JPS59185837A - デイ−ゼル機関用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】 本発明はディーゼル機関の燃料噴射時期を制御する装置
に関するものである。

ディーゼルエンジンにおいてはガソリンエンジンに比べ
て熱効率の面で優れた経済性を持つにもかかわらず、乗
用車用エンジンとして、いまひとつ需要の伸びが小さい
理由の一つとして、大きな振動、騒音があげられる。特
にアイドリング状態での振動、騒音がガソリンエンジン
に比べて大きいということがあげられる。これらの改良
を目ざした発明として例えば特開昭５７−１７９３４６
号公報のものがある。しかし、この騒音、振動の大きい
ことの原因の一つとして、機関の各気筒間の着火時期の
バラツキがあげられる。すなわち、着火時期については
ディーゼルエンジンでは自己着火機関のため噴射時期は
各気筒とも同じであっても圧縮比の気筒間バラツキ、気
筒間の温度分布のちがい等により着火時期がばらつくわ
けである。

そこで本発明はこれらの問題点に鑑み、機関の各気筒ご
との着火時期を検出し、該着火時期が各気筒とも同じく
目標着火時期になる様に噴射時期調節手段を制御してや
り、アイドリング時の振動、騒音を減少せしめようとす
るものである。

以下本発明を図面に基づき４気筒ボッシュ分配型喰射ポ
ンプ３に適用した一実施例について説明する。第１図は
全体の構成図である。１は運転状態検出器であり、機関
の回転数は機関のクランク軸に停動する歯車状のインダ
クタに電磁ビックアンプを対向させて回転数に比例した
パルス数として検出できる。本実施例ではクランク角基
準信号を発生するためのクランク角基準信号検出器１ａ
と兼用してクランク角基準信号検出器１ａの信号周期よ
り算出するようにしている。クランク角基準信号検出器
１ａは機関のクランクシャフトの回転角度位置を検出す
るものであり、その構成は第２図の左側に図示する如き
ものである。即ち、クランク角基準信号検出器１ａはク
ランクシャフトに直結され、８ケ所の等分された突起を
もちその１つが上死点前約１０°クランク角の位置に後
述のパルス信号を発生する様取り付けられた歯車ｌａｌ
と、歯車１ａｌの回転に伴なう磁束変化に応じて、第２
図図示点ａの電圧波形が第３図（ａｌに図示する如き交
流電圧信号を発生する電磁ピックアップ１ａ２を備えて
おり、公知の波形成形回路２１ａにより波形成形され、
第２図す点に第３図（ｂ）の如きパルス電圧信号が出力
し、これがマイクロコンピュータ２３に入力される。

着火検出器１ｂとしては第４図に示す如きもので、機関
の各気筒にそれぞれ１個づつ取付けられており燃料が燃
焼の際発生する光を検出する。光検出素子としてフォト
トランジスタｌｂｌを用いている。１０ａは機関のシリ
ンダヘッドであり着火検出器１ｂが取付は可能なネジ穴
が設けである。

１ｂ２は燃焼光が透過可能なサファイア又は石英ガラス
であり、振動及び熱に充分耐えるもので、ハウジング１
ｂ３に固定されている。燃焼室に燃料が噴射され、燃焼
が始まるとその燃焼光はサファイヤ１ｂ２を透過し、フ
ォトトランジスタｌｂｌに達し、電極間に燃焼の電気信
号が得られる。

次に実噴射量検出器には第５図に示す如きもので検出器
ＩＣの稼動コアＩＣ１はレバーを介してスピルリング３
８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ＩＣ２が巻かれており、本体は固定ネジＩＣ３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３８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ＩＶ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
、スピルリング３８は左方に移動し、コアｌｃｌのスト
ロークは大きくなり、例えば、出力電圧は３Ｖとなる様
に作動する。

吸入空気量を求めるための吸気圧センサ１ｄとしては半
導体圧力センサ及び吸気温度センサ１ｅとしてはサーミ
スタ等適用可能であり、さらに機関の冷却水温度センサ
１ｆとしてはサーミスタが適用可能である。アクセル零
位置センサ１ｇとしてはリミットスイッチやリードスイ
ッチが適用可能でありアクセルがアイドル位置がどうか
で「ＯＮ」またはｒＯＦＦＪ信号を発生する。ミッショ
ンニュートラル位置センサ１ｈはトランスミッション位
置がニュートラル位置で「ＯＮ」またはｒＯＦＦＪ信号
を発生するものでリミットスイッチが適用可能である。

