JP2510330Y2 - Fuel injection device for internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection device for internal combustion engine

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JP2510330Y2
JP2510330Y2 JP1987088108U JP8810887U JP2510330Y2 JP 2510330 Y2 JP2510330 Y2 JP 2510330Y2 JP 1987088108 U JP1987088108 U JP 1987088108U JP 8810887 U JP8810887 U JP 8810887U JP 2510330 Y2 JP2510330 Y2 JP 2510330Y2
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fuel
fuel injection
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pressure
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泰隆 入江
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関用燃料噴射装置の改善に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to improvement of a fuel injection device for an internal combustion engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の内燃機関用燃料噴射装置の1例を第6図に示
す。
FIG. 6 shows an example of a conventional fuel injection device for an internal combustion engine.

燃料噴射ポンプ2を有するディーゼル機関において
は、機関の負荷に応じた量の燃料油を燃料噴射管3を経
由してシリンダ1内へ供給する必要がある。一般的には
シリンダヘッド内に設置された燃料噴射弁4は、その噴
孔の面積が一定状態で使用されているため、負荷の増加
に伴って増量した燃料を燃料ポンプから圧送すると、高
圧燃料噴射管内部の燃圧は負荷の上昇に従って増加する
傾向にある。
In a diesel engine having the fuel injection pump 2, it is necessary to supply an amount of fuel oil corresponding to the load of the engine into the cylinder 1 via the fuel injection pipe 3. Generally, the fuel injection valve 4 installed in the cylinder head is used with the area of its injection hole being constant, so if the fuel increased in amount as the load increases is pumped from the fuel pump, The fuel pressure inside the injection pipe tends to increase as the load increases.

この様な燃料噴射装置を有する内燃機関において、通
常殆んどの期間はある定まった常用負荷で使用される
が、まれにはそれより更に高い負荷、例えば最大許容負
荷で使用されるような場合には次のような不具合を発生
する。
In an internal combustion engine having such a fuel injection device, it is usually used for a certain fixed load for almost the entire period, but rarely when it is used at a higher load, for example, the maximum allowable load. Causes the following problems.

即ち第6図に示すような従来の燃料供給装置では、第
7図のように通常殆んどの期間は常用負荷のA点で使用
されており、その際の燃料噴射装置内の燃料圧力はpA
で示される。又特定の場合のみに使用される最高許容負
荷の点をBで示すと、このB点に於る同燃料圧力はpB
迄上昇することになる。従って限られた頻度であって
も、前記B点で使用される可能性のある機関では、燃料
噴射ポンプ2、高圧燃料噴射管3及び燃料噴射弁4等で
構成される燃料噴射装置を、すべて設計上許容される最
高圧力pB以内に止めておく必要があり、常用されるA
点ではpBよりΔPだけ低い燃料圧力PAで使用せざるを
得なくなっている。
That is, in the conventional fuel supply system as shown in FIG. 6, the fuel is usually used at the point A of the normal load for almost the entire period as shown in FIG. A
Indicated by. If the point of maximum allowable load used only in a specific case is indicated by B, the same fuel pressure at this point B is p B
It will rise up to. Therefore, even with a limited frequency, in an engine that may be used at the point B, all the fuel injection devices including the fuel injection pump 2, the high-pressure fuel injection pipe 3, the fuel injection valve 4, etc. It is necessary to stop within the maximum pressure p B allowed by the design, and it is normally used A
At this point, it is unavoidable to use it at a fuel pressure P A which is lower than p B by ΔP.

一般的に内燃機関の燃料噴射装置においては、燃料噴
射圧力が高い程短時間に必要な燃料をシリンダ内に噴射
することができ、又噴射された燃料の粒子も微細化でき
るので、機関のサイクル効率や燃焼効果が良好となり、
燃料消費量の低減が実現できる傾向にある。従って前に
述べた様な使い方をする機関に於ては、殆んどの期間で
使用される常用負荷のA点であっても、ごくまれな頻度
でしか使用しない高負荷のB点での使用に備えて、A点
では通常設計上許容されるレベルより一段低い最適は云
えない燃料噴射圧力pAでしようしなければならない不
具合をもつことになる。
Generally, in a fuel injection device for an internal combustion engine, the higher the fuel injection pressure, the shorter the time required to inject the necessary fuel into the cylinder, and the finer the injected fuel particles, so the engine cycle Efficiency and combustion effect are good,
It tends to be possible to reduce fuel consumption. Therefore, in an engine that uses the above-mentioned method, even if the point A is a normal load that is used most of the time, the point B is a high load that is used only rarely. In preparation for point A , there is a problem that the fuel injection pressure p A that cannot be said to be lower than the level that is usually allowed in the design must be used at point A.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本考案は上記不具合を解決するために行われたもの
で、常用負荷をはじめとする主要全域において、燃料噴
射圧力をその燃料噴射装置で許容される最高の圧力に出
来るだけ近づけ、良好なサイクル効率と燃焼効率を得る
ことによって、燃料消費量の低減を実現しようとするも
のである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in the main area including the normal load, the fuel injection pressure is made as close as possible to the maximum pressure allowed by the fuel injection device, and good cycle efficiency is achieved. It is intended to realize reduction of fuel consumption by obtaining combustion efficiency.

