JPH05248300A - 燃料噴射装置 - Google Patents

燃料噴射装置

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JPH05248300A
JPH05248300A JP4082836A JP8283692A JPH05248300A JP H05248300 A JPH05248300 A JP H05248300A JP 4082836 A JP4082836 A JP 4082836A JP 8283692 A JP8283692 A JP 8283692A JP H05248300 A JPH05248300 A JP H05248300A
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JP
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valve
solenoid
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delay time
fuel
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JP4082836A
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English (en)
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Takuji Oishi
卓史 大石
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Zexel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高圧側と低圧側との連通状態をソレノイドバ
ルブで調節して噴射量を調節する形式の燃料噴射装置に
おいて、低負荷高回転領域における噴射量制御領域を拡
大する。 【構成】 ソレノイドバルブの閉弁遅れ時間と目標噴射
量の出力時間とによって決定される前記ソレノイドバル
ブを駆動させるためのパルス巾を、エンジンの低負荷時
においては閉弁遅れ時間より短くし、ソレノイドバルブ
が閉成する手前でソレノイドへの供給電流をカットし、
噴射圧の上昇によるプリフローを少なくすると共に、高
圧油路の絞りを実質的に減少させることで微小噴射量の
制御不能領域を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関へ供給する
燃料噴射量を、燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる燃料供
給通路に設けられたソレノイドバルブの開閉制御により
調節するようにした燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の燃料噴射装置としては、例えば
特開昭６１─２６８８４４号公報に示されるものが公知
となっている。
【０００３】これは、ソレノイドバルブを駆動させるた
めのパルス巾Ｔｄ（駆動パルス巾）を数式（１）に示す
ように、バルブ開閉遅れ時間Ｔｖと目標噴射量に相当す
る噴射時間Ｔｑとの和によって決定し、内燃機関に供給
する噴射量を制御するようにしたものである。
【０００４】
【数式１】Ｔｄ＝Ｔｖ＋Ｔｑ
【０００５】ここで、Ｔｖは噴射条件にかかわらずほぼ
一定であり、Ｔｑを変化させることにより駆動パルス巾
Ｔｄが調節されるようになっている。図７（ａ）は、通
常の噴射量制御を示すもので、Ｔｄに相当する駆動パル
スＤｐが発せられると、これに基づいて、ソレノイドバ
ルブには、バルブリフトＶＬを大きくして該バルブを閉
成させるために必要なＴｖの期間出力される電流と、バ
ルブの閉弁状態（ＤＶＣがＨｉとなる状態）を維持する
ために必要なＴｑの期間出力される電流が供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような制御にお
いては、極小噴射を得るためにＴｑを零とし、図７
（ｂ）に示すように、Ｔｄ＝Ｔｖとすればよいが、実際
にＴｖのパルス巾をもってソレノイドバルブを制御して
も、ソレノイドバルブへの通電は一端高圧側と低圧側と
の連通が無くなるまで行われるので、ソレノイドバルブ
が再び駆動初期と同様の開成状態となるまでにある程度
の時間を要し、噴射圧の上昇によるプリフローや高圧油
路の絞りによってかなりの燃料が噴射されてしまう。
