JPH11508012A - 制御装置を持つ噴射ポンプ装置及びその修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 噴射ポンプ装置は噴射ポンプ１と制御装置２とから成り、噴射ポンプ１の噴射量を決定する部材６が操作器13により移勤せしめられ、かつその位置が位置センサ15により検出され、制御装置２は噴射量Ｍを計算し、記憶されている特性曲線図33に基いてこの噴射量Ｍから、噴射量を決定する部材６の目標位置の値β_sollを求める。僅かな費用でポンプ装置の簡単かつ正確な修正を可能にするため、噴射量を決定する部材６の移動行程を限定する２つの移動可能なストツパ21，22が設けられて、測定される特定の噴射量M1，M2において噴射量を決定する部材６の位置β₁，β₂にそれぞれ対応せしめられ、かつその対向面23，24からそれぞれ特定の間隔k₁，k2をとり、噴射量の動的変化範囲外にある噴射量を決定する部材６の位置においてのみ対向面23，24に接するように、間隔の少なくとも１つが選ばれている。

Description

【発明の詳細な説明】 制御装置を持つ噴射ポンプ装置 及びその修正方法 本発明は、噴射ポンプ及び制御装置から成り、噴射ポンプの制御棒が操作器に より移動せしめられ、かつその位置を位置センサにより検出され、制御装置が噴 射量を計算し、この噴射量から記憶されている特性値に基いて制御棒用目標位置 信号を求め、かつ位置制御器において目標位置信号と位置センサの実際位置信号 との比較により操作器用制御信号を発生し、制御棒の移動行程を制限するストツ パが設けられている、噴射ポンプ装置に関する。記憶されている特性値は噴射量 と制御棒の移動行程との対応関係を、一般に機関特性数（例えば機関の回転数） に関係して、必ずではないが特性曲線図として与える。 ドイツ連邦共和国特許第3830534号明細書から、共通な操作棒を介して操作可 能な１列のポンプノズルを再修正する方法が公知であり、位置センサの測定誤差 の修正のため既知の間隔の２つの固定ストツパが当てられ、対応する測定値が次 の測定値の修正のために使用される。こうして位置制御器において制御棒の制御 量を形成するため、特性曲線図から求められる目標移動行程が、制御棒の移動行 程の修正され従つて正しい実際値と比較される。目標噴射量から制御棒の目標移 動行程を計算するための特性曲線図自体は、それによつては全く影響を受けない 。 更にドイツ連邦共和国特許出願公開第3011595号明細書から、ドリフトを補償 される燃料計量装置用の修正装置が公知で、噴射量と制御棒の位置との関係が動 作点で修正されて、信号がこの動作点に最初に属する目標信号と等しくされる。 このため具体的な場合、最初の応答信号が特定の噴射量に調節される。し かし費用がかなりかかる。即ち位置制御器においてそのつどの動作点に対応する 値が得られるまで、回転数を制御される動作中にアイドリング点で対応関係が変 化され、そのため付加的な変化装置が必要になる。この対応は時間がかかり、複 雑なセンサ又は付加的な誤差信号の重畳を必要とする。 それによりかなり正確な応答信号が得られるが、（製造公差のため他の個々の ポンプとは異なる）個々のポンプのための目標値のポンプに固有な精度は、制御 棒の正確な位置ぎめのために少なくとも同様に重要である。しかしここではこれ らの相違は考慮されていない。正確な応答信号と正確な目標値とが共に噴射量の 正確な調節を保証する。現在のデイーゼル機関では、個々のシリンダの噴射量の 精度に最高の要求が課される。これは、空燃比従つて有害放出物を狭い範囲に保 つために、また最大許容出力、個別噴射ポンプでは各シリンダの最大許容出力を 完全に利用するために、特に必要である。