JPH04166661A

JPH04166661A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH04166661A
Application number: JP29334890A
Authority: JP
Inventors: Jiro Akagi; 赤城　二郎
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-12

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等に燃料を供給する燃料噴
射装置、特にユニントインジエクタの構造に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のユニントインジエクタ７０の正面断面図
であり、第５図はその模式図である。３は機関に同期し
て回転するカム、１１は燃料加圧用のプランジャ、１２
はプランジャ１１をカム３側に付勢しているばね、１３
は圧力室、１４はフィードポンプからの燃料通路、１５
はノズル２０への噴射燃料通路である。ノズル２０はニ
ードル弁２１、ばね２２、弁座２３および噴口２４とか
らなっており、ばね２２でニードル弁２１を弁座２３に
圧接している。２５．２６は漏れた燃料の逃がし通路で
あり図示しない燃料タンクに接続している。３０は電磁
弁機構の第１の弁装置であり、３１はソレノイド、３２
はスブールブ１′、３３は弁座、３４はばね、３５は主
燃料通路である。ばね３４はスプール弁３２を下向きに
付勢１７ており、ソレノイド３１が作動するとスプール
弁３２は引き上げられて弁座３３に当接して主燃料通路
３５ど逃がし通路２６との連絡通路を閉じるようになっ
ている。

第６図は燃料噴射ＩＡ：置の全体構成図であり、ｌはク
ランクシャフト、２はカム３を自するカム軸、４は燃料
フィードポンプ、７０はユニットインジェクタ、ｌ　４
１．ｉ：燃料通路、２６は燃料の逃がし通路である。６
０は各種信号を受けて演算し、ユニットインジェクタ７
０の第１の弁装［３０を駆動する駆動ユニット５１に＠
号を発信する制御装置であり、運転者の操作する燃料ペ
ダル５２、回転速度センサ５３、同期セ／す５４、エン
ジン温度センサ５５等ど接続している。また、制御装ｆ
ｆ１Ｊ６０はユニットインジェクタ７０毎の信号回路６
１により駆動ユニット５１と接続しており、駆動ユニッ
ト５１は各ユニットインジェクタ７０ど接続している。

制御装置６０は燃料ペダル５２からの信号や、各センサ
からの信号を受（プで所夢の演算をして、駆動ユニッ）
５１に信号を発信１２、ユニットインジェクタ７０の第
１の弁装ｆｆ１３０を作動させて燃料の噴射量や噴射時
期を制御する。

次に、ユニットインジェクタ７０の作動について詳述す
る。第７図はユニットインジェクタ７０の燃料噴射行程
を説明する模式図であり、（ａ）はプランジャ１１が一
番」二にある状態で、フィードポンプ４から送られた燃
料は燃料通路１４を通って圧力室１３に送られ、主燃料
通路３５を経て逃がし通路２６から因示しない燃料タン
クに戻される。（１））のように、カム３を回転させる
とプランジャＩＩは下降１２、圧力室Ｉ３の燃料通路１
４の入り口は閉じられ、プランジャｌｌにより押し出さ
れた燃料は主燃料通路３５を経て逃がし通路２６から逃
がされる。

更に、カム３が回転して（ｃ）のごとくにグランジャ１
１を押し下げながら、制御装置ｌ！６０からの信号によ
って、第１の弁装置３０のソレノイ１゛３１を作動させ
てスプール弁３２を引き上げ、弁座３３に当接して主燃
料通路３５と逃がし通路２６との連絡通路を閉じると、
ノズル２０に通じる噴射燃料通路１５の圧力は高圧とな
り、ニードル弁２Ｉの先端ｌＪかかる上向きの力がばね
２２の設定荷重より大きくなるとニードル弁２Ｉは弁座
２３から離れ、高圧の燃料は噴口２４から噴射する。

シランジャ押し下げ行程において（ｄ）のように制御装
置６０からの信号を受けてソレノイド３１を作動させ、
スプール弁３２を下げて主燃料通路３５と逃がし通路２
６とを連通させると、燃料の圧力は低下し噴射は完了す
る。

