JPH10288110A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの制御装置において、燃
料噴射量を調整するスリーブの位置を正確に制御するこ
とでエンジンを高精度に制御可能とする。 【解決手段】 スリーブ位置センサ（実スリーブ位置検
出手段）３５がコントロールスリーブ２９の位置を検出
すると共に目標スリーブ位置設定手段４２がディーゼル
エンジンの運転状態に応じた目標スリーブ位置を設定
し、スリーブ位置制御手段４４がこの実スリーブ位置と
目標スリーブ位置との偏差に基づいてデューティ制御に
よってこの目標スリーブ位置を制御するとき、スリーブ
位置センサ３５はスリーブ位置制御手段４４のデューテ
ィ制御周期に同期してコントロールスリーブ２９の位置
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御式分配型
燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射量を調整するスリー
ブの位置制御を行うディーゼルエンジンの制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図８に一般的なディーゼルエンジンの電
子制御式燃料噴射ポンプの概略断面、図９に燃料噴射量
を制御するためのプランジャ及びコントロールスリーブ
の作動を説明する概略、図１０に従来の燃料噴射ポンプ
によるスリーブ位置検出方法を表すグラフ、図１１に従
来の燃料噴射ポンプによるスリーブ振動現象を表すグラ
フを示す。

【０００３】図８に示すように、一般的なディーゼルエ
ンジンの電子制御式燃料噴射ポンプ１１において、ポン
プハウジング１２内の一方にはドライブシャフト１３の
軸端部が嵌入して回転自在となっており、このドライブ
シャフト１３の中間部にはフィードポンプ１４が装着さ
れ、このフィードポンプ１４には図示しない燃料タンク
からの吸入通路が接続されている。また、このフィード
ポンプ１４の吐出側はポンプ室１５に接続されている。

【０００４】ドライブシャフト１３の先端部にはカップ
リング１６を介してカムプレート１７が一体回転自在
で、且つ、軸方向相対移動自在に連結され、このカムプ
レート１７にはプランジャ１８が固結されている。ま
た、ポンプハウジング１２にはドライブシャフト１３が
貫通してカップリング１６の外周辺に位置するようにロ
ーラリング１９が固定されており、このローラリング１
９内には複数のローラ２０が枢着されている。そして、
ポンプハウジング１２とカムプレート１７との間には圧
縮スプリング２１が介装され、この圧縮スプリング２１
の付勢力によってカムプレート１７及びプランジャ１８
を軸方向一方（図８にて左方）に付勢することで、カム
プレート１７のカム面がローラリング１９の各ローラ２
０に圧接されている。

【０００５】このプランジャ１８は内部に軸方向に沿っ
た燃料通路１８ａが形成されると共に、吸入ポート１８
ｂ、分配ポート１８ｃ、スピルポート１８ｄが形成され
ており、プランジャ１８の軸方向位置と周方向回転位置
により、ポンプ室１５の燃料を吸入通路２２を介して吸
入ポート１８ｂから燃料通路１８ａに吸入したり、燃料
通路１８ａに吸入した燃料を分配ポート１８ｃから分配
通路２３に吐出したり、あるいは、スピルポート１８ｄ
からポンプ室１５に戻したりすることができる。なお、
ポンプハウジング１２の吸入通路２２にはフューエルカ
ットソレノイド２４が設けられており、分配通路２３は
デリバリバルブ２５を介して図示しない噴射ノズルに接
続されている。

【０００６】また、ポンプハウジング１２の下部にはド
ライブシャフト１３と直交する方向に移動自在なタイマ
ピストン２６が設けられており、内部が燃料タンクに連
通する低圧室とポンプ室１５に連通する高圧室に区画さ
れている。そして、このタイマピストン２６にはローラ
リング１９のスライドピン２７が係合すると共に、低圧
室には図示しない圧縮スプリングが装着されてタイマピ
ストン２６を軸方向一方に付勢し、ローラリング１９を
周方向に回動してプランジャ１８による噴射時期を遅ら
せる方向に付勢している。また、このタイマピストン２
６には低圧室と高圧室とを開閉するコントロールバルブ
２８が設けられている。

【０００７】更に、プランジャ１８の外周部にはコント
ロールスリーブ２９が嵌合してプランジャ１８の軸方向
に移動自在となっており、このコントロールスリーブ２
９の外周部には係合凹部２９ａが形成されている。一
方、ポンプハウジング１２の上部にはコイル３０とロー
タ３１及びガバナシャフト３２からなる電子ガバナ３３
が設けられており、このガバナシャフト３２の下端部に
は所定量偏心した位置にボール３４が固定されており、
このボール３４はコントロールスリーブ２９の係合凹部
２９ａに係合している。従って、コイル３０に通電して
発生した電磁力によってロータ３１と共にガバナシャフ
ト３２を電流に比例した角度分一方方向へ回動し、この
ガバナシャフト３２の回転運動を偏心位置にあるボール
３４を介してコントロールスリーブ２９の直進運動に変
えることで、燃料噴射量を調整している。なお、このガ
バナシャフト３２には元位置に戻すための図示しないリ
ターンスプリングが装着されており、コイル３０への通
電を停止するとロータ３１と共にガバナシャフト３２は
このリターンスプリングの弾性力によって他方方向へ回
動し、ボール３４を介してコントロールスリーブ２９を
元の位置に戻している。また、電子ガバナ３３にはガバ
ナシャフト３２の回転角度を検出するコントロールスリ
ーブ位置センサ３５が装着されている。

