JPS5949338A - 燃料噴射ポンプの噴射量制御装置 - 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】 この発明は、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにお（・
て燃料の噴射量を制御する噴射量制御装置に関する。

従来、ディーゼル機関の燃料噴射ポンプにおける噴射量
制御装置としては、例えば第１図及び第２図に示すよう
なものがある（特公昭５５−３１３０７号公報参照）。

この分配型噴射ポンプ１は、第２図に示すように、エン
ジンのドライブシャフトに連結されたカムディスク２の
回転によって、燃料の吸入圧送全行なうための軸方の往
復移動および燃料分配のための回転運動を行なうプラン
ジャ６を有している。

このプランジャ乙による吸入行程は、プランジヤ６が第
２図で左方に移動するときに行なわれ、吸入縦溝４が燃
料流入通路５と一致して加圧室６へ燃料が吸入される。

吐出行程はプランジャ３が右方へ移動するときに行なわ
れ、加圧室６内の燃料が加圧され、縦通路７を介して吐
出横溝８が吐出通路９と一致した時、逆止弁１０を経て
燃料が吐出し、図示しないシリンダに設けた噴射弁へ圧
送されて燃焼室内へ噴射される。

そして、プランジャ乙に設けた燃料逃し通路１１が円筒
状弁体であるスリーブ１２よりも右側に位置したときに
、加圧燃料がその燃料逃し通路１１を通ってポンプケー
シング内の空間（ポンプ室）に逃ケるので、プランジャ
乙による加圧が終了し、加圧室乙の燃料圧力が逆止弁１
０のセット圧以下になるため燃料の吐出が終了する。

このように、燃料噴射量を決めるスリーブ１２の位置を
操作する機構は、円筒状空隙をもつ鉄心１６上に巻かれ
た二つのコイル１４．１５を有する電磁石と、この空隙
内にお（・て回転軸１６によって外筐部１７に回転自在
に支承された回転永久磁石１８とからなるトルクモータ
を用いてし・る。

このトルクモータの回転軸１６の下端には扇形片１９が
偏心して取付けられ、この扇形片１９の中心軸よシ偏よ
って固定された球状保合片２０が、スリーブ１２の穴２
１にはまっており、回転永久磁石１８の回転運動をスリ
ーブ１２へ伝達して軸線方向へ変位させるようになって
し・る。

電磁石のコイル１４．１５は、第１図に示すように増幅
器２２を介して制御装置２６の出力端に接続されている
。

この制御装置２６には、内燃機関の運転条件を示す各種
作動パラメータとして例えば、回転数センサ２５からの
機関回転数信号２発振器２６からの加速ペダル位置信号
、その他図示していないが吸気管負圧１機関部度あるい
は周囲温度等に関する信号が入力として与えられ、増幅
器２２を介してこれらの作動パラメータに対応した電流
を供給して、これに応じた操作力で回転永久磁石１８全
回転さぜるものである。

回転センサ２５は、エンジンのドライブシャフトに取付
けた歯付き円板２４に対向して配置され、磁石２５ａに
巻回した誘導コイル２５ｂからエンジンの回転数に比例
した電圧を発生し、それを制御装置２６へ入力する。

また、スリーブ１２の位置制御のためのフィードバック
信号を発生する位置センサ２７ば、回転永久磁石１８の
回転をカム板２９．ロッド６０及びばね６１によってフ
ェライト磁心２７ａの直線変位に変換して、発振器２８
から給電される２個のインダクタンスコイル２７ｂ、２
７Ｃによって間接的にスリーブ１２の位置を検出してい
る。

しかしながら、このような従来の燃料噴射ポンプの噴出
量制御装置では、スリーブ１２を変位させるためにトル
クモータを用（・て、その回転力を回転軸１６．偏心扇
形片１９２球状保合片２０等の部材を介してスリーブ１
２に伝達しているので、機構が複雑であるし、各部材間
で機械的誤差が生ずるため高精度の制御を行なうことが
できなかった。

また、トルクモータが故障した場合に、スリーブ１２を
燃料逃し通路１１を開放する位置に変位させて燃料噴射
を停止するフェイルセーフ動作を行なうことができない
と（・う不都合があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、上述
のような燃料噴射ポンプにおし・て、燃料噴射量の制御
精度を向上すると共に、フェイルセーフ動作ができるよ
うにすることを目的とする。

