JPH07243366A

JPH07243366A - ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ装置

Info

Publication number: JPH07243366A
Application number: JP6032546A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Anzai; 俊介安西; Yasushi Kitano; 康司北野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】スピル弁の駆動制御を行うことにより燃料噴
射量を制御するディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプに
おいて、エンジン回転数の低い低速域においてエンジン
回転角の検出精度を高める。【構成】燃料噴射量を算出するためにしようされるエ
ンジン回転検出器３５に２つの回転角センサー３５ａ，
３５ｂをパルサー７に対して単位パルスの半周期分互い
にオフセットした状態で配置する。エンジンの回転数が
低い低速域においては、２つの回転角センサー３５ａ，
３５ｂからの検出パルスを取り込んで燃料噴射時間を演
算することにより、燃料噴射制御の精度を高める。ま
た、エンジン高速域においては、１つの回転角センサー
からのパルスにより演算処理してＣＰＵの能力の増大を
不要にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンの燃
料噴射量制御装置に係り、特にスピル弁の駆動制御を行
うことにより燃料噴射量を制御するディーゼルエンジン
の燃料噴射ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子制御ディーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプにおいては、そのプランジャのリフトに応
じて得られる燃料噴射量が目標値になるように、例えば
電磁スピル弁等を制御してスピルポートを開放させるよ
うにしている。これにより、プランジャ高圧室からの燃
料を燃焼室へ溢流（スピル）させ、燃料の圧送終わり
（即ち燃料の噴射の終了）を制御し、所要の燃料噴射量
を得るようにしている。

【０００３】このような電磁スピル弁では、通常プラン
ジャのリフトに同期し、かつ一定のポンプ回転角度毎に
入力される信号（例えばエンジン回転角パルス）等によ
り要求スピル角度を決定し、その要求スピル角度に基づ
いて電磁スピル弁のオン・オフ制御を行うよう構成され
ている。

【０００４】例えば、特開昭６０−１２５７５６号公報
に開示された技術では、その時々の運転状態に応じて決
定される燃料噴射量を得るべく、噴射終了時期に相当す
る要求スピル角度で電磁スピル弁を開弁させてスピルポ
ートを開放させている。ここで、要求スピル角度を決定
するには、一定のクランク角毎に得られるエンジン回転
角パルスに基づき、そのエンジン回転角パルスのある基
準位置から要求スピル角度までのパルスカウント数と、
１パルス分に満たない余り角度を求める。そして、その
余り角度については、前回のスピル時期を含む１パルス
分の所要時間（スピル時パルス時間）に基づいて時間換
算するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
では、１パルス分に満たない余り角度の時間変換は、予
想式で算出するため、エンジンの回転変動の影響を受け
やすく、燃料の送油率を高くすると角度当たりの噴射量
が増えるため余り時間の誤差が無視できなくなるという
問題がある。特に、エンジン回転数が低い程余り時間が
な長くなり回転変動の影響が大きくなる。これに対して
パルス数を増やすことにより余り時間を短くすることも
考えられるが、ＣＰＵの処理能力からその上限に制約が
あり、充分な精度の噴射制御ができていない。

【０００６】また、一般にエンジン回転角パルスは、
燃料噴射ポンプ内に設けられた回転角歯車（パルサ）
と、この回転角歯車に対向して配設された回転角センサ
とにより検出される。回転角歯車は、ディーゼルエンジ
ンのクランク軸に接続されたドライブシャフトに配設さ
れており、クランク軸の回転と同期して回転する。そし
て、回転角歯車に対向配設された回転角センサは、回転
角歯車に形成された複数の歯と対向する毎にパルスを発
生する。従って、回転角センサから出力されるパルスは
ディーゼルエンジンのクランク軸の回転に同期したパル
ス（エンジン回転角パルス）となり、このエンジン回転
角パルスよりエンジン回転角及び回転数を求めることが
できる。

