JPS61106929A - 電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジン等に燃料を供給する電磁ス
ピル式燃料噴射ポンプに関し、その燃料噴射率の制御装
置に関する。

〔従米の技術〕

電磁スピル式燃料噴射ポンプにおける溢流式燃料調量手
段として、特公昭５１−３４９３６号公報が知られてい
る。このものはプランジャーによって加圧された高圧燃
料を電磁弁にて低圧側へ溢流させて噴射量を制御するも
のであるが、上記電磁弁を作動させるためマイクロコン
ピュータなどの電子制御装置を使用している。該電子制
御装置は駆動軸に対向して設けられたパルス発生器によ
り、たとえばプランジャーが圧縮下死点前の一定時期ｌ
ニパルスを発生して、このパルスを上記電子制御装置に
送り、この電子制御装置において適当な遅れ時間後に出
力信号（電流）を出しで上記電磁弁を作動させるように
なっている。具体的に第７図に基づき説明すると、（Ａ
）はパルス発生器によってプランジャーの下死点等の一
定位相で発生する信号特性を示し、（Ｂ）はプランジャ
ーのす７ト特性を示す。（Ｃ）は電磁弁の作動タイミン
グ特性を示す。（Ａ）による信号から一定の回転角（θ
）の経過後（実際には電子制御装置内で時間に置換えら
れて処理される）に（Ｃ）の様に電磁弁を作動させニー
ドル弁を開くと以後高圧燃料は溢流し、上記回転角（θ
）に応じた噴射量ｑが得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の制御では燃料噴射率を一定とした
まま噴射量だけを制御しでいるので、アｊ、２（“ｌ’
　＋７７　ｒｌＬ！＠−？１ｌＩＩｔｊｉ＃ｆ＄＆ｖ゛
Ｒ）：ｌ”１″射量の減少に伴なう燃焼遅れのために機
関の気筒内で短時間に爆発的な燃焼が行なわれ、燃焼音
の増大を招き、騒音対策上きわめて不都合であるという
問題点があった。

本発明の目的とする所は、アイドリング時など噴射量が
少ない時には燃料噴射率を制御して燃焼速度を低下させ
、燃焼音を低減することがでおる電磁スピル式燃料噴射
ポンプの噴射率制御ｖｃ置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、クランク軸に連動する駆動軸によ
って駆動されるプランジャポンプによっで加圧された高
圧燃料がノズルから噴出するようにされており、上記プ
ランジャポンプの吐出口側と吸入口側とを電磁弁で連通
し、この電磁弁を所定のタイミングで開弁することによ
り高圧燃料を溢流させて燃料の噴射量を制御する電磁ス
ピル式燃料噴射ポンプにおいて、上記電磁弁を励磁する
電流値を可変として上記電磁弁のニードル弁の開弁速度
を可変とし、燃料噴射率が可変となるよつ１１にしたこ
とを特徴とする電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制
御装置が提供される。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面Ｉこ従って具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の概略構成図である。

図において、１は公知のボッシュタイプの分配型燃料噴
射ポンプをベースとする電磁スピル式燃料噴射ポンプ（
以下、燃料噴射ポンプと呼ぶ）、２は内燃機関のクラン
ク軸に連結されベーン式フィードポンプ３を回転させる
駆動軸である。ベーン式フィードポンプ３は吸入口４か
ら図示しない燃料タンク内の燃料をフィルタを介して図
示Ａより導入し、この燃料を加圧してレギュレートパル
プ５の設定する圧力に調圧したのち、燃料噴射ポンプ１
内に形成した噴射室６へ供給する。

上記駆動軸２はカップリング７を介してプランジャ８を
駆動する。このカップリング７はプランジャ８を回転方
向へは一体的に回転させるが、プランジャ８が軸方向へ
往復運動する場合にはこの軸方向移動を自由に許す。上
記プランジャ８には４つのカム山をもつ７エイスカム９
が一体的に設けられている。７エイスカム９はスプリン
グ１０によりカムローラ１１に押し付けられでおり、こ
れら７エイスカム９とカムローラ１１の摺接により、プ
ランツヤ８が往復動される。プランジャ８は１回転中に
、図示しないエンジンの気筒数に対応する回数（ここで
は４回）だけ往復動される。

