JPS6187941A - デイ−ゼル機関用燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

デイ−ゼル機関用燃料噴射時期制御装置

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JPS6187941A
JPS6187941A JP59210018A JP21001884A JPS6187941A JP S6187941 A JPS6187941 A JP S6187941A JP 59210018 A JP59210018 A JP 59210018A JP 21001884 A JP21001884 A JP 21001884A JP S6187941 A JPS6187941 A JP S6187941A
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JP
Japan
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injection timing
fuel injection
detector
diesel engine
load
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Application number
JP59210018A
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English (en)
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Yoshimune Konishi
吉宗 小西
Shigetoshi Kameoka
亀岡 成年
Takeshi Tanaka
猛 田中
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2416Interpolation techniques
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/32Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345Controlling injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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) 本発明は、ディーゼル機関用燃料噴射ポンプの燃料噴射
時期をマイクロコンピュータを含む電気的な制御手段に
て制御する様にしたディーゼル機開用燃料噴射時期制御
装置に関するものである。
(従来の技術) 近年ディーゼルエンジンにおいても、燃費率の低減と同
時に排気ガスの浄化(排気ガス成分中のNox、1−(
c、Co等の低減)等が要求されている。
従来これらの諸要求に応じた噴射時期制御パターンは、
通常標準状態すなわち大気圧760mmHg、大気温2
0゛Cないし25°C時をベースとしてエンジン回転数
と負荷量とから決定されており、例えば気圧の変化した
場合すなわち標高の変化した場合には、特開昭58−1
50044号公報にて提案されているように、吸気圧の
変化に応じた噴射時期補正量を求め、これを標準状態で
の基本噴射時期制御パターンに加減算することによって
最終的な噴射時期制御パターンを求め、エンジン失火あ
るいは白煙の防止を行っていた。
しかるに、高地等吸気圧の変化した状態では標準状態で
のエンジン回転数と負荷量とから求められる基本噴射時
期制御パターンを単に吸気圧の変化に応じて平行移動す
るような補正方法では、前述の燃費率の低減や排気ガス
浄化等の相反する諸要求を満足する最適な噴射時期制御
パターンが得られないということがエンジン適合試験の
結果確認された。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、エンジン回転数、負荷状態、及び吸気圧状態
等の運転環境状態にかかわらず、エンジンのあらゆる運
転領域で、最適な噴射時期制御の行なえるディーゼルエ
ンジン用燃料噴射時期制御装置を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明はかかる目的を達成するために、燃料噴射ポンプ
の噴射時期を目標噴射時期に帰還制御するものにおいて
、少なくとも回転数検出手段、負荷量検出手段、及び吸
気圧検出手段を備え、目標噴射時期をこれらの検出信号
を独立変数としたN次元マツプの補間計算により算出す
るようにしている。また、前記マツプデータは、機関運
転状態の区分毎に、排気ガス成分、燃費率、あるいはス
モーク量等のいずれを重要視するかによって決定するよ
うにしている。
(実施例) 以下本発明を図に示す実施例により説明する。
第1図(A)に示すようにエンジン回転数NEと負荷量
(燃料噴射量に相当する)Qに吸気圧Pを独立変数とし
て加えた3次元マツプ30の補間計算により制御目標T
sを求めるようにし、また3次元マツプ30は、エンジ
ン回転数NEと負荷量Qに対して第1図(B)に示すよ
うに低回転・低中負荷領域Iでは排気ガス浄化に対して
最適な噴射時期を、中高回転・低中負荷領域■では燃費
率の低減に対して最適な噴射時期を、高負荷領域■では
スモーク量が限界量を越えない範囲で燃費率低減のため
に最適な噴射時期を得るように決定されたものであり、
かつこれを平地から高地に至る幅広い吸気圧の変化に対
して適当なきざみ幅間隔の吸気圧P 1 、  P 2
−−−−−P n毎に各々最適な噴射時期を得るような
目標噴射時期データより構成されるものである。
