JPH08296488A - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は燃料噴射開始を直接検出するセンサ
（例えば噴射ノズルの針弁リフトセンサ）の出力に基づ
き燃料噴射制御を行うディーゼル機関の燃料噴射制御装
置に関し、精度の高い燃料噴射制御を行うことを目的と
する。 【構成】基準信号（例えばＴＤＣ（上死点）信号）を発
生するクランク角センサ76と、所定回転角毎に回転角パ
ルスを出力する回転数センサ35と、燃料噴射噴射開始時
期ZNOZZON を直接検出するノズルリフトセンサ78とを有
し、基準信号発生時期から燃料噴射噴射開始時期ZNOZZO
N までの回転角度AACTを回転角パルスの計数と余り時間
ZNOZZ の角度変換とにより求め、これに基づき燃料噴射
制御を行うディーゼル機関の燃料噴射制御装置におい
て、前記余り時間ZNOZZ の角度変換を噴射開始時期直前
の回転角パルス以前の回転角パルス時間 TNINT_i, TNINT
_i-1 に基づき行う。

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
射制御装置に係り、特に燃料噴射開始を直接検出するセ
ンサ（例えば噴射ノズルの針弁リフトセンサ）の出力に
基づき燃料噴射制御を行うディーゼル機関の燃料噴射制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実公昭６０−３９４６
１号公報に開示された燃料噴射制御装置のように、実際
に燃料の噴射が実施される時期（実燃料噴射時期）を燃
料噴射弁に設けられた針弁のリフトタイミングを検出す
るリフトセンサにより検出し、検出された実燃料噴射時
期と運転状態に基づいて算出される目標燃料噴射時期と
の誤差を求め、この誤差に基づき目標燃料噴射時期をフ
ィードバック制御する構成とした燃料噴射制御装置が提
案されている。

【０００３】このように、実燃料噴射時期に基づき目標
燃料噴射時期をフィードバック制御することにより、実
際に燃料噴射を開始する時期を目標燃料噴射時期に一致
するよう制御することが可能となり、精度の高い燃料噴
射制御を実現することができる。

【０００４】ここで、従来行われていた実燃料噴射時期
の算出方法について説明する。実燃料噴射時期（ＡＡＣ
Ｔ）は、ＴＤＣ信号発生時期から燃料噴射噴射開始時期
までの回転角度として求められ、具体的には回転角パル
スの計数値に基づき求められるＴＤＣ信号発生時期から
燃料噴射噴射開始時期までの角度（ＡＮＧＮＥＰ）と、
回転角パルスの１パルス時間に満たない余り時間（ＺＮ
ＯＺＺ）を角度変換した余り角度（ＡＮＧＮＯＺＺ）と
して求めている。従って、実燃料噴射時期ＡＡＣＴは下
式のように示すことができる。

【０００５】 ＡＡＣＴ＝ＡＮＧＮＥＰ＋ＡＮＧＮＯＺＺ …(1) また、余り時間ＺＮＯＺＺを角度変換して余り角度ＡＮ
ＧＮＯＺＺを算出する方法としては、燃料噴射開始時期
を含む回転角パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴに基づき、
余り時間ＺＮＯＺＺを角度変換する。いま、回転角パル
スの１パルスのクランク角度が１１．２５°ＣＡであっ
たとすると、余り角度ＡＮＧＮＯＺＺは下式のように示
すことができる。

【０００６】 ＡＮＧＮＯＺＺ＝（ＺＮＯＺＺ／ＴＮＩＮＴ）×１１．２５ …(2)

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射弁
に設けられた針弁がリフトするとディーゼル機関のシリ
ンダ室内に燃料噴射が行われ燃焼が開始すると、これに
よりエンジン回転速度は急激に速くなる。即ち、燃料噴
射開始時期を含む回転角パルスの１パルス間において急
激なエンジン回転変動が発生する。

