JPS5887415A - デイ−ゼル機関の燃料噴射量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼル機関における燃料噴射量測定装置に
関する。

分配型燃料噴射ポンプを備えたディーゼル機関の燃料系
統は従来、第１図！第２図に示すように構成されている
。

１は燃料噴射ポンプ、　２Ｆｉ、ｍｙ！＋タンクであっ
て、燃料噴射−ング１のフィードポンプ３には燃料フィ
ルタ４を備えた吸込通路５から燃料が吸入される。

フィードポンプ３からの吐出燃料が送り込まれるポンプ
室６には、高圧プランジャポング７の吸込口が連通し、
プランジャ８の吐出作用により高圧化した燃料を、吐出
通路９から各気筒の燃料噴射弁１０へと供給する。

ポンプ室６の燃料圧力はレギュレーティングパルプ１１
で所定値に調整される一方、各可動部を潤滑する機能も
有するポンプ室６の燃料の−Ｓは、オーバ７０−通路１
３を経由して燃料タンク２へ戻される。このとき、燃料
噴射９Ｐ１０からの余剰＃！！料も通路１４から合流し
て、同じく燃料タンク２へ戻るのである。

高圧プランジャポンプ７からの燃料吐出量（噴射弁１０
からの噴射量に相当する）は、機関運転状態に応じてプ
ランジャ８に沿って移動するコントロールスリーブ１５
の位置で決まシ、コントロールスリーブ１５はアクセル
イダルに連動するアクセルレパ−１６によりリンクを経
て駆動される。

したがって、フィードボンデ３の燃料吐出量は回転数に
比例しても、プランジャｌンデ７の吐出量は負荷によっ
て変化するため、運転状態によっては両ｌンプ吐出量に
差が生じ、これらの関係からもボンｆ室６の燃料の一部
會オーノ々フローさせるのである。

ところで、このような燃料噴射−ングにおいて、燃料の
噴射量を検出するには、従来、アクセルレバ−１６０回
動角をポテンシヨメータ１８で検出し、これに４とづい
てそのときの回転数とＫより燃料噴射量を演算していえ
、　（８ＡＥ８００１６７参照）これは同様にしてコン
トロールスリーブ１５の位置を検出することによっても
行える。

しかしながら、このようにして間接的Ｋｆｅ料噴射量會
判断する場合には、燃料噴射４ンプの品質のバラツキや
経時変化あるいは燃料温匿の変化による噴射量の変動（
粘性が変化して洩れ量が変わることに起因する）等によ
り、実際の燃料噴射量を正確に検知することが困難で、
高精度の測定値は得られない、 燃料噴射量を正確に検出することは、例えば排気還流の
制御を行ったり、その他各種の１１！ｌ制御のためのノ
譬うメータとして重要でおり、高度な排気組成の管理や
燃費の改善にとって重大な影響を及ｔ！すことになる。

本発明はこのような問題を解決するために提案されたも
のである。

そこで本発明は、燃料噴射ポンプからのオーー！々フロ
ー燃料を全てフィードポンプの吸込側へ戻すとともに、
その上流側の吸込通路の燃料流量を測定する手段を設け
、吸込燃料を検出することによシ燃料噴射量を測定でき
るようにした。

ｔた、本発明は過渡運転時の燃料吸込遅れを補償する丸
め、燃料噴射量の制御手段の動きを直接的ｔたは間接的
に検出する手段１設け、上記測定結果を補正するように
しである。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第３図に示すように、ポング呈６と連通するオーバフロ
ー通路３０及び燃料噴射弁ｌＯからのリターン通路３１
は互に合流した上で、フィードボンデ３の吸込通路５に
接続される。

そして、この接続部３２よりも１流の吸込通路５の途中
には、燃料流量の測定手段（流量センサ）３３が介装さ
れる。

流量測定手段３３の出力Ｓｌは信号処理回路３４で処理
され、例えば排気還流量など會運転状態に応じて制御す
るための、運転パラメータの一つｓｇとして、制御回路
３５へ入力される。

このように構成すると、燃料タンク２から燃料フィルタ
４ｔ−通過して、フィードボンデ３へト吸込まれた燃料
は、フィードボンデ３からポング富６へ吐出され、さら
に高圧グランジャｆンプ７で加圧されて燃料噴射弁ｌＯ
へと供給される。セしてＩングＭ６の余剰燃料はオーバ
７０−ｉＷ＆３０により流量測定手段３３の下流＠吸込
通路５Ｋ。

