JPH05256224A

JPH05256224A - 増圧式ユニットインジェクターの制御方法

Info

Publication number: JPH05256224A
Application number: JP4088214A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Taira; 茂夫平; Noriyuki Abe; 範幸安部
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】回転数の変化に対し実調量時間が変化せず精度
のよい噴射特性を実現することができる増圧式ユニット
インジェクターの制御方法を提供することにある。【構成】ノズル部Ａと、プランジャ室７に供給された燃
料を増圧してノズル部へ圧送する増圧機構Ｃと、増圧機
構の増圧ピストン室３と前記プランジャ室に燃料を切換
え供給し、噴射と調量の切換えを行うスプール形の電磁
切換弁Ｂとを備えた増圧式ユニットインジェクタにおい
て、噴射時に前記電磁切換弁をオフとして調量を開始さ
せ、必要な調量時間経過後から噴射噴射タイミングまで
の間、電磁切換弁を平均速度制御してスプール９を噴射
と調量のどちらにもつながらない中間停止位置に保持す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は増圧式ユニットインジェ
クターの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその技術的課題】ユニットインジェク
ターのひとつのタイプとして、特開昭６４−７７７４７
号公報、特開平２−１７６１５７号公報等に示される増
圧式のものがある。この増圧式ユニットインジェクター
は、一般に、ノズル部と、プランジャ室に供給された燃
料を増圧してノズル部に圧送する増圧機構と、切換弁
と、該切換弁を切り替える電磁弁を備え、切換弁が変位
することによってプランジャ室内の燃料が増圧されて高
圧で噴射されるようになっている。前記増圧機構は大き
な受圧面を持つ増圧ピストンとこれよりも断面積の小さ
な圧送プランジャとからなっており、増圧ピストンは大
径の増圧ピストン室に往復動自在に嵌装され、上端面に
前記切換弁の作動により燃料の圧力が作用するようにな
っている。圧送プランジャは、下部シリンダ穴の最深部
に画成されたプランジャ室に伸び、このプランジャ室に
逆止弁を備えた供給通路が通じ、その供給通路は切換弁
に通じている。そして、電磁弁は電子制御ユニットに接
続され、この電子制御ユニットにエンジン運転条件に関
する信号が入力され、電子制御ユニットから電磁弁にオ
ン／オフ信号が与えられることで調量と噴射制御を行う
ようになっている。

【０００３】特開昭６４−７７７４７号公報において
は、吸入行程時に電磁弁はオフとされ、それによって切
換弁のスプール位置を外部からの燃料流入ポートと増圧
ピストン室が連通する位置にして増圧ピストンを最下端
位置にさせる。次いで、圧縮行程の途中で電磁片をオン
してスプールで燃料流入ポートと増圧ピストン室を遮断
するとともに、燃料流入ポートとプランジャ室に対する
供給通路を連通させる。また、増圧ピストン室から低圧
側に圧力をスピルさせる。これによりプランジャ室に燃
料が導入されて調量が開始され、電磁弁の次のオフ時ま
でが計量時間とされる。次いで、圧縮行程のＴＤＣ所定
時間の直前で、計量時間が終了した時点で、電磁弁がオ
フとされる。それにより、スプールが増圧ピストン室と
燃料流入ポートとが連通する位置にされ、増圧ピストン
が押し下げられてプランジャ室が加圧される。それによ
りノズル部が所定の開弁圧に達した時に燃料の噴射が噴
射される。所定の噴射量の噴射が完了すると、爆発、排
気行程を通じて電磁弁はオフの状態に保持され、１サイ
クルを終了する。

