JP3019534B2 - 燃料吐出量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料吐出量制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７を参照すると、プランジャ８０がシ
リンダ８１内を摺動変位することによってシリンダ８１
内の燃料を圧送通路８２を介して吐出口から燃料噴射弁
に圧送するポンプと、圧送通路８２に接続された溢流通
路８３の途中に設けられ、ポンプによって供給される燃
料の圧力によって開弁せしめられて燃料を溢流せしめる
溢流弁８４とを備え、溢流弁８４の開弁期間を制御せし
めることによって吐出口から圧送される燃料量を制御せ
しめるようにした燃料吐出量制御装置が公知である（特
開平２−２５２９６４号公報参照）。

【０００３】この装置では、ピエゾ圧電素子８５が収縮
すると加圧ピストン８６が下降するためにシリンダ室８
７内の燃料圧が低下する。このため溢流通路８３内の燃
料圧によって、弁体８８および加圧ピン８９が一体に下
降して弁体８８が弁ポート９０を開弁し、燃料を溢流す
る。この際、加圧ピン８９の上端フランジ部８９ａが弁
ハウジング９１に当接する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこの装置で
は、圧送通路８２内に加圧燃料が吐出されているとき
に、弁体８８が弁ポートを開弁せしめるようにしている
ために、弁体８８および加圧ピン８９が一体となって開
弁方向に変位している間中圧送通路８２内に加圧燃料が
供給され続け、このため、弁体８８および加圧ピン８９
の変位速度が大きくなる。この結果、加圧ピン８９の上
端フランジ部８９ａが弁ハウジング９１に勢いよく当た
って大きな音を発生し作動音が増大するという問題を生
ずる。すなわち、ポンプの圧送行程中に溢流弁を開弁せ
しめて溢流弁が開弁せしめられるまでの圧送行程時に燃
料を圧送通路の吐出口から吐出せしめ、次いで溢流弁が
開弁せしめられた後の圧送行程時に燃料を溢流通路を介
し溢流せしめるようにすると圧送通路内の燃料圧が極め
て高いときに溢流弁の開弁動作が行われることになり、
このとき溢流弁の弁体に極めて大きな燃料圧が作用して
弁体の変位速度が過度に大きくなるという問題点があ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、圧送行程時に燃料を吐出するポン
プの吐出側に圧送通路を接続し、圧送通路の吐出口から
吐出されるべき燃料を溢流させる溢流通路内に溢流弁を
配置し、ポンプの圧送行程中に溢流弁を開弁位置から閉
弁位置に切り換えて溢流弁が閉弁せしめられるまでの圧
送行程時に燃料を溢流通路を介し溢流せしめ、次いで溢
流弁が閉弁せしめられた後の圧送行程時に燃料を圧送通
路の吐出口から吐出せしめるようにした燃料吐出量制御
装置において、溢流弁が閉弁せしめられた後の圧送行程
中は溢流弁を閉弁位置に保持するようにしている。

【０００６】

【作用】ポンプから圧送通路に燃料が吐出されていない
ときに溢流弁の弁体を開弁せしめる。このため、弁体は
圧送通路内の燃料圧によって大きな変位速度で開弁せし
められることはない。

【０００７】

【実施例】図１には本発明の燃料吐出量制御装置の一実
施例を採用した内燃機関の略全体図を示す。図１を参照
すると、１は機関本体、２は各気筒に対応して夫々配置
された燃料噴射弁、３は蓄圧室を夫々示し、蓄圧室３は
高圧燃料供給装置４およびフィードポンプ５を介して燃
料タンク６に接続される。

【０００８】フィードポンプ５は高圧燃料供給装置４に
低圧の燃料を送り込むために設けられている。この低圧
の燃料は高圧燃料供給装置４により高圧の燃料とされ、
次いでこの高圧の燃料は蓄圧室３内に供給される。蓄圧
室３内に蓄わえられた高圧の燃料は各燃料噴射弁２を介
して各気筒に噴射される。図２には高圧燃料吐出装置４
の詳細図を示す。図１および図２を参照すると、１０は
一対のシリンダ、１１は各シリンダ１０内に摺動変位可
能に夫々挿入された一対のプランジャ、１２は各プラン
ジャ１１によって形成される加圧室、１３は各プランジ
ャ１１の下端部に取付けられたプレート、１４はタペッ
ト、１５はプレート１３をタペット１４に向けて押圧す
る圧縮ばね、１６はタペット１４により回転可能に支承
されたローラ、１７はクランクシャフトと同一回転数で
機関によって駆動されるカムシャフト、１８はカムシャ
フト１７上に一体形成されたカムを夫々示し、ローラ１
６はカム１８のカム面上を転動する。従ってカムシャフ
ト１７が回転せしめられるとそれに伴って各プランジャ
１１が上下動する。

