JPH06229304A - 燃料系内環境判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】燃料噴射制御に際して影響のある変化量を、燃
料系内の諸条件の複合的な相関値として、単一のパラメ
ータにより、常時且つ効率的に判定する。 【構成】ディーゼルエンジンに燃料噴射ノズルを設け、
同ノズルに燃料噴射ポンプから燃料を圧送させる。燃料
噴射ポンプに対し、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズル
までの燃料系内における燃料圧力Ｐｉを検出する圧力セ
ンサを設ける。ＥＣＵにおいて、圧力センサより得られ
る燃料圧力Ｐｉの一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）から平
均燃料圧力変化率ΔＰＡを求め、その平均燃料圧力変化
率ΔＰＡ等から燃料系内環境定数ρを求める。そして、
その燃料系内環境定数ρに基づき、燃料噴射制御を補正
する。従って、毎回の燃料噴射に際して、燃料性状や燃
料系の経時変化等の環境状態を反映して燃料噴射制御が
補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射ポンプから
燃料噴射ノズルまでの燃料系内における環境状態を判定
するための燃料系内環境判定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、燃料噴射ポンプ及び燃料噴射
ノズルを備えた内燃機関の燃料噴射装置では、燃料噴射
ノズルからの燃料噴射量や燃料噴射時期を狙いの目標値
に一致させるために、種々の燃料噴射制御が行われてい
る。

【０００３】例えば、電子制御ディーゼルエンジンで
は、その燃料噴射ポンプにおけるプランジャのリフトに
より、高圧室内の燃料が燃料噴射ノズルへと圧送されて
エンジンの各気筒へと噴射される。そして、そのときの
燃料噴射量がエンジンの運転状態に応じて決定される目
標噴射量となるよう、燃料噴射ポンプに設けられたスピ
ルリングやスピル弁等がアクチュエータにより駆動制御
される。この制御により、プランジャの高圧室が燃料室
へと開放され、高圧室内の燃料の一部が燃料室へと溢流
（スピル）される。これにより、燃料噴射ポンプから燃
料噴射ノズルへの燃料の圧送終わり、即ち燃料噴射ノズ
ルから各気筒への燃料噴射の終了時期（燃料噴射量）が
制御される。或いは、燃料噴射時期がエンジンの運転状
態に応じて決定される目標噴射時期となるよう、燃料噴
射ポンプに設けられたタイマ装置が駆動制御される。こ
の制御により、プランジャの往復動タイミングが調整さ
れ、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズルへの燃料の圧送
タイミング、延いては燃料噴射ノズルにおける燃料噴射
開始時期（燃料噴射時期）が遅角側又は進角側へと制御
される。

【０００４】しかしながら、上記のような電子制御ディ
ーゼルエンジンであっても、燃料噴射ポンプから燃料噴
射ノズルまでの燃料系内には、そのときどきで経時変化
や燃料性状の違い等、即ち燃料系内の環境状態の違いが
存在する。従って、それら経時変化や燃料性状の違い、
つまりは燃料系内の環境状態を反映させない限り、燃料
噴射量の制御やその噴射時期の制御が所期の目標値から
ずれてしまう。その結果、エンジンからのスモークや窒
素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が増大するおそれがあっ
た。

【０００５】そこで、上記のような不具合に鑑み、特に
燃料系の経時変化に対処して燃料噴射量制御の精度を向
上させようとした技術が、特開昭５６−７５９２８号公
報に開示されている。この従来技術では、エンジンのア
イドリング時にエンジン回転数のフィードバック制御が
行われる。又、そのときに、燃料噴射ポンプで駆動され
るコントロールスリーブの位置の基準位置に対する変位
量が、燃料系の経時変化として求められる。そして、そ
の変位量に基づき燃料噴射量が補正される。

【０００６】一方、特に燃料系内の燃料性状の違いに対
処して燃料噴射量制御の精度を向上させようとした技術
が、特開昭５９−１８５８３９号公報に開示されてい
る。この従来技術では、燃料性状として、燃料組成や燃
料温度に起因して変化する燃料粘度が問題とされてい
る。そして、通常はフィードバック制御がなされる燃料
噴射時期制御が、エンジンのアイドリング時に一時的に
中止される。又、その噴射時期制御用のアクチュエータ
にそれを固定させるための信号が付与される。このと
き、実際に検出される燃料噴射時期と基準の噴射時期と
の偏差が、燃料粘度の変化と相関する値として求められ
る。そして、その偏差に基づき燃料噴射量が補正され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記各従来
技術では、アイドリング時に限って経時変化や燃料粘度
の相関値が求められるだけであり、それら経時変化や燃
料粘度の相関値を常時求めることはできなかった。特
に、燃料粘度はエンジン始動後の時間経過に伴い変化す
ることから、その変化に追従したかたちで求められるこ
とが望ましい。又、経時変化の相関値や燃料性状の相関
値は相互に影響を及ぼし合うことから、それらを別々の
パラメータで別々に求めることは効率的ではなかった。
むしろ、経時変化や燃料性状等を含む燃料系内の諸条件
の相関値を複合的且つ効率的に求めて、必要に応じて燃
料噴射制御に反映させることが望ましいといえる。

【０００８】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、燃料系の経時変化や燃料性
状等、燃料噴射の制御に際して影響のある変化量を燃料
系内の諸条件の複合的な相関値として、単一のパラメー
タにより常時且つ効率的に判定することの可能な燃料系
内環境判定装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、図１に示すように、燃料圧
力により開弁される燃料噴射ノズルＭ１と、その燃料噴
射ノズルＭ１へ燃料を圧送するための燃料噴射ポンプＭ
２と、その燃料噴射ポンプＭ２から燃料噴射ノズルＭ１
までの燃料系内における燃料圧力を検出するための燃料
圧力検出手段Ｍ３と、その燃料圧力検出手段Ｍ３の検出
結果に基づき、燃料圧力の変化率を演算するための燃料
圧力変化率演算手段Ｍ４と、その燃料圧力変化率演算手
段Ｍ４の演算結果に基づき、燃料系内の環境状態を判定
するための燃料系内環境判定手段Ｍ５とを備えたことを
趣旨としている。

