JPH0237153A - 燃料噴射制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は内燃機関に燃料を供給するための燃料噴射制
御装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、例えば、特公昭６２−６１７７４号公報に小され
ているように、カム、プランジャ等の加圧手段で昇圧さ
れるハイプレッシャチェンバー（加圧室）内に、運転状
態に応じた最適の噴射時期及び噴射量を得るために、噴
射開始時期及び終了時期を決定する電磁スピル弁を設け
るとともに、プランジャの圧送開始時期を制御して最適
の噴射率を制御するためのタイマを設け、燃料噴射時期
、噴射量、及び噴射率を制御する燃料噴射装置が知られ
いている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、騒音（特に、冷間アイドル付近）、排ガ
ス（特に、ＮＯＸ排出量）を低減するために燃料噴射率
を下げるという対策が一般に考えられているが、簡単に
要求される領域のみ噴射率を下げて他の領域（例えば、
高い噴射率が要求される高速、高負荷時）では通常の噴
射率というように切換えるのは非常に困難であった。

この発明の目的は、容易にかつ確実に負荷状態に応じた
最適の噴射率とすることができる燃料噴射制御装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、第１図に示すように、カムＭ１を有する加
圧手段Ｍ２の加圧作動に従い昇圧される加圧室Ｍ３内の
燃料を機関Ｍ４へ供給開始あるいは供給停止する所要の
タイミングを制御する電磁弁Ｍ５を有する燃料噴射制御
装置において、前記電磁弁Ｍ５を制御して、加圧室Ｍ３
内の燃料の機関Ｍ４への供給開始時期及び供給停止時期
を制御する第１の制御手段Ｍ６と、前記電磁弁Ｍ５を制
御して、加圧室Ｍ３内の燃料の機関Ｍ４への供給停止時
期のみを制御する第２の制御手段Ｍ７と、機関Ｍ４の負
荷状態を検出する負荷状態検出手段Ｍ８と、前記負荷状
態検出手段Ｍ８にて検出される軽負荷時には前記第１の
制御手段Ｍ６による制御を行なわせ、軽負荷時以外のと
きには前記第２の制御手段Ｍ７による制御を行なわせる
切換手段Ｍ９とを備えた燃料噴射制御装置をその要旨と
する。

［作用コ 切換手段Ｍ９は、負荷状態検出手段Ｍ８により軽負荷時
には第１の制御手段Ｍ６による制御を行なわせ、軽負荷
時以外のときには第２の制御手段Ｍ７による制御を行な
わせる。その結果、軽負荷時には加圧室Ｍ３内の燃料の
機関Ｍ４への供給開始時期及び供給停止時期の制御が行
なわれ、軽負荷時以外のときには加圧室Ｍ３内の燃料の
機関Ｍ４への供給停止時期のみの制御が行なわれる。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第２図は、本実施例の燃料噴射装置の全体を示し、当該
燃料噴射装置には分配型の燃料噴射ポンプ１が設けられ
ている。この燃料噴射ポンプ１はディーゼル機関２のク
ランク軸にベルト等を介して連結されたドライブプーリ
３の回転により駆動され、各気筒（本実施例では４気筒
）の燃料噴射ノズル４に燃料を圧送する。

前記ドライブプーリ３にはクランク角センサ５が設けら
れ、クランク角センサ５はクランク軸の上死点位置（Ｔ
ＤＣ＞毎に、即ち、７２０’ＣＡ毎にパルス信号（以下
、ＴＤＣ信号という）を発生・出力する。又、ドライブ
プーリ３にはベーンポンプ６を介してドライブシャフト
７が連結されている。このドライブシャフト７には外周
毎に多数の突起が形成されたパルサ８が取付けられると
ともに、ドライブシャフト７の先端部には図示しないカ
ップリングを介してカムプレート９が配置されている。

