JPH0261330A - ディーゼル機関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】 光肌辺１的 ［産業上の利用分野コ 本発明はディーゼル機関の燃料噴射制御装置に関し、詳
しくは吸気系に設けられたターボチャージャによる過給
量が所定量以上となったとき、燃料噴射ポンプの燃料噴
射量調整機構における最大噴射量の規制部材を増量側に
駆動し、全負荷時の燃料噴射量を増量する機能を有する
ディーゼルは関の燃料噴射制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、ターボチャージャ付きのディーゼル機関では、燃
料噴射量を全負荷時に増量する機構とし゛Ｃ５燃料噴躬
量調整機構の最大噴射量の規制部材を過給圧を用いて増
量側に駆動するもの、例えは分配型燃料噴射ポンプのブ
ーストコンベンセータを設けたものが知られている。−
船釣なブーストコンベンセータは、ダイアフラムにより
区分された圧力室と背圧室とを備え、圧力室には吸気管
内圧が導入され、背圧室は大気圧に開放された構成を採
っている。従って、ターボチャージャが作動して吸気管
内の過給圧が所定の圧力以上となると、これを受けたダ
イアフラムは所定距離だけ偏倚し、ストッパーを増量側
に駆動する。このストッパーは、分配型燃料噴射ポンプ
におけるスピルリングを用いた燃料噴射量調整機構の最
大噴射量を規制する部材として働いているから、この結
果、全負荷時の燃料噴射量は増量されることになる。

かかる機構を用いた場合には、ディーゼル機関の回転数
が上昇して過給圧が高くなると、全負荷時の燃料噴射量
は一律に増量補正される。従って、高地のように空気密
度が低下する場合には、噴射燃料量が過剰となる場合が
あるので、燃料噴射特性を補償する必°要が生じる。こ
うした要請に応えるために、高地ではブートスコンペン
セータによる増量を制限するもの（例えば、特開昭６１
−２５５２２６号の「過給機付ディーゼル機関の燃料噴
射量制御装置」）等が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、過給圧を用いて全負荷時の燃料の増量補
正を行なうブーストコンペンセータ等を利用する燃料噴
射制御装置では、発進・加速時においてターボチャージ
ャによる過給圧がブーストコンペンセータを作動させる
圧力に上昇するまで、燃料の増量は行なわれないから、
ディーゼル機関の出力の上昇にタイムラグを生じるとい
う問題があった。この結果、アクセルを踏み込んでから
加速感が得られるまでに若干の遅れがあり、運転者にも
たつき感を与えることがあった。かかる問題に対して燃
料噴射特性を全体的に増量補正することによって、つま
り燃料噴射量のベース値を高くすることによって発進性
等を良好にする手法も考えられるが、空気密度の低い高
地では燃料量が過剰となり、スモークの発生が許容範囲
を越えてしまうという新たな問題を招致する。

本発明は上記課題を解決し、高地でのスモークの発生を
生じることなく、ターボチャージャ付きディーゼル機関
を搭載した車両の発進性等を改善することを目的とする
。

発明の構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明のディーゼル機関の燃料噴射制御装置は、第１図
に例示するように、 ディーゼル機関ＤＥの吸気系に設けられたターボチャー
ジャＴＣによる過給量が所定量以上となったとき、燃料
噴射ポンプＰＭの燃料噴射量調整機構ＳＮにおける最大
噴射量の規制部材ＧＤを増量側に駆動して、前記ディー
ゼル機関ＤＥへの燃料噴射量を増量するディーゼル機関
の燃料噴射制御装置において、 前記ディーゼル機関ＤＥの過給圧を検出する過給圧検出
手段Ｍ１と、 前記ディーゼル機関ＤＥに吸入される空気の密度を検出
する空気密度検出手段Ｍ２と、前記検出された過給圧が
所定値以下でかつ前記検出された空気密度が所定以上の
場合、前記燃料噴射ポンプＰＭの前記規制部材ＣＤを増
量側に駆動する増量補正手段Ｍ３と を備えたことを特徴とする。

ここで、燃料噴射ポンプＰＭとしては、ディーゼル機関
ＤＥの気筒に燃料噴射を実行できるものであればよく、
分配型、判型等そのタイプを問わず適用することができ
る。また、その燃料噴射量調整機構ＳＮも、スピルリン
グ、コントロールラック等、その構成は同等限定される
ものではない。