【０００９】シリンダ１０の内周面には燃料供給口２０
が形成され、この燃料供給口２０はフィードポンプ５の
吐出口に接続される。プランジャ１０が下降して燃料供
給口２０がシリンダ１０内に開口すると加圧室１２内に
燃料が供給される。一方、各加圧室１２は対応する逆止
弁２１を介して各加圧室１２に対し共通の圧送通路２２
に接続される。この圧送通路２２は逆止弁２３を介して
吐出口２４に接続され、この吐出口２４は蓄圧室３に接
続される。

【００１０】従って、プランジャ１１が上昇して燃料供
給口２０を閉鎖し加圧室１２内の燃料圧が上昇すると加
圧室１２内の高圧の燃料は逆止弁２１を介して圧送通路
２２内に吐出され、次いでこの燃料は逆止弁２３および
吐出口２４を介して蓄圧室３内に送り込まれる。一対の
カム１８の位相は１８０度だけずれており、従って一方
のプランジャ１１が上昇行程にあるときには他方のプラ
ンジャ１１は下降行程にある。また、カムはカムの最大
リフト位置が機関上死点より例えば６度だけ進角するよ
うになされている。

【００１１】圧送通路２２には溢流通路２５が接続さ
れ、この溢流通路２５の途中には溢流弁２６が配置され
る。溢流弁２６のメインポート２７は溢流通路２５を介
して圧送通路２２に接続される。メインポート２７には
弁ハウジング３７内を摺動変位可能なメインバルブ２８
が配置され、このメインバルブ２８はメインポート２７
を開閉する。メインバルブ２８は先端部の円錐状部２８
ａとこれに続く円筒状部２８ｂとを具備する。メインバ
ルブ２８内には密閉された圧力室３０が形成され、この
圧力室３０内にはメインバルブ２８を閉弁方向に常時付
勢する圧縮コイルスプリング２９が配置される。メイン
バルブ２８の先端には細いオリフィス３１が形成され、
このオリフィス３１はメインポート２７と圧力室３０と
を連通する。従って圧力室３０は燃料で満たされてい
る。溢流ポート３２は溢流通路２５を介して燃料タンク
６に接続され、メインバルブ２８が開弁するとメインポ
ート２７は溢流ポート３２に連通せしめられる。

【００１２】圧力室３０後端はパイロットポート３３に
接続され、パイロットポート３３は電磁コイル３５によ
って制御されるパイロットバルブ３４によって開閉され
る。リターンポート３６は溢流通路２５を介して燃料タ
ンク６に接続され、パイロットバルブ３４が開弁すると
パイロットポート３３はリターンポート３６に連通せし
められる。

【００１３】図１を参照すると、パイロットバルブ３４
がオンされてパイロットポート３３を閉弁せしめている
ときには、メインポート２７の燃料圧と圧力室３０内の
燃料圧とが平衡している。このためメインバルブ２８は
スプリング２９によって閉弁方向に押圧され、メインポ
ート２７は閉弁される。この結果、溢流通路２５を介し
て燃料タンク６への燃料の溢流が停止せしめられる。従
ってこのときプランジャ１１の加圧室１２から圧送通路
２２に吐出された全ての加圧燃料は蓄圧室３内に送り込
まれる。

【００１４】一方、図３に示すようにパイロットバルブ
３４がオフされてパイロットポート３３を開弁せしめる
と、圧力室３０内の燃料がパイロットポート３３および
リターンポート３６を介して燃料タンク６に流出する。
このため、圧力室３０内の燃料圧は大気圧まで低下す
る。この場合において、前述のようにオリフィス３１は
細いために、メインポート２７の燃料は少量ずつしか圧
力室３０内に流入しない。この結果、メインポート２７
の燃料圧によって、メインバルブ２８はスプリング２９
のばね力に抗して開弁方向に変位し、メインバルブ２８
の後端が弁ハウジング３７に当接して停止する。斯くし
てメインポート２７が開弁せしめられると、プランジャ
１１の加圧室１２から圧送通路２２内に吐出された全て
の加圧燃料は、メインポート２７および溢流ポート３２
を介して燃料タンク６に返戻される。従ってこのときに
は蓄圧室３内に加圧燃料は供給されない。

【００１５】パイロットバルブ３４はデューティ制御さ
れ、加圧室１２から加圧燃料が圧送される一行程内にお
いて溢流弁２６のメインバルブ２７が閉弁せしめられる
期間を制御せしめることによって、吐出口２４から蓄圧
室３内に圧送される加圧燃料量を制御して蓄圧室３内の
燃料圧が一定圧となるようにしている。電子制御ユニッ
ト４０はディジタルコンピュータからなり、双方向性バ
ス４１によって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリ
メモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４
３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４
５および出力ポート４６を具備する。

