JPH066924B2 - 電子制御デイ−ゼルエンジンの噴射量制御方法 - Google Patents

電子制御デイ−ゼルエンジンの噴射量制御方法

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JPH066924B2
JPH066924B2 JP5013385A JP5013385A JPH066924B2 JP H066924 B2 JPH066924 B2 JP H066924B2 JP 5013385 A JP5013385 A JP 5013385A JP 5013385 A JP5013385 A JP 5013385A JP H066924 B2 JPH066924 B2 JP H066924B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電子制御デイーゼルエンジンの噴射量制御方
法に係り、特に、電磁弁スピル式の燃料噴射ポンプを備
えた自動車用デイーゼルエンジンに用いるのに好適な、
一定クランク角毎に出力されるエンジン回転角信号を基
準とし、該エンジン回転角信号の角度カウント分及び時
間カウント分に応じて開閉制御される電磁スピル弁によ
り、燃料噴射量を制御するようにした電子制御デイーゼ
ルエンジンの噴射量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1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、いわゆる電磁弁スピル式の燃
料噴射ポンプがある。この電磁弁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スピル時
期に、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
するものである。 前記電磁スピル弁は、通常、エンジン回転角及び回転数
を検出するためのエンジン回転センサからの検出信号を
取込み、回転角信号を基準として燃料噴射量を演算し決
定する制御装置により、開閉制御されている。 具体的には、噴射量をプランジヤリフトと対応するフエ
イスカムの回転角で制御するため、フエイスカムと同期
して回転する歯車をエンジン回転センサによつて検出
し、回転角を算出していた。この場合、エンジン回転セ
ンサ出力のエンジン回転パルスが無限に多く、パルス数
のみによつて回転角が決定できるのであれば、精密な噴
射量制御が可能であるが、パルス数を無限に増すことは
現実には不可能であり、1歯当りの角度を11.25°
CAに設定しているのが現実である。従つて、回転角の
算出は、基準となる位置から歯の数を角度カウントして
いき、歯と歯の間は、角度を時間に変換して時間カウン
トをしている。この時間変換は、設定クランク角、例え
ば180°CAの回転に要した時間を基準として行わ
れ、この180°CA分の時間は、スピルするその時の
時間を使うのが最も良いのであるが、それは不可能であ
るため、前回計算した値を使うことになる。
【発明が解決しようとする問題点】
そのため、角度→時間変換が正確に行われず、特に、歯
数が少なく、歯と歯の間隔が長い場合、精度の低い時間
カウント部分が長くなり、噴射量制御の精度が低下する
という問題点を有していた。これは、回転変動が大き
く、実際にスピルする時の回転数と前回の平均回転数が
異なることが多い低回転時に著しい。従つて、噴射量の
精密な制御ができず、更に回転変動が増し、エンジン振
動が大きくなつてしまう。 このような問題点を解決するべく、フエイスカムと同期
して回転する回転角歯車の歯数を増やすことも考えられ
るが、この歯車は燃料噴射ポンプ内に収める必要があ
り、従つて、限られた直径の円周上に多数の歯を切るこ
とは工作上難しく、量産が困難であつた。 又出願人の一人は、既に特願昭59−104949で、
円周上に極性の異なる磁極を多数隣合わせて配置するこ
とによつて、回転角の検出精度を高めることを提案して
いるが、コストが高くなるという問題点を有していた。 一方、本発明に関連のあるものとして、出願人は既に特
願昭58−232573で、回転数が所定以下のときに
は、順次に生起する検出信号の複数の周期に基づいて、
エンジンの回転速度が減速から増速に転ずる変曲点を求
め、その点を基準位置とすることを特徴とする基準位置
検出装置を提案しているが、これは前記エンジン回転パ
ルス中の基準位置の誤検出を防止するためのものであ
り、本発明のように噴射量の制御精度を直接向上するも
のではなかつた。
【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、従来と同様の量産可能な歯数を有する回転角歯
車、及び比較的安価なコンピユータを用いて、噴射量制
御の精度を向上することができ、従つて、エンジン振動
の少ない円滑な回転を得ることができる電子制御デイー
ゼルエンジンの噴射量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、一定クランク角毎に出力されるエンジン回転
角信号を基準とし、該エンジン回転角信号の角度カウン
ト分及び時間カウント分に応じて開閉制御される電磁ス
ピル弁により、燃料噴射量を制御するようにした電子制
御デイーゼルエンジンの噴射量制御方法において、第1
図にその要旨を示す如く、エンジンの回転変動が問題と
なる、エンジン始動時を除くエンジン低回転域の運転領
域であるか否かを判定する手順と、該運転領域以外で
