JPS58172458A - 燃料噴射ノズル - 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】 この発明は燃料噴射ノズル、詳しくは電子制御式燃料噴
射装置に使用される燃料噴射ノズルに関する。

従来の燃料噴射ノズル、特に電気的に開閉制御される内
聞型バルブ（電磁弁）と燃料圧力により自動的に開閉作
動する外聞型バルブ（自動弁）とを組合せだ燃料噴射ノ
ズルとしては、例えば実願昭５６−９６５１３号公報に
記載されたものが本出願人よシ提案されている。

この燃料噴射ノズルについて説明すると、第１図におい
て、（１）はケーシングであり、このケーシング（１１
の先端にはノズルケース（２）が固着されている。ノズ
ルケース（２）の先端にはノズルホルダー（３）が固着
され、これらのノズルケース（２）とノズルホルダー（
３）との間には燃料溜室（４）が形成されている。この
燃料溜室（４）はケーシング（１）およびノズルケース
（２）に形成された燃料供給通路（５）に連通孔（６）
を介して連通しており、この連通孔（６）は弁体（７ａ
）によって開閉される。前記ノズルホルダー（３）は外
開式のポペット弁（８）を保持し、燃料溜室（４）の燃
料圧力が所定値以上になると該ポペット弁（８）が燃料
噴射口を開口して燃料を噴射する。

また、前記ケーシング（１）内にはボビン（９）に巻き
付けられたコイル００）が収納されており、このコイル
００）の中心部には主磁極部（１１１が形成されている
。該主磁極部（１１１はケーシング（１）の後端に固着
されるソレノイドキャップ（１２１の細心部の突出部分
によって形成され、該主磁極部０υにも前記燃料供給通
路（５）が形成されている。さらに、前記弁体（７ａ）
はアーマチュアＯＪに固着され、このアーマチュア０３
）と主磁極部Ｑｌｌとの間にはバルブスプリング圓が縮
設されている。したがって、前記連通孔（６）は、通常
はバルブスプリングαａに付勢された弁体（７ａ）によ
って閉止されているが、コイル００）への通電によシ主
磁極部αＤが磁化するとアーマチュア（１３１がこの主
磁極部０１）に吸引されて弁体（７ａ）が図中上動し開
放されることになる。

なお、（１５）は弁体（７ａ）に形成された燃料通路で
ある。また、燃料供給通路（５）には燃料タンクαｅか
ら燃料ポンプ０７）によって吸い上げられた燃料がプレ
ッシャレギュレータＱ８１により調圧されて供給され、
燃料通路（１５１を経由して連通孔（６）近傍に導入さ
れる。

よって、弁体（７ａ）が連通孔（６）を開口すると燃料
溜室（４）内へ燃料が流入し、該室（４）内の燃料圧力
の上昇によってポペット弁（８）の針弁（１９）がスプ
リング（２■に抗して自動的に開弁じコイル（１０）の
通電時間に対応する量の燃料が燃料噴射口より噴射され
る。ブレラシャレギュレータ０８１ハ、吸気管負圧また
は大気圧が導入されるダイヤフラム室（２２と、燃料ポ
ンプ（１７＋からの燃料が供給される燃料室（２３）と
、にダイヤフラム（２４）によって区分されている。ダ
イヤフラム（２４Ｊは、スプリング（２５）に付勢され
て燃料タンク（１６）に連通ずる燃料放出孔（２６）を
開閉するシートバルブ（２７）を有している。

したがって、スプリング（２５）によって設定される燃
料圧力（通常２〜３　”Ｊ　／　ｃｙｉ　）より燃料室
（２３）内の圧力が高い場合は、ダイヤフラム（２）が
ダイヤフラム室（２２）側に変位して燃料放出孔（２６
）を開口し燃料を燃料タンク（１６）に放出し、これに
よって燃料供給通路（５）に圧送される燃料圧力を一定
に保持することになる。

