JP3195479B2 - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置 - 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
料噴射量制御装置に係り、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、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
料を燃焼室へ溢流（スピル）させ、燃料の圧送終わり
（即ち燃料の噴射の終了）を制御し、所要の燃料噴射量
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と平均エン
ジン回転速度とにより目標スピル角度を時間換算して目
標スピル位置を決定し、その目標スピル位置に基づいて
電磁スピル弁のオン・オフ制御を行うよう構成されてい
る。

【０００４】例えば、特開昭６２−２６７５４７号公報
に開示された技術では、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べく、噴射終了時期に相当す
る目標スピル位置で電磁スピル弁を開弁させてスピルポ
ートを開放させている。ここで、目標スピル位置を決定
するには、一定のクランク角毎に得られるエンジン回転
パルスに基づき、そのエンジン回転パルスのある基準位
置から目標スピル位置までのパルスカウント数と、１パ
ルス分に満たない余り角度を求める。そして、その余り
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
るようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
技術では、エンジンの回転変動が大きい場合に、上記の
スピル時パルス時間の差が大きくなる。例えば、今回の
目標スピル位置周辺の瞬時回転速度が、前回のスピル位
置周辺の瞬時回転速度に比べて落ち込むような場合に
は、今回のスピル時パルス時間が前回のスピル時パルス
時間に比べて長くなる。

【０００６】従って、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には、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が悪化するおそ
れがあった。また、燃料噴射量制御の精度悪化に起因し
て、エンジンの回転変動を更に誘発させて出力低下を招
来するというおそれもあった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、余り角度を時間換算する際の基準となるスピル時
パルス時間を今回のスピル位置を含むエンジン回転パル
スの直前のパルス時間或いは１８０度前のパルス時間或
いは７２０度前のパルス時間に基づいて演算することに
より、エンジン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った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を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。同図に示すように、上記課題を解決するために本
発明では下記の手段を講じたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】請求項１の発明では、ディーゼルエンジン
(A1)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(A2)で燃料噴射量を制御しつつディ
ーゼルエンジン(A1)に圧送する燃料噴射ポンプ(A3)と、
上記ディーゼルエンジン(A1)の運転状態に応じ決定され
る燃料噴射量に基づき、少なくとも燃料噴射終了時期に
相当する上記スピル弁(A2)の開弁時期を演算するスピル
位置演算手段(A4)と、上記ディーゼルエンジン(A1)の一
定クランク角毎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(A5)と、一定のクランク角毎にエンジン
回転検出手段(A5)から出力されるエンジン回転パルスに
基づき、このエンジン回転パルスの基準位置からスピル
位置までのカウント数と、その１パルス分に満たない余
り角度を演算する余り角度演算手段(A6)と、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(A7)と、このパルス時間演算手段(A7)により
演算されるスピル位置を挟むエンジン回転パルスのパル
ス時間に基づき、上記余り角度演算手段(A6)により演算
される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(A8)と、上記パルス時間演算手段(A
7)により演算されるパルス時間を記憶するパルス時間記
憶手段(A9)と、上記余り角度演算手段(A6)により演算さ
れる基準位置からスピル位置までのカウント数と、上記
余り角度時間換算手段(A8)により演算される余り角度時
間とに基づき決定される時刻タイミングにより上記スピ
ル弁(A2)を駆動制御するスピル弁制御手段(A10) とを具
備しており、上記余り角度時間換算手段(A8)は、 上記パ
ルス時間記憶手段(A9)に記憶されている今回求めるスピ
ル位置を含むエンジン回転パルスよりも少なくとも一つ
前のエンジン回転パルスのパルス時間に 基づき余り角度
時間を演算すると共に、 上記パルス時間記憶手段(A9)に
記憶されている今回求めるスピル位置を含むエンジン回
転パルスよりもクランクアングルにして７２０度前にお
けるエンジン回転パルスのパルス時間に基づき、気筒固
有の機器誤差に起因して発生するエンジン回転変動を補
正する補正値である同一気筒補正量を演算し、 上記余り
角度時間を同一気筒補正量により補正する構成としたこ
とを特徴とするものである。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記構成とされたディーゼルエンジンの燃料噴
射量制御装置では、パルス時間演算手段(A7)及びパルス
時間記憶手段(A9)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(A9)に記憶しておくことができる。

