JPS58119961A - デイ−ゼル機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼＭ機関の燃料噴射装置に関−する。

ディーゼＶ機関の燃料噴射は従来、カムによる燃料ポン
プの駆動により燃料通路内の燃料圧力を昇圧させ、バネ
による自動噴射弁式の燃料弁により達成させる方法が一
般的であったが、燃料の噴射始めや噴射期間あるいは噴
射量の制御を可能ならしめることを目的とした燃料噴射
の制御方法に関する技術が近年考案されてきた。これの
実施方法として燃料ポンプから吐出された高圧燃料を高
圧アキュームレータにほぼ一定の圧力で蓄圧し、燃料弁
の開閉を電気的に制御する装置により、蓄圧された高圧
燃料を放出させて燃料噴射を達成させる方法が例えば公
開特許会報昭５６−１４８８４１号によって公知である
、ところが上記公知方法では、燃料噴射制御装置は燃料
噴射弁に内蔵され、電子制御燃料噴射弁として一体化さ
れて形成されているのでそのことに起因して以下に述べ
るようないくつかの問題点がある。すなわち燃料噴射弁
はエンジンのＶりンダー内に燃料を噴射させるよう通常
、エンジンの燃料室を構成するシリンダーカバーに格納
して配設されるためシリンダーカバーは電子制御燃料噴
射弁の寸法に対して設計されるので燃料噴射の方法が電
子制御による燃料噴射方法に限定され例えば電子制御装
置の電子部品に異常を生じて制御不能に陥った場合その
対策手段が困難か高価につくという問題点がある。

またエンジンの１つのシリンダーに複数の燃料噴射弁を
有するようなエンジンでは電子制御燃料弁の数量と制御
作動油の配管数量がそれだけ余分に必要であり、故障の
発生の蓋然性が高くなるという問題がある。

さらに電子制御燃料弁の作動機構を動かす制御作動油は
作動機構の一部である方向制御弁の機能を維持するため
通常非常にグレードの高い清浄性が不可欠であるが、エ
ンジンの整備作業に際してｙ　１３ンダーカバーを外し
てピストンを抜く作業が頻繁にあり、その都度制御作動
油の配管を外さざるを得ないので制御作動油の汚損の蓋
然性がきわめて高いという問題がある。

上記の諸問題点を解決するために、上記公知方法の拡大
解釈として第１Ｉｉ！ＩＣ示すごとく電子制御燃料噴射
弁＋１１をＰ　ＩＪアンダーバーから分離し、通常の燃
料噴射弁（１１と導管ｔＪ鴫で連通させ、電子制御燃料
噴射弁＋１１からの燃料噴射を該導管ａｍ内に行ない導
管内および圧力＊α肴の燃料圧力を外圧させて、シリン
ダーカッ（−ニ配設された通常の燃料噴射弁（Ｉ鴫から
エンジンのりリンダ−内に燃料噴射させる方法が考えら
れる。ここで、上記公知方法を第１−にしたがし１説明
すると、方向制御弁（２）が励磁されて制御作動油の加
圧通路がＢボートからＡポートへ切換り、圧力室１１１
がタンクに連通し圧力＊　（１１）が加圧されると燃料
通路（６）の燃料圧力の作用によりピストン（４）とニ
ードｖ　（１１がニードに／（１１の開方向に変位し燃
料通路（８）および圧力室（９）が燃料通路（６）と連
通し、圧力。室（１１）の制御作動油と圧力＊　ｔ９）
の高圧燃料の、ニード７１／（至）への作用力が圧力室
（））での高圧燃料によるニードＡ／（至）への作用力
にうちかつてニードＡ／ｌｎを開方向へ変位させ燃料噴
射を達成する。しかしながらこの方法による電子制御燃
料噴射弁ｉｌｌは、制御作動油および高圧燃料の作用で
第１Ｃ＝−Ｆ１１／（ｉｌが開となり、第ｇｃ＝−ドＡ
／叫が開となって燃料噴射を達成することを特徴として
いるため第１Ｉｇｌｃ示すような上記公知方法の拡大解
釈の場合以下に述べるよりなＩ／Ｘ＜つかの問題点があ
る。

