JPS63105274A - 燃料噴射ポンプにおけるプランジャのプリストローク制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプリストローク制御精度を向上するようにした
燃料噴射ポンプにおけるプランジャのプリストローク制
御システムに関する。

（従来の技術） ディーゼルエンジンに装備される燃料噴射ポンプでは、
燃料噴射時期の調節手段としてプランジャのプリストロ
ーク、つまりプランジャの往動開始位置から噴射始め位
置までの行程を調節する方法が用いられ、更に近時では
プリストロークの調節にエンジンの回転数や負荷条件を
取り入れ、これらの条件に見合ったプリストロークを電
子制御するようにしている。

例えば、実開昭６１−１４７４３号公報には、プランジ
ャに装着された制御スリーブを上下動させる係合ピンを
コントロールロッドに装着し、このコントロールロッド
にステ・ソピングモータ等のアクチュエータを連係し、
該アクチュエータの作動をコントロールユニットで制御
させ、このコントロールユニットに入力されるエンジン
の負荷および回転信号に応じてコントロールロッドを回
動させ、係合ピンを介し制御スリーブ、を上下動させる
ことで、プリストロークを可変制御するようにした制御
システムが開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この従来の制御システムでは、前記アクチュエ
ータの燃料噴射ポンプ本体に対する取付は位置がずれる
と、その分制御精度が低下してしまうため、上記精度の
維持には上記取付は位置の調整が不可欠になるという問
題があった。

本発明はこのような問題を解決し、プリストローク制御
用アクチュエータの取付は位置による制御誤差を防止し
、制御精度の向上を図るとともに、上記アクチュエータ
の取付は位置の調整を不要にして生産性を向上するよう
にした、燃料噴射ポンプにおけるプランジャのプリスト
ローク制御システムを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明の燃料噴射ポンプにおけるプランジャ
のプリストローク制御システムは、ポンプ本体にプリス
トローク制御用アクチュエータを装着し、該アクチュエ
ータを介しエンジンの負荷および回転状況に応じて、プ
ランジャのプリストロークを可変制御するようにした燃
料噴射ポンプにおけるプランジャのプリストローク制御
システムにおいて、ポンプ本体に対する上記アクチュエ
ータの取付は位置の適否を前記プリストローク制御前に
判断させ、適格に取付けられたアクチュエータに対し現
状の取付は位置を維持させたまま、上記プリストローク
制御を実行させるようにして、プリストローク制御用ア
クチュエータの取付は位置による制御誤差を防止し、制
御精度の向上を図るとともに、上記取付は位置の調整を
要することなくプリストローク制御を行なえるようにし
たことを特徴とじている。

（実施例） 以下、本発明をディーゼルエンジンに装備される側型燃
料噴射ポンプに適用した図示実施例について説明すると
、第１図乃至第７図において１はポンプ本体２を画する
ポンプハウジングで、内部にはエンジンの気筒数分の貫
通孔３が設けられ、これらの貫通孔３は、その上部で燃
料入口４に連通する油溜室５に導通しており、この貫通
孔３内に中空筒状のプランジャバレル６が固定されてい
る。

プランジャバレル６の内部には、開口窓７を介して油溜
室５と連通する油室８が設けられ、この油室Ｓ内にプラ
ンジャ９が上下動可能に収容されている。プランジャ９
の下端にはタペットアセンブリ１０が設けられ、該アセ
ンブリ１０はカム軸１１と一体のカム１２と係合してい
て、カム１２のリフト変位を介しプランジャ９を上下動
可能にしている。

プランジャ９の上端面には後述の加圧室に連通するセン
タ孔１３が開口され、鎖孔１３の他端は、油室８に臨む
プランジャ９の周面に開口された燃料吸排孔１４と連通
していて、油室８と加圧室とが導通可能にされており、
また上記センタ孔１３にはプランジャ９の周面に開口し
たカットオフ孔１５が交差していて、この両者が連通し
ている。上記燃料吸排孔１４にはプランジャ９の軸方向
に沿って形成した縦溝１６が連通し、この縦溝１６にプ
ランジャ９の周面に斜状に形成した傾斜溝１７が連通し
ている。

