JPS59120728A - 燃料噴射ポンプの吐出量調整装置 - 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】 この発明は、ディーセル機関等における燃料噴射ポンプ
の吐出量を調整する吐出量調整装置に関する。

従来の燃料噴射ポンプの吐出量調整装置としては、例え
ば特公昭５５−３１３０７号公報に記載されているよう
に、第１図（イ）、（ロ）に示すようなものがある。

すなわち、この燃流噴射ポンプ１は、エンジンのドライ
ブシャフトに連結されたカムディスク２の回転によって
、軸方向の往復移動および回転運動を行なうようになっ
ているプランジャ６を有しており、吸入行程では、プラ
ンジャ６が左側に移動して吸入縦溝４が燃料流入通路５
と一致するとプランジャ６の動作空間６へ燃料が吸入さ
れる。

次に、吐出行程では、プランジャ３が右側に移動して吸
入された燃料を加圧し、加圧された燃料は縦通路７を介
し、吐出縦溝８が吐出通路９と一致としたときに逆止弁
１０を経て対応する気筒の噴射弁（図示していない）へ
吐出される。

この場合、噴射ポンプの吐出終了は、プランジャ乙に設
けた燃料逃がし通路１１を介してポンプの動作空間６内
の燃料をポンプ外筐内の空間へ逃がすことによって行な
われるが、この燃料逃し通路１１を開く時期は、プラン
ジャ乙の外周に摺動可能に嵌装された円筒状弁部材（ス
リーブ弁）１２の軸方向の変位により変化され、それに
よって燃料の吐出量が調整される。

この従来例において、この弁部材１２を繰作する機構は
、円筒状空隙をもつ鉄心１３上に巻かれた二つのコイル
１４．Ｉｓを有する電磁石と、この空隙内において回転
軸１６によって外筐部１７に回転自在に支承された回転
永久磁石１８とからなるトルクモータを用いている。

このトルクモータの回転軸１Ｓの下端には扇形片１日が
偏心して取付りられ、この扇形片１日の中心軸より偏よ
って固定された球状係合片２０が、弁部材１２の六２１
にはまっており、回転永久磁石１８の回転運動を弁部材
１２へ伝達して軸線方向へ変位させるようになっている
。

電磁石のコイル１４．１５は、増幅器２２を介して制御
装置２３の出力端に接続されている。この制御装置２３
には、内燃機関の作動パラメータ（運転条件）として例
えば、回転数センサ２５からの機関回転数信号２発振器
２５からの加速ペダル位置信号、その他図示していない
が吸気管負圧。

機関温度あるいは周囲温度等に関する信号及び位置セン
サ２７からの弁部材１２の現在位置を示すフィードバッ
ク信号が入力として与えられ、増幅器２２を介してこれ
らの作動パラメータに対応した電流を供給して、これに
応じた操作力で回転永久磁石１８を回転させるものであ
る。

回転センサ２５は、エンジンのドライブシャフトに取付
けた歯付き円板２４に対向して配置され、磁石２Ｓａに
巻回した誘導コイル２５ｂからエンジンの回転数に比例
した電圧を発生し、それを制御装置２３へ入力する。

また、弁部材１２の位置制御のためのフィードバック信
号を発生する位置センサ２７は、回転永久磁石１８の回
転をカム板２日、ロッド２７ａ及びばね２７ｂによって
フェライト磁心２７Ｃの直線変位に変換して、発振器２
８から給電される２個のインダクタコイル２７ｄ、２７
ｅによって間接的に弁部材１２の位置を検出している。

しかしながら、この吐出量調整装置にあっては、弁部材
１２の位置をインダクタンス方式で間接的に検出してい
るために、弁部材１２からフェライト磁心２７ｃに至る
までの機構部の機械的誤差によって正確に位置検出でき
ず、弁部材１２の位置制御、すなわち吐出量の調整精度
が悪いという不都合があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、上述
のような燃料噴射ポンプの吐出量調整装置において弁部
材の位置を正確に検出できるようにして調整精度を向上
することを目的とする。

そのため、この発明による燃料噴射ポンプの吐出量調整
装置は、弁部材の外周に円筒状導電体を設け、この円筒
状導電体の外周に間隔を置いて対向し、弁部材の変位に
よって対向面積か変化しない位置に導電体からなる円筒
状の第１の固定電極を、弁部材の変位によって対向面積
か変化する位置に第２の固定電極を設けることによって
、弁部材による円筒状導電体の変化に伴う第１の固定電
極と第２の固定電極との間の静電容量の変化を検出する
ことによって弁部材の変位量、すなわち弁部材の位置を
検出するようにしたものである。

