JPS59213934A - デイ−ゼル機関用燃料噴射量制御方法 - 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、ディーゼル機関用噴射ポンプの最大噴射量を
制御する方法に係るものである。

近年、ガソリンエンジンの排気ガスＡＪｊ　ｌ＋１に引
き続き、ディーゼルエンジンにもより厳しい排気ガス規
制施行の兆しがあられれ、排気ガス浄化の必要性が高ま
り、一方では、省エネルギーの観点から燃費向上の必要
性も高まっている。ディーゼルエンジンは、燃料噴射量
を増加すれば、出方は増し、効率が向上する。ただし、
吸入空気量に応じたある値以上の燃料を気筒内に噴射し
た場合には完全に燃焼せず、スモーク（ずす）となって
大気に排出されることになる。したがって、吸入空気量
に対して完全燃焼可能な最大噴射量を噴射することによ
り、エンジンの出力は最大限に発生でき、かつ排気ガス
もきれいに保つ事ができる。

従来は、これを渦足させる為に、エンジン吸気圧力等を
圧力室に導き、ダイヤフラムを動かず事により燃料調節
部材の最大位置を決定するという機械的方策が行なわれ
ている。一般的にエンジンは回転数により吸気効率が変
化するので、同じ圧力の空気を吸入しても、回転数によ
り吸気量が変化するという性質がある。また、燃料調節
部材の位置が一定でも、回転数により、ポンプの噴射効
率が異なるので、噴射量は同様に変化する。したがって
、従来の機械的方策では一部の回転領域では最大噴射量
を理想的な値に近付けることはできても、他の回転領域
では、エンジンの出力が、排気ガス浄化のどちらかを犠
牲にせざるを得ない。

そこで本発明では、ディーゼルエンジンの運転条件を検
出し、その時の理想的な最大噴射量（燃料調節部材の最
大値Ｍ）を算出し、実際値との誤差に応じ′ζ最犬噴射
量の設定を行なうアクチュエータの駆動信号を補正する
際に、最大噴射量領域にある場合、駆動信号の補正項を
学習し、最大噴射量領域にない場合は過去の駆動信号の
補正項により駆動信号を補正することにより、エンジン
の全回転領域において常に理想的な最大噴射量の設定が
でき、最大噴射量の制御の応答性を高めることができる
装置を提案することを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図に実施例の全体構成を示す。１はボッシュ式分配
型燃料噴射ポンプであり、回転数センサ１１、メカニカ
ルガバナ１２、スピルリング位置センサ１３、後述する
最大噴射量を制御するための圧力室１４を搭載している
。４はアクセルペダルであり、ワイヤにより、ポンプの
レバー４１に接続されている。また、アクセルペダル４
にはアクセルの位置を検出するアクセル位置検出器４２
が取付けられている。

２はディーゼルエンジンであり、本例では過給器３を搭
載している。エンジンのインテークマニホルドには、吸
気圧センサ２３が取り付りられ゛（いる。７は、マイク
ロコンピュータ内蔵のデジタル演算装置であり、回転数
センサ１１、スピル位置センサ１３、吸気圧センサ２２
、吸気温センサ２３からの信号に応じて圧力制御弁（以
下Ｖ　ＲＶと呼ぶ）６を駆動する。５はエンジン２によ
す駆動されるバキュームポンプであり、発生した負圧を
ＶＲＶ６に゛ζ制御し、圧力室１４に導入することによ
り、該ポンプの最大噴射量を制御できるようになってい
る。

回転数センサ１１は、ポンプ内のガバナ駆動用歯車に電
磁ピックアップを対向させ一山毎に回転パルス信号を発
生ずると共に、該パルスの周期あるいは周波数を公知の
周期あるいは周波数測定方法によって測定することによ
り回転数データを求めることができる。

メカニカルガバナ１２は第２図の如き構造になっ°Ｃい
る。ポンプの燃料噴射量は、スピルリング１５の位置に
より決定され、図中右へ移動した時は噴射量が大きく左
へ移動すると噴射量は小さくなる。今アクセルをふみ込
むと、アクセルレバ−４１が回転されガバナスプリング
４２を引く。するとガバナテンションレバー１７は、支
点１７’に対して左回りに引かれ、スピルリング１５は
右へ移動し、燃料噴射量は増加してエンジン回転数は上
昇する。

