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JP3999878B2 - Variable discharge high-pressure pump and common rail fuel injection control apparatus using the variable discharge high-pressure pump - Google Patents

Variable discharge high-pressure pump and common rail fuel injection control apparatus using the variable discharge high-pressure pump Download PDF

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JP3999878B2
JP3999878B2 JP15213598A JP15213598A JP3999878B2 JP 3999878 B2 JP3999878 B2 JP 3999878B2 JP 15213598 A JP15213598 A JP 15213598A JP 15213598 A JP15213598 A JP 15213598A JP 3999878 B2 JP3999878 B2 JP 3999878B2
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康弘 堀内
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Soken Inc
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Denso Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼル機関のコモンンレール式燃料噴射制御装置において、高圧流体を圧送供給するために用いられる可変吐出量高圧ポンプおよび該可変吐出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼル機関の燃料噴射制御装置の1つとして、コモンレール式燃料噴射制御装置が知られている。コモンレール式燃料噴射制御装置は、各気筒に連通する共通の蓄圧配管(コモンレール)が設けられ、ここに可変吐出量高圧ポンプによって必要な流量の高圧燃料を圧送供給することにより、コモンレールの燃料圧(コモンレール圧)を一定に保持している。コモンレール内の高圧燃料は所定のタイミングでインジェクタにより各気筒に噴射される(例えば、特開昭64−73166号公報等)。
【0003】
図14は、コモンレール式燃料噴射制御装置に用いられる可変吐出量高圧ポンプの一例を示すもので、シリンダ81内には図示しないカムによって駆動されるプランジャ82が往復動自在に嵌挿され、シリンダ81の内壁面とプランジャ82の上端面とで圧力室83を形成している。該圧力室83の上方には電磁弁84が取り付けられており、電磁弁84は、その内部に形成された低圧流路85と圧力室83の間を開閉する弁体86を有している。
【0004】
弁体86は、コイル87に通電しない図示の状態で開弁位置にあり、燃料は、プランジャ82の下降時に、図略の低圧供給ポンプ(フィードポンプ)より低圧流路85、弁体86周りの間隙を経て圧力室83内に導入される。コイル87に通電すると弁体86は上方へ吸引され、その略円錐状の先端部がシート部88に着座して閉弁する。同時に、プランジャ82の上昇によって、圧力室83内の燃料が加圧され、圧力室83の側壁に設けた流路89より図示しないコモンレールへ圧送される。
【0005】
ところで、プランジャ82の上昇中は、圧力室83内の燃料圧により弁体86に閉弁方向の力が作用するため、弁体86は一度閉弁すると、コイル87への通電を停止しても開弁しない。このため、上記構成の可変吐出量高圧ポンプでは、コモンレールへの圧送量の制御を、弁体86の閉弁時期を制御する、いわゆるプレストローク制御にて行っている。すなわち、プランジャ82が上昇行程に移った後、直ちに閉弁せず、圧力室83内の燃料が所定量となるまで開弁状態を保持して、余剰の燃料を低圧流路85側へ逃がし、しかる後、閉弁して加圧を開始することで、必要量の加圧流体をコモンレールへ圧送している。
【0006】
ところが、エンジンの回転数の上昇に伴い、ポンプ送油率が高くなると、弁体86が閉弁信号とは無関係に閉弁(自閉)するという問題が生ずる。これは、プランジャ82の上昇時、弁体86が、下端面に圧力室83内の燃料の動圧を直接受けること、弁体86とシート部88の間の間隙より低圧流路85へ向けて流れる燃料の絞り効果により閉弁方向の力を受けること等によるもので、流量制御が適切になされないおそれがある。
【0007】
この対策としては、弁体86の作動ストロークを大きくするか、弁体86の復帰用スプリング力を大きくすることが考えられるが、いずれの場合も、閉弁応答性の低下につながる。閉弁応答性を維持するためにはコイル87に通電する電力を多大にしたり、体格を大きくして電磁弁84の吸引力を増加させる必要があり、電磁弁84の電力コスト、製作コストの上昇を招くという問題があった。
【0008】
また、上記構成の可変吐出量高圧ポンプでは、圧力室83への流路の開閉を電磁弁84で行っており、閉弁信号に対し弁体86が着座して流路85を閉鎖するまでに一定の時間を要することから、通常、この作動応答時間を予め計算して閉弁タイミングを制御している。ところが、エンジンの回転数が上昇し、ポンプ送油率が高くなると、開閉動作が間に合わなくなり、十分な制御ができなくなるおそれがあった。
【0009】
そこで本発明者らは、エンジンの回転数が上昇し、ポンプ送油率が高い状態でも、コモンレールへの圧送量制御が容易かつ確実にでき、しかも装置の大型化や電力の増大を伴わないこと、また、流路の開閉に電磁弁を用いることによる応答遅れ等の不具合を解消することを目的として、以下に示す吸入量調量式の可変吐出量高圧ポンプを提案した(特願平9−100939号)。
【0010】
この可変吐出量高圧ポンプは、図15に示すように、圧力室91はシリンダ92の内壁面とプランジャ93の上端面とで形成され、カム94の回転によってプランジャ93が上下動する。圧力室91の上流に、圧力室91への低圧燃料の吸入時にのみ開放される逆止弁95を設けるとともに、その上流に、圧力室91へ吸入される低圧燃料の流量を制御する電磁弁96を設けたものである。電磁弁96は、弁体961が開弁している間、低圧流路97から逆止弁95方向へ低圧燃料を流し、この燃料の圧力によって逆止弁95の弁体951を開いて低圧燃料が圧力室91へ吸入される。吸入は、カム94の下降時にその下降速度と同じ吸入速度で行われ、電磁弁96を閉じることで終了し、電磁弁96の通電時間で吸入量が決定される。そしてカム94が上昇に転じ、プランジャ93を押圧するとそのときの燃料圧力で逆止弁95が閉弁し、圧力室91内の燃料が加圧され吐出弁98を経て圧送される。
【0011】
このように圧送時に圧力室91への燃料の吸入を禁止する弁体951と、低圧流路97から圧力室91へ吸入される低圧燃料の流量を制御する弁体961とを別々に設けることで、装置の大型化等を伴うことなくプレストローク制御における自閉の問題が解消される。また逆止弁95を用いることで従来のように閉弁信号に対する応答遅れ等の問題がなく、信頼性が高い。
【0012】
さらに発明者らは、上記特許出願において、低圧流路から圧力室への低圧燃料の吸入量の制御を、上記電磁弁に代えて可変絞り弁により行うようにした可変吐出量高圧ポンプを提案した。この可変吐出量高圧ポンプでは可変絞り弁のリフト量(流路面積)を制御することで吸入量を調整する(面積調量式)。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この面積調量式の可変吐出量高圧ポンプでは、次の問題がある。図16はエンジンが低回転時および高回転時のプランジャの挙動とカムリフトとを示すタイムチャートである。カムはエンジンの回転と同期して回転するため、カム動は低回転時には遅く低圧燃料の吸入時間が長くなり、高回転時にはカム動は速く低圧燃料の吸入時間が短くなる。このため一定量の吸入量を得ようとすると、低回転時には開度を小さくし、高回転時には大きくする必要がある。
【0014】
図17は圧送量と可変絞り弁の開度(リフト量)の特性を示すものである。上記のごとく低回転域ほど吸入時間が長くなるから、可変絞り弁のリフト量に対する圧送量の変化割合(グラフの傾き(Δq/Δl))が大きくなる。このように可変絞り弁の開度のダイナミックレンジがエンジン回転数によって変化して、その結果、開度の制御精度のあまり高くない可変絞り弁を用いると、低回転域において可変吐出量高圧ポンプの圧送量の調量精度が必ずしも十分ではなく、コモンレール圧が変動して所期の燃料噴射量が得られないおそれがあった。このため可変絞り弁のリフト量の調整精度を確保するために、可変絞り弁の弁体を分解能の高いアクチュエータで駆動する必要が生じ、例えば可変絞り弁の弁体を駆動するアクチュエータがステップモータであればステップ数を増やしたり、リニアソレノイドであればリフト量変化に対する開度変化を緩やかにするためにリフト量の変位範囲を大きくせざるを得ず、この結果、さらなる可変絞り弁のコストダウンや、弁体のリフト方向の体格の小型化が十分になし得ない。
【0015】
しかして、本発明の目的は、面積調量式の可変吐出量高圧ポンプにおいて、開度の調整精度があまり高くない小型、低コストの可変絞り弁を用いて調量精度を向上することである。また他の目的として、可変吐出量高圧ポンプを、小型、低コストで調量精度を向上せしめて精度よくコモンレール圧を制御することのできるコモンレール式燃料噴射制御装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項1の構成では、可変吐出量高圧ポンプは、シリンダ内にプランジャを往復運動可能に嵌挿配設して、上記シリンダの内壁面と上記プランジャの端面とで圧力室を形成する。該圧力室に低圧流路より低圧流体を吸入し、プランジャ駆動手段により上記プランジャを上記圧力室が縮小する方向に駆動し、上記圧力室内に導入された低圧燃料を加圧して高圧流路へ圧送するようになす。かつ上記低圧流路と上記圧力室との間に、開度自在に作動する可変絞り弁と、可変絞り弁から圧力室への低圧流体の吸入時には圧力室と可変絞り弁との間を連通し、圧力室に吸入された低圧流体の加圧開始時より加圧流体の高圧流路への圧送終了時までの間には圧力室と可変絞り弁の間を遮断する逆止弁とを具備する。かかる構成に加えて、加圧燃料の非圧送時に、上記可変絞り弁が開く開期間と閉じる閉期間とを設定し、開期間における開度と、開期間と閉期間との時間割合とで、上記圧力室への低圧流体の吸入量を調整する制御手段を具備せしめる。該制御手段は、ポンプ低回転域において、上記可変絞り弁の開度によって決まる吸入速度と、開期間と閉記間の時間割合によって決まる吸入時間の両方を制御することにより吸入量を調整する。
【0017】
上記構成において、低圧流体は、逆止弁の開弁時に可変絞り弁から圧力室へ吸入される。プランジャ駆動手段による上記プランジャの作動で上記圧力室が縮小を開始し、上記圧力室内の低圧流体が加圧される。これにより逆止弁が閉じるとともに、圧力室内の加圧流体が高圧流路へ圧送される。制御手段は、可変絞り弁の開度を調整することで低圧流体の圧力室内への吸入速度を制御するとともに、可変絞り弁の開期間と閉期間との時間割合を調整することで吸入時間を制御し、圧力室への低圧流体の吸入量を調整する。これにより要求される加圧燃料の圧送量すなわち圧力室への吸入量の調整量が可変絞り弁の開度の調整精度を上回るものであっても、上記時間割合を調整することで、精度よく所望の加圧燃料の圧送量を得ることができる。しかして、可変絞り弁として開度の調整精度があまり高くない小型で低コストのものを用いても、精度よく燃料の圧送量を制御することができる。
【0018】
本発明請求項2の構成では、上記制御手段を、上記可変絞り弁の開期間を上記プランジャ駆動手段に同期するように設定する。
【0019】
これにより毎サイクル、同じタイミングで可変絞り弁から圧力室に低圧流体が吸入される。したがってサイクル間の吸入量ばらつきが抑えられ、吸入量の調量精度が向上する。
【0020】
本発明請求項3の構成では、上記圧力室を構成する上記シリンダおよびプランジャを複数設けるとともにプランジャの駆動を互いにずれたタイミングで行う構成とし、かつ各圧力室に対応して上記逆止弁を設けて低圧流路から上記圧力室に到る圧送系を複数系統具備せしめる。圧送系を構成する上記可変絞り弁は共通とする。
【0021】
低圧流体の圧送が複数の圧送系により互いにずれたタイミングで行われ、プランジャ駆動におけるピーク駆動トルクを低減できる。また、一方の圧送系の吸入行程が終了して圧送に移るまでに他方の圧送系の吸入行程が開始されても、そのとき一方の圧送系の圧力室に吸入される低圧流体の吸入速度は可変絞り弁の開度で規定されるので、吸入量が小のときにも調量精度が低下することはない。そして複数の圧送系の吸入量制御を単一の可変絞り弁で行うから、圧送系間の吸入量ばらつきが抑えられる。
【0022】
本発明請求項4の構成では、コモンレール式燃料噴射制御装置は、上記各請求項記載の可変吐出量高圧ポンプと、該可変吐出量高圧ポンプにより加圧された加圧燃料により蓄圧され、エンジンの各気筒に燃料を噴射する電磁燃料噴射弁に高圧の燃料を供給するコモンレールと、コモンレール圧を検出するコモンレール圧検出手段とを具備している。上記可変吐出量高圧ポンプの上記プランジャ駆動手段を、エンジン動力によりエンジン回転に同期して作動する構成とし、上記制御手段を、コモンレールの燃料圧の増減に応じて目標圧送量を設定し、目標圧送量に応じて上記可変絞り弁を制御する構成とする。
【0023】
コモンレール圧検出手段により検出されたコモンレール圧に応じて目標圧送量が設定される。可変吐出量高圧ポンプは、上記制御手段による制御で、コモンレールへ加圧燃料を目標圧送量に応じて高い調量精度で圧送する。しかしてコモンレール燃料圧を精度よく目標値に制御することができる。しかも上記のごとく可変吐出量高圧ポンプの小型化、コストの低減を実現することで、コモンレール式燃料噴射制御装置全体の小型化、コストの低減を実現することができる。
【0024】
本発明請求項5の構成では、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を具備せしめ、上記制御手段を、エンジン回転数が予め設定した所定値以下になると、上記時間割合の制御を行い、エンジン回転数が上記所定値を越えると上記時間割合の制御を解除する構成とする。
【0025】
エンジン回転数が低下して可変絞り弁の開度に対する圧送量の変化割合が大きくなると、可変絞り弁には、開度の制御に加えて時間割合の制御が行われ、可変絞り弁の開度の調整精度の不足を補い、調量精度の低下を防止する。可変絞り弁の開閉を伴う時間割合の制御を、相対的に吸入時間が長くなる低回転域だけに限定することで、可変絞り弁には開閉の高い応答性が不要になり、さらにコストの低減を図ることができる。
【0026】
本発明請求項6の構成では、制御手段を、上記コモンレール圧検出手段により検出されたコモンレール圧が予め設定した所定値を越えて変化すると、上記時間割合の制御を行い、コモンレール圧が上記所定値を越えなければ上記時間割合の制御を解除する構成とする。
【0027】
