JPH0914034A - エンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射時期制御装置

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JPH0914034A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電磁弁でタイマピストンの位置を
調整して燃料噴射時期を制御するエンジンの燃料噴射時
期制御装置に関し、揺らぎ現象を確実に抑制できるよう
にすることを目的とする。 【構成】 燃料噴射時期を変更するタイマの油圧式タイ
マピストンへの供給油圧を調整するタイマ制御用電磁弁
３９と、第１の周波数信号を発生する信号発生手段４２
と、第１の周波数よりも低い第２の周波数信号を発生す
る信号発生手段４３と、エンジン回転数に応じて第１の
周波数信号と第２の周波数信号とを切り替えて出力する
周波数信号切替手段４４と、出力された周波数信号によ
る駆動周波数で且つ設定されたデューティ比によるオン
・オフ信号で電磁弁３９を制御する制御手段４６とをそ
なえ、周波数信号切替手段４４による信号切替用エンジ
ン回転数を、第１の周波数に係る共振エンジン回転数か
ら所要回転数差で且つ第２の周波数に係る共振エンジン
回転数から所要回転数差の値に設定する。

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の
燃料噴射ポンプの制御に用いて好適のエンジンの燃料噴
射時期制御装置に関し、特に、電磁弁を通じてタイマピ
ストンの位置を調整することで燃料噴射時期を制御しう
る、エンジンの燃料噴射時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに
は、図４に示すような構成のものがある。この図４に示
す燃料噴射ポンプは、いわゆる電子制御式の分配型燃料
噴射ポンプであり、図４において、１０はポンプ本体で
あり、ポンプ本体１０の内部には、ベーン式のフィード
ポンプ１１がそなえられている。ここでは、フィードポ
ンプ１１については、本来の側面図に並べて９０°だけ
図示角度を変えた正面図についても示している。
【０００３】このフィードポンプ１１は、エンジンの回
転で作動するドライブシャフト１２で回転駆動されて、
燃料タンクからの燃料を圧送する。このフィードポンプ
１１から出力された燃料は、ポンプ本体１０の内部のポ
ンプ室１３に送られて、ポンプ室１３から通路１４を通
って燃料圧送用プランジャ１５へと送給される。通路１
４には燃料カット用マグネットバルブ１６が介装され
る。
【０００４】プランジャ１５は、ポンプ本体１０に形成
されたプランジャ室１７内を進退しながら、内部に形成
された連通口１７Ａを介して、通路１４からの燃料を通
路１８からデリバリバルブ１９へと供給する。このよう
なプランジャ１５の進退駆動は、プランジャ１５の一端
に結合されたカムディスク２０の作用により行なわれ
る。
【０００５】つまり、プランジャ１５及びカムディスク
２０は、ドライブシャフト１２でエンジン回転に応じて
回転駆動される。また、カムディスク２０は、プランジ
ャ１５を介してスプリング２１で付勢されることで、ロ
ーラホルダ２２に軸支されたローラ２３に当接してい
る。なお、ローラホルダ２２は、ドライブシャフト１２
の軸心線方向へは移動ぜず、また、通常時（後述する回
転位相の調整時以外）はドライブシャフト１２の軸心回
りに回転することはない。これにより、カムディスク２
０は、そのカムプロフィルに応じてローラ２３に排動さ
れながら、軸方向へ移動する。このようにして、プラン
ジャ１５が進退して、所要のタイミングで燃料の供給を
行なうのである。
【０００６】なお、通路１８，デリバリバルブ１９は各
気筒毎に設けられている。例えば４気筒エンジンの場合
には、通路１８，デリバリバルブ１９も４つ設けられる
ことになる。また、ローラ２３は、図５に示すように、
ローラホルダ２２に複数（ここでは、４つ）設けられて
おり、カムディスク２０のカムプロフィルもこれに応じ
たものになっている。これにより、カムディスク２０が
１回転するとプランジャ１５は４回駆動されることにな
り、この４回のプランジャ１５の作動に応じて、例えば
４つの気筒のそれぞれに順に燃料が供給されるようにな
る。
【０００７】なお、燃料の噴射量制御のために、プラン
ジャ１５の外周を進退してプランジャ１５の圧送ストロ
ークを調整するコントロールスリーブ２４と、このコン
トロールスリーブ２４を駆動するガバナ（ここではエレ
クトリックガバナ）２５とが設けられている。さらに、
図４中、２６はレギュレータバルブ、２７はドライブシ
ャフト１２の回転速度を検出するセンシングギヤプレー
ト、２８は燃料温度センサであり、２９はポンプ室１３
内の過剰な燃料を燃料タンクへ戻すオーバフローバルブ
であって、チェックバルブをそなえている。
【０００８】ところで、このような燃料噴射ポンプで
は、燃料の噴射タイミングを制御するために、タイマ３
０が設けられている。タイマ３０には、ローラ２３の回
転方向位置を変更するタイマピストン３１がそなえられ
れている。なお、このタイマピストン３１についても、
便宜上、９０°だけ図示角度を変えた正面図で示してい
る。
【０００９】このタイマピストン３１は、図４，図５に
示すように、ポンプ本体１０に形成されたシリンダ３２
内で進退しながら、ピストンピン３３を通じてローラホ
ルダ２２を微小回転させる。つまり、タイマピストン３
１は、中間部にピストンピン３３をピン結合され、その
一端にはポンプ室１３内の燃料圧を導かれる第１圧力室
３４が設けられ、他端には吸入側燃料圧（フィードポン
プ１１の上流側の燃料圧）を導かれる第２圧力室３５が
設けられる。
【００１０】また、タイマピストン３１には、ポンプ室
１３と第１圧力室３４とを連通する通路３６が設けら
れ、この通路３６にはオリフィス３７が介設されてい
る。さらに、第２圧力室３５内には、タイマピストン３
１を一端側（第１圧力室３４方向）へ付勢するタイマス
プリング３８がそなえられる。そして、第１圧力室３４
内の燃料圧と、第２圧力室３５内の燃料圧及びタイマス
プリング３８の付勢力とのバランスによって、タイマピ
ストン３１の位置が決定する。例えば図５の（Ａ）に示
す状態よりも第１圧力室３４内の燃料圧が高くなると、
図５の（Ｂ）に示すように、タイマピストン３１が図中
左方へ移動するが、この時には、燃料噴射タイミングは
進角側へ調整される。逆に、第１圧力室３４内の燃料圧
が低くなると、タイマピストン３１が図中右方へ移動し
て、燃料噴射タイミングは遅角側へ調整される。
【００１１】例えば、エンジンの回転速度が高まると、
フィードポンプ１１からの出力圧が高まって、ポンプ室
１３内の燃料圧も高まり、第１圧力室３４が高圧にな
る。したがって、タイマピストン３１が図中左方へ移動
して、燃料噴射タイミングが進角側へ調整されることに
なる。さらに、このポンプの場合、図４に示すように、
第１圧力室３４側と第２圧力室３５側との圧力バランス
を調整しうるタイミングコントロールバルブ（ＴＣＶ）
３９が設けられており、様々なパラメータに基づいて燃
料噴射タイミングを調整しうるようになっている。
【００１２】つまり、タイミングコントロールバルブ３
９は、電子制御式の電磁弁であり、デューティ制御によ
りその開度（単位時間当たりの開弁時間）を調整され
る。したがって、タイミングコントロールバルブ３９を
デューティ制御することで、バルブ３９の開度に応じて
第１圧力室３４側と第２圧力室３５側との圧力差が適宜
調整（ここでは減少側へ調整）され、タイマピストン３
１の位置が調整されることになり、この結果、燃料噴射
タイミングが調整される。
【００１３】このようなタイミングコントロールバルブ
３９の駆動は、図示しないタイミングコントロールバル
ブドライバ（ＴＣＶドライバ）により行なわれるが、こ
のＴＣＶドライバは、図示しないコントローラにより目
標燃料噴射量Ｑやエンジン回転数Ｎｅに応じて作動を制
御される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、タイミング
