JPS61223248A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンに燃料を供給する電磁スピ
ル式燃料噴射ポンプの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

電磁弁による溢流（スピル）ｍｉＬを行うディーゼルエ
ンジンの燃料噴射量制御システムとして特公昭５１−３
４９３０号公報が知られている。このシステムは、プラ
ンジャにより加圧された高圧燃料を適当な所望のクラン
ク角位置のタイミングで電磁弁により溢流させて燃料の
噴射を終了させ、噴射量を制御するものであり、上記電
磁弁を作動させるのにマイクロコンピュータを利用した
電子制御装置を使用している。上記の電磁弁スビルシス
テムでは、噴射終了時期すなわち電磁弁の開弁時期を燃
料噴射量に対応した所定のクランク角位置になるように
精密に制御する必要があり、この時期の微小なずれでも
大きな燃料噴射量の変動となりやすい、この噴射量の変
動はアイドリング時など低負荷運転時の振動を増大させ
る大きな要因となる。

所定のクランク角位置で制御信号を出力する上において
、任意の瞬間にクランク角位置が検出できるのであれば
問題はないのであるが、回転角信号を発生する信号発生
器の機械的制約（歯数）とか、マイクロコンピュータの
演算処理時間の制約から・ 任意の瞬間のクランク軸の回転角位置を検出することは
不可能であり、実際には、有限個の回転角信号の間を補
間してクランク角位置を求める必要がある。

従来考えられているこのための制御方法についで説明す
る。

従来の制御方法においでは、有限個の回転角信号の間を
補間するために、−サイクル前のエンジンの平均回転数
に基いて、クランク回転角を時間に変換してクランク角
位置を求めていた。たとえば、エンジンの上死点等の既
知の基準角位置で出力される基準角信号と、所定のクラ
ンク角θ。度毎に出力される回転角信号を用いて、基準
角位置から所定のスピル角０度経過後にスピル電磁弁を
開弁し燃料の噴射を終了させる装置においては、マイク
シコンピユータが虫ず所定のスピル角θを回転角信号の
間隔角度θ０で除して、整数値の商にと除りの角度θｈ
を求める０次に基準角信号の発生時間間隔からエンジン
の平均回啄数πを算出し、この平均回転数πに基いて余
りの角度θｈを時間に換算した余りの時間りを求め、基
準角位置から回転角信号を前記に個計数した後、更に上
記余りの時間りだけ経過した時息に制御信号を出方し、
電磁弁を開弁させていた。

この場合、エンジンの回転数が全（平滑な無変動状態な
ら何ら問題はないが、実際には加減速による回転変動や
、圧縮、爆発等の行程に応じた回転変動（脈動）があり
、平均回転数πと余りの角度θｈを回転する際の瞬間回
転数との間に差があると誤差を生ずることになる。この
誤差は、エンジンの機械毎のばらつきや、各気筒毎に異
なり、更に負荷条件、エンジンの回□転数によっても異
なるので、実際の燃料噴射量に類視できないばらつきを
生じ、エンジンの低速回転域、特にアイドリング時の振
動を増大させるという問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上述の問題点を□解消するためになされたも
のであり、燃料噴射量のばらつきを制御し、低速回転時
、特にアイドリング時の振動を小さくすることができる
燃料噴射量制御方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、電磁弁を所望のタイミングで開弁
することにより高圧燃料を溢流させて燃料の噴射量を制
御する電磁スピル式燃料噴射ポンプにおいて、 エンジンのクランク軸の所定のクランク角毎に出力され
る回転角信号を用いて、要求噴射量を決定する該当サイ
クルの所定サイクル前のエンジンの平均回転数を求め、
この平均回転数を含む負荷情報に基いて噴射すべき要求
噴射量に対応するスピル角を決定する第一段階と、 このスピル角を、前記回転角信号の出力間隔角度で除し
て、整数の商である回転角信号のパルス数と余りの角度
を求める第二段階と、 該当サイクルの基準角信号から該当サイクルの回転角信
号の発生信号数が前記商のパルス数になるまで経過した
後、該当サイクルの直前の数個の連続した回転角信号の
発生時間間隔に基いて前記余りの角度を時間に変換し、
その時間が経過した時に前記電磁弁を開弁する第三段階
を行なうことを特徴とする燃料噴射量制御方法が提供さ
れる。

