JPS59115462A

JPS59115462A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPS59115462A
Application number: JP22886582A
Authority: JP
Inventors: So Kajima; 宗鹿嶌
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1982-12-22
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1984-07-03
Also published as: JPS618272B2

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、内燃機関を停止することなく％また内燃機関
の回転速度に依存せず、燃料噴射時期および燃料噴射量
、燃料噴射圧力を容易に調節できる内燃機関の燃料噴射
制御装置に関する。

一般に内燃機関特にディーゼル機関においては、燃料噴
射時期は内燃機関性能特に燃料消費率に大きく影響する
。また燃料噴射圧力は高圧力ｒヒして噴射期間を短縮し
て燃焼効率を高めることによ多燃料消費率の低減が図れ
るが、内燃機関が低負荷のときの高圧力噴射は、ディー
ゼルノックの原因となり内燃機関に無理が生じ、内燃機
関の寿命の短縮や過大な騒音につながる。噴射の時期や
圧力の最適値は、内燃機関の運転状態や燃料油の質によ
り大きく変１ヒするので、内燃機関の運転中でも燃料噴
射時期や燃料噴射圧力が自由に調節できれば、燃料の大
幅な節約が内燃機関に無理を強いることなく可能となシ
、石油価格の高騰する現状から考え、大きな利益を生む
。

従来、内燃機関の運転に同期して駆動される定行程式燃
料噴射ポンプと、閉止弁付自動噴射ノズルとを直接燃料
噴射管を介して接続して構成される内燃機関の燃料噴射
装置は、広く世界で採用されている。この従来式の燃料
噴射装置において、燃料噴射時期はカム設定位置により
定まり、燃料噴射時期を変更する場合、カムのカム軸へ
の設定位置を変えることが必要であり、一旦内燃機関を
停止しなければならなかった。

この問題を解決するために、出願人においてすでに出願
中の特願昭５７−４２８９１および特願昭５７−４６６
１９における燃料噴射装置によれば、定行程式燃料噴射
ポンプと閉止弁付自動噴射ノズルとの間に進角装置付カ
ムにより駆動される燃料制御弁を設け、定行程式燃料噴
射ポンプと閉止弁付自動噴射ノズルとの間の通路の接続
時期を前記進角装置付カムを用いて変更し、もって燃料
噴射時期の調節が内燃機関を停止することなく行なえる
。

しかし、このような装置においては、燃料噴射圧力は、
内燃機関の回転速度と噴射ノズルの寸法とによって定ま
り、自由に調節することはできない。

一方、特開昭５６−１４８８４４においてすでに公知で
ある燃料噴射装置では、閉止弁付噴射ノズルに電気油圧
式サーボ弁を装備し、燃料とは別の液体圧を利用して燃
料流路を切換えることにより、高圧力燃料源に蓄圧され
た燃料を噴射ノズルから気筒内に噴射供給し、その噴射
の開始および終了は前記電気油圧式サーボ弁に与える電
気パルス信号で制御される。このような装置によれば、
燃料噴射時期および燃料噴射量は前記電気パルス信号の
送出時期とパルス幅とにより決まり、また高圧力燃料源
に蓄圧された燃料圧力により燃料噴射圧力が決まるので
、燃料噴射時期、燃料噴射量および燃料噴射圧力は自由
に調節することができる。

しかしながら、このような装置では、高価な電気油圧式
サーボ弁のほか該弁を作動せしめる油圧源が必要であり
、初期コストが嵩み、さらに電気油圧式サーボ弁は一般
に油中の不純物による汚損に弱いので、油圧油の汚れを
管理する必要があり、運転コストが嵩むという問題があ
る。

前記装置において、電気油圧式サーボ弁の代りに、安価
で汚損にも強い電磁弁を採用すれば、初期コストや運転
コストを軽減することができるであろうが、電気油圧式
サーボ弁に匹敵するような応答性（たとえば１ｍ５）’
１有した電磁弁は入手不可能である。

さらに、以上３種の燃料噴射装置において燃料噴射の高
圧力１ヒを実現しようと試みる場合、燃料噴射用ポンプ
を始め、燃料噴射管、燃料噴射弁等燃料噴射圧力が作用
する部材や接続部の強度を増す必要があり、装置が高価
となる。

