JPS59221439A - 圧縮着火式内燃機関用燃料噴射量制御装置 - 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】 本発明の酊、ＩＩｌな説明は圧縮着火式内燃機関用燃料
噴射ポンプの燃料噴射量制御装置に関するも９である。

機関のｊ■転状態を各種電気的検出器によって検出し、
機関の要求燃料噴射量を７ＪｉＩ罪し、燃料噴射ポンプ
の燃料噴射量調節部材を電気的アクチュエータにより位
置決め制御するいわやる電子ガバナは、ＩＪＮ気カス浄
化や、燃費向上等を目的として、開発が進み、近年実用
化されるに至っている。従来、この種の制御装置は、運
転条件に応して目標燃料噴射量に対応したデジタル演ｎ
値を８１算し、そのデジタル？ｒｄＷ値をデジタル−ア
ナログ変換器（１）／Δ：１ンバータ）により変換した
アナログ電圧と燃料調節部＋１にとりつけた実燃料噴射
量検出器の出力電圧とを比較し、その誤差を修正するよ
うに燃料調節部材を電磁アクチュエータで動かず構成と
なっζおり、電気的制御回路が複雑となり、ＦＩＭ整箇
所が多くなるばかりでなく、ｊストアツブにつながる。

さらに、目標燃料噴射量に対応するアナログ電圧と実燃
料噴射量検出器の出力電圧との誤差を検出し、その誤差
自体をもって電磁アクチュエータをフィードバック制御
しているため、実燃料噴射量検出器が異常となった場合
、燃料噴射量の異常増加や異常減少を招いてしまう。

本発明は、機関に供給される実燃料噴射量を検出する実
燃料噴射量検出器と、機関の運転状態を検出する各種運
転状態検出器と、電気信号を受けて機関に噴射される燃
料噴射量と調節可能な電気的アクチュエータ　（例えぼ
りニアソレノイド）と、前記運転状態検出器からの信号
に応じて機関の目標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射
量演算手段と、この目標燃料噴射量に応じた電気的アク
チュエータを周期的に通電、非通電状態にスイノヂング
するデユーティ比信号のうち基本デユーティ比を求める
基本デユーティ比演算手段と、さらに前記目標燃料噴射
量と実燃料噴射量の誤差を検出して、その誤差を修正す
るように前記デユーティ比を補助的に修正するデユーテ
ィ比補正手段と、この修正されたデユーティ比信号によ
りＴｌｉ気的アクヂＪエータを駆動する駆動１段とを備
え、噴射量をｌ」標値に制御する構成とすることにより
、構成が筒中で、しかも実燃料噴射量検出器が異常とな
った場合にも噴射量が異常に増加したり減少したりする
ことを防止できる圧縮着火式内燃機関用燃料噴射量制御
装置の提供を目的としている。

本発明の全体構成を第１５図に示ず。機関の各種運転状
態を運転状態検出器１により検出し、この検出信号より
目標燃料噴射量を目標燃料噴射量演算手段４Δにて求め
る。基本デユーティ比演算Ｊ一段４１３は目標燃料噴射
量に応して駆動デユーティ比信号のうちの基本デユーテ
ィ比を演算し、この基本デユーティ比をデユーティ比補
正ず段４Ｃにて実燃Ｙ」噴射量検出器３により検出され
た実燃料噴射量と前記目標燃料噴射量との誤差に応じて
修正し、この修正されたデユーティ比信号によって駆動
手段１２を介して燃料噴射量を調節可能なアクチュエー
タ８を駆動し、噴射ポンプＢの噴射量を制御する。