【０００７】しかるに、回転角歯車は機械加工または焼
結により製造されるものであり、歯数の数を増やして多
数のパルスを得ようとしてもその加工精度には限界があ
り、この点からも充分な精度の燃料噴射制御ができない
といった問題があった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、２つのの回転角センサーをパルス半周期分オフセ
ットさせて配置し、エンジン回転数の所定回転数以下で
は２つの回転角センサーでエンジン回転角パルスを検出
してパルス数を２倍にして精度を向上するとともに、高
速域では１つの回転角センサーでパルスを検出すること
によりＣＰＵ能力の増大を抑制することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。同図に示すように、上記課題を解決するために本
発明では、ディーゼルエンジンの発生する駆動力により
燃料を加圧し、該加圧された燃料をスピル弁（Ａ２）に
より噴射量を制御しつつディーゼルエンジン（Ａ１）に
圧送する燃料噴射ポンプ（Ａ３）と、該ディーゼルエン
ジン（Ａ１）の運転状態に応じ決定される燃料噴射量に
基づき、燃料噴射終了時期に相当する該スピル弁（Ａ
２）の開弁角度（要求スピル角度）を演算する要求スピ
ル角度演算手段（Ａ４）と、該ディーゼルエンジン（Ａ
１）の一定クランク角毎にエンジン回転角パルスを発生
するパルサーと該パルサーのパルスを検出する回転角セ
ンサーとからなるエンジン回転検出手段（Ａ５）と、該
要求スピル角度演算手段（Ａ４）により演算される該ス
ピル弁の開弁角度（要求スピル角度）と、一定のクラン
ク角毎に該エンジン回転検出手段から出力されるエンジ
ン回転角パルスとに基づき、該エンジン回転角パルスの
基準位置からスピル位置までのカウント数と、その１パ
ルス分に満たない余り角度を演算すると共に、該余り角
度を時間換算し余り角度時間を演算する余り角度時間演
算手段（Ａ６）と、該余り角度時間演算手段（Ａ６）に
より演算される基準位置からスピル位置までのカウント
数と余り角度時間とに基づき該スピル弁を駆動制御する
スピル弁制御手段（Ａ７）とを具備するディーゼルエン
ジンの燃料噴射ポンプ装置において、該エンジン回転検
出手段（Ａ５）は、該パルサーに対しパルス半周期分互
いにオフセットされて配置された２つの回転角センサー
を有し、、所定エンジン回転数以下では２つの回転角セ
ンサーにより該エンジン回転角パルスを検出することを
特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成において、要求スピル角度演算手段(A
4)で演算される要求スピル角度が、例えばエンジン回転
検出手段（Ａ５）から求められるエンジン回転速度，ア
クセル開度，冷却水温等に基づきマイクロコンピュータ
により演算される。また、余り角時間演算手段（Ａ６）
により、要求スピル角度演算手段（Ａ４）により演算さ
れる要求スピル角度と、一定のクランク角毎にエンジン
回転検出手段（Ａ５）から出力されるエンジン回転角パ
ルスとに基づき、エンジン回転角パルスの基準位置から
スピル位置までのカウント数と、その１パルス分に満た
ない余り角度を演算すると共にその余り角度を時間換算
し余り角度時間が演算される。そして、余り角時間演算
手段（Ａ６）により演算される基準位置からスピル位置
までのカウント数と余り角時間とに基づきスピル弁（Ａ
２）を駆動する。

【００１１】エンジン回転角パルスは、一定クランク角
毎に回転角パルスを発生するパルサーと該パルス半周期
分オフセットさせて配置させたパルサーの回転角パルス
を検出する２つの回転角センサーからなるエンジン回転
検出器（Ａ５）によって出力される。このとき、エンジ
ン回転数が所定回転数以下の低速域においては２つの回
転角センサーで検出してパルス数を２倍に増やして精度
を向上させる。また、回転数の高い高速域においては、
１つの回転角センサーにより検出してＣＰＵ処理能力の
負担を軽減する。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１３】図２はこの実施例における過給機付ディー
ゼルエンジンの燃料噴射量制御装置を示す概略構成図で
あり、図３はその分配型燃料噴射ポンプ１を示す断面図
である。燃料噴射ポンプ１はディーゼルエンジン２のク
ランク軸４０にベルト等を介して駆動連結されたドライ
ブプーリ３を備えている。そして、そのドライブプーリ
３の回転によって燃料噴射ポンプ１が駆動され、ディー
ゼルエンジン２の各気筒（この場合は４気筒）毎に設け
られた各燃料噴射ノズル４に燃料が圧送されて燃料噴射
を行う。

【００１４】燃料噴射ポンプ１において、ドライブプー
リ３はドライブシャフト５の先端に取付けられている。
又、そのドライブシャフト５の途中には、ベーン式ポン
プよりなる燃料フィードポンプ（この図では９０度展開
されている）６が設けられている。更に、ドライブシャ
フト５の基端側には円板状のパルサ７が取付けられてい
る。このパルサ７の外周面には、ディーゼルエンジン２
の気筒数と同数の、即ちこの場合４個の切歯が等角度間
隔で形成され、更に各切歯の間にはクランク角度にし
て、３．７５度毎に突起（歯）が等角度間隔で形成され
ている。そして、ドライブシャフト５の基端部は図示し
ないカップリングを介してカムプレート８に接続されて
いる。

【００１５】パルサ７とカムプレート８との間には、ロ
ーラリング９が設けられ、同ローラリング９の円周に沿
ってカムプレート８のカムフェイス８ａに対向する複数
のカムローラ１０が取付けられている。カムフェイス８
ａはディーゼルエンジン２の気筒数と同数だけ設けられ
ている。又、カムプレート８はスプリング１１によって
常にカムローラ１０に付勢係合されている。

