JPS60230547A - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの燃料噴射方法に係シ、特
にアクセル開度とエンジン回転数とに基づいて所定量の
燃料を噴射するディーゼルエンジンの燃料噴射方法に関
する。

〔従来の技術〕

マイクロコンピュータ等で燃料噴射量を制御するディー
ゼルエンジンにおいては、アクセル開度とエンジン回転
数とに基づいて燃料噴射量を制御しているが、低温時、
特に低セタン価の燃料を噴射した場合燃料を噴射してか
ら燃料が着火するまでの時間が長くなるため燃焼が急激
に行なわれ、このため圧力上昇率が高くなって騒音が大
きくなる、という問題があった。この低温時の騒音は、
スタータをオフした後の数分間が特に問題となるため、
従来はエンジン始動後もグロープラグに一定時間電流を
通じて着火を補助することによシ燃焼を安定させる、ア
フターグローを行なっている。

このアフターグローを低温時に使用することによシ、始
動後の吹上シ、アイドル安定性、白煙およびアイドル騒
音等の低減を図れるが、アフターグロー０時間が短い場
合にはアフターグローの停止後騒音が大きくなシ、一方
アフターグローの時間が長いとバッテリの充電が悪化し
たジグロープラグの耐久性が悪化する等の問題があった
。

このため、プランジャによって拡大縮小される高圧室と
燃料噴射ポンプ内の低圧室（ポンプ室）とを連通ずる連
通路を設け、この連通路を電磁弁によって開閉すること
によシ燃料噴射量を精密に制御することができるいわゆ
る電磁スピル式分配型燃料噴射ボングを使用し、微量の
燃料を噴射するパイロット噴射を行なった後、主燃料（
メイン燃料）を噴射することが提案されている。このパ
イロット噴射を行う燃料噴射方法によれば、メイン燃料
の着火に先立って微量の燃料が着火され、燃焼速度が緩
和されるため、アフターグローを行う場合と同様アイド
ル騒音等を低減することができるが、パイロット噴射を
行なわない場合に比較して電磁弁のオンオフ回数が２倍
となるため、電磁弁の耐久性が悪化すると共に、パイロ
ット噴射による燃費が悪化する、という問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、必要
時期だけパイロット噴射を行なって電磁弁の耐久性が低
下しないようにすると共に、騒音を低減させたディーゼ
ルエンジンの燃料噴射方法を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、アクセル開度とエ
ンジン回転数とに基づいて所定量の燃料を噴射するディ
ーゼルエンジンの燃料噴射方法において、燃料噴射開始
時期から燃料着火までの着火遅れが所定値以上のとき微
量の燃料を噴射した後主燃料を噴射することを特徴とす
る。

本発明によれば、着火遅れが所定値以上のとき、すなわ
ち急激に燃焼して圧力上昇率が高くなると判断されると
きのみパイロット噴射が行なわれ、燃焼が緩和される。

なお、パイロット噴射を行なったとき、パイロット噴射
された燃料の着火によって着火遅れが短くなるため、本
発明においてはパイロット噴射を行なっているときの所
定値を大゛きくするのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、必要な時期だけパイロッ
ト噴射を行なっているため、電磁弁の耐久性を損うこと
なぐ騒音を低減させることができる、という効果が得ら
れる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明が適用されるディーゼルエン
ジンの一例を詳細に説明する。第２図は、ディーゼルエ
ンジンと電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプとを示す概
略図である。

燃料噴射ポンプ１はドライブシャフト２を有し、このシ
ャフト２を介してディーゼルエンジンと結合される。シ
ャフト２にはンイードポンプであるベーンポンプ４、パ
ルサ６およびカップリング８が取付けられていて、カッ
プリング８は、カムプレート１０が一体的に結合された
プランジャ１２と連結され、プランジャ１２の端部はボ
スｌｌ内に嵌入されている。カップリング８はプランジ
ャ１２を一体的に回転させるが、軸方向のプランジャ１
２の往復動は可能である。プランジャ１２およびカムプ
レート１０はばね１３によシ常時左方に偏倚されている
。

