JP2512960B2

JP2512960B2 - 高圧燃料ポンプ制御装置

Info

Publication number: JP2512960B2
Application number: JP25682687A
Authority: JP
Inventors: 重行近藤; 義久山本
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1987-10-12
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH01100348A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射制御装置の内、
高圧蓄圧配管を備えた、所謂コモンレール式燃料噴射制
御装置に使用される高圧燃料ポンプ制御装置に関する。

［従来の技術］近年、ディーゼル機関の燃料消費効率、排気浄化率お
よび運転性能等を改善するために、燃料噴射量、燃料噴
射時期、燃料噴射圧力および燃料噴射率等の噴射特性を
有効に制御可能な燃料噴射制御装置として、燃料供給系
に高圧燃料を蓄圧する高圧蓄圧配管、所謂コモンレール
を備え、該コモンレールから燃料噴射弁を介してディー
ゼル機関に燃料を噴射するものが開発されている。この
ような技術として、例えば、「ディーゼル・エンジンの
ための電磁制御インジェクション・システム」（特開昭
59−165858号公報）等が提案されている。すなわち、第
11図に示すように、高圧供給ポンプJ1で加圧した燃料を
コモンレールJ2へ圧送し、該コモンレールJ2内部に蓄圧
された燃料を燃料噴射用電磁弁J3の開閉により噴射弁J4
からディーゼルエンジンJ5の各気筒に噴射するものであ
る。このシステムの作動は、第12図に示すように、コモ
ンレールJ2内部のコモンレール圧力Pcはほぼ一定圧力に
保持されており、燃料噴射用電磁弁J3の開弁に伴って所
定量の高圧燃料が噴射され、該噴射により低下したコモ
ンレール圧力Pcを上昇させるために、高圧供給ポンプJ1
から所定量の高圧燃料がコモンレールJ2に吐出される。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、上記のようなコモンレールを備えた燃料噴
射制御装置では、高圧供給ポンプが高圧燃料をコモンレ
ールに所定量吐出するよう制御して、コモンレール内部
の圧力を、ディーゼル機関の運転状態に応じて定まる目
標コモンレール圧力に保持していた。ところが、ディー
ゼル機関が定格運転状態から高速運転状態に移行したと
きは、コモンレール圧力を燃料噴射制御装置の燃料供給
系の機械的強度限界により定まる圧力以下に減圧する必
要がある。しかし、この減圧制御は、一般に高圧供給ポ
ンプを制御する電子制御装置により行われていたので、
例えば、ディーゼル機関の回転速度を検出する回転速度
センサ、あるいは、コモンレール圧力を計測する圧力セ
ンサ等が誤検出した場合には、上記減圧制御が適切に実
行されず、装置の信頼性・耐久性が低下するという問題
点もあった。

このように、劣悪な運転状態を継続すると、燃料供給
系、特に機構部の劣化を早めるという問題もあった。

また、上記のような高速運転状態時の高圧燃料による
障害を防止するため、例えば、予め燃料供給系の強度限
界にたいして充分な余裕を持たせて高圧供給ポンプの吐
出量を制限してしまうと、逆に、ディーゼル機関が、低
速運転状態から定格運転状態の運転領域で運転されてい
るときに、目標コモンレール圧力を充分達成できず、運
転性能の低下を招くという問題点もあった。

さらに、泡噛め燃料供給系の強度限界にたいして充分
な余裕を持たせて高圧供給ポンプの吐出量を制限してし
まうと、装置の汎用性が低下するという問題もあった。

本発明は、ディーゼル機関が定格運転状態を越えて高
速運転状態に移行したときに、高圧供給ポンプの吐出量
を好適に制御し、コモンレール圧力が強度限界以上に昇
圧するのを、簡単な装置構成で、しかも、確実に防止で
きる高圧燃料ポンプ制御装置の提供を目的とする。