コモンレール圧の変化が大きくなったことから、可変絞り弁のリフト量に対する圧送量の変化割合が大きくなり調量精度の低下が生じているものと判断できる。これよりエンジン回転数が低回転域にあることが知られる。かかるコモンレール圧の変化が検出された時に、可変絞り弁に、開度制御に加えて時間割合の制御を行うことで調量精度が高くなる。また上記のごとく低回転域においては可変絞り弁には高い応答性が不要であり、よりコストの低減を図ることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明の可変吐出量高圧ポンプおよび該可変吐出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射制御装置の第1の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は可変吐出量高圧ポンプの全体断面を示し、図2はコモンレール式燃料噴射制御装置の構成を示すものである。図2において、エンジンEには各気筒の燃焼室に対応する複数の電磁燃料噴射弁たるインジェクタIが配設され、これらインジェクタIは各気筒共通のコモンレールRに接続され、インジェクタIに高圧の燃料が供給されるようになっている。コモンレールRには供給配管R1、吐出弁B2を介して可変吐出量高圧ポンプPのポンプ部P0が接続され、可変吐出量高圧ポンプPにより、コモンレールRに連続的に燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料が蓄圧される。
【0029】
可変吐出量高圧ポンプPは、ポンプ部P0が燃料タンクTから内蔵するフィードポンプP1を経て吸入される燃料を高圧に加圧してコモンレールR内に燃料を供給し、コモンレールR内の燃料を高圧に制御するもので、コモンレールRを高圧の上記所定圧に制御するべく、制御手段たる電子制御ユニット(ECU)P3を備えている。ECUP3は、コモンレールRに配設されてコモンレール圧力を検出するコモンレール圧検出手段たる圧力センサS1からの信号が予め設定した最適値となるように、コモンレールRへの圧送量を決定して吐出制御装置P2に制御信号を出力する。ECUP3には、さらに、エンジン回転数検出手段たるエンジン回転数センサS2、TDC(上死点)センサS3、スロットルセンサS4、温度センサS5により、回転数、TDCの位置、アクセル開度、温度の情報が入力され、ECUP3は、これらの信号により判別されるエンジン状態に応じて電磁燃料噴射弁Iの噴射量制御用電磁弁B1に制御信号を出力する。ECUP3には、マイクロコンピュータを備えた構成のもの等、構成は任意である。
【0030】
可変吐出量高圧ポンプPについて、図1、図3、図4により、さらに詳細に説明する。図3は図1におけるA−A線に沿う断面を示し、図4は噴射量制御装置P2を拡大したものである。ポンプハウジング1内にはベアリングD2、ブッシュD1を介してドライブシャフトDが回転可能に支持されており、このドライブシャフトDには、燃料タンクT(図2)から燃料を吸い上げて、低圧流路たるフィード流路11に圧送供給するベーン式のフィードポンプP1が連結されている。上記ドライブシャフトDの右端部には、プランジャ駆動手段たるカム13が一体に形成されており、該カム13は上記ドライブシャフトDとともにエンジンの回転数の1/2の速度でエンジン回転に同期して回転するようになしてある。このカム13が回転すると、板P11を介して上記フィードポンプP1のロータP12が回転し、その回転により燃料タンクTから燃料がインレットバルブB3より図示しない流路を通って上記フィードポンプP1内空間(ロータP12とケーシングP13とカバーP14、P15とに囲まれた空間)に導入される。導入された燃料は、ロータP12の回転に伴いロータP12に配設されたベーンP16によって図示しない流路を経てフィード流路11に圧送される。
【0031】
フィード流路11の燃料は、下記のようにコモンレールRへの圧送用に使用されるだけでなく、絞り流路Sよりポンプ部P0内部に流入し、ポンプ部P0内部の潤滑および冷却にも使用される。潤滑に用いられた燃料はバルブVから出て燃料タンクTに戻される。また、ポンプ部P0内部の圧力はほとんど大気圧となるようにバルブVにより調整されている。
【0032】
ポンプハウジング1の右端開口にはヘッドHが嵌着されており、該ヘッドHは左端中央部が突出して上記カム13内に挿通位置している。このヘッドHの左端中央部には、ドライブシャフトDの軸線に直交する方向に複数のシリンダたる摺動孔2が90°の間隔で放射状に形成してある。これら複数の摺動孔2内にはそれぞれプランジャ21が往復動自在かつ摺動自在に支持されている。各プランジャ21の外側端部にはシュー211が設けられ、各シュー211にカムローラ22が回転自在に保持されている。シュー211は、ガイドGDに摺動自在に保持され、半径方向のみに移動可能となっている。ガイドGDはヘッドHに図略のボルトにより固定されている。
【0033】
上記カム13は、このカムローラ22の外周に摺接可能に配置されており、上記カム13の内周面には、等間隔で配置された複数のカム山を有するカム面13aが形成してある。各プランジャ21の内方側端面と各摺動孔2の内壁面との間に形成される空間は、圧力室23となしてある。しかして、ドライブシャフトDと一体となったカム13が回転すると、プランジャ21が摺動孔2内を往復動し、圧力室23内の燃料を加圧する。ここでは、4本のプランジャ21に対し4つのカム山が形成され、カム13の1回転につき4回の圧送を行うようにしている。なお、図3はプランジャ21が最上昇点(最内方)にある状態を示している。
【0034】
なお、従来の可変吐出量高圧ポンプでは、プランジャ21をインナーカム13に常時押し付けるスプリングを配設することが多いが、本可変吐出量高圧ポンプPは吸入量制御方式であり、吸入量が少量の時にプランジャ21が最下降点まで下降すると、圧力室23の減圧によるキャビテーションの発生のおそれがある。このため、本発明では上記スプリングを設けておらず、プランジャ21の往復動は、圧送行程時はドライブシャフトDの回転によるカムリフトで、吸入行程時は低圧燃料の圧力(フィード圧)によって行う。よって吸入量が少ない場合には、低圧燃料の供給分だけしかプランジャ21はカム13方向に移動せず、カムローラ22とインナーカム13が離れるようになしてあり、吸入量が吸入速度に依存する調量方式となっている。
【0035】
圧力室23において、加圧された燃料は、圧力室23に連通する吐出孔24より、ヘッドH壁に固定した吐出弁3(図2におけるB2)を経て、コモンレールR(図2)に圧送される。吐出弁3は、弁体31とこれを閉弁方向に付勢するリターンスプリング32を有し、加圧燃料が所定圧を越えるとリターンスプリング32のスプリング力に抗して開弁し、高圧流路である吐出流路33に加圧燃料を吐出する。
【0036】
ヘッドHの右端部には、圧力室23の右方に、圧力室23と連通流路14を介して連通する穴H1が形成してあり、穴H1には底部側よりストッパ41、逆止弁4、ロックアダプタLAが組付けられている。ロックアダプタLAをヘッドHに螺着することで、ストッパ41、逆止弁4がヘッドHに固定される。またロックアダプタLAには、逆止弁4とともに上記図2の吐出量制御装置P2を構成する可変絞り弁5が嵌入せしめてあり、先端が逆止弁4と対向している。逆止弁4およびロックアダプタLAの先端部の外周には燃料溜まり12が形成され、可変絞り弁5の後述するバルブボディ71の外周には燃料溜まり52が形成される。そして燃料溜まり12と燃料溜まり52とは、ロックアダプタLAに形成した流路51により連通している。フィード流路11、ヘッドHのフィード流路11a、燃料溜まり12、流路51、燃料溜まり52により低圧流路を形成する。
【0037】
上記逆止弁4は、図4(a)に示すように、ハウジング42を左右方向に貫通する流路43と、該流路43を開閉する弁体44を有する。上記流路43は、途中で圧力室23方向(図の左方)に拡径して円錐状のシート面45が形成される。なお、弁体44は、図4(b)に示すように外周面に4か所に溝44aを有しており、切削面に沿って流路43が形成され燃料が流れるようになしてある。
【0038】
弁体44は、ストッパ41内に保持されるスプリング46によって右方に付勢されてシート面45に着座している。このように、逆止弁4は図示の状態で閉弁しており、上記可変絞り弁5から流入する燃料の圧力で開弁するようになしてある。
【0039】
上記ストッパ41には、複数の連通孔41a,41bが形成され、連通孔41a,41bを介して、上記流路43と圧力室23との間を燃料が流通可能であり、また圧送開始時には、ストッパ41中央部の連通孔41bにより、弁体44が圧力室23より逆流する燃料の動圧を受けやすいようにしてあり、閉弁応答性を高めている。
【0040】
しかして逆止弁4は、上記可変絞り弁5から流入する燃料の圧力で開弁すると、逆止弁4のシート面45、ストッパ41内の流路41a,41bを経て上記圧力室23(図1)へ燃料が流入する。上記弁体44は、上記圧力室23の加圧が開始されるとその動圧で閉弁し、燃料の圧送終了までこれを保持する。
【0041】
可変絞り弁5は、アクチュエータ6とバルブ部7とを有し、アクチュエータ6のハウジング61と、その左端部内に環状のシム77を介してバルブ部7のバルブボディ71が嵌挿固定されている。バルブボディ71に設けたシリンダ72内には弁体73が摺動可能に保持され、これをアクチュエータ6が駆動する。
【0042】
弁体73の左端部周りには環状の流路74aが形成され、流路74aは流路74bにて燃料溜まり52に連通するとともに、流路74cにて逆止弁4に通じている。
【0043】
また弁体73には鍔状の拡径部73aが形成され、弁体73は、拡径部73aの右端がシム77に当接する位置が、移動範囲の右限を規定している。左限は、弁体73の左端テーパー面76がバルブボディ71のシート面75によって規定される。
【0044】
上記弁体73の右端にはアーマチャ64が圧入固定してあり、アーマチャ64は、ステータ65と一定の間隔で対向している。ステータ65の外周には上記コイル62が配される。またステータ65内部に設けたスプリング室66内にはスプリング67が配設されて、上記アーマチャ64を図の左方に付勢している。一方、ステータ65はECUP3からコイル62への通電によってアーマチャ64を吸引する力(図の右方へ付勢する力)を発生する。
【0045】
流路74cの開口端には略円錐状のシート面75が形成してあり、上記コイル62に通電しない図示の状態で、弁体73の先端部がこのシート面75に着座して上記流路74a,74c間を遮断するようになしてある。
【0046】
ステータ65のアーマチャ64との対向部65aの断面積は、アーマチャ64側ほど小さくしてある。したがってアーマチャ64と一体となった弁体73のリフト量は、コイル62への通電電流により決まる。すなわち可変絞り弁5はリニアソレノイド弁となっている。よってコイル62へ通電すると弁体73がリフトして流路74aと流路74cとが連通し、通電電流を増加すると、通電電流に応じて連通部の開口面積が増加する。すなわち可変絞り弁5の開度が増加する。
【0047】
図5は可変絞り弁5の弁部の拡大図である。弁体73は弁径d1 が3.0mm、弁体73の先端面の傾斜角θ1 が30°としてあり、流路74c側のシート面の円錐面75は右端径が3.1mm、傾斜角θ2 が28°としてある。
【0048】
弁体73の右端部の構造は以上のようになっているため、閉弁時には弁体73の円錐面76のシールエッジ76aがシール面75に密着して流路74aと流路74cとが遮断される。そのため、閉弁時には流路74aすなわち燃料溜まり52の圧力によって開弁方向への力を受けることはない。
【0049】
なお可変絞り弁5の開弁時にはアーマチャ64が右方に移動し、その分だけスプリング室66の容積が減少するので、スプリング室66内の燃料が移動できるよう、スプリング室66を他の部分と連通させる必要がある。本実施の形態では、弁体73の内部にこれを左右方向に貫通する流路78を設け、スプリング室66とニードル弁73の左方の流路74cと連通している。これにより、スプリング室66内の燃料が移動できると同時に、開弁時に流路74cの圧力が上昇してもスプリング室66と流路74cは同じ圧力となるため、弁体73には左右方向には油圧力が作用せず、弁体73の作動不良が防止できる。
【0050】
このように弁体73には油圧力が作用しないため、スプリング67のばね力は小さくてよく、吸引力の小さなリニアソレノイド弁でも作動が可能である。なお本実施形態ではシールエッジの直径が弁体の径と等しくしてあるが、弁体73の作動不良とならない範囲で僅かに小さくしてもよい。
【0051】
次に、上記可変吐出量高圧ポンプPおよび上記コンモンレール式燃料噴射制御装置の作動について説明する。可変吐出量高圧ポンプPは、上記のごとくカム13の1回転につき吸入、圧送行程が4サイクル行われるように構成され、この圧送量は、圧力室23への燃料の吸入量によって制御される。ここで、吸入量Qは、下記式で表される。
吸入量Q=α×S×√(ΔP)×時間
α:流量係数
S:可変絞り弁5の開口面積
ΔP:フィード圧力
時間:ポンプ回転数により決定
すなわち、α、ΔP、時間が一定である場合、上記可変絞り弁5の開度を調整することにより吸入量Qを制御可能であることがわかる。すなわち可変絞り弁5の開度、したがって開口面積が大きい程吸入量は多くなり、開口面積が小さい程吸入量は少なくなる。可変絞り弁5の弁体73のリフト(開度)は上記のように、コイル62の通電電流値に応じた、アーマチャ64に対する吸引力とスプリング67のばね力とが釣り合う位置で決定される。
【0052】
つまり弁体73のリフト量の調整は、コイル62への電流値を変えることによって調整可能であり、電流値を大きくすればアーマチャ64に対する吸引力が増大して弁体73のリフト量(開度)は大きくなり、吸入量Qは大きくなる。
【0053】
可変吐出量高圧ポンプPのECUP3において行われる吐出量制御すなわち圧力室への吸入量制御について説明する。図6、図7は、かかる吸入量制御を示すタイムチャートで、NEパルス、可変絞り弁5の作動(コイル62への通電電流、弁体73のリフト量、カム13のリフトおよびカムローラ22の軌跡、圧送パターン(例えば吐出弁3の開閉弁パターン)を対比して示している。タイムチャートの前半が吸入量が小の場合、後半が吸入量が大の場合である。なおNEパルスとは、図2におけるエンジン回転数センサS2からの出力信号をECUP3で波形整形した後の信号であり、これよりカム13のカム動の位相が知られる。このNEパルスおよび負荷センサS3、圧力センサS1、さらに図示しない水温センサ、大気圧センサからの信号に基づいて、ECUP3は、可変絞り弁5のコイル62への通電を制御して圧力室23への低圧燃料の吸入量を制御する。
【0054】
図6により、高回転域における作動を説明する。通電電流を調整し、吸入量Qを制御する。すなわち吸入量を小とする場合は、可変絞り弁5のコイル62への通電電流を少なくし、弁体73のリフト量を小として開口面積を小さくする。これによりカム13の吸入行程(a時点からb時点)時、圧力室23への低圧燃料の吸入が、遅い吸入速度で緩やかになされる。この時、プランジャ21のカムローラ22とカム13は摺接せず、プランジャ21は燃料の吸入に伴い徐々に下降(放射方向に移動、図3参照)する。カム13がカムローラ21aに当接してプランジャ21が上昇(半径中心方向への移動)を開始すると(図のb時点)、これより圧送行程(b時点からc時点)に入る。すなわちカム13のカムローラ22に対する押し上げ力によりプランジャ21が上昇し、圧力室23内の燃料が加圧され、コモンレールRに圧送される。
【0055】
