JPS60198356A - 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】 （技術分野） 本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置に関
する。

（技術的背景） ディーゼルエンジンの燃料噴射量を機関運転状態に応じ
て常に最適となるように制御するために、例えば特開昭
５６−１０１０５９号公報あるいは特開昭５７−１０５
５５０号公報などにて電子制御機構が提案されている。

これを第１図、第２図にもとづいて説明する。

第１図において、１はエアクリーナ、２は吸気管、３は
主燃焼室、４は渦流室、５はグロープラグ、６は噴射ノ
ズル、７は噴射ポンプ（詳細後述）。

８は排気管、９は吸気量を調節する絞シ弁、１０は絞υ
弁開度を制御するダイヤスラム弁、１１は排気管８から
吸気管２へ還流するＥＧＲ量（排気還流量）を制御する
ＥＧＲ弁、１２及び１３は電磁弁である。また工４は負
圧源となるバキュームポンプであり、例えばブレーキサ
−が用のものと共用することが出来る。また１５はバキ
ュームポンプ１４から与えられる負圧から一定負圧をつ
くる定圧弁、１６はバッテリ、１７はグロープラグ５へ
の通電を制御するグローリレー、１８は噴射ポンプ７の
燃料噴射量を制御するサーボ回路、１９はグロープラグ
５への通電状態を表示するグローランプである。また２
０はアクセルペダル位置（踏角）に対応したアクセル位
置信号■Ｓｌを出力するアクセル位置センサ、２１はク
ランク角の基準角度（例えば１２０°）ごとに基準パル
スＩＳ、ｔを、単位角度（例えば１°）ごとに単位パル
スｌ５ｓｔ−夫々出力するクランク角センサ、２２は変
速機がニュートラル（中立）位置にあることを検知して
ニュートラル信号Ｉ　Ｓ、　ｋ出力するニュートラルス
イッチ、２３は車速に対応した車速信号ＩＳ、（変速機
の出力軸の回転速度から検出）を出力する車速センサ、
２４はエンジンの冷却水温に対応した温度信号ＩＳａを
出力する温度センサ、２５は噴射ノズル６が燃料噴射を
開始するごとに噴射開始信号Ｉ　Ｓ７ｉ出力するりフト
センサであり、例えば燃料圧力によって作動するスイッ
チ又は圧電素子である。また２６は大気の温度と圧力と
に対応した大気密度センサＳ８を出力する大気密度セン
サである。

その他、噴射ポンプ７の燃料噴射量を制御するスリーブ
の位置に対応したヌリープ位Ｗ信号ＩＳ。

（詳細後述）やバッテリ電圧信号Ｉｓ、、等の信号が用
いられる。

また２７は演算装置でちゃ、例えば中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）２８、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２９、読み出
し書き込み可能メモ’）（ＲＡＭ）３０、入出力インタ
フェース３１等からなるマイクロコンピュータで構成さ
れている。

演算装置２７は、上記の各種センサから与えられる各信
号ＩＳ、〜Ｉ　Ｓｈｏ及び図示しないスタータヌインチ
（スタータモータ作動時にオン）から与えられるスター
タ信号Ｉ　Ｓ、、やグローランプから与えられるグロー
信号Ｉ　Ｓｕ等の信号を入力しディーゼルエンジンを最
適制御するための各種の制御信号Ｏ８ｌ〜Ｏ８？全出力
する。

まず絞り弁開度制御信号Ｏ８１とＥＧＲ制御信号Ｏ８２
とはパルス信号であり、これらのパルス信号のデユーテ
ィを変えて電磁弁１２．１３をデユーティ制御すること
により、絞り弁９の開度とＥＧＲ弁１１の開度とを制御
する。

また燃料遮断制御信号Ｏ８３は、噴射ポンプ７内の燃料
カット弁７１（エンジン停止用）の開閉を制御する。

また燃料噴射量制御信号Ｏ８，と前記のスリーブ位置信
号ＩＳ、とがサーボ回路１８に与えられ、両信号を一致
させるようにサーが回路１８がサーボ信号Ｓ１を出力し
、このサーボ信号Ｓ１によってスリーブ位置を制御する
ことにより、燃料噴射量が制御される。

次に、第２図は噴射ポンプ７の一例の断面図である。

第２図において、まず燃料は、ポンプ本体の入口３２か
ら機関出力軸に連結したドライブシャフト３３により駆
動されるフィードポンプ３４によって吸引される。

フィードポンプ３４からの吐出燃料は、圧力調整弁３５
により供給圧を制御されて、ポジプレ・ウソングの内部
のポンプ室３６へと供給される。

ポンプ室３６の燃料は、作動部分の潤滑を行なうと同時
に吸入ボート３７を通って高圧プランツヤポンプ３８に
送られる。

このポンプ３８のプランツヤ３９は、ドライブシャフト
３３に連結したエキセントリックディヌク４０に固定さ
れており、継手４１を介して、前記ドライブシャフト３
３により機関回転に同期して駆動される。

