JPS6172870A - 噴射燃料計測制御弁装置 - 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］ この発明は、例えばディーゼルエンジンに対して噴射燃
料を供給制御する噴射ポンプの燃料噴射量を計測する噴
射燃料計測制御弁装置に関する。

［背景技術］ 例えば、ディーゼルエンジンに対して燃料を噴射供給す
る燃料噴射ポンプの燃料噴射量は、計測機構によって計
測される。この計測機構の燃料計測室に対しては、上記
被計測噴射ポンプから燃料が噴射供給され、充填される
ようになっているもので、この計測室に対して供給充填
された燃料量を差動トランス機構等を利用して測定して
いる。

そして、この計測室に充填された燃料は、制御弁を介し
て排油通路に対して排出制御されるようになっている。

この場合、上記制御弁は上記計測室と排油通路との間に
形成されるシート面に対して接触する状態にスプリング
によって付勢設定されているものであり、上記排油動作
時には電磁ソレノイド機構によって上記制御弁を上記ス
プリングに抗して駆動してシート面が引き離し、計測室
と排油通路との間に排油通路が形成されるようにしてい
る。そして、上記計測室に充填された燃料が排出された
状態で上記電磁ソレノイド機構に対する駆動電流を断つ
もので、以後上記スプリングの付勢力によって、上記制
御弁が復帰動作され、上記シート面に接触して計測室の
排油通路を遮断するようにして、次の計測動作に対して
備えるようにしているものである。

このような計測手段は、排油、閉弁、噴射、計測の各工
程が、被計測噴射ポンプの１回転に対応して繰返されて
いる。そして９この繰返し測定動作に対応する上記計測
室からの排油終了後に、電磁ソレノイド機構の励磁が停
止され、制御弁はスプリング力によって復帰方向に駆動
加速されて、この制御弁の弁座部分がシート面に衝突し
、このシート面でバウンドを繰返しながら閉弁設定され
るものである。

したがって、被計測噴射ポンプの高速回転状態にあって
は、排油、閉弁、噴射、計測の一連の工程が、短時間〈
例えば、３０００ｒｐｍの回転時には２０ｍ５）となる
ため、閉弁動作に許容される時間はさらに短くなり（例
えば、上記例では５ｍ５）、制御弁のバウンド状態が消
滅する以前に、すなわち閉弁状態が完了しない内に計測
室に対して噴射ポンプから燃料が噴射供給されるように
なる。このため、計測室に噴射供給された燃料の一部が
制御弁の弁座部分から漏れ出すような状態となり、正確
な噴射量を計測することが困難となる。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、被計
測噴射ポンプが充分に高速回転状態となった場合であっ
ても、この噴射ポンプから供給される燃料が噴射供給さ
れる計測噴射室を閉じるように設定する制御弁の開閉制
御状態が、上記噴射ポンプの回転に対して充分追従する
状態で開閉制御され、常に安定して正確な噴射燃料量を
計測できるようにする噴射燃料計測制御弁装置を提供し
ようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る噴射燃料計測制御弁装置にあ
っては、被計測噴射ポンプからの燃料が供給制御される
計測噴射室と、２この噴射室からの燃料油を排出する排
油通路との間を開閉制御する制御弁を、常時は押し付け
力発生器、例えばスプリング機構によって閉じる状態に
設定すると共に、電磁力発生機構によって開放駆動制御
するものであり、この制御弁を閉じる場合には上記電磁
力発生機構に対する励磁状態を解除して上記押し付け力
発生器によって閉じる方向に復帰動作させる。

そして、この復帰動作にあっては、制御弁の弁座部分が
シート面に接触する直前の状態で、上記電磁力発生機構
に対して励磁電流を供給設定し、制御弁の復帰方向の動
作を減速制御し、その弁座部分がバウンドすることなく
シート面に対して接触制御されるようにするものである
。