コントロールバルブ３９をデューティ制御する場合、一
定の周波数で駆動電流パルスを発しながら制御を行なう
ことになるが、この時の駆動周波数がエンジンの回転数
の整数倍に近づくと、燃料噴射時期が変動することがあ
る。この現象は「揺らぎ」と呼ばれ、この「揺らぎ」
は、近接した異なる２つの周波数の干渉により生じるい
わゆる「うなり」の現象と考えられる。
【００１５】例えば図６の曲線Ｓは、この揺らぎ現象を
示す実験データであり、エンジン回転数Ｎｅを１８００
ｒｐｍの近傍とし、タイミングコントロールバルブ３９
の駆動周波数を６０Ｈｚとした条件下での実験結果を示
す。横軸が時間、縦軸がタイマピストン３１の位置（Ｔ
ＰＳ）であり、曲線Ｃ１がＴＰＳの変動特性を示してい
るが、ＴＰＳが比較的長周期（約１秒）で振動している
ことがわかる。
【００１６】これは、エンジン回転数Ｎｅが正確に１８
００ｒｐｍ（＝３０Ｈｚ）であれば、タイミングコント
ロールバルブ３９の駆動周波数６０Ｈｚは丁度エンジン
回転数Ｎｅの２倍になるが、エンジン回転数Ｎｅが１８
００ｒｐｍに近いが正確に１８００ｒｐｍではないため
に、このような「うなり」のような現象が生じるものと
考えられる。
【００１７】そこで、エンジン回転数Ｎｅを１７７０ｒ
ｐｍ（＝２９．５Ｈｚ）としてタイミングコントロール
バルブ３９の駆動周波数を６０Ｈｚとした場合をシミュ
レーションしてみると、図７に示すように、上述の図６
に示す実験結果とほぼ同様の特性が現れる。このような
揺らぎ現象の原因は、オリフィス３７が一定に作用し且
つタイミングコントロールバルブ３９の開度が一定のと
きには、タイマピストン３１の両端の差圧により、各圧
力室３４，３５での燃料の流入出即ちタイマピストン３
１の位置が支配される。したがって、差圧変動が揺らぎ
（即ち、タイマピストン３１の変位）の原因と考えられ
る。
【００１８】そこで、さらに、差圧変動の要因を考える
と、ポンプ室１３の圧力変動、及び、タイマピストン３
１のシリンダ３２内の圧力変動が考えられる。このう
ち、ポンプ室１３の圧力変動は、フィードポンプ１１の
吐出圧の変動によるものや、プランジャ１５の燃料圧送
スピルによるもの等が考えられる。また、タイマピスト
ンシリンダ３２内の圧力変動は、カムディスク２０がロ
ーラ２３を乗り越える時の反力がピストンピン３３を通
じて伝達されることによるものや、タイマピストン３１
の質量とタイマスプリング３８の弾性特性とによる共振
によるものなどが考えられる。
【００１９】これらのなかでも、特に、影響が大きいも
のが、カムディスクの乗り越え時の反力である。この反
力は、カムディスクの乗り越え時にタイマピストン３１
の動きにより、タイマピストン３１の両端（即ち、両圧
力室３４，３５）の流入圧がともに変動するため、単純
に考えると、ポンプ室１３の圧力変動の２倍の影響があ
る。しかも、タイマピストン３１に作用する強制圧自体
も変動が大きいため、最も影響が大きいと言える。な
お、このカムディスクの乗り越え時の反力は、４気筒エ
ンジンの場合、エンジン回転数Ｎｅの２倍の周波数をも
ち、振幅はほぼ一定である。
【００２０】このような揺らぎ現象を回避するには、以
下のような手段が考えられる。 （１）つまり、図８中の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に示すよ
うに、タイミングコントロールバルブ３９の駆動周波数
をエンジン回転との共振点、即ちエンジン回転数Ｎｅ，
又はエンジン回転数Ｎｅの２倍値（＝２Ｎｅ），又はエ
ンジン回転数Ｎｅの４倍値（＝４Ｎｅ）と完全に同期さ
せる。この技術は、例えば特公昭６３−８２９８号公報
に開示されている。
【００２１】（２）図８中の破線Ｌ４に示すように、タ
イミングコントロールバルブ３９の駆動周波数をエンジ
ン回転数Ｎｅに対して鋸刃状に変更しながら、タイミン
グコントロールバルブ３９の駆動周波数がエンジン回転
との共振点、即ちエンジン回転数Ｎｅや２Ｎｅや４Ｎｅ
に接近しないようにする。この技術は、例えば特公平１
−１９０５９号公報に開示されている。
【００２２】これらの手段は、図９に示すように、タイ
ミングコントロールバルブとエンジンとの周波数差が離
れるほど、揺らぎ（ピストン振幅）が減少するという特
性による。図９中、Ｎｅを付す特性は０．５次共振点の
近傍、即ち、タイミングコントロールバルブの駆動周波
数をエンジン回転数Ｎｅの近傍にした場合のもので、２
＊Ｎｅを付す特性は１次共振点の近傍、即ち、タイミン
グコントロールバルブの作動周波数をエンジン回転数Ｎ
ｅの２倍の近傍にした場合のもので、４＊Ｎｅを付す特
性は２次共振点の近傍、即ち、タイミングコントロール
バルブの作動周波数をエンジン回転数Ｎｅの４倍の近傍
にした場合のものである。
【００２３】（１）の解決手段に着目すると、上述の特
公昭６３−８２９８号公報は、燃料フィード圧に基づい
て、開閉弁（タイミングコントロールバルブ）の作動周
波数を機関回転数の整数倍（例えば２倍）となるように
制御することで、開閉弁の作動周期を燃料フィード圧の
圧力変動周期と同期させて、燃料フィード圧の圧力変動
を減少させ、燃料噴射時期を精度よく制御しようとする
技術である。
【００２４】しかしながら、この技術では、燃料フィー
ド圧を検出してこの圧力に基づいて開閉弁の作動を制御
するため、以下のような不具合がある。ます、上述のゆ
らぎ現象に対しては、燃料フィード圧の影響は比較的小
さいので、燃料フィード圧に基づいた制御は必ずしも適
切ではない。また、燃料噴射時期が変化するごとに開閉
弁の駆動開始時期も変化するため、開閉弁の駆動終了時
期（即ち、デューティ幅）の設定が複雑になる。逆に、
開閉弁の駆動終了時期を回転位相に同期させようとする
と開閉弁の駆動開始時期を正しく設定できないので開閉
弁の開度制御（即ち、デューティ制御）を行なえない。
【００２５】さらに、機関のクランク角に対して、検出
した燃料フィード圧情報に基づく信号を同期させるのに
工夫が必要になる。これは、燃料フィード圧の立ち上が
りは噴射時期に同期するがクランク角とは関連なく、ま
た、燃料フィード圧の立ち下がりは噴射量に依存するが
やはりクランク角とは関連ないためである。また、
（２）の技術は、複数の駆動周波数をエンジン回転数
（回転速度）に応じて選択するが、駆動周波数の切替ポ
イントを適切に設定しないと揺らぎ現象の抑制効果を確
実に得ることはできない。
【００２６】例えば、図８のエリアＡ１内の切替ポイン
トＰ１では、タイミングコントロールバルブの駆動周期
とエンジン回転数とが１次共振領域に接近するので、前
述の揺らぎ現象が大きく現れ易い。これは、１次共振の
領域では、揺らぎによるピストン振幅が大きくなるため
である。つまり、図９に２＊Ｎｅの特性線で示すよう
に、１次共振付近でのピストン振幅は、０．５次共振
（特性線Ｎｅ）の付近でのものに比べるとほぼ２倍以上
も大きく、また、２次共振（特性線４＊Ｎｅ）の付近で
のものに比べるとほぼ４倍以上も大きくなる。
【００２７】このようにピストン振幅が大きいと、それ
だけ燃料噴射時期の制御精度も低下してしまうので、特
に、１次共振の領域での揺らぎ現象を回避できるように
すべきであるが、従来の技術では、このように１次共振
の領域の揺らぎ対策について特別には考えられておら
ず、揺らぎ現象の抑制効果を確実に得るまでには至って
いない。
【００２８】なお、特開平１−３０００３７号，特開平
４−３４７３４６号，特公平３−２５６２６号の各公報
にも、ディーゼルエンジン等のエンジンの燃料噴射時期
制御に関する技術が開示されているが、これらの技術
は、上述のような揺らぎ現象に関して具体的に着目して
おらず、また、かかる揺らぎ現象を適切に回避しうるも
のではない。
【００２９】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、電磁弁を通じてタイマピストンの位置を調整する
ことで燃料噴射時期を制御しうる装置において、揺らぎ
現象の抑制効果を確実に得られるようにして燃料噴射時
期を適切に制御できるようにした、エンジンの燃料噴射
