JPS58214659A - 油圧駆動式燃料噴射装置 - 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】 本発明は高圧噴射用の圧力増巾ピストンを有し油圧によ
り駆動される燃料圧送部ど燃料を噴射するノズル部とが
一体に形成されている所謂ユニット式油圧駆動式燃料噴
射装置Ｖこ関する。

従来、内燃機関、特にディーゼル機関用の燃料噴射装置
で、大型機関を主に対象とし、高圧噴射を目的として圧
力増巾機構を有する油圧駆動式の燃料圧送部どノズル部
とが一体となったユニット式油圧駆動式装置において、
所謂電磁弁や電気−油圧サーボ機構を用いて、油圧駆動
を制御する型式のものが知られている。

しかしこのような方式では、（］）高圧による流体圧力
が大きいため、電磁弁自体が巨大化する。

（２）′電磁弁自体の作動時間（周波数応答性）に限度
があり、（１）の点と相俟って大型低速機関しか使用で
きりい。（３）残留磁気による影響を受は正確な作動に
欠ける等の問題があり、さらに油圧駆動のため反射波の
影響で増巾用のプランジャが誤作動する欠点がある。

本発明は上記のような従来装置の問題点を解決するため
になされたものであって、その目的とするところは、高
速使用域を大巾に拡大するとともに制御機構をコンパク
ト化し、小型面連用でかつ誤作動の少ない油圧駆動式燃
料噴射装置及びこれにさらに加えて、油圧回路内或は増
巾ピストン圧力室内に発生する反射波を低減することが
でき、よｐ作動の確実な油圧駆動式燃料ｌ＠射装置を提
供することにある。

そして、本発明は上す１目的を達成するため、所謂ユニ
ット式油圧駆動式燃料噴射装置において、高圧噴射用の
圧力増巾ピストンの圧力室を該ピストンを駆動制御する
制御弁を介して燃料源に接続させ、該制御弁を機関の駆
動に連動する回転軸により機誠的に制御するよう構成し
た点及び、これに加えてさらに該制御弁を境として前記
圧力増巾ピストンの圧力室側と燃料源側の一方又は双方
の油圧回路中に反射波を減衰する弁を設けた点を特徴と
するものである。

本発明の笑施例の構成、作動を図面に従って説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すもので、同図におい
て、ｌはエンジンと同期的に増速成は減速されて回転す
るカム軸で、該軸１は図示しない作動時期制御手段によ
りエンジンクランク軸に対し任意の位相差を持つように
構成されている。２は軸１に固着したカムで、方向制御
弁３を図中左方向にスプリング６の力に抗して動くよう
にし、増巾ピストン２０とボディ３１によ多構成される
圧力室７と駆動用油圧通路２２．２３に各々連通するボ
ディ３１のボート４，５を制御する。９は増巾ピストン
２０のリターン用スプリング、１ｏは増巾ピストン２０
に連結されたプランジャ、１８はプランジャ１００周方
向の位ｉｐラック１７により決定するスリーブ、１２は
プランジャバレルでプランジャ１０とともに圧力室１２
′を形成する。

またプランジャバレル１２はノズルニー）’　ル背圧室
１５に通ずる通路１１に連通ずるボート１１′、燃料供
給通路１６に連通ずるボート１６′及び燃料噴射用ノズ
ル１４に連通する通路１３を具備する。

８は圧力室７と方向制御弁３との間に具備される減衰弁
、２４も通路２２に配置される減衰弁であリ、さらに通
路２２に圧力変動を防止するアキ−ムレ−ター２１が設
けられる。

本実施例の作動は、燃料タンク３０よりポンプ２８がス
トＶ−す２９を介して油を一足圧力で圧送し、圧送油の
一部は通路２７及び逆止弁１３を介して、圧力室１２′
の圧力が圧送油圧力より低い時、圧力室１２′に流入し
燃料を供給する。また圧送油は減衰弁２４の一方の通路
を経て通路２２に入り、圧力変動を緩和するアキエムレ
ータ２１を介してボート５に伝わる。

噴射ストロークが始まる前、圧力室７ｖま方向制御弁３
の円環状ボート５′、ボディ３１のボート４を介して圧
力戻し管２３に連通しており、その圧力はほぼ大気圧で
ある。カム２０回動により方向制御弁３が左方向に動き
ボート５と円環状ボート５′とが連通ずると圧送油はこ
の円環状ボート５′を介してボート４と連通し、ボート
５′内の空気を戻し管２３を介して燃料タンク３０へと
排出する０ さらに方向制御弁３が左に進むとボート４と圧力室７と
は遮断され、ボート５と圧力室７を円環状ボート５′ト
介して連通ずるので、通路２２を介して供給された圧送
油の圧力が、ピストン２０を図中上方に付勢するスプリ
ング９の力に打ち勝つとピストン２０及びそれに連動す
るプランジャ】０は動き始める。この時ノズル１４に圧
送する燃料址はプランジャ１０に設けた切欠き１０′に
より決定されている。この機構はボッシュ式７Ｊ？ンブ
と同様であるので詳しいがａ明は省略する。

