JPH08254153A

JPH08254153A - ディーゼル機関の燃料噴射量制御装置

Info

Publication number: JPH08254153A
Application number: JP7057776A
Authority: JP
Inventors: Tatsumasa Sugiyama; 辰優杉山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はプレストローク制御を行うディーゼル
機関の燃料噴射量制御装置に関し、プレストローク制御
実施時においても精度の高い燃料噴射量制御を行うこと
を目的とする。【構成】目標スピル弁開弁時期または目標スピル弁閉弁
時期までのカウント数と、残り角度を予想パルス時間に
基づき時間換算した残り角時間とにより、電磁スピル弁
23の開弁時期及び閉弁時期を共に制御するプレストロー
ク制御を行う構成とされたディーゼル機関の燃料噴射量
制御装置において、プレストローク制御実施時に電磁ス
ピル弁23が実際に閉弁される実スピル弁閉弁時期を算出
する実スピル弁閉弁時期算出手段（ステップ７）と、実
スピル弁閉弁時期と目標スピル弁閉弁時期との偏差を算
出する偏差算出手段（ステップ６〜８）と、偏差算出手
段により算出される偏差に基づき目標スピル弁開弁時期
を算出する目標スピル弁開弁時期算出手段（ステップ１
２〜１４）とを設ける。

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機関の燃料噴
射量制御装置に係り、特にプレストローク制御を行うデ
ィーゼル機関の燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子制御ディーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプにおいては、そのプランジャのリフトに応
じて得られる燃料噴射量が目標値になるように、例えば
電磁スピル弁等を制御してスピルポートを開放させるよ
うにしている。これにより、プランジャ高圧室からの燃
料を燃焼室へ溢流（スピル）させ、燃料の圧送終わり
（即ち燃料の噴射の終了）を制御し、所要の燃料噴射量
を得るようにしている。

【０００３】このような電磁スピル弁では、通常プラン
ジャのリフトに同期し、かつ一定のポンプ回転角度毎に
入力される信号（例えばエンジン回転パルス）等により
要求スピル角度を決定し、その要求スピル角度に基づい
て電磁スピル弁のオン・オフ制御を行うよう構成されて
いる。

【０００４】例えば、特開昭６２−２６７５４７号公報
に開示された技術では、その時々の運転状態に応じて決
定される燃料噴射量を得るべく、目標スピル弁開弁時期
に相当する要求スピル開弁角度で電磁スピル弁を開弁さ
せてスピルポートを開放させている。

【０００５】ここで、要求スピル開弁角度を決定するに
は、先ず一定のクランク角毎に得られるエンジン回転パ
ルスに基づき、そのエンジン回転パルスのある基準位置
から要求スピル開弁角度までのパルスカウント数を求め
る。続いて、１パルス分に満たない余り角度を求め、こ
の余り角度については例えば前回サイクルの所定タイミ
ングにおけるエンジン回転パルスの１パルス間時間（以
下、予想パルス時間という）に基づいて時間換算するこ
とにより余り角時間として求める。

【０００６】そして、基準位置から上記のように設定さ
れたパルスカウント数をカウントし、カウントが終了し
た後は最終パルスのカウント時期より余り角時間が経過
するのを待って電磁スピル弁を開弁する構成とされてい
た。上記制御方法を採用することにより、精度の高い燃
料噴射量制御を行うことが可能となる。

【０００７】また近年では、燃料噴射の開始時期である
電磁スピル弁の閉弁時期も、上記した電磁スピル弁の開
弁時期を決定する方法と同様な方法により設定する制御
（以下、この制御をプレストローク制御という）を行う
ことが提案されている。このプレストローク制御を実施
することにより、プランジャ圧送工程のうち実噴射に用
いる使用域を自由に設定でき、噴射率設定の自由度が増
す。特に燃料の圧送効率の高い燃料噴射ポンプに適用し
た場合に効果が大である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
に電磁スピル弁の閉弁時期及び開弁時期を基準位置から
のパルスカウント数と余り角時間とにより設定する構成
では、ディーゼル機関の回転変動に伴い余り角時間の精
度に限界が生じる。