【０００８】ここで、上述したディーゼルエンジンの電
子制御式燃料噴射ポンプ１１による燃料噴射制御につい
て説明する。

【０００９】図８に示すように、図示しないイグニッシ
ョンスイッチをオンにするとディーゼルエンジンが駆動
し、その1/2 回転でドライブシャフト１３が駆動回転し
てフィードポンプ１４が回転駆動する。このフィードポ
ンプ１４が回転駆動すると、燃料タンクの燃料はポンプ
室１５に送給される。一方、プランジャ１８はドライブ
シャフト１３にカップリング１６で連結されたカムプレ
ート１７によって回転し、また、このカムプレート１７
はディーゼルエンジンのシリンダ数と同じ数のフェイス
カムをもっており、ドライブシャフト１３によって回転
させられると、ローラリング２７に取付けられた各ロー
ラ２０上をカムリフトだけ往復運動する。従って、カム
プレート１７に連結されたプランジャ１８は回転運動を
行うと共に往復運動を行う。

【００１０】即ち、図９(ａ)に示すように、プランジャ
１８が吸入行程に入るとき、吸入通路２２と吸入ポート
１８ｂとが合致し、ポンプ室１５内の燃料が吸入通路２
２及び吸入ポート１８ｂを通して燃料通路１８ａに吸入
される。そして、プランジャ１８が回転すると、図９
(ｂ)に示すように、吸入ポート１８ｂが閉じて分配ポー
ト１８ｃと分配通路２３が合致し、図９(ｃ)に示すよう
に、プランジャ１８がカムプレート１７のカム面によっ
て軸方向に移動するとプランジャ１８内の燃料が高圧と
なり、デリバリバルブ２５を通して噴射ノズルに送給さ
れて噴射が開始される。その後、プランジャ１８がカム
プレート１７のカム面によって更に移動すると、図９
(ｄ)に示すように、スピルポート１８ｄがコントロール
スリーブ２９との干渉範囲外に出るので、このスピルポ
ート１８ｄが開いてプランジャ１８内の燃料がスピルポ
ート１８ｄからポンプ室１５に開放され、そのときに噴
射は終わる。

【００１１】また、コイル３０に通電して発生した電磁
力によってロータと共にガバナシャフト３２を電流に比
例した角度分回動すると、ガバナシャフト３２の回転運
動がボール３４を介してコントロールスリーブ２９の直
進運動に変えてその位置を変更することで、プランジャ
１８の有効ストロークが変わる。つまり、コントロール
スリーブ２９を図８にて左方に移動すると、スピルポー
ト１８ｄの開放が早まって燃料圧送量が少量となり、コ
ントロールスリーブ２９を図８にて右方に移動すると、
スピルポート１８ｄの開放が遅れて燃料圧送量が多量と
なり、このようにして燃料噴射量を調整している。ま
た、コントロールスリーブ位置センサ３５はガバナシャ
フト３２の回転角度を検出してコントローラにフィード
バックすることにより、正確な燃料噴射量を制御するこ
とができる。

【００１２】更に、タイマピストン２６を一方に付勢す
ることで、ローラリング１９を周方向に回動してプラン
ジャ１８による噴射時期を遅らせる方向に付勢してい
る。また、ポンプ室１５の燃料圧はオリフィスを介して
タイマピストン２６の高圧室に作用している。従って、
ディーゼルエンジンの回転数が上昇してフィードポンプ
１４の吐出圧が高くなると、タイマピストン２６はタイ
マピストン２６がローラリング１９を回転させて進角さ
せ、噴射タイミングを制御することができる。また、コ
ントロールバルブ２８への通電時間を短縮すると、高圧
室の燃圧が高くなって進角し、コントロールバルブ２８
への通電時間を増大すると、高圧室の燃圧が低くなって
遅角し、このように燃料噴射時期を制御することができ
る。

【００１３】このような一般的なディーゼルエンジンの
電子制御式燃料噴射ポンプ１１にあっては、電子ガバナ
３３によってガバナシャフト３２を回動してボール３４
を介してコントロールスリーブ２９の位置を変更するこ
とで、プランジャ１８の有効ストロークを変え、燃料噴
射量を調整しており、コントロールスリーブ位置センサ
３５はこのガバナシャフト３２の回転角度を検出してコ
ントローラにフィードバックすることによって正確な燃
料噴射量を制御している。

