JPS58167877A - ユニツトインジエクタ - 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】 この発明はユニットインジェクタ、Ｌとしてディーゼル
エンジンに使用されるユニットインジェクタの改良に関
する。

一般に、ユニットインジェクタは噴射パイプを必要とせ
ず、エンジンのシリンダヘッドに直接取り付けられエン
ジンのカム軸によって駆動される。ユニットインジェク
タでは、判型ポンプなどでの噴射パイプの介在に起因す
る噴射特性の不安定要素９回転変化による噴射時期、噴
射期間などの変動は著しく減少する。

従来のユニットインジェクタとしては、例えば第１図、
第２図に示すようなもの（５ＡＥｐａｐｅｒ　７５０７
７３号参照）がある。このユニットインジェクタ１１１
は、エンジンの回転に同期して回転するカムンヤフト（
２）により、ブツシュロッド（３）。

ロッカアーム（４）を介してプランジャ（５）を上下動
させることによって圧力室（６）内の燃料圧力を高め、
この高圧燃料をノズル（７）のニードル室（８１に導き
、ニードルパルプ（９）をパルプスプリング凹に対抗し
て持ち上げる結果、スプレィチップ（Ｉｌ＋の噴孔より
燃料を噴射するものである。この場合、噴射量の制御は
コントロールランク０ｚによって（コントロールラック
（１２１はガバナに連動する）プランジャ（５）を回転
させる。その結果、プランジャ（５）の下降時において
、スパイラル状の溝であるメータリングリセスＱ４１の
上部が前記ブッシングαりのアッパボート（１５１と、
メータリングリセスＩの下部がロアポー）　（１６＋と
、がそれぞれ連通する時期を変える（第２図に示す有効
ストローク（ｈｅ）の変更）ことにより、圧力室（６）
内での圧縮開始及び終了時期を変えて噴射量の制御を行
っていた。

しかしながら、このような従来のユニットインジェクタ
＋１１にあっては、コントロールラック０２によりプラ
ンジャ（５）を回転して１サイクルあたりの噴射量を決
めると、同時に、噴射時期も規定される、すなわち、プ
ランジャ（５）のメータリングリセス０４の形状により
噴射量および噴射時期が共に決定される構成であったた
め、この噴射量と噴射時期とを互いに独立して変更でき
ないという問題点があった。すなわち、特定の運転条件
下において、例えば排気中のＮＯｘ等を低減するため、
エンジンの回転や負荷により適宜噴射時期を遅らせたい
場合、あるいは、エンジンの温度に応じて噴射量を任意
に変更したい場合等においても、噴射量と噴射時期とを
互いに独立して（それぞれ自由に）変更することができ
ずに、エンジンの運転状態に応じて最適の噴射量および
噴射時期を得ることができないという問題点を有してい
た。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
ものであり、ユニットインジェクタにおいて、プランジ
ャに形成した制御通路を開閉するコントロールスリーブ
を制御室内の液圧によって移動制御することにより噴射
量を制御する−・方、ノズルと圧力室とを連通する高圧
通路に電磁弁を介装して、プランジャの噴射行程の任意
の時期に燃料噴射を行うことにより、上記問題点を解決
することを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図はこの発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明する。第３図。

第４図において、　（２１１はユニットイン・ジエクタ
を示し、このユニットインジェクタＣＤは、ケーシング
（２２１と、ケーシング（２２１の両端にそれぞれねじ
込まれたノズルホルダ（２３１および上部ホルダＱ４）
と、同じ（ケーシング（２２１にねじ込まれたソレノイ
ドボデ（２５１と、によって１つ組立体として構成され
ている。すなわち、ユニットインジェクタ１２１１は３
つの構成群、第１に、燃料噴射量を制御する噴射量制御
部（１００）、第２に、噴射時期を制御する時期制御部
（２００）、および、第３に、燃料を噴射するノズル部
（３００）とを有している。

