JPH0223696B2

JPH0223696B2 -

Info

Publication number: JPH0223696B2
Application number: JP57160776A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ito; Yasuyuki Sakakibara; Masayuki Abe; Hiroshi Koide; Kazuo Shinoda
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1982-09-17
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1990-05-25
Also published as: JPS5951139A; US4546749A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、特
に、燃料噴射弁への供給を停止するために、ポン
プ室内の燃料圧力を低下させるスピル機構の改良
に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば燃料噴射ポンプ等の燃料供給装置におい
て、燃料噴射の停止は、通常ポンプの圧送行程中
の任意の時期にポンプ室内の燃料を燃料貯留部へ
還流させ、ポンプ室内の圧力を低下させて行な
う。近年このポンプ室内の燃料を還流させるスピ
ル機構として、電磁弁を用いる試みが多くなされ
ている。これは燃料噴射弁からの噴射燃料量を電
子制御するためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのような従来のスピル機構におい
て、燃料の充分な還流量を得るため、電磁弁の開
口面積あるいはリフト量を大きくすると、応答性
が悪くなり、また電磁弁そのものがかなり大型な
ものとなつて構造上の点でも好ましくないという
問題がある。

また、上記従来のスピル機構では、燃料噴射弁
への燃料供給動作の正確な時期を検知できないた
め、電磁弁の動作に対するフイードバツク制御が
できない。すなわち、電磁弁自体の性能にバラツ
キがあつてこの誤差を吸収することができず、電
磁弁自体の性能の誤差がそのまま燃料供給装置の
性能の誤差として現われ、燃料供給量の高精度な
制御ができないという問題がある。また、燃料供
給開始時期の高精度な制御も不可能であり、エン
ジン出力を確実に向上させることが困難である、
という問題がある。

本発明は以上の点に鑑み、応答性に優れるとと
もに高精度に制御することのできる燃料供給装置
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は燃料供給装置は、第１シリンダ内を往
復動して、この第１シリンダ内に形成されたポン
プ室の容積を変化させ、該ポンプ室内に液体燃料
を燃料噴射弁へ圧送するプランジヤと、上記ポン
プ室に連通する第２のシリンダと、この第２のシ
リンダに連結され、上記ポンプ室内の燃料を低圧
室に溢流させる第１のスピル通路と、上記ポンプ
室内に燃料圧力の作用する作用面を有し、上記第
２のシリンダ内を往復動して上記第１のスピル通
路を開閉する弁体と、上記弁体に対し上記ポンプ
室とは反対側に位置して上記第２のシリンダ内に
形成された油圧室に連通し、上記低圧室に連通可
能であり、上記作用面よりも小さい通路断面積を
有する第２のスピル通路と、この第２のスピル通
路を開閉する電磁弁とを備え、この電磁弁は、燃
料圧送時に上記該２のスピル通路を閉塞して上記
弁体により上記第１のスピル通路を遮断させ、燃
料遮断時に上記第２のスピル通路を開放して上記
油圧室の圧力を低下させることにより上記弁体を
変位させて上記弁体により上記第１のスピル通路
を開放させるように構成したことを特徴とする。

〔作用〕

プランジヤが第１シリンダ内を移動して、ポン
プ室内の液体燃料を圧縮し燃料噴射弁へ圧送する
とき、電磁弁は第２のスピル通路を閉塞して第２
のシリンダ内に形成された油圧室と低圧室との連
通を遮断し、第２のシリンダ内にある弁体の移動
を阻止しているから、ポンプ室と低圧室を結ぶ第
１のスピル通路は前記弁体によつて遮断されてい
る。必要な量の燃料が圧送された時点で第２のス
ピル通路を閉じていた電磁弁が開き、第２のシリ
ンダ内に形成された油圧室の圧力を前記第２のス
ピル通路から低圧室へ放出する。そのため第２の
シリンダ内にある弁体がポンプ室内の燃料圧力を
作用面に受けて油圧室の方へ移動し、第１のスピ
ル通路を開いてポンプ室内の燃料を低圧室へ溢流
させるので、その時点で燃料噴射弁への燃料の圧
送は終了する。この際、弁体の作用面よりも電磁
弁により開閉される第２のスピル通路の通路断面
積の方が小さいので、電磁弁による小流量制御の
みで、弁体を高速応答変位させることができる。

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図はボツシユVE型として公知の分配型噴
射ポンプを基礎として本発明を適用した場合の実
施例を示す。

まず分配型として公知の部分についての説明を
行なう。

プランジヤ１は、エンジン1/2に同期して回転
しながら往復動を行なう。プランジヤ１の回転力
はエンジンによつてギヤ又はタイミングベルトを
介して駆動されるドライブシヤフト２によつて与
えられる。往復動の為の力はプランジヤ１と一体
に設けられたフエイスカム３によつて与えられ
る。すなわちフエイスカム３は、スプリング５に
より常時左方へ付勢されてローラ４に係合してお
り、軸心周りに回転することにより、そのカム面
の形状に往復動する。ローラ４はローラリング４
１に支持される。このローラリング４１はレバー
６によつて回動し、ポンプケーシング７との相対
位置を変更できるようになつており、これによつ
てプランジヤ１の往復動の時期が調節できる。ロ
ーラリング４１を回動する為の力はタイマピスト
ン８によつて与えられる。

