JPS63612B2

JPS63612B2 -

Info

Publication number: JPS63612B2
Application number: JP54168978A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kobayashi; Hidekazu Oshizawa; Kenji Okamoto
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1979-12-25
Filing date: 1979-12-25
Publication date: 1988-01-07
Also published as: JPS5692329A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関用燃料噴射時期調整装置に関
する。

従来の燃料噴射ポンプにおいては、例えばポン
プのハウジング内の圧力に応答して作動する燃料
噴射時期調整装置が設けられており、この装置の
タイマピストンの位置変位に従つて燃料噴射時期
が調節されるように構成されている。ところで、
このハウジング内の圧力は、燃料噴射ポンプの回
転軸により駆動されるベーンポンプによつて与え
られ、圧力調整弁の働きによりこの圧力は機関の
回転数に比例して変化するように調整される。従
つて、燃料の噴射時期は機関の回転数により一義
的に決定されてしまい、例えば負荷の大きさの変
化等による噴射時期の調整を行なうことができな
かつた。このため、負荷の大きさの変動に伴な
い、燃料噴射時期が最適時期に対して進み過ぎ又
は遅れ過ぎとなり、最適な燃焼が行なわれず、騒
音が発生し或は出力不足を来たすという欠点を有
している。特に、機関の加速時においては、低速
回転域におけるスモークの発生、中高速回転域に
おける有害ガスの発生を伴なうという欠点も有し
ている。

また、内燃機関の始動時においては、燃料の噴
射時期を早めることが安定な始動を行なわせるた
めに必要であり、このため、燃料噴射ポンプの燃
料噴射時期調整装置には、始動時の低回転領域に
おいて、燃料噴射時期を早めるように工夫された
始動進角装置が取付けこの始動進角装置付燃料噴
射時期調整装置は、タイマピストンと補助ピスト
ンとを有し、これら２つのピストンの各受圧面が
対向し且つ相互に押圧するようにばね付勢される
状態でシリンダ内に設けられ、これら両受圧面に
より形成される第１のシリンダ空間に機関の回転
数に関連して変化するハウジング内の圧力が導入
され、この圧力が所定値以下の場合にはタイマピ
ストンを補助ピストンの圧力応動動作に追従させ
て移動させ、この圧力が所定値以上の場合にはタ
イマピストンをこの圧力に従つて応動させるよう
に構成されている。このような構成によると２つ
のピストンを必要とするので装置が複雑高価とな
る上に、第１図に示されるように、始動直後の回
転数が極めて低い領域においては燃料噴射時期θ
が早められるが、それ以後、アイドル回転数Ni
に近づくにつれて進角θが遅められることにな
る。従つて、始動直後は問題がないが、アイドル
回転数Niに近づくにつれて内燃機関の回転が不
安定となり、安定な始動動作を行なわせることが
できないという欠点を有している。即ち、一般に
内燃機関は、始動後完爆まで燃料の噴射タイミン
グを早めておくことが望ましいが、従来の始動進
角装置付燃料噴射時期調整装置では始動直後のみ
しかタイミングを早めることがきず、このため安
定な始動を行なわせることができなかつた。特
に、冷寒期のように内燃機関の始動を困難にさせ
る場合にはこの傾向が顕著であり、始動後に内燃
機関の回転が停止する等の事故を多く引き起す原
因となつている。

更に、始動時における最適な燃料噴射時期は、
内燃機関の温度等の環境条件にも依存するが、従
来のタイミング調整は内燃機関の回転数だけを考
慮に入れていたため、必ずしも最適なタイミング
調整を行なうことができなかつたいう欠点をも有
している。

本発明の目的は、従つて、内燃機関の始動時に
おいて必要な始動進角を正確に与えることがで
き、機関の始動性の向上を図ることができる、構
成の簡単な内燃機関用燃料噴射時期調整装置を提
供することにある。

