JPH06100106B2

JPH06100106B2 - 燃料噴射時期制御装置

Info

Publication number: JPH06100106B2
Application number: JP60240584A
Authority: JP
Inventors: 清則長門
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS62101846A

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に用いられる燃料噴射ポン
プにおける燃料噴射時期制御装置に関するものである。

（従来技術）ディーゼルエンジンにおいては、エンジン回転数上昇に
伴って燃料噴射時期を進角させるためのスピードタイマ
を備えているのが一般的である。このスピードタイマ
は、高圧室と低圧室とを画成するタイマピストンを備え
て、エンジンにより駆動されるポンプからの吐出燃料
（高圧燃料）で充満される高圧燃料室に対して上記高圧
室が連通される一方、上記低圧室は例えば上記ポンプの
吸込側（低圧側）に連通されている。そして、上記高圧
室と低圧室との差圧に応じたタイマピストンの押圧力と
所定のばね力に設定されたバランススプリングとの釣合
に応じた当該タイマピストンの変位位置に応じて、燃料
噴射時期（進角量）が決定されるようになっており、上
記差圧が大きくなる程進角量がリニアに大きくされる。

一方、燃料噴射ポンプは、エンジン負荷に応じて燃料噴
射時期を遅角させるロードタイマをも備えている。すな
わち、このロードタイマは、前記スピードタイマの高圧
室が連なる高圧燃料室を低圧側へ連通させるリリーフ通
路に設けられて、低負荷時にはこのリリーフ通路を開く
ことによりスピードタイマの高圧室の圧力を低下させて
NOxや騒音の低減を図る一方、高負荷時にはこのリリー
フ通路を閉じておくことにより十分な出力を確保するよ
うにしている。そして、空気密度の小さくなる高地で
は、エンジン低負荷の失火を防止して出力を確保するた
め、特開昭57−119132号公報に示すように、高地ではロ
ードタイマの作動に拘らずリリーフ通路を閉じるように
して、燃料噴射時期を全体的に進角させるようにしたも
の、すなわちエンジン低負荷時におけるロードタイマに
よる遅角を制限したものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前記特開昭57−119132号公報に示すよう
に、ロードタイマによる燃料噴射時期の遅角を禁止した
ものにあっては、エンジンの全負荷域に渡って燃料噴射
時期がエンジン高負荷時と同じように進角されたものと
なるため、特にエンジン低負荷とエンジン高負荷との境
界部分の負荷時（エンジン中負荷時）において、エンジ
ン騒音が大きくなってしまいという問題があった。

したがって、本発明の目的は、エンジン低負荷時に燃料
噴射時期を遅角させるものを前提として、空気密度を考
慮したエンジン低負荷時の進角補正をより適切に行なっ
て、エンジン低負荷時における騒音防止と失火防止とを
共に十分に満足させることができるようにした燃料噴射
時期制御装置を提供するこにある。

前述の目的を達成するため、本発明にあっては次のよう
な構成としてある。すなわち、エンジン低負荷時に燃料噴射時期を遅角させるようにし
た燃料噴射時期制御装置において、エンジン低負荷時で空気密度が小さいときに、エンジン
負荷が小さくなるほど進角量が大きくなるように燃料噴
射時期の進角補正を行う進角補正手段を備えている、ような構成としてある。

（発明の効果）以上のような構成とされた本発明によれば、燃料噴射時
期が遅角されるエンジン低負荷時に、空気密度が小さい
ときは、エンジン負荷が小さくなるほどつまり失火が生
じ易くなるほど燃料噴射時期が進角補正され、出力を確
保することができる。特に、エンジン低負荷時であって
も騒音が問題となるエンジン負荷が比較的大きいとき
は、進角補正の度合つまり進角補正による進角量が小さ
くされるので、騒音の発生も防止されることになる。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図においてＡはいわゆるVE型とされた分配式の燃料
噴射ポンプを示し、これについて説明すると、ハウジン
グ１に一体化されたバレル２内に、プランジャ３が回転
自在かつ摺動自在として嵌挿されている。また、ハウジ
ング１には、プランジャ３に対して直列にドライブシャ
フト４が回転自在に保持され、このドライブシャフト４
により、上記プランジャ３の他、ベーン式のポンプ５お
よび後述するガバナ機構６が回転駆動されるようになっ
ている。勿論、ドライブシャフト４は、図示を略すエン
ジンにより回転駆動されるものである。

