JP2600873B2 - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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JP2600873B2
JP2600873B2 JP63321545A JP32154588A JP2600873B2 JP 2600873 B2 JP2600873 B2 JP 2600873B2 JP 63321545 A JP63321545 A JP 63321545A JP 32154588 A JP32154588 A JP 32154588A JP 2600873 B2 JP2600873 B2 JP 2600873B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの各気
筒毎に調量した燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
[従来の技術] 従来、この種の燃料噴射装置として、例えば、米国特
許4,392,612号に記載されているものが知られている。
すなわち、エンジンの駆動力に同期して往復駆動される
プランジャにより、電磁弁の作用で液密な状態にされた
加圧室内の燃料を加圧し、この加圧燃料を通路を介して
燃料溜り室に導き、この燃料溜り室の液圧によるノズル
ニードルに加わる開弁方向の力がばねによる閉弁方向の
力を上回ったときに、ノズルニードルがリフトしてノズ
ル孔からエンジンのシリンダ内へ燃料を噴霧供給するよ
うになっている。そして、噴射終了時には、電磁弁への
通電を停止して加圧室及び燃料溜り室の高圧燃料を低圧
側へ逃がすことにより燃料の噴射が終了する。
[発明が解決しようとする課題] このように、上記従来の装置では、電磁弁の閉弁によ
り燃料噴射タイミングを調節するとともに、開弁時期に
より噴射量を調節しているが、電磁弁は、加圧室の液圧
の上昇と下降時期を制御するだけであり、燃料の噴射量
の割合、つまり噴射率自体は、カムプロフィールで一様
に決まり、単一の噴射率のパターンしか設定できない。
ところが、近年、噴射率を多様化に設定するこが、例
えば、NOxや騒音の低減に効果があることが知られてい
る。すなわち、噴射時期の前半に噴射量を少なくし、後
半に噴射量を多くすると、初期の燃焼が緩やかになり、
NOxを低減することができると同時に、初期の急激な燃
焼が抑えられるために、騒音低下にも効果があることが
知られている。
本発明は、上記従来の技術の課題に着目し、多様な噴
射率の制御が簡単な構成で実現できる燃料噴射装置を提
供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記問題点を解決するためになされた本発明は、 内燃機関の回転に同期して駆動されるプランジャによ
り加圧室の燃料を加圧して燃料を圧送する圧送手段と、 上記圧送手段により圧送される燃料が所定液圧に達し
たときに開弁して燃料を噴射する噴射手段とを備える燃
料噴射装置の、 上記加圧室に連通した低圧側の通路を開閉する弁体を
有し、この弁体による通路の開閉で上記加圧室の液圧を
調節することで噴射燃料を制御する電磁弁において、 上記弁体を電磁力により可動させる電磁部と、 第1のばね力を有する第1のばねと、 第2のばね力を有する第2のばねとを備え、 上記弁体に加わる力に応じて第1のばねと第2のばね
とが一方向に作用する状態、第1のばねのみが作用する
状態、および双方のばねが作用しない状態とが存在する
ように構成されており、 所定の電流値で上記電磁部を励磁したとき、双方のば
ねのばね力に抗して弁体が移動し、上記通路を遮断する
ことを特徴とする。
また上記電磁部を上記所定の電流値で励磁したのちこ
の励磁を停止すると同時に、2つのばねのばね力によっ
て上記弁体が通路を開くように構成してもよい。
また上記所定の電流値より小さい所定の電流値で上記
電磁部を励磁したとき、上記第1のばねのみが作用する
ように構成してもよい。
[作用] 本発明の構成により、内燃機関の回転に同期して駆動
される圧送手段のプランジャにより加圧室の燃料が加圧
される。この加圧室の燃料は、該加圧室から低圧側に連
通する通路に設けられた電磁弁の開閉により高圧状態が
保持または解放されるのであるが、所定液圧以上に達し
たときに、噴射手段の弁体が開いて燃料が噴射される。
さらに、弁体、第1のばね、および第2のばねは、弁
体に加わる力に応じて第1のばねと第2のばねとが一方
向に作用する状態、第1のばねのみが作用する状態、お
よび双方のばねが作用しない状態とが存在するように構
成されており、電磁部を所定の電流値で励磁したとき、
第1および第2のばねのばね力に抗して弁体が移動し、
通路を遮断する。
したがって、2つのばねのセット荷重を変えることに
より、加圧室の液圧を設定することができ、よって、噴
射手段から噴射される燃料量を段階的に変更することが
でき、噴射率の多様な設定が可能となる。
また電磁部を所定の電流値で励磁したのちこの励磁を
停止すると同時に、2つのばねのばね力によって弁体が
通路を素早く開きはじめることにより、燃料の噴射終了
のきれを良くする。
また所定の電流値より小さい所定の電流値で電磁部を
励磁したとき、第1のばねのみが作用することで、電磁
部への励磁電流の大小により加圧室の液圧を調節する。
