JP2963126B2 - エンジンの高圧燃料噴射装置 - Google Patents
エンジンの高圧燃料噴射装置Info
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- fuel injection
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- F02D41/30—Controlling fuel injection
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- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/40—Engine management systems
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば高速ディーゼルエンジンに好適の
高圧燃料噴射装置に関し、特に高温・高圧燃焼によるNO
xガスや高い騒音の発生，未燃焼によるHCガスの発生，
及び不完全燃焼によるCOガスの発生を共に抑制できるよ
うにした燃料の噴射期間，及び圧力の制御方法の改善に
関する。
高圧燃料噴射装置に関し、特に高温・高圧燃焼によるNO
xガスや高い騒音の発生，未燃焼によるHCガスの発生，
及び不完全燃焼によるCOガスの発生を共に抑制できるよ
うにした燃料の噴射期間，及び圧力の制御方法の改善に
関する。
従来から例えば高速ディーゼルエンジンに採用される
高圧燃料噴射装置として、いわゆる蓄圧式のものがあ
る。この燃料噴射装置は、例えばケーシングを仕切プレ
ートでバルブ室と蓄圧室とに画成し、蓄圧室内に噴射ノ
ズルを開閉する噴射弁体を、バルブ室内に噴射弁体を駆
動するソレノイドコイルをそれぞれ収容配置した構造と
なっており、該装置には高圧燃料供給系が接続されてい
る。
高圧燃料噴射装置として、いわゆる蓄圧式のものがあ
る。この燃料噴射装置は、例えばケーシングを仕切プレ
ートでバルブ室と蓄圧室とに画成し、蓄圧室内に噴射ノ
ズルを開閉する噴射弁体を、バルブ室内に噴射弁体を駆
動するソレノイドコイルをそれぞれ収容配置した構造と
なっており、該装置には高圧燃料供給系が接続されてい
る。
上記装置においては、高圧ポンプで加圧された高圧燃
料が燃料噴射装置の蓄圧室に供給される。そして上記ソ
レノイドコイルのオン，オフによって噴射弁体が移動し
て噴射ノズルを開閉し、これにより蓄圧室内の燃料がエ
ンジンに噴射される。
料が燃料噴射装置の蓄圧室に供給される。そして上記ソ
レノイドコイルのオン，オフによって噴射弁体が移動し
て噴射ノズルを開閉し、これにより蓄圧室内の燃料がエ
ンジンに噴射される。
ここで上記従来の燃料噴射装置における燃料噴射量の
制御は、上記高圧ポンプで設定される一定の燃料圧力の
もとで、ソレノイドコイルへの通電時間を制御信号のパ
ルス幅を変化させることによって行われる。つまり駆動
パルス幅（噴射期間）を、燃料消費量の少ない低負荷低
速回転領域では短く、また燃料消費量の多い高負荷高速
回転領域では長くし、各運転状態での燃焼に見合う量の
燃料をエンジンに供給する。
制御は、上記高圧ポンプで設定される一定の燃料圧力の
もとで、ソレノイドコイルへの通電時間を制御信号のパ
ルス幅を変化させることによって行われる。つまり駆動
パルス幅（噴射期間）を、燃料消費量の少ない低負荷低
速回転領域では短く、また燃料消費量の多い高負荷高速
回転領域では長くし、各運転状態での燃焼に見合う量の
燃料をエンジンに供給する。
ところが、従来のエンジンの高圧燃料噴射装置では、
圧力一定の下でパルス幅を変えることにより噴射量を制
御するようにしているため、低速回転時から高速回転時
にわたって最適の燃料噴射を行うことは困難である。例
えば燃料噴射圧，つまり上記高圧ポンプによる加圧値を
高負荷高回転時にパルス幅（噴射期間）が最適になるよ
うに設定した場合は、加圧値が比較的高くなることから
噴射量が少ない低負荷低回転時には噴射期間が短過ぎる
こととなり、燃焼も急激になり易い。このため低負荷低
回転時にエンジン騒音が大きくなり、また圧力上昇速度
も急過ぎることから、燃費が悪化するとともに、高温高
圧で発生するNOxガスが多くなってしまう。
圧力一定の下でパルス幅を変えることにより噴射量を制
御するようにしているため、低速回転時から高速回転時
にわたって最適の燃料噴射を行うことは困難である。例
えば燃料噴射圧，つまり上記高圧ポンプによる加圧値を
高負荷高回転時にパルス幅（噴射期間）が最適になるよ
うに設定した場合は、加圧値が比較的高くなることから
噴射量が少ない低負荷低回転時には噴射期間が短過ぎる
こととなり、燃焼も急激になり易い。このため低負荷低
回転時にエンジン騒音が大きくなり、また圧力上昇速度
も急過ぎることから、燃費が悪化するとともに、高温高
圧で発生するNOxガスが多くなってしまう。
一方、燃料圧を低負荷低回転時に噴射期間が最適とな
るよう設定したのでは、加圧値が比較的低くなることか
ら高回転域で噴射期間が長過ぎることとなり、未燃焼に
よるHCガスや不完全燃焼によるCOガスが増大してしま
う。このようにNOxガスとHCガス,COガスは一方を減らそ
うとすると他方が増大するというトレードオフの関係に
あり、両方を低減することは困難であるという問題があ
った。
るよう設定したのでは、加圧値が比較的低くなることか
ら高回転域で噴射期間が長過ぎることとなり、未燃焼に
