JPH04153530A - 内燃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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、
特にディーゼルエンジンに用いられパイロット噴射終了
時とメイン噴射開始時との時間間隔（以下、パイロット
−メイン噴射間隔と呼ぶ）や燃料噴射量の調節機能を有
した制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディーゼルエンジンの騒音対策や窒素酸化物等
の有害排気物対策としては、従来から種々の工夫がなさ
れてきており、例えば機関回転数や負荷に代表される機
関運転条件に応じて燃料の噴射量を適正化したり、並び
にパイロット噴射とメイン噴射とを組み合わせた燃料噴
射パターンの制御が挙げられる。

そして本出願人は先に、ディーゼルエンジンの燃料供給
部と燃料噴射ノズルを結ぶ燃料圧送路途中に、圧電素子
（ピエゾスタック）を使用して開閉作動する制御弁を設
け、ノズルへの燃料圧送中にこの制御弁を開弁作動させ
燃料圧送を一旦中止することにより、燃料噴射期間中に
全く噴射が行われない期間を設け、以てパイロット噴射
とメイン噴射を達成する燃料噴射装置を出願している（
特開昭６２−１７４５６１号公報参照）。

この燃料噴射装置は、燃料ポンプによって燃料供給部か
ら圧送された燃料を、プランジャポンプによって加圧す
ることにより燃料噴射ノズルへ供給するようになってお
り、燃料圧送路にはこれより分岐して燃料供給部へと続
く燃料路に制御弁が設けられている。そしてこのような
燃料噴射装置においては、通常、機関回転数や負荷に応
じて決定される所定噴射間隔を以て上記両噴射が行われ
るように、制御弁の開閉作動が制御されるようになって
いる。

ご発明が解決しようとする課題〕 ところで、上述したような構造の燃料噴射装置では、パ
イロット噴射が終了した時点において燃料ノズル室内の
燃料には、ノズルの閉弁圧によって決まる圧力が残って
おり、この圧力、即ち残圧はその後の制御弁の開弁によ
って第８図に示すように、パイロット噴射終了後の時間
経過と共に徐々に低下することになる。尚、この低下時
間は、制御弁を介し燃料供給部へと燃料を戻す溢流路の
断面積によって決定する。

従って、運転条件によって決定されたパイロット−メイ
ン噴射間隔が仮に短い場合［例えば第８図点（イ）コ、
制御弁閉弁時から、ノズル室内圧力がノズル開弁圧に到
達するまでの時間がより短縮されることになり、同じメ
イン噴射時間をもってしても上記噴射間隔が長い場合［
例えば、同図点（ロ）］に比べてメイン噴射においてノ
ズルより噴射される燃料量が増加することになる。

加えて、この燃料噴射装置においてはパイロット噴射終
了時の燃料慣性によってその後ノズル室内に、圧力波の
往復に一致する発生周期を持つ空洞が生じるため、第８
図点（ハ）に示したような噴射間隔の場合、制御弁閉弁
後、プランジャかちの圧送燃料はその一部がこの空洞を
圧縮して燃料充填するために使われるために、見掛は上
燃籾供給率が低下し、同じメイン噴射時間をもってして
も噴射間隔が短い場合口例えば、同図点（ニ）］に比べ
てメイン噴射量が減少することになる。

このように、従来装置においては、パイロ７）−メイン
噴射間隔が変化すると、上述した残圧及び空洞の発生に
よって同一のメイン噴射制御時間に対してメイン噴射量
の誤差が大きくなり、従って運転条件に応じて例えばマ
ツプ等によりメイン噴射制御時間を決定するような制御
装置では、マツプ自体の精度が著しく低下し、アクセル
フィーリング等に代表されるドライバビリティが損なわ
れることになる。

本発明は以上のような問題点を解決するために提供され
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によればこの課題を解決するため、内燃機関の燃
料供給部と燃料噴射ノズルを結ぶ燃料圧送路途中に、燃
料供給部より圧送されてきた燃料を再び燃料供給部へと
戻す制御弁を設け、機関の運転条件に応じて該制御弁を
作動させることにより燃料噴射ノズルへの燃料圧送を一
旦中止し、以てメインとなる燃料噴射に先立つパイロッ
ト噴射を達成する燃料噴射制御装置において、上記運転
条件によって決定されるパイロット噴射終了からメイン
噴射開始までの時間間隔に応じて、同運転条件によって
決定されるメイン噴射制御時間を補正し、以てパイロッ
ト噴射終了時発生する燃料噴射ノズル内残圧や燃料圧送
路内空洞のメイン噴射への影響を補償する内燃機関の燃
料噴射制御装置が提供される。

