JPH07279737A

JPH07279737A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH07279737A
Application number: JP6065283A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kizaki; 幹士木崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-04-01
Filing date: 1994-04-01
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は回転センサの出力信号に基づいて電磁
スピル弁の開閉制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装置
に関し、始動時におけるスモーク発生及びクランキング
回転数の低下を防止することを目的とする。【構成】クランクシャフトの回転に対応して回転すると
共に基準位置を検出するため気筒に対応して形成された
欠歯(A2)と所定クランク角毎に形成された複数の突起(A
3)とが形成されたパルサ(A4)と、上記欠歯(A2)及び突起
(A3)の通過を検知することにより回転信号を出力する発
電式センサ(A5)とにより構成される回転検出手段(A6)
と、少なくとも回転検出手段(A6)より出力される回転信
号に基づき電磁スピル弁(A7)の開閉制御を行い燃料噴射
を実行する燃料噴射制御手段(A8)とを具備しており、上
記パルサ(A4)に形成された欠歯(A2)の形成位置を上記ク
ランクシャフトの回転速度最大位置近傍に配置したこと
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射制御
装置に係り、特に回転センサの出力信号に基づいて電磁
スピル弁の開閉制御を行う内燃機関の燃料噴射制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より燃料噴射装置のひとつとして、
エンジン回転に応じて所定のクランク角度で回転信号を
出力する発電式（いわゆる、電磁ピックアップ式）の回
転センサを備えたものがある。この種の回転センサは磁
束の変化を検出する原理であるため、低速回転時にはセ
ンサ内の検出コイルの起電力が小さくなる欠点がある。
従って、例えば低温時やバッテリ電圧低下時にエンジン
を始動した場合、その回転が著しく低くなって回転セン
サからの回転信号が検出できず、回転信号に応じた燃料
噴射制御が実行されずに始動不能になってしまう問題点
が考えられる。

【０００３】そこで、その対策として、例えば特開昭６
１−２５８９５１号公報に開示されいるように、燃料噴
射制御が電磁スピル弁を用いて実行される場合におい
て、始動時には回転信号とは関係なく常時電磁スピル弁
をオン状態とし、燃料を常時噴射状態とすることにより
問題解決を図る方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
制御方法では、始動時に電磁スピル弁を常時閉弁して燃
料ポンプ能力の最大限噴射を行っていたため、燃料噴射
量が過多となる場合が殆どであった。

【０００５】このように、燃料噴射量が過多となると、
始動時におけるスモークが大となり、またポンプ駆動ト
ルクも過大となるためクランキング回転数が低下し、最
悪の場合には始動不能を引き起こしてしまうという問題
点があった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、欠歯位置をクランクシャフトの回転速度最大位置
近傍に設け低回転領域においても欠歯検出を行いうるよ
う構成することにより、始動時における燃料噴射量制御
の精度を向上し始動不良や黒煙の発生を防止した内燃機
関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。

【０００８】同図に示されるように、上記課題を解決す
るために本発明では、内燃機関(A1)に設けられたクラン
クシャフトの回転に対応して回転すると共に基準位置を
検出するため気筒に対応して形成された欠歯(A2)と所定
クランク角毎に形成された複数の突起(A3)とが形成され
たパルサ(A4)と、このパルサ(A4)と対向配設されており
上記欠歯(A2)及び突起(A3)の通過を検知することにより
回転信号を出力する発電式センサ(A5)とにより構成され
る回転検出手段(A6)と、少なくとも上記回転検出手段(A
6)より出力される回転信号に基づき電磁スピル弁(A7)の
開閉制御を行い燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段(A
8)とを具備しており、上記パルサ(A4)に形成された欠歯
(A2)の形成位置を上記クランクシャフトの回転速度最大
位置近傍に配置したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】例えば始動時のような機関回転数が低い運転状
態においては、上死点近傍において更にクランクシャフ
トの回転速度は低下してしまい、発電式センサ(A5)から
出力される信号のレベルが低下して回転検出手段(A6)が
回転信号を出力できなくなってしまう。

【００１０】また、燃料噴射制御手段(A8)は回転検出手
段(A6)から出力される回転信号より欠歯位置を検出し、
この欠歯位置を絶対基準としてスピル弁(A7)の駆動制御
を行う。このため、回転検出手段(A6)が回転信号を出力
できなくなると絶対基準となる欠歯位置の検出ができな
くなり、よって燃料噴射量制御が不能となってしまう。

【００１１】上記の現象は発電式センサ(A5)の特性に起
因して発生する。即ち、発電式センサ(A5)は被検出体と
なるパルサ(A4)の回転速度に比例した出力レベルの信号
を出力する構成とされている。よって、クランクシャフ
トの回転速度が速くなり、これに伴いパルサ(A4)の回転
速度が速くなると発電式センサ(A5)は高い出力レベルの
信号を出力するが、クランクシャフトの回転速度が遅く
なり、これに伴いパルサ(A4)の回転速度が遅くなると発
電式センサ(A5)は高い出力レベルの信号を出力する。

