JPS5896165A - 内燃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、内燃機関の燃料噴射装置に関する。

内燃機関例えはディーゼルｍ関の燃料噴射装置としては
、特開昭５４−５０７２６号公報又は８Ａｌペーパー７
５０７７３に記載されたようなユニットインジェクタと
称されるものがある。このようなユニットインジェクタ
は、通常の噴射装置のようにポンプと噴射弁とを長い高
圧パイプを介して連結する必要がないので、いわゆる進
角装置の必要性が少ないと同時に噴射皐を容易に上げる
ことができ、噴射時期のコントロールを容易化して排気
エミッション、燃費その他への影愉を小さくできる利点
がある。

卸ち、Ｗ＆１図及び第２図は８ＡＥペーパー７５０７７
３に記載されたものと同一型式のユニットインジェクタ
を例示したものであシ、これについて従来装置を説明す
る。このものは、機関の回転に同期して回転するカム１
とロッカアーム２とをブツシュロッド３を介して連動さ
せ、従動スプリング４に抗して従動ロッド５をロッカア
ーム２で抑し下げることによシプッシュ６内でプランジ
ャ１を押し下げてプレッシャチャンバ８内の燃料を加圧
する機構と、フィルタ９よシスビルデフレクタ１００周
辺を通して上部ボート１１、燃料逃孔１２ないし下部ポ
ート１３を経てプレッシャチャンバ８に燃料を送り込む
機構と、プレッシャチャンバ８で加圧された燃料を燃料
通路１４を経て圧力室１５に送シ込んで、この圧力室１
５の圧力上昇にともなってスプリング１６に抗しニード
ルバルブ１Ｔをリフトさせてノズルチップ１８に設けた
噴口１９から燃料を噴射する機構と、コントロールラン
ク２０の変動にともないギヤ２１を回転させてプランジ
ャＴを回転させる機構と、を伽えてなり、計量溝２２の
上縁２３及び下縁２４の位置、形状によって、噴射量と
噴射開始及び終了の時期を決めるようコントロールラッ
ク２０でギヤ２１を介しプランジャ７を回転さ、せるよ
うにしていた。

従って、このような燃料噴射装置では、噴射量に応答し
てプランジャ回動位１が特定され、これによって噴射時
期が固定されてしまうため、近年のように排気性能及び
燃費の向上のための＊ａ噴射時期をすべての機関運転条
件で遥択するという課融に対処できないという問題があ
シ、かつ装置そのものに高精度の機械加工が要求される
という間融点があった。

本発明は上記に龜みてなされたもので、著しい高速かつ
強力な弁を使用することなくユニットインジェクタと称
される噴射装置の噴射量及び噴射時期を任意に制御して
上記した間融点を解消することを目的としており、その
要旨とするところは、機関の回転に同期してシリンダ内
を所定量往復動するプランジャと、該プランジャの往復
動による圧力変化を一端に受けて前記シリンダ内を往復
動する遊動ピストンと、該遊動ピストンの他端に形成さ
れた計量室に燃料通路を介して連通された噴口と、常時
Ｆｉはね付勢によって噴口な閉幼し前記燃料通路内の圧
力に応じて開閉作動する噴射弁と、前記計量室を機関運
転状態に応じた任意のタイミングで低圧側に連通・遮断
する計量弁と、を備えてなる内燃ｅｈの燃料噴射装置を
提供するにある。

以下に本発明を図示された一実施例に基づいて畦細に説
明する。

第３図は本発明に係る燃料噴射装置の一実施例を示す断
面図であシ、機関のクランク軸に同期して回転するカム
機構（図示省略）によって往復駆動される従動ロッド３
１の下端と、シリンダ３２にプランジャブツシュ３３を
介して摺動自在に嵌挿されたプランジャ３４の上端と、
を、爪３５を介して連結することによシ、カム機構で従
動ロッド３１が抑し下げられると、これにともなってプ
ランジャ３４が押し下げられてプレッシャチャンバ３６
内の燃料を加圧するように構成している。

