JPH08232686A - 燃料噴射ポンプの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関に使用される燃料噴射ポンプにおい
て、燃料温度に左右されることなく、燃料噴射量を所望
量に維持する。 【構成】 従来、電磁スピル弁を燃料温度に関わらず角
度ＡＮＧＮにてＯＮしていたのを、燃料温度が低いとき
には（ｉ）に示すようにＡＮＧＰｓ遅らせる。すると、
プランジャによる圧送速度の大きい点（点Ａ’）にて圧
力室が閉塞されるので、ノズル前圧力は（ｋ）のように
急激に上昇する。その結果、開弁圧Ｐ0 に速やかに到達
する（点Ｃ’）と共に圧力の最高値は燃料温度が高い場
合よりも高くなる（点Ｄ’）。従い、噴射ノズルから噴
射される燃料の量は（ｌ）の斜線部のように、燃料温度
が高い場合に行なう従来の制御方式による噴射量
（（ｆ）の斜線部）と大差がなくなる。つまり、燃料温
度に影響されず所望量の噴射をさせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼル機関等の内燃
機関に使用される燃料噴射ポンプにおいて燃料の噴射量
を制御する方法及びその方法に従って燃料噴射ポンプを
制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンにおける燃料噴射
は、そのエンジンの各気筒に設けられたノズルに噴射管
を介して接続された燃焼噴射ポンプによって行なわれ
る。燃料噴射ポンプは、圧力室に充填された燃料に対し
てプランジャと言われる部材がディーゼルエンジンの回
転数に応じて加圧・減圧を繰り返すもので、加圧を受け
た燃料の圧力が、ノズル毎に設定されている開弁圧に達
すると、ノズルの噴孔から燃料噴射が開始され、圧力室
内の燃料圧力が開弁圧以下に下がると燃料噴射が停止さ
れる。この、燃料圧力を速やかに下げ且つ下げる時点を
調整可能にするために、電磁スピル弁が設けられている
燃料噴射ポンプがある。

【０００３】電磁スピル弁とは、電磁ソレノイドとその
電磁ソレノイドによって駆動されるニードルを主として
構成される弁であり、圧力室に連通する溢流経路に設け
られ、電磁ソレノイドへの供給電流をＯＮ・ＯＦＦする
ことによって溢流経路をそれぞれ閉塞・開放する。例え
ば、プランジャによって圧力室内の燃料が加圧されてい
るときに電磁スピル弁をＯＦＦすると、圧力室と溢流経
路が連通されて、燃料が溢れ出し、圧力室内の燃料の圧
力は急激に下がる。そして開弁圧まで下がったときにノ
ズルからの燃料噴射が停止される。一方、プランジャに
よる加圧を開始するときには、予め電磁スピル弁をＯＮ
にして、溢流経路へ燃料が溢れ出すのを禁止しておく。

【０００４】従って、電磁スピル弁のＯＦＦ時期を制御
することにより、燃料噴射の停止時期を可変させること
ができる。停止時期を遅くすると、より長時間、燃料が
ノズルから噴射されていることになり、その結果、噴射
量が増える。つまり、エンジンの運転状態に応じた基本
噴射量を求め、この噴射量を目標値として適切なタイミ
ングにて電磁スピル弁をＯＦＦさせることにより、噴射
量を制御することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料噴
射量は、その燃料自体の温度の影響を受けて増減してし
まう。これは、燃料温度が高くなると燃料の粘性が下が
ることによるもので、上記した圧力室周辺には、プラン
ジャ等の摺動する機構が多く、これら摺動箇所から粘性
の下がった燃料がリークして圧力室内の燃料圧力が下が
ってしまう。すると、燃料圧力がノズルの開弁圧に達す
るタイミングが遅れ、噴射量が低下してしまう。

【０００６】このような現象は、燃料噴射ポンプが噴射
終了後の噴射管内の圧力を一定に保つ所謂定残圧弁を備
えるタイプであって且つノズルがスロットル形のもので
ある場合には顕著となる。特にスロットル形のノズルの
中でも２段開弁圧ノズルといわれるタイプにおいては、
２段に設定されている開弁圧の内、高い側の開弁遅れが
噴射量低下の原因となる。これについて図１０を用いて
説明する。

【０００７】図１０は、２段開弁圧ノズル７０（以下、
単に噴射ノズル７０という）の断面詳細図である。即
ち、噴射ノズル７０は、本体としてのバルブボディ７２
と、ニードル７４、ディスタンスピース７６、ホルダー
７８、リテーナ８０がそれぞれ同軸上に組みつけられて
いる。ニードル７４上部にはフルリフト調整部材８２及
びロッド８４が当接され、ディスタンスピース７６上部
には第１リフト調整部材８６が当接されている。また、
ロッド８４上部には第１開弁圧用スプリング８８を設け
られ、ニードル７４上部に付勢力を与えている。第１リ
フト調整部材８６の上部には第１開弁圧用スプリング８
８と協働して第２開弁圧力を決める、第２開弁圧用スプ
リング９０が設置され、第一リフト以降にニードル７４
に付勢力が与えられるように構成されている。

【０００８】このような構成からなる噴射ノズル７０に
おいては、燃料の圧力（ノズル前圧力）が第１開弁圧用
スプリング８８にて定められる第１開弁圧力に達する
と、その燃料によってニードル７４がロッド８４と共に
矢印Ｐ方向に移動され、噴孔９２からの噴射が開始され
る。更にノズル前圧力が高まって、第１開弁圧用スプリ
ング８８と第２開弁圧用スプリング９０とにより定めら
れる第２開弁圧力に達すると、ニードル７４及びロッド
８４が更に同方向に移動され、大量の燃料が噴射され
る。そしてノズル前圧力が下がれば再びニードル７４が
下がり、噴射が停止される。

