JP2985470B2 - 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】この発明は、例えば燃料噴射ポン
プを備えた電子制御ディーゼルエンジンに用いるのに好
適で、タイマ制御弁をデューティ制御して油圧式のタイ
マを駆動させることにより燃料噴射ポンプからの燃料噴
射時期を制御するようにした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】従来、電子制御ディーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプにおいては、そのプランジャのリフトに応
じて得られる燃料噴射量が目標値になるように、例えば
電磁スピル弁等を制御してスピルポートを開放させるよ
うにしている。これにより、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、即ち燃料
噴射の終了を制御し、所要の燃料噴射量を制御するよう
にしている。

【０００３】このような燃料噴射量制御では、通常、プ
ランジャのリフトに同期し、且つ一定のポンプ回転角度
毎に入力される信号、例えばエンジン回転パルス、平均
エンジン回転数により目標スピル角度を時間換算して目
標スピル時期を決定し、その目標スピル時期に基づき電
磁スピル弁をオン・オフ制御するようにしている。

【０００４】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。

【０００５】燃料噴射時期を制御するために行われるこ
の種のデューティ制御としては、例えば特開昭６２−１
５３５４８号公報に開示された技術が知られている。こ
の公報の技術では、ＴＣＶをデューティ制御するため
に、エンジン回転数及びアクセル開度によって基本デュ
ーティ比を算出すると共に、タイマピストン位置に相関
性を有する目標着火時期と実着火時期との偏差に応じた
比例積分制御に基づき、積分デューティ項及び比例デュ
ーティ項よりなる各フィードバック補正項を算出してい
た。そして、基本デューティ比に各フィードバック補正
項の積算値を加算することにより、最終的な制御デュー
ティ比を決定するようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来公
報の技術において、燃料噴射ポンプではプランジャの駆
動反力がカムプレート及びローラリング等を介してタイ
マピストンに作用していた。又、プランジャの駆動反力
は燃料の噴射反力であり、燃料噴射量が大きいほど、即
ちディーゼルエンジンの負荷が大きいほど大きい。そし
て、ディーゼルエンジンの負荷が変化した場合にはプラ
ンジャの駆動反力も変化することから、タイマピストン
位置を制御するために制御デューティ比を変える必要が
あった。しかし、その制御デューティ比を算出するため
のフィードバック補正項の中には、タイマピストン位置
に応じた積分デューティ項及び比例デューティ項しか含
まれていなかった。つまり、制御デューティ比の算出に
は、プランジャの駆動反力の変化を反映した補正が行わ
れていなかった。

【０００７】従って、燃料噴射量が急変してプランジャ
の駆動反力変化がタイマピストンに作用した時には、そ
れに応じて制御デューティ比が補正されることがなかっ
た。そのため、タイマピストン位置は、駆動反力が大き
い場合に遅角側へずれ、駆動反力が小さい場合に進角側
へずれることになり、そのズレ分だけ燃料噴射時期制御
の応答性が悪くなるというおそれがあった。