前記ハウジング１内には、ポンプ５からの吐出燃料で充
満された高圧燃料室Ｂが形成され、この高圧燃料室Ｂ
が、吸込通路８を介して前記バレル２内に開口されてい
る。このバレル２内には、プランジャ３により圧力室Ｄ
が画成される一方、プランジャ３の先端部外周には、そ
の周回方向に間隔をあけて、気筒数に応じた数のインテ
ークスリット９が形成され、プランジャ３の回転および
摺動位置に応じてインテークスリット９が吸込通路８と
合致されたときに、圧力室Ｄに燃料が供給されるように
なっている。また、プランジャ３内には、常時圧力室Ｄ
に開口する吐出通路10が形成されると共に、該吐出通路
10に連なってプランジャ３の側面に開口する１つの吐出
口11が形成されている。そして、バレル２の周面には、
その周回り方向に間隔をあけて気筒数に応じた数の分配
口12が開口され、プランジャ３の回転および摺動位置に
応じて、吐出口11が分配口12に順次連通されるようにな
っている。勿論、この各分配口12は、接続口13より、そ
れぞれ図示は略すが、デリバルバルブ、配管を介してエ
ンジンの各気筒に設けた燃料噴射ノズルに接続されてい
る。

上述のような構成により、前記プランジャ３は、その回
転および摺動に応じて、前記圧力室Ｄへの燃料供給（圧
力室Ｄの膨張、およびインテークスリット９の吸気通路
８に対する連通）と、圧力室Ｄ内の燃料圧送（吐出口11
と分配口12との連通）とを行なって、所定順序で燃料噴
射ノズルへ燃料を圧送する。このようなプランジャ３の
回転位置に応じた摺動位置を所定のものとするため、プ
ランジャ３にカムプレート15が一体化され、このカムプ
レート15に突設された気筒数に応じた数のカム面15a
が、順次ローラ16に当接することにより、その回転位置
に応じた所定の摺動位置をとり得るようにされている。
このローラ16は、後述するようにポンプ５からの燃料圧
に応じて変位されるスピードタイマ17のタイマピストン
18により、ロッド19を介してカムプレート15の周回方向
に若干変位されるようになっており、これにより、エン
ジン回転数に応じて燃料噴射時期が進角されることとな
る。

なお、前記スピードタイマ機構17とポンプ５とは、理解
を容易にするため、第１図においては、通常良く行われ
ているようにプランジャ３に対して90゜ずれた方向とし
て描かれている。

燃料噴射ノズルへの燃料量の調整は、プランジャ３に外
周に摺動自在に嵌挿されたコントロールスリーブ20を、
レバー機構21、既知のスプリング機構22（図面では簡略
化して示している）を介して、コントロールレバー23を
操作することによって行われる。すなわち、プランジャ
３には、吐出路10に連なると共に高圧燃料室Ｂに開口す
るリリーフポート24が形成され、このリリーフポート24
の開口時期（プランジャ３の有効ストーク）が、コント
ロールスリーブ20をプランジャ３に対して相対変位させ
ることによって調整される。また、このコントロールス
リーブ20の位置は、前述したガバナ機構６によっても調
整されるものであり、このため、前記ドライブシャフト
４に一体の歯車25Aに噛合する歯車25Bに対して、フライ
ウエイト26が一体回転するように設けられ、エンジン回
転数すなわちドライブシャフト４の回転数に応じたフラ
イウエイト26の変位量が、前記歯車25Bを保持する軸27
に摺動自在とされたスリーブ28を介して、前記レバー機
構21に伝達されるようになっている。なお、吸込通路８
は、電磁式のカットオフバルブ30によって開閉されるよ
うになっている。