【０００９】以上の構成を主としてなる噴射ノズル７０
にて行なわれる燃料噴射が、燃料温度の影響を受ける様
子を図１１に示す。図１１（ａ）は燃料温度が４０℃の
場合において設定された目標値としての燃料噴射量に対
して、燃料温度が変化したときに実際に噴射される燃料
の量を、エンジン回転数毎にグラフにしたものであり、
図１１（ｂ）は、あるエンジン回転数において燃料温度
が変化したときの燃料圧力の変化の様子、図１１（ｃ）
は更にそのときの燃料噴射率を模式的に示したものであ
る。

【００１０】即ち、図１１（ａ）の交点Ａのように、燃
料温度が４０℃のときに２０ｍｍ³／ｓｔの噴射量を得
られるように、電磁スピル弁のＯＦＦ時期やプランジャ
の動作の設定を行なった場合、エンジン回転数ＮE が６
００〜１２００ｒｐｍの範囲においては燃料温度が変化
しても、実際の燃料噴射量には大きな影響がないもの
の、交点Ｂのように、燃料温度が４０℃のときに６０ｍ
ｍ³ ／ｓｔの噴射量を得られるように設定を行なった場
合、エンジン回転数ＮE が１２００ｒｐｍのときには破
線のグラフに示したように、燃料温度が上昇するに連れ
て実際に噴射される量が減少し、逆に、温度が低下する
と噴射量が増大する。この傾向はエンジン回転数ＮE が
８００ｒｐｍ（実線のグラフ）、６００ｒｐｍ（一点鎖
線のグラフ）と下がるほど顕著になる。

【００１１】この、燃料温度と燃料噴射量の関係は図１
１（ｂ）、図１１（ｃ）に示すような現象による。即
ち、図１１（ｂ）の点Ｃにて燃料ポンプから燃料の圧送
が開始されたとする。すると、一点鎖線にて示した燃料
温度が高い場合の燃料の圧力は、実線にて示した燃料温
度が低い場合の圧力変化に比べて上昇が緩やかになる。
これは、燃料の温度上昇に伴って燃料の粘性が減り、ポ
ンプの摺動部分からリークする燃料が増加することによ
る。この結果、第１開弁圧に達するタイミングがＤから
Ｄ’に遅れ、第２開弁圧に達するタイミングがＥから
Ｅ’に遅れてしまう。一方、圧力が減少する側の変化
は、燃料温度に関わらず、電磁スピル弁の開放によって
急激に減圧するため、燃料温度の高低による影響は小さ
い。

【００１２】このため、燃料噴射率は図１１（ｃ）のよ
うになる。燃料噴射量は燃料噴射率を時間で積分したも
のであるから、高温時には斜線で示した面積だけ噴射量
が減少してしまう。つまり、所望の噴射量が例えば２０
ｍｍ³ ／ｓｔ程度であれば、補償は必要ないが、所定範
囲内の噴射量（例えば６０ｍｍ³ ／ｓｔ）が欲しい場合
（その中でも特にエンジン回転数ＮE が低い場合）に
は、燃料温度の変化に対して何等かの補償をしないと、
適切な噴射量が得られないことになる。

【００１３】また、図１１（ｃ）のように第２開弁圧に
達するタイミングが遅れることにより、内燃機関の膨張
行程における燃焼のタイミングが遅れて不完全燃焼を起
こし、エミッション、スモーク等が発生する原因にもな
る。本発明は上記課題を解決し、燃料噴射ポンプによっ
て噴射される燃料の量を、燃料温度に左右されることな
く、所望量に維持することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１に記載の本発明は、燃料が充填され
る圧力室と、内燃機関の回転に同期して該圧力室内の燃
料を加圧してノズルから噴射させるプランジャと、上記
圧力室に連通する溢流経路に設けられ、外部から指令に
従い該溢流経路を開・閉する電磁スピル弁と、を備えた
燃料噴射ポンプの制御方法であって、上記内燃機関の運
転状態に基づいて燃料噴射期間を求め、更に該燃料噴射
期間に対応する上記電磁スピル弁の開・閉時期を設定し
た後に、上記燃料噴射ポンプ内の燃料温度を検出して、
該燃料温度が高いほど燃料噴射期間が長くなるように上
記電磁スピル弁の閉塞時期を早めることを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の本発明は、図１の
Ａ部に例示するように、燃料が充填される圧力室と、内
燃機関の回転に同期して該圧力室内の燃料を加圧してノ
ズルから噴射させるプランジャと、上記圧力室に連通す
る溢流経路に設けられ外部から指令に従い該溢流経路を
開・閉する電磁スピル弁と、を備えた燃料噴射ポンプに
対して用いられ、上記内燃機関の軸回転数、アクセル開
度等の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該運転
状態検出手段により検出された内燃機関の運転状態から
燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段と、該
基本噴射量設定手段によって設定された基本噴射量に基
づいて上記電磁スピル弁の開閉時期を設定する電磁スピ
ル弁制御手段と、を備えた燃料噴射ポンプの制御装置に
おいて、更に、上記燃料噴射ポンプ内の燃料温度を検出
する燃料温度検出手段を設け、上記電磁スピル弁制御手
段が、該燃料温度検出手段により検出された該燃料温度
が高いほど、上記電磁スピル弁の閉塞時期を早めること
を特徴とする。

