JPS593160A - 燃料供給装置およびその制御方法 - Google Patents

燃料供給装置およびその制御方法

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JPS593160A
JPS593160A JP11144982A JP11144982A JPS593160A JP S593160 A JPS593160 A JP S593160A JP 11144982 A JP11144982 A JP 11144982A JP 11144982 A JP11144982 A JP 11144982A JP S593160 A JPS593160 A JP S593160A
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JP
Japan
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fuel
fuel injection
fuel supply
regulating valve
piston
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JP11144982A
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Shinji Ikeda
慎治 池田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366Valves being actuated electrically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • F02M59/46Valves
    • F02M59/466Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
    • F02M59/468Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means using piezoelectric operating means

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

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エンジンに1吏用される燃料供給装
置に関し、より詳しくは燃料噴射率パターンを謹白に制
御することを可能ならしめた燃料供給装置およびその制
御方法に関するものである。
従来この種の燃料供給装置においては、1回の燃料噴射
における時々刻々の燃料噴射率の変化状態すなわち燃料
噴射率パターンを、自由に制御することは不可能であっ
た。ところがエンジンにとって、その瞬間の燃料状態に
応じた必要な燃料を供給することが好ましく、この供給
量を適当に変化させないと、燃料の不完全燃焼を起こし
た。すして排気ガスエミッシミンが悪化するとともに燃
費が低下し、またエンジンの作動状態が不均一になって
騒音、振動の原因となる。つまり、エンジンの回転数、
負荷の大きさ等の条件に応じて、燃料噴射率パター7を
最適なものとするよう制御することが望ましいが、従来
、この噴射率パターンの制御ができなかったため、排気
カスエミッション、燃費、騒音、振動の改善には一定の
限界があった。
本発明は以上の点に鑑み、燃料噴射ノズルの燃料噴射率
パターンを最適制御することを可能ならしめた簡易な構
造の燃料供給装置を提供することを目的としてなされた
ものである。本発明は、ポンプ部材を摺動自在に収容す
るケーシングと燃料タンクとを環流通路により連通し、
この環流通路に調整弁を取付けるとともにこの調整弁を
駆動制御する制御機構を設け、上記調整弁は、ポンプ部
材のポンプ動作に応じて制御機構により駆動されて環流
通路の開度を変化させ、これにより、余剰燃料を燃料タ
ンクへ環流させて、燃料噴射ノズルまた本発明は上記燃
料供給装置を制御して好ましい燃料噴射率パターンを得
る方法を提供することを目的とするもので、上記調整弁
を、上記ポンプ部材の非作動時には全凹状態とし、燃料
噴射ノズルへの燃料供給開始時には全開状態としてその
直後半開状態とし、燃料供給動作の後半に再び全閉状態
とすることを特徴としている。
以下図示実施列により本発明を説明する。第1図はいわ
ゆる分配型ポンプに本発明を適用した例を示したもので
ある。図において、プランジャ1はケーシング2内に摺
動自在に支持され、軸心周Vに回転自在であるとともに
軸心方向に沿って往復動自在となっている。プランジャ
1のケーシング2からの突出部にはフェイスカム3が形
成され、このフェイスカム3は図示しない固定枠に枢支
されたローラ4に常時係合するようになっている。
プランジャ1は、図示しない回転駆動機構(でより回転
駆動され、この回転の間に、フェイスカム3がロー24
と係合することによp軸心方向に往復動する。
