JP3746667B2 - ユニットインジェタの電子制御燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により前記プランジャ室と給排油路との間の戻り通路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デイーゼル機関においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）低減のための有効な手段として、燃料噴射過程における噴射初期の燃料噴射率を低減して予混合燃焼を抑制することにより、燃焼室内の燃焼温度の上昇を抑制する技術が種々提案されている。
かかる技術の一つとして、特許公報第２６００８７３号にて開示された発明がある。かかる発明にあっては、ソレノイド式電磁弁に直結駆動される開閉弁によりプランジャ室に接続される戻り通路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御する電子制御燃料噴射装置を用いたユニットインジェクタにおいて、前記電磁弁の全開位置と全閉位置との間の中間位置で該電磁弁を一時的に停止させることにより、燃料噴射初期の噴射率の上昇を抑え、ＮＯｘの発生量を低減している。
【０００３】
即ち、かかる発明においては、電磁弁装置のソレノイドを第１の電流値で励磁させると該電磁弁のアーマチュアが第１のスプリングの付勢力に抗して吸引され電磁弁の弁体がリフトされ、前記ソレノイドの電磁力と第１のスプリングの付勢力とが均衡した時点での中間開度位置で弁体のリフトが一端停止される。これにより、燃料通路が半密閉状態に移行することとなり、燃料噴射初期においてプランジャにより圧送される燃料の噴射率が抑制され燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなり、ＮＯｘの発生が抑制される。
次いで、前記電磁弁のソレノイドを前記第１の電流値よりも大きな第２の電流値で励磁させると、該電磁弁のアーマチュアが前記第１のスプリングと第２のスプリングとの合成付勢力に抗して吸引され、前記電磁弁の弁体が前記中間開度位置から全閉位置までリフトされる。これにより、燃料噴射の後半において前記プランジャによって圧送される燃料の噴射率が増大し燃料噴射圧力の上昇が増大され、高効率の燃焼がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術にあっては、燃料噴射率の異なる２段階噴射を実現するため、電磁弁装置に加えて、セット荷重が異なる第１、第２の２種類のスプリング、第１のスプリングと電磁力との均衡時におけるアーマチュアのストッパ機構、第２のスプリングの圧縮度を変化させそのセット荷重を調整する調整機構等の電磁弁装置周り部品の装備が必要となる。
このため、かかる従来技術にあっては、電磁弁装置に附帯する部品点数が増大するとともに、構造も複雑化して装置コストが高くなる。また、電磁弁の附帯装置における調整箇所が多く、機関の運転状態に適応して燃料噴射モードの制御精度を高く維持するのは困難となる。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、電磁弁装置周りの構造を簡単化して部品点数を減少し、装置コストを低減するとともに、機関の運転状態に適応して燃料噴射モードを高精度で以って制御可能として、ＮＯｘの発生量が低減されかつ高効率の燃焼を実現できるユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、燃料カムからロッカアーム等の駆動機構を介して本体内を往復動せしめられるプランジャにより、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタを備えるとともに、前記プランジャ室への給排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置において、
前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に複数設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の戻り孔の全てを開き、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って前記戻り孔の何れか１つを閉じ、最後に戻り孔の全てを閉じるように構成された円周方向溝を軸方向に沿って複数設けてなり、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記複数の戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とするユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置を提供する。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記電子制御燃料噴射装置において、前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向に深さが異なる複数の連続した円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の溝の全てが前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側の溝が前記戻り孔と連通し、最後に前記複数の溝の全てが前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記電子制御燃料噴射装置において、前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向にリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過 程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記スプール弁の溝の全体が前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側が前記戻り孔と連通し、最後に前記溝が前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、ユニットインジェクタの燃料噴射過程における噴射初期においては、スプール弁により通路面積が縮小された燃料戻り路が形成され、プランジャの下動により押し退けられたプランジャ室内の燃料の一部が、前記燃料戻り路を通り給排油路側に戻される。このため、プランジャの下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
また、前記プランジャの下動時、前記スプール弁が戻り孔を閉じて燃料の戻りを遮断し、プランジャ室を密閉状態とすることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射モードによる高効率の燃焼をなすことができる。
【００１２】
従って、かかる発明によれば、ユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュアに一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを組み合わせるという、きわめて簡単な部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
【００１３】
また、かかる発明によれば、前記電磁弁装置のアーマチュア及びスプール弁の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができ、これにより、スプール弁の作動速度を変化させて、該スプール弁の溝が戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００１４】
また、例えば、前記戻り孔を３個設けるとともに、前記スプール弁の溝を前記戻り孔に対応させて３個設けて構成すれば、スプール弁に設けた３個の溝により対応する３個の戻り孔を順次閉じて行くので、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇モードを３段階に変化させることができ、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすことができる。これにより、予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘ発生量の低減と、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼とをバランス良く実現できる。
尚、前記スプール弁の溝を４個以上設け、これに対応して戻り孔を４個以上設けて、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすようにすることもできる。
【００１５】
また、請求項２のように構成し、好ましくは、前記スプール弁の円周方向溝を、該スプール弁の軸方向に２個設けて構成すれば、ユニットインジェクタのプランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向の溝を設ければよいので、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化による燃料噴射ポンプの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
【００１６】
また、請求項３のように構成すれば、プランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁にはリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝を設ければよいので、請求項２と同様、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には円周方向の溝を１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化による燃料噴射ポンプの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
