JPS61212635A - 燃料噴射ポンプ用電磁弁の駆動方法 - 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〕 本発明は燃料噴射ポンプ用電磁弁の駆動方法に係シ、特
に電磁弁の開閉によってディーゼルエンジンに供給する
燃料一対量を制御する電磁スピル式分配型燃料噴射ポン
プの電磁弁の駆動方法ＫｐＪＡする。

〔従来の技術〕

電磁スピル式分配屋燃料噴射ポンプは、スピルリングの
位置に応じてスピルボートを開口して燃料噴射終了時期
すなわち燃料噴射量を制御する機械式分配型燃料噴射ポ
ンプの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、プランジャ先端面とシリンダ内壁面と
によって形成される高圧室とポンプハウジング内の低圧
室（例えば、ポンプ室）とを連通ずる通路に設けられて
いる。電磁スピル式分配型燃料噴射ポンプによれば、電
磁弁によって上記通路を遮断しておき、プランジャの回
転往復運動によシ所定量の燃料が噴射されたときに、電
磁弁によって上記通路を連通させると、高圧室内の燃圧
が低下するため機械式分配型燃料噴射ポンプと同様に燃
料噴射終了時期すなわち燃料噴射量を制御することがで
きる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の電磁弁では、コイルの抵抗値が大
きいため、コイルの発熱が大きく、電磁弁を構成する０
　１Ｊングやシール材が劣化し部品の信頼性に欠ける、
という問題がおった。この問題を解決するためコイルの
抵抗値を小さくすると電磁弁制御用コンピュータのパワ
ートランジスタに許容値以上の電流が流れて破壊されて
しまう、という問題がある。また、コイルの巻数を減少
してコイルの抵抗を小さくしようとすれば、コイルの磁
力が小さくなって応答性が悪化する。一方、電磁弁の応
答性を良好にするためにコイルの巻数を増加すれば、コ
イル容量が大きくなシスペース上問題となる。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、コイ
ルの発熱を防止すると共に良好な応答性を得るようにし
た燃料噴射ポンプ用電磁弁の駆動方法を提供することを
目的とする。

〔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、燃料を吸入圧送す
るための高圧室と低圧室とを連通および遮断して燃料噴
射量を制御する燃料噴射ポンプ用電磁弁を駆動するにあ
たって、前記電磁弁のコイルの抵抗値を小さくすると共
に該コイルと直列に外部抵抗を接続し、駆動初期に前記
電磁弁のコイルに大電流を流した後、前記外部抵抗を介
して前記電磁弁のコイルに前記大電流より小さい電流を
流すことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、電磁弁の駆動初期に直接電磁弁のコイ
ルにまたは外部抵抗を介して電磁弁のコイルに大電流が
流されて電磁弁が速やかに駆動され、その後外部抵抗を
介して電磁弁のコイルに小電流が流されて駆動状態が保
持され、電磁弁のコイルへの通電を遮断することによシ
駆動が停止される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、駆動初期に大電流がコイルに流される
ことから電磁弁の応答性が良好になり、またコイルの抵
抗値を小さくして外部抵抗を介して通電しているためコ
イルの発熱を防止することができる、という効果が得ら
れる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は電磁スピル式分配聾燃料噴射ポンプを備えたデ
ィーゼルエンジンの概略図である。

フィルタによυ濾過され九燃料は、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（９０゜展開して
図示）４によって給油口６からプレッシャレギュレーテ
ィングパルプ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１０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、オーバフローパルプ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１６の尾端部には、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ラ３２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の内壁面と罠より高圧室ＩＢ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ＩＯＫは、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１
８とポンプ室１２とを連通させるものである。また、電
磁弁４４は、ソレノイド（コイル）４６がオンされると
弁体４２を吸引して連通路４０を連通させ、ソレノイド
がオフされると弁体を突出して連通路４０を遮断させる
。

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のカム山がローラ３
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（９０°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５
４がタイマピストン５６を噴射遅れの方向だ押しており
、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５４０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３０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り制御される。

ドライブシャフト２の先端部には、複数の歯を備えたシ
グナルロータ６０がドライブシャフトと同軸に固定され
、ローラリング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。従
って、シグナルロータがドライブシャフトと共に回転す
ると、ピックアップ６２から回転角信号が出力される。