よるHCガスや不完全燃焼によるCOガスが増大してしま
う。このようにNOxガスとHCガス,COガスは一方を減らそ
うとすると他方が増大するというトレードオフの関係に
あり、両方を低減することは困難であるという問題があ
った。
本発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、NOxガスとHCガス,COガスの両方を低減す
ることができ、また燃焼騒音，振動を低く抑え、燃費を
向上することができるエンジンの高圧燃料噴射装置を得
ることを目的とする。
されたもので、NOxガスとHCガス,COガスの両方を低減す
ることができ、また燃焼騒音，振動を低く抑え、燃費を
向上することができるエンジンの高圧燃料噴射装置を得
ることを目的とする。
本発明は、ケーシング６内を、噴射ノズル20bを有し
燃料タンク３に燃料ポンプ２を介して接続された蓄圧室
９と、ソレノイドコイル11が収容され燃料タンク３に連
通するバルブ室８とに仕切プレート７で画成し、上記蓄
圧室９内に上記燃料噴射ノズル20bを開閉する噴射弁体1
0をスプリング16で閉方向に付勢して配置し、上記仕切
プレート７に上記蓄圧室９と連通し上記噴射弁体10に燃
料圧を作用させる背圧室7aを設け、該背圧室7aと上記バ
ルブ室８とを連通する細孔7bを上記ソレノイドコイル11
で駆動される弁体19bで開閉するように構成され、上記
ソレノイドコイル11への通電の制御により燃焼室への燃
料噴射量及び噴射時期を制御するようにしたディーゼル
エンジンの高圧燃料噴射装置において、上記弁体19bが
上記細孔7bを開くことにより上記背圧室7a内の圧力が低
下し上記噴射弁体10が噴射ノズル20bを開く燃料噴射開
始が上死点前０゜〜５゜のクランク角度となり、上記上
記弁体19bが上記細孔7bを閉じることにより上記背圧室7
a内の圧力が高まり上記噴射弁体20bが噴射ノズル20bを
閉じる燃料噴射終了が上死点後25゜〜35゜のクランク角
度となり、かつ同一負荷においてはエンジン回転数が高
くなるほど上記燃料噴射開始クランク角度が進角し、同
一エンジン回転数においては負荷が高くなる程上記燃料
噴射開始クランク角度が進角するように上記ソレノイド
コイル11への通電を制御する通電制御手段と、上記燃料
噴射ノズル20bに供給される燃料の圧力を、燃料噴射量
が要求量に一致するよう高速回転ほど高く制御する圧力
制御手段とを設けた。
燃料タンク３に燃料ポンプ２を介して接続された蓄圧室
９と、ソレノイドコイル11が収容され燃料タンク３に連
通するバルブ室８とに仕切プレート７で画成し、上記蓄
圧室９内に上記燃料噴射ノズル20bを開閉する噴射弁体1
0をスプリング16で閉方向に付勢して配置し、上記仕切
プレート７に上記蓄圧室９と連通し上記噴射弁体10に燃
料圧を作用させる背圧室7aを設け、該背圧室7aと上記バ
ルブ室８とを連通する細孔7bを上記ソレノイドコイル11
で駆動される弁体19bで開閉するように構成され、上記
ソレノイドコイル11への通電の制御により燃焼室への燃
料噴射量及び噴射時期を制御するようにしたディーゼル
エンジンの高圧燃料噴射装置において、上記弁体19bが
上記細孔7bを開くことにより上記背圧室7a内の圧力が低
下し上記噴射弁体10が噴射ノズル20bを開く燃料噴射開
始が上死点前０゜〜５゜のクランク角度となり、上記上
記弁体19bが上記細孔7bを閉じることにより上記背圧室7
a内の圧力が高まり上記噴射弁体20bが噴射ノズル20bを
閉じる燃料噴射終了が上死点後25゜〜35゜のクランク角
度となり、かつ同一負荷においてはエンジン回転数が高
くなるほど上記燃料噴射開始クランク角度が進角し、同
一エンジン回転数においては負荷が高くなる程上記燃料
噴射開始クランク角度が進角するように上記ソレノイド
コイル11への通電を制御する通電制御手段と、上記燃料
噴射ノズル20bに供給される燃料の圧力を、燃料噴射量
が要求量に一致するよう高速回転ほど高く制御する圧力
制御手段とを設けた。
ここで、燃料噴射開始時期をクランク角度で上死点前
０゜〜５゜とし、燃料噴射終了時期をクランク角度で上
死点後25゜〜35゜としたのは以下の理由による。
０゜〜５゜とし、燃料噴射終了時期をクランク角度で上
死点後25゜〜35゜としたのは以下の理由による。
一般に、ディーゼルエンジンでは燃料の噴射開始から
着火するまでの遅れ期間に噴射された燃料は着火までの
間に蒸発し、いわゆる予混合燃焼（急激燃焼）をして大
きなノック音を発生する。従って噴射開始時期はエンジ
ン回転数の高速にかかわらず、上記着火遅れ時間を減少
させ、上記予混合燃焼を抑制してノッキングを防止する
観点から設定する必要があり、具体的には上死点前０〜
５度とする。
着火するまでの遅れ期間に噴射された燃料は着火までの
間に蒸発し、いわゆる予混合燃焼（急激燃焼）をして大
きなノック音を発生する。従って噴射開始時期はエンジ
ン回転数の高速にかかわらず、上記着火遅れ時間を減少
させ、上記予混合燃焼を抑制してノッキングを防止する
観点から設定する必要があり、具体的には上死点前０〜
５度とする。
一方、噴射終了時期が遅過ぎると燃焼が間に合わずHC
ガス,COガスが発生し、燃費が悪化する。逆に早過ぎれ
ば、結果的に噴射期間が短くなり、燃焼が急激となって
最高圧力が高くなり、燃焼音やNOxが発生し、また燃費
が悪化することになる。従って噴射終了時期についても
エンジン回転数にかかわらず上記白煙の発生を防止する
観点から設定する必要があり、具体的には上死点後25〜
35度が好ましい。