さらに、スプール弁に軸方向に勾配を有する円周方向溝を設けて戻り孔の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置の、プランジャ中心線に沿う断面図を含む構成図である。図２ないし図4は前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、図２はスプール弁全開時、図３はスプール弁半開時、図4はスプール弁全閉時を示す。図５は前記第１実施例の変形例を示す図２対応図である。図６ないし図７は第２実施例を示し、図６は電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図でスプール弁全開時、図７はスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。図８ないし図９は第３実施例示し、図８は電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図でスプール弁全開時、図９はスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。図１０は前記各実施例における燃料噴射モード線図である。
【００１９】
第１実施例を示す図１において、１００はユニットインジェクタで、燃料噴射ポンプ部１０１と燃料噴射ノズル部１０２とを一体化してなる。該燃料噴射ポンプ部１０１次のように構成されている。
３はポンプ本体、１は該ポンプ本体３内に往復摺動自在に嵌合されたプランジャである。２５は該プランジャ１下面に臨んで形成されたプランジャ室である。５２は前記ポンプ本体３内に設けられて前記プランジャ室２５に連通される燃料通路で、該プランジャ室２５への燃料の給排路を構成し、後述する戻り孔３３、３４及びスプール弁２３を介して給排油路１２に接続されている。
【００２０】
６は前記プランジャ１の上端に当接されるタペット、７は該タペット６と後述するロッカアーム５４との間に介装されたコンタクトピース、８は前記タペット６とポンプ本体３の上面との間に介装され前記プランジャを上方へ引き戻す方向に付勢するプランジャスプリングである。
図示しない燃料カムの回転により前記ローラ７及びタペット６を介して前記プランジャ１を往復動せしめるようになっている。
【００２１】
また、前記燃料噴射ノズル部１０２は次のように構成されている。
２は燃料噴射ノズルで、先端部に複数の噴孔０２ａが穿孔されている。４は前記燃料噴射ノズル内に往復摺動自在に嵌合された針弁、５１は該針弁４を閉弁方向に付勢する針弁ばね、６４は該針弁ばね５１が収納されるスプリングケース、０５２は前記燃料噴射ポンプ部１０１の燃料通路５２と前記針弁４により開閉される油だめ０２とを接続する燃料通路である。
かかる燃料噴射ノズル部１０２は、キャップナット５３により、前記燃料噴射ポンプ部１０１のポンプ本体３下部に形成されたねじに螺着されて、前記燃料噴射ポンプ部１０１と一体化されている。
【００２２】
６１は燃料カムで、所要の燃料噴射モードに競ってされたプロフィールを有し、機関のクランク軸に連動されて回転する。６２はカム軸心である。５８は支軸５９に揺動可能に支持されたカムフォロワ、６０は該カムフォロワ５８の自由端部に回転自在に支持されたローラ、５７はプッシュロッドである。
５４はロッカ軸５５廻りに揺動自在に支持されたロッカアームで、一端側が前記燃料噴射ポンプ部１０１のコンタクトピース７に当接され、他端側が前記プッシュロッド５７の上端部に調整ねじ５６を介して当接されている。
以上に示すユニットインジェクタ１００の基本構成は従来のものと同様である。
【００２３】
２０は詳細を後述する電磁弁装置、２１及び２２は前記ポンプ本体３の上部に固定されたケース、２３は該ケース２２内に往復摺動自在に嵌合されたスプール弁、１２は燃料の給排油路、３３及び３４は前記プランジャ室２５への燃料通路５２と給排油路１２とを前記スプール弁２３を介して接続する戻り孔である。
４５は前記電磁弁装置２０のソレノイド２８を作動制御する電磁弁制御装置で、該電磁弁制御装置４５には回転数検出器４６から機関回転数の検出信号が、負荷検出器４７から機関負荷（機関出力）の検出信号が夫々入力されている。
【００２４】
前記第１実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の詳細を示す図２ないし図4において、２０は電磁弁装置で、次のように構成されている。
３１は弁ケース、０３１は該弁ケース３１内に形成されたソレノイド室、２８は該ソレノイド室０３１内に収納されたソレノイド、３２は前記電磁弁制御装置４５（図１参照）からの電気信号を前記ソレノイド２８に伝送するためのコネクタである。２７は前記ソレノイド２８に空間３０を存して配され後述するスプール弁２３の上端にボルト２９により固定されたアーマチュアである。
以上に示す電磁弁装置２０の基本構成は従来のソレノイド式電磁弁と同様である。
【００２５】
２３はスプール弁で、下部側のケース２２内に往復摺動自在に嵌合されている。２６は弁スプリングで、上部側のケース２１内に形成されたスプリング室０２１内に収納され前記スプール弁２３を下方即ち前記アーマチュア２７に作用するソレノイド２８の吸引力と逆方向に付勢するように設定されている。
２３１及び２３２は前記スプール弁２３の外周に、円周方向に沿って刻設された溝で、上側の溝２３１は前記上側の戻り孔３３を開閉し、下側の溝２３２は前記下側の戻り孔３４を開閉するようにその軸方向位置を設定されている。
【００２６】
即ち、前記上側及び下側の溝２３１及び２３２の軸方向位置は、次のように設定される。
図２に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａがポンプ本体３側の当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、双方の溝２３１及び２３２が戻り孔３３及び３４の夫々に連通して前記２つの戻り孔３３及び３４と前記給排油路１２が連通される。
図３に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇したスプール弁２３の中間位置においては、上側の溝２３１が上側の戻り孔３３を閉じて下側の溝２３２のみが下側の戻り孔３４に連通し、前記下側の戻り孔３４のみが前記給排油路１２に連通される。
図４に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから前記中間位置よりもさらに上昇したスプール弁２３の最上部位置ｄ３においては、上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が、上側及び下側の戻り孔３３及び３４の双方を閉じて、前記双方の戻り孔３３、３４と前記給排油路１２とが遮断される。
【００２７】
かかる構成からなる電子制御燃料噴射装置を備えたデイーゼル機関の運転時において、前記燃料カム６１の回転により前記ローラ７６０カムフォロワ５８の揺動によりリフトされ、プッシュロッド５７が上動し、ロッカアーム５４がロッカ軸５５廻りに揺動し、コンタクトピース７及びタペット６を介して前記プランジャ１が前記プランジャスプリング８の弾力に抗して下方に押し下げられると、後述するように、前記給排油路１２からスプール弁２３、戻り孔及び燃料通路５２を経てプランジャ室２５内に供給されている燃料の圧縮が始まる。
【００２８】
かかる圧縮時において、図２に示すように、前記電磁弁制御装置４５により電磁弁装置２０のソレノイド２８への通電が遮断されている状態では、前記スプール弁２３は、弁スプリング２６の弾力によって下方に押され、前記アーマチュア２７と前記ソレノイド２８の下端面２８ａとの間にＳ１なる空間３０が形成され、スプール弁２３の下端面２３ａがポンプ本体３側の当接面２ａに当接してｄ１＝０となり、該スプール弁２３は最下部位置となる。
【００２９】
かかる最下部位置（ｄ１＝０）においては、一端側が前記プランジャ室２５に連通されている上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が戻り孔３３及び３４の夫々に連通して、該戻り孔３３及び３４が溝２３１及び２３２を介して給排油路１２に連通される。その結果、前記プランジャ室２５は前記２つの戻り孔３３、３４及び前記溝２３１、２３２を介して前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔３３、３４及び前記溝２３１、２３２を通り前記給排油路１２から給油タンク（図示省略）に戻され、燃料噴射は行われない（図１０の時間ｔ０まで）。
【００３０】
次に、図３に示すように、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への通電が始まり、電流量が増加してアーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３が、弁スプリング２６の弾力に抗して、該アーマチュア２７とソレノイド２８の下端面２８ａとの間の空間３０の隙間Ｓ２まで上方に吸引せしめられ、スプール弁２３の下端面２３ａと前記当接面２ａとの間に隙間ｄ２が形成され、該スプール弁２３は中間位置となる。
【００３１】
かかる中間位置（隙間ｄ２）においては、上側の溝２３１が上側の戻り孔３３を閉じて下側の溝２３２のみが下側の戻り孔３４に連通し、前記下側の戻り孔３４のみが前記給排油路１２に連通される。
その結果、前記プランジャ室２５は前記下側の戻り孔３４及び下側の溝２３２のみを介して前記給排油路１２に連通されることとなって、該給排油路１２側への燃料の戻り通路面積が縮小されて、前記プランジャ１の下動によりプランジャ室２５内の圧力が上昇し、プランジャ室２５内の燃料は燃料通路０５２から油だめ０２に送られる。そして該油だめ０２内の圧力が前記針弁ばね５１の開弁圧を超えると針弁４が開弁し、油だめ０２内の燃料が噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられる。
