JPH07229428A

JPH07229428A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH07229428A
Application number: JP6020615A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Henda; 良光辺田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の燃料噴射装置において燃料噴射量
を高精度に行うとともに、各気筒間における燃料噴射時
期及び燃料噴射量の不均一を防止する。【構成】燃料噴射ポンプの回転軸１には歯車１１が固
定され、歯車１１とかみ合う歯車２１がセンサー回転軸
２に固定されている。センサー回転軸２にはパルスリン
グ２２が固定されており、パルスリング２２のパルスを
検出する電磁ピックアップ２３がポンプ本体に配設され
ている。歯車１１と歯車２１の歯数の比はパルスリング
２２の回転がポンプの回転軸１の回転に対してにより増
速するように設定される。この構成により、パルスリン
グに具備させるパルス数を増やすことなくポンプの回転
軸１の１回転当たり発生するパルス数を増やすことがで
き、高精度に燃料噴射時期を制御するための回転角を検
出することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料噴射装置
に係り、特に、一定のクランク角度に出力される回転角
信号を利用して燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴
射装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より内燃機関の燃料噴射の１つとし
て、エンジンの回転に応じて所定のクランク角度で回転
信号を出力するカム角センサーを備えたものがある。そ
して、このカム角センサーを備える内燃機関の燃料噴射
装置として、カム角センサーからの出力信号に基づき、
燃料噴射ポンプにおける燃料のスピルを電磁弁で制御す
るようにした電磁弁スピル式燃料噴射ポンプを使用した
ものが知られている。

【０００３】図３は、この電磁弁スピル式燃料噴射ポン
プをディーゼルエンジンに使用した燃料噴射装置の構成
を示すものである。

【０００４】ディーゼルエンジン３０のシリンダ３０Ａ
には、エンジン燃焼室３０Ｂに先端が臨むようにされた
噴射ノズル３４が備えられている。噴射ノズル３４に
は、噴射ポンプ４２から燃料が圧送されてくる。

【０００５】燃料噴射ポンプ４２は、ディーゼルエンジ
ン３０のクランク軸の回転と連動して回転されるポンプ
駆動軸４２Ａと、ポンプ駆動軸４２Ａに固着された、燃
料を加圧するためのフィードポンプ４２Ｂ（図３は９０
°展開した状態を示す）と、燃料供給圧を調整するため
の燃圧調整弁４２Ｃと、ポンプ駆動軸４２Ａに固着され
た歯車４２Ｄの回転変位から基準位置を検出するため
の、例えば電磁ピックアップからなるクランク角基準セ
ンサー４４と、同じくポンプ駆動軸４２Ａに固着された
回転角歯車４２Ｅの回転変位からエンジンの回転角及び
回転数を検出するための、例えば電磁ピックアップから
なる回転角センサー４６を具備している。

【０００６】燃料噴射ポンプ４２は、また、一端にフェ
イスカム４２Ｆを有し、往復運動するプランジャ４２Ｇ
と、フェイスカム４２Ｆ及びプランジャ４２Ｇを往復運
動させ、そのタイミングを変化させるためのローラリン
グ４２Ｈと、ローラリング４２Ｈの回転位置を変化させ
るためのタイマピストン４２Ｊ（図３は９０°展開した
状態を示す）と、タイマピストン４２Ｊの位置を制御す
ることによって噴射時期を制御するためのタイミング制
御弁４８と、スピルポート４２Ｋを介してのプランジャ
４２Ｇからの燃料逃し時期（スピル時期）を変化させる
ことによって燃料噴射量を制御するための電磁スピル弁
５０と、エンジン停止時及び異常時に燃料をカットする
ための燃料カット弁５２と、燃料の逆流や後垂れを防止
するためのデリバリバルブ４２Ｌとを備えている。

【０００７】前記回転角歯車４２Ｅは、図４に示す如
く、周囲に複数の突起及び欠歯を有し、角度パルスを発
生させるもので、パルスリングと言われるものである。
従って、前記回転角センサー４６からは、噴射ポンプ駆
動軸４２Ａの所定角度、即ち、エンジンの所定クランク
角回転毎に１個の回転角信号（角度パルス）が出力さ
れ、回転歯車４２Ｅと回転角センサー４６とによって、
燃料噴射量を制御するためのカム角センサーを構成す
る。

