JPS59541A - 燃料噴射ポンプの吐出量制御装置 - 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】 （技術分野） この発明は、内燃機関用の燃料噴射ポンプの吐出量制御
装置に関し、より詳細には、ディーゼル機関用の分配型
燃料噴射ポンプにおいて、燃料の吐出終了時期および必
要に応じて吐出開始時期を電子的に制御することにより
、燃料の吐出量を制御する装置に関する。

（従来技術） 従来の燃料噴射ポンプの吐出量制御装置としては、例え
ば特公昭５５−３１３０７号公報に記載されたものがあ
り、これを第１図および第２図により説明する。

第１図は燃料噴射ポンプ１の主要部を示す。図において
、外筐部２にプランジャ３が回転自在かつ軸方向に往復
動自在に挿通され、プランジャ３の先端に動作空間４が
形成される。プランジャ３の後端は円板カム５に固定さ
れ、円板カム５は機関のクランク軸（図示しない）と連
動して回転され、従ってプランジャ３はクランク軸の回
転に連動して回転する。円板カム５は押圧ばね６によっ
て常時図面上左方に押圧され、円板カム５のカム面が外
筐部側に固定されたローラ（図示しない）に押しイ」け
られる。従って円板カム５およびプランジャ３は回転に
伴なってカム面とローラにより軸方向に往復動する。

外筐部２には外筐内の燃料を供給する燃料流入通路７が
設けられ、一方プランジャ３の先端付近の外周に機関の
気筒数に等しい吸入縦溝８が形成されている。従って、
プランジャ３が左方へ移動している間に、プランジャ３
０回転に伴なって吸入縦溝８が燃料流人通路７に連通ず
ると、外筐内の燃料が動作空間４内に吸入され、さらに
プランジャ３が回転して吸入縦溝８が燃料流入通路７か
も外れると吸入が停止する。これが燃料の吸入行程であ
る。

プランジャ３の中心部には、動作空間４に開口しかつ軸
心に涜５中心縦通路９が設けられ、さらにこの中心縦通
路９に連通ずる半径方向通路１０が設けられる。一方外
筺部２には、燃料吐出通路１１が形成され、この燃料吐
出通路１１はデリバリバルブ１２を介して気筒の噴射弁
（図示しない）に通じテイル。プランジャ３の中心縦通
路９の後端には逃がし通路１３が形成され、この逃がし
通路１３の付近のプラノジャ３の外周には環状の吐出制
御弁１４が嵌合される。この吐出制御弁１４は後述する
制御装置によってプランジャ３に沿って軸方向に位置が
制御され、軸方向に往復動するプランジャ３との相対的
な位置関係によって、逃がし通路１３が開閉（開放され
たり閉塞されたり）される。プランジャ３が右方へ移動
すると、上述した吸入行程において動作空間４内に吸入
された燃料が加圧される。プランジャ３０回転に伴なっ
て半径方向通路１０か燃料吐出通路１１に連通ずると、
動作空間４の加圧燃料が中心縦通路９−半径方向通路１
ｏ−燃料吐出通路１１−テリバリバルブ１２を経て噴射
弁へ吐出される。但し、この間に逃がし通路１３は吐出
制御弁１４により閉塞されているが、プランジャ３の右
方の移動がさらに進むと、逃がし通路１３が吐出制御弁
１４の存在する位置より開放され、加圧燃料は逃がし通
路１３から外筐内へ逃がし戻されて、噴射弁へは最早吐
出されなくなる。すなわち、プランジャ３が右方へ移動
し、半径方向通路１０が燃料吐出通路１１に連通ずる吐
出開始時期から、逃がし通路１３が吐出制御弁１４から
開放される吐出終了時期までの間が吐出行程となる。

そして、吐出制御弁１４のプランジャ軸方向の位置を調
整することにより、吐出終了時期従って燃料吐出量を制
御することができる。

第２図は第１図の吐出制御弁１４の位置を制御する装置
を示す。第１図および第２図において、外筺部２に固定
される取付具１５にさらに鉄心１６が固定され、この鉄
心１６にコイル１７　、１８が設けられる。

