JP2885131B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

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エンジンの燃
料噴射時期制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子制御技術、特にデジタル制御
技術の発達とともに、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポ
ンプを電子的に制御するようにした、いわゆる電子制御
ディーゼルエンジンが実用化されている。このディーゼ
ルエンジンにおける燃料噴射ポンプを電子制御する方法
には種々あるが、その１つに、燃料噴射ポンプにおける
燃料の溢流を電磁スピル弁で制御するものがある。これ
は、燃料噴射量が目標値に達するスピル時期で電磁スピ
ル弁によりスピルポートを開放することにより、プラン
ジャ高圧室からの燃料を溢流（スピル）させ、燃料の圧
送終わり、すなわち燃料噴射の終了を制御し、所要の燃
料噴射量を制御するものである。

【０００３】前記電磁スピル弁の開閉は、通常、一定ク
ランク角毎に出力されるエンジンの回転角信号（エンジ
ン回転パルス）を利用して制御される。このエンジン回
転パルスを用いて燃料を溢流させる時期（目標スピル時
期）を算出する方法としては、例えば特開昭６２−２６
７５４７号公報に開示された「ディーゼルエンジンの燃
料噴射量制御方法」がある。図１２に示すように、この
技術において電磁スピル弁を開弁する角度（スピル開角
度ＡＮＧＳＰＶ）は、ある基準となるエンジン回転パル
スからの角度で与えられる。

【０００４】詳しくは、「０」のエンジン回転パルスの
立上がりから「３」のエンジン回転パルスの立上がりま
では直接角度、この場合、スピル時期パルス数ＣＡＮＧ
Ｌとして算出される。また、「３」のエンジン回転パル
スにおいて１パルス分に満たない余り角度θＲＥＭは、
今回燃焼サイクルでは直接算出することができない。こ
のため、余り角度θＲＥＭは、前回燃焼サイクルにおけ
るカウント値ＣＮＩＲＱ＝３のエンジン回転パルスのパ
ルス時間をもとに時間に変換される。ここでのスピル時
パルス時間ＴＳ１１２５は、「３」のエンジン回転パル
スの立上がりから「４」のエンジン回転パルスの立上が
りまでに要した時間である。従って、この時間変換され
た値は予測値となる。そして、前記スピル時期パルス数
ＣＡＮＧＬと、余り角度θＲＥＭを時間変換した値とで
目標スピル時期ｔＴＳＰＡを算出している。そして、Ｃ
ＡＮＧＬのＮＥパルスが入力され、目標スピル時期ｔＴ
ＳＰＡを経過した後に電磁スピル弁にスピル開弁信号を
出力し、燃料噴射を終了させている。

【０００５】又、燃料噴射時期の制御に関しては、燃料
噴射ポンプにおいて、カムプレートとの係合関係によっ
てプランジャをリフトさせるためのローラリングに連結
された油圧式のタイマを設けている。そして、そのタイ
マピストンをタイマ制御弁（ＴＣＶ）のデューティ制御
により駆動させてタイマピストン位置を変更させること
により、燃料噴射時期制御が行われている。前記タイマ
は電磁スピル弁のオン・オフ制御に同期させてタイマの
ＴＣＶの駆動周波数を決める同期制御と、固定周波数で
制御する方法とがある。

【０００６】従来のＴＣＶの電磁スピル弁同期駆動制御
では、プランジャの圧送駆動反力がＴＣＶ ＯＮ時（Ｔ
ＣＶ通路開放）にタイマピストンに作用し、タイマが不
安低になるのを防ぐために、スピル時期パルス数ＣＡＮ
ＧＬ＋１のＮＥパルス割り込みを利用することにより、
ＴＣＶ ＯＮ制御を行っている。このＴＣＶ ＯＮ時を
スピル時期パルス数ＣＡＮＧＬ＋１としているのは、同
期制御時のデューティ比が大のとき、ＴＣＶのＯＮ期間
（ＴＣＶの連通路開放）の終端が、次回のプランジャカ
ムの圧送行程にかかり、圧送反力を受けることを避ける
ためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１１に示
すように電磁スピル弁にスピル開弁信号が送られても、
実際に電磁スピル弁が開弁するまでには応答遅れ時間ｔ
ＴＳＰＶＤが存在する。このため、余り角度θＲＥＭが
ある値以上のとき、応答遅れ時間ｔＴＳＰＶＤを加えた
実スピル弁開弁時期は、ＣＡＮＧＬ＋１を越える場合が
ある。この結果、スピル反力がタイマピストンにまだ加
わっているにもかかわらず、ＴＣＶがＯＮされているた
め、タイマ装置の安定性が悪化し、そのため、燃料噴射
時期がばらつくとともに、エミッションが悪化する。

