JPH01502768A - 燃料噴射量の制御法および装置 - 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】 燃料噴射量の制衡法および装置 従来技術 本発明は請求項１および８の上位概念に記載の内燃機関用の、燃料噴射ポンプを 用いた燃料喫射童の制衡法ならびに装置を前提とする。公知のように大ていのデ ィーゼルエンジンは無負荷においてまたは低い部分負荷領域において、不快な硬 い燃焼雑音を有する。この雑音は噴射持続時間をこの回転数領域において延長す ることにより回ｉ！！することができる。この目的で燃料噴射ポンプに、ポンプ 動作室へ連通する、電気弁によりｈａ可能なバイパスを設けることは既に公知で ある。例えば回転数が低い場合はこのバイパスを介して、ポンプ動作室に給送さ れる燃料の一部を燃料噴射ノズルを仕口させて吸入室へまたは燃料タンクへ光用 させることができる。このようにして燃料賓射佇絖時間の延長が達せられる。こ の場合、この噴射された燃料量は、ポンプ動作室から給送された燃料量とバイパ スを介して流出された燃料量との間の差として生ずる。

ドイツ連邦共和国第３５０７８５３号に示されているこの種の燃料噴射ポンプの 場合は電気弁が使用さ肱この弁は電流の流れない状態において完全に開放状態に 保持され、さらにこの升は電気的励磁が増加するにつれてバイパスを閉じるよう にされている。第１の作動状態においてこの弁は噴射時相を定めるために完全に 閉成される。第２の作動状態におりて即ち無負荷作動の場合は噴射の持続時間全 体にわたり部分的にのみ閉成されこれにより燃料噴射速度が低減される。これに 対する補償としてこの作動領域において部分的に閉じられた状態の付続時間が高 い噴射速度による噴射よりも相応に延長されて、同じ燃料量が噴射される。給送 開始および給送終了はこの燃料噴射ポンプの場合は弁の閉成−ないし開口運動だ けにより定められる。このことはポンプピストンの給送運動と弁の電気制御との 間の正確な相互調整を必要とする。この運動の相互調整においてわずかな不規則 性があっても、噴射弁へ達する燃料量が著しく変化してそのため内燃機関の燃料 論量が不規則になる。

本発明の利点 これに対して請求項１および８に記載の本発明の方法および本発明の装置は、ポ ンプピストンの給送運動と給送開始を足めるための弁の電気制御との間の正確な 相互調整が必要なくなり、そのためエラー発生源が除去できる。圧力により作動 される升の開口によりその都度に、この電気弁の以後の制御のための基礎となる スタート信号が発生される。

特に有利なの＋ＸｆｆＸｆｆ全動作ようにスタートできることである、部ち噴射 弁へ達した燃料量は給送終了ヘ向うにつれて高い噴射速度で噴射するようにし、 噴射開始においては減少された、さらに小さい燃焼速度を考慮した噴射基で噴射 される。このことは燃焼効率を高めかつ燃焼雑音を低減し、この場合この利点は 無負荷回転数および無負荷燃料量を上回わる場合も達成される。

図面 本発明の実施例が図面に簡単に示されており、さらに以下の記載に説明されてい る。第１図は燃料量を制御するだめのリングすべり升と共に簡単に示された燃料 噴射ポンプの断面図、第２図はポンプビストンストロークの時間経過を示すダイ ヤグラム図、第３図は閉成部材の時間経過を示すダイヤグラム図、第４図はポン プ動作室におけるエレメント圧力の時間経過ヲ示すダイヤグラム図、第５図はポ ンプピストンの１ストローク当りの噴射の全持続時間を制御するため丁ぺり弁で はなく付加的な電磁弁を有する燃料噴射ポンプの断面図をそれぞれ示す。

実施例の説明 第１図に実施例として示されている燃料噴射ポンプにおいて、クーシング１にブ ツシュ２が設けられており、このブツシュの中においてポンプピストン３が往復 運動と同時に回転運動を行なう。ポンプピストン３は公知のようにｍ’ｔ−介し てカム駆動により駆動される。