以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。

第２図には、本発明による燃料噴射時期調整装
置を備えた内燃機関装置１の一実施例が概略的に
示されている。内燃機関装置１はデイーゼル機関
２と、分配型の燃料噴射ポンプ３とを有し、燃料
噴射ポンプ３により燃料タンク４内の燃料がパイ
プ５を介して噴射ノズル６からデイーゼル機関２
内に噴射供給される。この燃料噴射のタイミング
はタイマ７を含んで成る本発明による燃料噴射時
期調整装置によつて調整される。タイマ７を制御
するため、この装置１は制御ユニツト８を有し、
制御ユニツト８には、回転数検出器９からの回転
数信号S₁、冷却水の水温を検出する水温センサ１
０からの水温信号S₂、機関の上死点タイミングを
検出する上死点タイミング検出器１１からの上死
点タイミング信号S₃、噴射ノズル６の針弁リフト
時期を検出するリフトセンサ１２からのリフトタ
イミング信号S₄及び燃料噴射ポンプ３に取付けら
れた負荷検出器１３からの負荷信号S₅が入力さ
れ、これらの入力信号に基いて作られた２つの制
御信号S₆，S₇がタイマ７に印加されている。

第３図を参照すると、タイマ７は、シリンダ１
４と、該シリンダ１４内に収納されるピストン１
５とを有し、ピストン１５の両端部に形成すれる
シリンダ室１６，１７内には弾発ばね１８，１９
が収納されている。シリンダ１４の周壁中程には
窓２０が形成されており、この窓２０からピスト
ン１５の一部が覗けるようになつている。シリン
ダ室１６，１７内に、ローラホルダ２６を配する
燃料噴射ポンプ３の本体内の加圧燃料を窓２０を
介して導入する目的で、ピストン１５には、特許
請求の範囲にいう第１の通路手段及び第２の通路
手段に相当する２つのオリフイス２１，２２が形
成されている。オリフイス２１は一端がシリンダ
室１６内に開口し、他端が窓２０から覗いている
ピストン１５の露出面１５ａに開口しており、こ
れにより窓２０を介して導入される燃料噴射ポン
プ３内の加圧燃料がシリンダ室１６内に導入され
る。他方のオリフイス２２の場合も同様に構成さ
れており、燃料噴射ポンプ３内の加圧燃料をシリ
ンダ室１７内に導入する。尚、図示の実施例で
は、ピストン１５の両端面にはへこみ２３，２４
が形成され、これらのへこみ内に夫々ばね１８，
１９の一部が収納され、これによりばね１８，１
９をシリンダ室１６，１７内に安定に設けること
ができるようになつている。ピストン１５には、
窓２０を介してロツド２５の一端が自在継手接続
されており、ロツド２５の他端はローラホルダ２
６のドライブシヤフト２７に固着されている。従
つて、後述の如くピストン１５がシリンダ１４内
でその軸線方向に運動せしめられると、ピストン
１５の位置に応じてローラホルダ２６が基準位置
から変位せしめられ、タイマ７によつて燃料噴射
進角の調整を行なうことができる。

尚、シリンダ１４の内周壁の両端部付近には肩
部２８，２９がピストン１５のストツパとして形
成されており、ピストン１５の変位範囲を制限し
ている。

シリンダ室１６，１７をそれぞれ燃料の低圧側
に連通することができるようにするため、シリン
ダ１４の両端面には開口３０，３１が形成されて
おり、これらの開口３０，３１は、夫々、パイプ
３２，３３を介して電磁弁３４，３５の各一端開
口に接続されている。電磁弁３４，３５各他端開
口はパイプ５０により燃料タンク４内に開放され
ている。

これらの電磁弁３４，３５は、第２図に示され
る制御ユニツト８からの制御信号S₆，S₇により
夫々駆動される。制御信号S₆，S₇はそのデユーテ
イ比が制御されているパルス信号であり、電磁弁
３４，３５は印加される信号が高レベルの場合に
のみ開かれる。従つて、制御信号S₆，S₇のデユー
テイ比が変ることにより各電磁弁の平均開度が制
御される。この結果タイマ７は機関が停止してい
る場合には、オリフイス２１，２２により各シリ
ンダ室１６，１７内の圧力は等しくなつており、
ばね１８，１９のばね力がつりあう位置にピスト
ン１５が位置せしめられる。この時のピストン１
５の位置は、始動時の最適進角を与える位置とな
るように調整されており、したがつて、機関の回
転が停止している場合のみならず、シリンダ室１
６内の圧力とシリンダ室１５内の圧力とが等しい
場合には、タイマ７によつて所要の始動進角値が
与えられる。始動後、電磁弁の平均開度を調節す
ると、シリンダ室の圧力はオリフイスの開口の大
きさと電磁弁の平均開度との比により変化し、ピ
ストン１５の位置はシリンダ室１６，１７の内圧
にも依存して変化する。即ち、制御信号S₆，S₇の
デユーテイ比を変えることによりピストン１５の
位置を任意の位置に位置せしめるよう制御するこ
とができる。