発明の構成［問題点を解決するための手段］上記問題を解決するためになされた本発明は、第１図
に例示するように、ディーゼル機関M1に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧
部M2と、外部から指令される吐出開始時期に従って、該吐出開
始時期が早いほど多量の燃料を高圧に加圧し、上記蓄圧
部M2に圧送する昇圧手段M3と、上記ディーゼル機関M1の運転状態および上記蓄圧部M2
の燃料圧力に基づいて決定した吐出開始時期を上記昇圧
手段M3に指令する制御手段M4と、を具備した高圧燃料ポンプ制御装置において、上記ディーゼル機関M1が定格運転状態に到達するまで
は最大量の燃料圧送を可能にするよう予め定められた所
定吐出開始時期より、上記制御手段M4の決定した吐出開
始時期が早いときは、該制御手段M4の決定した吐出開始
時期を上記所定吐出開始時期に制限する制限手段M5、を備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置を要
旨とするものである。

蓄圧部M2とは、ディーゼル機関M1に供給する高圧燃料
を蓄圧するものである。例えば、ディーゼルエンジンの
各気筒に対応して排泄されたインジェクタに連通する高
圧蓄圧配管、所謂コモンレールにより実現できる。

昇圧手段M3とは、外部から指令される吐出開始時期に
従って、吐出開始時期が早いほど多量の燃料を高圧に加
圧し、蓄圧部M2に圧送するものである。例えば、シリン
ダと摺動自在に嵌合するプランジャおよびこの両者によ
り形成される圧力室内部の高圧燃料を、外部から伝達さ
れる吐出開始信号に応じて蓄圧部M2に吐出させる電磁弁
を備えた可変吐出量高圧ポンプにより実現できる。ま
た、例えば、外部からの制御信号に応じて吐出量制御可
能な各種の燃料噴射ポンプにより構成しても良い。

制御手段M4とは、ディーゼル機関M1の運転状態および
蓄圧部M2の燃料圧力に基づいて決定した吐出開始時期を
昇圧手段M3に指令するものである。例えば、ディーゼル
機関M1の回転速度および負荷から蓄圧部M2内部の目標燃
料圧力を算出し、次に、目標燃料圧力、蓄圧部M2内部の
実測された燃料圧力およびディーゼル機関M1の回転速度
から昇圧手段M3の目標燃料吐出量を求め、さらに、目標
燃料吐出量およびディーゼル機関M1の回転速度に基づい
て、昇圧手段M3が蓄圧部M2へ目標吐出量を圧送可能な吐
出開始時期を決定するよう構成できる。このような各値
の算出は、例えば、諸量間の関係を規定した所定の演算
式、あるいは、マップにより実現できる。

制御手段M5とは、ディーゼル機関M1が定格運転状態に
到達するまでは最大量の燃料圧送を可能にするよう予め
定められた所定吐出開始時期より、制御手段M4の決定し
た吐出開始時期が早いときは、制御手段M4の決定した吐
出開始時期を所定吐出開始時期に制限するものである。
ここで、所定吐出開始時期とは、ディーゼル機関M1の低
速運転状態から定格運転状態までの間は、昇圧手段M3が
最大量までの所望の燃料を圧送可能であり、定格運転状
態において最大量の燃料を圧送可能な吐出開始時期を所
定吐出開始時期と定めることができる。例えば、制御手
段M4が決定した吐出開始時期が予め定められた所定吐出
開始時期より遅いときは吐出開始時期を変更せず、一
方、吐出開始時期が所定吐出開始時期より早いときは吐
出開始時期を所定吐出開始時期に変更設定するよう構成
できる。

上記制御手段M4および制限手段M5は、例えば、各々独
立したディスクリートな論理回路により実現できる。ま
た、例えば、周知のCPU,ROM、RAMおよびその他の周辺回
路素子と共に論理演算回路として構成され、予め定めら
れた処理手順に従って上記各手段を実現するものであっ
てもよい。

［作用］本発明の高圧燃料ポンプ制御装置は、第１図に例示す
るように、ディーゼル機関M1の運転状態および該ディー
ゼル機関M1に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧部M2の燃
料圧力に基づいて決定した吐出開始時期を、制御手段M4
が、吐出開始時期が早いほど多量の燃料を高圧に加圧
し、上記蓄圧部M2に圧送する昇圧手段M3に指令するに際
し、上記ディーゼル機関M1が定格運転状態に到達するま
では最大量の燃料圧送を可能にするよう予め定められた
所定吐出開始時期より、上記制御手段M4の決定した吐出
開始時期が早いときは、制限手段M5が、上記制御手段M4
の決定した吐出開始時期を上記所定吐出開始時期に制限
するよう働く。

