JPS6261788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの燃料噴射時期調整装置に
おける燃料噴射時期の検出方法に関する。

デイーゼルエンジン等におけるエンジン気筒へ
の燃料噴射時期は、該エンジンの回転速度、負荷
トルク等によつて、常に最適な状態に制御される
方法が従来から行なわれている。

これらの上記制御において、該燃料噴射時期の
設定は、燃料噴射ポンプを駆動している該エンジ
ンと該燃料噴射ポンプとの間に噴射時期調整装置
を介設させ、該噴射時期調整装置によつて、エン
ジン駆動軸と燃料噴射ポンプ駆動軸との間におけ
る相対回転位相角を適切に設定しているものであ
り、その制御は該相対回転位相角をフイードバツ
ク信号とした閉ループ回路の自動制御を行ない、
該相対回転位相角の検出は、エンジン駆動軸の回
転方向周上に、各気筒の上死点ごとに相当する各
回転角の位置へ回転角検出子を固設し、この各回
転検出子が固定された電磁ピツクアツプ等の定点
を通過する１の通過時から次に位置する回転検出
子の通過時までの間における時間を基準時間と
し、他方において燃料噴射ポンプにおける駆動軸
には、該回転検出子に対応する他の回転検出子を
固設し、該回転検出子と該他の回転検出子がそれ
ぞれ、各固定された定点を通過した時間差を測定
し、その結果、上記設定された各上死点間の既知
なる回転角を回転するに要した上記基準時間と該
時間差とによつて、相対回転位相角を算出してい
た。

しかし、上記の方法は、基準時間を測定してい
る間における駆動軸の角速度と、上記時間差を測
定している間の駆動軸における角速度とが変動し
ない一定の等しい値の場合において、正しい相対
回転位相角を算出することが出来るものである。

しかし、我々の研究結果によれば、エンジンの
始動時におけるウオーミングアツプ時およびそれ
に続く初期の走行時においては、上記の条件が満
足されておらず、１の燃料噴射時から次に続く燃
料噴射時までの間のエンジン駆動軸における回転
むらが大きく、上記相対回転位相角の算出に大き
な誤差を生じている。

本発明は、上記のような誤差の問題を解決した
燃料噴射時期の検出方法を提供することにある。

実施例に基づいて本発明を説明すると、第１図
は、本発明における燃料噴射時期の検出方法を実
施した制御装置の一実施例を、システム図によつ
て示したものであり、第２図は、第１図における
円板１ｂの構成を説明した正面図を示している。

デイーゼルエンジン１のクランク軸１ａに嵌着
した歯車１ｃと、噴射時期調整装置２における入
力軸２ａに嵌着した歯車２ｃとは歯車結合をなし
ており、噴射時期調整装置２における出力軸２ｂ
は燃料噴射ポンプ４を駆動しており、噴射時期調
整装置２は、デイーゼルエンジン１の作動状態に
応じて、入力軸２ａと出力軸２ｂとの回転位相角
を変化させ、そのことによつて、燃料噴射ポンプ
４における噴射時期を適切に設定するものであ
り、噴射時期調整装置２は公知のものを使用して
いるものである。

油圧ポンプ装置３は歯車２ｃおよび３ａを介し
て駆動されており、油圧ポンプ装置３は配管３ｂ
を介して電磁弁５Ｆの一定油圧源となつている。

クランク軸１ａには、回転角および回転速度測
定用の第１の回転角検出具としての円板１ｂが嵌
着し、出力軸２ｂにおいても、同様の第２の回転
角検出具としての円板４ａが嵌着しており、円板
１ｂおよび４ａのそれぞれの円周上には、周方向
に等分割された位置に突起をそれぞれ配設し、円
板１ｂおよび４ａのそれぞれの周上位置には、上
記突起の回転位置を検出する電磁ピツクアツプ５
Ｈおよび５Ｇをそれぞれ固設している。なお、５
ａおよび５ｂは電線である。

クランク軸１ａに嵌着している円板１ｂの周上
へ固設した突起は、第２図に示すように、デイー
ゼルエンジン１の各ピストンにおける各上死点に
おいて、該突起が電磁ピツクアツプ５Ｈを通過す
るように、エンジン１サイクルごとの該上死点数
に応じた基準検出子としての突起１b₁，１b₂等を
円板１ｂ上へ配設しており、更に該突起１b₁，１
b₂等の近傍に、それぞれ仮想線によつて示す新検
出子としての突起１b₁₀，１b₂₀等が固設し、該突
起１b₁₀，１b₂₀の構成が従来に対する構成上の差
異となつている。