【００１４】しかし、コントロールスリーブ２９とプラ
ンジャ１８、あるいは、ガバナシャフト３２のボール３
４とコントロールスリーブ２９などとの間には摩擦等に
よるヒステリシスがあるため、直流電流ではコントロー
ルスリーブ２９の位置を所定の目標値に静定することが
困難であり、正確な燃料噴射量を制御することができな
い場合がある。このような場合、従来は電流のスイッチ
ングによる脈動電流（ディザ）をかけて摩擦等を減少さ
せることが一般に行われていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射量
は、プランジャ１８におけるコントロールスリーブ２９
の位置によって決定されるものである。即ち、燃料噴射
終了時のコントロールスリーブ２９の位置、ここではコ
ントロールスリーブ位置センサ３５が検出したガバナシ
ャフト３２の回転角度であり、この回転角度（コントロ
ールスリーブ２９の位置）をフィードバックし、この実
際のスリーブ位置とアクセル開度などに基づいて設定さ
れた目標スリーブ位置との偏差が少なくなるように、こ
のスリーブ位置をコントロールすることで、正確な燃料
噴射量を調整することができる。ところが、従来は、前
述したように、ヒステリシスを除去するために電流のス
イッチング（ＯＮ／ＯＦＦ制御）による脈動電流にて電
子ガバナ３３を駆動しているため、コントロールスリー
ブ２９は、図１０に示すように、この電子ガバナ３３を
駆動する脈動電流のデューティ周波数と同期して振動し
ている。

【００１６】一方、コントロールスリーブ位置センサ３
５はこの脈動電流のデューティ周波数と無関係に、エン
ジンコンピュータの所定の検出周期（例えば、数ミリ秒
毎）でコントロールスリーブ２９の位置を検出し、各検
出時における各スリーブ位置に基づいて平均的なスリー
ブ位置を求めて実スリーブ位置としていた。ところが、
コントロールスリーブ２９はトルクモータ式の電子ガバ
ナ３３への通電時のロータの駆動力によって一方方向に
移動し、電子ガバナ３３への通電停止時もリターンスプ
リングによって他方方向に移動するようになっている。
また、燃料噴射終了時にプランジャ１８の移動によって
このプランジャ１８のスピルポート１８ｄが開いて、プ
ランジャ１８内の高圧燃料がスピルポート１８ｄからポ
ンプ室内に開放されるが、この際に、開放された燃料に
よってコントロールスリーブ２９が移動してしまい、図
１１に示すように、所謂、キックアウト現象が発生す
る。このキックアウト現象による励磁によってこの電子
ガバナ３３のモータのロータとリターンスプリングが特
定の固有振動数（３０〜４０Ｈｚ）で共振し、スリーブ
位置が目標値に一致しなくなる。

【００１７】従って、従来のスリーブ位置の検出方法に
基づいて制御しようとすると、平均スリーブ位置が目標
スリーブ位置を境に振動しているため、平均スリーブ位
置は目標スリーブ位置とほぼ一致し、スリーブ位置の補
正を行わないこととなる。その結果、燃料噴射終了時の
スリーブ位置が目標スリーブ位置とずれたままとなり、
このようなスリーブ位置制御によって燃料噴射量を制御
しようとしても燃料噴射量が安定しないという問題があ
る。

【００１８】また、燃料噴射量は燃料噴射終了時のコン
トロールスリーブ２９の位置によって決まるものである
が、従来のように、所定の検出周期ごとにコントロール
スリーブ２９の位置を検出すると、コントロールスリー
ブ２９の各検出位置がばらつき、燃料噴射終了時のコン
トロールスリーブ２９の位置を把握することはできず、
燃料噴射量を正確に制御することができず、この燃料噴
射量の気筒毎のばらつきによって車体に前後方向の振動
が発生し、ドライバビリティを悪化させる原因となって
いた。

【００１９】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、燃料噴射量を調整するスリーブの位置を正確に
制御することでエンジンを高精度に制御可能としたディ
ーゼルエンジンの制御装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明のディーゼルエンジンの制御装置で
は、実スリーブ位置検出手段がスリーブの位置を検出す
ると共に、目標スリーブ位置設定手段がディーゼルエン
ジンの運転状態に応じた目標スリーブ位置を設定し、ス
リーブ位置制御手段はこの実スリーブ位置と目標スリー
ブ位置との偏差に基づいてデューティ制御によってこの
目標スリーブ位置を制御するとき、実スリーブ位置検出
手段はスリーブ位置制御手段のデューティ制御周期に同
期してスリーブの位置を検出するようにしたことで、電
流脈動による位置脈動の影響を受けることなく正確なス
リーブの位置検出を行うことができ、スリーブ位置のフ
ィードバック制御の安定性を損なうことなく、燃料噴射
時の位置脈動の位相が一定となるために燃料噴射量も位
置脈動の影響を受けることなく、高精度な燃料噴射量制
御が可能となる。

【００２１】また、請求項２の発明のディーゼルエンジ
ンの制御装置では、スリーブ位置検出手段が検出するス
リーブ位置の検出周期をデューティ制御周期の整数倍に
同期させている。更に、請求項３の発明のディーゼルエ
ンジンの制御装置では、このデューティ制御周期をエン
ジン回転速度の整数倍に同期させている。

