JPH07158494A

JPH07158494A - 燃料噴射装置の噴射時期調整装置

Info

Publication number: JPH07158494A
Application number: JP5340770A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Nakamura; 久中村
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-20
Also published as: KR950019133A; KR0153502B1

Abstract

(57)【要約】【目的】リフトセンサから一時的に誤信号が出力され
た場合のフィードバック制御を改善し、誤信号によって
噴射時期制御が不能になることを防ぐようにした燃料噴
射装置の噴射時期調整装置を提供する。【構成】駆動パルスのデューティ比が所定の許容域内
にあるか否かを判定し、許容域内にないと判定された場
合には、その許容域を越えてデューティ比を設定せず、
噴射時期の目標値に追従するフィードバック制御を行わ
ないようにする。一時的な不測の事態でタイマ進角が極
端にずれてしまうことがなくなり、噴射時期制御の安定
化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射ポンプの噴
射開始時期を電子制御する燃料噴射装置の噴射時期調整
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実噴射時期を目標噴射時期に所定の範囲
内で一致させるフィードバック制御装置として、従来、
噴射ノズルの開弁時期をノズルのリフト状態を検出する
リフトセンサによって認知し、このリフトセンサによっ
て実測された開弁時期と目標開弁時期との誤差を所定範
囲内にするよう噴射時期の調整手段をデューティ比制御
するものが公知となっている（特開昭６０−１２５７４
４号公報、特開昭６０−６５２５３号公報等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにリフトセンサを用いた噴射時期制御においては、制
御精度を高めることができるものの、不測のノイズや振
動などによりリフトセンサから誤信号が出力されやす
く、この誤信号によって一時的ではあるが実測値が目標
値から大きくずれてしまう。このため、実測値を目標値
に収束させるフィードバック制御では、駆動パルスのデ
ューティ比が極端に異なってしまい、極端な進角または
遅角をもたらし、エンジンにダメージを与えたり、一時
的に騒音の増大、失火、エンスト、黒鉛の発生等をもた
らす。

【０００４】そこで、この発明においては、リフトセン
サから一時的に誤信号が出力された場合のフィードバッ
ク制御を改善し、誤信号によって噴射時期制御が不安定
になることを防ぐようにした燃料噴射装置の噴射時期調
整装置を提供することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、タイミングコントロールバルブに供
給する駆動パルスを調節して燃料噴射時期を制御するタ
イマ装置と、噴射ノズルの開弁時期を検出する開弁時期
検出センサとを有し、前記開弁時期検出センサの出力信
号をフィードバックして前記駆動パルスのデューティ比
を演算する燃料噴射装置の噴射時期調整装置において、
演算された前記駆動パルスのデューティ比が予め設定さ
れた許容域内のものであるか否かを判定する判定手段
と、前記判定手段により前記駆動パルスのデューティ比
が許容域内のものでないと判定された場合に、前記駆動
パルスのデューティ比を前記許容域を越えて設定しない
ようにする規制手段とを設けたことにある。

【０００６】

【作用】したがって、一時的に開弁時期検出センサから
誤信号が出力されても、許容できる範囲を越えてデュー
ティ比が追従するフィードバック制御を行わないように
したので、一時的な不測の事態でタイマ進角が極端にず
れてしまうことがなくなり、噴射時期制御の安定化を図
ることができ、そのため、上記課題を達成できるもので
ある。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【０００８】図１において、燃料噴射ポンプ１は分配型
で、ハウジング２には駆動軸３が挿入され、この駆動軸
３の一端はハウジング２の外部に突出し、図示しないエ
ンジンからの駆動トルクを受けるようになっている。駆
動軸３の他端は、ハウジング２内のチャンバー４に延び
ており、その駆動軸３には、フィードポンプ５が連結さ
れ、このフィードポンプ５により図示しない燃料タンク
からの燃料をチャンバー４へ供給するようになってい
る。

