JPS6337257B2

JPS6337257B2 -

Info

Publication number: JPS6337257B2
Application number: JP57159421A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Honma; Iwane Inokuchi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1988-07-25
Also published as: JPS5949365A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、デイーゼル機関等における燃料噴
射ポンプの燃料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、この燃料噴射ポンプ１は、エンジン
のドライブシヤフトに連結されたカムデイスク２
の回転によつて、軸方向の往復移動および回転運
動を行なうようになつているプランジヤ３を有し
ており、吸入行程では、プランジヤ３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
とプランジヤ３の動作空間６へ燃料が吸入され
る。

次に、吐出行程では、プランジヤ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
ヤ３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
がすことによつて行なわれるが、この燃料逃がし
通路１１を開く時期は、プランジヤ３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、それによつ
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を操作す
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１４，１５を有する電磁石と、こ
の空隙内において回転軸１６によつて外筐部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１６の下端には扇形
片１９が偏心して取付けられ、この扇形片１９の
中心軸より偏よつて固定された球状係合片２０
が、弁部材１２の穴２１にはまつており、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つている。

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、肉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、発振器２６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ヤフ
トに取付けた歯付き円板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イード
バツ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２９、ロツド２７ａ及
びばね２７ｂによつてフエライト磁心２７ｃの直
線変位に変換して、発振器２８から給電される２
個のインダクタンスコイル２７ｄ，２７ｅによつ
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、このような従来の燃料噴射ポン
プの吐出量制御装置では、弁部材１２を変位させ
るためにトルクモータを用いて、その回転力を回
転軸１６、偏心扇形片１９、球状係合片２０等の
部材を介して弁部材１２に伝達しているので、機
構が複雑であるし、各部材間で機械的誤差が生ず
るため高精度の調整を行なうことができなかつ
た。

また、トルクモータが故障した場合に、弁部材
１２を変位させることができなくなるため、燃料
吐出量が多い状態のままになつて機関を暴走させ
る恐れがあるという問題もあつた。

さらに、例えば実開昭57−40658号や実開昭57
−8356号などに見られるように、ソレノイドを用
いて弁部材を駆動して燃料噴射量あるいは噴射時
期を制御するものがあるが、これらもソレノイド
の駆動力とリターンスプリングの付勢力のバラン
スにより、機械的連結部材を介して弁部材を駆動
するようになつているため、機械的誤差が生じ易
く、しかもフイードバツク制御を行なつていない
ので応答性のよい高精度な制御は困難である。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、上述のような燃料噴射ポンプにおける吐出量
調整装置の構造を簡単にしてコスト低減を計ると
共に、機械的誤差が生じる余地をなくしてフイー
ドバツク制御を有効に機能させ、応答性と調整精
度を向上させ、燃料噴射量を常に最適値に保つて
デイーゼルエンジンの運転性と排気性能の向上を
実現し、安全性も向上させ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、上述した吐出量調整用の円筒状
弁部材（スリーブ弁）を円筒状永久磁石によつて
あるいは円筒状永久磁石と一体に構成し、この弁
部材の外周に間隔を置いて対向する一対の電磁コ
イルと、上記弁部材の変位を非接触で検出する位
置センサと、内燃機関の作動パラメータ（運転条
件）に関連して上記弁部材の目標位置を定め、一
対の電磁コイルの励磁電流を上記目標位置と位置
センサによつて検出される弁部材の実在位置との
偏差に応じて直接位置制御すると共に、上記一対
の電磁コイルのいずれか一方が故障した時にも他
方の電磁コイルを励磁して弁部材を変位させる弁
部材駆動制御手段とを設けたものである。

以下、第２図以降を参照して、この発明の実施
例を説明する。

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り、
第１図ロと対応する部分には同一符号を付してあ
り、それらの説明は省略する。

この実施例において、プランジヤ３に設けられ
た燃料逃がし通路１１の開閉を行なう円筒状弁部
材であるスリーブ弁３０は、円筒状の永久磁石３
１の両端面に磁性体からなるリング状のポールピ
ース３２ａ，３２ｂを固着して構成され、プラン
ジヤ３の外周に軸方向に摺動自在に嵌装されてい
る。

