JP3008136B2 - 電子式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料噴射ポンプをコ
ントロールユニットからの信号に基づいて制御する電子
制御式の燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃料噴射装置に用いられる燃料
噴射ポンプは、燃料噴射量を調節する調節部材をポンプ
本体に有し、この調節部材をコントロールユニットから
の制御信号で作動するアクチュエータで操作するように
なっている。

【０００３】エンジン条件に応じた調節部材の目標位置
がコントロールユニットで演算されると、この目標位置
に見合うアクチュエータの駆動量が決定されるが、前記
アクチュエータはポンプ本体にボルト等により取り付け
られており、ポンプ本体への取付け精度が悪いと、予定
する噴射量が得られなくなる。

【０００４】このため、燃料噴射ポンプの組立て時に、
アクチュエータの取付けボルトを緩めた状態でアクチュ
エータとポンプ本体との相対位置をずらし、所定の噴射
量特性が得られるように位置決めする作業が必要とな
る。

【０００５】このアクチュエータの取り付け作業を精度
よく行うには、かなりの時間と労力がかかり、燃料噴射
ポンプの量産に支障をきたすことから、従来において
は、アクチュエータをある程度の精度範囲内で位置決め
して取り付け、その後ポンプテスタにて燃料噴射ポンプ
が所定回転数になったときの基準噴射量からの実噴射量
のずれを測定し、このずれに相当する分の情報を抵抗値
に換算して所持しておき、燃料噴射ポンプの制御時に
は、前記抵抗値に基づいて目標噴射量を補正するように
したものが本出願人によって考えられている。

【０００６】例えば、図１０におけるある回転数ＮＡに
対して、目標とする基準噴射量がＱ１であり、実噴射量
がＱ１より小さいＱ２とすると、目標噴射量をＱ１に対
して（Ｑ１−Ｑ２）を加えたＱ３に補正し、実噴射量を
Ｑ１に近づけるように制御していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
制御においては、コントロールユニットに格納された変
換マップに基づいて目標噴射量を調節部材の目標位置に
変換し、この目標位置にに基づいてアクチュエータの実
駆動位置を検出しながら該アクチュエータの駆動量を制
御するようになっている。

【０００８】噴射量を調節部材の位置に変換する変換マ
ップは、エンジン回転速度と噴射量との非線形特性を考
慮し、標準的な噴射ポンプに対してそれぞれの目標噴射
量で最適な位置が得られるように決定されているので、
アクチュエータの位置ずれによる補正を、上述のように
目標噴射量自体をずらして補正すると、位置変換する各
所において、変換マップで変換された目標位置が本来の
最適噴射量を得る位置からずれてしまう。

【０００９】これでは、本来アクチュエータの位置ずれ
を精度よく補正したいものであったにもかかわらず、良
好な補正が行えない不都合があった。

【００１０】そこで、この発明においては、上記不都合
を解消し、燃料噴射ポンプのそれぞれに固有のアクチュ
エータの組み付け誤差を精度よく補正することができる
電子式燃料噴射装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、図１に示されるように、燃料噴射量
を調節する調節部材をポンプ本体に有し、この調節部材
の位置を前記ポンプ本体に装着されたアクチュエータに
より制御する燃料噴射ポンプ１と、前記燃料噴射ポンプ
１とは独立に設けられて前記アクチュエータを制御する
コントロールユニット２２と、前記燃料噴射ポンプ１の
所定回転数における噴射量の基準噴射量からのずれに応
じて決定された補正量を所定の物理量として有し、該燃
料噴射ポンプ１に取り付けられる補正素子２９と、エン
ジン条件に見合った前記燃料噴射ポンプ１の目標噴射量
を演算する目標噴射量演算手段１００と、前記目標噴射
量演算手段１００で演算された目標噴射量を前記調節部
材の目標位置に換算する目標位置演算手段２００と、前
記目標位置演算手段２００で演算された目標位置を前記
補正素子の物理量に基づいて補正する補正手段３００
と、前記アクチュエータの実駆動位置を検出する位置検
出センサ２１と、前記位置検出センサ２１からの信号を
フィードバックしつつ、前記補正手段３００で補正され
た目標位置に前記調節部材の位置を一致させるよう前記
アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段４００とを
具備することにある。

