JPS6098146A - 内燃機関の燃料制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃機関の燃料制御方法に関する。

本発明は例えば自動車用ディーゼルエンジンにおける燃
料噴射ノズルへの燃料供給を停止させるためのスピル機
構をもつ％：磁弁を有するものに適用される。

従来技術 一般に自動車用内燃機関において燃料噴射ポンプとして
通常のＶＥ水ポンプ用いる場合、燃料の噴射開始はポン
プ内のタイマで決定し、哨Ｑ；Ｉ終了はポンプ内に設け
たセンサによシ基準信号と位相信号を検出し、所定の角
度で、スピル開始信号を電磁弁にコンピュータによ多出
力して決定する。

前述のシステムにおいては、量産する場合、電磁弁の応
答性にばらつきがあると噴射量もばらついてしまうとい
う問題点がある。この場合、発明者の実験によると、電
磁弁の応答性は、回転数噴射量に係らず、はぼ一定の時
間遅れが個々の電磁弁で生じているという事実が認めら
れる。

また、多気筒エンジンに前述のシステムを使用すると、
ポンプｌのフェイスカムの位相ずわ等により、同一角度
で各気筒のスピル開始信号を出力すると、噴射量がばら
ついてしまう可能性があるという問題点がある。発明者
の実験によると、気筒間のばらつきでは、回転数、噴射
量の大小によらずほぼ一定の角度遅れが生じているとい
う事実が認められる。

発明の目的 本発明の目的は、電磁弁の個々のばらつきに関しては、
電５磁弁の最も応答性の遅いものを基準とし、それよシ
早いものに関しては一定詩間遅らせてスピル信号を出力
できるようにし、気筒間のばらつきに関しては、最も遅
い気筒を基準にして、それよシ早いものに関しては一定
角度遅らせてスピル信号を出力できるようにし、電磁弁
の交換によるばらつきまたは気筒間のばらつきを比較的
簡単な手段によシ修正し、内燃機関の燃刺制御をよル適
切に行うことにある。

発明の構成 本発明においては、基本形態として、高圧ポンプ、およ
び、電気式開閉弁および油圧式開閉弁を有するスピル用
燃料制御弁機構を具備する燃料量制御系を用い、該霜゛
１気開閉弁への通電制御を行う内燃機関の燃料制御力法
において、スピル用燃料制御弁機構への通電規制時期に
一定の遅れ時間を付加することを特徴とする内燃機関の
燃料制御方法が提供される。

また本発明においては、他の形態として、分配機能をも
つ多気筒用高圧ポンプ、および’ＡＡｊ、気式開閉弁お
よび油圧式開閉弁を有するスピル用燃料制御弁機構を具
備する焼判制御系を用い、該電気開閉弁への通電制御を
行う内燃機関の燃料制御方法において、スピル用燃料制
御弁機構への通電規制時期に一定の遅れ時間を付加する
とともに、スピル用燃料制御弁機構への通電規制時期に
一定の角度遅れを伺加することを特徴とする内燃機関の
燃料制御方法が提供される。

実施例 本発明の一実施例としての内燃機関の燃料制御方法が適
用される装置が第１図に示される。１は高圧ポンプであ
り、この高圧ポンプｌとしては通常噴射ポンプとして用
いらｊする分配型ポンプを用いるが、高圧ポンプにおい
てはガバナはなくてもよい。

高圧ポンプ１のプランジャ１１は図示しないエンジンに
よって駆動され、エンジンの　４のは１転で同期して回
転するドライブシャツ）　１１１　によシ回転および往
復動を行う。プランジャ】ｌの第１の切欠き′＃１２が
シリンダ１３の吸入口１４と導通している時が吸入行程
でおυプランジャ１１は図中の左方へ動きなから燃オ」
油をシリンダ１３とプランジャ１１の先端部によシ形成
される圧力室１３１内に吸入する。

