JPH10212997A - ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents
ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置Info
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Abstract
ピストンのデューティ制御による燃料噴射時期制御にお
いて、デューティの不感帯領域への突入を条件に応じて
許可したり不許可としたりして、制御の応答性を向上さ
せる。 【解決手段】目標噴射時期(目標IT)に実噴射時期
(実IT)を一致させるべく、デューティ(DTCV)
が不感帯領域に突入しても、これを許可するが、突入
後、一定時間経過すると、デューティ(DTCV)をリ
ミッタ値に制限する。
Description
ン用燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置に関する。
噴射ポンプにおいては、燃料噴射時期制御部材としてタ
イマピストンが備えられ、このタイマピストンの移動位
置に応じて燃料噴射時期が制御されるようになってい
る。タイマピストンに対しては、その一端側に、フィー
ドポンプの吐出側(ポンプ室)とオリフィスを介して連
通する高圧室が形成され、また、他端側に、フィードポ
ンプの吸入側(サクション室)と連通する低圧室が形成
されている。
が設けられて、この通路に電磁弁が介装されている。こ
の電磁弁の開閉はデューティ制御で行い、高圧室から低
圧室に流れる燃料量をデューティ(開時間割合)によっ
て制御することで、高圧室の圧力を制御している。この
ようにして、高圧室と低圧室との差圧を制御し、予めタ
イマーピストンに作用させたスプリングとの釣合いによ
って、タイマピストンの位置を制御して、燃料噴射時期
を制御している。
標噴射時期を設定する一方、例えば特開平7−1275
52号公報に示されるようにノズルリフトセンサなどを
用いて実噴射時期を検出し、目標噴射時期と実噴射時期
とを比較して前記電磁弁に対するデューティを設定する
ことにより、燃料噴射時期をフィードバック制御してい
る。
ーティ制御には、不感帯(デューティ下限値以下、又は
デューティ上限値以上の領域で、タイマピストン位置が
変化しなくなる領域)が存在する。例えば、デューティ
増大側を進角側、デューティ減少側を遅角側とすると、
図8の(1)に示すように、減速により、目標噴射時期
(目標IT)が大きく遅角側に設定されると、デューテ
ィ(DTCV)が減少されて、不感帯に突入してしま
い、その後、加速に転じたときに、不感帯からの復帰が
遅くなり、実噴射時期(実IT)の進角が遅れる。
感帯に突入しないように、リミッタ処理を行うことが考
えられた。これによれば、図8の(2)に示すように、
不感帯への突入は防げるので、加速に転じたときの進角
の追従性は向上するものの、デューティが下限値以下に
なったからといって、必ずしも実際にタイマピストン位
置が不感帯に入っているわけではないので、減速時にデ
ューティに対しリミッタ処理をかけることにより、遅角
が遅れることがある。
み、前記のデューティ制御において、不感帯領域への突
入を条件に応じて許可したり不許可としたりして、制御
の応答性を確保することを目的とする。
る発明では、次の構成とする。基本的には、タイマピス
トンの一端側の高圧室と他端側の低圧室とを連通する通
路に介装される電磁弁をデューティ制御することによ
り、タイマピストンの位置を制御して燃料の噴射時期を
制御するディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴
射時期制御装置である。
条件に基づいて目標噴射時期を設定する目標噴射時期設
定手段と、実噴射時期を検出する実噴射時期検出手段
と、目標噴射時期と実噴射時期とを比較して前記電磁弁
に対するデューティを設定するデューティ設定手段と、
を備えるものであることを前提とする。そして、同じく
図1に示すように、前記デューティが予め定めた不感帯
領域に突入したことを検出する不感帯突入検出手段と、
前記不感帯領域への突入を検出してから、所定の期間遅
らせて、リミッタ許可信号を出力するリミッタ許可手段
と、リミッタ許可信号を受けて、前記デューティが不感