【０００８】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、実際の燃料スピル時期とＴＣＶ
のＯＮ時期が重ならないようにし、タイマの安定性を図
ることができるディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御
装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、図１に示すように、ディーゼルエンジンＭ
１に回転可能に設けられたクランク軸Ｍ２と、前記クラ
ンク軸Ｍ２の回転にともない所定の単位角度毎にエンジ
ン回転パルスを発生し、同クランク軸Ｍ２の回転角であ
るクランク角度を検出するためのクランク角検出手段Ｍ
３と、前記ディーゼルエンジンＭ１の回転に連動してカ
ムを介して往復駆動されるプランジャにより高圧室にて
燃料を加圧することにより、前記ディーゼルエンジンＭ
１へ燃料を噴射するとともに、前記ディーゼルエンジン
Ｍ１での燃焼を予め定めたクランク角度毎に実行して燃
焼サイクルを繰り返すべく、前記高圧室にて加圧される
燃料のスピル及びスピル停止を繰り返して同ディーゼル
エンジンＭ１の燃料噴射量等の制御量を調整するための
アクチュエータＭ４としての電磁スピル弁を備えた燃料
噴射ポンプＭ５と、前記燃料噴射ポンプＭ５からの燃料
噴射時期を制御すべく、前記カムを介して前記プランジ
ャの往復駆動時期を変更するために制御油圧により駆動
されるタイマピストンを有するタイマＭ６と、前記タイ
マＭ６における制御油圧を調整するために制御されるタ
イマ制御弁Ｍ７と、前記タイマ制御弁Ｍ７を制御するタ
イマ制御手段Ｍ８と、前記ディーゼルエンジンＭ１の作
動状態を検出する作動状態検出手段Ｍ９と、前記作動状
態検出手段Ｍ９による作動状態に応じたディーゼルエン
ジンＭ１の目標制御量を得るべく、前記電磁スピル弁Ｍ
４を作動させる際のクランク角度をスピル開角度ＡＮＧ
ＳＰＶとして求める作動時クランク角算出手段Ｍ１０
と、前記作動時クランク角算出手段Ｍ１０の算出結果に
基づいて算出したタイミングにて前記高圧室にて加圧さ
れた燃料をスピルすべく前記電磁スピル弁Ｍ４を作動さ
せるアクチュエータ制御手段Ｍ１１とを備えたディーゼ
ルエンジンの制御装置において、前記スピル開角度ＡＮ
ＧＳＰＶを前記エンジン回転パルス１個分の角度で除算
して得た商をスピル時期パルス数ＣＡＮＧＬとし、剰余
分を余り角度θＲＥＭとするとき、前記タイマ制御手段
Ｍ８は、スピル応答遅れ時間の角度変換値ｔＡＮＧＳＰ
ＶＤと前記余り角度θＲＥＭとの和を前記スピル時期パ
ルス数ＣＡＮＧＬからの実スピル弁開までの角度ｔＡＮ
ＧＤＲＶとして求めて、この求めた実スピル弁開までの
角度ｔＡＮＧＤＲＶを前 記エンジン回転パルス１個分の
角度と比較し、前記実スピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤ
ＲＶが前記エンジン回転パルス１個分の角度未満のとき
には、基準位置信号からのエンジン回転パルスのカウン
ト値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ＋１であるか否かを判定
し、ＹＥＳと判定されると、ＣＡＮＧＬ＋１のタイミン
グにて前記タイマ制御弁Ｍ７の同期制御を実行し、前記
実スピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが前記エンジン
回転パルス１個分の角度以上のときには、基準位置信号
からのエンジン回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱがＣ
ＡＮＧＬ＋２であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定され
ると、ＣＡＮＧＬ＋２のタイミングにて前記タイマ制御
弁Ｍ７の同期制御を実行するディーゼルエンジンの燃料
噴射時期制御装置をその要旨としている。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【実施例】以下、本発明を内燃機関としての車両用ディ
ーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置に具体化した実施
例を図２〜図１０に従って説明する。

【００１５】図２は過給機付ディーゼルエンジン２と、
そのディーゼルエンジン２に燃料噴射を行う分配型燃料
噴射ポンプ１と、その燃料噴射ポンプ１を制御してディ
ーゼルエンジン２への燃料噴射量を調整する燃料噴射量
制御装置とを示す概略構成図である。また、図３は図２
中の燃料噴射ポンプ１の拡大断面図である。

【００１６】図２で示すように燃料噴射ポンプ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、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の気筒毎に設けられ
た燃料噴射ノズル４に燃料が圧送されて燃料噴射を行
う。

【００１７】図３に示すように、ドライブプーリ３には
ドライブシャフト５が連結されている。ドライブシャフ
ト５には、べーン式ポンプよりなる燃料フィードポンプ
（図では９０度展開されている）６と、外周面に複数の
突起を有する円板状のパルサ７とが取付けられている。
ドライブシャフト５の基端部（図の右端部）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。前記パルサ７とカムプレート８との間にはローラ
リング９が介在され、そのローラリング９にはカムプレ
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。そして、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。

【００１８】カムプレート８には燃料加圧用のプランジ
ャ１２が一体回転可能に取付けられており、前記ドライ
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、同カムプレート８及び
プランジャ１２が回転しながら図中左右方向へ往復駆動
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（図の右端面）とシリンダ１４の内底面との間
が高圧室１５となっている。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及び分配ポート１７が形成されている。また、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。