以「本発明の実施例を図面によりｎｔ細に説明する。第
１図は分配型燃料噴射ポンプに適用した構成を示す。本
実施例は圧縮着火式内燃機関Ｂの運転条件を電気信号と
して検出する運転条件検出器１ａないし１１と、前記電
気信号を取り込み目標燃料噴射量及び目標燃料噴射に対
応したアクチュエータ駆動用デユーティ比信号のうちの
基本デユーティ比を演算し、燃料調節部材（以下スピル
リングという〉この実位置を検出する実燃料噴射量検出
器であるスピル位置検出器３の出力を受けて実燃料噴射
量を演算し、この演算値と前記目標燃料噴射量の誤差を
検出して、前記基本デユーティ比を補助的に修正し、土
の修正デユーティ比パネル信号を出力する中央処理ユニ
ット（以下ＣＰＵという）４を備えた電気的制御回路Ｃ
と、この電気的制御回路から出力されたパルス信号で駆
動され、スピルリング２を動かず電気的アクチュエータ
（以下リニアソレノイドという）を有する燃料噴射ポン
プ八で構成される。

運転条件検出器１ａ−１ｉは、回転数を検出する回転数
センサ１ａ、アクセル１榮作量を検出するアクセル操作
量センサｌｂ、機関の冷却水温を検１１目°るエンジン
冷却水温センサＩＣ１吸気温を検Ｉ）１する吸気温セン
サ１ｄ、吸気圧を検出する吸気圧センサ１ｅ、燃料温度
センサ１ｆ、バッテリ電圧センサ１ｇ１及びキースイッ
チｌｈ、スタータスイノヂｌｉより構成される。

回転数センサｌａは、燃料噴射ポンプＡのドライブシャ
フト５の回転数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、同転センサ
１ａは、ドライブシャフト５に直結された山車１ａｌと
、山車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（Δ）に図示する如き交流電
圧信号を発生ずる電磁ピックアップ１ａ２とを備えてい
る。そして回転数センサ１ａから出力された交流電圧信
号は第２図に図示する如き、電気回路構成をもつ公知の
波形整形回路６により波形整形され、第２図図示点すの
電圧波形が第３図（Ｂ）図示の如きパルス電圧信号がＣ
ＰＵ４に入力される。

アクセル操作量センサ２ｂは第４図に図示するごとく、
ボテンシロメータを用いてアクセル操作量に比例したア
ナログ電圧信号を出力する。そしてこの出力信号はアナ
ログ／デジタル変換回路７によりデジタル信号に変換さ
れた上でＣＰＵ４に人力される。

吸入空気量を求めるための吸気圧センサ１ｅとしては半
導体圧力センサが、また吸気温度センサｌｄとしてはサ
ーミスタ等が適用可能であり、さよにエンジン冷却水温
センサ１ｆも同様にサーミスタ等の温度センサが適用可
能である。バッテリ電圧センサＩｇは、バッテリ電圧を
直接もしくは、抵抗により分圧してＡ／Ｄコンバータに
入力することにより実現可能である。

また電磁式アクチュエータ８は第５図に図示する如き構
成をとる。第５図図示の電磁式アクチュエータ８　（リ
ニアソレノイド）はコイル８１を保持し磁気回路を形成
するコア８２、可動部分であるムービングコア８３、ム
ービングコア８３と直結される連接棒８４、バネ８５か
ら成っている。

ムービングコア８３と連接棒８４は、ａ、ｂ両方向に移
動が可能である。ムービングコア８３は、ごｌイル８１
に流れる電流ｉによって発生ずる矢印ａ方向の力と電磁
アクチュエータ内部に取り付けられたバネ８５によって
発生ずる矢印す方向への復元力とが釣り合った状態で停
止する。コイル８Ｉに流す電流と、コア８２とムービン
グコア８３との間のギヤツブの長さｍと、電流ｉにより
矢印ａ方向に発生ずる力Ｆの関係が第６図に示されてい
る。ｍ６図中で一点鎖線で示されるのは、バネ８５によ
って発生ずる矢印す方向の力である。この図かられかる
ように本実施例にお＋Ｊる燃オ′」調節部材の位置を制
御するためには、コイル８１に流す電流を制御すればよ
い。そして電磁式アクチュエータ８はコイル８１に流れ
る電流によって発生ずる矢印ａ方向の力とバネ８５によ
って発生する矢印す方向の力との釣り合いによって、ム
ービングコア８３の位置を定め、このムービングコア８
３は連接棒８４とリンク機構９（第１図）を介してスピ
ルリング２を移動させ燃料噴射量を調整する。