上記のようにして、燃料の噴射量と噴射時期とは制御装
置６０によって制御される。

〔発明が解決しようどする課題〕

上記の構造によれば、各種信号を受けて演算し制御信号
を発信する制御装置と、制御装置の信号を受は−Ｃ電磁
升装置により作動する第１の弁装置を有するユニットイ
ンジェクタとにより構成したため、燃料の噴射量及び噴
射時期は制御装置からの信号により第１０弁験置が作動
して制御される。

しかしながら、電磁弁装置のソレノイドの応答性の制約
から高速、軽負荷時には、微少な噴射量の制御を高速で
行うことが困難であり、機関の運転が不安定であった。

そのため、やむをえず減筒運転を行っている場合もある
が、減筒運転と通常運転との切り換え時の不連続性など
の問題がある。

本発明は上記の問題点に着目（７てなされたもので、高
速応答性に優れ微少な燃料制御のできる燃料噴射装置を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的達成のため、本発明に係る燃料噴射装置の第
１の発明においては、機関に同期して往復動するプラン
ジャと、このプランジャの一端に臨んで形成される圧力
室と、圧力室と連通し噴射圧力が所定値に達すると開弁
して燃料を噴射するノズルと、圧力室に連通ずる燃料逃
がし通路に介装され、機関の運転状態に応じて開閉し、
開弁時に圧力室からの高圧燃料を逃がす、電磁弁機構に
より作動される第１の弁装置とを備えた燃料噴射装置に
おいて、前記第１の弁装置に並列に配設され、圧電素′
７−ｊこより作動する第２の弁装置を設けたことを特徴
としており、第２の発明では、機関の負荷状態の信号を
受けて演算し、機関が予め定められた負荷以下の場合は
前記第１の弁装置により燃料制御を行い、機関が予め定
められた負荷以下の場合は前記第２の弁装置により燃料
制御を行うべく、信号を発信する制御装置を設ニブたこ
とを特徴としている。

〔作用〕

上記構成によれば、ユニットインジェクタに電磁弁機構
により作動する第１の弁装置と、これに並列に配設され
た、圧電素子により作動する第２の弁装置とを設けたた
め、高負荷時には燃料流量の大きい第１の弁装置を作動
させ、高速低負荷時には応答性が優れていて燃料流量の
微少な第２の弁装置を作動させることにより、微少噴射
量の制御ができる。また、機関が高負荷時には第１の弁
装置に燃料制御を行わせ、高速低負荷時には第２の弁装
置に燃料制御を行わせるように、信号を発信する制御装
置を設けたため、機関の負荷状態に応じて最適の燃料制
御を行い、高速低負荷運転時にも安定した運転が行える
。

〔実施例〕

以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例について図
面を参照して説明する。

第１図は本発明のコニ、ツトインジェクタｌＯの模式図
である。プランジャから第１の弁装置までの構造は第５
図の従来のものと同一なので説明は省略し、異なる部分
のみについて説明する。

主燃料通路３５の延長上に副燃料通路３６を設け、副燃
料通路３６と逃がし通路２６との間に、第２の弁装置４
０を第１の弁装置３０と並列に設ける。第２の弁装置４
０は圧電素子４１、スプール弁４２および弁座４３によ
り構成され、圧電素子４１は作動するとスプール弁４２
を引き上げ、弁座４３に当接させて副燃料通路３６から
逃げ通路２６への連絡通路を閉じるようになっている。

圧電素子は周知のように電界を加えると逆圧電効沫（電
わい効果）によって伸び縮みする。しかも、この作動は
移動量は小さいが、高速応答性に極めて優れている。本
発明の第２の弁装置はこの性質を利用して、圧電素子４
１によりスプール弁４２を作動させようとするものであ
る。

第２図は本発明の燃料噴射装置の全体構成図であり、第
６図の従来の燃料噴射装置と同一の部分は説明を省略し
、異なる部分について説明する。

制御装置５０は運転者の操作する燃料ペダル５２、回転
速度センサ５３、同期センサ５４、エンジン温度センサ
５５等の他にエンジン負荷センサ５６と接続している。

また、制御装［５０はユニットインジェクタＩＯ毎の信
号回路６１により駆動ユニット５１と接続していると共
に、各ユニットインジェクタ１０の第２の弁装［４０と
信号回路６２により接続している。

