JPS62294744A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しく
は燃料圧送ポンプ内の加圧された燃料を電磁スピル弁に
よって溢流させることにより燃料噴射を制１ａａｉ−る
内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、電子制御技術、特にディジタル制御技術の発達に
伴って、ディーピルエンジンを含む内燃）幾関の燃：Ｉ
ｌ　ｒＱ　Ｏ：Ｊ制ｉ３＋＋を電子的に行なうものが捉
案・実用化されている。このひとつに、燃料圧送ポンプ
の溢流時期を電磁弁（以下、電磁スピル弁と呼ぶ）によ
り制御する燃料噴躬制御菰７１がおる。

これらの燃料噴射制御装置に用いられる燃料噴射ポンプ
は、基本的には、内燃機関のクランク軸の回転に同期し
て回転されるポンプ軸を備え、このポンプ軸の回転によ
り、燃料圧送ポンプの圧送プランジャを往復動ざぜて燃
料噴射を実現している。

従って、燃料噴ｔＡ量は、燃料圧送ポンプの圧送プラン
ジャのストローク、換言すればクランク軸の回転角度に
ほぼ比例しており、電磁スピル弁の開弁動作による燃料
の溢流をプランジャストロークのどのタイミングで、即
ちどのクランク角度で開始するかによって、燃料噴射量
を制御することができるのである。

こうした溢流開始のタイミングは、燃料噴射が行なわれ
る気筒に対し基準として予め定められた所定の角度から
のクランク角度（以下、これを溢流クランク角度Ａ　Ｎ
　Ｇ　５ｔ）Ｖと呼ぶ）として定められる。尚、内燃機
関クランク軸の回転角度は、通常クランク軸に同期して
回転するロータとこれに対向して配設されたパルサとに
よって一定クランク角度、例えば１１．２５　［°ＣＡ
］毎に出力されるパルス信号として検出され、ロータに
は燃料噴射を行なう気筒に対応した上記の基準のクラン
ク角度を定める基準歯が備えられている。

従って、電磁スピル弁を溢流クランク角度ＡＮＧ　３＋
）Ｖで正確に駆動するためには、溢流クランク角度Ａ　
Ｎ　Ｇ　ｓｐｖをクランク角度信号のパルス数で規定し
、残り角度を内燃機関の回転数に基づいて一旦時間に変
換し、クランク角度信号のパルス入力間において、時間
換綽されたタイミングで電磁スピル弁の開弁制御を行な
っている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、内燃機関の回転数は一定ではなく、１回
転の中での回転角速度も変動することから、猶以下の問
題が残されていた。

（１）　溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖの上記残
り角度を時間換算する際、内燃機関の回転数の平均値を
用いるが、内燃機関の回転角速度はその１回転中でも変
動することから、平均値を用いたのでは正確に燃料噴射
量を制御することができず、却で回転変動を招致すると
いう問題があった。こうした問題は、内燃機関の回転数
が低いアイドル状態等では、回転変動の割合が大きいの
で、特に顕著に現われることがあった。

（２）　また、時間換算において回転数の変動分を補正
する提案−しなされてはいるが（例えば特開昭６０−１
７２５２号公報の「エンジンの制御方法」）、溢流クラ
ンク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖの直前のクランク角度信号
からの残存時間ＴＳＰｏｎに補正しているに過ぎないた
め、燃料圧送ポンプからの洩れ等のように回転角速度に
よって変動する分の補正等が十分に行なえない場合があ
るという問題があった。