この噴射開始時に圧力室１２′において駆動油圧のピス
トン２０とプランジャ］０の各断面積比倍の圧力が発生
する。グランジャ１０がさらに動くとボートｌ】′を閉
じるがこの間に発生する圧力室１２′の圧力は通路１１
及び通路１３を介してノズル１４内のニードル１４′の
ンート及び背圧室１５に加わり高い開弁圧を保障する。

壕だそれまでの間、態別供給孔１６′に通ずる通路１６
におる逆止弁２６は圧力室１２′ｙ＞圧力が通路２７に
おる圧力（ポンプ２８による圧力）より高いと閉じられ
通路１６．２７を遮断する。

このようにボート１６’、１１’が閉じられると圧力室
１２′の圧力は通路１３を通じてノズル１４に伝わり、
背圧室１５の油圧とニードルスプリング１３′の力に打
ち勝つと噴射が始まるＯさらにプランジャ１０が動き圧
力室１２′とボート１１′か再び連通ずるとニードル背
圧室１５の圧力と通路１３の圧力と同じになりニードル
はスプリング１３′により閉じ噴射が終る０ このようにして噴射の開始及び終了が高い圧力によシ作
動させられかつピスト／２０とプランジャ１０の圧力増
大機構により高圧が得られるので噴射率の非常に高い噴
射が得られる。この機構においてボート１１はニードル
背圧室１５に必ずしも連通ずる必要はなく、戻し管２３
と連通する様にしても良い。

さらにカム２が回転して方向制御弁３が再び元の位置に
復帰すると再び圧力室７と戻し管２３とが連通しピスト
ン２０及びプランジャ１０はリターンスプリング９によ
り元の位置に戻される。この時燃料供給ボート１６′に
より燃料が流入し、さらにニードル背圧室１５へも連通
しているので圧力室１２′内の圧力はニードル背圧室１
５内の圧力と同じ値になり、次のザイクルが始唸る。

このような噴射率において度々問題になるのは圧力の反
射であり、この問題を解決するために本実施例では、方
向制御弁３と圧力室７との間に減衰弁８を、また方向制
御弁３とポンプ２８との間に減衰弁２４をそれぞれ配置
している。

これらの減衰弁８，２４は２系統に分岐した圧力通路を
有し、この各圧力通路に弁８ａ、　８ｂ　　及び弁２４
　ａ、　２４　ｂを設け、油が流入するとき一方の弁８
ａ、２４＆を開き、反射波が発生したとき他方の弁８ｂ
、２４ｂを開き、反射波を系路外に排出させ、反射波に
よる誤作動を防止するように構成する。なお反射波を排
出させる通路中の弁８ｂ。

２４ｂ　は必ずしも逆止弁である必要はなく、絞り通路
としても良い。

第２図は本発明の第２実施例を示し、本実施例は第１実
施例における往復式方向制御弁３を回転式に変更したも
のである。

エンジンの駆動に連動する回転軸１の外周の任意位置に
２個の溝を設けることにより、該回転軸１とボディ３１
との間で圧力的に独立するボート４．５を形成し、一方
のボート４が圧力室７と連通ずる時、他方のボート５は
圧力室７との関係を遮断或いは一定の期間オーバラップ
するようにし、エンジンに連動する回転軸１の回転によ
シボート４．５と圧力室７との連通を交互に行うことに
よりピストン２０の動きを制御するようにしたものであ
る。

第３図は本発明の第２実施例を示すものである。

本実施例の特徴とするとＣろは、カム２と方向制御弁３
との間に油圧タベ２・トを介在させ、該タペット内の油
圧を電気的に制御される開閉手段を用いて溢流すること
により、カム２と方向制御弁３の作動を任意の位相差を
もって制御する様にした点である。

すなわち、カム２と方向制御弁３との間に油圧ピストン
１１３を介して油室１１２を形成し、油室１１２は一方
において逆止弁１０３を介して駆動油の通路２２に通じ
る通路１０４と連通ずる通路１０２に連結し１また他方
においてル４気釣に開閉が制御される電磁弁１１１及び
同様に制御される絞多弁１０７を介して戻し雀２３に連
通する通路１０６に連結される通路１０５に連結される
。