又、カムプレート９には燃料圧送用の加圧手段としての
プランジャ１０が一体的に連結されるとともに、カムプ
レート９はプランジャスプリング１１によりドライブシ
ャフト７側に付勢されている。さらに、ドライブシャフ
ト７とカムプレート９との間にはローラリング１２及び
カムローラ１３が介在され、カムプレート９はドライブ
シャフト７の回転に応じて回転されるとともに、ローラ
リング１２及びカムローラ１３によって図中左右方向に
気筒数回数だけ往復動される。

プランジャ１０はポンプハウジングに形成されたシリン
ダ１４内に嵌挿されており、その往復動により加圧室１
５の燃料を加圧する。加圧室１５はプランジャ１０の回
転に伴いその吸入ポート１０ａがポート１６を介してベ
ーンポンプ６から圧送された燃料の満たされた燃料室１
７と連通状態となり、この連通した時に燃料室１７から
加圧室１５に燃料が吸入きれる。そして、プランジャ１
０の回転リフト動作によりポート１６が閉じられ、第３
図の（ｄ）に示すようにカムリフトが開始されると、加
圧室１５内の燃料の圧縮が開始される。

さらに、プランジャ１０が回転リフトを続けて同プラン
ジｐ１０に形成された分配ポート１０ｂがポート１８と
連通すると、高圧燃料は前記噴射ノズル４に圧送される
。

一方、加圧室１５と燃料室１７との間には画室を連通さ
せるスピル通路１９が形成され、そのスピル通路１９に
は電磁スピル弁２０が設けられている。電磁スピル弁２
０は前記プランジャ１０の圧送行程中で分配ボート１０
ｂとボート１８が連通している期間中に開閉されるもの
で、第３図の（ｂ）に示すようにスピル通路１９を閉じ
ている期間中に燃料を前記噴射ノズル４から噴射し、ス
ピル通路１９を開いている間は加圧室１５内の燃料を低
圧側の燃料室１７に溢流させて噴射ノズル４からの噴射
を停止させる。即ち、電磁スピル弁２０は供給開始時期
としての閉弁時期（噴射開始カム角度位置）θＣで閉じ
られ（通電状態はオン）、供給停止時期としての開弁時
期（噴射終了カム角度位置）ｅＯで開かれる（通電状態
はオフ）。

又、前記ローラリング１２はタイマ装置２２によってド
ライブシャフト７の回転方向に対する位置決めが行なわ
れ、プランジャ１０はドライブシャフト７による回転中
にタイマ装置２２にてその往復開始時期が制御される。

このタイマ装置２２は、タイマハウジング２３内に前記
ローラリング１２と接続されたタイマピストン２４が嵌
挿されている。そのタイマピストン２４はスプリング２
５により図中右方向に付勢され、燃料室１７から導入さ
れた高圧燃料で満たされた高圧室２６の燃料圧とつり合
う位置にタイマピストン２４の位置を固定してローラリ
ング１２の位置を決定する。

燃料噴射時期はローラリング１２の位置により決定され
るが、高圧室２６から低圧室２７への連通通路途中にデ
ユーティ比制御により流量を調整するデユーティ制御弁
（以下、ＴＣＶという）２８が設けられ、このＴＣＶ２
８により高圧室２６の燃料圧、即ち進角方向への付勢力
を運転状態に応じて制御することが可能である。

ローラリング１２上には負荷状態検出手段としての回転
数センサ２９が取付けられ、同回転数センサ２９はパル
サ８外周面の突起が横切るたびに検出信号を発生する。

即ち、パルサ８の外周面には外周面を４等分する４箇所
を切歯とした５６個の突起が形成されて、この回転数セ
ンサ２９はローラリング１２と一体であるので、タイマ
装置２２の制御量に関係なく第３図の（ａ）に示すカム
リフトに対応しているカム角度を検出できる。

尚、タイマ制御の制御性を向上させるために着火時期セ
ンサあるいはノズルリフトセンサ等により実噴射時期を
検出して目標のタイマ位置にフィードバックするやり友
もあるが、本実施例ではクランク角センサ５のＴＤＣ信
号と、回転数センサ２９からのカム角度信号の所定パル
スとの位相差が実タイマ位置ＡＣＴＣＡに対応している
。従って、まず位相差を検出することにより実際のタイ
マ位置ＡＣＴＣＡを演算し、一方、運転状態に応じて目
標タイマ位置ＴＲＧＣＡを演算し、次に目標タイマ位置
ＴＲＧＣＡに対応する目標位置差に実位相差が一致する
ようにＴＣＶ２Ｂのデユーティ比を制御してタイマ位置
２２を目標位置にフィードバック制御している。