【００１０】

【作用】従って、上記の構成によれば、燃料噴射ノズル
Ｍ１からの毎回の燃料噴射に際して、燃料系内で燃料圧
力検出手段Ｍ３により実際に検出される燃料圧力から燃
料圧力変化率が求められる。そして、その燃料圧力変化
率から燃料系の経時変化や燃料性状等を反映した燃料系
内の環境状態が判定される。又、燃料圧力変化率は燃料
系の経時変化や燃料性状等をそれぞれ反映して変化する
ことから、この値から燃料系内の環境状態が複合的に判
定される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明における燃料系内環境判定装
置を自動車の電子制御ディーゼルエンジンに具体化した
一実施例を図２〜図８に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図２はこの実施例における過給機付ディー
ゼルエンジンシステムの概略構成を示し、図３はその分
配型燃料噴射ポンプ１を拡大して示している。燃料噴射
ポンプ１はドライブプーリ２を備え、そのドライブプー
リ２が内燃機関としてのディーゼルエンジン３のクラン
クシャフト４０に対しベルト等を介して駆動連結されて
いる。そして、クランクシャフト４０によりドライブプ
ーリ２が回転駆動されて燃料噴射ポンプ１が駆動される
ことにより、ディーゼルエンジン３の各気筒（ここでは
４つの気筒が設けられている）毎に設けられた燃料噴射
ノズル４に燃料管路４ａを通じて燃料が圧送される。

【００１３】この実施例において、燃料噴射ノズル４は
針弁とその針弁の開弁圧力を調整するスプリングとを内
蔵してなる自動弁となっており、所定レベル以上の燃料
圧力Ｐを得て開弁される。従って、燃料噴射ポンプ１か
ら圧送される燃料により、燃料噴射ノズル４に所定レベ
ル以上の燃料圧力Ｐが付与されることにより、同ノズル
４からディーゼルエンジン３へと燃料が噴射される。

【００１４】燃料噴射ポンプ１にはドライブシャフト５
が設けられ、そのドライブシャフト５の先端にドライブ
プーリ２が取付けられている。ドライブシャフト５の途
中には、べーン式ポンプよりなる燃料フィードポンプ
（この図では９０度だけ展開されている）６が設けられ
ている。又、ドライブシャフト５の基端側には、円板状
のパルサ７が取付けられている。このパルサ７の外周面
には、ディーゼルエンジン３の気筒数と同数の、即ちこ
の実施例では４ヶ所（合計で「８個分」）の欠歯が等角
度間隔をもって形成されている。又、各欠歯の間には、
１４個ずつ（合計で「５６個」）の突起が等角度間隔を
もって形成されている。そして、ドライブシャフト５の
基端部は図示しないカップリングを介してカムプレート
８に連結されている。

【００１５】パルサ７とカムプレート８との間には、ロ
ーラリング９が設けられている。又、ローラリング９の
円周方向には、カムプレート８のカムフェイス８ａに対
向する複数のカムローラ１０が取付けられている。カム
フェイス８ａはディーゼルエンジン３の気筒数と同数だ
け設けられている。又、カムプレート８は、スプリング
１１によってカムローラ１０に係合するように付勢され
ている。

【００１６】カムプレート８には燃料加圧用のプランジ
ャ１２の基端が一体回転可能に取付けられている。そし
て、それらカムプレート８とプランジャ１２とがドライ
ブシャフト５の回転に伴って一体的に回転駆動される。
即ち、ドライブシャフト５の回転力がカップリングを介
してカムプレート８に伝達されることにより、カムプレ
ート８がカムローラ１０に係合しながら回転される。こ
れにより、カムプレート８が回転されながら気筒数と同
数だけ図中左右方向へ往復動され、それに伴ってプラン
ジャ１２が回転しながら同方向へ往復動される。つま
り、カムフェイス８ａがローラリング９のカムローラ１
０に乗り上げる過程でプランジャ１２が往動（リフト）
される。又、その逆にカムフェイス８ａがカムローラ１
０を乗り下げる過程でプランジャ１２が復動（ダウン）
される。

【００１７】ポンプハウジング１３にはシリンダ１４が
形成され、そのシリンダ１４にプランジャ１２が嵌挿さ
れている。そして、プランジャ１２の先端面とシリンダ
１４の底面との間が高圧室１５となっている。又、プラ
ンジャ１２の先端側外周には、気筒数と同数だけ吸入溝
１６と分配ポート１７がそれぞれ形成されている。更
に、それら吸入溝１６及び分配ポート１７に対応して、
ポンプハウジング１３には分配通路１８及び吸入ポート
１９がそれぞれ形成さている。

【００１８】この実施例のポンプハウジング１３におい
て、各分配通路１８の出口側にはコンスタント・プレッ
シャ・バルブ（ＣＰＶ）よりなるデリバリバルブ３６が
設けられている。このデリバリバルブ３６は分配通路１
８から燃料管路４ａへ圧送される燃料の逆流を防止する
ためのものである。

【００１９】又、この実施例のポンプハウジング１３に
は、燃料圧力検出手段を構成する圧力センサ３７が高圧
室１５に対応して設けられている。この圧力センサ３７
は、高圧室１５の圧力を燃料噴射ポンプ１から燃料噴射
ノズル４までの燃料系内における燃料圧力Ｐとして検出
し、その検出値の大きさに応じた信号を出力する。

【００２０】そして、ドライブシャフト５が回転されて
燃料フィードポンプ６が駆動されることにより、図示し
ない燃料タンクから燃料供給ポート２０を通じて燃料室
２１内へと燃料が導入される。又、プランジャ１２が復
動されて高圧室１５が減圧される吸入行程では、吸入溝
１６の一つが吸入ポート１９に連通することにより、燃
料室２１から高圧室１５へと燃料が導入される。一方、
プランジャ１２が往動されて高圧室１５が加圧される圧
縮行程では、燃料管路４ａを通じて分配通路１８から各
気筒の燃料噴射ノズル４へ燃料が圧送されて噴射され
る。