【００１６】更に、請求項３に記載の本発明は、請求項
２に記載の燃料噴射ポンプの制御装置において、上記電
磁スピル弁制御手段が、上記電磁スピル弁の閉塞時期
を、上記燃料温度検出手段により検出された燃料温度が
所定の範囲内にあるときのみ制御し且つ燃料温度が該範
囲以上のときには、上記電磁スピル弁の閉塞時期を上記
プランジャによる加圧時期以前とし、燃料温度が該範囲
以下のときには、該範囲の下限における閉塞時期にて上
記電磁スピル弁を閉塞することを特徴とする。

【００１７】請求項４に記載の本発明は、請求項２また
は請求項３に記載の燃料噴射ポンプの制御装置におい
て、上記電磁スピル弁制御手段が、上記運転状態検出手
段により検出された内燃機関の軸回転数が所定の範囲内
であり且つ上記基本噴射量設定手段により設定された基
本噴射量が所定の範囲内であるときにおいてのみ、該燃
料温度検出手段により検出された該燃料温度が高いほ
ど、上記電磁スピル弁の閉塞時期を早くすることを特徴
とする。

【００１８】

【作用及び発明の効果】請求項１に記載の発明において
は、従来、内燃機関に用いられる燃料噴射ポンプの噴射
量が、その内燃機関の軸回転数、アクセル開度等の運転
状態に基づき設定された目標値になるように、電磁スピ
ル弁の開閉タイミングを設定していたがこれに加え、燃
料噴射ポンプ内の燃料の温度を検出し、その温度が高い
ほど電磁スピル弁の閉塞タイミングを早くして燃料が噴
射される期間を長くする。

【００１９】これは、燃料温度が高くなると低い場合に
比べ燃料の粘性が下がり、圧送系に存在する摺動部分か
らリークする燃料が増える結果、圧力室内の燃料圧力の
上昇が緩やかになって、噴射の開始時期が遅れ、その結
果噴射される燃料が減ることに鑑みたもので、燃料温度
が高いときには、燃料の噴射期間を燃料温度が低いとき
に比べ長くすることにより噴射量の減少分を補償するも
のである。

【００２０】つまり、請求項１に記載の方法によれば燃
料温度による噴射量の変動を抑え、所望の噴射量を得る
ことができる。また、噴射の開始時期が遅くならないた
め、内燃機関が不完全燃焼を起こしてエミッションやス
モークを発生させることがない。

【００２１】請求項２に記載の燃料噴射ポンプの制御装
置は、運転状態検出手段が検出した内燃機関の軸回転
数、アクセル開度等の運転状態から、基本噴射量設定手
段が燃料の基本噴射量を設定すると、その基本噴射量に
基づき、電磁スピル弁制御手段が電磁スピル弁の開閉時
期を設定する。この設定の際に、電磁スピル弁制御手段
は、燃料温度検出手段により検出された燃料温度が高い
ほど、ノズルから燃料が噴射される期間が長くなるよう
に電磁スピル弁の閉塞時期を早くする。

【００２２】即ち、請求項２に記載の燃料噴射ポンプの
制御装置は、請求項１に記載の制御方法を実現する装置
であり、従いこの制御装置によれば、燃料温度による噴
射量の変動を抑え、所望の噴射量を得ることができると
ともに、燃料温度が高いときには電磁スピル弁の閉塞時
期を早めて噴射開始時期が遅れないようにするため、内
燃機関が不完全燃焼を起こしてエミッションやスモーク
を発生させることがない。

【００２３】請求項３に記載の発明においては、請求項
２に記載の燃料噴射ポンプの制御装置が行なう電磁スピ
ル弁の閉塞時期の修正を、燃料温度検出手段により検出
された燃料温度が所定の範囲内にあるときのみ行なう。
そして燃料温度がその範囲以上のときには、従来通り、
閉塞時期はプランジャによる加圧時期以前とし、一方、
燃料温度がその範囲以下のときには、範囲の下限におけ
る閉塞時期にて電磁スピル弁を閉塞する。

【００２４】これは、燃料温度の上限は８０℃程度であ
り、それ以上はごくまれなため、実用上弊害は発生しな
いと考えられるためである。また、逆に燃料温度の下限
は大気温度で変化するが、温度が低いほど必要噴射量は
増やす必要があることと、エンジン始動後は燃料温度が
比較的早く上昇することを考慮したものである。

【００２５】つまり、請求項４に記載の発明によれば、
実用上弊害を発生させないで制御の簡素化がはかれる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料噴射ポ
ンプの制御装置において、電磁スピル弁制御手段が、運
転状態検出手段により検出された内燃機関の軸回転数が
所定の範囲内であり且つ基本噴射量設定手段により設定
された基本噴射量が所定の範囲内であるときにおいての
み、上記の制御、即ち、燃料温度検出手段により検出さ
れた燃料温度が低いほど、電磁スピル弁の閉塞時期を遅
くするという制御を行なう。

【００２６】これは、軸回転数が小さいほど、また基本
噴射量が多いほど、燃料温度が噴射量に与える影響が大
きいことに対応したものである。従って、請求項５に記
載の発明によれば、燃料温度が大きく影響を与える軸回
転数の領域、及び基本噴射量の領域において上記制御を
行なうため、最大限に効果を発揮できる。