プランジャ９の上部周面には制御スリーブ１８が摺動可
能に装着され、該スリーブ１８の周面に軸方向に形成し
たガイド溝１９には、プランジャバレル６より内側に突
設したガイドピン２０が係入していて、制御スリーブ１
８の上下動を案内するようにしており、一方上記ガイド
満１９と反対側の周面には係合溝２１が形成され、この
満２１内に係合ピン２２が係入している。

係合ビン２２の基端部には大径部２３が形成され、この
大径部２３の軸方向にはスクリューロッド２４が突設さ
れていて、上記大径部２３をコントロールロッド２５内
に掛止させ、かつ上記スクリューロッド２４に止めネジ
２６をねじ込むことで固定している。上記コントロール
ロッド２５は油溜室５内で水平に架設され、かつ適宜手
段を介しポンプハウジング１に回転可能に支持されてい
て、その一端にはコントロールロッド２５と一体の駆動
軸２７が延設され、該軸２７がアクチュエータ収容室２
８内に突出している。

アクチュエータ収容室２８は、ポンプ本体２の側端面に
固定したアクチュエータ収容ハウジング２９で画され、
その内部にプリストローク制御用アクチュエータ３０が
収容されている。上記アクチュエータ３０として実施例
ではロータリソレノイドを用いており、該ソレノイドは
上記ハウジング２つの内周面に固定された取付部材３１
に取付けられ、これは略Ｕ字形の成層鉄心３２と該鉄心
３２より界磁束が与えられる回転子３３を有している。

このうち、成層鉄心３２の屈曲主片３２ａには励磁コイ
ル３４が捲回され、該主片３２ａの両側から立上る脚片
３２ｂ、３２ｂの間に、上記回転子３３が回動可能に収
容されている。回転子３３の相対する二位置と上記脚片
３２ｂ、３２ｂとの間には、リターンスプリング３５．
３５が取付けられ、これらの復元力で回転子３３を第３
図上矢視方向へ付勢させ、回転子３３を反対勢力向へ回
動させる励磁コイル３４の通電停止時には、上記矢視方
向へ最大回動変位を採り得るようにされている。

したがって、励磁コイル３４の通電停止時には、回転子
３３と同動する駆動軸２７とコントロールロッド２５が
第１図上時計方向へ最大角度回動し、係合ピン２２を介
し制御スリーブ１８を最上位置へ移動させることで、プ
ランジャ９の最大プリストロークを形成可能にしている
。

上記駆動軸２７の軸端部には、回転子３３の回転角度位
置を検出する位置センサ３６が設けられ、この位置セン
サ３６は適宜手段で回転不能に取付けられた支持板３７
を備えている。上記支持板３７上には二つの磁路を有す
る略環状の鉄心３８が固定され、この鉄心。

３８の近接位置に検出用コイル３つと、温度等の影響に
よるインダクタンス変化を補正する補助コイル４ｏが捲
回されていて、それらの巻き出し線をコントロールユニ
ット（図示略）に接続している。

上記鉄心３８の中央には駆動軸２７が貫通しており、該
軸２７には可動検出子４１が固定されていて、この検出
子４１を駆動軸２７と一体に回動させ、その際の検出用
コイル３９のインダクタンス変化を、該コイル３つに発
生する逆起電力の変化として検出することで、回転子３
３の回転角度位置を検出可能にしており、その信号をコ
ントロールユニットへ入力させるようにしている。

コントロールユニットはマイクロコンピュータを内蔵し
ており、このコンピュータにはエンジンの負荷および回
転状況に基づくプランジャ９のプリストローク制御過程
前に、前記プリストローク制御用アクチュエータ３０の
取付は位置の適否を判断し、その取付は位置が適格な場
合には上記プリストローク制御過程へ移行させ、取付は
位置が不適格な場合にはその当否を再確認させるように
した、上記アクチュエータ３０の取付は位置判断に関す
る学習制御システムが記憶されている。

