JPH10213039A - カム駆動式の電子制御ユニットインジェクタの制御装置及びその制御方法 - Google Patents
カム駆動式の電子制御ユニットインジェクタの制御装置及びその制御方法Info
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Abstract
化しても駆動系の衝撃力、騒音が少ないカム駆動式の電
子制御ユニットインジェクタの制御装置及びその方法を
提供する。 【解決手段】 往復動ポンプの機能を有するカム駆動式
プランジャ11と、プランジャ室11Cより吐出行程中
に燃料を排出し、吸入行程中にプランジャ室に燃料を吸
い込む構造を有し、プランジャ室の下方に燃料噴射弁が
設けている。低圧燃料源及びドレン用燃料通路に連通す
る油溜部16aと、油溜部とプランジャ室とを相互に連
通する供給兼圧力通路18と、同通路を開閉するソレイ
ド弁13と、吐出行程中にプランジャ室の圧力を上昇す
るため弁を閉鎖する第1のソレノイド14と、弁を開放
側に押圧するスプリング15あるいは第2のソレノイド
と、主噴射終了直後の所定時間後に第1のソレノイドに
僅かな電流を流して弁を所定時間閉鎖方向に作動し、プ
ランジャ室の圧力を上昇する指令を出力する制御手段と
からなる。
Description
制御ユニットインジェクタの制御装置及びその制御方法
に係わり、特に、ディーゼルエンジンの高圧噴射用のカ
ム駆動式の電子制御ユニットインジェクタの制御装置及
びその制御方法に関する。
が進むなかで、近年、低騒音化、低エミッション化など
環境保全に対する要求がますます高まってきている。こ
のような相反する性能を同時に達成するため、高圧噴射
化、噴射率パターンの改善、噴射期間の短縮が必要とな
り、ユニットインジェクタが採用され始めている。この
ユニットインジェクタは図1に示すように、カム4から
の力をローラ3、プッシュロッド5、及びロッカアーム
6等の部品を介して受けて、ユニットインジェクタ10
のプランジャ11により高圧燃料を噴射している。
トインジェクタの噴射圧力の高圧噴射化に伴い、プラン
ジャ内圧による荷重が大きいため、ロッカアームが図1
の点線のように湾曲する。この高圧噴射時に湾曲したロ
ッカアームは、噴射が終了すると、2点鎖線のように反
力で逆に湾曲して駆動系がカムから離れる、いわゆるジ
ャンプ現象が発生する。この際に、駆動系がカム面を叩
き衝撃力が発生する。この衝撃は著しい騒音源となるの
みならず、駆動系の耐久性を著しく悪化させるという問
題がある。
もので、カム駆動式の電子制御ユニットインジェクタの
制御装置及びその制御方法に係わり、特には、ユニット
インジェクタの噴射圧力が高圧噴射化されても駆動系が
カムから離れることなく衝撃力、騒音が少ないカム駆動
式の電子制御ユニットインジェクタの制御装置及びその
制御方法を提供することを目的としている。
達成のため、本発明に係るカム駆動式の電子制御ユニッ
トインジェクタの制御装置においては、往復動ポンプの
機能を有するカム駆動式プランジャと、プランジャの一
端部に形成されたプランジャ室より吐出行程中に燃料を
排出し、吸入行程中にプランジャ室に燃料を吸い込む構
造を有し、さらにプランジャ室の下方に燃料噴射弁が設
けられているカム駆動式の電子制御ユニットインジェク
タの制御装置において、低圧燃料源及びドレン用燃料通
路に連通する油溜部と、油溜部とプランジャ室とを相互
に連通する供給兼圧力通路と、供給兼圧力通路を開閉す
る弁と、吐出行程中にプランジャ室の圧力を上昇するた
め弁を閉鎖する第1のソレノイドと、弁を開放側に押圧
するスプリングあるいは第2のソレノイドと、主噴射終
了直後の所定時間後に第1のソレノイドに僅かな電流を