この圧送行程において、逆止弁4には加圧燃料の圧力が加わるため、弁体44が開くことはない。よって、圧力室23への吸入量がすなわち圧送量となる。
【0056】
吸入量を大とする場合は、可変絞り弁5のコイル62への通電電流を大きくし、弁体73のリフト量を大として開口面積を大きくする。これにより可変絞り弁5から逆止弁4を経て圧力室23へ流入する燃料の流入速度が上昇してプランジャ21は高速で下降し、上昇してくるカム13と早いタイミングで当接し、圧力室23に、吸入量を小とした場合よりも多量の低圧燃料が吸入される。
【0057】
このように可変絞り弁5の弁体73のリフト量が大きいほど、プランジャ21のストロークが大きくなって、吸入量が多くなる。ここで1サイクル当たりの圧送量はプランジャのリフト×プランジャ径×プランジャ数(図例では4)で表される。
【0058】
一方、低回転域においては通電電流に加えて通電時間を調整し、吸入量Qを制御する。すなわち、上記のごとく可変絞り弁5の開度のダイナミックレンジが高回転域とは異なり、同じ量の低圧燃料の吸入を行うには、高回転域に比して弁体73のリフト量、したがってコイル62への通電電流を小さくする必要がある。しかし通電電流を最小ステップだけ増減しても吸入時間が長い分、吸入量が大きく増減する。そこで、本発明では1回の吸入圧送行程ごとに、非圧送時に、弁体73が開いている開期間と、閉じている閉期間とを設定する。つまり、コイル62に常時通電するのではなく、開期間に対応して通電し、閉期間に対応して通電を停止する。
【0059】
かかる通電時間の割合を制御する時間制御について説明する。低回転域における作動を示す図7において、吸入量を小とする場合は、上記のごとく高回転域よりも可変絞り弁5のコイル62への通電電流を少なくし、さらに、通電を停止して閉期間を設ける。かくして開期間においては低圧燃料が圧力室23に吸入されてプランジャ21が下降するが、閉時間に入ると、低圧燃料の圧力室23への吸入が停止し、図のごとくプランジャ21はそれ以上下降せず、変位が保持される。その後、上昇に転じたカム13と当接し、吐出弁3を介してコモンレールRに圧送される。このように圧送量すなち圧力室23への吸入量は、開期間における弁体73の開度すなわちコイル62への通電電流値と、開期間と閉期間の割合に比例して与えられる。吸入量を大とする場合も、同様である。なおコイル62への通電開始は、圧送行程終了後、即、開期間となるように、可変絞り弁5の弁体73の開弁応答性を考慮してカム最上昇時点よりも少し前とする。
【0060】
なお低回転域においては相対的に吸入時間が長く開度が小さく設定される。したがって閉期間の開始点および終点において弁体73のリフトの立ち上がりおよび立ち下がりが急峻なものではなくとも調量精度への影響は僅かであり、可変絞り弁5に、応答性が必ずしもよくないもの、例えばリニアソレノイド弁が用いられ得る。
【0061】
また各サイクルにおけるソレノイド62への通電を、NEパルスに基づいて、カム動と同期するように与えているから、毎サイクル、同じタイミングで可変絞り弁5から圧力室23に低圧燃料が吸入される。したがってサイクル間の吸入量ばらつきが抑えられ、吸入量の調量精度が向上する。
【0062】
このようにコイル62への通電時間の割合を制御する時間制御を行うことで、高回転域と遜色なく高い精度で圧力室23への低圧燃料の吸入量を制御することができる。
【0063】
図8はECUP3によるコモンレール圧制御の一例を示すフローチャートである。ECUP3には、上記図2の構成図に示したように各センサから種々の情報が、常時入力されるようになしてあり、エンジン回転数センサS2により検出されるNE信号からエンジン(ポンプ)回転数を、スロットルセンサS4により検出されるアクセル開度から目標コモンレール圧(CPTRG)および噴射量(圧送量)を、予め入力された制御マップに基づいて算出する(ステップ(1)、ステップ(2))。続いて、ポンプ回転数、圧送量に応じた可変絞り弁5の通電電流値を算出し(ステップ(3))、可変絞り弁5に通電する。
【0064】
また、ECUP3は、圧力センサS1によりコモンレールR圧力(CPACT)を常時検出するようになしてあり、この検出されたコモンレールR圧力(CPACT)と目標コモンレール圧(CPTRG)とを比較して(ステップ(4))、異なる場合には補正をする。補正方法としては、(CPACT−CPTRG)の計算を行って必要な圧送量増加分を算出する(ステップ(5))。
【0065】
ステップ(6)ではエンジン回転数が1500rpmを越えたか否かを判定する。エンジン回転数が1500rpmを越えていれば、高回転域であると判断し、常時可変絞り弁5のコイル62に常時通電する図6の制御を行う。すなわちステップ(7)において、コイル62への通電電流を、ステップ(5)において算出した圧送量増減に相当する電流値に変更し、ステップ(9)に進む。
【0066】
ステップ(6)においてエンジン回転数が1500rpmを越えていなければ、低回転域であると判断し、図7の時間制御を行う。すなわちステップ(8)において、コイル62への通電電流をステップ(5)において算出した圧送量増減に相当する通電時間(デューティ)に変更し、ステップ(9)に進む。なおステップ(8)において、圧送量を増加する必要がある場合は、通電電流を1最小ステップ上げて、そこから通電時間(デューティ)を下げる。
【0067】
ステップ(9)では、再び、(CPACT=CPTRG)かどうかを判定し、(CPACT=CPTRG)でない場合には、ステップ(5)に戻って(CPACT=CPTRG)になるまで繰り返しフィードバック制御する。
【0068】
図9に本実施形態における圧送特性を示す。高回転域においては、最小の開度ステップに対して圧送量の変化が小さいため、圧送量の要求値に対して最小の開度ステップ異なる電流値に離散的に変更制御する。例えば図例のごとく電流をi1 とi2 との間で制御してリフト量をl1 とl2 との間で変化させ、▲1▼と▲2▼とを繰り返すことで精度よく圧送量Qを要求値に維持できる。これに対して低回転域においては、最小ステップだけ離れた電流i3 とi4 とで(リフト量l3 とl4 )圧送量の差Δqが大きいため、高回転域と同じ制御を行うとコモンレールRの燃料圧が大きく変動する。しかし低回転域では上記のごとく時間制御を行い、電流をi3 に維持したまま、デューティを調整して▲1▼’から▲2▼’に変化させる。しかして低回転域においても高い調量精度が得られる。
【0069】
このように通電電流値の制御による開度制御だけでは調量精度が低下する低回転域においては、時間制御を行うことで調量精度を高めるので、可変絞り弁として開度の分解能の高いものが不要であり、小型で安価なものが用いられ得る。
【0070】
なお本実施形態において、時間制御を行うか否かを判定するエンジン回転数のしきい値を1500rpmとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、可変絞り弁の、弁体を駆動するアクチュエータの精度、分解能の他、応答性に応じて適宜設定する。例えば可変絞り弁の応答性のよいものを使うことができればリフトの立ち上がりおよび立ち下がりのなまりによる調量誤差が高回転域においても問題がなくなるので、全回転域において通電電流とデューティに基づいて圧送量を制御する構成でもよい。かかる構成でも、ECUが時間制御を行うことで調量精度を向上させるので、可変絞り弁として開度の分解能の高いものが不要であり、小型で安価なものが用いられ得る。
【0071】
また時間制御を行うか否かの判断は必ずしもエンジン回転数の所定値との比較に限られるものではない。例えば通電電流を変化させたとき(弁体73のリフト量を変化させたとき)のコモンレールRの燃料圧の変動を算出し、これが予め設定した所定値を越えた場合、圧送量のリフト量に対する変化割合が大きくなっていると判断し、時間制御に切り替える構成としてもよい。
【0072】
(第2実施形態)
上記コモンレール式燃料噴射制御装置において、可変吐出量高圧ポンプを別の構成とすることもできる。コモンレール式燃料噴射制御装置の全体構成は図2のものと同じであるため、可変吐出量高圧ポンプのみ図10、図11に示す。図10は可変吐出量高圧ポンプの全体断面を示し、図11は図10におけるC−C線に沿う断面を示す。この可変吐出量高圧ポンプPAのポンプ部P0Aは、基本的な構成は第1実施形態と実質的に同じものであるが、圧送系を2つ備えている。すなわち、ヘッドHの左端中央部には、内部に4つのシリンダたる摺動孔2a,2b,2c,2dが、ドライブシャフトDの軸線方向に直交する方向で、互いに90°間隔で放射状に形成してある。同じ軸線に沿って形成された摺動孔2aと摺動孔2c、摺動孔2bと摺動孔2dとは、摺動孔径よりも小径の連通路25a,25bにより連通している。各摺動孔2a〜2d内には、それぞれ1つずつプランジャ21a〜21dを配し、各摺動孔2a〜2dに対しそれぞれ往復動自在かつ摺動自在に支持せしめている。摺動孔2a〜2dの内壁面とプランジャ21a〜21dの端面とで形成される4つの空間は、それぞれ圧力室23a,23b,23c,23dとなしてある。
【0073】
また各プランジャ21a〜21dに対応してシュー211およびカムローラ22が設けられる。また各カムローラ22と摺接可能にプランジャ駆動手段たるインナーカム13Aが設けられ、プランジャ21a〜21dを共通に往復動せしめるようになっている。インナーカム13Aは、1回転で2つのカム山を有し、上り120°、下り60°でカム動するようになっており、互いに90°をなして隣れるプランジャ21a,21cとプランジャ21b,21dとが異なるタイミングで往復動する。なお以降の説明において、摺動孔2aとプランジャ21aとで構成される燃料圧送部を#1気筒、摺動孔2bとプランジャ21bとで構成される燃料圧送部を#2気筒、摺動孔2cとプランジャ21cとで構成される燃料圧送部を#3気筒、摺動孔2dとプランジャ21dとで構成される燃料圧送部を#4気筒というものとする。
【0074】
また圧力室23a,23dは、それぞれ個別の流路14a,14dを介して吐出弁3Aの弁部3a,3bの入口に通じている。吐出弁3Aは、実質的に第1実施形態の吐出弁を2つ合体せしめたもので、圧力室23a〜23dから流入する方向を順方向とする逆止弁であり、弁部3a,3bは共通の吐出流路33と連通している。
【0075】
またヘッドHには、右方より1対の穴H2a,H2bが形成され、穴H2a,H2bの底面には、それぞれ流路16a,16bの一端が開口している。流路16a,16bは、それぞれ圧力室23aと圧力室23cとを連通する連通路25a、圧力室23bと圧力室23dとを連通する連通路25bに通じている。また穴H2a,H2bは、可変絞り弁5の出口側流路15と連通している。
【0076】
穴H2a,H2bにはそれぞれガスケット47、ストッパ41、逆止弁4a,4bが嵌着してある。逆止弁4a,4bは同じ構造のもので、ハウジング42とボルト48とを有し、ボルト48を穴H2a,H2bに螺入せしめることでハウジング42、ストッパ41、ガスケット47をヘッドHに固定している。逆止弁4a,4bの各ハウジング42には、その軸線方向に貫通する流路431と、流路431を横切る流路432とが形成され、流路431は、ストッパ41の流路41a,41bを介して、圧力室23aおよび23c,23bおよび23dに通じる流路16a、16bと連通し、流路432は、出口側流路15を介して可変絞り弁5の出口に通じている。
【0077】
流路431にはストッパ41側の大径部に流路431を開閉する弁体44を有し、弁体44は、流路431に弁体44と対向して形成されたシート面45に着座するようになっており、その内部に保持されるスプリング46により着座する方向に付勢されている。なお、弁体44は、図11(b)に示すように外周面に4か所に溝44aを有しており、切削面に沿って流路431が形成され燃料が流れるようになしてある。
【0078】
このように、逆止弁4a,4bは図示の状態で閉弁しており、上記可変絞り弁5から流入する燃料の圧力で開弁するようになしてあり、上記圧力室23の加圧が開始されると閉弁し、燃料の圧送終了までこれを保持する。
【0079】
しかして、フィード流路11からの低圧燃料が可変絞り弁5を経て、逆止弁4aから圧力室23a,23cに吸入され、圧力室23a,23cから吐出弁3Aの弁部3aを経てコモンレールR(図2参照)へと圧送される第1の圧送系と、フィード流路11からの低圧燃料が可変絞り弁5を経て、逆止弁4bから圧力室23b,23dに吸入され、圧力室23b,23dから吐出弁3Aの弁部3bを経てコモンレールR(図2参照)へと圧送される第2の圧送系とが、可変絞り弁5を共通として形成される。
【0080】
本実施形態になるコモンレール式燃料噴射制御装置の作動を説明する。ECUP3は、第1実施形態の制御(図8のフローチャート)に従ってコモンレール圧を制御する。図12、図13は圧力室23a〜23dへの吸入量制御を説明するタイムチャートで、図12が高回転時を示し、図13が低回転時を示している。
【0081】
第1実施形態と同様に、エンジン回転数が1500rpmを越えると高回転と判断されて、吸入量は可変絞り弁5の開度のみの制御で行われる。すなわち吐出量大とするには通電量を大として可変絞り弁5の開度を大きくし、吸入量を小とするときは通電量を小とする。なお図中、吸入量が小の場合、中の場合、大の場合を併せて示している。
【0082】
#1,#3気筒と、#2,#4気筒とは、90°形成方向が異なっているので、カムリフトはポンプ回転(ドライブシャフトDの回転)で90°互いに位相がずれる。かくして#1,#3気筒は、吸入行程がa時点からd時点まで、圧送行程がd時点からe時点までであり、#2,#4気筒は、吸入行程がc時点からe時点を経てb時点まで、圧送行程がb時点からc時点までである。
【0083】
さて、a時点からb時点において、#1,#3気筒、#2,#4気筒とも吸入行程のため可変絞り弁5からの低圧燃料は各圧力室23a〜23dへ分流され、プランジャ21a〜21dのリフトは緩やかである。b時点になると、#1,#3気筒は吸入を続けるが、#2,#4気筒は圧送行程に入る。そのため可変絞り弁5からの低圧燃料は#1,#3気筒に対応する圧力室23a,23cにのみ流入し、#1,#3気筒のリフトは急になる。
【0084】
c時点になると、#2,#4気筒の圧送行程が終了して再び吸入行程となるので、#1,#3気筒、#2,#4気筒ともプランジャ21a〜21dのリフトは緩やかである。
【0085】
d時点になると、#2,#4気筒は吸入を続けるが、#1,#3気筒は圧送行程に入る。そのため可変絞り弁5からの低圧燃料は#2,#4気筒に対応する圧力室21b,21dにのみ流入し、#2,#4気筒のリフトは急になる。
【0086】
次に低回転域における制御について図13により説明する。エンジン回転数が1500rpmを下回ると低回転と判断されて、吸入量は可変絞り弁5の開度制御に加えて時間制御で行われる。すなわち吸入量大とするには通電量を大として可変絞り弁5の開度を大きくし、吸入量を小とするときは通電量を小とするとともに、図8のタイムチャートに示した制御(ステップ(5)〜ステップ(9))にしたがってデューティが決定される。なお通電期間は、NEパルスに同期して、したがってエンジン回転数に同期して設定され、#1,#3気筒に対応するカム山の最上昇点および、#2,#4気筒に対応するカム山の最上昇点すなわち圧送終了時点において通電しており、通電量に応じた吸入速度で圧力室23a〜23dに燃料の吸入が開始されるように設定されている。
【0087】
