JPH0791300A - ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 失火限界に対応するしきい値を学習値で構成
することにより、噴射ポンプに部品バラツキがあって
も、失火が生じないようにする。 【構成】 計算手段５７はタイマーピストン位置対応デ
ューティー値Ｄｒｅａｌと基準燃料用デューティー値Ｄ
ｔｉｍとの比または差を計算する。判定手段６３の判定
結果より低粘度燃料の使用時に回転変動量が第１の回転
変動量以上のときは噴射時期を徐々に進角させることで
探索を開始し回転変動量が第１の回転変動量未満になっ
た直前の前記比または差の計算値を失火限界値として、
また低粘度燃料の使用時に回転変動量が第１の回転変動
量未満のときは噴射時期を徐々に遅角させることで探索
を開始し回転変動量が第１の回転変動量以上になった直
前の比または差の計算値を失火限界値として探索手段６
４が取り出し、この探索された失火限界値にもとづいて
書換手段６５がメモリ５８のしきい値学習値ＦＴＨを書
き換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はディーゼルエンジンの
噴射時期制御装置、特に失火防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子制御の分配型燃料噴射ポンプでは、
コントロールスリーブ位置で燃料の噴射量を決定し、ま
た噴射時期はタイマーピストンの端面高圧室から低圧室
への漏れ量を調整するタイミングコントロールバルブを
デューティー制御することで調整している。

【０００３】ここで、コントロールスリーブ駆動用アク
チュエーターに与える駆動量とタイミングコントロール
バルブに与えるデューティー値とがいずれも基準燃料に
対してマッチングされている場合に、軽質燃料（基準燃
料より低粘度）の使用で燃料粘度が低くなると、ポンプ
内部のフィードポンプのポンプ効率が低下し、またプラ
ンジャー圧送行程でのリーク量が多くなるため、コント
ロールスリーブ位置が同じでも、燃料噴射量が減少して
出力が低下する。

【０００４】なお、燃料は年間を通してあるいはいずれ
の地域でも常に一定の性状のものがガソリンスタンドか
ら供給されるのではなく、寒冷地になると、特３号軽油
といった軽質燃料が供給される。特３号軽油は、寒冷地
における軽油のワックス化を防止し、寒冷地での使用環
境にあわせた粘度特性が得られるようにしたもので、冬
期の寒冷地での使用では正常な運転性を示す。ところ
が、春先や秋口には比較的気温の高い状態のときがあ
り、このときにも特３号軽油が使用されると、上記問題
点が発生するのである。

【０００５】このため、特開昭５９−１８５８３２号公
報では、タイミングコントロールバルブに与えるデュー
ティー値が同じでも、燃料粘度の低下による高圧室の圧
力低下でタイマーピストン位置が遅角側に移動すること
に着目し、まずタイマーピストン位置が基準燃料のとき
と同じになるように、タイミングコントロールバルブに
与えるデューティー値をフィードバック補正する。たと
えば、タイマーピストン位置センサで検出したタイマー
ピストン位置Ｔａｄと、基準燃料に対してマッチングし
てある基本タイマーピストン位置Ｔｂａｓｅとを比較す
ると、Ｔｂａｓｅ＞Ｔａｄとなる（噴射時期が遅れてい
る）ので、デューティー値を減少補正することで、軽質
燃料の使用時にも、タイマーピストン位置を同じにする
わけである。

【０００６】次に、定常時において、先のフィードバッ
ク補正によって得たデューティー値ＤＴＲと、この定常
時と同一の条件で基準燃料に対してマッチングしてある
基本デューティー値ＤＴＴの差ΔＤ（＝ＤＴＲ−ＤＴ
Ｔ）を計算すると、この差ΔＤ（＜０）が軽質燃料の使
用に伴う燃料粘度の変化分を表すので、この差ΔＤに応
じて増量補正量ΔＱ（＞０）を求め、この補正量ΔＱ
を、基準燃料に対応してマッチングしてある最大噴射量
Ｑｆｕｌｌに加算することによって最大噴射量を増量側
に修正する。

【０００７】このようにして修正された最大噴射量は軽
質燃料に適した値になり、後はこの修正された最大噴射
量に対応するコントロールスリーブ位置を限界位置とし
て、コントロールスリーブ駆動用アクチュエータに与え
る駆動量を決定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
のように、軽質燃料の使用時にもタイマーピストン位置
が基準燃料の使用時と同じになるようタイミングコント
ロールバルブに与えるデューティー値を小さくなる側に
フィードバック補正しても、このときの噴射時期が軽質
燃料に適切な値であるとはいえない。軽質燃料に適切な
噴射時期は基準燃料に対するよりも進角側にくるはず
で、基準燃料と同じにしたのでは、失火する可能性がな
お高いのである。

【０００９】一方、燃料粘度の低下で遅角側に移動した
タイマーピストン位置に対応するデューティ値Ｄｒｅａ
ｌは同じ運転条件でタイミングコントロールバルブに与
える基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍよりも大きくな
るので、両者の比Ｆｄ（＝Ｄｔｉｍ／Ｄｒｅａｌ）が所
定のしきい値より小さくなると、軽質燃料の使用時であ
ると判断し、基準燃料用に定めてある基本噴射時期を進
角補正することで、補正後の噴射時期が軽質燃料に適し
た値となる。タイミングコントロールバルブに与えるデ
ューティ値や基本噴射時期の特性が基準燃料に対してマ
ッチングされている場合に、軽質燃料が使用されても、
失火を確実に防止することができるのである。

【００１０】しかしながら、この場合にしきい値が一定
だと、噴射ポンプの部品バラツキ（フィードポンプやタ
イミングコントロールバルブの特性バラツキなど）によ
って、軽質燃料の使用時であるかどうかの判断に誤りが
生じる。実際には軽質燃料が使われているのに、軽質燃
料の使用時でない（基準燃料のままである）と誤判断さ
れたのでは、実質的に噴射時期が大きく遅角されること
になり失火を生じてしまうことがあるのである。