【０００９】プランジャ６は、プランジャバレル７に摺
動自在に装着されている。このプランジャ６の基部は、
カムディスク８に当接係合し、プランジャスプリング９
により押し付けられている。カムディスク８は、カップ
リング１０を介して駆動軸３に軸方向への移動を許すよ
うに係合されていると共に、ローラホルダ１１に支持さ
れたローラ１２に当接しており、このカムディスク８の
回転により、プランジャ６に対して、燃料の吸入圧送の
ための往復動と、燃料を分配するための回転動とを同時
に与えるようになっている。

【００１０】プランジャ６が図において左行する吸入工
程時には、送油ポンプからチャンバー４に供給される燃
料が、吸入ポート１４からプランジャ６の先端軸方向に
形成された吸入グルーブ１５の一つを介してプランジャ
バレル７とプランジャ６とで囲まれたポンプ室１６に供
給され、プランジャ６が図において右行する圧送工程時
には、吸入ポート１４と吸入グルーブ１５とが切り離さ
れ、ポンプ室１６内で圧縮された燃料がプランジャ６の
縦孔１７を経て分配ポートから分配通路１８の１つに入
り、デリバリーバルブ１９へ供給されるようになってい
る。

【００１１】また、プランジャ６のプランジャバレル７
から突出する部分には、コントロールスリーブ２１が摺
動自在に外嵌され、プランジャ６の縦孔１７と連通する
カットオフポート２２がコントロールスリーブ２１の側
縁から外れてチャンバー４に開口すると、圧縮された燃
料がチャンバー４に流出するので、噴射ノズル４０への
送出は停止され、噴射が終了する。このため、コントロ
ールスリーブ２１の位置調整によって噴射終わり、即ち
噴射量を調節でき、コントロールスリーブ２１を図中左
方へ移動するほど噴射量を減少させ、右方へ移動するほ
ど噴射量を増加させることができる。

【００１２】タイマ装置２５は、前述したローラホルダ
１１の下方に設けられたシリンダ２６に摺動自在に収納
されたタイマピストン２７を有し、このタイマピストン
２７をレバー２８を介してローラホルダ１１に連結し、
タイマピストン２７によりローラホルダ１１を回動させ
て噴射時期を調節するようになっている。

【００１３】タイマピストン２７の一端には、チャンバ
内の高圧燃料が導入される高圧室２８が、また他端に
は、フィードポンプの吸入経路と連通している低圧室２
９が形成されている。さらに、低圧室２９には、タイマ
スプリング３０が弾装され、このタイマスプリング３０
によりタイマピストン２７が常時高圧室側に付勢されて
いる。したがって、タイマピストン２７は、タイマスプ
リング３０のスプリング圧と高圧室内の油圧とが釣り合
った位置で停止し、高圧室圧が高くなると、タイマピス
トン２７がタイマスプリング３０に抗して低圧室側に移
動し、ローラホルダ１１が噴射時期を進角する方向に回
動させられ、噴射時期が早くなる。また、高圧室圧が低
くなると、タイマピストン２７が高圧室側に移動し、ロ
ーラホルダ１１が噴射時期を遅角する方向に回動させら
れ、噴射時期が遅くなる。

【００１４】ここで、タイマの高圧室２８の圧力は、要
求されるタイマ進角が得られるようタイミングコントロ
ールバルブ（ＴＣＶ）３１で調節される。このタイミン
グコントロールバルブ３１は、高圧室２８に通じる燃料
入口３２を側面部に、また低圧室２９に通じる燃料出口
３３を先端部にそれぞれ有し、内部には、燃料入口３２
と燃料出口３３とを連通する連通路の開閉用ニードル３
４が収納されている。このニードル３４は、燃料入口３
２と燃料出口３３との連通を遮断する方向にスプリング
で常時付勢されており、ソレノイド３６への通電によっ
て、スプリングに抗して引き寄せられ、燃料入口３２と
燃料出口３３とが連通するようになっている。

【００１５】しかして、ソレノイド３６に電流が流れて
いないときには、高圧室２８と低圧室２９は完全に遮断
されるが、電流が流れているときには、高圧室２８と低
圧室２９がつながり、高圧室２８の圧力が低下する。こ
の高圧室２８の圧力低下に伴い、タイマピストン２７
は、タイマスプリング３０のばね力とバランスする位置
まで移動し、噴射時期を変化させる。