【００１９】そして、ドライブシャフト５の回転に基づ
き燃料フィードポンプ６が駆動されると、図示しない燃
料タンクからの燃料が燃料供給ポート２０を介して燃料
室２１内へ供給される。また、プランジャ１２が図中左
方向へ移動（復動）して高圧室１５が減圧される吸入行
程においては、吸入溝１６の一つが吸入ポート１９と連
通して、燃料室２１から高圧室１５へ燃料が導入され
る。一方、プランジャ１２が図中右方向へ移動（往動）
して高圧室１５が加圧される圧縮行程においては、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。

【００２０】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用のスピル通路２２
が形成され、その途中にはアクチュエータとしての電磁
スピル弁２３が設けられている。電磁スピル弁２３は常
開型の弁であり、コイル２４が無通電（オフ）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へ溢流される。また、コイル２４が通電（オン）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への燃料の溢流が止められる。

【００２１】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、同電磁スピル弁２３が閉弁・開弁制
御され、高圧室１５から燃料室２１への燃料の溢流量が
調整される。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。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。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からの燃料噴射量が制御され
る。

【００２２】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期制御用のタイマ装置（図では９０度展開されてい
る）２６が設けられている。タイマとしてのタイマ装置
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の位置を制御することにより、カムフェイス８
ａがカムローラ１０に係合する時期、すなわちカムプレ
ート８及びプランジャ１２の往復動タイミングを制御す
るものである。

【００２３】このタイマ装置２６は油圧によって作動さ
れるものであり、タイマハウジング２７と、同タイマハ
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を介して前記ロー
ラリング９に接続されている。

【００２４】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。これに応じてローラ
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。

【００２５】タイマ装置２６の燃料圧力を制御するため
に、加圧室３０と低圧室２９とを繋ぐ連通路３４にはタ
イマ制御弁としてのタイミングコントロールバルブ（Ｔ
ＣＶ）３３が設けられている。ＴＣＶ３３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ＴＣＶ３３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。

【００２６】なお、前記ローラリング９の上部には、ク
ランク角検出手段及び作動状態検出手段の一部を構成す
る回転数センサ３５が、パルサ７の外周面に対向して取
付けられている。この回転数センサ３５は電磁ピックア
ップコイルよりなり、パルサ７の外周面に形成された突
起が横切る度に検出信号を出力する。そして、この検出
信号から燃料噴射ポンプ１の回転速度、すなわちディー
ゼルエンジン２におけるクランク軸４０の時間当たりの
回転数を検出するようになっている。

【００２７】本実施例では、図５で示すようにパルサの
突起は、６４個のものが等間隔に配列してある状態から
９０°（クランク角にして１８０°ＣＡ）毎に２歯ずつ
欠歯部７ａが形成された構成となっている。このため、
ディーゼルエンジン２が回転すると、図６における波形
整形後の検出出力で示すように、７２０°ＣＡ／６４＝
１１．２５°ＣＡ毎に、各歯によるエンジン回転パルス
が出力されるとともに、該エンジン回転パルスの１４個
目には欠歯部７ａによる１１．２５°ＣＡ×３＝３３．
７５°ＣＡのエンジン回転パルス（基準位置信号）１個
が出力される。

【００２８】すなわち、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、すなわち、この場合
４個の欠歯部７ａが等角度間隔で形成され、さらに互い
に隣接する欠歯部７ａ間には１４個ずつ（合計で５６
個）の突起が等角度間隔で形成されている。そのため、
回転数センサ３５からの検出信号を波形整形することに
よって、燃料噴射周期と同期した基準位置信号及び回転
速度を表す回転信号が得られる。

【００２９】なお、図６におけるＣＮＩＲＱはカウンタ
によるカウント値（初期値０）であり、基準位置信号が
出力されてからのエンジン回転パルスの数を示す。ま
た、回転数センサ３５は前記ローラリング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。

【００３０】次に、ディーゼルエンジン２について説明
する。図２に示すように、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主燃焼室４４が形成され、各主燃焼
室４４に副燃焼室４５が連設されている。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
としてのグロープラグ４６がそれぞれ取付けられてい
る。

【００３１】このディーゼルエンジン２においては、吸
入、圧縮、爆発、排気よりなる一連の動作がピストン４
２の４行程、すなわち、クランク軸４０の２回転で行わ
れる。吸入行程では、ピストン４２が上死点から下死点
へ向かって下降する。このとき、シリンダ４１内で発生
する負圧によって同シリンダ４１内に空気が吸入され
る。

【００３２】圧縮行程では、ピストン４２が下死点から
上死点へ向かって上昇する。そして、吸入行程でシリン
ダ４１内に吸入された空気が副燃焼室４５に送り込まれ
て、高圧、高温になる。圧縮行程の終わりには、燃料噴
射ノズル４が開弁され、副燃焼室４５に霧状の燃料が噴
射される。

