JPH03107538A - 電子制御式分配型燃料噴射ポンプの送油率可変制御方法 - Google Patents

電子制御式分配型燃料噴射ポンプの送油率可変制御方法

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JPH03107538A
JPH03107538A JP1244912A JP24491289A JPH03107538A JP H03107538 A JPH03107538 A JP H03107538A JP 1244912 A JP1244912 A JP 1244912A JP 24491289 A JP24491289 A JP 24491289A JP H03107538 A JPH03107538 A JP H03107538A
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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〕 本発明は電子制御式分配型燃料噴射ポンプにおける送油
率可変制御方法に関するものである。
〔従来の技術及びその技術的課題〕
ディーゼルエンジンにおける燃料噴射ポンプにおいて、
プランジャの往復動に応じて容積の変化する高圧室と低
圧側とを接続するスピルボートに電磁弁を介装し、カム
速度一定のもとて該電磁弁の開閉により圧送（噴射）開
始と圧送終りとを制御し、それにより噴射量と噴射期間
とを調整することは実開昭６１−１２３７３号公報等に
より公知である。また、かかる形式の噴射ポンプにおい
て、カムについて、高速等速部と低速等速部を設けて噴
射率を制御することが特開昭６３−２０１３３０号公報
に示されている。
ところで、電磁弁による調量制御は、ノーマルオープン
方式の場合、プランジャがリフトする吐出行程でソレノ
イドに通電することにより閉弁し、高圧室の燃料の圧力
が上昇して圧送が開始され、ソレノイドへの通電を止め
ることにより開弁じ、高圧室内の燃料を低圧側に逃すこ
とで圧送が終る。
このとき、電磁弁のソレノイドの作動と弁体の機械的な
動きとの相関により応答遅れが生じ、噴射量の多いとき
と少ないときでは弁体のリフト特性は第４図（ａ）のよ
うになる。これはこれは先行技術で意図しているような
通常の噴射系においてはあまり問題にはならない。しか
し、高速回転・直接噴射の噴射系を実現させようとした
場合には、ハイアイドル運転域において、第５図のよう
に安定調量不能域が生ずることを避けられない。
その理由は、バルブ完全開弁（全リフト）時間をほぼゼ
ロにしても、絞りにより通路が完全に閉じる前に噴射し
たり、開弁（低圧側との連通）が始まっているにもかか
わらず噴射し続ける現象（プリフロー、アフターフロー
現象）により、燃料噴射が行われるためである。この現
象は、より速度の大きくなる高回転仕様および高送油率
のカムを用いる筒内直接噴射の場合に顕著となり、ハイ
アイドル運転域が安定調量不能域と重なると、ハイアイ
ドル運転不能となる。これはアイドル状態が車輌の運転
時の約９割を占める実情から大きな問題である。
この対策としては、応答遅れ時間を予測して、第４図（
ｂ）のようしＱ弁体のフルリフト前に開弁するように電
磁弁を制御することてハイアイドル域での小調量を得る
考えられる。しかしこの方法では弁体がいわゆる遊泳状
態となるため、噴射が非常に不安定化し、噴射サイクル
のバラツキなどが生ずるという問題がある。
〔課題を解決するための手段〕
４− 本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、ハイアイドル域で
安定調量不能域を生じさせず、高速時で安定した小噴射
量の調量が可能な電子制御式の分配型燃料噴射ポンプの
送油率制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため本発明は、従来カム角度におい
て使用領域外とみなされていたリフトゼロからの領域に
着目し、ここを噴射タイミングのずれが最も効いてくる
ハイアイドル域の制御用として活用するようにしたもの
