JP3009414B2 - 内燃機関用の燃料噴射ポンプ - Google Patents

内燃機関用の燃料噴射ポンプ

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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は内燃機関用の燃料噴射ポンプ、特に請求の範
囲第１項の上位概念に規定した形式の分配形燃料噴射ポ
ンプに関する。
すでに提案されている分配形燃料噴射ポンプ（ドイツ
特許出願P3721352.0）では、噴射に有効な目標吐出行程
が、この目標吐出行程に相応するプランジャ回転角φＱ
として検出される。制御装置が回転角でなく時間を処理
するだけなため、角度・時間・システムが設けられ、こ
のシステムによって、所定のコンスタントな回転角にわ
たる測定ウインドを通過するのにプランジャが要する時
間Toが測定される。次いで、この測定された時間Toとコ
ンスタントな回転角φＯとによって閉鎖時期TQが計算さ
れ、この閉鎖時期にわたり、プランジャは検出された目
標吐出行程を実施する。そのさい閉鎖時期はTQ＝To・φ
Q/φＯに基づいて計算される。
時間測定と本来の調量との間の回転数変化に基づく調
量誤差ができるだけ小さくするために、時間測定はでき
るだけプランジャの噴射に有効な吐出行程に近づけてお
こなわれ、時間測定ウインドはプランジャの下死点範囲
内におかれる。それにもかかわらず、下死点位置と吐出
行程範囲との間に生じる回転数変化によって誤測定が避
けられず、これは結合効果において内燃機関の著しく偏
倚した回転数調整を招く。
別の公知分配形燃料噴射ポンプ（US−PS 4475507）
では、プランジャの周囲にプランジャ吐出行程の順序で
制御マークが分配して配置されており、この制御マーク
が相前後して行程位置発生器と協働する。このようにし
て、プランジャの吐出開始前のプランジャの下死点位置
を表わすシーケンス信号が発生される。この制御信号に
より、プランジャ作業室と負荷軽減室又は低圧室との接
続を制御する切換弁が制御されて閉鎖位置にもたらされ
る。回転角発生器によって歯セグメントが順次カウント
アウトされて目標角度に合致するまで比較される。この
時点以降に切換弁は再び開放され、これにより噴射が終
了する。目標角度は前行程角度と噴射角度とから構成さ
れ、両者は適当に予め与えられたパラメータの特性領域
から取出される。切換弁のこの制御形式の欠点とすると
ころは、パルスの充分な検知を与える、正確に加工され
たセグメント歯車が製作されなければならないことにあ
る。さらに、パルス順序若しくは歯セグメントの最小分
割は採算のとれる費用では任意に細かくならず、従って
このような制約された分解能では燃料噴射量の調量精度
が制限される。
本発明の利点 請求の範囲第１項の下位概念の特徴を有する本発明燃
料噴射ポンプが有する利点は、内燃機関の所望の運転状
態のために算出されるプランジャ目標吐出行程によって
じかに吐出開始及び吐出終了が制御されることにある。
従って、他の制御パラメータに変換するための不経済な
機構が回避される。距離・時間・システムを備えた燃料
噴射ポンプとは異なり、内燃機関の循環回転数は調量へ
の遡及作用を有していない。一般に設けられる噴射調整
装置も燃料噴射ポンプのドリフトも燃料噴射量の調量に
影響しない。切換弁の閉鎖によって規定されている吐出
開始は、カムの上昇するカム面範囲内での所定のカム行
程又はカム始端部（プランジャの行程は零）に設定でき
る。吐出終了はプランジャの測定された実際測定行程が
目標吐出行程と合致したさいに切換弁の開放によって生
じる。
他の請求の範囲に記載の手段によって請求の範囲第１
項に記載の燃料噴射ポンプの有利な別の構成及び改良が
可能である。
本発明の有利な１構成が請求の範囲第２項又は第３項
から得られる。両方の場合に、行程発生器は各行程中に
較正され、これにより場合により生じるドリフト及びそ
の温度依存性が補償される。それぞれ与えられた手段は
等価でありかつ互いに入り組んでいる。
本発明に基づく燃料噴射ポンプでは、調量エラーは切
換弁のコンスタントな切換時間によってしか生じない。
例えば、切換弁として一般に使用される2/2方向マグネ
ット弁は公知形式通りON切換遅れ時間とOFF切換遅れ時
間とを有している。マグネット弁の開閉は衝撃的には行
