JPS6328230B2

JPS6328230B2 -

Info

Publication number: JPS6328230B2
Application number: JP55078691A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Ooya
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1988-06-07
Also published as: DE3122553A1; JPS575526A; US4438496A; DE3122553C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明はデイーゼルエンジン等の内燃機関に具
備される燃料噴射弁の噴射量制御装置に関する。

デイーゼルエンジン等の内燃機関には、そのシ
リンダ内に突出させて燃料噴射弁が設けられてお
り、燃料噴射ポンプから噴射管を介して燃料噴射
弁に供給された燃料が、シリンダ内に噴射され
る。また、ユニツトインジエクタにおける燃料噴
射弁は、これと一体の電磁弁等から成る燃料噴射
ポンプの作用により、上記同様に燃料がシリンダ
内に噴射されるようになつている。

一方、燃料噴射量Ｑは燃料噴射弁の有効開口面
積をＡ、噴射期間をｔ、噴射圧力をＰとすると次
式で表わされる。

Ｑ＝Ｋ・Ａ・ｔ√ （但し、Ｋは定数）従つて、上式から明らかなように各種Ａ、ｔ、
Ｐを適宜変化させることによつて燃料噴射量Ｑを
制御することができる。

しかしながら、燃料噴射弁から噴射される燃料
の噴射量を検出し、これを直接、噴射量の制御系
にフイードバツクさせて燃料噴射量を制御する制
御装置は未だ提案されていない。そこで、従来、
列型燃料噴射ポンプにおいてはコントロールラツ
ク位置を、分配型燃料噴射ポンプにおいてはコン
トロールスリーブ位置をそれぞれ検出して、これ
を噴射量と対応させ、当該噴射量を制御している
（特公昭47−40228号公報）。かかる方法では、噴
射量を直接検出していないので、機関や噴射装置
の機差によるばらつき、或は機械部分の摩耗によ
り生じる噴射量の誤差は補正できず、噴射量を正
確に制御することができない。また、ユニツトイ
ンジエクタにおいては、コントロールラツクやコ
ントロールスリーブがないために、前述のような
噴射量の検出が困難であり、従つて、殆ど噴射量
のフイードバツク制御が行なわれていないのが現
状である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、噴
射量をフイードバツク制御により正確に制御でき
るようにした燃料噴射弁の噴射量制御装置を提供
することを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

第１図は本発明の燃料噴射弁の噴射量制御装置
のブロツク構成図であり、同図中１は本発明の噴
射量制御装置により制御される燃料噴射弁で、こ
れは図示しない内燃機関のシリンダ内に装着され
ている。該燃料噴射弁１はノズルホルダ１０を有
し、該ノズルホルダ１０の内部には針弁１１が摺
動自在に配設され、この針弁１１の基端（図中上
端）側が嵌装された室１０ａ内に位置して、該室
１０ａの内端部１０a′と前記針弁１１のバネ受座
１１ａとの間には、該針弁１１の開弁圧設定用の
コイルバネ１２が介装されている。前記ノズルホ
ルダ１０の先端（図中下端）部に形成されて前記
針弁１１の先端（図中下端）部により開閉される
噴孔１０ｂには、前記ノズルホルダ１０内に形成
された燃料通路１０ｃが連通されている。４は燃
料噴射ポンプであり、該燃料噴射ポンプ４から圧
送されたタンク５内の燃料は、燃料供給路６、噴
射量制御部７を通つて前記燃料噴射弁１に供給さ
れ、前記噴孔１０ｂからシリンダ内に噴射され
る。前記針弁１１の後端部１１ｂは、所定の寸法
だけ、そのバネ受座１１ａから一体に突出させて
形成されている。

