JP3082187B2

JP3082187B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置

Info

Publication number: JP3082187B2
Application number: JP08004798A
Authority: JP
Inventors: 賢内山; 英嗣竹本; 昭和小島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: JPH09195837A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射量制御装置に関し、特にスピル弁の駆動制
御を行うことにより燃料噴射量を制御するディーゼルエ
ンジンの燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子制御型ディーゼルエンジ
ンの燃料噴射ポンプにおいては、加圧された燃料を所定
時期に溢流（以下、「スピル」という。）させること
で、燃料噴射ポンプのプランジャのリフト量に応じて得
られる燃料噴射量が目標値となるように調量している。
具体的には、例えば電磁スピル弁などを制御してスピル
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燃焼室へスピルさせ、燃料の
圧送終わり、すなわち燃料の噴射の終了を制御し、所定
の燃料噴射量を得るようにしている。

【０００３】このような電磁スピル弁では、通常、プラ
ンジャのリフト時期に同期し、か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など
により要求スピル角度を決定し、その要求スピル角度に
基づいて電磁スピル弁のオンオフ制御を行うように構成
されている。この種の構成の一例として、特公平７−１
８３７６号公報に開示されるディーゼルエンジンの燃料
噴射量制御方法があり、この構成によると、その時々の
運転状態に応じて決定される燃料噴射量を得るため燃料
噴射時期に相当する目標スピル位置で電磁スピル弁を開
弁させスピルポートを開放している。ここで、「目標ス
ピル位置」は、エンジン回転数とアクセル開度より電磁
スピル弁の開くべきスピル位置（角度）を計算し、この
角度を回転角歯車の１歯当たりの角度で割ることによっ
てスピル角度のパルスカウント数とその計算結果の余り
とを算出し決定している。そして、計算結果の余りであ
る余り角度については、前回のスピル位置を含む１パル
ス分の所要時間（スピル時パルス時間）に基づいて時間
換算するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−１８３７６号公報に開示されるものでは、エンジン
の回転変動が大きい場合、前述したスピル時パルス時間
の差が大きくなる。例えば今回の目標スピル位置の瞬時
回転速度が前回のスピル位置の周辺の瞬時回転速度に比
べて極度に減少するような場合には、今回のスピル時パ
ルス時間が前回のスピル時パルス時に較べて長くなる。
したがって、そのような回転変動の大きい状態で求めら
れた前回のスピル時パルス時間に基づいて、余り角度を
時間換算した場合、その時間換算の誤差が非常に大きく
なり燃料噴射量制御の精度の悪化を招くというおそれが
ある。また、燃料噴射量制御の精度の悪化に起因して、
エンジンの回転変動をさらに誘発させ出力低下を招来す
るというおそれもある。

【０００５】本発明の目的は、エンジンの回転変動の影
響を受けることなく燃料噴射量制御の精度向上を図るデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、請求項１記載の手段を採用する。この手段
によると、図１に示すようにパルス時間演算手段Ａ７お
よびパルス時間記憶手段Ａ８が設けられているため、パ
ルス時間演算手段Ａ７で演算されたパルス時間をパルス
時間記憶手段Ａ８に記憶しておくことができる。このた
め、予測基準時間演算手段Ａ９は予測基準時間として、
今回求めるスピル位置を含むエンジン回転パルス（以
下、「スピル時パルス」という。）の一つ前のエンジン
回転パルスのパルス時間を用いることが可能となる。な
お、エンジンの圧縮上死点前９０°CAから今回求めるス
ピル時パルスよりも少なくとも１つ以上前の任意のパル
ス時間を用いることも考えられる。