一方、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、前記下側の戻り孔３４及び下側の溝２３２を通り前記給排油路１２から給油タンク側に戻される。このため、前記プランジャ１の下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率の上昇は緩やかとなり、図１０のｔ１〜ｔ２間のように、燃料噴射圧力の上昇も緩やかとなる。
【００３２】
前記プランジャ１がさらに下動するとともに、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への電流量が増加し、アーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３が上昇して、下側の溝２３２と下側の戻り孔３４との間の燃料戻り通路面積が縮小され燃料戻り量が少なくなるに従い、燃料噴射圧力の上昇度が増大する（図１０のｔ２〜ｔ４間）。
【００３３】
そして、図４に示すように、ソレノイド２８への電流量がさらに増加して前記アーマチュア２７及びスプール弁２３が、該アーマチュア２７とソレノイド２８の下端面２８ａとが当接する（空間３０の隙間Ｓ３＝０）まで上方に吸引せしめられ、スプール弁２３の下端面２３ａと前記当接面２ａとの間の隙間がｄ３まで拡大され、該スプール弁２３は最上部位置となる。
かかる最上部位置（隙間ｄ３）においては、上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が、上側及び下側の戻り孔３３及び３４の双方を閉じて、前記双方の戻り孔３３、３４と前記給排油路１２とが遮断され燃料の戻り量が０（ゼロ）となる。
【００３４】
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となり、前記プランジャ１の下動によるプランジャ室２５内の圧力上昇が増大し、プランジャ１により吐出された燃料のほぼ全量が前記のようにして燃料噴射ノズル２の噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられる。
このため、前記プランジャ１の下動による前記燃料噴射率の上昇が増大し、図１０のｔ４〜ｔ５間のように、燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００３５】
かかる実施例によれば、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への電流量の制御は、回転数検出器４６から入力される機関回転数の検出信号、負荷検出器４７から入力される機関負荷（機関出力）の検出信号、等の機関の運転状態の検出信号に基づき行い、従って、図１０に示すように、アーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができる。
これにより、スプール弁２３の作動速度を変化させて、該スプール弁２３の溝２３１及び２３２が戻り孔３３及び３４を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００３６】
また、かかる実施例によれば、燃料噴射過程における噴射初期においては、スプール弁２３の２つの溝のうちの１つ（溝２３１）と戻り孔３３とを遮断して、他の１つの溝（溝２３２）のみを戻り孔３４に連通することにより、通路面積が縮小された燃料戻り路が形成され、プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部が、前記燃料戻り路を通り給排油路１２側に戻される。このため、プランジャ１の下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００３７】
また、前記スプール弁２３の２つの溝２３１、２３２の双方が戻り孔３３及び３４の双方を閉じて燃料の戻りを遮断しプランジャ室２５を密閉状態とすることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射モードによる高効率の燃焼をなすことができる。
【００３８】
従って、かかる実施例によれば、電磁弁装置２０のソレノイド２８により作動するアーマチュア２７に一端が固定された溝付きのスプール弁２３と戻り孔３３、３４とを組み合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
【００３９】
図５に示す前記第１実施例の変形例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔４１、４２、４３を前記スプール弁２３の往復動方向に３個設けるとともに、該スプール弁２３の外周に、円周方向に沿って刻設された溝２３５、２３６、２３７を軸方向に沿って３個設けている。
そして、上側の溝２３５は上側の戻り孔４１を開閉し、中側の溝２３６は中側の戻り孔４２を開閉し、下側の溝２３７は下側の戻り孔４３を開閉するようにその軸方向位置を設定され、前記スプール弁２３のリフト過程において、図５に示す最下部位置で前記3個の溝２３５、２３６、２３７が対応する戻り孔４１、４２、４３を夫々開き、次いで上側の溝２３５が上側の戻り孔４１を閉じ、次いで中側の溝２３６が中側の戻り孔４２を閉じ、最後に下側の溝２３７が下側の戻り孔４３を閉じて全ての戻り孔４１、４２、４３が閉じるようになっている。
【００４０】
かかる変形例においては、スプール弁２３に設けた３個の溝２３５、２３６、２３７により対応する３個の戻り孔４１、４２、４３を順次閉じて行くので、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇モードを３段階に変化させることができ、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすことができる。これにより、予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘ発生量の低減と、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼とをバランス良く実現できる。
尚、前記スプール弁２３の溝を４個以上設け、これに対応して戻り孔を４個以上設けて、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすようにしてもよい。
その他の構成は図１〜図4に示す実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４１】
図６ないし図７に示す第２実施例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔０３３を１個設けるとともに、前記スプール弁２３には該スプール弁の軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向溝２３３を設けている。
即ち、前記溝２３３及び戻り孔０３３の詳細を示す図７において、該溝２３３は、深さの深い上部溝２３３ａ（深さａ）と該上部溝２３３ａよりも浅い下部溝２３３ｂ（深さｂ）とをスプール弁２３の軸方向に連続して形成されてなり、かかる溝２３３ａ及び２３３ｂがスプール弁２３の軸方向移動に伴い順次前記戻り孔０３３に掛かるようになっている。
【００４２】
かかる実施例において、図6及び図７（Ａ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方が戻り孔０３３に連通される。その結果、前記プランジャ室２５は前記上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方を介し、燃料の戻り通路面積が最大となって前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔０３３及び前記上部溝２３３ａ、下部溝２３３ｂを通り前記給排油路１２側に戻され、燃料噴射は行われない。
【００４３】
次に、図７（Ｂ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇したスプール弁２３の中間位置においては、前記上部溝２３３ａが閉じられ、深さの浅い下部溝２３３ｂのみが戻り孔０３３に連通される。その結果、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、深さが浅く通路面積が絞られた下部溝２３３ｂを通り前記給排油路１２側に戻される。これにより、前記燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇は緩やかとなり、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００４４】
さらに、図７（Ｃ）に示されるように、スプール弁２３の最上部位置ｄ３においては、上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方が閉じられ、前記プランジャ室２５と前記給排油路１２とが遮断され、燃料の戻り量はゼロ（０）となる。
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となって圧力上昇が増大し、プランジャ１により吐出された燃料のほぼ全量が前記噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられ、前記燃料噴射率及び噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００４５】
かかる実施例によれば、プランジャ室２５に連通される戻り孔０３３を１個設け、かつ、スプール弁２３には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向溝２３３を設ければよいので、前記第１実施例よりも構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁２３には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁２３のストロークが短くなり、該スプール弁２３の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４６】