以下、この発明の実施例を添付図面の第２図以降を参照
して説明する、 第２図は、この発明の一実施例を示す燃料噴射ポンプの
吐出量調整装置部分の縦断面図である。

なお、第１図（ロ）と対応する部分には同一符号を付し
てその部分の説明は省略する。

同図において、ます、この吐出量調整装置における弁部
材及びこの弁部材を変化させるアクチュエータの構成に
ついて述べる。

プランジャ乙に設けた燃料逃し通路１１を閉じる弁部材
であるスリーブ弁３０は、プランジャ６に摺動自在に嵌
挿した非磁性体からなる円筒状スリーブ６１の外周に略
円筒状のポールピース６２を一体に嵌着し、このポール
ピース３２の外周両端の小径部に、外径がポールピース
６２の外径と略同−の２個の円筒状永久磁石乙６，３４
を一体に嵌着して構成している。

このスリーブ弁３０の永久磁石３６．ろ４は、いずれも
径方向に各逆極性で磁化されており、例えば永久磁石６
３は外周側がＮ極、内周側がｌｉに、永久磁石６４は外
周側がＳ極、内周側がＮ　ｔｉに夫夫磁化されている。

そして、このスリーブ弁６０の外周に間隔を置いて対向
させて、相隣り合う部分に同極が発生するように巻回し
た一対の円筒状電磁コイル６５゜６６をポンプ内壁部１
７に固着した軟磁性体からなる筒状ヨーク″５７内に固
定している。なお、固定のための構成は後述する。

この等のスリーブ弁６０の永久磁石３３．３４及び一対
の電磁コイル３５．３６によって、スリーブ弁ろ０を左
右に変位させるムービイングマグネツ１−型の電気式ア
クチュエータを構成しでいる。

次に、弁部材であるスリーブ弁３０の位置を検出するセ
ンサ部分の構成について述べる。

まず、スリーブ弁乙Ｏの外周しこ、アルミニウム等の非
磁性体からなる円筒状導電体４０を一体的に嵌着してい
る。

一方、筐体ヨークろ７内には、この円筒状導電体４０の
外周と微小間隔を置いて対向し、スリーブ弁３０の変位
によって対向面積が変化しない位置に、前述した一対の
電磁コイル乙５．ろ６を保持するボビンであるアルミニ
ウム等の非磁性体の導電体からなる内周面が円筒状の第
１の固定電極４１を、その外周に絶縁体からなるスペー
サ４２を嵌着して嵌挿しである。

また、この第１の固定電極４１の両端面側方には、円筒
状導電体４０の外周と微小間隔を置いて対向し、スリー
ブ弁ろＯの変位によって対向面積が各々増減逆方向に変
化する位置に、導電体からなる内周面が円筒状で縦断面
がＬ字状の２個の第２の固定電極４３．４４を設けてい
る。

その左側の第２の固定電極４６は、第１の固定電極４１
の左側端面と筒状ヨーク３７の端部内壁面との間で絶縁
体からなるスペーサ４５．４６を介して挾持して固定し
、右側の第２の固定電極４４は、第１の固定電極４１の
右側端面と筒状ヨーク６７内に圧入した各部材を固定す
るための金属スペーサ４７との間で絶縁体かならるスペ
ーサ４８．４９を介して挾持して固定している。

そして、この第２の固定電極４３．４４は、いずれも内
周面軸方向の幅をスリーブ弁６０の最大変位量に対応し
て、またその内径を第１の固定電極４１の内径と同一に
形成している等、すべて同一の条件で構成している。

これ等の円筒状導電体４０．第１の固定電極４１及び２
個の第２の固定電極４３．４４によって、スリーブ弁３
０の変位量を検出する静電容量形変位センサを構成して
いる。

そして、第１の固定電極４１及び第２の固定電極４３．
４４には、各々筒状ヨーク３７を貫通し、ヨーク６７と
の間を絶縁材５０で絶縁した端子４１　ａ、４３ａ、４
４ａを接続している。

なお、第２の固定電極４３．４４は、絶縁用スペーサ４
５．４８をアルミナ等のセラミック材４で形成して、こ
のセラミック材に前述した配設位置に白金等の導電体を
焼結して構成すれば、取付は及び寸法精度が向上し、コ
ス１−も低部になる。

