JPH0116984B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の燃料供給量検出装置、特
に、燃料噴射装置の噴射開始及び終了時期ないし
燃料ポンプの送給開始ないし終了時期を検出する
燃圧センサ並びに回路装置と、噴射開始と終了時
期の時間間隔ないし送給開始と終了の時間間隔を
検出する検出回路とを備えたデイーゼル機関の燃
焼室に供給される燃料供給量を検出する内燃機関
の燃料供給量検出装置に関する。

従来のような装置では、制御対象として燃料噴
射弁に至る燃料供給管における燃圧の大きさが重
要なだけでなく、燃料の噴射時点を示す燃圧パル
スもまた重要であることが知られている。同様の
ことが燃圧パルスの期間に関しても当てはまる。
特に、噴射圧を知り、そこから各噴射工程あたり
の燃料噴射量を求めるような場合には特にそうで
ある。さらに、燃圧パルスの周波数を求めること
により、内燃機関の回転速度も求めることもでき
る。

噴射ノズルの噴射開始時期ないし噴射ポンプの
送給開始時期ならびに噴射された燃料供給量を制
御するために、これらの値をできるだけ正確に検
出しなければならない。このために、従来の装置
では、それぞれ燃圧信号が直接検出されていた。
しかし、このような従来の検出装置では、例えば
燃圧パイプに共振現象が起こり、ノイズが入り込
むことによつてエラーが発生するので、必ずしも
全ての駆動状態で満足のいく結果を得ることがで
きなかつた。

従つて本発明は、このような従来の欠点を解決
し、簡単な方法でしかも確実に内燃機関に供給さ
れる燃料の量を検出することができる内燃機関の
燃料供給量検出装置を提供することを目的として
いる。

本発明は、この目的を達成するために、燃圧の
特性曲線に基づいて噴射ないし送給の開始及び終
了時期を求める構成を用いている。すなわち、燃
圧の勾配に基づいて噴射開始時期ならびに噴射終
了時期ないし送給開始及び終了時期を求めるよう
にしている。熱圧勾配の一方の極性により送給開
始ないし噴射開始を求め、他方の極性を持つ燃圧
勾配の最大値により噴射ないし送給終了時期を求
めるようにしている。噴射開始及び終了時期を用
いるか、あるいは送給開始及び終了時期を用いる
かは、測定装置を噴射弁に近い方向か、あるいは
燃料ポンプの送給部材に近い方向に設けるかに従
つて決まつてくる。噴射量は、例えば測定時間に
わたつて燃圧を積分することにより求めることが
できる。また、燃圧センサとして圧電素子を用い
る場合には、この圧電素子のあとにRC素子を並
列に接続するのが好ましい。

このようにして本発明による装置では、燃料噴
射開始及び終了時期ないし送給開始及び終了時期
を燃圧センサから得られる燃圧信号の燃圧勾配値
が所定の値に達したか否かに従つて求めるように
しているので、噴射開始、終了時期ないし送給開
始、終了時期を正確に求めることができ、それに
より常に正確な燃料供給量が検出できるので、内
燃機関を常に最適に制御することができるという
利点が得られる。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明を
詳細に説明する。

第１図には、本発明による自己点火式の内燃機
関がその電子制御装置とともに図示されている。
１０は内燃機関を示し、この内燃機関１０には吸
気管１１及び排気ガス管１２が設けられる。１３
に排気ガス再循環パイプを示し、これにより内燃
機関１０に供給される新気と排気ガスの割合を混
合弁１４を介して制御することができる。この混
合弁１４には、排気ガス再循環制御回路（ARF）
１５を介して制御信号が入力される。

内燃機関１０には、燃料ポンプ１７を介してタ
ンク１８から燃料が供給される。この燃料ポンプ
１７には、燃料供給量及び送給開始時期の信号を
受ける２つの制御入力１９，２０が設けられる。
それに対応してこの両制御入力１９，２０は、燃
料供給量（QK）制御回路２３ならびに噴射開始
時期（SB）を制御する噴射開始制御回路２４と
接続される。