ＮＯ_x及び炭素粒子の放出を最小にす るため互いに対立する方策が必要であり、最適条件は非常に狭い空燃比範囲での み得られるので、正確な噴射量制御の意義は、有害放出物の減少のために特に大 きく、場合によつては排気ガス再循環（FGR）も正しくかつ正確に制御せねばな らない。 しかし噴射量を決定する部材の位置の所定の目標値の精度は、噴射ポンプの特 性曲線図が実際の吐出状態に一致するか否かに左右され、この吐出状態は回転数 のみならず背圧従つて燃料導管及び同様にばらつきのあるノズルの抵抗にも関係 する。特に非常に高い噴射圧力用の噴射ポンプでは、抵抗及び漏れ量の影響は、 特に噴射断面の一時的な減少による噴射率の付加的な制御の際、非常に大きくか つ有害である。 従つて通常は組込み前に各ポンプが完全に測定され、ストツパが調節され、単 一の修正値が使用される。この修正値は位置を考慮するが、そのつどのポンプ特 性曲線の勾配は考慮しない。従つて個々のポンプは、まだ考慮されることのでき ない広い公差範囲にある。カテゴリーに従つて分類を行い、個々のカテゴリーに 対して単一の修正値を使用することができるが、後者は高い費用で漸次の改善し かもたらさない。個々のポンプ又はノズルの交換の際、選ばれる修正値は、有害 放出物の減少には不正確すぎ、個々のポンプの交換の際問題を生ずる。 従つて本発明の目的は、僅かな費用で組込みの際ポンプ装置の簡単かつ正確な 修正とその自動的な調節又は後からの再調節を可能とするように、噴射ポンプ装 置を構成しかつ運転することである。 この目的を達するため本発明によれば、ストツパが調節可能であり、測定され る特定の噴射量において対向面と対応するストツパとの間の固定間隔が制御装置 に記憶され、対向面の少なくとも１つが、噴射量の動的な制御範囲外で対応する ストツパに接するように、この対向面が設けられている。 両方のストツパは単に位置信号の修正に役立つのではなく、その効果はこれを 越えている。両方のストツパが、噴射量を決定する部材の位置に、対応する回転 数で正確に（従つてポンプ検査台で）測定される噴射量において対応する（移動 行程が特定の一定な間隔だけ噴射量とは相違しているため対応する）ように、こ れらのストツパが調節されることによつて、個々のポンプ特性曲線の位置及び勾 配が完全に考慮される。即ちこのように調節されるストツパによつて、両方のス トツパの間における制御棒の移動行程がポンプ毎に相違する。こうしてポンプ装 置の個々の調節がその組込み前でも非常に速やかにかつ正確に行われる。 更に位置センサの出力信号の差と噴射量を決定する部材の移動行程との対応関 係が既知なので、どんな信号差が一定の間隔に対応するかもわかる。この間隔は 噴射量を決定する部材の全移動行程より著しく小さいので、位置センサの出力信 号の差と噴射量を決定する部材の移動行程との対応関係は非常に正確である必要 がないか、又はセンサ自体が非常に正確である必要がない。 さてこのように調節されるポンプ装置が機関へ組込まれると、両方のストツパ に対応する位置センサの信号及び一定な間隔を制御装置へ通報して記憶しさえす ればよい。それによりポンプ装置の調節が完了する。後者の両方の信号、一定な 間隔及び信号差と制御棒の移動行程との対応関係から、制御装置は常に特定の各 目標噴射量に対して制御棒の正しい目標位置を求め、位置センサの各信号に対し て実際の噴射量を求めることができる。 ストツパと適当に形成される対向面との特定の間隔は、運転中における制御棒 の運動がストツパにより妨げられないようにする。例えば全負荷からアイドリン グへの減少の際、制御棒が動的な理由からアイドリングに対応する噴射量以下へ 動くことができねばならない。更にそれにより、例えば位置センサ自体の短絡の 際機関が停止するようにすることができる。制御棒がストツパに接すると、制御 棒が零吐出の位置にあるように、一方の一定な間隔が前もつて規定される。