次に、噴射口、噴射時期、噴射率（送油率）を最適に制
御するためのその他の各セン丈について述べる。水温セ
ンサ３０はディーゼル機関２の冷却水温を検出する。又
、エアクリーナ下流に設けられた吸気温センサ３１は吸
気の温度を検出し、２つの吸気絞り弁の下流に設けられ
る吸気圧センサ３２は吸気圧を検出する。負荷状態検出
手段としてのアクセル開度センシ３３はアクセルペダル
の踏込みに連動する側の吸気絞り弁の開度からアクセル
ペダルの踏込み量を検出する。尚、図中、３４はＥＧＲ
バルブ、３５は前述したセンサ類の信号に応じてＥＧＲ
バルブ３４の開度を制御する電磁弁、３６はバイパス弁
であり、二段ダイヤフラム３７によりアイドル軽負荷時
には騒音振動低減のため半開に絞り、エンジン停止時に
は安全のために全開、その他の通常運転状態時には全開
位置に駆動される。

ここで、噴射量及び噴射率については、電磁スピル弁２
０により前述した電磁スピル弁２ｏの開閉弁時期（カム
角度位置）ｅｏ　、ｅｃを運転状態に応じてそれぞれ決
定することにより最適に制御できる。即ち、第３図の（
ｂ）に示すように、カムの加圧開始点Ｐｓ以前から閉弁
している場合には、回転数センサ２９からのカム角度信
号の欠歯部を基準点として開弁時期θ００を定め、その
開弁時期θ００を大きくとるほど噴射量を増大でき、さ
らに、この場合第３図の（ｅ）に示すｔうにカム速度の
速い加圧力の増大していく領域（■で表示）を使用する
ことになり高い噴射率を得ることができる。尚、この場
合の加圧開始点ＰＳ以前の閉弁時期θＣＯは予め定めら
れている。又、加圧開始点ｐｓ以後に閉弁する場合には
、回転数センサ２９からのカム角度信号の欠歯部を基準
点として閉弁時期ｅｃ１と開弁時期θ０１を定め、その
開弁時期が長いほど噴射口も増加でき、さらに、この場
合第３図の（ｅ）に示すようにカム速度の遅い加圧力の
減衰していく領域（■で表示）を使用することになり噴
射率が低くなる。

又、前述したように、回転数センサ２９はローラリング
１２と一体であるので、−旦開閉弁時期ｅｏ　、ｅｃを
決定すれば、タイマ装置２２がどの位置に作動しても、
実際の噴射量、噴射率とも不変である。そのため、本実
施例のタイマ装置２２は本来の噴射時期制御のみを専門
に行なうものであり、ＴＣＶ２Ｂの制御の複雑化を防止
でき優れている。なぜなら、タイマ装＠２２は油圧で駆
動されるために応答性が悪いのでタイマ装置２２にあま
り負荷をかけない方が燃料噴射装置全体の制御精度を向
上させることができるからである。

燃料噴射ポンプ１には前記電磁スピル弁２０の開閉弁時
期θＯ１θＣを補正するための開閉時期補正装置３８が
設けられている。この開閉時期補正装置３８は第４図に
示すように定電圧端子ＶＣＣに対し固定抵抗３９と、固
定抵抗４０と可変抵抗４１との並列回路が直列に接続さ
れている。本実施例では、可変抵抗４１を機種に合わせ
て最適なる補正が行なわれるように所定の抵抗値を持つ
抵抗を挿入しセットすることができるようになっている
。そして、開閉時期補正装置３日は抵抗３９と並列回路
（抵抗４０．４１）との間の接続点ａの電位■θを検出
して出力する。

