(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに貯留された燃料を一定量吸い上げて送給するフィードポンプと、該フィードポンプから送給された燃料を所定の燃料圧に調圧するポンプ室と、該ポンプ室内の燃料を所定量吸入して噴射ノズルに分配圧送するポンププランジャと、前記フィードポンプの上流側に連通する低圧室と前記ポンプ室に連通する高圧室とを有して前記ポンププランジャによる燃料噴射時期を制御するタイマピストンと、該タイマピストンの低圧室と高圧室とを連通するバイパス通路と、該バイパス通路の開閉状態を制御するコントロールバルブと、エンジンが停止したときに前記コントロールバルブによって前記バイパス通路を開放して前記タイマピストンの低圧室と高圧室とを所定時間だけ連通することでタイマピストンを始動時の噴射時期位置としての最大遅角位置に変更する燃料噴射時期変更手段とを具えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
【請求項２】
請求項１のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記ポンプ室と前記高圧室は絞りを介して連通することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
【請求項３】
請求項１のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記タイマピストンの位置を検出するピストン位置検出手段を設け、前記タイマピストン位置が始動時の噴射時期位置になったことが前記ピストン位置検出手段により検出されると、前記燃料噴射時期変更手段によるタイマピストン位置の変更を停止することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
【請求項４】
請求項１のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記タイマピストンの位置を検出するピストン位置検出手段を設け、前記タイマピストン位置が最大遅角位置になったことが前記ピストン位置検出手段により検出されると、前記燃料噴射時期変更手段によるタイマピストン位置の変更を停止することを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分配型燃料噴射ポンプによるディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置の概略構成、図６に従来の燃料噴射ポンプにおけるポンプ回転速度に対する燃圧を表すグラフを示す。
【０００３】
図５に示すように、分配型燃料噴射ポンプ101はディーゼルエンジンに装着され、一本のポンピングエレメントによって圧送される燃料を、回転するピストン（プランジャ）によって供給するものである。この燃料噴射ポンプ101の吸入側にはフューエルフィルタ102及び燃料／水分離器103を介して燃料タンク104に接続されている。一方、燃料噴射ポンプ101の吐出側には図示しないディーゼルエンジンの噴射ノズル105が接続されており、所定量、所定圧の燃料を所定時期に圧送して噴射ノズル105から噴射することができる。また、燃料噴射ポンプ101にはオーバーフローした燃料を燃料タンク104に戻すオーバーフロー通路106が設けられている。
【０００４】
この燃料噴射ポンプ101において、ポンプハウジング111内の一方にはドライブシャフト112の軸端部が嵌入して回転自在となっており、このドライブシャフト112の中間部にはフィードポンプ113が装着（図５では９０度展開状態で図示）され、このフィードポンプ113には燃料タンク104からの吸入通路114が接続されている。また、このフィードポンプ113の吐出側は吐出通路115を介してポンプ室116に接続されており、この吐出通路115の中途部にはレギュレーティングバルブ117が介装され、このレギュレーティングバルブ117は戻し通路118を介して吸入通路114に接続されている。
【０００５】
ドライブシャフト112の先端部にはカップリング119を介してカムプレート120が一体回転自在で、且つ、軸方向相対移動自在に連結され、このカムプレート120にはプランジャ121が固結されている。また、ポンプハウジング111にはドライブシャフト112が貫通してカップリング119の外周辺に位置するようにローラリング122が固定されており、このローラリング122内には複数のローラ123が枢着されている。そして、ポンプハウジング111とカムプレート120との間には圧縮スプリング124が介装され、この圧縮スプリング124の付勢力によってカムプレート120及びプランジャ121を軸方向一方（図５にて左方）に付勢することで、カムプレート120のカム面がローラリング122の各ローラ123に圧接されている。
【０００６】
このプランジャ121内には内部に軸方向に沿った燃料通路121aが形成されると共に、吸入ポート121b、分配ポート121c、スピルポート121dが形成されており、プランジャ121の軸方向位置と周方向回転位置により、ポンプ室116の燃料を吸入ポート121bから燃料通路121aに吸入したり、燃料通路121aに吸入した燃料を分配ポート121cから分配通路125に吐出したり、あるいは、スピルポート121dからポンプ室116に戻したりすることができる。なお、分配通路125はデリバリバルブ126を介して噴射ノズル105に接続されている。
