JPH063164B2 - デイ−ゼルエンジンの燃料噴射時期制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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方法に
係り、特に、電子式燃料噴射システムが採用されたディ
ーゼルエンジンの燃料噴射時期を制御するに好適なディ
ーゼルエンジンの燃料噴射時期制御方法に関する。

〔従来の技術〕

電子式燃料噴射制御システムによるディーゼルエンジン
においては、特開昭５８−２５５８４号公報に記載され
ているように、エンジンの運転状態に適合する着火時期
としてエンジン回転数とエンジン負荷から定まる目標着
火時期を設定し、この目標着火時期と実際の着火時期と
を比較し、実際の着火時期を目標着火時期に一致させる
タイミングで燃料を噴射する着火時期フィードバック制
御が採用されている。この着火時期フィードバック制御
によって燃料噴射時期を制御すれば、燃料噴射時期を最
適なタイミングに維持することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、始動時、特に低温始動時には着火が不安
定な状態となるため、始動時にも着火時期フィードバッ
ク制御を行うと、燃料噴射時期が最適燃料噴射時期から
大幅にずれ、始動性が低下するという不具合が生じた。

本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたものであ
り、その目的は、着火時期フィードバック制御が採用さ
れたディーゼルエンジンにおいて始動性の向上を図るこ
とができるディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御方法
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、第１図に示され
るように、エンジン回転数とエンジン負荷から定まる目
標着火時期と実際の着火時期とを比較し、実際の着火時
期を目標着火時期に一致させるタイミングで燃料を噴射
する着火時期フィードバック制御を用いたディーゼルエ
ンジンの燃料噴射時期制御方法において、エンジン始動
時（ステップ２００，２０２）には、前記着火時期フィ
ードバック制御を実行せず、エンジン回転数とエンジン
冷却水温から定まるタイミングで燃料を噴射する（ステ
ップ２０６）ようにしたものである。

〔作用〕

本発明においては、エンジンが始動する際に前記着火時
期フィードバック制御が実行されないため、着火時期の
如何によって燃料噴射時期が不当に進角されることがな
く、かかる不当な進角による始動性の悪化が防止され
る。

ところで、ディーゼルエンジンの始動時における最適燃
料噴射時期は、燃焼室内が所定の圧縮状態（以下、適正
着火時期とする）に達するまでに適量の燃料を供給し得
る時期として設定すべきものである。適正着火時期以前
に過剰な燃料が供給されるとノッキングの原因となり、
また供給不足であると着火性が悪化するからである。

また、燃料の着火性は燃料の気化性と深い相関を有し、
この気化性はエンジンの温度、すなわちエンジン冷却水
温の関数である。従って、適正着火時期までに供給すべ
き燃料の量は、エンジン冷却水温の関数として求めるこ
とが可能である。

一方、ディーゼルエンジンにおける燃料の供給量は、燃
料の噴射時間によって制御することができる。そして、
適正着火時期以前の燃料噴射時間は、燃料の噴射を開始
するクランク角位置と、エンジンの回転速度、すなわち
エンジン回転数とで決まる概念である。

これに対して本発明は、エンジン始動時における燃料噴
射タイミングを、エンジン回転数とエンジン冷却水温に
基づいて設定したクランク角位置に設定するものであ
る。

従って、本発明においてエンジン始動時に設定される燃
料噴射タイミングは、常に良好な始動性が担保された最
適燃料噴射時期となる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図には、本発明が適用された実施例であり、電磁ス
ピル式分配型燃料噴射ポンプを備えたディーゼルエンジ
ンの構成が示されている。第２図において、フィルタに
よりろ過された燃料は、ドライブシャフト２で駆動され
るベーン式フィードポンプ（９０°展開して図示）４に
よって給油口６からプレッシャレギュレーティングバル
ブ８に導かれ、このプレッシャレギュレーティングバル
ブ８により圧力を調整された後、ポンプハウジング１０
内の低圧室であるポンプ室１２内に導入される。ポンプ
室１２内に満たされた燃料は、ポンプ室１２内で作動部
分の潤滑を行うと同時に、吸入ポート１４を介してプラ
ンジャ１６の先端部に形成される高圧室１８に送られ
る。また、一部の燃料は過剰燃料の排出と作動部分の冷
却のために、オーバスローバルブ２０から燃料タンクに
戻される。

