JPH0229859B2 - Deiizeruenjinnonenryofunshaseigyohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、デイーゼルエンジンの燃料噴射制御
方法に係り、特に、電磁弁スピル式の燃料噴射ポ
ンプを用いた自動車用の電子制御デイーゼルエン
ジンに用いるのに好適な、燃料噴射ポンプのプラ
ンジヤリフトに同期し、且つ、所定ポンプ角毎に
入力される信号とエンジン回転数より、角度を時
間換算して決定したスピル時期に基づいて、電磁
スピル弁とオンオフ制御することにより燃料噴射
量を制御すると共に、タイマ制御弁をオンオフデ
ユーテイ制御することにより燃料噴射時期を制御
するようにしたデイーゼルエンジンの燃料噴射制
御方法の改良に関する。

【従来の技術】

近年、電子制御技術、特にデジタル制御技術の
発達と共に、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プを電子的に制御するようにした、いわゆる電子
制御デイーゼルエンジンが実用化されている。 燃料噴射ポンプを電子制御する方法には種々あ
るが、その一つに、燃料噴射ポンプにおける燃料
のスピルを電磁弁で制御するようにした、いわゆ
る電磁スピル式の燃料噴射ポンプがある。この電
磁スピル式の燃料噴射ポンプにおいては、燃料噴
射量が目標値に達した時点で、電磁スピル弁によ
りスピルポートを開放して、燃料の圧送終りを制
御することにより、燃料噴射量を制御するように
している。 このような電磁スピル式の燃料噴射ポンプにお
いては、通常、第７図に示す如く、プランジヤリ
フトに同期し、且つ一定ポンプ角毎に入力される
信号、例えばエンジン回転パルス（以下、NEパ
ルスと称する）と平均エンジン回転数により、目
標スピル角度を時間換算して目標スピル時期を決
定し、該目標スピル時期に基づいて、電磁スピル
弁をオンオフ制御するようにしている。 又、燃料噴射時期に関しては、ローラリングと
係合するタイマピストンを制御するタイマ制御弁
をオンオフデユーテイ制御することによつて、制
御するようにしている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、通常、前記NEパルスは、第８
図及び第９図に示す如く、ポンプ駆動軸４２Ａに
圧入された、外周に歯車及びその欠歯が形成され
たエンジン回転パルサ（以下、NEパルサと称す
る）４２Ｅと、ローラ４２Ｉを回動自在に支持し
ているローラリング４２Ｈ上に設けられたエンジ
ン回転数センサ（以下、NEセンサと称する）４
６により得るようにしているため、プランジヤ４
２Ｇがリフトする際に、ローラ４２Ｉを介して伝
えられるフエイスカム４２Ｆからの反力により、
ローラリング４２Ｈが駆動方向に僅かに回動され
て、前記時間換算量とプランジヤリフトとの同期
がずれ、第１０図に示す如く、本来スピルすべき
時期t₁よりも若干早い時期t₂にスピルされてしま
うという現象を生ずる。なお、このような現象
は、定常的であれば、予め目標スピル時期自体を
送らせること等により対策することが可能であ
り、実害は生じない。 一方、第８図に示した如く、前記ローラリング
４２Ｈと係合するタイマピストン４２Ｊは、その
ピストン端面（図では左端面）に印加される高圧
の燃料圧力を、タイマ制御弁（以下、TCVと称
する）４８をオンオフデユーテイ制御することに
より変化させ、ローラリング４２Ｈを回動せしめ
て、目標噴射時期を得るようにしている。ところ
が、このTCV４８を駆動する周波数が小さいと、
毎回のオン時間即ち電圧開放時間が長くなり、第
１１図に示す如く、プランジヤリフト時とオン時
間が一致する時、即ち、フエイスカム反力とオン
時間が一致する時に、前記のようなスピル時期の
ずれがより大きくなり、非定常的に噴射量が変動
して不整となるため、特にアイドル時の如く、噴
射量の影響が回転数に反映され易い領域では、振
動が悪化することがあるという問題点を有してい
た。 このような問題点を解決するべく、TCV４８
の駆動周波数を一律に高くすることが考えられる
が、この場合には、TCV４８の作動回数が飛躍
的に増加し、TCV４８の寿命が短くなつて、信
頼性上好ましくないという問題点を有していた。

【発明の目的】

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、タイマ制御弁の寿命を大幅に短縮
することなく、噴射量の不整をアイドル振動を悪
化させないレベルに抑えることができるデイーゼ
ルエンジンの燃料噴射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、燃料噴射ポンプのプランジヤリフト
に同期し、且つ、所定ポンプ角毎に入力される信
号とエンジン回転数より、目標スピル角度を時間
換算して決定した目標スピル時期に基づいて、電
磁スピル弁をオンオフ制御することにより燃料噴
射量を制御すると共に、TCVをオンオフデユー
テイ制御することにより燃料噴射時期を制御する
ようにしたデイーゼルエンジンの燃料噴射制御方
法において、第１図にその要旨を示す如く、アイ
ドル及びアイドル付近の運転状態であることを検
