WO2004111414A1

WO2004111414A1 - 燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: WO2004111414A1
Application number: PCT/JP2004/006219
Authority: WO
Inventors: Masamichi Tanaka; Hajimu Imanaka
Original assignee: Yanmar Co. Ltd.
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2004-12-23
Also published as: KR101083919B1; EP1645739A1; CN100577999C; EP1645739B1; JP2005002912A; US20060112936A1; JP4002860B2; KR20060066672A; EP1645739A4; US7121245B2; DE602004026189D1; CN1806107A

Abstract

水温センサと、低温始動進角機構（ＣＳＤ）と、エンジン始動時に該水温センサからの信号によって認識されるエンジンの冷却水温値（認識水温値Ｔ）が設定水温値Ｔｃ未満である場合に前記ＣＳＤを始動するコントローラとを備えた燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記ＣＳＤ作動中に、コントローラの電源電圧Ｖが規定値Ｖｎ未満となったときは、該コントローラによる認識水温値Ｔを、該コントローラの電源電圧Ｖが前記規定値Ｖｎ未満となる直前に該コントローラが認識したエンジンの直前水温値Ｔｎに保持することとしている。

Description

燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置技術分野

本発明は、電子制御ガバナ装置と低温始動進角機構を備える、ディーゼル機関用の燃料噴射ポンプの構造に関するものであり、より詳しくは、低温始動進角機構の誤作動を防止するための技術に関する。

明背景技術

書

従来から、プランジャーバレル内にてプランジャーを上下摺動させることで、分配軸に圧送される燃料を、この分配軸により複数の吐出弁へ送出し、各吐出弁から燃料噴射ノズルへ圧送する構成とするディーゼル機関用の燃料噴射ポンプが知られている。そして、この燃料噴射ポンプにおいて、エンジンへの燃料の噴射量及び噴射時期が、コンピュータを主体とするコントローラによつて電子制御されているものがある。また、このような燃料噴射ポンプにおいては、例えば、日本特開 2 0 0 0— 2 3 4 5 7 6に開示されているように、その燃料の噴射タイミングを変化させるための低温始動進角機構（以下、「C S D ( C o 1 d S t a r t D e v i c e ) 」とする。）を備えるものが知られている。

そして、このエンジンへの燃料の噴射量及ぴ噴射時期は、前記コントローラに接続された回転センサや水温センサからの信号に基づき、このコントローラに予め記憶させたソフトウヱァによって、電子制御ガバナ装置や前記 C S Dを作動制御することで行っている。

前記 C S Dは、前記プランジャーバレルに溢流用サブポートを形成し、コントローラにて進角用ァクチユエータを作動させ、これにより、前記溢流用サブポートの開閉を行うことによって噴射タイミングを変化させるものである。つまり、この C S Dにより、低温始動時において前記溢流用サブポートを閉じることによる噴射時期を進める制御、即ち進角制御を行うことでエンジンの始動性を向上させている。そして、この溢流用サブポートの開閉を行う前記進角用ァクチユエ一タは、コントローラによって電子制御されている。この場合、コントローラに接続された水温センサによつてェンジンの冷却水温を検知し、この冷却水温はコントローラにて認識される。そして、エンジン始動の際、コントローラにて認識される水温値が規定水温値よりも低い場合、即ち低温始動時には、コントローラが

C S Dの進角用ァクチユエータを作動させて進角制御が行われる。

し力し、上述したようなコントローラを備える制御装置においては、エンジン始動の際に、セルモータ通電時に生じるバッテリ電圧の低下、即ちコントローラの電源電圧の低下によってコントローラが誤作動を起こし、コントローラの認識誤差が大きくなり、実際の水温よりも高い温度を認識してしまう。このコント口ーラによる実際のェンジンの冷却水温が反映されてなレ、水温誤認識によって、コントローラの認識水温値が上述した設定水温値を超えてしまうと、コントローラから C S Dの進角用ァクチユエータへの命令が解除されて C S Dが非作動状態となる場合が生じ、エンジンの良好な低温始動性を得ることができない場合があるこのような現象を第 5図に示す実測データに基づ、て説明する。

