JPH0335502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、燃料噴射ポンプに設けられた残余
燃料の逃がし弁の位置を、静電容量式ポテンシヨ
メータを用いて検出するようにした燃料ポンプに
関する。

従来の燃料ポンプには、例えば第１図ａ，ｂに
示すようなものがある。

第１図ｂに示す燃料噴射ポンプ１は、デイーゼ
ルエンジンのドライブシヤフト（図示略）に連結
されたカムデイスク２の回転によつて、プランジ
ヤ３が回転しつつ軸方向へ往復移動するように構
成されている。

そして、吸入行程において、プランジヤ３が図
中左側に移動すると、吸入縦溝４が燃料流入通路
５と一致するため、プランジヤ３の動作空間６へ
燃料が吸入される。

次に、吐出行程において、プランジヤ３は図中
右側に移動を開始し、吸入された燃料は吐出縦通
路７を通り、吐出縦溝８が吐出通路９と一致した
ときに、逆止弁１０を経てシリンダの噴射弁（図
示略）へ吐出される。

このとき、噴射ポンプ１の燃料吐出終了は、プ
ランジヤ３に形成された逃がし通路１１から上記
噴射ポンプ１の外（ポンプハウジング内の空間）
へ残余燃料を逃がすことによつて行なわれ、この
逃がし通路１１の開閉はプランジヤ３外周へ摺動
可能に嵌め込まれた円筒状の逃がし弁１２によつ
てなされる。また、この逃がし弁１２を摺動させ
ることにより、上記逃がし通路１１の開放位置を
調節することができる。

すなわち、上記逃がし弁１２を図中右側へ移動
すれば、逃がし通路１１の閉鎖期間が延び、その
分、燃料の吐出開始から吐出終了までの時間が長
くなつて、燃料噴射量が増加することとなる。逆
に、逃がし弁１２を図中左側へ移動させれば、燃
料の吐出開始から吐出終了までの時間は短くな
り、燃料噴射量が減少することとなる。

上記逃がし弁１２の摺動操作を行なう機構は、
円筒状空隙が形成された鉄心１３上に巻回された
２つのコイル１４，１４を有する電磁石１５と、
上記円筒状空隙内において回転軸１６によつてハ
ウジング１７に回転自在に支持された回転永久磁
石１８とから概略構成されている。

そして、上記回転軸１６の下端には扇形片１９
が偏心して取り付けられ、この扇形片１９の中心
軸に対して偏つて固定された球状係合片２０が逃
がし弁１２の穴２１に嵌合しており、回転永久磁
石１８の回動に伴つて逃がし弁１２が摺動するよ
うに構成されている。

上記回転永久磁石１８の回動角を決定する電磁
石１５の駆動電流は、第１図ａに示す如く、制御
回路２３から増幅器２２を介して供給されてい
る。

上記制御回路２３には、回転センサ２５からの
エンジン回転数信号、発振器２６からのアクセル
ペダル位置信号、その他（図示省略）吸気管負
圧、機関温度あるいは周囲温度等に関する信号等
の各種エンジン作動パラメータ信号が入力されて
おり、これらの作動パラメータに基づいて求めら
れる最適燃料噴射量に対応する駆動電流を出力し
て前記電磁石１５へ供給している。

更に、上記制御回路２３へは、差動トランス２
７からフイードバツク制御信号が供給されてい
る。

すなわち、上記差動トランス２７の可動鉄心２
７ａに連接されたアーム２７ｂの先端が前記回転
永久磁石１８に当接しており、回転永久磁石１８
の回動角に対応して可動鉄心２７ａが移動するこ
とによつて変動する差動トランス２７の出力が制
御回路２３へ供給されて前記逃がし弁１２が所定
位置に正確に位置決めされているか否かを弁別し
て、適宜回転永久磁石１８の回動角を補正するよ
うに構成されている。

