JPH03105041A - ディーゼルエンジン用燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの燃料噴
射時期をノズルホルダ内の燃料噴射時期検出センサと、
演算処理手段と指令信号をもつコントローラにより燃料
噴射時期をＩｌｒＢするディーゼルエンジンの燃料噴射
時期制御装置に関するもの。

（従来の技術） 従来のディーゼルエンジン用燃料噴射時ＸＩ１設定装置
ではクランク軸から歯車を経てクランク軸回転速度の１
／２回転速度に減速し、燃料噴射ポンプの駆動歯車軸と
被動例の燃料噴射ポンプ本体の間に設けられ、一般にオ
ートタイマーと呼ばれているものが使用されている。

前記オートタイマーの作動図を第８図．第９図で示し説
明する，第８図は噴射時期の進角開始時を示し、第９図
は進角終了時を示す．エンジンが回転してフライウェイ
ト６１の遠心力が働くと核フライウェイト６１はウェイ
トホルダビン６２を支点として外側に広がろうとする。

このときフライウェイト６１の曲面に接しているドライ
ビングビン６３はフライウェイト６１に押しつけられる
．ドライビングビン６３は図示されない駆動軸側に固設
されているため移動することが出来ない．このためスプ
リング６４が圧縮され、ウェイトホルダビン６２がドラ
イビングビン側に移動する．この時、第９図に示した移
動分だけウェイトホルダと１体となって回転する噴射ポ
ンプ力ムシャフト６５が第９図に示した進角度だけ進角
して噴射時期を早める構成となっている。

前記の機械式の燃料噴射時期！４御装置の外に油圧シス
テムと電子技術を利用した精度の高い精密な′ｉ４ｌ３
ＩＩ特性を示す流体式の燃料噴射制御装置もあり、第１
０図〜第　　図に示す説明する。

第１Ｏ図は油圧＄ｌＤＩ機構と電子技術とマイクロコン
ピュータを利用した噴射時期ＩＨＩ＋の模式図で示す．
燃料噴射ボンプ２とエンジン側の駆動南車軸３の間に油
圧ピストンを利用して噴射時期の進角制御を行うタイマ
ーアクチュエータ４が設置されており、該タイマーアク
チュエータ４には回転速度センサ１０と進角センサ１ｌ
が装着されており、図示されない増巾器と波形整形回路
２４を経て、コントローラ２５にｉＫ　号を出す。同時
にエンジンの第１ンリングの上死点位置を検出する上死
点検出センサ１４がエンジン後部のフライホイール側に
装着されており、コントローラ２５に信号を出す。

前記３つの各検出センサからの信号をコントローラ２５
で演算処理し、タイマーアクチュエータ４に併設された
タイマー用電磁弁６に制御信号が与えられ、油圧ボンプ
５から、制御された油圧がタイマーアクチェエータ４内
の油圧シリンダに作動し、噴射ポンプ側のカム軸の位相
を調節し、噴射時期を制御するシステムが使用されてい
る． （発明が解決しようとする課題） しかし、前記従来の燃料噴射時期制御装置のうち、特に
機械式はフライウェイトの遠心力とスプリング力のバラ
ンスに制御が依存しているため、エンジンの高速化，ｉ
Ａ性能化に対応した広範囲で且つ精密な出力制御を要求
されて来ている。最近のエンジンでは充分な対応出来な
い問題が出て来ている。又、ビンのｒｒＪ擦によるガタ
やスプリングの劣化等で設定された進角度が得られず、
所定のエンジン出力が得られない等の問題がある。又、
前記の流体式の燃料噴射制御装置は電子技術と油圧制御
により前記機械式に比較し、より精密に進角度を＄［す
ることが出来るが、更にエンジン性能を向上し、クリー
ンな排気ガスを要求される場合は、実際の噴射ノズルの
噴射時期を検出し、これを制御しないと対応出来ない問
題が出て来ている。

