JPH09144567A

JPH09144567A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH09144567A
Application number: JP30451195A
Authority: JP
Inventors: Eiji Aiyoshizawa; 英二相吉澤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-06-03
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: JP3588881B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実噴射期間が目標噴射期間と一致するように
その噴射期間差に応じて、多段噴射するノズルの初期リ
フト量や送油率制御型の燃料噴射ポンプの送油率を補正
することにより、ＮＯｘやスモークの排出量が増大する
おそれをなくす。【解決手段】プランジャにより燃料を圧送するジャー
ク式燃料噴射ポンプを備える。この場合に、ノズル１１
２では圧送燃料の圧力に応じて段階的にニードルがリフ
トして燃料を多段噴射する。このノズル１１２の初期リ
フト量を制御量に応じて調整手段１１２が調整可能であ
る。実噴射期間を検出手段１１４が検出し、この実噴射
期間と目標噴射期間との比較を行い、両者が一致するよ
うに前記初期リフト量調整手段１１２への制御量を決定
手段１１５が決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温予混合燃焼に
より、排気エミッション特性を改善するようにしたディ
ーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気の一部を吸気管に導く、いわゆる排
気還流（ＥＧＲ）を行ってゆっくりと燃焼させることに
よりＮＯｘを低減することができるので、低負荷になる
ほどＥＧＲ率を大きくしているが、高ＥＧＲ率の条件で
は、スモーク（主に黒煙）の排出が増加するため、吸入
空気によって燃焼室内にスワール（旋回渦流）を生起す
るスワール生成手段を設け、拡散燃焼時の空気と燃料の
混合を改善するとともに、燃料の噴射時期を上死点後ま
で遅らせ、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態に保
ち、予混合燃焼比率を増大させることによって、高ＥＧ
Ｒ率状態でのスモークの発生を極力抑えるようにした装
置が提案されている（特開平７−４２８７号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
装置では、ＮＯｘとスモークとが最適に低減されるよう
に、ＥＧＲ量、スワール比、噴射時期を考慮して、噴射
期間を定めているのであるが、それでも燃料噴射ノズル
の製作、組み付けに伴うバラツキや経時劣化により実噴
射期間が長引いたり短すぎたりすることがあり、この噴
射期間のずれが特に高ＥＧＲ率状態で生じたときには、
ＮＯｘやスモークの排出量が増大するおそれがある。

【０００４】そこで本発明では、実噴射期間が目標噴射
期間よりずれているときには、実噴射期間が目標噴射期
間と一致するようにその噴射期間差に応じて、多段噴射
するノズルの初期リフト量や送油率制御型の燃料噴射ポ
ンプの送油率を補正することにより、ＮＯｘやスモーク
の排出量が増大するおそれをなくすことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、図２７
に示すように、プランジャにより燃料を圧送するジャー
ク式燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料
噴射制御装置において、前記圧送燃料の圧力に応じて段
階的にニードルがリフトして燃料を多段噴射するノズル
１１２の初期リフト量を制御量に応じて調整可能な手段
１１２と、目標噴射期間をエンジンの回転数と負荷に基
づいて算出する手段１１３と、実噴射期間を検出する手
段１１４と、この実噴射期間と目標噴射期間との比較を
行い、両者が一致するように前記初期リフト量調整手段
１１２への制御量を決定する手段１１５とを設けた。

【０００６】第２の発明では、第１の発明において、前
記制御量決定手段１１５が、運転条件に応じて基本初期
リフト量を算出する手段と、実噴射期間と目標噴射期間
の差に応じて初期リフト補正量を算出する手段と、この
初期リフト補正量で前記基本初期リフト量を補正した値
を前記制御量として決定する手段とからなる。

【０００７】第３の発明では、図２８に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する燃料噴射ポンプを備えた
ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、前記
燃料噴射ポンプのカム位相を制御量に応じて調整可能な
手段１２１と、目標噴射期間をエンジンの回転数と負荷
に基づいて算出する手段１１３と、実噴射期間を検出す
る手段１１４と、この実噴射期間と目標噴射期間との比
較を行い、両者が一致するように前記カム位相調整手段
１２１への制御量を決定する手段１２２とを設けた。

【０００８】第４の発明では、第３の発明において、前
記制御量決定手段１２２が、運転条件に応じて基本カム
位相を算出する手段と、前記実噴射期間と目標噴射期間
の差に応じてカム位相補正量を算出する手段と、このカ
ム位相補正量で前記基本カム位相を補正した値を前記制
御量として決定する手段とからなる。

【０００９】第５の発明では、第３または第４の発明に
おいて、図２９に示すように、前記燃料噴射ポンプのプ
レストローク量を制御量に応じて調整可能な手段１３１
と、前記実噴射期間と目標噴射期間との比較を行い、両
者が一致するように前記プレストローク量調整手段１３
１への制御量を決定する手段１３２とを設けた。

【００１０】第６の発明では、第５の発明において、前
記前記制御量決定手段１３２が、運転条件に応じて基本
プレストローク量を算出する手段と、前記実噴射期間と
目標噴射期間の差に応じてプレストローク量補正量を算
出する手段と、このプレストローク量補正量で前記基本
プレストローク量を補正した値を前記制御量として決定
する手段とからなる。