図８ないし図９に示す第３実施例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔０３４を１個設けるとともに、前記スプール弁２３には軸方向にリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝２３４を設けている。
即ち、前記溝２３４及び戻り孔０３４の詳細を示す図１１において、前記溝２３４は、上部が一定深さに形成され、該一定深さ部分に、スプール弁２３のリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配部分２３４ａが軸方向に連設されている。
【００４７】
かかる実施例において、図８及び図９（Ａ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、前記溝２３４全体が戻り孔０３４に連通される。
その結果、前記プランジャ室２５は前記溝２３４全体を介し、燃料の戻り通路面積が最大となって前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔０３４及び前記溝２３４を通り前記給排油路１２側に戻され、燃料噴射は行われない。
【００４８】
次に、図９（Ｂ）に示されるように、スプール弁２３の中間位置（図3に示すように、スプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇した位置）においては、前記溝２３４の勾配部分２３４ａが戻り孔０３４に連通される。その結果、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、勾配の形成により通路面積が絞られた勾配部分２３４ａの連通部を通り、前記給排油路１２側に戻される。これにより、前記燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇は緩やかとなり、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００４９】
さらに、図９（Ｃ）に示されるように、スプール弁２３の最上部位置（図3に示すように、スプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから前記中間位置よりもさらに上昇したｄ３の位置）においては、前記溝２３４全体が閉じられて、前記プランジャ室２５と前記戻り通路１２とが遮断され、燃料の戻り量はゼロ（０）となる。
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となって、前記燃料噴射率及び噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００５０】
かかる実施例によれば、プランジャ室２５に連通される戻り孔０３４を１個設け、かつ、スプール弁２３にはリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝２３４を設ければよいので、前記第２実施例と同様に、構造がより簡単となって装置コストが低減されるとともに、スプール弁２３には円周方向溝２３４を１個設ければ済むので、スプール弁２３のストロークが短くなり、該スプール弁２３の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
さらに、かかる実施例によれば、スプール弁２３に軸方向に勾配を有する円周方向溝２３４を設けて戻り孔０３４の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁２３のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５１】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、ユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュアに一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを組み合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
また、本発明によれば、前記電磁弁装置のアーマチュア及びスプール弁の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができ、これにより、スプール弁の作動速度を変化させて、該スプール弁の溝が戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００５２】
また、請求項２のように構成し、好ましくは、前記スプール弁の円周方向溝を、該スプール弁の軸方向に２個設けて構成すれば、ユニットインジェクタのプランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向の溝を設ければよいので、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
【００５３】
さらに、請求項３のように構成すれば、請求項２と同様な効果に加えて、スプール弁に軸方向に勾配を有する円周方向溝を設けて戻り孔の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる、という効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置の、プランジャ中心線に沿う断面図を含む構成図である。
【図２】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図３】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁半開時を示す。
【図４】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全閉時を示す。
【図５】 前記第１実施例の変形例を示す図２対応図である。
【図６】 第２実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図７】 第２実施例におけるスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。
【図８】 第３実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図９】 第３実施例におけるスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。
【図１０】 前記各実施例における燃料噴射モード線図である。
【符号の説明】
１ プランジャ
２ 燃料噴射ノズル
０２ａ 噴孔
３ ポンプ本体
４ 針弁
６ タペット
６０ ローラ
８ プランジャスプリング
１２ 給排油路
２０ 電磁弁装置
２１、２２ ケース
２３ スプール弁
２５ プランジャ室
２６ 弁スプリング
２７ アーマチュア
２８ ソレノイド
３０ 空間
３１ 弁ケース
０３１ ソレノイド室
３３、３４、４１、４２、４３、０３３ 戻り孔
４５ 電磁弁制御装置
４６ 回転数検出器
４７ 負荷検出器
５１ 針弁ばね
５２、０５２ 燃料通路
５４ ロッカアーム
５７ プッシュロッド
６１ 燃料カム
１００ ユニットインジェクタ
１０１ 燃料噴射ポンプ部
１０２ 燃料噴射ノズル部
２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７ 溝
２３３ａ 上部溝
２３３ｂ 下部溝
２３４ａ 勾配部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により前記プランジャ室と給排油路との間の戻り通路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デイーゼル機関においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）低減のための有効な手段として、燃料噴射過程における噴射初期の燃料噴射率を低減して予混合燃焼を抑制することにより、燃焼室内の燃焼温度の上昇を抑制する技術が種々提案されている。
かかる技術の一つとして、特許公報第２６００８７３号にて開示された発明がある。かかる発明にあっては、ソレノイド式電磁弁に直結駆動される開閉弁によりプランジャ室に接続される戻り通路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御する電子制御燃料噴射装置を用いたユニットインジェクタにおいて、前記電磁弁の全開位置と全閉位置との間の中間位置で該電磁弁を一時的に停止させることにより、燃料噴射初期の噴射率の上昇を抑え、ＮＯｘの発生量を低減している。
【０００３】
即ち、かかる発明においては、電磁弁装置のソレノイドを第１の電流値で励磁させると該電磁弁のアーマチュアが第１のスプリングの付勢力に抗して吸引され電磁弁の弁体がリフトされ、前記ソレノイドの電磁力と第１のスプリングの付勢力とが均衡した時点での中間開度位置で弁体のリフトが一端停止される。これにより、燃料通路が半密閉状態に移行することとなり、燃料噴射初期においてプランジャにより圧送される燃料の噴射率が抑制され燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなり、ＮＯｘの発生が抑制される。
次いで、前記電磁弁のソレノイドを前記第１の電流値よりも大きな第２の電流値で励磁させると、該電磁弁のアーマチュアが前記第１のスプリングと第２のスプリングとの合成付勢力に抗して吸引され、前記電磁弁の弁体が前記中間開度位置から全閉位置までリフトされる。これにより、燃料噴射の後半において前記プランジャによって圧送される燃料の噴射率が増大し燃料噴射圧力の上昇が増大され、高効率の燃焼がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術にあっては、燃料噴射率の異なる２段階噴射を実現するため、電磁弁装置に加えて、セット荷重が異なる第１、第２の２種類のスプリング、第１のスプリングと電磁力との均衡時におけるアーマチュアのストッパ機構、第２のスプリングの圧縮度を変化させそのセット荷重を調整する調整機構等の電磁弁装置周り部品の装備が必要となる。
