JPH08177596A

JPH08177596A - ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの制御装置

Info

Publication number: JPH08177596A
Application number: JP32846094A
Authority: JP
Inventors: Akira Shirakawa; 暁白河
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】噴射時期の初期セットにバラツキがあると
きでも、ＰＭの排出量が悪化しないようにする。【構成】記憶手段５１は少なくともエンジン回転数
に応じた噴射時期を記憶する。アイドル時に燃料噴射量
を調節してエンジン回転数が所定値に保持されるように
アイドル回転数フィードバック制御手段５２がフィード
バック制御し、燃料噴射量が最低となる噴射時期とＰＭ
の排出量が最低となる噴射時期との偏差を記憶手段５３
が予め記憶する。アイドル回転数のフィードバック制御
時に噴射時期を徐々に変化させて燃料噴射量が最低とな
る噴射時期を計測手段５４が計測し、この計測した噴射
量最低噴射時期と前記偏差とに基づいてＰＭの排出量が
最低となる最適セットを予測手段５５が予測すると、こ
の予測した最適セットでエンジン回転数に応じた噴射時
期を補正手段５６が補正する。

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
燃料噴射ポンプの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンでは、燃焼室に燃料
が噴射されてから着火するまでに着火遅れ期間が存在
し、その期間はエンジン回転数に関係なく略一定なの
で、エンジン回転数の上昇にあわせて噴射時期を進角さ
せる必要があることから、メカニカルな分配型噴射ポン
プではタイマー機構をもっており、さらに燃料噴射量、
燃料噴射時期とも電子制御とした分配型噴射ポンプで
は、タイマーピストンの高圧室から低圧側への漏らし量
を調整可能なタイミングコントロールバルブを備えてい
る（自動車技術会発行の「自動車技術ハンドブック」の
ディーゼル噴射の項参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】タイマー機構をもつ上
記の噴射ポンプでは、ポンプのエンジンへの取り付け角
度で噴射時期が初期セットされ、この初期セットを基準
としてすべての回転域における噴射時期が制御される。
この場合に、ポンプの取り付け精度は±１°ＣＡ（以下
ＣＡは省略する）と高くなく、ノズルからの噴射時期で
は±２°の誤差が噴射系全体で生じるので、この噴射時
期の初期セットのバラツキにより、排気エミッション特
にＰＭの排出量が悪くなる。さらに、噴射時期のマップ
値は基本的に燃費が最低となるように定めたとき図２０
のように右上がりの直線特性となるのであるが、ＮＯｘ
やすすの排出量の低減とのバランスをめざしたときは噴
射時期のマップ値が図１３示すように単純な直線の特性
でなくなり、こうしたものでは、噴射時期制御に一段と
高い精度が要求されるため、初期セットのバラツキによ
るＰＭ排出量の悪化を無視できなくなっている。

【０００４】しかしながら、従来の噴射ポンプでは、こ
うした噴射時期の初期セットのバラツキに対してなんら
考慮されていない。

【０００５】また、ＶＥ型の噴射ポンプではフェイスカ
ムでプランジャーを駆動しているため、初期セットのバ
ラツキが当初はなかったとしても、ポンプの稼働時間や
負荷に比例してフェイスカムの摩耗が生じたときは、噴
射時期が遅角側にずれ、その結果としてＰＭ排出量が増
える。

【０００６】一方、ポンプに生じる噴射時期の初期セッ
トのずれに対応して、噴射ノズル位置での噴射時期も同
じ側にずれるので、この噴射ノズル位置での噴射時期
を、針弁リフトセンサーとＴＤＣセンサーを用いて実際
に検出し、噴射ノズル位置での噴射時期のフィードバッ
ク制御を行うことで、初期セットのバラツキを吸収する
ことは可能であるが、センサーが必要となるため、コス
トアップが生じる。さらに噴射時期センサーの信頼性も
決して高くない。

【０００７】そこでこの発明は、アイドル回転のフィー
ドバック制御中に噴射時期を変化させて燃料噴射量が最
低となる噴射時期を計測し、その噴射時期からＰＭ排出
量が最低となる噴射時期の初期セットを予測し、その初
期セットでエンジン回転数に応じて予め記憶されている
噴射時期を補正することにより、噴射時期の初期セット
にバラツキがあるときでも、ＰＭの排出量が悪化しない
ようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図２１に
示したように、少なくともエンジン回転数に応じた噴射
時期を記憶する手段５１と、アイドル時に燃料噴射量を
調節してエンジン回転数が所定値に保持されるようにフ
ィードバック制御する手段５２と、燃料噴射量が最低と
なる噴射時期とＰＭの排出量が最低となる噴射時期との
偏差ＩＴｄを予め記憶する手段５３と、前記アイドル回
転数のフィードバック制御時に噴射時期を徐々に変化さ
せて燃料噴射量が最低となる噴射時期を計測する手段５
４と、この計測した噴射量最低噴射時期と前記偏差ＩＴ
ｄとに基づいて前記ＰＭの排出量が最低となる最適セッ
トを予測する手段５５と、この予測した最適セットで前
記エンジン回転数に応じた噴射時期を補正する手段５６
とを設けた。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、初回
の前記補正を行った後は再補正時期になるまで２回目以
降の補正を行わない。