【００１１】第７の発明では、第１から第６までのいず
れか一つの発明において、排気還流率を調整可能な手段
と、スワール比を調整可能な手段と、燃料の噴射時期を
調整可能な手段と、中回転・中負荷域と低回転の全負荷
域で前記排気還流率が高くかつ低回転になるほど前記ス
ワール比が大きく、さらに高排気還流率の状態で前記燃
料の噴射時期が圧縮上死点後まで遅れるように、前記３
つの調整手段への各制御量を決定する手段とを設けた。

【００１２】

【作用】段階的にニードルがリフトして燃料を多段噴射
するノズルでは、初期リフト期間で少量の燃料が噴射さ
れ、その後のリフト期間で大量の燃料が噴射される。こ
の場合に、第１の発明では、実噴射期間が目標噴射期間
より長くなっているときに、初期リフト量を増大してや
るので、噴射率特性が変化して噴射期間が短くなり、こ
れによって実噴射期間と目標噴射期間とを一致させるこ
とができる。この逆に、実噴射期間が目標噴射期間より
短いときには、初期リフト量を減少させることで噴射期
間が長くなり、実噴射期間を目標噴射期間に一致する。
このようにして、実噴射期間が目標噴射期間と一致する
ようにノズルの初期リフト量を決定することで、特に高
ＥＧＲ率状態において噴射期間のずれが生じることに伴
うＮＯｘやスモークの排出量の増大を防止できる。

【００１３】カム位相調整手段によれば、カム位相を進
角させると、送油率が大きくなるとともに噴射期間が短
くなり、この逆にカム位相を遅角させたときには送油率
が小さくなるとともに噴射期間が長くなる。この場合
に、第３の発明では、実噴射期間が目標噴射期間より長
くなっているときに、カム位相を進角させるので、噴射
期間が短くなり、これによって実噴射期間と目標噴射期
間とを一致させることができる。この逆に、実噴射期間
が目標噴射期間より短いときには、カム位相を遅角させ
ることで噴射期間が長くなり、実噴射期間を目標噴射期
間に一致する。このようにして、実噴射期間が目標噴射
期間と一致するようにカム位相を決定することで、特に
高ＥＧＲ率状態において噴射期間のずれが生じることに
伴うＮＯｘやスモークの排出量の増大を防止できる。

【００１４】ただし、第３または第４の発明において、
プレストローク量を大きくしていくと、噴射量は一定の
まま、噴射時期が遅角するとともに、送油率が上昇して
いく特性の燃料噴射ポンプであるときには、実噴射期間
を目標噴射期間に一致させるため、たとえばカム位相を
進角させて送油率を上昇させたときに、同時に噴射時期
が遅角し、またカム位相を遅角させて送油率を下降させ
たときに、同時に噴射時期が進角してしまうのである
が、第５の発明では、実噴射期間が目標噴射期間より長
いときにはプレストローク量を小さくして噴射時期を早
め、また実噴射期間が目標噴射期間より短いときにはプ
レストローク量を大きくして噴射時期を遅らせるため、
実噴射期間と目標噴射期間とが一致するように送油率を
補正する場合にも、噴射時期が変化することがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１において、１は燃料の噴射時
期と燃料の噴射量が電子制御される分配型の燃料噴射ポ
ンプである。この燃料噴射ポンプ１から圧送される燃料
は、配管２を通って噴射ノズル３に導かれる。

【００１６】４は吸気通路、５は排気通路、６は排気中
のパーティキュレート等を捕集するフィルタ、７は排気
音を低減する排気マフラである。

【００１７】８は排気通路４と吸気通路５とを連通して
排気還流するＥＧＲ通路、また９は制御負圧に応動して
ＥＧＲ量（排気還流量）を制御するダイアプラム式のＥ
ＧＲ弁である。

【００１８】１０はＥＧＲ弁９に供給する負圧の制御弁
で、コントロールユニット１１からのデューティ信号に
応じてバキュームポンプ１２からの一定負圧を３段階に
調整する。たとえば、負圧制御弁１０へのＯＦＦデュー
ティ（一定周期のＯＦＦ時間割合）が最大値で一定負圧
がそのままＥＧＲ弁９に導入されるときは、排出ガスの
５０％が還流されるように設定する。このときのＥＧＲ
率（＝ＥＧＲ量／新気量）は１００％に相当する。ＯＦ
Ｆデューティが段階的に小さくなると、負圧制御弁１０
への制御負圧の減少によりＥＧＲ弁開度が段階的に小さ
くなってＥＧＲ率が６０％、３０％と小さくなる。

【００１９】こうして得られる３段階のＥＧＲ率は、運
転条件に対して図２のように設定してある。図におい
て、中速中負荷域と低速の全負荷域でＥＧＲ率は１００
％である。これに対して高速高負荷域においては、燃焼
期間が長引いてスモークの発生を完全に抑える事ができ
ないため、さらに排気温度の上昇およびＥＧＲ流量の増
大で吸気温度が上昇し、ＥＧＲによるＮＯ_x低減の効果
が減少することなどのため、ＥＧＲ率を６０％、３０％
と段階的に減少させている。