【０００７】前述した圧縮上死点とは、圧縮行程中また
は排気行程中の上死点のうち圧縮行程中における上死点
を表している。ここで、前述したエンジン回転変動は、
あるエンジン回転パルスから急激に生じるものではな
く、エンジン状態によって逐次生じるものである。した
がって、スピル位置を含むエンジン回転パルスのパルス
時間（スピル時パルス時間）と、スピル時パルスの直前
のエンジン回転パルスのパルス時間とは、近い値ではあ
るが同じ時間とはなり得ない。このため、予測係数演算
手段Ａ１０、スピル後時間演算手段Ａ１４、予測係数更
新手段Ａ１５および予測時間演算手段Ａ１１により、要
求スピル角度演算手段Ａ４で演算された要求スピル角度
に基づき余り角度演算手段Ａ６で演算される余り角度
と、余り角度時間換算手段Ａ１２で演算される余り角度
時間に基づきスピル弁制御手段Ａ１３で制御されるスピ
ル弁Ａ２の開弁時刻タイミングの差を検出し、予測係数
を修正更新することができる。これにより、前記スピル
時パルス時間とスピル時パルス直前のエンジン回転パル
スのパルス時間の誤差を修正することによって、極めて
精度良くスピル時パルス時間の予測時間を得ることがで
きる。したがって、この予測時間に基づき余り角度を演
算することにより、余り角度時間をさらに高精度に求め
ることができるため、燃料噴射量制御の精度を向上する
効果がある。

【０００８】また、エンジンの回転は一般にエンジンの
サイクル変動に伴い変動する。そのため、この変動のば
らつきに着目すると、爆発行程では、各気筒の圧縮比や
燃焼状態の違いなどにより変動のばらつきが大きい。と
ころが、圧縮行程では、エンジンの爆発力によらない慣
性力だけで回転しているため、ばらつきの要因が少なく
比較的安定している。したがって、予測基準時間として
はこの圧縮行程中（例えば４気筒エンジンであれば、圧
縮上死点前９０°CAから圧縮上死点までの間）のパルス
時間とするのが望ましい。この圧縮行程中のパルス時間
は、気筒毎の圧縮比の違いや機械的な摺動摩擦の違いな
どにより、気筒毎にみれば安定しているものの、他の気
筒と比較した場合はやや異なる場合がある。こうしたば
らつきによる予測時間誤差を排除するため、予測係数お
よび予測基準時間を気筒毎に記憶演算するようにしたこ
とで、より一層、高精度の燃料噴射量制御を可能にする
効果がある。

【０００９】さらに、予測係数演算手段による予測係数
の演算結果をさらに近似処理することで、スピル時パル
ス時間と予測時間との差を小さく抑えることができる。
そして、この近似処理は、予測係数を増加させる場合と
減少させる場合とにより近似結果が異なることが望まし
く、例えば近似係数を変えることによって、近似係数を
変えない場合と較べ、過渡時およびアイドル運転時にス
ピル時パルス時間と予測時間との差を極めて小さく抑え
ることができる。これにより、エンジンの回転変動を抑
制する効果がある。また、この近似処理は所定値を近似
係数とするものに限られず、ディーゼルエンジンの回転
数、アクセル角度、燃料噴射量のうち少なくとも１つに
基づいて行われることがより望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を過給機付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置に適用した一実施例を図２〜
図７に示す。図２は、本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量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。

【００１１】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の回転により燃料噴射ポンプ１が駆動され、デ
ィーゼルエンジン２の各気筒（本実施例では４気筒）毎
に設けられた各燃料噴射ノズル４に燃料が圧送され燃料
噴射を行う。

【００１２】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おり、このドライブシャフト５の
途中にはベーン式ポンプからなる燃料フィードポンプ
（図２では９０度展開されている）６が設けられてい
る。またドライブシャフト５の基端側には円盤状のパル
サ７が取付られている。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、すなわち本実施例
の場合、４個の切歯が等角度間隔に形成されている。さ
らにこの各切歯の間にはクランクアングルにして３．７
５度毎に突起が等角度間隔に形成されている。またドラ
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。

【００１３】前述したパルサ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、このローラリング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が取付られている。カムフェ
イス８ａはディーゼルエンジン２の気筒数と同数だけ
（本実施例では４個）設けられている。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。

【００１４】カムプレート８には、燃料加圧用のプラン
ジャ１２の基端が一体に回転可能に取付られており、そ
れらカムプレート８およびプランジャ１２がドライブシ
ャフト５の回転に連動して回転される。つまり、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、気筒数と同数だけ図
２で左右方向へ往復駆動される。またこの往復運動に伴
いプランジャ１２が回転しながら同方向に往復駆動され
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に乗上げる過程でプランジ
ャ１２が往動すなわちリフトされ、その逆にカムフェイ
ス８ａがカムローラ１０を乗下げる過程でプランジャ１
２が復動される。

