JPH08210172A - 燃料噴射ポンプの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不均量補償制御装置を備えた電子制御燃料噴
射ポンプにノズルリフトセンサを１本追加するだけで基
準気筒の噴射時期と他の気筒の噴射時期のズレ量を求め
る。 【構成】 噴射ノズルのノズルリフトセンサと、アイド
ル時の振動を低減するために各気筒のスピル弁指令値を
補正する不均量補償制御装置を備えたディーゼルエンジ
ンの電子制御装置により制御される燃料噴射ポンプにお
いて、前記噴射ノズルの前記ノズルリフトセンサを１本
だけ用いることで全気筒の噴射時期を、前記ノズルリフ
トセンサ付気筒である基準気筒の噴射時期と、他の気筒
の噴射時期のズレ量を不均量補償制御による前記スピル
弁指令値の補正量を利用して、前記基準気筒の開弁圧に
対する他の気筒の開弁圧ズレ量を推定することによって
求める。

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に使
用される電子制御装置により制御される燃料噴射ポンプ
の制御方法、特にはスピル弁の駆動制御を行うことによ
り燃料噴射量を制御し、タイマコントロールバルブ（Ｔ
ＣＶ）の駆動制御を行うことにより燃料の噴射時期を自
由に調節する燃料噴射ポンプの制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンにお
いては排気ガスの組成の改善やエンジンの性能向上のた
め燃料噴射制御の精度向上が要求されている。そのため
近年、改良前の公知の従来例である図２に示すように電
子制御回路を用いて精度向上を計っている。しかし、改
良前の方法では噴射ノズル等の老朽化による噴射量、噴
射時期のズレを補正する手段を備えていなかった。

【０００３】そこで、この欠点を補うために図３に示す
公知の特公平１−５２５７０の実施例では噴射ノズルに
ノズルリフトセンサであるニードル弁位置センサ（Ｎ
Ｈ）を備えることにより実噴射時期を求め、タイマ指令
値を決定し、老朽化の影響を小さくしている。図３につ
いて更に説明すると、図３の実施例は噴射ノズルのニー
ドル弁位置あるいは移動を検出するニードル弁位置セン
サ（ＮＨ）２２０を備えた自己点火式内燃機関の電子制
御装置において、ニードル弁位置センサ（ＮＨ）２２０
らの位置、あるいは移動を示す信号を所定値と比較して
噴射開始および終了信号を求めることにより燃料噴射期
間信号を得て、この燃料噴射期間信号を負荷信号として
用い、この負荷信号によって排気ガス再循環率または噴
射開始時期を制御するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記改良前の電子制御
燃料噴射ポンプでは気筒間のノズル開弁圧のばらつきや
各気筒のノズルの老朽化の度合いにより各気筒に噴射さ
れる燃料の噴射量、噴射時期が相互に異なり、その際の
エミッションは、気筒間でばらつきが無い場合に比べて
悪化するという問題があった。

【０００５】ここで、気筒間のばらつきの影響を小さく
するためには、全気筒の噴射時期を把握し、最適な噴射
時期に制御することが必要となる。しかし、改良前の方
法ではこの様な制御が出来ないのはもちろん特公平１−
５２５７０の実施例でも高価なノズルリフトセンサを全
気筒に付けなければこの気筒間ばらつきの補正は不可能
であるという問題があった。

【０００６】本発明は改良前の電子制御燃料噴射ポンプ
にノズルリフトセンサを１本追加するだけで、かかる問
題を解決するスピル弁と噴射時期制御装置の制御方法を
提供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、請求項１として噴射ノズルのノズルリフト
センサと、アイドル時の振動を低減するために各気筒の
スピル弁指令値を補正する不均量補償制御装置を備えた
ディーゼルエンジンの電子制御装置により制御される燃
料噴射ポンプにおいて、前記噴射ノズルの前記ノズルリ
フトセンサを１本だけ用いることで全気筒の噴射時期
を、前記ノズルリフトセンサ付気筒である基準気筒の噴
射時期と、他の気筒の噴射時期のズレ量を不均量補償制
御による前記スピル弁指令値の補正量を利用して、前記
基準気筒の開弁圧に対する他の気筒の開弁圧ズレ量を推
定することによって求める；請求項２として、請求項１
において、推定した各気筒の噴射時期の情報をもとに最
も遅角している気筒の噴射時期を基準にしてタイマ指令
値を補正して噴射時期を制御する；という技術的手段を
採用するものである。