すなわち、ディーゼル機関M1が定格運転状態を越えて
高速運転状態に移行したときは、燃料を加圧および圧送
し始める吐出開始時期が所定吐出開始時期より早くなら
ないように制限し、高圧燃料の吐出量を減少させるので
ある。

従って、本発明の高圧燃料ポンプ制御装置は、ディー
ゼル機関M1が定格運転状態から高速運転状態に移行する
と、高圧燃料の吐出量を減量させて蓄圧される燃料圧力
を減圧するよう働く。

以上のように本発明の各構成要素が作用することによ
り、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例］次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の一実施例であるコモンレール式燃料噴
射制御装置のシステム構成を第２図に示す。

同図に示すように、コモンレール式燃料噴射制御装置
１は、４気筒のディーゼルエンジン２、該ディーゼルエ
ンジン２の各気筒に燃料を噴射する燃料噴射弁3a,3b,3
c,3d、該燃料噴射弁3a,3b,3c,3dに供給する高圧燃料を
蓄圧する高圧蓄圧配管、所謂コモンレール４、該コモン
レール４に高圧燃料を圧送する高圧供給ポンプである可
変吐出量高圧ポンプ５およびこれらを制御する電子制御
装置（以下、単にECUと呼ぶ。）６から構成されてい
る。

上記燃料噴射弁3a,3b,3c,3dからディーゼルエンジン
２の各気筒への燃料噴射量、燃料噴射時期等の燃料噴射
特性は、ECU6から燃料噴射用電磁弁7a,7b,7c,7dへの通
電・非通電により制御される。

高圧燃料が蓄圧される上記コモンレール４には、供給
配管８、吐出弁９を介して可変吐出量高圧ポンプ５から
高圧燃料が供給される。

該可変吐出量高圧ポンプ５は、燃料タンク10から低圧
供給ポンプ11を経て吸入された燃料を高圧に加圧した
後、上記コモンレール４に圧送し、コモンレール４内部
の燃料圧力、すなわち、コモンレール圧力を高圧に維持
する。

コモンレール式燃料噴射制御装置１は検出器として、
ディーゼルエンジン２の回転速度を検出する回転速度セ
ンサ21、負荷に相当するアクセルペダル操作量を検出す
るアクセルセンサ22、コモンレール４内部のコモンレー
ル圧力を検出する圧力センサ23および可変吐出量高圧ポ
ンプ５のカムシャフトの回転角度を検出するカム角度セ
ンサ24を備える。

上記各センサの信号はECU6に入力され、該ECU6は燃料
噴射弁3a,3b,3c,3dおよび可変吐出量高圧ポンプ５を制
御する。

ECU6はCPU6a,ROM6b,RAM6c,タイマ6dを中心に論理演算
回路として構成され、コモンバス6eを介して入出力部6f
に接続され、外部との入出力を行なう。上記各センサの
検出信号は、入出力部6fからCPU6aに入力される。一
方、CPU6aは、入出力部6fを介して、上記燃料噴射用電
磁弁7a,7b,7c,7dおよび可変吐出量高圧ポンプ５に制御
信号を出力する。

次に、上記可変吐出量高圧ポンプ５の構造を第３図に
基づいて説明する。可変吐出量高圧ポンプ５は、ポンプ
ハウジング30の下端部に設けられたカム室31、該ポンプ
ハウジング30内部に配設されたシリンダ32、該シリンダ
32に連通し、記述した低圧供給ポンプ11から低圧燃料の
供給を受ける導入管33および上記シリンダ32上端面に対
向して螺着された電磁弁34から構成されている。

上記カム室31には、ディーゼルエンジン２の回転速度
の1/2の速度で回転するカム軸35が挿通されており、該
カム軸35はカム36を備えている。該カム36はカム軸35の
１回転に２度の上昇行程を実行させる。