【００１６】尚、実際には、タイミングコントロールバ
ルブのデューティ比制御をもって高圧室２８の圧力が調
節されるようになっている。このデューティ比は、コン
トロールユニット２０によって制御されており、デュー
ティ比０％でタイミングコントロールバルブ３１は全開
状態にあり、噴射時期は最も遅角する。また、デューテ
ィ比１００％でタイミングコントロールバルブ３１は全
閉状態にあり、噴射時期は最も進角する。

【００１７】デリバリーバルブ１９から送出された燃料
は、図示しない噴射管を介して噴射ノズル４０へ送ら
れ、この噴射ノズル４０からエンジンの気筒内へ噴射す
るようになっている。

【００１８】この噴射ノズル４０は、ノズルホルダ本体
４１の下端部にノズルボディ４２がディスタンスピース
４３を介してあてがわれ、リテーニングナット４４によ
りこれらノズルホルダ本体４１、ディスタンスピース４
３、及びノズルボディ４２が一体に締結されている。

【００１９】噴射ノズル４０の上端部には、図示しない
燃料入口、圧力流入口、及びリークオイル出口が形成さ
れ、燃料入口は、前記燃料噴射ポンプ１のデリバリーバ
ルブ１９と連通していると共に、ノズルボディ４２に摺
動自在に挿嵌された針弁４５のテーパー部に臨む燃料流
入室４６に通路４７を介して連通している。

【００２０】圧力流入口は、通路４８を介して嵌装孔４
９と連通しており、この嵌装孔４９には、ピストン５０
が摺動可能に収納されている。ノズルホルダ本体４１に
は、嵌装孔４９と連通する嵌装孔５１が形成され、この
嵌装孔５１にプランジャ５２が摺動自在に挿嵌され、ピ
ストン５０の下端面にこのプランジャ５２の上端が当接
している。また、プランジャ５２の下端には可動ばね座
５３が設けられ、この可動ばね座５３の下端には前記針
弁４５の上端が嵌合しており、プランジャ５２は、針弁
４５と一体的に移動できるようになっている。

【００２１】前記可動ばね受け５３は、ノズルホルダ本
体４１に形成されたスプリング収納室５４に配置されて
おり、このスプリング収納室５４に弾装されたスプリン
グ５５を受けるようになっている。しかして、スプリン
グ５５は、針弁４５に対して、ノズルボディ４２の先端
に形成された噴孔５７を閉じる方向へ付勢力を常時与え
るようになっている。

【００２２】また、プランジャ５２を挿嵌する嵌装孔５
１は、通路５６を介してリークオイル出口に連通してい
る。

【００２３】したがって、圧力流入口に圧力Ｐｔの燃料
が供給されると、この燃料は通路４８を介してピストン
５０の上面に導かれ、ピストン５０の上面に圧力Ｐｔを
かける。この圧力Ｐｔは、プランジャ５２、可動ばね受
け５３を介して針弁４５に作用し、スプリング５５のば
ね力と共に、噴孔５７を閉じる方向に針弁４５を押しつ
ける。

【００２４】このように、針弁４５が押し付けられてい
る状態において、デリバリーバルブ３１から燃料が圧送
されると、この燃料は通路４７を通って燃料流入室４６
に流入され、針弁４５のテーパ部に作用する。この作用
する力がスプリング力と圧力Ｐｔとの合力より大きくな
れば、針弁４５が押し上げられ、燃料が噴孔５７から噴
射される。

【００２５】また、噴射ノズルには、針弁のリフト量を
検出するニードルリフトセンサ５８が設けられている。
この針弁リフトセンサは、例えば、ディスタンスピース
４３等に設けられた検出コイルからなるが、圧電素子等
によって針弁のリフト量を実質的に検出するものであっ
てもよく、このニードルリフトセンサ５８の出力は、コ
ントロールユニット２０に入力される。