上記制御システムでは、例えば第５図に示すようにキー
スイッチＯＮと同時に学習制御終了の有無がチェックさ
れ、終了している場合は後述のプリストローク制御過程
に移行させ、終了していない学習制御を直ちに実行する
ようにされ、この場合の学習モードは、プリストローク
制御用アクチュエータ３０のＯＦＦ状態、つまり励磁コ
イル３４の通電停止状態で実行するように規定されてい
る。したがって、この場合には、前述のようにプランジ
ャ９のプリストロークが最大に形成されることになる。

そして、このような状況下で駆動軸２７の回転角度位置
を位置センサ３６によって数回検出させ、該信号の入力
後に検出信号レベルの可否を、既に記憶されている合否
判定基準域に基づいて判定させるようにしている。この
場合の合否判定基準域は、制御用アクチュエータ３０が
正常に取付けられた場合の許容値を含む設計上の数値で
予め求められ、その上下限値で区画される基準域がコン
トロールユニットに記憶されている。

したがって、例えば上記検出信号が判定基準域内にある
場合は適格、基準域外にあるときは不適格と判定され、
それらの判定結果に基づいて次ステツプへ移行させるよ
うにしている。このうち、適格と判定された場合には学
習制御内容を充足し、次プリストローク制御過程への移
行条件が整ったものとして、オフセット状況を検出し学
習制御を終了させるようにしている。

一方、不適格と判定された場合には再確認過程に移され
、該過程で前記学習モードと同一モードで位置センサ３
６の出力が検出され、かつその判定基準域内の有無を判
定するようにしている。したがって、前述と同様な判定
基準によって適格と判定された場合は、位置センサ３６
の出力検出を中止するように出力検出ＮＧ信号が出され
、制御用アクチュエータ３０のＯＦＦ状態を維持したま
まで学習制御を終了させ、プリストローク制御過程へ移
行させるようにしている。

このような再確認過程は位置センサ３６に対し、その出
力検出が複数回に亘って実行され、それらの検出時に適
格と判定された場合には次過程へ移行し、複数回の検出
でも不適格と判定された場合にはフィードバックエラー
として、プリストローク制御過程への移行を阻止するよ
うにされている。

こうしてプリストローク制御用アクチュエータ３０の取
付状況が適格と判定された場合に、エンジン運転の際の
プリストローク制御を実行するようにしており、該制御
は前記オフセット検出時の位置センサ３６の出力信号と
、コントロールユニットに入力され、かつ既に記憶され
ている情報に基づいて、駆動軸２７の回動角度を演算し
、その演算角度に駆動軸２７を設定することで行なわれ
る。

すなわち、コントロールユニットには′、例えば第６図
に示すようなエンジンの負荷と回転数、並びに仮プリス
トロークに相関する演算用マツプが記憶され、該マツプ
には設計上あるいは実験上京められる三次元曲線（曲面
）からなるプリストローク特性曲線Ａが記憶されている
。この曲線Ａは、エンジンの負荷および回転数の増加に
つれプリストロークが緩やかに減少する特性を呈してお
り、該曲線Ａと、アクセル位置センサや回転センサを通
じてコントロールユニットに入力されるエンジンの負荷
および回転情報とで、仮プリストロークＳＰｔを三次元
補間に基づいて演算するようにしている。

また、コントロールユニットには、例えば第７図に示す
ように仮プリストロークと、オフセット時における位置
センサ３６からのセンサ出力との相で求められる目標プ
リストロークＳＰｍの演算式が記憶され、その信号を駆
動電流として励磁コイル３４へ通電するようにしている
。この場合、上記センサ出力は検出電気量をパラメータ
としてプリストロークの加算定数に置き変え、この定数
に仮プリストロークを加えることで目標プリストローク
ＳＰ、１１を求めるようにしている。