【０００７】
また、ポンプハウジング111の下部にはドライブシャフト112と直交する方向に移動自在なタイマピストン127が設けられて（図５では９０度展開状態で図示）おり、低圧室127aと高圧室127bが区画されている。この低圧室127aは燃料タンク104からの吸入通路114に連通路146を介して連通する一方、高圧室127bはポンプ室116に連通路144及びオリフィス145を介して連通している。そして、このタイマピストン127にはローラリング122のスライドピン128が係合する一方、低圧室127aには圧縮スプリング129が装着されており、この圧縮スプリング129の付勢力によってタイマピストン127を軸方向一方（図５にて右方）に付勢することで、ローラリング122を周方向に回動してプランジャ121による噴射時期を遅らせる方向に付勢している。なお、ポンプハウジング111の吸入溝130にはフューエルカットソレノイド131が設けられている。
【０００８】
更に、ポンプハウジング111の側部にはガバナレバー132が装着されており、このガバナレバー132にはテンションレバー133とコントロールレバー134が枢着されており、このテンションレバー133とコントロールレバー134との各上部間に圧縮スプリング135が介装される一方、コントロールレバー134の下部はプランジャ121に嵌合したスピルリング136に係合している。また、ドライブシャフト112には駆動ギヤ137が固結され、この駆動ギヤ137はガバナシャフト138の従動ギヤ139と噛み合っている。このガバナシャフト138はフライウエイト140を介してガバナスリーブ141が移動自在に嵌合している。そして、ポンプハウジング111の上部にはアジャスティングレバー（アクセルレバー）142が装着されており、このアジャスティングレバー142とテンションレバー133との間に引張スプリング143が架設されることで、その付勢力によってコントロールレバー134がガバナスリーブ141の先端部に当接している。
【０００９】
従って、ディーゼルエンジンが駆動すると、その1/2 回転でドライブシャフト112が駆動回転し、フィードポンプ113が回転すると燃料タンク104内に設けられた図示しない低圧ポンプから燃料が圧送される。その後、フィードポンプ113によってポンプ室116に圧送される高圧の燃料の燃料圧力を所定値に保つために、レギュレーティングバルブ117によって燃料圧力（燃料圧力）が制御されながら、燃料は吐出通路115を介してポンプ室116に送給される。一方、プランジャ121はドライブシャフト112にカップリング119で連結されたカムプレート120によって回転し、また、このカムプレート120はエンジンのシリンダ数と同じ数のフェイスカムをもっており、ドライブシャフト112によって回転させられると、ローラリング122に取付けられた各ローラ123上をカムリフト量だけ往復運動する。従って、カムプレート120に連結されたプランジャ121は回転運動を行うと共に往復運動を行う。
【００１０】
即ち、燃料の吸入はプランジャ121の下降時に吸入溝130と吸入ポート121bとが合致したときに行われ、その後、プランジャ121が回転して分配ポート121cと分配通路125が合致すると、デリバリバルブ126を通って噴射ノズル105から噴射されるが、コントロールレバー134によってスピルリング136が開いたときに、プランジャ121内の燃料がスピルポート121dからポンプ室116に開放されて燃料噴射量が制御され、そのときに噴射は終わる。また、ポンプ室116の燃料圧が連通路144及びオリフィス145を介して高圧室127bに作用し、この高圧室127bの燃料圧が増大することによってタイマピストン127がスプリング129 を圧縮する方向に作動することで、このタイマピストン127がローラリング122を回転させて進角させ、噴射タイミングを制御している。そして、図示しないイグニッションスイッチをオフにすると、フューエルカットソレノイド131への電流が遮断されて分配通路125を閉じて燃料をカットする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の分配型燃料噴射ポンプ101にあって、タイマピストン127の低圧室127aには吸入通路114を通して燃料タンク104内の燃料圧が作用する一方、タイマピストン127の高圧室127bにはフィードポンプ113による吐出燃圧（ポンプ室116の燃力）が作用しており、このタイマピストン127の移動によってローラリング122を回転させることで進角あるいは遅角させて噴射タイミングを制御している。近年、この燃料噴射ポンプ101を電子制御するものが提案されており、この場合、タイマピストン127の低圧室127aと高圧室127bとの間にバイパス通路を設けると共に、このバイパス通路に電磁弁を介装したものがある。従って、エンジンの運転状態に応じてこの電磁弁によってバイパス通路をデューティ駆動することでタイマピストン127を移動し、噴射タイミングをきめ細かく制御することができる。
【００１２】