なお、第１図に於て、タイマピストン８は90゜
回転させて示している。

プランジヤ１にはその外周にエンジン気筒数と
同数の吸入ポート１０２と１個の分配ポート１０
１とが設けてあり、プランジヤ１が右方へ動く
時、すなわちその先端に形成されたポンプ室９が
圧縮行程にある時、分配ポート１０１はエンジン
気筒数と同数ある分配通路１０のいずれか１つと
導通して燃料の送出を行ない、プランジヤ１が左
方に動く時、すなわちポンプ室９が吸入行程にあ
る時、いずれかの吸入ポート１０２は１個の吸入
通路１１と導通して燃料の吸入を行なう。分配通
路１０は各々デリバリ弁１２を介して外部の噴射
弁１３と導通可能になつている。デリバリ弁１２
はスプリング１２１に抗して開き、逆止弁と吸戻
し弁の両機能を有する。吸入通路１１はポンプケ
ーシング７に囲まれた定圧室７１に開口してい
る。分配通路１０、吸入通路１１ともにポンプケ
ーシング７内に加工して設けられている。以上は
分配型として公知の構造、機能である。

本実施例装置の第１の特徴はポンプ室９の油圧
を電気制御によつてスピルさせる機構１４であ
る。スピル機構１４は、ポンプ室９とスピル通路
１５との間を連通もしくは遮断する弁体であるフ
リーピストン１６、フリーピストン１６の位置を
検出する弁位置検出機構であるギヤツプセンサ１
７、フリーピストン１６を駆動制御する電磁弁１
８より構成される。フリーピストン１６はポンプ
ケーシング７に設けたシリンダ１９内を摺動す
る。シリンダ１９は、左端にはポンプ室９と導通
する小孔１９１、右端には電磁弁１８によつて開
閉される小孔１９２、内周には環状溝１９３が形
成される。環状溝１９３はスピル通路１５と導通
する。

フリーピストン１６の左端面１６１はポンプ室
９内の燃料圧力を受ける作用面であり、小孔１９
１を閉塞可能であるとともに、シリンダ１９内を
右方へ摺動することによつて環状溝１９３をシリ
ンダ１９内に開口させることができる。スピル通
路１５のうち環状溝１９３から定圧室７１に延び
る通路は、ポンプ室９内の燃料を定圧室７１に溢
流させるための第１のスピル通路を構成する。さ
てフリーピストン１６の左端面１６１には小孔１
９１と同軸でこの小孔１９１の径よりやや大きい
径の凹陥部１６２が設けられる。よつてフリーピ
ストン１６が図の左端にあつて、その左端面１６
１が小孔１９１を閉塞している時、ポンプ室９の
圧力は左端面１６全体ではなくて凹陥部１６２の
みに作用する。

一方フリーピストン１６の右端面１６３は平面
状であり、この面１６３の左右への移動はギヤツ
プセンサ１７によつて検知される。ギヤツプセン
サ１７は小型のコイルであつて、フリーピストン
１６と同軸で、フリーピストン１６の右側、かつ
シリンダ１９の右端部に設けられる。このコイル
１７の軸中心１７１は中空であつて、電磁弁１８
が開の時、シリンダ１９内フリーピストン１６の
右側の右側のすなわち油圧室内の油は、この中空
部１７１を通り小孔１９２を介してスピル通路１
５へ流出入できる。すなわち小孔１９２は、油圧
室に連通し、第２のスピル通路を構成するもので
定圧室７１に連通可能であり、フリーピストン１
６の作用面よりも小さい断面積を有する。一方電
磁弁１８が閉の時には、フリーピストン１６の右
側の油はシリンダ１９内すなわち油圧室内に閉じ
込められ、これによりフリーピストン１６は動く
ことができない。この電磁弁１８はコンピユータ
２０を介して通電されることによつて開となる。

コンピユータ２０はアクセル開度、ポンプ回転
数の信号により適正な時期、適正な期間電磁弁１
８へ通電する。アクセル開度信号はアクセルペダ
ル２１に設けたポテンシヨメータ２１１によつて
送信される。ポンプ回転数、時期を知る為のエン
ジン位相の信号はポンプケーシング７に設けた２
個のMRE（磁気抵抗素子）センサ２２，２３によ
つて送信される。センサ２２，２３はドライブシ
ヤフト２に固定されて回転する円盤２４の凹凸を
検出するものであつて、センサ２３は円盤２４の
円周に5゜間隔に設けた凹凸を検出し、センサ２２
は円盤２４の外周近傍の側面に設けた１個の突起
２４１を検出する。なおギヤツプセンサ１７の信
号もコンピユータ２０に送信され、コンピユータ
２０はこの信号によつて燃料噴射量を演算し適正
量と差異を生じている場合には電磁弁１８への通
電時期を修正する。

