JP3758264B2

JP3758264B2 - 燃料噴射ポンプの制御装置

Info

Publication number: JP3758264B2
Application number: JP35982196A
Authority: JP
Inventors: 明男石田
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: JPH10184394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジン用の燃料噴射ポンプ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン用の列型燃料噴射ポンプにおいて、ポンプ本体内に、一端にばね負荷された吐出弁を具えた加圧室を有するポンプバレルと、一端を同加圧室内に摺動自在に嵌装されると共に、他端をエンジンにより駆動されるカムに作動的に連結されて軸線方向に往復動するポンププランジャと、ポンプ本体の燃料室に収容され上記ポンププランジャの外側に摺動自在に嵌装されたコントロールスリーブを具え、同コントロールスリーブをポンププランジャの軸線方向に変位させることによって燃料噴射時期を制御すると共に、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線の回りに回動させることによって燃料噴射時期を制御するようにした燃料噴射ポンプは、従来公知である。
【０００３】
上記従来の燃料噴射ポンプにおいて、燃料噴射時期を制御するために上記コントロールスリーブをポンププランジャの軸線方向に変位させる第１のアクチュエータと、燃料噴射量を制御するためにコントロールスリーブをポンププランジャの軸線の回りに回転させる第２のアクチュエータとを、夫々エンジンの回転数及び負荷等に応じてコントロールユニットによりマップ制御して、エンジン出力、燃費、排ガス性能（ＮＯ_ｘ、スモーク、白煙等）に関し最適制御しようとする場合、同一のコントロールスリーブを上下方向に移動させようとする第１アクチュエータの作動力と、回転方向に駆動しようとする第２アクチュエータの作動力とが、作用位置の関係により干渉して、コントロールスリーブが変位不能となり、所望のエンジン制御が不可能となってエンジンの出力、燃費及び排ガス性能等が悪化する可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポンププランジャにコントロールスリーブを摺動自在に嵌装し、同コントロールスリーブをポンププランジャ軸線方向に変位させることによって燃料噴射時期を制御すると共に、同コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の回りに回動させることによって燃料噴射量を制御するようにしたタイプの燃料噴射ポンプにおいて、エンジンの運転状態に応じ燃料噴射時期及び噴射量の双方を変化させる必要がある場合、コントロールスリーブに、プランジャ軸線回りの回転変位と軸線方向の上下変位とが同時に行なわれることによって同コントロールスリーブが変位不能となる上記不具合を確実に防止し、エンジンの出力、燃費、排ガス等に関し優れた性能を確保することができる燃料噴射ポンプの制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたもので、軸線方向に往復動するポンププランジャが、ポンプ本体の燃料室に収容されたコントロールスリーブを摺動自在に貫通し、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線方向に変位させることによって燃料噴射時期を制御すると共に、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線の回りに回動させることによって燃料噴射量を制御するようにした燃料噴射ポンプにおいて、上記コントロールスリーブの外周面に設けられた歯車と、同歯車と噛合いその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の回りに回動させる燃料噴射量制御ラックと、上記