は、前記回転角信号の立上り又は立下りのいずれか一方
のエツジを起点とするスピル角の時間カウントを行つて
電磁スピル弁の開閉時期を定める手順と、一方、回転変
動が問題となる前記運転領域では、前記回転角信号の立
上り及び立下りの両方エツジを起点とするスピル角の時
間カウントを行つて電磁スピル弁の開閉時期を定める手
順とを含むことにより、前記目的を達成したものであ
る。
【作用】
本発明においては、一定クランク角毎に出力されるエン
ジン回転角信号を基準とし、該エンジン回転角信号の角
度カウント分及び時間カウント分に応じて開閉制御され
る電磁スピル弁により、燃料噴射量を制御するに際し
て、エンジンの回転変動が問題となる運転領域では、前
記回転角信号の立上り及び立下りの両方のエツジを起点
とするスピル角の時間カウントを行つて電磁スピル弁の
開閉時期を定めるようにしている。従つて、回転変動が
問題となる運転領域では、角度カウント分を2倍として
制御精度を向上することができ、コストアツプを生じる
こともない。一方、回転変動が問題とならない運転領域
では、従来と同様に前記回転角信号の立上り又は立下り
のいずれか一方のエツジを起点とするスピル角の時間カ
ウントを行つて、電磁スピル弁の開閉時期を定めるよう
にしている。 前記回転変動が問題となる運転領域とは、本発明では、
エンジン始動時を除くエンジン低回転域を運転領域とし
ている。このような回転変動が問題となる運転領域で
は、立上り及び立下りの両方のエツジが用いられるた
め、回転角信号の発生頻度が2倍となり、時間カウント
項が小さくなるので、予測項を小さくすることができ、
噴射量の制御精度が向上する。一方、コンピュータの処
理量の増加が問題となる中高回転域では、従来と同様の
制御が行われるので、計算時間を充分に確保することが
でき、コンピユータをグレードアツプする必要がない。
【実施例】
以下図面を参照して、本発明に係る噴射量制御方法が採
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14A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、吸気圧が上昇し過ぎるの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16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17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(以下、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22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26で発生した負圧が、負圧切
換弁(以下、VSVと称する)28又は30は介して供
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10Aには、
エンジン燃料室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10のクランク軸の回転と連動して回転される駆動
軸42Aと、該駆動軸42Aに固着された、燃料を加圧
するためのフイードポンプ42B(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、前記駆動軸42Aに固着されたギヤ4
2Dの回転変位から基準位置、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、同じく駆動軸42Aに固着された
ギヤ(回転角歯車)42Eの回転変位からエンジン回転
角及び回転数を検出するための、例えば電磁ピツクアツ
プからなるエンジン回転センサ46と、フエイスカム4
2Fとプランジヤ42G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タイミング制御弁(以下、TC
Vと称する)48と、スピルポート42Kを介してのプ
ランジヤ42G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、エンジン停止時及び異常時に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。 前記ギヤ42Eは、例えば第3図に示すような平面形状
とされている。 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20、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、エンジン回転センサ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、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4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56F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、MP
X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CPU56A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出を波形整形して前記CPU56Aの同じ