帯領域から出るように、前記デューティを制限するリミ
ッタ処理手段と、を設けたことを特徴とする。
可手段は、前記不感帯領域への突入を検出してから、計
時を開始して、一定時間経過後に、リミッタ許可信号を
出力するものであることを特徴とする。請求項3に係る
発明では、前記リミッタ許可手段は、前記不感帯領域へ
の突入を検出してから、目標噴射時期と実噴射時期とが
略一致したことを検出するまで待って、リミッタ許可信
号を出力するものであることを特徴とする。
可手段は、前記不感帯領域への突入を検出してから、目
標噴射時期と実噴射時期とが略一致したこと検出するま
で待って、計時を開始して、一定時間経過後に、リミッ
タ許可信号を出力するものであることを特徴とする。請
求項5に係る発明では、前記リミッタ処理手段は、リミ
ッタ許可信号を受けて、前記デューティが不感帯領域か
ら出る方向に、リミッタ値を時間と共に徐々に増減する
ものであることを特徴とする。
検出手段、前記リミッタ許可手段及び前記リミッタ処理
手段を、少なくともアイドル運転条件においてのみ作動
させることを特徴とする。
対するデューティが予め定めた不感帯領域に突入した場
合、これを検出してから、所定の期間遅らせて、リミッ
タ処理を行うので、減速時にはリミッタ処理がなされ
ず、その後はリミッタ処理がなされた状態から加速で
き、このように不感帯領域への突入を条件に応じて許可
したり不許可としたりすることにより、制御の応答性を
確保できるという効果が得られる。
への突入を検出してから、計時を開始して、一定時間経
過後に、リミッタ許可信号を出力するようにすること
で、時間管理のみで簡単に実施できる。請求項3に係る
発明によれば、不感帯領域への突入を検出してから、目
標噴射時期と実噴射時期とが略一致したことを検出する
まで待って、リミッタ許可信号を出力するようにするこ
とで、実際の制御の状態を考慮してリミッタ処理の許可
判定を行うことができる。
への突入を検出してから、目標噴射時期と実噴射時期と
が略一致したこと検出するまで待って、計時を開始し
て、一定時間経過後に、リミッタ許可信号を出力するよ
うにすることで、実際の制御が確実に安定するのを待っ
て、リミッタ処理を行うことができる。請求項5に係る
発明によれば、リミッタ処理に際し、リミッタ値を時間
と共に徐々に増減することで、滑らかな制御が可能とな
る。
転条件においてのみリミッタ処理を行うことで、当該運
転条件において要求される制御の応答性を満足させるこ
とができる。
〜図7に基づいて説明する。図2はディーゼルエンジン
用分配型燃料噴射ポンプの要部断面図である。燃料噴射
ポンプ1において、エンジンにより回転駆動される駆動
軸2によりポンプケース内のフィードポンプ3が駆動さ
れ、このフィードポンプ3により燃料タンク(図示せ
ず)から燃料が吸入されてポンプケース内のポンプ室4
に導かれる。
できるように連結したカムディスク5を持つプランジャ
6が同軸上に配設され、このプランジャ6がシリンダ7
の内部で往復動することにより高圧ポンピング作用を行
う。カムディスク5のフランジ面にはタイマピストン8
により位置調整可能なローラホルダ9に保持されたロー
ラと当接する気筒数に対応しての複数のカムが等間隔に
形成され、カムディスク5の回転によりカムがローラを
乗り越える毎にプランジャ6を軸方向に移動させる。従
って、プランジャ6は駆動軸2と同軸的に回転しつつ、
単位回転当たりにカムの数だけ往復動を行う。
る場合は、ポンプ室4内の燃料がシリンダ7側の吸入ポ
ート10からプランジャ6の吸入溝11を介してポンピング
室12に吸入され、プランジャ6が図で右行する圧送行程
に移ると、ポンピング室12の燃料が圧縮されつつプラン
ジャ6の分配溝13からシリンダ7側の複数の吐出ポート
14の1つに導かれ、送出弁15から、高圧配管を経て、燃
料噴射ノズル16へ圧送される。
整によってローラホルダ9の回動位置を変化させること
で、プランジャ6の往復動の開始タイミングが変化する
から、燃料噴射時期(噴射始め)を変化させることがで
きる。従って、後述のようにタイマピストン8を位置調
整することで、燃料噴射時期(噴射始め)を制御でき
る。
る部分にはコントロールスリーブ17が摺動自在に嵌挿さ
れ、プランジャ6のカットオフポート18がコントロール
