JPH0413532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデイーゼルエンジン等に燃料を供給す
る電磁スピル式燃料噴射ポンプに関し、その燃料
噴射率の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

電磁スピル式燃料噴射ポンプにおける溢流式燃
料調量手段として、特公昭51−34936号公報が知
られている。このものはプランジヤーによつて加
圧された高圧燃料を電磁弁にて低圧側へ溢流させ
て噴射量を制御するものであるが、上記電磁弁を
作動させるためマイクロコンピユータなどの電子
制御装置を使用している。該電子制御装置は駆動
軸に対向して設けられたパルス発生器により、た
とえばプランジヤーが圧縮下死点前の一定時期に
パルスを発生して、このパルスを上記電子制御装
置に送り、この電子制御装置において適当な遅れ
時間後に出力信号（電流）を出して上記電磁弁を
作動させるようになつている。具体的に第７図に
基づき説明すると、Ａはパルス発生器によつてプ
ランジヤーの下死点等の一定位相で発生する信号
特性を示し、Ｂはプランジヤーのリフト特性を示
す。Ｃは電磁弁の作動タイミング特性を示す。Ａ
による信号から一定の回転角θの経過後（実際に
は電子制御装置内で時間に置換えられて処理され
る）にＣの様に電磁弁を作動させニードル弁を開
くと以後高圧燃料は溢流し、上記回転角θに応じ
た噴射量ｑが得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の制御では燃料噴射率を一
定としたまま噴射量だけを制御しているので、ア
イドリング時など噴射量が少ない時には、燃料噴
射量の減少に伴なう燃焼遅れのために機関の気筒
内で短時間に爆発的な燃焼が行なわれ、燃焼音の
増大を招き、騒音対策上きわめて不都合であると
いう問題点があつた。

本発明の目的とする所は、アイドリング時など
噴射量が少ない時には燃料噴射率を制御して燃焼
速度を低下させ、燃焼音を低減することができる
電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制御装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、クランク軸に連動する駆
動軸によつて駆動されるプランジヤポンプによつ
て加圧された高圧燃料がノズルから噴出するよう
にされており、上記プランジヤポンプの吐出口側
と吸入口側とを電磁弁で連通し、この電磁弁を所
定のタイミングで開弁することにより高圧燃料を
溢流させて燃料の噴射量を制御する電磁スピル式
燃料噴射ポンプにおいて、上記電磁弁を励磁する
電流値を可変として上記電磁弁のニードル弁の開
弁速度を可変とし、燃料噴射率が可変となるよう
にしたことを特徴とする電磁スピル式燃料噴射ポ
ンプの噴射率制御装置が提供される。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面に従つて具体的
に説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略構成図であ
る。図において、１は公知のボツシユタイプの分
配型燃料噴射ポンプをベースとする電磁スピル式
燃料噴射ポンプ（以下、燃料噴射ポンプと呼ぶ）、
２は内燃機関のクランク軸に連結されベーン式フ
イードポンプ３を回転させる駆動軸である。ベー
ン式フイードポンプ３は吸入口４から図示しない
燃料タンク内の燃料をフイルタを介して図示Ａよ
り導入し、この燃料を加圧してレギユレートバル
ブ５の設定する圧力に調圧したのち、燃料噴射ポ
ンプ１内に形成した噴射室６へ供給する。

上記駆動軸２はカツプリング７を介してプラン
ジヤ８を駆動する。このカツプリング７はプラン
ジヤ８を回転方向へは一体的に回転させるが、プ
ランジヤ８が軸方向へ往復運動する場合にはこの
軸方向移動を自由に許す。上記プランジヤ８には
４つのカム山をもつフエイスカム９が一体的に設
けられている。フエイスカム９はスプリング１０
によりカムローラ１１に押し付けられており、こ
れらフエイスカム９とカムローラ１１の摺接によ
り、プランジヤ８が往復動される。プランジヤ８
は１回転中に、図示しないエンジンの気筒数に対
応する回数（ここでは４回）だけ往復動される。

プランジヤ８は燃料噴射ポンプ１に取り付けら
れたヘツド１２に摺動自在にかつ精密に嵌合され
ており、このヘツド１２とプランジヤ８の端面と
でポンプ室１３を形成している。プランジヤ８の
端部周面には吸入溝１４が形成されており、プラ
ンジヤ８の吸入行程中に、即ち第１図における左
方側への移動中にこれら吸入溝１４のうち１つ
が、ヘツド１２に設けた吸入ポート１５に連通す
ると、前記燃料室６からポンプ室１３に燃料を吸
入する。またプランジヤ８の圧縮行程中、つまり
第１図における右方側への移動中に、ポンプ室１
３内で加圧された燃料は、連通路１９、分配ポー
ト１６を通じて噴射通路１７へ圧送され、吐出弁
１８を介して、図示Ｂから、図示しない噴射弁に
よりエンジンの燃焼室へ噴射される。