時期制御装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のエンジンの燃料噴射時期制御装置は、供給さ
れる油圧に応じてタイマピストンを移動させることで燃
料噴射弁から噴射されるエンジンの燃料噴射時期を変更
しうるタイマと、所要のデューティ比に制御されながら
該タイマへ供給される油圧を調整するタイマ制御用電磁
弁と、該エンジンの運転状態に応じて該電磁弁の該デュ
ーティ比を決定するデューティ比決定手段と、第１の周
波数を有する信号を発生する第１周波数信号発生手段
と、該第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する信
号を発生する第２周波数信号発生手段と、該エンジンの
回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該エンジ
ン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数に応じて
該第１の周波数信号と該第２の周波数信号とを切り替え
て出力する周波数信号切替手段と、上記の周波数信号切
替手段から出力された周波数信号に基づく駆動周波数で
且つ該デューティ比決定手段で決定したデューティ比に
よるオン・オフ信号によって該電磁弁を制御する制御手
段とをそなえ、該周波数信号切替手段が、予め設定され
た信号切替用エンジン回転数に基づいて上記の第１及び
第２の周波数信号を切り替えるように構成され、該信号
切替用エンジン回転数が、該第１の周波数に関する共振
エンジン回転数から所要回転数差で且つ該第２の周波数
に関する共振エンジン回転数から所要回転数差の値に設
定されていることを特徴としている。
【００３１】請求項２記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置は、請求項１記載の構成において、該信
号切替用エンジン回転数が、該電磁弁の該エンジン回転
との１次共振領域と２次共振領域との間に設けられて、
該信号切替用エンジン回転数よりも該１次共振領域側の
エンジン回転数領域では該第２の周波数を用い、該信号
切替用エンジン回転数よりも該２次共振領域側のエンジ
ン回転数領域では該第１の周波数を用いるように、該周
波数信号切替手段による周波数切替が設定され、該信号
切替用エンジン回転数と該第１の周波数に関する１次共
振エンジン回転数との回転数差が、該信号切替用エンジ
ン回転数と該第２の周波数に関する２次共振エンジン回
転数との回転数差よりも大きくなるように設定されてい
ることを特徴としている。
【００３２】請求項３記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置は、請求項１又は２記載の構成におい
て、該信号切替用エンジン回転数が、該電磁弁の該エン
ジン回転との０．５次共振領域と１次共振領域との間に
設けられて、該信号切替用エンジン回転数よりも該０．
５次共振領域側のエンジン回転数領域では該第２の周波
数を用い、該信号切替用エンジン回転数よりも該１次共
振領域側のエンジン回転数領域では該第１の周波数を用
いるように、該周波数信号切替手段による周波数切替が
設定され、該信号切替用エンジン回転数と該第２の周波
数に関する１次共振エンジン回転数との回転数差が、該
信号切替用エンジン回転数と該第１の周波数に関する
０．５次共振エンジン回転数との回転数差よりも大きく
なるように設定されていることを特徴としている。
【００３３】請求項４記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の構
成において、該信号切替用エンジン回転数が、該第１の
周波数に関するＮ次共振エンジン回転数と該第２の周波
数に関するＮ次共振エンジン回転数との間に設けられ
て、該信号切替用エンジン回転数よりも低速回転側のエ
ンジン回転数領域では該第１の周波数を用い、該信号切
替用エンジン回転数よりも高速回転側のエンジン回転数
領域では該第２の周波数を用いるように、該周波数信号
切替手段による周波数切替が設定され、該信号切替用エ
ンジン回転数と該第２の周波数に関するＮ次共振エンジ
ン回転数との回転数差が、該信号切替用エンジン回転数
と該第１の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数との
回転数差よりも大きくなるように設定されていることを
特徴としている。なお、共振次数を示すＮは自然数のい
ずれか又は０．５を示す。
【００３４】
【作用】上述の請求項１記載の本発明のエンジンの燃料
噴射時期制御装置では、タイマが、供給される油圧に応
じてタイマピストンを移動させることで燃料噴射弁から
噴射されるエンジンの燃料噴射時期を調整する。このと
き、タイマへ供給される油圧はタイマ制御用電磁弁を通
じて調整されるが、タイマ制御用電磁弁は制御手段によ
って、次のように制御される。
【００３５】つまり、燃料噴射時期の調整にあたり、デ
ューティ比決定手段が、エンジンの運転状態に応じて電
磁弁のデューティ比を決定する。また、第１周波数信号
発生手段が、第１の周波数を有する信号を発生し、第２
周波数信号発生手段が、第１の周波数よりも低い第２の
周波数を有する信号を発生して、周波数信号切替手段
が、エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転
数に応じて第１の周波数信号と第２の周波数信号とを切
り替えて出力する。
【００３６】そして、制御手段が、周波数信号切替手段
から出力された周波数信号に基づく駆動周波数で且つデ
ューティ比決定手段で決定したデューティ比によるオン
・オフ信号によって電磁弁を制御する。周波数信号切替
手段による第１の周波数信号と第２の周波数信号との切
替は、予め設定された信号切替用エンジン回転数に基づ
いて行なわれるが、この信号切替用エンジン回転数が、
第１の周波数に関する共振エンジン回転数から所要回転
数差で且つ第２の周波数に関する共振エンジン回転数か
ら所要回転数差の値に設定されているので、電磁弁の駆
動周波数が、電磁弁とエンジン回転との共振周波数に接
近しなくなり、タイマピストンの揺らぎ現象が抑制又は
回避される。
【００３７】上述の請求項２記載の本発明のエンジンの
燃料噴射時期制御装置では、電磁弁のエンジン回転との
１次共振領域と２次共振領域との間において、信号切替
用エンジン回転数で周波数信号が切り替えられ、信号切
替用エンジン回転数よりも１次共振領域側（即ち、低速
回転側）のエンジン回転数領域では第２の周波数が用い
られて、信号切替用エンジン回転数よりも２次共振領域
側（即ち、高速回転側）のエンジン回転数領域では第１
の周波数が用いられる。
【００３８】信号切替用エンジン回転数よりも１次共振
領域側（低速回転側）では、第２の周波数よりも高い周
波数の第１の周波数に関する１次共振エンジン回転数に
接近するが、この領域では第２の周波数が用いられるの
で、電磁弁の駆動周波数が、電磁弁とエンジン回転との
１次共振周波数に接近しなくなり、タイマピストンの揺
らぎ現象が抑制又は回避される。
【００３９】また、一般に、１次共振付近は２次共振付
近よりもタイマピストンの揺らぎの振幅が大きく燃料噴
射時期制御への影響が大きいが、信号切替用エンジン回
転数と第１の周波数に関する１次共振エンジン回転数と
の回転数差が、信号切替用エンジン回転数と第２の周波
数に関する２次共振エンジン回転数との回転数差よりも
大きく設定されているので、より影響の大きい１次共振
付近での揺らぎの方が、２次共振付近の揺らぎよりも優
先的に抑制されるようになる。
【００４０】上述の請求項３記載の本発明のエンジンの
燃料噴射時期制御装置では、電磁弁のエンジン回転との
０．５次共振領域と１次共振領域との間において、信号
切替用エンジン回転数で周波数信号が切り替えられ、信
号切替用エンジン回転数よりも０．５次共振領域側（即
ち、低速回転側）のエンジン回転数領域では第２の周波
数が用いられて、信号切替用エンジン回転数よりも１次
共振領域側（即ち、高速回転側）のエンジン回転数領域
では第１の周波数が用いられる。
【００４１】信号切替用エンジン回転数よりも１次共振
