JPH02298635A - 分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射率制御装置 - 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】 及旦立亘頂 ［産業上の利用分野］ 本発明］よ　ディーゼル機関の運転状態に応じて燃料噴
射率を調節する分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射率制御
装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、ディーゼル機関の燃料噴射を制御する装置と
して、燃料或は機関条件の変化に応じて燃料の噴射開始
時期を調節する装置（特公昭５６−１０４６２号公報参
照）が提案されている。また近年で（ｔ、、燃料噴射を
より精密に制御するものとして、ディーゼル機関の運転
状態に応じて、分配型燃料噴射ポンプから供給される燃
料の噴射率を調節し、出力や排ガス浄化性を向上させ、
或は騒音を低下させる技術が提案されている（特公昭６
２−６１７７４号公報参照）。

この技術］よ　分配型燃料噴射ポンプに備えられたタイ
マを利用して、不等速カムを進角又は遅角させるととも
に、加圧室側の燃料流路を電磁弁を用いて開閉制御する
ことによって、燃料の噴射開始時期及び終了時期を制御
するものである。即ち、燃料の噴射期間に対応する不等
速カムの使用領域を変更することによって、単位時間当
りの不等速カムの移動量に相当する燃料噴射率を変更す
るものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ディーゼル機関の運転状態に応じて、従
来の様にタイマを利用して燃料噴射率を変えようとする
と、タイマの制御だけでなく、タイマの制御と連動して
、燃料噴射の制御中に電磁弁を用いて加圧室側の流路の
開閉制御を行って、燃料噴射開始時期及び燃料噴射終了
時期の変更を行わなければならず、制御及び制御装置が
複雑になってしまうという問題が生じてい翫 本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射率の制御を、好適
かつ容易に行うことができる分配型燃料噴射ポンプの燃
料噴射率制御装置を提供することを目的とする。

１肚立旦遮 ［課題を解決するための手段］ 上記課題包解決するためになされた本発明の分配型燃料
噴射ポンプの燃料噴射率制御装置１．ｔ、第１図に例示
する様に、 ディーゼル機関Ｍ１の回転に同期した不等速カムＭ２の
運動に応じて往復運動するプランジャＭ３と、該プラン
ジャＭ３によって燃料の供給圧力を高める加圧室Ｍ４と
、所定圧以上で燃料噴射を行う燃料噴射弁Ｍ５に上記加
圧室Ｍ４を連通する流路Ｍ６と、該流路Ｍ６に配置され
差圧が所定値以上のときに開弁する逆止弁とを備えた分
配型燃料噴射ポンプの燃料噴射率制御装置において、上
記ディーゼル機関Ｍ１の運転状態に基づき、所望の燃料
噴射率に対応した上記不等速カムＭ２の使用開始の目標
位置を求めるカム使用位置算出手段Ｍ８と、 上記流路Ｍ６の燃料噴射弁Ｍ５側に設けられ上記逆止弁
Ｍ７が閉じた後の燃料噴射弁Ｍ５側の圧力を低減する圧
力低減手段Ｍ９と、 該圧力低減手段Ｍ９を駆動して燃料噴射弁Ｍ５側の圧力
を低減することにより、上記プランジャＭ３による加圧
が開始されてから燃料噴射弁Ｍ５が開くまでの時間を調
節して、上記不等速カムＭ２の使用開始位置を上記目標
位置に変更するカム使用位置変更手段ＭＩＯと、 を備えたことを要旨とする。

［作用］ 本発明の分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射率制御装置（
飄　ディーゼル機関Ｍ１の回転に同期して不等速カムＭ
２が運動することにより、プランジャＭ３が往復運動し
、そのプランジャＭ３によって加圧室Ｍ４内の燃料の供
給圧力が高められる。