【００３３】噴射された燃料は、爆発行程で副燃焼室４
５内の空気と混ざり合い自己着火を起こす。着火により
温度及び圧力が上昇し、残りの燃料がピストン４２頭上
の主燃焼室４４に噴出される。この噴出により、燃料が
さらに微粒化され、主燃焼室４４内の空気と十分に混ざ
り合って急激に燃焼される。このときの発熱エネルギー
によって燃焼ガスが膨張され、ピストン４２が下方に押
し下げられる。この際の押し下げ力は、クランク軸４０
により回転運動に変えられ、車両を動かす動力として利
用される。

【００３４】爆発行程でピストン４２が下死点付近まで
押し下げられた後、続く排気行程において排気弁が開か
れ、ピストン４２の上昇にともなって燃焼ガスがシリン
ダ４１の外に押し出される。ピストン４２が上死点に達
したとき、吸入行程の初めの状態に戻る。

【００３５】このようにして、ディーゼルエンジン２
は、吸入、圧縮、爆発、排気の４行程を終了し、クラン
ク軸４０は２回転して動力発生の１動作をしたことにな
る。なお、本実施例では、爆発行程で燃焼が行われてか
ら、次の爆発行程で燃焼が行われるまでの期間を、燃焼
サイクルとしている。

【００３６】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管５０がそれぞれ接続されている。吸気管４７に
はターボチャージャ４８のコンプレッサ４９が配設さ
れ、排気管５０にはターボチャージャ４８のタービン５
１が配設されている。また、排気管５０には過給圧を調
節するウェイストゲートバルブ５２が取付けられてい
る。

【００３７】前記排気管５０及び吸気管４７は還流管５
４によって連通状態で連結されており、同排気管５０内
の排気の一部が吸気管４７へ還流可能となっている。還
流管５４の途中には、排気の還流量（ＥＧＲ量）を調節
するためのＥＧＲバルブ５５が設けられている。このＥ
ＧＲバルブ５５のダイヤフラム室に印加される負圧は、
バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）５６によって
制御される。

【００３８】さらに、前記吸気管４７の途中には、運転
席に配設されたアクセルペダル５７と連動して開閉され
るスロットルバルブ５８が設けられている。また、その
スロットルバルブ５８に平行してバイパス路５９が形成
され、同バイパス路５９にバイパス絞り弁６０が開閉可
能に設けられている。バイパス絞り弁６０はアクチュエ
ータ６３によって開閉制御される。アクチュエータ６３
には、図示しない負圧ポンプで発生した負圧が、二つの
ＶＳＶ６１，６２を介して供給される。

【００３９】前記電磁スピル弁２３、ＴＣＶ３３、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、それらの駆動タイミングが同ＥＣＵ７
１によって制御される。

【００４０】前記ディーゼルエンジン２の運転状態を検
出するセンサとしては、前記回転数センサ３５に加えて
以下のセンサが設けられている。エアクリーナ６４を介
して吸気管４７に吸入される空気の吸気温度を検出する
吸気温センサ７２、スロットルバルブ５８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、吸入ポー
ト５３内の過給圧力を検出する吸気圧センサ７４、ディ
ーゼルエンジン２の冷却水温を検出する水温センサ７
５、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、トランス
ミッション（図示しない）のギヤ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
・オフさせて車両の走行速度（車速）を検出する車速セ
ンサ７７が設けられている。

【００４１】前記ＥＣＵ７１には、上述した各センサ３
５，７２〜７７がそれぞれ接続されている。そして、Ｅ
ＣＵ７１は各センサ３５，７２〜７７から出力される信
号に基づいて、電磁スピル弁２３、ＴＣＶ３３、グロー
プラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御
する。

【００４２】次に、前述したＥＣＵ７１の構成につい
て、図４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、入力ポート８
５及び出力ポート８６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。このうち、ＣＰＵ８１
は作動時クランク角検出手段、余り角度算出手段、パル
ス時間算出手段、予測パルス時間算出手段、角度時間換
算手段、アクチュエータ制御手段及び制御手段を構成し
ている。

【００４３】入力ポート８５には、前記吸気温センサ７
２、アクセル開度センサ７３、吸気圧センサ７４及び水
温センサ７５が、バッファ８８，８９，９０，９１、マ
ルチプレクサ９２及びＡ／Ｄ変換器９３を介して接続さ
れている。また、入力ポート８５には、前記回転数セン
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。そして、Ｃ
ＰＵ８１は入力ポート８５を介して入力される各センサ
３５，７２〜７７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には駆動回路９６，９７，９
８，９９，１００，１０１を介して電磁スピル弁２３、
ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，
６２等が接続されている。

【００４４】そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５，７２
〜７７から読み込んだ入力値に基づき、電磁スピル弁２
３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５６，６
１，６２等を好適に制御する。

【００４５】前記のように構成された本実施例において
は、閉弁状態の電磁スピル弁２３を開弁して燃料を溢流
させる時期（目標スピル時期）を算出するために、一定
クランク角（１１．２５°ＣＡ）毎に出力されるエンジ
ン回転パルス（図６及び図７参照）が利用される。この
目標スピル時期の算出に際し、電磁スピル弁２３を開弁
する作動時クランク角度（スピル開角度ＡＮＧＳＰＶ）
は、ある基準となるエンジン回転パルス（図６ではカウ
ント値ＣＮＩＲＱ＝０のエンジン回転パルスの立上が
り）からの角度で与えられる。