この軸は、噴射ポンプから燃料を給送される内燃機関の回転数に同期して回転す る。ブツシュ２の内部において、ポンプピストン３はポンプシリンダ４の中に支 承されている。ポンプピストン３はポンプシリンダ４のポンプ動作室５を閉成す る。この動作室はボンゾピストン３０周面における充てん溝６を介して、ポンプ ピストンの吸入ストローク中にポンプピストン３の側面においてポンプシリンダ ４へ連通する燃料給送管８と連結される。この燃料給送管は、詳細には示されて いない手段により制御される圧力レベルで燃料の充てんされる吸入室９から、分 岐する。

ポンプピストン３において軸方向にリリーフチャンネル１０が走行し、ここから 半径方向の内径１１が分岐して分配溝１２へ導びかれる。この分配溝２は、−ン プピストン動作運動の経過においてポンプピストン３の各圧縮ストローク中に、 複数個の燃料給送管１４の１つと連通される。この燃料給送管１４は軸方向の面 において、燃料噴射ポンプから給送されるべき所属の内燃機関のシリンダ数およ び配分に応じて、ポンプピストン３を中心としてポンプシリンダ４から分岐して いる。燃料給送管１４の各々は圧力により作動される公知の噴射ノズルへ導ひか れる。

リリーフチャネル１０はポンプピストン３の、吸入室９へ突出する部分において 、漬方向の円径１５へ移行する。ポンプピストン３の周面におけるーこの内径１ ５の出口は、ポンプピストン３の上を密に滑動するリング丁ぺり弁１６により制 御される。調整器−図面には偏心器１８だけが示されている−によりリング丁べ り弁１６は公知のようにその軸方向の位置が変位される。その目的はポンプピス トン３の各ストローク点を変化させて、この場合に噴射への燃料の給送ラリリー フチャンネル１０の開口制御により終了させるためである。リング丁ぺり弁１６ を変位させるために機械的または液圧的変位装置も電気変位装置も使用すること ができる。

ポンプ動作室５から流出チャンネル２０が分岐しており、これに絞り２２として 形成される狭幅部が続く。

絞り２２の下流において流出チャンネル２０が弁座２３へ移行する。この弁座は 電気制御弁２，６の、軸方向に可動の弁閉成部材２５と共働する。そのため弁閉 成部材２５が弁座２３に着座した場合に流出チャンネル２０が遮断される。弁閉 成部材２５が弁座２３から持ち上げられると、圧力の加えられた燃料の一部がポ ンプ動作室５から流出チャンネル２０′ｔ−介して、弁閉成部材２５を部分的に 囲む系流室２７へ違する。この集流室はリリーフチャンネル２９を介して、吸入 室９とまたは燃料タンクと連通ずる。弁２６はそのため燃料に対するバイパスを 制御する。

弁閉成部材２５は、弁ケーシング３０の内部に設けられている軟鉄コア３１によ り軸方向へ案内される。

コア３１は、磁石コイル３４をほとんど完全に曲む軟鉄磁極ケーシング３５の内 部を形成する。このケージ３７と固定的に結合されている。この場合、第１の磁 石空隙が接極子３７とコア３１の端面との間に設けられ、第２の磁石空隙が接極 子３７と磁極ケーシング３５の外側端面との間に設けられている。弁座２３から 弁閉成部材２５が持ち上げられると磁石コイル３４には電流が作用する。そのた め接極子３７は、磁石空隙の幅が同時に減少するため、磁極ケーシング３５の方 向へ吸引される。そのため弁閉成部材２５は弁座２３の方向へ運動する。そのた め弁２６が閉じる。

