JPH0754104B2 - 燃料噴射量の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転機構、例えば、内燃機関等の回転タイミ
ング検出装置に関する。特にパルス出力の回転角センサ
を有し、１サイクル中に回転変動を生ずる回転機構が所
望の回転角度位相に至ったか否かを検出する装置に関す
る。

［従来の技術］ ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの噴射終了制御を
するために、電磁式のスピル弁を採用しているものがあ
る。スピルのタイミングはディーゼルエンジンの運転状
態、例えば、アクセルペダルの踏込み量＋エンジンの回
転速度等に基づき計算され、対応する機関回転角度位相
で表される。

ところで、通常機関の回転角度位相の検出は、機関出力
軸あるいは燃料噴射ポンプの駆動軸に備えられた歯車状
の突起を周縁に有するロータの回転を近接して設けられ
たピックアップにより、突起の接近＋離間をパルス信号
として捉えるものである。即ち、回転速度に応じてその
時間間隔が短くなるパルス信号を利用する。このパルス
数を基準パルスから計数すれば、現在の回転角度位相が
判明し、所望の角度位相に至ったタイミングにて、スピ
ルすることができるのであるが、所望の角度位相がパル
スの間に存在する場合は、更に、前回のパルス間、通常
前回の所望角度位相が存在したパルス間の時間間隔を計
測しておいて、２つのパルス出力間の回転角と最後のパ
ルスの角度位相から所望の角度位相までの角度差とを用
いて、所望の角度位相に到達する時間を計算している。

こうして通常は、比較的正確にパルス間の所望の角度位
相に到達したタイミングを捉えることが出来る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、ディーゼルエンジン＋ガソリンエンジン等の内
燃機関や、その他電動ポンプ等のような回転機構は１サ
イクル中においても、その排気による負荷のタイミング
や爆発による出力のタイミングにより、回転速度が変動
している。

この様な状況下で、上記のような所望角度位相の検出を
していると、所望角度位相は各サイクル毎に変動するも
のであることから、そのタイミングの計算の内、最後の
パルスから所望角度位相までの時間計算は前回の所望角
度位相が存在するパルス間の時間間隔を用いているの
で、前回と今回とのパルス間の位相が１サイクル中で異
なる場合がある。

この場合には、上記負荷のタイミングや出力のタイミン
グに対する位相が異なることになり、同一の回転変動下
での回転速度データを用いているとは限らず、前回のパ
ルス時間間隔を用いて計算すると回転速度の違いから誤
差を生じてしまい、燃料噴射量が不正確なものとなり、
回転が不安定となったり、エミッションが低下したりす
る恐れがあった。

この変動を考慮して所望の回転角度位相付近における直
前の回転速度と平均回転速度との関係に基づいて回転変
化率を求め、パルス間の時間間隔を補正する装置（特開
昭60−17252号）も提案されているが、やはり所望の回
転角度位相における変動を吸収するには十分とは言えな
かった。

〔手段〕

本発明では、電磁スピル式燃料噴射ポンプの所望のスピ
ル角でスピル信号を出力し高圧燃料溢流させて燃料噴射
を停止するため、 所定の基準角で出力される基準角信号と、所定の回転角
毎に出力される角度信号とを用い、前記基準角信号の発
生時点から前記スピル角直前の角度信号までは前記角度
信号の発生個数で回転角を計数し、残るスピル角までの
残余の角度は時間に換算して回転角を決定し前記スピル
信号を出力するようにした燃料噴射量の制御方法におい
て、 直前の噴射におけるスピル信号が出力された回転角を挟
む２つの角度信号で形成される第１の区間の間隔時間
（Ts2）、この第１の区間の直前に隣接する角度信号で
形成される第２の区間の間隔時間（Ts1）、前記第１の
区間の直後に隣接する角度信号で形成される第３の区間
の間隔時間（Ts3）をそれぞれ記憶しておき、 直前の噴射における前記第１ないし第３の区間のうち、
今回の噴射におけるスピル角直前の角度信号と同じ角度
信号およびその次の角度信号で形成される区間を選択
し、選択された区間の間隔時間に基づいて、前記残余の
角度を時間に換算することを特徴とする燃料噴射量の制
御方法としている。

〔作用〕

本発明の前提とする、基準角信号の発生時点からスピル
角直前の角度信号までは角度信号の発生個数で回転角を
計数し、残るスピル角までの残余の角度は時間に換算し
て回転角を決定しスピル信号を出力するようにした所
謂、角度−時間変換による燃料噴射量の制御方法におい
ては、時間変換をする為の基準となる角度信号の発生間
隔をどの時点で決定するか、ということが非常に重要で
ある。

