JPH0319376B2 - - 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タイミ
ング制御装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、デイーゼルエンジンにおいて、排気ガ
スに含有されるパテイキユレートとしては、低負
荷域ではHCが多く、高負荷域になるに連れて
HCが減少してスモークＣが増大することは知ら
れている。また、燃料噴射ポンプの燃料噴射タイ
ミングがHC、スモーク量に大きく影響し、燃料
噴射タイミングを進角すれば、HCが減少する一
方、遅角すればスモークが減少することも知られ
ている。

ところで、従来、加速時には、出力の向上を図
るため、燃料噴射タイミングを進角させたいとい
う要求があることから、加速時に進角させること
は知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、そのような従来の加速時における進
角量は、負荷状態と関係なく一定量の進角である
ため、高負荷域においてスモークが増大するし、
逆に進角量を小さくすると、低負荷域において
HCが増大するという不都合がある。

また、従来、負荷状態に応じて進角することが
知られているが、その進角は、加速とは関係なく
行われている。

因みに、先行技術としては、例えば実開昭57−
112041号公報に記載されるように、負荷に応じて
燃料噴射タイミングを制御する分配型燃料噴射ポ
ンプは知られている。

本発明は、加速時には出力の向上を図るととも
に、低負荷域においては排気ガス中のHCを、高
負荷域においては排気ガス中のスモークをそれぞ
れ低減することができるデイーゼルエンジンの燃
料噴射タイミング制御装置を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述した目的を達成するために、燃
料噴射ポンプに設けられた燃料噴射タイミング可
変手段と、エンジンの加速状態を検出する加速検
出手段と、エンジンの負荷状態を検出する負荷検
出手段と、前記両検出手段の出力に応じて、加速
時、低負荷域では基準タイミングに対し補正進角
量が大きく、高負荷域では補正進角量が小さくな
るように前記燃料噴射タイミング可変手段を作動
させる噴射タイミング設定手段とを具備すること
を特徴とする。

（作用） 加速時においては、燃料噴射タイミングを、通
常時よりもさらに進角して出力の向上が図られ
る。

それとともに、燃料噴射タイミングを単に一定
量進角させるだけではスモークの点で問題がある
ことから、高負荷側になるほど進角量を少なくし
なくてはならないので、噴射タイミング設定手段
によつて、噴射タイミング可変手段を制御して、
基準タイミングに対し、低負荷域では補正進角量
を大きくしてHCの低域が図られる一方、高負荷
域では補正進角量を小さくしてスモークの低減が
図られ、加速時におけるパテイキユレートの低減
が行なわれる（第５図参照）。なお、基準タイミ
ングは負荷を考慮して設定されるが、加速時に
は、大幅に出力を向上させ加速性を高めたいとい
う要求があることから、負荷補正を行つている。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿つて許細に説
明する。

第１図および第２図において、１は間接噴射タ
イプの４気筒デイーゼルエンジンで、２は各気筒
３の燃焼室、４は吸気通路で、主吸気通路５と、
該主吸気通路５から分岐して各気筒３の燃焼室２
に通ずる４つの枝吸気通路６とからなり、該各枝
吸気通路６には吸気加熱用のエアヒータ７が配設
されている。

８は吸気絞弁で、ダイヤフラム装置９にて開閉
制御されるようになつている。ダイヤフラム装置
９は、ケーシング９ａがダイヤフラム９ｂにて第
１室９ｃと第２室９ｄとに区画されている。第１
室９ｃには、スプリング９ｅが縮装されるととも
に、負圧コントロール電磁弁１０が介装された負
圧通路１１が接続されている。また、ダイヤフラ
ム９ｂは第２室９ｄ側へ延びるリンク機構９ｆを
介して吸気絞弁８に連係されている。

前記吸気絞弁８は、例えばエンジン冷却水温度
（以下単に水温という）が30〜60℃、エンジン負
荷（以下平均有効圧Peで示す）が１Kg／cm²以下、
かつエンジン回転数2000rpm以下の領域で、エア
ヒータ７の加熱効率を向上させるように吸気負圧
を制御する。