で、こうすれば片側がリフトゼロのため応答遅れと関係
がなくなり、調量制御が非常に安定する。
すなわち本発明は、機関の回転に関連して回転しカムに
より往復動されるプランジャによりプランジャ端部の高
圧室を加圧し各気筒に燃料を分配圧送するとともに、前
記高圧室と低圧側を接続するスピル通路を単一のソレノ
イドバルブで連通・遮断して圧送始めと圧送終りを制御
し、圧送始め時のカムリフト位置をタイマで変化させる
ようにした分配型燃料噴射ポンプにおいて、前記カムの
使用域をローアイドル、低速・低負荷域と、中負荷域と
、高負荷域およびガバニング、ハイアイドル域の４モー
ドとし、カム回転角に対し、カムリフトゼロの位置から
一定角度までをガバニング、ハイアイドル域とし、カム
速度の最大領域から下降領域にかけて高負荷域、中負荷
域、ローアイドル、低速・低負荷域の順に設定し、ロー
アイドル、低速・低負荷域と、中負荷域と、高負荷域に
おいては、圧送始めまたは圧送終りのカム速度位置を固
定して圧送期間をソレノイドバルブで制御し、ガバニン
グ、ハイアイドル域ではカムリフ１〜前にソレノイドバ
ルブを閉じて圧送可能状態とし、圧送終りのみをソレノ
イドバルブの開弁により制御して調量するようにしたこ
とを特徴とするものである。
〔実　施　例〕
以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第１図ないし第３図は本発明で使用する分配型燃料噴射
ポンプを例示している。第２図において、Ａは燃料噴射
ポンプ本体、Ｂは電子制御装置であり、該電子制御装置
Ｂはマイクロコンピュータを含むコントロールユニット
１４と各種センサたとえば負荷センサ１５ａ２回転数セ
ンサ１５ｂ、二へドルリフトセンサ１５ｃ、燃温センサ
１５ｄ。
着火１５ｄ、エアフローセンサ１５ｆ等を備え、コント
ロールユニット１４は前記センサから入力された信号を
演算処理し、後記するソレノイドバルブ等の出力制御信
号を決定する。
燃料噴射ポンプ本体Ａのハウジング１の中心には駆動軸
２が挿入され、この駆動軸２の一端はハウジング外に突
出し、図示しないエンジンからの駆動トルクを受けるよ
うになっている。駆動軸２の他端側はハウジング１と分
配ヘッド６に囲まれたカム室１ａに伸びており、このカ
ム室１ａには、前記分配ヘッド６に固定されたバレル７
に摺動自在に挿入されたプランジャ５が伸びている。
該プランジャ５の基部はカムディスク３に当接係合し、
スプリング１２により押圧されている。
７ カムディスク３はカップリング１３を介して駆動軸２に
軸方向移動を許すように係合しており、かつ、複数のロ
ーラ４ａを有するローラホルダ４に接し、これによりプ
ランジャ５を往復動させるようになっている。カムディ
スク３の下面には、プランジャ５の軸方向の位置変化を
決定付けるカムプロフィル３ａが設けられる。
前記ディスクカム３のカムプロフィル３ａは第１図（ａ
）（ｂ）に示されるカム特性が得られる形状のものであ
る。すなわち、第１図（ａ）は、」ニリ範囲において、
カムリフｌ−０位置から最大リフトカム角度０１までの
不等速高速度領域と、この最大リフトカム角度θ□から
比較的なだらかな不等速速度領域と、変曲点カム角度θ
２を境としてこれより急な不等速速度領域とを有してい
る。また、第１図（ｂ）は、カムリフトＯ位置から最大
リフＩ・カム角度Ｏ□までの間に、カム角度ＯａからＯ
ｂにわたる低速等速領域を設けている。
前記プランジャ５の先端面上方には分配ヘッド６に固定
されたヘッドプラグ８と前記バレル内孔とにより容積可
変の高圧室９が画成されている。
また、プランジャ５の端部外周には気筒数のインレット
スリット５ａが形成され、下降行程でバレル７のインレ
ットポート７ 料がカム室１ａから吸入通路６ａを介して高圧室９およ
びプランジャ５の軸線方向通路５ｂに吸入されるように
なっている。そして吸入通路６ａにはキースイッチと連
動する燃料カット用電磁弁１０が設けられている。
プランジャ５の中間部には前記軸線方向通路５ｂから分
岐したアウトレットスリット５ｃが設けられ、噴射行程
においてバレル７の各アウトレットポート７ｂと合致し
たときに高圧室９で加圧した燃料を吐出通路６ｂからデ
