JPS59153942A - 燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプによる燃
料噴射時期を制御する装置に関する。

従来、マイクロコンピュータなどを含む電子制御ユニッ
トにより、目標噴射時期及び実際の燃料噴射時期または
燃料着火時期を演算し、目標時期と実際の時期の誤差に
応じて燃料噴射ポンプの噴射時期を制御する装置が提案
されている。

しかし、この種の装置では基準クランク角や実際の燃料
噴射時期あるいは燃料着火時期を検出する検出器が必要
であり、これらの検出器が、燃料の無噴射時や検出器の
異常時等正常に検出信号を出力しなくなった場合には、
誤差が計算できないので、制御不可能になるか、まった
く誤まった制御を行なってしまうという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、上記検出器
の無信号時あるいは異常時に制御不可能になったり、ま
ったくの誤制御を行なうようなことを防止することを目
的とする。

第１９図はこの発明の構成を明示するため構成対応図で
ある。

機関ｌは噴射ポンプ２より燃料を噴射供給されるが、噴
射ポンプ２は噴射時期調整手段３により燃料噴射時期が
調整される。機関１では位置検出器４、時期検出器５、
運転状態検出器６によりそれぞれ燃料噴射または燃料着
火の実際の時期基準クランク位置、回転数などの運転状
態が検出される。

電子制御ユニット１０では機関１の運転状態に応じて燃
料噴射時期の目標値が目標時期演算手段により演算され
、基準クランク位置に対する燃料噴射または着火の実際
の時期が実時期演算手段により演算され、誤差補正手段
により目標値に対する実際の時期の誤差が演算され、補
正駆動出力が発生される。そして本発明では停止手段に
より位置検出器、時期検出器の異常時に前記誤差補正手
段の機能を停止させている。

以下この発明を図に示す実施例により説明する。

第１図において、１はディーゼル機関であって、分配型
燃料噴射ポンプ２から圧送された燃料は燃料噴射ノズル
７から各気筒内に噴射される。燃料噴射ポンプ２の燃料
噴射時期は電気−油圧式タイマと呼ばれる噴射時期調整
手段３により調整される。

位置検出器４は、機関１０基準クランク位置を検出する
もので、機関１のクランク軸と同期して回転する歯車及
びこれに対向している電磁ピックアップからなる。この
位置検出器４は、機関回転数を測定するのにも利用され
る。

時期検出器５は、ノズル７内に設けられており、実際の
燃料噴射時期を検出する。また、実噴射量検出器６Ａは
、燃料噴射ポンプ２の実際の燃料噴射量を検出するもの
で、例えばスピルリングの位置を測定する検出器からな
る。温度検出器６Ｂは、機関の冷却水温を検出するもの
であり、アクセル検出器６Ｃはアクセル踏込量を検出す
るので、検出器６Δと共に機関１の運転状態検出器６を
構成している。

電子制御ユニット１０は、Ａ／Ｄ変換器１１、波形整形
回路１２，１３、マイクロコンピュータ１４、及び出力
回路１５からなる。マイクロコンピュータは、８あるい
は１２ビツトのデータを処理するもので、ｃｐｕ、メモ
リ、タイマーなどを有している。

そして、電子制御ユニｙ　）　１０は、出力回路１５よ
り適当なデユーティ比を持つパルスを油圧タイマ３に与
え、燃料噴射時期を制御する。

油圧タイマ３は、例えば第２図に示すような構成となっ
ている。第２図において、タイマピストン３０はビン３
１でローラリング３２と接続されており、タイマピスト
ン３０が図中左方へ移動するとローラリング３２は右回
転方向に回動し、燃料噴射時期は進角側に変わるもので
ある。