例えば、溢流時期を電磁弁により調整する電磁スピル方
式であれば、これが燃料噴射量調整機構ＳＮに相当する
。かかる燃料噴射量調整機構害Ｓ　二＝、“の最大噴射
量規制部材ＣＤとは、スピルリングＣ−１最大噴躬量に
対応した位置を決定するスト・ンパ等の部材をいう。電
磁スピル方式の場合には、その動作時間の最大埴を制限
するガード値等がこれに相当する。

過給圧検出手段Ｍ１は、ディーゼル機関ＤＥの過給圧を
検出するものであれはよく、直接吸気管内圧を検出すセ
ンサとして構成してもよいし、これに相当する他のパラ
メータ、例えばターボチャージャＴＣの回転数などを用
いて検出する構成としてもよい。

空気密度検出手段Ｍ２は、空気密度を検出するものであ
り、例えば大気圧を測定する大気圧センサとして、ある
いは体積流量センサと体積流量センサとの組合せとして
など種々の構成で実現することができる。

増量補正手段Ｍ３は、所定の条件下で規制部材ＣＤを増
量側に駆動するものである。例えば、過給圧検出手段Ｍ
ｌ、空気密度検出手段Ｍ２の検出条件を判断する構成と
その結果を利用してアクチュエータにより機械的に規制
部材ＣＤを駆動する構成として簡易に実現することがで
きる。この場合、アクチュエータとしてブーストコンペ
ンセータをそのまま用い、背圧室側に負圧を導入するこ
とにより、規制部材ＧＤを駆動するものとしてもよいし
、ソレノイド等を用いて駆動するよう構成してもよい。

［作用］ 上記構成を有する本発明のディーゼル機関の燃料噴射制
御装置は、ディーゼル機関ＤＥの吸気系に設けられたタ
ーボチャージャＴＣによる過給量が所定量以上となった
とき、燃料噴射ポンプＰＭの燃料噴射量調整機構ＳＮに
おける最大噴射量の規制部材ＧＤを増量側に駆動してデ
ィーゼル機関ＤＥへの燃料噴射量を増量するが、更に、
次のように全負荷時の燃料を増量補正する。即ち、過給
圧検出手段Ｍ１により検出されたディーゼル機関ＤＥの
過給圧が所定値以下で、かつ空気密度検出手段Ｍ２によ
り検出された吸入空気の密度が所定値以上の場合、燃料
噴射ポンプＰＭの規制部材ＧＤを、増量補正手段Ｍ３に
より、増量側に駆動するのである。この結果、平地のよ
うに空気密度が高く充分な吸入空気量が確保されている
場合には、所定過給圧以下で燃料の最大噴射量を増量補
正することにより、ディーゼル機関ＤＥの全負荷時の出
力トルクを増大して、車両の発進特性等を改善し、一方
高地のように空気密度が低く吸入空気量を大きくできな
い場合には最大噴射量の増量補正は行なわず、スモーク
の発生を未然に防止する。

尚、かかる増量補正を、ディーゼル機関ＤＥむこ始動時
増量等の増量処理がなされていない場合に限ることも、
スモーク発生の防止の観点から好適である。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明のディーゼル機関の燃料噴射制御装置
の好適な実施例についで説明する。

第２図は、本実施例のディーゼル機関の燃料噴射制御装
置を燃料噴射ポンプ等と共に示す概略構成図である。

図示するように、車両駆動源としてのディーゼル機関１
はその吸気系にターボチャージャ３を備えたものであり
、ブーストコンペンセータ５を備えた燃料噴射ポンプ７
により燃料の供給を受けるように構成されている。尚、
ディーゼル機関１の出力は、クランク軸１ｏに直結され
た自動変速機１２を介して後輪１４．１５に伝達される
よう構成されている。

燃料噴射ポンプ７は分配型のものであり、ディーゼル機
関１により駆動されるドライブシャフト２０の回転によ
り駆動される。この燃料噴射ポンプ７は、図示しないフ
ィードポンプ、タイマ機構。

ガバナ機構を備え周知のものなので、燃料噴射ポンプ７
の上部に設けられたブーストコンペンセータ５の構成・
作用を中心に、燃料噴射量の制御機構に関係のある部位
のみ簡略に説明する。