本実施例の場合、全体の装置の入力として特に
回転速度、アクセルペダル位置、噴射すべき燃料
の熱圧信号が用いられる。回転速度（ｎ）センサ
２５の出力は排気ガス再循環制御回路１５、燃料
供給量制御回路２３、噴射開始制御回路２４のそ
れぞれ対応する入力に接続される。アクセルペダ
ル位置信号は、センサ２６から得られ、燃料供給
量制御回路２３に接続される。燃料の圧力を検出
する燃圧センサ２７からの出力信号は、第３図に
関係してあとで詳しく説明する信号処理回路２９
に入力される。この信号処理回路２９は、噴射さ
れた燃料の量及び噴射開始時期用の２つの出力３
０，３１を有する。従つて、これらの出力３０，
３１は、排気ガス再循環制御回路１５、燃料供給
量制御回路２３、噴射開始時期制御回路２４と接
続される。これら３つの制御回路１５，２３，２
４は、さらに入力３２，３３，３４を有し、これ
らの入力を介して種々の値をさらに入力させ、そ
れを制御の対象とすることができる。

本発明は特に、燃料ポンプにおける圧力あるい
は噴射場所に至る燃料供給パイプにおける圧力に
基づいて噴射開始時期及び噴射された燃料の値を
求めるようにすることである。

第２図ａには、このような燃圧の特性曲線が
「」で図示されている。物理的な特性に基づき
大きな変動が現れるので、この燃圧信号をフイル
タにかけ信号を処理するのが好ましく、このよう
にフイルタにかけられた信号が第２図ａで「」
で図示されている。

燃圧センサを燃料供給パイプのどの部分に取り
付けるかは、種々の要素を考慮して決められる。
できるだけ時間的に正確な測定結果を得るのが望
ましい場合には、燃圧センサをできるだけ噴射ノ
ズルの近くに取り付けるのが好ましい。これは特
に、噴射開始時期を制御する場合に重要となる。
一方、上述したような取付け場所では、燃料パイ
プに圧力の変動があるので、燃圧センサに誤つた
信号が発生する虞れがあるので、場合によつては
燃圧信号は燃料供給量に対して必ずしも正確な測
定信号を発生しなくなる。

一方、燃圧信号を燃料ポンプの近くで得るよう
にする場合には、噴射される燃料の量を最も正確
に検出することができる。測定場所がここである
場合には、燃料送給を非常に正確に測定すること
ができるが、噴射弁近くにおける燃料供給量はそ
れほどでもない。この場合、実際の噴射開始時期
は必ずしもそうでない場合があるが、送給開始時
期よりもごくわずか遅れて現れるという違いがあ
る。

第２図ａに図示された燃圧特性曲線は、燃料ポ
ンプに配置された燃圧センサから得られた信号で
ある。この信号は、例えば0.6〜1.0kHzの周波数
でフイルタがかけられる。

ここで重要なことは、噴射された燃料がフイル
タをかけられ微分された燃圧信号を介して求めら
れることであり、この場合、噴射開始時期は、燃
圧信号に現れる所定のしきい値を介し、また噴射
終了は燃圧信号の微分dp／dtに現れる負のピー
ク値を検出することにより求められる。この微分
信号が第２図ｂに図示されている。この場合、本
発明は、弁が開放される送給終了時に非常に大き
な圧力変動が現れ、この圧力変動は他の圧力変化
に対して最大値を有するという原理に基づいてい
る。

このような燃料噴射量を検出する具体的な方法
は、第１図及び第３図に図示した信号処理回路２
９により行なわれる。この場合、燃圧センサのあ
とにはフイルタ４０が接続され、ノイズ信号が除
去される。フイルタ４０の出力は、正及び負の勾
配を与える２つの異なる微分回路４１，４２に接
続される。微分回路４１のあとにはコンパレータ
４３が接続され、そのあとには単安定マルチパイ
ブレータ４４が接続される。単安定マルチバイブ
レータの出力信号は、信号発生回路の出力３１な
らびにSRフリツプフロツプ４５のセツト入力に
導かれる。

このような２系統の信号処理を介して噴射開始
時期が次のようにして検出される。すなわち、第
２図ｂに図示したように、燃圧勾配の正の部分で
所定のしきい値が検出される。燃圧がこのしきい
値に達すると、続いて単安定マルチバイブレータ
４４がトリガーされ、その結果噴射開始時期を示
す信号が出力３１に現れる。

噴射終了信号は、負の圧力勾配を与える第２の
微分回路４２を介して求められる。この微分回路
４２のあとには、さらに他の微分回路４６が接続
される。この微分回路４６の出力信号は、第２次
微分の定義に従い、圧力勾配が最大になるところ
で０点を通過する。この０点は、０点通過検出回
路４７によつて求められ、０点を通過すると単安
定マルチバイブレータ４８がトリガーされる。こ
の単安定マルチバイブレータ４８の出力は、フリ
ツプフロツプ４５のリセツト入力と接続され、そ
のフリツプフロツプ４５の非反転出力から噴射期
間を示す信号が得られる。この信号は第１図の信
号処理回路２９の出力３０に現われ、場合によつ
てはその信号から燃料供給量信号に変換する特性
信号発生器（図示せず）を介して燃料噴射量信号
が得られる。