【００１１】そこでこの発明は、失火限界に対応するし
きい値を学習値で構成することにより、噴射ポンプに部
品バラツキがあっても、失火が生じないようにすること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図１に示
したように、タイマーピストンの一端の高圧室からバイ
パスして低圧側に漏らされる燃料流量がタイミングコン
トロールバルブ５２に与える駆動量に応じて調整される
分配型の噴射ポンプと、基準燃料に対してマッチングし
た基本噴射時期ＩＴｔをエンジン回転数に応じて算出す
る手段５３と、この基本噴射時期ＩＴｔにもとづいて前
記タイミングコントロールバルブ５２に与える基準燃料
用デューティー値Ｄｔｉｍを算出する手段５４と、前記
タイマーピストン位置を検出するセンサ５５と、このタ
イマーピストン位置の検出値からタイマーピストン位置
対応デューティ値Ｄｒｅａｌを算出する手段５６と、こ
のタイマーピストン位置対応デューティー値Ｄｒｅａｌ
と前記基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍとの比または
差を計算する手段５７と、しきい値の学習値ＦＴＨを記
憶するメモリ５８と、このメモリ５８に記憶されたしき
い値学習値ＦＴＨと前記比または差の計算値とを比較す
ることにより前記基準燃料が使用されているのかそれと
も前記基準燃料より低粘度の燃料が使用されているのか
を判定する手段５９と、この判定結果より低粘度燃料の
使用時には前記基本噴射時期ＩＴｔを進角補正して噴射
時期ＩＴを算出し、また基準燃料の使用時には前記基本
噴射時期ＩＴｔをそのまま噴射時期ＩＴとして算出する
手段６０と、この算出された噴射時期ＩＴを前記タイミ
ングコントロールバルブ５２に与える駆動量に変換する
手段６１と、前記低粘度燃料の使用時に回転変動量ΔＮ
を算出する手段６２と、この回転変動量ΔＮが第１の回
転変動量（たとえばΔＮＬ）以上かどうかを判定する手
段６３と、この判定結果より回転変動量ΔＮが第１の回
転変動量ΔＮＬ以上のときは噴射時期を徐々に進角させ
ることで探索を開始し回転変動量ΔＮが第１の回転変動
量ΔＮＬ未満になった直前の前記比または差の計算値を
失火限界値として、また回転変動量ΔＮが第１の回転変
動量ΔＮＬ未満のときは噴射時期を徐々に遅角させるこ
とで探索を開始し回転変動量ΔＮが第１の回転変動量Δ
ＮＬ以上になった直前の比または差の計算値を失火限界
値として取り出す手段６４と、この探索された失火限界
値にもとづいて前記メモリ５８に記憶されたしきい値学
習値ＦＴＨを書き換える手段６５とを設けた。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、前記
しきい値学習値の書き換えは未学習の場合に一度だけ行
う。

【００１４】第３の発明は、第２の発明において、図１
６に示したように、前記低粘度燃料の使用時の回転変動
量ΔＮが前記第１の回転変動量より大きな第２の回転変
動量（たとえばΔＮＨ）以上かどうかを判定する手段８
１と、この判定結果より回転変動量ΔＮが第２の回転変
動量ΔＮＨ以上のときは噴射時期を徐々に進角させるこ
とで探索を開始し回転変動量ΔＮが前記第１の回転変動
量ΔＮＬ未満になった直前の前記比または差の計算値を
失火限界値として取り出す手段８２と、この探索された
失火限界値にもとづいて前記メモリ５８に記憶されたし
きい値学習値ＦＴＨを書き換える手段８３とを設けた。

【００１５】

【作用】基本噴射時期ＩＴｔを基準燃料に対してマッチ
ングしている場合に、基準燃料より低粘度の燃料が使用
されたときは、ポンプ内部のフィードポンプのポンプ効
率の低下やプランジャーの圧送行程でのリーク量の増加
で、タイマーピストンが遅角側に移動し、このときのタ
イマーピストン位置対応デューティ値Ｄｒｅａｌが同じ
運転条件での基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍより大
きくなり、両デューティ値のたとえば比Ｆｄ（＝Ｄｔｉ
ｍ／Ｄｒｅａｌ）が小さくなるので、その比Ｆｄが所定
のしきい値より小さくなると、低粘度燃料の使用時であ
ると判断できる。

【００１６】この場合に、しきい値が一定だと、噴射ポ
ンプの部品バラツキによって、低粘度燃料の使用時であ
るかどうかの判断に誤りが生じ、実際には低粘度燃料が
使われているのに、基準燃料の使用時であると誤判断さ
れたのでは、実質的に噴射時期が大きく遅角されること
になり失火を生じてしまう。

【００１７】これに対して、第１の発明で、低粘度燃料
の使用時に回転変動量ΔＮが第１の回転変動量ΔＮＬ以
上かどうかが判断され、回転変動量ΔＮが第１の回転変
動量以上のときは噴射時期を徐々に進角させることで探
索を開始し回転変動量ΔＮが第１の回転変動量ΔＮＬ未
満になった直前の前記比Ｆｄの値が、また回転変動量Δ
Ｎが第１の回転変動量ΔＮＬ未満のときは噴射時期を徐
々に遅角させることで探索を開始し回転変動量ΔＮが第
１の回転変動量ΔＮＬ以上になった直前の前記比Ｆｄの
値が失火限界値として取り出され、この探索された失火
限界値にもとづいてメモリ５８に記憶された学習値が書
き換えられると、噴射ポンプに部品バラツキがあって
も、失火が確実に防止され、書き換え後であれば、軽質
燃料と重質燃料を交互に使用する場合にも失火が発生す
ることがない。

【００１８】第２の発明で、しきい値学習値の書き換え
が未学習の場合に一度だけ行われると、その後の書き換
えは原則的に不要となる。

【００１９】第３の発明では、第２の発明において、し
きい値学習値の書き換え後であっても、噴射ポンプに経
時劣化を生じて低粘度燃料の使用時の回転変動量ΔＮが
第１の回転変動量ΔＮＬより大きな第２の回転変動量Δ
ＮＨ以上になったときは、しきい値学習値が再度書き換
えられることから、第２の発明の作用に加えて、噴射ポ
ンプに初回学習後の経時劣化が生じたときにも失火を生
じることがない。

