JP2791912B2 - サーボバルブ式電子制御型タイマ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子制御型タイマとりわけサーボバルブ式タ
イマを併用した形式の電子制御型タイマに関するもので
ある。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を制御する油圧
タイマとして、電磁タイミングコントロールバルブを使
用したものは、特開昭57−97024号公報等において公知
である。

この電子制御タイマは、ポンプハウジング下部にニー
ドルを有する電磁弁を設け、該電磁弁の低圧側をタイマ
の低圧室と通路で結ぶ一方、電磁弁の高圧側をタイマの
高圧室と通路で結んでおり、電子制御装置からの信号で
電磁部への電流をオン・オフしそのデューティ比による
ニードルの開閉により、タイマ高圧室から低圧室へのリ
ーク量を制御し、これによりタイマ高圧室圧力（タイマ
ピストン作動圧）を変え、タイマピストンの動きすなわ
ち進角量を制御するものである。

したがって、この電子制御式タイマは通電・非通電時
間のコントロールによりいか様にも噴射タイミングを制
御することができ、進角特性の自由度を向上できる利点
がある。しかし、タイマピストン中の絞りを有する通路
によりタイマの高圧室とポンプ室とを常時通じさせてい
るため、ディスクカム特有の駆動反力により前記通路を
通して燃料油が一種の呼吸現象を生じ、進角特性の精度
が低下しやすく、また、応答性の面でも問題がある。

一方、駆動反力の影響の低減と応答性の改善を図るこ
とを目的としたメカニカルタイマとしては、サーボバル
ブ式タイマが知られている（実開昭59−58743号公報
等）。このタイマは、タイマピストンにサーボバルブを
配し、該サーボバルブにより常態においてポンプ室とタ
イマ高圧室とを遮断し、ポンプ室内の燃料圧の変化に応
じてサーボバルブを変位させてタイマ高圧室への燃料通
路を断接制御し、タイマピストンを変位させるものであ
る。

そこで電子制御式タイマの問題点を改善する方法とし
て、電磁コントロールバルブと上記サーボバルブタイマ
を組合せることが考えられる。しかしながら、単にタイ
マピストンをサーボバルブタイマ構造に置き換えただけ
では、意図する機能が発揮されなくなる。それは、サー
ボバルブタイマにおいては、ポンプ室圧力の変化がすべ
ての制御の源であるのに対し、電磁制御式タイマにおい
ては、標準的なテメカニカルタイマと同様にタイマ高圧
室の圧力如何が制御を決定付けるからである。

すなわちこの場合、タイマ高圧室とポンプ室とを結ぶ
絞り付き通路を省略し、その代わりにサーボバルブを受
圧面がポンプ室に通じるごとくタイマピストンに配し、
タイマ高圧室を電磁弁高圧側に接続し、タイマ低圧室を
電磁弁低圧側に接続することになる。しかし、この構造
では、電磁弁のニードルを開弁し、タイマ高圧室の圧力
を抜いて遅角させようとした場合、ポンプ室の燃料油が
サーボバルブを変位させて開弁させる。これによりポン
プ室の燃料油がタイマ高圧室に補充され、遅角にブレー
キをかける。次いでこのタイマ高圧室への燃料油の補充
によりポンプ室の圧力が下がり、サーボバルブが遅角制
御することになる。このため、サーボバルブ使用の目的
である応答性の向上というメリットが失われてしまうの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解消するために創案さ
れたもので、その目的とするところは、比較的簡単な構
造により、電磁制御式による自由度向上のメリットとサ
ーボバルブタイマによる駆動反力低減・高応答性を適切
に両立させることができ、高精度なタイマピストン位置
制御が可能なタイマを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、タイマ部と該タイ
マ部の外部にあって高圧側と低圧側を電磁作動されるニ
ードルで連通・遮断する電磁弁とを備えたタイマにおい
て、前記タイマ部が、一端が高圧室に他端が低圧室に対
向するタイマピストンと、該タイマピストンに相対移動
自在に配されたサーボバルブを有し、タイマピストンに
は一端が前記高圧室に通じ他端がサーボバルブを介して
低圧室と連通・遮断される通路を備え、しかも前記サー
ボバルブの感圧面側にオリフィスを介してポンプ室と常
時通じる小容積の制御圧室が設けられ、この制御圧室が
通路により前記電磁弁の高圧側に常時連通され、低圧室
が常時電磁弁の低圧側に通じている構成としたものであ
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図は本発明によるサーボバルブ式電磁制御型タイ
マの一実施例を示しており、第1a図と第２図（第1a図の
90度位相をずらして示している）はタイマ部の詳細を進
角ゼロの初期セット状態で示している。

