JPH0430375Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はデイーゼルエンジンのユニツトイン
ジエクタ装置の改良に関する。

（従来の技術） デイーゼルエンジンは燃料噴射を行うため、通
常は燃料を高圧化する噴射ポンプと、この噴射ポ
ンプから圧送される燃料をノズルに供給する燃料
噴射管と、高圧燃料を噴射するノズルとを備える
が、これらを一体化したものとしてユニツトイン
ジエクタが知られている（実開昭58−165258号公
報参照）。このユニツトインジエクタでは長い燃
料噴射管が不要となるので、列型ポンプなどで噴
射管があることに起因する噴射特性の不安定要
素、回転変化による噴射時期などの変動は少ない
という利点を有する。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、このようなユニツトインジエクタ装
置にあつては、噴射圧力が高いので、カムシヤフ
トとの間にプツシユロツドなどを介装しないオー
バヘツドカム駆動方式が採用されるが、この駆動
方式では４サイクルエンジンの場合、クランクシ
ヤフト回転を1/2に減速してカムシヤフトへと伝
達する動力伝達機構のカムシヤフト側ギヤ（また
はスプロケツト）の径が大きくなり、エンジンの
全高を高くするという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） そのため、この考案はエンジンのカムシヤフト
の回転により往復動するプランジヤと、このプラ
ンジヤの一端に臨んで形成される圧力室と、圧力
室と連通し所定圧以上で開弁するノズルと、圧力
室に連通する燃料供給通路を開放し、高圧燃料を
逃がす常開のスピル弁とを備えたデイーゼルエン
ジンのユニツトインジエクタ装置において、上記
カムシヤフトをエンジンと同周期で回転させる動
力伝達機構と、圧縮行程から爆発行程に至るピス
トン上死点付近でのみ前記スピル弁をエンジンの
運転状態に応じて所定の燃料噴射期間だけ閉じる
制御手段とを設ける。

（作用） インジエクタのプランジヤはカムシヤフトを介
しエンジンと同周期で往復動するが、スピル弁は
爆発行程でのピストン上死点付近でのみエンジン
運転状態に応じ所定の噴射期間だけ閉じる。つま
り、吸排気行程でのピストン上死点付近では開弁
状態に保持され、燃料噴射を休止する。この場
合、カムシヤフトの回転速度（プランジヤのスト
ローク速度）は従来の倍速となるので、同一噴射
圧及び噴射量を実現する上でカムを小型化でき
る。なお、カムシヤフト側のギヤ（又はスプロケ
ツトなど）の径は従来の1/2と小さく、従つてエ
ンジンの全高が低くなる。

（実施例） 第１図はこの考案の実施例を示す全体構成図、
第２図はインジエクタの構成断面図で、１はクラ
ンクシヤフト、２はカムシヤフト、３はユニツト
インジエクタで、クランクシヤフト１の回転力は
ギヤ４〜６及びタイミングチエーン９を介してカ
ムシヤフト２に伝達され、この場合ギヤ４〜６及
びスプロケツト７，８はエンジンと同周期でカム
シヤフト２を回転駆動するように設定される。１
０はカムシヤフト２の回転に伴つてユニツトイン
ジエクタ３のプランジヤ１１ａ及び１１ｂを往復
動させるロツカアームを示す。

プランジヤ１１ａはユニツトインジエクタ３の
本体１２に形成したシリンダ１３に摺動自由に嵌
装され、さらに上部のプランジヤ１１ｂに連結さ
れる。プランジヤ１１ａは頭部と本体１２との間
に介装したスプリング１４により図中上方に付勢
されると共に、エンジンと同周期で回転するカム
２Ａが頭部に上から当接しており、カムの１回転
毎にプランジヤ４ｂは押し下げられるため、プラ
ンジヤ４ｂと連結されているプランジヤ４ａは上
下に往復動することになる。

プランジヤ４ａの一端に臨んで形成されるシリ
ンダ３の圧力室１５は、図示しない燃料タンクに
燃料供給通路１６ａ，１６ｂを介して連通してお
り、機関に同期して回転する低圧の燃料供給ポン
プ（図示せず）が燃料タンク内の燃料を圧力室１
５に供給するようになつている。

本体２下部には、プランジヤ１１ａの下降によ
り加圧される圧力室１５内の燃料を、図示しない
燃焼室に噴射するノズル１７が形成される。具体
的にはノズル１７は、圧力室１５と燃料通路１８
を介して連通するニードル室１９、ニードルバル
ブ（針弁）２０、スプリング２１、噴孔２２、ス
プリングガイド２３、スブリング室２４から構成
され、常時はスプリング２１がスプリングガイド
２３を介してニードルバルブ２０を下方に付勢し
て噴孔２２を閉じているが、圧力室１５の燃料が
燃料通路１８を介してニードル室１９に送られ、
このニードル室１９の燃圧がスプリング２１に打
ち勝つと、ニードルバルブ２０を上方に付勢して
噴孔２２を開き、ニードル室１９の燃料を噴孔２
２から噴射するようになつている。