第 5図は、従来におけるエンジンの低温始動時の際の、時間 tに対するェンジン回転数 N、コントローラ電源電圧（バッテリ電圧） V、及び水温センサからの信号によってコントローラにて認識される認識水温ィ直 T (実際の水温とは必ずしも一致しない）の変化量を示している。

t = 0の時が、スタータが O Nされてクランキングが開始された時間を示している。このクランキングは、コントローラの電源が入ってコントローラが作動状態となり、このコントローラがスタータ信号を認識してセルモータが回ると共に開始される。このセルモータへの通電時にコントローラの電源電圧が一時的に低下する現象が発生する（図中 V aに示す部分）。本測定においては、コントローラの電源電圧が 5 . 3 Vまで低下したことが確認されている。そして、このコントローラの電源電圧の低下の際、コントローラが水温センサからの冷却水温の信号を誤認識し、実際の水温とは無関係に高い水温値を認識している（図中 T aに示す部分）。つまり、このようなコントローラにおいては、上述した一時的な電圧低下に対応して水温値の正常な認識ができない状態が発生することがある。前記コントローラは、その認識する水温値がある設定温度（通常約 5 °C) 以上になると、コントローラから C S Dへの作動命令が解除されるように制御を行つている。つまり、エンジンのクランキング時において生じるバッテリ電圧の低下が原因で発生するコントローラの水温誤認識により、バッテリ電圧が低下するわずかな時間において水温が 3 0 °C付近まで上昇したとコントローラが認識し、コントローラから C S Dへの作動命令が解除されてしまう。すなわち、こうしたコントローラの電源電圧の低下によるエンジンの冷却水温の誤認識により、実際の冷却水温に反しての C S Dの誤作動（非作動状態）が生じ、エンジンの良好な低温始動性を得ることができなかった。

そこで、本発明は、エンジン始動時に生じるコントローラの電源電圧の低下が原因で発生するコントローラの冷却水温の誤認識に起因する低温始動時の C S D の誤作動を防止し、エンジンの確実な低温始動性を確保することを目的としている。

発明の開示

本発明は、水温センサと、低温始動進角機構と、エンジン始動時に該水温センサからの信号によつて認識されるエンジンの冷却水温値が設定水温値未満である場合に前記低温始動進角機構を始動するコントローラとを備えた燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記低温始動進角機構作動中に、前記コントローラの電源電圧が規定電圧値未満となったときは、該コントローラが認識するェンジンの冷却水温値を、該コントローラの電源電圧が前記規定電圧値未満となる直前に該コントローラが認、識したエンジンの冷却水温値に保持することとしている。このことによって、前記コントローラの電源電圧の低下が原因で発生する誤認識である認識水温値の不作為な上昇が確実に予防でき、低温始動時におけるコントローラから低温始動進角機構（C S D) への作動命令の解除を防ぐことができる。すなわち、 C S Dの誤作動を防止でき、低温時におけるエンジンの良好な始動性が確保できる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明を適用する燃料噴射ポンプの構成及びその制御構成を示す一部断面図である。

第 2図は、 C S Dの構成を示す断面図である。

第 3図は、コントローラ電源電圧のコント口ーラ認識水温値に対する影響を示したグラフである。

第 4図は、本発明に係る低温始動進角機構の制御方法を説明するフローチヤ一トである。

第 5図は、従来におけるエンジン低温始動時のエンジン回転数、コントローラ電源電圧及びコントローラ認識水温の変化を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

本発明に係る燃料噴射ポンプ 1は、ディーゼルエンジン機関に搭載されるものであり、この燃料噴射ポンプ 1の構成について説明する。なお、以下の説明においては第 1図の紙面左側を前側とする。