【０００８】上記構成において、プランジャ４２Ｇはポ
ンプ駆動軸４２Ａにカップリングで接続されたフェイス
カム４２Ｆによって往復運動させられるが、フェイスカ
ム４２Ｆはエンジンシリンダと同数のカム面をもってお
り、ポンプ駆動軸４２Ａによって回転させられると、固
定されたローラ上を規定のカムリフトだけ往復運動す
る。従って、フェイスカム４２Ｆに接続されたプランジ
ャ４２Ｇは回転運動するとともに往復運動してプレッシ
ャチェンバ４５に燃料を吸入した後、分配圧送をおこな
う。燃料の圧送はプランジャ４２Ｇが上昇し始めた時に
始まり、分配通路４７、デリバリバルブ４２Ｌを通って
噴射ノズル３４から高圧噴射される。

【０００９】この電磁スピル弁式の燃料噴射ポンプにお
いては、図５に示すように、燃料噴射が目標値に達した
スピル位置で電磁スピル弁５０によりスピルポートを開
放して（電磁スピル弁をオフにして）、燃料の圧送終り
を制御することにより、燃料噴射量を制御している。そ
して、電磁スピル弁５０は、前記回転角センサー４６か
らの検出信号を取り込み、一定クランク角毎に出力され
るエンジンの回転角信号に基づいて開閉制御される。

【００１０】上述のごとく、回転角センサー４６は回転
歯車４２Ｅより所定の回転角のパルス信号に基づいて回
転角を検出するもであるから、この場合、回転角センサ
の出力の回転角信号（角度パルス）が多ければ多いほど
細分化した微小間隔のパルスが得られ、したがって、パ
ルス数の計数による回転角の検出の分解能が高くなるこ
とになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、歯車の
歯数を増やすことは製作加工の精度上の限度もあり、ま
た、センサ側の検出能力（分解能）にも限度があって、
例えば、１歯当たりの角度を１１．２５°ＣＡに設定し
ているのが現状である。

【００１２】また、高精度の噴射量制御を図るため、一
回転当たり数千パルス以上の微小角パルスを検出可能な
角度信号検出器をポンプ軸に取り付け、そのパルスを計
数して電磁スピル弁を制御するようにしたものも提案さ
れている（特開昭６０−２４９６５３号公報）。

【００１３】この微小角パルスを検出するものは、外周
にＮＳ一組の磁極の間隔を例えば１０μm 程度に設定し
た磁気記録用磁性材を設けた非磁性材の円板を燃料噴射
ポンプの回転軸に固定し、この磁性材の磁極を磁気ヘッ
ドにより検出することにより、ポンプの回転角０．０３
°毎に一つの信号を検出可能としたものである。しかし
ながら、この方式のものも、磁性材に磁極を記録する際
の記録精度を十分に高くしなければならないという問題
がある。

【００１４】また、従来のパルスリングは、エンジンの
気筒数分のパルス数（歯数）を持ったリングを使用して
おり、パルス間の角度分割精度が悪いと気筒間で燃料噴
射量の違い（不均量）が生じ、エンジン不安定を引き起
こすこととなるという問題があった。

【００１５】この点を図６により説明すると、パルスリ
ングの例えばＡ気筒分の歯間隔とＢ気筒分の歯間隔にば
らつきがあったとすると、センサーにより検出される角
度パルスはＡ気筒のものとＢ気筒のものとで異なること
となり（Ａ₁≠Ｂ₁，Ａ₂≠Ｂ₂）、その結果、スピル
弁開閉時期がＡ気筒とＢ気筒で異なり（ｔ₁≠ｔ₁’，
ｔ₂≠ｔ₂’）、燃料噴射量が変動することとなる。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、カム角センサーのパルスリングを、燃料噴射ポンプ
の回転軸に対して増速することにより、燃料噴射ポンプ
の回転軸の１回転あたりに発生するパルス数を増加する
ようにして、パルス計数に基づくスピル弁の開閉時期の
検出の分解能を高めることにより精密な燃料噴射量の制
御を可能にすることを課題とする。