吸入量小の場合について説明する。a’時点に可変絞り弁5への通電が開始されて可変絞り弁5が開く。#1,#3気筒および#2,#4気筒では、プランジャ21a〜21dが下降し吸入が開始される。ここでは#1,#3気筒、#2,#4気筒とも吸入行程のため可変絞り弁5からの低圧燃料は各圧力室23a〜23dへ分流され、プランジャ21a〜21dのリフトは緩やかである。b’時点になると通電が終了し可変絞り弁5が閉じるので、いずれの気筒も吸入が停止し、プランジャ21a〜21dはカム13のリフトとは無関係にb’時点における状態を保持する。保持状態は#1,#3気筒では次の通電開始(d’時点)まで続き、#2,#4気筒ではc’時点においてプランジャ21b,21dが、上昇してくるカム面と当接するまで続き、その後は圧送行程となる。
【0088】
そしてd’時点になると、可変絞り弁5への通電が開始されて可変絞り弁5が開くから、#1,#3気筒は再び吸入が行われる。また#2,#4気筒はカムリフトの最上昇点にあるので以後、吸入が開始される。ここでは#1,#3気筒、#2,#4気筒とも吸入行程のため上記と同様にプランジャ21a〜21dのリフトは緩やかである。
【0089】
e’時点になると、通電が終了し可変絞り弁5が閉じるので、いずれの気筒も吸入が停止し、プランジャ21a〜21dはカム13のリフトとは無関係にe’時点における状態を保持する。保持状態は#2,#4気筒では次の通電開始(g’時点)まで続き、#1,#3気筒ではf’時点においてプランジャ21a,21cが、上昇してくるカム面と当接するまで続き、その後はカム13が最上昇点となるg’時点まで圧送行程となる。
【0090】
このように可変吐出量高圧ポンプPが複数の圧送系を有する場合にも、時間制御を行うことで、可変絞り弁5の開度の調整精度の不足を補い、低回転域における調量精度を向上させる。
【0091】
また、カム13Aによるプランジャ21a〜21dの駆動が異なるタイミングで行われるから、図の圧送パターンより知られるように、圧送期間が#1,#3気筒と#2,#4気筒とで異なり、ピーク駆動トルクが低減できる。圧力室への吸入量を、調量弁である電磁弁の通電期間だけで制御する構成(図15)において、圧送系を複数具備せしめ、電磁弁を各圧送系ごとに設けたものでは、吸入量小のときの調量精度を上げようとするとカムリフトの頂上部にフラット部を設けて電磁弁間の開弁応答性のばらつきを相殺する必要があるが、本発明では、調量弁である可変絞り弁を圧送系に共通としているので、このようなフラット部は不要である。したがって、そのフラット部を設けない分、カム山の登りを長くとることができる。すなわち圧送行程におけるカムリフトの勾配を緩やかにすることができ、ピーク駆動トルクを、さらに低減して燃費を改善することができる。
【0092】
また、一方の圧送系の吸入行程が終了して圧送に移るまでに他方の圧送系の吸入行程が開始されても、そのとき一方の圧送系の圧力室に吸入される低圧燃料の吸入速度は可変絞り弁の開度で規定されるので、吸入量が小のときにも調量精度が不足することはない。したがって調量弁からの低圧燃料を圧力室に分配する分配ロータを設ける必要がなく、製造コストを抑えることができる。
【0093】
なお、上記各実施形態の可変吐出量高圧ポンプは、コモンレール式燃料噴射制御装置に適用したものを示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプの全体断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の可変吐出量高圧ポンプを用いたコモンレール式燃料噴射制御装置の全体構成図である。
【図3】図1におけるA−A線断面図である。
【図4】(a)は図1の部分拡大断面図であり、(b)は(a)におけるB−B線に沿う断面図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプの可変絞り弁の一部拡大断面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプのECUの作動を説明する第1のタイムチャートである。
【図7】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプのECUの作動を説明する第2のタイムチャートである。
【図8】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプのECUの作動を説明するフローチャートである。
【図9】本発明の第1の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプの作動を説明するグラフである。
【図10】本発明の第2の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプの全体断面図である。
【図11】(a)は図10の部分拡大断面図であり、(b)は(a)におけるD−D線に沿う断面図である。
【図12】本発明の第2の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプのECUの作動を説明する第1のタイムチャートである。
【図13】本発明の第2の実施の形態を示す可変吐出量高圧ポンプのECUの作動を説明する第2のタイムチャートである。
【図14】従来の第1の可変吐出量高圧ポンプの部分断面図である。
【図15】従来の第2の可変吐出量高圧ポンプの断面図である。
【図16】従来の第3の可変吐出量高圧ポンプの作動を説明するタイムチャートである。
【図17】従来の第3の可変吐出量高圧ポンプの課題を説明するグラフである。
【符号の説明】
P 可変吐出量高圧ポンプ
P0,P0A ポンプ部
P1 フィードポンプ
P2 吐出量制御装置
P3 ECU(制御手段)
I インジェクタ(電磁燃料噴射弁)
11,11a フィード流路(低圧流路)
12,52 燃料溜まり(低圧流路)
13,13A カム(プランジャ駆動手段)
2,2a,2b,2c,2d 摺動孔(シリンダ)
21,21a,21b,21c,21d プランジャ
22 カムローラ
23,23a,23b,23c,23d 圧力室
24 吐出孔
3,3A 吐出弁
33 吐出流路(高圧流路)
4,4a,4b 逆止弁
5 可変絞り弁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable discharge high-pressure pump used to pump and supply a high-pressure fluid in a common-rail fuel injection control device of a diesel engine, for example, and a common rail fuel injection control device using the variable discharge high-pressure pump. .
[0002]
[Prior art]
A common rail fuel injection control device is known as one of fuel injection control devices for diesel engines. The common rail fuel injection control device is provided with a common pressure accumulation pipe (common rail) communicating with each cylinder, and by supplying high pressure fuel at a required flow rate by a variable discharge high pressure pump, the fuel pressure of the common rail ( Common rail pressure) is kept constant. The high-pressure fuel in the common rail is injected into each cylinder by an injector at a predetermined timing (for example, JP-A-64-73166).
[0003]
FIG. 14 shows an example of a variable discharge high-pressure pump used in a common rail fuel injection control device. A plunger 82 driven by a cam (not shown) is reciprocally inserted in a cylinder 81, and the cylinder 81 A pressure chamber 83 is formed by the inner wall surface and the upper end surface of the plunger 82. An electromagnetic valve 84 is attached above the pressure chamber 83, and the electromagnetic valve 84 has a valve body 86 that opens and closes between the low pressure channel 85 and the pressure chamber 83 formed therein.
[0004]
The valve body 86 is in the valve open position in the state shown in the figure where the coil 87 is not energized. When the plunger 82 is lowered, the fuel is supplied from the low-pressure flow path 85 and the valve body 86 around the low-pressure supply pump (feed pump) (not shown). It is introduced into the pressure chamber 83 through a gap. When the coil 87 is energized, the valve body 86 is attracted upward, and its substantially conical tip is seated on the seat portion 88 and closed. At the same time, the fuel in the pressure chamber 83 is pressurized by the ascent of the plunger 82 and is pumped to the common rail (not shown) from the flow path 89 provided on the side wall of the pressure chamber 83.
[0005]
By the way, since the force in the valve closing direction acts on the valve body 86 by the fuel pressure in the pressure chamber 83 while the plunger 82 is raised, once the valve body 86 is closed, the energization to the coil 87 is stopped. Do not open. For this reason, in the variable discharge high pressure pump configured as described above, the pressure feed amount to the common rail is controlled by so-called pre-stroke control that controls the valve closing timing of the valve body 86. That is, after the plunger 82 moves to the ascending stroke, the valve 82 is not closed immediately, the valve opening state is maintained until the fuel in the pressure chamber 83 reaches a predetermined amount, and excess fuel is released to the low pressure flow path 85 side. Thereafter, the valve is closed and pressurization is started, so that a necessary amount of pressurized fluid is pumped to the common rail.
[0006]
However, if the pump oil feed rate increases as the engine speed increases, there arises a problem that the valve body 86 closes (self-closes) regardless of the valve closing signal. This is because when the plunger 82 is lifted, the valve body 86 directly receives the dynamic pressure of the fuel in the pressure chamber 83 at the lower end surface, toward the low pressure flow path 85 from the gap between the valve body 86 and the seat portion 88. This may be due to receiving a force in the valve closing direction due to the throttling effect of the flowing fuel, and the flow rate control may not be performed properly.
[0007]
As countermeasures, it is conceivable to increase the operating stroke of the valve body 86 or to increase the return spring force of the valve body 86. In either case, the valve closing response will be reduced. In order to maintain the valve closing response, it is necessary to increase the electric power supplied to the coil 87 or increase the attraction force of the electromagnetic valve 84 by increasing the physique. There was a problem of inviting.