本発明は、こうした問題を解決することを目的としてな
され、内燃機関の燃料噴射♀を正確に制御しえる内燃機
関の燃料噴射制御装置を提供するものである。

発明の開成 ［問題点を解決するための手段１ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の開成をとった。叩ら、第１図に例示
するように、 内燃機関Ｍ１のクランク軸Ｍ２に同期して駆動される燃
料噴射ポンプＭ３にω＾えられ、その燃１１圧送ポンプ
内の加圧された燃料を溢流させて燃ｆｉｌ噴射を終了さ
せる電磁スピル弁Ｍ４と、前記内燃機関Ｍ１に要求され
る燃料噴射■を求める燃料噴射量決定手段Ｍ５と、 前記クランク軸Ｍ２の回転に応じて、一定角度毎に回転
角度信号を出力する回転角度出力手段Ｍ６と、 前記求められた燃料噴射量に基づいて、前記電磁スピル
弁Ｍ４を開弁動作させる溢流クランク角度を算出する溢
流クランク角度算出手段Ｍ７と、前記回転角度出力手段
Ｍ６の出力する回転角度信号に基づいて、前記溢流クラ
ンク角度に至った時、前記電磁スピル弁Ｍ４を開弁・駆
動する７０滋スピル弁駆動手段Ｍ８と を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記溢
流クランク角度に至るまでの前記圧送ポンプの加圧期間
に対応したクランク角度を、前記内燃機関Ｍ１の回転変
動に応じて補正し、溢流クランク角度を定める溢流角度
補正手段Ｍ９を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料
噴射ｆｉｉ制御装置の構成がそれである。

ここで、燃料噴射ポンプＭ３とは、燃料圧送ポンプによ
り燃料を加圧し、この燃料を溢流させる電磁スピル弁Ｍ
４を備えたものであればどんなも□のでもよく、分配型
のみならず朝型であっても適用することができる。

溢流角度算出手段Ｍ７．電磁スピル弁駆動手段Ｍ８．溢
流角度補正手段Ｍ９は、各々ディスクリートな回路構成
により個々に実現してもよいし、マイクロコンピュータ
を用いた論理演算回路として構成することも好適である
。

［作用］ 上記＋Ｍ成を有する本発明の内燃機関の燃料噴射制御装
置は、 燃料噴射量決定手段Ｍ５によって求められた内燃機関Ｍ
１の燃料噴射開から、溢流角度締出手段Ｍ７により、燃
料噴射ポンプＭ３の燃料圧送ポンプにおける溢流開始の
タイミング、即ら溢流クランク角度を算出し、 内燃機関Ｍ１のクランク軸Ｍ２の回転角度を検出する回
転角度出力手段Ｍ６の出力する回転角度信号に基づいて
、溢流クランク角度に至った時、燃料噴射ポンプＭ３に
備えられた電磁スピル弁Ｍ４を、電磁スピル弁駆動手段
Ｍ８により駆動・開弁じ、加圧された燃料の溢流のタイ
ミングを制御して燃わ１噴射を制御する。

しかも、本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置では、溢
流角度補正手段Ｍ９により、溢流クランク角度に至るま
での燃料圧送ポンプの加圧期間に対応したクランク角度
を、内燃機関Ｍ１の回転変動に応じて補正して溢流クラ
ンク角度を定め、燃料噴射伝を正確に制御する。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成を一層明らかにする為に、次
に本発明の好適な実施例としての内燃機関の燃料噴射制
御装置について説明する。第２図は、この内燃機関の燃
料噴射制御装置を構成する電磁スピル弁調整方式の分配
型燃料噴射ポンプ１を中心に示す概略構成図である。

図示するように、４気筒のエンジン（図示せず）により
駆動される駆動軸１ａ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プハウジング５内に成形した
燃料室６へ供給する。駆動軸１ａ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ｘｙ　８の往復運動を自由に許
す。圧送プランジＶ８にはフェイスカム９が一体にＢ、
Ｑりられでいる。フェイスカム９はスプリング１０に押
されてカムローラ１１に押圧されている。カムローラ１
１とフェイスカム９は駆動軸１ａの回転を圧送プランジ
ャ８の往復に変換する公知の構成であり、これらの固接
によりフェイスカム９のカム山がカムローラ１１を乗り
上げ′ることによって圧送プランジャ８は１回転中に気
筒数に応じた回数だけ往復動される。圧送プランジ１？
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の吸入工
程中にこの吸入溝の１つが吸入ポート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Ｖ８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１７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Ｑ寸される。

ポンプ室１３には燃料調量は’ｒ：ｌ　２０か接続され
ている。この燃料調量機構２０は、電磁スピル弁２１の
コイル２２に電流を通じるとニードル弁２３がリフ１−
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ておる。し
たかって、圧送プランジャ８の圧縮行程中に電磁スピル
弁２１を作動させると燃卜１の噴射が終了する。ここで
電磁スピル弁２１への通電聞知時）ＩＪＪは、エンジン
のクランク軸の回転角度に基づいて復述する電子制御装
置２６により制御される。

