JPS635142A - デイーゼルエンジンの燃料噴射時期制御方法 - 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１ 本発明は、ディーゼルエンジンの噴射時ｍ制ｕＯｈ法に
係り、特に、着火時期センサを備えた自動車用の電子制
御ディーゼルエンジンに用いるのに好適な、検出着火時
期により噴射時期を補正するようにしたディーゼルエン
ジンの噴射時ｌｐ］υ制御方法の改良に関する。 【従来の技術】 ディーゼルエンジン、特に自動車用ディーゼルエンジン
の排気ガス浄化性能等を最適化するための噴射時期制御
に際して、噴射ポンプのタイマピストンの位置（以下タ
イマ位置と称する）を検出し、この検出タイマ位置とエ
ンジン運転状態から求められる目標タイマ位置との差に
応じて、タイマ制御弁をフィードバック制御して、前記
タイマピストンの位置を制御する、いわゆるタイマ位置
フィードバック制御が提案されている。 又、このタイマ位置フィードバック制御における、噴射
ポンプ初期設定時のばらつきによる噴射時期のずれや気
圧、燃料性状等の変化による噴射時期のずれの問題を解
決するものとして、特開昭５７−２８８４２、特開昭５
８−２５５８２、特開昭５８−１９２９３５、特開Ｇ！
（５９−１５３９４２等において、燃焼室に火炎センサ
等の着火時期センサを設置し、該着火時期センサによる
燃焼案内の着火時Ｗ１（着火により燃焼光が立上る時期
又はシリンダ内の圧力が燃焼により急激に立上る時期）
の検出結果をフィードバック制御することにより、検出
着火時期〈実着火時期）が、例えばエンジン回転数とア
クセル開度により定まる目標着火時期となるようにタイ
マ制御弁をフィードバック制御２１］する、いわゆる着
火時期フィードバック制御も提案されている。 この着火時期フィードバック制御を行う具体的な方法と
して、出願人は特願昭６０−１５６６４９で、着火検出
のばらつきの小さな特定のエンジン運転領域で、着火時
期フィードバック制御を行うと共に着火遅れを学習し、
その学凹値を全運転領域で使うことをｉＩｉ！案じてい
る。 しかしながら、この方法では、学習しない領域で過補正
となる恐れがあるため、これを改善するため、出願人は
特願昭６１−５６５３３で、補正値に上限を設けて対策
する方法を提案している。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、高地や冷間始動直後のように着火遅れが
大きいときに、通常時と同じ上限値を用いたのでは不十
分であり、十分な進角が行われず進角が遅れて白煙の発
生やエンジン振動が大きくなる等の不具合を生じること
があった。このような問題点を解決するべ（、高地や冷
間時に十分な上限値とした場合には、逆に着火時期セン
サの劣化や折れ等により検出遅れがあったときに、進角
しすぎる恐れがあった。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、高地や冷間時にも適切な限界値を設定することが
でき、着火の補正によって進角できる範囲を広くとるこ
とができるディーゼルエンジンの噴射時期制御方法を提
供することを目的とする。 【問題点を解決するための手段］ 本発明は、検出着火時期により噴射時期を補正するよう
にしたディーゼルエンジンの噴射時期ｉｌ制御方法にお
いて、第１図にその要旨を示す如（、目標着火時期と噴
射時＋ｉｎのずれに対する補正項を算出する手順と、エ
ンジン運転状態に応じて前記着火時期補正項の限界値を
求める手順と、低吸気圧時を検出する手順と、冷間時を
検出する手順と、低吸気圧又は冷間時に、前記限界値を
進角側の値とする手順と、該限界値で着火時期補正項を
ガードする手順と、該ガードされた着火時期補正項によ
り噴射時期を補正する手順とを含むことにより、前記目
的を達成したものである。 又、前記進角側の値とする限界値を上限値のみとしたも
のである。 【作用１ 本発明においては、検出着火時期により噴射時期を補正
するに際して、目標着火時期 時期のずれに対する補正項を、高地又は冷間時には通常
時より進角側の限界値でガードするようにしている。従
って、着火の補正によって進角できる範囲が広くなり、
