JPH03275947A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - 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） 本発明は始動性を向上させるようにしたディーゼルエン
ジンの燃料噴射制御装置に関するものである。

（従来技術） ディーゼルエンジン、特に自動車用ディーゼルエンジン
においては分配式の燃料噴射ポンプが多く用いられる。

この分配式燃料噴射ポンプは、基本的に、燃料圧送用の
プランジャと、該プランジャに一体に設けられたカムプ
レートと、該カムプレートの進角位置を調整するスピー
ドタイマと、を備えていて、該スピードタイマによって
カムプレートの進角位置すなわち燃料噴射開始時期が変
更される。

ところで、エンジンの始動時、特にエンジン温度が低い
ときの始動時は、燃料の着火性が悪くなる。このため、
特開昭６２−９４７５２号公報に示すように、エンジン
の始動時には燃料噴射量を所定周期毎に増減制御するこ
とが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記公報記載のようにエンジン始動時に
燃料を増減制御するものでは、燃料噴射量を着火に遺し
たように見込み制御的に増減するだけなので、確実な着
火性を得るという点では未だ十分に満足のいかないもの
となる。

したがって、本発明の目的は、エンジン始動時の着火性
を高めることにより始動性を向上させるようにしたディ
ーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにあ
る。

（発明の構成、作用） 上記目的を達成するため、本発明にあっては次のような
構成としである。すなわち、 燃料圧送用プランジャと、該プランジャに一体に設けら
れたカムプレートと、該カムプレートの進角位置を調整
するスピードタイマと、有する分配式の燃料噴射ポンプ
を備えたディーゼルエンジンにおいて、 前記カムプレートが不等速カムとして構成され、 前記プランジャからの燃料の圧送タイミングを調整する
圧送タイミング調整手段が設けられ、前記スピードタイ
マに作用して前記カムプレートの進角位置を調整する進
角位置調整手段が設けられ、 エンジンの始動時であることを検出する始動検出手段が
設けられ、 上記始動検出手段からの出力を受け、エンジン始動時に
おいて前記圧送タイミング調整手段と前記進角位置調整
手段とを制御して、前記プランジャからの実効燃料噴射
開始時期が前記カムプレートのカム速度最大値付近とな
るように設定する噴射制御手段が設けられている、 ような構成としである。

このように、本発明にあっては、エンジン始動時には、
実効燃料噴射開始時期がカムプレートのカム速度が最大
となる付近に設定される。これにより、プランジャから
燃料噴射弁へ圧送される燃料は当初から極めて高圧とな
り、この結果燃焼室へ供給される燃料が供給当初から十
分に微粒化されて着火性が向上され、確実な始動が得ら
れる。

（発明の効果） このように、本発明によれば、エンジンの始動性をより
向上させることができる。

また、燃焼室へ供給される燃料が供給当初から微粒化さ
れて着火性が向上されるので、始動に要する燃料を必要
最小限の少ないものとしつつ始動性を向上させることが
できる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図においてＡはいわゆるＶＥ型とされた分配式の燃
料噴射ポンプを示し、これについて説明すると、ハウジ
ングｌに一体化されたバレル２内に、プランジャ３が回
転自在がっ摺動自在として嵌挿されている。また、ハウ
ジングｌには、プランジャ３に対して直列にドライブシ
ャフト４が回転自在に保持され、このドライブシャフト
４により、上記プランジャ３の他、ベーン式のポンプ５
および後述するガバナ機構６が回転駆動されるようにな
っている。勿論、ドライブシャフト４は、図示を略すエ
ンジンにより回転駆動されるものである。

前記ハウジング１内には、ポンプ５がらの吐出燃料で充
満された燃料貯留室Ｂが形成され、この燃料貯留室Ｂが
、吸入通路８を介して前記バレル２内に開口されている
。このバレル２内には、プランジャ３により圧力室りが
画成される一方、プランジャ３の先端部外周には、その
周回方向に間隔をあけて、気筒数に応じた数のインテー
クスリット９が形成され、プランジャ３の回転および摺
動位置に応じてインテークスリット９が吸入通路８と合
致されたときに、圧力室りに燃料が供給されるようにな
っている。