ガス,COガスが発生し、燃費が悪化する。逆に早過ぎれ
ば、結果的に噴射期間が短くなり、燃焼が急激となって
最高圧力が高くなり、燃焼音やNOxが発生し、また燃費
が悪化することになる。従って噴射終了時期についても
エンジン回転数にかかわらず上記白煙の発生を防止する
観点から設定する必要があり、具体的には上死点後25〜
35度が好ましい。
この発明においては、燃料噴射ノズルの開閉動作をク
ランク回転角度を基準にして行うようにしたので、噴射
開始及び終了時期を最適な時期に設定でき、低回転域か
ら高回転域の全運転領域に渡って燃料噴射期間を常に最
適な期間に保持することができる。即ち、いずれの運転
域においても噴射ノズルの開時期を上死点前５〜０度と
したので蒸発予混合量が少なくて済み、ノッキングの発
生を防止できるとともに、NOxの発生を抑制できる。ま
た噴射ノズルの閉時期を上死点後25〜35度としたので排
気中に白煙が発生するのを防止でき、HC,COの発生を抑
制できる。
ランク回転角度を基準にして行うようにしたので、噴射
開始及び終了時期を最適な時期に設定でき、低回転域か
ら高回転域の全運転領域に渡って燃料噴射期間を常に最
適な期間に保持することができる。即ち、いずれの運転
域においても噴射ノズルの開時期を上死点前５〜０度と
したので蒸発予混合量が少なくて済み、ノッキングの発
生を防止できるとともに、NOxの発生を抑制できる。ま
た噴射ノズルの閉時期を上死点後25〜35度としたので排
気中に白煙が発生するのを防止でき、HC,COの発生を抑
制できる。
また本発明では、背圧室7bを低圧のバルブ室８に連通
させる細孔7bをソレノイドコイル11駆動式弁体19bで開
閉することにより噴射弁10を開閉駆動するようにした背
圧制御方式の高圧燃料噴射装置を採用したので、燃料噴
射の開始動作はゆっくりと行われ、かつ燃料噴射の終了
動作は急激に行われ、そのため、噴射初期の噴射量が少
なく制御され、着火後徐々に増加することとなり、この
点からも予混合燃焼（急激燃焼）を極力回避でき、高温
高圧で発生するNOxガスの低減，及びノック音の低下を
図ることができる。
させる細孔7bをソレノイドコイル11駆動式弁体19bで開
閉することにより噴射弁10を開閉駆動するようにした背
圧制御方式の高圧燃料噴射装置を採用したので、燃料噴
射の開始動作はゆっくりと行われ、かつ燃料噴射の終了
動作は急激に行われ、そのため、噴射初期の噴射量が少
なく制御され、着火後徐々に増加することとなり、この
点からも予混合燃焼（急激燃焼）を極力回避でき、高温
高圧で発生するNOxガスの低減，及びノック音の低下を
図ることができる。
また、燃料噴射開始時期を上記上死点前０゜〜５゜の
範囲でエンジン回転速度が高い程進角させたので、高速
回転時に噴射時間が短くなることによる燃料噴射量の減
少を補うことができ、また高負荷運転時程進角させたの
で燃料噴射量を増加できる。
範囲でエンジン回転速度が高い程進角させたので、高速
回転時に噴射時間が短くなることによる燃料噴射量の減
少を補うことができ、また高負荷運転時程進角させたの
で燃料噴射量を増加できる。
そして燃料の噴射量については、燃料噴射ノズルへ供
給される燃料の圧力を、該ノズルでの噴射量が要求され
る噴射量となるよう制御する圧力制御手段を設けたの
で、燃料噴射ノズルの開閉動作を所定のクランク回転角
度に同期させながら必要な噴射量を確保でき、このよう
な状態でのエンジン出力の制御を実現することができ
る。
給される燃料の圧力を、該ノズルでの噴射量が要求され
る噴射量となるよう制御する圧力制御手段を設けたの
で、燃料噴射ノズルの開閉動作を所定のクランク回転角
度に同期させながら必要な噴射量を確保でき、このよう
な状態でのエンジン出力の制御を実現することができ
る。
以下この発明の実施例を図について説明する。
第１図〜第３図は本発明の一実施例によるエンジンの
高圧燃料噴射装置を説明するための図であり、第１図は
高圧燃料噴射装置の断面図、第２図（ａ），第２図
（ｂ）はそれぞれ２サイクル,4サイクルエンジンの場合
の基本的な燃料噴射パターンを示す図で、縦軸には噴射
弁体のリフト量、横軸にはクランク角度（゜CA）を取
り、上死点（TDC）を基準にその前，後側をBTDC,ATDCと
して示している。またBDCは下死点、Ex Oは排気ポート
開時期、ScOは掃気ポート開時期を示している。また、
第３図（ａ）〜第３図（ｄ）は運転状態に応じた上記燃
料噴射パターン（最適パターン）を示す図であり、縦
軸，横軸は第２図と同様噴射弁体のリフト量，クランク
角度（゜CA）を示している。
高圧燃料噴射装置を説明するための図であり、第１図は
高圧燃料噴射装置の断面図、第２図（ａ），第２図
（ｂ）はそれぞれ２サイクル,4サイクルエンジンの場合
の基本的な燃料噴射パターンを示す図で、縦軸には噴射
弁体のリフト量、横軸にはクランク角度（゜CA）を取
り、上死点（TDC）を基準にその前，後側をBTDC,ATDCと
して示している。またBDCは下死点、Ex Oは排気ポート
開時期、ScOは掃気ポート開時期を示している。また、
第３図（ａ）〜第３図（ｄ）は運転状態に応じた上記燃
料噴射パターン（最適パターン）を示す図であり、縦
軸，横軸は第２図と同様噴射弁体のリフト量，クランク
角度（゜CA）を示している。
図において、１はエンジンへの燃料噴射を行う燃料噴
射装置、２は燃料タンク３内の燃料をフィルタ４を介し
て吸収し、これを所定の圧力まで加圧する高圧ポンプ、
