JPS6232252A - デイ−ゼル機関の燃料噴射時期制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、ディーゼル８！関のアフターグロー制御に
関連してｗＬｍ運転時における諸性能を改善する燃料噴
射時期制御装置に関する。

（従来の技術） 機関連松状態を代表する種々のパラメータに基づいて電
気、電子的にディーゼル８！関の燃料噴射量及び噴射時
期を制御するようにした電子式燃料噴射制ｍ装置が、例
えば特開昭５７−１０５５５０号公報に開示されている
。

この種の装置によると、燃料噴射ポンプに連携させた複
雑なリンク機構やガバナ等を介して機械的に制御するよ
うにしていたこれまでのものに比べて、機関性能に影響
を及ぼす様々な因子を噴射量や噴射時期等の制ｍｕに容
易に反映させることができ、さらにフィードバック制御
が可能であるところからその制御精度が着しく高められ
る。

ところで、ディーゼル機関の始動及び暖機運転中の制御
という点に着目すると、こうした特殊な運松条件下では
燃焼そのものが極めて不安定であるので、その制御方式
を問わず燃料噴射量や噴射時期の制御のみでは好ましい
機関性能あるいは機関の状態を確保することは困難であ
る。このため、従来から用いられてきたグロープラグに
よる燃焼室の予熱装置を利用し、冷間時の燃焼を補助し
て安定した暖機運転状態を得るようにしているものがあ
る。

すなわち、予熱装置は本来は低温条件において完爆を促
すための始動補助の機能を担うものであるが、燃焼室温
度は始動後すぐに適温にまで上昇するわけではないので
、始動したのちもしばらくの間グロープラグへの通電を
継続して燃焼室温度の上昇を促すのである。これを一般
に７７ターグローと呼んでおり、これにより燃焼が改善
されるので、暖機運転時における機関回転の安定性向上
やノッキング騒音の低減、さらにはＨＣ，Ｃｏ等の有害
物質及び白煙の排出抑制に効果がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この７７タ一グロ一方式を採用した場合
、当然のことながらグロープラグへの通電時間が長くな
るので電気系統の負担が増して燃費が悪化したり、グロ
ープラグの耐久性が損なわれるという不利益が生じる。

このため、アフターグロ一時間はできるだけ短縮するの
が望ましい。

なお、白煙の排出に関しては燃料噴射時期を進めること
である程度これを防止できることが知られているが、こ
れは低温条件下では燃焼騒音の増大という問題を生じる
ので好ましくない。

この発明はこうした観点からなされたもので、電子式噴
射制御装置における噴射時期制御の自由度の高さに着目
し、アフターグロー終了の前後で燃料噴射時期を補正す
ることにより燃焼の改善とアフターグロ一時間の短縮化
を可能とした噴射時期制御装置を提供することを目的と
している。

（問題点を解決するための手Ｐｉ） 上記目的を達成するためにこの発明では、第１図に示し
たように、上述したようなアフターグロー装ｆｉＡを有
するディーゼル機関において、機関回松速度と要求負荷
とに基づいて燃料噴射時期の目標値を演算する噴射時期
目標値演算手段１０１と、機関冷却水温とグロープラグ
Ｂの加熱状態とに基づいて噴射時期の補正量を演算する
噴射時期補正量演算手段１０２と、その噴射時期補正量
に基づいて前記噴射時期目標値を補正する補正目標値演
算手段１０３と、その補正目標値に対応した信号により
燃料噴射ポンプの噴射時期制御装ＭＣを駆動する駆動制
御手段１０４とを設け、かつ前記補正量演算手段はグロ
ープラグＢが８！開始動後に所定の加熱状態に達するま
では遅角補正量を、また当該加熱状態に達したのちはＩ
ｆ！ｉ関冷却水冷却水温量温度が所定値に達するまで進
角補正量を補正目標値演算手段に供給する構成とした。

（作用） 上記構成に基づき、アフターグローが行なわれている開
の燃料噴射時期は遅角側に補正され、これにより燃焼騒
音が減少する一方で冷却損失が増大するため暖機が促進
される。これに対して、アフターグロー装置は、例えば
機関の冷却水温など−プラグへの通電を継続する構成で
あるから、前述のようにして暖機が促される結果として
アフターグロ一時間は短縮化される。