【０００８】一方、前記したように余り時間ＺＮＯＺＺ
の角度変換は、実燃料噴射時期ＡＡＣＴを含む回転角パ
ルスのパルス時間ＴＮＩＮＴに基づき行われる構成とさ
れている。パルス時間ＴＮＩＮＴはエンジン回転速度に
より変動する値であり、エンジン回転速度が速くなるほ
ど短くなり、逆にエンジン回転速度が遅くなるほど長く
なる。

【０００９】従って、燃料噴射時期ＡＡＣＴを含む回転
角パルスの１パルス間において急激なエンジン回転変動
が発生すると、これにより余り時間ＺＮＯＺＺの角度変
換の基礎となるパルス時間ＴＮＩＮＴが変動してしま
い、余り角時間ＺＮＯＺＺの角度変換に誤差が発生して
しまうという問題点があった。このように、余り時間Ｚ
ＮＯＺＺの角度変換に誤差が発生すると実燃料噴射時期
の検出精度が低下し、よって燃料噴射時期制御の精度も
低下してしまう。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、余り時間の角度変換を噴射開始時期直前の回転角
パルス以前の回転角パルス時間に基づき行うことによ
り、精度の高い燃料噴射制御を行いうるディーゼル機関
の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、予め定められた所定のクランク角度で基
準信号を発生する基準信号発生手段と、ディーゼル機関
の所定回転角毎に回転角パルスを出力する回転角パルス
発生手段と、現回転角パルスの出力時期と前回転パルス
の出力時期との間の時間である回転角パルス時間を算出
する回転角パルス時間算出手段と、燃料噴射噴射開始時
期を直接検出する噴射開始検出センサとを有し、前記基
準信号発生時期から燃料噴射噴射開始時期までの回転角
度を、前記回転角パルスの計数と余り時間の角度変換と
により求め、この基準信号発生時期から燃料噴射開始時
期までの回転角度が運転状態に基づき算出される目標値
となるよう燃料噴射制御を行うディーゼル機関の燃料噴
射制御装置において、前記余り時間の角度変換を前記噴
射開始時期直前の回転角パルス以前の回転角パルス時間
に基づき行うことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】上記構成では、基準信号発生手段が基準信号を
発生した時から、回転角パルス発生手段が出力する回転
角パルスのパルス数を計数する。また、燃料噴射開始時
期が検出されると燃料噴射時期直前の回転角パルスの立
ち上がりから燃料噴射開始時期までの時間（余り時間）
を計測し、この計測された余り時間を燃料噴射開始時期
直前の回転角パルス以前の回転角パルス間時間に基づき
角度変換し余り角度を算出する。

【００１３】そして、基準信号発時期から燃料噴射開始
時期直前の回転角パルス立ち上がりまでの角度を前記計
数したパルス数から算出し、この計数したパルス数分の
角度と前記余り角度とを加算し、基準信号発生時期から
燃料噴射開始時期までのクランク角度を算出する。

【００１４】この際、上記のように本発明では余り時間
の角度変換を燃料噴射開始時期直前の回転角パルス以前
の回転角パルス時間に基づき行う構成としている。この
ため、燃料噴射開始時期において燃料噴射が開始されて
エンジン回転速度が急激に速くなっても、余り時間の角
度変換の基準となる回転角パルス時間はエンジン回転速
度の変動により変化することはない。

【００１５】即ち、余り時間の角度変換処理をエンジン
回転速度の変動に影響されることなく行うことが可能と
なる。よって、精度の高い燃料噴射開示時期を求めるこ
とが可能となり、これを燃料噴射制御に反映させること
によりエミッションの向上等を図ることができる。

【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は本発明の一実施例であるディーゼルエンジ
ンの燃料噴射量制御装置を適用した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。
また、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。

【００１９】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
欠歯が等角度間隔で形成され、更に各欠歯の間にはクラ
ンクアングルにして例えば11.25 度毎に突起が等角度間
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に対向するカム
ローラ１０が取付けられている。また、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】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、プランジャ１２は図中左右方向へ回
転しながら往復駆動される。

【００２２】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。また、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。更に、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。

【００２３】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。また、プランジャ１２が復
動されて高圧室１５が減圧される吸入工程中に、吸入溝
１６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。