すなわら、電子制御燃料噴射弁（１）のニードルα鴫が
燃料噴射通路内に介在するため該ニードル（圃のところ
で必然的に圧力損失を生ずるので、高圧アキユームレー
タでの設定燃料圧に対してエンジンのシリンダー内に噴
射する燃料噴射圧が小さくなる。逆ＣＷえはエンジンの
必要とする燃料噴射圧を与えるために高圧アキュームレ
ータにはより高い燃料圧を蓄圧させる必要があり、超高
圧容器としての高圧アキュームレータの危険度が増し、
それの対策のために高圧アキュームレータの重量や製作
コストが大きくなるという問題がある。また、通常の燃
料噴射弁Ｑ４は、圧力室Ｑｌ内の燃料圧がニードルｔｎ
を押し上げる力と内蔵するバネ０４が該ニードルＱ四を
押し下げる力のバランスで弁の開閉がなされ燃料噴射が
達成されるので燃料噴射を終了させるために電子制御燃
料噴射弁＋１）の方向制御弁（２）を無励磁として制御
作動油の加圧通路をＡボートからＢポートに切換えてニ
ードル（６）を閉弁し圧力室（７）の高圧燃料の作用で
ニードル（至）を強制的に閉弁させても導管Ｑ乃および
圧力室−には高圧燃料が醜留しており、通常の燃料噴射
弁端からエンジンのシリンダー内に燃料を放出させる以
外に残留圧が下がらないので燃料噴射の切れが悪くなり
、エンジンのシリンダー内での燃焼効率に悪影響を与え
るという問題がある。

本発明は上述に鑑みなされたものであり−、ディーゼル
機関の従来の燃料噴射方法において使用される燃料カム
、燃料ポンプ、燃料噴射弁や燃料噴射弁が格納されるシ
リンダ−カバー眸の部材の基本的構造に主要な変更を加
えることなく、電子制御の燃料噴射に必要な新たな部材
を追加することによって電子制御による燃料噴射を可能
とし、かつ、１つのシリンダーに複数の燃料噴射弁を有
する場合でも１つの燃料噴射制御装置により複数の燃料
噴射弁からの燃料噴射の制御を可能とし、かつ、制御作
動油の導管を外すことなく、ピストン抜ぎ等のエンジン
の整備作東が可能で、かつ、燃料噴射制御装置におルが
１つであり、かつ、エンジンのシリンダー内への切れの
良い燃料噴射を達成することを可能とするような電子制
御によるディーゼル機関の燃料噴射装置を提供すること
を第１の目的とし、上記電子制御による燃料噴射方法が
部材や装置の故障等により部分的に使用できない場合は
、燃料通路の切換により従来の燃料噴射方法による燃料
噴射を可能とするバックアップ装置を併設する上記の電
子制御によるディーゼル機関の燃料噴射装置を提供する
ことを第８の目的とする。

次に本発明を第８図に示す実施例により説明する。第８
１！！！！ｌは本発明に係る燃料噴射制御装置（財）と
、切換弁−一、導管−からなる該燃料噴射制御装置（財
）のバックアップ装置の一実施例を含むディーゼル機関
の燃Ｍ　ａｌｌ　＠　＠置の構成図である。

図中（Ｉ＠は燃料ポンプであり燃料タンク（ｌηから燃
料の供給をうけて燃料カム（図示せず）の駆動により高
圧で燃料を導管−一、逆止弁償υを経て高圧アキューム
レータ６１１に送給する。高圧ア等ニームレ−Ｉ−から
線、燃料噴射に応じて所要燃料が導管−を経て送給され
るが、高圧アキュームレーター内の燃料圧力を所゛定圧
力に保持するよう燃料の送給量と流入量のバランスをと
るために圧力変換器＠により検知された高圧アキューム
レーター内の燃料圧力の電気信号ｔ＠の圧力制御装置で
悠珊して制御電気信号を燃料ポンプＯ＠Ｃ付加する吐出
量調整装置ｃｎｃ送信し燃料ホンプ舖から高圧アキュー
ムレーターへの燃料送給量を制御する。−１１１１１１
＠ｔｌは電気信号を伝えるケーブルである。

以上は、ディーゼル機関の燃料噴射圧を、高圧アキュー
ムレータに一定の圧力で保持された　−燃料圧により与
えるための公知の構成であり、以下り本発明に係る燃料
噴射装置の構成と作用を説明する。

燃料噴射制御装置（財）内には、燃料通路−１戻り通路
−１圧力家−と圧力＊＠に連通する燃料進路、ピストン
１１１１Ｂ４１、ニードル−■Ｉよひ七ｒしらが滑動す
る空間、圧力室＠−を内蔵し、付属の方向制御弁−のＡ
％Ｂボートに連通ずる制御作動油通路およびドレン通路
（Ｉｌｉ！示せず）を内蔵している。戻り通路−は燃料
タンクＱｆＪｅｌ一連通している。