出する手順と、アイドル又はアイドル付近以外の
通常運転状態では、通常の駆動周波数で前記
TCVを駆動する手順と、アイドル及びアイドル
付近の運転状態では、通常より高い駆動周波数で
前記TCVを駆動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、本発明の実施態様は、前記アイドル付近の
運転状態を、ニユートラルレンジで且つアクセル
開度が所定値以下の運転状態としたものである。 更に、本発明の実施態様は、前記駆動周波数の
切替えに際して、前記アクセル開度にヒステリシ
スを設けたものである。 又、本発明の他の実施態様は、前記通常より高
い駆動周波数を、通常の駆動周波数の整数倍とし
たものである。

【作用】

本発明においては、燃料噴射ポンプのプランジ
ヤリフトに同期し、且つ、所定ポンプ角毎に入力
される信号とエンジン回転数より、目標スピル角
度を時間換算して決定した目標スピル時期に基づ
いて、電磁スピル弁をオンオフ制御することによ
り燃料噴射量を制御すると共に、TCVをオンオ
フデユーテイ制御することにより燃料噴射時期を
制御するに際して、アイドル及びアイドル付近の
運転状態では、通常より高い駆動周波数で前記
TCVを駆動するようにしている。従つて、振動
が悪化する恐れがあるアイドル及びアイドル付近
で、前記スピル時期のずれが助長されることがな
く、アイドル振動の悪化を防止することができ
る。又、アイドル又はアイドル付近以外の通常運
転状態では、通常の駆動周波数でTCVを駆動す
るようにしているので、TCVの作動回数を必要
最小限とすることができ、作動回数が著しく増加
して、その寿命が縮まることもない。 又、前記アイドル付近の運転状態を、ニユート
ラルレンジで且つアクセル開度が所定値以下の運
転状態とした時には、不整噴射の影響が生じ難い
無負荷レーシング時の周波数切替えを迅速に行う
ことができ、信頼性上有利である。 更に、前記駆動周波数の切替えに際して、前記
アクセル開度にヒステリシスを設けた場合には、
駆動周波数が必要以上に頻繁に切替えられること
がない。 又、前記通常より高い駆動周波数を、通常の駆
動周波数の整数倍とした場合には、制御ロジツク
が簡潔である。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明に係る燃料噴射制
御方法が採用された、自動車用の電子制御デイー
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１４
Ａと、該タービン１４Ａと連動して回転されるコ
ンプレツサ１４Ｂからなるターボチヤージヤ１４
が備えられている。該ターボチヤージヤ１４のタ
ービン１４Ａの上流側とコンプレツサ１４Ｂの下
流側は、吸気圧の過上昇を防止するためのウエス
トゲート弁１５を介して連通されている。 前記コンプレツサ１４Ｂ下流側のベンチユリ１
６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１
７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（アクセル開度と称する）Accp
は、アクセル位置センサ２０によつて検出されて
いる。 前記主吸気絞り弁１８と並列に副吸気絞り弁２
２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によつて制御されてい
る。該ダイヤフラム装置２４には、負圧ポンプ２
６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。 デイーゼルエンジン１０のシリンダヘツド１０
Ａ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、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。又、デイ
ーゼルエンジン１０のシリンダブロツク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、デイーゼルエンジン１
０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イードポンプ４
２Ｂ（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
ば電磁ピツクアツ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NE
パルサ４２Ｅの回転変位からエンジンの回転状態
を検出するための、ローラリング４２Ｈに固定さ
れた、例えば電磁ピツクアツプからなるNEセン
サ４６と、フエイスカム４２Ｆとプランジヤ４２
Ｇ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゜展開した状態を示す）
と、該タイマピストン４２Ｊの位置を制御するこ
とによつて噴射時期を制御するためのTCV４８
と、スピルポート４２Ｋを介してのプランジヤ４
２Ｇからの燃料逃し時期を変化させることによつ
て燃料噴射量を制御するための電磁スピル弁５０
と、燃料をカツトするための燃料カツト弁５２