プランジャ８は燃料噴射ポンプ１に取り付けられたヘッ
ド１２に摺動自在にかつ精密に嵌合されており、このヘ
ッド１２とプランジャ８の端面とでポンプ室１３を形成
している。プランジャ８の端部周面には吸入溝１４が形
成されでおり、プランジャ８の吸入行程中に、即ち第１
図１二おける左方側への移動中にこれら吸入溝１４のう
ち１つが、ヘッド１２に設けた吸入ボート１５に連通す
ると、前記燃料室６からポンプ室１３に燃料を吸入する
。

またプランジャ８の圧縮行程中、つ＊９第１図１こおけ
る右方側への移動中に、ポンプ室１３内で加圧された燃
料は、連通路１９１分配ボート１６を通じで噴射通路１
７へ圧送され、吐出弁１Ｂを介しで、図示Ｂから、図示
しない噴射弁によりエンジンの燃焼室へ噴射される。

上記ポンプ室１３には電磁弁スピル式の燃料調量ｆｉＭ
ＩＩ２０が接続されでいる。すなわちポンプ室１３は溢
流通路２１．２２により燃料室６に連通されており、上
記溢流通路２１は電磁弁２３により開閉される。電磁弁
２３は、ニードル弁２４を電磁コイル２５によって作動
するもので、この電磁コイル２５に通電するとニードル
弁２４　カ１７７トされてポンプ室１３が溢流通路２１
に開放される。したがってプランジ千８の圧縮行程中に
、電磁弁２３を作動させるとポンプ室１３内で加圧され
ている燃料が溢流通路２１．２２を介して低圧側の燃料
室６へ逃がされるから、前記噴射通路１７側へは送られ
なくなり、燃料の噴射が停止される。このことによりエ
ンジン側に供給すべき燃料噴射量を制御する。

前記変換部材としてのカムローラ１１はローラリング２
７に保持されでいる。このり一うリング２７は燃料噴射
時期調整機構３０（タイマー）によって作動される。燃
料噴射時期調整ｌＳ！Ｗ＃３０はタイマーピストン３１
を備え、このタイマーピストン３１の一端面には燃料室
６の燃料圧力が作用し、他端面にはスプリング３２の押
圧力が作用するようになっていて、タイマーピストン３
１は燃料室６の燃料圧力によって第１図の左方向へ移動
する。

タイマーピストン３１の往復移動はビン３３を介してロ
ーラリング２７に伝えられこのローラリング２７を回動
する。このため、カムローラ１１と７エイスカム９との
摺接タイミングがずれるので駆動軸２に対する圧送プラ
ンジャー８の往復運動の位相が変化して燃料噴射時期が
変わるようになっている。なお第１図中燃料噴射時期調
整ＰＩｉｌＲ３０は実際にはタイマーピストン３１の軸
方向が紙面と直行する方向に設けられるが、作図」二第
１図のように示す。

しかして、前記ローラリング２７には例えば電磁ピック
アップ式などのタイミング検出器３５が一体的に取付け
られているとともに、駆動軸２には信号発生手段として
のパルサ３６が取付けられでいる。駆動軸２の回転によ
りパルサ３６に形成した４つの突起３７のうちの１つが
タイミング検出器３５を横切るとタイミング検出器３５
が信号を発し、この信号をマイクロコンピュータなどの
電子制御！！置２６へ送る。前記電子制御装置２６にあ
ってはタイミング検出器３５からの出力信号をうけると
、所定時間後に電磁弁２３に作動指令信号をだす。各突
起３７は圧送プランジャー８の各下死点に一致するよう
にラジアル方向の位相が設定されている。