プランジャ１６の先端部には、気筒数と同数の吸入グル
ープ２２が穿設されている。また、プランジャ１６の端
部には、カムプレート２８が固定され、このカムプレー
ト２８にはローラリング３０に嵌合された気筒数と同数
のローラ３２が接触されている。このプランジャ１６
は、先端側からシリンダ３４内に挿入されプランジャ１
６の先端面とシリンダ３４の内壁面とにより高圧室１８
を形成している。シリンダ３４には、吸入ポート１４が
穿設されると共にシリンダ内面からデリバリバルブ３６
に連通する気筒数と同数の分配通路３８が穿設されてい
る。そして、ポンプハウジング１０には、連通路４０を
連通及び遮断する電磁弁４４が取付けられている。この
連通路４０は高圧室１８とポンプ室１２とを連通させる
ものである。また、電磁弁４４はソレノイド４６がオン
されると、弁体４２を吸引して連通路４０を連通させ、
ソレノイドがオフされると、弁体４２を突出して連通路
４０を遮断させるように構成されている。

ドライブシャフト２は、ポンプ室１２方向へ突出してカ
ップリングを介してカムプレート２８に連結されてい
る。そして、カムプレート２８はプランジャ１６に固定
されると共にスプリング５０によりローラ３２に押圧さ
れている。従って、カムプレート２８がドライブシャフ
ト２によって回転され、ローラ３２とカムプレート２８
の接触状態に応じてカムプレート２８のカム山がローラ
３２に乗上ることによって、プランジャ１６は１回転中
に気筒数と同じ回転だけ往復動される。

燃料噴射ポンプの下部には、燃料送油圧力の変化を利用
してドライブシャフト２とプランジャ１６を駆動するカ
ムプレート２８との位相を変化させて燃料噴射時期を変
化させる油圧式タイマ（９０°展開して図示）５２が設
けられている。このタイマ５２によれば、スプリング５
４がタイマピストン５６を噴射遅れの方向に押してお
り、エンジン回転数が上昇すると、送油圧力が上昇して
ピストン５６がスプリング５４の弾発力に抗して押され
るため、ロッド５８を介してローラリング３０が噴射ポ
ンプの回転方向と逆方向に回転され、油圧に比例して燃
料噴射時期が進められる。着火時期は、実際の着火時期
をエンジン条件によって予め定められた目標着火時期
（エンジン回転数とエンジン負荷から定められる）に一
致させるよう電磁弁４８によってピストン５６に作用す
る油圧を制御することにより決定される。

ドライブシャフト２の先端にはシグナルロータ６０がド
ライブシャフト２と同軸に固定され、ローラリング３０
には、シグナルロータ６０の周面に対向するようにピッ
クアップ６２が取付けられている。シグナルロータ６０
には、所定角（例えば５、６２５°）毎に凸状歯が複数
個配置されると共に、気筒数と同数等間隔に凸状歯が切
欠かれて欠歯部が形成されている。即ち、４気筒ディー
ゼルエンジンの場合には、第３図に示されるように、
５、６２５°（１１、２５°CAに相当する）毎に凸状歯
６０α、６０β……が複数個配置されると共に、９０°
（１８０°CAに相当する）毎に欠歯部６０ａ〜６０ｄが
形成されている。従って、シグナルロータ６０が回転す
ると凸状歯がピックアップ６２に対して接近または離反
するため、電磁誘導によってピックアップ６２から第４
図に示すパルス信号が出力される。このパルス信号の幅
広の谷部は基準位置信号として作用し、その他の部分は
回転角信号として作用する。また、ピックアップ６２と
シグナルロータ６０とは、高圧室が縮少される方向にプ
ランジャ１６が往動される前、即ちプランジャ１６がリ
フトする前に、欠歯部の１つがピックアップ６２に接近
してピックアップ６２から基準位置信号が出力されるよ
う、即ちパルス信号の谷部の幅が広くなるように、相対
位置が定められている。