次に、このように構成した実施例の作用について説明す
る。

まず、スリーブ弁６０の駆動制御について述べると、一
対の電磁コイル３５．３Ｇに相隣り合う部分にＮ極が、
両端にＳ極が発生する励磁電流を流したときには、スリ
ーブ弁３０の永石磁電６６は電磁コイル６５のＳ極側と
吸引し合い、永石磁石６４は電磁コイル３ＳのＮ極側と
反発し合うので、スリーブ弁３０は図で左方向に変化す
る。

また、一対の電磁コイル３５．３６に相隣り合う部分に
Ｓ極が、両端にＮ極が発生する励磁電流を流したときに
は、スリーブ弁３０の永久磁石３６は電磁コイル６５の
Ｎ極側と反発し合い、永永磁石３４は電磁コイル３６の
Ｎ極側と吸引し合うので、スリーブ弁３０は図で右方向
に変位する。

してかって１機関の作動パラメータ、例えば回転数、ア
クセルペダル位置等に基づいて演算したスリーブ弁３０
の目標位置とスリーブ弁３０の現在位置の検出結果に基
づいて一対の電磁コイル３５．３６に流す励磁電流を制
御することによって、スリーブ弁６０の位置制御ができ
る。

次に、スリーブ弁６０の位置検出について第６図以降も
参照して述べる。

まず、第３図に示すように、スリーブ弁６０が左方向へ
変位したとき（図は最大変位状態を示す）には、円筒状
導電体４０と左側の第２の固定電極４ろとの対向面積が
広くなるのに対し、円筒状導電体４０と右側の第２の固
定電極４４との対向面積が狭くなる。

したがって、円筒状導電体４０と第１の固定電極４１と
の間及び円筒状導電体４０と左側の第２の固定電極４６
との間の各静電容量が合成された第１の固定電極４１と
左側の第２の固定電極４３との間の静電容量が大きくな
るのに対し、円筒状導電体４０と第１の固定電極４１と
の間及び円筒状導電体４０と右側の第２の固定電極４４
との間の各静電容量を合成した第１の固定電極４１と右
側の第２の固定電極４４との間の静電容量が小さくなる
。

これに対して、第４図に示すように、スリーブ弁６０が
右方向に変位したときに（図は最大変位状態を示す）に
は、円筒状導電体４０と左側の第２の固定電極４３との
間の対向面積が狭くなって、第１の固定電極４１と左側
の第２の固定電極４３との静電容量が小さくなるのに対
し、円筒状導電体４０と右側の第２の固定電極４４との
間の対向面積が広くなって、第１の固定電極４１と右側
の第２の固定電極４４との間の静電容量が大きくなる。

このように、スリーブ弁３０の変位に伴う円筒状導電体
４０の変位に応じて第１の固定電極４１と左右の第２の
固定電極４３．４４との間の各静電容量が同一の割合い
で増減逆方向にリニアに変化するので、その静電容量を
検出することによってスリーブ弁３０の変位量を検出で
きる。

この場合、スリーブ弁３０の変位を静電容量の変化で直
接的に検出しているので、高精度にスリーブ弁６０の変
位量を検出できる。

また、この実施例においては、スリーブ弁３０を変位さ
せるアクチュエータをムービイングマグネット型アクチ
ュエータで構成し、その構成要素である一対の電磁コイ
ル３５．３６を保持する部月を第１の固定電極４１が兼
ねているので、別途第１の固定電極４１を設ける場合よ
りも構成が簡単になる。

さらに、その第１の固定電極４１を基準に、その両端面
に絶縁用スペーサ４５．４８を介して第２の固定電極４
３．４４を固定した構成にしているので、アクチュエー
タに対するセンサの位置を精度良く管理できる。

次に、第１の固定電極４１と左右の第２の固定電極４３
．４４との間の各静電容量に基づいてスリーブ弁３０の
位置を検出するスリーブ弁位置検出回路の一例を第５図
を参照して説明する。

同図において、コンデンサＣ１，ｃ２は、夫々第２図の
第１の固定電極４１と左右の第２の固定電極４３．４４
との間の各静電容量である。

そして、これ等のコンデンサＣ，，Ｃ２を直列接続して
、固定抵抗Ｒ１及び可変抵抗Ｒ２とによってブリッジ回
路５１を形成し、このブリッジ回路５１のａ、ｂ点に正
弦波発振器及び電圧増幅器等からなる交流電源５２の交
流電圧を印加し、そのｃ、ｄ点から出力される不平衡電
圧を全波整流回路５３で全波整流し、この直流電圧を直
流増幅器５４で増幅してアナログ電圧Ｖｏを出力するよ
うに構成しである。