本発明では、今回スピル時の角度時間変換を行う基準時
間の測定を、直前噴射におけるスピル時の角度信号と同
じ回転角位相を使用することで、噴射ポンプの回転角度
の同じ位置にて実行することをまず基本とし、しかも仮
に、前回噴射から今回噴射に至るまでの期間に急激な回
転変動が生じると、前回噴射時のスピル信号発生時の角
度信号に今回の角度信号が該当しないことがあるため、
直前噴射におけるスピル時に、スピル角を挟む２つの角
度信号で形成される第１の区間の間隔時間に加え、この
第１の区間の直前に隣接する角度信号で形成される第２
の区間の間隔時間、第１の区間の直後に隣接する角度信
号で形成される第３の区間の間隔時間を予め記憶してお
き、今回のスピル時に該当する間隔時間を選択するよう
にしているため、例えば今回の噴射におけるスピル信号
の角度信号が前回の角度信号と１つずれたような時で
も、今回のスピル時における残余の時間を計算するため
の基準時間が存在しなくなることはない。

〔実施例〕 次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらに限
られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々
の態様のものが含まれる。

第１図に本発明の一実施例の燃料噴射ポンプ１の概略構
成を示す。

本燃料噴射ポンプ１は、ボッシュタイプの分配型燃料噴
射ポンプをベースとする電磁スピル調量方式燃料噴射ポ
ンプである。該燃料噴射ポンプ１は、駆動軸２により、
図示しないエンジンに連動し、ベーン式フィードポンプ
３を回転させている。

ベーン式フィードポンプ３は、吸入口４から図示しない
燃料タンク内の燃料をフィルタを介してＡより、導入
し、この燃料を加圧してレギュレートバルブ５の設定す
る圧力に調圧したのち、燃料噴射ポンプ１内に形成した
燃料室６へ供給する。

上記駆動軸２はカップリング７を介してプランジャ８を
駆動する。このカップリング７はプランジャ８を回転方
向へは一体的に回転させるが、プランジャ８が軸方向へ
往復運動する場合にはこの軸方向移動を自由に許す。上
記プランジャ８にはフェイスカム９が一体的に設けられ
ている。フェイスカム９はスプリング10によりカムロー
ラ11に押し付けられており、これらフェイスカム９とカ
ムローラ11との摺接により、これらのフェイスカム９の
カム山がカムローラ11に乗り上げるとプランジャ８が往
復動される。プランジャ８は１回転中に、図示しないエ
ンジンの気筒数に応じた回数（ここでは４回）だけ往復
動される。

プランジャ８は燃料噴射ポンプ１に取り付けられたヘッ
ド12に摺動自在にかつ精密に嵌合されており、このヘッ
ド12とプランジャ８の端面とでポンプ室13を形成してい
る。プランジャ８の端部周面には吸入溝14が形成されて
おり、プランジャ８の吸入行程中に、即ち、第１図の図
示左方への移動中にこれら吸入溝14のうち一つが、ヘッ
ド12に設けた図示しない吸入ポートに連通すると、前記
燃料室６からポンプ室13に燃料を吸入する。またプラン
ジャ８の圧縮行程中、つまり第１図の図示右方への移動
中に、ポンプ室13内で加圧された燃料は、連通路19、分
配ポート16を通じて噴射通路17へ圧送され、吐出弁18を
介して、Ｂから、図示しない噴射弁によりエンジンの燃
焼室へ噴射される。

上記ポンプ室13にはスピル式の電磁弁20が接続されてい
る。すなわちポンプ室13は溢流通路21,22により燃料室
６に連通されており、上記溢流通路21は電磁弁20により
開閉される。電磁弁20は、ニードル弁24をソレノイド25
によって作動させるもので、このソレノイド25に通電す
るとニードル弁24がリフトされてポンプ室13が溢流通路
21,22を介して燃料室６に開放される。したがってプラ
ンジャ８の圧縮行程中に電磁弁20を作動させるとポンプ
室13内で加圧されている燃料が溢流通路21,22を介して
低圧側の燃料室６へ逃されるから、前記噴射通路17側へ
は送られなくなり、燃料の噴射が停止される。このこと
によりエンジン側に供給すべき燃料噴射量を制御する。
尚、燃料室６へ溢流した燃料の一部は、Ｃより図示しな
い燃料タンクへ還流する。