低地や冷間時にも適切な噴射時期制御を行うことができ
る。よって、白煙の発生やエンジン振動が大きくなる等
の不具合を解消することができる。 又、前記進角側の値とする限界値を上限値のみとした場
合には、本発明の効果を容易に得ることがきる。 （実施例１ 以下図面を参照して、本発明に係る噴射時期制御方法が
採用された、自動車用の電子制御ディーゼルエンジンの
実施例を詳細に説明する。 本実施例には、第２図に示す如く、エアクリーナ（図示
省略）の下流・に配設された、吸入空気の温度を検出す
るための吸気温センサ１２が備えられている。該吸気２
１ンサ１２の下流には、排気ガスの熱エネルギにより回
転されるタービン１４Ａと、該タービン１４Ａと連動し
て回転されるコンプレッサ１４Ｂからなるターボチャー
ジャ１４が備えられている。該ターボチャージャ１４の
タービン１４Ａの上流側とコンプレッサ１４Ｂの下流側
は、吸気圧の過上昇を防止するためのウェストゲート弁
１５を介して連通されている。 前記コンプレッサ１４Ｂ下流側のベンチュリ１６には、
アイドル時等に吸入空気の流ｍを制限するための、運転
席に配設されたアクセルペダル１７と連動して非線形に
回動するようにされた主吸気絞り弁１８が備えられてい
る。前記アクセルペダル１７のｉ＃ｉ１度（以下、アク
セル開度と称する）Ａ　ｃａｐは、アクセル位置センサ
２０によって検出されている。 前記主吸気絞り弁１８と並列にｎ１吸気絞り弁２２が備
えられており、該副吸気絞り弁２２の開度は、ダイヤフ
ラム装置２４によって制御されている。該ダイヤフラム
装置２４には、負圧ポンプ２６で発生した負圧が、負圧
切換弁（以下、■ＳＶと称する）２８又は３０を介して
供給される。 前記吸気絞り弁１８．２２の下流側には吸入空気の圧力
を検出するための吸気圧センサ３２が備えられている。 ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１゜Ａには、
エンジン燃焼’！　１０　Ｂに先端が臨むようにされた
噴射ノズル３４、グロープラグ３６及び着火時期センサ
３８が備えられている。前記グロープラグ３６には、グ
ローリレー３７を介してグロー電流が供給されている。 又、ディーゼルエンジン１０のシリンダブロック１０Ｃ
には、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ４
０が備えられている。 前記噴射ノズル３４には、噴射ポンプ４２から燃料が圧
送されてくる。該噴射ポンプ４２には、ディーゼルエン
ジン１０のクランク軸の回転と連動して回転されるポン
プ駆動軸４２Ａと、該ポンプ駆動軸４２Ａに固着された
、燃料を加圧するためのフィードポンプ４２Ｂ（第２図
は９０’展開した状態を示す）と、燃料供給圧を調整す
るための燃圧調整弁４２Ｃと、前記ポンプ駆動軸４２Ａ
に固着されたポンプ駆動プーリ４２０の回転変位からク
ランク角基準位置、例えば上死点（ＴＤＣ）を検出する
ための、例えば′Ｒ磁ピックアップからなる基準位置セ
ンサ４４と、同じくポンプ駆動軸４、２　Ａに固着され
た、気筒数に対応する欠歯を有するギヤ４２Ｅの回転変
位からエンジン回転角及び欠歯位置を検出するための、
ローラリング４２目上に設けられた、例えば電磁ピック
アップからなるエンジン回転センサ４６と、フェイスカ
ム４２Ｆとプランジャ４２Ｇを往復動させ、又、そのタ
イミングを変化させるためのローラリング４２Ｈと、該
ローラリング４２Ｈの回動位置を変化させるためのタイ
マピストン４２Ｊ（第２図は９０°展開した状態を示ず
）と、該タイマピストン４２Ｊの位置を制御することに
よって噴射時期を制御するためのタイミング制御弁（以
下、ＴＣＶと称する）４８と、スピルボート４２Ｋを介
してのプランジャ４２Ｇからの燃料逃し時期を変化させ
ることによって燃料噴射伝を制御するための′２ｆｆ磁
スピル弁５０と、燃料をカットするための燃料カット弁
５２と、燃料の逆流や後生れを防止するためのデリバリ
パルプ４２Ｌと、が備えられている。 前記着火時期センサ３８には、第３因に詳細に示す如く
、ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１０Ａに挿
