JPS6128734A - 燃料噴射量制御装置 - 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、電磁弁溢流式の燃料噴射量制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来から、燃料噴射ポンプの燃料加圧室の圧力を電磁弁
にて低圧室側へ溢流することにより、前記噴射ポンプの
機関への燃料噴射を終了させ噴射量を制御する燃料噴射
量制御装置が提案されている（例えば、特公昭５１−３
４９３６号公報）。

このような装置に使用される電磁弁を大きく２つに分類
すると、 （１）電流を遮断していると閉弁しており、電流を通電
すると開弁する常閉弁式電磁弁、 （２）電流を通電していると閉弁しており、電流を遮断
すると開弁する常開弁式電磁弁、 とに分類される。

また一般に電磁弁を駆動する方法は、第２図（ａｌに示
す如く、電磁弁８をパワートランジスタで直接駆動した
り、第２図（ｂ）に示す如く最大電流を制限する為の抵
抗を直列に挿入して駆動する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような方式の駆動回路で電磁弁を駆動するとバッテ
リ電圧等の変動により、電磁弁に流れる電流が変動する
。その様子を第２図に示す。例えば第３図（ｉ）に示す
矩形波の駆動信号でトランジスタを駆動した場合、電磁
弁に流れる電流は第３図（ｉｉ）で示すようになる。こ
こで実線はバッテリ電圧の低い時、点線はバッテリ電圧
の高い時の電流波形を示す。バッテリ電圧の高い時は、
低い時と比較して電流の立上りが急で、最終的に落ち着
く電流値も大きい。ここで、時刻ｔ１で駆動信号を０Ｆ
Ｆｊ、て電流を遮断すると（ｉｉ　）の電流波形は、バ
ッテリ電圧の高い場合と低い場合とも、少々の時間遅れ
の後立下る。この時のポンプの燃料噴射波形はにｉυの
如くなる。バッテリ電圧の低い時は、遮断時の電流値が
低いので、比較的少ない遅れ時間Ｔ＋後に噴射が終了す
る。バッテリ電圧の高い時には、低い時と比較して遮断
時の電流が高いので、電磁弁内の渦電流等の影響により
磁力の消滅が遅く、Ｔ＋より大きい遅れ時間Ｔ２後に噴
射が終了する。このように、従来方式では同じタイミン
グｔ１で噴射終了信号を発生してもバッテリ電圧の高低
により、噴射量が変化してしまうという問題がある。

そこで、本発明では電磁弁溢流式の燃料噴射システムに
おいて、バッテリ電圧の変化等に対しても燃料噴射量が
変化しないようにすることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明では、電磁弁として常開弁式電磁弁を
用い、噴射終了時、即ち電磁弁の電流遮断時の電流値を
、バッテリ電圧の高低等に関係なく常に一定に保つよう
に構成している。

〔実施例〕

以下具体的な実施例にもとづいて本発明の説明を行なう
。第１図は電磁弁溢流式の燃料噴射量制御システムの構
成図であり、公知のディーゼル機関２０用フエイスカム
式分配型噴射ポンプ１に本発明を通用した場合の噴射ポ
ンプの部分断面を含む構成を示す。このポンプ１は、フ
ェイスカム３により回転往復運動するプランジャ２によ
り吸入ポート９から吸入された燃料を、加圧室としての
ポンプ室５にて加圧し、各気筒への分配ポート６より吸
い戻し弁４を経て燃料噴射ノズル３０へと圧送する形式
のもである。本発明では上記の構成に加えて、ポンプ室
５の圧力が加わり常時連通している溢流ポート（溢流通
路）７の一端に電磁弁８を配置し、この電磁弁を開弁す
ると前記ポンプ室５内の高圧燃料が、低圧のハウジング
内７０へ溢流するようにしである。尚、この電磁弁８の
開閉動作は制御回路１０により制御される。

運転条件検出器２２〜２７は、基準位置を検出する基準
位置センサ２２、アクセル操作量を検出するアクセルセ
ンサ２３、吸気圧を検出する吸気圧センサ２４、吸気温
を検出する吸気温センサ２５、機関の冷却水温を検出す
る冷却水温センサ２６、およびキースイッチ２７とから
構成される。

