JPH0633817A - ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置

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JPH0633817A
JPH0633817A JP4190941A JP19094192A JPH0633817A JP H0633817 A JPH0633817 A JP H0633817A JP 4190941 A JP4190941 A JP 4190941A JP 19094192 A JP19094192 A JP 19094192A JP H0633817 A JPH0633817 A JP H0633817A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルエンジンの燃料の粘度に応じて適
正な燃料噴射時期を維持する制御装置を提供する。 【構成】 フィードポンプの吐出される燃料圧力を制御
機構１によって調整し、この調整された燃料圧力によっ
てタイマーピストンの位置をフィードバック制御すると
ともに、このときの制御量にもとづいて使用燃料の粘度
を判定し、燃料の粘度に応じてプランジャポンプの圧縮
行程でリークする燃料量を見越して、目標とする燃料噴
射時期、すなわちタイマーピストンの目標位置を切り換
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
燃料噴射時期をフィードバック制御する装置の改良に関
するものである。
【０００２】
【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(特開昭５５−４６０３６号公報、
参照)。
【０００３】この分配型噴射ポンプでは、エンジン回転
に同期して回転する低圧フィードポンプ並びに高圧プラ
ンジャポンプと、プランジャポンプの燃料噴射時期を調
節するタイマーピストンを備えており、タイマーピスト
ンは基本的にフィードポンプの吐出する燃料圧力に応じ
て変位し、カムを介してのプランジャポンプの圧縮開始
時期を調整することにより、エンジン回転数に応じて燃
料の噴射時期を制御している。
【０００４】ところが、通常の燃料に変えて軽質燃料な
ど、異種燃料の給油により燃料の粘度が変化すると、燃
料粘度によってフィードポンプにおける燃料のリーク量
が変動するため、エンジンの同一回転についてのフィー
ドポンプの吐出圧が変化してタイマーピストンが目標位
置からずれる。
【０００５】従来この対策として、タイマーピストンの
位置を検出するセンサと、タイマーピストンに通じる油
圧通路を駆動パルスにて開閉するデューティ制御弁を設
け、タイマーピストンの位置を目標位置と一致させるよ
うにフィードバック制御するものがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにタイマーピストンの位置をフィードバック制御して
タイマーピストンの位置を目標値に保たっても、燃料の
粘度の変化によりプランジャポンプの圧縮行程でリーク
する燃料量も変動するため、プランジャポンプの燃料吐
出圧が立ち上がるタイミングが変化し、結局噴射ノズル
から各気筒へ燃料が噴射される噴射時期にずれが生じる
という問題点があった。
【０００７】本発明は上記の問題点に着目し、使用燃料
に応じて目標とする燃料噴射時期を補正し、常に運転状
態に応じて最適な燃料噴射時期に精度よく制御すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジン回転
に同期して作動する低圧フィードポンプ並びに高圧プラ
ンジャポンプと、低圧フィードポンプの吐出する燃料圧
力にもとづいて高圧プランジャポンプの燃料噴射時期を
調節するタイマーピストンとを備えるディーゼルエンジ
ンにおいて、図１に示すように、運転状態に応じて目標
タイマーピストン位置を使用燃料毎に設定した手段７
と、タイマーピストンに作用する燃料圧力を調整する制
御機構１と、タイマーピストンの位置を検出する手段２
と、この検出値にもとづいてタイマーピストンを目標タ
イマピストン位置に近づけるように前記制御機構１の制
御量を演算する手段３と、目標タイマーピストン位置に
対する基本制御量の大きさから使用燃料を特定する規定
値を設定する手段４と、前記演算された制御量をこの規
定値と比較して使用燃料の粘度を判定する手段５と、こ
の判定された燃料の粘度に対応した目標噴射時期に切換
える手段６とを備える。
【０００９】また、エンジン回転に同期して作動する低