【０００９】即ち、前記したように余り角時間は１パル
ス分に満たない余り角度を前回サイクルの予想パルス時
間に基づいて時間換算した値であるため、その精度は予
想パルス時間の精度により変化する。ここで、前記した
ように予想パルス時間は、所定のタイミングにおけるエ
ンジン回転パルスの１パルス間時間であり、これはエン
ジン回転変動により変化する。

【００１０】即ち、予想パルス時間にはエンジン回転変
動により誤差が生じる。従って、この予想パルス時間に
基づき算出される余り角時間にもこの誤差が反映され
る。特に、プレストローク制御を実施した場合には、上
記のようなサイクル間の回転変動が与える回転数への影
響の度合いが、殆どの場合、電磁スピル弁の閉弁時と開
弁時とで異なることから、電磁スピル弁の開弁時及び閉
弁時の双方における余り角時間の誤差量に差が生じ、実
際に噴射される燃料噴射量と目標とする燃料噴射量との
誤差が大きくなるという問題点があった。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、電磁スピル弁が実際に閉弁される実スピル弁閉弁
時期と目標スピル弁閉弁時期との偏差に基づき目標スピ
ル弁開弁時期を補正することにより、プレストローク制
御実施時における精度の低下を抑制することを可能とし
たディーゼル機関の燃料噴射量制御装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、一定クランク各毎に出力されるディー
ゼル機関の回転角信号を利用して、基準回転角信号の発
生時点から目標スピル弁開弁時期または目標スピル弁閉
弁時期までのカウント数と、前記目標スピル弁開弁時期
または目標スピル弁閉弁時期までの残り角度を予想パル
ス時間に基づき時間換算した残り角時間とにより、電磁
スピル弁の開弁時期及び閉弁時期を共に制御するプレス
トローク制御を行う構成とされたディーゼル機関の燃料
噴射量制御装置において、前記プレストローク制御実施
時に、前記電磁スピル弁が実際に閉弁される実スピル弁
閉弁時期を算出する実スピル弁閉弁時期算出手段と、前
記実スピル弁閉弁時期と前記目標スピル弁閉弁時期との
偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段によ
り算出される偏差に基づき前記目標スピル弁開弁時期を
算出する目標スピル弁開弁時期算出手段とを設けたこと
を特徴とするものである。

【００１３】

【作用】上記構成とされたディーゼル機関の燃料噴射量
制御装置では、プレストローク制御実施時に、偏差算出
手段は実スピル弁閉弁時期算出手段が演算する実スピル
弁閉弁時期と目標スピル弁閉弁時期との偏差を求める。

【００１４】ここで、実スピル弁閉弁時期と目標スピル
弁閉弁時期との間に偏差が生じるのは、残り角時間を目
標スピル弁閉弁時期までの残り角度を予想パルス時間に
基づき時間換算する構成としていることに起因する。従
って、予想パルス時間はディーゼル機関の回転変動に伴
い変動するものであり、この予想パルス時間が実際のパ
ルス時間に対して異なっていると、当然実スピル弁閉弁
時期は目標スピル弁閉弁時期に対してずれが発生し、こ
れが上記の偏差となる。

【００１５】一方、電磁スピル弁の開弁時期制御におい
ても残り角時間を用いて開弁時期を制御する構成として
いる。従って、例えば実スピル弁開弁時期と目標スピル
弁開弁時期との間でずれが生じなかった場合、上記偏差
が燃料噴射量に大きく影響し所望の噴射量が得られなく
なる。

【００１６】しかるに、本発明の構成では、目標スピル
弁開弁時期算出手段が偏差算出手段により算出された偏
差に基づき目標スピル弁開弁時期を算出する構成とされ
ている。従って、偏差算出手段で算出した電磁スピル弁
の閉弁時の偏差を電磁スピル弁の開弁制御において反映
させることが可能となり、電磁スピル弁の閉弁制御時に
発生した誤差に基づき電磁スピル弁の開弁制御を補正す
ることにより、全体として噴射量誤差を低減することが
できる。

【００１７】

【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。図１は本発明の一実施例であるディーゼル機関の
燃料噴射量制御装置の全体構成を示す図であり、図２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のクランク軸４０
に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。

【００１８】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。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。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、即ちこの場合４個の切歯が等角度間
隔で形成され、更に各切歯の間にはクランク角度にし
て、７．５度毎に突起（歯）が等角度間隔で形成されて
いる。そして、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。

