JPH0255620B2

JPH0255620B2 -

Info

Publication number: JPH0255620B2
Application number: JP59055799A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kawamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1990-11-27
Also published as: JPS60201051A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、内燃機関の燃料噴射時期制御装置
に関する。

（従来技術）一般に、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
において、エンジンの運転条件に応じた最適な燃
料噴射量、噴射時期を得るために、電子制御機構
を備えたものが知られている（SAE−760127、
特開昭49−71323等参照）。

第１図および第２図によつて、従来装置を説明
する。

第１図において、１はエアクリーナ、２は吸気
管、３は主燃焼室、４は渦流室、５はグロープラ
グ、６は噴射ノズル、７は噴射ポンプ（詳細後
述）８は排気管、９は吸入負圧を生成させ、調節
する絞り弁、１０は絞り弁開度を制御するダイヤ
フラム弁、１１は排気管８から吸気管２へ還流す
るEGR量（排気還流量）を制御するEGR弁、１
２及び１３は電磁弁である。また１４は負圧源と
なるバキユームポンプであり、例えばブレーキサ
ーボ用のものと共用することが出来る。また１５
はバキユームポンプ１４から与えられる負圧から
一定負圧をつくる定圧弁、１６はバツテリ、１７
はグロープラグ５への通電を制御するグローリレ
ー、１８は噴射ポンプ７の燃料噴射量を制御する
サーボ回路、１９はグロープラグ５への通電状態
を表示するグローランプである。また２０はアク
セルペダル位置（踏角）に対応したアクセル開度
信号IS₁を出力するアクセル開度センサ、２１は
クランク角の基準角度（例えば120゜）ごとに基準
パルスIS₂を、単位角度（例えば1゜）ごとに単位
パルスIS₃を夫々出力するクランク角センサ、２
２は変速機がニユートラル（中立）位置にあるこ
とを検知してニユートラル信号IS₄を出力するニ
ユートラルスイツチ、２３は車速に対応した車速
信号IS₅（変速機の出力軸の回転速度から検出）を
出力する車速センサ、２４はエンジンの冷却水温
に対応した温度信号IS₆を出力する温度センサ、
２５は噴射ノズル６が燃料噴射を開始するごとに
噴射開始信号IS₇を出力するリフトセンサであり、
例えば燃料圧力によつて作動するスイツチ又は圧
電素である。その他、噴射ポンプ７の燃料噴射量
を制御するスリーブの位置に対応したスリーブ位
置信号IS₈（詳細後述）やバツテリ電圧信号IS₉等
の信号が用いられる。

また２７は制御装置であり、例えば中央処理装
置（CPU）２８、読み出し専用メモリ（ROM）
２９、読み出し書き込み可能メモリ（RAM）３
０、入出力インタフエース３１等からなるマイク
ロコンピユータで構成されている。

制御装置２７は、上記の各種センサから与えら
れる各信号IS₁〜IS₉及び図示しないスタータスイ
ツチ（スタータモータ作動時にオン）から与えら
れるスタータ信号IS₁₀やグロースイツチから与え
られるグロー信号IS₁₁等の信号を入力しデイーゼ
ルエンジンを最適制御するための各種の制御信号
OS₁〜OS₇を出力する。

まず絞り弁開度制御信号OS₁とEGR制御信号
OS₂とはパルス信号であり、これらのパルス信号
のデユーテイを変えて電磁弁１２，１３をデユー
テイ制御することにより、絞り弁９の開度と
EGR弁１１の開度とを制御する。

また燃料遮断制御信号OS₃は、噴射ポンプ７内
の燃料カツト弁７５（エンジン停止用）の開閉を
制御する。

また燃料噴射量制御信号OS₄と前記のスリーブ
位置信号IS₈とがサーボ回路１８に与えられ、両
信号を一致させるようにサーボ回路１８がサーボ
信号S₁を出力し、このサーボ信号S₁によつてスリ
ーブ位置を制御することにより、燃料噴射量が制
御される。