【００１０】第３の発明は、第２の発明において、前記
２回目以降の補正のときは前記噴射量最低噴射時期を計
測する際の噴射時期の変化幅を初回より小さくする。

【００１１】第４の発明は、第１から第３までの発明の
いずれか一つにおいて、前記噴射量最低噴射時期の計測
をアイドルアップされた状態で行う。

【００１２】第５の発明は、第４の発明において、アイ
ドル時の負荷を検出し、より負荷の大きい状態が発生し
たとき前記噴射量最低噴射時期の計測を行う。

【００１３】第６の発明は、第１から第３までの発明の
いずれか一つにおいて、前記噴射量最低噴射時期の計測
を行う際にアイドルアップの負荷指令を強制的に出す。

【００１４】

【作用】第１の発明では、アイドル回転数のフィードバ
ック制御時に噴射量最低噴射時期が計測され、この噴射
時期と予め記憶されている偏差とに基づいて最適セット
が予測され、この最適セットでエンジン回転数に応じた
噴射時期が補正されるので、噴射時期の初期セットにバ
ラツキがあっても、そのバラツキが最適セットによって
吸収されることになり、噴射時期の初期セットのバラツ
キによるＰＭ排出量の悪化やフェイスカムの摩耗による
ＰＭ排出量の悪化が防止される。

【００１５】また、特に追加のセンサーを必要としない
ため、コストアップになることもない。

【００１６】噴射時期の補正を頻繁に行うとすれば、噴
射量最低噴射時期の計測のたびに運転性やアイドル音が
変化することになるが、第２の発明では、噴射時期の補
正が一度行われた後は、再補正時期になるまで２回目の
補正が行われないので、運転性やアイドル音の変化を少
なくすることができる。

【００１７】第３の発明では、２回目以降の補正のとき
は、噴射量最低噴射時期を計測する際の噴射時期の変化
幅を初回より小さくし、その範囲内で噴射量最低噴射時
期を求めるので、噴射量最低噴射時期の計測が短時間に
行われる。

【００１８】第４の発明では、噴射量最低噴射時期の計
測をアイドルアップされた状態で行うので、噴射量最低
噴射時期がより正確に計測されることになり、補正精度
が高まる。

【００１９】アイドルアップされた状態で噴射量最低噴
射時期の計測を頻繁に行うとすれば、その計測のたびに
運転性やアイドル音が変化することになるが、第５の発
明では、より負荷の大きい状態が発生したときに計測を
行うので、運転性やアイドル音の変化を少なくすること
ができる。

【００２０】エアコンがＯＮにされるなど運転中のアイ
ドルアップを待って噴射量最低噴射時期の計測に入ると
きは、その計測の途中でエアコンのＯＦＦなどによりア
イドルアップが中止されると、噴射量最低噴射時期に計
測誤差が生じてくることも考えられる。このとき、第６
の発明では、アイドルアップの負荷指令を強制的に出す
ので、噴射量最低噴射時期の計測のあいだアイドルアッ
プの状態が変わらず、これによって噴射量最低噴射時期
がより正確に測定できることになり、噴射時期の補正精
度が高まる。

【００２１】

【実施例】図１は電子制御の分配型燃料噴射ポンプで、
公知である。

【００２２】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ー
ポンプ７に送られる。

【００２３】ポンプ７のプランジャー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。

【００２４】このようにしてプランジャー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。

【００２５】一方、燃料の噴射量は、プランジャー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ー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、それまでプランジャー高圧室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１
５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。

【００２６】このため、コントロールスリーブ１６をプ
ランジャー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。

【００２７】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（回
転シャフト）２２先端に偏心して設けたボール２３に支
持され、図２に示したローター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３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。

【００２８】図３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。

【００２９】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。

【００３０】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４に
も示したようにシリンダー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３
０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の弾性力でタイマーピ
ストン２６を押し戻している。

【００３１】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４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。

【００３２】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（以下ＴＣＶデューティー
値という）により調整するのである。

【００３３】ただし、ＴＣＶデューティー値は、一定時
間当たりのＯＮ時間割合ではなく、一定時間当たりのＯ
ＦＦ時間割合である。ＴＣＶデューティー値が１００％
（つまりタイミングコントロールバルブ３３が全閉位
置）で最大進角となり、０％（タイミングコントロール
バルブ３３が全開位置）で最小進角（低圧側への漏らし
流量が最大）となるわけである。ＯＦＦ時間割合が１０
０％ということは、タイミングコントロールバルブ３３
が非通電の状態にあることであり、非通電の状態でタイ
ミングコントロールバルブ３３を全閉位置としているの
は、フェイルセーフのためである。たとえば、タイミン
グコントロールバルブ３３への配線の断線時はタイミン
グコントロールバルブ３３が全閉状態（つまりタイミン
グコントロールバルブ３３が設けられてないのと同じ状
態）となるのである。