従つ て固定間隔の値は全ポンプ形式に対して同じに選ぶことができる。これによりポ ンプ装置の交換が容易になる。なぜならば、それにより交換はポンプ装置の制御 に介入することなく可能だからである。制御 装置と噴射ポンプとの対応関係は、ストツパの最初の定例の検査の際自動的に行 われる。 調節の際の特定の間隔は、ゲージ（ストツパと対向面との間へ導入される太さ ｋのゲージ体）により規定されるが、適当な電子及び／又は光学装置によつても 維持することができる。 構造上の理由により噴射圧力が最大噴射量へ達する前に既に低下するような噴 射ポンプでは、測定される小さい方の噴射量用のストツパのみがその対向面の動 的制御範囲外にあればよい（請求項２）。 普通の噴射ポンプ装置の構造では、ストツパを固定的に構成し、それと共同作 用する対向面を噴射量を決定する部材に構成するのが、一層簡単かつ実用的なの で、有利である（請求項３）。 第１の形式では、測定される特定の噴射量がアイドリング噴射量及び最大噴射 量であり（請求項４）、第２の形式ではこれらの噴射量が互いに離れた２つの部 分負荷点にある（請求項５）。特性曲線が特に強く湾曲する場合、後者が好まし い。なぜならば、それにより中間部分負荷範囲における偏差が最小になるからで ある。 本発明の発展では、個々の噴射ポンプに合わされる特性曲線図を理論的に求め られる特性曲線により代えることができる（請求項６）。ストツパの本発明によ る形成及び使用によつて、特性曲線図の伸張又は圧縮及び回転が可能なので、こ うして個々の相違を修正中に相殺することができる。それにより精度を十分維持 しながら修正が特に簡単になる。 本発明により構成される噴射ポンプ装置をポンプノズルの範囲で使用すると特 に有利で、各噴射ポンプ装置は固有の制御棒を持つている（請求項７）。修正の 際ポンプノズルは既に組立 てられているので、絞り損失のばらつきも正確に考慮することができる。それに より更に、各シリンダを有害放出物に関して最適に運転し、最大出力を発生させ ることができる。同じことが差込みポンプの場合にも言える。 本発明は、２つのやり方で行われる噴射ポンプ装置の調節方法、まず噴射ポン プ及びセンサを制御装置と一体化する際例えば噴射ポンプ装置の組込みの際後続 の自動修正を伴う組立ての際における調節、続いて例えば機関の新たな始動毎の 規則正しい再修正のための方法にも関し、寿命中に変化を相殺するか、又は噴射 ポンプ装置、噴射ポンプ又はセンサの交換後自動的な修正を行うために行われる 。 請求項８によれば、新しい組立てであれ、補充交換部品であれ、自動的な対応 関係のためそれ以上の調節なしに機関に組込むことができる修正の完了した完全 な噴射ポンプ装置が得られる。従つてポンプノズルでは、個々のノズルの絞り損 失への精密適合も行われる。それに必要な作業は、検査台における噴射ポンプの 調節と、両方のストツパの位置変化とに限られる。ストツパの自動的な衝突のた めの指令は、制御装置の記憶装置に記憶されている制御プログラムの一部である 。 このように修正されるポンプ装置は、車両においても、特に位置センサの変化 （老化、ドリフト）を相殺するために、プログラミングされている指令に基いて 、ストツパの衝突により繰返して再調節され、それによりポンプ装置が自己修正 される。このような変化は緩慢にのみ行われるので、再修正は始動過程毎には必 要でない。 本発明が以下に図に基いて説明される。 図１は本発明の適用に適したポンプ装置を示し、 図２は本発明により構成される図１と同じポンプ装置を平面図で示し、 図３は個々のポンプの特性曲線図の特性曲線を示し、 図４は組込み前の修正の際における同種ただし異なる個々のポンプの特性曲線 図の特性曲線を示し、 図５は後での再修正の際における図４と同じ特性曲線を示す。 図１に示す噴射ポンプ装置は噴射ポンプ１及び制御装置２から成つている。