【００２０】

【実施例】図２は分配型の燃料噴射ポンプで公知であ
る。

【００２１】まず、燃料は、ポンプ本体の図示しない入
口からドライブシャフト（エンジン出力軸に連結されて
いる）２により駆動されるフィードポンプ３によって吸
引され、ポンプ室５に導かれた燃料は、作動部分の潤滑
を行うと同時に吸入ポート６を通って高圧プランジャポ
ンプ７に送られる。

【００２２】ポンプ７のプランジャ８は、ドライブシャ
フト２に連結したカムディスク９に固定されており、継
手２Ａを介してドライブシャフト２によりエンジン回転
に同期して駆動される。カムディスク９は、エンジンの
シリンダ数と同数のフィイスカム１０をもち、回転しな
がらローラーリング１１に配設されたローラー１２をこ
のフェイスカム１０が乗り越えるたびに、所定のカムリ
フトだけ往復運動する。

【００２３】このようにしてプランジャ８が回転しなが
ら往復運動をすると、この往復運動によって吸入ポート
６から吸引された燃料が分配ポート１３よりデリバリー
バルブ１４を通って図示しない噴射ノズルへと圧送され
る。

【００２４】一方、燃料の噴射量は、プランジャ８に形
成したカットオフポート１５を被覆するコントロールス
リーブ１６の位置により決められる。たとえば、カット
オフポート１５の開口部がプランジャ８の右側への移動
により、コントロールスリーブ１６の右端部を越える
と、それまで高圧室７Ａ内から分配ポート１３へと圧送
されていた燃料が、カットオフポート１５を通って低圧
のポンプ室５へと解放されるので、分配ポート１３への
圧送を終了する。

【００２５】このため、コントロールスリーブ１６をプ
ランジャ８に対して右方向に相対的に変位させると、燃
料噴射終了時期が遅くなって燃料噴射量が増加し、逆に
左方向に変位させたときは燃料噴射終了時期が早まって
燃料噴射量が減少するのである。

【００２６】コントロールスリーブ１６はロータリーソ
レノイド（比例ソレノイドの一種）２１のローター２２
先端に偏心して設けたボール２３に支持され、図３に示
したローター（回転シャフト）２２の回転角に応じてコ
ントロールスリーブ位置が変位する。図４にも示したよ
うに、ローター２２の回転運動がコントロールスリーブ
１６の左右方向への直線運動に変換されるわけである。

【００２７】図４において、ローター２２の時計方向へ
の回転角が大きくなるほど、コントロールスリーブ１６
の右方向への移動量が大きくなる（燃料噴射量が多くな
る）ので、ロータリーソレノイド２１に与えるデューテ
ィー値（一定時間当たりのＯＮ時間割合）に比例してロ
ーター２２の時計方向への回転角が大きくなるようにし
ている。

【００２８】燃料の噴射時期は、ローラーリング１１に
よりフェイスカム１０とローラー１２との相対位置を変
化させることによって調整される。

【００２９】ローラーリング１１は、タイマースライド
ピン２５を介してローラーリング１１の回転接線方向に
回動自在なタイマーピストン２６と連結される。図５に
も示したようにシリンダ２７の中で摺動するタイマーピ
ストン２６の一端面の高圧室２８に通路２９を介してポ
ンプ室５の燃料圧力が導かれ、また反対側の低圧室３０
はフィードポンプ３の吸い込み側に連通して負圧に近い
状態になるが、スプリング３１の弾性力でタイマピスト
ン２６を押し戻している。

【００３０】ポンプ室５の燃料圧力がエンジン回転の上
昇で高くなると、タイマーピストン３０が図５で右方へ
と押され、これによりカムディスク８の回転と逆方向へ
ローラーリング１１を回動し、噴射時期を相対的に早め
るように作用する。カムディスク９のフェイスカム１０
がローラー１２に乗り上げたときに燃料が噴射されるの
で、カムディスク９の回転方向と逆方向にローラーリン
グ１１を回動させると、フェイスカム１０のローラー１
２に乗り上げる時期がそれだけ早くなり、クランク角に
対する燃料の噴射時期を早めることができるわけであ
る。

【００３１】しかしながら、ポンプ室５の燃料圧力は、
エンジン回転数に比例して直線的に増加するので、噴射
時期も基本的にエンジン回転数に比例して直線的に進角
させることができるだけである。このため、バイパス通
路３２に設けたタイミングコントロールバルブ３３を開
けることによって高圧室２８の燃料を低圧側に漏らす
と、同じ回転数でも噴射時期を遅らせることができる。
低圧側への漏らし流量をタイミングコントロールバルブ
３３に与えるデューティー値により調整する（漏らし流
量はデューティに比例して増える）のである。

【００３２】上記のロータリーソレノイド２１とタイミ
ングコントロールバルブ３３をともに制御するのは、マ
イクロコンピュータからなるコントロールユニットであ
る。

【００３３】まず、燃料噴射量に関しては、エンジン回
転数Ｎｅとアクセル開度から定まる図７に示した噴射量
Ｑｔを基本値としてロータリーソレノイド２１を制御す
る。エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度から図７を内容
とするマップを参照して基本噴射量Ｑｔを求め、この値
を図８に示した特性を用いてロータリーソレノイドに与
えるデューティ値Ｄｒｏｔに変換するわけである。

【００３４】次に、噴射時期に関しては、エンジン回転
数Ｎｅから定まる図１０に示した噴射時期ＩＴｔを基本
値とし、この噴射時期ＩＴｔとエンジン回転数Ｎｅから
定まる図１１に示したデューティ値Ｄｔｉｍをタイミン
グコントロールバルブ３３に与える。

【００３５】ここで、図１０の基本噴射時期ＩＴｔを基
準燃料（ＪＩＳ２号軽油）に対してマッチングしている
場合に、特３号軽油などの軽質燃料が使用されると、燃
料粘度の低下に伴いタイマーピストン２６が遅角側（図
５で左側）に移動するので、このときのタイマーピスト
ン位置対応デューティ値Ｄｒｅａｌを求めると、これは
同じ運転条件での基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍよ
り大きくなり、両デューティ値の比Ｆｄ（＝Ｄｔｉｍ／
Ｄｒｅａｌ）が小さくなる。