【００１２】そこで、パルサ(A4)に形成された欠歯(A2)
の形成位置を上記クランクシャフトの回転速度最大位置
近傍に配置することにより、始動時のようなクランクシ
ャフトの回転速度が遅い領域においても、変動する回転
速度の最も速い位置近傍に欠歯の形成位置が設定されて
いるため、燃料噴射量制御の絶対基準となる欠歯(A2)の
検出を行うことができる。このように、始動時等のクラ
ンクシャフトの回転速度が遅い領域であっても燃料噴射
量制御の絶対基準となる欠歯(A2)の検出を行うとができ
ることにより、始動時における燃料噴射量制御の精度を
向上させることが可能となり、始動不良や黒煙の発生を
防止することができる。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１４】図２はこの実施例における過給機付ディー
ゼルエンジンの燃料噴射制御装置を示す概略構成図であ
り、図３はその分配型燃料噴射ポンプ１を示す断面図で
ある。燃料噴射ポンプ１はディーゼルエンジン２のクラ
ンクシャフト４０にタイミングベルト等を介して駆動連
結されたドライブプーリ３を備えている。そして、その
ドライブプーリ３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆
動され、ディーゼルエンジン２の各気筒（この場合は４
気筒）毎に設けられた各燃料噴射ノズル４に燃料が圧送
されて燃料噴射を行う。

【００１５】燃料噴射ポンプ１において、ドライブプー
リ３はドライブシャフト５の先端に取付けられている。
又、そのドライブシャフト５の途中には、ベーン式ポン
プよりなる燃料フィードポンプ（この図では９０度展開
されている）６が設けられている。

【００１６】更に、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。従って、このパル
サ７はドライブシャフト５，ドライブプーリ３等を介し
てクランクシャフト４０に接続された構成とされてお
り、クランクシャフト４０の回転に同期して回転する構
成となっている。また、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
接続されている。

【００１７】ここで、図５にパルサ７を拡大して示す。
このパルサ７の外周面には、ディーゼルエンジン２の気
筒数と同数の、即ち本実施例の場合４個の欠歯７ａが等
角度間隔で形成され、更に各欠歯７ａの間にはクランク
角度にして、例えば 7.5°ＣＡ毎に突起（歯）７ｂが等
角度間隔で形成されている。

【００１８】また、前記のようにドライブシャフト５は
クランクシャフト４０の回転に同期して回転する構成と
されているが、本実施例においては、パルサ７に形成さ
れた欠歯７ａの形成位置をクランクシャフト４０の回転
速度最大位置近傍に配置したことを特徴とする。即ち、
クランクシャフト４０の回転速度は常に変動のない滑ら
かな安定した回転を行っているわけではなく、各気筒の
工程（吸気，圧縮，爆発，排気）に応じて変動してい
る。本実施例においては、この変動するクランクシャフ
ト４０の回転速度が最高速度となった状態において、各
欠歯７ａが後述する回転数センサ３５と略対抗するよう
その形成位置を設定したことを特徴とするものである。

【００１９】上記の如く欠歯７ａの形成位置をクランク
シャフト４０の回転速度最大位置近傍に配置方法として
は、クランクシャフト４０の回転速度が最大となるクラ
ンクアングルはＴＤＣ（上死点）＋９０°ＣＡ近傍であ
るため、このクランクシャフト４０の回転速度が最大と
なった状態におけるドライブシャフト５の回転位置（以
下、この回転位置を最高速度回転角度という）において
欠歯７ａが回転数センサ３５と略対抗するようドライブ
シャフト５にパルサ７を固定する。

【００２０】このようにパルサ７をドライブシャフト５
に取り付けることにより、クランクシャフト４０の回転
速度が最大となった状態において回転数センサ３５から
欠歯７ａの存在を示す回転信号を出力させることができ
る。

【００２１】尚、図５には図示の便宜上、隣接された欠
歯７ａ間に配設された突起７ｂの数は１１歯として描か
れているが、実際のパルサ７には突起７ｂが２１歯形成
されている。

【００２２】図１に戻り説明を続ける。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、同
ローラリング９の円周に沿ってカムプレート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２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によって常にカムローラ１０に付勢係
合されている。

【００２３】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２の基端が一体回転可能に取付けられ、よってカムプ
レート８及びプランジャ１２がドライブシャフト５の回
転に連動して回転される。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が回転しながらカムロ
ーラ１０に係合して、気筒数と同数だけ図中左右方向へ
往復駆動される。又、この往復運動に伴ってプランジャ
１２が回転しながら同方向へ往復駆動される。

【００２４】つまり、カムプレート８のカムフェイス８
ａがローラリング９のカムローラ１０に乗り上げる過程
でプランジャ１２が往動（リフト）され、その逆にカム
フェイス８ａがカムローラ１０を乗り下げる過程でプラ
ンジャ１２が復動される。

【００２５】プランジャ１２はポンプハウジング１３に
形成されたシリンダ１４に嵌挿されており、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、
ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の吸入溝１６と分
配ポート１７が形成されている。又、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が形成されてい
る。

【００２６】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を介して燃料室
２１内へ燃料が供給される。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中に、吸入溝１
６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
行程中に、分配通路１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル
４へ燃料が圧送されて噴射される。

