JPS63268953A - 燃料噴射装置の燃料噴射制御方式 - 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、燃料噴射装置の燃料噴射制御方式に閏ナス戦
の−Ｐあスー （従来の技術） ディーゼル機関の騒音を低下させるのにパイロット噴射
を行なうことが有効であることが公知であり、パイロッ
ト噴射を適正に行なうことができるようにした燃料噴射
制御装置が種々提案されている（例えば、特開昭６１−
２２９９４７号公報）。

（発明が解決しようとする開閉点） ところで、燃料の噴射始めと噴射路りとを高速″ＦＬ磁
弁の開閉により制御する型式の燃料噴射装置にあっては
、電磁弁の動きの変化に対して生じる噴射量の変化は極
めて敏感であるため、パイロット噴射量と主噴射量との
和を正確に定めることは非常に難かしく、この場合、上
述した形式の装置において最大噴射量を正確に定めるこ
とは困難となる。したがって、パイロット噴射を行なう
場合と行なわない場合とで噴射量及び噴射開始時期を同
じにすることは困難であり、パイロ９ト噴射を行なうか
否かの切換を円滑に行なうことは極めて難かしいもので
ある。

また、パイロット噴射を行なうとディーゼル機関の騒音
は低下するが、シリンダ内における燃料の燃焼が比較的
ゆっくりと行なわれ、同一の噴射量であっても機関の出
力が小さくなる傾向を有しパワー不足を生じることがあ
る。

本発明の目的は、電磁弁の開閉により燃料の噴射始めと
その噴射量りとを制御するようにした燃料噴射装置にお
いて、パイロット噴射を行なう燃料の噴射制御とパイロ
ット噴射を行なわない燃料の噴射制御との間の切換えを
、最大噴射量の精度の変化を起こすことなしに可能とす
ると共に、パイロット噴射を有効且つ効率的に行なうよ
うにした燃料噴射制御方式を提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の方式の特徴は、Ｍｌ
電磁弁開閉動作によって燃料噴射の開始、終了タイミン
グが制御されうるように構成された内燃機関用燃料噴射
装置の燃料噴射制御方式において、内燃機関の動作点が
速度−負荷特性平面上における所定の低速度低負荷状態
を示す第１領域内にある場合に主噴射に先立ってパイロ
ット噴射を行なわせ、その動作点が上記第１領域から脱
出して所定の高速度及び又は高負荷状態を示す第２領域
に向けて移動するにつれてパイロット噴射の終了タイミ
ングと主噴射の開始タイミングとの間の時間間隔を短か
くする点にある。

（作用） 内燃機関が例えば無負荷アイドル遊転状態のような低回
転速度で且つ低負荷状態の場合には、内燃機関の動作点
は、速度−負荷平面上の第１領域内にあり、主噴射に先
立ってパイロット噴射が行なわれ、これにより内燃機関
を低騒音にて運転することができる。内燃機関の負荷及
び又は速度の増加によりその動作点が第１領域から脱出
し、第２領域に向けて移動するにつれて、パイロット噴
射の終了タイミングが主噴射の開始タイミングに近づき
、第２債域内に動作点が移る時点においては、パイロッ
ト噴射の終了と同時に主噴射が開始され、パイロット噴
射なしの燃料噴射状態となる。そして第１領域と第２望
城との間の領域にあっては、パイロット噴射が終了した
後、内燃機関のその時の動作点の位置に応じたタイミン
グ差をもって主噴射が開始される。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づいて本発明による燃料噴射制
御方式を詳細に説明する。

