JPH02264148A - デイ−ゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の
噴射制御装置に関し、特に、エンジンの高速化を図る上
で有利で、しかも、噴射開始時期の制御精度を高められ
るようにしたディーゼルエンジン用蓄圧弐燃料噴射装置
の噴射時期制御装置に関するものである。

（従来技術〉 一般に、ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、
例えば第１図あるいは第６図に示すように、蓄圧式燃料
噴射器７と、これに燃料を供給する燃料供給系とを備え
ている。

上記蓄圧式燃料噴射器７とは、例えば７００〜１２００
気圧というような高圧で蓄圧貯留された燃料を噴射する
燃料噴射器であって、例えば第１図、第２図及び第６図
に示すように、外部から燃料を受は入れる燃料入口１１
と、これに順次接続された閉弁圧室１２、逆止弁１３、
燃料蓄圧貯留室１４、噴射弁１５及び噴射孔１４と、閉
弁バネ４３とを有し、上記噴射弁１５が閉弁バネ４３の
付勢力及び閉弁圧室１２の内圧で閉弁付勢される一方、
燃料蓄圧貯留室１４の内圧で閉弁付勢されるように構成
されている。そして、この噴射弁１５は、燃料蓄圧貯留
室１４の内圧に対抗する閉弁バネ４３により噴射弁１５
が閉弁されている状態で燃料供給系から例えば７００〜
１２００気圧の高圧の燃料を燃料入口１１、閉弁圧室１
２及び逆止弁１３を介して燃料蓄圧貯留室１４に圧入し
た後、閉弁圧室１２の内圧を圧抜きすることにより燃料
蓄圧貯留室１４の内圧からなる開弁力よりも閉弁圧室１
２の内圧及び閉弁ばね４３の付勢力からなる閉弁力を弱
くして噴射弁１５を開弁させ、噴射孔１６から燃料を噴
射させるようにしである。

尚、上記燃料供給系は、所定のタイミングで蓄圧式燃料
噴射器に上記のような高圧で燃料を圧入するために、次
のように構成されるのが通例である。すなわち、第１図
及び第６図に示すように、燃料タンク１から燃料を燃料
ポンプ（フィードポンプ）２で汲み出し、汲み出された
燃料の圧力を調圧装置３で例えばエンジン回転数に対応
して調圧し、更に調量装置４でエンジンの負荷状態に対
応して調量してから圧送ポンプ（トランスファポンプ）
５で圧送し、圧送ポンプ５から吐出された燃料を燃料噴
射ポンプ６で例えば７００〜１２００気圧というような
所定圧以上の高圧に加圧して蓄圧式燃料噴射器７に圧入
するように構成されている。また、上記燃料噴射ポンプ
６は、通常、プランジャポンプで構成され、圧送ポンプ
５側への逆流を防止するためにプランジャ８が出入りす
るポンプ室９の上流側に大口弁１０を備え、ポンプ室９
の出口側は蓄圧式燃料噴射器７の燃料入口１１に接続さ
れる。

ところで、上記のように構成されたディーゼルエンジン
用蓄圧式燃料噴射装置においては、所定のタイミングに
閉弁圧室１２の内圧を圧抜きして噴射弁１５を開弁させ
るように構成した噴射制御装置が必要とされる。

従来、ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の噴射
制御装置としては、上記の燃料噴射ポンプ６が兼用され
ている。即ち、蓄圧式燃料噴射器７に燃料を蓄圧した後
にプランジャ８をポンプ室９から退出させることにより
ポンプ室９の容積を増大させて閉弁圧室１２の内圧をポ
ンプ室９に圧抜きし、噴射弁１５の開弁付勢力よりも閉
弁付勢力を弱くして噴射弁１５を開弁させるように構成
されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような従来の蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射制御装
置では、プランジャ８が受けるポンプ室９の内圧に対抗
するためにプランジャ９を駆動するカムあるいばこれに
連動する伝動機構との間にある程度大きな接触面積を与
える必要がある。従って、プランジャ８を急激に上昇さ
せるようなカムプロフィルを形成することが困難であり
、プランジャの上昇速度を高速化する上で大きな制限が
課せられることになる。また、プランジャ８の慣性によ
ってもプランジャ８の上昇速度に一定の制限が与えられ
る。プランジャ８の上昇速度に制限が与えられるという
ことは、ポンプ室９の容積の拡大率に大きな制限が与え
られ、閉弁圧室１２の内圧の減圧勾配を一定以上急にで
きず、例えばプランジャ８とこれを駆動する駆動装置あ
るいは駆動装置内の部品どうしの打撃による機械振動等
の何等かの理由によって生じる噴射開始時期の制御のば
らつきの範囲が大きくなる。

そこで、本発明者は、鋭意研究を進めた結果、このよう
な従来の問題点を解決し、噴射開始時期制御の制御精度
を高めるようにしたディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴
射装置の噴射制御装置（以下、先行発明と言う）を本発
明に先立って発明した。

即ち、この先行発明では、第６図に示すように、蓄圧式
燃料噴射器７の閉弁圧室１２に噴射開始指令弁（ここで
は燃料噴射ポンプ６の入口弁１０が兼用されている）を
介して圧抜路１７を接続する一方、」１記噴射開始指令
弁１０を所定のタイミングで開閉する噴射開始指令手段
１８を設ける、という技術的手段が講じられている。

この先行発明では、噴射開始指令弁１０がその上流側の
流路の内圧で閉弁付勢されるスプール弁で構成され、噴
射開始指令手段１８がクランク軸に連動連結されたタイ
ミング設定弁１９と、このタイミング設定弁１９を介し
て噴射開始指令弁１０の上流側の流路に接続される減圧
室２０とを備え、燃料噴射ポンプ６から蓄圧式燃料噴射
器７に燃料を圧入した後に所定のクランク軸角度でタイ
ミング設定弁１９を開弁させることにより噴射開始指令
弁１０の上流側の流路と減圧室２０とを連通させて噴射
開始指令弁１０の上流側の流路の内圧を減圧し、噴射開
始指令弁としての大口弁１０を開弁させてポンプ室９及
び閉弁圧室１２の内圧を減圧させるように構成されてい
る。