また、噴射開始及び終了時期の間で熱圧を積分
することにより噴射量を得ることができ、その場
合燃圧センサの設置場所に応じて良好な噴射量信
号を得ることもできる。

圧力センサとしては、感度が敏感でないこと、
構造が簡単なこと及び精度が良いことを考えて、
圧電素子（ピエゾ素子）が最適である。このセン
サは、微分された信号を供給することができる。
従つて、この種の燃圧センサの０点ドリフトは重
要でなくなる。また、この点に関連して、圧電素
子から成る圧力センサのあとに、抵抗及びコンデ
ンサから成るRC素子を並列に接続するのが好ま
しい。本発明によれば、常に正確な燃料信号を得
ることが可能になる。従つて、燃料ポンプの出力
偏差やノズルが詰まることにより発生するニード
ル弁の遊びのような噴射装置の偏差や、ノズルの
開放圧力における変動などは、何ら測定結果に影
響しないことが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の概略構成を示した構成
図、第２図ａ，ｂは、燃圧の時間に対する特性経
過を示した特性図、第３図は、第１図装置の信号
処理部をさらに詳細に説明したブロツク図であ
る。 １０……内燃機関、１１……吸気管、１２……
排気ガス管、１３……排気ガス再循環パイプ、１
４……混合弁、１５……排気ガス再循環制御回
路、１７……燃料ポンプ、１８……燃料タンク、
２３……燃料供給量制御回路、２４……噴射開始
時期制御回路、２５……回転速度センサ、２６…
…アクセルペダル位置センサ、２７……燃圧セン
サ、２９……信号処理回路、４０……フイルタ、
４１，４２，４６……微分回路、４３……コンパ
レータ、４４……単安定マルチバイブレータ、４
７……０点通過検出回路、４８……単安定マルチ
バイブレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射装置の噴射開始及び終了時期ないし
   燃料ポンプの送給開始及び終了時期を検出する燃
   圧センサと、前記噴射開始及び送給時期ないし送
   給開始及び終了時期の間の時間を検出する検出回
   路とを備えたデイーゼル機関の燃焼室に供給され
   る燃料供給量を検出する内燃機関の燃料供給量検
   出装置において、前記噴射開始及び終了時期ない
   し送給開始及び終了時期を燃圧センサから得られ
   る燃圧信号の燃圧勾配値が所定の値に達したか否
   かに従つて求めるようにした内燃機関の燃料供給
   量検出装置。 ２ 前記噴射開始ないし送給開始時期を、燃圧信
   号の微分値が所定の値に達した時点とし、また噴
   射終了ないし送給終了時期を燃圧信号の微分値が
   負の極値に達した時点とするようにした特許請求
   の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料供給量検出
   装置。 ３ 前記燃圧センサ２７を燃料噴射ノズルの近傍
   に配置した特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関の燃料供給量検出装置。 ４ 前記燃圧センサを燃料供給パイプに配置する
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機
   関の燃料供給量検出装置。 ５ 前記燃圧センサ２７を燃料ポンプあるいはそ
   の近傍に配置するようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の内燃機関の燃料供給量検出装置。 ６ 検出された燃料供給量信号を排気ガス再循環
   の制御に用いるようにした特許請求の範囲第１項
   から第５項までのいずれか１項に記載の内燃機関
   の燃料供給量検出装置。 ７ 検出された燃料供給量信号を燃料供給量を制
   御する現在値として用いるようにした特許請求の
   範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載
   の内燃機関の燃料供給量検出装置。 ８ 前記燃圧センサ２７の後にフイルタ４０を接
   続するようにした特許請求の範囲第１項から第７
   項までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供
   給量検出装置。 ９ 前記燃圧センサは圧電センサである特許請求
   の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記
   載の内燃機関の燃料供給量検出装置。 １０ 前記圧電センサの後に抵抗及びコンデンサ
   からなる回路素子を並列に接続するようにした特
   許請求の範囲第９項に記載の内燃機関の燃料供給
   量検出装置。 １１ 前記噴射ないし送給開始信号を噴射ないし
   送給開始制御に用いるようにした特許請求の範囲
   第１項から第１０項までのいずれか１項に記載の
   内燃機関の燃料供給量検出装置。