JPH0960542A - 直接噴射式ディーゼルエンジン用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の温度変化に伴う燃料噴射量の誤差を適
正に補正し得、黒煙の発生防止並びに性能向上を図り得
る直接噴射式ディーゼルエンジン用燃料噴射装置を提供
する。 【解決手段】 戻り配管３５途中に、燃料温度Ｆを検出
する温度センサ３７を設け、コントロールユニット１３
において、回転センサ１０で検出されたエンジン回転数
Ｎとアクセルセンサ１１で検出されたアクセル開度Ａと
圧力センサ１２で検出されたコモンレール圧力Ｐとに基
づき、燃料噴射パルス幅を求め、該燃料噴射パルス幅を
前記温度センサ３７で検出された燃料温度Ｆに基づいて
補正し、補正燃料噴射パルス幅を求めて該補正燃料噴射
パルス幅信号１４’をインジェクタ６の噴射制御電磁弁
７へ出力するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直接噴射式ディー
ゼルエンジン用燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、直接噴射式ディーゼルエンジンに
おいては、燃料の噴射タイミングや噴射圧力等をエンジ
ン回転数とアクセル開度に応じて制御可能とし、噴射特
性の自由度を増大させるために、電子制御方式の燃料噴
射装置が用いられるようになってきている。

【０００３】図３はこの種の従来の直接噴射式ディーゼ
ルエンジン用燃料噴射装置の一例を表わすものであっ
て、１はエンジン本体、２は燃料タンク、３は燃料タン
ク２の燃料を圧送するサプライポンプ、５はサプライポ
ンプ３から燃料が高圧配管３８を通して供給され高圧燃
料を保持するコモンレール、６は噴射制御電磁弁７及び
噴射ノズル８を一体化してなり、前記コモンレール５か
ら分岐した高圧配管９が接続され且つエンジン本体１の
各気筒に接続されるインジェクタ、１０はエンジン回転
数を検出する回転センサ、１１はアクセル開度を検出す
るアクセルセンサ、１２は前記コモンレール５の圧力を
検出する圧力センサ、１３は前記回転センサ１０で検出
されたエンジン回転数Ｎと前記アクセルセンサ１１で検
出されたアクセル開度Ａと前記圧力センサ１２で検出さ
れたコモンレール圧力Ｐに基づき、燃料噴射パルス幅Ｔ
を求めて該燃料噴射パルス幅信号１４を前記各インジェ
クタ６の噴射制御電磁弁７へ出力するコントロールユニ
ットである。尚、本コントロールユニット１３は、圧力
センサ１２で検出されたコモンレール圧力Ｐが、エンジ
ン回転数Ｎとアクセル開度Ａに応じて設定された最適コ
モンレール圧力と一致するように、サプライポンプ３の
吐出量を求め、吐出制御電磁弁３９へ電磁弁の閉弁信号
を出力するコントロールユニットでもある。

【０００４】前記インジェクタ６は、図４及び図５に示
される如く、噴射制御電磁弁７及び噴射ノズル８を一体
化した構造を有しており、噴射ノズル８の下端には燃料
噴射孔１５が設けられていて、その上にはニードル弁１
６が上下方向に移動可能に収められている。ニードル弁
１６の中間部外周には段部１７が形成されていて、段部
１７よりも上方の部分は大径部１８になっている。

【０００５】噴射ノズル８のニードル弁１６より上方の
箇所には圧力室１９が形成されていて、圧力室１９内に
はピストン２０が上下方向に摺動するように設けられて
いる。そしてピストン２０の下面には、スプリング３６
によって下方へ付勢されるステム２１が設けてあって、
ステム２１の下端はニードル弁１６の大径部１８上端に
当接するようにされている。圧力室１９のピストン２０
の上方にはオリフィス２２が配設してあって、圧力室１
９のオリフィス２２の上方には噴射制御電磁弁７の制御
室２３が接続されている。

【０００６】噴射制御電磁弁７の制御室２３より上方の
箇所には、下端に開口３３を有する筒状のアウタバルブ
２４が、固定のインナバルブ３４に対し上下方向に摺動
するように設けられていて、アウタバルブ２４はスプリ
ング２５によって下方に付勢されて下降しており、通常
はアウタバルブ２４の下端外周が制御室２３の上縁に当
接するようにされている。又、アウタバルブ２４の下端
に近い外周の一箇所には、貫通孔２６が穿設されてい
る。

