JPH06185394A - 分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分配型燃料噴射ポンプのタイマピストンの高
圧側と低圧側とを連通する燃料通路を通る燃料の流量を
デューティ制御する制御弁とを備え、かつ上記燃料通路
に、上記制御弁への異物の侵入を阻止するためのフィル
タが設けられてなる構成において、低温時における燃料
のワックスアップによって上記フィルタに目詰まりが生
じた場合の誤フェイル判定を防止した燃料噴射時期制御
装置を提供する。 【構成】 タイマピストン38の位置の実測値が目標値と
異なる場合に、タイミングコントロールバルブ45のフィ
ードバック制御を中止するフェイル判定を行なうととも
に、タイマピストン38の位置の実測値が目標値と異な
り、かつ燃温が低温の場合には、上記フェイル判定を禁
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分配型燃料噴射ポンプ
の燃料噴射時期制御装置に関し、特に電子制御により燃
料噴射時期を制御されるディーゼルエンジンの燃料噴射
ポンプにおける燃料噴射時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にディーゼルエンジンに用いられる
分配型燃料噴射ポンプは、燃料圧送兼分配用プランジャ
と、エンジンの気筒数と同数の山を有するカム面を備え
た上記プランジャの一端に固定されたカムディスクと、
このカムディスクのカム面に係合するローラを上記カム
面の山の数だけ備えたローラホルダとを有しており、燃
料噴射開始時期を調節するためのタイマのタイマピスト
ンが上記ローラホルダに連結されて、タイマピストンの
位置によって燃料噴射ポンプの入力軸と上記ローラホル
ダとの位相を変更するように構成されている。

【０００３】上記タイマピストンを備えているタイマシ
リンダにおいては、ポンプの吐出側の燃圧が作用する高
圧室がタイマピストンの一側に形成され、タイマピスト
ンの他側には上記ポンプの吸入側の燃圧およびスプリン
グの付勢力が作用する低圧室が形成されている。そし
て、エンジンの回転力に応じたポンプの吐出圧および上
記スプリングの付勢力によってタイマピストンの位置が
決定され、これに伴ってローラホルダが進角方向または
遅角方向に回動されるようになっている。

【０００４】さらに電子制御燃料噴射ポンプには、燃料
の噴射タイミングを精密にコントロールするために、例
えば特開昭57-97024号公報に開示されているような、デ
ューティバルブよりなるタイミングコントロールバルブ
が設けられている。

【０００５】このタイミングコントロールバルブは、上
記タイマの高圧室と低圧室とを連通して設けられた燃料
通路に介設され、該燃料通路を通って高圧室から低圧室
ヘリークする燃料の流量が上記タイミングコントロール
バルブに印加される電流のデューティ比によって決定さ
れるようになっている。

【０００６】上記タイマは、タイマピストンの位置を検
出するためのポジションセンサを備えていて、このポジ
ションセンサの出力およびエンジン負荷等に基づいて、
マイクロコンピュータを含む制御回路が上記タイミング
コントロールバルブをデューティ制御して、タイマピス
トンに作用する燃料圧力をフィードバック制御するよう
に構成されている。そして、ポシジションセンサにより
検出されたタイマピストンの位置の実測値が目標値と異
なる場合には、制御回路はフェイル判定を行なって、フ
ィードバック制御を中止し、代って、予め設定されてい
るデューティ比によるタイミングコントロールバルブの
オープンループ制御に切換えるようにしている。

【０００７】図５は、タイマピストンに作用する燃料圧
力の制御ルーチンを示すフローチャートで、ステップＳ
11でポジションセンサで検出されたタイマピストンの位
置、エンジン負荷および燃温等を読み込み、ステップＳ
12でタイマピストンの位置の実測値が目標値に等しいか
否かを判定する。そして実測値と目標値とが等しい場
合、すなわち予め設定されたしきい値の範囲内にあると
きには、ステップＳ13でタイミングコントロールバルブ
のフィードバック制御を実行し、タイマピストンの位置
の実測値が所定時間目標値と異なっている場合、すなわ
ち上記しきい値の範囲外にあるときには、ステップＳ14
でフェイル判定を行なうとともに、ステップＳ15で、予
め設定されているデューティ比（代用値）によるタイミ
ングコントロールバルブのオープンループ制御を実行す
るようにしている。