【００３４】図５は電子制御の上記噴射ポンプの制御シ
ステム図である。

【００３５】コントロールスリーブ位置センサー３８
は、図２にも示したようにロータリーソレノイド２１の
ローター２２と一体に取り付けられ、ローター２２の回
転角に応じた信号を出力する。図４にも示したようにタ
イマーピストン位置センサー３９は、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。

【００３６】リファレンスパルス（Ｒｅｆ信号）は噴射
ポンプ１回転当たり一個のパルス、スケールパルスは噴
射ポンプ１回転当たり３６個のパルスである。噴射ポン
プからのこれらのパルスとコントロールスリーブ位置セ
ンサー３８、タイマーピストン位置センサー３９の各セ
ンサー信号が、アクセル開度を検出するセンサー３６、
水温センサー４０、エアコンスイッチ４１、自動変速機
のシフト位置を検出するインヒビタースイッチ４２から
の信号とともに、ＥＣＵ（エレクトロニックコントロー
ルユニット）３５に入力され、マイクロコンピューター
からなるＥＣＵ３５では、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に与える駆動
量をともに制御する。

【００３７】ＥＣＵ３５の内部には、少なくとも燃料噴
射量が最低となる噴射時期をエンジン回転数に応じて割
り付けたマップを記憶しており、このマップ値を用いて
噴射時期を制御するとともに、アイドル時には燃料噴射
量を調節して回転数が所定値に保持されるようにフィー
ドバック制御を行う。

【００３８】なお、アクセル開度は実際には噴射ポンプ
のコントロールレバー位置より得ている。噴射ポンプか
らの上記２つのＲｅｆ信号とスケールパルスにもとづ
き、コントロールユニット３５内でポンプ回転数が計算
され、このポンプ回転数からさらにエンジン回転数（ポ
ンプ回転数の２倍）Ｎｅが計算されることはいうまでも
ない。

【００３９】さて、タイマー機構をもつ上記の噴射ポン
プでは、ポンプのエンジンへの取り付け角度で噴射時期
が初期セットされ、この噴射時期の初期セットを基準と
してすべての回転域における噴射時期が制御される。詳
細には、ポンプセット角を含めた静的噴射時期ＩＴ〔°
ＢＴＤＣ〕は、ＩＴ＝ＩＴｓｅｔ＋ＩＴ_TIMER …（ａ）ただし、ＩＴｓｅｔ：ポンプセット角〔°ＢＴＤＣ〕ＩＴ_TIMER：Ｌ〔ｍｍ〕×２．４４〔°／ｍｍ〕の式で表される。このうち、ＩＴｓｅｔは、タイミング
コントロールバルブ全開位置におけるプランジャーのリ
フト始めの圧縮上死点に対する角度のことで、前述した
図４よりポンプセット角以下には噴射時期を遅角できな
いので、ＩＴｓｅｔを予め遅角側にしている。なお、タ
イマーピストンの１ｍｍの移動で噴射時期がほぼ２．４
４°進角する構成であり、タイマーピストン移動量Ｌ
を、ポンプセット角を基準にした噴射時期進角量に変換
した値が、図１３や図２０の特性のマップ値なわけであ
る。また、アイドル時のＩＴ_TIMERの値は０°である。
（ａ）式で静的噴射時期といっているのはポンプ側の噴
射時期のことで、ノズルの噴射時期と区別するため用い
ている。

【００４０】この場合に、ポンプの取り付け精度はあま
り高くないので、初期セット（あるいはポンプセット
角）のバラツキにより、特にＰＭ排出量が悪くなるので
あるが、従来の噴射ポンプでは、こうした初期セットの
バラツキに対してなんら考慮されていない。たとえばＩ
Ｔｓｅｔに１°のずれが生じたとき（ａ）式よりＩＴに
も１°のずれが生じる。こうした噴射時期の初期セット
のバラツキがＰＭとＮＯｘの各排出量に及ぼす影響を図
６に示すと、同図は、エンジンと車両が同一の条件で、
噴射ポンプの初期セット角度をわざと振ってＮＯｘ排出
量、ＰＭ排出量および燃費を調べた実験結果である。図
において、初期セット角度を振った幅（つまり左右方向
の振れ幅）が、製作と取り付けの両方の誤差を加味した
バラツキ幅に相当する。こうしたバラツキにより、ＮＯ
ｘ排出量、ＰＭ排出量、燃費を同時に満足していない場
合が多いことがわかる。

【００４１】いま、アイドル回転数のフィードバック制
御時に、噴射時期を相違させたときのＰＭ排出量と燃料
噴射量の関係がどうなるかを実験してみると、図７に示
すように、ＰＭ排出量と燃料噴射量とがそれぞれ所定の
噴射時期で極小値をとることがわかった。

【００４２】同図よりアイドル回転数のフィードバック
制御時に噴射時期を最小進角位置から徐々に動かして燃
料噴射量が最低となるときのＩＴ_TIMER（これをＩＴｑ
〔°〕とする）を計測すると、ＩＴｓｅｔ＋ＩＴｑの静
的噴射時期で噴射量が最低となるのであるから、ＰＭ排
出量が最低となるときの静的噴射時期ＩＴＰ〔°ＢＴＤ
Ｃ〕は、ＩＴＰ＝ＩＴｓｅｔ＋（ＩＴｑ−ＩＴｄ） …（ｂ）の式で表される。