【００２１】ポンプハウジング１３において、高圧室１
５と燃料室２１との間には、燃料を溢流（スピル）させ
るためのスピル通路２２が形成されている。又、このス
ピル通路２２の途中には電磁スピル弁２３が設けられて
いる。そして、その電磁スピル弁２３は高圧室１５から
の燃料のスピルを調整するために開閉される。電磁スピ
ル弁２３は常開型の弁であり、コイル２４が無通電（オ
フ）の状態では弁体２５によりスピル通路２２が開放さ
れ、即ち開弁され、高圧室１５内の燃料が燃料室２１へ
とスピルされる。一方、コイル２４が通電（オン）され
ることにより、弁体２５によりスピル通路２２が閉鎖さ
れ、即ち閉弁され、高圧室１５から燃料室２１への燃料
のスピルが遮断される。

【００２２】従って、電磁スピル弁２３が通電によって
オン・オフ制御されることにより、同弁２３が閉弁・開
弁制御され、高圧室１５から燃料室２１への燃料のスピ
ルが調整される。そして、プランジャ１２の圧縮行程中
に電磁スピル弁２３が開弁されることにより、高圧室１
５内における燃料が減圧されて燃料噴射ノズル４からの
燃料噴射が停止される。つまり、プランジャ１２が往動
していても、電磁スピル弁２３が開弁されている間は、
高圧室１５内の燃料圧力が上昇せず、燃料噴射ノズル４
からの燃料噴射が行われない。又、プランジャ１２の往
動中に、電磁スピル弁２３の開弁時期が制御されること
により、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射の終了時期が
調整されて気筒への燃料噴射量が制御される。

【００２３】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期を進角側或いは遅角側へ制御するためのタイマ装
置（この図では「９０度」だけ展開されている）２６が
設けられている。このタイマ装置２６は、ドライブシャ
フト５の回転方向に対するローラリング９の回転位置を
変更させることにより、カムフェイス８ａがカムローラ
１０に係合する時期、即ちプランジャ１２が往復動され
る時期を変更させるためのものである。

【００２４】タイマ装置２６は制御油圧により駆動され
るものであり、タイマハウジング２７と、同ハウジング
２７内に嵌装されたタイマピストン２８とを備えてい
る。又、タイマハウジング２７内においてタイマピスト
ン２８の両側はそれぞれ低圧室２９と加圧室３０となっ
ている。そして、低圧室２９には、タイマピストン２８
を加圧室３０へ押圧付勢するタイマスプリング３１が設
けられている。更に、タイマピストン２８はスライドピ
ン３２を介してローラリング９に連結されている。

【００２５】加圧室３０には燃料フィードポンプ６によ
り加圧された燃料が導入される。そして、その燃料圧力
とタイマスプリング３１の付勢力との釣り合い関係によ
ってタイマピストン２８の位置（以下「タイマ位置」と
いう。）ＴＰが決定される。又、そのタイマ位置ＴＰが
決定されることにより、ローラリング９の位置が決定さ
れ、カムプレート８を介してプランジャ１２の往復動時
期が決定される。

【００２６】タイマ装置２６の制御油圧としては燃料噴
射ポンプ１の内部の燃料圧力が用いられている。そし
て、その燃料圧力を調整するために、タイマ装置２６に
はタイマ制御弁（ＴＣＶ）３３が設けられている。即
ち、タイマハウジング２７の加圧室３０と低圧室２９と
の間には連通路３４が設けられており、その連通路３４
の途中にＴＣＶ３３が設けられている。ＴＣＶ３３はデ
ューティ制御された通電信号により開閉制御される電磁
弁であり、そのＴＣＶ３３が開閉制御されることによっ
て加圧室３０内の燃料圧力が調整される。そして、その
燃料圧力が調整されることにより、プランジャ１２の往
復動時期が制御され、もって燃料噴射ノズル４における
燃料噴射時期が進角側或いは遅角側へと制御される。

【００２７】又、この実施例では、タイマ装置２６によ
り制御される実際の燃料噴射時期を検出するために、タ
イマハウジング２７の低圧室２９側には、周知のタイマ
位置センサ３８が設けられている。このタイマ位置セン
サ３８はタイマピストン２８に連動して作動するように
なっており、燃料噴射時期に相当するタイマ位置ＴＰを
検出してその検出値の大きさに応じた信号を出力する。

【００２８】ローラリング９の上部には、電磁ピックア
ップコイルよりなる回転数センサ３５がパルサ７の外周
面に対向して取付けられている。この回転数センサ３５
はパルサ７の突起等に横切られる際に、それらの通過を
検出してパルス信号として出力する。即ち、回転数セン
サ３５は一定クランク角度毎のエンジン回転パルス信号
を出力する。併せて、回転数センサ３５は、パルサ７の
欠歯による一定クランク角度に相当するエンジン回転パ
ルス信号を基準位置信号として出力する。又、この回転
数センサ３５は、一連のエンジン回転パルス信号をエン
ジン回転速度ＮＥを求めるための信号として出力する。
尚、回転数センサ３５はローラリング９と一体であるこ
とから、タイマ装置２６の制御動作に関わりなく、プラ
ンジャ１２の往復動に対し一定のタイミングで基準とな
るエンジン回転パルス信号を出力可能である。

【００２９】次に、ディーゼルエンジン３について説明
する。図２において、ディーゼルエンジン３ではシリン
ダボア４１、ピストン４２及びシリンダヘッド４３によ
り各気筒に対応する主燃焼室４４がそれぞれ形成されて
いる。又、シリンダヘッド４３には、各主燃焼室４４に
連通する副燃焼室４５がそれぞれ形成されている。そし
て、各副燃焼室４５には各燃料噴射ノズル４から燃料が
噴射される。更に、各副燃焼室４５には、始動補助装置
としての周知のグロープラグ４６がそれぞれ設けられて
いる。