【０００７】アウタバルブ２４の上方にはソレノイド２
７が設けてあって、前記コントロールユニット１３から
出力される燃料噴射パルス幅信号１４によりスイッチ２
８を閉じてソレノイド２７に通電するとアウタバルブ２
４はソレノイド２７に吸引され、スプリング２５の付勢
力に抗してアウタバルブ２４は上昇し、アウタバルブ２
４の下端外周が制御室２３の上縁から離れると共に、ア
ウタバルブ２４の開口３３がインナバルブ３４によって
閉塞されるようになっている。

【０００８】前記噴射制御電磁弁７に形成された制御用
高圧燃料供給路２９と、前記噴射ノズル８に形成された
高圧燃料供給路３０には、前記コモンレール５から分岐
した高圧配管９が接続されている。そして制御用高圧燃
料供給路２９は、アウタバルブ２４が下降している時の
貫通孔２６の位置に開口し、高圧燃料供給路３０は、ニ
ードル弁１６の段部１７直下に開口している。又、前記
制御室２３の直上側方には高圧燃料排出路３１が設けて
あって、該高圧燃料排出路３１は、燃料タンク２への戻
り配管３５に接続される高圧燃料出口３２に通じてい
る。

【０００９】即ち、前記インジェクタ６の場合、図４に
示される如く、スイッチ２８が開いてソレノイド２７へ
の通電が遮断されている時には、アウタバルブ２４はス
プリング２５の付勢力により下降し、アウタバルブ２４
の下端外周が制御室２３の上縁に当接すると同時に、ア
ウタバルブ２４の貫通孔２６は制御用高圧燃料供給路２
９と連通した状態になる。このため高圧配管９から制御
用高圧燃料供給路２９に入った高圧燃料は、貫通孔２６
を通って筒状のアウタバルブ２４の内側に入り、アウタ
バルブ２４下端の開口３３を通って制御室２３に供給さ
れる。この際、アウタバルブ２４の下端外周は制御室２
３の上縁に当接しているため、制御室２３は高圧燃料排
出路３１に対しては遮断状態となっているので、制御室
２３に供給された高圧燃料は高圧燃料出口３２から排出
されることなく、オリフィス２２を介して圧力室１９に
流入し、ピストン２０をニードル弁１６の方に押し下げ
るようになる。一方、高圧配管９の高圧燃料は、常に高
圧燃料供給路３０を通ってニードル弁１６の段部１７直
下に供給されていて、ニードル弁１６に対し押上力を加
えている。上述したように圧力室１９に高圧燃料が流入
した状態においては、該圧力室１９の圧力は、高圧燃料
供給路３０と同一圧力になる。ところがニードル弁１６
に対して押上力が作用する有効受圧面積に比べ、ピスト
ン２０に対して押下力が作用する有効受圧面積の方が大
きいため、ピストン２０はステム２１を介してニードル
弁１６を押し下げることとなり、ニードル弁１６の下端
が燃料噴射孔１５を閉鎖し、無噴射の状態に保持される
ようになっている。

【００１０】これに対し、図５に示される如く、スイッ
チ２８を閉じてソレノイド２７に通電すると、アウタバ
ルブ２４はソレノイド２７に吸着されるためスプリング
２５の付勢力に抗して上昇し、アウタバルブ２４の下端
外周は制御室２３の上縁から離れて制御室２３は高圧燃
料排出路３１に連通すると同時に、アウタバルブ２４の
開口３３がインナバルブ３４によって閉塞され、制御用
高圧燃料供給路２９はアウタバルブ２４とインナバルブ
３４によって閉鎖された状態になる。このため高圧配管
９から制御用高圧燃料供給路２９に入った高圧燃料は制
御室２３に供給されなくなり、今まで制御室２３に入っ
ていた高圧燃料は、高圧燃料排出路３１を通って高圧燃
料出口３２から戻り配管３５へ排出される。制御室２３
に入っていた高圧燃料が排出されると、圧力室１９内の
高圧燃料はオリフィス２２により絞られながら制御室２
３に流入し、高圧燃料排出路３１を通って高圧燃料出口
３２から前記戻り配管３５へ排出される。このため圧力
室１９の圧力は次第に低くなってピストン２０をニード
ル弁１６の方に押し下げる力は無くなり、高圧燃料供給
路３０を通ってニードル弁１６の段部１７直下に供給さ
れている高圧燃料の圧力によりニードル弁１６はスプリ
ング３６の付勢力に抗して押し上げられ、ニードル弁１
６の下端が燃料噴射孔１５から離れて、高圧燃料供給路
３０の高圧燃料が燃料噴射孔１５から噴射されるように
なっている。

