JPH0575908B2 - - Google Patents

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JPH0575908B2
JPH0575908B2 JP58232092A JP23209283A JPH0575908B2 JP H0575908 B2 JPH0575908 B2 JP H0575908B2 JP 58232092 A JP58232092 A JP 58232092A JP 23209283 A JP23209283 A JP 23209283A JP H0575908 B2 JPH0575908 B2 JP H0575908B2
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fuel
pressure chamber
valve
plunger
injection
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Yoshasu Ito
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はデイーゼルエンジンの燃料噴射ポンプ
に関し、特に、主燃料噴射に先立つてパイロツト
噴射を行う電子制御式燃料噴射ポンプに関するも
のである。
〔発明の背景〕
従来から、機関の運転状態に応じた量の燃料を
噴射（以下、主噴射とする）するのに先立つてパ
イロツト噴射を行ない、これにより、円滑な燃
焼、緩かな燃焼を実現して転負荷時の燃焼速度を
遅くし、以て、デイーゼルノツクを防止する燃料
噴射制御が提案されている。
ところで、デイーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プは、機械式と電子制御式に大別され、機械式は
ガバナ機構により燃料噴射が制御され、上記のよ
うなパイロツト噴射を行うことは難しい。また、
電子制御式は種々の型態のものがあるが、機関の
回転に同期して回転往復動するプランジヤにより
高圧化された燃料を、いわゆる燃料溢流用（スピ
ル用）の電磁弁を介して低圧側へ流出させる噴射
ポンプ、すなわち電磁弁の開閉制御により燃料噴
射が制御される噴射ポンプを用いれば上記パイロ
ツト噴射が理論的には可能である。
しかしながら、第１図に示すように、従来のこ
の種燃料溢流用の電磁弁は直動型の電磁弁３であ
り応答性が悪く、上記パイロツト噴射を行う噴射
制御のように、1ms〜2msの時間隔で電磁弁をオ
ン・オフして開閉させることが難しく、従つて、
主噴射に先立つてパイロツト噴射を行う噴射ポン
プは実用に供されていない。
また、直動型の電磁弁３では、高圧室７に面し
た弁体１１の受圧面積が大きく、弁体１１を高圧
室側に偏位させるのに大きな力が必要となり、非
通電時常閉型の電磁弁では弁体１１を押圧するば
ね１３が大きくなり、これに伴つて電磁石部１５
も大きくなり、また、通電時閉成型の電磁弁でも
電磁石部が大きくなるという問題がある。
なお、第１図において、５は機関の回転に同期
して回転往復動するプランジヤであり、プランジ
ヤ５の左方移動に伴う吸入行程で比較的低圧の燃
料が高圧室７へ導入され、電磁弁３が閉成されて
いればプランジヤ５の右方移動に伴う圧縮行程で
燃料が高圧室７で高圧化され、デリバリバルブ９
を介して各気筒の噴射ノズルへ達するように構成
されている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、燃料溢流用の電磁弁の応答性
を向上させてパイロツト噴射を可能としたデイー
ゼルエンジンの燃料噴射ポンプを提供することに
ある。
〔発明の構成〕
本発明は、デイーゼルエンジンの回転に同期し
て回転往復動する分配型ポンプのプランジヤと、
該プランジヤの吸入工程で燃料が導入される高圧
室と、前記プランジヤの圧縮工程で前記高圧室の
燃料を高圧化して噴射すべく閉成され、前記高圧
室の燃料を低圧側へ流出して噴射を中止すべく開
放される燃料溢流用の電磁弁とを具備し、前記プ
ランジヤの所定の回転角度位置で前記高圧室内の
高圧燃料を燃料供給通路を通つてデイーゼルエン
ジンの各気筒へ供給するデイーゼルエンジンの燃
料噴射ポンプにおいて、前記電磁弁は、電磁力に