コントロールスリーブの外周面に上記ポンププランジャ軸線に直交する面内に削設された案内溝と、同案内溝に嵌装されその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の方向に変位させる燃料噴射時期制御ロッドとを備え、エンジンの運転状態に応じ燃料噴射量及び燃料噴射時期を共に変更することが必要なとき、上記燃料噴射量制御ラックと、燃料噴射時期制御ロッドとを時間的に独立に作動させる制御手段を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプの制御装置を提案するものである。
【０００６】
上記本発明の構成により、上記コントロールスリーブのポンププランジャ軸線方向の変位とポンププランジャ軸線の回りの回転変位とが同時に行なわれず、時間的に独立して、かつ好ましくは連続的に行なわれるので、コントロールスリーブにポンププランジャ軸線方向の作動力と軸線の回りの回転方向の作動力とが同時に作用することによるコントロールスリーブの変位不能又は固着を確実に防止し、エンジンの出力燃費、排出カス等に関する運転性能を確保することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を図１ないし図４について具体的に説明する。図中符号１０は列型燃料噴射ポンプのハウジング、１２は上記ハウジングの上端部分に着脱自在に嵌装されたバレル、１４は同バレル１２内に形成された燃料加圧室、１６は上記バレル１２の上端に螺合された吐出弁ホルダ１８内に収容されたばね２０により予負荷されて上記加圧室１４を閉塞する燃料吐出弁である。なお、上記ハウジング１０及びバレル１２を合わせて、以下場合により、ポンプ本体という。）
【０００８】
上記吐出弁ホルダ１８内に、図示しない燃料噴射管を経てエンジンの各気筒に設けられた燃料噴射ノズルに連通する燃料吐出通路２２が設けられ、また上記ハウジング１０内には、上記加圧室１４に対し同軸的に、かつ軸線方向に摺動自在にポンププランジャ２４が収容され、同ポンププランジャ２４の上端部分は上記バレル１２の加圧室１４内に摺動自在に嵌装され、従ってその上端面２４ａは加圧室１４に臨んでいる。また、ポンププランジャ２４の下端部２４ｂは、カムホルダ２６及びローラ２８を介してカム３０に当接している。
【０００９】
上記カム３０は、図示しないエンジンのクランク軸に連動して駆動されるカム軸３２上に形成され、また上記カムホルダ２６はスプリング３４によって常時カム３０側に向い弾性的に付勢されている。
【００１０】
上記ハウジング１０内に、上記ポンププランジャ２４を囲繞して燃料室３６が形成され、同燃料室３６には、エンジンの運転中、図示しないフィードポンプによって常時燃料が供給されている。また、上記燃料室３６内において、プランジャ２４の外側に、プランジャ軸線方向に摺動自在に、かつプランジャ軸線の回りに回転自在に、円筒状のコントロールスリーブ３８が嵌装されている。同コントロールスリーブ３８の外周面に、上記ポンププランジャ軸線に対し直交する面内に含まれる弧状の案内溝４０が削設されている。
【００１１】
また、上記燃料室３６内に、ポンププランジャ軸線に直交する平面内に中心線を有する噴射時期制御部材４２が配設され、同噴射時期制御材４２には、噴射時期制御腕又はロッド４４が上記コントロールスリーブ３８に向い突設されている。同ロッド４４の先端に球状部４６が設けられ、同球状部４６は、上記案内溝４０に挿入されている。
【００１２】
上記コントロールスリーブ３８の上記案内溝４０とは反対側の外周面に、略半円周にわたって歯車４８が設けられ、同歯車４８には上記燃料室３６に収容された燃料噴射量制御用の制御ラック５０のラック歯が噛合している。
【００１３】
上記ポンププランジャ２４には、その一端が上記加圧室１４に開口すると共に、他端が上記コントロールスリーブ３８に摺接するプランジャ外周面に削設された制御溝５４に連通する油路５２が設けられ、同制御溝５４はプランジャ軸線に対し傾斜した部分とプランジャ軸線方向に延びた部分とを具え全体としてλ（ラムダ）字状をなしている。一方、上記コントロールスリーブ３８には、半径方向に延びた制御孔５６が穿設され、同制御孔５６は上記制御溝５４に協働する。