１２は排気還流通路（以下EGR通路という）
で、排気通路１３と、吸気絞弁８下流の吸気通路
４とを接続している。EGR通路１２の途中には、
大径孔１４と小径孔１５とを有する閉塞璧１６が
介設され、該閉塞璧１６の両孔１４，１５を開閉
する第１および第２排気還流弁１７，１８（以下
EGR弁という）が配設されている。各EGR弁１
７，１８は、ケーシング１７ａ，１８ａがダイヤ
フラム１７ｂ，１８ｂにて第１室１７ｃ，１８ｃ
と第２室１７ｄ，１８ｄとに区画され、第１室１
７ｃ，１８ｃにスプリング１７ｅ，１８ｅが縮装
されるとともに負圧コントロール電磁弁１９，２
０が介設された負圧通路２１，２２が接続され、
ダイヤフラム１７ｂ，１８ｂの第２室１７ｄ，１
８ｄ側にロツド部材１７ｆ，１８ｆを介して前記
両孔１４，１５を開閉する弁体１７ｇ，１８ｇが
連結されてなる。

前記第１および第2EGR弁１７，１８は、吸気
絞弁８とともに、例えば水温60〜100℃、エンジ
ン負荷６Kg／cm²以下、エンジン回転数90〜
3000rpm、かつ１〜４速（５速車の場合）の領域
で、次のようにエンジン負荷に応じて制御され
る。

() エンジン負荷が５〜６Kg／cm²の場合……第
1EGR弁１７が閉、第2EGR弁１８が開で、吸
気絞弁８が全開。

() エンジン負荷が4.5〜５Kg／cm²の場合……第
1EGR弁１７が開、第2EGR弁１８が閉で、吸
気絞弁８が全開。

() エンジン負荷が０〜4.5Kg／cm²の場合……第
1EGR弁１７が開、第2EGR弁１８が閉で、吸
気絞弁８の閉度が制御される。

() エンジン負荷が０Kg／cm²以下の場合……第
1EGR弁１７が閉、第2EGR弁１８が閉で、吸
気絞弁８が一定開度。

３０は燃料噴射ポンプで、ハウジング３１内に
形成したシリンダ３２内を摺動するタイマーピス
トン３３を有し燃料噴射タイミングを制御する燃
料噴射タイミング可変手段としてのタイマー３４
を備えている。前記タイマーピストン３３は、揺
動可能なレバー３５を介してローラホルダ３６と
連結されている。また、タイマーピストン３３を
挟んで、シリンダ３２内の一方側にはスプリング
３７が縮装されかつフイードポンプ（図示せず）
の吸入側燃料圧が作用する第１油圧室３８が、他
方側にはタイマーピストン３３に設けた油圧通路
３９を通じてポンプ室４０の燃料圧が作用する第
２油圧室４１がそれぞれ形成されている。第１油
圧室３８と第２油圧室４１とは、後述のコントロ
ールユニツト６０にてデユーテイ制御される開閉
弁４２が介設された接続路４３にて接続されてい
る。

したがつて、基本的には、第１油圧室３８と第
２油圧室３９との差圧、すなわちエンジン回転数
に応じた燃料圧、およびスプリング３７の弾発力
によつてタイマーピストン３３の位置、すなわち
レバー３５を介してローラホルダ３６の内周方向
位置が決定され、それによつて噴射タイミングが
定まるが、前記開閉弁４２をデユーテイ制御する
ことで前記差圧を調整することが可能となり、噴
射タイミングの補正が行われる。

５０は吸気絞弁８下流の吸気通路５に配設され
吸気圧を検出する吸気圧センサ、５１はエンジン
冷却水温度を検出する水温センサ、５２はシフト
レバー（図示せず）が位置する変速位置を検出す
る５速スイツチ、５３，５４はそれぞれ燃料噴射
ポンプ３０に設けられたエンジン負荷および回転
数を検出する負荷センサ（負荷検出手段）および
回転数センサ、５５はタイマーピストン３３の位
置を検出するポジシヨンセンサである。