プランジャ1の先端面とケーシング2の内壁とによりポ
ンプ室5が形成される。ポンプ室5は第1燃料通路6を
介して図示しない燃料タンクに連通し、また第2燃料通
路7を介して図示しない燃料噴射ノズルに連通する。プ
ランジャ1の先端部の周囲には第1燃料通路6に接続可
能な溝部8が刻設され、また軸心部には第2燃料通路7
に接続可能な分配通路9が穿設される。
しかして回転駆動機構によりプランジャ1を回転させる
と、このプランジャ1は同時に軸心方向に往復動する。
この結果、ポンプ室5の容積が増減するとともに、溝部
8および分配通路9がそれぞれ第1および第2燃料通路
6.7と連通、遮断し、燃料タンク内の燃料を燃料噴射
ノズルへ供給する。この動作は従来周知であるのでその
詳細な説明は省略する。
ケーシング1の端部、すなわちポンプ室5の端壁に開口
する環流通路10は、ブロック11を通って、上記燃料
タンクに接続される。ブロック11の上方には圧力室1
2が形成さ力7、この圧力室12の下方には、環流通路
10に交叉する弁孔13が穿設される。弁孔13の断面
積は圧力室12のそれよりも小さい。この弁孔13内に
ばばね14が収容され、さらにその上にはピストン15
が取付けられる。ピストン1511−t、非作動時には
その内部に穿設された貫通穴16を介して環流通路1(
l連通させ、下方へ移動した時、この環流通路lOに対
する開口度を小をくし、移ll0j量が大きい時これを
閉塞する。
圧力室12の上部には伸縮部材17が収容され、さらに
この伸縮部材17の下方の空間内には作動油18が充填
される。作動油18としては、燃料である軽油を用いる
。伸縮部材17は薄板状の圧電素子を多数枚積層して構
成されており、電圧を印加すると膨張し、電圧を解除す
ると元の長さに復原fる。エンジン・コントロール・ユ
ニット(以下ECUと呼ぶ)19に、コンピュータを内
Mしており、エンジン20よりクランク角、水温、吸気
温に応じた信号を、アクセルペダル21よりアクセル位
置すなわちエンジン負荷の大きさに応じた信号をそれぞ
れ人力づれ、伸縮部材17へ印加する電圧の大きさ、お
よびその時期を計算し、所定時期にこの伸縮部材17へ
電圧を印加する。
すなわち、伸縮部材17へ電圧を印加すると、この伸縮
部材17は膨張して作動油18i加圧し、この結果ピス
トン15がばね14Vc抗して下降して環流通路10の
流路面積を絞るが、あるいは閉塞する。
なお、圧力室12は側部通路22を介して第1燃料通路
6に連通しており1この側部通路22には圧力室12内
の作動油18が第1連路6側に逆流するのを阻止するた
め、チェック弁23が設けられる。またピストン13の
周囲を通過して弁孔13内に漏洩し7た作動油を回収す
るため、環流通路10に連通ずる副通路24が形成され
ている。
本実施例装置は以上の構成を有するので、次のように動
作して所定量の燃料を燃料噴射ノズルへ供給する。すな
わち、燃料噴射率を大きくするには、伸縮部材17に電
圧を印加してこれを膨張させ、この膨張量を作動油18
によジ増幅し、これによ、リピストン15を充分押下げ
て環流通路10を閉塞する。この結果、加圧された燃料
は第2燃料通路7を通って燃料噴射ノズルへ供給される
これに対し、燃料噴射率を減少きせるには、上記電圧の
印加量を低下させればよく、これにより伸縮部材17の
伸び量が減少してピストン15の下降量が減り、環流通
路10が半開状態となる。この結果、燃料の一部は環流
通路10を通って燃料タンクへ環流し、燃料噴射ノズル
への燃料供給量が減少する。
第2図は好ましい燃料噴射率パターンおよび調整弁15
の制御方法を示すものである。燃料は、フェイスカム3
とローラ4とが係合してプランジャ1が第1図の右方へ
移動することにより、一定時間すなわちピストン15の
開閉動作の間、加圧される。この加圧状態を第2図に破
線Aで示す。
一方、噴射率は実線Bで示すように、最初少し増加した
後、一旦減少し、その後再び増加して一定時間後に0に
戻る。この燃料噴射率パターンを得るために、ピストン
15は次のように開閉する。
すなわち、初めは全開しており、燃料噴射を開始する時
間T5□において全閉状態となり、噴射率を増加させる
。その直後、ピストン15は時間To1において半開状
態となり、噴射率を減少させる。ピストン15は燃焼の
中期までこの半開状態を維持し、時間T5□において再
び全閉状態となり、噴射率を最大値まで増加させ、燃焼
が終了する時f&’lT。2において全開状態となる。
なおパルスCはクランク角が180′であることを示し
、燃料供給はこれらのパルスCの間隔のうち所定のもの
に同期して行なわれる。
しかして上記各時間T51 、 Tol 、 TS2 
、 TozはEcU19において計算されるものである
が、これらはエンジンの負荷の太き芒、エンジン回転数
等によV変化し、さらに水温、吸気温に応じた補正が必
要である。第3図(a)〜(d)は上記時間TSl 、
 TOf 、 TS2 、 ’ro2を計算するための
マツプを示し、エンジン回転数に対する時間T、0. 