上記シリンダ32内部にはプランジャ37が往復動および
摺動自在に嵌挿されている。該プランジャ37はリード類
が全く設けられていない円柱形状をなし、その上端面と
上記シリンダ32の内周面とによりポンプ室38が形成され
ている。また、シリンダ32には上記ポンプ室38に連通す
るフィードホール39および該フィードホール39より上部
の位置で上記ポンプ室38に連通する吐出孔40が穿設され
ている。上記フィードホール39は上記シリンダ32とポン
プハウジング30との間に形成された燃料溜41に連通して
おり、該燃料溜41には、単位時間当りの流量を予め定め
た所定流量に制限可能なオリフィス42を備えた導入管33
を介して低圧供給ポンプ11からの低圧燃料が供給され
る。

上記シリンダ32には吐出弁９が配設され、該吐出弁９
は吐出孔40を介して上述したポンプ室38に連通してい
る。ポンプ室38内部で加圧された燃料は吐出弁９の弁体
43をリターンスプリング44の付勢力とコモンレール圧力
との合力に抗して押し開き、吐出孔体45から記述した供
給配管８を介してコモンレール４に圧送される。

上述したプランジャ37の下端部は弁座46に連結され、
該弁座46はプランジャスプリング47によりタペット48に
押し付けられている。タペット48はカムローラ49を備
え、該カムローラ49は記述したカム室31内部のカム36に
摺接している。このため、カム軸35の回転に伴い、カム
ローラ49および弁座46を介してプランジャ37は往復運動
する。なお、プランジャ37の往復ストロークは、カム36
のカルプロフィールにより定まる。したがって、プラン
ジャ37が上記シリンダ32内部を往復動すると、該プラン
ジャ37の外周面がフィードホール39を開閉し、プランジ
ャ37の外周面がフィードホール39を閉塞していないとき
は該フィードホール39を介して低圧燃料がポンプ室38に
供給される。

上記シリンダ32には、上記プランジャ37の上端面に対
向した位置に電磁弁34が螺着されている。該電磁弁34
は、第４図に示すように、一端部が上記ポンプ室38に開
口し、他端部が低圧側に連通する低圧通路50が形成され
たボディ51、リード線52を介して通電されるとソレノイ
ド53の磁力によりスプリング54の付勢力に抗して同図に
矢印Ａで示す方向に吸引されるアーマチュア55、該アー
マチュア55と一体的に移動してポンプ室38への開口部に
形成されたシート部56に離着することにより低圧通路50
を連通・遮断する外開弁であるきのこ形状の弁体57から
構成されている。上記弁体57は、ポンプ室38内部の燃料
圧力を閉弁方向（同図に矢印Ａで示す）の押圧力として
受ける。該電磁弁34は、プランジャ37の外周面がフィー
ドホール39を閉塞した後で、所定の時期に通電される
と、弁体57がシート部56に着座してプランジャ37の加圧
開始時期を設定するプレストローク制御式の電磁弁であ
る。従って、該電磁弁34への通電時期を制御すると、コ
モンレール４への吐出量を調節できる。なお、第３図に
示すように、上記低圧通路50は、ギャラリー58および通
路59を介して、上述した燃料溜41に連通している。

上記電磁弁34を制御するために、第５図および第６図
に示すように、ディーゼルエンジン２の気筒数に対応す
る個数（本実施例では４個）の突起を有するパルスギヤ
61が上述したカム軸35と同軸に固定され、該パルスギヤ
61に近接対向して電磁ピックアップから成るカム角度セ
ンサ24が配設されている。パルスギヤ61の突起がカム角
度センサ24近傍を通過する毎に、カム角度信号がECU6に
伝達される。ここで、パルスギヤ61のカム軸35に対する
取付位相は、各カム36a,36bの各下死点近傍の回転位相
でカム角度センサ24に接近するよう設定されている。