圧力室１５に連通する燃料供給通路１６ａ，１
６ｂには電磁弁２５（スピル弁）が介装される。
電磁弁２５はバルブホルダ２６に穿設したシリン
ダ２７を摺動する弁体２８がスプリング２９によ
り付勢されて開弁しており、ソレノイド３０に駆
動電流が通電されると、ソレノイド３０の電磁力
により、アマチユア３１がスプリング２９に抗し
て弁体２８を開弁方向に付勢し着座させるように
なつている。

電磁弁２５の開弁時に、プランジヤ１１ａの下
降により高圧となる圧力室１５の燃料は、電磁弁
２５を介して燃料供給通路１６ａに逃げるが、オ
リフイス３２がこのときの燃料流量を規制するこ
とにより、圧力室１５、通路１６ｂ，１８内の燃
圧をノズル２２の開弁圧より小さい所定値に保つ
ようにしている。

なお、スプリング室２４に連通する燃料逃し通
路３３及びシリンダ上部に形成される環状溝３４
に連通する燃料逃し通路２８ｂは合流した後、電
磁弁２５上流の燃料供給通路８ａに連通し、余分
な燃料を通路１６ａに戻すものである。

そして、燃料供給ポンプにより予圧される燃料
タンクの燃料は、燃料供給通路１６ａから圧力室
１５へと供給されるが、エンジンと同周期で回転
するカム２Ａによりプランジヤ１１ａが下降して
圧力室１５の燃料を加圧し始め、プランジヤ１１
ａの下降途中でソレノイド３０に通電され電磁弁
２５が閉じると、圧力室１５の燃料は閉じ込めら
れて燃圧を増し、この燃圧は燃料通路１８を介し
てニードル室１９に達する。ニードル室１９の燃
圧がスプリング２１の下方への付勢力（ノズル１
７の開弁圧）に打ち勝つと、ニードルバルブ２０
を上方に押しあげて噴孔２２を開き、ニードル室
１９の燃料が図示しない燃焼室に噴射される。

所定のクランク角でソレノイド３０への通電を
やめ、電磁弁２５が開かれると、圧力室１５の燃
料の一部が電磁弁２５を介して燃料供給通路１６
ａに逃げるため、ニードル室１９の燃圧はすみや
かに下降し、ノズル１７の開弁圧以下となつて、
噴射を終了する。

すなわち、燃料の噴射は電磁弁２５を閉じてい
る期間に行なわれることになり、この電磁弁２５
を開閉するソレノイド３０への通電時期及び通電
時間を運転状態に応じて変えることにより、ノズ
ル１７から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量
が最適に制御されるのである。

ここで、電磁弁２５への駆動電流を制御する制
御回路４０は機関の運転状態を検出する手段とし
ての、アクセルペダルの踏角（アクセル開度）を
検出するアクセルセンサ４１と、ターボ過給機３
６下流のブースト圧を検出するブースト圧センサ
４２と、クランク角パルス信号を出力するクラン
ク角センサ４３と、爆発行程でピストン上死点位
置を検出して基準信号（TDC信号）を出力する
クランク角センサ４４とからの検出信号に基づ
き、後述のようにエンジン運転状態に最適な駆動
パルス幅を持つ信号をソレノイド３０に出力し、
電磁弁２５を開閉制御する。

第３〜６図は制御回路４０内で実行される制御
動作を説明する流れ図で、第３図はエンジン運転
状態に応じて電磁弁２５の開閉制御（燃料噴射時
期及び噴射量制御）のメインルーチン、第４〜６
図はメインルーチンにて使用されるクランク角パ
ルスカウンタインクリメントC_p及びエンジン回
転数Ｎを求めるためのサブルーチンを示す。

まず、ステツプ１２ではアクセルセンサ４１に
より検出されるエンジン負荷Ｌと第４図のステツ
プ３２にて演算されるエンジン回転数Ｎとに基づ
き、予め回路中に設定した電磁弁２５のソレノイ
ドON時期マツプ（第７図参照）からそのときの
最適噴射開始時期としてのカウンタ値C₁を読み
出す。なお、エンジン回転数Ｎの演算に使用され
るクロツクパルスカウンタは第６図のサブルーチ
ンで求められる。

そして、ステツプ１３〜１５にてクランク角パ
ルスカウンタインクリメントC_p（第４図のステツ
プ３１にて求められる）を上記カウンタ値C₁と
比較し、C_p≧C₁のとき（噴射開始時期）に電磁
弁２５のソレノイド３０にON信号を出力する。

