JPS635141A - 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】 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
よって溢流ざぜることにより燃料噴射を制御する内燃機
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、ディーゼルエンジンを含む内燃機関の燃料噴射
制御を電子的に行なうものが提案・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射制御
装置がある（例えば特開昭５９−２２１４３２号の「分
配型燃料噴射ポンプ」等）。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、燃料噴射量は、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ｍ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　ＳｐＶ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ＡＮ（３ｓｐ
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を前記クランク軸のクランク角度パルスで
計数し、その残りの角度ｅ　ｒｅｍ内燃機関の平均回転
数に基づいて一旦時間に変換し、時間換算されたタイミ
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。即し、溢流り、９゜ ランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖ上記残り角度θｒｅｍ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、却て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。

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量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。

発明の構成 ｒ問題点を解決するための手段］ 内燃機関Ｍ１のクランクｌｌｌｌｌ１Ｍ２の回転に同期
して駆動される燃料噴射ポンプＭ３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
を終了さぜる電磁スピル弁Ｍ４と、前記内燃機関Ｍ１に
要求される燃料噴射終期を求める燃料噴ｆＪＪｆｆｌ決
定手段Ｍ５と、前記内燃機関Ｍ１の平均回転数を検出す
る回転数検出手段Ｍ６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信号出力手段Ｍ７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
溢流角度算出手段Ｍ８と、該溢流クランク角度とその直
前の前記回転角度信号との角度差から、前記検出された
内燃機関Ｍ１の平均回転数に基づく時間変換を行なって
溢流タイミングまでの経過時間を定め、該回転角度（ｆ
ｆｉ号から該時間の経過後に、前記電磁スピル弁Ｍ４を
開弁・駆動する電磁スピル弁駆動手段Ｍ９とを備えた内
燃機関の燃料噴射制御装置において、前気筒における燃
料噴射終期の回転数と前記検出された平均回転数との鍋
差に基づいて、前記溢流タイミングまでの経過時間を補
正する溢流タイミング補正手段Ｍ１０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。また回
転数検出手段Ｍ６、回転角度信号出力手段Ｍ７は各々別
体に設け、前者は内燃機関Ｍ１の回転数を求める構成と
して、後者クランク軸Ｍ２の回転角度を検出・出力する
構成として、もよいし、両者を一体に構成することもで
きる。

溢流角度算出手段Ｍ８．電磁スピル弁駆動手段Ｍ９．溢
流タイミング補正手段Ｍ１０は、各々ディスクリ−１〜
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］ 上記構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ｆＪＪ量決定手段Ｍ５によって求められた内燃機
関Ｍ１の燃料噴射量から、溢流角度算出手段Ｍ８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
始のクランク角度、即ぢ溢流゛クランク角度を算出し、 電磁スピル弁駆動手段Ｍ９により、この溢流クランク角
度とその直前に得られる回転角度信号との角度差から、
内燃機関Ｍ１の平均回転数に基づく時間変換を行なって
溢流開始のタイミングまでの経過時間を定め、その時間
に至った時、燃料噴射ポンプに備えられた電磁スピル弁
Ｍ４を駆動・開弁じ、加圧された燃料の溢流のタイミン
グを制御して燃料噴射を制御する。

しかも本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置では、溢流
タイミング補正手ｇ２Ｍ１０により、前気筒における燃
料噴射終期の回転数と内燃機関Ｍ１の平均回転数との偏
差に基づいて、電磁スピル弁駆動手段Ｍ９により時間換
算された溢流タイミングまでの経過時間を補正して溢流
タイミングを定め、燃料噴射量を正確に制御する。

［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２３１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！／８を駆動する。カップリング
７は圧送プランジ！？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ｔ＝８の往復運動を自
由に許す。圧送プランジャ８にはフェイスカム９が−イ
本に設けられている。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１１とフェイスカム９は駆動軸１ａの回転を圧送プラ
ンジｔν８の往復に変換する公知の構成であり、これら
の摺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
ャ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１７８の圧縮行程中にポンプ室１３の燃料が圧
縮されると分配ポート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
の燃焼室に噴射される。