【０００８】

【作用および発明の効果】請求項１の発明によれば、不
均量補償制御によりアイドル時に各気筒の最高回転数が
各気筒の最高回転数の平均になるように各気筒のスピル
弁指令値が補正される。この補正量はノズル開弁圧が平
均より高ければプラスに、低ければマイナスにそれぞれ
の開弁圧差に応じて算出される。そのため、ノズルリフ
トセンサ付気筒である基準気筒の補正量と他の気筒の補
正量を比較することによって基準気筒の開弁圧からの各
気筒の開弁圧ズレ量が推定できる。そして、開弁圧ズレ
量と噴射時期の関係およびノズルリフト信号から各気筒
の噴射時期を推定することができる。本発明によればノ
ズルリフトセンサは１本で済むので低コストとすること
ができるという効果がある。

【０００９】請求項２の発明によれば、噴射時期がばら
ついた場合にはエミッションが悪化するが、最も遅角し
ている気筒を基準に噴射時期を制御した場合に前述のエ
ミッションの悪化を最小限にできるので、請求項１の発
明により推定した各気筒の噴射時期の情報に基づいて最
も遅角している気筒の噴射時期を基準にタイマ指令値を
補正することで、エミッションの悪化を最小限にするこ
とができる。

【００１０】

【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。本発明は分配型の燃料噴射ポンプに適用されるも
のであり、燃料の圧送の方法はフェイスカム圧送、イン
ナカム圧送を問わないので、フェイスカム圧送式を例に
して説明する。

【００１１】また、本発明の実施例は改良前の従来の電
子制御燃料噴射ポンプに改良を加えたものであるので改
良前のものについて説明した後で、改良後のものである
本発明の実施例について説明する。まず、図２に示され
た改良前の従来のフェイスカム圧送式の分配型燃料噴射
ポンプ１と制御装置５について説明する。ドライブシャ
フト２は図示しないエンジンによって、エンジンの回転
と同期して回転駆動される。ドライブシャフト２にはシ
グナルロータ３が同軸的に取付けられており、その外周
には凸状の歯が複数個形成されている。４は回転数セン
サであってシグナルロータ３の外周に対向しており、シ
グナルロータ３の凸状歯の電磁誘導によって機関回転数
に応じたパルス信号を発生して、電子式制御装置５へ出
力する。

【００１２】このシグナルロータ３の外周の凸状の歯は
間隔が小さく密に形成された歯部Ａと、間隔が大きい粗
に形成された歯部Ｂから成っている。歯部Ｂは気筒の数
だけ等間隔に（４気筒なら９０°おきに、６気筒なら６
０°おきに）形成されている。ドライブシャフト２には
燃料を圧送するプランジャ６を駆動するフェイスカム７
と、燃料のフィードポンプであるベーン式のポンプ８が
連結されている。フェイスカム７はプランジャ６と一体
となってスプリング９によってローラリング１０に設け
られたローラ１１に押し付けられる。