次に、上記構成の可変吐出量高圧ポンプ５の基本動作
を、第３図に基づいて説明する。

同図に示すように、カム軸35の回転に伴って往復動す
るプランジャ37が、下降時にフィードホール39を開口す
ると、該フィードホール39を介してポンプ室38内部に燃
料が吸入され、一方、上昇時にフィードホール39を閉塞
すると、上記ポンプ室38内部に吸入された燃料に押圧力
を及ぼす。しかし、この時、電磁弁34が通電されていな
いと、電磁弁34の弁体57は開弁しているので、ポンプ室
38内部の燃料は、低圧通路50、ギャラリー58および通路
59を順次介して溢流し、加圧されない。

このように、ポンプ室38内部の燃料の溢流中に、電磁
弁34に通電されると、弁体57はシート部56に着座し、低
圧通路50が閉塞される。このため、プランジャ37の上昇
によりポンプ室38内部の燃料は加圧され始め、ポンプ室
38内部の燃料圧力が吐出弁９のリターンスプリング44の
付勢力を越えると、吐出孔40を介して圧送された燃料
は、吐出弁９を押し開き、コモンレール４へ吐出口体45
を通じて吐出される。

なお、プランジャ37下降時にフィードホール39が開口
すると、該フィードホール39を介してポンプ室38内部に
燃料が吸入されるが、ディーゼルエンジン２の回転速度
の上昇に伴って、燃料をポンプ室38内部に吸入できる時
間は短縮される。ここで、オリフィス42により吸入され
る燃料の流量が制限されるため、上記回転速度が予め定
められた所定回転速度を上回ると、ポンプ室38内部に吸
入可能な燃料の量は減少する。

次に、上記可変吐出量高圧ポンプ５を使用したコモン
レール式燃料噴射制御装置１の作動を、第７図に示すフ
ローチャートに基づいて説明する。本可変吐出量高圧ポ
ンプ制御処理は、上記ECU6の起動に伴って実行される。
まず、ステップ100では、負荷α、回転速度Neおよびコ
モンレール圧力PCを読み込む処理が行われる。続くステ
ップ110では、上記ステップ100で読み込んだ負荷αおよ
び回転速度Neから目標コモンレール圧力PC0を演算式、
もしくは、マップを使用して算出する処理が行われる。
次にステップ120に進み、上記ステップ110で算出した目
標コモンレール圧力PC0、上記ステップ100で読み込んだ
コモンレール圧力PC、回転速度Neから燃料の吐出量Ｑを
演算式、あるいは、マップを使用して算出する処理が行
われる。続くステップ130では、上記ステップ120で算出
した吐出量Ｑおよび上記ステップ100で読み込んだ回転
速度Neから制御時間T1を演算式、または、マップに基づ
いて算出する処理が行われる。次にステップ140に進
み、上記ステップ130で算出した制御時間T1が最小制御
時間T0未満であるか否か判定し、肯定判断されるとステ
ップ150に、一方、否定判断されるとステップ160に各々
進む。制御時間T1が最小制御時間T0未満であると判定さ
れたときの実行されるステップ150では、制御時間T1を
最小制御時間T0に設定する処理が行われる。続くステッ
プ160では、カム角度信号を検出したか否かを判定し、
肯定判断されるとステップ170に進み、一方、否定判断
されるとカム角度信号を検出するまで同じステップを繰
り返しながら待機する。ステップ170では、タイマＴを
リセットすると共に、スタートする処理が行われる。続
くステップ180では、上記ステップ170で計時を開始した
タイマＴの計時値が上記ステップ130で算出、もしく
は、上記ステップ150で設定された制御時間T1以上であ
るか否かを判定し、肯定判断されるとステップ190に進
み、一方、否定判断されると制御時間T1だけ経過するま
で同じステップを繰り返しながら待機する。ステップ19
0では、電磁弁34を閉弁する制御信号を出力する処理が
行われる。本ステップ190の処理により、燃料の加圧お
よび圧送が開始される。続くステップ200では、カム角
度信号を検出したか否かを判定し、肯定判断されるとス
テップ210に進み、一方、否定判断されるとカム角度信
号を検出するまで同じステップを繰り返しながら待機す
る。ステップ210では、電磁弁34を開弁する制御信号を
出力する処理が行なわれる。本ステップ210の処理によ
り、燃料の加圧および圧送が中止される。上記ステップ
210を実行した後、一旦、本可変吐出量高圧ポンプ制御
処理を終了する。以後、本可変吐出量高圧ポンプ制御処
理は所定時間毎に、上記ステップ100〜210を繰り返して
実行する。