【０００８】上記タイミングコントロールバルブに対す
る燃料の入口側の燃料通路には、上記バルブ内への異物
（ポンプ軸受部の摩耗により発生する金属粉等）の侵入
を防止するためのフィルタが取付けられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外気が低温
状態（０℃以下）にあり、かつエンジンが始動された直
後の低回転域においては、燃料温度もきわめて低いため
に、燃料内に含まれている水分が凍結して粒子状とな
り、上記タイミングコントロールバルブに対する燃料の
入口となる通路に介設されているフィルタが上記粒子状
の水分によって目詰まり状態（ワックスアップ）となる
ことがある。

【００１０】このようにフィルタが目詰まり状態となる
と、タイマの高圧室から低圧室への燃料のリーク量が減
少し、これによって、タイマの進角量が要求値よりも進
角側にずれ、要求タイマー値を満足できないため、制御
回路がエラーと判断し、すなわちフェイル判定を行なっ
て、タイミングコントロールバルブに対する通常のフイ
ードバック制御からオープンループ制御へ移行してしま
う。

【００１１】ところが、このオープンループ制御では、
制御回路内に予め設定されている、オープンループ制御
に移行した時点のエンジン回転数および負荷に応じたデ
ューティ比によってタイミングコントロールバルブを制
御するものであり、しかもオープンループ制御に移行し
た時点が、エンジン始動直後の低回転域でかつ低負荷領
域であることから、オープンループ制御に移行した時点
で設定されるデューティ比は、その後の運転領域におけ
る要求タイマー値とはかけ離れたものとなるという問題
があった。

【００１２】上述の事情に鑑み、本発明は、低温時にお
けるフィルタの目詰りによる誤ったフェイル判定を防止
しうる分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による分配型燃料
噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置は、燃料ポンプの吐
出圧の増大に応じて燃料噴射時期を進角させる進角装置
と、該進角装置による進角量の目標値と実測値との比較
に基づいて上記進角装置に作用する燃料圧力をフィード
バック制御する制御手段を備えたものにおいて、上記制
御手段が、進角量の実測値が目標値と異なる場合に、上
記進角装置に作用する燃料圧力のフィードバック制御を
中心とするフェイル判定を行なうとともに、進角量の実
測値が目標値と異なり、かつ燃温が低温の場合には上記
フェイル判定を禁止することを特徴とするものである。

【００１４】本発明の１つの態様によれば、上記進角装
置が、燃料ポンプの吐出圧の増大に応じて進角側に移動
するタイマピストンと、該タイマピストンの高圧側と低
圧側とを連通する燃料通路を通る燃料の流量をデューテ
ィ制御する制御弁とを備え、かつ上記燃料通路に、上記
制御弁への異物の侵入を阻止するフィルタが設けられて
なることを特徴とするものである。

【００１５】また、上記制御手段は、低温時に上記進角
量の実測値が目標値に対して進角側にずれている場合に
上記フェイル判定を禁止することを特徴とするものであ
る。

【００１６】

【作用および効果】本発明によれば、低温時におけるフ
ィルタの目詰まりによって従来はオープンループ制御に
移行していたのが、通常のフィードバック制御によって
タイマを制御することが可能となり、始動直後の燃料が
低温であり、かつエンジンが低回転域、低負荷域にある
短い時間内を除いて精密なタイマコントロールを行なう
ことができる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１８】図１は本発明の適用されるそれ自体は公知
の分配型燃料噴射ポンプの全体構成を示す断面図であ
る。ハウジング１内にはベーン型フィードポンプ２（90
°展開状態を重複図示してある）が内蔵され、このフィ
ードポンプ２は、ドライブシャフト３によってエンジン
回転に同期して回転して、燃料供給路４からの燃料をポ
ンプ室５に圧送し、ドライブシャフト３の回転数の上昇
に伴って、すなわちエンジン回転数の上昇に伴って、ポ
ンプ室５内の燃料圧力を増大させるように構成されてい
る。