【０００８】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、ディーゼルエンジンの負荷
変化に合わせて燃料噴射時期の制御を応答性良く行うこ
との可能な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】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、図１に示すように、ディー
ゼルエンジンＭ１の回転に連動してカムＭ２を介して往
復駆動されるプランジャＭ３により高圧室Ｍ４にて燃料
を加圧することによりディーゼルエンジンＭ１へ燃料を
噴射する燃料噴射ポンプＭ５と、その燃料噴射ポンプＭ
５からの燃料噴射時期を制御すべく、カムＭ２を介して
プランジャＭ３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Ｍ６を有するタイマ
Ｍ７と、そのタイマＭ７における制御油圧を調整するた
めにデューティ制御されるタイマ制御弁Ｍ８と、ディー
ゼルエンジンＭ１の運転状態を検出する運転状態検出手
段Ｍ９と、その運転状態検出手段Ｍ９の検出結果に基づ
いて決定される所要の目標噴射時期を得るべく、タイマ
制御弁Ｍ８をデューティ制御するための制御デューティ
比を演算するデューティ比演算手段Ｍ１０と、そのデュ
ーティ比演算手段Ｍ１０により演算される制御デューテ
ィ比を、目標噴射時期と運転状態検出手段Ｍ９の検出結
果に基づいて求められる実際の噴射時期との偏差に応じ
たフィードバック補正値により補正するフィードバック
補正手段Ｍ１１と、そのフィードバック補正手段Ｍ１１
により補正された最終的な制御デューティ比に基づいて
タイマ制御弁Ｍ８をデューティ制御するデューティ制御
手段Ｍ１２とを備えた燃料噴射時期制御装置において、
最終的な制御デューティ比を決定するために、デューテ
ィ比演算手段Ｍ１０により演算される制御デューティ比
を、フィードバック補正値により補正する他に、運転状
態検出手段Ｍ９の検出結果に基づいて求められる燃料噴
射量を反映した負荷相当値の大きさにより補正する負荷
補正手段Ｍ１３を設けている。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、図１に示すように、燃料
噴射ポンプＭ５では、ディーゼルエンジンＭ１の回転に
連動してカムＭ２を介してプランジャＭ３が往復駆動さ
れ、これにより高圧室Ｍ４にて燃料が加圧されてディー
ゼルエンジンＭ１へ燃料が噴射される。この作用により
ディーゼルエンジンＭ１が運転される。

【００１１】運転状態検出手段Ｍ９はディーゼルエンジ
ンＭ１の運転中に、その運転状態を検出する。又、デュ
ーティ比演算手段Ｍ１０は、運転状態検出手段Ｍ９の検
出結果に基づいて決定される所要の目標噴射時期を得る
べく、タイマ制御弁Ｍ８をデューティ制御するための制
御デューティ比を演算する。更に、フィードバック補正
手段Ｍ１１は、デューティ比演算手段Ｍ１０により演算
される制御デューティ比を、目標噴射時期と運転状態検
出手段Ｍ９の検出結果に基づいた実際の噴射時期との偏
差に応じて求められるフィードバック補正値により補正
する。

【００１２】併せて、負荷補正手段Ｍ１３は、最終的な
制御デューティ比を決定するために、デューティ比演算
手段Ｍ１０により演算される制御デューティ比を、フィ
ードバック補正値により補正する他に、運転状態検出手
段Ｍ９の検出結果に基づいて求められる燃料噴射量を反
映した独立した負荷相当値の大きさにより補正する。

【００１３】そして、デューティ制御手段Ｍ１２は、フ
ィードバック補正手段Ｍ１１及び負荷補正手段Ｍ１３に
より補正された最終的な制御デューティ比に基づいてタ
イマ制御弁Ｍ８をデューティ制御する。これにより、タ
イマＭ７における制御油圧が調整されてタイマピストン
Ｍ６及びカムＭ２を介してプランジャＭ３の往復駆動時
期が変更され、燃料噴射ポンプＭ５からの燃料噴射時期
が制御される。

【００１４】ここで、高圧室Ｍ４からの燃料の噴射反力
がプランジャＭ３の駆動反力としてカムＭ２を介してタ
イマピストンＭ６に作用することになり、その駆動反力
は燃料噴射量が大きいほど、即ちディーゼルエンジンの
負荷が大きいほど大きい。従って、制御デューティ比が
燃料噴射量を反映した独立した負荷相当値の大きさで補
正されることにより、最終的な制御デューティ比にプラ
ンジャＭ３の駆動反力が反映される。よって、最終的な
制御デューティ比に基づいてタイマ制御弁Ｍ８が制御さ
れることにより、ディーゼルエンジンＭ１の負荷が変化
した場合でも、プランジャＭ３の駆動反力の変化に応じ
てタイマピストンＭ６の位置が制御される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明における燃料噴射時期制御装
置を自動車に具体化した一実施例を図２〜図１３に基い
て詳細に説明する。