即ち、本考案の目的は前記従来装置の問題点を解消
し、常用負荷においても全負荷と同じ最高圧力に保持す
ることにより燃焼を良好とすると共に燃料消費量を最低
とし、機関の耐久性と信頼性の向上をはかった経済性の
高い内燃機関及び内燃機関の燃料噴射装置を提供するに
ある。
That is, the object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional device, and to maintain the same maximum pressure as the full load even in the normal load to improve combustion, minimize the fuel consumption, and improve the durability of the engine. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine and a fuel injection device for the internal combustion engine which are highly economical and have improved reliability.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本考案にっかる内燃機関の燃料噴射装置は、ジャーク
式で且使用域が主としてカム角度に対して前高速度とな
るようにその揚程が噴射タイミング変化代だけ確保され
た燃料カムと、ポンプラック位置とエンジン回転数をそ
れぞれ検出するセンサと、これらセンサの出力及びコン
トロールマップを入力されて燃料噴射タイミングの制御
信号を出力する制御装置と、該制御装置を介して前記可
変タイミング型燃料噴射装置のタイミングを変更するア
クチュエータとを有してなることを特徴としている。
The fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention is a jerk type fuel pump whose pump head is secured only by a change in injection timing so that the usage range is a high front speed with respect to the cam angle, and a pump rack. Sensors for respectively detecting the position and the engine speed, a control device for inputting the outputs of these sensors and a control map to output a control signal for fuel injection timing, and a control device for the variable timing fuel injection device via the control device. It is characterized by having an actuator for changing the timing.

〔作用〕[Action]

定格負荷以外の低,高負荷において、可変タイミング
噴射ポンプにより噴射タイミングを変更することによっ
て燃料カムの使用域を移動させて、高圧噴射管内の燃料
速度がほぼ一定になるようにカム速度を選定するように
したので、噴射圧力をすべての負荷域においてほぼ一定
とすることができる。
At low and high loads other than the rated load, the injection timing is changed by the variable timing injection pump to move the fuel cam operating range and select the cam speed so that the fuel speed in the high-pressure injection pipe becomes almost constant. Since this is done, the injection pressure can be made substantially constant in all load regions.

〔実施例〕〔Example〕

以下第1〜5図を参照し本考案の一実施例について説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

第1図において1はエンジンのシリンダ、2は燃料噴
射ポンプ、3は燃料噴射管、4は燃料弁、5は使用域が
変えられるように揚程を大きくした燃料カム、8は燃料
タンク、9は燃料供給ポンプ、10は燃料噴射ポンプラッ
クの位置センサとエンジン回転数センサの出力及びコン
トロールマップを入力した制御装置、11はアクチュエー
タ、12はリンク装置を示す。
In FIG. 1, 1 is an engine cylinder, 2 is a fuel injection pump, 3 is a fuel injection pipe, 4 is a fuel valve, 5 is a fuel cam with a large lift so that the operating range can be changed, 8 is a fuel tank, and 9 is A fuel supply pump, 10 is a control device which inputs the outputs of the position sensor of the fuel injection pump rack and the engine speed sensor and a control map, 11 is an actuator, and 12 is a link device.

燃料はタンク8から供給ポンプ9を介して加圧され、
噴射ポンプ2へ供給される。さらに燃料は燃料カム5に
よって駆動される燃料噴射ポンプ2により高圧に加圧さ
れ、高圧噴射管3を介して燃料弁4からシリンダ1へ噴
射される。燃料カム5は、第2図に示す通りカム角度θ
に対してカム速度vが前高に、即ち早期(カム角度θが
小さい時期)にカム速度vが最大になるように変化する
形状となっており、最大揚程lmaxは定格時の吐出始め
θsからタイミング変更代Δθ(-)又はΔθ(+)だけ移動
しても最大噴射時の噴射量に対応する吐出期間θdが確
保できるように設けられている。又同図の破線lはカム
揚程を示している。本考案においては、カム速度vのモ
ードが前高であるので、吐出始めθs(カムの使用域)
を変えることにより使用域のカム速度が変化し、この速
度変化に対応して噴射圧力が増減する。
The fuel is pressurized from the tank 8 via the supply pump 9,
It is supplied to the injection pump 2. Further, the fuel is pressurized to a high pressure by the fuel injection pump 2 driven by the fuel cam 5, and is injected from the fuel valve 4 into the cylinder 1 through the high pressure injection pipe 3. The fuel cam 5 has a cam angle θ as shown in FIG.
On the other hand, the cam speed v is changed to the front high, that is, the cam speed v is maximized early (when the cam angle θ is small), and the maximum lift l max is the discharge start θ at the rated time. s from the timing change allowance [Delta] [theta] (-) or [Delta] [theta] (+) only the discharge period theta d corresponding to the injection quantity at the maximum injection also move are provided so as to ensure. The broken line l in the figure indicates the cam lift. In the present invention, since the mode of the cam speed v is front high, the discharge start θ s (the range of use of the cam)
By changing the, the cam speed in the use range changes, and the injection pressure increases or decreases corresponding to this speed change.