しかしながら、このような従来の燃料噴射ノズルにあっ
ては、以下の理由から近時要求されている燃費向上のだ
めの微小噴射量制御が困難であるという問題点があった
。

以下、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃｌ　、　（
ｄ）に基づいて、この問題点を説明する。第２図（ａｌ
はこの燃料噴射ノズルの概略図、第２図（ｂ）および（
Ｃ）はこのノズルにおいて電磁弁（７）の駆動パルス巾
、電磁弁（７）弁体（７ａ）のリフト量およびポペット
弁（８）（針弁０９））のリフト量との関係を示す図、
第２図（ｄ）は電磁弁（７）の駆動パルス巾と燃料噴射
量との関係を示す図である。第２図（ｂ）は、電磁弁（
７）弁体（７ａ）がフルリフトする（アーマチュア（１
３１が主磁極部（Ｉｌｌに当接するときの電磁弁（７）
の駆動パルス巾（Ｔ、）およびポペット弁（８）のリフ
ト状態を示している。すなわち、この駆動パルス巾（Ｔ
１）以上では、弁体（７ａ）がフルリフトすることにな
シ、燃料溜室（４）へ燃料を等量、安定的に供給でき、
したがって、ポペット弁（８）からの噴射量も安定する
。このため、各パルスごとの弁体（７ａ）の挙動、およ
び、噴射量も安定化する。しかし、第２図ｆｃ）に示す
ように、駆動パルス巾（Ｔ２）を前記パルス巾（Ｔ１）
より小さく　（Ｔ２　＜　ＴＩ　）すると、弁体（７ａ
）はフルリフトせず（アーマチュア（Ｔ３）が主磁極部
Ｑｌ）に当接せず）にその挙動が各パルスごとに不安定
となり（リフト量およびリフト期間がパルスごとに変動
する）、燃料溜室（４）への供給燃料量、したがって、
ポペット弁（８）のリフトによる燃料噴射量が不安定と
なる。同図中、斜線部分はこの弁体（７ａ）およびポペ
ット弁（８）の不安定挙動（リフト）領域を示している
。その結果、第２図（ｄ）に示すように、弁体（７ａ）
がフルリフトする最小駆動パルス巾（Ｔ、）より小さい
パルスｒｊコ（例えばＴ２）では該ノズルの燃料噴射量
は図中斜線部分の範囲で変動し、該ノズルにおいて制御
可能の最小噴射量はこの最小駆動パルス巾（ＴＩ）によ
って決定される。しかしながら燃料噴射ノズルを、燃料
を燃焼室内に直接噴射する直接噴射式内燃機関に使用し
た場合、噴射可能な期間は通常の吸気、管噴射式内燃機
関のそれに比較して非常に短かぐしなければならない。

これは燃焼室内の圧力によって噴射可能期間が限定され
るからである。このため、燃料噴射ノズルに要求される
最大噴射量（噴射ノズル全開時の静的噴射量）は、吸気
管噴射式のそれに比べて非常に多くする必要があり、し
かも、最小噴射量は、吸気管噴射式のそれに比べて少な
くする必要がある。その結果、このような従来の燃料噴
射ノズルにあっては、内燃機関が要求する最小噴射量を
満足することができないという問題点があった。

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、燃料噴射ノズルにおいて、燃料通路に、独
立して通電制御される２つの電磁弁を直列に連設し、こ
れらの両電磁弁を、安定して開閉駆動可能なパルス中で
これらのパルス中に位相差を持たギ＝て開閉駆動し、両
電磁弁が共に開放駆動されている期間によって燃料噴射
量を決定することにより、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３〜６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図において、Ｇｌｌはケーシ
ングであり、このケーシング（３１）の先端にはノズル
ケース（３２）が固着されている。

ノズルケース（３２の先端にはノズルホルダーＴ３３１
　カ固着すれ、これらのノズルケース（３ｚとノズルホ
ルダー（３３）との間には燃料溜室（３４）が形成され
ている。ノズルホルダーＣ３３）は外開式のポペット弁
（３５）を保持しており、このポペット弁（３９は燃料
溜室（肺内に供給された燃料が所定圧力以上のとき開弁
して燃料を噴射する。すなわち、ポペット弁Ｇ９は、燃
料噴射口が形成されたノズルボディ（３６）と、この噴
射口を開閉可能な針弁（３７１と、との針弁（３７１が
燃料噴射口を常時閉じるように（図中上方に）付勢する
スプリングｃ３８）と、を有している。

また、前記ケーシング（３ηの後端には副ケーシング（
４１）が固着されておシ、この副ケーシング（４１１と
ケーシング（３１）とはケーシング（３１）の内部（軸
心部）に配設された第１ソレノイドキヤツプ（，１２）
を挾持。

固定している。第１ソレノイドキヤツプ（４２）の後端
にはバルブケース（４３１が固着されている。さらに、
副ケーシング（４１１の後端（図中上端）には第２ソレ
ノイドキヤツプ（４滲が固着されている。したがって、
図中上方から順次、第２ソレノイドキヤツプ（４４）、
副ケーシング（４１１、バルブケース（４３、第１ソレ
ノイドキヤツプ（４２１、ケーシングＣ３１１，ノズル
ケース（３２１およびノズルホルダーＣ３３１が同軸上
に配設、組み付けられて燃料噴射ノズル（４９を形成し
ている。また、これらの第２ソレノイドキヤツプ（４４
）、副ケーシング（４１１、バルブケース（４３、第１
ソレノイドキヤツプ（４ｚ、ケーシングＯＤおよびノズ
ルケース（３ｚの軸心部には燃料通路（４６）が形成さ
れており、図外の燃料ポンプからプレツシャレギュレ〜
りを介してこの燃料通路（４６）に供給された加圧燃料
は燃料溜室（３４１に、さらに、前記ポペット弁（３５
１の燃料噴射口にまで導入される。