本発明の噴射量制御装置は、針弁リフトセンサ
１３と、噴射圧力センサ１７と、アクセル開度セ
ンサ２７と、機関センサ部２と、コントロールユ
ニツト３と、噴射量制御部７とを主要構成要素と
している。前記針弁リフトセンサ１３は、前記室
１０ａの内端部１０a′に、その軸心に沿い且つ前
記針弁１１の後端部１１ｂと所定の間隔ｄだけ離
間対向して配設されている。この針弁リフトセン
サ１３は、例えばマグネツト１４と、このマグネ
ツト１４に巻装したコイル１５とにより構成され
ている。通常、前記針弁１１は強磁性体である鋼
材で形成されており、従つて、前記マグネツト１
４の磁束の一部は前記針弁１１内を通る。尚、該
針弁１１の後端部１１ｂを前記バネ受座１１ａか
ら一体に突出させる代わりに、磁性部材を別途形
成し、これを前記バネ受座１１ａに固設してもよ
い。この針弁１１内を通る磁束は、該針弁１１と
前記マグネツト１４との間の間隔ｄ、即ち、該針
弁１１のリフト量ｌに応じて変化する。前記コイ
ル１５は、該コイル１５内を通る磁束の変化を検
出して対応する信号elを出力する。前記コイル１
５内を通る磁束の変化は針弁１１のリフト量ｌに
応じて変化し、従つて、該コイル１５の出力信号
elは前記針弁１１のリフト量ｌに対応した信号と
なる。前記噴孔１０ｂの有効開口面積Ａは前記針
弁１１のリフト量ｌに応じて変化する。また、前
記噴射圧力センサ１７は、例えば歪ゲージよりな
るもので、前記ノズルホルダ１１の外周面に前記
燃料通路１０ｃの近傍に位置して形成された凹部
１０ｄ内に密着固定されている。前記燃料噴射ポ
ンプ４から前記燃料通路１０ｃ内に圧送供給され
る燃料の圧力は極めて高いものであり、前記噴孔
１０ｂから燃料が噴射される時に、該燃料通路１
０ｃ内の圧力が変化する。この圧力変化に応じて
前記ノズルホルダ１０の燃料通路１０ｃの周囲部
に発生する歪を前記噴射圧力センサ１７が検出し
て信号epを出力する。従つて、この信号epは燃
料の噴射圧力Ｐに対応した信号となる。これらの
針弁リフト信号el、噴射圧力信号epは前記コント
ロールユニツト３に入力される。

前記機関センサ部２は機関の回転数、ピストン
位置及び、ピストン上死点位置を検出するもの
で、回転数センサ２２、ピストン位置センサ２３
及びピストン上死点位置センサ２４を有してお
り、これらの各センサ２２〜２４の機関の出力軸
２０に固設された歯車２１の外周にそれぞれ近接
して配設されている。これらの各センサ２２〜２
４は、例えば電磁ピツクアツプよりなるもので、
前記歯車２１の回転に応じて各センサ２２〜２４
を通過する各歯を検出して信号en，es，euを出
力する。尚、前記ピストン上死点位置センサ２４
は、ピストンが上死点位置に達したときにのみ信
号euを出力する。これらの各信号en，es，euは、
前記歯車２１の回転数に応じた周期のパルス信号
である。

前記アクセル開度センサ２７は、例えばポテン
シヨメータよりなるもので、図示しないアクセル
ペダルに連結されており、該アクセルペダルの踏
込位置を検出して対応するアクセル開度信号ea
を出力する。前記ピストン位置信号es、ピストン
上死点位置信号eu、回転数信号en及びアクセル
開度信号eaは前記コントロールユニツト３に入
力される。