【００４６】詳しくは、「０」のエンジン回転パルスの
立上がりから「３」のエンジン回転パルスの立上がりま
では直接角度、この場合、パルス信号の数であるスピル
時期パルス数ＣＡＮＧＬとして算出される。また、
「３」のエンジン回転パルスにおいて１パルス分に満た
ない余り角度θＲＥＭは、今回燃焼サイクルでは直接算
出することができない。このため、余り角度θＲＥＭ
は、前回燃焼サイクルにおけるスピル時期近傍のエンジ
ン回転パルスのパルス時間（図７ではパルス時間ＴＳ
２）をもとに時間変換される。この時間変換された値は
スピル時刻ＴＳＰＯＮで表される。

【００４７】次に、前記のように構成された本実施例の
作用及び効果について説明する。図８のフローチャート
は、ＣＰＵ８１によって実行される各処理のうち、スピ
ル時刻ＴＳＰＯＮを算出するためのルーチンを示す。こ
のスピル時刻算出ルーチンは所定のタイミングで実行さ
れる。また、図９のフローチャートは、ＴＣＶ３３のＳ
ＰＶ同期制御演算ルーチンを示す。このＴＣＶ３３のＳ
ＰＶ同期制御演算ルーチンは、回転数センサ３５による
エンジン回転パルスが立上がる毎に割り込まれて実行さ
れる。以下、各ルーチンの処理について順次説明する。

【００４８】まず、図８のスピル時刻算出ルーチンにつ
いて説明する。ＣＰＵ８１は、ステップ１０１で、回転
数センサ３５によるエンジン回転数ＮＥとアクセル開度
センサ７３によるアクセル開度ＡＣＣＰとをそれぞれ読
み込み、両値ＮＥ，ＡＣＣＰを用いステップ１０２でス
ピル開角度ＡＮＧＳＰＶを算出する。このスピル開角度
ＡＮＧＳＰＶは、基準位置信号の発生から電磁スピル弁
２３を開弁（オフ）させる時期までの角度である。

【００４９】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０３で、次
式（１）に基づきスピル時期パルス数ＣＡＮＧＬと余り
角度θＲＥＭとを算出する。 ＡＮＧＳＰＶ＝１１．２５×ＣＡＮＧＬ＋θＲＥＭ ……（１） すなわち、スピル開角度ＡＮＧＳＰＶをエンジン回転パ
ルス１個分の角度に相当する「１１．２５」で除算し
て、その商をスピル時期パルス数ＣＡＮＧＬとし、剰余
分を余り角度θＲＥＭとする。ここで、スピル時期パル
ス数ＣＡＮＧＬは、基準位置信号の発生時点から前記ス
ピル開角度ＡＮＧＳＰＶ直前のパルス信号までの、パル
ス信号の発生個数である（図８では「３」である）。ま
た、余り角度θＲＥＭは、スピル開角度ＡＮＧＳＰＶ直
前のパルス信号から同スピル開角度ＡＮＧＳＰＶまでの
残余の角度であり、１パルス分（１１．２５°ＣＡ）に
満たないものである。

【００５０】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０４におい
てエンジン回転パルスの三つのパルス時間ＴＳ１，ＴＳ
２，ＴＳ３を読み出し、ステップ１０５において、前記
ステップ１０２でのスピル開角度ＡＮＧＳＰＶの大きさ
に基づき、読み出したパルス時間ＴＳ１〜ＴＳ３のうち
からいずれか一つのパルス時間ＴＳｉを選択し、これを
今回燃焼サイクルにおけるスピル時刻ＴＳＰＯＮの算出
のために用いる。すなわち、前回燃焼サイクルにおける
スピル開角度ＡＮＧＳＰＶ近傍でのパルス時間ＴＳｉ
と、今回燃焼サイクルにおけるスピル開角度ＡＮＧＳＰ
Ｖとに基づき、後者のスピル開角度ＡＮＧＳＰＶを含む
と予測される今回燃焼サイクルでの１つのパルス信号の
所要時間を決定する。

【００５１】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０６におい
て、前記ステップ１０５で選択したパルス時間ＴＳｉを
スピル時パルス時間ＴＳ１１２５として設定する。スピ
ル時パルス時間ＴＳ１１２５は、今回燃焼サイクルで電
磁スピル弁２３が閉弁される瞬間を含むと予測されるエ
ンジン回転パルスのパルス時間である。

【００５２】次に、ＣＰＵ８１はステップ１０７におい
て、前記ステップ１０３での余り角度θＲＥＭと、スピ
ル時パルス時間ＴＳ１１２５とを用い、次式（２）に従
ってスピル時刻ＴＳＰＯＮを算出する。

【００５３】 ＴＳＰＯＮ＝（θＲＥＭ／１１．２５）・ＴＳ１１２５ ……（２） このようにステップ１０３での処理によって余り角度θ
ＲＥＭが時間換算され、スピル時刻計算値ｔＴＳＰＡが
得られる。