【００１１】一方、前記コントロールユニット１３に
は、図６に示される如く、エンジン回転数Ｎとアクセル
開度Ａに対応する基本燃料噴射パルス幅ｔを求めるため
のマップと、エンジン回転数Ｎとコモンレール圧力Ｐに
対応する係数ｋを求めるためのマップとが予め組み込ま
れており、前記噴射制御電磁弁７に通電を行い噴射ノズ
ル８を開く時間、即ち噴射時間を表わす燃料噴射パルス
幅Ｔは、そのときのエンジン回転数Ｎとアクセル開度Ａ
とコモンレール圧力Ｐに基づきＴ＝ｋij×ｔijで求めら
れるようになっている。

【００１２】次に、前述の如きインジェクタ６を備えた
従来の直接噴射式ディーゼルエンジン用燃料噴射装置の
作動を説明する。

【００１３】エンジン本体１の運転時には、燃料タンク
２からサプライポンプ３によって吸い上げられた燃料
は、高圧配管３８を通してコモンレール５に供給され高
圧に保持された後、各高圧配管９を経て各インジェクタ
６へ供給される。この状態で、回転センサ１０によって
検出されたエンジン回転数Ｎと、アクセルセンサ１１に
よって検出されたアクセル開度Ａと、圧力センサ１２に
よって検出されたコモンレール圧力Ｐがコントロールユ
ニット１３へ入力される。

【００１４】該コントロールユニット１３においては、
図６に示されるように、予め組み込まれたマップを用い
て、前記エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ａとコモンレ
ール圧力Ｐに基づき、燃料噴射パルス幅ＴがＴ＝ｋij×
ｔijとして求められ、燃料噴射パルス幅信号１４が前記
インジェクタ６の噴射制御電磁弁７へ出力され、該イン
ジェクタ６の噴射制御電磁弁７に対して燃料噴射パルス
幅Ｔに相当する時間だけ通電が行われ、インジェクタ６
の噴射ノズル８から所望の量の燃料が各気筒へ噴射され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料の体積
弾性係数Ｋ（弾性体の全表面に一様な圧力ｐが作用した
とき、その弾性体に生じる体積歪をεvとすると、Ｋ＝
ｐ／εvで表わされる。）は、低温時ほど大きく、高温
時ほど小さくなるため、インジェクタ６が無噴射の状態
から、燃料噴射パルス幅信号１４が噴射制御電磁弁７へ
出力され、アウタバルブ２４の作動により燃料噴射開始
時に制御室２３の圧力が低下する速さと、ニードル弁１
６のリフトする速さは夫々、図７に示される如く、低温
時ほど速く、高温時ほど遅くなる形となる。

【００１６】しかしながら、前述の如き直接噴射式ディ
ーゼルエンジン用燃料噴射装置では、燃料噴射パルス幅
Ｔは、エンジン本体１が暖機された条件で決定されてい
るため、エンジン本体１の暖機前並びに低温の条件のも
とでは、実際の燃料噴射量が過多となり、黒煙の発生や
性能低下等につながるという欠点を有していた。

【００１７】本発明は、斯かる実情に鑑み、燃料の温度
変化に伴う燃料噴射量の誤差を適正に補正し得、黒煙の
発生防止並びに性能向上を図り得る直接噴射式ディーゼ
ルエンジン用燃料噴射装置を提供しようとするものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、サプライポン
プから燃料が供給され高圧燃料を保持するコモンレール
と、噴射制御電磁弁及び噴射ノズルを一体化してなり、
前記コモンレールから分岐した高圧配管が接続され且つ
エンジン本体の各気筒に接続されるインジェクタと、エ
ンジン回転数を検出する回転センサと、アクセル開度を
検出するアクセルセンサと、前記コモンレール圧力を検
出する圧力センサと、燃料温度を検出する温度センサ
と、前記回転センサで検出されたエンジン回転数と前記
アクセルセンサで検出されたアクセル開度と前記圧力セ
ンサで検出されたコモンレール圧力とに基づき、燃料噴
射パルス幅を求め、該燃料噴射パルス幅を前記温度セン
サで検出された燃料温度に基づいて補正し、補正燃料噴
射パルス幅を求めて該補正燃料噴射パルス幅信号を前記
インジェクタの噴射制御電磁弁へ出力するコントロール
ユニットとを備えたことを特徴とするものである。