リバリバルブ１１を経て噴射ノズル２６に供給し、エン
ジンの燃焼室に噴射するようになっている。
本発明においては、通常の噴射ポンプのように圧送終り
を制御するコントロールスリーブ機構は存在せず、これ
に代え、前記高圧室９とカム室１ａを接続するスピル通
路を穿設し、ここに単一のソレノイ１くバルブ１６を設
け、これの開閉により圧送始めと圧送終りを制御するよ
うにしている。
ソレノイドバルブ１６は、第２ａ図のように、燃料カッ
ト用電磁弁１０とほぼ反対側の分配ヘッド部位に設けて
もよいし、第１図と第２図のようにヘッドプラク８に設
けてもよい。第２ａ図のソレノイドバルブ１６は通常の
ものであり、円板状のアーマチュア２７と、これに対向
するステータ２８と、ステータ２８に同心円状に設けら
れた電磁コイル２９とを有し、該電磁コイル２９に対す
る通電によりスプリング２］−に抗してアーマチュア２
７が引き付けられ、それによりアーマチュアに固定した
バルブ１８を弁座体３０に着座閉弁させ，一端が高圧室
９に通じ他端がカム室１ａに通じるスピル通路３１を遮
断するようになっている。
また、第１図と第２図のソレノイドバルブ１６は、ケー
シング１７ｃ内に電磁コイル１７ａと固定鉄心１７ｂを
内蔵したユニットケーシング１７と、ヘッドプラク８に
形成した段付き貫通穴８ａに摺接自在に内挿されたポペ
ット型バルブ１８を備えている。
前記ポペット型バルブ１８は、筒状のブロック１８ａと
、先端ヘッド１８０が加圧室９に臨む軸状のバルブ本体
１８ｂとの２体型として構成されており、ブロック１８
ａは固定鉄心１７ｂに形成したリターンスプリング室１
７０に通じる軸線方向３１ｉ路１８１を有するとともに
、この通路の一部にめねじ１８８が形成され、このめね
じ１８８がバルブ本体１８ｂの後端ねじ部にねじ込まれ
ることで一体化される。そしてブロック１８ａはヘッド
プラグ８に形成した段付き貫通孔８ａの最大径部にはめ
られ、固定鉄心１７ｂとの間に配したリターンスプリン
グ２１により開弁側にセット力が与えられている。なお
、固定鉄心１７ｂとのギャップΔはブロック１８ａの長
さＬを選択使用することで調整可能となっている。
バルブ本体１８ｂは、先端ヘッド１８０の背後に第１径
小部１８２とこれと間隔をおいた第２径小部１８４を有
し、第１径小部１８２と第２径小部１８４には、スピル
通路として、軸線と直交する通＝１１− 路孔１８５，１８６が形成され、それら通路孔１８５．
１８６は軸線方向の主通路孔１８７により前記スプリン
グ室１７０に導通している。そして中間段部にシム１９
が取付けられ、このシ１１１９により前記ブロック１８
ａを受け、シム１９の厚さｔの選定によりポペット型バ
ルブ１８のリフ１へ量Ｈ（Ｉ＋＜△）の調整が可能にな
っている。
一方、ヘッドプラグ８には前記スピル通路の残余の構成
として、エツジシールより外側に開口するリターンポー
ト８ｂが穿設され、該リターンポート８ｂは分配ヘッド
６に穿設したベツドリターンボー１−６　ｃによりカム
室１ａに通している。ヘッドリターンポート６ｃの容量
が不足する場合には、バレル７のインレットポート７ レルリターンポート７ｃが穿設される。
このソレノイドバルブ１６はコンｌ−ロールユニット１
４からの信号で開閉作動されるが、これを制御するため
、第２図の如くドライブシャフト２に気筒数の突起を持
つセンシングギヤ２２が設けられ、これからの基準位置
パルスをピックアップ２ ２２ａで検出し、時間制御されるようになっている。
一方、前記ローラホルダ４には、噴射時期すなわち圧送
始め時のカムリフト位置（プレリフト）を調整するため
の油圧タイマ２３が操作ロッド２３ａを介して連結され
ている。図面は説明の都合上９０度展開した状態で示し
ており、左右が燃料供給ポンプとポンプ室に通じたシリ
ンダ室２４にタイマピストン２３ｂが配され、電磁タイ
ミングコントロールバルブ２５によるシリンダ室２４の
圧力調整でタイマピストン２３ｂが位置決めされ、カム
ディスク３を軸線方向に動かすローラホルダ４の角度位
置が調整されるようになっている。この電磁タイミング
コントロールバルブ２５も前記センサからの情報をコン
トロールユニッ１−１４で演算することにより駆動制御
される。
