(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の複数の気筒の振動を共通の振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて各気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を設定する目標着火時期設定手段と、
前記機関の気筒内への燃料の噴射時期を調節する噴射時期調節手段と、
前記着火検出手段及び目標着火時期設定手段からの各信号の偏差に基づいて噴射時期の補正項を求める補正項演算手段と、を備え、
前記補正項に基づき、燃料の噴射時期を制御する燃料噴射時期制御装置において、
前記気筒毎に前記振動センサとの相対位置に対応する第１の重み係数を予め設定する第１の重み係数設定手段と、
前記補正項に前記第１の重み係数を掛け算することで、前記補正項を気筒毎に重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記重み付け手段により重み付けされた補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする燃料噴射時期制御装置。
【請求項２】
機関の気筒の振動を振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を設定する目標着火時期設定手段と、
前記機関の気筒内への燃料の噴射時期を調節する噴射時期調節手段と、
前記着火検出手段及び目標着火時期設定手段からの各信号の偏差に基づいて噴射時期の補正項を求める補正項演算手段と、を備え、
前記補正項に基づき、燃料の噴射時期を制御する燃料噴射時期制御装置において、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、
前記補正項に前記第２の重み係数を掛け算することで、前記補正項を重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記重み付け手段により重み付された補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする燃料噴射時期制御装置。
【請求項３】
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、
前記補正項に前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を掛け算することで、前記補正項を気筒毎に重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記重み付け手段により重み付けされた補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項４】
第２の重み係数設定手段は、高負荷及び／または高回転ほど、重み付けの影響が小さくなるように重み係数を設定するものであることを特徴とする請求項２または３記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項５】
運転状態検出手段は、エンジン回転数、アクセル開度、吸気圧及び燃料噴射量のうちの少なくとも１つを検出するものであり、
第２の重み係数設定手段は、前記運転状態検出手段にて得た情報に基づいて機関の運転状態が定常状態であるか過度状態であるかを判別し、過度状態であると判別したときには重み付けの影響が定常状態の場合よりも小さくなるように重み係数を設定するものであることを特徴とする請求項２、３または４記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項６】
第２の重み係数設定手段は、エンジンの回転数の変化率及び／またはアクセルの開度の変化率を演算し、機関の運転状態が過度状態にあるときにおいて、変化率が大きいほど重み付けの影響が小さくなるように重み係数を設定するものであることを特徴とする請求項５記載のディーゼル機関用燃料噴射時期制御装置。
【請求項７】
重み付け手段にて求めた補正項について各気筒間の平均値を演算し、この平均値を補正項として当該補正項に基づいて燃料噴射時期を制御することを特徴とする請求項１または３記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項８】
機関の気筒の振動を振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を設定する目標着火時期設定手段と、
前記機関の気筒内への燃料の噴射時期を調節する噴射時期調節手段と、
前記着火検出手段及び目標着火時期設定手段からの各信号の偏差に基づいて噴射時期の補正項を求める補正項演算手段と、を備え、
前記補正項に基づき、燃料の噴射時期を制御する燃料噴射時期制御装置において、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、
この第２の重み係数により前記補正項を重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記第２の重み付け係数設定手段は、高負荷及び／または高回転ほど、重み付けの影響が小さくなるように重み係数を設定するものであり、
前記重み付け手段により重み付された補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする燃料噴射時期制御装置。