このため、かかる従来技術にあっては、電磁弁装置に附帯する部品点数が増大するとともに、構造も複雑化して装置コストが高くなる。また、電磁弁の附帯装置における調整箇所が多く、機関の運転状態に適応して燃料噴射モードの制御精度を高く維持するのは困難となる。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、電磁弁装置周りの構造を簡単化して部品点数を減少し、装置コストを低減するとともに、機関の運転状態に適応して燃料噴射モードを高精度で以って制御可能として、ＮＯｘの発生量が低減されかつ高効率の燃焼を実現できるユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、燃料カムからロッカアーム等の駆動機構を介して本体内を往復動せしめられるプランジャにより、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタを備えるとともに、前記プランジャ室への給排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置において、
前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に複数設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の戻り孔の全てを開き、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って前記戻り孔の何れか１つを閉じ、最後に戻り孔の全てを閉じるように構成された円周方向溝を軸方向に沿って複数設けてなり、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記複数の戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とするユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置を提供する。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記電子制御燃料噴射装置において、前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向に深さが異なる複数の連続した円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の溝の全てが前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側の溝が前記戻り孔と連通し、最後に前記複数の溝の全てが前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記電子制御燃料噴射装置において、前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向にリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過 程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記スプール弁の溝の全体が前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側が前記戻り孔と連通し、最後に前記溝が前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、ユニットインジェクタの燃料噴射過程における噴射初期においては、スプール弁により通路面積が縮小された燃料戻り路が形成され、プランジャの下動により押し退けられたプランジャ室内の燃料の一部が、前記燃料戻り路を通り給排油路側に戻される。このため、プランジャの下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
また、前記プランジャの下動時、前記スプール弁が戻り孔を閉じて燃料の戻りを遮断し、プランジャ室を密閉状態とすることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射モードによる高効率の燃焼をなすことができる。
【００１２】
従って、かかる発明によれば、ユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュアに一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを組み合わせるという、きわめて簡単な部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
【００１３】
また、かかる発明によれば、前記電磁弁装置のアーマチュア及びスプール弁の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができ、これにより、スプール弁の作動速度を変化させて、該スプール弁の溝が戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００１４】
また、例えば、前記戻り孔を３個設けるとともに、前記スプール弁の溝を前記戻り孔に対応させて３個設けて構成すれば、スプール弁に設けた３個の溝により対応する３個の戻り孔を順次閉じて行くので、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇モードを３段階に変化させることができ、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすことができる。これにより、予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘ発生量の低減と、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼とをバランス良く実現できる。
尚、前記スプール弁の溝を４個以上設け、これに対応して戻り孔を４個以上設けて、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすようにすることもできる。
【００１５】
また、請求項２のように構成し、好ましくは、前記スプール弁の円周方向溝を、該スプール弁の軸方向に２個設けて構成すれば、ユニットインジェクタのプランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向の溝を設ければよいので、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化による燃料噴射ポンプの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
【００１６】
また、請求項３のように構成すれば、プランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁にはリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝を設ければよいので、請求項２と同様、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には円周方向の溝を１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化による燃料噴射ポンプの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
さらに、スプール弁に軸方向に勾配を有する円周方向溝を設けて戻り孔の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置の、プランジャ中心線に沿う断面図を含む構成図である。図２ないし図4は前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、図２はスプール弁全開時、図３はスプール弁半開時、図4はスプール弁全閉時を示す。図５は前記第１実施例の変形例を示す図２対応図である。図６ないし図７は第２実施例を示し、図６は電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図でスプール弁全開時、図７はスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。図８ないし図９は第３実施例示し、図８は電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図でスプール弁全開時、図９はスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。図１０は前記各実施例における燃料噴射モード線図である。
【００１９】
第１実施例を示す図１において、１００はユニットインジェクタで、燃料噴射ポンプ部１０１と燃料噴射ノズル部１０２とを一体化してなる。該燃料噴射ポンプ部１０１次のように構成されている。
３はポンプ本体、１は該ポンプ本体３内に往復摺動自在に嵌合されたプランジャである。２５は該プランジャ１下面に臨んで形成されたプランジャ室である。５２は前記ポンプ本体３内に設けられて前記プランジャ室２５に連通される燃料通路で、該プランジャ室２５への燃料の給排路を構成し、後述する戻り孔３３、３４及びスプール弁２３を介して給排油路１２に接続されている。
【００２０】
６は前記プランジャ１の上端に当接されるタペット、７は該タペット６と後述するロッカアーム５４との間に介装されたコンタクトピース、８は前記タペット６とポンプ本体３の上面との間に介装され前記プランジャを上方へ引き戻す方向に付勢するプランジャスプリングである。
図示しない燃料カムの回転により前記ローラ７及びタペット６を介して前記プランジャ１を往復動せしめるようになっている。
【００２１】
また、前記燃料噴射ノズル部１０２は次のように構成されている。
２は燃料噴射ノズルで、先端部に複数の噴孔０２ａが穿孔されている。４は前記燃料噴射ノズル内に往復摺動自在に嵌合された針弁、５１は該針弁４を閉弁方向に付勢する針弁ばね、６４は該針弁ばね５１が収納されるスプリングケース、０５２は前記燃料噴射ポンプ部１０１の燃料通路５２と前記針弁４により開閉される油だめ０２とを接続する燃料通路である。