：作　用〕 例エバ、パイロット−メイン噴射間隔が短い場合は、残
圧の影響によってメイン噴射量が増えてしまうのを防ぐ
ため運転条件によって定まるメイン噴射制御時間を小さ
めに補正したり、或はパイロット−メイン噴射間隔が長
い場合は、空洞の影響によってメイン噴射量が減ってし
まうのを防ぐため運転条件によって定まるメイン噴射制
御時間を大きめに補正したりするように、このパイロッ
ト−メイン噴射間隔に応じてメイン噴射制御時間を補正
する。

これによりメイン噴射量は残圧や空洞等の外乱の影響を
受けず、運転条件に対応したものとすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例である燃料噴射制御装置を燃
料供給系統に従って説明する構成図である。

この燃料噴射制御装置は、ディーゼルエンジンのカムン
ヤフト１によって駆動され燃料を加圧・供給するプラン
ジャポンプ２を備えており、このプランジャポンプ２に
よって加圧された燃料は高圧通路４を介して燃料噴射ノ
ズル６へと供給される。またこの燃料噴射制御装置は、
高圧通路４に接続されプランジャポンプ２に燃料供給す
る燃料供給部８、高圧通路４に接続されプランジャポン
プ２によって加圧された燃料を排出する制御弁１０、及
び該制御弁１０からの漏れ燃料及び排出された燃料を燃
料供給部８に溢流させるドレン通路１２を備えている。

更に制御弁１０は、電圧の印加により伸縮する複数の圧
電素子から成るピエゾスタック１４と、該ピエゾスタッ
ク１４の伸縮に連動して制御弁１０内、溢流路を連通・
遮断するニードル弁体１６とを有しており、ピエゾスタ
ック１４への電圧はマイクロコンピュータ１８によって
その作動を制御される制御弁駆動回路２０から供給され
る。しかしてその作動は、ピエゾスタック１４に正電位
が印加されるとスタック自体は伸長し、ニードル弁体１
６を制御弁弁座１０ａに密着させ、よって高圧通路４と
ドレン通路１２とを遮断する。従って制御弁１０がこの
ような状態の時は、プランジャポンプ２によって燃料圧
送中においては燃料噴射ノズル６から燃料噴射が行われ
る。またこれとは逆に、ピエゾスタック１４に負電位が
印加されると、ピエゾスタック１４は収縮し、ニードル
弁体１６を弁座１０ａから離反して高圧通路４とドレン
通路１２とが連通される。従って制御弁１０がこのよう
な状態の時は、プランジ、ポンプ２によって燃料圧送中
にお−てはドレン通路１２を介して燃料供給部８に戻さ
れる。

即ち、燃料噴射においてパイロット噴射とメイン噴射は
、上述した制御弁１０の作動を交互に行うことにより、
即ち具体的には、プランジ丁ポンプ２による１回の燃料
圧送行程において、正電位印加によって燃料噴射してる
最中に、１回ピエゾスタック１４に負電位を印加するこ
とで燃料噴射を中断させることで達成される。

マイクロコンピュータ１８には、本発明の燃料噴射制御
装置作動の基本となる運転条件検出のための各種センサ
、例えば機関回転数Ｎｅを検出する回転数センサ２２や
、負荷特性としてアクセル開度θａＣＣを検出するアク
セル開度センサ２４等の出力信号が入力されるようにな
っている。

次に第２図を参照して上記マイクロコンピュータ１８の
作動を説明する。

第２図は検出された車両の運転条件によって、それに対
応した適切なパイロット噴射制御時間Ｔｐ（ｍｓ）　、
メイン噴射制御時間７ｍ（ｍｓ）　、パイロット−メイ
ン噴射間隔時間Ｔｄ（ｍｓ）、及びメイン噴射のための
噴射開始クランク角度θ１を決定する演算ルーチンであ
って、このルーチンはメインルーチンの一部とじて所定
の時間間隔毎にマイクロコンピュータ１８によって実匂
されるものである。