【００１２】このため上記余り角度時間換算手段(A8)
は、パルス時間記憶手段(A9)に記憶されている今回求め
るスピル位置を含むエンジン回転パルスよりも少なくと
も一つ前のエンジン回転パルスのパルス時間に基づき余
り角度時間を演算すること、及びパルス時間記憶手段(A
9)に記憶されている今回求めるスピル位置を含むエンジ
ン回転パルスよりもクランクアングルにして７２０度前
におけるエンジン回転パルスのパルス時間に基づき、気
筒固有の機器誤差に起因して発生するエンジン回転変動
を補正する補正値である同一気筒補正量を演算すること
が可能となる。そして、求められた余り角度時間を同一
気筒補正量により補正することにより、気筒間のバラツ
キは抑制され、補正の後の余り角度時間はエンジン回転
変動の影響が排除された、実際の余り角度時間に極めて
近い値となる。よって、燃料噴射量の精度を向上させる
ことができる。

【００１３】前期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のではなく、エンジン状
態によって漸次生じるものである。よって、今回求める
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極めて近似した時間であ
り、エンジン回転変動の影響を殆ど受けない時間であ
る。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００１９】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。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。

【００２０】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、ベーン式ポン
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個の切歯が当角度間
隔で形成され、更に各切歯の間にはクランプアングルに
して3.75度毎に突起が当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。

【００２１】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（本実施
例では４個）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。

【００２２】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１２が復動され
る。

【００２３】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が形成されてい
る。

【００２４】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が減圧される吸入工程中に、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
工程中に、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。

【００２５】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溢流調
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１
５内の燃料が燃料室１２へスピルされる。又、コイル２
４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。

【００２６】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の圧縮工程中に電磁スピル
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。

【００２７】ポンプハウシング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（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。

【００２８】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、同ハウジング
２７内に嵌挿されたタイマピストン２８と、同じくタイ
マハジング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。

【００２９】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。又、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１
２の往復動タイミングが決定される。

【００３０】タイマ装置２６の燃料圧力、即ち制御油圧
を調整するために、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。即ち、タイマハ
ウジング２７の加圧室３０と低圧室２９とは連通路３４
によって連通されており、同連通路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
タイミングコントロールバルブ３３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。

【００３１】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、即ち所定のクランク角度毎
（本実施例の場合は3.75°ＣＡ毎）の回転角度信号とし
てのエンジン回転パルスを出力する。又、更に、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。

【００３２】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、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。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がそれぞれ取付けられて
いる。

【００３３】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のコップレッサ
４９が設けられ、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。又、排気管５０に
は、過給圧力ＰｉＭを調節するウェイストゲートバルブ
５２が設けられている。周知のようにこのターボチャー
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４９を
回転させて吸入空気を昇圧させる。これによって、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。

【００３４】又、ディーゼルエンジン２には、排気管５
０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。

【００３５】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。

【００３６】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、タイミングコントロールバルブ３３、グロープラグ
４６及び各ＶＳＶ５６，６１，６２はスピル位置演算手
段、余り角度演算手段、余り角度時間換算手段、パルス
時間記憶手段、スピル弁制御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。

【００３７】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。即ち、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４８によって過給された後の吸入空気圧力、即ち過給
圧力ＰｉＭを検出する吸気圧センサ７４が設けられてい
る。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、ティーゼ
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。

【００３８】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及びＶＳＶ５６，６１，６２等を好適に制御す
る。

【００３９】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、所定のクロッ
ク信号を生成するクロック９２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。