第 1図に示すごとく、燃料嘖射ポンプ 1は、ポンプハウジング 4 5とハイド口リックへッド 4 6の部分を上下に接合して構成されている。ポンプハウジング 4 5の部分の前側面には、電子制御ガバナ装置 7のケーシング 8が付設され、このケーシング 8の前側よりラックァクチユエータ 4 0が揷嵌固定されている。前記ラックァクチユエータ 4 0は、摺動軸 3を前後方向に進退させるものであり、この摺動軸 3の先端部は、リンクレバー 2 3の中途部に枢結されている。前記リンクレバー 2 3は、その下部において基部ピン 2 4を中心に回動自在に配される。一方、リンクレバー 2 3の上端部にはコントロールレバー 6が枢結されており、前記摺動軸 3が前後方向に進退するとリンクレバー 2 3は基部ピン 2 4を回動中心として前後方向に回動する。これにより、コントロールレバー 6が前後方向に移動して、プランジャー 3 2を回動させる図示せぬ調量ラックが操作される。すなわち、燃料噴射の増量，減量の制御が行われる。

また、第 1図及び第 2図に示すごとく、前記ハイド口リックヘッド 4 6にはプランジャーバレル 3 3が揷嵌されており、このプランジャーバレル 3 3内にプランジャー 3 2が上下摺動自在に内装されている。このプランジャー 3 2は、ボンプカム軸 2に形設したカム 4の回転によりタぺット 1 1及び下部バネ受け 1 2を介して上下移動するように構成されている。そして、プランジャーバレル 3 3に設けられたメィンポート 3 9には、図示せぬ燃料供給部から圧送された燃料が常時供給される構成となっており、前記プランジャー 3 2が上下動範囲の下端部（下死点）に位置すると、プランジャーバレル 3 3内にてプランジャー 3 2の上方に形成される燃料圧室 1 7とメインポート 3 9とが連通して、燃料圧室 1 7に燃料が導入される。そして、プランジャー 3 2がカム 4により押し上げられて上昇すると、このプランジャー 3 2の外壁によりメインポート 3 9の燃料圧室 1 7への連通口が閉ざされる。これにより、燃料圧室 1 7内の燃料は、プランジャー 3 2の上昇に伴ってプランジャーバレル 3 3を貫通する分配ポート 4 9より分配軸 9を介してデリベリバルブ 1 8へ圧送され、このデリベリバルブ 1 8からェンジンのシリンダへッド部に設けられる燃料噴射弁などを介してエンジンのシリンダ一内に噴射される。

また、前記ケーシング 8の下部には、前記ポンプカム軸 2の回転数を検知するための回転センサ 2 2が取り付けられている。

また、ハイドロリックへッド 4 6におけるプランジャーバレル 3 3の後方には、低温始動進角機構（以下、「C S D 3 0 j とする。）が設けられており、このハイドロリックへッド 4 6に C S D 3 0のビストンバレル 3 4が揷嵌されている。このピストンバレル 3 4のピストン摺動部内には、 C S Dタイマー用ピストン (以下、「ピストン 3 5」とする。）が上下摺動自在に設けられている。そして、このビストン 3 5を進角用ァクチユエータ 3 8にて上下摺動させる構成としている。

そして、第 2図に示すごとく、前記プランジャーバレル 3 3に形成した溢流用サブポート 3 6は、ドレン油路 3 7を介してビストンバレノレ 3 4内と通じている常温時（暖態時）においては、前記 C S D 3 0を非作動状態としており、この状態ではビストン 3 5が最下方に位置し、前記ドレン油路 3 7を介して溢流用サブポート 3 6と低圧室 4 7とが連通される。これにより、プランジャー 3 2によつて圧縮される燃料の一部をハイドロリックヘッド 4 6に形成された低圧室 4 7 に溢流させることで、通常時の燃料噴射時期が設定されている。

一方、低温始動時（冷態時）においては、前記 C S D 3 0を作動させて、前記進角用ァクチユエータ 3 8が作動されることによってビストン 3 5が上方に移動し、前記ドレン油路 3 7を介しての溢流用サブポート 3 6と前記低圧室 4 7との連通が分断され、燃料噴射時期の進角制御が行われる。

