JPS6123834A

JPS6123834A - 噴射率制御装置

Info

Publication number: JPS6123834A
Application number: JP14177384A
Authority: JP
Inventors: Shinya Sumiya; 炭谷　信弥; 〆野　利昭; Toshiaki Shimeno; Toshimi Matsumura; 敏美松村; Michio Kawagoe; 川越　道男; Takeshi Sato; 武佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-02-01

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〕本発明は内燃機関に用いる燃料噴射ポンプの噴射率制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンの圧縮比はガソリンエンジンの圧縮
比より高いため爆発音が高く、特に低負荷運軟時の騒音
が問題となっている９この対策として燃料噴射率を小さ
くする方法が知られている。

しかし、燃料噴射率を小さくすると低負荷以外の運転状
態において出力不足となる。従来の装置ではエンジンの
運転状況に対応して噴射率を変える事ができなかった。

このため、高負荷での出力向上のため、噴射率を高く設
定すると、低負荷時においても噴射率が高くなり、低負
荷での運転騒音を小さくすることができないなど運転状
態を最適に保つことができなかった。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の目的は、上記問題点の対策を行うものであり、
エンジンの運転状態に応じて燃料アキュムレート量ヲ変
化させることにより、エンジンの全運転域において、最
適な噴射率が得られる燃料噴射ポンプの噴射率＃Ｉｉｉ
装置を提供することであ［問題点を解決するための手段
］本発明はエンジンのドライブシャフトにより駆動される
燃料ポンプによりエンジン回転数に応じた燃料をポンプ
室内に吐出供給し、該ポンプ室内の燃料をポンププラン
ジャの作動を介して噴射ノズルへ圧送供給する燃料ポン
プにおいて、プランジャ室もしくは、このプランジャ室
で加圧された燃料が圧送される圧送通路に連通してシリ
ンダを設置し、このシリンダに上記加圧燃料の圧力によ
って押圧移動されるアキュムレートピストンを嵌挿し、
このアキュムレートピストンを上記加圧燃料を押し出す
方向に押圧付勢するスプリングを設け、このアキュムレ
ートピストンが周方向に回献せず、かつ上記シリンダに
外側面が摺接し回動自在なアキュムレートリングに嵌挿
され、アキュムレートピストンの上記加圧燃料の圧力を
受ける受圧面と反対側の面と７キユムレートリングによ
り油密室を形成し、油密室とポンプ室とを連通する制御
孔とこの制御孔を開閉する制御リードとがそれぞれアキ
ュムレートリング若しくはアキュムレートピストンに設
けられ、アキュムレートリングを回動する事により、ア
キュムレートピストンの移動量を制御するよ゛うに構成
されている。

制御リードの形状は、アキュムレートピストンが一定の
距離だけ押し込まれると制御孔が閉塞されるように、か
つ制御孔が閉塞されるアキュムレートヒストンの押し込
み位置はアキュムレートリングの回動角位置により変化
するように形成されている。

［作用］本発明の構成によれば、プランジャが燃料の圧送を開始
すると、その加圧燃料の一部はプランジャ室に連通した
シリンダ内に流入しアキュムレートピストンをスプリン
グ圧に抗して押し込む。この時アキュムレートピストン
の反対面とアキュムレ゛り制限されるため、アキュムレ
ートピストンの移動速度が制御され、プランジャ室の燃
料の圧力上昇速度が制御される。アキュムレートピスト
ンが一定距離だけ押し込まれると制御孔と制御リードと
の位置がずれ、制御孔が閉塞されて油密室の油が流出で
きなくなり、アキュムレートピストンをその位置以上に
押し込むことができなくなる。っまりプランジャによる
高圧燃料圧送時のアキュムレート量は制御孔と制御リー
ドとの相対的な位置すなわちアキュムレートリングとア
キュムレートピストンとの相対的な位置で決定される。

制御孔が閉塞されるアキュムレートピストンの押し込み
位置はアキュムレートリングの回動位置により変化する
のでアキュムレートリングの回動位置を制御することに
よりアキュムレートピストンの移動量を制御できる。