尚、上記のような従動ロンド３１の押し下げは、スプリ
ング３７のはね力に抗して行なわれるので、カムｔａｌ
ｋによる押し下げ力が解放されるとスプリング３Ｔを覆
うようにしてシリンダ３２の上端にねじ込み固定したス
トッパ３８に当接規制される位置まで従動ロッド３１が
押し戻され、プランジャ３４がｙ示の位置まで引き戻さ
れる。又、プレッシャチャンバ３６からブツシュ３３と
プランジャ３４との間を経て洩れた燃料は、予備室３９
に一旦貯溜された後に図示しないリターン通路を経て燃
料タンクに戻される。

父、シリンダ３２の下端にはキャンプ４ｏをねじ込み固
定し、このキャップ４０とシリンダ３２とにまたがるよ
うに圧入固定したブツシュ４１に遊動ピストン４２を指
動自在に嵌挿することにより、該ピストン４２を介して
前記プレッシャチャンバ３６と画成された計量室４３を
形成し、この計量室４３に装着したスプリング４４で遊
動ピストン４２を上昇付勢している。そして、キャップ
４０の先端（下端）部に挿入固定したノズルチップ４５
の圧力室４６と前記計量室４３とを燃料通路４７を介し
て連通させると共に、ノズルチップ４５に設けた噴口４
８と前記圧力室４６とを圧力作動常閉型のニードルバル
ブ４１Ｂを介して連絡している。５０はニードルバルブ
４９を閉弁付勢するニードルスプリングであシ、圧力贅
４６の圧力が上屑すると、ニードルスプリング５０のは
ね力に抗してニードルバルブ４９が伸し上げられて圧力
室４６の燃料が噴口４８から図示しない燃焼室へと噴射
される。

一方、前記遊動ピストン４２の外周面略中央部蝿ト には環状の逃し溝５１と、この逃し滴５１と計量室４３
とを連通させる内部通路５２とを設けてあり、遊動ピス
トン４２０所定ストロークの下降にともなってブツシュ
４１に形成した下部逃し孔部と逃し溝５１とが合致する
と、計量室４３がプランジャ４１に形成した逃し通路５
４と連通し、この合致に同期して遊動ピストン４２の上
端５５と上部逃し孔５６とが合致してプレッシャチャン
バ３６の燃料を逃し通路５４に環流させるようになって
いる。そして、燃料社、導入口５１よシ供給されてチェ
ックバルブ５８を通ってプレッシャチャンバ３６に供給
されると同時に、油溜り室５４麿から計量弁５８のオリ
フィス通路６０を通って計量ニードル６１の流量制御を
受けた後に、導油路６２を介して燃料通路４１に送られ
る。尚、前記尋人口５７は、図示しない燃料パイプを介
して図示しないフィードポンプの吐出口に接続される。

又、上記計量弁５ｓＦｉ計量ニードル６１に固定したア
マチュア６３と、このアマチュア６３を吸引するための
コア６４と、コア６４を励磁するためのコイル６５と、
１ｌＩＩ！１０ンド６６で荷重調整さング６１の張力で
アマチュア６３をコア６４から離間付勢させて計量ニー
ドル６１を開弁保持させている。６８は計量弁本体、５
ｅＦｉケース、ＴＯはコイル６５への制御信号が供給さ
れる端子、７１社燃料通路４７及び導油路６２を計量室
４３に連通保持させる欠切、７２Ｆｉシリンダ３２とキ
ャップ４０との間をシールするローリングである。

第４図及び第５図は、上記の如き燃料噴射装置を簡略化
して表示した説明であシ、これらの図でＢとして便宜的
に表示している。

第４図は圧縮ピストンＢが圧縮される直前の状態であり
、燃料タンクＴ３の燃料は機関に対し図示しないベルト
を介して連動されたプーリＴ４で駆動される予圧ポンプ
Ｔ５で予圧され、燃料供給通路Ｔ６を通って噴射装置に
送シ込まれ、漏洩燃料が戻シ通路１７を通ってタンクＴ
３に戻される。

