JPH0355800Y2

JPH0355800Y2 -

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Publication number: JPH0355800Y2
Application number: JP1984013777U
Authority: JP
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1991-12-12
Also published as: JPS60125336U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕本考案はデイーゼルエンジンの燃料噴射装置に
係り、特にフエイルセーフ機構および電磁スピル
式分配型燃料噴射ポンプを備えたデイーゼルエン
ジンの燃料噴射装置に関する。

〔考案の背景〕

デイーゼルエンジンでは、加圧空気内に燃料を
噴射して自然着火させてトルクを得ている。この
ため、燃料噴射制御系に異常が発生すると、燃料
噴射停止時期であるにも拘らず燃料が噴射され、
この燃料が自然着火することによりエンジンのオ
ーバランが発生する、という問題があつた。従つ
て、従来では、アクセル開度とエンジン回転数に
基づいて定まる燃料噴射量指令値と、スピルリン
グの位置を検出するスピル位置センサ出力とを比
較し、燃料噴射量指令値とスピル位置センサ出力
とが一致しないとき燃料噴射制御系に異常が発生
したと判断していた。また、近時精密な燃料噴射
量制御を行うために、スピルリングに代えてオン
オフされる電磁弁を用い、この電磁弁により高圧
室と低圧室（例えば、ポンプ室）とを連通遮断し
て燃料噴射量を制御する電磁スピル式分配型燃料
噴射ポンプを備えたデイーゼルエンジンが提案さ
れている。かかる電磁スピル式分配型燃料噴射ポ
ンプにおいては、電磁弁により高圧室と低圧室と
を遮断しておいてプランジヤにより高圧室が縮小
されてから所定時期に高圧室と低圧室とを連通さ
せることにより所定量の燃料が噴射される。

しかし、上記の電磁弁として通電されないとき
高圧室と低圧室とを遮断しかつ通電されたとき高
圧室と低圧室とを連通するいわゆるノーマルクロ
ーズタイプの電磁弁を使用する場合には、電磁弁
のソレノイドが断線したり異物が電磁弁の通路を
塞いでしまつた場合には、高圧室と低圧室との遮
断状態が継続して燃料噴射ポンプは全量噴射状態
になり、オーバランが発生することになる。ま
た、上記と逆にいわゆるノーマルオープンタイプ
の電磁弁を使用する場合には、制御回路の故障や
電磁弁のワイヤハーネスがバツテリと短絡する等
によつて電磁弁のソレノイドに電流が継続して流
れた場合には、上記と同様に全量噴射状態にな
り、オーバランが発生することになる。ところ
が、かかる電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプで
は、スピルリングを備えていないため従来の異常
判定方法を採用することができなかつた。

〔考案の目的〕

本考案は上記事情に鑑みて成されたもので、電
磁スピル式分配型燃料噴射ポンプの電磁弁異常等
によついて燃料噴射不必要時に燃料が噴射された
ときにフエイルセーフを行なつてオーバラン発生
の虞れを防止したデイーゼルエンジンの燃料噴射
装置を提供することを目的とする。

〔考案の概要〕

上記目的を達成するために本考案は、シリンダ
内で回転往復動されるプランジヤを備え、該プラ
ンジヤの回転往復動によりプランジヤ先端面とシ
リンダ内壁面とによつて形成される高圧室を拡大
縮小して燃料を吸入圧送すると共に、燃料溢流用
電磁弁をオンオフすることにより前記高圧室と低
圧室とを連通および遮断して燃料噴射量を制御す
るデイーゼルエンジンの燃料噴射装置において、
前記低圧室から高圧室に至る燃料通路の中間に、
その燃料通路の高圧室側の開口部に対向して弁体
が作動するように燃料遮断用電磁弁を設け、さら
に燃料溢流用電磁弁からの燃料戻り通路を燃料遮
断用電磁弁と高圧室との間の燃料通路に連通さ
せ、燃料遮断時の負圧発生部分の容積を増すと共
に、燃料供給系の異常の発生の有無を判断する判
断手段と、その判断手段が異常と判断したとき燃
料遮断用電磁弁へ燃料噴射停止信号を出力する制
御手段とを設けたことを特徴とする。