ポンプ室１３には燃１！３１調量殿構２０が接続されて
いる。この燃料調ｍ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がリフトされ
、高圧のポンプ室１３内の燃お１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である。した
がって、圧送プランジ１・８の圧縮行程中に電磁スピル
弁２１を作動させると燃料の噴射が終了する。ここで電
磁スピル弁２１への通電開始時期は、エンジンのクラン
ク軸の回転角度に基づいて後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パルサ３１と
、公知の電磁ピックアップ等の近接セン゛す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℃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［’ＣＡ］÷６４＝１１．２５°　ピＣ
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１＠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゜２
５°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ＣＰｔＪ５１．ＲＯＭ５２、
ＲＡＭ５３．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によって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サ、例えばアクセルペダ
ル６８の位置（踏み込み吊）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Ｔ　ｈｗを検出する冷
却水温センサ７１あるいは吸気温セン゛す７２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は角度センサ３０で代用することも可能である
。出力ポートロ０は燃料噴射時間をセットするカウンタ
を僅えており、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２
１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
に溢流タイミング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Ｐ−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からパルサ３１の欠歯に対応した信ｇ
　Ｑが入りされると、第４図（Ａ＞に示す燃料噴射量制
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
ンジンの平均回転数（ここでは信＠Ｇの間隔に基づいて
換鐸された回転数＞ＮＥを、アクセルペダルセンサ７０
からアクセルの踏み込み量（アクセル開度と呼ぶ＞ＡＣ
ＣＰを、冷却水温センサ７１からエンジンの冷却水温Ｔ
ｈｗを、吸気量センυ７２からエンジンの吸気温Ｔａｍ
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、エンジンに供給すべき燃料噴射ｍを求
め、これを実現する溢流クランク角度ＡＮＧＳＩ）Ｖを
算出する処理性なう（ステップ１１０・）。ここで溢流
クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓｐｖは、上述した信号Ｇの
次のクランク角度信号の立ら上がりを起点（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に対
して、直前のクランク角度信号が入力された角度から溢
流クランク角度までの区間、叩らクランク角度信号の間
隔より小さいクランク角度であって１１・１間換障によ
る制御がなされる区間（クランク角度θｒｅｍ　）を求
める処理を行なう（ステップ１２０）。ここでクランク
角度θｒｅｍは、溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　５ｔ）
Ｖとその直前にクランク角度信号が入力された角度（：
、　ａｎｇ　ｌとの偏差（θｒｅｎ＋　←Ａ　Ｎ　Ｇ　
ＳＤｖ−Ｃａｎｇｌ）として求められる。

こうして求めた時間制御区間に対応したクランク角度θ
ｒｅｍを、前気筒に対して燃料噴射が行なわれた時に求
められた補正係数ｋにより補正する処理（θｒｅｍ←ｋ
・Ｏｒｅｍ　）を行なう（ステップ１３０）。更に、こ
れを平均回転数ＮＥを用いて時間換算して溢流タイミン
グＴ　ｒｅｍを求め（ステップ１４０）、ｒＮＥＸＴＪ
へ央けて本制御ルーチンを終了する。

ここで、前気筒の燃料噴射において求められた補正係数
にとは、前気筒に燃料噴射が行なわれている時の実際の
エンジンの回転数（回転角速度）と平均回転数ＮＥ（平
均回転角速度）との偏差に基づいて定められるものであ
り、エンジンの回転変動に伴う誤差を補正するものであ
る。