【００１９】フィードポンプ２の吐出燃料の一部はレギ
ュレーティングバルブ６を経て吸入側の燃料供給通路４
に戻され、レギュレーティングバルブ６のスプリング6a
の強さによってポンプ室５内の燃料圧力がフィードポン
プ回転数（エンジン回転数）に対応して規定される。

【００２０】７は燃料圧送兼分配用プランジャで、ハウ
ジング１内に設けられた支持部材８に摺動かつ回転可能
に挿通されている。プランジャ７の端部とは、エンジン
の気筒数と同一数の山を有するカム面9aを備えたカムデ
ィスク９が固定され、このカムディスク９にドライブシ
ャフト３がカップリング10を介して連結されている。

【００２１】11はローラホルダで、ハウジング１内にド
ライブシャフト３と同軸にかつ回転可能に設けられ、カ
ムディスク９のカム面9aの山の数（すなわち気筒数に対
応する数）と同数のローラ12が回転可能に保持されてい
る。

【００２２】カムディスク９およびプランジャ７は、プ
ランジャスプリング13によって図１の左方へ付勢されて
いて、カムディスク９のカム面9aとローラ12とが係合し
ており、カムディスク９の回転に伴って、プランシャ７
が燃料の吸入・圧送のための往復運動と、燃料分配のた
めの回転運動とを同時に行なうようになっている。

【００２３】したがって、プランジャ７が図１の左方へ
移動する吸入行程にある状態では、ポンプ室５内の燃料
が、ハウジング１に形成された供給通路14および支持部
材８に形成されたインレットポート15を通り、次いでプ
ランジャ７の頭部外周面に形成された複数の縦溝（イン
レットスリット）16の１つを経てプランジャ室17に供給
される。なお、上記供給通路14には、フューエルカット
・ソレノイドバルブ18が配設されている。

【００２４】また、プランジャ７が図１の右方へ移動す
る圧送行程にある状態では、供給通路14と縦溝16との連
通が遮断され、プランジャ室17内の燃料が圧縮されて、
プランジャ７内に形成された縦孔19から分配横孔20を経
て、支持部材８およびハウジング１を連通してエンジン
気筒数と対応する数だけ放射方向に形成された吐出通路
21に吐出される。

【００２５】22は、各気筒についてそれぞれ１個ずつ設
けられたデリバリバルブで、スプリング22a によって開
弁圧を規定されており、このデリバリバルブ22を通った
燃料が噴射ノズル（図示は省略）から気筒内に噴射され
る。

【００２６】30は燃料調量部材としてのコントロールス
リーブで、プランジャ７のポンプ室５内に露出する部分
においてプランジャ７の縦孔19と連通するカットオフポ
ート31を開閉するようにプランジャ７の外周に摺動可能
に嵌装されている。そして、このコントロールスリーブ
30の図１における右端縁からカットオフポート31がポン
プ室５内に露出すると、プランジャ７内の燃料がポンプ
室５内に流出して吐出通路21への吐出が停止され、噴射
が終了する。

【００２７】コントロールスリーブ30には電子ガバナ32
が連結されており、この電子ガバナ32によって、カット
オフポート31がコントロールスリーブ30からポンプ室５
内に露出するタイミング、すなわち噴射終了タイミング
を電気的に制御することができる。なお、電子ガバナ32
には、この電子ガバナ32によって位置決めされたコント
ロールスリーブ30の位置を検出する位置検出器33が設け
られている。

【００２８】ドライブシャフト３には、エンジン回転数
を検出するために、８個の突起を有するセンシングギャ
プレート34が設けられている。また、この燃料噴射ポン
プの上部には、ポンプ室５の燃料温度を検出するための
燃温センサ35が取付けられている。

【００２９】36は燃料噴射時期を制御するタイマで、カ
ムディスク９に接するローラ12を備えたローラホルダ11
を回動させることにより、ドライブシャフト３に対する
ローラホルダ11の位相を変更して、エンジンのクランク
角度に対する噴射開始時期を調節する機能を有する。す
なわち、タイマ36は、図３からも明らかなように、ハウ
ジング１内に形成されたタイマシリンダ37内を摺動する
タイマピストン38を備えており、このタイマピストン38
は、レバー39を介してローラホルダ11に連結されてい
る。タイマ36のタイマピストン38の軸線は90°展開され
て示されており、実際には、タイマピストン38の軸線は
紙面に垂直な方向となる。