［作用］ 上記のように構成される制御弁装置にあっては、まず制
御弁が計測噴射室を閉じる状態で、被計測噴射ポンプか
ら上記噴射室に燃料が噴射供給設定される。そして、こ
の噴射燃料が噴射室に充填された状態で、その噴射燃料
量が計測され、その後電磁力発生機構に対して励磁電流
を供給することによって制御弁を開き、上記噴射室内の
燃料を排油通路を介して排出し、上記励磁電流を断って
上記制御弁を設定されたスプリング等の押し付け力発生
器によって閉じる方向に復帰駆動するものである。この
場合、上記制御弁が噴射室と排油通路との間に設定され
るシート面に接触する前に、上記電磁力発生機構に対し
て励磁電流が供給設定されるものであるため、上記制御
弁の復帰動作は減速制御され、上記シート面に対して制
御弁の弁座部分が低速で衝突接触するようになり、した
がってバウンドすることなく上記弁座部分によってシー
ト面が閉じられて、計測用の噴射室が設定されるもので
ある。すなわち、高速計測動作に対して充分耐えられる
ようになるものである。

−〇− ［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、計測部本体１１に対し
て被計測対象の噴射ポンプ１２から燃料が供給設定され
るようになっているもので、上記計測部本体１１には計
測噴射室１３が形成されている。この噴射室１３の例え
ば下方には排油口が形成されているもので、この排油口
は排油通路１４に対して連通されている。そして、この
排油口部分にはシート面１５が形成され、このシート面
１５に対して制御弁１６の弁座１６ａ部分が接触するこ
とによって、上記排油口が閉じられ、上記噴射室１３が
密閉設定されるようにする。

上記制御弁１６は、スプリング１７によってその弁座１
６ａ部分がシート面１５に対して接触する閉じる状態に
付勢設定されているもので、電磁ソレノイド機構１８に
よって上記スプリング１７に抗して駆動され、噴射質１
３を排油通路１４に対して連通設定するように制御され
るものである。

また、上記噴射室１３の上方には、シリンダが設定され
、このシリンダ部分に対してピストン状の変位部材１９
が軸方向移動自在に設定されている。

この変位部材１９は一体にした鍔部分１９ａが停止部材
に当たる状態まで、スプリング２０によって噴射室１３
の内部方向に押し込み設定されているもので、この噴射
室１３に燃料が充填された場合には、その充填量に応じ
てスプリング２０に抗して移動されるようになっている
。

上記変位部材１９の移動量は差動トランス２１によって
電気的に検出測定されるもので、この差動トランス２１
では例えば変位部材１９の鍔１９ａ部分が停止部材に接
触する状態を基準ｒＯＪとした、変位部材１９の移動量
に対応した出力信号を発生する。

そして、この差動］−ランス２１からの検出信号は、演
算回路２２に対して供給設定する。

上記被計測噴射ポンプ１２は、モータ２３によって回転
されるカム機構２４によって駆動されるもので、この噴
射ポンプ１２は上記カム機構２４の回転に対応して給油
部２５からの燃料を吐出するもので、この吐出燃料は上
記本体１１の噴射室１３に設定した噴射ノズル２６から
、この噴射室１３の内部に噴射供給されるようにする。

また、上記カム機構２４と同軸的に回転されるようにし
て回転パルス発生器２７が設けられるもので、その回転
角に対応してパルス信号ａ〜Ｃが発生されるようにする
。そして、パルス信号ａおよびｂは演算回路２２に対し
て演算制御用に供給し、パルス信号Ｃは制御回路２８に
対して供給設定するもので、この制御回路２８によって
上記電磁ソレノイド機構１８に対する励磁電流が制御さ
れるようにする。

第２図は上記制御回路２８の具体的な回路の例を示すも
ので、パルス発生器２７からのパルス信号Ｃは第１乃至
第３の単安定マルチプレクサ２８１〜２８３に対して並
列的に供給する。ここで、第３図の（Ａ）に示すような
パルス信号Ｃに対応して第１のマルチプレクサ２８１の
Ｑ端子から同図の（Ｂ）に示すように時間幅ｔ１の信号
が発生され、マルチプレクサ２８２のｄ端子からは同図
の（Ｃ）に示すように時間幅ｒｔｌ　＋ｔ２　Ｊで立下
がる信号を発生する。また、マルチプレクサ２８３のＱ
端子からは同図の（Ｄ）に示すようにｒｔｌ　＋ｔ２　
＋ｔ３」の時間幅の信号を発生するように設定される。