マタ、エキセントリックディヌク４０は、機関シリンダ
数と同数の７エイスカム４２をろち、回転しながらロー
シリング４３に配設されたローラ４４をこのフエイヌカ
ム４２が乗シ越えるたびに、所定のカムリフトだけ往復
運動する。

従って、プランツヤ３９は回転しながら往復運￥１ｊｊ
Ｊ　’＆し、この往復運動によって吸入ボート３７から
吸引された燃料が分配ボート４５よりデリバリバルブ４
６を通って前記第１図の噴射ノズル６へと圧送される。

一方、燃料の噴射量は、プランジャ３９に形成したスピ
ルボート５９を被覆するスリーブ６ｏの位置により決め
られるのである。例えば、スピルポート５９の開口部が
プランジャ３９の右行により、スリーブ６ｏの右端部を
越えると、そｔ′Ｌｔでプランツヤポンプ室６１内がら
分配ポート４５へと圧送されていた燃料が、スピルボー
ト５９を通ってポンプ室３６へと解放されるので圧送全
終了する。

すなわち、スリーブ６０をプランジャ３９に対して右方
向に相対的に変位させると、燃料噴射終了時期が遅くな
って燃料噴射量が増加し、逆に左方向に変位させると燃
料噴射終了時期が早まって燃料噴射量が減少するのであ
る。

上記のスリーブ６ｏの位置制御は、サーボモータ６２に
よって行なう。すなわち、サーボモータ６２の軸６３に
は、ねじが形成されておシ、中心にねじ孔を有する滑動
子６４が螺合されている。

この滑動子６４には、ビン６６を支点として回動自在に
リンクレバー６５が結合している。

リンクレバー６５は、支点６７を中心として回動自在に
取り付けられ、かつリンクレバー６５の先端部のピざッ
トビン７２を介してスリーブ６０を係止している。

したがってサーボモータ６２が正逆回転すると滑動子６
４は左右に移動し、そのためリンクレバー６５が支点６
７を中心として回動し、スリーブ６０を左右に移動させ
ることになる。

サーボモータ６２の制御は、燃料噴射量制御信号Ｏ８４
に応じてサーボ回路工８が出力するサーボ信号ＳＩによ
って行なわれる。

しだがってアクセルペダルと燃料噴射量との間には直接
の対応関係はなくなる。すなわち、アクセルペダルは、
「加速しだい」又は「減速したい」等の運転者の意志を
演算装置２７に伝えるだけの手段となシ、演算装置２７
が、その時の運転状態に応じて最適の燃料噴射量を算出
し、燃料噴射量制御信号Ｏ８４によって最適制御を行な
うものである。

またサーボモータ６２の近傍に設けられたポテンショメ
ータ６８の軸は、歯車６９及び７０によってサーボモー
タ６２の軸６３と結合されているので、ポテンショメー
タ６８の信号はスリー２６０の位置を示すことになる。

この信号が前記のスリーブ位置信号ＩＳＯとなる。

一方、電磁型の燃料カット弁７１は、前記の燃料遮断制
御信号Ｏ８３によって開閉制御され、遮断時には吸入ボ
ート３７を閉鎖して燃料を遮断することにより、エンノ
ンを停止させるようになっている。

ところで、この燃料噴射量制御装置においては、燃料噴
射ポンプ７のコントロールスリーブ６０の位＃全正確に
制御する機能はあるが、実際に機関に供給された燃料（
質量流量）が目標値と正しく一致しているか否かを把握
しているものではない。

例えば、燃料噴射量はコントロールスリーブ６０の位置
が同じであっても、そのときの燃料の密度（動粘度）や
ポンプ７の温度に応じて変化する燃料リーク量等が原因
となって変動する。

エンジン回転数と燃料噴射制御信号のデユーティ値つま
りコントロールスリーブ６０の位置に対する燃料噴射量
Ｑは第３図（イ）のような特性を示すが、燃料の密度が
異なると第３図（ロ）のように変動す゛るのである。た
だし、図中ａＩ　＋　ｂｌ　ｌ　ｃｌは最大噴射量（Ｆ
ｕｌｌＱ）曲線、Ｃ２，ｂ２．　Ｃ２は最小噴射量（Ｑ
＝０）曲線を表わし、ｂｌ　ｒ　ｂ２は燃料密度が太き
いとき、ＣＩ　＋　Ｃ２は燃料密度が小さいときである
。