[0008]
Further, in the variable discharge high pressure pump configured as described above, the flow path to the pressure chamber 83 is opened and closed by the electromagnetic valve 84, and the valve body 86 is seated in response to the valve closing signal until the flow path 85 is closed. Since a certain time is required, this operation response time is usually calculated in advance to control the valve closing timing. However, if the engine speed increases and the pump oil feed rate increases, the opening / closing operation may not be in time, and there is a risk that sufficient control cannot be performed.
[0009]
Therefore, the present inventors can easily and reliably control the amount of pumping to the common rail even when the engine speed increases and the pump oil feed rate is high, and it does not involve an increase in the size of the device or an increase in power. Also, for the purpose of eliminating problems such as response delay due to the use of electromagnetic valves for opening and closing the flow path, the following suction amount metering type variable discharge high pressure pump was proposed (Japanese Patent Application No. 9- No. 100909).
[0010]
In this variable discharge high pressure pump, as shown in FIG. 15, the pressure chamber 91 is formed by the inner wall surface of the cylinder 92 and the upper end surface of the plunger 93, and the plunger 93 moves up and down by the rotation of the cam 94. A check valve 95 that is opened only when suctioning low-pressure fuel into the pressure chamber 91 is provided upstream of the pressure chamber 91, and an electromagnetic valve 96 that controls the flow rate of low-pressure fuel sucked into the pressure chamber 91 is provided upstream thereof. Is provided. While the valve body 961 is open, the electromagnetic valve 96 causes low pressure fuel to flow from the low pressure flow path 97 toward the check valve 95, and the pressure of this fuel opens the valve body 951 of the check valve 95 so that the low pressure fuel is supplied. Is sucked into the pressure chamber 91. Suction is performed at the same suction speed as the descending speed when the cam 94 is lowered, and is terminated by closing the solenoid valve 96. The suction amount is determined by the energization time of the solenoid valve 96. When the cam 94 turns upward and the plunger 93 is pressed, the check valve 95 is closed by the fuel pressure at that time, and the fuel in the pressure chamber 91 is pressurized and fed through the discharge valve 98.
[0011]
Thus, by providing separately the valve body 951 that prohibits the suction of fuel into the pressure chamber 91 during pressure feeding and the valve body 961 that controls the flow rate of the low-pressure fuel sucked into the pressure chamber 91 from the low-pressure channel 97. The problem of self-closing in prestroke control can be solved without increasing the size of the apparatus. Further, by using the check valve 95, there is no problem such as a response delay with respect to the valve closing signal as in the prior art, and the reliability is high.
[0012]
Furthermore, the inventors have proposed a variable discharge high pressure pump in which the control of the intake amount of low pressure fuel from the low pressure flow path to the pressure chamber is performed by a variable throttle valve instead of the electromagnetic valve. . In this variable discharge high pressure pump, the suction amount is adjusted by controlling the lift amount (flow path area) of the variable throttle valve (area metering type).
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, this area metering type variable discharge high pressure pump has the following problems. FIG. 16 is a time chart showing the behavior of the plunger and the cam lift when the engine is rotating at a low speed and at a high speed. Since the cam rotates in synchronism with the rotation of the engine, the cam movement is slow at low speed and the suction time of low-pressure fuel is long, and at high speed, the cam movement is fast and the suction time of low-pressure fuel is short. Therefore, in order to obtain a certain amount of inhalation, it is necessary to reduce the opening degree at low speed and increase it at high speed.
[0014]
FIG. 17 shows the characteristics of the pumping amount and the opening degree (lift amount) of the variable throttle valve. As described above, since the suction time becomes longer as the rotation speed is lower, the rate of change in the pumping amount with respect to the lift amount of the variable throttle valve (the slope of the graph (Δq / Δl)) increases. In this way, the dynamic range of the opening of the variable throttle valve changes depending on the engine speed, and as a result, when using a variable throttle valve that does not have a very high control accuracy of the opening degree, the variable discharge high pressure pump The metering accuracy of the pumping amount is not always sufficient, and the common rail pressure may fluctuate and the desired fuel injection amount may not be obtained. Therefore, in order to ensure the adjustment accuracy of the lift amount of the variable throttle valve, it is necessary to drive the valve body of the variable throttle valve with an actuator having high resolution. For example, the actuator that drives the valve body of the variable throttle valve is a step motor. If there is a linear solenoid, the displacement range of the lift amount must be increased in order to moderate the opening degree change with respect to the lift amount change, and as a result, the cost of the variable throttle valve can be further reduced. The size of the valve body in the lift direction cannot be sufficiently reduced.
[0015]
Therefore, an object of the present invention is to improve the metering accuracy by using a small, low-cost variable throttle valve whose opening degree adjustment accuracy is not so high in an area metering type variable discharge high pressure pump. . Another object of the present invention is to provide a common rail fuel injection control device that can control the common rail pressure with high accuracy by adjusting the metering accuracy of the variable discharge high pressure pump in a small size and at low cost.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In the configuration of the first aspect of the present invention, the variable discharge high pressure pump has a plunger fitted in the cylinder so as to be reciprocally movable, and a pressure chamber is formed by the inner wall surface of the cylinder and the end surface of the plunger. Low-pressure fluid is sucked into the pressure chamber from the low-pressure channel, and the plunger is driven in the direction in which the pressure chamber shrinks by the plunger driving means, and the low-pressure fuel introduced into the pressure chamber is pressurized and fed to the high-pressure channel. To do. In addition, a variable throttle valve that operates freely between the low-pressure flow path and the pressure chamber, and a communication between the pressure chamber and the variable throttle valve when suctioning low-pressure fluid from the variable throttle valve to the pressure chamber. And a check valve that shuts off the pressure chamber and the variable throttle valve from the start of pressurization of the low pressure fluid sucked into the pressure chamber to the end of pressurization of the pressurized fluid to the high pressure flow path. . In addition to such a configuration, when the pressurized fuel is not pumped, an opening period and a closing period in which the variable throttle valve is opened are set, and an opening in the opening period and a time ratio between the opening period and the closing period are as follows: Control means for adjusting the amount of low-pressure fluid sucked into the pressure chamber is provided.The control means adjusts the suction amount by controlling both the suction speed determined by the opening degree of the variable throttle valve and the suction time determined by the time ratio between the open period and the closed period in the low rotation speed range of the pump.
[0017]
In the above configuration, the low pressure fluid is sucked into the pressure chamber from the variable throttle valve when the check valve is opened. By the operation of the plunger by the plunger driving means, the pressure chamber starts to shrink, and the low-pressure fluid in the pressure chamber is pressurized. As a result, the check valve is closed and the pressurized fluid in the pressure chamber is pumped to the high-pressure channel. The control means controls the suction speed of the low-pressure fluid into the pressure chamber by adjusting the opening of the variable throttle valve, and adjusts the time ratio between the open period and the closed period of the variable throttle valve to reduce the suction time. Control and adjust the amount of low-pressure fluid sucked into the pressure chamber. Even if the required amount of pressurized fuel to be pumped, that is, the amount of adjustment into the pressure chamber exceeds the adjustment accuracy of the opening of the variable throttle valve, it is possible to accurately adjust the time ratio. A desired pumping amount of pressurized fuel can be obtained. Thus, even if a small and low-cost variable throttle valve that does not have very high adjustment accuracy of the opening degree is used, the fuel pumping amount can be accurately controlled.
[0018]
In the second aspect of the present invention, the control means is set so that the open period of the variable throttle valve is synchronized with the plunger driving means.
[0019]
As a result, low-pressure fluid is sucked into the pressure chamber from the variable throttle valve at the same timing every cycle. Therefore, the variation in the intake amount between cycles is suppressed, and the metering accuracy of the intake amount is improved.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, a plurality of cylinders and plungers constituting the pressure chamber are provided, and the plungers are driven at timings shifted from each other, and the check valve is provided corresponding to each pressure chamber. Thus, a plurality of pressure feeding systems from the low pressure channel to the pressure chamber are provided. The variable throttle valve constituting the pressure feeding system is common.
[0021]
The low pressure fluid is pumped at a timing shifted from each other by the plurality of pumping systems, and the peak driving torque in the plunger driving can be reduced. In addition, even if the suction stroke of the other pumping system is started by the end of the suction stroke of one of the pumping systems, the suction speed of the low-pressure fluid sucked into the pressure chamber of one pumping system at that time is Since it is defined by the opening of the variable throttle valve, the metering accuracy does not decrease even when the intake amount is small. Since the suction amount control of a plurality of pumping systems is performed by a single variable throttle valve, variations in the suction amount among the pumping systems can be suppressed.
[0022]
In the configuration of claim 4 of the present invention, the common rail fuel injection control device stores pressure by the variable discharge high pressure pump according to each of the above claims and the pressurized fuel pressurized by the variable discharge high pressure pump. A common rail that supplies high-pressure fuel to an electromagnetic fuel injection valve that injects fuel into each cylinder, and common rail pressure detection means that detects common rail pressure are provided. The plunger driving means of the variable discharge high-pressure pump is configured to operate in synchronization with engine rotation by engine power, and the control means sets a target pumping amount according to increase or decrease of the fuel pressure of the common rail, and sets the target pumping The variable throttle valve is controlled according to the amount.
[0023]
The target pumping amount is set according to the common rail pressure detected by the common rail pressure detecting means. The variable discharge high-pressure pump pumps pressurized fuel to the common rail with high metering accuracy according to the target pumping amount under the control of the control means. Thus, the common rail fuel pressure can be accurately controlled to the target value. In addition, as described above, the variable discharge high-pressure pump can be reduced in size and cost, whereby the common rail fuel injection control device as a whole can be reduced in size and cost.
[0024]
In the configuration of claim 5 of the present invention, the engine speed detecting means for detecting the engine speed is provided, and the control means controls the time ratio when the engine speed falls below a predetermined value, When the engine speed exceeds the predetermined value, the time ratio control is canceled.
[0025]
When the engine speed decreases and the rate of change of the pumping amount with respect to the opening of the variable throttle valve increases, the variable throttle valve is controlled by the time ratio in addition to the opening degree control. This compensates for the lack of adjustment accuracy and prevents a decrease in metering accuracy. By limiting the control of the time ratio that accompanies opening and closing of the variable throttle valve to only the low rotation range where the suction time is relatively long, the variable throttle valve does not require high responsiveness of opening and closing, further reducing costs Can be achieved.
[0026]
According to the sixth aspect of the present invention, when the common rail pressure detected by the common rail pressure detecting means changes beyond a preset predetermined value, the time ratio is controlled so that the common rail pressure is the predetermined value. If it does not exceed, the above-mentioned time ratio control is canceled.
[0027]
Since the change in the common rail pressure has increased, it can be determined that the rate of change in the pumping amount with respect to the lift amount of the variable throttle valve is increased, resulting in a decrease in metering accuracy. From this, it is known that the engine speed is in the low speed range. When such a change in the common rail pressure is detected, the metering accuracy is increased by performing the time ratio control on the variable throttle valve in addition to the opening degree control. Further, as described above, the variable throttle valve does not require high responsiveness in the low rotation range, and the cost can be further reduced.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A variable discharge high pressure pump according to a first embodiment of the present invention and a common rail fuel injection control apparatus using the variable discharge high pressure pump will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall cross section of a variable discharge high pressure pump, and FIG. 2 shows the configuration of a common rail fuel injection control device. In FIG. 2, the engine E is provided with a plurality of injectors I serving as electromagnetic fuel injection valves corresponding to the combustion chambers of the respective cylinders, and these injectors I are connected to a common rail R common to the respective cylinders. Is to be supplied. The common rail R is connected to a pump portion P0 of a variable discharge high pressure pump P via a supply pipe R1 and a discharge valve B2. The variable discharge high pressure pump P continuously supplies the common rail R with a high predetermined value corresponding to the fuel injection pressure. Pressure fuel is accumulated.
[0029]
The variable discharge amount high-pressure pump P pressurizes the fuel sucked from the fuel tank T through the feed pump P1 built in the fuel tank T, supplies the fuel into the common rail R, and increases the fuel in the common rail R to high pressure. An electronic control unit (ECU) P3, which is a control means, is provided to control the common rail R at the predetermined high pressure. The ECU P3 determines the pumping amount to the common rail R so that the signal from the pressure sensor S1 that is disposed on the common rail R and serves as a common rail pressure detecting means for detecting the common rail pressure has a preset optimum value. A control signal is output to P2. The ECU P3 further includes information on the engine speed, the TDC (top dead center) sensor S3, the throttle sensor S4, and the temperature sensor S5. The ECU P3 outputs a control signal to the injection amount control electromagnetic valve B1 of the electromagnetic fuel injection valve I in accordance with the engine state determined by these signals. The configuration of the ECUP3 is arbitrary, such as a configuration including a microcomputer.
[0030]
The variable discharge high-pressure pump P will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 3 shows a cross section taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of the injection amount control device P2. A drive shaft D is rotatably supported in the pump housing 1 via a bearing D2 and a bush D1, and the drive shaft D sucks up fuel from the fuel tank T (FIG. 2) and serves as a low-pressure flow path. A vane type feed pump P <b> 1 that supplies pressure to the feed flow path 11 is connected. A cam 13 serving as a plunger driving means is integrally formed at the right end portion of the drive shaft D, and the cam 13 is synchronized with the engine rotation at a speed ½ of the engine speed together with the drive shaft D. It is designed to rotate. When the cam 13 rotates, the rotor P12 of the feed pump P1 rotates through the plate P11. Due to the rotation, the fuel from the fuel tank T passes through a flow path (not shown) from the inlet valve B3 to the inner space of the feed pump P1 ( The space surrounded by the rotor P12, the casing P13, and the covers P14 and P15). The introduced fuel is pumped to the feed flow path 11 through a flow path (not shown) by the vane P16 disposed in the rotor P12 as the rotor P12 rotates.