そして、この第１のマルチプレクサ２８１からの出力信
号は、インバータ２８４を介してナンド回路２８５に供
給し、第２および第３のマルチプレクサ２８２．２８３
からの出力信号はナンド回路２８６に供給し、このナン
ド回路２８６かの出力信号を上記ナンド回路２８５に対
して供給するようにする。このナンド回路２８５からの
出力信号は、定電流駆動回路２８７に対して電流発生指
令どして供給するもので、この回路２８７からの出力電
流は、電磁ソレノイド機構１８に対して励Ｔ１１電流と
して供給するものである。

すなわち、上記ナンド回路２８５の出力信号に対応する
この制御回路２８からの出力信号は、第３図の（Ｅ）に
示すようになり、パルス信号Ｃの発生に対応して時間ｔ
１の開動磁電流を発生し、その後時間ｔ２を経過した後
時間ｔ３の励磁電流を発生するようになるものである。

第４図は演算回路２２の具体的回路構成を示すもので、
差動トランス２１からの検出信号はまずＡ／Ｄ変換器２
２１でディジタル信号に変換されるようにする。このＡ
／Ｄ変換器２２１は、演算制御回路２２２からの指令に
対応してＡ／Ｄ変換動作を実行し、その変換データを第
１あるいは第２の記憶回路２２３．２２４に書込み供給
するもので、上記演算制御回路２２２では回転パルス発
生器２７からのパルス信号ａあるいはｂに対応して記憶
回路２２３あるいは２２４の一方を指定するものである
。

ここで、第５図に示すように回転パルス発生器２７から
パルス信号ａ−Ｃが発生されるものであるが、まずθ１
のタイミングでパルスＣが発生され、前述したようにソ
レノイド機構１８に対する励磁電流が発生制御される。

そして、この励磁電流に対応して制御弁１６が変位制御
されるもので、制御弁１６が閉じられた状態で被測定噴
射ポンプ１２から噴射室１３に対して燃料が噴射供給さ
れるものである。

したがって、変位部材１９は制御弁１６の開かれた状態
で最も下降する基準位置が設定され、噴射ポンプ１２か
ら燃料が噴射制御された後は、その噴射量に対応して上
昇位置設定されるようになる。

このような状態で演算制御回路２２に対して供給される
パルス信号ａは変位部材１９が基準位置にあるタイミン
グθ２で発生され、その後の０３のタイミングで燃料噴
射されるようにする。そして、噴射室１３に燃料が充填
設定されるタイミングθ４でパルス信号すが発生される
ようになるものである。

したがって、上記演算回路２２にあっては、パルス信号
ａに対応したディジタル計測データを第１の記憶回路２
２３に対して書込み設定し、基準データＶ１を読み出せ
るようにしている。そして、パルス信号すに対応したデ
ィジタルデータを第２の記憶回路２２４に書込み設定し
、噴射室１３に充填された燃料量に対応するデータｖ２
が記憶設定されるようにする。

この記憶回路２２３および２２４に対するデータロ込み
動作は、制御弁１６の１回の動作サイクル毎に更新され
るもので、この動作サイクル毎に演算回路２２５に対し
て演算指令が与えられ、記憶回路２２３および２２４に
記憶されたデータｒＶ２およびＶｌ」の演算によって、
噴射室１３に充填された燃料量ＶＯを算出するものであ
る。この演算回路２２５で演算された１回の噴射に対応
する計測燃料量は、演算制御回路２２２の指令によって
加算記憶回路２２６に加算記憶される。そして、この加
算記憶値ΣＶＯは平均値計算記憶回路２２７に供給する
もので、この記憶回路２２７では平均回数設定回路２２
８で設定した回数Ｎで平均化して、その平均化された値
ΣＶＯ／Ｎを表示回路２２９で表示させるようにする。