ここで電磁弁２３への通電開始時期は前記電子制御装置
２６によって制御されるようになっている。上記電子制
御装置２６はエンノンの各種センサー、例えばエンジン
回転センサー、アクセル位置センサーや温度センサーな
どによって検出したエンジン運転状態の入力信号および
タイミング検出器３５からの入力信号をもとにして、論
理機能により出力信号を演算し、この出力信号を前記電
磁弁２３のコイル２５へ送る。従って電磁弁２３は電子
制御装置２６の出力信号に応じて開閉作動を行なう。

第２図は電子制御装置２６の構成を示す。電磁弁２３の
コイル２５の一端はバッテリー４０の正極に接続され、
他端は電磁弁駆動回路５０に接続されている。電磁弁駆
動回路５０はコイル２５とアース間を開閉する開閉回路
であり、抵抗５２を経由してスイッチングトランジスタ
５１のコレクタに接続される開閉回路Ａと、直接スイッ
チングトランジスタ５４のコレクタに接続される開閉回
路Ｂとの２つの開閉回路を有している。いずれのトラン
ジスタ５１．５４のエミッタもアースに接続され、バッ
テリー４０の負極に接続している。

また、各トランジスタ５１．５４のコレクタ、ベース間
には、コイル２５通電遮断時の高電圧発生を防止するた
め、それぞれツェナーダイオード５３．５５が接続され
ている。各トランジスタ５１．５４のベースは出力ポー
トロ１に接続されており、各トランジスタ５１．５４は
出力ポートロ１からの電圧信号に従って開閉作動を行う
。出力ポートロ１はセントラルプロセッサー（ＣＰ　［
Ｊ　）６０からのデータによって出力信号を出す。−１
−記ＣＰＵ６０には出力ポートロ１の他に、回転数セン
サー等からの各種入力信号を受は入れる入力ボート、あ
るいは記憶装置１（ＲＯＭ、ＲＡＭ）などが接続されて
いるが省略して図示していない。

第３図は作動を説明するフローチャートである。

図示しないエンクン下死点センサにより下死点が検出さ
れると処理２００が開始される。まず、ステップ２０１
にて、エンジン回転数Ｎｅが読み込まれる。次いでステ
ップ２０２にて、負荷を示す量としてアクセル位置が読
込まれる。ステップ２０３においては、補正項として用
いられる温度、圧力等のエンジン状態信号が読み込まれ
る。

ステップ２０４では、読み込まれたエンジン回転数Ｎｅ
、アクセル位置、及び温度等の補正項から最適な燃料噴
射量Ｑを演算し決定する。ステップ２０５において、上
記最適噴射量Ｑに対応する開弁時開Ｔ１つまりプランジ
ャ８の下死点位置を、、　　　　＊ｆｆ１−ＩＩ（Ｓ　
／ｒ＃ＩＪ！ｌｉｔ°゛″’ｂｌｎｌｔｔ！＋“た後、
電磁弁２３を開弁するまでの時間Ｔを演算し決定する。

ステップ２０６にて、エンノン回転数Ｎｅが１０００回
１ｆｉ：／分（ｒｐｍ）以上であるか否かが調べられる
。エンジン回転数Ｎｅが１１００Ｏｒｐ以上であれば、
ステップ２０７に進み、最終開弁時間Ｔｆｉｎをステッ
プ２０５で算出された開弁時間Ｔの値とする。ステップ
２０８において、タイミング検出器３５からの出力信号
を受けた後上記最終開弁時間Ｔｆｉｎ経過後に開閉回路
Ｂのみを作動させるべく、出力ポートロ１にデータを出
力してトランジスタ５４のベースに電圧信号を与え、処
理を終了する。

一方、ステップ２０６にてエンジン回転数Ｎｅが１１０
００ｒｐ未満であれば、ステップ２０９に進み、ステッ
プ２０５で算出された開弁時開Ｔから微少時間ＴＯだけ
減じた値を最終開弁時間Ｔｆｉｎとする（Ｔｆｉｎ＝Ｔ
−Ｔｏ）、次いでステップ２１０にて、タイミング検出
器３５からの信号を’ｉ　Ｉｔ　Ｌ＊ｋＥｔ′ｒＭＩ′
ｆｔ′Ｏｆｉｌｌ　Ｔ　ｆ　ｉｎ　１ｉＸｉ１％ｆ＆　
ｉ−ｍ　ＨＦ’ｌ’ｌ　Ｗ　　　　　。