回転数が上昇すると、フライウェイト１６が遠心力によ
り外側にひろがり、ガバナスリーブを介し°ζガバナテ
ンシロンレバー１７を押ず。するとスピルリング１５は
左へ移動して、燃料噴射量が減少する。以上のような動
作でフライウェイト１６の遠心力と、ガバナスプリング
４２との力のつりあい点で回転数が安定する。

一方、圧力室１４にＶＲＶ６により制御された負圧を導
入することにより、ロッド２０を上下に動かし、ピン１
９、リンク１８を介し゛Ｃガバナテンシ甘ノンレバー１
７びスピルリング１５の可動範囲を限定することができ
る。したがって、圧力室１４内の圧力を制御することに
より、燃料噴射量の最大値を制御できる。

スピルリング位置センサ１３は、第３図に示す如くポン
プに取り付けられ第４図のような特性を有する。第３図
において８１はポンプヘッド、８３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８３は回
転しながら左右に移動し、燃料を圧送、分配する機能を
有するものである。コア１３２はレバーを介し゛ζスピ
ルリング１５に一体に固定されており、センサ部１３は
筒状ボビンの外周に二対のコイル１３１が巻かれており
本体は固定ネジ８４にてポンプヘッド８１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リスビル
リング１５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第４図の出力電
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１５は
左方に移動し、コア１３２のストロークは大きくなり例
えば出力電圧は３■となる様に作動する。

アクセル位置センサ４２は公知の可変抵抗器を利用した
もので、第１１図に示すような構造で、アクセル位置に
対応した電圧を出力するようになっている。

吸気圧センサ２２は、公知の半導体圧力センサを利用し
たもので、吸気圧に対応した出力電圧を発生するように
、アンプを内蔵している。

吸気温センサ２３は、公知のサーミスタを利用したもの
で１、吸気温に応じて抵抗値が変化することを利用して
いる。

第５図に圧力制御弁６の構造を示す。５Ｉは電磁力を発
生するコイル、５２は鉄心である。コア５５は磁性材で
できており、ダイアフラム５９により固定されていて、
コイル５１の発生する電磁力により図中上下に移動可能
な構造になっている。

パイプ５３は大気圧を導入する管で先端にはエアフィル
タ５４が取り付けられている。パイプ５６は圧力源の導
入管でバキュームポンプ５に接続されている。パイプ５
７は制御された圧力を圧力室１４に導入する管である。

第６図は、圧力制御弁６が圧力を調整する様子を現わし
たものである。ダイアフラム５９に支えられたコア５５
の位置は、出力負圧とスプリング５８．６０の荷重＋電
磁吸引力の関係により決定される。これらが釣り合って
いる時には第６図（１）のように、大気側もバキューム
ポンプ側のパイプも閉じており、圧力を一定に保つ。コ
イル５１に印加する電流を大きくしたり、出力負圧が足
りない時には、第６図（ｉｉ）のようにバキュームポン
プ側バイブを開けて、出力負圧を増す。逆にコイル５１
に印加する電流を小さくしたり、出力負圧が大きすぎる
時には、第６図（ｉｉｉ　）のように大気側のパイプを
開放して出力負圧を減少さセる。以上のような作動でコ
イル５１に印加する電流に対応した負圧を圧力室１４に
導入することができる。

第７図にデジモル演葬装置７のａ′ｆ細を示す。７３は
演算装置の主体をな１ソンチノブマ・イクロコンピュー
タである。該マイクロコンピュータは入力されたパルス
の時間間隔の計へ１１に都合の良いインプットキャプチ
ャと呼ばれる機能ｌ・、デユーティ波形を出力するのに
都合のよいアウトプントコンベアと呼ばれる機能をあわ
せ持つ。

７１は、回転数センサより入力された信号を矩形波に変
換する波形成形回路である。

スピルリング位置センサ１３、吸気圧センサ２２、吸気
温センサ２３アクセル位置センサ４２からの信号はすべ
てアナログ信号である。そこでＡ／Ｄ変１ｉ器７２にて
マイクロコンピュータ７３に人力できる形に変換する。

７４はマイクロコンピュータ７３からの出力を得て、圧
力制御弁６を駆動する駆動回路である。これには、マイ
クロコンピュータ７３が出力したデジタル信号をＤ／Ａ
変換器にてアナログ信号に変換し、次に公知の電圧−電
流変換器にて所望の電流を圧力制御弁に印加する方法と
、マイクロコンピュータ７３が出力したデユーティ波を
平滑してアナログ信号に変換し、次に電圧−電流変換器
にて所望の電流を圧力制御弁６に印加する方法等が考え
られる。本実施例ではマイクロコンピュータ７３の前記
アウトプットコンベア機能を利用し、後者の方法で圧力
制御弁６を駆動している。