より駆動されるパイロツトニードル弁と、絞りを
有し前記高圧室内から比較的少量の燃料が前記絞
りを介して低圧側へ通じる戻り通路へ流出する際
の流体力により駆動開放されて前記高圧室内から
比較的多量の燃料を低圧側へ流出させるバランス
ピストンと、前記バランスピストンと前記戻り通
路との間に設けられ該戻り通路と孔を介して連通
され前記バランスピストンとの間にバランスピス
トン背圧室を形成する弁座とを備え、前記パイロ
ツトニードル弁は前記バランスピストン背圧室の
外側より弁座の前記孔に当接して該背圧室と前記
戻り通路とを遮断するように形成されたパイロツ
ト式電磁弁からなると共に、前記分配型ポンプの
プランジヤに面して配設され、該プランジヤによ
り圧送された燃料が各ノズルへ分配される前記燃
料供給通路にノズル方向流れのみを許容するデリ
バリバルブが設けられたことを特徴とするもので
ある。
〔実施例〕
第２図は本発明に係る燃料噴射ポンプの一実施
例を示す。
燃料噴射ポンプ１はドライブシヤフト２を有
し、このシヤフト２を介してデイーゼルエンジン
と結合される。シヤフト２にはフイードポンプで
あるベーンポンプ４、パルサ６およびカツプリン
グ８が取付けられていて、カツプリング８は、カ
ムプレート１０が一体的に結合されたプランジヤ
１２と連結され、プランジヤ１２の端部はボス１
１内に嵌入されている。カツプリング８はプラン
ジヤ１２を一体的に回転させるが、軸方向のプラ
ンジヤ１２の往復動は可能である。プランジヤ１
２およびカムプレート１０はばね１３により常時
左方に偏倚されている。
カツプリング８を囲繞してドライブシヤフト２
と同軸で回転可能なローラリング１４が取付けら
れている。ローラリング１４の右側壁には、ロー
ラリング１４の回動軸心を中心とした円周に沿つ
て、カムプレート１０と対向してカムローラ１６
が取付けられている。
ローラリング１４はタイマ１８により所定角度
だけ回動される。すなわち、ローラリング１４は
ピストンピン２０と連結され、ピストンピン２０
はタイマピストン２２と連結されている。タイマ
ピストン２２の一側面にはハウジング２４との間
にばね２６が介装され、他側の側面は圧力室１９
に面していてベーンポンプ４の吐出圧力が働くよ
うに構成されており、タイマピストン２２はその
吐出圧力に応じて往復動し、これによりローラリ
ング１４が所定の角度だけ変位して噴射開始のタ
イミングが制御される。
ポンプハウジング２４にはボス１１が嵌合され
たブロツク２８が取付けられ、そのブロツク２８
内にはハウジング２４内の低圧側である燃料室３
０と連通した燃料通路３２が穿設され、また、ブ
ロツク２８には燃料遮断用の電磁弁３４が取付け
られ、その弁体３６により燃料通路３２が開閉さ
れる。更に、ブロツク２８には燃料溢流用のいわ
ゆるパイロツト式電磁弁３８が取付けられ、その
電磁弁３８とプランジヤ１２とボス１１との間に
高圧室４０が画成される。高圧室４０は、プラン
ジヤ１４の周面に形成された気筒数に対応した燃
料導入切欠き４２を介して、電磁弁３４と高圧室
４０との間の燃料導入通路４４と連通可能であ
る。燃料溢流用の電磁弁３８の戻り通路４６は、
ボス１１内の連通路４５を介して電磁弁３４と高
圧室４０との間に形成された燃料導入通路４４と
連通されている。更にまた、ブロツク２８にはデ
リバリバルブ４８が取付けられていて、燃料供給
通路５０およびプランジヤ１２の周面に形成され
た気筒数に対応した燃料供給切欠き５２を介して
高圧室４０と連通可能である。
電磁ピツクアツプ６０はパルサ６の周面と対向
して配置され、パルサ６の周面に形成された基準
位置検出用欠歯、回転数検出用歯に応じたパルス
信号を制御回路６２へ供給する。
ここで制御回路６２は、中央演算処理装置
（CPU）、後述する噴射制御についてのプログラ
ム等が予め書き込まれているリードオンリメモリ
（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）等
から構成され、不図示のアクセル開度センサから
得られるアクセル開度信号、電磁ピツクアツプ６
０から得られる機関回転数信号および基準位置信
号が入力され、これらの信号に基づいて噴射量そ
の他の制御が行なわれる。
なお、第１図において、５４は燃料供給ポー
ト、５６は燃料戻りポート、５８はベーンポンプ