まず、噴射量制御部（１００）の構成を説明する。中空
のケーシングのの先端側（図中下端側）はノズルホルダ
ＣＪ３１によってケーシング（２２１との間にその先端
側から順次挾持されたスプリングケース（ト）、プレッ
シャピース關、高圧シリンダ（３１）によって閉成され
、また、その後端側（図中上端側）は上部ホルダ１２４
）によってケーシングｔ２２１との間にその後端側から
挟持されたピストンガイド５ａ、シールリング■によっ
て閉成されている。このように閉成されたケーシング（
２ｚ内にはプランジャ（９）がその軸線方向に沿って往
復動可能に（図中上下動可能に）収納されており、この
゛プランジャθりの先端部は高圧シリンダｃ３１）に摺
動自在に支持されこの高圧シリンダ０１）内に圧力室（
２）を画成している。プランジャ国の後端部（頭部１１
１）はピストン６５）のツメ部（５９に嵌合してピスト
ン５つと一体に連結され、このピストン６つは前記ピス
トンガイド６４）に摺動自在に支持されている。ピスト
ンｃｉ５）の後端部はこのピストンガイドも４）より突
出し、カム輪に当接している。

また、ピストン６５の後端部にはリテーナＱが固着され
、このリテーナ（ト）と前記上部ホルダＱ４Ｊとの間に
はスプリング□□□が縮設されている。これらのプラン
ジャ（３ツとピストン６つとの連結体の上方移動（スプ
リング５樽の付勢力による）はピストン肩部５７）がピ
ストンガイド５４）に当接することで、また、下方移動
（カムＩの駆動力による）はプランジャ国が圧力室（ロ
）の容積を減じてブレラシャピース關に当接することで
、それぞれ規制されている。また、プランジャ（３２１
の軸方向中間部の周囲には、すなわちケーシングの内で
高圧シリンダＣυとシールリング５３）とにより画成さ
れる空間内には、コントロールスリーブ（５２１が図中
上下方向に移動可能に設けられ、この空間をコントロー
ルスリーブ５２より−Ｆ方のスリーブ室（７３１と同じ
く下方の制御室σ０）とに２分している。すなわち、コ
ントロールスリーブ（５２１はプランジャ１３’ｌＪに
嵌合されて内周部がプランジャ（３力に外周部がケーシ
ング（２２にそれぞれ摺動自在に支持されている。一方
、プランジャＣ３３には前記圧力室（：（社）とスリー
ブ室σ国とを連通ずる制御通路ｔ６７）が穿設され、゛
この制御通路（６ηのスリーブ室σ騰側開口を制御ボー
ト（６急と一以下称する。よって、コントロールスリー
ブ（５２）はこの制御ボート（（至）を開閉可能に設け
られることになり（プランジャＣ３２１とコントロール
スリーブ（５２の相対移動による）、また、スリーブ室
（７３）内に縮設されたスリーブスプリングｌによって
図中下方に付勢されている。また、スリーブ室（７３）
は通路（７カを介して燃料供給源である低圧ポンプ（９
３１に連通しており、制御室σ■は通路（１０１）を介
して通路σ４）に、さらに、低圧ポンプ（９濠に連通し
ている。なお、低圧ポンプ（９濠はエンジンにより駆動
リープ室σ更を介して燃料供給源に連通しており、この
燃料供給源から供給された燃料をプランジャＣ３２１の
下動によって圧力室Ｃ３４＋内で圧縮、高圧化した後前
記ノズル部（３００）に供給することになる。また、コ
ントロールスリーブ（５つは、制御室（７υ内に圧力流
体（この実施例では低圧ポンプ峙からの燃料）が流出入
することによりその上下位置が調節される。この結果、
燃料噴射量の制御はコントロールスリーブ６２が制御ボ
ート□□□を開閉する位置を調節するにより行われるこ
とになる。また、前記通路σ滲の途中にはオリフィス（
ト）およびコントロールユニツ）　（１０２）によって
開閉制御される圧カ制御弁鰻が介装されている。なお、
（２１ｂＸ２１ｃＸ２１ｄ）はそれぞれ他のユニットイ
ンジェクタ（別シリンダ用）への燃料供給路であり、（
９４１は通路ａａ内を一定圧カに保持するプレッシャレ
ギュレータである。サラに、Ｑυは燃料タンクをポし、
この燃料タンク（９υがらの燃料はフィルタ（的を介し
て低圧ポンプ＋９３）に吸入される。（（ト）はプレッ
シャレギュレータ（９４）　ト燃Ｕタンク（９１）とを
連通ずるリターン通路である。また、（７９はＱ　ＩＪ
タンクｔｆｉδ（６４）Ｅｌは燃料逃し孔である。Ｃ７
’２１は通路（１０１）のコネクタ部を示す。