られず、むしろ完全な開閉までの弁部材のON切換時飛行
時間とOFF切換時飛行時間とが考慮されなければならな
い。請求の範囲第６項に記載の構成で、マグネット弁の
切換時間が、プランジャの回転数に依存して、噴射に有
効な吐出行程としていわゆる特性領域内に設定される場
合には、この行程距離が切換弁の制御時に考慮される。
図面 本発明は以下の記載において図面に示された実施例に
基づいて詳細に説明される。ここに、 第１図は分配形燃料噴射ポンプの縦断面図、第２図は
第１図に示す燃料噴射ポンプのカム駆動装置におけるカ
ム隆起曲線ａ）と、行程発生器の出力信号ｂ）と、第１
図に示す燃料噴射ポンプのマグネット弁若しくは制御装
置における制御電圧ｃ）と、マグネット弁の弁部材の運
動行程ｄ）との時間的な履歴を時間的な対応関係で示し
た図、 第３図及び第４図はそれぞれ第１図に示す燃料噴射ポ
ンプの制御装置の第１及び第２実施例を示すブロック図
である。
実施例の記述 第１図に縦断面で示した分配形燃料噴射ポンプではケ
ーシング11の孔10内にブッシュ12が配置されており、そ
のシリンダ孔13内ではプランジャ14が公知形式通り往復
運動と回転運動とを行う。プランジャ14は軸16を介して
カム駆動装置15によって駆動されており、この軸16は、
燃料噴射ポンプによって燃料の供給を受ける内燃機関の
回転数に同期して回転する。プランジャ14の端面によっ
てポンプ作業室17が制限されており、このポンプ作業室
17は供給通路18を介して燃料噴射ポンプのケーシング11
内の吸込室19又は燃料低圧室に接続されている。吸込室
19は軸16に回動不能に固定された送出ポンプ20を介して
図示しない燃料タンクから吸込まれた燃料の供給を受け
る。ポンプ作業室17からは、プランジャ14の周囲に開口
して軸方向孔23を介して常時ポンプ作業室17に接続され
ている分配口を介して、プランジャ14の回転位置に応じ
て燃料が破線で示した圧力導管24へ分配される。圧力導
管24は内燃機関の噴射ノズル26へ通じている。分配口22
を介して燃料の供給を受ける圧力導管24の数は内燃機関
の噴射ノズル26の数に相応している。同じ数のカム27が
カム駆動装置15内に設けられている。内燃機関の１例と
してここに示す４気筒エンジンでは１つのシリンダごと
に１つの噴射ノズルが配置され、都合４つの圧力導管2
4、４つの噴射ノズル26及びカム駆動装置内の４つのカ
ム27が設けられている。カム駆動装置15内のカムの回転
角の間隔は90゜（360゜/4）である。カム27はその場
合、プランジャ14に回動不能に結合された皿21の端面上
に設けられており、皿21の回転時にローラリング39のロ
ーラ25がこのカム上を転動する。ローラリング39は噴射
調整器38に機械的に結合されている。ポンプ作業室17に
面したプランジャ終端部には端面ひいてはポンプ作業室
17へ向って開いた縦溝28がプランジャ14の周囲に設けら
れており、この縦溝を介してプランジャの吸込行程時に
供給通路18とポンプ作業室17との接続が生じる。
ブッシュ12と、ポンプ作業室17を制限するプランジャ
端面とに対向して、2/2方向マグネット弁として形成さ
れた切換弁29が孔10内へねじはめられており、その結
果、ポンプ作業室17は弁ケーシング30によって閉鎖され
ている。切換弁29の弁室31は一面においては供給孔32を
介してポンプ作業室17に、かつ他面においては図面では
見えない排出孔を介して、ケーシング11を通って吸込室
19内へ案内されているカットオフ制御孔33に接続されて
いる。切換弁29の切換え位置に応じてポンプ作業室17が
気密に閉鎖されるか又は吸込室19に接続される。切換弁
29は無通電時の休止位置で吸込室19への接続を形成さ
せ、かつ通電時の作動位置ではポンプ作業室17が閉じら
れるように構成されている。このマグネット弁29は制御
装置34によって制御され、制御装置は制御コンピュータ
35を備えており、この制御コンピュータは内燃機関の運
転パラメータ、例えば回転数、負荷、加速ペダル位置、
温度等に依存して、内燃機関の最良の運転に必要な燃料
噴射量を計算する。予め規定された燃料量はプランジャ
14の所定の吐出行程を要求し、吐出行程は制御コンピュ
ータ35によって、これに供給された運転データに基づ
き、記憶された特性範囲から検知される。吸込室19内に
行程発生器36が定置に配置されており、この行程発生器