【０００７】このような燃料の噴射は、回転数が高くな
る程、また、ポンプ系の送油率が大きくなる程著しくな
り、エンジン負荷が小さく且つエンジン回転数が高い場
合（ハイアイドル）において、噴射制御ができなくなる
という不具合がある。
【０００８】そこで、この発明においては、上記不具合
を解消し、低負荷高回転領域における噴射制御領域を拡
大した燃料噴射装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明にお
いては、燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる燃料供給通路
に設けられ、高圧側と低圧側との連通状態を調節するソ
レノイドバルブと、前記ソレノイドバルブの閉弁遅れ時
間と目標噴射量の出力時間とによって決定される前記ソ
レノイドバルブを駆動させるためのパルス巾を、低負荷
時において前記閉弁遅れ時間より短くするパルス巾決定
手段と、前記ソレノイドバルブのソレノイドに前記パル
ス巾に相当する時間だけ通電し、内燃機関に供給する噴
射量を制御するバルブ制御手段とを有していることにあ
る。
【００１０】
【作用】したがって、低負荷時においては、ソレノイド
バルブを駆動させるためのパルス巾が閉弁遅れ時間より
短くなるので、ソレノイドバルブは高圧側と低圧側との
連通を完全に遮断する前に通電が終了されることとな
り、慣性による閉弁はあるにしても、高圧側が低圧側か
ら独立する時間を極力小さく、あるいは無くすことがで
きる。つまり、高圧側の燃料は、低負荷時において低圧
側へリークされることとなり、噴射圧の上昇によるプリ
フローを少なくすると共に、高圧油路の絞りを実質的に
減少させることができ、そのため、上記課題を達成する
ことができるものである。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。
【００１２】図１において、燃料噴射装置は、例えばデ
ィーゼル機関の各気筒内に燃料を噴射供給するユニット
インジェクタ方式の噴射ポンプ１を有し、この噴射ポン
プ１は、プランジャバレル２の基部に形成されたシリン
ダ３にプランジャ４が摺動自在に挿入され、プランジャ
バレル２と、プランジャ４に連結されたタペット５との
間にスプリング６を介在させて、プランジャ４をバレル
から遠ざかる方向（図の上方向）に常時付勢している。
タペット５には、図示しない駆動軸に形成されたカムが
当接されており、駆動軸は機関に連結されて回転し、前
記スプリング６と協働してプランジャ４を往復動させる
ようになっている。このプランジャ４の往復動で圧縮と
吸入作用を行っている。
【００１３】プランジャ４の先端には、ホルダ部７がホ
ルダナット８をもって組付けられ、このホルダ部７に
は、スペーサ９を介してノズル１０がリテーニングナッ
ト１１をもって連結されている。ホルダ部７には、スプ
リング収納室１２が形成され、このスプリング収納室１
２に収納されたノズルスプリング１３により、図示しな
いノズルの針弁を図中下方向に押圧するようになってい
る。ノズルは、その構造自体周知のもので、下記する高
圧通路１４を介して高圧燃料を供給すると針弁が開か
れ、ノズル先端に形成された噴孔から燃料が噴射される
ものである。
【００１４】高圧通路１４は、プランジャバレル２に形
成されて一端がプランジャ先端の圧縮室１５に開口する
吐出孔１６、ホルダ部７に形成された連通孔１７、スペ
ーサ９に形成されたバルブ通路１８、及びノズル１０に
形成された燃料出口孔（図示せず）により構成されてい
る。
【００１５】弁ハウジング２１に形成された圧縮室１５
に燃料を供給するための燃料供給通路３４は、燃料入口
３５から燃料が供給される第１の供給通路３４ａ、環状
凹部３４ｂ、第２の供給通路３４ｃ、下記する摺動孔３
８、弁体収納室２７、第３の燃料供給通路３４ｄとより
成り、燃料は燃料入口３５から燃料供給通路３４を介し
て圧縮室１５へ供給される。
【００１６】圧縮室１５への燃料の供給は、ソレノイド
バルブ２０により調節され、このソレノイドバルブ２０
は、そのロッド２２を、図３にも示されるように、プラ
ンジャバレル２の側方へ一体に延設された弁ハウシング
２１に形成の摺動孔３８に摺動自在に挿通させ、摺動孔
３８の下端の弁ハウシング２１にロッド先端のポペット
型の弁体２３と当接する弁座２４を設け、弁体２３を覆
うように弁ハウシング２１にネジ止めされたヘッダ２５
によって、弁体２３のストッパ２６を設けると共に、弁
ハウシング２１との間に前記摺動孔３８を連通する弁体