〔実施例〕

本発明方法の実施例を適用する電磁弁スピルシステムの
一例について図面に従って具体的に説明する。

第１図は公知のポラン二分配型燃料噴射ポンプをベース
とする電磁弁スピルシステムの全体構成図である。

図中において、図示しないエンジンにより駆動される駆
動軸１はベーン式フィードポンプ２を回し、このベーン
式フィードポンプ２は吸入口３から燃料を導入して加圧
し、この燃料を燃料調圧弁４を通じて所定の圧力に調圧
した後ポンジノ１ウジング５内に成形した燃料室６へ供
給する。駆動軸１はカップリング７を介して圧送プラン
ジャ８を駆動する。カップリング７は圧送プランジャ８
を回転方向には一体的に回転させるが、軸方向には圧送
プランジヤの往復運動を自由に許す６圧送ブランク千８
には７エイスカム９が一体に設けられている。７エイス
カム９はスプリング１０に押されてカムローラー１に押
圧されている。カムローラー１と７エイスカム９は駆動
軸１の回転を圧送ブランク十８の往復に変換する公知の
構成であり、これらの摺接により７エイスカムー９のカ
ム山がカムローラー１を乗り上げることによってプラン
ジャ８は１回転中に気筒数に応じた回数だけ往復動され
る。圧送ブランツヤ８はハウジング５に固定されたヘッ
ド１２に嵌合されてポンプ室１３を構成している。圧送
プランジャ８には吸入溝１４が形成されており、圧送プ
ランジャ８の吸入行程中にこの吸入溝の１つが吸入ボー
ト１５と連通ずると、燃料室６からポンプ室１３に燃料
を導入する。圧送プランジャ８の圧縮行程中にポンプ室
１３の燃料が圧縮されると分配ボート１６から圧送弁１
７を通じて燃料が各気筒の図示しない燃料噴射弁へ送ら
れ、エンジンの燃焼室に噴射される。−ポンプ室１３に
は燃料調量機構２０が後続されでいる。この燃料調量機
構２０は、電磁弁２１のコイル２２に電流を通じるとニ
ードル弁２３がす７トされ、高圧のポンプ室１３内の燃
料が溢流路２４．２５　　を通じて燃料室６へ還流され
るように構成しである。したがって、圧送ブランク十８
の圧縮行程中に電磁弁２１を作動させると燃料の噴射が
終了する。ここで電磁弁２１への通電開始□時期はマイ
クロコンピュータなどの電子制御装置２６によって行な
うようになっている。上記電子制御装置２６はエンクン
の・各種センサ、例えば一度センサ３０、アクセルペダ
ルセンサ４０などによって検出したエンクン運松状態の
信号および回転角センサ５０からの信号が入力され、後
述する論理演算機能により電磁弁２１への通電を制御す
ゐ。

第２図は第１図の＆−＆断面を示し、回転角センサ５０
を示す。

回転角センサ５０は、噴射ポンプ駆動軸１に一体的に取
付られた複数の突起５１を有する円盤５２と、その突起
５１の通過を検出する公知の電磁ピックアップ等の近接
検出器５３とからなる。。

円盤５２の突起５１は９０”　／１６＝５，６２５°間
隔に並び、円盤５２の９０°毎に突起２つ分の欠落部５
４を有する。そして噴射ポンプ駆動軸１の９０゛回松即
ちエンジンの１８０°　クランク角毎に欠落部５４を検
出して基準角信号とし、エンクンの１１．２５゜クラン
ク角毎に突起５１を検出して回転角信号としでいる。

以上の構成に基いて本発明に係る制御方法を図面に従っ
て説明する。

□第３図は本装置による噴射量調量の基本概念−を示す
タイミング図であって、（ａ）は噴射ポンプのプランジ
ャのリフト、（ｂ）はスピル調量電磁弁２１への通電パ
ルス信号、（Ｃ）は回転角センサ５０からの信号である
。コンピュータ（２６）は温度センサ３０、アクセルセ
ンサ４０及び図示せぬ圧力センサ等からの負臂情報に基
いて、噴射すべき燃料量ｑを決定し、噴射量ｑに対応す
るスピル角θ、即ち基準角からθ°クランク角経過後に
スピル電磁弁２１への通電を開始して噴射を終了させる
。なお電磁弁２１はプランジャが吸入行程中に次回の噴
射に備えて再び閉弁しておくことが当然必要であるが、
該閉弁は吸入行□程中に行なわれれば良く、開弁側と比
べてそのタイミング精度の要求は極めて小さいものであ
ってよい。