【００２６】コントロールユニット２０は、前記タイミ
ングコントロールバルブ３１等を駆動する駆動回路、こ
の駆動回路を制御するマイクロコンピュータ、このマイ
クロコンピュータに信号を入力する入力回路等を有して
構成され、マイクロコンピュータは、中央演算処理（Ｃ
ＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を備えてい
る。コントロールユニット２０の入力回路には、前記ニ
ードルリフトセンサ５８からの信号Ｓの他に、エンジン
の回転速度Ｎ、エンジン冷却水の温度を示す水温信号Ｔ
Ｗ等が入力され、これらの信号を処理し、前記燃料噴射
ポンプのタイミングコントロールバルブ（ＴＣＶ）３１
等を所定のプログラムに従って駆動制御するようになっ
ている。

【００２７】図２において、タイマ装置の制御例がブロ
ックダイアグラムとして示され、これを簡単に説明する
と、エンジン回転数やアクセル踏込量等の種々の運転状
態を検出する運転状態検出器（ブロック６０）からの信
号に基づいて、目標とする噴射時期（ＩＴ_M）を演算し
（ブロック６１）、これに対して、クランク角が所定の
基準位置に達する毎に基準パルスを出力する基準位置検
出器（ブロック６２）と、ニードルリフトセンサ（ブロ
ック６３）とからの信号に基づいて実際の噴射時期（Ｉ
Ｔ_O）を演算し（ブロック６４）、これら目標噴射時期
に対する実噴射時期の偏差（ΔＩＴ＝ＩＴ_M−ＩＴ_O）
を演算し（ブロック６５）、この偏差を所定の範囲内に
収束させるようなＴＣＶの駆動パルスデューティ比を演
算する（ブロック６６）。そして、この演算されたデュ
ーティ比に基づいてＴＣＶ（ブロック６８）へ駆動回路
（ブロック６７）を介して駆動パルスを出力するように
なっている。

【００２８】より具体的は制御動作例が図３においてフ
ローチャートとして示され、コントロールユニット２０
は、ステップ７０において種々の運転状態を検出する運
転状態検出器からの信号、クランク角の所定基準位置を
検出する基準位置検出器からの信号、ニードルリフトセ
ンサ５８からの信号を入力し、次のステップ７２におい
て、目標とする噴射時期（ＩＴ_M）をエンジン回転数や
アクセル踏込量等を考慮して算出し、ステップ７４にお
いて、基準位置検出器とニードルリフトセンサからの信
号に基づいて実噴射時期（ＩＴ_O）を算出する。

【００２９】ステップ７６においては、目標噴射時期に
対する実噴射時期の誤差（ΔＩＴ）を算出し、次のステ
ップ７８においては、この誤差の大きさに基づいて噴射
時期をＰＩＤ制御するための駆動パルスのデューティ比
を算出する。

【００３０】即ち、図４に示されるように、ステップ８
２において、誤差（ΔＩＴ）が所定値β以上となってい
る状態が所定時間α以上であるか否かを判定し、ΔＩＴ
≧βがα時間以上であると判定された場合には、ＰＩＤ
制御にもかかわらず収束制御が不能であったとして故障
と判定し、ステップ８４へ進んでオープンループ制御に
移行する。このオープンループ制御においては、図５に
示されるように、予めエンジン回転数との関係で決めら
れたデューテュ比を算出し、このようなデューテュ比を
有する駆動パルスをステップ８０においてＴＣＶ３１に
出力する。

【００３１】これに対して、ステップ８２の故障条件に
合わない場合には、ステップ８６へ進み、ＰＩＤ制御を
もってΔＩＴを所定範囲内に収束させるためのデューテ
ュ比（Ｄ１）を算出する。図６に示されるように、運転
条件等を加味してフィードバック制御するための基準デ
ューテュ比（実線で示す）が回転数との関係で予め設定
されているが、この基準デューテュ比には、所定の許容
巾（一点鎖線で示す範囲）が設けられている。これは、
ΔＩＴが小さい場合には、目標デューテュ比が基準デュ
ーテュ比と殆どずれないが、ΔＩＴが大きい場合には、
目標噴射時期に実噴射時期を急速に収束させようとする
ので、目標デューテュ比が基準デューテュ比から大きく
ずれる場合があり、このような場合には、極端な進角ま
たは遅角変動が生じるので、これを防ぐために変動域を
規制しようというものである。このため、ステップ８８
において、ステップ８６で演算されたデューティ比Ｄ１
が許容域内にあるか否かを判定し、Ｄ１が許容域内であ
る場合には、その値Ｄ１を目標デューテュ比とし（ステ
ップ９０）、Ｄ１が許容域外である場合には、許容域の
臨界値（一点鎖線上の値）を目標デューテュ比とし（ス
テップ９２）、このような目標デューテュ比を有する駆
動パルスをステップ８０においてＴＣＶ３１に出力す
る。