また、プランジャ３内には、常時圧力室りに開口する吐
出通路１０が形成されると共に、該吐出通路１０に連な
ってプランジャ３の側面に開口する１つの吐出口１１が
形成されている。そして、バレル２の周面には、その周
回り方向に間隔をあけて気筒数に応じた数の分配口１２
が開口され、プランジャ３の回転および摺動位置に応じ
て、吐出口１１が分配口１２に順次連通されるようにな
っている。勿論、この各分配口１２は、接続口１３より
、それぞれ図示は略すが、配管を介してエンジンの各気
筒に設けた燃料噴射ノズルに接続されている。

上述のような構成により、前記プランジャ３は、その回
転および摺動に応じて、前記圧力室りへの燃料供給（圧
力室りの膨張、およびインテークスリット９の吸気通路
８に対する連通）と、圧力室り内の燃料圧送（吐出口１
１と分配口１２との連通）とを行なって、所定順序で燃
料噴射ノズルへ燃料を圧送する。このようなプランジャ
３の回転位置に応じた摺動位置すなわち進角位置を所定
のものとするため、プランジャ３にカムプレート１５が
一体化され、このカムプレート１５に突設された気筒数
に応じた数のカム面１．５　ａが、順次ローラ１６に当
接することにより、その回転位置に応じた所定の摺動位
置をとり得るようにされている。このローラ１６は、後
述するようにポンプ５からの燃料圧に応じて変位される
スピードタイマ機構１７のタイマピストン１８により、
ロッド１９を介してカムプレート１５の周回方向に若干
変位されるようになっており、これにより、エンジン回
転数に応じて燃料噴射時期（進角量）が調整されること
となる。

なお、前記スピードタイマ機構１７とポンプ５とは、理
解を容易にするため、第１図においては、通常良く行わ
れているようにプランジャ３に対して９０°ずれた方向
として描かれている。

燃料噴射ノズルへの燃料量の調整は、プランジャ３に外
周に摺動自在に嵌挿されたコントロールスリーブ２０を
、レバー機構２１、スプリング２２を介して、コントロ
ールレバー２３を操作することによって行われる。すな
わち、プランジャ３には、吐出路１０に連なると共に燃
料貯留室Ｂに開口するリリーフボート２４が形成され、
このリリーフボート２４の開口時期（プランジャ３の有
効ストーク）が、コントロールスリーブ２０をプランジ
ャ３に対して相対変位させることによって調整される。

また、このコントロールスリーブ２０の位置は、前述し
たガバナ機構６によっても調整されるものであり、この
ため、前記ドライブシャフト４に一体の歯車２５Ａに噛
合する歯車２５Ｂに対して、フライウェイト２６が一体
回転するように設けられ、エンジン回転数すなわちドラ
イブシャフト４の回転数に応じたフライウェイト２６の
変位量が、前記歯車２５Ｂを保持する軸２７に摺動自在
とされたスリーブ２８を介して、前記レバー機構２１に
伝達されるようになっている。なお、上記レバー機構２
１は、吸入通路８への供給燃料量を調整する絞り板２９
に保持されているものである。また、吸入通路８は、電
磁式のカットオフバルブ３０によって開閉されるように
なっている。

前記スピードタイマ機構１７は、ハウジング１に形成さ
れたシリンダ３１を備えて、このシリンダ３１内に、タ
イマピストン１８が摺動自在に嵌挿されている。このタ
イマピストン１８によって、シリンダ３１内は、タイマ
ピストン１８の一端面（図中右方側）側において高圧室
Ｅが、また他端面側に低圧室Ｆが画成されている。この
高圧室Ｅには、タイマピストン１８に形成された流入路
３２を介して、常時燃料貯留室Ｂの高圧の油圧が導入さ
れるようになっている。また、上記低圧室Ｆは、第１図
に示すように、連通路３３を介して、低圧側すなわちポ
ンプ５の流入口側に常時連通されている。そして、タイ
マピストン１８はスプリング３４によって、図中右方す
なわち遅角側へ向けて付勢されている。