〔考案の効果〕

本考案によれば電磁弁の故障等によつて燃料が
噴射される異常が発生しエンジン回転数が上昇さ
れたとき燃料噴射が停止され、オーバランの発生
の虞れが防止され、さらに異常から復帰した時に
電磁弁の円滑な作動を可能にする効果が得られ
る。

〔実施例〕

第１図に電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプを
備えた本考案の一実施例に係るデイーゼルエンジ
ンを示す。

燃料噴射ポンプ１はドライブシヤフト２を有
し、このシヤフト２を介してデイーゼルエンジン
と結合される。このシヤフト２にはフイードポン
プであるベーンポンプ４、パルサ６およびカツプ
リング８が取付けられていて、カツプリング８
は、カムプレート１０が一体的に結合されたプラ
ンジヤ１２と連結され、プランジヤ１２の端部は
ボス１１内に嵌入されている。カツプリング８は
プランジヤ１２を一体的に回転させるが、軸方向
のプランジヤ１２の往復動は可能である。プラン
ジヤ１２およびカムプレート１０はばね１３によ
り常時左方に偏倚されている。

カツプリング８を囲繞してドライブシヤフト２
と同軸で回動可能なローラリング１４が取付けら
れている。ローラリング１４の右側壁には、ロー
ラリング１４の回動軸心を中心とした円周に沿つ
て、カムプレート１０と対向してカムローラ１６
が取付けられている。

ローラリング１４はタイマ１８により所定角度
だけ回動される。すなわち、ローラリング１４は
ピストンピン２０と連結され、ピストンピン２０
はタイマピストン２２と連結されている。タイマ
ピストン２２の一側面にはハウジング２４との間
にばね２６が介装され、他側の側面は圧力室１９
に面していてベーンポンプ４の吐出圧力が働くよ
うに構成されており、タイマピストン２２はその
吐出圧力に応じて往復動し、これによりローラリ
ング１４が所定の角度だけ変位して噴射開始のタ
イミングが制御される。

ポンプハウジング２４にはボス１１が嵌合され
たブロツク２８が取付けられ、そのブロツク２８
内にはハウジング２４内の低圧室である燃料室３
０と連通した燃料通路３２が穿設され、また、ブ
ロツク２８には燃料遮断用の電磁弁３４が、その
弁体３６の軸線に対し燃料通路３２が半径方向を
なすように、かつ弁体３６が後述の燃料導入通路
４４の開口部に対向して作動するように取付けら
れその弁体３６により燃料通路３２が開閉され
る。更に、ブロツク２８には燃料溢流（スピル）
用の電磁弁３８が取付けられ、その電磁弁３８と
プランジヤ１２とボス１１との間に高圧室４０が
画成される。高圧室４０は、プランジヤ１４の周
面に形成された気筒数に対応した燃料導入切欠き
４２を介して、電磁弁３４と高圧室４０との間の
燃料導入通路４４と連通可能である。燃料溢流用
の電磁弁３８の戻り通路４６は、ボス１１内の連
通路４５を介して電磁弁３４と高圧室４０との間
に形成された燃料導入通路４４と連通されてい
る。燃料遮断用電磁弁３４が閉弁されると燃料の
供給が停止するが、エンジンは瞬時に停止できな
いのでプランジヤ１２はなお若干の回転・往復動
をする。その際、噴射ポンプ１が吸入行程に入る
と高圧室４０及び高圧室側燃料導入通路４４に負
圧が発生し、電磁弁３４の閉弁が一層確実になる
が、弁体３６が弁座に強固に吸着して、異常から
の復帰後電磁弁３４が開弁不能になるおそれがあ
る。しかし、上記のような燃料溢流用電磁弁３８
の燃料戻り通路４６と燃料導入通路４４の連通に
より、燃料遮断用電磁弁３４と高圧室４０との間
の燃料通路の容積（燃料量）が確保されるため、
過大な負圧の発生は抑制されている。更にまた、
ブロツク２８にはデリバリバルブ４８が取付けら
れていて、燃料供給通路５０およびプランジヤ１
２の周面に形成された気筒数に対応した燃料導入
切欠き５２を介して高圧室４０と連通可能であ
る。