以上の構成においてその作用を説明すると、デ
イーゼルエンジン１は図示していないアクセルペ
ダルの操作によつて駆動され、燃料噴射ポンプ４
はクランク軸１ａ、歯車１ｃおよび２ｃ、入力軸
２ａ、噴射時期調整装置２および出力軸２ｂを介
して駆動され、噴射時期調整装置２は、デイーゼ
ルエンジン１の回転速度、アクセルペダルの変
位、ウオータジヤケツトの水温（以下、単に水温
と呼ぶ）および大気の状態によつて制御され、該
制御によつて、噴射時期調整装置２は入力軸２ａ
（すなわちクランク軸１ａにも相当）と出力軸２
ｂとの相対回転位相角を変化させることによつ
て、燃料噴射ポンプ４の噴射時期を適切に設定し
ている。

上記噴射時期の設定は、マイクロコンピユータ
５の出力指示信号によつて、電磁弁５Ｆをオン・
オフ操作し、該操作によつて増幅された電磁弁５
Ｆからの油圧信号が噴射時期調整装置２を操作設
定しているものである。

以上の作動において、円板１ｂが回転すること
によつて、円板１ｂにおける各突起１b₁等が電磁
ピツクアツプ５Ｈを回転通過する際に、電磁ピツ
クアツプ５Ｈが該それぞれの突起通過を検出した
ことによつてマイクロコンピユータ５内に表われ
るパルス信号特性は第３図におけるＢのようにな
つている。

第３図における特性Ｂにおいて、パルスb₁およ
びb₂のそれぞれは、第２図における突起１b₁およ
び１b₂のそれぞれが電磁ピツクアツプ５Ｈを通過
した状態を示し、第３図におけるパルスb₁₀およ
びb₂₀のそれぞれは、第２図における突起１b₁₀お
よび１b₂₀のそれぞれが電磁ピツクアツプ５Ｈを
通過した場合の各パルスを示している。

同様に第３図における特性Ａは、円板４ａにお
ける基準検出子としての各突起が電磁ピツクアツ
プ５Ｇを通過することによつて生じた各パルス
a₁，a₂等を示し、各パルスa₁，a₂………の位置
は、燃料噴射ポンプ４がデイーゼルエンジン１に
おける各気筒内へ順次、燃料噴射を行なつた時期
と一致させている。

また、パルスb₁，b₂………のそれぞれは、各気
筒が上死点にある回転角位置と一致させているた
め、パルスa₁とパルスb₁との時間差t₁は、クラン
ク軸１ａにおける設定された回転角位置に対し
て、燃料噴射ポンプ４が燃料噴射するまでの相対
回転位相角に比例した値となつている。また、マ
イクロコンピユータ５が噴射時期調整装置２を制
御することによつて、クランク軸１ａの回転角に
対する出力軸２ｂの相対回転位相角を変化させた
場合、第３図における時間差t₁の範囲は、実用の
範囲として、t₃に示す範囲まで該制御によつて変
化するものであり、第３図におけるパルスb₁₀
は、このt₃の範囲を挟設する設定された回転角の
位置に設けられている。

次に相対回転位相角を算出する方法を説明する
が、本発明における方法を説明する前に、念のた
め、従来の方法を説明する。

電磁ピツクアツプ５Ｇにおいて検出されるパル
スa₁およびa₂との間における回転角は既知の設定
された回転角を示し、もし、この回転角の回転す
る間に、出力軸２ｂの回転角速度に変動がなけれ
ば、パルスa₁およびa₂の間の測定された時間t₂
は、既知の回転角に比例した基準時間差とするこ
とが可能となり、同じくパルスa₁からパルスb₁が
生ずるまでにおいても、回転角速度に変動が生じ
ない限り、時間差t₁は、該比例の値と同一の比例
値をもつて、相対回転位相角peと比例した値と
なつている。そのため、相対回転位相角peは下
記のようになる。

pe＝C₁×t₁／t₂ (1) ただし、(1)式において、C₁は第３図における
パルスa₁およびa₂間の円板４ａ上における回転角
によつて定まる常数である。

しかし、デイーゼルエンジン１が始動された初
期においては、該エンジンのウオーミングアツプ
が十分でないため、クランク軸１ａ（あるいは出
力軸２ｂ）における回転角速度ｎは第４図におけ
るように、大きな変動をしている。

すなわち、第４図に示すように、燃料噴射時期
を示すパルスa₁の時点ｃにおいて、回転角速度ｎ
は最低の値となり、その後、燃料の着火によつて
回転角速度ｎは上昇し、次の着火時点ｅの時点に
向つて、再び該ｎは低下してゆき、これら燃料着
火の程度も均一でないため、各燃料噴射の間に生
じている回転角速度ｎの変化も均一な周期的変化
をしていない。

上記作動状態において、第３図における基準時
間差t₂の測定は、時点ｃおよびｅの間における経
過時間を測定し、それは平均回転角速度n₁（１点
破線）における測定時間を測定したことに相当
し、他方において、時間差t₁の時間測定は、時点
ｃおよびｄの間における経過時間を測定し、この
ときの平均回転角速度はn₂に相当し、基準時間差
t₂と時間差t₁とは、異なつたそれぞれの回転角速
度について測定したことになる。そのため、この
ような状態の値を使用して算出した(1)式の結果
は、その算出された相対回転位相角peに大きな
誤差を生じている。