【００１６】カムプレート８には燃料加圧用プランジャ
１２の基端が一体回転可能に取付けられ、それらカムプ
レート８及びプランジャ１２がドライブシャフト５の回
転に連動して回転される。即ち、ドライブシャフト５の
回転力がカップリングを介してカムプレート８に伝達さ
れることにより、カムプレート８が回転しながらカムロ
ーラ１０に係合して、気筒数と同数だけ図中左右方向へ
往復駆動される。又、この往復運動に伴ってプランジャ
１２が回転しながら同方向へ往復駆動される。つまり、
カムプレート８のカムフェイス８ａがローラリング９の
カムローラ１０に乗り上げる過程でプランジャ１２が往
復（リフト）され、その逆にカムフェイス８ａがカムロ
ーラ１０を乗り下げる過程でプランジャ１２が復動され
る。

【００１７】プランジャ１２はポンプハウジング１３に
形成されたシリンダ１４に嵌挿されており、プランジャ
１２の先端面とシリンダ１４の底面との間が高圧室１５
となっている。又、プランジャ１２の先端側外周には、
ディーゼルエンジン２の気筒数と同数の吸入溝１６と分
配ポート１７が形成されている。又、それら吸入溝１６
及び分配ポート１７に対応して、ポンプハウジング１３
には分配通路１８及び吸入ポート１９が形成されてい
る。

【００１８】そして、ドライブシャフト５が回転されて
燃料フィードポンプ６が駆動されることにより、図示し
ない燃料タンクから燃料供給ポート２０を介して燃料室
２１内へ燃料が供給される。又、プランジャ１２が復動
されて高圧室１５が減圧される吸入行程中に、吸入溝１
６の一つが吸入ポート１９に連通することにより、燃料
室２１から高圧室１５へと燃料が導入される。一方、プ
ランジャ１２が往動されて高圧室１５が加圧される圧縮
行程中に、分配通路１８から各気筒毎の燃料噴射ノズル
４へ燃料が圧送されて噴射される。

【００１９】ポンプハウジング１３には、高圧室１５と
燃料室２１とを連通させる燃料溢流（スピル）用のスピ
ル通路２２が形成されている。このスピル通路２２の途
中には、高圧室１５からの燃料スピルを調整する溢流調
整弁としての電磁スピル弁２３が設けられている。この
電磁スピル弁２３は常開型の弁であり、コイル２４が無
通電（オフ）の状態では弁体２５が開放されて高圧室１
５内の燃料が燃料室２１へスピルされる。又、コイル２
４が通電（オン）されることにより、弁体２５が閉鎖さ
れて高圧室１５から燃料室２１への燃料のスピルが止め
られる。

【００２０】従って、電磁スピル弁２３の通電時間を制
御することにより、同弁２３が閉弁・開弁制御され、高
圧室１５から燃料室２１への燃料のスピル調量が行われ
る。そして、プランジャ１２の圧縮行程中に電磁スピル
弁２３を開弁させることにより、高圧室１５内における
燃料が減圧されて、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が
停止される。つまり、プランジャ１２が往動しても、電
磁スピル弁２３が開弁している間は高圧室１５内の燃料
圧力が上昇せず、燃料噴射ノズル４からの燃料噴射が行
われない。又、プランジャ１２の往動中に、電磁スピル
弁２３の閉弁・開弁の時期を制御することにより、燃料
噴射ノズル４からの燃料噴射量が制御される。

【００２１】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期を調整するためのタイマ装置（この図では９０度
展開されている）２６が設けられている。このタイマ装
置２６は、ドライブシャフト５の回転方向に対するロー
ラリング９の位置を変更することにより、カムフェイス
８ａがカムローラ１０に係合する時期、即ちカムプレー
ト８及びプランジャ１２の往復駆動時期を変更するため
のものである。

【００２２】このタイマ装置２６は油圧により駆動され
るものであり、タイマハウジング２７と、同ハウジング
２７内に嵌装されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハウジング２７内一側の低圧室２９にてタイマピスト
ン２８を他側の加圧室３０へ押圧付勢するタイマスプリ
ング３１等とから構成されている。そして、タイマピス
トン２８はスライドピン３２を介してローラリング９に
接続されている。

【００２３】タイマハウジング２７の加圧室３０には、
燃料フィードポンプ６により加圧された燃料が導入され
るようになっている。そして、その燃料圧力とタイマス
プリング３１の付勢力との釣り合い関係によってタイマ
ピストン２８の位置が決定される。又、タイマピストン
２８の位置が決定されることにより、ローラリング９の
位置が決定され、カムプレート８を介してプランジャ１
２の往復動タイミングが決定される。

