JPH08254149A - ディーゼル機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は電磁スピル弁を用いて燃料噴射量制御
を行うディーゼル機関の燃料噴射量制御装置に関し、回
転角パルス発生手段に異常が発生している時においても
精度の高い燃料噴射量制御を実施することを目的とす
る。 【構成】所定の回転角度毎に回転角パルスを発生させる
回転角センサ３５を有すると共に、回転角パルスに基づ
き少なくとも燃料噴射終了時期を制御する電磁スピル弁
式燃料噴射ポンプ１を備えたディーゼル機関の燃料噴射
量制御装置において、燃料噴射ポンプ１に配設されたプ
ランジャ１２と電磁スピル弁２３との間に形成されたス
ピル通路２２の燃料圧を検出する燃料圧検出センサ７９
と、回転角センサ３５の異常を検出する異常検出手段
と、回転角センサ３５に異常が発生していると検出され
た時に、燃料圧検出センサ７９が出力する燃料圧信号に
基づきスピル弁開弁時間を設定し電磁スピル弁２３の開
弁制御を行う。

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機関の燃料噴
射量制御装置に係り、特に電磁スピル弁を用いて燃料噴
射量制御を行うディーゼル機関の燃料噴射量制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプ
に電磁弁として構成される電磁スピル弁を組み込み、こ
の電磁スピル弁を電子的に制御することにより燃料噴射
量を制御する燃料噴射量制御装置が実用化されている。
この電磁スピル弁は、プランジャにより加圧された燃料
を低圧の燃料室に連通させるスピル通路に配設されてい
る。

【０００３】そして、電磁スピル弁が閉弁（ＯＮ）され
ることによりスピルポートは閉塞されてプランジャによ
り加圧された燃料はディーゼル機関に圧送され燃料噴射
が行われ、また電磁スピル弁が開弁（ＯＦＦ）されるこ
とによりスピルポートは開放されプランジャにより加圧
された燃料は低圧の燃料室に流入し、よってディーゼル
機関への燃料圧送は停止され燃料噴射は停止される構成
となってる。

【０００４】また、燃料噴射ポンプはディーゼル機関の
出力軸と同期して回転するパルサと、このパルスの回転
に伴い所定の回転角度毎に回転角パルスを発生させる回
転角センサとを有している。マイクロコンピュータとし
て構成される燃料噴射量制御装置は、この回転角センサ
が発生する回転角パルスに基づき電磁スピル弁の開弁時
期及び閉弁時期を制御する構成とされている。

【０００５】従って、回転角センサと燃料噴射量制御装
置とを接続する配線に断線が発生すること等により、燃
料噴射量制御装置が回転角センサから出力される回転角
パルスを入力することができなくなる（以下、この状態
を回転角パルスフェイル状態という）と、電磁スピル弁
の開弁時期及び閉弁時期の制御が不能となり、ディーゼ
ル機関の運転を適正に行うことが出来なくなる。

【０００６】上記の問題点を解決する方法として、例え
ば特開昭６０−２２８７３４号公報に開示された燃料噴
射量制御装置が提案されている。同公報に開示された燃
料噴射量制御装置は、回転角センサと別個にＴＤＣ（上
死点）位置を検出するＴＤＣセンサを有しており、回転
角パルスフェイル状態となると、回転角パルスに代えて
ＴＤＣセンサが出力するＴＤＣ信号を基準として電磁ス
ピル弁の開弁時期及び閉弁時期を制御する構成とされて
いる。この構成とすることにより、回転角パルスフェイ
ル状態において電磁スピル弁の制御が全く行うことがで
きなくなることを防止することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ＴＤＣセン
サから出力されるＴＤＣ信号は例えば３６０°ＣＡに１
回の割合で出力される構成とされている。従って、上記
公報に開示された燃料噴射量制御装置では、回転角パル
スフェイル状態において電磁スピル弁の開弁及び閉弁の
基準となる基準位置は３６０°ＣＡ毎となる。これに対
し、４気筒のディーゼル機関の場合、燃料噴射は１８０
°ＣＡ毎（以下、１サイクル期間という）に行われ、各
１サイクル期間毎に電磁スピル弁の開弁時期及び閉弁時
期を設定する必要がある。

