JPS58152161A - 燃料噴射制御装置 - 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】 本発明は燃料噴射が弁装置にかかシ、詳しくはディーぜ
ルエンジンの燃料噴射ノ母ターンを制御する喪めの制御
装置に関するものである。

ディーゼルエンジンの出力１部費、排気、騒音に関する
諸性能向上のためには、燃料噴射パターンを６らゆるエ
ンジン条件毎に適合させることが望ましい、しかし燃料
の噴射ノ櫂ターンは、燃料噴射Ｉンプの送油パターンや
送油管の剛性及び長さ、ま九噴射ノズルの開弁特性等に
よって決定せられておシ、これらｔエンジン条件毎に変
更するのは困難である。

本発明は上記の点に鑑み案出されたもので、エンジン条
件毎に適合した燃料噴射パターンが任意に得られる燃料
噴射制御装置を得ることを目的とするものである。

そして１本発明によれば、噴射ノズルから燃料を噴射さ
せるために用いる油圧をリリーフする制御弁を備え、該
制御弁を、１回の燃料噴射行程中に複数の異なる開弁す
７トをもって連続作動するよう構成し、噴射ノズルに燃
料噴射を行わせるための作動流体の圧力を１回の噴射行
程中に数段階に分けて制御してやることによってその目
的を達成することができたものである。

本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１図は本
発明の第１実施例を示すもので、図中１はピエゾ式弁装
置であって、シリンダ２とその上端部のケーシング・ア
ラＡ３と、シリンダ２の下端部のケーシン、グ・ロワ４
の３体ニジなっている。

シリンダ２内には、ピストン・アッノ４５とピストン・
ロワ６の二つのピストンが摺動自在に収納されている０
両ピストンとも外周部に０リング５１と６１が設けてＴ
ｏシ、両ピストン間に油が流入することを防止−してい
る０両ピストン間には１円柱状空間５２が形成され、こ
の空間５２内には円盤状のピエゾ素子がその電極ととも
に積層され円柱状のピエゾ体７を形成している。ピエゾ
体７に通電するためのリード′１Ｍ７１は両ピストンの
間ｙＩ６２及びシリンダ２に設、け穴孔２１を介して外
部に取り出されている。このリード！！７１はさらに制
御回路７２に接続され、制御回路７２には、エンジン回
転数Ｎ、エンジン負荷α等の検出信号が入力されるよう
になっている。

孔２１にはグロメット２２が挿入しである。シリンダ２
の下端にはピストン５，６よシ小径の孔２３と、孔２３
よシやや大径のリング状矩形溝２４が設けてるる。リン
グ状の溝２４はシリンダ２に設けた二つの通路２５．２
６によってそれぞれポー）２７．２８と導通している。

シリンダ２の下端は７ランジ状でめり、ケーシング・ロ
ワ４の７ランジ４１とＩルト締め結合されている。その
際外部とのシールのために０リング４２′が設けられて
いる。ケーシング・ロワ４には、シリンダ２と同軸にシ
リンダ４３が設けられてお）、シリンダ４３内を摺動自
在にピストン状の弁体８が収納しておる。シリンダ４３
の内径はリング状の溝２４の外径よシも大きく、また弁
体８の外径との間には０．１〜ｌｓｍの十分なりリアラ
ンス８１がとっである。ケーシング・ロワ４の下端には
？−ト４４と導通する小孔４５が設けである。

弁体８の上端面にはリング状矩形溝８２が設けられ、こ
のリング状溝８２の外径は孔２３よシも太きく、１１１
２４の内径よシも小さい。またリング状溝８２の内径は
孔２３の内径よシも小さい、リング状溝８２は通路８３
によって弁体８の下部と導通している。また弁体８の上
天外周には大きな面取シ８４が設けである。さらに弁体
８の下部にはコイルスグリ、ング８５があって弁体８の
上面をシリンダ２の下面に押しつけている。