収納室２７が形成されている。また、ロッド２２は、弁
ハウシング２１のヘッダ２５と反対側にネジ止めされて
いるホルダ２８を挿通し、このホルダ２８と該ホルダ２
８にホルダナット２９を介して連結されるソレノイド収
納バレル３０との間のアーマチュア３１に接続されてい
る。このアーマチュア３１はソレノイド収納バレル３０
に保持されるソレノイド３２と対峙している。前記ホル
ダ２８には、弁体２３を弁座２４から常時離反する方向
へ付勢するためのスプリング３３が収納保持されてお
り、通常においては弁体２３は弁座２４から離反してお
り、ソレノイド３２への通電により弁体２３を弁座２４
に当接する方向へ駆動させるようになっている。
【００１７】前記摺動孔３８には、環状溝３９が形成さ
れ、これに前記第３の供給通路３４ｃが連通されてい
る。また前記弁体収納室２７には、第２の燃料供給通路
３４ｃが連通され、該通路３４ｃを介して常に燃料が供
給されて充満し、５Ｋｇ／ｃｍ2 程となっている。した
がって、弁体２３の離反時でプランジャ４の戻し行程時
には、摺動孔３８、環状溝３９から第３の燃料供給通路
３４ｃから圧縮室１５へ燃料が供給される。その際の圧
力は５Ｋｇ／ｃｍ2 程である。
【００１８】ソレノイドバルブ２０への通電時、即ち弁
体２３の弁座２４への着座時、燃料供給通路３４は閉じ
られるようになり、すでに供給された燃料は、前記プラ
ンジャ４の下降行程によって圧縮室１５内の燃料が圧縮
され、前述のようにノズルへ供給される。そしてソレノ
イドバルブ２０の弁体２３の弁座２４からの離反によっ
て、圧縮室１５は解放され、圧縮室１５の圧縮作用は終
了する。
【００１９】上記ソレノイド３２への通電は、図２に示
すように、コントロールユニット４０により制御される
もので、このコントロールユニット４０は、Ａ／Ｄ変換
器、マルチプレクサ、マイクロコンピュータ、駆動回路
等により構成され、エンジンの回転状態を検出する回転
検出部４１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開
度）を検出するアクセル開度検出部４２、駆動軸に取り
付けられて駆動軸が基準角度位置に達する毎にパルスを
発生する基準パルス発生部４３、針弁のリフトタイミン
グを検出する針弁リフトセンサ４４、及びソレノイドバ
ルブの実閉弁状態を検出し、バルブの着座信号を出力す
る実閉弁検出部４５からの各信号が入力されるようにな
っている。
【００２０】図２においては、上記コントロールユニッ
ト４０でなされる処理を便宜上機能ブロック図のかたち
で示されており、以下このブロック図に基づいて説明す
ると、回転検出部４１およびアクセル開度検出部４２か
らの出力信号が目標噴射量演算部４６に入力され、これ
ら入力信号に基づいて、この時点での機関の運転条件に
合った最適目標噴射量を所定のマップデータから算出
し、目標噴射信号として出力する。
【００２１】目標噴射信号は、カム角度変換部４７に入
力され、所定のマップデータを基にして前記最適目標噴
射量を得るのに必要なカム角度を機関の回転数に応じて
算出し、カム角度信号として出力する。
【００２２】閉弁時間演算部４８は、前記カム角度信号
を受けて、カムがカム角度変換部で算出されたカム角度
だけ回転するのに必要な時間に変換される。即ち、ここ
においては、ソレノイドバルブ２０が閉弁してから噴射
を開始し、目標とする噴射量を噴射するために必要な時
間（閉弁時間）Ｔｑが演算される。
【００２３】ここで演算される閉弁時間Ｔｑには、弁座
２４から離反している弁体２３が完全に閉成するまでの
バルブ移動に伴う遅れ時間Ｔｖが含まれていない。この
ため、ソレノイドバルブ２０を駆動させるために実際に
必要な駆動パルス巾Ｔｄは、ＴｑとＴｖとの和で形成さ
れる。
【００２４】パルス発生制御部４９は、前記閉弁時間演
算部４８で演算された閉弁時間Ｔｑと遅れ時間演算部５
０で演算された遅れ時間Ｔｖとを加算し、駆動回路５１
へ出力する駆動パルスＤｐの出力タイミング、即ち燃料
噴射開始の最適タイミングを、基準パルス発生部４３か
ら出力される基準信号、針弁リフトセンサ４４から出力
される噴射タイミング信号、および回転検出部４１から
出力される回転信号とに基づいて決定する。
【００２５】駆動回路５１は、駆動パルスＤｐを受ける
と弁体２３を閉成方向へ駆動させるのに必要な遅れ時間
Ｔｖに対応する駆動電流を出力し、続いて弁体２３の閉
成状態を持続させるのに必要な閉弁時間Ｔｑに対応する
駆動電流を出力するもので、図７（ａ）に示すような電
流波形Ｉをソレノイド３２に供給する。