路Ａのみを作動させるべく、出力ポートロ１にデータを
出力してトランジスタ５１のベースに電圧信号を与え、
処理を終了する。

以上の処理による作動を第４図及び第５図を参照し説明
する。＄４図はエンジン回転数Ｎｅが１１０００ｒｐを
わずかに超えた状態での特性を示し、第５図はエンジン
回転数Ｎｅが１１００Ｏｒｐに満たない状態での特性を
示している。いずれの図においても、（Ａ）はタイミン
グ発生器３５によってプランジャ８の下死点で発生する
信号特性を示し、（Ｂ）において、実線は燃料噴射率特
性を示し、破線はプランジャ８のす７Ｆ特性を示し、（
Ｃ）は電磁弁駆動回路５０の動作特性を示している。

第４図を参照し、エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐ−
以上の場合には、タイミング発生器３５からの信号から
前記１時間後に電磁弁駆動回路５０の開閉回路Ｂが作動
する。上記開閉回路Ｂは、トランジスタ５４と電磁弁２
３のコイル２５とが直結しているため励磁電流の立上り
が鋭く、電磁弁２３のニードル弁２４は瞬時に開弁し、
以後プランジャ８で圧送される高圧燃料はすべて溢流し
燃料噴射が停止する。したがって、噴射率波形は電磁弁
駆動回路５０が作動するまではプランジャ８のす７ト特
性に従い、電磁弁駆動回路５０が作動すると瞬時に零に
落ちる急峻な形状となる（第４図Ｂ）、上記噴射率波形
は噴射量が少ない程、鋭いインパルス状の形状となる。

第５図を参照し、エンジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐ−
未満では、タイミング発生器３５からの信号から前記Ｔ
ｆｉｎ時間後に（Ｔｆｉｎ＝Ｔ−Ｔｏ）、電磁弁駆動回
路５０の開弁回路Ａが作動する。上記開閉回路Ａは、ト
ランジスタ５１と電磁弁２３のコイル２５との間に抵抗
５２が介在しているため励磁電流の立上りがゆるやかで
あり、電磁弁２３のニードル弁２４が比較的ゆっくりし
た速度で開弁する。このため、開弁が開始された直後に
は、ポンプ室１３から溢流路２１に至る流路の断面積が
溢流に充分でなく、あたかも絞り弁のように作用するた
め、高圧燃料の一部は溢流し、一部はエンジンの燃焼室
に噴射されることになる。このような、一部溢流の状態
は極く短時間で終了し、開もなくニードル弁２４は充分
に開弁し、以後高圧燃料は完全に溢流し燃料噴射が停止
する。したがって、噴射率波形は電磁弁駆動回路５０が
作動するまではプランジャ８のす７ト特性に従い、電磁
弁駆動回路５０が作動するとやや時間をおいて零に落ち
るなだらかな形状となる（第５図Ｂ）。

最終開弁時開Ｔｆｉｎを算出するのに用いられた前記微
少時間Ｔｏは、電磁弁駆動回路５０の作動後に噴出する
燃料噴射量を想定し、燃料噴射量を最適な噴射ｆｔＱと
するため、電磁弁駆動回路５０の作動を微少時間早く開
始させるための補正項である。

以上述べた作動により、アイドリング時など燃料噴射量
の少ない低速回転時には、噴射率波形が従来のよ）な鋭
いインパルス状の波形ではなく、なだらかな波形となる
から、気筒内での燃焼がゆるやかになり、低速回転時の
燃焼音を低減させることができる。

以上説明した実施例では、電磁弁を励磁する電流値を可
変とする手段が、電磁弁のコイルと直列に接続された抵
抗を備えた開閉回路を用いる装置であるものについて説
明した。上記励磁電流値を可変とする手段を、電磁弁の
コイルに印加する電圧を可変とする装置とすることも可
能である。