また、ある程度機関温度が上昇すれば噴射時期を進角し
ても燃焼騒音が増大するようなことはないので、当該温
度に達した後は噴射時期を進角補正することにより白煙
の発生を抑えることができ、それだけアフターグローへ
の依存度が減少する。

すなわち、白煙防止のために７７ターグローを継続する
必要がなくなるのであり、これにより７７タ一グロ一時
間が最小限に抑えられる。

次に、この発明の実施例を図面に基づい°て説明する。

（実施例） 第２図、ｔｌ＆３図はこの発明を電子式燃料噴射制御装
置を有するディーゼル機関に適用した実施例の機械的構
成を表している。

第２図において、１はエアクリーナ、２は吸気管、３は
ディーゼル機関の主燃焼室、４は渦流室、ち２十ゲロー
プラゲ−６１＋憾ｔｉｔｓ射ノでル、７け憬料噴射ポン
プ、８は排気管、９は吸気絞り弁、１０は前記絞り弁９
を開閉駆動するダイアプラム装置、１１は排気還流量を
制御するＥＧＲ制御弁、１２及び１３はダイアフラム装
置１０とＥＧＲ制御弁１１に供給する作動負圧を制御す
る電磁弁、１４は前記負圧の供給源となるバキュームポ
ンプ、１５は前記バキュームポンプ１４の発生負圧を一
定化する定圧弁、１６はバッテリ、１７はグロープラグ
５への通電を開閉するグローリレー、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、２０はアクセルペダルの踏込み角度（アクセル踏
角）に対応したアクセル位置信号ＩＳＩを出力するアク
セル位置センサ、２１はクランク角の基準位置（例えば
１２０度）毎に基準パルス■Ｓ２を、単位角度（例えば
１度）毎に単位パルスエＳ３を各々出力する回転センサ
、２２は変速機がニュートラル位置にあることを検知し
てニュートラル信号ＩＳ４を出力するニュートラルスイ
ッチ、２３は車両の走行速度に対応した車速信号ＩＳ５
を出力する車速センサ、２４は機関冷却水温に対応した
温度信号ＩＳ６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毎に噴射開始信号ＩＳ７を出
力するり７トセンサ、２６は大気の温度と圧力とに対応
した大気密度信号ＩＳ８を出力する大気密度センナであ
る０図示しないが、他に噴射ポンプ７の燃料噴射量を制
御するスリーブの位置やバッテリ電圧等を検出するセン
サが設けられ、それぞれの信号ＩＳ９、ｌ５ＩＯ等が用
いられる。

さらに、２７は上記各種の信号に基づき所定の制御信号
を出力してＥＧＲ率及び燃料噴射量等を制御する制御装
置で、ＣＰＯ２８、ＲＯＭ２９、ＲＡＭ３０、Ｉ１０イ
ンターフェイス３１等からなるマイクロコンピュータで
構成されており、上記各種センサからの信号ＩＳＯ〜ｌ
５ＩＯ及び図示しないスタータスイッチから与えられる
スタータ信号ｌ５ＩＩやググロースイッチからのグロー
信号ｌ５１２等の信号に基づき、ディーゼル機関を最適
制御するための各種制御信号Ｏ８１〜Ｏ８７を出力する
。また、この制御装置２７にはこの発明の構成要素であ
る上記各手段１０１〜１０４に相当する電子回路あるい
はその制御動作を司るプログラムが一体化されている。

上記Ｏ８１とＯ８２はそれぞれパルス状の絞り弁開度制
御信号とＥＧＲ制御信号であり、これらのパルス信号の
デニーティー比を変えて電磁弁１２．１３の実効開度を
変化させることにより吸気絞り弁９とＥＧＲ制御弁１１
の開度を連続可変的に制御する。

Ｏ３３は機関停止用の燃料遮断信号で、燃料噴射ポンプ
７内の燃料遮断弁７１の開閉を行う。

Ｏ８４はスリーブ位置信号ＩＳ９とともにサーボ回路１
８に付与される燃料噴射量信号であり、両信号を一致さ
せるようにサーボ回路１８がサーボ信号Ｓ１を出力し、
このサーボ信号Ｓ１により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。なお、噴射量信号Ｏ８
４は回転センサ２１からのパルス信号ＩＳ３により求め
られる８！関回転速度とアクセル位置センサ２０からの
アクセル位置信号ＩＳＩにより求められる要求負荷とに
基づいて基本的な目標値が演算され、これに冷却水温（
ＩＳ６）や大気密度（Ｉ　Ｓ　８　）等に応じた補正を
施すことにより決定される。