ここで、この燃料通路（４６）には一対の電磁弁（４７
１（４８１が直列に介装されており、これらの電磁弁（
４７１（４８）はそれぞれ独立してこの燃料通路（４６
）を開閉可能になされ、これらの両電磁弁（４７１（４
８１が共に開放駆動されたとき前記燃料噴射口より燃料
が噴射されることになる。電磁弁（４７１は以下のよう
に構成されている。すなわち、ノズルケース（３２１お
よびケーシング（３１１の燃料通路（４６）には第１バ
ルブ（４９）が図中上下動可能に設けられており、この
第１バルブ（４９）はバルブスプリング（５０）によっ
て付勢されてこの燃料通路（４６）を通常は閉止してい
る。ケーシングＧＤの内部には前記第１ソレノイドキヤ
ツプ（４２１を包囲するようにボビン５ηが配設されて
おり、このボビン（５１１には後述するコントロールユ
ニットによシ通市制御される電磁コイル（！５ｚが巻回
されている。よって、第１ソレノイドキヤツプ（４２）
はこの電磁コイル艶に通電されたとき磁化される磁極体
を構成し、この磁極体が磁化されると磁極体は第１バル
ブ（４９）を吸引して図中北動させ燃料通路（４６）を
開口する。また、電磁弁（４８）は燃料通路（４６）で
この電磁弁（４ηより上流側に配設されており、その構
成は電磁弁（４７１と同様になされている。すなわち、
副ケーシング（４１）およびバルブケース（４３１の燃
料通路（４６）には第２バルブｌ５３）が図中上下動可
能に収納されており、この第２バルブ６３）はバルブス
プリング（５沿に付勢されて通常は燃料通路（４６）を
閉止している。また、副ケーシング（４１１の内部には
前記第２ソレノイドキヤツプ（４４）を包囲するように
ボビン５５１が収納されており、このボビン印には後述
するコントロールユニットにより通電制御される電磁コ
イル６６）が巻回されている。よって、第２ンレノイド
キヤツプ（４４Ｊはこの電磁コイル（５６）に通電され
たとき磁化される磁極体を構成し、磁化された磁極体は
第２バルブ１５３）を吸引して図中上動させ燃料通路（
４６）を開口する。

また、第４図はこの燃料噴射ノズル（４５１の駆動方式
を示すものである。コントロールユニット（５７１には
クランク角センサ（５８）及びエンジン負荷検出センサ
（５９）からの出力信号が入力されており、このコント
ロールユニット６７１はこれらの入力信号に基づいて（
適宜その他の信号が入力される、”・ こともある。）燃料の噴射時期、電磁弁（４７）の開放
駆動時期および噴射期間が決定され、これによって電磁
弁（４７１に対して電磁弁（４８１のディレィ時間（電
磁弁＋４１１Ｎの開放駆動時期）が決定される。

なお、同図中、（６０）（６１）は電磁弁（１７）（、
＋８＋の電磁コイル（５２）（至）にそれぞれ接続され
たトランジスタである。

よって、コントロールユニット６７］によって該燃料噴
射ノズル（４５）の噴射期間が決定すると、コントロー
ルユニット（５７）、ｌＪ）ランジスタ（６０）のペー
ス端子に所定電圧が印加され、その結果、電磁コイル（
５２１に通電され、その後所定の遅れ（ディレィ時間）
を経てコントロールユニット（５７１１よりトランジス
タ（６υのベース端子に所定電圧が印加されると、電磁
コイル（５６）に通電が行われる。このとき、両電磁コ
イル（５２１（５６）の通電パルス巾は制御容易な所定
値を共に有している。したがって、電磁弁（４η（４８
）は位相差を有して開閉駆動され、両電磁弁６１７１（
，１８）が共に開放駆動されているとき、燃料通路（４
６）より燃料溜室（３４）内に加圧燃料が流入し前記ポ
ペット弁に伺が開弁する。