第７図は可変インダクタンスタイプのスピル位置検出器
３の構造を示すもので、中空のボビン３３に一次コイル
３２と二次コイル１が巻いである。

中空部にはコア３４が挿入されている。−次コイル３２
に振幅一定で周波数一定の振幅信号を与えると、二次コ
イル３１を抵抗で終端した場合、この抵抗の両端に電圧
が発生ずる。今、中空部に挿入されたコア３４が二次コ
イル３１と重なっている部分の長さをｐとすると、二次
コイル両端に発生ずる電圧ＶＰＰとｌとの関係は、第８
図に示ずものとなる。本実施例の実位置検出器はこの特
性の直線部分を利用している。なお、電磁アクチュエー
タ８と、スピル位置検出器３は、第１図に示すように連
接棒８４とコア３４が固定され互いに同じ動きをするた
めに、スピル位置検出器３は、電磁アクチュエータ８内
のムービングコア８３の位置、すなわちスピルリング２
　（第１図）の位置を検出することが可能である。

電気的制御回路Ｃは、第１図に図示するようにｔｉｉｌ
記ＣＰＵ４と、波形整形回路６と、Δ／１）変換器７と
、読み出し専用メモリ　（ＲＯＭ）１０と、読み出し書
き込み可能なメモリ　（ＲＡＭ）１１及びパワートラン
ジッタ１２ａ等からなる駆動回路１２から構成される。

この駆動回路１２は第９図に示ずようにＣＰ　Ｕ　４が
演算し、出力したデユ−ティ比の駆動パルス信号に従っ
てリニアソレノイド内のコイル８に流れる電流をスイッ
チングするものである。

次に本発明の作動を第１０図、第１１図、第１２図に示
す特性図、第１３図（Ａ）、　　（Ｂ）に示す処理手順
のフローチャート、第１４図に示すブロック図により詳
細に説明する。ＣＰＵ４はＲＯＭｌ０内のプログラムに
従って第１３図（Ａ）。

（Ｂ）のフローチャートに示すような一連の処理を繰り
返し実行する。

第１３図（Δ）で、まずステップ１０１においてＣＰｔ
Ｊは、以後の処理に必要な各種の準備を行なう。ステッ
プ１０２にて運転条件検出Ｂ’ｉＬａ〜１１からの各種
入力信号を取り込み。次にステップ１０３〜ステツプ１
１Ｏにおいて機関に１Ｊ（給ずべき目標燃料噴射量ＱＦ
ＩＮを演算する。これらの処理は第１４図では２０１ブ
ロツクに相当する。

すなわち、ステップ１０３では、回転数Ｎとアクセル操
作量αから基本燃料噴射量Ｑ　Ｂ　Ａ　ｓＥを演算する
。この演算は本実施例においては、ＲＯＭｌ０内に第１
０図に示すようないわゆるガバナパターンをデータとし
て記憶しておき、そのデータ群を検索補間することによ
り行なっている。次にステップ１０４でスタータの状態
を検出して、演算方法を変える。すなわちスタータ信号
がＯＮの場合、すなわち機関の始動状態においては、ス
テップ１０５に進み、エンジン冷却水温Ｔ　ＨＷからエ
ンジン冷却水温補正量ＱＴＨＷを演算し、基本燃料噴射
量ＱＢＡｓＥに加算する。エンジン冷却水温補正量Ｑ　
７　ＨＷはＲＯＭｌ０内に第１２図に示すようなパター
ンをデータとして記憶しておき、そのデータ群を検索補
間ることにより演算する。