１は分配型燃料噴射ポンプのハウジング、２はハウジ
ング１に設けたサーボバルブタイマ部、３はサーボバル
ブタイマ部２よりも下部のハウジング部位に挿着した電
磁弁（デューティソレノイドバルブ）である。

前記サーボバルブタイマ部２は、ハウジング１にドラ
イブシャフトと直交関係で形成したシリンダ穴20を有
し、このシリンダ穴20は両端が高圧側カバー21と低圧側
カバー22により油密に閉鎖されている。そして、シリン
ダ穴20に軸線方向移動可能なタイマピストン４と、これ
の動きを制御するサーボバルブ５と、スプリング6a,6b
が配されている。

タイマピストン４の軸線方向中間部位には、外周がポ
ンプ室Ａに開口する凹所40が形成され、ここに横断面が
短円柱状のスライダ７が嵌め込まれており、スライダ７
には図示しないローラホルダの内リングと連結する連結
ピン7aの先端が嵌着されている。

前記タイマピストン４と高圧側カバー21との間には高
圧室41Hが形成され、低圧側カバー22との間には低圧室4
1Lが形成されている。この低圧室41Lにはハウジング１
の低圧ポート10が開口し、該低圧ポート10は通路孔100
により後記する電磁弁３の低圧側室32に通じている。

前記タイマピストン４には低圧室側から前記凹所40に
向かって段付き孔43,44が貫設されており、さらにタイ
マピストン４には径小側孔44と交差しついで屈曲して前
記高圧室41Hに連通する通路孔45が穿設されている。タ
イマピストン４の径大孔43の壁にはスナップリング15が
取付けられ、このスナップリング15と低圧側カバー22の
内壁に配したシートとの間にスプリング6bが介装されて
いる。このスプリング6bは、電子制御型のタイマにおけ
るスプリングのようなタイマピストン復帰機能を果たす
ものではなく、タイマピストン４の振動防止のためのも
のであり、したがってばね定数は極めて小さく、わずか
なセット力でタイマピストン４を付勢している。

サーボバルブ５は、有底バルブボデイ5aとこれに摺動
可能に嵌まる本体5bを有し、有底バルブボデイ5aは薄肉
の底壁50を前記凹所40に向けるようにして前記径小側孔
44に嵌着されており、その底壁50の中央部にはオリフィ
ス51が貫設されている。そして、スライダ７にはこのオ
リフィス51に対応する部位にグルーブ77が形成され、ポ
ンプ室Ａの燃料油をこのグルーブ70からオリフィス51を
通して有底バルブボデイ5a内に導入するようになってい
る。

本体5bは低圧室41L側に形成したフランジ52により段
付き孔の段部42に当接され、低圧側カバー22の内面に配
したシム16で支承されたスプリング6aにより高圧側に付
勢されている。

この状態で本体5bの先端面53と有底バルブボデイ底壁
50との間は小さい容積の制御室圧Ｂが創成されている。
そしてこの制御圧室Ｂに対応する部位の有底バルブボデ
イ側壁には、第1a図で示すように、第１ポート90が貫設
され、タイマピストン４の周面とくに前記段部42に対応
する軸線方向部位にはスリット92が形成され、このスリ
ット92と第１ポート90が半径方向に伸びる第２ポート91
で接続されている。そして、ハウジング１には前記スリ
ット92と常時通じる関係で第３ポート93が設けられ、該
第３ポート93は通路孔94により電磁弁３の高圧側室31に
通じている。

一方、前記有底バルブボデイ5aには、第２図のよう
に、前記第１ポート90とたとえば90度位相がずれた関係
で前記通路孔45に通じる連絡通路孔54が穿設されてお
り、本体5bには先端面53から所定の距離だけ隔てた位置
に、連絡通路孔54に連通可能な制御グループ56とこれに
通じる放射状の孔を有する制御孔55が設けられ、制御孔
55は低圧室41Lに開孔している。

次に、電磁弁３は、ハウジング１に穿設した盲穴30に
嵌着された弁体3aと、該弁体3aの内腔に納められ、弁体
3aの先端孔34の内側でシートされるニードル3bと、ニー
ドル後部に固定されたアーマチュア3cと、該アーマチュ
ア3cを通電により吸引して軸線方向に移動させる電磁部
3dとを有している。電磁部3dは外部の電子制御装置８に
接続され、各種センサからの信号を処理・演算しそれに
応じた駆動信号のデューティ比（単位時間内での閉弁時
間の割合）を電磁部3dに与えるようになっている。

