JPH0522069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料墳
射ポンプ装置に関し、該装置は、シリンダ内に配
置された流体圧力作動式ピストンと、シリンダの
１端からの流出部と、燃料をシリンダの前記１端
に流入するために燃料を流通する不還弁と、内孔
内を往復運動可能なプランジヤと、前記プランジ
ヤを作動させる機関駆動式カムと、前記内孔の１
端と前記シリンダの他端を接続する通路と、カム
によつて前記プランジヤの内向き運動中に前記内
孔から圧力流体を排除されるように前記通路を開
放してシリンダの前記他端に流入させこれによつ
てピストンを移動して流出部から燃料を流出させ
る電磁作動器により制御される弁部材とを含む型
式のものである。

シリンダの前記１端に燃料を流通中、装置の次
のポンプ作用行程において流出部から送出される
燃料量が制御されるために、ピストンの移動量を
制御することが必要である。

ピストンの移動量を測定することは本願出願人
に依る日本国公開特許公報第56−151260号に見ら
れる如く良く知られているところであり、この移
動量は変換器を用いて燃料量の正確な値に変換さ
れるものである。しかし、この値を得るために変
換器を使用することは、実際面で正確に変換出来
ない等、諸問題点を含む事が知られている。

この発明の目的は、圧縮着火式内燃機関を備え
た自動車に対する、最近のより厳密な排気ガス含
有された有害大気汚染物質排出規制基準に適合す
るための１つの手段として、より適正なタイミン
グで正確な供給燃料量の制御を達成する事を目的
としており、簡単かつ便利な形態の上記種類の装
置を提供する事にある。

この発明によつて提供される装置は、燃料がシ
リンダの前記１端に流入される間、機関によつて
駆動されるカム軸に取付けられた１対の円板によ
りカムのプランジヤに対する相対角運動を感知し
てピストンの軸方向移動量をあらわす電気的信号
に変換する変換器と、変換器により得られた機関
の運転状態を示す電気的信号と上記信号に各々対
応する記憶マツプとを内蔵しており、前記電気的
信号を機関の運転状態の基準となる時間信号とし
て用いて供給燃料量と燃料供給時期とを前記電磁
作動器の作動あるいは休止によりリアルタイムに
制御するための電気的制御回路とから成る事を特
徴としている。

この発明を附図を参照しつつこの発明の実施例
を以下に説明する。

第１図にはピストン１１を内蔵したシリンダ１
０が示される。シリンダの１端は、使用時には装
着機関の燃料噴射ノズルに接続される流出部１２
に接続する。シリンダのこの１端は不還弁１３に
よつて圧力液体燃料源１４に接続する。

さらに、内孔１５が設けられ、この内孔内には
往復運動するプランジヤ１６が収容され、このプ
ランジヤは、ばね１７の作用を受けて１方向に偏
倚され、かつ装着機関と同期して駆動されるカム
軸に担持されたカム１８の作用によつてばねの作
用に抗して反対方向に可動である。

内孔１５は、１対の連結弁部材２０，２１を収
容する弁室１９に接続し、これら連結弁部材は、
電磁作動器２２に結合されかつ圧縮コイルばね２
３の作用を受けて偏倚され、これによつて連結弁
部材２０は弁座上に閉じ、他方の連結弁部材２１
は弁座から持上る。連結弁部材２０は、弁室１９
からシリンダ１０の他端への液体、便宜上燃料の
流量を制御するが、連結弁部材２１は弁室１９内
へおよび同室からの液体の流量を制御する。これ
ら連結弁部材は、それぞれ圧力平衡ピストン２２
Ａ，２３Ａに結合される。

シリンダ１０は、１対のドレン流出ポート２
４，２５を具え、ポート２４は、ピストンのポン
プ作用行程中は、ピストンに形成されかつシリン
ダの前記１端と連通する溝２６へ開口される。ポ
ート２５はシリンダの前記他端においてピストン
の末端によつて開口されるように配置され、ポー
ト２４はポート２５が開口される前に溝２６に開
口される。

