JPH0452865B2

JPH0452865B2 -

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Publication number: JPH0452865B2
Application number: JP12909884A
Authority: JP
Inventors: Tooru Yoshinaga; Toshihiko Ito; Yasuyuki Sakakibara; Yukihiro Natsuyama
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1992-08-25
Also published as: JPS618463A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は電子制御可能な内燃機関用燃料噴射弁
に関する。

〔背景技術および発明の概要〕

内燃機関、特にデイーゼルエンジンの燃料噴射
システムに於ては、噴射燃料圧力の超高圧化なら
びに噴射タイミング制御の高精度化が要望されて
いる。超高圧化への対処方法としては、サーボ増
圧ポンプの使用が知られている。高精度化への対
処方法としては噴射ノズルニードル弁の開閉を電
子制御することが望ましい。ニードル弁の開閉を
電子制御できれば噴射開始、停止時期の制御の高
精度化が可能となる。しかし、燃料圧力を超高圧
化する場合には、超高圧が作用した噴射ノズル
を、直接、ソレノイド等で開閉するには大きな駆
動力を要し、駆動力を増すためにソレノイドを大
型化すれば応答性が悪くなるという問題が生じ
る。

この問題を解決する為、本発明の発明者は、先
に、超高圧燃料の噴射および停止を小さな出力の
ソレノイドで制御することができ、応答性に優れ
たコンパクトな内燃機関用燃料噴射弁を提案した
（特願昭58−149151号）。

この提案は、噴射弁本体内にパワーシリンダを
設け、このパワーシリンダを駆動するための制御
用油圧を電子制御可能なソレノイド弁で制御し、
このパワーシリンダにより噴射ノズルニードル弁
の開閉を制御するというものである。そして、こ
の燃料噴射弁においては、パワーシリンダのピス
トンの受圧面積は噴射ノズルニードル弁の受圧面
積より大きくしてあり、かつ、ニードル弁受圧面
積に対するピストン受圧面積の比は、制御用油圧
に対する噴射用燃料圧力（噴射ノズルに供給され
る燃料の圧力）の比より大きくしてある。

このようなパワーシリンダを用いて噴射ノズル
ニードル弁の開閉を制御すれば、パワーシリンダ
の制御用油圧をそれ程高くしなくても、超高圧燃
料が供給された噴射ノズルを制御することが可能
となる。このため、小さな駆動力のソレノイド弁
でパワーシリンダを制御することができ、ソレノ
イド弁を小型化することが可能となる。又、噴射
ノズルのニードル弁の動きはソレノイド弁を電子
制御することにより制御されるから、噴射タイミ
ングの高精度化が可能となる。更に、燃料圧力の
上昇に伴い開弁する型式の噴射弁と異なり、噴射
ノズルには一定圧力の超高圧燃料を供給すること
ができるから、噴射期間中は一定圧の超高圧噴射
を行うことが可能となる。

本発明は、前掲の提案に係る噴射弁を更に改良
し、その噴射率特性を改善することを目的とする
ものである。即ち、高圧噴射を行なう場合には、
低速低負荷時、特にアイドリング時においては騒
音や振動が高くなるという問題がある。これは、
燃料噴射開始から燃料に着火するまでに着火遅れ
が存在し、着火と同時にそれまでに噴射された燃
料が一度に燃焼する現象、即ち、所謂デイーゼル
ノツクによるものである。この問題に対処するに
は、着火遅れ期間中にシリンダ内に噴射される燃
料を少なくする、つまり噴射率を下げることが効
果的である。

又、燃費、排気エミツシヨン（HC，スモー
ク）の面からすれば、噴射終了時には噴射が一瞬
のうちに終ることが望ましい。

以上の点から、望ましい噴射率波形は、噴射ノ
ズルニードル弁の開弁時には噴射率の立上りがゆ
るやかとなり、その閉弁時には急峻な立ち下がり
となる様な形状でる。

本発明は、この様な噴射率波形を得る為に、噴
射ノズルニードル弁の開弁速度を遅くし閉弁速度
を早くすることの可能な燃料噴射弁を提供するこ
とを目的とするものである。