制御装置５０は各センサからの信号を受けると共に、エ
ンジン負荷センサからの信号により現在のエンジン負荷
を演算し、予め定められた負′ｆｊ−こ応じて信号を発
信し、第１の弁装置３０および第２の弁装置４０により
燃料噴射量および噴射時期の制御を行う。

各弁装置の作動範囲は以下のよう４Ｊ定める。第３図は
エンジンのトルク曲線であり、縦軸はエンジントルク、
横軸はエンジン回転数を示す。高速回転域にＪメいて、
エンジントルクがＴ１以上の場合は燃料噴射量が多いの
で、第１の弁装置３０を作動させる。エンジントルクが
Ｔ、以下の場合は燃料噴射量は少なく、安定した運転を
行うためには高速で微少な制御が必要なため、第２の弁
装置４０を作動させる。エンジントルクがＴＩとＴ。

との間の場合は第１と第２の弁装置をオーパラツズして
作動させる。即ち、エンジントルクがＴ。

以上の場合は、制御装置５０からの信号によって＠１図
に示す第２の弁装置４０のスプール弁４２を引き上げ、
弁座４３に当接させて副燃料通路３６と逃がし通路２６
Ｊの連絡通路を閉じ、第１の弁装置３０のみを作動させ
る。エンジントルクがＴ、以下の場合は、制御装置５０
からの信号によ７てｔｓｌの弁装置３０のスプール弁３
２を引き上げ、弁座３３に当接させて生態”料通路３５
と逃がし通路２６との連絡通路を閉じ、第２の弁装置４
０のみを作動させて応答性の良い、微少な燃料制御を行
い、エンジントルクがＴ１とＴ、との間にある場合は、
制御装置５０からの信号により第１の弁装置３０と第２
の弁装置ｔ４０とをオーバラップして作動させる。

燃料噴射行程については第７図に示す従来のものと同一
なので説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上詳述したごとく、本発明はユニットインジェクタに
電磁弁機構により作動する第１の弁装置と、圧電素子に
より作動する第２の弁装置とを並列に設け、機関の負荷
状態に応じて各弁装置に信号を発信する制御装置を備え
たため、燃料噴射量の多い高負荷時には第１の弁装置を
作動させ、高速応答性が必要な、燃料噴射量が少ない高
速、軽負荷時には燃料流量は少ないが高速応答性に優れ
た第２の弁装置を作動させることにより、安定した運転
を行うことの出来る燃料噴射装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のユニットインジェクタの模式図、第２
図は本発明の燃料噴射装置の全体構成図、第３図は弁装
置の作動範囲を示すエンジントルク曲線、第４図は従来
のユニットインジェクタの断面図、第５ｒ！！Ｊは従来
のユニットインジェクタの模式図、第６図は従来の燃料
噴射装置の全体構成図、第７図は燃料噴射行程の説明図
である。１０・・・ユニットインジェクタ１１・・・プランジャ１３・・・圧力室２０・・・ノズル２６・・・逃がし通路３０・・・第１の弁装置３１・・・ソレノイド３２．４２・・・スプール弁３５・・・主燃料通路３６・・・副燃料通路４０・・・第２の弁装置４１・・・圧電素子５０・・・制御装置５１・・・駆動ユニット５６・・・エンジン負荷センサ出願人　　株式会社　小松製作所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　機関に同期して往復動するプランジャと、この
プランジャの一端に臨んで形成される圧力室と、圧力室
と連通し噴射圧力が所定値に達すると開弁して燃料を噴
射するノズルと、圧力室に連通する燃料逃がし通路に介
装され、機関の運転状態に応じて開閉し、開弁時に圧力
室からの高圧燃料を逃がす電磁弁機構により作動する第
１の弁装置とを備えた燃料噴射装置において、前記第１
の弁装置に並列に配設され、圧電素子により作動する第
２の弁装置を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
（２）　機関の負荷状態の信号を受けて演算し、機関が
予め定められた負荷以上の場合には前記第１の弁装置に
より燃料制御を行い、機関が予め定められた負荷以下の
場合には前記第２の弁装置により燃料制御を行うべく、
信号を発信する制御装置を設けたことを特徴とする請求
項（１）記載の燃料噴射装置。