JPS61155642A - デイ−ゼル機関用燃料噴射率制御装置 - 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のアイドル時の騒音振動低
減および高速高負荷時の出力アップをはかるために、燃
料噴射率を電気的に制御する機構を有する燃料噴射率制
御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の噴射率の制御は、例えば特開昭５７−８６５３２
号公報に示されるように、燃料噴射ノズルの開弁圧を変
えるものや、噴射口の構造によるものなどが知られてい
るが、この場合ポンプ側の圧送機構が固定されているた
め、機関の運転全域できめ細かく噴射率を制御すること
は困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明は、アイドリング及び軽負荷時の騒音振
動を低減するために行う噴射率制御の制御精度を向上さ
せることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、機関回転数、負
荷状態が一定であれば、噴射期間より噴射率波形が推定
できることに着目し、燃料噴射ポンプから噴射ノズルま
での高圧燃料流路に、流す電流により最高噴射圧力が変
えられる噴射圧力制御手段を設け、アイドリング及び軽
負荷時には制御手段に流す電流を小さくして燃料の一部
を低圧側に溢流させることにより噴射最高圧を低くして
噴射率を低下させるようにした噴射率制御装置であって
、ノズルの噴射期間を実測する実噴射期間検出手段を備
え、この噴射期間と目標噴射期間との偏差に応じて上記
電流を制御し、噴射期間の偏差が小さくなる方向に制御
するようにした。

〔実施例〕

以下本発明になる装置を図面に示す実施例により説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、ボッシ
ュ式分配型燃料噴射ポンプにこの発明になる装置を通用
したものである。６は４サイクルデイ一ゼル機関、５は
燃料噴射ポンプ、４１はポンプ駆動軸で４サイクル機関
ではクランク軸回転数の１／２の回転数で駆動されるベ
ーン式ポンプを用い、燃料タンク６２より燃料フィルタ
６３を経た燃料を入口４３より吸入し、出口４４に吐出
する。出口４４を出た燃料は燃料ポンプハウジング内の
燃料溜４５に充満され入口４３にて圧力調節され、余分
な燃料は燃料タンク６２に戻される。フェイスカム４７
とポンププランジャ４８とは一体化されており、ポンプ
駆動軸４１とカップリング４９にて結合され回転力が伝
えられている。このフェイスカム４７はプランジャスプ
リング５０によってローラ５１に押しつけられているの
で、ポンプ駆動軸４１の回転に伴ってプランジャ４８は
往復運動と回転運動とを行ない、燃料を吸入口５２より
吸入した後分配圧送を行なう。

７０は電気的にリリーフ圧力が可変できる噴射圧力制御
電磁弁である。７１はそのハウジングで、高圧室５６か
らの内圧が作用する受圧面積を決めるシート部７１ａ、
高圧室５６の燃料を前記ポンプハウジング内の燃料溜４
５に戻る流路７１ｂを備えている。７２はプランジャで
ハウジング７１円筒内周部７１ｃに軸方向に移動可能と
なっており磁性材料よりなるムービングコア７２ａと一
体化されている。７３はコイルで電気的制御回路１０よ
り通電制御される。７４はリターンスプリングで前記コ
イルに流れる電流による電磁力と加算された力でプラン
ジャ７２を前記シート部７１ａに押しつけており高圧室
５６のリリーフ圧力を設定している。

なおプランジャ７２の作用力はプランジャが高圧燃料を
リリーフすることによるリフト変化に対してあまり力が
変わらないようにリターンスプリングのバネ定数とエア
ギャップを選んである。即ち第２図に示す如く、プラン
ジャのリフトに対してリターンバネ力Ｆｓと電磁力ＦＥ
の合計としてのセント荷重ＦＲが概略一定になる様にし
ている。

ここでリリーフ圧力ＰＲとセット荷重ＦＲの関係はＰＲ
−ＦＲＸ　（４／πｄ２）と表され、ここにｄは前記シ
ート部７１ａの直径である。７５はスプリングリテーナ
でシール用０リング７５ａ及びネジ部７５ｃをもちスプ
リングセット荷重が調整可能となっている。７６はバル
ブエンドでハウジング７１にねじ締め固定されている。