接極子３７の、弁閉成部材２５と反対側の平面に、圧力を作用するばね３８が保 合している。このばねは他方ではキャップ状の調整スリーブ４０の底部において 支持されている。この調整スリーブ４０は、弁ケーシング３０の縮少された直径 の段部４１において、軸方向に滑動する。はね３８と反対側に調整スリーブ４０ が調整ねじ４３において支持されている。この調整ねじはそのねじ山により弁ケ ーシング３０の内部を軸方向に変位可能である。ｂｅｔａじ４３の回転により調 整スリーブ４０の軸方向の位置４０が変化される。

そのため直接に、接極子３７へ作用するばね３８のパイアスカが変化される。そ のため￥Ｎｉｌじ４３はポンプ動作室５における、弁閉成部材２５が弁座２３か ら持ち上げられそのため弁２６が開かれる際の各々の開口圧力の調整に用いられ る。

本発明に対して重要なのは、ポンプ動作室５における圧力増加の際に弁閉成部材 ２５が弁座２３から持ち上げられる時の各時点が検出されることである。この目 的で発信器が用いられ、そのうちの６つが図面において示されており次に簡単に 説明される。

発信器は例えば変位−２速度−または加速度検出器としてまたはスイッチ５０ａ として構成され、次のように弁２６において設けられている。即ち検出器が信号 を、弁閉成部材２５が弁座２３から離れる時と同じ瞬間に発生するように、設け られている。

電子制御ユニット５２に割り当てられるべき開口信号を発生するための間接的な 作動方法は、圧力検出器５０ｂを取り付けることである。この圧力検出器はポン プ動作室５における圧力を検出して、弁２６が開かれる除のポンプ動作室５にお ける圧力に達すると直ちに測定信号を発生する。

開口信号を発生させるための別の方法は、ポンプピストン３の軸方向の運動を変 位発信器５ｏｃｉ−用いて検出することである。この場合も、弁２６の開口時点 を検出するために間接法が用いられる。

このことは、弁２６の開口開始を検出して開始−および基準時点を設定するだめ の方法の選択だけを示すものとする。最終的に１喪な事は、電気信号を得ること でありこの信号が電子制御ユニット５２に、弁閉成部材２５が弁座２３から離れ それにより燃料の一部がリリーフチャンネル２０、絞り２２および排出チャンネ ル２９ｆ：介してポンプ動作室５から流出できる各時点を通報する。

さらに電子制御ユニット５２にはさらに別の電気信号が供給される。この信号は 特に、例えば別の変位発信器５９ならびに内燃機関の回転数を介して測定された アクセルペダル５８の位置を表わす。

カム駆動によりポンプピストン３は軸方向にポンプ動作室５の方向へ運動する。

このことは第２図に示されている。ポンプ動作室５の容積の減少により、燃料給 送管１４へ接続されている圧力により作動される噴射弁に同時に対抗圧力が加わ ると、第４図に示されているようにポンプ動作室５におけるエレメント圧力ＰＥ Ｌが増加される。この場合このポンプ動作室５におけるエレメント圧力ＰＥＬは 、流出チャンネル２０における弁座２３の直前に形成されている圧力に等しい。

そのため燃料が絞り２２により絞られて集成室２７’ｌｋ介してリリーフチャン ネル２９へ流れ、ここから吸入室９へまたは燃料タンクへ流出される。そのため 升２６が開かれるとポンプピストン３により給送される燃料の一部だけが噴射弁 へ違し、その他の部分は開かれた弁２６を介して少くともしばらくの間は流出で きる。第３図および第４図において、発信器５　Ｑ　ａ、　ｂ。

Ｃの１つにより検出されかつ電子制御ユニット５２に割り当てられる、弁閉成部 材２５が弁座２３から離れる基準時点が１（、で示されている。そのためこの時 点までにまだ完全に電流の流れていない弁２６が逆止め弁のように、成分圧力Ｐ ＥＬの力だけにもとづいて開く。

時点１）に弁２６が完全に開いて、燃料がリリーフチャンネル１０および燃料給 送管１４を介して各噴射弁へ違すると共にまた絞り２２およびリリーフチャンネ ル２９を介して流出される。

