JPS6196143A - 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Ｑ明はディーゼルエンジンのアイドル時の騒音撮動低
下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。

（従来技術） ディーゼルエンジンにおいてはアイドル運転時の燃料騒
音、振動が大きいという問題があり、この対策としてア
イドル運転時の噴射率を下げ燃料噴射期間を長くすると
いうことが有効であることは知られている。例えば特開
昭５７−８６５３’２号公報のもの。一般に燃料噴射装
置においては噴射時期、噴射量、噴射率の制御が必要で
あるが、噴射時期、噴射量に比して噴射率の制御は困難
である。その理由は非常に短期間の間に高圧燃料の噴射
量を制御しなければならないからであり、この為従来の
噴射率の制御は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が多（知られている。噴射口の構造
によるものは噴射弁の開放の過程において噴射口の実効
的な開口面積を変化するものや口径の異なる２種類の噴
射弁を有し、噴射の前期と後期で噴射経路を変えるもの
などが公知である。ところが上記のものにおいてはポン
プ側の圧送機構が固定されている場合機関の運転全域で
きめ細かく噴射率を制御することは困難である。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、燃料噴射ポ
ンプから噴射ノズルまでの高圧燃料流路間に、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、電
磁力により開弁圧が可変できる噴射ノズルを備え、前期
噴射圧力制御手段のＩＪ　ＩＪ−フ圧及び噴射ノズルの
開弁圧を機関の運転条件に応じて制御しうるようにする
ことにより、アイドリングおよび軽負荷運転時には噴射
圧力制御手段のリリーフ圧・ノズルの開弁圧を下げ、燃
料の噴射率を下げ、騒音振動を低減し、又高負荷時には
噴射圧力制御手段のリリーフ圧・ノズルの開弁圧を上げ
噴射率を大きくすることにより十分な出力を確保できる
ディーゼルエンジン用燃料噴射率制御装置を提供しよう
とするものである。

（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。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１７２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を出た燃料はポン
プハウジング内の燃料溜４５に充満され燃料圧力調節器
４６にて圧力調整され、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
は一体されており、ポンプ駆動軸４１とカンプリング４
９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５
１に押しつけられているので、ポンプ駆動軸４１の回転
に伴なってプランジャ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
手段としての電磁弁である。７１はハウジングで、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と、高圧室５６の燃料を前記ポンプハウジング内
の燃料溜４５に戻す流路７１ｂを備えている。７２はプ
ランジャでハウジング７１の円筒内周部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２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わずかに大きく
なる様にリターンスプリングのバネ定数とムービングコ
ア形状および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スプリン
グと電磁力の合計としてのセント荷重ＦＲがわずかに大
きくなる様にしている。

ここでリリーフ圧ＰＲとセット荷重ＦＲの関係はＰ　Ｒ
＝　Ｆ　ＲＸ　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Ｏリング７５ａおよびネジ部７５ｃをもち
スプリングセン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図は噴射圧力制御手段としての電磁弁７０の電流に
対するリリーフ圧力ＰＲを示すもので、電流Ｉが零の場
合（左場）のリリーフ圧がリターンスプリングのセント
荷重Ｆｓに対応するものである。電磁力に対応するセン
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自由に制御できる。

８は燃料噴射ノズルであり、その構成は第４図に示す。

第４図において、燃料噴射ポンプ５によって昇圧された
燃料を通路８１を介してノズル燃料溜り８２に導き、ノ
ズル燃料溜り８２の燃料圧が設定された開弁圧以上に上
昇したときにはニードル弁８３をノズルホルダープレッ
シャピン８４を介してコイルスプリング８５のバネ力に
抗して矢印方向に押し上げ燃料を噴射する基本構造を有
している。本実施例では、バネ室８６に溜った洩れ燃料
を前記燃料タンク６２又は前記ポンプハウジング内の燃
料溜４５に帰還させるリターン通路８７の途中にノズル
開弁圧調整電磁弁９０をもうけ電磁力によりリターン通
路内の発生圧力を可変できるようにしである。８８は噴
射ノズルハウジングで前記ノズル開弁圧調整電磁弁９０
がねじ締め結合されている。９４はＯリングである。８
８ａはバネ室からの内圧が作用する受圧面積を決めるシ
ート部である。８７ａはバイパス通路でチェック弁８９
を備えており、前記ニードル弁８３が下方向へ移動する
時にはバネ室へ燃料を通路８７ｂ、チェック弁８９、通
路８７ａを介して送り込むようになっている。

９２はプランジャで、ハウジング９１の円筒内周部９１
ｂ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９２ａと一体化されている。

９３はコイルで電気的制御回路２より通電制御される。

９５はリターンスプリングで前記コイル流れる電流によ
る電磁力に比べ十分小さいセット荷重に設定されている
。そのためコイル９３に通電しない時のノズル開弁圧は
概略リターンスプリングのセット荷重のみで決る。噴射
ノズル８の開弁圧は前記リターンスプリング８５のセン
ト荷重と、前記電磁弁９０の吸引力から決まるリリーフ
圧の組合せにより決定される。なお、プランジャ７２の
作用力はプランジャ７２が前記バネ室８６の燃料をリリ
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
らない様にムービングコア９２ａ形状とエアギャップを
選んである。第５図に　　　　　１その特性を示す。