第４図には、これらの電磁弁３４，３５の制御
を行なうための制御ユニツト８のブロツク図を示
されている。制御ユニツト８は、回転数信号S₁、
水温信号S₂及び負荷信号S₅に応答しその時の燃料
噴射時期（進角値）の目標値を示す目標進角信号
D₁を演算出力する演算回路３６を有している。
演算回路３６は、機関の温度が所定値以下の場合
には、水温信号S₂を基にデイーゼル機関に供給さ
れる燃料の最適始動進角値θ_aを演算する。この進
角値は、デイーゼル機関の上死点位置を基準と
し、上死点位置から何度進んだ位置で燃料噴射を
開始すべきかを表わす情報であり、目標進角信号
D₁は誤差増幅回路３７の一方の入力に印加され
ている。回転数信号S₁、上死点タイミング信号S₃
及びリフトタイミング信号S₄は、この内燃機関装
置１における実際の燃料噴射進角値を検出する進
角検出回路３８に入力され、実際の進角値を示す
実進角信号D₂を出力する。実進角信号D₂は、誤
差脱幅回路３７の他方の入力に印加され、誤差増
幅回路３７は両信号D₁，D₂のレベル差に応じた
誤差信号D₃を出力する。誤差信号D₃は、演算回
路３６において演算された目標進角値と実際の進
角値との差の大きさを示す信号であり、デユーテ
イ比演算回路３９に入力されて、制御信号S₆，S₇
を発生させるパルス発生器４０，４１の各デユー
テイ比を定める指令信号D₄が作られる。

この指令信号D₄のレベルT_aと、各制御信号S₆，
S₇のデユーテイ比K₁，K₂との関係は第５図に示
されるような関係になつている。目標進角値θ_pに
し実際の進角値θが進んでいる場合には、T_aは
負方向に変化し、パルス発生器４１の出力のデユ
ーテイ比のみを｜T_a｜の大きさに従つて大きく
し、これによりシリンダ室１７の圧力を低め、噴
射時期を遅くすることができる。一方、目標進角
値θ_pに対し、実際の進角値θが遅れている場合に
はT_aは正方向に変化し、パルス発生器４０の出
力のデユーテイ比のみをT_aの大きさに従つて大
きくし、これにより、シリンダ室１６の圧力を低
め、噴射時期を進めることができる。

従つて、始動運転時に、演算回路３６において
演算されたその時の温度Ｔ〔℃〕における最適始
動目標進角値θ_a（第６図参照）と進角検出回路３
８により出された実際の進角値θとの差が誤差増
幅回路３７において求められ、この結果に基づい
て制御信号S₆又はS₇のデユーテイ比が制御され
る。デユーテイ比の変化は実進角信号D₂のレベ
ル変化として制御ユニツト８の入力側にフイード
バツクされ、デユーテイ比は、θ_a＝θとなるよう
に定められる。従つて、始動期間中、始動進角を
常にその時の温度に見合つた最適な値に維持する
ことができる。

機関の温度が所定値にまで達するともはや安定
な始動運転が行なわれていて、次には、機関の負
荷、回転数及び機関の温度に従う最適な目標負荷
進角値が演算回路３６において演算される。演算
回路３６においていずれの種類の目標進角値を演
算するかは、水温信号S₂のレベルによつて定めら
れ、水温信号S₂が所定値以下の温度を示している
場合には目標始動角値を演算し、水温信号S₂が所
定値以上の温度を示している場合には目標負荷進
角値を演算する。この制御ユニツト８により、タ
イマピストン７によつて定められる進角値を上記
目標負荷進角値になるように定める制御動作は上
述の始動時の動作と同様であるので詳しい説明を
省略する。この結果、回転数Ｎの変化に対して進
角値θは第７図に示すように変化する。ここで、
点線で示されるのは、負荷、水温などが変化した
場合に進角の値が変化することを示している。