【００４３】（ｂ）式より（ＩＴｑ−ＩＴｄ）がＩＴｓ
ｅｔに対する進角補正量であり、この進角補正量をあら
ためて最適セットＩＴｓ〔°〕とすれば、このＩＴｓに
よってＩＴｓｅｔを進角補正することで、ポンプセット
角にバラツキがあっても、ＰＭ排出量が最低となる噴射
時期を与えることができる。なお、ＩＴＰ〔°ＢＴＤ
Ｃ〕と噴射量が最低となるときの静的噴射時期ＩＴＱ
〔°ＢＴＤＣ〕とのあいだのクランク角度差ＩＴｄは燃
焼室形状と噴射ポンプが定まれば一定であり、あらかじ
め求めて記憶させておく。

【００４４】一方、アイドル時以外でもＰＭ排出量が最
低となるときの静的噴射時期を得るには、ＩＴＰ＝ＩＴｓｅｔ＋ＩＴ_TIMER＋ＩＴｓ …（ｃ）とすればよく、（ｃ）式よりＩＴｓでＩＴｓｅｔを進角
補正することと、ＩＴｓでＩＴ_TIMERを進角補正ことと
は同等である。ＩＴｓでＩＴ_TIMERを進角補正すること
は、図１３や図２０に示す特性のマップ値をＩＴｓだけ
進角側にシフトさせることを意味する。

【００４５】本発明では、このようにして最適セットＩ
Ｔｓを予測し、そのＩＴｓを用いて噴射時期のマップ値
を補正することによって、ＮＯｘ排出量、ＰＭ排出量、
燃費を同時に満足させようというのである。

【００４６】なお、図７のように燃料噴射量に極小値が
生じるエンジンは、どちらかといえば特殊な部類のほう
に属するので、一般的なエンジンについても同様の実験
を行ってみると、図８の結果が得られた。一般的なエン
ジンでは、噴射時期の遅角によって燃料噴射量が増加す
るのが普通であるから、このような一般的なエンジンで
は、燃料噴射量が増加側に立ち上がる手前のクランク角
度をＩＴＱとして定めればよいことになる。

【００４７】図７と図８はＩＴＰのほうがＩＴＱより遅
角側にきている例であるが、この関係が常に成立するわ
けでなく、図９や図１０に示したように、ＩＴＱのほう
がＩＴＰより遅角側にくるケースも考えられ、通常は、
図１０のタイプが最も多いと予測される。いずれにせ
よ、実験でＩＴｄを求める際にいずれのタイプに属する
のかが分かるので、属するタイプに応じてＩＴｓを求め
るようにすればよい。

【００４８】燃焼室形状と噴射ポンプが同じでも、運転
条件の違いでタイプの違いが生じる可能性もあり得る。
図７、図８の特性はＥＧＲを行っているケースで、ＥＧ
Ｒを行わない場合はＩＴｄの値が変化する。なぜなら、
ＥＧＲを行わない場合は燃費最低点で燃焼が最もよいた
めＰＭ排出量も最低となると思われるからである。

【００４９】以上の実験結果を考慮して、この例ではア
イドル回転のフィードバック制御時に噴射時期を変化さ
せて燃料噴射量が最低となるときのＩＴ_TIMER（ＩＴ
ｑ）を計測し、そのＩＴｑからＰＭの排出量が最低とな
るときの最適セットＩＴｓを予測し、その最適セットで
噴射時期のマップ値を補正する。

【００５０】以下では図７のケースで具体的に述べてい
く。図１１は噴射時期の補正を実行するための流れ図
で、バックグランドジョブあるいは時間同期（たとえば
５０ｍｓｅｃ周期）で実行する。

【００５１】ステップ１〜５は、噴射時期の補正条件で
あるかどうかを判断する部分で、以下に示す項目を１つ
ずつチェックして、すべての項目を満たす場合に、ステ
ップ８以降の噴射時期の補正操作を行う。

【００５２】まずステップ１ではアイドル時かどうかみ
て、アイドル時でないときはスタートに戻る。

【００５３】ステップ２では冷却水温Ｔｗがしきい値Ｔ
ｗ１とＴｗ２の間にあるかどうかみて、この範囲内にな
ければスタートに戻る。暖機完了前（Ｔｗ＜Ｔｗ１）や
高水温時（Ｔｗ２＜Ｔｗ）は燃料噴射量が増量補正され
ることがあるので、スタートに戻される。

【００５４】ステップ３では燃料温度Ｔｆが所定の範囲
（Ｔｆ１≦Ｔｆ≦Ｔｆ２）にあるかどうかみて、所定の
範囲をはずれているときはスタートに戻る。所定の範囲
はほぼ４０℃を中心とする範囲である。所定の範囲以外
では燃料粘度が変化して実際の噴射時期が変わってくる
からである。