【００１５】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
になっている。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とが形成されている。さらにそれら吸入溝１
６および分配ポート１７に対応して、ポンプハウジング
１３には分配通路１８および吸入ポート１９が形成され
ている。

【００１６】そして、ドライブシャフト５の回転により
燃料フィードポンプ６が駆動されることで、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
内に燃料が供給される。またプランジャ１２が復動され
て高圧室１５が減圧される吸入行程中に、吸入溝１６の
１つが吸入ポート１９に連通することによって、燃料室
２１から高圧室１５へと燃料が導入される。その一方
で、プランジャ１２が往復駆動されて高圧室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
噴射ノズルへ燃料が圧送されて噴射される。

【００１７】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スピル用のスピル通路２
２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から燃料スピルを調整するスピル弁としての
電磁スピル弁２３が設けられている。この電磁スピル弁
２３は非通電時に開弁し通電時に閉弁するタイプであ
り、この電磁スピル弁２３のコイル２４が非通電状態時
に弁体２５は開放されて高圧室１５内の燃料が燃料室２
１へスピルされる。またコイル２４が通電状態にされる
ことにより、弁体２５が着座方向に吸引され高圧室１５
から燃料室２１への燃料スピルが止められる。

【００１８】したがって、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が開閉弁制御
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るため、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
動していても、電磁スピル弁２３が開弁している間は高
圧室１５内の燃料圧力は上昇しないため、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１
２の復動中に電磁スピル弁２３の開閉弁の時期を制御す
ることによって、燃料噴射ノズル４からの燃料量が制御
される。

【００１９】ポンプハウジング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（図２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、すなわちカムプレー
ト８およびプランジャ１２の往復駆動時期を変更するた
めのものである。

【００２０】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、このタイマハ
ウジング２７内に嵌挿されたタイマピストン２８と、タ
イマハウジング２７内の一端側に位置する低圧室２９に
タイマピストン２８の他端側の加圧室３０側へ付勢する
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。

【００２１】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、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。

【００２２】タイマ装置２６の燃料圧力、すなわち制御
油圧を調整するため、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。つまり、タイ
マハウジング２７の加圧室３０と低圧室２９とを連通路
３４により連通されており、この連通路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。こ
のタイミングコントロールバルブ３３はデューティ比制
御される通電信号によって開閉制御される電磁弁であ
り、このタイミンコントロールバルブ３３の開閉精度に
よって加圧室３０内の燃料圧力が調整される。そして、
この燃料圧力によって、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から燃料噴射時期
が調整される。

【００２３】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エンジン回転検出手段としての回転
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、その通過を検出しエンジン回転数ＮＥに相
当するタイミング信号、すなわち所定のクランク角度毎
（本実施例では３．７５°CA毎）の回転角度信号として
のエンジン回転バルスを出力する。さらにこの回転数セ
ンサ３５は、ローラリング９と一体に構成されるため、
タイマ装置２６の制御動作にかか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。

【００２４】次に、ディーゼルエンジンン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およびシリンダヘッド４３によって各気筒毎に
対する主燃焼室４４がそれぞれ形成されている。また、
それらの各主燃焼室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。そしてこの
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。また、各副燃焼室４５には始動補助装
置として機能するグロープラグ４６がそれぞれ取付けら
れている。

【００２５】ディーゼルエンジン２には吸気管４７およ
び排気管５０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４８のコンプレッサ
４９が設けられている。そしてさらに、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。また排気管５０には過給圧力ＰｉＭを調節するウエ
ストゲートバルブ５２が設けられている。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４
９を回転させ吸入空気を昇圧させる。これにより、密度
の高い混合気を主燃焼室４４へ送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構成
になっている。

