミングを実際のカムリフトタイミングに合せて制御
するため、タイマピストン10aの実位置を検出する位
置センサ28を有している。この位置センサ28は、例
えば検出コイルのインダクタンス変化に応じて位置を検
出する公知の構成のセンサとすることができ、位居セン
サ28からのセンサ出力β0は位置検出回路29に入力
され、ここで検出されたタイマピストン10aの実位置
に基づいてカムディスク5aの実カムリフト開始タイミ
ングを示す検出信号DSが出力される。検出信号DSは
カムディスク5aが所定の基準位置から実際のカムリフ
ト開始位置に達するまでのカム角度θDを示す信号であ
り、第1目標信号SRが入力されている第2決定部30
に入力されている。
第2決定部30は、第1目標信号SRと検出信号DSと
に応答し燃料噴射開始の目標タイミングを決定するもの
であり、ここにおいて、θB+θDの計算が行なわれ、
その結果(θB十〇D)を示すカム角度θCを内容とす
る信号が燃料の噴射開始を示す目標タイミングデータT
Dとして出力される。したがって、この目標タイミング
データTDは、電磁弁7を閉じるべきタイミングを、カ
ムディスク5aの基準位置からのカム角度で示すもので
ある。この目標タイミングデータTDは電磁弁制御回路
40に入力される。
次に、電磁弁制御回路40について説明する。
電磁弁制御回路40は、回転パルス信号Saが計数パル
スとして入力される計数部41を有し、計数部41には
また参照パルス信号sbが入力されている。計数部41
は参照パルス信号sbが出力された直後に出力される回
転パルス信号Saによってリセットされ、以後、回転パ
ルス信−4Saが出力される毎にその計数内容が1づつ
増加する。この計数結果を示すデータCRは演算部42
に入力され、ここでデータCRの内容が9で除算され、
その余りを内容とするデータDRが出力される。これは
、ディーゼル機関2が4サイクル4気筒であるため、パ
ルサ13が1回転する間に上死点タイミングが4回生じ
るためである。演算部42からのデータDRは判別部4
3に入力される。
演算部44は、目標タイミングデータTDに応答し、目
標タイミングデータTDにより示される角度θEから、
パルサ13のコグの配設角度間隔値である10°が差し
引かれ、その計算結果であるθe−10の10の位の値
Yを示すデータDYとその1の位の値Zを示すデータD
Zとが演算部44から出力される。
判別部43は演算・部44からのデータDYを受は取り
、データDYの内容とデータDRの内容とが一致したか
否かの判別が行なわれる。データDRとデータDYとの
内容が一致している場合にのみ判別部43の出力線43
aのレベルが高レベルとなる。
アンドゲート30の一方の入力端子は出力線43aに接
続されており、その他方の入力端子には回転パルス信号
Saが入力されている。従って、出力線43aが高レベ
ル状態にある期間中に回転パルス信号Saが出力される
と、その回転パルス信号Saはアンドゲート45を介し
て取り出され、パルス発生器46にトリガ信号として入
力される。
パルス発生器46は、アンドゲート45がらの出力によ
りトリガされ、これによりタイミングパルスPt3出力
するが、タイミングパルスPtのパルス巾を決定するた
めの情報として、データDZがパルス発生器46に入力
されている。従って、パルス発生器46は、データDR
の内容がデータDYの内容、すなわちYと一致した直後
に出力される回転パルス信号Saによりトリガされ、パ
ルス巾がデータDZにより定められるタイミングパルス
ptを出力することになる。データDZは、被駆動軸3
aの回転角度Z(<10°)を示しており、このデータ
DZにより定められるタイミングパルス信号PLのパル
ス巾は、この回転角度2に相応した時間巾となるように
定められる。この結果、タイミングパルスptの後端縁
のタイミングは、参照パルス信号sbが出力された直後
に出力される回転パルス信号Saの出力タイミングを被
駆動軸3aの00の回転位置とすれば、θEの角度タイ
ミングとなっている。
速度データNが入力されている変換部47には、目標噴
射量演算部23かもの第3目標信号S−Qが入力されて
いる。第3目標信号SQは、目標噴射量演算部23にお