このような料噴射ポンプ 1において、燃料の噴射量は前記電子制御ガバナ装置 7によって制御され、低温始動時における燃料噴射時期の進角は前記 C S D 3 0によって制御されている。そして、第 1図に示すごとく、電子制御ガバナ装置 7や C S D 3 0への制御信号は、コントローラ 2 0にて生成される。つまり、このコントローラ 2 0には、ポンプカム軸 2の回転数を検知するための回転センサ 2 2及びエンジンの冷却水温を検知するための水温センサ 2 5が接続されており、これら回転センサ 2 2及び水温センサ 2 5からのからの検出信号や、コント口ーラ 2 0内に予め設定されているプログラム等に基づき、電子制御ガバナ装置 7 や C S D 3 0への制御信号が生成される。

また、このコントローラ 2 0には、電子制御ガバナ装置 7のラックァクチユエータ 4 0及び C S D 3 0の進角用ァクチユエータ 3 8が接続されている。すなわち、このような構成において、コントローラ 2 0で生成される制御信号により、ラックァクチユエータ 4 0を制御することで電子制御ガバナ装置 7を制御し、進角用ァクチユエータ 3 8を制御することで C S D 3 0を制御している。

以上の構成により、エンジンを始動する際において、水温センサ 2 5により検知されこの水温センサ 2 5からの信号によりコントローラ 2 0によって認識されるエンジンの冷却水温値（認識水温値 T ) 1) 予め設定される設定水温値 T cよりも低い場合、即ち低温始動時においては、コントローラ 2 0は C S D 3 0の進角用ァクチユエータ 3 8を作動させて前記進角制御を行う。

そして、従来においては、コントローラ 2 0が水温センサ 2 5からの信号を認識するとき、エンジン始動時のセルモータ通電の際に生じるコントローラ 2 0の電源電圧の低下によって誤認識をすることがあった。そこで、本発明においては、この問題を解消すべく、コントローラ 2 0による誤認識に起因して発生する C S D 3 0の誤作動を防止するための制御手段をこのコントローラ 2 0に備えている。

つまり本発明は、 C S D 3 0作動中においては、コントローラ 2 0による認、識水温値 Tが設定水温値 T cを上回らないようにするために考案されたものである。以下、この制御方法の一実施例について説明する。

第 3図は、コントローラ 2 0の電源電圧 Vに対するコントローラ 2 0による認識水温値 Tの実測値を示したグラフである。このグラフに示すように、電源電圧 Vがある値 V n (本実施例では 8 V) 以上のときには、認識水温値 Tは擬似抵抗などによって略一定温度に保たれており、コントローラ 2 0が水温センサ 2 5からの検出信号を誤認識することはない。し力し、従来においては、電源電圧 Vの値が前記 V nを下回るとコントローラ 2 0が水温センサ 2 5からの検出信号を誤認識し、実際の水温の変化に関わらず、電源電圧 Vが下がるにつれてコントローラ 2 0による認識水温値 Tが上昇していっていることがわかる。そして、電源電圧 Vがコントローラ 2 0の作動限界電圧まで低下すると、コントローラ 2 0が使用不能となってしまう。

つまり、上述したようなエンジン始動時に発生するコントローラ 2 0の電源電圧 Vの低下によってコントローラ 2 0が水温を誤認識することで、コントローラ 2 0による認識水温値 Tが前記設定水温値 T cを上回ってしまい、コントローラ 2 0から誤った信号が C S D 3 0に送られ、この結果、 C S D 3 0が誤作動（非作動状態）を起こしていたのである。

そこで、本発明においては、上述したような、コントローラ 2 0が水温センサ 2 5からの信号を誤認識しないことが保障される最低またはその付近の電源電圧 Vの値 V nを規定値 V nとする。そして、電源電圧 Vがこの規定値 V n未満となつたときは、コントローラ 2 0による認識水温値 Tを、電源電圧 Vが規定値 V n を下回る（未満となる）直前にコントローラ 2 0が認識した冷却水温値（以下、