６０はエンジン１の作動を制御するコントロー
ルユニツトで、エアヒータ７、負圧コントロール
電磁弁１０，１９，２０，吸気圧センサ５０、水
温センサ５１、５速スイツチ５２、負荷センサ５
３、回転数センサ５４、燃料噴射ポンプ３０のタ
イマーピストン３４およびポジシヨンセンサ５５
が電気的に連係され、タイミング設定手段として
機能する。

尚、燃料噴射ポンプ３０は、コントロールユニ
ツト６０によつて次のように進角制御されるよう
になつている。

() 水温30℃以下、エンジン負荷０Kg／cm²以
下、エンジン回転数2000rpm以下、かつ吸気温
10℃以下の領域では、水温、回転数および吸気
温に応じて進角制御。

() 水温30〜60℃以下および60〜100℃の各水
温領域で、エンジン負荷６Kg／cm²以下、エンジ
ン回転数900〜3000rpm、吸気温10℃以上かつ
１〜４速（５速者の場合）の領域では、負荷、
回転数に応じて進角制御。

() 上記（）、（）以外の領域では、エンジ
ン回転数に応じて進角制御。

前記コントロールユニツト６０は、第２図に詳
細に示すように、負荷センサ５３よりの負荷信号
および回転数センサ５４よりの回転信号により基
準となる燃料噴射タイミング（以下基準タイミン
グという）をタイミング演算回路１０１にて演算
する一方、前記回転信号より加速であるか否かを
加速検出回路１０２にて判別し、加速時の場合に
はその程度に応じて、基準タイミングに対する補
正進角量を補正量演算回路１０３にて演算する
（補正進角量は低負荷域では大きく、高負荷域で
は小さくなる）。しかして、基準タイミングを補
正し、その補正後の噴射タイミングによりデイー
テイ比制御回路１０４にてデユーテイ比を設定
し、そのデユーテイ比によつて開閉弁４２をデユ
ーテイ制御してタイマーピストン３３の位置を定
め、燃料噴射タイミングを制御する。

前記加速検出回路１０２は、前記回転信号を微
分して加速度を算出する微分回路１０５と、その
加速度を設定値と比較して急加速を検出する第１
比較回路１０６および緩加速を検出する第２比較
回路１０７とを有する。

前記補正量演算回路１０３には、５速スイツチ
５２よりの信号（５速信号）がキヤンセル信号と
して入力される。

前記デイーテイ比制御回路１０４には、ポジシ
ヨンセンサ５５よりのタイマーピストン３３の位
置信号にてタイミング検出回路１０８が実際の噴
射タイミングを検出し、その結果により補正信号
が入力される。

また、前記負荷信号により変化率検出回路１０
９がエンジン負荷の変化率を検出し、その変化率
が（マイナス）側に所定値以上である場合にはギ
ヤチエンジと判定し、しかしてギヤチエンジの場
合には、ギヤチエンジ補正回路１１０にて、ギヤ
チエンジが行われている一定時間、デユーテイ比
を固定するようになつている。

次いで、上記コントロールユニツト６０の制御
動作を第３図ないし第６図に沿つて説明する。

まず、ステツプS1で回転数センサ５４より回
転信号が入力され、ステツプS2で負荷センサ５
３より負荷信号が入力され、しかしてステツプ
S3でエンジン回転数およびエンジン負荷に応じ
て制御マツプ（第４図参照）より基準タイミング
を読込み、記憶する。

ステツプS4で回転信号を微分して、その結果
よりステツプS5で加速か否かが判定され、YES
の場合にはステツプS6へ移る一方、NOの場合に
はステツプS1へ戻る。

ステツプS6では５速スイツチ５２よりの信号
により１〜４速であるか否かが判定され、YES
の場合はステツプS7へ移る一方、NOの場合すな
わち５速の場合はステツプS8でアドバンス（進
角）が大と判定される。ステツプS7では、急加
速か否かが判別され、急加速の場合とそうでない
場合とは進角補正量の絶対値を変えることが望ま
しいことから、急加速の場合はステツプS9でア
ドバンスが中と判定される一方、急加速でない場
合すなわち緩加速の場合にはステツプS10でアド
バンスが小と判定される。したがつて、加速時に
おいて、５速の場合には、１〜４速の場合よりも
進角補正量は大きく、１〜４速の場合には、急加
速である場合は、５速の場合よりも進角補正量は
小さいが緩加速の場合よりも進角補正量が大きく
なることになる。なお、ステツプ９とスプ１０と
の負荷補正ラインが平行である必要はなく（つま
り、同一負荷でのステツプ９とステツプS10での
進角補正量の差が常に一定である必要はなく）、
低負荷側より高負荷側が進角補正量が少なくなつ
ており、同一負荷の場合ステツプ９での進角補正
量の方がステツプS10での進角補正量よりも大き
くなつていればよい。なお、進角補正量はスモー
クとHCとの関係より任意に設定される。