噴 射ポンプ１においてポンププランジヤ３は、例えばカム軸４から揺動レバー５を 介して往復運動せしめられる。ポンププランジヤ３は、制御棒６、図示した例で は移動可能な制御棒により回転せしめられ、ポンプ本体７又はポンププランジヤ ３に設けられる制御面８の形状により、周知のように噴射量が変化せしめられる 。図示した実施例では、ポンプ本体７の下に噴射ノズル９が続き、噴射変化に影 響を及ぼす絞りは10で示されている。図示した噴射ポンプはポンプノズルである が、本発明は噴射ノズルから空間的に離れた噴射ポンプを持つ噴射ポンプ装置に も同じように適用可能である。 制御棒６を動かす操作器13はソレノイドコイル14により示されている。更に位 置センサ15が設けられて、制御装置２へ調節行程を示す信号β（任意の次元例え ば電圧、容量又は周波数）を供給する。制御装置２は、更に例えば車両の加速ペ ダルから負荷要求信号16、機関回転数信号17、及び噴射量を求めるために必要な 他の種々の信号18例えば空気圧及び温度を得る。 図２には噴射ポンプ１が平面図で示されている。ここに認められるポンププラ ンジヤ３の上部は、噴射量を変化するため制御棒６の移動によつて回される。ポ ンプハウジング20には２つ のストツパ21，22が調節可能に設けられて、制御棒６にある対向面23，24と共同 作用する。ストツパ21，22はなるべくねじを備えているので、正確に移動せしめ られ、かつ図示してないが回転を防止されている。実線で示す位置でストツパ21 ，22は例えばアイドリング吐出量M₁に対応し、制御棒６の対向面23とストツパ21 との間に間隔２５（k₁）がある。例えば全負荷噴射量M₂に対応する制御棒６の破 線で示す位置６′では、ストツパ22と対向面24′との間に間隔26（k₂）がある。 制御装置２は、負荷要求信号16、回転数信号17及び他の信号18から必要な噴射 量M_sollを計算する計算機30と、個々の噴射ポンプ用の制御部分31とから成つて いる。個々に制御可能な噴射ポンプ（ポンプノズル）の場合、更に別のこのよう な制御部分31′が存在する。計算機30において求められる必要な噴射量M_sollは 、導線32を介して制御部分31の装置33へ与えられ、この装置33が、ポンプ特性曲 線40（一般的な１つの特性曲線又は少数の点で表わすことができる）を利用して 、必要噴射量から制御棒６の移動行程用の目標信号β_sollを求めて、導線34を介 して位置制御器35へ与える。この位置制御器35において、導線36を介して位置セ ンサ15から到来する実際位置信号が目標位置信号と比較され、導線37を介してソ レノイド14が適当に制御される。 最後に38になお記憶装置が存在し、位置センサ15から到来する信号にアクセス し、データ導線39を介して装置33にも接続されて、両方のストツパへ当る際規定 される状態に従つてポンプ特性曲線40を移動しかつ回して、この状態を制御に対 応させる。38に含まれる記憶装置が、ストツパへ当てる指令を、導線46を介して 位置制御器35へ伝送する。図示したブロツク 33，35，38は必ずしも別個の機能アイドリングと解釈すべきではなく、これらは 記憶プログラミング可能な制御装置のプログラムモジユールであつてもよい。 図３、４及び５の線図には、横軸に制御棒移動行程βが記入され、縦軸に噴射 量Ｍが記入されている。40でポンプ特性曲線が示され、２つの特徴的な点41，42 を持つている。41はアイドリング噴射量M₁及び制御棒の移動行程β₁に対応する アイドリング点、42は全噴射量M₂及び制御棒の移動行程β₂に対応する全負荷点 である。 図３及び４はまず同じ形式の噴射ポンプ装置の個々の特性曲線をそれぞれ示す 。両方の曲線40の位置及び勾配の相違がわかり、これらの相違は製造に起因する ばらつきから生ずる。 