【００５４】また、このステップ１０７において、ＥＣ
Ｕ８１の演算速度を考慮し、スピル時刻計算値ｔＴＳＰ
Ａが、所定値Ｔ（ＣＰＵ８１の割り込み処理時間の最低
値）以上か、否かを判断する。スピル時刻計算値ｔＴＳ
ＰＡが所定値Ｔ以上のときは、このスピル時刻計算値ｔ
ＴＳＰＡをそのままスピル時刻ＴＳＰＯＮとし、スピル
時期パルス数ＣＡＮＧＬをそのままストアする。

【００５５】スピル時刻計算値ｔＴＳＰＡが所定値Ｔよ
りも小さいときは、スピル時刻計算値ｔＴＳＰＡとスピ
ル時パルス時間ＴＳ１１２５Ｂとの和を演算して、この
値をスピル時刻ＴＳＰＯＮとし、ステップ１０３で算出
したスピル時期パルス数ＣＡＮＧＬから１を減算した値
をストアする。なお、スピル時パルス時間ＴＳ１１２５
Ｂは、スピル時パルス時間ＴＳ１１２５をパルス時間Ｔ
Ｓ１〜ＴＳ３のうちからいずれか一つのパルス時間ＴＳ
ｉを選択したときに、その選択したＴＳｉの一つ前のパ
ルス時間である。

【００５６】この後、ＣＰＵ８１はこのスピル時刻算出
ルーチンを終了する。なお、前記ステップ１０３でスピ
ル時期パルス数ＣＡＮＧＬが求められ、前記ステップ１
０７でスピル時刻ＴＳＰＯＮが求められると、ＣＰＵ８
１は両値ＣＡＮＧＬ，ＴＳＰＯＮに基づき電磁スピル弁
２３をオフさせるための信号を出力する。すると、電磁
スピル弁２３の開弁動作により燃料噴射ポンプ１からの
燃料噴射の終了時期、すなわち燃料噴射量が調整され
る。

【００５７】次に、ＴＣＶ３３のＳＰＶ同期制御演算ル
ーチンを図９に示すフローチャートに従って説明する。
ＣＰＵ８１は、このルーチンに入ると、ステップ２０１
において、ＥＣＵ８１の演算速度を考慮し、スピル時刻
ＴＳＰＯＮが所定値Ｔ（ＣＰＵ８１の割り込み処理時間
の最低値）以上か、否かを判断する。スピル時刻ＴＳＰ
ＯＮが所定値よりも小さいときは、後記するステップ２
０５に移行する。スピル時刻ＴＳＰＯＮが所定値Ｔ以上
であるときは、ステップ２０２において、スピル応答遅
れ時間ｔＴＳＰＤ及びスピル時パルス時間ＴＳ１１２５
とを用い角度変換値ｔＡＮＧＳＰＶＤを算出する。

【００５８】 ｔＡＮＧＳＰＶＤ＝（ｔＴＳＰＤ／ＴＳ１１２５）＊１１．２５°ＣＡ なお、スピル応答遅れ時間ｔＴＳＰＤは予め実測、試験
等により得られた値でである。

【００５９】次に、ステップ２０３において、スピル時
期パルス数ＣＡＮＧＬからの実スピル弁開までの角度ｔ
ＡＮＧＤＲＶをスピル応答遅れ時間角度変換値ｔＡＮＧ
ＳＰＶＤ及び余り角度θＲＥＭとにより次の式で算出す
る。

【００６０】 ｔＡＮＧＤＲＶ＝ｔＡＮＧＳＰＶＤ＋θＲＥＭ 次に、ステップ２０４において、ＣＰＵ８１は実スピル
弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが１１．２５°ＣＡ以上
か否かを判定する。ステップ２０４において、実スピル
弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが１１．２５°ＣＡ以上
であると判定すると、ステップ２０５に移行する。ステ
ップ２０５においては、ＣＰＵ８１は基準位置信号から
のエンジン回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮ
ＧＬ＋２であるか否かを判定する。ステップ２０５にお
いて、ＹＥＳと判定されると、ステップ２０６におい
て、ＴＣＶ同期制御を実行し、このルーチンを終了す
る。すなわち、仮にカウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ
＋１でＴＣＶ同期制御を実行すると、実スピル弁開まで
の角度ｔＡＮＧＤＲＶが１１．２５°ＣＡ以上となって
いることから、タイマピストン２８にスピル反力がかか
ることになるため、カウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ
＋２でＴＣＶ同期制御を行うのである。

【００６１】又、ステップ２０５において、ＮＯと判定
された場合、すなわち、カウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮ
ＧＬ＋２に達していない場合は、ＴＣＶ同期制御の時期
ではないとして、一旦この処理ルーチンを抜け出る。