【００２７】

【実施例】図２に本発明を適用した、実施例のインナー
カム圧送式の分配型燃料噴射ポンプ１（以下、単に燃料
噴射ポンプ１ともいう）の主要断面図を示す。図示しな
い４気筒ディーゼルエンジンにより回転駆動されるドラ
イブシャフト１０には、燃料のフィードポンプであるベ
ーン式のポンプ１２（９０°展開図にて示す）が連結さ
れ、更にドライブシャフト１０には、外周に凸状の歯が
複数個形成されたシグナルロータ１４、及びポンプハウ
ジング１６に取り付けられたロータ用のシリンダ１８に
より回転可能に支持された分配ロータ２０、が同軸的に
取り付けられている。また、分配ロータ２０の図２にお
ける左端の基部には、中心に圧力室２２となる空間が形
成され、圧力室２２から放射状に複数個（この例ではデ
ィーゼルエンジンの気筒数に対応して４個）のシリンダ
ボア２４が形成されている。

【００２８】更に、分配ロータ２０には圧力室２２から
軸方向に穴が形成され、この穴の終端部にはスピルポー
ト２５が、圧力室２２の近傍には吸入ポート２６ａが、
両ポートの中間には吐出ポート２６ｂが、夫々穴から半
径方向に形成されている。なお、スピルポート２５はそ
の外周は周溝状にされて分配ロータ２０の回転角に依ら
ず常に分配ロータ２０から燃料を溢流可能にされてい
る。一方、吸入ポート２６ａは、ディーゼルエンジンの
気筒数に対応して４個、放射状に形成されており、所定
の角度においてのみ燃料室２８に連通されて燃料を吸入
可能となる。また、吐出ポート２６ｂは１個形成され
て、ディーゼルエンジンの気筒数に対応して４個形成さ
れた噴射ノズル２９への連絡孔に、分配ロータ２０の回
転によって順次連通されて噴射ノズル２９へ燃料を送出
することが可能となる。

【００２９】噴射ノズル２９は、燃料のノズル前圧力が
所定の開弁圧（Ｐ0 とする）に達すると燃料を噴射する
周知の燃料噴射ノズルであり、ディーゼルエンジンの各
気筒に１本ずつ計４本設けられている。また、４個のシ
リンダボア２４には、それぞれプランジャ３０が挿入さ
れており、各プランジャ３０の外端にはローラ３２が取
り付けられており、このローラ３２は、ポンプハウジン
グ１６側に支持されている環上のカムリング３４の内周
面に形成されたカム面３４ａに係合している。つまり、
分配ロータ２０が回転されるとローラ３２がカムリング
３４内にて回転され、それによってカム面３４ａのプロ
フィルに従いローラ３２、ひいてはプランジャ３０がシ
リンダボア２４内を往復運動される。なお、カム面３４
ａは、４個のプランジャ３０の往復運動が、半径方向に
関して同方向、即ち全て外周方向或は全て中心方向に向
かって行なわれるように形成されているものとする。

【００３０】カムリング３４の外周面上には、シグナル
ロータ１４の外周に対向してシグナルロータ１４の凸状
歯の電磁誘導によって機関回転数に応じたパルス信号を
発生する回転数センサ３６が担持されており、また、ポ
ンプハウジング１６には燃料室２８に望んでポンプ内燃
料温度を検出する燃料温度センサ３８が設けられてい
る。これらセンサの出力信号は、ディーゼルエンジンに
て検出された上死点位置にピストンがあることを示すＴ
ＤＣ信号や、機関の負荷の大きさを示すアクセル開度信
号、冷却水温等を検出する水温センサからの出力信号等
と共に電子制御回路４０へ入力される。

【００３１】この電子制御回路４０は、ＣＰＵ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭを主として構成された周知のマイクロコンピ
ュータであり、上記各センサからの信号を受け取る他、
これを元に後述する電磁スピル弁４２の開閉時期設定、
開閉指令の出力等の様々な処理を行なう。なお、ここで
水温センサ、上死点信号・アクセル開度信号等を検出す
る図示しないセンサ類及び回転数センサ３６が運転状態
検出手段に相当する。

【００３２】そして電磁スピル弁４２は、ポンプハウジ
ング１６に設けられ、電子制御回路４０からの指令に基
づく電流によって起動されるソレノイドコイル４４と、
ソレノイドコイル４４によって図中の下方へ移動される
アーマチャ４６と、アーマチャ４６と共に下方へ移動さ
れるバルブニードル４８と、バルブニードル４８を上方
へ付勢するスプリング５０とで主に構成されている。ま
たバルブニードル４８の周囲には、常時、分配ロータ２
０のスピルポート２５に連通している油溜り室５２が形
成され、ソレノイドコイル４４に通電していない状態
（電磁スピル弁のＯＦＦ状態）においてはバルブニード
ル４８が図の上方に移動（開弁）し、燃料室２８に通じ
る低圧ポート５４とスピルポート２５とがこの油溜り室
５２を介して連通される。一方、ソレノイドコイル４４
に通電して電磁スピル弁をＯＮ状態にすると、バルブニ
ードル４８が図２のような状態になり、分配ロータ２０
から溢流される燃料を油溜り室５２を閉塞することによ
り低圧ポート５４へ燃料が溢流するのを防止する。