上記ポンプ室１３には電磁弁スピル式の燃料調
量機構２０が接続されている。すなわちポンプ室
１３は溢流通路２１，２２により燃料室６に連通
されており、上記溢流通路２１は電磁弁２３によ
り開閉される。電磁弁２３は、ニードル弁２４を
電磁コイル２５によつて作動するもので、この電
磁コイル２５に通電するとニードル弁２４がリフ
トされてポンプ室１３が溢流通路２１に開放され
る。したがつてプランジヤ８の圧縮行程中に、電
磁弁２３を作動させるとポンプ室１３内で加圧さ
れている燃料が溢流通路２１，２２を介して低圧
側の燃料室６へ逃がされるから、前記噴射通路１
７側へは送られなくなり、燃料の噴射が停止され
る。このことによりエンジン側に供給すべき燃料
噴射量を制御する。

前記変換部材としてのカムローラ１１はローラ
リング２７に保持されている。このローラリング
２７は燃料噴射時期調整機構３０（タイマー）に
よつて作動される。燃料噴射時期調整機構３０は
タイマーピストン３１を備え、このタイマーピス
トン３１の一端面には燃料室６の燃料圧力が作用
し、他端面にはスプリング３２の押圧力が作用す
るようになつていて、タイマーピストン３１は燃
料室６の燃料圧力によつて第１図の左方向へ移動
する。タイマーピストン３１の往復移動はピン３
３を介してローラリング２７に伝えられこのロー
ラリング２７を回動する。このため、カムローラ
１１とフエイスカム９との摺接タイミングがずれ
るので駆動軸２に対する圧送プランジヤー８の往
復運動の位相が変化して燃料噴射時期が変わるよ
うになつている。なお第１図中燃料噴射時期調整
機構３０は実際にはタイマーピストン３１の軸方
向が紙面と直行する方向に設けられるが、作図上
第１図のように示す。

しかして、前記ローラリング２７には例えば電
磁ピツクアツプ式などのタイミング検出器３５が
一体的に取付けられているとともに、駆動軸２に
は信号発生手段としてのパルサ３６が取付けられ
ている。駆動軸２の回転によりパルサ３６に形成
した４つの突起３７のうちの１つがタイミング検
出器３５を横切るとタイミング検出器３５の信号
を発し、この信号をマイクロコンピユータなどの
電子制御装置２６へ送る。前記電子制御装置２６
にあつてはタイミング検出器３５からの出力信号
をうけると、所定時間後に電磁弁２３に作動指令
信号をだす。各突起３７は圧送プランジヤー８の
各下死点に一致するようにラジアル方向の位相が
設定されている。

ここで電磁弁２３への通電開始時期は前記電子
制御装置２６によつて制御されるようになつてい
る。上記電子制御装置２６はエンジンの各種セン
サー、例えばエンジン回転センサー、アクセル位
置センサーや温度センサーなどによつて検出した
エンジン運転状態の入力信号およびタイミング検
出器３５からの入力信号をもとにして、論理機能
により出力信号を演算し、この出力信号を前記電
磁弁２３のコイル２５へ送る。従つて電磁弁２３
は電子制御装置２６の出力信号に応じて開閉作動
を行なう。

第２図は電子制御装置２６の構成を示す。電磁
弁２３のコイル２５の一端はバツテリー４０の正
極に接続され、他端は電磁弁駆動回路５０に接続
されている。電磁弁駆動回路５０はコイル２５と
アース間を開閉する開閉回路であり、抵抗５２を
経由してスイツチングトランジスタ５１のコレク
タに接続される開閉回路Ａと、直接スイツチング
トランジスタ５４のコレクタに接続される開閉回
路Ｂとの２つの開閉回路を有している。いずれの
トランジスタ５１，５４のエミツタもアースに接
続され、バツテリー４０の負極に接続している。
また、各トランジスタ５１，５４のコレクタ、べ
ース間には、コイル２５通電遮断時の高電圧発生
を防止するため、それぞれツエナーダイオード５
３，５５が接続されている。各トランジスタ５
１，５４のベースは出力ポート６１に接続されて
おり、各トランジスタ５１，５４は出力ポート６
１からの電圧信号に従つて開閉作動を行う。出力
ポート６１はセントラルプロセツサー（CPU）
６０からのデータによつて出力信号を出す。上記
CPU６０には出力ポート６１の他に、回転数セ
ンサー等からの各種入力信号を受け入れる入力ポ
ート、あるいは記憶装置（ROM，RAM）など
が接続されているが省略して図示していない。