本発明の目的は、上述のような技術的課題を解決し、内
燃機関の運転中において、内燃機関を一旦停止しなくて
も、容易に燃料噴射時期や、噴射量や燃料噴射圧力の調
節が可能であり、また燃料噴射の高圧力「Ｌのために部
材や継手の補強を必要としない内燃機関の燃料噴射制御
装置を提供するものである。

以下、図面によって本発明の詳細な説明する第１図は本
発明の一実施例？示す構成図である。

第１圧力源１は電磁弁７を介して給油導管３８により燃
料弁３に接続されており、また第２圧力源２も制御弁４
を介して制御導管４９により燃料弁３に接続されている
。制御弁４は内燃機関の主軸６と同期して動く進角装＠
５によって駆動され、電磁弁７は制御回路８からの電気
信号によって制御される。構成品の個々について順次説
明を行なう。

第２図は本発明に係る燃料弁３の一実施例を示す断面図
である。この燃料弁３は、第１の部分、第２の部分およ
び第３の部分から成り、これらはねじによって螺合され
て１つの燃料弁３を形成している。すなわち第１の部分
は蓋１０であシ、ポルト１４によって第２の部分に取付
けられている、第２の部分は蓋１０に設けられた制御孔
１５を介して導入される油圧によって駆動されるポンプ
１１である。ポンプ１１は、ケーシング１６の内部にサ
ーボピストン１７、ポンプピストン１８、絞り部材１９
およびチェック弁２０を有している。

ポンプピストン１８は、その外径よシも大きな外径を有
するサーボピストン１７とともに、ケーシング１６内の
軸線方向に案内されており、サーボピストン１７とポン
プピストン１８とは互いに作用を及ぼし合うように接続
されている。このためサーボピストン１７の上面と蓋１
０とに制限されるサーボ圧力室２１に導入される油圧は
、サーボピストン１７とポンプピストン１８との断面積
比だけ倍圧され、ポンプピストン１８の下面によって制
限されるポンプ室３３に作用する。なお、サーボ圧力室
２１には、前記制御孔１５を介して制御導管４９が接続
されている。

第８の部分は周知の閉止弁付の自動噴射ノズル１２であ
り、ばねケーシング２２、ニードルケーシング２８およ
びノズル２４が袋ナツト２５により包み込まれており、
ポンプ１１の下部すなわちケーシング１６に螺合して取
付けられている。ニードルケーシング２３内には閉止ニ
ード／Ｉ／２７が案内されており、この閉止ニードル２
７の上部２７ａには、ばねケーシング２２内のばね室２
８の内部において、ばね受は皿２９が嵌合されている。

ばね室２８の上部にあり、閉止ニードル２７の開行程を
制限するばね受け３０と、前記ばね受は皿２９との間に
は、ばね３１が閉止ニードル２７を閉止方向に付勢して
取付けられている。閉止ニードル２７の下部２７ｂには
、燃料貯め２６とノズル２４とが配設されており、閉止
ニードル２７と協働して閉止弁全形成している。燃料貯
め２６は、ばねケーシング２２内およびニードルケーシ
ング２３内に形成された通路８６ａ、８６ｂを介して、
ポンプ１１のポンプ室８８に連通している。

ポンプ１１のケーシング１６内には、給油孔３４ａ、９
４ｂが形成されており、その−刃端は蓋１０に設けられ
た供給孔８５に接続されており、他端はばねケーシング
２２の上面に設けられた凹部８７を介してポンプ室３３
に接続されている。

この給油孔３４内に絞シ部材１９と、チェック弁２０が
それぞれ配設されている。燃料弁３の供給孔３５に給油
導管３８を介して供給される燃料は、絞シ部材１９およ
びチェック弁２０に介してポンプ室３３に充填可能であ
る。給油孔８４内にねじで吹付けられた前記絞シ部材１
９の流路断面積は、給油管３８および供給孔３５や給油
孔３４に比べて充分小さいので、この絞り部材１９がポ
ンプ室８８への燃料の充填速度を規定する。充填に要す
る時間ｔＭは噴射に要する時間ｔＥよ勺充分に長く、シ
かもｔＭ＋ｔＥが内燃機関の１サイクルに要する時間ｔ
ｚよりも小さくなるよう選ぶ心安がある。ｔＭＯ値を大
きくすることは、ポンプ室３３に充填される燃料量すな
わち噴射量の調量に際し、その制御精度の向上に役立つ
。