28は上記燃料噴射装置１と高圧ポンプ２とを接続する高
圧パイプ5aに介設されたレギュレータであり、これは該
噴射装置１への供給圧力を所定の圧力に調整する。
射装置、２は燃料タンク３内の燃料をフィルタ４を介し
て吸収し、これを所定の圧力まで加圧する高圧ポンプ、
28は上記燃料噴射装置１と高圧ポンプ２とを接続する高
圧パイプ5aに介設されたレギュレータであり、これは該
噴射装置１への供給圧力を所定の圧力に調整する。
上記燃料噴射装置１は、ケーシング６を仕切プレート
７でバルブ室８と蓄圧室９とに画成し、蓄圧室９内に噴
射ノズル20bを開閉する噴射弁体10を、バルブ室８内に
ソレノイドコイル11をそれぞれ収容配置した構造となっ
ている。なお、このバルブ室８は燃料の戻し管5bにより
上記燃料タンク３と接続されている。
７でバルブ室８と蓄圧室９とに画成し、蓄圧室９内に噴
射ノズル20bを開閉する噴射弁体10を、バルブ室８内に
ソレノイドコイル11をそれぞれ収容配置した構造となっ
ている。なお、このバルブ室８は燃料の戻し管5bにより
上記燃料タンク３と接続されている。
上記ケーシング６は、有底円筒状のインナケース12
と、図示下端にノズルキャップ20がねじ込み装着され、
上端に上記インナケース12が螺挿された円筒状のアウタ
ケース13とから構成されている。
と、図示下端にノズルキャップ20がねじ込み装着され、
上端に上記インナケース12が螺挿された円筒状のアウタ
ケース13とから構成されている。
上記仕切プレート７は円板状のもので、そのフランジ
7eが上記アウタケース13の段部13aと上記インナケース1
2の図示下端とで挟まれている。上記蓄圧室９は、上記
仕切プレート７に形成された燃料供給孔7c,リング状の
溝7d,上記インナケース12に形成された燃料導入孔12b,1
2aを介して上記高圧パイプ5aに連通している。
7eが上記アウタケース13の段部13aと上記インナケース1
2の図示下端とで挟まれている。上記蓄圧室９は、上記
仕切プレート７に形成された燃料供給孔7c,リング状の
溝7d,上記インナケース12に形成された燃料導入孔12b,1
2aを介して上記高圧パイプ5aに連通している。
また上記仕切プレート７の軸心部分には小径円筒状空
間である背圧室7aが形成されており、該背圧室7aは細孔
7bで上記バルブ室８に連通している。またこの背圧室7a
内には上記噴射弁体10の上端部が摺動可能に挿入されて
おり、該上端部に形成された連通孔10aによって上記背
圧室7aと上記蓄圧室９とが連通している。
間である背圧室7aが形成されており、該背圧室7aは細孔
7bで上記バルブ室８に連通している。またこの背圧室7a
内には上記噴射弁体10の上端部が摺動可能に挿入されて
おり、該上端部に形成された連通孔10aによって上記背
圧室7aと上記蓄圧室９とが連通している。
上記噴射弁体10の下端部は上記ノズルキャップ20に形
成されたガイド孔20内に挿入され、その先端部は該ノズ
ルキャップ20の噴射ノズル20bを開閉可能になってい
る。まここの噴射弁体10の中程に装着された下ばね座14
と上記仕切プレート７の下面に当接するように装着され
た上ばね座15との間には付勢ばね16が介設されており、
これにより該噴射弁体10は上記噴射ノズル20bを閉じる
方向に付勢されている。
成されたガイド孔20内に挿入され、その先端部は該ノズ
ルキャップ20の噴射ノズル20bを開閉可能になってい
る。まここの噴射弁体10の中程に装着された下ばね座14
と上記仕切プレート７の下面に当接するように装着され
た上ばね座15との間には付勢ばね16が介設されており、
これにより該噴射弁体10は上記噴射ノズル20bを閉じる
方向に付勢されている。
上記ソレノイドコイル11は、内側，外側部分に分解可
能のホルダ17内にリング状のコイル本体18を配置すると
ともに、該ホルダ17の軸心に弁軸19aを摺動可能に挿入
した構造のものである。上記ホルダ17の下端部は上記仕
切プレート７の上部外周に嵌合固着されており、また上
記弁軸19aの下端に一体形成された弁板19bが上記背圧室
7aに連通する細孔7bを開閉するようになっている。また
上記弁軸19aの上端面には押圧ばね21が当接しており、
該押圧ばね21の一端は位置決ピン22でホルダ17上に位置
決めされており、他端は調整ロッド23で押圧されてい
る。また上記インナケース12の上端部に上記コイル19の
外部接続端子24がシールして装着されており、該端子24
には上記ソレノイドコイル11を駆動するドライバ25が接
続されている。
能のホルダ17内にリング状のコイル本体18を配置すると
ともに、該ホルダ17の軸心に弁軸19aを摺動可能に挿入
した構造のものである。上記ホルダ17の下端部は上記仕
切プレート７の上部外周に嵌合固着されており、また上
記弁軸19aの下端に一体形成された弁板19bが上記背圧室
7aに連通する細孔7bを開閉するようになっている。また
上記弁軸19aの上端面には押圧ばね21が当接しており、
該押圧ばね21の一端は位置決ピン22でホルダ17上に位置
決めされており、他端は調整ロッド23で押圧されてい
る。また上記インナケース12の上端部に上記コイル19の
外部接続端子24がシールして装着されており、該端子24
には上記ソレノイドコイル11を駆動するドライバ25が接
続されている。
また29は上記燃料噴射装置１の電磁弁11に駆動信号を
与えるコントローラであり、これは運転状態検出センサ
27から運転状態を表す各種信号、例えばエンジン回転