別の変位発信器５９によりめられたアクセルペダル位置および内燃機関の回転数 ６２に依存して電子制御ユニット５２の内部で時間差△ｔ（第４図参照）がめら れ、それの終了後に磁気コイル３４が電子制御ユニット５２により電流が作用さ れる。これにより接極子３７が磁極ケーシング３５の方向へ吸引され、弁閉成部 材２５が弁座２３を閉じる。そのため時点１８−１０＋△を以降には燃料がもは やリリーフチャンネル２９を介して分流されず、それ以後に給送される燃料は全 部、噴射弁へ違する。ポンプ動作室におけるエレメント圧力が噴射ノズルの対抗 圧力をわずかに下回わると、圧力解除が流出チャンネル２０、絞り２２およびリ リーフチャンネル２９１ｉ−介してもはや行なえなくなり、これによりエレメン ト圧力ＰＥＬがしたがって燃料噴射速度が跳躍的に増加する。時点ｔ８の後のこ の増加は第４図において一点鎖腺で示されてｂる。ポンプピストン３の軸方向の 運動がリングすべり弁１６により内径１５の制御領域へ導びかれると、エレメン ト圧力ＰＥＬが著しく低下して、噴射弁への燃料給送が終了する。

第３図において△ｔｉ：ｉにより升２６の開口時間が、即ち弁閉成部材２５が２ エレメント圧力にもとづして完全に開くだめに必要とする時間差ｔｌ　−ｔｏが 示されている。△ｔ８により接極子３７の吸引おくれ時間がしたがって弁２６の 閉成時間が示されている、即ち電子制御ユニット５２の電気閉成信号と弁座２３ における弁第３図および第４図における点線は、弁閉成部材２５の軸方向の運動 を即ち内燃機関の一層高い負荷状態の場合のエレメント圧力ＰＥＬを示す。この 場合は時間差△ｔ′−それの経過中に電子制御ユニット５２が升２６の閉成全開 始させるーが減少される。バイパスの早期の閉成によりポンプ動作室５におりて 先行の実施例におけるよりも一１早期により高いエレメント圧力が形成される。

これにより噴射弁から送出される燃料量が増加される。電子制御ユニット５２に おいて形成された時間差△１−１８−１０が小さいほど、絞り２２を介して流出 される燃料量がそれだけ少なくなり、かつ噴射弁から噴射される燃料量が多くな る。

内燃機関の全負荷作動の場合、磁石コイル３４は持続的に電流が流され、弁２６ は閉成されたままになる。

他方の限界の状態は内燃ｍｂの最小の無負荷作動により形成される。第６図およ び第４図にこの負荷状態が実線で示されている。内燃機関が無負荷作動状態にあ ると、このことは電子制御ユニット５２へ回転数発信器６２および別の変位発信 器５９を介して伝達さ札そのため磁石コイル３４の通電が完全に遮断される。

そのため弁２６が、ポンプピストン３の供給開始時に増加するエレメント圧力Ｐ ＥＬ／にもとづいてこの開かれた位置において開放されたままとなり、そしてポ ンプ動作室５がリングすべり弁１６によるリリーフチャンネル１０の開口により 燃料が流出される時に、圧力にもとづいて閉成される。しかし所定の場合たとえ ばモータが冷えている場合はより多くの燃料量を得るために無負荷作動において も磁石コイル３４の通電によ。

り弁２６のより早期の閉成が必要とされる。

ポンプピストン３の給送運動中に燃料の一部が収り２２ｔ−介して流出するため 、わずかな燃料量だけが、しかも内燃機関の無負荷作動に対して正確に十分な燃 料量が、噴射弁へ違する。バイパスの開口により単位時間当りに９を射升へ違す る燃料量が、このバイパスが閉成されているとした場合のそれよりも少なくなる 。

