JPS6410652B2

JPS6410652B2 -

Info

Publication number: JPS6410652B2
Application number: JP12911980A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kobayashi; Hidekazu Oshizawa; Kenji Okamoto
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1989-02-22
Also published as: JPS5756631A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は分配型燃料噴射装置に関し、更に詳細
に述べると、アイドル運転期間中における機関の
運転騒音を軽減するようにした電子式の分配型燃
料噴射装置に関する。

デイーゼル機関の圧縮比はガソリン機関の圧縮
比より高いため運転音がかなり大きく、特に、ア
イドル運転時の運転騒音が問題となつている。こ
の騒音を低下させる方法としては、燃料の噴射タ
イミングを遅くするか、又は燃料噴射率を低くす
る方法が挙げられる。しかし、前者の方法による
と、排気ガス対策上好ましくない結果を生ずる上
に機関がオーバーヒートする虞れがあり、一方、
後者の方法によると、機関の出力が低下し出力不
足を来たすという不具合いを有している。従つ
て、若し後者の方法を採用する場合には、アイド
リング以外の運転状態において出力不足を来たさ
ないように配慮する必要がある。

このような配慮をした従来装置として、アイド
ル時にのみプリストロークをつけることにより噴
射タイミングを遅らせると共に噴射率を低下さ
せ、デイーゼル機関の燃焼音を可及的に低減する
ようにした装置が開示されている（特開昭54−
134222号公報）。

しかし、この開示された装置では、環状溝２４
と連通路２５，２６とがプランジヤの下死点付近
でのみ合致するため、プリストロークに限度があ
り、細かな制御を行なうことができないという不
具合を有している。さらに、弁体２１を電子的に
制御してプリストロークを変化させる場合、一定
条件下（例えばアイドル時）においても、弁体を
プランジヤの往復動に同期させて動かす必要があ
る。

さらに、この従来の装置においては、噴射量及
びまたは噴射タイミングの制御系の応答遅れのた
めに、燃料噴射率を変更した際に燃料制御が一時
的に無制御状態に陥り、機関の運転状態が極めて
不安定となつてしまう不具合を有している。

本発明の目的は、従つて、アイドル運転時以外
の場合において機関の出力不足を生じさせること
なく、アイドル運転時の騒音を著しく軽減させる
ことができるように燃料噴射率を調節しうる構成
とすると共に、燃料噴射率を調節したときの燃料
制御系の過渡制御特性を改善することができる、
電子式の分配型燃料噴射装置を提供することにあ
る。

以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。

第１図には、本発明による電子式分配型燃料噴
射装置の一実施例の要部の断面図が示されてい
る。この燃料噴射装置１は、ハウジング２に軸受
されデイーゼル機関（図示せず）により駆動され
る駆動軸３の回転に従つて回転するカムデイスク
４と、複数のローラ（第１図では１つのローラ５
だけが見えている）を具えたローラホルダ６とを
有し、駆動軸３の回転に従つてカムデイスク４が
プランジヤ７を回転往復運動させるようになつて
いる。

カムデイスク４のカムプロフイルにより定まる
プランジヤ７の軸線方向の位置Ｘの変化の様子、
即ちカムリフト線図が第２図に示されている。こ
の図から判るように、駆動軸３の回転角度位置Ａ
の変化に対する位置Ｘの変化は一様ではなく、プ
ランジヤ７のリフト開始後、位置Ｘは区間B₁付
近において一旦急激に増大するよう変化し、その
後、最大リフト位置に近づいた区間B₂付近では
位置Ｘは緩やかに増大するよう変化する。従つ
て、区間B₁を利用した場合におけるプランジヤ
７の移動速度は速く区間B₂を利用した場合にお
けるプランジヤ７の移動速度は緩やかとなるた
め、区間B₂における送油率は区間B₁における送
油率より小さくなる。この結果、区間B₂におけ
る燃料噴射率は区間B₁における燃料噴射率より
小さいことになる。

