JPS5977046A - Fuel injection device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To have injection timing control simply with a compact mechanism by providing a timing hole being in communication with a pump chamber, which is pressurized by a plunger reciprocating in a cylinder, and by setting a timing plunger in this hole. CONSTITUTION:A pump chamber 20 is partitioned at the tip side of a plunger 3, which is set slidably in a cylinder 2 installed in a pump housing 1, and a timing hole 6a with a timing port 36 is provided open to this pump chamber 20. A timing plunger 6b is fitted slidably in this hole 6a and energized by a spring 8 toward the pump chamber 20. A timing rack 4 to specify the stroke for said timing plunger 6 is furnished in such a way as displaceable in the longitudinal direction through the action of a timing piston, not illustracted, which receives pressure oil from the timing pump. The amount of movement of timing plunger 6 to the right at the time of pressurization of the pump chamber 20 is adjusted to control the injection timing.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジンに燃料を噴射供給する燃料
噴射装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection device for injecting and supplying fuel to a diesel engine.

この種の燃料噴射装置は、従来燃料噴射時期をエンジン
の運転状態に応じて最適にする燃料噴射時期制御のため
に、噴射装置のカム軸とエンジン側の駆動軸との相対角
度を遠心力あるいは油圧を用いて制御していた。しかし
ながら、前記従来の燃料噴射装置においては相対角度を
ずらすためには非常に大きな力を々・要とし、また装置
自体も大型で複雑となり、かつ応答性も悪いという欠点
があった０ そこで本発明は、燃料噴射時期制御のために大きな力を
必要とせず、しかもコンパクトで制御性のよい燃料噴射
装置を提供しようとするものである。Conventionally, this type of fuel injection device uses centrifugal force or It was controlled using hydraulics. However, in the conventional fuel injection device, a very large force is required to shift the relative angle, and the device itself is large and complicated, and the response is poor. Therefore, the present invention The object of the present invention is to provide a fuel injection device that does not require a large amount of force for fuel injection timing control, is compact, and has good controllability.

以下本発明を実施例により説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

まず本発明の第１の実施例を第１図乃至第５図を用いて
説明する。第１図は燃料噴射装置における全体の構成を
流路系統、制御回路系統と共に示した縦断面図（第３図
の１１７１１線に沿う断面図）、第２図は第１図の要部
を拡大した要部拡大断面図、第３図は第１図の１−１線
に沿う断面図、第４図は第１実施例の制御システムのブ
ロック線図、第５図は第４図に示した演算部におけるフ
ローチャ−トの一部を示したものである。First, a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 5. Figure 1 is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view taken along line 11711 in Figure 3) showing the overall configuration of the fuel injection device together with the flow path system and control circuit system, and Figure 2 is an enlarged view of the main parts of Figure 1. 3 is a sectional view taken along line 1-1 in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram of the control system of the first embodiment, and FIG. 5 is the same as shown in FIG. 4. This is a part of a flowchart in the calculation section.