【００３２】したがって、図７の曲線で示すようなニー
ドルリフトセンサ５８の出力波形Ｓに対し、所定のスレ
ッシュホールド（ＴＨ）を越えた時点ｔ１を目標噴射時
期と一致させるようにＰＩＤ制御するような場合、何ら
かの拍子で同スレッシュホールドを越えるようなノイズ
が発生すると、その時点ｔ２に実噴射時期がずれてしま
ったかのように判断されてしまい、この時点ｔ２と目標
噴射時期との差を所定範囲内にしようとデューティ比が
現状の状態から大きく変更されようとする。しかしなが
ら、基準デューティ比から変動する範囲は図６のように
規制されており、この範囲を越えてデューティ比が設定
されることがないので、ノイズの発生によっていきなり
噴射時期が大幅に変更されることがない。

【００３３】尚、上述の構成においては、ステップ８６
で演算されたデューティ比が許容域を越えたと判定され
た場合には、許容域の臨界値を目標デューティ比とする
ものであったが、これに加えて、許容域を大きく越えた
と判定された状態が所定時間以上継続した場合は、タイ
マ制御系の故障と判定するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
噴射ノズルの開弁時期を検出するセンサからの信号を用
いて噴射時期をフィードバック制御するシステムにおい
て、開弁時期検出センサからの一時的な誤信号の出力に
対しては、駆動パルスの変動に制限を設けて、噴射時期
を目標値に追従させるフィードバック制御を規制するよ
うにしたので、一時的な不測の事態で極端に進角または
遅角することがなく、換言すれば、ノイズに対して影響
の少ない噴射時期制御を実現することができる。また、
エンジンへのダメージを抑えることができ、騒音の増
大、失火、エンスト、黒鉛の発生等を少なくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃料噴射装置の概略構成例を示
す図である。

【図２】図１の燃料噴射装置による燃料噴射時期の制御
例を示す概略ダイアグラムである。

【図３】コントロールユニットによる燃料噴射時期の制
御例を示すフローチャートである。

【図４】図３に示す処理のうち、ステップ７８に示すＰ
ＩＤによるデューティ比演算処理を示すフローチャート
である。

【図５】オープンループ制御時に用いるエンジン回転数
Ｎ_Eとデューティ比との関係を表す特性線図である。

【図６】フィードバック制御時に用いるエンジン回転数
Ｎ_Eとデューティ比との関係を表す特性線図である。

【図７】ノズルリフトセンサの出力波形Ｓと、その出力
波形を矩形波処理した後の波形を示す図である。

【符号の説明】

１燃料噴射ポンプ２５タイマ装置３１タイミングコントロールバルブ５８ニードルリフトセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイミングコントロールバルブに供給す
る駆動パルスを調節して燃料噴射時期を制御するタイマ
装置と、噴射ノズルの開弁時期を検出する開弁時期検出
センサとを有し、前記開弁時期検出センサの出力信号を
フィードバックして前記駆動パルスのデューティ比を演
算する燃料噴射装置の噴射時期調整装置において、演算
された前記駆動パルスのデューティ比が予め設定された
許容域内のものであるか否かを判定する判定手段と、前
記判定手段により前記駆動パルスのデューティ比が許容
域内のものでないと判定された場合に、前記駆動パルス
のデューティ比を前記許容域を越えて設定しないように
する規制手段とを設けたことを特徴とする燃料噴射装置
の噴射時期調整装置。