JPS62267546A - デイ−ゼル機関用燃料噴射率制御方法 - 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機関の低負荷時における燃焼音が低
下するように燃料噴射率を制御するディーゼル機関用燃
料噴射率制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、ディーゼル機関の燃料噴射時において、その
初期の噴射率を低下させたり、バイロフト噴射をしたり
することが、ディーゼル機関の騒音或いは、有害な排気
ガス（特にＮ０ｘ）の低減に効果のあることが知られて
いる。

しかしながら、上記のような噴射率の制′４１■、特に
パイロット噴射するものにおいては、非常に精度良く行
なわれないと、騒音の悪化を招き、かえって逆効果とな
っている。

そこで特開昭６１−２５９２５号公報等に示されるよう
に、電歪式ピエゾアクチュエータを用いて電気的な制御
によりバイロフト噴射を形成するものが提案されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の特開昭６１−２５９２５号公報等
に示されるようなものにおいては、パイロット噴射を精
度良く制御できるものの、噴射ノズル等の装置の経時変
化までは補正できず、長期安定的にパイロット噴射を運
転状態に応じた最適なものにすることは不可能であった
。

そこで本発明は、上記の点に鑑みて創案されたもので、
経時変化等により劣化する事なく、長期安定的に燃料噴
射率を運転状態に応じた最適なものに制御でき、ディー
ゼル機関の低負荷時における燃焼音を低下させるディー
ゼル機関用燃料噴射率制御方法を提供する事を目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する為に本発明のディーゼル機関用燃
料噴射率制御方法は、まず第１の発明においては、ディ
ーゼル機関の運転状態として、少なくとも前記ディーゼ
ル機関の燃料の燃焼音を示す信号を検出し、この検出信
号に応じて、前記燃焼音が低くなるように前記ディーゼ
ル機関に供給される燃料の燃料噴射率を制御する事を特
徴としている。

次に第２の発明においては、ディーゼル機関の運転状態
に応じて求めた、計算パイロット噴射制御時期より所定
のパイロット噴射制御時期量だけ変化した互いに異なる
少なくとも２点のバイロフト噴射制御時期にて交互に所
定の期間ずつ機関を運転し、これら各パイロット噴射制
御時期にて運転したときの機関の燃焼音を示す信号を検
出し、該燃焼音の大小を判別し、この判別結果により前
記計算バイロフト噴射制御時期が燃焼音を最小の値にさ
せる最適パイロット噴射制御時期より進み側にあるか遅
れ側にあるかを判定し、この判定結果に基づいて前記計
算パイロット噴射制御時期を修正することを特徴として
いる。

〔作用〕

一般に、燃料噴射率とディーゼル機関の燃料の燃焼音と
の間には所定の関係があり、燃焼音が最小となる最適な
燃料噴射率が存在する。

本発明はこの事を利用し、燃焼音を検出する事により、
その信号に応じて燃料噴射率を制御して燃焼音を低下さ
せる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例により説明する。

第１図は本発明方法を適用する装置の全体構成を示すも
のである。ｌＯはディーゼル機関であり、プーリギヤ等
を介して燃料噴射量を制御する燃料噴射ポンプ（例えば
分配型燃料噴射ポンプ）１３を駆動する。１４はパイロ
ット噴射装置（例えば特開昭６１−２５９２５号公報で
示されるアキュムレート型パイロット弁）で、燃料の圧
送が開始され図示しないノズルからの燃料の噴射が始ま
った直後の適当な時期に制御コントローラ１６からの信
号により駆動され、一定量噴射ポンプ高圧室容積を増し
て燃料圧力を下げノズルからの噴射を停止させてパイロ
ット噴射を形成する。１１は吸気管、１２は排気管、１
５は燃料の燃焼音を検出するためにディーゼル機関１０
のブロックに取付けられる燃焼音センサで、燃焼音セン
サ１５の信号は制御コントローラ１６に入力される。又
、１７．１８はそれぞれディーゼル機関１０の回転数、
冷却水温度を検出する回転数検出器、冷却水温検出器で
、両者からの信号も制御コントローラ１６に入力される
。そして、後述するパイロット噴射時期決定のための演
算処理をその制御コントローラ１６にて実行してバイロ
フト噴射制御時期を決定し、パイロット噴射装置１４を
調節することによりパイロット噴射時期を制御する。