入固定される筒状のケース３８Ａと、該ケース３８Ａの
中央部に挿入された、燃焼光を伝送するための、例えば
石英ガラス製の光導体３８Ｂと、該先導体３８Ｂによっ
て伝送されてきた光を検出して電気信号に変換するため
の、例えばシリコンフォトダイオードからなる受光素子
３８Ｃとが備えられている。 前記吸気温センサ１２、アクセル位置センサ２０、吸気
圧センサ３２、着火時期センサ３８、水温セン１す４０
１基準位置センサ４４、エンジン回転センサ４６、前記
グロープラグ３６に流れるグロー電流を検出するグロー
電流センサ５４、キイスイッチ、エアコンスイッチ、ニ
ュートラルセーフティスイッチ出力、車速信号等は、電
子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）５６に入力さ
れて処理され、該ＥＣＵ３６の出力によって、前記ＶＳ
Ｖ２８．３０、グロー’ＪＬ／−３７、ＴＣＶ４８、電
磁スピル弁５０、燃料カット弁５２等が制御される。 前記ＥＣＵ３６は、第４図に詳細に示す如く、各種演痒
処理を行うための中央処理ユニット（以下、ＣＰＵと称
する）５６Ａと、制御プログラムや各種データ等を記憶
するためのリードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭと称す
る）５６Ｂと、前記ＣＰＵ５６Ａにおける演算データ等
を一時的に記憶するためのランダムアクセスメモリ（以
下、ＲＡＭと称する）５６Ｃと、クロック信号を発生す
るクロック５６Ｄと、バッファ５６Ｅを介して入力され
る前記水温センサ４ｏ出力、バッファ５６Ｆを介して入
力される前記吸気温センサ１２出力、バッファ５６Ｇを
介して入力される前記吸気圧センサ３２出力、バッファ
５６Ｈを介して入力される前記アクセル位置センサ２０
出力等を順次取込むためのマルチプレクサ（以下、ＭＰ
Ｘと称する）５６にと、該ＭＰＸ５６に出力のアナログ
信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタ
ル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）５６Ｌと、該
Ａ／Ｄ変換器５６Ｌ出力をＣＰＵ５６Ａに取込むための
入出力ポート５６Ｍと、バッファ５６Ｎを介して入力さ
れるスタータ信号、バッファ５６Ｐを介して空気調和＠
置から入力されるエアコン信号、バッファ５６Ｑを介し
て自動変速機から入力されるトルコン信号、波形整形回
路５６Ｒを介して入力される前＆！着火時期センサ３８
出力等をＣＰＵ５６Ａに取込むための入出力ボート５６
Ｓと、前記着火時期センサ３８出力を波形整形して前記
ＣＰＵ５６Ａの入力割込みボートＩＣＡＰ２に直接取込
むための前記波形整形回路５６１”（と、前記基準位置
センサ４４出力を波形整形して前記ＣＰＵ５６Ａの同じ
入力割込みボートＩＣＡＰ２に直接取込むための波形整
形回路５６Ｔと、前記エンジン回転センサ４６出力を波
形整形して前記ＣＰＵ５６Ａの入力割込みボートＩＣＡ
Ｐ１に直接取込むための波形整形回路５６ＬＪと、前記
ＣＰｕ５６Ａの演算結果に応じて前記電磁スピル弁５０
を駆動するための駆動回路５６Ｖと、前記ＣＰＵ５６Ａ
（７）２ｉ１１１１結１１ｃ応Ｌ；ＴｆＦＪ記ＴＣＶ４
８を駆動するための駆ｗＪ回路５６Ｗと、前記ＣＰＵ５
６Ａの演算結果に応じて前記燃料カット弁５２を駆動す
るための駆動回路５６Ｘと、前記各構成機器間を接続し
てデータや命令の転送を行うためのコモンバス５６Ｙと
から構成されている。 ここで、前記波形整形回路５６Ｒ出力の肴火信月を、Ｃ
ＰＵ５６Ａの入力割込みボートＩＣＡＰ２だけでなく、
入出力ボート５６Ｓにも入力しているのは、同じ入力割
込みボートＩＣＡＰ２に入力される波形整形回路５６Ｔ
出力の基準位置信号と識別するためである。 以下、実施例の作用を説明する。 本実施例における噴射時期の制御は、第５図及び第７図
に示すような流れ図に従って実行される。 即ち、クランク角に対する噴射時期のフィードバック制
御を行うため、第５図に示されるルーチンが、所定時間
、例えば５０ミリ秒毎に実行される。この５０ミリ秒ル
ーチンにおいては、まずステップ１１０に入り、例えば
エンジン回転数ＮＥとアクセル開度Ａ　ＣＣｐののマツ