【００１６】図２はこの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時期制御装置を示す概略構成図
であり、図３はその分配型燃料噴射ポンプ１を示す断面
図である。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。

【００１７】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、べーン式ポン
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。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、即ちこの場合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。

【００１８】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。

【００１９】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
回転力が図示しない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。つまり、カムプレート８のカムフェイス８ａ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１
２が復動される。

【００２０】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が形成さている。

【００２１】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。

【００２２】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スピル
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（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へスピルされる。又、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への燃料のスピルが止
められる。

【００２３】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。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。

【００２４】ポンプハウジング１３の下側には、燃料噴
射時期を制御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。

【００２５】タイマ装置２６は制御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。

【００２６】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（以下、「タイマピストン位置」と
いう）が決定される。又、そのタイマピストン位置が決
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。

【００２７】タイマ装置２６の制御油圧として作用する
燃料圧力を調整するために、タイマ装置２６にはタイマ
制御弁（ＴＣＶ）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とが連通路３
４によって連通されており、同連通路３４の途中にＴＣ
Ｖ３３が設けられている。この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、その燃料圧力の調整に
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制御され
る。

【００２８】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（エ
ンジン回転パルス）を出力する。又、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。

【００２９】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に連通する副燃焼室４５が各気筒
毎に対応して設けられている。そして、各副燃焼室４５
には各燃料噴射ノズル４から噴射される燃料が供給され
るようになっている。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がそれぞれ取り
付けられている。

【００３０】ディーゼルエンジン２には、吸気管４７及
び排気管４８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４９のコップレッサ
５０が設けられ、排気管４８にはターボチャージャ４９
のタービン５１が設けられている。又、排気管４８に
は、過給圧ＰｉＭを調節するウェイストゲートバルブ５
２が設けられている。周知のようにこのターボチャージ
ャー４９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５０を
回転させて吸入空気を昇圧させる。この作用により、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。

【００３１】又、ディーゼルエンジン２には、排気管４
８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。

【００３２】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スロットルバル
ブ５８が設けられている。又、そのスロットルバルブ５
８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。このバ
イパス絞り弁６０は、二つのＶＳＶ６１，６２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。

【００３３】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、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及び各ＶＳＶ５６，
６１，６２は、デューティ比演算手段、フィードバック
補正手段、デューティ制御手段及び負荷補正手段を構成
する電子制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７１に
それぞれ電気的に接続され、同ＥＣＵ７１によってそれ
らの駆動タイミングが制御される。

【００３４】ディーゼルエンジン２の運転状態検出手段
を構成するセンサとしては、回転数センサ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
の入口に設けられたエアクリーナ６４の近傍には、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、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４９によ
って過給された後の吸入空気圧力、即ち過給圧ＰｉＭを
検出する吸気圧センサ７４が設けられている。更に、デ
ィーゼルエンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する水温セ
ンサ７５が設けられている。又、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。更に又、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。

【００３５】そして、ＥＣＵ７１には上述した各センサ
７２〜７７がそれぞれ接続されると共に回転数センサ３
５が接続されている。又、ＥＣＵ７１は各センサ３５，
７２〜７７から出力される検出信号に基づき、電磁スピ
ル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ５
６，６１，６２等を好適に制御する。

【００３６】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。

【００３７】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、ＣＰＵ８１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。又、出力ポート８６には各駆動回路９
６，９７，９８，９９，１００，１０１を介して電磁ス
ピル弁２３、ＴＣＶ３３、グロープラグ４６及びＶＳＶ
５６，６１，６２等が接続されている。

【００３８】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。

【００３９】次に、前述したＥＣＵ７１により実行され
る燃料噴射時期制御の処理動作について図５〜図１３に
従って説明する。先ず、図５に示すフローチャートはＥ
ＣＵ７１により実行される各処理のうち、燃料噴射ポン
プ１のタイマ装置２６における制御油圧を調整すべく、
ＴＣＶ３３をデューティ制御する際のオンデューティ時
間ＦＳＤＵＴＹを算出するための処理ルーチンであっ
て、回転数センサ３５からのエンジン回転パルスが入力
される毎の割込みで実行される。

