JPH0437272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は主としてデイーゼルエンジン等の加圧
燃焼方式の内燃機関の燃料噴射装置に関するもの
である。

（従来の技術） デイーゼルエンジンの燃料噴射装置として、従
来特開昭59−155568号公報に開示されたものがあ
つた。この燃料噴射装置は、往復動自在にシリン
ダ内に設けられ、かつ該シリンダ内に燃料供給源
からの燃料が流入する圧力室を形成し、クランク
軸に連動するカムにより駆動されて該圧力室内を
加圧するプランジヤと、該圧力室が所定圧力以上
になつた時燃料を噴射する噴射ノズルと、前記燃
料供給源と圧力室とを接続する燃料通路に設けら
れた開閉弁と、開閉弁下流の燃料通路に設けられ
て該燃料通路内の圧力を制御する燃圧制御手段と
を備えている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の燃料噴射装置は、各気筒、つ
まり各ユニツトインジエクタごとに開閉弁を装着
する必要があるばかりでなく、燃圧制御手段とし
てリニアモータにより駆動される圧力制御弁を使
用しているため、構造が複雑で、製作費用が高騰
するとともに、ユニツトインジエクタ内に開閉弁
を組み込んでいるため、該ユニツトインジエクタ
が大型化し、エンジンルーム内での取付性が制約
されるという問題があつた。

又、複雑の開閉弁及び圧力制御弁を制御しなけ
ればならないので、噴射時期の制御が難しく信頼
性が低く、さらに配管も複雑で、車載装着作業が
面倒であるという問題もあつた。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解消するため、シリンダ
内に往復動可能にプランジヤを挿入し、該シリン
ダ内に燃料供給源からの燃料が流入する圧力室を
形成し、クランク軸の回転に同期して動作される
駆動装置により前記プランジヤが加圧動作されて
前記圧力室が所定圧力以上になつたとき、燃料を
噴射する噴射ノズルを備えたユニツトインジエク
タと、 前記燃料供給源とユニツトインジエクタの圧力
室とを連通する燃料供給のための通路に配設され
たインレツトチエツク弁と、 前記圧力室と前記燃料供給源とを連通する燃料
コントロールのための通路に配設され、該燃料コ
ントロールのための通路内の圧力を制御するため
に電歪素子により開閉される圧力制御弁と、 前記燃料コントロールのための通路に対し前記
圧力制御弁の上流側に位置するように設けられた
アウトレツトチエツク弁と、 同じく前記燃料コントロールのための通路に対
し前記圧力制御弁の上流側に位置するように設け
られた圧力センサと、 クランク軸の回転に同期して噴射時期の設定用
動作信号を出力して前記圧力制御弁を閉路動作
し、かつ前記圧力センサにより燃料コントロール
のための通路内の圧力が所定圧力以上になつたと
き、前記圧力制御弁を開路動作するための制御装
置と とにより構成している。

（作用） 内燃機関が作動されると、燃料供給源からイン
レツトチエツク弁を介してユニツトインジエクタ
の圧力室内に所定圧力の燃料が供給され、駆動装
置によりプランジヤが所定の周期で往復動され
る。そして、制御装置から噴射時期設定用の動作
信号が圧力制御弁に入力されると電歪素子が高速
応答し、該圧力制御弁により燃料コントロールの
ための通路が閉路される。この結果、プランジヤ
の加圧動作により圧力室が加圧され、該圧力室の
加圧燃料が噴射ノズルに作用して、該噴射ノズル
から燃料が燃料室内へ噴射される。

燃料コントロールのための通路内の圧力が所定
圧力以上に上昇すると、前記制御装置からの動作
信号が停止されて、圧力制御弁が開路され、この
ため燃料コントロールのための通路を介して圧力
室が燃料供給源の燃料タンクに連通され、圧力室
内の圧力が低下して噴射ノズルからの燃料噴射が
停止される。

（実施例） 以下、本発明をデイーゼルエンジンの燃料噴射
装置として具体化した第１実施例を第１図〜第３
図に基づいて説明する。

第１図はデイーゼルエンジンの各気筒にそれぞ
れ装着されて燃焼室に燃料を噴射するユニツトイ
ンジエクタ１全体を示す。このユニツトインジエ
クタ１の上部に形成したシリンダ２のボア２ａ内
にはプランジヤ３が上下動可能に挿入され、該プ
ランジヤ３の下端面と前記ボア２ａの底部により
圧力室４が形成されている。前記プランジヤ３の
上端部にはリテーナ５が止着され、ハウジング２
との間に介在したスプリング６により上方へ付勢
されている。該リテーナ５の上面にはクランク軸
（図示略）の回転に同期して回動されるカム７が
常時接触されている。このカム７は各気筒ごとに
燃料噴射時期を順次変化させるため、第２図に示
すように取付位相を相違させている。