プランジャの第２の切欠き溝Ｊ５とシリンダ１３の吐出
口１６とが導通している時が吐出行程であシ、プランジ
ャ１１は図中の右方へ動きながら燃料油を圧力室１３１
から切欠き溝１５、吐出口１６を経て高圧ライン１８に
送シ出す１．プランジャ１１が右方、駆動°き始める時
期によって燃料噴射開始時期が決定される。噴射特則の
悴更は通常タイマー１１２と呼ばれる装置で行う。プラ
ンジャ１１の往復動はフェイスカム１１３がローラリン
グ１１４のローラ１１５に乗υ上けることで行われるた
めローラ１１５　とフェイスカム１ｊ３の位相を変更す
ることによシ噴射開始時期が変更できる。ローシリンダ
１１４を回転させるものがタイマー１１２である。

燃料制御弁機構８は電気式開Ｗ４−ＪＴ−としてのソレ
ノイド弁８１と油圧式開閉弁としてのスプール弁８２と
によυ構成されている。スプール弁８２はシリンダ８２
１１スプール８２２、スフリング８２３よシ構成されて
いる。スグール８２２けシリンダ８２】　内を図中の左
右方向に摺動し、その左右の各々の端部には各々油圧室
８２４，８２５　が設けである。

左の油圧室８２５は圧力室１３１　と直結しておシ、ま
たスプール８２２の中心軸部分に設けた絞シ８２６を介
して、右の油圧室８２４とも導通している。右の油圧室
８２４内にはスプリング８２３があって、とのスプリン
グ力はスプール８２２を左方へ押圧している。左の油圧
室８２５の油圧か上の油圧室８２４の油圧よシも十分に
大きい時、スプール８２２はスプリング８２３に抗して
右方へ移動し、スプール８２２の左端ｍ８２２ｂがシリ
ンダ８２１の内周面に設けた環状溝８２７の一部と重な
った時、左の油圧室８２５内の油圧は環状溝８２７を介
してドレーンライン８３にリリーフされる。

右の油圧室８２４けソレノイド弁８１によってドレーン
ライン８３への導通が開閉される。ソレノイド弁８１は
ソレノイド８１１１弁体８１２、小孔８１５、スプリン
グ８１３よりｉ成されでおυ、ソレノイド８１１に通電
された時、弁体８１２はスプリング８１３に抗して右方
へ移動し小孔が開くようになっている。ソレノイド弁８
１が開弁した時、油圧室８２４の油圧はドレーンライン
８３にリリーフされる。ソレノイド８１】　にはリード
線８１４を介して外部の図示しないコントローラにより
通電１される。低圧ライン１７に１フイードポンプ３２
によって燃料タンク３１の燃料が供給される。

燃料制御弾機ｓ８の基本作動が第２図（Ａ）　ｌ　（１
３）　１（Ｃ）を参照して説明される。

第２図（ト）に示すように、リリーフ停止時、ずガわち
噴側開始峙および噴射期間中、においては、ソレノイド
８１１への通電を停止し、弁体８１２をスプリング８１
３の力によシ左方へ押し伺り小孔８１５　を塞ぐ。この
ため電磁弁８のＩＪ　ＩＪ−ツウ１０路は全て塞がれて
おシ燃料は噴射ノズル２へ切欠き溝１５よシ供給される
。

第２図（Ｂ）に示すように、リリーフ開始面、すなわち
噴射終了時、においては、ソレノイド８１１に通電を行
い小孔８１５を塞いでいた弁体８１２を右方へ引きつけ
ると共にリリーフを開始する（パイロット）。

第２図（Ｃ）に示すように、小孔８１５が開口するため
、スプール８２２に設けられた絞シ８２６によシ分割さ
れた右の油圧室８２４と左の油圧室８２５のうち、右の
油圧室８２４の圧力が低下しスプール８２２はスプリン
グ８２３の力に抗して右方へ移動し、左の油圧室８２５
とシリンダ８２１の環状溝８２７とが連通した時、大Ｉ
のメインリリーフを行う。