【００３０】タイマピストン38を挾んでタイマシリンダ
37の一方側にはタイマピストン38を遅角側に付勢するス
プリング40が縮装され、かつフィードポンプ２の吸入側
燃料圧力が作用する低圧室41が形成され、タイマシリン
ダ37の他方側には、タイマピストン38に設けられた油圧
通路42を介してポンプ室５の燃料圧力が作用する高圧室
43が形成されている。そして低圧室41と高圧室43との差
圧、すなわち、エンジン回転数に応じた燃料圧力および
スプリング40の付勢力によって、タイマピストン38の位
置が決定され、これに伴ってローラホルダ11の周方向位
置が決定され、ローラ12とカムディスク９のカム面9aと
の接触位置が変化する。

【００３１】このローラ12とカム面9aとの接触位置の変
化によって、ドライブシャフト３の周方向位相と、プラ
ンジャ７の作動位置との相対変化が生じ、燃料噴射時期
が進角または遅角される。

【００３２】燃料噴射ポンプの下部には、デューティソ
レノイドバルブよりなるタイミングコントロールバルブ
45が設けられており、このバルブ45は、タイマ36の高圧
室43と低圧室41との間に形成された通路に介在して、高
圧室43内の燃料圧力を、要求されるタイマ進角になるよ
うに調整する機能を有する。

【００３３】ハウジング１には、タイマ36の高圧室43か
らタイミングコントロールバルブ45の側面に通じて燃料
の入口となる燃料通路46と、低圧室41からタイミングコ
ントロールバルブ45の先端部に通じて燃料の出口となる
燃料通路47とが形成されている。

【００３４】図２はタイマピストン38およびタイミング
コントロールバルブ45の構成を示す断面図である。タイ
ミングコントロールバルブ45は、ハウジング１に収納さ
れたシリンダ48と、このシリンダ48に軸方向に摺動自在
に介装されたプランジャ49と、プランジャ49の一端に縮
装されてプランジャ49を図２の左方へ付勢するスプリン
グ50と、通電されるとプランジャ49をスプリング50の付
勢力に抗して図２の右方へ移動させる電磁コイル51と、
プランジャ49に連結されたニードルバルブ52とを備えて
いる。

【００３５】以上のような構成により、タイミングコン
トロールバルブ45は、その電磁コイル51に通電されてい
ないときには、ニードル弁52の先端で燃料通路46，47間
の連通、すなわち高圧室43と低圧室41との連通を遮断し
ているが、電磁コイル51に通電されると、高圧室43と低
圧室41とが連通して、高圧室43の燃料圧力が低下する。
したがって、タイマピストン38はスプリング40の付勢力
により高圧室43の圧力とバランスする位置へ移動し、ロ
ーラホルダ11が回転して燃料噴射タイミングが変化す
る。

【００３６】すなわち、タイミングコントロールバルブ
45の電子コイル51に対する電流の通電時間のデューティ
制御により、燃料噴射時期を精密に制御することができ
る。

【００３７】タイミングコントロールバルブ45に対する
燃料の入口となる燃料通路46には、バルブ45内に異物が
侵入するのを阻止するためにフィルタ53が取付けられて
いる。

【００３８】また、タイマピストン38の位置を検出する
ポジションセンサ54が設けられており、タイマピストン
38は所定位置にフィードバック制御される。

【００３９】図３はタイミングコントロールバルブ45の
制御系を示す概略的構成図で、制御回路55には、燃温セ
ンサ35からの燃温信号、負荷センサ56からの負荷信号お
よびポジションセンサ54からのタイマピストン38の位置
信号がそれぞれ入力され、制御回路55は図４に示すフロ
ーチャートに従って、タイミングコントロールバルブ45
を制御するするように構成されている。