圧フィードポンプ並びに高圧プランジャポンプと、低圧
フィードポンプの吐出する燃料圧力にもとづいて高圧プ
ランジャポンプの燃料噴射時期を調節するタイマーピス
トンとを備えるディーゼルエンジンにおいて、図２に示
すように、運転状態に応じての基本タイマーピストン位
置を設定した手段１１と、タイマーピストンに作用する
燃料圧力を調整する制御機構１と、タイマーピストンの
位置を検出する手段２と、この検出値にもとづいてタイ
マーピストンを目標タイマピストン位置に近づけるよう
に前記制御機構１の制御量を演算する手段３と、基本タ
イマピストン位置に対する基本制御量の大きさを規定し
た手段８と、前記演算された制御量をこの規定値と比較
して燃料の粘度に応じた修正係数を演算する手段９と、
この修正係数に応じて前記タイマーピストン位置を補正
して目標タイマーピストン位置とする手段１０とを備え
る。
【００１０】
【作用】第１の発明においては、実際のタイマーピスト
ン位置が目標タイマーピストン位置となるように、制御
機構１を介してタイマーピストンに作用する燃料圧力を
調整する。
【００１１】この場合において、燃料の粘度が変化する
とフィードポンプのリーク量が変動し、これに応じてフ
ィードポンプから吐出される燃料圧力が変わり、制御機
構１の制御量が同一でも、タイマーピストンに作用する
燃料圧力が変化する。このため、制御機構１ではタイマ
ーピストンの検出位置にもとづいて制御量を修正し、タ
イマーピストンを目標タイマーピストン位置に近づけて
いく。
【００１２】このように燃料の粘度が変化すると、同一
のタイマーピストン位置に対する制御量が相対的に変化
する。この制御量を基本となる燃料との関係にもとづい
て設定された制御量の規定値と比較することにより、燃
料の粘度、すなわち燃料の種類（例えば軽質燃料または
重質燃料等）を特定することができる。
【００１３】この燃料の粘度の変化はプランジャポンプ
でのリーク量にも影響を与えるため、タイマーピストン
が目標タイマーピストン位置にあっても、燃料噴射時期
は変化してしまう。この燃料噴射時期のずれをなくすた
め、制御機構１の制御量にもとづいて使用燃料の粘度を
判定し、プランジャポンプ圧縮行程でリークする燃料量
を見越して、使用燃料の粘度に対応した目標タイマーピ
ストン位置を設定することによって、異種燃料が給油さ
れた場合も、プランジャポンプの燃料吐出圧が立ち上が
るタイミングを適正に保ち、燃料噴射時期を適正に維持
することができる。
【００１４】第２の発明では、制御機構１の制御量を規
定値と比較して、燃料の粘度に対応した補正係数を求
め、この補正係数により基本噴射時期を修正している。
【００１５】この修正された目標噴射時期にもとづいて
タイマーピストンの位置を制御することより、異種燃料
に対しても、燃料噴射時期を適正に維持することができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。
【００１７】図３に示すように、分配型燃料噴射ポンプ
１１を構成する低圧フィードポンプ１３はドライブシャ
フト１２によりエンジン回転に同期して駆動され、タン
ク４０から吸引された燃料はポンプハウジング内部のポ
ンプ室１５へと供給され、ポンプ室１５の燃料は吸入ポ
ート１６を通って高圧プランジャポンプ２６に送られ
る。
【００１８】高圧プランジャポンプ２６のプランジャ１
８は、カムディスク１９が固定されており、継手１４を
介して前記ドライブシャフト１２により回転駆動され
る。
【００１９】カムディスク１９はスプリング２１の付勢
力によって常に図の左方向に押圧されている。カムディ
スク１９はエンジンの気筒数と同数のフェィスカム２０
をもち、ローラリング２２に配設されたフェィスカム２
０と同数のローラ２３を乗り越えて回転する。
【００２０】これにより、プランジャ１８は、回転しな
がら所定のカムリフトだけ軸方向に往復運動することに
なり、この回転往復運動に伴い吸入ポート１６から吸引
された燃料が通路２８を通って気筒毎に設けられた分配
ポート２４へと圧送され、その後各デリバリバルブ２５
を通過して図示しない噴射ノズルへと供給され、各気筒
への燃料噴射が行われる。
【００２１】このときの燃料噴射量はプランジャ１８に
通路２８と連通して形成されたカットオフポート３０を
開閉するコントロールスリーブ３１の位置により調節さ
れる。コントロールスリーブ３１はコントロールレバー
３２等を介してアクセルに連動するとともに、ドライブ
シャフト１２に駆動されるガバナ機構３３の作動によっ
ても制御され、アクセル開度と機関回転数に対応して燃