【００２４】一方、プランジャ１２が往動されて高圧室
１５が加圧される圧縮工程中に、後述する電磁スピル弁
２３の制御により分配通路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。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（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１２
へスピルされる。また、コイル２４が通電（ＯＮ）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。

【００２５】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、電磁スピル弁２３は閉弁及び開弁制
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の圧縮工程中に
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。

【００２６】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
圧力が噴射ノズル４の開弁圧力まで上昇せず、燃料噴射
ノズル４からの燃料噴射が行われない。また、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
噴射量及び噴射率が制御される。

【００２７】ポンプハウシング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。

【００２８】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内に嵌挿されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハジング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。

【００２９】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。また、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
１２の往復動タイミングが決定される。

【００３０】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。

【００３１】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３
３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。

【００３２】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パルス発生手段としての回転数セン
サ３５（回転角パルス発生手段を構成する）がパルサ７
の外周面に対向して取付けられている。この回転数セン
サ３５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信号としてのエ
ンジン回転パルスを出力する。また、この回転数センサ
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
て一対のタイミングで基準となるタイミング信号を出力
する。

【００３３】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。ディーゼルエンジン２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。また、
それら各主燃焼室４４が、同じく各気筒毎に対応して設
けられた副燃焼室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。また、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れ
ている。

【００３４】また、燃料噴射ノズル４は、その内部に針
弁（ニードル弁）が配設されており、このニードル弁は
ノズルスプリングにより閉弁方向に付勢されている。そ
して、燃料噴射ポンプ１から燃料が圧送されると、この
燃料圧によりニードル弁はノズルスプリングの付勢力に
抗してリフトし燃料噴射ノズル４は開弁する。更に、こ
の燃料噴射ノズル４にはニードル弁の開閉状態を検知し
うるノズルリフトセンサ７８（噴射開始検出センサを構
成する）が設けられている。このノズルリフトセンサ７
８が出力するノズルリフト信号により、ニードル弁が開
弁したタイミングを、即ち実際に燃料噴射ノズル４が燃
料噴射を開始した時期（以下、燃料噴射開始時期とい
う）を検知することができる。

【００３５】一方、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４
７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。

【００３６】また、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ッサ４９を回転させて吸入空気
を昇圧させる。

【００３７】これによって、密度の高い空気を主燃焼室
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。また、
ディーゼルエンジン２には、排気管５０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ーキュレ
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。また、この吸気絞り弁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。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及び各ＶＳＶ５６，６１，６２は電子制
御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７１に夫々電気的
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。

【００４０】運転状態を検出するセンサとしては、回転
数センサ３５，ノズルリフトセンサ７８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が設けられると共に、吸気絞り弁５
８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。

【００４１】また、ディーゼルエンジン２のウォータジ
ャケットには、冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ７
５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、即ち上死点（ＴＤＣ）に
対し、予め定められた所定角度ずらしたクランク軸４０
の回転位置を検出するクランク角センサ７６（基準信号
発生手段を構成する。本実施例では、ＴＤＣ信号の代用
であるとして、以下該クランク角センサ７６からの出力
信号をＴＤＣ信号と呼ぶこととする）が設けられてい
る。

【００４２】更に、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。そして、上述した各センサ３５，７２〜７８は、
ＥＣＵ７１に夫々接続されている。また、ＥＣＵ７１は
各センサ３５，７２〜７８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。

【００４３】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。

【００４４】入力ポート８５には、前述した吸気温セン
サ７２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４、
水温センサ７５及びノズルリフトセンサ７８が、各バッ
ファ８８〜９１，１０２、マルチプレクサ９３及びＡ／
Ｄ変換機９４を介して接続されている。同じく、入力ポ
ート８５には、前述した回転数センサ３５、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。

【００４５】そして、ＣＰＵ８１は入力ポート８５を介
して入力される各センサ３５，７２〜７８等の検出信号
を入力値として読み込む。また、出力ポート８６には各
駆動回路９６〜１０１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
ＶＳＶ５６，６１，６２等が接続されている。

