JPS60164638A - 燃料噴射ポンプ用電磁弁の電流制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射ポン
プ用電磁弁の電流制御装置に係シ、特に燃料噴射開始時
期および燃料噴射終了時期に対応してオンオフ制御され
て燃料を吸入圧送する高圧室と低圧室とを連通ずる連通
路を遮断および連通し、所定量の燃料が噴射されるよう
に制御する燃料噴射ポンプ用電磁弁をオンさせるだめの
燃料噴射ポンプ用電磁弁の電流制御装置に関する。

〔発明の背景〕

近時、ディーゼルエンジンの燃料噴射量を精密に制御す
るため、いわゆる電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプを
採用することが提案されている。

この電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプは、スピルリン
グの位置に応じて燃料噴射量を制御する従来の機械式分
配型燃料噴射ポンプにおけるスピルリングに代えて、電
磁弁を用いるものである。この電磁弁は、シリンダ内を
回転往復動するプランジャ先端面とポンプハウジング内
の低圧室であるポンプ室とを連通ずる連通路に配置され
、この連通路を連通および遮断させる。そして、燃料噴
射開始時期□に電磁弁によって連通路を遮断すれば高圧
室内の燃圧が上昇して燃料が圧送され、また燃料噴射終
了時期に電磁弁によって連通路を連通すれば高圧室から
低圧室に燃料がスピルされて高圧室内の燃圧が低下する
ため燃料噴射が終了される。

この電磁弁としては、オンされたとき連通路を遮断しか
つオフされたとき連通路を連通するいわゆるノーマルオ
ープンタイプの電磁弁や逆にオンされたとき連通路を連
通しかつオフされたとき連通路を連断するいわゆるノー
マルクローズタイプの電磁弁が採用し得る。

第１図に本発明の基礎と々つた電磁弁傘饗参弗の電流制
御回路を示す。トランジスタＴｒ、のコレクタとトラン
ジスタＴｒ、のコレクタとが共通接続されている。トラ
ンジスタＴｒ、のエミッ、りはパッチＩＪ（Ｂ＋）に接
続され、ペースはトランジスタＴｒ、のコレクタに接続
されている。トランジスタＴｒ、のエミッタはトランジ
スタ保護用のダイオードＤＩを介して接地され、ペース
は抵抗Ｒ１を介してバッテリに接続されると共に抵抗Ｒ
，および抵抗Ｒ，を介して接地されている。抵抗Ｒ１と
抵抗Ｒ３との接続点は抵抗几、を介して逆電流入力端Ｅ
に接続されている。トランジスタＴｒ、のコレクタは抵
抗Ｒ１を介してバッテリに接続され、エミッタは抵抗Ｒ
，を介して接地され、ペースは抵抗Ｒ７を介してバッテ
リに接続されると共て抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ０を介して
接地されている。そし゛て、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の接続
点は、起動電流入力端Ｃに接続されると共に抵抗Ｒ１゜
を介して保持電流入力端りに接続されている。

上記と同様に、トランジスタＴｒ４のコレクタとトラン
ジスタＴｒ５のコレクタとが共通接続されている。トラ
ンジスタＴｒ４のエミッタはバッテリに接続され、ペー
スはトランジスタＴｒ６のコレクタに接続されている。

トランジスタＴｒ５のエミッタはトランジスタ保護用の
ダイオードＤ。

を介して接地され、ペースは抵抗Ｒ１１を介してバッテ
リに接続されると共に抵、抗Ｒ１！を介して抵抗Ｒ８と
抵抗Ｒ９との接続点に接続されている。トランジスタＴ
ｒｓのコレクタは抵抗Ｒ１ｇを介してバッテリに接続さ
れ、エミッタは抵抗Ｒ’ｔｓを介して接地され、ペース
は抵抗Ｒ１Ｆを介してバッテリに接続されると共に抵抗
Ｒ１１を介して抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との接続点に接続さ
れている。

トランジスタＴｒｌのコレクタは、電磁弁のソレノイド
４６と、ソレノイド４６のリンギングを防止する直列接
続されたダイオードＤ３およびＤ４トノ並列回路を介し
てトランジスタＴｒ４のコレクタに接続されている。そ
して、ダイオードＤ３およびＤ４の７ノードは接地され
ている。