そして燃料の圧力が高くなって逆止弁７の両側の差圧が
所定値以上になると、逆止弁７が開かれて加圧室Ｍ４と
燃料噴射弁Ｍ５とが連通さ札　燃料が燃料噴射弁Ｍ５側
に供給される。この燃料の圧力が燃料噴射弁Ｍ５の開弁
圧力を越えると、燃料は燃料噴射弁Ｍ５から噴射される
。燃料の噴射後に１飄　燃料の圧力の低下に伴って逆止
弁７が閉ざされる。

ここで、カム使用位置算出手段Ｍ８によって、ディーゼ
ル機関Ｍ１の運転状態に応じて、燃料噴射率に対応した
不等速カムＭ２の使用開始の目標位置を求める。そして
、カム使用位置変更手段Ｍ１０によって、圧力低減手段
Ｍ９を駆動し、プランジャＭ３による加圧が開始されて
から燃料噴射弁Ｍ５が開くまでの時間を調節して、不等
速カムＭ２の使用開始位置を目標位置に変更する。

この様１：、実際に燃料が噴射されるときの不等速カム
Ｍ２の使用開始位置及びそれに伴う使用領域が変更され
ることにより、即ち不等速カムＭ２の軸方向への移動速
度（カム速度）の異なる領域が使用されることによって
、燃料噴射率が変更される。

次に、本発明の詳細な説明するが、説明をより明瞭にす
るために第２図に基づいて実施例に即して説明する。

第２図は、不等速カムＭ２のカム角度に対するカムリフ
ト」の変化（カムプロフィール）と、カム角度に対する
カム速度との関係の一例を示すグラフである。図から明
らかな様に　カム角度が増大するにつれてカムリフト量
は増大するが、使用されるカムはカムプロフィールが一
様でない不等速カムＭ２であるので、各カム角度におけ
るカム速度も変化する。即ち不等速カムＭ２の使用領域
に応じてカム速度が変化する。

ここで、燃料噴射弁Ｍ５側の圧力を低下させる手段とし
て、例えば燃料噴射弁Ｍ５側から加圧室Ｍ４側等の低圧
側に燃料を戻して圧力を低下させる構成を考える。この
場合に１表　燃料の加圧が始まってから逆止弁Ｍ７が開
かれて燃料噴射弁Ｍ５の開弁圧力まで達する時間］よ　
上記低下させた圧力に応じて変化する。つまり、この圧
力に応じて燃料の噴射開始時期が変化し、その結果、実
際に燃料が噴射されるときの不等速カムＭ２の使用領域
が変更される。例えＩ；！、戻した燃料量（吸い戻し量
）を、Ｘ、　　Ｙ、　　Ｚ　（Ｘ（Ｙ（Ｚ）とすると、
第２図に示した例では各回に対応したカム速度の使用領
域１．ｔ、各々ＸＴ、ＹＴ、ＺＴと変化する。

この様に、吸い戻し量によって、実際に燃料が噴射され
るときの不等速カムＭ２の使用開始位置及びそれに伴う
使用領域が変更されるので、カム速度が変更さ托　それ
によって燃料噴射率が調節される。尚、上述の構成及び
グラフ１表　本発明の一例としてあげたにすぎず、圧力
を低減する手段として匝　燃料噴射弁Ｍ５側の燃料の抜
き取りゃ、燃料噴射弁Ｍ５側の流路の体積変化などの種
々の構成を採用できることは勿論である。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第３図に本発明の一実施例である分配型燃料噴射
ポンプの燃料噴射率制御装置のシステム構成を示す。

同図に示す様１：、燃料噴射率制御装置１１．ｔ、ディ
ーゼルエンジン２に供給する燃料を加圧・圧送する分配
型の燃料噴射ポンプ３．燃料噴射ポンプ３をディーゼル
エンジン２の運転状態に応じて駆動制御する電子制御装
置（以下単にＥＣＵと呼ぶ）７等から構成されている。