【請求項９】
前記気筒毎に前記振動センサとの相対位置に対応する第１の重み係数を予め設定する第１の重み係数設定手段と、
この第１の重み係数及び前記第２の重み係数により前記補正項を気筒毎に重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記重み付け手段により重み付けされた補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする請求項８記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項１０】
機関の気筒の振動を振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を設定する目標着火時期設定手段と、
前記機関の気筒内への燃料の噴射時期を調節する噴射時期調節手段と、
前記着火検出手段及び目標着火時期設定手段からの各信号の偏差に基づいて噴射時期の補正項を求める補正項演算手段と、を備え、
前記補正項に基づき、燃料の噴射時期を制御する燃料噴射時期制御装置において、
前記運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、
この第２の重み係数により前記補正項を重み付けする重み付け手段と、を設け、
運転状態検出手段は、エンジン回転数、アクセル開度、吸気圧及び燃料噴射量のうちの少なくとも１つを検出するものであり、
第２の重み係数設定手段は、前記運転状態検出手段にて得た情報に基づいて機関の運転状態が定常状態であるか過度状態であるかを判別し、過度状態であると判別したときには重み付けの影響が定常状態の場合よりも小さくなるように重み係数を設定するものであり、
前記重み付け手段により重み付された補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする燃料噴射時期制御装置。
【請求項１１】
前記気筒毎に前記振動センサとの相対位置に対応する第１の重み係数を予め設定する第１の重み係数設定手段と、
この第１の重み係数及び前記第２の重み係数により前記補正項を気筒毎に重み付けする重み付け手段と、を設け、
前記重み付け手段により重み付けされた補正項に基づき燃料の噴射時期を制御することを特徴とする請求項１０記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項１２】
運転状態検出手段は、エンジン回転数、アクセル開度、吸気圧及び燃料噴射量のうちの少なくとも１つを検出するものであり、
第２の重み係数設定手段は、前記運転状態検出手段にて得た情報に基づいて機関の運転状態が定常状態であるか過度状態であるかを判別し、過度状態であると判別したときには重み付けの影響が定常状態の場合よりも小さくなるように重み係数を設定するものであることを特徴とする請求項８または９記載の燃料噴射時期制御装置。
【請求項１３】
第２の重み係数設定手段は、エンジンの回転数の変化率及び／またはアクセルの開度の変化率を演算し、機関の運転状態が過度状態にあるときにおいて、変化率が大きいほど重み付けの影響が小さくなるように重み係数を設定するものであることを特徴とする請求項１０、１１または１２記載のディーゼル機関用燃料噴射時期制御装置。
【請求項１４】
機関の所定回転角度位置を検出する基準位置検出手段と、
前記機関の複数の気筒の振動を共通の振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて各気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を設定する目標着火時期設定手段と、
前記基準位置検出手段及び着火検出手段からの各信号に基づいて実着火時期を演算する実着火時期演算手段と、
前記気筒毎の第１の重み係数を予め設定する第１の重み係数設定手段と、
前記実着火時期に、前記目標着火時期と前記実着火時期との偏差に前記第１の重み係数を掛け算した結果を加算することで、前記実着火時期を気筒毎に補正する実着火時期補正手段と、を設け、
前記実着火時期補正手段により求めた実着火時期を検出着火時期とすることを特徴とする着火時期検出装置。
【請求項１５】
機関の所定回転角度位置を検出する基準位置検出手段と、
前記機関の気筒の振動を振動センサにより検出し、検出した振動に基づいて気筒内の着火を検出する着火検出手段と、
運転状態に応じた目標着火時期を求める目標着火時期設定手段と、
前記基準位置検出手段及び着火検出手段からの各信号に基づいて実着火時期を演算する実着火時期演算手段と、
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、
前記実着火時期に、前記目標着火時期と前記実着火時期との偏差に前記第２の重み係数を掛け算した結果を加算することで、前記実着火時期を補正する実着火時期補正手段と、を設け、
前記実着火時期補正手段により求めた実着火時期を検出着火時期とすることを特徴とする着火時期検出装置。
【請求項１６】
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
この運転状態検出手段からの検出信号に基づいて第２の重み係数を設定する第２の重み係数設定手段と、を設け、