この場合、噴射開始指令手段１８で所定のタイミングに
噴射開始指令弁としての入口弁１０を開弁させることに
より閉弁圧室１２の内圧を減圧させるので、上記の従来
例よりも急激に閉弁圧室１２の内圧を減圧させることが
でき、エンジンの高速化を図るうえで一層有利になるう
え、大口弁１０あるいはタイミング設定弁１９の弁孔の
形状を適宜設定することにより噴射開始指令弁としての
入口弁１０の開弁量をスプールのストロークによって変
化させ、ポンプ室９及び閉弁圧室１２の内圧の減圧を経
時的に制御し、噴射開始から着火までの着火後れ期間内
には噴射弁の開弁量を小さく抑えて燃料噴射量を少なく
し、着火時以降に噴射弁を急激に全開させて多量の燃料
を短時間内に噴射するようにできる。

この先行発明においては、噴射開始指令弁としての燃料
噴射ポンプ６の入口弁１０が蓄圧式燃料噴射器７の近傍
に設けられるのに対して、タイミング設定弁１９は、こ
れとクランク軸との連動機構を簡単にするために、クラ
ンク軸（あるいはこれに連動連結された動弁カム軸等の
回転軸）の軸端部に支持され、蓄圧式燃料噴射器７が取
り付けられるシリンダヘッドからかなり離れた位置に配
置されている。また、減圧室２０も、タイミング設定弁
１９との距離を短くするために、例えばタイミング設定
弁１９に内蔵する等、蓄圧式燃料噴・耐難７から離れた
位置に配置される。

しかしながら、このように閉弁圧室１２から減圧室２０
までの経路長さが長いとこれらの間の流路抵抗が大きく
なり、噴射開始指令弁１０の開弁後のポンプ室９、燃料
入口１１及び閉弁圧室１２の内圧の減圧勾配が比較的緩
慢になって、制御感度を高める上で、また、噴射弁１５
の開弁開始時期制御のばらつきの範囲を狭くして制御精
度を高める上でなお不満が残されることが分かった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであって
、噴射開始時期の制御精度を高められるようにしたディ
ーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置の噴射制御装置を
提供することを目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係るディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置
の噴射制御装置は、例えば、第１図ないし第３図に示す
ように、ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置に蓄
圧式燃料噴射器７と、これに燃料を供給する燃料供給系
とを設け、上記蓄圧式燃料噴射器７は燃料入口１１と、
これに順次接続された閉弁圧室１２、逆止弁１３、燃料
蓄圧貯留室１４、噴射弁１５及び噴射孔１６と、閉弁バ
ネ４３とを有し、上記噴射弁１５は燃料蓄圧貯留室１４
の内圧により開弁付勢される一方、閉弁バネ４３の付勢
力及び閉弁圧室１２の内圧により閉弁付勢されるように
構成し、燃料供給系から燃料を燃料入口１１、閉弁圧室
１２及び逆止弁１３を介して燃料蓄圧貯留室１４に圧入
した後、所定のタイミングに上記閉弁圧室１２の内圧を
圧抜きすることによよりも弱めて噴射弁１５の閉弁付勢
力を開弁付勢力よりも弱めて噴射弁１５を開弁させるよ
うに構成したディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置
の噴射制御装置において、上記の目的を達成するために
、 上記蓄圧式燃料噴射器７の閉弁圧室１２にこれの間近に
配置された噴射開始指令弁２１と噴射開始用減圧室２２
とを順に接続し、上記噴射開始指令弁２１を上記所定の
タイミングに開弁させる噴射開始指令手段１８を設け、
上記所定のタイミングに噴射開始指令手段１８の作動に
より噴射開始指令弁２１を開弁させて閉弁圧室１２の内
圧を噴射開始用減圧室２２に圧抜きするように構成した
ことを特徴とするものである。

上記噴射開始指令弁２１の形式は特に限定されず、スプ
ール弁とすることも可能であり、例えば、開弁量の変化
率を大きくできるポペット弁、開弁量の微小制御が容易
なニードル弁等のシーＩ・弁を使用することが可能であ
る。また、噴射開始指令弁２１ば、燃料噴射ポンプ６の
入口弁１０とは独立して設けることも可能であるが、例
えば、第２図及び第３図、第５図に示すように、燃料噴
射ポンプ６の入口弁１０と一体的に設けることが、小型
化を図る上で有利である。

噴射開始指令手段１８は、クランク軸に連動連結された
機械機構で構成することも可能であるが、例えば第１図
に示すように、噴射開始指令弁２１を流体圧により閉弁
付勢されるスプール弁で構成し、上記の先行発明の噴射
開始指令手段１８と同様にクランク軸に連動連結された
タイミング設定弁１９と、このタイミング設定弁１９を
介して噴射開始指令弁２１の閉弁付勢する流体を流入さ
せることによりその閉弁力を減圧させる減圧室２０とで
構成することが可能である。

く作用〉 このように構成された本発明によれば、燃料を蓄圧式燃
料噴射器に圧入した後、所定のタイミングで噴射開始指
令手段を作動させて噴射開始指令弁を開弁させることに
より蓄圧式燃料噴射器の閉弁圧室と噴射開始用減圧室が
連通されて閉弁圧室の内圧が減圧され、噴射弁が開弁さ
れることになる。ここで、噴射開始指令弁及び噴射開始
用減圧室が閉弁圧室の間近に配置されているので、閉弁
圧室から噴射開始用減圧室に至る流路の抵抗は小さく、
閉弁圧室の減圧勾配が急になり、制御感度を敏感にでき
るとともに、噴射弁の開弁開始時期のばらつき範囲を狭
めて、噴射開始時期の制御精度を高めることができる。