上記の起動電流入力端Ｃ１保持電流入力端りおよび逆電
流入力端Ｅには、マイクロコンピュータで演算されたデ
ィジタル信号である起動電流Ｉｃ。

保持電流ＩＤおよび逆電流ＩＩが入力されるように構成
されている。これらの起動電流Ｉｃ、保持電流ＩＤおよ
び逆電流Ｉｃのプランジャ１往復についての波形を第２
図に示す。起動電流Ｉｃは燃料噴射開始時期ｔｏから所
定時間Ｔｃの間ハイレベルとなシ、保持電流ＩＤは燃料
噴射開始時期１゜から燃料噴射終了時期１．の間す々わ
ち燃料噴射時間ＴＤの間ハイレベルと々シ、逆電流ＩＥ
は燃料噴射終了時期ｔ１から所定時間’Ｉ’ｌＥの間ハ
イレベルとなる。

第１図の各抵抗の値は、起動電流Ｉｃ、保持電流ＩＤお
よび逆電流１ｗが全てローレベルのときトランジスタの
全てがオフするように定められている。

次に上記の電流制御回路の動作を説明する。起動電流Ｉ
ｃがハイレベルに々ると、トランジスタＴｒｙおよびＴ
ｒ５のペースにバイアス電流が供給されるためトランジ
スタＴｒ３およびＴｒ５がオンする。これに伴なってト
ランジスタＴｒｌ　もオンする。この結果、バッテリか
らトランジスタＩｌｌ　ｒ、、ソレノイド４６、トラン
ジスタＩｌ＋ｒ、およびダイオードＤ２を介してアース
に電流ＩＬが流れる。このとき、同時に保持電流ＩＤも
ハイレベルに々るため、バッテリからソレノイド４６に
流れる電流ＩＬは、起動電流Ｉｃと保持電流ＩＤとによ
って制限され、第２図に示すようにバッテリの最大電流
値程度の値と々る。起動電流Ｉｃがローレベルになって
も保持電流■Ｄがハイレヘルのため、トランジスタＴｒ
１およびＴｒＢのオン状態は保持される。このときソレ
ノイドに流れる電流Ｉｒ、は、保持電流ＩＤのみによっ
て制限されるため、第２図に示すように起動電流Ｉｃお
よび保持電流ＩＤを供給した場合よシも低下する。保持
電流ＩＤがローレベルとなると同時に逆電流ＩＫがハイ
レベルになるため、上記と同様にしてトランジスタＴｒ
４およびトランジスタＴｒ！がオンし、ソレノイド４８
には逆電流が流れる。

ここで、起動電流Ｉｃと保持電流ＩＤとを流して電流を
制御するのは、電流のディジタル制御を容易にするため
であシ、起動電流を所定時間後にローレベルにするのは
ソレノイドに過電流が流れコイルが発熱するのを防止す
るためである。また、逆電流Ｉｘを供給するのは、消磁
を早め電磁弁の応答遅れを防止するためである。

上記の電流制御回路では保持電流によって燃料噴射時間
の間ソレノイドに電流を流すようにしているため、低温
始動時等のようにバッテリ電圧が極端に低下した場合に
はソレノイドに流れる電流が電磁弁を確実に作動させる
ためのレベルＬ（第２図）より低下し、電磁弁の作動が
不安定になるという問題が発生する。特にノーマルオー
プンタイプの電磁弁を用いた場合には、燃料噴射の増電
が必要な低温始動時にエンジンが袈求する蓋の燃料が噴
射されなくなる。