コイル１７と１８の間の空間に回転永久磁石１９が配置
され、この回転永久磁石１９は取付具１５に回転自在に
挿通された回転軸２０の一端に固定される。回転軸２０
０反対端には扇形２１を介して球状の係合片２２が回転
軸２０の軸心から偏心して固定され、そして係合片２２
は吐出制御弁１４の突出部に形成された係合孔に係合す
る。従ってコイル１７　、１８を励磁し、回転永久磁石
１９を適当に回転させると、回転軸２〇−扇形片２１−
係合片２２を介して吐出制御弁１４０位置が変わる。す
なわち、回転永久磁石１９０回転位置を適当に設定する
ことにより、吐出制御弁１４の位置を調整１．、吐出終
了時期および吐出量を制御することができる。

第２図にお℃・て、回転永久磁石１９にカム板乙が固定
され、回転永久磁石１９は戻しばね２４により図面上時
計方向に付勢される。一方、外筐部２側にコイル２５　
、２６およびその中に軸方向に移動自在に支持されたフ
ェライト磁心２７からなる誘導フィードバック素子２８
が取り付けられ、フェライト磁心２７は押圧ばね２９に
より案内棒３０を介してカム板２３に押し付けられてい
る。コイル２５　、２６には発振器３１から給電される
。

プランジャ３を回転させるポンプ軸（図示しない）に固
定された歯付き円板３２と、これに対向する歯付き磁極
片を有する磁石３３に巻かれたコイル３４とからなるプ
ランジャ回転数発信器３５によって、プランジャ３０回
転数を表わす信号が電子制御装置３６に与えられる。ま
た、機関回転数、加速ベタル位置、吸気管負圧、機関温
度、周囲温度等の機関の作動パラメータを表わす語信号
が、発信器３７から電子制御装置３６に力えられ、さら
に、フェライト磁心２７の位置従って回転永久磁石１９
０回転位置に応じた吐出制御弁１４の位置を表わすフィ
ードバンク信号が、誘導フィードバック素子２８から電
子制御装置：３６に与えられる。

電子制御装置３６では、入力したプランジャ回転数信号
および種々の作動パラメータ信号に応じて制御信号を演
算し出力し、この制御信号は増幅器３８で増幅されて、
コイル１．７　、１８を励磁し、回転永久磁石１９を反
時計方向に付勢する。回転永久磁石１９の回転位置は誘
導フィードバック素子２８によって検出され、これがフ
ィードバック信号として電子制御装置３６において比較
され、このため回転永久磁石１９の回転位置が所定の位
置に設定される。

かくして吐出制御弁１４のプランジャ軸方向に対する位
置がプランジャ３および機関の作動状態に応じて適当に
設定され、吐出終了時期および吐出量が制御される。

しかしながら、このような従来の燃料噴射ポンプの吐出
量調整装置にあっては、吐出制御弁の位置を制御するこ
とによって、燃料吐出量の調量を、行なっていたし、吐
出制御弁の駆動および位置の検出を機械的なリンクを介
して行なう構成となっていたため、燃費の改善、スモー
クの低減、運転性の向上等を実現するためには、吐出制
御弁を誤差１０μｍ以下の位置精度で制御する必要があ
り、制御性の良い駆動装置を要する。また吐出制御弁お
よび燃料逃がし穴は、数μｍの寸法公差で加工する必要
があり加工費が高くなる。加えて、吐出制御弁と位置セ
ンサの間が機械的にリンクされているため、ガタ、変形
、加工精度によって誤差が生じるという問題点があった
。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、吐出制御弁の高精度の位置制御や制御性の良
い駆動装置を不要にし、吐出制御弁および燃料逃がし穴
の加工精度の要求を低くし、部品および加工費を低減す
ると共に、燃費の改善、スモークの低減、運転性の向上
等を実現することのできる燃料噴射ポンプの吐出量制御
装置を提供することを目的とする。

（発明の構成および作用） この発明に係る燃料噴射ポンプの吐出量制御装置の特徴
は、燃料を加圧するプランジャの位置を噴射ポンプ内に
取り付けたプランジャ位置センサの信号上り求め、所定
のプランジャ位置にプランジャが達した時に励磁コイル
を付勢し、吐出制御弁を駆動して、燃料逃がし通路を開
放することによって燃料吐出量を制御することにある。