【００４０】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１０１において、回転数センサ３５の検出値に基
づきエンジン回転数ＮＥを読み込む。続いて、ステップ
１０２において、回転数センサ３５の検出値から得られ
るエンジン回転パルスに基づき、エンジン回転数ＮＥの
割込みパルスカウンタＣＮＩＲＱが噴射終了時期に相当
するスピル基準パルス数ＣＡＮＧＬに「１」だけ加算し
たパルス数になったか否かを判断する。つまり、完全に
燃料噴射を終了したか否かを判断する。例えば、図６に
示すように、スピル基準パルス数ＣＡＮＧＬが「４」の
場合に、完全に燃料噴射を終了する割込みパルスカウン
タＣＮＩＲＱの値は「５」である。

【００４１】そして、完全に燃料噴射を終了していない
場合には、そのままその後の処理を一旦終了する。又、
完全に燃料噴射を終了した場合には、次のステップ１０
３へ移行する。

【００４２】そして、ステップ１０３においては、ＴＣ
Ｖ３３のオン・オフ切替えを指示するためのオン・オフ
切替カウンタＣＴＣＶが「０」であるか否かを判断す
る。このオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶは、後述する
ステップ１０７においてエンジン回転数ＮＥの大きさに
応じてセットされるものである。

【００４３】ここで、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶ
が「０」でない場合には、ステップ１０４において、オ
ン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値から「１」だけ減算
した結果を新たなオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値
としてセットし、その後の処理を一旦終了する。

【００４４】一方、ステップ１０３においてオン・オフ
切替カウンタＣＴＣＶが「０」である場合には、ステッ
プ１０５において、ＴＣＶ３３をオンさせて開く。又、
ステップ１０６において、図７に示すように、ＴＣＶ３
３のオン時刻ＴＯＮをセットする。

【００４５】続いて、ステップ１０７において、前述し
たオン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値をエンジン回転
数ＮＥの大きさに応じてセットする。即ち、そのときの
エンジン回転数ＮＥが「１２００ｒｐｍ」未満の場合に
は、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値を「１」にセ
ットし、エンジン回転数ＮＥが「１２００ｒｐｍ」以上
で「２４００ｒｐｍ」未満の場合には、オン・オフ切替
カウンタＣＴＣＶの値を「２」にセットし、更にエンジ
ン回転数ＮＥが「２４００ｒｐｍ」以上の場合には、オ
ン・オフ切替カウンタＣＴＣＶの値を「４」にセットす
る。

【００４６】従って、オン・オフ切替カウンタＣＴＣＶ
が「１」にセットされた場合には、例えば図７に示すよ
うに、燃料噴射が１回終了し、「ＣＡＮＧＬ＋１」番目
のエンジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン
時刻ＴＯＮがセットされる。又、オン・オフ切替カウン
タＣＴＣＶが「２」にセットされた場合には、燃料噴射
が２回終了し、その直後の「ＣＡＮＧＬ＋１」番目のエ
ンジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン時刻
ＴＯＮがセットされる。更に、オン・オフ切替カウンタ
ＣＴＣＶが「４」にセットされた場合には、燃料噴射が
４回終了し、その直後の「ＣＡＮＧＬ＋１」番目のエン
ジン回転パルスが入力されて立ち上がる毎にオン時刻Ｔ
ＯＮがセットされる。