【００４０】図４において、まずステップＳ１で、ポジ
ションセンサ54、エンジン負荷センサ56および燃温セン
サ35の出力から、タイマピストン38の位置、エンジン負
荷および燃温を読み込む。次のステップＳ２では、タイ
マピストン38の位置の実測値と目標値とを比較し、実測
値が目標値に等しい場合、すなわち予め設定されたしき
い値の範囲内にあるときには、ステップＳ３でタイミン
グコントロールバルブ45のフィードバック制御を実行す
る。

【００４１】一方、タイマピストン38の実測値が目標値
と異なる場合、すなわち上記しきい値の範囲外にあると
きとはステップＳ４へ進み、実測値が目標値より大きい
か否か、すなわち実測値が目標値に対して進角側にずれ
ているか否かを調べ、この判定が「ＹＥＳ」のときに
は、ステップＳ５で、実測値と目標内との差が所定値α
以内であるか否かを調べる。そして、ステップＳ５の判
定「ＹＥＳ」のとき、ステップＳ６で燃温が、燃料がワ
ックスアップするおそれのある例えば０℃〜−10℃の範
囲に設定される所定温度Ｔ以下であるか否かを調べ、ス
テップＳ６の判定が「ＹＥＳ」のときには、燃料のワッ
クイアップによるフィルタ53の目詰まりと判定してステ
ップＳ３へ進み、フィードバック制御を実行する。

【００４２】一方、タイマピストン38の実測値が目標値
に対して遅角側にずている場合、あるいは、タイマピス
トン38の実測値が目標値に対して進角側にずれている場
合であってもそのずれ量が上記所定値αを超えている場
合、さらにステップＳ６の判定が「ＮＯ」のときには、
ステップＳ７へ進んでフェイル判定を行なうとともに、
ステップＳ８で、予め設定されているデューティ比（代
用値）によるタイミングコントロールバルブ45のオープ
ンループ制御を実行する。

【００４３】以上の説明から明らかなように、本実施例
によれば、低温時における燃料のワックスアップによっ
てフィルタ53に目詰まりが生じた場合の誤フェイル判定
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料噴射制御装置を備えた分型型
燃料噴射ポンプの全体断面図

【図２】上記燃料噴射ポンプの要部断面図

【図３】タイミングコントロールバルブの制御系を示す
概略的構成図

【図４】同制御ルーチンを示すフローチャート

【図５】従来の制御ルーチンを示すフローチャート

【符号の説明】

２ ベーン型フィードポンプ ３ ドライブシャフト ５ ポンプ室 ７ プランジャ ９ カムディスク 11 ローラホルダ 12 ローラ 22 デリバリバルブ 30 コントロールスリーブ 32 電子ガバナ 35 燃温センサ 36 タイマ 38 タイマピストン 41 低圧室 43 高圧室 45 タイミングコントロールバルブ 46，47 燃料通路 53 フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２２ Ｃ 7536−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 41/12 ３２０ Ａ 7825−3Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ポンプの吐出圧の増大に応じて燃料
   噴射時期を進角させる進角装置と、該進角装置による進
   角量の目標値と実測値との比較に基づいて上記進角装置
   に作用する燃料圧力をフィードバック制御する制御手段
   とを備えた分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装
   置において、 上記制御手段は、進角量の実測値が目標値と異なる場合
   に、上記進角装置に作用する燃料圧力のフィードバック
   制御を中止するフェイル判定を行なうとともに、進角量
   の実測値が目標値と異なり、かつ燃温が低温の場合には
   上記フェイル判定を禁止することを特徴とする分配型燃
   料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装置。
2. 【請求項２】 上記進角装置が、燃料ポンプの吐出圧の
   増大に応じて進角側に移動するタイマピストンと、該タ
   イマピストンの高圧側と低圧側とを連通する燃料通路を
   通る燃料の流量をデューティ制御する制御弁とを備え、
   かつ上記燃料通路に、上記制御弁への異物の侵入を阻止
   するフィルタが設けられてなることを特徴とする請求項
   １記載の分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装
   置。
3. 【請求項３】 上記制御手段は、低温時に上記進角量の
   実測値が目標値に対して進角側にずれている場合に上記
   フェイル判定を禁止することを特徴とする請求項１また
   は２記載の分配型燃料噴射ポンプの燃料噴射時期制御装
   置。