JPS59194044A - デイ−ゼル機関用燃料噴射量制御装置 - 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】 本発明は、ディーゼル機関用燃料噴射ポンプの燃料噴射
量を電気的な制御回路にて制御する様にしたディーゼル
機関用燃料噴射量制御装置に関するものである。

従来、燃料噴射ポンプに於ける噴射量調量は。

公知の如く溢流ボートを開閉するリング状の部材等を、
フライウェイトの遠心力等により作動するメカニカルガ
バナによってプランジャの軸方向に動かし、プランジャ
の有効圧送ストロークを変化させる事により為されてい
る。

最近、この様なディーゼル機関においても、燃費向上や
排ガス浄化等の社会的ニーズから、電子制御化により、
制御性の良い燃料噴射ポンプを得るために開発が進み、
実用化されるに至っている。

しかし、上記構成をそのまま踏襲し、リング状部材の位
置を精密に制御する為には、高精度なアクチュエータ及
び位置センサ等が必要となり、複雑かつ高価なものとな
らざるを得ない。

さらに、特公昭４７−３９８５４号公報によるごとく、
燃料噴射ポンプのリング状部材を制御せず、燃料加圧室
と噴射ノズルを結ぶ高圧燃料通路の途中に配設した電磁
弁により燃料噴射量を制御する例も見られる。これは、
燃料加圧ポンプ（プランジャポンプ）が燃料を加圧して
いる期間中適当な時期に上記燃料通路中に配設した電磁
弁を開弁して燃料を噴射し、適当な時期に上記電磁弁を
閉弁して燃料噴射を止めるという制御装置であり。

機関のクランク軸に対して、噴射を開始するタイミング
（位相）により噴射時期を制御し、噴射を停止するまで
の期間（位相差）により噴射量を制御している。しかし
、この制御装置を車両に適用する場合には、排ガス、燃
費、及び運転性能の面から幅広い燃料噴射量の可変域が
必要であり、全域をカバーするためには、燃料加圧期間
を長くする必要があり、プランジャポンプの場合には加
圧ストロークを長くせざるを得ない。この様にプランジ
ャポンプの加圧ストロークを長くすると１回転運動を直
線的な運動に変換するカム機構にとって制約を受け、高
回転時にはプランジャの異常リフト等が発生したり１機
械的強度が不足する等の問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり。

燃料噴射量を車両用ディーゼル機関の運転条件全域にわ
たって精度良く、迅速に制御できる制御装置を提供する
ことを目的とする。

しかして、その構成は、ディーゼル機関用噴射ポンプの
溢流通路に、この通路を開閉する電磁弁を配設するとと
もに、前記ポンプが燃料を噴射し始める時期を電気的に
検出する噴射開始検出器を備える点に主眼があり、前記
電磁弁を、前記噴射開始検出器および運転条件検出器か
らの信号を人力として作動するマイクロコンピュータを
含んだ制御回路によって制御するものである。

以下本発明を図に示す実施例につき説明する。

第１図は公知のディーゼル機関２０用フエイスカム式分
配型噴射ポンプ１に本発明を適用した場合の噴射ポンプ
の部分断面を含む構成を示す。このポンプ１は、フェイ
スカム３により回転往復運動するプランジャ２により吸
入ボート９から吸入された燃料を、加圧室としてのポン
プ室５にて加圧し、各気筒への分配ボート６より吸い戻
し弁４を経て燃料噴射ノズル３０へと圧送する形式のも
のである。本発明では上記の構成に加えて、ポンプ室５
の圧力が加わり常時連通している溢流ボート（溢流通路
）７の一端に電磁弁８を配置し、この電磁弁を開弁する
と前記ポンプ室５内の高圧燃料が、低圧のハウジング内
７０へ溢流するようにしである。尚、この電磁弁８の開
閉動作は制御回路１０により制御される。

２１は、噴射開始検出器としての、ポンプ室５内の圧力
を検出する噴射圧センサである。運転条件検出器２２〜
２７は１回転数を検出する回転数センサ２２．アクセル
操作量を検出するアクセルセンサ２３．吸気圧を検出す
る吸気圧センサ２４゜吸気温を検出する吸気温センサ２
５２機関の冷却水温を検出する冷却水温センサ２６．お
よびキースイッチ２７とから構成される。

回転数センサ２２は、燃料噴射ポンプ１のプランジャ２
の回転数を検出するものであり、その構成は第２図の左
側に図示する如きものである。即ち２回転数センサ２２
は、ドライブシャフトと同一回転数のプランジャ２に直
結された歯車２２１と、この歯車２２１の回転に伴う磁
束変化に応じて第２図図示点ａの電圧波形が第３図（Ａ
＞に図示する如き交流電圧信号を発生する電磁ビ・ノク
ア・７プ２２２とを備えている。そして２回転数センサ
２２から出力された交流電圧信号は第２図の右側に図示
する如き、電気回路構成をもつ波形整形回路１３ａによ
り波形整形され、第２図図示点すの電圧波形、つまり第
３図（Ｂ）図示の如きパルス電圧信号が中央処理ユニッ
ト（ＣＰＵ）１１に人力される。