【０００８】よって、３６０°ＣＡに１回しか出力され
ないＴＤＣ信号に基づき電磁スピル弁の開閉制御を行う
構成では、前回ＴＤＣ信号の出力時と今回ＴＤＣ信号の
出力時との間が長く、精度の高い燃料噴射量制御を行う
ことができないという問題点があった。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、回転角パルス発生手段に異常が発生している時に
は、プランジャにより加圧される燃料の燃料圧を燃料圧
検出手段により検出し、この燃料圧変化に基づき電磁ス
ピル弁の開弁制御を行うことにより、回転角パルス発生
手段に異常が発生している時においても精度の高い燃料
噴射量制御を実施することを可能としたディーゼル機関
の燃料噴射量制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、ディーゼル機関の出力軸と同期して回転
するパルサを用い所定の回転角度毎に回転角パルスを発
生させる回転角パルス発生手段を有すると共に、前記回
転角パルスに基づき少なくとも燃料噴射終了時期を制御
する電磁スピル弁式燃料噴射ポンプを備えたディーゼル
機関の燃料噴射量制御装置において、前記燃料噴射ポン
プに配設されたプランジャと前記電磁スピル弁との間に
形成された燃料経路内の燃料圧を検出する燃料圧検出手
段と、前記回転角パルス発生手段の異常を検出する異常
検出手段と、前記異常検出手段により前記回転角パルス
発生手段に異常が発生していると検出された時に、前記
燃料圧検出手段が出力する燃料圧信号に基づきスピル弁
開弁時間を設定し前記電磁スピル弁の開弁制御を行う異
常時制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記構成とされたディーゼル機関の燃料噴射量
制御装置では、例えば回転角パルス発生手段が断線等に
より回転角パルスを出力できなくなる状態（回転角パル
スフェイル状態）となると、異常検出手段がこの異常発
生を検知する。

【００１２】また、異常検出手段により回転角パルスフ
ェイル状態が発生したと判断されると、異常時制御手段
は燃料圧検出手段が検出する燃料圧変化から燃料圧送開
始時期を判断し、この燃料圧送開始時期に基づき設定さ
れるスピル弁開弁時間とにより電磁スピル弁の開弁制御
を行う。即ち、回転角パルスフェイル状態においては、
電磁スピル弁の開弁制御は燃料圧検出手段が検出する燃
料圧に基づき実施される。

【００１３】また、燃料圧検出手段は、燃料噴射ポンプ
に配設されたプランジャと電磁スピル弁との間に形成さ
れた燃料経路内の燃料圧を検出する構成とされている。
よって、燃料圧検出手段から出力される燃料圧信号は、
実際のプランジャによる燃料加圧状態を反映した信号と
なっている。

【００１４】また、プランジャは燃料噴射ポンプのドラ
イブシャフトに設けられたカムにより駆動されるもので
あり、よってプランジャのカムリフト状態（即ち、プラ
ンジャによる燃料加圧状態）は、燃料噴射ポンプの回転
状態を反映している。更に、プランジャによる燃料の加
圧は、ディーゼル機関の各サイクル毎に実施されるた
め、例えば４気筒ディーゼル機関の場合には１８０°Ｃ
Ａ毎に出力される。

【００１５】異常時制御手段は、上記のように燃料噴射
ポンプの回転状態を反映しかつディーゼル機関の各サイ
クル毎に定期的に発生する燃料圧信号に基づき、スピル
弁開弁時間を設定して電磁スピル弁の開弁制御を行う。
このため、回転角パルスフェイル状態においても機関状
態を反映した精度の高い燃料噴射量制御を行うことが可
能となる。

【００１６】

【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。図１は本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
２はその分配型燃料噴射ポンプ１を拡大して示す断面図
である。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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
ち本実施例の場合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、例えば7.5 °
ＣＡ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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】つまり、カムプレート８のカムフェイス８
ａ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が往動（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。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。