[0031]
The fuel in the feed passage 11 is not only used for pressure feeding to the common rail R as described below, but also flows into the pump portion P0 from the throttle passage S and is used for lubrication and cooling inside the pump portion P0. Is done. The fuel used for lubrication leaves the valve V and is returned to the fuel tank T. Further, the pressure inside the pump part P0 is adjusted by the valve V so as to be almost atmospheric pressure.
[0032]
A head H is fitted into the right end opening of the pump housing 1, and the head H protrudes from the center of the left end and is inserted into the cam 13. In the center of the left end of the head H, a plurality of sliding holes 2 that are cylinders are formed radially at intervals of 90 ° in a direction perpendicular to the axis of the drive shaft D. Plungers 21 are supported in the plurality of sliding holes 2 so as to reciprocate and slide freely. A shoe 211 is provided at the outer end of each plunger 21, and the cam roller 22 is rotatably held by each shoe 211. The shoe 211 is slidably held by the guide GD and can move only in the radial direction. The guide GD is fixed to the head H with bolts (not shown).
[0033]
The cam 13 is slidably disposed on the outer periphery of the cam roller 22, and a cam surface 13 a having a plurality of cam peaks arranged at equal intervals is formed on the inner peripheral surface of the cam 13. . A space formed between the inner end surface of each plunger 21 and the inner wall surface of each sliding hole 2 is a pressure chamber 23. Thus, when the cam 13 integrated with the drive shaft D rotates, the plunger 21 reciprocates in the sliding hole 2 to pressurize the fuel in the pressure chamber 23. Here, four cam ridges are formed for the four plungers 21, and the cam 13 is pumped four times for one rotation. FIG. 3 shows a state where the plunger 21 is at the highest point (innermost).
[0034]
In the conventional variable discharge high pressure pump, a spring that always presses the plunger 21 against the inner cam 13 is often provided. However, the variable discharge high pressure pump P is a suction amount control system, and the suction amount is small. If the plunger 21 is lowered to the lowest point, the cavitation may occur due to the pressure chamber 23 being depressurized. For this reason, in the present invention, the spring is not provided, and the reciprocating motion of the plunger 21 is performed by a cam lift by the rotation of the drive shaft D during the pressure feeding stroke, and by the pressure of the low pressure fuel (feed pressure) during the suction stroke. Therefore, when the intake amount is small, the plunger 21 moves only in the direction of the cam 13 by the amount of low-pressure fuel supplied, and the cam roller 22 and the inner cam 13 are separated from each other, and the intake amount depends on the intake speed. It is a quantity method.
[0035]
In the pressure chamber 23, pressurized fuel is pumped from the discharge hole 24 communicating with the pressure chamber 23 to the common rail R (FIG. 2) through the discharge valve 3 (B2 in FIG. 2) fixed to the head H wall. The The discharge valve 3 has a valve body 31 and a return spring 32 that urges the valve body 31 in the valve closing direction. When the pressurized fuel exceeds a predetermined pressure, the discharge valve 3 opens against the spring force of the return spring 32, and the high pressure flow. The pressurized fuel is discharged into the discharge flow path 33 which is a path.
[0036]
At the right end of the head H, a hole H1 communicating with the pressure chamber 23 via the communication channel 14 is formed on the right side of the pressure chamber 23. The hole H1 has a stopper 41 and a check valve from the bottom side. 4. A lock adapter LA is assembled. The stopper 41 and the check valve 4 are fixed to the head H by screwing the lock adapter LA to the head H. The lock adapter LA is fitted with the variable throttle valve 5 that constitutes the discharge amount control device P2 of FIG. 2 together with the check valve 4, and the tip is opposed to the check valve 4. A fuel reservoir 12 is formed on the outer periphery of the tip of the check valve 4 and the lock adapter LA, and a fuel reservoir 52 is formed on the outer periphery of a valve body 71 (to be described later) of the variable throttle valve 5. The fuel reservoir 12 and the fuel reservoir 52 communicate with each other through a flow path 51 formed in the lock adapter LA. A low pressure channel is formed by the feed channel 11, the feed channel 11 a of the head H, the fuel reservoir 12, the channel 51, and the fuel reservoir 52.
[0037]
As shown in FIG. 4A, the check valve 4 includes a flow path 43 that penetrates the housing 42 in the left-right direction and a valve body 44 that opens and closes the flow path 43. The channel 43 is enlarged in the direction of the pressure chamber 23 (leftward in the drawing) to form a conical sheet surface 45. As shown in FIG. 4B, the valve body 44 has grooves 44a at four locations on the outer peripheral surface, and a flow path 43 is formed along the cutting surface so that fuel flows. .
[0038]
The valve body 44 is urged rightward by a spring 46 held in the stopper 41 and is seated on the seat surface 45. Thus, the check valve 4 is closed in the state shown in the figure, and is opened by the pressure of the fuel flowing from the variable throttle valve 5.
[0039]
A plurality of communication holes 41a and 41b are formed in the stopper 41, and fuel can flow between the flow path 43 and the pressure chamber 23 through the communication holes 41a and 41b. The valve body 44 is easily subjected to the dynamic pressure of the fuel flowing backward from the pressure chamber 23 by the communication hole 41b in the central portion of the stopper 41, and the valve closing response is enhanced.
[0040]
Accordingly, when the check valve 4 is opened by the pressure of the fuel flowing in from the variable throttle valve 5, the pressure chamber 23 (see FIG. 5) passes through the seat surface 45 of the check valve 4 and the flow paths 41a and 41b in the stopper 41. Fuel flows into 1). When the pressurization of the pressure chamber 23 is started, the valve body 44 is closed by the dynamic pressure, and is held until the fuel pressure is finished.
[0041]
The variable throttle valve 5 includes an actuator 6 and a valve portion 7, and a valve body 71 of the valve portion 7 is fitted and fixed via a housing 61 of the actuator 6 and an annular shim 77 in the left end portion thereof. A valve body 73 is slidably held in a cylinder 72 provided in the valve body 71, and the actuator 6 drives it.
[0042]
An annular channel 74a is formed around the left end portion of the valve body 73. The channel 74a communicates with the fuel reservoir 52 through the channel 74b and communicates with the check valve 4 through the channel 74c.
[0043]
The valve body 73 is formed with a bowl-shaped enlarged diameter portion 73a, and the position where the right end of the enlarged diameter portion 73a contacts the shim 77 defines the right limit of the movement range. In the left limit, the left end tapered surface 76 of the valve body 73 is defined by the seat surface 75 of the valve body 71.
[0044]
An armature 64 is press-fitted and fixed to the right end of the valve body 73, and the armature 64 faces the stator 65 at a constant interval. The coil 62 is disposed on the outer periphery of the stator 65. A spring 67 is disposed in a spring chamber 66 provided inside the stator 65, and urges the armature 64 to the left in the drawing. On the other hand, the stator 65 generates a force for attracting the armature 64 (force for urging rightward in the drawing) by energizing the coil 62 from the ECU P3.
[0045]
A substantially conical seat surface 75 is formed at the open end of the flow path 74c, and the leading end of the valve element 73 is seated on the seat surface 75 in a state where the coil 62 is not energized. 74a and 74c are cut off.
[0046]
The cross-sectional area of the facing portion 65a of the stator 65 facing the armature 64 is made smaller toward the armature 64 side. Therefore, the lift amount of the valve body 73 integrated with the armature 64 is determined by the energization current to the coil 62. That is, the variable throttle valve 5 is a linear solenoid valve. Therefore, when the coil 62 is energized, the valve element 73 is lifted and the flow path 74a and the flow path 74c are communicated, and when the energization current is increased, the opening area of the communication portion is increased according to the energization current. That is, the opening degree of the variable throttle valve 5 increases.
[0047]
FIG. 5 is an enlarged view of the valve portion of the variable throttle valve 5. The valve body 73 has a valve diameter d1 of 3.0 mm and an inclination angle θ1 of the tip surface of the valve body 73 of 30 °, and the conical surface 75 of the seat surface on the flow path 74c side has a right end diameter of 3.1 mm and an inclination angle θ2. Is 28 °.
[0048]
Since the structure of the right end portion of the valve body 73 is as described above, when the valve is closed, the seal edge 76a of the conical surface 76 of the valve body 73 is in close contact with the seal surface 75 and the flow path 74a and the flow path 74c are blocked. Is done. Therefore, when the valve is closed, the force in the valve opening direction is not received by the pressure of the flow path 74a, that is, the fuel reservoir 52.
[0049]
Note that when the variable throttle valve 5 is opened, the armature 64 moves to the right, and the volume of the spring chamber 66 decreases accordingly, so that the spring chamber 66 can be moved away from other parts so that the fuel in the spring chamber 66 can move. It is necessary to communicate. In the present embodiment, a flow path 78 that penetrates the valve body 73 in the left-right direction is provided inside the valve body 73 and communicates with the spring chamber 66 and the flow path 74 c on the left side of the needle valve 73. As a result, the fuel in the spring chamber 66 can move, and at the same time, even if the pressure in the flow path 74c rises when the valve is opened, the spring chamber 66 and the flow path 74c have the same pressure. Oil pressure does not act, and malfunction of the valve body 73 can be prevented.
[0050]
Since no oil pressure acts on the valve body 73 in this way, the spring force of the spring 67 may be small, and a linear solenoid valve with a small suction force can be operated. In this embodiment, the diameter of the seal edge is made equal to the diameter of the valve body, but it may be made slightly smaller as long as the valve body 73 does not malfunction.
[0051]
Next, the operation of the variable discharge high pressure pump P and the common rail fuel injection control device will be described. As described above, the variable discharge high pressure pump P is configured such that the suction and pumping strokes are performed for four cycles per rotation of the cam 13, and the pumping amount is controlled by the amount of fuel sucked into the pressure chamber 23. Here, the inhalation amount Q is expressed by the following equation.
Inhalation Q = α × S × √ (ΔP) × Time
α: Flow coefficient
S: Opening area of variable throttle valve 5
ΔP: Feed pressure
Time: Determined by pump speed
That is, when α, ΔP and time are constant, it is understood that the intake amount Q can be controlled by adjusting the opening of the variable throttle valve 5. That is, the larger the opening of the variable throttle valve 5, and thus the larger the opening area, the larger the suction amount, and the smaller the opening area, the smaller the suction amount. As described above, the lift (opening degree) of the valve element 73 of the variable throttle valve 5 is determined at a position where the attractive force against the armature 64 and the spring force of the spring 67 are in accordance with the energization current value of the coil 62.
[0052]
That is, the lift amount of the valve body 73 can be adjusted by changing the current value to the coil 62. If the current value is increased, the suction force against the armature 64 increases and the lift amount (opening degree) of the valve body 73 increases. ) Increases, and the inhalation amount Q increases.
[0053]
The discharge amount control, that is, the suction amount control to the pressure chamber, performed in the ECU P3 of the variable discharge amount high-pressure pump P will be described. FIGS. 6 and 7 are time charts showing such suction amount control. NE pulse, operation of the variable throttle valve 5 (the energization current to the coil 62, the lift amount of the valve element 73, the lift of the cam 13, and the locus of the cam roller 22). FIG. 6 shows a comparison of pressure feeding patterns (for example, opening / closing valve patterns of the discharge valve 3.) The first half of the time chart is when the suction amount is small, and the second half is when the suction amount is large. 2 is a signal after the waveform of the output signal from the engine speed sensor S2 is processed by the ECU P3, and the phase of cam movement of the cam 13 is known from this signal, and this NE pulse and load sensor S3, pressure sensor S1, and further Based on signals from a water temperature sensor and an atmospheric pressure sensor (not shown), the ECU P3 controls the energization of the coil 62 of the variable throttle valve 5 to suck the low-pressure fuel into the pressure chamber 23. Control to.
[0054]
The operation in the high rotation range will be described with reference to FIG. The energizing current is adjusted to control the suction amount Q. That is, when the intake amount is small, the energization current to the coil 62 of the variable throttle valve 5 is reduced, the lift amount of the valve element 73 is reduced, and the opening area is reduced. As a result, during the intake stroke of the cam 13 (from time a to time b), the low pressure fuel is slowly sucked into the pressure chamber 23 at a slow suction speed. At this time, the cam roller 22 and the cam 13 of the plunger 21 are not in sliding contact, and the plunger 21 gradually descends (moves in the radial direction, see FIG. 3) as the fuel is sucked. When the cam 13 comes into contact with the cam roller 21a and the plunger 21 starts to rise (moving toward the center of the radius) (time point b in the figure), the pressure feed stroke (from time point b to time point c) starts. That is, the plunger 21 is lifted by the pushing force of the cam 13 against the cam roller 22, and the fuel in the pressure chamber 23 is pressurized and fed to the common rail R.
[0055]
In this pressure-feeding stroke, the pressure of pressurized fuel is applied to the check valve 4, so that the valve body 44 does not open. Therefore, the amount of suction into the pressure chamber 23 is the pressure feed amount.
[0056]
When the intake amount is increased, the energizing current to the coil 62 of the variable throttle valve 5 is increased, the lift amount of the valve element 73 is increased, and the opening area is increased. As a result, the inflow speed of the fuel flowing into the pressure chamber 23 from the variable throttle valve 5 through the check valve 4 is increased, the plunger 21 is lowered at a high speed, and comes into contact with the rising cam 13 at an early timing. 23, a larger amount of low-pressure fuel is sucked than when the suction amount is made small.
[0057]
Thus, the larger the lift amount of the valve element 73 of the variable throttle valve 5, the greater the stroke of the plunger 21 and the greater the intake amount. Here, the pumping amount per cycle is expressed by plunger lift × plunger diameter × plunger number (4 in the example).
