JPH05202792A - 分配型燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プランジャの軸方向において摩耗が生じても
摩耗が生じる前と同様の噴射状態を維持できる分配型燃
料噴射装置を提供する。 【構成】 所定のアクセル開度とコントロールスリー
ブ位置で設定されるチェックポイントにおいて、実ポン
プ回転数を検出し、この実ポンプ回転数の基準ポンプ回
転数からのずれに基づいて実ポンプ回転数を基準ポンプ
回転数と一致するよう前記コントロールスリーブの目標
位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、噴射量を電子制御す
る形式の分配型燃料噴射装置に関し、特にプランジャの
軸方向の摩耗に伴う噴射量の変動を補償する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】分配型燃料噴射装置において、プランジ
ャバレルを摺動するプランジャは、その基部がシムを介
してカムディスクに取付けられ、このカムディスクはロ
ーラホルダに軸支されるローラ上を駆動軸からの回転動
力を受けて回転するようになっている。また、カムディ
スクのローラとの接触箇所は滑らかな凹凸形状を有して
おり、カムディスクは前記回転に伴い軸方向にも変位す
るようにもなっており、結果としてプランジャを回転さ
せると共に往復動させる。

【０００３】プランジャには、プランジャバレル内の圧
縮室に臨む先端部から軸方向に形成された縦孔、この縦
孔の途中に連通し送出弁への分配通路に接続可能な分配
ポート、および縦孔に連通しチャンバに開口するカット
オフポートが形成され、更にカットオフポートを覆うよ
うにコントロールスリーブが摺動自在に外嵌されてい
る。

【０００４】このコントロールスリーブは、プランジャ
の軸方向の位置がエレクトリックガバナと称するアクチ
ュエータを介して電子制御され、カットオフポートがコ
ントロールスリーブの端部からはずれてチャンバに開口
するタイミング、即ち、圧送有効ストローク量を調整す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる電子制御式の分
配型燃料噴射装置においては、プランジャの軸方向の摩
耗（プランジャとシム、シムとカムディスク、カムディ
スクとローラ等の接触または摺動面で生じる摩耗）が進
行すると、コントロールスリーブの位置が同じでも、摩
耗していない状態と比べて圧送有効ストローク量が大き
くなり、噴射量が増加して燃焼不良による黒鉛の発生等
が問題となっていた。

【０００６】これを解消するための手段として、摩耗し
やすい箇所の耐摩耗性の向上を図ることや、プリストロ
ークをつけること等が考えられるが、いくら耐摩耗性の
向上を図っても長年の使用による摩耗を補償できるわけ
ではなく、また、プリストロークを付ける場合には、低
送油率部の使用範囲を狭くする結果となり、噴射性能の
点で妥協せざるを得ない。

【０００７】そこで、この発明においては、電子制御式
の燃料噴射装置が種々の検出データを基にしてアクチュ
エータをフィードバック制御し、コントロールスリーブ
の位置が調節できることを利用し、プランジャの軸方向
において摩耗が生じても摩耗が生じる前と同様の噴射状
態を維持することができる電子制御式分配型燃料噴射制
御装置を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、図１に示されるように、機関の運転
条件に応じてコントロールスリーブの目標位置を演算す
る目標位置演算手段１００と、該コントロールスリーブ
の位置を前記目標位置と一致するようアクチュエータを
フィードバック制御する駆動制御手段２００とを備えた
分配型燃料噴射装置において、実ポンプ回転数を検出す
る検出手段３００と、所定のアクセル開度を有し、且
つ、前記コントロールスリーブが所定位置に設定される
チェックポイントであることを判定する判定手段４００
と、前記チェックポイントあると判定された場合に、摩
耗の無いときに得られる前記チェックポイントでの基準
ポンプ回転数と前記検出手段で検出される実ポンプ回転
数との差に基づき、前記実ポンプ回転数が前記基準ポン
プ回転数と一致するよう前記コントロールスリーブの目
標位置を補正する補正手段５００とを具備することにあ
る。