一般的にディーゼル機関のシリンダ内に噴射された燃料
が所定の着火遅れ期間後、第−期燃焼が始まるがこの燃
焼により発生する圧力波の振動周波数は機関の燃焼室の
大きさ、形状等により決まり、機関の種類により決定さ
れる。この燃焼により発生した圧力波は燃焼室内からシ
リンダ壁面、シリンダヘッド、シリンダブロック等を介
して機関外壁に伝達され、外壁が振動することにより、
音として空気中に放射される。即ち機関の燃焼状態は機
関外壁の振動状態を計測すれば推定できる。

そこで、燃焼音センサ１５として振動センサが適用可能
であり、これは例えば自動車技術第４０巻第２号２１６
頁〜２２４頁に示されているような、火花点火機関用ノ
ックセンサを応用すればよい。

又、それは例えば検出周波数を火花点火機関における自
己着火現象（ノッキング）により発生する振動周波数７
〜９ＫＨｚに適合する設計から、圧縮着火機関における
前述の周波数（２〜３ＫＨｚ）に適合するようすれば良
い。尚、燃焼音センサ１５として、この他に機関近傍に
取付けられたマイクロホン、シリンダ室に取付けられた
圧力センサ等が適用可能である。

第２図はディーゼル機関１０の回転数と噴射の開始時期
を一定に保った場合のパイロット噴射制御時期Ｔと燃焼
音Ｎの関係を示す特性図であり、燃焼音が最小となる最
適パイロット噴射制御時期が存在することは同図から明
らかである。第３図はパイロット噴射制御時期Ｔに対す
る噴射率Ｑ。

の概念図で、第２図においてパイロット噴射制′４１１
時３’Ｊ］Ｔｏ　、　Ｔｏ−ΔＴ、Ｔ、＋ΔＴ各々に対
するパイロット噴射波形Ａｎ　、ＡＲ、ＡＡを示してい
る。尚、ΔＴは後述するが、本発明でいうバイロフト噴
射制御時３１Ｊｌｌｉに相当するものである。又、第２
図及び第３図において、パイロット噴射制御時期がグラ
フの最小値より進み側にある時、例えばパイロット噴射
波形がＡＡの時に、燃焼音が高くなっているのは、パイ
ロット噴射が主噴射の火種となり得す、主噴射の燃焼が
爆発的に起こる為と考えられ、パイロット噴射制御時期
がグラフの最小値より遅れ側にある時、例えばパイロッ
ト噴射波形がＡＲの時はバイロフト噴射自体の燃焼が爆
発的に起こる為と考えられる。本実施例では、回転数検
出器１７により検出した回転数をパラメータとして求め
た基本パイロット噴射時期に冷却水温検出器１８からの
信号に応じて補正を加え、計算バイロフト噴射制御時期
とし、この計算バイ°　ロット噴射制御時期および計算
パイロット噴射制御時期より進角側、遅角側の各パイロ
ット噴射制御時期の３点でディーゼル機関１０を運転し
、燃焼音の変動状態から、燃焼音の低下する方向を判別
するようにしている。

第４図により制御コントローラ１６について詳しく説明
する。１００はパイロン１−噴射制御時期を算出するマ
イクロプロセッサ（以下ｒｃＰＵＪという）であり、１
０１は回転数検出器１７からの信号によりディーゼル機
関１０の回転数およびクランク角度を検出する回転数カ
ウンタである。

１０２はアナログ人力ポートであり、燃焼音センサ１５
、冷却水温検出器１８よりの各信号をアナログ／デジタ
ル（Ａ／Ｄ）変化して順次ｃｐｕｔ００に読み込ませる
機能を持つ。