ところで、フィードポンプ113が回転すると、燃料がポンプ室116に送給されるが、このとき、レギュレーティングバルブ117によって燃圧が制御されるようになっている。即ち、図６に示すように、フィードポンプ113の回転速度が上昇すると、ポンプ室116の燃圧は同図に一点鎖線で示すように上昇するが、この燃圧はレギュレーティングバルブ117によって制御されることで同図に実線で示すように制御される。この場合、フィードポンプ113の回転速度がＮ1 のときに噴射時期を制御可能な燃圧Ｐ1 となるが、近年では、エンジンのより低回転時にこの制御を行いたい、つまり、ポンプ室116の圧力を低回転速度時においても高圧に保ちたいという要望がある。そのため、ポンプハウジング111におけるポンプ室116とオーバーフロー通路106との連結部にチェックバルブを設けることで、フィードポンプ113によるポンプ室116内の加圧時に所定圧まで燃料のオーバーフローを抑制している。すると、図６に点線で示すように、フィードポンプ113の回転速度が上昇し、フィードポンプ113の回転速度がＮ1 より低いＮ2 のときに噴射時期を制御可能な燃圧Ｐ1 となる。
【００１３】
一般に、イグニッションキースイッチをオフにしてエンジンを停止すると、ポンプ室116内の高圧燃料をオーバーフロー通路106からオーバーフローさせることで、ポンプ室116、つまり、高圧室127bの燃料圧を低下させ、タイマピストン127の低圧室127a内に設けられた圧縮スプリング129の付勢力によってこのタイマピストン127を高圧室127b側に移動する。ところが、エンジンを停止すると、タイマピストン127をデューティ制御する電磁弁によってバイパス通路が閉塞され、また、特に低温時には、レギュレーティングバルブ117及びチェックバルブの機能により、ポンプ室116内の高圧燃料が十分に抜けずにタイマピストン127が始動時の噴射時期位置に戻らないこと、また、低温時は燃料の粘度が大きいためタイマピストン127とその外壁部分との間の抵抗が増大し易くなり、タイマピストン127が始動時の噴射時期位置に戻らない場合もある。従って、タイマピストン127が始動時の噴射時期位置に戻らない状態では、イグニッションキースイッチをオンにしたとき、エンジンの始動性が悪化するという問題があった。
【００１４】
ところで、上述したような分配型燃料噴射ポンプにおいて、例えば、イグニッションスイッチをオフすると同時にポンプ室内に充満している燃料の内圧を低下させるものとして、実開平７−３５７５９号公報に開示されたものがある。これは、フィードポンプの吐出側より吸入側へ挿通するバイパス通路を設け、イグニッションスイッチをオフしたときに、燃料噴射ポンプのレギュレーティングバルブのピストンが押し上げられてこのバイパス通路を開放することで、ポンプ室内に充満している燃料の内圧を低下させ、燃料カットを行うものである。
【００１５】
この公報に開示されたものにあっては、イグニッションスイッチをオフすると、レギュレーティングバルブのバイパス通路を開放してポンプ室内の燃料圧を低下させることができる。ところが、ポンプ室とタイマピストンの高圧室との間には燃料圧の脈動によってタイマピストンが微小に移動して噴射時期の制御精度が悪化するのを防止する目的でオリフィスが介在しており、ポンプ室内の燃料圧を低下させてもタイマピストンの高圧室の燃料をポンプ室には抜きにくく、確実性が不十分である。
【００１６】
また、噴射ノズルから噴射される燃料を燃焼室内に直接供給する直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、噴射圧力を高めるためにカムプレートに設けられたフェイスカムのプロフィールを高くする傾向にある。そのため、カムプレートが回転してフェイスカムがローラを乗り越える際に、タイマピストン位置を振動させる外力が大きくなりやすい。従来、フェイスカムのプロフィールが比較的低いディーゼルエンジンに比べて、オリフィス径を小径にすることにより燃料圧が急激に高圧室に作用してこの振動を増幅することを防止している。そのため、フェイスカムのプロフィールが高いような直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、ポンプ室内の燃料圧を低下させてもタイマピストンの高圧室の燃料をポンプ室には非常に抜きにくく、確実性が不十分である。
【００１７】
更に、タイマピストンの高圧室に対してポンプ室の容積は大きく、タイマピストンの高圧室の燃料をポンプ室に抜くのに長時間を要してしまい、その間、レギュレーティングバルブを継続して駆動することで、バッテリの消費電力が増大してしまうという問題がある。
【００１８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、簡単且つ低コストな構造で確実にタイマピストンを始動時の噴射時期位置に位置させることにより始動性の向上を図ったディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置は、燃料タンクに貯留された燃料を一定量吸い上げて送給するフィードポンプと、該フィードポンプから送給された燃料を所定の燃料圧に調圧するポンプ室と、該ポンプ室内の燃料を所定量吸入して噴射ノズルに分配圧送するポンププランジャと、前記フィードポンプの上流側に連通する低圧室と前記ポンプ室に連通する高圧室とを有して前記ポンププランジャによる燃料噴射時期を制御するタイマピストンと、該タイマピストンの低圧室と高圧室とを連通するバイパス通路と、該バイパス通路の開閉状態を制御するコントロールバルブと、エンジンが停止したときに前記コントロールバルブによって前記バイパス通路を開放して前記タイマピストンの低圧室と高圧室とを所定時間だけ連通することでタイマピストンを始動時の噴射時期位置としての最大遅角位置に変更する燃料噴射時期変更手段とを具えたことを特徴とするものである。