【００６２】一方、前記ステップ２０４において、ＮＯ
と判定した場合は、ステップ２０７に移行して、ＣＰＵ
８１は基準位置信号からのエンジン回転パルスのカウン
ト値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ＋１であるか否かを判定す
る。ステップ２０７において、ＹＥＳと判定されると、
ステップ２０６において、ＴＣＶ同期制御を実行し、こ
のルーチンを終了する。すなわち、従来技術と同様にカ
ウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ＋１でＴＣＶ同期制御
を実行するのである。このＴＣＶ同期制御を実行しても
実スピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが１１．２５°
ＣＡ未満となっていることから、タイマピストン２８に
スピル反力がかかっている状態ではないため、カウント
値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ＋１でＴＣＶ同期制御を行う
のである。

【００６３】又、ステップ２０７において、ＮＯと判定
された場合、すなわち、カウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮ
ＧＬ＋１に達していない場合は、ＴＣＶ同期制御の時期
ではないとして、一旦この処理ルーチンを抜け出る。

【００６４】一方、前記ステップ２０１において、スピ
ル時刻ＴＳＰＯＮが所定値Ｔ（ＣＰＵ８１の割り込み処
理時間の最低値）未満とＣＰＵ８１が判断した場合に
は、ステップ２０５に移行する。この場合、前記スピル
時刻算出ルーチンのステップ１０７において、スピル時
刻計算値ｔＴＳＰＡとスピル時パルス時間ＴＳ１１２５
Ｂとの和を演算して、この値をスピル時刻ＴＳＰＯＮと
し、ステップ１０３で算出したスピル時期パルス数ＣＡ
ＮＧＬから１を減算した値がストアされている。

【００６５】この結果、スピル時期パルス数ＣＡＮＧＬ
は（ＣＡＮＧＬ−１）となっているため、ステップ２０
５においては、ＣＰＵ８１は基準位置信号からのエンジ
ン回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱが新ＣＡＮＧＬ＋
２であるか否かを判定することになる。ステップ２０５
において、ＹＥＳと判定されると、ステップ２０６にお
いて、ＴＣＶ同期制御を実行し、このルーチンを終了す
る。又、ステップ２０５において、ＮＯと判定された場
合、すなわち、カウント値ＣＮＩＲＱがＣＡＮＧＬ＋２
に達していない場合は、ＴＣＶ同期制御の時期ではない
として、一旦この処理ルーチンを抜け出る。

【００６６】上記のようなＴＣＶ３３のＳＰＶ同期制御
によれば、ステップ２０１〜ステップ２０６を経た場合
には、図１０（ａ）に示すようにＴＣＶ３３のオン制御
が（ＣＡＮＧＬ＋２）時に行われる。又、ステップ２０
１〜ステップ２０４、ステップ２０７、ステップ２０６
を経た場合には、図１０（ｂ）に示すようにＴＣＶ３３
のオン制御が（ＣＡＮＧＬ＋１）時に行われる。さら
に、ステップ２０１、ステップ２０５、ステップ２０６
を経た場合には、図１０（ｃ）に示すようにＴＣＶ３３
のオン制御が（ＣＡＮＧＬ＋１）時に行われる。

【００６７】そして、いずれ場合にも実スピル弁開まで
の角度ｔＡＮＧＤＲＶよりも遅い時点、すなわち、スピ
ル反力が消失した後に、ＴＣＶ３３のオン制御がなされ
るため、タイマ装置２６の安定性が向上し、燃料噴射時
期がばらつくことがなく、エミッションが悪化すること
がない。

【００６８】すなわち、プランジャ１２の圧縮行程開始
時の圧送反力よりも、スピル時は高圧室１５の圧力も高
くなっていることからスピル直前のスピル反力の方が格
段に大きいため、タイマピストンを不安定にさせる影響
が強いが、この実施例では、スピル反力が消失した後
に、ＴＣＶ３３のオン制御がなされるため、タイマ装置
２６の安定を図ることができる。

【００６９】なお、前記実施例では本発明を、過給機
（ターボチャージャ４８）を備えたディーゼルエンジン
２に具体化したが、過給機としてのスーパーチャージャ
を備えたディーゼルエンジンや、過給機を備えていない
ディーゼルエンジンに具体化することもできる。

【００７０】

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
ピル反力が消失した後に、タイマ制御弁の開弁制御がな
されるため、タイマの安定性が向上するとともに、燃料
噴射時期がばらつくことがなく、エミッションの悪化を
防止することができる。又、アクチュエータの応答遅れ
時間に応じてタイマ制御弁が開弁制御されるため、タイ
マ制御弁のオン作動が好適な時間に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念構成図。

【図２】一実施例の過給機付ディーゼルエンジン、燃料
噴射ポンプ及び燃料噴射量制御装置を示す概略構成図。

【図３】図２中の燃料噴射ポンプのみを拡大して示す断
面図。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの電気的構成を示すブ
ロック図。