【００２４】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。

【００２５】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（燃料経路）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。

【００２６】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（ＳＰＶ ｏｆｆ）の状態では
弁体２５が開放されて高圧室１５内の燃料が燃料室２１
へスピルされる。又、コイル２４が通電（ＳＰＶ ｏ
ｎ）されることにより、弁体２５が閉鎖されて高圧室１
５から燃料室２１への燃料のスピルが止められる。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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エンジン回転検出手段としての回転
角センサ３５がパルサ７の外周面に対向して取付けられ
ている。この回転角センサ３５は、パルサ７の突起等が
横切る際に変化する磁束の変化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パルスを出
力する。又、更に、この回転角センサ３５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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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吸気絞り弁５８
が設けられている。又、その吸気絞り弁５８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。

【００３９】このバイパス絞り弁６０は、二つのＶＳＶ
６１，６２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。

【００４０】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は電子制御装置（以
下単に「ＥＣＵ」という）７１にそれぞれ電気的に接続
され、このＥＣＵ７１によってそれらの駆動タイミング
が制御される。

【００４１】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、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。

【００４２】また、ディーゼルエンジン２の冷却水温Ｔ
ＨＷを検出する水温センサ７５、及びディーゼルエンジ
ン２の始動時及び停止時に操作されるイグニションスイ
ッチ７８が設けられている。また、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。また、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。

【００４３】更に、前記したスピル通路２２には、燃料
圧検出手段となる燃料圧検出センサ７９が配設されてい
る。この燃料圧検出センサ７９のスピル通路２２におけ
る配設位置は、プランジャ１２と電磁スピル弁２３との
間に選定されている。即ち、プランジャ１２によって加
圧され分配通路１８へ分配されるまでの間の実質的な燃
料加圧室に配置される。また、燃料圧検出センサ７９は
例えば圧電素子等の圧電変換素子であり、スピル通路２
２内の燃料圧力を検出して燃料圧信号を発生する構成と
なっている。

【００４４】上記のように、燃料圧検出センサ７９はス
ピル通路２２のプランジャ１２と電磁スピル弁２３との
間、即ちポンプ内の実質的な燃料加圧室に配設されてい
るため、プランジャ１２がカムプレート８により往動さ
れて高圧室１５内の燃料が加圧されると、この燃料圧は
燃料圧検出センサ７９により検出される。また、ポンプ
内の燃料加圧室系にセンサを設けることにより、センサ
が１個で済み、各気筒の燃料配管に１個づつ設ける場合
に比べてコストの低減を図ることができる。

【００４５】上述した各センサ及びスイッチ３５，７２
〜７９は、ＥＣＵ７１にそれぞれ接続されている。ＥＣ
Ｕ７１は、上記の各センサ及びスイッチ３５，７２〜７
９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。

【００４６】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図３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。

【００４７】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３５、クランク角センサ７６、車速セン
サ７７及び燃料圧検出センサ７９が、波形整形回路９５
を介して接続されている。また、イグニションスイッチ
７８も入力ポート８５に接続されている。

【００４８】そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介
して入力される各センサ及びスイッチ３５，７２〜７９
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３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６
１，６２等が接続されている。

【００４９】そして、ＣＰＵ８１は各センサ及びスイッ
チ３５，７２〜７９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。次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射量制御処理について図４乃至図９を用いて説
明する。図４乃至図７は燃料噴射量制御処理を示すフロ
ーチャートであり、図８は回転角センサ３５が出力する
エンジン回転パルス，電磁スピル弁２３の駆動信号（図
にはＳＰＶと示す），燃料圧検出センサ７９の出力信
号，ポンプカムリフトのカム線図を夫々示すタイミング
チャートである。

【００５０】まず、図８を用いて本実施例の基本的な原
理について説明する。回転角センサ３５とＥＣＵ７１と
を接続する配線に断線等の異常が発生しておらず、よっ
て回転角センサ３５が発生するエンジン回転パルス信号
（以下、ＮＥ信号という）をＥＣＵ７１に供給できる状
態（以下、通常状態という）においては、ＥＣＵ７１は
回転角センサ３５が発生するＮＥ信号に基づき電磁スピ
ル弁２３の開弁時期及び閉弁時期を制御する構成とされ
ている（以下、通常状態においてＥＣＵ７１が実行する
制御処理を通常処理という）。

