JPH0318645A - ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置 - 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蓄圧式燃料噴射装置に
関するものである． 『従来の技術」 ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の構成及び制
御方法等については、特開昭６２−２５８１６０号公報
等により既に提案されている．「発明が解決しようとす
る課題』 しかしながら、従来技術における制御方法は、ディーゼ
ルエンジンの定常運転時の最適制御を目的としているも
のであって、過渡運転時に対して積極的な制御を行うも
のではない．特に急加速運転時の高圧供給ポンプの制御
においては、コモンレール圧力を所定の圧力まで短時間
で昇圧させる必要があり、低圧から所定の圧力まで全圧
送を行うため、所定圧力以上に昇圧するいわゆるオーバ
シュートにより高圧供給ポンプにエネルギーロスを生じ
たりする．また、このオーバシュートを防止しようとす
ると所定圧までの昇圧に時間が掛かり、黒煙が発生する
等の問題点がある．これは、エンジン回転数ＮＥとアク
セル開度により求められる高圧供給ポンプに対する制御
信号の補正値が固定され、加速の大きさに極め細かく対
応できないことによる． 本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、
アクセル開度により求められるエンジン負荷の変化率Δ
α／Δｔを制御パラメータとして、加速運転時の高圧供
給ポンプの吐出量制御を行い、コモンレール圧力を所定
圧まで昇圧する際にいわゆるオーバシュートを生じない
ようにしたディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を
提供することを目的とするものである． 『課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段は、エンジン回転
数，アクセル開度等の各種の検出イ８号を演算処理手段
に入力し、該演算処理手段において所定のプログラムに
従って演算された制御信号により、高圧供給ポンプから
コモンレール内へ吐出する高圧燃料の吐出量と、該コモ
ンレール内に蓄圧された所定圧の高圧燃料を各気筒へ噴
射する噴射ノズルの開弁とを制御するようにしたディー
ゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、アクセル
開度よりエンジン負荷上昇率を演算するエンジン負荷上
昇率演算手段と、予めエンジン負荷上昇率及びエンジン
回転数と高圧供給ポンプに対する制御信号を補正する昇
圧補正係数との間の特性を記憶する特性記憶手段と、エ
ンジン負荷上昇率とエンジン回転数の値により、該特性
記憶手段から前記昇圧補正係数を算出する昇圧補正係数
算出手段とを設け、箪出された昇圧補正係数に基づいて
演算処理手段により演算された制御信号により高圧供給
ポンプを制御することを特徴とするものである． 「作用」 前記具体的手段によれば、第１図に示すように加速運転
時、予めエンジン回転数，エンジン負待上昇率及び高圧
供給ポンプを制御する制御信号を補正する昇圧補正係数
との間の特性を記憶した特性記憶手段１００から、昇圧
補正係数算出千段１０１がエンジン回転数と、エンジン
負荷上昇率演算千段１０２により演算されたエンジン負
荷上昇率とに基づいて、前記昇圧補正係数を算出し、そ
の昇圧補正係数に基づいて演算処理手段１０３により演
算された制御信号により高圧供給ポンプが制御される． 「実施例」 本発明の第１実施例を添付図面第２〜１１図に基づいて
説明する． 第２図は、ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置の
概略の槽戒を示したものである．ディーゼルエンジン１
には、各気簡の燃料室に対してインジェクタ２が配設さ
れ、インジェクタ２からディーゼルエンジン１への燃料
の噴射は、噴射制御用電磁弁３のオン・オフにより制御
