JPS62150052A - 電子制御デイ−ゼルエンジンのパイロツト噴射制御方法 - 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］ 本弁明は、電子制御ディーゼルエンジンのパイロット噴
射制御方法に係り、＋？ｉに、自動車用の電子制御ディ
ーゼルエンジンに用いるのに好適な、噴射ポンプのプラ
ンジャ高圧室に可変容積掌を設け、所定のパイロット噴
射領域では、燃料圧送途中の所定時期に、前記可変容栢
至の容積を１１１シて前記プランジャ高圧室の圧力を低
下させることにより、燃料の噴射を一時的に中断させて
バイＬ１ット噴射を行うようにした電子制御ディーゼル
エンジンのパイロットｌ１ｃｌ射制御方法の改良に関す
る。 （従来の技術］ 一般に、ディーゼルエンジンは若人）ヱれの問題から、
特にアイドル時に急速燃焼による大ぎな燃焼騒音と］騒
動を発生し易い。これを防止するため及び排気ガス中の
有害成分であるＮＯｘの排出敬を低減するために、主Ｉ
１１　Ｑ＝Ｉに先立って少（ｉのパイロット燃料をＩＩ
Ｑ　０４　Ｌ、主噴射燃料の着火遅れをＸＱ縮して緩慢
燃焼を行うようにした・ｂのが、例えば特開昭５４−５
０７２５、特開昭５４−５０７２６、特開昭５９−１４
１７３５等で開示されている。 しかしながら、これらの従来技術は、いずれも１１ｊｌ
　Ｑ（弁を構成ブるニードルバルブに背圧を与え、該背
圧を電磁開閉弁を用いて低圧側にｗ？／ｌタブ−る時期
を制ｉ２１］　（特開ｎＵ　５４　５０７２５　、　持
１７ｉｌ　Ｋｌ　５　／ｌ−５０７２６）したり、ある
いはカム形状でパイロット噴射を制ｉ２１］　（特開昭
５９−１　／ｌ　１７３５）するようにしていたため、
応答性や高圧下に不利であったり、あるいは、高精度の
制御を行うことができない等の問題点を有していた。 一方、噴射ポンプのプランジャ高圧窄に、アキュムレー
トピストンを含む可変容槓窄を設けてｌｌ（１躬率を制
御ηる技（付が、特開昭５９−３１６１、特開昭５９−
１２１３１及び特開昭５９−１８２４９で開示されてい
る。 従って、これらのアキュムレートピストンを用いる唱剣
率制御技術と前記のパイロット噴射技術を組合せること
が考えられ、特に、特開昭５９−１８２／１９で開示さ
れているような圧電素子積層体５３△を、第７図に示す
如く、アキュムレートビス１〜ン５３Ｂのアクチュエー
タとして用いてパイロット噴射装置５３を構成し、燃斜
噴躬ポンプ４２のプランジャ４２Ｇが燃料を圧送してい
る途中で圧電素子の発生をショートザることにより圧電
素子を収縮させ、プランジ１７高圧至と一体化された可
変容偵至４２Ｍの容積を増加させて、第８図に示ず如く
、噴射を一時中断するようにした場合には、高精度のパ
イロワ１〜１ｌｉ１則制御２１１が可能となると予想さ
れる。第７図にｊＪ３いて、５３Ｃはケーシング、５３
Ｄは冊ばね、５６は電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと
称する）、５６Ｙは、前記圧電素子ｖｉ層体５３Ａの駆
動回路、５７は、その電源である。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、第７図のような装置でパイロット噴射を
行うと、第８図に示す如く、パイロット噴射時（実線Ａ
）は、通常噴射時（破線Ｂ）に比べて、斜線部の面積に
相当するＭだけ燃１’ｌ　ｒｒ！Ｉ１．Ｆｌ　ｉｆｆが
低下してしまう。従って、このパイロットに’Ｊ　Ｃ１
１時にも通常噴射時と同じタイミングで燃料をスピルす
ると、パイロット噴射時には大ぎく噴射量が低下するた
め、通常噴射時からパイロット噴射■、１に移行する切
換え点でトルク変動を生じて、ドライバビリテイ上好ま
しくないという問題点を有していた。 又、圧？′Ｉｌ？素子は、温度が高くなると同−荷ｉＱ