以下、この発明を図面に基づいに説明する。

第３図は、この発明の一実施例を示す図である。

まず構成を説明すると、クランク軸（図示しない）の回
転に同期して回転運動し、円板カム４０により往復運動
するプランジャ４１の軸方向の位置を検出するプランジ
ャ位置センサ４２は、信号処理回路４３を介して制御回
路４４に接続される。制御回路４４からの駆動信号は、
駆動回路４５により増幅され、励磁コイル４６に駆動電
流を流し、吐出制御弁４７を駆動する。またプランジャ
４１内には燃料通路４８が通り、燃料逃がし通路４９を
介して、ポンプケーシング内と圧力室（またはシリンダ
）５０をつなげている。燃料逃がし通路４９の出口は吐
出制御弁４７が塞いでいて、所定のタイミングで駆動さ
れて開く。

次に作用を説明する。

プランジャ４Ｊは円板カム４０の回転によって、クラン
ク角に同期して軸方向に往復運動すると共に回転運動を
行なう。プランジャ４１が左側へ移動して吸入行程とな
った時、吸入縦溝５１が燃料流入通路５２と一致して、
圧力室５０内に燃料が吸入される。

次にプランジャ４１が右側に移動を始めて吐出行程とな
ると、吸入された燃料は、燃料通路４８が吐出通路５３
と一致することにより、燃焼室の噴射弁へ吐出される。

燃料の吐出終了は、プランジャ４１内の燃料逃がし通路
４９から圧力室５０内の加圧燃料を燃料噴射ポンプのケ
ーシング内に逃Ｉ：！１ずことによって行なう。この燃
料逃がし通路４９の開放は、制御回路４４の信号により
励磁コイル４６を励磁し、吐出制御弁４７を左側へ移動
させることによって行なう。燃料の吐出量は、プランジ
ャ４１の有効行程長とプランジャ４１の断面積との積で
決まる。吐出行程の開始は、プランジャ４１が右側へ移
動を始め、圧力室５０内の燃料を加圧し始めた時であり
、この時期はローラ５４と円板カム４０の相対角によっ
て決まり、図中に示されていない調整装置にまりローラ
５４の角位置をずらすことにより可変である。

吐出行程の終了は、吐出制御弁４７を移動させ燃料逃が
（〜通路４９を開放することにより行なう。燃料逃がし
通路４９が開放されると、圧力室５０内の加圧燃料がポ
ンプ室内へ逃げて圧力が下がるため、さらにプランジャ
４１が右側へ移動しても、吐出通路５３へは燃料は吐出
されない。燃料逃がし通路４９を開放する時期は、運転
状態から制御回路４４で演算された所定のプランジャ行
程長と、プランジャ位置センサ４２で検出したプランジ
ャ位置が一致した時である。吐出行程か終り、吸入行程
に入ったら、吐出制御弁４７を右側に付勢して燃料逃が
し通路４９を閉じ、次の吐出行程にそなえる。

第４図には、他の実施例を示す。

この実施例は、吐出制御弁機構を圧電素子で構成したも
のである。吐出制御弁４７と燃料逃がし通路４９のかわ
りに逃がし弁５５を設け、圧電積層体５６で駆動する。

吸入行程で燃料を吸入したのち、吐出行程に入る前に逃
がし弁５５を閉じる。プランジャ位置センサ４２の検出
値が所定の値となった時に逃がし弁５５を開き、圧力室
５０内の圧力を逃がして吐出を終了する。

なお上記の実施例では、燃料の吐出開始時期は、ローラ
５４と円板カム４０の相対角を、図示されていない油圧
シリンダ等を用いて制御している。吐出制御弁４７およ
び逃がし弁５５は、吸入行程中に閉じて、吐出行程の途
中に開くようにしている。

しかし、吸入行程中燃料逃がし通路４９および逃がし弁
５５を開けて、ここから燃料を吸入し、プランジャ４１
が右側に動き始めても開けたままにしておいて、燃料噴
射開始時期に対応したクランク角になった時閉じること
に、よって燃料の吐出開始時期を制御することができる
。吐出量の制御は前の実施例と同様に行なう。この実施
例では燃料逃がし通路４９および逃がし弁５５より燃料
の吸入を行なうので、燃料流入通路５２および気筒数だ
けある吸入縦溝５１は必要ない。

第４図はさらに別の実施例を示し、プランジャ位置セン
サ４２をプランジャ４１の先端側へ取り付けたもので、
特に吸入縦溝５１のない場合は、平滑な検出面が取れる
ため有効である。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、燃料の加
圧を行なうプランジャの行程位置を直接プランジャ位置
センサで検出し、所定の位置に達した瞬″間に加圧燃料
の逃がし通路を開いて燃料の圧力を逃がして吐出を終了
し、燃料吐出量を制御する構成としたため、機械的なリ
ンクのガタ、歪みの影響を全く受けないため、高精度に
吐出量の計量ができる。吐出制御弁の動作も単純な開閉
動作にできるので弁の駆動系がヒステリシス特性を持っ
ていたり、直線性が悪（ても充分適用できる。