【００２０】
従って、フィードポンプが駆動すると、燃料タンクに貯留された燃料が一定量吸い上げられてポンプ室に送給され、ここで所定の燃料圧に調圧され、ポンププランジャの駆動によってこのポンプ室内の燃料が所定量吸入しされて噴射ノズルに分配圧送される。このとき、タイマピストンはフィードポンプの上流側に連通する低圧室とポンプ室に連通する高圧室との圧力差によってポンププランジャによる燃料噴射時期を制御する。そして、エンジンが停止すると、コントロールバルブによってバイパス通路を開放してタイマピストンの低圧室と高圧室とを所定時間だけ連通することで、タイマピストンを始動時の噴射時期位置としての最大遅角位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置としての最大遅角位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には、確実に始動することとなる。
【００２３】
また、請求項２の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記ポンプ室と前記高圧室は絞りを介して連通することを特徴とするものである。
【００２４】
従って、絞りがあることによってポンプ室の燃料圧を低下させてもタイマピストンの高圧室の燃料圧が低下しにくい燃料噴射ポンプであっても、速やかにタイマピストンを始動時の噴射時期位置に戻し、バッテリの消費電力を低減しつつ、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することとなり、バッテリを保護すると共に、次のエンジン始動時には確実に始動することとなる。
【００２６】
従って、レギュレーティングバルブやオーバーフローバルブが装着されていても、タイマピストンを確実に始動時の噴射時期位置に移動し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することができる。
【００２７】
また、請求項３の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記タイマピストンの位置を検出するピストン位置検出手段を設け、前記タイマピストン位置が始動時の噴射時期位置になったことが前記ピストン位置検出手段により検出されると、前記燃料噴射時期変更手段によるタイマピストン位置の変更を停止することを特徴とするものである。
【００２８】
従って、実際のタイマピストン位置に基づいて噴射時期変更手段を制御することが可能となり、噴射時期変更手段の過剰な制御によるバッテリの消費電力の増加、及び、噴射時期変更手段の制御が不足することによるタイマピストンの遅角不足を防止しつつ、タイマピストンを始動時の噴射時期位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には確実に始動することとなる。
【００２９】
また、請求項４の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、前記タイマピストンの位置を検出するピストン位置検出手段を設け、前記タイマピストン位置が最大遅角位置になったことが前記ピストン位置検出手段により検出されると、前記燃料噴射時期変更手段によるタイマピストン位置の変更を停止することを特徴とするものである。
【００３０】
従って、実際のタイマピストン位置に基づいて噴射時期変更手段を制御することが可能となり、噴射時期変更手段の過剰な制御によるバッテリの消費電力の増加、及び、噴射時期変更手段の制御が不足することによるタイマピストンの遅角不足を防止しつつ、タイマピストンを最大遅角位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を最大遅角位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には確実に始動することとなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３２】
図１に本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置の概略構成、図２に燃料噴射ポンプの概略断面、図３に燃料噴射時期制御装置による制御のフローチャートを示す。
【００３３】
本実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置において、図１に示すように、分配型燃料噴射ポンプ１１はディーゼルエンジン１２に装着され、吸入側には燃料タンク１３が接続されており、この燃料タンク１３内に貯留されている燃料を所定量吸い上げることができる。一方、燃料噴射ポンプ１１の吐出側にはディーゼルエンジン１２の各噴射ノズル１４が接続されており、所定量、所定圧の燃料を所定時期に圧送して各噴射ノズル１４から噴射することができる。また、ディーゼルエンジン１２にはエンジンコントロールユニット１５が接続されており、このエンジンコントロールユニット１５によるエンジン運転状態及びイグニッションスイッチ１６の操作に基づいて噴射時期変更手段１７を制御し、燃料噴射ポンプ１１による燃料噴射時期を変更することができる。