【００２７】ポンプハウジング１３には、高圧室１５と
燃料室２１とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピ
ル通路２２が形成されている。このスピル通路２２の途
中には、高圧室１５からの燃料スピルを調整する溢流調
整弁としての電磁スピル弁２３が設けられている。この
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が開放されて高圧室１
５内の燃料が燃料室２１へスピルされる。又、コイル２
４が通電（オン）されることにより、弁体２５が閉鎖さ
れて高圧室１５から燃料室２１への燃料のスピルが止め
られる。

【００２８】従って、電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより、同弁２３が閉弁・開弁制御され、高
圧室１５から燃料室２１への燃料のスピル調量が行われ
る。そして、プランジャ１２の圧縮行程中に電磁スピル
弁２３を開弁させることにより、高圧室１５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が往動しても、電
磁スピル弁２３が開弁している間は高圧室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の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料
噴射ノズル４からの燃料噴射量が制御される。

【００２９】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期を調整するためのタイマ装置（この図では９０度
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の位置を変更することにより、カムフェイス
８ａがカムローラ１０に係合する時期、即ちカムプレー
ト８及びプランジャ１２の往復駆動時期を変更するため
のものである。

【００３０】このタイマ装置２６は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、同じくタイ
マハウジング２７内一側の低圧室２９にてタイマピスト
ン２８を他側の加圧室３０へ押圧付勢するタイマスプリ
ング３１等とから構成されている。そして、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
接続されている。

【００３１】タイマハウジング２７の加圧室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
るようになっている。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の位置が決定される。又、タイマピストン
２８の位置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１
２の往復動タイミングが決定される。

【００３２】タイマ装置２６の燃料圧力、即ち制御油圧
を調整するために、タイマ装置２６にはタイミングコン
トロールバルブ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とは連通路３４
によって連通されており、同連通路３４の途中にタイミ
ングコントロールバルブ３３が設けられている。このタ
イミングコントロールバルブ３３は、デューティ制御さ
れた通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同
タイミングコントロールバルブ３３の開閉制御によって
加圧室３０内の燃料圧力が調整される。そして、その燃
料圧力調整によって、プランジャ１２のリフトタイミン
グが制御され、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期
が調整される。

【００３３】ローラリング９の上部には、図２，図３に
加え図５に示す如く、電磁ピックアップコイルよりなる
エンジン回転検出手段としての回転数センサ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の欠歯７ａ或いは突起７ｂが横
切る際に変化する磁束の変化を検出してエンジン回転数
ＮＥに相当するタイミング信号（即ち所定のクランク角
度毎の回転角度信号としてのエンジン回転パルス）、及
び欠歯信号を出力する。また、この回転数センサ３５
は、ローラリング９と一体であるため、タイマ装置２６
の制御動作に関わりなく、プランジャリフトに対して一
定のタイミングで基準となるタイミング信号を出力す
る。

【００３４】上記の回転数センサ３５は電磁ピックアッ
プ式であるため、低回転時にはセンサ内の検出コイルの
起電力が小さくなり、エンジン回転パルスが出力できな
くなる。特に始動時においては、エンジン回転数が低い
上に、かつクランクシャフト４０の回転には各気筒にお
ける工程の状態に応じて回転変動（脈動）が発生してい
るため、回転変動に伴いエンジン回転数が低下した場合
には回転数センサ３５はエンジン回転パルスを全く出力
できなくなる。

【００３５】しかるに上記したように、本実施例におい
ては、パルサ７に形成された欠歯７ａの形成位置をクラ
ンクシャフト４０の回転速度最大位置近傍に配置した構
成としているため欠歯信号を検出することができ、よっ
て始動時においても燃料噴射量制御を確実に実行するこ
とができる。尚、この点については説明の便宜上後述す
る。

【００３６】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。このディーゼルエンジン２ではシリンダ４１、ピ
ストン４２及びシリンダヘッド４３によって各気筒毎に
対応する主燃焼室４４がそれぞれ形成されている。又、
それら各主燃焼室４４が、同じく各気筒毎に対応して設
けられた副燃料室４５に連設されている。そして、各副
燃焼室４５に各燃料噴射ノズル４から噴射される燃料が
供給される。又、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がそれぞれ取付けらてい
る。

【００３７】クランクシャフト４０にはスタータモータ
３７が接続しうる構成とされており、始動時においてス
タータモータ３７は駆動されると共にクランクシャフト
４０と接続されてモータ回転力によりクランクシャフト
４０を強制的に回転付勢する構成とされている。また、
始動時以外においてはクランクシャフト４０とスタータ
モータ３７との接続は解除され、スタータモータ３７に
よりクランクシャフト４０の回転負荷が増大するのを防
止する構成とされている。このスタータモータ３７はイ
グニションスイッチ７８を操作することによりバッテリ
３８を電源として起動する構成とされている。尚、ディ
ーゼルエンジン２の停止時にもイグニションスイッチ７
８は操作される。また、ディーゼルエンジン２には吸
気管４７及び排気管５０がそれぞれ設けられ、その吸気
管４７には過給機を構成するターボチャージャ４８のコ
ンプレッサ４９が設けられ、排気管５０にはターボチャ
ージ４８のタービン５１が設けられている。又、排気管
５０には、過給圧力ＰＩＭを調節するウェイストゲート
バルブ５２が設けられている。