スリーブ17の内周面から外れて露出すると、ポンピング
室12の燃料がカットオフポート18から洩流して噴射終り
となる。従って、電子ガバナ(図示せず)によりコント
ロールスリーブ17を位置調整することで、噴射終りすな
わち噴射量を制御できる。
とにより燃料の供給を停止することのできるエンジン停
止用の燃料カットバルブを示している。次にタイマピス
トン8の位置調整による燃料噴射時期制御装置について
詳しく説明する。タイマピストン8の一端には、ポンプ
室4(フィードポンプ3の吐出側)とオリフィス機能を
有する通路20により連通する高圧室21が形成され、他端
には、フィードポンプ3の吸入側と通路22により連通す
る低圧室23が形成される。そして、低圧室23側にはタイ
マピストン8を高圧室21側に付勢するスプリング24が収
納されている。
路25−1,25−2を設けて、この通路25−1,25−2に
電磁弁26を介装してある。この電磁弁26は制御装置とし
てのマイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット
28からのデューティ信号により開閉制御されるようにな
っている。具体的には、前記電磁弁26に対するデューテ
ィ(開時間割合)を減少させることにより、高圧室21か
ら低圧室23への洩れ流量を小さくして、高圧室21の圧力
を相対的に上昇させることにより、タイマピストン8を
スプリング24の力に抗して低圧室23側に移動させて、燃
料噴射時期を遅角側に制御する。
(開時間割合)を増大させることにより、高圧室21から
低圧室23への洩れ流量を大きくして、高圧室21の圧力を
相対的に低下させることにより、タイマピストン8をス
プリング24の力によって高圧室21側に移動させて、燃料
噴射時期を進角側に制御する。この制御のため、コント
ロールユニット28には各種のセンサから信号が入力され
ている。
が設けられている。この回転センサ29は、燃料噴射ポン
プ1の駆動軸2に取付けられた外周部に信号発生用の歯
を有するシグナルディスクプレートに対峙させた電磁ピ
ックアップ式のセンサであり、燃料噴射ポンプ1の駆動
軸2が所定角度回転する毎にパルス信号を発生し、この
パルス信号よりクランク角度を検出すると共に、パルス
信号の周期(又は所定時間内のパルス数)よりエンジン
回転数(燃料噴射ポンプ回転数)Neを検出可能であ
る。
を検出するアクセルセンサ30が設けられている。また、
燃料噴射ノズル16に実噴射時期の検出のために針弁リフ
トを検出する針弁リフトセンサ31が取付けられている。
次に制御の具体的内容をフローチャートにより説明す
る。
ルーチンのフローチャートである。ステップ1(図には
S1と記してある。以下同様)では、エンジン回転数
(燃料噴射ポンプ回転数)Ne及びエンジン負荷(アク
セル開度)Qを入力し、エンジン回転数Neとエンジン
負荷Qとからマップを参照して目標噴射時期(目標I
T)を設定する。
フトに基づき、針弁リフト開始時のクランク角度とし
て、実噴射時期(実IT)を検出する。ステップ3で
は、実噴射時期(実IT)と目標噴射時期(目標IT)
との差ΔIT=実IT−目標ITを演算する。ステップ
4では、前回において後述の図5のルーチンにより最終
的に出力したデューティDTCVを読込んで、これを基
本デューティDTCVP=DTCVとする。
定する。ΔIT<0の場合は、進角制御のため、ステッ
プ6へ進んで、電磁弁に対する基本デューテDTCVP
を次式により増大させた後、本ルーチンを終了する。 DTCVP=DTCVP+PI(ΔIT) ΔIT>0の場合は、遅角制御のため、ステップ7へ進
んで、電磁弁に対する基本デューテDTCVPを次式に
より減少させた後、本ルーチンを終了する。
制御のための変数で、目標ITと実ITに大きな差を生
じた場合にΔITに比例して設定される比例分と、ΔI
Tの正負に応じた微小量の積分分とを含んでいる。ΔI
T≒0の場合は、現在の基本デューティDTCVPを維
持して、本ルーチンを終了する。
噴射時期のフィードバック制御条件(ITクローズド)
でない場合は、上記のようなフィードバック制御を行う
ことなく、基本デューティDTCVPは目標ITに応じ
て設定する。図4はリミッタ値(DTCVMIN)演算
ルーチンのフローチャートである。この実施例では、リ
ミッタ値として、デューティ下限値側の値のみを扱う