流して弁を所定時間閉鎖方向に作動し、プランジャ室の
圧力を上昇する指令を出力する制御手段とからなること
を特徴とする。上記構成により、カムが回動して所定の
位置に来たときに、制御手段から第1のソレノイドに指
令を出力して弁をスプリングあるいは第2のソレノイド
に抗して作動させ、弁を閉じる。さらにカムの回動によ
り、プランジャが押し下げられて主噴射を行う。このと
きには、ロッカアームには曲げ、プッシュロッドには圧
縮等の大きな荷重がかかり変形している。この主噴射終
了直後の所定時間後に、弁が完全に元に復帰する前に再
度第1のソレノイドに僅かな電流を流して弁を所定時間
閉鎖方向に再度作動する。この弁が閉じる方向に作動す
ることによりプランジャ室の圧力が上昇する。この圧力
により、ロッカアームに掛かる荷重も最大荷重から急激
にゼロになることはなくなる。これに伴ってロッカアー
ムは反対側に湾曲することがなくなり、駆動系の構成部
品は絶えず当接して駆動することになるため駆動系がカ
ムから離れる、いわゆるジャンプ現象がなくなる。この
ため、駆動系がカム面を叩く衝撃力が発生しなくなり、
かつ、この衝撃は伴う騒音を約2dBから3dBだけ低
減することができる。また、駆動系の耐久性を著しく向
上させることができる。
速度センサと、アクセル開度を検出する位置センサと、
カムの回動角度を検出する角度センサと、回転速度セン
サ、位置センサ、及び角度センサからの信号を受けて、
主噴射終了直後の所定時間後に第1のソレノイドに僅か
な電流を流す所定時間及び所定期間を算出し、第1のソ
レノイドに指令を出力する制御手段からなることを特徴
とする。上記構成により、制御手段は、エンジンの回転
速度及びエンジンにかかる負荷に応じて、主噴射終了直
後の所定時間後に、第1のソレノイドに流し始める電流
の所定時間及び所定期間を算出して、第1のソレノイド
に流す所定時間及び/あるいは所定期間を変更する。こ
れにより、プランジャ室の圧力の再度上昇する位置及び
大きさが、エンジンの回転速度及びエンジンにかかる負
荷に応じて変化するため、ユニットインジェクタを駆動
する構成部品に掛かる負荷に応じたプランジャ室の圧力
を生ずることができ、過少あるいは過大な反力の発生が
なくなる。
トインジェクタの制御方法においては、カムからの駆動
力をプッシュロッド、ロッカアーム等の構成部品を介し
てプランジャに伝達して、燃料を吐出するカム駆動式の
電子制御ユニットインジェクタの制御方法において、主
噴射終了直後の所定時間後に所定期間だけプランジャ室
に圧力を立てて、ユニットインジェクタのプランジャを
駆動する各構成部品が離れないように押圧することを特
徴とする。上記方法により、プランジャが押し下げられ
た主噴射終了直後から所定時間後に、プランジャ室に主
噴射時より低い所定の圧力を所定期間だけ立てる。この
圧力により、前記と同様に、ロッカアームに掛かる荷重
も最大荷重から急激にゼロになることはなくなる。これ
に伴ってロッカアームは反対側に湾曲することがなくな
り、駆動系の構成部品は絶えず当接して駆動することに
なるため駆動系がカムから離れる、いわゆるジャンプ現
象がなくなる。このため、駆動系がカム面を叩く衝撃力
が発生しなくなり、かつ、この衝撃は伴う騒音を約2d
Bから3dBだけ低減することができる。また、駆動系
の耐久性を著しく向上させることができる。
期間はエンジンの回転速度または/及び負荷に応じて算
出することを特徴とする。上記方法により、主噴射終了
後に再度プランジャ室に所定の圧力を立てるとき、エン
ジンの回転速度及びエンジンにかかる負荷に応じて、所
定時間または/及び所定期間を変更する。これにより、
前記と同様に、プランジャ室の圧力の再度上昇する位置
