JPH0438912B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデイーゼル機関等に用いられる燃料噴
射計量装置に関する。

（従来の技術） デイーゼル機関の燃料噴射を行うために、燃料
を高圧化して噴射する分配型、列型等の噴射ポン
プや、高圧燃料を噴射するノズル部に加圧部を備
えているユニツトインジエクタ等がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、これらの燃料噴射装置において燃料
噴射量を制御するために、例えば分配型燃料噴射
ポンプにあつては、自動車工学全書５「デイーゼ
ルエンジン」にもあるように、機関回転に同期し
て回転しながら往復動するプランジヤにスピルリ
ングが嵌めてあり、このスピルリングの位置を調
整することにより燃料の噴射量を増減制御してい
る。

スピルリングの位置は運転状態に応じて複雑な
構造のリンクやレバーにより調整されるのである
が、スピルリングの微小な変位によつても燃料の
噴射量が大きく変化するため、出力、燃費、排
気、騒音等の諸条件を満足するように正確に燃料
噴射量を制御することはなかなか困難であつた。

このことは上記した他の燃料噴射装置において
もほぼ同様であつて、燃料噴射量を要求に応じて
応答良くかつ正確に制御することは、デイーゼル
機関の出力や燃費等の改善にとつてきわめて重大
な課題となつている。

本発明はこのような問題を解決することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は燃料を吸い込み加圧する圧力室と、圧
力室の加圧燃料を噴射ノズルへと導く燃料通路
と、圧力室と低圧側とを連通する第１の燃料逃が
し通路と、弁体の前面で第１の燃料逃がし通路を
開閉する第１の弁と、第１の弁の弁体を閉弁方向
に付勢するスプリングと、前記弁体の背面に形成
される背圧室と、背圧室と圧力室とを常時連通す
る圧力通路と、この圧力通路を絞るオリフイス
と、背圧室と低圧側とを連通する第２の燃料逃が
し通路と、第２の燃料逃がし通路を開閉する第２
の弁とを備え、かつ前記第１の弁は前記オリフイ
スを迂回して第１の燃料逃がし通路を直接低圧側
に開放するように構成される。

（作用） 圧力室の燃料が加圧される吐出行程で第２の弁
が閉じると、背圧室の圧力が上昇して第１の弁の
弁体が閉弁方向に押圧されて閉じる。これによつ
て圧力室から燃料通路へと高圧燃料が送り込ま
れ、噴射ノズルから燃料の噴射が開始される。

このように噴射を開始してから所定の期間経過
後に第２の弁を開くと、第２の燃料逃がし通路を
経由して背圧室の圧力が解放され、これによつて
第１の弁が第１の燃料逃がし通路を開く。

燃料通路の高圧燃料は低圧側と連通する第１の
燃料逃がし通路へと流れるので、噴射ノズルから
の燃料の噴射が停止する。

（実施例） 第１図は本発明をユニツトインジエクタに適用
した一実施例の概略構成を示すものである。

ユニツトインジエクタ２０の本体２１に穿設さ
れたシリンダ２２にプランジヤ２３が摺動可能に
嵌合しており、プランジヤ２３はプランジヤ２３
の頭部と本体２１との間に介装されたスプリング
２４により図中上方に付勢されるとともに、機関
に同期して回転するカム２５に頭部を当接してお
り、カム２５の１回転毎にプランジヤ２３は押し
下げられ、圧力室２６の燃料を加圧する。

圧力室２６は燃料タンク３９からの燃料供給通
路２８に連通しており、機関に同期して回転する
燃料供給ポンプ３７が燃料タンク３９内の燃料を
燃料供給通路２８を介して圧力室２６に供給する
ようになつている。

本体２１の下部には圧力室２６で加圧された高
圧燃料を図示しない燃焼室に噴射するノズル部２
７が形成される。

具体的にはノズ部２７は圧力室２６と燃料通路
２９を介して連通するニードル室２７Ｄ、ニード
ルバルブ２７Ｃ、スプリング２７Ｂ、噴孔２７Ｅ
並びにスプリング室２７Ａから構成されており、
常時はスプリング２７Ｂがニードルバルブ２７Ｃ
を下方に付勢して噴孔２７Ｅを閉じているが、圧
力室２６の高圧燃料が燃料通路２９を介してニー
ドル室２７Ｄに伝わり、この圧力がスプリング２
７Ｂの付勢力（ノズル部２７の開弁圧）に打ち勝
つと、ニードルバルブ２７Ｃを上方に付勢して噴
孔２７Ｅを開き、圧力室２６の燃料が噴孔２７Ｅ
から噴射されるようになつている。