プをサーチすることにより、基本（目標）噴射時期ＣＡ
　ｂａｓｅを求める。 次いでステップ１２０で、例えば第６図に実線Ａで示さ
れるような、アクセル開度Ａ　ＣＣＩ）と着火時期補正
項（学習項）ＧＩＧの上限値ＧＩＧｍの関係を表わした
マツプを、アクセル開１　Ａ　ｃａｐによりサーチする
。次いでステップ１３０に進み、着火時期補正項ＧＩＧ
が正であるか否かを判定する。判定結果が正である場合
にはステップ１４０に進み、吸気圧ｐｉｅが設定値、例
えば５００ｍｍｈ（１未満の低吸気圧時であるか、ある
いは、エンジン冷却水ＩＴＨＷが設定値、例えば４０℃
未満の冷間時であるか否かを判定する。ステップ１４０
のいずれかの判定結果が正であり、高地又は冷間時であ
ると判断されるときには、ステップ１５０で、着火時期
補正上限値ＧＩＧ１１に所定値、例えば６’ＣＡを加え
たものを新たな着火時期補正上限値ＧＩＧＩとする。従
って、この場合における着火時期補正上限値ＧＩＧＩ１
１は、前出第６図に実線Ｃで示した如くとなる。ステッ
プ１５０終了後あるいは前出ステップ１４０の判定結果
が否である場合には、ステップ１６０に進み、着火時期
補正項ＧｒＧとそのときの着火時期補正上限値ＧＩＧｉ
を比較して、小さいほうの値を着火時期補正項の学習１
１ＧＩＧａとして記憶する。次いでステップ１７０に進
み、次式に示す如く前記基本噴射時期ＣＡ　ｂａｓｅと
着火時期補正学習値ＧＩＧａの和を求めて、クランク角
に対する目標噴射時期ＴＲＧＯａに入れる。 ＴＲＧｃａ４−ＣＡｂａｓｅ＋Ｇ　ＩＧａ　　　　＝　
（１）−方、前出ステップ１３０の判定結果が否であり
、着火時期補正項ＧＩＧの値が負である場合には、ステ
ップ１８０で着火時期補正項ＧＩＧの符号を判定した後
、ステップ１９０及び２００で、前出ステップ１６０及
び１７０とそれぞれ同様な計算を行う。従って、着火時
期補正下限値は、第６図に実線Ｂで示した如くとなる。 ステップ１７０又は２００耕了後、ステップ２１０に進
み、’ａｊａｔＱＯＡ＠ＭＴＲＧｃａから、次式に示さ
れるように、エンジン回転センサ４６で検出した欠歯位
置と基準位置センサ４４で７検出した基準位置よりロー
ラリングの傾き角を算出しこれより計算された実噴射時
期ＡＣＴＣａを引いて、両者の差ΔＣＡを計算する。 八〇Ａ＝ＴＲＧｃａ−ＡＣＴｅａ　　　　−（２＞次い
でステップ２２０で、噴射時期の差ΔＣＡからＴＣＶ４
８をデユーティ制御するための積分項ΔＤｉ及び比例項
Ｄｐを計算する。次いでステップ２３０で、次式に示す
ように、そのときの制御デユーティ比Ｄｉに、前記積分
項ΔＤｉ及び比例項Ｄｏを加減痒し、最終デユーティ比
［）ｕｔｙを算出して、このルーチンを終了する。 ｏｕｔｙ−ｏ；±ΔＤｉ　：ｔＤｌｌ　　　　・＋　（
３）−方、前記着火時期補正項ＧＩＧの算出は、例えば
第７図に示するような１秒毎に行われるルーチンによっ
て実行される。即ち、所定時間、例えば１秒毎にステッ
プ２１０に進み、スタート信号ＳＴＡがオンであるか否
かを判定する。判定結果が否である場合には、ステップ
２１２に進み、アクセル開度Ａ　ｃｃｐが設定値、例え
ば１６％以下であるか否かを判定する。判定結果が正で
あるときには、ステップ２１４に進み、噴１ｆｆｉＱが
設定値、例えば５ｎ３／ｓｔ以上であるか否かを判定す
る。 前出ステップ２１０の判定結果が正であり、スタート信
号がオンであるであるとき、前出ステップ２１２の判定
結果が否であり、アクセル間ｆｆＡｃｃｃｐが１６％よ
り大であるとき、又は、前出ステップ２１４の判定結果
が否であり、噴！８ｆｆｌＱが５１３７ｓｔ未満である
ときには、着火時期補正項Ｇ［Ｇの算出条件が成立して
いないので、そのままこのルーチンを扱ける。 一方、前出ステップ２１０の判定結果が否であり、且つ
、ステップ２１２及び２１４の判定結果がいずれも正で
あり、着火時期補正項ＧＩＧの算出を行うべき状態にあ
ると判断されるときには、ステップ２１６に進み、例え
ばエンジン回転数ＮＥとアクセル開度Ａ　ｃｃｐのマツ
プをサーチすることにより、目標着火時期Ｔ　ＲＧ　：
ｑを算出する。次いでステップ２１８に進み、次式に示
す如く、実着火時期Ａ　ＣＴ　ｉｇと目標着火時’Ｍ　