これらの相違は本発明による装置及び本発明による方法では確認され、かつ完 全に補償される。これを図４及び５に基いて説明する。 個々のポンプは、修正のためポンプ検査台にある（図４）。まずアイドリング 回転数でアイドリング点41が当てられる。このためアイドリング噴射量M₁が得ら れるまで、噴射量を決定する部材（以下制御棒という）が移動せしめられる。そ れから制御棒が固定的に保持された状態で、ストツパ21と対向面23との間隔が、 前もつて一般に求められかつ38の所で記憶装置に記憶される大きさk₁（この大き さはストツパの直接当る際噴射量がちようど零又はほぼ零となるように選ばれる ）となるまで、ストツパ21が調節される（両方向矢印）。この位置でストツパ21 が拘束される。同じようにして、全負荷に一致する回転数で全負荷点42が当てら れ、ストツパ22が間隔k₂へ移動せしめられて、拘束される。噴射ポンプ自体は今 や純機械 的なやり方で調節され、組込みの準備ができる。 噴射ポンプが、センサ15及び後の組立て段階又は機関への組込みの際始めて及 び後での再修正の際存在し得る制御装置２とまとめられると、まずストツパ21が 接触するまで、当てられ、発生される位置信号β₀が記憶される。それからスト ツパ22が接触するまで当てられ、発生される位置信号β₃が同様に記憶される。 前もつて規定されている間隔k₁及びk₂は、既に記憶されているか又は同様に記憶 される。それによりポンプ装置の調節が完了する。前もつて規定されている間隔 k₁及びk₂は、間隔ゲージにより最も簡単に調節される。 両方の位置信号β₀，β₃、一定の間隔k₁，k₂、及びセンサ信号の差と制御棒の 実際の移動行程との対応関係から制御装置が、噴射量M₁及びM₂に対応するセンサ 信号β₁及びβ₂を求め、常に各噴射量M_sollに対して制御棒の正しい目標位置信 号β_sollを求めるか、又は逆に各センサ信号に対して実際の噴射量を求めること ができる。従つて33における特性曲線40の調節は、場合によつては誤差を持つ位 置信号を考慮して行われ、それによりセンサ信号βの別々の修正は不要になる。 後で常に再び行われる噴射ポンプ装置の再修正が、最初の調節の際における対 応関係と同じであるけれども、今や図５に基いて説明される。そのため運転開始 の際機関の始動の前に制御棒６が、操作器13により、それぞれ制御棒の対向面23 ，24が修正するストツパ21，22に接するまで、順次に両方向へ動かされる。両方 のストツパ21，22の接する際（β₀′，β₃′）位置センサ15の信号は、修正以後 又は以前の再修正以後例えばセンサ15の挙動が変化すると、最初の修正の際測定 かつ記憶装置13に記憶される信号とは相違する。適当なストツパが動か されないので、アイドリング点41に新しい位置信号β₁′が対応し、全負荷点42 に新しい位置信号β₂′が対応せしめられる。 それにより特性曲線40が修正され、噴射量M₁，M₂に修正された制御棒位置β₁ ′，β₂′が再び対応する。その時中間値は、運転中に再び線形補間法により得 られる。その場合噴射量M_sollに特性曲線40上の負荷点43が対応し、小さい長方 形44により示す補間により、この負荷点43からβ_sollが形成されて、位置制御器 35へ直接伝送されることができる。そこにおいてこのβ_sollが位置センサ15から 直接到来する信号βと比較され、それに応じて制御棒を移動させる。 １つのポンプ形式において特性曲線40が強く湾曲しすぎており、従つて線形補 間法が偏差を生ずると、負荷点41，42を互いに僅か離れている部分負荷点として も規定することができる。その時線形補間法は僅かな偏差しか生じない。 更に図４及び５からわかるように、特性曲線40が値M₀即ち零噴射量に達するほ ど、ストツパ21，22が動作点41，42（アイドリング及び全負荷）から離れた所に あるように、定数k₁，k₂が選ばれている。