３３はベーン型燃料ポンプであり、噴射ポンプの図示し
ないドライブシャフトにより回転し、燃料タンクから燃
料をポンプ内圧力室３４へ圧送する。圧力室３４内の燃
料は機関へ噴射されると共に絞りを通りタイマーピスト
ン高圧室３５へ導かれる。従って高圧室３５の圧力と低
圧室３４中のリターンスプリング３６の力のつり合う位
置でタイマピストン３０の位置が定まるためローラリン
グ３２の位置が定まり、噴射時期が決まる。３７は圧力
調整用の電磁弁であり高圧室３５の圧力を電子制御ユニ
ット１０からの駆動信号により開開時間比率を変えるこ
とにより制御し、タイマピストン位置すなわち噴射時期
を決める。

時期検出器５としては、例えばノズル弁リフト検出器を
用いることができる。第３図はその構造を示す断面図で
あり、燃料噴射ノズル７内の弁体７０上に、磁性材７１
を備え、それに対向して検出コイル５１を置く。噴射ポ
ンプから燃料が圧送され、弁体７０が持ち上がると磁性
材７１がコイル５１に近付きコイル５１のインダクタン
スが変化する。このインダクタンスの変化を入力回路１
２を利用して検出すれば燃料の噴射されたことを検出す
ることができる。

実噴射量検出器６Ａを示す第４図において、２１は噴射
ポンプのスピルリング、２２はプランジャであり、図示
し、てないフェースカムによりプランジャ２２は回転ｔ
ながら左右に移動し、燃料を圧送、分配する。検出器６
Ａの可動コア６１はレバーを介してスピルリング２Ｌに
一体に固定されており、筒状ボビンの外周に二対のコイ
ル６２が巻かれており、本体は固定ネジ６３にてポンプ
ヘッドに固定されている。コアが二対のコイルの中を摺
動することでコイルのインダクタンスが変化することを
利用しており、スピルリング２１は燃料噴射量が少ない
場合は図中左方に位置し、燃料噴射量が多く必要な場合
には右方に位置すべく動く。従って燃料噴射量が多い場
合には出力電圧値は低く、例えば１■であり、又アイド
ル運転状態の場合の様に噴射量が少ない場合にはスピル
リング２１は左方に移動し、コア６１のストロークは大
きくなり例えば出力電圧は３■となるように作動する。

電子制御ユニット１０において、Ａ／Ｄｉ換器１１はア
ナログ入力電圧に応じたディジクル信号を出力するタイ
プのもので、実噴射量に応じた幅のパルス信号を出力す
る。また、冷却水温検出器、アクセル検出器のアナログ
出力を適当なビット数のディジタル信号を出力する。

また、電子制御ユニット１０において、入力回路１２は
第５図に示すようであり、時期検出器５のコイル５１の
インダクタンスはインダクタンス変化検出回路５３によ
り電圧信号に変換され、これを増幅回路５４により増幅
し、波形整形回路５５により矩形波に変換する。しかし
て、Ｂ点に発生する出力電圧ＶＣは第７図（Ｃ）のよう
になる。

入力回路１３の例を第６図に示す。第６図において、４
１は検出器４のクランク軸に同期して回転する歯車、４
２は検出器４の電磁ピックアップで、電磁ピックアップ
４２からは上死点後の所定の基準クランク位置で第７図
（１ｍ）に示すような交流信号を出力する。

そして、この交流信号が入力回路１３に入力されると波
形整形されて第７図（ｂ）に示すような周期ＴＮのパル
ス信号ｖｂが出力される。なお、位置検出器４の検出信
号を入力回路１２を通してマイクロコンピュータ１４へ
入力し、マイクロコンビコータ１４でパルス間隔ＴＮを
カウントすることにより機関回転数が算出できる。また
、時期検出器５の検出信号を入力回路１３を通してマイ
クロコンピュータ１４に入力して位置検出器４の検出信
号のパルスとの差ＴＴをカウントし、かつ回転数を考慮
に入れれば実際の燃料噴射か−ら基準クランク位置まで
にかかったクランク角度、即ち基準クランク位置に対す
る実燃料噴射時期が求まる。