【００４７】即ち、ここでは燃料噴射終了後の非噴射期
間中にＴＣＶ３３を開弁させることにより、ローラリン
グ９の駆動反力によるスピル時期のズレを極力防止する
ようにしている。しかしながら、燃料噴射が１回終了す
る毎にＴＣＶ３３を駆動させていると、エンジン回転数
ＮＥの上昇に応じてＴＣＶ３３の駆動周波数が上昇する
ことから、ディーゼルエンジン２の高回転時にはＴＣＶ
３３の駆動周波数が上がり過ぎて信頼性上好ましくな
い。そこで、エンジン回転数ＮＥの上昇に応じてＴＣＶ
３３の開弁を燃料噴射２回終了後、更には４回終了後に
変更することにより、ＴＣＶ３３の駆動周波数を変更し
て、その駆動周波数を適切な範囲に保つようにしてい
る。この実施例において、ＴＣＶ３３の駆動周波数は４
気筒４サイクルエンジンの場合、オン・オフ切替カウン
タＣＴＣＶがエンジン回転数ＮＥの大きさに応じて
「１」から「２」或いは「２」から「１」へ、更には
「２」から「４」或いは「４」から「２」へと変化した
場合に、それぞれ「４０Ｈｚ」から「２０Ｈｚ」或いは
「２０Ｈｚ」から「４０Ｈｚ」に切り替わる。

【００４８】そして、ステップ１０８において、ＴＣＶ
３３をデューティ制御するために、図７に示すようなオ
ンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹを算出する。このオンデ
ューティ時間ＦＳＤＵＴＹは、ベース値として別途に求
められる制御デューティ比としての目標オンデューティ
比ＦＴＤＵＴＹ等により所定の計算式に従って求められ
る。そして、そのオンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹの算
出を終えると、その後の処理を一旦終了する。

【００４９】ここで、ステップ１０８において、オンデ
ューティ時間ＦＳＤＵＴＹの算出に使用される目標オン
デューティ比ＦＴＤＵＴＹは、図８に示すフローチャー
トに従って求められる。このフローチャートはＥＣＵ７
１により実行される処理ルーチンであって、４９ｍｓ毎
の定時割込みで実行される。

【００５０】即ち、先ずステップ２０１においては、回
転数センサ３５の検出値に基づいてエンジン回転数ＮＥ
を読み込む。これと同時に、別途の処理ルーチンにて、
アクセル開度ＡＣＣＰ及びエンジン回転数ＮＥ等をパラ
メータとして求められる目標噴射量の指令値としての最
終噴射量ＱＦＩＮを読み込む。

【００５１】続いて、ステップ２０２において、その読
み込まれたエンジン回転数ＮＥ及び最終噴射量ＱＦＩＮ
により、以下に示す計算式に従って回転補正噴射量ＱＦ
ＩＮＳ、即ちエンジン回転数ＮＥに応じて補正される噴
射量を算出する。

【００５２】 ＱＦＩＮＳ＝ＱＦＩＮ−（１００−０．０５＊ＮＥ） 次に、ステップ２０３において、先に読み込まれたエン
ジン回転数ＮＥと、求められた回転補正噴射量ＱＦＩＮ
Ｓにより、予め定められた図示しない二次元マップを参
照して目標噴射時期の指令値としての目標クランク角時
期ＴＲＧＣＡを算出する。又、ステップ２０４におい
て、別途の処理ルーチンにて求められた実際の噴射時期
としての実クランク角時期ＡＣＴＣＡを読み込む。そし
て、ステップ２０５において、それら目標クランク角時
期ＴＲＧＣＡと実クランク角時期ＡＣＴＣＡとの偏差Δ
Ｔ、即ち噴射時期のズレを算出する。

【００５３】続いて、ステップ２０６において、その算
出された偏差ΔＴに基づき、図９に示すように予め定め
られたマップを参照して、目標オンデューティ比ＦＴＤ
ＵＴＹを求めるためのフィードバック補正値としての積
分補正項ΔＴＤＵＴＹＩを算出する。併せて、ステップ
２０７において、同じく偏差ΔＴに基づき、図１０に示
すように予め定められたマップを参照して、目標オンデ
ューティ比ＦＴＤＵＴＹを求めるためのフィードバック
補正値としての比例補正項ＴＤＵＴＹＰを算出する。

