JPH0849567A

JPH0849567A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPH0849567A
Application number: JP18244794A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takatsuki; 俊昭高月; Yoichi Hatanaka; 洋一畑中; Katsuhiko Yokota; 克彦横田; Toshio Nakahira; 敏夫中平; Shiro Ishida; 史郎石田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1994-08-03
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】可変噴口構造の噴射ノズルにおける噴口切換
時の燃料噴射量の急激な変化を防止する。【構成】径の異なる噴口２４，２５を有した噴射ノズ
ル１の噴口切換により噴射制御を行う燃料噴射装置であ
る。その噴口切換時に、噴口径の相違による噴射量変動
に相応させて燃料噴射ポンプ４のコントロールラック位
置を修正する電磁アクチュエータ１１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変噴口構造の噴射ノ
ズルを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、新規な可変噴口構造の
燃料噴射ノズルを提案した（特願平６−１０６５４５
号）。この燃料噴射ノズルは、二重針弁を各々の燃料通
路で供給される燃圧により適宜リフトさせて、口径の異
なる噴口を適宜開閉させるものであって、大径の内側噴
口に連通する内側燃料溜りに、燃圧供給と同期して燃料
を供給するための第三の燃料通路を接続し、内側針弁の
受圧面に臨む加圧室と内側燃料溜りとを仕切る仕切部を
設けたものである。そして高速・高負荷時には、内側燃
料通路により燃料を加圧室に供給して、その圧力が内側
針弁の受圧面に作用することで内側針弁がリフトされ、
内側噴口が開放されて、同時に第三の燃料通路により供
給された燃料が内側噴口から噴射されるようになってい
る。また低速・低負荷時には外側燃料通路により外側燃
料溜りに燃料を供給して、その圧力により外側針弁がリ
フトされて小径の外側噴口が開放され、第三の燃料通路
からの燃料とともに外側噴口から噴射されるようになっ
ている。

【０００３】燃料供給路の切換えは、例えば図６に示す
ような回転数と燃料噴射量（負荷）とで設定される制御
マップに従って行われる。このマップ上で、低速・低負
荷の領域Ｌにあれば小径の外側噴口を、高速・高負荷の
領域Ｈにあれば大径の内側噴口を選択することで、最適
な噴口径による良好な燃料が得られるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、噴射ノズル
に燃料を供給する燃料噴射ポンプにはガバナ（機械式又
は電子制御式）が備えられており、燃料噴射ポンプの圧
送プランジャをコントロールラックにより適宜回動させ
ることで、エンジン回転数に適合した噴射量に制御する
ようになっている。ラックの位置は、機械式ガバナでは
アクセルペダルにリンク結合されるコントロールレバー
とガバナのフライウエイトとの釣り合いによって決定さ
れ、電子制御式ガバナでは運転状態に応じたステップモ
ーターの作動によって決定される。

【０００５】すなわちラック位置と噴射量とは一定の関
係にあり、運転状態が移行するにつれて噴射量は円滑に
制御されるが、上記可変噴口構造の噴射ノズルにおいて
は、噴射する噴口が切り換えられると、同一ラック位置
であっても実際の噴射量は変わってしまう。このため、
図６中の領域境界（Ｑ_A−Ｎ_A）では急激な噴射量の増
減が起こって、加・減速過渡時等においてトルク変動
（トルクショック）が発生し、フィーリング悪化や出力
オーバーにつながるという問題があった。

【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、可変噴
口構造の噴射ノズルにおける噴口切換時の燃料噴射量の
急激な変化を防止できる燃料噴射装置を提供すべく創案
されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、径の異なる噴
口を有した噴射ノズルの噴口切換により噴射制御を行う
燃料噴射装置において、その噴口切換時に、噴口径の相
違による噴射量変動に相応させて燃料噴射ポンプのコン
トロールラック位置を修正するラック制御機構を備えた
ものである。

【０００８】

【作用】上記構成によって、ポンプ制御手段は、噴口切
換が行われるのと同時に燃料噴射ポンプのコントロール
ラック位置を修正して、噴口径が変化したことで生じる
噴射量の急激な増減を解消する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。