【００２０】ＥＧＲ率をエンジンの運転条件に応じて制
御するため、マイコンからなるコントロールユニット１
１が設けられ、コントロールユニット１１では、アクセ
ル開度（アクセルペダル開度）を検出するセンサ、エア
クリーナ１３を介して吸気通路５に取り入れられる吸入
空気量Ｑを検出するエアフローメータ１４からの信号
と、回転数信号に関連するリファレンスパルス、スケー
ルパルスに基づいてＥＧＲ流量を段階的に制御する。

【００２１】エンジンの発生するトルクとエンジン回転
数に対して図２に示したＥＧＲ率（目標ＥＧＲ率）の特
性が得られるように、アクセル開度Ａｃｃとエンジン回
転数Ｎｅをパラメータとするマップ（図示せず）を設定
しておき、このマップを検索して、そのときの目標ＥＧ
Ｒ率を求める。これとエアフローメータ流量（新気量）
とからＥＧＲ流量を、ＥＧＲ流量＝エアフローメータ流量×目標ＥＧＲ率により計算し、この流量のＥＧＲガスが流れるように負
圧制御弁１０へのＯＦＦデューティを決定するのであ
る。

【００２２】燃焼室に流入する吸気にスワールを生起す
る手段を、図３と図４に示す（ただし図１には図示しな
い）。いわゆるヘリカル型の吸気ポート２１（略直線状
の吸気路２１ａと吸気弁軸回りの渦巻状路２１ｂとで形
成される）の渦巻状路２１ｂの近くに位置して回転自在
に設けられる回転ブレード２２と、このブレード２２に
連結させたリンク機構（図示せず）、このリンク機構を
駆動するアクチュエータ（図示せず）からなり、ブレー
ド２２の回転位置でスワール比の調整が行えるようにな
っている。

【００２３】たとえば、ブレード２２が図３の位置では
高スワール比となるが、ブレード２２が図４の位置まで
くると低スワール比になる。この回転ブレード方式はレ
スポンスも早く、広範囲のスワール比の制御が可能であ
る。そのため、スワール比に敏感に反応するＨＣの制御
に適している。

【００２４】運転条件に対するスワール比の特性を図５
に示すと、エンジン低回転域ほどスワール比を高くして
いる。これに対して高回転域では高スワール比に伴う体
積（吸気充填）効率の低下が顕著になるし、噴射圧の高
圧化による燃焼改善がスワールの必要性を弱めることに
なることから、回転数が大きくなるほど段階的にスワー
ル比を減少させるのである。

【００２５】なお、可変スワール用のアクチュエータ
は、図示しないが２ステージスプリング付きのダイアフ
ラム式アクチュエータと、このアクチュエータに負圧源
からの一定負圧に大気を希釈することにより３段階に制
御負圧を作り出す負圧制御弁とから構成する。

【００２６】次に、図６に分配型燃料噴射ポンプ１の概
略を示す。図６において、燃料噴射ポンプ１はポンプハ
ウジングを形成する噴射ポンプ本体３１内にカムローラ
と係合しつつ回転往復しながら、加圧室３２内の燃料を
圧縮するプランジャ３３を備える。このプランジャ３３
の外周には、プランジャ３３に形成されたカットオフポ
ート３４を開閉することにより燃料噴射量を調量するコ
ントロールスリーブ３５が摺動自由に嵌合され、このコ
ントロールスリーブ３５を駆動するロータリソレノイド
３６が設けられる。

【００２７】また、ポンプ駆動軸に取り付けられたフィ
ードポンプ３７からの吐出燃料は、ポンプ内部を潤滑す
るとともにポンプ室３８に蓄圧され、ここから前記加圧
室３２に吸引される。

【００２８】燃料の噴射時期を制御するために、プラン
ジャ３３を駆動するカムローラと係合しつつカムローラ
の位相を動かす噴射時期制御部材としてのタイマピスト
ン３９が備えられる。このタイマピストン３９は、一端
の高圧室から低圧室側に漏らされる燃料流量を制御する
タイミングコントロールバルブ４０（図７参照）によ
り、その位置が制御され、これにより燃料噴射時期を進
角させたり遅角させたりする。

【００２９】そして、燃料の噴射量、噴射時期などを制
御するために、コントロールユニット１１を備える。こ
のコントロールユニット１１には、運転状態検出手段を
構成する各種センサ、つまり、燃料噴射ノズル３に装着
されて噴射時期を実測する実噴射時期検出手段としての
ノズルリフトセンサ１５、コントロールスリーブ３５の
位置を検出して燃料噴射量（負荷の代表値）を検出する
スリーブ位置センサ１６、冷却水温を検出する水温セン
サ１７、エンジン回転数を検出する回転数センサ１８、
燃料温度を検出する燃温センサ１９、エンジンの始動指
令を認識する始動スイッチ２０などからの各種センサの
信号が入力し、これらに基づいて後述するように燃料噴
射量と噴射時期を制御する。

【００３０】運転条件に対する噴射時期の特性を図８に
示すと、高ＥＧＲ率状態である低回転域での中高負荷域
で噴射時期を上死点後（＋４ＡＴＤＣと＋２ＡＴＤＣ）
にしている。これは、噴射時期の大幅な遅延によって吸
気をより低温状態にし、予混合燃焼の比率を増大させる
ことによって、スモークの発生を抑制するためである。
これに対して、中高回転域では、着火遅れ時間が一定で
あっても、着火遅れクランク角度が大きくなるので、着
火時期を一定に保つため回転数が大きくなるほど噴射時
期を進めている。