【００２２】従って、スリーブの検出周期とエンジン回
転速度とを同期させることで、燃料噴射時のスリーブ位
置を検出することができる。

【００２３】また、請求項４の発明のディーゼルエンジ
ンの制御装置では、ディーゼルエンジンの運転状態が予
め設定された所定の運転領域にあるとき、実スリーブ位
置検出手段は燃料噴射弁の燃料噴射時に対応する時期の
実スリーブ位置を検出し、スリーブ位置制御手段はこの
燃料噴射時の実スリーブ位置と目標スリーブ位置との偏
差の積分値に基づいて目標スリーブ位置を制御するよう
にしたことで、このスリーブはプランジャポンプによる
燃料噴射量を制御し、プランジャポンプは所定量の加圧
燃料を吐出することとなり、燃料噴射終了後におけるス
リーブ位置を目標スリーブ位置と一致させることが可能
となり、高精度なエンジン制御が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２５】図１に本発明の一実施形態に係るディーゼ
ルエンジンの制御装置を表すブロック構成、図２にディ
ーゼルエンジンの制御装置に適用された燃料噴射ポンプ
の要部断面、図３にディーゼルエンジンの制御装置によ
るモータ電圧とモータ電流とスリーブ位置との関係を表
すグラフ、図４にディーゼルエンジンの制御装置による
クランク角とポンプ噴射圧とスリーブ位置との関係を表
すグラフ、図５乃至図７にディーゼルエンジンの制御装
置による燃料噴射量制御のフローチャートを示す。

【００２６】本実施形態のディーゼルエンジンの制御装
置は、図１に示すように、エンジン運転状態検出手段４
１と、目標スリーブ位置設定手段４２と、変換器４３
と、スリーブ位置制御手段４４と、判定手段４５と、電
子ガバナ３３とプランジャ１８とコントロールスリーブ
２９と実スリーブ位置検出手段及びスリーブ位置検出手
段としてのコントロールスリーブ位置センサ３５などか
らなる燃料噴射ポンプ１１と、燃料噴射ノズル４６とを
具えている。

【００２７】エンジン運転状態検出手段４１は、ディー
ゼルエンジンの運転状態、例えば、アクセル開度、エン
ジン回転速度（エンジン回転数）、クランク角、燃料噴
射圧などを検出するものである。目標スリーブ位置設定
手段４２は、エンジン運転状態検出手段４１によって検
出されたエンジン運転状態（例えば、アクセル開度とエ
ンジン回転速度など）に応じた目標スリーブ位置あるい
は目標燃料噴射量を設定してこの目標燃料噴射量に応じ
た目標スリーブ位置を設定するものである。一方、燃料
噴射ポンプ１１内に設けられたプランジャ１８は燃料を
高圧に加圧するものであり、コントロールスリーブ２９
はプランジャ１８による燃料噴射量を調整するものであ
る。また、コントロールスリーブ位置センサ３５はコン
トロールスリーブ２９の位置を、スリーブ位置制御手段
４４のデューティ制御周期に同期して所定クランク角毎
に検出するものであるが、必要時には、このコントロー
ルスリーブ位置センサ３５はエンジン運転状態検出手段
４１によって検出されたエンジン運転状態、例えば、燃
料噴射終了時に対応する所定クランク角におけるコント
ロールスリーブ２９の位置を実スリーブ位置として検出
し、また、所定クランク角毎のコントロールスリーブ２
９の位置を所定期間毎のスリーブ位置として検出してい
る。

【００２８】更に、変換器４３はコントロールスリーブ
位置センサ３５によって検出された実スリーブ位置及び
所定クランク角毎のスリーブ位置と目標スリーブ位置設
定手段４２によって設定された目標スリーブ位置との位
置偏差を電流値に変換するものである。スリーブ位置制
御手段４４はこの電流値に基づいて電子ガバナ３３をデ
ューティ駆動制御する。また、判定手段４５は、エンジ
ン運転状態検出手段４１によって検出されたディーゼル
エンジンの運転状態、例えば、エンジン回転数が予め設
定された所定の運転領域にあるかどうかを判定するもの
であり、この判定結果をスリーブ位置制御手段４４に出
力している。このスリーブ位置制御手段４４では、エン
ジンの運転領域に応じた後述する制御を行う。そして、
この電子ガバナ３３はコントロールスリーブ２９を駆動
制御するものであり、燃料噴射ノズル４６はプランジャ
１８から吐出された所定量の燃料をエンジンに噴射する
ものである。

【００２９】即ち、本実施形態では、スリーブ位置制御
手段４４が電子ガバナ３３をデューティ駆動制御してコ
ントロールスリーブ２９を駆動しており、また、スリー
ブ位置制御手段４４にはエンジン運転状態検出手段４１
からエンジン回転速度及びクランク角が入力され、この
スリーブ位置制御手段４４は実スリーブ位置と目標スリ
ーブ位置との偏差に基づいてデューティ制御によって目
標スリーブ位置を補正し、デューティ補正量を算出して
いる。この場合、コントロールスリーブ位置センサ３５
にはこのスリーブ位置制御手段４４からデューティ制御
の周波数が入力され、このコントロールスリーブ位置セ
ンサ３５はこの周波数（デューティ制御周期）に同期す
るように、この周波数の整数倍の周波数でコントロール
スリーブ１９の位置を検出している。なお、コントロー
ルスリーブ位置センサ３５によるコントロールスリーブ
１９の検出周波数はエンジン回転速度の整数倍に同期す
る周波数（数百ヘルツ）が望ましい。従って、スリーブ
位置制御手段４４は所定クランク角毎の実スリーブ位置
と目標スリーブ位置との偏差の比例値に基づいて目標ス
リーブ位置を補正し、算出されたデューティ補正量に基
づいたデューティ比で電子ガバナ３３を駆動制御する。