ポンプピストン１８内部には、ポンプ室３８に開口する
通路３９が形成されており、ポンプピストン１８の上部
側面に形成された環状通路４０と連通している。これら
の通路８９．４０は、ポンプピストン１８の下降行程の
終り近くにおいて、ポンプ室３３内の燃料を供給側に排
油し、もっていわゆる燃料の“切れ”をよくするために
有効に作用する。すなわち、ケーシング１６内に形成さ
れた横孔４１の一端は、給油孔８４内でチェック弁２０
の上流側に開口しており、他端は前記環状通路４０と連
通可能になっている。

閉止ニード／ｌ／２７に沿ってばね室２８に洩出した燃
料は、排油路４２およびそれに接続している排油孔４３
を介して排油導管４４から燃料弁３外のタンク８６（第
１図参照）に流出する。サーボピストン１７やポンプピ
ストン１８に沿って洩出する燃料は、サーボピストン１
７が嵌挿されている縦穴３２の下端やや上部に形成され
た環状隙間４５に集められる。この環状隙間４５は前記
排油路４２に開口している。

なお、ポンプピストン１８が下降してばねケーシング２
２に衝突する位置よりもやや上部、すなわちサーボピス
トン１７の下限位置よりもやや上部に環状隙間４５が位
置しているので、縦穴３２の下面３２ａとサーボピスト
ン１７の内面との間に封入された燃料が圧縮され、サー
ボピストン１７およびポンプピストン１８のその下限位
置における衝撃を緩和している（第３図参照）。

ポンプ室３３に導入される燃料の最大量、すなわち最大
噴射量ＥＶは蓋１０の突出部４８の高さにより制限され
るので、この高さを変えることにより、種々の内燃機関
に対し、その最大噴射量を規制することができる。最大
噴射量の規制のための他の構造として、サーボピストン
１７とポンプピストン１８との間に中間片４７を配設し
、この中間片４７の長さを選定してもよい。

再び第１図を参照して、燃料弁３以外の構成部分の説明
を続ける。第１圧力源１は、燃料導管５０、電磁弁７お
よび給油導管８８を介して、燃料弁３の供給孔３５に接
続されている。第１圧力源１け、燃料タンク５１とこの
燃料タンク５１からの燃料を昇圧し、燃料導管５０に燃
料を送り出す燃料ポンプ５２と、燃料導管５０内の燃料
圧力を一宇に保つための圧力調整弁５８とが設けられて
構成される。燃料導管５０内の圧力の脈動ケ防ぐために
、アキュムレータ５４を燃料導管の途中に設けてもよい
。燃料導管５０と給油導管３８との流路の接続を制御す
る電磁弁７け、制御回路８からの電気信号によシ駆動さ
れる。つまり、電磁弁７の駆動時間が調量時間１Ｍとな
り、この間燃料弁３に燃料が充填される。充填速度は燃
料の粘度にも影響を受けるので、調量の制御精度を向上
させるために、第１圧力源１に温度制御装置（図示せず
）を設けてもよい。

第２圧力源２け、圧力導管５５を介して制御弁４の入口
孔５６に接続され、また制御弁４の出口孔５７は制御導
管４９を介して燃料弁３の制御孔１５に接続される。第
２圧力源２は、タンク５８と、このタンク５８からの燃
料を昇圧し圧力導管５５に燃料を送り出す昇圧ポンプ５
９と、圧力導管５５内の圧力を調節するための圧力調節
弁６０とが設けられて構成される。圧力導管５５内の圧
力の脈動を防ぐためにアキュムレータ６１を圧力導管５
５の途中に設けてもよい。タンク５８は、燃料タンク５
１を第１圧力源１と第２圧力源２とで共用することによ
り省略可能である。