前記スピードタイマ17は、ハウジング１に形成されたシ
リンダ31を備えて、このシリンダ31内に、タイマピスト
ン18が摺動自在に嵌挿されている。このタイマピストン
18によって、シリンダ31内は、タイマピストン18の一端
面（第１図右端側）側において高圧室Ｅが、また他端面
側に低圧室Ｆが画成されている。この高圧室Ｅには、タ
イマピストン18に形成された流入路32を介して、常時高
圧燃料室Ｂの高圧の油圧が導入されるようになってい
る。また、上記低圧室Ｅは、連通路37を介して、低圧側
すなわちポンプ５の流入口側に常時連通されている。そ
して、タイマピストン18は、低圧室Ｆ内に配設したバラ
ンスプリング33によって、高圧室Ｅ側（第１図右方側）
へ向けて付勢されている。

前記スピードタイマ17に対しては、第２図に示すような
高度（大気圧）補正装置41が付設されている。この高度
補正装置41は、有底筒状のケーシング42と、該ケーシン
グ42の一端開口側に着座されて実質的にシリンダを構成
する筒状のガイド43と、を有し、ガイド43を燃料噴射ポ
ンプＡのハウジング１に嵌合した状態で、ケーシング42
を該ガイド43を押えつつハウジング１に固定することに
より、該両者42と43とがハウジング１に一体化されてい
る。

上記ガイド43内にはプランジャ44が摺動自在に嵌挿さ
れ、該プランジャ44の基端部（第２図右端部）は、ケー
シング42内に延在されている。このケーシング42内は、
開口45を通して常時大気と連通された大気室Ｇとされ、
この大気室Ｇ内には、ベロース46が収納されている。こ
のベロース46は、弾性体により蛇腹状の筒状体とされた
本体46aと、該本体46aの各開口端を気密に閉塞するよう
に一体化された断面略ハット状の端壁部材46bとから構
成され、このようなベロース46内は、所定の圧力および
温度下において所定圧の気体が封入された基準圧室Ｈと
されている。

上記ベロース46は、その各端に設けた端壁部材46bを利
用して、前記プランジャ44と該プランジャ44の延長線上
においてケーシング42に螺合された調整ロッド47との間
に架設されている。また、プランジャ44は、バランスス
プリング48により、ベロース46を縮める方向すなわち調
整ロッド47へ向けて付勢されている。これにより、大気
室Ｇ内の圧力が高まるとベロース46が縮長され、また大
気室Ｇ内の圧力が低下するとベロース46が伸長され、こ
のようなベロース46の伸縮に伴って、プランジャ44が大
気圧に応じた変位位置とされる。なお、この大気圧に応
じたプランジャ44の変位位置の微調整は、調整ロッド47
を、ケーシング42外より回転操作してその螺合位置を変
更することにより行われ、この微調整後に、ロックナッ
ト49により調整ロッド47がロックされる。

前述したプランジャ44は、スピードタイマ17の高圧室Ｅ
と低圧室Ｆとを連通するハウジング１に形成された連通
路51の有効開口面積を調整するものとなっている。すな
わち、高圧室Ｅより伸びる上流側連通路51aが、ガイド4
3に形成された小さな有効開口面積の開口43aを介して該
ガイド43内（の通路43c）に開口され、また低圧室Ｆへ
連なる下流側連通路51bの上流側が、ガイド43に形成さ
れた大きな有効開口面積の開口43bを介して該ガイド43
内（の通路43c）に開口されている。