料噴射量が増減される。
【００２２】燃料噴射時期はローラリング２２の回転位
置によって調節され、ローラリング２２はフィードポン
プ１３から吐出される燃料圧力を受けて移動するタイマ
ーピストン２９によって回転させられる。
【００２３】タイマーピストン２９の両端に圧力室３５
と背圧室３６が画成され、圧力室３５はポンプ室１５を
介してフィードポンプ１３の吐出側に連通し、背圧室３
６はフィードポンプ１３の吸込側に連通する。
【００２４】圧力室３５の圧力が上昇するとタイマーピ
ストン２９がスプリング３９に抗して移動し、ローラリ
ング２２を動かしてプランジャポンプ２６の圧縮時期
（噴射時期）を進角するようになっている。
【００２５】タイマーピストン２９の位置を調節する圧
力制御機構として、タイマーピストン２９の圧力室３５
と背圧室３６を連通する通路３７の途中にデューティ制
御弁４０が設けられる。この制御弁４０はその駆動パル
スのデューティ比が小さくなると開度が減少し、低圧側
への逃がし量を減らしてタイマーピストン２９を進角側
に移動させ、反対にデューティ比が大きくなると開度を
増大して、タイマーピストン２９を遅角側に移動させ
る。
【００２６】そしてコントロールユニット４１が、ポン
プ回転数センサ４２と、タイマーピストン２９の位置を
検出するセンサ４３からの各検出信号を入力して、制御
弁４０に送られる駆動パルスのデューティ比を０〜１０
０％の間で制御することにより、タイマーピストン２９
の位置をエンジン回転数に応じた目標位置にフィードバ
ック制御する。
【００２７】ところで燃料の噴射時期は使用される燃料
の粘度特性に応じて変化し、粘度の低い燃料では燃料リ
ークにより噴射特性が相対的に遅れる。このような燃料
噴射時期の変動を防ぐために、コントロールユニット４
１は、基準燃料として例えばＪＩＳ２号の重質燃料を使
用する運転時のエンジン回転数に対する燃料噴射時期Ｔ
のテーブル（図４）と、例えば特３号の軽質燃料を使用
する運転時の同じく燃料噴射時期Ｔのテーブル（図５）
をそれぞれ備え、かつ燃料噴射時期をフィードバック制
御するときに、制御弁４０に送られる駆動パルスのデュ
ーティ比（制御量）からそのとき使用されている燃料の
種類を特定するため、燃料噴射時期と基本制御量との関
係にもとづいて使用燃料を規定したマップ（図６）を備
えている。
【００２８】タイマーピストン２０には制御弁４０によ
って制御されたフィードポンプ１３からの燃料圧力が供
給されるが、燃料の粘度に応じてフィードポンプ１３の
吐出圧力が相対的に変化するため、制御弁４０の開度が
同一であっても、燃料の粘度によってタイマーピストン
２０が目標位置からずれてくる。このため、コントロー
ルユニット４１は実際のタイマーピストン２０の位置の
検出信号にもとづいて、制御弁４０に送られる駆動パル
スのデューティ比を補正し、タイマーピストン２０目標
とする噴射時期が得られる位置に一致させるようとす
る。したがって、燃料が相違して燃料粘度が変化すれ
ば、制御弁４０に送られる駆動パルスのデューティ比が
相対的に変化するため、このデューティ比から燃料の粘
度、換言すると燃料の種類を推定することができる。
【００２９】この実施例では、制御弁４０に送られる駆
動パルスのデューティ比を、前記燃料種類を特定するた
めのマップ（図６）の規定値と比較して使用燃料の種類
を判定し、判定された燃料の種類に応じて、燃料噴射時
期のテーブル（図４または図５）を選択してタイマーピ
ストン２９の目標位置を切換える。
【００３０】この燃料の種類に判定して噴射時期テーブ
ルを切換える制御内容を図７に示すフローチャートにも
とづいて説明する。
【００３１】まずステップ１、２でポンプ回転数と、タ
イマーピストン２９の位置を読み込み、ステップ３でエ
ンジン回転数を計算する。
【００３２】ステップ４と５で、そのときの回転数に対
応した噴射時期をテーブルルックアップして、この噴射
時期に応じての基本制御量、つまり基本となる制御デュ
ーティを定めた規定値を図６からテーブルルックアップ
により算出し、この基本となる規定値と実際の制御デュ
ーティを比較する。
【００３３】そして、制御デューティが規定値よりも小
さければ軽質燃料、また大きければ基準燃料と判定され
る。たとえば粘度の小さい軽質燃料ではフィードポンプ
１３のリーク量が大きく、吐出圧力が相対的に低下する
ため、同一の制御弁開度に対する圧力室３５の発生圧力
が低くなる。このため、コントロールユニット４１にフ
ィードバックされるタイマーピストン２９の位置検出信
号にもとづいて、制御弁４０の開度を縮小する方向に制