ブーストコンペンセータ５は、図示するように、過給圧
室２２と負圧室２３とを区分するダイアフラム２５、ダ
イアフラム２５を過給圧室２２側に付勢するばね２７、
ダイアフラム２５の移動に応じて摺動するブツシュロッ
ド３０、ブッシュロッド３０先端部に形成されたテーパ
部に側面から当接されるコネクティングピン３２等から
構成されている。過給圧室２２はディーゼル機関１の吸
気ボート３３に連通されており、ターボチャージャ３が
作動して吸気管圧力ＰＳが高くなると、ブーストコンペ
ンセータ５のダイアフラム２５は、ばね２７の付勢力に
抗して負圧室２３側（同図下方向）に移動する。これに
伴い、ブツシュロッド３０も下方に移動するから、その
テーパ部に当接されたコネクティングピン３２は、プッ
シュ口・ラド３０側に移動する。

ブーストコンベンセータ５のコネクティングビン３２の
他端には、コントロールアーム３５の屈曲部３５ａが当
接されている。従って、コネクティングビン３２がブ・
ンシュロツド３０側に移動にすると、コントロールアー
ム３５は、支点Ｒａを中心に時計回りに回転する。コン
トロールアーム３５の他端は、コントロールスプリング
３７によリガバナ方向に付勢されたテンションレバー４
０のストッパ部になっている。従って、コントロールア
ーム３５の回転に伴い、全負荷時のテンションレバー４
０の最大位置は、ガバナ方向に偏倚する。この結果、支
点Ｒｂを中心に回転可能なテンションレバー４０の他端
は、全負荷時には矢印Ｂ方向に移動する。テンションし
バー４０のこの端部は、燃料圧送用のプランジャ４１に
外嵌されたスピルリング４５に嵌め合わされているので
、スピルリング４５も矢印Ｂ方向に動き、全負荷時の燃
料噴射の終了時期は遅くされ、結果的に燃料噴射量は増
加する。尚、ブツシュロッド３０が上方に移動してコネ
クティングピン３２が反対方向に移動すれば、逆に全負
荷時の燃料噴射の終了時期は早まり、燃料噴射量は減少
する。スピルリング４５による溢流が生じるまでプラン
ジャ４１の往復動によって圧送される燃料は、各気筒に
対応して設けられたデリバリバルブ４７を経由して、各
気筒に設けられた燃料噴射ノズル４８から各気筒内に噴
射される。

以上説明したように、ブーストコンベンセータ５のブツ
シュロット３０の動きにより、全負荷時の燃料噴！ｌ′
Ｊ量は増量補正されるのである。

ブーストコンベンセータ５の負圧室２３は、圧力を一定
に保つコンスタントプレッシャバルブ（以下ＣＰＶと呼
ぶ）５０の二次側に連通されており、このＣＰＶ５０の
一次側は、負圧切換弁５２を介して大気もしくは車載の
バキュームポンプ５５に接続される。このＣＰＶ５０は
、車載の電子制御装置６０に接続されており、電子制御
装置６０により切り換えられる。

電子制御装置６０は、周知のＣＰＵ６１．ＲＯＭ６２．
ＲＡＭ６３等を中心に算術論理演算回路として構成され
ており、バス６５を介してこれらと相互に接続された人
力ポードロア、出力ポートロ８を備える。

人力ポードロアは、車載のセンサ等からの信号を人力す
るためのものであり、本実施例では、吸気ポート３３の
圧力、即ち過給圧ＰＳを測定する過給圧センサ７１．大
気圧ＰＡを測定する大気圧センサ７３．クランク軸１０
の回転数を検出する回転数センサ７５．アクセル７６の
開度θを検出するアクセルセンサ７７、出力軸７日の回
転に基づいて車速■を検出する車速センサ７９等が接続
されている。従って、ＣＰＵ６１は、人力ポードロアを
介して、これらのセンサから過給圧Ｐｓ。