この様な構成にして、前記電磁弁９０のコイル９３に流
す電流を制御することにより噴射ノズル８の開弁圧を制
御することができる。

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によっそ、
ムービングコア３３の位置を定める。

このムービングコア３３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。■ｂ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１ｂ１の回転数を電磁ピンクア
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２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装置量検出器であり、
アクセル装置量に対応した電気信号を電気的制御回路２
に入力する。７１はバッテリ電圧およびスクータがＯＮ
かＯＦＦかを検出するキースイッチである。

電気的制御回路２は機関の回転数検出器１ｂ、アクセル
操作量検出器１ａ、キースイッチ７１からそれぞれ検出
信号を受けて、目標噴射率に対応したノズル開弁圧を制
御すべきノズル開弁圧調整電磁弁９０に流す電流値およ
び最高噴射圧力を保つべく前記噴射圧力制御電磁弁７０
に流す電流値を演算し出力する。

さらに、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
らの誤差にもと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。本実施例ではこの目標噴射量および目標位置
の演算をマイクロコンピュータによって行なっている。

噴射量制御ついては特開昭５７−２０５２５に述べられ
ているので説明は省略する。

上記構成において、より具体的に制御回路２による燃料
噴射率制御方式について説明する。

例えば、機関の運転条件がアイドリングの場合を述べる
。前記電気的制御回路はノズル開弁圧を第６図に示す様
な機関の運転条件であるエンジン回転数Ｎεと噴射量を
表す信号としてのアクセル開度αよりなる２次元マツプ
からアイドル点（Ｎｉ、Ｃ０）の開弁圧ＰＮ（Ｎｉ、α
ｏ）を求め該開弁圧ＰＮ（Ｎｉ、Ｃ０）に対応する電流
ＩＮ（Ｎｉ、Ｃ０）をノズル開弁圧調整電磁弁９０に通
電する。さらに噴射圧力制御手段としての電磁弁７０の
リリーフ圧ＰＲ（’Ｎｉ、αｏ）を第７図に示す如きエ
ンジン回転数Ｎ　Ｅ　％噴射量を表す信号としてのアク
セル開度αよりある２次元マツプより求め、該リリーフ
圧ＰＲ（Ｎｉ、Ｃ０）に対応する電流ＩＲ（Ｎｉ、Ｃ０
）を噴射圧力制御弁に通電する。第８図の特性図でさら
に詳しく説明する。（ａｌは高圧室５６の噴射圧力を示
す。

ＰＮ　（Ｎｉ、Ｃ０）はアイドリングに対応する目標ノ
ズル開弁圧である。ＰＲ（Ｎｉ、Ｃ０）は前記圧力制御
弁のリリーフ圧で、リターンスプリング７４のセント荷
重および機関の運転条件により決まる噴射率を得るため
に電気的制御回路からコイル７３に出力される電流値に
より発生する吸引力により決定される。

ここで、前記ポンププランジャ４８が第１図矢印すの方
向（右方向）に移動すると高圧室５６の圧力が上昇する
と同時に噴射ノズルの燃料溜８２内の圧力も同様に上昇
する。そして、ノズル開弁圧ＰＮ（Ｎｉ、Ｃ０）を越え
るとＣ２点でノズルが開き燃料を噴射し始める。さらに
プランジャが移動するとそれに伴い高圧室５６の圧力は
上昇するがリリーフ圧力ＰＲ（Ｎｉ、Ｃ０）達すると噴
射圧力制御電磁弁７０のプランジャ７２がリフトし、流
路７１ｂを通ってハウジング内の燃料溜４５に１部がバ
イパスするための噴射ノズルに圧送される燃料が減少し
て噴射ノズルリフト量がおさえられ、　噴射率もｆＣ１
図の如く小さくなる。さらにプランジャ４８が移動して
所定の噴射量を噴射すると前記スピルボート５５がスピ
ルリング４の右側端面に開放されてＣ３で圧送が終了す
る。この様にして噴射率を小さくすることができる。

次に機関の運転条件が高速高負荷（Ｎｍ、αｍ）の場合
を述べる。アイドル時と同様に前記二次元マツプ（第６
図、７図）より目標ノズル開弁圧ＰＮ　　（Ｎｍ、αｍ
）および目標リリーフ圧ＰＲ（Ｎｍ、αｍ）を求め、該
圧力に対応した電流ＩＮ（Ｎｍ、αｍ）、ＩＲ（Ｎｍ、
αｍ）を前記２つの電磁弁に通電する。この場合の噴射
圧力、ノズルリフト、噴射率特性を第９図に示す。圧力
制御電磁弁７０のリリーフ圧ＰＲ（Ｎｍ、αｍ）は憤射
ポンプが発生する最高圧力以上に設定されている。前述
の如く、前記ポンププランジャ４８が、矢印すの方向に
移動すると高圧室５６内の圧力が上昇する。そして、ノ
ズルの開弁圧ＰＮ（Ｎｍ。