【００３６】そこで、その比Ｆｄが所定のしきい値より
小さくなると、軽質燃料の使用時であると判断し、基準
燃料に対してマッチングしてある基本噴射時期ＩＴｔを
進角補正することで、補正後の噴射時期が軽質燃料に適
した値となり、軽質燃料の使用時においても失火を確実
に防止することができる。

【００３７】しかしながら、しきい値が一定だと、噴射
ポンプの部品バラツキ（フィードポンプ３やタイミング
コントロールバルブ３３の特性バラツキなど）によっ
て、軽質燃料の使用時であるかどうかの判断に誤りが生
じ、失火を生じることがある。

【００３８】これに対処するため、コントロールユニッ
トでは失火限界に対応するしきい値を学習値として構成
し、所定の条件が成立したときに学習値を書き換える。

【００３９】この制御に必要となる各種のセンサのう
ち、タイマーピストン位置センサ３９は図５にも示した
ように取り付けられ、タイマーピストン２６の変位量を
電圧値に変換して出力する。このタイマーピストン位置
センサ３９からの信号が、図６に示したように、アクセ
ル開度を検出するセンサ３６、エンジン回転数Ｎｅを検
出するセンサ３７からの信号とともに、コントロールユ
ニット３５に入力されている。なお、エンジン回転数は
ポンプ回転数から求めることもできる。

【００４０】図９は使用されている燃料が軽質燃料であ
るのかそれとも基準燃料であるのかの判断と、その判断
結果に応じた噴射時期の算出を示す流れ図で、これは一
定周期で実行する。

【００４１】ステップ１では、エンジン回転数Ｎｅ、ア
クセル開度、タイマーピストン位置Ｃｔｉｍを読み込
み、エンジン回転数Ｎｅからステップ２で図１０の特性
を内容とするテーブルを参照して基本噴射時期ＩＴｔを
求め、またこの基本噴射時期ＩＴｔとエンジン回転数Ｎ
ｅからステップ３で図１１の特性を内容とするマップを
参照してタイミングコントロールバルブに与える基準燃
料用デューティー値Ｄｔｉｍを求める。基本噴射時期Ｉ
Ｔｔは、基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍとともに基
準燃料（ＪＩＳ２号軽油）用にマッチングした値であ
る。

【００４２】ステップ４では、タイマーピストン位置Ｃ
ｔｉｍから図１２の特性を内容とするテーブルを参照し
てタイマーピストン位置対応デューティー値Ｄｒｅａｌ
を求める。

【００４３】ステップ５，６では比Ｆｄの値を前回値を
入れる変数Ｆｄ_n-1に移し、基準燃料用デューティー値
Ｄｔｉｍとタイマーピストン位置対応デューティー値Ｄ
ｒｅａｌとから、両者の比Ｆｄを Ｆｄ＝Ｄｔｉｍ／Ｄｒｅａｌ …（１） の式で計算する。

【００４４】燃料粘度の低下に伴うタイマーピストンの
遅角側への移動でタイマーピストン位置対応デューティ
ー値Ｄｒｅａｌが基準燃料用デューティＤｔｉｍより大
きくなるので、軽質燃料の使用によってＦｄの値が１よ
り小さくなる。なお、Ｆｄ_n-1の値は、後述するしきい
値の学習値の書き換えのときに必要になるものである。

【００４５】ステップ７，８，９は、Ｆｄの値としきい
値（学習値）との比較により、軽質燃料が使用されてい
るのかそれとも基準燃料の使用であるのかを判断する部
分である。

【００４６】ここでのしきい値は、図１３のようにヒス
テリシスをつけており（ＦＴＨＨ＞ＦＴＨＬ）、これら
のしきい値の初期値には標準特性のタイミングコントロ
ールバルブにマッチングした値を入れ、また軽質フラグ
はリセット状態に初期設定している。軽質フラグは軽質
燃料が使用されていたのか基準燃料が使用されていたの
かの前回の判定結果を表すフラグで、軽質フラグがセッ
トされていれば前回は軽質燃料の使用時であったと、リ
セットのとき前回は基準燃料の使用時であったと判定さ
れたことを表しているわけである。

【００４７】軽質フラグがリセット（前回は基準燃
料）でＦｄ＞ＦＴＨＬのとき（ステップ７，８）は今回
も軽質燃料でないとしてステップ１０に進み、基本噴射
時期ＩＴｔを変数ＩＴに入れる。ステップ１１では次回
の判定に備えて軽質フラグをリセットする。同様にし
て、軽質フラグがセット（前回は軽質燃料）でＦｄ＞
ＦＴＨＨのとき（ステップ７，９）は今回初めて基準燃
料になったと判断し、このときもステップ１０，１１に
進む。

【００４８】これに対して軽質フラグがリセット（前
回は基準燃料）でＦｄ≦ＦＴＨＬであることより（ステ
ップ７，８）、今回初めて軽質燃料になったときである
と判断したときと、軽質フラグがセット（前回は軽質
燃料）でＦｄ≦ＦＴＨＨであることより（ステップ７，
９）、今回も軽質燃料であると判断したときは、ステッ
プ１２にいずれも進み、基本噴射時期ＩＴｔに進角補正
量ＩＴｋを加えた値を変数ＩＴに入れることによって、
噴射時期をＩＴｋの分だけ進角側に補正する。軽質燃料
の使用時は失火防止のため基準燃料より噴射時期を進め
るわけである。

【００４９】ステップ１３では軽質フラグをセットする
ことで、次回の判定に備え、ステップ１４のしきい値学
習のサブルーチンに進む。

【００５０】図１４はしきい値学習のサブルーチンで、
これも一定の周期（たとえば２００ｍｓ）で実行する。

【００５１】ステップ２１では、エンジンの１演算周期
当たりの回転変動量ΔＮを計測する。この回転変動量Δ
Ｎは前回までの所定回数のデータの平均値をとることに
より、データの信頼性を上げることができる。