【００３０】一方、ディーゼルエンジン３には、各気筒
に連通する吸気通路４９及び排気通路５０がそれぞれ設
けられている。又、吸気通路４９には過給機を構成する
ターボチャージャ５１のコンプレッサ５２が設けられ、
排気通路５０にはターボチャージャ５１のタービン５３
が設けられている。更に、排気通路５０にはウェイスト
ゲートバルブ５４が設けられている。周知のように、タ
ーボチャージャー５１は排気ガスのエネルギーを利用し
てタービン５３を回転させ、その同軸上にあるコンプレ
ッサ５２を回転させて吸入空気を昇圧させる。そして、
吸入空気が昇圧されることにより、高密度の空気が主燃
焼室４４へ送り込まれて副燃焼室４５を通じて噴射され
た燃料が多量に燃焼され、ディーゼルエンジン３の出力
が増大される。又、ウェイストゲートバルブ５４が開閉
されることにより、ターボチャージャ５１による吸入空
気の昇圧レベルが調節される。

【００３１】吸気通路４９と排気通路５０との間には、
エキゾーストガスリサキュレイションバルブ通路（ＥＧ
Ｒ通路）５６が設けられている。そして、このＥＧＲ通
路５６により、排気通路５０内の排気の一部が吸気通路
４９における吸気ポート５５の近くに再循環される。
又、ＥＧＲ通路５６の途中にはＥＧＲバルブ５７が設け
られ、そのＥＧＲバルブ５７によって排気再循環量（Ｅ
ＧＲ量）が調節される。更に、そのＥＧＲバルブ５７を
開閉駆動させるために、開度調節されるエレクトリック
バキュームレギュレーティングバルブ（ＥＶＲＶ）５８
が設けられている。そして、ＥＶＲＶ５８によりＥＧＲ
バルブ５７が開閉駆動されることにより、ＥＧＲ通路５
６を通じて排気通路５０から吸気通路４９へ導かれるＥ
ＧＲ量が調節される。

【００３２】吸気通路４９の途中にはスロットルバルブ
５９が設けら、同バルブ５９がアクセルペダル６０の踏
み込みに連動して開閉される。又、吸気通路４９には、
スロットルバルブ５５と並んでバイパス通路６１が設け
られており、同通路６１にはバイパス絞り弁６２が設け
られている。このバイパス絞り弁６２を開閉駆動させる
ために、二段ダイヤフラム室式のアクチュエータ６３が
設けられている。又、そのアクチュエータ６３を駆動さ
せるための二つのバキュームスイッチングバルブ（ＶＳ
Ｖ）６４，６５が設けられている。そして、各ＶＳＶ６
４，６５がオン・オフ制御されてアクチュエータ６３が
駆動されることにより、バイパス絞り弁６２が開閉制御
される。例えば、このバイパス絞り弁６２は、アイドル
運転時に騒音振動等の低減のために半開状態に制御さ
れ、通常運転時には全開状態に制御され、更に運転停止
時には円滑な停止のために全閉状態に制御される。

【００３３】上記のような電磁スピル弁２３、ＴＣＶ３
３、グロープラグ４６、ＥＶＲＶ５８及び各ＶＳＶ６
４，６５は電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）
７１にそれぞれ電気的に接続されている。そして、それ
ら各部材２３，３３，４６，５８，６４，６５の駆動タ
イミングがＥＣＵ７１により制御される。そして、この
実施例では、ＥＣＵ７１により燃料圧力変化率演算手段
及び燃料系内環境判定手段が構成されている。

【００３４】ディーゼルエンジン３の運転状態を検出す
るセンサとしては、前述した回転数センサ３５に加え
て、以下の各種センサが設けられている。即ち、吸気通
路４９の入口に設けられたエアクリーナ６６の近傍に
は、吸気温度ＴＨＡを検出してその検出値の大きさに応
じた信号を出力する吸気温センサ７２が設けられてい
る。又、スロットルバルブ５９の近傍には、同バルブ５
９の開閉位置からエンジン負荷に相当するアクセル開度
ＡＣＣＰを検出してその検出値の大きさに応じた信号を
出力するアクセルセンサ７３が設けられている。吸気ポ
ート５５の近傍には、ターボチャージャ５１によって過
給された後の吸入空気の圧力、即ち過給圧ＰｉＭを検出
してその検出値の大きさに応じた信号を出力する吸気圧
センサ７４が設けられている。更に、ディーゼルエンジ
ン３の冷却水の温度、即ち冷却水温ＴＨＷを検出してそ
の検出値の大きさに応じた信号を出力する水温センサ７
５が設けられている。又、クランクシャフト４０の回転
基準位置、例えば特定気筒の上死点に対するクランクシ
ャフト４０の回転基準位置Ｇｎを検出し、その回転基準
位置Ｇｎに対応する信号を出力するクランク角センサ７
６が設けられている。更に又、図示しないトランスミッ
ションには、車両速度（車速）ＳＰＤを検出する車速セ
ンサ７７が設けられている。この車速センサ７７はトラ
ンスミッションの出力軸により回転されるマグネット７
７ａを備え、そのマグネット７７ａによりリードスイッ
チ７７ｂが周期的にオンされることより、車速ＳＰＤに
相当するパルス信号が出力される。

【００３５】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７、回転数センサ３５、圧力センサ３７及びタ
イマ位置センサ３８がそれぞれ接続されている。又、Ｅ
ＣＵ７１は各センサ３５，３７，３８，７２〜７７から
出力される各種信号に基づき、電磁スピル弁２３、ＴＣ
Ｖ３３、グロープラグ４６、ＥＶＲＶ５８及び各ＶＳＶ
６４，６５等を好適に制御する。