【００１９】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８
ａ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。

【００２０】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、それらカムプ
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。つまり、
カムプレート８のカムフェイス８ａ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
復（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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】ポンプハウジング１３の下側には、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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】ローラリング９の上部には、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の突起等が横
切る際に、それらの通過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を出力す
る。又、更に、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。

【００３０】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。

【００３１】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ャ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。

【００３２】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。

【００３３】又、ディーゼルエンジン２には、排気管５
０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。

【００３４】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吸気絞り弁５８
が設けられている。又、その吸気絞り弁５８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。このバイパス絞り弁
６０は、二つのＶＳＶ６１，６２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。

【００３５】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、このＥＣＵ７１によって駆動タイミングが制御さ
れる。

【００３６】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、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。

【００３７】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が設けられている。又、
ディーゼルエンジン２のクランク軸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軸４０の
回転位置を検出するクランク角センサ７６が設けられて
いる。更に又、図示しないトランスミッションには、そ
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が設けられている。

【００３８】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７がそれぞれ接続されると共に回転数センサ３
５が接続されている。又、ＥＣＵ７１は各センサ３５，
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３３、グロープ
ラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御す
る。

【００３９】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図３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。

【００４０】入力ポート８５には、前述した吸気温セン
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８８，８９，９０，９
１、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。

【００４１】そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介
して入力される各センサ３５，７２〜７７等の検出信号
を入力値として読み込む。又、出力ポート８６には各駆
動回路９６，９７，９８，９９，１００，１０１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３
３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等が
接続されている。

【００４２】そして、ＣＰＵＩ８１は各センサ３５，７
２〜７７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。次に、前述したＥＣＵ７１により実行される燃料噴
射量制御動作について図４を用いて説明する。図４に示
すフローチャートは、ＥＣＵ７１により実行されるもの
であり、エンジン回転数パルスが入力される毎に割り込
み処理（ＮＥ割り込み処理）されるものである。

【００４３】図４に示される処理が起動すると、先ずス
テップ１において、今回のＮＥ割り込みのタイミングが
所定の燃料噴射量を計算するタイミングであるかどうか
が判断される。具体的には、ＥＣＵ７１は燃料噴射量を
計算するタイミングを回転数センサ３５から出力される
エンジン回転数パルスのカウント値（以下、回転数パル
スカウント値ＣＮＩＲＱという）として記憶しており、
ステップ１では今回のＮＥ割り込みにおける回転数パル
スカウント値ＣＮＩＲＱが、上記の燃料噴射量を計算す
るタイミングの回転数パルスカウント値ＣＮＩＲＱであ
るかどうかを判断している。このステップ１で今回のＮ
Ｅ割り込みのタイミングが燃料噴射量を計算するタイミ
ングであると判断された場合には、処理はステップ２に
進む。

【００４４】本実施例においては、ＥＣＵ７１はプレス
トローク制御を実施する構成とされている。ここでプレ
ストローク制御とは、運転状態に応じて噴射率を変える
ためにカムリフト工程のうち所望の圧送率となる部分を
選択的に使用するというもので、そのために圧送開始タ
イミングが所望のカムリフト位置となるようにカムリフ
ト途中にスピル弁閉弁時期が設定させる制御のことであ
る。

【００４５】ステップ２では上記プレストローク制御実
施のため、電磁スピル弁２３を閉弁（スピルＯＮ）する
タイミングと、電磁スピル弁２３を開弁（スピルＯＦ
Ｆ）するタイミングを共に計算する。詳述すれば、回転
数センサ３５から出力されるエンジン回転数パルスを利
用して、基準パルス（例えば欠歯位置）の発生時点から
目標とする電磁スピル弁２３を開弁する時期（以下、目
標スピル弁開弁時期という）及び電磁スピル弁２３を閉
弁する時期（以下、目標スピル弁閉弁時期という）まで
の回転数パルスカウント値ＣＮＩＲＱのカウント数と、
目標スピル弁開弁時期及び目標スピル弁閉弁時期までの
１パルス分のクランク角度（本実施例の場合には７．５
°ＣＡ）に満たない残り角度を予想パルス時間に基づき
時間換算した残り角時間とに基づき、電磁スピル弁２３
のスピルＯＮタイミング及びスピルＯＦＦタイミングを
制御する。