【００１２】

【作用】したがって、目標噴射量演算手段で目標噴射量
が演算されると、その目標噴射量が目標位置演算手段に
よって調節部材の目標位置に換算され、しかる後に補正
手段で調節部材の目標位置が、本来得たい調節部材と噴
射量との相関特性を満たす位置へ補正され、この補正さ
れた目標位置に調節部材の位置を一致させるようフィー
ドバック制御がなされる。

【００１３】この補正のやり方を図１０を用いて説明す
れば、ある回転数ＮＡに対して、目標とする基準噴射量
がＱ１であり、アクチュエータの組み付け誤差のため
に、実噴射量がＱ１より小さいＱ２であったとすると、
補正手段により目標噴射量に対応する目標位置が、Ｑ１
の噴射量が得られる位置からＱ２の噴射量が得られる位
置へ補正される。

【００１４】このため、アクチュエータの組み付けによ
る基準特性からのずれを、目標噴射量自体の補正で対応
するわけではなく、調節部材の目標位置の補正で対応す
るので、目標噴射量から目標位置への変換過程におい
て、目標位置が本来の最適噴射量を得る位置からずれて
しまう虞れがなくなる。しかも、目標噴射量自体によっ
て噴射量を制御するのではなく、調節部材の位置を目標
位置となるようにフィードバック制御して噴射量を制御
するので、制御精度を向上させることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１６】図２において、燃料噴射ポンプ１の一部が
示され、燃料噴射ポンプ１は、ポンプ本体２にエレクト
リックガバナ（ＧＥ）と称するアクチュエータ３が取り
付けられている。

【００１７】ポンプ本体２は、プランジャバレル４に摺
動自在に装着されたプランジャ５を有し、このプランジ
ャ５は、該プランジャ５の基部に固定されたカムディス
ク６を駆動軸７と連結させて回転させることにより燃料
の吸入圧送のための往復動と、燃料を分配するための回
転とを同時に行うようになっている。

【００１８】プランジャ５が図において左行する吸入工
程時には、送油ポンプからチャンバー８に供給される燃
料が、吸入ポート９からプランジャ５の先端軸方向に形
成された吸入グルーブ１０の一つを介してプランジャバ
レル４とプランジャ５とで囲まれたポンプ室１１に供給
され、プランジャ５が図において右行する圧送工程時に
は、吸入ポート９と吸入グルーブ１０が切り離され、ポ
ンプ室１１内で圧縮された燃料がプランジャ５の縦孔１
２を経て分配ポート１３から分配通路１４の１つに入
り、送出弁１５を介して噴射ノズルへ送られ、エンジン
の気筒内へ噴射するようになっている。

【００１９】また、プランジャ５のプランジャバレル４
から突出する部分には、コントロールスリーブ１６が摺
動自在に外嵌され、プランジャ５の縦孔１２と連通する
カットオフポート１７がコントロールスリーブ１６の上
縁から外れてチャンバー８に開口すると、圧縮された燃
料がチャンバー８に流出するので、噴射ノズルへの送出
は停止され、噴射が終了する。このため、コントロール
スリーブ１６の位置調整によって噴射終わり、即ち噴射
量を調節でき、コントロールスリーブ１６を図中左方へ
移動するほど噴射量を減少させることができる。

【００２０】コントロールスリーブ１６には、アクチュ
エータ３のロータ１８に取り付けられたシャフト１９先
端のボール２０が係合されている。このボール２０は、
シャフト１９に対して偏心して設けられており、ロータ
１８の回転角に応じてコントロールスリーブ１６をプラ
ンジャ５の軸方向に移動させることができるようになっ
ている。

【００２１】アクチュエータ３の上部には、コントロー
ルスリーブ１６の位置、即ちロータ１８の回転角（アク
チュエータの実駆動位置）を検出する位置検出センサ２
１が設けられており、この位置検出センサ２１からの実
位置信号Ｐはコントロールユニット２２へ送られる。

【００２２】コントロールユニット２２は、コネクタを
介して噴射ポンプに接続されており、前記アクチュエー
タ３を駆動する駆動回路、この駆動回路を制御するマイ
クロコンピュータ、このマイクロコンピュータに信号を
入力する入力回路等を有して構成され、このコントロー
ルユニット２２の入力回路には、前記位置検出センサ２
１からの信号の他に、エンジンの回転速度Ｎ、アクセル
ペダルの踏込み量を示すアクセル位置信号ＡＣ、エンジ
ン冷却水の温度を示す水温信号ＴＷ、燃料の温度を示す
燃温信号ＴＦ等が入力され、これらの信号を処理し、前
記アクチュエータ３を駆動制御するようになっている。