はプランジャ14の行程を電気的な実際行程信号として送
出する。行程発生器36はプランジャ14の行程を無接触
式、例えば誘導的又は電磁的に検出する。この行程発生
器はホールセンサ、誘導受信器、磁気抵抗効果阻止、微
分磁気抵抗効果素子又は渦電流発生器として形成される
ことができる。行程発生器36の第２図のｂ）に示す図示
の出力信号は第２図のａ）に示すカム曲線に比例してい
る。行程発生器36の実際行程信号又は出力信号は制御装
置34に供給されて、零値でもよいプランジャ14の所定の
行程に相応する基準信号と、制御コンピュータ35から供
給される目標行程信号とに連続的に比例される。実際行
程信号が基準信号に等しければ、制御装置34が切換弁29
のための閉鎖信号を発し、実際行程信号が目標行程信号
に等しければ、制御コンピュータ35の切換弁29のための
開放信号を発する。閉鎖信号によって励磁電圧（第２図
のｃ）が切換弁29の励磁巻線に印加される。開放信号に
よって、励磁電圧が消去される。これにより切換弁29の
閉鎖信号と開放信号との間で閉じられたままとなる。マ
グネット弁の不可避の切換時間により、切換弁29は衝撃
的には開閉せず、第２図のｄ）に示すように若干遅れて
開閉する。
駆動軸16の駆動によってプランジャは回転されると共
に、駆動軸と一緒に回転してローラリング39のローラ25
上を転動するカム27によって往復運動させられる。その
さいプランジャ14はカムのカム曲線（第２図のａ）の下
降する部分上に存在すると吸込行程中であり、そのさい
ポンプ作業室17が吸込室19からの燃料によって充てんさ
れる。プランジャ14は下死点の通過後、カム27の上昇す
るカム曲線によって吐出行程を行う。切換弁29の閉鎖中
には吸込室19への接続は遮断される。プランジャ14によ
って吐出された燃料は分配口２を介して、プランジャ14
の回転位置に相応して分配口22に接続された１つの圧力
導管24内へ送出される。切換弁29が再び開くと、ポンプ
作業室17内の高圧が消失し、プランジャ14によって吐出
された残りの燃料はプランジャ14が上死点に達するま
で、開いた切換弁29を介して吸込室19内へ送出される。
プランジャ14の引続く下降運動時にポンプ作業室17はす
でに述べたように再び燃料によって充てんされる。吐出
時期は第２図の符号FDによって示されている。
実際行程信号への温度の影響及び行程発生器36のドリ
フトを補償すべく、実際行程信号はプランジャ14の最大
実際行程に基づいて重み付けされる。プランジャのこの
最大実際行程は先に行われる行程中に行程発生器36によ
って測定されて制御装置34内に記憶される。このことの
ための詳部については同じ結果をもたらす２つの可能性
が存在する。
第３図のブロック回路図で示す制御装置34の第１実施
例では、行程発生器36の実際信号が最大メモリ40に供給
され、この最大メモリはそれぞれ、先のプランジャ行程
時に検出された最大実際行程信号を記憶する。次に続く
プランジャ行程の終りでこの記憶された最大行程信号h
maxは商形成器41内で、プランジャの設計データにより
すでに知られている幾何的な最大行程hgeoに比較され
る。これにより、商形成器41の出力部で重み係数ｋ＝h
geo/hmaxが取出される。この重み係数ｋは重み付け段42
に供給され、この重み付け段内で、行程発生器36から発
信された実際行程信号が連続的に重み係数ｋによって重
み付けされ、換言すれば増幅段内で増幅される。重み付
け段42の出力部は第１及び第２の比較器43,44の非反転
入力部に接続されている。第１の比較器43の出力部は側
縁でトリガされるRS−フリップ・フロップ45のセット・
入力部に接続されており、第２の比較器44の出力部はRS
−フリップ・フロップ45のリセット・入力部に接続され
ている。RS−フリップ・フロップ45のＱ・出力部は増幅
部46を介して切換弁29の励磁巻線に接続されている。第
２の比較器44の反転入力部には制御コンピュータ35から
発せられる目標行程信号が印加され、第１の比較器43の
反転入力部には、プランジャ40の吐出開始を行わせるべ
き所定の行程に相応する基準信号又は閾値が印加され
る。吐出開始がカムの始端に在れば、この基準信号は零
である。プランジャ行程中に、行程発生器36の出力部の
重み付けされた実際行程信号は連続的に第１の比較器43
内で基準信号に比較され、第２の比較器44内で目標行程