上記のように構成される制御弁装置において、制御弁１
６の動きはスプリング２０の制御弁１６を開く方向に作
用する力ｆａと、スプリング１７の上記ｆａに対向する
方向の力ｆｂと、さらに磁気ソレノイド１８による制御
弁１６を開く方向°の力ｆｃとによって決定される。そ
して、電磁ソレノイド１８に対して励磁電流の供給され
ない状態では、スプリング１７の力で制御弁１６の弁座
１６ａがシー１〜面１５に対して接触設定されるように
するものであり、電磁ソレノイドが励磁されて力ｆｃが
発生した場合には、この力ｆｃが力ｆｂに打勝ち、制御
弁１６が開放駆動されるようになる。また、上記制御弁
１６が閉じられる状態で噴射室１３に対して燃料が噴射
され、この噴射室１３を拡大する方向の力が作用した場
合には、制御弁１６がスプリング１７に抗して押し下げ
られる前に、スプリング２０に抗して変位部材１９が押
し上げ駆動されるように設定されている。

すなわち、このように構成される装置において、計測動
作を実行する場合には、モータ２３が回転駆動されて被
計測の噴射ポンプ１２が回転駆動されるようになる。

このような状態で、モータ２３のシャフト回転角が排油
開始のために予め定められた角度θ１になると、第６図
（△）に示すようにパルス発生器２７からパルス信号Ｃ
が発生され（１＝１０のタイミング）、制御回路２８か
ら同図（Ｂ）に示すように一定時間幅ｔ１の一定電流値
■の駆動パルス信号が発生され、この駆動電流信号によ
って電磁ソレノイド機構１８が励磁制即される。ここで
、制御弁１６の質量をｍｂとすると、第６図の（Ｃ）で
示されるように、まず制御弁１６を動かす力をＦがｆｌ
（＝ｆａ　十ｆｂ　＋ｆｃ　）となり、制御弁１６はα
１（＝ｆ１　／ｍｂ　）の加速度で初期位置から下方に
移動される。すなわち、制御弁１６はスプリング１７に
抗して駆動され、噴射質１６と排油通路１４とを連通し
て、噴射室１３内の燃料油を排出制御するものである。

上記時間ｔ１が経過すると、ソレノイド機構１８に対す
る励磁電流が断たれるものであるため、上記力Ｆは制御
弁を閉じる方向の力ｆ２’　　（＝ｆａ＋ｆｂ）となり
、制御弁１６はａ２　　（＝ｆ２　／ｍｂ　）の加速度
で減速される。そして、「ｔ＝ｔｏ　＋ｔｄ」の時点で
制御弁１６の速度は零となり、その後この制御弁１６は
上方（閉じる方向）に加速されるようになる。この状態
で、「’ｔ＝ｔ１　＋ｔ２　’　Ｊとなると、噴射室１
３の排油が完了される状態となり、力ｆａは零となって
力Ｆはｆ２“　（−ｆｂ）となってさらに加速される。

そして、「ｔ＝ｔＯ＋ｔ１　＋ｔ２　’　十ｔ２　Ｊ（
但し、ｔ２　’　＋ｔ２　＝ｔ２　）となると、電磁ソ
レノイド機構１８に対する励磁電流■が再び立上がり、
制御弁１Ｇの復帰動作はｆ３　　（＝ｆｂ　＋ｆｃ　）
によって減速されるようになり、この励磁電流の時間幅
ｔ３の経過後に制御弁１６の速度は略零の状態となる。

そして、この状態でソレノイド機構１８に対する励磁電
流は断たれて、制御弁１６はスプリング１７の力（ｆｂ
　）によってのみ駆動されるようになる。

この状態の時は、制御弁１６の弁座１６ａ部分がシート
面１５の近傍に到達している状態であるため、充分に復
帰方向に加速されることなく、弁座１６ａがシート面１
５に対して衝突するようになる。したがって、この衝突
時において大きなバウンド状態が発生することなく、制
御弁１６によって噴射室１３が直ちに封じられるように
なる。第６図において、（Ｄ）は制御弁１６の変位の状
態を示している。