次に、燃料を噴射するノズル部（３００）について説明
する。ノズルホルダｔ２引−に一ドルバルブ（４３を保
持するノズル（４１を支持しており、このノズル（４■
と前記スプリングケース（至）との間にはディスタンス
ピース（至）が挟設されている。スプリングケース（３
６１にはニードルスプリング（４ηが縮設されたスプリ
ング室（４６）が形成され、このスプリング室（４ｆｉ
）は導管５１）によって前記制御室σ■に連通している
。ニードルスプリング（４７）はプレッシャピン（４榎
を介してニードルパルプ（４３を図中下方に付勢してお
り、その結果、ニードルパルプ（４３はノズル（４Ｇの
ガイド部（４４）に支持されてノズル（４１の先端のシ
ート部（４５）に着座している。ノズル（４Ｇに形成さ
れたニードル室（油溜り室）（４渇は高圧通路Ｃ３５１
により前記圧力室イ４）に連通しており、このニードル
室（４２に高圧通路（３５）より高圧燃料が供給される
と（所定圧力以上になるト）、ニードルパルプ（４３）
＆！　＝　−）’ルスフリンクｔ４ηに抗して図中上方
へ移動しスプレィチップｔａ）　（ノズル（４（暑の先
端）の噴孔より燃料を噴射する。この高圧通路３５）は
プレッシャピース６３１．スプリングケース（胴、ディ
スタンスピース關およびノズル（４１に形成されている
。

次いで、燃料の噴射時期を制御する時期制御’ｌｌ　部
（２００）について説明する。前記ケーシングＱ２Ｆ固
定されたソレノイドボデ（２ω内にはロングステム型の
パルプ（へ）が往復動可能に（第４図中左右動可能に）
収納されており、このパルプ（ハ）は前記高圧通路Ｃｊ
の途中に導管（１０３）を介して連通する通路（１０４
）を開閉する。この通路（１０４）は、ソレノイドボデ
ｔＪｊｉ＋に支持されたノズルボデ■）に形成されてお
り、室曽および傾斜路（１０５）を介して導管（１０３
）と前記通路（１０１）とを連通している。パルプ（ハ
）の後端はアーマチュア（ハ）にねじ固定され、このア
ーマチュア（へ）はソレノイドコイルいりに包囲された
コア（財）のＭｉ極部（１０６）に吸引可能になされて
いる。（１０７）はンレノイドボデｔ７＋ω内でソレノ
イドコイル侶υを抱持するボビンを、（１０８）はパル
プ□□□が通路（１０４）を開放するように付勢するパ
ルプスプリングを、それぞれ示している。なお、（７７
）（７ａ（１０９）（１１０）はシーリングを示す。ま
た、このように構成された電磁弁−の制御は前記コント
ロールユニット（１０２）によって行なう。すなわち、
ソレノイドコイルＳυはリード線Ｈな介してコントロー
ルユニツ）　（１０２）に接続されており、このコント
ロールユニット（１０２）はクランク角七ンサ（］０１
ａ）＋アクセル開度センサ（１０１ｂ）　ｌ水温センサ
（ＩＯＩＣ）等の出力゛信号に基づいてソレノイドコイ
ル宿りへの通′醒制御を行い前記噴射時期の制御を行う
。なお、（９０）は通路（７４）とリターン通路９ｉ＋
とを連−通する管路である。