【００３１】図９は噴射時期制御の制御ブロック図で、
Ｓ２１では通常運転時にエンジン回転速度Ｎｅと負荷
（燃料噴射量やアクセル開度で代表される）とにより設
定されている噴射時期の回転−負荷特性に基づいて燃料
噴射時期Ｔｎｌを決定する。この噴射時期の回転−負荷
特性が、エンジンの発生するトルクとエンジン回転数に
対して図８に示した燃料噴射時期の特性が得られるよう
に設定したマップである。

【００３２】また、Ｓ２２ではエンジンの始動時にエン
ジン回転速度Ｎｅと水温Ｔｗにより設定されている始動
噴射時期進角特性により、燃料噴射時期ＩＴｓｔを決定
する。

【００３３】そして、Ｓ２３により前記目標噴射時期Ｉ
Ｔｔと前記ノズルリフトセンサ１５によって実測された
実測噴射時期ＩＴｉとを比較し、ＰＩＤ処理により、タ
イマピストン３９の移動量を求め、アクチュエータ指令
信号（タイミングコントロールバルブ４０のデューティ
比等）を出力し、これにより燃料噴射時期を制御する。

【００３４】図１０に燃料噴射ノズル３の断面図を示
す。この噴射ノズル３は噴射開始圧力を低、高の二段階
にしているもので、２個の噴射開始圧力の調整手段を備
えている。

【００３５】初期噴射の噴射開始圧力の調整手段として
の第１調整手段は、ノズル５１の噴射の開始、噴射量、
終了を規制するニードル５２の上部に配設されており、
ノズルホルダ５３のノズル５１と反対側に設けられた上
部内孔５４と、上部内孔５４のねじ部５５にねじ込まれ
たセットスクリュー５６と、上部内孔５４内に第１スプ
リングシート５７を有しかつノズルホルダ５３を貫通し
て下端は、ノズルホルダ５３の軸方向に摺動自在な初期
リフト調整用シム５８を介して、ニードル５２の頭部と
当接するプッシュロッド５９と、セットスクリュー５６
の下端面に配設された１段目開弁圧調整用シム６０と、
このシム６０と第１スプリングシート５７との間に張設
された第１スプリング６１とによりなっている。

【００３６】また、主噴射の噴射開始圧力の調整手段と
しての第２調整手段は、ニードル５２のすぐ上部に配設
されており、ノズルホルダ５３のノズル側に設けられた
下部内孔６３と、下部内孔６３の下端に配設されかつノ
ズルホルダ５３の軸方向に摺動自在で、さらに初期リフ
ト調整用シム５８との間にクリアランスＬ１を有する第
２スプリングシート６４と、下部内孔６３の上端面に配
設された２段目開弁圧調整用シム６５と、このシム６５
と第２スプリングシート６４との間に張設された第２ス
プリング６６とによりなっている。

【００３７】なお、７１は燃料をノズル５１に供給する
油路、７２はノズル５１とニードル５２上部の摺動肩５
２ａとの間にクリアランスＬ２を有するスペーサ７３と
をノズルホルダ５３に結合するリテーニングナット、７
４はスピルボルト、７５はキャップナットである。

【００３８】ノズル内の燃料圧力室（図示せず）に導入
される燃料噴射ポンプからの燃料圧力により、ニードル
５２にかかる圧力が所定値以上に高まると、初期リフト
調整用シム５８とプッシュロッド５９を介して第１スプ
リング６１を圧縮しながら、ニードル５２は一定値（初
期リフト量）Ｌ１だけ上方にリフトする。これが初期噴
射であり、燃料圧力が第２スプリング６６の設定圧力を
越えるまではこの状態を維持する。ついで第２スプリン
グシート６４を介して第２スプリング６６を圧縮しなが
ら、ニードル５２が大きくリフトし、大量の燃料を供給
する主噴射が始まる。

【００３９】このようにして、初期リフト（初期噴射）
期間に少量の燃料を噴射し、ついでメインリフト（主噴
射）期間に大量の燃料を噴射するという、段階的な燃料
噴射が行われるのである。

【００４０】さて、ＮＯｘとスモークとが最適に低減さ
れるように、噴射期間を定めているのであるが、それで
も実噴射期間が長引いたり短すぎたりすることがあり、
この噴射期間のずれが特に高ＥＧＲ率状態である低中負
荷域において生じたときには、ＮＯｘやスモークの排出
量が増大するおそれがある。

【００４１】これに対処するため、本発明では、実噴射
期間が目標噴射期間よりずれているときには、実噴射期
間が目標噴射期間と一致するように上記燃料噴射ノズル
３の初期リフト量を補正する。

【００４２】まず、初期リフト量Ｌ１を調整可能とする
ため、図１０において、スペーサ７３の上端側に、ノズ
ル５１側に向けて穿設した段付き部７３ａと第２スプリ
ングシート６４の下端との間に、ノズルホルダ５３の軸
方向に伸縮自在なリング状の圧電素子７７を設けてい
る。