動作について述べれば、プランジヤの内向き運
動中で、かつ弁部材２０がその弁座から持上つて
いる状態で、燃料は室１９からシリンダ１０の他
端に流入して、ピストンをシリンダの前記１端に
向けて移動させる。この移動によつて流出部１２
を通つて燃料を流出させる。この燃料の流れは溝
２６がポート２４に開口されると終止するが、ピ
ストン１１の継続移動はポート２５が開口される
まで続く。プランジヤ１６の内向き運動が止まる
と、不還弁１３を流通する燃料はシリンダ１０の
１端に残る燃料を加圧し、ポート２５が閉じるま
でピストン１１の上向き運動を行わせる。この点
においてかつ勿論プランジヤ１６がまだ静止状態
にあるとすれば、ピストン１１は液圧的に固定さ
れる。勿論、ポート２４を通る燃料の流出を生ず
るが、この流出はこのポートのサイズを適切に決
めることにより、或はポートとバレーンとの間の
接続に制限を加えることにより低値に保たれる。

カム１８が回転し続けると、プランジヤ１６は
ばね１７の作用を受けて往復運動を開始する。連
結弁部材２０が開いていると、ピストン１１はプ
ランジヤ１６の運動に従い、燃料はシリンダ１０
の前記１端に流入する。変換器３６（第４図）は
カムの角運動を感知し、カム山部分の後縁面の輪
郭を感知し、ピストン１１の運動、従つてシリン
ダ１０内に吸入された燃料量はカムの角運動に関
連する。燃料の所要量がシリンダ１０内に流れた
ことが決定されると直ちに、電磁作動器２２は除
勢されて連結弁部材２０をその弁座上に閉じさせ
かつ他方の連結弁部材２１をその弁座から持上げ
る。連結弁部材２０がその弁座上に閉じると、液
圧固定を起し、ピストン１１のそれ以上の運動を
一旦停止する。しかし、プランジヤ１６の運動は
継続され、燃料は弁室１９によつて例えば圧力液
体燃料源１４から内孔１５内へ流入する。プラン
ジヤ１６は、カムの作用から離れて、ばねの作用
を受けてその運動を続ける。ばね１７の作用に抗
してプランジヤが内向きに移動すると、燃料は内
孔１５から排除されかつもし弁部材２１がまだ１
の弁座から持上げられていれば、燃料は燃料供給
源に戻る。しかし、プランジヤ１６の内向き運動
中に弁作動器が付勢されると、圧力燃料はシリン
ダ１０に流入し、ピストン１１は流出部１２から
燃料を供給するように移動される。

もし、この装置によつて供給されるように要求
される燃料量が少なくかつ機関速度が低ければ、
例えばプランジヤ１６の外向き運動の限度に近づ
いたときのようなこのサイクルの後期までシリン
ダ１０の充填をおくらせることが好都合であろ
う。これによつて調量の後期と噴射の開始との間
のおくれを減少させ、特にアイドル速度における
機関の制御を向上する。この場合、作動器は、プ
ランジヤ１６がその最内方位置にあるとき除勢さ
れる。もしこの装置がこのように作動されるに
は、弁はサイクル中２回作動されなければならな
い。それにも拘らず、低い機関速度でも、弁はそ
のように作動できなければならない。

第２図において、第１図に示されたものと同一
の参照数字が用いられ、相違する点は連結弁部材
の構造だけである。この装置において、内孔１５
はシリンダ１０の他端に直接に接続されかつ弁は
ばね２８によつて弁座上に偏倚された単一の弁部
材２７によつて構成される。この弁部材は、開き
位置において内孔１５とシリンダ１０の接続端を
燃料源１４と連通させる。動作について述べれ
ば、プランジヤ１６がばねの作用に抗する運動中
に、燃料はシリンダ１０に排除されて第１図の例
と同じようにピストンを移動させる。第１図の例
と同様に、ドレーン流出ポート２４が溝２６に整
合すると、ドレーン流出ポートを通る燃料流量は
停止するがピストンの継続運動はドレーン流出ポ
ート２５が開口するまで行われる。これに続いて
カム１８の作用によるプランジヤ１６の継続運動
が行われる。プランジヤ１６の運動がひとたび終
止すると、シリンダ１０の１端に流入する圧力燃
料の作用を受けたピストンは、ポート２５を閉じ
るように移動する。カムが回転されると、プラン
ジヤ１６の外向き運動が行われ、これはピストン
１１の運動を伴なう。再びカムの角運動が測定さ
れかつひとたび十分な角運動が行われたことが決
定されると、弁部材２７はその弁座から持上げら
れる。これは燃料源１４からシリンダ１０の他端
に圧力燃料を流させる効果をもち、かつ不還弁１
３は僅かな圧力降下を生ずるから、ピストン１１
は停止状態にもたらされる。しかし、プランジヤ
１６の外向き運動は実施し続けられる。プランジ
ヤ１６が内向きに運動し始めたのちに、適切な時
点で、弁部材２７はその弁座上に閉じられるか
ら、シリンダと内孔の接続端内の燃料は加圧され
てピストン１１の運動と流出部１２を通る燃料の
送出を実施させる。