【００４０】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変換機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、タイミングコントロールバルブ３３、グロ
ープラグ４６及びＶＳＶ５６，６１，６２等が接続され
ている。

【００４１】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、タイミングコントロールバルブ３３、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により実行され
る燃料噴射量制御動作について図５乃至図８を用いて説
明する。図５及び図６に示すフローチャートはＥＣＵ７
１により実行される燃料噴射時間演算処理を示してい
る。尚、この燃料噴射時間演算処理は、回転数センサ３
５から入力されるエンジン回転数ＮＥのエンジン回転パ
ルスの立ち上がりで割り込まれるＮＥ割り込みルーチン
として実施される。

【００４３】同図に示される燃料噴射時間演算処理が起
動すると、先ずステップ１０（図ではステップをＳと略
称する）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Ｎ
Ｅ及びアクセル開度センサ７３から求められるアクセル
開度Ａccp 等に基づき燃料噴射量ＳＰＶが求められる。
続くステップ１２においては、ステップ１０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（即ち電磁スピル弁２３をオンす
る位置）と、燃料噴射を終了する噴射開終了位置ＡＮＧ
ＳＰＥ（即ち電磁スピル弁２３をオフするスピル位置）
を演算する。この噴射開始位置ＡＮＧＳＰＳ及びスピル
位置ＡＮＧＳＰＥの位置を図７に示す。尚、図７はエン
ジン回転パルスとスピル弁動作の一例を相関させて示し
た図である。

【００４４】ステップ１２において噴射開始位置ＡＮＧ
ＳＰＳ及びスピル位置ＡＮＧＳＰＥが求められると、ス
テップ１４ではこの各値に基づきスピル時パルス数ＣＡ
ＮＧＬａ及び余り角θＲＥＭが算出される。

【００４５】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。尚、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ち
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。更に、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
スの内、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）により出力されるパルスの立ち上がり
位置をいうものとする（本実施例では第０パルスの立ち
上がり位置を基準位置としている）。

【００４６】いま、基準位置からスピル位置ＡＮＧＳＰ
Ｅ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）をＡＮＧＳＰＶとすると、ス
ピル開角度ＡＮＧＳＰＶは、上記のスピル時パルス数Ｃ
ＡＮＧＬａ, 余り角θＲＥＭ，及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
下式で示される。

【００４７】 ＡＮＧＳＰＶ＝3.75×ＣＡＮＧＬａ＋θＲＥＭ … 続くステップ１６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パルスの立ち
上がり時刻Ｔ_4Uから第３パルスの立ち上がり時刻Ｔ_4U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。

【００４８】ステップ１６で演算されたパルス時間ＴＮ
ＩＮＴ（ｎ−１）は、ステップ１８においてＲＡＭ８３
に格納され記憶される。前記のように、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。よって、
エンジン回転パルスの発生毎に、当該エンジン回転パル
スよりも１回前のパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）は順
次ＲＡＭ８３内に記憶されてゆき、従って全てのエンジ
ン回転パルスに対するパルス時間ＴＮＩＮＴがＲＡＭ８
３内に記憶される。

【００４９】続くステップ２０においては、基本余り角
度時間ＴθＲＥＭ０を演算する。ここで、基本余り角度
時間ＴθＲＥＭ０は、前記した余り角度θＲＥＭを時間
換算したものである。この基本余り角度時間ＴθＲＥＭ
０は、スピル時パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）
（以下、スピル時パルス時間という）が判っているもの
とすると下式で示すことができる。

【００５０】 ＴθＲＥＭ０＝｛θＲＥＭ×ＴＮＩＮＴ（ｎ）｝／3.75 … 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ＡＮＧＳ
ＰＥは第５パルスの発生時以前に存在するため、基本余
り角度時間ＴθＲＥＭ０の演算は第５パルスの発生時以
前に演算する必要がある。即ち、実際のスピル時パルス
時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）が判明する前に演算する必要があ
る。