そのため、この発明による燃料噴射ポンプの噴射量制御
装置は、円筒状スリーブを磁性体によっであるいは磁性
体と一体に形成し、そのスリーブの少くとも一方の端面
に対向して電磁石を固設すると共に、このスリーブの他
方の端面側に、もう１個の電磁石あるいはスプリング等
の変位力付勢手段を設けて、スリーブに対する前述の電
磁石による変位力と対抗させ、この電磁石に流す電流を
制御することによってスリーブの位置を制御して燃料噴
射量を制御し得るようにしたものである。

以下、この発明の実施例を添付図面の第６図以降を参照
して説明する。なお、第１図及び第２図と対応する部分
には同一符号を付してその部分の説明は省略する。

第６図は、この発明の一実施例を示す燃料噴射ポンプの
要部縦断面図である。

同図にお（・て、プランジャ乙の燃料逃し通路１１を閉
塞する円筒状スリーブ４０は、例えば図示のように左側
端面がＮ極で右側端面がＳ極（反対の極性でもよい）に
帯磁した永久磁石（以下「マグネット」と（・う）で形
成して、プランジャ乙に軸線方向に摺動可能に嵌装して
し・る。

そして、このスリーブ４０のＳ極側端面の側方には、ス
リーブ４０の端面に対向して、プランジャ乙に相対摺動
可能に嵌装したボビンとヨークからなる円筒状滑動子４
１に電磁コイル４２を巻回した円筒状電磁石４６を設置
して（・る。

また、スリーブ４０のＮ極側端面の側方には、スリーブ
４０の端面に対向して、プランジャ乙に相対摺動可能に
嵌装したボビンとヨークからなる円筒状滑動子４４に電
磁コイル４５を巻回した変位力付与手段である電磁石４
６を設置している。

なお、電磁石４３，４６の滑動子４１．４４は、いずれ
も図示しなし・支持部材によってポンプハウジングに固
定されて軸線方向へ移動せず、プランジャ６が滑動子４
１，４３内を摺動する。

そして、スリーブ４０ＯＮ極側外周面に位置検出用のス
ティック４７を固着すると共に、このスティック４７に
対向して磁気センサを用υ・た位置センサ４８を配設し
ている。

なお、同図中、４９はカムディスク２に連結したエンジ
ンのドライブシャフト、５ｏはカムディスク２をローラ
３９に押圧するスプリングである。

このように、この実施例におし・ては、マグネットから
なるスリーブ４０の両端面の側方にそれぞれ電磁石４３
．４６’！ｚ設置してし・る。

したがって、第４図に示すように、電磁石４６゜４６の
スリーブ４０と対向する側がＳ極眞なるように各電磁石
４３．４６の電磁コイル４２．．４５に励磁電流を流し
たときには、スリーブ４ｏは電磁石４６と反発し、電磁
石４６と吸引し合うので、図で左方向（矢示Ａ方向）に
変位する。

これに対して、第５図に示すように、電磁石４３．４６
のスリーブ４０と対向する側がＮ極になるように各電磁
石の電磁コイル４２．４５に励磁電流を流したときには
、スリーブ４０は電磁石４３と吸引し合い、電磁石４６
と反発し合うので、図において右方向（矢示Ｂ方向）へ
変位する。

このように、電磁石４３．４６の電磁コイル４２．４５
に流す励磁電流の方向を変えて電磁石４３．４６の極性
を変化させるだけで、スリーブ４０の変位方向を変える
ことができる。

また、２個の電磁石４３．４６の一方の電磁石４３又は
電磁石４６が故障した場合には、他方の電磁石４６又は
電磁石４６のスリーブ４０と対向する側の極性が、前述
した第４図に示す極性になる励磁電流を流すことによっ
て、スリーブ４０は図で左方向に移動して燃料逃し通路
１１を開放するので、燃料噴射が停止される。

第６図は、この実施例の制御部を示すブロック図である
。

同図におし・て、位置指令回路５１は、入力信号を図示
して（・ないが、機関の運転条件、例えばエンジン回転
数、アクセルペダル位置及び吸入負圧等を示す信号を入
力して、スリーブ４０の目標位置Ｘｓを演算する。