数，アクセル開度，水温，油温，燃料温度等が入力され
ると、内蔵するマップから必要なパルス幅等を読みだ
し、これをドライバ25に出力するよう構成されている。
与えるコントローラであり、これは運転状態検出センサ
27から運転状態を表す各種信号、例えばエンジン回転
数，アクセル開度，水温，油温，燃料温度等が入力され
ると、内蔵するマップから必要なパルス幅等を読みだ
し、これをドライバ25に出力するよう構成されている。
ここで本実施例では、噴射弁体10や付勢ばね16等は、
その開閉特性（燃料噴射パターン）が第２図（ａ）及び
（ｂ）に示すようなくさび形となるよう構成されてい
る。つまり噴射弁体10のノズル開動作は徐々に行われ、
かつノズル閉動作は急激に行われる。また高圧ポンプ２
から燃料噴射装置１へ供給される燃料の圧力は、レギュ
レータ28によって上記噴射パターンにおいて必要噴射量
を供給し得る圧力に調整される。
その開閉特性（燃料噴射パターン）が第２図（ａ）及び
（ｂ）に示すようなくさび形となるよう構成されてい
る。つまり噴射弁体10のノズル開動作は徐々に行われ、
かつノズル閉動作は急激に行われる。また高圧ポンプ２
から燃料噴射装置１へ供給される燃料の圧力は、レギュ
レータ28によって上記噴射パターンにおいて必要噴射量
を供給し得る圧力に調整される。
そして上記コントローラ29は、上記噴射ノズル20bの
開閉動作が所定のクランク回転角度に同期して行われる
よう上記噴射弁体10の開閉駆動用のコイル本体18を駆動
制御するコイル制御回路と、上記噴射ノズル20bでの噴
射量が上記ノズル開時期からノズル閉時期までの期間θ
において、必要な噴射量となるよう上記レギュレータ28
を制御する圧力制御回路とを有する構成となっている。
開閉動作が所定のクランク回転角度に同期して行われる
よう上記噴射弁体10の開閉駆動用のコイル本体18を駆動
制御するコイル制御回路と、上記噴射ノズル20bでの噴
射量が上記ノズル開時期からノズル閉時期までの期間θ
において、必要な噴射量となるよう上記レギュレータ28
を制御する圧力制御回路とを有する構成となっている。
以下上記コントローラ29のコイル制御回路の構成を詳
しく説明すると、上記のノズルの開時期Ｓはエンジンで
のノッキングが生じない程度の早い角度，つまり上死点
（TDC）付近に、また閉時期Ｅはエンジンの排気中に白
煙が発生する角度より若干早い角度、つまり上死点後約
30度に概ね設定されており、さらにノズルの開，閉時期
S,Eは運転状態検出センサ27からの運転状態を表す各種
信号に応じて補正されるようになっている。
しく説明すると、上記のノズルの開時期Ｓはエンジンで
のノッキングが生じない程度の早い角度，つまり上死点
（TDC）付近に、また閉時期Ｅはエンジンの排気中に白
煙が発生する角度より若干早い角度、つまり上死点後約
30度に概ね設定されており、さらにノズルの開，閉時期
S,Eは運転状態検出センサ27からの運転状態を表す各種
信号に応じて補正されるようになっている。
すなわち第３図に示すように低速・低負荷の運転状態
で、ノズル開時期Ｓは上死点（TDC）に、また閉時期Ｅ
は上死点後約25度に補正され、噴射期間θはクランク角
度で25度程度となる（第３図（ａ））。
で、ノズル開時期Ｓは上死点（TDC）に、また閉時期Ｅ
は上死点後約25度に補正され、噴射期間θはクランク角
度で25度程度となる（第３図（ａ））。
また低速・高負荷状態では、ノズル開時期Ｓは上死点
前約２度に、また閉時期Ｅは上死点後約30度に補正さ
れ、噴射期間θはクランク角度で略33度となる（第３図
（ｂ））。
前約２度に、また閉時期Ｅは上死点後約30度に補正さ
れ、噴射期間θはクランク角度で略33度となる（第３図
（ｂ））。
さらに高速・低負荷状態，あるいは高速・高負荷状態
では、それぞれノズル開時期Ｓは上死点前約２度，ある
いは５度程度に、また閉時期Ｅは上死点後25度あるいは
35度程度に設定され、噴射期間θはそれぞれクランク角
度で略28度あるいは40度となる（第３図（ｃ），（ｄ）
参照）。
では、それぞれノズル開時期Ｓは上死点前約２度，ある
いは５度程度に、また閉時期Ｅは上死点後25度あるいは
35度程度に設定され、噴射期間θはそれぞれクランク角
度で略28度あるいは40度となる（第３図（ｃ），（ｄ）
参照）。
次に作用効果について説明する。
本実施例のエンジンの高圧燃料噴射装置では、噴射ノ
ズル20bの開閉動作が所定のクランク回転角度に同期し
て行われるようコントローラ29により噴射弁体10の開閉
用コイル本体18を駆動制御し、ノズルの開時期をエンジ
ンでのノッキングが生じない程度の早い時期（上死点前
０〜５度付近）に、閉時期をエンジンの排気中に白煙が
発生する角度より若干早い時期（上死点後25〜35度付
近）に設定したので、低回転域から高回転域の全運転領
域に渡って燃料噴射期間θを常に最適な期間に保持する
ことができる。これにより急激燃焼と未燃焼，不完全燃
焼とを共に回避することができる。
ズル20bの開閉動作が所定のクランク回転角度に同期し
て行われるようコントローラ29により噴射弁体10の開閉
用コイル本体18を駆動制御し、ノズルの開時期をエンジ
ンでのノッキングが生じない程度の早い時期（上死点前
０〜５度付近）に、閉時期をエンジンの排気中に白煙が
発生する角度より若干早い時期（上死点後25〜35度付
近）に設定したので、低回転域から高回転域の全運転領
域に渡って燃料噴射期間θを常に最適な期間に保持する
ことができる。これにより急激燃焼と未燃焼，不完全燃