【００４６】そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５，７２
〜７８から読み込んだ入力値に基づき、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制
御処理について説明する。先ず、図４乃至図６に示す本
発明の特徴となる燃料噴射制御処理の説明に先立ち、図
７乃至図９を用いて本実施例に係る燃料噴射制御の基本
原理について説明しておく。

【００４７】本実施例に係る燃料噴射制御は、ノズルリ
フトセンサ７８から出力されるノズルリフト信号より実
際に燃料噴射ノズル４が開弁し燃料噴射が開始される燃
料噴射開始時期（ＺＮＯＺＺＯＮ）を検知し、ディーゼ
ルエンジン２の運転状態（エンジン回転数ＮＥ，アクセ
ル開度ＡＣＣＰ等により求められる）に基づき設定され
る目標燃料噴射開始時期と上記の燃料噴射開始時期との
誤差を検出し、この誤差を目標燃料噴射開始時期にフィ
ードバックすることにより精度の高い燃料噴射制御を行
う構成とされている。従って、精度の高い燃料噴射制御
を行うためには、燃料噴射開始時期を正確に求める必要
がある。

【００４８】燃料噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮは、図７
に示されるように、クランク角センサ７６が出力するＴ
ＤＣ信号の出力時刻を基準として、このＴＤＣ信号の出
力時刻から燃料噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮまでのクラ
ンク角度（以下、実燃料噴射時期ＡＡＣＴという）を求
めることにより設定される。

【００４９】実燃料噴射時期ＡＡＣＴは次のようにして
算出される。まず、回転数センサ３５が出力するエンジ
回転パルスのカウント値（ＣＮＩＲＱ）に基づき求めら
れるＴＤＣ信号発生時期から実燃料噴射噴射開始時期Ｚ
ＮＯＺＺＯＮまでの角度（基本角度ＡＮＧＮＥＰとい
う）を求める。

【００５０】また、回転角パルスの１パルス時間に満た
ない部分については実燃料噴射噴射開始時期ＺＮＯＺＺ
ＯＮの直前のカウント値（図７に示す例では、ＣＮＩＲ
Ｑ＝ｉがこれに該当する）の出力時刻から実燃料噴射噴
射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮまでの時間（この時間を余り
時間ＺＮＯＺＺという）を求め、この余り時間ＺＮＯＺ
Ｚを角度変換することにより余り角度（ＡＮＧＮＯＺ
Ｚ）を求める。

【００５１】そして、上記のように求められた基本角度
ＡＮＧＮＥＰと余り角度ＡＮＧＮＯＺＺを加算すること
により実燃料噴射時期ＡＡＣＴは求められる（ＡＡＣＴ
＝ＡＮＧＮＥＰ＋ＡＮＧＮＯＺＺ）。ここで余り時間Ｚ
ＮＯＺＺの角度変換に注目し、図８を用いて以下説明す
る。図８は、時間に対するクランク角度の変化の状態を
示す図であり、縦軸にクランク角度を、横軸に時間を取
っている。また、縦軸には回転数センサ３５が出力する
エンジ回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱを合わせて記
載している。更に、縦軸に示されるＺＮＥ_i-1,ＺＮＥ_i
は、カウント値ＣＮＩＲＱ＝ｉ−１，ＣＮＩＲＱ＝ｉに
対応するエンジン回転パルスの立ち上がり時刻（以下、
パルス出力時刻という）を示している。

【００５２】いま、同図に示されるように実燃料噴射噴
射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮがカウント値にしてＣＮＩＲ
Ｑ＝ｉとＣＮＩＲＱ＝ｉ＋１との間であったとする。こ
の場合、ＣＮＩＲＱ＝ｉがカウントされた時期から実燃
料噴射噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮまでの間は１パルス
のクランク角度に満たないため、パルス出力時刻ＺＮＥ
_i から実燃料噴射噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮまでの余
り角時間ＺＮＯＺＺを求める。そして、この余り角時間
ＺＮＯＺＺを角度変換することにより余り角度ＡＮＧＮ
ＯＺＺを算出する。エンジン回転パルスの１パルスのク
ランク角度が１１．２５°ＣＡであるとし、実燃料噴射
噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮを含むエンジン回転パルス
のパルス時間をＴＮＩＮＴ_i+1 とすると、 ＺＮＯＺＺ：ＴＮＩＮＴ_i+1 ＝ＡＮＧＮＯＺＺ：１１．２５ ∴ ＡＮＧＮＯＺＺ＝（ＡＮＧＮＯＺＺ／ＴＮＩＮＴ_i+1 ）×１１．２５…(3) となる。