【００３３】以上の構成を備える燃料噴射ポンプ１にお
いて、ドライブシャフト１０が回転されると、ポンプ１
２が燃料を燃料室２８に供給すると共に、分配ロータ２
０も回転する。すると、分配ロータ２０が所定角度だけ
回転したときに吸入ポート２６ａと燃料室２８とが連通
され、またプランジャ３０の外端に取り付けられたロー
ラ３２が、カムリング３４の内周のカム面３４ａに沿っ
て外周方向に移動されることによってプランジャ３０も
シリンダボア２４の中で同方向に移動されて圧力室２２
を拡大させ、圧力室２２内に燃料が吸入される。そして
電磁スピル弁４２をＯＮ状態にして燃料が低圧ポート５
４へと溢流するのを防止した上で分配ロータ２０が更に
回転されると吸入ポート２６ａの燃料室２８への連通が
絶たれ、圧力室２２内に燃料が密閉された状態にされ
る。そして更に分配ロータ２０が回転されると、ローラ
３２が、カム面３４ａに沿って中心方向に移動され、プ
ランジャ３０もシリンダボア２４の中で同方向に移動さ
れて圧力室２２を収縮させ、圧力室２２内の燃料を圧縮
する。この圧縮によって圧力室２２内の燃料の圧力が噴
射ノズル２９の開弁圧に達すると、噴射ノズル２９から
燃料の噴射が開始される。

【００３４】この噴射は、更に分配ロータが回転されて
吸入ポート２６ａが再び燃料室に連通し、圧力室内の圧
力が開弁圧以下に下がることによって停止させることも
できるが、電磁スピル弁４２をＯＦＦ状態にすることに
より、吸入ポート２６ａが再び燃料室に連通されるより
も早い、所望の時期で停止させることができる。これ
は、電磁スピル弁４２をＯＦＦ状態にすると、スピルポ
ート２５が油溜り室５２、低圧ポート５４を介して燃料
室２８に連通されて、圧力室２２内の燃料の圧力を急激
に下げることができることによる。

【００３５】またこれと逆に、電磁スピル弁４２をＯＮ
にする時期をプランジャ３０による燃料の加圧の後にす
ることにより噴射の開始時期も変更することができる。
即ち、上記のように、プランジャ３０による燃料の加圧
の前に電磁スピル弁４２をＯＮにすると、プランジャ３
０の移動によって燃料の圧力が高められるが、このとき
に電磁スピル弁４２がＯＦＦ状態になっていると、プラ
ンジャ３０に加圧された燃料は、スピルポート２５、油
溜り室５２を経由して２６から低圧ポート５４に溢流し
てしまい、圧力が高まることがない。この状態で電磁ス
ピル弁４２をＯＮにすると、流動していた燃料が閉塞さ
れて急激に圧力が上昇し、噴射ノズル２９の開弁圧に達
すると噴射が開始される。（以下この、プランジャ３０
による圧力室２２の縮小が開始されてから電磁スピル弁
４２がＯＮされるまでの期間をプレストローク期間とい
う。） つまり、電磁スピル弁４２をＯＮ・ＯＦＦすることによ
り、噴射ノズル２９からの燃料噴射を夫々開始・停止す
る時期を設定することができる。換言すると、電磁スピ
ル弁４２のＯＮ・ＯＦＦ時期を制御することにより、燃
料の噴射期間を設定することができ、ひいては噴射され
る燃料の量を増減させることができる。

【００３６】一方、ドライブシャフト１０の回転に伴
い、シグナルロータ１４が回転することにより、回転数
センサ３６からパルス信号が発せられ、電子制御回路４
０はこれをカウントして、エンジン回転数ＮE 及び分配
ロータ２０の回転角を知ることができる。この回転角及
びアクセル開度、冷却水温等のセンサ出力信号に基づ
き、電子制御回路４０は、噴射量、噴射開始時期を設定
し、それに応じて電磁スピル弁４２の開閉時期の設定等
の処理を行なう。

【００３７】この電磁スピル弁４２の開閉時期を設定す
る、スピル弁開閉時期設定処理について図３のフローチ
ャートに従って説明する。まずステップ（以下、単にＳ
と記す）１０でエンジン回転数ＮE 、負荷（アクセル開
度）、及び燃料温度を検出する。

【００３８】続くＳ２０では、Ｓ１０にて検出されたエ
ンジン回転数ＮE 、アクセル開度に基づき、基本噴射量
Ｑ0 を算出する基本噴射量設定手段としての処理を行な
う。この算出は、予め電子制御回路４０内のＲＯＭに格
納されたテーブルを参照して行なう。このテーブルは図
４（ａ）に例示したようなものであり、エンジン回転数
ＮE 、アクセル開度に基づき、基本噴射量Ｑ0 を算出す
る。

【００３９】こうして基本噴射量Ｑ0 が設定されると、
以下、Ｓ３０〜Ｓ８０までの電磁スピル弁制御手段とし
ての処理を行なう。まずＳ３０にて、基本噴射量Ｑ0 及
びエンジン回転数ＮE に基づき、プレストローク補正域
か、それ以外の通常制御域かを判断する。当該スピル弁
開閉時期設定処理においては、電磁スピル弁４２のＯＮ
時期の変更は、最もその効果を発揮し易い領域、即ち低
速、高負荷領域の領域（図４（ｂ）に示すエンジン回転
数ＮE ＝６００〜１５００ｒｐｍ、噴射量Ｑ0＝３０ｍ
ｍ³ ／ｓｔ以上最大噴射量までの領域（以下、プレスト
ローク補正域という））とし、その他の領域では通常制
御を行なう。