そのために従来では、温度センサ等を用いて温度により
変化する要因、つまり燃料密度やポンプリーク量の変化
を実験的にめられる計算式に基づいて補正するようにし
ている。

しかし、燃料の密度は温度によって変化するだけでなく
、第４図に示すように使用する燃料の種類によっても大
きく異なり（例えば市販のディーゼル軽油でも、燃料密
度ρは０．８２〜０．８６と、約５％以上もバラツキが
ある）、このため温度だけで噴射量を補正しても正確な
噴射量を得ることは無理である。

エンノンの出力や排気性能に直接関係するのは、燃料噴
射量というよりも質量流量であるから、上記事項はより
大きな影響をもたらす。

例えば、従来装置では燃料噴射量の決め方として、排気
中のヌモーク量を所定以下に抑制することを目標にして
空燃比を設定するが、上述したバラツキを許容分として
見込む関係上、最適空燃比よりもいくらか希薄な空燃比
に設定せざるを得す、その分エンジンの最大出力を落と
しているのである。

なお、機関に供給された燃料流ｆｉｔを検出するために
、排気通路に酸素センサを設けて排気中の酸素の比率全
測定することにより空燃比を判断し、燃料供給量をフィ
ードバック制御する方法もあるが、この場合酸素センサ
が理論空燃比の燃焼排気を検出するものは高い測定精度
が得られるものの、それ以外については測定精度のすぐ
れたセンサが実用化されるに至っておらず、ディーゼル
エンジンのように空燃比としては理論空燃比よフも希薄
な状態で燃焼が行なわれるものには適用しがたい。

（発明の目的） この発明は、使用する燃料が異なっていても常に正確な
燃料噴射量を得ることを可能にして、エンジン性能等の
向上を図ることを目的としている。

（発明の構成および作用） この発明は、第５図に示すようにエンノンの運転条件を
検出する手段７３と、この検出値に基づいて燃料噴射量
を制御する手段７４と全備えたディーゼルエンジンの燃
料噴射量制御信号において、燃料の温度を検出する手段
７５と、所定体積の燃料の重量から燃料の密度を検出す
る手段７６と、こわらの検出値から基準温度における燃
料密度を演算しこの演算値に応じて燃料噴射量を補正す
る手段７７とが設けられる。

燃料の温度と密度は第４図のような相関にあることから
、その温度と密度を検出することで基準温度における燃
料の密度（基準密度）を把握でき、したがってこの基準
密度に応じて燃料噴射量を補正することにより、使用燃
料にかかわらず正確な噴射量制御が可能となる。

（実施例） 第６図は本発明の実施例を示す構成断面図で、３はエン
ノンの主燃焼室、４は渦流室、６は噴射ノズル、７は噴
射ポンプ、７゛８は演算装置でおる。

演算装［７８はＣＰＵ％　メモリ、インターフエイフ等
からなシ、エンノンの運転条件を検出する手段としてア
クセルペダルの踏角を検出するアクセル位置センサ２０
．エンジン同転数を検出するクランク角センサ２１．車
速を検出する車速センサ２３等からの検出信号が入力さ
れる。

演算装置７８はこれらの検出信号に基づいて運転条件に
合った燃料噴射量を演算し、この演算結果に基づいてサ
ーボ回路（図示しない）を介し噴射ポンプ７に燃料噴射
量制御信号が出力されるのであるが、この制御信号は後
述する条件に応じて補正され、実際の噴射量が目標噴射
量と正しく一致するように制御される。

一方、７９は燃料タンク、８０はその旋回槽で、この旋
回槽８０の下部に燃料の温度を検出する手段（温度セン
サ）７５と、燃料の密度を検出する手段７６とが設置さ
れる。

燃料密度検出手段７６は所定体積の燃料の重量からその
密度を検出するもので、第７図（イ）、（ロ）に示すよ
うに上下に開口部８１全設けたケーシング８２内に所定
体積の浮子８３が収納され、この浮子８３にかかる浮力
に抗して浮子８３を弾性支持するバネ８４が設けられる
。

浮子８３の両側には可変抵抗器８５として板バネ状のブ
ラシ８６が取付けられ、このプラン８６に摺接接続する
抵抗体８７がケーシング８２の側内側に配設される。

可変抵抗器８５には第８図に示すように所定の電圧が印
加され、その抵抗値ｒに対応した′電位ｅが燃料密度の
検出信号として前記演算装置７８に入力される。

つまり、浮子８３にはその体積に相当する燃料の重量が
浮力として作用し、その浮力とバネ８４０力がバランス
したところに浮子８３は位置する。

したがって、燃料の重量が異なると浮子８３が変位し、
これに応じて可変抵抗器８５の抵抗値ｒが変化するが、
燃料の重量と密度とは一対関係にあることから、その抵
抗値ｒにより燃料密度が検出されるのである。