第2図は本発明の全体を示す構成図である。1a〜1g
はディーゼルエンジンの運転状態を検出して電気的信号
を発生する運転状態検出器であり、エンジン回転数検出
器1a、アクセル操作量検出器1b、エンジン吸入空気
圧力を検出する吸気圧検出器IC1吸入空気温度を検出
する吸気温検出器a1d、冷却水温を検出する水温検出
器1e、スタータスイッチ状態を検出するスタータスイ
ッチ1f、電気的制御装置Aに電源を供給して起動する
キースイッチ1gより成る。
2は、分配型噴射ポンプBを制御してエンジンへの燃料
噴射時期及び燃料噴射量を電気的に制御する電気的制御
装置Aの中心部をなし各種運転状態に応じて各種演算・
処理を行なうマイクロコンピュータで内部にプログラム
メモリ (ROM)、データメモリ(RAM)を内蔵し
たもの(以下略してCPUと呼ぶ)である。CPU2の
噴射量演算・処理機能として、運転状態検出器1a〜1
gよりの電気的信号がA/D変換器3、波形整形回路4
を介して入力され、目標噴射量Qを算出し、D/A変換
器5に出力しており、位置決めサーボ回路6は、CPU
2からD/A変換器5を通じて出力された目標噴射指令
電圧と燃料調節部材10の実位置をレバー9を介して検
出する燃料調節部材実位置検出器7からの実位置電圧と
を比較して誤差を検出し、誤差信号をアナログ演算して
誤差を修正するように電気的サーボ手段としてのりニア
ソレノイド電磁アクチュエータ8のプランジャ=8aを
矢印d、e方向に駆動しレバー9を介して燃料調節部材
10を同じく矢印d、eに操作して目標とする燃料噴射
量Qを得るものである。なお、本実施例では第1図中に
示した負荷量検出器が示されていないが、これは主にエ
ンジン回転数とアクセル操作量とから演算される前述目
標噴射量Qによって負荷量検出の代用としているからで
ある。
また、本実施例では前述の如く、燃料噴射量制御も同時
に行なう噴射時期制御装置の例を示しているが、燃料噴
射量制御機構として従来のメカニカルガバナを備えた燃
料噴射ポンプを使用してもさしつかえない。なお、燃料
噴射量制御に関しては本発明の対象外であり、以下その
説明を省略する。
制御装置AにおけるCPU2は運転状態検出器よりの運
転状態信号に応した目標噴射時期Tsを算出し、このT
sと実噴射時期検出器11よりの実噴射時期信号T p
 pとの誤差を修正するための演算・処理を行ない燃料
噴射時期制御を行なうものであるが、このタイマピスト
ンによる燃料噴射時期制御機構は第3図に示す通りであ
る。タイマピストン21はピンチによりローラリング2
3と接続すれており、タイマピストン21が図中左方へ
移動するとローラリング23は右回転方向に回転し、燃
料噴射時期は進角側に変わるものである。
25はベーン型燃料ポンプであり、噴射ポンプの図示し
ないドライブシャフトにより回転し、燃料タンクから燃
料をポンプ内圧力差29へ圧送する。
26はオーバーフローチェックバルブであり、ポンプ内
圧力差28の圧力の過上昇を防ぐためのものである。ポ
ンプ内圧力室28内の燃料は機関へ噴射されると共に、
絞りを通りタイマピストン高圧室20へ導かれる。従っ
て、タイマピストン高圧室20の圧力と、低圧室27中
のタイマピストンリターンスプリングの力がつり合う圧
力でタイマピストンの位置が決るためローラリング23
の位置が定まり、噴射時期が決まる。12はタイマピス
トン位置調節手段としての電磁バルブであり、11は実
噴射時期検出器としてのタイマピストンの実位置検出器
である。
CPU2はこのタイマピストン実位置検出器11からタ
イマピストン実位置TPPを入力する。
さらに前記目標燃料噴射時期Tsより決定される目標タ
イマピストン位置TTPとタイマピストン実位置TPP
を比較してその誤差を算出する。
次に誤差を修正するようにタイマピストン位置調整用電
磁バルブ12の開弁時間を制御するものである。
第4図(A)、  (B)は、CPU2の燃料噴射時期
制御のための演算・処理手順全体を示すフローチャート
である。第4図(A)はメインルーチンであり、101
〜109のステップを繰り返し実行している。101ス
テツプは以後の処理に必要なイニシャルセット等種々の
準備をする。102ステツプでは前記運転状態検出器群
からの信号を取り込む、103ステツプでは回転数NE
とア   −クセル操作量αとから負荷量に相当する燃
料噴射i1Qを算出する。そして、104ステツプでは
CPUOR0M内に格納されている噴射時期マツプデー
タ群から回転数NE、燃料噴射量Q、吸気圧P等により
第5図に示すマツプの補間計算方法にしたがって最適な
目標噴射時期Tsを算出する。
すなわち、第5図において、今エンジン回転数をN E
 s燃料噴射量をQ、吸気圧をPとしマツプの格子点と
なる回転数NE  (i) 、NE  (i+1)、燃
料噴射量Q (i) 、Q (i +1) 、吸気圧P
(i) 、P (i+1)に対して、NE  (i)<
NE<NE  (i+1) 、Q (i)<Q<Q (
i+1)、P (i)<PDP (i+1)とする。第
5図中の平面PL (i)は吸気圧がP (i)のとき
の噴射時期パターンを示し、平面PL (i+1)は吸
気圧P(i+1)のときの噴射時期パターンを示してお
り、各平面での回転数N E 、噴射量Qである点をa
i、ai+1で表している。この点ai1ai+lを囲
む4点での噴射時期データから線形補間を各々3回づつ
実施することによって平面PL (i) 、PL (i
 +1)における噴射時期Tρi、TPi+1を求める
。さらにT p i 、 T p i+1の値を再び吸
気圧Pについて線形補間することにより、目標噴射時1
t11Tsを得るものである。
なお、ここでは回転数NEと噴射量Qと吸気圧Pとの3
次元マツプの補間計算方法について説明したが、これに
吸気温T)(Aを付加した4次元マツプの補間計算によ