【０００９】

【作用】したがって、チェックポイントにおいてポンプ
回転数がその時の基準ポンプ回転数より増加している場
合には、摩耗によって噴射量が増加していると考えられ
るので、判定手段においては、先ずチェックポイントで
あるか否かが判定され、チェックポイントに至る都度、
補正手段により、コントロールスリーブの補正量が摩耗
の無いときに得られるチェックポイントでの基準ポンプ
回転数と、検出手段で検出された実ポンプ回転数との差
に基づいて演算され、目標位置演算手段で演算されたコ
ントロールスリーブの目標位置が修正される。このた
め、チェックポイントにおける実ポンプ回転数を基準ポ
ンプ回転数に常時一致させることができ、上記課題を達
成することができるものである。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１１】図１において、燃料噴射ポンプは、ドライ
ブシャフト１によって駆動されるフィードポンプ２を有
し、燃料は、このフィードポンプ２により燃料入口３か
ら吸引され、レギュレーチングバルブ４によって供給圧
力が調整された後、ポンプ本体５内のチャンバー６に供
給されるようになっている。

【００１２】プランジャ７は、ポンプ本体５に設けられ
たプランジャバレル８に摺動自在に挿着され、このプラ
ンジャ７の基部に図示しないシムを介してカムディスク
９が取り付けられている。

【００１３】カムディスク９は、機関の気筒数に対応す
るカム面を有し、このカム面はローラホルダ１０に保持
されたローラ１１にプランジャスプリング１２をもって
押しつけられている。また、カムディスク９は、ローラ
ホルダ１０の内側でカップリングを介してドライブシャ
フト１と連結しており、ドライブシャフト１が回転する
と、カムディスク９がローラ１１上を回転しながら所定
のカムリフトだけ往復動し、プランジャ７に燃料を吸入
圧送するための往復動と、燃料を分配するための回転と
を同時に与えるようになっている。

【００１４】プランジャ７が図において左行する吸入行
程においては、チャンバー６に供給された燃料が、吸入
ポート１３からプランジャの先端軸方向に形成された吸
入グルーブ１４の１つを介してプランジャバレル８とプ
ランジャ７とで囲まれたポンプ室１５に供給され、プラ
ンジャ７が図において右行する圧送行程においては、吸
入ポート１３と吸入グルーブ１４が切り離され、ポンプ
室１５内で圧縮された燃料がプランジャの縦孔１６を経
て分配ポート１７から分配通路１８の１つに入り、送出
弁１９を介して噴射ノズルへ送られ、エンジンの気筒内
へ噴射される。そして、上述の吸入圧送行程を繰り返す
毎に順次隣の分配通路を介して各気筒内へ燃料が供給さ
れるようになっている。

【００１５】プランジャ７のプランジャバレル８から突
出している部分には、プランジャ７の縦孔１６と連通す
るカットオフポート２０が設けられ、このカットオフポ
ート２０を覆うようにコントロールスリーブ２１が摺動
自在に外嵌されている。

【００１６】このコントロールスリーブ２１は、エレク
トリックガバナと称するアクチュエータ２２のロータ２
３に取りつけられたシャフト２４の偏心端部に係合され
ており、ロータ２３の回転角を変更することでプランジ
ャ７の軸方向の位置が調整され、カットオフポート２０
が該コントロールスリーブ２１の上縁からはずれてチャ
ンバー６に開口するタイミングを調節できるようになっ
ている。カットオフポートがチャンバ６に開口すると、
圧縮された燃料がチャンバに流出するので、噴射ノズル
への送出は停止され、噴射が終了する。このため、コン
トロールスリーブの位置調節によって噴射終わり、即
ち、噴射量を調節でき、コントロールスリーブを図中左
方へ移動する程噴射量を減少させることができる。

【００１７】また、前記ドライブシャフト１のフィード
ポンプとカムホルダとの間には、周囲に等間隔の突起が
形成されたセンシングギアプレート２５が固装されてい
る。ポンプ本体５には、図３にも示すように、センシン
グギアプレート２５の突起２６が横切るようにプレート
の周縁と対向する回転センサ２７が設けられ、この回転
センサ２７は、永久磁石２８と一体の鉄芯２９にコイル
３０が螺合されて成り、突起２６が横切る都度交流電圧
が発生し、ポンプ回転数に関する信号をコントロールユ
ニット３１へ送出するようになっている。