この他、図中４２は貫通孔３の上部に取付けられけたバ
ルブホルダ４３と一体のバルブハウジングで、該ハウジ
ング４２内に送出弁４４とバルブシート４５が収容され
、このバルブシート４５とプランジャ９の上端面との間
で加圧室４６を形成している。

（作用） このように構成した制御システムにおいて実際にプリス
トロークを制御する場合は、例えばキースイッチをＯＮ
Ｌコントロールユニットによる制御開始と同時に、第５
図に示すようにプリストローク制御用アクチュエータ３
０の取付は位置の適否を事前にチェックする学習制御終
了の有無を確認し、終了していれば実際のプリストロー
ク制御過程へ移行させ、終了していなければ当該制御を
開始させる。

この学習制御は予め規定された学習モードによって行な
われ、該モードはプリストローク制御用アクチュエータ
３０の電源をＯＦＦ状態とし、プランジャ９のプリスト
ロークを最大にさせることで行なわれる。すなわち、上
記アクチュエータ３０をＯＦＦ状態、つまり励磁コイル
３４への通電を停止状態にすると、回転子３３がリター
ンスプリング３５゜３５によって第３図上矢視方向へ付
勢され、該回転子３３を固定した駆動軸２７がこれに同
動する。

期回動し、該ロッド２５に固定された係合ピン２２がコ
ントロールロッド２５と同動して、制御スリーブ１８を
最上位置へ移動させることで、１ランジヤ９の最大プリ
ストロークが設定される。

一方、上記のような駆動軸２７の回動に伴ない、上記ア
クチュエータ３０の隣接位置で駆動軸２７に取付けられ
た可動検出子４１が駆動軸２７と一体に回動し、検出用
コイル３９に接近する。このため、検出用コイル３９の
インダクタンスが変化し、この変化がコイル３９内に誘
起される逆起電力として検出され、その検出信号が、温
度等の影響によるインダクタンス変化を補正するための
補助コイル４０からの補正信号と共にコント台−ルユニ
ットへ入力される。

この場合の検出用コイル３９の検出信号、すなわち位置
センサ３６のセンサ出力は実質上、可動検出子４１の位
置変化によって相違し、その位置変化は各噴射ポンプで
区々なものとなる。その区々になる原因の一つとして、
ポンプ本体２に対するプリストローク制御用アクチュエ
ータ３０の取付は位置のバラツキが挙げられ、これは例
えば成層鉄心３２と回転子３３ないしは駆動軸２７との
偏心や、それらの組付は上の誤差によって形成される。

したがって、この状況下でのプランジャ９の最大プリス
トロークは各噴射ポンプ毎に相違しており、この実情を
無視して後述のような画一的なプリストローク制御を行
なえば、制御精度が低下するのは必至てあって、本発明
の課題は、上記アクチュエータ３０の実際上の取付は位
置を考慮した上でプリストローク制御を実行し、その制
御精度を向上させることに他ならない。

すなわち、上記信号がコントロールユニットに入力され
ると、これらはコントロールユニットに内蔵したマイク
ロコンピュータに伝送され、上記入力信号を条件として
既に記憶されている合否判定基準域と比較判断される。

この合否判定基準域は、当該Ｍｍ用アクチュエータ３０
を正常に取付けた場合の許容値を含む設計上の上下限値
で区画され、センサ出力が基準域内にあるときは、アク
チュエータ３０の取付は位置が適格であると判定し、基
準域外のときは不適格と判定する。

このうち、適格と判定した場合は、学習制御内容を充足
し、次プリストローク制御過程への移行条件が整ったも
のとして、オフセット状況を検出し学習制御を終了する
。

一方、不適格と判定した場合は、これを再確認過程に移
行させ、アクチュエータ３０の取付は位置の適否を前記
学習モードと同一モードで実行させ、センサ出力の上記
基準域内の存否を判断させる。そして基準域内にある場
合は、適格と判定して現状の位置センサ３６の出力検出
を中止させ、かつ出力検出ＮＧ信号を上記センサ３６へ
出力し、制御用アクチュエータ３０のＯＦＦ状態を維持
したままで、プリストローク制御過程へ移行させる。