第８図〜第１３図にマイクロコンピュータが行う処理を
フローチャートで示し、このフローにそって説明する。

第８図はメインルーチン、第９図〜第１３図は各種割込
みルーチンを示している。

第８図において電源投入時に必要な初期化をＰｌで行う
。位置検出器４の出力パルス周期ＴＮの逆数をとり、定
数牽かけることにより回転数Ｎｅを求める。この際餉７
図（ｂ）で示す位置検出器４の出力パルスの立ち上がり
で割込みがかかるようにしてあり、第９図で示す基準位
置割込みルーチンに従ってパルス周期ＴＮが求まってい
る。即ち、基準位置割込みルーチンでは第７図（ｂ）に
示すパルスの立上り時点でのタイマーの値１１をＲ１で
読込み、前サイクルでのタイマーの値ｔｔ−１と差をＲ
２で演算して周期ＴＮ（−ｔｔ　　ｔｔ　　＋）を求め
、Ｒ３で基準クランク位置に対する実燃料噴射時期ＴＴ
　（＝ｔ　ｉ−ｔ　ｊ）を求め、Ｒ４でこのステップを
通過したことにより位置検出器４の信号が正常に発生し
ていると判定し、異常解除フラッグＦ１をゼロとする。

なお、第７図（ｃｌ　社示す時期検出器５からのパルス
信号の立ち上がり時点で第一１０図に示す実時期信号割
込みルーチンが起動される。このルーチンで第７図（Ｃ
）に示すパルスの立ち上がり時点でのりイマーの値ｔ−
３をＲ５で読込んでおき、Ｒ３）こおける計算にこの値
ｔｊを使用する。Ｒ６でこのステップを通過したことに
より時期検出器５の信号が正常に発生していると判定し
、異常解除フラッグＦ２をゼロとする。

ステップＰ２の次に実際の燃料噴射量ＱをＲ３で算出す
る。この際第１１図で示すタイマー割込ルーチン１で行
うＡ　／’　Ｄ変換ルーチン終了後にプログラム割込み
がかかるようにしてあり、第１２図で示すプログラム割
込みルーチンで求めた時差Ｔｏから実噴射量Ｑを求める
。即ち第１１図のタイマー割込みルーチン１は一定時間
毎に割込みがかかって起動され、起動時のタイマーの値
ＴｓをＲＩＯで読込む。Ａ／Ｄ変換器１１はこの時点で
Ａ／Ｄ変換を開始する。Ｒ１１でＡ／Ｄ変換器１１の出
力パルスの終了時点をモニタしており、Ａ／Ｄ変換が終
了すると第１２図に示すプログラム割込みルーチンヘジ
ャンプする。そして、Ａ／Ｄ変換の終了時点のタイマー
の値ＴＥをＲ１６で読込み、時間Ｔεから時間Ｔｓを引
き算して磁化ＴＱを求める。この時間ＴＱはＡ／Ｄ変換
器１１の出力パルス幅を示す値であり、実燃料噴射量に
応じた値となっている。しかして、Ｒ３では時間Ｔ。

から実噴射ｉｔＱを算出する。

このタイマー割込みルーチン１の実行に際して１０回に
１回の割合で位置検出器４、時期検出器５が正常か否か
を検出する。これを行うのがステップＲ１２〜Ｒ１，５
で、カウント値Ｃの値が条件Ｃ≧１０を満足するか否か
をＲ１２で判定し、満足しない（ＮＯ）のときはカウン
ト値Ｃを１だけ増加させてリターンする。Ｒ１２で条件
を満足する（ＹＥＳ）場合は異常フラッグＦｌ、Ｆ２の
値をみて検出器４．５の正常・異常を判定する。

即ちＦｌ、Ｆ２の値が共に０のときは、検出器４．５が
共に正常であり、Ｆ１＝０、Ｆ２＝１のときは検出器４
が正常で検出器５が異常であると判定する。また、Ｆ１
＝１、Ｆ２−０のときは逆に検出器４が異常で検出器５
が正常であり、Ｆｌ。