次に、第２図は噴射ポンプ７の一例の断面図で
ある。

第２図において、まず燃料は、ポンプ本体の入
口３２から機関出力軸に連結したドライブシヤフ
ト３３により駆動されるフイードポンプ３４によ
つて吸引される。

フイードポンプ３４からの吐出燃料は、圧力調
整弁３５により供給圧を制御されて、ポンプハウ
ジングの内部のポンプ室３６へと供給される。

ポンプ室３６の燃料は、作動部分の潤滑を行な
うと同時に吸入ポート３７を通つて高圧プランジ
ヤポンプ３８に送られる。

このポンプ３８のプランジヤ３９は、ドライブ
シヤフト３３に連結したエキセントリツクデイス
ク４０に固定されており、継手４１を介して、前
記ドライブシヤフト３３により機関回転に同期し
て駆動される。

また、エキセントリツクデイスク４０は、機関
シリンダ数と同数のフエイスカム４２をもち、回
転しながらローラリング４３に配設されたローラ
４４をこのフエイスカム４２が乗り越えるたび
に、所定のカムリフトだけ往復運動する。

従つて、プランジヤ３９は回転しながら往復運
動をし、この往復運動によつて吸入ポート３７か
ら吸引された燃料が分配ポート４５よりデリバリ
バルブ４６を通つて前記第１図の噴射ノズル６へ
と圧送される。

この際、燃料の噴射量は、プランジヤ３９に形
成したスピルポート６２を被覆するスリーブ６３
の位置により決められるのである。例えば、スピ
ルポート６２の開口部がプランジヤ３９の右行に
より、スリーブ６３の右端部を越えると、それま
でプランジヤポンプ室６４内から分配ポート４５
へと圧送されていた燃料が、スピルポート６２を
通つてポンプ室３６へと解放されるので圧送を終
了する。

すなわち、スリーブ６３をプランジヤ３９に対
して右方向に相対的に変位させると、燃料噴射終
了時期が遅くなつて燃料噴射量が増加し、逆に左
方向に変位させると燃料噴射終了時期が早まつて
燃料噴射量が減少するのである。

上記のスリーブ６３の位置制御は、サーボモー
タ６５によつて行なう。すなわち、サーボモータ
６５の軸６６には、ねじが形成されており、中心
にねじ孔を有する滑動子６７が螺合されている。

この滑動子６７には、ピン６８を支点として回
動自在にリンクレバー６９が結合している。

リンクレバー６９は、支点７０を中心として回
動自在に取り付けられ、かつリンクレバー６９の
先端部のピボツトピン７１を介してスリーブ６３
を係止している。

したがつてサーボモータ６５が正逆回転する
と、滑動子６７は左右に移動し、そのためリンク
レバー６９が支点７０を中心として回動し、スリ
ーブ６３を左右に移動させることになる。

サーボモータ６５の制御は、燃料噴射量制御信
号OS₄に応じてサーボ回路１８が出力するサーボ
信号S₁によつて行なわれる。

したがつてアクセルペダルと燃料噴射量との間
には直接の対応関係はなくなる。すなわち、アク
セルペダルは、「加速したい」又は「減速したい」
等の運転者の意志を制御装置２７に伝えるだけの
手段となり、制御装置２７が、その時の運転状態
に応じて最適の燃料噴射量を算出し、燃料噴射量
制御信号OS₄によつて最適制御を行なうものであ
る。

またサーボモータ６５の近傍に設けられたポテ
ンシヨメータ７２の軸は、歯車７３及び７４によ
つてサーボモータ６５の軸６６と結合されている
ので、ポテンシヨメータ７２の信号はスリーブ６
３の位置を示すことになる。この信号が前記のス
リーブ位置信号IS₈となる。

なお、電磁型の燃料カツト弁７５は、前記の燃
料遮断制御信号OS₃によつて開閉制御され、遮断
時には吸入ポート３７を閉鎖して燃料を遮断する
ことにより、エンジンを停止させるようになつて
いる。