【００５４】更に、ステップ２０８において、先に求め
られた回転補正噴射量ＱＦＩＮＳより、図１１に示すよ
うに予め定められたマップを参照して、燃料噴射量を反
映した負荷相当値としての負荷補正項ＴＤＵＴＹＯを算
出する。即ち、目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹに燃
料噴射量の違いを反映させるための負荷補正項ＴＤＵＴ
ＹＯを求めるのである。このマップからも明らかなよう
に、負荷補正項ＴＤＵＴＹＯは回転補正噴射量ＱＦＩＮ
Ｓが大きくなるに連れて小さくなるように、即ち噴射時
期が進角されるように設定されている。

【００５５】続いて、ステップ２０９において、前回の
制御周期における目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹ
（ｉ−１）に、積分補正項ΔＴＤＵＴＹＩ、比例補正項
ＴＤＵＴＹＰをそれぞれ加算又は減算すると共に、負荷
補正項ＴＤＵＴＹＯを加算して、今回の制御周期におけ
る目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出する。つま
り、今回の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出す
るに当たって、前回の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴ
Ｙ（ｉ−１）を、フィードバック補正値としての積分補
正項ΔＴＤＵＴＹＩ及び比例補正項ＴＤＵＴＹＰで補正
する他に、燃料噴射量を反映した独立した負荷補正項Ｔ
ＤＵＴＹＯにより補正するのである。

【００５６】そして、ステップ２１０において、今回の
目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを前回の目標オンデ
ューティ比ＦＴＤＵＴＹ（ｉ−１）としてセットし、そ
の後の処理を一旦終了する。

【００５７】このように求められた目標オンデューティ
比ＦＴＤＵＴＹは、同一の目標クランク角時期ＴＲＧＣ
Ａに対するデューティ比指令値を構成する値である。そ
して、図５に示すフローチャートのステップ１０８にお
いて、その目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹ等により
所定の計算式に従ってＴＣＶ３３をデューティ制御する
ためのオンデューティ時間ＦＳＤＵＴＹが算出されるの
である。

【００５８】一方、図７に示すようにＴＣＶ３３をオフ
するためのオフ時刻ＴＯＦＦのセットは、図１２に示す
フローチャートに従って行われる。このフローチャート
はＥＣＵ７１により実行される処理ルーチンであって、
ＴＣＶ３３のオン時刻ＴＯＮがセットされる毎の割込み
で実行される。

【００５９】即ち、先ずステップ３０１において、現在
時刻ＴＮが読み込まれる。続いて、ステップ３０２にお
いて、その現在時刻ＴＮに上記のオンデューティ時間Ｆ
ＳＤＵＴＹを加算した結果をオフ時刻ＴＯＦＦとしてセ
ットする。そして、ステップ３０３において、そのオフ
時刻ＴＯＦＦが到来した時点で、ＴＣＶ３３をオフして
閉じる。

【００６０】以上のような処理に従い、その時々のエン
ジン回転数ＮＥに応じて、ＴＣＶ３３のオン時刻ＴＯＮ
とオフ時刻ＴＯＦＦがそれぞれセットされてＴＣＶ３３
がデューティ制御される。これにより、タイマ装置２６
における制御油圧が調整されてタイマピストン２８の位
置が制御され、スライドピン３２、ローラリング９及び
カムプレート８を介してプランジャ１２の往復駆動時期
が変更され、燃料噴射ポンプ１からの燃料噴射時期が制
御される。

【００６１】上記のようにこの実施例の燃料噴射時期制
御装置によれば、ＴＣＶ３３をデューティ制御するため
に使用される目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹを算出
するに当たり、前回の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴ
Ｙ（ｉ−１）を、目標クランク角時期ＴＲＧＣＡと実ク
ランク角時期ＡＣＴＣＡとの偏差ΔＴに応じて求められ
るフィードバック補正値としての積分補正項ΔＴＤＵＴ
ＹＩ及び比例補正項ＴＤＵＴＹＰにより補正すると共
に、燃料噴射量を反映して独立した負荷補正項ＴＤＵＴ
ＹＯにより補正している。つまり、目標オンデューティ
比ＦＴＤＵＴＹを決定するために、目標の噴射時期と実
際の噴射時期との偏差ΔＴによりフィードバック補正を
独立して行うと共に、プランジャ１２の駆動反力に影響
する燃料噴射量の大きさに応じて独立した補正を行って
いる。

