JPH0514097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は油圧タイマによる燃料噴射ポンプの
噴射時期調整を、進角用と遅角用の２つの油圧制
御弁を制御して最適噴射時期になるようにす早く
行なうことができる油圧タイマの進角制御方法お
よびその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、デイーゼルエンジンの燃料噴射時期の調
整は、エンジンの回転数によつて移動量が変化す
るフライウエイト式タイマによつて行なわれるの
が一般的であつたが、近年、エンジン回転数によ
る遠心力の大小によらずに、油圧等により進角す
る油圧タイマと呼ばれるものが採用され始めてい
る。

このような油圧タイマ装置は、例えば第１図の
側断面図及びそのＣ−Ｃ方向の正断面図である第
２図に示されているように被駆動側軸１に一体に
形成されるか、または一体に回転するように固定
された円板２内に嵌め合わされた第１偏心カム３
と、この第１偏心カム３に嵌め合わされた第２偏
心カム４とを備えている。

上記円板２と、これら第１及び第２偏心カム３
及び４との組立状態が第２図の上半分に示されて
おり、第２偏心カム４には、駆動軸円板５に固着
されたピン６が係入されており、一方、第１偏心
カム３には、ピストン７に固着されたピン８が係
入されている。

ピストン７は、被駆動側軸に回動自在に取付け
られているシリンダ９内に収納されており、スプ
リング１０により付勢されている。

被駆動側軸１は、図示されていない燃料噴射ポ
ンプのカム軸に連結され、この被駆動側軸１の外
周に位置するシリンダ９内には油圧装置１４から
加圧された潤滑油Ｏが送給されるようになつてお
り、この油圧装置１４はオイルパン１５内の潤滑
油Ｏを作動油としてポンプ１７で加圧し、絞り１
１を有する油パイプ１３に送油しているが、この
内燃機関の回転数Ｎ及び負荷Ｌ等からエンジンの
運転状態を検出しつつ、コントロールユニツト１
２及び三方切換弁等の調圧弁１６を用いて燃料噴
射ポンプの噴射時期を変えうるようになつてい
る。

即ち、ピストン７が図中のＡ方向に移動する場
合は、潤滑油Ｏの油圧の力により作動させ、Ｂ方
向に移動させる場合には戻し用のスプリング１０
の付勢力によつて作動させるようになつており、
油圧力によりピストン７がスプリング１０を矢印
Ａ方向に押圧すると、ピン８が破線で示す位置に
移動することにより第１偏心カムが回転し、それ
により第２偏心カム４及びピン６は第２図のそれ
ぞれ破線で示す位置に移動し、被駆動側軸１は駆
動軸円板５に対してθだけ進角するようになつて
いるものである。この油圧タイマ装置では、第３
図に示すように油圧と進角度とが正比例するの
で、油圧制御により進角は正確に行なえる。

前記調圧弁１６としては、例えば第４図に示す
ような３ポート２位置切換用の電磁弁が用いられ
ている。そして、コントロールユニツト１２の指
令により図のように進角部１６ａが油パイプ１３
に接続している時にはポンプ１７によつて潤滑油
Ｏがオイルパン１５から油パイプ１３を経て油圧
タイマに送られ、油圧タイマが前述のように進角
する。また、調圧弁１６の保持部１６ｂが油圧パ
イプ１３に接続している時には、油圧タイマの進
角度は保持され、遅角部１６ｃが油圧パイプ１３
に接続している時には、油圧タイマの前記シリン
ダ９内の潤滑油Ｏがスプリング１０の力により排
出されてオイルパン１５に戻るので油圧タイマの
進角度は減少する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記のように構成された調圧弁
１６を用いた油圧タイマにおいては、電磁弁の切
換応答性が遅く、コントロールユニツト１２によ
り算出された進角目標値に対して実進角値が振動
してしまい、正確な進角制御が行なえないという
欠点があつた。

この発明の目的は油圧タイマに出入する作動油
の制御を１個の調圧弁で行なうようにした従来の
油圧タイマの進角制御方法およびその装置の欠点
を解消し、２個の独立した進角用弁と遅角用弁を
用いて油圧タイマに出入する作動油を制御し、コ
ントロールユニツトの算出した目標進角値に対し
て実進角値を短時間で正確に追従させることがで
きる優れた油圧タイマの進角制御方法およびその
装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的のためにこの発明では、油圧タイマに
作動油を供給する進角用弁と油圧タイマ内の作動
油をオイルパンに戻す遅角用弁とを設け、これら
２個の弁をコントロールユニツトにより、エンジ
ンの運転状態に応じて次のように制御させるよう
にしたことを特徴としている。