一方、燃料の噴射時期は、ローラリング４３に
よつてフエイスカム４２とローラ４４との相対位
置を変化させることによつて自由に調節される。

ローラリング４３は、ドライビングピン４７を
介してプランジヤ４８と連結している。

ただし、第２図においては、説明の便宜上から
プランジヤ４８の軸線を90゜回転させ、また、フ
イードポンプ３４の軸線も90゜回転させたものが
同時に図示してある。

プランジヤ４８を収めたシリンダ４９は、ケー
シング５０の内部に摺動自在に収装されており、
シリンダ４９の右端に油室５１、同じく左端に油
室５２を区画形成する。そして、シリンダ４９が
右方に移動したとき油室５１と端面高圧室５３と
を連絡するためのオリフイス４９ａと通路５０ａ
とが設けられている。

油室５１は、燃料通路５４によつて他方の油室
５２及びフイードポンプ３４の吸込側と連通して
おり、かつ油室５１と燃料通路５４との連通部に
はオリフイス５０ｂと電磁弁５５が設けられてい
る。

またシリンダ４９のなかで摺動するプランジヤ
４８の端面高圧室５３には、オリフイス４８ａと
通路５６を介してポンプ室３６の燃料圧力が導か
れ、また反対側の低圧室５７はフイードポンプ３
４の吸込側に連通して負圧に近い状態になるが、
スプリング５８の弾性力でプランジヤ４８を押し
戻している。

ポンプ室３６の燃料圧力は、フイードポンプ３
４の回転速度に比例して上昇するので、図のよう
にオリフイス４９ａが閉じられているときには、
プランジヤ４８はエンジン回転速度の上昇に伴つ
て図面左方へと押され、これによつてエキセント
リツクデイスク４０の回転方向と逆方向へローラ
リング４３を回動させるので、噴射時期は回転速
度に対応して早くなる。

またエキセントリツクデイスク４０の回転力を
うけてシリンダ４９が図面の右側一杯に移動（こ
のとき電磁弁５５は開）すると、オリフイス４９
ａと通路５０ａとを介して油室５１と端面高圧室
５３とが連通するので、電磁弁５５を開閉させて
やることによつて端面高圧室５３の圧力を制御す
ることが出来る。したがつて、噴射時期制御信号
OS₅によつて電磁弁５５の開閉をデユーテイ制御
すれば、噴射時期を電気的に制御することができ
る。

この噴射時期の制御方法としては、予め制御装
置２７内に運転条件に適応した目標噴射時期（目
標iTと呼ぶ）を記憶させ、アクセル開度信号IS₁
と単位パルスIS₃（回転数信号）とに応じて目標
iTを読み出す。この一方、噴射開始信号IS₇から
対応気筒の基準パルスIS₂（上死点信号）までの時
間を計測し、その時の回転数からクランク角度を
算出することにより実際の噴射時期（実測iTと
呼ぶ）を得る。そして、この目標iTと実測iTと
の差（偏差）を求め、例えばこの偏差を積分し、
適切な出力デユーテイ値に設定した噴射時期制御
信号OS₅を前記電磁弁５５に送る。

このようにして噴射時期を制御し、なお前記低
圧室５７内にはプランジヤ４８の位置を検出する
変位センサ（非接触変位計等）６１が設けられ、
この信号を制御装置２７にフイードバツクして制
御精度の向上を図つている。

しかしながら、このような従来装置にあつて
は、例えば運転条件の変化によつて噴射時期制御
信号OS₅のデユーテイ値が切換つた場合に、油室
５１内の圧力がすぐには変らず、設定値に整定す
るまで遅れが出てしまう。

このため、加速時にはアクセル開度に追従して
エンジン回転が上昇するのに、噴射時期が相対的
に遅れて燃焼の悪化を招くという問題があつた。

他方、エンジンを気圧の低い高地等で運転する
場合には、空気密度が変わることから、低地とで
最適な噴射時期が異なつてしまい、このため噴射
時期の目標値等を補正する必要を生じていた。

（発明の目的）この発明は、加速時と高地走行時、及びこれら
の運転状態が重複した条件下においても燃料噴射
時期の的確な制御を行いうるようにした燃料噴射
時期制御装置の提供を目的としている。