第１図には、本発明による燃料噴射制御方式により内燃
機関に燃料を噴射供給するように構成された燃料噴射装
置の一実施例がブロック図にて示されている。燃料噴射
装置１は、ディーゼル機関２によって駆動されディーゼ
ル機関２に燃料を噴射供給するための燃料噴射ポンプ３
を備えている。この燃料噴射ポンプ３は分配型の燃料噴
射ボンブチアリ、プランジャバレル４に蝕挿されている
プランジャ５は、ディーゼル機関２からの回転入力によ
り駆動されるカムディスク５ａのカムプロフィールに従
う往復運動を伴って回転し、これにより、ハイプレッシ
ャチェンバ６内で圧縮された燃料をディーゼル機関２の
各シリンダに圧送する構成となっている。燃料噴射料の
調節を行なうため、この燃料噴射ポンプ３では、ハイプ
レッシャチェンバ６を所望により燃料噴射ポンプ３内の
低圧部に連通せしめることができるように、常開電磁弁
７が設けられている。電磁弁７の励磁コイル７ａに駆動
電圧が印加されておらず、従って電磁弁７が開かれてい
る場合には、ハイプレッシャチェンバ６は低圧部に連通
しており、プランジャ５の動作により燃料の圧送が行な
われることがない、一方、電磁弁７の励磁コイル７ａに
駆動電圧が印加され電磁弁７が閉じられると、ハイプレ
ッシャチェンバ６が低圧部から遮断され、プランジャ５
の動きに従って燃料がプランジャ６内で圧縮され、燃料
の圧送を行ないうる状態となる。

燃料の圧送中に電磁弁７が開くと、ハイプレッシャチェ
ンバ６内の圧力は開放され、燃料の圧送動作が終了する
。電磁弁を用い、上述の如くして燃料の圧送開始及び終
了のタイミングを制御しうるように構成された燃料噴射
ポンプ自体は公知であるから、第１図ではその構成の要
部のみを示し、その詳細な構成は省略しである。

ディーゼル機１’！７２の回転状態を検出するため、デ
ィーゼル機関２の噴射ポンプ駆動軸８には、パルサー９
と電磁ピックアップコイル１０とから成る回転センサ１
１が設けられている０図示の実施例では、ディーゼル機
関２は４サイクル４気筒の機関であり、パルサ９の周縁
には、１０＠間隔で３６個のコグが設けられている。従
って、駆動軸８が１０”回転する毎に電磁ピックアップ
コイル１０から信号が出力される。この信号は回転信号
ＳＮとして速度検出部１２に入力され、ここで、回転信
号ＳＮに基づいてピックアップコイル１０から出力され
る信号の時間間隔が測定され、この測定結果かにその時
々のディーゼル機関の２速度を示す速度データＤＮが出
力される。速度データＤＮの内容は、電磁ピックアップ
コイル１０から信号が出力される毎に、すなわち駆動軸
８が１０＠回転する毎に更新される。

アクセルペダル１３は、アクセルペダル１３の操作量を
電気信号に変換するための変換器１４に連結されており
、変換器１４からは、アクセルペダル１３の操作量を示
すアクセルデータＤＡが出力される。

速度データＤＮ及びアクセルデータＤＡは、ディーゼル
機関２の作動条件を示すデータとして目標噴射量演算部
１５に入力され、ここで、その時のディーゼル機関２の
運転条件に見合った最適な噴射量が所定のマツプに基づ
くマツプ演算により行なわれ、その演算結果を示すデー
タが噴射量データＱｔとして出力される。噴射量Ｑｔの
次元は、プランジャ５の１ストローク当りの燃料の噴射
体蹟である。

噴射量データＱｔは、速度データＤＮが入力されている
マツプ演算部１６に入力され、ここで。

噴射量データＱｔにより示される噴射量を得るために必
要な、電磁弁７の駆動期間を定めるための演算が実行さ
れる。

電磁弁７の駆動パターンは、第２図に示されるように、
パイロット噴射を行なわせるために必要なパイロット駆
動期間Ｄｐと、休止期間Ｄｒと、主噴射を行なわせるた
めに必要な主駆動期間Ｄｍとから成り、これらの各期間
Ｄｐ、Ｄｒ、及びＤｍから成る期間りが燃料噴射のため
の駆動期間となっている。これらの各期間Ｄｐ、Ｄｒ、
Ｄｍは駆動軸８の回転角度のディメンジョンであり、噴
射量データＱｔによって示されるその時の噴射量と、速
度データＤＮによって示されるその時の機関速度とによ
って、夫々決定される。その決定は、マツプ演算部１６
内のメモリ１７内にストアされているマツプデータに従
って行なわれる。