【００３０】また、本実施形態では、判定手段４５はエ
ンジン運転状態検出手段４１が検出したディーゼルエン
ジンのエンジン回転数が所定のエンジン回転数領域にあ
るかどうかを判定しており、この所定のエンジン回転数
領域では積分制御を行っている。コントロールスリーブ
位置センサ３５にはエンジン運転状態検出手段４１から
アクセル開度及びクランク角が入力され、例えば、エン
ジン回転数が９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍの範囲にあ
るとき、このコントロールスリーブ位置センサ３５はこ
のアクセル開度及びクランク角から求めた燃料噴射終了
時期に対応する位置のコントロールスリーブ２９の実ス
リーブ位置と、所定クランク角毎に検出されたコントロ
ールスリーブ２９の所定クランク角毎のスリーブ位置と
を検出している。従って、スリーブ位置制御手段４４は
この実スリーブ位置と目標スリーブ位置との偏差の積分
値に基づいて目標スリーブ位置を補正し、算出されたデ
ューティ補正量に基づいたデューティ比で電子ガバナ３
３を駆動制御する。

【００３１】以下、図２、図３、図４に基づいて本実施
形態を具体的に説明する。

【００３２】本実施例形態のディーゼルエンジンの燃料
噴射量制御装置に適用される燃料噴射ポンプにおいて、
図２に示すように、ポンプハウジング１２に回転自在に
装着された図示しないドライブシャフトの先端部にはプ
ランジャ１８が連結されており、このプランジャ１８内
には燃料通路１８ａ、吸入ポート１８ｂ、分配ポート１
８ｃ、スピルポート１８ｄがそれぞれ形成される一方、
ポンプハウジング１２には吸入通路２２と分配通路２３
が形成されている。また、プランジャ１８の外周部には
コントロールスリーブ２９が移動自在に嵌合し、外周部
に係合凹部２９ａが形成される一方、ポンプハウジング
１２の上部にはコイル３０とロータ３１及びガバナシャ
フト３２からなる電子ガバナ３３が設けられ、ガバナシ
ャフト３２は図示しないリターンスプリングによって一
方回動方向に付勢支持されており、このガバナシャフト
３２の下端部に所定量偏心して固定されたボール３４が
コントロールスリーブ２９の係合凹部２９ａに係合して
いる。また、電子ガバナ３３にはガバナシャフト３２の
回転角度を検出するコントロールスリーブ位置センサ３
５が装着されている。

【００３３】従って、図２及び図３に示すように、コイ
ル３０に通電すると、発生した電磁力によってロータ３
１と共にガバナシャフト３２がモータ電流に比例した角
度分だけリターンスプリングの付勢力に抗して一方方向
に回動し、このガバナシャフト３２の回転運動を偏心し
たボール３４を介してコントロールスリーブ２９の直進
運動に変えることで、このコントロールスリーブ２９は
一方方向に移動する。そして、コイル３０への通電を停
止するとモータ電圧は０となり、ガバナシャフト３２は
リターンスプリングの付勢力によって他方方向に回動
し、このガバナシャフト３２の回転運動を偏心したボー
ル３４を介してコントロールスリーブ２９の直進運動に
変えることで、このコントロールスリーブ２９は他方方
向に移動する。即ち、このコイル３０への通電時間（モ
ータ電圧の幅、即ち、デューティ率）によってコントロ
ールスリーブ２９のスリーブ位置が変化するものであ
り、このコントロールスリーブ２９の位置を制御するこ
とで、プランジャ１８のスピルポート１８ｄの開放時
期、つまり、噴射終了時を決定し、燃料噴射量を調整し
ている。そして、コントロールスリーブ位置センサ３５
はガバナシャフト３２の回転角度を検出してコントロー
ラにフィードバックし、目標スリーブ位置と実際のスリ
ーブ位置とを比較し、この目標スリーブ位置を補正する
ことで正確な燃料量が噴射されるようにしている。

【００３４】本実施形態では、コントロールスリーブ位
置センサ３５が電子ガバナ３３のロータ３１の回転角度
（実スリーブ位置）を検出する周期（タイミング）を電
子ガバナ３３の駆動電流をスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ
動作）する周期（タイミング）に同期させている。その
ため、スイッチング電流による周期的位置変動（リップ
ル）の同一位相点を検出でき、リップル的位置変動の影
響をフィードバック制御に与えることなく、安定した位
置制御、つまり、燃料噴射量制御を行うことができる。
また、燃料噴射はエンジン回転速度に同期しており、燃
料噴射量は燃料噴射終了時（スピルポート１８ｄの開放
時）のコントロールスリーブ２９の位置で決まるため、
エンジン回転速度に同期して電流のスイッチングを行え
ば、燃料噴射終了時のコントロールスリーブ２９の変動
位相が同一、つまり、変動位置が同一となり、電流のス
イッチングによる位置変動が燃料噴射タイミング変動に
影響されることなく、燃料噴射量の変動が低減される。