【０００４】しかし、このような構成では、噴射から次
の噴射のための調量始めまでの待ち時間を制御すること
によって調量時間(噴射量)を制御することになる。すな
わち、噴射終わりから次に噴射する時期を電子制御ユニ
ットで逆算して電磁弁をオンして調量を始め、予定噴射
時期に達したところで電磁弁をオフとするのである。こ
のため、エンジン回転数が変化したときには、待ち時間
が同じであることから、実調量時間が変わってしまい、
噴射量が目標値から外れたものになってしまうという問
題があった。たとえば、先行技術では、電子制御ユニッ
トにおいて、前回サイクルにおける待ち時間をパルス計
数し、そこから所定パルス数前回サイクルよりも電磁弁
のオンタイミングを早めるという指令が発せられて電磁
弁が制御される。これにより電磁弁のオン−オフ時間が
長くなるため噴射量が増し、回転数が増す。しかし、こ
の場合、回転数は前回サイクルのデータに基づいてい
る。このため、次回のサイクルでは電磁弁のオン−オフ
時間が短く制御されて噴射量が減少し、実際に要求され
る燃料量よりも少ない量で噴射される。そしてその次の
サイクルでは逆にオン−オフ時間が長くなり噴射量が増
すのである。この対策としては、電磁弁を複数個使用す
ることが考えられるが、高価になること、またエンジン
ルームという限られたスペースに装備されることから適
用は実用的でない。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、回転数の変化に対し実調量時間が変化せず精度のよ
い噴射特性を実現することができる増圧式ユニットイン
ジェクターの制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、電磁弁をオンオフ制御だけでなく、スプール
弁のランド特性を利用して積極的にハンチング的現象を
起させる圧力制御弁として機能させ、それによって噴射
タイミングまで調量状態を保持するようにしたものであ
る。すなわち本発明は、ノズル部と、プランジャ室に供
給された燃料を増圧してノズル部へ圧送する増圧機構
と、増圧機構の増圧ピストン室と前記プランジャ室に燃
料を切換え供給し、噴射と調量の切換えを行うスプール
形の電磁切換弁とを備えた増圧式ユニットインジェクタ
において、噴射時に前記電磁切換弁をオフとして調量を
開始させ、必要な調量時間経過後から噴射噴射タイミン
グまでの間、電磁切換弁を平均速度制御してスプールを
噴射と調量のどちらにもつながらない中間停止位置に保
持する構成としたものである。

【０００６】

【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。図１は本発明の増圧式ユニットインジェクター制
御方法のタイミングチャートを示しており、図２は調量
時の状態を、図３は調量後の噴射待ち状態を、図４は噴
射時の状態をそれぞれ模式的に示している。図２におい
て、Ａはノズル部、Ｅはボデイであり、実際にはボルト
等によって結合された複数の部体からなっている。ボデ
イＥの上端には、図示しない燃料供給装置から低圧の燃
料が圧送される燃料供給口１００と、これに燃料流入路
１０１を介して通じる切換弁Ｂが設けられている。Ｃは
切換弁Ｂの下方のボデイ部分に設けられた増圧機構であ
り、大径の増圧ピストン１と小径の圧送プランジャ２を
有している。Ｄは前記切換弁Ｂの作動を制御する電磁弁
である。

【０００７】ノズル部Ａは周知のようにスプリングによ
って閉弁方向に付勢されたノズルニードルを有し、燃料
圧がスプリングで設定された開弁圧を越えることでノズ
ルニードルがリフトし、燃料を噴射するようになってい
る。増圧機構Ｃは先行技術に示されるものと同じであ
り、すなわち、増圧ピストン１は大径シリンダ穴によっ
て形成された増圧ピストン室３に往復動自在に嵌装され
ており、その上端面に切換弁Ｂを介して燃料圧が作用す
るようになっている。圧送プランジャ２は大径シリンダ
穴と同軸の径小なシリンダ穴４に摺動自在に嵌装されて
おり、シリンダ穴４の下部にはプランジャ室７が設けら
れ、そのプランジャ室７は逆止弁８ａを備えた供給通路
８を介して切換弁Ｂの後記する第４ポート穴１０ｄに通
じ、また、通路６ａを介してノズル部Ａに到っている。
なお、シリンダ穴４はそれぞれ環状をなしたカットオフ
室と燃料圧送室とが所定の間隔をおいて形成されてい
て、下段の燃料圧送室はノズル部Ａに、上段のカットオ
フ室が低圧側に通じている。そして、前記増圧ピストン
１はピストン位置センサ２０により位置検出され、電子
制御ユニットＦに信号が送られるようになっている。ピ
ストン位置センサ２０は可動部材２００と外部の誘導コ
イル２０１などから構成されていてもよいし、圧電素子
などの電気−機械変換要素を使用してもよい。

【０００８】切換弁Ｂは、スプリングオフセット形のス
プール弁からなり、基本的には、燃料入口１００から燃
料流入路１０１を通して送られてきた燃料を、電磁弁Ｄ
のオンによって増圧ピストン室３に供給し、電磁弁Ｄの
オフによってプランジャ室７に供給し調量する機能を有
している。切換弁Ｂのスプール９は、ボデイＥを貫通す
るスプール穴１０に摺動自在に嵌装されており、スプー
ル穴１０には、左側(電磁弁Ｄ寄り)に軸線方向のパイロ
ット室１０ａが形成され、これより右方に、第１ポート
１０ｂ、増圧ピストン室３に通路を介して連通した第２
ポート１０ｃと、燃料流入路１０１に連通した第３ポー
ト１０ｄと、シリンダ室７への供給通路８に連通した第
４ポート１０ｅと、ボデイＥの右端に開口した低圧穴１
０ｆとを有している。低圧穴１０ｆにはキャップ１１が
ねじ止めされ、該キャップ１１内にスプール９を付勢す
るスプリング１２が介装されている。低圧穴１０ｆの底
には低圧通路穴１３の一端が開口しており、その低圧通
路穴１３は、前記第１ポート１０ｂとスプール穴１０の
奥部穴１０ｇまたはそれらに通じた排出路１３０を介し
て図示しない外部の燃料タンクに通じている。