【００４０】もしこの条件を満たしているならばＳ４０
のプレストローク補正へ進みプレストローク補正量ＡＮ
ＧＰｓを設定する。ここで、プレストローク補正量ＡＮ
ＧＰｓを設定する方法について図５に示す。図５は、エ
ンジン回転数ＮE 及び電磁スピル弁４２のＯＦＦ時期が
一定という条件において、燃料温度とそのときに噴射さ
れる燃料の量の関係を、プレストローク量ＱPS毎に表し
たものである。なお、電磁スピル弁４２のＯＦＦ時期
は、プレストローク量無（ＱPS＝０°ＣＡＭ：「°ＣＡ
Ｍ」は、カムリング３４のカムプロフィルにおける位相
を表す）且つ燃料温度８０℃のときに、噴射量が６０ｍ
ｍ³ ／ｓｔとなる（Ａ点）ように設定されたものとす
る。この、燃料温度８０℃、噴射量が６０ｍｍ³ ／ｓｔ
という状態から、燃料温度が例えば４０℃まで低下する
と、噴射量は８０ｍｍ³ ／ｓｔまで増加してしまう（Ｂ
点）。このとき、プレストローク量を１．５°ＣＡＭと
変更すると、Ｃ点に移行して、噴射量を６０ｍｍ³ ／ｓ
ｔとすることができる。このように、各燃料温度で６０
ｍｍ³ ／ｓｔに設定できるプレストローク量が存在す
る。このグラフをエンジン回転数ＮE 毎に作成し、Ｓ２
０にて設定された基本噴射量Ｑ0 について改めてグラフ
にしたのが図６（ａ）である。実際には、この図６
（ａ）のグラフを基本噴射量Ｑ0 毎に作成した後、テー
ブル化して予めＲＯＭに格納しておき、当該Ｓ４０の処
理においてこのテーブルを参照してプレストローク補正
量ＡＮＧＰｓを設定する。なお、図６（ａ）から判るよ
うに燃料温度が０℃以下のときには、プレストローク補
正量ＡＮＧＰｓは一定値とし、燃料温度が８０℃以上の
ときには、プレストローク補正量ＡＮＧＰｓは０°ＣＡ
Ｍとしている。

【００４１】図３に戻って、Ｓ３０にてプレストローク
補正域に入っていないとされたときにはＳ５０にてプレ
ストローク補正量ＡＮＧＰｓ＝０とする。こうしてＳ４
０若しくはＳ５０にてプレストローク補正量ＡＮＧＰｓ
の設定が終わると、これに通常制御をした場合のスピル
弁ＯＮ時期である通常ＯＮ時期ＡＮＧＮを加えてスピル
弁ＯＮ時期ＡＮＧＳＰＶを算出する（Ｓ６０）。

【００４２】次にＳ７０にて、エンジン回転数ＮE 及び
冷却水温に応じて、夫々図６（ｂ），（ｃ）に示すグラ
フから夫々補正係数Ｋ1 ，Ｋ2 を求めＳ８０で指令噴射
量ＱFIN （＝Ｑ0 ×Ｋ1 ×Ｋ2 ）を求め、更に指令噴射
量ＱFIN に時間並びに角度換算する等の処理が行なわれ
ることにより、電磁スピル弁４２のＯＦＦ時期が決まり
当該処理は終了する。なお、図６（ｂ），（ｃ）に示す
グラフは、図６（ａ）のグラフ等と同様、ＲＯＭ内に予
め格納しておく。

【００４３】以上の演算は回転数センサ３６の出力する
パルスに同期して、ディーゼルエンジンの気筒数が４で
あることに対応してドライブシャフト１０の半回転毎に
実行される。この演算結果に基づいて、電磁スピル弁４
２がＯＮ、ＯＦＦされ、所望量の噴射が行なわれる。

【００４４】ここで、Ｓ４０，Ｓ５０にて行なわれる設
定の違いを一層明らかにするために図７に従って説明す
る。図７（ａ）〜（ｆ）はＳ５０にて行なわれる通常制
御の場合のタイミングチャートであり、図７（ｇ）〜
（ｌ）がプレストローク制御の場合のタイミングチャー
トである。また夫々、図７（ａ），（ｇ）は回転数セン
サ３６の出力したパルス波形、図７（ｂ），（ｈ）はカ
ムリング３４によって半径方向に従動されるプランジャ
３０の変位、図７（ｃ），（ｉ）はソレノイドコイル４
４への印加電圧（HighでＯＮ）、図７（ｄ），（ｊ）は
バルブニードル４８のリフト量、図７（ｅ），（ｋ）は
ノズル前圧力、図７（ｆ），（ｌ）は噴射率を表す。

【００４５】図７（ｃ）に示すように、通常制御におい
てソレノイドコイル４４への電圧印加時期は図７（ａ）
の通常ＯＮ時期ＡＮＧＮに対応するＮE パルスの角度で
あり、これは図７（ｂ）に示すプランジャ３０による圧
送の開始前である。これによって図７（ｅ）のようにノ
ズル前圧力は、電磁スピル弁４２がＯＮにされた時点
（点Ａ）ではなく、点Ｂにてプランジャが変位され始め
るに伴って緩やかに上昇して行く。そして、開弁圧Ｐ0
に達した時点（点Ｃ）で噴射が開始され、電磁スピル弁
４２がＯＦＦにされる（点Ｄ）とノズル前圧力が急激に
下がって図７（ｆ）のような噴射率変化を呈する。