制御弁４には、バレル６２内において軸線方向にスプー
ル６３が摺動可能に案内されており、このスプール６３
はタペット６４により支持されている。バレル６２とタ
ペット６４との間には、ばね６５が介在されており、ス
プール６３をローラ６６を介してカム６７に押し付ける
役目を果している。スプール６３はばね６５の力に抗し
てカム６７によって駆動され、圧力導管５５または戻し
導管７６を制御導管４９に接続する。なお戻し導管７６
の他端はタンク５８に接続されている。スプール６３に
は軸線方向に直角な２つの制御縁７７．７８があり、こ
の２つの制御縁７７．７８に面して制御溝７９が形成さ
れている。一方、バレル６２の側面には、圧力導管５５
に接続されている入口孔５６と、戻し導管７６に接続さ
れている戻し孔８０と、制御導管４９に接続されてｂる
出口孔５７とが設けられている。入口孔５６と戻し孔８
０のバレル６２の内周面には、それぞれ固定縁８１．８
２が形成されていて、スプール６３に形成された制御縁
’ＩＴ、７８と協働してそれぞれ入口孔５６および戻し
孔８０を開閉する。出口孔５７けバレル６２内で前記制
御溝７９に開口している。

、第１図示の状態は、制御弁４の第１の切換え位置にあ
り、出口孔５７は制御溝７９を介して戻し孔８０に連通
している。スプール６３が軸線方向に摺動し、第２の切
換え位置になると、出口孔５７と入口孔５６が制御溝７
９を介して連通する。

スプール６３に沿って洩出した燃料は、バレル６２内部
の空洞８３に集められ、通路８４を介して戻し孔８０に
流れる。バレル６２下部の空気孔８５はスプール６３の
駆動力を軽減するのに役立つ。

一方、カム６７にはカム軸６８が軸着されており、カム
軸６８け進角装置５の一端に連結され、進角装置５の他
端には駆動軸６９が取付けられてイル。駆ｆｉ１１軸６
９＆；ｌ：、歯車７０ａ、７０ｂ、７０Ｃ，７０ｄオＪ
：ヒチーｃン７１　ａ、　７１　ｂ’（ｒ介シ”’Ｃ１
王軸６によって駆動されるが、駆動軸６９の駆動方法は
本発明において木質的なものではなく、内燃機関の回転
に同期しているならば、他の方法でもよい。

進角装置５け第４図にも示すように、スリップリング７
２を有するスリーブ７３と、このスリーブ７３に螺合し
たヘリカルギヤ７４．７５とから構成されている。カム
軸６８１ｆｌｌｌと駆動軸６９側のヘリカルスプライン
は、互いに反対方向に切っであるので、スリップリング
７２を介してスリーブ７３を矢符の方向に作動すること
により、カム軸６８と駆動軸６９との回転の位相関係が
変１ヒするように構成されている。すなわち進角袋＠５
は、カム軸６８と駆動軸６９との間の回転速度の定常的
な関係を保った状態で、その位相関係を変更可能にして
いる。なお進角装置は、図示のものに限らず公知の装置
を用いてもよい。

多気筒より成る内燃機関の場合は、燃料導管５０の分岐
管５０　ａ、　５０　ｂ、　５０　ＣＫＷｆａ弁オ！び
燃料弁を、また圧力導管５５の分岐管５５ａ。

５５ｂ、５５ｃに制御弁を、第１図と同様にしてそれぞ
れ接続して構成可能である。

第１圧力源１は、燃料弁３内の絞り部材１９における圧
力損失を考慮した上で、少なくともサーボピストン１７
やポンプピストン１８を、その摩擦力およびサーボピス
トン１７の上面に作用するわずかな背圧に抗して押し上
げるに足るだけの圧力を必要とする。その値は内燃機関
の種類によって異なるが、たとえば１回の噴射量が１５
　ｃｃ程度で４５　Ｏｒｐｍの４サイクル内燃機関の場
合は１５気圧程度が考えられる。また圧力調整弁５３の
設定圧力全内燃機関の回転数および負荷もしくはそのど
ちらか一方に応動して制御することも考えられる。設定
圧力の変更には、圧力調整弁５３のばねの設定位＠全図
示しない周知のポジショナを利用するか、圧力調整弁５
３の弁体に斜めの切欠きを設け、その弁体を回動させる
ことによって、弁座に形成された排油孔と前記切欠きと
が連通ずる弁ストロークを変更せしめて構成してもよい
。