クランク軸の回転角度は、クランク軸に結合された燃料
噴射ポンプ１の駆動軸１ａの回転を用い、角度センサ３
０によって検出される。角度センサ３０は、第３′図に
第２図のａ−ａ端面図を示す如く、ポンプ駆動軸に一体
的に取付けられた複数の突起を有する円盤状バルー’Ｊ
　３１と、公知の電磁ピックアップ等の近接センサ３２
とから成り、噴射ポンプ駆動軸の所定角度、即ちエンジ
ンの所定クランク角回転ごとにパルス信号を出力する。

本実施例の場合、この円盤状パルサ３１の突起は６４個
のものが等間隔に配列しである状態から、９０°Ｃ毎に
２歯ずつ欠歯部３１ａを設けている。このため、エンジ
ンが回転すると、７２０ピＣＡ］÷６４＝１１．２５°
　［℃Ａ］ごとに各歯によるパルス信号が発生されると
ともに、該パルス信号の１３個目には欠歯部３１ａによ
る長いパルス信号１ｆｌｉｉｌを発生する。従って、こ
のパルス信号によって、電子制御装置２６は、クランク
角度を１１゜２５°を単位として読み取ることができる
。

そこで次に、電子制御装置２６の構成を共に、角度セン
サ３０の出力するパルス信号（以下、クランク角度信号
と呼ぶ）等に基づいて、電子制御装置２６が行なう処理
について説明する。

電子制御回路２６は周知のＣＰＵ５１．ＲＯＭ５２、Ｒ
ＡＭ５３．データバス５５を主要部として構成されてお
り、外部との入出力を行なう為に、入力ポート５７．パ
ルス入力ポート５８．出力ポートロ０を備え、データバ
ス５５によっぞ各素子は相互に接続されている。入力ポ
ート５７はＡ／Ｄ変換の機能を有し、エンジンの運転状
態を検出する為に種々のセンυ、例えばアクセルペダル
６８の位置（踏み込み量）を検出するアクセルペダルセ
ンサ７０やエンジンの冷却水温１’−ｈｗを検出する冷
却本場センサ７１あるいは吸気温セン１ノア２等からの
信号が入力されている。パルス入力ポート５８には前述
の角度センサ３０とエンジンの平均的な回転数を検出す
る回転数センサ７４とが接続されている。尚、回転数セ
ンサ７４は角度セン’Ｊ−３０で代用することも可能で
ある。出カポ−１−６０は燃料噴射時間をセットするカ
ウンタを備えており、ＣＰＵ５１によって該カウンタに
セットされた時間の経過後に、接続された前記電磁スピ
ル弁２１の電子コイル２２を励磁する電力信号を出力し
て、その開閉を行なう。

次に、この電子制御装置２６が行なう処理について、特
に溢流角度補正手段に対応した処理を中心に、第４図（
Ａ＞、（Ｂ）のフローチャート、第５図のタイミングチ
ャートに依拠して説明する。

電子制御装置２６は、角度センサ３０からパル→ノ３１
の欠歯に対応した信号Ｇが入力されると、第４図（Ａ＞
に承り燃料噴射量制御ルーチンを起動する。

燃料噴射量制御ルーチンでは、回転数センサ７４からエ
ンジンの回転Ｂ’ｌ　Ｎ　Ｅを、アクセルペダルセンリ
フ０からアクセルの踏み込み■（アクセル開度と呼、Ｓ
”、　）　Ａ　Ｃ’ＣＰを、冷却水温センリフ１からエ
ンジンの冷却水温−１’−ｈｗを、吸気量センサ７２か
らエンジンの吸気温１−ａｍを、各々読み込み（ステッ
プ１００）、これらのパラメータに基づいて燃料噴射量
を算出し、この噴射量から溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ
　ｓｐｖを算出する処理待なう（ステップ１１０）。こ
こで溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖは、上述した
信ｇＧの次のクランク角度信号の立ち上がりを起点（ｉ
　＝Ｏ）とするクランク角度として算出される。続いて
、この溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖを補正係数
ＴＫ　／ＴＫ’を用いて補正しくステップ１２０）、ｒ
ＮＥＸＴＪへ扱けて水制御ルーチンを終了する。この結
果、燃料の加圧に先立って、加圧期間の終了タイミング
に相当する溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　５ｔ）Ｖが、
エンジンの平均回転数ＮＥをもとに、更にこれに係ｖｌ
Ｔに／Ｔに。