前記コントロールユニツト３は、第１、第２入
力装置３０，３１と、メモリ３３と、中央演算処
理装置３２と、出力装置３４とを有している。

前記第１入力装置３０は、第１、第２アナログ
−デイジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器とい
う）３０Ａ，３０Ｂと、カウンタ３０Ｃとを有し
ている。前記第１、第2A／Ｄ変換器３０Ａ，３
０Ｂは、前記針弁リフト信号el、噴射圧力信号ep
を、夫々対応するデイジタル信号Dl，Dpに変換
して出力するものである。前記カウンタ３０Ｃ
は、前記ピストン位置信号esをカウントして該カ
ウント値信号Dsを出力するものである。また、
ピストンが上死点位置に達すると出力されるピス
トン上死点位置信号euが前記カウンタ３０Ｃの
リセツト端子に入力されると、該カウンタ３０Ｃ
のカウント値がクリアされる。従つて、前記カウ
ンタ３０Ｃから出力されるカウント値信号Dsは、
ピストンの、ある上死点から次の上死点までのピ
ストン位置に対応している。前記第２入力装置３
１は、第３アナログ−デイジタル変換器（以下、
Ａ／Ｄ変換器という。）３１Ａと第２カウンタ３
１Ｂとを有している。前記第3A／Ｄ変換器３１
Ａはアクセル開度信号eaを、対応するデイジタ
ル信号Daに変換して出力するものである。また、
前記第２カウンタ３１Ｂは回転数信号enを所定
時間の間カウントしてそのカウント値信号Dnを
出力するものである。前記メモリ３３は、機関の
回転数とアクセル開度とに基づいて設定された噴
射圧力データと、針弁リフト量と噴射圧力とに基
づいて設定された噴射期間データと、ピストン位
置に基づいて設定された噴射開始時期データとを
それぞれ記憶しているものである。前記中央演算
処理装置３２は、所定のプログラムに基づき前記
第２入力装置３１から出力されるアクセル開度信
号Daと、回転数信号Dnとが入力されることによ
り、当該各信号Da，Dnに対応した噴射圧力デー
タを前記メモリ３３から読み出して、噴射圧力デ
ータ信号Dbを出力するようになつている。また、
この中央演算処理装置３２は所定のプログラムに
基づき前記第１入力装置３０から出力される針弁
リフト信号Dl及び噴射圧力信号Dpが入力される
ことにより、当該各信号Dl，Dpに対応した噴射
期間データを前記メモリ３３から読み出して噴射
期間データ信号Dcを出力するようになつている。

更に、前記中央演算処理装置３２は、所定のプ
ログラムに基づき前記第１入力装置３０から出力
されるピストン位置信号esが入力されることによ
り、当該信号esに対応した噴射開始時期データを
前記メモリ３３から読み出して、噴射開始時期デ
ータ信号Dkを出力するようになつている。前記
噴射圧力データDbは前記出力装置３４に入力さ
れる。

前記出力装置３４は噴射圧力制御回路３４Ａ
と、噴射タイミング制御回路３４Ｂとを有してい
る。前記噴射圧力制御回路３４Ａは、前記噴射圧
力データ信号Dbが入力されると、この信号Dbに
対応した噴射圧力制御信号eqaを出力して、該信
号eqaが前記噴射量制御部７の圧力制御弁７１に
入力されることにより、該圧力制御弁７１を目標
噴射量となる如く所定の圧力に制御する。この圧
力制御弁７１は、例えば第２図に示すような構成
で燃料供給路７１ａから分岐して燃料タンク５に
連通している戻り通路７１ｂを閉塞可能な弁体７
１ｃを有し、該弁体７１ｃは、弁孔７１ｄに配置
されている。該弁孔７１ｄ内には、コイルバネ７
１ｅと磁性部材で形成された可動片７１ｆが配置
されており、前記コイル７１ｇを付勢及び消勢し
て前記可動片７１ｆを偏位させて、前記弁体７１
ｃに対する前記コイルバネ７１ｅの押圧力を変化
させることにより、前記戻り通路７１ｂへの燃料
のバイパス量を制御し、燃料通路７１ａの燃料圧
力、即ち噴射圧力を例えば噴射期間を一定にした
場合に、第３図の特性線図中実線で示す噴射圧力
P₁から破線で示す噴射圧力P₂までの間で制御で
きるようなつている。前記噴射タイミング制御回
路３４Ｂは、噴射期間データ信号Dc及び噴射開
始時期データ信号Dkが入力されると、これらの
各信号Dc及びDkに対応した噴射期間制御信号
eqc及び噴射開始時期制御信号eqkを出力して、
これらの各信号eqc及びeqkが噴射量制御部７の
噴射タイミング制御弁７２に入力されることによ
り、該噴射タイミング制御弁７２を、目標噴射量
となる如く所定の噴射タイミングに制御する。こ
の噴射タイミング制御弁７２は、例えば２ポート
２位置弁で、前記噴射期間制御信号eqc及び噴射
開始時期制御信号eqkが入力されないときには、
第１位置７２Ａに切り換えられていて、燃料通路
を閉塞している。そして、前記噴射期間制御信号
eqc及び噴射開始時期制御信号eqkが入力される
と、第２位置７２Ｂに切り換えられて、燃料通路
を開口する。この燃料通路を開口する時期即ち、
噴射開始時期及び開口している時期即ち、噴射期
間は、噴射開始時期制御信号eqk及び噴射期間制
御信号eqcが入力される時期（開弁時期）及び入
力されている期間（開弁期間）により決定される
もので、例えば第４図の特性線図中破線で示す如
く、噴射開始時期がK₁で、噴射期間がt₁の状態及
び実線で示す如く噴射開始時期がK₂で、噴射期
間がt₂の状態等の如く制御するようになつてい
る。