【００４６】一方、プレストローク制御における電圧印
加時期は、図７（ｉ）に示すように通常ＯＮ時期ＡＮＧ
Ｎからプレストローク補正量ＡＮＧＰｓ遅れた量であ
り、これは図７（ｈ）に示す圧送の開始後とする。この
ようにプレストローク補正量ＡＮＧＰｓだけ遅らせる
と、プランジャによる圧送速度の大きい点（点Ａ’）に
て圧力室２２が閉塞されるので、そのときのノズル前圧
力は図７（ｋ）のように急激に上昇する。その結果、開
弁圧Ｐ0 に速やかに到達して（点Ｃ’）通常制御の場合
とほぼ同時期に燃料噴射が開始されると共に、噴射期間
が短いにもかかわらず圧力の最高値は燃料温度が高い場
合よりも高くなる（点Ｄ’）。従い、噴射ノズル２９か
ら噴射される燃料の量は図７（ｌ）の斜線部のように、
通常制御の場合である図７（ｆ）の斜線部と大差がなく
なる。つまり、電磁スピル弁４２がＯＦＦされる点（点
Ｄ、Ｄ’）が同一でも燃料温度が低い場合は圧送開始を
遅らせても、高い場合と同様の噴射量を得ることが可能
となる。

【００４７】以上、説明してきた燃料噴射ポンプ１によ
れば、燃料温度が高くなり、燃料の粘性が下がる結果、
圧送系に存在する摺動部分からリークする燃料が増えて
も、これによって減少する燃料の噴射量を、電磁スピル
弁４２のＯＮ時期を早めることによって補償するため、
燃料温度の影響を受けることなく、所望量の燃料を噴射
することができる。

【００４８】また、燃料の温度が高い場合に、電磁スピ
ル弁４２のＯＦＦ時期を遅くすることにより補償するの
ではなく、電磁スピル弁４２のＯＮ時期を早めることに
より補償するため、噴射の開始時期が遅れることがな
く、内燃機関にて不完全燃焼を起こさない。従い、エミ
ッションやスモークを発生させることがない。

【００４９】更に、単に燃料温度が高いほどＯＮ時期を
早め、低いほど遅くするのではなく、燃料温度に所定の
範囲（上記例では０〜８０℃）を設定し、この間で電磁
スピル弁４２のＯＮ時期を制御して、０℃以下の領域、
及び８０℃以上の領域ではＯＮ時期を一定とするため、
制御の簡素化をはかれる。

【００５０】更に、軸回転数ＮE が小さいほど、また基
本噴射量Ｑ0 が多いほど、燃料温度が噴射量に与える影
響が大きいことに鑑みて、この条件が成りたつ領域（上
記例ではＮE ＝６００〜１５００ｒｐｍ、Ｑ0 ≧３０ｍ
ｍ³ ／ｓｔ）に限って上記制御を行なうため、最大限に
当該制御方法による効果を発揮できると共に、プランジ
ャ３０が動き出してから電磁スピル弁４２をＯＮすると
いう困難な動作を行なう回数を、必要最小限に減らすこ
とができる。

【００５１】以上、本発明の制御装置を適用した燃料噴
射ポンプ１について説明してきたが本発明はこの態様に
限定されることなく、様々な態様にて実施しうる。例え
ば、噴射ノズル２９が、２段開弁圧ノズルであっても同
様の効果を奏することができる。これについて図８を用
いて説明する。図８は噴射ノズル２９を２段開弁圧ノズ
ルに替えた場合の、図７に相当するタイミングチャート
を示したものである。即ち、図８（ａ）はプランジャ３
０の変位、図８（ｂ）はノズル前圧力、図８（ｃ）は噴
射率、図８（ｄ）は電磁スピル弁のＯＮ・ＯＦＦを表
す。そして図８（ｂ）〜（ｄ）において燃料温度が高い
場合は実線、燃料温度が低い場合は破線にて示してい
る。

【００５２】図８（ｂ）のように、燃料温度が低い場合
に電磁スピル弁のＯＮ時期をθps遅らせることにより、
ノズル前圧力は、プレストローク量ゼロの燃料温度が高
い場合よりも急激に立ち上がる（図８（ｃ））。そし
て、第１開弁圧に到達するタイミングは燃料温度が低い
場合の方が遅いものの、第２開弁圧には同時期に達し、
最高圧力は燃料温度が低い場合の方が高いために、噴射
ノズルのニードルのリフト量も燃料温度が低い場合の方
が大きくなり、噴射率も大きくなる（図８（ｄ））。こ
の結果、燃料温度が高い場合も低い場合でも噴射量を略
同等にすることができ、２段開弁圧ノズルであっても燃
料温度の影響を受けずに所望量の燃料を噴射させること
ができる。

【００５３】また、本発明の制御装置はインナーカム式
の燃料噴射ポンプ１ではなく、図９の断面図に示すよう
なフェイスカム式分配型噴射ポンプ３に適用しても良
い。この場合について以下に簡単に説明する。フェイス
カム式分配型噴射ポンプ３においては、図示しないディ
ーゼルエンジンによって、回転駆動されるドライブシャ
フト１０’にはシグナルロータ１４’が同軸的に取り付
けられ、回転数センサ３６’によって機関回転数が検出
される。また、筒状部材であるプランジャ３０’のドラ
イブシャフト１０’側にはフェイスカム５８’が連結さ
れている。

【００５４】ドライブシャフト１０’を回転させると、
プランジャ３０’も回転され、且つフェイスカム５８’
がローラリング６０’のローラ６２’と係合することに
よりフェイスカム５８’のカムプロフィルに従ってシリ
ンダ６４’内を直線運動される。この直線運動によって
圧力室２２’内の燃料は加圧され、分配ポート６６’を
通って噴射ノズル２９’へ送出される。また、圧力室２
２’は、ポンプハウジング１６’に設置された電磁スピ
ル弁４２’の油溜り室５２’に連通し、低圧ポート５
４’は燃料室２８’と連通している。