大気圧ＰＡ、ディーゼル機関１の回転数ＮＥ、　　アン
セル間度θ等を随時読み込むことができる。

一方、出力ポートロ日は、外部のアクチュエータに駆動
信号を出力するためのものであり、本実施例では、アク
チュエータとして負圧切換弁５２が接続されている。従
って、ＣＰＵ６１は、この出力ポートロ日を介して、負
圧切換弁５２を切り換え、大気圧もしくはバキュームポ
ンプ５５の生成する負圧を、ブーストコンベンセータ５
の負圧室２３に導入することができる。尚、ここでは便
宜上、負圧切換弁５２の制御についてのみ説明するが、
この電子制御装置６０により、他の制御、例えば排気循
環制御（ＥＧＲ制御）等を合わせ行うものとすることも
現実的である。

以上のように構成されたディーゼル機関の燃料噴射制御
装置の働きについて説明する。第３図は、電子制御装置
６０が実行する燃料の増量制御ルーチンを示すフローチ
ャートである。この制御ルーチンが実行されると、まず
、人力ポードロアを介してアクセルセンサ７７により検
出されるアクセル開度θや車速センサ７９により検出さ
れる車速Ｖを読み込む処理を行ない（ステップ１００）
、アクセル開度θや車速Ｖ等に基づいて車両が発進加速
の状態にあるか否かの判断を行なう（ステ・ンプ１１０
）。アイドル状態からアクセル７６が急激に踏み込まれ
たような場合には、ステップ１１０で判断は「ＹＥＳ」
となって、次に人力ポードロアを介して、回転数ＮＥ、
過給圧ＰＳ、大気圧ＰＡを読み込む処理を行なう（ステ
ップ１２０）。

その後、読み込まれた各個を用いて、大気圧ＰＡが６８
０　［ｍｍＨｇ１以上であるか否か（ステップ１３０）
、回転数ＮＥが１０００　［ｒ　ｐｍ］以上であるか否
か（ステップ１４０）、過給圧ＰＳが２００　［ｍｍ８
８１未満であるか否か（ステ・ンブ１５０）の判断を順
次行なう。三条件が満たされている場合には、高地でな
く始動時増量等が行なわれておらず過給圧がまだ充分で
ないことから、燃料を増量するとして、出力ポートロ８
を介して負圧制御弁５２をオン状態に切り換える（ステ
ップ１６０）。負圧制御弁５２がオンとなると、ブース
トコンベンセータ５の負圧室２３には、ＣＰＶ５０によ
り調圧された負圧が導入されるから、ダイアフラム２５
が受ける力のバランスが崩れ、ＣＰＶ５０の調圧された
圧力により定まる距離だけブツシュロッド３０は下方向
に駆動される。この結果、全負荷時の最大燃料噴射量を
規制するコンドロールアーＪ１３５のストッパ部は、ガ
バナ方向に移動する。従って、全負荷時においてスピル
リング４５は矢印Ｂ方向へ大きく移動されることになり
、燃料噴射量は増加補正されることになる。

一方、上述した何れかひとつの条件でも成立していない
場合には、負圧制御弁５２をオフ状態にする処理を行な
う（ステップ１７０）。この結果、ＣＰＶ５０には大気
が導入され、ブーストコンペンセータ５の負圧室２３は
大気圧に復帰し、ブツシュロッド３０も上方に戻る。こ
の結果、スピルリング４５の最大位置は矢印入方向に変
更され、全負荷時の燃料は減少補正されることになる。

ステップ１６０．１７０（７）処理の後、ｒＮＥＸＴ」
に抜けて本制御ルーチンを終了する。

以上説明した処理により、第４図に一点鎖線ＤＬとして
示すように、発進加速時でターボチャージャ３による過
給が充分に行なわれ、過給圧ＰＳが上昇してブーストコ
ンペンセータ５による増量が行なわれるまでの間（本実
施例では、過給圧が２００　［ｍｍＨｇ１以下の間）、
燃料の増量が行なわれることになる。この結果、ブース
トコンベンセータ５による増量（第５図実線Ｇに示す特
性）とは別に、過給圧ＰＳが比較的低い低回転領域で、
ディーゼル機関１の軸トルクを高くする。尚、ブースト
コンベンセータ５が働いていない状態で、負圧制御弁５
２がオフ状態の場合（負圧室２３が大気圧の場合）の特
性を第５図破線Ｂとして、−方、負圧制御弁５２がオン
状態の場合（負圧室２３が負圧の場合）の特性を第５図
＠線ＴＬとして、各々示した。両特性線の差入Ｔが、ブ
ーストコンペンセータ５の負圧室２３にＣＰＶ５０の負
圧を導入することによる軸トルクの増加分に相当する。