【００１６】蓄圧室３内の燃料圧Ｐを検出する圧力セン
サ５０が蓄圧室３に設けられ、この圧力センサ５０はＡ
Ｄ変換器４７を介して入力ポート４５に接続される。３
６０クランク角毎にパルスを発生する第１クランク角セ
ンサ５１、および３０クランク角毎にパルスを発生する
第２クランク角センサ５２が入力ポートに接続される。

【００１７】一方、出力ポート４６は駆動回路４８を介
してパイロットバルブ３４の電磁コイル３５に接続され
る。ところで、いずれかの加圧室１２から圧送通路２２
内に加圧燃料が吐出されているときに、パイロットバル
ブ３４をオフせしめてメインバルブ２８を開弁せしめら
れるようにすると、メインバルブ２８が開弁方向に変位
している間中加圧室１２からメインポート２７に加圧燃
料が供給されてメインバルブ２８の変位速度が大きくな
る。この結果メインバルブ２８後端が弁ハウジング３７
に勢いよく当たって大きな音を発生し作動音が増大する
という問題を生ずる。

【００１８】そこで本実施例では、いずれの加圧室１２
からも圧送通路２２内に加圧燃料が吐出されていないと
きに、パイロットバルブ３４をオフせしめてメインバル
ブ２８を開弁せしめるようにしている。このようにする
ことによって、メインバルブ２８が開弁し始めると、メ
インポート２７には加圧室１２から加圧燃料が供給され
ていないために、メインポート２７の燃料圧が急激に低
下する。このためメインバルブ２８の変位速度は小さ
く、メインポート２７の燃料圧と圧力室３０内の燃料圧
がほぼ等しくなると、メインバルブ２８はスプリング２
９によって閉弁方向に変位せしめられ、再びメインポー
ト２７を閉弁せしめる。従ってメインバルブ２８後端が
弁ハウジング３７に衝突せず、このため作動音を低減せ
しめることができる。

【００１９】なお、加圧室１２からメインポート２７ま
での容積は十分に小さくされており、このため、メイン
ポート２７が開弁するとメインポート２７の燃料圧は急
激に低下する。次に図４を参照して本実施例の動作につ
いて説明する。図４を参照すると、第１クランク角セン
サ５１が３６０クランク角毎にパルスを発生し、第２ク
ランク角センサ５２が３０クランク角毎にパルスを発生
する。カウンタＣは、クランク角３０度毎のパルスが発
生する毎に１ずつインクリメントされ、５まで増大する
と次に再び０になる。カウンタＣが５から０になるとこ
ろが機関の上死点である。

【００２０】カム１８の位相は相互に１８０度ずれてお
り、カム１８のリフトの最大位置は機関の上死点に対
し、６度だけ進角せしめられている。カム１８のリフト
において一点鎖線は燃料供給口２０がプランジャ１１に
よって閉弁される位置を示している。加圧室１２からの
燃料の圧送は、カム１８のリフトが一点鎖線となった位
置ｔ₀ で始まり、カム１８のリフトが最大となる位置ｔ
₄ で終了する。吐出口２４から吐出される燃料量を加圧
室１２の圧送特性において斜線で示す。

【００２１】加圧室１２から加圧燃料を圧送している行
程中のｔ₁ 時点でパイロットバルブ３４がオンせしめら
れる。これによりパイロットバルブ３４は閉弁せしめら
れる。このため、圧力室３０内の燃料圧が増大してスプ
リング２９のばね力によりメインバルブ２８はｔ₂ 時点
で全閉となる。溢流弁２６のメインバルブ２８が全閉に
なると、圧送通路２２内の燃料圧が昇圧し、逆止弁２３
の開弁圧に達すると吐出口２４から蓄圧室３に加圧燃料
が送り込まれる。

【００２２】ｔ₄ 時点でカム１８のリフトが最大となり
加圧室１２からの燃料の圧送が終了する。このため吐出
口２４からの吐出量も０となる。次いでｔ₄ 時点からク
ランク角で６度後のｔ₅ 時点でカウンタＣが５から０に
なるときにパイロットバルブ３４がオフせしめられてパ
イロットバルブ３４が開弁せしめられる。このため圧力
室３０内の燃料圧が低下してメインバルブ２８が開弁す
る。メインバルブ２８が開弁すると、圧送通路２２内の
燃料圧が急激に低下する。メインポート２７と圧力室３
０内の圧力がほぼ等しくなると、メインバルブ２８は全
開となることなしにスプリング２９によって再び閉弁せ
しめられ全閉状態となる。

【００２３】このように、加圧室１２からメインポート
２７までの容積が十分に小さいために、メインポート２
７が開弁するとメインポート２７の燃料圧は大気圧に向
かって急激に低下し、このため、メインバルブ２８の変
位速度は小さく、弁ハウジングに大きな速度で衝突して
大きな音を発生することを防止することができる。この
結果、溢流弁２６の作動音を低減せしめることができ
る。