上記ディーゼルエンジン２　（ｌ　　シリンダ１１゜ピ
ストン１２及びシリンダヘッド１３から燃焼室１４が形
成さ札　燃焼室１４には燃料噴射弁１５が配設されてい
る。

上記分配型の燃料噴射ポンプ３１＆　　ドライブプーリ
２１を介してディーゼルエンジン２の駆動力が伝達さ札
　ドライブプーリ２１に結合されたドライブシャフト２
２に（上　燃料フィードポンプであるベーン式ポンプ２
３．外周面に等間隔で複数の突起を刻設したパルスギヤ
２４及びカップリング２５が接続されている。カップリ
ング２５（表カムプレート２６と一体的に結合されたプ
ランジャ２７の一端側に連結さ札　プランジャ２７の他
端部はシリンダ２８内部に嵌入されている。プランジャ
２７（表　　矢印Ａ、　　Ｂ方向に往復動可能に支持さ
ね　かつスプリング２９によって矢印Ｂ方向に付勢さ札
　カップリング２５と一体的に回転する。

上記カップリング２５とカムプレート２６との間に（上
　ローラリング３０が配設されており、ローラリング３
０のカムプレート２６に対向する面に１表　カムローラ
３１が取り付けられている。一方、カムプレート２６の
ローラリング３ｏに対向する面に（上　カムプレート２
６の動きを定める凸状のカム部３２が突設さ托　このカ
ムプレート２６及びカム部３２によって不等速カム３４
が形成されている。

上記燃料噴射ポンプ３のハウジング４０の頭部４１に（
表　プランジャ２７及びシリンダ２８により加圧室４２
が形成されている。プランジャ２７はシリンダ２８内で
回転するとともに摺動して燃料を加圧する部材であり、
ハウジング４０内部の燃料を吸入する燃料導入凹部４３
．加圧した燃料を分配する分配ボート４４．加圧した燃
料のうちの余剰燃料を海流するスピルボート４・５を備
えている。また、このプランジャ２７には、燃料の加圧
終了時期を調節して燃料噴射量を制御するスピルリング
４６が、スピルポート４５の近傍に外嵌さ礼　ガバナ機
構によって摺動される構成となっている。

更に、上記ハウジング４０の頭部４１に（表　ハウジン
グ４０の内部と加圧室４２とを連通ずる燃料導入通路４
７が設けら札　この燃料導入通路４７には燃料の導入を
遮断するフューエルカットソレノイド４８が配置されて
いる。また、上記加圧室４２と連通ずるプランジャ２７
の分配ポート４４に（よ　燃料を燃料噴射弁１５側に供
給する燃料供給通路５０が開口している。この燃料供給
通路５０には、通路の開閉を行う逆止弁であるデリバリ
バルブ５］が設けら札　デリバリバルブ５１の下流側に
は、燃料を燃料噴射弁１５に供給する燃料バイブ５２が
接続されている。

第４図に示す様に、上記デリバリバルブ５１の弁体５１
ａｌ＆　　燃料供給通路５０側の燃圧に応じて摺動し、
常時はスプリング５４によって矢印Ｂ方向に付勢されて
いる。このデリバリバルブ５１の近傍には、弁体５１ａ
を迂回する側流路６０が設けら札　側流路６０は燃料供
給通路５０側及び燃料バイブ５２側に開口している。こ
の側流路６０には流路を開閉する電磁弁６２が設けら札
　電磁弁６２の上流側には圧力センサ６４が、下流側に
は圧力センサ６６及び紋す６８が設けられている。

また上記ハウジング４０内に１よ　第３図に示す様に、
ディーゼルエンジン２の運転状態に応じて回転するフラ
イウェイト７０．フライウェイト７０によってスピルリ
ング４６を移動させるガバナ７２、アクセルペダルと連
動してスピルリング４６の移動を調節するコントロール
レバー７４．ガバナスプリング７６及びテンションレバ
ー７８等が設けられている。更に、上記ハウジング４０
に１友　ローラリング３０を移動して燃料噴射のタイミ
ングを変更するタイマ８０が設けられている。