（財）は電子制御装置であり、エンジンの回転に同期し
た電気信号（信号発信器は図示せず）をうけてこれを処
理し電気信号を発すべきタイミングと持続時間を求めて
その結果にしたがいエンジンの回転に同期した制御電気
信号を方向制御弁＠に送信する。−は電気信号を伝える
ケーブルである。−は油圧発生装置であり、制御作動油
を加圧して導管１ｇ１１を経て方向制御弁−のＰボート
に高圧作動油を送給する。−はアキュームレータであり
、導管Ｃ―から分岐する導管に連通しており、内部に封
入されたガスの膨張により導管用１からＰボートに送給
する制御作動油が一定圧を保持するよう作用している。

方向制御弁−のＲボートからの制御作動油の戻りは導管
ｊｕｌ　＆経て油圧発生装置−の油タンクに戻される。

−は通常の燃料噴射弁であり、シリンダーカバー＠に格
納するよう配設されバネ−の力と圧力室−の燃料油圧の
作用力のバランスによりニードル−を開閉し、開のと會
燃料は燃焼＊−内に噴射され燃焼してピストンＭｔ−動
かして仕事をする。

次に本発明の作動について説明すると、燃料噴射制御装
置（財）において、方向制御弁−が無励磁の場合はＰボ
ートとＢボートが遍通し、ＡポートとＲボートが連通し
ているので、圧力！！四には加圧された制御作動油が充
満し、圧力ｗｌ−は油タンクに開放されている。圧力室
−には高圧アキュームレーターから常時送給される燃料
圧が作用してニードルａ１１をニードルａｔηの開方向
に押しているがピストン−の断面積とニードル＠ｌの大
きい方の断面積は、つねに制御作動油圧の作用力が燃料
圧の作用力にうちかつように選ばれているのでピストン
−およびニードル−ηは制御作動油に押されて閉弁し燃
料通路−への燃料の過給は停止されている。同時に圧力
室（至）は油タンクに開放しているのでニードル−は開
状態で燃料通路−は燃料タンク（ｌηに開放されており
、燃料噴射はしていない。

電子制御装置（財）から励磁信号が方向制御弁−に印加
されると、ＰボートとＡボートが連通し、ＢボートとＲ
ポートが連通するので、圧力室−は油タンクに開放され
、圧力室ａｌｌには加圧された制御作動油が充満する。

したがってピストン−とニードル＠幻は圧力室＠墳の燃
料圧に押されてニードルミ１日が開となり、燃料が燃料
通路＠に送給されると同時に、ピストン−とニードル−
が圧力室−の制御作動油圧に押されてニードル−が閉弁
する。ピストン−とニードル−の新面積比は燃料通路（
財）の燃料圧の作用力に圧力ｗ１＠の制御作動油圧の作
用力がつねにうちかつよう選ばれている。このように燃
料通路幅は燃料タンクＯηに連通する戻り通路−から１
断されるので、−燃料通路（Ｂηおよび燃料噴射制御装
置（財）を燃料噴射弁−に連通ずる導管１ｓ！ｌ　Ｉｏ
ｌおよび燃料噴射弁−の圧力室−からなる燃料通路内の
燃料は導管−ヲ経て高圧アキュームレーターから送給さ
れる燃料圧により昇圧される。圧力室−の燃料圧による
作用力がバネ■の力にうちかつとニードル−が開弁して
燃焼室−への燃料噴射が達成される。

次に燃料噴射を終了させるために電子制御装置（財）か
らの励磁信号がなくなると方向制御弁−は再び無励磁状
態となり既述のととく連通するボートの組合せが切換っ
て圧力室−が油タンクに連通し燃料通路−の燃料圧の作
用でニードル■が開弁して燃料通路幅が戻り通路−およ
び燃料タンク輌に連通すると同時に、圧力＊＠に加圧さ
れた制御作動油が充満してその作用力によりピストン−
１−一ドルーが押されてニードル−υが閉となり、燃料
通路−と圧力＊−を１断して高圧燃料の過給を停止する
。したがって燃料通路幅°、導管ＭＭ、圧力室−からな
る燃料通路内の燃料は戻り通路−からの排出により一瞬
時に降圧するため圧力￥ｉ７１四の燃料圧による作用力
にバネ−の力がうちかつてニードル−を閉弁し切れの良
い燃料噴射の終了が達成される。