このことを補償するために給送持続時間が長くされる。

このことは、リングすべり弁１６が内径１５を著しく遅れて閉成制御するかまた は全く閉成制振しないようにして、行なわれる。そのためリング丁べり弁１６は 無負荷作動の場合も全負荷位置の近傍にある。上述の作動状態から負荷を引き受 けた場合に弁２６が給送終了よりも一層より早く閉成され、そのため時ｌｓ］間 隔△ｔが減少される。

バイパスの一時的な開口にもとづいて必要トサれる給送持続時間および噴射持続 時間の延長が特別にソフトな燃焼を作動させ、この方法？用いて作動されるディ ーゼルエンジンの燃焼雑音を、著しく短かい噴射持続時間の場合のそれよりもよ り少なくさせる。この利点は例えば無負荷作動において顕著であるが５、シかし 部分負荷作動においても制御される噴射速度の段階付けにより給送−および噴射 持続時間と結びつけられてしめて顯ち噴射の終り頃に達せられることである。こ のことは靜かなエンジン回転に対して有利である。

泗 第５図に示されている燃料喫射ボンゾの第２実施の場合は、同じ作用をする部材 には同じ参照番号が付されている。第１実施例とは反対にリリーフチャンネル１ ０がケーシング１の中に設けられて込る。このリリーフチャンネルは一方ではポ ンプ動作室５．へ連通し他方では吸込み室９へ連通し、さらに別の磁石ｆ７２を 用いて閉成可能である。磁石弁７２は弁２６とは反対に前置接続された絞りを有 しない。磁石弁は第１実施例のリングすべり弁１６の代りに設けられ、丁べり弁 １６と同様に給送開始および給送終了を定める。給送開始は磁石弁７２の閉成に より給送終了は開口により定められる。そのためポンプピストン３による磁石弁 ７２の開口後に給送される燃料量はもはや噴射弁へは達せずに、リリーフチャン ネル１０ｔ−介して吸入室９ヘマたは燃料タンクへ流出される。

磁石弁７２は発信器５［１ａ、ｂ、ｃの代りに基準時点を定めるためにも用いら れる。この場合、磁石弁７２が（例えば電磁的な作動により）閉成され噴射弁へ の燃料給送が開始される各時点が電子制御ユニット５２において開始時間ｔ０と して記録され、次にこのｔｏから弁２６の閉成までの時間差△ｔが算出される。

そのため弁２６および磁石弁７２は、電子制御ユニット５２の内部に取り付けら れる共通の制御装置の部品とすることができる。給送開始および給送終了は磁石 弁７２により定められ、給送速度は弁２６により定められる。