これらを各ユニット１０１，１０２の出力情報はコモン
バス１０９を通してＣＰｔＪ　１００に伝達される。

１０７は電源回路で後述する一時記憶ユニット（ＲＡＭ
）１０４に電力を供給する。２０はバッテリ、１９はキ
ースイッチであるが、電源回路１０７はキースイッチ１
９を通さず直接バッテリ２０に接続されている。また、
電源回路１０８はＲＡＭ１０４以外の部分に電源を供給
する。１０４はプログラム動作中一時使用される一時記
憶ユニット（ＲＡＭ）であるが、前述の様にキースイッ
チ１９に関係なく常時電源が卯月Ｕされキースイ・ノチ
１９をＯＦＦにして機関の運転を停止しても、記憶内容
が消失しない構成となっていて不揮発性メモリをなす。

１０５はプログラムや各種の定数等を記憶しておく読み
出し専用のメモリ　（ＲＯＭ）である。１０６はパイロ
ット噴射制御時期制御部で、ＣＰＵＩＱＯで演算された
バイロフト噴射制御時期を表わす信号に応じて実際にパ
イロット噴射装置１４の駆動を制御する出力信号を発生
するものである。１０３はタイマーであり、経過時間を
測定しＣＰＵ１００に伝達する。

第５図及び第６図はＣＰＵ１００における演算処理手順
を示す概略フローチャートであり、このフローチャート
に基づき、ＣＰＵ　１００の機能を説明するとともに、
構成全体の作動をも説明する。

ステップ３０１にて演算がスタートされ、ステップ３０
２を経てステップ３０３４；て機関の運転状態である機
関回転数、冷却水温が人力される。ステップ３０４では
ディーゼル機関１０のアイドル運転状態を機関回転数、
もしくは図示しないアイドル検出器の信号により判別し
、非アイドル運転と判別されるとステップ３０２へ戻り
、アイドル運転と判別されるとステップ３０５に進む。

ステップ３０５では、装置の経時変化を考えずに、実験
的に得られたデータを予めマツプ化して格納しているＲ
ＡＭ１０４にて基本パイロット噴射時期Ｔ、を回転数に
応じて演算し、次のステップ３０６では冷却水温に応じ
たパイロット噴射制御時期の補正量Ｔ１を演算する。ス
テップ３０７を経てステップ３０８では最終的なパイロ
ット噴射制御時！ｔｌＩＴを’ｒ＝’ｒｏ　＋７’、と
して演算し、バイロフト噴射制御時期制御部１０６に出
力し、バイロフト噴射装置１４を駆動する。ステップ３
０９ではパイロット噴射制御時３ｔｆＩＴ＝−ｒ、＋ｒ
、で機関が運転されている時間を判別し、所定時間Δｔ
が経過するまで前述のステップ３０３〜３０８を繰り返
す。この時間Δｔが経過するとステップ３１０において
再びアイドル運転かどうかを判定し、このとき非アイド
ル運転と判定されればステップ３０２から再度繰り返さ
れ、アイドル運転と判定されれば次のステップ３１１に
おいて時間ΔＬ間のディーゼル機関１０の燃焼音（騒音
）の積算値を算出しＡｌｌとする。その後、ステップ３
２１．３２２．３２３，３０７，３１２を経てステップ
３１３に進み、ここでは今までのパイロット噴射制御時
期に微小量である所定のバイロフト噴射制御時期量ΔＴ
を加え、即ち、ΔＴだけパイロット時期を進めたバイロ
フト噴射制御時期を求め、出力する。このバイロフト噴
射制御時！ＵＩＴ＝Ｔｏ＋ΔＴ＋ＴＩにて時間Δｔだけ
ディーゼル機関１０を運転し、時間Δを経過後ステップ
３１４を経てステップ３１５に進み、前述のように時間
Δを間の燃焼音の積算値ＡＡを求める。次にステップ３
２１．３２２，３２３，３０７，３１２を経て、ステッ
プ３１７に進み、パイロット噴射制御時期をＴ＝Ｔ、−
ΔＴ＋ＴＩ　として出力し、即ち、前記ステップ３０８
で求めたパイロット噴射制御時期Ｔ＝Ｔ、＋Ｔ、よりΔ
Ｔだけ遅角させたパイロット噴射制御時期を出力する。