【００５３】しかるに、実燃料噴射噴射開始時期ＺＮＯ
ＺＺＯＮとなり、燃料噴射ノズル４から燃料が噴射され
ると、気筒内で燃焼が開始されエンジン回転速度は変動
（増大）する。また、これに伴い図８に矢印Ａで示され
るように、エンジン回転パルスの１パルスの領域内にお
いて大きなクランク角度の変動が発生する。

【００５４】ここで、図８に示す実燃料噴射噴射開始時
期ＺＮＯＺＺＯＮにおいて燃焼が開始されクランク角度
が図中矢印Ａで示すように変化したとすると、ＥＣＵ７
１はＣＮＩＲＱ＝ｉからＣＮＩＲＱ＝ｉ＋１までのエン
ジン回転パルスのパルス時間を（ＴＮＩＮＴ_i+1) _MISS
であると判断する。この燃焼発生時に求められる燃焼時
パルス時間（ＴＮＩＮＴ_i+1) _MISS は、燃料噴射ポンプ
１から供給される燃料の燃料噴射率や、ディーゼルエン
ジン２のエンジン回転速度等により変動する値である。

【００５５】よって、この燃焼時パルス時間（ＴＮＩＮ
Ｔ_i+1) _MISS を上記の(3) 式に代入して余り角時間ＺＮ
ＯＺＺを余り角度ＡＮＧＮＯＺＺに角度変換すると、算
出される余り角度ＡＮＧＮＯＺＺに燃焼開始により発生
するクランク角度の変動が反映されてしまい精度が低下
してしまう。

【００５６】具体的には、図８及び図９に示されるよう
に、燃焼開始によりエンジン回転速度が増大することに
より、燃焼時パルス時間（ＴＮＩＮＴ_i+1) _MISS は燃焼
が発生していない時のパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1 に対し
て短くなる。よって上記した(3) 式の関係より、回転変
動の影響を受けない燃焼時パルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1に
基づき算出された正規の余り角度ＡＮＧＮＯＺＺに対
し、回転変動の影響を受けた燃焼時パルス時間（ＴＮＩ
ＮＴ_i+1) _MISS に基づき算出された余り角度（ＡＮＧＮ
ＯＺＺ) _MISS は長くなってしまう。

【００５７】そこで本実施例では、余り角時間ＺＮＯＺ
Ｚを角度変換して余り角度ＡＮＧＮＯＺＺを算出するに
際し、燃料噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮの直前のエンジ
ン回転パルス（ＣＮＩＲＱ＝ｉに対応する回転エンジン
回転パルス）より以前の回転角パルス時間に基づき行う
構成としたことを特徴とする。

【００５８】具体的に本実施例においては、燃料噴射開
始時期ＺＮＯＺＺＯＮを含むＣＮＩＲＱ＝ｉ＋１に対応
するエンジン回転パルスの直前のＣＮＩＲＱ＝ｉに対応
するエンジン回転パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ_i と、
それより１パルス前のＣＮＩＲＱ＝ｉ−１に対応するエ
ンジン回転パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ_i-1 とに基づ
き、ＣＮＩＲＱ＝ｉ＋１に対応するパルス時間ＴＮＩＮ
Ｔ_i+1 を外捜近似することにより求め、この外捜近似し
た値に基づき余り角時間ＺＮＯＺＺを角度変換して余り
角度ＡＮＧＮＯＺＺを算出する構成とした。