〈実施例１〉 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用蓄圧式燃料
噴射装置の等価回路図であり、第２図はその燃料噴射装
置に使用されているユニットインジェクタの初期状態に
おける縦断面図であり、第３図は噴射開始指令弁の開弁
時の上記ユニットインジェクタの要部の縦断面図であり
、第４図は上記ユニットインジェクタ及び噴射開始指令
手段の動作を説明するタイミング図である。

第１図に示すように、このディーゼルエンジン用蓄圧式
燃料噴射装置は、燃料タンク１と、メータリングユニッ
トＭと、ユニットインジェクタＵとを備えている。

メータリングユニットＭには、燃料ポンプ２、調圧装置
３、調量装置４、圧送ポンプ５が組込んである。

上記ユニットインジェクタＵには、エツジフィルタ２７
、燃料噴射ポンプ６及び蓄圧式燃料噴射器７が組込んで
ある。

上記ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置は、更に
、蓄圧式燃料噴射器７の燃料噴射開始のタイミングと噴
射特性とを制御する噴射制御装置を備えており、この噴
射制御装置は、後述するようにメータリングユニットＭ
とユニットインジェクタＵとにわたって設けられる。

蓄圧式燃料噴射ポンプ７に燃料を供給する燃料系は、燃
料タンク１から燃料ポンプ２で汲み出した燃料の圧力を
調圧装置３で例えばエンジン回転数に正比例して増減す
るように調圧し、調圧装置３で調圧された燃料の供給量
を調量装置４で例えばエンジンの負荷に正比例して増減
するように調量してから圧送ポンプ５でエツジフィルタ
２７を介して燃料噴射ポンプ６に圧送し、燃料噴射ポン
プ６で例えば７００〜１２００気圧の高圧に昇圧させて
蓄圧式燃料噴射器７に圧入するように構成されている。

第２図及び第３図に示すように、上記燃料噴射ポンプ６
は、ユニットインジェクタＵのボディ２３の上面（第２
図では右面）から凹設されたプランジャ挿入孔２４に進
退可能に挿入されたプランジャ８と、プランジャ挿入孔
２４の下部にプランジャ８によって区画されたポンプ室
９と、大口弁１０とを備えている。

この入口弁１０は、プランジャ８と独立して設けること
も可能であるが、ここではユニットインジェクタＵの小
型化を図るためにプランジャ８に内蔵しである。即ち、
プランジャ８の内部には上端部と下端部とが僅かに拡径
されたほぼ円筒形の弁室２８が形成され、この弁室２８
内にスプール２９が摺動可能に内嵌されている。このス
プール２９は上端が閉じられた中空円筒形に形成され、
この中空部３２はスプール２９の周壁の中間高さの部分
を貫通する入口通路部分３１と上記プランジャ８の周壁
の中間高さの部分を貫通する入口通路部分３０とを介し
て常時エツジフィルタ２７側（上流側）に連通させであ
る。上記入口弁１０はスプール２９の周壁の下半部に形
成された大口弁孔３３と、プランジャ８の周壁の下半部
に形成された出口３４とを備え、スプール２９が上死点
よりも少し低い所定の高さよりも低く位置する時に入口
弁孔３３が出口３４に連通されて開弁し、スプール２９
がそれよりも上方に位置するときには入口弁孔３３が出
口３４から遮断されて閉弁されるように成っている。

弁室２８内には、その上部に開弁圧室３５が、下部にプ
ランジャストローク調整用の蓄圧室３６がそれぞれスプ
ール２９によってそれぞれ区画されている。そして、ス
プール２９は大口弁１０の上流側に連通ずる中空部３２
及び蓄圧室３６の内圧Ｐ、によって閉弁方向に付勢され
、開弁圧室３５の内圧Ｐ。゛によって開弁方向に付勢さ
れている。

尚、この開弁圧室３５は、スプール２９が上死点に位置
するときに、スプール２９の周壁の上部に形成された連
通孔３７により中空部３２と連通され、また、スプール
２９が下死点に位置するときに、この連通孔３７とプラ
ンジャ８の周壁の上部に形成された通路３８とを介して
上記中空部３２に連通されるように成っている。

上記ユニットインジェクタＵのボディ２３にはプランジ
ャ挿入孔２４と平行に噴射管挿通孔２５が形成してあり
、この噴射管挿通孔２５に蓄圧式燃料噴射器７の噴射管
２６が内嵌支持される。

この噴射管２６内の下半部には、閉弁圧室１２と、逆止
弁室３９と、燃料蓄圧貯留室１４の一部分（以下、第１
燃料蓄圧貯留室という）１４ａとが上下方向に同軸心状
に並べて一連に形成され、第１燃料蓄圧貯留室１４ａの
下端部（第２図では左端部）の周面に噴射弁１５の弁座
面４ｏが形成されている。

この噴射弁１５の弁柄４２は第１燃料蓄圧貯留室１４ａ
、逆止弁室３９及び閉弁圧室１２を貫通し、更に、その
上端部を噴射管２６の上半部内に形成された閉弁バネ室
４１に突入させである。

閉弁圧室１２と第１燃料蓄圧噴射室１４ａとの間に介在
する逆止弁室３９には、逆止弁１３の弁体１３ａが摺動
可能に内嵌され、この弁体１３ａは、噴射弁１５の弁柄
４１の中間高さに形成された拡径部からなる弁座１．３
　ｂに向かって閉弁バネ１３ｃによって上昇付勢されて
いる。従って、この逆止弁１３の弁体１３ａは閉弁圧室
１２の内圧（−ポンプ室９の内圧Ｐ、）で開弁付勢され
、第１燃料蓄圧噴射室１４ａの内圧Ｐ２によって閉弁付
勢され、燃料噴射ポンプ６により燃料が圧入されて閉弁
圧室１２の内圧Ｐ１が第１燃料蓄圧噴射室１４ａの内圧
Ｐ２を上回るときにのみ開弁されることになる。