領域側（高速回転側）では、第１の周波数よりも低い周
波数の第２の周波数に関する１次共振エンジン回転数に
接近するが、この領域では第１の周波数が用いられるの
で、電磁弁の駆動周波数が、電磁弁とエンジン回転との
１次共振周波数に接近しなくなり、タイマピストンの揺
らぎ現象が抑制又は回避される。
【００４２】また、一般に、１次共振付近は０．５次共
振付近よりもタイマピストンの揺らぎの振幅が大きく燃
料噴射時期制御への影響が大きいが、信号切替用エンジ
ン回転数と第２の周波数に関する１次共振エンジン回転
数との回転数差が、信号切替用エンジン回転数と第１の
周波数に関する０．５次共振エンジン回転数との回転数
差よりも大きく設定されているので、より影響の大きい
１次共振付近での揺らぎの方が、０．５次共振付近の揺
らぎよりも優先的に抑制されるようになる。
【００４３】上述の請求項４記載の本発明のエンジンの
燃料噴射時期制御装置では、電磁弁のエンジン回転との
Ｎ次共振領域において、信号切替用エンジン回転数で周
波数信号が切り替えられ、信号切替用エンジン回転数よ
りも低速回転側のエンジン回転数領域では第１の周波数
が用いられて、信号切替用エンジン回転数よりも高速回
転側のエンジン回転数領域では第２の周波数が用いられ
る。
【００４４】共振領域では、信号切替用エンジン回転数
よりも高速回転側では、第１の周波数に関するＮ次共振
エンジン回転数に接近するが、この領域では第２の周波
数が用いられるので、電磁弁の駆動周波数が、電磁弁と
エンジン回転とのＮ次共振周波数に接近しなくなり、タ
イマピストンの揺らぎ現象が抑制又は回避される。ま
た、信号切替用エンジン回転数よりも低速回転側では、
第２の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数に接近す
るが、この領域では第１の周波数が用いられるので、電
磁弁の駆動周波数が、電磁弁とエンジン回転とのＮ次共
振周波数に接近しなくなり、タイマピストンの揺らぎ現
象が抑制又は回避される。
【００４５】さらに、一般に、等しい次数の共振の場
合、低周波（低速回転）である第２の周波数の方が高周
波（高速回転）である第１の周波数の場合よりも、タイ
マピストンの揺らぎの振幅が大きく燃料噴射時期制御へ
の影響が大きいが、信号切替用エンジン回転数と第２の
周波数に関するＮ次共振エンジン回転数との回転数差
が、信号切替用エンジン回転数と第１の周波数に関する
Ｎ次共振エンジン回転数との回転数差よりも大きく設定
されているので、より影響の大きい低周波共振付近での
揺らぎが優先的に抑制されるようになる。
【００４６】
【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。図１〜図３は本発明の一実施例としてのエン
ジンの燃料噴射時期制御装置を示すものであるが、この
エンジンの燃料噴射時期制御装置は、従来技術として既
に説明したように、図４，図５に示すような電子制御式
の分配型燃料噴射ポンプに適用される。そこで、図４，
図５を参照して、この分配型燃料噴射ポンプから簡単に
説明する。
【００４７】本エンジンの燃料噴射時期制御装置をそな
える燃料噴射ポンプは、図４に示すように、ポンプ本体
１０の内部に、エンジン駆動のドライブシャフト１２で
回転駆動されるベーン式フィードポンプ１１をそなえ、
このフィードポンプ１１で、燃料タンクからの燃料をポ
ンプ本体１０の内部のポンプ室１３に圧送し、更に、通
路１４を経て燃料圧送用プランジャ１５へと送給するよ
うになっている。通路１４には、燃料カット用マグネッ
トバルブ１６が設けられる。
【００４８】プランジャ１５はプランジャ室１７内を進
退するが、このプランジャ１５の位置に応じて、通路１
４側の燃料をプランジャ室１７に吸入して、連通口１７
Ａを介して通路１８からデリバリバルブ１９へと圧送す
るようになっている。なお、通路１８，デリバリバルブ
１９は各気筒毎に設けられている。また、プランジャ１
５は、その一端に結合されたカムディスク２０を通じて
進退駆動されるようになっている。
【００４９】すなわち、カムディスク２０は、プランジ
ャ１５に装着されたスプリング２１でローラホルダ２２
に軸支されたローラ２３に付勢されており、プランジャ
１５及びカムディスク２０がドライブシャフト１２で回
転駆動されると、カムディスク２０は、そのカムプロフ
ィルに応じてローラ２３に排動されながら、軸方向へ移
動して、プランジャ１５を進退させて、所要のタイミン
グで燃料の供給を行なうようになっている。
【００５０】ローラ２３は、図５に示すように、ローラ
ホルダ２２に複数（ここでは、４つ）設けられており、
カムディスク２０のカムプロフィルもこれに応じたもの
になっている。これにより、カムディスク２０が１回転
するとプランジャ１５は４回駆動されることになり、こ
の４回のプランジャ１５の作動に応じて、例えば４つの
気筒のそれぞれに順に燃料が供給されるようになってい
る。
【００５１】また、燃料の噴射量制御のためのコントロ
ールスリーブ２４，このコントロールスリーブ２４を駆
動するガバナ（ここではエレクトリックガバナ）２５の
ほか、レギュレータバルブ２６，ドライブシャフト１２
の回転速度を検出するセンシングギヤプレート２７，燃
料温度センサ２８，ポンプ室１３内の過剰な燃料を燃料
タンクへ戻すチェックバルブ付きオーバフローバルブ２
９も設けられる。
【００５２】そして、ローラ２３の回転方向位置を変更
するために、タイマピストン３１をそなえたタイマ３０
が設けられている。タイマピストン３１は、図４，図５
に示すように、ポンプ本体１０に形成されたシリンダ３
２内で進退しながら、ピストンピン３３を通じてローラ
ホルダ２２を微小回転させる。タイマピストン３１は、
中間部にピストンピン３３をピン結合され、一端にはポ
ンプ室１３内の燃料圧を導かれる第１圧力室３４が設け
られ、他端には吸入側燃料圧（フィードポンプ１１の上
流側の燃料圧）を導かれる第２圧力室３５が設けられて
いる。また、タイマピストン３１には、ポンプ室１３と
第１圧力室３４とを連通する通路３６が設けられ、この
通路３６にはオリフィス３７が介設されている。さら
に、第２圧力室３５内には、タイマピストン３１を一端
側（第１圧力室３４方向）へ付勢するタイマスプリング
３８がそなえられる。
【００５３】これにより、第１圧力室３４内の燃料圧
と、第２圧力室３５内の燃料圧及びタイマスプリング３
６の付勢力とのバランスによって、タイマピストン３１
の位置が決定するが、このポンプの場合、図４に示すよ
うに、第１圧力室３４側と第２圧力室３５側との圧力バ
ランスを調整しうるタイマ制御用電磁弁としてのタイミ
ングコントロールバルブ（ＴＣＶ）３９が設けられてお
り、様々なパラメータに基づいて燃料噴射タイミングを
調整しうるようになっている。
【００５４】このタイミングコントロールバルブ３９
は、電子制御式電磁弁であり、デューティ制御によりそ
の開度（単位時間当たりの開弁時間）を調整されるよう
になっており、このタイミングコントロールバルブ３９
をデューティ制御することで、バルブ３９の開度に応じ
て第１圧力室３４側と第２圧力室３５側との圧力差が適
宜調整（ここでは減少側へ調整）され、タイマピストン
３１の位置が調整されることになり、この結果、燃料噴
射タイミングが調整されるようになっている。
【００５５】このようなタイミングコントロールバルブ
３９の駆動は、図１に示すようなタイミングコントロー
ルバルブソレノイド（ＴＣＶソレノイド）４０Ａへの電
流制御により行われるが、この電流制御は、制御手段と
してのＥＣＵ（電子制御ユニット）４１により目標燃料
噴射量Ｑやエンジン回転数Ｎｅに応じて作動を制御され
る。本燃料噴射時期制御装置では、このようなタイミン
グコントロールバルブ３９の駆動制御に特徴があるが、
この説明の前に、図２のタイマピストン３１の駆動制御
モデルを参照しながら、ＥＣＵ４１を通じて行なうタイ
マピストン３１の駆動制御を説明する。
【００５６】タイマピストン３１の位置は、高圧側の第
１圧力室３４側に加わる圧力（高圧側の第１圧力室３４
と低圧側の第２圧力室３５内との差の圧力〕と、低圧側
の第２圧力室側から加わるタイマスプリング３８のバネ