前記シリンダ２の外側にはハウジング８が一体
に形成され、該ハウジング８には燃料供給通路９
が形成され、該通路９は燃料供給管路１０によ
り、燃料タンク１１、燃料ポンプ１２及び低圧リ
リーフ弁１３により構成された燃料供給源１４の
前記ポンプ１２に接続され、低圧燃料（例えば４
〜８Kg／cm²）が前記圧力室４に供給されるように
してしる。前記ハウジング８には圧力室４内の燃
料が燃料ポンプ１２側へ逆流するのを防止するた
めのインレツトチエツク弁１５が内装されてい
る。このチエツク弁１５は本体１６と、該本体１
６に内装されたボール弁１７と、該ボール弁１７
を閉鎖位置へ付勢するスプリング１８とにより構
成されている。同じく、前記ハウジング８には燃
料コントロール通路１９が形成され、該通路１９
は燃料コントロール管路２０を介して前記燃料タ
ンク１１に接続されている。前記コントロール通
路１９には燃料タンク１１から圧力室４への燃料
の逆流を防止するための前記チエツク弁１５と同
様に構成されたアウトレツトチエツク弁２１が内
蔵されている。

次に、前記シリンダ２の下端部に装着した燃料
の噴射ノズル２２について説明すると、前記シリ
ンダ２の下端部にはノズル本体２３が保持筒２４
により固定され、該ノズル本体２３の内部にはニ
ードル弁２５が収容されている。前記シリンダ２
とノズル本体２３との間にはニードル弁２５の上
動位置を規制するストツパ２６が介在され、ニー
ドル弁２５上端に止着したリテーナ２７とシリン
ダ２の下半部に形成した収容孔２ｂ底面との間に
は前記ニードル弁２５を常には下方、つまり閉鎖
方向へ付勢するスプリング２８が内装されてい
る。前記ノズル本体２３には燃料溜室２９が形成
され、該室２９と対応するニードル弁２５の外周
面を受圧面２５ａとしている。該燃料溜室２９
は、前記シリンダ２、ストツパ２６及びノズル本
体２３に形成した燃料圧送通路３０により前記圧
力室４と連通されている。そして、前記プランジ
ヤ３が下動されて該圧力室４内の圧力が所定圧力
以上の高圧になつたとき、この高圧が前記受圧面
２５ａに作用してスプリング２８の付勢力に抗し
てニードル弁２５が上方へ移動され、噴射口２３
ａから燃料が燃焼室へ噴射されるように構成して
いる。前記収容孔２ｂはリーク管路により燃料タ
ンク１１と連通されている。

第２図に示すように、前記燃料コントロール管
路２０の途中には、ダイレクトタイプの高速圧力
制御弁３１が配設されている。この高速圧力制御
弁３１は第３図に示すようにコントロール管路２
０に接続され、弁室３２及び弁座３３を有する弁
本体３４と、該弁室３２内に往復動可能に収容し
た一対のホルダー３５と、弁室３２側のホルダー
３５に止着したポベツト３６と、前記弁本体３４
に連結した収容筒３７と、該収容筒３７に内蔵さ
れ、かつ前記ホルダー３５により保持された電歪
素子３８と、さらに前記収容筒３７に螺合され、
前記電歪素子３８及びポベツト３６の位置、つま
り弁の初期位置を調節するようにしたアジヤスト
ボルト３９とにより構成されている。前記電歪素
子３８はリード線４０により制御装置４１に接続
されており、該制御装置４１からの噴射時期設定
用の動作信号としての電圧に応じて迅速に伸張し
てコントロール管路２０を閉路し、反対に電圧が
断たれると縮小してコントロール管路２０を開路
するようにしている。なお、電歪素子３８の歪量
が50μ、弁座３３の径が５mmφ、燃圧250Kg／cm²
の場合、７／min程度の燃料がリークされる。