Ｏ８５は噴射ポンプ７の噴射時期制御！Ｉ置（後述）に
付与される噴射時期制御信号であり、これにより燃料噴
射時期が制御される。なお、この噴射時期制御信号Ｏ８
Ｓも上記噴射量信号Ｏ８４と同様に機関回転速度と要求
負荷とに基づいて基本的な目標値が演算される。また、
この場合燃料噴射時期はリフトセンサ２５からの噴射開
始信号ＩＳ７を用いてフィードバック制御される。

Ｏ８６とＯ８７はそれぞれグローリレー１７を駆動する
グロー制御信号とグローランプ１９の点滅を制御するグ
ローランプ制御信号である。グロー制御信号０８６は、
温度センサ２４からの水温信号ＩＳ６により表わされる
ｆｉｌｌ冷却水温が所定の基準値に達するまでグローリ
レー１７に出力され、これによりグロープラグ５は機関
始動後であっても加熱を継続してアフターグローを行う
。また、この間にグローランプ制御信号Ｏ８７の出力に
基づいてグローランプ１９が点灯する。

ｔＩｆＪ３図は上述のようにして燃料噴射量等を電子制
御しうるようにした燃料噴射ボンプマの一例を示したも
のである。

これは基本的には周知の分配型燃料噴射ポンプと同一で
あるが、噴射終了時期を決めるスリーブ６０の位置をサ
ーボモータ６２を介して電気的に１１ｆｆｌ＊Ｌうるよ
うになっている息で異なる。

すなわち、機関回転と同期してクランク紬２回転につき
１回転するように駆動されるポンプ輸３３には軸方向に
相対運動可能なようにブランクヤ３９が取り付けられて
おり、このプランジャ３９の基部に結合したエキセント
リックディスク４０上の７エイスカム４２とロー２４４
との間の相対回転によりポンプ紬３３が１回転する毎に
プランジャ３９が機関気筒数分の往復運動をする。内部
のポンプ室３６にフィードポンプ３４を介して導入され
た燃料は前記プランジャ３９の回転往復運動によって吸
入ボート３７から吸引され、分配ボート４５よりデリバ
リバルブ４６を通って第２図の噴射ノズル６へと圧送さ
れる。

燃料の噴射量はプランジャ３９に形成されたスピルボー
ト５９を被覆するスリーブ６０の位置によって決まり、
例えばスピルボート５９の開口部がプランジャ３９の右
行にＬリスリーブ６０の右端面を越えると、それまでプ
ランジャ圧力室６１から分配ボート４５へと圧送されて
いた燃料がスピルボート５９を通っでポンプ室３６へと
解放されるため圧送が終了する。つまり、スリーブ６０
をプランジャ３９に対して右方向に相対変位させると燃
料噴射終了時期が遅くなって噴射量が増加し、同じく左
方向に変位させると噴射終了時期が早くなって噴射量が
減少する。

上記スリーブ６０の位置は、機械制御のものではアクセ
ルペダルに連動するリンク槻楕及１遠心〃バナ等を介し
て制御されるのであるが、この噴射ポンプでは既述した
ようにサーボモータ６２を介して電気電子的に制御され
る。

機構的にはモータ軸６３に滑動子６４が螺合してねじ送
す機構を構成し、前記滑動子６４にピン結合されたリン
クレバー６５の先端部にピボット７２を介してスリーブ
６０が係合している。リンクレバー６５は支、ｄ６７を
中心として回動自由に支持されており、サーボモータ６
２の正逆転に伴う滑動子６４の移動に応じて回動し、ス
リーブ６０を左右に移動させる。

サーボモータ６２の近傍には歯＄６９．７０を介してモ
ータ軸６３と連動するポテンシオメータ６８が設けられ
ており、このポテンシオメータ６８からのスリーブ位置
を示す信号ＩＳ９とサーボ回路１８からのサーボ信号Ｓ
１とによりスリーブ６０が正確に位置決めされる。