力との均衡したところに決まる。タイマピストン３１の
駆動制御はこのような観点から行なわれる。つまり、図
２に示すように、高圧側の第１圧力室３４からタイマピ
ストン３１に作用する圧力方向を正とすると、タイマピ
ストン３１には、高圧側の第１圧力室３４内の圧力Ｐ１
〔Ｂ１参照〕と、この第１圧力室３４に作用する元圧変
動（フィードポンプ吐出圧の変動する圧力影響）Ｐ３
〔Ｂ３参照〕とが正方向に加わり、低圧側の第２圧力室
３５内の圧力Ｐ２〔Ｂ２参照〕が負方向に加わる。
【００５７】また、タイミングコントロールバルブ３９
による第１圧力室３４から第２圧力室３５への圧力調整
分Ｐｃが、正方向圧力を減少させ〔ａ１参照〕、正方向
圧力を増加させる〔ａ２参照〕。第１圧力室３４へ進入
する燃料の流量は、ポンプ室１３側とタイマシリンダ３
２側（第１圧力室３４側）との圧力差の平方根に比例し
〔Ｂ５参照〕、これにオリフィス３７の流量係数（オリ
フィス係数）を乗算したものである〔Ｂ６参照〕。同様
に、タイマシリンダ３２側（第１圧力室３４側）から流
出する燃料量は、シリンダ圧と低圧〔Ｂ２参照〕とのさ
の平方根に比例するが、この流量は、タイミングコント
ロールバルブ３９のオン・オフ状態〔Ｂ７参照〕に応じ
て変化する。タイマピストン３１の位置は、これらのシ
リンダ３２への燃料の流入出量によって決まる。
【００５８】このため、タイミングコントロールバルブ
３９を制御してタイマシリンダ３２への燃料の流入出量
を変えれば、ピストン位置は変化する。そして、エンジ
ン回転数Ｎｅと噴射量Ｑとに対応してタイミングコント
ロールバルブ３９のオン・オフの割合（即ち、デューテ
ィ比）を設定すれば、燃料噴射時期を制御することがで
き、さらに、実際の燃料噴射時期を検出することによっ
て燃料噴射時期をデューティ制御することもできる。
【００５９】例えば、図２に示すような更なる処理（Ｂ
８〜Ｂ１５，ａ３〜ａ５，ｄ１，ｄ２）によってタイマ
ピストンを制御することもできる。そして、ＥＣＵ４１
によるタイミングコントロールバルブ３９自体の駆動制
御系は、図１に示すように構成される。つまり、ＥＣＵ
４１には、第１周波数信号発生手段４２と、第２周波数
信号発生手段４３と、周波数信号切替手段４４と、デュ
ーティ比決定手段４５と、タイミングコントロールバル
ブ制御手段４６と、駆動回路４７とがそなえられる。
【００６０】第１周波数信号発生手段４２では、第１の
周波数ｆ1 （例えば８０Ｈｚ）を有する信号Ｗ１を発生
し、第２周波数信号発生手段４３では、第１の周波数ｆ
1 よりも低い第２の周波数ｆ2 （例えば６０Ｈｚ）を有
する信号を発生するようになっている。そして、周波数
信号切替手段４４では、エンジン回転数Ｎｅに応じて第
１の周波数信号ｆ1 と第２の周波数信号ｆ2 とを切り替
えて出力するが、この切替は、図３に示すように、タイ
ミングコントロールバルブ３９とエンジンとの共振領域
を回避するようにして行なわれるようになっている。こ
の周波数信号切替手段４４は、選択周波数判定手段４４
Ａとこの選択周波数判定手段４４Ａからの選択信号に応
じて切り替えるスイッチ４４Ｂとから構成することがで
きる。この周波数信号の切替制御についての詳細な説明
は後述する。
【００６１】また、デューティ比決定手段４５は、エン
ジンの運転状態に応じてタイミングコントロールバルブ
（電磁弁）３９のデューティ比を決定するもので、目標
ピストン位設定手段４８で設定されたタイマピストン３
１の目標位置（目標ピストン位置）に応じてデューティ
比を決定する。なお、目標ピストン位設定手段４７で
は、燃料噴射量（燃料噴射時間）Ｑ及びエンジン回転数
Ｎｅに基づいて目標ピストン位置を設定する。
【００６２】そして、本実施例では、デューティ比決定
手段４５は、このデューティ比に対応したタイミングコ
ントロールバルブ３９のコイル３９Ａへの励磁時間（オ
ン制御時間）ｔ１を例えばマップに基づいて設定するよ
うになっている。つまり、デューティ比が決まれば、制
御周期にこのデューティ比を乗算することで、励磁時間
ｔ1 を算出することができ、ここでは、第１の周波数ｆ
1 に応じた第１の制御周期と、第２の周波数ｆ2 に応じ
た第２の制御周期とが設けられているので、第１の周波
数ｆ1 に応じた第１周波数用マップＡと、第２の周波数
ｆ 2 に応じた第２周波数用マップＢとを用意して、これ
らのマップを適宜用いることでデューティ比に応じた励
磁時間ｔ1 を設定するようになっている。
【００６３】制御手段４６は、オン・オフ信号に基づい
てタイミングコントロールバルブ３９を制御するもの
で、このオン・オフ信号は、周波数信号切替手段４４を
通じて出力された信号に基づく周波数ｆ1 又はｆ2 を有
し、且つ、デューティ比決定手段４５で決定したオン・
オフの割合（即ち、デューティ比）を有している。この
ため、制御手段４６は、図１に示すように、０クロス検
出器４６Ａと、三角波発生器４６Ｂと、コンパレータ４
６Ｃと、アンド回路４６Ｄとをそなえている。
【００６４】このうち、０クロス検出器４６Ａは周波数
信号Ｗ１の０クロスを検出するが、周波数信号Ｗ１が入
力されていれば三角波発生器４６Ｂ及びアンド回路４６
Ｄにオン信号を出力し、また、０クロスを検出時には、
三角波発生器４６Ｂに検出信号を出力する。三角波発生
器４６Ｂは、この０クロス検出器４６Ａからのオン信号
で三角波信号を派生して出力するが、この三角波信号は
０クロス検出信号によってリセットされる。
【００６５】また、コンパレータ４６Ｃは、三角波発生
器４６Ｂからの三角波信号の出力値と、デューティ比決
定手段４３で求められたタイミングコントロールバルブ
３９の励磁時間信号の出力値とを比較するもので、三角
波信号の出力値が励磁時間信号の出力値よりも小さけれ
ば、オン信号（励磁信号）を出力し、三角波信号の出力
値が励磁時間信号の出力値以上になったら、オフ信号
（励磁停止信号）を出力するようらになっている。
【００６６】さらに、アンド回路４６Ｄは、コンパレー
タ４６Ｃからのオン信号が出力されたときに、同時に０
クロス検出器４６Ａからオン信号が出力されていたら、
オン信号（励磁信号）を駆動回路４５に出力するように
なっている。駆動回路４７は、電源４７Ａとトランジス
タ４７Ｂとを有しており、トランジスタ４７Ｂはスイッ
チング回路として機能し、アンド回路４６Ｄからオン信
号を受けると、タイミングコントロールバルブ３９のコ
イルに電源４７Ａからの電力を供給しタイミングコント
ロールバルブ３９のコイル３９Ａを励磁するようになっ
ている。
【００６７】ここで、周波数信号切替手段４４による周
波数信号の切替制御について説明すると、周波数信号切
替手段４４では、前述のように、タイミングコントロー
ルバルブ３９とエンジンとの共振領域を回避するように
して周波数信号の切替制御を行なうが、まず、共振領域
について説明する。つまり、タイミングコントロールバ
ルブ３９とエンジンとの共振領域は、タイミングコント
ロールバルブの駆動周波数がエンジン回転数Ｎｅの整数
倍と一致する近傍に存在し、タイミングコントロールバ
ルブの駆動周波数を数十Ｈｚ以上にすると、通常のエン
ジン回転領域（上限が５０００〜６０００ｒｐｍ程度）
では、０．５次共振点，１次共振点，及び２次共振点が
存在する。
【００６８】すなわち、タイミングコントロールバルブ
３９とエンジンとの共振の代表的なものは、前述のよう
に、タイマピストン３１に加わるタイミングコントロー
ルバルブ３９の圧力変動の周波数（即ち、駆動周波数）
とカムディスクの乗り越え時の反力の作用する周波数と
が完全に一致する場合であり、これが１次共振である。
カムディスクの乗り越え時の反力の周波数は、４気筒エ
ンジンの場合、エンジン回転数Ｎｅの２倍であり、タイ
ミングコントロールバルブ３９の駆動周波数がエンジン
回転数Ｎｅの２倍となったときに、１次共振となる。
【００６９】また、タイミングコントロールバルブ３９
とエンジンとの共振には、この他、タイミングコントロ
ールバルブ３９の圧力変動周波数（駆動周波数）が、カ
ムディスクの乗り越え反力周波数の整数倍と一致する場
合があり、タイミングコントロールバルブ３９の駆動周
波数が、乗り越え反力周波数の２倍となる場合が２次共