ピストン・ロワ６の下部には中心に棒状の突起６３があ
って、この突起６３は孔２３を貫通して弁体８の上面と
接触している。突起６３の外径は孔２３の内径よシも十
分に小さく形成され、またその先端線平面でなく凸状に
丸みをおびている。

シ’）：／１２の上端拡７ランジ状となっていて。

ケーシング・アクノヤ３の７ランゾ３１とデルトで結合
されている。この時外部とのシールのためにＯＶ　：／
り３２が用いられている。ケーシング・アクＡ３とピス
トン・アク／量５との間には、コイルスプリング５３が
おって、ピストン・アッパ５を軽く下に抑圧している。

ケーシング・アクＡ３にはチェック弁９が設けである。

このチェック弁９は弁室９１内を鋼球９２が上下するも
のでおシ、弁室９１は上に向っては絞シ９３を介してポ
ート３３に導通している。弁室９１は下に向ってはリテ
ーナ３４１に介してシリンダ２内に導通している。この
リテーナ３４は円盤であって、コイルスプリング５３に
よって弁室９１に蓋をするように押しつけられている。

′！たこのリテーナ３４には小孔３５が設けられ、この
小孔３５は弁室９１とわずかに偏心しておシ、鋼球９２
が下に来てもこの小孔３５が烏がれることはない、しか
し絞り９３は鋼球９２が上に来ることによって塞がれる
。鋼球９２の径はシリンダ２の内径の”／１０　以下で
あシ、鋼球９２と弁室９１とのクリアランスは上下、横
方向ともに０．５Ｂよシも小さい。

ピエゾ式弁装置１は高圧噴射４ング１０と噴射ノズル１
１とを結ぶ高圧燃料ライン１２の途中に設けられている
が、その位置はできるだけノズル１１に近い方がよく、
ノズル１１と一体にすることも可能である。

ピエゾ式弁装置ｌのポート２７はノズル１１と１、ｔＰ
−）２８Ｆｉ高圧噴射ポンプ１０にそれぞれ連結される
。

高圧噴射ｆンプ１０はディー−に″ルエンジンによって
駆動されておシその圧縮上死点付近でノ４ルス状に燃料
を供給するものであって、公知の判型や分配型いずれで
もよいがタイマやガバナの機構は不要である。

１３はフィードＩングでＴｏ夛、エンジン駆動でも電動
式でも公知のものでよい、燃料タンク１４の脳油をピエ
ゾ式弁装置ｌのボー）４４，３３及び高圧燃料噴射−ン
グｌＯに供給する。フィードポンプ１３の吐出圧は図示
しないけれども定圧リリーフ弁等によって一定圧に保持
されることが好ましい。

上記のような構成の実施例についてその作動状！Ｉｔ−
説明する。

ピエゾ体７に通電していない時に、弁体８はスプリング
８５によってシリンダ２の下端面に押圧されて密着して
いる。この時の弁体８の開弁リフトは零である。スプリ
ング５３の力はピストン・アッパ５．ピエゾ体７．ピス
トン・ロワ６、突起６３を経て弁体８の上面に及ぶが、
スゲリング５３はスズリング８５よシも十分に弱いので
弁体８を下方に押し下げるに至らない、この状態ではリ
ング状溝２４は弁体８に塞がれているので、高圧噴射／
／プｌＯから供給される燃料は全量が噴射ノズルへ供給
される。

ピエゾ体７に通電すると、その印加電圧の太きさに応じ
てピエゾ体７は軸方向に伸長する。この伸長する力は上
下方向に及ぶが、上に伸長しようとする時、ピストン・
アラ／ｆ５の上ｓＫ影形成れている油圧室内の燃料油を
外部に排出する必要があるが、この瞬間鋼球９２は絞夛
９３ｔ−塞ぎ、ピストン・アッパ５の上方向への移動を
阻止する。