の補正を行なった値として定められる。ここで補正係数
Ｔに／Ｔに°とは、直前の気筒において燃料噴射を行な
った時に学習された係数であり、エンジンの平均回転数
ＮＦと、燃料口ｎ射を現実に行なっている時の回転数と
の差による誤差を補正するものである。

第４図（Ｂ）は、この補正係数Ｔに／−ｒＫ’を学習す
る処理を示しているが、この処理は角度センサ３０から
のクランク角度信号が入力される毎に割込処理として起
動される。クランク角度信号が入力して本ルーチンが起
動されると、まず加圧開始に対応したタイミングである
か否かの判断が行なわれる（ステップ２００＞。第５図
に示すように、圧送ポンププランジャ８による加圧は、
欠歯３１ａから３番目のクランク角度信号の立ち上がり
（ｉ　＝２＞の近傍から開始される。そこでこのタイミ
ングに至った時には、ＣＰＵ５１に内蔵されたタイマの
タイムカウンタＴを開始しくステップ２１０＞、そのま
まｒＲＴＮＪへ扱けて本割込ルーチンを一旦終了する。

次に、本割込ルーチンが起動されると、すてに燃料の加
圧は開始されていることから、更に燃料噴射終了直前か
否かの判断を行なう（ステップ２２０）。これは、クラ
ンク角度信号のパルス間隔が本実施例では１’１．２５
　［℃Ａ］であることから、容易に知ることができる。

直前でなく、更に直後でもなければ（ステップ２３０＞
　、そのまま何の処理も行なわず本ルーチンを終了する
。

一方、燃料噴射終了直前であると判断されると溢流クラ
ンク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ＳｐＶまでに残されたクランク角
度θｒｅｍ　　（第５図参照）求め（ステップ２４０）
、更にこれを時間ＴＳＰｏｎに換算する（ステップ２５
０）。即ち、クランク角度信号のパルス間隔が１１．２
５ビＣＡ］であることから、これにより小さな角度は時
間検線することにより検出するのである。

こうして換算した時間ＴＳＰｏｎを出力ポートロ０のカ
ウンタにセットしくステップ２６０）、ｒＲＴＮ’Ｊへ
扱けて本ルーチンを一旦終了する。

この結果、時間ＴＳＰＯｎが経過すると、出力ポートロ
０は電磁スピル弁２１を開弁し、加圧された燃１１を溢
流させて、燃料噴射を終了させる。

次に、本割込ルーチンが起動された時点では、燃料噴躬
終了直後にあたることからステップ２３０での判断はｒ
ＹＥｓＪとなり、まずステップ２１０で開始したＣＰＵ
５１内のタイマのタイムカウントＴを終了し、タイマの
タイムカウント１直Ｔを補正係数ＴＫとしてＲＡＭ５３
の所定のエリヤに格納する（ステップ２８０）。続いて
、エンジンの平均回転数ＮＥを読み込んで（ステップ２
９０、尚、既に読み込んでおいた回転数ＮＥを用いても
よい）、これを時間換算する処理、ＴＫ°←ｈ／ＮＥを
行なう（ステップ３００）。本実施例ではタイマが作動
していた時間がクランク角度信号の３パルス分でおった
ことから、 ＴＫ’←６４　ｘ　６０／　３　Ｎ　Ｅ　［ｓｅｃ］と
して換算は行なわれる（ｈ＝−１２８０、回転数ＮＥの
単位は［ｒｐｍｌ　）。

以上の演締後、タイマをリセッ１〜しくステップ３１０
）、ｒＲＴＮＪへ後りて本ルーチンを終了する。尚、電
磁スピル弁２１は加圧の終了後、即ら圧送プランジャ８
が後退を開始した１変の所定のタイミング（本実施例で
は１−９）で閉弁され、次の燃わ１噴躬に備えるよう駆
Φ；ノされろ。

こうして燃料ｎｒｊ躬の加圧期間とにＬぼΔ−バラツブ
した時間において学習された補正係３ＸＴＫ／ＴＫ°が
、次の気筒での燃料噴則最の補正に用いられる（第４図
（Ａ〉、ステップ１２０）。即ち、Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖ ←（ＡＮＧｓｐｖ　−Ｄｏ　）・ＴＫ　／ＴＫ’＋θＯ
として溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖは求められ
、エンジンの回転数の変動による燃料噴躬吊のバラつき
が正確に補正される。尚、エンジンの回転数は、圧縮行
程後の一ト死点に近づくことから、加圧開始の直前でほ
ぼ最低となる（第５図参照）。