上記スピードタイマ機構１７における高圧室Ｅと低圧室
Ｆとは、タイマピストン１８をバイパスするバイパス通
路４１により接続され、該バイパス通路４１にはデユー
ティソレノイドバルブ４２が接続されている。このバル
ブ４２は、進角位置調整手段を構成するもので、その開
度を調整することにより、高圧室Ｅの圧力の大きさに優
先して、タイマピストン１８を所望の位置に設定するこ
とが可能になる。すなわち、前記スプリング３４の付勢
力は比較的小さいものとされて、ポンプ５が回転してい
る限り高圧室Ｅで発生する圧力を受けてタイマピストン
１８は図中左方（進角側）に変位可能とされ、バルブ４
２を開いて高圧室Ｅの圧力を逃がす度合が大きくなるに
つれてタイマピストン１８はスプリング３４によって図
中右方へ変位される度合が大きくなる。

また、前記プランジャ３により圧縮作用を受ける圧力室
りは、リターン通路５１を介して燃料貯留室Ｂに連通さ
れ、このリターン通路５１には、圧力室りの直近におい
て電磁開閉弁５２が接続されている。この開閉弁５２は
、燃料噴射時期を調整する燃料圧送タイミング調整手段
を構成する。

すなわち、基本的にはプランジャ３が圧力室りを圧縮し
た際に燃料の圧送が行なわれれるわけであるが、開閉弁
５２を開いておくと圧力室り内の燃料はリターン通路５
１を介して燃料貯留室Ｂへ戻されて、燃料噴射弁へ向け
ての燃料圧送が行なわれないことになる。

さらに　前記カムプレート１５（のカム面１５ａ）は、
不等速カムとして構成されている。このような不等速カ
ムとする一例を、第６図にカムプレート１５のリフトと
カム速度との関係で示しである。

前記バルブ４２と開閉弁５２とは、マイクロコンピュー
タを利用して構成された制御ユニットＵによって制御さ
れる。この制御ユニットＵには、センサあるいはスイッ
チ６１〜６５からの信号が入力される。センサ６１はエ
ンジン回転数を検出するものである。センサ６２はアク
セル開度すなわちエンジン負荷を検出するものである。

センサ６３はエンジンの潤滑油温度を検出するものであ
る。センサ６４はエンジンの冷却水温度を検出するもの
である。スイッチ６５はエンジンのスタータスイッチで
ある。

上記制御ユニットＵによる制御の概要について説明する
。先ず、第４図には、エンジン回転数とエンジン負荷と
に応じた燃料噴射率（単位時間当りの燃料噴射時期）の
設定マツプが示され、このようなマツプは制御ユニット
Ｕ内のＲＯＭに記憶されている。この第４図において、
エンジン負荷の小さい方から大きい方に順にα、β、γ
、δの各境界線が設定されており、この境界線を境とし
て燃料噴射率が変更される。より具体的には、β線がノ
ーロードラインを示しており、低負荷領域では噴射率が
小さくされ、これにより燃焼を緩慢に行なってＮＯｘ低
減が図られる。また、高速高負荷領域では噴射率が中程
度とされて、ポンプ能力を勘案した必要流量確保がなさ
れる。さらに、低速高負荷領域では噴射率が大きくされ
て、燃料の微粒化を促進してスモークの改善が図られる
。そして、ａ線とβ線との間の無負荷領域では、噴射率
が大きくされている。なお、エンジン回転数と進角時期
とは、第３図に示すような対応関係となるように設定さ
れる。

上記噴射率の相違する様子を、同じ量の燃料を噴射した
場合を前提として燃料噴射弁の実際の針弁のストローク
で示したのか第７図、第８図であり、第７図で示す場合
の方が第８図で示す場合よりも噴射率が小さいものとさ
れる。そして、所望の噴射率を得るには、開閉弁５２を
１１ｉｌ制御することによる噴射期間の設定と、バルブ
４２を制御することによる噴射圧力の設定（不等速カム
とされたカムプレート１５のどの位置を用いるかの設定
）に依存する。なお、第７図は、第６図のｘｌで示すカ
ム速度位置で燃料噴ｔＳ＝ｔを開始したときを、また第
８図は第６図のＸ２で示すカム速度位置から燃料噴射を
開始したときを示す。

制御ユニットＵは基本的には、第４図に示す特性となる
ようにバルブ４２と開閉弁５２とを制御する。ただし、
エンジンの始動時には、第９図に示すように、先ず無効
噴射としての低圧での燃料噴射を行なった後（第７図で
示すような噴射）、上死点付近で実効噴射としての高圧
での噴射（第８図で示すような噴射）が行なわれる。こ
の実効噴射が高圧で行なわるということは、燃料の微粒
化を噴射開始当初から促進して、着火性が向上される。