αｍ）を越えるとＣ２点でノズルが開き燃料を噴射し始
める。さらに、プランジャ４８の移動に伴ない、高圧室
５６内の圧力は第９図（ａｌの如く上昇する。それに合
わせてノズリフトもさらに大きなものとなり燃料噴射率
も第９図（Ｃ１の如き波形とな即ち、ポンプが出し得る
最大噴射率を得ることができる。

さらに、プランジャが移動して所定の噴射量を噴射する
と前記スピルポート５５がスピルリング４の右端面に開
放されＣ３で圧送が終了する。

本実施例では、目標ノズル開下圧ＰＮおよび目標リリー
フ圧ＰＲをまず求めてからそれに対応する電流値、ＩＲ
を求めたが、直接エンジン回転数、アクセル開度の二次
元マツプからＩ　Ｎ　、、Ｉ　Ｒヲ求めるようにしても
良い。電磁力により噴射圧が可変できる噴射ノズルの他
の実施例としては第１０図の示す如きものとしても良い
。ノズルの開弁圧はリターンスプリング８５とムービン
グコア９２に加わる電磁力の加算によって決定される。

作動および効果は第１の実施例と同じである。

さらに、電磁力により噴射が可変できる噴射ノズルの他
の実施例として第１１図に示す様に電気モータを使用し
たものを示す。９１は電気モータでギヤ９２を回転させ
ることによりスプリングリテーナ９３を駆動する。その
ためハウジング９４のネジ部９４ａを介して軸方向に移
動させることができ、リターンスプリング８５のセント
長を変え開弁圧を自由に変えることかできる。

また、噴射圧および開弁圧の二次元マツプとしては第１
２図、１３図の如き噴射量を機関の回転数としても良い
。

さらに噴射圧力制御手段の他の実施例としては第１４図
に示すものでも良い。ここでリリーフ圧力はプランジャ
７２“　とねじ締めにより一体化されたムービングコア
７２゛　ａをシート部７１゛ａにおしつけるリターンバ
ネ７４゛による力ＦＳ゛から７３゛に流れる電流による
電磁力Ｆ　Ｅｌ　を引いたもの（ＦＲ＝ＦＳ”　　−、
ＦＥ’　）になる。ここでコイルに電流を流さない場合
、リターンスプリング力Ｆ　Ｓｌ　によるリリーフ圧力
ＲＲ’　は全ての運転条件下で前記ポンプが燃料を圧送
することにより発生する噴射圧より大きく設定しである
。またムービングコア７２ａ゛は一部テーバ状７２’ｂ
に形成されプランジャのリフトに対して吸弓ｌ力がほぼ
一定となるようにしである。０以上構成より前記実施例
と同じく例えばアイドリング運転時等に噴射率を下げる
場合は前記コイル７３”に流す電流を制御してリリーフ
圧力を変えてやれば良い。

（発明の効果） 以上述べた様に、噴射ポンプから噴射ノズルまでの高圧
燃料通路間に、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、電磁力により噴射圧が可変できる
噴射ノズルを備え、前記噴射圧力噴射手段のリリーフ圧
および噴射ノズルの開弁圧を機関の運転条件に応じて制
御しうるようにすることにより、アイドリングおよび軽
負荷運転時には噴射圧力制御手段のリリーフ圧、ノズル
の開弁圧を下げて、燃料噴射率を下げて、騒音振動を低
減し、又高速負荷時には電磁弁のリリーフ圧ノズルの開
弁圧を上げ噴射率を大きくすることにより十分な出力を
確保できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す全体構成図、第２は電磁弁
９０の、特性図、第６図はノズル開弁圧のエンジン回転
数とアクセル開度の二次元マツプ図、第７図は圧力制御
弁７０のリリーフ圧を求めるた　　　　　　１めのエン
ジン回転数とアクセル開度の二次元マツプ図、第８図は
噴射圧力制御弁のアイドリング時の特性図、第９図は噴
射圧力制御弁の高負荷時の特性図、第１０図は噴射ノズ
ルの第２実施例を示す縦断面図、第１１図は噴射ノズル
の第３実施例を示す縦断面図、第１２図は噴射圧マツプ
の第２実施例のマツプ図、第１３図は開弁圧の第２実施
例のマツプ図、第１４図は噴射圧力制御弁の第２実施例
を示す縦断面図である。 １ａ・・・アクセル操作量検出器、１ｂ・・・回転数検
出器、２・・・電気的制御回路、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、７・・・スピル位置検出器、８・・・燃料噴射ノ
ズル、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間に、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、
   電磁力により開弁圧が可変できる燃料噴射ノズルを備え
   、前記噴射圧力制御手段のリーフ圧及び燃料噴射ノズル
   の開弁圧を機関の運転条件に応じて制御することにより
   燃料噴射率を制御しうるようにし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）　前記燃料噴射ノズルの開弁圧はエンジン回転数
   と噴射量を表す信号の２次元マップよりなることを特徴
   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）　前記噴射圧制御手段のリリーフ圧はエンジン回
   転数と噴射量を表す信号の２次元のマップよりあること
   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。