ステップ１０６では、同様に回転数Ｎにより第１１図の
ようなパターンを検索補間し、基本最大制限噴射ｍ　Ｑ
　Ｆｕ　Ｌ　Ｌを浪詐する。ステップ１０７では、吸気
圧ＰｉＭと、標準状態（７６０１１１ｇ）との比Δ（＝
Ｐ　ｉＭ／７６０）及び吸気温：ＬＪＩΔと、標準状態
（２０℃）との比Ｂ（＝２９３／　（２７３１ＴＩＩＡ
）　）を求め、前記基本最大制限噴射Ｊｉｆｆ　Ｑ　Ｆ
　ＩＪ　ｌ−Ｌに乗じている。ずなわぢ吸９（圧、吸気
温より機関の吸気状態を代表さ−υ、機関のスモーク限
界ともなるべき最大制限噴射量Ｑｔ’　ＩＪ　Ｌ　Ｌ、
を求め−ζいる。ステップ１０８では前記）＾本燃料噴
射荒（−’　ｆ３　Ａ　Ｓ　Ｆまたは、基本燃料噴射量
Ｑ　Ｂ　Ａ　ｓ、にエンジン冷却水温補正ｉｆｆ　Ｑ　
７　ＨＸｖを加算した燃＊−１噴射量と、前記最大制限
噴ｆｌ・Ｉ量（，１，’　ｒ　１１　＋−＋、との小さ
い方を選択し、目標燃料噴射量Ｑ　ｒ　ｒ　ＮとＪる。

次にステップ１０９ごはキース・イソチ状態を検出し、
キースイッチＯＦ　Ｆの状態、すなわち機関停止の状態
では、目標燃料噴ＩＩ甲ＱＩ７ｒ言ｌ−０とする。

ｆｆ１１３図（Ｂ）に示すステップ１１１〜ステツプｌ
　ｉ　９では、演算された目標燃料噴射量Ｑ「ＩＮから
、リニアソレノイドを駆動すべきデユーティ比を演算す
る。以後のステップで、演算するデユーティ比は、リニ
アソレノイド駆動パルス周期２゜５　ｍ　ｓ　ｅ　ｃに
対する割合（％）を単位としている。

ステップ１１１では、回転数Ｎと前記目標噴射量ＱＦＩ
Ｎとにより基本デユーティ比ＤＢＡＳεを演算する。リ
ニアソレノイドは、基本的にリニアソレノイド内コイル
を流れる電流により作・動量が決定され、さらにコイル
に流れる電流は平均的にコイルに流れる電流をスイッチ
ングするデユーティ比（％）により決定される。すなわ
ち第１４図２０２ブロツクに示すように、前記目標燃料
噴射１ｉＱｒＩＮの増加に従ってデユーティ　（％）を
増加させれば、スピルリング位置を調節し、燃料噴射量
を増加さ・υることができる。２０２ブロツクに示すパ
ターンにおいて回転数Ｎのパラメータが導入されている
のは、分配型燃料噴射ポンプにおいて、同じスピルリン
グ位置でも、回転数により燃料噴射量が異なるので、こ
れを修正するためである。

ステップ１１２は、第１４図２０３ブロツクに対応し、
バッテリ電圧に対する補正デユーティすなわちバッテリ
電圧補正デｊ、−ティＩ）ＢＡ　Ｔを演算するステップ
である。この補正の目的は、バッテリ電圧変化により、
リニアソレノイド内コイルに流れる電流が変化するのを
、デユーティ比を増減さセて調節するためである。

ステップ１１３〜ステツプ１１５は、目標燃料噴射＠Ｑ
ｒｘＮの過渡的な変化に対し°ζ、リニアソレノイドの
応答特性を改善させるためのステップである。目標燃料
噴射量ＱＦＩＮが変化し、基本デユーティ比が変化して
も、リニアソレノイド内コイルの電流が変わり、リニア
ソレノイド作動量が変化するよでにはかなりの時間遅れ
がある。