【００５１】しかるに、図８（Ａ）に矢印で示す時刻に
おいて断線等の異常が発生したとすると、同図に示され
るように異常発生後はＥＣＵ７１に対しＮＥ信号は入力
されなくなり、従ってＮＥ信号に基づき電磁スピル弁２
３の開弁時期及び閉弁時期を行うことは不可能となる。

【００５２】ここで、図８（Ｃ）に示される燃料圧検出
センサ７９が出力する燃料圧信号と、図８（Ｄ）に示さ
れるポンプカムリフトに注目する。上記のように、燃料
圧検出センサ７９はスピル通路２２のプランジャ１２と
電磁スピル弁２３との間に配設されているため、プラン
ジャ１２により高圧室１５内で加圧された燃料の燃料圧
は燃料圧検出センサ７９により検出することができる。
即ち、燃料圧検出センサ７９から出力される燃料圧信号
は、実際のプランジャ１２による燃料加圧状態を反映し
た信号となっている。

【００５３】また、プランジャ１２は燃料噴射ポンプ１
のドライブシャフト５に設けられたカムプレート８によ
り駆動されるものであり、よってプランジャ１２のカム
リフト状態（即ち、プランジャ１２による燃料加圧状
態）は、ドライブシャフト５の回転状態を反映してい
る。この点は、図８（Ｃ）に示される燃料圧検出センサ
７９の出力時期と、図８（Ｄ）に示されるポンプカムリ
フト量が上昇する時期とが同期していることからも理解
される。

【００５４】上記の説明から明らかなように、燃料圧検
出センサ７９から出力される燃料圧信号は、ドライブシ
ャフト５の回転状態を反映している信号である。従っ
て、この燃料圧検出センサ７９から出力される燃料圧信
号に基づき電磁スピル弁２３の開弁及び閉弁制御を行う
ことにより、回転角パルスフェイル状態においても機関
状態を反映した精度の高い燃料噴射量制御を行うことが
可能となる。

【００５５】本実施例においては、燃料圧検出センサ７
９から出力される燃料圧信号の立ち上がり時期を基準と
して電磁スピル弁２３の開弁時期及び閉弁時期を設定す
る構成としている。また、プランジャ１２による燃料の
加圧はディーゼルエンジン２の各サイクル毎に実施され
るため、本実施例の場合には１８０°ＣＡ毎に出力され
る。従って、燃料圧検出センサ７９から出力される燃料
圧信号も１８０°ＣＡ毎に出力される。よって、電磁ス
ピル弁２３の開弁時期及び閉弁時期を設定する基準とな
る燃料圧信号が比較的短いクランク角度毎に出力される
ため、エンジン回転変動の影響が電磁スピル弁２３の開
弁時期及び閉弁時期の設定に影響を及ぼすことを抑制す
ることができ、これによっても精度の高い燃料噴射量制
御を行うことが可能となる。

【００５６】続いて、上記した基本原理に基づきＥＣＵ
７１により実行される燃料噴射量制御処理について図４
乃至図７を用いて説明する。先ず、図４に示すフローチ
ャートについて説明する。同図に示される処理は、回転
角センサ３５がＮＥパルスを出力する毎に割り込み処理
（ＮＥ割り込み処理）されるものである。

【００５７】同図に示す燃料噴射量制御処理が起動する
と、先ずステップ１００においてＥＣＵ７１は回転角セ
ンサ３５が発生するＮＥ信号に基づきＮＥパルス間隔Ｔ
ＮＩＮＴを演算すると共に、ＮＥ割込カウンタＣＮＩＲ
Ｑのインクリメントを行う。ここで、ＮＥパルス間隔Ｔ
ＮＩＮＴとは前回のＮＥパルスが入力された時刻から今
回のＮＥパルスが入力された時刻までの間隔（時間）で
あり、またＮＥ割込カウンタＣＮＩＲＱは欠歯検出後に
回転角センサ３５により検出されたＮＥパルスの数を示
すものである（ＮＥ割込カウンタＣＮＩＲＱは欠歯の入
力によりクリアされる）。