４の吐出圧力を調圧する調圧弁である。
噴射ポンプ１のデリバリバルブ４８は燃料パイ
プ６４を介してデイーゼル機関６５の各ノズル６
６に接続されている。機関６５の副燃焼室６８に
は着火センサ７０が取付けられ、着火センサ７０
は制御回路６２に接続され、副燃焼室６８での着
火に伴い着火信号を制御回路６２に出力する。吸
気管６７には吸気圧力センサ７２と吸気温センサ
７４が取付けられ、各センサ７２，７４は制御回
路６２に接続され、吸気圧力に応じた吸気圧信
号、吸気温に応じた吸気温信号をそれぞれ制御回
路６２に出力する。また、７６はウオータジヤケ
ツト６９内の冷却水温度に応じた水温信号を制御
回路６２に出力する温度センサである。
燃料溢流用のパイロツト式の電磁弁３８の詳細
を第３図に示す。
電磁弁３８は、電磁弁３８の戻り通路４６が穿
設されたバルブハウジング１０３、コイル１０５
が巻回された鉄芯１０７を有する。バルブハウジ
ング１０３内に穿設された円筒状の大孔１０９に
はバルブボデイ１１１のフランジ部１１３が嵌入
され、スペーサとして機能する筒状シリンダ１１
５も大孔１０９に嵌入されて、フランジ部１１３
を大孔１０９の底壁１１２との間に挾持してバル
ブボデイ１１１の位置決めを行う。シリンダ１１
５内にはバランスピストンとしてのスプール１１
７が摺動可能に嵌入されており、バルブボデイ１
１１のフランジ部１１３とスプール１１７との間
にはばね１１９が介装されている。シリンダ１１
５およびスプール１１７と、バルブハウジング１
０３に螺合された、リリーフポート１２１を有す
ワツシヤ１２３との間に有底円筒状のデイスタン
スピース１２５が挾持され、これにより、シリン
ダ１１５とスプール１１７が位置決めされる。
バルブボデイ１１１内には、コイル１０５およ
び鉄芯１０７からなる電磁石により駆動される移
動部材１２９にかしめられているパイロツトニー
ドル弁１２７が遊嵌され、コイル１０５に通電さ
れているときには、ニードル弁１２７がバルブボ
デイ１１１の弁座１３１に着座され、これにより
高圧室４０が封止される。そして、コイル１０５
への通電が遮断されると、ニードル弁１２７の右
方への電磁力による拘束が解かれるので、高圧室
４０内の燃圧によりニードル弁１２７が右方向へ
リフトする。これにより、バルブボデイ１１１の
弁座１３１内の通路１３３が開放され、比較的少
量の電圧燃料が、スプール１１７の中央部に穿設
された絞り１３５を介して戻り通路４６へ流出
し、その流体力、すなわち、絞り１３５の前後の
圧力差によりスプール１１７がばね１１９のばね
力に抗して右方へリフトする。しかして、比較的
多量の高圧燃料が、デイスタンスピース１２５の
開口１３７を介して戻り通路４６へ流出すること
となる。すなわち、前記バランスピストン１１７
と前記戻り通路４６との間に、該戻り通路４６と
孔１３３を介して連通され前記バランスピストン
１１７との間にバランスピストン背圧室２００を
形成する弁座１３１が設けられている。そして、
前記パイロツトニードル弁１２７は、該バランス
ピストン背圧室２００の外側より弁座１３１の前
記孔１３３に当接して該背圧室２００と前記戻り
通路４６とを遮断するように形成されている。
第２図および第３図に示した燃料噴射ポンプ１
の動作を次に説明する。
デイーゼルエンジン６５の回転に同期してドラ
イブシヤフト２が駆動されるとベーンポンプ４が
駆動され、調圧弁５８により調圧された燃料が燃
料室３０、燃料通路３２，４４およびタイマピス
トン１８の圧力室１９に導かれる。一方、ドライ
ブシヤフト２の駆動に同期してプランジヤ１２お
よびカムプレート１０が回転するとともに、カム
プレート１０の突部１０ａがローラ１６に乗り上
がる過程でプランジヤ１２の圧縮行程となり、突
部１０ａがローラ１６から外れる過程でプランジ
ヤ１２の吸入行程となる。
プランジヤ１２の吸入行程では、燃料遮断用の
電磁弁３４が付勢されて弁体３６が燃料通路３２
を開放していれば、燃料が燃料通路３２，４４お
よび切欠４２を介して高圧室４０に導入される。
プランジヤ１２の圧縮行程では、燃料溢流用の電
磁弁３８が付勢されてニードル弁１２７が孔１３
３を閉成している間だけ高圧室４０内で燃料が高
圧化され、プランジヤ１２の所定の回転角度位置
で切欠５２および燃料供給通路５０を介して高圧
