JPS6380040A - デイ−ゼルエンジンの噴射時期制御方法 - 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】

本発明は、ディーゼルエンジンの噴射時制御方法に係り
、特に、電子制御ディーゼルエンジンに用いるのに好適
な、始動時に、エンジン回転数の上昇に伴って噴射時期
を進角するディーゼルエンジンの噴射時制御方法の改良
に関する。

【従来の技術】

ディーゼルエンジンの始動時に気筒内の爆発により充分
な回転力を得るため、例えばタイマピストンの印加燃料
圧力を電磁弁でデユーティ比制御する方法が、従来から
提案されている。この方法においては、第７図及び第８
図に示されるように、連続爆発中の平均エンジン回転数
ＮＥの上昇に伴い、より大きな爆発力を得て吹き上がり
を良好とするため、始動時デユーティ比□　ｓｔａを小
さくし、即ち燃料圧力解放時間を短くし、噴射時期を進
角していた。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、通常ディーゼルエンジンは、−５℃〜−１０
℃以下の低温始動時における着火性が不安定である。一
方、連続爆発中にエンジン回転数が上昇し噴射時期が進
んだ場合、着火までに噴射される燃料が多くなり、この
状態である気筒の爆Ｒｈが弱まると、未燃焼燃料が燃焼
室内に残存してしまう場合がある。この未燃焼燃料は、
前記燃焼室内の温度や壁温を下げるため、次回のその気
筒の着火時期に前回同様に比較的噴射時期が進んだ状態
で噴射されると一層着火が困難となり、失火に至り始動
性を著しく悪化させてしまう恐れがある。しかしながら
、従来はこの失火を検出して有効に防止する方法がない
という問題点があった。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、失火発生徴候のある特定気筒の噴射時期を遅角し
て該特定気筒の着火性を確保し、失火を確実に防止する
ことができるディーゼルエンジンの噴射時制御方法を提
供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段１ 本発明は、始動時に、エンジン回転数の変化に伴って噴
射時期を進角するディーゼルエンジンの噴射時制御方法
において、その要旨を第１図に示すように、所定気筒の
所定クランク角間におけるエンジン回転数を検出し、エ
ンジンの全気筒における前記所定クランク角間のエンジ
ン回転数を検出し、検出された前記所定気筒及び全気筒
のエンジン回転数から該所定気筒の失火の前兆を検出し
、失火の前兆が検出された場合、該所定気筒の次回の噴
射時期を所定回ｆｌ角させることにより、前記目的を達
成したものである。 【作用】 本発明においては、ディーゼルエンジンの１＠射時期を
制御するに際して、所定気筒の所定クランク角間におけ
るエンジン回転数及びエンジンの全気筒の所定クランク
角間におけるエンジン回転数を検出し、それら検出され
た所定気筒及び全気筒のエンジン回転数から該所定気筒
の失火の前兆を検出し、失火の前兆が検出された場合、
該所定気筒の次回の噴射時！１１１を所定伍遅角させる
。従って、失火発生徴候のある特定気筒の噴射時期が遅
角されるため、着火までに噴射される燃料が少なくなり
着火性が確保され、失火の前兆のある気筒の失火を確実
に防止することができる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明に係るディーゼルエンジン
の噴射時制御方法の実施例について詳細に説明する。 第２図は本発明が採用されて噴射時期が制御される自動
車用の電子制御ディーゼルエンジンの全体構成を示す、
一部ブロック線図を含む断面図である。 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。該吸気温セ
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１
５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量を制限するための、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の開度（以下、アクセル開
度と称する）Ａ　ＣＣＩ）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と並列に副吸気絞り弁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、ｖＳｖ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１０Ａには、
エンジン燃焼室１０Ｂに先端が臨むようにされた噴射ノ
ズル３４、及びグロープラグ３６が備えられている。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４０
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ωＪ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ＵＡ整弁４２Ｇと、前記ポンプ駆動軸４