及び大きさが、エンジンの回転速度及びエンジンにかか
る負荷に応じて変化するため、ユニットインジェクタを
駆動する構成部品に掛かる負荷に応じたプランジャ室の
圧力を生ずることができ、過少あるいは過大な反力の発
生がなくなる。
カム駆動式の電子制御ユニットインジェクタの制御装置
及びその制御方法の実施例について、図面を参照して詳
述する。図1は本発明のカム駆動式の電子制御ユニット
インジェクタの制御装置1の断面図である。同図におい
て、カムフォロワ2に回転自在に支持されているローラ
3がカム4に当接して設けられている。カムフォロワ2
にはプッシュロッド5の一端が揺動自在に支持され、プ
ッシュロッド5の他端はロッカアーム6の一端部に揺動
自在に支持されている。ロッカアーム6は中央部で回動
自在にエンジンヘッド7に支持されるとともに、ロッカ
アーム6の他端部はユニットインジェクタ10のプラン
ジャ11の一端面11aに当接している。ユニットイン
ジェクタ10は、プランジャ11と、プランジャ用バネ
12と、ソレノイドバルブ13と、ソレノイド14(以
下、第1ソレノイド14と呼ぶ)と、バルブ用バネ15
と、及びボディ16とからなる。プランジャ11の一端
面11aにロッカアーム6の他端部は当接している。ま
た、プランジャ11の他端部11bには、プランジャ室
11cが形成され、プランジャ11の他端部11bはプ
ランジャ室11cに一部が挿入されている。また、プラ
ンジャ11の一端面11a側にはプランジャ用バネ12
が配設され、プランジャ用バネ12は、一端面がプラン
ジャ11に、他端面がボディ16に当接するように配設
され、プランジャ11をロッカアーム6の他端部に当接
するように押圧している。このプランジャ用バネ12は
図示しないがソレノイド(第2ソレノイドと呼ぶ)を用
いても良い。プランジャ室11cの下方には図示しない
燃料噴射弁が配設され、プランジャ室11cの下面に
は、この燃料噴射弁に通ずる圧力通路17が形成されて
いる。
れ、一端部の中央部側は円錐形状13aに形成されボデ
ィ16と当接して通路を遮断する。また、中央部の円柱
部13bはボディ16に慴動自在に枢密に挿入され、ソ
レノイドバルブ13を慴動自在に保持している。他端部
は円板形状13cに形成され、その他端面近傍には第1
ソレノイド14が配設されている。ソレノイドバルブ1
3は、他端部の円板形状13cを上側にして、プランジ
ャ11と並列に配設されている。ソレノイドバルブ13
の下方側の円錐形状13a部で、かつ、プランジャ室1
1cに隣接して円形の油溜部16aが形成されている。
この円形の油溜部16aにはソレノイドバルブ13の下
方側の円錐形状13a部が挿入され、この円錐形状13
a部に対向して油溜部16aには円錐形状のシート面1
6bが形成されている。ソレノイドバルブ13の一端部
の円錐形状13aと中央部の円柱部13bとの間の空間
部13dは、供給兼圧力通路18を介してプランジャ室
11cの側面部に接続されている。空間部13dと円形
の油溜部16aとは円錐形状のシート面16bを介して
接続されている。油溜部16aの側面部には、図示しな
い燃料ポンプからの燃料が供給される低圧源用通路19
aが、また、油溜部16aの反対側の側面部には、ドレ
ン通路19bが設けられている。ソレノイドバルブ13
の円柱部13bとボディ16の間にはバルブ用バネ15
が配設され、バルブ用バネ15は、ソレノイドバルブ1
3の円錐形状13a部端面がボディ16に当接するよう
押圧している。
13の上方の近傍に配設されている。第1ソレノイド1
4は制御部20に接続され、制御部20からの指令によ
りソレノイドバルブ13を吸引作動する。ソレノイドバ
ルブ13が吸引作動すると、ソレノイドバルブ13の円
錐形状13aと油溜部16aの円錐形状のシート面16