第１図に戻ると、プランジヤ７の一端部には、
エンジンの気筒数に従う複数のインテークスリツ
ト８，９（図面では複数のインテークスリツトの
うち２つだけが示されている）が設けられてお
り、プランジヤ７の下降行程でインテークポート
１０とインテークスリツトとが重り合つた時、加
圧燃料が通路１１を介してハイプレツシヤチヤン
バ１２とプランジヤ７内の通路１３とに吸入され
る。通路１１の途中には燃料カツト用の電磁弁１
４が設けられており、キースイツチ（図示せず）
がオフ位置となつた時に電磁弁１４が消勢され、
弁体１５がインテークポート１０を塞いで燃料の
供給を遮断し、これにより機関を完全に停止させ
るようになつている。ハイプレツシヤチヤンバ１
２において圧縮された燃料はデリバリーバルブ１
６を介して噴射ノズル（図示せず）に供給される
が、この燃料噴射動作の終了タイミングを調節す
る目的で第１コントロールスリーブ１７が燃料調
節部材としてのプランジヤ７に嵌合されている。
第１コントロールスリーブ１７には電磁アクチユ
エータ１８が連結されており、後で詳しく述べる
ようにして得られる駆動信号によりアクチユエー
タ１８が駆動され、これにより、第１カツトオフ
ポート１９が第１コントロールスリーブ１７から
ハウジング室内を覗くタイミング、即ち噴射終了
タイミング、を電気的に制御することができる。
尚、電磁アクチユエータ１８には位置検出器２５
が設けられており、電磁アクチユエータ１８によ
つて位置決めされた第１コントロールスリーブ１
７の位置を示す信号が取出されるようになつてい
る。

第１図に示されている燃料噴射装置１は、更
に、第２図に示したカムリフト線図上における動
作範囲を区間B₁又は区間B₂のいずれかに設定す
る目的で、バレル６６内における燃料加圧開始タ
イミングを調節するための調節手段である第２コ
ントロールスリーブ２０を備えている。第２コン
トロールスリーブ２０は、通路１３と連通するよ
うにプランジヤ７内に形成された第２カツトオフ
ポート２１に対応して設けられており、第２カツ
トオフポート２１と第２コントロールスリーブ２
０との相対位置関係を調節することにより第２カ
ツトオフポート２１を閉じるタイミングを調節
し、これによりバレル６６内における燃料圧縮開
始タイミングを調節することができる。第２コン
トロールスリーブ２０の位置制御を行なうため、
第２コントロールスリーブ２０は操作部材２２を
介して電磁アクチユエータ２３に連結されてい
る。電磁アクチユエータ２３は、操作部材２２の
一端が固着された磁性体から成る可動子２３ａ
と、可動子２３ａを電磁力により吸引付勢するた
めの電磁コイル２３ｂと、ばね２３ｃとから成
り、消勢状態にあつてはばね２３ｃのばね力によ
り可動子２３ａは肩部２４に圧接された状態（第
１図に示す状態）にある。一方、電磁アクチユエ
ータ２３が付勢されると、可動子２３ａが電磁コ
イル２３ｂに吸引され、第２コントロールスリー
ブ２０はプランジヤ７の軸線方向に沿つて右方向
に移動する。

電磁アクチエータ２３は、後述する信号に応答
して、プランジヤ７とバレル６６とを含んで成る
燃料を加圧出力するための加工機構の加圧開始タ
イミングを調節するための調節手段である第２コ
ントロールスリーブ２０を、加圧開始タイミング
が遅れるように操作する駆動手段として働く。

第２コントロールスリーブ２０と第２カツトオ
フポート２１との相対位置関係及びそれらの形状
は、電磁アクチユエータ２３が消勢状態にある場
合にはプランジヤ７が往復運動する間第２カツト
オフポート２１が第２コントロールスリーブ２０
により常に閉じられており、一方、電磁アクチユ
エータ２３が付勢された場合にはプランジヤ７が
下降した際に、即ち左手方向に移動した際に、第
２カツトオフポート２１が第２コントロールスリ
ーブ２０の左端面から外れるように定められてい
る。