本実施例の作動は、電磁弁１１１が初期状態（制御器１
０８より信号が出されない状態）において通路１０５と
通路１０６を連通しておシ、また絞り弁１０７はエンジ
ンの回転信号１０９及び負荷信号１１０に応じて制御指
令する電気制御器１０８により定められる絞シ状態にあ
る。カム２の回動によりピストン１１３が左方に動くと
逆止弁１０３は閉じ、さらに前記絞シによ〕定められた
溢流量で油圧室１１２内の油が排除される。この時油圧
室１１２の圧力は方向制御弁３を右方向に押すスプリン
グ６の力よυも低く設定されているため、方向制御弁３
が動くことはない。

制御器１０８により電磁弁１１１に信号が印加されると
、電磁弁１１１は通路１０５と通路１０６を遮断しピス
トン１１３の動きは方向制御弁３に伝わり圧力室７がボ
ート５と連通しピストン２ｏの作動が始まる。さらにカ
ム２が回動しピストン１１３が右方向に移動すると、リ
ターンスプリング６の力により方向制御弁３が初期の状
態に復帰する。さらにカム２が回動しピストン１１３が
右方向に移動すると１１２内の圧力が通路１０４の圧力
より降下するため、圧力室１１２に通路１０２より油が
供給され、さらに電磁弁１１１に印加する信号を制御器
１０８が遮断すると、電磁弁１１１が通路１０５と通路
１０６を連通［〜、圧力室１１２内の気泡を排除する。

すなわち電磁弁１１１が通路１０５と通路１０６を遮断
する時、方向制御弁３の作動開始時期を決定し、このこ
とは噴射時期盆決足することになる。

また電磁弁１１１のボートとの関係を逆にして電磁弁１
１１に信号が印加した時、通路１０５と１０６を連通す
るようにすれは、方向制御弁３の作動時間を決定するこ
とになる。

第４図は本発明の第４実施例を示す。本実施例は第３実
施例の燃料調量機構を変形させたもので、プランジャ１
０を２種以上の断面積差を持つよう、一体的に形成し、
大きい断面積の背圧室２０４を通路２００，２０１を経
て戻し％′２３に連結し、前記通路２００と通路２０１
との間に、カム２０３により機械的に作動させられる開
閉制御弁２０２を介在させる。噴射を開始する時は通Ｍ
２Ｏ０と通路２０１を連通し、噴射を終了させる時は通
路２００と通路２０１を遮断するようにする。すなわち
通路２００と通路２０１を遮断することにより背圧室２
０４の圧力と圧力室７の圧力が同じになるとプランジャ
１０は停止し圧送が終る。従ってこのことはカム２とカ
ム２０３の作動時期の差つまり位相差によって噴射量が
決定されることになる。

またこのような回路の場合、駆動油圧送ポンプ２８の負
担を軽減（エンジンンリクショノを低減）するためにポ
ンプ２８とアキ島ムレーター２１との間にはアンロード
弁２０５が設けられる。

噴射が終了し、圧力室７が方向制御弁３にょシ戻し通路
２３に連通ずると、プランジャ先端の圧力室１２′及び
背圧室２０４に逆止弁２６　及びアンロード弁２０５を
介して燃料が供給され、プランジャ１０はその圧力によ
り元の位置へ復帰し、次の行程が始−まる。

第５図は本発明の第５実施例を示す。本実施例は第４実
施例におけるカム２とカム２０３とを共通化し、またプ
ランジャ１０のノズル側の圧力室１２′の圧力を開閉制
御弁２０２を介在させる通路１１と通路１２５の連通で
ニードル背圧室１５に導入し噴射を終了させるようにし
たもので、制御器１０８により制御される電磁弁１２０
、該電磁弁１２０と開閉弁２０２とを連通させる通路１
２１、カム２により制御される油圧ピストン１２３、　
油室１２４、該油室１２４を電磁弁１２０に連通させる
通路１２２を備え、第３実施例のように電気的に開閉制
御される機構を用い、第４実施例のようにカムの作動時
期の位相差で噴射蓋を決定するものである。油圧ピスト
ン１１３、及び油圧ピストン１２３を共通のカム２によ
り制御するようにした点に％徴を有する。

また前記開閉制御弁２０２は第６図（ａ）のようにボー
ト断面積を長手方向に変化させるか、第６図（ｂ）のよ
うに断続的に設けることにより送油率又は送油のパター
ンを変化するようにしても良い。