第３図は噴射圧力制御弁７０の電流に対するリリーフ圧
力ＰＲを示すものでＰＮは噴射ノズル開弁圧を示す。電
流Ｉが零の場合（左端）のリリーフ圧力がリターンスプ
リングのセット荷重Ｆｓに対応するものである。そして
、電磁力に対応するセット荷重はコイル電流により直線
的に増加する。

即ち機関の運転条件によりコイルに流す電流を変えてや
ることにより最高噴射圧を制御し、燃料噴射率を自由に
変えることができる。

２０は実噴射期間検出器２１としてノズルリフトセンサ
を備えた噴射ノズルであり、ノズルニードル２０３上に
、磁性材２０２を備え、それに対抗してコイル２０１を
置く。噴射ポンプから燃料が圧送され、ノズルニードル
２０３が持ち上ると磁性材２０２がコイル２０１に近づ
きコイル２０１のインダクタンスが変化する。このイン
ダクタンスの変化を公知のインダクタンス変化検出回路
２０４を利用して２０５に示すごときノズルのリフト波
形を検出できる。

第４図は波形整形回路１３ａを示すものでＡ点に第５図
！ａ）のノズルリフト波形が入力され、Ｂ点には第５図
（ａｌのＢで示す基準電圧が発生され、０点には第５図
（ｂｌの如く実噴射期間ＴＲ（ｔ２　　ｔ＋）が発生し
、ＣＰＵＩ　１に入力される。

燃料の圧送はプランジャ４８が矢印す方向に移動し、吸
入口５２を閉鎖した時期より始まり、分配通路５３、デ
リバリバルブ５４を出て高圧配管を経由し噴射ノズルよ
り機関の各気筒に噴射される。プランジャの移動に伴い
高圧室５６内の圧力が前記噴射圧力制御電磁弁７０のリ
リーフ圧力をこえると該噴射圧力制御弁７０のプランジ
ャ７２がリフトし、高圧室５６内の最高圧力をリリーフ
設定圧力に保つ。さらにプランジャ４８が矢印す方向に
移動してスピルポート５５が燃料調節部材をなすスピル
リング４の右側（ｂ方向側）端面より燃料溜４５に開放
された時燃料の圧送が終了する。従ってスピルリング４
をプランジャ４８の軸方向に移動させることにより、燃
料噴射量の調節が可能である。

３は電磁式アクチュエータでコイル３１に流れる電流に
よって発生する矢印ａ方向の力とバネ３５によって発生
する矢印ａ方向と逆向きの力との釣合いによって、ムー
ビングコア３３の位置を定める。このムービングコア３
３はリンク機構３８を介してスピルリング４を移動させ
燃料噴射量を調節する。ｉｂは機関の回転数を検出する
回転数検出器であり、ポンプ駆動軸４１に直結されたギ
ヤｌｂｌの回転数を電磁ピックアップ１ｂ２より検出し
、この電気信号を機関の回転数信号として電気的制御回
路１０に入力する。１ａは例えばポテンショメータを用
いたアクセル操作量検出器であり、アクセル操作量に対
応した電気信号を電気的制御回路１０に入力する。１ｃ
は機関の吸気圧を検出する吸気圧センサで公知の半導体
圧力センサが利用できる。１ｄ及び１ｅは吸気温、冷却
水温センサでサーミスタ温度センサを利用できる。

１ｆはキースイッチである。

電気的制御回路１０は第１図に示す如く、ＣＰＵ１ｌと
波形整形回路１３ａ、１３ｂと、アナログ／デジタル変
換回路１２と、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）１４と、読
出し、書込み可能なメモリ（ＲＡＭ）１５を備え、また
ＣＰＵＩＩからの信号とスピル位置検出器７からの信号
とから前記電磁アクチュエータ３を駆動するアクチュエ
ータサーボ回路１６と、前記ＣＰＵＩ　１からの信号を
Ｄ／Ａ変換し電流増幅して前記噴射圧力制御弁７０を駆
動する駆動回路１７とを備えている。この電気的制御回
路１０は機関の回転数検出器１ｂ、アクセル操作量検出
器１ａ、吸気圧センサ１ｃ　吸気温センサｌｄ、冷却水
温センサｌｅ、キースイッチ１ｆ、噴射期間検出器２１
からそれぞれ検出信号を受けて、目標噴射率に対応した
最高噴射圧力を保つべく前記噴射圧力制御電磁弁７０に
流す目標電流値を演算し出力する。