カップリング８を囲繞してドライブシャフト２と同軸で
回転可能なローシリング１４が取付けられている。ロー
ラリング１４の右側壁には、ローラリング１４の回動軸
心を中心とした円周に沿って、カムプレート１０．Ｌ一
対向してカムローラ１６が取付けられている。

ローラリング１４はタイマ１８にょシ所定角度だけ回動
される。すなわち、ローシリング１４はピストンピン２
０と連結され、ピストンピン２゜はタイマピストン２２
と連結されている。タイマピストン２２の一側面にはハ
ウジング２４との間にはね２６が介装され、他側の側面
は圧力室１９に面している。圧力室１９は、フラッパ式
タイミングコントロールバルブ２７を介してはね２６が
介装された室に連通されておシ、タイミングコントロー
ルパルプ２７を制御することにょ）タイマピストン２２
の両側に圧力差が発生し、この圧力差によシタイマピス
トン２２が往復動し、これによシローラリング１４が所
定の角度だけ変位して噴射開始のタイミングが制御され
るように構成されている。

ポンプハウジング２４にはポス１１が嵌合されたブ四ツ
ク２８が取付けられ、そのブロック２８内にはハウジン
グ２４内の低圧側である燃料室３゜と連通した燃料通路
３２が穿設され、また、プロツク２８には燃料遮断用の
電磁弁３４が取°付けられ、その弁体３６によシ燃料通
路３２が開閉される。更に、ブロック２８には燃料溢流
（スピル）用のいわゆるパイロット式電磁弁３８が取付
けられ、その電磁弁３８とプランジャ１２とボス１１と
の間に高圧室４０が画成される。高圧室４０は、プラン
ジャ１４の局面に形成され九気筒数に対応した燃料導入
切欠き４２を介して、電磁弁３４と高圧室４０との間の
燃料導入通路４４と連通可能である。燃料溢流用の電磁
弁３８の戻シ通路４６は、ボス１１内の連通路４５を介
して電磁弁３４と高圧室４０との間に形成された燃料導
入通路材と連通されている。更にまた、ブロック２８に
はデリバリパルプ４８が取付けられていて、燃料供。

給進路５０およびプランジャ１２０局面に形成された気
筒数に対応した燃料供給切欠き５２を介して高圧室４０
と連通可能である。

電磁ピックアップ６０はパルサ６の周面と対向して配置
され、パルサ６の局面に形成された基準位置検出用欠歯
、回転数検出用歯に応じたパルス信号を制御回路６２へ
供給する。このパルサ６は、４気筒デイーゼルエンジン
の場合には、第３図に示すように、所定角（例えば５．
６２５°、　これは１１．２５°ＯＡに相当する）毎に
回転信号発生部としての凸状歯６０α、６０β曲・・が
複数個配置されると共に、９０°（１８０°ＣＡＫ相当
する）毎に凸状歯が切欠かれて基準位置信号発生部とし
ての欠歯部６０ａ〜６０ｄが形成されている。従って、
パルサ６が回転すると凸状歯がピックアップ６０に対し
て接近離反するため、電磁誘導によってピックアップか
ら第４図に示すパルス信号が出力される。このパルス信
号の幅広の谷部は基準位置信号として作用し、その他の
部分は回転角信号として作用する。また、ピックアップ
とパルサとは、高圧室が縮小される方向にプランジャが
往動される前すなわちプランジャがリフトする前に、欠
歯部の１つがピックアップに接近してピックアップから
基準位置信号が出力されるよう、すなわちパルス信号の
谷部の幅が広くなるように、相対位置が定められている
。上記の基準位置信号発生部および回転角信号発生部は
、信号検出部を通過するときに区別できる信号を出力さ
せるものであればよく、基準位置信号発生部を幅広の凸
状歯とし回転角信号発生部を幅狭の凹状歯とすることも
でき、また基準位置信号発生部を幅広の永久磁石とし回
転角信号発生部を幅狭の永久磁石とすることもできる。