かかる燃料噴射ノズル部１０２は、キャップナット５３により、前記燃料噴射ポンプ部１０１のポンプ本体３下部に形成されたねじに螺着されて、前記燃料噴射ポンプ部１０１と一体化されている。
【００２２】
６１は燃料カムで、所要の燃料噴射モードに競ってされたプロフィールを有し、機関のクランク軸に連動されて回転する。６２はカム軸心である。５８は支軸５９に揺動可能に支持されたカムフォロワ、６０は該カムフォロワ５８の自由端部に回転自在に支持されたローラ、５７はプッシュロッドである。
５４はロッカ軸５５廻りに揺動自在に支持されたロッカアームで、一端側が前記燃料噴射ポンプ部１０１のコンタクトピース７に当接され、他端側が前記プッシュロッド５７の上端部に調整ねじ５６を介して当接されている。
以上に示すユニットインジェクタ１００の基本構成は従来のものと同様である。
【００２３】
２０は詳細を後述する電磁弁装置、２１及び２２は前記ポンプ本体３の上部に固定されたケース、２３は該ケース２２内に往復摺動自在に嵌合されたスプール弁、１２は燃料の給排油路、３３及び３４は前記プランジャ室２５への燃料通路５２と給排油路１２とを前記スプール弁２３を介して接続する戻り孔である。
４５は前記電磁弁装置２０のソレノイド２８を作動制御する電磁弁制御装置で、該電磁弁制御装置４５には回転数検出器４６から機関回転数の検出信号が、負荷検出器４７から機関負荷（機関出力）の検出信号が夫々入力されている。
【００２４】
前記第１実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の詳細を示す図２ないし図4において、２０は電磁弁装置で、次のように構成されている。
３１は弁ケース、０３１は該弁ケース３１内に形成されたソレノイド室、２８は該ソレノイド室０３１内に収納されたソレノイド、３２は前記電磁弁制御装置４５（図１参照）からの電気信号を前記ソレノイド２８に伝送するためのコネクタである。２７は前記ソレノイド２８に空間３０を存して配され後述するスプール弁２３の上端にボルト２９により固定されたアーマチュアである。
以上に示す電磁弁装置２０の基本構成は従来のソレノイド式電磁弁と同様である。
【００２５】
２３はスプール弁で、下部側のケース２２内に往復摺動自在に嵌合されている。２６は弁スプリングで、上部側のケース２１内に形成されたスプリング室０２１内に収納され前記スプール弁２３を下方即ち前記アーマチュア２７に作用するソレノイド２８の吸引力と逆方向に付勢するように設定されている。
２３１及び２３２は前記スプール弁２３の外周に、円周方向に沿って刻設された溝で、上側の溝２３１は前記上側の戻り孔３３を開閉し、下側の溝２３２は前記下側の戻り孔３４を開閉するようにその軸方向位置を設定されている。
【００２６】
即ち、前記上側及び下側の溝２３１及び２３２の軸方向位置は、次のように設定される。
図２に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａがポンプ本体３側の当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、双方の溝２３１及び２３２が戻り孔３３及び３４の夫々に連通して前記２つの戻り孔３３及び３４と前記給排油路１２が連通される。
図３に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇したスプール弁２３の中間位置においては、上側の溝２３１が上側の戻り孔３３を閉じて下側の溝２３２のみが下側の戻り孔３４に連通し、前記下側の戻り孔３４のみが前記給排油路１２に連通される。
図４に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから前記中間位置よりもさらに上昇したスプール弁２３の最上部位置ｄ３においては、上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が、上側及び下側の戻り孔３３及び３４の双方を閉じて、前記双方の戻り孔３３、３４と前記給排油路１２とが遮断される。
【００２７】
かかる構成からなる電子制御燃料噴射装置を備えたデイーゼル機関の運転時において、前記燃料カム６１の回転により前記ローラ７６０カムフォロワ５８の揺動によりリフトされ、プッシュロッド５７が上動し、ロッカアーム５４がロッカ軸５５廻りに揺動し、コンタクトピース７及びタペット６を介して前記プランジャ１が前記プランジャスプリング８の弾力に抗して下方に押し下げられると、後述するように、前記給排油路１２からスプール弁２３、戻り孔及び燃料通路５２を経てプランジャ室２５内に供給されている燃料の圧縮が始まる。
【００２８】
かかる圧縮時において、図２に示すように、前記電磁弁制御装置４５により電磁弁装置２０のソレノイド２８への通電が遮断されている状態では、前記スプール弁２３は、弁スプリング２６の弾力によって下方に押され、前記アーマチュア２７と前記ソレノイド２８の下端面２８ａとの間にＳ１なる空間３０が形成され、スプール弁２３の下端面２３ａがポンプ本体３側の当接面２ａに当接してｄ１＝０となり、該スプール弁２３は最下部位置となる。
【００２９】
かかる最下部位置（ｄ１＝０）においては、一端側が前記プランジャ室２５に連通されている上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が戻り孔３３及び３４の夫々に連通して、該戻り孔３３及び３４が溝２３１及び２３２を介して給排油路１２に連通される。その結果、前記プランジャ室２５は前記２つの戻り孔３３、３４及び前記溝２３１、２３２を介して前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔３３、３４及び前記溝２３１、２３２を通り前記給排油路１２から給油タンク（図示省略）に戻され、燃料噴射は行われない（図１０の時間ｔ０まで）。
【００３０】
次に、図３に示すように、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への通電が始まり、電流量が増加してアーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３が、弁スプリング２６の弾力に抗して、該アーマチュア２７とソレノイド２８の下端面２８ａとの間の空間３０の隙間Ｓ２まで上方に吸引せしめられ、スプール弁２３の下端面２３ａと前記当接面２ａとの間に隙間ｄ２が形成され、該スプール弁２３は中間位置となる。
【００３１】
かかる中間位置（隙間ｄ２）においては、上側の溝２３１が上側の戻り孔３３を閉じて下側の溝２３２のみが下側の戻り孔３４に連通し、前記下側の戻り孔３４のみが前記給排油路１２に連通される。
その結果、前記プランジャ室２５は前記下側の戻り孔３４及び下側の溝２３２のみを介して前記給排油路１２に連通されることとなって、該給排油路１２側への燃料の戻り通路面積が縮小されて、前記プランジャ１の下動によりプランジャ室２５内の圧力が上昇し、プランジャ室２５内の燃料は燃料通路０５２から油だめ０２に送られる。そして該油だめ０２内の圧力が前記針弁ばね５１の開弁圧を超えると針弁４が開弁し、油だめ０２内の燃料が噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられる。
一方、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、前記下側の戻り孔３４及び下側の溝２３２を通り前記給排油路１２から給油タンク側に戻される。このため、前記プランジャ１の下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率の上昇は緩やかとなり、図１０のｔ１〜ｔ２間のように、燃料噴射圧力の上昇も緩やかとなる。
【００３２】
前記プランジャ１がさらに下動するとともに、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への電流量が増加し、アーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３が上昇して、下側の溝２３２と下側の戻り孔３４との間の燃料戻り通路面積が縮小され燃料戻り量が少なくなるに従い、燃料噴射圧力の上昇度が増大する（図１０のｔ２〜ｔ４間）。
【００３３】
そして、図４に示すように、ソレノイド２８への電流量がさらに増加して前記アーマチュア２７及びスプール弁２３が、該アーマチュア２７とソレノイド２８の下端面２８ａとが当接する（空間３０の隙間Ｓ３＝０）まで上方に吸引せしめられ、スプール弁２３の下端面２３ａと前記当接面２ａとの間の隙間がｄ３まで拡大され、該スプール弁２３は最上部位置となる。
かかる最上部位置（隙間ｄ３）においては、上側及び下側の溝２３１及び２３２の双方が、上側及び下側の戻り孔３３及び３４の双方を閉じて、前記双方の戻り孔３３、３４と前記給排油路１２とが遮断され燃料の戻り量が０（ゼロ）となる。
【００３４】
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となり、前記プランジャ１の下動によるプランジャ室２５内の圧力上昇が増大し、プランジャ１により吐出された燃料のほぼ全量が前記のようにして燃料噴射ノズル２の噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられる。
このため、前記プランジャ１の下動による前記燃料噴射率の上昇が増大し、図１０のｔ４〜ｔ５間のように、燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００３５】
かかる実施例によれば、前記電磁弁制御装置４５によるソレノイド２８への電流量の制御は、回転数検出器４６から入力される機関回転数の検出信号、負荷検出器４７から入力される機関負荷（機関出力）の検出信号、等の機関の運転状態の検出信号に基づき行い、従って、図１０に示すように、アーマチュア２７及びこれに固定されたスプール弁２３の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができる。
これにより、スプール弁２３の作動速度を変化させて、該スプール弁２３の溝２３１及び２３２が戻り孔３３及び３４を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００３６】