【０００９】スプール９は、右端に低圧穴１０ｆに嵌ま
りかつスプリング１２ｄの押圧力を受ける第３ランド９
ｄを有し、左端には前記パイロット室１０ａに突入する
パイロットピストン９ａを有する。そして、パイロット
ピストン９ａと第３ランド９ｄの間には、第１、第２ラ
ンド９ｂ，９ｃが形成されている。第１ランド９ｂは、
図２の電磁弁オフの状態にあるときに、第１ポート１０
ｂと第２ポート１０ｃを連通させて増圧ピストン室３を
低圧系と連通させ、図４のように電磁弁オンの状態で第
１ポート１０ｂと第２ポート１０ｃを遮断する。第２ラ
ンド９ｃは、図２の電磁弁オフの状態にあるときに、第
２ポート１０ｃと第３ポート１０ｄ間を遮断して、燃料
流入路１０１を通して送られてきた燃料を第４ポート１
０ｅから供給通路８に供給し得るようにし、図４のよう
に電磁弁オンの状態で第２ポート１０ｃと第３ポート１
０ｄ間を連通させるとともに、第３ポート１０ｄと第４
ポート１０ｅ間を遮断する。前記第３ランド９ｄにはス
プールリフトセンサ６の可動部６０が取付けられてお
り、可動部６０は外部の誘導コイル６１内に伸び、誘導
コイル６１から電子制御ユニットＦに検出信号が送られ
るようになっている。

【００１０】前記パイロット室１０ａは制御通路５が延
長されており、これと交差するように通路５０が接続さ
れ、この通路５０には燃料入口１００から分岐した燃料
通路１０２が接続されている。電磁弁Ｄは前記通路５０
の軸線上に取付けられており、電磁コイル１５ａとアー
マチュア１５ｂとこれに一端が固定されたパイロットス
プール１５ｃとを備え、アーマチュア１５ｃはスプリン
グ１５ｄによって電磁コイル１５ａから離間する方向に
付勢されている。パイロットスプール１５ｃは通路５０
と制御通路５との交差部にシートされるポペット部１５
０を有しており、電磁コイル１５ａに通電されないとき
には、図２のようにシートされ、通路５０と制御通路５
とを遮断している。ポペット部１５０の反シート側には
低圧通路１３１が接続されている。電磁コイル１５ａは
前記電子制御ユニットＦからの駆動信号によって作動さ
れるようになっている。電子制御ユニットＦはピストン
位置センサ２０およびスプールリフトセンサ６からの信
号のほか、公知のものと同様に、回転数信号、ＴＤＣ気
筒判別信号、アクセル開度信号、冷却水温度信号、吸気
信号、燃温信号などが入力される。

【００１１】本発明においては、図１のようのタイミン
グチャートでの制御を行う。まず、図１の始端のように
電磁弁Ｄをオンにして所定時間後にオフとする。この電
磁弁Ｄオフにより、図２のようにパイロットスプール１
５ｃのポペット１５０はシートされ、燃料通路１０２と
通路５０間が遮断される。したがって制御通路５は低圧
となり、パイロットピストン９ａは押圧されず、スプー
ル９はスプリング１２の付勢力で図２の状態に保たれ、
噴射終了後、待ち時間なしに調量される。すなわち、第
１ランド９ｂが第２ポート１０ｃと第１ポート１０ｂと
を連通させ、第２ランド９ｃが第２ポート１０ｃと第３
ポート１０ｄとを遮断し、かつ第３ポート１０ｄと第４
ポート１０ｅとを連通させるため、低圧の燃料は燃料流
路１０１から第３ポート１０ｄ→第４ポート１０ｅ→燃
料通路８の経路でプランジャ室７に供給される。一方、
増圧ピストン室３は第２ポート１０ｃ→第１ポート１０
ｂ→低圧通路１３０を介して大気圧に解放される。