コントロールユニツトがエンジンの運転状態
により算出した差角値が設定値範囲内であれ
ば、進角用弁および遅角用弁を共に閉状態に保
持する。

前記差角値が設定値を越えて遅角側に偏倚し
た場合には、進角用弁を差角値に応じたデユー
テイ比のパルス信号により開閉制御する。

差角値が設定値を越えて進角側に偏倚した場
合には、遅角用弁を差角値に対するデユーテイ
比の割合を前記進角側のデユーテイ比より大き
くしたパルス信号により開閉制御する方法及び
その装置である。

前記目標値算出の際、エンジン温度が低く、
作動油の粘度が温度によつて変動して油圧タイ
マの特性に影響を与える場合には、エンジン温
度又は作動油温度を検出する手段を設け、作動
油の粘度が上昇する場合には目標値を通常より
低く設定することが好ましい。

本発明は、エンジン温度が低く、したがつて
作動油温度が設定値よりも低くなつた場合に
は、少なくとも遅角用弁のデユーテイ比を通常
よりも大きくしたパルス信号により開閉制御す
ることができる。

〔実施例〕

以下図面を用いてこの発明の実施例を説明す
る。

第５図はこの発明の油圧タイマの進角制御装置
の一実施例の全体構成図である。２７は油圧タイ
マで、燃料噴射ポンプ２４に隣接して設けられて
おり、エンジン２０内で加圧された潤滑油を作動
油として使用し、潤滑油の出入により前記燃料噴
射ポンプ２４の噴射時期（タイミング）を調整し
ている。

燃料噴射ポンプ２４の噴射タイミングを最適に
制御するために必要なセンサは４個あり、油圧タ
イマ２７のカツプリング側の先端部に取り付けら
れたエンジン回転数とピストン圧縮上死点
（TDC）位置を検出するＮ−TDCセンサ２２と、
この燃料噴射ポンプ側に取り付けられて燃料噴射
ポンプの噴射時期を検出するタイミングセンサ２
３とはそのうちの２個である。

３個目のセンサはガバナ２５の負荷コントロー
ルレバー２５ａの基部に取り付けられ、レバー２
５ａの動きに連動する負荷センサ２１で、この負
荷センサ２１はレバー２５ａの倒れ角（負荷）を
電気信号として検出するようになつているもので
ある。残りのセンサはエンジン側に取り付けられ
た温度センサ２６で、エンジン２０の温度を検出
している。

以上のセンサからの信号、つまりエンジン回転
数、TDC、負荷、燃料噴射ポンプの噴射時期お
よびエンジンの温度がコントロールユニツト１２
に入力される。このコントロールユニツト１２内
では、入力された信号はＡ／Ｄ変換器等を内蔵す
る入出力ポート１２１を通つて書き込み読み出し
メモリ（RAM）が内蔵された中央演算処理装置
（CPU）１２２に入力され、このCPU１２２があ
らかじめ読み出し専用メモリ（ROM）１２３内
に設定されたデータと前記センサからの入力信号
とを比較し、現在のエンジン運転状態に最も適し
た目標進角値を演算して算出する。

また、このコントロールユニツト１２は、前記
Ｎ−TDCセンサ２２とタイミングセンサ２３の
出力信号により燃料噴射ポンプ２４の実進角値も
算出することができる。そして、このコントロー
ルユニツト１２は、この実進角値を前記目標進角
値に一致させるように前記油圧タイマ２７への潤
滑油の出入を制御する。

この図において、潤滑油はエンジン２０に設け
られた油取出口２８から油供給管１８を通り、本
実施例の進角用弁を構成する進角用電磁弁３０が
開弁状態のときに油パイプ１３から油圧タイマ２
７内のシリンダに供給されてピストンを動かして
燃料噴射ポンプ２４の噴射タイミングを進角させ
る。一方、前記進角用電磁弁３０が閉弁状態にあ
り、本実施例の遅角用弁を構成する遅角用電磁弁
４０が開弁状態にあるときは、潤滑油は油圧タイ
マ２７内のスプリングの付勢力によりピストンに
押されてシリンダ内から排出され、油パイプ１
３、油排出管１９を通つて油戻り口２９に至り、
オイルパン１５内に戻される。