【００５１】従って、基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０の
演算処理において必要となるスピル時パルス時間ＴＮＩ
ＮＴ（ｎ）を何らかの方法で推定する必要がある。そこ
で、本実施例においては、スピル時パルス（第４パル
ス）よりも１回前のエンジン回転パルス（第３パルス）
のパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）に基づき、基本余り
角度時間ＴθＲＥＭ０を演算する構成としたことを第１
の特徴とする。本実施例における基本余り角度時間Ｔθ
ＲＥＭ０の演算式を下記する。

【００５２】 ＴθＲＥＭ０＝｛θＲＥＭ×ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）｝／3.75 … ここで、実際のスピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）に
代えて、スピル時パルス（第４パルス）よりも１回前の
エンジン回転パルス（第３パルス）のパルス時間である
ＴＮＩＮＴ（ｎ−１）を用いて基本余り角度時間ＴθＲ
ＥＭ０の演算することとした理由について説明する。

【００５３】前記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のではなく、エンジン状
態によって漸次生じるものである。これを図７を用いて
説明する。エンジン回転変動が生じると、エンジン回転
パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴにも変化を生じる。前記
したように、スピル時パルスは略下死点（ＢＤＣ）位置
近傍で発生するため、スピル位置近傍においてはエンジ
ン回転パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴは長くなる。この
ため、同図に示されるように第０パルスのパルス時間Ｔ
ＮＩＮＴ（ｎ−４）に対してスピル時パルス時間ＴＮＩ
ＮＴ（ｎ）は長くなっており、その時間変化はスピル時
パルスに向け漸次増大している。

【００５４】従って、仮にスピル時パルスから離れた第
０パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−４）に基づいて
基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０を演算した場合、第０パ
ルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−４）とスピル時パル
ス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）とは大きく異なった時間となっ
ているため、パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−４）に基づい
て演算される基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０は実際の値
と異なりその精度は低下してしまう。

【００５５】これに対して、スピル時パルス（第４パル
ス）の直前の第３パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−
１）は、スピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ）と近似し
た時間となっている。このため、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ＴＮＩＮＴ（ｎ−
１）を用いて基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０の演算する
ことにより、エンジン回転変動の影響が基本余り角度時
間ＴθＲＥＭ０に反映されることを防止することがで
き、基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０を高精度に求めるこ
とができ、延いては料噴射量制御の精度を向上させるこ
とが可能となる。

【００５６】上記の如くステップ２０において基本余り
角度時間ＴθＲＥＭ０が演算されると、処理は図６のス
テップ２２に進む。

【００５７】ステップ２２においては、ステップ１８の
処理によりＲＡＭ８３に順次記憶されたパルス時間ＴＮ
ＩＮＴの内、今回のスピル時パルスに対して７２０°Ｃ
Ａ前におけるパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−192)を読み出
す。

【００５８】前記したように、本実施例に係るディーゼ
ルエンジン２は４気筒４サイクルエンジンであり、クラ
ンク軸４０が７２０°ＣＡ回転することにより吸気，圧
縮，爆発，排気の各工程を行う構成とされている。従っ
て、今回のスピル時パルスに対して７２０°ＣＡ前にお
けるパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−192)は、図８に示され
るように同一気筒における前回のスピル時パルスのスピ
ル時パルス時間（以下、前回スピル時パルス時間とい
う）である。

【００５９】ステップ２２で前回スピル時パルス時間Ｔ
ＮＩＮＴ（ｎ−192)が求められると、処理はステップ２
４に進み、この前回スピル時パルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ
−192)に基づき同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０を演算
する。ここで、同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０とは、
各気筒固有の機器誤差に起因して発生するエンジン回転
変動を余り角度時間ＴθＲＥＭに反映させるための補正
値である。