【００５２】この回転変動量ΔＮにもとづいてステップ
２２〜２４は学習条件が成立するかどうかをみる部分で
ある。次の 〈１〉ΔＮ≦ΔＮＨかつ未学習かつ定常運転時 または、 〈２〉ΔＮ＞ΔＮＨのとき（失火に伴う回転変動が非常
に大きい場合） のいずれかが成立したときだけ学習条件が成立したと判
断して、ステップ２５以降に進み、それ以外ではリター
ンに進む。

【００５３】ここで、〈１〉の条件でいう未学習には既
に学習ずみであってもＲＡＭデータが削除されたときも
含まれる。〈１〉の条件で定常運転時を要件とするの
は、定常時のほうが過渡時より学習値の精度がよくなる
ためである。工場からの出荷時の回転変動量は許容範囲
内にあるため、初めて学習条件が成立するのは〈１〉の
条件の場合であり、〈２〉の条件が成立するのは主に
〈１〉での学習の後に経時劣化により大きな回転変動が
生じた場合である。

【００５４】図１５において縦軸に回転変動量ΔＮをと
ると、回転変動の領域は失火により回転変動の生じてい
る領域（ＡとＢの領域）と失火しておらず回転変動が許
容範囲内に収まっている領域（Ｃの領域）の２つにな
り、さらに失火領域は回転変動の非常に大きな領域Ａと
中程度の領域Ｂの２つに分けることができる。これら３
つの領域を分ける値が上記の所定値ΔＮＨと後述する所
定値ΔＮＬ（ΔＮＬ＜ΔＮＨ）である。

【００５５】ステップ２５以降は失火限界点でのＦｄの
値を探索し、その値にもとづいて学習値を書き換える部
分である。失火が発生している状態（つまりΔＮ≧ΔＮ
Ｌのとき）から探索を開始するときは噴射時期を徐々に
進角していき、失火がなくなった（つまりΔＮ＜ΔＮＬ
となった）直前のタイミングでのＦｄの値を失火限界点
での値として取り出す。同様にして、失火が発生してな
い状態からの探索では、噴射時期を徐々に遅角してい
き、失火が生じた直前のタイミングでのＦｄの値を失火
限界点での値として取り出す。

【００５６】失火が発生してない状態からの失火限界値
の探索について詳述すると、ステップ２５でΔＮ＞ΔＮ
Ｌであることより失火が発生していると判断したとき
は、ステップ２６で進角補正量ＩＴｋを ＩＴｋ＝ＩＴｋ＋ΔＩＴｋ …（２） により一定量ΔＩＴｋ（たとえば０．０５°ＣＡ）大き
くする。サブルーチンの演算周期は２００ｍｓであるか
ら、進角の速度は約０．１°ＣＡ／ｓｅｃである。

【００５７】ステップ２７では進角補正量の最大値まで
達したかどうかみて、最大値に達したときは故障である
可能性が強いので、ステップ２８に進み、警告灯などで
運転者に知らせるか、さらに他の信号を用いて故障判定
を行う。

【００５８】ステップ２７で最大値に達していないとき
は、ステップ２９に進み、カウンタの値が初期値の０で
あるかどうかみる。

【００５９】このカウンタの値は初めてしきい値学習に
入ったときに０でない値に初期化している。このため、
未学習の状態ではステップ３１に進み、進角フラグがセ
ットされているかどうかをみる。この進角フラグも未学
習の状態でセット状態に初期化しているので、ステップ
３２に進み、進角フラグをセットし、カウンタの値をイ
ンクリメントし、進角補正量ＩＴｋを変数ＩＴｋ_n-1に
入れることによって記憶する。ＩＴｋ_n-1の値を記憶す
るのは、この値が次回に図９のステップ１２で必要にな
るためである。

【００６０】失火の状態が続いても、ステップ２６、図
９のステップ１２で徐々に進角補正量を大きくしての進
角補正を繰り返すことによってやがては回転変動量がΔ
Ｎ＜ΔＮＬとなり、ステップ２５からステップ３５に進
む。このときは、失火が生じてないのであるから、今度
は進角補正量ＩＴｋを ＩＴｋ＝ＩＴｋ−ΔＩＴｋ …（３） の式で一定量ΔＩＴｋだけ小さくする。

【００６１】ステップ３６では進角補正量が最小かどう
かみるが、前回まで進角補正量ＩＴｋを大きくしていた
のであるから進角補正量ＩＴｋが最小ということはな
く、ステップ３７と３９に進み、カウンタの値と進角フ
ラグをみる。前回までカウンタの値をインクリメント
し、また前回も進角フラグをセットしているので、ステ
ップ４０〜４４に進む。前回まで進角を続けた後に今回
初めてΔＮ＜ΔＮＬとなったのであるから、前回が失火
限界点になるわけで、このときに限り、ステップ４０〜
４４に進むわけである。

【００６２】ステップ４０，４１ではＦｄ_n-1の値（前
回のＦｄの値）とメモリに格納されているしきい値学習
値を読みだし、 ＦＴＨＨｎｅｗ＝（ＦＴＨＨｏｌｄ＋Ｆｄ_n-1）／２＋β …（４） ＦＴＨＬｎｅｗ＝（ＦＴＨＬｏｌｄ＋Ｆｄ_n-1）／２＋β …（５） ただし、ＦＴＨＨｎｅｗ；書き換え後のしきい値ＦＴＨ
Ｈ ＦＴＨＨｏｌｄ；書き換え前のしきい値ＦＴＨＨ ＦＴＨＬｎｅｗ；書き換え後のしきい値ＦＴＨＬ ＦＴＨＬｏｌｄ；書き換え前のしきい値ＦＴＨＬ β；所定値（β＞０） の式で右辺の値を計算し、この右辺の値で学習値を書き
換える。

【００６３】（４），（５）式で所定値β（たとえば
０．２５°ＣＡ）を加算しているのは、しきい値をちょ
うど失火限界点に設定するのでなく、失火を起こさない
ように若干の余裕代をみているためである。βの値は、
使用するエンジンや噴射ポンプの相違で違ってくるた
め、マッチングで最適な値を選択する。