上記閉弁バネ室４１の内部には上記弁柄４２を介して噴
射弁１５を閉弁方向に付勢する閉弁バネ４３が挿入され
ている。

従って、上記噴射弁１５ば、閉弁バネ４３の付勢力と閉
弁圧室１２の内圧Ｐ１により閉弁方向に付勢され、第１
燃料蓄圧貯留室１４ａの内圧Ｐ２によって開弁方向に付
勢され、燃料噴射ポンプ６からの燃料供給が終了して逆
止弁１３が閉弁された後、閉弁圧室１２の内圧Ｐ、を減
圧して上記の閉弁力が上記の開弁力よりも小さくなると
開弁されることになる。

尚、上記閉弁バネ室４１の上端は閉弁バネ４３の付勢力
を設定するバネ受座４４及び噴射弁１５の最大開弁量を
設定する開弁制限具４５により閉塞され、閉弁バネ室４
１の下端部は圧力伝達路４６及びプランジャ８に形成し
た通路３８を介して入口弁１０の閉弁圧室３５に連通さ
れている。また、噴射管２６の上端部には、バネ受座４
４及び開弁制限具４５を覆うキャップ４７が螺着してあ
り、このキャップ４７とバネ受座４４及び開弁制限具４
５との間に形成される空間４８は、開弁制御９ 限具４５に連設された連通路４９を介して閉弁バネ室４
１に連通されている。このように構成することにより、
キャップ４７とバネ受座４４及び開弁制限具４５との間
に形成される空間４８は閉弁バネ室４１とともに入口弁
１０の開弁圧室３５の急激な圧力変動を吸収する開弁圧
安定用蓄圧室の役割を果たすことになる。

燃料蓄圧貯留室１４の残りの部分（以下、第２燃料蓄圧
貯留室という）１４ｂは上記噴射管２６の中間高さの部
分とこれの周囲のボディ２３の部分にわたって環状に形
成され、この第２燃料蓄圧貯留室１４ｂは逆止弁５０及
び圧力設定弁５１を介して第１燃料蓄圧噴射室１４ａに
接続される。

この逆止弁５０は第１燃料蓄圧噴射室１４ａの内圧Ｐ２
が第２燃料蓄圧貯留室１４ｂの残圧（例えば、約７００
気圧）よりも高圧になれば開弁して第１燃料蓄圧噴射室
１４ａから第２燃料蓄圧貯留室１４ｂに燃料を流入させ
るとともに第２燃料蓄圧貯留室１４ｂから第１燃料蓄圧
噴射室１４ａへの逆流を阻止するように構成されている
。また、上記圧力設定弁５１は第２燃料蓄圧貯留室１４
ｂの内圧Ｐ、が所定の残圧以上に昇圧ずれば開弁して第
２燃料蓄圧貯留室１４ｂと第１燃料蓄圧噴射室１４ａと
の間の燃料の流通を許容し、第２燃料蓄圧貯留室１４ｂ
の内圧Ｐ：ｌが所定の残圧まで減圧されると第２燃料蓄
圧貯留室１４ｂの内圧Ｐ３が所定の残圧を下回らないよ
うに閉弁されるように成っている。

さて、上記噴射制御装置は、第１図に示すように、ユニ
ットインジェクタＵ内に組み込まれる噴射開始指令弁２
１及び噴射開始用減圧室２２と、メータリングユニット
Ｍに組み込まれた噴射開始指令手段１８とを備えている
。

噴射開始指令弁２１は、第２図及び第３図に示すように
、燃料噴射ポンプ６の入口弁１０と共通の弁室２８及び
スプール２９を有している。即ち、この噴射開始指令弁
２１は、上記プランジャ８の周壁の大口弁通路３４より
も下方でポンプ室９と弁室２８とを連通させる噴射開始
用減圧通路５２と、上記入口弁孔３３よりも下方のスプ
ール２９の周面部分に全周にわたって凹設された弁溝５
３とで構成され、スプール２９の上死点よりも低く、大
口弁１０が開閉切り替えされるスプール２９の位置を含
む所定の範囲内の高さにスプール２９が位置するときに
噴射開始用減圧通路５２と弁溝５３とが連通されて開弁
されるように成っている。

上記噴射開始用減圧室２２は、噴射開始用減圧通路５２
に対向するプランジャ８の周壁部分の外周面を凹入させ
ることによりプランジャ挿入穴２４の内周面とプランジ
ャ８の外周面との間に形成され、噴射開始用減圧通路５
２に対向するプランジャ８の周壁部分に貫通形成された
減圧通路５４を介して弁室２８に連通されている。そし
て、この噴射開始用減圧室２２は噴射開始用減圧通路５
２と弁溝５３とが連通されるときに減圧通路５４、弁溝
５３及び噴射開始用減圧通路５２を介してポンプ室９に
連通されるように成っている。また、この噴射開始用減
圧室２２は、常時、プランジャ８の周壁に形成した微小
通路６０及びスプール２９の周壁に形成した連通路６１
を介してスプール２９の中空部３２に連通されるように
なっている。

第１図に示すように、噴射開始指令手段１８は、大口弁
１０の上流側に順次接続されたタイミング設定弁１９と
減圧室２０とを備え、このタイミング設定弁１９が図示
しないクランク軸に連動して所定のクランク軸角で開弁
されたときに減圧室２０が大口弁１０の上流側と連通さ
れるように成っている。尚、このタイミング設定弁１９
は、エンジン回転数に対応して噴射開始タイミングを早
めたり、遅らせたりする進角制御弁１９ａと、その進角
範囲内で進角制御弁１９ａと入口弁１０とを接続させる
主タイミング設定弁１９ｂとで構成されている。また、
上記噴射開始指令手段１８には、タイミング設定弁１９
と並列に減圧室２０と大口弁１０とを接続する吐戻し通
路５５が設けられ、この吐戻し通路５５には一旦開通さ
れたタイミング設定弁１９が遮断され、燃料噴射が終了
した後の所定のタイミングに開弁される吐戻し弁５６を
介在させである。