【００２４】次いで、ｔ₆ で他のプランジャ１１の加圧
室１２から加圧燃料の圧送が開始されると圧送通路２２
内の燃料圧が上昇し始める。この燃料圧のためにメイン
バルブ２８はスプリング２９のばね力に抗して開弁方向
にゆっくりと変位して全開となる。このため、圧送通路
２２内の燃料圧は低下し、メインバルブ２８を全開に保
持する程度の圧力に維持される。

【００２５】次いでｔ₇ 時点でパイロットバルブ３４が
再びオンせしめられ、以下同様の動作を繰り返す。図５
には、蓄圧室３内の燃料圧を目標燃料圧に制御するよう
にパイロットバルブ３４の駆動信号を制御するルーチン
を示す。このルーチンは一定時間毎の割込みによって実
行される。

【００２６】図５を参照すると、まずステップ６０で蓄
圧室３内の燃料圧Ｐが読込まれる。次いでステップ６１
で燃料圧Ｐが目標燃料圧Ｐ_M 以上か否か判定される。Ｐ
≧Ｐ _M と判定されるとステップ６２に進みデューティ比
ＤＴがαだけ減じられる。ここで、デューティ比ＤＴは
図４に示されるように、プランジャ１１の上昇行程の期
間を１００％とした場合、プランジャ１１の上昇行程の
期間に対するパイロットバルブ３４をオンせしめる信号
を出力せしめる期間の比率である。αは予め定められた
一定値である。

【００２７】一方、Ｐ＜Ｐ_M の場合にはステップ６３に
進みデューティ比ＤＴがαだけ増大せしめられる。ステ
ップ６４では次式によりＤＴ_OFF が計算される。 ＤＴ_OFF ＝１００−ＤＴ すなわちＤＴ_OFF は、プランジャ１１の上昇行程の期間
を１００％とした場合、プランジャ１１の上昇行程の期
間に対するパイロットバルブ３４をオフせしめる信号を
出力せしめる期間の比率である。

【００２８】図６にはパイロットバルブ３４の制御を実
行するためのメインルーチンを示す。図６を参照する
と、まずステップ７０で、３６０クランク角に要する時
間Ｔ₁ が計算される。ステップ７１では、パイロットバ
ルブ３４をオフせしめる時間Ｔ _OFF が次式より計算され
る。

【００２９】 Ｔ_OFF ＝（Ｔ₁ ／２）×（ＤＴ_OFF ／１００） ステップ７２ではカウンタＣが０になったか否か判定さ
れる。カウンタＣが０になるとステップ７３に進み、パ
イロットバルブ３４が開弁せしめられる。ステップ７４
ではタイマカウントＴ_C が０にクリアされる。タイマカ
ウントＴ_C は図示しない他のタイマルーチンにおいて増
大せしめられる。

【００３０】ステップ７５ではＴ_C ≧Ｔ_OFF か否か判定
される。Ｔ_C ≧Ｔ_OFF になるとステップ７６に進みパイ
ロットバルブ３４が閉弁せしめられる。

【００３１】

【発明の効果】溢流弁の弁体開弁時において、弁体の変
位速度が過大となることを防止することができるため
に、弁体が例えば弁ハウジングに衝突して大きな音を発
生することを防止することができる。この結果溢流弁の
作動音を低減せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料吐出量制御装置の一実施例を採用
した内燃機関の略全体図である。

【図２】高圧燃料吐出装置の詳細図である。

【図３】開弁状態の溢流弁２６の断面図である。

【図４】本実施例の動作を説明するためのタイムチャー
トである。

【図５】パイロットバルブの駆動信号を制御するための
フローチャートである。

【図６】パイロットバルブを制御するためのフローチャ
ートである。

【図７】従来の高圧燃料吐出装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１０…シリンダ １１…プランジャ ２２…圧送通路 ２４…吐出口 ２５…溢流通路 ２６…溢流弁 ２８…メインバルブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧送行程時に燃料を吐出するポンプの吐
   出側に圧送通路を接続し、圧送通路の吐出口から吐出さ
   れるべき燃料を溢流させる溢流通路内に溢流弁を配置
   し、ポンプの圧送行程中に溢流弁を開弁位置から閉弁位
   置に切り換えて該溢流弁が閉弁せしめられるまでの圧送
   行程時に燃料を溢流通路を介し溢流せしめ、次いで溢流
   弁が閉弁せしめられた後の圧送行程時に燃料を圧送通路
   の吐出口から吐出せしめるようにした燃料吐出量制御装
   置において、溢流弁が閉弁せしめられた後の圧送行程中
   は溢流弁を閉弁位置に保持するようにした燃料吐出量制
   御装置。