前記実着火時期補正手段は、前記実着火時期に、前記目標着火時期と前記実着火時期との偏差に前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を掛け算した結果を加算することで、前記実着火時期を補正するものであることを特徴とする請求項１４記載の着火時期検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射時期を制御する装置、及び着火時期を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ディ−ゼル機関において、燃料の着火時期が目標とする着火時期となるように燃料の噴射時期を制御するものが知れている。この制御を行うためには着火時期を検出する手段が必要であるが、その検出手段の中で振動センサは、機関の加工が不要であり、また安価という点から有利である。
【０００３】
このような燃料噴射時期を振動センサにより制御する技術として例えば特開昭６０−１３８２４７号公報がある。この公報には、圧電素子よりなる振動センサを各気筒の燃料噴射ノズルまたはノズルホルダに設け、振動センサで検出した振動波形に基づいて着火の瞬間を検出し、この検出結果に基づいて得た実着火時期（クランクの基準位置に対する実着火時の位相）とエンジンの運転状態に応じた最適な目標着火時期との偏差を求め、この偏差に応じた出力を噴射時期調節用タイマに与えて燃料噴射時期を制御することが記載されている。
【０００４】
さらにまた特開昭５９−１８５８３７号公報には、各気筒に着火検出器を設けて、着火検出器の検出信号に基づいて得た実着火時期と目標とする着火時期との偏差を求めると共に、４気筒分の偏差の平均値を求め、これを噴射時期の制御信号に反映させる技術が開示されている。この技術は、各気筒とも噴射時期が同じてあっても圧縮比のばらつきや温度分布の違いなどによって着火時期が気筒間でばらつくため、検出した各気筒の着火時期が目標着火時期となるように噴射時期を制御して気筒間での着火時期のばらつきをなくすことを狙いとしている。また着火検出器としては燃焼光を捉えるフォトセンサ、気筒内の圧力を検出する内圧センサ、あるいは振動センサなどを用いることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで着火検出器としてフォトセンサや内圧センサを用いる場合には、各気筒の筒内に直接挿入され、燃焼光や内圧を直接測定しているため機械振動ノイズの重畳や検出遅れといった要因は含まない。これに対し振動センサを用いた場合には、燃料が爆発したときの気筒の振動を捉えているため、次のような問題がある。
【０００６】
（１）先ず、振動センサを利用するにあたり１つの振動センサにより多気筒例えば４気筒の着火時期を検出するように構成すれば、安価なシステムを構成できる点で有利である。しかしながらこの場合振動センサから遠い気筒については、振動センサに近い気筒に比べて、燃焼振動のレベルが小さいため、燃焼振動以外の機械振動ノイズに弱く、従って振動センサと気筒間の相対位置関係によって、検出される着火時期の信頼度が異なってしまう。またバルブ着座時に機械振動ノイズが発生するので、バルブ開閉のタイミングと燃焼時期とが重なってしまう気筒と重ならない気筒とでは、やはり検出される着火時期の信頼度が異なる。
【０００７】
（２）更に高回転及び／または高負荷運転時は低回転及び／または低負荷運転時よりも機関の振動が大きいので機械振動ノイズが大きくなり、このため振動センサからの電気信号にこのノイズ分が含まれてしまうので、Ｓ／Ｎが悪くなり、着火の瞬間の検出精度つまり検出した実着火時期の信頼度が低下する。また回転数があまり高くない状況においても急加速時などのような過渡時にはやはり機械振動ノイズが大きくなり、同様に信頼度が低下する。
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、簡素で高精度な着火時期制御を、振動センサを用いて実現することのできる装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、機関の複数の気筒の振動を共通の振動センサ例えば１個の振動センサにより検出し、検出した振動を信号処理回路にて処理し、各気筒内の着火を検出する。この着火検出手段からの着火検出信号に基づいて、実着火時期が求められる。
【００１０】
一方目標着火時期設定手段により運転状態に応じた目標着火時期を求め、この目標着火時期と前記実着火時期との偏差に応じた補正項を補正項演算手段により求める。そして第１の重み係数設定手段により予め気筒毎の第１の重み係数を設定し、重み付け手段にて前記補正項を第１の重み係数により気筒毎に重み付けする。こうして重み付けされた補正項に基づいて噴射時期調節手段を制御する。
【００１１】
請求項１の発明によれば、検出した実着火時期について気筒毎の信頼度の違いを考慮し、例えば各気筒と振動センサとの位置関係に応じた着火時期検出信号の信頼度に応じて、燃料噴射時期制御への前記補正項の寄与の程度に重み付けをしているため、気筒毎に振動センサを設ける場合に比べて安価で、かつ高精度な燃料噴射時期制御を行うことができる。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の場合と同様に、目標着火時期と実着火時期との偏差に応じた補正項に基づいて噴射時期調節手段を制御するにあたり、運転状態を考慮した重み付けを前記補正項に対して行う。即ち運転状態検出手段により検出した検出信号に基づいて第２の重み係数を設定し、重み付け手段にて前記補正項を第２の重み係数により重み付けする。この重み係数の具体的設定方法としては、例えば請求項４に記載したように、高負荷及び／または高回転ほど重み付けの影響が小さくなるように決められる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、振動センサを用いて着火を検出したときの運転状態による機械振動ノイズの影響を考慮して、運転状態に応じた検出着火時期の信頼度の違いを燃料噴射時期制御に反映しているため、高精度な燃料噴射時期制御を行うことができる。また請求項３の発明のように、複数の気筒に対して共通の振動センサを用いる場合に、気筒毎の第１の重み係数と運転状態に応じた第２の重み係数を設定してこれらにより補正項を重み付けすれば、単に気筒毎に重み付けする場合に比べてより一層信頼性の高い燃料噴射時期制御を行うことができる。