又、前記燃料コントロール管路２０には圧力制
御弁３１の上流に位置するように、圧力センサ４
２が配設され、該センサ４２からの検出信号がリ
ード線４３を介して前記制御装置４１に入力され
るようにしている。そして、コントロール管路２
０の圧力が所定圧力以上になつたとき、前記制御
装置４１からリード線４０を介して前記圧力制御
弁３１の電歪素子３８に供給される電圧を遮断
し、該電歪素子３８の伸びを戻して、弁座３３か
らポベツト３６を離間させて燃料コントロール管
路２０を開路し、圧力室４から燃料がリークされ
るようにしている。

なお、前述した低圧燃料供給源１４、高速圧力
制御弁３１、制御装置４１は、エンジン本体から
さほど遠くない場所で車両等の任意の位置に設置
される。

次に、前記のように構成したデイーゼルエンジ
ンの燃料噴射装置について、その作用を説明す
る。

エンジンが起動され、低圧燃料供給源１４によ
り所定の圧力に加圧された燃料は、ユニツトイン
ジエクタ１のプランジヤ３がカム７との関係で、
吸入過程にあるとき、インレツトチエツク弁１５
を開き、燃料供給管路１０を通じて圧力室４に導
かれる。

前記ユニツトインジエクタ１のプランジヤ３が
カム７により押圧されて、該プランジヤ３が下動
し、圧力室４が加圧されると、該圧力室４内の圧
力が上昇され、燃料が噴射可能となる。ところ
が、燃料の噴射時期以外の時期においては、制御
装置４１から動作電圧が電歪素子３８に供給され
ず、高速圧力制御弁３１が開路されているため、
全気筒の圧力室４からコントロール通路１９及び
アウトレツトチエツク弁２１を経て、コントロー
ル管路２０を通り、タンク１１へ燃料が還元さ
れ、従つてどの気筒においても噴射ノズル２２か
らの燃料噴射は行われない。

今、エンジンの回転角センサ（図示略）等によ
る信号により、燃焼に適したタイミングで、制御
装置４１から高速圧力制御弁３１に動作電圧が供
給されると、該圧力制御弁３１によりコントロー
ル管路２０が閉路され、例えば第２図に示す最上
部のユニツトインジエクタ１のカム７によるプラ
ンジヤ３の下動によつて、圧力室４内には高圧が
発生し、燃料通路３０を通る高圧燃料により、ニ
ードル弁２５が上方へ移動され、燃焼室への燃料
噴射が行われる。

燃料噴射中は圧力センサ４２により燃料圧をモ
ニターしており、該圧力センサ４２の検出信号を
制御装置４１にフイードバツクし、該制御装置４
１から高速圧力制御弁３１によりコントロール管
路２０を開路するタイミング等を制御することに
より、所望の燃料圧、つまり噴射率が制御でき
る。

そして、前記高速圧力制御弁３１によりコント
ロール管路２０が再び開路されると、燃料は再度
タンク１１に戻され、燃料噴射が終了する。

なお、エンジンの各気筒に装着されるユニツト
インジエクタ１の動作は、４サイクルエンジンの
場合、エンジン２回転、つまりカム７の１回転に
１回の噴射が必要である。このため、高速圧力制
御弁３１により４気筒のエンジンの場合、２回転
につき４回の燃料噴射が間欠的に順次行われる。

又、ユニツトインジエクタ１のいづれか１つが
燃料噴射をしているとき、他のユニツトインジエ
クタ１の圧力室４への高圧燃料の回り込みは、ア
ウトレツトチエツク弁２１により防止される。

さて、本発明第１実施例では、燃料供給源１４
の燃料ポンプ１２から燃料供給管路１０を介して
各ユニツトインジエクタ１の圧力室４へ燃料を供
給可能になし、各管路１０の途中にインレツトチ
エツク弁１５を介在させ、圧力室４と燃料タンク
１１とをコントロール管路２０により連通し、該
管路２０の途中に電歪素子３８を使用し高速応答
性に優れた圧力制御弁３１を設け、さらにコント
ロール管路２０に対し該圧力制御弁３１よりも上
流側に位置するように圧力センサ４２を配設し、
該圧力センサ４２の圧力が所定圧力になつたと
き、前記圧力制御弁３１への電圧を遮断するため
の制御装置４１を設けたので、ユニツトインジエ
クタ１自体の構造を簡素化して、エンジンを小型
化し、大幅なコストダウンを図ることができると
ともに、エンジンルームへの取付性が向上し、各
気筒毎の燃料噴射時期に応じて圧力制御弁３１を
一つ制御するのみで良いため、燃料噴射タイミン
グの管理が容易となり、信頼性を向上することが
できる。さらに、圧力制御弁３１とユニツトイン
ジエクタ１との間にアウトレツトチエツク弁２１
があるので、噴射開始時において、コントロール
管路２０内の燃料の圧力室４への逆流をなくし、
圧力波による不整噴射を防止することもできる。