本発明は以」二述べたような分配型燃料噴射ポンプを使
用して、送油率可変制御を行う。
まず、本発明は、前記第１図（ａ）（ｂ）のいずれにお
いても、カムの使用域を次の４モードとするものである
。
■・・ローアイドル、低速−低負荷域 ■・・・中負荷域 ■・・・高負荷域 ■・・・ガバニング、ハイアイドル域 各モーＩくの平均送油率は、■を低送油率、■を中送油
率、■を高送油率、モして■を低送油率のように設定し
、そして、前記４つのモードは、第１図（ａ）（ｂ）の
カム速度線図において、カム角度の進む方向に、■→■
→■→Ｉの順序で並べる。
詳しくは、■は、カムリフトＯからある」ニリ始め範囲
０−Ｄであり、第１図（ｂ）では低速等速領域にまたが
る範囲である。■は、最大ＩＪフトカム角度θ，に近い
不等速高速度領域から比較的なだらかな不等速速度領域
にわたる範囲（Ｃ′〜Ｃ）である。また、■　は、比較
的なだらかな不等速速度領域から変曲点カム角度０２を
越え急な不等速速度領域にまたがる範囲（Ｂ’〜Ｂ）で
ある。
最後に１　は、急な不等速速度領域のしかもカムリフ１
−０に近い範囲（Ａ’　〜Δ）である。
エンジンの凍動時には、センサ１．５　ａ〜１５ｆおよ
びセンシングギヤ２２から検出信号がコントロールユニ
ット１４に入力され、運転状態に最適な噴射率が演算さ
れるとともに、この噴射率を得るのに必要な駆動信号が
燃料カット用電磁弁１０、噴射開始制御用のソレノイド
バルブ１Ｇおよび電磁タイミングコントロールバルブ２
５に送られる。
能動軸２がエンジンからの駆動力を受けて回転すると、
カムディスク３がローラ４ａに押しつけられながら回転
するため、プランジャ５は回転往復動し、プランジャ５
が後退する吸入行程時に、インレットスリット５ａとイ
ンレノ１〜ポート７ａを介してカム室１ａから高圧室９
に燃料が吸入される。
ソレノイドバルブ１６はノーマルオープンであり、この
開弁状態では、燃料はスピル条件にあり、すなわち、第
２図と第３図の例では、通路孔１８５−主通路孔１８６
−リターンポート８ｂ−ヘントリターンボー１”６ｃの
ルー１−でカム室１ａに流れる。また第２ａ図の例では
スピル通路３１が開１５ いており、高圧室９とカム室１ａとが導通している。こ
のとき、燃料は軸線方向通路１８１によりリターンスプ
リング室にまで通じており、バルブの上下流の圧力が同
一となるため、リターンスプリング２１のセラ１〜力で
開弁が保持される。
この開弁状態から閉弁するには、電磁コイル１７ａに通
電するもので、これにより可動鉄心であるポペッ１〜型
バルブ１８が吸引されるため、先端膨出部１８０が段付
き貫通孔８ａを閉じ、前記通路が遮断されるため加圧室
９は密閉され、圧力が上昇し噴射を行えるようになる。
この閉弁時に、バルブ本体１８ｂがリフｌ−Ｌ始めると
きにはプランジャ５もリフトが開始されており、先端ヘ
ッド１８０の絞りにより大きな圧力差が生じ、この圧力
差と電磁力によりバルブ本体１．８　ｂは素早く閉弁す
る。閉弁保持状態においては、加圧室９の圧力がボペソ
１〜型バルブ１８を閉し方向に付勢するため、良好なシ
ール性が保たれる。
以上のことから、ソレノイドバルブ１６の電磁コイル１
．７　ａへの通電のオン、オフにより圧送量１６ 始と終り（噴射量と噴射時期）を自由に設定できる。
すなわち、プランジャ５が吐出行程に入っても、電磁コ
イル１７ａに通電しなければ開弁状態にあり、高圧室９
の燃料は上記ルーＩ・でカム室１ａに還流するため高圧
室９の圧力は上昇せず、圧送は行われない。一方、通電
すれば閉弁して高圧室９が密閉されるため、燃料圧力は
急上昇して圧送が開始される。所定時間後に再び開弁ず
れば、高圧室９の燃料がカム室１ａにスピルされ、圧送
が終了する。ソレノイドバルブ１６の閉弁時期は、セン
シングギヤ２２からの基準位置パルスにより時間設定す
ればよい。
本発明は、かかる性能を前記４つのモードで使い分ける
。すなわち、■、■、ＩＩＩのモードにおいては、圧送
始めカム速度位置Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’　かまたは圧送
綿リカム速度位ＨＡ、Ｂ、Ｃのいずれかを固定とし、そ