上記電磁弁20への通電開始タイミングは、マイクロコン
ピュータ等を備えた電子制御回路26によって行われる。

前述のカムローラ11はローラリング27に保持されてい
る。このローラリング27は燃料噴射時期調整機構（タイ
マー）30によって作動される。燃料噴射時期調整機構30
はタイマピストン31を備え、このタイマピストン31の一
端面には前記燃料室６の燃料圧力が作用する。燃料室６
の燃料圧力はエンジン回転速度の二分の一、つまり、フ
ィードポンプ３の回転速度に応じて変化する。タイマピ
ストン31の一端面に上記燃料室６の燃料圧力が作用する
と、このタイマピストン31は他面に作用するスプリング
32の力に抗して第１図の左方へ移動される。このような
タイマピストン31の往復動はピン33を介してローラリン
グ27に伝えられる。第１図ではタイマピストン31を実際
の場合とは直交する姿勢で示してあり、実際はタイマピ
ストン31の軸線が紙面と直交する方向に向いて取り付け
られるものである。したがってタイマピストン31の往復
動はローラリング27を、駆動軸２を中心として回動変位
させる。このため、カムローラ11とフェイスカム９とが
相対的に周方向へ変位するので、フェイスカム９のカム
山がカムローラ11に乗り上げるタイミングがずれ、駆動
軸２に対するプランジャ８の往復運動の位相が変化す
る。この結果、分配ポート16と噴射通路17との連通タイ
ミングが変わるので、燃料噴射時期が自動的に調整され
る。

上記ローラリング27には例えば電磁ピックアップ式、ホ
ール素子式あるいは光学的角度検出式等の回転角センサ
35が取り付けられており、これに対して駆動軸２にはパ
ルサ36が固定されている。駆動軸２の回転によりパルサ
36に形成した突起37の一つが上記回転角センサ35を横切
ると、この回転角センサ35が信号を発生する。この信号
は前記電子制御装置26へ送られる。電子制御装置26では
この回転角センサ35からの出力信号を受けると、この信
号に基づいて所望の角度位相となると、電磁弁20へその
作動を指令する電力信号を出す。パルサ36は基準角度位
相を表すために、欠歯を設けていると共にディーゼルエ
ンジン１回転（360゜CA）当り32個の信号を発生するよ
うに構成されているので、各パルス間は11.25゜CAに相
当する。

上記タイマー30の作動によりローラリング27が回動され
ると、回転角センサ35もローラリング27と同じ位相だけ
回動される。したがって燃料噴射時期が調整された場合
に、電子制御装置26へ送る基準信号も同じ位相だけずれ
るので、電磁弁20の作動時期が変わり、プランジャ８の
往復タイミングのずれ分だけ溢流時期も変化するから噴
射量に変化を及ぼさないようになっている。

電子制御回路26はエンジンの運転状態を検出するために
種々のセンサ、例えばアクセルペダル40の位置（踏み込
み量）を検出するアクセル開度センサ41やエンジンの回
転角を検出する図示しない回転数センサ、あるいは吸気
温センサ等が接続されるとともに、前述の回転角センサ
35の出力がつながれており、パルサ36と組み合わされ
て、前述のごとく燃料噴射ポンプ１のフェイスカム９の
回転位相に応じたパルス信号を検出するよう構成されて
いる。又、電子制御回路26はスピル用電磁弁20に対し
て、予め設定された時間経過後、あるいは各種条件から
算出した時間の経過後に、ソレノイド25を励磁する電力
信号を出力して、その開閉を行う。

上記電子制御回路26は、CPU26a、ROM26b、RAM26c、及び
バックアップRAM26d等を中心に論理演算回路として構成
され、コモンバス26eを介して入力部26f及び出力部26g
に接続されて、回転角センサ35からのパルス信号、アク
セル開度センサ41の開度信号、その他吸気温センサ等の
出力信号を受け、電磁弁20に制御信号の出力を行う。

次に上記電子制御回路26にて実行されるスピル時期決定
処理を説明する。第２図はそのフローチャート示すもの
である。本処理は回転角センサ35からのパルス信号入力
毎に割り込み実行されるルーチンである。また、第３図
は本処理を実行した場合の、パルス信号とスピル電磁弁
信号とのタイミングチャートを表している。