To、。
TS2 、 ”02の変化を、エンジン負荷をパラメー
タにとって表わしている。なお、縦軸は時間T、1゜T
o□ T5□、To2をクランク角により表わしている
ECσ19は、その時のエンジン状態、つまり、負荷、
回転数を入力されて第3図(a)〜(d)のマツプヨリ
ピストン15の開閉時期を演算し、この演算結果、つま
りピストン15を駆動すべき時期Tsl、To□、Ts
2.To2を記憶する。次いで、クランク角が180°
になったことを示すパルスCを読込むと、タイマからの
時刻の信号を監視し始める。この時刻が上記時期T5□
、To□、T5□、To2に一致した時、それぞれ伸縮
部材17への印加電圧の大きさを制御し、これによりピ
ストン15’r駆動して環流通路の開口面積を変え、第
2図に示したような燃料噴射率パターンを得る。
なお、上記制御を行なうためのソフトウェアについては
、上記各時期’r5□、 ’ro1. TE01 、 
T02の演算を割込みルーチンで行ない、またタイマか
ら入力される時刻がこれらの時期に一致するか否かをコ
ンベア・ルーチンで比較しているが、これらの他種々の
手段を適用することができる。
上述したように本実施例装#は、圧電素子から成る伸縮
部材17合伸縮させ、これに゛基づく圧力を作動油18
を介してピスト/15に伝達する構成を有する。したが
ってピストン15に作用する力は圧力室12と弁孔13
の面積比に応じて増幅され、ピストン15をかなり大き
な力で押下けることができ、ばね14としてばね常数の
大きなものを用いることができる。この結果、ピストン
15をハ/チングさせることなく高精度に制御できる。
このピストン150制御ストローク−1f10.311
程度であり、貫通穴16の径も約0.3flであるが、
この位の大きさの範囲内で環流通路10の開口面積を変
化させるだけで、燃料噴射率パターンの所望の制御が可
能である。
なお、環流通路10の開口面積の制御は、必ずしも上述
のよう力圧電素子により駆動されるものである必要はな
く、リニアソレノイドバルブにより行なってもよい。
また、ビス)/15は、上記実施例とは逆に、伸縮部材
17に電圧を印加したとき、環流・1n路10を開放す
る構成としてもよい。
以上のように本発明によれば、簡易な構成で燃料噴射率
パターンを最適制御することができ、またこの最適制御
の結果、排気ガスエミッションを改善するとともに燃費
を向上をせ、騒音、振動を低下させることが可能となる
。ざらに本発明装置は構成が簡単なため、信頼性が高く
、保守点検が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図はピス
トンを制御する信号および燃料噴射率パターンを示すグ
ラフ、第3図(a)〜(d)はピストyの開閉時期を定
めるためのデータを示すグラフである、 1・・・プランジャ、2・・・クーシング、10・・・
環流通路、15・・・ピストン、16・・・貫通穴、1
7・・・伸縮部材、18・・・作動油。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ポンプ部材のケーシング内におけるポンプ動作に
    よp、燃料タンク内の燃料を燃料噴射ノズルへ供給する
    燃料供給装置において、上記ケーシング内と燃料タンク
    とを環流通路により連通し、この環流通路に調整弁を取
    付けるとともにこの調整弁を、駆動制御する制御機構を
    設け、上記調整弁は、上記ポンプ部材のポンプ動作に同
    期して上記制御機構により、駆動され、上記環流通路の
    開度を調整して余剰溶料の燃料タンクへの環流量を調整
    し、上記燃料噴射ノズルへの燃料供給量を制御すること
    を特徴とする燃料供給装置。 2、ポンプ部材を収容するケーシング内と燃料タンクと
    を環流通路により連通し、この環流通路に調整弁を取付
    けるとともにこの調整弁を駆動制御する制御機構を設け
    、上記調整弁は、上記ポンプ部材のポンプ動作に同期し
    て上記制御機構により、駆動され、上記環流通路の開度
    を調整して余剰溶料の燃料タンクへの環流量を調整し、
    燃料噴射ノズルへの燃料供給量を制御する鰹料供給装置
    において、上記調整弁を、上記燃料供給機構の非作動時
    には全開状態とし、上記燃料供給機構の燃料噴射ノズル
    への1回の燃料供給動作中、燃料供給開始時には全閉状
    態とし、その開始直後には半開状態とし、燃料供給動作
    の後半は全閉状態とすることを特徴とする燃料供給装置
    の制御方法。
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