この発明は前記の従来の問題点に着目し、実際の燃料噴
射ノズルの噴射時期を検出して、あらかじめ設定された
最適な噴射時期設定値に一致される噴射時期＄４御装置
の提供を目的としたものである． （課題を解決するための手段〉 上記目的を達威するために、ディーゼルエンジンの燃料
噴射装置に燃料噴射時期制御信号を与える燃料噴射時期
設定装置においては、エンジンの回転速度の基準点を検
出する基準点検出センサとエンジンの第１シリンダのピ
ストンの上死点位置の基準点を検出する基準点検出セン
サと共に噴射ノズルの開弁圧力を設定するノズルスプリ
ングの端座面に着設して噴射時期を検出する噴射時期検
出センサを有し、前記各々の検出信号を読込み、あらか
じめ設定された噴射時期設定値に一致させて指令信号を
出力する演算処理手段と、前記演算処理手段からの指令
信号に基き噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段を
具備する構威とした． （作　用） 上記構威により常時、最適な噴射時期を綿密に遺沢し、
燃料を燃焼室内に噴射することが可能になり、広範囲な
回転速度域で良好な燃焼状態が得られ、高性能エンジン
を達戒することが出来る． （実施例） 以下、本発明を第１図〜第７図に示す第１実施例を参照
して説明する。

第１図は、本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射装置
に燃料噴射時期ｉＩＩＩｒＩ１信号を与える全体構威を
示す模式図である。本図に於で、エンジン本体ｌにはボ
ッシュ式の燃料噴射ボンプ２がエンジン側の駆動歯車軸
３に連結されたタイマーアクチュエータ４に連結され、
エンジン本体１に取付けられている． 前記タイマーアクチュエータ４は図示しない油圧ピスト
ンを利用して噴射時期進角を行う油圧式の噴射時期制御
装置であり、油圧ピストンはエンジン本体１の潤滑用油
圧ボンプ５，送油管６，油圧調整弁７，電磁弁８，送油
管９に連通している油圧回路により作動する．又、タイ
マーアクチュエータ４はエンジン回転速度を検出する回
転速度センサｌＯと油圧ピストンにより進角した進角度
を検出する進角度センサｌ１が内設されている．一方、
更にｔｉｌｍ用センサとしてエンジンの第１シリンダの
ピストンの上死点位置の検出手段としてエンジンのクラ
ンク軸ｌ２の後端に固着されたフライホイール１３に固
設した上死点位置を検出する上死点センサ１４とノズル
ボディｌ５のノズルスプリング１６の端座面に噴射時期
センサ１７が着設されている．燃料噴射ボンプ２から圧
送された燃料は燃料噴射管１８を経てノズルボデイｌ５
及びノズル１９の内部の燃才Ｊ通路２０．２１を通り二
ドル弁２２をノズルスプリング１６に抗して押し上げ、
噴孔２３を開き燃料噴射を行う。この時、ニードル弁２
２のリフトと共にノズルスプリング１６の圧縮変位によ
る端座面圧力を圧電セラミック式の座型圧カセンサで構
威されている噴射時期センサ１７の出力電圧とクランク
回転角度との関係を第２図に示し、噴射始め時期がクラ
ンク回転角度で検出出来ることを示している。更に前記
の回転速度センサ１０，進角度センサ１１，上死点セン
サｌ４及び噴射時期センサ１７からの各検出信号は増巾
器及び波形整形回路２４を介してコントローラ２５に入
力される．コントローラ２５の内部ではマイクロプロセ
ッサと入出力インターフェース及び記憶された＄１１１
１１プログラムのメモリを有する演算処理手段で構威さ
れており、必要な演算処理を行い、最通な噴射、時期を
設定し、信号回路２６を通し、電磁弁６に出力し、該電
磁弁６が作動し、制御された油圧がタイマーアクチェエ
ータ４内の油圧ノリンダに作動し、図示しない内部のカ
ムを動かし、噴射時期を設定する。