【００３６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成を図４の
ブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は中央処理装
置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム及びマップ等
を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、Ｃ
ＰＵ８１の演算結果等を一時記憶するランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）８３、記憶されたデータを保存するバ
ックアップＲＡＭ８４等を備えている。そして、ＥＣＵ
７１はこれら各部８１〜８４と入力ポート８５及び出力
ポート８６等とをバス８７によって接続した論理演算回
路として構成されている。

【００３７】入力ポート８５には、前述した吸気温セン
サ７２、アクセルセンサ７３、吸気圧センサ７４、水温
センサ７５、圧力センサ３７及びタイマ位置センサ３８
が、各バッファ８８，８９，９０，９１，９２，９３、
マルチプレクサ９４及びＡ／Ｄ変換器９５を介して接続
されている。同じく、入力ポート８５には、前述した回
転数センサ３５、クランク角センサ７６及び車速センサ
７７が、波形整形回路９６を介して接続されている。そ
して、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介して入力される
各センサ３５，３７，３８，７２〜７７等からの信号を
それぞれ入力値として読み込む。又、出力ポート８６に
は各駆動回路９７，９８，９９，１００，１０１，１０
２を介して電磁スピル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラ
グ４６、ＥＶＲＶ５８及び各ＶＳＶ６４，６５等が接続
されている。そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５，３
７，３８，７２〜７７から読み込んだ入力値に基づき、
電磁スピル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６、Ｅ
ＶＲＶ５８及び各ＶＳＶ６４，６５等をそれぞれ好適に
制御する。

【００３８】尚、この実施例において、ＣＰＵ８１はタ
イマ機能を兼ね備えている。又、この実施例において、
グロープラグ４６はディーゼルエンジン３の各気筒毎に
設けられているものであるが、図４のブロック図では便
宜上その中の一つのみが図示されている。

【００３９】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射制御のための処理内容について図５〜図８に
従って説明する。図５はＥＣＵ７１により実行される各
処理のうち、燃料噴射ポンプ１から燃料噴射ノズル４ま
での燃料系内における環境状態を反映した燃料系内環境
定数ρを演算するための「燃料系内環境定数演算ルーチ
ン」の処理内容を示すフローチャートであり、所定時間
毎に周期的に実行される。

【００４０】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１１０において、回転数センサ３５、タイマ位置
センサ３８及びクランク角センサ７６等からの信号に基
づき、エンジン回転速度ＮＥ、タイマ位置ＴＰ及び回転
基準位置Ｇｎ等をそれぞれ読み込む。

【００４１】続いて、ステップ１２０において、プラン
ジャ１２が噴射開始直前における圧縮行程か否かを判断
する。即ち、燃料噴射ノズル４が開弁に至る直前である
か否かを判断する。この判断は、今回読み込まれたエン
ジン回転速度ＮＥ、タイマ位置ＴＰ及び回転基準位置Ｇ
ｎ等に基づいて行われる。そして、プランジャ１２が噴
射開始直前の圧縮行程でない場合には、そのままその後
の処理を一旦終了する。一方、プランジャ１２が噴射開
始直前の圧縮行程である場合には、ステップ１３０へ移
行する。

【００４２】ステップ１３０においては、圧力センサ３
７からの信号に基づき、そのときどきの時刻ｔｉにおけ
る燃料圧力Ｐｉを読み込む。又、ステップ１４０におい
て、今回読み込まれた燃料圧力Ｐｉに基づき、その燃料
圧力Ｐｉの一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）を燃料圧力Ｐ
ｉの変化率（燃料圧力変化率）として演算する。この実
施例では、噴射開始直前の圧縮行程における所定のクラ
ンク角度範囲において複数の一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔ
ｉ）が演算される。これら一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔ
ｉ）は燃料噴射ポンプ１から燃料噴射ノズル４までの燃
料系内において、経時変化や燃料性状等を反映してい
る。

【００４３】次に、ステップ１５０において、今回演算
された複数の一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）に基づき、
平均燃料圧力変化率ΔＰＡを演算する。即ち、噴射開始
直前の所定のクランク角度範囲における平均的な燃料圧
力変化率を求める。

【００４４】続いて、ステップ１６０において、プラン
ジャ１２のリフトに伴って単位時間当たりに変化する燃
料系内の体積ボリュームＶの変化分、即ち体積ボリュー
ム変化分ΔＶを演算する。この体積ボリューム変化分Δ
Ｖはエンジン回転速度ＮＥ等に応じて求められる。又、
ステップ１７０において、体積ボリューム変化分ΔＶだ
け変化する前の、即ち単位時間一つ前の体積ボリューム
Ｖ０を演算する。この体積ボリュームＶ０はエンジン回
転速度ＮＥ等に応じて求められる。

【００４５】続いて、ステップ１８０においては、上記
のように求められた平均燃料圧力変化率ΔＰＡ、体積ボ
リューム変化分ΔＶ及び体積ボリュームＶ０に基づき、
今回の燃料系内環境定数ρを演算する。この燃料系内環
境定数ρの演算は以下の計算式に従って行われる。

【００４６】 ρ＝ΔＰＡ＊（Ｖ０＋ΔＶ）／Ｖ０ そして、ステップ１９０において、今回求められた燃料
系内環境定数ρをＲＡＭ８３に一旦記憶して、その後の
処理を一旦終了する。

【００４７】ここで、上記の燃料系内環境定数ρの演算
を、図６に示すタイムチャートに従って説明する。この
タイムチャートは一回の燃料噴射の際における燃料圧力
Ｐ及びその一回微分値（ｄＰ／ｄｔ）の挙動を示してい
る。