上記燃料供給系の圧送ポンプ５とエツジフィルり２７と
の間には燃料供給弁５７が介在させてあり、また、上記
燃料供給系の調圧装置３の出口とエツジフィルタ２７と
の間には、調圧装置４、圧送ポンプ５及び燃料供給弁５
７と並列に調圧装置３の出口をエツジフィルタ２７の上
流側に接続する初期圧調整用圧力伝達路５８が接続され
ている。

この初期圧調整用圧力伝達路５８には燃料噴射が終了し
て燃料噴射装置が初期状態に戻るときに開弁される開閉
弁５９が介在させである。

上記の燃料供給弁５６、タイミング設定弁１９、吐戻し
弁５５及び開閉弁５８は別個に設けてもよいが、これら
の弁はそれぞれ所定のクランク軸で開閉されるので、ク
ランク軸に連動連結された共通の回転弁体を有する１個
の複合タイミング制御弁として構成することが可能であ
る。

次に、この燃料噴射装置の動作をユニットインジェクタ
Ｕ及び噴射制御装置の動作を中心にして説明する。

（ａ）　　初期状態 初期状態では、燃料供給弁５７、タイミング設定弁１９
、吐戻し弁５５及び開閉弁５８は全て閉弁されており、
第２図に示すように、燃料噴射ポンプ６のプランジャ８
は上死点に位置し、スプール２９は下死点に位置してい
る。従って、大口弁１０は開弁され、噴射開始指令弁２
１は閉弁されている。また、逆止弁１３は閉弁バネ１３
ｃによって閉弁され、噴射弁１５は閉弁バネ４３によっ
て閉弁されている。更に、燃料噴射蓄圧室１４の逆止弁
４９及び圧力設定弁５０は共に閉弁されている。

また、初期状態では、大口弁１０の中空部３２に連通さ
れている開弁圧室３５、閉弁バネ室４１及びキャンプ４
７内の空間４８の内圧Ｐ。”、蓄圧室３６の内圧Ｐ。、
噴射開始用減圧室２２の内圧Ｐａ、ポンプ室９及び蓄圧
式燃料噴射器７の閉弁圧室１２の内圧Ｐ１は等しく所定
の初期圧になっている。逆止弁１３の下流側の第１燃料
蓄圧貯留室１４ａの内圧Ｐ２は噴射終了時の残圧（噴射
弁１５の閉弁時の内圧）に等しく、第２燃料蓄圧貯留室
１４ｂの内圧Ｐ３は圧力設定弁５１の閉弁圧（例えば７
００気圧）に成っている。

（ｂｌ　　噴射ポンプ６への燃料供給 燃料噴射ポンプ６への燃料の供給が開始される第４図ａ
時点く以下、単にａ時点といい、これ以降の第４図に示
す各時点も同様にいう）に燃料供給弁５７が閉弁状態か
ら開弁状態に切換られ圧送ポンプ５から燃料噴射ポンプ
６に調圧され、かつ、調量された燃料が圧送される。こ
の燃料は、まず入口通路部分３０．３１及び中空部３２
を介して蓄圧室３６に圧入され、スプール２９を上死点
側に移動させる。

エンジン始動時、全負荷時あるいは過負荷時には最大噴
射量の燃料が圧送ポンプ５から圧送され、スプール２９
は上死点に移動させられるが、部分負荷時にはスプール
２９は下死点と上死点との中間の位置まで移動させられ
、燃料噴射ポンプ６への燃料の圧入が終了するｂ時点で
燃料供給弁５７が閉弁される。

このｂ時点では、ポンプ室９の内圧Ｐｌ、蓄圧室３６の
内圧Ｐ。及び蓄圧室３６の内圧Ｐ。と対抗している開弁
圧室３５の内圧Ｐ。゛は初期圧よりも高められているが
、第１燃料噴射蓄圧室１４ａの内圧Ｐ２よりは低圧であ
り、逆止弁１３は開弁されるに至らない。

（Ｃ１蓄圧式燃料噴射器７への燃料圧入この後のＣ時点
からｉ時点にわたって図示しないカムによってプランジ
ャ８が上死点から押し下げられる。ポンプ室９の内圧Ｐ
、及び蓄圧室３６の内圧Ｐ。はＣ時点から更に高められ
、スプール２９はさらに上昇させられてポンプ室９から
蓄圧室３６に燃料が圧入され、やがてｄ時点でスプール
２９が上死点の近くの所定の高さに上昇して大口弁１０
が閉弁されることになる。この６時点以降は、プランジ
ャ８が下死点に達する１時点まではポンプ室９の内圧Ｐ
、が更に高められ、ポンプ室９内の燃料が蓄圧式燃料噴
射器７に圧入されることになる。

ここで、ａ時点から大口弁１０が閉弁されるｄ時点まで
の間に拡大される蓄圧室３６の容積を最大噴射量と等し
くしであるので、Ｃ時点からｄ時点の間にポンプ室９か
ら蓄圧室３６に圧入された燃料の量は最大噴射量とａ時
点からｂ時点にわたって蓄圧室３６に圧入された燃料供
給量との差に相当する。また、プランジャ８が上死点か
ら下死点に移動することにより縮小されるポンプ室９の
容積は最大噴射量と等しくしであるので、６時点以後プ
ランジャ８が下死点に達するｉ時点までにポンプ室９か
ら蓄圧式燃料噴射器７に圧入される燃料の量は、最大噴
射量とＣ時点からｅ時点の間にポンプ１５から蓄圧室３
６に圧入された燃料の量との差、即ち、圧送ポンプ５か
らの燃料供給量に相当する。