【００１３】従って、フェイスカム７がドライブシャフ
ト２によって回転駆動されることにより、フェイスカム
７の凸部がローラ１１に乗り上げて、フェイスカム７自
体とそれに一体化されたプランジャ６が、回転運動を伴
うプランジャ６の軸線方向の往復運動をすることにな
る。プランジャ６はポンプシリンダ１２のシリンダボア
１２ａ内に挿入されて、その先端に圧力室１３を形成し
ているので、プランジャ６の往復運動の成分によって圧
力室１３の容積が拡縮し、それと同時に回転運動の成分
によって圧力室１３にはそれに開口する吸入側と吐出側
のポートが切り換えられて連通する。フィードポンプ８
の吐出ポート１４から吐出される加圧された燃料は燃料
室１５に貯溜されているが、その燃料が圧力室１３に吸
入され、高圧に加圧されて所定のタイミングに燃料噴射
弁１６へ圧送され、図示しない機関の燃焼室内へ噴射さ
れることになる。

【００１４】燃料噴射ポンプ１のハウジング１７には圧
力室１３の圧力を開放するスピル弁１８が設けられてお
り、スピル弁１８を電子式制御装置５によって開閉する
ことによって、燃料の噴射開始時期や噴射量、噴射率を
制御することができる。ローラリング１０の円筒状の外
周面１０ａはドライブシャフト２の軸線を中心として所
定の角度範囲内で回動することができる。その回動によ
ってローラ１１の位置が回転方向に移動するので、フェ
イスカム７の凸部がローラ１１に乗り上げる時期が変化
し、それによって燃料噴射時期を変化させることができ
る。ローラリング１０を回動させるために、スライドピ
ン１９がローラリング１０から図２の下方へ伸びてお
り、その下端が、ハウジング１７内に形成されたタイマ
シリンダ２０内で左右の方向に往復摺動することができ
るように嵌合しているタイマピストン２１に係合してい
る。

【００１５】図２においてタイマピストン２１の右側の
タイマ高圧室２２は絞り２３を介して燃料室１５に連通
していて、フィードポンプ８によって加圧された燃料を
受け入れている。その油圧がタイマピストン２１を左方
へ押すことになるが、それに対抗してタイマピストン２
１の左側のタイマ低圧室２４内にはタイマスプリング２
５が装着されている。タイマ低圧室２４はフィードポン
プ８の吸入ポート２６に連通していて、作動中は常に低
圧になっている。タイマ高圧室２２に作用している燃料
の油圧即ち供給圧は、機関回転数、従ってドライブシャ
フト２の回転数に関連して大小に変化するので、その油
圧による付勢力とタイマスプリング２５の付勢力とが釣
り合う位置へタイマピストン２１が移動し、スライドピ
ン１９を介してローラリング１０が回動調節されること
によって、燃料の噴射時期が機関回転数に応じて変化す
ることになる。

【００１６】タイマ高圧室２２の油圧はタイマ高圧室２
２とタイマ低圧室２４との間に電磁弁からなる油圧制御
弁２７が挿入されており、油圧制御弁２７を電子制御装
置５に電気的に連結して開閉制御することによってタイ
マ高圧室２２内の油圧を部分的にタイマ低圧室２４側へ
逃がして調整し、タイマピストン２１の位置とローラリ
ング１０の回転位置を変化させ、それによって燃料の噴
射時期を制御している。

【００１７】このように、図２に示されたフェイスカム
圧送式の分配型燃料噴射ポンプ１のタイマ装置２８は、
タイマシリンダ２０とタイマピストン２１、およびタイ
マピストン２１に連動するローラリング１０、タイマピ
ストン２１の位置を制御する油圧制御弁２７等からなっ
ている。なお、理解を容易にするために、図２において
はドライブシャフト２とタイマピストン２１が平行に描
かれているが、前述のような作動をさせるために、後者
は前者に対して直角の方向に交差している。同様に、フ
ィードポンプ８の軸もドライブシャフト２に対して９０
°回転させて描かれている。

【００１８】前述の回転数センサ４は、ローラリング１
０の外周面１０ａ上に担持されており、その出力信号が
電子式制御装置５に入力されているが、制御装置５には
その他にも図１に示すように機関からＴＤＣ信号として
示す上死点信号や、機関の負荷の大きさを示すアクセル
開度信号、冷却水温等を検出する水温センサからの出力
信号等が入力される。