bとを密接に当接して、プランジャ室11cと円形の油
溜部16aとの間を遮断する。ボディ16は、プランジ
ャ11及びソレノイドバルブ13が枢密に慴動自在に挿
入され、プランジャ11及びソレノイドバルブ13を慴
動自在に保持している。ボディ16は、エンジンヘッド
7に取着されている。エンジンの出力軸には回転速度を
検出する速度センサ21が付設され、回転速度の信号を
制御部20に出力している。また、アクセルペタル22
には位置センサ22aが付設され、アクセルペタル22
の操作量に応じた信号を制御部20に出力している。ま
た、カム軸には角度センサ23が付設され、カム4の回
転角度を制御部20に出力している。
る。図2はユニットインジェクタの制御方法のタイムチ
ャート図を示し、図2(a)はカムのリフト量を、図2
(b)は制御部の指令に基づくソレノイド電流を、図2
(c)はソレノイドバルブの移動量を、図2(d)はプ
ランジャ室の圧力を、図2(e)はロッカアームに掛か
る荷重を示す。なお、図中において、細い実線は従来の
データを、太い実線は本案のデータを示す。図2(a)
において、A点はカム4のリフト量がゼロであり、その
A点よりカム4が回転し、図2(b)に示す所定の位置
B点に来たときに、制御部20はカム4の角度センサ2
3からの信号を受けて、制御部20は第1ソレノイド1
4に駆動電流I1 を流すように出力している。この駆動
電流I1 により、図2(c)に示す位置C点に来たとき
に、ソレノイドバルブ13は移動を開始する。ソレノイ
ドバルブ13が移動を開始し、ソレノイドバルブ13の
円錐形状13aと油溜部16aの円錐形状のシート面1
6bとを密接に当接して、プランジャ室11cと円形の
油溜部16aとの間を遮断する手前で、図2(d)に示
す位置D点に来たときに、プランジャ室11cの圧力は
上昇を始める。これに伴い、図2(e)に示すようにロ
ッカアーム6に掛かる荷重も上昇を始める。
うに所定の位置E点に来たときに、ソレノイドバルブ1
3の円錐形状13aと油溜部16aの円錐形状のシート
面16bとを密接に当接して、プランジャ室11cと円
形の油溜部16aとの間を完全に遮断する。これによ
り、図2(b)に示すように、制御部20は第1ソレノ
イド14にはほぼ一定の駆動電流I1 が流れる。更に、
カム4が回転し、図2(b)に示す所定の位置F点に来
たときに、制御部20はカム4の角度センサ23からの
信号を受けて、制御部20は第1ソレノイド14に流し
ていた駆動電流I1 を漸次減少させ始め、位置G点でゼ
ロにしている。この位置G点では、ソレノイドバルブ1
3は復帰を始め、プランジャ室11cと円形の油溜部1
6aとの間を開き始める。また、この位置G点では、図
2(d)に示すように、プランジャ室11cの圧力は最
大噴射圧力となる。また、これに伴い、図2(e)に示
すようにロッカアーム6に掛かる荷重も最大荷重とな
る。これにより、ロッカアームは図1の点線に示すよう
に湾曲する。
(b)に示す所定の位置H点に来たときに、制御部20
はカム4の角度センサ23からの信号を受けて、制御部
20は第1ソレノイド14に再度駆動電流I2 を流すよ
うに指令を出力する。これにより、従来は図2(c)に
示すように位置J点でソレノイドバルブ13が完全に復
帰し、プランジャ室11cと円形の油溜部16aとの間
を完全に開いていたが、再度駆動電流I2 を流すことに
より、ソレノイドバルブ13は途中で再度閉鎖方向に移
動し、プランジャ室11cと円形の油溜部16aとの間
のスキマを小さくする。これにより、図2(d)に示す
ように、プランジャ室11cの圧力は僅かに上昇し、若
干の圧力が残る。この若干の圧力により、図2(e)に
示すようにロッカアーム6に掛かる荷重も最大荷重から