【００４８】今、一回の燃料噴射が実行される際に、時
刻ｔ１において燃料噴射ポンプ１のプランジャ１２がリ
フトし始めると、同図（ａ）に示すように、燃料圧力Ｐ
は上昇を開始して徐々に増加する。このとき、燃料圧力
Ｐの一回微分値（ｄＰ／ｄｔ）は、同図（ｂ）に示すよ
うに変化する。ＥＣＵ７１では、この燃料圧力Ｐの増加
過程が噴射開始直前の圧縮行程であると判断される。そ
して、増加過程の燃料圧力Ｐが大きく変曲する変曲点Ａ
での時刻ｔ２が、燃料噴射ノズル４が開弁に至る噴射開
始時刻ｔｓとなる。又、その時刻ｔ２における燃料圧力
Ｐが噴射開始圧力Ｐｓとなる。そして、ＥＣＵ７１で
は、噴射開始時刻ｔｓの直前における燃料圧力Ｐの立ち
上がりの平均的な傾き、即ち時刻ｔ１と時刻ｔ２との間
の一回微分値（ｄＰ／ｄｔ）の大きさが、平均燃料圧力
変化率ΔＰＡとして求められる。又、ＥＣＵ７１では、
その平均燃料圧力変化率ΔＰＡに基づき燃料系内環境定
数ρが求められる。ここで、燃料噴射ポンプ１から燃料
噴射ノズル４までの燃料系内で、平均燃料圧力変化率Δ
ＰＡが大きい場合には、燃料系内環境定数ρが大きくな
る。一方、平均燃料圧力変化率ΔＰＡが小さい場合に
は、燃料系内環境定数ρが小さくなる。又、平均燃料圧
力変化率ΔＰＡはそのときどきの燃料性状や燃料系の経
時変化等を反映した実測値として求められ、燃料系内環
境定数ρはそれらの燃料性状や燃料系の経時変化等を反
映した実測値として求められる。

【００４９】そして、この実施例では、上記のように求
められる燃料系内環境定数ρを使用して、以下のような
燃料噴射量制御が実行される。即ち、図７はＥＣＵ７１
により実行される「燃料噴射量制御ルーチン」の処理内
容を示すフローチャートであり、所定間隔毎に周期的に
実行される。

【００５０】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ２１０において、回転数センサ３５、アクセルセ
ンサ７３、吸気圧センサ７４及び水温センサ７５等から
の各種信号に基づき、エンジン回転速度ＮＥ、過給圧Ｐ
ｉＭ、冷却水温ＴＨＷ及びアクセル開度ＡＣＣＰ等をそ
れぞれ読み込む。

【００５１】続いて、ステップ２２０において、エンジ
ン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣＣＰに基づき、今
回の運転状態に応じた基本噴射量Ｑｂを演算する。又、
ステップ２３０において、今回の冷却水温ＴＨＷ及び過
給圧ＰｉＭ等に基づき、今回求められた基本噴射量Ｑｂ
を補正演算することにより、補正後噴射量Ｑ１を求め
る。即ち、冷間時やターボチャージャ５１の作動状態に
応じて、補正後噴射量Ｑ１を求めるのである。

【００５２】その後、ステップ２４０において、ＲＡＭ
８３に記憶されている最新の燃料系内環境定数ρを読み
込む。又、ステップ２５０において、今回読み込まれた
燃料系内環境定数ρに基づき、噴射量補正値αを演算す
る。この噴射量補正値αの演算は、燃料系内環境定数ρ
と噴射量補正値αとの関係を予め定めてなる図示しない
マップを参照して行われる。ここで、燃料系内環境定数
ρが小さい場合には、燃料系からの燃料洩れ等が大きい
ことが考えられることから、燃料系内の環境状態の変化
が大きいと判定され、噴射量補正値αは燃料噴射量を増
量させる方向の補正値として求められる。

【００５３】続いて、ステップ２６０において、今回求
められた補正後噴射量Ｑ１及び噴射量補正値αに基づ
き、最終的な目標噴射量Ｑを演算する。ここで、目標噴
射量Ｑは、噴射量補正値αが噴射量の補正量に相当する
値である場合には、その噴射量補正値αを補正後噴射量
Ｑ１に加算又は減算することにより求められる。或い
は、目標噴射量Ｑは、噴射量補正値αが噴射量の補正係
数に相当する値である場合には、その噴射量補正値αと
補正後噴射量Ｑ１との乗算結果を補正後噴射量Ｑ１に加
算又は減算することにより求められる。

【００５４】そして、ステップ２７０において、今回求
められた目標噴射量Ｑに基づき燃料噴射を実行し、その
後の処理を一旦終了する。即ち、目標噴射量Ｑに基づき
電磁スピル弁２３を制御することにより、燃料噴射ポン
プ１から燃料噴射ノズル４への燃料の圧送を制御し、も
って燃料噴射ノズル４からの燃料噴射量を制御するので
ある。

【００５５】併せて、この実施例では、燃料系内環境定
数ρを使用して以下のような燃料噴射時期制御が実行さ
れる。即ち、図８はＥＣＵ７１により実行される「燃料
噴射時期制御ルーチン」の処理を示すフローチャートで
あり、所定間隔毎に周期的に実行される。

【００５６】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ３１０において、回転数センサ３５、タイマ位置
センサ３８、アクセルセンサ７３、吸気圧センサ７４及
び水温センサ７５等からの各種信号に基づき、エンジン
回転速度ＮＥ、タイマ位置ＴＰ、過給圧ＰｉＭ、冷却水
温ＴＨＷ及びアクセル開度ＡＣＣＰ等をそれぞれ読み込
む。

【００５７】続いて、ステップ３２０において、今回読
み込まれたエンジン回転速度ＮＥ及びアクセル開度ＡＣ
ＣＰに基づき、今回の運転状態に応じた基本噴射開始時
期Ｔｂを演算する。又、ステップ３３０において、今回
読み込まれた冷却水温ＴＨＷ及び過給圧ＰｉＭ等に基づ
き基本噴射開始時期Ｔｂを補正演算することにより、補
正後噴射開始時期Ｔ１を演算する。即ち、冷間時やター
ボチャージャ５１の作動状態に応じて、補正後噴射開始
時期Ｔ１を求めるのである。