【００５５】ステップ４と５ではエンジン回転数Ｎｅと
燃料噴射量Ｑとが各所定の範囲にあるかどうかみて、回
転数Ｎｅ、燃料噴射量Ｑのいずれかでも所定の範囲にな
いときはスタートに戻る。回転数のアイドルアップが行
われるときは所定の範囲をはずれる。エアコンの作動
時、バッテリー電圧の低下時、パワステアリングの据え
切りが行われたときなどには燃料噴射量Ｑが所定の範囲
をはずれる。

【００５６】アイドル時でかつ冷却水温、燃料温度、回
転数、燃料噴射量のすべてが各所定の範囲にあるとき初
めてステップ６に進み、燃料噴射量が最低となるときの
ＩＴ_TIMER（ＩＴｑ）を計測する。このＩＴｑの計測は
図１２のフローチャートで説明する。

【００５７】図１２のステップ２１では噴射時期変化量
ＩＴｎ〔°〕に０を入れることによって初期化する。

【００５８】ステップ２２ではこのＩＴｎを指令噴射時
期ＩＴｉ（＝ＩＴ_TIMER）とし、このＩＴｉに応じた制
御命令（つまりＴＣＶ＝０％）をステップ２３で出力
し、かつＩＴｎの値を記憶する。このときの噴射時期は
最小進角位置（ポンプセット角にバラツキがなければ２
０°ＢＴＤＣ）である。

【００５９】噴射時期を最小進角位置としたことによっ
て回転数が低下するので、アイドル回転数のフィードバ
ック制御により燃料噴射量が増やされる。つまり、回転
数と噴射量が変化するので、ステップ２４，２５で単位
時間当たりの回転変動量ΔＮｅと単位時間当たりの噴射
量変動量ΔＱを各所定値と比較し、回転変動量ΔＮｅが
所定値Ｎｅｓｔ以下かつ噴射量変動量ΔＱが所定値Ｑｓ
ｔ以下となるまではステップ２６に進むことなく待機
し、回転変動量ΔＮｅが所定値Ｎｅｓｔ以下かつ噴射量
変動量ΔＱが所定値Ｑｓｔ以下となったとき、変動が収
束したと判断してステップ２６に進む。

【００６０】ステップ２６では変動が収束したタイミン
グでの燃料噴射量ＱをＩＴｎ時の燃料噴射量Ｑｎとし
て、ＩＴｎの値とともにカップルにして記憶する。

【００６１】ステップ２７では噴射時期変化量ＩＴｎ
を、ＩＴｎ＝ＩＴｎ＋ＩＴｋ …（１）ただし、ＩＴｋ：一定値の式で大きくし、ステップ２８でこのＩＴｎの最大量Ｉ
Ｔｅを比較する。ＩＴｎ＜ＩＴｅであれば、ステップ２
２〜２７を繰り返す。（１）式によって噴射時期を最小
進角位置から一定値ＩＴｋ（たとえば０．４°ＣＡ程
度）ずつ進角側に移動させてゆくわけである。この過程
で、Ｑｎの各データがサンプリングされてゆく。図７の
例ではＱｎが徐々に小さくなり、極小値を取ったあとふ
たたび大きくなっていく。

【００６２】ＩＴｎ≧ＩＴｅになったタイミングでステ
ップ２９に移り、複数個のＱｎのデータの中から最小の
Ｑｎを求め、その最小のＱｎとカップルになっているＩ
ＴｎをＩＴｑ〔°〕として決定する。

【００６３】このようにしてＩＴｑを計測したら、図１
１に戻り、ステップ７で最適セット値ＩＴｓ〔°〕を、ＩＴｓ＝ＩＴｑ−ＩＴｄ …（２）の式で求め、このＩＴｓだけステップ８で噴射時期のマ
ップ値を進角側にシフトして書き換える。

【００６４】上記のＩＴｑは、図７においてたとえば左
端（最小進角位置）を基準とした進角値であり、ＩＴｓ
もまた最小進角位置からの進角値である。当初の噴射時
期のマップ値の特性を図１３に示すと、初期セット位置
で破線の特性であったものが、これを上方（進角側）に
ＩＴｓだけずらせた実線の特性が補正後の噴射時期の進
角特性になるわけである。

【００６５】なお、図１３からは、エンジン回転数Ｎｅ
だけをパラメーターとして噴射時期が求められるように
思われるが、実際には、図２０にも示したように、エン
ジン負荷をもパラメーターとして噴射時期が求められる
ことはいうまでもない。

【００６６】なお、ＩＴｓは実験では圧縮上死点からの
進角値であったが、圧縮上死点からの遅角値になるケー
スもあると考えられ、このときは噴射時期のマップをＩ
Ｔｓだけ遅角側にシフトして書き換えることになる。