焼とを共に回避することができる。
しかも運転状態に応じて上記噴射開始時期Ｓと終了時
期Ｅとを補正するようにしているので、上記異状燃焼状
態の回避をより効果的に行うことができる。
期Ｅとを補正するようにしているので、上記異状燃焼状
態の回避をより効果的に行うことができる。
また噴射ノズル20bの開動作が徐々に行われかつノズ
ル開動作が急激に行われるよう付勢ばね16等を設定した
ので、噴射初期の噴射量が少なく制御され着火後徐々に
増加することとなり、これにより予混合燃焼（急激燃
焼）を極力回避でき、高温高圧で発生するNOxガスの低
減及びノック音の低下を確実に行うことができる。
ル開動作が急激に行われるよう付勢ばね16等を設定した
ので、噴射初期の噴射量が少なく制御され着火後徐々に
増加することとなり、これにより予混合燃焼（急激燃
焼）を極力回避でき、高温高圧で発生するNOxガスの低
減及びノック音の低下を確実に行うことができる。
そして高圧ポンプ２と燃料噴射装置１との間にレギュ
レータ28を設け、上記噴射ノズル20bへ供給される燃料
の圧力を、該ノズルでの噴射量が上記ノズル開時期から
ノズル閉時期までの期間θに必要な噴射量となるよう制
御するようにしたので、噴射ノズル20bの開閉動作をク
ランク回転角度に同期させた状態でのエンジン出力の制
御を実現することができる。
レータ28を設け、上記噴射ノズル20bへ供給される燃料
の圧力を、該ノズルでの噴射量が上記ノズル開時期から
ノズル閉時期までの期間θに必要な噴射量となるよう制
御するようにしたので、噴射ノズル20bの開閉動作をク
ランク回転角度に同期させた状態でのエンジン出力の制
御を実現することができる。
なお、上記実施例では、噴射弁体10の開閉特性（噴射
パターン）がくさび形となるように付勢ばね16等を設定
したが、この噴射パターンには各種の変形例が採用でき
る。例えば第４図（ａ）（２サイクル），第４図（ｂ）
（４サイクル）に示すように、噴射期間の初めから終了
近くまで開度を小さく抑え、終了間際に該開度の急激な
増大、及びその後の急激な減少を行うようにしてもよ
い。これは噴射弁体10の開動作を噴射開始後一定期間ス
トップさせるためのストッパーを設けることにより実現
できる。
パターン）がくさび形となるように付勢ばね16等を設定
したが、この噴射パターンには各種の変形例が採用でき
る。例えば第４図（ａ）（２サイクル），第４図（ｂ）
（４サイクル）に示すように、噴射期間の初めから終了
近くまで開度を小さく抑え、終了間際に該開度の急激な
増大、及びその後の急激な減少を行うようにしてもよ
い。これは噴射弁体10の開動作を噴射開始後一定期間ス
トップさせるためのストッパーを設けることにより実現
できる。
以上のように本発明によれば、背圧室を低圧のバルブ
室に連通させる細孔をソレノイドコイル駆動式弁体で開
閉することにより噴射弁体を開閉駆動するようにした背
圧制御方式の高圧燃料噴射装置を採用し、噴射開始のク
ランク角度を上死点前０゜〜５゜、噴射終了のクランク
角度を排気弁開前でかつ上死点後25゜〜35゜とし、さら
に噴射開始クランク角度を上記角度範囲内で高速回転時
程進角させ、高負荷時程進角させたので、燃料噴射の開
始動作はゆっくりと行われ、かつ燃料噴射の終了動作は
急激に行われ、そのため、噴射初期の噴射量が少なく制
御され、着火後徐々に増加することとなり、その結果予
混合燃焼を制御してNOxガスの低減，及びノック音の低
下を図ることができる効果がある。
室に連通させる細孔をソレノイドコイル駆動式弁体で開
閉することにより噴射弁体を開閉駆動するようにした背
圧制御方式の高圧燃料噴射装置を採用し、噴射開始のク
ランク角度を上死点前０゜〜５゜、噴射終了のクランク
角度を排気弁開前でかつ上死点後25゜〜35゜とし、さら
に噴射開始クランク角度を上記角度範囲内で高速回転時
程進角させ、高負荷時程進角させたので、燃料噴射の開
始動作はゆっくりと行われ、かつ燃料噴射の終了動作は
急激に行われ、そのため、噴射初期の噴射量が少なく制
御され、着火後徐々に増加することとなり、その結果予
混合燃焼を制御してNOxガスの低減，及びノック音の低
下を図ることができる効果がある。
そして燃料噴射ノズルへ供給される燃料の圧力を、該
ノズルからの噴射量が必要量となるよう制御する圧力制
御手段を設けたので、燃料噴射ノズルの開閉動作をクラ
ンク回転角度に同期させた状態でのエンジン出力の制御
を実現することができ、これによりNOxガスとHCガス,CO
ガスの両方を低減した、燃焼騒音，振動が低く燃費のよ
いディーゼルエンジンを得ることができる。
ノズルからの噴射量が必要量となるよう制御する圧力制
御手段を設けたので、燃料噴射ノズルの開閉動作をクラ
ンク回転角度に同期させた状態でのエンジン出力の制御
を実現することができ、これによりNOxガスとHCガス,CO
ガスの両方を低減した、燃焼騒音，振動が低く燃費のよ
いディーゼルエンジンを得ることができる。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるエンジン
の高圧燃料噴射装置を説明すための図であり、第１図は
高圧燃料噴射装置の断面図、第２図（ａ），第２図
（ｂ）はそれぞれ２サイクル,4サイクルエンジンの場合
の基本的な燃料噴射パターンを示す図、第３図（ａ）〜
第３図（ｄ）は運転状態に応じた最適噴射パターンを示
す図、第４図（ａ），第４図（ｂ）はそれぞれ２サイク
ル,4サイクルエンジンの場合の燃料噴射パターンの他の