振である。４気筒エンジンの場合、タイミングコントロ
ールバルブ３９の駆動周波数がエンジン回転数Ｎｅの４
倍となったときに、２次共振となる。
【００７０】さらに、タイミングコントロールバルブ３
９とエンジンとの共振には、この他、カムディスクの乗
り越え反力周波数が、タイミングコントロールバルブ３
９の駆動周波数の整数倍と一致する場合があり、乗り越
え反力周波数が、タイミングコントロールバルブ３９の
駆動周波数の２倍となる場合（逆に言うと、タイミング
コントロールバルブ３９の駆動周波数が、乗り越え反力
周波数の０．５倍となる場合）が０．５次共振である。
４気筒エンジンの場合、タイミングコントロールバルブ
３９の駆動周波数がエンジン回転数Ｎｅと一致したとき
に、０．５次共振となる。
【００７１】タイマピストン３１に生じる「揺らぎ現
象」は、これらの０．５次共振点，１次共振点，及び２
次共振点において問題になるが、特に、図９を参照して
既に説明したように、１次共振領域での「揺らぎ現象」
によるピストン振幅は、０．５次共振領域のものに比べ
るとほぼ２倍以上も大きく、また、２次共振領域のもの
に比べるとほぼ４倍以上も大きくなる。
【００７２】そこで、周波数信号切替手段４４では、こ
のような特性に対応するように、１次共振領域での「揺
らぎ現象」の回避を、０．５次共振領域や２次共振領域
の場合よりも優先するように周波数信号を切り替えるよ
うになっている。また、同次共振領域では、周波数が低
い方がタイマピストンの揺らぎの振幅を大きくするの
で、周波数信号切替手段４４では、駆動周波数の低い場
合（即ち、第２の周波数の場合）の方を、駆動周波数の
高い場合（即ち、第１の周波数の場合）よりも優先的に
共振領域からの回避を行なうようになっている。
【００７３】具体的には、周波数信号切替手段４４によ
る周波数信号の切替は、図３に示すように、信号切替用
エンジン回転数（以下、切替回転数という）Ｎ1 ，
Ｎ2 ，Ｎ 3 ，Ｎ4 ，Ｎ5 で行なうようになっている。つ
まり、選択周波数判定手段４４Ａが、エンジン回転数を
検出する回転数センサ（エンジン回転数検出手段）４９
からの検出情報を受けて、検出したエンジン回転数Ｎｅ
を切替回転数Ｎ1 〜Ｎ5 のいずれかになったら周波数信
号の切替を行なうようになっている。
【００７４】なお、切替回転数Ｎ1 〜Ｎ5 のうち、切替
回転数Ｎ1 は０．５次共振領域に、切替回転数Ｎ2 は
０．５次共振領域と１次共振領域との間に、切替回転数
Ｎ3 は１次共振領域に、切替回転数Ｎ4 は１次共振領域
と２次共振領域との間に、切替回転数Ｎ5 は２次共振領
域に設けられている。そして、エンジン回転数ＮｅがＮ
1 未満なら第１の周波数ｆ1 を用い、エンジン回転数Ｎ
ｅがＮ1 以上でＮ2 未満なら第２の周波数ｆ2 を用い、
エンジン回転数ＮｅがＮ2 以上でＮ3 未満なら第１の周
波数ｆ1 を用い、エンジン回転数ＮｅがＮ3 以上でＮ4
未満なら第２の周波数ｆ2 を用い、エンジン回転数Ｎｅ
がＮ4以上でＮ5 未満なら第１の周波数ｆ1 を用い、エ
ンジン回転数ＮｅがＮ5 以上なら第２の周波数ｆ2 を用
いるようにして、周波数信号の切替を行なうようになっ
ている。
【００７５】特に、各切替回転数Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ
4 ，Ｎ5 は以下のように設定されている。つまり、第１
の周波数ｆ1 における０．５次共振点，１次共振点，２
次共振点のエンジン回転数をＮ１１，Ｎ１２，Ｎ１３と
して、第２の周波数ｆ2 における０．５次共振点，１次
共振点，２次共振点のエンジン回転数をＮ２１，Ｎ２
２，Ｎ２３とすると、各切替回転数Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，
Ｎ4 ，Ｎ5 とこれらに隣接する各共振エンジン回転数Ｎ
１１，Ｎ１２，Ｎ１３，Ｎ２１，Ｎ２２，Ｎ２３との間
に差Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4 ，Ｌ5 ，Ｕ1 ，Ｕ2 ，
Ｕ3 ，Ｕ4 ，Ｕ5 が設けられることになる。なお、これ
らの差Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4 ，Ｌ5 ，Ｕ1 ，Ｕ2，Ｕ
3 ，Ｕ4 ，Ｕ5 は次式のように定義できる。
【００７６】Ｌ1 ＝Ｎ1 −Ｎ21 Ｌ2 ＝Ｎ22−Ｎ2 Ｌ3 ＝Ｎ3 −Ｎ22 Ｌ4 ＝Ｎ23−Ｎ4 Ｌ5 ＝Ｎ5 −Ｎ23 Ｕ1 ＝Ｎ11−Ｎ1 Ｕ2 ＝Ｎ2 −Ｎ11 Ｕ3 ＝Ｎ12−Ｎ3 Ｕ4 ＝Ｎ4 −Ｎ12 Ｕ5 ＝Ｎ13−Ｎ5 そして、このような差分Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 ，Ｌ4 ，
Ｌ5 ，Ｕ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 ，Ｕ4 ，Ｕ5 が次式を満たすよ
うに、各切替回転数Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4 ，Ｎ5が設
定されている。
【００７７】 Ｎ1 ・・・ Ｌ1 ＞Ｕ1 ・・・（１） Ｎ2 ・・・ Ｌ2 ＞Ｕ2 ・・・（２） Ｎ3 ・・・ Ｌ3 ＞Ｕ3 ・・・（３） Ｎ4 ・・・ Ｕ4 ＞Ｌ4 ・・・（４） Ｎ5 ・・・ Ｌ5 ＞Ｕ5 ・・・（５） このうち、切替回転数Ｎ1 の設定にかかる条件（１），
切替回転数Ｎ3 の設定にかかる条件（３），及び切替回
転数Ｎ5 の設定にかかる条件（５）は、同次共振領域の
場合に駆動周波数の低い第２の周波数ｆ2 を駆動周波数
の高い第１の周波数ｆ1 よりも余裕（回転数差）を大き
くとって、より優先的に共振領域から回避させるために
設けている。
【００７８】また、切替回転数Ｎ2 の設定にかかる条件
（２）及び切替回転数Ｎ4 の設定にかかる条件（４）
は、１次共振領域の場合に、０．５次共振領域や２次共
振領域の場合よりも余裕（回転数差）を大きくとって、
より優先的に共振領域から回避させるために設けてい
る。もちろん、このような条件だけでは、各切替回転数
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4 ，Ｎ5 を決定することはでき
ず、実際には、かかる条件を前提に、特に「揺らぎ現
象」によるタイマピストン３１の振幅の大きさがほぼ一
様に低下するように、Ｌ 1 とＵ1 との割合，Ｌ2 とＵ2
との割合，Ｌ3 とＵ3 との割合，Ｌ4 とＵ4 との割合，
Ｌ5 とＵ5 との割合を、それぞれ設定する。このような
設定は、試験データに基づいて適切に行なうことができ
る。
【００７９】本発明の一実施例としてのエンジンの燃料
噴射時期制御装置は、上述のように構成されているの
で、燃料の噴射にあたっては、ＥＣＵ４１により、噴射
時期及び噴射時間（噴射量）を設定しながら、設定され
た噴射時期及び噴射時間に応じて噴射弁を駆動する。こ
のとき、噴射時期の制御は、タイマピストン３１の位置
調整により行われるが、この位置調整には、タイミング
コントロールバルブ３９をデューティ制御しながらタイ
マピストン３１に加わる油圧（燃料圧）を調整しながら
行なう。
【００８０】このタイミングコントロールバルブ３９の
制御は、タイミングコントロールバルブ制御手段４６を
通じて以下のように行われる。つまり、この制御時に
は、第１周波数信号発生手段４２から第１の周波数ｆ1
を有する信号Ｗ１が発生され、第２周波数信号発生手段
４３から第１の周波数ｆ 1 よりも低周波の第２の周波数
ｆ2 を有する信号Ｗ２が発生される。そして、周波数信
号切替手段４４が、第１周波数信号発生手段４２からの
周波数信号Ｗ１と第１周波数信号発生手段４３からの周
波数信号Ｗ２とをエンジン回転数Ｎｅに応じて図３に示
すような特性で切り替えながら出力する。
【００８１】一方、デューティ比決定手段４５は、タイ
マピストン３１の目標位置（目標ピストン位置）に応じ
てデューティ比を決定して、さらに、周波数信号切替手
段４４で選択された周波数に応じたマップに基づいて、
デューティ比及び駆動周期に対するタイミングコントロ