次に、上述の如く構成した本発明の燃料噴射弁
の噴射量制御装置の動作を説明する。タンク５内
の燃料は、燃料噴射ポンプ４から燃料供給通路６
を通つて、噴射量制御部７の噴射圧力制御弁７１
及び噴射タイミング制御弁７２を順次通つて、燃
料噴射弁１の燃料通路１０ｃ内へ供給され、前記
噴射圧力制御弁７１により設定された噴射圧力
と、前記噴射タイミング制御弁７２により設定さ
れた噴射タイミングとで、噴孔１０ｂから機関の
シリンダ内へ噴射される。

前記燃料噴射弁１の針弁１１のリフト量ｌは針
弁リフトセンサ１３により検出され、該センサ１
３から出力された針弁リフト信号elは、第１入力
装置３０の第1A／Ｄ変換器３０Ａにてデジタル
信号Dlに変換された後、中央演算処理装置３２
へ入力される。

また、前記燃料噴射弁１の噴孔１０ｂから噴射
される燃料の噴射圧力Ｐは、噴射圧力センサ１７
により検出され、該センサ１７から出力された噴
射圧力信号epは、第２入力装置３０の第2A／Ｄ
変換器３０Ｂにてデジタル信号Dpに変換された
後、中央演算処理装置３２へ入力される。

また、機関のピストンの当該位置はピストン位
置センサ２３により検出され、該センサ２３から
出力されたピストン位置信号esは、第２入力装置
３０のカウンタ３０Ｃに入力され、該カウンタ３
０Ｃによりカウントされ、該カウント値信号Ds
がカウンタ３０Ｃから出力されて中央演算処理装
置３２へ入力される。

また、機関の回転数は回転数センサ２２により
検出され、該センサ２２から出力された回転数信
号enは第２入力装置３１の第２カウンタ３１Ｂ
に入力され、該第２カウンタ３１Ｂによりカウン
トされ、該カウント値信号Dnが第２カウンタ３
１Ｂから出力されて中央演算処理装置３２へ入力
される。

更に、アクセル開度はアクセル開度センサ２７
により検出され、該センサ２７から出力されたア
クセル開度信号eaは、第２入力装置３１の第
3A／Ｄ変換器３１Ａにてデジタル信号Daに変換
された後、中央演算処理装置３２へ入力される。

この中央演算処理装置３２においては、第１入
力装置３０から入力された針弁リフト信号elのデ
ジタル信号Dl及び噴射圧力信号epのデジタル信
号Dpに対応する噴射期間データをメモリ３３か
ら読み出して噴射期間データ信号Dcを出力し、
該噴射期間データ信号Dcは出力装置３４の噴射
タイミング制御回路３４Ｂに入力される。

また、中央演算処理装置３２においては、第１
入力装置３０から入力されたピストン位置信号es
のカウント値信号Dsに対応する噴射開始時期デ
ータをメモリ３３から読み出して、噴射開始時期
データ信号Dkを出力し、該噴射開始時期データ
信号Dkは出力装置３４の噴射タイミング制御回
路３４Ｂに入力される。

更に、中央演算処理装置においては、第２入力
装置３１から入力されたアクセル開度信号eaの
デジタル信号Da及び回転数信号enのカウント値
信号Dnに対応する噴射圧力データをメモリ３３
から読み出して噴射圧力データ信号Dbを出力し、
該噴射圧力データ信号Dbは出力装置３４の噴射
圧力制御回路３４Ａに入力される。

この出力装置３４においては、その噴射圧力制
御回路３４Ａから噴射圧力制御信号eqaが出力さ
れ、該信号eqaは噴射量制御部７の噴射圧力制御
弁７１に入力され該噴射圧力制御弁７１が、目標
噴射量に対応する所定噴射圧力となるように制御
される。

また、出力装置３４においては、噴射タイミン
グ制御回路３４Ｂから噴射開始時期制御信号eqb
及び噴射期間制御信号eqkが出力され、これら信
号eqb及びeqkは噴射量制御部７の噴射タイミン
グ制御弁７２に入力され、該噴射タイミング制御
弁７２が、目標噴射量に対応する所定噴射開始時
期及び所定噴射期間、即ち、所定噴射タイミング
となるように制御される。