[0058]
On the other hand, in the low speed range, in addition to the energization current, the energization time is adjusted to control the intake amount Q. That is, as described above, the dynamic range of the opening degree of the variable throttle valve 5 is different from that in the high rotation range, and in order to suck the same amount of low-pressure fuel, the lift amount of the valve body 73 compared to the high rotation range, and accordingly It is necessary to reduce the energization current to the coil 62. However, even if the energization current is increased or decreased by the minimum step, the inhalation amount greatly increases or decreases as the inhalation time is longer. Therefore, in the present invention, an open period in which the valve element 73 is open and a closed period in which the valve body 73 is closed are set for each suction pressure feeding process at the time of non-pressure feeding. That is, the coil 62 is not always energized, but is energized corresponding to the open period, and energization is stopped corresponding to the closed period.
[0059]
Time control for controlling the ratio of the energization time will be described. In FIG. 7 showing the operation in the low rotation range, when the intake amount is made small, the energization current to the coil 62 of the variable throttle valve 5 is made smaller than that in the high rotation range as described above, and the energization is stopped. Provide a closing period. Thus, in the open period, the low pressure fuel is sucked into the pressure chamber 23 and the plunger 21 descends. However, when the closing time starts, the suction of the low pressure fuel into the pressure chamber 23 stops and the plunger 21 descends further as shown in the figure. Without displacement, the displacement is maintained. Thereafter, the cam 13 is brought into contact with the cam 13 turned upward, and is pumped to the common rail R through the discharge valve 3. In this way, the amount of pumping, that is, the amount of suction into the pressure chamber 23 is given in proportion to the opening of the valve element 73 in the open period, that is, the energizing current value to the coil 62, and the ratio of the open period and the closed period. The same applies when the inhalation amount is increased. The energization of the coil 62 is started slightly before the cam maximum rise time in consideration of the valve opening response of the valve element 73 of the variable throttle valve 5 so that the opening period is immediately after the end of the pumping stroke. .
[0060]
In the low rotation range, the suction time is set relatively long and the opening degree is set small. Therefore, even if the lift and fall of the valve body 73 are not steep at the start point and end point of the closing period, the effect on the metering accuracy is small, and the variable throttle valve 5 does not necessarily have a good response. For example, a linear solenoid valve can be used.
[0061]
Further, since the energization to the solenoid 62 in each cycle is given so as to synchronize with the cam movement based on the NE pulse, the low pressure fuel is sucked into the pressure chamber 23 from the variable throttle valve 5 at the same timing every cycle. . Therefore, the variation in the intake amount between cycles is suppressed, and the metering accuracy of the intake amount is improved.
[0062]
By performing the time control for controlling the ratio of the energization time to the coil 62 in this way, it is possible to control the intake amount of the low-pressure fuel into the pressure chamber 23 with high accuracy comparable to the high rotation range.
[0063]
FIG. 8 is a flowchart showing an example of common rail pressure control by the ECU P3. As shown in the configuration diagram of FIG. 2, the ECUP3 is constantly inputted with various information from each sensor, and the engine (pump) rotation is detected from the NE signal detected by the engine speed sensor S2. The target common rail pressure (CPTRG) and the injection amount (pumping amount) are calculated from the accelerator opening detected by the throttle sensor S4 based on the previously input control map (step (1), step (2)). ). Subsequently, an energization current value of the variable throttle valve 5 corresponding to the pump rotation speed and the pumping amount is calculated (step (3)), and the variable throttle valve 5 is energized.
[0064]
The ECU P3 always detects the common rail R pressure (CPACT) by the pressure sensor S1, and compares the detected common rail R pressure (CPACT) with the target common rail pressure (CPTRG) (step ( 4)) If they are different, correct them. As a correction method, calculation of (CPACT-CPTRG) is performed to calculate a necessary increase in pumping amount (step (5)).
[0065]
In step (6), it is determined whether or not the engine speed has exceeded 1500 rpm. If the engine speed exceeds 1500 rpm, it is determined that the engine speed is high, and the control of FIG. 6 is performed in which the coil 62 of the variable throttle valve 5 is always energized. That is, in step (7), the energization current to the coil 62 is changed to a current value corresponding to the increase / decrease in the pumping amount calculated in step (5), and the process proceeds to step (9).
[0066]
If the engine speed does not exceed 1500 rpm in step (6), it is determined that the engine is in the low speed range, and the time control in FIG. 7 is performed. That is, in step (8), the energization current to the coil 62 is changed to the energization time (duty) corresponding to the increase / decrease in the pumping amount calculated in step (5), and the process proceeds to step (9). In step (8), if it is necessary to increase the pumping amount, the energization current is increased by one minimum step, and the energization time (duty) is decreased therefrom.
[0067]
In step (9), it is determined again whether or not (CPACT = CPTRG). If not (CPACT = CPTRG), the process returns to step (5) and repeats feedback control until (CPACT = CPTRG).
[0068]
FIG. 9 shows the pumping characteristics in this embodiment. In the high speed range, since the change in the pumping amount is small with respect to the minimum opening step, the change control is discretely performed to a current value different from the minimum opening step with respect to the requested value of the pumping amount. For example, as shown in the figure, the current is controlled between i1 and i2, the lift amount is changed between l1 and l2, and (1) and (2) are repeated, so that the pumping amount Q is accurately requested. Can be maintained. On the other hand, in the low rotation range, the difference Δq in the pumping amount is large between the currents i3 and i4 separated by the minimum step (lift amounts l3 and l4). The pressure fluctuates greatly. However, in the low rotation range, the time control is performed as described above, and the duty is adjusted to change from (1) 'to (2)' while maintaining the current at i3. Therefore, high metering accuracy can be obtained even in a low rotation range.
[0069]
In this way, in the low rotation range where the metering accuracy is reduced only by the opening control by the control of the energized current value, the metering accuracy is increased by performing time control, so that the variable throttle valve has a high opening resolution. Can be used, and a small and inexpensive one can be used.
[0070]
In this embodiment, the engine speed threshold value for determining whether or not to perform time control is set to 1500 rpm. However, the present invention is not necessarily limited to this, and an actuator for driving the valve body of the variable throttle valve. In addition to the accuracy and resolution, it is set as appropriate according to the responsiveness. For example, if a variable throttle valve with good responsiveness can be used, the adjustment error due to the rise and fall of the lift will not be a problem even in the high rotation range. It may be configured to control the amount. Even in such a configuration, since the ECU performs time control to improve the metering accuracy, a variable throttle valve having a high opening resolution is unnecessary, and a small and inexpensive one can be used.
[0071]
The determination as to whether or not to perform time control is not necessarily limited to the comparison with the predetermined value of the engine speed. For example, when the energizing current is changed (when the lift amount of the valve body 73 is changed), the fluctuation of the fuel pressure of the common rail R is calculated, and when this exceeds a predetermined value, the pumping amount with respect to the lift amount is calculated. A configuration may be adopted in which it is determined that the rate of change is large and switching to time control is performed.
[0072]
(Second Embodiment)
In the common rail fuel injection control apparatus, the variable discharge high-pressure pump may have a different configuration. Since the entire configuration of the common rail fuel injection control device is the same as that of FIG. 2, only the variable discharge high pressure pump is shown in FIGS. FIG. 10 shows an overall cross section of the variable discharge high pressure pump, and FIG. 11 shows a cross section taken along the line CC in FIG. The pump section P0A of the variable discharge amount high-pressure pump PA has substantially the same basic configuration as that of the first embodiment, but includes two pumping systems. That is, at the center of the left end of the head H, sliding holes 2a, 2b, 2c, 2d, which are four cylinders, are formed radially at intervals of 90 ° in a direction perpendicular to the axial direction of the drive shaft D. It is. The sliding hole 2a and the sliding hole 2c formed along the same axis line, and the sliding hole 2b and the sliding hole 2d communicate with each other through communication passages 25a and 25b having a smaller diameter than the sliding hole diameter. Plungers 21a to 21d are arranged in the respective sliding holes 2a to 2d, and are supported so as to be reciprocally movable and slidable with respect to the respective sliding holes 2a to 2d. Four spaces formed by the inner wall surfaces of the sliding holes 2a to 2d and the end surfaces of the plungers 21a to 21d are respectively pressure chambers 23a, 23b, 23c, and 23d.
[0073]
A shoe 211 and a cam roller 22 are provided corresponding to the plungers 21a to 21d. Further, an inner cam 13A as a plunger driving means is provided so as to be slidable in contact with each cam roller 22, and the plungers 21a to 21d are reciprocally moved in common. The inner cam 13A has two cam ridges in one rotation, and is cammed at an upward 120 ° and a downward 60 °. The adjacent plungers 21a and 21c and plungers 21b and 21d form 90 ° with each other. Reciprocates at different timing. In the following description, the fuel pumping part composed of the sliding hole 2a and the plunger 21a is the # 1 cylinder, the fuel pumping part composed of the sliding hole 2b and the plunger 21b is the # 2 cylinder, and the sliding hole 2c. And the fuel pumping part composed of the plunger 21c is referred to as # 3 cylinder, and the fuel pumping part composed of the sliding hole 2d and the plunger 21d is referred to as # 4 cylinder.
[0074]
The pressure chambers 23a and 23d communicate with the inlets of the valve portions 3a and 3b of the discharge valve 3A through the individual flow paths 14a and 14d, respectively. The discharge valve 3A is substantially a combination of the two discharge valves of the first embodiment, and is a check valve whose forward direction is the direction flowing in from the pressure chambers 23a to 23d. The valve portions 3a and 3b are It communicates with a common discharge channel 33.
[0075]
The head H is formed with a pair of holes H2a and H2b from the right side, and one ends of the flow paths 16a and 16b are opened on the bottom surfaces of the holes H2a and H2b, respectively. The flow paths 16a and 16b communicate with a communication path 25a that communicates the pressure chamber 23a and the pressure chamber 23c, and a communication path 25b that communicates the pressure chamber 23b and the pressure chamber 23d, respectively. The holes H2a and H2b communicate with the outlet-side flow path 15 of the variable throttle valve 5.
[0076]
A gasket 47, a stopper 41, and check valves 4a and 4b are fitted in the holes H2a and H2b, respectively. The check valves 4a and 4b have the same structure, and have a housing 42 and a bolt 48, and the housing 42, the stopper 41 and the gasket 47 are fixed to the head H by screwing the bolt 48 into the holes H2a and H2b. ing. Each housing 42 of the check valves 4a and 4b is formed with a flow path 431 penetrating in the axial direction thereof and a flow path 432 crossing the flow path 431. The flow path 431 is formed by the flow paths 41a and 41b of the stopper 41. And the flow paths 16a and 16b communicating with the pressure chambers 23a and 23c, 23b and 23d, and the flow path 432 communicates with the outlet of the variable throttle valve 5 via the outlet side flow path 15.
[0077]
The flow path 431 has a valve body 44 that opens and closes the flow path 431 at the large diameter portion on the stopper 41 side, and the valve body 44 is seated on a seat surface 45 formed in the flow path 431 so as to face the valve body 44. It is urged in the seating direction by a spring 46 held inside. As shown in FIG. 11B, the valve body 44 has grooves 44a at four locations on the outer peripheral surface, and a flow path 431 is formed along the cutting surface so that fuel flows. .
[0078]
Thus, the check valves 4a and 4b are closed in the state shown in the drawing, and are opened by the pressure of the fuel flowing in from the variable throttle valve 5, so that the pressure chamber 23 is pressurized. When started, the valve is closed and held until the fuel pumping is completed.
[0079]
Thus, the low-pressure fuel from the feed passage 11 is sucked into the pressure chambers 23a and 23c from the check valve 4a through the variable throttle valve 5, and from the pressure chambers 23a and 23c to the common rail R through the valve portion 3a of the discharge valve 3A. The low pressure fuel from the first pressure feeding system (see FIG. 2) and the feed flow path 11 is sucked into the pressure chambers 23b and 23d from the check valve 4b through the variable throttle valve 5, and the pressure chamber 23b. , 23d through the valve part 3b of the discharge valve 3A to the common rail R (see FIG. 2), the second pressure feeding system is formed with the variable throttle valve 5 in common.
[0080]
The operation of the common rail fuel injection control apparatus according to this embodiment will be described. The ECU P3 controls the common rail pressure according to the control of the first embodiment (the flowchart of FIG. 8). 12 and 13 are time charts for explaining the suction amount control to the pressure chambers 23a to 23d. FIG. 12 shows the high rotation speed and FIG. 13 shows the low rotation speed.
[0081]
Similar to the first embodiment, when the engine speed exceeds 1500 rpm, it is determined that the engine speed is high, and the intake amount is controlled by controlling only the opening of the variable throttle valve 5. That is, in order to increase the discharge amount, the energization amount is increased to increase the opening of the variable throttle valve 5, and when the intake amount is decreased, the energization amount is decreased. In the figure, the case where the amount of inhalation is small, the case of medium, and the case of large are also shown.
[0082]
Since the # 1, # 3 cylinder and the # 2, # 4 cylinder have different 90 ° forming directions, the cam lift is 90 ° out of phase with the pump rotation (rotation of the drive shaft D). Thus, in the # 1 and # 3 cylinders, the suction stroke is from the time point a to the time point d, and the pumping stroke is from the time point d to the time point e, and in the # 2 and # 4 cylinders, the suction stroke is from the time point c to the time point e. Until the time point, the pumping stroke is from time point b to time point c.