かくして、アキュムレートリングの回動位置をエンジン
の状態により変化させ、アキュムレート畦 ′きる。

［実施例］本発明の一実施例について図面を参照して説明する。本
発明に係る噴射率制御装置１が結合される燃料噴刷ポン
プ２について概説する。

＃＋１図において、３は図示しないエンジンのクランク
軸に連動したドライ７゛ンヤ７トであり、燃料ポンプ１
０．１１Ｊ阜４、を回転する。燃料ポンプ１０はベーン
式ポンプであり図示しない燃料タンクから燃料を導入し
て与圧しポンプ室５１に供給する。プランジャ８はドラ
イブシャフト３に対して、その回転方向には拘束され袖
方向には相対的に移動できるように連結されている。プ
ランジャ８にはカムプレート６が一体に設けられでおり
、カムプレート６のカム山がカムローラ５を乗り上げる
ことによってプランジャ８は１回転中にエンノンの気笛
数に応じた回数だけ往復動される。プ時期の１１整部材
であるタイマーピストン９がｔＪｌされたシリンダ室は
、制御弁１２を介して燃料ポンプ１０の低圧側に連通さ
れており、タイマーピストン９の位置はポンプ室５１の
圧力及び制御弁１２の開度によって移動する。タイマー
ピストン９にはその位置を検出する位置センサ１１が取
付られている。電磁ピックアップセンサ１３が歯車４の
歯を検出し歯車４の回転数に応じたパルス信号を出すよ
うになっている。燃料噴射量の調整部材であるスピルリ
ング１４が、プランツヤ８に摺動自在に嵌通されており
、リニアソレノイド１５で移動されるように結合されて
いる。リニアソレノイド１５のコイル１６に流す電流値
により、リニアソレノイド１５の移動量が制御される。

リニアソレノイド１５の移動量は差動コイルからなるス
ピル位置検出センサ１７で検出される。プランジャ室２
０に燃料を供給する通路に燃料制御弁１ＦｃＶ）１８が
配設されている。

本発明に係る噴射率制御装置１がポンプブランクヤ室２
０につながって設けられている。噴射率制御装置１につ
いて第２図及び第３図に基外説明する。プランジャ室２
０の燃料圧力が伝わる通路２１にアキュムレートピスト
ン２２がハウジング２３に回転しない様摺動可能に嵌挿
されている。

このアキュムレートピストン２２には、アキュムレート
スプリング２４により図面左方向に付勢力がかかってい
る。またアキュムレートピストン２２に対し、その外周
に摺動可能なアキュムレートリング２５が回動自在に嵌
挿され、かつリング２５の内周に該リング２５を回動自
在な状態で保持する様シリンダ２６が嵌入されていて、
油密室２７が形成されている。吸入行程時にこの油密室
２７の圧力がある圧力以下になると、燃料ポンプ１０の
低圧側に連通した吸入通路２８から燃料が油密室２７へ
供給される様に逆止弁２９がシリンダ２６に設けられて
おり、油密室２７の燃料が負圧により気泡化しないよう
になっている。第４図に示すように７キユムレートビス
トン２２には制御孔３０が設けられ、アキュムレートリ
ング２５には三角形の形状を持つ制御リード３１が設け
られている。この制御リード３１を通り、油ｖ！！室２
７の燃料が逃し通路３２から燃料ポンプ１０の低圧側へ
流れるようになっている。第３図においてアキュムレー
トリング２５には、ピン３４が圧入されており、前記ピ
ン３４には摺動可能にサブピストン３５が嵌挿され、こ
のサブピストン３５は制御ピストン３６に回動自在に嵌
挿されており。

制御ピストン３６の直線移動をアキュムレートリング２
５の回動に変換する。制御ピストン３６はハウジング２
３に摺動自在に嵌挿され、その両側に高圧側の油密室３
７及び低圧側の油密室３８を形成している。、油密室３
７と３８とは絞り３９を介して連通されている。油密室
３８は通路４０により燃料ポンプ１０の低圧側に連通さ
れている。

油密室３７は電磁弁４４を介して通路３３を経由１、ポ
ンプ室５１に連通している一制御ピストン３６はスプリ
ング４３により第２図左方向に付勢されている。制御ピ
ストン３６には磁性体で作られたロッド４１が一体とな
っており差動コイルである位置センサ４２により制御ピ
ストン３６の位置つまりアキュムレートリング２５の回
転角が検出される。また油密室３７へは、燃料ポンプ内
圧が通路３３．電磁弁４４を通して伝わる様になってお
り、電磁弁４４の開閉時間比（Ｄｕｔｙ比）により、油
密室３７へかかる圧力が制御で外る様になっている。