【００３８】周知のようにこのターボチャージャ４８
は、排気ガスのエネルギーを利用してタービン５１を回
転させ、その同軸上にあるコンプレンサ４９を回転させ
て吸入空気を昇圧させる。これによって、密度の高い混
合気を主燃焼室４４へ送り込んで燃料を多量に燃焼さ
せ、ディーゼルエンジン２の出力を増大させるようにな
っている。

【００３９】また、ディーゼルエンジン２には、排気管
５０内の排気の一部を吸気管４７の吸入ポート５３へ還
流させる還流管５４が設けられている。そして、その還
流管５４の途中には排気の還流量を調節するエキゾース
トガスリサキュレイションバルブ（ＥＧＲバルブ）５５
が設けられている。このＥＧＲバルブ５５はバキューム
スイッチングバルブ（ＶＳＶ）５６の制御によって開閉
制御される。

【００４０】更に、吸気管４７の途中には、アクセルペ
ダル５７の踏込量に連動して開閉されるスロットルバル
ブ５８が設けられている。又、そのスロットルバルブ５
８に平行してバイパス路５９が設けられ、同バイパス路
５９にはバイパス絞り弁６０が設けられている。

【００４１】このバイパス絞り弁６０は、二つのＶＳＶ
６１，６２の制御によって駆動される二段のダイヤフラ
ム室を有するアクチュエータ６３によって開閉制御され
る。このバイパス絞り弁６０は各種運転状態に応じて開
閉制御されるものである。例えば、アイドル運転時には
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。

【００４２】そして、上記のように燃料噴射ポンプ１及
びディーゼルエンジン２に設けられた電磁スピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及び各ＶＳＶ５６，６１，６２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，、同ＥＣＵ７１によってそれらの駆動タイミング
が制御される。

【００４３】運転状態を検出するセンサとしては、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、吸気管４７にはエアクリーナ６４の近傍にお
ける吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ７２が設け
られている。又、スロットルバルブ５８の開閉位置か
ら、ディーゼルエンジン２の負荷に相当するアクセル開
度ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ７３が設けら
れている。吸入ポート５３の近傍には、ターボチャージ
ャ４８によって過給された後の吸入空気圧力、即ち過給
圧力ＰＩＭを検出する吸気圧センサ７４が設けられてい
る。また、バッテリ３８にはバッテリ電圧（Ｂ）を検出
するバッテリ電圧センサ３９が接続されており、バッテ
リ電圧（Ｂ）の変化を検出できる構成とされている。

【００４４】更に、ディーゼルエンジン２の冷却水温Ｔ
ＨＷを検出する水温センサ７５、ディーゼルエンジン２
のクランクシャフト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の回転位置
を検出するクランク角センサ７６、図示しないトランス
ミッションに設けられトランスミッション内のギアの回
転によって回されるマグネット７７ａによりリードスイ
ッチ７７ｂをオン・オフさせて車両速度（車速）ＳＰを
検出する車速センサ７７等が設けられている。

【００４５】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７、及び回転数センサ３５，バッテリ電圧セン
サ３９が夫々接続される。又、ＥＣＵ７１は各センサ３
５，３９，７２〜７７から出力される信号に基づいて、
電磁スピル弁２３、タイミングコントロールバルブ３
３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を
好適に制御する。

【００４６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、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（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１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、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ８４、所定のクロッ
ク信号を生成するクロック９２等と、これら各部と入力
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。

【００４７】入力ポート８５には、前述したバッテリ電
圧センサ３９、吸気温センサ７２、アクセル角度センサ
７３、吸気圧センサ７４及び水温センサ７５が、各バッ
ファ８０，８８〜９１、マルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ
変換器９４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９５を介
して接続されている。また、イグニションスイッチ７８
も入力ポート８５に接続されている。

【００４８】上記のＣＰＵ８１は入力ポート８５を介し
て入力される各センサ３５，３９，７２〜７７等の検出
信号を入力値として読み込む。また、出力ポート８６に
は各駆動回路９６〜１０１を介して電磁スピル弁２３、
タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ４６
及びＶＳＶ５６，６１，６２等が接続されている。

【００４９】そして、ＣＰＵＩ８１は各センサ３５，３
９，７２〜７７から読み込んだ入力値に基づき、電磁ス
ピル弁２３、タイミングコントロールバルブ３３、グロ
ープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制
御する。尚、前記した燃料噴射制御手段(A8)は、上記Ｅ
ＣＵ７１が実行するソフトウェアプログラムとして構成
される。

【００５０】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射制御処理について図６乃至図９を用いて説明
する。尚、本実施例においては４気筒のディーゼルエン
ジン２を例に挙げて説明しているが、以下の説明におい
ては説明の便宜上、４つある気筒の内一つの気筒におけ
る燃料噴射制御を例に挙げて説明する。