尚、ａ時点からｄ時点までの噴射開始用減圧室２２の内
圧は、ｄ時点前には噴射開始用減圧室２２が微小通路６
０、連通路６１中空部３２及び入口弁１０を介してポン
プ室９に連通されているので、比較的緩慢に変化する蓄
圧室３６及びポンプ室９の内圧Ｐ。＋Ｐｌ　と同じよう
に変化する。

６時点以降、ポンプ室９及び閉弁圧室１２の内圧Ｐ、は
急激に上昇し、これが第１燃料蓄圧貯留２日 室１４　ａの内圧Ｐ２を上回るｅ時点からプランジャ８
が下死点に達するｉ時点にわたって逆止弁１３が開弁さ
れ、燃料が第１燃料蓄圧貯留室１４ａに圧入される。ま
た、ポンプ室９から第１燃料蓄圧貯留室１４ａにわたる
燃料の圧力Ｐ、　　（ここでは−Ｐ２）が圧力設定弁５
１の設定圧を上回るｈ時点に、逆止弁５０が開弁されて
第１燃料蓄圧貯留室１４ａから第２燃料蓄圧貯留室１４
ｂに燃料が圧入される。

尚、上記噴射開始指令弁２１はｄ時点の前に開弁され、
ｄ時点で大口弁１０が閉弁されてから、ポンプ室９の内
圧Ｐ１が高められるに連れてポンプ室９から噴射開始指
令弁２１、噴射開始用減圧室２２、微小通路６０及び連
通路６１を介してスプール２９の中空部３２及び蓄圧室
３６にごく僅かの燃料がリークし、この燃料によって蓄
圧室３６及び中空部３２の内圧Ｐ。が僅かに高められ、
スプール２９がｄ時点の位置よりも更に押上げられる。

スプール２９が上死点に達する少し前のｆ時点で噴射開
始指令弁２１が閉弁されるが、この後は、噴射開始用減
圧室２２の内圧Ｐ、が中空部３２及び蓄圧室３６の内圧
Ｐ。と同じになるまで噴射開始用減圧室２２から微小通
路６０及び連通路６１を介してスプール２９の中空部３
２及び蓄圧室３６に燃料が流入する。この流入によりス
プール２９は上死点まで押し上げられる。

燃料噴射ポンプ６から燃料噴射器７への燃料の圧入はプ
ランジャ８が下死点に達するｉ時点で終了され、各逆止
弁１３，５０は閉弁される。

（ｄ）　　着火用燃料噴射 この後の所定のｊ時点に噴射開始指令手段１８のタイミ
ング設定弁１９が開弁されて減圧室２０が大口弁１０の
上流側に連通される。これにより大口弁１０の中空部３
２及び蓄圧室３６°の内圧が減圧され、スプール２９が
上死点から下降し始め、スプール２９が上死点から僅か
下の所定の位置まで下降したに時点で噴射開始指令弁２
１が開弁される。タイミング設定弁１９の開弁から噴射
開始指令弁２１の開弁までの制御遅れ時間は、減圧室２
０の初期圧（タイミング設定弁］９の開弁前の内圧）が
一定であれば一定になる。この噴射開始指令弁２１の開
弁により、ポンプ室９及び閉弁圧室１２の内圧Ｐ＋が噴
射開始用減圧室２２に急激に圧抜きされ、第１燃料蓄圧
貯留室１４ａの内圧Ｐｚ　　（この時点では−Ｐ３）か
らなる開弁力よりも閉弁圧室１２の内圧Ｐ１及び閉弁バ
ネ４３の付勢力からなる閉弁力が弱くなるβ時点に噴射
弁１５が開弁される。

ここで注目すべきことは、噴射開始指令弁２１と噴射開
始用減圧室２２を燃料噴射ポンプ６のプランジャ８内に
組込むことにより、蓄圧式燃料噴射器７の閉弁圧室１２
に順次接続される噴射開始指令弁２１と噴射開始用減圧
室２２が蓄圧式燃料噴射器７の閉弁圧室１２の間近に配
置され、閉弁圧室１２から噴射開始用減圧室２２までの
距離ができるかぎり短くされていることである。このよ
うに閉弁圧室１２から噴射開始用減圧室２２までの距離
を短くすると、噴射開始指令弁２１から噴射開始用減圧
室２２に至る流路の抵抗が小さくなり、噴射開始指令弁
２１開弁後の閉弁圧室１２の減圧勾配を急にすることが
できる。その結果、制御感度を敏感にでき噴射弁１５の
開弁開始時期のばらつきの範囲を小さくして、噴射開始
時期の制御精度を高めることができるのである。

ここでの圧抜きは比較的容積が小さい噴射開始用減圧室
２２への圧抜きであるために、閉弁圧室１２の内圧Ｐ、
の圧抜きされる燃料の量は比較的少なく、従って噴射弁
１５の開弁量も小さく抑えられ、燃料噴射率が小さく抑
えられる。ポンプ室９及び閉弁圧室１２の内圧Ｐ１七噴
射開始用減圧室２２の内圧Ｐ４が等しくなると、噴射開
始用減圧室２２と中空部３２とが微小通路６０及び連通
路６１により連通されているので、これらの内圧Ｐ、　
　（＝Ｐ４　）は徐々に減圧される。これに対して、燃
料噴射による第１燃料蓄圧貯留室１４ａの内圧Ｐ２の減
圧は閉弁圧室１２の内圧Ｐ１の減圧よりも急激であり、
開弁力と閉弁力との差が最大となるｎ時点から噴射弁１
５の開弁量が減少し、やがてｎ時点で噴射弁１５が一旦
閉弁されて燃料噴射が中断される。ｎ時点で噴射弁１５
が閉弁されると、第１燃料蓄圧貯留室１４ａの減圧が止
まる一方、圧力設定弁５１の連通により第２燃料蓄圧貯
留室１４ｂからの燃料が流入する結果、第１燃料蓄圧貯
留室１４ａの内圧Ｐ２は再び昇圧して行く。