第６図に電磁弁駆動回路１７の具体的な実施例を示す。

１１はｃｐｕであり、前記目標電流値や後述する目標噴
射量、目標位置等を演算する。演算された目標電流値の
デジタル値はＤ／Ａコンバータ１７１に入力され目標電
流値に対応したアナログ電圧となる。一方電磁弁７０に
流れる電流は、電流検出抵抗１７５により検出され、電
流検出アンプ１７３に通して実電流信号として誤差補正
アンプ１７２に入力される。誤差補正アンプ１７２は前
記目標電流値と前記実電流信号が一致するように、トラ
ンジスタ１７４のベース電流を制御する。このように、
電磁弁駆動回路１７は演算された目標電流値と電磁弁７
０に流れる実電流が一致するべく働く。コンデンサ１７
６は、以上の動作を発振することなく安定に作動させる
為のものである。

一方、電気的制御回路１０は燃料噴射ポンプの目標噴射
量に対応したスピルリング４の目標位置を演算し、この
目標位置を表わす信号と実位置検出器７よりの実位置信
号とを比較し、これらの誤差に基づき電磁式アクチュエ
ータ３に信号を与え、その誤差を修正するよう電磁式ア
クチュエータ３を駆動する０本実施例ではこの目標噴射
量および目標位置の演算を例えば特開昭５７−２０５２
５号公報に示されるようにマイクロコンピュータによっ
て行っている。

次に本発明の作動を第７図のフローチャート、第８図乃
至第１０図の特性図とともに説明する。

電源が投入され処理が開始されると、まずステップ１０
１にて後続の処理のための初期化処理が行われる。つま
り後述する学習補正電流ＩＯ及び誤差補正電流ΔＩの値
がｒＯＪにされることになる。

統（ステップ１０２においてはアクセルセンサ１ａをは
じめ各種運転条件センサから信号を取り込む。次にステ
ップ１０３では第８図に示す如きエンジン回転数（Ｎ）
とアクセル開度（α）のマツプから基本電磁弁駆動電流
Ｉ８を算出する。

ステップ１０４ではエンジンの運転条件がｉｓＣ（アイ
ドル回転制御）中かどうかを判定するもので、例えばア
クセル開度が零でエンジン回転数がＮ、回転以下の状態
がｔｏ秒経過後ｉｓｃ制御に入るものとする。ｉｓｃ制
御については例えば特開昭５７−１４０５３１号公報に
記載された方法で行なうものとし、ここでは詳細な説明
は省略する。ここで、ｉｓｃ制御中ならばステップ１０
５に進み補正電流■ｓをｌ５−ＩＢ＋ＩＯ＋Δ■として
算出する。又ｉｓｃ制御中でなければステップ１１２に
進み電流弁駆動目標電流値■を出力する。

ステップ１０６ではｉｓｃの条件（例えば、エアコンの
ＯＮ、ＯＦＦ、変速機の位置等）ゆより第９図に示す如
きテーブルより目標噴射期間ＴＢをサーチする。次にス
テップ１０７では前記第５図に示す如き時間差ｔ２−ｔ
、より実噴射期間ＴＲを算出する。さらにステップ１０
８で誤差ＴＥＲＲ＝ＴＲ−Ｔ８を算出し、ステップ１０
９で誤差ＩＴＥＲＲＩが所定値Ｔｏより小さい場合はス
テップ１１０へ進み電磁弁駆動目標電流値Ｉを■＝Ｉｓ
として出力し、ステップ１１１で学習補正電流ｒｏを算
出するとともに、誤差補正電流ΔＩをクリアする。又、
ステップ１０９で誤！１ｌＴＥＲＲ１がＴｏより大きい
場合は第１０図に示す如きマツプより誤差補正電流Δ■
を算出し、ステップ１１４で電磁弁駆動目標電流値Ｉを
ｌ−１ｓ＋ΔＩとして出力する。そしてステップ１１１
，１１２゜１１４で目標電流値■を出力したあと再びス
テップ１０２に戻り同様の処理をくり返し行なうことに
より、噴射圧力制御電磁弁７０の電流を制御し、リリー
フ圧を精度良く制御することができる。なお、リリーフ
圧が変化することにより、回転数がわずかに変化し、噴
射期間の補正に反映される。