一方、燃料噴射時期はローラリング４３を回転させて７
エイスカム４２とローラ４４との間の位相を変化させる
ことによって調節される。

ローラリング４３はドライビングピン４７を介してタイ
マピストン４８と連結している。なお、図では説明の便
宜上ピストン４８の軸線を９０度可回転せて示してあり
、またフィードポンプ３４についでもその軸線を９０度
可回転せたものを同時に図示しである。

上記ピストン４８を収めたシリンダ４９は、ケーシング
５０の内部に摺動自由に収装されでおり、シリンダ４９
の右端に油室５１、同じく左端に油室５２をｉ［成する
。また、シリンダ４９が右方向に移動したときに油室５
１と端面の高圧室５５とを連通ずるための通路４９ａと
５０＆とが設けられている。

′□油室５１は燃料通路５３によって他方の油室５２及
びフィードポンプ３４の吸込側と連通しており、かつ油
室５１と燃料通路５３との接続部には電磁弁５４が設け
られている。

また、シリンダ４９の中で摺動するピストン４８の端面
高圧室５５には、通路５６を介してポンプ室３６の燃料
圧力が導かれ、反対側の低圧室５７はフィードポンプ３
４の吸込側に連通して低圧化しているがスプリング５８
の張力でピストン４８を押し戻している。

ポンプ室３６の燃料圧力はフィードポンプ３４の回転速
度に比例して上昇するので、図のように通路４９ａが閉
じられているときにはピストン４８は機関回転速度の上
昇に伴って左方向へと押され、これによりエキセントリ
ックディスク４０とは逆の方向へローラリング４３を回
動させるので噴射時期は回転速度に対応して早くなる。

また、エキセントリックディスク４０の回転力をうけて
シリンダ４９が右方向に移動すると（このとき電磁弁５
４は開）、通路４９ａと５０ａとを介して油室５１と高
圧室５５とが連通ずるので、電磁弁５４を周期的に開閉
させてやることにより高圧室５５の圧力を制御すること
が可能となる。

すなわち、この状態で噴射時期制御信号Ｏｇ５によって
電磁弁５４の開閉をデユーティ制御すればこの圧力に応
じてピストン４８が変位し、噴射時期が電気的に制御さ
れることになる。

次に、この発明の特徴であるグロープラグの加熱状態に
応じた燃料噴射時期の制御について流れ図を参照しなが
ら説明する。

第４図に示したように、この噴射時期制御ではまず機関
回転速度Ｎと要求負荷（燃料噴射量）Ｑとに基づいて基
本的となる噴射時期目標値ＩＴＯを演算する（ステップ
４０１）。これは、例えば回転信号ＩＳ３と噴射量制御
信号Ｏ８４とをパフメータとしてＩＴＯを与えるように
制御装置２７のＲＯＭ２９に予め形成しておいたテーブ
ルを検索する処理により行なわれる。

次に、グロー制御信号Ｏ８６を参照して、グロープラグ
５への通電が行なわれているか否かを判定する（ステッ
プ４０２）。ここで、Ｏ８６がオンであればグローリレ
ー１７が閉成してグロープラグ５への通電を行っている
状態であるから、グロープラグ作動時の進角補正ｆｉｌ
Ｔ１を演算する処理へ移り（ステップ４０３）、同じく
オフであればグローリレー１７が開いていてグロープラ
グ５への通電を終了または停止している状態であるから
、グロープラグ非作動時の進角補正量ＩＴ２を演算する
処理に移る（ステップ４０４）。

上記グロープラグ５の作動または非作動に応じた進角補
正ｆｉｒＴ１とＩＴ２は、例えば機関冷却水温ＴＷ（つ
まり水温信号ｒｓ６）をパラメータとするテーブル検索
により各々決定される。このとき、ＩＴＩは噴射時期を
相対的に遅らせるように設定されているのに対して、ｒ
Ｔ２は噴射時期を相対的に進めるように設定されている
。ただし、ＩＴ２による進角補正量は、機関冷却水温が
暖機完了と見なしうる所定温度または白煙排出のおそれ
が無い所定温度（何れも機関によって異なる）よりも高
くなったときは正規の進角量を与えるように設定されて
いる。また、アフターグローの終了条件を冷却水温によ
り判定する場合、上記ＩＴＩとＩＴ２を与えるテーブル
は水温に関して重複しないことになるので実際には１個
を用意すれば足りる。