【００５９】このパルス時間ＴＮＩＮＴ_i ，ＴＮＩＮＴ
_i-1 に基づき外捜近似されたパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1
は、燃焼開始による回転変動の影響を含まない値であ
る。よって、この外捜近似されたパルス時間ＴＮＩＮＴ
_i+1 に基づき余り角時間ＺＮＯＺＺを角度変換すること
により、燃焼開始による回転変動の影響を受けない精度
の高い余り角度ＡＮＧＮＯＺＺを算出することが可能と
なる。

【００６０】続いて、上記した基本原理に基づき実施さ
れる燃料噴射制御処理について図４乃至図６を用いて説
明する。図４はノズルリフトセンサ７８がノズルリフト
信号を出力する毎に割り込み処理されるノズルリフト割
り込み処理であり、図５は回転数センサ３５がエンジ回
転パルスを出力する毎に割り込み処理されるＮＥ割り込
み処理であり、更に図６は燃料噴射制御のメインルーチ
ンである。

【００６１】まず、図４に示されるノズルリフト割り込
み処理について説明する。燃料噴射ノズル４内に配設さ
れたニードル弁が開弁したことをノズルリフトセンサ７
８が検知しノズルリフト信号を出力すると、図４に示す
ノズルリフト割り込み処理は起動する。ノズルリフト割
り込み処理が起動すると、先ずステップ１０において、
予めＥＣＵ７１に組み込まれている現在の時刻を検知す
るフリーランニングカウンタの値より、ＥＣＵ７１は現
在の時刻ＴＥＭＥＲ（これは、燃料噴射開始時期ＺＮＯ
ＺＺＯＮと等価）を求める。次に、燃料噴射開始時期Ｚ
ＮＯＺＺＯＮの直前のエンジン回転パルス（図８に示す
例ではＣＮＩＲＱ＝ｉに対応するエンジン回転パルス）
のパルス出力時刻ＺＮＥ_i を現在時刻ＴＥＭＥＲから減
算することにより、余り角時間ＺＮＯＺＺを算出する。

【００６２】続くステップ１２では、燃料噴射開始時期
ＺＮＯＺＺＯＮの直前のエンジン回転パルスのカウント
値ＣＮＩＲＱ（図８に示す例ではＣＮＩＲＱ＝ｉ）を直
前パルスカウント値ＣＮＩＲＱＡとして記憶する（よっ
て、図８に示す例では、ＣＮＩＲＱＡ＝ｉとなる）。

【００６３】更に、続くステップ１４では、燃料噴射ノ
ズル４が開弁し実際に燃料噴射が開始されたことを示す
燃料噴射開始フラグＦＮＯＺＺをセット（ＦＮＯＺＺ＝
ＯＮ）し、これにより図４に示されるノズルリフト割り
込み処理を終了する。続いて、図５に示されるＮＥ割り
込み処理について説明する。

【００６４】同図に示す処理が起動すると、先ずステッ
プ２０において、回転数センサ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等に基づき燃料噴射指令値ＱＦｉＮが求めら
れる。この燃料噴射指令値ＱＦｉＮは、ディーゼルエン
ジン２が現在の運転状態において最適な燃料量を噴射し
うる値に設定される。

【００６５】続くステップ２２では、求められた燃料噴
射指令値ＱＦｉＮに基づき燃料噴射を開始する目標燃料
噴射開始時期ＡＮＧＳＰＶ（即ち電磁スピル弁２３を閉
弁する時期）を演算する。尚、この目標燃料噴射開始時
期ＡＮＧＳＰＶはクランク軸４０の角度（クランク角
度）として求められる。

【００６６】目標燃料噴射開始時期ＡＮＧＳＰＶが求め
られると、ステップ２４において、今回のＮＥ割り込み
が行われた時刻（ＺＮＥ_i ）と前回のＮＥ割り込みが行
われた時刻（ＺＮＥ_i-1 ）との差を求めることにより、
パルス時間ＴＮＩＮＴを算出する。また、続くステップ
２５では、前回のＮＥ割り込み処理において設定された
現パルス時間ＴＮＩＮＴ_i を前パルス時間ＴＮＩＮＴ
_i-1 として更新すると共に、ステップ２８ではステップ
２４で算出されたパルス時間ＴＮＩＮＴを現パルス時間
ＴＮＩＮＴ_i として設定する。