と、燃料の逆流や後垂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２
０、吸気圧センサ３２、着火時期センサ３８、水
温センサ４０、基準位置センサ４４、NE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、キイスイツ
チ、エアコンスイツチ、ニユートラルセーフテイ
スイツチ出力、車速信号等は、電子制御ユニツト
（以下、ECUと称する）５６に入力されて処理さ
れ、該ECU５６の出力によつて、前記VSV２８，
３０、グローリレー３７、TCV４８、電磁スピ
ル弁５０、燃料カツト弁５２等が制御される。 前記ECU５６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ツト（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、クロツク信号を発生
するクロツク５６Ｄと、バツフア５６Ｅを介して
入力される前記水温センサ４０出力、バツフア５
６Ｆを介して入力される前記吸気温センサ１２出
力、バツフア５６Ｇを介して入力される前記吸気
圧センサ３２出力、バツフア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）５６Ｋと、該MPX５６Ｋ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CPU５
６Ａに取込むための入出力ポート５６Ｍと、バツ
フア５６Ｎを介して入力されるスタータ信号、バ
ツフア５６Ｐを介して入力されるエアコン信号、
バツフア５６Ｑを介して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記
着火時期センサ３８出力等をCPU５６Ａに取込
むための入出力ポート５６Ｓと、前記着火時期セ
ンサ３８出力を波形整形して前記CPU５６Ａの
入力割込み端子ICAP２に直接取込むための前記
波形整形回路５６Ｒ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
割込み端子ICAP２に直接取込むための波形整形
回路５６Ｔと、前記NEセンサ４６出力を波形整
形して前記CPU５６Ａに直接取込むための波形
整形回路５６Ｕ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
て前記燃料カツト弁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出力の着火信
号を、CPU５６Ａの入力割込み端子ICAP２だけ
でなく、入出力ポート５６Ｓにも入力しているの
は、同じ入力割込み端子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TCV４８の駆動周波数の決
定は、第４図に示すような流れ図に従つて実行さ
れる。 即ち、まずステツプ110で、エンジン運転状態
に応じて、公知の方法でTCV４８の制御デユー
テイ比を算出する。次いでステツプ112に進み、
ステツプ110の演算結果に応じて、TCV４８をオ
ンとすべき時間を算出する。次いでステツプ114
に進み、例えば前記アクセル位置センサ２０の出
力から、アクセルペダル１７が全閉とされたアイ
ドル状態であるか否かを判定する。判定結果が否
である場合には、ステツプ116に進み、例えばト
ルコン信号からニユートラルレンジ（以下、Ｎレ
ンジと称する）が選択されているか否かを判定す
る。判定結果が正である場合にはステツプ118に
進み、前記アクセル位置センサ２０の出力から、
アクセル開度Accpが、例えば４〜10％の範囲内
の設定値、例えば７％以下であるか否かを判定す
る。 前出ステツプ114の判定結果が否であり、且つ、
前出ステツプ116又は118の判定結果が否である場
合、即ち、アイドル状態でなく、且つ、Ｎレンジ
でないか又はアクセル開度Accpが７％を越えて
いると判断された時には、ステツプ120に進み、
TCV４８の駆動周波数を通常の値、例えば20Hz
として、このルーチンを終了する。 一方、前出ステツプ114の判定結果が正である
か、あるいは、ステツプ116及び118の判定結果が
何れも正である時、即ち、アイドル状態であるか
又はＮレンジで且つアクセル開度Accpが７％以
下であると判断された時には、ステツプ122に進
み、前出ステツプ112で算出されたTCV４８のオ
ン時間を1/2とする。次いでステツプ124に進み、
TCV４８の駆動周波数を通常の値20Hzの２倍の
値40Hzとして、このルーチンを終了する。 本実施例における、無負荷状態でアクセル開度
Accpが０％から40％に変化した無負荷レーシン
グ時のエンジン回転数及びTCV駆動周波数の変
化状態の関係の例を第５図に示す。 このようにして、アイドル状態及びＮレンジで
且つアクセル開度Accpが所定値以下の時のみ、
TCV４８の駆動周波数を通常の２倍とすること
により、悪影響の生じ易い領域で噴射量の不整を
抑え、アイドル振動を効果的に抑制することがで
きる。又、前記アイドル状態及びＮレンジで且つ