【００５８】その後、ステップ３４０において、ＲＡＭ
８３に記憶されている最新の燃料系内環境定数ρを読み
込む。又、ステップ３５０において、今回読み込まれた
燃料系内環境定数ρに基づき、噴射開始時期補正値βを
演算する。この噴射開始時期補正値βの演算は、燃料系
内環境定数ρと噴射開始時期補正値βとの関係を予め定
めてなる図示しないマップを参照して行われる。ここ
で、燃料系内環境定数ρが小さい場合には、燃料系から
の燃料洩れ等が大きいことが考えられることから、燃料
系内の環境状態の変化が大きいと判定され、噴射開始時
期補正値βは噴射開始時期を進角させる方向の補正値と
して求められる。

【００５９】続いて、ステップ３６０においては、今回
求められた補正後噴射開始時期Ｔ１及び噴射開始時期補
正値βに基づき、最終的な目標噴射開始時期Ｔを演算す
る。ここで、目標噴射開始時期Ｔは、噴射開始時期補正
値βが噴射開始時期の補正時期に相当する値である場合
には、その噴射開始時期補正値βを補正後噴射開始時期
Ｔ１に加算又は減算することにより求められる。或い
は、目標噴射開始時期Ｔは、噴射開始時期補正値βが噴
射開始時期の補正係数に相当する値である場合には、そ
の噴射開始時期補正値βと補正後噴射開始時期Ｔ１との
乗算結果に補正後噴射開始時期Ｔ１を加算又は減算する
ことにより求められる。

【００６０】そして、ステップ３７０において、今回求
められた目標噴射開始時期Ｔに基づき燃料噴射を実行
し、その後の処理を一旦終了する。即ち、目標噴射開始
時期Ｔに基づきＴＣＶ３３を制御してタイマ装置２６を
制御することにより、燃料噴射ポンプ１から燃料噴射ノ
ズル４への燃料の圧送タイミングを調整し、もって燃料
噴射ノズル４からの燃料噴射時期を制御するのである。

【００６１】以上説明したように、この実施例の燃料噴
射制御によれば、一回の燃料噴射が実行される毎に、燃
料噴射ポンプ１から燃料噴射ノズル４までの燃料系内に
おける環境状態、即ち燃料性状や燃料系の経時変化等を
反映した燃料系内環境定数ρが実測値として得られる。
又、その燃料系内環境定数ρに基づいて補正された目標
噴射量Ｑ及び目標噴射開始時期Ｔが求められる。そし
て、それら目標噴射量Ｑ及び目標噴射開始時期Ｔに基づ
き、燃料噴射ポンプ１が駆動制御されて燃料噴射量制御
及び燃料噴射時期制御が実行される。

【００６２】従って、毎回の燃料噴射に際して、燃料噴
射ポンプ１から燃料噴射ノズル４へ圧送される燃料量に
は、燃料系内の環境状態に起因した変化の補正が行わ
れ、その燃料量変化の影響が排除される。このため、燃
料系内の環境状態が何らかの原因で変化したとしても、
その変化に影響されることなく、所期の燃料量をディー
ゼルエンジン３へ圧送して噴射することができる。同様
に、所期の噴射開始タイミングをもってディーゼルエン
ジン３へ燃料を噴射することができる。

【００６３】その結果、燃料系内の環境状態の変化に対
処して、高精度な燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御
を常に安定して行うことができる。例えば、燃料系の管
路定数（管路抵抗，熱膨張率，弾性率等）が変化した
り、燃料系で燃料洩れが有ったり、燃料温度が変化した
りしても、それに対処して燃料噴射制御を高精度に行う
ことができる。又、その結果として、ディーゼルエンジ
ン３からのスモークや窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を抑
えることができる。

【００６４】しかも、この実施例では、燃料噴射ポンプ
１から燃料噴射ノズル４までの燃料系内において、燃料
噴射ノズル４が開弁に至る直前の、即ち燃料噴射開始直
前の圧力増加過程における燃料圧力Ｐが検出される。そ
して、その一つのパラメータとしての燃料圧力Ｐに基づ
き平均燃料圧力変化率ΔＰＡが求められ、その平均燃料
圧力変化率ΔＰＡに基づき燃料系内環境定数ρが求めら
れる。

【００６５】従って、毎回の燃料噴射に際して、燃料系
内で実際に検出される燃料圧力Ｐから、そのときどきの
燃料性状や燃料系の経時変化等を反映した燃料系内環境
定数ρが実測値として得ることができる。即ち、燃料系
の管路定数の違いや、燃料系での燃料洩れや、燃料温度
の変化に対応して、それらの諸条件の変化を的確に反映
した燃料系内環境定数ρを得ることができる。

【００６６】しかも、燃料系内環境定数ρには、燃料系
の特定の一点で検出される燃料温度より間接的に換算さ
れる燃料弾性率等とは異なり、燃料系全体の諸条件を反
映させることができる。つまり、燃料系全体から見た場
合に、燃料温度には所定の温度分布が存在し、特定の一
点で求められる燃料温度に偏りが生じることは避けられ
ない。従って、偏りのある燃料温度から燃料系全体の諸
条件を反映した値を正確に得ることができない。これに
対し、燃料圧力Ｐには燃料系全体の温度条件、或いは燃
料洩れ、更には燃料系の剛性のバラツキ等の諸条件、即
ち環境状態が複合的に反映されることになる。

【００６７】つまり、燃料系の経時変化や燃料性状等、
燃料噴射の制御に際して影響のある燃料系内環境定数ρ
を、燃料系内における諸条件の複合的な相関値として求
めることができる。しかも、その燃料系内環境定数ρを
燃料圧力Ｐという単一のパラメータにより、常時且つ効
率的に求めることができる。