【００２６】また、ディーゼルエンジンン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、この
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（以下、「ＥＧＲバ
ルブ」という。）５５が設けられている。このＥＧＲバ
ルブは、バキュームスイッチングバルブ（以下、「ＶＳ
Ｖ」という。）５６の制御によって開閉制御される。

【００２７】さらに、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。またこのスロットルバルブ５
７に平行してバイパス路５９が設けられており、このバ
イパス路５９にはバイパス絞り弁６０が設けれている。
このバイパス絞り弁６０は２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
のであり、例えばアイドル運転時には騒音振動等の低減
のため半開状態に制御され、また通常運転時には全開状
態に制御され、さらに運転停止時には円滑な停止のため
全閉状態に制御される。

【００２８】そして、上述したように燃料噴射ポンプ１
およ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および各ＶＳＶ５６、６１、６２は、後述する電
子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）７１にそれぞ
れ電気的に接続され、このＥＣＵ７１によってそれらの
駆動タイミングが制御される。

【００２９】各運転状態を検出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。つまり、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、またスロットルバルブ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。さらに吸入ポート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すなわ
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。さらにまた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。さ
らにまたディーゼルエンジン２のクランク軸４０の回転
クランク軸、例えば特定の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。さら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７７
ａによりリードスイッチ７７ｂをオンオフさせて車両速
度ＳＰを検出する車速センサ７７が設けられている。

【００３０】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ともに回転数センサ
３５が接続されている。またＥＣＵ７１が各センサ３
５、７２〜７７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およびＶＳＶ５６、６１、６２等を好適に
制御される。

【００３１】次に、前述したＥＣＵ７１の構成を図４の
ブロック図に基づいて説明する。ＥＣＵ７１は、中央処
理装置として機能するＣＰＵ８１、所定の制御プログラ
ムおよびマップ等を予め記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８
１の演算結果などを一時記憶するＲＯＭ８３、予め記憶
されたデータを保存するバックアップＲＡＭ８４、所定
のクロック信号を発生するクロック９２等とこれら各部
と入力ポート８５および出力ポート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。
そして、このＥＣＵ７１によって、要求スピル角度演算
手段、余り角度演算手段、パルス時間演算手段、パルス
時間記憶手段、予測基準時間演算手段、予測係数演算手
段、予測時間演算手段、余り角度時間換算手段、スピル
弁制御手段、スピル後時間演算手段および予測係数更新
手段を構成する。

【００３２】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お
よび水温センサ７５が各バッファ８８、８９、９０、９
１、マルチプレクサ９３およびＡ／Ｄ変換器９４を介し
て接続されている。また入力ポート８５には、前述した
回転数センサ３５、クランク角センサ７６および車速セ
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
値として読込む。また、出力ポート８６には、各駆動回
路９６、９７、９８、９９、１００、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およびＶＳＶ５６、６１、６２等が接
続されている。

【００３３】そして、ＣＰＵ８１は各センサ３５、７２
〜７７から読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および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
量制御の作動を図５および図６に基づいて説明する。

【００３４】図５および図６に示すフローチャート図
は、ＥＣＵ７１により実行される燃料噴射時間演算処理
および予測係数演算処理を表している。なお、図５に示
す燃料噴射時間演算処理は、回転数センサ３５より入力
されるエンジン回転数ＮＥのエンジン回転数パルスの立
上がりのタイミングに割込むＮＥ割り込みルーチンとし
て実行され、図６に示す予測係数演算処理は、ＮＥ割込
みルーチンにより呼出されるソフトウェア割込みルーチ
ンとして実行される。

【００３５】図５および図６に示される燃料噴射時間演
算処理が起動されると、まずステップ１１（以下、図５
および図６においては「ステップ」を「Ｓ」という。）
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および
アクセル開度センサ７３から求められるアクセル開度Ａ
ＣＣＰ等に基づき燃料噴射量ＳＰＶが求められる。

【００３６】続くステップ１２においては、ステップ１
１で求められた燃料噴射量ＳＰＶに基づき燃料噴射を開
始する噴射開始位置ＡＮＧＳＰＳ、すなわち電磁スピル
弁２３をオンする位置と、燃料噴射を終了する噴射終了
位置ＡＮＧＳＰＥ、すなわち電磁スピル弁２３をオフす
るスピル位置を演算する。この噴射開始位置ＡＮＧＳＰ
Ｓおよび噴射終了位置ＡＮＧＳＰＥの位置を図７に示
す。なお、図７はエンジン回転パルスと電磁スピル弁２
３の動作の一例を相関させて示した図である。