このため、本発明は、前掲の提案に係る燃料噴
射弁において、ソレノイド弁の励起時にパワーシ
リンダ作動室からの燃料流出（即ち、パワーシリ
ンダ作動室に作用している作動用燃料圧力の釈
放）を徐々に行わせ、ソレノイド弁の励起解除時
にパワーシリンダ作動室への燃料流入（即ち、作
動室への作動用燃料圧力の印加）を速やかに行わ
せるための流量制御手段を設けたことを特徴とす
るものである。

この様にすれば、ソレノイド弁励起時にはパワ
ーシリンダ出力は徐々に低下し、噴射ノズルニー
ドル弁が徐々に開弁するので、噴射初期の噴射率
の立上りが緩やかとなる。又、ソレノイド弁励起
解除時には、パワーシリンダ出力は速かに増大
し、直ちに噴射ノズルニードル弁を閉じるので、
噴射終期の噴射率の立上りは急峻となる。

本発明の一実施態様では、前記流量制御は、パ
ワーシリンダ作動室に作動用加圧燃料を供給する
作動用燃料供給通路の上流側区間の最小流路面積
をソレノイド弁のドレーン通路の最小流路面積よ
り大きくすることにより達成することができる。
このためには、ソレノイド弁ドレーン通路に絞り
を設けることができる。或いは、ドレーン通路と
作動用燃料供給通路上流側区間との夫々に絞りを
設け、上流側区間の絞りの開口面積をドレーン通
路の絞りの開口面積より大きくしてもよい。

他の実施態様では、ソレノイド弁は、ドレーン
ポートと入力ポートと出力ポートとを備えている
と共に、ドレーンポートに隣接配置された弁座と
協働してドレーンポートを開閉する弁体と、入力
ポートに隣接配置された弁座と協働して入力ポー
トを開閉する弁体とを備えて成り、流量制御手段
は入力ポートの弁座の直径をドレーンポートの弁
座の直径より大きくすることにより構成すること
ができる。

更に別の実施態様では、入力ポートの有効流路
面積をドレーンポートの有効流路面積より大きく
することにより前記流量制御を行うことができ
る。この場合、ソレノイド弁にはドレーンポート
を開閉するニードル弁体と入力ポートを開閉する
ボール弁体を設け、このニードル弁体にはドレー
ンポートおよび入力ポートを貫いて延長してボー
ル弁体に係合する軸方向突起を設け、この軸方向
突起に段差を設けてその基部の断面積をその先端
部の断面積より大きくすることにより、入力ポー
トの有効流路面積をドレーンポートの有効流路面
積より大きくすることができる。

〔実施例〕

以下、添附図面を参照して本発明の実施例を説
明する。異なる図面を通じて、同一又は類似の構
成部材は類似する参照番号を用いて表すこととす
る。

第１図は本発明の燃料噴射弁を用いて成る燃料
供給システムの主要構成を示すものである。超高
圧燃料ポンプ１０は燃料タンク１２より燃料を吸
い上げて例えば約600Kg／cm²の超高圧に加圧し、
600Kg／cm²以上の圧力になつた燃料をリリーフさ
せるためのリリーフ弁１４と、600Kg／cm²の圧力
の燃料を蓄圧するためのアキユムレータ１６を介
して、燃料噴射弁１００の噴射用燃料入口１０２
を燃料を供給する。中圧燃料ポンプ２０は燃料タ
ンク１２より燃料を吸い上げて例えば約150Kg／
cm²の圧力に加圧し、150Kg／cm²以上の燃料をリリ
ーフさせるためのリリーフ弁２２と、150Kg／cm²
の圧力の燃料を蓄圧するためのアキユムレータ２
４を介して、噴射弁１００の制御用燃料入口１０
４に燃料を供給する。

超高圧ポンプ１０の駆動軸２６はエンジンクラ
ンク軸の回転に同期してクランク軸の1/2回転毎
に１回転するべく駆動される。駆動軸２６にはク
ランク軸の回転角を検出するため5゜間隔で設けら
れた歯２８を持つた歯車３０が取付けてあり、さ
らに歯車３０の側面にはクランク回転角の基準位
置を検出するための突起３２が設けてある。歯車
３０の歯２８に対向して磁気抵抗素子（MRE）
から成るクランク角検出センサ３４が設けられ、
突起３２に対向して基準位置検出センサ３６が設
けられている。センサ３４，３６の信号は電子制
御ユニツト（ECU）３８に送られる。