第１図の例におけるように、この装置によつて
供給される燃料量が極めて僅かなとき、プランジ
ヤ１６が多少ともその外向き運動を完了するまで
シリンダ１０の１端への燃料の供給を遅らせるこ
とが好適である。

次に第３図に示す装置は、第１図に参照した装
置を具備する回転式分配部材燃料噴射ポンプ装置
である。第１図の装置の同一機能をもつ装置の構
成部品は、従つて、同一参照数字をもつ。第３図
において、取囲む本体３１内に収容されかつ装着
機関と調時関係を保つて駆動される回転式分配部
材３０が設けられている。流出通路１２は送出通
路を構成し、かつ次に分配部材が回転すると、本
体に形成されかつそれぞれ装着機関の墳射ノズル
３３に接続された複数の流出部３２と整合され
る。第３図には唯１つの流出部３２および１つの
噴射ノズルが示されている。分配部材に作用する
力の平衡を達成するために、この装置は、１対の
プランジヤ１６を用い、これらは、第１図の例に
おけるように弁室１９と連通する直径上に対向す
る内孔１５内に配置される。カム３４は、分配ポ
ンプにおいては一般的であるように本体内に非回
転式に取付けられかつプランジヤ１６の内向き運
転を行わせるための直径上に配置された複数対の
カム山部分をもつ。プランジヤ１６は、一般の実
例のように、カム山部分に係合するローラによつ
て作動され、かつ第１図に示す構造とは異りプラ
ンジヤはばね偏倚されていない。この装置の作動
順序は第１図のものと対応し、プランジヤ１６は
連結弁部材２１がその弁座上に着座しているとき
は、ピストン１１を右方へ移動して燃料を移送す
るために内向きに動かされる。ピストン１１の所
要移動量が遂行されたことが、この場合分配部材
の角移動量を測定することによつて、決定される
と、作動器２２が除勢され、連結弁部材２０はそ
の弁座に着座して、他方の連結弁部材２１をその
弁座から持上げる。この状態において、内孔１５
は燃料源１４に接続され、プランジヤ１６は燃料
圧力によつて外向きに押動される。

第４図は第１図に示す装置と共に用いるための
制御回路のブロツク線図を示す。この制御回路
は、１対のデイスク３７，３８の円周上位置に設
けられた目印を感知して電気信号に変換する変換
器３５，３６を含む。一対のデイスク３８および
３７は装着機関のカム１８のカム軸に結合され、
かつ駆動機関シリンダが下死点にあるとき一方の
変換器３６が１つの信号を発生するように一方の
デイスク３８の円周上には１つの目印が切られて
いる。他方のデイスク３７は、機関が回転すると
規則正しい間隔で他方の変換器３５によつて信号
が発生されるように複数の等角度間隔の目印を円
周上位置に設けられてる。

電磁作動器２２はラツチ形式の駆動回路３９に
よつて制御電流が供給される。単安定回路４０に
よつて供給されたパルスで「接」となる駆動回路
は、別の単安定回路４１によつて供給されたパル
スによつて「断」になるまでこの状態に保たれ
る。