以上説明したように、本発明は高圧噴射用の圧力増巾ピ
ストンを制御する制御弁を機椋的に制御するようにした
から高回転域まで作動が確実に行われ制御機構を小型化
することができ、小型高速ディーゼル機関用の燃費、騒
音低減効果の大きい油圧駆動式燃料噴射装置が提供でき
るものであり、また油圧回路中に反射波を減衰する弁を
設けることにより反射波による燃料噴射系の誤作動を防
止し、さらに作動確実な油圧駆動式燃料噴射装置か得ら
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１失施例のシステム構成図、第２図
は同第２実施例のシステム構成図、第３図は同上第３実
施例のシステム構成図、第４図は同上第４芙施例のシス
テム構成図、第５図は同上第５実施例のシステム構成図
、第６図は開閉制御弁のボート部の変形例を示す斜視図
である。 １・・・回転軸、　　２・・・カム、　３・・・制御弁
４．５・・ボート　　７・・・圧力室 ８．２４・・・減衰弁　　ｌＯ・・・プランジャ１２・
・・プランジャバレル　　１４・・・ノズル１５・・・
ノズルニードル背圧室 ２０・・・増巾ピストン　　３０・・・燃料タンク３１
・・・ボディ　　　　　１０８・・・制御器１１１．１
２０・・・電磁弁　　２０２・・・開閉制御弁２０３・
・カム 特許出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西頷和之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之 第１図 ２ 手続補正書（自発） 昭和５７年７月１３日 特許庁長官　若　杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特許願　　第９６２３３号２、発明の名称 油圧駆動式燃料噴射装置 ３、補正をする者 事１件との関係　　特許出願人 名　称　（３２０）トヨタ自動車工業株式会社４、代理
人 （外　３　名） ５、補正の対象 図面（第１図及び第４図） ６、補正の内容 第１図及び第４図を別紙のとおり補正する。 ７、添付書類の目録 補正図面（第１図及び第４図）　　　１通第　１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力項中機構を有する油圧駆動式の燃料圧送部と燃
   料を噴射するノズル部とを一体的に形成したユニット式
   油圧駆動燃料噴射装置において、高圧噴射用の圧力増巾
   ピストンの圧力室を、該ピストンを駆動制御する制御弁
   を介して燃料源に接続させ、該制御弁をエンジンの駆動
   に連動する回転軸により機械的に制御するよう構成した
   ことを％徴とする油圧駆動式燃料噴射装置。 ２、前記制御弁を往復動式の方向制御弁となし、その制
   御をエンジンと同期的に回転する回転軸に取付けたカム
   により行う％許請求の範囲第１項記載の油圧駆動式燃料
   噴射装置。 ３、前記カムと方向制御弁との間に油圧タペットを介在
   させ、餉タペット内の油圧を電気的に制御される開閉手
   段を用いて溢流することにより、カムと方向制御弁の作
   動を任意の位相差をもって制御するよう構成した特許ｓ
   −１を求の範囲第２項記載の油圧駆動式燃料噴射装置。 ４、前記制御弁を、エンジンと任意の位相差をもって同
   期的に回転する軸の外周に設けｆｃ２個以上の独立した
   溝と該回転軸を収容するノ・ウジングとにより構成して
   回転式制御弁となした特許ｉｔ％ｆ求の範囲第１項記載
   の油圧駆動式燃料噴射装置０５　前記圧力増巾ピストン
   を２種以上の断面積ヲ持った一体形成のプランジャにて
   構成し、該プランジャの背圧室に開閉制御弁を連結し、
   該開閉制御弁を、プランジャを駆動制御する制御弁と位
   相差をもって作動するカムにより制御させ、もって燃料
   圧送部を決定するよう構成した％壮士請求の範囲第１項
   ないし第４項中のいずれか１項に記載の油圧駆動式燃料
   噴射装置。 ６、前記開閉制御弁の溢流孔断面積をその長手方向に沿
   って変化するよう構成した特許請求の範囲第５項記載の
   油圧駆動式燃料噴射装置。 ７、前記高圧噴射用圧力増巾ピストンにより発生する圧
   力の一部を燃料噴射ノズルのニードル背王室側にかかる
   ように構成した特許請求の範囲第１項ないし第６項中の
   いずれか１項に記載の油圧駆動式燃料噴射装置。 ８、圧力増巾機構を有する油圧駆動式の燃料圧送部と燃
   料を噴射するノズル部とを一体的に形成したユニット式
   油圧駆動燃料噴射装置において、間圧噴射用の圧力増巾
   ピストンの圧力室を該ピストンを駆動制御する制御弁を
   介して燃料源に接続させ、該制御弁を機関の駆動に連動
   する回転軸により制御するよう構成し、該制御弁を境に
   して前記圧力増巾ピストンの圧力室側と燃料源側の一方
   又は双方の油圧回路中に反射波を減衰する弁を設けたこ
   とを特徴とする油圧駆動式燃料噴射装置。 ９、前記反射波を減衰する弁を、２系統に分岐した圧力
   通路を有し互いに対面する方向に開く弁を配置し一方が
   開いた時に他方が閉じ又は絞られるよう構成した特許請
   求の範囲第８項記載の油圧駆動式燃料噴射装置。