【００１４】
更にまた請求項８の着火時期検出装置では、請求項１と同様に振動センサを用いた着火検出手段及び基準位置検出手段により実着火時期を求めると共に、目標着火時期設定手段により目標着火時期を求める。そして第１の重み係数設定手段により予め気筒毎に第１の重み係数を設定し、実着火時期補正手段により前記実着火時期を、目標着火時期及び第１の重み係数により気筒毎に補正し、補正された実着火時期を検出着火時期とする。従って検出した実着火時期について気筒毎の信頼度の違いを考慮して補正しているため、高精度な着火時期検出を行うことができる。
【００１５】
請求項９の着火時期検出装置では、請求項８の発明と同様に実着火時期を目標着火時期及び重み係数により補正するが、この重み係数（第２の重み係数）としては、運転状態検出部からの検出信号に基づいて設定される。従って振動センサを用いて着火を検出したときの運転状態による機械振動ノイズの影響を考慮して実着火時期を補正しているため、高精度な着火時期検出を行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態である燃料噴射時期制御装置の構成要素をブロック化して全体の概略構成を示すブロック図であり、先ず図１を参照しながら本実施の形態の概要を簡単に説明する。運転状態検出手段１０１は、エンジンの回転数検出部２０１、アクセル開度検出部２０２、吸気圧検出部２０３、及び燃料の噴射量検出部２０４などを含む。
【００１７】
目標噴射時期設定手段１０２及び目標着火時期設定手段１０３は、運転状態検出手段１０１からの検出信号に応じて夫々目標噴射時期及び目標着火時期を設定する。実噴射時期演算手段１０４ａは、燃料の噴射の瞬間を検出する噴射時点検出手段１０４とクランクの基準位置を検出する基準位置検出手段１０５との各検出信号に基づいて実噴射時期、即ち基準位置に対する噴射時点のクランク角度（位相）を検出する。
【００１８】
一方着火検出手段１０６は、エンジンの各気筒に対して共通に設けられた１個の振動センサ２０５と信号処理回路２０６とからなり、振動センサ２０５で検出した振動信号を信号処理回路２０６にて処理し、着火の瞬間を検出する。実着火時期演算手段１０７は、着火検出手段１０６及び基準位置検出手段１０５の各検出信号に基づいて実着火時期、即ち基準位置に対する着火の時点のクランク角度（位相）を検出する。補正項演算手段１０８は、目標着火時期と実着火時期との位相差（補正項）を求める。
【００１９】
前記補正項は、重み付け手段１０９により、第１の重み係数及び第２の重み係数が掛け算されることにより重み付けされる。第１の重み係数は、第１の重み係数設定手段１１０により、気筒と振動センサとの位置関係に応じて設定され、また第２の重み係数は、第２の重み係数設定手段１１１により、運転状態検出手段１０１からの検出信号に応じて設定される。そして出力値演算手段１１２では、重みづけされた補正項に基づいて目標噴射時期を補正、例えば目標噴射時期に補正項を加算すると共に、補正後の目標噴射時期と実噴射時期との差分に基づいて、噴射時期調節手段１３３に制御信号を出力する。
【００２０】
次に図１に示した燃料噴射時期制御装置の具体的構成及び作用について詳述する。図２はこの燃料噴射時期制御装置の具体的な全体構成を示す図である。１は例えば直列４気筒ディーゼルエンジン（機関）、２は分配型燃料噴射ポンプであり、燃料噴射ポンプ２から圧送された燃料は燃料噴射ノズル２１を介して各気筒内に噴射される。燃料噴射ポンプ２の噴射時期は、電気−油圧式タイマと呼ばれる後述の噴射時期調節手段３により調節される。
【００２１】
前記ディーゼルエンジン１には、振動センサ４が取り付けられている。この振動センサ４はエンジンブロックの振動を例えば圧電素子により電気信号として検出し、この信号に基づいて着火の瞬間を検出するためのものであり、この例では各気筒の着火を１個の振動センサで検出するようにしている。直列４気筒エンジンに振動センサを取り付ける場合の好ましい例を図３に示すと、この場合振動センサ４は２番目及び３番目の気筒Ｃｙ２、Ｃｙ３の間であって、エンジンブロックＥＢの上端付近が好ましい。Ｃｙ１、Ｃｙ４は気筒、Ｈはヘッドカバー、Ｐはオイルパンである。
【００２２】
またＶ型６気筒エンジンの場合は振動センサ４をバンクの中央に設けることが好ましい。その理由については、振動センサ４の取り付け位置について、各気筒に対してできる限り対象となる位置を選択することにより、特定の気筒で捕捉される燃焼振動が極端に小さくなるのを防ぐためである。