次に、上記制御の様子の一例を、第８図のタイミング
チャートに従って説明する。同図に実線で示すように、
カム角度信号が検出される時刻t1から制御時間T1経過後
の時刻t2において、電磁弁を閉じる制御信号が出力さ
れ、該時刻t2から遅れ時間TL経過後の時刻t3から燃料の
加圧・圧送が開始される。ここで、カム角度信号検出時
刻から燃料の加圧・圧送開始時刻までの作動時間TFFは
制御時間T1と遅れ時間TLとの和である。プランジャリフ
ト量Ｓは一定値であるため、加圧・圧送開始時刻が早い
程、圧送ストローク量は大きくなり、吐出量Ｑも多量に
なる。例えば、上記のように作動時間TFFで、しかも、
ディーゼルエンジン２が低速回転状態の場合は、圧送ス
トローク量は値S1となる。なお、作動時間TFFを短く設
定する、すなわち、制御時間T1を短縮すると、最大圧送
ストローク量SLが得られる。このように、制御時間T1を
短縮すると圧送ストローク量は増加し、一方、制御時間
T1を延長すると圧送ストローク量は減少する。従って、
制御時間T1を調節することにより、吐出量Ｑを所望の値
に制御できる。ここで、ディーゼルエンジン２が定格回
転状態にある場合に、圧送ストローク量を最大値SNにす
るためには、定格回転状態におけるプランジャリフト量
Ｓと圧送ストローク量SNとを等しくすればよい。すなわ
ち、カム角度信号検出時刻t1から作動時間TF0経過後の
時刻t4から燃料の圧送を開始するのである。このときの
制御時間は、該作動時刻TF0から遅れ時間TLを引いた時
間T0になる。すなわち、同図に破線で示すように、時刻
t5において、電磁弁制御信号を出力する必要がある。こ
の場合の制御時間T0を最小制御時間に設定する。する
と、低速回転状態から定格回転状態までの範囲では、制
御時間T1を最小制御時間T0以上の所定時間に設定すれ
ば、圧送ストローク量は０から最大値であるプランジャ
リフト量Ｓの全行程までのうち任意の量に調節できるの
で、燃料の吐出量Ｑも０から最大吐出量Qmaxまで制御で
きる。しかし、定格回転状態を越えて高速回転状態に移
行した場合は、制御時間T1が最小制御時間T0以下にはな
らないように制限されているので、圧送開始時期t4に
は、プランジャは既にストローク量SMだけ上昇してい
る。従って、この場合には、圧送ストローク量の最大値
が制限されているので、燃料の吐出量Ｑも最大吐出量Qm
ax未満の量に制限され、回転速度の上昇に伴って、吐出
可能量は減少するよう制御される。

なお本実施例において、ディーゼルエンジン２がディ
ーゼル機関M1に、コモンレール４が蓄圧部M2に、可変吐
出量高圧ポンプ５が昇圧手段M3に各々該当する。また、
ECU6およびECU6の実行する処理のうち、ステップ（100,
110,120,130,160,170,180,190）が制御手段M4として、
ステップ（140,150）が制限手段M5として各々機能す
る。

以上説明したように本実施例によれば、ディーゼルエ
ンジン２の回転速度を検出する回転速度センサ21やコモ
ンレール４内部の燃料圧力を計測する圧力センサ23の誤
検出に起因して、該ディーゼルエンジン２が定格回転速
度運転状態から高速回転速度運転状態に移行したときで
も、可変吐出量高圧ポンプ５からの高圧燃料の吐出量Ｑ
を減量し、コモンレール４内部に蓄圧される燃料の圧
力、すなわち、コモンレール圧力PCを減圧するため、燃
料圧力を、可変吐出量高圧ポンプ５、供給配管８、コモ
ンレール４およびインジェクタ３の機械的強度限界を越
えない範囲内の圧力に保持したまま、コモンレール式燃
料噴射制御装置１を作動させることが可能になるので、
上記回転速度センサ21や圧力センサ23の障害等による誤
検出発生時でもコモンレール式燃料噴射制御装置１の信
頼制・耐久性が向上する。すなわち、第９図に示すよう
に、エンジン回転速度Neが定格回転速度未満のときは、
吐出量Ｑは最大吐出量Qmaxまでの範囲で所望の値に設定
でき、一方、定格回転速度を上回ると速やかに吐出量は
減少する。従って、エンジン回転速度Neが定格回転速度
を上回っても、吐出量Ｑが減量されるため、コモンレー
ル４内部の燃料圧力は下降するので、強度限界領域に移
行してしまって障害を生じることはない。