また、ノーマルクローズタイプの電磁弁を用いた場合に
は、燃料噴射終了時期に確実に電磁弁が作動しなくなっ
て燃料噴射量が必要以上に増加する。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解消すべく成されたもので、バッ
テリ電圧低下時に電磁弁の作動を確実にした燃料噴射ポ
ンプ用電磁弁の電流制御装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、燃料噴射開始時期
および燃料噴射終了時期に対応してオ′ンオ７制御され
て燃料を吸入圧送する高圧室と低圧室とを連通ずる連通
路を遮断および連通し、所定量の燃料が噴射されるよう
に制御する燃料噴射ポンプ用１！磁弁をオンさせるだめ
の燃料噴射ポンプ用電磁弁の電流制御装置において、バ
ッテリと前記電磁弁のソレノイドとを接続するスイッチ
ング手段と、前記燃料噴射開始時期に前記スイッチング
手段をオンして前記バッテリから前記ソレノイドに電流
が流れるように制限するための起動電流を所定時間出力
する起動電流出力手段と、前記スイッチング手段のオン
状態を前記燃料噴射終了時期まで保持して前記バッテリ
から前記ソレノイドに電流が流れるように制限する丸め
の保持電流を前記燃料噴射開始時期から前記燃料噴射終
了時期まで出力する保持電流出力手段と、前記バッテリ
の電圧が所定値以下のとき前記燃料噴射終了時期まで前
記起動電流の出力を保持する補正手段と、を設けたこと
を特徴とする。

本発明によれば、バッテリ電圧低下時の燃料噴射中に起
動電流と保持電流とによってバッテリからソレノイドに
流れる電流が制御されるため、バッテリの最大電流値が
ソレノイドに供給される。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、バッテリ電圧低下時にバ
ッテリの最大電流を流して電磁弁の作動を確実に行うこ
とができる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する
。第３図は本発明の実施例に関する電磁スピル式燃料噴
射ポンプを備えたディーゼルエンジンを示す概略図であ
る。本実施例においてはノーマルオープンタイプの電磁
弁を使用している。

フィルタにより濾過された燃料は、ドライブシャフト２
で駆動されるベーン式フィードポンプ（９００展開して
図示）４によって給油口６からブレラシャレギュレーテ
ィングバルブ８に導かれ、このプレッシャレギュレーテ
ィングパルプ８によす圧力を調整された後、ポンプハウ
ジング了０内の低圧室であるポンプ室１２内に満される
。−ポンプ室１２内に満された燃料は、ポンプ室１２内
で作動部分の潤滑を行うと同時に、吸入ボート１４を介
してプランジャ１６の先端部に形成される高圧室１８に
送られる。また、一部の燃料は過剰燃料の排出と作動部
分の冷却のために、オーバ７０−パルプ２０から燃料タ
ンクに戻して循環される。

プランジャ１６の先端部には、気筒数と同数の吸入グル
ープ２２が穿設され、プランジャ１６の半径方向には軸
心ボート２４に連通する分配ボート２６が穿設されてい
る。また、プランジャ１６０尾端部には、カムプレート
２８が固定され、このカムプレート２８にはローラリン
グ３０に嵌合された気筒数と同数のロー２３２が接触さ
れている。このプランジャ１６は、先端側からシリンダ
３４に挿入され、プランジャ１６の先端面とシリンダ３
４の内壁面とにより高圧室１８を形成している。シリン
ダ３４には、吸入ボート１４が穿設されると共にシリン
ダ内面からデリバリパルプ３６に連通する気筒数と同数
の分配通路３８が穿設されている。そして、ポンプハウ
ジング１０には、シリンダ３４に設けられた連通路４０
を連通および遮断する電磁弁４４が取付けられている。

この連通路４０は高圧室１８と吸入ボート１４を連通ず
ることにより高圧室１８とポンプ室１２とを連通させる
ものである。

ドライブシャフト２は、ポンプ室１２方向へ突出してカ
ップリングを介してカムプレート２８に連結されている
。そして、カムプレート２８はプランジャ１６に固定さ
れると共にスプリング５０によりローラ３２に押圧され
ている。従って、カムプレート２８がドライブシャフト
２によって回転され、ローラ３２とカムプレート２８の
接触状態に応じてカムプレート２８のカム山カロー２３
２を乗上ることによって、プランジャ１６は１回転中に
気筒数と等しい回数だけ往復動される。