基準位置センサ２２は、燃料噴射ポンプ１のプランジャ
２の回転位置を検出するものであり、その構成は第４図
の左側に図示する如きものである。

即ち、基準位置センサ２２は、ドライブシャフトと同一
回転数のプランジャ２に設置された突起２２１と、この
突起２２１の回転に伴なう磁束変化に応じて第４図図示
点ａの電圧波形が第５図（Ａ）に図示する如き交流電圧
信号を発生する電磁ピ・ツクアップ２２２とを備えてい
る。そして、基準位置センサ２２から出力された交流電
圧信号は第４図の右側に図示する如き、電気回路構成を
もつ波形整形回路１３により波形整形され、第４図図示
点すの電圧波形、つまり第５図（Ｂ）図示の如きパルス
電圧信号が中央処理ユニッＩ−（ＣＰＵ）１１に入力さ
れる。ＣＰＵＩ　１はこの信号の入力された時期で基準
位置を認識し、連続する２つの基準信号の時間間隔から
回転数を算出する。

アクセルセンサ２３は、第６図に示する如く、ポテンシ
ョメーターを用いてアクセル操作量に比例したアナログ
電圧信号を出力する。そして、この出力信号はアナログ
／ディジタル変換回路１２によりディジタル信号に変換
された上でＣＰＵ１１に入力される。

電磁弁８は、第７図に図示する如き構成をとる。

コイル８１を保持し磁気回路を形成するコア８２、可動
部分であるムービングコア８３、このムービングコア８
３と直結されるニードｌし８４、溢＄ｉ　ｄｉ−ト７に
通じるボート８ａ、及びポンプ４氏圧室への通路７０ａ
を有するノズルボディ８５、並びにリターンバネ８６か
ら成り立っても）る。ムービングコア８３及びニードル
８４番まコイル８１に通電されるとリターンハネ８６に
うちかつて矢印Ｍの方向に動きボート７ａ及び通電７０
ａ力（遮断する（第７図の状態）。電流を切ればポー）
７ａと通路７０ａは連通された状態となる。

制御回路１０は第１図に示する如く、上記ｃｐＵ　１’
　１と、波形整形回路１３と、アナロク゛／ディジタル
変換回路１２と、読出し専用メモＩＪ（ＲＯＭ）１４と
、読出し書込み可能なメモＩＪ（ＲＡＭ）】５と、ＣＰ
ＵＩ　１か−らの信号をノぐワー増幅して電磁弁８を駆
動する駆動回路１６と力・ら構成されている。

＜ＲＯＭ）１４には処理を実行するためのフ゛ログラム
が予め格納されている。また、ＲＯＭ１．４には第８図
に図示する如く噴射量特性ガｉ＜ナノ々ターンに対応す
る基本噴射量データが第９図に示す如き２次元マツプ、
即ちプランジャ２の回転数Ｎデータとアクセル操作量α
データとでアドレスを旨定されるアドレスに対応する基
本噴射量Ｑｐ　（Ｎ。

α）データをストアしてなる基本噴射量マソフ。

（記憶パターン）として、予め格納されてむ）る。

さらに、ＲＯＭ１４には第１０図に示す如き基本噴射量
Ｑｐと回転数Ｎとでアドレス指定されるアドレスに対応
する目標噴射機関Ｑｔ　　（Ｎ、Ｑｐ）データをストア
してなる記憶ノでターンが予め格納されている。

駆動回路１６は、第１１図に示すような構成となってい
る。ＣＰＵＩＩからは第１２図（ｉ）で示したような駆
動信号が入力される。ノ＜・ノファ１６１は、例えば東
芝社製ＣＭＯ３ＩＣＴＣ４０５０で、Ｕの出力ポートの
駆動能力を補助する為の電流増幅器である。従って出力
波形番よ入力波形と同様の第１２図（ｉ）となる。抵抗
１６２゜１６３は分圧抵抗器で、バ・ノファ１６１から
のイ君号を分圧するのでｄ点の波形は第１２図（ｉｉ）
の如くなる。）（ｉｇｈレベルの出力時の電圧Ｖｓは、
抵抗器１６７に所定の電流が流れた時に、抵抗器１６７
０両端に発生する電圧と等しくなるように設定される。

今、時刻１．で駆動信号が第１２図（ｉ）の如く立上っ
たならば、ｄ点には第１゛２図（ｉｉ　）に示す如くｖ
Ｓなる電圧が発生する。この時点では、電磁弁のコイル
８１と抵抗器１６７には電流が流れていないので、オペ
アンプ１６４の一入力端子には電圧がかかっていない。

従ってオペアンプ１６４は抵抗１６５を通してトランジ
スタ１６６のベースに電流を流し、トランジスタ１６６
をＯＮさせる。従ってトランジスタ１６６のコレクタ電
圧は第１２図（ｉｉｉ　）の如く低下する。

すると、電磁弁のコイル８１にはバッテリ電圧が印加さ
れ、電流は第１２図（ｉｖ　）の如く立上１ていく。電
流値があらかじめ設定した■０になると・オペアンプ１
６４は電流値が一定になるように、トランジスタ１６６
のベース電流を制御する。また、時刻ｔ３で駆動信号が
（ｉ）の如く立下ると、電流も遮断される。