負荷状態検出手段、第１の制御手段、第２の制御手段、
及び切換手段としての制御装＠４２は前記クランク角セ
ンナ５、回転数センナ２９、水温センサ３０１吸気温セ
ンサ３１、吸気圧センサ３２及びアクセル開度セン勺３
３からそれぞれ検出信号を入力し、クランク角、回転数
、水温、吸気温、吸気圧、アクセル開度を検知する。又
、制御装置４２は電磁スピル弁２０．ＴＣＶ２８、電磁
弁３５にそれぞれ制御信号を出力し、多弁を開閉制御す
るようになっている。さらに、制御装置４２には開閉時
期補正装置３８から開閉時期補正のための信号が送られ
てくる。

又、制御Ｉ装置４２にはメモリ４２ａが配設され、同メ
モリ４２ａには第５図に示すにように開閉時期補正装置
３８の接続点ａの電位■θに対応する開閉時期補正値Δ
θをマツプにして記憶している。

又、制御装置４２のメモリ４２ａはエンジン回転数及び
アクセル開度にて決まる燃料ＢＲ１ＦＪＮ及び燃料噴射
率の関係を示すマツプを予め記憶している。

さらに、制御装置４２のメモリ４２ａはエンジン回転数
及びアクセル開度を基本パラメータして閉弁時期θＣ及
び開弁時期θＯを求めるマツプを予め記憶している。

次に、制御装置４２の電磁スピル弁２０の開閉制御のた
めの処理動作を第６図に基づいて説明する。尚、この処
理動作（ルーチン）は制御装置４２内のＣＰＵの時間割
込み周期毎に実行される。

まず、制御装置４２はステップ１００で各センサからの
信号により運転状態を検出する。そして、制御装置４２
はステップ１０１にてメモリ４２ａに記憶したマツプ１
、即ち、エンジン回転数とアクセル開度とを要素とする
マツプに従い、燃料噴射量及び燃料噴射率を演算する。

次に、制御装置４２はステップ１０２にてその噴射率が
高いか低いかを判断したのち、噴射率が低い場合にはス
テップ１０３でメモリ４２ａに記憶したマツプに基づき
第３図の（ｂ）で破線で示す閉弁時期Ｃ）ｃｌを決定す
る。即ち、閉弁がカムの加圧開始点ｐ　ｓ　ｑｉに行な
われるように設定する。

さらに、制御装＠４２はステップ１０４にてメモリ４２
ａに記憶したマツプに基づき開弁時期θ０１を演算する
。引続き、制御装置４２はステップ１０５で開閉時期補
正装置３８から電圧値Ｖθを読み出し、第５図に示すマ
ツプに基づいて開閉時期補正値Δθを求める。尚、この
とき既に開閉時期補正装置３８には機種ごとの最適なる
補正を行なうことができる抵抗値がセットされている。

そして、ステップ１０６において前記ステップ１０３で
求めた閉弁時期θＣ１及びステップ１０４で求めた開弁
時期θ０１に開閉時期補正値Δｅを加算して新たなる開
閉弁時期○ｃ１．θ０１を決定する。制御装置４２はス
テップ１０７で補正したその閉弁時期ｅｃｌ及び開弁時
期ｅｏ１をセットする（第１の制御手段）。

一方、制御ｍ装＠４２は、前記ステップ１０２にて噴射
率が高い場合にはステップ１０８でメモリ４２ａに記憶
したマツプに基づき第３図の（ｂ）で実線で示す開弁時
期θ００のみを求める。即ち、カムリフトの加圧開始点
Ｐｓより前の時点ｅｃｏで閉じられる電磁スピル弁２０
に対し開弁時期θ００を設定する。引続き、制御装置４
２はステップ１０９で開閉時期補正装置３８から電圧値
Ｖθを読み出し、第５図に示すマツプに基づいて開閉時
期補正値Δｅを求める。そして、ステップ１１０におい
て前記ステップ１０Ｂで求めた開弁時期ｅ００に開閉時
期補正値Δθを加算して新たなる開弁時期ｅｏｏを決定
する。そして、υＪ［置４２はステップ１０７にて補正
したその開弁時期θ００をセットする（第２の制御手段
）。