また、切換弁−は導管−と導管−の接続部に、切換弁−
は導管−と導管−の接続部に配設され、切換弁−一は導
管Ｉ！１４ｃ接続されている１通常は、導管−と導管顧
および導管−２導管−が連通ずるよう切換弁−一の通路
方向が設定されているが、第３図において導管頓と導管
−の間に介設されるいずれかの装置に機能の不具合を生
じ燃料噴射あるいは燃料噴射の制御が困＠Ｃなった場合
、切換弁ｗｊ−は導管Ｉ＠ｔ１１４機が連通し、かつ、
導管−と導管１および導管−と導管岐が扇断されるよう
に通路方向が切換えられるとともに通常はケーブル−と
ケーブル掴を接続している切換スイッチ噛が、ケーブル
−とケーブル−を接続しかつケーブル翰とケーブル掴を
１断するよう切換えられる。燃料ポンプＱａは通常の燃
料カム（図示せず）Ｃよって駆動される通常のプランジ
ャ一式ポンプであり、燃料噴射弁−はバネと燃料圧のバ
ランスによって弁の開閉を行なう通常の自動噴射弁であ
るので切換弁−一と導管６４１Ｃよる燃料通路の切換だ
けで燃料噴射が可能となる。燃料ボンデ−の吐出量調整
装置ａ１よ、エンジンの回転に同期し、かつエンジンの
回転を制御する電気信号をケープルー−を通じて発信す
るガバナーーニよって制御されるので機関負荷に応じた
エンジンの運転操作が可能とな番。