ソレノイド弁８１のソレノイド８１１への通電はコンピ
ュータ６によシ行う。コンピュータ６は、アクセル開度
、ポンプ回転数の信号によシ適正な時期、適正な期間ソ
レノイド８１１に通電する。

アクセル田」度イ言七はアクセルペクル２１Ｋｉけたポ
テンショメータ２１１によって送イムされる。ポンプ回
転数、時期を知るためのエンジン位相の信号はローシリ
ンダ１１４に設けた２個の磁気抵抗素子（ＭＲＥ）セン
サ４１，４２によって送信される。

センサ４１，４２はローラリング１１４に固定されてお
シ、ドライブシャフト】１１と共に回転する歯車５１の
凹凸を検出するものであって、センサ４１は歯車５１の
外周近傍の側面に設けた１個の突起５１１を検出する。

センサ４２は５°間隔に設けられた歯−の凹凸を検出す
る。コンピュータ６はこれらの信号によってスピル開始
時期を演算し、ソレノイド８１１への通電を行う。よっ
て通電開始時期によシ燃料の噴射量が決定される。この
噴射ポンプが４気筒であれば、通電を４回行い各気筒の
噴射ノズル２によシ適正邪の燃旧噴射が行われる。

本発明の構想は下記の事項にその基礎をおいている。す
なわち、前述の燃料制御弁機構８においては、量産する
場合、燃料制御弁機構８の応答性にばらつきが生じるた
め、噴射量がばらついてしまう問題が生じる。

我々の実験によると、第３図に示すように、燃料制御弁
機構８の応答性はポンプ回転数Ｎ、（ｒｐｍ）、噴射量
Ｊ（＋ｎｍ’／ｓｔ　）にかかわらずｉｔは一定の時間
遅れＴｄ（μＳ）が個々の燃料制御弁機構で生じている
ことがわかった。そこでコンピュータ６によシ各燃料制
御弁機構の応答遅れが同一になる様に、スピル用燃料制
御弁機構への通電規制時期（通電開始時期または終了時
期）に一定の遅れ時間を伺加し、燃料スピルタイミング
に一定時間補正を加えると、すべての燃料制御弁機構の
応答遅わを一定とすることが出来、噴射１を同一にする
ことが可能となる。

また、多気筒エンジンに上記システムを使用する場合、
ポンプｌのフェイスカムの位相ずれ等により１同一角度
で各気筒のスピル開始信号を出力すると噴射量がばらつ
いてしまう。我々の実験によると第４図に示すごとく、
気筒間のばらつきでは、ポンプ回転数Ｎ、　（ｒｐｍ　
）、噴射ｋ　Ｊ　（＋ｍｎ”／ｓｔ　）にかかわらずほ
ぼ一定の角度遅れＡｄ（ｄｅｇ）が生じていることがわ
かった。そこで、スピル用燃料制御弁機構への通電規制
時期（通電開始時期または終了時期）に一定の角度遅れ
を付加し、気筒ごとにスピル開始時期に角度補正を加え
れば気筒間の噴射量のばらつきを簡単に精度よく補正す
ることが可能となる。

コンビニ−タロおよび補正回路７が第５図を参照しつつ
説明される。前述の補正は、各燃料制御弁機構８、噴射
ポンプｌごとに行う必要があるため、補正回路部゛分７
°は噴射ポンプｌに内蔵されている。

コンピュータ６において６０１はＡＤ変換回路で、前述
のアクセル２１の踏み込み角度を検出するポテンショメ
ータ２１１からの市１気信号をテジタル信号として読、
み込むためのものである。６０２は前記基準位置センサ
４１、角度センサ４２に幻するインターフェイス回路で
、エンジン［ｉＪ転数およびポンプ位相を知るためのも
のである。６０３ｉ後述する補正回路からの設定（＋１
ｊ　ｆ：　Ｌｔみ込むための入力インターフェイスであ
る。