【００６０】具体的な同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０
の演算方法は、予めＲＯＭ８２内に計算により求められ
た機器誤差のない状態のスピル時パルス時間（真のスピ
ル時パルス時間という）ＴＮＩＮＴ０をエンジン回転数
ＮＥとの２元マップとして格納しておき、現在における
ディーゼルエンジン２のエンジン回転数ＮＥを回転数セ
ンサ３５の出力より求め、真のスピル時パルス時間ＴＮ
ＩＮＴ０を先ず求める。そして、求められた真のスピル
時パルス時間ＴＮＩＮＴ０に基づき、下式により同一気
筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０を演算する。

【００６１】 ΔＴθＳＰＶＸ０＝ＴＮＩＮＴ（ｎ−192)−ＴＮＩＮＴ０ … このようにして求められた同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶ
Ｘ０は、後述するステップ３０の処理においてステップ
２０で演算された基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０に反映
される。

【００６２】周知のように、複数気筒を有するエンジン
においては、各気筒毎に機器誤差を有しており、これに
よりエンジン回転変動も影響を受ける。よって、同一気
筒かつ同一工程におけるパルス時間（ＴＮＩＮＴ（ｎ−
192)とＴＮＩＮＴ（ｎ−１））に基づき基本余り角度時
間ＴθＲＥＭ０に補正を加えることにより、上記各気筒
毎の機器誤差を相殺することができる。

【００６３】従って、同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０
を基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０に反映させることによ
り、基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０の各気筒毎の気筒間
バラツキを無くすることができ、基本余り角度時間Ｔθ
ＲＥＭ０の精度を向上でき、延いては燃料噴射量制御の
精度を向上させることができる。

【００６４】続くステップ２６においては、ステップ１
８の処理によりＲＡＭ８３に順次記憶されたパルス時間
ＴＮＩＮＴの内、今回のスピル時パルスに対して１８０
°ＣＡ前におけるパルス時間ＴＮＩＮＴ（ｎ−48）を読
み出す。

【００６５】周知のように、エンジンの回転はエンジン
サイクルに伴い変動し、爆発工程において最も高速とな
り、他の工程においては低下する傾向がある。従って、
基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０を求めるに際し、エンジ
ン回転変動の少ない領域におけるエンジン回転パルスの
パルス時間ＴＮＩＮＴをもとめ、これに基づき基本余り
角度時間ＴθＲＥＭ０の演算を行うことにより、エンジ
ン回転変動の基本余り角度時間ＴθＲＥＭ０への影響を
排除することができる。

【００６６】そこで実際のエンジン回転変動（実エンジ
ン回転変動）に注目すると、図８に示す如く、スピル時
パルスの発生位置は略下死点（ＢＤＣ）位置近傍であ
り、これよりもクランクアングルにして１８０度前は下
死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）との中間位置であり
エンジン回転変動の少ない領域となっている。

【００６７】従って、今回のスピル時パルスよりも１８
０°ＣＡ前におけるエンジン回転パルスのパルス時間Ｔ
ＮＩＮＴ（ｎ−48）に基づき基本余り角度時間ＴθＲＥ
Ｍ０を求めることにより、基本余り角度時間ＴθＲＥＭ
０の安定化を図ることができ、延いては燃料噴射量制御
の精度を向上させることができる。

【００６８】よって本実施例においては、１８０°ＣＡ
前におけるエンジン回転パルスのパルス時間ＴＮＩＮＴ
（ｎ−48）に基づき平滑化補正量ΔＴθＳＰＶＸ１を演
算し、これをステップ３０において基本余り角度時間Ｔ
θＲＥＭ０に反映させることにより基本余り角度時間Ｔ
θＲＥＭ０の安定化を図る構成としている。この平滑化
補正量ΔＴθＳＰＶＸ１は、前記した真のスピル時パル
ス時間ＴＮＩＮＴ０を用いて下式により求められる。

【００６９】 ΔＴθＳＰＶＸ１＝ＴＮＩＮＴ（ｎ−48）−ＴＮＩＮＴ０ … このようにして求められた平滑化補正量ΔＴθＳＰＶＸ
１、及び前記したステップ２４で求められた同一気筒補
正量ΔＴθＳＰＶＸ０は、ステップ３０において先に説
明したステップ２０で演算された基本余り角度時間Ｔθ
ＲＥＭ０に反映され、余り角度時間ＴθＲＥＭが演算さ
れる。余り角度時間ＴθＲＥＭは下式により求めること
ができる。