第８図、第９図はマイクロコンピュータ７３の動作を説
明するフローチャートを示す。

ブ１」グラムがスタートすると、まずステップ９０１で
、初期化を１′ｊなう。この時、後で説明する補正係数
を１（−１にしておく。次にステップ９０２で機関回転
数Ｎを算出する。これは、前述の回転数信号の波形成形
された信号が、マイクロコンピュータ７３に人力される
毎に、第９図（１）の回転数割込を発生させて、ステッ
プ９１Ｇ、９１７にて人力矩形波の信号間隔］゛Ｎを計
算さセ、その逆数をとり定数をかけることにより算出さ
れる。次にステップ９０３に゛Ｃ吸気密度ρを算出する
。吸気密度ρは、吸気圧信号と吸気温信号とから求める
ことができる。該吸気圧信号と吸気温信号は、Ａ／Ｄ変
換によりマイクロコンピュータ内に取込むことができる
。

Ａ／Ｄ変換は、第９図（３）に示すステップ９２０１９
２１．９２２の定時割込２を、ある時間毎に発生さ・Ｕ
て、Ａ／Ｄ変換器を起動させ、変換の終了信号により第
９図（４）に示すステップ９２３．９２４．９２５のＡ
／Ｄ割込を発生さセて行なう。次にステップ９０４にて
目標最大噴射量（Ｖ’ＦＰ）を前記回転数Ｎと吸気密度
ρとからマツプあるいはδ１算式により求める。ここで
は、目標最大噴射ｔｔＶｒｐはそれに対応するスピルリ
ングの位置信号とし′（のデータで算出を行なっている
。次にステップ９０５で、出力信号の基本目標デユーテ
ィ比（Ｄ「）を算出する。これは、前記目標最大噴射量
から、マツプあるいは計算式によって求めることも可能
であるが、前記回転数Ｎと吸気密度ρから、マツプある
いは計算式により求めることも可能である。

ステップ９０６では、後述の補正係数にと納本目標デユ
ーティ比ＤＢを掛けることにより、補正目標デユーティ
比Ｄ「を算出する。灰にステップ９０７で、前記回転数
Ｎとアクセル位置センサからの信号とから、マツプある
いは６１詐式によりメカニカルガバナ１２の特性で、ス
ピルリングがどこにあるかを求めて、その値をＶＢとす
る。なお、アクセル位置も前記Ａ／Ｄ変換手段にしたが
って、マイクロコンピュータ７３に人力される。次にス
テップ９０８にてｖＦＰと■８の大きさを比較してＶ、
３が大きかったら、機関は最大噴射量領域番こあるので
、旦人ｕｒｉ躬量のフィードＲ・ツクを行〆ｊう為にス
テップ９０９に進む。

ステップ９０９では、実噴射ＩＲ（Ｖｐ）を算出する。

ここ゛乙実噴射ｆ４（Ｖｐ）は、それに対応するスピル
リングの位置信号として算出する。該スピルリング位置
信号はｔｉｉｌ記Δ／Ｄ変換手順番こ従って、マイクロ
コンビＪ、−り７３の内部に入力される。

次にステップ９１０にて、ｉ；Ｉ記目標最大噴射量（Ｖ
ＦＲ）と実噴射量（Ｖｐ）との差をΔＶＰとして計算す
る。次にステップ９１１てΔ■Ｐの絶対値が許容範囲ε
内であるかどうかを判定し〜どもし許容範囲ε内であれ
ば、その時の出力デユ−ティ比の値を学習するためステ
ップ９１２へ進む。

ステップ９１２では、現在の出力デユーティ比を今後に
反映すべく、学習処理を行う。まず現在出力中のデユー
ティ比りと、前記基本目標アブ４−テイ比ＤＢとの比率
Ｄ　／　Ｄ　Ｂを補正係数にとする。

これにより次回のδ１算からステ・ノブ９０６で使用　
′される補正係数が変更されたことになる。次に補正デ
ユーティ比ΔＤを零として、補正目標デユーティ比Ｄ　
Ｆ　＝　Ｋ　Ｘ　Ｄ　Ｂとおく。次にステ・ノブ４１３
で出力デユーティ比りをＤＦ４−ΔＤとする。