（発明の構成）この発明は、第３図に示すように、エンジン回
転数の検出手段７６と、エンジン負荷の検出手段
７７と、大気圧の検出手段７８と、これらの検出
値から燃料噴射時期の目標値を演算する目標時期
演算手段７９と、実際の燃料噴射時期を測定する
実測手段８０と、この目標値と実測値の偏差を演
算する偏差演算手段８１と、この偏差に基づいて
前述したような燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を
比例制御する噴射時期制御手段８２とを備える一
方、加速を検出する手段８３と、加速時にそのと
きの大気圧とエンジン回転数とに応じて前記噴射
時期制御手段８２からの比例制御値を補正する補
正手段８４とが備えられ、かつ前記目標値演算手
段７９は大気圧が減少するほど噴射時期目標値を
進角方向に補正する一方、前記比例制御値補正手
段８４は大気圧が減少するほど進角方向の比例制
御値が小さくなるよう補正するように設定され
る。

上記構成においては、加速が検出されたときに
噴射時期制御手段８２からの比例制御値を直接的
に補正することで、急加速時のような過渡運転時
においても応答よく適切な燃料噴射時期に制御さ
れる。

また、制御条件に大気圧を加えたことにより、
定常運転、過渡運転にかかわらず、高地等におい
ても最適な噴射時期に制御することが可能とな
る。

（実施例）第４図、第５図は本発明の実施例をフローチヤ
ートにて表わしたもので、その機能的な構成は第
３図と同様である。

まず101において、エンジン回転数検出手段７
６とエンジン負荷検出手段７７からのエンジン回
転数Ｎとエンジン負荷αが目標時期演算手段７９
に読込れ、このＮとαから第６図に示される噴射
時期MiTが選出される。検出手段７６，７７と
しては、クランク角センサやアクセル開度センサ
等が用いられ、これらの信号よりＮとαを求め
る。

102、103では、基準大気圧における噴射時期
MiTの補正量GiTと、大気圧検出手段（圧力セ
ンサ）７８からの大気圧Ｇに対応する補正係数ｋ
とが読込れ、目標時期演算手段７９により、104
にて目標噴射時期iT＝MiT＋ｋ×GiTが演算さ
れる。補正量GiTはＮとαの関数として第７図に
示すように、補正係数ｋは第８図に示すように定
められる。図示したように補正係数ｋは大気圧Ｇ
が減少するほど噴射時期進角量が増大する方向に
変化する特性が設定されており、これにより定常
的運転状態下での大気圧変動に対して適切な燃料
噴射時期が得られることになる。

105においては、燃料噴射時期の実測手段８０
からの実際の噴射時期iToと、目標噴射時期iTと
が偏差演算手段８１に送られ、その偏差△iT＝
iT−iToが演算される。実噴射時期iToは第１図
のリフトセンサ２５およびクランク角センサ２１
からの信号より測定される。

この偏差△iTは、噴射時期制御手段８２によ
り、106にてその絶対値が基準値δと比較され、
基準値δより小さいと107にて後述するフラグFS
が１に、大きいと108にてフラグFSが０にセツト
され、さらに109〜112へ行く。

109〜112では、エンジン回転数Ｎおよび偏差
ΔiTに対応して予め噴射時期制御手段８２に記憶
された加算側（遅角側）の比例制御値PA、減算
側（進角側）の比例制御値PBおよび加算側の積
分制御値IA、減算側の積分制御値IBが読出され
る。このPA、PBは第９図、第１０図に示すよう
に、IAはＮと｜△iT｜の関数として第１１図に
示すように設定される。

そして、このときの条件に合つた制御値PA、
PB、IA、IBに基づくデユーテイ値Ｄが、噴射時
期制御手段８２により第５図の208にて演算され、
209にてそのデユーテイ値Ｄに応じた噴射時期制
御信号Ｓが出力される。この制御信号Ｓは例えば
第２図の電磁弁５５に指令され、これにより定常
運転時の燃料噴射時期が制御される。このときの
デユーテイ値Ｄの演算例を第１２図ａに示す。た
だし、デユーテイ値Ｄが大きいときほど噴射時期
は遅角する。