電磁ピツクアツプ６０はバルサ６の周面と対向
して配置され、バルサ６の周面に形成された基準
位置検出用欠歯、回転数検出用歯に応じたパルス
信号を制御回路６２へ供給する。

ここで制御回路６２は、中央演算処理装置
（CPU）、後述する噴射制御についてのプログラ
ム等が予め書き込まれているリードオンリメモリ
（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）等
から構成され、不図示のアクセル開度センサから
得られるアクセル開度信号、電磁ピツクアツプ６
０から得られるエンジン回転数信号および基準位
置信号が入力され、これらの信号に基づいて噴射
量その他の制御が行なわれる。

なお、第１図において、５４は燃料供給ポー
ト、５６は燃料戻りポート、５８はベーンポンプ
４の吐出圧力を調圧する調圧弁である。

噴射ポンプ１のデリバリバルブ４８は燃料パイ
プ６４を介してデイーゼルエンジン６５の各ノズ
ル６６に接続されている。エンジン６５の副燃焼
室６８には着火センサ７０が取付けられ、着火セ
ンサ７０は制御回路６２に接続され、副燃焼室６
８での着火に伴い着火信号を制御回路６２に出力
する。吸気管６７には吸気圧力センサ７２と吸気
温センサ７４が取付けられ、各センサ７２，７４
は制御回路６２に接続され、吸気圧力に応じた吸
気圧信号、吸気温に応じた吸気温信号をそれぞれ
制御回路６２に出力する。また、７６はウオータ
ジヤケツト６９内の冷却水温度に応じた水温信号
を制御回路６２に出力する温度センサである。

燃料溢流用の電磁弁３８の詳細を第２図に示
す。

電磁弁３８は、電磁弁３８の戻り通路４６が穿
設されたバルブハウジング１０３、コイル１０５
が巻回された鉄芯１０７を有する。バルブハウジ
ング１０３内に穿設された円筒状の大孔１０９に
はバルブボデイ１１１のフランジ部１１３が嵌入
され、スペーサとして機能する筒状シリンダ１１
５も大孔１０９に嵌入されて、フランジ部１１３
を大孔１０９の底壁１１２との間に挾持してバル
ブボデイ１１１の位置決めを行う。シリンダ１１
５内にはスプール１１７が摺動可能に嵌入されて
おり、バルブボデイ１１１のフランジ部１１３と
スプール１１７との間にはばね１１９が介装され
ている。シリンダ１１５およびスプール１１７
と、バルブハウジング１０３に螺合された、リリ
ーフポート１２１を有するワツシヤ１２３との間
に有底円筒状のデイスタンスピース１２５が挾持
され、これにより、シリンダ１１５とスプール１
１７が位置決めされる。

バルブボデイ１１１内には、コイル１０５およ
び鉄芯１０７からなる電磁石により駆動される移
動部材１２９にかしめられているニードル弁１２
７が遊嵌され、コイル１０５に通電されていると
きには、ニードル弁１２７がバルブボデイ１１１
の弁座１３１に着座され、これにより高圧室４０
が封止される。そして、コイル１０５への通電が
遮断されると、ニードル弁１２７の右方への電磁
力による拘束が解かれるので、高圧室４０内の燃
圧によりニードル弁１２７が右方向へリフトす
る。これにより、バルブボデイ１１１の弁座１３
１内の通路１３３が開放され、比較的少量の高圧
燃料が、スプール１１７の中央部に穿設された絞
り１３５を介して戻り通路４０へ流出し、絞り１
３５の前後の圧力差によりスプール１１７がばね
１１９のばね力に抗して右方へリフトする。しか
して、比較的多量の高圧燃料が、デイスタンスピ
ース１２５の開口１３７を介して戻り通路４６へ
流出することとなる。