アクセルセンサ２３は、第４図に図示する如く。

ポテンショメーターを用いてアクセル操作量に比例した
アナログ電圧信号を出力する。そして、この出力信号は
アナログ／デジタル変換回路１２によりデジタル信号に
変換された上でＣＰＵＩＩに入力される。

噴射圧センサ２１は、ポンプ室５内の圧力を検出するも
のであり、その構成は第５図の左側に図示する如きもの
である。即ち、ハウジング２１１のネジ部２１１ｂによ
りポンプ１にねじ締めされており、受圧部２１１ａはポ
ンプ室５の噴射圧力がかかる様に設置しである。２１２
は、ピストンであり、受圧部２１１ａにかかった圧力を
圧電素子２１３に伝達する。２１４ａは、銅ワッシャで
あり、圧電素子２１３の発生電圧をリードワイヤ２１４
に引き出す。２１５はスペーサであり、絶縁体よりなる
。２１６は、ホルダであり、噴射圧力による力を受は止
め圧電素子２１３が動かない様固定するものである。燃
料噴射時にポンプ室５内に発生する噴射圧信号は、第５
図右側に示す波形整形回路１３ｂのＢ点に第６図図示の
Ｂの如き波形を発生し、噴射ノズル３０の開弁圧に対応
する噴射圧設定値（０点の電圧）に達したとき第６図（
ｂ）の如きパルス電圧信号を発生し、ＣＰＵ（１１）に
入力される。

電磁弁８は、第７図に図示する如き構成をとる。

コイル８１を保持し磁気回路を形成するコア８２゜可動
部分であるムービングコア８３．このムービングコア８
３と直結されるニードル８４．溢流ボート７に通しるボ
ート７ａ＋　及びポンプ低圧室への通路７０ａを有する
ノズルボディ８５．並びにリターンバネ８６から成り立
っている。ムービングコア８３及びニードル８４はコイ
ル８１に通電されるとリターンバネ８６にうちかって矢
印Ｍの方向に動きボート７ａ及び通路７０ａがしゃ断す
る（第７図の状態）。電流を切ればボート７ａと通路７
０ａは連通された状態となる。

制御回路１０は第１図に図示する如く、上記ＣＦＵＬＬ
と、上記波形整形回路１３ａ、１３ｂと。

上記アナログ／デジタル変換回路１２と、読出し専用メ
モリ　（ＲＯＭ）１４と、読出し書込み可能なメモリ　
（ＲＡＭ）１５と、ＣＰＵＩＩからの信号をパワー増幅
して電磁弁８を駆動する駆動回路１６とから構成されて
いる。

（ＲＯＭ）１４には処理を実行するためのプログラムが
予め格納されている。また、ＲＯＭ１４には第８図に図
示する如き噴射量特性ガバナパターンに対応する基本噴
射量データが第９図に示す如き２次元マツプ、即ちプラ
ンジャ２の回転数Ｎデータとアクセル操作量αデータと
でアドレス指定されるアドレスに対応する基本噴射量Ｑ
ｐ　（Ｎ。

α）データをストアしてなる基本噴射量マツプ（記憶パ
ターン）として、予め格納されている。

さらに、ＲＯＭ１４には第１０図に示す如き基本噴射量
Ｑｐと回転数Ｎとでアドレス指定されるアドレスに対応
する目標噴射期間Ｑｔ　　（Ｎ、Ｑｐ）データをストア
してなる記憶パターンとして予め格納されている。

次に１本発明の作動を第１１図及び第１２．１３．１４
図に示すフローチャート、と共に説明する。ＣＰＵ１ｌ
は、ＲＯＭ１４内のプログラムにもとづいて第１１図の
メインルーチンに図示する如き一連の処理を繰り返し行
なう。

まず、ステップ１０１にてキースイッチ２７からの入力
信号にもとづいてキースイッチ２７がオンされているか
否かを判定し町判定結果がｒＹＥＳ」であればステップ
１０２にてＣＰＵＩＩのイニシャライズを行なう。そし
て、ステップ１０３にてキースイッチ２７からの入力信
号にもとづいてスタータ位置状態であるか否かを判定す
る。

この判定結果がｒＹＥｓＪであると、ステップ１０４に
て運転条件検出器２２ないし２７からの各種人力信号を
取り込む。そして、ステップ１０５にて上記ＲＯＭ１４
内の基本噴射量マツプ（ガバナーパターン）を検索（サ
ーチ）する。ここで。