【００５１】図６及び図７に示すフローチャートは、Ｅ
ＣＵ７１により実行される燃料噴射制御処理を示してお
り、また図８は燃料噴射量制御において用いられるマッ
プを示している。更に図９（Ａ）はクランクシャフト４
０の瞬時回転数（瞬時ＮＥ）、（Ｂ）は回転数センサ３
５から出力されるエンジン回転数信号（ＮＥ信号）、
（Ｃ）は電磁スピル弁２３の駆動信号を夫々示すタイミ
ングチャートである。先ず、図９を用いて本実施例の基
本的な原理について説明する。

【００５２】前記したように始動時においてはエンジン
回転数は低くまたその回転変動は大きいものとなる。図
９（Ａ）に示されるように、エンジン回転数の瞬時ＮＥ
の回転変動は湾曲状波形が繰り返される変動となる。い
ま、仮に回転数センサ３５の検出限界が５５ｒｐｍであ
ったとすると（図中、ＮＥ_LIMITと示す）、エンジン回
転数がこの検出限界ＮＥ_LIMITより以下となっている時
間（図中、矢印ｔ１，ｔ２で示す時間）においては図９
（Ｂ）に示されるようにエンジン回転数信号（ＮＥ信
号）は出力されなくなる。

【００５３】一方、欠歯信号は燃料噴射量制御において
絶対基準となるものであり、欠歯７ａがエンジン回転数
信号の検出不可領域に形成された場合には欠歯信号が検
出できなくなり、電磁スピル弁２３の開弁位置及び閉弁
位置を決定することができず燃料噴射量制御ができなく
なってしまう。このため、従来においてはＮＥ信号が検
出されない始動時においても始動性の向上を図るため、
始動時において全量噴射を行うことが行われていた。し
かるに、始動時において全量噴射を行うと、始動不良や
黒煙の発生の原因となることは前記した通りである。

【００５４】ここで、エンジン回転数の回転変動に注目
すると、始動時においては図９（Ａ）に実線で示される
ようにエンジン回転数の瞬時ＮＥの回転変動は湾曲波形
状が気筒に対応してが繰り返される変動となる。また、
エンジン回転数が低下してくると、瞬時ＮＥの回転変動
は上記湾曲状波形を維持しつつ全体的に低下する特性を
示す。即ち、エンジン回転数が低下してくると、図９
（Ａ）に実線で示す特性から一点鎖線で示す特性に変化
する。

【００５５】このように、エンジン回転数が低下してく
ると、エンジン回転数信号の検出不可領域が増大してし
まい、実線で示すエンジン回転数が比較的高い場合にお
いてはエンジン回転数信号（ＮＥ信号）の出力されない
時間がｔ１, ｔ２であったものが、一点鎖線で示すエン
ジン回転数が低い場合にはＮＥ信号が出力されない時間
はｔ’１, ｔ’２と長くなってしまう（ｔ１＜ｔ’１，
ｔ２＜ｔ’２）。

【００５６】従って、燃料噴射量制御において絶対基準
となる欠歯信号は、エンジン回転数が変動してもＮＥ信
号の出力可能な領域に形成することが重要となる。この
エンジン回転数が変動してもＮＥ信号の出力可能な領域
とは、図９（Ａ）から明らかなように湾曲波形状の最上
点である。よって、瞬時ＮＥの回転変動の最高ピークと
なる点、換言すればクランクシャフト４０の回転速度最
大位置に欠歯７ａを配置することにより、エンジン回転
数が低い状態下においても欠歯信号を出力させることが
できる。

【００５７】図９（Ａ）に示す例では、矢印ｔ０で示す
位置が瞬時ＮＥの回転変動の最高ピーク（クランクシャ
フト４０の回転速度最大位置）であり、この位置に対応
するパルサ７の所定位置に欠歯７ａが形成されている。
従って、図９（Ｂ）に示されるように、欠歯信号（図中
矢印Ａで示す）は瞬時ＮＥの回転変動の最高ピークで出
力されている。

【００５８】このように、欠歯７ａの形成位置をクラン
クシャフト４０の回転速度最大位置に配置することによ
り、始動時のようなクランクシャフト４０の回転速度が
遅い領域においても、変動する回転速度の最も速い位置
近傍に欠歯７ａの形成位置が設定されているため、燃料
噴射量制御の絶対基準となる欠歯７ａの検出を行うこと
ができる。よって、始動時等のクランクシャフト４０の
回転速度が遅い領域であっても、始動時燃料噴射量制御
の精度を向上させることが可能となり、始動不良や黒煙
の発生を防止することができる。

【００５９】尚、欠歯７ａの形成位置は瞬時ＮＥの回転
変動の最高ピーク位置に高精度に形成する必要はなく、
上記最高ピーク位置から若干量ずれた位置に形成した構
成としてもよい。ここで、若干量とは突起７ｂの１歯分
のクランクアングル（本実施例では±７．５°ＣＡ）を
言う。

【００６０】これは、欠歯７ａは突起７ｂにして約３歯
分にわたり歯を欠いた構成とされておりその幅を有し、
かつ上記の最高ピーク位置もディーゼルエンジン２の運
転状態によって若干変化するものであるため、高精度に
欠歯７ａの形成位置を最高ピーク位置に一致させても、
これにより燃料噴射量制御の精度向上がさほど望めない
からである。