【００１７】また、一つのパルスリングに持たせるパル
ス数をエンジンの気筒数の半分の数以下の気筒数分に制
限することにより気筒間での燃料噴射量に差が生じるこ
とを抑制することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンのク
ランク軸の回転に連動して回転するポンプ駆動軸を有す
る燃料噴射ポンプと、該ポンプ駆動軸に連動して回転
し、所定の角度毎のパルスを有するパルスリングを備え
るカム角センサーを具備し、該カム角センサーの検出信
号に基づき燃料の噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射
装置において、該パルスリングを該ポンプ駆動軸の回転
に対して増速する増速手段を設けることにより上記課題
を達成するものである。

【００１９】

【作用】本発明によれば、カム角センサーのパルスリン
グが燃料噴射ポンプの軸回転に対して増速されて回転す
ることにより、パルスリングの回転角信号（パルス数）
を増やすことなく燃料噴射ポンプの１回転当たりのパル
ス数を増加することが可能となる。その結果、１パルス
当たりの分割角度を小さくすることができ、精度の高い
燃料噴射量制御が可能となる。

【００２０】また、パルスリングの回転を燃料噴射ポン
プの軸の回転に対して増速することにより、一つのパル
スリングに１気筒分あるいは２気筒分のパルス数を持た
せ、これを各気筒に共通に使うことが可能となり、気筒
間で電磁スピル弁の開閉時期に差が生じないこととなっ
て、気筒間の燃料噴射量のばらつきの発生を抑えること
が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１は、４気筒ディーゼルエンジンに用い
られる燃料噴射ポンプ用のカム角センサー１０を示す。
燃料噴射ポンプのポンプ回転軸１には歯車１１が固定さ
れている。そして歯車１１とかみあうように歯車２１が
センサー回転軸２に固定されている。また、センサー回
転軸２にはパルスリング２２が固定されており、また、
パルスリング２２のパルスを計数する電磁ピックアップ
式のピックアップ３が所定の間隔を保ってポンプ本体
（図示せず）に取り付けられている。

【００２３】パルスリング２２は、１気筒分のパルスを
形成する一個の気筒判別用欠歯部２２１と複数個の歯部
２２２を具備している。

【００２４】本実施例は４気筒のエンジンに適用するも
のであり、歯車１１の歯数（Ｎ₁）と歯車２１の歯数
（Ｎ₂）の割合がＮ₁：Ｎ₂＝４：１になるように設定
されている。これにより、燃料噴射ポンプのポンプ回転
軸１が１回転するとセンサー回転軸２は４回転すること
となり、したがってパルスング２２も４回転することと
なり回転軸１の１回転当たり４気筒分のパルスがピック
アップ３により検出される。本実施例の構成によれ
ば、歯車１１と歯車２１の歯数の比は４対１であるか
ら、パルスリング２２の回転速度はポンプ回転軸１の回
転速度に対し４倍の速度に増速されて回転する。したが
って、ポンプ回転軸１の１回転当たり、パルスリングが
有しているパルス数（歯部２２２の数）の４倍のパルス
を得ることができ、パルスリング２２に形成する歯部２
２２の数を増やすことなくパルスの数を増やすことがで
きる。これによって角パルスセンサーによる回転角の検
出の分解能が高まり高精度のパルス計数に基づくスピル
弁の開閉時期の制御が可能となる。

【００２５】また、燃料噴射ポンプのポンプ回転軸１は
エンジンのクランクシャフトと駆動連結され、クランク
シャフトからの回転力の付与により回転するものである
から、例えば低温時やバッテリ電圧降下時にエンジンを
始動したような場合、その回転数が著しく低くなってピ
ックアップからの回転信号が検出できないような場合で
も、本実施例によればパルスリング２２はポンプ回転軸
１に比し高速で回転するから回転信号の検出が可能とな
る。また、前記低速時のセンサー出力不足の問題も解消
され、燃料の噴射量や噴射時期の制御が確実に行われ始
動性や白煙の発生が大幅に改善される。

【００２６】また、本実施例においては、パルスリング
１回転につき１気筒分のパルスがピックアップ３により
検出されて順次各気筒に対する燃料の供給のためのスピ
ル弁の開閉制御時期の決定に供されるから、各気筒に対
するパルス数の計数は全て共通のものであり同一のもの
である。したがって、各気筒に対するスピル弁の開閉
は、夫々基準点からみて同一のタイミングで行われるこ
ととなり、各気筒への燃料噴射量は均一なものとなり、
気筒間の燃料噴射量の不均量によるエンジンの不安定性
も解消される。そして、さらに、不均量がなくなれば、
不均量補正制御が不要となり、エンジンの燃焼制御にお
ける制御ロジックが簡素化される。