又、チェックパルプ５８はプレッシャチャンバ３６と燃
料供給通路Ｔ６との圧力差で閉弁しておυ、計量弁５ｅ
Ｆｉ通電されていないので計量ニードル６１は関いてい
る。そして、遊動ピストン４２はスプリング４４のばね
力で上方に押し上げ付勢されており、上部逃し孔５６と
下部逃し孔５３は遊動ピストン４２の外周壁で閉ざされ
ている。

この状態で圧縮ピストンＢが下降な社じめると、プレッ
シャチャンバ３６の圧力が上昇する。すると、この圧力
の上昇にともなって遊動ピストン４２が押し下げられる
ので、プレッシャチャンバ３６の圧力を計量室４３の圧
力とスプリング４４のばね力とでバランスがとられ、計
量室４３の圧力が上昇する。

計量弁Ｓ９に通電すると、計量ニードル６１が閉じる。

このとき、圧縮ピストンＢがひきつづき下降していれは
、プレッシャチャンバ３６の圧力上昇にともなって遊動
ピストン４２が上下方向の力のバランスをとシながら下
降し、計量室４３の圧力が上昇する。このため、燃料通
路４７を介して圧力室４６の圧力が上昇するので、ニー
ドルスプリング５０に抗してニードルバルブ４Ｓがリフ
トされ、噴口４Ｂが開かれて圧力室４６の燃料が噴口４
８から燃焼室へと噴射供給される。このときこの噴射供
給で計量室４３内の圧力が降下しようとするが圧縮ピス
トンＢが更に下降すると、遊動ピストン４２が圧力バラ
ンスをとυながら下降して計量室４３を高圧に維持する
ので噴射が継続されるわけである。

上記のようにして遊動ピストン４２が所定ストロークだ
け下降して該ピストン４２の上端→５５及び逃し溝５１
が上部逃し孔５６及び下部逃し孔５３とそれぞれ合致す
ると、プレッシャチャンバ３６及び計量室４３の圧力が
それぞれ逃し通路５４に逃げて圧力室４６の圧力が急激
に低下するため、ニードルパルプ４ｇが閉じて噴射が終
了する。

従って、この状態で圧縮ピストンＢが更に下降するとし
ても、噴射を継続するほどの圧力は発生しない。

第５図は圧縮ピストンＢがほぼ下死点に達した時の説明
図であシ、この状態から従動スプリング３Ｔの力で上昇
復帰する。

図示しないカム機構の抑し下げ力が解放されると、ｍリ
ング３Ｔの力で圧縮ピストンＢが１飼し始め、プレッシ
ャチャンバ３６の圧力が低下する。父、遊動ピストン４
２Ｆｉスプリング４４で上昇付勢されているので、この
付勢力と前記した圧力の低下とで遊動ピストン４２が上
昇して上部及び下部の逃し孔５３．５６が貼じられる。

その結果、プレッシャチャンバ３６の圧力が更に低下す
るのでチェックパルプ５８が開いてプレッシャチャンバ
３６に燃料が供給される。

一方、計量室４３には燃料が供給されないので遊動ピス
トン４２れ針量室４３の圧力とスプリング４４の力とが
バランスする位置まで上昇してほぼ一定の位置で停止し
ている。

次いで、圧縮ピストンＢの上昇中に計量弁５９への通電
を停止して計量ニードル６１を開弁させると、該計量ニ
ードル６１を介して計量室４３に燃料が供給されるので
遊動ピストン４２が上昇スる。そして、圧縮ピストンＢ
が上死点に達すると、スプリング４４０力の分だけプレ
ッシャチャンバ３６を加圧するように遊動ピストン４２
が僅かに上昇した後に、圧力バランスで停止し、次期サ
イ！ クルの燃料噴射ま待機する。