【００３７】ステップ１２において噴射開始位置ＡＮＧ
ＳＰＳおよびスピル位置である噴射終了位置ＡＮＧＳＰ
Ｅが求められると、ステップ１３では後述する予測係数
の演算に必要な値が保存される。ステップ１４では、噴
射開始位置ＡＮＧＳＰＳおよびスピル位置ＡＮＧＳＰＥ
に基づきスピル時パルス数ＣＡＮＧＬａおよび余り角θ
ＲＥＭが算出される。

【００３８】ここで、スピル時パルス数ＣＡＮＧＬａと
は、図７に示されるように、基準位置からスピル位置Ａ
ＮＧＳＰＥを含むエンジン回転パルス（本実施例では第
４パルスがこれに該当する。なお、以下のこのパルスを
「スピル時パルス」という。）の１パルス前までのパル
ス数をいう。また、余り角θＲＥＭとは、スピル時パル
スの立上がり位置からスピル位置ＡＮＧＳＰＥまでのク
ランクアングルをいう。さらに、本実施例において基準
位置とは、回転数センサ３５から出力されるエンジン回
転パルス内のパルサ７の回転に伴い切歯形成位置の次に
形成された突起（歯）により形成されるパルスの立上が
り位置をいうものとする。（本実施例では第０パルスの
立上がり位置を基準位置としている。）いま、基準位置からスピル位置ＡＮＧＳＰＥまでのクラ
ンクアングル（以下、このクランクアングルを「スピル
開角度」という。）ＡＮＧＳＰＶとすると、スピル開角
度ＡＮＧＳＰＶは、前述したスピル時パルス数ＣＡＮＧ
Ｌａ、余り角θＲＥＭ、およびエンジン回転パルス１パ
ルス当たりのクランク角度（３．７５°CA）を用いて次
の式(1) で表される。

【００３９】ＡＮＧＳＰＶ＝３．７５×ＣＡＮＧＬａ＋θＲＥＭ・・・(1) 続くステップ１５では、スピル時パルスより１パルス前
（前回）のパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）を演算す
る。このパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）は、今回のル
ーチン処理が起動したエンジン回転パルス（第４パル
ス）の１回前のエンジン回転パルス（第３パルス）のパ
ルス幅時間であるため、ＣＰＵ８１は第４パルスの立上
がり時刻Ｔ_4Uから第３パルスの立上がり時刻Ｔ_3Uを減算
処理することにより前回のパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−
１）を演算する。

【００４０】ステップ１５で演算されたパルス時間ＴＮ
ＩＮＴ（ｎ−１）は、ステップ１６においてＲＡＭ８３
に格納され記憶される。そして、前述したように、本ル
ーチン処理はエンジン回転パルスの発生毎に実行され
る。したがって、エンジン回転パルスの発生毎に、この
エンジン回転パルスよりも１回前のパルス時間ＴＮＩＮ
Ｔ（ｎ−１）は順次ＲＡＭ８３内に記憶されてゆき、し
たがってすべてのエンジン回転パルスに対するパルス時
間ＴＮＩＮＴがＲＡＭ８１内に記憶される。

【００４１】続くステップ１７においては、予測時間Ｔ
ＳＹを演算する。ここで、ＴＳＹは、スピル時パルスの
直前のパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）に予測係数Ｋを
かけて演算されるものである。次のステップ１８では、
余り角度時間ＴθＲＥＭを演算する。ここで余り角度時
間ＴθＲＥＭは、スピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）
（以下、「スピル時バルス時間」という。）が判ってい
るものとすると、次の式(2) で表すことができる。