本実施例装置の第２の特徴はコンピユータ２０
がギヤツプセンサ１７の信号によつて噴射開始時
期を演算し、適正時期と差異を生じている時にタ
イマピストン８の位置を修正するタイマ機構２５
である。このタイマ機構２５のアクチユエータと
して油圧制御弁を用いている。油圧制御弁は、シ
リンダ３０内を摺動可能なスプール２７と該スプ
ール２７をスプリング２８に抗して吸引するリニ
アソレノイド２９とからなつている。スプール２
７の外周には環状の溝２７１があり、この溝２７
１にはシリンダを貫通して外部の電動式フイード
ポンプ３１より燃料油が供給される。シリンダに
は、溝２７１をはさむようにして２個の環状溝３
０１，３０２を設けている。溝２７１は溝３０
１，３０２のいずれとも重なり合う部分を有して
いるが、スプール２７がソレノイド２９に吸引さ
れる程溝３０２と重なり合う面積が大きくなり同
時に溝３０１と重なり合う面積が小さくなる。溝
３０１はタイマピストン８の一端に形成される油
圧室８０１に連通し、溝３０２は他端に形成され
る油圧室８０２に導通している。油圧室８０１に
はスプリング８０３を設けており、タイマピスト
ン８の端面に作用させている。また油圧室８０１
はオリフイス８０４を介して定圧室７１に導通す
る。油圧室８０２はオリフイス８０５を介して定
圧室７１に導通する。これらのオリフイス８０４
と８０５とは同径である。よつてソレノイド２９
に通電すればスプール２７が吸引され、タイマピ
ストン８は油圧室８０２を拡大するように動く。
この結果ローラリング４１が回動し、前述したよ
うに噴射時期を変えることができる。なお定圧室
７１内の油圧はケーシング７に設けたリリーフバ
ルブ３２によつて、一定圧例えば３Kg／cm²に保た
れている。

吸入通路１１はスプリング３３によつてプリセ
ツト力を与えられた逆止弁３４を介して定圧室７
１と導通する。このスプリング３３は差圧が１
Kg／cm²以上例えば２Kg／cm²で初めて逆止弁３４を
開弁させるので、フイードポンプ３１が停止して
いる場合にはこの吸入通路１１は逆止弁３４によ
つて塞がれている。フイードポンプ３１は燃料タ
ンク３５と連結されており、キースイツチと連動
するスイツチ３６が閉の時のみ作動する。燃料タ
ンク３５にはリリーフバルブ３２からリリーフさ
れた燃料が戻つてくる。

フエイスカム３とローラ４の関係によつてプラ
ンジヤ１が図の右方へ移動を開始する時期、すな
わち噴射開始時期は、前述したようにローラリン
グ４１の位置によつて決まるが、この位置は、コ
ンピユータ２０がエンジンの回転数とアクセルペ
ダルの開度とから予め仮に定められている電流
を、リニアソレノイド２９に供給することによつ
て制御される。リニアソレノイド２９の電流を大
きくするとスプール２７の吸引力は大きくなり、
その結果溝２７１と溝３０２の重合する面積が大
きくなつて、タイマピストンの右端の油圧室８０
２の圧力が左端の油圧室８０１の圧力より相対的
に大きくなる。この結果、タイマピストン８はス
プリング８０３に抗して左へ動き、レバー６によ
つてローラリング４１をドライブシヤフト２の回
転方向と反対の方向にある位相だけ回転させる。
しかしてプランジヤ１が右方への移動を開始する
時期、すなわち噴射開始時期は早められる。

さて、プランジヤ１が右方へ移動するとポンプ
室９の燃料は圧縮され配通路１０、デリバリ弁１
２を経てエンジンのある気筒の噴射弁１３に供給
され、エンジン気筒内に噴射される。この時電磁
弁１８が閉じたままであればフリーピストン１６
はポンプ室の小孔１９１を閉じたままなので、プ
ランジヤ１の行程容積に相当する燃料は全量噴射
弁１３に供給される。

これは後述するようにエンジンの位相でθ₁から
θ₅迄に相当する。θ₁は噴射開始時期であつて、ロ
ーラリング４１の位置によつて決まる。θ₅はθ₁よ
り遅れることプランジヤ１の行程角度（エンジン
位相にして約60゜一定）である。この時のポンプ
室９の送油量を第２図Ｂの破線ａ−ｂ−ｃ−ｄに
示す。

ここで、θ₁からθ₅迄噴射弁１３に送油した時は
必ず必要燃料量を越えるようにプランジヤ１の行
程容積を設定してあるので、余分な燃流はスピル
機構１４によつてスピルさせねばならない。コン
ピユータ２０は、エンジンの回転数とアクセルペ
ダル２１の開度とから予め仮に定められている時
期θ₂からθ₆まで電磁弁１８に通電して、これを開
弁させる。これを第２図Ａに示す。θ₂はθ₁からθ₅
までの時期の途中にあり、θ₂よりわずかの遅れ時
間の後θ₃でフリーピストン１６は右方への移動を
開始して、その左端面１６１は小孔１９１を開口
する。ここでフリーピストン１６が右へ移動する
のは、ポンプ室９の圧力がフリーピストン１６の
左端面に作用し、これに反発すべき右端部の油圧
が電磁弁１８を介してスピル通路１５へ開放され
ているからである。この時ポンプ室９の油圧の作
用する面は、凹陥部１６２からその４〜６倍の面
積である左端面全体に移る。すなわち、フリーピ
ストン１６の左端面の受圧面積が急に増大するこ
ととなり、フリーピストン１６は一気に右へ移動
し、その右端面１６３とギヤツプセンサ１７との
ギヤツプが０になつて停止する。この時、小孔１
９１はスピル通路１５へ導通するのでポンプ室９
から噴射弁１３への送油は停止する。