【００５８】また、ステップ１００では、ＮＥフェイル
カウンタＣＮＥＦをクリアする（ＣＮＥＦ＝０）。この
ＮＥフェイルカウンタＣＮＥＦは、所定の時間毎（例え
ば４ｍｓ毎）に自動的にインクリメントされるカウンタ
である。ステップ１００に示されるように、このＮＥフ
ェイルカウンタＣＮＥＦはＮＥ信号の発生毎にクリアさ
れるため、ＮＥフェイルカウンタＣＮＥＦはＮＥ信号が
入力された後の経過時間として定義することができる。

【００５９】続くステップ１０２では、欠歯判定が正常
に行われたかどうかを判断することにより、回転角セン
サ３５に異常が発生しているかどうか（即ち、回転角パ
ルスフェイル状態であるかどうか）を判定する。前記し
たように、パルサ７には気筒数に対応した数の欠歯が設
けられており、隣接する欠歯の間には所定数(7.5°ＣＡ
間隔で形成される場合は２１個）の歯が形成されてい
る。従って、通常状態においては１サイクルにおいて回
転角センサ３５からは２１個のＮＥパルス（ＣＮＩＲＱ
＝０〜２０）が出力される。しかるに、断線等の異常が
回転角センサ３５に発生した場合には、回転角センサ３
５からＮＥパルスの出力が行われなくなる。

【００６０】よって、ステップ１０２では、ステップ１
００で算出されるＮＥパルス間隔ＴＮＩＮＴが所定の時
間となっているかどうか、また欠歯が入力される前のル
ーチン処理におけるＮＥ割込カウンタＣＮＩＲＱの値が
ＣＮＩＲＱ＝２０であったかどうか等を判定する。

【００６１】即ち、回転角パルスフェイル状態において
は、欠歯は検出されても欠歯間にいわゆるパルス抜けが
発生している場合があり、このパルス抜けが発生してい
る時にはＮＥパルス間隔ＴＮＩＮＴが所定の時間より長
くなり、また１サイクルにおける最終のＮＥ割込カウン
タＣＮＩＲＱの値が２０未満となる（パルス抜け部分は
カウントされないため）。従って、ＮＥパルス間隔ＴＮ
ＩＮＴ及びＮＥ割込カウンタＣＮＩＲＱの値から回転角
センサ３５に異常が発生したかどうかを判断することが
できる。

【００６２】ステップ１０２において回転角センサ３５
に異常が発生していると判断され場合には、処理はステ
ップ１０４に進み、回転角センサ３５に異常が発生して
いること（回転角パルスフェイル状態）を示すフェイル
フラグＸＦＮＥをセット（ＸＦＮＥ＝ＯＮ）し、処理を
終了する。

【００６３】一方、ステップ１０２において回転角セン
サ３５に異常が発生していないと判断され場合には、処
理はステップ１０６に進み、回転角センサ３５が出力す
るＮＥパルスに基づき電磁スピル弁２３の開閉制御を行
う通常処理を実施、同図に示すＮＥ割り込み処理を終了
する。

【００６４】続いて、図５に示すフローチャートについ
て説明する。同図に示される処理は、燃料噴射量制御処
理のメインルーチンである。同図に示す燃料噴射量制御
処理が起動すると、先ずステップ２００において機関状
態がクランキング状態であるかどうかが判断される。具
体的には、イグニションスイッチ７８から出力される始
動信号が入力されたかどうかを判断する。

【００６５】そして、ステップ２００において、イグニ
ションスイッチ７８の始動信号がオン（ＳＴＡ ＯＮ）
であると判断すると、処理はステップ２０２に進み、前
記した図４のステップ１００で説明したＮＥフェイルカ
ウンタＣＮＥＦが２sec 以上であるかどうかが判断され
る。