次に、作用について説明する。

今、カム（６０がピストン５５）を駆動しない場合には
、ユニットインジェクタＣＪＩ）は以下の状態を保持し
ている。すなわち、ピストン１５５１およびプランジャ
（：３カはスプリング（ト）によって上限位置に保持さ
れ、コントロールスリーブ（５２は制御ポー）　（ｌｉ
ｌｃを閉じている。また、このとき、電磁弁鵜において
は、ソレノイドコイル宿υは非通電状態にあり、パルプ
（ハ）は通路（１，０４）を開いて圧力室（３４）と通
路（７旬とを連通している。また、圧力制御弁（９５）
も開いており、低圧ポンプ（９３Ｊから通路（７旬、高
圧通路（３５＋を介して圧力室（ロ）およびニードル室
（４湯は低圧状態の燃料に満たされている。その結果、
ニードルバルブ（４３はニードルスプリング（４１の付
勢力によってシート部（４（ト）を閉じており、スプレ
ィチップ（４９）・′）噴孔より燃料の噴射は行われて
いない。

次に、カム団によってピストンい！５）を介してプラン
ジャ（３２）が下動すると圧力室（３勺内の燃料は高圧
通路田に送出されるが、このとき、パルプ６５）が開い
ているため通路（１０４）を介して通路（７４１に燃料
は戻される。

次に、このプランジャ（猶の下動行程（噴射行程）中に
所定の望ましいタイミングでソレノイドコイル細にコン
トロールユニット（１０２）によって通電を行なう。そ
の結果、パルプ□□□が急速に閉じて通路（１０４）を
閉じ通路（７４）への燃料の戻りを遮断する。したがっ
て、圧力室（３優内でプランジャ（，５々により圧縮、
高圧化された燃料は二一ドルノ（ルブ（４３１を開いて
スプレィチップ（４１の噴孔より噴射される。

このとき、燃料の噴射開始時期はプランジャＣ３ａの下
降期間中であればソレノイドコイル（８υに通電する時
期（タイミング）に依存する。なお、ソレノイドコイル
３υへの通電開始からノ（パルプ（ハ）の閉止、さらに
、圧力上昇による噴射開始までは一定の遅れ時間（この
遅れ時間は予めコントロールユニット（１０２）に入力
されている。）を有している。

次に、プランジャ（３ツがさらに下降すると、Ｉｌｌ　
御ボート轍はコントロールスリーブ６２の下端より制御
室（７０）に開口し、圧力室（財）は制御通路（６７）
により制御室ｔ７０）に連通する。この結果、圧力室則
および高圧通路（３５１内の燃料の圧力は急激に低下し
、ニードルパルプ（４３がニードルスプリング１７）の
１・１勢により閉じて噴射は終了する。この場合、圧力
の急激な低下により噴射燃料の切れは良好となり、カー
ボンの排出、ｌ（Ｃの低減に有効である。

また、燃料の噴射量は、噴射行程中における噴射開始か
ら噴射終了までのプランジャ（３２＋の移動量（ストロ
ーク量）によって決定され、また、噴射終了時のブラン
ツヤ国の位置はコントロールスリーブ（５湯の位置（プ
ランジャ（，３りに対する相対位置）によって決定され
る。このコントロールスリーブ５２１の位置の制御は制
御室（７０）内の燃料（圧力流体）の圧力によって決定
されろ。すなわち、制御室σ（身内の燃料の圧力を高め
るとスリーブスプリング１の付勢力に抗してコントロー
ルスリーブ（５２１が上動しく位置が変わり）制御ポー
ト（財）はプランジャ（３力が少し下降したとき制御室
ｆｆｌに開口、連通する。よって、この制御室（′出向
での圧力の大きさによって噴射量を任意に設定すること
ができる。

この制御室（１０１の圧力は圧力制御弁（５）によって
制御する。すなわち、圧力制御弁（９５）が、第３図に
示すよへに、開放状態にあるとき制御室（７０）の圧力
は誦まり、閉止状態にあるとき圧力供給が停止され、オ
リフィス−を通ってリターン通路（９６）に燃料が流出
するため、この圧力は低下する。一般に、この圧力制御
弁（（へ）の制御は適当な周波数でオン・オフを繰り返
すいわゆるデユーティ制御である。