燃料噴射ポンプの下部には、燃料送油圧力の変化を利用
してドライブシャフト２とプランジャ１６を駆動するカ
ムプレート２８との位相を変化させて燃料噴射時期を変
化させる油圧式タイマ（９σ展開して図示）５２が設け
られている。このタイマ５２によれば、スプリング５４
がタイマピストン５６を噴射遅れの方向に押しており、
エンジン回転数が上昇すると送油圧力が上昇してピスト
ン５６がスプリング５４の弾発力に抗して押されるため
、ロッド５８を介してローラリング３（）が噴射ポンプ
の回転方向と逆方向に回転され、油圧に比例して燃料噴
射時期が進められる。着火時期は、実着火時期をエンジ
ン条件によって予め定められた目標着火時期に一致させ
るよう電磁弁４８によってピストン５６に作用する油圧
を制御することによシ制御される。　＼ ドライブシャフト２の先端部にはシグナルロータ６０が
ドライブシャフトと同軸に固定され、ローシリンダ３０
にはシグナルロータ６０の局面に対向するようにピック
アップ６２が取付けられている。シグナルロータ６０に
は、所定角（例えば、５、６２５°　）毎に凸状歯が複
数個配置されると共に、気筒数と同数等間隔に凸状歯が
切欠かれて欠歯部が形成されている。すなわち、４気筒
デイーゼルエンジンの場合には、第４図に示すように１
５、６２５°（１１，２５６ＣＡに相当する）毎に凸状
歯６゛０α、６０β・・・・・・・・・が複数個配置さ
れると共に、９０°（１８０°ＣＡに相当する）毎に欠
歯部６０ａ〜６０ｄが形成されている。従って、シグナ
ルロータが回転すると凸状歯がピックアップに対して接
近離反するため、電磁誘導によってピックアップから第
５図に示すパルス信号が出力される。このパルス信号の
幅広の谷部は基準位置信号として作用し、その他の部分
は回転角信号として作用する。また、ピックアップとシ
グナルロータとは、高圧室が縮少される方向にプランジ
ャが往動される前すなわちプランジャがリフトする前、
欠歯部の１つがピックアップに接近してピックアップか
ら基準位置信号が出力されるよう、す々わちパルス信号
の谷部の幅が広く々るように、相対位置が定められてい
る。

また、ポンプハウジング１０には、吸入ボート１４を遮
断することによって燃料噴射を停止させる燃料噴射カッ
トパルプ６４が取付けちれている。

デリバリパルプ６４は、ディーゼルエンジン６６の副燃
焼室に突出するように取付けられた燃料噴射弁６８に接
続されている。この副燃焼室には、グロープラグ７０お
よび燃料の着火を検出する着火センサ７２が取付けられ
ている。

彦お、７４はアクセル開度を検出するアクセルセンナ、
７６は吸気管圧力を検出する圧力センサ、７８はエンジ
ン冷却水温を検出する水温センサ、８０はグローリレー
である。また、８４はクランク軸に固定されると共に特
定気筒の上死点位置に突起を備えたシグナルロータ、８
６は突起の通過に伴って上死点信号を出力する上死点セ
ンサである。

上記のピックアップ６２、着火センサ７２、アクセルセ
ンサ７４、圧力センサ７６、水温センサ７８および上死
点センサ８６は、マイクロコンピュータ８２０入カボー
トに接続されている。また、マイクロコンビュ〜り８２
の出力ボートは、グローリレー８０を介してグロープラ
グ７０に接続されると共に、電磁弁４４のソレノイド４
６、電磁弁４Ｂのソレノイドおよび燃料噴射カットパル
プ６４のソレノイドに接続されている。マイクロコンピ
ュータ８２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭＸＡＤ変換器等
から構成され、ＡＤ変換器はＣＰＬＩの指示に応じてア
クセルセンサ、圧力センサおよび水温センサからの信号
をディジタル信号に順次変換する。また、マイクロコン
ピュータのＲＯＭには、以下で説明する基準位置信号割
込みルーチン等が記憶されると共に、アクセル開度ＡＣ
ＣＰとエンジン回転数ＮＢとによって計算される基本燃
料噴射ｔ　Ｑ　ｏをエンジン冷却水温等によって補正し
た燃料噴射量Ｑとエンジン回転数ＮＥとで定められた燃
料噴射時間（またはスピル角θ）のマツプ等が予め記憶
されている。