【００１０】図１は本発明に係わる燃料噴射装置の第一
の実施例を示したものである。この燃料噴射装置は、可
変噴口構造で成る噴射ノズル１を備えており、その噴口
切換を行って噴射制御するように構成されている。噴射
ノズル１には大径の内側噴口２４と小径の外側噴口２５
とが設けられ、これらを適宜開閉するための内側針弁２
３及び外側針弁２２が、燃料通路２６，２７，２９に燃
圧を供給されることでリフトされるようになっている。
各燃料通路２６，２７，２９にはソレノイドバルブ２を
備えた高圧燃料供給路３が接続され、燃料噴射ポンプ４
により所定の量及び圧力の燃料が所定のタイミングで選
択的に圧送されるようになっている。ソレノイドバルブ
２は、エンジンの運転状態が入力されるコントローラ５
によって、図６に示したような制御マップに従って噴口
２４，２５が選択されるように動作される。

【００１１】燃料噴射ポンプ４には機械式ガバナ７が備
えられ、コントロールラック（図示せず）に連結したコ
ントロールレバー８が、リンク機構９を介してアクセル
１０に接続されている。すなわちアクセル開度及びフラ
イウエイト動作（エンジン回転数）によってラック位置
を変え、燃料噴射ポンプ４の圧送プランジャ（図示せ
ず）の有効ストロークを変えることによって噴射量の調
量を行うようになっている。

【００１２】そしてリンク機構９の途中に、本発明の特
長となるラック制御機構たる電磁アクチュエータ１１が
設けられている。電磁アクチュエータ１１は、ケース１
２の内部に進退自在に設けられたプランジャ１３と、プ
ランジャ１３を燃料噴射ポンプ４側へと進出する方向に
付勢するリターンスプリング１４と、リターンスプリン
グ１４に抗してプランジャ１３を後退した状態に保持す
るソレノイド１５とで構成されている。プランジャ１３
の先端はコントロールレバー８側のリンクロッド１６に
接続され、反対側のケース底部にはアクセルペダル１０
側のリンクロッド１７が接続されている。ソレノイド１
５はコントローラ５に結線され、ソレノイドバルブ２の
作動と同時に、通電或いは通電解除されるようになって
いる。

【００１３】すなわち、領域Ｌではソレノイド１５に通
電してプランジャ１３を引き込んだ状態とすることで、
図２に示すように、燃料噴射量Ｑとラック位置Ｒとの関
係を、図中傾きが緩やかな外側噴口用関係式に従うもの
とし、領域Ｈでは通電解除してリターンスプリング１４
の付勢力でプランジャ１３を突出させることで、傾きが
急な内側噴口用関係式に従う制御とするようになってい
る。従って、アクセル開度が同一でエンジン回転Ｎ_eが
変わった場合など、制御マップ（図６）上の領域境界を
越えて噴口２４，２５が切り換えられた時には、噴口径
の違いによる噴射量Ｑの増減を解消すべく、燃料噴射ポ
ンプ４のコントロールラック位置Ｒを瞬時に修正するよ
うになっている（図中切換値Ｑ_A）。

【００１４】次に図３によって、本実施例の燃料噴射ノ
ズル１を説明する。この燃料噴射ノズル１は、ノズルホ
ルダー（図示せず）に支持されたノズルボディ２１内
に、軸心が中空に形成された外側針弁２２と、その軸心
位置に設けられた内側針弁２３とで成る二重針弁がそれ
ぞれ上下方向に摺動自在に設けられて構成されている。
ノズルボディ２１の下端部には、内側噴口２４と外側噴
口２５とが二重に配列され、内側燃料通路２６及び外側
燃料通路２７によって供給される燃料の圧力により各々
の針弁２３，２２がリフトされることで、これら噴口２
４，２５が開閉されるようになっている。そして外側針
弁２２と内側針弁２３との間の、内側噴口２４に連通す
る内側燃料溜り２８に、燃圧供給と同期して燃料を供給
するための第三の燃料通路２９が接続されていると共
に、外側針弁２２に、内側針弁２３の受圧面３０に臨む
加圧室３１と内側燃料溜り２８とを仕切る仕切部３２が
設けられている。