【００１８】コントロールユニット３１は、Ａ／Ｄ変換
器、マルチプレクサ、マイクロコンピュータ、駆動回路
等により構成されるそれ自体周知のもので、前記ポンプ
回転数に関する信号の他、アクセルセンサ３２により検
出されたアクセル開度、アクチュエータ２２に付属の位
置センサ３３によって検出されたコントロールスリーブ
位置に関する信号（実際には、ロータの回転角に関する
信号）等が入力され、これら信号に基づいて目標噴射量
や噴射タイミング等が設定され、特に噴射量において
は、後述する目標噴射量が得られるようにスリーブ位
置、即ちアクチュエータのロータ回転角をフィードバッ
ク制御している。

【００１９】ところで、コントロールスリーブ２１の所
定位置（ガバナへの印加電圧Ｕαｉｓｔを所定値に設定
した時の位置）での圧送有効ストロークを図４（ａ）に
示すようにαとすると、プランジャの軸方向の各部材は
長年の使用により接触部や摺動部が摩耗し、同図（ｂ）
に示すように、圧送有効ストロークは経時的にαより大
きなβとなる。このため、同一スリーブ位置での噴射特
性は、図５の実線に示すように上方へずれる。ここで、
摩耗前の実線の噴射特性をα特性、摩耗後の実線の噴射
特性をβ特性と以下便宜上いう。

【００２０】コントロールユニット３１は、上記特性の
ずれに対する補償を行うもので、その具体的な制御例が
図６のフローチャートに示され、以下、このフローチャ
ートに基づいてこの制御を説明する。

【００２１】図６においてコントロールユニット３１
は、ステップ５０において、アクセル位置、エンジン回
転数、冷却水温度、燃料温度等に関する各種センサから
の信号を入力し、これら信号をもとに、機関の運転条件
に応じたコントロールスリーブの目標位置（実際には、
ロータの回転角を決定するガバナに印加される電圧量Ｕ
αｉｓｔ）を演算する。

【００２２】この目標位置の演算については詳述しない
が、その概略を説明すると、エンジン回転速度とアクセ
ル位置信号とに基づいて、予めマップデータとしてＲＯ
Ｍに記憶された一般走行時における噴射量特性から走行
噴射量（ドライブＱ）を演算し、また、アイドル時での
状態変化を表すパラメータ（エンジン回転速度、エンジ
ン冷却水温度等）に基づき、アイドル時の負荷変動に対
して目標アイドル回転数を一定に保つためのアイドル噴
射量（アイドルＱ）を演算し、これらを加算して目標噴
射量を演算する。また、エンジン回転速度等に基づき、
エンジン性能上において許容される最大噴射量（フル
Ｑ）を演算し、このフルＱと前段階までに得られた目標
噴射量とを比較して小さいほうを選択し、目標噴射量が
フルＱを越えることがないようにする。そして、実噴射
量が燃料温度の上昇による燃料密度の低下に伴って減少
することから、目標噴射量を燃温補正し、しかる後にコ
ントロールスリーブの目標位置に換算する。

【００２３】この段階で得られた目標位置は、摩耗の無
い状態において最適噴射量が得られるように演算された
もので、摩耗による補正が行われていない。このため、
ステップ５４において、アクセル開度（ＡＣＣ）が１０
０％（フルＱ）であるか否かを、ステップ５６におい
て、Ｕαｉｓｔが所定値Ｋ（例えば２．９５Ｖ）である
か否かを判定する。

【００２４】これは、図５の破線で示されるアクセル開
度１００％の特性（フルＱ特性）曲線と、コントロール
スリーブ位置をＵαｉｓｔ＝Ｋで一定とした場合の噴射
特性曲線との交点をチェックポイントとし、このチェッ
クポイントにおいて摩耗の無い状態でのポンプ回転数
（Ｎｐｃ）を基準ポンプ回転数（例えば１９００ｒｐ
ｍ）としたことによるもので、このチェックポイントに
おける実ポンプ回転数が基準ポンプ回転数と一致してい
れば、圧送有効ストロークに何の変化もなく、摩耗が生
じていないとみなすことができるし、チェックポイント
での実ポンプ回転数が基準ポンプ回転数より大きくなっ
ていれば、摩耗によって圧送有効ストロークが大きくな
ったとみなすことができる。