次に、加減速運転の場合、113にて後述するフ
ラグFAが１（加速状態を示す）であれば114〜116
へ行き、０であれば117へ行き、同じく後述する
フラグFDが１（減速状態を示す）であれば118〜
120へ行く。

114〜116では、補正手段８４が予めエンジン回
転数Ｎとエンジン負荷αの変化速度Δα（後述す
る）に対応して定めた加速時における前記比例制
御値PA、PBの減少分ｑを読込み、さらに大気圧
Ｇに対応した補正係数ｌを読込み、これらを乗算
して補正制御値PEを得る。

118〜120では減速時における比例制御値PA、
PBの増加分ｒを読込み、さらに大気圧Ｇに対応
した補正係数ｍとにより補正制御値PFを得る。
第１３図、第１４図に減少分ｑと補正係数ｌの設
定例を示す。図示したように補正係数ｌは大気圧
Ｇが減少するほど噴射時期進角量が減少する方向
に変化する特性が設定されている。これは次のよ
うな理由による。即ち、定常的運転状態下での燃
料噴射時期の最適値は第８図に示した補正係数ｋ
の特性からも明らかなように基本的には大気圧Ｇ
が減少するほど進角するのであり、また標準大気
圧付近での加速ではさらに最適噴射時期が進角す
るのであるが、大気圧がある程度低下したときに
は加速時にそのときの定常状態下での進角値より
もさらに進角させると過進角となり却つて燃焼が
悪化してしまう。そこで、このような要求特性を
第１４図に示した補正係数ｌの設定により満足さ
せているのである。

この補正制御値PE、PFは噴射時期制御手段８
２に指令され、ここで第５図の割込みルーチン
（例えば10.24ｍsec毎に実行される）にしたがつ
て、フラグFAが１であれば201から204、205へ行
き、フラグFAが０でフラグFDが１であれば201、
202から206、207へ行く。

204では噴射時期制御手段８２により、前記デ
ユーテイ値Ｄから加速時の補正制御値PEが減算
され、この際205にてフラグFAが０にクリアされ
る。

206では、デユーテイ値Ｄから減速時の補正制
御値PFが加算され、207にてフラグFDが０にク
リアされる。

そして、209にて、加速時には減算後のデユー
テイ値Ｄに応じた噴射時期制御信号Ｓが出力さ
れ、減速時には加算後のデユーテイ値Ｄに応じた
噴射時期制御信号Ｓが出力される。第１２図ｂに
減速時における補正制御値PFのデユーテイ値Ｄ
への加算例を示す。

なお、フラグFA，FDとも０であれば203へ行
き、このとき前記フラグFSが０であれば、第４
図の109〜112にしたがい208、209にて前述したよ
うな噴射時期制御がなされる。もちろん、フラグ
FSが１であれば直前のデユーテイ値Ｄに保持さ
れ、噴射制御信号Ｓは変更されない。

210〜220のフローは加減速状態を判断するもの
で、210にて変化速度検知手段８３にエンジン負
荷（アクセル開度）αが読込れる。

このフローは上記フローの数回毎に実行され、
211、212にて上記フローの実行回数をカウントす
ると共に、このカウント値より実行タイミングを
判別する。

実行タイミングになれば213へ行つて前記カウ
ンタ値がリセツトされ、変化速度検出手段８３に
より214にてそのときのエンジン負荷αとその前
回に読込んだエンジン負荷α₀との差△α（変化速
度となる）が演算される。

そして、この△αが正であれば215から216へ行
き、この△αが所定値ｅより大きいと加速状態を
判断して217にて前述したフラグFAが１にセツト
される。また、△αが負であれば218に行き、所
定値ｆより大きいと減速状態を判断して219にて
前述したフラグFDが１にセツトされる。