[0083]
Now, from the time point a to the time point b, the low pressure fuel from the variable throttle valve 5 is diverted to the pressure chambers 23a to 23d for the intake strokes in the # 1, # 3 cylinder, # 2, and # 4 cylinders, and the plungers 21a to 21d. The lift is moderate. At time point b, the # 1 and # 3 cylinders continue to inhale, but the # 2 and # 4 cylinders enter the pressure stroke. Therefore, the low pressure fuel from the variable throttle valve 5 flows only into the pressure chambers 23a and 23c corresponding to the # 1 and # 3 cylinders, and the lifts of the # 1 and # 3 cylinders become steep.
[0084]
At time point c, the # 2 and # 4 cylinders have completed the pressure feed stroke and the suction stroke is started again, so that the lifts of the plungers 21a to 21d are gentle in both the # 1, # 3 cylinder, and the # 2 and # 4 cylinders.
[0085]
At time d, the # 2 and # 4 cylinders continue to inhale, but the # 1 and # 3 cylinders enter the pressure stroke. Therefore, the low pressure fuel from the variable throttle valve 5 flows only into the pressure chambers 21b and 21d corresponding to the # 2 and # 4 cylinders, and the lifts of the # 2 and # 4 cylinders become steep.
[0086]
Next, the control in the low rotation range will be described with reference to FIG. When the engine speed falls below 1500 rpm, it is determined that the engine speed is low, and the intake amount is controlled by time control in addition to opening control of the variable throttle valve 5. That is, in order to increase the intake amount, the energization amount is increased to increase the opening of the variable throttle valve 5, and when the intake amount is decreased, the energization amount is decreased and the control shown in the time chart of FIG. The duty is determined according to steps (5) to (9)). The energization period is set in synchronism with the NE pulse, and therefore in synchronism with the engine speed, and the highest point of the cam peak corresponding to the # 1, # 3 cylinder and the cam corresponding to the # 2, # 4 cylinder. It is energized at the highest point of the mountain, that is, at the end of the pumping, and is set so that fuel is started to be sucked into the pressure chambers 23a to 23d at the suction speed corresponding to the energization amount.
[0087]
A case where the inhalation amount is small will be described. At time a ′, energization of the variable throttle valve 5 is started and the variable throttle valve 5 is opened. In the # 1, # 3 cylinder and the # 2, # 4 cylinder, the plungers 21a to 21d are lowered and suction is started. Here, for the # 1, # 3 cylinder, # 2, and # 4 cylinder, the low pressure fuel from the variable throttle valve 5 is diverted to the pressure chambers 23a to 23d due to the intake stroke, and the lifts of the plungers 21a to 21d are gentle. Since the energization is terminated and the variable throttle valve 5 is closed at the time b ′, the suction of all the cylinders is stopped, and the plungers 21 a to 21 d maintain the state at the time b ′ regardless of the lift of the cam 13. The holding state continues until the next energization start (time point d ′) in the # 1 and # 3 cylinders, and continues until the plungers 21b and 21d come into contact with the rising cam surface at the time point c ′ in the # 2 and # 4 cylinders. After that, it becomes a pumping stroke.
[0088]
At the time d ', since energization of the variable throttle valve 5 is started and the variable throttle valve 5 is opened, the # 1 and # 3 cylinders are sucked again. In addition, since the # 2 and # 4 cylinders are at the highest lift point of the cam lift, the suction is started thereafter. Here, the lifts of the plungers 21a to 21d are gradual in the same manner as described above for the # 1, # 3 cylinder, # 2, and # 4 cylinders because of the intake stroke.
[0089]
At the time e ′, the energization is ended and the variable throttle valve 5 is closed, so that the suction of all the cylinders is stopped, and the plungers 21 a to 21 d maintain the state at the time e ′ regardless of the lift of the cam 13. The holding state continues until the next energization start (time point g ′) in the # 2 and # 4 cylinders, and continues until the plungers 21a and 21c come into contact with the rising cam surface at the time point f ′ in the # 1 and # 3 cylinders. Thereafter, the pumping stroke is performed until the time point g ′ at which the cam 13 is at its highest point.
[0090]
Thus, even when the variable discharge high-pressure pump P has a plurality of pumping systems, time control is performed to compensate for the lack of adjustment accuracy of the opening of the variable throttle valve 5 and to provide metering accuracy in the low rotation range. Improve.
[0091]
Further, since the driving of the plungers 21a to 21d by the cam 13A is performed at different timings, the pumping period is different between the # 1, # 3 cylinder and the # 2, # 4 cylinder, as is known from the pumping pattern in the figure. Drive torque can be reduced. In the configuration in which the suction amount into the pressure chamber is controlled only by the energization period of the solenoid valve, which is a metering valve (FIG. 15), a plurality of pumping systems are provided, and a solenoid valve is provided for each pumping system. In order to increase the metering accuracy when the amount is small, it is necessary to provide a flat portion at the top of the cam lift to offset the variation in the valve opening response between the solenoid valves. Since the variable throttle valve is common to the pumping system, such a flat portion is unnecessary. Therefore, as long as the flat portion is not provided, it is possible to increase the climb of the cam mountain. That is, the gradient of the cam lift in the pumping stroke can be made gentle, and the peak driving torque can be further reduced to improve fuel efficiency.
[0092]
In addition, even if the suction stroke of the other pumping system is started by the end of the suction stroke of one pumping system until the pumping is started, the suction speed of the low-pressure fuel sucked into the pressure chamber of one pumping system at that time is Since it is defined by the opening of the variable throttle valve, the metering accuracy will not be insufficient even when the intake amount is small. Therefore, it is not necessary to provide a distribution rotor that distributes the low-pressure fuel from the metering valve to the pressure chamber, and the manufacturing cost can be reduced.
[0093]
In addition, although the variable discharge amount high pressure pump of each said embodiment showed what was applied to the common rail type fuel-injection control apparatus, it is not necessarily limited to this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of a variable discharge high-pressure pump showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a common rail fuel injection control device using the variable discharge high-pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
4A is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a variable throttle valve of the variable discharge high-pressure pump showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a first time chart for explaining the operation of the ECU of the variable discharge high-pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a second time chart for explaining the operation of the ECU of the variable discharge high pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the ECU of the variable discharge high-pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the variable discharge high-pressure pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an overall sectional view of a variable discharge high-pressure pump showing a second embodiment of the present invention.
11A is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 10, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
FIG. 12 is a first time chart for explaining the operation of the ECU of the variable discharge high pressure pump according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a second time chart for explaining the operation of the ECU of the variable discharge high pressure pump according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a partial sectional view of a conventional first variable discharge high pressure pump.
FIG. 15 is a sectional view of a second conventional variable discharge high pressure pump.
FIG. 16 is a time chart for explaining the operation of a conventional third variable discharge high-pressure pump.
FIG. 17 is a graph for explaining a problem of a third conventional variable discharge high-pressure pump.
[Explanation of symbols]
P Variable discharge high pressure pump
P0, P0A Pump part
P1 feed pump
P2 discharge control device
P3 ECU (control means)
I Injector (Electromagnetic fuel injection valve)
11, 11a Feed flow path (low pressure flow path)
12,52 Fuel reservoir (low pressure flow path)
13, 13A cam (plunger driving means)
2, 2a, 2b, 2c, 2d Sliding hole (cylinder)
21, 21a, 21b, 21c, 21d Plunger
22 Cam Roller
23, 23a, 23b, 23c, 23d Pressure chamber
24 Discharge hole
3,3A Discharge valve
33 Discharge flow path (high pressure flow path)
4, 4a, 4b Check valve
5 Variable throttle valve

Claims (6)

シリンダ内にプランジャを往復運動可能に嵌挿配設して、上記シリンダの内壁面と上記プランジャの端面とで圧力室を形成して、該圧力室に低圧流路より低圧流体を導入し、プランジャ駆動手段により上記プランジャを上記圧力室が縮小する方向に駆動し、上記圧力室内に導入された低圧燃料を加圧して高圧流路へ圧送するようになし、かつ上記低圧流路と上記圧力室との間に、開度自在に作動する可変絞り弁と、可変絞り弁から圧力室への低圧流体の吸入時には圧力室と可変絞り弁との間を連通し、圧力室に吸入された低圧流体の加圧開始時より加圧流体の高圧流路への圧送終了時までの間には圧力室と可変絞り弁の間を遮断する逆止弁とを具備する可変吐出量高圧ポンプにおいて、加圧流体の非圧送時に、上記可変絞り弁が開く開期間と閉じる閉期間とを設定し、開期間における開度と、開期間と閉期間との時間割合とで、上記圧力室への低圧流体の吸入量を調整する制御手段を具備し、該制御手段は、ポンプ低回転域において、上記可変絞り弁の開度によって決まる吸入速度と、開期間と閉記間の時間割合によって決まる吸入時間の両方を制御することにより吸入量を調整することを特徴とする可変吐出量高圧ポンプ。A plunger is inserted and disposed in the cylinder so as to be able to reciprocate, a pressure chamber is formed by the inner wall surface of the cylinder and the end surface of the plunger, and a low-pressure fluid is introduced into the pressure chamber from a low-pressure flow path. The plunger is driven by the driving means in a direction in which the pressure chamber shrinks, the low pressure fuel introduced into the pressure chamber is pressurized and fed to the high pressure flow path, and the low pressure flow path, the pressure chamber, Between the pressure chamber and the variable throttle valve, and when the low-pressure fluid is sucked from the variable throttle valve into the pressure chamber, the pressure chamber and the variable throttle valve communicate with each other. In a variable discharge high-pressure pump having a check valve that shuts off between a pressure chamber and a variable throttle valve from the start of pressurization to the end of pressurization of the pressurized fluid to the high-pressure flow path, When the variable throttle valve is open, Set the inter Jill closing time, with the opening in the open period, the time ratio of between open period and closing time period, comprising a control means for adjusting an intake amount of the low pressure fluid to said pressure chamber, said control means Is characterized in that the amount of suction is adjusted by controlling both the suction speed determined by the opening of the variable throttle valve and the suction time determined by the time ratio between the open period and the closing period in the low rotation speed range of the pump. Variable discharge high pressure pump. 請求項1記載の可変吐出量高圧ポンプにおいて、上記制御手段を、上記可変絞り弁の開期間を上記プランジャ駆動手段に同期するように設定した可変吐出量高圧ポンプ。  2. The variable discharge high pressure pump according to claim 1, wherein the control means is set so that an open period of the variable throttle valve is synchronized with the plunger driving means. 請求項1または2いずれか記載の可変吐出量高圧ポンプにおいて、上記圧力室を構成する上記シリンダおよびプランジャを複数設けるとともにプランジャの駆動を互いにずれたタイミングで行う構成とし、かつ各圧力室に対応して上記逆止弁を設けて上記低圧流路から上記圧力室に到る圧送系を上記可変絞り弁を共通として複数系統具備せしめた可変吐出量高圧ポンプ。  3. The variable discharge high pressure pump according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the cylinders and plungers constituting the pressure chamber are provided and the plungers are driven at timings shifted from each other, and each pressure chamber is supported. A variable discharge high pressure pump provided with a plurality of systems using the variable throttle valve in common with the check valve and a pressure feed system from the low pressure flow path to the pressure chamber. 請求項1ないし3いずれか記載の可変吐出量高圧ポンプと、該可変吐出量高圧ポンプにより加圧された加圧燃料により蓄圧され、エンジンの各気筒に燃料を噴射する電磁燃料噴射弁に高圧の燃料を供給するコモンレールと、該コモンレールの燃料圧を検出するコモンレール圧検出手段とを具備し、上記可変吐出量高圧ポンプの上記プランジャ駆動手段をエンジン動力によりエンジン回転に同期して作動する構成とし、上記制御手段を、コモンレールの燃料圧の増減に応じて目標圧送量を設定し、目標圧送量に応じて上記可変絞り弁を制御する構成としたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。  A high pressure is applied to the variable discharge high pressure pump according to any one of claims 1 to 3 and an electromagnetic fuel injection valve that is pressurized by the pressurized fuel pressurized by the variable discharge high pressure pump and injects fuel into each cylinder of the engine. A common rail for supplying fuel, and a common rail pressure detecting means for detecting the fuel pressure of the common rail, wherein the plunger driving means of the variable discharge high pressure pump is operated in synchronization with engine rotation by engine power, 2. A common rail fuel injection control apparatus according to claim 1, wherein the control means is configured to set a target pumping amount in accordance with an increase or decrease in fuel pressure of the common rail, and to control the variable throttle valve in accordance with the target pumping amount. 請求項4記載のコモンレール式燃料噴射制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を具備せしめ、かつ上記制御手段を、エンジン回転数が予め設定した所定値以下になると、上記時間割合の制御を行い、エンジン回転数が所定値を越えると上記時間割合の制御を解除する構成としたコモンレール式燃料噴射制御装置。  5. The common rail fuel injection control device according to claim 4, further comprising an engine speed detecting means for detecting the engine speed, and the control means is configured so that the time ratio is less than a predetermined value set in advance. The common rail type fuel injection control device is configured to cancel the time ratio control when the engine speed exceeds a predetermined value. 請求項4記載のコモンレール式燃料噴射制御装置において、上記制御手段を、上記コモンレール圧検出手段により検出された燃料圧が予め設定した所定値を越えて変化すると、上記時間割合の制御を行い、燃料圧が上記所定値を越えなければ上記時間割合の制御を解除する構成としたコモンレール式燃料噴射制御装置。  5. The common rail type fuel injection control device according to claim 4, wherein the control means performs the time ratio control when the fuel pressure detected by the common rail pressure detecting means changes beyond a predetermined value, and the fuel ratio is controlled. A common rail fuel injection control device configured to cancel the control of the time ratio if the pressure does not exceed the predetermined value.
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