例を示す図である。 図において、１は燃料噴射装置、10は噴射弁体、11はソ
レノイドコイル、20bは噴射ノズル、28はレギュレータ
（圧力制御手段）、29はコントローラ（通電制御手段，
圧力制御手段）である。
の高圧燃料噴射装置を説明すための図であり、第１図は
高圧燃料噴射装置の断面図、第２図（ａ），第２図
（ｂ）はそれぞれ２サイクル,4サイクルエンジンの場合
の基本的な燃料噴射パターンを示す図、第３図（ａ）〜
第３図（ｄ）は運転状態に応じた最適噴射パターンを示
す図、第４図（ａ），第４図（ｂ）はそれぞれ２サイク
ル,4サイクルエンジンの場合の燃料噴射パターンの他の
例を示す図である。 図において、１は燃料噴射装置、10は噴射弁体、11はソ
レノイドコイル、20bは噴射ノズル、28はレギュレータ
（圧力制御手段）、29はコントローラ（通電制御手段，
圧力制御手段）である。
Claims (1)
- 【請求項１】ケーシング内を、噴射ノズルを有し燃料タ
ンクに燃料ポンプを介して接続された蓄圧室と、ソレノ
イドコイルが収容され燃料タンクに連通するバルブ室と
に仕切プレートで画成し、上記蓄圧室内に上記燃料噴射
ノズルを開閉する噴射弁体をスプリングで閉方向に付勢
して配置し、上記仕切プレートに上記蓄圧室と連通し上
記噴射弁体に燃料圧を作用させる背圧室を設け、該背圧
室と上記バルブ室とを連通する細孔を上記ソレノイドコ
イルで駆動される弁体で開閉するように構成され、上記
ソレノイドコイルへの通電の制御により燃焼室への燃料
噴射量及び噴射時期を制御するようにしたディーゼルエ
ンジンの高圧燃料噴射装置において、上記弁体が上記細
孔を開くことにより上記背圧室内の圧力が低下し上記噴
射弁体が噴射ノズルを開く燃料噴射開始が上死点前０゜
〜５゜のクランク角度となり、上記上記弁体が上記細孔
を閉じることにより上記背圧室内の圧力が高まり上記噴
射弁体が噴射ノズルを閉じる燃料噴射終了が上死点後25
゜〜35゜のクランク角度となり、かつ同一負荷において
はエンジン回転数が高くなるほど上記燃料噴射開始クラ
ンク角度が進角し、同一エンジン回転数においては負荷
が高くなる程上記燃料噴射開始クランク角度が進角する
ように上記ソレノイドコイルへの通電を制御する通電制
御手段と、上記燃料噴射ノズルに供給される燃料の圧力
を、燃料噴射量が要求量に一致するよう高速回転ほど高
く制御する圧力制御手段とを設けたことを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの高圧燃料噴射装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336929A JP2963126B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | エンジンの高圧燃料噴射装置 |
| EP90125070A EP0435183B1 (en) | 1989-12-25 | 1990-12-21 | High pressure fuel injection unit and method for controlling same |
| DE69025883T DE69025883T2 (de) | 1989-12-25 | 1990-12-21 | Hochdruckkraftstoffeinspritzeinheit und Methode, und dieselbe zu steuern |
| US07/632,911 US5150684A (en) | 1989-12-25 | 1990-12-21 | High pressure fuel injection unit for engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336929A JP2963126B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | エンジンの高圧燃料噴射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199665A JPH03199665A (ja) | 1991-08-30 |
| JP2963126B2 true JP2963126B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=18303936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336929A Expired - Fee Related JP2963126B2 (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | エンジンの高圧燃料噴射装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5150684A (ja) |
| EP (1) | EP0435183B1 (ja) |
| JP (1) | JP2963126B2 (ja) |
| DE (1) | DE69025883T2 (ja) |
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| JP2003113761A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-04-18 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