従って、噴射の開始は計量ニードル６１の閉弁時期によ
って定められ、また噴射の終りは遊動ピストン４２の逃
し溝５１及び上端俸５５と、高圧燃料の逃し孔５３．５
６と、の合致時鋼となるがこの合致時期は遊動ピストン
４２の上昇量が大きい程、即ち該ピストン４２の噴射有
効ストロークが大な程遅くなり、かつこの遊動ピストン
４２の上昇量は計量ニードル６１の開弁時期に応答して
変化するので、その結果該ニードル６１の開閉時期を制
御することで噴射時期並びに噴射量を可変制御できるこ
とになる。

即ち、第６図（１）のようにカムリフトが変化すると、
同図伽）に示すようにプランジャリフトが変化し、プラ
ンジャが下降を開始すると遊動ピストンも下降を開始す
る。この下降の開始後に計量弁の制卸信号が第６図か）
に示すようＫＯＮすると、応答遅れｔｌをともなって計
量ニードルが閉じるので噴射が開始する。そして、プラ
ンジャが更に下降して遊動ピストンのリフトが第６図０
）に示すようにゼロ位置に達すると、噴射が終了する。

次に、プランジャが上昇に転じると遊動ピストンがわず
かに上昇するが、はぼ一定位置に保持される。そして、
計量弁の制御信号がＯＦＦとなると、応答遅れｔ２　　
をともなって針量ニードルが開いて遊動ピストンが上昇
を開始し、プランジャが上死点に達すると僅かな遅れを
ともなって遊動ピストンが停止する。

従って、噴射時期を進角させるには計量弁の閉弁時期を
進角させれば良く、また噴射量を増大する時は、第６図
（ｃ）に破線で示すように計量弁の副歯１信号がＯＦＦ
となる時期（計量弁の開弁時期）を進角して遊動ピスト
ンのリフトを大とし該ピストンの燃料噴射を図る有効ス
トロークを大とすればよいことがわかる。噴射の停止又
ｔｉ機関の停止時には計量弁を開弁又は閉弁保持させれ
ば良い。尚、１°置弁がスティック又は異物のかみ込み
によって開閉いずれかの位置で固定された場合にも噴射
が行なわれなくなることはもちろんである。

以上説明したように本発明によれに、計量弁の開閉時期
をコントロールすることで噴射ｌ及び噴射時期をそれぞ
れ独立して任意に制御できるため、機関の運転状態がい
かに変化しようとも常に噴射量及び噴射時期を該運転状
態に応じ最適制御して排気を清浄化できると共に燃費を
よシ一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の断面図、第２図は第１図の一部を拡大
した断面図、第３図は本発明の一実施例の断面図、第４
図は同上圧縮直前の説明図、第５図は同じく圧縮終了時
の説明図、第６図はタイミングチャートである。 ３２・・・シリンダ　　３４・・・プランジャ　　３６
・・・プレッシャチャンバ　　４２・・・遊動ピストン
４３・・・針量室　　４４・・・スプリング　　４６・
・・圧力室　　４Ｔ・・・燃料通路　　４８・・・噴口
　　４ｓ・・・ニードルバルブ　　５０・・・二一ドル
スフリング５１・・・燃料逃し溝　　５２・・・内部通
路　　５３・・・下部逃し孔　　５４・・・逃し通路　
　５６・・・上部逃し孔　　５９・・・針量弁　　６１
・・・計量ニードルＴ６・・・燃料供給通路 竿１図 フ 第２１°イ１ 第３図 １ ６− −５２壬 第４１・７１ Ｂ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の回転に同期してシリンダ内を所定量往復動するプ
   ランジャと、該プランジャの往復動による圧力変化を一
   端に受けてシリンダ内を往復動する遊動ピストンと、該
   遊動ピストンの他端に臨んで形成された計量室と、前記
   遊動ピストンの所定位置で計量室内の圧力を低圧側に逃
   がし噴射終わシを決定する圧力逃がし手段と、前記計量
   室に燃料通路を介して連通された噴口と、常時はばね付
   勢によって噴口を閉鎮し前記燃料通路内圧力に応じて開
   閉作動する噴射弁と、前記計量室を機関連