燃料噴射弁ｌＯのリターン燃料とともＫそつくシ再循環
される。

したがって、ニンジンが定常運転を行っているときは、
燃料噴射弁１０からの噴射燃料量は、流量測定手段３３
を通過する吸込燃料量と等しくなる。

この結果、流量測定手段３３でポング泗込慾料を測定す
ることによシ、燃料噴射ｔｔ−正確罠把揖することがで
きるのである。

ところで、流量測定手段３３としては、例えば第４図、
第５図に示す静電型流量センサ４０を用いる。

これは流路４１の上流に放電電極４２を設け、所定の関
隔會もって捕集電極４３會下流に設置し、放電電極４２
と接地電極４４との間に高電圧ノ量ルスを印加してコロ
ナ放電を起こさせるようにしたもので、放電に伴って流
路４１ｔ−流れる燃料の一部がイオン化し、この燃料イ
オンが捕集電極４３に到達すると捕集電極４３の出力が
増加する。

したがって、放電電極４２に印加する放電ノ４ルスと、
捕集電極４３のピーク出力との時間差を測定することＫ
より、燃料の流速が判明し、これにもとづいて流量が一
測定できる。

この流量センサ４０は流路抵抗を増大させずに流量測定
ができるので、溶料噴射ポンプの吸込効率金低下させる
ことが少ない。

ところで、このように４７ｆ吸込燃料を測定して燃料噴
射量を検知する場合、エンジンの過渡運転時、例えば燃
料噴射量が急増した七きは、燃料噴射ポンプや燃料配管
の体積によって変化が緩和され、ボンｆ吸込側の流量変
化が遅れるため、計測値と実際の噴射量との間に誤差音
生じる。

このような過渡時の流量を、より実際の噴射量に近似さ
せるためには、第６図のような補正手段を設ける。

すなわち、との冥施例では、燃料噴射量上制御するアク
セルレバ−１６の開ｗＩＬ管開度センナ（／テンショメ
ータ）５０で検出し、過渡時の測定値を補正している。

開度センサ５０の出力鴎は過渡状態判断回路５１に入力
し、との判断回路５１では単位時間におけるＳ３の変化
量の絶対値Δ５Ｉｔ−算出し、そのときのエンジン回転
数信号８１１から定まる基準値とこのΔＳ３とを比較し
、△Ｓ３が大きければ過渡時であると判断してその間判
別信号５４ｔ−制御回路５２に出力する。

この制御回路５２には流量測定手段３３の出力Ｓ１を整
形した出力Ｓ２が信号処理回路３４から入力しているが
、上記判別信号Ｓ４が入力すると、この信号５２ｔ−無
視して開度センサ５０からの信号ｓｓｔ”優先的に採用
する。

制御回路５２は信号＠２もしくはＳ３と、このともの回
転数信号Ｓａとから燃料噴射量を演算して出力する。

し九がって、通常運転時には流量測定手段３３からの信
号にもとづいそ燃料噴射量を演算するが、第７図にも示
すように、噴射燃料に対してポンプ吸込側流量の遅れを
生じる過渡運転時には、応答性のすぐれたアクセルレバ
−開度の変化にもとづいて燃料噴射量を演算するので、
測壷精度は若干低下するが、燃料噴射量の変化全応答よ
く検知できる。