次に、ステツプ１６にて前記のエンジン負荷Ｌ
とエンジン回転数Ｎに基づき、予め回路中に設定
した燃料噴射量（噴射期間）マツプ（第８図参
照）から噴射量を指すカウンタ値C₂を読み出す。
この噴射量（カウンタ値C₂）はターボ過給機３
６下流のブースト圧に応じて適正に減量補正する
必要があり、ステツプ１７にて同じく回路中に設
定したブーコンマツプ（第９図参照）から噴射量
補正値としてのカウンタ値C₃を読み出し、さら
にステツプ１８にてカウンタ値C₁，C₂，C₃から
噴射終了時期としてのカウンタ値C₄を算出する。

そして、ステツプ２０，２１にて上記カウンタ
値C₄とクランク角パルスカウンタインクリメン
トC_pを比較し、C_p≧C₄のとき（噴射終了時期）
に電磁弁２５のソレノイド３０にOFF信号を出
力する。

この場合、ステツプ１９にて噴射開始と同期に
フラグをONにすると共に、ステツプ１４にて上
記フラグがONの場合、次の爆発行程での噴射開
始時期までの間、燃料噴射を休止するため、ステ
ツプ１５〜１９をパスするのである。なお、フラ
グのOFF及びクランク角パルスカウンタインク
リメントC_pのクリア動作は第６図のサブルーチ
ンで、クランク角センサ４４からのTDC信号の
入力によつて起動される。

第１０図は上記制御の演算内容を説明するタイ
ミングチヤートを示す。

このように、インジエクタ３のプランジヤ１１
ａ及び１１ｂを往復動させるカムシヤフト２をギ
ヤ４〜６及びタイミングチエーン９などを介して
エンジンと同周期で回転させると共に、電磁弁２
５を制御系の指令に基づき爆発行程でのピストン
上死点付近でのみエンジンの運転状態に応じ所定
の噴射期間だけ閉じる、つまり吸排気行程でのピ
ストン上死点付近では開弁状態に保つて燃料噴射
を休止するようにしたので、カムシヤフト２の回
転速度（プランジヤ１１ａのストローク速度）は
従来の倍速となるので、同一噴射圧及び噴射量を
実現する上でカムを小型化（小径、小リフトに）
できる。また、カムシヤフト側のスプロケツト８
の径は従来の1/2と小さく、エンジンの全高を下
げることも可能となる。

（考案の効果） 以上要するにこの考案によれば、エンジンのカ
ムシヤフトの回転により往復動するプランジヤ
と、このプランジヤの一端に臨んで形成される圧
力室と、圧力室と連通し所定圧以上で開弁するノ
ズルと、圧力室に連通する燃料供給通路を開放
し、高圧燃料を逃がす常開のスピル弁とを備えた
デイーゼルエンジンのユニツトインジエクタ装置
において、上記カムシヤフトをエンジンと同周期
で回転させる動力伝達機構と、圧縮行程から爆発
行程に至るピストン上死点付近でのみ前記スピル
弁をエンジンの運転状態に応じて所定の燃料噴射
期間だけ閉じる制御手段とを設けたので、動力伝
達機構のカムシヤフト側ギヤ（又はスプロケツト
など）の径は従来の1/2と小さく、エンジンの全
高を下げることも可能となるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す全体構成図、
第２図はユニツトインジエクタの構成断面図、第
３〜６図は制御回路内で実行される制御動作を説
明する流れ図、第７〜９図は各々制御回路中に設
定されるマツプ、第１０図は演算内容を説明する
タイミングチヤートである。 １……クランクシヤフト、２……カムシヤフ
ト、３……ユニツトインジエクタ、４〜６……ギ
ヤ、７，８……スプロケツト、９……タイミング
チエーン、１１ａ，１１ｂ……プランジヤ、１５
……圧力室、１７……ノズル、２５……電磁弁
（スピル弁）、４０……制御回路、４１……アクセ
ルセンサ、４３，４４……クランク角センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジンのカムシヤフトの回転により往復動す
   るプランジヤと、このプランジヤの一端に臨んで
   形成される圧力室と、圧力室と連通し所定圧以上
   で開弁するノズルと、圧力室に連通する燃料供給
   通路を開放し、高圧燃料を逃がす常開のスピル弁
   とを備えたデイーゼルエンジンのユニツトインジ
   エクタ装置において、上記カムシヤフトをエンジ
   ンと同周期で回転させる動力伝達機構と、圧縮行
   程から爆発行程に至るピストン上死点付近でのみ
   前記スピル弁をエンジンの運転状態に応じて所定
   の燃料噴射期間だけ閉じる制御手段とを設けたこ
   とを特徴とするデイーゼルエンジンのユニツトイ
   ンジエクタ装置。