尚、本図においてタイマ８０及びベーン式ポンプ２３は
９０度展開して表示しである。

上述した燃料噴射率制御装置１１表　検出器として上記
圧力センサ６４，６６を備えるととも１：。

ドライブプーリ２１の回転からディーゼルエンジン２の
各気筒の燃料噴射行程を検出する基準信号発生センサ８
１．パルスギヤ２４に近接対向しドライブシャフト２２
の回転速度からディーゼルエンジン２の回転速度Ｎｅを
検出する回転速度センサ８２．ディーゼルエンジン２の
冷却水温度を検出する氷温センサ８３等を備える。

またＥＣＵ７は、周知のＣＰＵ７ａ、ＲＯＭ７ｂ、　　
ＲＡ　Ｍ　７　ｃ、　　タイマ７ｄを中心に論理演算回
路として構成さね　コモンバス７ｅを介して入出力部７
ｆに接続されて外部との入出力を行う。上記各センサお
よびスイッチの検出信号は入出力部７ｆを介してＣＰＵ
７ａに入力さ札　一方、ｃｐＵ７ａは入出゛刃部７ｆｔ
２介して電磁弁６２等に制御信号を出力する。

次に、上記ＥＣＵ７が実行する燃料噴射率の制御処理　
即ち電磁弁６２を駆動制御する処理について第５図に示
すフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の制御＋ｉ　　側流路６０に設けられた電磁弁
６２の開閉を制御することにより、上記吸い戻し量を変
えて燃料噴射の開始時期を調節し、それによって不等速
カム３４の使用領域を変更して燃料噴射率を制御するも
のである。

まず、ステップ１００では、燃料噴射弁１５側の燃圧の
変動（圧力波形）を、燃料噴射弁１５側の圧力センサ６
６の出力から読み込む処理が行われる。続くステップ１
１０で（上　上記ステップ］００で読み込んだ圧力波形
を噴射期間ＴＣに換算する処理が行われる。続（ステッ
プ１２０で１表算出した噴射期間ＴＣを、予め運転状態
に応じて台上評価にて決定した最適なマツプの値（期間
）ＴＭと比較する処理が行われる。

このステップ１２０で、上記算出した噴射期間ＴＣが、
マツプの最適期間ＴＭより短いと判定された場合に（戯
　短い時間で多ぐの燃料が噴射される状態　即ち燃料噴
射率が最適値より大きすぎる状態を示していることにな
る。従って、ステップ１３０にて、吸い戻し量を少なく
する様に電磁弁６２の開弁時間ｔを短くする処理を行う
。この吸い戻し量が少ないと燃料噴射弁１５側の燃圧が
比較的高い状態に保たれるので、燃料が加圧室４２にて
高められてから短時間で燃料噴射弁１５の開弁圧力に達
する。その結果、燃料を噴射するタイミングが早くなり
、それによって第２図に示す様１こ、不等速カム３４の
使用領域がカム速度の線やかな領域×Ｔに変更されるの
で、燃料噴射率が低下する。

尚、電磁弁６２の開弁の前後にも、エンジン回転速度Ｎ
ｅ、　　燃料噴射量　アクセル開度等によって燃圧は変
動するので、実際の吸い戻し量（よ　両正カセンサ６４
，６６の差圧の時間積分によって定められる。また、燃
料噴射を開始する時期を単に早めただけで１表　燃料噴
射量は増加してしまうので、燃料噴射の終了時期も調節
するため（：、予め試験等によって吸い戻し量に対応し
てガバナ特性を設定しておく。

一方、上記ステップ１３０で、算出した噴射期間ＴＣが
マツプの最適期間ＴＭより長い場合に（よ上記とは逆に
燃料噴身す率が小さすぎると考えられるので、ステップ
］４０にて、電磁弁６２の開弁時間ｔを長くして吸い戻
し量を多（する。それによって燃料噴射のタイミングを
遅らせて、不等速カム３４の使用領域をカム速度の大き
な領域ＺＴ（第２図）に変更して燃料噴射率を増加させ
る。

更に、上記ステップ１３０で、算出した噴射期間ＴＣが
マツプの最適期間ＴＭと等しい場合に（よ燃料噴射率が
適正であると考えられるので、電磁弁６２の開弁時間ｔ
の変更を行わずに一旦本処理を終了する。