[実施例] 以下本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第1図は本発明の一実施例によるディーゼルエンジン
用燃料噴射ポンプを示す断面図である。本燃料噴射ポン
プ1と、エンジンのシリンダヘッド(図示省略)の各気
筒毎に取り付けられるものであり、その主要な機構とし
て、燃料を加圧する加圧部3と、所定の燃料液圧で開弁
してエンジンの燃焼室内に燃料を直接噴射するノズル部
5と、加圧した燃料を溢流として燃料噴射時期及び噴射
率を制御する電磁弁7とを備えている。
上記加圧部3は、ハウジング11内に設けられている。
このハウジング11内には、フォロア摺動孔13、プランジ
ャ摺動孔15、加圧室17が図示上部から順次形成されてい
る。上記フォロア摺動孔13には、エンジン駆動によるカ
ムで往復動され、かつばね19により上方へ付勢されたフ
ォロア21が摺動自在に嵌合され、また、プランジャ摺動
孔15には、上端面でフォロア21に当接し、下端面で加圧
室17内の燃料を加圧するプランジャ23が摺動自在に嵌合
されている。
上記ノズル部5は、ハウジング11の下部にキャップ31
を螺着し、このキャップ31内に上記加圧室17を形成する
加圧室形成部材33を収納し、さらに加圧室形成部材33に
螺着された弁ケーシング35を備えている。この弁ケーシ
ング35内には、先端のノズル孔37、燃料溜り室39、ノズ
ル摺動孔41が形成されており、このノズル摺動孔41にノ
ズルニードル49が摺動自在に嵌合され、燃料溜り室39内
の燃料液圧が所定値以上になった場合にばね室42内のば
ね43に抗して開弁し、上記ノズル孔37を開く。
上記電磁弁7は、ハウジング11の側部に取り付けられ
ている。このハウジング11及び連結部材16を介して取り
付けられた弁本体62内には、下液室63及び上液室64が形
成されている。また、弁本体62内に形成された摺動孔69
には、弁体71が嵌合されている。この弁体71は、その下
端に下液室63と上液室64間を開閉する開閉部71aが形成
され、そして上端にアーマチュア73が固定されている。
このアーマチュア73は、電磁コイル75より発生した磁束
を通す磁性材料から形成されている。電磁コイル75は、
保持部材78に固定されており、第1の電流値による励磁
でアーマチュア73を第1のばね79に抗して吸引し、さら
に第2の電流値による励磁でアーマチュア73及び可動部
材80を一体的に第2のばね81に抗して吸引する。つま
り、電磁コイル75を弱く励磁することにより、アーマチ
ュア73と一体の弁体71を、第1のばね79に抗して可動部
材80の突出部80aに当接するまで移動させて上下液室6
3、64間を半開状態にし、一方、強く励磁することによ
りアーマチュア73及び可動部材80を一体的に第2のばね
81のばね力に抗して開閉部71aがシート部82に着座する
まで移動させて上下液室63、64間を閉じる。なお、上記
調整ねじ83は、第2のばね81のばね力を調節して弁体71
の開弁力を調節するものである。
上記燃料噴射ポンプ1の各部には、燃料を通すための
通路が形成されている。すなわち、図示しない燃料ポン
プからの燃料は、ノズル部5のキャップ31に設けた透孔
91から燃料溜り室92に供給され、ここから、通路93→ば
ね室42→通路94→下液室63→上液室64→通路95を通じて
加圧室17に供給される。この加圧室17は、通路96を介し
てノズル部5の燃料溜り室39に接続されている。
上記電磁弁7の電磁コイル75への制御信号は図示しな
い電子制御装置から出力される。電子制御装置は、マイ
クロコンピュータ等から構成され、ディーゼルエンジン
の回転位置を検出する位置検出手段(図示省略)からの
検出信号を入力し、所定のプログラムにしたがって電磁
弁7に開閉駆動信号を出力するものである。
次に燃料噴射ポンプ1の動作について第2図の電磁弁
7及び第3図のタイミングチャートとともに説明する。
いま、燃料噴射ポンプ1が、電磁弁7への非通電で上
下液室63、64間を連通して加圧室17の液圧を低圧側へ逃
がしている状態にあり、かつプランジャ23が最上位置に
あるとする。この場合には、ノズル部5のノズルニード
ル49がノズル孔37を閉じ、かつ、燃料が燃料溜り室92か
ら通路93→ばね室42→通路94→上液室63→下液室64→通
路95を介して加圧室17に供給される。
この状態において、エンジンの回転駆動力に伴いカム
が回転し、フォロア21を介してプランジャ23が下降して
加圧室17の容積が小さくなっても、加圧室17の液圧は、
第2図(A)に示す下液室63と上液室64との連通により
上述したと逆の経路等を経て低圧側に伝わるために上昇
しない。
次に、電子制御装置97が基準信号(例えば、所定クラ
ンク毎の信号)に基づいて、電磁弁7へ電流を流し始め
ると(時点t1)、電磁弁7のアーマチュア73が第1のば
ね79のばね力に抗して吸引され、アーマチュア73と一体
の弁体71がシート部82の方向へリフトされる。そして、
通電量が第1の電流値iAまで上昇するまで、電磁弁7の
弁体71のリフト量もこれに伴って増大する。しかし、弁
体71は、アーマチュア73の一端が可動部材80に当接する
第1の位置まで移動したとき、電磁力と第1のばね79と
ばね力との均衡により一旦止まる。この弁体71の位置に
てシート部82の通路が絞り作用を生じて、加圧室17内の
液圧が上昇し、その液圧がノズルニードル49の開弁圧以