第３図には、パイロット駆動期間Ｄｐを決定するための
三次元マツプが示されており、ここでは、噴射量データ
Ｑｔをパラメータとして、速度データＤＮとパイロット
駆動期間ＤＰとの間の関係が定められている。第３図に
示される特性では、速度データＤＮの値がＮ１とＮ２ど
の間においては、パイロット駆動期間ＤＰの値は噴射量
データＱｔによって定められる噴射量のみに依存する。

第４図には、体１ヒ期間Ｄｒを決定するための三次元マ
ツプが示されている。この三次元マツプも第３図の場合
と同様に、噴射量データＱｔをパラメータとして速度デ
ータＤＮと休止期間Ｄｒとの間の関係が定められており
、ここでは、速度Ｎ２以上の場合には噴射量に拘らず休
止期間Ｄｒが零、すなわちパイロット噴射につづいて主
噴射が直ちに行なわれる状態とするものである。

第５図には、主駆動期間Ｄｍを決定するための三次元マ
ツプが示されており、速度Ｎ１、Ｎ２において特性が変
化するように定められている。

第３図乃至第５図に示される特性に相応するマツプデー
タはメモリ１７内にストアされており、マツプ演算部１
６において、メモリ１７内のマツプデータに基づき、そ
の時の噴射量データＱｔと速度データＤＮとの各個に従
って各期間Ｄｐ、Ｄｒ、Ｄｍの計算が実行され、その結
果を夫々示す第１乃至第３計算データＣｐ、Ｃｒ、Ｃｍ
が出力される。

第１乃至第３計算データＣｐ、Ｃｒ、Ｃｍは、対応して
設けられた第１乃至第３変換部１８乃至２０に夫々入力
される。第１乃至第３変換ｆ’ｆｆｌ１８乃至２０には
速度データＤＮが夫々入力されており１人力される各計
算データは、その時の機関速度を考慮して、電磁弁７の
開閉時間のデータに変換され、変換された時間データＴ
ｐ、Ｔｒ、Ｔｍが出力される。第１乃至第３計算データ
Ｃｐ。

Ｃｒ、Ｃｍに対応する時間データＴｐ、Ｔｒ、Ｔｍは、
第１乃至第３パルス発生部２１乃至２３にそれぞれパル
ス巾決定のためのデータとして入力されており、これら
のパルス発生部２１．２２．２３は、後述の如くしてト
リがされた場合に、入力されている時間データによって
定められる時間のパルス巾の第１乃至第３パルスＰｐ、
Ｐｒ、Ｐｍを夫々出力する構成となっている。

符号２４で示されるのは燃料の噴射開始タイミングを示
すタイミングパルスＴＰを出力するためのタイミングパ
ルス発生器である。タイミングパルス発生器２４には、
駆動軸８が所定の基準回転角度位置に達したことを示す
基準パルスＰＯが基準パルス発生器２５から入力される
と共に、回転信号ＳＮ及びアクセルデータＤＡが入力さ
れており、その時々の運転状態に見合った最適な燃料噴
射開始タイミングが演算され、その演算されたタイミン
グでタイミングパルスＴＰが出力される。

タイミングパルスＴＰは、第１パルスＱ　生Ｍ　２１に
トリガパルスとして入力されており、第１パルス発生部
２１はタイミングパルスＴＰの車加に応答して時間デー
タＴｐにより定められる時間巾の第１パルスＰｐを出力
する。