このような再確認過程は位置センサ３６に対し、その出
力検出が複数回に亘って実行され、それらの検出時に適
格と判定された場合には次過程へ移行し、複数回の検出
でも不適格と判定された場合にはフィードバックエラー
として、プリストローク制御過程への移行を阻止させる
。

このように本４発明では一旦不適格と判定された場合で
も、これを直ちにプリストローク制御対象から除外せず
、再確認過程で前記判定の当否を吟味させ、誤判定のも
のを救済するとともに、真正に適格と判定されたものだ
けをプリストローク制御過程へ移行させるようにしてい
るから、アクチュエータ３０の取付は状況に原因する制
御誤差を未然に排除し得ることになる。

しかも、適格と判定されたものの内には、アクチュエー
タ３０の取付は位置が許容範囲内の誤差を有するものも
あり得るが、この場合でもそれらをいちいち調整するこ
となくプリストローク制御過程に移行させ、後述のよう
に当初の取付は状況を加味してプリストロークを設定し
ているから、合理的な制御システムが得られることにな
る。

こうしてプリストローク制御用アクチュエータ３０の取
付は位置が適格と判定された場合に、実際のプリストロ
ーク制御が行なわれる。すなわち、コントロールユニッ
トには上記制御移行と同時に、当該車両やエンジンに設
置されたアクセル位置センサや回転センサから、エンジ
ンの負荷および回転数に関する情報が刻々と入力され、
これらとコントロールユニット内に既に記憶されている
仮プリストローク演算用マツプに基づいて、仮プリスト
ロークＳＰｔが演算される。

上記マツプにはプリストローク特性曲線Ａが読み込まれ
、この曲線Ａは第６図に示すように、エンジンの負荷Ｌ
ｔと回転数Ｎ、に相関する、設計上あるいは実験上京め
られる三次元曲線（曲面）からなり、これはエンジンの
負荷および回転数の上昇に伴ない緩やかに下降する特性
を呈している。したがって、例えばアクセル位置センサ
からＬＥ、のエンジン負荷が検出され、回転センサから
ＮＵ、のエンジン回転数が検出されたとすると、それら
とプリストローク特性曲線Ａとの交点Ｐが一定の補間法
の下で決定され、このＰ点に対応する仮プリストローク
５Ｐｔｌが該軸ＳＰｔ上で求められる。

こうして求められた仮プリストロークＳｐｔは目標プリ
ストローク演算過程へ転送され、該過程において目標プ
リストロークＳＰｓｍが第７図に示すように、上記仮プ
リストロークＳ２、と、前記オフセット検出時にコント
ロールユニットに既に入力されているセンサ出力Ｓ０と
の和として求められる。

すなわち、この目標プリストロークＳＰｍはセンサ出力
レベル、換言すればプリストローク制御用アクチュエー
タ３０の取付は位置に、エンジンの負荷および回転状況
を相加した形の信号として求められる。つまり、目標プ
リストロークは現状のアクチュエータ３０の取付は位置
を留保した上で、これにそのまま仮プリストロークを相
加する形を採っているから、プリストロークの設定に無
理が無く、安定した制御が得られるとともに、アクチュ
エータ３０の取付は位置の調整を要せず、当該取付は状
況に適合したプリス）・ローフを合理的に設定し得るこ
とになる。

なお、実際上はオフセット時のセンサ出力を、検出電気
量をパラメータとしてプリストロークの加算定数に置き
換え、この定数に仮スリストロークを加えることで、目
標プリストロークを得ている。

こうして目標プリストロークが求められると、その演算
値が駆動信号としてプリストローク制御用アクチュエー
タ３０に出力され、励磁コイル３４に所定値の電流が通
電される。