６０４は名利」データをもとに電磁弁通電開始時期を演
算するＣＰＵ、６０５はフログラムおよびデータを格納
しであるＲＯＭ、６０６はＣＰＵ　の演算データ記憶用
のＲＡＭである。６０７は各構成要素間でデータをやシ
とシするためのパスラインである。６０８は出力インタ
ーフェイスで、前記ＣＰＵ。

６０４が演算した結果にもとづき、ソレノイドへの通電
信号を出力するものである。６０９はソレノイド駆動回
路で、前記通電信号を電流増幅し、ソレノイドをオン・
オフするためのものである。

補正回路７は５系統のテジタルスイッチ７０１〜７０５
から成っておシ、その１系統はソレノイドの応答遅れ時
間を補正するための時間△ｔを設定するためのものであ
り、他の４系統はフェイスカムの位相ずれによる各気筒
間の噴射量のバラツキを補正するための角度△θｉ　を
設定するものである。

以下に上記構成における作動を第６図のフローチャート
および第７図のタイムチャートと共に説明する。ｖＪ７
図において（１）は基準位置信号、（２）は角度（ｉ号
、（３）は割込み信号、（４）は補正前通電開始時期、
（５）は角度パルス数、（６）は時間項、（７）は駆動
信号をあられす。

ＣＰＵ６０４は前記基準位置センサ４１、角用センサ４
２をもとに、インターフェイス回路６０２によシ作成さ
れた各気急毎の割込み信号（第７図（３）フによシ起動
される。ＣＰＵばまずインターフェイス回路６０２から
当該気筒番号を読み込む。

次にＡＤ変換回路６０１がらアクセル開度φをす［。

み込み、続いてインターフェイス回路６０２からエンジ
ン回転数町を読み込む。次にアクセル開度φとエンジン
回転数Ｎ８とがら基本噴射力１〜６゜を予めＲＯＭ６０
５　に配憶しておいたマツプから４算する。

々お、実施例では省略したが、水濡センザ剪が付加され
ておれば、それらに応じた補正を適宜θＢＡＢＫに行い
最終噴射妬θ、、Ｎｅ　ｆ＋　３１’する。次に、との
θ、□８とエンジン回転数１・峠とから、ソレノイドへ
の通電開始時期θを予めＲＯＭ６０５に配置意しである
マツプから割算する。

次に該当する気ｒ４Ｊ１の、気筒間バラツキ補正部△θ
ｉを前記通電開始時期θに加えθ′とう゛る（第７図（
４））。ここで、角度信号は５°間隔であるため、これ
以下の分解能を得るためにはθ′を５９で卵１シ、その
商を角度パルス数ｎとして、出力インターフェイス６０
８のメインカウンタへ出力する（第７図（５））。余シ
の角度はエンジン回転数Ｎつをもとに時間項ｔに変換す
る。この時間項ｔにソレノイドの応答遅れ時間補正量△
ｔを加えｔ′としく第７図（６））　、出力インターフ
ェイス６０８のサブカウンタに出力し、割込みルーチン
からリターンする。後は出力インターフェイス６０８内
で自動的に所定のタイミングでソレノイド通電信号を発
生しく第７図（７））、駆動回路６０９を介して燃ｔｔ
−ｆｉｌの制御を行う。上記の動作は各気筒毎に行われ
、４気筒エンジンの場合は４回で１サイクルが終了する
。

ここで、前述の補正量の設定方法について説明ジテオく
。まず、ソレノイドの応答遅れ時間Δｔを設定するため
に、予め特性のわかっているマスターポンプとマスター
ノズルを用い、被試験電磁弁を装着する。そして、所定
の回転数、負荷に相当する条件で作動させた時に、所定
の噴射量が得られるように応答遅れ時間△ｔを設定する
。なお、この時、気筒間バラツキ補正は０としておく。