【００６６】前記したように、ＮＥフェイルカウンタＣ
ＮＥＦはＮＥパルスが入力することによりクリアされる
カウンタであるため、ＮＥフェイルカウンタＣＮＥＦの
値が大きい場合（即ち、所定時間内にクリアされない場
合）には、回転角センサ３５に異常が発生しＮＥパルス
が入力されない状態（回転角パルスフェイル状態）であ
ると判断し、ステップ２０６にてフェイルフラグＸＦＮ
Ｅをセット（ＸＦＮＥ＝ＯＮ）し、処理をステップ２０
８に進める。また、ステップ２０２でＮＥフェイルカウ
ンタＣＮＥＦが２sec 未満であると判断された場合に
は、ステップ２０６の処理を行うことなく処理をステッ
プ２０８に進める。

【００６７】一方、ステップ２００において、イグニシ
ョンスイッチ７８の始動信号がオフ（ＳＴＡ ＯＦＦ）
であると判断すると、処理はステップ２０４に進み、Ｎ
ＥフェイルカウンタＣＮＥＦが0.1sec以上であるかどう
かが判断される。そして、ＮＥフェイルカウンタＣＮＥ
Ｆの値が0.1sec以上である場合には、回転角センサ３５
に異常が発生しＮＥパルスが入力されない状態（回転角
パルスフェイル状態）であると判断し、ステップ２０６
にてフェイルフラグＸＦＮＥをセット（ＸＦＮＥ＝Ｏ
Ｎ）し、処理をステップ２０８に進める。また、ステッ
プ２０４でＮＥフェイルカウンタＣＮＥＦが0.1sec未満
であると判断された場合には、ステップ２０６の処理を
行うことなく処理をステップ２０８に進める。

【００６８】上記のステップ２００〜ステップ２０６の
処理において、機関状態がクランキング状態であるかど
うかにより回転角パルスフェイル状態を判断する時間を
変えたのは、機関状態がクランキング状態である場合に
はドライブシャフト５の回転が遅くよってＮＥパルスの
出力間隔が長くなり、また機関状態がクランキング状態
でない場合（エンジンが運転中の場合）にはドライブシ
ャフト５の回転はクランキング時よりも早く、よってＮ
Ｅパルスの出力間隔が短くなるからである。

【００６９】尚、上記した図４に示されるステップ１０
２及びステップ１０４、図５に示されるステップ２００
〜ステップ２０６は、異常検出手段を構成する。ステッ
プ２０８では、ステップ１０４及びステップ２０６で設
定されるフェイルフラグＸＦＮＥがセットされているか
どうか、即ち回転角センサ３５に異常が発生しているか
どうかが判断される。そして、ステップ２０８におい
て、回転角センサ３５に異常が発生しており、現在の機
関状態が回転角パルスフェイル状態であると判断される
と、処理はステップ２１０に進む。

【００７０】ステップ２１０では、後述する図６のステ
ップ３００において算出されるフェイル処理用エンジン
回転数ＮＥＳＵＢと、アクセル開度ＡＣＣＰＦとによ
り、電磁スピル弁２３を開弁するスピル弁開弁時間ＴＳ
ＰＮＥＦ１を計算する。ここでフェイル処理用エンジン
回転数ＮＥＳＵＢとは、燃料圧検出センサ７９から出力
される前回の燃料圧信号の立ち上がり時刻と、今回の燃
料圧信号の立ち上がり時刻との間の時間に基づき演算さ
れたエンジン回転数である。また、スピル弁開弁時間Ｔ
ＳＰＮＥＦ１は、図９に示すフェイル処理用エンジン回
転数ＮＥＳＵＢとアクセル開度ＡＣＣＰＦとをパラメー
タとする２次元マップにより求めることができる。尚、
ステップ２１０で求められるスピル弁開弁時間ＴＳＰＮ
ＥＦ１は、燃料圧信号の立ち上がり時刻から電磁スピル
弁２３を開弁する時刻までの時間である。

【００７１】上記のようにステップ２１０においてスピ
ル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ１が求められると、またステ
ップ２０８でフェイルフラグＸＦＮＥがセットされてい
ないと（即ち、回転角パルスフェイル状態ではないと）
判断された場合には、図５に示した燃料噴射量制御処理
を終了する。