２Ａに固着されたポンプ駆動プーリ４２Ｄ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、例えば電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４２Ａに固着された
ギヤ４２Ｅの回転変位からエンジン回転数を検出するた
めの、例えば電磁ピックアップからなるエンジン回転数
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４２１−１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°展開した状態を示す）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）４
８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Ｏ
Ａ足を制御するための電磁スピル弁５０と、燃料をカッ
トするための燃料カット弁５２と、燃料の逆流や後型れ
を防止するためのデリバリバルブ４２Ｌと、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。 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、水温センサ４０、ＭＱ＝位置センサ４４
、エンジン回転数センサ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ｆｔｆＦＥセンサ５
４、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ｖｒｎ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ＶＳＶ２８．
３０、グローリレー３７、ＴＣＶ４８、電磁スピル弁５
０、燃料カット弁５２等が制御される。 前記ＥＣＵ３６は、第３図に詳細に示す如く、各種演算
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、１１ｍ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ＣＰｔＪ５６ＡにおけるＦＡ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４０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５
６Ｇ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
、ＭＰＸと称する）５６にと、咳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５６［出力をＣＰＵ５６Ａに取込む
ための入出力ボート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を介して入力
されるエアコン信号、バッファ５６Ｑを介して入力され
るトルコン信号等をＣＰＵ５６Ａに取込むための入出力
ボート５６８と、前記基準位置センサ４４出力を波形整
形して前記ＣＰｔＪ５６Ａの入力割込みボートＩＣＡＰ
２に直接取込むための波形整形回路５６Ｔと、前記エン
ジン回転数センサ４６出力を波形整形して前記ＣＰＬＪ
　５６Ａに直接取込むための波形整形回路５６Ｕと、前
記ＣＰｔＪ５６Ａ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ＣＰＬＪ
５６Ａの演算結果に応じて前記ＴＣＶ４８を駆動するた
めの駆動回路５６Ｗと、前記ＣＰＵ５６Ａ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＾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。 以下、実施例の作用について説明する。 本実施例における噴射時期の制ｍｕｍの決定は、第４図
に示すような流れ図に従って実行される。 図のルーチンはエンジン回転数センサ４６から出力され
るエンジン回転数ＮＥ（パルス）の入力毎に、例えば１
１．２５°ＯＡ毎に起動する割込みルーチン（以下、Ｉ
ＣＩルーチンと称する）である。 即ち、１１．２５°ＯＡ毎にこのＩＣＩルーチンが起動
したらステップ１１０に進み、直前の１１．２５°ＯＡ
に要した時間より、１１．２５゜ＯＡ間のエンジン回転
数１１．２５’″ＮＥ′４ｉ−算出する。次いでステッ
プ１２０で、第５図に示されるように、ＮＥパルスＩＭ
ＯＮｉｒｑを０→１→・・・→１３→０と更新する。こ
の場合、ＮＥパルス番号ＣＣＮ１ｒに対する前記エンジ
ン回転数１１．２５°ＮＥは、図に示す如く変化する。 なお、図中符号ＴＤＣは、この気筒の上死点位置を示す
。又、図中０〜１３の符号は各ＮＥパルス番＠ＣＮ１ｒ
Ｑを示し、このＮＥパルス番号ＣＮ１ｒｑのうち１３と
Ｏの間は、ギヤ４２Ｅの欠歯部である。 次いでステップ１３０で、ＮＥパルス番号ＣＮ１ｒｑが