【００４３】なお、実噴射期間を測定するため１段目開
弁圧調整用シム６０とセットスクリュー５６との間にも
リング状の圧電素子を７８を設けている。これは、ニー
ドル５１のリフトによりプッシュロッド５９を介して第
１スプリング６１が圧縮されると、その圧縮荷重により
圧電素子７８に歪みが生じるため、その歪みを電圧変換
することで、実噴射期間を測定することができるわけで
ある。

【００４４】次に、コントロールユニット１１で実行さ
れる初期リフト量の補正内容を図１１のフローチャート
を参照しながら説明する。

【００４５】Ｓ３１、３２ではエンジン回転数Ｎｅ、ア
クセル開度Ａｃｃ等の各種の運転条件とともに実噴射期
間Ｔを読み込み、Ｓ３３、Ｓ３４において基本初期リフ
ト量Ｌ_1Nと目標噴射期間Ｔ_Nをマップ検索により求め
る。エンジンの発生するトルクとエンジン回転数に対し
て図１２に示した基本初期リフト量の最適な特性が得ら
れるように、またトルクとエンジン回転数に対して図１
３に示した目標噴射期間の最適な特性が得られるよう
に、アクセル開度Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅをパラメ
ータとするマップ（図示せず）を設定しており、これら
のマップを検索して求めるわけである。

【００４６】ここで、基本初期リフト量Ｌ_1Nは、図１２
のようにエンジン回転数とトルクが高くなるほどその値
が大きくなるように設定している。これは、高回転域や
高負荷域でも初期リフト量を小さくしていると、噴射期
間が長くなり、その結果、燃焼期間が長引いて等容度が
悪化し、熱効率が悪くなる（燃費の悪化とともにスモー
ク排出特性も悪くなる）ので、これを避けるためであ
る。

【００４７】図１１のＳ３５では、実噴射期間Ｔと目標
噴射期間Ｔ_Nとの比較を行い、両者が同等であれば、図
１１のフローを終了する。両者が同等でないときには、
Ｓ３６、３７で ΔＴ_N＝Ｔ−Ｔ_N の式により噴射期間補正量ΔＴ_Nを算出し、この噴射期
間補正量ΔＴ_Nと目標噴射期間Ｔ_Nとからテーブル検索に
より初期リフト補正量ΔＬ₁を求める。初期リフト補正
量ΔＬ₁は、図１４の特性に設定してあり、Ｔ_Nが一定の
条件ではΔＴ_Nが大きくなるほど大きく、またΔＴ_Nが一
定の条件ではＴ_Nが大きくなるほど大きくなる値であ
る。

【００４８】この補正量ΔＬ₁をＳ３８において基本初
期リフト量Ｌ_1Nに加えた値を目標初期リフト量Ｌ₁とし
て算出し、これらを所定のアドレスに格納する。ΔＴ_N
が正（つまり実噴射期間が目標噴射期間より長い）のと
きには初期リフト量をΔＬ₁だけ増大側に、この逆にΔ
Ｔ_Nが負（実噴射期間が目標噴射期間より短い）になる
と、初期リフト量をΔＬ₁だけ減少側に補正するわけで
ある。

【００４９】たとえば、実噴射期間が目標噴射期間より
長くなっているときには、初期リフト量を増大側に補正
すると、図１５に示したように噴射率特性が変化して噴
射期間が短くなり、これによって実噴射期間と目標噴射
期間を一致させることができるのである。この逆に、実
噴射期間が目標噴射期間より短いときには、初期リフト
量を減少側に補正することによって、実噴射期間を目標
噴射期間に一致させることができる。

【００５０】このようにして、実噴射期間が目標噴射期
間と一致するように噴射ノズル３の初期リフト量を補正
することで、特に高ＥＧＲ率状態である低回転域での中
高負荷域において噴射期間のずれが生じることに伴うＮ
Ｏｘやスモークの排出量の増大を防止できる。

【００５１】図１６は第２実施形態で、図示の燃料噴射
ポンプ８１は、いわゆるプレストローク量の調整手段を
備えた送油率制御型の燃料噴射ポンプ（特開昭６１−２
１８７６９号公報参照）である。なお、ＥＧＲ率の制
御、スワール比の制御、噴射時期の遅角制御を行ってい
る点は、第１実施形態と同じである。

【００５２】プレストローク量の調整手段は、図１７に
示すようにプランジャ８４にガイドされた制御スリーブ
８６によるもので、回動可能なコントロールロッド８９
に取り付けたピン９０の移動に合わせて、制御スリーブ
８６がプランジャ８４の軸方向に上下運動を行い、これ
によって噴射ポンプのプレストローク量を変えることが
できる。なお、９１はコントロールロッド８９を駆動す
るためのアクチュエータ（ロータリソレノイド）、８３
はバレルである。