すなわち、制御弁１６がシート面１５に到達する状態の
時は、制御弁１６の速度は零に近い状態にあり、その衝
突エネルギーはほとんど零の状態となって、バウンドの
発生は著しく低減されるようになる。

このような動作過程において、第５図で示したようにθ
２のタイミングで発生されるパルス信号ａによって差動
トランス２１から信号を読み取って、演算回路２２に基
準計測値■１が記憶設定されているもので、上記のよう
に制御弁１６が閉じられるタイミングθ３で被測定噴射
ポンプ１２から噴射室１３に対して燃料が噴射供給され
る。そして、この充填燃料量に対応して駆動される変位
部材１９の変位量を、差動トランス２１で計測しその計
測値■２が演算回路２２に記憶設定されるようになる。

そして、その後のタイミングで演算制御が実行されるよ
うになる。

すなわち、このような排油工程、閉弁工程、計測工程を
１サイクルとした動作が繰返されることによって、その
測定平均値が算出されて表示回路２２９で表示されるよ
うになる。

上記実施例の説明では、電磁ソレノイド機構１８を一定
電流■で駆動制御するように説明した。しかし、これは
任意の時間関数を持つ電流１（ｔ）で電磁ソレノイド機
構１８を駆動制御するようにしても、制御弁１６がシー
ト面１５に衝突する時の速度を略零に制御できるもので
ある。

また、第１図に付加的に示すように制御弁１６の変位状
態を検出する変位センサ３１を、この制御弁１６の移動
部分に対応して設定し、このセンサ３１からの変位検出
信号を制御回路２８に供給し、その変位状態に対応して
電磁ソレノイド機構１８に対する励磁電流制御を実行す
るようにしてもよい。

尚、上記実施例に示した装置においては、スプリング１
１および２０を用いているものであるが、これは特にス
プリングによって構成するものに限定されるものではな
く、例えば圧縮気体の反発力を利用するような機構によ
って構成することもできるものであり、要するに押し付
け力発生器によって構成すればよいものである。また、
電磁ソレノイド機構１８も、例えばリニアモータ、ＤＣ
モータ等を含む電磁力発生機構によって同様に動作する
ように構成できるものである。

第７図は上記のような変位センサ３１を使用する場合の
制御回路２８の構成を示すもので、このセンサ３１から
の変位検出信号×（ｔ）は速度検出回路３２に供給する
。そして、この回路３２から速度信号ｖ（ｔ）を得るも
ので、この信号はＡ／Ｄ変換器３３でディジタルデータ
に変換されるようにする。

また、この制御回路２８は第２図で説明した回路と同様
の単安定マルチプレクサ２８１および２８３を備える。

そして、このマルチプレクサ２８３からの出力信号の立
上がりに対応して上記Ａ／Ｄ変換器３３に対して変換出
力指令を発生するもので、これと同時にセンサ３１の検
出信号の供給されるＡ／Ｄ変換器３４に対しても、変換
出力指令が与えられるようにする。

すなわち、上記Ａ／Ｄ変換器３３および３４からは、時
間１”ｔ＝ｔｏ　＋ｔ２　Ｊに対応して制御弁１６の速
度に対応するデータｒｖ　（ｔｏ　＋ｔ２　）　＝ｖ　
（ｔ２）」、および変位に対応するデータｒｘ（ｔ。

＋ｔ２）＝ｘｔ２Ｊが得られるようになる。そして、こ
のＡ／Ｄ変換器３３および３４からの出力ディジタルデ
ータは、演算回路３５によって次のように演算処理され
る。

ｖｔ２＝　（（ｆｂ　＋ｆｃ　）／ｍｂ　）　−ｔ３ｘ
ｔ２＝　（１／２）　−ｖｔ２−　ｔ３したがって、 ｘｔ２＝（１／２＞・ （ｍｂ　−ｖｔ２”　）／　（ｆｂ　＋ｆｃ　）そして
、時間幅ｔ３および電流１３を次のような計算式によっ
て演算する。