【００１２】プランジャ室７の圧力上昇によって増圧ピ
ストン１が上昇し、その位置をピストン位置センサ２０
で検出されて電子制御ユニットＦに信号が送られ、電子
制御ユニットＦに入力されている他の信号とで必要な調
量時間が設定される。この調量時間の完了が判断される
と、電磁弁Ｄの電磁コイル１５ａにはごく短時間のサイ
クルでオン・オフ信号が送られる。これにより、パイロ
ットスプール１５ｃのポペット１５０はシートと開弁と
を高速で繰り返す。それによって、燃料通路１０２から
制御通路５に断続的に燃料が流れ、パイロットピストン
室１０ａの圧力は振動的に変化する。このため、スプー
ル９は図３のような状態に平均開度制御される。オン・
オフ信号のかわりに電流制御でもよいが、一般にはオン
・オフ制御が適している。すなわち、スプール９は第１
ランド９ｂの右端が第１ポート１０ｂの端からわずかに
外れたラップ位置にあり、第２ランド９ｃの右端が第３
ポート１０ｄの端にわずかに外れたラップ位置にあるよ
うに中間停止される。この中間停止状態はスプールスト
ロークセンサ６によって検出される。この時の圧力状態
を説明すると、図３におけるノズル部Ａとプランジャ室
７と逆止弁８ａの領域が中圧部Ｐ₁であり、燃料入口１
００から増圧ピストン室３までの系と逆止弁８ａに到る
までの供給通路８の系および通路５０に到る燃料通路１
０２の系の各領域がシール圧部Ｐ₂である。また、奥部
穴底とスプール９端の間の系と第１ポート１０ｂの系、
右端の低圧ポート１０ｆの系およびポヘット１５０の反
シート側に通じる低圧通路１３１の系の領域が低圧部Ｐ
₃であり、制御通路５は制御圧部Ｐ₄である。それら各部
の圧力関係は、低圧部Ｐ₃＞制御圧部Ｐ₄＞シール圧部Ｐ
₂＞中圧部Ｐ₁である。このような圧力関係は、前記スプ
ールストロークセンサ６から電子制御ユニットＦに送ら
れた信号で低圧部の圧力を制御することにより容易に調
整可能である。

【００１３】このようにして所望の噴射タイミングまで
保持し、次いで、電子制御ユニットＦからオン信号が送
られる。すると、アーマチュア１５ｂは電磁コイル１５
ａの励磁で下方に移動し、図４のように、パイロットス
プール１５ｃが供給通路１０２と制御通路５とを連通さ
せる。それによって、パイロットピストン９ａは燃料圧
で押圧され、スプール９はスプリング１２の付勢力に抗
して右方に移動し、第２ランド９ｃのスイッチングによ
って燃料流入路１０１と増圧ピストン室３が連通される
とともに、燃料流入路１０１とプランジャ室７とが遮断
される。増圧ピストン室３に供給された燃料圧が増圧プ
ランジャ１に作用するため、圧送プランジャ２は下方へ
押圧移動され、それによってプランジャ室７内の燃料が
加圧され、その圧力がノズル部Ａに伝播し、ニードル弁
の開弁圧に達すると噴射される。圧送プランジャ２の下
降が進むと燃料はカットオフされる。この増圧プランジ
ャ１の位置はピスント位置センサ２０によって検出さ
れ、下限位置に達した時に、電子制御ユニットＦに信号
が送られ、電磁弁Ｄがオフとされる。これにより切換弁
Ｂのスプール９は図２の位置に戻り、直ちに調量が開始
される。本発明においては前記のように噴射後直ちに調
量し、次いで切換弁Ｂのスプールを噴射と調量のどちら
にもつながらない中間停止位置に保持するため、回転数
の変化時にはこの間停止位置の時間Ｔｘを変化させれば
よく、実調量時間の変化は生じない。したがって、回転
数に応じた噴射量を正確に制御することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、増
圧式ユニットインジェクターにおいて、単一の電磁弁を
使用してしかも回転数の変化に対し実調量時間が変化せ
ず、精度のよい噴射特性を実現することができるという
すぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるタイミングチャート図である。

【図２】本発明における調量時の状態を模式的に示す説
明図である。

【図３】本発明における待機時の状態を模式的に示す説
明図である。

【図４】本発明における噴射時の状態を模式的に示す説
明図である。

【符号の説明】

Ａノズル部Ｂ切換弁Ｃ増圧機構Ｄ電磁弁３増圧ピストン室７プランジャ室９スプール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル部と、プランジャ室に供給された燃
料を増圧してノズル部へ圧送する増圧機構と、増圧機構
の増圧ピストン室と前記プランジャ室に燃料を切換え供
給し、噴射と調量の切換えを行うスプール形の電磁切換
弁とを備えた増圧式ユニットインジェクターにおいて、
噴射時に前記電磁切換弁をオフとして調量を開始させ、
必要な調量時間経過後から噴射噴射タイミングまでの
間、電磁切換弁を平均速度制御してスプールを噴射と調
量のどちらにもつながらない中間停止位置に保持するこ
とを特徴とする増圧式ユニットインジェクターの制御方
法。