【００７２】続いて、図６に示すフローチャートについ
て説明する。同図に示される処理は、燃料圧検出センサ
７９が発生する燃料圧信号が立ち上がった時点で割り込
みされる処理である。同図に示す燃料噴射量制御処理が
起動すると、先ずステップ３００においてフェイル処理
用エンジン回転数ＮＥＳＵＢが算出される。このフェイ
ル処理用エンジン回転数ＮＥＳＵＢは、前述したよう
に、燃料圧検出センサ７９から出力される前回の燃料圧
信号の立ち上がり時刻と、今回の燃料圧信号の立ち上が
り時刻との間の時間（図８にＴで示す）に基づき演算さ
れたエンジン回転数である。前記したように、燃料圧信
号は１サイクルにおいて１回出力されるため、この時間
Ｔは１サイクルに要する時間と略等しい時間であリ、よ
って時間Ｔよりエンジン回転数を推定することができ
る。

【００７３】続くステップ３０２では、フェイルフラグ
ＸＦＮＥがセットされているかどうか（即ち、回転角パ
ルスフェイル状態であるかどうか）が判断される。ステ
ップ３０２において、現在回転角パルスフェイル状態で
あると判断された場合には、処理はステップ３０４に進
み、図５に示される処理のステップ２１０で計算された
スピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ１が経過するのを待って
電磁スピル弁２３を開弁（ＳＰＶ ｏｆｆ）する。これ
により、燃料噴射は停止される。

【００７４】前記したように、スピル弁開弁時間ＴＳＰ
ＮＥＦ１は燃料圧信号の立ち上がり時刻から電磁スピル
弁２３を開弁する時刻までの時間ある。また、図６の処
理は燃料圧信号が立ち上がった時点で割り込み処理され
る。従って、スピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ１が経過す
るのを待って電磁スピル弁２３を開弁（ＳＰＶ ｏｆ
ｆ）することにより、目標燃料噴射量に極めて近い量の
燃料噴射を行うことができる。ステップ３０４の処理が
終了すると、或いはステップ３０２において現在回転角
パルスフェイル状態ではないと判断された場合は、図６
に示した燃料噴射量制御処理を終了する。

【００７５】続いて、図７に示すフローチャートについ
て説明する。同図に示される処理は、電磁スピル弁２３
が開弁（ＳＰＶ ｏｆｆ）された時点、或いは電磁スピ
ル弁２３が閉弁（ＳＰＶ ｏｎ）された時点で割り込み
される処理である。同図に示す燃料噴射量制御処理が起
動すると、先ずステップ４００において、現在が電磁ス
ピル弁２３を開弁（ＳＰＶ ｏｆｆ）する時期であるか
どうかが判断される。そして、ステップ４００で現在が
電磁スピル弁２３を開弁（ＳＰＶｏｆｆ）する時期であ
ると判断されると、処理はステップ４０２に進み、図６
に示すステップ３００で算出されるフェイル処理用エン
ジン回転数ＮＥＳＵＢに基づき電磁スピル弁２３を閉弁
（ＳＰＶ ｏｎ）するスピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ２
を計算する。

【００７６】一般に、電磁スピル弁２３を閉弁（ＳＰＶ
ｏｎ）する時期はカムによる燃料の圧送が開始される
前であればよいため、電磁スピル弁２３を閉弁（SPV o
n) するタイミングは電磁スピル弁２３を開弁するタイ
ミングに比べて低い精度でよい。このため、本実施例で
は、電磁スピル弁２３を閉弁（ＳＰＶ ｏｎ）する時期
は、フェイル処理用エンジン回転数ＮＥＳＵＢをパラメ
ータとする１次元マップ（図示せず）により求める構成
としている。

【００７７】ステップ４０２においてスピル弁開弁時間
ＴＳＰＮＥＦ２が求められると、処理はステップ４０４
に進みスピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ２が経過するのを
待って電磁スピル弁２３を閉弁（ＳＰＶ ｏｎ）する。
これにより、燃料噴射が開始される。