そのため目標燃料噴射量の変化度合ｄＱＦＸＮ／ｄｔを
演算し、その変化割合に応じて一時的に、デユーティ比
を増減補正することにより応答性を向上させる。

ステップ１１３は、過渡状！Ｖ！！補正デユーティ比Ｄ
　Ｄ　Ｍを求めるステップであり、第１４図２０４ブロ
ツクに対応する。まず一定時間間隔（メインループ実行
周期）毎の目標燃料噴射量ＱＦＩＮの変化量を検出し、
変化度合ｄＱＦｒＮ／ｄｉとする。次に第１４図２０４
ブロツクに示すようなパターンで過渡状態補正デユーテ
ィ比ＤＤＭを演算する。過渡状態補正デユーティ比ＤＤ
、Ｍは目標燃料噴射量増加時にはデユーティ比増、減少
時にはデユーティ減の補正となり、定常時には補正なし
となる。

ステップ１１４及びステップ１１５は、前記過渡状態補
正デユーティ比ＤＤＭを燃料温で補正するための燃料補
正係数βを算出し、前記過渡状態補正デユーティ比ＤＤ
Ｈに燃料補正係数βを乗じて、燃料補正後過渡状態補正
デユーティ比β・ＤＤ閂を演算するステップである。燃
料噴射ポンプ及びリニアソレノイド内には燃料（本実施
例の場合は軽油）が供給され、摺動部分の潤滑や、作動
に対するダンピング効果を発揮している。しかるに燃料
の粘性により潤滑やダンピング効果の程度が変化する。

燃料の粘性は、その性状が変わらない限り、温度により
大きく影響されるため、燃料温を検出し“ζ、過渡状態
補正デユーティ比Ｄｏ閂を補正することにより、機関が
低温時すなわち燃料の粘性が高い時も良好な過渡応答特
性を得ることができる。

ステップ１１６は、第１４図ブロック２０６に対応し、
回転数Ｎとスピル位置センサＶＰとにより実燃料噴射量
Ｑｃを算出するステップである。

ステップ１１７．ステップ１１８は、前記目標燃料噴射
量ＱＦ■Ｎと、前記実燃料噴射量Ｑｃの誤差を検出し、
その誤差を修正するような誤差補正デユーティ比Ｉ）ｓ
ｒを算出するステップで、第１４図ブロック２０７に対
応する。この誤差補正の目的は、燃料噴射ポンプやりニ
アソレノイドの固体差の吸収や、経時的変化の吸収のた
めである。

本実施例においては誤差補正デユーティ比ＤｓＦを十数
％に限定している。これは燃料噴射ポンプ。

リニアソレノイドの駆動デユーティの異常増加や減少を
抑え、少なくとも機関の停止で２オーバーランを防止す
る目的のためである。

ステップ１１９では前記基本デユーティ比Ｄ８ＡＳＥに
各種補正デユーティ比を加算あるいは減算して出力デユ
ーティ比ＤＦＩＮ（％）を算出する。そして、ステップ
１２０では演算された出力デユーティ比ＤＦＩＮ（％）
を基に、２．５ｍ５ｅｃ周期でＤＦＩＮ（％）のＯＮ時
間を持つパルスを出力し、リニアソレノイドを駆動して
噴射量を制御する。