このようにして決定された進角補正量ＩＴＩ　＊たはＩ
Ｔ２は、それぞれ補正量ＩＴｃとして基本的な噴射時期
目標値ＩＴＯに加算されたのちパルス状の噴射時期制御
信号Ｏ８５に変換され、上記噴射時期調節装置（電磁弁
５４）に出力される（ステップ４０５〜４０８　）。

このような噴射時期補正の結果、既に述べたようにグロ
ープラグ５への通電を停止したのちは噴射時期進角補正
により白煙等の排出が防止されるとともに、このグロー
プラグ５への通電が停止されるまでの期間、つまり進角
補正をしても燃焼騒音の増大を起こす心配が無いところ
まで機関温度が上昇するまでの間は噴射時期が遅角側に
補正されるところから、暖機が促進してそれだけグロー
プラグ５の所要通電時間が短縮される。

ところで、上記実施例においてはグロープラグ５の加熱
状態を表す信号としてオンかオフかの通電信号Ｏ８６を
参照するようにしているが、これに限らず、例えばグロ
ープラグ５に温度センサ（図示せず）を設けてアフター
グローの間のグロープラグ５の温度を検出し、この検出
温度と冷却水温度とに基づいて燃料噴射時期を補正する
ようにしてもよく、これによりさらに適切な制御が可能
になる。また、グロープラグ５の加熱温度はその端子電
圧と相関関係があるので、この場合温度センサを設ける
代わりに端子電圧を検出するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の通りこの発明によれば、アフターグローの前後に
おける燃料噴射時期をグロープラグの加熱状態に応じて
補正する構成としたので、ディーゼル機関の暖機過程に
おいて白煙を始めとする有害排出物の発生と燃焼騒音と
を抑制しつつアフターグロ一時間を短縮することができ
、すなわち冷開時の機関挙動の改善とグロープラグの耐
久性向上及び電力消費量の低減を図れるという効果を生
じる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成概念図である。ＭＳ２図はこの
発明の一実施例の機械的構成を示す概略図、第３図はそ
の燃料噴射ポンプの一例の縦断面図、第４図は前記実施
例の動作内容を表す流れ図である。 ５・・・グロープラグ、６・・・燃料噴射ノズル、７・
・・燃料噴射ポンプ、１７・・・グローリレー、１８・
・・サーボ回路、１９・・・グローランプ、２０・・・
アクセル位置センサ、２１・・・回松センサ、２２・・
・ニュートラルスイッチ、２３・・・車速センサ、２４
・・・温度センサ、２５・・１Ｊ７トセンサ、２６・・
・大気密度センサ、２７・・・制御装置、３９・・・燃
料噴射ポンプのプランジャ、４０・・・同エキセントリ
ックディスク、４２・・・同７エイスカム、４３・・・
同ローラリング、４４・・・同ローラ、４５・・・同分
配ボート、４７・・・同ドライビングビン、４８・・・
タイマのピストン、４９・・・同シリンダ、５０・・・
同ケーシング、５１．５２・・・同油室、５３・・・同
燃料通路、５４・・・同電磁弁、５５・・・同端面高圧
室、５７・・・同低圧室、５８・・・同スプリング、５
９・・・プランジャのスピルポート、６０・・・同スリ
ーブ、６２・・・サーボモータ、６５・・・リンクレバ
ー、６８・・・ポテンショメータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アフターグロー装置を有するディーゼル機関において、
   機関回転速度と要求負荷とに基づいて燃料噴射時期の目
   標値を演算する噴射時期目標値演算手段と、機関冷却水
   温とグロープラグの加熱状態とに基づいて噴射時期の補
   正量を演算する噴射時期補正量演算手段と、その噴射時
   期補正量に基づいて前記噴射時期目標値を補正する補正
   目標値演算手段と、その補正目標値に対応した信号によ
   り燃料噴射ポンプの噴射時期調節装置を駆動する駆動制
   御手段とを設け、かつ前記補正量演算手段はグロープラ
   グが機関始動後に所定の加熱状態に達するまでは遅角補
   正量を、また当該加熱状態に達したのちは機関温度が所
   定値に達するまで進角補正量を補正目標値演算手段に供
   給する構成としたことを特徴とするディーゼル機関の燃
   料噴射時期制御装置。