【００３４】
ここで、この燃料噴射ポンプ１１について詳細に説明する。図２に示すように、ポンプハウジング２１内の一方にはドライブシャフト２２の軸端部が嵌入して回転自在となっており、このドライブシャフト２２の中間部にはフィードポンプ２３が装着（図２では９０度展開状態で図示）され、このフィードポンプ２３には燃料タンク１３からの吸入通路２４が接続されている。また、このフィードポンプ２３の吐出側は吐出通路２５を介してポンプ室２６に接続されており、この吐出通路２５の中途部にはレギュレーティングバルブ２７が介装され、このレギュレーティングバルブ２７は戻し通路２８を介して吸入通路２４に接続されている。
【００３５】
ドライブシャフト２２の先端部にはカップリング２９を介してカムプレート３０が一体回転自在で、且つ、軸方向相対移動自在に連結され、このカムプレート３０にはプランジャ３１が固結されている。また、ポンプハウジング２１にはドライブシャフト２２が貫通してカップリング２９の外周辺に位置するようにローラリング３２が固定されており、このローラリング３２内には複数のローラ３３が枢着されている。そして、ポンプハウジング２１とカムプレート３０との間には圧縮スプリング３４が介装され、この圧縮スプリング３４の付勢力によってカムプレート３０及びプランジャ３１を軸方向一方（図２にて左方）に付勢することで、カムプレート３０のカム面がローラリング３２の各ローラ３３に圧接されている。
【００３６】
このプランジャ３１内には内部に軸方向に沿った燃料通路３１ａが形成されると共に、吸入ポート３１ｂ、分配ポート３１ｃ、スピルポート３１ｄが形成されており、プランジャ３１の軸方向位置と周方向回転位置により、ポンプ室２６の燃料を吸入ポート３１ｂから燃料通路３１ａに吸入したり、燃料通路３１ａに吸入した燃料を分配ポート３１ｃから分配通路３５に吐出したり、あるいは、スピルポート３１ｄからポンプ室２６に戻したりすることができる。なお、ポンプハウジング３１の吸入溝３６にはフューエルカットソレノイド３７が設けられており、分配通路３５はデリバリバルブ３８を介して噴射ノズル１４に接続されている。
【００３７】
また、ポンプハウジング２１の下部にはドライブシャフト２２と直交する方向に移動自在なタイマピストン３９が設けられて（図２では９０度展開状態で図示）おり、低圧室３９ａと高圧室３９ｂが区画されている。この低圧室３９ａは燃料タンク１３からの吸入通路２４に連通路５９を介して連通する一方、高圧室３９ｂはポンプ室２６に連通路６０及びオリフィス６１を介して連通している。そして、このタイマピストン３９にはローラリング３１のスライドピン４０が係合する一方、低圧室３９ａには圧縮スプリング４１が装着されており、この圧縮スプリング４１の付勢力によってタイマピストン３９を軸方向一方（図２にて右方）に付勢することで、ローラリング３２を周方向に回動してプランジャ３１による噴射時期を遅らせる方向に付勢している。
【００３８】
そして、このタイマピストン３９には低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを連通するバイパス通路４２が設けられると共に、このバイパス通路４２を開閉するコントロールバルブ４３が設けられている。従って、前述した噴射時期変更手段１７はエンジン運転状態に応じてこのコントロールバルブ４３の通電時間を制御し、バイパス通路４２を連通状態を制御して低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを連通することで、燃料噴射ポンプ１１による燃料噴射時期を制御することができる。また、この噴射時期変更手段１７はエンジンが停止したときに、コントロールバルブ４３によってバイパス通路４２を開放することで、タイマピストン３９の低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを所定時間連通し、タイマピストン３９の位置を始動時の噴射時期位置（通常、ディーゼルエンジンでは、始動性を向上させるために、ほぼ最大遅角位置にすることが多い。）にでき、ポンププランジャ３１による燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することができる。
【００３９】
更に、ポンプハウジング２１の側部にはガバナレバー４４が装着されており、このガバナレバー４４にはテンションレバー４５とコントロールレバー４６が枢着されており、このテンションレバー４５とコントロールレバー４６との各上部間に圧縮スプリング４７が介装される一方、コントロールレバー４６の下部はプランジャ３１に嵌合したスピルリング４８に係合している。また、ドライブシャフト２２には駆動ギヤ４９が固結され、この駆動ギヤ４９はガバナシャフト５０の従動ギヤ５１と噛み合っている。このガバナシャフト５０はフライウエイト５２を介してガバナスリーブ５３が移動自在に嵌合している。そして、ポンプハウジング２１の上部にはアジャスティングレバー（アクセルレバー）５４が装着されており、このアジャスティングレバー５４とテンションレバー４５との間に引張スプリング５５が架設されることで、その付勢力によってコントロールレバー４６がガバナスリーブ５３の先端部に当接している。