【００１９】スピル弁１８の閉弁時期、開弁時期の制御
は前述の歯部Ｂの欠歯を基準にして角度で制御され、具
体的には指令値を、歯部Ａの欠歯の数＋余り角度 の形
に計算し、余り角度を時間に変換して制御を行ってい
る。タイマ２８の制御は図４に示すように、エンジンか
らのＴＤＣ信号（エンジン側の回転位置信号）とポンプ
の回転数センサ４の信号の歯部Ｂにあたる部分（ポンプ
側の回転位置信号）の位相の差を常時測定している。こ
の位相の差がタイマ指令値と一致するようにタイマコン
トロールバルブ（ＴＣＶ）２７をなす油圧制御弁を制御
することによっておこなわれる。

【００２０】また、アイドル時には図５に示すように各
気筒の最高回転数がその平均の値になる様に各気筒の噴
射量、つまりはスピル弁１８の指令値を補正する制御で
ある不均量補償制御を行っている。具体的にはエンジン
の各気筒の爆発ごとの回転速度を検出し、ある決まった
角度、つまりはシグナルロータのある２つの歯の間隔に
かかる時間を検出して各気筒の回転速度を求め、全気筒
の回転速度平均値と比較し、この比較判定によって各気
筒の噴射量、つまりはスピル弁指令値（開弁時期）を気
筒毎に補正する。 さて、ここで改良後の本発明の実施
例を図１に示す。

【００２１】本実施例では電子制御装置５への入力信号
に、基準気筒に取りつけたノズル１６ｂのノズルリフト
信号が加えられている。この信号により基準気筒の実噴
射時期がわかる。また、前述の不均量補償制御によるス
ピル弁指令値の各気筒の補正量をもとに図６に示すアル
ゴリズムから噴射時期の基準気筒からのズレ量を算出す
ることができる。

【００２２】ここで図６について説明する。図６上図は
開弁圧が異なるノズルを用いた場合に噴射量を一定にす
るにはスピル弁の指令値をどれだけ補正すれば良いのか
を示したもので図６下図は開弁圧が異なるノズルを用い
た場合に噴射開始時期がどれだけずれるかを回転毎に示
したものである。前述の不均量補償制御により各気筒の
スピル弁の補正量が決定される。この各気筒の補正量を
もとに基準気筒からの各気筒の補正量の差が計算でき
る。さて、図６上図のように開弁圧のズレ量とスピル弁
指令値の補正量の関係は１対１で対応するため基準気筒
からの補正量の差より各気筒の基準気筒からの開弁圧の
ズレ量を推定することができる。

【００２３】次に前述のように開弁圧のズレ量と噴射開
始時期のズレ量は回転毎に１対１で対応する。そのため
マップを用意しておけば開弁圧のズレ量から噴射開始時
期のズレ量を推定できる。ここで基準気筒についてはリ
フトセンサの信号から噴射時期が分かるため前述の噴射
開始時期ズレ量とあわせることで全気筒の噴射開始時期
をノズルリフトセンサを１本加えただけの構成で推定す
ることができる。

【００２４】また、開弁圧がばらつくと噴射量もばらつ
くことが知られているが、基準気筒に対する各気筒の開
弁圧ズレ量が推定できているので、事前に開弁圧のズレ
量とその際に噴射量を同じにするためのスピル弁指令値
の補正量の関係をマップまたは補正式として求めておけ
ば噴射量のばらつきも、問題の無いレベルまで無くすこ
とができる。