Ｔ　ＲＧ　ｉｇの差ΔＧＩＧを算出する。 ΔＧ　Ｉ　Ｇ４−ＡＣＴｉｖ−ＴＲＧｉｏ　　　・・・
（４）次いでステップ２２０に進み、着火時期の差ΔＧ
ＩＧの例えば１／８を、次式に示す如く、そのときの着
火時期補正項ＧＩＧに加えたものを、新たな着火時期補
正項ＧＩＧとする。 ＧＩＧ＋ＧＩＧ＋　（１／８）ΔＧ（Ｇ・・・（５）本
実施例においては、着火時期補正限界値を、進角側と遅
角側で同じ絶対値（ＧＩＧｇ＋）とし、低吸気圧時又は
冷間時にのみ、上限値を進角側に移動するようにしてい
るので、着火時期補正限界値の設定が容易である。なお
着火時期補正上、下限値の設定方法はこれに限定されず
、例えば、石火時期補正上限値と下限値を異なる絶対値
としたり、あるいは、低吸気圧時又は冷間時に着火時期
補正上限値だけでなく下限値も進角側に移ｖＪするよう
に構成することも可能である。 又、本実施例においては、低吸気圧時又は冷間時に通常
時の着火時期補正上限値を一律に設定値、実施例では６
℃Δだけ進角側に移動するようにしていたので１、上限
値を容易に変更することができる。なお、冷間時や低吸
気圧時の着火時期補正上限値の設定方法はこれに限定さ
れず、通常時とは異なる共通のマツプを持たせたり、あ
るいは、冷間時と低吸気圧時でそれぞれ異なる独立のマ
ツプを持たせることも可能である。 （発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、着火遅れの大きい
高地や冷間時にも十分な進角を確保して、白煙の発生や
エンジン振動等の不具合を防止することができる。−方
通常時には、不必要な進角幅を持たせることがなく、着
火時期センサの極端な劣化やガラス折れが万が−あった
場合でも、進角側に制御されることがない等の優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るディーゼルエンジンの噴射時期
制御方法の要旨を示す流れ図、第２図は、本発明が採用
された自動車用電子制御ディーゼルエンジンの実施例の
全体構成を示す一部ブロックｍ図を示す断面図、第３図
は、前記実施例で用いられている着火時期センサの構成
を示ずブロック線図、第４図は、同じく電子制御ユニッ
トの構成を示すブロック線図、第５図は、同じくクラン
ク角フィードバック制御を行うための５０ｍｍ秒ルーチ
ンを示ず流れ図、第６図は、前記５０ｎ秒ルーチンで用
いられている、着火時期補正範囲の例を示す線図、第７
図は、同じく着火時期補正項を算出するための１秒ルー
チンを示す流れ図である。 １０・・・ディーゼルエンジン、 ２０・・・アクセル位置センサ、 Ａ　ｃｃｐ・・・アクセル開度、 ３２・・・吸気圧センサ、 Ｐｉｌ・・・吸気圧、 ３８・・・着火時期センサ、 ４２・・・噴射ポンプ、 ４０・・・水温センサ、 ＴＨＷ・・・エンジン冷却水温、 ４２ｊ・・・タイマピストン、 ４４・・・纏準位置センサ、 ４６・・・エンジン回転センサ、 ＮＥ・・・エンジン回転数、 ４８・・・タイミング制御弁（ＴＣＶ）、５６・・・電
子υ制御ユニット（ＥＣＵ）、ＧＩＧ・・・着火時期補
正項、 ＧＩＧｍ・・・着火時ＩＩ補正上限値、ＧｒＧａ・・・
着火時期補正学習値、 Ｔ　Ｒａ　ｉ９・・・目標着火時期、 Ａ　ＣＴ　ｉｇ・・・検出（実）着火時期、□ｕｔｙ・
・・制御デユーティ比。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出着火時期により噴射時期を補正するようにし
   たディーゼルエンジンの噴射時期制御方法において、 目標着火時期と噴射時期のずれに対する補正項を算出す
   る手順と、 エンジン運転状態に応じて前記着火時期補正項の限界値
   を求める手順と、 低吸気圧時を検出する手順と、 冷間時を検出する手順と、 低吸気圧又は冷間時に、前記限界値を進角側の値とする
   手順と、 該限界値で着火時期補正項をガードする手順と、該ガー
   ドされた着火時期補正項により噴射時期を補正する手順
   と、 を含むことを特徴とするディーゼルエンジンの噴射時期
   制御方法。
2. （２）前記進角側の値とする限界値を上限値のみとした
   特許請求の範囲第１項記載のディーゼルエンジンの噴射
   時期制御方法。