なお、第２図において、５４は燃料供給ポート、５６は
燃料層シボート、５８はベーンポンプ４の吐出圧力を調
圧する調圧弁である。

噴射ポンプ１のデリバリパルプ４８は燃料バイブロ４を
介してディーゼル機関６５の各ノズル６６に接続されて
いる。機関６５の副燃焼室６８には着火センサ７０が取
付けられ、着火センサ７ｏは制御回路６２に接続され、
副燃焼室６８での着火に伴い着火信号を制御回路６２に
出力する。吸気１ｆ６７には吸気圧力センサ７２と吸気
温センサ７４が取付けられ、各センサ７２．７４は制御
回路６２に接続され、吸気圧力に応じた吸気圧信号、吸
気温に応じた吸気温信号をそれぞれ制御回路６２に出力
する。また、７６はウォータジャケット６９内の冷却水
温度に応じた水温信号を制御回路６２に出力する温度セ
ンサであシ、８６は特定気筒の上死点で上死点信号を出
力する上死点センナである。

燃料溢流用のパイロット式の電磁弁３８の詳細を第５図
に示す。

電磁弁３８は、電磁弁３８の戻シ通路４６が穿設された
パルプハウジング１０３、コイル１０５が巻回された鉄
芯１０７を有する。パルプハウジング１０３内に穿設さ
れた円筒状の大孔１０９にはパルプボディ１１１の７ラ
ンク部１１３が嵌入され、スペーサとして機能する筒状
シリンダ１１５も大孔１０９に嵌入されて、７ランク部
１１３を大孔１０９の底壁１１２との間に挾持してパル
プボディ１１１の位置決めを行う。シリンダ１１５内に
はバランスピストンとしてのスプール１１７が摺動可能
に嵌入されており、パルプボディ１１１の７２ンジ部１
１３とスプール１１７との間にはばね１１９ｄ：介装さ
れている。シリンダ１１５およびスプール１１７と、バ
ルブハウジング１０３に螺合された、リリーフボート１
２１を有すワッシャ１２３との間に有底円筒状のディス
タンスピース１２５が挾持され、これによシ、シリンダ
１１５とスプール１１７が位置決めされる。

バルブボディ１１１内には、コイル１０５および鉄芯１
０７からなる電磁石によシ駆動される移動部材１２９に
かしめられているパイロン）ニードル弁１２７が遊嵌さ
れ、コイル１０５に通電されているときには、ニードル
弁１２７がバルブボディ１１１の弁座１３１に着座され
、これにより高圧室４０が封止される。そして、コイル
１０５への通電が遮断されると、ニードル弁１２７の右
方への電磁力による拘束が解かれるので、高圧室４０内
の燃圧により＝−ドル弁１２７が右方向へリフトする。

これＫよシ、バルブボディ１１１の弁座１３１内の通路
１３３が開放され、比較的少量の高圧燃料が、スプール
１１７の中央部に穿設された絞シ１３５を介して戻９通
路４６へ流出し、その流体力、すなわち、絞シ１３５の
前後の圧力差によシスプール１１７がばね１１９のばね
力に抗して右方ヘリフトする。しかして、比較的多量の
高圧燃料が、ディスタンスピース１２５の開口１３７を
介して戻９通路４６へ流出することとなる。

制御回路６２は、第６図に示すように、中央処理装置（
ＣＰＵ）９２、入カバッ７７１０４、アナログディジタ
ル（ＡＤ）ｊンバータ１ｏ２、出力バッファ１０６．７
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ
（ＲＯＭ）等を含んで構成されている。ＣＰＵ９２には
、入力割込み第１ボート（インプットキャグテヤ＃１割
込みボート）、入力割込み第２ボート（インプットキャ
プチャ＃２割込みボート）、入力ボート等が備えまた、
入力割込み第２ボートには、オア回路９６の出力端が接
続され、オア回路９６の入力端には、波形整形回路９６
および１００を各々介して上死点センサ８６および着火
センサ７０が各々接続されている。更に、着火センサ７
０は、波形整形回路１００を介して一方の入力ポートに
接続されている。アクセルセンサ、水温センサ７６およ
び圧力センサ７４等は、入力バッファ１０４およびＡＤ
コンバータ１０２を介して他方の入力ポートに接続され
ている。そして、ＣＰＵ９６の出力ボートは、出力バッ
ファ１０６を介して電磁弁３８のソレノイド１０５およ
びタイミングコントロールバルブ２７のソレノイドに接
続されている。