次に作用について説明する。

今、コントロールユニット（５７１がクランク角センサ
（５８）、エンジン負荷検出センサ（５９）の入力信号
に基づいてエンジンの運転状態に最適な燃料の噴射時期
、電磁弁（４７１の開放駆動時期、噴射期間、ディレィ
時間を決定する。次に、コントロールユニット５ηによ
って、まず、電磁弁（４７）の電磁コイル（５２１に通
電され、次いで、所定の遅れ時間（１）経過後（第５図
（ｂ−１）、（ｂ−２）参照）電磁弁（侶の電磁コイル
（４）に通電される。すなわち、電磁コイル５２１（５
６）の通電時期（通電開始時期）に差異が生じる。この
とき、これらの電磁弁（４７１（４８１は共に制御容易
な、したがって、バルブ（４９）　（５３）が安定して
開閉する程度の所定の駆動パルス巾（Ｔｏ）で開放駆動
される。また、第５図（ｂ−３）、同図（ｂ−４）はそ
れぞれバルブ（４９）（５３）のリフト量を示している
。この結果、電磁弁（４７）（４８）は燃料通路（４６
）に直列に介装されておシ、しかも前述のように位相差
を有して駆動されるため、これらの電磁弁（４η（４＆
が共に開放駆動されている期間（Ｔ）（いわゆるオーバ
ラップ期間）だけ燃料溜室（３４）内に加圧燃料が供給
され（同図（ｂ−５）参照）、ポペット弁（ト）が、同
図（ｂ−６）に示すように、リフトし、燃料噴射口より
燃料を噴射する。なお、第５図（ａ）は該燃料噴射ノズ
ル（１５）の概略図を示している。

第６図（ａ）ｆｂ）はこのような両電磁−ｊ＋　（１＋
η（４８）の駆動状態等を示している。すなわち、燃ｆ
−を噴射ノズル（４つの噴射量はバルブ（４９＋　（５
３＋が共に開弁する期間（第６図（ａ−２）　（ｂ−２
）参照）によって決定され、この期間は電磁弁（，１７
１（４８１の駆動パルス巾がオーバラップする期間（Ｔ
：）（’ｒＨ）　（同図（ａ−１）（ｂ−１）参照）に
よって決定される。このとき、同図（ａ−３）（ｂ−３
）に示すように、ポペット弁（３５１はフルリフトして
いる。

これらの結果、電磁弁（４′７１（４８）のバルブ（４
！１１　（５３）のリフト状態は常時フルリフトしてい
るため、各パルスにおいても安定し、ポペット弁（３５
）のリフト状態も安定する。このため、燃町噴射ノズル
（４５）の燃料噴射量は、第６図（ｃ）に示すように、
実際の駆動パルス巾（Ｔ；）（Ｔ≦）が小さくても、そ
の流量特性に変化はあるが、各パルス毎に安定し、たと
え、このパルス巾が微小となって燃料噴射量が極微小量
でも安定的に制御可能となる。なお、第６図（ａ−２）
　（ｂ−２）に斜線で示す部分がそれぞれ実際の駆動パ
ルス巾（ＴＩ’）（Ｔ２′）（Ｔｒ＞Ｔ２′の関係にあ
る）による燃料噴射量を示している。

以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を、加圧燃料を燃料噴射口にまで導入する燃料通路と、
この燃料通路に直列に配設され、その電磁コイルへの通
電によシそれぞれ独立して開閉駆動される一対の電磁弁
と、を備え、この一対の電磁弁が共に開放駆動されたと
き、燃料噴射口より燃料を噴射する燃料噴射ノズルにし
て、前記両電磁弁のそれぞれの電磁コイルへの通電パル
ス巾に位相差を設けて、これらの電磁弁が位相差を有し
て開閉駆動するようにしたため、微小燃料噴射量制御を
確実に行うことかできる。　　　　　、、。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射ノズルを示すその概略断面図、
第２図は第１図に示すノズルの作用説明図、第３図はこ
の発明に係る燃料噴射ノズルの一実施例を示すその概略
断面図、第４図は第３図に示すノズルの駆動方式を示す
その概略ブロック図、第５図、第６図は第３図に示すノ
ズルの作用説明図である。 （４５）・・・燃料噴射ノズル　（４６）・・・燃料通
路（４７１（４８］・・・電磁弁　　　（５２）’、５
６）・・・電磁コイル特許出願人　日産自動屯株式会社 代理人　弁理士　　有　我　軍　−部 第１因 ３０５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加圧燃料を燃料噴射口に導入する燃料通路と、この燃料
   通路に直列に介装され、雷１磁コイルへの通電によりそ
   れぞれ独立して開閉駆動される一対の電磁弁と、を備え
   、この一対の雷、磁弁が共に開放駆動されたとき、前記
   燃料噴射口より燃料を噴射する燃料噴射ノズルであって
   、前記雷磁コイルの通電時期に差異を設けることにより
   、前記一対の電磁弁が位相差を有して開閉駆動するよう
   にしたことを特徴とする燃料噴射ノズル。