【００４６】続いて、ステップ２でＥＣＵ７１が実施す
る具体的処理について説明する。先ずＥＣＵ７１は、ス
テップ２において回転数センサ３５から出力されるエン
ジン回転パルスから求められるエンジン回転数ＮＥ、及
びアクセル開度センサ７３から求められるアクセル開度
ＡＣＣＰ等に基づき燃料噴射量ＳＰＶを計算する。次
に、求められた燃料噴射量ＳＰＶに基づき、ＥＣＵ７１
は燃料噴射を開始する目標スピル弁閉弁時期（ＡＮＧＳ
ＰＯＮ）と、燃料噴射を終了する目標スピル弁閉弁時期
（ＡＮＧＳＰＯＦＦ）を演算する。尚、この目標スピル
弁閉弁時期及び目標スピル弁閉弁時期は共にクランク角
度として求められる。

【００４７】上記のように目標スピル弁閉弁時期及び目
標スピル弁開弁時期が求められると、続いてＥＣＵ７１
は上記基準位置から目標スピル弁閉弁時期までのエンジ
ン回転パルスのパルス数（以下、閉弁時パルス数αとい
う）と、１パルスに満たない残り角度（以下、閉弁時余
り角度ａ₀ という）を求める。また、ＥＣＵ７１は上記
基準位置から目標スピル弁開弁時期までのエンジン回転
パルスのパルス数（以下、開弁時パルス数βという）
と、１パルスに満たない残り角度（以下、開弁時余り角
度ｂ₀ という）を求める。従って、目標スピル弁閉弁時
期（ＡＮＧＳＰＯＮ）及び目標スピル弁開弁時期（ＡＮ
ＧＳＰＯＦＦ）は下式で表せられる。

【００４８】

【数１】

【００４９】尚、ステップ１において、今回のＮＥ割り
込みのタイミングが燃料噴射量を計算するタイミングで
はないと判断された場合には、ステップ２の処理は実施
されず、処理はステップ３に進む。

【００５０】ステップ３では、今回のＮＥ割り込み処理
がＣＮＩＲＱ＝αのタイミングであるかどうかを判断す
る。そして、今回のＮＥ割り込み処理がＣＮＩＲＱ＝α
のタイミングであると判断された場合には、処理はステ
ップ４に進み、ＥＣＵ７１はステップ２で求められた閉
弁時余り角度ａ₀ を時間換算し、先ず閉弁時余り時間ｔ
_a0を演算する。この閉弁時余り時間ｔ_a0は、下式により
求めることができる。

【００５１】

【数２】

【００５２】但し、（３）式において、Ｔ₀は予想パル
ス時間であり、本実施例では１サイクル前のＣＮＩＲＱ
＝αに対応するパルスのパルス時間を用いている。ここ
で、閉弁時余り時間ｔ_a0を演算するのに、今回サイクル
のＣＮＩＲＱ＝αに対応するパルスのパルス時間を用い
るのではなく、前回サイクル前のＣＮＩＲＱ＝αに対応
するパルスのパルス時間である予想パルス時間Ｔ₀を用
いているのは、今回サイクルのＣＮＩＲＱ＝αに対応す
るパルスのパルス時間は、ＣＮＩＲＱ＝α＋１のエンジ
ン回転パルスが出力された後でなければ演算することが
できず、よってＣＮＩＲＱ＝α＋１のエンジン回転パル
スが出力するのを待って閉弁時余り時間ｔ_a0を設定する
のでは閉弁タイミングに間に合わないからである。

【００５３】上記のように、閉弁時余り時間ｔ_a0が計算
されると、ＥＣＵ７１は内設されたクロック９２の出力
信号に基づき駆動するタイマーにより得られる現在時刻
(Timer) に、閉弁時余り時間ｔ_a0を加算してスピルＯＮ
時刻（ＣＰＲ１）を算出する。続くステップ５では、ス
テップ４で求められたスピルＯＮ時刻（ＣＰＲ１）をコ
ンペアレジスタにセットし、これによりスピルＯＮ時刻
（ＣＰＲ１）となると電磁スピル弁２３は閉弁（スピル
ＯＮ）される。