以上のように構成された本実施例の内燃殿関の燃料哨Ｉ
’１制御菰首によれば、極めて簡易な構成により、エン
ジンの回転数ＮＥの変動による燃料噴ｑｌ量の誤差を補
正することができ、エンジンの回転数を安定化すること
かできる。特に、アイドル状態のように、エンジンの回
転数の変動のυｊ合が大きい場合には、こうした効果は
顕著なものとなる。また、ハードウェアの構成等の変更
は一切必要なく、従来から知られている電磁スピル弁調
整方式の燃：１（」噴射ポンプに直ちに適用することか
できる。

次に、本発明の他の実施例について簡単に説明する。第
１実施例では、前気筒への燃料噴射において字消された
補正係数Ｔに／Ｔに”を用いて補正を行なったが、 （ａ　）　　エンジンの回転数は、第５図に示したよう
に、圧縮行程後上死点付近で最も小さくなること、 （ｂ　）　　更に、エンジンにおける回転変動は、冷間
時、即ち冷却水温が低い程、かつエンジン回転数ＮＥが
低いほど大きくなること、 の２点に基づいて、補正係数を予めマツプ等で与える構
成を考えることができる。第６図は、こうしたマツプの
一例を示すグラフであるが、これにより冷却水温Ｔｈｗ
をパラメータとし、エンジンの回転数ＮＦに応じて補正
係数Ｋを求めることができる。従って、第１実施例の燃
料噴射量制御ルーチン（第４図（Ａ））のステップ１２
０における補正を、 ＡＮＧｓｐｖ　（−（ＡＮＧｓｐｖ−θＯ）・Ｋ＋θＯ
とすることによっても、第１実施例と同様、エンジンの
回転数の変動による燃料噴射量の誤差を低減することが
できる。

以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態
様で実施しえることは勿論である。

発明の効果 以上前述したように、本発明の内燃機関の燃料噴射制御
装置は、簡易な構成のまま、内燃機関の回転数の変動に
よる燃料噴対量の誤差を補正することができるという極
めて優れた効果を奏する。

従って、内燃機関の回転数の変動を抑制することができ
、特にその回転数の低いアイドル状態等における回転変
動低減の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的偶成を例示するブロック図、第
２図は本発明一実施例としての内燃機関の燃料噴射制御
装置を分配型燃料噴射ポンプを中心に示す概略構成図、
第３図は同じく第２図ａ−ａ断面において角度センサ３
０の構造を示す端面図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は各々実
施例における制御の要部を示すフローチャート、第５図
はクランク角度と電磁スピル弁２１の開閉弁制御との関
係を示すタイミングチャート、第６図は本発明の他の実
施例において補正係ａＫを求めるグラフ、である。 １・・・燃料噴射ポンプ １ａ・・・駆動軸 ８・・・圧送プランジャ １３・・・ポンプ室 ２０・・・燃料調量）幾構 ２１・・・電磁スピル弁 ２６・・・電子制御装置 ３０・・・角度センサ ７０・・・アクセルペダルセンサ ７４・・・回転数センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関のクランク軸の回転に同期して駆動される燃料
   噴射ポンプに備えられ、その燃料圧送ポンプ内の加圧さ
   れた燃料を溢流させて燃料噴射を終了させる電磁スピル
   弁と、 前記内燃機関に要求される燃料噴射量を求める燃料噴射
   量決定手段と、 前記クランク軸の回転に応じて、一定角度毎に回転角度
   信号を出力する回転角度出力手段と、前記求められた燃
   料噴射量に基づいて、前記電磁スピル弁を開弁動作させ
   る溢流クランク角度を算出する溢流クランク角度算出手
   段と、 前記回転角度出力手段の出力する回転角度信号に基づい
   て、前記溢流クランク角度に至つた時、前記電磁スピル
   弁を開弁・駆動する電磁スピル弁駆動手段と を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記溢
   流クランク角度に至るまでの前記圧送ポンプの加圧期間
   に対応したクランク角度を、前記内燃機関の回転変動に
   応じて補正し、溢流クランク角度を定める溢流角度補正
   手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御
   装置。