又、第１実施例においては、制御装置４１から
の動作指令により圧力制御弁３１を閉路して噴射
時期の制御を正確に行うことができるので、カム
７の形状の加工精度をそれほど上げなくても済む
という利点もある。

さらに、第１実施例では燃料供給管路１０と燃
料コントロール管路２０の二つの配管系で済むた
め、配管系が簡素化され、この点からもエンジン
ルームへの取付性が向上する。

さらに、この第１実施例では圧力制御弁３１に
電歪素子３８を使用し、圧力センサ４２によるフ
イードバツク方式を採つているので、圧力制御の
応答性が非常に速く、一回の噴射期間中の噴射率
制御が可能となり、制御性を向上することができ
る。

次に、本発明の第２実施例を第４図及び第５図
に基づいて説明する。

この実施例は前記第１実施例で述べた前記プラ
ンジヤ３の駆動装置として、カム方式に代えて、
電磁弁方式を採用している。この第２実施例につ
いて、第１実施例の構成と異なる点を説明すると
シリンダ２の上面にはハウジング４５が設置さ
れ、該ハウジング４５には前記プランジヤ３に嵌
着したピストン４６が内装されている。該ピスト
ン４６の上部には作動室４７が形成され、下部に
は低圧室４８が形成され、該ピストン４６とシリ
ンダ２との間にはスプリング４９が介在され、プ
ランジヤ３を常には上方へ付勢している。前記作
動室４７は管路５０により前記燃料供給管路１０
と連通され、該管路５０には制御装置４１からリ
ード線５１を介して出力される燃料噴射時期設定
用の動作信号により前記燃料ポンプ１２に連通す
る連通ポート５２ａと、リーク管路５３を介して
前記燃料タンク１１に連通する遮断ポート５２ｂ
とに切り替えられる電磁弁５２が介装されてい
る。

前記低圧室４８はリーク管路５４により燃料タ
ンク１１に常時連通されている。又、この低圧室
４８は連通路５５により前記収容孔２ｂに連通さ
れている。

従つて、この第２実施例は、前記制御装置４１
から動作信号が電磁弁５２に出力されると、該電
磁弁５２が遮断ポート５２ｂから連通ポート５２
ａに切り替えられ、作動室４７に燃料が供給さ
れ、プランジヤ３がスプリング４９の付勢力に抗
して下動され、圧力室４を加圧するので、この後
は前述した第１実施例と同様にして、燃料の噴射
が行われる。

この第２実施例ではプランジヤ３の駆動を電磁
弁５２により制御しているので、前述した第１実
施例のカム方式と比較して、フレキシブルな制御
ができ、制御性に優れ、アイドリング動作の安定
化、低振動、及び低騒音化を図ることができる。

又、第２実施例では、カム方式と比較して動力
伝達機構を省略でき、この結果第１実施例より装
置をコンパクトにすることができるとともに、エ
ンジンルームでの配置可能域がより広くなる。

この第２実施例におけるその他の作用及び効果
は前記第１実施例と同様である。

なお、本発明は次のように具体化することもで
きる。

(1) 前記電歪素子３８を圧電素子にすること。

(2) インレツトチエツク弁１５及びアウトレツト
チエツク弁２１を燃料供給管路１０ 及び燃料
コントロール管路２０の途中に配設すること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明はユニツトインジ
エクタ自体の構造を簡素化して、エンジンを小型
化し、大幅なコストダウンを図ることができると
ともに、電歪素子を採用したことから動作電圧に
対し高速で応答動作する圧力制御弁を一つ制御す
るのみで、各ユニツトインジエクタ毎に設定され
た燃料噴射タイミングの管理を容易に行い信頼性
を向上することができる。さらに、圧力制御弁と
ユニツトインジエクタとの間にアウトレツトチエ
ツク弁があるので、噴射開始時に燃料コントロー
ルのための通路から燃料が圧力室側へ逆流するの
を防止して圧力波による不整噴射をなくすことが
できる。