【００７８】尚、図５に示されるステップ２０８，２１
０、及び図６及び図７に示す処理は異常時制御手段を構
成する。上記のように本実施例によれば、燃料噴射ポン
プ１の回転状態を反映しかつディーゼルエンジン２の各
サイクル毎に定期的に発生する燃料圧信号に基づき、ス
ピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ１及びスピル弁閉弁時間Ｔ
ＳＰＮＥＦ２を設定して電磁スピル弁２３の制御を行う
ため、回転角パルスフェイル状態においても機関状態を
反映した精度の高い燃料噴射量制御を行うことが可能と
なる。

【００７９】尚、上記した実施例においては、回転角パ
ルスフェイル状態では燃料圧検出センサ７９から出力さ
れる燃料圧信号に基づき電磁スピル弁２３の制御を行う
構成とした。しかるに、燃料圧検出センサ７９に代えて
プランジャ１２のリフト状態を検出しうるリフトセンサ
を設け、このリフトセンサの出力に基づき電磁スピル弁
２３の制御を行う構成としても、上記した実施例と同様
の効果を実現することができる。

【００８０】また、燃料圧検出センサ７９に代えて燃料
噴射ノズルに設けられたノズルのリフト状態をノズルリ
フトセンサを用いることも考えられる。しかるにこの構
成では、全気筒にノズルリフトセンサを配設せねばなら
ずコストが上昇してしまう。また、燃料噴射ポンプ１と
エンジン２との間に配設される噴射配管が長いことに起
因して、燃料圧の立ち上がるタイミングに対してノズル
リフトセンサが出力する信号の立ち上がりが遅れ、精度
の高い制御を行うことができなくなってしまう。よっ
て、ノズルリフトセンサを用いる構成よりも、本実施例
の如く燃料圧検出センサ７９を用いる構成の方が利益が
大であると思われる。

【００８１】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、回転角パル
ス発生手段に異常が発生している時においても精度の高
い燃料噴射量制御を実施することができる等の特長を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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３】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４】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理（Ｎ
Ｅ割り込み処理）を示すフローチャートである。

【図５】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理（メ
インルーチン）を示すフローチャートである。

【図６】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理（燃
料圧信号立ち上がり割り込み処理）を示すフローチャー
トである。

【図７】ＥＣＵにより実行される燃料噴射制御処理（電
磁スピル弁開弁及び閉弁時割り込み処理）を示すフロー
チャートである。

【図８】本実施例の制御原理を説明するためのタイミン
グチャートである。

【図９】スピル弁開弁時間ＴＳＰＮＥＦ１を求める際用
いられるマップを示す図である。

【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 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 回転角センサ 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 吸気絞り弁 ７１ ＥＣＵ ７３ アクセル開度センサ ７６ クランク角センサ ７９ 燃料圧検出センサ ８１ ＣＰＵ ８２ ＲＯＭ ８３ ＲＡＭ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 41/12 ３１０ Ｆ０２Ｍ 41/12 ３１０Ｚ ３５０ ３５０Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼル機関の出力軸と同期して回転
   するパルサを用い所定の回転角度毎に回転角パルスを発
   生させる回転角パルス発生手段を有すると共に、前記回
   転角パルスに基づき少なくとも燃料噴射終了時期を制御
   する電磁スピル弁式燃料噴射ポンプを備えたディーゼル
   機関の燃料噴射量制御装置において、 前記燃料噴射ポンプに配設されたプランジャと前記電磁
   スピル弁との間に形成された燃料経路内の燃料圧を検出
   する燃料圧検出手段と、 前記回転角パルス発生手段の異常を検出する異常検出手
   段と、 前記異常検出手段により前記回転角パルス発生手段に異
   常が発生していると検出された時に、前記燃料圧検出手
   段が出力する燃料圧信号に基づきスピル弁開弁時間を設
   定し前記電磁スピル弁の開弁制御を行う異常時制御手段
   とを具備することを特徴とするディーゼル機関の燃料噴
   射量制御装置。