急激にゼロになることはなくなる。これに伴ってロッカ
アームは図1の2点鎖線に示すように反対側に湾曲する
ことがなくなる。また、この若干の圧力が残ることによ
り、カムフォロワ2、ローラ3、カム4、及びプッシュ
ロッド5の駆動系の構成部品を絶えず当接させて駆動さ
せるとともに、駆動系がカムから離れる、いわゆるジャ
ンプ現象がなくなる。したがって、駆動系がカム面を叩
く衝撃力が発生しなくなり、かつ、この衝撃は伴う騒音
を約2dBから3dBだけ低減することができる。ま
た、駆動系の耐久性を著しく向上させることができる。
明する。図3は制御図のフローチャート図であり、図4
は制御部20から第1ソレノイド14に駆動電流I1 及
び再度駆動電流I2 を流すタイミングダイヤグラム図で
ある。図3において、ステップ1では、アクセルペタル
22の操作量がアクセルペタル22の位置センサ22a
により検出され、その信号が制御部20に読み込まれて
いる。ステップ2では、エンジンの回転速度Neが速度
センサ21により検出され、その信号が制御部20に読
み込まれている。ステップ3では、制御部20には、横
軸にエンジンの回転速度Neを、縦軸に燃料の噴射量を
とる燃料噴射量制御特性図で、その縦軸を第1ソレノイ
ド14に流す駆動電流I1 の時間AV1とする、マップ
図(10)が記憶されている。制御部20は、このマッ
プ図(10)と、ステップ1及びステップ2で読み込ま
れたエンジンの回転速度Ne及びアクセルペタル22の
操作量Accより、制御部20は第1ソレノイド14に
流している駆動電流の時間AV1を求める。ステップ4
では、第1ソレノイド14に流す駆動電流の時間AV1
が得られる。
度Neを、縦軸に燃料の噴射時期T1をとり、駆動電流
の時間AV1をパラメータとする、マップ図(20)が
記憶されている。制御部20は、このマップ図(20)
と前記で求めた駆動電流の時間AV1より、燃料の噴射
時期T1を求める。ステップ6では、燃料の噴射時期T
1が得られる。ステップ7では、横軸にエンジンの回転
速度Neを、縦軸に第1ソレノイド14に再度駆動電流
I2 の時間AV2を流す時間をとり、駆動電流I1 の時
間AV1をパラメータとする、マップ図(30)が記憶
されている。制御部20は、このマップ図(20)と前
記で求めた駆動電流I1 の時間AV1より、第1ソレノ
イド14に流している再度駆動電流I2 の時間AV2を
求める。ステップ8では、第1ソレノイド14に流す再
度駆動電流I2 の時間AV2が得られる。
度Neを、縦軸に再度駆動電流I2を流し始める時間T
2をとり、駆動電流I1 の時間AV1をパラメータとす
る、マップ図(40)が記憶されている。制御部20
は、このマップ図(40)と前記で求めた駆動電流の時
間AV1より、燃料の主噴射時間後、即ち、駆動電流の
時間AV1後から再度駆動電流I2 を流し始める時間T
2を求める。ステップ10では、駆動電流の時間AV1
後から第1ソレノイド14に第2駆動電流を流し始める
時間T2が得られる。
に示すタイミングダイヤグラム図のように指令を出力し
ている。図4において、制御部20はカム4の角度セン
サ23からの信号(a)を受けた後、燃料の噴射時期T
1の開始位置(b)が来たら第1ソレノイド14に主噴
射のため、ソレノイドバルブ13の円錐形状13aと油
溜部16aの円錐形状のシート面16bとを密接に当接
して、プランジャ室11cと円形の油溜部16aとの間
を完全に遮断するように、駆動電流I1 を、時間AV1
の間、流す指令を出力する。さらに、制御部20は、駆
動電流の時間AV1が経過した位置(c)より、ソレノ
イドバルブ13が途中で再度閉鎖方向に移動し、プラン
ジャ室11cと円形の油溜部16aとの間のスキマを小