【００６７】ここで、この例の作用を図７を参照しなが
ら説明する。

【００６８】この例では、アイドル回転数のフィードバ
ック制御時に噴射時期の補正条件が満たされると、燃料
噴射量が最低となるときのＩＴｑが計測され、このＩＴ
ｑよりあらかじめ記憶してあるＩＴｄだけ遅角側の値が
最適セットＩＴｓとして求められ、この最適セットＩＴ
ｓを用いて、図１３のように噴射時期の進角特性全体が
進角側にシフトして書き換えられる。すなわち、燃料噴
射量が最低となるときのＩＴｑからＰＭ排出量が最低と
なる最適セットＩＴｓを予測しているわけで、この予測
した最適セットで噴射時期のマップ値を補正することに
より、噴射時期の初期セットのバラツキによるＰＭ排出
量の悪化やフェイスカムの摩耗によるＰＭ排出量の悪化
を防ぐことができるのである。

【００６９】また、特に追加のセンサーを必要としない
ため、コストアップになることもない。

【００７０】また、噴射時期の補正条件を定め、冷却水
温、燃料温度、エンジン回転数、アクセル開度が所定の
条件を満たすときだけＩＴｑを計測するようにしている
ので、ＩＴｑの精度が向上する。

【００７１】図１４は第２実施例で、図１１に対応す
る。図１１と相違するのは、ステップ１１、１２、１
３、１４を追加した点である。

【００７２】ステップ１１では噴射時期が補正済みかど
うかを噴射時期補正フラグ（図ではＩＴ補正フラグ）か
らみる。補正が一度も行われてないときはフラグがＯＦ
Ｆであることからステップ６，７，８に進んで、第１実
施例と同じに噴射時期の補正を行った後、ステップ１４
で噴射時期補正フラグをＯＮにする。

【００７３】ステップ１５では最適セットＩＴｓと前回
の最適セットＩＴｓｂとの差ｄＩＴｓを計算し、２回目
以降の補正に備える。

【００７４】次回にステップ１１にきたときは、フラグ
ＯＮよりステップ１２に流れ、再補正時期かどうかをみ
る。これは、たとえば噴射時期の補正を行ったタイミン
グでポンプ回転数の積算を開始し、その積算値が所定値
に達したとき再補正時期であると判断する。再補正時期
になると、ステップ１３で前回のＩＴｓをＩＴｓｂとし
て記憶した後、ステップ６，７，８で噴射時期のマップ
値を全体的にシフトさせる補正を行う。再補正時期の間
隔は、ポンプフェイスカムの摩耗による噴射時期の遅角
を考慮して定めるが、噴射時期の再補正の前後で運転感
覚が大きく変わらないように配慮する。

【００７５】図１５においては、ステップ３１で噴射時
期補正フラグをみてＯＮであれば、ステップ３２〜３５
でＩＴｑ計測時の噴射時期の変化幅を小さくする。詳細
にはステップ３２，３３で学習時ＩＴｎ初期値ＩＴｎｇ
と学習時ＩＴｎ最大値ＩＴｅｇを、ＩＴｎｇ＝（ｄＩＴｓ×Ｃ１）×ＩＴｎｇ０ …（３）ＩＴｅｇ＝（ｄＩＴｓ×Ｃ１）×ＩＴｅｇ０ …（４）ただし、ＩＴｎｇ０：ＩＴｎの学習初期値ＩＴｅｇ０：ＩＴｅの学習初期値ｃ１：０から１のあいだの定数の式で計算し、ステップ３４，３５でＩＴｎとＩＴｅ
を、ＩＴｎ＝ＩＴｑ−ＩＴｎｇ …（５）ＩＴｅ＝ＩＴｑ＋ＩＴｅｇ …（６）の式で計算する。

【００７６】（３），（４）式のｄＩＴｓは補正のたび
に徐々に０に近づいてゆくので、これに合わせて、ＩＴ
ｎｇとＩＴｎも小さくなってゆく。たとえば、初回のＩ
Ｔｎがほぼ２０°、ＩＴｅがほぼ２８°であったとすれ
ば、噴射時期の変化幅は８°であるが、上記のステップ
３２，３３，３４，３５の操作によって、２回目の変化
幅が８°より小さくなるのである。

【００７７】第１実施例のように、補正条件が成立する
たびに噴射時期の補正を行うとすれば、ＩＴｑの計測の
たびに運転性やアイドル音が変化するが、この例では、
噴射時期の補正を一度行った後は、再補正時期と判断さ
れるまで２回目の噴射時期の補正に際してのＩＴｑの計
測が行われないので、運転性やアイドル音の変化を少な
くすることができる。

【００７８】また、再補正時期には前回のＩＴｑ計測時
の変化幅を狭め、その範囲内でＩＴｑを求めるので、Ｉ
Ｔｑの計測を短時間に行うことができる。

【００７９】図１６は第３実施例で、第１実施例の図１
１に対しステップ４１，４２を追加したものである。

【００８０】ステップ４１では、アイドル時におけるエ
ンジン負荷状況の検出処理を図１７のサブルーチンにし
たがって行う。

【００８１】図１７において、ステップ５１ではラジエ
ーターファンの作動状態をみて、ラジエーターファンが
ＯＮであればステップ５２で負荷係数Ｆ１を１．０５と
して記憶し、それ以外ではステップ５３に飛んでＦ１＝
１とする。ステップ５４ではエアコンの作動状態をみて
これがＯＮであればステップ５５で負荷係数Ｆ２を１．
２とし、それ以外ではステップ５６でＦ２＝１とする。
同様にして、ステップ５７ではパワーステアリングの状
態をみてパワーステアリングの据え切りが行われている
ときはステップ５８で負荷係数Ｆ３を１．５とし、それ
以外ではステップ５９でＦ２＝１とする。ステップ６０
ではシフト位置をみて、シフト位置がＤレンジのときは
ステップ６１で負荷係数Ｆ４を１．１とし、それ以外で
はステップ６２でＦ４＝１とする。