上まで上昇した時点にて燃料噴射が実行されるが、ま
だ、電磁弁7のシート部82の通路が完全には閉じられて
いないために、加圧室17の液圧上昇は緩やかであり、よ
ってノズル孔37からの噴射率も低い。その状態は図示で
は時点t2まで継続する。
次に、電磁コイル75への通電量を第2の電流値iBまで
上げると(時点t2〜時点t3)、アーマチュア73及び弁体
71は、可動部材80と共に第2のばね81のばね力に抗して
吸引され、シート部82に対して完全に着座してシート部
82の通路を閉じる。これにより、加圧室17が液密状態に
なるために、プランジャ23の下降に伴い加圧室17の燃料
圧が急激に上昇して、燃料がノズル孔37から高い噴射率
で噴射される。
そして、時点t3にて、電磁弁7の電磁コイル75への通
電が停止されると、第1及び第2のばね79、81のばね力
により弁体71が通路を開いて噴射が終了する。
したがって、第3図(E)に示すように、噴射率は時
点t1から時点t2までの間で小さく、時点t2からt3までピ
ーク値をもつ大きな噴射率の噴射率パターンになる。よ
って、燃料噴射の初期にて、さほど噴射率が大きく設定
されていないので、エンジンのシリンダ内での急激な燃
焼を抑制して適正な燃焼を促し、特に高負荷時における
NOxの低減を実現することができるとともに、アイドル
時における騒音の低減について優れた効果を発揮する。
しかも、第1のばね79及び第2のばね81によるセット
荷重を変更するだけで種々の噴射率に変更することがで
き、構成も簡単である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の燃料噴射装置によれ
ば、電磁弁への通電タイミングの制御により噴射時期を
調節することができるとともに、2つのばねのセット荷
重により、プランジャで加圧される加圧室の液圧値を設
定することができ、これにより噴射手段から噴射される
噴射率を多様なパターンとすることができる。したがっ
て、例えば、噴射率を、前半に低く設定し、後半に高く
設定することが可能になり、NOxの低減や騒音の低下を
図ることができる。また例えば電磁部を所定の電流値で
励磁したのちこの励磁を停止すると同時に、2つのばね
のばね力によって弁体が通路を素早く開きはじめるの
で、燃料の噴射終了のきれが良くなる。
また所定の電流値より小さい所定の電流値で電磁部を
励磁したとき、第1のばねのみが作用するように構成す
れば、電磁部への励磁電流の大小により加圧室の液圧を
調節することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるディーゼル機関用燃料
噴射装置を示す断面図、第2図は同実施例の電磁弁の動
作を示す説明図、第3図は同実施例の動作を示すタイミ
ングチャートである。 1……燃料噴射ポンプ、3……加圧部 5……ノズル部、7……電磁弁 13……フォロア摺動孔 15……プランジャ摺動孔 17……加圧室、21……フォロア 23……プランジャ、35……弁ケーシング 39……燃料溜り室、41……ノズル摺動孔 62……弁本体、63……下液室 64……上液室、71……弁体 73……アーマチュア、75……電磁コイル 79……第1のばね、80……可動部材 81……第2のばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−151681(JP,A) 特開 昭61−165083(JP,A) 実開 昭60−14278(JP,U)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の回転に同期して駆動されるプラ
    ンジャにより加圧室の燃料を加圧して燃料を圧送する圧
    送手段と、 上記圧送手段により圧送される燃料が所定液圧に達した
    ときに開弁して燃料を噴射する噴射手段とを備える燃料
    噴射装置の、 上記加圧室に連通した低圧側の通路を開閉する弁体を有
    し、この弁体による通路の開閉で上記加圧室の液圧を調
    節することで噴射燃料を制御する電磁弁において、 上記弁体を電磁力により可動させる電磁部と、 第1のばね力を有する第1のばねと、 第2のばね力を有する第2のばねとを備え、 上記弁体に加わる力に応じて第1のばねと第2のばねと
    が一方向に作用する状態、第1のばねのみが作用する状
    態、および双方のばねが作用しない状態とが存在するよ
    うに構成されており、 所定の電流値で上記電磁部を励磁したとき、双方のばね
    のばね力に抗して弁体が移動し、上記通路を遮断するこ
    とを特徴とする電磁弁。
  2. 【請求項2】上記電磁部を上記所定の電流値で励磁した
    のちこの励磁を停止すると同時に、2つのばねのばね力
    によって上記弁体が通路を開くように構成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電磁弁。
  3. 【請求項3】上記所定の電流値より小さい所定の電流値
    で上記電磁部を励磁したとき、上記第1のばねのみが作
    用するように構成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の電磁弁。
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