【００２４】タイマ装置２６の燃料圧力、即ち制御油圧
を調整するために、タイマ装置２６にはタイミングコン
トロールバルブ３３が設けられている。即ち、タイマハ
ウジング２７の加圧室３０と低圧室２９とは連通路３４
によって連通されており、同連通路３４の途中にタイミ
ングコントロールバルブ３３が設けられている。このタ
イミングコントロールバルブ３３は、デューティ制御さ
れた通電信号によって開閉制御される電磁弁であり、同
タイミングコントロールバルブ３３の開閉制御によって
加圧室３０内の燃料圧力が調整される。そして、その燃
料圧力調整によって、プランジャ１２のリフトタイミン
グが制御され、各燃料噴射ノズル４からの燃料噴射時期
が調整される。

【００２５】ローラリング９の上部には、電磁ピックア
ップコイルよりなる第１の回転角センサ３５ａ及び第２
の回転角センサー３５ｂの２つの回転角センサーが後に
図７にて詳述するようにパルサ７の外周面に対向して取
付けられていてエンジン回転検出器３５を構成してい
る。この各回転角センサー３５ａ，３５ｂはパルサ７の
突起等が横切る際に、それらの通過を検出してエンジン
回転数ＮＥに相当するタイミング信号、即ち所定のクラ
ンク角度毎の回転角度信号としてのエンジン回転角パル
スを出力する。又、更に、この回転角センサ３５ａ，３
５ｂは、ローラリング９と一体であるため、タイマ装置
２６の制御動作に関わりなく、プランジャリフトに対し
て一定のタイミングで基準となるタイミング信号を出力
する。

【００２６】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。このディーゼルエンジン２ではシリンダ４１、ピ
ストン４２及びシリンダヘッド４３によって各気筒毎に
対応する主燃焼室４４がそれぞれ形成されている。又、
それら各主燃焼室４４が、同じく各気筒毎に対応して設
けられた副燃料室４５に連設されている。そして、各副
燃焼室４５に各燃料噴射ノズル４から噴射される燃料が
供給される。又、各副燃焼室４５には、始動補助装置と
しての周知のグロープラグ４６がそれぞれ取付けらてい
る。

【００２７】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管５０がそれぞれ設けられ、その吸気管４７には
過給機を構成するターボチャージャ４８のコンプレッサ
４９が設けられ、排気管５０にはターボチャージャ４８
のタービン５１が設けられている。又、排気管５０に
は、過給圧力ＰＩＭを調節するウェイストゲートバルブ
５２が設けられている。周知のようにこのターボチャー
ジャ４８は、排気ガスのエネルギーを利用してタービン
５１を回転させ、その同軸上にあるコンプレンサ４９を
回転させて吸入空気を昇圧させる。これによって、密度
の高い混合気を主燃焼室４４へ送り込んで燃料を多量に
燃焼させ、ディーゼルエンジン２の出力を増大させるよ
うになっている。

【００２８】又、ディーゼルエンジン２には、排気管５
０内の排気の一部を吸気管４７の吸入ポート５３へ還流
させる還流管５４が設けられている。そして、その還流
管５４の途中には排気の還流量を調節するエキゾースト
ガスリサキュレイションバルブ（ＥＧＲバルブ）５５が
設けられている。このＥＧＲバルブ５５はバキュームス
イッチングバルブ（ＶＳＶ）５６の制御によって開閉制
御される。

【００２９】更に、吸気管４７の途中には、アクセルペ
ダル５７の踏込量に連動して開閉されるスロットルバル
ブ５８が設けられている。又、そのスロットルバルブ５
８に平行してバイパス路５９が設けられ、同バイパス路
５９にはバイパス絞り弁６０が設けられている。このバ
イパス絞り弁６０は、二つのＶＳＶ６１，６２の制御に
よって駆動される二段のダイヤフラム室を有するアクチ
ュエータ６３によって開閉制御される。このバイパス絞
り弁６０は各種運転状態に応じて開閉制御されるもので
ある。例えば、アイドル運転時には騒音振動等の低減の
ために半開状態に制御され、通常運転時には全開状態に
制御され、更に運転停止時には円滑な停止のために全閉
状態に制御される。

【００３０】そして、上記のように燃料噴射ポンプ１及
びディーゼルエンジン２に設けられた電磁スピル弁２
３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及び各ＶＳＶ５６，６１，６２は要求スピル角度演
算手段、余り角度時間演算手段、スピル弁制御手段等を
構成する電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７
１にそれぞれ電気的に接続され，、同ＥＣＵ７１によっ
てそれらの駆動タイミングが制御される。