【００６７】続くステップ３０では、エンジン回転パル
スのカウント値ＣＮＩＲＱをインクリメントし、これに
より図５に示されるＮＥ割り込み処理を終了する。次
に、図６に示される燃料噴射制御のメインルーチン処理
について説明する。同図に示されるメインルーチン処理
は所定時間毎に実施される。メインルーチン処理が起動
すると、先ずステップ４０において、前記した図４のス
テップ１４で設定される燃料噴射開始フラグＦＮＯＺＺ
がセットされているかどうかを判断する。

【００６８】ステップ４０で肯定判断がされ燃料噴射開
始フラグＦＮＯＺＺがセットされていると判断された場
合には、換言すれば燃料噴射ノズル４から実際に燃料噴
射が開始されたと判断された場合には、ステップ４２以
降の燃料噴射開始時処理を実施する。一方、ステップ４
０において否定判断がされた場合には、ステップ４２以
降の燃料噴射開始時処理を実施する必要はないため、直
ちに図６に示すメインルーチン処理を終了する構成とし
ている。

【００６９】ステップ４２では、燃料噴射開始フラグＦ
ＮＯＺＺをリセットする。これは、ステップ１４でセッ
トされた燃料噴射開始フラグＦＮＯＺＺがセットされた
ままの状態となることを防止するためである。続くステ
ップ４４では、図５のステップ２８で設定されたパルス
時間ＴＮＩＮＴ_i と、ステップ２６で更新されたパルス
時間ＴＮＩＮＴ_i-1 とに基づき、パルス時間ＴＮＩＮＴ
_i+1 を外捜近似する。具体的には、パルス時間ＴＮＩＮ
Ｔ_i+1は、一次の外捜式を用いて下式により求められ
る。

【００７０】 ＴＮＩＮＴ_i+1 ＝（２×ＴＮＩＮＴ_i −ＴＮＩＮＴ_i-1 ）／２ …(4) 尚、図８に示されるように、パルス時間ＴＮＩＮＴ_i は
ＣＮＩＲＱ＝ｉに対応するエンジン回転パルスのパルス
時間であり、パルス時間ＴＮＩＮＴ_i-1 はＣＮＩＲＱ＝
ｉ−１に対応するエンジン回転パルスのパルス時間であ
る。

【００７１】この各パルス時間ＴＮＩＮＴ_i ，ＴＮＩＮ
Ｔ_i-1 は、燃料噴射開始時期ＺＮＯＺＺＯＮを含むＣＮ
ＩＲＱ＝ｉ＋１に対応するエンジン回転パルスより前の
エンジン回転パルスのパルス時間である。よって、各パ
ルス時間ＴＮＩＮＴ_i ，ＴＮＩＮＴ_i-1 は、燃焼が開始
することにより発生するエンジン回転変動の影響は何ら
受けていない。また、このようにエンジン回転変動の影
響を受けていないパルス時間ＴＮＩＮＴ_i ，ＴＮＩＮＴ
_i-1 に基づき外捜近似されるパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1
もエンジン回転変動の影響を受けない値である。

【００７２】上記のようにパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1 が
外捜近似されると、続くステップ４６では、このパルス
時間ＴＮＩＮＴ_i+1 に基づき、余り角時間ＺＮＯＺＺを
余り角度ＡＮＧＮＯＺＺに角度変換する角度換算処理が
行われる。この角度換算処理は、上記した(3) 式により
算出される。

【００７３】前記したように、ステップ４４で外捜近似
されたパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1 は、燃焼開始による回
転変動の影響を含まない値である。よって、この外捜近
似されたパルス時間ＴＮＩＮＴ_i+1 に基づき余り角時間
ＺＮＯＺＺを角度変換することにより、燃焼開始による
回転変動の影響を受けない精度の高い余り角度ＡＮＧＮ
ＯＺＺを算出することが可能となる。