なお、無効噴射を行なうのは、実際にはプランジャ３の
摺動部等からの燃料の漏れを勘案して、この漏れ部分を
無効噴射された燃料によってであらかじめシールするた
めになされる。また、半失火が生じ易いとき、例えば冷
機時での低速無負荷状態では、第４図に示すマツプにし
たがうことなく、第９図における上死点付近での高圧噴
射のみが行なわれる。

上述した制御ユニットＵの制御内容を、第５図に示すフ
ローチャートに基づいて説明するが、以下の説明でＰは
ステップを示す。

先ず、Ｐｌにおいてシステムのイニシャライズが行なわ
れた後、Ｐ２において、スイッチ６５からの信号状態が
読込まれる。そして、Ｐ３において、上記スイッチ６５
の状態からエンジン始動時でるか否かが判別され、この
Ｐ３の判別でＹＥＳのときすなわち始動時のときは、Ｐ
４において、第９図で示すような低圧での無効噴射と上
死点付近での高圧噴射とが行なわれる。

Ｐ３の判別でＮＯのときは、Ｐ５において、センサ６１
〜６４からの信号が読込まれた後、Ｐ６において半失火
を生じ易い運転状態であるか否かが判別される。より具
体的には、油温か所定値以下および冷却水温度が所定値
以下（いずれも例えば６０℃以下）の冷機時のときで、
エンジン回転数が所定値（例えば２００　Ｏｒ　ｐｍ）
以下の低回転時で、かつ無負荷であるという全ての条件
を満足し、半失火が生じ易いときと判別される。このＰ
６の判別でＹＥＳのときは、Ｐ８において、第９図に示
す上死点付近での高圧での燃料噴射が行なわれる（高圧
噴射の前の低圧噴射は無し）。

Ｐ６の判別でＮｏのときは、Ｐ７において、第４図に示
すマツプに基づいて燃料噴射が行なわれる。

以上実流例について説明したが、始動時の燃料噴射の態
様を、冷機時と暖機後とに分けて行なうようにしてもよ
い。すなわち、冷機時においては、第９図に示すような
低圧での無効噴射と高圧での実効噴射とを行なう一方、
暖機後の始動時には高圧での実効噴射のみを行なうよう
にしてもよい。勿論、半失火を生じ易い運転状態という
ものは、第９図に示したような態様に限らないので、こ
の半失火を生じ易い運転状態のときは少なくとも高圧で
の実効噴射を行なうのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図。 第２図は制御ユニットの制御系統を示す図。 第３図は基本の進角時期を示す図。 第４図は基本のマツプを示す図。 第５図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第６区へカムリフトとカム速度との対応関係を示す図。 第７図、第８図は噴射率の相違を示す図。 第９図は始動時に行なって好ましい燃料噴射の様子を示
す図。 ３ニブランジヤ １５：カムプレート １５ａ：カム面 １７：スピードタイマ機構 １８＝タイマピストン ３４ニスプリング ４１：バイパス通路 ４２：ソレノイドバルブ ５１　：リターンＡ路 ５２：電磁開閉弁 Ａ：燃料噴射ポンプ Ｅ：高圧室 Ｆ：低圧室 Ｕ：制御ユニット ６１：センサ（エンジン回転数） ６２：センサ（アクセル開度） ６３：センサ（油温） ６４：センサ（水温） ６５：スイッチ（始動用） 回転数（ｒｐｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料圧送用プランジャと、該プランジャに一体に
   設けられたカムプレートと、該カムプレートの進角位置
   を調整するスピードタイマと、有する分配式の燃料噴射
   ポンプを備えたディーゼルエンジンにおいて、 前記カムプレートが不等速カムとして構成され、 前記プランジャからの燃料の圧送タイミングを調整する
   圧送タイミング調整手段が設けられ、前記スピードタイ
   マに作用して前記カムプレートの進角位置を調整する進
   角位置調整手段が設けられ、 エンジンの始動時であることを検出する始動検出手段が
   設けられ、 上記始動検出手段からの出力を受け、エンジン始動時に
   おいて前記圧送タイミング調整手段と前記進角位置調整
   手段とを制御して、前記プランジャからの実効燃料噴射
   開始時期が前記カムプレートのカム速度最大値付近とな
   るように設定する噴射制御手段が設けられている、 ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
   置。