このパイロット噴射制御時期にて時間Δｔだけディーゼ
ル機関１０を運転し、その後ステップ３１９を経てステ
ップ３２０に進み、時間Δを間の燃焼音の積算値Ａ、ｌ
を求める。そして、ステップ３２１，３２２．３２３を
経て第６図のステップ３２４へ進む。

ステップ３２４以下は、ディーゼル機関１０の燃焼音が
向上するパイロット噴射制御時期の進遅角方向を判別し
、その判別結果に応じて、基本バイロフト噴射制御時期
Ｔ０のマツプを修正する。

即ち、ステップ３２４、及び３２６にて、前述の燃焼音
の積算値Ａｍ　、ＡＡ　、Ａｌｌの大小関係を判別し、
ＡＡ＞ＡＩ　＞ＡＲのとき、つまりパイロット噴射制御
時期Ｔが遅角側にある程燃焼音が低下する場合は、燃焼
音が低下する方向は遅角側と判別され、ステップ３２５
にてマツプ上の基本パイロット噴射制御時期Ｔ０はΔＴ
だけ遅角側に修正゛′される。また、逆にＡＲ＞Ａｌｌ
　＞Ａａのとき燃焼音が低下する方向は遅角側と判別さ
れ、ステップ３２Ｔにてマツプ上の基本パイロット噴射
制御Ｂ時期Ｔ０はΔＴだけ進角側に修正される。そして
、ＡＡ＞Ａｓ　＞ＡｍまたはＡＲ＞Ａｌｌ＞ＡＡの関係
が成立しないとき、もしくはＡＡ−Ａｓ　、ＡＲ−Ａ、
の絶対値が所定の比較レヘルＡｃよりも小さいときく本
実施例は前者）には、ステップ３２８に進み、基本バイ
ロフト噴射制御時期Ｔ０の修正はしない。

第７図は、バイロフト噴射制御時期Ｔ、燃焼音レベルへ
の変化状態を示すタイムチャートであり、時点’ｌ＋　
　Ｚ、ｊ３でそれぞれバイロフト噴射を 制御時期Ｔが進角側あるいは遅角側に振られ、時点ｔ、
において各パイロット噴射制御時期における機関騒音を
表わす燃焼音の積算値を比較して騒音の低下する方向を
判別し、基本パイロット噴射制御時＞ｔＩ］　’ｒ　ｏ
をΔＴだけ修正している（ここでは進角側）。

本実施例によると、ディーゼル機関１０の運転状態に応
じて求めた計算バイロフト噴射制御時期Ｔ０を、装置の
経時変化等により変化する最適パイロット噴射制御時期
に常に近づくように修正する事ができるので、燃焼音が
最も低下するパイロット噴射制御時期に近づける事がで
き、アイドル運転時の騒音を低下できるという効果があ
る。

尚、本発明は上記実施例に限定される事なく、その主旨
を逸脱しない限り以下の如く種々変形可能である。

（１）バイロフト噴射制御時期にてディーゼル機関１０
を運転させ、燃焼音を検出する所定の時間Δｔ、及び、
基本バイロフト噴射制御時期Ｔ０の修正量へＴは冷却水
温等により任意に変更可能としてもよい。

（２）燃料噴射率を制御する時期は、ディーゼル機関１
０のアイドル運転時のみに限らず、例えば低負荷時のよ
うな高い出力を必要とせず、騒音を低下したいような時
期であってもよい。