| US6928986B2 (en) * | 2003-12-29 | 2005-08-16 | Siemens Diesel Systems Technology Vdo | Fuel injector with piezoelectric actuator and method of use |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3822677A (en) * | 1971-06-30 | 1974-07-09 | Bendix Corp | Electric fuel pump control circuit for intermittent injection electronic fuel control systems |
| GB1448567A (en) * | 1973-11-28 | 1976-09-08 | Physics Int Co | Fuel injection systems |
| DE2810335A1 (de) * | 1978-03-10 | 1979-09-13 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen |
| US4232647A (en) * | 1978-11-13 | 1980-11-11 | The Bendix Corporation | Control circuit for diesel injection system |
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| AT378242B (de) * | 1981-07-31 | 1985-07-10 | Berchtold Max Prof | Kraftstoffeinspritzanlage fuer brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren |
| JPS5865968A (ja) * | 1981-10-15 | 1983-04-19 | Japanese National Railways<Jnr> | デイ−ゼル機関の燃料噴射量制御装置 |
| FR2541379B1 (fr) * | 1983-02-21 | 1987-06-12 | Renault | Perfectionnement aux systemes d'injection a commande electromagnetique pour moteur diesel de type pression-temps ou l'aiguille de l'injecteur est pilotee par la decharge puis la charge d'une capacite |
| JPS6073031A (ja) * | 1983-09-29 | 1985-04-25 | Daihatsu Motor Co Ltd | デイ−ゼルエンジンの運転制御装置 |
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| JPH0759919B2 (ja) * | 1986-04-04 | 1995-06-28 | 日本電装株式会社 | デイ−ゼルエンジン用燃料噴射制御装置 |
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| CH674243A5 (ja) * | 1987-07-08 | 1990-05-15 | Dereco Dieselmotoren Forschung |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1336929A patent/JP2963126B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-21 EP EP90125070A patent/EP0435183B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-21 US US07/632,911 patent/US5150684A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-21 DE DE69025883T patent/DE69025883T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03199665A (ja) | 1991-08-30 |
| EP0435183A2 (en) | 1991-07-03 |
| EP0435183B1 (en) | 1996-03-13 |
| EP0435183A3 (en) | 1992-04-15 |
| DE69025883T2 (de) | 1996-07-25 |
| DE69025883D1 (de) | 1996-04-18 |
| US5150684A (en) | 1992-09-29 |
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|---|---|---|---|
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