【００５３】噴射ポンプ８１の詳細は次の通りである。
図１６において、プランジャ８４の周囲に制御スリーブ
８６が装着され、この制御スリーブ８６の位置により燃
料圧送の開始時期が決まる。スリーブ８５は燃料が送り
込まれる燃料室８７と加圧室８５との間を連通する、プ
ランジャ８４軸心に設けた通路８４ａの燃料室側への開
口（給油孔）８４ｂを開閉し、プランジャ８４が上昇す
る過程で、スリーブ８６の下端より開口８４ｂが閉じら
れると、燃料室８７との連通が遮断され、加圧室８５の
圧力が高まり始める。その後、プランジャ８４の上昇に
より加圧室８５の圧力が吐出弁８８の開弁圧を超える
と、燃料噴射ノズルに向け燃料が圧送される。

【００５４】また、プランジャ８４の上昇により、通路
８４ａから分岐するポート８４ｃがスリーブ８６の途中
に設けたスピルホート８６ａに連通すると、加圧室８５
が再び燃料室８７と連通して、燃料の圧送が終了する。

【００５５】そして、図１６の紙面と直角な方向に軸線
を有しその軸線回りに回動可能なコントロールロッド８
９と、このコントロールロッド８９に固定され制御スリ
ーブ８６の外周面に設けた切欠溝８４ｃ（図１７参照）
にはまり込むピン９０とからなるスリーブ位置調整機構
により、スリーブ８６の位置を上下させることにより、
燃料の圧送開始時期を進めたり、遅らせたりすることが
できる。

【００５６】また、分岐ポート８４ｃはプランジャ８４
周囲に傾斜溝として開口しているので、プランジャ８４
の軸線回りの回転位置を、スリーブ９２上に固着された
ボール９３に係合するラック（プランジャ回転調整機
構）９４を図１６の紙面と直角な方向に変位させること
により、スピルホート８６ａに対する連通時期が変化
し、燃料の圧送終了時期、すなわち燃料噴射量を変化さ
せることができる。

【００５７】次に、図１８、図１９には、前記燃料噴射
ポンプ８１のカム位相を進角、遅角させる位相調整機構
１００である（特開昭５８−４８７１９号公報参照）。

【００５８】これは燃料噴射ポンプ８１のポンプ軸（カ
ム軸）８１ａと、エンジン回転が伝達される回転体１０
１との連結部分に介装され、エンジン回転のポンプ軸８
１ａに対する伝達位相を可変的に調整する。

【００５９】ポンプ軸８０ａに同軸結合される回転盤１
０３の軸部１０２に、回転自由に回転体１０１が支持さ
れる。

【００６０】そして、回転体１０１から回転盤１０３に
伝達される回転に必要に応じて位相差を付与するため、
回転盤１０３と回転体１０１とを回転（円周）方向に相
対変位可能に連結する機構として、まず回転盤１０３に
はその回転中心から等距離位置に一対の円形孔１０３ａ
が明けられ、ここに第１の偏心カム１０５が挿入され
る。また、この偏心カム１０５に設けた円形孔１０５ａ
には第２の偏心カム１０６が挿入される。

【００６１】第２の偏心カム１０６の偏心ピン１０６ｂ
は、前記回転体１０１に側面から貫入し、また、第１の
偏心カム１０５の偏心ピン１０５ｂは、シリンダ１０７
に収装したピストン１０７ａに連結する。

【００６２】シリンダ１０７は軸部１０２の放射方向に
回転盤１０３に一体に取り付けられ、その油室１０７ｂ
には、軸部１０２の内周通路１０２ａを介して供給され
る圧油が導かれる。ピストン１０７ａはこの供給圧力
と、リターンスプリング１０７ｃとがバランスする位置
へと移動する。

【００６３】したがって、ピストン１０７ａの位置に応
じて偏心ピン１０５ｂにより第１の偏心カム１０５が回
動し、これにより第２の偏心カム１０６が回転盤１０３
に対して円周方向に変位し、その偏心ピン１０６ｂを介
して連結する回転体１０１と回転盤１０３との回転方向
の位相を変化させる。

【００６４】これにより、エンジン回転に対して、燃料
噴射ポンプ８０のポンプ軸８０ａ、つまりカム８１の回
転位相が変化し、燃料の送油率が変わる。

【００６５】シリンダ１０７の油室１０７ｂへ導かれる
オイルポンプ１０９からの油圧は、制御弁１０８の開度
に応じて変化し、制御弁開度が増加すると油圧は低下す
る。

【００６６】さて、第１実施形態では、実噴射期間と目
標噴射期間の差に応じて、図１０に示した２スプリング
ノズルの初期リフト量を補正するように構成したが、第
２実施形態では、実噴射期間と目標噴射期間の差に応じ
て送油率制御型の燃料噴射ポンプ８１の送油率を補正す
るように構成する。第２実施形態では２スプリングノズ
ルは必要ない。

【００６７】これを図２０のフローチャートにより説明
する。図２０は図１１に対応するもので、Ｓ４１、Ｓ４
２、Ｓ４３、Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６が図１１と異な
る。図１１と同じ部分の説明は省略する。