一方、ステップ９１１てΔＶｐが許容範囲ε内でない場
合にはステップ９１４へと進む。ステ・ノブ９１４では
ΔＶｐの値からマ・ノブあるいは計算式により補正デユ
ーティ比（６１月を算出する。

次にステップ９１３では、前記載本目標デユーティ比（
Ｄ「）と補正デユーティ比くΔＤ）との和を出力デユー
ティ比（Ｄ）としている。

又、一方ステップ９０８で、ＶＦＰとｖＢを比較して、
ｖＢがＶＦＰよりも小さければ、噴射量が最大領域でな
いと判定し、ステップ９１５に進み補正デユーティ比（
ΔＤ）の項をＯとする。この場合、ステップ９１３では
、出力デユーティ比（Ｄ＞−基本目標デユーティ比（Ｄ
Ｆ）となる。

ステップ９１３にて、出力デユーティ比（Ｌ））が算出
されたならばプログラムは再びステップ９０２へと戻り
、以下同様の事をくりかえず。

以上をくりかえしζいる時に、ある一定時間ごとに第９
図（２）に示したような定時割込１が発生ずる。ここで
は、計許された出力デユーティ比（Ｄ）のパルス（３号
を、マイクロコンピュータから出力するだめの処理が１
１なわれ゛（いる。

尚、本実施例では、吸気密度（ρ）を、吸気圧と吸気温
より求めたが、他の例とし°ζ空気流量センサを用いて
も、吸気密度（ρ）を求めることができる。この場合の
構成図を第１０図に示す。Ｊ２４が前記空気流量センサ
てあり、例えば公知の熱線式空気流量センサが使用でき
る。

又、本実施例では機関回転数を演算したが、入力信号の
間隔１゛１のままでも利用できる。ただし、この場合目
標最大噴射量の算出のマツプあるいは計算式を時間′ｒ
Ｎで扱えるよう換算しておかなければならない。同様に
基本目標デユーティ比演算のマツプあるいは計算式も時
間］゛Ｎで扱かえるよう換算が必要である。

又、本実施例では圧力制御弁に電流駆動型の弁を使用し
たが、公知のバキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）
を使用して、ＯＮ　−ＯＦ　Ｆのデユーティ制御をして
もよい。

又本実施例では、目４１最大噴射量（ＶＦＰ）とガバナ
特性によるスピル位置（ＤＢ）をスピル位置信号の単位
として求めたが、噴射９の１１１位としてそれぞれＱＦ
ｐｌＧｌｓとして求めＣもよい。この場合、ステップ９
０８ではＱＦＰとＱＢとの大小比較となり、ステップ９
０９で求める実噴射量（ＶＰ）もスピル位置信号の単位
で求めていたものを、噴射量の単位で求めてＱｐとしな
ければならない。

以上、アクセル位置センサがある場合の説明をしζきた
が、アクセル位置センサがない場合にも実現可能である
。その場合の構成例を第１２図に示す。第１２図（ｉ）
は吸気圧、吸気温検出器使用の場合。第１２図（ｉｉ）
は、空気流量センサを使用した場合である。

この場合の処理手順を示すフローチャートを第１３図に
示す。これは、アクセル位置センサがある場合と比較し
て補正デユーティ比（ΔＤ）の演算を行なうかＯにする
かの判定（ｆｆｉ８図ではステップ９０８）を、目標最
大噴射量（ＶＦＰ）と実噴射量（Ｖ　ｐ）の差がある範
囲δ以内であるかどうかで判定している点く第１３図ス
テップ９３０）とその為にカバナ特性によるスピル位置
（Ｖ　Ｂ）の算出（ステップ９０７）がなくなっている
点が異なるのみなので、ｄ′ｆ細な説明は省略する。

」１記の実施例では、出力デユーティ比の学習を補正係
数Ｋ　＝　Ｉ）　／　Ｉ）　ｓとし０行なったが、補正
定数項Ｃ−Ｄ−ＤＢとして行なってもよい。この場合に
は、ステップ９０Ｇでは（１１１正目標デユーテイＪＬ
Ｉ）Ｆ＝　Ｄ　Ｂ　Ａ−Ｃとなる。また、出力デユーテ
ィ比を単純な補正係数にや補正定薮項Ｃで学習できない
場合には、これら２つの組み合せで行なうか、第１４図
に示す如き、目標最大噴射量あるいは括本目標デユーテ
ィ比ＤＢに関する補正係数Ｋ）あるいは１１！正係数項
Ｃのマツプとして記憶し、学習によりこれらマツプ定数
を変更することにより、補正する方法でもよい。