り目標噴射時期Tsを求める場合は、同様にTHA (
i)<THA<THA(i+1)なる吸気温度THA(
i)及びTHA(i+1)について各々前述補間計算を
行ない、最後に吸気温T HAについて線形補間すれば
よい。
すなわち、最適な目標噴射時期算出のために考慮するエ
ンジン運転状態変数をN個としたときのN次元マツプは
、全部で2N−1回の線形補間計算から目標噴射時期T
sを求めることができる。
さらに第4図(A)のステップ105では、算出された
目標噴射時期Tsに応じた目標タイマピストン位置TT
ρを算出する。106.107ステソプではタイマピス
トン位置検出器11からデータを入力し、タイマピスト
ン実位置T p pを算出する。108ステツプでは前
記目標タイマピストン位i!tTvpとタイマピストン
実位置TPPの差を取り、タイマピストン位置誤差T 
E RRを算出する。そして、109ステツプではこの
誤差を処理して、その誤差を修正する様なタイマピスト
ン位置調整用電磁バルブ開弁ディーティパルス幅PWT
を算出する。
第4図(B)はメインルーチン処理以外に割り込み処理
を行なう割込みルーチンを示すもので、この定時割込ル
ーチンは一定時間毎に処理を開始する。121ステツプ
は各種演算・処理のタイミングをとるタイマーカウンタ
等の更新処理を行なう。122ステツプでは109ステ
ツプで算出され開弁デユーティパルス幅PWTなるタイ
マピストン電磁バルブ12を駆動するパルスを出力する
ものである。
上述した処理をくり返し実行することにより、燃料の噴
射時期が目標噴射時期に精度良く制御される。
(発明の効果) 以上、詳述したように本発明装置においては、エンジン
回転数、負荷量、及び平地がら高地に至る幅広い気圧の
変化に対し、3次元マツプを用いて最適な噴射時期制御
を得ることが可能となり、また、エンジン運転領域毎に
、燃費率の低減、排気ガスの浄化等の狙いに合わせて適
切な噴射時期制御を行なうことが可能となるものであり
、さらにエンジン回転数と負荷量と吸気圧のみならず吸
気温あるいはエンジン冷却水温等を独立変数として加え
た4次元あるいは5次元マツプの補間計算により目標噴
射時期を求めるようにすることによって、気圧の変化の
みならず気温の変化、水温の変化に対しても、前記諸要
求に合わせた最適な噴射時期制御を得ることが可能とな
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置における最適な目標噴射時期を求め
る方法を示す図、第2図は本発明装置の一実施例を示す
全体構成図、第3図は第2図中の燃料噴射時期機構を拡
大した断面図、第4図は第2図中CPUの演算・処理手
順を示すフローチャート、第5図は目標噴射時期算出の
ためのマツプ補間計算方法を示す図である。 1a・・・回転数検出器、1b・・・アクセル操作量検
出器、IC・・・吸気圧検出器、1d・・・吸気温検出
器、1e・・・水温検出器、2・・・cpu、3・・・
A/D変換器、4・・・波形整形回路、5・・・D/A
変換器、6・・・位置決めサーボ回路、7・・・燃料調
節部材実位置検出器、8・・・リニアソレノイド型電磁
アクチュエータ、9・・・レバー、10・・・燃料調節
部材、11・・・タイマピストン位置検出器、12・・
・電磁パルプ、22・・・タイマピストン、A・・・電
気的制御装置、B・・・燃料噴射ポンプ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ディーゼル機関の各種運転状態を検出する運転状態
    検出器群と、燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を調節する
    噴射時期調節手段と、前記噴射ポンプの実噴射時期を検
    出する実噴射時期検出器と、前記運転状態に応じた目標
    噴射時期を算出するとともに前記実噴射時期との誤差を
    修正するように前記噴射時期調節手段を操作する電気的
    制御手段とを備えたディーゼル機関用燃料噴射時期制御
    装置において、前記運転状態検出器群は、少なくとも前
    記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、負荷状態
    を検出する負荷量検出手段と、吸気圧状態を検出する吸
    気圧検出手段とを含み、前記電気的制御手段における前
    記目標噴射時期は、前記運転状態検出器群よりの検出信
    号に応じた運転状態変数の数をNとし、かつN≧3とし
    たとき、その各々の運転状態数を独立変数としたN次元
    マップの補間計算により算出するようにしたことを特徴
    とするディーゼル機関用燃料噴射時期制御装置。
  2. 2.特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記目
    標噴射時期は、前記機関の回転数変数と負荷状態変数と
    吸気圧状態変数を独立変数とした3次元マップの補間計
    算により算出するようにしたことを特徴とするディーゼ
    ル機関用燃料噴射時期制御装置。
  3. 3.特許請求の範囲第1項または第2項記載の装置にお
    いて、前記目標噴射時期算出のためのマップデータは、
    低回転・低中負荷領域では排気ガス成分を重要視し、中
    高回転・低中負荷領域では燃費率を重要視し、高負荷領
    域では燃費率とスモーク量を重要視して決定されている
    ことを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射時期制御装
    置。
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