【００６１】続いて、上記してきた本実施例の基本的原
理に基づき、ＥＣＵ７１が実行する燃料噴射制御処理に
ついて、図６及び図７に示すフローチャートを用いて説
明する。

【００６２】図６に示すのは欠歯判断処理であり、回転
数センサ３５からエンジン回転数信号（ＮＥ信号）が入
力される毎にＥＣＵ７１で実行される。同図に示す処理
が起動すると、先ずステップ１０においてＮＥ信号Ｎｏ
カウンタＣＮＩＲＱをゼロリセットする（ＣＮＩＲＱ＝
０）。ここでＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱとは、欠
歯信号がＥＣＵ７１に供給された後、ＮＥ信号が入力さ
れる毎にインクリメントされるカウンタであり、図９
（Ｂ）に示す数字がこれに該当する。

【００６３】続くステップ１１では、前回の割り込み処
理の時間と今回の割り込み処理の時間とにより、ＮＥ信
号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ）を算出する。よって仮に今回の
割り込み処理がＮＥ信号の５パルス目の処理であった場
合、図９（Ｂ）に矢印ＴＮＩＮＴ（５）で示す時間がＮ
Ｅ信号間隔となる。ステップ１０で演算された今回の割
り込み処理のＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ）は、ＥＣＵ
７１内のＲＡＭ８３内に格納される。

【００６４】続くステップ１２では、前回の割り込み処
理において演算されたＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ−
１）をＲＡＭ８３から読み出し、このＮＥ信号間隔ＴＮ
ＩＮＴ（ｉ−１）が所定値より大きい否かが判断され
る。本実施例ではこの所定値を１５ｍｓ（約８３ｒｐ
ｍ）に設定している。

【００６５】このステップ１２で前回のＮＥ信号間隔Ｔ
ＮＩＮＴ（ｉ−１）が所定値を越えているか否かを検出
するのは、ディーゼルエンジン２の運転状態が欠歯検出
を行いうる状態であるかどうかを判断するためである。
即ち、ディーゼルエンジン２が低回転となると回転数セ
ンサ３５からエンジン回転数信号が出力されなくなりＮ
Ｅ信号間隔ＴＮＩＮＴは長くなる。逆に、ディーゼルエ
ンジン２のエンジン回転数が増大するとこれに伴いＮＥ
信号間隔ＴＮＩＮＴは短くなる。上記の所定値は、回転
数センサ３５がエンジン回転数信号を出力しうる限界の
エンジン回転数におけるＮＥ信号間隔時間が設定されて
いる。

【００６６】従って、前回のＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴ
（ｉ−１）が所定値を越えている場合は、ディーゼルエ
ンジン２のエンジン回転数は、回転数センサ３５がエン
ジン回転数信号を出力しうる限界のエンジン回転数以下
となっている場合である。よって、ステップ１２で肯定
判断がされた場合は欠歯判断も行うことができないた
め、ステップ１４以降の欠歯判断を行うことなく欠歯判
断処理を終了する構成とした。

【００６７】一方、ステップ１２で否定判断がされ場合
には、欠歯判断が可能な機関状態であるため、処理はス
テップ１４に進む。ステップ１４では、前回のＮＥ信号
間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ−１）を３倍した値が今回の割り込
み処理におけるＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ）よりも大
きいか否かが判断される。前記したように、欠歯７ａは
突起７ｂにして約３歯分にわたり突起７ｂ（歯）を欠い
た構成とされている。よって、図９（Ｂ）に示されるよ
うに、ＮＥ検出信号パルスが約３歯分出力されない信号
状態を欠歯検出信号として欠歯７ａの検出を行ってい
る。

【００６８】そこでステップ１４においては、今回のＮ
Ｅ信号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ）が前回のＮＥ信号間隔ＴＮ
ＩＮＴ（ｉ−１）を３倍した値よりも大きい場合には、
ＥＣＵ７１は欠歯７ａが検出されたと判断する。そし
て、ＥＣＵ７１はこの欠歯７ａが検出された位置を基準
として燃料噴射量制御処理を実行する。

【００６９】一方、ステップ１４において今回のＮＥ信
号間隔ＴＮＩＮＴ（ｉ）が前回のＮＥ信号間隔ＴＮＩＮ
Ｔ（ｉ−１）を３倍した値よりも小さいと判断された場
合には、処理はステップ１８に進み、ＮＥ信号Ｎｏカウ
ンタＣＮＩＲＱを１カウントだけインクリメントした後
に処理を終了する。上記した一連の欠歯判断処理を実行
することにより、燃料噴射量制御において絶対基準とな
る欠歯７ａをＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱの値がゼ
ロ（ＣＮＩＲＱ＝０）となったことにより検知すること
ができる。

【００７０】また上記した一連の欠歯判断処理におい
て、欠歯７ａの形成位置はクランクシャフト４０の回転
速度最大位置に配置されている。このため、始動時のよ
うなクランクシャフト４０の回転速度が遅い領域におい
ても欠歯７ａの検出を確実に行うことが可能となる。