【００６８】なお、先にＳ４１、Ｓ４３、Ｓ４５を説明
し、Ｓ４２、Ｓ４４、Ｓ４６はまとめて後述する。

【００６９】図２０のＳ４１では基本カム位相ＤＱ_Nを
マップ検索により求める。基本カム位相ＤＱ_Nは、エン
ジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃに基づいて図２１
の特性に設定してあるが、これは送油率を制御するもの
で、図２５にも示すように、燃料噴射ポンプのカムの位
相によってカム速度（リフト速度）が異なるため、この
カム位相を変えることにより燃料送油率を変化させるこ
とができる。燃料噴射ポンプからの燃料圧送期間（スリ
ーブ８６により加圧室８５と燃料室８７の連通が遮断さ
れてから、連通が再開するまでの期間）が同じでも、カ
ム位相を進角させればカム速度の速い領域を利用できる
ので送油率は高まり、逆に遅角させれば送油率が低くな
る。基本的な送油率は、アクセル開度が小さいときほど
大きくなるように設定してあり、したがって低アクセル
開度域でカム位相の進角値を大きくしている。

【００７０】Ｓ４３では、噴射期間補正量ΔＴ_Nからテ
ーブル検索によりカム位相補正量ΔＤＱを求め、このカ
ム位相補正量ΔＩＴをＳ４５において基本カム位相ＤＱ
_Nに加えることによってカム位相を補正し、補正後の値
を目標カム位相ＤＱとして所定のアドレスに格納する。

【００７１】カム位相補正量ΔＤＱは、図２２に示した
ように、ΔＴ_Nが大きくなるほど大きくなる値である。
たとえば、ΔＴ_Nが正（実噴射期間が目標噴射期間より
長い）のときにはカム位相をΔＤＱだけ進角側に補正
（つまり圧送開始時期を一定のままカムを図２５におい
て図中の左側に変化させる）することで、送油率が大き
くなり、これによって噴射期間が短くなることから、実
噴射期間と目標噴射期間を一致させることができるので
ある。この逆にΔＴ_Nが負（実噴射期間が目標噴射期間
より短い）になると、カム位相の遅角補正により送油率
を低下させる（噴射期間を長くする）ことによって、実
噴射期間を目標噴射期間に一致させることができる。

【００７２】ただし、この噴射ポンプ８１では、図２６
に示すように、プレストローク量を大きくしていくと、
噴射量は一定のまま、噴射時期が遅角するとともに、送
油率が上昇していく特性であるため、実噴射期間を目標
噴射期間に一致させるためとはいえ、上記のようにたと
えばカム位相の進角補正により送油率を上昇させたとき
には、同時に噴射時期が遅角してしまうので、Ｓ４２、
Ｓ４４、Ｓ４６を設けて、そのための補正を行ってい
る。

【００７３】具体的には、Ｓ４２で基本プレストローク
量Ｐ_SNをマップ検索により求める。エンジンの発生する
トルクとエンジン回転数に対して図２３に示した基本プ
レストローク量の最適な特性が得られるようにアクセル
開度Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅをパラメータとするマ
ップ（図示せず）を設定しており、これらのマップを検
索して求めるわけである。プレストローク量は、通常、
圧送を開始するタイミングでのカムリフト量で定義して
いるため、プレストローク量を大きくすると、噴射時期
が遅角側に移動するので、高回転域や高負荷域では噴射
時期を進めるため、図２３のように回転数とトルクが大
きくなるほどプレストローク量を小さくしている。

【００７４】Ｓ４４では、噴射期間補正量ΔＴ_Nと目標
噴射期間Ｔ_Nとからマップ検索によりプレストローク補
正量ΔＰ_Sを求め、このプレストローク補正量ΔＰ_SをＳ
４６において基本プレストローク量Ｐ_SNに加えることに
よってプレストローク量を補正し、補正後の値を目標プ
レストローク量Ｐ_Sとして所定のアドレスに格納する。

【００７５】プレストローク補正量ΔＰ_Sは、図２４の
特性に設定してあり、Ｔ_Nが一定の条件ではΔＴ_Nが大き
くなるほど負の値で大きく、またΔＴ_Nが一定の条件で
はＴ_Nが大きくなるほど負の値で大きくなる値である。

【００７６】このようにして、実噴射期間と目標噴射期
間との差に応じて送油率を補正する場合に、実噴射期間
が目標噴射期間より長いときにはプレストローク量をΔ
Ｐ_Sだけ小さくして圧送開始タイミングを早め、また実
噴射期間が目標噴射期間より短くなると、プレストロー
ク量をΔＰ_Sだけ大きくして圧送開始タイミングを遅ら
せることで、実噴射期間と目標噴射期間とが一致するよ
うに送油率を補正する場合にも、圧送開始タイミングが
変化することがない。

【００７７】第１実施形態では、分配型燃料噴射ポンプ
と２スプリングノズルで説明したが、これに限られるも
のでなく、列型、カムシャフトレス型の各燃料噴射ポン
プおよびユニットインジェクタについても適用すること
ができる（これら３種類の燃料噴射ポンプはユニットイ
ンジェクタを含めてジャーク式燃料噴射ポンプと総称さ
れる）。また、第２実施形態では、送油率制御型が列型
燃料噴射ポンプに適用された場合で説明したが、これに
限らず、送油率制御型であれば、他の燃料噴射ポンプに
も適用することができる。

【００７８】

【発明の効果】第１の発明では、実噴射期間が目標噴射
期間と一致するようにノズルの初期リフト量を決定する
ことで、特に高ＥＧＲ率状態において噴射期間のずれが
生じることに伴うＮＯｘやスモークの排出量の増大を防
止できる。