構成について説明すると、噴射機構は通常の側型ポンプ
と同じであり、ポンプハウジング１内にシリンダ２が挿
入され、シリンダ２内に摺動自在にプランジャ３が嵌合
されてシリンダ２とプランジャ３の先端部とでポンプ室
２０を形成するとともに、プランジャ３はスリーブ２４
を介し噴射量ラック２３で回動される。噴射量ラック２
３はリニアソレノイド４０により駆動される。シリンダ
２内に設けられポンプ室２０内への開口部であるタイミ
ングボート３６を有するタイミング孔りａ内にはタイミ
ングプランジャ６ｂが摺動自在に嵌挿され、シリンダ２
とプランジャ３によって形成されるポンプ室２０側へタ
イミングプランジャスプリング８により押しつけられて
いる。タイミングボート３６は、ポンプ室２０内に開１
」シてシリンダ２内に設けられたフィードホール１６よ
り上部に形成されている。タイミングプランジャ６は、
そのストロークＳをタイミングラック４によって規定さ
れる。タイミングラック４はタイミングポンプ２５によ
って発生されタイミング電磁弁３４で調圧される油圧を
ホルダー３０によって支持されたタイミングシリンダ２
９とタイミングシリンダ２９内に摺動自在に嵌合された
タイミングピストン２７とによって形成される作動室２
８に導くことによって駆動される。噴射量う・ツク２３
およびタイミングラック４は各々位置検出器４１．３５
をもっている。タイミングラック４の位置、噴射量ラッ
ク２３の位置はコントローラ５０でエンジンの運転状態
に応した最適位置になるように制御される。To explain the structure, the injection mechanism is the same as a normal side-type pump, and a cylinder 2 is inserted into a pump housing 1, a plunger 3 is slidably fitted into the cylinder 2, and the cylinder 2 and plunger 3 are connected. The plunger 3 forms a pump chamber 20 with the tip part, and the plunger 3 has a sleeve 24.
It is rotated by the injection amount rack 23 via the injection amount rack 23. Injection amount rack 2
3 is driven by a linear solenoid 40. A timing plunger 6b is slidably inserted into a timing hole a provided in the cylinder 2 and having a timing boat 36 which is an opening into the pump chamber 20.
The timing plunger spring 8 presses the timing plunger spring 8 toward the pump chamber 20 formed by the plunger 3. The timing boat 36 is opened in the pump chamber 20.
It is formed above the feed hole 16 provided in the cylinder 2. The timing plunger 6 is
The stroke S is defined by the timing rack 4. The timing rack 4 receives hydraulic pressure generated by a timing pump 25 and regulated by a timing solenoid valve 34 and connects it to a timing cylinder 2 supported by a holder 30.
9 and a timing piston 27 slidably fitted within the timing cylinder 29.
It is driven by leading to 8. Injection amount 23
and timing rack 4 each have a position detector 41.35
have. The position of the timing rack 4 and the position of the injection amount rack 23 are controlled by a controller 50 so that they are at optimal positions depending on the operating state of the engine.

次に作動について説明する。Next, the operation will be explained.

まず、タイミングラック４、噴射量ランク２３がコント
ローラ５０によりどのように制御されるかを第４図およ
びｆｆ１５図に従って説明する。第５図においてＩｌｌ
はタイミングラック４の１１標４１Ｘ　’ＶＲＷの演算
方法のフローチャート、（ｂ）は噴射量ラック２３の目
標値ＱＲＷの演算方法のフローチャートを各々示してい
る。エンジン回転数Ｎ　Ｅ　％エンジン負萄すなわちア
クセル位置等のエンジンの運転状態に応じた噴射量およ
び噴射時期とするために、タイミングラック位ｉＥＴＲ
ｗ、噴射量ランク位置ＱＲｗをコントローラ５０が指示
するのであるが、まず噴射量ラック２３に対する制御に
ついて説明する。First, how the timing rack 4 and the injection amount rank 23 are controlled by the controller 50 will be explained with reference to FIG. 4 and FIG. ff15. In Figure 5, Ill
(b) shows a flowchart of the calculation method for the 11 mark 41X' VRW of the timing rack 4, and (b) shows a flowchart of the calculation method of the target value QRW of the injection amount rack 23. Engine speed N E % In order to adjust the injection amount and injection timing according to engine operating conditions such as engine load, i.e. accelerator position, timing rack position iETR
The controller 50 instructs the injection amount rank position QRw.First, the control for the injection amount rack 23 will be explained.

回転数Ｎ　Ｅ　＋　アクセル位置、タイミングラック位
置ＴＲＷ’等を各検出器からコントローラ５０の演算部
に読み込み、続いてＮＥ、アクセル位置等から要求噴射
量Ｑを演算し、続いてあらかじめ記憶装置に記憶されて
いるＮＥ、ＴＲＷ　’　、Ｑの三次元マツプより目標噴
射量ラック位置ＱＲｗを補間演算しＱＲｗを出力する。The rotational speed NE + accelerator position, timing rack position TRW', etc. are read from each detector into the calculating section of the controller 50, and then the required injection amount Q is calculated from the NE, accelerator position, etc., and then stored in advance in the storage device. The target injection amount rack position QRw is calculated by interpolation from the three-dimensional map of NE, TRW', and Q, and QRw is output.

その出力に応じた電流をリニアソレノイド４０に流し噴
射量ランクスプリング４２の付勢力に均衡する位置ＱＲ
ｗ’まで噴射量ランク２３を移動さ七る。そして、再び
その状態でのＮ　Ｅ　＋　アクセル位置、タイミングラ
ンク位置ＴＲｗ’を検出器３５により、またＱＲｗ’を
検出器４１により読み取り、フィードバンクして目標と
するＮＥ、）ルク　（Ｑ　Ｒｗで代用する）に達するま
で繰り返し制御する。A position QR where a current corresponding to the output is passed through the linear solenoid 40 and balanced with the urging force of the injection quantity rank spring 42.
The injection amount rank 23 is moved up to w'. Then, in that state, the NE + accelerator position and timing rank position TRw' are read again by the detector 35, and QRw' is read by the detector 41, and the feedbank is used to determine the target NE, ) Luk (substituted by Q Rw) control until it reaches ().