また、ボングツ・ウジング１０には、吸入ボート１４を
遮断することにより燃料噴射を停止させる燃料噴射停止
装置としての燃料噴射カットバルブ６４が取付けられて
いる。

デリバリパルプ３６は、ディーゼルエンジン６６の副燃
焼室に突出するよう取付けられた燃料噴射弁６８ＫｍＨ
されている。この副燃焼室には、グロープラグ７０が突
出するよう取付けられている。

なお、７４はアクセル開度を検出するアクセルセンサ、
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。

上記のピックアップ６２、アクセルセンサ７４、圧力セ
ンサ７６および水温センサ７８は、マイクロコンピュー
タ８２の入力ボートに接続されている。また、マイクロ
コンピュータ８２の出力ポートは、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、駆動装置
１１８６および外部抵抗７２を介して電磁弁４４のソレ
ノイド４６に接続され、また電磁弁４８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、Ｒ，ＡＭ、ＲＯ
Ｍ％ＡＤ変換器等から構成され、ＡＤ変換器はＣＰＵ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
ンサからの信号を順次ディジタル信号に変換する。また
、マイクロコンピュータ８２のＲＯＭには、アクセル開
度とエンジン回転数とによって計算される基本燃料噴射
量に基づいて燃料噴射時期を演算し、この燃料噴射時期
に基づいて電磁弁４４を駆動するルーチンが予め記憶さ
れている。

欠に上記の電磁弁４４の詳細を第３図に基づいて説明す
る。１ランジヤ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。このプランジャ１６は、先端側からシリンダ３
４に挿入され。

プランジャ１６の先端面とシリンダ３４の内壁面とによ
り高圧室１８の一部が形成されている。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１
０には、電磁弁４４が取付けられて高圧室１８の残りの
部分を形成している。

電磁弁４４は、燃料の戻り通路１４６が穿設されたパル
プハウジング１０３およびソレノイド４６が巻回された
鉄芯１０７を備えている。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１１
１のフランジ部１１３が嵌入されている。このフランジ
部１１３は、大孔１０９に嵌入されてスペーサとＬ７て
機能する筒状シリンダ１１５によって大孔１０９の底部
１１２に位置決めされている。筒状シリンダ１１５内に
はバランスピストン１１７が摺動自在に嵌入されておシ
、このバランスピストン１１７とバルブボディ１１１の
７２７９部１１３との間にはばね１１９が介装されてい
る。リリーフボート１２１を有しかつ高圧室１８の一部
を形成するワッシャ１２３と筒状シリンダ１１５および
ノ（ランスピストン１１７との間には、有底円筒状のデ
ィスタンスピース１２５が挾持され、このディスタンス
ピース１２５によシ筒状シリンダ１１５とバランスピス
トン１１７が位置決めされている。

パルプハウジング内にはソレノイド４６および鉄芯１０
７からなる電磁石により駆動される移動部材１２９が配
置され、この移動部材１２９にはニードル弁１２７が固
定されている。このニードル弁１２７と前記パルプボデ
ィ１１１とは、）くイロット部を構成する。なお、４０
は高圧室１８とポンプ室１２とを連通させるための連通
路である。

ソレノイド４６が励磁されているときには、ニードル弁
１２７の先端部がパルプボディ１１１の弁座１３１に着
座されているため、高圧室１８が封止されている。一方
、ソレノイド４６が消磁されると、ニードル弁１２７の
磁力による右方向への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が右方向ヘリフトされ
る。この結果、弁座１３１内の通路１３３が開放され、
比較的少量の高圧燃料であるパイロット流がバランスピ
ストン１１７の中央部に穿設された絞シ１３５および通
路１３３を介して戻９通路１４６へ流出し、絞１１１３
５前後の圧力差によシバランスピストン１１７がはね１
１９のばね力に抗して右方ヘリフトする。従って、比較
的多量の高圧燃料がディスタンスピース１２５の開口１
３７お工び連通路４０を介してポンプ室１２へ流入する
。