アクセル開度Accpが所定値以下の状態以外の通
常運転状態では、TCV４８の駆動周波数を従来
通りにすることにより、TCV４８の作動回数を
従来に比べて２〜３割程度の増加に留めることが
でき、TCV４８の寿命が大幅に短縮されるのを
防いで、信頼性上問題のないレベルとすることが
できる。 本実施例においては、アイドル付近の運転状態
を、ニユートラルレンジで且つアクセル開度
Accpが所定値７％以下の運転状態としているの
で、前出第５図に示した如く、不整噴射の影響が
生じ難い無負荷レーシング時では、エンジン回転
数の変化よりも速く駆動周波数を切替えることが
でき、信頼性上も有利である。なお、アイドル付
近の運転状態はこれに限定されない。 又、本実施例においては、通常より高い駆動周
波数を、通常の駆動周波数の２倍としているの
で、制御ロジツクが非常に簡潔である。なお、通
常より高い駆動周波数の設定は、不整噴射の度
合、TCV４８の信頼性等を考慮して、任意の値
に設定することができる。 なお、前記アクセル開度Accpによる駆動周波
数の切替えに際して、例えば第６図に示す第２実
施例の如く、駆動周波数を40Hzから20Hzに切替え
る時にはアクセル開度Accp＝８％で切替え、一
方、20Hzから40Hzに切替える時にはアクセル開度
Accp＝６％で切替えるようにすることもできる。 この第２実施例のように、アクセル開度にヒス
テリシスを設けた場合には、駆動周波数切替え時
のハンチングを防止することができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、非定常的
な不整噴射によるアイドル振動を効果的に抑制す
ることができ、しかも、TCVの作動回数の増加
を最小限に留めて、信頼性上問題のないレベルと
することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るデイーゼルエンジンの
燃料噴射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イー
ゼルエンジンの実施例の全体構成を示す、一部ブ
ロツク線図を含む断面図、第３図は、前記実施例
で用いられている電子制御ユニツトの構成を示す
ブロツク線図、第４図は、同じく、タイマ制御弁
の駆動周波数を決定するためのルーチンを示す流
れ図、第５図は、前記実施例における、無負荷レ
ーシング時のアクセル開度、エンジン回転数及び
タイマ制御弁駆動周波数の関係の例を示す線図、
第６図は、本発明の第２実施例におけるアクセル
開度とタイマ制御弁駆動周波数の関係の例を示す
線図、第７図は、電磁弁スピル式の燃料噴射ポン
プにおける、プランジヤリフトとエンジン回転パ
ルスの関係の例を示す線図、第８図は、燃料噴射
ポンプへのエンジン回転パルサの取付け状態を示
す横断面図、第９図は、第８図の−線に沿う
縦横断面図、第１０図は、従来例において、ロー
ラリングの回動により、実スピル時期が本来スピ
ルすべき時期からずれている状態を示す線図、第
１１図は、従来例における、プランジヤリフト、
ローラリング回動量及びタイマ制御弁のオンオフ
状態の関係の例を示す線図である。 １０……デイーゼルエンジン、２０……アクセ
ル位置センサ、Accp……アクセル開度、４２…
…燃料噴射ポンプ、４２Ｅ……エンジン回転
（NE）パルサ、４２Ｇ……プランジヤ、４２Ｈ
……ローラリング、４２Ｊ……タイマピストン、
４６……エンジン回転（NE）センサ、４８……
タイマ制御弁（TCV）、５６……電子制御ユニツ
ト（ECU）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料噴射ポンプのプランジヤリフトに周期
   し、且つ、所定ポンプ角毎に入力される信号とエ
   ンジン回転数より、目標スピル角度を時間換算し
   て決定した目標スピル時期に基づいて、電磁スピ
   ル弁をオンオフ制御することにより燃料噴射量を
   制御すると共に、タイマ制御弁をオンオフデユー
   テイ制御することにより燃料噴射時期を制御する
   ようにしたデイーゼルエンジンの燃料噴射制御方
   法において、 アイドル及びアイドル付近の運転状態であるこ
   とを検出する手順と、 アイドル又はアイドル付近以外の通常運転状態
   では、通常の駆動周波数で前記タイマ制御弁を駆
   動する手順と、 アイドル及びアイドル付近の運転状態では、通
   常より高い駆動周波数で前記タイマ制御弁を駆動
   する手順と、 を含むことを特徴とするデイーゼルエンジンの燃
   料噴射制御方法。 ２ 前記アイドル付近の運転状態を、ニユートラ
   ルレンジで且つアクセル開度が所定値以下の運転
   状態とした特許請求の範囲第１項記載のデイーゼ
   ルエンジンの燃料噴射制御方法。 ３ 前記駆動周波数の切替えに際して、前記アク
   セル開度にヒステリシスを設けた特許請求の範囲
   第２項記載のデイーゼルエンジンの燃料噴射制御
   方法。 ４ 前記通常より高い駆動周波数を、通常の駆動
   周波数の整数倍とした特許請求の範囲第１項記載
   のデイーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。