【００２５】このため、ステップ５４でＡＣＣが１００
％であり、ステップ５６でＵαｉｓｔ＝Ｋであると判定
された場合には、ステップ５８へ進み、チェックポイン
トでの実際のポンプ回転数（Ｎｐ）を回転センサ２７に
より検出する。

【００２６】ＲＯＭには、前記基準ポンプ回転数（Ｎｐ
ｃ）が予め記憶されており、ステップ６０においては、
このＮｐｃと前記Ｎｐとを比較し、Ｎｐｃ＜Ｎｐであれ
ば、ＮｐとＮｐｃとの差（ΔＮ）に基づいてβ特性をα
特性に戻すためのスリーブ補正量（ΔＵ）を演算し、ス
テップ６４において、ステップ５２で演算された目標ス
リーブ位置にこの補正量を加味してコントロールスリー
ブの位置をフィードバック制御する。尚、ΔＵは、初期
において零であり、ステップ６０において、Ｎｐｃ＝Ｎ
ｐであれば、補正量を零としたままステップ６４へ進
む。

【００２７】尚、実ポンプ回転数を基準ポンプ回転数に
一致させる制御としては、例えば、ＰＩ制御やＰＩＤ制
御等、一般のフィードバック制御で用いられる公知の手
段を用いれば足りる。

【００２８】これに対して、チェックポイント以外にお
いては、ステップ５４、５６からステップ５８〜６２を
バイパスするようになっており、一端補正された後は、
その補正された状態で以後の噴射量制御が継続される。

【００２９】尚、この実施例においては、チェクポイン
トをフルＱ特性曲線とＵαｉｓｔ＝Ｋとなる特性曲線と
の交点によって定義付けたが、他のチュックポイントで
あっても実質的に同様の処理ができることに変わりはな
い。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
例えプランジャの軸方向で摩耗が生じても、チュックポ
イントにおける基準ポンプ回転数からのずれに基づいて
コントロールスリーブの制御量を補正し、ポンプ回転数
を摩耗していない時の回転数に一致させることができる
ので、摩耗の前後にかかわらず同様の噴射状態を維持す
ることができる。

【００３１】また、現行のシステムを変更すること無
く、既存の装置のプログラムの変更のみで対応できるた
め、コストアップを伴わない電子制御式分配型燃料噴射
制御装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る分配型燃料噴射装置を示す機能ブ
ロック図である。

【図２】本考案に係る分配型燃料噴射装置の実施例を示
す概略構成図である。

【図３】分配型燃料噴射装置のポンプ回転数の検出手段
を示す説明図である。

【図４】プランジャの軸方向の摩耗による圧送有効すト
ロークの変化を説明する説明図である。

【図５】所定のアクセル開度および所定のコントロール
スリーブ位置に関するポンプ回転数と噴射量との特性を
示す線図である。

【図６】コントロールユニットによる噴射量の制御例を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

２１ コントロールスリーブ ２２ アクチュエータ ２７ 回転センサ １００ 目標位置演算手段 ２００ 駆動制御手段 ３００ 検出手段 ４００ 判定手段 ５００ 補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の運転条件に応じてコントロールス
   リーブの目標位置を演算する目標位置演算手段と、該コ
   ントロールスリーブの位置を前記目標位置と一致するよ
   うアクチュエータをフィードバック制御する駆動制御手
   段とを備えた分配型燃料噴射装置において、 実ポンプ回転数を検出する検出手段と、 所定のアクセル開度を有し、且つ、前記コントロールス
   リーブが所定位置に設定されるチェックポイントである
   ことを判定する判定手段と、 前記チェックポイントあると判定された場合に、摩耗の
   無いときに得られる前記チェックポイントでの基準ポン
   プ回転数と前記検出手段で検出される実ポンプ回転数と
   の差に基づき、前記実ポンプ回転数が前記基準ポンプ回
   転数と一致するよう前記コントロールスリーブの目標位
   置を補正する補正手段とを具備してなる分配型燃料噴射
   装置。