電磁アクチユエータ２３が消勢されている場合
には、第１コントロールスリーブ１７により従来
の分配型燃料噴射ポンプにおける噴射量調節動作
と同一の動作を行ない、本実施例では、この場合
に、第２図に示したカムリフト線図において区間
B₁が使用され、高噴射率で運転されるようにな
つている。一方、電磁アクチユエータ２３が付勢
されると、第２コントロールスリーブ２０と第２
カツトオフポート２１との働きにより、インテー
クポートが閉じられたとしても、プランジヤ７が
更にリフトし、第２カツトオフポート２１が第２
コントロールスリーブ２０により塞がれるまでは
バレル６６内において燃料の加圧が行なわれない
ことになる。従つて、カムリフト線図上におい
て、よりゆるやかな曲線部分が作動範囲として使
用されることになる。図示の例では、第２図に示
される区間B₂が電磁アクチユエーチ２３付勢時
の作動範囲に設定され、より低い噴射率で運転さ
れるようになつている。

ローラホルダ６には噴射タイミングを調節する
ための噴射時期調節部材としてタイマ２６が操作
ロツド２７を介して連結されている。第１図にお
いては、タイマ２６は90゜展開されて示されてお
り、従つて、実際には、タイマ２６のタイマピス
トン２８の軸線は紙面に垂直な方向となる。タイ
マピストン２８はシリンダ室２９内に収納されて
おり、タイマピストン２８の左側シリンダ空間３
０は通路３１により大気に開放され、一方、タイ
マピストン２８の右側シリンダ空間３２はタイマ
ピストン２８に形成されたオリフイス３３を介し
て噴射ポンプのハウジング室３４に連通してい
る。そして、右側シリンダ空間３２は、パイプ３
５及び電磁弁３６を介して、大気に開放している
通路３１に連通されている。従つて、電磁弁３６
の開閉制御を行なうことにより右側シリンダ空間
３２内の燃料圧力の調整が行なわれ、この燃料圧
力とばね３７のばね力とが平衡する位置にタイマ
ピストン２８が位置決めされ、これによりローラ
ホルダ６の角度位置を調節し、噴射タイミングを
所要の値とすることができる。

第３図には、第２図に示した装置を制御するた
めの制御部のブロツク図が示されている。アイド
ル制御部４０には、機関の冷却水温を示す水温信
号S₁、空気調和装置が作動しているか否かを示す
作動検出信号S₂及びバツテリの電圧を示すバツテ
リ電圧信号S₃が夫々入力されている目標アイドル
回転数演算回路４１が設けられており、この目標
アイドル回転数演算回路４１はこれらの入力信号
S₁乃至S₃の示す情報に従い所要の目標アイドル回
転数を示す目標回転数信号S₄を演算出力するもの
である。目標回転数信号S₄は一方の入力に機関の
回転数を示す回転数信号S₅が印加されている誤差
演算回路４２の他方の入力に印加され、目標アイ
ドル回転数と実際の機関の回転数との差を示す回
転誤差信号S₆が出力される。回転誤差信号S₆は
PI制御回路４３において比例・積分制御を行な
うためのアイドル制御信号S₇に変換され、噴射量
制御部４４に入力される。

噴射量制御部４４には、水温信号S₁、回転数信
号S₅、アクセル位置を示すアクセル信号S₈、燃料
温度を示す燃料温度信号S₉及び吸込み空気量を示
すエアフロー信号S₁₀が入力され、これらの入力
信号に基づいて所要の燃料噴射量を示す目標噴射
量信号S₁₁を演算出力する目標噴射量演算回路４
５が設けられている。目標噴射量信号S₁₁は、加
算器４６によりアイドル制御信号S₇と加算され、
その加算結果はスリーブ位置演算回路４７に入力
され、加算器４６からの加算結果に従う燃料噴射
量を得るのに必要な第１コントロールスリーブ１
７（第１図）の位置を示す目標スリーブ位置信号
S₁₂が演算出力される。尚、スリーブ位置演算回
路４７には噴射率制御部４８からのアイドル検出
信号S₁₃が印加されているが、この信号について
は後述する。