される．インジェクタ２は各気筒共通の高圧蓄圧配管い
わゆるコモンレール４に接続され、前記噴射制御用電磁
弁３が開いている間、コモンレール４内の燃料がインジ
ェクタ２によりディーゼルエンジンｌに噴射される．こ
のため、コモンレール４には連続的に燃料噴射圧に相当
する高い所定圧が蓄圧される必要があり、チェックバル
ブ５を介装した供給配管６により高圧供給ボンプ７が接
続される． 高圧供給ボンプ７は、燃料タンク８がら燃料供給ボンプ
９を経て吸入した燃料を、ディーゼルエンジンの回転に
同期するカム（図示しない〉によりプランジャを往復動
させて、要求される所定高圧に昇圧し、コモンレール４
に供給するものであり、常にコモンレール圧力を所定高
圧に維持するための吐出量制御装置１０を備えている． 前記噴射制御用電磁弁３と吐出量制御装？ｔ　１　０は
、電子０１６ｍユニット（以下単にＥＣＵという）１ｌ
から出力される制御信号によりその作動を制御される，
ＥＣＵＩ　１は、エンジン回転数センサ１２及びアクセ
ル開度センサｌ３からの検出信号が入力されるとともに
、実コモンレール圧力を検出する圧カセンサ１４、及び
水温，吸気温，吸気圧等の各種センサ１５からの入力信
すが入力される，ＥＣＵＩＩはこれらの入力信号に基づ
鯵エンジンの運転状態を判断し、所定のブｔフグラムに
従って演算処理を行い、前記噴射制御用電磁弁３及び吐
出量制御装［１０に対する最適制御信号を出力する，ま
たＥＣＵＩＩには、検出データ，制御プログラム等を記
憶するメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）くいずれも図示しない
）を備えている６第３図は、ＥＣＵＩＩによる本実施例
装置の制御を示すフローチャートである． まず、ステップ（以下単にＳと表示する）２００及びＳ
２０２において、それぞれエンジン回転数ＮＥとエンジ
ン負荷αを検出する，Ｓ２０４ではエンジン負荷上昇率
Δα／Δｔを算出する．続いて８２０６に進んで、基本
噴射量Ｑ　ＩＩＡＪＩＩを算出する．基本噴射ｉＱ　Ｉ
　Ａ　ｌ　＊は、第４図に示すようにエンジン回転数Ｎ
Ｅとエンジン負荷αよりなる特性？ップ（Ａ）から算出
される，Ｓ２０８では、水温，吸気温，吸気圧等が各種
センサ１５により検出される．続いて８２１０では、実
コモンレール圧力Ｐｃ’が圧カセンサ１４により検出さ
れアナログ／デジタル変換される．次に８２１２へ進ん
で、前記６２０６で算出された基本噴射ＩＱｓＡｓ富に
対して、５２０８で検出された水温，吸気温，吸気圧等
に基づいて補正した指令噴射ＪＩＱ，．．を算出する．
指令噴射量Ｑ　ｙ　ｔ−よ、インジエクタ２からディー
ゼルエンジンｌへ噴射される燃料の最終的な噴射量に相
当する．続いてＳ２１４では，指令コモンレール圧力Ｐ
ｅを算出する．指令コモンレール圧力Ｐ＠は、第５図に
示すようにエンジン回転数ＮＥと前記指令噴射量Ｑ　ｒ
ｉｍよりなる特性マ・ｙプ（Ｂ）から算出される，Ｓ２
１６に進んで、高圧供給ポンプ７の基本庄送開始時期Ｔ
Ｆｍ＾ａｍを算出する．基本庄送開始時期Ｔ，い■は、
第６図に示すように前記指令コモンレール圧力Ｐｃと指
令噴射量Ｑ　ｖｔｗよりなる特性マップ（Ｃ）から算出
される．続いてＳ２１８では、高圧供給ポンプ７の圧？
開始時期Ｔ，を、式Ｔ　−　”　Ｔ　ｔ　ｓあ＠ｖ１＋
Ｔｖ＊＊より算出する，ＴＦ■は．前記指令コモンレー
ル圧力Ｐｃと実コモンレール圧力Ｐ　Ｃ’の偏差に昇圧
補正係数ｋを乗じたＴ　ｗｍｗ＝　ｋ　（Ｐ　ｅ　　Ｐ
　６’　）で示される．昇圧補正係数ｋは第７図に示す
ように、エンジン負荷上昇率Δα／Δ七とエンジン回転
数ＮＥよりなる特性マップ（Ｄ）により算出する． この特性マツア（Ｄ）は、エンジン回転数ＮＢが低い程
、昇圧補正係数ｋの値を大きくし、またエンジン回転ｉ
ＮＥが低い程、エンジン負荷．Ｅ昇率Δα／Δしの大き
な値で昇任補正係数ｋを急激に減少するように設定して
ある．これは、第１０［２に示すように加速運転時、指
令コモンレール圧力Ｐｃの立上り時と、実コモンレール
圧力Ｐｃ’の立上り時に遅れが生じ、この遅れは、エン
ジン回転数ＮＢが低い程、高圧供給ボンプ７による所定