「直前水温値 T n」とする。）に保持するように、前記認識水温値 Τを制御している。

つまり、電源電圧 Vが規定値 V n以上である場合には、コントローラ 2 0は水温センサ 2 5からの信号を誤認識することはないので、水温センサ 2 5力ら受け取った冷却水温信号をそのまま認識することとする。一方、電源電圧 Vが規定値 Vn未満となったときには、コントローラ 20による認識水温値 Tを、電源電圧 Vが規定値 Vn未満となる直前にコントローラ 20によって認識されていた水温値、即ち前記直前水温値 Tnとし、電源電圧 Vが規定値 Vn未満となっている限りこの直前水温値 T nを保持するように制御する。このように制御することによつて、コントローラ 20の電源電圧 Vの低下による誤認識である認識水温値丁の上昇が予防でき、低温始動時におけるコントローラ 20から CSD 30への作動命令の解除を防ぐことができる。すなわち、 CSD 30の誤作動を防止することができ、低温時におけるエンジンの良好な始動性が確保できる。

このようなコントローラ 20の CSD 30誤作動防止制御の方法について、第 4図に示すフローチャートに沿って説明する。

キースィッチ（図示せず）が ONされるとコントローラ 20の電源が入り、コントローラ 20が作動状態となる。そして、エンジンをクランキングするためのスタータスィツチ (図示せず) が ONされると、このスタータスィツチが ONされたことを知らせる信号がコントローラ 20に送信され、コントローラ 20がスタータ信号を認識し、この認識と共にセルモータ（図示せず）が回り、クランキングが開始される（S 101) 。

そして、コントローラ 20がこの時点でのエンジンの冷却水温信号を読み込む (S 102) 。この冷却水温信号は、水温センサ 25によって検出されるものであり、この検出信号がコントローラ 20に送信され、コントローラ 20が読み込んで認識する。この認識される値が認識水温値 Tとなる。

ここで、コントローラ 20は、認識水温値 Tが予め設定してコントローラ 20 に記憶させている設定水温値 T c未満か否かを判断する（S 103) 。コント口ーラ 20が認識水温値 Tを設定水温値 T c未満と判断した場合は、ステップ S 1 04へ進む。一方、コントローラ 20が認識水温値 Tを設定水温値 T c未満でないと判断した場合は、ステップ S 108へ移行する。

前記ステップ S 103にて、コントローラ 20による認識水温値 Tが前記設定水温値 T c未満と判断された場合は、低温始動時ということとなり、コントローラ 20は、 C SD 30の進角用ァクチユエータ 38へ作動命令の信号を送り C S D 30が作動する（S 104) 。

前記ステップ S 104にて C SD 30が作動中となった場合において、コントローラ 20は、常にコントローラ 20の電源電圧 Vを感知しており、この電源電圧 Vが規定値 Vn未満か否かを判断している（S 105) 。この判断は、予めコントローラ 20に記憶させた規定値 Vnと、実際に感知されるコントローラ 20 の電源電圧 Vとを比較することによって行われる。このステップ S 105における判断において、電源電圧 Vが規定値 Vn以上であるとき'、即ち規定値 Vn未満でないときは、コントローラ 20は水温センサ 25からの検出信号を誤認、識しないので、水温センサ 25からの信号に基づいて認識水温値 Tを通常通りに認識する（S 106) 。

一方、ステップ S 105での判断において、電源電圧 Vが規定値 Vri未満であるときは、コントローラ 20による認識冷却水温値 Tを、電源電圧 Vが規定値 V n未満となる直前にこのコントローラ 20が認識した直前水温値 T nとし、電源電圧 Vが規定値 V n未満である間はこの直前水温値 T nを保持する（S 107) つまり、 C SD 30作動中においては、コントローラ 20によって前記ステツプ S 105における判断が常に行われており、コントローラ 20は、その電源電圧 Vが規定値 Vn未満のときは、認識水温値 Tを前記直前水温値 Tnとし、電源電圧 Vが規定値 Vn未満でないときは、水温センサ 25からの信号を通常通り認

H哉する。

このように、コントローラ 20による認識水温値 Tを制御しながら、エンジンの始動動作が行われ、エンジンが通常状態に移行する。つまり、エンジンが作動を開始する（S 109) 。

—方、前記ステツプ S 103にてコントローラ 20による認識水温値 Tが設定水温値 T c未満でないと判断された場合は、通常時（暖態時）での始動ということとなり、コントローラ 20から CSD 30への作動命令の信号は送信されず、 C SD 30は非作動状態での通常のエンジン始動作業が行われ（S 108) 、前記ステップ S 109へ移行する。