【００３５】また、本実施形態では、エンジン回転数が
９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍの運転領域にあるとき、
コントロールスリーブ位置センサ３５が燃料噴射終了時
に対応したタイミングでコントロールスリーブ２９の位
置（実スリーブ位置）を検出している。この検出方法の
一例は、図４に示すように、エンジン運転状態検出手段
４１の構成手段としてのクランク角センサはクランク角
を検出しており、目標スリーブ位置とエンジン回転数と
を基準として上死点（ＴＤＣ）位置からの噴射期間Ｔｉ
を演算し、燃料噴射ポンプ１１の進角機構を駆動する。
それにより燃料噴射開始時より燃料噴射ポンプ１１のプ
ランジャ１８は燃料圧送を開始し、電子ガバナ３３が制
御したコントロールスリーブ２９の目標スリーブ位置に
おいてスピルポートとポンプ室がつながり、燃料噴射が
終了する。ここで、燃料噴射ポンプ１１の噴射圧は噴射
開始から上昇し始め、燃料噴射終了直前に最大となり、
このとき、燃料がスピルポート１８ｄから開放されて圧
力は低下する。一方、コントロールスリーブ位置センサ
３５はクランク角センサから燃料噴射終了時に対応した
時期を検出し、その時点のコントロールスリーブ２９の
実スリーブ位置を検出する。

【００３６】このようにコントロールスリーブ位置セン
サ３５がアクセル開度及びクランク角信号を受けて燃料
噴射終了時に対応した時点にコントロールスリーブ２９
の実スリーブ位置を検出する。即ち、電子ガバナ３３は
コントロールスリーブ２９の燃料噴射時におけるキック
アウト現象による振動によってエンジンの所定の回転数
領域（９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍ）で共振現象が発
生してコントロールスリーブ２９の動作が不安定となっ
ても、燃料噴射に対応した実スリーブ位置を高精度に検
出することができる。

【００３７】ここで、本実施形態のディーゼルエンジン
の制御装置による燃料噴射量制御について、図５、図
６、図７のフローチャートに基づいて説明する。

【００３８】図５に示すように、ステップＳ０１におい
て、エンジン運転状態検出手段４１が検出したエンジン
回転数Ｎｅを読み込み、ステップＳ０２では、この検出
したエンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数領域
（９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍ）にあるかどうかを判
定する。そして、エンジン回転数Ｎｅが所定のエンジン
回転数領域（９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍ）以外の領
域にあると、ステップＳ０３に移行し、第１エンジン回
転数領域にてスリーブ位置を所定機関ごとに比例制御及
び積分制御する。一方、ステップＳ０２にて、エンジン
回転数Ｎｅが所定のエンジン回転数領域（９００ｒｐｍ
〜１６００ｒｐｍ）にあると、ステップＳ０４に移行
し、第２エンジン回転数領域にてスリーブ位置を所定機
関ごとに比例制御すると共に、噴射時のスリーブ位置偏
差に基づいて積分制御する。

【００３９】即ち、ステップＳ０３が選択されてエンジ
ン回転数が９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍ以外の運転領
域にあるときには、図６に示すように、制御が所定のク
ランク角（例えば、１０ＣＡ毎）に発生する割り込み信
号によって開始される。ステップＳ１１において、所定
のクランク角毎にコントロールスリーブ位置センサ３５
がコントロールスリーブ２９の位置Ｓ_C(i)を検出し、ス
テップＳ１２にて、目標スリーブ位置Ｓｔとこの実スリ
ーブ位置Ｓ_C(i)との偏差ΔＳ_C(i)を演算する。そして、
ステップＳ１３にて、コントロールスリーブ２９の駆動
電流Ｉｇ_(i)の演算を偏差ΔＳ_C(i)を比例補正Ｋ_PΔＳ
_C(i)及び積分補正Ｋ_IΣΔＳ_C(i)して行い、ステップＳ
１４にて、デューティ率Ｄ_SP(i)を求める。その後、ス
テップＳ１５にて、このデューティ率Ｄ_SP(i)に基づ
き、電子ガバナ３３（ロータ３１）への通電を開始し、
所定のタイミングで電子ガバナ３３の通電を停止してコ
ントロールスリーブ２９を駆動制御し、燃料噴射量を制
御する。なお、Ｋ_Pは比例ゲイン係数、Ｋ_Iｆ積分ゲイン
係数、Ｋ_Dは電流係数である。

【００４０】このように本実施形態のディーゼルエンジ
ンの制御装置にあっては、コントロールスリーブ位置セ
ンサ３５がガバナシャフト３２の回転角度、即ち、コン
トロールスリーブ２９のスリーブ位置を、電子ガバナ３
３への電流スイッチングのタイミングに同期して検出す
ることで、脈動電流によるスリーブ位置脈動の影響をな
くしてコントロールスリーブ２９を常に同じスリーブ位
相で検出することができ、位置フィードバックに脈動の
影響を与えることがなくなる。また、燃料噴射はエンジ
ン回転速度に同期していることから、このエンジン回転
速度に同期して電子ガバナ３３の電流スイッチングを行
うことで、燃料噴射終了時の位置脈動位相をそろえるこ
とができ、このときのスリーブ位置変動の影響を最小限
として高精度な燃料噴射量制御が可能となる。

【００４１】一方、ステップＳ０４が選択されてエンジ
ン回転数が９００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍの運転領域に
あるときには、図７に示すように、ステップＳ２１にお
いて、目標スリーブ位置設定手段４２は設定した燃料噴
射終了時における目標スリーブ位置Ｓｔとエンジン運転
状態検出手段４１が検出したアクセル開度Ａ_POSとエン
ジン回転数Ｎｅとから噴射期間Ｔｉ及び噴射開始時期ｉ
Ｔを設定する。そして、ステップＳ２２にてタイマ値Ｔ
を演算してから、ステップＳ２３でクランク角３５°Ｂ
信号と同期するようにタイマをセットし、カウントダウ
ンを開始し、タイマ値Ｔが０以下になるまで、ステップ
Ｓ２４，２５を繰り返す。即ち、燃料噴射終了時に対応
した時期を検出している。