なお、上記回転センサ２５は、エンジンのドラ
イブシヤフトに取り付けた歯付き円板２４に対向
して配置され、磁石２５ａに巻回した誘導コイル
２５ｂからエンジン回転数に比例した交流電圧を
発生するものであり、２８は前記差動トランス２
７の１次コイルの励磁用交流電流を供給する発振
器である。

上記の構成によつて、燃費や動力性能を最良と
するように燃料噴射量の制御を行なつている。

しかしながら、上記のような従来の燃料噴射ポ
ンプにあつては、上記逃がし弁１２の動作位置
を、回転永久磁石１８の回動角に基づいて間接的
に検出する構成であるため、前記アーム２７ｂと
回転永久磁石１８との間の取り付け誤差や前記回
転軸１６、偏心扇形片２０、球状係合片２１等の
間の取り付け誤差や摩耗による誤差等が、逃がし
弁１２の動作位置の検出制度、ひいては燃料噴射
量制御精度を低下させる要因となつていた。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもの
で、上記従来例のような、逃がし弁の動作位置を
調節して燃料噴射量を制御する燃料噴射ポンプに
おいて、上記逃がし弁の動作位置を静電容量式ポ
テンシヨメータによつて直接的に検出するように
構成したことにより、逃がし弁の動作位置の検出
精度を向上させるとともに良好な応答性を確保
し、燃料噴射量の制御精度を向上させた燃料噴射
ポンプを提供することを目的とする。

以下、この発明の実施例を第２図以下の図面を
用いて詳細に説明する。

第２図は、この発明に係る燃料噴射ポンプの一
実施例（以下第１実施例と称する）を示す断面図
である。なお、前記第１図ａ，ｂで示した従来例
と同一構成部分には同一符号を付してその詳細な
説明は省略する。

同図に示す燃料噴射ポンプは、第１図ｂで示し
た従来例と同一のカムデイスク２、プランジヤ３
を有しており、燃料吸入、吐出行程までの動作は
従来例と同様にして行なわれるように構成されて
いる。

そして、この燃料噴射ポンプにおいては、燃料
の逃がし通路１１の開閉を行なう逃がし弁２９
が、プランジヤ３外周に摺動可能に嵌入された円
環状の永久磁石３０と、この永久磁石３０の両端
に接合された磁性体製リング状の磁極片３１ａ，
３１ｂと、これら磁極片３１ａ，３１ｂを介して
永久磁石３０の両端に取り付けられたアルミニウ
ム等の導電体からなるリング状の移動電極３２
ａ，３２ｂとから構成されている。

また、上記逃がし弁２９の外周を非接触に覆う
ように電磁アクチユエータ７０（以下、単にアク
チユエータという）が設けられており、このアク
チユエータは、前記逃がし弁２９の外周に対向し
て円環状に巻回され、プランジヤ３の軸方向へ並
設された２つの界磁コイル３３ａ，３３ｂと、こ
れら界磁コイル３３ａ，３３ｂの外周を覆い固定
する円環状磁性体からなる外被ヨーク３６と、こ
の外被ヨーク３６の両端に嵌合された動作位置セ
ンサ３４ａ，３４ｂとから概略構成されている。

上記動作位置センサ３４ａ，３４ｂは、第４図
に示すように、セラミツクや合成樹脂等の絶縁材
からなり、中央部に円環状凸部３８が形成された
中高円環状に形成され、上記凸部３８上面には、
銅等の良導体からなる２分割リング状の固定電極
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが印刷焼成等に
よつて形成されている。更に、上記各固定電極３
５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄには、凸部３８裏
面へ貫通するリード端子３７ａ，３７ｂ，３７
ｃ，３７ｄがそれぞれ接続されている。

そして、上記動作位置センサ３４ａ，３４ｂ
は、第３図に示す如く、前記外被ヨーク３６の両
端に嵌合された状態で、各固定電極３５ａ，３５
ｂ，３５ｃ，３５ｄが前記逃がし弁２９の移動電
極環３２ａ，３２ｂの端面に対向するとともに、
小間隙l₁，l₂を隔てて配置されている。