に対づ−る縮みｔｒ′！、が大きくなるため、プランジ
ャ高圧窄の全容積が高温時には大ぎくなって、プランジ
ャ高圧空白の圧ツノの１胃が鈍るため、同一の噴射■指
令値では、第８図に一点鎖ＦＡＣで示す如く、実用ＱＪ
早が更に低下するという問題点も有していＩこ　。 なＪ３、このような問題点を解消するべく、前記１ｈ間
昭５９−１２１３１では、アイドル時の噴射時間を−０
１に長くするようにスピルリングの位ｎを設定して（１
５き、これによりアイドル運転時の噴用葺１を減じるこ
となく噴射時間を長くすることが開示されているが、本
発明のように、パイロット噴〔１１時のｌ１１１１！Ｊ
ｌｆｆｌ減少のみを効果的に補うことかできるものでは
なかった。 ［発明の目的ｊ 本発明は、前記従来の問題点を解消づるべくなされたも
ので、通常哨用領域とパイロット噴射領域の切換え点で
燃料＋１０射最が急激に変化することがなく、従って、
トルクが変動してドライバビリティを悪化させることが
ない電子制御ディーゼルエンジンのパイロット噴射制御
方法を提供することを目的とする。 【問題点を解決１″るための手段］ 本発明は、噴射ポンプのプランジャ高圧空に可変容積室
を設け、所定のパイロット噴射領域では、謀料圧送途中
の所定時期に、前記可変容積至の容積を増して前記プラ
ンジ１７高圧至の圧力を低下させることにより、燃料の
噴射を一時的に中断させてパイロット噴射を行うように
した電子制御ディーゼルエンジンのパイロット噴射制御
方法にＪ３いて、第１図にその要旨を示す如く、前記パ
イロット哨係１を行う際には、燃料噴射量の指令（「（
を予め増重してｊＪ３　＜ようにして、前記目的を達成
したものである。 【作用１ 本発明においては、前記のような電子制ｔｉｌｌデイ−
ゼルエンジンのパイロット噴射を制御するに際して、パ
イロットＩＱＩＪを行う際には、燃料噴射量の指令値を
予め増量しておくようにしている。従って、パイロット
噴射時に燃料噴射量が急激に低下することかなく、通常
噴射時とパイロット噴射時の切換え点で燃料唱係１吊が
大きく変化することがない。よって、トルク変動を生じ
ることがなく、ドライバビリティを悪化させることがな
い。 ［実施例１ 以下図面を参照して、本発明に係るパイロット唱ＤＩ　
ｉｌｌ　？ｉ１方法が採用された、自動小用の電子制御
ディーゼルエンジンの実施例を詳細に説明する。 本実施例には、第２図に示す如く、エアクリーナ（図示
省略）の下流に配設された、吸入空気の温度を検出する
ための吸気温センサ１２が備えられている。該吸気′ｆ
ｉＡレンサ１２の下流には、排気ガスの熱エネルギによ
り回転されるタービン１４Ａと、該タービン１４Ａと）
す１動して回転されるコンプレッサ１４Ｂからなるター
ボヂャージｒ１４が１イ６えられている。該ターボチャ
ージャ１４のタービン１４△の上流側と］ンブレツザ１
４Ｂの下流側は、吸気圧の過上芹を防止するためのウェ
ストゲート弁１５を介して連通されている。 前記コンプレッサ１４Ｂ下流側のベンチュリ１６には、
アイドル時等に吸入空気の流ｍを制限するための、運転
席に配設されたアクセルペダル１７と連動して非線形に
回動するようにされた主吸気絞り弁１８が備えられてい
る。前記アクセルペダル１７の開度（アクレル開度と称
づる）ＡＣＣ＋’１は、アクセル位置センナ２０によっ
て検出されでいる。 前記主吸気絞り弁１８と並列に副吸気絞り弁２２が備え
られており、該副吸気絞り弁２２の開度は、ダイヤフラ
ム装置２４によって制御されている。該ダイヤフラム装
置２４には、負圧ポンプ２６で発生した負圧が、負圧切
換弁（以下、ｖＳＶと称する）２８又は３０を介して供
給される。 前記吸気絞り弁１８．２２の下流側には吸入空気の圧力
を検出するための吸気圧センサ３２が備えられている。 ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１０Ａには、