このように必ず電流が設定値ＩＯに達してから、噴射路
りが来るように、電流の流し初めを設定してやれば、噴
射を終了させる為に電流を遮断する時は、バッテリ電圧
の値にかかわらず常に一定の電流が流れているため、電
磁弁の開弁の応答性が変化することが無くなり、バッテ
リ電圧や電磁弁の温度の変化による噴射量の変化がなく
なる。電磁弁の応答性が一定となれば、所定の開弁時期
よりも常に一定の遅れ時間だけ早めて電流を遮断してや
れば良い。

次に、本発明の作動を第１３図及び第１４．１５．１６
図に示すフローチャートと共に説明する。

ＣＰＵＩＩは、ＲＯＭ１４内のプログラムにもとづいて
第１３図のメインルーチンに図示する如き一連の処理を
繰り返し行なう。

まず、ステップ１０１にてキースイッチ２７からの入力
信号にもとづいてキースイッチ２７がオンされているか
否かを判定し、判定結果がｒＹＥＳ」であればステップ
１０２にてＣＰＵＩ　１のイニシャライズを行なう。そ
して、ステップ１０３にてキースイッチ２７からの入力
信号にもとづいてスタータ位置状態であるか否かを判定
する。

この判定結果がｒＹＥｓＪであると、ステ、プ１０４に
て運転条件検出器２３ないし２７からの各種入力信号を
取り込む。そして、ステップ１０５にて上記ＲＯＭ１４
内の基本噴射量マツプ（ガバナーパターン）を検索（サ
ーチ）する。ここで、このパターンサーチは、後述する
基準位置信号割込にて取り込まれた回転数Ｎと上記ステ
ップ１０４にて取り込まれたアクセル操作量αにもとづ
いて行われ、対応する基本噴射量Ｑｐ　（Ｎ、　　α）
データがＣＰＵＩ　ｌ内に転送される。

次に、ステップ１０６にて、上記の如く転送されてきた
基本噴射量Ｑｐ（Ｎ、　　α）を補正し、補正基本噴射
量Ｑ’ｐ（Ｎ、　　α）を算出する処理を行なう。即ち
、上記ステップ１０４にて取り込まれた吸気圧センサ２
４からの吸気圧情報と吸気温センサ２５からの吸気温情
報と、冷却水温センサ２６からの冷却水温情報とにもと
づいて上記基本噴射量Ｑｐ　（Ｎ、　　α）を補正し、
補正基本噴射量Ｑ’ｐ（Ｎ、　　α）を算出する。

ステップ１０７では、前記ＲＯＭ１４内の二次元マツプ
をサーチする。ここでのパターンサーチは、前記回転数
Ｎとステップ１０６から求められた補正基本噴射量Ｑ’
ｐにもとづいて行われ、対応する目標開弁時期Ｑｔ　　
（Ｎ、Ｑ’　ｐ）データがＣＰＵＩＩ内に転送される。

次に、ステップ１０８にて前記噴射ポンプ１の溢流ボー
ト７を閉じるための時間Ｔｃを算出する。

これは、電磁弁８をあらかじめ閉じることにより、次に
起こるプランジャ２の圧送工程が開゛始したとき燃料が
ポンプ室５より圧送されるようにするための準備であり
、ポンププランジャ２の吸入工程の期間ならいつでも良
い。すなわち、この時間Ｔｃは、ポンプ回転数１’Ｊｐ
の逆数に比例しており、例えば第１７図に示す如きマツ
プ、あるいは計算式（例えば４気筒分配ポンプならＴｃ
＝　（６０／８Ｘ　Ｎ　ｐ　）秒から算出しても良い。

次に、ステップ１０９にてキースイッチ２７がオフされ
たか否か　　　　　）を判定し、判定結果が「ＮＯ」で
ある場合には、上記ステップ１０４を再び実行し、以後
ステップ１０９の判定結果がｒＹＥｓＪに反転するって
ステップ１０４，１０５，１０６，１０７．−１０８を
繰り返し実行す？。

以上の演算処理を繰り返している際に第５図（ｂｌに図
示する如き基準位置信号パルスが入力され、ＣＰＵＩ　
１がバクスの立上りを検出するとプログラムは第１４図
の基準位置割込ルーチンに移る。

基準位置割込みルーチンでは、まず最初に、ステップ２
１０でその時点のＣＰＵ１１内蔵のタイマカウンタ値を
読む。次に、ステップ２１１でタイマカウンタ値と前記
ステップ１０７で求めた目標噴射期間Ｑｔを加算する。