このようにして、燃料噴射弁１の噴孔１０ｂか
ら噴射された燃料の噴射量を、針弁リフトセンサ
１３及び噴射圧力センサ１７により検出し、この
検出信号をフイードバツクさせて、燃料噴射弁１
の噴孔１０ｂから噴射される燃料の噴射量が目標
噴射量と等しくなるように制御するものである。

上述した如く本発明の燃料噴射弁の噴射量制御
装置は、燃料噴射弁の針弁のリフト量を検出する
針弁リフトセンサと、前記燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料の噴射圧力を検出する噴射圧力センサ
と、機関の回転数を検出する回転数センサと、機
関のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ
と、機関の回転数とアクセル開度とに基づいて設
定された目標となる噴射圧力データ及び針弁リフ
ト量と噴射圧力とに基づいて設定された目標とな
る噴射期間データをそれぞれ記憶すると共に前記
針弁リフトセンサ及び噴射圧力センサからそれぞ
れ入力される針弁リフト信号及び噴射圧力信号に
対応する噴射期間データと前記回転数センサ及び
アクセル開度センサからそれぞれ入力される回転
数信号及びアクセル開度信号に対応する噴射圧力
データとを出力するコントロールユニツトと、該
コントロールユニツトから出力される噴射期間デ
ータ信号と噴射圧力データ信号に基づき実際の噴
射量が目標噴射量となる如く前記燃料噴射弁の噴
射期間と噴射圧力とを制御する噴射量制御部とを
具備したことを特徴とするものである。

従つて、機関や噴射装置の機差によるばらつ
き、或は機械部分の摩耗による噴射量の誤差を補
正できるので、燃料噴射量を正確に制御すること
ができる。また、噴射開始時期及び噴射期間を常
に最適な値に制御することができるため、排ガス
及び騒音を効果的に抑制することができ、且つ出
力特性を向上させることができる。更に、構成も
簡単である等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料噴射弁の噴射量制御
装置の一実施例を示すブロツク構成図、第２図は
第１図の装置に使用する圧力制御弁の構成図、第
３図は圧力制御弁の特性線図、第４図は第１図の
装置に使用する噴射タイミング制御弁の特性線図
である。１……燃料噴射弁、９……噴射量制御部、１１
……針弁、１３……針弁リフトセンサ、１７……
噴射圧力センサ、２２……回転数センサ、２７…
…アクセル開度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１燃料噴射弁の針弁のリフト量を検出する針弁
リフトセンサと、前記燃料噴射弁から噴射される
燃料の噴射圧力を検出する噴射圧力センサと、機
関の回転数を検出する回転数センサと、機関のア
クセル開度を検出するアクセル開度センサと、機
関の回転数とアクセル開度とに基づいて設定され
た目標となる噴射圧力データ及び針弁リフト量と
噴射圧力とに基づいて設定された目標となる噴射
期間データをそれぞれ記憶すると共に前記針弁リ
フトセンサ及び噴射圧力センサからそれぞれ入力
される針弁リフト信号及び噴射圧力信号に対応す
る噴射期間データと前記回転数センサ及びアクセ
ル開度センサからそれぞれ入力される回転数信号
及びアクセル開度信号に対応する噴射圧力データ
とを出力するコントロールユニツトと、該コント
ロールユニツトから出力される噴射期間データ信
号と噴射圧力データ信号に基づき実際の噴射量が
目標噴射量と等しくなる如く前記燃料噴射弁の噴
射期間と噴射圧力とを制御する噴射量制御部とを
具備したことを特徴とする燃料噴射弁の噴射量制
御装置。２前記針弁リフトセンサは、前記針弁の基端部
と所定間隔を存して対向配設されたマグネツト
と、このマグネツトに巻装されたコイルとを備
え、針弁リフトに応じて前記コイル内を通る磁束
の変化を検出することにより、針弁リフト量を検
出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の燃料噴射弁の噴射量制御装置。３前記噴射圧力センサは、前記ノズルホルダの
燃料通路の周囲部の歪を検出する歪ゲージである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃
料噴射弁の噴射量制御装置。