車両のアクセルペダル４０にはアクセル開度を
検出するためのポテンシヨメータから成るアクセ
ル開度センサ４２が設けられ、センサ４２は機関
負荷に応じたアクセル開度信号ECU３８に送る。
ECU３８はこれらの信号からエンジン回転数、
負荷条件に応じた最適な燃料噴射開始時期、噴射
期間を決定し、リード線４４を介して噴射弁１０
０のソレノイド弁１０６のソレノイド１０８に通
電して燃料の噴射を制御する。

第２図を参照して燃料噴射弁１００の詳細を説
明する。噴射弁１００の本体１００を有し、本体
１１０の下端にはリテーナ１１２により噴射ノズ
ル１１４が装着してある。ノズル１１４はノズル
ボデー１１６を有し、ノズルボデー１１６には燃
料通路１１８と圧力室１２０と軸方向ボア１２２
と噴口１２４が設けてあり、軸方向ボア１２２に
はニードル弁１２６が嵌挿してある。本体１１０
には燃料入口１０２とノズルボデー１１６の燃料
通路１１８とを連通する燃料通路１２７が形成し
てある。

本体１１０内にはパワーシリンダ１２８が設け
てある。このパワーシリンダ１２８は、本体１１
０内に形成した軸方向ボア１３０と、このボア１
３０に装着されたピストン１３２から成り、圧力
室１３４は制御用燃料通路１３６により制御用燃
料入口１０４に接続されている。パワーピストン
１３２は連接棒１３８により噴射ノズルのニード
ル弁１２６に機械的に連結されている。圧力室１
３４内の燃料圧力によりピストン１３２に作用す
る下向きの力が圧力室１２０内の燃料圧力により
ニードル弁１２６に作用する上向きの力に打克つ
ようにするため、ピストン１３２の直径はニード
ル弁弁１２６の直径より大きくしてあり、（ピス
トン１３２の受圧面積／ニードル弁１２６の受圧
面積）＞（噴射用燃料圧力／制御用燃料圧力）とな
つている。この実施例ではピストン１３２の受圧
面積はニードル弁受圧面積の約５倍である。

制御用燃料通路136はECU３８により電子制御
されるソレノイド弁１０６により開閉制御され
る。ソレノイド弁１０６は、ソレノイド１０８
と、噴射弁本体１１０のボア１４０内に嵌合され
ばね１４２で下向きに付勢されたプランジヤ１４
４と、プランジヤ１４４に連結された弁体１４６
と、ばねで上向きに付勢された鋼球１４８から成
る。鋼球１４８は制御用燃料通路１３６に形成し
た拡径部１５０内に収容されており、この拡径部
１５０には鋼球１４８と協働する弁座１５２が形
成してある。弁体１４６の下端には小径の突起１
５４が設けてあり、鋼球１４８に当接しうるよう
になつている。弁体１４６はボア１４０の下室１
５６と拡径部１５０を連通する通路１５８内で移
動しうるようになつており、この弁体１４６は通
路１５８に形成された弁座１６０と協働して通路
１５８を開閉する。ボア１４０の油圧室１５６は
ドレーン通路１６２によりピストン１３２下方の
室１６４に連通されている。ボア１３０とピスト
ン１３２との間ならびにボア１２２とニードル弁
１２６との間から室１６４に洩れた燃料はドレー
ン通路１６２を介して室１５６へ導かれ、更にそ
こからドレーン通路１６６を介して燃料タンクに
戻される。

第３図は第１図および第２図の噴射弁１００の
一部を模式的に示す拡大図で、連接棒１３８は省
略してある。第３図ａは噴射停止時、第３図ｂは
噴射時の各部の位置を示す。第１図から第３図を
参照して噴射弁１００の作動を説明する。

ソレノイド１０８に通電しない時は、ばね１４
２の作用により弁体１４６は弁座１６０に着座し
てソレノイド弁１０６のドレーンポート１０６Ａ
を閉じており、弁体１４６の先端の突起１５４は
鋼球１４８を押し下げて入力ポート１０６Ｂを開
いている。このため、制御用燃料入口１０４は、
制御燃料通路１３６の上流側区間１３６Ａ、入力
ポート１０６Ｂ、出力ポート１０６Ｃ、制御用燃
料通路１３６の下流側区間１３６Ｂを介して、パ
ワーシリンダ１２８の圧力室１３４に連通し、ピ
ストン１３２には約150Kg／cm²の燃料圧力が作用
し、ピストンが受ける下向きの力は連接棒１３８
を介してニードル弁１２６に伝えられる。この
時、ニードル弁１２６には圧力室１２０内の約
600Kg／cm²の噴射用燃料圧力が作用し、ニードル
弁１２６を上向きに押し上げようとするが、ピス
トン受圧面積／ニードル弁受圧面積の比は噴射用
燃料圧力／制御用燃料圧力の比より大きく設定し
てあるので、ピストン１３２による下向きの力が
ニードル弁１２６による上向きの力に打克つ。こ
のため、ニードル弁１２６は開弁せず、燃料噴射
は行われない（第３図ａ）。