【００７１】更に、前記したステップ１２においては、
ディーゼルエンジン２の運転状態が欠歯７ａの検出を行
い得る運転状態か否かを判断し、欠歯７ａの検出を行い
得る状態である時のみステップ１４，１６の欠歯判断を
行う構成とされている。よって、この構成によっても欠
歯７ａの検出を確実に行うことができる。

【００７２】このように、低回転領域においても欠歯７
ａの検出を高精度に行うことが可能となることにより、
始動時等のクランクシャフト４０の回転速度が遅い領域
であっても、始動時燃料噴射量制御の精度を向上させる
ことが可能となり、始動不良や黒煙の発生を防止するこ
とができる。

【００７３】続いて、図７を用いて燃料噴射量制御につ
いて説明する。図７に示すのは燃料噴射量制御処理であ
り、前記した欠歯判断処理と同様に回転数センサ３５か
らエンジン回転数信号（ＮＥ信号）が入力される毎にＥ
ＣＵ７１で実行されるものである。

【００７４】同図に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ２０において、回転数センサ３５から出力されるエン
ジン回転数信号に基づき、エンジン回転数（ＮＥ）が１
２０ｒｐｍを越えているか否かが判断される。ステップ
２０で肯定判断がされた状態はエンジン回転数（ＮＥ）
が１２０ｒｐｍを越えた状態であり、回転数センサ３５
から出力されるエンジン回転数信号に基づき確実に欠歯
７ａ及び突起７ｂの検出を確実に検出できる機関状態で
ある。よって、ステップ２０で肯定判断がされた場合
は、処理はステップ３０に進み、通常の電磁スピル弁２
３の制御処理を行う構成とした。

【００７５】一方、ステップ２０で否定判断がされた場
合はエンジン回転数（ＮＥ）が低く、よって欠歯７ａ及
び突起７ｂの検出がされるかどうか不確実な状態である
か、或いは全く欠歯７ａ及び突起７ｂの検出ができない
状態である。従って、ステップ２０で否定判断がされた
場合には処理はステップ２２に進み、機関状態が欠歯７
ａの検出を行いうる状態か否かを判断する。

【００７６】ステップ２２で実行される欠歯７ａの検出
処理は、図６のステップ１０或いはステップ１８により
求められるＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱがゼロであ
るかどうかにより判断することができる。そして、ＮＥ
信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱがゼロでない場合（ＣＮＩ
ＲＱ≠０）は欠歯７ａの検出はできないと判断し、また
ＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱがゼロである場合（Ｃ
ＮＩＲＱ＝０）は欠歯７ａの検出は可能であると判断す
る。

【００７７】そして、ステップ２２で否定判断がされた
場合、即ち欠歯７ａの検出ができないと判断された場合
には、処理はステップ３２に進み、従来と同様に全量噴
射を行う構成とした。このように、欠歯７ａの検出がで
きない場合に全量噴射を行う構成としたのは次の理由に
よる。即ち、欠歯検出は燃料噴射量制御において絶対基
準となるものであるため、欠歯７ａが検出不可である場
合には電磁スピル弁２３の開弁位置及び閉弁位置を決定
することができず燃料噴射量制御ができなくなってしま
う。しかるに、このような燃料噴射量制御が不能な領域
であっても、全量噴射を行うことによりスモーク発生等
の問題はあるものの始動性を向上できるためである。

【００７８】一方、ステップ２２で肯定判断がされた場
合、即ち欠歯７ａの検出が可能であると判断された場合
には、処理はステップ２４に進む。ステップ２４では、
欠歯判断処理のステップ１０で求めた今回のＮＥ信号間
隔ＴＮＩＮＴと、同じくステップ１６，１８で求めたＮ
Ｅ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱとにより電磁スピル弁２
３をＯＦＦするスピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰを
演算する。

【００７９】このスピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰ
は、図８に示されるＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴとＮＥ信号
ＮｏカウンタＣＮＩＲＱとの２元マップにより求める。
同図に示す２元マップは予め実験により求められている
ものであり、ＥＣＵ７１のＲＯＭ８２に格納されてい
る。

【００８０】また、上記のスピル弁ＯＦＦタイミング時
間ＴＳＰを決定するパラメータであるＮＥ信号間隔ＴＮ
ＩＮＴ及びＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱは、共にＮ
Ｅ信号が入力される毎にその値が変化するため、スピル
弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰもＮＥ信号が入力される
毎にその値が更新される構成となっている。また、スピ
ル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰは、ＮＥ信号が入力さ
れた時刻より電磁スピル弁２３をＯＦＦするまでの時間
とされている。

【００８１】従って、仮にＮＥ信号間隔ＴＮＩＮＴがＴ
ＮＩＮＴ＝１０ｍｓで等間隔となっていた場合を想定す
ると、図８及び図９よりＣＮＩＲＱ＝６の時はＴＳＰ＝
５０ｍｓとなり、ＣＮＩＲＱ＝７の時はＴＳＰ＝４０ｍ
ｓとなり、以下順次ＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱが
増大するほどスピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰは小
さくなる。これは、電磁スピル弁２３をＯＦＦする時刻
は決まっているため、ＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱ
が増大するほどスピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰは
小さくなるためである（図９参照）。