次にタイミングラック４の制御について説明する。回転
数ＮＥ、噴射量ランク位置ＱＲＷ’等をコントローラ５
０の演算部に読み取り、あらかしめ記憶装置に記憶され
ているＮＥ、ＱＲＷ’の二次元マツプにより目標タイミ
ングランク位置ＴＲＷを補間演算しＴＲｗを出力する。Next, control of the timing rack 4 will be explained. The rotation speed NE, injection amount rank position QRW', etc. are set by the controller 5.
The target timing rank position TRW is interpolated using the two-dimensional map of NE and QRW' stored in the preliminary storage device, and TRw is output.

その出力に応じてタイミング電磁弁３４をデユーティ比
制御して作動室２８内の油圧を調圧し、その油圧とタイ
ミングスプリング３１の付勢力とが均衡した位置にタイ
ミングラック４を移動させる。なお、作動室２８に供給
される油圧はタイミングポンプ２５により発生されてオ
リフィス３２を介して供給され、オリフィス３３は、オ
リフィス３２より大きな開１」面積とされているの゛Ｃ
タイミング電磁フ「３４が開くと作動室２８内の圧力を
下げることができる。このタイミングラック４が移動さ
れた状態で再びＮ　Ｅ　％　Ｑ　Ｒｗ　’　、Ｔ　Ｒｗ
　’を読み取り、フ。The duty ratio of the timing solenoid valve 34 is controlled in accordance with the output to regulate the oil pressure in the working chamber 28, and the timing rack 4 is moved to a position where the oil pressure and the biasing force of the timing spring 31 are balanced. The hydraulic pressure supplied to the working chamber 28 is generated by the timing pump 25 and supplied through the orifice 32, and the orifice 33 has a larger opening area than the orifice 32.
When the timing electromagnetic valve 34 is opened, the pressure in the working chamber 28 can be lowered.With this timing rack 4 moved, the N E % Q Rw ', T Rw
'read, f.

イードバックして目標とするＴ　Ｒｗに達するまで繰り
返す。２つのラック４．２３の制御は各々独立して行な
われるものではなく、並行して行なわれ、それぞれの位
置は相互にフィードバックされて目標値のＮＥ、ＱＲＷ
、１’　Ｒｗに一致するように制御される。Feedback and repeat until the target T Rw is reached. The two racks 4.23 are not controlled independently, but in parallel, and their positions are mutually fed back to achieve the target values of NE and QRW.
, 1' Rw.

次に前記のような制御が何故必要となるかを噴射機構の
作動と共に第１図乃至第３図を参照して説明する。Next, the reason why the above-mentioned control is necessary will be explained with reference to FIGS. 1 to 3 together with the operation of the injection mechanism.