このスリーブ弁３０の永久磁石３１は、例えば
図で左側のポールピース３２ａをＮ極、右側のポ
ールピース３２ｂをＳ極にするように着磁されて
いる。

一方、このスリーブ弁３０を左右に変位させる
ために、このスリーブ弁３０の外周に間隔を置い
て対向する一対の円筒状電磁コイル３３，３４を
設け、その外周を磁路とコイルの保護を兼ねる外
被ヨーク３５で取囲み、そのヨーク３５を外筐部
１７にねじ止め固定している。

この永久磁石３１からなるスリーブ弁３０と、
左右一対の電磁コイル３３，３４とによつて吐出
量調整装置の主要部を構成している。

また、スリーブ弁３０のポールピース３２ａに
磁性体のステイ３６を固設してプランジヤ３の径
方向の外方へ突出させ、その先端部に対向して、
スリーブ弁３０の変位を非接触で検出する磁気セ
ンサによる位置センサ３７を、外筐部１７と一体
のブラケツト１７ｂに取付けて配設している。

そして、この位置センサ３６からの検出信号を
フイードバツク信号として使用する。なお、３８
はプランジヤスプリング、３９はスプリング受板
である。

第３図は、この吐出量調整装置の駆動制御回路
（弁部材駆動制御手段）を示すブロツク図である。

４１は高周波発生回路であり、第１駆動回路５
０及び第２駆動回路５１を作動させる高周波矩形
波信号を出力する。

４２は三角波信号を出力する三角波発生回路、
４３はスリーブ弁３０の目標値信号を出力する指
令回路、４４は第２図の位置センサ３７を含む位
置検出回路で、実際のスリーブ弁位置を検出して
実在値信号を出力する。

４５は偏差増幅回路であり、指令回路４３から
の目標値信号S_Oと位置検出回路４４からの実在値
信号S_Fとの偏差に応じた偏差信号を出力する。

４６は比較回路であり、三角波発生回路４２か
らの三角波信号と偏差増幅回路４５からの偏差信
号とを比較して、偏差信号を所定の周期でその偏
差の大小に応じたパルス幅のパルス信号に変換す
るパルス幅変調回路の作用をなす。

４７はアンド回路であり、比較回路４６の出力
と高周波発生回路４１からの高周波矩形波信号と
のアンドをとつて駆動用信号を出力する。

４８は、指令回路４３からの目標値信号S_Oと位
置検出回路４４からの実在値信号S_Fの大小を比較
する比較回路である。

４９は選択回路であり、比較回路４８からの出
力に応じて、アンド回路４７からの駆動用信号Ａ
を第１、第２の駆動回路５０，５１に選択的に与
えて電磁コイル３３，３４に流す励磁電流の向き
を制御する。

第４図は、この選択回路４９と第１、第２駆動
回路５０，５１、及び比較回路４８の具体例を示
す回路図である。

比較回路４８は、目標値S_Oが実在値S_Fより大き
い時は出力Ｄをローレベル“Ｌ”にし、目標値S_O
が実在値S_Fより小さい時は出力Ｄをハイレベル
“Ｈ”にする。

選択回路４９は、比較回路４８の出力Ｄによつ
て、例えばオン・オフを逆に制御される１対のア
ナログスイツチからなる切換スイツチ回路によつ
て構成され、第３図のアンド回路４７からの駆動
用信号Ａを出力線Ｂ又はＣに切換えて出力する。

第１駆動回路５０はトランジスタTr₁とTr₂、
第２駆動回路５１はトランジスタTr₃とTr₄によ
つてそれぞれ並列接続された電磁コイル３３，３
４に反対方向に励磁電流を流すようにブリツジ回
路を構成している。