【００２３】尚、図２においては、噴射ポンプの噴射制
御を司る主要部のみが示されているが、他の構造につい
ては従来のポンプと何ら異ならないので省略してある。

【００２４】次に、噴射ポンプのアクチュエータの組み
付け調整を図３のフローチャートに基づいて説明する。

【００２５】先ず、ポンプ本体２にアクチュエータ（Ｇ
Ｅ）３をボルト等により仮固定して組み付け（ステップ
５０）、ＧＥに通電してロータ１８の回転角を所定の調
整点にセットする（ステップ５１）。

【００２６】そして、プランジャ５にエア圧をかけて、
調整点における流量を測定し、この流量を予め決定され
ている基準流量と一致させるようＧＥの取り付け位置を
ポンプ本体２に対して相対的にずらして位置決めし（ス
テップ５２）、その後にボルトを堅く締め、アクチュエ
ータ３を固定する（ステップ５３）。

【００２７】以上の位置調節は、燃料に代えてエア圧を
用いるので、厳格な精度が得られるものではなく、ある
程度の精度を確保するための荒い調節である。精度の高
い位置調節を行うには、所定条件下において実噴射量が
基準噴射量に一致するようＧＥの取付け位置を微調整す
ればよいが、多大の労力を必要とするため、以下の調整
工程が採られる。

【００２８】先ず、噴射ポンプ１をポンプテスタを用い
て所定の回転速度で回転させ、ロータ１８の回転角を所
定の調整点にセットし、その時の実際の燃料噴射量Ｑａ
を測定する（ステップ５４）。

【００２９】そして、前記調整点における基準噴射量Ｑ
_N からの実噴射量Ｑａのずれ（ΔＱ＝Ｑａ−Ｑ_N ）を求
め、このずれΔＱの大きさに応じて予め対応付けられた
抵抗値を持つ調整抵抗（Ｑ調抵抗）を表１から選択し
（ステップ５５）、このＱ調抵抗を噴射ポンプ１に取付
ける（ステップ５６）。

【００３０】前段階の荒調でアクチュエータ２はある程
度の精度をもって組み付けられているので、微調整に必
要な微小区間に対して、噴射量Ｑはスリーブ位置の換算
電圧（Ｕα_ist ）にほぼ比例しており（図４）、ΔＱと
ΔＵα_ist の特性に基づいて、Ｑ調抵抗がΔＱに応じて
対応付けられている。

【００３１】この実施例においては、ΔＱがＱ_N からの
ずれに対して９段階（ΔＱ_A 、ΔＱ_B 、ΔＱ_C 、Δ
Ｑ_D 、０、ΔＱ_E 、ΔＱ_F 、ΔＱ_G 、ΔＱ_H ）に分けら
れ、これに対応するＱ調抵抗も９段階（ＲＡ，ＲＢ，Ｒ
Ｃ，ＲＤ，ＲＮ，ＲＥ，ＲＦ，ＲＧ，ＲＨ）に分けら
れ、そのいづれかが選択されるようになっている。より
具体的な例をあげると、ΔＱが１／２（ΔＱ_G ＋Δ
Ｑ_F ）と１／２（ΔＱ_G ＋ΔＱ_H ）の間にあるときには
ＲＧが選択され、また別の例では、ΔＱが１／２（ΔＱ
_D）と１／２（ΔＱ_E ）の間にあるときにはＲＮが選択
される。

【００３２】

【表１】

【００３３】Ｑ調抵抗の噴射ポンプ１への取付けは、例
えば、図５に示されるように、ポンプ側のコネクタ２７
に、ハーネスとバンド２５止めされたリード線２６を介
して抵抗取付用コネクタ２８を接続し、この抵抗取付用
コネクタ２８にＱ調抵抗２９を嵌め付けることで行われ
る。

【００３４】次に、アクチュエータ３の組み付け調整が
終了した噴射ポンプ１をコントロールユニット２１で制
御する作動例を説明する。

【００３５】図６において、コントロールユニット２２
の一般的処理が示され、コントロールユニット２２は、
イグニッションの投入に伴って初期化され（ステップ５
８）、その後、種々のバックグランドジョブ（ＢＧＪ）
を繰り返し遂行する（ステップ５９）。その過程におい
て、エンジン回転に伴って発生する所定のパルス（ＴＤ
Ｃ）の割り込みによって、図７のフローチャートに示さ
れる燃料噴射制御が実行されるようになっている。