なお、第２図の端子４１　ａ、４３．．４４ａがそれぞ
れブリッジ回路５１のｃ、ａ、ｂ点に相当する。

また、可変抵抗Ｒ２は、スリーブ弁６０が一方向に最大
変位したときに、ブリッジ回路５１の不平衡電圧が零に
なるように調整する。

この回路において、ブリッジ回路５１の不平衡電圧ｅは
、交流型ｇ５２の印加電圧をＶｓとするｅ　＝　Ｋ　＋
　ｃ、　十ｃ２・Ｖ　ｓ　　−−−（１）で表わされる
。なお、Ｋは定数である。

この（１）式において、Ｃ１＋Ｃ２は、前述した第２図
の構成及び作用から分るように一定であるから、不平衡
電圧ｅは、 ｅ＝に１　（Ｃ１−Ｃ２）・Ｖｓ＋に２で表わされる。

なお、Ｋ１＋に２は定数である。

したがって、不平衡電圧ｅは、円筒状導電体４０と第２
の固定電極４３．４４との対向面積の変化に対応して、
すなわちスリーブ弁３０の変位量に対応してリニアに変
化するので、直流増幅器５４からスリーブ弁６０の位置
に対応した電圧値のアナログ電圧Ｖｏが出力される。

また、この回路によれば、円筒状導電体４０と第１の固
定電極４１及び第２の固定電極４３゜４４との間に介在
する燃料の誘電率が温度変化や燃料の種類によって変化
しでも、前述した（１）式から分るようにその変化分は
キャンセルされるので、誘電率の変化の影響を受ること
なく位置検出できる。

ただし、第１の固定電極４１と左右の第２の固定電極４
３及び４４との間の各静電容量の検出は、上述した検出
方法に限らず、例えばＣＲ発振器を構成して周波数変化
として、あるいは遅延回路を構成して遅延時間の変化と
して検出することもできる。

なお、上記実施例においては、第２の固定電極を第１の
固定電極の両側方に各々配設した例について述へたが、
第２の固定電極を１個にしてもよし＼。

また、弁部材（スリーブ弁）を変化させるアクチュエー
タは、ムービイング゛ングネット型アクチュエータに限
るものではなく、また１１−ビイングマグネツ１〜型で
あってもに記実流側の構成に限るものではなく、例えば
スリーブ弁６０全体を永久磁石で形成した構成であって
もよい。

以」二説明したように、この発明によれば、燃料噴射ポ
ンプの吐出量調整装置において、弁部材の位置を高精度
に検出できるので、燃料吐出量の調整精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）（ロ）は、従来の燃料噴射ポンプの吐出量
調整装置を示す構成図及び要部断面図である。 第２図は、この発明の一実施例を示す燃料噴射ポンプの
吐出量調整装置部分の縦断面図、第６図及び第４図は、
第２図における弁部材の位置検出の作用説明に供する弁
部材の異なる位置状態を示す模式図、 第５図は、同じく弁部材の位置を検出する位置検出回路
の−・例を示す回路図である。 ６・・プランジャ　　　　１１・・・燃料逃し通路３０
・・スリーブ弁（弁部材） ’５３．３４・・・永久磁石　３５．３Ｅ）・・電磁コ
イル４０・・・円筒状導電体　　４１・・・第１の固定
電極４ろ、４４・・・第２の固定電極 第１図 （イ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　プランジャに設けた燃料逃し通路を閉じる円筒状弁
   部材を、該弁部材の位置を検出してその検出結果に基づ
   いて前記プランジャの軸方向に変位させることによって
   、前記プランジャの吐出行程における前記燃料逃し通路
   を開く時期を変化させて燃料の吐出量を調整する燃料噴
   射ポンプの吐出量調整装置において、 前記弁部材の外周に円筒状導電体を設け、該円筒状導電
   体の外周に間隔を置いて対向し、前記弁部材の変位によ
   って対向面積が変化しない位置に導電体からなる円筒状
   の第１の固定電極を、前記弁部材の変位によって対向面
   積が変化する位置に導電体からなる円筒状の第２の固定
   電極を夫々設け、前記第１の固定電極と第２の固定電極
   との間の静電容量を検出することによって前記弁部材の
   位置を検出するようにしたことを特徴とする燃料噴射ポ
   ンプの吐出量調整装置。 ２　第２の固定電極が、前記第１の固定電極の両端面側
   方に夫々設けられている特許請求の範囲第１項記載の燃
   料噴射ポンプの吐出量調整装置。