燃料がデリバリバルブ４８に達し、次いで、デリ
バリバルブ４８を介して各気筒のノズル６６に導
かれる。電磁弁３８が消勢されて高圧室４０内の
燃圧によりニードル弁１２７が右方へリフトする
と、第３図の説明で詳述したようにして高圧室４
０が低圧側である戻り通路４６と連通し、以て、
各ノズルへの燃料供給が停止される。
ここで、電磁弁３８の開閉制御による噴射制御
は第４図および第５図の手順に従つて行なわれ
る。
第４図に示すプログラムが起動されると、まず
時間カウントを開始し（手順１）、次に、機関の
運転状態、例えば、機関回転数、負荷を代表する
アクセル開度および機関温度に応じてパイロツト
噴射量、主噴射量を計算して求める（手順２）。
パイロツト噴射量については、噴射開始時刻、噴
射終了時刻を定めて、それらの時刻を出力比較レ
ジスタにそれぞれセツトする（手順３）。セツト
したパイロツト噴射開始時刻が時間カウントの計
時と一致すると（手順４）、電磁弁３８へ通電し
て電磁弁３８を閉成し、これによりパイロツト噴
射を開始する（手順５）。セツトしたパイロツト
噴射開始時刻か時間カウンタの計時と一致すると
（手順６）、電磁弁３８への通電を遮断して電磁弁
３８を開放し、これによりパイロツト噴射を終了
する（手順７）。
パイロツト噴射による実着火は副燃焼室６８内
の着火センサ７０により検出されて着火信号とし
て制御回路６２に取込まれ、その着火信号により
第５図のプログラムが割込まれ、着火信号が取込
まれた時刻、すなわちパイロツト着火時刻を格納
し（手順21）、再び第４図のプログラムに戻る。
しかして、パイロツト着火時刻から、予め定めた
時間後の時刻を主噴射開始時刻として求め、予め
求められている主噴射量から、主噴射終了時刻を
求める（手順８）。そして、それら開始、終了時
刻を出力比較レジスタにセツトし（手順９）、主
噴射開始時刻が時間カウンタの計時と一致すると
（手順10）、電磁弁３８に再び通電して電磁弁３８
を閉成し、これにより主噴射を開始する（手順
11）。次に、主噴射終了時刻が時間カウンタの計
時と一致すると（手順12）、電磁弁３８への通電
を遮断して電磁弁３８を開放し、これにより主噴
射を終了する（手順13）。
すなわち本実施例では、所定の割込信号により
第４図の噴射制御プログラムを起動し、機関運転
状態に応じてパイロツト噴射量Qpおよび主噴射
量Qn（第６図Ｃ参照）を求め、所定の時点でパイ
ロツト噴射を行ない、パイロツト噴射による実着
火が着火センサ７０で検出された時点に基づいて
主噴射開始時刻を求める。すなわち、第６図Ｄに
示す着火信号の生起からta秒後を主噴射開始時点
とする。そして、既に求められている主噴射量に
従つて主噴射終了時刻を定める。そして、パイロ
ツト噴射終了時刻で電磁弁３８を開放してパイロ
ツト噴射をいつたん停止した後、このようにして
求められた主噴射開始時刻で電磁弁３８を閉成し
て主噴射を開始し、次いで、主噴射終了時刻で電
磁弁３８を開放して主噴射を終了する。しかし
て、第６図Ｅに示すように、主噴射qnに先立つ
てパイロツト噴射qpが実行される。
なお、主噴射量とパイロツト噴射量とを加算し
た値が機関の運転状態に最適な値となるように、
各噴射量が定められる。
第７図に、直動型電磁弁を用いた噴射ポンプと
パイロツト式電磁弁を用いた噴射ポンプの入力噴
射パルス時間と実噴射時間の関係を示す。パイロ
ツト式電磁弁を用いたものでは、曲線Ａで示すよ
うに、入力噴射パルスが非常に小さい場合でも入
力噴射パルスに応答した実噴射が得られるが、直
動型電磁弁を用いたものでは、曲線Ｂで示すよう
に、入力噴射パルスが非常に小さい場合には、入
力噴射パルスに応答した実噴射が得られず、約
4ms幅以上の入力噴射パルスに対してのみ応答し
て実噴射が得られる。
なお、電磁弁３８のオン・オフ信号である入力
噴射パルスを、電磁弁３８の移動部材１２９の固
有振動数と同期させることにより、より一層、応
答性を向上できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、燃料溢流用の電磁弁として応
答性のよいパイロツト式電磁弁を用いたので、従
来実用化が困難であつたパイロツト噴射を主噴射
に先立つて行なうことができる燃料噴射ポンプを
提供できる。また、パイロツトニードル弁を付勢