【００５４】尚、ステップ３において、今回のＮＥ割り
込み処理がＣＮＩＲＱ＝αのタイミングではないと判断
された場合には、ＥＣＵ７１はステップ４及びステップ
５の処理を行うことなく処理をステップ６に進める。こ
こで、上記したように閉弁時余り時間ｔ_a0は１パルス分
（本実施例では７．５°ＣＡ）に満たない閉弁時余り角
度ａ₀ を前回サイクルの予想パルス時間Ｔ₀に基づいて
時間換算した値であるため、閉弁時余り時間ｔ_a0の精度
は予想パルス時間Ｔ₀の精度により決定される。

【００５５】また、パルス時間はエンジン回転変動によ
り変化するため、前回サイクルと今回サイクルとの間に
エンジン回転変動が発生している場合には、予想パルス
時間Ｔ₀と今回サイクルのＣＮＩＲＱ＝αに対応するパ
ルスのパルス時間（以下、実パルス時間Ｔ₁という）と
では大きな差が発生してしまうことが考えられる。この
ように、実パルス時間Ｔ₁と予想パルス時間Ｔ₀との間
に大きな誤差が生じいる場合には閉弁時余り時間ｔ_a0の
精度が低下し、従ってステップ４で演算されるスピルＯ
Ｎ時刻（ＣＰＲ１）の精度も低下してしまう。

【００５６】上記したようにＣＮＩＲＱ＝α＋１のエン
ジン回転パルスが出力されると、この時点で今回サイク
ルの実パルス時間Ｔ₁を求めることができる。換言すれ
ば、ＣＮＩＲＱ＝α＋１のエンジン回転パルスが出力さ
れた時点で、実パルス時間Ｔ ₁と予想パルス時間Ｔ₀と
の間に生じている誤差の程度（以下、これを偏差とい
う）を知ることができる。従って、この偏差を電磁スピ
ル弁２３の開弁制御において反映させることにより、電
磁スピル弁の閉弁制御時に発生した誤差に基づき電磁ス
ピル弁の開弁制御を補正することが可能となり、全体と
して噴射量誤差を低減することができる。

【００５７】図５は、偏差を求める方法を説明するため
の図である。図５（Ａ）で示すのは予想パルス時間Ｔ₀
に基づきＥＣＵ７１が認識するエンジン回転状態を示す
タイミングチャートであり、また図５（Ｂ）で示すのは
実パルス時間Ｔ₁に基づく実際のエンジン回転状態を示
すタイミングチャートである。同図では、エンジン回転
変動に伴い、予想パルス時間Ｔ₀に対して実パルス時間
Ｔ₁が長かった例を示している。尚、簡単のため、本実
施例では電磁スピル弁２３の開弁側（スピルＯＦＦ側）
では前サイクルと今サイクルで回転状態に差がないとし
て考えている。

【００５８】同図に示されるように、実際のエンジン状
態に対応した電磁スピル弁２３を閉弁すべきタイミング
（実スピルＯＮ角）に対し、予想パルス時間Ｔ₀に基づ
きＥＣＵ７１が設定する電磁スピル弁２３を閉弁すべき
タイミング（予想スピルＯＮ角）は、実パルス時間Ｔ₁
と予想パルス時間Ｔ₀との差に起因してずれた値となっ
ている。従って、上記した偏差（ＤＥＦ）は、実際のエ
ンジン状態に対応した閉弁時余り角度ａ₁と予想エンジ
ン状態に対応した閉弁時余り角度ａ₀との差（ａ₁−ａ
₀）として求められる。

【００５９】再び図４に戻り説明を続ける。ステップ６
からステップ８は、この偏差ＤＥＦを求める処理であ
る。ステップ６では、今回のＮＥ割り込み処理がＣＮＩ
ＲＱ＝α＋１のタイミングであるかどうかを判断する。
ステップ６において、今回のＮＥ割り込み処理がＣＮＩ
ＲＱ＝α＋１のタイミングであると判断された場合に
は、ステップ７において、ＣＮＩＲＱ＝α＋１に対応す
るエンジン回転パルスのパルス時間である実パルス時間
Ｔ₁を算出する。