全体として最も簡単に修正されかつ自 己修正される装置が得られ、あらゆる場合に完全に安全性と固有安全性が保証さ れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴射ポンプ装置が噴射ポンプ（１）及び制御装置（２）から成り、噴射ポン プの制御棒（６）が操作器（13）により移動せしめられ、かつその位置を位置セ ンサ（15）により検出され、制御装置（２）が噴射量（Ｍ_soll）を計算し、この 噴射量から記憶されている特性値（33）に基いて制御棒（６）用目標位置信号（ β_soll）を求め、かつ位置制御器（35）において目標位置信号（β_soll）と位置 センサ（15）の実際位置信号（β）との比較により操作器（13）用制御信号を発 生し、制御棒（６）の移動行程を制限するストツパ（21，22）が設けられている ものにおいて、ストツパ（21，22）が調節可能であり、測定される特定の噴射量 （M₁，M₂）において対向面（23，24）と対応するストツパ（21，22）との間の固 定間隔（k₁，k₂）が制御装置（２）に記憶され、対向面（23，24）の少なくとも １つが、噴射量の動的な制御範囲外で対応するストツパ（21，22）に接するよう に、この対向面が設けられていることを特徴とする、噴射ポンプ装置。 ２ 対向面（23）が動的制御範囲外で当るストツパ（21）が、測定される小さい 方の噴射量用のストツパであることを特徴とする、請求項１に記載の噴射ポンプ 装置。 ３ ストツパ（21，22）が固定され、対向面（23，24）が制御棒（６）に形成さ れていることを特徴とする、請求項１に記載の噴射ポンプ装置。 ４ 測定される特定の噴射量（M₁，M₂）がアイドリング噴射量（M₁）及び最大噴 射量であることを特徴とする、請求項１又は３に記載の噴射ポンプ装置。 ５ 測定される噴射量（M₁，M₂）が２つの互いに離れた部分負荷 点における噴射量であることを特徴とする、請求項１又は３に記載の噴射ポンプ 装置。 ６ 特性値（33）が理論的に求められる特性曲線（40）により代えられているこ とを特徴とする、請求項１に記載の噴射ポンプ装置。 ７ 噴射ポンプ装置がポンプノズルの部分であり、各噴射ポンプ装置が固有の制 御棒（６）を持つていることを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の噴 射ポンプ装置。 ８ａ）測定される特定の噴射量（M₁，M₂）でストツパ（21，22）がその対向面（ 23，24）から特定の間隔をとるように、これらのストツパを検査台で調節し、 ｂ）それから両方のストツパ（21，22）を当て、ストツパ（21，22）と対応す る対向面（23，24）とが接する制御棒（６）の位置のセンサ信号（β₀，β₃）を 制御装置（２）に記憶し、 ｃ）それから制御装置（２）により間隔（k₁，k₂）及びセンサ信号（β₀，β₃ ）から、特定の噴射量（M₁，M₂）に対応するセンサ信号（β₁，β₂）を求め、こ れらのセンサ信号から運転中に補間法により、目標噴射量（Ｍ_Soll）に対応する 制御棒（６）の位置（β_soll）を求める ことを特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の噴射ポンプ装置を調節す る方法。 ９ 噴射ポンプ装置を備えた機関の始動前に両方のストツパ（21，22）を当て、 対向面（23，24）と対応するストツパ（21，22）とが互いに接する制御棒（６） の位置のセンサ信号（β₀′，β₃′）を記憶し、制御装置（２）により固定間隔 （k₁，k₂）及び新しい位置信号（β₀′，β₃′）から、特定の噴射量（M₁，M₂） に対応する位置センサの出力信号を修正することを特徴とする、 組込みの際請求項８により調節される噴射ポンプ装置の再調節方法。