続いて、ステツプS11で負荷補正を行う。具体
的には、高負荷域ではリタード側へすなわち補正
進角量が小さくなるように、低負荷域ではアドバ
ンス側へすなわち補正進角量が大きくなるように
補正される（第５図参照）。この負荷に応じた加
速時特性は、燃料噴射タイミング可変手段として
のタイマー３４において、接続路４３に介設され
た開閉弁４２の開度を調整することによつて行わ
れる。つまり、開閉弁４２のデユーテイ制御によ
り接続路４３を絞ることで進角させ、開けること
で遅角させるようになつている。なお、加速時に
負荷補正を行うのは、基準タイミングの設定はエ
ンジン負荷を考慮して行つているが、加速時には
通常時以上に出力を向上させ、加速性を高めたい
要求があるからであり、HC、スモーク等のパテ
イキユレートを考慮して、単に一定量進角させる
のではなく、高負荷側になるほど進角量が少なく
なるようにしているのである。

ステツプS11の結果によりステツプS12で燃料
噴射タイミングの演算を行い、ステツプS13で負
荷信号を微分して負荷変化率を算出し、その負荷
変化率によりステツプS14で−（マイナス）側に
おいて所定値以下であるか否かを判別する。しか
してステツプS14でYESの場合には、ギヤチエン
ジを行つていないと判定されるので、ステツプ
S12でステツプS15でステツプS12において演算さ
れた噴射タイミングとなるようにデユーテイ制御
し、それからステツプS1へ戻り、これを繰り返
す。

また、ステツプS14でNOの場合には、ギヤチ
エンジが行われていると判定されるので、ステツ
プS14でデユーテイ比を固定し、ステツプS17で
一定時間経過したか否かを判定し、NOの場合に
はステツプS14へ戻り、これを繰り返す。一方、
YESの場合は、ギヤチエンジが終了したと判定
されるので、ステツプS1へ戻る。

（発明の効果） 本発明は、上記のように、加速時、低負荷域で
は基準タイミングに対し補正進角量が大きく、高
負荷域では補正進角量が小さくなるようにしたの
で、加速時に出力の向上を図ることができ、しか
も基準タイミングに対す補正進角量を、低負荷時
では大きくしてHCの減少を図る一方、高負荷域
では小さくしてカーボンＣの減少を図ることで、
加速時におけるパテイキユレートの低減も図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
デイーゼルエンジンの燃料噴射タイミング制御装
置の全体構成図、第２図はコントロールユニツト
の構成を示すブロツク図、第３図ないし第５図は
それぞれ燃料噴射タイミング、エンジン負荷およ
びエンジン回転数の関係を示す図、第６図はコン
トロールユニツトの処理の流れを示す流れ図であ
る。 １……デイーゼルエンジン、３０……燃料噴射
ポンプ、３３……タイマーピストン、３４……タ
イマー、５３……負荷センサ、５４……回転数セ
ンサ、６０……コントロールユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴射ポンプに設けられた燃料噴射タイミ
   ング可変手段と、エンジンの加速状態を検出する
   加速検出手段と、エンジンの負荷状態を検出する
   負荷検出手段と、前記両検出手段の出力に応じ
   て、加速時、低負荷域では基準タイミングに対し
   補正進角量が大きく、高負荷域では補正進角量が
   小さくなるように前記燃料噴射タイミング可変手
   段を作動させる噴射タイミング設定手段とを具備
   することを特徴とするデイーゼルエンジンの燃料
   噴射タイミング制御装置。