【００６２】ここで、一般に燃料噴射ポンプ１では、プ
ランジャ１２の駆動反力がカムプレート８、ローラリン
グ９及びスライドピン３２を介してタイマピストン２８
に作用する。しかも、その駆動反力は燃料の噴射反力で
あって燃料噴射量、つまりはディーゼルエンジン２の負
荷が大きいほど大きくなる。

【００６３】しかし、この実施例では、前述したよう
に、燃料噴射量を反映した負荷補正項ＴＤＵＴＹＯによ
る補正を行っていることから、最終的な目標オンデュー
ティ比ＦＴＤＵＴＹにプランジャ１２の駆動反力が反映
されることになる。よって、例えば急加減速等で燃料噴
射量が急激に変化して、プランジャ１２の駆動反力の変
化がタイマピストン２８に作用する瞬間には、その駆動
反力の変化に対応して目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴ
Ｙを補正することができる。

【００６４】ここで図１３は車速ＳＰ、最終噴射量ＱＦ
ＩＮ、実クランク角時期ＡＣＴＣＡと目標クランク角時
期ＴＲＧＣＡ及び目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹの
対応関係を説明するタイムチャートである。このタイム
チャートにおいて、時間ｔ１に減速が行われて最終噴射
量ＱＦＩＮが急減したとする。この場合、実クランク角
時期ＡＣＴＣＡは直ちに変化しないものの、実線で示す
本実施例の目標オンデューティ比ＦＴＤＵＴＹは、２点
鎖線で示す従来例のそれとは異なり、遅れて変化するこ
となく直ちに追随して変化することになる。

【００６５】従って、そのように補正された目標オンデ
ューティ比ＦＴＤＵＴＹに基づいてＴＣＶ３３がデュー
ティ制御されるので、プランジャ１２の駆動反力の変化
に対処して、その駆動反力の影響が無くなるように直ち
にタイマピストン２８の位置を適正に制御することがで
きる。その結果、ディーゼルエンジン２の負荷変化に合
わせて燃料噴射時期の制御を応答性良く実行することが
できる。即ち、負荷変化時における燃料噴射時期制御の
追随性を良くすることができ、燃料噴射ポンプ１からの
燃料噴射時期が早まったり遅れたりすることを防止する
ことができる。よって、ディーゼルエンジン２の排気エ
ミッションや車両のドライバビリティの向上を図ること
ができる。

【００６６】併せて、この実施例では、目標オンデュー
ティ比ＦＴＤＵＴＹを補正算出するために、フィードバ
ック補正値としての積分補正項ΔＴＤＵＴＹＩ及び比例
補正項ＴＤＵＴＹＰと、燃料噴射量を反映した負荷補正
項ＴＤＵＴＹＯとが各々独立して求められている。従っ
て、燃料噴射時期を燃料噴射量を反映した負荷変動も含
めてフィードバック制御する場合とは異なり、高精度で
最適な燃料噴射時期のフィードバック制御を実施するこ
とができる。

【００６７】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、目標オンデューティ比ＦＴＤＵ
ＴＹを補正算出するために、燃料噴射量を反映した負荷
相当値として回転補正噴射量ＱＦＩＮＳにより求められ
る負荷補正項ＴＤＵＴＹＯを使用したが、燃料噴射量を
反映する値であれば、例えばアクセル開度ＡＣＣＰに応
じて求められる補正項を使用することもできる。