ールバルブ３９の励磁時間ｔ1 を設定する。そして、制
御手段４６が、デューティ比決定手段４５から励磁時間
に応じた励磁信号を受けて、各励磁周期において励磁時
間ｔ1 分だけオン信号を出力して、駆動回路４７を通じ
てタイミングコントロールバルブ３９のコイル３９Ａを
励磁する。
【００８２】これにより、タイミングコントロールバル
ブ３９が所要の開度（時間平均開度）に制御され、タイ
マピストン３１の位置が適切に調整されるため、所要の
燃料噴射タイミングに調整される。そして、タイミング
コントロールバルブ３９の駆動周波数がエンジン回転数
との共振領域に接近すると、前述のようにタイマピスト
ン３１の「揺らぎ」という一種のうなり現象が生じる
が、本装置では、図３に示すように、周波数信号Ｗ１が
その共振領域に近づくと、比較的共振領域から離れてい
る周波数信号Ｗ２に周波数信号が切り替えられ、逆に、
周波数信号Ｗ２がその共振領域に近づくと、比較的共振
領域から離れている周波数信号Ｗ１に周波数信号が切り
替えられるので、タイミングコントロールバルブ３９の
駆動周波数がエンジン回転数との共振領域に接近しなく
なって、タイマピストン３１の「揺らぎ」が回避又は例
え生じたとしても振幅の小さなものに抑制される。
【００８３】特に、１次共振領域での「揺らぎ」は０．
５次共振領域や２次共振領域でのものよりも大きな振幅
で発生するが、切替回転数Ｎ2 の設定にかかる条件
（２）及び切替回転数Ｎ4 の設定にかかる条件（４）に
よって、１次共振領域からの回避を、０．５次共振領域
や２次共振領域の場合よりも優先させているので、最も
必要とする１次共振領域での「揺らぎ」を確実に抑制す
ることができる。
【００８４】さらに、同次共振領域の場合には、駆動周
波数の低い第２の周波数ｆ2 での「揺らぎ」の方が駆動
周波数の高い第１の周波数ｆ1 での「揺らぎ」よりも大
きな振幅で発生しやすいが、切替回転数Ｎ1 の設定にか
かる条件（１），切替回転数Ｎ3 の設定にかかる条件
（３），及び切替回転数Ｎ5 の設定にかかる条件（５）
によって、同次共振領域の場合に駆動周波数の低い第２
の周波数ｆ2 を駆動周波数の高い第１の周波数ｆ1 より
も優先的に共振領域から回避させているので、より要求
度の高い駆動周波数の低い場合の「揺らぎ」を確実に抑
制することができる。
【００８５】このように、「揺らぎ」が抑制されると、
「揺らぎ」によるタイマピストン３１の振動振幅は小さ
くなり、燃料噴射時期の制御精度を十分に確保できるよ
うになって、エンジンの性能向上に寄与しうる利点があ
る。しかも、２種類のみの少ない駆動周波数による切替
制御で確実に「揺らぎ」を抑制することができ、ハード
ウェア面でもソフトウェア面でも制御系の構成を簡素な
ものにできる。
【００８６】また、上述の周波数の切替回転数Ｎ1 〜Ｎ
5 については、試験等により「揺らぎ」の発生特性を検
出することで、確実に設定することができる。
【００８７】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、供給
される油圧に応じてタイマピストンを移動させることで
燃料噴射弁から噴射されるエンジンの燃料噴射時期を変
更しうるタイマと、所要のデューティ比に制御されなが
ら該タイマへ供給される油圧を調整するタイマ制御用電
磁弁と、該エンジンの運転状態に応じて該電磁弁の該デ
ューティ比を決定するデューティ比決定手段と、第１の
周波数を有する信号を発生する第１周波数信号発生手段
と、該第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する信
号を発生する第２周波数信号発生手段と、該エンジンの
回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該エンジ
ン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数に応じて
該第１の周波数信号と該第２の周波数信号とを切り替え
て出力する周波数信号切替手段と、上記の周波数信号切
替手段から出力された周波数信号に基づく駆動周波数で
且つ該デューティ比決定手段で決定したデューティ比に
よるオン・オフ信号によって該電磁弁を制御する制御手
段とをそなえ、該周波数信号切替手段が、予め設定され
た信号切替用エンジン回転数に基づいて上記の第１及び
第２の周波数信号を切り替えるように構成され、該信号
切替用エンジン回転数が、該第１の周波数に関する共振
エンジン回転数から所要回転数差で且つ該第２の周波数
に関する共振エンジン回転数から所要回転数差の値に設
定されるという構成により、共振領域で生じる「揺らぎ
現象」を確実に抑制することができ、燃料噴射時期を適
切に制御できるようになり、エンジンの性能向上に寄与
しうる利点がある。特に、２種類のみの少ない駆動周波
数による切替制御で確実に「揺らぎ」を抑制することが
でき、制御系の構成を簡素なものにできる。
【００８８】請求項２記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置によれば、請求項１記載の構成におい
て、該信号切替用エンジン回転数が、該電磁弁の該エン
ジン回転との１次共振領域と２次共振領域との間に設け
られて、該信号切替用エンジン回転数よりも該１次共振
領域側のエンジン回転数領域では該第２の周波数を用
い、該信号切替用エンジン回転数よりも該２次共振領域
側のエンジン回転数領域では該第１の周波数を用いるよ
うに、該周波数信号切替手段による周波数切替が設定さ
れ、該信号切替用エンジン回転数と該第１の周波数に関
する１次共振エンジン回転数との回転数差が、該信号切
替用エンジン回転数と該第２の周波数に関する２次共振
エンジン回転数との回転数差よりも大きくなるように設
定されるという構成により、２次共振領域の場合よりも
大きな振幅で発生する１次共振領域での「揺らぎ現象」
を確実に抑制することができ、燃料噴射時期を適切に制
御できるようになり、エンジンの性能向上に寄与しうる
利点がある。
【００８９】請求項３記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置によれば、請求項１又は２記載の構成に
おいて、該信号切替用エンジン回転数が、該電磁弁の該
エンジン回転との０．５次共振領域と１次共振領域との
間に設けられて、該信号切替用エンジン回転数よりも該
０．５次共振領域側のエンジン回転数領域では該第２の
周波数を用い、該信号切替用エンジン回転数よりも該１
次共振領域側のエンジン回転数領域では該第１の周波数
を用いるように、該周波数信号切替手段による周波数切
替が設定され、該信号切替用エンジン回転数と該第２の
周波数に関する１次共振エンジン回転数との回転数差
が、該信号切替用エンジン回転数と該第１の周波数に関
する０．５次共振エンジン回転数との回転数差よりも大
きくなるように設定されるという構成により、０．５次
共振領域の場合よりも大きな振幅で発生する１次共振領
域での「揺らぎ現象」を確実に抑制することができ、燃
料噴射時期を適切に制御できるようになり、エンジンの
性能向上に寄与しうる利点がある。
【００９０】請求項４記載の本発明のエンジンの燃料噴
射時期制御装置によれば、請求項１〜３のいずれかに記
載の構成において、該信号切替用エンジン回転数が、該
第１の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数と該第２
の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数との間に設け
られて、該信号切替用エンジン回転数よりも低速回転側
のエンジン回転数領域では該第１の周波数を用い、該信
号切替用エンジン回転数よりも高速回転側のエンジン回
転数領域では該第２の周波数を用いるように、該周波数
信号切替手段による周波数切替が設定され、該信号切替
用エンジン回転数と該第２の周波数に関するＮ次共振エ
ンジン回転数との回転数差が、該信号切替用エンジン回
転数と該第１の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数