なお、本実例は分配型噴射ポンプに適用した例を示した
が、判型噴射ポンプに対しても同様に適用可能である。

以上述べたように本発明は、機関の運転状態を各種電気
的検出器によって検出し、機関の要求燃料噴射量を演算
し、燃料噴射ポンプの燃料量節部材を電気的アクチュエ
ータにより位置決め制御するいわゆる電子ガバナにおい
て、機関の運転状態から目標燃料噴射量及び目標燃料噴
射量に応じたアクチュエータ駆動デユーティ比信号の基
本デユーティ比を演算し、燃料噴射ポンプの燃料調節部
材位置検出器から演算される実燃料噴射量と前記目棹燃
第１噴射景との誤差を検出して、その誤差を（ｌ’ｌ；
　ｊｌｉ　ｉるように、ｎ；１記基本デユーティ社を補
助的に（１（正”４ることにより、従来の電子カパナの
もつ１！’＋ｉ　１１’ｌ　Ｉす、　１！’ｂ速等の利
点をそこなわず、構成が簡単で、しかも基本テプーティ
比を誤差に応して補正して墾動デ１−ティＪヒを求めて
いるので実燃料噴！Ｉ・Ｉ　ｍ検出器異常時でも燃オ゛
：１の異常増加、減少を防１１−できるという優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
第１図中の回転数検出器の電気回路図、第３図は第２図
の人出力信号波形図、第４図は第１図中アクセル操作量
検出器の構成図、第５図は第１図中の電磁アクチュエー
タ要部断面構成図、ｆｆ１６図は電磁アクチュエータの
作動特性図、ｍ１図はｍ１図中の実位置検出器の要部断
面構成図、第８図は実位置検出器の作動特性図、第９図
は第１図中の駆動回路の電気回路図、第１Ｏ図、第１１
図、第１２図は本発明の作動説明に供する特性図、第１
３図（Δ）、（Ｂ）は第１図に示す電気的制御回路にお
ける処理手順を示すフローヂャート、第１４図は本発明
の作動説明に供するブロック図、第１５図は本発明の構
成を明示するための全体構成図である。 １・・・運転状態検出器、１ａ・・・回転数センサ、１
１〕・・・アクセル操作量センサ、１ｆ・・・燃料温度
センサ、１ｇ・・・バッテリ電圧センサ、２・・・スピ
ルリング、３・・・スピル位置検出器、４・・・中央処
理ユニント、８・・・リニアソレノイド、１２・・・駆
動回路、△・・・燃料噴射ポンプ、）３・・・機関、Ｃ
・・・電気的制御回路。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 イｉｓ　２図 Ｒ ４丁１３　図 ■ 第４Ｎ ２イｔ　５１１　　　　　　　笛６図 第７［１第８図 ｉ：ｉＳ９［ン］ ’ＤＳ　　１０　　［ス１ 第１１１Ｉ；”！ 第１２図 第１頁の続き ■発　明　者　松永栄樹 刈谷市昭和町１丁目１番地日本 電装株式会社内 ■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)

1. 【特許請求の範囲】 （１１圧縮着火式内燃機関の燃料噴射ポンプの燃料噴射
   量を増減する燃料調節部材を操作し、燃料噴射量の調節
   を行なう電気的アクチュエータと、実際の燃料噴射量に
   対応した実燃料噴射量信号を発生ずる実燃料噴射量検出
   器と、前記機関の運転状態を電気信号として検出する運
   転状態検出器と、この運転状態検出器からの検出信号を
   受けて、前記電気的アクチュエータの駆動を制御する電
   気的制御回路とを備えた圧縮着火式内燃機関用燃料噴射
   量制御装置において、前記電気的制御回路は、前記運転
   状態検出器からの信号を受けて機関の目標燃料噴射量を
   演算する目標燃料噴射量演算手段と、この目標燃料噴射
   量に応じて前記電気的アクチュエータを周期的に通電、
   非通電状態にスイッチングする駆動デユーティ比信号の
   うちの基本デユーティ比を演算する基本デユーティ比演
   算手段と、前記目標燃料噴射量と前記実燃料噴射量との
   誤差を検出してその誤差を修正するように前記基本デユ
   ーティ比を補助的に修正して前記電気的アクチュエータ
   の駆動デユーティ比を演算するデユーティ比補正手段と
   、このアクチュエータの駆動デユーティ比に従って前記
   電気的アクチュエータを通電、非通電状態にスイッチン
   グする駆動手段とを備えることを特徴とする圧縮着火式
   内燃機関用燃料噴射量制御装置。 （２）前記運転状態検出器は、バッテリ電圧を検出する
   バッテリ電圧検出器を含み、バッテリ電圧に応じて前記
   電気的アクチュエータの駆動デユーティ比を調節するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧縮着火式
   内燃機関用燃料噴射量制御装置。 （３）前記運転状態検出器は、燃料温度を検出する燃料
   温度検出器を含み、燃料温度に応じて前記電気的アクチ
   ュエータの駆動デユーティ比を調節することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の圧縮着火式内燃機関用燃
   料噴射量制御装置。