送油が減少する時期はフリーピストン１６が右
への移動を開始するθ₃であり、送油が停止する時
期はフリーピストン１６とギヤツプセンサ１７と
のギヤツプが０になるθ₄である。θ₃とθ₄との期間
は前述のように凹陥部１６２の作用によつて極め
て小さい。送油が停止する時期は、第２図Ｂにお
いてｅで示す点である。

その後、θ₅でプランジヤ１は右への移動を停止
して直ちに左方へ反転するが、この時ポンプ室９
は直ちに吸入通路１１に導通せず若干の遅れを設
けてあるので、ポンプ室９は負圧となりフリーピ
ストン１６は左方へ吸引されて再び小孔１９１を
閉塞する。このフリーピストン１６の動きを第２
図Ｃに示す。このフリーピストン１６の動きはギ
ヤツプセンサ１７によつてコンピユータ２０に送
信される。コンピユータ２０はギヤツプセンサ１
７によつてフリーピストン１６が小孔１９１を閉
塞したことを確認してから一定期間の後θ₆に電磁
弁１８への通電を停止する。

コンピユータ２０がエンジン回転数やエンジン
位相を検知するに当つては２個のMREセンサ２
２，２３の信号を使つている。センサ２２の信号
を第２図Ｅに、センサ２３の信号を第２図に示
す。両者ともに電圧に変換された信号として使わ
れる。Ｅはドライブシヤフト２が１回転につき１
回、すなわちエンジン２回転につき１回、エンジ
ンのきまつた位相θ₀でパルス状電圧を発生する。
Ｄはドライブシヤフト２の5゜回転毎にパルス状の
電圧を発生する。

コンピユータ２０が直接に検知する必要がある
のはθ₄とθ₅であつて両者は第２図Ｃに示すような
ギヤツプセンサ１７によつて送信される。θ₅が検
知できれば、噴射開始時期であるθ₁はθ₅よりもプ
ランジヤ１の行程角度（例えばエンジン位相60゜）
だけ早い時期として演算できる。この噴射開始時
期がエンジン回転数とアクセルペダルの開度とに
よつて予め決められている時期より早い場合に
は、リニアソレノイド２９の電流を小さくし、逆
の場合には大きくする。また今演算したθ₁とθ₃と
の期間には送油量に比例しているはずであり、θ₃
がエンジン回転数とアクセルペダルの開度とによ
つて予め決められている時期より遅い時には電磁
弁１８への通電時期をθ₂よりも早くし、逆の場合
には遅くする。

次に制御回路２０の構成および動作を説明す
る。

第４図は制御回路２０の構成を示すブロツク
図、第５図は各部信号波形図である。センサアン
プ２００１はギヤツプセンサ１７の出力を検出し
て、例えば０〜5Vに変換する。フリーピストン
１６がシリンダ１９内において左端にあるとき
0V、右端にあるとき5Vとなるように調整されて
いる（第５図Ｇ）。第１整形回路２００２は前記
センサアンプ２００１の出力をポテンシヨメータ
２００３で設定された基準電圧と比較し、０レベ
ルおよび１レベルのデジタル信号に変換し、その
立上り、立下りに同期したパルス幅の短かい１レ
ベルのパルスを出力するもので、該基準電圧はた
とえばフリーピストンの全行程の中央値である
2.5Vに設定してある。なお、この設定値はエン
ジン条件に応じて自動的に変化させるようにして
もよいし、センサアンプ出力信号の立上り、立下
りとで異なる値となるようにしてもよい。第１整
形回路２００２の出力信号の立上りに同期した信
号を以下θ₃信号（第５図Ｈ）、立下りに同期した
信号をθ₅信号（第５図Ｉ）と呼ぶ。第２整形回路
２００４はドライブシヤフト２と一体に回転する
円盤２４の基準位置を検出するMREを用いた基
準位置センサ２２の出力信号を波形整形し、基準
信号センサ２２の出力信号の立下りに同期したパ
ルス幅の短かい１レベルの基準位置パルスを出力
する（第５図Ａ）。第３整形回路２００５は円盤
２４の円周上に例えば5゜間隔に設けられた凹凸を
検出するMREを用いた角度センサ２３の出力信
号を整形し、その信号周波数を50逓倍し0.1゜あた
り１パルスの角度パルス（第５図Ｂ）を出力す
る。なお、例えば前記基準位置センサ２２、角度
センサ２３にフオトトランジスタ等を用い、前記
円盤２４に0.1゜間隔のフリツト円板を用いること
により逓倍部分を無くすこともできる。AD変換
回路２００６はアクセルペダル２１に設けたポテ
ンシヨメータ２１１の出力をAD変換し例えばフ
ルスケール１２bitのデジタル信号に変換してバ
スライン２０５３に接続する。この出力をV_iと
する。