まず、ステップ３１ては前出の回転数センサ２２やアク
セル開度センサ２４かちの圧力信号を取り込み、現在の
運転条件を検出する。続くステップ３２では検出された
機関回転数Ｎｅ　、アクセル開度θａＣＣの値に基づい
て、例えば第３区に夫々示したような、予約実験的に求
約られたマツプ（ａ）〜（ｄ）を用いてマツプサーチ（
補間計算も含む）してパイロット噴射制御時間Ｔｐ（ｍ
ｓ）　、メイン噴射制御時間Ｔｍ（ｍｓ）、パイロット
−メイン噴射間隔時間Ｔｄ（ｍｓ）及びメイン噴射のた
めの噴射開始クランり角度（即ち、制御弁正電位印加開
始時期）θ１を求める。次にステップ３３では、以上の
ように１で求められたパイロット−メイン噴射間隔時間
Ｔ（］より第４図に示すようなマツプを用いて、硅間Ｔ
ｄに応じたメイン噴射制御時間補正係数Ｋｍを求める。

尚、この補正係数Ｋｍの設定に関し１は、求められた噴
射間隔時間Ｔｄが短い程残圧ズ大きく、従って同一時間
内メイン噴射量が大きくなるために、間隔時間Ｔｄが小
さい程補正係数Ｋｍ　も小さく設定されることが好まし
い。

次にステップ３４では求められた補正係数Ｋｍ　ｌ：メ
イン噴射制御時間ＴｌＴｌを乗じてこれを補正し、噴射
間隔時間Ｔｄに因らず運転条件に対応したあ定噴射量が
達成されるようなメイン噴射制御時ｌＴｍを求める。

そして続くステップ３５では求められた噴射間髪時間Ｔ
ｄの違いによって実際のメイン噴射開始困期が変わって
しまうことのないように、ステップ３２で求めた噴射開
始クランク角度θ】のための補正係数に６ｍを、第４図
に示すような時間Ｔ（］に対応したマツプ（ｂ）を用い
て求める。そして続くステップ３６では以上のようにし
て求められた補正係数に６ｍにクランク角度θｌを乗じ
て新たな噴射開始クランク角度θｌを求ｔ、実際のメイ
ン噴射開始時期を一定化し、最終的にはステップ３７で
、上述したこれらの特性値θ１　・Ｔｐ・ＴｄＴｍを以
て制御弁１０が開閉作動するように所定クランク角度か
らの各時間をタイマセットする。

尚、この制御弁１０の作動は、別の所定クランク角度割
り込みルーチンによって実行される。

第５図に、上述した補正処理によって達成される、各パ
イロット−メイン噴射間隔Ｔｄ　（ｍｓ　）に対するメ
イン噴射の変化を示す。尚、図において縦軸（下部）は
、各運転条件に応じて決められる設定メイン噴射量に対
し、実際に噴射されるメイン実噴射量の割合、即ちメイ
ン噴射量比を示し、縦軸（上部）は補正前メイン噴射制
御時間Ｔｍに対する補正後メイン噴射制御時間（Ｔｍ−
Ｋｍ）の比を示している。

本図に示すように、補正前においては残圧や空洞の影響
によって、メイン噴射量比は、同一制御時間でもパイロ
ット−メイン噴射間隔に応じて変化するが、この間隔時
間に対し一定の周期性を有している。従ってこのパイロ
ット−メイン噴射間隔に応じてメイン噴射の制御時間を
上述した補正係数を以て、例えば図中上段２点鎖線のよ
うに補正することによってメイン噴射はパイロット−メ
イン噴射間隔の影響を受けることなく設定噴射量に等し
い実噴射！（即ち、噴射量比は１．０）を維持すること
ができるのである。