２は電子制御ユニットであり、波形整形回路２１　ａ、
Ａ／Ｄｉ換Ｗ２２、マイクロコンピュータ２３及び駆動
回路２４からなる。そして電子制御ユニット２は、駆動
回路２４より適当なデユーティ−比を持つパルス２を油
圧タイマ３に与え燃料噴射時期を制御する。タイマピス
トン３０はピン３１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４０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の位置が定めるためロータリン
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２からの駆動信号により開閉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。

以下第６図、第７図に示すフローチャート及び第８図に
示す特性図に従って説明する。

第６図はメインルーチン、第７図は割込みルーチンを示
す。第６図において、ステップ１０１では電源投入時に
必要な初期化を行う。ここでは後述の補正デユーティ−
Ｄしの初期化も行いＤ　＋−−〇とする。ステップ１０
２ではクランク角基準信号検出器１ａの出力パルス周期
ＴＮ（第３図参照）の逆数をとり、定数をかけることに
より回転数Ｎｅを求める。ステップ１０３では前記運転
条件検出器からの信号を取り込む。ステップ１０４では
機関の運転状態検出器の信号から目標着火時期ＴＦＢを
算出する。ステップ１０５では前記運転状態検出器の信
号から第７図に示すような目標基本デユーティ−比ＤＢ
を算出する。

ステップ１０６は着火信号が来たかどうかを判定するも
ので、来なければステップ１１４へ進む。

ステップ１１４はクランク角基準信号が４回入ったかど
うかを判断するもので、これはクランク角３６０°分（
１回転で８バルブ出る様にしであるので）に相当し、実
施例の４気筒４サイクル機関では４気筒のどれかに１回
燃料が噴射される回転角度である。すなわち、通常運転
ならば、クランク角基準信号が４回入るまえに着火信号
が入るはずである。ここで４回クランク角基準信号が入
るということは失火あるいは着火検出器の故障等が考え
られ１．この様な場合にはステップ１１５に進んで出力
デユーティ−比りを算出する。ステップ１１４でクラン
ク角信号が４回入るまではステップ１０２に戻る。ステ
ップ１０６で着火信号が来ればステップ１０７に進み、
ステップ１１４でカウントしているクランク角基準位置
信号のカウントをクリアするとともに実着火時期を算出
する。

ステップ１０８では目標着火時期と実着火時期の誤差Ｔ
ＦＥＲを算出する。ステップ１０９では誤差ＴＦＥＲか
らマツプあるいは計算式により誤差補正デユーティ−比
ΔＤｉを算出する。ステップ１１０では補正デユーティ
−比りしｉを算出する。こ、こでは同一気筒データの前
回補正デユーティ−の結果を反映させるため４つ前の補
正デユーティ−比ＤＬｉ−４を誤差＋ｔｌｉ正デユーテ
ィー比Ｄ１に加えたものを計算する。すなわち補正デユ
ーティ−比ＤＩ−ｉの演算結果は気筒数分だけ別個にア
ドレスを持ちストアされる。すなわち本実施例では４気
筒なので４回分（Ｄしｉ−３、Ｄ　Ｌ　ｉ　−１、ＤＨ
−ｉ）のデータが順番にＲＡＭのアドレスＤＮ＋−，Ｄ
Ｎ２λＤＮ、３％ＤＮ４にストアされる。

例えば最初の補正デユーティ−比演算結果ＤＬＩはＤＮ
＋に・ＤＬ２はＤＮ２に・ＤＬ３はＤＮ３にＤＬ４はＤ
Ｎ４にストアし、ＤＬＳは再びＤＮ電にストアし、前回
のＤＬ＋のデータは更新されてＤＬＳとなる。すなわち
、ＤＮ＋にはＤＬＳのデータがストアされている。以下
着火信号が入るたびに補正デユーティ比のデータは同様
に順番に更新されてＲＡＭにストアされる。ステップ１
１１では機関がアイドリング条件かどうかを判定するも
ので、例えば、アクセル開度零、エンジン回転数１００
　Ｏｒ　ｐｍ以下、ミッション位置はニュートラルの状
態が２５ＣＣ以上継続したという条件とするものである
。ここでアイドリング条件にあてはまる時はステップ１
１２へ進み、出力デユーティ比りの計算をする。ここで
は出力デユーティ比りは基本デユーティ比ＤＢに３回前
（気筒数−１）の補正デユーティ比ＤＬｉ−３を加えた
ものである。この様にすることにより気筒ごとに出力デ
ユーティ比を算出した結果を次に噴射するそれぞれの気
筒に同期させて出力デユーティ比りを出力することが可
能となる。