次に第６図を参照して電磁弁４４の詳細を説明する。電
磁弁４４は、電磁弁４４の戻り通路１４６が穿設された
パルプハウジング１０３、ソレノイド４６が巻回された
鉄５１０７を有する。パルプハウジング１０３内に穿設
された円筒状の大孔１０９にはパルプボディ１１１のフ
ランジ部１１３が嵌入され、スペーサとして機能する節
状シリンダ１１５も大孔１０９に嵌入されて、フランジ
部１１３を大孔１０９の底壁１１２との間に挾持してパ
ルプボディ１１１の位置決めを行う。シリンダ１１５内
にはスプール１１７が摺動可能に嵌入されており、パル
プボディ１１１のフランジ部１１３とスプール１１７と
の間にはばね１１９が介装されている。シリンダ１１５
およびスプール１１７と、パルプハウジング１０３に螺
合された、リリーフボート１２１を有するワツシ（−１
２３との間に有底日時状のディスタンスピース１２５が
挾持され、これによ）、シリンダ１１５とスプール１１
７が位置決めされる。

パルプボディ１１１内には、ソレノイド４６および鉄石
１０７からなる電磁石によシ駆動される移動部材１２９
にかしめられているニードル弁１２７が遊嵌され、ソレ
ノイド４６に通電されているときには、ニードル弁１２
７がパルプボディ１１１の弁座１３１に着座され、これ
により高圧室１８が封止される。そして、ソレノイド４
６への通電が遮断されると、ニードル弁１２７の右方へ
の電磁力による拘束が解かれるので、高圧室１８内の燃
圧によりニードル弁１２７が右方向ヘリフトする。これ
により、パルプボディ１１１の弁座１３１内の通路１３
３が開放され、比較的少量の高圧燃料が、スプール１１
７の中央部に穿設された絞り１３５を介して戻り通路１
４６へ流出し、絞り１３５の前後の圧力差によりスプー
ル１１７がばね１１９のばね力に抗して右方ヘリフトす
る。

しかして、比較的多量の高圧燃料が、ディスタンスピー
ス１２５の開口１３７および連通路４０を介してポンプ
室１２へ流出することとなる。

々お、本実施例における電磁弁のソレノイド４６の電流
制御回路は、第１図と同一であるため詳細々説明は省略
する。

次に本実施例の処理ルーチンを含めて動作を説明する。

シグナルロータ６０の回転に伴ってピックアップ６２か
ら第５図に示すパルス信号が出力され、このパルス信号
の基準位置信号部で第７図に示す割込みルーチンが起動
される。まず、ステップ２０１でアクセル開度、エンジ
ン回転数、冷却水温等に基づいて燃料噴射量Ｑを計算す
ると共に、燃料噴射量Ｑに対応する燃料噴射時間を計算
す°る。ステラ流Ｉｎの持続時間Ｔｏは上記の燃料噴射
時間と一致する。ステップ２０３で燃料噴射開始時刻ｔ
ｏを出力比較レジスタにセットし、ステップ２０４で現
在時刻が出力比較レジスタにセットした時刻１ｏに一致
したと判断されたときにステップ２０５で起動電流Ｉｃ
および保持電流ＩＤを出力する。この結果、電磁弁４４
のソレノイド４６に通電されて連通路４゜が遮断され、
プランジャ１６によって高圧ｍｘｓ内の燃圧が上昇され
て燃料噴射が開始される。

次のステップ２０６では、バッテリ電圧が所定値ＶＢ以
上か否かを判断する。この所定値ＶＢは実験に基づいて
定められる。バッテリ電圧が所定値Ｖｅ以上のときは、
ステップ２０８Ｋｍ／ｖで時刻１．から持続時間Ｔｃ後
の時刻である起動電流Ｉｃの停止時刻１．をレジスタ＃
１にセットする。また、ステップ２０９では、時刻ｉ。