尚、前後するが第２図に示す演算ルーチンにおける噴射
制御時間Ｔｍ　、　Ｔｐ及び間隔時間Ｔｄの単位は時間
（例えばｍｓ）でも、或はクランク角度でも良い。しか
しながら第５図に示すように、パイロット−メイン噴射
間隔Ｔｄによるメイン噴射量比への影響は、Ｔ（Ｉが時
間（ｍｓ）単位の場合、各回転数（低・中・高）ともほ
ぼ類似した特性となるたｔ、メイン噴射の補正係数Ｋｍ
、に６ｍマツプ（第４図）におけるＴ（］　０）単位は
少なくとも時間（ｍｓ）とする必要がある。従って、運
転条件によって間隔Ｔｄを決定する第３図マツプ（Ｃ）
のＴｄの単位がクランク角度の場合には、その時の機関
回転数Ｎｅにより時間単位（ｍｓ）に換算しなければな
らない。

又、上述したルーチン例において、第４図に夫々示す補
正係数Ｋｍマツプ（ａ）　、Ｋθｍマツプ（ｂ）は間Ｉ
Ｔｄのみから決定されるようになっているが、別実施例
としては機関回転数Ｎｅと間１ｉＴ［ｌｌとから決定さ
れるようにした、いわゆる２次元マツプでも良い。尚、
このようにした場合、クランク角度から時間への換算が
省略することができ、従って間隔Ｔｄの値は、クランク
角度でも良くなる。

第６図は、マイクロコンピユータが運転条件によりパイ
ロット噴射量Ｑｐ及びメイン噴射量Ｑｍを決定するよう
にしたマツプを有する場合において、本発明を実施する
際のパイロット−メイン噴射演算ルーチンを示している
。

尚、このルーチンは第２図ルーチンと同様にメインルー
チンに組み込まれ、所定時間間隔毎に実行される。

まず、ステップ４１では前出の回転数センサ２２やアク
セル開度センサ２４からの出力信号を取り込み、現在の
運転条件を検出する。続くステップ４２ては検出された
機関回転数Ｎｅ　、アクセル開度θａｃｃの値に基づい
て、例えば先の第３図マツプに類似するような、各運転
条件に対応して予め設定されるパイロット、メイン噴射
量の両マツプ、パイロット−メイン噴射間隔時間マツプ
、メイン噴射開始クランク角度マツプを用いてマツプサ
ーチして、現運転条件に適合するパイロット噴射量Ｑｐ
　（ｃｃ）、メイン噴射量Ｑｍ（ｃｃ）　、パイロット
−メイン噴射間隔時間Ｔｄ（ｍｓ）及びメイン噴射のた
めの噴射開始クランク角度θｌを求める。次にステップ
４３では、以上のようにして求められたメイン噴射量Ｑ
ｍ、パイロット噴射量Ｑｐと機関回転数Ｎｅより、各噴
射量、各回転数に対応して噴射時間Ｔを設定する２次元
マツプを用いたり、或は演算式からの計算によってこれ
らの噴射量を達成せしめるメイン噴射制御時間Ｔｍとパ
イロット噴射制御時間Ｔｐを求める。次にステップ４４
では先に求めたメイン噴射量Ｑｍ（或は、パイロット噴
射量Ｑｐ）と間隔時間Ｔｄ　とから２次元マツプを用い
て、時間Ｔｄに応じたメイン噴射制御時間補正係数に＋
ｎを求める。

次にステップ４５では求められた補正係数Ｋｍにメイン
噴射制御時間Ｔｍを乗じてこれを補正し、噴射間隔時間
Ｔｄに因らず運転条件に対応した設定噴射量が達成され
るようなメイン噴射制御時間Ｔｍを求釣る。