位置検出回路５２は、第６図の位置センサ４８からの出
力信号に基づいてスリーブ４０の現在位置Ｘｉ　　を算
出する。

これ等の位置指令回路５１と位置検出回路５２とから出
力されるスリーブ４０の目標位置Ｘｓｉ示す信号と現在
位置Ｘｉ　を示す信号とを比較器５６で比較して、両位
置の偏差量を算出し、その偏差量を偏差増幅回路５４で
増幅する。

比較回路５５は、偏差増幅回路５４がらの偏差信号ΔＸ
と三角波発生回路５６からの三角波信号Ｓａとを比較し
、その比較結果を示す信号を直接駆動回路５７に出力す
ると共に、インバータ５８を介して駆動回路５９に出力
する。

駆動回路５７は、比較回路５５の出力信号に応じた駆動
信号ｓｂをトランジスタ６０，６１に出力してオン・オ
フ制御する。

また、駆動回路５９は、比較回路５５の出力信号を反転
した信号に応じた１駆動信号ＳＣをトランジスタ６２，
６３に出力してオン・オフ制御する。

これ等のトランジスタ６０．６１がオン状態になったと
きには、電磁コイル４２．４５に矢示Ｑ方向の励磁電流
を流して電磁石４３．４６−！ｌｒ第４図に示す極性に
励磁し、トランジスタ６２．６３がオン状態になったと
きには、電磁コイル４２゜４５に矢示Ｒ方向の励磁電流
を流して電磁石４６゜４６を第５図に示す極性に励磁す
る。

次に、この制御部の動作につし・て第７図をも参照して
説明する。なお、スリーブ４０の基準位置は、スリーブ
４０が第６図で最も左に移動して燃料逃し通路１１を開
放した位置とする。

まず、第６図において、偏差増幅回路５４からは、機関
の運転条件に基づいて決定されたスＩＪ−ブ４０の目標
位置Ｘｓと、位置センサ４８によって検出されたスリー
ブ４０の現在位置Ｘｉ　との偏差量に応じて、例えば第
７図（イ）に示すような偏差信号ΔＸが出力される。

なお、第７図（イ）のスケールは偏差量で示してあり、
偏差量が１＋」のときには、スリーブ４０が目標位置Ｘ
ｓよりも右側に位置し、偏差量が「＝」のときには、ス
リーブ４０が目標位置Ｘｓよりも左側に位置しているこ
とを意味する。

この偏差増幅回路５４から出力された偏差信号ΔＸは、
比較器５５によって三角波発生回路５６からの第７図（
ロ）に示すような三角波信号Ｓａと比較され（第７図（
ハ）参照）、その比較結果を示す信号が、駆動回路５７
．５９に入力される。

それによって、駆動回路５７からは第７図（ニ）に示す
ようにΔＸ　）　Ｓ　ａの時にＨ＃となる駆動信号８１
）が出力され、１駆動回路５９かもは第７図（ホ）に示
すようにΔＸ＜Ｓａの時にＨ″となる駆動信号Ｓｃが出
力される。

第７図から分るように、スリーブ４０が目標位置Ｘｓよ
りも左側に位置する（偏差量がマイナス）ときには、駆
動回路５９からの駆動信号ＳｃがＨ″になる期間、すな
わち第６図のトランジスタ６２．６３がオン状態になる
期間が長（なって、電磁石４３．４６の電磁コイル４２
．４５に矢示Ｈ１方向の励磁電流が流れる時間が長くな
るので、スリーブ４０は第６図で右方向へ移動する。

これに対して、スリーブ４０が目標位置Ｘｓよシも右側
に位置する（偏差量がプラス）ときには、駆動回路５７
からの駆動信号ｓｂが１″になる期間、すなわち第６図
のトランジスタ６０．６１がオン状態になる期間が長く
なって、電磁石４３゜４６０電磁コイル４２，４５に矢
示Ｑ方向の励磁電流が流れる時間が長（なるので、スリ
ーブ４０は第６図で左方向へ移動する。

このように、この制御部は、電磁石４３．４６の電磁コ
イル４２．４５に流す励磁電流をＰＷＭ（パルス幅）制
御して、スリーブ４０の位置を機関の運転条件に応じた
最適の目標位置に制御する。

なお、位置指令回路５１に電磁コイル４２．４５の断線
検知信号を入力するようにし、電磁コイル４２．４５の
いずれかが断線したときには、位置指令回路５１が目標
位置Ｘｓを基準位置にするように構成すれば、断線しな
し・方の電磁コイルに励磁電流を流してスリーブ４０を
燃料逃し通路１１を開放する位置に移動させ、燃料噴射
を自動的に停止させることができる。