第６図は前記進角用電磁弁３０と遅角用電磁弁
４０の一実施例の具体的な構造およびコントロー
ルユニツト１２との結合関係を示す構成図であ
る。

油供給管１８の途中に設けられた進角用電磁弁
３０と油排出管１９の途中に設けられた遅角用電
磁弁４０とは、全く同一の電磁弁で良く、管路を
遮断する弁体３５，４５に連続するプランジヤ３
２，４２がスプリング３４，４４で常に管路遮断
方向に付勢された常閉弁とする。また、前記プラ
ンジヤ３２，４２のスプリング側端部周囲にはソ
レノイド３３，４３を設け、これらをケーシング
３１，４１内に収納する。そして、前記ソレノイ
ド３３，４３はパルス信号が入力された時に、そ
のパルス幅時間だけ開弁するように構成してお
く。

一方、前記コントロールユニツト１２内にはエ
ンジンの運転状態に最適な噴射タイミングを演出
する目標進角設定手段１２ａ、実進角と目標進角
との差を検出する進角誤差検出手段１２ｂとが設
けられており、進角誤差をなくすようにパルス信
号補正手段１２ｃによりパルス信号のデユーテイ
比を決定して、前記進角用電磁弁３０か遅角用電
磁弁４０のどちらか一方にパルス信号を出力し、
油圧タイマ２７への潤滑油の出入を制御するので
ある。

この発明の油圧タイマの進角制御装置の構成は
以上のようなもので、次にこの装置を用いて油圧
タイマの進角制御を行なう方法を第７図から第９
図を用いて説明する。

第７図はこの実施例の進角制御方法の手順を示
すフローチヤートであり、このフローチヤートの
演算処理はエンジン運転中にループ的に所定時間
毎に繰り返されるものである。

まず、スタートのステツプ100で制御が開始さ
れると、コントロールユニツト１２は入力ステツ
プ102でＮ−TDCセンサ２２とタイミングセンサ
２３とによりピストン上死点と燃料噴射時期とを
読みとり、２つの信号の位相差により実進角値を
算出する。そして、入力ステツプ103で前記Ｎ−
TDCセンサ２２からの信号によりエンジンの回
転周期を検出して回転数に変換して得られたエン
ジン回転数データ、さらに、ガバナ２５のコント
ロールレバー角を検出した負荷センサ２１からの
データ、温度センサ２６による潤滑油温度データ
がコントロールユニツト１２に入力されると、コ
ントロールユニツト１２のCPU１２２は処理ス
テツプ104でこれらデータをあらかじめROM１
２３内に設定されたデータと比較し、補間計算を
行なつて目標進角値を算出する。

このとき、油温がある基準値を下まわつている
ときは目標進角値は通常より低く抑えられるよう
になつている。

次に、コントロールユニツト１２は処理ステツ
プ105で前記実進角値と目標進角値との差進角値
を算出し、この差進角値の大きさおよび正負によ
り、実進角値が目標進角値に対して進角側か遅角
側かのどちらに偏倚しているか、またどの程度偏
倚しているかを判断し、この差進角値を０に近ず
けるように制御する。

すなわち、コントロールユニツト１２は判定ス
テツプ106で差進角値が許容差進角値±α以内に
入つているかを判断し、許容値以内、つまり
YESの場合は現状維持と判断して前記入力ステ
ツプ101の前に戻り、再びエンジンの運転状態を
検出する作業を始める。差進角値を許容値を越え
ている時、つまりNOの場合は油圧タイマ２７内
の油圧を変更する必要ありと判断して次のステツ
プに進む。

次の判定ステツプ110ではコントロールユニツ
ト１２はエンジン温度により潤滑油の粘度を判断
する。すなわち、低温時に潤滑油の粘度が高くな
ると流動性が悪くなり、油圧タイマ２７のシリン
ダ９内への出入に通常より時間がかかるので、少
なくとも遅角用電磁弁４０の開弁時間を通常時よ
り長く補正して油圧タイマ２７の低温時の応答性
が損なわれないようにするのである。このため
に、このステツプ110では粘度が高くなる限界温
度βを設定し、この温度βよりエンジン温度が高
い時（判定はNO）はそのまま次の判定ステツプ
107に進み、エンジン温度がβ以下の場合（判定
はYES）は処理ステツプ111に進み、ここで後述
する電磁弁制御用パルス信号のデユーテイ比特性
を低温用特性に変更してから次の判定ステツプ
107に進む。前記判定ステツプ107及び処理ステツ
プ111によつて本実施例の低温時制御手段を構成
している。