【００６８】（２）前記実施例では、過給機としてのタ
ーボチャージャ４９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。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、デューティ制御されるタイマ制御弁により油圧式タ
イマのタイマピストンを駆動させてプランジャの往復駆
動時期を変更させることにより燃料噴射ポンプからの燃
料噴射時期を制御するに際して、ディーゼルエンジンの
運転状態に応じて決定される所要に目標噴射時期を得る
べくタイマ制御弁をデューティ制御するために演算され
る制御デューティ比を、目標噴射時期と実際の噴射時期
との偏差に応じたフィードバック補正値により補正する
他に、運転状態に応じて求められる燃料噴射量を反映し
た独立した負荷相当値の大きさにより補正して最終的な
制御デューティ比を決定しているので、ディーゼルエン
ジンの負荷が変化して燃料噴射量が変化するような場合
でも、プランジャの駆動反力の変化に応じてタイマピス
トン位置が制御され、ディーゼルエンジンの負荷変化に
合わせて燃料噴射時期の制御を応答性良く行うことがで
きるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。

【図２】この発明を具体化した一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時期制御装置を示す概
略構成図である。

【図３】一実施例における分配型燃料噴射ポンプを示す
断面図である。

【図４】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図５】一実施例においてＥＣＵにより実行され、ＴＣ
Ｖのオンデューティ時間算出のためにエンジン回転パル
ス入力毎の割込みで実行される処理ルーチンを説明する
フローチャートである。

【図６】一実施例においてエンジン回転パルス、電磁ス
ピル弁の開閉及びプランジャリフトの対応関係を説明す
るタイムチャートである。

【図７】一実施例においてエンジン回転パルスとＴＣＶ
オン・オフ駆動の対応関係を説明するタイムチャートで
ある。

【図８】一実施例においてＥＣＵにより実行され、ＴＣ
Ｖの目標オンデューティ時間算出のために４９ｍｓ毎の
定時割込みで実行される処理ルーチンを説明するフロー
チャートである。

【図９】一実施例において目標クランク角時期と実クラ
ンク角時期との偏差に対する積分補正項の関係を予め定
めてなるマップである。

【図１０】一実施例において目標クランク角時期と実ク
ランク角時期との偏差に対する比例補正項の関係を予め
定めてなるマップである。

【図１１】一実施例において回転補正噴射量に対する負
荷補正項の関係を予め定めてなるマップである。

【図１２】一実施例においてＥＣＵにより実行され、Ｔ
ＣＶのオフ時刻セットのためにＴＣＶのオン時刻セット
毎の割込みで実行される処理ルーチンを説明するフロー
チャートである。

【図１３】一実施例において車速、最終噴射量、実クラ
ンク角時期と目標クランク角時期及び目標オンデューテ
ィ比の対応関係を説明するタイムチャートである。

【符号の説明】

１…燃料噴射ポンプ、２…ディーゼルエンジン、８…カ
ムプレート、９…ローラリング、１２…プランジャ、１
５…高圧室、２６…タイマ装置、２８…タイマピスト
ン、３３…タイマ制御弁（ＴＣＶ）、３５…回転数セン
サ、７３…アクセル開度センサ（３５，７３は運転状態
検出手段を構成している）、７１…デューティ比演算手
段，フィードバック補正手段，デューティ制御手段及び
負荷補正手段を構成するＥＣＵ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   するための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デューテ
   ィ制御されるタイマ制御弁と、 前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて決定される
   所要の目標噴射時期を得るべく、前記タイマ制御弁をデ
   ューティ制御するための制御デューティ比を演算するデ
   ューティ比演算手段と、 前記デューティ比演算手段により演算される制御デュー
   ティ比を、前記目標噴射時期と前記運転状態検出手段の
   検出結果に基づいて求められる実際の噴射時期との偏差
   に応じたフィードバック補正値により補正するフィード
   バック補正手段と、 前記フィードバック補正手段により補正された最終的な
   制御デューティ比に基づいて前記タイマ制御弁をデュー
   ティ制御するデューティ制御手段とを備えた燃料噴射時
   期制御装置において、 前記最終的な制御デューティ比を決定するために、前記
   デューティ比演算手段により演算される制御デューティ
   比を、前記フィードバック補正値により補正する他に、
   前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて求められる
   燃料噴射量を反映した負荷相当値の大きさにより補正す
   る負荷補正手段を設けたことを特徴とする燃料噴射時期
   制御装置。