【００８２】ステップ６３ではＦ＝Ｆ１×Ｆ２×Ｆ３×Ｆ４ …（７）の式により総負荷係数Ｆを計算し、計算結果（Ｆ値）を
ステップ６４で記憶する。

【００８３】ラジエーターファンなど４つの場合で代表
させたが、これらは燃料噴射量の増量補正が行われてア
イドル回転がアップされる場合の例であり、いずれかの
増量補正が行われるときは、Ｆが１を越える値になる。
なお、１．０５と１．２とかいった負荷係数の値は補機
負荷の大きさに対応させたものである。

【００８４】このようにしてＦを計算したら図１６に戻
り、ステップ４２でＦ値と前回のＦ値を比較し、前回の
Ｆ値以上になっているときだけステップ６以降に進んで
ＩＴｑの計測を行う。

【００８５】この例ではアイドル回転のフィードバック
制御中におけるエンジンの負荷状態を調べ、できるだけ
エンジン負荷が高い状態でＩＴｑの計測を行うようにし
たので、ＩＴｑがより正確に計測できるため、噴射時期
の補正精度を高めることができる。

【００８６】図１８は第４実施例で、第２実施例の図１
４に対応する。図１４と相違して、図１８は工場出荷時
あるいは自動車整備工場等でだけ走らせるフローで、よ
り正確に噴射時期の補正を行うために、アイドル回転数
のフィードバック制御時に強制的にエンジンに負荷がか
かるようなエンジン負荷命令を出した上で、初回の噴射
時期の補正を行わせるようにするものである。

【００８７】図１８のステップ７１では噴射時期補正フ
ラグをみて、フラグがＯＮであれば、ステップ７２に進
み、エンジン負荷指令を図１９のサブルーチンにしたが
って行う。

【００８８】図１９において、ステップ８１では噴射時
期補正中（図ではＩＴ補正中）であることを、メータに
設けられた適当なランプを点滅させることで作業者に知
らせる。

【００８９】ステップ８２ではアクセル信号をキャンセ
ルし、ステップ８３と８４でラジエーターファンとエア
コン用コンプレッサーとを強制的にＯＮにする。

【００９０】なお、エンジン制御用のＥＣＵ３５と通信
装置を介して連絡することで、エンジンの各種の診断を
行うことのできるハンディタイプの装置があるが、この
装置を利用することもできる。この装置における作業項
目に、このエンジン負荷指令メニューを組み込んでおく
ことで、エンジン用ＥＣＵ３５と連絡をとりながら、初
回の噴射時期の補正を行わせるのである。

【００９１】第３実施例では、たとえばエアコンが作動
している状態でＩＴｑの計測に入ったのに、その計測の
途中でエアコンがＯＦＦにされるときなどには、ＩＴｑ
に計測誤差が生じてくることも考えられる。これに対し
て、第４実施例では、ＩＴｑの計測のあいだは、補機負
荷の作動状態が変わらないようにできるので、ＩＴｑが
より正確に測定でき、噴射時期の補正精度を高めること
ができる。

【００９２】実施例ではエンジン回転数と負荷をパラメ
ーターとして噴射時期のマップ値を割り付けている例で
説明したが、エンジン回転数だけをパラメーターとする
噴射時期のテーブルを備える場合であっても、本発明を
適用できることはいうまでもない。

【００９３】

【発明の効果】第１の発明は、少なくともエンジン回転
数に応じた噴射時期を記憶する手段と、アイドル時に燃
料噴射量を調節してエンジン回転数が所定値に保持され
るようにフィードバック制御する手段と、燃料噴射量が
最低となる噴射時期とＰＭの排出量が最低となる噴射時
期との偏差を予め記憶する手段と、前記アイドル回転数
のフィードバック制御時に噴射時期を徐々に変化させて
燃料噴射量が最低となる噴射時期を計測する手段と、こ
の計測した噴射量最低噴射時期と前記偏差とに基づいて
前記ＰＭの排出量が最低となる最適セットを予測する手
段と、この予測した最適セットで前記エンジン回転数に
応じた噴射時期を補正する手段とを設けたので、噴射時
期の初期セットのバラツキによるＰＭ排出量の悪化やフ
ェイスカムの摩耗によるＰＭ排出量の悪化を防ぐことが
でき、かつコストアップになることがない。

【００９４】第２の発明は、第１の発明において、初回
の前記補正を行った後は、再補正時期になるまで２回目
以降の補正を行わないので、運転性やアイドル音の変化
を最小限にとどめることができる。