圧までの昇圧に掛かる時間が長くなることによる．この
特性マップ（Ｄ）及び前記各特性マップ（八），（Ｂ）
，（Ｃ）は、Ｆ．ＣＵ１１のメモリ（１１．０Ｍ＞に予
め記憶しておく． ？＜３２２０では、前記Ｓ２１２で算出された指令噴射
ｆｆｉＱ■．を、インジェクタ２からディーゼルエンジ
ン１へ噴射するために噴射制御用電磁弁３を駆動するイ
ンジェクタ電磁弁パルスを出力する．さらにＳ２２２で
は、前記Ｓ２１８で算出した高圧供給ポンプ７の圧送開
始時期Ｔｙに基づいて、高圧供給ポンプ７の吐出量を制
御する吐出量制御装！１０を駆動する高江供給ポンプ電
磁弁パルスが出力される． 第８図は、前記第３［！Ｉに示したフローチャートの実
行周期（エンジン１気Ｋ間隔）におけるパルス割込みに
よる処理を示したものである．フローチャートに示す各
ステップの処理は、通常パルス割込みにより実行される
が、エンジン負荷α．水温．吸気温．及び実コモンレー
ル圧力Ｐａ’の検出値は、一定時間毎の時間割込みによ
り入力する．このように、前記エンジン負荷α等を時間
割込みにより入力するのは、パルス割込みにより入力す
るとエンジン回転数ＮＥが低い場合、入力間隔が開き過
ぎることによる．このうち特に実コモンレールＰｃ’は
、一定時間毎の時間割込みのみによる検出と、前記した
パルス割込みによる検出とを併用している． 前記パルス割込みを行うためのタイミングは、エンジン
回転数センサ１２のピックアップコイルから出力される
パルス信号に基づいて規制される．エンジン回転数セン
サ１２は、ディーゼルエンジン１の回転に同期する歯車
状のバルサ（図示せず）に対応して設けられ、バルサの
１歯が通過する毎に１パルスを出力する．また，該バル
サには、１気筒間隔毎に欠歯が形成されている， 以下、第３図のフローチャートの実行同期におけるパル
ス割込みによるステップ処理の数例について第８図を参
照して説明する． Ｓ２００のエンジン回転数ＮＥの検出は、１気筒間隔毎
に設けられた欠歯による長矩形パルス「Ｐ」を含むパル
ス「６」〜「６」のパルス間隔の時間を演算して算出す
る． また、バルス「０」のタイミングでは、インジェクタ２
の噴射制御用電磁弁３の通電開始時期ＴＴ（以下単にＴ
Ｔという）及び通電間隔ＴＱ（以下川にＴＱという）と
が設定される．具体的には、ＴＴは回転数と燃料噴射量
との関係から、またＴＱは回転数とコモンレール圧力と
の関係からそれぞれ求められ、ＴＴは噴射タイミング，
ＴＱは噴射量に相当し、角度演算若しくは時間演算によ
り設定される． バルス「２」のタイミングでは、Ｓ２１０の実コモンレ
ール圧力Ｐａ’が検出されてアナログ／デジタル変換さ
れる．パルス「３」のタイミングでは、前記したエンジ
ン負荷上昇率Δａ／Δｔとエンジン回転＊ＮＢよりなる
特性マップにより、昇圧補正係数ｋを算出する．さらに
、パルス「５」のタイミングでは、次気簡の高圧供給ポ
ンプ７の圧送開始時期Ｔ，が算出されるとともに、この
間に次気簡のＴＴ．ＴＱの演算も実行される．この気簡
における高圧供給ポンプ７の圧送開始時期Ｔｒの電磁弁
パルスは角度演算若しくは、時間演算により設定された
量だけ前気筒のパルス「０」よりカウントされた昇任行
程の途中の時期でオンとなりバルスｒ４，でオフとなる
。

前記以外に機関負荷α．水温．吸気温．実コモンレール
圧力Ｐｃ’が、ある一定時間間隔で割込よせることで入
力され、これに基づいて所定のステップ処理が実行され
る． 第９図は、本実施例装胃（６気筒）のタイミングチャー
トである． （Ａ）は、ディーゼルエンジンのクランク角を示し、（
Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ気簡判別信号を示す．（Ｄ）は
前記第７図に示したパルスｒＱＪに相当するパルス信号
である．（Ｃ）はそれぞれ各気筒毎に前記（Ｄ＞で示さ
れるパルス出力のタイミングで、噴射制御用電磁弁３の
開弁を制御するＴＴ及びＴＱを規制するパルス信号を示
す．（Ｆ〉は、燃料噴射時の実コモンレール圧力Ｐｃ”
の変動を示したものである．　（Ｇ）．，．　（引）及
び（１）は、それぞれ１気筒当たり１個Ｆ？ｌ１！れた
高圧供給ボンプ７の吐出量制御装置１０／Ｊ？御するた