以上説明した増量制御により、ターボチャージャ３によ
る過給によってディーゼル機関１の出力が増加するまで
の間、全負荷時の軸トルクを増大されるので、発進加速
時のレスポンスが高まり、ターボチャージャ３を搭載し
た車両の運転性能は格段に向上する。しかも、かかる増
量は、他の増量補正、例えば始動時増量等が行なわれて
いないときであって高地でなくしかも過給圧ＰＳが充分
に高まる以前に限定して行なわれるので、燃料供給が過
多となって黒煙が発生するといった不具合を生じること
はない。

更に、自動変速機１２を搭載した本実施例では、全負荷
時の軸トルクを増大することにより、ターボラグは低減
され、自動変速機１２を搭載した車両でありながら、そ
の発進性は著しく改善される。

即ち、第６図に示すように、低回転数領域での軸トルク
を特性Ｇから特性ＤＬに高く変更することにより、自動
変速機１２内のトルクコンバータとの釣合点（いわゆる
ストール回転数）を点ＳＬから点Ｓ　Ｈに移動して高い
点で安定させ、かつストール点の達成時間も短縮させる
のである。

尚、本実施例では、発進加速時の判断（ステップ１１０
）を行なっているが、発進加速時にはステップ１３０な
いし１５０の三条件は満たされるので、発進加速時の判
断を行なわない構成とすることも差し支えない。その場
合には、例えば走行中に−Ｈアイドル寸前まで減速した
状態から再加速するような場合にも、ブーストコンベン
セータ５により全負荷時の燃料噴射量が増大され、好適
である。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこう
した実施例に同等限定されるものではなく、例えば判型
燃料噴射ポンプにおけるコントロールラックを同様に駆
動する構成や、負圧制御弁をデユーティ制御可能なバル
ブとし機関回転数等に応じてブーストコンベンセータの
負圧室の圧力を多段階もしくは無段階に諷整する構成等
、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態
様で実施し得ることは勿論である。

光匪少効】 以上詳述したように、本発明のディーゼル機関の燃料噴
射制御装置によれば、ディーゼル機関の過給圧と吸入空
気の密度とに基づいて、機関に供給する燃料の最大噴射
量を増量するから、ターボチャージャによる過給とこれ
に伴うブーストコンベンセータによる燃料の増量補正と
が充分なものとなるまでの間、全負荷時のディーゼル機
関の軸トルクを増大することができる。この結果、吸入
空気の絶対量が不足するような高地で黒煙の発生等の問
題を生じることなく、平地等での発進加速時のレスポン
スを格段に向上させることができるという優れた効果を
奏する。従って、ターボチャージャ搭載車両の発進加速
時のドライブフィーリングおよび運転性能は、著しく改
善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明第１実施例のディーゼル機関の燃料噴射制
御装置の概略構成図、第３図は電子制御装置において実
行される増量制御ルーチンを示すフローチャート、第４
図は過給圧と定常全負荷噴射量との関係を示すグラフ、
第５図は機関回転数と軸トルクとの関係を示すグラフ、
第６図は本実施例におけるストール回転数を示すグラフ
、である。 １・・・ディーゼル機関　３・・・ターボチャージャ５
−・・ブーストコンベンセータ ７・・・燃料噴射ポンプ ２・・・過給圧室 ０・・・ブツシュロッド ０・・・コンスタントブレ ２・・・負圧切換弁 １２・・・自動変速機 ２３・・・負圧室 ４５・・・スピルリング ラシャバルブ（ＣＰＶ） ６０・・・電子制御装置 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ディーゼル機関の吸気系に設けられたターボチャー
   ジャによる過給量が所定量以上となったとき、燃料噴射
   ポンプの燃料噴射量調整機構における最大噴射量の規制
   部材を増量側に駆動して、前記ディーゼル機関への燃料
   噴射量を増量するディーゼル機関の燃料噴射制御装置に
   おいて、前記ディーゼル機関の過給圧を検出する過給圧
   検出手段と、 前記ディーゼル機関に吸入される空気の密度を検出する
   空気密度検出手段と、 前記検出された過給圧が所定値以下でかつ前記検出され
   た空気密度が所定以上の場合、前記燃料噴射ポンプの前
   記規制部材を増量側に駆動する増量補正手段と を備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制
   御装置。