第１パルスＰｐは、タイミングパルスＴｐによってトリ
ガされた後時間データＴｐにより示される時間だけ「Ｈ
」レベルとなるパルスであり、オアゲート２６に入力さ
れると共に、第２パルス発生部２２にトリガ信号として
入力されている。

第２パルス発生部２２は、第１パルスＰＰのレベルがｒ
ＨＪレベルからｒＬＪレベルに変化するタイミングに応
答してトリガされ９時間データＴｒによって示される時
間だけ「Ｈ」レベルとなるパルスが第２パルス信号Ｐｒ
として出力される。第２パルス信号Ｐｒは第３パルス発
生部２３にトリガ信号として入力されており、そのレベ
ルがｒＨＪから「Ｌ」に変化したタイミングで第３パル
ス発生部２３がトリガされ、時間データＴｍにより示さ
れる時間だけｒＨＪレベルとなる第３パルスＰｍが出力
される。第３パルスＰｍは、オアゲート２６に入力され
る。

ここで、第１パルスＰｐはパイロット噴射の開始タイミ
ングとその噴射時間を示す情報であり、第２パルスＰｐ
は休止期間の時間を示す情報であり、第３パルスＰｍは
主噴射の開始タイミングとその噴射時間を示す情報であ
る。

第１及び第３パルス信号Ｐｐ、Ｐｍはオアゲート２６を
介して第２図に示す形態の駆動パルス信号ＤＰとして取
り出され、増幅器２７によって増幅された後、電磁弁の
励磁コイル７ａに供給される。Ｅ記説明から判るように
、この駆動パルス信号ＤＰの基本波形は第２図に示す通
りであるが、第４図に基づいて説明したように、休止期
間Ｄｒの値は機関速度がＮ１からＮ２に向けて変化する
につれて減少し、速度Ｎ２以りにおいて零となる。した
がって、この場合の駆動パルス信号ＤＰの波形は第６図
に示すように、パイロット噴射と主噴射とは連続して生
じることになる。すなわち、実質的に主噴射のみとなる
。

また、第４図から判るように、休止期間Ｄｒは噴射量デ
ータＱｔにより示される噴射量が増大した場合にも減少
し、ある値Ｑｔａに達すると、Ｄｒ＝０となる。すなわ
ち、回転速度がＮ２より低くても、Ｑｔ＞Ｑｔａの場合
には、Ｄｒ＝Ｏとなる。

この様子を、横軸に回転速度をとり、縦軸に噴射量（負
荷）をとったガバナ特性図１で示したのが第７図である
。第７図において、低回転速度低噴射ｔ”ｉｔ　（低負
荷）の第１領域工においては休止期間Ｄｒが比較的大き
く、高回転速度及び高噴射量（高負荷）の第２領域ＩＩ
においては休止期間Ｄｒが零であり、パイロット噴射が
ない、第１及び第２領域Ｉ、ＩＩの間の第３領域■は、
回転速度の増大又は負荷の増大に応じて体ＩＦ期間が減
少する過渡領域となっている。

このように、燃料噴射装置１においては、目標噴射量演
算部１５において演算された目標噴射量をパイロット噴
射と主噴射の２つの分けて得る構成であり、パイロット
噴射と主噴射とにおける各噴射量はマツプ演算部１６に
おいて決定される。

そして、パイロット噴射と主噴射との間の休止期間は、
ディーゼル機関２の回転速度−負荷特性平面上の動作点
が、第７図に示したように、第１領域Ｉから第２領域Ｉ
Ｉに向うにつれて減少し、第２領域ＩＩにおいては零と
なる。