なお、実噴射期間検出器としては第１１図に示す如く高
圧流路内に圧力検出器２１′を配した構成としても良い
。第１２図にこの圧力検出器２１′を用いた実噴射期間
検出器を示す。ハウジング２１１のネジ部２１１ｂによ
りポンプ５にねじ締めされており、受圧部２１１ａは高
圧室５６の噴射圧力がかかる様に設置しである。２１２
は、ビスリードワイヤ２１４に引き出す。２１５はスペ
ーサであり、絶縁体よりなる。２１６は、ホルダであり
、噴射圧力による力を受は止め圧電素子２１３が動かな
い様固定するものである。燃料噴射時に高圧室５６内に
発生する噴射圧信号は、第１２図右側に示す波形整形回
路２０４′のＢ点に第１２図右側のｔａ＋の如き波形を
発生し、さらに波形整形回路１３ａ′の０点に山）の如
き波形を発生し、ＣＰＵに入力される。この後の動作は
前記実施例と同様に作動する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、アイドル回転数制御時に、
噴射ノズルの実噴射期間と目標噴射期間との偏差に応じ
てこの偏差が小さくなるように噴射圧力制御手段のリリ
ーフ圧を調整するようにしているので、噴射率の制御精
度を向上させることができ、アイドル時等の騒音振動を
低減できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図は
電磁弁プランジャの作用力を示す特性図、第３図は電磁
弁のリリーフ圧力を示す特性図、第４図は第１図中の波
形整形回路の電気回路図、第５図は第４図番部の信号波
形図、第６図は第１図中の電磁弁駆動回路の電気回路図
、第７図は第１図中の電気的制御回路における処理手順
を示すフローチャート、第８図は基本電磁弁駆動電流の
マツプ模式図、第９図は目標噴射期間のマツプ模式図、
第１０図は誤差に対する補正電流の関係を示す特性図、
第１１図は本発明の他の実施例を示す全体構成図、第１
２図は実噴射期間検出手段の他の例を示す図、第１３図
は第１２図番部の信号波形図である。 ３・・・電磁式アクチュエータ、４・・・スピルリング
、５・・・燃料噴射ポンプ、６・・・ディーゼル機関、
７・・・実位置検出器、１０・・・電気的制御回路、１
７・・・電磁弁駆動回路、２０・−・噴射ノズル、２１
・・・ノズルリフトセンサ、２１′・・・圧力検出器、
７０・・・圧力制御電磁弁。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．プランジャを往復運動させて圧送する燃料噴射ポン
   プから燃料噴射ノズルまでの高圧流路に配設した、電磁
   力によりリリーフ圧力が可変できる噴射圧力制御手段と
   、 機関に燃料を噴射する噴射ノズルの噴射期間を検出する
   実噴射期間検出手段と、 機関の運転条件を電気信号として検出する運転条件検出
   手段と、 アイドル回転数制御時、前記運転条件検出手段からの信
   号を受けて前記噴射ノズルの目標噴射期間を演算すると
   共に、この目標噴射期間と前記噴射ノズルの実噴射期間
   との偏差に応じて前記実噴射期間を目標噴射期間に近づ
   けるために、前記噴射圧力制御手段のリリーフ圧を制御
   する電気的制御手段と を備えたことを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射率
   制御装置。
2. ２．前記実噴射期間検出手段として、前記噴射ノズル内
   に備えたノズルリフトセンサを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のディーゼル機関用燃料噴射
   率制御装置。
3. ３．前記実噴射期間検出手段として、前記高圧流路に配
   設した圧力検出器を用いたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のディーゼル機関用燃料噴射率制御装置
   。