第３図に燃料遮断用の電磁弁３４の制御回路図
を示す。スタータ接点STA、オン接点ONおよび
オフ接点OFFを備えたエンジンスイツチSWがバ
ツテリの正極に接続されている。エンジンスイツ
チSWのオン接点ONは、リレー接点３４Ｂおよ
び電磁弁３４のソレノイドを介して接地されると
共に、制御回路６２に接続されている。なお、図
において３４はリレーコイル、Ｒはスタータリレ
ー、Ｍはスタータモータである。エンジンスイツ
チSWの接触子をオン接点ONに接触させると、
制御回路６２によつてリレーコイル３４Ａが付勢
され、リレー接点３４Ｂが閉じられる。この結
果、バツテリ、エンジンスイツチSWおよびリレ
ー接点３４Ｂを介して電磁弁３４のソレノイドが
付勢され燃料導入通路４４が連通されて高圧室へ
燃料が供給される。一方、エンジンスイツチSW
をオフ接点の位置にすると、電磁弁３４のソレノ
イドが消勢されて燃料導入通路４４が遮断され、
高圧室への燃料の供給が遮断される。燃料遮断用
電磁弁３４の弁体３６が燃料導入通路４４の開口
部に対向して設けられているので、電磁弁３４の
ソレノイド消勢時にプランジヤポンプによる燃料
吸引力が働くと、その力によつて弁体の閉弁力が
増し、燃料供給の遮断が一層確実に行われる。さ
らに、燃料通路３２が電磁弁３４の弁体３６の軸
線に対し半径方向に接続されているため、燃料噴
射量制御用電磁弁３８が正常に作動しているとき
の燃料の流れに対する弁体３６の抵抗が小さいの
で、電磁弁３４を駆動するアクチユエータを小型
化できる。

第１図および第２図に示した燃料噴射ポンプ１
の動作を次に説明する。

デイーゼルエンジン６５の回転に同期してドラ
イブシヤフト２が駆動されるとベーンポンプ４が
駆動され、調圧弁５８により調圧された燃料が燃
料室３０、燃料通路３２，４４およびタイマピス
トン１８の圧力室１９に導かれる。一方、ドライ
ブシヤフト２の駆動に同期してプランジヤ１２お
よびカムプレート１０が回転するとともに、カム
プレート１０の突部１０ａがローラ１６に乗り上
がる過程でプランジヤ１２の圧縮行程となり、突
部１０ａがローラ１６から外れる過程でプランジ
ヤ１２の吸入行程となる。

プランジヤ１２の吸入行程では、第３図で説明
したように燃料遮断用の電磁弁３４が付勢されて
弁体３６が燃料通路３２を開放していれば、燃料
が燃料通路３２，４４および切欠４２を介して高
圧室４０に導入される。プランジヤ１２の圧縮行
程では、燃料溢流用の電磁弁３８が付勢されてニ
ードル弁１２７が孔１３３を閉成している間だけ
高圧室４０内で燃料が高圧化され、切欠５２およ
び燃料供給通路５０を介して高圧燃料がデリバリ
バルブ４８に達し、次いで、デリバリバルブ４８
を介して各気筒のノズル６６に導かれる。電磁弁
３８が消勢されて高圧室４０内の燃圧によりニー
ドル弁１２７が右方へリフトすると、第２図の説
明で詳述したように高圧室４０が低圧側である戻
り通路４６と連通し、以て、各ノズルへの燃料供
給が停止される。