また、前記プランジャ44は、第２図に示すように、その
先端部（第２図左端部）側より順次、大径部44a、小径
部44b、大径部44cとされて、前述したガイド43の両開口
43aと43bとは、上記大径部44aと44cとの間すなわち小径
部44b該周囲に形成される空間を介して連通され得るよ
うになっている。そして、プランジャ44の変位位置に応
じて、大径部44cの先端肩部によって、開口43aの有効開
口面積（連通路51の有効開口面積）が調整されるように
なっている。このようにして、開口43aとプランジャ44
とが可変絞りを構成し、このような可変絞りは、プラン
ジャ44の第２図左方動に応じて、その有効開口面積が小
さくされる。

なお、前述したプランジャ44の軸心は、タイマピストン
18の軸心と同一平面内、同一高さにあってこれと直交す
るようになっており、したがって第１図では、このプラ
ンジャ44を有する高度補正装置41が90度および上下にず
れた配置関係となっている。

一方、前記高圧燃料室Ｂ内にあるガバナ機構６のスリー
ブ28外側面には、開口34が形成され、これに対応して、
スリーブ28を保持した軸27には、その側面に開口するリ
リーフ通路35が形成されている。このリリーフ通路35
は、軸27内およびハウジング１の壁内を通って低圧側す
なわちポンプ５の吸込側に連なっている。上記開口34と
リリーフ通路35とによってロードタイマ36が構成される
ものであり。図示を略すアクセルペダルに連動したコン
トロールレバー23の操作量が小さいとき、すなわちエン
ジン低負荷時（例えばアクセル3/4開度以下）には、ス
リーブ28の変位位置関係によって、その開口34すなわち
高圧燃料室Ｂがリリーフ通路35と連通され、またエンジ
ン高負荷時にはこの連通が遮断される。

前述した高度補正装置41には、さらに、進角補正手段と
してのソレノイド52が付設され、このソレノイド52への
供給電流が大きくなるほど、可動鉄心として作動される
前記プランジャ44が、第２図左方側すなわち連通路51
（開口43a）の有効開口面積が小さくなるようにされて
いる。このソレノイド52は、制御ユニット53によって、
エンジン負荷に応じて制御されるもので、前述したロー
ドタイマ36による燃料噴射時期の遅角時（リリーフ通路
35が閉とされるエンジン低負荷時）であることを前提と
して、エンジン負荷の減少に応じてソレノイド52への供
給電流が大きくされる。

さて次に、以上のような構成の作用について説明する
が、燃料噴射時期の進角は、次のような要因で定まるも
のである。すなわち、基本的には、スピードタイマ17に
おける高圧室Ｅと低圧室Ｆとの差圧により定まるもので
あり、この高圧室Ｅそのものの圧力の調整が、ロードタ
イマ36によるエンジン負荷に応じたリリーフ通路35の開
閉によってなされる。また、高圧室Ｅそのものの圧力が
同じであっても、プランジャ44による連通路51の有効開
口面積の調整によって、高圧室Ｅと低圧室Ｆとの差圧調
整がなされる。

以上のことを前提として、先ず、低地（平地）にあって
は、大気圧が十分に大きいため、ベロース46は大きく縮
長された状態となる。これにより、プランジャ44は大き
く後退した位置（第２図右方向位置）となり、連通路51
の実質的な有効開口面積を決定する開口43aの有効開口
面積が、第２図に示すように十分大きくされる。これに
より、燃料噴射時期の進角量は、第３図実線で示すＸ線
のように低地走行に適したものとなる。すなわち、高度
補正装置41、進角補正手段としてのソレノイド52による
進角補正は行われず、進角量は、ロードタイマ36によっ
て、エンジン低負荷時にのみ遅角されたままとなる。

一方、高地においては、大気圧が低下するためベロース
46が伸長してプランジャ44を前進（第２図左方動）さ
せ、これにより、開口43aの有効開口面積が小さくな
る。したがって、スピードタイマ17の高圧室Ｅと低圧室
Ｆとの差圧が低地のときよりも大きくされる、これに加
えて、ロードタイマ36が作動してリリーフ通路35が閉じ
られたエンジン低負荷時には、ソレノイド52に通電され
ると共に、この通電電流がエンジン負荷が通さくなる程
大きくされて、プランジャ44は、上記高地（大気圧つま
り空気密度）補正と合せて、エンジン負荷によってもそ
の変位位置すなわち進角量が補正される。このようなソ
レノイド52による補正を兼ねた高度補正装置41の補正に
よって、高地では、進角の様子が、第３図破線で示すY1
線あるいはY2線のようになる。勿論、高度の大きいとき
（例えば3000m）の方（Y2線）が、高度の小さいとき
（例えば2000m）の方（Y1線）よりも、進角量はより大
きくされる。