このようにして振動センサ４により検出された振動信号（圧電素子で変換された電気信号）は図４に示す信号処理回路４０に入力される。即ち振動信号は、フィルタ４１に入力され、ここで高周波ノイズや直流成分が除去された後、積分回路４２及びピークホールド回路４３に入力される。各回路４２、４３の出力は、コンパレータ４４の両入力端に夫々入力される。このコンパレータ４４は、ピークホールド回路４３からの出力が積分回路４２からの出力よりも大きくなったときに出力レベル「Ｈ」（例えば５Ｖの信号）レベルとなり、それ以外のときは「Ｌ」（例えば０Ｖの信号）レベルとなるように構成されている。
【００２３】
燃焼振動のレベルが小さくピークホールド回路４３の出力が積分回路４２の出力を越えない場合には、コンパレータの出力電圧は０Ｖのままとなる。ピークホールド回路４３には、エンジン制御用マイコン４５より、リセット信号が入力されるようになっており、このリセット信号はエンジンの圧縮ＴＤＣ後９０゜ＣＡにて出力され、毎燃焼ごとにリセットされる。図４の処理回路の動作の詳細を図５に示す。振動センサ４からの信号をフィルタリングした信号が（ａ）である。対応付けて表わすためにＣｙ１〜Ｃｙ４を付してある。フィルタリング後の信号を積分回路４２に入力して得られる波形は（ｂ）に点線で示すＶｉの様になる。またピークホールド回路４３に入力して得られる波形は（ｂ）に実線で示すＶＰの様になる。この２つの信号（Ｖｉ、ＶＰ）をコンパレータ４４に入力すると、コンパレータ４４の出力端から（ｃ）に示すＶＣが得られる。
【００２４】
前記信号処理回路４０は、図２に示す電子制御ユニット１０内の入力回路１１に相当し、この入力回路１１で得た信号つまり図５に示すコンパレータ４４の出力信号ＶＣはマイクロコンピュータＭＣに入力される。この例では振動センサ４及び信号処理回路４０により着火検出手段が構成されている。
上述のようにして着火の瞬間が検出されるが、この検出信号に基づいてクランクの基準位置に対する着火の時点の位相、つまり着火の時期（実着火時期）次のようにして求められる。図２ではクランクの基準位置を検出する基準位置検出手段である基準位置検出器は符号５で示してあり、この基準位置検出器５からの信号は入力回路１２を介してマイクロコンピュータＭＣに取り込まれる。この基準位置検出器５は、図６に示すようにクランク軸に同期して回転すると共に１個の突起を備えた歯車５１と電磁ピックアップ５２とを備え、上死点後の基準クランク位置で突起が電磁ピックアップ５２に対向し、これにより電磁ピックアップ５２から図７（ａ）に示すような交流信号Ｖａを出力するように構成されている。
【００２５】
そしてこの交流信号は入力回路１２に入力すると波形成形されて図７（ｂ）に示すようなパルス信号Ｖｂとなる。マイクロコンピュータＭＣではこのパルス信号Ｖｂのパルス間隔ｔＭをカウントしてエンジンの回転数を算出する。マイクロコンピュータＭＣでは、クランクの基準位置に対応するパルス信号Ｖｂと着火検出手段からの検出信号であるパルス信号Ｖｃとの時間差を求め、この時間差とエンジンの回転数とに基づいて、基準位置から燃料の着火までに要したクランク角度即ち実着火時期ＴＴＰを算出する。
【００２６】
このように本実施の形態では、図１に示す実着火時期演算部１０７は、マイクロコンピュータＭＣより構成されるが、目標着火時期設定手段１０３、補正項演算手段１０８、目標噴射時期設定手段１０２、第１の重み係数設定手段１１０、第２の重み係数設定手段１１１及び出力値演算手段１１２などもマイクロコンピュータＭＣにより構成され、各処理はソフトウェアにより実行される。
【００２７】
続いてこれら各構成要素について具体的に述べる。先ず目標着火時期設定手段１０３においては、既述のようにして検出したエンジンの回転数ＮＥと燃料の噴射量の検出値（実噴射量）とから、予めメモリ内に格納したマップあるいは計算式により目標着火時期を求める。
燃料噴射量の検出は、図２に示すように噴射ポンプ２に組み合わせて設けられた燃料噴射量検出器６を用いて行われる。この燃料噴射量検出器６の一例を図８に示すと、６１は噴射ポンプのスピルリング、６２はプランジャであり、図示しないフェースカムによりプランジャ６２は回転しながら左右に移動し、燃料を圧送、分配する。検出器６０の可動コア６３はレバーを介してスピルリング６１に一体に固定されており、筒状ボビンの外周に二対のコイル６４が巻かれている。本体は固定ネジ６５にてポンプヘッドに固定されている。
【００２８】
噴射量の検出は、可能動コア６３が二対のコイル６４の中を摺動することでコイル６４のインダクタンスが変化することを利用しており、スピルリング６１は燃料噴射量が少ない場合は図中左方に位置し、燃料噴射量が多く必要な場合には右方に位置するように動く。従って燃料噴射量が多い場合には出力電圧値は低く、例えば１Ｖであり、またアイドル運転状態の場合の様に噴射量が少ない場合にはスピルリング２１は左方に移動し、コア６３のストロークは大きくなり例えば出力電圧は３Ｖとなるように作動する。こうして得られた燃料噴射量の検出信号（アナログ電圧）は図２に示すＡ／Ｄ変換器１３を介してマイクロコンピュータＭＣに取り込まれる。
【００２９】
ここで図２の全体構成図に説明を戻すと、１５はアクセル踏み込み量を検出するアクセル位置検出器、１６はエンジン１の燃料温度を検出する温度検出器であり、これら検出器１５、１６の各検出信号は、前記Ａ／Ｄ変換器１３を介してマイクロコンピュータＭＣに取り込まれる。またマイクロコンピュ−タＭＣの出力側には、後述の噴射時期調節手段３に適当なデュ−ティ比をもつパルス信号を与えるための出力回路１７が設けられている。
【００３０】