Ｆ２の値が共に１のときは雨検出器４．５が同時に故障
することは極めて確率が低いので機関停止状態（エンス
ト）と判断する。しかして、Ｒ１４で上記４つの状態に
対応してフラ・ノブＡをそれぞれｌ、２，３．４に設定
する。

次にＲ１５でフラッグＦｌ、Ｆ２を共に１に設定して異
常状態を設定しておき、またカウント値。を。。設定Ｌ
　−Ｃ−ＩＪ　’１ｐ−２する。

ステップＰ４では、回転数Ｎｅと実噴射量Ｑとからマツ
プあるいは計算式により基本目標デユーティ比（基本駆
動出力）Ｄｅを算出する。第１４図に回転数、実噴射量
、基本目標デユーディ比の関係の一例を示す。Ｒ５では
検出器５から噴射信号が正常に入力されているかどうか
を判定し、即ちＡ＝２かどうか判定し、もし入力されて
いればＲ６へ進む。Ｒ６では時間差Ｔ　Ｔから実噴射時
期θｐを算出する。

Ｒ７では、回転数ＮＥと実噴射量Ｑとからマ・ンプある
いは計算式により目標噴射時期θＳを算出する。次にＲ
８で目標時期と実時期の誤差Δθを算出する。Ｒ９でこ
の誤差Δθに従ってデユーティ比補正分（補正駆動出力
）ΔＤを算出する。基本目標デユーティ比ＤＢに補正デ
ユーティ比ΔＤをｐＨで加算して、出力デユーティ比り
とする。

また、Ｒ５で噴射信号が正常に入力されてない異常な場
合（例えば、燃料無噴射状態で噴射が起こらない場合や
、検出器５のコイルが断線したり、その他の故障で噴射
を検出できなくなった場合等）にはＡ＝２となっている
ためＰＬＯへ進んで、デユーティ比の補正骨ΔＤを零と
してｐＨに進み、実噴射時期によるデユーティの補正を
行なわないようにする。これにより、噴射信号が人力さ
れない時には、誤まったデユーティ補正を行なわない。

以上ステップｐＨまで進んだらプログラノ・はＲ２へ戻
り、再び出力デユーティ比りの算出を行なうため同様な
ことを繰り返す。このようにプログラムがループを描き
つつ計算を進めている内に、ある一定時間毎に、第１３
図のタイマー割込みルーチン２が発生し、Ｒ２０で定時
間割込処理をし、“　Ｒ２１で出力回路１０へ計算され
たデユーティ比のパルスを出力する。タイマー割込みル
ーチン２は、駆動出力周期に同期して発生する。

なお、本例では、噴射信号が正常に人力されなくなった
時に、デユーティ比の補正を停止するようにしたが、位
置検出器４からの信号が正常に入力されなくなった場合
にもデユーティ比の補正を停止する機能を持たせること
もできる。この場合、位置検出器と別に回転数センサを
設けるか、噴射信号を利用して回転数を旅出するのが望
ましい。

また、時期検出器としては、第１５図に示すように燃料
噴射ポンプ２の燃料圧送室に装着され、燃料噴射圧によ
り実噴射時期を検出する噴射圧検出器５５を用いてもよ
いし、第１６図に示すようにプランジャを駆動するカム
のリフトを検出するリフト検出器５６を用いてもよい。

この検出器としてはホール素子と磁石からカムを電磁気
的に検出するようにすればよい。

また、実時期検出器は噴射時期に限らず、シリンダ内で
の燃料の実際の着火時期を検出するものでもよい。この
ような着火時期検出器５７としては、例えば第１７図に
示す構造のものを用いる。

中空筒状の耐熱性物質からなるハウジング５８の中空部
に、光透過性物質よりなる棒状体、例えば石英ガラスの
ような耐熱ガラス棒５９を貫通設定して構成されるもの
で、このガラス棒５９は適宜接着剤４１を用いてハウジ
ング５８の中空部内に接着固定する。この場合、耐熱ガ
ラス棒５９は、ハウジング５８の先端部より１〜５ＩＩ
１１程突出して設定され、この突出部が着火光検出部と
して作用するようになる。