【００７０】 ＴθＲＥＭ＝ＴθＲＥＭ０＋ｋ₀ ×ΔＴθＳＰＶＸ０ ＋ｋ₁ ×ΔＴθＳＰＶＸ１ ………………… 但し、ｋ₀,ｋ₁ は、同一気筒補正量ΔＴθＳＰＶＸ０及
び平滑化補正量ΔＴθＳＰＶＸ１を基本余り角度時間Ｔ
θＲＥＭ０に反映させるための定数である。

【００７１】このステップ３０で求められる余り角度時
間ＴθＲＥＭは、同一気筒補正が行われることにより気
筒間バラツキが抑制され、かつ平滑化補正が行われるこ
とによりエンジン回転変動の影響が排除された、実際の
余り角度時間に極めて近い値となっている。

【００７２】続くステップ３２においては、ステップ３
０で求められた余り角度時間ＴθＲＥＭに基づき燃料噴
射時間ＴＳＰＶが演算される。ここで、燃料噴射時間Ｔ
ＳＰＶとは、基準位置よりスピル位置ＡＮＧＳＰＥまで
の時間をいう（図７参照）。いま、ステップ１４で求め
られるスピル時パルス数ＣＡＮＧＬａを時間換算した値
をＴＣＡＮＧＬａとすると、燃料噴射時間ＴＳＰＶは下
式で示される。

【００７３】 ＴＳＰＶ＝ＴＣＡＮＧＬａ＋ＴθＲＥＭ … 但し、ＴＣＡＮＧＬａ＝ＴＮＩＮＴ（ｎ−４）＋ＴＮＩ
ＮＴ（ｎ−３）＋ＴＮＩＮＴ（ｎ−２）＋ＴＮＩＮＴ
（ｎ−１） 上記の如く燃料噴射時間ＴＳＰＶを求めることにより、
燃料噴射時間演算処理は終了する。上記の一連の処理に
より求められた燃料噴射時間ＴＳＰＶに基づき、ＣＰＵ
８１は電磁スピル弁２３の駆動制御を行う。具体的に
は、ＣＰＵ８１は接続されたクロック９２を用いて基準
位置よりの経過時間を計測し、基準位置から噴射開始位
置ＡＮＧＳＰＳに到るまでの時間ＴＡＮＧＳＰＳが経過
した時点で電磁スピル弁２３をオンし燃料噴射を開始さ
せ、ステップ３２で求められた燃料噴射時間ＴＳＰＶが
経過した時点で電磁スピル弁２３をオフし燃料噴射を終
了する。

【００７４】この際、前記したように余り角度時間Ｔθ
ＲＥＭは実際の余り角度時間に極めて近い値となってお
り、従ってこの余り角度時間ＴθＲＥＭに基づいて演算
された燃料噴射時間ＴＳＰＶは極めて精度の高いもので
あり、燃料噴射量の制御を精度よく行うことができる。

【００７５】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１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よく行う必要
が生じる。

【００７６】即ち、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当たりの噴射量は
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既定の噴射量から大きく相違し
てしまう。この場合、最適エンジン制御は不可能とな
り、エミッションの悪化及び大きなエンジン回転変動等
が生じてしまう。

【００７７】これに対し、本願構成の燃料噴射量制御装
置は、燃料噴射時間ＴＳＰＶを極めて精度良く設定で
き、従って電磁スピル弁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。よって、本願構成の
燃料噴射量制御装置を採用することにより、上記のよう
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。

【００７８】尚、上記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
（即ちスピル位置）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よい。この構成とすることにより、
電磁スピル弁２３のオン・オフのタイミングを共に高精
度に設定することが可能となり、特に上記のように燃料
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。