上述の如く、本内燃機関装置１は、機関の温度
が所定値以下の範囲では、デイーゼル機関の回転
数とは無関係に、始動環境条件（例えば温度条
件）に従つた所定の燃料噴射タイミングを一定に
維持することができるので、完爆まで所要の始動
進角値を保つことができる。このため、特に冷寒
期における始動特性の向上を図ることができる。
更に、機関の温度が所定値以上の範囲では、燃料
噴射タイミングを回転数のみによつて一義的に定
めることなく、エンジン温度、負荷の大きさをも
考慮して定めることができるので、常に最適な燃
焼状態が得られ、騒音、スモークの発生を防ぐこ
とができる上に高効率で運転することができる。

また、本装置では、噴射タイミングを噴射ノズ
ルの針弁のリフトタイミングをもつて直接検出し
ているので構成が簡単な上に、正確に実際の燃料
噴射開始時期を検出すすることができるので、極
めて精度のよい制御を行なうことができる。

上記実施例では、外的環境条件のうち温度及び
負荷を制御因子としたが、本考案は制御因子を温
度及び負荷にのみ制限したものに限定されず、温
度のみ、又は温度及び負荷以外の制御因子を更に
考慮するようにしてもよい。

本発明によれば、上述の如く、１つのピストン
のみを有する簡単な構成により、任意の外部環境
条件に従つて最適な始動を行なわせる始動進角値
を機関停止時には自然に得ることができ、また機
関の回転の上昇により発生する燃料圧力を利用し
て電磁弁の制御により始動進角を得るものに比
べ、進角制御が正確であり、始動性が向上する等
の利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタイマの特性図、第２図は本発
明の一実施例の概略図、第３図は第１図に示す装
置の要部の拡大一部断面図、第４図は第２図に示
す装置の電気系統のブロツク図、第５図は指令信
号と各制御信号のデユーテイ比との関係を示す特
性図、第６図は最適始動目標進角の特性図、第７
図は第１図に示す装置の制御特性を示す特性図で
ある。１……内燃機関装置、２……デイーゼル機関、
３……燃料噴射ポンプ、７……タイマ、８……制
御ユニツト、１４……シリンダ、１５……ピスト
ン、１６，１７……シリンダ室、１８，１９……
弾発ばね、２１，２２……オリフイス、２６……
ローラホルダ、３４，３５……電磁弁、３６……
演算回路、S₁……回転数信号、S₂……水温信号、
S₃……上死点タイミング信号、S₄……リフトタイ
ミング信号、S₅……負荷信号、S₆，S₇……制御信
号、D₁……目標進角信号、D₂……実進角信号、
D₃……誤差信号、D₄……指令信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１ローラホルダを駆動するピストンと、前記ピ
ストンを変位自在に収納するシリンダと、前記シ
リンダ内であつて前記ピストンの両側に形成され
た第１のシリンダ室及び第２のシリンダ室と、前
記第１のシリンダ室及び前記第２のシリンダ室を
それぞれ低圧側に連通するため、前記シリンダの
端部にそれぞれ設けられた第１の低圧側開放通路
及び第２の低圧側開放通路と、前記第１のシリン
ダ室内及び前記第２のシリンダ室内に配された第
１のばね及び第２のばねと、前記ローラホルダを
配する室内の加圧燃料を前記第１のシリンダ室及
び前記第２のシリンダ室に導入するため前記ピス
トン形成された第１の通路手段及び第２の通路手
段と、前記第１のシリンダ室及び前記第２のシリ
ンダ室の圧力を夫々調節するため前記第１の低圧
側開放通路及び前記第２の低圧側開放通路に設け
られた第１の電磁弁及び第２の電磁弁と、負荷、
回転数、水温等の内燃機関の状態を示すパラメー
タに従つて演算された所定の目標進角を得るよう
に前記第１の電磁弁及び前記第２の電磁弁を制御
する制御手段とを備えて成り、前記第１のシリン
ダ室内の圧力が前記第２のシリンダ室内の圧力に
等しいときには、所定の始動進角を与えるように
した内燃機関用燃料噴射時期調整装置。