【００３１】運転状態を検出するセンサとしては、回転
角センサ３５に加えて以下の各種センサが設けられてい
る。即ち、吸気管４７にはエアクリーナ６４の近傍にお
ける吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ７２が設け
られている。又、スロットルバルブ５８の開閉位置か
ら、ディーゼルエンジン２の負荷に相当するアクセル開
度ＡＣＣＰを検出するアクセル開度センサ７３が設けら
れている。吸入ポート５３の近傍には、ターボチャージ
ャ４８によって過給された後の吸入空気圧力、即ち過給
圧力ＰＩＭを検出する吸気圧センサ７４が設けられてい
る。更に、ディーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検
出する水温センサ７５が設けられている。又、ディーゼ
ルエンジン２のクランク軸４０の回転基準位置、例えば
特定気筒の上死点に対するクランク軸４０の回転位置を
検出するクランク角センサ７６が設けられている。更に
又、図示しないトランスミッションには、そのギアの回
転によって回されるマグネット７７ａによりリードスイ
ッチ７７ｂをオン・オフさせて車両速度（車速）ＳＰを
検出する車速センサ７７が設けられている。

【００３２】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７がそれぞれ接続されると共に回転数センサ３
５が接続されている。又、ＥＣＵ７１は各センサ３５，
７２〜７７から出力される信号に基づいて、電磁スピル
弁２３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープ
ラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御す
る。

【００３３】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４のブロック図に従って説明する。ＥＣＵ７１は
中央処理装置（ＣＰＵ）８１、所定の制御プログラム及
びマップ等を予め記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）８２、ＣＰＵ８１の演算結果等を一時記憶するラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３、予め記憶されたデ
ータを保存するバックアップＲＡＭ８４、所定のクロッ
ク信号を生成するクロック９２等と、これら各部と入力
ポート８５及び出力ポート８６等とをバス８７によって
接続した論理演算回路として構成されている。

【００３４】入力ポート８５には、前述した吸気温セン
サ７２、アクセル角度センサ７３、吸気圧センサ７４及
び水温センサ７５が、各バッファ８８，８９，９０，９
１、マルチプレクサ９３及びＡ／Ｄ変換器９４を介して
接続されている。同じく、入力ポート８５には、前述し
た回転角センサ３５ａ，３５ｂ、クランク角センサ７６
及び車速センサ７７が、波形整形回路９５を介して接続
されている。そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介
して入力される各センサ３５，７２〜７７等の検出信号
を入力値として読み込む。又、出力ポート８６には各駆
動回路９６，９７，９８，９９，１００，１０１を介し
て電磁スピル弁２３、タイミングコントロールバルブ３
３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等が
接続されている。

【００３５】本実施例では、エンジン回転検出器として
２つの回転角センサーを配置しており、これら２つの回
転角センサーにより検出されるパルス信号を利用して、
夫々の回転角センサーに異常が発生していないかどうか
を監視するための回転角センサー監視装置３４を備えて
いることを特徴としている。

【００３６】さらにまた、本実施例では、出力ポート８
６、駆動回路９６を介して電磁スピル弁２３に向け出力
したスピル弁駆動信号（この信号は実スピル角度に相当
する）を、バッファ１０２を介して再びＥＣＵ７１に入
力する構成としたことを特徴としている。

【００３７】そして、ＣＰＵＩ８１は各センサ３５，７
２〜７７から読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁
２３、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラ
グ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御す
る。

【００３８】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射量制御動作について図５及び図６を用いて説
明する。図５に示すフローチャートは、ＥＣＵ７１によ
り実行される、本発明のスピル弁駆動制御処理を示して
いる。尚、この燃料噴射時間演算処理は燃料の噴射毎に
実行される。

【００３９】図５に示される燃料噴射時間演算処理が起
動すると、先ずステップ１０（図ではステップをＳと略
称する）において、エンジン回転検出器３５から出力さ
れるエンジン回転パルスに基づき求められるエンジン回
転数ＮＥ、及びアクセル開度センサ７３から求められる
アクセル開度ＡＣＣＰに基づき燃料噴射量ＳＰＶが求め
られる。

【００４０】続くステップ１２においては、ステップ１
０で求められた燃料噴射量ＳＰＶに基づき燃料噴射を開
始する噴射開始角度ＡＮＧＳＰＳ（即ち電磁スピル弁２
３をオンする角度）と、燃料噴射を終了する噴射開終了
位置である要求スピル角度ＡＮＧＳＰＶ（即ち電磁スピ
ル弁２３をオフするスピル位置）を演算する。

【００４１】いま、前記したパルサ７に形成されている
突起（歯）が加工誤差の発生が無く正規に形成されたこ
とを想定し、この加工誤差が無い状態における要求スピ
ル角度ＡＮＧＳＰＶと噴射開始角度ＡＮＧＳＰＳを図６
に示す。いま、パルサ７が理想的に加工形成され、かつ
ディーゼルエンジン２が一定の回転数で回転している場
合、エンジン回転パルスは同一周期で定常的に発生す
る。いま、この同一周期で定常的に発生するパルスの周
期を正規パルス時間ＴＮＩＮＴとすると、パルサ７に加
工誤差が無い場合には各パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ
₀〜ＴＮＩＮＴ₃は正規パルス時間ＴＮＩＮＴＥと等し
くなる（ＴＮＩＮＴ₀＝ＴＮＩＮＴ₁＝ＴＮＩＮＴ₂＝
ＴＮＩＮＴ₃＝ＴＮＩＮＴＥ）。また、正規パルスをク
ランクアングルに換算した値は、前記のように3.75°Ｃ
Ａ（以下、これを正規パルス角度ＡＮＧＩＮＴ₀とい
う）となる。一方、上記したようにステップ１２で演算
される要求スピル角度ＡＮＧＳＰＶ及び噴射開始角度Ａ
ＮＧＳＰＳはエンジン回転数ＮＥに基づき演算され、ま
たこのエンジン回転数ＮＥはエンジン回転検出器３５か
ら出力されるエンジン回転パルスに基づき求められる。