上記小間隙l₁，l₂の和（l₁＋l₂）は一定であり、
これが逃がし弁２９の移動範囲となる。

前記アクチユエータの駆動および逃がし弁２９
の動作位置検出の電気的制御は、第５図に示す制
御システムによつて行なわれる。

同図において、演算回路４０は、前記第１図ａ
に示したように回転センサ２５からのエンジン回
転数信号、同じく発振器２６からのアクセスペダ
ル位置信号、その他（図示略）吸気管負圧、機関
温度あるいは周囲温度などに関する信号等の各部
エンジン作動パラメータ信号を入力して、これら
の作動パラメータに基づいて最適燃料噴射量を算
出し、この算出した噴射量データを制御回路４１
へ供給するものである。

制御回路４１は、駆動回路４２を介して供給さ
れる界磁コイル３３ａ，３３ｂの励磁電流を制御
するもので、上記演算回路４０から供給される噴
射量データと、センサ回路４３から供給される逃
がし弁の動作位置の検出データとを比較し、両者
が平衡状態となるように、上記励磁電流を制御す
るものである。

駆動回路４２は、上記制御回路４１からの励磁
電流制御信号に基づいて、界磁コイル３３ａ，３
３ｂへ供給する励磁電流の方向および大きさを可
変し、逃がし弁２９の永久磁石３０に作用する磁
界を変化させて、逃がし弁２９を所定の動作位置
へ移動し位置決めさせるものである。

センサ回路４３は、前記動作位置センサ３４
ａ，３４ｂから得られる静電容量データに基づい
て、逃がし弁の動作位置の検出データを出力する
もので、１種の静電容量式ポテンシヨメータを構
成している。

すなわち、固定電極３５ａ−移動電極３２ａ−
固定電極３５ｂの間と、固定電極３５ｃ−移動電
極３２ｂ−固定電極３５ｄの間には、それぞれ可
変容量型コンデンサC₁，C₂が形成されており、
これらのコンデンサC₁，C₂を第６図に示すよう
な交流ブリツジ４４に組入れて、不平衡電圧ｅの
レベルに基づく出力を上記検出データとして前記
制御回路４１へ供給する構成となつている。

上記不平衡電圧ｅは、上記コンデンサC₁，C₂
の静電容量をCa，Cbとすれば、 ｅ＝Vs（Ca−Cb）／（Ca＋Cb） …(1) （但しVsは印加電圧）で表わされ、また、上記
静電容量Ca，Cbは前記小間隙l₁，l₂の長さに対応
して決まることから ｅ∝（l₁−l₂）／（l₁＋l₂） …(2) なる関係が成立し、この(2)式から逃がし弁２９
の動作位置が求められる。

上記交流ブリツジ４４から出力される不平衡電
圧ｅは、全波整流器４５で整流され、差動増幅器
４６で増幅された後、ピークホールド回路４７を
介して直流電圧レベルに変換されて、検出データ
として出力される。

上記の如く、この燃料噴射ポンプにあつては、
逃がし弁の動作位置の検出を、上記動作位置セン
サ３４ａ，３４ｂによつて直接的に検出する構成
としたことによつて、検出精度を大幅に向上させ
ることができる。

また、この実施例においては、逃がし弁を円環
状の永久磁石３０で構成し、アクチユエータの界
磁コイル３３ａ，３３ｂへ供給する励磁電流を制
御することで上記逃がし弁の移動位置決めを非接
触的に行なう構成としたことによつて、非接触直
動型及び検出型とされているので、従来のような
機械的なアクチユエータに比して構造が簡単であ
るとともに、取り付け誤差を少なくすることがで
き、良好な応答性を確保することができる。

なお、永久磁石３０は逃がし弁の外周表面のみ
配設するよう構成してもよいことは勿論である。

第７図は、この発明の他の実施例（以下、第２
実施例と称する）を示す断面図である。なお、同
図においては、逃がし弁およびアクチユエータ部
分のみを図示してあるが、その他の構成部分は前
記第１実施例と同一であるため図示、説明は省略
するとともに、第２図に示したものと同一構成部
分は同一符号を付してその説明は省略する。