【００１４】
上記ポンププランジャ２４の下方部分外側に中空管状のプランジャガイド５８が同軸的に配設され、同プランジャガイド５８の下端部に設けられた角形断面部を、ポンププランジャ２４の対応する角形部２４ｃに嵌合されている。この結果、ポンププランジャ２４は、バレル１２及びプランジャガイド５８に対して軸線方向には自在に変位し得るが、軸線の回りには、プランジャガイド５８に対し相対回転できないように構成されている。
【００１５】
また、プランジャガイド５８の上端フランジの外周部分に係合溝を具えた突起６０が設けられ、一方、ハウジング１０の突起６０に対向する壁部には、同突起６０の係合溝に嵌合する偏心ピン６２を具えた調整部材６４が回動自在に嵌装され、同調整部材６４のハウジング外部に突出したネジ部にロックナット６６が螺合されるように構成されている。
【００１６】
図２に良く示されているように、上記噴射時期制御部材４２のハウジング１０外部に突出した端部に、同制御部材４２を、その軸線の回りに時計方向及び反時計方向に回動させることができる電磁式、電動式或いは流体式その他任意構造の第１アクチュエータ６８が連結されると共に、上記燃料噴射量制御用の制御ラック５０のハウジング１０外部に突出した端部に、同制御ラック５０を直線的に往復変位させることができる電磁式、電動式或いは流体式その他任意構造の第２アクチュエータ７０が連結されている。
【００１７】
上記第１アクチュエータ６８及び第２アクチュエータ７０はコントロールユニット又は制御手段７２によって制御され、同コントロールユニット７２は、エンジンの回転数を検知する回転数センサ７４の出力又は回転数情報Ｎｅ、エンジンの負荷を検知する負荷センサ７６の出力又は負荷情報Ｌｅ、及び、必要に応じ、エンジンの冷却水温度を検知する温度センサ、エンジンを搭載した車両の走行速度即ち車速を検知する車速センサ等の出力信号又は情報を受容して、エンジンの運転状態に応じ、その出力、燃費、排ガス等に関し最適の燃料噴射量及び噴射時期が制御されるような駆動出力を上記第１及び第２アクチュエータ６８及び７０に供給することができる制御マップを内蔵している。
【００１８】
上記装置において、燃料噴射ポンプの各部材が図１に示す位置にあるときは、コントロールスリーブ３８の制御孔５６とポンププランジャ２４の制御溝５４とは連通せず、制御溝５４の下端がコントロールスリーブ３８の下端面より下方に突出し、燃料室３６に開口しているので、加圧室１４と燃料室３６とが連通している。いま、この状態でエンジンによりカム軸３２が回転され、カム３０によって、ローラ２８を介しプランジャ２４が上方に押し上げられると、上記制御溝５４の下端がコントロールスリーブ３８によって閉じられ、かつ制御溝５４の傾斜部分と制御孔５６との連通は遮断されているので、加圧室１４と燃料室３６との連通が遮断される。
【００１９】
従って、ポンププランジャ２４の上昇により加圧室１４内の燃料が加圧され、その圧力が設定値を超えると、ばね２０の閉弁力に抗し吐出弁１６が開かれて、燃料が吐出通路２２から燃料噴射管を経てエンジンの対応する気筒に設けられた燃料噴射ノズルに供給される。ポンププランジャ２４が更に上昇して制御溝５４の傾斜した溝部分が制御スリーブ３８の制御孔５６に連通すると、加圧室１４が再び燃料室３６に連通し、燃料噴射が終了する。なお、その後さらに上記制御溝５４の軸線方向部分の上端が、コントロールスリーブ３８の上端面から上方に突出して加圧室１４と燃料室３６とを直接連通させ、二段噴射が確実に防止される。
【００２０】
エンジンの運転状態に応じて、コントロールユニット７２の駆動出力に基づき上記第１アクチュエータ６８を正逆何れかの方向に所要の回転角だけ回転させると、噴射時期制御部材４２及びロッド４４が回転し、同ロッド４４の球状部４６ａと案内溝４０との協作動によりコントロールスリーブ３８が、ポンププランジャ２４の軸線方向、上方又は下方に上記回転角に応じて変位し、制御孔５６と制御溝５４との相対関係位置が変化するので、燃料噴射の時期が制御されることとなる。
【００２１】