第８図及び第９図を参照して、休止期間Ｄｒが減少した
場合に、燃料噴射弁のノズルニードルのリフトがどのよ
うに変化するのか、換言すれば、パイロット噴射のタイ
ミングが主噴射の開始タイミングに徐々に近づき、主噴
射のみとなる様子について説明する。第８図（ａ）は、
ディーゼル機関２の動作点が第１領域工にある場合であ
り、第８図（ｂ）はその動作点が第３領域■に入ったこ
とにより休止期間Ｄｒが若干減少した場合が示されてい
る。第８図（Ｃ）は第２領域Ｈに接近した場合の状態で
あり、第２領域ＩＩに入ることにより体ＩＦ期間Ｄｒが
零となる（第８図（ｄ））、第８図（ａ）乃至（ｄ）の
状態に相応した噴射弁のノズルニードルのリフトの様子
が第９図（ａ）乃至（ｄ）に示されており、これらによ
り、第２領域ＩＩにおいては実質的にパイロット噴射が
行なわれないことがよく理解できる。

このように、パイロット噴射と主噴射との間の体重計期
間を徐々に狭くすることによりパイロット噴射を行なう
運転状態からパイロット噴射を行なわない運転状態への
移行を極めて円滑に行なうことができ、この変更に伴な
い噴射量の変化を引き起すことがないので、最大噴射量
を所望の値に保ったまま、パイロット噴射の効果的な使
用が可能となる。この結果、騒音が問題となるアイドル
運転域ではパイロット噴射を用いた低騒音の運転を行な
い、高回転高負荷領域ではパイロット噴射なしの高出力
運転を行なう場合に、その運転モードの変更を極めて円
滑に行ないうるものである。

（発明の効果） 本発明によれば、上述の如く、パイロット噴射と主噴射
との間の休止期間を内燃機関の動作点の移動に伴なって
徐々に変化させ、パイロット噴射ありの動作とパイロッ
ト噴射なしの動作との間の制御の切換を円滑に行なうこ
とができる上に、最大噴射量の値を精度よく所定の値に
保つことが可能である。この結果、パイロット噴射を、
その運転条件に応じて有効且つ効果的に行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方式により内燃機関に燃料を噴射供給
するように構成された燃料噴射装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図に示した装置の燃料噴射制御
のための電磁弁の駆動信号の波形図、第３図乃至第５図
は第１図に示すマツプ演算部１６において実行されるマ
ツプ演算のためのマツプ特性を示す特性図、第６図は休
（上期間が零となった場合の電磁弁駆動信号の波形図、
第７図は電磁弁の駆動モードの異なる３つの領域を示す
ガバナ特性図、第８図（ａ）乃至第８図（ｄ）は電磁弁
駆動信号の波形の変化を示す波形図、第９図（ａ）乃至
第９図（ｄ）は第８図に示す電磁弁駆動信号の変化に伴
なう燃料噴射弁のノズルニードルのリフトの様子の変化
を示す線図である。 ２・・・ディーゼル機関、 ３・Φ争燃料噴射ポンプ、 ７・・拳電磁弁。 １５・・φ目標噴射量演算部、 １６・・φマツプ演算部、 ２１幸−・第１パルス発生部、 ２２・・・第２パルス発生部、 ２３・・・第３パルス発生部、 ２６・・・オアゲート、 Ｑｔ會・・１１標噴射針データ、 ＤＮ・・壷速度データ、 ＤＡ−・Φアクセルデータ、 ＤＰ・・・駆動パルス信号、 ＴＰ・・ψタイミングパルス。 法 昧　　　　　　　　法

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　電磁弁の開閉動作によって燃料噴射の開始、終了
   のタイミングが制御されうるように構成された内燃機関
   用燃料噴射装置の燃料噴射制御方式において、内燃機関
   の動作点が速度−負荷特性平面上における所定の低速度
   低負荷状態を示す第１領域内にある場合に主噴射に先立
   ってパイロット噴射を行なわせ、その動作点が前記第１
   領域から脱出して所定の高速度及び又は高負荷状態を示
   す第２領域に向けて移動するにつれて、パイロット噴射
   の終了タイミングと主噴射の開始タイミングとの間の時
   間間隔を短かくすることを特徴とする燃料噴射装置の燃
   料噴射制御方式。