したがってピストン・ロワ６が下向きに移動し、その突
起６３が弁体８を下方に押し下げる。この状態ではリン
グ状＃ｌ１２４はその下部がわずかに開放する丸め、リ
ング状溝２４内の高圧燃料は弁体８の面取シ８４及び溝
８２を介してリークされる。

このリーク量は弁体８の開弁す７トによシ異な〉、弁体
８の開弁リフトはピエゾ体への印加電圧によって異なる
ので、ピエゾ体への印加電圧によって高圧噴射ポンプ１
０から噴射ノズル１１へ供給される燃料の圧を制御する
ことかで亀る。

第２図によってこの作動を説明する。

同図においてムは高圧噴射ポンプ１０の送油量パターン
を示すもので、送油開始時期＃１はエンジンの圧縮上死
点よりも３σクツ／クアンダ＾早く、全エンジン条件に
おいて最も早い要求噴射開始時期よル十分に早い時期が
選ばれている。送油終了時期θ、はエンジンの圧縮上死
点よルも１０’クランクアングル遍く、全エンジン条件
において最も遅い要求噴射終了時期よシ十分に遅い時期
が選ばれている。また単位角度当りの送油量も全エンジ
ン条件に−ＪＰいて最も大量の要求送油量よシ十分に大
きい値が選ばれている。

同図のＢはピエゾ体７への印加電圧・９ターンであって
、θ、からθ、までに第１の電圧■、が印加され、＃、
から＃４までに第２の電圧■、が印加され、さらＫ　ａ
　４からθ、までに第３の電圧Ｖ。

が印加される。この時Ｖ、≧Ｖ、＞　Ｖ、である。ま九
’ｓ＃ｉ’ｔ　よシｔ＋−遅くとっである。この時の弁
体８の開弁り７トを同図ＣＫ示す、弁体８はピエゾ体７
へＯ印加電圧に応じてリフトし、Ｌｍ≧Ｌｌ　＞　Ｉ４
となる。

この時の高圧燃料２イン１２の圧力ｔ−同図りに示す、
高圧噴射ポンプ１０の送油開始に伴い、θ。

よシ圧力は上昇し始めるが、弁体８の開弁リフトがり、
−あるために圧力はＰ、で頭打ちになる。このＰＸは噴
射ノズル１１の開弁圧Ｐ、よシ小さくとっであるのでま
だ噴射開始には至らない、θ畠　　−で弁体８の開弁す
７トがＬ！と小さくなることによって圧力は急上昇し、
噴射ノズルから噴射を行なう、その後０４で弁体８のリ
フトが最大（２）Ｌｍになることによって圧力は急激に
低下し噴射ノズル１１からの噴射は停止する。

この時の噴射ノズル１１からの噴射量を同図Ｅに示す、
σ・で噴射を開始し、＃ｉで噴射を終了している。θ、
は−８よりわずかに遅く、θ７はθ４よりわずかに遅い
。このようにして、θ易によって噴射開始時期が、Ｉ４
によって噴射終了時期が、ｖｌによって噴射開始の遅れ
時間が、Ｖ。

によって噴ｍプＩ任意に制御できる。

シタ力って、エンジン条件、すなわちエンジ／回転数Ｎ
、エンジン負荷α等を検出し、制御回路７２からの指令
によって前記’＊　　ｔ’４　　、ｖ、　　１ｖ８を制
−することにより燃料噴射・リーンをエンジン０各条件
に適合するように制御することができる。

なお、上記の実施例では噴射ノズル１１から噴射される
燃料の圧力をピエゾ式弁装置１によって直接にり９−７
しているが１間接的にリリーフすることも可能で６！７
．これを第２実施例として第３図に示す。