そして続くステップ４６では上述したこれらの特性値θ
ｉ、Ｔｐ、Ｔｄ、Ｔｍを以て制御弁１０が開閉作動する
ようにタイマセットすることになる。

第７図に示すルーチンは、先の第６図実施例に関連して
、補正係数に’ｍによってメイン噴射量Ｑｍを補正した
例を示したものである。この場合、ステップ５２におい
て、先のルーチンと同様に運転条件に対応したメイン噴
射ｆｉＱｍが設定されるが、続くステップ５３ではメイ
ン噴射量Ｑｍ（或は、パイロット噴射量Ｑｐ）と間隔時
間Ｔｄとから２次元マツプを用いて、時間Ｔｄに応じた
メイン噴射量補正係数に’ｍを求め、ステップ５４でこ
の補正係数に′ｍにメイン噴射量Ｑｍを乗じて新たな補
正後のメイン噴射量Ω′ｍを設定する。そしてステップ
５５ては以上のようにして決定されたメイン噴射量０′
ｍ１パイロット噴射量Ｑｐより、予め定められた噴射量
Ｏと機関回転数Ｎｅのマツプから夫々の噴射制御時間Ｔ
ｍ、Ｔｐを求めて、ステップ５６て同様にタイマセット
することになる。尚、本実施例に関連し上記ステップ５
３て使用されるマツプを機関回転数Ｎｅと間隔時間Ｔｄ
　とからなる２次元のものとし、これよりマツプサーチ
によって補正係数に′ｍを求めるようにしても良い。尚
、この場合、補正係数に’ｍは第５図下段に示す各回転
数に応じた噴射量比により決定されることになる。

以上説すしたように、これらの実施例によれば、運転条
件により決定されたパイロット−メイン噴射間隔に応じ
て、メイン噴射制御時間或はメイン噴射量を補正する係
数を設定し、これを以てメイン噴射量（時間）を補正し
て出力するようになっているため、従来においてはパイ
ロット噴射終了時点からの残圧変化や空洞発生量変化に
よって設定メイン噴射量が変動していたのに対し、この
変動を上記補正処理によって無くすることが可能となる
。また各実施例に共通して、メイン噴射量（時間）の補
正係数は、各パイロット−メイン噴射間隔Ｔｄに対応さ
せた、それ専用のマツプから得られるようにしたため、
メイン噴射時間Ｔｍを求めるマツプ５例えば第３図マツ
プ（ａ）　コのＴｍ値を初めから補正後の値として設定
し、運転条件から直接的に補正後のメイン噴射時間を求
める場合に比べて、マツプ内数値間の補間計算によって
メイン噴射時間を決定する場合の最終的な補正後メイン
噴射時間の信頼性が向上する。

口発明の効果〕 以上、説明したように本発明によれば、パイロット噴射
終了時の残圧やその後の燃料慣性による空洞発生等の外
乱に影響されるメイン噴射量変動分を見越して、運転条
件に応じて決定されるメ・ン噴射制御時間を補正するた
め、運転条件に対重した常に一定量なるメイン燃料噴射
を達成することができ燃料噴射制御装置としての制御制
度を？於ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃料噴射制御装置の振出的構成図
；第２図はコンピユータの作動を示す／イロット噴射制
御時間、メイン噴射制御時間演多フローチャート；第３
図は第２図ルーチン実行珪使用される各マツプを示した
図；第４図は求ｔｊれたパイロット−メイン噴射間隔よ
りメイン噴身の補正係数を求めるた約のマツプを示した
図；多５図はパイロット−、メイン噴射間隔時間に対応
するメイン噴射量比及び制御時間比の変化を示すび第６
図はパイロット、メイン噴射量マツプを使用する第２図
実施例きは異なる噴射制御時間演Ｘ：ローチャート；第
７図は第６図フローチャートに類似するが別実施例とし
て、補正係数よりメイン噴射量を補正したフローチャー
ト；第８図はバイロフト噴射終了後の時間経過に伴って
変化する残圧、空洞発生量の変化を示す図。 ２・・・プランジャポンプ、　　６・・・噴射ノズノベ
８・・・燃料供給部、　　　　１０・・・制御弁、１２
・・・ドレン通路、 １８・・・マイクロコンピユータ、 ２２・・・回転数センサ、 ２４・・・アクセル開度センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関の燃料供給部と燃料噴射ノズルを結ぶ燃料
   圧送路途中に、燃料供給部より圧送されてきた燃料を再
   び燃料供給部へと戻す制御弁を設け、機関の運転条件に
   応じて該制御弁を作動させることにより燃料噴射ノズル
   への燃料圧送を一旦中止し、以てメインとなる燃料噴射
   に先立つパイロット噴射を達成する、内燃機関の燃料噴
   射制御装置において、上記運転条件によって決定される
   パイロット噴射終了からメイン噴射開始までの時間間隔
   に応じて、同運転条件によって決定されるメイン噴射制
   御時間を補正し、以てパイロット噴射終了時発生する燃
   料噴射ノズル内残圧や燃料圧送路内空洞のメイン噴射へ
   の影響を補償したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射
   制御装置。