上記の構威のブロノク図を第３図に示す。

更にこれらの構威を本願の請求項に従い第４図に示す。

即ち、前記の各々の制御システムを含むエンジン３０に
あって、エンジン３０のクランク軸支の回転速度，第１
シリンダのピストン上死点及び噴射ポンプ軸側の進角度
の各基準点を検出する基準点センサ１３１があり、これ
らの検出信号に基いてエンジン回転速度検出手段３２，
進角度検出手段３３，上死点検出手段の出力する計数値
を読込み、設定された進角度を演算処理を行う演算処理
手段３５と更に一方の噴射時期の基準点を検出する基準
点センサｎ３６があり、噴射時期検出手段３７の出力す
る計数値を読込み、あらかじめ設定され、記憶された噴
射時期とを比較し一致した時に前記第１図に示した電磁
弁６のコイルへのＩｌｍ信号を与える噴射時期制御千段
３６があり、これらの指令により、タイマーアクチェエ
ータ４０が作動し、設定された噴射時期に制御する．又
、第５図はコントローラの中央処理部ＣＰＵ内のプログ
ラムにより制御される動作を示すフローチャートであり
、その動作につき説明する。ステップＣＣ２は前記第１
図の回転速度センサ１０，上死点センサ１４からの信号
を読込む状態を示し、ステップＣ，で、これらの読込ま
れた信号により、記憶されたａ御プログラムにより、必
要なポンプ軸の進直角が演算され、ステ７プＣ４で進角
度が選定される．ステップＣ，では、前記Ｃ４での指示
に基き、電磁弁を作動させるＩＩＩ御信号が指示される
．ステップＣ，ではステソプＣ，の指示により電磁弁油
圧回路が制御され、ＩＩ！ｍされた油圧が前記第１図に
示すタイマ一アクチュエータ４内の油圧シリンダに作動
しステップＣ７でポンプ側のカム軸が進角し、噴射時期
が設定される。ステップＣＩ＋では前記第１図に示す噴
射時期センサ１７で、実際の噴射ノズルによる噴射時期
を検出し、コントローラ２５に信号が与えられ、噴射時
期が読込まれる。

次にステップＣ，において、あらかじめ設定され、記憶
された噴射時期とを比較検知し、ボンプ側カム軸の進角
度を常時検知し制御する。

上記第１図〜第５図に示し、説明した通り、エンジンの
広範囲な運転条件に亘り、適切に燃料噴射時期を制御す
ることが可能となり、良好な燃焼が得られる。

本発明の他の第２実施例として第６図に示し、説明する
。本図に示す燃料噴射ポンプはボッシュ式噴射ポンプで
プランジャーのプリストロークを油圧制御で任意に可変
出来るようにしたものであり、このｔｉｕａ装置に前記
の第１実施例と同様に噴射時期センサを付加し、噴射時
期制御を行うようにしたものである． 噴射ポンプ４０はエンジンの角シリンダに燃料を供給す
る燃料加圧部４１が内設されており、バレル４２には燃
料ボー｝４２ａが開孔し、燃料は該燃料ボート４２ａを
介して加圧室４３内に導入され、上部プランジャ４４，
下部プランジャ４５の上昇により加圧され、噴射管４６
を通じ噴射ノズル部に送られる。

又、前記パレル４２には噴射時期調整用ボート４２ｂが
開孔されており、ガバナ室４７に内設されたタイマーア
クチュエータ部４８からの圧油が導入される。

該タイマーアクチュエー夕８４８は前記ガバナ室４７内
下部のすイルバン４９内に油圧源のギヤボンプ５０があ
り、電磁弁を内設する比例制御弁５ｌから構威されてい
る。比例ｔ，Ｉｔ　＠弁５１で調整＄１０Ｉされた制御
油圧は油路５２を介して前記噴射時期調整用ボー｝４２
ａに圧送される．前記上部プランジャ４４は上面は圧カ
室４３に臨んでいると共に下面には先端にばね座５２を
有するビン５３が穿設されており、制御油圧と圧縮ばね
５４のばね力が釣合ったところまで上昇し、ストローク
が変化し噴射時期が制御される。

本発明では上記噴射ボンプ構威と形状を図示しない回転
速度センサ５５．上死点センサ５６と前記第１実施例の
噴射時期センサ「７と、これらのセンサからの信号を受
け、コントローラ５７の制御信号が比例ｗ４ｒＢ弁５ｌ
に内設されたソレノイド５１ａに与えられ、比例制御弁
５ｌでの制御油圧が前記噴射時期ａ整ボー｝４２ｂから
上部プランジャ４４と下部プランジャ４５の空隙部に送
油され、噴射時期を調整する構戒となっている。第７図
に実施例■のコントローラの中央処理部ＣＰＵ内のプロ
グラムにより制御される動作を示すフローチャートで示
した。

本図に示す通り、Ｄ　Ｉ””　Ｄ　ｑのＩＩｌ御フロー
は前記第１実施例の第５図のＣ，〜Ｃ，と同様なステッ
プでｖ４御される。

前記第１及び第２実施例において、噴射時期を＄１御し
て、ディーゼルエンジンを良好な燃焼状態で運転するた
めに、該エンジンの被動側の各種作業機器等の負荷を負
荷センサで検出し、前記第１実施例のコントローラ２５
及び第２実施例のコントローラ２７に信号を与え、中央
処理部ＣＰＵのプログラムによりあらかじめ設定された
噴射時期に制御することも可能である。