【００６０】続くステップ８では、偏差ＤＥＦを求める
ために、先ず実際のエンジン状態に対応した閉弁時余り
角度ａ₁を計算する。図５に示されるように、実パルス
時間Ｔ₁と予想パルス時間Ｔ₀、及び実際のエンジン状
態に対応した閉弁時余り角度ａ₁と予想エンジン状態に
対応した閉弁時余り角度ａ₀との関係は下式のように示
される。

【００６１】

【数３】

【００６２】尚、ステップ６で今回のＮＥ割り込み処理
がＣＮＩＲＱ＝α＋１のタイミングではないと判断され
た場合には、処理はステップ９に進む。また、上記した
ステップ６〜ステップ８の処理は偏差算出手段を構成
し、ステップ７は実スピル弁閉弁時期算出手段を構成す
る。

【００６３】ステップ９では、今回のＮＥ割り込み処理
がＣＮＩＲＱ＝βのタイミングであるかどうかを判断す
る。そして、今回のＮＥ割り込み処理がＣＮＩＲＱ＝β
のタイミングであると判断された場合には、処理はステ
ップ１０に進み、β＝αであるかどうかが判断される。

【００６４】ここで、β＝αと判断された状態とは、ス
ピルＯＮ時期とスピルＯＦＦ時期とが近接しており、共
に１パルスに満たない領域に各タイミングが位置してい
る状態（即ち、ＣＮＩＲＱ＝αの１パルス領域にスピル
ＯＮ時期とスピルＯＦＦ時期とが共に存在した状態）で
ある。この状態では、スピルＯＮ側とスピルＯＦＦ側の
予測パルス時間が同じであり（Ｔ₀＝Ｔ₂）、実スピル
弁制御時期と予測スピル弁制御時期との偏差は、スピル
ＯＮ側とスピルＯＦＦ側の双方に等しく現れるので、補
正の必要性があまりない。よって、ステップ６において
肯定判断がされず、ステップ８における偏差ＤＥＦの算
出がされないようになっている。更に、ステップ１１に
おいて前記ａ₀を前記ａ₁へ代入し偏差ＤＥＦをゼロに
設定することで、電磁スピル弁２３の開弁制御に反映さ
せる補正をカットする。尚、ステップ１０においてβ＝
αではないと判断された場合には、ステップ１１の処理
は実施されず、処理はステップ１２に進む。

【００６５】ステップ１２では、ステップ８で計算され
た偏差ＤＥＦを開弁時余り角度ｂ₀に反映させる処理を
行っている。具体的には、ステップ２で求められている
予想エンジン状態に対応した開弁時余り角度ｂ₀に、ス
テップ８で計算された偏差ＤＥＦに定数Ｋを乗算した値
を加算処理している。

【００６６】再び図５を参照して、ステップ１２の処理
について説明する。前述したように、本実施例ではスピ
ル弁開弁側では前サイクルと今サイクルとで回転状態の
差がないと考えているので、算出された残り各ｂ₀を用
いてスピルＯＦＦ時期を設定する構成では、図５のよう
に実際のスピルＯＮ時期（角度）が予定より早くなった
場合には、噴射量がその分予定より多くなってしまう。

【００６７】そこで本実施例では、ステップ１２におい
て、実際に指令する開弁時余り角度ｂ₁を予想エンジン
状態に対応した開弁時余り角度ｂ₀にステップ８で計算
された偏差ＤＥＦに定数Ｋを乗算した値を加算処理する
ことにより求めている。ここで定数Ｋについて説明す
る。一般に電磁スピル弁２３のスピルＯＮされるタイミ
ングにおける燃料圧はスピルＯＦＦのタイミングにおけ
る燃料圧よりも低く、スピルＯＮ側とスピルＯＦＦ側と
では噴射率が異なる。従って、スピルＯＮ側の偏差ＤＥ
ＦをそのままスピルＯＦＦ側へ補正値として用いること
ができないので、該噴射率の相違を考慮した定数Ｋを設
定した。

【００６８】また、本実施例ではスピルＯＦＦ側では、
前サイクルと今サイクルとで回転状態に差がないとして
いるが、実際にはスピルＯＮ側で生じた前サイクルと今
サイクルでの回転変動がスピルＯＦＦ側まで引きずられ
ることがあるとも考えられる。その場合には、スピルＯ
Ｎ側とスピルＯＦＦ側での前記回転変動の度合いの相違
を考慮した定数Ｋ或いは上記定数Ｋとは別の定数Ｓ等を
設定するようにすればよい。