御デューティが補正、つまり制御デューティが小さくな
るように修正される。
【００３４】したがって、この制御デューティを基本と
なる制御デューティを定めた規定値と比較することによ
り、燃料の粘度、換言すると燃料の種類を特定すること
ができる。
【００３５】なお、図６に破線で示すように基本デュー
ティの規定値にはデューティ比の増大側に一定のヒステ
リシスをもたせ、燃料温度による粘度の変動分を吸収
し、制御の安定性を確保する。
【００３６】使用燃料が基準燃料と判定された場合はス
テップ６に進んで、そのときのエンジン回転数にもとづ
いて図４に示すテーブルを検索し、一方、使用燃料が軽
質燃料と判定された場合はステップ７に進んで図５に示
すテーブルを検索する。
【００３７】ステップ８でいずれか一方のテーブルにも
とづいて目標とする燃料噴射時期が得られるように、制
御弁４０の開度をフィードバック制御し、タイマーピス
トン２９の位置をコントロールする。
【００３８】このようにして、使用燃料の種類に応じて
噴射時期テーブルを切換えることにより、プランジャポ
ンプ２６における燃料のリークに起因する燃料噴射時期
のずれを補正する。
【００３９】タイマーピストン２９の位置をフィードバ
ック制御するだけの従来装置では、タイマーピストン２
９を介してプランジャ１８が往復運動するタイミングが
目標値に保たれても、燃料の粘度の相違によりプランジ
ャ１８の圧縮行程でリークする燃料量が相違するため、
プランジャポンプ２６から各デリバリバルブ２５に導か
れる燃料吐出圧の立ち上がり時期が変動し、各デリバリ
バルブ２５を通過して図示しない噴射ノズルから各気筒
へ燃料が噴射される時期にずれが生じる。
【００４０】この実施例では、上記使用燃料の種類に応
じてタイマーピストン２９の目標位置を切換えることに
より、上記燃料の粘度に応じて燃料噴射時期が相違する
のを補正し、常に適正な燃料噴射時期を維持することが
できる。
【００４１】次に、図８〜図１０に示す他の実施例を説
明すると、これはコントロールユニット４１が、制御弁
４０に送られる駆動パルスのデューティ比から使用燃料
の粘度を算出したら、予め設定された複数の燃料噴射時
期から切り換えるのではなく、燃料の粘度に応じて目標
とする燃料噴射時期を修正し、タイマーピストン２９の
目標位置を漸次変化させるようにしたものである。
【００４２】この場合、コントロールユニット４１は、
基準燃料使用時の噴射時期Ｔのテーブル（図４）と、こ
のテーブルにもとづいてフィードバック制御が行われる
のにあたって基準燃料が使用される運転時のデューティ
と、現在の使用燃料に対するデューティとの差ｘを算出
するためのマップ（図８）と、この差ｘにもとづいて噴
射時期Ｔを補正する補正係数Ｋを算出するためのテーブ
ル（図９）とを備えている。
【００４３】燃料の粘度に対応して目標とする燃料噴射
時期の修正動作を、図１０に示すフローチャートにもと
づいて説明する。
【００４４】まずステップ１でポンプ回転数を読み込
み、ステップ２でタイマーピストン２９の位置を読み込
み、ステップ３でエンジン回転数を計算する。
【００４５】ステップ９で図４の特性にもとづいて、そ
のエンジン回転数に対する燃料噴射時期を検索し、これ
に応じて制御される制御弁４０の制御デューティを求め
る。
【００４６】ステップ１０で現在の使用燃料に対する実
際の制御デューティと、基準燃料が使用される運転時の
基本デューティを定めた規定値との差ｘを、図８のマッ
プにしたがって算出する。この差ｘは燃料の粘度に対応
して変化する。
【００４７】ステップ１１でこの差ｘにもとづいて図９
のテーブルからルックアップにより修正係数Ｋを求め
る。修正係数ｋは、デューティ差ｘに比例して変化し、
ステップ１２で最終的な燃料噴射時期をＴ×Ｋの式で演
算する。
【００４８】このようにして、この実施例では燃料の粘
度に応じてタイマーピストン２９の目標位置を微細に制
御することができ、燃料の種類だけでなく、運転条件等
によって変動する燃料温度等の影響を受けることなく、
燃料噴射時期を適正に維持することができる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フィード
ポンプの吐出される燃料圧力を制御機構によって調整
し、この調整された燃料圧力によってタイマーピストン
の位置をフィードバック制御するとともに、このときの
制御量にもとづいて使用燃料の種類を判定し、燃料の種
類に応じてプランジャポンプの圧縮行程でリークする燃
料量を見越して、目標とする燃料噴射時期、すなわちタ