次にエンジンの運転状態に応じて、コントロールユニット７２の駆動出力に基づき上記第２アクチュエータ７０により制御ラック５０を正逆何れかの方向に所要の変位量だけ軸線方向に変位させると、同制御ラック５０の変位量に応じた回転角度だけコントロールスリーブ３８がポンププランジャ２４の軸線の回りに回動し、制御孔５６と制御溝５４との関係位置が変化するので、エンジンへの燃料供給量が増減制御される。
【００２２】
なお、上記燃料噴射ポンプにおいて、複数気筒の噴射量のばらつきを解消して整合させる際に、ロックナット６６を弛めて調整部材６４をドライバ等の工具を用いて回動させると、偏心ピン６２と突起６０の係合溝との協作動によってプランジャガイド５８がポンププランジャ２４と共に、プランジャ軸線の回りに所望の方向に微小角度回動されて同ポンププランジャ２４のコントロールスリーブ３８に対する相対的関係位置が変更され、換言すれば、制御溝５４に対する制御孔５６の相対位置が変化するので、各気筒に対応する燃料噴射ポンプの噴射量の微調整が行なわれ、気筒毎の噴射量のばらつきが解消される。
【００２３】
さらに、エンジンの運転状態により、燃料噴射時期及び燃料噴射量の双方を変化させなければならない事態が頻繁に発生する。その一例として、図４は、或る運転状態Ａ（図の縦軸に示した噴射タイミングθがθ_１であり、かつ横軸に示した燃料噴射量Ｑ_１がｑ_１の運転状態）から、他の運転状態Ｂ、即ち燃料噴射タイミングがθ_２、燃料噴射量ｑ_２の運転状態に変化させる場合、上記第１及び第２アクチュエータ６８及び７０を同時に作動させると、同一のコントロールスリーブ３８に、上述したように上下方向の作動力と回転方向の作動力とが同時に作用するため、双方の作用位置関係により、コントロールスリーブ３８が変位不能となる恐れがある。もし、コントロールスリーブ３８が変位不能になると、エンジンの運転状態に適合した燃料噴射が行なわれないので、エンジンの出力、燃費、排ガス等に関し、所要の性能が発揮されなくなる。
【００２４】
しかしながら、本発明においては、図４に実線の矢印で示されているように、先ず、Ａ点からＣ点まで、コントロールユニット７２の駆動出力により第２アクチュエータ７０を作動させてコントロールスリーブ３８を燃料増量方向に所要回転角度だけ回転させ、燃料噴射量をｑ_ｃに増加させたのち、直ちに、第１アクチュエータ６８を作動させてコントロールスリーブ３８を進角方向に所定距離だけ変位させ、燃料噴射時期θが進角θ_ｄのＤ点に変化させる。
【００２５】
引続き、上記Ｄ点において、第２アクチュエータ７０を作動させて、コントロールスリーブ３８を燃料増量方向に所要回転角度だけ回転させることにより、燃料噴射量ｑ_ｅのＥ点に達し、同Ｅ点で第１アクチュエータ６８を作動させてコントロールスリーブ３８を進角方向に所定距離だけ変位させ、燃料噴射時期θを進角θ_２のＦ点に変化させる。その後直ちに、第２アクチュエータ７０を作動させて、コントロールスリーブ３８を燃料増量方向に所要回転数だけ回転させて燃料噴射量をｑ_２に増加させる。
【００２６】
上記の結果、エンジンの運転状態が、燃料噴射量ｑ_１、燃料噴射時期θ_１のＡ点から、燃料噴射量ｑ_２，燃料噴射時期θ_２のＢ点まで変化し、この間、燃料噴射量Ｑ_１を制御する第２アクチュエータ７０と、燃料噴射時期θを制御する第１アクチュエータ６８の作動が、同時に行なわれることなく、時間的に独立に、かつ連続的に行なわれるので、エンジンの運転状態の変化に迅速かつ円滑に適応して燃料噴射量及び燃料噴射時期の制御が行なわれ、エンジンの出力、燃費、排ガス等の全般にわたり、優れたエンジン性能を確保することができる利点がある。
【００２７】
なお、上記図４では、燃料噴射量及び噴射進角を増大する場合について説明したが、逆に燃料噴射量及び噴射進角を低減する場合についても同様に、第１及び第２アクチュエータ６８及び７０が時間的に独立して夫々別個に作動される。また、図４では、燃料噴射量Ｑ_ｆがｑ_１から３段階でｑ_２に変化すると共に、燃料噴射時期θがθ_１から２段階でθ_２に変化しているが、夫々の変化段数は対象エンジンの特性、運転状態に応じ適宜に設定することができ、夫々コントロールユニット又は制御手段７２内に制御マップとして収蔵される。