【００６９】例えば、簡単のためスピルＯＮ側とスピル
ＯＦＦ側とで上記のような噴射率の差はないと考え、ス
ピルＯＮ側の前記回転変動による偏差ＤＥＦに対し、ス
ピルＯＦＦ側での偏差は回転変動による影響が小さいた
め、前記偏差ＤＥＦの４０％しか生じないとした場合、
残り６０％を補正する必要がある。この場合には、前記
定数Ｋを０．６と設定すればよいことになる。

【００７０】更には、前記回転変動の度合いの相違が回
転数や負荷等の運転状態によって変化することも考えら
れるが、その場合には前記定数Ｋ或いはＳを前記運転状
態に応じて変化する変数とすればよい。ステップ１２に
おいて開弁時余り角度ｂ₁が演算されると、処理はステ
ップ１３に進み、ＥＣＵ７１はステップ１２で求められ
た開弁時余り角度ｂ₁を時間換算して開弁時余り時間ｔ
_b0を演算する。この開弁時余り時間ｔ_b0は、下式により
求めることができる。

【００７１】

【数４】

【００７２】但し、（６）式において、Ｔ₂は予想パル
ス時間であり、本実施例では１サイクル前のＣＮＩＲＱ
＝βに対応するパルスのパルス時間を用いている。上記
のように、開弁時余り時間ｔ_b0が計算されると、ＥＣＵ
７１は内設されたクロック９２の出力信号に基づき駆動
するタイマーにより得られる現在時刻(Timer) に、開弁
時余り時間ｔ_b0を加算してスピルＯＦＦ時刻（ＣＰＲ
２）を算出する。続くステップ１４では、ステップ１３
で求められたスピルＯＦＦ時刻（ＣＰＲ２）をコンペア
レジスタにセットし、これによりスピルＯＦＦ時刻（Ｃ
ＰＲ２）となると電磁スピル弁２３は開弁（スピルＯＦ
Ｆ）される。

【００７３】上記のように、ステップ８で算出した偏差
ＤＥＦを電磁スピル弁２３の開弁制御において反映させ
ることにより、全体として噴射量誤差を低減することが
可能となる。尚、上記したステップ１２〜ステップ１４
の処理は、目標スピル弁開弁時期算出手段を構成する。
また、ステップ９において、今回のＮＥ割り込み処理が
ＣＮＩＲＱ＝βのタイミングではないと判断された場合
には、ＥＣＵ７１はステップ１０〜ステップ１４の処理
を行うことなく図４に示されるＮＥ割り込み処理を終了
する。

【００７４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、電磁スピル
弁の閉弁制御時に発生した誤差を電磁スピル弁の開弁制
御時に吸収するようにしたので、電磁スピル弁の閉弁時
の制御誤差に起因する噴射量誤差を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】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４】ＥＣＵにより実行されるＮＥ割り込み処理を示
すフローチャートである。

【図５】偏差の求め方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４０クランク軸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吸気絞り弁７１ＥＣＵ８１ＣＰＵ８２ＲＯＭ８３ＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/12 ３５０Ｆ０２Ｍ 41/12 ３５０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定クランク各毎に出力されるディーゼ
ル機関の回転角信号を利用して、基準回転角信号の発生
時点から目標スピル弁開弁時期または目標スピル弁閉弁
時期までのカウント数と、前記目標スピル弁開弁時期ま
たは目標スピル弁閉弁時期までの残り角度を予想パルス
時間に基づき時間換算した残り角時間とにより、電磁ス
ピル弁の開弁時期及び閉弁時期を共に制御するプレスト
ローク制御を行う構成とされたディーゼル機関の燃料噴
射量制御装置において、前記プレストローク制御実施時に、前記電磁スピル弁が
実際に閉弁される実スピル弁閉弁時期を算出する実スピ
ル弁閉弁時期算出手段と、前記実スピル弁閉弁時期と前記目標スピル弁閉弁時期と
の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出される偏差に基づき前記目
標スピル弁開弁時期を算出する目標スピル弁開弁時期算
出手段とを設けたことを特徴とするディーゼル機関の燃
料噴射量制御装置。