それに対してスピル電磁弁側弁時期であるスピル角θ’
ＣＡ、（以下クランク角をＣＡと記す）は直接に噴射量
と係る重要なパラメータであって、極めて精度良く制御
される必要がある。上記入ビル角θ”ＣＡの精度確保は
、無限に細い分解能を有する回転角信号が入力できれば
容易になし得るが、現状の技術レベル等では有限個の回
転角信号及び制御マイクロコンピュータに内蔵された時
間カウンタを併用して行なわざるを得ない・本実施例で
は回転角信号の出力間隔角度θ。は１１．２５°ＣＡ　
であるから、これにより小さな角度は補間して求めるこ
とになる。まず要求噴射量ｑに基いて決定されたスピル
角θを００で除算し商ｋ　（９敗）及び余りの角度θｈ
を求める。従って・ θ、ｘｋ’　ＣＡに相当する部分は正しく角度信号で決
定できるが、角度信号の最小分解能θ。より小さい余り
の角度θｈについてはもはや角度として扱い得ないため
、その時々のエン゛シン回転敗に基づいて余りの角度θ
ｈに相当する時間に変換する。

以上により基準角から回転角信号かに個経過した後、さ
らに余りの角度θｈに相当する時間りが経過した後、ス
ピル電磁弁に開弁を指令する。

第４図は実施例のタイミング図であり、（ａ）はエンジ
ンの回転数、（ｂ）は回転角センサ５０からのパルス信
号、（ｅ）はスピル調量電磁弁２１への通電信号を示し
ている。

回転角センサ５０からの信号はクランク軸の１８０°回
転毎に、円盤５２の欠落部５４による信号の欠落期間（
θ１＝１１．２５°ＣＡ）に引続いて１４ケのパルス信
号が出力される。この最初のパルス信号の立上りを基準
角信号ＫＯとし、以下引続いで出力されるパルス信号の
立上りを回転角信号Ｋｌ、　Ｋ２．・・・・・・Ｋ１３
とする０回啄角信号の間隔はθ。＝１１．２５°　ＣＡ
に相当する。

たとえば、６番目の回転角信号に６が出力された時点の
クランク位置から角度θｈ″ＣＡ後に電磁弁２１を開弁
しようとする。本発明方法では、直前の２つの回転角信
号に６とに５との発生時間間隔Ｔ６に基いて時間、 ｂ＝Ｔ６Ｘ（θｈ／θ。） を求め、その時間りが経過した時にスピル電磁弁２１に
開弁信号を出力している。

従来の方法では、角度θｈを時間りに変換するのに基準
角信号ＫＯの発生時間間隔Ｔ１８０から求められるエン
ジンの平均回転数πを用いていた。

しかし、エンジンは吸気の圧縮→爆発に伴い、第４図（
ａ）に示す如く、回転変動（脈動）を生じている。特に
燃料噴射が行われるのは圧縮上死点直前のエンジン行程
に相当しており、前述した余りの角度θｈ１に相当する
位相で最も回松矛落ち込むのが一般的である。即ち、余
りの角度θｈに相当する位相に於る瞬間エンジン回転数
Ｎｘと平均回転数πの間には大訃な偏差ｅが生じている
。しかるに従来の方法では偏差ｅを全く無視した形とな
るため、時間りに相当する回転角は、真の要求値θｈよ
り小さくなってしまい、従って第４図（ｃ）の信号の立
下りで示されるスピル開始が過早となり噴射量が要求値
より減少し問題であった。

本発明方法では、余りの角度θｈに相当する位相の直前
の回転数に基いているから、上記瞬時エンジン回転数Ｎ
×との偏差Δｅが無視でおる程小さくなり、上述の問題
魚を解消できる。

以上述べた制御方法を実行するマイクロコンピュータ２
６内での実際の処理について、第５図に従って説明する
。この処理は回転角センサ５０からのパルス信号の立上
り（ＫＯ〜に１３）ごとに割込処理される。

割込処理が開始されると、ステップ１０２にて、今回の
割込信号が欠落期間後の最初の信号即ち基準角信号ＫＯ
か否かが調べられ、基準角信号ＫＯであればステップ１
０３に進む。