以上のようにしてソレノイドの応答遅れ時間設定値がま
るのでこれを電磁弁に刻印的で記録しておく。次に、実
際の邪、産ポンプｌと該電磁弁を装着し、マスターノズ
ルを接続する。イしてオす、電磁弁に記錦′しである電
磁弁応答遅１１　ｎ’ｒ　ｎＪ１訃定値を、前述の補正
回路７に設定する。すると、との時点で、霜、磁弁の応
答辷れ時間に関して目、バラツキが補正されマスターの
ものと同じとなっている仁とになる。次にポンプを所定
の回転し、負荷で作動させ各気筒の噴射量が所定の値と
ガるように、各気筒のバラツキ補正設定値を設定する。

以上で、補正値の設定は完了する。

なお、この補正回路をわされさポンプ側にしりたのは、
次のような理由からである。もしも、補正回路かコンビ
瓢−タ（ｐＱに設けであるとすると、何らかの原因で、
ポンプあるいは電磁弁が故障した場合、故節したものを
交換すると、ホンダとコンピュータの組合せが異なりで
しまうことＫなる。

コンピュータ側から見れば、ポンプが以前とは異なって
いるのに補正値は前のままとカシ、補正値が無意味にな
ってしまう。したがって改めて補正値を設定し直す必要
があるが前述のように特殊な設備が必要で、フィールド
ではできない。ポンプ側に補正値をもっておれはコンビ
二一夕が変わっても支障はない。

さらに、本実施例では、電磁弁のみを交換する場合にも
対処できるように、電磁弁に応答遅れ時間の補正値を刻
印等で記録しであるため、この設定値をポンプの補正回
路に設定し直すだけて何ら支障なく互換性が保たれると
いう特長がある。

前述の実施例により例示される本発明の形態は、スピル
用燃料制御弁の応答性の個体間のばらつきをなくすだめ
の通電開始、終了時期への遅れ時間刊加と、気筒間噴射
部のばらつきをなくすための通電開始、終了時期への角
度遅れ付加との両者を行う形態のものであるが、本発明
の他の形態として、後者の角度遅れ付加を行わず前者の
遅れ時間刊加のみを行う形態とすることができる。この
場合には、第５図装置の補正回路のデジタルスイッチと
しては、遅れ時間付加用の１系統のみを設ければよいこ
とに々る。

本発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか、種々
の変形形態をとることができる。例えば前述の実施例に
おいては補正回路はデジタルスイッチによシ補正値を設
定した。この場合、応答遅れ時間は、補正範囲を１００
μｓｅｃ　１分解度ｌμｓｅｃとすると７ピツト要し、
気筒間バラツキ補正範囲を１，０°、分解度０．ｌ°　
とすると４ビツト要する。

したがって合引では７＋４Ｘ４＝２３本の４８号線が必
要となシ、配線、コネクタ等が高価となってしまう。そ
こで第８図の実施例のようにすること１゜ が考えられる。　１ 第８図に補正回路７′が主に示される。７０．１　は応
答遅れ詩１）ＪＪ設定スイッチ、７０２〜７０５け各気
偕Ｉのバラツキ補正スイッチである。各補正スイッグー
の信号はデジタルマルチプレクサ７０６を介してコンビ
二一夕の入力インターフェイスに接続される。入力イン
ターフェイスからは、前記マルチプレクサ７０６にアド
レス信号が出力されておυ、このアドレス信号により任
意の設定スイッチの情報を入力インターフェイスに読み
込むことができる。この場合、信号線はアドレス３本、
データ７本の引１０本とカシ、前述の実施例に比べて大
幅に減少するため安価で、信頼性が向上できる。

さらに、第９図に示される他の実施例が可能である。こ
れは前記、マルチプレクサ７０６にシリアル適化回路７
０７を設け、マルチプレクサへのアドレスの受イ８、お
よび所定の設定値の送信をシリアルで行うようになって
いる。この場合、信号線は２本ですみさらに簡略化でき
る。