クロツク発生信号２００７は、周波数の安定し
たクロツク信号φ₁を発する。１２bitの第１バイ
ナリカウンタ２００８は前記基準位置パルスでラ
ツチあるいはリセツトされ、上記クロツク信号
φ₁によつてアツプカウントされる。すなわちカ
ウンタ２００８の内容は基準信号パルスの周期に
対応した値となる。この値はラツチされてバスラ
イン２０５３に接続される。これをT_Niとする。
１２bitの第２のバイナリカウンタ２００９は、
前記基準信号パルスがリセツト入力に、角度パル
スがクロツク入力に接続されており、さらにギヤ
ツプセンサ１７のθ₃信号にてラツチされるように
なつている。すなわち、カウンタ２００９の内容
は基準位置からθ₃信号までの角度を示している。
これをθ_3iとする。１２bitの第３バイナリカウン
タ２０１０は、そのリセツト入力には基準位置パ
ルスが、クロツク入力には角度パルスが接続され
ており、さらに前記ギヤツプセンサ１７のθ₅信号
にてラツチされるようになつている。すなわち、
カウンタ２０１０の内容は基準位置からθ₅信号ま
での角度を示している。これをθ_5iとする。１２
bitの第４バイナリカウンタ２０１１は、そのリ
セツト入力には基準位置パルスが、クロツク入力
には角度パルスが接続されている。したがつてカ
ウンタ２０１１の内容は基準位置からの時々刻々
の回転角度を示していることになる。これをθと
する。１２bitの第１ラツチ２０１２は、後述す
るCPUの演算した電磁弁１８への通電開始時期
θ_2iをラツチして出力する。１２bitの第１コンパ
レータ２０１３は、前記基準位置からの回転角度
θと電磁弁通電開始時期_2iとを比較し、θ＝θ_2iと
なつた時点で１レベルの一致信号を出力する（第
５図Ｄ）。１２bitの第５バイナリカウンタ２０１
４は、そのリセツト入力にはギヤツプセンサ信号
の立下りであるθ₅信号が、クロツク入力には角度
パルスが接続されている。したがつてカウンタ２
０１４の内容はθ₅信号が生じてから、すなわち吐
出行程上死点後からの時時刻々の回転角度を示し
ていることになる。これをθ′とする。１２bitの
第２ラツチ２０１５は、CPUの計算した電磁弁
１８の通電終了時期θ_6iの関係した値θ′_6iを出力す
る。この値は例えばθ₅信号が発生した後10゜後に
電磁弁１８の通電を終了するとするとθ′_6i＝10゜と
いう値がラツチされる。１２bitの第２のコンパ
レータ２０１６は前記θ₅信号からの回転角度
θ′と、電磁弁通電終了時期θ′_6iとを比較し、θ′＝
θ′_6iとなつた時点で１レベルの一致信号を出力す
る（第５図Ｅ）。なおこのときθ＝θ_6iとなつてい
る。

セツトリセツト・フリツプフロツプ２０１７
は、そのセツト入力にはθ＝_2iなる一致信号が、
リセツト入力にはθ′＝θ′_6iなる一致信号が接続さ
れている。したがつて、このフリツプフロツプ２
０１７は電磁弁通電開始時期θ_2iでセツトされ、
電磁弁通電終了時期θ＝θ_6iでリセツトされる。
この信号は、出力端子Ｑに、θ＝θ_2iで１レベル、
θ＝θ_6iの０レベルの信号として出力され（第５
図Ｆ）、抵抗２０１８，２０１９を介してトラン
ジスタ２０２０をON、OFFし、トランジスタ２
０２０のコレクタに接続された電磁弁１８を駆動
する。したがつて電磁弁１８は、θ＝θ_2iで通電
してリリーフを開始し、θ＝θ_6iで通電が停止し
閉弁する。

12bitのDA変換回路２０２１は、CPUが演算
したタイマー位置信号d_iをDA交換し、電圧電流
変換回路２０２２を介してリニアソレノイド２９
を駆動する。

12bitのCPU２０５０は、その割り込み端子
INT１，INT２，INT３にはそれぞれ前記基準
位置パルスθ₃信号、θ₅信号が入力される。割り込
みの優先順位はINT１，INT２，INT３の順で
ある。CPU２０５０は前述のアクセル開度のAD
変換値V_i、カウンタ２００８の内容T_Ni、カウ
ンタ２００９の内容θ_3i、カウンタ２０１０の内
容θ_5iをバスライン２０５３を通して読みこみ、
最適な燃料噴射時期、噴射期間を演算し出力す
る。

ROM２０５１はCPUに対するプログラムおよ
び各種データを記憶する。CPU２０５０の作業
用RAM２０５２はエンジンキースイツチOFFし
ても、常時電源が供給されており、その内容が消
滅しないようになつている。電源回路２０６０は
バツテリ２０６１からエンジンキースイツチ２０
６２を介して供給された電圧を安定化した後、各
部へ供給する。またバツテリ２０６１から抵抗２
０６５、ツエナーダイオード２０６６、コンデン
サ２０６７で安定化した電圧がRAM２０５２へ
常時供給されるようにしてある。