同図に示す燃料噴射ポンプの逃がし弁５０は、
前記第１実施例と同様に、プランジヤ３に嵌入さ
れた円環状の永久磁石３０の両端に、磁極片３１
ａ，３２ｂを介してアルミニウム等の導電体から
なるリング状の移動電極５１ａ，５１ｂが取り付
けられている。

そして、上記移動電極５１ａ，５１ｂの外周
は、先端へ向けて収縮するテーパ状に形成されて
いる。

また、アクチユエータは前記第１実施例と同様
に、逃がし弁５０の外周を非接触に取り巻く界磁
コイル３３ａ，３３ｂと外被ヨーク３６と、この
外被ヨーク３６の両端開口に嵌合された動作位置
センサ５２ａ，５２ｂとから構成されている。

上記動作位置センサ５２ａ，５２ｂは、前記第
１実施例と同様に、セラミツクや合成樹脂等の絶
縁材からなり、中央部に円環状凸部が設けられた
中高円環状に形成されている。

そして、中央の円孔には、上記逃がし弁５０の
移動電極５１ａ，５１ｂのテーパ面に小間隙を隔
てて対向するように、その外周形状に対応したテ
ーパ状に形成され、このテーパ面には、前記第１
実施例と同様な同等の良導体からなる２分割テー
パリング状の固定電極５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，
５３ｄが形成されている。なお図示しないが、上
記各固定電極５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄに
はそれぞれリード端子が接続されている。

上記の如く構成された燃料噴射ポンプにおけ
る、逃がし弁の動作位置の検出動作およびアクチ
ユエータの駆動動作は、第５図、第６図に示した
制御システムによつて前記第１実施例のものと全
く同様にして行なわれる。従つて、動作説明は省
略する。

よつて、この第２実施例の燃料噴射ポンプにあ
つては、前記第１実施例の燃料噴射ポンプと同様
の効果を呈するとともに、上記の如く、移動電極
５１ａ，５１ｂおよび動作位置センサ５２ａ，５
２ｂとの対向面をテーパ状として電極面積を拡大
したことによつて逃がし弁５０の移動に伴う静電
容量変化が大となり、これによつて、更に逃がし
弁５０の動作位置の検出精度を向上させることが
可能となる。

第８図は、この発明の更に他の実施例（以下、
第３実施例と称する）を示す断面図である。な
お、同図においては、前記第２実施例と同様に、
逃がし弁およびアクチユエータ部分のみを図示し
てあるが、その他の構成部分は、前記第１実施例
と同一であるため図示、説明は省略し、同一構成
部分には同一符号を付してその説明は省略する。

同図に示す燃料噴射ポンプの逃がし弁６０は、
プランジヤ３に嵌入された前記第１実施例と同様
の永久磁石３０と、この永久磁石３０の両端面に
取り付けられた磁極片３１ａ，３１ｂとから構成
され、更に、上記永久磁石３０の外周には、この
外周面に沿つて、一定幅の円環状に形成されたア
ルミニウム等の導電体からなる移動電極６４が設
けられている。

そして、アクチユエータは、前記第１実施例と
同様の界磁コイル３３ａ，３３ｂと外被ヨーク３
６とを逃がし弁６０の外周に非接触に取り巻いて
形成し、外被ヨーク３６の両端開口には、セラミ
ツクや合成樹脂等の絶縁体からなるリング状平板
６１ａ，６１ｂを嵌合することによつて形成され
ており、更に、上記２つの界磁コイル３３ａ，３
３ｂの間には、これらの界磁コイル３３ａ，３３
ｂと同心の円環状に形成された動作位置センサ６
２が設けられている。

この動作位置センサ６２には第９図に示す如
く、前記移動電極６４の外周面に微少間隙（例え
ば、数10〜数100μｍ）隔てて対向する内周面を
有する一定幅の円環状に形成され、かつ互いに絶
縁材６３によつて等間隔ずつ隔てて並設固定され
た、銅等の良導体からなる固定電極６２ａ，６２
ｂ，６２ｃが形成されている。