めの電磁弁パルス信号を示し、前気−６バルスｒＱＪの
タイミングから力ｔ ウントされて゛決ｔｇれる圧送開始時期Ｔ，を前述？た
方法で求めて通電することにより実コモンレール圧力Ｐ
ｃ’を所定圧力まで昇圧させる．尚、本実施例の高圧供
給ボンプ７は、１個につき１回転２圧遇する機能を備え
たものであり、高圧供給ボンプ７の個数はエンジン気筒
数の半分である． また、（Ｇ’），（Ｈ’）及び（ｌ゛）は、前記各高圧
供給ポンプ７のプランジャを往復移動させるためのカム
のカムリフトを示す． 本実施例装置の加速時の作動について、第１０図を参照
して説明する． ディーゼルエンジン１が加速運転状態にある場合、エン
ジン負荷αは（ａ）に示すように増加する．この増加に
伴い、指令噴射量Ｑ，．．（実噴射量），指令コモンレ
ール圧力Ｐｃがそれぞれ（ｂ　），（ｃ　）に示すよう
に増加する．指令コモンレール圧力Ｐｃの増加に伴い、
高圧供給ポンプ７の基本圧送開始時斯Ｔ■．■が逐次算
出される．さらに、エンジン負荷上昇率Δα／Δｔとエ
ンジン回転数ＮＥとの閏係から昇圧補正係数ｋを求め、
指令コモンレ？ル圧力Ｐｃと実コモンレール圧力Ｐ１と
の偏差に乗じてＴ２■を算出する．該Ｔ　ＦＢＩを前記
基本圧送開始時期Ｔ　ＦＩＩＡＩＩＩ＋に加えて高圧供
給ボンプ７の圧送開始時期Ｔ，を算出し、これに基づい
て、高圧供給ポンブ７からコモンレール４への高圧燃料
の吐出量を制御することにより、コモンレール圧力を指
令コモンレール圧力Ｐｃにまで昇圧する．指令コモンレ
ール圧力Ｐｃと実コモンレール圧力Ｐｅ’とは、同ＩＭ
（ｄ）に示すようにある遅れを生じるが、実コモンレー
ル圧力Ｐｃ’は圧カセンサ１４によりフィードバックさ
れ、指令コモンレール圧力Ｐｃと実コモンレール圧力Ｐ
ａ’の偏差に対して、前記のように昇圧補正係数ｋが求
められる．従って、エンジン回転数により変化する前記
遅れを見込んで制御できるとともに、加速運転時、刻々
と変化するエンジン負荷上昇率Δα／Δｔに基づいて、
昇圧補正係数ｋを可変とすることにより、同図（ｄ）の
点線で示すように補正係数が固定であったため発生した
実コモンレール圧力Ｐｃ’のオーバシュートを抑え、指
令コモンレール圧力Ｐｃに正確に追従させることができ
る． 第１１図は、エンジン負荷αをステップ的に変化させて
実験した場合の指令コモンレール圧力Ｐｃと実コモンレ
ール圧力Ｐｃ’の変化を示したグラフである．同１ｆｆ
ｉ（ａ）は昇圧補正係数ｋを固定した場合であって、実
コモンレール圧力Ｐｃ’に約１８ＭＰａのオーバシュー
トが発生しているが、同［２（ｂ）のように昇圧補正係
数ｋを可変とした場合には、オーバシュートの発生がな
い．第１２図は、第２実施例装置の制御を示すフローチ
ャートである． 該フローチャートは、前記第１実施例の場合のフローチ
ャート（第３図）の８２１６のみを変更したものである
ので、その変更した部分について説明する． Ｓ２１４で指令コモンレール圧力Ｐｃが算出された後、
Ｓ２１７でその指令コモンレール圧力Ｐｃに対して補正
を行って、補正指令コモンレール圧力Ｐ　６ｖ＊ｔを、
Ｐ　＠，■＝　ｋ　’　・Ｐ　ａにより算出する．ｋ″
は昇圧補正係数であって、第１３図に示すようにエンジ
ン負荷上昇率Δα／Δｔとエンジン回転数ＮＥよりなる
特性マップ（Ｅ）により算出される．該特性マップ（Ｅ
）も、前記第１実施例で説明した昇圧補正係数ｋを求め
る特性マップ（Ｄ）（第７図）と同様に、エンジン回転
数ＮＥが低い程、昇圧補正係数ｋ′の値を大きくし、ま
たエンジン回転数ＮＥが低い程、エンジン負荷上昇率Δ
α／Δｔの大きな値で昇圧補正係数ｋ′を急激に減少す
るように設定してある．前犯補正指令コモンレール圧力
Ｐ　ａｖ＊＊に基づいて，高圧供給ポンプ７の圧送開始
時期Ｔ，がＳ２１８で算出され、前記第１実施例で説明
したように、続＜８２２０では、Ｓ２１２で算出された
指令噴射量Ｑ　Ｆｌｌ＋を、インジェクタ２からディー
ゼルエンジン１へ噴射するために噴射制御用電磁弁３を
駆動するインジエクタ電磁弁パルスを出力する．さらに
Ｓ２２２では、高圧供給ボンプ７の吐出量を制御する吐
出社制御装置１０を駆動する高圧供給ポンプ電磁弁パル