次に、第２図および第５図に示した燃料噴射ポンプの動
作と共に本発明の実施例に係る処理ルーチンを説明する
。

ディーゼルエンジン６５０回転に同期してドライブシャ
フト２が駆動されるとベーンポンプ４が駆動され、調圧
弁５８によシ調圧された燃料が燃料室３０、燃料通路３
２．４４およびタイマピストン１８の圧力室１９に導か
れる。一方、ドライブシャフト２の駆動に同期してプラ
ンジャ１２およびカムプレート１０が回転するとともに
、カムプレート１０の突部１０ａがローラ１６に乗シ上
がろ過程でプランジャ１２の圧縮行程となシ、突部１０
ａがロー−）１６から外れる過程でグランジャ１２の吸
入行程となる。

一プランジャ１２の吸入行程では、燃料遮断用の電磁弁
３４が付勢されて弁体３６が燃料通路３２を開放してい
れば、燃料が燃料通路３２．４４および切欠４２を介し
て高圧室４０に導入される。

プランジャ１２の圧縮行程では、燃料溢流用の電磁弁３
８が付勢されてニードル弁１２７が孔１３３を閉成して
いる間だけ高圧室４０内で燃料が高圧化され、プランジ
ャ１２の所定の回転角度位置で切欠５２および燃料供給
通路５０を介して高圧燃料がデリバリバルブ４８に達し
、次いで、デリバリバルブ４８を介して各気筒のノズル
６６に導かれる。電磁弁３８が消勢されて高圧室４０内
の燃圧によシニードル弁１２７が右方ヘリフトすると、
第Ｓ図の説明で詳述したようにして高圧室４０が低圧側
である戻多通路４６と連通し、以て、各ノズルへの燃料
供給が停止される。

上記の電磁弁３８の開閉制御による燃料噴射制御は、第
７図のメインルーチンおよび第１図のインプットキャプ
チャ割込みに従って行なわれる。

まず、ステップ２００でＲＡＭに記憶されている値を初
期化し、ステップ２０２でエンジン回転数ＮＥを算出す
る。このエンジン回転数ＮＥは、例えば、１８０°ＣＡ
毎に出力される基準位置信号のパルス間隔すなわち１８
０°ＣＡ間の時間からめることができる。ステップ２０
４では、ＡＤ変換してＲＡＭに記憶されているアクセル
開度Ａｃｃｐを読込み、ステップ２０６においてエンジ
ン回転数ＮＫとアクセル開度ＡＣＣＰとから基本燃料噴
射量を算出し、水温や吸気温等によって補正して燃料噴
射量Ｑをめ、更にエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑと
に基づいて、基準位置を基準としかつ燃料噴射量Ｑに対
応するスピル角θを算出する。次のステップ２０８では
、パイロット噴射が要求されるときにセットされるフラ
グＦがセットされているか否かを判断し、フラグＦがリ
セットされていれば、ステップ２１４においてスピル角
θをバルサ６０の凸状歯の間隔に相当するクランク角（
１１、２５°ＣＡ）で除したときの整数部をＱｃとして
ＲＡＭの所定エリアに記憶すると共に、余シ金時間に換
算してＴＱとしてＲＡＭの所定エリアに記憶する。一方
、７ラグＦがセットされているときは、ステップ２１０
およびステップ２１２においてパイロット噴射量および
パイロット噴射からメイン噴射までの間隔（例えば、１
．２　ｍ５ｅｃ　）を考慮して基準位置からパイロット
噴射停止直前までの回転角信号のパルス数Ｐθおよびパ
イロット噴射停止直前のパルスからパイロット噴射停止
までの時間ＰＴを算出すると共に、同様のメイン噴射用
パルス数Ｍθおよび時間ＭＴを算出する。。