さくする第2駆動電流I2 を流し始める時間T2を計測
する。制御部20は第2駆動電流を流す時間T2の位置
(d)が経過したら、第2駆動電流I2 を、時間AV2
の間、流すように指令を出力する。これにより、プラン
ジャ室11cの圧力は僅かに上昇し、若干の圧力が残
る。なお、上記において、第2駆動電流I2 あるいは時
間AV2のいずれかは一定値にしても良い。このとき、
第2駆動電流I2 及び第2駆動電流を流す時間T2は、
エンジン回転速度及びアクセルペタル22の操作量が大
きいときには大きくしている。
ェクタの制御装置の概念構成図である。
ェクタの制御方法のタイムチャート図である。
ェクタの制御図のフローチャート図である。
ェクタの制御部からソレノイドに流す駆動電流I1 及び
再度駆動電流I2 のタイミングダイヤグラム図である。
装置、2…カムフォロワ、3…ローラ、4…カム、5…
プッシュロッド、6…ロッカアーム、10…ユニットイ
ンジェクタ、11…プランジャ、11c…プランジャ
室、12…プランジャ用バネ、13…ソレノイドバル
ブ、14…ソレノイド14(第1ソレノイド)、15…
バルブ用バネ、16a…油溜部、18…供給兼圧力通
路、19a…低圧源用通路、19b…ドレン通路、20
…制御部、21…速度センサ、22…アクセルペタル、
22a…位置センサ、23…角度センサ。
Claims (4)
- 【請求項1】 往復動ポンプの機能を有するカム駆動式
プランジャと、プランジャの一端部に形成されたプラン
ジャ室より吐出行程中に燃料を排出し、吸入行程中にプ
ランジャ室に燃料を吸い込む構造を有し、さらにプラン
ジャ室の下方に燃料噴射弁が設けられているカム駆動式
の電子制御ユニットインジェクタの制御装置において、
低圧燃料源及びドレン用燃料通路に連通する油溜部と、
油溜部とプランジャ室とを相互に連通する供給兼圧力通
路と、供給兼圧力通路を開閉する弁と、吐出行程中にプ
ランジャ室の圧力を上昇するため弁を閉鎖する第1のソ
レノイドと、弁を開放側に押圧するスプリングあるいは
第2のソレノイドと、主噴射終了直後の所定時間後に第
1のソレノイドに僅かな電流を流して弁を所定時間閉鎖
方向に作動し、プランジャ室の圧力を上昇する指令を出
力する制御手段とからなることを特徴とするカム駆動式
の電子制御ユニットインジェクタの制御装置。 - 【請求項2】 エンジンの回転速度を検出する回転速度
センサと、アクセル開度を検出する位置センサと、カム
の回動角度を検出する角度センサと、回転速度センサ、
位置センサ、及び角度センサからの信号を受けて、主噴
射終了直後の所定時間後に第1のソレノイドに僅かな電
流を流す所定時間及び所定期間を算出し、第1のソレノ
イドに指令を出力する制御手段からなることを特徴とす
る請求項1記載のカム駆動式の電子制御ユニットインジ
ェクタの制御装置。 - 【請求項3】 カムからの駆動力をプッシュロッド、ロ
ッカアーム等の構成部品を介してプランジャに伝達し
て、燃料を吐出するカム駆動式の電子制御ユニットイン
ジェクタの制御方法において、主噴射終了直後の所定時
間後に所定期間だけプランジャ室に圧力を立てて、ユニ
ットインジェクタのプランジャを駆動する各構成部品が
離れないように押圧することを特徴とするカム駆動式の
電子制御ユニットインジェクタの制御方法。 - 【請求項4】 請求項1記載のカム駆動式の電子制御ユ
ニットインジェクタの制御方法において、主噴射終了直
後の所定時間及び所定期間はエンジンの回転速度または
/及び負荷に応じて算出することを特徴とするカム駆動
式の電子制御ユニットインジェクタの制御方法。
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