Ｏか否かを判定する。判定結果が正、即ちＣＮ１ｒＱ−
０であればステップ１４０でディーゼルエンジンの気筒
ナンバー１を更新（１→２→３→４→０）する。そして
、ステップ１５０で、１８０″ＣＡ間の最低回転数ＮＬ
と最高回転数ＮＨに各々１８０°ＣＡ毎の初期値１００
０．３００ｒｐｍを格納してステップ１６０に進む。又
、先のステップ１３０の判定結果が否、即ちＣＮ１ｒｑ
≠０の時もステップ１６０に進む。 ステップ１６０〜ステツプ１９０では、先のステップ１
１０で算出されたエンジン回転数１１゜２５°ＮＥの毎
回の値を各々記憶されている最高回転数ＮＨ及び最低回
転数ＮＬと比較し、その結果により各々の回転数ＮＨ，
ＮＬを更新する。即ち、ステップ１６０でエンジン回転
数１１．２５’ＮＥが前回の最高回転数ＮＨより大と判
断されたならば、ステップ１７０で該エンジン回転＠１
１．２５°ＮＥを新たに最高回転数ＮＨに入れる。 又、ステップ１８０で前記エンジン回転数１１゜２５°
ＮＥが前記最低回転数ＮＬより小と判断されたならば、
ステップ１９０で該エンジン回転数１１．２５°ＮＥを
新たに前記最低回転数Ｎｕにいれる。上記以外のエンジ
ン回転数１１．２５゜ＮＥの場合は、各回転数ＮＨ％　
ＮＬは更新しない。 次いでステップ２００で、前記ＮＥパルス番号ＣＮ１ｒ
ｑが５、即ち、クランクがＴＤＣ位置であるか否かを判
定する。判定結果が正の時はステップ２１０で、予めメ
インルーチンにおいて前出第７図で示された関係を用い
て算出された始動時基本タイマデユーティ比Ｄ　ｓｔａ
と後述する気筒別始動時補正タイマデユーティ比Ｄｓｔ
ａ　　（ｉ＋１）の和を始動時最終タイマデユーティ比
□ｓｔａ’にいれる。なお、前記始動時補正タイマデユ
ーティ比Ｄｓｔａ　　（ｉ＋１）の（ｉ＋１）は、現在
はぼＴＤＣとなっている１気筒の送気筒であることを示
す従って、ここで気筒別の始動時補正タイマデユーティ
比Ｄｓｔａｉを指令すれば、現在のｉ気筒に干渉するこ
となく、次のｉ＋１気筒の噴ｒＡ時期を制御することが
できる。 次いでステップ２２０で、前記ＮＥパルス番号ＣＮ１ｒ
Ｑ−１３である、即ちＴＤＣ後９０°ＣＡ経過したか否
かを判定する。判定結果が正の時はステップ２３０で、
前記最高回転数ＮＨと最低回、　転数ＮＬの差を第５図
に示されるように求め、該差の値を回転変動ＤＮＥｉに
入れる。この場合にＮＨ＜ＮＬの関係が成立したら、該
回転変動ＤＮＥ１に零を入れる。なお、本ＩＣＩルーチ
ンにおいては、この回転変動ＤＮＥｉを１気筒の爆発力
とみなして失火の前兆を検出する。 次いでステップ２４０で、各気筒の回転変動ＤＮＥｉの
平均値ＭＤＮＥを、次式（１）の如く、４気筒分即ち７
２０°ＣＡ間の回転変動から算出する。 ＭＤＮＥ←ΣＮＥｉ／４　　　・・・・・・・・・（１
）ｓ１ 次いで、ステップ２５０でエンジン運転状態が低温始動
中（スタータスイッチＯＮ且つ水温が一５℃以下）と判
断され、且つステップ２６０でエンジン回転数ＮＥが５
００〜９００　ｒ９ｍの範囲に入っている。と判断され
たならばステップ２８０に進む。一方、これらの条件が
整わず、ステップ２５０．２６０の判定結果のいずれか
が否の時はステップ２７０に進み、気筒別失火カウンタ
Ｃｍｆｉに零をいれクリアする。 次いでステップ２８０で、ｉ気筒の回転変動ＤＮＥｉが
前記平均値ＭＤＮＥの０．９倍以上か否かを判定する。 判定結果が否の時は、低温始動時の連爆中の爆発力が低
く失火の前兆と見なして、ステップ２９０に進み、前記
始動時補正タイマデユーティ比ＤＳｔａｉに１５％及び
前回の始動時補正タイマデユーティ比ｏ　５ｔａｔに３
％を加算したもののうちいずれか小さいほうを入れ、ス
テップ３００で気筒別失火カウンタＣ＋ｅｒｉに零をい
れクリアする。 一方、ステップ２８０の判定結果が正の時はステップ３
１０で、まず気筒別失火カウンタ（、ｌｆｉを１インク
リメントし、ステップ３２０でインクリメントされた気
筒別失火カウンタＣ＋ｅｆｉが１０以上か否かを判定す
る。判定結果が正、即ち気筒別失火カウンタＣｍｆｉが
１０以上であれば、ステップ３３０で該気筒別失火カウ
ンタＣｍｆｉに零を入れクリアした後、ステップ３４０
で気筒別始動時補正タイマデユーティ比□　５ｔａｔに
、０％及び今回の補正タイマデユーティ比Ｄｓｔａｉ−
３％のうちのいずれか大きいほうを入れる。 以上のようにこの実施例では、低温始動中（５００〜９
００ｒｌ）Ｉ）に失火前兆現象が発生したか否かを、ス
テップ２５０．２６０１２８０で判定し、該失火前兆現
象を検出した場合、次回のそのｉ気筒の始動時最終タイ
マデユーティ比□ｓｔａ’を僅かに（実施例の場合３％
）大きくする（ステップ２９０）。即ち噴射時期を遅ら
せている。この場合、失火前兆現象が発生したｉ気筒に
、該現象発生以後１０爆発（エンジン２０回転）未満に
再び失火前兆現象が発生したら、更に３％加算し最大１
５％までデユーティ比を加鐸する。又、１０熔発以上失
火前兆現象が発生しなければ、ステップ３１０〜３４０
で、爆発１０回につきデユーティ比を３％減じ、始動時
補正タイマデユーティ比□５ｔａｔを最小Ｏ％、即ち始
動時最終タイマデユーティ比［）Ｓｔａ’が始動時基本
タイマデユーティ比Ｑ　Ｓｔａと等しくなるまで減少さ