【図５】同じく回転数センサの側面図。

【図６】同じく回転数センサの検出波形を示す説明図。

【図７】同じく余り角度を時間換算する際のエンジン回
転パルスと電磁スピル弁の作動との関係を示す説明図。

【図８】同じくスピル時刻算出ルーチンを説明するフロ
ーチャート。

【図９】同じくＴＣＶのＳＰＶ同期制御演算ルーチンを
説明するフローチャート。

【図１０】電磁スピル弁とＴＣＶの作動との関係を示す
説明図。

【図１１】従来技術の電磁スピル弁とＴＣＶの作動との
関係を示す説明図。

【図１２】従来技術における回転数センサの検出波形と
電磁スピル弁の作動との関係を示す説明図。 ２…ディーゼルエンジン、２３…アクチュエータとして
の電磁スピル弁、２６…タイマとしてのタイマ装置、２
８…タイマピストン、３３…タイマ制御弁としてのＴＣ
Ｖ、３５…クランク角検出手段と作動状態検出手段の一
部とを構成する回転数センサ、４０…クランク軸、７３
…作動状態検出手段の一部を構成するアクセル開度セン
サ、８１…作動時クランク角算出手段、余り角度算出手
段、パルス時間算出手段、予測パルス時間算出手段、角
度時間換算手段、制御手段、アクチュエータ制御手段を
構成するＣＰＵ、ＮＥ…ディーゼルエンジンの作動状態
としてのエンジン回転数、ＡＣＣＰ…ディーゼルエンジ
ンの作動状態としてのアクセル開度、ＡＮＧＳＰＶ…作
動時クランク角度としてのスピル開角度、ＣＡＮＧＬ…
パルス信号の数としてのスピル時期パルス数、θＲＥＭ
…余り角度、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳｉ…前回燃
焼サイクルにおけるスピル開角度近傍でのパルス時間、
ＴＳＰＯＮ…余り角度の時間換算値としてのスピル時
刻、ＴＳ１１２５…スピル時パルス時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/40 F02D 1/18 F02D 45/00 362 F02M 41/12 320 F02M 41/12 350

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディーゼルエンジンに回転可能に設けられ
   たクランク軸と、 前記クランク軸の回転にともない所定の単位角度毎にエ
   ンジン回転パルスを発生し、同クランク軸の回転角であ
   るクランク角度を検出するためのクランク角検出手段
   と、 前記ディーゼルエンジンの回転に連動してカムを介して
   往復駆動されるプランジャにより高圧室にて燃料を加圧
   することにより、前記ディーゼルエンジンへ燃料を噴射
   するとともに、前記ディーゼルエンジンでの燃焼を予め
   定めたクランク角度毎に実行して燃焼サイクルを繰り返
   すべく、前記高圧室にて加圧される燃料のスピル及びス
   ピル停止を繰り返して同ディーゼルエンジンの燃料噴射
   量等の制御量を調整するためのアクチュエータとしての
   電磁スピル弁を備えた燃料噴射ポンプと、 前記燃料噴射ポンプからの燃料噴射時期を制御すべく、
   前記カムを介して前記プランジャの往復駆動時期を変更
   するために制御油圧により駆動されるタイマピストンを
   有するタイマと、 前記タイマにおける制御油圧を調整するために制御され
   るタイマ制御弁と、 前記タイマ制御弁を制御するタイマ制御手段と、 前記ディーゼルエンジンの作動状態を検出する作動状態
   検出手段と、 前記作動状態検出手段による作動状態に応じたディーゼ
   ルエンジンの目標制御量を得るべく、前記電磁スピル弁
   を作動させる際のクランク角度をスピル開角度ＡＮＧＳ
   ＰＶとして求める作動時クランク角算出手段と、 前記作動時クランク角算出手段の算出結果に基づいて算
   出したタイミングにて前記高圧室にて加圧された燃料を
   スピルすべく前記電磁スピル弁を作動させるアクチュエ
   ータ制御手段とを備えたディーゼルエンジンの制御装置
   において、前記スピル開角度ＡＮＧＳＰＶを前記エンジン回転パル
   ス１個分の角度で除算して得た商をスピル時期パルス数
   ＣＡＮＧＬとし、剰余分を余り角度θＲＥＭとすると
   き、 前記タイマ制御手段は、スピル応答遅れ時間の角度変換
   値ｔＡＮＧＳＰＶＤと前記余り角度θＲＥＭとの和を前
   記スピル時期パルス数ＣＡＮＧＬからの実スピ ル弁開ま
   での角度ｔＡＮＧＤＲＶとして求めて、この求めた実ス
   ピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶを前記エンジン回転
   パルス１個分の角度と比較し、 前記実スピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが前記エン
   ジン回転パルス１個分の角度未満のときには、基準位置
   信号からのエンジン回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱ
   がＣＡＮＧＬ＋１であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定
   されると、ＣＡＮＧＬ＋１のタイミングにて前記タイマ
   制御弁の同期制御を実行し、 前記実スピル弁開までの角度ｔＡＮＧＤＲＶが前記エン
   ジン回転パルス１個分の角度以上のときには、基準位置
   信号からのエンジン回転パルスのカウント値ＣＮＩＲＱ
   がＣＡＮＧＬ＋２であるか否かを判定し、ＹＥＳと判定
   されると、ＣＡＮＧＬ＋２のタイミングにて前記タイマ
   制御弁の同期制御を実行する ディーゼルエンジンの燃料
   噴射時期制御装置。