スが出力される． 本実施例の場合指令コモンレール圧力Ｐｃに対する昇圧
補正係数ｋ′◆を、加速運転時に変化するエンジン負荷
上昇率Δα／Δｔに基づいて可変とすることにより、実
コモンレール圧力Ｐｃ’を指令コモンレール圧力Ｐｅに
正確に追従させることができる． 尚、前記各実施例においてはエンジン負荷上昇率Δα／
Δｔを制御パラメータとしたが、指令コモンレール圧力
Ｐｅの変化率ΔＰｃ／Δｔを、制御パラメータとするこ
とも可能である． 「発明の効果」 本発明は加速時において、高圧供給ボンブを制御する制
御信号に対する補正係数を固定とせずに、エンジン負荷
上昇率に基づいて可変させることにより、高圧供給ポン
プを極め細かく制御することができ、実コモンレール圧
力を指令コモンレール圧力に正確に追従させオーバシュ
ートを発生することもないから、昇圧に必要な無駄なエ
ネルギーロスが少なく、燃費向上の点でも、騒音防止の
点でも優れた効果がある．

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を例示し、第ｌ図は概略ブロ
ック図、第２図はディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射
装置の概略構戒図、第３図は本実施例装置の制御を示す
フローチャート、第４図は特性マップ（Ａ）を示した線
図、第５図は特性マップ（Ｂ）を示した線図、第６図は
特性マップ（Ｃ）を示したＩｉ図、第７図は特性マップ
（Ｄ）を示した線図、第８図はパルス割込みによる処理
を説明した説明図、第９図は本実施例装置のタイミング
チャート、第ｌＯ図は加速時の作動を示すタイミングチ
ャート、第１１図は実験結果を示したグラフであって、
同図（ａ）は従来装置の場合を示し、同図（ｂ）は本実
施例装置の場合を示す、第１２図は第２実施例装置の制
御を示すフローチャート、第１３図は第２実施例に用い
る特性マップ（Ｅ）を示した＆ｌｌ図である． １．．．ディーゼルエンジン、　２．．．インジェクタ
、　３．．．噴射制御用電磁弁、　４．．．コモンレー
ル、　７．．．高圧供給ポンプ、　１０．．．吐出量制
御装置、　　１　１　．．．電子制御ユニット（ＥＣＵ
）、１２．．．エンジン回転数センサ、　　１３．．．
アクセル開度センサ、　　１４．．．圧カセンサ，　　
１００．．．特性記憶手段、　　１　０　１　．．．昇
圧補正係数算出手段、　１　０　２　．．．エンジンｎ
荷上昇率演算手段、１．０３．．．演Ｓ処理手段、　（
Ａ）．．．特性マップ、（Ｅ）．．．特性マップ． 第 ２ 図 １ 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 （Ｄ） Δα／Δｔ エンジン負荷上昇率（％／ｓｅｃ） 第 ８ 図 第 １０ 図 （ａ） １１ 図 （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン回転数、アクセル開度等の各種の検出信号を演
   算処理手段に入力し、該演算処理手段において所定のプ
   ログラムに従って演算された制御信号により、高圧供給
   ポンプからコモンレール内へ吐出する高圧燃料の吐出量
   と、該コモンレール内に蓄圧された所定圧の高圧燃料を
   各気筒へ噴射する噴射ノズルの開弁とを制御するように
   したディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において
   、アクセル開度よりエンジン負荷上昇率を演算するエン
   ジン負荷上昇率演算手段と、予めエンジン負荷上昇率及
   びエンジン回転数と高圧供給ポンプに対する制御信号を
   補正する昇圧補正係数との間の特性を記憶する特性記憶
   手段と、エンジン負荷上昇率とエンジン回転数の値によ
   り、該特性記憶手段から前記昇圧補正係数を算出する昇
   圧補正係数算出手段とを設け、算出された昇圧補正係数
   に基づいて演算処理手段により演算された制御信号によ
   り高圧供給ポンプを制御することを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置。