次の判定ステツプ107では許容差進角値範囲−
α〜＋α外にある前記差進角値がプラス側（進角
側）に偏倚しているかマイナス側（遅角側）に偏
倚しているかを判断する。そして、この判定で前
記差進角値がプラス側（判定はYES）の場合に
は処理ステツプ108で遅角用弁制御用のデユーテ
イ比特性（後述）に従つたパルス信号を所定時間
遅角用電磁弁４０に送つて油圧タイマ２７内の潤
滑油を排出させ、マイナス側（判定はNO）の場
合には処理ステツプ109で進角用弁制御用のデユ
ーテイ比特性（後述）に従つたパルス信号を所定
時間進角用電磁弁３０に送つて油圧タイマ２７内
に潤滑油を供給し、油圧タイマ２７の実進角値を
目標進角値に一致させるようにする。

コントロールユニツト１２は以上の入力ステツ
プ101から処理ステツプ108または処理ステツプ
109までの手順を一周期として行ない、終了後は
ただちに入力ステツプ101に戻つて新しい情報に
より油圧タイマ２７を進角制御する。

この発明では、以上のような手順で作動するコ
ントロールユニツト１２のROM１２３内に、第
８図に示すような電磁弁開閉制御用のパルス信号
のデユーテイ比特性を記憶させておく。このデユ
ーテイ比特性は横軸が差進角値（度）で、縦軸が
デユーテイ比（％）となつており、差進角値は０
点（実進角値と目標進角値とが一致する点）を中
心に右側がプラス側（実進角値＞目標進角値、す
なわち進角側）で、左側がマイナス側（実進角値
＜目標進角値、すなわち遅角側）であり、デユー
テイ比は０％から100％までである。

前記デユーテイ比特性に従つて出力されるパル
ス信号のうち、０％、20％、50％、100％の例を
第９図の波形イ，ロ，ハ，ニにそれぞれ示す。デ
ユーテイ比20％とは、パルス信号の一周期のう
ち、20％が山の部分であり、残りの80％が谷の部
分であるということである。従つて、デユーテイ
比が大きい程所定時間内の電磁弁の開弁時間が長
く、油圧タイマの進角度の変化量が大きい。

ところで、前記のように構成された油圧タイマ
２７に潤滑油を供給して進角させる時には、進角
用電磁弁３０を開弁させればオイルポンプによつ
て加圧された潤滑油がオイルギヤラリから油供給
管１８を通つて直ちに油圧タイマ２７のシリンダ
内に送り込まれるので、進角動作の応答は速い。
ところが、遅角用電磁弁４０を開弁させてシリン
ダ９内の潤滑油を排出して遅角させる場合には、
シリンダ９内の潤滑油はピストン７を付勢するス
プリング１０だけの力でシリンダ９内から排出さ
れるので、潤滑油の流出動作は流入動作に比べて
遅く、遅角動作の応答は進角動作に比べて遅くな
る。

そこで、この実施例では前記デユーテイ比特性
の差進角値の０点からの偏倚に対するデユーテイ
比の大きさを、進角側と遅角側では同一にはして
いない。すなわち、第８図に示すように差角値が
±αの範囲内にある時は進角側、遅角側ともデユ
ーテイ比は０％にしておくが、この±αの範囲外
では差進角値の増分に対するデユーテイ比の増
分、換言すればデユーテイ比特性の傾きを、遅角
側に比べて進角側を大きくしてある。

このために、差進角値が進角側に＋Ｐ度偏倚し
た時のデユーテイ比Ｑ％は、差進角値が遅角側に
−Ｐ度偏倚した時のデユーテイ比Ｒ％に比べて大
きいものとなる。この結果、この発明の油圧タイ
マの進角制御方法では、差進角値が進角側、遅角
側のどちらに偏倚しても、油圧タイマの進角制御
の応答性は変わらないものとなる。また、潤滑油
の油圧タイマへの出入制御を行なう電磁弁を進角
用電磁弁と遅角用電磁弁の２個に分け、それぞれ
をパルス信号により開閉制御するようにしたこと
により、進角および遅角補正時に、実進角値が過
補正により目標進角値に対して振動する現象も生
じない。

さらに、この実施例では前記のように進角側と
遅角側とで非対称にしたデユーテイ比特性Ａに加
えて、潤滑油の粘度が高くなつて流動性が悪くな
る低温時にも油圧タイマの進角応答性が損なわれ
ないような、第８図の特性Ｂを前記ROM１２３
内に用意しておき、第７図のフローチヤートの判
定ステツプ110においてYESの時に、このデユー
テイ比特性Ｂを使用するようにする。