【００４２】ＴθＲＥＭ＝｛θＲＥＭ×ＴＮＩＮＴ（ｎ）｝／３．７５・・・(2) しかるに、実際のスピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）
は、スピル時パルスの次のエンジン回転パルス（第５パ
ルス）が発生した時点でなければ求めることはできな
い。また燃料噴射の終了時であるスピル位置ＡＮＧＳＰ
Ｅは、第５パルス発生時以前に存在するため余り角度時
間ＴθＲＥＭの演算は第５パルスの発生以前に演算する
必要がある。つまり、実際のスピル時間ＴＮＩＮＴ
（ｎ）が判明する前に演算する必要がある。

【００４３】したがって、余り角度時間ＴθＲＥＭの演
算処理において必要となるスピル時パルス時間ＴＮＩＮ
Ｔ（ｎ）の予測時間ＴＳＹを、予測係数ＫとＴＮＩＮＴ
（ｎ−１）とを用いて演算するように構成した。この予
測時間ＴＳＹの演算方法および予測時間に基づいた余り
角度時間の演算は、本発明の重要な特性をなす部分であ
るため、以下に詳述する。

【００４４】まず、予測時間の算出方法について説明す
る。予測時間算出の基準とする予測基準時間としては、
本実施例では、スピル時パルスの直前のパルス時間を用
いる。これはエンジンの回転変動は、あるエンジン回転
パルスから急激に生ずるものではなく、エンジンの状態
によって逐次生ずるものであるため、スピル時パルス時
間の直前のパルス時間を用いることによりエンジン回転
変動の特徴を最もよく反映することが可能となるためで
ある。しかしながら、単純に直前のパルス時間を用いる
ようにしたのでは、エンジンの回転変動があるため、ス
ピル位置を含むエンジン回転パルスのパルス時間（スピ
ル時パルス時間）と、スピル時パルスの直前のエンジン
回転パルスのパルス時間とは近い値にはなるものの同じ
時間とはなり得ず誤差が生ずる。そこで、この誤差を補
正するため予測係数Ｋを用いるのである。

【００４５】次に予測係数算出方法を図６に基づいて説
明する。まず、ステップ２１において、電磁スピル弁２
３の開弁時刻から次のＮＥ割込みまでに経過した時間に
基づきスピル後時間ＴＳＰＮＥが演算される。図７にス
ピル後時間ＴＳＰＮＥの一例を示す。ステップ２２で
は、ステップ２１で演算したスピル後時間ＴＳＰＮＥお
よび電磁スピル弁２３の開弁制御の指令値である余り角
θＲＥＭのステップ１３において保存された値θＲＥＭ
ＯＬ、制御値である余り角度時間ＴθＲＥＭの演算に用
いた予測時間ＴＳＹの保存値ＴＳＹＯＬとを用いて予測
係数更新係数ＫＤを算出する。ＫＤ＝（θＲＥＭＯＬ／３．７５）＋（ＴＳＰＮＥ／ＴＳＹＯＬ）・・(3) 続くステップ２３では、予測係数更新係数ＫＤが１より
大きいか否かを判断する。予測係数更新係数ＫＤが１よ
り大きい場合（ＹＥＳ）、ステップ２４に処理を移行
し、予測係数更新係数ＫＤが１より大きくない場合（Ｎ
Ｏ）、ステップ２５に処理を移行する。そして、ステッ
プ２４で予測係数Ｋを大きくするように更新し、ステッ
プ２５で予測係数Ｋを小さくするように更新する。ここ
で、予測係数Ｋを大きくする処理（ステップ２４）と小
さくする処理（ステップ２５）とで、近似係数を変えて
いるのは、実験結果によるものである。このように、近
似係数を変えることにより、近似係数を変えない場合と
較べて、過渡時およびアイドル運転時にスピル時パルス
時間と予測時間との差を極めて小さく抑えることがで
き、これによってエンジンの回転変動を抑制するという
効果を実験により確認している。

【００４６】なおここでは、近似係数を予め所定値に定
めているが、近似係数の決定方法はこれに限られるもの
ではなく、例えばエンジン回転数が低い場合（特にアイ
ドル運転時）には、近似係数を大きく設定し、回転数が
上昇するほど小さくなるようにしても良い。また、アク
セル開度またはエンジン回転数の変化から機関の過渡状
態を判定し、過渡状態と判定された場合には、近似係数
を１を含めて小さくするように設定することで、予測係
数の追従遅れを小さくするようにしても良い。