【００４０】
なお、燃料噴射ポンプ１１のポンプハウジング２１にはポンプ室２６からオーバーフローした燃料を燃料タンク１３に戻すオーバーフロー通路５６が設けられており、この連結部にはオーバーフローバルブ５７が設けられている。
【００４１】
ここで、本実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置による燃料噴射制御について説明する。
【００４２】
図１及び図２に示すように、イグニッションスイッチ１６をオンにするとディーゼルエンジン１２が駆動し、その1/2 回転でドライブシャフト２２が駆動回転してフィードポンプ２３が回転駆動する。このフィードポンプ２３が回転駆動すると、レギュレーティングバルブ２７によって燃圧が制御されながら、燃料は吐出通路２５を介してポンプ室２６に送給される。一方、プランジャ３１はドライブシャフト２２にカップリング２９で連結されたカムプレート３０によって回転し、また、このカムプレート３０はエンジン１２のシリンダ数と同じ数のフェイスカムをもっており、ドライブシャフト２２によって回転させられると、ローラリング３２に取付けられた各ローラ３３上をカムリフトだけが往復運動する。従って、カムプレート３０に連結されたプランジャ３１は回転運動を行うと共に往復運動を行う。
【００４３】
即ち、プランジャ３１が下降行程に入るとき、吸入溝３６と吸入ポート３１ｂとが合致し、ポンプ室２６内の燃料が吸入溝３６及び吸入ポート３１ｂを通して燃料通路３１ａに吸入される。そして、プランジャ３１が回転すると、吸入ポート３１ｂが閉じて分配ポート３１ｃと分配通路３５が合致し、且つ、プランジャ３１がカムプレート３０のカム面によって軸方向に移動するとプランジャ３１内の燃料が高圧となり、デリバリバルブ３８を通して噴射ノズル１４に送給されて噴射が開始される。プランジャ３１がカムプレート３０のカム面によって更に移動すると、スピルポート３１ｄがスピルリング４８との干渉範囲外に出るので、このスピルポート３１ｄが開いてプランジャ３１内の燃料がスピルポート３１ｄからポンプ室２６に開放され、そのときに噴射は終わる。
【００４４】
また、アジャスティングレバー５４を回動すると、ガバナレバー４４とテンションレバー４５とコントロールレバー４６との作用によってスピルリング４８が移動し、プランジャ３１の有効ストロークが変わる。つまり、スピルリング４８を図２にて左方に移動すると、スピルポート３１ｄの開放が早まって燃料圧送量が少量となり、スピルリング４８を図２にて右方に移動すると、スピルポート３１ｄの開放が遅れて燃料圧送量が多量となり、このようにして燃料噴射量を制御することができる。
【００４５】
更に、タイマピストン３９の低圧室３９ａには圧縮スプリング４１が装着され、この圧縮スプリング４１の付勢力によってタイマピストン３９を一方に付勢することで、ローラリング３２を周方向に回動してプランジャ３１による噴射時期を遅らせる方向に付勢している。一方、ポンプ室２６の燃料圧は連通路６０及びオリフィス６１を介してタイマピストン３９の高圧室３９ｂに作用している。従って、エンジン１２の回転数が上昇してフィードポンプ２３の吐出圧が高くなると、タイマピストン３９は圧縮スプリング４１の付勢力に打ち勝って移動し、タイマピストン３９がローラリング３２を回転させて進角させ、噴射タイミングを制御することができる。また、コントロールバルブ４３への通電時間を短縮すると、高圧室３９ｂの燃圧が高くなって進角し、コントロールバルブ４３への通電時間を増大すると、高圧室３９ｂの燃圧が低くなって遅角し、このように燃料噴射時期を制御することができる。
【００４６】
そして、イグニッションスイッチ１６をオフにしてエンジン１２を停止させると、コントロールバルブ４３はバイパス通路４２を開放してタイマピストン３８の低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを所定時間連通することで、タイマピストン３８を始動時の噴射時期位置に戻すことができる。即ち、図３に示すように、ステップＳ１において、イグニッションスイッチがオフされているかどうかを判定し、オン状態であれば元に戻る。このステップＳ１にて、イグニッションスイッチがオフされていれば、ステップＳ２に移行し、タイマをスタートさせる。ステップＳ３では、このタイマがスタートしてからの経過時間ｔが予め設定された遅延時間ｔ0 より大きいかどうかを判定し、ステップＳ４にてコントロールバルブ４３をオンとし、ステップＳ５にてバイパス通路４２を開放し、ステップＳ３に戻る。そして、このステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５にて、経過時間ｔが遅延時間ｔ0 を越えるまで処理を繰り返し、経過時間ｔが遅延時間ｔ0 を越えたら、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置まで遅角したものと判定し、ステップＳ６にてコントロールバルブ４３をオフとし、ステップＳ７にてバイパス通路４２を閉塞する。
【００４７】