【００２５】この各気筒の噴射時期の推定値をもとにタ
イマ指令値を補正するのであるが、噴射時期が気筒間で
ばらついた場合にはエミッションが悪化する。このエミ
ッションの悪化を最小限にするためには図７に示す様に
最も遅角している気筒の噴射時期を基準にして噴射時期
を制御する必要がある。図７について説明すると、図７
上段の図はノズル開弁圧のばらつきにより各気筒の噴射
開始時期がズレている状態を示したものである。この際
の各気筒のエミッションを示したのが中段の図である。
タイマ指令値に対してまとめるとエミッションが気筒間
でずれている。下段の図は気筒間でばらつきが無い場合
（新品の場合）と、中段の図に示したばらつきありの場
合のエミッションを横軸ＮＯ_X 、縦軸ＴＨＣでまとめた
ものである。ばらつき無しの場合にはＮＯ_X 、ＴＨＣの
両方を最も低い状態、つまりは図中の黒い四角で示した
点にするように噴射時期を制御している。しかし、開弁
圧の劣化度合いの差などにより噴射時期にばらつきが生
じた際にばらつきが無い場合と同様に噴射時期を制御す
るとエミッションが悪化してしまう。たとえば開弁圧劣
化度合いの差による噴射時期のばらつきならＮＯ_X が増
加する。この悪化の度合いを最も小さくなるようにする
にはどのように噴射時期を制御したら良いかを検証した
ものが図７下図中の白い丸で示した点である。

【００２６】最も遅角している気筒の噴射時期をばらつ
きが無い場合に使われる噴射時期にあわせた場合にエミ
ッションの悪化度合いが小さくなる。つまり、噴射時期
のうち、最も遅角している気筒の噴射時期と、ばらつき
がない場合の噴射時期の目標値との差を求め、その差の
分だけタイマ指令値を補正する。

【００２７】以上の様に噴射時期を補正することによっ
て、気筒間で開弁圧がばらついた場合にもエミッション
の悪化を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】改良後の本発明の実施例を示す全体の構成図で
ある。

【図２】改良前の公知例を示す全体の構成図である。

【図３】特公平１−５２５７０の公知例の全体の構成図
である。

【図４】改良前の公知例の噴射時期制御方法を示す説明
図である。

【図５】改良前の公知例の不均量補償制御によるスピル
弁指令値の補正方法を示す説明図である。

【図６】改良後の本発明の実施例における不均量補償制
御による補正量と噴射時期の関係を示す説明図である。

【図７】改良後の本発明の実施例において気筒間で噴射
時期がばらついた場合のエミッション補正方法を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ フェイスカム圧送式の分配型燃料噴射ポンプ ２ ドライブシャフト ５ 電子式制御装置 ６ プランジャ ７ フェイスカム ８ フィードポンプ １０ ローラリング １２ ポンプシリンダ １３ 圧力室 １４ フィードポンプの吐出ポート １５ 燃料室 １６ａ 噴射ノズル １６ｂ ノズルリフトセンサ付噴射ノズル １７ ポンプハウジング １８ スピル弁 １９ スライドピン ２０ タイマシリンダ ２１ タイマピストン ２２ タイマ高圧室 ２４ タイマ低圧室 ２５ タイマスプリング ２６ フィードポンプの吸入ポート ２７ タイマコントロールバルブ（ＴＣＶ） ２８ タイマ装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 65/00 ３０１ Ｚ ３０６ Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射ノズルのノズルリフトセンサと、ア
   イドル時の振動を低減するために各気筒のスピル弁指令
   値を補正する不均量補償制御装置を備えたディーゼルエ
   ンジンの電子制御装置により制御される燃料噴射ポンプ
   において、前記噴射ノズルの前記ノズルリフトセンサを
   １本だけ用いることで全気筒の噴射時期を、前記ノズル
   リフトセンサ付気筒である基準気筒の噴射時期と、他の
   気筒の噴射時期のズレ量を不均量補償制御による前記ス
   ピル弁指令値の補正量を利用して、前記基準気筒の開弁
   圧に対する他の気筒の開弁圧ズレ量を推定することによ
   って求めることを特徴とする燃料噴射ポンプの制御方
   法。
2. 【請求項２】 推定した各気筒の噴射時期の情報をもと
   に最も遅角している気筒の噴射時期を基準にしてタイマ
   指令値を補正して噴射時期を制御することを特徴とする
   請求項１に記載の燃料噴射ポンプの制御方法。