単安定回路４０は、この線図の上方部分に示さ
れた一連のブロツクを含む。調時回路は、変換器
３５によつて提供され信号を受ける回路４２から
１つのアナログ速度信号を受ける。この速度信号
はアナログ・デジタル変換器４３に、かつ変換器
から供給され、この変換器から読取り専用記憶装
置の形態のマツプ４４に供給される。記憶装置４
４は機関速度の全範囲にわたる燃料送出の所望タ
イミングを記憶している。別のアナログ・デジタ
ル変換器４５，４６が燃料量信号および機関温度
信号をアナログからデジタル形態に変換し、これ
らの信号はマツプ４４と類似するが燃料量および
機関温度に関する情報を含むマツプ４７，４８そ
れぞれに供給される。これらマツプの出力は加算
回路４９で加算されて所要の噴射タイミングを与
える。この値は減算回路５０で180゜から減ぜられ
て、下死点後の噴射タイミング用のコードを与え
る。減算回路５０の出力は比較器５１内で計数器
カウンタ５２の出力と比較される。この計数器は
変換器３６によつて提供されたパルスによつてリ
セツト（復旧）されかつ変換器３５からの信号を
受ける回路５３によつて提供された機関角度信号
を計算する。

比較器５１は減算回路５０によつて提供された
信号と計数器５２によつて提供された信号を比較
し、これらの信号が等しければ単安定回路４０に
供給される出力を提供する。単安定回路は、パル
スを発生して駆動回路を「接」にする。故に燃料
送出開始のタイミングは機関速度、機関に供給さ
れる燃料量および機関温度によつて定まる。機関
温度は変換器５４により、および機関燃料信号は
変換器５５によつて監視される。しかし、変換器
５５は、省略でき、燃料信号は上記回路の別の部
分から得られる。もち論、他の機関運転因子を考
慮することもできる。

作動器２２は、４行程機関における各ピストン
の各４行程ごとに「接」、「断」される。２行程機
関の場合には、デイスク３８は機関クランク軸に
よつて駆動される。

単安定回路４１は、比較器５６によつて制御さ
れ、これは充填サイクル中に作動器２２が除勢さ
れてピストン１１のそれ以上の運動を防止する点
を定める。比較器５６は燃料決定回路網から１つ
の信号を供給される。

比較器５６は計数器５２から信号を、および最
低ウインス（wins）回路５８の出力を受けるア
ナログ・デジタル変換器５７からの信号も受け
る。回路５８は多数の入力信号を受けて、機関に
最小燃料量を与える信号を選択する。最初のその
ような入力の１つは、１つが整形回路６０によつ
て供給されるそれ自身２つの入力をもつ最高ウイ
ンス（wins）回路５９によつて提供される。こ
の回路は一方では回路４２から機関速度信号を受
け、他方では機関のスロツトル制御と関連する信
号が入力される変換器６１からの指令信号を受け
る。回路５９への他の入力は、一方では回路４２
から機関速度信号を受け、他方では基準源６３か
らの基準アイドリング速度信号を受けるアイドリ
ング制御回路６２によつて提供される。

回路５８への第２入力は、種々の機関速度にお
ける機関に供給される最大燃料量に関する記憶情
報を含む最大燃料回路６４によつて供給される。

回路５８への第３入力は、一方では回路４２か
ら機関速度信号を受け、許容最大機関速度を示す
基準源６６からの信号が提供される最大速度回路
６５によつて提供される。

動作について述べれば、機関のアイドリング速
度において、アイドリング制御回路６２は、運転
者側からの指令がないから最低ウインス回路５８
の出力部における指令燃料信号を決定するように
作用し、アイドリング制御回路６２からの出力
は、整形回路６０からの出力よりも大きいが、最
大燃料回路６４および最大速度回路６５の出力よ
りも小さい。運転者がスロツトルペダルを押圧し
て機関に指令を与えると、整形回路６０の出力は
アイドリング制御回路６２の出力よりも大きい。
もし、小さい指令のみがなされれば、最高ウイン
ス回路５９からの信号は依然として最大燃料回路
６４および最大速度回路６５によつて提供される
よりも低い。よつて、運転者は機関に供給される
燃料量を直接に制御して燃料流量を増大して機関
を加速する。もし運転者が機関に対して大きい指
令を出せば、同様に最高ウインス回路５９の出力
は最大燃料回路６４の出力よりも大きく、その場
合燃料の供給速度は、回路５９の出力の方が小さ
くなるまで最大燃料回路６４によつて制御され、
これによつて運転者に燃料供給制御機能を戻す。
もし最大許容機関速度に達すれば、最大速度回路
６５の出力は最小信号となり、機関への燃料供給
は機関速度を制御するために減少される。整形回
路６０は、機関の運転者へのフイードバツクを提
供するために機関速度の増大に従つて見かけの指
令燃料量を変更するように配置される。さらに、
アイドリング速度は、運転者側への低燃料指令の
変化に従つて変更される。これは回路６２による
制御から回路６０による制御に円滑な遷移を提供
し、運転者による制御遷移する際に生ずる「から
運動時間」をなくす。