次に第８図は、噴射制御量の検出手段として、アクセル
レバ−開度センサ５０の代わりに、燃料噴射弁に設けた
リフトセンサ６０ｔ−用いた例である。

燃料噴射弁１０の針９Ｐ６１は、燃料退路６２から高圧
燃料が供給されると、スプリング６３に抗してリフトす
る。

スプリング６３の上面に＃ｉ接地板６４ｔ−介して圧電
素子６５が配設され、この圧電素子６５會電極６６との
間に挾み込んでいる。

６７は絶縁体で、シールリング６８によりメデイ６９と
の間の燃料漏れを防止さ、れる。

したがって、針９Ｐ６１がリフトして燃料が噴射される
ときに、スプリング６３の反力が圧電素子６５に作用し
、第９図のように起電力を生じる。

この起電力は電極６６から取り出されるが、針弁６１の
り７ト量の変化率が正から負に変わるところで出力電圧
は、それぞれ正側と負側のピーク値上とる。

このようにしてリフト期間ＴＩ、ｔ−検出することで、
燃料噴射弁ｌＯの噴射量を応答よく測定することができ
るのである。

次に、この上うＫして検出した燃料噴射量にもとづいて
、ディーゼルエンジンの排気還流量を。

過渡時を含めて応答よで制御する例につき、第１０図に
よって説明する。

７０の吸気絞弁け、ダイヤフラム装置７１に負圧が導入
されると吸気通路７２會一定開匿に絞る。

７３のＥＧＲ弁はダイヤフラム装置７４に負圧が導入さ
れると、ＥＧＲ通路７５ｔ−開いて排気通路７６から排
気ガスの一部を吸気通路７２の絞弁７０の下流に還流す
る。

この場合、吸気絞弁７０が全開していれば、その下流吸
気通路７２に発生する吸入負圧は小さく、還流される排
党量、す表わちＥＧＲ量は少ないが、吸気絞弁７０が絞
られていると、発生する吸入負圧は大きくな夛、排気圧
との差圧増大に伴いＥＧＲ量が増加する。

前記ＥＧＲ弁７３のダイヤフラム装置７４に伝達する負
圧を制御する三方電磁弁７７は、通電状態で通路７８を
大気通路７９に開通してＥＧＲ弁７３を閉じ、逆に非通
電状態で通路７８奢バキユームｆンデ８０からの負圧通
路８１に開通して負圧をダイヤフラム装ｆｌ１７４に印
加してＥＧＲ弁７３Ｙｒ開くのである。

を九、吸気絞弁７０のダイヤフラム装置７１に伝達する
負圧を制御する三方電磁弁８２は、通電状態で通路８３
ｔ−大気通路７９′に開通して吸気絞弁７０を全開させ
、非通電状態で通路８３ｔ−負圧通路８１′に開通して
、ダイヤフラム装＆７１に負圧を導いて吸気絞弁７０ｔ
−絞る。

一方、ＥＧＲ制御回路８５は、流量測定手段３３の出力
に対応する処理回路３４の出力ｓｇ、　ｇンジン回転数
センナ８６からの出力Ｓ８、その他エンジン運転状態を
代表する信号（例えばエンジン冷却水温など）ｔ−人力
して、運転状態に応じて最適なＥＧＲ量を与えるべく、
制御信号Ｓ１０及び８１１を出力する。

この信号ＳｌＯは後述する第３回路９３ｔ−経て吸気絞
弁側の三方電磁弁８２の動作を制−し、信号８１１はＥ
ＧＲ弁側の三方電磁弁７７の動作を制御するオンオフ切
換えの信号であり、例えば第１１図（２）ｊ５なノｆタ
ーンで「ハイレベル」ト「ローレベル」に切換えられる
。

すなわち、高負荷域γでは吸気絞弁７０ｔ−全開して（
Ｓｌｏ：ハイレベル）ＥＧＲ弁７３ｔ−閉じ（Ｓｒｔ：
ハイレベル）、ＥＧＲｌ−停止しつつ十分な空気をエン
ジンに供給して高出方を発揮させ、中負荷斌βでは吸気
絞９Ｐ７ｏを開いたまま（ＳＩＯ：ハイレベル）ＥＧＲ
９Ｐ７３ｔ−開き（８１１：ローレベル）、適［ＫＥＧ
Ｒｔ−行い、さらに低負荷域αでは吸気絞弁７０を絞シ
（８１０：ローレベル）、ＥＧＲ弁７３１に開いて（Ｓ
ｌｌ：ローレベル）、Ｅ　Ｇ　Ｒｌｔ−増やしてＮ０ｘ
ｋ十分に低減するのである。

ところで、アクセルレバ−の開度上意に大きくする急加
速状１１Ｉ４を考慮すると、実際の燃料噴射量は大きく
なったにもかかわらず流量測定手段３３で計測される燃
料噴射ポンプ１の吸込流量の変化は遅れるため、ポンプ
入口側流量が正しい噴射量の値を出力するまでの間は、
ＥＧＲ制御回路８５の出力は第１１図のαの領域、っま
シ、ＥＧＲ量が大きい状態となるような制御を行う。