前記弁体3aの中間外周部の盲穴部位には高圧側室31が
油密に形成され、該高圧側室31は前記のように通路孔94
により第３ポート93に通じている。そして弁体3aには内
腔に通じる側孔33が穿設され、ニードル3b内に通路孔94
から導入された燃料油を導くようになっている。

一方、弁体3aと盲穴底の間には低圧側室32が画成さ
れ、低圧側室32は通路孔100により前記低圧室41Lに通
じ、かつ、ニードル3bのリフト時に弁体3aの先端孔34が
開くことで高圧側室31と連通されるようになっている。

第３図は本発明を用いた燃料サーキットを示してお
り、燃料タンクａの燃料はフィードポンプｂによりポン
プ室Ａに送られ、このポンプ室Ａに配されているプラン
ジャが機関の回転に応じて回転するとともにカムディス
クとローラとで昇降することによりプランジャ上端部位
の高圧室ｃで加圧され、燃料カットバルブｄと送出弁ｅ
を介して噴射ノズルｆに圧送され噴射される。そしてポ
ンプ室Ａの外側に前記タイマ部２と電磁弁３とが設けら
れている。第３図で太い実線は圧送圧、細い実線は送油
圧、鎖線は低圧を示している。

〔実施例の作用〕

次に実施例の作動と作用を説明する。

第１図と第２図において、タイマピストン４の凹部40
はポンプ室Ａと通じており、ポンプ室Ａがエンジン回転
数に応じた圧力にあることは周知の通りである。

タイマピストン４の凹部40はスライダ７に形成されて
いるグルーブ70に通じ、グルーブ70はサーボバルブ５の
有底バルブボデイ側壁に設けられているオリフィス51を
介して制御圧室Ｂに通じており、さらに制御圧室Ｂは有
底バルブボデイ5aの第１ポート90,タイマピストン４の
第２ポート91とスリット92,ハウジング１の第３ポート9
3および通路孔94を介して常に電磁弁３の高圧側室31と
連通しており、この連通状態はタイマピストン４がいず
れの位置でも保たれる。したがって、ポンプ室Ａの燃料
油は常にグルーブ70からオリフィス51で流量を絞られて
制御圧室Ｂに蓄えられつつ電磁弁３の高圧側室31に流入
している。また、タイマ部２の低圧室41Lはポート10及
び通路孔100により常に電磁弁３の低圧側室32と連通し
ている。

一方、タイマ部２の高圧室41Hは、第１図と第２図の
状態ではサーボバルブ５の本体5bによりポンプ室Ａと遮
断されており、高圧室41Hに対する通路孔45は、第２図
のように連絡通路孔54と制御グルーブ56と制御孔55を介
して低圧室41Lと通じているだけである。したがって、
電磁弁３が非通電の時にはタイマピストン４は動かず、
また制御圧室Ｂの圧力は低く、スプリング6aのセット力
か勝るために、サーボバルブ５は図示の状態にある。

この状態からエンジン回転数が上昇し、ポンプ室Ａの
圧力が高くなると、ポンプ室Ａの送油圧はサーボバルブ
５のオリフィス51で流量が絞られて制御圧室Ｂに入り、
ここから前記ルートにより電磁弁３の高圧側室31に流入
し、次第に制御圧室Ｂの圧力が高くなる。そのままでは
サーボバルブ５の本体5bが移動することになるが、電磁
弁３の電磁部3dに通電すれば、ニードル3bがリフトし、
低圧側室32と高圧側室31とが連通するため、制御圧室Ｂ
の圧力が低下し、したがって本体5bは動かない。そして
再び電磁部3dへの通電を停止すればニードル3bが閉弁す
るため圧側室32と高圧側室31とが遮断され、制御圧室Ｂ
の圧力が高くなり、本体5bはスプリング6aのばね力に抗
して動く。すなわち、電磁弁３のデューティ制御により
制御圧室Ｂの圧力が調圧され、サーホバルブ５の動きか
決定される。

そこで今、電磁弁３のデューティ制御により制御圧室
Ｂの圧力が高くなるてと、本体5bは有底バルブボデイ5a
内を左方に移動し、これにより制御グルーブ56は有底バ
ルブボデイ5aの連絡通路孔54および通路孔45と次第に連
通遮断される一方、サーボバルブ本体5bの先端面53が連
絡通路孔54からのぞく。これにより制御圧室Ｂは通路孔
45と連通し、ポンプ室Ａの送油圧は通路孔45から高圧室
41Hに流入し、低圧室41Lは常時通路100により電磁弁３
の低圧側室32に通じているため、タイマピストン４は高
圧室41Hの圧力で左方（進角側）に移動させられる。そ
してタイマピストン４の通路孔45および有底バルブボデ
イ5aの連絡通路孔54がサーボバルブ本体5bの制御グルー
ブ56に合致すると、高圧室41Hの圧力が低圧室41Lに抜け
るためタイマピストン４の動きは止まり、これにより連
結ピン7aを介してローラホルダが回転され、噴射時期が
早められる。