信号に比較される。重み付けされた実際行程信号が基準
信号に達するかこれを越えると、フリップ・フロップ45
がセットされ、そのＱ出力部に高圧位が生じる。この高
圧位は切換弁29の励磁電圧として作用してこれを閉じ
る。これにより、燃料はポンプ作業室17から個々の噴射
ノズル26へ搬送される。重み付けされた実際行程信号
が、制御コンピュータ35から発せられた目標行程信号に
達するか又はこれを越えると、第２の比較器44の出力信
号が低圧位から高圧位へ跳躍する。この電位側縁の立ち
上がりはフリップ・フロップ45のリセットを生じ、その
結果、そのＱ出力部は再び低圧位を占めて切換弁29の励
磁を消失せしめる。これにより切換弁29は戻しばねの作
用により開かれる。これにより燃料噴射が終了する。
第４図に示す制御装置34の実施例では、実際行程信号
は、両比較器43,44の非反転入力部へ印加される前に第
１の重み係数を有する重み付け段47内で重み付けされ
る。この重み係数は、先の行程時に行程発生器36によっ
て測定され最大メモリ40内に記憶されたプランジャの最
大行程のhmaxの逆数である。付加的に基準信号及び目標
信号が第２の重み係数を有する重み付け段48,49内で同
様に重み付けされる。この重み係数はプランジャ14の構
造条件に基づくプランジャの幾何的なすでに知られてい
る最大行程hgeoの逆数である。重み付けされたすべての
信号は第３図の実施例で説明したのと同様に比較器43,4
4に印加される。第４図に示す制御装置は第１図に示す
制御装置と同じである。各プランジャ行程時に行程発生
器36によって測定された最大実際行程をプランジャ14の
構造的に予め定められた幾何的な最大行程の基準として
使用することによって、いずれの制御装置においても行
程発生器36のドリフトが補償され、その結果、燃料噴射
量の調量に誤差が生じない。
第２図のｃ及び第２図のｄから判るように切換弁29の
一定の切換時間によってわずかな調量誤差が生じる。プ
ランジャ速度が機関回転数に比例しているため、調量時
に切換弁29の切換時間に基づいて生じる誤差は高回転数
では低回転数時に比例して極めて大きい。この誤差はこ
の切換時間を内燃機関の平均回転数に依存した行程修正
としていわゆる特性領域内に格納し、この行程修正を実
際行程信号の比較時に一面では基準信号に比較し他面で
目標信号に比較することによって排除される。この特性
領域が制御コンピュータに格納され、行程修正が制御コ
ンピュータによって求められるため、この行程修正は極
めて簡単に目標行程信号及び基準信号の適当な修正によ
り考慮される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パペ，ヴエルナー フランス国 Ｆ‐69006 リヨン クー ル ヴイトン 37 (56)参考文献 特開 昭57−26261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−20537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/40

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関用の燃料噴射ポンプであって、ポ
    ンプ作業室を制限していてカム駆動装置によって往復動
    させられるプランジャが設けられており、ポンプ作業室
    と燃料を充てんした低圧室との間の接続路内に電気的に
    制御される切換弁が配置されており、この切換弁が接続
    路を開閉するための２つの切換え位置を有しており、切
    換弁の閉鎖時期又は遮断時期が、吐出開始とプランジャ
    １行程当りポンプ作業室から噴射弁へ達する燃料量とを
    規定しており、さらに、この切換弁を制御するための制
    御装置が設けられており、この制御装置が制御コンピュ
    ータを備えており、この制御コンピュータが、回転数、
    負荷、温度、加速ペダル位置等の機関運転パラメータに
    依存してプランジャの、噴射に有効な目標吐出行程を目
    標行程信号として発信する形式のものにおいて、プラン
    ジャ（14）の行程距離を検出して基準点からプランジャ
    の進む吐出行程を実際行程信号として発する行程発生器
    （36）が設けられており、制御装置（34）内でこの実際