本考案は、この原理を利用して部分負荷における噴射
圧力を高めようとするものである。
The present invention utilizes this principle to increase the injection pressure at partial load.

通常の期間では、カムの使用域は固定されており、カ
ム揚程はこの使用域に見合う量だけあればよい。本考案
では、吐出始めθsを変えてカムの使用域を移動させ
る。カム揚程lは使用域の移動に見合うだけ通常より大
きくする必要がある。
During the normal period, the use area of the cam is fixed, and the lift amount of the cam only needs to be an amount commensurate with this use area. In the present invention, the use range of the cam is moved by changing the discharge start θ s . The cam lift l needs to be larger than usual so as to correspond to the movement of the use area.

このため、本考案では、カムの使用域の移動を伴なっ
ても、最大噴射量に対応する吐出期間θdに相当するカ
ムリフトが確保されるようなカム形状としてある。通常
燃料噴射圧Pは機関の回転数及びカム速度vにほぼ比例
する。第3図の実線は第2図の燃料カムを使用して可変
タイミング噴射ポンプにより吐出始めθsを変更し、カ
ムの使用域を変えて運転した場合の計測結果を吐出始め
θsをパラメータとし横軸に機関負荷L、縦軸に噴射圧
力pとしてあらわしたものを示している。図において10
0%負荷時の設計噴射圧力を 印で示し、吐出始めθsを一定に固定すると、機関負荷
Lの変化により太い実線のように定格点(100%負荷)
の前後で噴射圧力pは増減する。なお細い実線はカム角
度θを大又は小としてそれぞれタイミングを遅くしたり
進めたりした場合の噴射圧力pを示す。従って負荷Lの
大小に対応して吐出始めθsを変えることにより、破線
と・印で示すように噴射圧力pを一定値に維持すること
ができる。
For this reason, in the present invention, the cam shape is such that the cam lift corresponding to the discharge period θ d corresponding to the maximum injection amount is secured even when the use range of the cam is moved. Normally, the fuel injection pressure P is substantially proportional to the engine speed and the cam speed v. The solid line in Fig. 3 is the measurement result when the discharge start θ s is changed by the variable timing injection pump using the fuel cam in Fig. 2 and the operation range of the cam is changed, and the discharge start θ s is used as a parameter. The horizontal axis shows the engine load L and the vertical axis shows the injection pressure p. In the figure 10
Design injection pressure at 0% load When the discharge start θ s is fixed to a constant value, the change in the engine load L indicates the rated point (100% load) as shown by the thick solid line.
Before and after, the injection pressure p increases and decreases. The thin solid line shows the injection pressure p when the cam angle θ is made large or small and the timing is delayed or advanced. Therefore, by changing the discharge start θ s according to the magnitude of the load L, the injection pressure p can be maintained at a constant value as indicated by the broken line and the mark.

第4図は各負荷Lに対し噴射圧力が設計圧力pになる
ように選定した吐出始めθsを実線で示した線図であ
る。つまり第2図のような燃料カム5を具えたジャーク
式可変タイミング型燃料噴射ポンプにおいて、吐出始め
θsを第4図のようにすることにより、すべての負荷に
おいて噴射圧力pを一定とすることができる。
FIG. 4 is a diagram showing in solid lines the discharge start θ s selected so that the injection pressure becomes the design pressure p for each load L. That is, in the jerk type variable timing type fuel injection pump having the fuel cam 5 as shown in FIG. 2, the injection start θ s is set as shown in FIG. 4 to make the injection pressure p constant at all loads. You can

第5図はシリンダ内最高圧力pmaxの負荷Lに対する
変化傾向を示したもので、燃料カムによるタイミング変
更のない場合には実線のようになり、定格点100%負荷
時のシリンダ内最高圧力pmaxで示している。シリンダ内最高圧力pmaxは噴射タイミ
ングを進めることにより増加する傾向にあるので、吐出
始めθsの進角量をΔθ(±)とすることによりpmaxを破
線のように一定にすることができる。即ち燃料カム5の
使用域における速度vの傾きモードを選定することによ
りpmaxの一定値保持が達成できる。
Fig. 5 shows the changing tendency of the maximum cylinder pressure p max with respect to the load L. When there is no timing change by the fuel cam, it shows the solid line, and the maximum cylinder pressure p at the rated point 100% load p max It shows with. Since the maximum cylinder pressure p max tends to increase as the injection timing advances, p max can be made constant as indicated by the broken line by setting the advance amount of the discharge start θ s to Δθ (±). . That is, a constant value of p max can be maintained by selecting the inclination mode of the speed v in the usage range of the fuel cam 5.