次のステップ２１６では、予めＲＯＭに記憶されている
要求着火時期のマツプから現在のエンジン運転状態に対
応する要求着火時期を検索し、次のステップ２１８で要
求着火時期と実着火時期とを比較し、ステップ２２０で
実着火時期が要求着火時期に一致するようにタイミング
コントロールパルプ２７を制御する。

ステップ２２２では、エンジン回転数ＮＦか所定回転数
（例えば、１５００ｒｐｍ）未満か否かを判断すること
によジエンジン低回転域か否かを判断し、ステップ２２
４においてイグニッションスイッチがオンしてから所定
時間Ｔ、□□□以内か否か、すなわち始動後所定時間以
内か否かを判断する。

エンジン低回転域のときまたは始動後所定時間以内は、
アイドル騒音が大きいためステップ２３４においてパイ
ロット噴射を要求するようフラグＦをセットする。一方
、エンジン低回転域でなくかつ始動長所定時間を越えて
いるときは、ステップ２２６で７ラグＦがセットされて
いるか否かを判断し、フラグＦがリセットされていれば
（α＋２）０ＣＡを基準値Ａとする。そして、ステップ
２３２において着火遅れと基準値Ａとを比較して着火遅
れが所定値以上か否かを判断し、着火遅れが所定値以上
のときはステップ２３４でフラグＦをセリトン、着火遅
れが所定値未満のときはステップ２３６でフラグＦをリ
セットしてステップ２０２に戻る。上記のように７ラグ
Ｆがセットされていルトキとリセットされているときと
で基準値Ａを変えているのは、騒音を発生する条件下で
パイロット噴射を行うと燃焼を緩和するようにメイン噴
射に先立ってパイロット噴射による燃料が着火され、着
火遅れが短くなるからである。このため、パイロット噴
射を行う場合は基準値Ａを大きくしている。

第１図は、入力割込みボートに入力される信号が立上っ
たときに割込まれるインプットキャプチャ割込みルーチ
ンを示す流れ図である。ステップ２４０では、インプッ
トキャプチャ＃２の割込みか否かを判断し、インプット
キャプチャ＃２の割込みでないときすなわち、・インプ
ットキャブチャ＃１の割込みであるときは、ステップ２
４２で前回割込み時刻と今回割込み時刻との差からパル
ス間隔Ｔ。Ｌを計算する。ステップ２４４では、今回の
パルス間隔Ｔ。Ｌと前回のパルス間隔の１．５倍とを比
較して、ピックアップ６０の直下をパルサの欠歯部が通
過したか否かを判断して基準位置か否かを判断する。基
準位置でない場合は、ステップ２４６で回転角信号の立
上多回数をカウントするカウンタのカウント値Ｃを１イ
ンクリメントし、ステップ２４８で７ラグＦがセットさ
れているか否か、すなわちバイロン）ＩＦ射が要求され
ているか否かを判断する。　− 命、φ” ゛　フラグＦがリセットされてい るときすなわちパイロット噴射が要求されていないとき
は、ステップ２５０でカウント値Ｃがノくルス数Ｑｃと
一致したか否かを判断することにより燃料噴射停止時期
か否かを判断する。そして、燃料噴射停止時期と判断さ
れたときはステップ２５２で現在時刻に時間ＴＱｆｔ加
算してめた燃料噴射停止時刻をコンベアレジスタＡに′
セットしてリターンする。