が、デューティ上限値側について設定することも可能で
ある。
判定し、エンジン回転中の場合にステップ12へ進む。ス
テップ12では、燃料噴射時期のフィードバック制御条件
(ITクローズド)か否かを判定し、ITクローズドの
場合にステップ13へ進む。ステップ13では、アイドル回
転数のフィードバック制御条件(ISCクローズド)か
否かを判定し、ISCクローズドの場合にステップ14へ
進む。ここでいうISCクローズドとは、アイドル運転
条件にてエンジン回転数が目標アイドル回転数に一致す
るように電子ガバナにより噴射量をフィードバック制御
することである。
ローズドでない場合、又は、ISCクローズドでない場
合は、ステップ17へ進んで、タイマTMをクリアし(T
M=0)、また、ステップ22へ進んで、リミッタ値DT
CVMINをクリアして(DTCVMIN=0;リミッ
タ処理不許可)、本ルーチンを終了する。エンジン回転
中であり、ITクローズドであり、かつ、ISCクロー
ズドである場合は、ステップ14にて、図3のルーチンに
より設定された基本デューティDTCVPを読込む。
CVPと予め定めた基本リミッタ値LIM(例えば30
%)とを比較し、基本デューティDTCVP<LIMか
否かを判定する。基本デューティDTCVP<LIMで
ない場合は、ステップ17へ進んで、タイマTMをクリア
し(TM=0)、また、ステップ22へ進んで、リミッタ
値DTCVMINをクリアして(DTCVMIN=0;
リミッタ処理不許可)、本ルーチンを終了する。
合、すなわち不感帯領域に突入した場合は、ステップ16
へ進んで、タイマTMをインクリメントする(TM=T
M+1)。次のステップ18では、タイマTM≧所定値か
否かを判定する。タイマTM≧所定値でない場合は、ス
テップ22へ進んで、リミッタ値DTCVMINをクリア
して(DTCVMIN=0;リミッタ処理不許可)、本
ルーチンを終了する。
帯領域に突入後一定時間経過した場合は、ステップ20へ
進んで、リミッタ値DTCVMINをインクリメントす
る(DTCVMIN=DTCVMIN+ΔD)。尚、Δ
Dは予め定めたデューティの増分(例えば1%)であ
る。次のステップ20では、リミッタ値DTCVMINが
基本リミッタ値LIM(例えば30%)を超えたか否かを
判定し、DTCVMIN>LIMの場合のみ、ステップ
21へ進んで、DTCVMIN=LIMに設定する。
ーチンのフローチャートである。ステップ31では、図3
のルーチンにより設定された基本デューティDTCVP
と、図4のルーチンにより設定されたリミッタ値DTC
VMINとを読込む。そして、ステップ32では、基本デ
ューティDTCVPとリミッタ値DTCVMINとを比
較する。
リミッタ値DTCVMINの場合は、ステップ33へ進ん
で、最終デューティDTCV=基本デューティDTCV
Pとする。逆に、基本デューティDTCVP<リミッタ
値DTCVMINの場合は、ステップ34へ進んで、最終
デューティDTCV=リミッタ値DTCVMINとす
る。
ミッタ値DTCVMINとのうち、大きい方を選択し
て、最終デューティDTCVとすることにより、リミッ
タ処理を行う。最後に、ステップ35では、最終デューテ
ィDTCVに対応する信号を電磁弁に対して出力する。
に、減速により、目標噴射時期(目標IT)が大きく遅
角側に設定されたときは、リミッタ処理が禁止されて、
デューティ(DTCV)が不感帯に突入することが許容
されるので、遅角が遅れるのを防止でき、その後、一定
時間経過すると、リミッタ処理がかかり、デューティ
(DTCV)が基本リミッタ値まで戻されて待機するの
で、加速に際して進角が遅れることも防止でき、追従性
が良好となる。
手段に相当し、ステップ2の部分が実噴射時期検出手段
に相当し、ステップ3〜7の部分がフィードバック制御
によるデューティ設定手段に相当する。また、ステップ
15の部分が不感帯突入検出手段に相当し、ステップ16,
18の部分がリミッタ許可手段に相当し、ステップ19〜2
1,32,34の部分がリミッタ処理手段に相当する。
ローチャートは、リミッタ値(DTCVMIN)演算ル
ーチンの他の実施例を示すものであり、図4と異なる部
分のみ説明する。ステップ15にて、基本デューティDT
CVPと予め定めた基本リミッタ値LIM(例えば30