【００９５】第３の発明は、第２の発明において、前記
２回目以降の補正のときは前記噴射量最低噴射時期を計
測する際の噴射時期の変化幅を初回より小さくするの
で、噴射量最低噴射時期の計測を短時間に行うことがで
きる。

【００９６】第４の発明は、第１から第３までの発明の
いずれか一つにおいて、前記噴射量最低噴射時期の計測
をアイドルアップされた状態で行うので、噴射量最低噴
射時期がより正確に計測されることになり、補正精度を
高めることができる。

【００９７】第５の発明は、第４の発明において、アイ
ドル時の負荷を検出し、より負荷の大きい状態が発生し
たとき前記噴射量最低噴射時期の計測を行うので、アイ
ドルアップされた状態での運転性やアイドル音の変化を
少なくすることができる。

【００９８】第６の発明は、第１から第３までの発明の
いずれか一つにおいて、前記噴射量最低噴射時期の計測
を行う際にアイドルアップの負荷指令を強制的に出すの
で、噴射量最低噴射時期の計測のあいだアイドルアップ
の状態が変わらず、これによって噴射量最低噴射時期が
より正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子制御の分配型燃料噴射ポンプの縦断面図で
ある。

【図２】ロータリーソレノイドの斜視図である。

【図３】ロータリーソレノイ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を示す図である。

【図４】タイマー部分の断面図である。

【図５】電子制御噴射ポンプの制御システム図である。

【図６】噴射時期の初期セットがエミッションに及ぼす
影響を調べた実験結果である。

【図７】アイドル回転数のフィードバック制御時におけ
る静的噴射時期に対する燃料噴射量とＰＭ排出量の特性
図である。

【図８】アイドル回転数のフィードバック制御時におけ
る静的噴射時期に対する燃料噴射量とＰＭ排出量の特性
図である。

【図９】アイドル回転数のフィードバック制御時におけ
る静的噴射時期に対する燃料噴射量とＰＭ排出量の特性
図である。

【図１０】アイドル回転数のフィードバック制御時にお
ける静的噴射時期に対する燃料噴射量とＰＭ排出量の特
性図である。

【図１１】噴射時期のマップ値の補正を説明するための
流れ図である。

【図１２】ＩＴｑの計測を説明するための流れ図であ
る。

【図１３】第１実施例の静的噴射時期の進角特性図であ
る。

【図１４】第２実施例の噴射時期のマップ値の補正を説
明するための流れ図である。

【図１５】第２実施例のＩＴｑの計測を説明するための
流れ図である。

【図１６】第３実施例の噴射時期のマップ値の補正を説
明するための流れ図である。

【図１７】第３実施例のエンジン負荷状況の検出処理を
説明するための流れ図である。

【図１８】第４実施例の噴射時期のマップ値の補正を説
明するための流れ図である。

【図１９】第４実施例のエンジン負荷指令を説明するた
めの流れ図である。

【図２０】従来例の静的噴射時期の進角特性図である。

【図２１】第１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２６タイマーピストン３１タイマースプリング３３タイミングコントロールバルブ３５ＥＣＵ５１噴射時期記憶手段５２アイドル回転数フィードバック制御手段５３偏差記憶手段５４噴射量最低噴射時期計測手段５５最適セット予測手段５６噴射時期補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともエンジン回転数に応じた噴射時
期を記憶する手段と、アイドル時に燃料噴射量を調節してエンジン回転数が所
定値に保持されるようにフィードバック制御する手段
と、燃料噴射量が最低となる噴射時期とＰＭの排出量が最低
となる噴射時期との偏差を予め記憶する手段と、前記アイドル回転数のフィードバック制御時に噴射時期
を徐々に変化させて燃料噴射量が最低となる噴射時期を
計測する手段と、この計測した噴射量最低噴射時期と前記偏差とに基づい
て前記ＰＭの排出量が最低となる最適セットを予測する
手段と、この予測した最適セットで前記エンジン回転数に応じた
噴射時期を補正す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燃料噴射ポンプの制御装置。
【請求項２】初回の前記補正を行った後は再補正時期に
なるまで２回目以降の補正を行わないことを特徴とする
請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
の制御装置。
【請求項３】前記２回目以降の補正のときは前記噴射量
最低噴射時期を計測する際の噴射時期の変化幅を初回よ
り小さくすることを特徴とする請求項２に記載のディー
ゼルエンジンの燃料噴射ポンプの制御装置。
【請求項４】前記噴射量最低噴射時期の計測をアイドル
アップされた状態で行うことを特徴とする請求項１から
３までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプの制御装置。
【請求項５】アイドル時の負荷を検出し、より負荷の大
きい状態が発生したとき前記噴射量最低噴射時期の計測
を行うことを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエ
ンジンの燃料噴射ポンプの制御装置。
【請求項６】前記噴射量最低噴射時期の計測を行う際に
エンジンにアイドルアップの負荷指令を強制的に出すこ
とを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記
載のディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの制御装置。