との回転数差よりも大きくなるように設定されるという
構成により、燃料噴射時期を適切に制御できるようにな
り、エンジンの性能向上に寄与しうる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としてのエンジンの燃料噴
射時期制御装置の要部構成を示す制御ブロック図であ
る。
【図２】本発明の第１実施例としてのエンジンの燃料噴
射時期制御装置にかかるタイマピストンの駆動制御モデ
ルを示す図である。
【図３】本発明の第１実施例としてのエンジンの燃料噴
射時期制御装置の動作を説明するための図である。
【図４】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプを示す断
面図である。
【図５】ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプのタイマ
を示す断面図であり、（Ａ）は燃料噴射時期の進角制御
の開始前の状態を示し、（Ｂ）は燃料噴射時期の進角制
御の開始前の状態を示す。
【図６】本発明の課題である揺らぎ現象に関する実験デ
ータを示すグラフである。
【図７】本発明の課題である揺らぎ現象に関するシミュ
レーション結果を示すグラフである。
【図８】タイミングコントロールバルブの駆動周波数と
エンジン回転との関係を示すとともに、従来の技術を示
す図である。
【図９】タイミングコントロールバルブの駆動周波数と
エンジン回転との周波数差と、揺らぎ現象によるタイマ
ピストンの振幅の特性をタイミングコントロールバルブ
の駆動周波数毎に示す図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ本体 １１ フィードポンプ １２ ドライブシャフト １３ ポンプ室 １４ 通路 １５ 燃料圧送用プランジャ １６ 燃料カット用マグネットバルブ １７ プランジャ室 １７Ａ 連通口 １８ 通路 １９ デリバリバルブ ２０ カムディスク ２１ スプリング ２２ ローラホルダ ２３ ローラ ２４ コントロールスリーブ ２５ ガバナ（エレクトリックガバナ） ２６ レギュレータバルブ ２７ センシングギヤプレート ２８ 燃料温度センサ ２９ チェックバルブ付きのオーバフローバルブ ３０ タイマ ３１ タイマピストン ３２ シリンダ ３３ ピストンピン ３４ 第１圧力室 ３５ 第２圧力室 ３６ 通路 ３７ オリフィス ３８ タイマスプリング ３９ タイマ制御用電磁弁としてのタイミングコントロ
ールバルブ（ＴＣＶ） ３９Ａ タイミングコントロールバルブ３９のコイル ４１ 制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット） ４２ 第１周波数信号発生手段 ４３ 第２周波数信号発生手段 ４４ 周波数信号切替手段 ４４Ａ 選択周波数判定手段 ４４Ｂ スイッチ ４５ デューティ比決定手段 ４６ タイミングコントロールバルブ制御手段（制御手
段） ４６Ａ ０クロス検出器 ４６Ｂ 三角波発生器 ４６Ｃ コンパレータ ４６Ｄ アンド回路 ４７ 駆動回路 ４７Ａ 電源 ４７Ｂ トランジスタ ４８ 目標ピストン位設定手段 ４９ 回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ０２Ｍ 51/00 Ｆ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 供給される油圧に応じてタイマピストン
    を移動させることで燃料噴射弁から噴射されるエンジン
    の燃料噴射時期を変更しうるタイマと、 所要のデューティ比に制御されながら該タイマへ供給さ
    れる油圧を調整するタイマ制御用電磁弁と、 該エンジンの運転状態に応じて該電磁弁の該デューティ
    比を決定するデューティ比決定手段と、 第１の周波数を有する信号を発生する第１周波数信号発
    生手段と、 該第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する信号を
    発生する第２周波数信号発生手段と、 該エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段
    と、 該エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数
    に応じて該第１の周波数信号と該第２の周波数信号とを
    切り替えて出力する周波数信号切替手段と、 上記の周波数信号切替手段から出力された周波数信号に
    基づく駆動周波数で且つ該デューティ比決定手段で決定
    したデューティ比によるオン・オフ信号によって該電磁
    弁を制御する制御手段とをそなえ、 該周波数信号切替手段が、予め設定された信号切替用エ
    ンジン回転数に基づいて上記の第１及び第２の周波数信
    号を切り替えるように構成され、 該信号切替用エンジン回転数が、該第１の周波数に関す
    る共振エンジン回転数から所要回転数差で且つ該第２の
    周波数に関する共振エンジン回転数から所要回転数差の
    値に設定されていることを特徴とする、エンジンの燃料
    噴射時期制御装置。
  2. 【請求項２】 該信号切替用エンジン回転数が、該電磁
    弁の該エンジン回転との１次共振領域と２次共振領域と
    の間に設けられて、 該信号切替用エンジン回転数よりも該１次共振領域側の
    エンジン回転数領域では該第２の周波数を用い、該信号
    切替用エンジン回転数よりも該２次共振領域側のエンジ
    ン回転数領域では該第１の周波数を用いるように、該周
    波数信号切替手段による周波数切替が設定され、 該信号切替用エンジン回転数と該第１の周波数に関する
    １次共振エンジン回転数との回転数差が、該信号切替用
    エンジン回転数と該第２の周波数に関する２次共振エン
    ジン回転数との回転数差よりも大きくなるように設定さ
    れていることを特徴とする、請求項１記載のエンジンの
    燃料噴射時期制御装置。
  3. 【請求項３】 該信号切替用エンジン回転数が、該電磁
    弁の該エンジン回転との０．５次共振領域と１次共振領
    域との間に設けられて、 該信号切替用エンジン回転数よりも該０．５次共振領域
    側のエンジン回転数領域では該第２の周波数を用い、該
    信号切替用エンジン回転数よりも該１次共振領域側のエ
    ンジン回転数領域では該第１の周波数を用いるように、
    該周波数信号切替手段による周波数切替が設定され、 該信号切替用エンジン回転数と該第２の周波数に関する
    １次共振エンジン回転数との回転数差が、該信号切替用
    エンジン回転数と該第１の周波数に関する０．５次共振
    エンジン回転数との回転数差よりも大きくなるように設
    定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の
    エンジンの燃料噴射時期制御装置。
  4. 【請求項４】 該信号切替用エンジン回転数が、該第１
    の周波数に関するＮ次共振エンジン回転数と該第２の周
    波数に関するＮ次共振エンジン回転数との間に設けられ
    て、 該信号切替用エンジン回転数よりも低速回転側のエンジ
    ン回転数領域では該第１の周波数を用い、該信号切替用
    エンジン回転数よりも高速回転側のエンジン回転数領域
    では該第２の周波数を用いるように、該周波数信号切替
    手段による周波数切替が設定され、 該信号切替用エンジン回転数と該第２の周波数に関する
    Ｎ次共振エンジン回転数との回転数差が、該信号切替用
    エンジン回転数と該第１の周波数に関するＮ次共振エン
    ジン回転数との回転数差よりも大きくなるように設定さ
    れていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに
    記載のエンジンの燃料噴射時期制御装置。
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