入力割込み端子に直接取込むための波形整形回路56T
と、前記エンジン回転数センサ46出力を波形整形して
前記CPU56Aの他の入力割込み端子に直接取込むた
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。 以下実施例の作用を説明する。 本実施例における燃料噴射量、即ち、スピル角の決定
は、第5図に示すようなメインルーチン中のルーチンに
従つて実行される。即ち、まずステツプ110で、前記
エンジン回転センサ46出力から求められるエンジン回
転数Neと、前記アクセル位置センサ20の出力から求
められるアクセル開度Accpから、電磁スピル弁50を
開くべきスピル角ANGspを計算する。次いでステツプ
112に進み、後出するエンジン回転入力割込みルーチ
ンによつて、エンジン回転数Neが400rpm未満の極
低回転域を除く、1200rpm以下の低回転域にあると
きにセツトされている倍精度フラグX2がセツトされて
い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114に進み、従来と同様に、次式に示す如
く、前記スピル角ANGspを、前記回転角歯車42Eの
1歯当りの角度、例えば11.25°で割ることによつ
て、スピル角の角度カウント項Cspを算出し、次いで、
この計算結果の余りを、前回の基準位置、即ち欠歯位置
からの時間T180を用いて、スピル角の時間カウント
項Tspに変換して、このルーチンを抜ける。 一方、前出ステツプ112の判定結果が正であり、回転
角信号の立上り及び立下りの両方のエツジを起点とする
制御が必要であると判断されるときには、ステツプ11
6に進み、次式に示す如く、前記スピル角ANGspを、
前記回転角歯車42Eの1/2歯当りの角度、例えば
5.625°で割ることによつて、スピル角の角度カウ
ント項Cspを算出し、次いで、この計算結果の余りを、
前回の欠歯位置からの時間T180を用いて、スピル角
の時間カウント項Tspに時間変換して、このルーチンを
抜ける。 ANGsp/5.625→Csp+余り…(3) 余り×T180/32→Tsp…(4) 一方、前記エンジン回転センサ46から波形整形回路5
6Uを介して入力されるエンジン回転センサ出力パルス
に応じた処理は、第6図に示すようなエンジン回転入力
割込み(ICAP)ルーチンに従つて実行される。即
ち、前記エンジン回転センサ46からパルスが入力され
る毎にステツプ210に入り、エンジン回転パルス割込
みカウンタCnirqをインクリメントする。次いでステツ
プ212に進み、前記カウンタCnirqの計数値が、前出
ステツプ114又は116で求めたスピル角の角度カウ
ント項Cspと等しいか否かを判定する。このステツプ2
12の判定は、要するに、次のエンジン回転割込みまで
にスピル時期があるか否かを判定するものである。 ステツプ212の判定結果が正であり、スピル時期があ
ると判断されたときには、ステツプ214に進み、次式
に示す如く、今回の割込み時刻Tintに、前出ステツプ
114又は116で求めたスピル角の時間カウント項T
spを加えたものを出力レジスタOCRに入れて、スピル
の基準をする。 Tint+Tsp→OCR………(5) ステツプ214終了後、又は前出ステツプ212の判定
結果が否である場合には、ステツプ216に進み、入力
エツジ選択フラグXIedgがセツトされているか否かを
判定する。判定結果が正である場合、即ち、立上り割込
みであると判断されるときには、ステツプ218に進
み、エンジン回転パルス立上り割込みカウンタCnirq1
をインクリメントする。なお、倍精度フラグX2がリセ
ツトされているエンジン中高速回転時は、このエンジン
回転パルス立上り割込みカウンタCnirq1の内容は前記
エンジン回転パルス割込みカウンタCnirqの内容と一致
している。 ステツプ218終了後、又は前出ステツプ216の判定
結果が否である場合には、ステツプ220に進み、基準
位置に対応する欠歯位置であるか否かを判定する。判定
結果が正であり、基準位置であると判断されるときに
は、ステツプ222に進み、カウンタCnirq及びCnirq
1をクリアすると共に、ステツプ224で、前回の欠歯
位置から今回の欠歯位置までの180°CAの時間T1
80を用いてエンジン回転数Neを計算する。次いでス
テツプ226に進み、エンジン回転数Neが400rpm
未満の極低回転域を除く、1200rpm以下の低回転域
であるか否かを判定する。ここで、400rpm未満の極
低回転域を除いているのは、エンジン回転センサ46出
力の一発目が立上りか立下りであるか判断することがで
きず、又、回転変動事態が問題とならないエンジン始動
時を除くためである。一方、1200rpmより大である
ときを除いているのは、エンジンの中高速回転域では回
転変動が問題とならないためである。 前出ステツプ226の判定結果が正である場合には、ス
テツプ228に進み、倍精度フラグX2をセツトして、
エンジン回転パルスの立上り及び立下りの両エツジに基
づく処理が行われるようにする。 一方、前出ステツプ226の判定結果が否である場合に
は、ステツプ230に進み、倍精度フラグX2をリセツ
トして、従来と同様の、エンジン回転パルスの立上りの
みを起点とする時間カウントが行われるようにする。 前出ステツプ228又は230終了後、あるいは、前出
ステツプ220の判定結果が否である場合には、ステツ