また、かかる実施例によれば、燃料噴射過程における噴射初期においては、スプール弁２３の２つの溝のうちの１つ（溝２３１）と戻り孔３３とを遮断して、他の１つの溝（溝２３２）のみを戻り孔３４に連通することにより、通路面積が縮小された燃料戻り路が形成され、プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部が、前記燃料戻り路を通り給排油路１２側に戻される。このため、プランジャ１の下動による単位時間当たりの燃料噴射量即ち燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が緩やかとなる。
これにより、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００３７】
また、前記スプール弁２３の２つの溝２３１、２３２の双方が戻り孔３３及び３４の双方を閉じて燃料の戻りを遮断しプランジャ室２５を密閉状態とすることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射モードによる高効率の燃焼をなすことができる。
【００３８】
従って、かかる実施例によれば、電磁弁装置２０のソレノイド２８により作動するアーマチュア２７に一端が固定された溝付きのスプール弁２３と戻り孔３３、３４とを組み合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
【００３９】
図５に示す前記第１実施例の変形例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔４１、４２、４３を前記スプール弁２３の往復動方向に３個設けるとともに、該スプール弁２３の外周に、円周方向に沿って刻設された溝２３５、２３６、２３７を軸方向に沿って３個設けている。
そして、上側の溝２３５は上側の戻り孔４１を開閉し、中側の溝２３６は中側の戻り孔４２を開閉し、下側の溝２３７は下側の戻り孔４３を開閉するようにその軸方向位置を設定され、前記スプール弁２３のリフト過程において、図５に示す最下部位置で前記3個の溝２３５、２３６、２３７が対応する戻り孔４１、４２、４３を夫々開き、次いで上側の溝２３５が上側の戻り孔４１を閉じ、次いで中側の溝２３６が中側の戻り孔４２を閉じ、最後に下側の溝２３７が下側の戻り孔４３を閉じて全ての戻り孔４１、４２、４３が閉じるようになっている。
【００４０】
かかる変形例においては、スプール弁２３に設けた３個の溝２３５、２３６、２３７により対応する３個の戻り孔４１、４２、４３を順次閉じて行くので、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇モードを３段階に変化させることができ、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすことができる。これにより、予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘ発生量の低減と、燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼とをバランス良く実現できる。
尚、前記スプール弁２３の溝を４個以上設け、これに対応して戻り孔を４個以上設けて、さらにきめ細かい燃料噴射制御をなすようにしてもよい。
その他の構成は図１〜図4に示す実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４１】
図６ないし図７に示す第２実施例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔０３３を１個設けるとともに、前記スプール弁２３には該スプール弁の軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向溝２３３を設けている。
即ち、前記溝２３３及び戻り孔０３３の詳細を示す図７において、該溝２３３は、深さの深い上部溝２３３ａ（深さａ）と該上部溝２３３ａよりも浅い下部溝２３３ｂ（深さｂ）とをスプール弁２３の軸方向に連続して形成されてなり、かかる溝２３３ａ及び２３３ｂがスプール弁２３の軸方向移動に伴い順次前記戻り孔０３３に掛かるようになっている。
【００４２】
かかる実施例において、図6及び図７（Ａ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方が戻り孔０３３に連通される。その結果、前記プランジャ室２５は前記上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方を介し、燃料の戻り通路面積が最大となって前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔０３３及び前記上部溝２３３ａ、下部溝２３３ｂを通り前記給排油路１２側に戻され、燃料噴射は行われない。
【００４３】
次に、図７（Ｂ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇したスプール弁２３の中間位置においては、前記上部溝２３３ａが閉じられ、深さの浅い下部溝２３３ｂのみが戻り孔０３３に連通される。その結果、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、深さが浅く通路面積が絞られた下部溝２３３ｂを通り前記給排油路１２側に戻される。これにより、前記燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇は緩やかとなり、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００４４】
さらに、図７（Ｃ）に示されるように、スプール弁２３の最上部位置ｄ３においては、上部溝２３３ａ及び下部溝２３３ｂの双方が閉じられ、前記プランジャ室２５と前記給排油路１２とが遮断され、燃料の戻り量はゼロ（０）となる。
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となって圧力上昇が増大し、プランジャ１により吐出された燃料のほぼ全量が前記噴孔０２ａから燃焼室内に噴射せしめられ、前記燃料噴射率及び噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００４５】
かかる実施例によれば、プランジャ室２５に連通される戻り孔０３３を１個設け、かつ、スプール弁２３には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向溝２３３を設ければよいので、前記第１実施例よりも構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁２３には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁２３のストロークが短くなり、該スプール弁２３の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４６】
図８ないし図９に示す第３実施例においては、前記プランジャ室２５に連通される戻り孔０３４を１個設けるとともに、前記スプール弁２３には軸方向にリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝２３４を設けている。
即ち、前記溝２３４及び戻り孔０３４の詳細を示す図１１において、前記溝２３４は、上部が一定深さに形成され、該一定深さ部分に、スプール弁２３のリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配部分２３４ａが軸方向に連設されている。
【００４７】
かかる実施例において、図８及び図９（Ａ）に示されるようにスプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａに当接してｄ１＝０となるスプール弁２３の最下部位置においては、前記溝２３４全体が戻り孔０３４に連通される。
その結果、前記プランジャ室２５は前記溝２３４全体を介し、燃料の戻り通路面積が最大となって前記給排油路１２に連通されることとなり、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料は、前記戻り孔０３４及び前記溝２３４を通り前記給排油路１２側に戻され、燃料噴射は行われない。
【００４８】
次に、図９（Ｂ）に示されるように、スプール弁２３の中間位置（図3に示すように、スプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから一定量ｄ２だけ上昇した位置）においては、前記溝２３４の勾配部分２３４ａが戻り孔０３４に連通される。その結果、前記プランジャ１の下動により押し退けられたプランジャ室２５内の燃料の一部は、勾配の形成により通路面積が絞られた勾配部分２３４ａの連通部を通り、前記給排油路１２側に戻される。これにより、前記燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇は緩やかとなり、噴射初期における予混合燃焼を抑制することができ、燃焼室内の燃焼温度の上昇が抑制されて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生量が低減される。
【００４９】
さらに、図９（Ｃ）に示されるように、スプール弁２３の最上部位置（図3に示すように、スプール弁２３の下端面２３ａが前記当接面２ａから前記中間位置よりもさらに上昇したｄ３の位置）においては、前記溝２３４全体が閉じられて、前記プランジャ室２５と前記戻り通路１２とが遮断され、燃料の戻り量はゼロ（０）となる。
その結果、前記プランジャ室２５は密閉状態となって、前記燃料噴射率及び噴射圧力の上昇が増大し、高圧、大噴射量の噴射がなされる。
【００５０】