せる。以上のようにして失火前兆を精度良く検出し、失
火の発生を確実に防止することができる。 なお、ステップ２５０では低温始動時か否かの条件を水
温−５℃以下でエンジン回転数ＮＥが５００〜９００　
ｒｐｍ以内としていたが、該水温は０〜−１０℃の範囲
で、エンジン回転数ＮＥは３００〜６００　ｒｐｍ以上
の範囲で適宜に選定することができる。 又、ステップ２８０では、失火の前兆を検出するのに平
均回転変動ＭＤＮＥの０．９倍より各回の気筒の回転変
動ＤＮＥｉが大きいか否かで失火の前兆の有無を判定し
ていた。しかしながら、この判定を行う倍率は０．９に
限定されるものではなく、１．０〜０．８の範囲の中の
値を任意に用いることかできる。 又、ステップ２９０では、失火の前兆が生じた場合に始
動時補正タイマデユーティ比［）　５ｔａｌを３％ずつ
１５％になるまで増やしていたが、デユーティ比の増加
分は３％に限定されず、１〜５％の範囲の中の値で１０
〜２０％の範囲の中の値となるまで増加させることがで
きる。この場合、噴射時期は０．２℃Ａ〜２．０℃への
範囲で遅角する。 更に、ステップ３２０で気筒別失火カウンタＣｍｆｉが
１０以上と判断されれば、ステップ３４０で前記始動時
補正タイマデユーティ比ＱＳｔａｉを３％に減らしてい
たが、前記気筒別失火カウンタＣｍｆｉと比較する所定
回数は１０回のみに限定されず５〜２０回の間で任意に
選ぶことができ、又、前記補正タイマデユーティ比ｏ　
ｓｔａを減らす値は３％に限定されず、１〜５％の範囲
で任意に選ぶことができる。 ところで、第４図に示したＩＣＩルーチンにおいては、
失火前兆の判定を回転変動ＤＮＥｉと各気筒の回転変動
の平均値ＭＤＮＥから行ってぃたが、第２実施例として
、最高回転数ＮＨのみを用いてこの判定を行ない本発明
を実施することもできる。この場合には、前記ＩＣＩル
ーチンのステップ２３０．２４０を第６図（Ａ）に示す
ステップ２３５．２４５に変え、同じく、ステップ２８
０を同図（８）のステップ２８５に変えて、以下の如く
このＩＣＩルーチンを実行する。 即ち、ステップ１６０〜１９０で算出された最高回転数
ＮＨを、ステップ２３５で気筒毎の最高回転数Ｎ＋ｉに
いれ、ステップ２４５で該最高回転数Ｎ＋＋から次式（
２）で平均最高回転数ＭＮＨを求める。 数ＭＮＨの９倍より前記最高回転数ＮＨｉが大きければ
ステップ３１０に進み、小さければステップ２９０に進
むようにする。 以上のようにこの第２実施例は、第１実施例のように、
前記回転変動ＤＮＥｉを算出せず、最高回転数ＮＨｉの
みで失火前兆を判定するため、演算手順を少なくして制
御を簡素化することができる。 なお、前記実施例においては、本発明が電磁スピル弁５
０によって燃料噴射量を制御するようにされた過給機付
ディーゼルエンジンに適用されていたが、本発明の適用
範囲はこれに限定されず、電磁スピル弁以外の燃料噴剃
■り御アクチュエータを備えた、あるいは過給機が搭載
されていない一股のディーゼルエンジンにも、同様に適
用できる。又、ディーゼルエンジンは４気筒のものに限
定されず、他の気筒数のディーゼルエンジンに本発明を
適用できる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば失火発生徴候のある
特定気筒の噴射時期を遅角して該特定気筒の着火性を確
保し、失火を確実に防止することができる。よって、失
火による例えば低温時における始動性の悪化を確実に防
止することができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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、一部ブロック線図を含む断面図、
第３図は前記実施例で用いられる電子ｔｉＩＩ御ユニツ
ユニットを示すブロック線図、第４図は前記実施例の作
用を説明するための、ＩＣＩルーチンを示す流れ図、第
５図は同じく、ＮＥパルスに対するエンジン回転数の変
化の例を示す線図、第６図は同じく、ＩＣＩルーチンの
失火前兆の判定の他の手順を示す流れ図、第７図はエン
ジン回転数に対するタイマデユーティ比の例を示す線図
、第８図はタイマデユーティ比に対する噴射時期の関係
の例を示す線図である。 １０・・・ディーゼルエンジン、 ４２・・・噴射ポンプ、 ４２Ｅ・・・ギヤ、 ４２Ｊ・・・タイマピストン、 ４４・・・基準位置センサ、 ４６・・・エンジン回転数センサ、 ４８・・・タイミング制御弁、 ５６・・・電子制御ユニット（ＥＣＵ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）始動時に、エンジン回転数の変化に伴つて噴射時
   期を進角するデイーゼルエンジンの噴射時制御方法にお
   いて、 所定気筒の所定クランク角間におけるエンジン回転数を
   検出し、 エンジンの全気筒における所定クランク角間のエンジン
   回転数を検出し、 検出された前記所定気筒及び全気筒のエンジン回転数か
   ら該所定気筒の失火の前兆を検出し、失火の前兆が検出
   された場合、該所定気筒の次回の噴射時期を所定量遅角
   させることを特徴とするデイーゼルエンジンの噴射時期
   制御方法。