ｔｅｌ　　主燃料噴射 ところで、大口弁１０の中空部３２及び蓄圧室３６の内
圧Ｐ０の減圧は、３時点以降減圧室２０の内圧が蓄圧室
の内圧Ｐ０と等しくなるまで連続して行われ、スプール
２９はβ時点からｎ時点にわたる燃料噴射とは殆ど関係
無く下降させられる。

そして、スプール２９が上死点よりも低い所定の高さま
で下降した０時点で入口弁１０が開弁され、ポンプ室９
及び閉弁圧室１２が入口弁１０及びタイミング設定弁１
９を介して減圧室２０に接続される。これにより、ポン
プ室９及び閉弁圧室１２の内圧Ｐ１が急激に、しかも、
大幅に減圧され、噴射弁１５が急に、しかも、大きく開
弁され、高圧の燃料が多量に噴射されることになる。

スプール２９が下降を開始するｊ時点から噴射開始指令
弁２Ｉが開弁されるに時点までの時間及びｊ時点から入
口弁１０が開弁される０時点までの時間は大口弁１０か
ら減圧室２０までの流路抵抗によって決定されるのでそ
れぞれ一定である。

また、ｋ時点から燃料噴射が開始されるβ時点までの時
間は閉弁圧室１２から噴射開始用減圧室２２までの流路
抵抗によって決定されるので一定である。従って、着火
用噴射が開始するβ時点から主噴射が開始する０時点ま
での時間は、エンジンの回転数と無関係に一定になり、
この時間を着火遅れ時間に等しく設定することにより、
着火用噴射により噴射された少量の燃料を着火させ、デ
ィーゼルノックの発生を防止してエンジンの運転騒音を
減少させるとともに、着火用噴射で噴射された燃料が着
火したところに主噴射により多量の燃料を噴射させて大
出力を得ることができるようになる。

尚、入口弁１０が開弁した後、大口弁１０の中空部３２
及び蓄圧室３６の内圧Ｐ。の減圧はさらに連続し、スプ
ール２９は０時点以降も下降を続ける。そして、０時点
から少し後のｐ時点で噴射開始指令弁２１が閉弁される
。０時点以後、燃料の噴射圧は第１燃料蓄圧貯留室１４
ａの内圧Ｐ２と同じであり、次第に減圧されてくる。そ
して、第２燃料蓄圧室Ｌ　４．　ｂの内圧Ｐ３が圧力設
定弁５１の設定圧まで減圧されるｑ時点で圧力設定弁５
１が閉しられ、このｑ時点以後の第１燃料蓄圧貯留室１
４ａの減圧が一層急激になる。燃料噴射率は、０時点か
らｑ時点までは第２燃料蓄圧貯留室１４ｂから流出する
高圧の燃料が噴射されるので上昇するが、ｑ時点以後は
、第１燃料蓄圧貯留室１４ａの内圧Ｐ２の減少が激しく
、燃料噴射率は減少する。そして、噴射によって第１燃
料蓄圧貯留室１４ａの内圧Ｐ２が減少して開弁力が閉弁
力と等しくなるｒ時点以後は、第１燃料蓄圧貯留室１、
４　ａの内圧Ｐ２が更に継続する噴射により減少し続け
るので、閉弁力が開弁力よりも強くなり、噴射弁１５が
閉弁方向に移動する。そして、第１燃料蓄圧貯留室１４
ａの内圧Ｐ２が所定の残圧まで減圧されたＳ時点で噴射
弁１５が閉弁されて燃料噴射が終わる。

尚、ポンプ室９の内圧Ｐ１は入口弁１０が開弁された０
時点以後急速に、かつ、大幅に減圧されて短時間の内に
中空部３２の内圧Ｐ。と同じになる。また、噴射開始用
減圧室２２の内圧Ｐ４は、ｋ時点ではポンプ室９の内圧
Ｐ、と同じであるが、ｋ時点で噴射開始指令弁２１が開
弁されると非常に急激に立ち上がり、短時間の内にポン
プ室９の内圧Ｐ１と同じになる。そして、大口弁１０が
０時点で開弁するとポンプ室９の内圧Ｐ、とともに噴射
開始用減圧室２２の内圧Ｐ４は急激に立ち下がるが、ス
プール２９が所定の高さ以下になって噴射開始指令弁２
１が閉弁される９時点以降は、噴射開始用減圧室２２と
ポンプ室９との連通が遮断されるので、噴射開始用減圧
室２２の内圧Ｐ４は、これから微小通路６０及び連通路
６１を介して中空部３２に徐々に圧抜きされ、やがて噴
射開始用減圧室２２の内圧は中空部３２及びポンプ室９
の内圧Ｐ。＋Ｐｌ　と同じになる。このとき、蓄圧室３
６には最大噴射量にポンプ室９から噴射量始用減圧室２
２等を介して蓄圧室３６にリークしてきた燃料の量を加
えた量から減圧室２０に圧抜きされた燃料の量を差し引
いた量に相当する量の燃料が残され、スプール２９は下
死点よりも高い位置に位置させられている。

（ｆｌ　　初期状態への復帰 噴射開始用減圧室２２、中空部３２及びポンプ室９の内
圧Ｐ。、ＰＩ、Ｐ４が同じになった後の所定のｔ時点か
ら燃料噴射ポンプ６のプランジャ８が上昇し始め、プラ
ンジャ８の上昇に従って蓄圧室３６からポンプ室９に燃
料が吸入される。