【００８２】上記のように、スピル弁ＯＦＦタイミング
時間ＴＳＰをＮＥ信号が入力される毎に更新する構成と
することにより、図９に時間ｔ１，ｔ２で示すＮＥ信号
検出不能領域に電磁スピル弁２３をＯＦＦする時刻（図
９（Ｃ）に矢印Ｔ_OFFで示す）が存在する場合であって
も、ＮＥ信号検出不能領域に入る直前のＮＥ信号Ｎｏカ
ウンタ（図９に示す例ではＣＮＩＲＱ＝９）及びＮＥ信
号間隔（図９に示す例ではＴＮＩＮＴ＝９）に基づきス
ピル弁ＯＦＦタイミング時間（本実施例の場合ではＴＳ
Ｐ＝２０ｍｓ）は演算される。

【００８３】このように、決定されたスピル弁ＯＦＦタ
イミング時間ＴＳＰは、ＮＥ信号検出不能領域に入る直
前のＮＥ信号ＮｏカウンタＣＮＩＲＱ及びＮＥ信号間隔
ＴＮＩＮＴに基づいて演算されるため、最新の機関状態
を反映しており電磁スピル弁２３をＯＦＦする時刻Ｔ
_OFFを高精度に設定することができ、これによっても燃
料噴射量の適正化を図ることができ、始動不良の発生及
びスモークの発生等を防止することができる。

【００８４】図７に戻って燃料噴射量制御の説明を続け
る。ステップ２４でスピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳ
Ｐが演算されると、続くステップ２６で今回のＮＥ信号
ＮｏカウンタＣＮＩＲＱがゼロ（ＣＮＩＲＱ＝０）であ
るか否かが判断される。前記したように、ＣＮＩＲＱ＝
０と判断された状態は欠歯検出が行われた状態である。
本実施例においては、この欠歯検出された時刻を電磁ス
ピル弁２３をＯＮする時刻（図９（Ｃ）に矢印Ｔ_ONで示
す）としている。従って、ステップ２６でＣＮＩＲＱ＝
０と判断された場合は、処理をステップ２８に進め電磁
スピル弁２３をＯＮし燃料噴射を開始する構成としてい
る。

【００８５】一方、ステップ２６で否定判断がされた状
態は欠歯ではない状態であり、この場合には処理をステ
ップ３４に進め、前記したステップ２４で求められたス
ピル弁ＯＦＦタイミング時間ＴＳＰに基づき電磁スピル
弁２３のＯＦＦ制御を行う構成としている。よって、前
記のようにディーゼルエンジン２のエンジン回転数が低
下してＮＥ信号検出不能領域となっても、ステップ３４
の処理により電磁スピル弁２３を電磁スピル弁２３をＯ
ＦＦする所定時刻Ｔ_OFFで確実に電磁スピル弁２３をＯ
ＦＦすることができる。

【００８６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、始動時であ
っても欠歯の検出を行うことが可能となり、始動時にお
ける燃料噴射量制御の精度の向上を図れるため、スモー
クの低減及びクランキングトルクの低下防止等を図るこ
とができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例である過給付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置を説明する概略構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例における燃料噴射ポンプを拡
大して示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例におけるＥＣＵの構成を示す
ブロック図である。

【図５】パルサ近傍を拡大して示す図である。

【図６】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理を示
すフローチャートである。

【図７】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理を示
すフローチャートである。

【図８】燃料噴射制御処理を実行する際に用いるマップ
を示す図である。

【図９】本実施例の制御原理を説明するためのタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１燃料噴射ポンプ２ディーゼルエンジン４燃料噴射ノズル６燃料フィードポンプ７パルサ７ａ欠歯７ｂ突起８カムプレート９ローラリング１０カムローラ１２燃料加圧用プランジャ２１燃焼室２２スピル通路２３電磁スピル弁２６タイマ装置３５回転数センサ３７スタータモータ３８バッテリ３９バッテリ電圧センサ４０クランクシャフト４１シリンダ４２ピストン４８ターボチャージャ５７アクセルペダル５８スロットルバルブ７１ＥＣＵ７３アクセル開度センサ７６クランク角センサ８１ＣＰＵ８２ＲＯＭ８３ＲＡＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関に設けられたクランクシャフト
の回転に対応して回転すると共に基準位置を検出するた
め気筒に対応して形成された欠歯と所定クランク角毎に
形成された複数の突起とが形成されたパルサと、該パル
サと対向配設されており該欠歯及び該突起の通過を検知
することにより回転信号を出力する発電式センサとによ
り構成される回転検出手段と、少なくとも該回転検出手段より出力される回転信号に基
づき電磁スピル弁の開閉制御を行い燃料噴射を実行する
燃料噴射制御手段とを具備しており、該パルサに形成された該欠歯の形成位置を該クランクシ
ャフトの回転速度最大位置近傍に配置したことを特徴と
する内燃機関の燃料噴射制御装置。