このパターンサーチは、上記ステップ１０４にて取り込
まれた回転数Ｎとアクセル操作量αにもとづいて行なわ
れ、対応する基本噴射量Ｑｐ　（Ｎ。

α）データがＣＰＵＩＩ内に転送される。

次に、ステップ１０６にて、上記の如く転送されてきた
基本噴射量Ｑｐ　（Ｎ、　　α）を補正し、補正基本噴
射ｉｔＱ’ｐ（Ｎ、　　α）を算出する処理を行なう。

即ち、上記ステップ１０４にて取り込まれた吸気圧セン
サ２４からの吸気圧情報と吸気温センサ２５からの吸気
温情報と、冷却水温センサ２６からの冷却水温情報とに
もとづいて上記基本噴射量Ｑｐ　（Ｎ、　　α）を補正
し、補正基本噴射量Ｑ′ｐ　　（Ｎ、　　α）を算出す
る。

ステップ１０７では、前記ＲＯＭ１４内の二次元マツプ
をサーチする。ここでのパターンサーチは、前記ステッ
プ１０４にて取り込まれた回転数Ｎとステップ１０６か
ら求められた補正基本噴射１ｉｔＱ’ｐにもとづいて行
なわれ、対応する目標噴射期間Ｑｔ　（Ｎ、Ｑ′ｐ）　
デー　タがＣＰＵＩ　ｌ内に転送される。

次に、ステップ１０８にて前記噴射ポンプ１の溢流ボー
ト７を閉じるための時間Ｔｃを算出する。

これは、電磁弁８をあらかじめ閉じることにより。

次に起こるプランジャ２の圧送工程が開始したとき燃料
がポンプ室５より圧送されるようにするための準備であ
り、ポンププランジャ２の吸入工程の期間ならいつでも
良い。すなわち、この時間Ｔｃは、ポンプ回転数の逆数
に比例しており１例えば第１５図に示す如きマツプ、あ
るいは計算式（例算出しても良い。次に、ステップ１０
９にてキースイッチ２７がオフされたか否かを判定し１
判定結果が「ＮＯ」である場合には、上記ステップ１０
４を再び実行し、以後ステップ１０９の判定結果がｒＹ
Ｅｓｊに反転するまでステップ１０４゜１０５．１０６
，１０７．．１０８を繰り返し実行する。

以上の演算処理を繰り返している際に第６図（ｂｌに図
示する如き噴射開始信号パルスが出力され。

ＣＰＵＩＩがパルスの立ち上りを検出すると（ノズル３
０から燃料がディーゼル機関２０に噴射され始めると）
、プログラムは第１２図の噴射始め割込みルーチンに移
る。

マカウンタ値を読む。

次に、ステップ２１１でタイマカウンタ値と前記ステッ
プ１０７で求めた目標噴射期間Ｑｔを加算する。

ステップ２１２において、噴射終りとなる電磁弁開駆動
出力割込み時刻として上記加算値をセットする。さらに
、ステップ２１３にて、前記ステップ２１０のカウンタ
値と前記ステップ１０８において算出した溢流ボート閉
時間Ｔｃを加算する。

次に、ステップ２１４にて、前記ステップ２１３の値を
、溢流ボート７を閉じるべく電磁弁閉駆動出力割り込み
時刻としてセットした後、メインルーチンへ戻り９通常
の演算を再開する。また、タイマカウンタの値が前記ス
テップ２１２の電磁弁開駆動出力割込み時刻と一致した
とき、第１３図に示す噴射終り出力割込みルーチンに移
り、ステップ２２０で電磁弁開駆動信号出力を発生させ
。

ＣＰＵＩ　１が電磁弁８の通電を中断する信号を発生し
、電磁弁８の通電が中断され、ノズル３０による燃料噴
射が終る。そして、再びメインルーチンへ戻る。さらに
、タイマカウンタの値が、前記ステップ２１４の電磁弁
閉駆動出力割り込み時刻と一致したとき、第１４図に示
す溢流ボート閉出力割り込みルーチンに移り、ステップ
２３０で電磁弁閉駆動信号出力を発生させ、溢流ボート
７をとじることにより次の圧送（燃料噴射）に備える。

そして、再びメインルーチンへ戻る。その後、キースイ
ッチ２７がオフされるようになると、ステップ１１０に
て噴射量零となる様、第１図に示すポンプ室５と低圧室
７０が常時連通する様電磁弁開駆動信号を出力する（電
磁弁８の通電を停止する）。

他の実施例としては１次のものがある。

＋１）噴射開始検出器として第１６図に示す如くノズル
弁リフト検出器を用いることも可能である。

このノズル弁リフト検出器は、燃料噴射ノズル３０内の
ノズル弁３０３上に、磁性材３０２を備え、それに対向
してコイル３０１を置く。噴射ポンプ１から燃料が圧送
されノズル弁３０３が持ち上がると、磁性材３０２がコ
イル３０１に近付き。