から持続時間ＴＤ後の時刻である保持電流Ｉｏの停止時
刻ｔａをレジスタ＃２にセットする。そして、ステップ
２１０で現在時刻がレジスタ＃１にセットした時刻【ｌ
に一致したと判断されたときにステップ２１１で起動電
流Ｉｃの出力を停止し、ステップ２１２において時刻ｔ
ｏから時間ＴＤ＋ＴＥｄの時刻である逆電流Ｉｔの停止
時刻ｔ２をレジスタ＃１に七ッ卜する。次のステップ２
１３で、現在時刻がレジスタ＃２にセットした時刻ｔ８
に一致したと判断されたときに、ステップ２１４で保持
電流ＩＤの出力を停止すると共にステップ２１５で逆電
流Ｉｔを出力する。この結果、電磁弁４４のソレノイド
４６への通電が遮断されると共に逆電流がソレノイドに
通電され、連通路４゜が連通されることによ多燃料噴射
が終了される。

そして、ステップ２１６で現在時刻がレジスタ＃１にセ
ットした時刻ｔ２と一致したと判断されたときステップ
２１７で逆電流Ｉｔの出力を停止する。

上記のように制御したときのソーノイドに流れる電流Ｌ
Ｌは第２図に示すような波形になる。

一方、ステップ２０６でバッテリ電圧が所定値Ｖｎ未満
であると判断されたときは、ステップ２０７で起動電流
の持続時間Ｔｃを保持電流の持続時間ＴＤに一致させた
後、ステップ２０８以下の処理を実行する。この結果、
第８図に示すように時刻１（、から時刻ｔｓまで遊動電
流Ｉｃと保持電流ＩＤが電流制御回路に流され、この間
にソレノイドに流れる電流ＩＬは略バッテリの最大電流
値になる。

なお、上記では持続時間Ｔｏによって燃料噴射量を制御
する例について説明したが、持続時間Ｔ。

をクランク角で表わされるスピル角θに換算しておいて
、基準位置信号が出力されたとき燃料噴射開始時刻とし
、基準位置信号が出力されたときから回転角信号のパル
ス数をカウントしてカウント値がスピル角に一致したと
きを燃料噴射終了時刻として、燃料噴射量を制御するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流制御回路を示す回路図、第２図は起動電流
、保持電流、逆電流およびソレノイド電流のタイミング
を示す線図、第３図はマイクロコンピユータラ含むディ
ーゼルエンジンの概略図、第４図はシグナルロータの平
面図、第５図はピックアップ出力を示す波形図、第６図
は燃料噴射ポンプの電磁弁部の詳細を示す断面図、第７
図はソレノイド電流を制御するための割込みルーチンを
示す流れ図、第８図はバッテリ電圧が低い場合の電流制
御における第２図と同様の線図である。 １２・・・ポンプ室、１８・・・高圧室、４０・・・連
通路、４４・・・電磁弁、４６・・・ソレノイド、８２
・・・マイクロコンピュータ。 第４図 第６図 □□□□−一」 ２０８ ノ２０９ ２１０ 第８図 １６疋１゜ ｆ、　ｔ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射開始時期および燃料噴射終了時期に対応
   してオンオフ制御されて燃料を吸入圧送する高圧室と低
   圧室とを連通する連通路を遮断および述通し、所定量の
   燃料が噴射されるように制御する燃料噴射ポンプ用電磁
   弁をオンさせるための燃料噴射ポンプ用電磁弁の電流制
   御装置において、バッテリと前記電磁弁のソレノイドと
   を接続するスイッチング手段と、前記燃料噴射開始時期
   に前記スイッチング手段をオンして前記バッテリから前
   記ソレノイドに電流が流れるように制限するための起動
   電流を所定時間出力する起動電流出力手段と、前記スイ
   ッチング手段のオン状態を前記燃料噴射終了時期まで保
   持して前記バッテリから前記ソレノイドに電流が流れる
   ように制限するための保持電流を前記燃料噴射開始時期
   から前記燃料噴射終了時期まで出力する保持電流出力手
   段と、前記バッテリの電圧が所定値以下のとき前記燃料
   噴射終了時期まで前記起動電流の出力を保持する補正手
   段と、を設けたことを特徴とする燃料噴射ポンプ用電磁
   弁の電流制御装置。