一方、フラグＦがセットされているときすなわちパイロ
ット噴射が要求されているときは、ステップ２５４でカ
ウント値Ｃがパルス数Ｐθと一致したか否かを判断する
ことによりノ（イロット噴射停止時期か否かを判断する
。ステップ２５４で）くイロット噴射停止時期と判断さ
れたときは、ステップ２５６で現在時刻に時間ＰＴを加
算してめられるパイロット噴射停止時刻をコンベアレジ
スタＡにセットすると共に、パイロット噴射停止時刻か
ら所定時間Ｔ（例えば、１．２　ｍ５ｅｃ　）後の時刻
をメイン噴射開始時刻としてコンベアレジスタＢにセッ
トする。次のステップ２５８では、カウント値Ｃがパル
ス数Ｍθに一致したか否かを判断することによシメイン
噴射停止時期か否かを判断し、メイン噴射停止時期と判
断されたときはステップ２６０で現在時刻に時間ＭＴを
加算してめられるメイン噴射停止時刻をコンベアレジス
タＢにセットする。

ステップ２４４で基準位置と判断されたときは、ステッ
プ２６２でカウント値Ｃを０にし、ステップ２６４で欠
歯部の通過時刻すなわち基準位置の通過時刻をＲＡＭに
記憶し、ステップ２６８で上死点（ＴＤＣ）時刻と基準
位置の通過時刻との差をめてＴＤＣを基準とする燃料噴
射時期を算出する。

ステップ２４０でインプットキャプチャ＃２の割込みと
判断されたときは、ステップ２７０で着火センサに接続
された入力ポートに入力された信号がハイレベルか否か
を判断する。入力ポートがハイレベルのときは、着火信
号が検出されたときであるため、着火信号が検出された
時刻とＴＤＣ時刻とから実着火時刻を算出し、ステップ
２７４においてステップ２６８でめた燃料噴射時期とス
テップ２７２でめた実着火時期とから着火遅れを算出す
る。一方、ステップ２７０で入力ポートがローレベルで
あると判断されたとき、すなわちＴＤＣ信号が入力され
たときはステップ２７６でＴＤＣ時刻を記憶する。

第８図はコンベアレジスタＡＸＢにセットした時刻で割
込まれる時刻一致割込みを示す流れ図である。ステップ
２８０において、電磁弁３８のソレノイドへの通電が遮
断されたときにセットされるフラグＦＤがセットされて
いるか否かを判断し、フラグＦＤがセットされていれば
ステップ２８６で電磁弁３８０ソレノイドに通電して電
磁弁を閉成してステップ２８８でフラグＦＤをリセット
する。一方、ステップ２８０でフラグＦＤがリセットさ
れていると判断されたときはステップ２８２において電
磁弁のソレノイドへの通電を遮断してステップ２８４で
７ラグＦＤをセットする。

第９図に上記のように制御した場合の燃料噴射のタイミ
ングを示す。また、第１０図（１）、（２）にパイロッ
ト噴射を行なった場合（実線）とパイロット噴射を行な
わない場合（破線）の圧力と圧力上昇率の変化を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るインプットキャプチャ割
込みルーチンを示す流れ図、第２興は本発明が適用され
るディーゼルエンジンを示す説明図、第３図は第２図の
パルサを示す平面図、第４図は第２図のピックアップか
ら出力される波形を示す線図、第５図は第２図の電磁弁
の近傍を示す断面図、第６図は第２図の制御回路の詳細
を示すブロック図、第７図は上記実施例に係るメインル
ーチンを示す流れ図、第８図は時刻一致割込みルーチン
を示す流れ図、第９図は上記実施例における燃料噴射タ
イミングを示す線図、第１０図（１）、（２）はパイロ
ット噴射を行なった場合とパイロット噴射を行なわない
場合の圧力および圧力上昇率の変化を示す線図である。 ２・・・ドライブシャフト、 １０・・・カムプレート、 １２・・・プランジャ、 ３８・・・燃料溢流用の電磁弁、 ７０・・・着火センサ。 代理人　鵜　沼　辰　之 （ほか１名） １１６図 ６２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて所
   定量の燃料を噴射するディーゼルエンジンの燃料噴射方
   法において、燃料噴射開始時期から燃料着火までの着火
   遅れが所定値以上のとき微量の燃料を噴射した後主燃料
   を噴射することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料
   噴射方法。