又、本発明は配管系が簡素化されるため、車載
時に非常に有利となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した第１実施例を示す
ユニツトインジエクタのみの中央部縦断面図、第
２図は燃料噴射装置全体を示す略体回路図、第３
図は高速圧力制御弁の中央部縦断面図、第４図は
本発明の第２実施例を示すユニツトインジエクタ
のみの中央部縦断面図、第５図は全体を示す回路
図である。 ユニツトインジエクタ……１、シリンダ……
２、プランジヤ……３、圧力室……４、スプリン
グ……６、カム……７、ハウジング……８、燃料
供給通路……９、燃料供給管路……１０、燃料タ
ンク……１１、燃料ポンプ……１２、低圧リリー
フ弁……１３、燃料供給源……１４、インレツト
チエツク弁……１５、燃料コントロール通路……
１９、燃料コントロール管路……２０、アウトレ
ツトチエツク弁……２１、噴射ノズル……２２、
ノズル本体……２３、ニードル弁……２５、スプ
リング……２８、燃料溜室……２９、高速圧力制
御弁……３１、弁本体……３４、電歪素子……３
８、リード線……４０，４３，５１、制御装置…
…４１、圧力センサ……４２、ハウジング……４
５、ピストン……４６、作動室……４７、低圧室
……４８、管路……５０、電磁弁……５２、燃料
リーク管路……５３，５４。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ２内に往復動可能にプランジヤ３を
   挿入し、該シリンダ２内に燃料供給源１４からの
   燃料が流入する圧力室４を形成し、クランク軸の
   回転に同期して動作される駆動装置７により前記
   プランジヤ３が加圧動作されて前記圧力室４が所
   定圧力以上になつたとき、燃料を噴射する噴射ノ
   ズル２２を備えたユニツトインジエクタ１と、 前記燃料供給源１４とユニツトインジエクタ１
   の圧力室４とを連通する燃料供給のための通路
   ９，１０に配設されたインレツトチエツク弁１５
   と、 前記圧力室４と前記燃料供給源１４とを連通す
   る燃料コントロールのための通路１９，２０に配
   設され、該燃料コントロールのための通路１９，
   ２０内の圧力を制御するために電歪素子３８によ
   り開閉される圧力制御弁３１と、 前記燃料コントロールのための通路１９，２０
   に対し前記圧力制御弁３１の上流側に位置するよ
   うに設けられたアウトレツトチエツク弁２１と、 同じく前記燃料コントロールのための通路１
   ９，２０に対し前記圧力制御弁３１の上流側に位
   置するように設けられた圧力センサ４２と、 クランク軸の回転に同期して噴射時期の設定用
   動作信号を出力して前記圧力制御弁３１を閉路動
   作し、かつ前記圧力センサ４２により燃料コント
   ロールのための通路１９，２０内の圧力が所定圧
   力以上になつたとき、前記圧力制御弁３１を開路
   動作するための制御装置４１と を備えた内燃機関の燃料噴射装置。 ２ 前記プランジヤ３を加圧動作する駆動装置は
   クランク軸の回転に同期して回転されるカム７機
   構である特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関
   の燃料噴射装置。 ３ 前記プランジヤ３を加圧動作する駆動装置は
   ユニツトインジエクタ１のシリンダ２に取着した
   ハウジング４５と、プランジヤ３に取付けられ、
   前記ハウジング４５を作動室４７と低圧室４８に
   区画するピストン４６と、前記作動室４７と燃料
   供給源１４を連通する燃料供給のための通路９，
   １０の途中に配設され、該作動室４７を燃料供給
   のための通路９，１０と連通する連通ポート５２
   ａ、及び燃料供給源１４の燃料タンク１１に連通
   する遮断ポート５２ｂの二ポート間で切り替えら
   れる電磁弁５２と、前記低圧室４８と前記燃料タ
   ンク１１を連通する燃料リーク管路５４とにより
   構成されている特許請求の範囲第１項に記載の内
   燃機関の燃料噴射装置。 ４ 前記圧力制御弁３１は弁座３３及び弁室３２
   を有する弁本体３４と、該弁本体３４に取着した
   収容筒３７と、該収容筒３７内に収納され、制御
   装置４１からの電流により伸縮動作される電歪素
   子３８と、該電歪素子３８に止着され、かつ前記
   弁座３３を開閉するポペツト３６と、前記収容筒
   ３７に螺合され、前記電歪素子２８の位置、つま
   りポペツト３６の開閉量を調節するアジヤストボ
   ルト３９とにより構成されている特許請求の範囲
   第１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。