【００１９】従って、エンジン本体の運転時には、サプ
ライポンプからコモンレールに供給され高圧に保持され
た燃料は、各高圧配管を経てインジェクタへ供給されて
おり、この状態で、回転センサによって検出されたエン
ジン回転数と、アクセルセンサによって検出されたアク
セル開度と、圧力センサによって検出されたコモンレー
ル圧力と、温度センサによって検出された燃料温度がコ
ントロールユニットへ入力され、該コントロールユニッ
トにおいて、前記エンジン回転数とアクセル開度とコモ
ンレール圧力に基づき、燃料噴射パルス幅が求められ、
該燃料噴射パルス幅が前記温度センサで検出された燃料
温度に基づいて補正され、補正燃料噴射パルス幅が求め
られて該補正燃料噴射パルス幅信号がインジェクタの噴
射制御電磁弁へ出力され、該インジェクタの噴射制御電
磁弁に対して補正燃料噴射パルス幅に相当する時間だけ
通電が行われ、インジェクタの噴射ノズルから所望の量
の燃料が各気筒へ噴射される。

【００２０】この結果、従来と同様、燃料の体積弾性係
数は、低温時ほど大きく、高温時ほど小さくなるため、
インジェクタが無噴射の状態から、補正燃料噴射パルス
幅信号が噴射制御電磁弁へ出力され、噴射ノズルが開い
て燃料の噴射が開始される速さは、低温時ほど速く、高
温時ほど遅くなるが、燃料温度が低い場合、補正燃料噴
射パルス幅は高温時の場合より所要量だけ短く設定され
ることとなり、エンジン本体の暖機前並びに低温の条件
のもとにおいても、実際の燃料噴射量が過多となること
はなく、常に適正な量の燃料が噴射され、黒煙の発生が
防止されると共に、性能も向上される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。

【００２２】図１は本発明を実施する形態の一例であっ
て、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表
わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと同
様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示
す如く、戻り配管３５途中に、燃料温度Ｆを検出する温
度センサ３７を設け、コントロールユニット１３におい
て、回転センサ１０で検出されたエンジン回転数Ｎとア
クセルセンサ１１で検出されたアクセル開度Ａと圧力セ
ンサ１２で検出されたコモンレール圧力Ｐとに基づき、
燃料噴射パルス幅Ｔを求め、該燃料噴射パルス幅Ｔを前
記温度センサ３７で検出された燃料温度Ｆに基づいて補
正し、補正燃料噴射パルス幅Ｔ’を求めて該補正燃料噴
射パルス幅信号１４’をインジェクタ６の噴射制御電磁
弁７へ出力するよう構成した点にある。

【００２３】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２４】エンジン本体１の運転時には、燃料タンク
２からサプライポンプ３によって吸い上げられた燃料
は、高圧配管３８を通してコモンレール５に供給され高
圧に保持された後、各高圧配管９を経て各インジェクタ
６へ供給されており、この状態で、回転センサ１０によ
って検出されたエンジン回転数Ｎと、アクセルセンサ１
１によって検出されたアクセル開度Ａと、圧力センサ１
２によって検出されたコモンレール圧力Ｐと、温度セン
サ３７によって検出された燃料温度Ｆがコントロールユ
ニット１３へ入力され、該コントロールユニット１３に
おいては、図６に示されるように、予め組み込まれたマ
ップを用いて、前記エンジン回転数Ｎとアクセル開度Ａ
とコモンレール圧力Ｐに基づき、燃料噴射パルス幅Ｔが
Ｔ＝ｋij×ｔijとして求められ、該燃料噴射パルス幅Ｔ
が前記温度センサ３７で検出された燃料温度Ｆに基づい
て補正され、補正燃料噴射パルス幅Ｔ’が求められて該
補正燃料噴射パルス幅信号１４’がインジェクタ６の噴
射制御電磁弁７へ出力され、該インジェクタ６の噴射制
御電磁弁７に対して補正燃料噴射パルス幅Ｔ’に相当す
る時間だけ通電が行われ、インジェクタ６の噴射ノズル
８から所望の量の燃料が各気筒へ噴射される。