また燃料の噴射時期の検出は、図２に示すように噴射ポンプ２に付設された噴射時期検出器７を用いて行われる。この噴射時期検出器７の一例を図９に示すと、１８０度間隔で設けられた２個の突起７１、７１を有する歯車７２は噴射ポンプ２の駆動軸７３に取り付けられている。前記突起７１、７１を検出する電磁ピックアップ７４はローラリング７５に取り付けられており、噴射時期を変更すると、ローラリング７５と共に電磁ピックアップ７４も駆動軸７３のまわりに回動し、発生する信号の位相がかわるようにセットされている。この電磁ピックアップ７４からの交流信号は、基準位置検出器５で説明したと同様に図２に示す入力回路１４にて波形成形され、図７（ｄ）に示すパルス信号ＶｄとしてマイクロコンピュータＭＣに取り込まれる。
【００３１】
マイクロコンピュータＭＣではこのパルス信号Ｖｄとクランクの基準位置に対応するパルス信号Ｖｂとの時間差を求め、この時間差とエンジンの回転数ＮＥとに基づいて、基準位置から燃料の着火までに要したクランクの角度即ち実噴射時期ＴＰを算出する。一方目標噴射時期設定手段１０２では、エンジンの回転数ＮＥ、燃料の噴射量検出値および燃料温度とから予めメモリ内に格納したマップあるいは計算式により目標噴射時期を求める。
【００３２】
ここで本発明で実施される燃料噴射時期制御と、既述の各信号との関係について述べると、図７（ｃ）にて示す実着火時期ＴＴＰと目標着火時期との偏差に応じた補正項ΔＴを求め、このΔＴに基づいて目標噴射時期を補正するのであるが、この実施の形態の特徴とする点は、補正項ΔＴに対して、気筒別に重み付けをし更に運転状態に応じて重み付けをすることにある。この重み付けに関する部分は、図１の第１の重み係数設定手段１１０、第２の重み係数設定手段１１１及び重み付け手段１０９であり、これらの具体例について詳述する。
【００３３】
ここでは直列４気筒エンジンを例にして説明する。第１の重み係数は、図１０（ａ）のテ−ブルに示すように各気筒Ｃｙ１〜４毎に予め設定されている。この第１の重み係数の意味について述べる。直列４気筒エンジンにおいて、１つの振動センサによりすべての気筒の着火時期を検出しようとする場合には、既述したように気筒Ｃｙ２、３間に取り付けるのが好ましい。これは振動センサによって捕捉される燃焼振動レベルが気筒の間で大きく異ならないようにするためである。
【００３４】
このように振動センサを取り付けた場合、振動センサで捕捉される燃焼振動レベルは、気筒Ｃｙ２、３では比較的大きく、気筒Ｃｙ１、４では比較的小さい。即ち気筒Ｃｙ２、３の方が気筒Ｃｙ１、４よりも燃焼振動レベル以外の機械振動ノイズなどに対して強い、つまりＳ／Ｎが良い。このような理由から気筒Ｃｙ２、３の第１の重み係数は気筒Ｃｙ１、４の第１の重み係数よりも大きく設定する。この例では、夫々１．０及び０．７に設定されている。第１の重み係数の値はこの例に限られるものではなく、エンジンの種類などに応じて例えば実測デ−タに基づいて適宜設定すれば良い。
【００３５】
重み係数１は、実着火時期と目標着火時期との偏差ΔＴをそのまま使用して噴射時期を補正することを示し、重み係数＜１とは、重み付けの影響が小さいことを示す。
更に第２の重み係数は、以下のような点を考慮して運転状態に応じて決定される。例えば高回転数や、高負荷においては燃焼振動以外の機械振動ノイズが大きくなり、Ｓ／Ｎが悪くなるため着火時期の検出結果の重み付けを小さくするように重み係数が設定される。即ち気筒Ｃｙ１、４では機械振動ノイズに燃焼振動が隠れてしまって着火の検出ができない回転数や負荷条件下でも、気筒Ｃｙ２、３では燃焼振動を検出できる場合もあるため、図１０（ｂ）、（ｃ）の特性図に示すように回転数、負荷が大きくなるにつれて夫々重み係数Ｋｎ、ＫＡを小さくするように設定する。ただし本発明において第２の重み係数としては、ＫｎまたはＫＡのうちの一方を用いてもよい。これら図１０に示すデ−タは、マイクロコンピュ−タＭＣのメモリに格納される。
【００３６】
そして前記噴射時期調節手段３は、例えば図１１に示すように構成される。図１１において、タイマピストン３０はピン３１でロ−ラリング３２と接続されており、タイマピストン３０が図中左方に移動するとロ−ラリング３２が右回転方向に回動し、燃料噴射時期は進角側に変わるものである。
３３はベ−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室３４へ圧送する。圧力室３４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３５へ導かれる。従って高圧室３５の圧力と低圧室３５ａ中のリタ−ンスプリング３６の力の釣り合う位置でタイマピストン３０の位置が定まるためロ−ラリング３２の位置が定まり、噴射時期が定まる。３７は圧力調整用の電磁弁であり、高圧室３５の圧力を、電子制御ユニット１０からの駆動信号により電磁弁３７の開閉時間比率を変えることにより制御し、タイマピストン３０の位置即ち噴射時期を決める。
【００３７】
次に上述の実施の形態の作用について、図１２〜図１６に示すマイクロコンピュ−タＭＣが行う処理のフロ−チャ−トを参照しながら説明する。図１２はメインル−チン、図１３〜図１８は割込みル−チンを示す。図中Ｐ、Ｒはステップを示す。図１２において電源投入時に、例えば後述のΔＴをクリアするなど、必要な初期化を行う。
【００３８】