【００４２】上記のようにステップ１２において噴射開
始角度ＡＮＧＳＰＳ及び要求スピル角度ＡＮＧＳＰＶが
求められると、続くステップ１４ではこの各値に基づき
スピル時パルス数ＣＡＮＧＬａ及び余り角θＲＥＭが算
出される。

【００４３】ここで、スピル時パルス数ＣＡＮＧＬａ及
び余り角θＲＥＭを、図６を用いて説明する。スピル時
パルス数ＣＡＮＧＬａとは、基準位置から要求スピル角
度ＡＮＧＳＰＶを含むエンジン回転パルス（本実施例で
は第３パルスがこれに該当する。尚、以下のこのパルス
をスピル時パルスという）の１パルス前までのパルス数
をいう。また、余り角θＲＥＭとは、スピル時パルスの
立ち上がり位置から要求スピル角度ＡＮＧＳＰＶまでの
クランクアングルをいう。更に、本実施例において基準
位置とは、エンジン回転検出器３５から出力されるエン
ジン回転パルスの内、パルサ７の回転に伴い切歯形成位
置の次に形成された突起（歯）により出力されるパルス
の立ち上がり位置をいうものとする（本実施例では第０
パルスの立ち上がり位置を基準位置としている）。

【００４４】従って、要求スピル角度ＡＮＧＳＰＶは上
記のスピル時パルス数ＣＡＮＧＬａ, 余り角θＲＥＭ，
及び正規パルス角度ＡＮＧＩＮＴを用いて下式のように
示される。

【００４５】ＡＮＧＳＰＶ＝ＡＮＧＩＮＴ×ＣＡＮＧＬａ＋θＲＥＭ … 続くステップ１６では余り時間ＴθＲＥＭを演算する。
ここで、余り角度時間ＴθＲＥＭとはステップ１４で求
められた余り角度θＲＥＭを時間換算したものである。
この余り時間ＴθＲＥＭを演算するには、先ずスピル時
パルス（本実施例では第３パルス）より１パルス前のパ
ルス時間ＴＮＩＮＴ₂を演算する。そして、求められた
パルス時間ＴＮＩＮＴ₂及びステップ１４で求められた
余り角θＲＥＭを用いることにより、余り時間ＴθＲＥ
Ｍは下式により求めることができる。

【００４６】ＴθＲＥＭ＝（θＲＥＭ×ＴＮＩＮＴ₂）／ＡＮＧＩＮＴ … ここで、余り時間ＴθＲＥＭを正確に演算するには、ス
ピル時パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ₃を求め、これに
基づき余り角度θＲＥＭを時間換算し、余り時間ＴθＲ
ＥＭを演算する必要がある。しかる、式においてスピ
ル時パルスより１パルス前のパルス時間ＴＮＩＮＴ₂に
基づき余り時間ＴθＲＥＭを演算する構成としたのは次
の理由による。

【００４７】即ち、実際のスピル時パルス時間ＴＮＩＮ
Ｔ₃は、スピル時パルスの次のエンジン回転パルス（第
４パルス）が発生した時点でなければ求めることはでき
ない。これに対し、燃料噴射の終了時である要求スピル
角度ＡＮＧＳＰＶは第４パルスの発生時前に存在するた
め、余り角度時間ＴθＲＥＭの演算は第４パルスの発生
時前に演算する必要がある。よって、余り時間ＴθＲＥ
Ｍの演算は、第３パルスの発生時において演算すること
が可能なスピル時パルスの直前の第２パルスのパルス時
間ＴＮＩＮＴ₂に基づき演算する構成としている。

【００４８】また、エンジン回転は変動するものであ
り、このエンジン回転変動はある特定のエンジン回転パ
ルスから急激に生じるのではなく、エンジン状態によっ
て漸次生じるものである。従って、仮にスピル時パルス
から離れたエンジン回転パルスのパルス時間に基づいて
余り角度時間ＴθＲＥＭを演算した場合、求められる余
り角度時間ＴθＲＥＭは実際の余り角度時間ＴθＲＥＭ
に対して大きな差が生じてしまうおそれがある。これに
対して、スピル時パルスの直前の第２パルスのパルス時
間ＴＮＩＮＴ₂は、スピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ₃と
近似した時間となっている。このため、このスピル時パ
ルスの直前のパルス時間ＴＮＩＮＴ₂に基づき余り角度
時間ＴθＲＥＭを演算することにより、上記の式で演
算される余り角度時間ＴθＲＥＭを実際の余り角度時間
ＴθＲＥＭに近付けることができる。