いて計算された燃料噴射ポンプ3の1ストローク当りの
目標噴射量Qtを示す信号であり、変換部47は速度デ
ータNにより示されるその時の機関速度を考慮し、第3
目標信号SQを、目標噴射量Qtを得るのに必要なプラ
ンジャ5のストローク7に相応したカム角度量に変換す
る。
この変換により得られたカム角度θfを示す噴射量制御
データDQは、タイミングパルス信号Ptの入力されて
いるパルス発生器48に入力される。
パルス発生器48は、タイミングパルスptの後端縁の
タイミングでトリガされ、噴射量制御データDQにより
定められるパルス巾を有する駆動パルスDrを出力する
。駆動パルスDPは電磁弁7の励磁コイル7aに与えら
れ、駆動パルスのDrが印加されている期間だけ高圧室
6が低圧部から遮断され、燃料の圧送が行なわれる。す
なわち、タイミングパルスptの後端縁のタイミングで
燃料の噴射が開始され、燃料の噴射はそのパルス巾によ
り定まる時間だけ実行されることになる。
次に、第2図のカムリフト線図を参照しながら第1図に
示された燃料噴射装置1の動作について説明する。
第2図において、横軸はカム角度θを示し、エンジンの
クランク軸の所定の基準位置が00にとられている。一
方、縦軸はカムディスク5aのリフト量を示している。
今、第1目標信号SRにより示される目標送油率Rtを
得るためのカム角度データがθBlであり、第2目標信
号STにより示される目標噴射時期Ttを得るためのカ
ム角度データがθC1であり、したがって、第1決定部
27においてθC1−θB1=θAtがカムリフト開始
のカム角度値であると決定され、これに従って送油率調
節装置9が作動し、第2図中実線で示されるカムリフト
特性にて燃料噴射動作が実行されているとす・る、ここ
で、第3目標信号SQにより定められる、目標噴射量Q
Tを得るのに必要なカム角度はθQ1であり、電磁弁7
が開かれるのは、oC1十〇0.1である。
この状態において、第1目標信号SRにより示されるカ
ム角度データがθB2となり、且つ第2目標信号STに
より示されるカム角度データがθC2となった場合の制
御動作について説明する。
第1決定手段では、θC2−θB2の値を示すθA2の
値が最新のカムリフト開始タイミングを示すこととなり
、θA2(=θC2−θB2)の値を示すリフト目標信
号SLが第1決定部27から出力され、駆動回路12に
与えられる。従って、以後、カムリフトの開始点は、カ
ム角度θA1のa点からカム角度θA2のb点に向けて
移動するようにタイマピストン10aの位置調節が行な
われる。しかし、流体圧で作動する送油率調節装置9の
応答性は低いので、第2図中点線で示すカムリフト特性
に移行するには所定の時間を必要とする。
一方、第2決定部30においては、その時の実際のカム
リフト開始タイミング点CがC点であったとすると、こ
の時のカム角度値θRにカム角度θB2を加えた値θC
2”が目標の燃料噴射開始タイミングと決定され、この
ようにして決定されたカム角度値を内容とする目標タイ
ミングデータTDが第2決定部30から電磁弁制御回路
40に与えられる。
電磁弁制御回路40は、この目標タイミングデータTD
により示されるカム角度θC2”において電磁弁7が閉
じられる駆動パルスDrを出力し、したがって、C点よ
りもカム角度でθB2だけ遅れたタイミング点dにおい
て電磁弁7が閉じられ、燃料の噴射が開始される。燃料
噴射開始の制御は、電磁弁の閉弁タイミングを変える操
作であるから、その目標値の変化に極めて迅速に追従し
所要の噴射開始タイミングを得ることができる。
このように1本発明の燃料噴射装置によれば、特に、目
標噴射タイミングが変更された場合、燃料噴射開始タイ
ミングは実際のカムリフト開始りイミングに基づいて決
定されるので、燃料噴射タイミングの目標値が変更され
、その実噴射タイミングが目標噴射タイミングに一致す
るまでの間も、燃料送油率は常に目標値に従った値とな
っていることになる。
この結果、燃料の送油率と噴射時期とを相互に独立して
制御する従来の装置に比べ、送油率制御の低応答性のた
めに送油率が目標値より大きくずれ、これにより制御の
過渡状態における燃料の燃焼状態が悪化し、騒音の増大