第４図（Ｂ）は、この補正係数ｋを常開する処理を示し
ているが、この処理は角層センサ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、
まづ゛燃料噴射終了直前か否かの判断を行なう（ステッ
プ２００）。これは、溢流クランク角度Ａ　Ｎ　Ｇ　ｓ
ｐｖ直前にクランク角度信号が入力されたクランク角度
Ｃａｎ（］　ｌに至ったか否かにより容易に知ることが
できる。第５図に示す例では、クランク角度信号におい
てｉ＝４となった場合が燃料噴射終了直前にあたる。直
前でなく、更に燃料噴射終了直後でもなければ（ステッ
プ２１０）、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、ＣＰＵ
５１内内蔵されたタイマのタイムカウントＴを開始しく
ステップ２２０＞、更に、燃料噴射量制御ルーチンで予
め求めておいた溢流タイミングＴ　ｒｅｍを出力ポート
ロ０のカウンタにゼットしくステップ２３０）、ｒＲＴ
ＮＪへ扱けて本ルーチンを一旦終了する。この結果、時
間Ｔ　ｒｅｍが経過すると、出カポ−Ｉ〜６０は電磁ス
ピル弁２１を開弁し、加圧された燃料を溢流させて、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、燃料噴射
終了直後にあたることからステップ２１０での判断はｒ
ＹＥｓＪとなり、まずステップ２２０で開始したＣＰＵ
５１内のタイマのタイムカウントＴを終了しくステップ
２４０＞　、タイマのタイムカウント値Ｔを時間ｔとし
てＲＡ　Ｍ　５３の所定のエリヤに格納する（ステップ
２５０）。続いて、エンジンの平均回転ａＮＥからクラ
ンク角度信号の間隔αＯに対応した時間１０を求める処
理を行なう（ステップ２６０）。

第５図に示すＪ：うに、時間制御区間θｒｅｍとこれを
時間換算した溢流タイミングＴ　ｒｅｍとは、エンジン
の回転ｖｌＮＥに変動がなければ、クランク角度信号の
間隔α０　　（＝１１．２５℃Ａ）に対して平均回転ｖ
ｌＮＥから求められた時間１０とを用いて、 Ｏｒｅｍ　／ＣＸＯ＝Ｔｒｅｍ　／　ｊＯと表わすこと
かできる。従って、エンジンの回転変動がある場合には
、この回転変動による誤差分の補正係数には、 ｋ＝　（Ｏｒｅｍ　／α０　）　−（ｔＯ／ＴｒＯｍ　
）として与えられることが諒解されよう。

ステップ２７０では、上式を用い、次に燃料噴射が行な
われる気筒での補正に供するべく、この補正係数ｋを求
めるのである。

続いて、タイマをリセットしくステップ２８０）、更に
ｒ　Ｒ’Ｔ−Ｎ　Ｊへ扱け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Ｖ８が復退を開始した後の所定のタイミング（本実施
例では１＝９）で閉弁され、次の燃料噴射に描えるよう
駆動される。

以上のように構成された本実施例の内燃機関の燃料噴射
制御装置によれば、極めて簡易な構成により、エンジン
の回転数ＮＥの変動による燃石噴！ＦＩ量の誤差を前気
筒における偏差を用いて正確に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ができる。特に、アイ
ドル状態のように、エンジンの回転数の変動の割合が大
ぎい場合には、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料噴ｑ」ポン
プに直らに適用することができる。

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
、例えば溢流タイミングＴ　ｒｅｍに換算した後に補正
する構成や、クランク角度信号の間隔αＯを半波分くク
ランク角度信号の立ら上がりから立ら下がりまで）とし
て補正係数を求める構成など、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。

及服例四碧 以上詳述したように、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
よる燃料噴射量の誤差を正確に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構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断簡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、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
機構　　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、 前記内燃機関の平均回転数を検出する回転数検出手段と
   、 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信号出力手段と、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角度算出手段
   と、 該溢流クランク角度とその直前の前記回転角度信号との
   角度差から、前記検出された内燃機関の平均回転数に基
   づく時間変換を行なって溢流タイミングまでの経過時間
   を定め、該回転角度信号から該時間の経過後に、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、前気筒
   における燃料噴射終期の回転数と前記検出された平均回
   転数との偏差に基づいて、前記溢流タイミングまでの経
   過時間を補正する溢流タイミング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。