【００６８】その結果、燃料系全体の諸条件の変化を反
映した燃料系内環境定数ρから、燃料系内の環境状態を
より的確に判定し、それに応じてより的確な噴射量補正
値α及び噴射開始時期補正値βを求めることができる。
又、それらの各補正値α，βに基づき、より的確な目標
噴射量Ｑ及び目標噴射開始時期Ｔを求めることができ
る。その意味からも、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期
制御をより高精度に行うことができる。

【００６９】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、燃料圧力Ｐの一回微分値（ｄＰ
ｉ／ｄｔｉ）から求められる燃料系内環境定数ρに基づ
いて噴射量補正値α及び噴射開始時期補正値βを求め、
それら各補正値α，βに基づき目標噴射量Ｑ及び目標噴
射開始時期Ｔを補正するようにした。これに対し、燃料
圧力Ｐの一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）から求められる
燃料系内環境定数ρと、噴射開始圧力Ｐｓ等とに基づ
き、毎回、燃料噴射終了後に燃料系に残留する燃料量の
変化分を求め、その残留燃料量変化分に基づき燃料噴射
量或いは燃料噴射開始時期を補正するようにしてもよ
い。

【００７０】（２）前記実施例では、燃料圧力Ｐの一回
微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）から求められる燃料系内環境
定数ρに基づき噴射量補正値α及び噴射開始時期補正値
βを求めたが、各補正値α，βにおけるノイズやエラー
の影響を防止するために、過去複数個の演算データの加
重平均から各補正値α，βを求めることもできる。 （３）前記実施例では、「燃料系内環境定数演算ルーチ
ン」で噴射開始直前の所定のクランク角度範囲における
燃料圧力Ｐｉの一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）を複数演
算し、それら複数の一回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）の平
均値から平均燃料圧力変化率ΔＰＡを求めた。これに対
し、噴射開始直前のある圧力点における燃料圧力Ｐの一
回微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）を毎回演算し、その圧力点
における過去複数回の燃料圧力Ｐのサンプリングデータ
を平均することにより平均燃料圧力変化率ΔＰＡを求め
てもよい。或いは、平均燃料圧力変化率ΔＰＡを学習制
御により決定してもよい。

【００７１】（４）前記実施例では、燃料圧力Ｐの一回
微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）から求められる燃料系内環境
定数ρに基づき、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御
を行うようにした。これに対し、燃料圧力Ｐの一回微分
値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）より求められる燃料系内環境定数
ρに基づき、燃料系の機能不全を判断し、そのことを運
転者に報知したり、機能不全に対処するためのフェイル
セーフモードの処理を実行したりしてもよい。例えば、
燃料系内環境定数ρが極端に低い場合には、燃料それ自
身の種類が異なっていたり、燃料系での燃料洩れが多量
過ぎることが考えられることから、そのことを運転者に
報知するようにしてもよい。

【００７２】（５）前記実施例では、燃料圧力Ｐの一回
微分値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）から求められる燃料系内環境
定数ρに基づき、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御
を行うようにした。これに対し、燃料圧力Ｐの一回微分
値（ｄＰｉ／ｄｔｉ）より求められる燃料系内環境定数
ρに基づき、燃料噴射率やＥＧＲ等の様々なパラメータ
の補正を行うようにしてもよい。

【００７３】（６）前記実施例では、燃料圧力Ｐを検出
する圧力センサ３７を燃料噴射ポンプ１の高圧室１５に
対応して設けたが、圧力センサをディーゼルエンジンの
各気筒毎の燃料噴射ノズルに設けてもよい。

【００７４】（７）前記実施例では、内燃機関としての
ディーゼルエンジン３に具体化したが、燃料噴射ポンプ
及び燃料噴射ノズルを備えた燃料噴射装置を有する内燃
機関であれば、ディーゼルエンジンに限られるものでは
ない。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、燃料噴射ポンプから燃料噴射ノズルまでの燃料系内
で検出される燃料圧力に基づき燃料圧力変化率を求め、
その燃料圧力変化率から燃料系内の環境状態を判定して
いる。従って、毎回の燃料噴射に際して、燃料系内で実
際に検出される燃料圧力から燃料圧力変化率が求めら
れ、その燃料圧力変化率から、そのときどきの燃料性状
や燃料系の経時変化、更にはそれらを複合的に反映した
燃料系内の環境状態が判定される。その結果、燃料系の
経時変化や燃料性状等、燃料噴射の制御に際して影響の
ある変化量を燃料系内における諸条件の複合的な相関値
として、燃料圧力という単一のパラメータにより、常時
且つ効率的に判定することができるという優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。

【図２】この発明を具体化した一実施例における過給機
付ディーゼルエンジンシステムを示す概略構成図であ
る。

【図３】一実施例において、分配型燃料噴射ポンプを示
す断面図である。

【図４】一実施例において、ＥＣＵの構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「燃料系内環境定数演算ルーチン」の処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図６】一実施例において、一回の燃料噴射の際の燃料
圧力及びその一回微分値の挙動等を示すタイムチャート
である。

【図７】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「燃料噴射量制御ルーチン」の処理内容を示すフローチ
ャートである。

【図８】一実施例において、ＥＣＵにより実行される
「燃料噴射時期制御ルーチン」の処理内容を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、４…燃料噴射ノズル、３７…圧力
センサ（３７は燃料圧力検出手段を構成している）、７
１…ＥＣＵ（７１は燃料圧力変化率演算手段及び燃料系
内環境判定手段を構成している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料圧力により開弁される燃料噴射ノズ
   ルと、 前記燃料噴射ノズルへ燃料を圧送するための燃料噴射ポ
   ンプと、 前記燃料噴射ポンプから前記燃料噴射ノズルまでの燃料
   系内における燃料圧力を検出するための燃料圧力検出手
   段と、 前記燃料圧力検出手段の検出結果に基づき、前記燃料圧
   力の変化率を演算するための燃料圧力変化率演算手段
   と、 前記燃料圧力変化率演算手段の演算結果に基づき、前記
   燃料系内の環境状態を判定するための燃料系内環境判定
   手段とを備えたことを特徴とする燃料系内環境判定装
   置。