【００１５】ノズルボディ２１の下端部は、下窄まりの
円錐状に形成され、ノズル軸心の部分３３がドーム状に
膨出されている。その部分３３の内方には略半球形状の
小室３４が区画され、この小室３４から斜め下方に且つ
放射状に延びた複数の内側噴口２４が形成されている。
これら内側噴口２４は、高速・高負荷時において良好な
燃焼となる比較的大きな口径で形成されている。そして
内側針弁２３は、所定の外径を有した直円柱状のロッド
体で成り、その下端３５が下窄まりの円錐状に形成さ
れ、線接触で小室３４の周縁端に当接するようになって
いる。内側針弁２３の上端には、内側針弁２３の外径よ
りも充分大きな外径で成るピストン体３６が取り付けら
れ、その上面の軸心位置に形成された突起３７に、ロッ
ド部材３８が嵌合して起立されている。このロッド部材
３８の頭部は、内側針弁２３を下方に付勢する内側スプ
リング３９の受座として形成され、そのスプリング３９
の内方には、ロッド部材の頭部３８から所定の間隔を隔
てられて、ストッパー４０が設けられている。

【００１６】また外側噴口２５は、ノズルボディ２１の
下端部の傾斜部分４１に、周方向に所定の間隔を以て配
列され、内側噴口２４と同様に斜め下方に延びている。
その口径は低速・低負荷時において良好な燃焼となるよ
うに、内側噴口２４よりも小さく形成されている。そし
て外側針弁２２には、ノズルボディ２１の内壁に摺動す
る外周面４２と、内側針弁２３の外周面から所定間隔を
隔てる軸側内壁４３とが形成されている。外側針弁２２
の先端部４４には、傾斜部分４１の内壁であるシート部
５７と同一の傾斜角度で成る当接面が形成されており、
シート部５７に面接触することで外側噴口２５を塞ぐよ
うになっている。また先端部４４の上方外周にはシート
部５７と略並行に対面する受圧面４５が段状に形成され
ている。外側針弁２２の上端には、外側針弁２２を下方
に付勢する外側スプリング４６が設けられ、その一端に
係合するリング部材４７が嵌着されている。また軸側内
壁４３の上端部分は拡径されて、ピストン体３６の外周
面を摺動自在に囲繞している。

【００１７】内側燃料通路２６は、ノズルボディ２１の
上端から軸心側へ斜め下方に延びた油導路４８と、その
開口位置から半径方向に外側針弁２２において形成され
た内側ポート４９とで形成され、内側ポート４９の内方
端が加圧室３１に開口している。加圧室３１は、上方が
内側針弁２３の受圧面３０となるピストン体３６の下面
により、また側方が外側針弁２２の軸側内壁４３及びそ
の拡径部分５０で区画されていると共に、拡径部分５０
の下端が内側針弁２３の受圧面３０に正対する面部５１
として段状に形成されている。そして仕切部３２は、内
側ポート４９の開口の下方近傍で軸側内壁４３から断面
台形状に突出され、上下方向に所定の長さに亘って形成
されている。その突出端面は内側針弁２３の外周に摺接
している。

【００１８】第三の燃料通路２９は、内側燃料通路２６
と略同様に、ノズルボディ２１の上端から軸心側へ斜め
下方に延びた油導路５２と、その開口位置から半径方向
に外側針弁２２に形成された共通ポート５３とで形成さ
れ、この共通ポート５３の内方端が仕切部３２の下方の
軸側内壁４３において開口している。また外側燃料通路
２７は、ノズルボディ２１の上端から斜め下方に伸びた
油導路５４で形成され、外側針弁２２の受圧面４５を含
む下部外周面５５とノズルボディ２１の内壁との間に区
画されている外側燃料溜り５６に連通している。

【００１９】次に第一の実施例の作用を説明する。

【００２０】低速・低負荷時（図６の領域Ｌ）において
は、ソレノイドバルブ２の動作により高圧燃料供給路３
と外側燃料通路２７及び第三の燃料通路２９とを連通さ
せ、燃料噴射ポンプ４により所定の圧力及び量の燃料を
圧送する。この燃料は外側燃料溜り５６に入り、その圧
力により外側針弁２２がリフトされて外側噴口２５が開
放される。そして共通ポート５３からの燃料と合流して
外側噴口２５から噴射される。この時燃料は内側燃料溜
り２８にも流入することになるが、供給された所定量が
全て噴射されると共に、加圧室３１とは仕切部３２によ
り隔てられているので、内側針弁２３をリフトさせる方
向に作用することはない。また加圧室３１内の燃料は内
側ポート４９を介してドレーンされている。