また、スリーブ４０をマグネットでな（単に鉄。

ニッケル等の磁性体で形成してもよく、その場合には、
スリーブ４０は励磁電流が供給された方の電磁石４６又
は４６に吸引される方向に変位するので、それに応じた
制御部を構成すればよ（・。

第８図は、この発明の他の実施例を示す第６図と同様な
要部断面図である。

この実施例が第６図の実施例と異なる点は、単なる磁性
体でプランジャ乙の燃料逃し通路１１を閉塞するスリー
ブ７０全形成し、変位力付与手段として第６図の電磁石
４６に代えて、スリーブ７０と固定のスプリングホルダ
７１との間に引張９スプリング７２を係着して、スリー
ブ７０に対して常時図において左方向への変位力を付与
するようにした点である。

このようにしても、電磁石４６の電磁コイル４２に励磁
電流を流すことによって、スリーブ７０は電磁石４３に
よる右方向への吸引力とスプリング７２による左方向へ
の引張力とが釣合う位置で停止するので、電磁石４６に
流す励磁電流の大きさを変化してその吸引力を変化させ
ることによってスリーブ７０の位置を制御できる。

また、電磁石４６が故障した場合には、スプリング７２
の引張力によってスリーブ７０が燃料逃し通路１１を開
放する位置まで移動するので、燃料噴射が停止する。

なお、電磁石４３とスプリング７２との位置関係を逆に
してもよく、その場合にはスプリング７２として圧縮ス
プリングを用し・ればフェイルセーフを達成できる。

これらの各実施例における円筒状スリーブ４０又は７０
は、必ずしもその全体を磁性体又は永久磁石で形成する
必要はな（、磁性体又は永久磁石を一体としていればよ
し・ことは勿論である。

以上説明したように、この発明によれば、機械的機構を
介在させることなく、電磁石に流す励磁電流を変化させ
るだけでスリーブを変位させることができるので、スリ
ーブの位置制御、すなわち燃料噴射量の制御を高精度で
行なうことができる。

また、スリーブに対してその両側方から軸線方向の変位
力を付与して（・るので、電磁石が故障した場合に、自
動的にスリーブを燃料逃し通路を開放する位置に移動さ
せて燃料噴射を停止させるフエイルセー〕機能を持たせ
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の分配型燃料噴射ポンプの噴
射量制御装置の一例を示す構成図及びその要部縦断面図
である。 第６図は、この発明の一実施例を示す要部縦断面図、 第４図及び第５図は、第６図の電磁石４３．４６の励磁
状態とスリーブ４０の移動方向との関係の説明図、 第６図は、第６図の実施例の制御部の一例を示すブロッ
ク図、 第７図は、同じくその動作説明に供する各部の波形図で
ある。 第８図は、この発明の他の実施例を示す要部縦断面図で
ある。 ２・・・・・・カムディスク　　６・・・・・・プラン
ジャ１１・・・・・・燃料逃し通路　４０．７０・・・
・・・スリーブ４１．４４・・・・・・滑動子　　４２
，４５・・・・・・電磁コイル４６・・・・・・電磁石
　　４６・・・・・・電磁石（変位力付与手段）４８・
・・・・・位置センサ ７２・・・・・・スプリング（変位力付与手段）畦　−
ｊ［“１聞　　４ 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　プランジャの燃料逃し通路を閉塞する円筒状スリー
   ブの位置を制御して燃料噴射量を制御するディーゼル機
   関の燃料噴射ポンプにおいて、前記スリーブを磁性体に
   よっであるいは磁性体と一体に形成し、該スリーブの少
   （とも一方の端面に対向して１電磁石を固設すると共に
   、前記スリーブの他方の端面側て、該スリーブに対して
   前記電磁石による変位力と対抗する変位力を付与する変
   位力付与手段を設け、前記電磁石に流す電流を制御する
   ことによって前記スリーブの位置を制御して燃料噴射量
   を制御し得るようにしたことを特徴とする燃料噴射ポン
   プの噴射量制御装置。 ２　スリーブを形成する磁性体が永久磁石である特許請
   求の範囲第１項記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置
   。 ６　変位力付与手段が、前記スリーブを挾んで前記電磁
   石と対向して設けた電磁石である特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。 ４　変位付与手段がスプリングである特許請求の範囲第
   １項記載の燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。