まず、ステップ90にて、今回のサイクルの測定値とし
て、直前のパルスとのパルス時間間隔T_Sを測定し、RAM2
6cに格納する。次にステップ100にて、既に他のルーチ
ンにて回転角センサ35のパルス信号に基づいて演算され
ている機関の回転速度Ｖθと、アクセル開度センサ41の
出力に基づいて演算されるアクセル開度θ_ACCと、から
スピル指令角θ_FINを、ROM26bに格納されたマップから
補間演算して求める。次にステップ110にて上記スピル
指令角θ_FINがパルス出力の角度間隔である11.25゜CAに
よる整数の商ｎと余り角θ_Ｒとに分離する。

次にステップ120にて商ｎの値が検査され、ｎ＝５の場
合はステップ130の処理がなされ、ｎ＝６の場合はステ
ップ140の処理がなされ、ｎ＝７の場合はステップ150の
処理がなされる。即ち、ステップ130にては前回のサイ
クルの＃５のパルス信号と＃６のパルス信号との時間間
隔T_S1にてθ_Ｒを回転時間T_SPONに変換する。同様にステ
ップ140にては前回のサイクルの＃６のパルス信号と＃
７のパルス信号との時間間隔T_S1にてθ_Ｒを回転時間T
_SPONに変換する。更にステップ150にては前回のサイク
ルの＃７のパルス信号と＃８のパルス信号との時間間隔
T_S1にてθ_Ｒを回転時間T_SPONに変換する。

ここでｎは5,6,7に限ったが、通常ｎはその範囲に納ま
るからである。勿論、必要に応じてｎをもっと幅広くし
てもよい。即ち、全てのパルス間隔を測定し記憶しても
よい。

次にステップ160にてｎの値をRAM26c中の角度カウンタ
にセットし、T_SPONの値をRAM26c中の時間カウンタにセ
ットする。次にステップ170にて、基準となる＃０のパ
ルス信号からカウントして＃ｎとなった際に、時間をカ
ウントし始め、回転時間T_SPON経過すれば、スピル電磁
弁20が開かれる。こうして正確にスピル指令角θ_FINで
燃料の噴射が停止し、所望の燃料量をディーゼルエンジ
ンに供給することが出来る。

本実施例は上述のごとくスピル時のみのパルス間隔を記
憶しておくのみならず、その前後のパルス間隔をも記憶
しておき、今回のスピルの時期に対応した前回のパルス
間隔にて、回転時間T_SPONを算出しているので、特にレ
シプロエンジン特有のエンジン行程に伴う回転変動下に
おいても常に所望の回転角位相に正確にスピルさせるこ
とができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、今回のスピル角度と
同じ位相の直前噴射時のスピル角を挟む角度信号で形成
される区間の間隔時間を記憶するとともに、さらにこの
前後に存在する区間の間隔時間をも記憶しておき、今回
のスピル角度と同じ前回の区間を選択して今回のスピル
時における残余の時間を計算するため、回転が急変した
ときでも基準時間が存在しなくなることはなく、常にス
ピル時期に近い回転位相の情報に基づいて正確にスピル
時期を算出できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は電子制御
回路にて実行される処理を示すフローチャート、第３図
はパルス信号とスピル電磁弁信号とのタイミングチャー
トを表す。 １……燃料噴射ポンプ、20……スピル用電磁弁 26……電子制御回路、35……回転角センサ 41……アクセルペダルセンサ

フロントページの続き (72)発明者 森 広樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−267547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−150452（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁スピル式燃料噴射ポンプの所望のスピ
   ル角でスピル信号を出力し高圧燃料を溢流させて燃料噴
   射を停止するため、 所定の基準角で出力される基準角信号と、所定の回転角
   毎に出力される角度信号とを用い、前記基準角信号の発
   生時点から前記スピル角直前の角度信号までは前記角度
   信号の発生個数で回転角を計数し、残るスピル角までの
   残余の角度は時間に換算して回転角を決定し前記スピル
   信号を出力するようにした燃料噴射量の制御方法におい
   て、 直前の噴射におけるスピル信号が出力された回転角を挟
   む２つの角度信号で形成される第１の区間の間隔時間
   （Ts2）、この第１の区間の直前に隣接する角度信号で
   形成される第２の区間の間隔時間（Ts1）、前記第１の
   区間の直後に隣接する角度信号で形成される第３の区間
   の間隔時間（Ts3）をそれぞれ記憶しておき、 直前の噴射における前記第１ないし第３の区間のうち、
   今回の噴射におけるスピル角直前の角度信号と同じ角度
   信号およびその次の角度信号で形成される区間を選択
   し、選択された区間の間隔時間に基づいて、前記残余の
   角度を時間に換算することを特徴とする燃料噴射量の制
   御方法。