このようにステップ１０７にて設定された閉弁時期ｅＣ
１及び開弁時期θ０１．θ００に基づいて第３図の（ｂ
）に示す電磁スピル弁２０の開閉制御が′行なわれる。

このような制御により第３図に示すように、通常運転で
特に出力性能が重要な中・高速の高負荷領域はポンプの
カムリフトの初期でのカム速度の速い領域を利用して高
噴射率の要求に答えている（第３図の（ｅ）で■で表示
）。又、ディーゼル特有のノック音を低減するためには
、噴射率を下げるほど良く、ポンプのカムの特性上、カ
ムリフトの後ろのカム速度の遅い領域はどその効果が得
られる（第３図の（ｅ）で■で表示）。

このように、本実施例においては、回転数センサ２９と
アクセル開度センサ３３により締出される燃料噴射率の
高低により負荷状態を検出し、低噴射率（軽負荷）時に
は加圧室１５内の燃料の機関への供給開始時期（閉弁時
期θｃｉ）及び供給停止時期（開弁時期θ０１）を制御
し、軽負荷時以外のときには加圧室１５内の燃料の機関
への供給停止時期（開弁時期θ００）のみをυ３ｉ１１
１すべく切換えるようにしたので、低負荷時のノック防
止と中φ高速の高負荷領域の高噴射率の要求の両方を満
足することができ、容易にかつ確実に負荷状態に応じた
最適の噴射率とすることができることとなる。

又、開閉時期補正装置３８を設けたことにより、電気抵
抗値（補正電圧値■θ）をセットできその機種によるバ
ラツキを補正して簡単、かつ確実に負荷状態に応じた最
適の噴射率とすることができる。即ち、噴射始めと噴射
路りに対応する電磁弁の閉弁と開弁時期の指令信号に補
正を加味することにより噴射始め、噴射量及び噴射期間
中のカムの使用域のバラツキを精度良く抑制することが
できる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、上記実施例では燃料噴射率が低いときには閉弁
時期θＣ１及び開弁時期θ０１をそれぞれ演算にて求め
たが、いずれか一方を固定しておいて他方のｅｃ１若し
くはｅｏｌを演算にて求めるようにしてもよい。

又、上記実施例ではエンジン回転数とアクセル開度にて
求めた燃料噴射率の高低によりエンジンの負荷状態を判
断したが、これに限ることなく、（１）水温センサ３０
によるエンジンの水温、（２）回転数センサ２９による
エンジン回転数、（３）アクセル開度センサ３３による
アクセル開度、（４）それらの組合せにより、エンジン
の負荷状態を判断するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、容易にかつ確実
に負荷状態に応じた最適の噴射率とすることができる優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図はこ
の発明を具体化した燃料噴射制御装置の断面図、第３図
（ａ）〜（ｅ）は各種動作を示すタイムチャート、第４
図は開閉時期補正装置を示る。 Ｍｌはカム、Ｍ２は加圧手段、Ｍ３は加圧室、Ｍ４は機
関、Ｍ５は電磁弁、Ｍ６は第１の制御手段゛、Ｍｌは第
２の制御手段、Ｍ８は負荷状態検出手段、Ｍ９は切換手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．カムを有する加圧手段の加圧作動に従い昇圧され
   る加圧室内の燃料を機関へ供給開始あるいは供給停止す
   る所要のタイミングを制御する電磁弁を有する燃料噴射
   制御装置において、 前記電磁弁を制御して、加圧室内の燃料の機関への供給
   開始時期及び供給停止時期を制御する第１の制御手段と
   、 前記電磁弁を制御して、加圧室内の燃料の機関への供給
   停止時期のみを制御する第２の制御手段と、 機関の負荷状態を検出する負荷状態検出手段と、前記負
   荷状態検出手段にて検出される軽負荷時には前記第１の
   制御手段による制御を行なわせ、軽負荷時以外のときに
   は前記第２の制御手段による制御を行なわせる切換手段
   と を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。