第１図に示した位置検出器２５からのスリーブ
位置信号S₁₄を増幅する増幅回路４９からの出力
信号S₁₅と目標スリーブ位置信号S₁₂とは加算器５
０に入力され、ここにおいて両者の差分が得られ
る。目標スリーブ位置と実際の第１コントロール
スリーブ位置との差を示す加算器５０からの出力
は、増幅回路５１において増幅された後、パルス
幅変調回路を含む駆動回路５２に入力される。駆
動回路５２は加算回路５０からの出力結果に従つ
てデユーテイ比の変化する駆動信号S₁₆を出力し、
該駆動信号S₁₆によりアクチユエータ１８が駆動
される。このように、アイドル運転時の目標回転
数と負荷運転時の目標噴射量との情報を内容とす
る目標スリーブ位置信号S₁₂が、コントロールス
リーブの目標位置を示す制御目標信号として、加
算器５０、増幅回路４９，５１、駆動回路５２、
アクチユエータ１８及び位置検出器２５から成る
フイードバツク制御系に与えられるので、第１コ
ントロールスリーブ１７は、アイドル運転時には
目標のアイドル回転数で機関が回転するように位
置制御され、一方、負荷運転時には主としてアク
セルの踏込み量に従う所要の噴射量を与えるよう
に位置制御される。

符号５３で示されるのは、噴射装置１の噴射タ
イミングが運転条件に従う最適な値に保たれるよ
うに、第１図に示したタイマ２６用の電磁弁３６
を制御するための噴射時期制御部である。上死点
（TDC）センサ５４及び針弁リフトセンサ５５か
らは、夫々、機関の上死点タイミングを示す第１
タイミングパルスP₁及び噴射ノズルからの燃料
噴射タイミングを示す第２タイミングパルスP₂
が出力され、図示の如く、Ｒ−Ｓフリツプ・フロ
ツプのリセツト入力端子Ｒ及びセツト入力端子Ｓ
に印加される。従つて、Ｒ−Ｓフリツプ・フロツ
プ５６の出力端子Ｑからは、第２タイミングパル
スP₂が発生してから第１タイミングパルスP₁が
発生するまでの時間に相応したパルス巾を有する
ゲート信号S₁₇が出力され、ゲート信号S₁₇は発振
器５７からの一定周期のパルス信号P₃がカウン
トパルスとして入力されているカウンタ５８のゲ
ート入力端子Ｇに印加される。従つて、カウンタ
５８からは進角値に比例したカウント出力データ
D₁が出力され、カウント出力データD₁は進角演
算回路５９に入力され、ここで実噴射進角値が演
算され、実噴射進角値を示す実進角値信号S₁₈が
出力される。目標進角値演算回路６０には、水温
信号S₁、回転数信号S₅及び目標噴射量信号S₁₁が
入力され、これらの信号の有する情報に基づいて
その時々の最適な噴射進角値を示す目標進角値信
号S₁₉が出力される。実進角値信号S₁₈と目標進角
値信号S₁₉とは誤差演算回路６１において比較さ
れ、実進角値と目標進角値との差を示す誤差信号
S₂₀が出力される。誤差信号S₂₀はPI制御回路６２
に入力され、PI制御回路６２からの出力信号S₂₁
はパルス幅変調器を含んで成る駆動回路６３に印
加され、駆動回路６３からは出力信号S₂₁の大き
さに従つてデユーテイ比の変化する駆動信号S₂₂
が出力される。電磁弁３６はこの駆動信号S₂₂に
よりオン、オフされ、そのデユーテイ比に従う平
均開度となり、これにより実進角値が目標進角値
に一致するように制御される。

噴射率制御部４８は、機関がアイドル運転状態
にある場合にのみ電磁アクチユエータ２３を付勢
して燃料噴射率を小さくし、アイドル運転状態以
外の場合には電磁アクチユエータ２３を消勢して
燃料噴射率を大きくする制御を行なうためのもの
である。噴射率制御部４８は、回転数信号S₅とア
クセル信号S₈とが入力され機関がアイドル運転状
態であるか否かを検出するアイドル判別回路６４
を有し、アイドル判別回路６４からは機関がアイ
ドル運転状態となつた場合にのみ高レベルとなる
アイドル検出信号S₁₃が出力される。アイドル検
出信号S₁₃は駆動回路６５に入力され、アイドル
運転状態の場合にのみ電磁アクチユエータ２３を
付勢する駆動信号S₂₃が出力される。