【００３６】このフローチャートを図８に示す燃料噴射
制御の機能ブロック図を用いつつ説明すると、先ずステ
ップ６０において、目標噴射量が以下のように演算され
る。

【００３７】コントロールユニット２２は、エンジン回
転速度Ｎとアクセル位置信号ＡＣとに基づいて、予めマ
ップデータとしてＲＯＭに記憶された一般走行時におけ
る噴射量特性から走行噴射量（ドライブＱ）を演算し、
また、アイドル時での状態変化を表すパラメータ（エン
ジン回転速度Ｎ、エンジン冷却水温度ＴＷ、バッテリ電
圧ＶＢ、エアコンスイッチのＯＮ／ＯＦＦ）に基づき、
アイドル時の負荷変動に対して目標アイドル回転数を一
定に保つためのアイドル噴射量（アイドルＱ）を演算す
る。

【００３８】アイドルＱは、各筒毎の噴射量のばらつき
を考慮して調整され、エンジン回転速度が所定速度以下
である場５には前記ドライブＱに加算されるが（Ａ位
置）、エンジン回転速度が所定速度以上である場合に
は、ドライブＱに加算しない（Ｂ位置）。

【００３９】また、エンジン回転速度Ｎ等に基づき、エ
ンジン性能上において許容される最大噴射量（フルＱ）
を、図１０で示す特性データから演算し、このフルＱと
前段階までに得られた目標噴射量とを比較して小さいほ
うを選択し、目標噴射量がフルＱを越えることがないよ
うにする。

【００４０】以上までの目標噴射量は通常の走行モード
において適用され（Ｄ位置）、始動初期においては、エ
ンジン回転速度Ｎとエンジン冷却水温度ＴＷとに基づ
き、始動性のいい目標噴射量が所定の特性データから演
算される（Ｃ位置）。また、エンジン回転速度Ｎが０で
ある場合や、異常時においては、目標噴射量は演算され
ないようになっている（Ｅ位置）。

【００４１】目標噴射量（Ｑ_SOL ）が演算された後は、
ステップ６１において、燃温補正の演算処理が行われ
る。この燃温補正は、実噴射量が燃料温度の上昇による
燃料密度の低下に伴って減少することから、前記目標噴
射量をエンジン回転速度Ｎと燃料温度ＴＦに基づいて補
正するもので、その後、ステップ６２へ進み、目標噴射
量をコントロールスリーブの目標位置信号に変換する。

【００４２】この目標位置信号は、次のステップ６３に
おいて、燃料ポンプに取り付けられたＱ調抵抗に基づい
て補正（Ｑ調補正）され、その後、ステップ６４におい
て駆動回路に出力されるが（Ｆ位置）、エンジン回転速
度Ｎが０である場合や、異常時においては出力されない
ようになっている（Ｇ位置）。そして、駆動回路は、前
記位置検出センサからの信号Ｐをフィードバックしつ
つ、コントロールスリーブ１６の実位置が補正された目
標位置になるよう、アクチュエータに対して電流Ｉを供
給し、ロータ１８の回転角を制御する。

【００４３】前記Ｑ調補正を図９のフローチャートによ
り具体的に説明すると、先ず、ステップ６５により、調
整段階で取り付けられたＱ調抵抗からスリーブ位置電圧
の基準位置電圧からのずれ量（ΔＵα_ist ）に対応する
ＲＯＭデータ（ΔＵ）を読出す。このデータは、０から
２５５のフルレンジの中央値（１２８）をＲ_N に割当
て、その前後の数値を前記表１に示すようにＲ_A からＲ
_H に割り当ててＲＯＭに格納されているもので、コント
ロールユニット２２は、Ｑ調抵抗２９に所定電圧を印加
してこのＱ調抵抗２９に流れる電流量から該Ｑ調抵抗の
大きさを判別し、ＲＯＭから対応する数値データを読出
した後にステップ６６へ進む。

【００４４】ステップ６６においては、１２８からのΔ
Ｕのずれ、即ちコントロールスリーブの位置信号の補正
値（ΔＵ_RQ）を演算し、つぎのステップ６７において、
Ｕα_ist にΔＵ_RQを加えて目標位置信号を補正する。