続いてＰ２では図７（ｂ）に示す基準位置パルス（Ｖｂ）の周期ｔＭの逆数をとり、定数をかけることによりエンジン回転数ＮＥを求める。この際基準位置パルスの立ち上がりで図１３に示すル−チンの割込み処理がかかるようになっている。即ち基準位置パルスの立上がり時点でのタイマ値ｔｉをＲ１で読み込み、前サイクルでのタイマ値ｔ（ｉ−１）との差をＲ２で演算して周期ｔＭを求め、Ｒ３で基準クランク位置に対する実噴射時期位相（実噴射時期）ＴＰ＝ｔｉ−ｔｋを演算する。ｔｋの読み込みについては、噴射時期検出器７からの図７（ｄ）に示すパルス信号（Ｖｄ）の立上がり時点で図１４に示す割込みル−チンが起動され、Ｒ４でその立上がり時点のタイマ値ｔｋが読み込まれる。
【００３９】
次のＰ３では前述した噴射量検出器の値をＡ／Ｄ変換した値を読みこむ。メインル−チンのＰ４及びＰ５では、既述したように夫々目標噴射時期ＴＢ及び目標着火時期ＴＴＳを算出する。その後Ｐ６では実着火時期ＴＴＰを算出する。このステップＰ６においては、図７（ｃ）に示す着火検出信号（ＶＣ）が立ち上がると図１５に示す割込みル−チンが起動され、Ｒ５にて信号の立上がり時の時刻ｔｊを読取り、Ｒ６で直前に取り込まれた基準位置パルスの立上がり時刻ｔｉとの差を算出し、この差ｔｊ−ｔｉと回転数ＮＥとに基づいて実着火時期ＴＴＰを算出する。
【００４０】
次いでＰ７で目標着火時期ＴＴＳと実着火時期ＴＴＰとの偏差に応じたΔＴを求め、次のＰ８にてΔＴに対して以下のようにして重み付けを行う。先ず着火を検出した気筒の判別を行い、その気筒に対応した第１の重み係数Ｋｉを図１０（ａ）に示すテ−ブルから選択すると共に、エンジン回転数に応じた第２の重み係数Ｋｎ及び負荷（アクセル開度）に応じた第２の重み係数ＫＡを図１０（ｂ）、（ｃ）に示すデ−タから夫々選択する。そしてこれら重み係数の掛け算値Ｋ（Ｋｉ×Ｋｎ×ＫＡ）をト−タルの重み係数として、つまりいわば気筒の基本重み係数Ｋｉを運転状態に応じた重み係数により修正してト−タルの重み係数Ｋを求め、このＫにΔＴを掛け算してΔＴの重み付けを行う。
【００４１】
図１０（ａ）の例では振動センサの取付位置に近い気筒ほど重みづけを大きく、つまり振動センサによる着火時期検出精度が高いのでΔＴをそのまま反映させるようにしている。図１０（ｂ）、（ｃ）の例では、エンジン回転数が低く、あるいはアクセル開度が小さいときは、エンジン出力が低い状態で運転されているため、振動センサの検出精度が高いので、ΔＴをそのまま反映させるようにしている。
【００４２】
Ｐ９では、目標噴射時期ＴＢと補正項ΔＴを加算して補正後目標噴射時期ＴＢを算出する。続いてＰ１０にて実噴射時期を算出する。これは既述したステップＲ３で求めたＴＰを用いれば良い。次にＰ１１にて目標噴射時期ＴＢと実噴射時期ＴＰとの誤差に応じてこの誤差量を零にするように、図１１の電磁弁３７に出力する駆動信号のデュ−ティ比算出する。
【００４３】
以上Ｐ１１まで進んだらプログラムはＰ２へ戻り同様の処理を繰り返す。このようにプログラムがル−プを描きつつ計算を進めているうちに、ある一定時間毎に図１６の定時割り込みル−チンが発生し、Ｒ７で定時割込み処理をし、既に計算されたデュ−ティ比は、Ｒ８のステップで図２に示す出力回路１７から駆動出力周期に同期して発生する。こうして適切なデュ−ティ比の駆動信号が噴射時期調節手段３に供給され、燃料の噴射時期制御が行われる。
【００４４】
上述の実施の形態によれば、エンジンブロックＥＢに１個の振動センサ４を取り付けて４気筒の着火を検出するようにしているので、気筒毎に筒内にセンサを挿入するためのエンジンの加工を必要とせず、また気筒毎にセンサを設ける場合に比べてはるかに安価である。そして各気筒と振動センサ４との位置関係などに基づいて、着火の検出の信頼度に応じた重み付けを燃料噴射時期の補正項に対して行うと共に、更にエンジン回転数及び負荷に応じた重み付けも行って、回転数や負荷が高いときと低いときとの機械振動ノイズによる着火検出の信頼度の差をも噴射時期制御に反映させているため、高精度な噴射時期制御を行なうことができる。
【００４５】
ここで前記第２の重み係数については図１７及び図１９に示すような方法で設定してもよい。図１７に示す、第２の重み係数設定部１１１では、運転状態検出部１０１からエンジン回転数、アクセル開度、吸気圧及び燃料噴射量のうちの少なくとも１つ以上の情報に基づいて、エンジンの運転状態が定常であるか過渡であるかを運転状態判別部３０１で判別している。そしてテ−ブル３０２には、定常状態のときの重み係数と過渡状態のときの重み係数が規定されており、判別された運転状態に対応した重み係数が出力される。この場合過渡状態時の重み係数は、定常状態時の重み係数よりも小さく設定されている。この理由は過渡状態のときは定常状態のときにくらべて振動センサによる検出精度が劣るから振動センサ出力による着火のずれをそのまま反映させることを防ぐためである。なお過渡状態は複数の段階に分け、各段階毎に重み係数を設定してもよい。
【００４６】
また実燃料噴射量の代わりに、アクセル開度、エンジン回転数をパラメータとして演算される目標噴射量を使用して目標着火時期を演算してもよい。
また図１８に示す第２の重み係数設定部１１１は、エンジン回転数の変化率を演算する演算部３０３とアクセル開度の変化率を演算する演算部３０４とを有している。３０５は回転数変化率と重み係数との関係を規定したメモリ内のデ−タ、３０６はアクセル開度の変化率と重み係数との関係を規定したメモリ内のデ−タであり、マイクロコンピュ−タは、演算結果である各変化率に応じた重み係数をデ−タ３０５、３０６に基いて求め、得られた重み係数のうち小さい方の値が最小値出力部３０７から出力され、こうして第２の重み係数が設定される。なお第２の重み係数の設定の仕方については、これ以外の方法を採用してもよい。
【００４７】