【００４９】上記の如くステップ１６において余り角度
時間ＴθＲＥＭが演算されると、処理はステップ１８に
進む。ステップ１８においては、ステップ１６で求めら
れた余り角度時間ＴθＲＥＭに基づき燃料噴射時間ＴＳ
ＰＶが演算される。ここで、燃料噴射時間ＴＳＰＶと
は、基準位置より燃料噴射が停止されるまでの時間をい
う。いま、ステップ１４で求められるスピル時パルス数
ＣＡＮＧＬａを時間換算した値をＴＣＡＮＧＬａとする
と、燃料噴射時間ＴＳＰＶは下式で示される。

【００５０】ＴＳＰＶ＝ＴＣＡＮＧＬａ＋ＴθＲＥＭ … 但し、ＴＣＡＮＧＬａ＝ＴＮＩＮＴ₀＋ＴＮＩＮＴ₁＋ＴＮＩＮＴ₂… 燃料噴射処理においては、上記した一連の処理により燃
料噴射時間ＴＳＰＶを求め、この値に基づき電磁スピル
弁２３を制御して燃料噴射を停止する。この構成とする
ことにより、噴射される燃料量をステップ１０で求めら
れた燃料噴射量ＳＰＶに極めて精度よく一致させること
が可能となり、燃料噴射量制御を高精度に行うことがで
きる。

【００５１】ところで、図２及び図３に示したように、
本実施例においては、エンジン回転検出装置として第１
及び第２の２つの回転角センサー３５ａ，３５ｂを使用
している。

【００５２】２つの回転角センサーは、図７（Ａ），
（Ｂ）に示すように、互いにパルサーの１パルス発生の
単位である突起（歯）７ａに対して１パルスの半周期分
ずらした状態で配置する。なお、図示のパルサー７は、
突起７ａの厚さＡと突起の間隔Ｂとを等しくしてあり、
従って、第１及び第２の回転角センサー３５ａ，３５ｂ
は互いに間隔Ａだけずらして配置している。

【００５３】上記の回転角センサーの配置により、第１
及び第２の回転角センサー３５ａ，３５ｂからは夫々図
８（Ａ），（Ｂ）に示すように半周期分ずれたパルスが
検出されることとなる。したがって、両方の回転角セン
サーから同時に出力をとれば、図８（Ｃ）に示すよう
に、１つノ回転角センサーから出力される回転角パルス
のパルス数の倍のパルス数を得られる。

【００５４】２つの回転角センサーから得られるパルス
は、燃料噴射量を制御するためのデータとして処理され
るが、本実施例においては、これとは別に２つの回転角
センサーから夫々半周期分ずれてパルスが得られること
を利用して、互いのパルスの発生位置の異常の有無を検
出することにより、回転角センサーの異常を検知するよ
うにしており、回転角センサー監視装置３４により実行
される。

【００５５】次に、２つの回転角センサー３５ａ，３５
ｂによる検出出力の利用シズテムについて図９に示すフ
ローチャートによって説明する。

【００５６】エンジン回転数の検出が始動すると、先
ず、第１の回転角センサー３５ａに異常がないかどうか
回転角監視装置３４によりチェックされる（ステップ１
０）。

【００５７】第１回転角センサー３５ａに異常があると
判断されると、ステップ１２に進み第２回転角センサー
３５ｂの異常の有無を検査される。そして、第２回転角
センサー３５ｂも異常が有りと判断されると、もはや、
正常なエンジンの作動は望めず、燃料噴射を停止する
（ステップ１６）。

【００５８】ステップ１０において、第１回転角センサ
ー異常無しであれば、次に、第２回転角センサー３５ｂ
に異常に有無をチェックする（ステップ２０）。ここで
第２回転角センサー３５ａに異常があれば第１回転角セ
ンサー３５ａを使用する（ステップ２２）。

【００５９】次に、ステップ２０において第２回転角セ
ンサー３５ｂに異常無しと判断されたとき、即ち、第１
及び第２回転角センサー３５ａ，３５ｂが正常に作動し
ている場合には、いずれかの回転角センサーからの検出
信号に基づきエンジンの回転数を検出し、ここでエンジ
ン回転数が所定の回転数以上であるかどうか、即ち、エ
ンジンの回転が高速域にあるか低速域にあるかをみる
（ステップ３０）。

【００６０】そして、エンジン回転数が所定回転数以上
の高速域にあれば一方の回転角センサーのみ（例えば、
第１回転角センサー３５ａ）からの検出パルス信号を燃
料噴射制御の演算に使用する（ステップ５０）。したが
って、ここでは図７（Ａ）に示されるパルス間隔のパル
スが使用される。