、又は排気ガス中に有害成分の増大等の不具合を生じる
ことが有効に防止される。
なお、第1図には、未発明の一実施例を示したが、本発
明の構成はこの一実施例に限定されるものではなく、例
えば、第1図中に示される各種の演算、信号処理を、適
宜にマイクロコンピュータにより行なうことができ、こ
のようにマイクロコンピュータを用いて第1図に示した
機能を実現した構成であってもよい。
(発明の効果) 本発明によれば、燃料送油率の制御と燃料噴射時期の制
御とを上述の如く関連づけて行なうことにより、常に適
正な送油率が得られ、また噴射時期の制御も円滑に行な
われるので、エンジンの過渡運転時の性能を著しく向上
させることができる優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は第1図に示した燃料噴射装置の作動を説明するための
カムリフト特性図である。 l・ψ・燃料噴射装置、 2・・・ディーゼル機関、 3・・・燃料噴射ポンプ、 3aΦ−・被駆動軸、 511・番プランジャ、 5a・・・カムディスク、 611・・高圧室、 7・−・電磁弁、 911争争送油率調節装置、 22・拳・目標噴射時期演算部、 24 ・ φ 27 ・ ・ 28 ・ [相] 29 ・ φ 40 ・ ・ SR・番 ST  ・ ・ TD−・ P−− ・目標送油率演算部、 ・第1決定部、 ・位置センサ、 自位置検出回路、 ・第2決定部、 ・電磁弁制御回路、 ・第1目標信号、 ・第2目標信号。 e検出信号。 ・目標タイミングデータ、 ・駆動パルス。 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  1.被駆動軸に連結された不等速カムのカムプロフィ
    ールに応じて実行されるプランジャの回転往復運動に従
    い燃料を高圧室で加圧して噴射する燃料噴射ポンプを含
    んで成る内燃機関用燃料噴射装置において、目標燃料送
    油率を示す第1信号を出力する手段と、目標燃料噴射時
    期を示す第2信号を出力する手段と、前記第1及び第2
    信号に応答し前記目標燃料送油率で燃料の噴射を行なう
    ために必要な前記カムのリフト開始タイミングを決定す
    る第1決定手段と、該第1決定手段の決定に従って前記
    カムのリフト開始タイミングを調節する送油率調節手段
    と、前記カムの実リフト開始タイミングに応じた検出信
    号を出力する手段と、前記高圧室と低圧部との間の連通
    状態を制御する弁手段と、前記第1信号と前記検出信号
    とに応答し前記ポンプにおける燃料噴射開始の目標タイ
    ミングを決定する第2決定手段と、該目標タイミングで
    燃料の噴射が開始されるよう該第2決定手段に応答して
    前記高圧室を前記低圧部から遮断するように前記弁手段
    を制御する手段とを備えて成ることを特徴とする内燃機
    関用燃料噴射装置。
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JP7180189A Expired - Lifetime JP2832357B2 (ja) 1989-03-27 1989-03-27 内燃機関用燃料噴射装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0318646A (ja) * 1989-06-14 1991-01-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

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JPH0318646A (ja) * 1989-06-14 1991-01-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

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JP2832357B2 (ja) 1998-12-09

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