第８図の実施例における低温時のデユーテイ比
特性Ｂは、進角側のみその傾きを変更するように
したが、遅角側のデユーテイ比特性の傾きも低温
時に大きくするようにしても良い。また、低温の
程度に合わせてデユーテイ比特性の傾きを段階的
に変更したものを何種類か用意してROM内に記
憶させておき、低温時に温度に合わせて最適のデ
ユーテイ比特性をコントロールユニツトに選択さ
せるようにしても良いものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の油圧タイマの進角
制御方法及びその装置によれば、油圧タイマに進
角用弁と遅角用弁とを設けたために、油圧の切り
換え応答性を迅速にすることができるので、正確
な進角制御を行うことが可能となり、遅角弁の制
御を、同じ差角値（絶対値）の進角弁を制御する
デユーテイ比より大きくすることにより進角側、
遅角側のいずれに偏倚しても同じ応答性で制御す
ることができる。したがつて、本発明はエンジン
の燃料噴射時期が常に適性になり、エンジンを制
御諸特性を向上させて作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油圧タイマの概略側断面図、第
２図は第１図のＣ−Ｃ方向の概略正断面図、第３
図は油圧タイマの油圧対進角特性を示す線図、第
４図は従来の油圧タイマへの作動油の出入を制御
する電磁弁の構成図、第５図はこの発明の油圧タ
イマの進角制御装置の一実施例の全体構成図、第
６図は第５図の進角用および遅角用の電磁弁の一
実施例の具体的な構造およびコントロールユニツ
トとの結合関係を示す構成説明図、第７図はこの
発明の進角制御方法の手順を示すフローチヤー
ト、第８図はこの発明の進角制御方法に用いるパ
ルス信号の差進角値に対するデユーテイ比特性
図、第９図はデユーテイ比が０％、20％、50％、
100％のときのパルス信号波形をそれぞれ示す波
形図である。 ２０…エンジン、２１…負荷センサ、２２…Ｎ
−TDCセンサ、２３…タイミングセンサ、２４
…噴射ポンプ、２５…ガバナ、２６…温度セン
サ、２７…油圧タイマ、３０…進角用電磁弁、３
２，４２…プランジヤ、３３，４３…ソレノイ
ド、３４，４４…スプリング、４０…遅角用電磁
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの油圧タイマの作動油供給口に、進
   角用弁を介装した油供給管と遅角用弁を介装した
   油排出管とを取付け、前記エンジンの運転状態か
   ら目標進角値を算出し、この目標進角値と実進角
   値との差角値を求め、この差角値が設定値以内で
   あれば前記進角用弁及び遅角用弁を共に閉状態に
   保持し、前記差角値が前記設定値を越えて遅角側
   に偏倚したときには、前記進角用弁をこの差角値
   に応じたデユーテイ比で開閉制御し、前記差角値
   が前記設定値を越えて進角側に偏倚したときに
   は、前記遅角用弁をこの差角値に応じ、且つ前記
   遅角側に偏倚した場合よりも大きなデユーテイ比
   で開閉制御する油圧タイマの進角制御方法。 ２ エンジン温度が設定温度より低いと、少なく
   とも遅角用弁を開閉制御するデユーテイ比を、前
   記設定温度より高いときのデユーテイ比より大き
   くする特許請求の範囲第１項記載の油圧タイマの
   進角制御方法。 ３ 油圧タイマの作動油供給口に進角用弁を介装
   した油供給管と遅角用弁を介装した油排出管を取
   付け、エンジンの負荷センサ、回転数センサ、上
   死点センサ、燃料噴射タイミングセンサ及び温度
   センサを設け、前記回転数センサ、負荷センサ及
   び温度センサの各検出値から目標進角値を算出す
   る手段と、前記燃料噴射タイミングセンサ及び上
   死点センサの各検出値から実進角値を算出する手
   段と、前記実進角値と目標進角値との差角値を求
   める手段と、この差角値が設定値内であれば前記
   進角用弁及び遅角用弁を共に閉状態に維持する手
   段と、前記差角値が前記設定地を越えて遅角側に
   偏倚したときには、前記進角用弁をこの差角値に
   応じたデユーテイ比で開閉制御し、前記差角値が
   前記設定値を越えて進角側に偏倚したときには、
   同じ差角値の絶対値に対して前記進角弁に対する
   より大きいデユーテイ比で遅角用弁を開閉制御す
   る制御手段を設けた油圧タイマの進角制御装置。 ４ エンジン温度センサの検出温度が設定値より
   低いと、少なくとも遅角用弁を開閉制御するデユ
   ーテイ比を、前記設定値以上のときのデユーテイ
   比より大きくする低温時制御手段を設けた特許請
   求の範囲第３項記載の油圧タイマの進角制御装
   置。