アイドル検出信号S₁₃は、また、スリーブ位置
演算回路４７及びPI制御回路６２にも印加され
ている。これは、噴射率制御部４８の働きで噴射
率が低下した際に、燃料噴射量及び噴射タイミン
グの制御系の応答遅れのために、一時的に無制御
状態に陥り、機関の運転状態が極めて不安定とな
るので、アイドル運転状態にあるか否かを示す信
号S₁₃を直接両制御系に供給し、これによりアイ
ドル運転状態に入つた場合には直ちに上述の不安
定状態を回避すべく、燃料噴射量及び噴射時期を
低噴射率状態に対する所要の状態とし、安定な運
転状態を確保するためである。

このような構成によると、アイドル運転時以外
の場合には、電磁アクチユエータ２３が消勢状態
にあり、従来の分配型燃料噴射ポンプと同様の動
作を行なつている。一方、アイドル運転状態とな
ると、アイドル判別回路６４の働きにより、電磁
アクチユエータ２３が付勢され、前述の理由によ
り燃料噴射率が所定の値にまで低下し、この結
果、機関の運転騒音は著しく軽減される。ところ
で、アイドル運転に移行した直後に噴射率が急に
小さくなるため、今まで制御系において所要の最
適値になつていた噴射量及び噴射時期の値が新し
い状態に対する最適値から著しくずれることにな
る。しかし、アイドル検出信号S₁₃がスリーブ位
置演算回路４７及びPI制御回路６２に直接入力
されているので、アイドル運転に移行後、直ちに
各制御部４０，４４，５３が作動し、運転状態に
見合つた燃料噴射量及び噴射時期を維持すること
ができる。この結果、噴射率が小さくなつた直後
においても、機関の動作が不安定になることはな
い。

本発明によれば、機関のアイドル運転時に燃料
噴射率をそれに見合つた値に容易に変更すること
ができ、アイドル運転以外の運転時における機関
の出力の低下を生じせることなくアイドル運転時
の騒音を著しく減少させることができる。さら
に、アイドル運転状態の検出に応答する燃料噴射
率の切換えの際に、その検出結果を少なくとも燃
料制御系の噴射量制御部に直接与える構成とした
ので、噴射率の切換時においても燃料制御系が噴
射率の切換にただちに応答して噴射量の調節を行
なうので、噴射率の切換により制御の過渡状態が
生じても、これにより機関の運転が不安定になる
ことを有効に防止することができる優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部の断面図、第
２図は第１図の装置におけるカムリフト線図を示
すグラフ、第３図は第１図の装置を制御するため
の制御部のブロツク図である。１……燃料噴射装置、７……プランジヤ、１２
……ハイプレツシヤチヤンバ、１７……第１コン
トロールスリーブ、１８……電磁アクチユエー
タ、１９……第１カツトオフポート、２０……第
２コントロールスリーブ、２１……第２カツトオ
フポート、２３……電磁アクチユエータ、２５…
…位置検出器、２６……タイマ、４０……アイド
ル制御部、４４……噴射量制御部、４８……噴射
率制御部、５３……噴射時期制御部、６４……ア
イドル判別回路、６５……駆動回路、S₁₃……ア
イドル検出信号、S₂₃……駆動信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の運転状態に従つて定められる所要
の燃料噴射量が得られるように燃料調節部材を電
気的に制御する噴射量制御系と、前記機関の運転
状態に従つて定められる所要の燃料噴射時期が得
られるように噴射時期調節部材を電気的に制御す
る噴射時期制御系と、前記機関がアイドル運転状
態にあるか否かを判別する判別手段と、プランジ
ヤを含んで成り燃料を加圧出力する加圧機構の加
圧開始タイミングを調節するための調節手段と、
前記判別手段に応答し前記判別手段により前記機
関がアイドル運転状態となつた場合に前記調節手
段を加圧開始タイミングが遅れるように操作する
駆動手段と、前記機関がアイドル運転状態に入つ
た場合前記調節手段の作動状態に応じた燃料の調
節動作が応答性よく行なわれるよう少なくとも前
記噴射量制御系における制御量を前記判別手段の
出力に応答して決定するための手段とを備えて成
ることを特徴とする分配型燃料噴射装置。