エンジン燃焼室１０Ｂに先端が臨むようにされた噴射ノ
ズル３４、グロープラグ３６及び石火時期センサ３８が
備えられている。又、ディーゼルエンジン１０のシリン
ダブロック１０Ｇには、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出
するための水温センサ４０が備えられている。 前記噴射ノズル３４には、噴射ポンプ４２から燃料が圧
送されてくる。 該噴射ポンプ４２には、ディーゼルエンジン１０のクラ
ンクｌ？ｉｈの回転と）■動じて回転されるポンプ駆動
’ｌｌｌ１ｌ／１２Ａと、該ポンプ駆動軸４２△に固着
された、燃料を加圧するためのフィードポンプ４２Ｂ（
第２図は９０°展開した状態を示′？Ｉ′）と、燃料供
給圧を調整するための燃圧調整弁４２Ｇと、１）り記ポ
ンプ駆動＠４２Ａに固着されたポンプ駆動プーリ４２Ｄ
の回転度１ｔからクランク角基ｔ（（位ＨＨ７、関えば
上死点＜ＴＤＣ）を検出ヅ−るための、例えば電磁ピン
クアップからなるクランク角Ｗ　ｔＩζセンナ４／′Ｉ
と、同じくポンプ駆動軸４２Ａに固着凸れたギヤ４２Ｅ
の回転変位からエンジン回転数等を検出するためのＮＥ
パルスを出力する、例えば電磁ピンクアップからなるエ
ンジン回転センサ７Ｉ６と、フェイスカム４２Ｆとプラ
ンジャ４２Ｇを往復動させ、又、そのタイミングを変化
させるｌＣめのローラリング４２Ｈと、該ローラリング
４２Ｈの回動位置を変化させるためのタイマピストン４
２Ｊ（第２図は９０°展開した状態を示す）と、該タイ
マピストン４２Ｊの位置を制御することによって噴射時
期を制御するためのタイミング制御弁（以下、ＴＣＶと
称する）４８と、スピルボート４２Ｋを介してのプラン
ジャ４２Ｇからの燃利逃し時期を変化させることによっ
て燃料哨用！■を制御づるためのスピル制御弁５０と、
燃料をカットリ゛るための燃料カット弁５２と、燃料の
逆流や１９７Ｂれを防止するためのデリバリバルブ４２
１−と、前出第７図に示したような（１４成のパイロッ
ト噴射装置５３と、ポンプ内の燃料温度ＴＨＦを検出り
゛るための燃温ｔ＝ン１す５４とが備えられている。 前記グロープラグ３６には、グローリレー３７を介して
グロー電流が供給されている。 前記吸気温センサ１２、アクセル位置センザ２０、吸気
圧センサ３２、着火時期センサ３８、水温センサ４０．
クランク角基準センリ′４４、エンジン回転センサ４６
、燃温センサ５４、前記グロープラグ３６に流れるグロ
ー電流を検出するグロー電流センサ５５、キイスイッチ
、エアコンスイッチ、ニュートラルセーフティスイッチ
出力、車速信号等は、ＥＣｔＪ５６に入力されて処理さ
れ、該ＥＣＵ３６の出力によって、前記ＶＳＶ２８．３
０、グローリレー３７、ＴＣＶ４８、スピル制御弁５０
、燃料カット弁５２、パイロット噴ｒＪＪ装置５：３等
が制御される。 前記ＥＣＵ３６は、第３図に詳細に示す如く、各種演算
処理を行うための中央処理ユニット（以下、ＣＰｔＪと
称する）５６Ａと、制御プログラムや各種データ等を記
憶づるためのリードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭと称
Ｊる）５６Ｂと、前記ＣＰＵ５６ＡにＪ３ける演算デー
タ等を一時的に記憶するためのランダムアクはスメモリ
（以下、ＲＡＭと称する）５６Ｃと、クロック信号を発
生ηるクロック５６Ｄと、バッファ５６Ｅを介して入力
される前記水温センサ７１０出力、バッファ５６Ｆを介
して入力される前記吸気温センサ１２出力、バッファ５
６Ｇを介して入力される前記吸気圧センサ３２出力、バ
ッファ５６Ｈを介して入力される前記アクセル位置セン
リレ２０出力、バッファ５６Ｊを介して入力される前記
燃温センサ５４出力等を順次取込むためのマルチプレク
サ（Ｊ、１．下、ＭＰ　Ｘ　、！ｌ：　称ｔ　８　）　