コイル３０１のインダクタンスが変化する。このインダ
クタンスの変化を公知のインダクタンス変化検出回路３
０４を利用し検出すれば燃料の噴射された時期を検出す
ることができる。

（２）上記実施例では分配型燃料噴射ポンプを制御する
例を示したが３副型燃料噴射ポンプにおいても同様に制
御できる。

（３）上記実施例については電磁弁８は通電しゃ断で溢
流通路が低圧側に連通したが第１７図に示す如く通電時
に溢流するような構成とすることも可能である。

以上述べたように２本発明装置は、噴射開始検出器と、
ディーゼル機関用噴射ポンプの溢流通路に設けた電磁弁
とを備えるものであり、この電磁弁を前記検出器および
運転条件検出器の信号を入力にする制御回路によって制
御するものであるから、前記機関の運転条件全域に亘っ
て燃料噴射量の正確な電子制御が可能になるという優れ
た効果がある。さらに９本発明によれば、車両用ディー
ゼル機関に用いられる噴射ポンプを利用するから。

燃料を圧送するためのカム機構に制約がなく、また電磁
弁を制御するものであるから、リング状部材を制御する
精密なアクチュエータ及び位置センサ等を使用する必要
がなく、構成が簡単であり。

かつ安価な制御装置を提供することができるなどの数々
の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図。 第２図は第１図図示中の回転数センサ及び波形整形回路
の電気回路図、第３図は第２図図示の回路の入出力波形
図、第４図は第１図図示中のアクセルセンサの回路構成
図、第５図は第１図図示中の噴射圧センサ及び波形整形
回路を表わす構成図。 第６図は第５図図示の回路の入出力波形図、第７図は電
磁弁の断面図、第８図は基本噴射量パターンを示す特性
図５第９図及び第１０図、並びに第１５図は第１図図示
中のＲＯＭ内のマ・ノブを説明するための模式図、第１
１図、第１２図、第１３図、及び第１４図は第１図図示
中の制御回路における処理手順を示すフローチャート、
第１６図は噴射開始検出器の他の実施例としてのノズル
リフト検出器を示す断面図、第１７図は電磁弁の他の実
施例を示す断面図である。 ■−燃料噴射ポンプ、２−プランジャ、５−燃料加圧室
をなすポンプ室、７−＝溢流通路、８−電磁弁、１０−
制御回路、１１−中央処理ユニット。 １４−続出し専用メモリ、１５−読出し書込み可能なメ
モリ、２１−噴射開始検出器としての噴射圧センサ、２
２〜２７−運転条件検出器、３０−燃料噴射ノズル、３
０１〜３０４−ノズルリフト第１図 第２図 ハ 第３図 ■ 第４図 ］ ＬＶ）　　　　　　第６図 第７図 。　　第８図 第９図 Ｃｋ 第１０図 Ｐ 白−−−−−−−−Ｎ戦−−−−−−−Ｎｍ　　）Ｊ第
１５図 １瘍幣内戊力宜１）へ丹 第１４図 巳谷三、’、ｔニー’ｐｋＩ、ｔ、ハｆ’１Ｌ−）第１
６図 第１頁の続き ０発　明　者　長谷田哲志 刈谷市昭和町１丁目１番地日本 電装株式会社内 ０発　明　者　益田間 刈谷市昭和町１丁目１番地日本 電装株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディーゼル機関に燃料を圧送する燃料噴射ポンプ
   の燃料加圧室に一端が常に連通し他端が低圧側に連通ず
   る溢流通路の途中に配設され、この溢流通路の開閉を行
   う電磁弁と、前記機関に燃料を噴射し始める時期を電気
   的に検出する噴射開始検出器と、前記機関の運転条件を
   電気信号として検出する運転条件検出器と、マイクロコ
   ンピュータを含み、前記運転条件検出器からの信号を受
   けて決まる前記機関の目標噴射量を演算するとともに。 この目標噴射量に対応した前記噴射開始検出器の信号発
   生から前記電磁弁により溢流通路の開放を行うまでの目
   標噴射期間を演算し、この目標噴射期間に応じて前記溢
   流通路を開放するように前記電磁弁の駆動を制御する制
   御回路とを備えることを特徴としたディーゼル機関用燃
   料噴射量制御装置。
2. （２）前記制御回路が前記目標噴射期間を演算するため
   に、前記機関の回転数と目標噴射量とから決まる二次元
   マツプをメモリに持つことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の燃料噴射量制御装置。
3. （３）前記噴射開始検出器として圧送燃料の圧力が設定
   値を越えたことを検出する噴射圧センサを備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射量制御
   装置。
4. （４）前記噴射開始検出器として噴射ノズルのリフト開
   始点を検出するノズルリフト検出器を備えることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射量制御装置
   。