【００６４】ステップ４１〜４４では後処理として、カ
ウンタをクリアし、進角補正量ＩＴｋを変数ＩＴｋ_n-1
に移し、学習の終了をＲＡＭに記憶する。

【００６５】失火してない状態からの失火限界値の探索
も、失火状態からの探索とその制御の内容は同様であ
る。失火してない状態では進角補正量ＩＴｋを徐々に減
少しての噴射時期の遅角を行い（図１４のステップ３
５，３６，３７，３９，４５，４６，４７，図９のステ
ップ１２）、初めてΔＮ≧ΔＮＬとなったときは、カウ
ンタの値が０でなく進角フラグはリセット状態にあるの
で、ステップ２６，２７，２９，３１，４０，４１，４
２，４３，４４に進み、学習値の書き換えを行う。

【００６６】ただし、進角補正量ＩＴｋの減少過程で、
進角補正量の最小値まで達したときは、ステップ３６か
らステップ４８に進み、しきい値の学習値を ＦＴＨＨｎｅｗ＝ＦＴＨＨｏｌｄ−γ …（６） ＦＴＨＬｎｅｗ＝ＦＴＨＬｏｌｄ−γ …（７） ただし、γ；所定値（γ＞０） の式で書き換える。

【００６７】軽質燃料の使用時と判断されていながら、
進角補正量ＩＴｋが最小値（遅角側の限界値）に達した
ということは、使用されている燃料は軽質燃料でないと
考えられるので、しきい値の学習値を軽質燃料であると
判定されにくい方向（つまり学習値を小さくする方向）
に所定値γ（この場合０．０５°ＣＡ）だけシフトする
わけである。

【００６８】上記のしきい値の学習は原則的に１回だけ
であるが（しきい値の学習の終了によってステップ２３
からステップ２４に進むことができない）、学習後に経
時劣化によって失火に伴う大きな回転変動が生じたとき
は、再学習を行う。

【００６９】このときは失火状態からの失火限界値の探
索を行う（失火してない様態からの探索はない）。

【００７０】前述の失火状態からの失火限界値の探索と
異なるのは、ステップ２９に初めて進んだときカウンタ
の値が０になっている点で、このときはステップ３０で
進角フラグをセットする。ステップ２９，３０が必要と
なるのは、１回目の学習が、失火状態からの失火限界値
の探索の後に行われたとき、進角フラグがリセット状態
のままになっているので、進角フラグをセットしない
と、進角補正量ＩＴｋの減少を１回行っただけでステッ
プ３１からステップ４０にいきなり進んでしまうことに
なるので、これを避けるためである。

【００７１】ここで、この例の作用を説明する。

【００７２】基本噴射時期ＩＴｔを基準燃料（ＪＩＳ２
号軽油）に対してマッチングしている場合に、ＪＩＳ特
３号軽油などの軽質燃料が使用されたときは、粘度の低
下でタイマーピストン２６が遅角側に移動して、このと
きのタイマーピストン位置対応デューティ値Ｄｒｅａｌ
が同じ運転条件での基準燃料用デューティー値Ｄｔｉｍ
より大きくなり、両デューティ値の比Ｆｄ（＝Ｄｔｉｍ
／Ｄｒｅａｌ）が小さくなるので、その比Ｆｄが所定の
しきい値より小さくなると、軽質燃料の使用時であると
判断できる。

【００７３】この場合に、しきい値が一定だと、噴射ポ
ンプの部品バラツキ（フィードポンプ３やタイミングコ
ントロールバルブ３３の特性バラツキなど）によって、
軽質燃料の使用時であるかどうかの判断に誤りが生じ、
実際には軽質燃料が使われているのに、基準燃料の使用
時であると誤判断されたのでは、実質的に噴射時期が大
きく遅角されることになり失火を生じてしまう。

【００７４】これに対して、この例では、軽質燃料の使
用時に回転変動量ΔＮが所定値（第１の回転変動量）Δ
ＮＬ以上であるかどうかが判断され、ΔＮ≧ΔＮＬ（失
火が生じている）のときは噴射時期を徐々に進角させる
ことで失火限界値の探索を開始し回転変動量ΔＮが所定
値ΔＮＬ未満となった直前の比Ｆｄの値が、またΔＮ＜
ΔＮＬ（失火を生じてない）のときは噴射時期を徐々に
遅角させることで探索を開始しΔ≧ΔＮＬとなった直前
の比Ｆｄの値が失火限界値として取り出され、この失火
限界値にもとづいてしきい値学習値ＦＴＨＨとＦＴＨＬ
が書き換えられると、噴射ポンプに部品バラツキがあっ
ても、失火を確実に防止することができ、生産エンジン
への適用が可能となる。

【００７５】たとえば、標準特性のタイミングコントロ
ールバルブでは、軽質フラグがリセット状態でかつＦｄ
＞ＦＴＨＬより基準燃料の使用時であると判断される場
合に、部品バラツキで標準特性より開度の大きなタイミ
ングコントロールバルブになったときは、同じ基準燃料
用デューティ値Ｄｔｉｍであっても、標準特性のタイミ
ングコントロールバルブのときよりタイマーピストン位
置が遅角側に移動する（デューティ値Ｄｒｅａｌが大き
くなる）ため、比Ｆｄの値がしきい値ＦＴＨＬと一致し
たとすれば、軽質燃料の使用時であると誤判断される。

【００７６】この場合に、標準特性より開度の大きなタ
イミングコントロールバルブでは、失火限界に対応する
しきい値学習値ＦＴＨＬとＦＴＨＨが小さくなる側に書
き換えられることから、このしきい値学習値の書き換え
後は、標準特性のタイミングコントロールバルブが用い
られるときと同じに、Ｆｄ＞ＦＴＨＬとなる。標準特性
より開度の大きなタイミングコントロールバルブが用い
られるときは、その標準特性からのずれに応じてしきい
値学習値が変更されることで、タイミングコントロール
バルブの特性バラツキが吸収されるわけである。