このようにイグニッションスイッチ１６をオフとしてエンジン１２を停止させたときに、コントロールバルブ４３によってバイパス通路４２を開放してタイマピストン３９の低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを所定時間連通することで、低圧室３９ａと高圧室３９ｂ（ポンプ室２６）との差圧がすみやかになくなり、タイマピストン３９は圧縮スプリング４１の付勢力によって始動時の噴射時期位置に移動し、ローラリング３２を介してプランジャ３１により燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置にすることができ、また、バッテリに生じる負荷を低減でき、バッテリ劣化を低減できる。
【００４８】
なお、エンジン１２を停止したときに、コントロールバルブ４３へ所定時間通電してバイパス通路４２を開放することで、タイマピストン３９の低圧室３９ａと高圧室３９ｂとを所定時間連通させ、タイマピストン３９を圧縮スプリング４１の付勢力によって始動時の噴射時期位置に戻すようにしたが、タイマピストン３９に位置センサを装着し、この位置センサの検出結果に基づいてコントロールバルブ４３への通電時間を制御してもよい。
【００４９】
図４に他の実施形態に係る燃料噴射時期制御装置による制御のフローチャートを示す。
【００５０】
図４に示すように、ステップＳ１１において、イグニッションスイッチがオフされているかどうかを判定し、オン状態であれば元に戻る。このステップＳ１１にて、イグニッションスイッチがオフされていれば、ステップＳ１２に移行し、タイマをスタートさせる。ステップＳ１３では、位置センサによって現在のタイマピストン３９の位置Ｐを検出し、ステップＳ１４では、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より小さい（遅角されている）かどうかを判定し、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より小さい場合は、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置まで遅角されたものと判定し、ステップＳ２２に進む。このステップＳ２２では、コントロールバルブ４３をオフとし、ステップＳ２３にてバイパス通路４２を閉塞する。
【００５１】
ステップＳ１４にて、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より大きい場合は、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置まで遅角されていないものと判定し、ステップＳ１５では、タイマがスタートしてからの経過時間ｔが予め設定された遅延時間ｔ0 より大きいかどうかを判定し、ステップＳ１６にてコントロールバルブ４３をオンとし、ステップＳ１７にてバイパス通路４２を開放し、ステップＳ１３に戻る。そして、このステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７にて、タイマピストン位置Ｐが始動位置ＰS を越えるか、または、経過時間ｔが遅延時間ｔ0 を越えるまで処理を繰り返し、経過時間ｔが遅延時間ｔ0 を越えたら、ステップＳ１８に進む。
【００５２】
このステップＳ１８では、再び、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より小さいかどうかを判定し、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より小さい場合は、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置まで遅角されたものと判定し、ステップＳ２２、ステップＳ２３にて、コントロールバルブ４３をオフとしてバイパス通路４２を閉塞する。一方、ステップＳ１８にて、現在のタイマピストン３９の位置Ｐが始動位置ＰS より大きい場合は、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置まで遅角されていないものと判定し、ステップＳ１９にて、タイマがスタートしてからの経過時間ｔが遅延時間ｔ0 より長時間に設定された第２遅延時間ｔ2 より大きいかどうかを判定し、経過時間ｔが第２遅延時間ｔ2 より小さい場合は、ステップＳ２０にてコントロールバルブ４３をオンとし、ステップＳ２１にてバイパス通路４２を開放し、ステップＳ１８に戻る。そして、このステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２１にて、タイマピストン位置Ｐが始動位置ＰS を越えるか、または、経過時間ｔが第２遅延時間ｔ2 を越えるまで処理を繰り返し、経過時間ｔが第２遅延時間ｔ2 を越えたら、バッテリの消費電力が大きくなったと判定し、タイマピストン３９の位置Ｐに拘らず、ステップＳ２２、ステップＳ２３にて、コントロールバルブ４３をオフとしてバイパス通路４２を閉塞することによってバッテリの消費電力が大きくなるのを防止する。
【００５３】