このようにしてエンジンが作動を開始したら、前記スタータスィツチが OFF されるのを待ち、スタータスイッチが OFFされれば、コントローラ 20へのスタータ信号が解除される。このとき、 CSD 30が作動状態の場合であればスタータ信号が解除されると同時にコントローラ 20から CSD 30への作動命令も解除され、コントローラ 20は通常状態の燃料噴射制御へ移行する（S 1 10) つまり、第 3図の本発明の部分に示すように、コントローラ 20がスタータ信号を認識した状態で、 CSD30が作動状態（低温始動時）において、コント口ーラ 20の電源電圧 Vが規定値 V n未満となったときは、上述したような誤作動防止制御が行われる。すなわち、コントローラ 20による認識水温値 Tを、電源電圧 Vが規定値 V n未満となる直前にコントローラ 20が認識した直前水温値 T nとし、電源電圧 Vが規定値 Vn未満である間はこの直前水温値 Tnを保持するのである。

このような制御により、本発明においては、コントローラ 20の電源電圧 Vの低下が原因の誤認識によって CSD 30作動中（低温始動時）にコントローラ 2 ◦による認識水温値 Τが上昇することを防止している。

このように、コントローラ 20の認識水温ィ直 Τを制御することで、コントローラ 20の電源電圧 Vの低下が原因で発生する誤認識による認識水温値 Τの不作為な上昇が防げる。よって、低温始動時における C SD 30の誤作動を防止できる。また、 CSD 30以外の、水温センサ 25からの信号に基づいてコントローラ 20によって制御される各種装置の誤作動も防止できるので、エンジンの良好な低温始動性を確保することができる。

なお、上記実施例のようなコントローラ 20が認識する水温の制御方法は、コントローラがコンピュータを主体とする周知の電子制御ュニットであり、このコントローラによって、エンジンの冷却水を検知する水温センサより入力される検出信号に基づいて制御される装置が対象であれば適用可能である。例えば、ェンジンに取り付けられる周知の EGR (排気再循環）装置において、水温センサ 2 5によって検出される信号に基づき、コントローラ 20によって EGRバルブの開度を制御することで低温始動時における EG R量を調節する場合などである。また、コントローラ 20による判断制御が、水温センサ 25からの検出信号によって行われる場合に限られない。例えば、船舶や大型自動車などに多用される過給機を有する機関において、急加速時や急減速時に、回転センサ 2 2からの検出信号によってコントローラ 2 0が加速または減速の認識をし、燃料を燃やすための空気の供給量を制御する場合なども適用可能である。この場合は、コント口ーラ 2 0の電源電圧 Vが規定値 V n未満となったときは、電源電圧 Vが規定値 V η未満となる直前にコントローラ 2 0が回転センサ 2 2からの検出信号によって認識した値を保持するという具合である。

つまり、コントローラ 2 0に送られる各種センサからの検出信号に基づきこのコントローラ 2 0によって電子制御される装置であって、コントローラ 2 0力その電源電圧の変則的な変化により各種センサからの検出信号を誤認識し、この誤認識によって誤作動を生じる可能性のある装置が対象であれば、本発明のような制御方法を用いることにより誤作動防止の効果を得ることができる。産業上の利用可能十生

以上のように、本発明は、電子制御ガバナ装置と低温始動進角機構を備える、ディーゼル機関用の燃料噴射ポンプに広く適用可能である。

Claims

請求の範囲

水温センサと、低温始動進角機構と、エンジン始動時に該水温センサからの信号によつて認識されるエンジンの冷却水温値が設定水温値未満である場合に前記低温始動進角機構を始動するコントローラとを備えた燃料噴射ポンプの燃料噴射制御装置において、前記低温始動進角機構作動中に、前記コントローラの電源電圧が規定電圧値未満となったときは、該コントローラが認識するエンジンの冷却水温値を、該コントローラの電源電圧が前記規定電圧値未満となる直前に該コントローラが認識したェンジンの冷却水温値に保持することを特徴とする燃料噴射ポンプの噴射量制御装置。