ソレノイド１０８に通電すると、プランジヤ１
４４は上向きに吸引され、弁体１４６は上方にリ
フトせられ、弁座１６０から離れ（第３図ｂ）、
ソレノイド弁１０６の出力ポート１０６Ｃはドレ
ーンポート１０６Ａに接続せられ、パワーシリン
ダ１２８の圧力室１３４は通路１５８を介して室
１５６に連通せられる。また、弁体１４６のスト
ロークは鋼球１４８のストロークより大きくして
あるため、鋼球はばね１６８および室１５０内の
油圧の作用により上方へ移動し、弁座１５２に押
し付けられて、制御用燃料入口１０４と圧力室１
３４の連通を遮断する。パワーシリンダ１２８の
圧力室１３４は通路１５８を介してドレーン室１
５６に連通せられ、下室１６４はドレーン通路１
６２を介してドレーン室１５６に連通せられるの
で、ピストン１３２の両端面に作用する力は均衡
する。一方、噴射ノズル１１４の圧力室１２０に
は超高圧力（600Kg／cm²）の燃料が作用している
ため、ニードル弁１２６は連接棒１３８を介して
ピストン１３２を押し上げると共に開弁する。従
つて、超高圧燃料は噴孔１２４から噴射される。
従つて、ソレノイド１０８への通電時期、通電時
間を制御することにより、燃料噴射開始時期およ
び噴射量を制御することができる。

以上に示した燃料噴射弁において、本発明は、
第４図に示す改良を行なうものである。即ち、制
御用燃料通路１３６の上流側区間１３６Ａと、ド
レーン通路１６２に絞り１９１，１９２を設け、
絞り１９１の開口面積を絞り１９２の開口面積よ
り大きくなし、ピストン１３２上部の圧力室１３
４に流入、流出する燃料速度を変え、流入時には
流入速度が早く、流出時には遅くなる様にしたも
のである。これにより、ニードル弁１２６は開弁
時にはゆつくり開弁し、閉弁時には急速に閉弁す
る。従つて噴射率を噴射初期と噴射終期とで変化
させることができる。

本実施例における絞り１９１の面積S₁は0.2mm²
絞り１９２の面積S₂は0.1mm²にすることができる。

第５図はセンサ３４，３６からの信号とソレノ
イド通電パルス信号および噴射流量の関係を示
す。図において、センサ３４が歯車３０の歯２８
により検出するクランク角信号パルスＡ、センサ
３６が突起３２により検出する基準信号パルスを
Ｂ、ソレノイド弁への通電パルスをＣ、噴射流量
をＤとする。ECU３８は信号Ａ、信号Ｂ、およ
びアクセル開度センサ４２からの信号に基いて、
通電パルスの開始時期θ（基準位置からのクラン
ク回転角）とパルス幅ｔ（通電時間）を決定し、
リード線４４を介してソレノイド１０８に通電す
る。噴射パルスＣと実際のニードル弁の開閉時期
の間には応答遅れがあるため、実際の噴射開始時
期はθ′となり、噴射終了時期はθ″となる。噴射パ
ルスはこの遅れを見込んで早目に設定される。

径の異なる絞り１９１，１９２を設けたので、
圧力室１３４に流入、流出する燃料速度が変化
し、ニードル弁１２６の開弁速度、閉弁速度が変
化する。この為噴射流量Ｄは、立ち上りが遅く、
立ち下りが早いという理想的な噴射率特性が得ら
れることになる。

第６図はパイロツト噴射を行う場合の噴射パル
スＣおよび噴射流量Ｄを示す。基準位置からクラ
ンク回転角θ₁後にパルス幅t₁をもつてパイロツト
噴射パルスが形成され、時間t₂後にパルス幅t₃の
主噴射パルスが形成される。噴射率の立上りを遅
くしたのでパイロツト量を少なくでき、噴射終了
時も鋭い噴射カツトを得ることができる。