急加速時など高負荷時は燃料噴射量が大きく、大量の空
気が必要となるのであシ、もし、第１１図のα領域のよ
うに吸気絞弁７ｏｔ−絞っ九ｔまだと、空気が大幅に°
不足してＣＯ，ＨＣやスモークの排出を増大させ、同時
に運転性にも悪影Ｉ＃を及はすことになる。

このような問題を解決するために、過渡運転時には、燃
°料噴射リフ１トセンサ６ｏからの出力にもとづいた噴
射量信号により吸気絞弁７ｏの作動を制御する。

すなわち、す７トセンサ６０の出力は、処理回路９０に
よりリフト期間ＴＬ（第９図参照）のみハイレベルとな
る方形パルス波８６に変換される。

カウンタ９１は信号Ｓ６がハイレベルの時間をカウント
して、カウント信号Ｓｙｔ出方する。比較回路９２には
、このカウント信号ｓ７と、前記回転数センサ８６から
の信号Ｓ８が入力し、これらの組合せにもとづいてハイ
レベルとローレベルの信号ｓｓｔ出力する。

す々わち、信号Ｓ９はエンジン運転状態が低速、高負荷
でハイレベルとなるように設定されるのである。

これらの結果、エンジン急加速時などオア回路９３に対
して、ＥＧＲ制御回路８５がらの信号８１０はローレベ
ルであっても、比較回路９２がらの信号Ｓ９が即座にハ
イレベルに切換わるため、オア回路９３ｔｉ加速初期に
回転数が上がるまでハイレベルの信号５１２ｔ”出力し
て吸気絞弁７０ｔ−開くのであり、加速初期に流量測定
手段３３の応答遅れにもとづく不都合、すなわち過剰Ｅ
ＧＲ及び吸気不足上解消して、排気組成や出刃特性の改
善がはがれるのである。

以上のように本発明によれば、ポンプ余剰燃料會ポング
吸込側に戻し、かつその上流のポンプ入口流量を検出し
て燃料噴射量（エンジン負荷）を測定するようにしたの
で、噴射弁や配管等が異っても常に正確な噴射量が測定
でき、また使用燃料の粘度や温度が変化しても検出誤差
音生じることかないし、さらに燃料噴射タンクの１台毎
に噴射量検知の較正全行う必要がないため生産性にすぐ
れるという効果がある。

また、エンジン過渡運転時にはポンプ入口流量の代わり
に、噴射量制御手段の制御量を直接または間接的に検知
して燃料噴射量を測定するので、過渡運転時のポンプ入
口流量の応答遅れを補うことができ、あらゆる運転領斌
で高精度かつ応答性よく噴射童會測定しうるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射ポンプの燃料回路図、第２図は
同じくポンプ断面図である。 第３図は本発明の第１の実施例の燃料噴射ポンプの燃料
回路図、第４図は流量測定手段の断面図、第５図は第４
図の縦断面図、第６図は第２の実施例の燃料回路図、第
７図は過渡運転時の燃料噴射量とポンプ吸込量との関係
を示す説明図、第ＪＩＩＱは燃料噴射量検出手段（リフ
トセンサ）の断面図、第９図は同じくその出力特性図、
第１０図は本発明を利用して制御する排気還流装置の参
考例を示す概略構成図、第１１図はその制Ｗ特性図であ
る。 ｌ・・・燃料噴射ポンプ、２・・・燃料タンク、５・・
・吸込連路、９・・・吐出通路、１ｏ・・・燃料噴射弁
、３゜・・・オーバフロー通路、３３・・・流量測定手
段、５゜アクセル開度センサ。 特許出願人　　日産自動車株式会社 第７図 □時刻 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料噴射ポンプの吸込通路に流量測定手段を設けるとと
   もに、吐出通路を燃料噴射弁に接続し、−ング余剰燃料
   の通路を上記流量測定手段の下流側吸込通路に接続する
   一方、ｆンプ燃料噴射量制御手段の制御量を直接ま九は
   間接的に検出する手段と、４Ｉ！関過渡運転状態を検出
   する手段とを設け、過渡運転時には上記燃料噴射制御量
   の検出値にもとづいて燃料噴射量を測定するようにした
   ことｔ特徴とするディーゼル機関の燃料噴射量測定装置
   。