【００４７】さらに、過渡状態の判定をアクセル開度お
よびエンジン回転数の変化に代えて、燃料噴射量の変化
により行うように設定しても良い。上述したように、要
求スピル角度θＲＥＭと実際のスピル時期のずれとをス
ピルから次のＮＥパルスまでの時間により検出し、予測
時間算出のための予測係数を修正更新することによっ
て、極めて精度良くスピル時パルス時間を予測すること
ができる。

【００４８】また、本実施例では予測係数は気筒によら
ず逐次更新される値としているが、これを気筒別の値と
することにより、気筒毎の圧縮比の違いや、機械的な摺
動摩擦の違いなどによる気筒間でのエンジン回転変動の
違いによらない高精度なスピル時パルス時間の予測が可
能となる。このようにして算出された予測係数Ｋおよび
予測時間ＴＳＹによって、ステップ１８により演算した
余り角度時間ＴθＲＥＭは、ステップ１９において時間
カウンタにセットされ、ステップ１４で演算されたスピ
ル時パルス数ＣＡＮＧＬａは角度カウンタにセットされ
る。

【００４９】次にステップ２０において、パルスＮｏ．
がＣＡＮＧＬａとなった時点から余り角度時間ＴθＲＥ
Ｍ経過後に電磁スピル弁２３を開弁することにより噴射
を終了する。この余り角度時間ＴθＲＥＭは、前述した
ように実際の余り角度時間に極めて近い値であることか
ら、この余り角度時間ＴθＲＥＭに基づいて電磁スピル
弁２３を制御する本実施例の制御によると、燃焼噴射量
の制御を精度良く行うことができる。

【００５０】また、例えば本実施例で採用したいわゆる
フェイスカム型の燃料噴射ポンプに代えて、燃料をより
高い圧力で加圧できるインナーカム型の燃料噴射ポンプ
を採用した場合、燃料圧力が上昇することにより電磁ス
ピル弁２３のオンオフ制御をより精度良く行う必要が生
ずる。すなわち、燃料圧力が上昇することにより、燃料
噴射ノズル４から噴射される単位時間あたりの噴射量は
増大するため、電磁スピル弁２３のオンオフのタイミン
グが所定のタイミングより若干ずれただけで、噴射され
る燃料量は演算された所定の噴射量から大きく相違して
しまうことになる。この場合、最適なエンジン制御が不
可能となり、エミッションの悪化および大きなエンジン
回転変動などが生じてしまう。

【００５１】これに対し、本実施例により構成した燃料
噴射量制御装置は、余り角度時間ＴθＲＥＭを極めて精
度良く設定できるため、電磁スピル弁２３のオンオフの
タイミングを高精度に設定することができる。したがっ
て、本実施例の構成を採ることにより、上述したように
供給する燃料圧力が高い燃料噴射ポンプを採用しても燃
料噴射量制御を確実に行うことができる。

【００５２】なお、上述した実施例においては、余り角
度θＲＥＭを時間変換して余り角度時間ＴθＲＥＭを求
め、これに基づき電磁スピル弁２３のオフのタイミン
グ、すなわちスピル位置を高精度に設定する構成とした
が、この処理を噴射開始位置ＡＮＧＳＰＳにおいても適
用し電磁スピル弁２３のオンのタイミングをより高精度
に設定する構成としても良い。この構成により、電磁ス
ピル弁２３のオンタイミング、オフタイミングの双方を
高精度に設定することが可能となり、特に上述したよう
な燃料圧力が高い燃料噴射ポンプにおいて精度の高い燃
料噴射量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例による過給付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置を示す概略構成図である。