第４図の実施例においては、絞り、１９１，１
９２を設けたが、第７図に示すように、ニードル
弁体１４６の弁座１６０の直径を鋼球１４８の弁
座１５２の直径より小さくすることによつても同
様の効果が得られる。前者の直径φCは例えば0.7
mm、後者の直径φDは1.0mmにすることができる。

或いは、第８図に示すように、弁体１４６の突
起１５４を２段構造にし、その基部１５４Ａの直
径φEを大きく（例えば0.8mm）、その先端部１５
４Ｂの直径φFを小さく（例えば0.6mm）すること
により、同様の効果を得ることができる。

第９図は本発明の第４実施例を示す。第１実施
例と共通する構成部材は同一又は類似の参照番号
で示す。第１実施例との相違は第１実施例はパワ
ーシリンダの出力を連接棒を介して噴射ノズルの
ニードル弁に伝えるように構成したのに対し、こ
の実施例では噴射用燃料通路を開閉する弁をパワ
ーシリンダで制御するようにしたことである。噴
射弁２００の本体２１０には、超高圧ポンプ１０
からの超高圧燃料を受取る噴射用燃料入口２０２
と、中圧ポンプ２０からの制御用中圧燃料を受取
る制御用燃料入口２０４が設けてある。第１実施
例と同様に、パワーシリンダ２２８の圧力室２３
４と制御用燃料入口２０４を結ぶ通路２３６はソ
レノイド弁２０６により開閉制御される。噴射用
燃料入口２０２と噴射ノズル２１４を結ぶ通路２
２７には弁座２７０をもつた拡径部２７２が形成
してあり、弁座２７０にはパワーシリンダのピス
トン２３２に連結されたニードル弁２７４が協働
するようになつている。ソレノイド弁２０８に通
電しない時は制御用燃料がパワーシリンダ２２８
の圧力室に導入され、ピストン２３２はニードル
弁２７４を弁座２７０に圧接して噴射用燃料通路
２２７を遮断する。ソレノイドに通電した時に
は、ピストンに加わる油圧は消滅し、ニードル弁
２７４が開弁して燃料が噴射される。

第９図に示す第４実施例においても、第４図、
第７図、第８図に示す絞り、弁座の直径の変化、
突起部の段差等によりニードル弁の開弁、閉弁速
度を制御できる。

第１０図は本発明の第５実施例の噴射弁３００
を示す。第４実施例では噴射用燃料通路をニード
ル弁２７４を用いて制御しているが、この実施例
ではスプール弁３７０を用いた点で相違する。ソ
レノイド弁３０６のソレノイド３０８に通電しな
い時はスプール弁３７０のスプール３７２はパワ
ーシリンダ３２８のピストン３３２により下方に
押しつけられ、スプール弁の出力ポート３７４は
リリーフポート３７６に連通しており、燃料噴射
は行われない。ソレノイド３０８に通電し、パワ
ーシリンダ圧力室３３４の油圧をリリーフする
と、スプール３７２は上昇し、出力ポート３７４
とリリーフポート３７６は遮断され、入力ポート
３７８は出力ポート３７４に連通し、燃料が噴射
される。この第５実施例にも、第４図、第７図、
又は第８図に示した流量制御手段を設ける。

第１１図は本発明の第６実施例の噴射弁４００
を示す。前述した実施例では噴射弁本体には二種
の燃料入口を設け、夫々異なる圧力の燃料ポンプ
に接続しうるようにしたが、この実施例は燃料ポ
ンプを共通化し、燃料入口１つにしたところに特
色がある。ソレノイド弁弁４０６およびパワーシ
リンダ４２８の構成は第１実施例と同様である。
噴射弁本体４１０には１つの燃料入口４７０が設
けてあり、この燃料入口４７０は制御用燃料通路
４３６にによりパワーシリンダ４２８の圧力室４
３４に接続されていると共に、噴射用燃料通路４
２７により噴射ノズル４１４に接続されている。
パワーシリンダ４２８のピストン４３２は第１図
の実施例と同様に連接棒４３８により噴射ノズル
のニードル弁に連結されている。燃料ポンプ５０
は燃料タンク１２からの燃料を加圧してリリーフ
弁５２およびアキユムレータ５４を介して加圧燃
料を燃料噴射弁４００の燃料入口４７０に供給す
る。