圧力室２６に連通する燃料供給通路２８からは
低圧側である燃料戻し通路３３に接続する第１の
燃料逃がし通路３１が分岐し、この燃料逃がし通
路３１を開閉するために第１の弁としての計量弁
３５が設けられる。

また、燃料供給通路２８のさらに上流（図で右
側）には、この燃料供給通路２８を開閉する第２
の弁としての電磁弁３６が介装される。

この燃料供給通路２８は前記燃料逃がし通路３
１の下流において燃料通路２９とも連通してお
り、圧力室２６の高圧燃料は電磁弁３６が閉じる
と、後述のように計量弁３５も閉じて燃料逃がし
通路３１へは逃げられないため、高圧の燃料がノ
ズル部２７に供給されることになる。

計量弁３５は弁体３５Ａの背部に背圧室として
のスプリング室３５Ｂを形成しており、このスプ
リング室３５Ｂに備えたスプリング３５Ｃにより
弁体３５Ａは図において左方（閉弁方向）に付勢
される。

弁体３５Ａを貫通して圧力室２６からの高圧燃
料をスプリング室３５Ｂに導く圧力通路３５Ｄを
穿設すると共に、この通路３５Ｄの圧力室２６側
には圧力調整用のオリフイス３５Ｅを形成してい
る。

従つて、圧力室２６が高圧状態のときに電磁弁
３６が開いたとすると、圧力室２６からの高圧燃
料の一部は計量弁３５の圧力通路３５Ｄ、スプリ
ング室３５Ｂからの電磁弁３６を経て第２の燃料
逃がし通路を兼用する燃料供給通路２８へ逃げ
る。

なお、燃料供給通路２８は圧力調整弁３８を介
して低圧側である燃料戻し通路３３とも連通し、
燃料供給通路圧力が所定値以上になると開弁し
て、余剰燃料を燃料タンク３９に逃がすようにな
つている。

圧力通路３５Ｄに燃料が流れると、調整用のオ
リフイス３５Ｅの前後に差圧が生じ（オリフイス
３５Ｅの後のスプリング室３５Ｂ側の圧力がオリ
フイス３５Ｅの手前の圧力室２６側の圧力よりも
低くなる）、この前後差圧による大きな駆動力で
弁体３５Ａをスプリング３５Ｃに抗して図で右方
に迅速に移動して計量弁３５を開く。

ここで前後差圧による駆動力を損なわないよう
にスプリング３５Ｃの付勢力を決めており、計量
弁３５が開いている間は高圧燃料は燃料逃がし通
路３１へ逃げ、ノズル部２７に達する燃料圧力を
開弁圧以下に下げ、燃料噴射を遮断するようにな
つている。

これに対して電磁弁３６が閉じると、圧力通路
３５Ｄのの流れが遮断されるが、スプリング室３
５Ｃには圧力室２６の高圧燃料が導かれており、
この燃料圧力が弁体３５Ａに背圧として閉弁方向
に働き大きな駆動力（実際には弁体３５Ａの先端
のシート径の差により生じる力）を生じ、この燃
料圧力による駆動力とスプリング３５Ｃの付勢力
とで弁体３５Ａを図で左方に移動して計量弁３５
を閉じるのである。

前述の電磁弁３６は弁室３６Ａ、弁体３６Ｂ、
ソレノイド３６Ｃから構成され、ソレノイド３６
Ｃが制御回路４０からの信号により通電される
と、弁体３６Ｂが弁室３６Ａを閉じて閉弁し、通
電が解除されると開弁してスプリング室３５Ｂの
圧力を燃料供給通路（第２の燃料逃がし通路）２
８に逃がすものである。

制御回路４０は機関の運転条件を検出する手段
（例えば機関回転数を検出する回転数センサ４１、
アクセルペダルの踏角を検出するアクセルセンサ
４２、機関の冷却水温を検出する水温センサ４
３、クランク角を検出するクランク角センサ等）
からの検出信号に基づき、機関運転条件に最適な
駆動パルス幅を持つ信号をソレノイド３６Ｃに出
力し、電磁弁３６を開閉制御する。