するばねが小さくでき、更に電磁石部も小さくで
きるので電磁弁の小型化が可能となるばかりか、
消費電力の低減化にも寄与する。
更に、本発明によれば、プランジヤに電磁弁を
１つ設けるだけで多気筒エンジンに対応可能であ
り、また、逆止弁であるデリバリバルブを有する
ため、当該電磁弁からリークする燃料量が少なく
なつて早く電磁弁を閉じることができる。
更に、前記パイロツトニードル弁は、前記バラ
ンスピストン背圧室の外側より弁座の前記孔に当
接して該背圧室と前記戻り通路とを遮断するよう
に形成されているので、バランスピストンを駆動
開放（第３図の右方向にバランスピストンが摺動
する）して高圧室内の多量の高圧燃料を低圧側に
流出させる弁開放時に、電磁弁への通電を遮断し
て前記パイロツトニードル弁を前記弁座へ押し付
ける拘束力を解除すれば、高圧室内の油圧によつ
て瞬時にバランスピストンが移動されて開放され
るため、応答性を極めて高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は直動型電磁弁を有する従来の燃料噴射
ポンプの一例を示す一部断面図、第２図は本発明
の一実施例を示す断面図、第３図はその燃料溢流
用の電磁弁の詳細を示す拡大図、第４図は噴射制
御の手順例を示すフローチヤート、第５図は着火
時刻を取込む手順例を示すフローチヤート、第６
図Ａは基準位置信号を、第６図Ｂは回転数信号
を、第６図Ｃは電磁弁３８のオン・オフ信号を、
第６図Ｄは着火信号を、第６図Ｅはプランジヤリ
フト特性をそれぞれ示すタイムチヤート、第７図
は直動型電磁弁、パイロツト式電磁弁をそれぞれ
用いた燃料噴射ポンプの応答性を比較して示すグ
ラフである。 １…燃料噴射ポンプ、２…ドライブシヤフト、
４…ベーンポンプ、１０…カムプレート、１２…
プランジヤ、１６…カムローラ、１８…タイマ、
３０…燃料室（低圧側）、３２…燃料通路、３４
…燃料遮断用の電磁弁、３６…弁体、３８…燃料
溢流用の電磁弁、４０…高圧室、４４…燃料導入
通路、４６…戻り通路、１１７…バランスピスト
ン、１２７…パイロツトニードル弁、１２９…移
動部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ デイーゼルエンジンの回転に同期して回転往
    復動する分配型ポンプのプランジヤと、該プラン
    ジヤの吸入工程で燃料が導入される高圧室と、前
    記プランジヤの圧縮工程で前記高圧室の燃料を高
    圧化して噴射すべく閉成され、前記高圧室の燃料
    を低圧側へ流出して噴射を中止すべく開放される
    燃料溢流用の電磁弁とを具備し、前記プランジヤ
    の所定の回転角度位置で前記高圧室内の高圧燃料
    を燃料供給通路を通つてデイーゼルエンジンの各
    気筒へ供給するデイーゼルエンジンの燃料噴射ポ
    ンプにおいて、 前記電磁弁は、電磁力により駆動されるパイロ
    ツトニードル弁と、絞りを有し前記高圧室内から
    比較的少量の燃料が前記絞りを介して低圧側へ通
    じる戻り通路へ流出する際の流体力により駆動開
    放されて前記高圧室内から比較的多量の燃料を低
    圧側へ流出させるバランスピストンと、前記バラ
    ンスピストンと前記戻り通路との間に設けられ該
    戻り通路と孔を介して連通され前記バランスピス
    トンとの間にバランスピストン背圧室を形成する
    弁座とを備え、前記パイロツトニードル弁は前記
    バランスピストン背圧室の外側より弁座の前記孔
    に当接して該背圧室と前記戻り通路とを遮断する
    ように形成されたパイロツト式電磁弁からなると
    共に、 前記分配型ポンプのプランジヤに面して配設さ
    れ、該プランジヤにより圧送された燃料が各ノズ
    ルへ分配される前記燃料供給通路にノズル方向流
    れのみを許容するデリバリバルブが設けられたこ
    とを特徴とするデイーゼルエンジンの燃料噴射ポ
    ンプ。
JP58232092A 1983-12-08 1983-12-08 ディ−ゼルエンジンの燃料噴射ポンプ Granted JPS60125754A (ja)

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