作動器２２は、計数器５２と変換器５７によつ
て提供された信号の値が比較器５６において等し
いと判断されたとき除勢される。シリンダ１０内
への燃料の流れは、プランジヤ１６がばね１７の
作用を受けて動き始めるとき、即ちカム１８の後
縁面がプランジヤと係合されるときに行われる。
シリンダ１０への流入燃料量は、上記した如く別
個の制御回路で制御しているために燃料送出のタ
イミングの変動には全く左右されない。充填期間
中、燃料源１４から内孔１０への燃料の供給速度
は、カムの後側縁の輪郭によつて定まる。故に充
填期間は極めて精密な調量を遂行するためにカム
の可成りの回転角度に対応して延びる。

この調整回路は多くの方法で変更され、例えば
機関温度に対するアイドリング速度の変更、周囲
空気圧力および／または温度による最大燃料送出
量の変更、機関の空気吸入マニホルド内の圧力に
よる最大燃料送出量の変更、冷態時の機関始動用
の付加燃料、および機関が高温のときの始動用燃
料レベルの変更等を提供する。

第４図の回路は全速度調整回路或は等時性調整
回路によつて置換できる。

もし、燃料のパイロツト噴射が要求されれば、
これはタイミング回路を変更してソレノイド装置
２２をまず付勢しこれに続いてその除勢と再付勢
とによつて燃料の主噴射を達成することによつて
実施できる。