【００４２】そして、ステップＳ２６において、タイマ
値Ｔが０以下になって燃料噴射終了時に対応した時期に
なると、コントロールスリーブ位置センサ３５がコント
ロールスリーブ２９の実位置Ｓ_SP(i)＝Ｓを検出し、ス
テップＳ２７にて、目標スリーブ位置Ｓｔとこの実スリ
ーブ位置Ｓ_SP(i)との偏差ΔＳ_SP(i)を演算する。そし
て、ステップＳ２８にて、コントロールスリーブ２９の
駆動電流Ｉｇ_1(i)の演算を偏差ΔＳ_SP(i)を積分補正Ｋ_I
ΣΔと一定期間ごとの偏差による比例制御項に加算して
行い、ステップＳ２９にて、デューティ率Ｄ_SP1(i)を求
める。その後、ステップＳ３０にて、このデューティ率
Ｄ_SP1(i)に基づき、電子ガバナ３３（ロータ３１）への
通電を開始し、所定のタイミングで電子ガバナ３３の通
電を停止してコントロールスリーブ２９を駆動制御し、
燃料噴射量を制御する。なお、Ｋ_Iは積分ゲイン係数、
Ｋ_Dは電流係数である。

【００４３】このように本実施形態のディーゼルエンジ
ンの制御装置にあっては、コントロールスリーブ位置セ
ンサ３５が燃料噴射終了時に対応した時期のタイミング
でコントロールスリーブ２９の位置（実スリーブ位置）
を検出し、目標スリーブ位置設定手段４２がエンジン運
転状態に応じた目標スリーブ位置を設定し、この実スリ
ーブ位置と目標スリーブ位置との偏差の積分値に基づい
て目標スリーブ位置を制御するため、燃料噴射終了時に
対応した時期のコントロールスリーブ２９の位置（実ス
リーブ位置）が目標スリーブ位置とほぼ一致することと
なり、燃料噴射量を高精度に制御できる。

【００４４】また、燃料噴射終了時に対応した時期のタ
イミングでコントロールスリーブ２９の位置のみで燃料
噴射量の制御を実施しようとすると、例えば、４気筒エ
ンジンの場合では、１８０ＣＡ毎でスリーブ位置を制御
することとなり、燃料噴射終了時に対応した時期と、次
回の燃料噴射終了時に対応した時期との間でコントロー
ルスリーブ２９が大幅に移動したときでは、制御の応答
性が遅くなる可能性がある。そこで、本実施形態では、
燃料噴射終了時に対応した時期のコントロールスリーブ
２９の位置（実スリーブ位置）の制御周期よりも短周期
の所定クランク角毎（例えば、１０ＣＡ）に検出される
コントロールスリーブ２９の位置（実スリーブ位置）と
目標スリーブ位置の偏差の積分値に基づいて短周期でス
リーブ位置を制御するため、コントロールスリーブ２９
が大幅に移動したときでも、スリーブ位置制御の応答性
を向上することができる。

【００４５】なお、上述した実施形態にて、燃料噴射終
了時をエンジン運転状態検出手段の構成手段としてのク
ランク角センサを用いて検出するようにしたが、例え
ば、ポンプ噴射圧センサを用いて検出してもよい。ま
た、実スリーブ位置検出手段としてのコントロールスリ
ーブ位置センサ３５が検出した燃料噴射終了時に対応し
た時期における実スリーブの位置を検出していたが、実
スリーブ位置検出手段はこれに限定されるものではな
く、燃料噴射終了時に対応した時期の実スリーブの位置
を検出するものであればどのような方法でもよい。更
に、実スリーブ位置と目標スリーブ位置との偏差の積分
値に基づいてスリーブ位置を適正に制御し、安定した燃
料噴射量制御を行うようにしたが、このコントロールス
リーブ位置センサ３５が検出した燃料噴射終了時に対応
した時期における実スリーブの位置に基づき空気過剰率
λを算出してを排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置のＥＧＲ
制御に用いてもよいものである。

【００４６】

【発明の効果】以上、実施形態において説明したように
請求項１の発明のディーゼルエンジンの制御装置によれ
ば、実スリーブ位置検出手段がスリーブの位置を検出す
ると共に目標スリーブ位置設定手段がディーゼルエンジ
ンの運転状態に応じた目標スリーブ位置を設定し、スリ
ーブ位置制御手段がこの実スリーブ位置と目標スリーブ
位置との偏差に基づいてデューティ制御によってこの目
標スリーブ位置を制御するとき、実スリーブ位置検出手
段はスリーブ位置制御手段のデューティ制御周期に同期
してスリーブの位置を検出するようにしたので、電流脈
動による位置脈動の影響を受けることなく正確なスリー
ブの位置検出を行うことができ、スリーブ位置のフィー
ドバック制御の安定性を損なうことなく、燃料噴射時の
位置脈動の位相が一定となるために燃料噴射量も位置脈
動の影響を受けることなく、高精度な燃料噴射量制御を
可能とすることができる。