次に、この実施例の動作を第５図及び第６図も
参照して説明する。

いま、指令回路４３から機関の作動パラメータ
（運転条件）、例えば、回転数、アクセルペダル位
置、吸気管負圧、機関温度等に応じて最適の燃料
吐出量を与えるためのスリーブ弁３０の位置の目
標値が出力されると、初期状態はスリーブ弁３０
が左端位置にあり、位置検出回路４４からの実在
値信号S_Fは０であるから、偏差増幅回路４５の出
力は大きくなり、比較回路４８の出力Ｄが“Ｌ”
になる。

この場合、選択回路４９によつて駆動用信号Ａ
が出力線Ｂに出力され、第１駆動回路５０のトラ
ンジスタTr₁，Tr₂がオンし（実際には高周波パ
ルスによりオン・オフを繰返す）、電磁コイル３
３，３４にそれぞれ第４図に実線矢印で示す方向
の励磁電流を流し、第５図イに示すように相隣接
する部分にＳ極を、外側端部にＮ極を発生させ
る。

それによつて、スリーブ弁３０が矢示Ａ方向に
変位するように力を受けて、プランジヤ３の軸方
向に右行する。そして、スリーブ弁３０が目標位
置に達すると、位置検出回路４４からの実在値信
号が目標値信号と一致するため、偏差増幅回路４
５の出力が０になり、駆動用信号Ａが出力されな
くなるので、選択回路４９は第１、第２駆動回路
５０、５１へ作動信号を出力しなくなり、電磁コ
イル３３，３４に励磁電流が流れなくなる。

逆に、スリーブ弁３０が目標値よりも図で右方
へ行きすぎると、位置検出回路４４からの実在値
信号S_Fが目標値信号S_Oより大きくなり、比較回路
４８の出力が“Ｈ”になるので、選択回路４９は
偏差に応じた駆動用信号Ａを出力線Ｃに出力す
る。

したがつて、第２駆動回路５１のトランジスタ
Tr₃、Tr₄がオンし、電磁コイル３３，３４にそ
れぞれ第４図に破線矢印で示す方向の励磁電流を
流し、第５図ロに示すように相隣る部分にＮ極
を、外側端部にＳ極を発生させる。

それによつて、スリーブ弁３０は矢印Ｂ方向に
変位するように力を受けて、プランジヤ３の軸方
向に左行する。

このようにして、スリーブ弁３０の位置が常に
目標値になるように制御することによつて、燃料
吐出量を機関の作動パラメータに対して最適量に
調整することができる。

ところで、このような吐出量調整動作中に、例
えば第５図ロに示したように電磁コイル３３，３
４を励磁している状態で第１の電磁コイル３３が
断線等の故障を起した場合は、第２の電磁コイル
３４は第６図イに示すような極性で励磁されてい
るため、引続きスリーブ弁３０を矢印Ｂ方向に変
位させることができる。

また、第２の電磁コイル３４が故障したときに
は、第１の電磁コイル３３が第６図ロに示すよう
な極性で励磁されいるため、やはり引続きスリー
ブ弁３０を矢示Ｂ方向に変位させることができ
る。

第５図イに示したように電磁コイル３３，３４
を励磁している状態で、電磁コイル３３，３４の
一方が断線した場合にも、残りの電磁コイルのみ
によつて引続きスリーブ弁３０を矢示Ａ方向に変
位させることができる。

このように、一対の電磁コイル３３，３４のい
ずれか一方が故障した時に、他方の電磁コイルの
みによつても引続きスリーブ弁３０を変位させる
ことができるので、燃料が過大に吐出し続けて機
関が暴走するような恐れはない。

なお、電磁コイル３３，３４の一方が断線等の
故障を起した時には、それを検出して、他方の電
磁コイルを必ず第６図イ又はロに示すように励磁
して、スリーブ弁３０をプランジヤ３の燃料逃が
し通路１１を開く方向へ変位させ、燃料の吐出を
停止させるようにしてもよい。