また、ポンプハウジング１０には、吸入ポート１４を遮
断することによって燃料噴射を停止させる燃料噴射カッ
トバルブ６４が取付けられている。

デリバリバルブ３６は、ディーゼルエンジン６６の副燃
焼室に突出するように取付けられた燃料噴射弁６８に接
続されている。この副燃焼室には、グロープラグ７０及
び燃料の着火を検出する着火時期センサ７２が突出する
ように取付けられている。この着火センサ７２は、光フ
ァイバとフォトトランジスタとで構成され、光ファイバ
を介して伝達される火炎による光をフォトトランジスタ
で電気信号に変換するように構成されている。

なお、７４はアクセル開度を検出するアクセルセンサ、
７６は吸気管圧力を検出する圧力センサ、７８はエンジ
ン冷却水温を検出する水温センサ、８０はグローリレー
である。また８４は気筒数と同数等間隔（４気筒エンジ
ンの場合９０°間隔）で燃料噴射用ドライブプーリ３に
配置されたパルサ、８６はパルサ８４の通過に伴って特
定位置（例えばエンジンの上死点）でクランク角基準信
号を出力するピックアップであり、９０はスタータであ
る。

第５図に上記パルサ８４とピックアップ８６の取付け状
態を示す。同図において、燃料噴射ポンプ１０Ａはポン
プ取付フランジ８８によって位置決めされている。また
燃料噴射ポンプ１０Ａを駆動するドライブシャフト２に
は、ドライブプーリ３がねじ止めされている。ドライブ
プーリ３にフランジ８８側の側面には、気筒数と同数の
パルサ８４が等間隔に配置されている。このパルサ８４
は、４気筒エンジンの場合90゜毎に４個配置される。ま
た、フランジ８８にはパルサ８４の通過に伴ってクラン
ク角基準信号が出力されるように取付けられている。こ
のパルサ８４とピックアップ８６との相対取付位置は、
各気筒１サイクル間の特定位置（例えば、各気筒の上死
点）に対応する位置に燃料噴射ポンプ１０Ａのプランジ
ャが到達したとき、クランク角基準信号が出力されるよ
うに設定されている。なお、クランク角基準信号によっ
てトリガされるタイミングでドライブプーリが照らされ
る。

ピックアップ６２、着火時期センサ７２、アクセルセン
サ７４、圧力センサ７６、水温センサ７８、ピックアッ
プ８６はマイクロコンピュータ８２の入力ポートに接続
されている。また、マイクロコンピュータ８２の出力ポ
ートは、グローリレー８０を介してグロープラグ７０に
接続されていると共に、電磁弁４４のソレノイド４６、
電磁弁４８のソレノイド及び燃料カットバルブ６４のソ
レノイドに接続されている。またさらにマイクロコンピ
ュータ８２には、スタータ９０からスタータ信号が入力
されている。

マイクロコンピュータ８２は、第６図に示されるよう
に、バッフア回路８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８
２ｅ、８２ｆ、波形整形回路８２ｇ、８２ｈ、８２ｉ、
マルチプレクサ８２ｊ、Ａ／Ｄ変換器８２ｋ、入出力ポ
ート、ＲＯＭ、ＲＡＭを有するＣＰＵ８２１、駆動回路
８２ｍ、８２ｎ、８２ｐ、８２ｑ、電流検知回路８２ｒ
などから構成されており、水温センサ７８、圧力センサ
７６、アクセルセンサ７４の各出力信号がバッフア回路
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、マルチプレクサ８２ｊ、Ａ／
Ｄ変換器８２ｋを介してＣＰＵ８２１に供給されてい
る。又燃料噴射ポンプの噴射量のバラツキのうち燃料噴
射ポンプの回転角方向の位相バラツキを補正するための
補正値を電圧値で設定する位相補正器９４の出力信号
と、電磁弁４４の応答性のバラツキを補正するための補
正値を電圧値で設定するτ補正器９６の出力信号がそれ
ぞれバッフア回路８２ｄ、８２ｅ、マルチプレクサ８２
ｊ、Ａ／Ｄ変換器８２Ｋを介してＣＰＵ８２１に供給さ
れている。