    行程信号が、吐出開始を設定するプランジャの所定の行
    程に相応する基準信号と、目標行程信号とに比較される
    ようになっており、制御装置（34）は実際行程信号が基
    準信号に等しいときに切換弁（29）のための閉鎖信号を
    発し、実際行程信号が目標行程信号に等しいときは切換
    弁（29）のための開放信号を発するように構成されてい
    ることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
  2. 【請求項２】比較の前に、実際行程信号が重み係数によ
    って重み付けされ、この重み係数（ｋ）は、プランジャ
    （14）の構造的に予め規定された幾何的な最大行程（h
    geo）と、先に行われた行程時に行程発生器（36）によ
    って測定されたプランジャの最大行程（hmax）との商と
    して計算されることを特徴とする請求の範囲第１項に記
    載のポンプ。
  3. 【請求項３】比較の前に、実際行程信号が、先に行われ
    た行程時に行程発生器（36）によって測定されたプラン
    ジャ（14）の最大行程（hmax）に基づいて重み付を、か
    つ、基準信号及び目標信号が、構造的に予め規定され
    た、プランジャ（14）の幾何的な最大行程（hgeo）に基
    づいて重み付けされることを特徴とする請求の範囲第１
    項に記載のポンプ。
  4. 【請求項４】制御装置（34）が２つの比較器（43,44）
    を備えており、これらの比較器の各２つの入力部の一方
    がそれぞれ重み付け段（42）を介して行程発生器（36）
    の出力部に接続されており、この重み付け段の重み係数
    （ｋ）が、プランジャ（14）の構造的に予め規定された
    幾何的な最大行程（hgeo）と、先に行われた行程の最後
    の行程時に行程発生器（36）によって測定された最大行
    程（hmax）との比に等しく、さらに、第１の比較器（4
    3）の他方の入力部に基準信号が、かつ第２の比較器（4
    4）の他方の入力部に目標行程信号が印加され、さら
    に、両比較器（43,44）はその入力信号の合致時に出力
    信号を生じるように形成されていることを特徴とする請
    求の範囲第２項に記載のポンプ。
  5. 【請求項５】制御装置（34）が２つの比較器（43,44）
    を備えており、その２つの出力部の一方が、先に行われ
    た行程時に行程発生器（36）によって測定されたプラン
    ジャ（14）の最大行程（hmax）に基づく第１の重み係数
    （1/hmax）を有する重み付け段（47）を介して行程発生
    器（36）の出力部に接続されており、第１の比較器（4
    3）の他方の入力部には第２の重み係数（1/hgeo）によ
    って重み付けされた基準信号が印加され、第２の比較器
    （44）の他方の入力部に、構造的に予め規定された、プ
    ランジャ（14）の幾何的な最大行程（hgeo）第２の重み
    係数（1/hgeo）によって重み付けされた目標行程信号が
    印加され、その場合第１の重み係数が、先の行程時に行
    程発生器（36）によって測定されたプランジャの最大行
    程（hmax）の逆数であり、第２の重み係数が、プランジ
    ャ（14）の構造的に予め規定された幾何的な最大行程
    （hgeo）の逆数であり、かつ、両比較器（43,44）は入
    力信号の合致時に出力信号を発することを特徴とする請
    求の範囲第３項に記載のポンプ。
  6. 【請求項６】切換弁（29）の一定の切換遅れ時間が内燃
    機関の回転数に対応する行程距離として特性領域内に貯
    蔵されており、かつ目標行程信号及び基準信号の決定時
    に修正値として考慮されることを特徴とする請求の範囲
    第１項から第５項までのいずれか１項に記載のポンプ。
  7. 【請求項７】行程発生器（36）が、無接触式に例えば誘
    導的又は電磁的に又は渦電流に基づき、プランジャ（1
    4）の瞬間位置を検出することを特徴とする請求の範囲
    第１項から第６項までのいずれか１項に記載のポンプ。
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