また、上記の電磁弁４４を用いて燃料噴射量を制御する
には、高圧室か縮小される方向にプランジャがリフトす
る前にソレノイドを励磁しておき、プランジャか所定量
リフトしたときにツルノイドを消磁することＫよシ行わ
れる。

次に、第１図を参照して本発明の第１実施例を説明する
。駆動装置８６は、駆動回路８６Ａと電流検出器８６Ｂ
との直列回路で構成されている。

電流検出器８６Ｂは、接地されると共に駆動回路８６Ａ
に接続されている。駆動回路８６Ａは、外部抵抗７２お
よび電磁弁４４のソレノイド４６を介してバッテリに接
続されている。この外部抵抗７２は、燃料噴射ポンプか
ら離れた位置１例えば車両のエンジンルーム内に設置さ
れ、放熱させるためにフィンが設けられている。この外
部抵抗７２の抵抗値Ｒ７は２Ω以下（例えば１．５Ω程
度）に設定されている。また、駆動回路８６Ａには、マ
イクロコンピュータ８２が接続されている。電磁弁４４
のソレノイド４６は、抵抗成分Ｒ１とインダクタンス成
分りを備えているが、電磁弁内でのソレノイド４６によ
る発熱を防止するため、ソレノイド４６の抵抗成分Ｒ１
の値は０．５Ω以下（例えば、Ｏｏ１Ω程度］に設定し
である。

ｍＫ本実施例の作用について説明する。マイクロコンピ
ュータ８２は、アクセル開度と工／ジン回転数とに基づ
いて基本燃料噴射量を演算し、この基本燃料噴射量に基
づいて電磁弁４４を駆動するための駆動信号を駆動回路
８６Ａに出力する。

この駆動信号を第４図（５）に示す。駆動信号の立上り
によシ駆動回路８６Ａは作動を開始し、第４図（１３）
に示す波形でもって駆動回路８６Ａ内のスイッチング素
子をオンオフ制御する。すなわち、駆動回路８６Ａ内の
スイッチング素子は、駆動信号の立上りで所定時間（例
えば、ｌ　ｍ５ｅｃ　）　　オンされ、その後例えば２
０　ＫＨｚ程度の周期でオンオフされ、駆動信号の立下
りでオフされる。この結果、駆動信号がハイレベルにあ
る間は、ソレノイド４６１Ｃ電流が流される。このよう
に１駆動信号の立上シで所定時間連続して電流が流され
、その後駆動信号が立下るまで断続的に電流が流される
ことから、第４図（Ｃ）　Ｋ示すように、電磁弁の駆動
初期には大電流が流れて電磁弁の応答性が良好になり、
その後は大電流より小さい平均電流によシニードル弁の
位置が保持される。

なお、電流検出器８６Ｂは、回路の抵抗値等のばらつき
によシ目標の電流が流れなくなるのを防止するため、フ
ィードバックによってスイッチング素子を断続させる周
期を変化させて目標の電流が流れるようにするためのも
のである。

次に本発明の＠２実施例を説明する。マイクロコンピュ
ータ８２の出力ボートは、駆動回路８６Ａとピーク電圧
制御回路８６Ｄに接続されている。

駆動回路８６Ａには、２０ＫＨｚ程度の周波数信号を出
力してデユーティ比を決定するためのディザ−８６０が
接続されている。駆動回路８６Ａの出力端は、トランジ
スタＴｒ、およびトランジスタＴｒ、のベースに接続さ
れている。ピーク電圧制御回路８６Ｄは、駆動回路８６
Ｅを介してトランジスタＴｒ、およびトランジスタＴｒ
、のベースに接続されている。

抵抗成分Ｒ，の値が０．５Ω以下に設定されたソレノイ
ド４６０両端には、抵抗値が１Ω程度の外部抵抗７２Ａ
、７２Ｂが接続されている。外部抵抗７２Ａの一端はト
ランジスタＴｒ、のエミッタに接続されている。トラン
ジスタＴｒ、のコレクタはバッテリに接続されている。

外部抵抗７２Ａとソレノイド４６との接続点はトランジ
スタＴｒ、のエミッタに接続されている。トランジスタ
Ｔｒ、のコレクタはバッテリに接続されている。ソレノ
イド４６と外部抵抗７２Ｂとの接続点はトランジスタＴ
ｒ４のコレクタに接続されている。トランジスタＴｒ４
のエミッタは接地されている。外部抵抗７２Ｂの一端は
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、接地された電流検出器８
６Ｂを介して駆動回路８６Ａに接続されている。