【００５５】即ち、フェイスカム式分配型噴射ポンプ３
がインナーカム式の燃料噴射ポンプ１と大きく異なる点
は、プランジャ３０’は回転するだけでなくフェイスカ
ム５８のプロフィルに従って軸方向に往復運動すること
である。それ以外の構成、特に電磁スピル弁４２’の作
用は上記の電磁スピル弁４２と同じであるため、電磁ス
ピル弁４２’のＯＮ・ＯＦＦ時期を変更することによっ
て、噴射の開始時期及び停止時期を変更することができ
る。つまり、燃料噴射ポンプ１と同様に燃料温度センサ
３８’を設け、エンジン回転数ＮE 、アクセル開度、冷
却水温等の運転状態と燃料温度とから電子制御回路４
０’にて最適のＯＮ・ＯＦＦ時期を設定すれば同様の効
果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の燃料噴射ポンプの制御装置を例示す
るブロック図である。

【図２】 本発明の制御装置を適用された燃料噴射ポン
プの主要断面図である。

【図３】 実施例の電子制御回路が行なうスピル弁開閉
時期設定処理を示すフローチャートである。

【図４】 スピル弁開閉時期設定処理にて基本噴射量を
求める方法及びプレストローク補正を行なう領域を示す
説明図である。

【図５】 燃料温度が変化したときの噴射量変化をプレ
ストローク量毎に示したグラフである。

【図６】 スピル弁開閉時期設定処理にてプレストロー
ク量を求める方法及び基本噴射量の補正係数を求める方
法を示す説明図である。

【図７】 通常制御を行なった場合とプレストローク制
御を行なった場合の違いを示すタイミングチャートであ
る。

【図８】 ２段開弁圧噴射ノズルに対して燃料温度の低
い時にプレストローク制御を行なった場合の様子を示す
タイミングチャートである。

【図９】 フェイスカム式分配型噴射ポンプに本発明の
制御装置を適用した様子を示す主要断面図である。

【図１０】 ２段開弁圧噴射ノズルの断面詳細図であ
る。

【図１１】 燃料温度によって燃料噴射量が変化する様
子を示す説明図である。

【符号の説明】

１…分配型燃料噴射ポンプ １０…ドライブシャフト １２…ポンプ １４…シグナルロータ ２０…分配ロータ ２２…圧力室 ２５…スピルポート ２６ａ…吸入ポート ２６ｂ
…吐出ポート ２８…燃料室 ３０…プランジャ ３２…
ローラ ３４…カムリング ３４ａ…カム面 ３６…回転数センサ ３８…燃料温度センサ ４０…電子制御回路 ４２…電磁スピル弁 ５２…油溜り室 ５４…低圧ポート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料が充填される圧力室と、内燃機関の
   回転に同期して該圧力室内の燃料を加圧してノズルから
   噴射させるプランジャと、上記圧力室に連通する溢流経
   路に設けられ、外部から指令に従い該溢流経路を開・閉
   する電磁スピル弁と、を備えた燃料噴射ポンプの制御方
   法であって、 上記内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射期間を求
   め、更に該燃料噴射期間に対応する上記電磁スピル弁の
   開・閉時期を設定した後に、上記燃料噴射ポンプ内の燃
   料温度を検出して、該燃料温度が高いほど燃料噴射期間
   が長くなるように上記電磁スピル弁の閉塞時期を早める
   ことを特徴とする燃料噴射ポンプの制御方法。
2. 【請求項２】 燃料が充填される圧力室と、内燃機関の
   回転に同期して該圧力室内の燃料を加圧してノズルから
   噴射させるプランジャと、上記圧力室に連通する溢流経
   路に設けられ外部から指令に従い該溢流経路を開・閉す
   る電磁スピル弁と、を備えた燃料噴射ポンプに対して用
   いられ、 上記内燃機関の軸回転数、アクセル開度等の運転状態を
   検出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段により検出された内燃機関の運転状
   態から燃料の基本噴射量を設定する基本噴射量設定手段
   と、 該基本噴射量設定手段によって設定された基本噴射量に
   基づいて上記電磁スピル弁の開閉時期を設定する電磁ス
   ピル弁制御手段と、 を備えた燃料噴射ポンプの制御装置において、更に、 上記燃料噴射ポンプ内の燃料温度を検出する燃料温度検
   出手段を設け、 上記電磁スピル弁制御手段が、該燃料温度検出手段によ
   り検出された該燃料温度が高いほど、上記電磁スピル弁
   の閉塞時期を早めることを特徴とする燃料噴射ポンプの
   制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の燃料噴射ポンプの制御
   装置において、 上記電磁スピル弁制御手段が、上記電磁スピル弁の閉塞
   時期を、上記燃料温度検出手段により検出された燃料温
   度が所定の範囲内にあるときのみ制御し且つ燃料温度が
   該範囲以上のときには、上記電磁スピル弁の閉塞時期を
   上記プランジャによる加圧時期以前とし、燃料温度が該
   範囲以下のときには、該範囲の下限における閉塞時期に
   て上記電磁スピル弁を閉塞することを特徴とする燃料噴
   射ポンプの制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の燃料噴
   射ポンプの制御装置において、 上記電磁スピル弁制御手段が、 上記運転状態検出手段により検出された内燃機関の軸回
   転数が所定の範囲内であり且つ上記基本噴射量設定手段
   により設定された基本噴射量が所定の範囲内であるとき
   においてのみ、該燃料温度検出手段により検出された該
   燃料温度が高いほど、上記電磁スピル弁の閉塞時期を早
   くすることを特徴とする燃料噴射ポンプの制御装置。