【００４５】このため、目標噴射量自体を補正する場合
には、ポンプ制御時において実噴射量を用いてフィード
バック制御するわけではなく、さらに全噴射量領域（エ
ンジン回転速度と負荷による領域）において実噴射量と
調整部材の位置の関係に直線性が有るわけではないた
め、全噴射量制御領域において実噴射量を基準特性に完
全に一致させることが困難であるが、本発明のように、
目標位置信号を補正する場合には、位置センサの出力
（スリーブ位置）に応じてフィードバック制御できるの
で、全噴射量制御領域において直接的な補正が可能とな
り、実噴射量を基準特性に容易にしかも確実に一致させ
ることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
コントロールユニットで演算された目標噴射量を調節部
材の目標位置に換算し、しかる後にこの目標位置を、本
来得たい調節部材と噴射量との相関特性を満たす位置へ
補正し、この補正された目標位置に調節部材の位置を一
致させるようフィードバック制御がなされるので、燃料
噴射ポンプのアクチュエータの組み付け誤差による噴射
特性のずれを精度よく補正することができる。

【００４７】また、アクチュエータとポンプ本体との相
対位置を微調整して所定の噴射特性を得るためには多く
の時間と労力が必要であったが、本発明によれば、基準
特性からのずれに相当する補正素子を取り付ければよい
ので、アクチュエータとポンプ本体とを精度よく組み付
ける必要はなく、組み付け調整工数を大幅に削減できる
ものである。

【００４８】さらに、燃料噴射ポンプ自体に補正素子が
取り付けられているので、ポンプ単体でアクチュエータ
の組み付け誤差が補正されており、コントロールユニッ
トに対して燃料噴射ポンプを取り替えるような場合で
も、再調整する必要がないメリットもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子式燃料噴射装置を示す機能ブロッ
ク図である。

【図２】電子式燃料噴射装置の実施例を示す概略構成図
である。

【図３】燃料噴射ポンプのアクチュエータの組み付け調
整の手順を示すフローチャートである。

【図４】実噴射量の基準噴射量からのずれと、スリーブ
位置電圧の基準位置電圧からのずれとの関係を示す特性
図である。

【図５】燃料噴射ポンプのコネクタ近傍の構造を示す図
である。

【図６】コントロールユニットの一般的処理を示すフロ
ーチャートである。

【図７】コントロールユニットの噴射量制御の動作例を
示すフローチャートである。

【図８】噴射量制御の動作例を示す機能ブロック図であ
る。

【図９】図７および図８におけるＱ調補正の処理例を示
すフローチャートである。

【図１０】エンジン性能上許容される最大噴射量（フル
Ｑ）の特性を示す図である。

【符号の説明】

１６ コントロールスリーブ １ 燃料噴射ポンプ ２ ポンプ本体 ３ アクチュエータ ２２ コントロールユニット ２９ Ｑ調抵抗（補正素子） １００ 目標噴射量演算手段 ２００ 目標位置演算手段 ３００ 補正手段 ４００ 駆動制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射量を調節する調節部材をポンプ
   本体に有し、この調節部材の位置を前記ポンプ本体に装
   着されたアクチュエータにより制御する燃料噴射ポンプ
   と、 前記燃料噴射ポンプとは独立に設けられて前記アクチュ
   エータを制御するコントロールユニットと、 前記燃料噴射ポンプの所定回転数における噴射量の基準
   噴射量からのずれに応じて決定された補正量を所定の物
   理量として有し、該燃料噴射ポンプに取り付けられる補
   正素子と、 エンジン条件に見合った前記燃料噴射ポンプの目標噴射
   量を演算する目標噴射量演算手段と、 前記目標噴射量演算手段で演算された目標噴射量を前記
   調節部材の目標位置に換算する目標位置演算手段と、 前記目標位置演算手段で演算された目標位置を前記補正
   素子の物理量に基づいて補正する補正手段と、前記アクチュエータの実駆動位置を検出する位置検出セ
   ンサと、 前記位置検出センサからの信号をフィードバックしつ
   つ、前記補正手段で補正された目標位置に前記調節部材
   の位置を一致させるよう前記アクチュエータを駆動制御
   する駆動制御手段と、 を具備することを特徴とする電子式燃料噴射装置。