また本発明では、気筒毎に求めた重み付け後のΔＴを例えば気筒Ｃｙ１〜Ｃｙ４について平均化し、その平均値を既述の実施の形態のΔＴの代りに使用してもよい。そしてまた振動センサを各気筒間で共通に使用するにあたっては、例えば４気筒エンジンの場合、気筒ＣＹ１、２について１個の振動センサを用い、気筒Ｃｙ３、４について１個の振動センサを用いて合計２個の振動センサを用いるようにしてもよい。また本発明では気筒ごとに振動センサを設け、求めた補正項に対して運転状態に応じた第２の重み付けをするようにしてもよい。
【００４８】
以上説明したフロ−チャ−トの説明では、基本目標噴射時期、目標着火時期、実噴射量をパラメ−タとして使用したが、このかわりにアクセル位置にそのまま置き換えても実施可能である。また、上記実施例では分配型の噴射ポンプを用いているが、ポンプ被駆動軸とクランク軸との回転位相を変化させて噴射時期を制御する列型の噴射ポンプにも同様に適用できる。
【００４９】
更に、上記実施例では、噴射時点検出器７の歯車７２は図９に示すように、ポンプ１回転（エンジン２回転）に２つの信号を発生する突起を設けており、これにより基準位置検出器５と歯数が合う。しかし、噴射時期制御と同時に噴射量制御を行なう場合、この状態ではエンジン回転に１歯の信号しか入力されず、この信号により回転数情報を得て該回転数情報にて噴射量制御を行なおうとすると、回転情報の入力頻度が粗く安定な制御が困難となる。
【００５０】
そこで他の実施例として、図１９に示すような歯車を利用することができる。この歯車７６には多くの歯がきざまれている（例えば図示の場合６４歯）。エンジン４気筒の場合、各気筒の噴射時期に対応する位置に４か所欠歯７ａ〜７ｄを設ける。この歯車７６により得られる信号は波形整形後に図２０のような波形になる。この信号をマイクロコンピュ−タＭＣに入力し、波形の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間を毎回計測し、その時間の大きさを見て欠歯を判定し、その欠歯の次の立ち上がり（Ｇ）を検出する。このＧ点を前記実施例の噴射時点検出信号のかわりに利用することもできる。この場合回転情報の入力頻度も多くなり、噴射量制御を安定して行うことが可能となる。
【００５１】
以上において、図２１に本発明の着火時期検出装置の実施の形態を示す。この装置の構成は、図１に示す燃料噴射時期制御装置における着火時期検出に関する部分と略同様であり、実着火時期が実着火時期補正手段１００にて、目標着火時期、第１及び第２の重み係数により補正される。補正演算の一例としては、目標着火時期と実着火時期との偏差に第１及び第２の重み係数を掛け算し、その結果を実着火時期に加算することが挙げられる。この場合振動センサによる着火の検出の信頼度が高くて重み付けが１であれば、実着火時期がそのまま検出実着火時期である出力値として取り扱われる。このようにすれば既に詳述したように高い精度で着火時期を検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の全体の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の全体構成を具体化して示す構成図である。
【図３】振動センサを直列４気筒エンジンに取り付けた状態を示す側面図である。
【図４】振動センサからの電気信号を処理するための信号処理回路である。
【図５】図４に示す回路の各部の波形を示す信号波形図である。
【図６】基準位置検出器の検出信号を波形整形するための信号処理回路図である。
【図７】基準位置の検出信号、着火時点の検出信号及び噴射時点の検出信号を示す信号波形図である。
【図８】実噴射量検出器の取り付け状態を示す断面図である。
【図９】噴射時点検出器の取り付け状態を示す断面図である。
【図１０】第１及び第２の重み係数の設定の一例を示す説明図である。
【図１１】噴射時期調節手段を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態の制御手順を示すフロ−チャ−トである。
【図１３】基準位置割込みル−チンを示すフロ−チャ−トである。
【図１４】噴射時期割込みル−チンを示すフロ−チャ−トである。
【図１５】実着火時割込みル−チンを示すフロ−チャ−トである。
【図１６】定時割込みル−チンを示すフロ−チャ−トである。
【図１７】第２の重み係数設定部の他の例を示す構成図である。
【図１８】第２の重み係数設定部の更に他の例を示す構成図である。
【図１９】噴射位置検出器の歯車を示す平面図である。
【図２０】噴射位置検出器からの検出信号を示す信号波形図である。
【図２１】本発明の着火時期検出装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  運転状態検出手段
１０２  目標噴射時期設定手段
１０４  噴射時点検出手段
１０５  基準位置検出手段
１０６  着火検出手段
２０５  振動センサ
１０９  重み付け手段
１１０  第１の重み係数設定手段
１１１  第２の重み係数設定手段
１１３  噴射時期調節手段
１  ディ−ゼルエンジン
２  噴射ポンプ
２１  燃料噴射ノズル
３  噴射時期調節手段
４  振動センサ
５  基準位置検出器
６  燃料噴射量検出器
７  噴射時点検出器
ＭＣ  マイクロコンピュ−タ
Ｃｙ１〜４  気筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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