第３図は作動を説明するフローチヤートであ
る。図示しないエンジン下死点センサにより下死
点が検出されると処理２００が開始される。ま
ず、ステツプ201にて、エンジン回転数Neが読み
込まれる、次いでステツプ202にて、負荷を示す
量としてアクセル位置が読込まれる。ステツプ
203においては、補正項として用いられる温度、
圧力等のエンジン状態信号が読み込まれる。

ステツプ204では、読み込まれたエンジン回転
数Ne、アクセル位置、及び温度等の補正項から
最適な燃料噴射量Ｑを演算し決定する。ステツプ
２０５において、上記最適噴射量Ｑに対応する開
弁時間Ｔ、つまりプランジヤ８の下死点位置を検
出するタイミング検出器３５からの信号を受けた
後、電磁弁２３を開弁するまでの時間Ｔを演算し
決定する。

ステツプ２０６にて、エンジン回転数Neが
1000回転／分（rpm）以上であるか否かが調べら
れる。エンジン回転数Neが1000rpm以上であれ
ば、ステツプ207に進み、最終開弁時間Tfinをス
テツプ205で算出された開弁時間Ｔの値とする。
ステツプ２０８において、タイミング検出器３５
からの出力信号を受けた後上記最終開弁時間
Tfin経過後に開閉回路Ｂのみを作動させるべく、
出力ポート６１にデータを出力してトランジスタ
５４のベースに電圧信号を与え、処理を終了す
る。

一方、ステツプ206にてエンジン回転数Neが
1000rpm未満であれば、ステツプ209に進み、ス
テツプ205で算出された開弁時間Ｔから微少時間
Toだけ減じた値を最終開弁時間Tfinとする
（Tfin＝Ｔ−To）。次いでステツプ210にて、タイ
ミング検出器３５からの信号を受けた後上記最終
開弁時間Tfin経過後に開閉回路Ａのみを作動さ
せるべく、出力ポート６１にデータを出力してト
ランジスタ５１のベースに電圧信号を与え、処理
を終了する。

以上の処理による作動を第４図及び第５図を参
照し説明する。第４図はエンジン回転数Neが
1000rpmをわずかに超えた状態での特性を示し、
第５図はエンジン回転数Neが1000rpmに満たな
い状態での特性を示している。いずれの図におい
ても、Ａはタイミング発生器３５によつてプラン
ジヤ８の下死点で発生する信号特性を示し、Ｂに
おいて、実線は燃料噴射率特性を示し、破線はプ
ランジヤ８のリフト特性を示し、Ｃは電磁弁駆動
回路５０の動作特性を示している。

第４図を参照し、エンジン回転数Neが
1000rpm以上の場合には、タイミング発生器３５
からの信号から前記Ｔ時間後に電磁弁駆動回路５
０の開閉回路Ｂが作動する。上記開閉回路Ｂは、
トランジスタ５４と電磁弁２３のコイル２５とが
直結しているため励磁電流の立上りが鋭く、電磁
弁２３のニードル弁２４は瞬時に開弁し、以後プ
ランジヤ８で圧送される高圧燃料はすべて溢流し
燃料噴射が停止する。したがつて、噴射率波形は
電磁弁駆動回路５０が作動するまではプランジヤ
８のリフト特性に従い、電磁弁駆動回路５０が作
動すると瞬時に零に落ちる急峻な形状となる（第
４図Ｂ）。上記噴射率波形は噴射量が少ない程、
鋭いインパルス状の形状となる。

第５図を参照し、エンジン回転数Neが
1000rpm未満では、タイミング発生器３５からの
信号から前記Tfin時間後に（Tfin＝Ｔ−To）、
電磁弁駆動回路５０の開弁回路Ａが作動する。上
記開閉回路Ａは、トランジスタ５１と電磁弁２３
のコイル２５との間に抵抗５２が介在しているた
め励磁電流の立上りがゆるやかであり、電磁弁２
３のニードル弁２４が比較的ゆつくりした速度で
開弁する。このため、開弁が開始された直後に
は、ポンプ室１３から溢流路２１に至る流路の断
面積が溢流に充分でなく、あたかも絞り弁のよう
に作用するため、高圧燃料の一部は溢流し、一部
はエンジンの燃焼室に噴射されることになる。こ
のような、一部溢流の状態は極く短時間で終了
し、間もなくニードル弁２４は充分に開弁し、以
後高圧燃料は完全に溢流し燃料噴射が停止する。
したがつて、噴射率波形は電磁弁駆動回路５０が
作動するまではプランジヤ８のリフト特性に従
い、電磁弁駆動回路５０が作動するとやや時間を
おいて零に落ちるなだらかな形状となる（第５図
Ｂ）。