【００２５】この結果、従来と同様、燃料の体積弾性係
数Ｋは、低温時ほど大きく、高温時ほど小さくなるた
め、インジェクタ６が無噴射の状態から、補正燃料噴射
パルス幅信号１４’が噴射制御電磁弁７へ出力され、ア
ウタバルブ２４の作動により燃料噴射開始時に制御室２
３の圧力が低下する速さと、ニードル弁１６のリフトす
る速さは夫々、図２に示す如く、低温時ほど速く、高温
時ほど遅くなるが、燃料温度Ｆが低い場合、補正燃料噴
射パルス幅Ｔ’は高温時の場合より所要量だけ短く設定
されることとなり、エンジン本体１の暖機前並びに低温
の条件のもとにおいても、実際の燃料噴射量が過多とな
ることはなく、常に適正な量の燃料が噴射され、黒煙の
発生が防止されると共に、性能も向上される。

【００２６】こうして、燃料の温度変化に伴う燃料噴射
量の誤差を適正に補正し得、黒煙の発生防止並びに性能
向上を図り得る。

【００２７】尚、本発明の直接噴射式ディーゼルエンジ
ン用燃料噴射装置は、上述の実施の形態の一例にのみ限
定されるものではなく、温度センサは各インジェクタ毎
に取り付けるようにしたり、或いは燃料タンクに設置す
るようにしてもよく、要は、温度センサについては、燃
料の温度を検出できる箇所であれば任意の箇所に設置し
得ること等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の直接噴射
式ディーゼルエンジン用燃料噴射装置によれば、燃料の
温度変化に伴う燃料噴射量の誤差を適正に補正し得、黒
煙の発生防止並びに性能向上を図り得るという優れた効
果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図
である。

【図２】本発明を実施する形態の一例における補正燃料
噴射パルス幅信号と制御室圧力とニードル弁リフト量と
の関係を表わす線図である。

【図３】従来例の全体概要構成図である。

【図４】噴射制御電磁弁及び噴射ノズルを一体化してな
るインジェクタの断面図である。

【図５】図４に示されるインジェクタの燃料噴射状態を
表わす断面図である。

【図６】コントロールユニットに予め組み込まれたマッ
プを表わす図である。

【図７】従来例における燃料噴射パルス幅信号と制御室
圧力とニードル弁リフト量との関係を表わす線図であ
る。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ３ サプライポンプ ５ コモンレール ６ インジェクタ ７ 噴射制御電磁弁 ８ 噴射ノズル ９ 高圧配管 １０ 回転センサ １１ アクセルセンサ １２ 圧力センサ １３ コントロールユニット １４’ 補正燃料噴射パルス幅信号 ３７ 温度センサ Ｎ エンジン回転数 Ａ アクセル開度 Ｐ コモンレール圧力 Ｆ 燃料温度 Ｔ 燃料噴射パルス幅 Ｔ’ 補正燃料噴射パルス幅

フロントページの続き (72)発明者 杉沼 清志 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内 (72)発明者 山本 利幸 東京都日野市日野台３丁目１番地１ 日野 自動車工業株式会社内 (72)発明者 酒井 宏実 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サプライポンプから燃料が供給され高圧
   燃料を保持するコモンレールと、 噴射制御電磁弁及び噴射ノズルを一体化してなり、前記
   コモンレールから分岐した高圧配管が接続され且つエン
   ジン本体の各気筒に接続されるインジェクタと、 エンジン回転数を検出する回転センサと、 アクセル開度を検出するアクセルセンサと、 前記コモンレール圧力を検出する圧力センサと、 燃料温度を検出する温度センサと、 前記回転センサで検出されたエンジン回転数と前記アク
   セルセンサで検出されたアクセル開度と前記圧力センサ
   で検出されたコモンレール圧力とに基づき、燃料噴射パ
   ルス幅を求め、該燃料噴射パルス幅を前記温度センサで
   検出された燃料温度に基づいて補正し、補正燃料噴射パ
   ルス幅を求めて該補正燃料噴射パルス幅信号を前記イン
   ジェクタの噴射制御電磁弁へ出力するコントロールユニ
   ットとを備えたことを特徴とする直接噴射式ディーゼル
   エンジン用燃料噴射装置。