また、燃料温度検出手段７５は、前記浮子８３の近傍の
燃料温度を検出するようにそのケーシング８２に取付け
られ、温度信号を演算装置７８に人力する。

そして、演算装置７８は、この温度信号と燃料密度信号
とに応じて前記燃料噴射量制御信号を補正する。

燃料タンク７９に貯蔵された燃料の密度は給油される毎
に変わると想定し、エンジンの運転中には変わらないこ
とから、まず演算装置７８はエンジンの始動時等に温度
信号と燃料密度信号を読み込む。

燃料の温度と密度とは相関にあ！ｌｌ（第４図参照）。

これらの信号から演算装置７８は基準温度（例えば２０
℃）における燃料の密度（基準密度）を算出する。

演算装置７８には、この基準密度に対応して予め燃料噴
射量の補正係数が記憶され、基準密度に合った補正係数
がルックアンプされる。

そして、この補正係数に応じて演算装置７８は燃料噴射
量制御信号のデユーティ値を補正する。

燃料の密度が異なると噴射量が変化することは既に述べ
たが、これらの関係は多少のバラツキがあるものの第９
図に示すようにほぼ比例的に対応するので、基準密度が
小さいときにはその相当分噴射量を増加するように燃料
噴射量制御信号のデユーティ値を補正し、太きいときに
は同じく相当分噴射量を減少するようにそのデユーティ
値を補正する。

この制御フローを第１０図を示す。なお、温度信号と燃
料密度信号を所定の間隔で数回読み込み、これらの平均
値から基準密度全算出しても良い。

即ち、使用する燃料が異なると密度も異なるが。

その燃料の温度と密度を検出し、基準温度における燃料
密度をめることにより、使用燃料の種類が判別される。

そして、このとき密度が小さい軽質油であれば減少する
噴射量を増量するように補正され、また密度が大きい重
質油であれば増加する噴射量を減量するように補正され
るのである〇これにより、使用する燃料の種類が異なっ
たとしても、常に正しい燃料噴射量を得ることができる
。したがって、空燃？６ｔ−設定する場合に、燃料密度
のバラツキに影響されることなく噴射量を制御して最適
空燃比に設定することが可能となり、この結果エンジン
の出力性能ならびに排気性能を最良に維持することがで
きるのである。

（発明の効果） 基準温度における燃料の密度に応じて噴射量全補正する
ため、使用燃料の種類にかかわらず常に噴射量を正確に
制御することができ、エンジン性能の向上が図れるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来装置の全体構成図と噴射ポンプの
断面図、第３図（イ）は燃料噴射量をエンジン回転数と
燃料１刈射報制御信号のデユーティ値との関係で表わす
特性図、第３図（ロ）は第３図（イ）と同じ噴射量をそ
れぞれ異なった燃料を用いた場合で示す特性図、第４図
は異なった燃料の密度を温度との関係で示す特性図、第
５図はクレーム対応図、第６図は本発明の実施例を示す
構成図、第７図（イ）、（ロ）は燃料密度検出手段の断
面図とそのＡ−Ａ線断面図、第８図はその電気回路図、
第９図は燃料の密度と噴射量、動粘度の関係を表わす特
性図、第１０図は本発明の制御動作を示すフローチャー
トである。 ７・・・燃料噴射ポンプ、７３・・・運転条件検出手段
、７４・・・燃料噴射量制御手段、７５・・・燃料温度
検出手段、７６・・・燃料密度検出手段、７７・・・燃
料噴射量補正手段、７９・・・燃料タンク、８３・・・
浮子、８４・・・バネ、８５・・・可変抵抗器。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　後　藤　政　喜 第３図（イ） 第４図 シ＆＆□高 第３図（ロ） 第５図 ４ 第７図（イ） ｄｌ 第７図（ロ）　第８図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　エンジンの運転条件を検出する手段と、この置に
   おいて、燃料の温度を検出する手段と、所定体積の燃料
   の重量から燃料の密度を検出する手段と、これらの検出
   値から基準温度における燃料密度を演算しこの演算値に
   応じて前記燃料噴射量を補正する手段とを設けたことを
   特徴とする燃料噴射量制御装置。 ２　上記燃料密度検出手段は、燃料中に置かれた浮子と
   、その浮力に抗して浮子を弾性支持するバネと、浮子の
   位置に対応した信号を出力する手段とからなる特許請求
   の範囲第１項記載の燃料噴射量制御装置。 ３、上記燃料密度検出手段と燃料温度検出手段は燃料タ
   ンク内に設置されてなる特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の燃料噴射量制御装置。