【００６１】また、エンジン回転数が所定回転数以下、
即ち、低速域にある場合は、２つの回転角センサー３５
ａ，３５ｂから検出されるパルスが使用される。したが
って、この場合、図８（Ｃ）に示されるパルス間隔のパ
ルスが使用されて燃料噴射制御が実行される。

【００６２】上述のように、本実施例においてはエンジ
ン回転数が所定回転数以上の高速域では、１つの回転角
センサーによる検出パルスのみを用いて燃料噴射時間を
算出するための余り角時間の演算が行われることとな
り、ＣＰＵの能力の範囲内で制御を行うことが可能とな
る。一方、エンジン回転数が所定回転数以下の低速域に
おいては、２つの回転角センサーからの出力を取り込ん
でパルス数を２倍にして演算制御が行われる。エンジン
回転数が低い場合、余り角時間が長くなり、回転変動の
影響が無視できないという問題があるが、この低速域に
おいては、パルス数を２倍に増やすことによりより小さ
い角度の回転角パルスが得られ、精度の高い燃料噴射制
御が可能となる。

【００６３】また、本実施例においては、２つの回転角
センサーを利用して回転角センサーの作動状態の監視も
行うことが可能となり、燃料噴射制御システムにフェイ
ルセイフ機能を持たせることが可能となる。

【００６４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、エンジンの
回転数の低く、燃料スピル時間算出における余り角時間
が長くなり回転変動が大きい場合であっても、パルス数
を増やすことにより精度を高めることができる。また、
高速域においては、１つの回転角センサーによりパルス
を取り込むようにしているため、ＣＰＵの能力を増大さ
せる必要が回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例である過給付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置を説明する概略構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例における燃料噴射ポンプを拡
大して示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例におけるＥＣＵの構成を示す
ブロック図である。

【図５】ＥＣＵにより実行されるスピル弁制御の処理を
示すフローチャートである。

【図６】スピル時パルス時間及び燃料噴射時間の求め方
を説明するための図である。

【図７】２つの回転角センサーの配置関係を示す図であ
る。

【図８】２つの回転角センサーより得られるパルス波形
図である。

【図９】２つの回転角センサーの使用システムを示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１燃料噴射ポンプ２ディーゼルエンジン４燃料噴射ノズル６燃料フィードポンプ７パルサー８カムプレート９ローラリング１０カムローラ１２燃料加圧用プランジャ２１燃焼室２２スピル通路２３電磁スピル弁２６タイマ装置３５エンジン回転検出器３５ａ，３５ｂ回転角センサー４０クランク軸４１シリンダ４２ピストン４８ターボチャージャ５７アクセルペダル５８スロットルバルブ７１ＥＣＵ７３アクセル開度センサ７６クランク角センサ８１ＣＰＵ８２ＲＯＭ８３ＲＡＭＳＰＶ：燃料噴射量ＡＮＧＳＰＳ：噴射開始角度ＡＮＧＳＰＶ：要求スピル角度ＣＡＮＧＬａ：スピル時バルス数ＴＣＡＮＧＬａ：ＣＡＮＧＬａを時間換算した値 θＲＥＭ：余り角度ＴθＲＥＭ：余り角度時間ＴＳＰＶ：燃料噴射時間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの発生する駆動力に
より燃料を加圧し、該加圧された燃料をスピル弁により
噴射量を制御しつつディーゼルエンジンに圧送する燃料
噴射ポンプと、該ディーゼルエンジンの運転状態に応じ決定される燃料
噴射量に基づき、燃料噴射終了時期に相当する該スピル
弁の開弁角度（要求スピル角度）を演算する要求スピル
角度演算手段と、該ディーゼルエンジンの一定クランク角毎にエンジン回
転角パルスを発生するパルサーと該パルサーのパルスを
検出する回転角センサーとからなるエンジン回転検出手
段と、該要求スピル角度演算手段により演算される該スピル弁
の開弁角度（要求スピル角度）と、一定のクランク角毎
に該エンジン回転検出手段から出力されるエンジン回転
角パルスとに基づき、該エンジン回転角パルスの基準位
置からスピル位置までのカウント数と、その１パルス分
に満たない余り角度を演算すると共に、該余り角度を時
間換算し余り角度時間を演算する余り角度時間演算手段
と、該余り角度時間演算手段により演算される基準位置から
スピル位置までのカウント数と余り角度時間とに基づき
該スピル弁を駆動制御するスピル弁制御手段とを具備す
るディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ装置において、該エンジン回転検出手段は、該パルサーに対しパルス半
周期分互いにオフセットされて配置された２つの回転角
センサーを有し、、所定エンジン回転数以下では２つの
回転角センサーにより該エンジン回転角パルスを検出す
ることを特徴とする燃料噴射ポンプ装置。