同図に示すｇｚ実施例においては、ピエゾ式弁装置１の
／−）２７は噴射ノズル１１と連結されるので社なく、
サー？ピストン装置１５の大ピストン１５１の上端に形
成される大ピストン室１５２に導入される。／−４２７
から供給される油圧によって大ピストン１５１が降下す
ると、小ピストン１５３をも降下させる。小ピストン１
５３が降下すると小ピストン１５３の下端に形成される
小ピストン室１５４内の燃料が噴射ノズル１１に圧送さ
れる。

大ピストン室１５２の油圧が完全にリリーフされると小
ピストン室１５４内にはチェック弁１６を介してフィー
ド４ンｆ１３から燃料が供給されて小ピストン１５３及
びそれに連動して大ピストン１５１を押し上げる。この
間Ｏピエゾ式弁装置１の作動は第２図の説明と同じであ
る。

また第１図に示す実施例では、ピエゾ式弁装置工が高圧
噴射ＩングｌＯと噴射ノズル１１の間に設けられている
が、とのピエゾ式弁装置１を高圧噴射４ング１０ヤ噴射
ノズル１１と一体化することは特に困難ではない１例え
ば分配型−ングの場合１分配前の高圧ボング室にピエゾ
式弁装置１の、１？−ト２ｇを導通させ、／−）２７を
封じて用いれば、多気筒エンシンにおいても１個のピエ
ゾ式弁装置で足りる。さらに噴射パターンを制御するた
めにピエゾ式弁装置１の開弁り７トを制御するための具
体的方法については述べなかったが、噴射弁１１に圧力
センサを設は任意の圧力が得られるようにピエゾ体７へ
の印加電圧管フィードバック制御すること鬼考えられる
。

このようにして各実施例と４に第２図の作動説明から明
らかなように、ピエゾ式弁装置１にｖｌＶ、Ｖ、の３段
階の電圧を連続的に印加することによシ％Ｖｌの印加終
了時期で燃料噴射開始時期を、ｖａの印加開始時期で燃
料噴射終了時期を、ｖ、Ｏ大きさで噴射逼れ時間を、■
、の大きさで、噴射最大圧力を各々制御することができ
、任意の噴射パターンを得ることが可能となる。

以上の説明から明らかなように１本発明は噴射ノズルに
燃料噴射を行なわせるための作動流体の圧力を１回の燃
料噴射行程中に数段階に分けて制御してやることにより
、任意の噴射パターンを得ることができ、したがってエ
ンジン条件毎に適合した燃料噴射パターンを実現するこ
とができるとｈう優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射制御装置の第１実施例の１２
部を断函で示すシステム図、 ［２図は同上実施例の作動を説明するための作動波形図
、 第３ＷＪは本発明の燃料噴射制御装置の第２実施例を示
す第１図と同様な図である。 １・−ピエゾ式弁装置、２・・・シリンダ、３・・・ケ
ーシング・アッパ。４−ケーシングーｐワ、５・・・ピ
スト／・アラｄ、５・・・ピストン・ロワ、７・・・ピ
エゾ体、８・・・弁体、９・・・チェック弁、１０・・
・高圧噴射／ｙｆ、　１１−・・噴射ノズル、１３−フ
ィード４ン！、１５−・・サーがピストン装置、１６−
・チェック弁、２４，８２−・・リング状溝、２７．２
ｇ、３３゜４４・・・−−）、３４・・・リテーナ、５
３．８５・・・スプリング、８４・・・面取ル、９１・
・・弁富、９２・・・鋼球、９３・・・絞少。 特許出願人 株式会社日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人 弁理士　　實　　木　　　　　朗 弁理士　　西　　舘　　和　・之 弁理士　　中　　山　　巷　　介 弁理士　　山　　口　　昭　　之 第１図 第２図 エン／／クラ／クアングル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 噴射ノズルから燃料を噴射させるために用いる油圧を９
   リーフする制御弁を備え、該制御弁を、１回の燃料噴射
   行程中に複数の異なる開弁リフトをもって連続作動する
   よ５構成した燃料噴射制御装置。