【００２６】遅れ時間は、ソレノイド３２に供給される
電流波形が、バルブの閉成時点において変動することを
利用して測定されるもので、この電流波形に対応した電
圧信号の変化を実閉弁検出部４５において検出し、電圧
信号の変曲点が検出された時点でバルブの着座信号ＤＶ
Ｃを遅れ時間演算部５０に出力し、この遅れ時間演算部
５０において、駆動パルスＤｐを出力してから着座信号
ＤＶＣが出力されるまでの時間を測定し、この測定値の
平均化した値をＴｖとする。
【００２７】前記パルス発生制御部４９において算出さ
れる駆動パルス巾Ｔｄ（＝Ｔｖ＋Ｔｑ）は、Ｔｖが条件
によらずほぼ一定であるため、主としてＴｑを変えるこ
とで変更される。ここでＴｖは、通常の走行制御におい
ては常に正の値を有しており、駆動パルス巾Ｔｄは遅れ
時間Ｔｖより大きくなっている。これに対して、エンジ
ン負荷の小さいアイドル時においては、Ｔｑに負の値が
許されるようになっており、駆動パルス巾Ｔｄが遅れ時
間Ｔｖより小さく設定されるようになっている。
【００２８】以上のコントロールユニット４０での駆動
回路を除く各ブロックでの処理は、マイクロコンピュー
タに記憶されている所定のプログラムにしたがって実行
されるようになっており、特にパルス発生制御部４９、
遅れ時間演算部５０で行われる主要な処理例は図４のフ
ローチャートに示されている。
【００２９】以下このフローチャートに基づいて説明す
ると、コントロールユニット４０は、この処理の前に、
アクセル開度信号、エンジンの回転状態に関する信号、
針弁リフトセンサからの信号、及び基準パルスを入力す
る信号入力ステップと、目標噴射量、閉弁時間を演算す
る演算ステップとの処理がおこなわれ、これらの処理を
経てステップ６０へ進む。
【００３０】ステップ６０においては、エンジンの回転
状態に関する信号、針弁リフトセンサからの信号、およ
び基準パルスに基づいて、駆動パルスＤｐを駆動回路５
１へ出力するタイミングであるか否かを判定する。まだ
駆動パルスＤｐを出力するタイミングでないと判定され
た場合には、出力するタイミングがくるまで前記入力ス
テップへ戻り、Ｄｐを出力するタイミングであると判定
された場合には、ステップ６２へ進む。
【００３１】ステップ６２においては、演算ステップで
演算された目標噴射量が零であるか否かを判定し、目標
噴射量が零であると判定された場合には、駆動パルスＤ
ｐを出力しないで他の制御処理へ以降し、再び前記入力
ステップおよび演算ステップへ戻る。これに対して、目
標噴射量が零でないと判定された場合には、次のステッ
プ６４へ進む。
【００３２】ステップ６４においては、演算ステップで
演算された閉弁時間Ｔｑと後述する遅れ時間Ｔｖが加算
されて駆動パルス巾Ｔｄが演算され、ステップ６６にお
いて、この駆動パルス巾Ｔｄを有する駆動パルスＤｐを
駆動回路５１へ出力する。
【００３３】ステップ６８においては、実閉弁検出部４
５からの信号を入力し、次のステップ７０において、バ
ルブの着座信号ＤＶＣが入力されたか否かを判定し、閉
弁遅れのために弁体２３がまだ弁座２４に着座していな
い状態においては、ステップ７２へ進んで、Ｔｑが負の
値であるか否かを判定する。
【００３４】Ｔｑが正となる通常の走行制御であれば、
駆動パルス巾Ｔｄは遅れ時間Ｔｖより大きいわけである
から、いずれは弁体２３が弁座２４に着座し、着座信号
ＤＶＣが実閉弁検出器４５から出力され、マイクロコン
ピュータに入力される。このため、Ｔｑが正であれば、
ステップ７４の計時処理を介してステップ６８乃至７２
をループし、ステップ７４においては、駆動パルスＤｐ
を出力してからバルブの着座信号ＤＶＣが入力されるま
での時間を計時する。そして、計時を開始してからＤＶ
Ｃがきた時点での計時を止め、ステップ７６へ進む。
【００３５】ステップ７６においては、過去において平
均化された最新の計時結果と今回の計時結果とに基づい
て、Ｔｖの新たな平均値を算出する平均化処理がなさ
れ、Ｔｖが更新される。次回のステップ６４の処理にお
いては、この新たに更新されたＴｖをもってＴｄが演算
される。
【００３６】これに対して、アイドル時においては、Ｔ
ｑが負に設定されるため、駆動パルス巾Ｔｄは遅れ時間
Ｔｖより小さくなり、弁体２３は弁座方向に駆動される
ものの、通常においては弁座２４に着座する前に再び離
反されるので、着座信号ＤＶＣが実閉弁検出器４５から
出力されず、マイクロコンピュータにＤＶＣが入力され
ない。このため、この場合には、ステップ７６をバイパ
スし、過去において平均化された最新の遅れ時間Ｔｖを
そのまま次回の処理に利用する。