ステップ１０３では、前回の基準角信号ＫＯがらの間隔
時間Ｔ１８０を計測する。この時間Ｔ１８０はクランク
軸が１８０°　回転するのに要した時間であり、該当サ
イクルの一サイクル前の平均回転数πに対応している１
次にステップ１０４にて、上記平均回松数π、温度セン
サ３０がらの温度情報。

アクセルベグルセンサ４０等からの負荷情報などに基き
、エンジンが要求している該当サイクルでの目標噴射量
ｑを演算する０次いでステップ１０５にて、その目標噴
射１ｔｑに対応するスピル角θをたとえばメモリに格納
されたマツプから検索する。そしてステップ１０６にて
、前述した如（、スピル角θを回転角信号の間隔角度θ
０で除して商ｋ及び余りの角度θｈを求め、所定のメモ
リに記憶し割込処理を終了する。

今回の割込信号が基準角信号ＫＯでなければステップ１
０２からステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、今回の割込信号がステップ１０６
で求められた整数値ｋからに番目の回転角信号Ｋ　（ｋ
）であるか否かが調べられ、Ｋ（ｋ）でなければそのま
ま割込処理を終了し、Ｋ　（ｋ）であればステップ１０
８に進む、ステップ１０８では、前回の回転角信号Ｋ（
ｋ−１）から今回の回転自信ｔＫ（ｋ）　＊ｒｎＢｉＨ
）ｆ！ｎ［Ｔ（ｋ）　ｈｅ□ヨ５．６．よいでステップ
１０９にて、前原した如（、余り角θｈを時間Ｔｈに変
換する。ｊＩＯち時間Ｔｈは次式により演算される。

Ｔｈ＝Ｔ（ｋ）Ｘ（θｈ／θ０） 次にステップ１１０にて、この時間Ｔｈに相幽する数値
をマイクロコンピュータの出力制御部に設定して割込処
理を終了する。この結果、時間Ｔｈ後に電磁弁２１に開
弁信号が出力され燃料の噴射が終了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、電磁スピル弁に適切なり
ランク角位置で開弁信号を出力して燃料噴射量を調及す
る制御方法において、回啄角信号の間隔角度より小さな
角度を時間に変換する際に、変換するクランク角位相の
直前の瞬間回軟数に基・　いて時間に変換しているため
、エンクンの回松数変動及び脈動にかかわらず上記の角
度時間変換の１％差を無視し得る程小さくできるから、
精度の高い燃料噴射量制御ができ、燃料噴射量のばらつ
きを抑制してエンジンの低速回松時、特にアイドリング
時の振動を減少させることができるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する１ｊｃＨの一例を示す断藺構
成図、第２図は第１図の回転角センサを示すａ　−ａ　
１面図、第３図は基本概念を示すタイミング図・第４図
は実施例を示すタイミング図、第５図はマイクロコンビ
ュー夕での処理を示す７０−チャートである。 １・・・駆動軸、８・・・圧送プランジャ、１３°°°
ポンプ室、２０・・・燃料調ｔｍ構、２１・・・電磁弁
、２６・・・電子制御装置、５０・・・回転角センサ、
５１・・・突起、５３・・・近接検出器、５４・・・欠
落部。 短勇−司 第２図 第３１２ 第５２ ＮＥ割込

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　電磁弁を所望のタイミングで開弁することにより高圧
   燃料を溢流させて燃料の噴射量を制御する電磁スピル式
   燃料噴射ポンプにおいて、 　エンジンのクランク軸の所定のクランク角毎に出力さ
   れる回転角信号を用いて、要求噴射量を決定する該当サ
   イクルの所定サイクル前のエンジンの平均回転数を求め
   、この平均回転数を含む負荷情報に基いて噴射すべき要
   求噴射量に対応するスピル角を決定する第一段階と、 　このスピル角を、前記回転角信号の出力間隔角度で除
   して、整数の商である回転角信号のパルス数と余りの角
   度を求める第二段階と、 　該当サイクルの基準角信号から該当サイクルの回転角
   信号の発生信号数が前記商のパルス数になるまで経過し
   た後、該当サイクルの直前の数個の連続した回転角信号
   の発生時間間隔に基いて前記余りの角度を時間に変換し
   、その時間が経過した時に前記電磁弁を開弁する第三段
   階を行なうことを特徴とする燃料噴射量制御方法。