この実施例では燃料ポンプが一種で足り、燃料
供給システム全体を簡素化できる利点があるが、
高圧の燃料を噴射するためポンプ５０の吐出圧力
を高くすればこれに対応してパワーシリンダ制御
用油圧も高くなり、ソレノイド弁４０６の休止時
に弁体４４６がばね４４２の作用に抗して開弁す
るおそれがある。本発明の発明者の実験によれば
ポンプ吐出圧力が約300Kg／cm²程度までならば燃
料噴射を実用範囲内に制御できたが、例えば約
600Kg／cm²の圧力では制御できなかつた。

この第５実施例にも第４図、第７図、又は第８
図の流量制御手段を設ける。

第１２図は本発明の第７実施例の燃料噴射弁５
００を示す。この実施例の特徴は噴射弁外部の燃
料ポンプにより所定圧力に加圧された燃料を、噴
射弁に内蔵されたサーボ増圧ポンプにより超高圧
に増圧しうるようになつていることである。第１
実施例と同様に、噴射弁本体５１０にはソレノイ
ド弁５０６およびパワーシリンダ５２８が設けて
あり、パワーシリンダ５２８のピストン５３２は
連接棒５３８により噴射ノズル５１４のニードル
弁５２６に連結されている。

本体５１０には更に、第２のソレノイド弁５０
６ａと、第２のパワーシリンダ５２８ａと、スプ
ール弁５７０と、サーボ増圧ポンプ５７２が設け
てある。第２ソレノイド弁５０６ａは、第１ソレ
ノイド弁５０６と同様に、ソレノイド弁５０８
ａ、弁体５４６ａ、鋼球５４８ａ、プランジヤ５
４４ａを有する。第２パワーシリンダ５２８ａ
は、第１パワーシリンダ５２８と同様に、ピスト
ン５３２ａおよび圧力室５３４ａを有する。サー
ボ増圧ポンプ５７２は本体５１０内に形成された
段付ボア内に収蔵された大径ピストン５７４と小
径プランジヤ５７６を備えて成り、ピストン５７
４の上方には圧力室５７８が画定され、プランジ
ヤ５７６の下方にはポンプ室５８０が画成されて
いる。ピストン５７４の受圧面積はプランジヤ５
７６の受圧面積の約５倍になつている。

燃料ポンプ６０は燃料タンク１２から燃料を吸
込んでこれを約200Kg／cm²の圧力に加圧し、リリ
ーフ弁６２およびアキユムレータ６４を介して噴
射弁５００の燃料入口５８２に供給する。燃料入
口５８２は第２ソレノイド弁５０６ａにより開閉
制御される燃料通路５８４により第２パワーシリ
ンダ５２８ａの圧力室５３４ａに連通せられてい
ると共に、通路５８６によりスプール弁５７０の
入力ポートに連通せられている。スプール弁５７
０の出力ポートは通路５８８によりサーボ増圧ポ
ンプ５７２の圧力室５７８に連通せられている。
スプール弁５７０のリリーフポートは噴射弁のド
レーンポートに接続されている。サーボ増圧ポン
プ５７２のポンプ室５８０は超高圧燃料通路５２
７により噴射ノズル５１４に接続されている。ス
プール弁５７０の入力ポートと超高圧燃料通路５
２７はチエツク弁５９２を備えた通路５９４によ
り互いに接続されており、通路５９４からは制御
用燃料通路５３６が分岐して第２ソレノイド弁５
０６を介して第１パワーシリンダ５２８の圧力室
５２４に通じている。

次にこの実施例の作動を説明する。ECU３８
はセンサ３４，３６，４２からの情報に基いて噴
射開始時期と噴射パルス幅を決定し、リード線４
４および６６を介して第１および第２ソレノイド
弁のソレノイドに通電する。第２ソレノイド５０
８ａに通電しない間は、燃料入口５８２からの燃
料は第２パワーシリンダの圧力室５３４ａに流入
してピストン５３２ａを図中右方に変位させるの
で、スプール弁５７０の出力ポートはドレーンポ
ートに連通せられ、サーボ増圧ポンプ５７２は作
動しない。第２ソレノイド５０８ａに通電する
と、第２パワーシリンダ５２８ａの圧力室５３４
ａの圧力が低下し、ピストン５３２ａおよびスプ
ールが図中左方に移動し、スプール弁５７０の入
力ポートは出力ポートに連通せられ、約200Kg／
cm²の圧力の燃料が通路５８８を経てサーボ増圧ポ
ンプ５７２の圧力室に流入してピストン５７４を
下方に駆動する。このためポンプ室５８０内の燃
料はプランジヤ５７６により約1000Kg／cm²の超高
圧力に加圧される。しかし、第１ソレノイド５０
８に通電するまでは燃料噴射は起らない。