また、オリフィス42により吸入燃料は流量制限される
ため、可変吐出量高圧ポンプ５の１サイクルで吸入可能
な燃料量が、定格回転速度を越えると減少するので、電
磁波障害等によりECU6が正常に作動しなくなったとき、
あるいは、電磁弁34の動作不良時等、電気的障害発生時
にエンジン回転速度Neが定格回転速度を上回っても、燃
料吐出量Ｑは減少し、コモンレール４内部のコモンレー
ル圧力PCは上昇しない。すなわち、第10図に示すよう
に、エンジン回転速度Neが定格回転速度未満のときは、
吐出量Ｑは最大吐出量Qmaxまでの範囲で所望の値に設定
でき、一方、定格回転速度を上回ると、同図に曲線で示
すように吐出量は減少する。従って、ECU6や電磁弁34の
異常動作時にエンジン回転速度Neが定格回転速度を上回
っても、吐出量Ｑが減量されるため、電気系統に障害が
生じても、オリフィス42を備えた機構により、コモンレ
ール４内部の燃料圧力は下降するので、強度限界領域に
移行してしまい高圧燃料供給系に過大な圧力を作用させ
て劣化や破損を招くことはない。

上述のように、ECU6の実行する可変吐出量高圧ポンプ
制御処理により制御時間T1を最小制御時間T0以上に保持
し、さらに、該ECU6の異常時には、オリフィス42で機械
的に吸入燃料量を制限するといった、電気的および機械
的の２重のフェイルセーフ機能を有するので、コモンレ
ール式燃料噴射制御装置１の燃料供給系の強度的信頼性
・耐久性を極めて高水準に維持できる。このことは、例
えば、高い信頼性を要求される車両搭載用のディーゼル
エンジンに適用した場合に、特に顕著な効果を奏する。

さらに、ディーゼルエンジン２が、低回転速度運転状
態から定格回転速度運転状態の運転領域で運転されてい
るときは、吐出可能な最大量Qmaxを越えない範囲内で、
コモンレール４に蓄圧される燃料のコモンレール圧力PC
を、運転状態に応じて定まる目標コモンレール圧力PC0
に常時保持可能な量だけ吐出することができ、ディーゼ
ルエンジン２の運転状態を良好に維持することが可能に
なる。

また、ディーゼルエンジン２の負荷α、回転速度Neお
よびコモンレール４内部のコモンレール圧力PCから算出
された制御時間T1が定格回転速度運転状態時に応じて決
定された最小制御時間T0より短くならないように制限す
ると共に、オリフィス42を可変吐出量高圧ポンプ５に配
設するだけでコモンレール４に蓄圧される燃料の圧力
を、該燃料供給系の機械的強度限界未満に維持できるの
で、簡単な装置構成で、各種センサの誤検出やECU6およ
び電磁弁34の誤動作に起因するコモンレール式燃料噴射
制御装置１の作動条件の悪化や機構部に対する過大な強
度的負荷の作用を確実に防止できる。

さらに、最小制御時間T1の設定を可変吐出量高圧ポン
プ５の仕様に応じて変更するだけで、コモンレール式の
各種ディーゼルエンジンに適用できるので、装置の汎用
性も拡大する。

また、電磁弁34の弁体57は、ポンプ室38内部の燃料圧
力を閉弁方向の押圧力として受けるよう構成されてい
る。そこで、弁体57がシート部56に高精度で着座するよ
う仕上げ加工してあるため、弁体57がシート部56に着座
した状態では、弁体57はプランジャ37の加工・圧送行程
におけるポンプ室38内部の燃料圧力により閉弁方向に押
圧力を受け、極めて優れたシール性を保持する。