ここで、電磁弁３８の開閉制御による噴射制御
は第４図および第５図の手順に従つて行なわれ
る。

第４図に示すプログラムが起動されると、まず
時間カウントを開始し、（手順１）、次に、エンジ
ン運転状態、例えば、エンジン回転数、負荷を代
表するアクセル開度およびエンジン冷却水温に応
じてパイロツト噴射量、主噴射量を計算して求め
る（手順２）。パイロツト噴射量については、噴
射開始時刻、噴射終了時刻を定めて、それらの時
刻を出力比較レジスタにそれぞれセツトする（手
順３）。セツトしたパイロツト噴射開始時刻が時
間カウントの計時と一致すると（手順４）、電磁
弁３８へ通電して電磁弁３８を閉成し、これによ
りパイロツト噴射を開始する（手順５）。セツト
したパイロツト噴射開始時刻が時間カウンタの計
時と一致すると（手順６）、電磁弁３８への通電
を遮断して電磁弁３９を開放し、これによりパイ
ロツト噴射を終了する（手順７）。

パイロツト噴射による実着火は副燃焼室６８内
の着火センサ７０により検出されて着火信号とし
て制御回路６２に取込まれ、その着火信号により
第５図のプログラムが割込まれ、着火信号が取込
まれた時刻すなわちパイロツト着火時刻を格納
し、（手順21）、再び第４図のプログラムに戻る。
しかして、パイロツト着火時刻から、予め定めた
時間後の時刻を主噴射開始時刻として求め、予め
求められている主噴射量から、主噴射終了時刻を
求める（手順８）。そして、それら開始、終了時
刻を出力比較レジスタにセツトし（手順９）、主
噴射開始時刻が時間カウンタの計時と一致すると
（手順10）、電磁弁３８に再び通電して電磁弁３８
を閉成し、これにより主噴射を開始する（手順
11）。次に、主噴射終了時刻が時間カウンタの計
時と一致すると（手順12）、電磁弁３８への通電
を遮断して電磁弁３８を開放し、これにより主噴
射を終了する（手順13）。

すなわち本実施例では、所定の割込信号により
第４図の噴射制御プログラムを起動し、エンジン
運転状態に応じてパイロツト噴射量Qpおよび主
噴射量Qm（第６図Ｃ参照）を求め、所定の時点
でパイロツト噴射を行ない、パイロツト噴射によ
る実着火が着火センサで検出された時点に基づい
て主噴射開始時刻を求める。すなわち、第６図Ｄ
に示す着火信号の生起からTs秒後を主噴射開始
時点とする。そして、既に求められている主噴射
量に従つて主噴射終了時刻を定める。そして、パ
イロツト噴射終了時刻で電磁弁３８を開放してパ
イロツト噴射をいつたん停止した後このようにし
て求められた主噴射開始時刻で電磁弁３８を閉成
して主噴射を開始し、次いで、主噴射終了時刻で
電磁弁３８を開放して主噴射を終了する。しかし
て、第６図Ｅに示すように、主噴射qmに先立つ
てパイロツト噴射qpが実行される。