【００７７】また、しきい値学習値ＦＴＨＨとＦＴＨＬ
の書き換えは、未学習の場合に一回だけ行えばよく、そ
の後の書き換えは原則的に不要である。

【００７８】さらに、しきい値学習値の書き換え後であ
っても、噴射ポンプに経時劣化を生じて軽質燃料の使用
時の回転変動量ΔＮが所定値ΔＮＬより大きな所定値
（第２の回転変動量）ΔＮＨ以上になったときは、しき
い値学習値が再度書き換えられることから、噴射ポンプ
に初回学習後の経時劣化が生じたときにも失火を生じる
ことがない。

【００７９】ところで、始動時に燃料の着火遅れが存在
し、また始動時はクランキング回転数が低くプランジャ
ーのリーク量も多く燃料の圧送の立上がりの遅れが存在
することで失火が発生することから、特開昭６３−１５
４８４１号公報に記載の公知例では、冷間始動時に噴射
時期を大幅に進角することによって失火を防止する。そ
の一方で、始動後になると、上記のうちプランジャーの
リーク起因の圧送遅れが大幅に減少するため、今度は噴
射時期の進角のしすぎで、要求される噴射時期よりも早
い時期に噴射を終了することになり、燃料の気化による
筒内温度の低下で燃焼できなくなって、失火、未燃燃料
の残存などの問題が発生する。この場合の失火防止を行
うため、始動後には進角のしすぎを防止するという観点
から噴射時期を遅角補正している。

【００８０】これに対して、本願発明は、暖機終了後で
かつ基本噴射時期を基準燃料に対してマッチングしてあ
る場合に軽質燃料が使用されたときに、プランジャーリ
ーク量が増大することが原因で噴射時期が要求より大幅
に遅角する現象を対象とするものであり、燃料の変更を
考慮する点で上記の公知例の思想とは異なっている。

【００８１】なお、この公知例では、回転変動の平均値
と所定気筒の回転変動の比較から失火の兆候があると判
断したときは、噴射時期を遅角補正することで失火を防
止するとともに、その遅角量を学習し、その後の始動時
にはその学習値を用いることにより始動直後の失火をも
防止するものであるが、失火の兆候があるかどうかの判
断は常時行っているため、軽質燃料と基準燃料を交互に
入れ換えて使用するときに、入れ換え直後に失火が生じ
る。基準燃料の使用時に学習した遅角量は、基準燃料に
対してだけ有効なものであり、使用燃料が軽質燃料に入
れ換わると、入れ換え後に軽質燃料に対して学習が行わ
れるまでは、その遅角量は軽質燃料と合わない値となっ
てしまうからである。

【００８２】これに対して、本願発明によれば、しきい
値を学習するので、学習後であれば、軽質燃料と重質燃
料を交互に使用する場合にも失火が発生することがな
く、商品性が向上する。

【００８３】実施例では、ＪＩＳ２号軽油を基準燃料、
特３号軽油を軽質燃料として述べたが、この発明は、燃
料粘度が相対的に高い燃料と相対的に低い燃料との２つ
の燃料の間であれば適用することができる。たとえば、
ＪＩＳ２号軽油を軽質燃料に、この燃料より高粘度の燃
料を基準燃料に置き換えたときも、同様に考えられるの
である。なお、基本噴射時期とタイミングコントロール
バルブに与えるデューティ値とが軽質燃料に対してマッ
チングしてある場合に基準燃料が使用されるときも、同
様に適用することがきることはいうまでもない。

【００８４】実施例ではまた、比Ｆｄが分子を基準燃料
用デューティー値Ｄｔｉｍ、分母をタイマーピストン位
置に対応するデューティー値Ｄｒｅａｌとする場合で述
べたが、この逆にＦｄ２＝Ｄｒｅａｌ／Ｄｔｉｍとして
もかまわないし、比の代わりにＤｔｉｍ−Ｄｒｅａｌや
Ｄｒｅａｌ−Ｄｔｉｍといった差を用いることもでき
る。

【００８５】

【発明の効果】第１の発明では、タイマーピストンの一
端の高圧室からバイパスして低圧側に漏らされる燃料流
量がタイミングコントロールバルブに与える駆動量に応
じて調整される分配型の噴射ポンプと、基準燃料に対し
てマッチングした基本噴射時期をエンジン回転数に応じ
て算出する手段と、この基本噴射時期にもとづいて前記
タイミングコントロールバルブに与える基準燃料用デュ
ーティー値を算出する手段と、前記タイマーピストン位
置を検出するセンサと、このタイマーピストン位置の検
出値からタイマーピストン位置対応デューティ値を算出
する手段と、このタイマーピストン位置対応デューティ
ー値と前記基準燃料用デューティー値との比または差を
計算する手段と、しきい値の学習値を記憶するメモリ
と、このメモリに記憶されたしきい値学習値と前記比ま
たは差の計算値とを比較することにより前記基準燃料が
使用されているのかそれとも前記基準燃料より低粘度の
燃料が使用されているのかを判定する手段と、この判定
結果より低粘度燃料の使用時には前記基本噴射時期を進
角補正して噴射時期を算出し、また基準燃料の使用時に
は前記基本噴射時期をそのまま噴射時期として算出する
手段と、この算出された噴射時期を前記タイミングコン
トロールバルブに与える駆動量に変換する手段と、前記
低粘度燃料の使用時に回転変動量を算出する手段と、こ
の回転変動量が第１の回転変動量以上かどうかを判定す
る手段と、この判定結果より回転変動量が第１の回転変
動量以上のときは噴射時期を徐々に進角させることで探
索を開始し回転変動量が第１の回転変動量未満になった
直前の前記比または差の計算値を失火限界値として、ま
た回転変動量が第１の回転変動量未満のときは噴射時期
を徐々に遅角させることで探索を開始し回転変動量が第
１の回転変動量以上になった直前の比または差の計算値
を失火限界値として取り出す手段と、この探索された失
火限界値にもとづいて前記メモリに記憶されたしきい値
学習値を書き換える手段とを設けたので、噴射ポンプに
部品バラツキがあっても、失火を確実に防止することが
できるとともに、書き換え後は低粘度燃料と基準燃料と
を交互に使用する場合にも、失火が発生することがな
い。