国際調査報告 Ｍ″１１□“　ｐｃ丁／Ｄ三　εＢ１００１９７国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関用の、燃料噴射ポンプを用いて燃料噴射量を制御する方法であつて 、この場合、ポンプシリンダ中に軸方向に可動のポンプピストンがポンプ動作室 に存在する燃料のうち、ポンプピストンの、噴射の行なわれる給送持続時間を制 御することにより定められる部分を、少くとも１つの噴射弁へ圧送するようにし 、さらにそれ以外の燃料部分は噴射弁を迂回させてリリーフチャンネルを介して 流出できるようにし、さらにこの流出する燃料の量を電気的に制御可能な弁によ り制御できるようにし、この弁の作動を電子制御ユニットの信号により内燃機関 の負荷パラメータに依存して行なうようにされている燃料噴射量の制御法におい て、給送サイクルを形成する次の方法ステツプを設けるようにし、即ち １．ポンプピストン（３）の軸方向の運動にもとづくポンプ動作室（５）におけ る燃料のエレメント圧力が増加する場合に、弁（２６）を該圧力で作動して、ば ね（３８）の開成力に逆つて開口させるステツプと；２．弁（２６）の開口の時 点（ｔｏ）を発信器（５０ａ，ｂ，ｃ）により検出して電子制御ユニツト（５２ ）ヘスタート信号として印加するステツプと；３．時点（ｔｓ）に弁（２６）を 閉成するようにし、この場合、時間差（Δｔ＝ｔｓ−ｔｏ）を電子制御ユニツト （５２）において定めるようにしたステツプとを：有するようにしたことを特徴 とする、内燃機関用の、燃料噴射ポンプを用いた燃料噴射量の制御法。 ２．負荷パラメータとして内燃機関の回転数（６２）および／またはアクセルペ ダル（５８）の位置または絞り弁の位置を用いるようにした請求項１記載の方法 。 ３．時間差（Δｔ＝ｔｓ−ｔｏ）を内燃機関の負荷増加と共に減少するようにし 、および内燃機関の負荷減少と共に増加するようにした請求項２記載の方法。 ４．内燃機関の全負荷の場合に弁（２６）を閉じたままにしておくようにした請 求項３記載の方法。 ５．弁（２６）の開口の時点（ｔｏ）を表わすスタート信号を、弁閉成部材（２ ５）の位置または運動を検出する変位一，速度−または加速度検出器またはスイ ツチ（５０ａ）により発生するようにした請求項１記載の方法。 ６．弁（２６）の開口の時点（ｔｏ）を表わすスタート信号を、ポンプ動作室（ ５）におけるエレメント圧力を検出する圧力検出器（５０ｂ）により形成するよ うにした請求項１記載の方法。 ７．弁（２６）の開口の時点（ｔｏ）を表わすスタート信号を、ポンプピストン （３）の位置を検出する変位発信器（５０ｃ）により発生するようにした請求項 １記載の方法。 ８．例えば先行の請求項の方法の１つを実施するための内燃機関用の燃料噴射ポ ンプであつて、該燃料噴射ポンプは、ポンプシリンダ中に軸方向に可動のポンプ ピストンと、該ポンプピストンにより閉成されるポンプ動作室と、電気的に制御 される弁を介して該ポンプ室と連通されるリリーフチャンネルとを有する内燃機 関用の燃料噴射装置において、弁（２６）が弁閉成部材（２５）を有し、該弁閉 成部材には一方ではポンプ動作室（５）における圧力が作用するようにし他方で はばね（３８）の圧力が作用するようにし、さらに該弁閉成部材は電気的に制御 される弁（２６）の作動時にばね（３８）の力の方向へ固定の弁座（２３）へ向 つて運動するようにし、さらに燃料噴射ポンプが燃料量制御機構（１６，７２） を有し、該燃料量制御機構により、噴射を作動する、ポンプピストン（３）の給 送持続時間を制御するようにしたことを特徴とする内燃機関用の燃料噴射ポンプ 。 ９．ポンプ動作室（５）と弁座（２３）との間に燃料用の絞り（２２）が設けら れている請求項８記載の燃料噴射ポンプ。 １０．調整装置（４０，４３）を設け、該調整装置によりばね（３８）のバイア ス力が変化可能であるようにされている請求項８記載の燃料噴射ポンプ。 １１．電気的に制御される弁（２６）として電磁作動弁が用いられるようにした 請求項８から１０までのいずれか１項記載の燃料噴射ポンプ。 １２．燃料量制御機構が弁装置として構成されており、該弁装置が、ポンプ動作 室（５）から導びかれるリリーフチヤンネル（１０）を監視するようにした請求 項８記載の燃料噴射ポンプ。 １３．弁装置がポンプピストン（３）の上を滑動するリングすべり弁（１６）と して構成さ九ており、該リングすべり弁により、ポンプピストン（３）から始ま るリリーフチャンネル（１０）がポンプピストンストロークの行程中に開口制御 されるようにした請求項１２記載の燃料噴射ポンプ。 １４．リング滑り弁（１６）が電気的に調整可能であるようにした請求項１５記 載の燃料噴射ポンプ。 １５．弁装置が電磁弁（７２）として形成されており、該電磁弁によりリリーフ チャンネル（１０）がポンプピストンストロークの行程中に開口制御さ九るよう にした請求項１２記載の燃料噴射ポンプ。