【００７９】第３の発明では、実噴射期間が目標噴射期
間と一致するようにカム位相を決定することで、特に高
ＥＧＲ率状態において噴射期間のずれが生じることに伴
うＮＯｘやスモークの排出量の増大を防止できる。

【００８０】第５の発明では、プレストローク量を大き
くしていくと、噴射量は一定のまま、噴射時期が遅角す
るとともに、送油率が上昇していく特性の燃料噴射ポン
プを用いて、実噴射期間と目標噴射期間とが一致するよ
うにカム位相を決定する場合にも、噴射時期が変化する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す全体的な概略構成
図である。

【図２】排気還流率の制御特性図である。

【図３】スワール生成手段の説明図である。

【図４】同じくその作動状態を示す説明図である。

【図５】スワール比の制御特性図である。

【図６】分配型燃料噴射ポンプの断面図である。

【図７】同じくその一部の断面図である。

【図８】燃料噴射時期の制御特性図である。

【図９】燃料噴射時期の制御ブロック図である。

【図１０】２スプリングノズルの断面図である。

【図１１】初期リフト量の補正を説明するためのフロー
チャートである。

【図１２】基本初期リフト量Ｌ_1Nの制御特性図である。

【図１３】目標噴射期間Ｔ_Nの制御特性図である。

【図１４】初期リフト補正量ΔＬ₁の制御特性図であ
る。

【図１５】噴射率の特性図である。

【図１６】第２実施形態の送油率制御型の燃料噴射ポン
プの断面図である。

【図１７】プレストロークの可変機構を説明するための
斜視図である。

【図１８】カム位相調整機構の要部断面図である。

【図１９】カム位相調整機構の正面図である。

【図２０】送油率の補正を説明するためのフローチャー
トである。

【図２１】基本カム位相ＤＱの制御特性図である。

【図２２】カム位相補正量ΔＤＱの制御特性図である。

【図２３】基本プレストローク量Ｐ_SNの制御特性図であ
る。

【図２４】プレストローク補正量ΔＰ_Sの制御特性図で
ある。

【図２５】カム速度特性図である。

【図２６】送油率特性図である。

【図２７】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２８】第３の発明のクレーム対応図である。

【図２９】第５の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】１分配型燃料噴射ポンプ３２スプリングノズル１１コントロールユニット７７圧電素子（初期リフト量調整手段）７８圧電素子（実噴射期間検出手段）８１送油率制御型の燃料噴射ポンプ１００カム位相調整機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プランジャにより燃料を圧送するジャーク
式燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置において、前記圧送燃料の圧力に応じて段階的にニードルがリフト
して燃料を多段噴射するノズルの初期リフト量を制御量
に応じて調整可能な手段と、目標噴射期間をエンジンの回転数と負荷に基づいて算出
する手段と、実噴射期間を検出する手段と、この実噴射期間と目標噴射期間との比較を行い、両者が
一致するように前記初期リフト量調整手段への制御量を
決定する手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエ
ンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】前記制御量決定手段は、運転条件に応じて
基本初期リフト量を算出する手段と、実噴射期間と目標
噴射期間の差に応じて初期リフト補正量を算出する手段
と、この初期リフト補正量で前記基本初期リフト量を補
正した値を前記制御量として決定する手段とからなるこ
とを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジンの
燃料噴射制御装置。
【請求項３】プランジャにより燃料を圧送する燃料噴射
ポンプを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
において、前記燃料噴射ポンプのカム位相を制御量に応じて調整可
能な手段と、目標噴射期間をエンジンの回転数と負荷に基づいて算出
する手段と、実噴射期間を検出する手段と、この実噴射期間と目標噴射期間との比較を行い、両者が
一致するように前記カム位相調整手段への制御量を決定
する手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジ
ンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】前記制御量決定手段は、運転条件に応じて
基本カム位相を算出する手段と、前記実噴射期間と目標
噴射期間の差に応じてカム位相補正量を算出する手段
と、このカム位相補正量で前記基本カム位相を補正した
値を前記制御量として決定する手段とからなることを特
徴とする請求項３に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
【請求項５】前記燃料噴射ポンプのプレストローク量を
制御量に応じて調整可能な手段と、前記実噴射期間と目
標噴射期間との比較を行い、両者が一致するように前記
プレストローク量調整手段への制御量を決定する手段と
を設けたことを特徴とする請求項３または４に記載のデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記前記制御量決定手段は、運転条件に応
じて基本プレストローク量を算出する手段と、前記実噴
射期間と目標噴射期間の差に応じてプレストローク量補
正量を算出する手段と、このプレストローク量補正量で
前記基本プレストローク量を補正した値を前記制御量と
して決定する手段とからなることを特徴とする請求項５
に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項７】排気還流率を調整可能な手段と、スワール比を調整可能な手段と、燃料の噴射時期を調整可能な手段と、中回転・中負荷域と低回転の全負荷域で前記排気還流率
が高くかつ低回転になるほど前記スワール比が大きく、
さらに高排気還流率の状態で前記燃料の噴射時期が圧縮
上死点後まで遅れるように、前記３つの調整手段への各
制御量を決定する手段とを設けたことを特徴とする請求
項１から６までのいずれか一つに記載のディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置。