以上の説明から理解されるように、本発明によ
る燃料噴射ポンプ装置は、シリンダ内におけるピ
ストンの位置を測定して得た値を噴射燃料量に変
換する如き従来技術に比較して、機関の運転状態
の基準となる時間信号をカム軸に取り付けた一対
のデイスク上の目印を感知する事に依つて得てい
るので正確な制御基準タイミングが得られ、かつ
制御回路に内蔵された様々な記憶マツプを用いて
燃料量と供給時期とをリアルタイムに弁部材を通
して制御しているので、より正確な機関の燃焼室
内に噴射されるべき燃料量ならびに噴射時期の制
御が可能である。またカム軸に取り付けたデイス
クという極めて簡素な構成で且つ正確な信号発生
装置を用いているので製造も容易である等の効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、二方制御弁を用いる装置の１例を示
す構成線図、第２図は一方弁を用いる装置を示す
第１図と類似の図、第３図はこの発明によるポン
プ装置を形成する回転式分配部材の線図、第４図
は前記分配部材を用いた制御システムのブロツク
線図を示す。 図中の符号、１０…シリンダ、１１…ピスト
ン、１２…流出部、１３…不還弁、１４…燃料
源、１５…内孔、１６…プランジヤ、１７…ば
ね、１８…カム、１９…弁室、２０，２１…弁部
材、２２…電磁作動器、２３…圧縮コイルばね、
２２Ａ，２３Ａ…圧力平衡ピストン、２４，２５
…ドレン流出ポート、２６…溝、２７…弁部材、
３０…分配部材、３１…本体、３２…流出部、３
３…噴射ノズル、３４…カム、３５，３６…変換
器、３７，３８…デイスク、４０…単安定回路、
４１…単安定回路、４２…回路、４３…デジタル
変換器、４４…マツプ、４５，４６…デジタル変
換器、４７，４８…マツプ、４９…加算回路、５
０…減算回路、５１…比較器、５２…計数器、５
３…回路、５４…変換器、５５…変換器、５６…
比較器、５７…アナログデジタル変換器、５８…
最低ウインス回路、５９…最高ウインス回路、６
０…整形回路、６１…変換器、６２…アイドリン
グ制御回路、６３…基準源、６４…最大燃料回
路、６５…最大速度回路、６６…基準源、を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関に燃料を供給する燃料墳射ポンプ装
   置であつて、シリンダ１０内に配置された流体圧
   力作動式ピストン１１と、シリンダの１端からの
   流出部１２と、燃料をシリンダの前記１端に流入
   するために燃料を流通する不還弁１３と、内孔１
   ５内を往復運動可能なプランジヤ１６と、前記プ
   ランジヤを作動させる機関駆動式カム１８と、前
   記内孔の１端と前記シリンダの他端を接続する通
   路２９と、カムによつて前記プランジヤの内向き
   運動中に前記内孔から圧力流体を排除させるよう
   に前記通路を開放してシリンダの前記他端に流入
   させこれによつてピストンを移動して流出部１２
   から燃料を流出させるための電磁作動器２２によ
   り制御される弁部材２０，２７とから構成される
   燃料噴射ポンプ装置であつて、 燃料がシリンダ１０の前記１端に流入される
   間、機関によつて駆動されるカム軸に取付けられ
   た１対の円板３７，３８によりカム１８のプラン
   ジヤに対する相対角運動を感知してピストンの軸
   方向移動量をあらわす電気的信号に変換する変換
   器３５，３６と、変換器４３，５４により得られ
   た機関の運転状態を示す電気的信号と上記信号に
   各々対応する記憶マツプ４４，４８とを内蔵して
   おり、 前記電気的信号を機関の運転状態の基準となる
   時間信号として用いて供給燃料量と燃料供給時期
   とを前記電磁作動器の作動あるいは休止によりリ
   アルタイムに制御するための電気的制御回路とか
   ら成る事を特徴とする燃料噴射ポンプ装置。 ２ 前記変換器３５，３６が、前記カムと同期回
   転される円周上の位置に目印が切られた１対の円
   板３７，３８に対して夫々組合わされており、か
   つ前記円板が回転すると前記目印に応答する電気
   的信号を発生し、更に前記１方の円板が特定の単
   数または複数の機関状態に対応する目印をもち、
   他方の円板が多数の等角度間隔の目印をもつ前記
   特許請求の範囲第１項に記載の燃料噴射ポンプ装
   置。 ３ 前記電気的制御回路が、他方の円板３７と組
   合わされた変換器３５によつて発生された信号を
   数える計数器５２を含み、前記計数器が前記１方
   の円板３８と組合わされた変換器３６によつて提
   供された信号によつてリセツトされ、前記計数器
   の計数値が機関動作状態に対する前記カムの位置
   をあらわす事を特徴とする前記特許請求の範囲第
   ２項記載の燃料噴射ポンプ装置。 ４ 前記電気的制御回路が、燃料送出の所要タイ
   ミングを決定するように作用するタイミング回路
   ４３，４４，４９，５０と、前記計数器５２の計
   数値と燃料送出の所要タイミングを比較し前記値
   が対応するとき第１信号を発生する第１比較器５
   １と、燃料量決定用回路網５７，５８，５９，６
   ０，６１と、前記計数器５２の計数値と所要燃料
   量とを比較し、値が対応するとき第２制御信号を
   提供する第２比較器５６と、前記第１および第２
   信号に夫々応答して前記弁部材２０，２７の作用
   を制御する２つの単安定回路４０，４１と、これ
   らの信号を受けて前記電磁作動器２２を動作する
   駆動回路３９とを備えている事を特徴とする前記
   特許請求の範囲第３項記載の燃料噴射ポンプ装
   置。 ５ 前記電磁作動器２２に駆動電流を供給する駆
   動回路３９がラツチ形式であり、前記各単安定回
   路４０，４１が前記駆動回路に前記第１および第
   ２制御信号を供給し、第１制御信号が前記電磁作
   動器を介して前記弁部材２０，２７を開かせ、第
   ２制御信号が該弁部材を閉じるように成した事を
   特徴とする前記特許請求の範囲第４項記載の燃料
   噴射ポンプ装置。