ｔ３　＝ｆｃ　／に＝　（１／Ｋ）・ （（１／２）ｍｂ　−ｖｔ２”　／ｘｔ２−ｆｂ） ｔ３　＝ｍｂ　／　（ｆｂ　＋Ｋ　ｉ３　）　−ｖｔ２
このように演算回路３５で演算された時間幅ｔ３および
電流ｉ３のデータを、時間幅発生回路３６および電流制
御回路３７に対して供給する。したがって、時間幅発生
回路３６では、マルチプレクサ２８３の出力信号の立上
がりからｔ３の間、その出力信号が零の状態に維持され
るものであり、電流制御回路３７では、時間幅ｔ３の間
電磁ソレノイド機構を駆動する励磁電流を制御するよう
になる。

第８図は上記実施例の作動状態に対応する各部の信号波
形を示しているもので、（Ａ）は入力パルス信号Ｃを、
（Ｂ）はマルチプレクサ２８１のＱ出力信号を、（Ｃ）
はマルチプレクサ２８３のＱ出力信号を、さらに（Ｄ）
は時間幅発生回路３６の出力信号の状態をそれぞれ示す
ものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る計測制御弁装置によれば、
計測噴射室に充填された燃料油を排出するように制御弁
が開かれた状態で、再び上記噴射室を設定するように上
記制御弁を復帰方向に駆動する場合、上記制御弁を開く
方向に駆動する電磁ソレノイド機構に対する励磁電流を
断って、上記制御弁が設定されるスプリング機構によっ
て復帰動作されるようにすると共に、この制御弁の弁座
部分がシート面に対して接触する状態となる直前に、上
記ソレノイド機構を励磁制御することによって、上記復
帰動作に対して制動が加えられる状態となる。したがっ
て、上記制御弁は充分に減速された状態でその弁座がシ
ート面に対して衝突するようになり、不要なバウンド動
作をすることなく、この制御弁が上記噴射室の排油通路
を閉じるようになる。すなわち、計測噴射室の排油通路
を閉じる動作が非常に安定して且つ円滑に実行されるよ
うになるものであり、噴射ポンプを高速で駆動した場合
であっても、その各噴射工程における噴射撚Ｆ１量が非
常に高精度に計測可能な状態となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る制御弁装置を説明す
る構成図、第２図は上記実施例に使用される制御回路の
構成を説明する回路構成図、第３図は上記制御回路の動
作を説明するタイムチャート、第４図は上記実施例に使
用される演算回路を説明する構成図、第５図は上記実施
例の計測動作を説明するタイムチャート、第６図は同じ
く制御弁の動作制御状態を説明する図、第７図はこの発
明の他の実施例を説明する制御回路の例を示す回路構成
図、第８図は上記制御回路の動作を説明するタイムチャ
ートである。 １１・・・計測部本体、１２・・・被計測噴射ポンプ、
１３・・・計測噴射室、１４・・・排油通路、１５・・
・シート面、１６・・・制御弁、１６ａ・・・弁座、１
７．２０・・・スプリング、１８・・・電磁ソレノイド
機構、１９・・・変位部材、２１・・・差動トランス、
２２・・・演算回路、２６・・・噴射ノズル、２７・・
・回転パルス発生器、２８・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　制御弁本体部に対して形成され被計測噴射ポンプから
   の燃料が供給充填設定される計量噴射室と、この噴射室
   に充填された燃料量を計測表示する手段と、上記噴射室
   と排油通路との間に形成されるシート面に対して押し付
   け力発生器によつて常時接触されるように設定される制
   御弁と、この制御弁を上記押し付け力発生器に抗して駆
   動してこの制御弁を上記シート面から離反させ上記噴射
   室の燃料を排油通路に排出させる電磁力発生機構と、こ
   の電磁力発生機構に対して上記制御弁を上記シート面か
   ら離反させるパルス状駆動電流を供給する駆動回路とを
   具備し、この駆動回路は上記駆動電流の終了した後に上
   記制御弁が上記押し付け力発生器の付勢力によつて復帰
   する過程で、上記制御弁が上記シート面に接触する直前
   で上記制御弁の復帰動作を減速させるパルス状駆動電流
   を発生する手段を含んで構成されるようにしたことを特
   徴とする噴射燃料計測制御弁装置。