%)とを比較した結果、DTCVP<LIMの場合、ス
テップ15’へ進む。
時期とが略一致した(実IT≒目標IT)か否かを判定
する。実IT≒目標ITでない場合は、ステップ17へ進
んで、タイマTMをクリアし(TM=0)、また、ステ
ップ22へ進んで、リミッタ値DTCVMINをクリアし
て(DTCVMIN=0;リミッタ処理不許可)、本ル
ーチンを終了する。
進んで、タイマTMをインクリメントする(TM=TM
+1)。このようにして、不感帯領域への突入を検出し
てから、目標噴射時期と実噴射時期とが略一致したこと
を検出するまで待って、計時を開始して、一定時間後に
リミッタ処理を許可するのである。
への突入を検出してから、目標噴射時期と実噴射時期と
が略一致したことを検出するまで待ち、この検出により
直ちに、リミッタ処理を許可するようにしてもよい。
の要部断面図
ト
ト
フローチャート
Claims (6)
- 【請求項1】タイマピストンの一端側の高圧室と他端側
の低圧室とを連通する通路に介装される電磁弁をデュー
ティ制御することにより、タイマピストンの位置を制御
して燃料の噴射時期を制御するディーゼルエンジン用燃
料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置であって、 エンジンの運転条件に基づいて目標噴射時期を設定する
目標噴射時期設定手段と、実噴射時期を検出する実噴射
時期検出手段と、目標噴射時期と実噴射時期とを比較し
て前記電磁弁に対するデューティを設定するデューティ
設定手段と、を備えるものにおいて、 前記デューティが予め定めた不感帯領域に突入したこと
を検出する不感帯突入検出手段と、 前記不感帯領域への突入を検出してから、所定の期間遅
らせて、リミッタ許可信号を出力するリミッタ許可手段
と、 リミッタ許可信号を受けて、前記デューティが不感帯領
域から出るように、前記デューティを制限するリミッタ
処理手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン用燃料噴
射ポンプの燃料噴射時期制御装置。 - 【請求項2】前記リミッタ許可手段は、前記不感帯領域
への突入を検出してから、計時を開始して、一定時間経
過後に、リミッタ許可信号を出力するものであることを
特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジン用燃料噴
射ポンプの燃料噴射時期制御装置。 - 【請求項3】前記リミッタ許可手段は、前記不感帯領域
への突入を検出してから、目標噴射時期と実噴射時期と
が略一致したことを検出するまで待って、リミッタ許可
信号を出力するものであることを特徴とする請求項1記
載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射時
期制御装置。 - 【請求項4】前記リミッタ許可手段は、前記不感帯領域
への突入を検出してから、目標噴射時期と実噴射時期と
が略一致したことを検出するまで待って、計時を開始し
て、一定時間経過後に、リミッタ許可信号を出力するも
のであることを特徴とする請求項1記載のディーゼルエ
ンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射期制御装置。 - 【請求項5】前記リミッタ処理手段は、リミッタ許可信
号を受けて、前記デューティが不感帯領域から出る方向
に、リミッタ値を時間と共に徐々に増減するものである
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに
記載のディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射
時期制御装置。 - 【請求項6】前記不感帯突入検出手段、前記リミッタ許
可手段及び前記リミッタ処理手段を、少なくともアイド
ル運転条件においてのみ作動させることを特徴とする請
求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のディーゼルエ
ンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置。
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