そして、上記３つの固定電極６２ａ，６２ｂ，
６２ｃの内、中央の固定電極６２ｂを共通電極と
して、固定電極６２ａ−移動電極６０−固定電極
６２ｂを第１実施例におけるコンデンサC₁に相
当させ、固定電極６２ｂ−移動電極６０−固定電
極６２ｃを同じくコンデンサC₂に相当させるよ
うに構成されている。

上記の如く構成された燃料噴射ポンプにおける
逃がし弁６０の動作位置検出動作およびアクチユ
エータの駆動制御動作は、第５図、第６図に示し
た制御システムによつて前記第１実施例のものと
同様にして行なわれる。従つて動作説明は省略す
る。

よつて、この第３実施例の燃料噴射ポンプにあ
つては、前記第１実施例の燃料噴射ポンプと同様
の効果を呈するとともに、上記の如く、移動電極
６４を逃がし弁６０の外周面上に形成し、動作位
置センサ６２を、その内周面が前記移動電極６４
に対向するような同心円環状に形成したことによ
つて、移動電極６４と固定電極６２ａ，６２ｂ，
６２ｃとの間隙をより狭くすることが可能とな
り、これによつて、逃がし弁６０の移動を伴う静
電容量変化がより大きくなり、逃がし弁６０の動
作位置検出精度をより一層向上させることができ
る。

なお、上記各実施例において、動作位置センサ
の各固定電極で構成されるコンデンサC₁，C₂の
静電容量変化の検出は、上記交流ブリツジ４４に
よるものの他に、例えばCR発振器の容量に組み
入れて、発振周波数変化に変換して検出したり、
遅延回路に組み入れて遅延時間変化に変換して検
出する等の他の手段を用いても良く、同様の効果
を得ることができる。

また、上記各実施例においては、逃がし弁に円
環状永久磁石を設け、アクチユエータの２つの界
磁コイルの励磁電流を制御することによつて逃が
し弁の移動位置決めを行なうものを示したが、こ
れらに限らず他の構成のものでも良く、その場合
においても、上記各実施例に示したような動作位
置センサを設けることによつて逃がし弁の動作位
置を直接検出できることは明らかである。

以下詳細に説明したように、この発明によれば
次のような効果を得ることができる。

(1) 逃がし弁の駆動部である永久磁石と検出部で
ある移動電極とが一体として形成されているの
で、燃料噴射ポンプに実装する際に、電磁アク
チユエータ側の取付け精度を管理するだけで、
実装することができるとともに、逃がし弁の移
動位置の精度も補償することができる。

(2) 逃がし弁の移動位置決めが非接触直動型及び
検出型とされているので、良好な応答性を確保
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは従来の燃料噴射ポンプの構
成を示す図、第２図は本発明に係る燃料噴射ポン
プの一実施例を示す断面図、第３図はその主要部
を示す断面図、第４図は同実施例の動作位置セン
サの外観を示す斜視図、第５図は同実施例の電気
的制御システムを示すブロツク図、第６図は第５
図中のセンサ回路の一例を示す回路構成図、第７
図は本発明の他の実施例を示す断面図、第８図は
本発明の更に他の実施例を示す断面図、第９図は
第８図の動作位置センサ部分の詳細を示す拡大断
面図である。 ２９，５０，６０…逃がし弁、３２ａ，３２
ｂ，５１ａ，５１ｂ，６４…移動電極、３４ａ，
３４ｂ，５２ａ，５２ｂ，６２…移動位置セン
サ、４３…センサ回路、７０…電磁アクチユエー
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 残余燃料を所定空房内へ逃がすための逃がし
   弁の動作位置を電磁アクチユエータによつて調節
   して燃料噴射量を制御する燃料噴射ポンプにおい
   て、 前記逃がし弁の外周表面に永久磁石と移動電極
   を配設し、前記電磁アクチユエータに一体で固定
   電極を、前記移動電極と対向させて複数設けたこ
   とを特徴とする燃料噴射ポンプ。