次に本実施例の作用を説明する。マイクロコンピュータ
８２は、第６図（Ａ）に示す駆動信号を出力する。この
駆動信号の立上りにより駆動回路８６Ｅから第６図（Ｂ
）　Ｋ示す所定幅のパルスが出力され、これＫよりトラ
ンジスタＴｒ、　、　Ｔｒ、がオンされる。この結果、
トランジスタＴｒ３．　　ソレノイド４６およびトラン
ジスタＴｒ、から成る閉回路が構成され、バッテリから
トランジスタＴｒ、を介して直接ソレノイド４６１Ｃ電
流が流される。まえ、駆動信号の立上りによシ駆動回路
８６Ａから第６図（Ｃ）に示す所定周期（例えば、　２
０　ＫＨｚ　）のパルス信号が出力され、これによりト
ランジスタ’ｌ’ｒ、　、　Ｔｒ、がオンオフ制御され
る。この結果、トランジスタＴｒ、、外部抵抗７２Ａ、
ソレノイド４６、外部抵抗７２ＢおよびトランジスタＴ
ｒ４　　かう成る閉回路が繰返し構成され、バッテリか
らトランジスタＴｒ、および外部抵抗７２Ａを介してソ
レノイド４６に電流が流される。上記のように電磁弁の
駆動初期には直接ソレノイド４６に電流が流されると共
に外部抵抗７２Ａを介してソレノイド４６に電流が流さ
れるため、駆動初期の所定時間（例えばｓ　　１　ｍ５
ｅｃ　）内には第６図（Ｄ）に示すように大電流が流さ
れる。′１九、駆動初期経過後には外部抵抗７２Ａを介
して所定デユーティ比の電流が流されるため、上記の大
電流より小さい平均電流によりニードル弁の位置が保持
される。

なお、ピーク電圧制御回路８６Ｄは駆動初期に許容以上
の大電流がソレノイドに流れるのを防止する回路であシ
、また電流検出器８６Ｂは回路の抵抗値等のばらつきに
より目標の電流が流れなくなるのを防止するためにトラ
ンジスタＴｒ、　、　Ｔｒ。

をオンオンさせる周期を変化させて目標の電流が流れる
ようにするための回路である。

以上説明した実施例によれば、ソレノイドの発熱量が小
さくして外部抵抗によって発熱させているため、電磁弁
本体の信頼性を向上することができる。また、大部分の
抵抗成分を外部抵抗内に設けることができるため、ソレ
ノイドの線径１巻き数の自由度が増加し、応答性のよい
ンレノイド仕様を選択することができる。更に、４気筒
デイーゼルエンジンの場合、エンジン回転数５００Ｏｒ
ｐｍで２　ｍ５ｅｃ程度でオンオフできる応答性が要求
さｎるが、本実施例によれば外部抵抗の値を厳重に管理
することにより、ソレノイドの抵抗値のばらつきによる
噴射量のばらつき（応答性のばらつき）を低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の回路図、第２図は本発明
が適用されるディーゼルエンジンの概略図、第３図は第
２図のスピル用電磁弁の詳細図、第４図は上記第１実施
例の各部の波形を示す線図、第５図は本発明の第２実施
例の回路図、第６図は上記第２実施例の各部の波形を示
す線図である。 １６・・・プランジャ、 ４４・・・電磁弁、 ４６・・・ソレノイド。 ７２・・・外部抵抗、 ８２・・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料を吸入圧送するための高圧室と低圧室とを連
   通および遮断して燃料噴射量を制御する燃料噴射ポンプ
   用電磁弁を駆動するにあたつて、前記電磁弁のコイルの
   抵抗値を小さくすると共に該コイルと直列に外部抵抗を
   接続し、駆動初期に前記電磁弁のコイルに大電流を流し
   た後、前記外部抵抗を介して前記電磁弁のコイルに前記
   大電流より小さい電流を流すことを特徴とする燃料噴射
   ポンプ用電磁弁の駆動方法。