【００２１】このときコントローラ５は、電磁アクチュ
エータ１１のソレノイド１５を通電させており、プラン
ジャ１３をケース１２内に引き込んでアクセルペダル１
０とコントロールレバー８とを結ぶリンクロッド長を実
質的に短くし、小径の外側噴口用のラック位置Ｒと燃料
噴射量Ｑとの関係を保つ。

【００２２】エンジンの運転が高速・高負荷の領域（図
６の領域Ｈ）に入ると、コントローラ５はソレノイドバ
ルブ２を切り換えて、第三の燃料通路２９及び内側燃料
通路２６に燃料を圧送する。内側燃料通路２６からの燃
料は、内側ポート４９を通って加圧室３１に供給され、
その圧力が内側スプリング３９の付勢力に打ち勝ってピ
ストン体３６を押し上げ、内側針弁２３をリフトさせ
る。これで内側噴口２４が開放されて、共通ポート５３
より供給された燃料が内側燃料溜り２８を経由して内側
噴口２４から噴射される。そして加圧室３１に供給され
た燃圧は、外側針弁２２の面部５１にも作用し、外側針
弁２２を下方に押圧して先端部４４における接圧を高め
る。

【００２３】そしてコントローラ５は、この燃料通路切
換と同時に、ソレノイド１５への通電をOFF にし、図１
に示したように、リターンスプリング１４の力によって
プランジャ１３を進出方向に移動させ、コントロールレ
バー８を燃料噴射量Ｑが減少する側に移動させる。これ
で噴口径の実質的な拡大による噴射量Ｑの急増を解消す
るとともに、大径の内側噴口用のラック位置Ｒと燃料噴
射量Ｑとの関係を保って、領域Ｈにおける適切な噴射制
御を行わせる。

【００２４】このように、アクセルペダル１０とガバナ
７のコントロールレバー８とを接続するリンク機構９に
電磁アクチュエータ１１を設けて、可変噴口構造の噴射
ノズル１の噴口切換と同期して伸縮させ、コントロール
ラックの位置Ｒを修正するようにしたので、噴口切換に
伴う急激な噴射量Ｑの増減が防止され、トルク変動によ
るフィーリング悪化及び出力異常を未然に防ぐことがで
きる。すなわち最適な噴口を選択することによるエンジ
ン性能向上が実現できる。また本実施例にあっては、電
磁アクチュエータ１１の通電OFF で噴射量Ｑが減る方向
にコントロールレバー８を動かすようにしたので、万一
断線などの故障があっても、高速・高負荷時（領域Ｈ）
において過大な燃料噴射となってエンジン破損を引き起
こすおそれがない。

【００２５】また本実施例の噴射ノズル１は、内側燃料
溜り２８に第三の燃料通路２９を接続し、内側針弁２３
に沿って仕切部３２を設けて、加圧室３１と内側燃料溜
り２８とを上下に別個に区画形成すると共に、外側針弁
２２に面部５１を形成して、内側針弁２３のリフトと同
時に外側針弁２２を下方に押圧するようにしたので、外
側針弁２２の接圧を高めることができ、高速運転時にお
ける燃料洩れを完全に防止することができる。すなわ
ち、従来の可変噴口構造の燃料噴射ノズル（例えば実開
昭６１−１６６０号公報）においては、内側の油溜りと
外側の油溜りとの間の燃料の仕切り（燃料洩れの防止）
が困難であることにより実現性に問題があったが、この
構成により、燃料洩れのおそれがなく、実現性の高い可
変噴口構造の噴射ノズル１が達成されるものである。