イマーピストンの目標位置を切り換えることにより、異
種燃料が給油された場合も、プランジャポンプの燃料吐
出圧が立ち上がるタイミングを適正に保ち、燃料噴射時
期を適正に維持することができる。
【００５０】また、制御機構の制御量にもとづいて使用
燃料の粘度を算出し、燃料の粘度に応じて目標燃料噴射
時期を修正することにより、燃料の種類だけでなく、燃
料温度等の影響を受けることなく、プランジャポンプの
燃料吐出圧が立ち上がるタイミングを適正に保ち、燃料
噴射時期を適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】同じくクレーム対応図である。
【図３】実施例を示す燃料噴射ポンプの断面図である。
【図４】同じく基準燃料使用時における噴射時期のテー
ブルである。
【図５】同じく軽質燃料使用時における噴射時期のテー
ブルである。
【図６】同じく燃料の種類を判定するためのマップであ
る。
【図７】同じく制御内容を示すフローチャートである。
【図８】他の実施例における基準燃料使用時に対するデ
ューティ比の差ｘを求めるためのマップである。
【図９】同じく修正係数Ｋを求めるためのテーブルであ
る。
【図１０】同じく制御内容を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１ タイマーピストン制御機構 ２ タイマーピストンの位置検出手段 ３ 制御量の演算手段 ４ 使用燃料領域の規定値設定手段 ５ 使用燃料の粘度判定手段 ６ 目標タイマーピストン位置の切換手段 ７ 目標タイマーピストン位置の設定手段 ８ 基本制御量の規定手段 ９ 修正係数の演算手段 １０ 目標タイマーピストン位置の演算手段 １１ 基本タイマーピストン位置の設定手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジン回転に同期して作動する低圧フ
    ィードポンプ並びに高圧プランジャポンプと、低圧フィ
    ードポンプの吐出する燃料圧力にもとづいて高圧プラン
    ジャポンプの燃料噴射時期を調節するタイマーピストン
    とを備えるディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応
    じて目標タイマーピストン位置を使用燃料毎に設定した
    手段と、タイマーピストンに作用する燃料圧力を調整す
    る制御機構と、タイマーピストンの位置を検出する手段
    と、この検出値にもとづいてタイマーピストンを目標タ
    イマピストン位置に近づけるように前記制御機構の制御
    量を演算する手段と、目標タイマーピストン位置に対す
    る基本制御量の大きさから使用燃料を特定する規定値を
    設定する手段と、前記演算された制御量をこの規定値と
    比較して使用燃料の粘度を判定する手段と、この判定さ
    れた燃料の粘度に対応した目標噴射時期に切換える手段
    とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
    噴射時期制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジン回転に同期して作動する低圧フ
    ィードポンプ並びに高圧プランジャポンプと、低圧フィ
    ードポンプの吐出する燃料圧力にもとづいて高圧プラン
    ジャポンプの燃料噴射時期を調節するタイマーピストン
    とを備えるディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応
    じての基本タイマーピストン位置を設定した手段と、タ
    イマーピストンに作用する燃料圧力を調整する制御機構
    と、タイマーピストンの位置を検出する手段と、この検
    出値にもとづいてタイマーピストンを目標タイマピスト
    ン位置に近づけるように前記制御機構の制御量を演算す
    る手段と、基本タイマピストン位置に対する基本制御量
    の大きさを規定した手段と、前記演算された制御量をこ
    の規定値と比較して燃料の粘度に応じた修正係数を演算
    する手段と、この修正係数に応じて前記タイマーピスト
    ン位置を補正して目標タイマーピストン位置とする手段
    とを備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
    噴射時期制御装置。
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