また、高精度の位置制御を行なわなくても良いので、吐
出制御弁および燃料逃がし穴の加工精度の要求を低くで
き、部品および加工費が低減できるとい５効果が得られ
る。

各実施例は、それぞれ上記共通の効果に加えて、さらに
以下のような効果がある。燃料吐出開始時期の制御も合
わせて行なった場合、噴射時期制御機構を省（ことがで
き、構造が簡単になり、コストを下げられる。この場合
、吸入縦溝５１が必要なくなるので、プランジャの径を
もつと小さく加工することが可能となる。燃料吐出量は
グランジャ断面積と行程の積であるので、プランジャの
断面積が減少すれば、それに反比例してプランジャ行程
を拡大できる。従って、プランジャ位置センサの検出精
度を落としても、充分な分解能が得られ、コストおよび
検出回路の構成上有利である。

第５図ρようにプランジャ位置センサをプランジャ先端
側へ取り付けた場合、ポンプ外からセンサの取り付けが
可能となり、ポンプ室内にプランジャ位置センサを取り
付けた構成よりもセンサ取り付は位置の調整が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射ポンプの主要部の断面図、第２
図は第１図の燃料噴射ポンプの吐出量制御装置の構成図
、第３図はこの発明の第一実施例による燃料噴射ポンプ
の主要部の断面図、第４図は別の実施例による燃料噴射
ポンプの吐出量制御装置の構成図、第５図はさらに別の
実施例による燃料噴射ポンプの主要部の断面図である。 ４０　　・・円板カム　　　４１・・・・・・プランジ
ャ４２・・・・・・プランジャ位置センサ４／１　　・
制御回路　　　４５・・・・・・、駆動回路４６・　励
磁コイル　　４７・・・・・吐出側御弁・１８　　・・
・燃別通路　　　４９・・・・・燃料逃がし通路５０・
・・・・・圧力室　　　　５１・・・・吸入縦溝５２・
・・・・燃料流入通路　５３・・・・吐出通路５４・・
・・・ローラ　　　　５５・・・・・・逃がし弁５６・
・・・圧電積層体 特許量ｊｗＡ人 日産自動車株式会社 特許出１１！Ａ代理人 弁理士　　　山　　本　　恵　　−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のクランク軸に連動してプランジャを回
   転かつ軸方向に往復動して燃料を吸入し吐出するプラン
   ジャ機構と、該プランジャ機構に設けられた加圧燃料の
   逃がし通路を開閉し、該逃がし通路を開放することによ
   りプランジャの吐出行程を終了させる吐出制御弁機構と
   を有する燃料噴射ポンプの吐出量制御装置において、前
   記プランジャの位置を検出する手段と、機関の運転状態
   に応じて燃料吐出量すなわち吐出終了時期を演算し、プ
   ランジャ位置が吐出終了時期に対応する所定の位置に到
   達した時に、前記逃がし通路を開放するように前記吐出
   制御弁機構を駆動する駆動信号を出力する制御手段とを
   有することを特徴とする燃料噴射ポンプの吐出量制御装
   置。
2. （２）　　プランジャの吐出行程の吐出開始時期を、プ
   ランジャの回転運動に対する往復運動の調整手段により
   制御する特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）プランジャの吐出行程の吐出開始時期を、プラン
   ジャ位置が別の所定の位置に到達した時に制御手段から
   出力される駆動信号で吐出弁制御機構を駆動して、逃が
   し通路を閉塞することにより制御する特許請求の範囲第
   １項記載の装置。
4. （４）吐出制御弁機構が、制御手段からの駆動信号によ
   り伸縮する圧電積層体と、該圧電積層体の伸縮に応じて
   プランジャ先端に形成された燃料を吸入しかつ加圧する
   だめの圧力室を開閉する逃がし弁とからなる特許請求の
   範囲第１項または第２項または第３項記載の装置。
5. （５）　　プランジャの所定の位置で逃がし弁により圧
   力室を閉塞して吐出を開始し、前記プランジャの別の所
   定の位置で前記逃がし弁により前記圧力室を開放して吐
   出を終了させることにより吐出量を制御する特許請求の
   範囲第４項記載の装置。