５６　Ｋ　ト、該ＭＰＸ５６に出／ｌ）アナログ信号を
デジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換
器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）５６Ｌと、該Ａ／Ｄ
変換器５６Ｌ出力をＣＰ（Ｊ５６Ａに取込むための入出
力ボート５６Ｍと、バッファ５６Ｎを介して入力される
スタータ信号、バッファ５６Ｐを介して入力されるエア
コン信号、バッファ５６Ｑを介して入力されるトルコン
信号、波形成形回路５６Ｒを介して入力される前記着火
時期はフサ３８出力等をＣＰ　Ｕ　５６　Ａに取込むた
めの入出力ボート５６Ｓと、前記石火時期センサ３８出
力を波形成形して前記ＣＰ　ｊＪ’５６Ａの入力割込み
端子ＩＣＡＰ２に直接取込むための前記波形成形回路５
６Ｒと、前記クランク角基準センサ４４出力を波形成形
して前記ＣＰＵ５６Ａの同じ入力割込み端子ＩＣＡＰ２
に直接取込むための波形成形回路５６Ｔと、前記エンジ
ン回転センサ４６出力を波形成形して、ＮＥパルスとし
て前記ＣＰＬ１５６Ａに直接取込むための波形成形回路
５６Ｕと、前記ＣＰＵ５６Ａの演粁結果に応じて前記ス
ピル制御弁５０を駆動づるための駆動回路５６Ｖと、前
記ＣＰＩＪ５６Ａの演算結果に応じて前記ＴＣＶ４Ｂを
駆動するための駆動回路５６Ｗと、前記ＣＰＵ５６Ａの
演ｐ結果に応じて前記燃料カット弁５２を駆動するため
の駆動回路５６Ｘと、前記ＣＰＵ５６Ａの演算結果に応
じて１）０記パイロツト哨躬装置５３を駆動するための
駆動回路５６Ｙと、前記各構成機器間を接続してデータ
や命令の転送を行うためのコモンバス５６Ｚとから植成
されている。 ここで、前記波形成形回路５６Ｒ出力の着火信号を、Ｃ
ＰＬＩ５６Ａの入力割込み端子ＩＣΔＰ２だけでなく、
入出力ボート５６８にも入力しているのは、同じ入力割
込み端子ＩＣＡＰ２に入力される波形成形回路５６Ｔ出
力の基準位置信号と識別するためである。 以下、実施例の作用を説明する。 この実施例におけるパイロット噴射制御及び最終噴射量
指令値Ｑ　ｆｉｎの算出は、第４図に示づような、メイ
ンルーチン中のルーチンに従って実行される。 即ち、まずステップ１１０で、例えば第５図に示ずよう
な関係を用いて、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａ
　ｃｃｐから噴射用指令１直Ｑｆｉｎ−を算出する。次
いでステップ１１２に進み、例えばエンジン回転ｖｌＮ
ｅが１２００ｒｐｍ以下の低回転であり、且つ噴射量指
令値Ｑｆｉｎ−が２Ｑｍｍ３／Ｓ（以下の低負荷である
パイロット哨用条件が成立しているか否かを判定する。 判定結果が否である場合には、ステップ１１４に進み、
パイロット噴射を禁止して、通常噴射が行われるように
づる。 これは、前記のパイロット噴射条件以外では、パイロッ
ト噴射の効果がなく、且つ、パイロツｌ−ｕＱ〔Ｈ装置
５３のアクチュエータ（圧電素子）の信頼性上、作動回
数は少ない方がよいためである。 次いでステップ１１６に進み、パイロット増ｔ。 値Ｑｐｉ零として、パイロット増量も行われないように
づ゛る。 一方、前出ステップ１１２の判定結果が正であり、パイ
ロット噴射条件が成立していると判断されるとぎには、
ステップ１２０に進み、パイロット噴射を許可する。次
いでステップ１２２に進み、例えば第６図に示すような
関係を用いて、ポンプ内燃料温度ＴＨＦ又はエンジン水
温ＴＨＷからパイロット増量値Ｑｐｉを算出する。この
パイロット増巾ＩＩＱｐｉは、パイロット噴射装置５３
の作動によって減少する噴射量を補う値に設定されてい
る。 ステップ１１６又は１２２終了後、ステップ１２４に進
み、次式に示ず如く、噴射量指令値Ｑｆｉｎ′とパイロ
ット増量値Ｑｐｉを加算して、最終ｎｌｌ重量指令値ｒ