【００４７】また、請求項２の発明のディーゼルエンジ
ンの制御装置によれば、スリーブ位置検出手段が検出す
るスリーブ位置の検出周期をデューティ制御周期の整数
倍に同期させたので、制御を容易とすることができる。

【００４８】また、請求項３の発明のディーゼルエンジ
ンの制御装置によれば、デューティ制御周期をエンジン
回転速度の整数倍に同期させたので、エンジン回転速度
に同期してスリーブの位置を制御すれば、燃料噴射終了
時のスリーブの変動位相、即ち、変動位置が同一となっ
てデューティ制御の脈動による位置変動が燃料噴射タイ
ミング変動に影響されることなく、燃料噴射量の変動を
低減することができる。

【００４９】また、請求項４の発明のディーゼルエンジ
ンの制御装置によれば、ディーゼルエンジンの運転状態
が予め設定された所定の運転領域にあるとき、実スリー
ブ位置検出手段は燃料噴射弁の燃料噴射時に対応する時
期の実スリーブ位置を検出し、スリーブ位置制御手段は
この燃料噴射時の実スリーブ位置と目標スリーブ位置と
の偏差の積分値に基づいて目標スリーブ位置を制御する
ようにしたので、このスリーブはプランジャポンプによ
る燃料噴射量を制御し、プランジャポンプは所定量の加
圧燃料を吐出することとなり、燃料噴射終了後における
スリーブ位置を目標スリーブ位置と一致させることが可
能となり、高精度なエンジン制御を可能とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン
の制御装置を表すブロック構成図である。

【図２】ディーゼルエンジンの制御装置に適用された燃
料噴射ポンプの要部断面図である。

【図３】ディーゼルエンジンの制御装置によるモータ電
圧とモータ電流とスリーブ位置との関係を表すグラフで
ある。

【図４】ディーゼルエンジンの制御装置によるクランク
角とポンプ噴射圧とスリーブ位置との関係を表すグラフ
である。

【図５】ディーゼルエンジンの制御装置による燃料噴射
量制御のフローチャートである。

【図６】ディーゼルエンジンの制御装置による燃料噴射
量制御のフローチャートである。

【図７】ディーゼルエンジンの制御装置による燃料噴射
量制御のフローチャートである。

【図８】一般的なディーゼルエンジンの電子制御式燃料
噴射ポンプの概略断面図である。

【図９】燃料噴射量を制御するためのプランジャ及びコ
ントロールスリーブの作動を説明する概略図である。

【図１０】従来の燃料噴射ポンプによるスリーブ位置検
出方法を表すグラフである。

【図１１】従来の燃料噴射ポンプによるスリーブ振動現
象を表すグラフである。

【符号の説明】

１１ 燃料噴射ポンプ １３ ドライブシャフト １５ ポンプ室 １８ プランジャ ２９ コントロールスリーブ ３０ コイル ３１ ロータ ３２ ガバナシャフト ３３ 電子ガバナ ３５ コントロールスリーブ位置センサ（実スリーブ位
置検出手段） ４１ エンジン運転状態検出手段 ４２ 目標スリーブ位置設定手段 ４３ 変換器 ４４ スリーブ位置制御手段 ４５ 判定手段 ４６ 燃料噴射ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンの運転状態を検出す
   るエンジン運転状態検出手段と、前記ディーゼルエンジ
   ンの燃料噴射ポンプ内に設けられて燃料を高圧に加圧す
   るプランジャポンプと、該プランジャポンプによる燃料
   噴射量を調整するスリーブと、該スリーブの位置を検出
   する実スリーブ位置検出手段と、前記エンジン運転状態
   検出手段によって検出されたディーゼルエンジンの運転
   状態に応じた目標スリーブ位置を設定する目標スリーブ
   位置設定手段と、前記実スリーブ位置検出手段によって
   検出された実スリーブ位置と前記目標スリーブ位置設定
   手段によって設定された目標スリーブ位置との偏差に基
   づいてデューティ制御によって該目標スリーブ位置を制
   御するスリーブ位置制御手段とを具え、前記実スリーブ
   位置検出手段は前記スリーブ位置制御手段のデューティ
   制御周期に同期して前記スリーブの位置を検出すること
   を特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１のディーゼルエンジンの制御装
   置において、前記スリーブ位置検出手段が検出するスリ
   ーブ位置の検出周期は、前記デューティ制御周期の整数
   倍に同期していることを特徴とするディーゼルエンジン
   の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２のディーゼルエンジン
   の制御装置において、前記デューティ制御周期をエンジ
   ン回転速度の整数倍に同期させることを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１のディーゼルエンジンの制御装
   置において、前記エンジン運転状態検出手段によって検
   出されたディーゼルエンジンの運転状態が予め設定され
   た所定の運転領域にあるときには、前記実スリーブ位置
   検出手段は前記ディーゼルエンジンに設けられた燃料噴
   射弁の燃料噴射時に対応する時期の実スリーブ位置を検
   出し、前記スリーブ位置制御手段は該燃料噴射時の実ス
   リーブ位置と前記目標スリーブ位置との偏差の積分値に
   基づいて該目標スリーブ位置を制御することを特徴とす
   るディーゼルエンジンの制御装置。