プ232に進み、前記立上り割込みカウンタCnirq1
計数値が次回の開制御に備えて電磁スピル弁50を閉じ
ておくべき設定値、例えば9であるか否かを判定する。
判定結果が正である場合、即ち、電磁スピル弁50を閉
じるべき時刻であると判断されるときには、ステツプ2
34に進み、次式に示す如く、今回の割込み時刻Tint
に、割込み計算が終了するまでの余裕時間αを加えたも
のを出力比較レジスタOCRに入れて、電磁スピル弁5
0を閉じる準備をする。 Tint+α→OCR ………(6) ステツプ234終了後、又は前出ステツプ232の判定
結果が否である場合には、ステツプ236に進み、次の
割込み時のエツジを選択するため、倍精度フラグX2が
セツト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、両エツジ割込みにする領域であるので、ス
テツプ238に進み、入力エツジ選択フラグXIedgを
反転して、このルーチンを終了する。 一方、前出ステツプ236の判定結果が否であり、立上
りエツジのみの割込みにする領域であると判断されると
きには、ステツプ240に進み、入力エツジ選択フラグ
XIedgをセツトし、立上りエツジのみで割込みが行わ
れるようにして、このルーチンを終了する。 なお、図示しないが、出力比較レジスタOCRに設定さ
れている時刻になると前記電磁スピル弁50が開閉され
る。 本実施例における、中高回転時の、従来の同様なエンジ
ン回転センサ出力、スピル角、角度カウント項及び時間
カウント項の関係の例を第7図(A)に示す。又、本実
施例における、エンジン始動時を除く低速時のエンジン
回転センサ出力、スピル角、角度カウント項及び時間カ
ウント項の関係の例を第7図(B)に示す。図から明ら
かな如く、回転変動が問題となる運転領域では、時間カ
ウント項が小さくなるので噴射量の制御精度が向上す
る。一方、中高回転域では、従来と同様の制御が行われ
るので、十分な計算時間が確保され、コンピユータをグ
レードアツプする必要がない。 本実施例においては、回転変動が問題となる運転領域
を、エンジンの極低回転域を除く低回転域としているの
で、回転変動が問題となる運転領域を容易に判定するこ
とができる。この極低回転域は、主として、エンジン始
動時に相当する。なお、回転変動が問題となる運転領域
を判定する方法はこれに限定されず、例えば、エンジン
回転数以外の情報、例えばスタータ出力からエンジン始
動時を判定することも可能である。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、従来と同様の量産
可能な歯数を有する回転角歯車及び比較的安価なコンピ
ユータを用いて、コストアツプすることなく、必要な運
転領域の噴射量制御の精度を向上することができる。従
つて、エンジン振動や回転変動を低減することが可能と
な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、本発明に係る電子制御デイーゼルエンジンの
噴射量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回転角歯車
を示す平面図、第4図は、同じく電子制御ユニツトの構
成を示すブロツク線図、第5図は、同じく、スピル角を
計算するためのメインルーチン中のルーチンを示す流れ
図、第6図は、同じく、エンジン回転センサの出力を処
理するためのエンジン回転パルス入力割込みルーチンを
示す流れ図、第7図(A)、(B)は、前記実施例にお
ける中高回転時と低回転時のエンジン回転パルス、スピ
ル角、角度カウント項及び時間カウント項の関係の例を
比較して示す線図である。 10…デイーゼルエンジン、 42…噴射ポンプ、 42E…ギヤ(回転角歯車)、 46…エンジン回転センサ、 50…電磁スピル弁、 56…電子制御ユニツト(ECU)、 Ne…エンジン回転数、 ANGsp…スピル角、 Csp…角度カウント項、 Tsp…時間カウント項、 X2…倍精度フラグ、 XIedg…入力エツジ選択フラグ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一定クランク角毎に出力されるエンジン回
    転角信号を基準とし、該エンジン回転角信号の角度カウ
    ント分及び時間カウント分に応じて開閉制御される電磁
    スピル弁により、燃料噴射量を制御するようにした電子
    制御デイーゼルエンジンの噴射量制御方法において、 エンジンの回転変動が問題となる、エンジン始動時を除
    くエンジン低回転域の運転領域であるか否かを判定する
    手順と、 該運転領域以外では、前記回転角信号の立上り又は立下
    りのいずれか一方のエツジを起点とするスピル角の時間
    カウントを行つて電磁スピル弁の開閉時期を定める手順
    と、 一方、回転変動が問題となる前記運転領域では、前記回
    転角信号の立上り及び立下りの両方のエツジを起点とす
    るスピル角の時間カウントを行つて電磁スピル弁の開閉
    時期を定める手順と、 を含むことを特徴とする電子制御デイーゼルエンジンの
    噴射量制御方法。
JP5013385A 1985-03-13 1985-03-13 電子制御デイ−ゼルエンジンの噴射量制御方法 Expired - Lifetime JPH066924B2 (ja)

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