最終開弁時間Tfinを算出するのに用いられた
前記微少時間Toは、電磁弁駆動回路５０の作動
後に噴出する燃料噴射量を想定し、燃料噴射量を
最適な噴射量Ｑとするため、電磁弁駆動回路５０
の作動を微少時間早く開始させるための補正項で
ある。

以上述べた作動により、アイドリング時など燃
料噴射量の少ない低速回転時には、噴射率波形が
従来のような鋭いインパルス状の波形ではなく、
なだらかな波形となるから、気筒内での燃焼がゆ
るやかになり、低速回転時の燃焼音を低減させる
ことができる。

以上説明した実施例では、電磁弁を励磁する電
流値を可変とする手段が、電磁弁のコイルと直列
に接続された抵抗を備えた開閉回路を用いる装置
であるものについて説明した。上記励磁電流値を
可変とする手段を、電磁弁のコイルに印加する電
圧を可変とする装置とすることも可能である。

第６図に一例を示す。電磁弁２３のコイル２５
は、電子制御装置２６内のＤ／Ａコンバータ６２
に接続されている。Ｄ／Ａコンバータ６２は出力
ポート６１に接続され、CUP６０から与えられ
たデータに従つて出力電圧を発生するようになつ
ている。またＤ／Ａコンバータ６２の出力はコイ
ル２５の通電遮断時の高電圧発生を防止するた
め、ツエナーダイオード５６及び抵抗５７にてア
ースに接続されている。

作動は第３図で説明した前記実施例とほとんど
同じであり、第３図ステツプ２０８に相当するス
テツプで、Ｄ／Ａコンバータ６２に電磁弁２３の
定格電圧、たとえば12Vを出力させるように出力
ポート６１にデータを出力し、ステツプ２１０に
相当するステツプで、電磁弁２３の定格電圧より
低い電圧、たとえば8.5Vを出力させるように出
力ポート６１にデータを出力するようにしている
ことが異なるだけである。エンジン回転数Neが
1000rpm未満の場合は、電磁弁２３のコイル２５
に印加される電圧が低いためニードル弁２４の開
弁速度が遅くなり、噴射率波形がなだらかにな
る。

上述の説明では、電磁弁のコイルに一定の異な
つた電圧を印加するものとしたが、最終印加電圧
は同一電圧とし、エンジン回転数が低速の時は、
徐々に印加電圧を上昇するようにＤ／Ａコンバー
タを制御し、ニードル弁の開弁速度を遅くするこ
とも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、電磁弁を励磁す
る電流を可変とし、電磁弁のニードル弁の開弁速
度を可変としたものであり、アイドリング時など
低速運転時にはニードル弁の開弁速度を遅くして
高圧燃料の溢流動作を徐々に行なわしめ、噴射率
波形をなだらかな波形に制御できるから、低速回
転時の燃焼音を低減することができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の第１の実施例を示
し、第１図は断面図、第２図は電子制御装置を示
す回路図、第３図は作動を説明するフローチヤー
ト、第４図及び第５図は噴射率波形を示す特性
図、第６図は第２の実施例である電子制御装置の
回路図、第７図は従来の装置の特性図である。 ２……駆動軸、３……ベーンポンプ、８……プ
ランジヤ、１３……ポンプ室、１７……噴射通
路、２１，２２……溢流通路、２３……電磁弁、
２４……ニードル弁、２５……コイル、２６……
電子制御装置、３５……タイミング検出器、５０
……電磁弁駆動回路、５２……抵抗、６０……
CPU、６１……出力ポート、６２……Ｄ／Ａコ
ンバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランク軸に連動する駆動軸によつて駆動さ
   れるプランジヤポンプによつて加圧された高圧燃
   料がノズルから噴出するようにされており、上記
   プランジヤポンプの吐出口側と吸入口側とを電磁
   弁で連通し、この電磁弁を所定のタイミングで開
   弁することにより高圧燃料を溢流させて燃料の噴
   射量を制御する電磁スピル式燃料噴射ポンプにお
   いて、 上記電磁弁を励磁する電流値を可変として上記
   電磁弁のニードル弁の開弁速度を可変とし、燃料
   噴射率が可変となるようにしたことを特徴とする
   電磁スピル式燃料噴射ポンプの噴射率制御装置。 ２ 前記電磁弁を励磁する電流値を可変とする手
   段が、前記電磁弁のコイルと直列に接続された抵
   抗を備えている電子制御装置であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電磁スピル式燃
   料噴射ポンプの噴射率制御装置。 ３ 前記電磁弁を励磁する電流値を可変とする手
   段が、前記電磁弁のコイルに印加する電圧を可変
   とする電子制御装置であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電磁スピル式燃料噴射ポ
   ンプの噴射率制御装置。