シリンダ２２の上部に形成される環状溝３２は
燃料戻し通路３３を介して燃料タンク３９に連通
するとともに、燃料逃がし通路３１を介して計量
弁３５に、また燃料逃がし通路３１から分岐する
燃料逃がし通路３１Ａを介してスプリング室２７
Ａにそれぞれ連通しており、余分な燃料を燃料タ
ンク３９に戻すようになつている。

以上の構成による作用を第１図Ａ〜Ｅに基づい
て説明する。

燃料供給ポンプ３７により燃料タンク３９の燃
料は予圧され、燃料供給通路２８から開弁してい
る電磁弁３６、および計量弁３５の圧力通路３５
Ｄを経て圧力室２６に供給され、このためプラン
ジヤ２３の吸入行程における圧力室２６への吸入
作用が促進される（第１図Ａ参照）。

なお、第２図に示すように燃料供給通路２８と
圧力室２６とを、連通路４５で直接連通し、その
間に、通路２８から圧力室２６側へは流れるが逆
方向には閉となる逆止弁４６を介装すれば、より
円滑なプランジヤ２３の吸入作用を達成すること
ができる。

機関に同期して回転するカム２５によりプラン
ジヤ２３が下降し（第１図Ｂが下降始めの時点を
示す）、圧力室２６の燃料を加圧するが、この時
点では電磁弁３６は開いており、加圧される燃料
の一部はオリフイス３５Ｅ、圧力通路３５Ｄ、ス
プリング室３５Ｂから電磁弁３６の弁室３６Ａを
経て燃料供給通路２８へ逃げる。

このためオリフイス３５Ｅの前後差圧が発生
し、この前後差圧による駆動力がスプリング３５
Ｃに抗して弁体３５Ａを図で右に駆動し、計量弁
３５を開く。計量弁３５が開くと加圧された燃料
は燃料逃がし通路３１へ逃げるので、ノズル部２
７は開弁圧以上にならず、燃料は噴射されない。

プランジヤ２３がさらに下降し、所定のクラン
ク角でソレノイド３６Ｃに通電して電磁弁３６を
閉じると、スプリング室３５Ｂの燃料は逃げる場
所がなくなるため、スプリング室３５Ｂの燃料圧
力が上昇しする。

この状態では高圧燃料が弁体３５Ａに背圧とし
て働き、弁体３５Ａの先端のシート径の差により
生ずる大きな駆動力が、スプリング３５Ｃととも
に弁体３５Ａを図で左に付勢し、このようにして
電磁弁３６が閉じた後に計量弁３５を閉じる。

このため圧力室２６の燃料は閉じ込められ、プ
ランジヤ２３の下降につれて圧力を増し、この高
圧燃料が燃料通路２９を介してノズル部２７のニ
ードル室２７Ｄに伝わる。

ニードル室２７Ｄの圧力がニードルバルブ２７
Ｃを下方に付勢するスプリング２７Ｂの付勢力
（ノズル部２７の開弁圧）以上になると、ニード
ルバルブ２７Ｃを上方に押し上げて噴孔２７Ｅを
開き、圧力室２６の高圧燃料が図示しない燃焼室
に噴射されるのである（第１図Ｃ参照）。

プランジヤ２３がさらに下降していく過程で、
所定のクランク角にてソレノイド３６Ｃへの通電
をやめて電磁弁３６を開くと、前述のように圧力
室２６の高圧燃料の一部がオリフイス３５Ｅ、圧
力通路３５Ｄをを通して逃げることによりオリフ
イス３５Ｅの前後に差圧が生じ、この差圧による
大きな駆動力でスプリング３５Ｃに抗して計量弁
３５を迅速に開弁方向に駆動する。

このとき、圧力室２６の燃料は、オリフイス３
５Ｅの上流側に開口した燃料逃がし通路３１を介
して直接低圧側に逃がされ、即ち、オリフイス３
５Ｅを通過することなく、直接に燃料逃がし通路
３１へと逃がされるので、燃料通路２９の圧力は
速やかに下降し、ノズル部２７の開弁圧以下とな
つて燃料の噴射が直ちに停止する（第１図Ｄ参
照）。