この圧力制御弁（（５）および電磁弁部の制御はコント
ロールユニット（１０２）にヨリ行つ。コノコントロー
ルユニツ）　（１０２）の基本的な入力信号は、クラン
ク角センサ（１０１ａ）による７２０°信号、１８０゜
信号、１°（２°）信号、および、アクセル開度センサ
（１０１ｂ）からのアクセル開度信号、さらに、水温セ
ンサ（１，０ＩＣ）からのエンジン水温信号であり、そ
の他各種の補正、補助信号がこのコントロールユニツ）
　（１０２）に入力され、これらの信号を演箕してこの
コントロールユニット（１０２）はエンジンの運転状態
に最適の噴射タイミング（時期）および噴射量を決定し
、電磁弁−（ソレノイドコイルｔ）！１））および圧力
制御弁−に制御信号を吊力する。

なお、プランジャ（３２１が上昇するときはソレノイド
コイル３υへの通電は遮断されパルプ−５）は開いてい
る。その結果、パルプ（ハ）を介して圧力室６旬に次の
噴射のための燃料が供給される。

なお、この発明においては、前記実施例にぶける制御室
（７ｏ１とスリーブ室ｆ７３）との配置関係は逆にする
こともできる。

また、この発明における電磁弁瞬に変えてチェック弁を
介装することもできる。これは噴射時期の制御が不必要
な場合に用いられろ。

以上説明してきたように、この発明によれば、燃料を噴
射するノズルと、このノズルを保持するケーゾングと、
このケー／ング内に往復動可能に収納されたプランジャ
と、このプランジャの移動により高圧化した燃料を高圧
通路を介して前記ノズルに供給する圧力室と、プランジ
ャに形成され、圧力室内の燃料を放出可能な制御通路と
、この制御通路を開閉するコントロールスリーブと、圧
力流体が流出入することにより、コントロールスリーブ
を移動させて＠記圧力室に供給する燃料音を制御する制
御室と、前記高圧通路内の燃料の圧力を制御して燃料の
噴射時期を制御する゛電磁弁と、を儂えたユニットイン
ジェクタとしたため、エンジンの運転状態に応じて常に
最適な噴射量を得ることができ、これによりスモーク濃
度、ＨＣ排出量を大幅に低減できることになり、かつ、
噴射時期の適正な制御が可能となるため、ＮＯｘ排出量
の低減、燃費の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のユニットインジェクタのレイアウトを示
す断面図、第２図は第１図のユニットインジェクタの要
部断面図、第３図はこの発明のユニットインジェクタの
一実施例を示すその概略一部断面図、第４図は第３図の
ユニットインジェクタの断面図である。 （２１＋・・・ユニットインジェクタ、（２２１・・・
ケーシング、（３ツ・・・プランジャ、　　　（ロ）・
・・圧力室、Ｃ句・・・高圧通路、　　　　　　５つ・
・・コントロールスリーブ、１１ｉη・・・制御通路、
　　　　（７０・・・制御室、げ）・・・電磁弁、　　
　　（９漕・・・低圧ポンプ（燃料供給源）、（３００
）　・・・ノズル部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料を噴射するノズルと、このノズルを保持スるケーシ
   ングと、このケーンング内に往復動可能に収納されたプ
   ランジャと、燃料供給曽から供給された燃料がプランジ
   ャの移動により圧縮される圧力室と、この圧力室の燃料
   を前記ノズルに導（高圧通路と、プランジャに形成され
   圧力室内の燃料を放出可能な制御通路と、この制御通路
   を開閉スるコントロールスリーブと、圧力流体の流出入
   によりコントロールスリーブを移動させてＡｉｌ記ノズ
   ルからの噴射、燃料量を制御する制御室と、前記高圧通
   路内の燃料の圧力を制御して燃料の噴射時期を制御する
   電磁弁と、を備えた−とを特徴とするユニットインジェ
   クタ。