【００２６】次に図４によって本発明の第二の実施例を
説明する。この燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプ４に電
子制御式ガバナ６１を備えたものであって、エンジン回
転センサー６２、アクセル開度センサー６３、ガバナア
クチュエータ６４及びコントロールユニット（ＥＣＵ）
６５が備えられている。ガバナアクチュエータ６４には
ステップモーター（図示せず）が設けられ、そのステッ
プ数に応じてラック位置Ｒが決定されるようになってい
る。コントロールユニット６５は、センサー６２，６３
からの情報により最適な噴射量及び噴射時期を演算し、
ガバナアクチュエータ６４に指令を出すものである。そ
してこのコントロールユニット６５の記憶部（ＲＯＭ）
には、図２で示した噴口選択用マップと図６で示したラ
ック位置制御用マップとが記憶されており、これらマッ
プに従って、噴射ノズル１に備えられたソレノイドバル
ブ２を動作させて噴口２４，２５の選択を行うと共に、
目標とする噴射量Ｑ₀が得られるようにラック位置Ｒを
決定するようになっている。すなわちコントロールユニ
ット６５が、噴口径の相違による噴射量変動を解消させ
るべくラック位置Ｒを修正するラック制御機構を兼ねて
いる。このほか燃料噴射ポンプ４の燃料吸入側にはフィ
ードポンプ６６が設けられ、燃料タンク６８の燃料を燃
料フィルタ６７を経由させて供給するようになってい
る。また各噴射ノズル１には燃料タンク６８まで延びた
燃料戻り路６９が設けられている。

【００２７】このような構成により、図５に示すよう
に、センサー６２，６３がエンジン回転数Ｎ_e及びアク
セル開度Ｖ_Lを検出してその情報をコントロールユニッ
ト６５に入力させると、コントロールユニット６５は、
まずアクセル開度Ｖ_Lとエンジン回転数Ｎ_eとで決まる
目標噴射量Ｑ₀を算出する。次にこの目標噴射量Ｑ₀と
エンジン回転数Ｎ_eとで、運転状態が噴口選択用マップ
上のいずれの領域にあるかを求め、低速・低負荷の領域
Ｌであればソレノイドバルブ２を外側燃料通路２７が開
となる側に動作させ、小径の外側噴口２５による噴射が
行われる状態にする。高速・高負荷の領域Ｈであれば、
ソレノイドバルブ２を内側燃料通路２６が開となる側に
動作させ、大径の内側噴口２４による噴射が行われる状
態とする。他方、ラック位置制御用マップに従って、目
標噴射量Ｑ₀が得られる目標ラック位置Ｒを求め、実ラ
ック位置ｒとの差からステップモーターの回動ステップ
数を算出して、ラック位置を決定する。これで、最適な
噴口径による最適な燃料噴射量の噴射を行うことがで
き、しかもラック位置を噴口切換時に修正するようにな
っているラック位置制御用マップに従ってラック位置制
御を行うことで、噴口切換に伴うトルク変動が防止され
る。

【００２８】なお以上の実施例では可変噴口構造の噴射
ノズルとして図３に示す構成のものを示したが、本発明
はこれに限らず、異口径の噴射ノズルを備えた燃料噴射
装置に広く適用できるものである。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、可変噴口
構造の噴射ノズルの噴口切換に伴うトルク変動を防止で
きるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる燃料噴射装置の第一の実施例を
示した側面図である。

【図２】図１の作用を説明するための燃料噴射量とラッ
ク位置との関係を示したラック位置制御用マップであ
る。

【図３】図１の噴射ノズルを示した側断面図である。

【図４】本発明の第二の実施例を示した側面図である。

【図５】図４の作用を説明するためのフローチャートで
ある。

【図６】従来技術の課題を説明するための回転数と燃料
噴射量とで設定された噴口選択用の制御マップである。

【符号の説明】

１噴射ノズル４燃料噴射ポンプ１１電磁アクチュエータ（ラック制御機構）２４内側噴口（大径の噴口）２５外側噴口（小径の噴口）６５コントロールユニット（ラック制御機構）

フロントページの続き (72)発明者中平敏夫神奈川県藤沢市土棚８番地株式会社いすゞ中央研究所内 (72)発明者石田史郎神奈川県藤沢市土棚８番地株式会社いすゞ中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】径の異なる噴口を有した噴射ノズルの噴
口切換により噴射制御を行う燃料噴射装置において、上
記噴口切換時に、噴口径の相違による噴射量変動に相応
させて燃料噴射ポンプのコントロールラック位置を修正
するラック制御機構を備えたことを特徴とする燃料噴射
装置。