又、回転角信号を出力するピックアップ６２の出力信号
が波形整形回路８２ｇを介してＣＰＵ８２１に供給さ
れ、クランク角基準位置信号を出力するピックアップ８
６の出力信号が波形整形回路８２ｈを介してＣＰＵ８２
１に供給されている。又さらに着火時期センサ７２の出
力信号が波形整形回路８２ｉを介してＣＰＵ８２１に供
給されている。なおスタータ９０の出力信号はバッフア
回路８２ｆを介してＣＰＵ８２１に供給されている。

ＣＰＵ８２１のＲＯＭには、各種制御プログラム及び燃
料噴射量を決定するための数値データ、燃料噴射カット
バルブ６４、電磁弁４８、４４に対する制御データなど
各種データが格納されている。そしてＣＰＵ８２１は水
温センサ７８、圧力センサ７６、アクセルセンサ７４な
どの出力信号を基に各種演算を行い、燃料噴射カットバ
ルブ６４、電磁弁４８、４４、表示器９２の駆動を制御
するための駆動信号をそれぞれ駆動回路８２ｍ、８２
ｎ、８２ｐ、８２ｑへ出力するように構成されている。
駆動回路８２ｍ〜８２ｑはパワートランジスタなどスイ
ッチング素子を有し、ＣＰＵ８２１からの駆動信号によ
りそれぞれ燃料噴射カットバルブ６４、電磁弁４８、表
示器９２を駆動することができる。

又駆動回路のうち駆動回路８２ｐには、電流検知回路８
２ｒが設けられており、駆動回路８２ｐは電流検知回路
８２ｒの定電流制御により、電磁弁４４へ供給する駆動
信号の電流値が常に一定となるように制御されている。
またＲＯＭには、各種制御プログラム及び、第７図と第
８図に示されるように、エンジン水温に対応づけられた
デューティ比のマップデータ等各種のマップデータが格
納されている。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用を第９図
のフローチャートに基づいて説明する。

第９図において、マイクロコンピュータ８２はまず水温
センサ７８の検出出力を取り込み、エンジン水温の読み
込みを行い（ステップ１００）、ステップ１０２の処理
に移る。ステップ１０２においては、スタータ９０から
の出力信号を監視し、始動時か否かの判定を行う。この
ステップでスタータ９０がオンしたときのスタータ信号
がマイクロコンピュータ８２に供給され、始動時と判定
したときにはステップ１０４の処理に移る。

ステップ１０４においてはピックアップ６２の検出出力
を取り込み、エンジン回転数ＮＥが２００rpm以下か否
かの判定を行う。このステップでＹＥＳと判定されたと
きにはステップ１０６の処理に移り、ＦＴＤuty＝０％
とする処理を行う。即ち、エンジン回転数ＮＥが２００
rpm以下のときにはデューティ比が０％の制御信号を電
磁弁４８へ出力し、燃料の噴射時期を最進角とする処理
を行う。

一方、ステップ１０４でＮＯと判定されたときにはステ
ップ１０８に移り、エンジン回転数ＮＥが５００rpm以
下か否かの判定を行い、このステップでＹＥＳと判定さ
れたときにはステップ１１０の処理に移る。即ち、エン
ジン回転数ＮＥが２００rpm〜５００rpmの間のときに
は、エンジン回転数ＮＥとエンジン冷却水温から定まる
デューティ比の算出を行う。このデューティ比の算出に
当っては次の第(1)式が用いられる。