進角状態からエンジンの回転数の低下等に応じて遅角
側に制御し、噴射時期を遅らすには、電磁弁３のデュテ
イー比を減じ、ニードル3bの開弁時間を増せば良い。こ
うすれば、電磁弁３の高圧側室31と低圧側室32とが通
じ、制御圧室Ｂの圧力が低下すると共に、タイマ高圧室
41Hの圧が、通路孔45−連絡通路孔54−制御グルーブ56
−制御孔55通路孔100のルートで電磁弁３の低圧室32に
抜けるため、サーボバルブ本体5bとタイマピストン４は
一体に右方に移動する。

本発明においては、サーボバルブ５の感圧部（先端
面）が直接ポンプ室Ａに通じておらず、感圧部は制御圧
室Ｂに面しており、その制御圧室Ｂはオリフイス51によ
りポンプ室Ａと連通はしているものの、ポンプ室Ａの圧
力変化に対しては時間的差が与えられている。そて制御
圧室Ｂはタイマピストン４がどの位置にあっても常に電
磁弁３の高圧側室31と連通関係が保たれている。したが
って、電磁弁３により高圧側室31の圧力を抜いて遅角さ
せようとした場合に、サーボバルブ５をおいたままタイ
マピストン４が動きそれによりポンプ室Ａから燃料油が
補充されて遅角にブレーキがかけられるということがな
い。すなわち、オリフイス51によりポンプ室Ａと制御圧
室Ｂの圧力的関係は隔てられているため、電磁弁３の作
動に対し制御圧室Ｂが素早く反応する。したがって、サ
ーボバルブ５とタイマピストン４との相対的なバランス
が崩れず確実に一体に動くことができる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、タイマ部と該タイマ部
の外部にあって高圧側と低圧側を電磁作動されるニード
ルで連通・遮断する電磁弁とを備えたタイマにおいて、
前記タイマ部が、一端が高圧室に他端が低圧室に対向す
るタイマピストンと、該タイマピストンに相対移動自在
に配されたサーボバルブを有し、タイマピストンには一
端が前記高圧室に通じ他端がサーボバルブを介して低圧
室と連通・遮断される通路を備え、しかも前記サーボバ
ルブの感圧面側にオリフィスを介してポンプ室と常時通
じる小容積の制御圧室が設けられ、この制御圧室が通路
により前記電磁弁の高圧側に常時連通され、低圧室が常
時電磁弁の低圧側に通じているため、噴射タイミングの
自由度が高くしかも高応答性を具備させることができ、
エンジンのトランジット時などのような短時間の内に初
期のみダンピング進角、後急進角などの複雑な制御を高
精度で実現することができる。また、機構上もサーボバ
ルブ式タイマのバルブ部の変更とポーティングの若干の
変更と加工で足りるため比較的安価に実施できるなどの
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーボバルブ式電磁制御型タイマ
の一実施例を示す横断面図、第1a図は同じくそのタイマ
部の部分的拡大図、第２図は第1a図II−II線に沿う断面
図、第３図は本発明による燃料系統図である。 １…ハウジング、２…タイマ部、３…電磁部、3a…電磁
部、４…タイマピストン、５…サーボバルブ、5a…有底
バルブボデイ、5b…本体、31…高圧側室、32…低圧側
室、41H…高圧室、41L…低圧室、51…オリフィス、90…
第１ポート、91…第２ポート、92…スリット、93…第３
ポート、94…通路孔、100…通路孔、Ａ…ポンプ室、Ｂ
…制御圧室

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タイマ部と該タイマ部の外部にあって高圧
   側と低圧側を電磁作動されるニードルで連通・遮断する
   電磁弁とを備えたタイマにおいて、前記タイマ部が、一
   端が高圧室に他端が低圧室に対向するタイマピストン
   と、該タイマピストンに相対移動自在に配されたサーボ
   バルブを有し、タイマピストンには一端が前記高圧室に
   通じ他端がサーボバルブを介して低圧室と連通・遮断さ
   れる通路を備え、しかも前記サーボバルブの感圧面側に
   オリフィスを介してポンプ室と常時通じる小容積の制御
   圧室が設けられ、この制御圧室が通路により前記電磁弁
   の高圧側に常時連通され、低圧室が常時電磁弁の低圧側
   に通じていることを特徴とするサーボバルブ式電子制御
   型タイマ。