ハウジング５８の基端部には、ガラス棒５９を伝達して
くる着火を検知するフォトトランジスタのような受光素
子６１が、ガラス棒５９の軸線方向に整合して設けられ
、ガラス棒５９を伝播した着火光を検知して電気信号に
変換するよう４こ構成している。

第１８図に着火時期検出器を渦流室式ディーゼル機関に
取付けた様子を示す。６２はシリンダヘッド、６３はピ
ストン、６４は排気バルブ、６５は渦流室、７は燃料噴
射ノズルを表す。図に示したように着火時期検出Ｎ５７
はシリンダヘッドを貫通してシリンダへソド６２にネジ
締めされる。

この際着火時期検出器５７の着火光検出部は燃料噴射ノ
ズル７より噴射される燃料噴霧があたり、付着する煤な
どを洗浄できるような位置が好ましい。

このような検出器を用いた場合には、燃才４う無噴射時
や着火時期検出器の先端にカーボンが付着したり、その
他検出器の異常により着火が検出できない時にはデユー
ティ比の補正を行なわないようにして、誤まった駆動出
力を出さないようにできる。

着火時期検出器として前述のものに限らず、着火時に発
生ずる爆発振動を検出する振動センサ、あるいは気筒内
指圧が急変する点を検出できる指圧センサでも良い。ま
た着火時に気筒内に発生するイオン電流を検出するイオ
ン電流検出器を用いてもよい。

以上述べたようにこの発明によれば燃料無噴射時やセン
サの異常の時にはデユーティ比の補正を行なわないよう
にして、誤まった駆動出力を出さないようにできるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第２図
は第１図図示の噴射時期凋整手段を示す断面構成図、第
３図は第１図図示の時期検出器を示す部分断面図、第４
図は第１図図示の実噴射量検出器を示す部分断面図、第
５図及び第６図は第１図図示の入力回路を示す電気回路
図、第７図は作動説明に供する波形図、第８図〜第１３
図は作動説明に供するフローチャート、第１４図は作動
説明に供するグラフ、第１５図〜第１８図はそれぞれ時
期検出器の他の実施例を示す要部断面図、第１９図は本
発明の構成対応図である。 １・・・機関、２・・・噴射ポンプ、３・・・噴射時期
ａｌｌ整手段、６・・・運転状態検出器、５．　５５．
　５６．　５７・・・時期検出器、１０・・・電子制御
ユニット。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第２図 第３図 第　４１ 第１５図 第１６図 ％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１機関の基準クランク位置を検出するための位置検
   出器と、前記機関の運転状態を検出するための運転状態
   検出器と、前記機関の気筒内での燃料噴射または燃料着
   火を検出するための時期検出器と、前記各検出器の検出
   信号を受けて駆動信号を発生するために、燃料噴射時期
   の目標値を演算する目標時期演算手段、基準クランク位
   置に対する燃料噴射または燃料着火の実際の時期を演算
   する実時期演算手段、前記目標値に対する前記実際の時
   期の誤差を演算し、この誤差に応じた補正駆動出力を発
   生する誤差補正手段及びこの補正駆動出力に応じて駆動
   信号を発生する出力手段を含む電器制御ユニットと、前
   記駆動信号を受けて噴射ポンプの燃料噴射時期を調整す
   る噴射時期調整手段とを備える燃料噴射時期制御装置に
   おいて、前記電子制御ユニットが、前記位置検出器、前
   記時期検出器の少なくとも一方の異常を検出して前記誤
   差補正手段の機能を停止させる停止手段を備えることを
   特徴とする燃料噴射時期制御装置。 （２）前記誤差補正手段が、前記運転状態検出器からの
   検出信号から基本駆動出力を演算する基準演算手段を備
   え、前記出力手段が前記停止１手段により前記誤差補正
   手段の機能が停止したとき前記基本駆動出力を出力する
   よう構成されている特許請求の範囲第１項記載の燃料噴
   射時期制御装置。