次に、上述した制御によって駆動される電磁弁６２及び
それと関連して作動するデリバリバルブ５１の弁体５１
ａ等の動作を、上記制御とともにより詳細に説明する。

まず、　ドライブシャフト２２の回転に伴って不等速カ
ム３４が回転し、カム部３２がカムローラ３１に乗り上
げることによって、プランジャ２７は回転運動を行いな
がら矢印六方向に移動する。

それによって、燃料導入通路４７から加圧室４２内に導
入された燃料の加圧が行わ札　加圧された燃料は分配ポ
ート４４を介して燃料供給通路５０１こ供給される。

上記加圧によって、燃料供給通路５０側の燃圧が上昇し
、弁体５＋ａの両側の圧力の差が所定値以上になると、
スプリング５４の付勢力に抗して弁体５１ａが矢印Ａ方
向に移動して燃料の流路が開か札　燃料は燃料バイブ５
２側（燃料噴射弁１５側）に供給される。その結果、燃
料噴射弁１５側の燃圧が上昇する。

引き続いてプランジャ２７が矢印Ａ方向に移動し、燃圧
が更に上昇して燃料噴射弁１５の開弁圧力に達すると、
燃料は燃料噴射弁１５からシリンダ１４内に噴射される
。

更；二　続いてプランジャ２７が矢印六方向に移動する
と、スピルボート４５がスピルリング４６の端部に達し
、燃料がスピルボート４５からハウジング４０内に溢流
して燃圧は一気に低下する。

この燃圧の低下によって燃料噴射弁１５が閉ざされるの
で燃料噴射が終了する。つまり、スピルリング４６の位
置によって燃料噴射の終了時期が定まるので燃料噴射量
が調節される。

そして燃圧が低下すると、弁体５１ａがスプリング５４
の付勢力によって矢印Ｂ方向に移動して、燃料供給通路
５０が遮断される。遮断後の燃料供給通路５０側の燃圧
は、燃料供給通路５０側の流路がハウジング４０の内部
に連通ずるとともに、プランジャ２７も矢印Ｂ方向に移
動し始めるので、燃料噴射弁１５側の燃圧よりも低くな
る。

ここで、上述した制御のステップ１２０の判断を行って
、ステップ１３０又はステップ１４０等の処理を行う、
即ち、実際の燃料の噴射期間ＴＣとマツプに記憶した最
適期間ＴＭとの比較を行い、比較した結果に応じて側流
路６０の電磁弁６２の開弁時間ｔの制御を行う。尚、こ
の電磁弁６２が開弁されると、上記燃圧の差によって燃
料は燃料噴射弁１５側から燃料供給通路５０側に戻され
るが、燃料の吸い戻し量は燃圧等によって変動するので
、両正カセンサ６４，６６からの出力に基づいて吸い戻
し量を算出して、電磁弁６２の開弁時間ｔを制御する。

これによって、燃料噴射弁１５側の圧力が任意に設定さ
れる。

次に、再びプランジャ２７が矢印へ方向に移動して燃料
の加圧を行うと、燃料供給通路５０側及び燃料噴射弁１
５側の圧力に応じて、弁体５１’　ａが移動して流路が
開かれる。例えば燃料噴射弁１５側の圧力が前回に設定
された圧力よりも高くなっていると、前回よりも速やか
に燃料噴射弁１５の開弁圧力に達するので、燃料噴射の
開始時期は前回よりも早まる。それによって、実際に燃
料が噴射されるときの不等速カム３４の使用領域が、カ
ム速度のより緩やかな領域に変更されるので、燃料噴射
率が低下する。