なお噴射圧力p及びシリンダ内最高圧力pmaxは破線
のように水平でなく、機関の燃焼状態を決定するうえで
任意の傾斜に設定してもよい。
It should be noted that the injection pressure p and the maximum cylinder pressure p max are not horizontal as indicated by the broken line, and may be set to any inclination in determining the combustion state of the engine.

又シリンダ内最高圧力pmaxは可変ノズル面積過給機
を設け、ノズル面積を調節して掃気圧力を変化させるこ
とにより制御することも可能である。
Further, the maximum cylinder pressure p max can be controlled by providing a variable nozzle area supercharger and adjusting the nozzle area to change the scavenging pressure.

〔考案の効果〕[Effect of device]

本考案によれば、燃料噴射圧力を機関のあらゆる負荷
にわたり定格点100%負荷時の設計圧力pに保持できる
ため、燃料消費量を最低とすることが可能となり燃焼が
良好となるので、機関の耐久性と信頼性が向上した経済
性の高い内燃機関を実現できる。
According to the present invention, since the fuel injection pressure can be maintained at the design pressure p at the rated point 100% load over all loads of the engine, the fuel consumption can be minimized and combustion can be improved. An economical internal combustion engine with improved durability and reliability can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1〜5図は本考案に係るもので、第1図は実施例の構
造図、第2図は燃料カム線図、第3図は吐出始めθs
パラメータとした負荷Lと噴射圧力pの間の関係線図、
第4図は噴射圧力pを一定とするための負荷Lと吐出始
めθsの関係線図、第5図は吐出始めθs即ち噴射タイミ
ングを固定した時の負荷Lとシリンダ最高圧力pmax
関係線図(実線)と噴射タイミングを変化すれば破線の
ようにシリンダ内最高圧力pmaxを一定に保持できるこ
とを示す線図、第6〜7図は従来例で第6図は従来例の
構造図、第7図の実線は負荷Lと燃料噴射管内圧力pの
関係線図を示す。 2……可変タイミング型燃料噴射装置、5……燃料カ
ム、11……アクチュエータ、12……制御装置。
1 to 5 relate to the present invention. FIG. 1 is a structural view of an embodiment, FIG. 2 is a fuel cam diagram, and FIG. 3 is a load L and an injection pressure p with a discharge start θ s as a parameter. Relationship diagram between,
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the load L for keeping the injection pressure p constant and the discharge start θ s , and FIG. 5 shows the discharge start θ s, that is, the load L and the cylinder maximum pressure p max when the injection timing is fixed. A relational diagram (solid line) and a diagram showing that the maximum cylinder pressure p max can be kept constant as shown by a broken line by changing the injection timing, FIGS. 6 to 7 are conventional examples, and FIG. 6 is a conventional example structure. The solid line in FIGS. 7A and 7B is a relational diagram between the load L and the pressure p in the fuel injection pipe. 2 ... Variable timing fuel injection device, 5 ... Fuel cam, 11 ... Actuator, 12 ... Control device.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】内燃機関のジャーク式可変タイミング型燃
料噴射装置において、使用域が主としてカム角度に対し
て前高の速度となるようにその揚程が噴射タイミング変
化代だけ確保された燃料カムと、ポンプラック位置とエ
ンジン回転数をそれぞれ検出するセンサと、これらセン
サの出力及びコントロールマップが入力されて燃料噴射
タイミングの制御信号を出力する制御装置と、該制御装
置からの制御信号により前記可変タイミング型燃料噴射
装置のタイミングを変更するアクチュエータとを有して
なり、噴射タイミングを運転中に調節することにより定
格負荷の燃料噴射圧力が保持されるようにしたことを特
徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
1. A jerk-type variable timing fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: a fuel cam whose head is secured only by an injection timing change margin so that a use range is mainly a speed higher than a cam angle. Sensors for respectively detecting the pump rack position and the engine speed, a control device for inputting the outputs of these sensors and a control map and outputting a control signal for fuel injection timing, and the variable timing type according to the control signal from the control device. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: an actuator for changing the timing of the fuel injection device, and maintaining the fuel injection pressure of the rated load by adjusting the injection timing during operation. .
JP1987088108U 1987-06-09 1987-06-09 Fuel injection device for internal combustion engine Expired - Lifetime JP2510330Y2 (en)

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