ＦＴＤuty＝３６×ＮＥ−ＴＤthw………(1) ここで、ＮＥがピックアップ６２により検出されたエン
ジン回転数を示し、ＴＤthwは第７図に示されるマップ
データから得られる数値を示す。即ち、ステップ１１０
においては、ステップ１０６のときよりもエンジン回転
数ＮＥが上昇したため、最進角よりも遅れた進角とする
デューティ比の制御信号を電磁弁４８へ出力する処理を
行う。

また、ステップ１０８でＮＯと判定されたときにはステ
ップ１１２に移り、エンジン回転数ＮＥが１０００rpm
以下か否かの判定が行われる。そして、このステップで
ＹＥＳと判定されエンジン回転数ＮＥが１０００rpm以
下のときにはステップ１１４の理に移る。ステップ１１
４では第８図に示されるＦＴＤutyを算出する処理を行
う。即ち、このステップでは、水温センサ７８の検出出
力から、第８図に示されるＦＴＤutyを求め、ステップ
１１０のときよりも遅角させるためのデューティ比の制
御信号を制御弁４８へ出力する処理を行う。

一方、スタータ９０からオン信号が出力されなくなり、
ステップ１０２でＮＯと判定されたとき及びステップ１
１２でＮＯと判定されたときには、いずれもステップ１
１６の処理に移る。このステップでは、エンジン回転数
ＮＥとエンジン負荷（アクセルセンサ７４の検出出力に
よりアクセル開度）から定まる目標着火時期と着火セン
サ７２の検出出力により実際の着火時期を比較し、実際
の着火時期を目標着火時期に一致させるためのデューテ
ィ比の制御信号を電磁弁４８へ出力し、実際の着火時期
を目標着火時期に一致させるタイミングで燃料を噴射す
る着火時期フィードバック制御を行う。この処理により
このルーチンでの処理を全て終了する。即ち、本実施例
においては、エンジン回転数ＮＥが高速設定回転数（１
０００rpm）を超えたときにはスタータ９０の補助無し
でエンジンが十分回転し得るため、着火時期フィードバ
ック制御を行うこととしている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、エンジン始動時
には、着火時期フィードバック制御を実行せず、エンジ
ン回転数とエンジン冷却水温から定まるタイミングで燃
料を噴射するようにしたため、着火現象の不安定な始動
時においても最適なタイミングで燃料が噴射され、始動
性の向上を図ることができるという優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するためのフローチャート、第２
図は本発明が適用された実施例の構成図、第３図は第２
図のシグナルロータの構成説明図、第４図は第３図のシ
グナルロータの回転に伴なってピックアップから出力さ
れるパルス信号の破形図、第５図はパルサとピックアッ
プとの取付状態を説明するための図、第６図はマイクロ
コンピュータの構成説明図、第７図は本発明に係るタイ
マデューティ水温補正項の特性図、第８図は本発明に係
るＦＴＤutyの特性図、第９図は第２図に示す装置の作
用を説明するためのフローチャートである。 ４８…電磁弁、５６…タイマピストン、 ６２、８６…ピックアップ、６８…燃料噴射弁、 ７２…着火時期センサ、７４…アクセルセンサ、 ７８…水温センサ、８２…マイクロコンピュータ、 ９０…スタータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数とエンジン負荷から定まる
   目標着火時期と実際の着火時期とを比較し、実際の着火
   時期を目標着火時期に一致させるタイミングで燃料を運
   車する着火時期フィードバック制御を用いたディーゼル
   エンジンの燃料噴射時期制御方法において、 エンジン始動時には、前記着火時期フィードバック制御
   を実行せず、エンジン回転数とエンジン冷却水温から定
   まるタイミングで燃料を噴射することを特徴とするディ
   ーゼルエンジンの燃料噴射時期制御方法。