しかし、上記のようにｔ時点に蓄圧室３６に収容されて
いる燃料の量は最大噴射量にポンプ室９から噴射開始用
減圧室２２等を介して蓄圧室３６にリークしてきた燃料
の量を加えた量から減圧室２０に圧抜きされた燃料の量
を差し引いた量に相当する量であり、プランジャ８を上
死点まで上昇させるには不足している。そこで、プラン
ジャ８がカムのカムヘースに達すべき７時点までに必要
と思われる時間、即ち、Ｕ時点から７時点にわたって吐
戻し弁５６を開弁して減圧室２０に圧抜きされた燃料を
蓄圧室３６に吐き戻すことにより、プランジャ８を確実
に」二元点に戻すようにしである。また、このようにし
て７時点でプランジャ８を上死点に戻した場合、減圧室
２０からポンプ室９までの間には、ポンプ室９から噴射
開始用減圧室２２等を介して蓄圧室３６にリークしてき
た量に相当する燃料が過剰に閉じ込められていることに
なるので、これらの内圧は７時点では初期圧よりも高く
なっている。そこで、■時点の後の所定のＷ時点からＸ
時点にわたって初期圧調整用開閉弁５９を開弁すること
により、大口弁１０の中空部３２、ポンプ室９、蓄圧室
３６、開弁圧室３５、閉弁圧室１２及び噴射開始用減圧
室２２の内圧が初期圧まで減圧される。

〈実施例２〉 第５図は本発明の他の実施例の要部の縦断面図である。

この実施例では、噴射開始指令弁２１がプランジャ８内
に組み込まれた二重スプール弁で構成されている。即ち
、スプール２９の下端部に子スプール６２を昇降可能に
内嵌し、この子スプール６２には下端部で縮径された貫
通孔６３と、この貫通孔６３の大径部の周壁に互いに対
向するように形成された弁孔６４とが形成されている。

また、この貫通孔６３の縮径部の周壁の外周面には噴射
開始指令弁２１の弁溝５３が全周にわたって形成されて
いる。これに対して、スプール２９の下端部の周壁には
、子スプール６２が上死点まで上昇した時に弁溝５３に
連通ずる１対の弁孔６５，６６が形成され、プランジャ
２８にはスプール２９が上死点から少し低い所定の範囲
の高さに位置するときにスプール２９の各弁孔６５に連
通する噴射開始用減圧通路５２．５４が形成されている
。

その他の構成は上記の一実施例と同様に構成されている
のでその説明は省略する。

この実施例では、開弁開始指令手段１８のタイミング設
定弁１９を開弁させて中空部３２の減圧が開始されると
、貫通孔６３を通って蓄圧室３６の燃料が減圧室２０に
吸い出され、スプール２９が下降するが、貫通孔６３に
は縮径部があるので、蓄圧室３６と中空部３２との間に
圧力差が生じてスプール２９の下降と同時に子スプール
６２が上昇させられる。そして、子スプール６２が上死
点に達するとプランジャ８の噴射開始用減圧通路５２．
５４、スプール２９の６５．６６及び子スプール６２の
弁溝５３が互いに連通して噴射開始指令弁２１が開弁さ
れ、ポンプ室９が噴射開始用減圧室２２と連通してポン
プ室９及び閉弁圧室１２の内圧が減圧されることになる
。

その他の動作は上記の一実施例と同様であるのでその説
明は省略する。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明に係るディーゼルエンジン用蓄圧
式燃料噴射装置の噴射制御装置によれば、開弁指令弁及
び噴射開始用減圧室が閉弁圧室の間近に配置されている
ので、閉弁圧室から閉弁用減圧室に至る流路の抵抗が小
さく、閉弁圧室の減圧勾配が急になる。その結果、制御
感度を敏感にでき、また、噴射弁の開弁開始時期のばら
つきの範囲を狭めて噴射開始時期の制御精度を高めるこ
とができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディーゼルエンジン用蓄圧式燃料
噴射装置の等価回路図、第２図はその燃料噴射装置に使
用されているユニットインジェクタの初期状態における
縦断面図、第３図は噴射開始指令弁の開弁時の上記ユニ
ットインジェクタの要部の縦断面図、第４図は上記ユニ
ットインジェクタ及び噴射開始指令手段の動作を説明す
るタイミング図、第５図は本発明の他の実施例の要部の
縦断面図、第６図は先行発明の等価回路図である。 ７・・・蓄圧式燃料噴射器、１１・・・燃料入口、１２
・・・閉弁圧室、１３・・・逆止弁、１４・・・燃料蓄
圧貯留室、１５・・・噴射弁、１６・・・噴射孔、１８
・・・噴射開始指令手段、２１・・・噴射開始指令弁、
２２・・・噴射開始用減圧室、４３・・・閉弁バネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置に蓄圧式
   燃料噴射器７と、これに燃料を供給する燃料供給系とを
   設け、上記蓄圧式燃料噴射器７は燃料入口１１と、これ
   に順次接続された閉弁圧室１２、逆止弁１３、燃料蓄圧
   貯留室１４、噴射弁１５及び噴射孔１６と、閉弁バネ４
   ３とを有し、上記噴射弁１５は燃料蓄圧貯留室１４の内
   圧により開弁付勢される一方、閉弁バネ４３の付勢力及
   び閉弁圧室１２の内圧により閉弁付勢されるように構成
   し、燃料供給系から燃料を燃料入口１１、閉弁圧室１２
   及び逆止弁１３を介して燃料蓄圧貯留室１４に圧入した
   後、所定のタイミングに上記閉弁圧室１２の内圧を圧抜
   きすることによよりも弱めて噴射弁１５を開弁させるよ
   うに構成したディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置
   の噴射制御装置において、 上記蓄圧式燃料噴射器７の閉弁圧室１２に これの間近に配置された噴射開始指令弁２１と噴射開始
   用減圧室２２とを順に接続し、上記噴射開始指令弁２１
   を上記所定のタイミングに開弁させる噴射開始指令手段
   １８を設け、上記所定のタイミングに噴射開始指令手段
   １８の作動により噴射開始指令弁２１を開弁させて閉弁
   圧室１２の内圧を噴射開始用減圧室２２に圧抜きするよ
   うに構成したことを特徴とする、ディーゼルエンジン用
   蓄圧式燃料噴射装置の噴射制御装置。