このため、励磁コイル３４が励磁され、その界磁束を受
けた回転子３３がリターンスプリング３５．３５に抗し
第３図上時計方向へ回転して、駆動軸２７とコントロー
ルロッド２５が回転子３３と一体に回動する。その結果
、コントロールロッド２５に装着された係合ビン２２が
、コントロールロッド２５と共に第１図上反時計方向へ
回動し、制御スリーブ１８を押し下げることで、プラン
ジャ９の当初の目標プリストロークを設定する。

この後、励磁コイル３４にはエンジンの負荷および回転
状況に応じて、コントロールユニットから刻々と制御信
号が送られ、該信号に応じて回転子３３と駆動軸２７が
正逆転し、係合ビン２２が上下方向へ揺動して制御スリ
ーブ１９を上下動させることで、当該目標プリストロー
クを設定する。

（発明の効果） 本発明の燃料噴射ポンプにおけるプランジャのプリスト
ローク制御システムは以上のように、ポンプ本体にプリ
ストローク制御用アクチュエータを装着し、該アクチュ
エータを介しエンジンの負荷および回転状況に応じて、
プランジャのプリストロークを可変制御するようにした
燃料噴射ポンプにおけるプランジャのプリストローク制
御システムにおいて、ポンプ本体に対する上記アクチュ
エータの取付は位置の適否を前記プリストローク制御前
に判断させ、適格に取付けられたアクチュエータに対し
現状の取付は位置を維持させたまま、上記プリストロー
ク制御を実行させるようにしたから、プリストローク制
御用アクチュエータの取付は位置による制御誤差を防止
して制御精度を向上できるとともに、その取付は位置の
調整を要することなくプリストローク制御を実行できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

に沿う横断面図、第３図は本発明に適用したプリストロ
ーク制御用アクチュエータの一例を拡大して示す正面図
、第４図は本発明に適用した位置センサの一例を拡大し
て示す正面図、第５図は本発明の制御系の一例を示す流
れ図、第６図は本発明に使用のコントロールユニットに
記憶されたエンジンの負荷および回転数と仮プリストロ
ークとの関係を示す演算用マツプ、第７図は上記コント
ロールユニットに記憶された目標プリストロークと、仮
プリストロークおよびセンサ出力との関係を示す説明図
である。 ２・・・ポンプ本体、　　９・・・プランジャ３０・・
・プリストローク制御用アクチュエータ第１囚 ２・・・　Ｉせ）ブ第４１ ９・・・　Ｔフシ；グ々 第５図 第６図 手続補正書（０発） 特許庁長官　黒１）明雄　殿　　　　　　　　　　　　
昭和６１年１１月２１日１、事件の表示 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　特許出顯人 東京都渋谷区渋谷３丁目６番７号 （３３３）ヂーゼル機器株式会社 代表者　望　月　−成 ４、代理人 東京都豊島区東池袋１丁目４８番１０号２５山京ビル３
１６号 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および図面６、補正
の内容 補正の内容 １、本願明細書の第６頁第４行目乃至第７行目の記載を
次のように補正する。 ［油室８と加圧室とが導通可能にされている。 上記燃料吸排」 ２、同じく、第６頁第１４行目の記載を次のように補正
する。 「の周面にはカットオフ孔１５が形成されていて、この
孔１５が前記傾斜溝１７に出合うことで噴射量を規定し
ている。また、制御スリーブ１８周面の軸方向に形成し
たガイド溝１９には、」 ３、本願々書に添付した図面のうち、第２図を別紙の通
り補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ポンプ本体にプリストローク制御用アクチ ュエータを装着し、該アクチュエータを介しエンジンの
   負荷および回転状況に応じて、プランジャのプリストロ
   ークを可変制御するようにした燃料噴射ポンプにおける
   プランジャのプリストローク制御システムにおいて、ポ
   ンプ本体に対する上記アクチュエータの取付け位置の適
   否を前記プリストローク制御前に判断させ、適格に取付
   けられたアクチュエータに対し現状の取付け位置を維持
   させたまま、上記プリストローク制御を実行させるよう
   にしたことを特徴とする燃料噴射ポンプにおけるプラン
   ジャのプリストローク制御システム。