以上の制御回路の構成に基づき、その作動につ
いて以下説明する。

第６図はプログラムフローチヤートである。制
御はCPU２０５０で行なつているため、CPU２
０５０の動作に沿つて説明する。

処理ルーチンは優先度の高い順にINT１，
INT２，INT３，MAINの４つのルーチンがあ
るが、割り込みルーチンであるINT１，INT２，
INT３は同時に起動されることはないので優先
順位は重要ではない。ただし、エンジンキースイ
ツチ２０６１のON直後は割り込みは禁止されて
いる。以下各ルーチンの動作について説明する。

今、あるエンジン条件で運転されている場合を
考える。INT１ルーチンは、電磁弁１８および
リニアソレノイド２９を作動させ、燃料噴射の開
始時期と終了時期とを制御するものである。
INT１ルーチンは基準位置パルスの立上りによ
る割り込みによつて起動される。まずカウンタ２
００８から基準位置パルス周期T_Niを読みこみ、
この値からエンジン回転数Niを計算する。次に
AD変換回路２００６からアクセル開度センサ２
１１の出力電圧V_iを読みこみ、この値からアク
セル開度_iを計算する。N_i，_iの値は後で使うの
でRAM２０５２に格納しておく。次にこのN_i，
_iからRAM２０５２上に記憶してあるNθ₂マツ
プをひきN_i，_i時の電磁弁通電開始時期θ_2iを求め
る。このNθ₂マツプは後述のように補正を行な
うたびに書きかえられていき、エンジンキースイ
ツチ２０６２のOFF時にもバツクアツプされて
いるので消滅しない。ただし、一番最初に電源を
投入した時点では正しいデータが入つていないの
で、後述のMAINルーチンで初期値を書きこむ
ようになつている。次にNi、iからRAM上にあ
るNdマツプをひき、Ni，i時のリニアソレノ
イド駆動電源に対応したデータdiを求める。そし
てθ_2iを第１ラツチ２０１２へ、diをDA変換回路
へ出力する。電磁弁通電終了時期を決める第２ラ
ツチ２０１５には例えばθ′_6i＝10゜を出力する。こ
の値はポンプ吐出行程上死点θ₅以後10゜で通電を
終了する場合であるが、θ₅以後一定時間、あるい
はエンジン条件に応じて変えてもよい。θ_2i，d_i，
θ′_6iの出力が終わりINT１ルーチンは終了するが、
後は第４カウンタ２０１１、第１コンパレータ２
０１３、第５カウンタ２０１４、第２コンパレー
タ２０１６、フリツプフロツプトランジスタ、
DA変換回路、電圧電流変換回路によつて自動的
に所定のタイミングで電磁弁１８とリニアソレノ
イド２９を作動させ燃料噴射開始時期、終了時期
を制御する。この部分の動作については制御回路
の構成のところで詳述したので省略する。

INT２ルーチンはフリーピストン１６の位置
を検知してこれをフリードバツクし、フリーピス
トン１６の所望の駆動タイミングを得るためのも
のである。INT２ルーチンはギヤツプセンサ信
号の立上り部のθ₃信号による割り込みによつて起
動される。まず第２カウンタ２００９からθ₃信号
の発生した角度θ_3iを読み込む。このθ_3iはリリー
フ動作を行なうフリーピストン１６が全行程の半
分の位置まで来た時の値であり、燃料噴射終了時
期と対応している。以下このθ_3iを燃料噴射終了
時期として説明を行なう。θ_3iをよみこんだ後
INT１ルーチンにおいて、RAM２０５２に格納
しておいたエンジン回転数N_i、アクセル開度_iを
よみ出し、予め台上試験等で予めROM２０５２
内にデータとして記憶してある噴射終了時期目標
値Nθ_3tマツプをひきN_i、_i時の目標値θ₃tiを求
める。続いて実際の噴射終了時期θ_3iと目標値θ_3ti
とを比較しその差をΔθ_3i＝θ_3i−θ_3tiとする。この
差の絶対値がある値εよりも大きいか小さいかを
比較し、小さければ実際の噴射終了時期θ_3iが目
標値θ_3tiに合致しているとして補正は行なわずリ
ターンする。｜Δθ_3i｜がεより大きければ目標値
θ_3tiからずれているものとして補正を行なう。

補正方法は、前述のNθ₂マツプのN_i，_i時の
値θ_2iをθ_2i−Δθ_3iに置換えることにより行なう。た
とえば、N_i＝1000RPM、_i＝40％のときの噴射
終了時期の目標値θ_2tiを30゜とし、電磁弁１８、フ
リーピストン１６の遅れ時間を考慮して作成した
電磁弁通電開始時期マツプNθ₂のθ_2iが25゜であつ
たとする。今θ₂＝25゜で電磁弁に通電したにもか
かわらず、実際の噴射終了時期θ_3iが32゜であつた
とするとΔθ_3i＝θ_3i−θ_3ti＝32゜−30゜＝2゜となり
、2゜
遅れていることになる。そこでNθ₂マツプのθ_2i
からΔθ_3iをひき、新しいθ_2iを25゜−2゜＝23゜とす
る
ことで2゜進めるように補正する。この結果、次回
の噴射にはθ₂＝23゜で電磁弁に通電されることに
なり、実際の噴射終了時期θ_3iは目標値θ_3ti＝30゜に
近い値となることが予想される。実際の噴射終了
時期θ_3iが目標値θ_3tuよりも進んでいる場合には上
記とは逆に遅らせる方向に補正を行なうことで目
標値に到達できる。このように常に実際の噴射終
了時期θ_3iを監視し、目標値θ_3tiとずれていればそ
の誤差に相当する分を補正することでフイードバ
ツクを行なうようにしてあるため、システムのバ
ラツキ、経年変化等を吸収することができ、常に
最適なタイミングを実現できるという優れた効果
がある。さらに個々のエンジン条件N_i，_iに対し
てマツプという形で補正を行なうため、従来のよ
うな一律に電源電圧、エンジン回転数等で行なう
補正に比べてきめ細かな高精度な補正ができると
いう特長がある。