さらに、プランジャ37はリード類が設けられていない
円柱形状であるため、シリンダ32の内周面とプランジャ
37の上端面とにより形成されるポンプ室38内部の高圧燃
料が、低圧側に漏洩しないので、プランジャ37の加圧・
圧送行程における高圧燃料の低圧側へのリークを低減で
きる。

また、シリンダ32にはポンプ室38に連通する通路とし
て、フィードホール39および吐出孔40だけしか穿設され
ていないので、ポンプ室38内部の高圧燃料の低圧側への
漏れを少なくできる。

なお、本実施例では、上記オリフィス42の穴径を一定
としたが、例えば、エンジン回転速度Neに応じて穴径が
変化するよう構成してもよい。

また、本実施例では、オリフィス42を使用したが、例
えば、チョーク、各種絞り等、単位時間当りの流量を一
定に保持可能な油圧回路要素を使用しても、既述した実
施例と同様な効果が得られる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
のような実施例に何等限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施
し得ることは勿論である。

発明の効果以上詳記したように本発明によれば、プランジャによ
り加圧された燃料の吐出開始時期となる電磁弁を閉弁時
期を、機関に駆動されるカムの所定の回転角度からの時
間をパラメータとして定めるとともに、定格運転時に使
用される最も早いプランジャの位相に対応した吐出開始
時期より早く電磁弁を閉弁させられることはないため、
機関回転が定格回転を万一超えれば、電磁弁の閉弁時期
は固定されたままプランジャの加圧行程のみが早まるこ
とになり、その結果プランジャの圧送燃料は蓄圧器に送
られずに低圧側に戻されることになる。そしてこのよう
にカムの所定角度からの時間により定めた時間に制限を
与えるという簡単な構成でありながら、蓄圧器の強度限
界を超えることのない安全性に優れたシステムを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成
図、第２図は本発明一実施例のシステム構成図、第３図
は同じくその可変吐出量高圧ポンプの構造を示す断面
図、第４図は同じくその可変吐出量高圧ポンプに配設さ
れた電磁弁の構造を示す断面図、第５図は同じくその要
部構成図、第６図は第５図のＣ−Ｃ端面図、第７図は同
じくその制御を示すフローチャート、第８図は同じくそ
の制御の様子を示すタイミングチャート、第９図および
第10図は同じくその高圧供給ポンプ吐出量とエンジン回
転速度との関係を示すグラフ、第11図は従来技術の構成
を示す概略装置構成図、第12図は従来技術の制御を示す
タイミングチャートである。 M1……ディーゼル機関 M2……蓄圧部 M3……昇圧手段 M4……制御手段 M5……制限手段１……コモンレール式燃料噴射制御装置２……ディーゼルエンジン４……コモンレール５……可変吐出量高圧ポンプ６……電子制御装置（ECU） 6a……CPU

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼル機関に供給する高圧燃料を蓄圧
する蓄圧部と、前記ディーゼル機関の回転に連動して回動されるカムに
より往復駆動される燃料加圧用プランジャと、このプランジャの加圧行程において、加圧燃料を低圧側
に逃がす通路を閉じることにより前記蓄圧部に加圧燃料
を送出する電磁弁と、上記ディーゼル機関の運転状態および上記蓄圧部の燃料
圧力に基づいて決定した吐出開始時期を前記カムの所定
の回転角度からの時間をパラメータとして定め、この吐
出開始時期に前記電磁弁を閉弁制御することで前記蓄圧
部への加圧燃料の送出を開始する制御手段とを具備し、この吐出開始時期が早いほど多量の燃料を前記蓄圧部に
送出するようにした高圧燃料ポンプ制御装置において、上記ディーゼル機関が定格運転状態内で運転されている
状態にて最大量の燃料圧送を可能にするプランジャの位
相に対応して予め定められた所定吐出開始時期よりも、
上記制御手段の決定した吐出開始時期が早いときは、該
制御手段の決定した吐出開始時期を上記所定吐出開始時
期に制限する制限手段と、を備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置。