第７図は、この発明の他の実施例のスリーブ弁
を示す。このスリーブ弁３０は、プランジヤ３に
直接摺接する部分が円筒状非磁性体３７であり、
その外周に円筒状永久磁石３１を一体に嵌着し、
その両端面にリング状のポールピース３２ａ，３
２ｂを固着している。

このようにすれば、プランジヤ３が磁性体であ
つても永久磁石３１の両極間に閉磁路が形成され
ることがなくなるので、スリーブ弁３０を変位さ
せる推力を大きくでき、応答性が向上する。

第８図は、この発明のさらに他の実施例を示
し、スリーブ弁３０の図で右側のポールピースと
プランジヤ収納部材１７ａとの間に圧縮コイルス
プリング５２を介装し、その弾撥力でスリーブ弁
３０をプランジヤ３に設けた燃料逃がし通路１１
を開く方向（図で左方）に付勢するようにしたも
のである。

このようにすれば、一対の電磁コイル３３，３
４が両方共故障しても、スプリング３８による付
勢力でスリーブ弁が左方に変位して燃料逃がし通
路１１を開き、燃料をポンプ空間に逃がして吐出
を停止させることができる。

以上説明してきたように、この発明による燃料
噴射ポンプの吐出量調整装置は、吐出量調整用の
弁部材を永久磁石と電磁コイルによる電磁力で直
接変位させるようにしたので、構造が簡単でコス
ト低減を計れ、しかもフイードバツク制御を有効
に機能させることにより、調整精度及び応答性が
向上し、デイーゼルエンジンの燃料噴射量を常に
最適値に保つことができ、運転性及び排気性能の
向上を計ることができる。

また、一対の電磁コイルの一方が故障しても他
方の電磁コイルに励磁電流を流し、弁部材を制御
することができるので、安全性も向上する。

【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３図
は、同じくその駆動制御回路を示すブロツク図、
第４図は、同じくその要部の具体例を示す回路
図、第５図及び第６図は、同じくその動作説明の
ための電磁コイル３３，３４の励磁極性とスリー
ブ弁３０の変位方向との関係を示す説明図であ
る。第７図は、この発明の他の実施例のスリーブ
弁を示す断面図である。第８図は、この発明のさ
らに他の実施例を示す第２図と同様な断面図であ
る。２……カムデイスク、３……プランジヤ、１１
……燃料逃がし通路、１７……外筐部、３０……
スリーブ弁（弁部材）、３１……永久磁石、３３，
３４……電磁コイル、３５……ヨーク、３７……
位置センサ。

Claims

【特許請求の範囲】１燃料噴射ポンプのプランジヤに設けた燃料逃
がし通路を閉じる円筒状弁部材を、前記プランジ
ヤの軸方向に変位させることによつて前記プラン
ジヤによる燃料吐出行程における前記燃料逃がし
通路を開く時期を変化させて燃料の吐出量を調整
する吐出量調整装置において、前記弁部材を円筒状永久磁石によつてあるいは
円筒状永久磁石と一体に構成し、この弁部材の外
周に間隔を置いて対向する一対の電磁コイルと、
前記弁部材の変位を非接触で検出する位置センサ
と、内燃機関の作動のパラメータに関連して前記
弁部材の目標位置を定め、前記電磁コイルの励磁
電流を前記目標位置と前記位置センサによつて検
出される前記弁部材の実在位置との偏差に応じて
変化させて、前記弁部材を直接位置制御すると共
に、前記一対の電磁コイルのいずれか一方が故障
した時にも他方の電磁コイルを励磁して前記弁部
材を変位させる弁部材駆動制御手段とを設けたこ
とを特徴とする燃料噴射ポンプの吐出量調整装
置。２前記弁部材が、円筒状非磁性体の外周に円筒
状永久磁石を一体に嵌着してなる特許請求の範囲
第１項記載の燃料噴射ポンプの吐出量調整装置。３前記弁部材とプランジヤ収納部材との間に、
該弁部材をプランジヤに設けた燃料逃がし通路を
開く方向に付勢するスプリングが介装されている
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の燃料噴射
ポンプの吐出量調整装置。