なお、△αが所定値ｅ、ｆより小さければフラ
グFA，FDとも０に保たれ、この後220にてαが
α₀に読みかえられる。

即ち、定常運転時には、エンジン回転数Ｎとエ
ンジン負荷αと大気圧Ｇとに基づいて目標噴射時
期iTが演算され、実測値iT₀との偏差△iTに応じ
た制御信号Ｓにより、噴射時期が目標時期iTと
なるように比例積分制御される。

したがつて、大気圧Ｇが低い高地等においても
最適な噴射時期に制御することが可能となり、例
えば第８図の補正係数ｋにしたがい大気圧Ｇが低
くなるにつれ噴射時期が進角される。高地等では
空気密度が薄いためエンジンの燃焼性が悪化する
が、これにより燃焼期間が長くなり、高地等で安
定した燃焼が確保されるのである。

一方、加速時や減速時にはエンジン負荷αの変
化速度△αにしたがつて噴射時期の比例制御値が
増減補正され、これに応じた制御信号Ｓにより噴
射時期が進角あるいは遅角するように制御され
る。

加速時や減速時にはエンジン負荷等の変化に伴
つて目標噴射時期iTが急激に変化していくが、
例えば加速状態に入るとそのときの変化速度△α
に応じて噴射時期が進角され、減速状態に入ると
変化速度△αに応じて遅角されるのである。

これにより、過渡運転時に噴射時期の制御が遅
れることを防止でき、そのときの運転状態に適応
した噴射時期に応答良く制御することができる。

また、この場合も噴射時期は大気圧Ｇに応じて
補正され、このため高地等における過渡運転時に
あつても最適な噴射時期に制御することができ
る。

この結果、常にエンジンの良好な燃焼状態を保
つことができ、加速性能等の向上が図れる。

（発明の効果）以上の通り、この発明によれば気圧変動と加速
状態とに応じて的確に燃料噴射時期を制御するこ
とができる。特にこの発明では、大気圧が減少す
るほど噴射時期目標値を進角方向に補正するよう
に構成する一方、加速状態に応じて噴射時期進角
量を補正する手段は大気圧が減少するほど進角補
正の比例制御値が小さくなるよう補正するように
設定したので、大気圧の変化と加速状態のそれぞ
れに対応して的確に燃料噴射時期を制御でき、さ
らに加速時において噴射時期の目標値ではなく噴
射時期制御信号の比例制御値を直接補正するよう
にしたので急加速時にあつても応答よく確実に最
適噴射時期に制御することができ、この結果とし
て機関に常に良好な燃焼状態及び加速性能を発揮
させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子制御式デイーゼルエンジン
のシステム図、第２図は燃料噴射ポンプの断面
図、第３図は本発明のクレーム対応図、第４図、
第５図は本発明の実施例を示すフローチヤート、
第６図〜第１１図、第１３図、第１４図は各制御
量、制御係数の設定例を示すグラフ、第１２図
ａ，ｂはデユーテイ値の演算例を示すグラフであ
る。７６……エンジン回転数検出手段、７７……エ
ンジン負荷検出手段、７８……大気圧検出手段、
７９……目標時期演算手段、８０……噴射時期実
測手段、８１……偏差演算手段、８２……噴射時
期制御手段、８３……変化速度検知手段、８４…
…補正手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジン回転数の検出手段と、エンジン負荷
の検出手段と、大気圧の検出手段と、これらの検
出値から燃料噴射時期の目標値を演算する手段
と、燃料噴射時期を実測する手段と、この目標値
と実測値の偏差を演算する手段と、この偏差に基
づいて燃料噴射時期を比例制御する噴射時期制御
手段とを備える一方、加速を検出する手段と、加
速時にそのときの大気圧とエンジン回転数とに応
じて前記噴射時期制御手段からの比例制御値を補
正する補正手段とを備え、かつ前記目標値演算手
段は大気圧が減少するほど噴射時期目標値を進角
方向に補正する一方、前記比例制御値補正手段は
大気圧が減少するほど進角方向の比例制御値が小
さくなるよう補正するようにそれぞれ設定される
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射時期制御装
置。