又、ボッシュ式分配ポンプの場合の例を示したが、副型
ポンプについてもメカニカルガバナの構造を副型ポンプ
に対応した方式とすることにより、同様に実現可能であ
る。

以上説明したごとく本発明により、噴射ポンプの最大噴
射量を精密に制御ｉｉＪ能となり、ディーセルエンジン
の出力向上、燃費低減、排ガス向上に大きな効果がある
。

また、最大噴射量と実噴射量の差が大きい時にフィード
バック制御を行なうと、部分負荷時に最大噴射量設定ア
クチュエータの位置が目標から大きくかけはなれた位置
に行ってしまい、次に最大噴射量領域に入った時に応答
おくれが発生ずる可能性があるが、本発明では、燃料噴
射量が最大噴射量領域でない場合にはオープンループ制
御を行ない、最大噴射量領域内である場合に、フィート
バンク制御することにより、前記応答おくれを少なくで
きる。それに加えて、出力デユーティ比を、過去の補正
状態を記憶してその値で補正するという学習制御するこ
とにより、燃料噴射量が最大噴射量領域にない場合も、
その時の運転条件に最も適合した最大噴射量の設定がで
き、前記応答おくれを極めζ小さくすることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第Ｉ図は不発ツノの一実施例を示す全体構成図、第２図
は第１図中のメカニカルガバナの構造を示す部分断面図
、第３図は第１図中のスピルリング位置センサの取付状
態を示す部分断面図、第４図はスピルリング位置センサ
の出力特性を示す図、−第５図は第１図中の圧力制御弁
の断面構成図、第６図はこの圧力制御弁の作動状態を示
す図、第７図は第１図中の演算装置の構成図、第８図、
第９図は本実施例の作動説明にイルするフローグーヤー
ド、第１０図は第７図中の吸気圧、吸気温センサを空気
流量センサに変更した場合の例を示す構成図、第１１図
は第１図中のアクセル位置センサの回路構成図、第１２
図は第７図、第】０図中のアクセル位置センサを取り除
いた場合の例を示す構成図、第１３図は第１２図に示す
実施例の作動説明に供するフローチャート、第１４図は
補正係数もしくは補正定数項の設定方法の一例を示す図
である。 １・・・燃料噴射ポンプ、２・・・ディーゼルエンジン
。 ６・・・圧力制御弁、７・・・演算装置、１１・・・回
転数センサ、１２・・・メカニカルガバナ、１３・・・
スビルリｙ　り位置センサ、１４・・・圧力室、１５・
・・スピルリング、１８・・・ビン、１９・・・リンク
、２２・・・吸気圧センサ５２３・・・吸気温センサ、
４２・・・アクセル位置センサ、７３・・・マイクロコ
ンピュータ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 １［〕２　　図 ４１３図 第　４　図 スｋＯ−グＸ　（ｍｍ） 工］′へ５図 第９図 （１） （３） （２） （４）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１デイ一ゼル機関の運転条件および燃料噴射ポンプ
   の燃料ｔＩＮ　ｆａｉ部材の実位置を検出し、この運転
   条件の検出信号より燃料噴射ポンプの燃料調節部材の最
   大位置を演算し、この最大位置と前記燃料調節部材の実
   位置との誤差に応じて燃料噴射ポンプの最大噴射量の設
   定を行うアクチュエータの駆動信号を補正するディーゼ
   ル機関用燃料噴射量制御方法であ、て、前記燃料調節部
   材の実位置と前記最大位置との誤差力（所定範囲内のと
   き前記アクチュエータの駆動信号の補正項を修正し”ζ
   記憶すると共に、誤差が所定範囲外のとき過去の前記駆
   動信号の補正項により前記駆動信号を補＋Ｅすることを
   特徴とするディーゼル機関用燃料噴射量制御方法。 （２）前記運転条件として、回転数と機関吸気圧、機関
   吸気温を検出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のディーゼル機関用燃料噴射量制御方法。 （３）前記運転条件として、回転数と機関吸入空気流量
   を検出することを特徴とする特２′ｒ錆求の＠卯第１項
   に記載のディーゼル機関用燃料噴射量制御方法。