本発明は上述のようにディーゼル機関の燃料噴射圧を、
高圧アキュームレータに一定の圧力で保持された燃料圧
により与えるようにした燃料噴射装置において、燃料噴
射を行なわしめる作動部を、エンジンの燃焼室へ燃料噴
射させる自動噴射弁式の燃料噴射部と燃料噴射の制御を
行なう燃料噴射制御部とに分離し、かつ、燃料噴射制御
部が、１つの方向制御弁の制御作動油流路の切換により
、第１の＝−ドルで燃料通路を開とし、第２のニードル
で、燃料通路から分岐し燃料タンクに連通する燃料通路
を閉とすることによって燃料噴射を達成し、かつ第１の
ニードルで燃料通路を閉とし、第８のニードル開で燃料
通路を燃料タンクに連通させることによって燃料噴射の
終了を達成して燃料噴射の制御を行なうよう構成したの
で、ディーゼル機関の従来の燃料噴射方法において使用
される燃料カム、燃料ポンプ、燃料噴射弁や燃料噴射弁
が格納されるＶ１Ｊンダーカバー等の部材の基本的構造
に主要な変更を加えることなく電子制御の燃料噴射に必
要な新たな部材を追加することによって電子制御による
燃料噴射が可能となる。また１つのシリンダーに複数の
燃料噴射弁を有する場合でも１つの燃料噴射制御装置に
より複数の燃料噴射弁からの燃料噴射の制御が可能とな
の数量と清浄度管理の厳しい制御作動油の配管数量を少
なくでき、それだけ故障の発生の蓋然性を低くすること
ができる。また、ピストン抜ぎ等のエンジンの整備作業
に際して制御作動油の導管を外す必要がなくなるので、
方向制御弁の機能を維持するため通常、非常にグレード
の高い清浄性が不可欠である制御作動油の汚損の機会を
少なくでき、それだけ制御作動油の汚損に起因する故障
の発生の蓋然性を低くすることができる。また、燃料噴
射の制御部において燃料通路に介在してそれを開閉する
ニードルを１つとすることができたので必然的に生ずる
燃料圧力の主要な圧力損失の要因を最少隈にでき、エン
ジンの必要とする燃料噴射圧を持続的に与える超高圧容
器としての危険度の高い高圧アキュームレータの重量や
製作コストを小さくできる。また燃料噴射の終了を第１
のニードル閉で燃料の送給を１断し、ＪｇｉＩのニード
ル開で燃料通路内の残留圧を瞬時に降圧させることによ
り達成したので切れの良い燃料噴射の終了が可能となり
、エンジンのシリンダー内での燃焼効率が悪化しないよ
うにできる・ さらに上記の構成は燃料ポンプから高圧燃料を送給する
導管と燃料−針弁へ高圧燃料を送給する導管とを連通ず
る導管をバイパスと７して配設することが可能となり、
かつ、従来の燃料噴射方法で使用される自動噴射弁式の
燃料噴射弁の利用が可能となったので、上記構成に燃料
通路の切換弁とバイパスとしての導管を併設し、切換弁
による燃料通路の切換と燃料ボンデの吐出量調整装置の
制御信号の切換により、燃料カム、燃料ポンプ、噴射管
および燃料噴射弁からなる従来の燃料噴射Ｖステムが同
時に構成できるので上記電子燃料噴射制御方法による燃
料噴射が困暖となった場合でも従来方法により燃料噴射
を行ないエンジンの運転を、長時間停止することなく続
行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の電子制御燃料噴射弁の燃料噴射部を導管
に接続し、通常の自動噴射弁式の燃料噴射弁に連通させ
て燃料噴射させるディーゼル機関の燃・料噴射装置の一
実施例の構成図である、第１Ａ図は本発明え係る燃料噴
射制御装置と、切換弁、導管からなる該燃料噴射制御装
置のバックアップ装置の一実施例を含むディーゼル機関
の燃料噴射装置の構成−である。 ｆｉｌ・−電子制御燃料噴射弁、（り・・方向制御弁、
（３）・・圧力室、（４）・−ピストン、（Ｉｌ・−ニ
ードル、＋１ｌ）−−燃料通路、（７）・・圧力室、（
８）・拳燃料通路、（＄１）・・圧力室、（至）・・ニ
ードル、（１１）・・圧力室、Ｈ・・導管、（ＩＩ・―
燃料噴射弁、α萄・・バネ、（ｌ＠・・ニードル、幀・
・圧力室、ａ’ｒ’ｒ・・燃料タンク、α鴫の・燃料ポ
ンプ、Ｑ呻・・吐出量調＊装置、−・・高圧アキューム
シータ、りυ・・逆止弁、−・・圧力変換器、（２）・
・圧力制御ｆ！置、（財）・−電子制御装置、−・・油
圧発生装置、−・・アキュームレータ、−・・燃料噴射
制御装置、翰・・方向制御弁、四・畳圧力室、−ｅ・ピ
ストン、ＩＡＩ　ＩＢＩ　ｌｐｌ　ＩＲＩ　＠　ａ方向
制御弁ポート、輌・・ニードル、−（至）・・圧力室、
−拳・ピストン、−・・ニードル、−・ｏ戻り通路、闘
・拳燃料通路、−・・燃料噴射弁、−・・バネ、−・・
ニードル、（２）・９圧力室、−１１＃燃＃１室、６４
Ｉ０・Ｖリンダ−カバー、−・−ピストン、＠−〇拳切
換弁、輔・・ガバナー、噛・・切換スイッチ、１４Ｉａ
噛１６１１１！％１１七−６１−・・緋許出−人４？−
人壬タ　　　　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋ｔ＋ディーゼル機関の燃料噴射圧を、高圧アキューム
   レータに一定の圧力で保持された燃料圧により与えるよ
   うにした燃料噴射装置において、燃料噴射を行なわしめ
   る作動部を、エンジンの燃料室へ燃料噴射させる自動噴
   射弁式の燃料噴射弁と燃料噴射の制御を行なう燃料噴射
   制御装置とに分離すると共に、腋燃料噴射制御装置は制
   御作動油圧と燃料圧の作用力の相互のバランスにより弁
   の開閉を行なうピストンとニードＶから成る弁機構の２
   つを組合せてなるディーゼ紗機関の燃料噴射装置。 （２）ディーゼＩｖＩＩ＆関の燃料噴射圧を、高圧アキ
   ュームレータに一定の圧力で保持された燃料圧により与
   えるようにした燃料噴射装置において、燃料噴射を行な
   わしめる作動部を、エンジンの燃料室へ燃料噴射させる
   自動噴射弁式制御作動油圧と燃料圧の作用力の相互のバ
   ランスにより弁の開閉を行なうピストンとニードＶから
   成る゛弁機構の！−：Ｍｉ合せて構成する／＼ と共に、上記燃料噴射制御装置と燃料噴射弁を連通ずる
   導管に前記高圧アキユームレータに燃料ポンプから燃料
   を送給する導管から分岐せしめたバイパス導管を接続し
   、該分岐部および該接続部に燃料通路切換弁を配設した
   ことを特徴としたディーゼＶ機関の燃料噴射装置。