【００２７】なお、上記実施例においては、歯車１１と
歯車２１の歯数（Ｎ₁，Ｎ₂）の比（Ｎ₁／Ｎ₂）を４
対１としたが、必ずしもこれに限るものでない。

【００２８】例えば、４気筒のディーゼルエンジンであ
っても、歯車１１と歯車２１の歯数の比を２対１とする
こともできる。

【００２９】図２は本発明の第２の実施例を示し、４気
筒のディーゼルエンジンにおいて、Ｎ₁／Ｎ₂＝２／１
にした例である。

【００３０】この場合、パルスリング２２は、二つの気
筒判別用欠歯部２２１を有し、２気筒分の歯部２２２を
具備したものが使用されている。したがって、本実施例
においては、燃料噴射ポンプのポンプ回転軸１が１回転
することによりパルスリング２２は２回転し、これによ
り４気筒分のパルスがピックアップ３により検出され
る。

【００３１】本実施例においても、パルスリング２２が
ポンプ回転軸１の回転に対して増速され、前記第１の実
施例と同様に増速による効果を得ることができる。

【００３２】また、一つのパルスリングに２気筒分のパ
ルスを具備させる結果、二つの気筒間でパルス間隔にば
らつきがある場合、気筒間における燃料噴射量を均一に
する効果は一つのパルスリングに１気筒分のパルスを具
備させる第１実施例のものと比較して減少することとな
るが、エンジン全体からすれば気筒間における燃料噴射
の不均量は改善される。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、カム角センサーのパル
スリングを燃料噴射ポンプの回転軸の回転に対して増速
して回転させるため、カム角パルスセンサーに具備させ
る角度パルスの数を増やすことなく、燃料噴射ポンプの
回転軸の１回転当たりのパルス数を多くすることが可能
となり、微小な間隔の角度パルスを得ることができる。
その結果、角度パルスの計数に基づく燃料噴射時期を高
分解能で検出することができ、精密な燃料噴射時期及び
燃料噴射量を制御することができる。

【００３４】また、パルスリングを増速して使用するた
め、一つのパルスリングにエンジンの気筒数よりも少な
い数の気筒数分の角度パルスを具備させてこれを各気筒
間で共用させることが可能となり、気筒間における燃料
噴射時期や燃料噴射量のばらつきを低減することが可能
となる。

【００３５】さらに、パルスリングを増速して使用する
ため、角度パルスを計数する回転センサーが電磁ピック
アップ方式のような発電式ピックアップを使用する場
合、低速時のセンサー出力不足という弱点が解消され、
極低速からの回転数検知が可能となり、燃料噴射量や噴
射時期制御が確実に行われるから、エンジンの始動性や
白煙の発生などが大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】本発明装置が適用される燃料噴射装置の構成図
である。

【図４】従来のカム角センサーのパルスングを示す図で
ある。

【図５】電磁スピル弁の作動説明図である。

【図６】従来のカム角センサーのパルスリングの作動を
示す図である。

【符号の説明】

１ポンプ回転軸２センサ回転軸３電磁ピックアップ１０カム角センサー１１、２１歯車２２パルスリング３４噴射ノズル４２燃料噴射ポンプ４２Ａポンプ駆動軸４２Ｂフィードポンプ４２Ｇプランジャ４２Ｅ回転歯車４２Ｆフェイスカム４５プレッシャチェンバ４６回転角センサー４７分配通路２２１欠歯部２２２歯部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 41/12 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのクランク軸の回転に連動して
回転するポンプ駆動軸を有する燃料噴射ポンプと、該ポ
ンプ駆動軸に連動して回転し、所定の角度毎のパルスを
有するパルスリングを備えるカム角センサーとを具備
し、該カム角センサーの検出信号に基づき燃料の噴射量
を制御する内燃機関の燃料噴射装置において、該パルスリングを該ポンプ駆動軸の回転に対して増速す
る増速手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴
射装置。