なお、主噴射量とパイロツト噴射量とを加算し
た値が機関の運転状態に最適な値となるように各
噴射量が定められる。

次に本実施例における燃料噴射を停止してフエ
イルセーフを行なう手順を第７図に基づいて説明
する。まず、アクセル開度、水温、吸気温等によ
り目標エンジン回転数NEoを補間計算する（手
順31）。この目標エンジン回転数NEoは、アクリ
ル開度の比例して大きくなるように定められると
共にエンジン冷却水温や吸気温等により補正さ
れ、エンジンがオーバランしない程度の大きさに
定められて予めRAMに記憶されている。次に、
エンジン回転数信号および基準位置信号により求
められた今回のエンジン回転数NEiを取込み（手
順32）、目標エンジン回転数NEoとエンジン回転
数NEiとの差が所定値Ａを越えているか否かを判
断する（手順33）。差が所定値Ａを越えていれば
カウント値Ｃを１インクリメントし（手順34）、
このカウント値Ｃが所定値Ｂ（例えば、10）以上
か否かを判断する（手順36）。一方、差が所定値
Ａ以下のときはカウント値ＣをＤとしておく（手
順35）。カウント値Ｃが所定値Ｂ以上のときは、
目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差が
所定値Ａを越えている状態が所定時間継続してい
ることから電磁弁３８に異常が発生したと判断
し、電磁弁３４のソレノイドを消勢して燃料導入
路４４を遮断して燃料噴射を停止する（手順37）。
なお、カウント値Ｃが所定値Ｂ未満のときは異常
が発生していないと判断して燃料噴射停止は行な
わない。

第８図はフエイルセールを行なう手順の他の例
を示すものである。なお、第８図において第７図
と同一の手順には同一符号を付して説明を省略す
る。目標エンジン回転数NEoとエンジン回転数
NEiとの差が所定値Ａを越えているときには、今
回のエンジン回転数NEiと前回のエンジン回転数
NEi−ｌとの差が所定値Ｄを越えているか否かを
判断する（手順38）。すなわち、エンジン回転数
の上昇率が所定値以上か否かを判断する。そし
て、差が、所定値Ｄを越えているときにはカウン
ト値Ｃを１インクリメントし（手順34）、差が所
定値Ｄ以下のときはカウント値Ｃを０とする（手
順35）。

以上の結果、目標エンジン回転数と今回のエン
ジン回転数との差が所定値を越え、かつ今回のエ
ンジン回転数と前回のエンジン回転数との差が所
定値を越える状態が所定時間継続した後に燃料噴
射が停止されフエイルセーフが行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例におけるデイーゼル
エンジンを示す概略図、第２図は第１図の電磁弁
の近傍を示す部分拡大図、第３図は燃料遮断用電
磁弁の制御回路図、第４図は燃料噴射を行なう手
順例を示す流れ図、第５図は着火時刻を取込む手
順例を示す流れ図、第６図は基準位置信号および
回転数信号等のタイミング図、第７図はフエイル
セーフを行なう手順例を示す流れ図、第８図はフ
エイルセーフを行なう他の手順例を示す流れ図で
ある。１……燃料噴射ポンプ、２……ドライブシヤフ
ト、４……ペーンポンプ、１０……カムプレー
ト、１２……プランジヤ、１６……カムローラ、
１８……タイマ、３０……燃料室（低圧室）、３
２……燃料通路、３４……燃料遮断用の電磁弁、
３６……弁体、３８……燃料溢流用の電磁弁、４
０……高圧室、４４……燃料導入通路、４６……
戻り通路、６２……制御回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

シリンダ内で回転往復動されるプランジヤを備
え、該プランジヤの回転往復動によりプランジヤ
先端面とシリンダ内壁面とによつて形成される高
圧室を拡大縮小して燃料を吸入圧送すると共に、
燃料溢流用電磁弁をオンオフすることにより前記
高圧室と低圧室とを連通および遮断して燃料噴射
量を制御するデイーゼルエンジンの燃料噴射装置
において、前記低圧室から前記高圧室に至る燃料
通路の中間に、該燃料通路の前記高圧室側の開口
部に対向して弁体が作動するように燃料遮断用電
磁弁を設け、さらに前記燃料溢流用電磁弁からの
燃料戻り通路を前記燃料遮断用電磁弁と前記高圧
室との間の前記燃料通路に連通させ、燃料遮断時
の負圧発生部分の容積を増すと共に、燃料供給系
の異常の発生の有無を判断する判断手段と、該判
断手段が異常と判断したとき前記燃料遮断用電磁
弁へ燃料噴射停止信号を出力する制御手段とを設
けたことを特徴とするデイーゼルエンジンの燃料
噴射装置。