ステップ２１２において、噴射終りとなる電磁弁駆動出
力割込み時刻として上記加算値をセントする。さらに、
ステップ２１３にて、前記ステップ２１０のカウンタ値
と前回の基準位置割込みのカウンタ値との差から回転数
Ｎを算出する。次にメインルーチンへ戻り、通常の演算
を再開する。

また、タイマカウンタの値が前記ステップ２１２の電磁
弁開駆動出力割込み時刻と一致したとき、第１５図に示
す噴射終り出力割込みルーチンに移り、ステップ２２０
で電磁弁開駆動信号出力を発生させ、ＣＰＵＩ　１が電
磁弁８の通電を中断する信号を発生し、電磁弁８の通電
が中断され、ノズル３０による燃料噴射が終わる。次に
ステップ２２１で、基準位置信号が入力された時のタイ
マカウンタの値に溢流ボート閉時間Ｔｃを加算する。

またステップ２２２で、ステップ２２１で求めた結果を
電磁弁閉駆動割込み時刻としてセントする。

そして、再びメインルーチンへ戻る。

さらに、タイマカウンタの値が、前記ステップ２２２の
電磁弁閉駆動出力割込み時刻と一致したとき、第１６図
に示す溢流ボート閉出力割込みルーチンに移り、ステッ
プ２３０で電磁弁閉駆動信号出力を発生させ、溢流ボー
ト７を閉じることにより次の圧送（燃料噴射）に備える
。そして、再びメインルーチンへ戻る。その後、キース
イッチ２７がオフされるようになると、ステップ１１０
にて噴射貴賓となる様、第１図に示すポンプ室５と低圧
室７０が常時連通する様電磁弁開駆動信号を出力する（
電磁弁８の通電を停止する）。

本実施例では、電磁弁の駆動回路として第１１図に示し
たように電磁弁を流れる電流を所定の電流値Ｉｏに一定
に保つような回路を使用した。他の実施例として、第１
８図に示すような回路で、電磁弁に流す電流を高速でス
イッチング（ＯＮ。

０ＦＦ）して、平均電流値として■０を流すようにもで
きる。この場合の出力トランジスタ１６゜のコレクタ電
圧と電流ｉの波形は第１９図の（１）、（ｉｉ）に示す
ようになる。これは、第１２図の（山）、（ｉｖ）に相
当する。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、電磁弁溢流式の燃料噴射量
制御装置において、噴射終了時における常開弁式電磁弁
を流れる電流値を一定に保つように駆動しているので、
バッテリ電圧の変化、電磁弁の温度等に影響されること
なく、噴射量を目標値に精度良く制御することができる
。

【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
従来の電磁弁駆動方式を示す電気回路図、第３図は第２
図回路における電流等の変化の様子を示す図、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
回路における信号波形図、第６図は第１図中のアクセル
センサの構成図、第７図は第１図中の電磁弁の断面構成
図、第８図は回転数と基本噴射量との関係を示す特性図
、第９図、第１０図は各々基本噴射量マツプ、目標噴射
期間マツプを示す模式図、第１Ｌ図は第１図中の駆動回
路の電気回路図、第１２図は第１１図番部の信号波形図
、第１３図乃至第１６図は第１図中の制御回路における
処理手順を示すフローチャート、第１７図はポンプ回転
数と溢流ポート閉時間の関係を示す特性図、第１８図は
本発明の他の実施例における駆動回路の電気回路図、第
１９図、は第１８図番部の信号波形図である。 １・・・噴射ポンプ、７・・・溢流ポート、８・・・電
磁弁、１０・・・制御回路、１１・・・ＣＰＵ、１６・
・・駆動回路、２０・・・ディーゼル機関、１６４・・
・オペアンプ、１６６・・・トランジスタ、１６７・・
・抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関に燃料を圧送する燃料噴射ポンプの燃料加圧室
   に一端が常に連通し他端が低圧側に連通する溢流通路と
   、この溢流通路の途中に配設され溢流通路の開閉を行な
   う電磁弁と、機関の各種運転条件を検出する運転条件検
   出器と、この運転条件の検出信号に応じて前記電磁弁の
   開閉時期を算出し電磁弁の開閉を制御する制御回路とを
   備える燃料噴射量制御装置において、 前記電磁弁は、電流を流すと閉弁し、遮断すると開弁す
   る常開弁式電磁弁であり、 前記制御回路は、前記電磁弁を駆動する駆動回路を有し
   、この駆動回路内に電磁弁に流す電流を一定に制御する
   定電流駆動手段を含むことを特徴とする燃料噴射量制御
   装置。