【００２８】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る燃料噴射ポンプの制御装置は、軸線方向に往復動するポンプフランジャが、ポンプ本体の燃料室に収容されたコントロールスリーブを摺動自在に貫通し、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線方向に変位させることによって燃料噴射時期を制御すると共に、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線の回りに回動させることによって燃料噴射量を制御するようにした燃料噴射ポンプにおいて、上記コントロールスリーブの外周面に設けられた歯車と、同歯車と噛合いその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の回りに回動させる燃料噴射量制御ラックと、上記コントロールスリーブの外周面に上記ポンププランジャ軸線に直交する面内に削設された案内溝と、同案内溝に嵌装されその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の方向に変位させる燃料噴射時期制御ロッドとを備え、エンジンの運転状態に応じ燃料噴射量及び燃料噴射時期を共に変更することが必要なとき、上記燃料噴射量制御ラックと、燃料噴射時期制御ロッドとを時間的に独立に作動させる制御手段を設けたことを特徴とし、上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の回りに回動させることによって燃料噴射量を制御することと、コントロールスリーブをポンププランジャ軸線方向に変位させて燃料噴射時期を制御することとを同時に行なう場合に生起する恐れがあるコントロールスリーブが変位不能となる不具合を確実に解消して、エンジン出力、燃費、排ガス等に関し優れたエンジン性能を確保し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す燃料噴射ポンプの断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２における第１及び第２アクチュエータ６８及び７０の作動態様を説明した燃料噴射時期及び燃料噴射量制御線図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、１２…バレル、１４…燃料加圧室、１６…燃料吐出弁、１８…吐出弁ホルダ、２４…ポンププランジャ、２６…カムホルダ、３０…カム、３２…カム軸、３６…燃料室、３８…コントロールスリーブ、４０…案内溝、４２…噴射時期制御部材、４４…噴射時期制御ロッド、４８…歯車、５０…制御ラック、５４…制御溝、５６…制御孔、６８…第１アクチュエータ、７０…第２アクチュエータ、７２…コントロールユニット又は制御手段、７４…回転数センサ、７０…負荷センサ。

Claims

軸線方向に往復動するポンプフランジャが、ポンプ本体の燃料室に収容されたコントロールスリーブを摺動自在に貫通し、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線方向に変位させることによって燃料噴射時期を制御すると共に、同コントロールスリーブを上記ポンププランジャの軸線の回りに回動させることによって燃料噴射量を制御するようにした燃料噴射ポンプにおいて、上記タイミングスリーブの外周面に設けられた歯車と、同歯車と噛合いその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の回りに回動させる燃料噴射量制御ラックと、上記コントロールスリーブの外周面に上記ポンププランジャ軸線に直交する面内に削設された案内溝と、同案内溝に嵌装されその変位によって上記コントロールスリーブをポンププランジャ軸線の方向に変位させる燃料噴射時期制御ロッドとを備え、エンジンの運転状態に応じ燃料噴射量及び燃料噴射時期を共に変更することが必要なとき、上記燃料噴射量制御ラックと、燃料噴射時期制御ロッドとを時間的に独立に作動させる制御手段を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプの制御装置。