次に第１ソレノイド５０８に通電すると、第１
パワーシリンダ５２８の圧力室５３４内の油圧が
低下し、連接棒５３８を介して噴射ノズル５１４
のニードル弁５２６に作用するピストン５３２の
付勢力が消失し、ニードル弁５２６が開弁して燃
料が噴射される。第１ソレノイド５０８への通電
が停止すると燃料噴射は終了する。次に第２ソレ
ノイド５０８ａへの通電を停止すると、スプール
弁５７０は図中右方に移動するのでサーボ増圧ポ
ンプ５７２のピストン５７４は上方に復帰し、プ
ランジヤ５７６はチエツク弁５９２を介してポン
プ室５８０内に燃料を吸込み、次のサイクルに備
える。

第７実施例においても、噴射弁５００の第１ソ
レノイド弁５０６、制御用燃料通路５３６、又は
ドレーン通路５６２に、第４図、第７図、又は第
８図の流量制御手段を設け、圧力室１３４への流
入、流出速度を絞り、弁座直径の変化、弁体突起
部の段差により変化させることにより、ニードル
弁５２６の開弁、閉弁速度をかえることができ
る。

第１３図を参照して第７実施例の制御方法を説
明する。図において、Ａはクランク角センサ３４
からのパルス信号、Ｂは基準位置センサ３６から
のパルス信号である。Ｃは第２ソレノイド弁５０
６ａへの通電信号で、基準位置から角度θ₁で通電
を開始し、時間t₁後に通電を停止する。この通電
期間t₁はエンジンの全ゆる運転条件における噴射
開始時期、噴射量をカバーできるように十分長い
時間がとつてある。Ｄは超高圧燃料通路５２７内
の燃料圧力である。燃料ポンプ６０の吐出圧であ
る低圧２００Kg／cm²とサーボ増圧ポンプ５７２の
吐出圧である超高圧1000Kg／cm²の間を第２ソレノ
イド５０６ａへの通電により制御される。Ｅは第
１ソレノイド５０６への通電信号を示し、基準位
置からクランク角度θ₂で通電を開始し、時間t₂後
に通電を停止する。この通電信号Ｅは噴射開始時
期と噴射量を制御するものである。Ｆは噴射流量
を示す。通電信号Ｅと実際のニードル弁の開閉時
期の間には応答遅れがあるため、実際の噴射開始
時期はθ₂′となり、噴射終了時期はθ₂″となる。通
電信号Ｅはこの遅れを見込んで早目に設定する。

ニードル弁の開弁、閉弁速度が異なつている
為、噴射流量Ｆはニードル弁開弁時にはゆるやか
に立ち上り、閉弁時には急峻な立ち下がりとな
る。これにより騒音、振動を低減でき、排気エミ
ツシヨン（HC、スモークetc.）、燃費を改善でき
る。

又、この実施例においてもパイロツト噴射を行
うことが可能であり、そのためには第５図に示す
様に主噴射パルスに先行して短時間のパイロツト
噴射パルスを形成すればよい。