アキュムレートリング２５の回動位置を検出するセンサ
４２の出力が電子制御装置（ＥＣＵ）５０にとり込まれ
、電磁弁４．４を制御することによりアキュムレートリ
ング２５の回動位置をフィードバック制御するようにな
っている。また電子制御装置（ＥＣＵ）５０は噴射燃料
量のコントロールに関与するりニアソレフイド１５、燃
料制御弁（ＦｅＶＯ４の制御、そして噴射時期のコント
ロールを行う電磁弁１２の制御を行なう。このために各
種のセンサの出力信号が取り込まれる。即ち第１図に示
すように電磁ピックアップセンサ１３によるエンシン回
転数、スピル位置センサ１７による噴射量、タイマ位置
センサ１１による噴射時期、そしてエンジン負荷、水温
などのエンジン運転状態を示す信号が取込まれる。

前記画成による噴射率制御装置１の作動を、説明する。

プランジャポンプ圧送行程時にプランジャ８が＃２図右
方へ移動されてポンプ少ランシャ室２０の燃料を加圧し
始めると、アキュムレートピストン２２は、通路２１を
通して燃料圧力を受ける。アキュムレートスプリング２
４０セツト圧がノズル７の開弁圧近（に設定しであるた
め、燃料圧力が開弁圧に達すると７キユムレートピスト
ン２２が右方向へ移動する。油密室２７の燃料はアキュ
ムレートピストン２２が右方向へ移動するため加圧され
、アキュムレートピストン２２のＨｆｔｂ量分の燃料が
制御孔３０及び制御リード３１を通して逃がされる。ア
キュムレートピストン２２が押し込まれ制御孔３０が制
御リード３１から外れて閉塞される位置に達すると、油
密室２７の燃料の逃げ場がなくなるため、アキュムレー
トピストン２２の移動が停止する。かくしてプランジャ
室２０の燃料がアキュムレートピストン２２の移動量分
だけシリンダ内に収容される。制御孔３０の径により油
密室２７の油の流出速度が制限されるため、アキュムレ
ートピストン２２の移動速度が制御される。これにより
、プランジャ室２０の燃料の圧力上昇速度が制御され、
噴射ノズル７より噴射される燃料の噴射率が制御される
事となる。

第５図においてＡは従来の噴射率波形を示し、Ｂは本発
明に係る噴射率制御装置１において上記作動を実行させ
た場合の噴射率波形を示す。

またプランジャポンプ吸入行程時にはプランジャ８が図
面で左方向へ移動するためプランジャ室２０の圧力が低
下する。ここで７キユムレーＦビスＦン２２はスプリン
グ２４により左方向へ付勢圧力がかかっており、プラン
ジャ室２０の圧力が該スプリング圧力より小さくなると
、アキュムレートピストン２２は左方向へ移動し、油密
室２７へは逆止弁２９を通って、ポンプ１０の低圧側よ
り通路２８を通って燃料が吸入される。

上記圧縮、吸入打栓を繰り返して、ノズルより燃料が噴
射される。

次に噴射率制御方法、つまりアキュムレートピストン移
動量の制御動作について説明する。

第４図に示す様に、アキュムレートリング２５に形成さ
ｈた制御リード３１の形状は斜めリードとなっているの
で、アキュムレートピストン２２に設けられた制御孔３
０が制御リード３１から外れて泰がれるまでのアキュム
レートピストン２２の移動距Ｗ＆（ストローク）はアキ
ュムレートリング２５の回動位置によって変化する。ア
キュムレートリング２５の回動角（θ）を横軸に、アキ
ュムレートピストン２２のストローク（ＳＴ）を縦軸に
この関係を第６図に示す。制御孔３０はオリフィス作用
を持つため、アキュムレートピストン２２のストローク
はアキュムレート作動時間に対応する。

アキュムレートリング２５の回動角（θ）を横軸に、ア
キュムレート作動時間（Ａ　Ｃ−ｔｉｍｅ）を縦軸にこ
の関係を第７図に示す。アキュムレートリング２５の回
動角度位置が第７図のＡ位置及びＢ位置での、噴射量を
同一にした場合の噴射率波形は第８図に示すそれぞれＡ
及びＢの波形となる。

アキュムレート時間が長いＢ位置でｉ長時間プランジャ
室２０の燃料の圧力上昇が抑制され、結果Ａに比べて小
さい噴射率を得ることができる。

また、本実施例では、アキュムレートリング２５の回動
角を位置センサ４２より検出でき、また、電磁弁４４の
開開時間比（ｄｕｔｙ比）を自由に肩壁して油密室３７
の圧力を制御して、制御ピストン３６の位置、つまりア
キュムレートリング２５の回動角をフィードバック制御
できる。

したがって、第１図に示すように、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）５０が、エンジン回転数、エンジン負荷、噴射時期
、噴射量、水温、燃温などのエンジン運転状態を示す信
号により最適な噴射率を算出し、エンジンの運転状態に
応じた最適な噴射率に制御することができる。