かかる実施例によれば、プランジャ室２５に連通される戻り孔０３４を１個設け、かつ、スプール弁２３にはリフトが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝２３４を設ければよいので、前記第２実施例と同様に、構造がより簡単となって装置コストが低減されるとともに、スプール弁２３には円周方向溝２３４を１個設ければ済むので、スプール弁２３のストロークが短くなり、該スプール弁２３の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
さらに、かかる実施例によれば、スプール弁２３に軸方向に勾配を有する円周方向溝２３４を設けて戻り孔０３４の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁２３のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００５１】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、ユニットインジェクタにおいて、電磁弁装置のソレノイドにより作動するアーマチュアに一端が固定された溝付きのスプール弁と戻り孔とを組み合わせるという、きわめて簡単で部品点数の少ない構造でかつ低コストの装置で以って、噴射初期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇の緩和による予混合燃焼の抑制に伴うＮＯｘの発生量の低減と、噴射後期における燃料噴射率及び燃料噴射圧力の上昇による高圧、大噴射量の噴射モードでの高効率燃焼との、２段階の燃料噴射制御をなすことができる。
また、本発明によれば、前記電磁弁装置のアーマチュア及びスプール弁の作動速度を機関の運転状態に適応した速度に制御することができ、これにより、スプール弁の作動速度を変化させて、該スプール弁の溝が戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を機関の運転状態に適応したモードに制御できる。
【００５２】
また、請求項２のように構成し、好ましくは、前記スプール弁の円周方向溝を、該スプール弁の軸方向に２個設けて構成すれば、ユニットインジェクタのプランジャ室に連通される戻り孔を１個設け、かつ、スプール弁には軸方向に深さが異なる２個の連続した円周方向の溝を設ければよいので、構造がより簡単となって加工コストが低減されるとともに、スプール弁には深さの異なる連続した溝を実質的に１個設ければ済むので、スプール弁のストロークが短くなり、該スプール弁の短縮化によるユニットインジェクタの小型化及びソレノイド式電磁弁装置の小型化が実現できる。
【００５３】
さらに、請求項３のように構成すれば、請求項２と同様な効果に加えて、スプール弁に軸方向に勾配を有する円周方向溝を設けて戻り孔の開度を変化させているので、燃料戻り通路面積をスプール弁のストロークに従い連続的に変化させることができ、噴射初期における噴射モードをさらにきめ細かく制御することができる、という効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係るデイーゼル機関用ユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置の、プランジャ中心線に沿う断面図を含む構成図である。
【図２】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図３】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁半開時を示す。
【図４】 前記第１実施例における電磁弁装置及びスリーブ弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全閉時を示す。
【図５】 前記第１実施例の変形例を示す図２対応図である。
【図６】 第２実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図７】 第２実施例におけるスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。
【図８】 第３実施例における電磁弁装置及びスプール弁近傍の拡大断面図で、スプール弁全開時を示す。
【図９】 第３実施例におけるスプール弁溝部近傍を拡大した作用説明図を示す。
【図１０】 前記各実施例における燃料噴射モード線図である。
【符号の説明】
１ プランジャ
２ 燃料噴射ノズル
０２ａ 噴孔
３ ポンプ本体
４ 針弁
６ タペット
６０ ローラ
８ プランジャスプリング
１２ 給排油路
２０ 電磁弁装置
２１、２２ ケース
２３ スプール弁
２５ プランジャ室
２６ 弁スプリング
２７ アーマチュア
２８ ソレノイド
３０ 空間
３１ 弁ケース
０３１ ソレノイド室
３３、３４、４１、４２、４３、０３３ 戻り孔
４５ 電磁弁制御装置
４６ 回転数検出器
４７ 負荷検出器
５１ 針弁ばね
５２、０５２ 燃料通路
５４ ロッカアーム
５７ プッシュロッド
６１ 燃料カム
１００ ユニットインジェクタ
１０１ 燃料噴射ポンプ部
１０２ 燃料噴射ノズル部
２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７ 溝
２３３ａ 上部溝
２３３ｂ 下部溝
２３４ａ 勾配部分
Claims (3)
- 燃料カムからロッカアーム等の駆動機構を介して本体内を往復動せしめられるプランジャにより、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタを備えるとともに、前記プランジャ室への給排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置において、
前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に複数設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の戻り孔の全てを開き、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って前記戻り孔の何れか１つを閉じ、最後に戻り孔の全てを閉じるように構成された円周方向溝を軸方向に沿って複数設けてなり、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記複数の戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とするユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置。 - 燃料カムからロッカアーム等の駆動機構を介して本体内を往復動せしめられるプランジャにより、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタを備えるとともに、前記プランジャ室への給排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置において、
前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向に深さが異なる複数の連続した円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記複数の溝の全てが前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側の溝が前記戻り孔と連通し、最後に前記複数の溝の全てが前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とするユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置。 - 燃料カムからロッカアーム等の駆動機構を介して本体内を往復動せしめられるプランジャにより、給排油路を経てプランジャ室内に導入された燃料を加圧する噴射ポンプ部と該噴射ポンプ部からの高圧燃料を燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズル部とを一体化して組み付けてなるユニットインジェクタを備えるとともに、前記プランジャ室への給排油路を電磁弁装置に直結駆動される開閉弁により開閉し、該開閉弁が前記給排油路を閉じる時期を変化させて燃料噴射タイミングを制御するように構成されたユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置において、
前記開閉弁は、前記電磁弁装置の出力端に直結駆動されてケース内を往復動せしめられ、前記プランジャ室と戻り通路との間にスプール弁の往復動方向に１個設けられた戻り孔を開閉する前記スプール弁にて構成され、該スプール弁には該スプール弁の軸方向にリフ トが増加するに従い深さが小さくなるような勾配を有する円周方向溝を設け、さらに、該スプール弁は、スプリング付勢力に抗する方向に前記電磁弁装置のソレノイドの作用によってリフトし、該リフト過程において前記ソレノイドへの通電の遮断状態では前記スプール弁の溝の全体が前記戻り孔と連通し、次いで前記ソレノイドへの電流量の増加に従って深さの小さい側が前記戻り孔と連通し、最後に前記溝が前記戻り孔を閉じるように構成され、前記ソレノイドへの電流量を機関の運転状態に基づいて制御して前記スプール弁の作動速度を変化させて前記スプール弁による前記戻り孔を閉じる時期を変化させることにより、燃料噴射率及び燃料噴射圧力を制御可能に構成したことを特徴とするユニットインジェクタの電子制御燃料噴射装置。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101219877B1 (ko) * | 2011-05-13 | 2013-01-09 | 현대중공업 주식회사 | 디젤엔진용 하이브리드 연료분사 장치 |
-
2000
- 2000-09-14 JP JP2000280853A patent/JP3746667B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| KR101219877B1 (ko) * | 2011-05-13 | 2013-01-09 | 현대중공업 주식회사 | 디젤엔진용 하이브리드 연료분사 장치 |
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