一方、上記とは逆１：、燃料噴射弁１５側の圧力が前回
の圧力よりも低いと、前回よりも遅れて燃料噴射弁１５
の開弁圧力に達するので、燃料噴射の開始時期は前回よ
りも遅くなる。それによって、実際に燃料が噴射される
ときの不等速カム３４の使用領域が、゛カム速度のより
大きな領域に変更されるので燃料噴射率が上昇する。　
　　　゛以上説明した様に本実施例によれ１′Ｌ　　側
流路６０の電磁弁６２の開弁時間ｔを調節することによ
って燃料の吸い戻し量を調節して、燃料噴射率を好適に
制御することができる。それによって、出力及び排ガス
の浄化性を向上させるとともに、騒音を効果的に低減す
ることが可能となる。またこの制御（山　タイマ８０と
連動させた複雑な制御を行う必要がないので簡単であり
、更に燃圧を調節する手段として圧電アクチュエータ等
を必要としないので構造が簡単になる。

なお、本実施例で（よ　吸い戻し１乞用いて燃料噴射率
を精密に制御したが、例えば燃料噴射弁１５側の圧力セ
ンサ６６を用いてその燃圧を検出し、検出した燃圧が所
定値になるように電磁弁６２を制御してもよい。

更に、ガバナ特性を予め設定してスピルリング４６を駆
動するのではなく、電磁スピル弁を用い　　　”で、燃
料噴射のタイミング及び燃料噴射量に応じた燃料噴射の
終了時期を制御してもよい。

１匹二左１ 以上詳記した様に本発明の分配型燃料噴射ポンプの燃料
噴射率制御装置（友　圧力センサによって検出された燃
料噴射弁側の圧力及びディーゼル機関の運転状態に基づ
き、圧力変更手段を駆動制御してその圧力を調節する。

そして、その圧力を調節することにより、燃料の噴射開
始時期に対応した不等速カムの使用開始位置を変更する
ことが可能となり、容易に燃料噴射率を制御することが
できる。従って、様々な運転状態に応じてディーゼル機
関を好適に運転して、出力及び排ガスの浄化性を向上さ
せることができ、更に騒音も低減できる。また簡単な構
成で燃料噴射率を変更できるので制御装置の製造が容易
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示する基本的構成医
　第２図は不等速カムの動作原理を説明するグラフ、第
３図は本発明の一実施例を示すシステム構成は　第４図
は側流路の周辺を示す断面医　第５図は本実施例の制御
を示すフローチャートである。 Ｍｌ・・・ディーゼル機関 Ｍ２・・・不等速カム Ｍ３・・・プランジャ Ｍ４・・・加圧室 Ｍ５・・・燃料噴射弁 Ｍ６・・・流路 Ｍｌ・・・逆止弁 Ｍ８・・・カム使用位置算出手段 Ｍ９・・・圧力低減手段 Ｍｌｏ・・・カム使用位置変更手段 １・・・燃料噴射率制御装置 ２・・・ディーゼルエンジン ３・・・分配型燃料噴射ポンプ ７・・・電子制御装置（ＥＣＵ） １５・・・燃料噴射弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ディーゼル機関の回転に同期した不等速カムの運動
   に応じて往復運動するプランジャと、該プランジャによ
   って燃料の供給圧力を高める加圧室と、所定圧以上で燃
   料噴射を行う燃料噴射弁に上記加圧室を連通する流路と
   、該流路に配置され差圧が所定値以上のときに開弁する
   逆止弁とを備えた分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射率制
   御装置において、 上記ディーゼル機関の運転状態に基づき、所望の燃料噴
   射率に対応した上記不等速カムの使用開始の目標位置を
   求めるカム使用位置算出手段と、上記流路の燃料噴射弁
   側に設けられ上記逆止弁が閉じた後の燃料噴射弁側の圧
   力を低減する圧力低減手段と、 該圧力低減手段を駆動して燃料噴射弁側の圧力を低減す
   ることにより、上記プランジャによる加圧が開始されて
   から燃料噴射弁が開くまでの時間を調節して、上記不等
   速カムの使用開始位置を上記目標位置に変更，するカム
   使用位置変更手段と、を備えたことを特徴とする分配型
   燃料噴射ポンプの燃料噴射率制御装置。