れらモードにおいて必要とされる噴射量に応じて、前記
ソレノイドバルブ１６の開弁と閉弁により圧送期間を制
御する。たとえば圧送綿リカム速度位置Ａ−Ｂ、Ｃが固
定位置であれば、Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’　の位置あるい
はこれよりカム角度の進方向でソレノイＩ・バルブ１６
を閉じ、カム速度位置Ａ、Ｂ、Ｃで開けばよい。
一方■のガバニング、ハイアイドル域では、片側がカム
リフ１−〇である。このため、圧送終りだけをソレノイ
ドバルブ１６で制御する。すなわち、この■の領域では
、カムリフトが始まる前にソレノイドバルブ１６の電磁
コイル１７ａに通電して閉弁させておく。これで圧送可
能な状態を創成させ、ついで、カムリフ１−が始まり、
所望のカム角度に達したときに電磁コイル１７ａへの通
電を止めて開弁ずればよい。カムリフｌ−０側は応答遅
れが生じないため、第１図（ａ）（ｂ）のカム速度位置
りだけを変化させるだけで圧送期間が制御され、それに
見合う調量が行われる。すなわち、カム速度位置りは圧
送終り位置であり、その力１１速度位置りをリフト０に
近づける方向で制御することで噴射量を限りなく小さく
することができる。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によれば、ｊｌｌ−のソレノイドバ
ルブで圧送始めと圧送終りを制御する形式の電子制御式
分配型燃料噴射ポンプにおいて、カムの使用域をローア
イドル、低速・低負荷域と、中負荷域と、高負荷域およ
びガバニング、ハイアイドル域の４モードとし、カム回
転角に対し、カムリフトゼロの位置から一定角度までを
ガバニング、ハイアイドル域とし、このガバニング、ハ
イアイドル域では圧送終りのみを変化させ、他のローア
イドル、低速・低負荷域と、中負荷域と、高負荷域の送
りをリフト０に近づける方向に制御するため、プリフロ
ー、アフタースローによるハイアイドル運転不能が回避
され、高速時の安定した小噴射量調量を行えるというす
ぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）　（ｂ）は本発明によるカム特性線図、第
２図は本発明で使用する燃料噴射ポンプの一例を示す部
分切欠側面図、第２ａ図は他の噴射ポンプの年分的断面
図、第３図は第２図におけるソレノイドバルブの拡大図
、第４図（ａ）　（ｂ）は従来の燃料噴射ポンプによる
バルブリフト特性を示す線図、第５図は従来の燃料噴射
ポンプによるハイアイドル運転域での噴射量特性を示す
線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 機関の回転に関連して回転しカムにより往復動されるプ
    ランジャによりプランジャ端部の高圧室を加圧し各気筒
    に燃料を分配圧送するとともに、前記高圧室と低圧側を
    接続するスピル通路を単一のソレノイドバルブで連通・
    遮断して圧送始めと圧送終りを制御し、圧送始め時のカ
    ムリフト位置をタイマで変化させるようにした分配型燃
    料噴射ポンプにおいて、 前記カムの使用域をローアイドル、低速・低負荷域と、
    中負荷域と、高負荷域およびガバニング、ハイアイドル
    域の４モードとし、カム回転角に対し、カムリフトゼロ
    の位置から一定角度までをガバニング、ハイアイドル域
    とし、カム速度の最大領域から下降領域にかけて高負荷
    域、中負荷域、ローアイドル、低速・低負荷域の順に設
    定し、ローアイドル、低速・低負荷域と、中負荷域と、
    高負荷域においては、圧送始めまたは圧送終りのカム速
    度位置を固定して圧送期間をソレノイドバルブで制御し
    、ガバニング、ハイアイドル域ではカムリフト前にソレ
    ノイドバルブを閉じて圧送可能状態とし、圧送終りのみ
    をソレノイドバルブの開弁により制御して調量するよう
    にしたことを特徴とする電子制御式分配型燃料噴射ポン
    プの送油率可変制御方法。
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