次にINT３ルーチンの説明をする。INT３ル
ーチンは燃料噴射時期を制御するためのものであ
る。INT３ルーチンはギヤツプセンサ１７の信
号の立下り、すなわち、プランジヤ１の燃料吐出
行程上死点で発生するθ₅信号によつて起動する。
まず第３カウンタ２０１０より上死点角度θ_5iを
読み込む。この上死点位置よりも一定角度例えば
60゜前が、燃料吐出行程の吐出開始時期、すなわ
ち、燃料噴射開始時期とみなせるから、θ_1i＝θ_5i
−60゜より、実際の噴射開始時期θ_1iを計算する。
次に、RAM２０５２に格納してあるエンジン回
転数N_i、アクセル開度_iを読み出し、予め台上試
験等で求めROM２０５１内にデータとして記憶
してある燃料噴射開始時期Nθ_1tマツプをひき、
N_i，_i時の噴射開始時期の目標値θ_1tiを求める。
続いて、実際の噴射開始時期θ_1iと目標値θ_1tiとを
比較し、その差をΔθ_1i＝θ_1i−θ_1tiとする。この差
の絶対値をある値ξと比較し、小さければ実際の
噴射開始時期θ_1iは目標値θ_1tiに合致しているとし
て補正は行なわずリターンする。｜Δθ_1t｜がξよ
りも大きければ、目標値θ_1tiからずれているとし
て補正を行なう。補正方法は前述のINT２ルー
チンでのθ₂の場合と同様に、RAM２０５２上に
あるNdマツプNi、i時の値di＋Δdiに変更する
ことにより行なう。このΔdiは前記目標値θ_1tiにあ
る係数γをかけた値γΔθ_1iを用いる。なぜなら、
Ndマツプは、DA変換回路へ出力すべきデー
タ、すなわち、リニアソレノイドの電流値に対応
する値が格納されているため、角度データΔθ_1iを
電流値データΔdiへ変換する必要があるからであ
る。実噴射開始時期をフイードバツクする具体例
および効果はINT２ルーチンで説明したものと
同様であるため省略する。

次にMAINルーチンについて説明する。INT
１，INT２，INT３ルーチンの実行中以外では
MAINルーチンは常に実行しており、エンジン
キースイツチ２０６２のON時に、本システムは
MAINルーチンの頭からスタートするようにな
つている。本制御回路をセツトアツプした最初の
電源ON時には、前述したRAM２０５２上の
Nθ₂マツプおよびNdマツプは確定していない。
なお２回目以後のエンジンキースイツチON時に
はRAM２０５２上のマツプデータはバツクアツ
プされているため保存されている。このため、最
初の電源ON時には初期値をマツプに設定する必
要がある。これをMAINルーチンで行なう。ま
ず最初の電源ONかどうかをチエツクし、最初で
あれば前述のROM２０５１内に記憶してある
Nθ_3tマツプから計算によりNθ₂マツプを作り、
これをRAM２０５２上に格納する。例えば電磁
弁１８、フリーピストン１６の応答時間を一定ｔ
と仮定すると、Ni、_i時のθ_2iはθ_2i＝θ_3ti−ktN_iで
求まる。ここでｋはエンジン回転数を角度に変換
する係数である。次に、ROM２０５１内に記憶
してある噴射開始時期目標値Nθ_1tマツプから、
計算によつてRAM２０５２上にリニアソレノイ
ド電流マツプNdマツプを作る。例えばリニア
ソレノイド電流値と噴射開始時期が直線関係にあ
ると仮定すると、Ni、i時のdiはdi＝mθ_1ti＋ｎ
で求まる。ここで、ｍ、ｎは、予めリニアソレノ
イド電流値と燃料噴射開始時期との関係より求め
ておく。なお、マツプ初期データの作成を計算に
よらずに、ROM２０５１内に予め格納してお
き、これをRAM２０５２上に転送してもよい。
最初の電源ONでなければ、必要な部分のイニシ
ヤライズを行ない割り込みを許可してアイドル状
態に入る。