ステップ１１１でアイドリング条件にあてはまらない場
合はステップ１１３へ進み出力デユーティ比を計算する
。ここでは出力デユーティ比りは基本デユーティ比Ｄｓ
と補正デユーティ比の４気筒の平均値を加えたものとな
っている。以上ステップ１１２あるいは１１３．１１５
まで進んだらプログラムは１０２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７図のタイマー割込み
ルーチンが発生し、Ｒ２０で定時間割込処理をし、Ｒ２
１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は、駆動出力周期に
同期して発生する。なお本例ではステップ１０９の補正
デユーティ比ＤＬｉの算出において各気筒ごとの演算結
果をそのつど更新してストアしたが、今回の計算結果の
１／２と、各気筒の前回ストアされていたデータの１／
２を加えたものとする様な気筒ごとで平均化を行うよう
にしても良い。またステップ１１４でクランク各基準信
号を４回カウントしたが４回以上５〜８回数えるように
しても良い。

着火検出器１ｂとしては第９図に示す如く、各気筒から
の検出光をオプティセルファイバ１ｂ５にて電子制御ユ
ニット２に引き込み、気筒分をまとめて１つのフォトト
ランジスタｌｂｌで受ける様にしても良い。

着火検出器として前述のものに限らず、着火時に発生す
る爆発振動を検出する振動センサ、あるいは気筒内圧が
急変する点を検出できる筒内圧センサでも良い。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。

また、アクセル零位置検出器としてはアクセルペダルと
連動して動くようにとりつけたポテンショメータ、ある
いは差動トランスからアクセル零位置を検出しても良い
。

以上述べた様に機関の各気筒ごとに着火検出器を備え、
アイドリング時に全ての気筒の着火時期を目標着火時期
になる様噴射時期調節要素を制御することにより、各気
筒間の着火時期のバラツキがなくなりアイドリング時の
振動、騒音が小さくできるという優れた効果がある。

【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図図示のクランク角基準信号検出器とその入力回
路を示す電気回路図、第３図は第２図図示のクランク角
基準信号波形図、第４図は第１図図示の着火検出器を示
す部分断面図、第５図は第１図図示の実噴射量検出器を
示す部分断面図、第６図、第７図は作動説明に供するフ
ローチャート、第８図は作動説明に供する特性図、第９
図は第１図図示の着火検出器の他の実施例を示す。 １・・・運転状態検出器、２・・・電子制御ユニット。 ３・・・噴射ポンプの噴射時期調節手段、２３・・・マ
イクロコンピュータ、３０・・・タイマピストン。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第１図 第２図 第３図 第７図　　　　　　＠８図 第９図 ゛第４％箔 第１頁の続き ０発　明　者　長谷田哲志 刈谷市昭和町１丁目１番地日本 電装株式会社内 ０発　明　者　益田間 刈谷市昭和町１丁目１番地日本 電装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の運転状態を検出するアイドル状態検出器を含む各
   種の運転状態検出器と、機関に噴射される燃料の噴射時
   期を調節する噴射時期調節手段を備え、機関の各気筒ご
   とに設けた、燃焼室内に噴射された燃料の着火する瞬間
   を検出する着火検出器と、機関のクランク角基準位置を
   検出するためのクランク角基準信号検出器と、該クラン
   ク角基準信号と前記着火検出器から各気筒ごとの実着火
   時期を演算するための実着火時期演算手段と、前記運転
   状態検出器からの信号に応じて目標着火時期を算出する
   ための目標着火時期演算手段と、各気筒ごとに該目標着
   火時期と前記実着火時期の誤差に応じて、前記噴射時期
   調節手段を駆動するための電気的制御手段を備えること
   を特徴とするディーゼル機関用燃料噴射時期制御装置。