【００７４】続くステップ４８では、先ず回転数センサ
３５が出力するエンジ回転パルスのカウント値ＣＮＩＲ
Ｑに基づき、ＴＤＣ信号発生時期から実燃料噴射噴射開
始時期ＺＮＯＺＺＯＮの直前のエンジン回転パルスの立
ち上がり時期までのクランク角度である基本角度ＡＮＧ
ＮＥＰを求める。続いて、この基本角度ＡＮＧＮＥＰに
ステップ４６で角度変換された余り角度ＡＮＧＮＯＺＺ
を加算することにより、実燃料噴射時期ＡＡＣＴを求め
る（ＡＡＣＴ＝ＡＮＧＮＥＰ＋ＡＮＧＮＯＺＺ）。この
際、ＴＤＣ信号発生からその直後の回転パルス発生まで
の余り時間について、従来通りの時間・角度変換を行っ
ていることは言うまでもない。

【００７５】続くステップ５０では、ステップ４８で求
められた実燃料噴射時期ＡＡＣＴに基づきフィードバッ
ク制御を行う。具体的には、ステップ２２で算出された
目標燃料噴射開始時期ＡＮＧＳＰＶと実燃料噴射時期Ａ
ＡＣＴとの誤差を求め、この誤差を目標燃料噴射時期Ａ
ＮＧＳＰＶにフィードバックして目標燃料噴射時期ＡＮ
ＧＳＰＶの補正処理を行う。

【００７６】このように、実燃料噴射時期ＡＡＣＴに基
づき目標燃料噴射時期ＡＮＧＳＰＶをフィードバック制
御することにより、実際に燃料噴射を開始する時期を目
標燃料噴射時期ＡＮＧＳＰＶに一致するよう制御するこ
とが可能となり、精度の高い燃料噴射制御を実現するこ
とができる。

【００７７】尚、上記した実施例では燃料噴射噴射開始
時期を直接検出する噴射開始検出センサとしてノズルリ
フトセンサ７８を用いた例を示したが、噴射開始検出セ
ンサはノズルリフトセンサ７８に限定されるものではな
く、例えば燃料噴射ポンプ１から燃料噴射ノズル４に至
る配管に配管内圧力を検出する検出センサを設け、この
検出センサの出力信号に基づき上記した制御処理を行う
構成とすることも可能である。

【００７８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、精度の高い
燃料噴射開示時期を求めることが可能となり、これを燃
料噴射制御に反映させることによりエミッションの向上
等を図ることができる。

【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により実行されるノズルリフト割り込み
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ＮＥ割り込み処理を示
すフローチャートである。

【図６】ＥＣＵにより実行されるメインルーチンを示す
フローチャートである。

【図７】燃料噴射時期ＡＡＣＴの算出を説明するための
図である。

【図８】本発明の基本原理を説明するための図である。

【図９】本発明の基本原理を説明するための図である。

【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 回転数センサ 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 ７８ ノズルリフトセンサ ８１ ＣＰＵ ８２ ＲＯＭ ８３ ＲＡＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定められた所定のクランク角度で基
   準信号を発生する基準信号発生手段と、 ディーゼル機関の所定回転角毎に回転角パルスを出力す
   る回転角パルス発生手段と、 現回転角パルスの出力時期と前回転パルスの出力時期と
   の間の時間である回転角パルス時間を算出する回転角パ
   ルス時間算出手段と、 燃料噴射噴射開始時期を直接検出する噴射開始検出セン
   サとを有し、 前記基準信号発生時期から燃料噴射噴射開始時期までの
   回転角度を、前記回転角パルスの計数と余り時間の角度
   変換とにより求め、該基準信号発生時期から燃料噴射開
   始時期までの回転角度が運転状態に基づき算出される目
   標値となるよう燃料噴射制御を行うディーゼル機関の燃
   料噴射制御装置において、 前記余り時間の角度変換を前記噴射開始時期直前の回転
   角パルス以前の回転角パルス時間に基づき行うことを特
   徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。