第６図に一例を示す。電磁弁２３のコイル２５は、電子
制御装置２６内のＤ／Ａ　コンバータ６２に接続されて
いる。Ｄ／Ａ　　コンバータ６２は出力ポートロ１に接
続され、ＣＰＵ６０から与えられたデータに従って出力
電圧を発生するようになっている。またＤ／Ａ　　コン
バータ６２の出力はコイル２５の通電遮断時の高電圧発
生を防止するため、ツェナーダイオード５６及び抵抗５
７にてアースに接続されでいる。

作動は第３図で説明した前記実施例とほとんど同じであ
り、第３図ステップ２０Ｂに相当するステップで、Ｄ／
Ａ　コンバータ６２に電磁弁２３の定格電圧、たとえば
１２Ｖを出力させるように出力ポートロ１にデータを出
力し、ステップ２１０に相当するステップで、電磁弁２
３の定格電圧より低い電圧、たとえば８．５　ｖを出力
させるように出力ポートロ１にデータを出力するように
していることが異なるだけである。エンジン回松数Ｎｅ
が１１００Ｏｒｐ未満の場合は、電磁弁２３のコイル２
５に印加される電圧が低いためニードル弁２４の開弁ｉ
度が遅くなり、噴射率波形がなだらかになる。

上述の説明では、電磁弁のコイルに一定の異なった電圧
を印加するものとしたが、最終印加電圧１よ同一電圧と
し、エンジン回松数が低速の時は、徐々に印加電圧を上
昇するようにＤ／Ａ　″：Ｉンパータを制御し、ニード
ル弁の開弁速度を遅くすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、電磁弁を励磁する電流を
可変とし、電磁弁のニードル弁の開弁速度を可変とした
ものであり、アイドリング時など低速運転時にはニード
ル弁の開弁速度を遅くして高圧燃料の溢流動作を徐々に
行なわしめ、噴射率波形をなだらかな波形に制御できる
ぶら、低速回転時の燃焼音を低減することができるとい
う優れた効果がある６　　　−

【図面の簡単な説明】

第１図及至第５図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は断面図、第２図は電子制御装置を示す回路図、第３
図は作動を説明するフローチャート、＃４図及び第５図
は噴射率波形を示す特性図、第６図は第２の実施例であ
る電子制御装置の回路図、第７図は従来の装置の特性図
である。 ２・・・駆動軸、３・・・ベーンポンプ、８・・・プラ
ンジャ、１３・・・ポンプ室、１７・・・噴射通路、２
１．２２・・・溢流通路、２３・・・電磁弁、２４・・
・ニードル弁、２５・・・コイル、２６・・・電子制御
装置、３５・・・タイミング検出器、５０・・・電磁弁
駆動回路、５２・・・抵抗、６０・・・ＣＰＵ１６１・
・・出カポ−１１６２・・・Ｄ／Ａコンバータ。 第２１２１ 第３図 第４図 第６０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸に連動する駆動軸によって駆動される
   プランジャポンプによって加圧された高圧燃料がノズル
   から噴出するようにされており、上記プランジャポンプ
   の吐出口側と吸入口側とを電磁弁で連通し、この電磁弁
   を所定のタイミングで開弁することにより高圧燃料を溢
   流させて燃料の噴射量を制御する電磁スピル式燃料噴射
   ポンプにおいて、 上記電磁弁を励磁する電流値を可変として上記電磁弁の
   ニードル弁の開弁速度を可変とし、燃料噴射率が可変と
   なるようにしたことを特徴とする電磁スピル式燃料噴射
   ポンプの噴射率制御装置。
2. （２）前記電磁弁を励磁する電流値を可変とする手段が
   、前記電磁弁のコイルと直列に接続された抵抗を備えて
   いる電子制御装置であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制
   御装置。
3. （３）前記電磁弁を励磁する電流値を可変とする手段が
   、前記電磁弁のコイルに印加する電圧を可変とする電子
   制御装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。