上述したソレノイド52を利用したエンジン負荷をも加味
した高度補正により、エンジン高負荷にはノッキングを
生じない範囲で進角を抑制することができ、またエンジ
ン低負荷時には、失火がより生じ易くなるエンジン負荷
が小さい程進角が大きくされる。そして、上述した進角
補正は、第３図からも明らかなように、騒音発生ゾーン
を避けるように行われるので、騒音対策上も何等問題の
ないものとなる。

ところで、ディーゼルエンジンにおいては、一般にEGR
が行われるが、このEGRは、例えば第４図に示すよう
に、エンジン負荷が大きいときは行わず、エンジン低負
荷では２段EGR（第４図α領域）といわれるように多量
のEGRを行い、この中間の負荷領域ではいわゆる１段EGR
（第４図β領域）が行われる。そして、このEGR、特に
２段EGRを行うときに失火が特に生じ易くなるので、こ
の２段EGRが行われるときを、ソレノイド52を利用した
進角補正領域と合致させるようにするのが良い。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次の場合をも含むものである。

ベロース46の一端を支持した調整ロッド47を、エンジ
ン負荷に応じた操作量となるコントロールレバー23に連
結して、このコントロールレバー23の操作量が小さくな
る程（エンジン負荷が小さくなる程）、調整ロッド47を
第２図左方側、すなわちより進角させる側へ変位させる
ようにしてもよい。勿論、この場合は、ソレノイド52や
制御ユニット53が不用になり、また調整ロッド47のロッ
クナット49も不用となる。

ロードタイマ36が作動したとき（リリーフ通路35が開
のとき）に、このリリーフ通路の有効開口面積を、エン
ジン負荷が小さくなるほど小さくなるようにして、第３
図Y1線、Y2線のような進角特性を得るようにしてもよ
い。もっとも、実施例のように高度補正装置41を利用し
た補正を行う方が、エンジン低負荷時における最大進角
量を、ロードタイマ36が作動しないときの最大進角量
（エンジン高負荷時の進角量に相当）よりも大きくする
ことができるので、失火をより確実に防止する上で好ま
しいものとなる。

第２図に示すプランジャ44そのものを、例えば高度と
エンジン負荷とをパラメータとするマップ（Y1線やY2線
がマップ化されたもの）に基づいて電気的に制御するよ
うにしてもよく、この場合は、ベロース46や大気室Ｇな
ど大きな容積を占めるものが不用になるので、燃料噴射
ポンプＡの小型化を図る上で好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示側面断面図。第２図は本発明の要部拡大断面図。第３図はエンジン負荷と燃料噴射時期の進角量との関係
を示すグラフ。第４図はEGR領域の一例の示すグラフ。 A:燃料噴射ポンプ B:高圧燃料室 E:高圧室 F:低圧室 G:大気室 H:基準圧室 15:カムプレート（進角用） 17:スピードタイマ 18:タイマピストン 28:スリーブ 34:開口 35:リリーフ通路 36:ロードタイマ 41:高度補正装置 44:プランジャ 43a:開口（開口面積調整用） 51:連通路 52:ソレノイド（進角補正用） 53:制御ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン低負荷時に燃料噴射時期を遅角さ
せるようにした燃料噴射時期制御装置において、エンジン低負荷時で空気密度が小さいときに、エンジン
負荷が小さくなるほど進角量が大きくなるように燃料噴
射時期の進角補正を行う進角補正手段を備えている、ことを特徴とする燃料噴射時期制御装置。