まず、タイミングプランジャ６の気筒間のばらつきをな
くすために、シム７の厚みを調整してタイミングプラン
ジャスプリング８のセット荷重を同じにすると共に、シ
ム１０の厚みを調整してストロークＳのバラツキをなく
しておく。なお、本発明の燃料噴射装置の図示しない部
分は周知の構造と同様であり、周知の調整がされている
ものとする。また、タイミングラック４、噴射量ラック
２３は所定の位置に制御されているものとし、ポンプ室
２０にはフィードポンプ２６により、燃料キャラリー１
４、フィードホール１６を介して燃料が充填されている
ものとする。プランジ中３が図示しないカムにより駆動
されて上昇し、シリンダ２内に形成されたフィードホー
ル１６をプランジャ３のタイミングリード２１が閉じる
と、ポンプ室２０内の燃料は圧縮され始める。そのとき
ポンプ室２０内の圧力によりタイミングボート３６を介
してタイミングプランジャ６はタイミングプランジャス
プリング８に抗して、そのストローク１５だけ押されて
移動し、タイミングラック４のテーバ面１１に直角に当
って停止する。そうすると（ストロークＳ×タイミング
プランジャ８の断面積／プランジャ３の断面積）に相当
するプランジャ３の圧送ストロークが無効となり、圧送
開始時期が遅れる。つまりタイミングラック４の位置を
変えるとストローク１５が変化し、プランジャ３の圧送
開始時期が変るので噴射時期を制御できることになる。First, in order to eliminate variations in the timing plunger 6 between cylinders, the thickness of the shim 7 is adjusted to make the set load of the timing plunger spring 8 the same, and the thickness of the shim 10 is adjusted to eliminate variations in the stroke S. I'll keep it. It is assumed that the not-illustrated portions of the fuel injection device of the present invention have the same structure as the well-known structure, and have been adjusted in the well-known manner. Further, it is assumed that the timing rack 4 and the injection amount rack 23 are controlled to predetermined positions, and the pump chamber 20 is provided with a fuel cartridge 1 by a feed pump 26.
4. It is assumed that fuel is filled through the feed hole 16. When the plunger 3 is driven upward by a cam (not shown) and the timing lead 21 of the plunger 3 closes the feed hole 16 formed in the cylinder 2, the fuel in the pump chamber 20 begins to be compressed. At that time, the timing plunger 6 is moved by the stroke 15 through the timing boat 36 due to the pressure inside the pump chamber 20 against the timing plunger spring 8, and hits the taber surface 11 of the timing rack 4 at right angles. Stop. In this case, the pumping stroke of the plunger 3 corresponding to (stroke S×cross-sectional area of the timing plunger 8/cross-sectional area of the plunger 3) becomes invalid, and the pumping start time is delayed. In other words, when the position of the timing rack 4 is changed, the stroke 15 is changed, and the timing at which the plunger 3 starts pumping is changed, so that the injection timing can be controlled.

しかしながらプランジャ３の無効スト１」−りだけ圧送
ストロークが不足するため、噴射量ラック２３を移動さ
ゼブランンヤ３を回動させることにより噴射リード２２
がフィードホール１６を開孔する時期を遅らせて圧送ス
トロークを長くする必要がある。このように、噴射時期
を変えると、それに伴って噴射量も変化するので前述し
たような制御を行うのである。However, since the pumping stroke is insufficient by the amount of invalid stroke 1'' of the plunger 3, the injection amount rack 23 is moved and the injection lead 22 is moved by rotating the jet pump 3.
It is necessary to delay the timing at which the feed hole 16 is opened to lengthen the pumping stroke. In this way, when the injection timing is changed, the injection amount also changes accordingly, which is why the above-described control is performed.

次に噴射量ランク・の制御方法の他の実施例について第
６図を用いて説明する。第６図（ａ）に示ずこの方法で
は噴射時期（タイミングラック位置ＴＲＷ）と補正する
噴射量△Ｑ（噴射量ランク位置の補正量）が第６図（ｂ
）に示すような一次線形の関係にあるために、あらかじ
めその関係式を記憶装置に入れておき、タイミングラッ
ク位置Ｔ　Ｒｗに応じた△Ｑをその記憶装置から読み出
しＱを補正しＱｔ、＋−Ｑ＋ΔＱとして、ＮＥとＱｌ’
ｌの二次元マツプより噴射量ランク位置ＱＲｗを補間演
算しＱＲＷを出力する。この方法だとより簡単な制御が
できる。Next, another embodiment of the method for controlling the injection amount rank will be described with reference to FIG. In this method, the injection timing (timing rack position TRW) and the corrected injection quantity ΔQ (correction amount of the injection quantity rank position) are not shown in Fig. 6(a).
), the relational expression is stored in a storage device in advance, and △Q corresponding to the timing rack position TRw is read out from the storage device and Q is corrected, Qt, +- As Q+ΔQ, NE and Ql'
The injection amount rank position QRw is interpolated from the two-dimensional map of l, and QRW is output. This method allows for easier control.

次に、タイミングプランジャ６のストローク１５の設定
するための他の実施例について第１実施例との相違点を
中心にして第７図を用いて説明する。この実施例ではタ
イミングポンプ２５から供給される圧力を直接タイミン
グギヤラリ−１３に導いてタイミングプランジャ６ｂに
負荷させる。Next, another embodiment for setting the stroke 15 of the timing plunger 6 will be described with reference to FIG. 7, focusing on the differences from the first embodiment. In this embodiment, the pressure supplied from the timing pump 25 is directly guided to the timing gear rally 13 to load the timing plunger 6b.