以上の説明のように、最初は台上試験等で求め
た仮のデータに基き、燃料噴射開始、終了時期の
制御を行なうが、噴射ポンプ、電磁弁、リニアソ
レノイド、フリーピストン、噴射ノズル等の特性
変化によつて目標値からずれた場合、これを検出
し、適切な補正手段を構じてフイードバツクする
ように作動するため、常に目標値に追従した燃料
噴射制御を行なうことができる。なお上記の説明
で、INT２，INT３ルーチンを省けばフイード
バツクを行なわない単なるプログラム制御とな
り、ギヤツプセンサおよびその読込み回路が不要
となり構成が簡単となる。また、本実施例に示し
た構成および動作例は一例であり、本発明を実現
する構成、動作方法は他にいくらでも考えられ、
本実施例に限定するものではない。例えば本実施
例では電磁弁通電開始時期θ_2iを予め台上試験で
求めておいた噴射終了時期θ_3tiの値に基づいて補
正を行つたが、θ_1iからθ_3iまでの間、燃料噴射を
行なつていることに着目し、θ_3i−θ_1iの値を予め
台上試験で求めておいた噴射期間のデータに追従
するようにθ_2iを補正することもできる。この場
合には、万一、噴射時期の制御が完全に作動しな
くても、噴射期間が正しい値に追従していれば、
噴射量は所定の量が得られるため、より信頼性の
高い制御が可能である。

第１図の実施例においては、ピストン１６はフ
リーピストンであるが、これに代えスプリング３
７によつて付勢されているものであつてもよい。
またギヤツプセンサ１７はシリンダ１９の中に設
けているが、ギヤツプセンサ１７の軸孔をシリン
ダの一部として用いる構成であつてもよい。さら
にピストン１６を貫通する小孔を設けるとより有
効である。これらの構成を実施した例を第３図に
示す。スピル機構１４は、ポンプ室９の油圧をス
ピル通路１５へ導通、遮断する為の弁作用を行な
うピストン１６、該ピストン１６をポンプ室９側
へ付勢する為のスプリング３７、ピストン１６の
位置を検出するギヤツプセンサ１７、ピストン１
６を駆動制御する電磁弁１８より構成される。こ
のピストン１６の左端面１６１と右端面１６３と
は軸心に設けた細い貫通孔１６４によつて導通し
ている。なお左端面１６１側に於ては、貫通孔１
６４は凹陥部１６２に開口している。よつてピス
トン１６が図の左端にあつて、その左端面１６１
が小孔１９１をスピル通路１５から遮断している
時、ポンプ室９の油圧は貫通孔１６４によつてピ
ストン右端面１６３に作用し、ポンプ室９の油圧
がスピル通路１５へスピルするのを強力に遮断す
る。ギヤツプセンサ１７は小型のコイルであつて
ピストン１６と同軸であり、軸中心１７１はシリ
ンダ１９と同軸同径の中空となつており、ピスト
ン１６の右側に設けられ、シリンダ１９の右端部
を形成する。スプリング３７はシリンダ１９内に
あり、ピストン１６がシリンダ右端の小孔１９２
を閉塞することを防止し、かつ、ポンプ室９が吸
入行程になつた時、応答よくピストン１６を左方
へ動かす。なお第１図と異なりシリンダ１９の内
周に設ける環状溝１９３はシリンダ１９の左端に
ある。これはピストン右端面１６３に作用する油
圧により左端面１６１の弁作用が確実である為、
ピストン１６の外周によりスピル通路１５が閉塞
される必要がないからである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、燃料供給装置の
応答性を向上させるとともに、高精度な制御が可
能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第
２図は実施例装置の各部の状態を示す説明図、第
３図は本発明の第２の実施例を示し、要部の断面
図、第４図は第１実施例装置のブロツク図、第５
図は第１実施例の各信号を示す波形図、第６図は
第１実施例装置を制御するためのフローチヤート
である。１……プランジヤ、９……ポンプ室、９０１…
…第１シリンダ、１３……燃料噴射弁、１８……
電磁弁、１５……スピル通路、１６……フリーピ
ストン、１６２……凹陥部、１７……ギヤツプセ
ンサ、１９……第２シリンダ、７１……定圧室。

Claims

【特許請求の範囲】１第１シリンダ内を往復動して、この第１シリ
ンダ内に形成されたポンプ室の容積を変化させ、
該ポンプ室内の液体燃料を燃料噴射弁へ圧送する
プランジヤと、上記ポンプ室に連通する第２のシリンダと、こ
の第２のシリンダに連結され、上記ポンプ室内の
燃料を低圧室に溢流させる第１のスピル通路と、上記ポンプ室内に燃料圧力の作用する作用面を
有し、上記第２のシリンダ内を往復動して上記第
１のスピル通路を開閉する弁体と、上記弁体に対し上記ポンプ室とは反対側に位置
して上記第２のシリンダ内に形成された油圧室に
連通し、上記低圧室に連通可能であり、上記作用
面よりも小さい通路断面積を有する第２のスピル
通路と、この第２のスピル通路を開閉する電磁弁とを備
え、この電磁弁は、燃料圧送時に上記該２のスピル
通路を閉塞して上記弁体により上記第１のスピル
通路を遮断させ、燃料遮断時に上記第２のスピル
通路を開放して上記油圧室の圧力を低下させるこ
とにより上記弁体を変位させて上記弁体により上
記第１のスピル通路を開放させるように構成した
ことを特徴とする燃料供給装置。２上記弁体の、上記ポンプ室内の圧力の作用面
に、凹陥部が形成され、上記スピル通路の遮断時
に、該圧力が凹陥部のみに作用すべく構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料
供給装置。