このような構成によれば、低温時のように燃料の粘度が大きいためにタイマピストン３９とその外壁部分との間の抵抗が増大して、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置や最大遅角位置に戻りにくい場合であっても、タイマピストン位置に基づいてコントロールバルブ４３を制御することにより、タイマピストン３９を確実に始動時の噴射時期位置や最大遅角位置に戻すことができると共に、、タイマピストン３９とその外壁部分とのかじりによって、タイマピストン３９が始動時の噴射時期位置や最大遅角位置に戻らない場合であっても、タイマピストン位置に基づいてコントロールバルブ４３を制御することにより、バッテリの消費電力の増加を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、実施形態において説明したように請求項１の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、エンジンが停止しても、バイパス通路を開放して低圧室と高圧室とを所定時間だけ連通することで、高圧室の燃料圧は低圧室を介して抜けることとなり、タイマピストンを始動時の噴射時期位置に移動してポンププランジャによる燃料噴射時期を確実に始動時の噴射時期位置に変更することができる。その結果、簡単且つ低コストな構造で、しかも、短時間で確実にタイマピストンを始動時の噴射時期位置に位置させることによって始動性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、請求項１の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置では、タイマピストンを始動時の噴射時期位置としての最大遅角位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を最大遅角位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には確実に始動することができる。
【００５６】
また、請求項２の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、ポンプ室と高圧室との間に絞りがあることにより、ポンプ室の燃料圧を低下させてもタイマピストンの高圧室の燃料圧が低下しにくい燃料噴射ポンプであっても、速やかにタイマピストンを始動時の噴射時期位置に戻し、バッテリの消費電力を低減しつつ、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することとなり、バッテリを保護することができると共に、次のエンジン始動時には確実に始動することができる。
【００５８】
また、請求項３の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、実際のタイマピストン位置に基づいて噴射時期変更手段を制御することが可能となり、噴射時期変更手段の過剰な制御によるバッテリの消費電力の増加、及び、噴射時期変更手段の制御が不足することによるタイマピストンの遅角不足を防止しつつ、タイマピストンを始動時の噴射時期位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を始動時の噴射時期位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には確実に始動することができる。
【００５９】
また、請求項４の発明のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置によれば、実際のタイマピストン位置に基づいて噴射時期変更手段を制御することが可能となり、噴射時期変更手段の過剰な制御によるバッテリの消費電力の増加、及び、噴射時期変更手段の制御が不足することによるタイマピストンの遅角不足を防止しつつ、タイマピストンを最大遅角位置に戻し、ポンププランジャによる燃料噴射時期を最大遅角位置に変更することとなり、次のエンジン始動時には確実に始動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置の概略構成図である。
【図２】燃料噴射ポンプの概略断面図である。
【図３】燃料噴射時期制御装置による制御のフローチャートである。
【図４】他の実施形態に係る燃料噴射時期制御装置による制御のフローチャートである。
【図５】従来のディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置の概略構成図である。
【図６】従来の燃料噴射ポンプにポンプ回転速度に対する燃圧を表すグラフである。
【符号の説明】
１１  燃料噴射ポンプ
１２  ディーゼルエンジン
１３  燃料タンク
１４  噴射ノズル
１５  エンジンコントロールユニット
１６  イグニッションキースイッチ
１７  噴射時期変更手段
２３  フィードポンプ
２６  ポンプ室
２７  レギュレーティングバルブ
３１  ポンププランジャ
３９  タイマピストン
３９ａ  低圧室
３９ｂ  高圧室
４２  バイパス通路
４３  コントロールバルブ
６１  オリフィス（絞り）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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