タイミング電磁弁３４をデユーティ比制御することによ
り１３内の圧力を制御し、タイミングプランジャスプリ
ング８のバネ力と圧力とが均衡した位置にタイミングプ
ランジャ６を保持してス１０−ク１５を制御する。この
ときコント′ローラ５０は、タイミングラック位置ＴＲ
ｗの代わりにタイミングギヤラリ−室圧ｐｔを制御し、
その■）ｔを圧力検出器３７で測定した圧力値Ｐｔ′が
フィードバックされる。この方法によればシステムをよ
り簡単にできる。By controlling the duty ratio of the timing electromagnetic valve 34, the pressure inside the valve 13 is controlled, and the timing plunger 6 is held at a position where the spring force of the timing plunger spring 8 and the pressure are balanced, and the spark 10-15 is controlled. At this time, the controller 50 controls the timing rack position TR.
Control the timing gear rally chamber pressure pt instead of w,
The pressure value Pt' measured by the pressure detector 37 is fed back. This method makes the system simpler.

なお、前記の実施例においてタイミングポンプは独立し
たものとしているが、フィードポンプ２６の供給燃料を
圧力源として使うことももちろん可能であり、またエン
ジンオイルの潤滑用ポンプを使ｉ・その潤滑用ポンプで
加圧したオイルを圧力源とし°ζも使うことも可能であ
る。In the above embodiment, the timing pump is independent, but it is of course possible to use the fuel supplied by the feed pump 26 as a pressure source, and it is also possible to use the engine oil lubrication pump. It is also possible to use °ζ as a pressure source using pressurized oil.

また、実施例としては副型ポンプのみをボしたが、本発
明を分配型ポンプに用いることも可能である。In addition, although only a sub-type pump was used in the embodiment, the present invention can also be applied to a distribution type pump.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の第１実施例の縦断面図（第３図の■−
■線に沿う断面図）、第２図は第１図の要部拡大断面図
、第３図は第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第４図は第
１実施例の制御システムのブロック線図、第５図は第４
図に示した演算部におけるフローチャートの一部を示し
たものである。 第６図（ａｌは噴射量ラックの制御方法の他の実施例の
フローチャートの一部を示したものであり、第６図（ｂ
ｌは噴射時期とそれに対応して補正すべき噴射量△Ｑと
の関係を示す説明図である。 また第７図はタイミングプランジャのストロークを設定
するための他の実施例の要部拡大断面図である。 ２・・・シリンダ、３・・・プランジャ、６ａ・・・タ
イミング孔、６ｂ・・・タイミングプランジャ、２０・
・・ポンプ室。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第５図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 ζ８）FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the first embodiment of the present invention (■-- in FIG. 3).
2) is an enlarged sectional view of the main part of Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view taken along line I-I in Fig. 1, and Fig. 4 is the control system of the first embodiment. The block diagram of Figure 5 is the block diagram of Figure 4.
This is a part of a flowchart in the arithmetic unit shown in the figure. FIG. 6 (al) shows a part of a flowchart of another embodiment of the method for controlling the injection amount rack, and FIG. 6 (b)
1 is an explanatory diagram showing the relationship between the injection timing and the injection amount ΔQ to be corrected accordingly. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of another embodiment for setting the stroke of the timing plunger. 2... Cylinder, 3... Plunger, 6a... Timing hole, 6b... Timing plunger, 20...
··pump room. Representative Patent Attorney Takashi Okabe Figure 5 (a) (b) Figure 6 ζ8)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シリンダ内に摺動自在に嵌合されたプランジャを往復動
させることにより燃料を加圧して燃焼室内へ噴射する内
燃機関の燃料噴射装置において、前記シリンダと前記プ
ランジャの先端部とで形成されるポンプ室と、該ポンプ
室内への開口部を有するタイミング孔と、該タイミング
孔内に摺動自在に嵌挿されたタイミングプランジャとを
備え、前記プランジャがポンプ室内の燃料を加圧する行
程にある時に前記タイミングプランジャが移動する距離
を調整することにより燃料噴射時期を制御することを特
徴とする燃料噴射装置。In a fuel injection device for an internal combustion engine that pressurizes fuel and injects it into a combustion chamber by reciprocating a plunger that is slidably fitted into a cylinder, the pump is formed by the cylinder and the tip of the plunger. a timing hole having an opening into the pump chamber; and a timing plunger slidably inserted into the timing hole; A fuel injection device that controls fuel injection timing by adjusting the distance that a timing plunger moves.