（発明の効果） この発明は以上詳述したように、噴射ノズルの直接の噴
射時期を検出し、あらかじめ設定された最′ａ噴射時期
に任意に制御することが可能となり、エンジンの良好な
燃焼が得られ、エンジンの広範囲な性能を一段と向上さ
せることが出来る。

又、噴射ノズル内に従来の構造を大巾に変更することな
く、噴射時期センサを設置することが可能となり、構造
が簡単で且つ安価に提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す全体構威図であり、
第２図，第３図，第４図，第５図は第１実施例の詳細な
説明図を示す。 又、第６図は本発明の第２実施例のを示す全体構威図で
あり、第７図は第２実施例のフローチャート図を示す第
８図，第９図は従来技術を示す基本的な構威図を示し、
第１Ｏ図は従来技術の他の全体構威図を示す． １　・　・　・ ２ ４　・　・ ８　・　・　・ １　０　・　・ ｌ　１　・　・ ｌ　４　・ １　５　・ １　７　・　・ ２　５　・　・ ４　ｌ　・ ４　２　・　・ ４　３　・　・ ４４ ４　８　・ ５　ｌ　・　・ ５１ａ　　・ ・エンジン本体 ・燃料噴射ポンプ ・タイマーアクチェエータ ・１１磁弁 ・回転速度センサ ・進角度センサ ・上死点センサ ・ノズルボディ ・噴射時期センサ ・コントローラ ・燃料加圧部 ・バレノレ ・上部プランジャ ・下部プランジャ ・タイマーアクチュエー夕部 ・比例′ｉ４ｖｓ弁 ・ソレノイド 第２　図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼルエンジンのクランク軸の回転速度セン
   サと燃料噴射装置のポンプ軸の進角度センサと第１シリ
   ンダのピストン上死点センサとを具備し、前記回転速度
   センサ、進角度センサ及びピストン上死点センサからの
   検出信号に基いて所定の計数値を読込む検出手段と共に
   あらかじめ設定された前記ポンプ軸の進角度を計数値と
   して出力する演算処理手段と該演算処理手段の制御指令
   に基き前記ポンプ軸の進角度を制御する燃料噴射時期制
   御装置において、前記ディーゼルエンジンの噴射ノズル
   ボディ１５に、内設されたノズルスプリング１６の端座
   面に、ノズル１９の開弁圧力を電気信号として検出する
   噴射時期センサ１７を止着し、前記ポンプ軸の制御され
   た進角度の検出手段の計数値と前記噴射時期検出手段の
   計数値を読込むと共にあらかじめ設定された噴射時期設
   定値とを対比し、前記噴射時期設定値に一致させ指令信
   号を出力する演算処理手段と該演算処理手段からの指令
   に基き噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段とを具
   備することを特徴とするディーゼルエンジン用燃料噴射
   時期制御装置。
2. （２）ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプのプランジ
   ャを複数に分割し、油圧制御によりプレストロークを任
   意に可変し、燃料噴射時期を任意に調整する燃料噴射調
   整装置を具備すると共にクランク軸の回転速度センサと
   第１シリンダのピストン上死点センサを具備し、前記回
   転速度センサ、進角度センサからの検出信号に基いて所
   定の計数値を読込む検出手段と共にあらかじめ設定され
   た前記プランジャのプレストロークを計数値として出力
   する演算処理手段と該演算処理手段の制御指令に基きプ
   レストロークを調整する燃料噴射時期調整装置において
   、前記ディーゼルエンジンの噴射ノズルボディ１５に内
   設されたノズルスプリング１６の端座面にノズル１９の
   開弁圧力を電気信号として検出する噴射時期センサを止
   着し、前記調整されたプレストロークの検出手段の計数
   値と前記噴射時期センサ１７からの検出信号に基いて、
   噴射時期検出手段の計数値を読込むと共にあらかじめ設
   定された噴射時期設定値とを対比し、前記噴射時期設定
   値に一致させ指令信号を出力する演算処理手段と該演算
   処理手段からの指令に基き噴射時期を制御する燃料噴射
   時期制御手段とを具備することを特徴とするディーゼル
   エンジン用燃料噴射時期制御装置。