前述したすべての実施例では、電気式開閉弁と
してソレノイド弁を使用したが、磁歪効果や電歪
効果を使用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べた様に、本発明の燃料噴射弁には、
パワーシリンダ作動室からの作動用燃料圧力の釈
放を緩慢に行わせ、該作動室への燃料圧力の印加
を急速に行わせる流量制御手段を設けたので、噴
射ノズルニードル弁の開弁速度を遅くかつ閉弁速
度を速くすることができ、その結果、噴射初期に
噴射率の立上りが緩くなり噴射終期に噴射率の立
下りが急峻になるという理想的な噴射率特性を得
ることができる。従つて、低速低負荷時、殊にア
イドリング時の騒音や振動を抑制する効果が著し
く、しかも燃費を節減し排気エミツシヨンを改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される電子制御式燃料噴
射弁を用いた燃料供給システムの全体図、第２図
は第１図の燃料噴射弁の拡大断面図、第３図は第
２図の噴射弁のソレノイド弁およびパワーシリン
ダの模式的断面図で、第３図ａはソレノイド弁の
休止位置を、第３図ｂは作動位置を示し、第４図
は本発明による改良の第１実施例を示すもので第
４図ａおよび第４図ｂは夫々第３図ａおよび第３
図ｂの位置に対応しており、第５図は第１実施例
のセンサ信号とソレノイド通電信号と噴射流量の
関係を示すタイミングチヤート、第６図はパイロ
ツト噴射を行う場合の第５図同様のタイミングチ
ヤート、第７図は本発明の第２実施例の模式的部
分断面図、第８図は本発明の第３実施例の模式的
部分断面図、第９図は第４実施例の燃料噴射弁を
用いた燃料供給システムの全体図、第１０図は第
５実施例の燃料噴射弁を用いた燃料供給システム
の全体図、第１１図は第６実施例の燃料噴射弁を
用いた燃料供給システムの全体図、第１２図は第
７実施例の燃料噴射弁を用いた燃料供給システム
の全体図、第１３図は第７実施例の作動のタイミ
ングチヤートである。１０…超高圧燃料ポンプ、２０，５０，６０…
中圧燃料ポンプ、１００，２００，３００，４０
０，５００…燃料噴射弁、１０６，２０６，３０
６，４０６，５０６…ソレノイド弁、１０６Ａ…
ドレーンポート、１０４Ｂ…入力ポート、１０６
Ｃ…出力ポート、１１４，２１４，３１４，４１
４，５１４…噴射ノズル、１２８，２２８，３２
８，４２８，５２８…パワーシリンダ、１３６，
２３６，３３６，４３６，５３６…制御用燃料供
給通路、１３６Ａ…上流側区間、１３６Ｂ…下流
側区間、１４６…ニードル弁体、１５２…入力ポ
ートの弁座、１６０…ドレーンポートの弁座、１
５４…ニードル弁体の軸方向突起、１５４Ａ…大
径基部、１５４Ｂ…小径先端部、１６２，５６２
…ドレーン通路。

Claims

【特許請求の範囲】１加圧された燃料を受入れる燃料入口を備えた
本体と、該本体の一端に装着され圧力室とニード
ル弁とを備えた噴射ノズルと、第１のアキユムレ
ータに蓄圧された加圧燃料を前記噴射ノズルの圧
力室に供給する燃料供給通路と、該本体に形成さ
れた軸方向ボア内に収蔵されるとともにその移動
によつて噴射ノズルの作動を制御するピストン及
び作動室を有するパワーシリンダと、前記第１の
アキユムレータ又はそれとは別の第２のアキユム
レータに蓄圧された加圧燃料を該燃料入口から前
記パワーシリンダ作動室に供給する作動用燃料供
給通路と、該作動用燃料供給通路を遮断および導
通制御する電子制御式ソレノイド弁とを備えて成
り、該ソレノイド弁は、前記燃料入口に接続され
た入力ポートと、前記パワーシリンダ作動室に接
続された出力ポートと、ドレーン通路に接続され
たドレーンポートとを備え、該出力ポートをドレ
ーンポートに接続することでパワーシリンダ作動
室からの燃料流出を許容して噴射ノズルを作動さ
せ、かつ、該入力ポートを出力ポートに接続して
パワーシリンダ作動室に加圧燃料を流入させて噴
射ノズルを非作動にするべく択一的に作動可能で
あり、該パワーシリンダのピストンの受圧面積は
噴射ノズルのニードル弁の受圧面積より大きく成
つており、しかも、該出力ポートとドレインポー
トの接続時に該パワーシリンダ作動室からの燃料
流出を緩慢に行わせ、かつ、該入力ポートと出力
ポートの接続時にパワーシリンダ作動室への燃料
流入を急速に行わせるための流量制御手段を設
け、もつて、噴射ノズルのニードル弁の開弁速度
を小さくかつその閉弁速度を大きくしたことを特
徴とする燃料噴射弁。２前記流量制御手段は該ドレーン通路に設けた
絞りから成る特許請求の範囲第１項記載の燃料噴
射弁。