ｉｎを１ｑる。 Ｑｆｉｎ＜−Ｑｆｉｎ−＋Ｑｐｉ　　　　−−−−・−
（１）本実施例に６いては、パイロット増ΦＩｉＴ［Ｑ
ｐｉを、ポンプ内燃料温度Ｔ　Ｉ−Ｉ　Ｆ又はエンジン
水′ｆＡＴ　＋−Ｉ　Ｗに応じて変更するようにしてい
るので、特にパイロット噴射装置５３のアクチュエータ
どして、温度が高くなると同一荷重に対する縮み学が大
きくなる圧電素子を用いたものに好適である。なお、本
発明の適用対象はこれに限定されず、アクチュエータと
して圧電素子を用いないパイロット制御装置を有するも
のであっても、勿論有効である。 前記実施例においては、本発明がスピル制御弁によって
燃料噴射猪を制御するようにされた、ターボチャージャ
付きの自動車用電子制御ディーゼルエンジンに適用され
ていたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、スピ
ル制御弁以外の燃料噴射色制御アクチュエータによって
噴射量を制御するようにされた一般のディーゼルエンジ
ンにも同法に適用できることは明らかである。 【発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、パイロット噴射時
に燃料噴射量が急激に減少づ゛ることが−ない。従って
、パイロット噴射時と通常噴射時の切換え点で噴射ｍが
大きく変化して、トルク変動を生じたり、ドライバビリ
ティを悪化させることがないという優れた効果を有する
。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係る電子制御ディーゼルエンジンの
パイロット噴射制御方法の要旨を示す流れ図、第２図は
、本発明が採用された自動車用電子ａｉｌ＋御ディーゼ
ルエンジンの実施例の全体崩成を示ず、一部ブロック線
図を含む断面図、第３図は、前記実施例で用いられてい
る電子制御ユニットの１．１．１成を示づブロック線図
、第４図は、同じく、パイロット噴射を制御すると共に
最終噴射量指令値を求めるためのメインルーチンの要部
を承り流れ図、第５図は、前記ルーチンで用いられてい
る、エンジン回転数及びアクセル開度と噴射量指令ｆｉ
ｉ’ｉの関係の例を示す線図、第６図は、同じく、ポン
プ内燃料温度又はエンジン水温とパイロット増６１１直
の関係の例を示す線図、第７図は、圧電素子積層体をア
クチュエータとして用いたパイロット噴射装置の構成の
例を示ず、一部ブロック線図を含む断面図、第８図は、
圧電素子積層体を用いたパイロット噴射制御装置により
パイロット噴射を制御したときの、プランジャリフト、
高圧室圧力、圧電素子発生電圧及び噴射率の関係の例を
示す線図である。 １０・・・ディーゼルエンジン、 ２０・・・アクセル位置センサ、 ＡＣＣＤ・・・アクセル開度、　　４２・・・噴射ポン
プ、４２Ｇ・・・プランジャ、 ４６・・・エンジン回転センサ、 Ｎｅ・・・エンジン回転数、　　５ｏ・・・スピル制御
弁、５３・・・パイロット制御装置、 ５６・・・電子制御ユニット（ＥＣＵ）、Ｑｆｉｎ　−
・・・噴射！■指令餡、 Ｑｐｉ・・・パイロット増量値、 Ｑｒｉｎ・・・最終噴ｒＡｍ指令１直。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）噴射ポンプのプランジヤ高圧室に可変容積室を設
   け、所定のパイロツト噴射領域では、燃料圧送途中の所
   定時期に、前記可変容積室の容積を増して前記プランジ
   ヤ高圧室の圧力を低下させることにより、燃料の噴射を
   一時的に中断させてパイロツト噴射を行うようにした電
   子制御デイーゼルエンジンのパイロツト噴射制御方法に
   おいて、前記パイロツト噴射を行う際には、燃料噴射用
   の指令値を予め増量しておくようにしたことを特徴とす
   る電子制御デイーゼルエンジンのパイロツト噴射制御方
   法。