【００８６】第２の発明は、前記しきい値学習値の書き
換えは未学習の場合に一度だけ行うため、第１の発明の
効果に加えて、その後の書き換えは原則的に不要とな
る。

【００８７】第３の発明は、前記低粘度燃料の使用時の
回転変動量が前記第１の回転変動量より大きな第２の回
転変動量以上かどうかを判定する手段と、この判定結果
より回転変動量が第２の回転変動量以上のときは噴射時
期を徐々に進角させることで探索を開始し回転変動量が
前記第１の回転変動量未満になった直前の前記比または
差の計算値を失火限界値として取り出す手段と、この探
索された失火限界値にもとづいて前記メモリに記憶され
たしきい値学習値を書き換える手段とを設けたので、第
２の発明の効果に加えて、噴射ポンプに経時劣化が生じ
たときにも失火を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】燃料噴射ポンプの縦断面図である。

【図３】ロータリーソレイノドの斜視図である。

【図４】ロータリーソレイノドの回転シャフトとコント
ロールスリーブとの位置関係を示す図である。

【図５】タイマー部分の断面図である。

【図６】コントロールユニットに対する入出力の構成図
である。

【図７】基本噴射量Ｑｔの特性図である。

【図８】ロータリーソレイノドに与えるデューティ値Ｄ
ｒｏｔの特性図である。

【図９】使用燃料が軽質燃料であるのかそれとも基準燃
料であるのかの判断とその判断結果に応じた噴射時期の
算出を示す流れ図である。

【図１０】基本噴射時期ＩＴｔの特性図である。

【図１１】タイミングコントロールバルブに与えるデュ
ーティ値Ｄｉｍの特性図である。

【図１２】タイマーピストン位置に対応するデューティ
値Ｄｒｅａｌの特性図である。

【図１３】しきい値につけたヒステリシスを説明するた
めの特性図である。

【図１４】しきい値学習のサブルーチンを説明するため
の流れ図である。

【図１５】失火領域と回転変動領域とを重ねて示す特性
図である。

【図１６】第３の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

１６ コントロールスリーブ ２１ ロータリーソレイノド ２６ タイマーピストン ３３ タイミングコントロールバルブ ３５ コントロールユニット ３６ アクセルセンサ ３７ エンジン回転数センサ ３９ タイマーピストン位置センサ ５１ 噴射ポンプ ５２ タイミングコントロールバルブ ５３ 基本噴射時期算出手段 ５４ 基準燃料用デューティー値算出手段 ５５ タイマーピストン位置センサ ５６ タイマーピストン位置対応デューティー値算出手
段 ５７ 比・差計算手段 ５８ 学習値メモリ ５９ 使用燃料判定手段 ６０ 噴射時期算出手段 ６１ 駆動量変換手段 ６２ 回転変動量算出手段 ６３ 判定手段 ６４ 失火限界値探索手段 ６５ 学習値書換手段 ８１ 判定手段 ８２ 失火限界値探索手段 ８３ 学習値書換手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タイマーピストンの一端の高圧室からバイ
   パスして低圧側に漏らされる燃料流量がタイミングコン
   トロールバルブに与える駆動量に応じて調整される分配
   型の噴射ポンプと、 基準燃料に対してマッチングした基本噴射時期をエンジ
   ン回転数に応じて算出する手段と、 この基本噴射時期にもとづいて前記タイミングコントロ
   ールバルブに与える基準燃料用デューティー値を算出す
   る手段と、 前記タイマーピストン位置を検出するセンサと、 このタイマーピストン位置の検出値からタイマーピスト
   ン位置対応デューティ値を算出する手段と、 このタイマーピストン位置対応デューティー値と前記基
   準燃料用デューティー値との比または差を計算する手段
   と、 しきい値の学習値を記憶するメモリと、 このメモリに記憶されたしきい値学習値と前記比または
   差の計算値とを比較することにより前記基準燃料が使用
   されているのかそれとも前記基準燃料より低粘度の燃料
   が使用されているのかを判定する手段と、 この判定結果より低粘度燃料の使用時には前記基本噴射
   時期を進角補正して噴射時期を算出し、また基準燃料の
   使用時には前記基本噴射時期をそのまま噴射時期として
   算出する手段と、 この算出された噴射時期を前記タイミングコントロール
   バルブに与える駆動量に変換する手段と、 前記低粘度燃料の使用時に回転変動量を算出する手段
   と、 この回転変動量が第１の回転変動量以上かどうかを判定
   する手段と、 この判定結果より回転変動量が第１の回転変動量以上の
   ときは噴射時期を徐々に進角させることで探索を開始し
   回転変動量が第１の回転変動量未満になった直前の前記
   比または差の計算値を失火限界値として、また回転変動
   量が第１の回転変動量未満のときは噴射時期を徐々に遅
   角させることで探索を開始し回転変動量が第１の回転変
   動量以上になった直前の比または差の計算値を失火限界
   値として取り出す手段と、 この探索された失火限界値にもとづいて前記メモリに記
   憶されたしきい値学習値を書き換える手段とを設けたこ
   とを特徴とするディーゼルエンジンの噴射時期制御装
   置。
2. 【請求項２】前記しきい値学習値の書き換えは未学習の
   場合に一度だけ行うことを特徴とする請求項１に記載の
   ディーゼルエンジンの噴射時期制御装置。
3. 【請求項３】前記低粘度燃料の使用時の回転変動量が前
   記第１の回転変動量より大きな第２の回転変動量以上か
   どうかを判定する手段と、この判定結果より回転変動量
   が第２の回転変動量以上のときは噴射時期を徐々に進角
   させることで探索を開始し回転変動量が前記第１の回転
   変動量未満になった直前の前記比または差の計算値を失
   火限界値として取り出す手段と、この探索された失火限
   界値にもとづいて前記メモリに記憶されたしきい値学習
   値を書き換える手段とを設けたことを特徴とする請求項
   ２に記載のディーゼルエンジンの噴射時期制御装置。