（２）上記実施例においては、パイロット噴射の噴射開
始時期を一定に保ち、パイロット噴射制御時期を変化さ
せているので、この場合、パイロット噴射の噴射終了時
期が制御されている事になるが、制御する時期は、パイ
ロット噴射の噴射開始時期、又はバイロフト噴射と主噴
射との間隔等であってもよい。

（４）本発明のディーゼル機関用燃料噴射率制御方法は
バイロフト噴射を形成する燃料噴射率制御装置のみに採
用されるものではな（、燃料圧送行程中に燃料の一部を
逃し、燃料噴射期間を増大させる装置（例えば、実公昭
５８−２３９５２号公報）等にも採用可能であり、この
場合、例えば燃焼音が低下するように燃料の逃し量を制
御すればよい。

（５）上記実施例では、燃焼音のレベルとして、所定期
間Δｔにおける燃焼音の積算値を用いているが、これは
例えば燃焼音の平均値等であってもよい。

（６）バイロフト噴射時期を振る場合、上記実施例に示
すようにステップ的に変化させるのではなく、機関の回
転数の変化を最小限に抑える必要がある時等には、段階
状に徐々に変化させてもよい。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明のディーゼル機関用燃料噴射率制
御方法によると、燃焼音を含めたディーゼル機関の運転
状態に応じて燃料噴射率を制御し、燃焼音、すなわち機
関の騒音を低下する事ができる。

又、複数のバイロフト噴射制御時期にて機関を運転し、
その時の燃焼音を検出し、比較する事によって、経時変
化等により劣化する事なく、長期安定的に燃料噴射率を
運転状態に応じた最適なものに制御でき、燃焼音を低下
できるという優れた効果がある。

そして、機関の騒音の大きさと、有害な排気ガス（特に
Ｎ０ｘ）の量にはある程度の相関関係がある事から、本
発明のディーゼル機関用燃料噴射率制御方法を採用する
事によって、同時に有害な排気ガスを低減する事ができ
るという効果もある。

【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
パイロット噴射時期と燃焼音との関係を示す特性図、第
３図はバイロフト噴射制御時期に対する噴射率の変化を
示す概念図、第４図は第１図中の制御コントローラの詳
細構成図、第５図、第６図は制御コントローラにおける
演算処理手順を示すフローチャート、第７図は第１図に
おける実施例の作動説明に供するタイミングチャートで
ある。 １０・・・ディーゼル機関、１３・・・燃料噴射ポンプ
。 １４・・・バイロフト噴射装置、１５・・・燃焼音セン
サ。 １６・・・制御コントローラ、１７・・・回転数検出器
。 １８・・・冷却水温検出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼル機関の運転状態として、少なくとも前
   記ディーゼル機関の燃料の燃焼音を示す信号を検出し、
   この検出信号に応じて、前記燃焼音が低くなるように前
   記ディーゼル機関に供給される燃料の燃料噴射率を制御
   する事を特徴とするディーゼル機関用燃料噴射率制御方
   法。
2. （２）ディーゼル機関の運転状態に応じて求めた、計算
   パイロット噴射制御時期より所定のパイット噴射制御時
   期量だけ変化した互いに異なる少なくとも２点のパイロ
   ット噴射制御時期にて交互に所定の期間ずつ機関を運転
   し、これら各パイロット噴射制御時期にて運転したとき
   の機関の燃焼音を示す信号を検出し、該燃焼音の大小を
   判別し、この判別結果により前記計算パイロット噴射制
   御時期が燃焼音を最小の値にさせる最適パイロット噴射
   制御時期より進み側にあるか遅れ側にあるかを判定し、
   この判定結果に基づいて前記計算パイロット噴射制御時
   期を修正することを特徴とするディーゼル機関用燃料噴
   射率制御方法。
3. （３）前記燃焼音の大小の判別は、前記少なくとも２点
   のパイロット噴射制御時期で機関を運転した時の燃焼音
   信号のうち、少なくとも連続して運転した３点の燃焼音
   信号を比較する事により行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のディーゼル機関用燃料噴射率制御方
   法。