このような従来における算出に対して、本発明
においては、基準時間差として、設定された回転
角となつているパルスb₁₀とパルスb₁との間の時
間差を採用し、下記(2)式によつて相対回転位相角
peを算出している。

pe＝C₂×t₁／t₃ (2) ただし常数c₂は突起１b₁および１b₁₀との間に
おける回転角によつて定まる値である。

上述のように、本発明の基本的な考えは、第３
図におけるパルスb₁，b₂………の間それぞれに、
新たな基準パルスb₁₀，b₂₀………を設けることで
あり、このことはパルスa₁，a₂………のそれぞれ
の間に、新たな基準パルスを設ける方法としても
よい。

以上の説明から明らかなように、本発明におけ
る燃料噴射時期の検出方法は、第３図における時
間差t₁が測定される、パルスa₁あるいはb₁の近傍
において、基準時間差t₃を測定していることによ
り、該両時間差を測定したときの両平均回転角速
度は非常に近似したものとなつている。その結
果、(2)式によつて算出された相対回転位相角は非
常に精度の高いものとなり、本発明の検出方法を
使用したデイーゼルエンジン等における燃料噴射
時期の制御は、該エンジンの作動に、より適した
ものとなつて、該エンジンの燃費率あるいは排気
公害の改善に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における燃料噴射時期の検出
方法を使用した燃料噴射時期調整装置をシステム
図によつて示したものであり、第２図は、第１図
における円板１ｂの正面図を示したものであり、
第３図は、第１図における電磁ピツクアツプ５Ｇ
および５Ｈのそれぞれが検出したパルス特性Ａお
よびＢを示しており、第４図は、第１図における
クランク軸１ａの回転角速度ｎの特性を示したも
のである。実施例に使用した符号は下記のとおり
である。 １：デイーゼルエンジン、１ａ：クランク軸、
１ｂ：円板、１b₁，１b₂，１b₁₀および１b₂₀：突
起、１ｃ：歯車。２：噴射時期調整装置、２ａ：
入力軸、２ｂ：出力軸、２ｃ：歯車。３：油圧ポ
ンプ装置、３ａ：歯車、３ｂ：配管。４：燃料噴
射ポンプ、４ａ：円板。５：マイクロコンピユー
タ、５ａ，５ｂおよび５ｍ：電線、５ｎ：配管、
５Ｆ：電磁弁、５Ｇおよび５Ｈ：電磁ピツクアツ
プ。a₁，a₂，b₁，b₂，b₁₀およびb₂₀：パルス、t₁：
時間差、t₂およびt₃：基準時間差、ｎ：クランク
軸１ａにおける回転角速度、n₁およびn₂：平均回
転角速度、ｔ：経過時間、ｃ，ｄおよびｅ：作動
時点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンによつて駆動される燃料噴射時期調
   整装置の入力軸には、第１の回転角検出具を設
   け、 前記第１の回転角検出具は、その回転周上に、
   前記エンジンにおけるそれぞれのピストンの上死
   点位置とそれぞれ一致した、それぞれの基準検出
   子を固設し、 燃料噴射ポンプを駆動する前記燃料噴射時期調
   整装置の出力軸には、第２の回転角検出具を設
   け、 前記第２の回転角検出具は、その回転周上に、
   前記燃料噴射ポンプが前記エンジンへ燃料を噴射
   する、その燃料噴射時期と一致したそれぞれの位
   置に、それぞれの基準検出子を固設した、 上記回転角検出具からの相対回転位相角検出に
   おいて、 前記第１の回転角検出具あるいは前記第２の回
   転角検出具のうち、いずれか一方の回転角検出具
   における前記それぞれの基準検出子を一方の基準
   検出子とし、且つその回転角検出具における回転
   周上において、その一方の基準検出子に隣接した
   位置には、それぞれその一方の基準検出子と対と
   なる新検出子を設け、 前記第１の回転角検出具あるいは前記第２の回
   転角検出具のうち、いずれか他方の回転角検出具
   における前記それぞれの基準検出子を他方の基準
   検出子とし、且つその回転角検出具の回転方向周
   上において、前記他方の基準検出子は、前記一方
   の基準検出子とその新検出子との間に位置させる
   ことによつて、 前記一方の回転角検出具が回転して前記一方の
   基準検出子およびその新検出子が、固定された定
   位置をそれぞれ通過した各時間の時間差をt₃と
   し、 前記他方の基準検出子が固定された定位置を通
   過した時間と、前記一方の基準検出子が固定され
   た定位置を通過した時間との時間差をt₁とし、 前記一方の基準検出子とその新検出子との間の
   回転方向における角度から決定される常数C₂を
   使用して、 前記入力軸と前記出力軸との間の相対回転位相
   角peが、 pe＝C₂×t₁／t₃ の関係式によつて算出できるようにしていること
   を特徴とする燃料噴射時期の検出方法。