【図３】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを拡大
して示す断面図である。

【図４】本発明の一実施例によるＥＣＵの構成を示すブ
ロック図である。

【図５】本実施例のＥＣＵにより実行される燃料噴射時
間演算処理を示すフローチャート図である。

【図６】本実施例のＥＣＵにより実行されるスピル時の
パルス時間の予測係数更新処理を示すフローチャート図
である。

【図７】本実施例によるスピル時のパルス時間、燃料噴
射時間、予測係数等の求め方を示す説明図である。

【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７パルサ２２スピル通路２３電磁スピル弁（スピル弁）３５回転数センサ（エンジン回転検出手段）４０クランク軸７１ＥＣＵ７３アクセル開度センサ７６クランク角センサ８１ＣＰＵ８２ＲＯＭ８３ＲＡＭＳＰＶ燃料噴射量ＡＮＧＳＰＳ噴射開始位置ＡＮＧＳＰＥ噴射終了位置ＣＡＮＧＬａスピル時パルス数 θＲＥＭ余り角度ＴθＲＥＭ余り角度時間ＴＳＰＶ燃料噴射時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−139412（ＪＰ，Ａ) 特開平５−288110（ＪＰ，Ａ) 特開平７−317589（ＪＰ，Ａ) 特開平８−296488（ＪＰ，Ａ) 特開平８−284724（ＪＰ，Ａ) 特開平５−332184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの発生する駆動力に
より燃料を加圧し、この加圧された燃料をスピル弁によ
り噴射量を制御しつつ前記ディーゼルエンジンに圧送す
る燃料噴射ポンプと、前記ディーゼルエンジンの運転状態に応じ決定される燃
料噴射量に基づき、燃料噴射終了時期に相当する前記ス
ピル弁の要求スピル角度を演算する要求スピル角度演算
手段と、前記ディーゼルエンジンの一定クランク角度ごとにエン
ジン回転パルスを出力するエンジン回転検出手段と、前記要求スピル角度および前記エンジン回転パルスに基
づき、前記エンジン回転パルスの基準位置から今回のス
ピル位置までのカウント数とその１パルス分に満たない
余り角度とを演算する余り角度演算手段と、前記エンジン回転パルスの１パルス分のパルス時間を演
算するパルス時間演算手段と、前記パルス時間を記憶するパルス時間記憶手段と、今回求めるスピル位置を含むエンジン回転パルスの一つ
前のエンジン回転パルスのパルス時間である予測基準時
間を演算する予測基準時間演算手段と、前記予測基準時間から前記スピル位置を含むエンジン回
転パルスのパルス時間を予測するための予測係数を演算
する予測係数演算手段と、前記予測基準時間および前記予測係数から、前記スピル
位置を含むエンジン回転パルスのパルス時間の予測時間
を前記余り角度を含めて演算する予測時間演算手段と、前記予測時間に基づき前記余り角度を時間換算し余り角
度時間を演算する余り角度時間換算手段と、前記余り角度時間から求められる基準位置から前記スピ
ル位置までのカウント数および前記余り角度時間に基づ
き決定される時刻により前記スピル弁を駆動制御するス
ピル弁制御手段と、前記スピル弁が前回開弁した時刻から最初に検出される
エンジン回転パルスまでの時間であるスピル後時間を計
測するスピル後時間演算手段と、前記予測時間演算手段により演算された前回スピル時の
予測時間、前記スピル後時間、前記余り角度および前記
ディーゼルエンジンのクランク角度に基づき、前記予測
係数を修正する予測係数更新手段と、を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴
射量制御装置。
【請求項２】前記予測係数は、前記ディーゼルエンジ
ンの気筒別に演算されることを特徴とする請求項１記載
のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項３】前記予測基準時間は、前記ディーゼルエ
ンジンの気筒別に演算されること特徴とする請求項２記
載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項４】前記予測係数演算手段は、前記予測係数
の演算結果をさらに近似処理することを特徴とする請求
項１、２または３記載のディーゼルエンジンの燃料噴射
量制御装置。
【請求項５】前記近似処理は、予測係数を増加させる
場合と減少させる場合とにより近似結果が異なることを
特徴とする請求項４記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射量制御装置。
【請求項６】前記近似処理は、前記ディーゼルエンジ
ンの回転数、アクセル角度、燃料噴射量のうち少なくと
も１つに基づいて行われることを特徴とする請求項４ま
たは５記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装
置。