本実施例ではアキュムレートリング２５の回動角の制御
を燃料ポンプ１０の内圧によって行ったが、別の油圧源
を用いても可能である。また、媒体として、燃料を使用
したが、エンジンオイルでも可能である。＊た、アキュ
ムレートリング２５を電気モータで作動させることも可
能である。

本実施例では、制御孔３０をアキュムレートピストン２
２に、制御リード３１（斜めリード）をアキュムレート
リング２５に設置したが、その逆に制御孔を７キユムレ
ートリングに持ち、アキュムレートピストンに制御リー
ド（斜めリード）を設置することも可能である。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、エンクンの運転状
態に応じて燃料アキュムレート量を変化させることによ
り噴射率を制御することができ、エンジンの全運転域に
おいて最適な噴射率が得られる効果がある。

また、本発明は制御リードと制御孔を用いて油密室から
流出する油を回動自在なアキュムレートリングにより遮
断する構成であるから、構造が堅牢であり耐久性が高い
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の断面図、第２図は噴射率制御装置要
部の断面図、第３図は第２図の■−■断面図、第４図は
制御孔と制御リードを示す説明図、第５図ないし第８図
は特性図である。１・・・噴射率制御装置、２・・・燃料噴射ポンプ、８
−・・プランシャ、１０・・・燃料ポンプ、２０・・・
ブランクャ室、２２・・・アキュムレートピストン、２
４・・・スプリング、２５・・・アキュムレートリング
、２７・・・油密室、２９・・・逆止弁、３０・・・制
御孔、３１・・・制御リード、３４・・・ピン、３５・
・・サブピストン、３６・・・制御ピストン、３９・・
・絞り、４２・・・位置センサ、４４・・・電磁弁、５
０・・・電子制御装置（Ｅ　ＣＵ　）、５１・・・ポン
プ室。第２図第３図第４図第５図奇問−→ 第６図Ｕ　　　　　　　　６→

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エンジンのドライブシャフトにより駆動される燃
料ポンプによりエンジン回転数に応じた燃料をポンプ室
内に吐出供給し、該ポンプ室内の燃料をポンププランジ
ャーの作動を介しで噴射ノズルへ圧送供給する燃料噴射
ポンプにおいて、プランジャー室もしくは、このプラン
ジャー室で加圧された燃料が圧送される圧送通路に連通
してシリンダを設置し、このシリンダに上記加圧燃料の
圧力によって押圧移動されるアキュムレートピストンを
嵌挿し、かつこのアキュムレートピストンを上記加圧燃
料を押し出す方向に押圧付勢するスプリングを設け、こ
のアキュムレートピストンが周方向に回転せず、かつ上
記シリンダに外側面が摺接し回転自在なアキュムレート
リングに嵌挿され、上記アキュムレートピストンの上記
加圧燃料の圧力を受ける受圧面と反対側の面と上記アキ
ュムレートリングにより油密室を形成し、この油密室と
ポンプ室とを連通する制御孔とこの制御孔を開閉する制
御リードとがそれぞれ上記アキュムレートリング若しく
はアキュムレートピストンに設けられ、上記アキュムレ
ートリングを回動する事により、上記アキュムレートピ
ストンの移動量を制御する事を特徴とした噴射率制御装
置。
（２）上記アキュムレートピストンに上記制御リードを
設け、上記アキュムレートリングに上記制御孔を設置し
た事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射率制
御装置。
（３）上記アキュムレートピストンに、上記制御孔を設
け上記アキュムレートリングに上記制御リードを設けた
事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射率制御
装置。
（４）上記アキュムレートリングの回動をポンプ内圧等
の油圧、あるいはモータ等の電気力にて行う事を特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の噴射率制御装置。
（５）上記アキュムレートリングと上記制御ピストンを
交差して設置し、これらを連動させ、この制御ピストン
の移動により上記アキュムレートリングを回動させる事
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射率制御装
置。
（６）上記制御ピストンが嵌挿されたシリンダ室はポン
プ室と電磁弁を介して連通され、この電磁弁の開閉時間
を制御することにより上記制御ピストンの位置を制御す
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の噴射率
制御装置。
（７）上記制御ピストンに、この制御ピストンの位置を
検出するセンサを設け、この制御ピストンの位置をフィ
ードバック制御する事を特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の噴射率制御装置。
（８）上記アキュムレートピストンと上記アキュムレー
トリングにより形成される油密室に逆止弁を設置した事
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の噴射率制御装
置。