前述の実施例において、補正は第１図に示す如くソレノ
イド弁８１を用いた燃料制御弁機構において行ったが、
ソレノイド弁に限らず、磁歪効果や電歪効果を利用した
燃料制御弁機構を使用した駅１合も同様の補正を行うこ
とができる。

また、前述の実施例においては、電気式開閉弁への通電
開始時期に一定時間、一定角度の補正を加えることで、
ばらつきを補正したが、これは燃料制御弁機構８がノー
マリクローズであるため開始時期に補正を加えたのであ
る。ノーマリオープンタイプの燃料制御弁を使用した場
合、通電終了時が、スピル開始時期となるため、通電終
了時期に少なくとも一定時間または一定角度の遅れを伺
加する必要がある。

発明の効果 本発明によれば、各燃料制御システムにおける噴射量の
ばらつきまたは各気筒間の噴射：絹のけ、らつき等を減
少させることができ、燃焼のばらつきを減少させ、内燃
機関の燃料制御をより適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての内燃機関の燃料制御
方法が適用される装置を示す図、第２図（４）ｔ　（Ｂ
）　、　（Ｃ）は第１図装置におりる燃料制御弁機構の
基本作動を説明する図、 第３図、第４図は第１図装置の動作特性を示す特性図、 第５図は第１図装置におけるコンピュータおよび補正回
路の構成を示す図、 第６図は第５図におけるコンピュータの動作流れを示す
流れ図、 第７図は第５図におけるコンピュータの各部の信号波形
を示す波形図、 第８図、第９図は補正回路の他の例を示す図である。 （符号の説明） Ｊ・・・高圧ポンプ、　Ｊｌ・・・プランジャ、１１２
・・・タイマー、１１３・・・フェイスカム、１１４・
・・ｏ−シリンダ、ｌ１５・・・ローラ、１２・・・切
欠き溝、　１３・・・シリンダ、１５・・・切欠きＬ　
１６・・・吐出口、１７・・・低圧ライン、　１８・・
・高圧ライン、２・・・燃料噴射ノズル、２１・・・ア
クセルペタール、３１・・・燃料タンク、　３２・・・
フィードポンプ、６・・・コンピュータ、　７・・・補
正回路、８・・・燃料制御弁機構、　８１・・・ソレノ
イド弁、８１１・・・ソレノイド、８１２・・・弁　休
、８１３・・・スプリング、８１４・・リード線、８１
５・・・小　孔、　８２・・・スプール弁、８２１・・
・シリンダ、８２２・・・スプール、８２３・・・スプ
リング、　８３・・・ドレーンライン。 特許出願人 株式会社日本自動軍部品総台研究所 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　松　下　操 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　３１１ｆ　也 第５ｖｇｊ ６ 第７図 （７）−１−一 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧ポンプ、および、電気式開閉弁および油圧式開
   閉弁を有するスピル用燃料制御弁機構を具備する燃料量
   制御系を用い、該電気開閉弁への通電制御を行う内燃機
   関の燃料制御方法において、スピル用燃料制御弁機構へ
   の通電規制時期に一定の遅れ時間を伺加することを％徴
   とする内燃機関の燃料制御方法。 ２、＃一定の遅れ時間の伺加が、高圧ポンプに内蔵され
   た補正回路部分によシ行われる、特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３、分配機能をもつ多気Ｍ１用高圧ポンプ、および、電
   気式開閉弁および油圧式開閉弁を有するスピル用燃料制
   御弁機構を具備する燃料制御系を用い、該電気開閉弁へ
   の通電制御を行う内燃機関の燃料制御方法において、ス
   ピル用燃料制御弁機構への通電規制時期に一定の遅れ時
   間を付加するとともに、スピル用燃料制御弁機構への通
   電規制時期に一定の角度遅れを付加することを特徴とす
   る内燃機関の燃料制御方法。 ４、該一定の遅れ時間の付加、および該一定の角度遅れ
   の付加が、高圧ポンプに内蔵された補正回路部分によυ
   行われる、特許請求の範囲第３項記載の方法。