【００７９】

【００８０】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、余り角度時
間の演算精度が向上することにより燃料噴射時間を正確
に設定することが可能となり、よって燃料噴射量制御の
精度を向上させることができる等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例である過給付ディーゼルエン
ジンの燃料噴射量制御装置を説明する概略構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例におけ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おけるＥＣＵの構成を示す
ブロック図である。

【図５】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である。

【図６】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である。

【図７】スピル時パルス時間及び燃料噴射時間の求め方
を説明するための図である。

【図８】同一気筒補正量及び平滑化補正量の求め方を説
明するための図である。

【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 ６ 燃料フィードポンプ ７ パルサ ８ カムプレート ９ ローラリング １０ カムローラ １２ 燃料加圧用プランジャ ２１ 燃焼室 ２２ スピル通路 ２３ 電磁スピル弁 ２６ タイマ装置 ３５ 回転数センサ ４０ クランク軸 ４１ シリンダ ４２ ピストン ４８ ターボチャージャ ５７ アクセルペダル ５８ スロットルバルブ ７１ ＥＣＵ ７３ アクセル開度センサ ７６ クランク角センサ ８１ ＣＰＵ ８２ ＲＯＭ ８３ ＲＡＭ ＳＰＶ ：燃料噴射量 ＡＮＧＳＰＳ ：噴射開始位置 ＡＮＧＳＰＥ ：噴射終了位置（スピル位置） ＣＡＮＧＬａ ：スピル時バルス数 ＴＣＡＮＧＬａ ：ＣＡＮＧＬａを時間換算した値 θＲＥＭ ：余り角度 ＴθＲＥＭ ：余り角度時間 ΔＴθＳＰＶＸ０：同一気筒補正量 ΔＴθＳＰＶＸ１：平滑化補正量 ＴＳＰＶ ：燃料噴射時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−223248（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−86352（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288110（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 45/00 F02D 41/04 F02D 41/38 - 41/40 F02D 1/02

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発生する駆動力に
   より燃料を加圧し、該加圧された燃料をスピル弁で燃料
   噴射量を制御しつつディーゼルエンジンに圧送する燃料
   噴射ポンプと、 該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、少なくとも燃料噴射終了時期に相当す
   る該スピル弁の開弁時期を演算するスピル位置演算手段
   と、 該ディーゼルエンジンの一定クランク角毎にエンジン回
   転パルスを出力するエンジン回転検出手段と、 一定のクランク角毎に該エンジン回転検出手段から出力
   されるエンジン回転パルスに基づき、該エンジン回転パ
   ルスの基準位置から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を演算する余り角度演
   算手段と、 該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、 該パルス時間演算手段により演算される該スピル位置を
   挟むエンジン回転パルスのパルス時間に基づき、該余り
   角度演算手段により演算される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、 該パルス時間演算手段により演算されるパルス時間を記
   憶するパルス時間記憶手段と、 該余り角度演算手段により演算される基準位置からスピ
   ル位置までのカウント数と、該余り角度時間換算手段に
   より演算される余り角度時間とに基づき決定される時刻
   タイミングにより該スピル弁を駆動制御するスピル弁制
   御手段とを具備しており、該余り角度時間換算手段は、 該パルス時間記憶手段に記憶されている今回求めるスピ
   ル位置を含むエンジン回転パルスよりも少なくとも一つ
   前のエンジン回転パルスのパルス時間に基づき該余り角
   度時間を演算すると共に、 該パルス時間記憶手段に記憶されている今回求めるスピ
   ル位置を含むエンジン回転パルスよりもクランクアング
   ルにして７２０度前におけるエンジン回転パル スのパル
   ス時間に基づき、気筒固有の機器誤差に起因して発生す
   るエンジン回転変動を補正する補正値である同一気筒補
   正量を演算し、 該余り角度時間を該同一気筒補正量により補正する構成
   としたことを特徴とする ディーゼルエンジンの燃料噴射
   量制御装置。