プランジヤ２３が最下点に達した後再び上昇を
始めると、圧力室２６の圧力が低下するため計量
弁３５は閉じるが電磁弁３６は開いており、電磁
弁３６からスプリング室３５Ｂ、圧力通路３５
Ｄ、オリフイス３５Ｅを経て圧力室２６に燃料が
導入される（第１図Ｅ参照）。

すなわち、燃料の噴射は電磁弁３６を閉じた所
定時間後から電磁弁３６を開くまでの間に行なわ
れることになる。

従つて、電磁弁３６を開閉するソレノイド３６
Ｃへの通電時期並びに通電時間を運転条件に応じ
て変えることにより、ノズル部２７から噴射され
る燃料の噴射時期並びに噴射量が制御される。

そして高圧燃料の供給を直接制御する計量弁３
５は、オリフイス前後差圧によつて生じる駆動力
により開く一方、スプリング室３５Ｂに導いた高
圧燃料による背圧を利用した弁体３５Ａの先端の
シート径の差による駆動力とスプリング３５Ｃの
付勢力とにより閉じるため、高圧燃料に対しても
応答良く確実に開閉することができ、また電磁弁
３６としてはスプリング室３５Ｂの圧力を逃がし
あるいは閉じ込めるだけでよく、したがつて大き
な駆動力は必要としない。

これらの結果、燃料噴射量は電磁弁３６に対す
る電気的信号に応じて正確かつ応答良く制御する
ことができる。

この実施例はユニツトインジエクタへの適用例
を示したが、本発明はこの他、たとえば分配型の
燃料噴射ポンプにも適用できることは明白で、こ
の場合には前記圧力室２６に相当する、プランジ
ヤによつて加圧されるポンプ室に燃料供給通路２
８を接続すれば良く、これによつて噴射終了時期
を制御するスピルリング及びこれを駆動するため
の複雑なリンクやレバー機構を不要とすることが
できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、高圧燃料の一部
を逃がすことにより第１の弁としての計量弁の前
後に差圧を生じさせ、この差圧による駆動力で計
量弁の開作動を行うと共に、高圧燃料による背圧
を利用した弁体の先端のシート径の差による駆動
力で計量弁の閉作動を行うので、高圧燃料に対し
ても応答良く確実に開閉することができ、また第
２の弁としての電磁弁は、第１の弁の背部のスプ
リング室の圧力を逃がしあるいは閉じ込めるだけ
でよく、したがつて大きな駆動力を必要としない
ため小型なもので済み、これらの結果、燃料噴射
量を電磁弁に対する電気的信号に応じて正確かつ
応答良く制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すも
ので、同図Ａ〜Ｅはそれぞれ作動状態を説明する
断面図、第２図は本発明の他の実施例の概略構成
断面図である。 ２３……プランジヤ、２５……カム、２６……
圧力室、２７……ノズル、２８……燃料供給通路
（第２の燃料逃がし通路）、３１……第１の燃料逃
がし通路、３５……計量弁、３５Ａ……弁体、３
５Ｂ……スプリング室（背圧室）、３５Ｃ……ス
プリング室、３５Ｄ……圧力通路、３５Ｅ……オ
リフイス、３６……電磁弁、３７……燃料供給ポ
ンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料を吸い込み加圧する圧力室２６と、圧力
   室２６の加圧燃料を噴射ノズルへと導く燃料通路
   ２９と、圧力室２６と低圧側とを連通する第１の
   燃料逃がし通路３１と、弁体３５Ａの前面で第１
   の燃料逃がし通路３１を開閉する第１の弁３５
   と、第１の弁３５の弁体３５Ａを閉弁方向に付勢
   するスプリング３５Ｃと、前記弁体３５Ａの背面
   に形成される背圧室３５Ｂと、背圧室３５Ｂと圧
   力室２６とを常時連通する圧力通路３５Ｄと、こ
   の圧力通路３５Ｄを絞るオリフイス３５Ｅと、背
   圧室３５Ｂと低圧側とを連通する第２の燃料逃が
   し通路２８と、第２の燃料逃がし通路２８を開閉
   する第２の弁３６とを備え、かつ前記第１の弁３
   ５は前記オリフイス３５Ｅを迂回して第１の燃料
   逃がし通路３１を直接低圧側に開放するように構
   成したことを特徴とする燃料噴射計量装置。