【００３７】このように、エンジン付加の小さいアイド
ル時等の極小制御においては、図５の実線に示されるよ
うに、駆動パルスＤｐをＴｖより小さいパルス巾とし、
ソレノイドへの電流供給時間Ｉを短くすることで、バル
ブのリフト量を小さくできるので、従来のように弁体２
３が弁座２４に着座するまで通電し、極小噴射の制御不
能領域が図６の斜線ａに相当する領域となっていた従来
に対し、本発明においては、斜線ｂに示すように、制御
不能領域を小さくでき、高回転低噴射領域（ハイアイド
ル時）での制御領域を増大することができる。
【００３８】尚、この実施例においては、燃料噴射ポン
プとしてユニットインジェクタを用いた場合を示した
が、本発明にかかる制御は、分配型や列型等、噴射ポン
プの形式を問わず利用できるものである。
【００３９】
【発明の効果】以上、述べたように、この発明によれ
ば、圧縮室に通じる燃料供給通路に設けられたソレノイ
ドバルブを開閉制御し、内燃機関に供給される噴射量を
調節する場合、ソレノイドバルブを駆動させるためのパ
ルス巾を、低負荷時においては閉弁遅れ時間より短く
し、ソレノイドバルブの閉弁を無くし、あるいは閉弁時
間を極力小さくすることで圧縮室の高圧燃料を、ほとん
ど低圧側へリークさせるようにしたので、極小噴射量を
従来に比べて小さくすることができ、エンジンの低負荷
高回転領域における噴射量制御領域を拡大することがで
きるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる燃料噴射装置の実施例を示す概
略構成図である。
【図２】本発明に係わる燃料噴射装置のコントロールユ
ニットを示す説明図である。
【図３】図１に係わる燃料噴射装置のソレノイドバルブ
を示す拡大図である。
【図４】図１に示すコントロールユニットの制御例の要
部を示すフローチャートである。
【図５】本発明にかかる燃料噴射装置の極小噴射量制御
における駆動パルスＤｐ、ソレノイドへの供給電流Ｉ、
バルブリフトＶＬ、バルブの着座信号ＤＶＣとの関係を
示す線図である。
【図６】エンジン回転数に対する噴射量制御不能領域を
示す特性線図である。
【図７】従来の燃料噴射装置における通常噴射量制御
と、極小噴射量制御における駆動パルスＤｐ、ソレノイ
ドへの供給電流Ｉ、バルブリフトＶＬ、バルブの着座信
号ＤＶＣとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ 噴射ポンプ １５ 圧縮室 ２０ ソレノイドパルス ２３ 弁体 ２４ 弁座 ２７ 弁体収納室 ３２ ソレノイド ３４ 燃料供給通路 ４８ 閉弁時間演算部 ４９ パルス発生制御部 ５０ 遅れ時間演算部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 前記摺動孔３８には、環状溝３９が形成
され、これに前記第３の供給通路３４ｄが連通されてい
る。また前記弁体収納室２７には、第２の燃料供給通路
３４ｃが連通され、該通路３４ｃを介して常に燃料が供
給されて充満し、５Ｋｇ／ｃｍ２程となっている。した
がって、弁体２３の離反時でプランジャ４の戻し行程時
には、摺動孔３８、環状溝３９から第３の燃料供給通路
３４ｄから圧縮室１５へ燃料が供給される。その際の圧
力は５Ｋｇ／ｃｍ２程である。
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １ 噴射ポンプ １５ 圧縮室 ２０ ソレノイドバルブ ２３ 弁体 ２４ 弁座 ２７ 弁体収納室 ３２ ソレノイド ３４ 燃料供給通路 ４８ 閉弁時間演算部 ４９ パルス発生制御部 ５０ 遅れ時間演算部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料噴射ポンプの圧縮室に通じる燃料供
    給通路に設けられ、高圧側と低圧側との連通状態を調節
    するソレノイドバルブと、 前記ソレノイドバルブの閉弁遅れ時間と目標噴射量の出
    力時間とによって決定される前記ソレノイドバルブを駆
    動させるためのパルス巾を、低負荷時において前記閉弁
    遅れ時間より短くするパルス巾決定手段と、 前記ソレノイドバルブのソレノイドに前記パルス巾決定
    手段で決定された、前記パルス巾に相当する時間だけ通
    電し、内燃機関に供給する噴射量を制御するバルブ制御
    手段とを有していることを特徴とする燃料噴射装置。
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