第２圧力源２の圧力は、燃料の噴射圧力を規定し、たと
えばサーボピストン１７とポンプピストン１８との直径
の比ｔ２．５：１とすると、第２の圧力源の圧力１２０
０気圧に選定すれば、２００ｘ２．５　　＝１．２５０
気圧の高圧噴射が達成できる。

また圧力調節弁６０の設定圧力を内燃機関の回転数およ
び負荷もしくはそのどちらか一方に応動して制御するこ
とも考えられる。このことは、内燃機関が低温状態にあ
るときに噴射圧力を下げて、したがって燃料噴射率を下
げることによって、ディーゼルノック全防止するのに有
効に（財）く。設定圧力の変更には、圧力調節弁６０の
ばねの設定位置を図示しない周知のポジショナを利用す
るか、圧力調節弁６０の弁体に斜めの切欠きを設け、そ
の弁体を回動させることによって、弁座に形成された。

排油孔と前記切欠きとが連通ずる弁ストロークを変更せ
しめて構成してもよい。

次に第１図〜第４図示の実施例の動作について説明をす
る。第１図に示す状態において、制御弁４のスプール６
３は下死点にあり、制御導管４９は制御溝７９を介して
戻し孔８０に接続されているので、燃料弁３のサーボ圧
力室２１はタンク５８の圧力（大気圧）に開放され、第
２図に示す状態に留まっている。ポンプ室３３には燃料
が充填されている。カム６７が回転をし、ローラ６６を
介してばね６５の力に抗してスプール６３を押し上げる
と、スプール６３の制御縁７８とバレル６２の固定縁８
２とがオーバラップするので、戻し孔８０け閉じ、一方
、入口孔５６の固定縁８１とスプール６３の制御縁７７
とがアングラツブとなるので、入口孔５６は開く。これ
によって制御弁４は出口孔５７と戻し孔８０とが連通ず
る第１の切換え位置から、出口孔５７と入口孔５６とが
制御溝７９を介して連通ずる第２の切換え位置に切換わ
り、第２の圧力源２の昇圧ポンプ５９から圧力導管５５
に流れる作動油（燃料）は、制御弁４を介して制御導管
４９に流れる。

第２図を参照して、制御導管４９に流れた作動油は、燃
料弁３に至り、制御孔１５を介してサーボ圧力室２１に
流れ、サーボピストン１７ｆｔ下方に付勢する。このた
めサーボピストン１７と互いに作用を及ぼし合うように
配設されたポンプピストン１８も下方に付勢され、ポン
プ室３３に充填された燃料を圧縮するのでポンプ室３３
内の燃料は昇圧する。サーボピストン１７の外径は、ポ
ンプピストン１８の外径よりも大きいので、その断面積
比だけサーボ圧力室２１の圧力が倍圧され、ポンプ室３
３に作用する。ポンプ室３３内で昇圧した燃料は、チェ
ック弁２０が介在されるため給油孔３４には逆流せずに
、通路３６ａ、８６ｔｌ介して周知の閉止弁骨の自動噴
射ノズル１２の燃料貯め２６に流れ、ノズ）ｖ２４から
図示しない気筒内に噴射される。

燃料噴射によりポンプピストン１８が下降し、第３図に
示す状態になると、ポンプピストン１８の側面に形成さ
れた環状通路４０と横孔４１とが連通ずる。ポンプ室３
３内の燃料は、ポンプピストン１８内の通路３９から横
孔４１を介して給油孔３４に流れる。そうすると、ポン
プ室３３内の燃料の圧力は急激に低下するので、閉止弁
骨の自動噴射ノズル１２から図示しない気筒内へ噴射し
ていた燃料は、ばね３１で付勢された閉止ニードル２７
によって遮断され、噴射は終了する。燃料の噴射が終了
するまで制御弁４が第２の切換え位置にあるように、カ
ム６７のプロフィールは設計されている。たとえば最大
負荷における噴射期間がクランク角度で３５度の４サイ
クル内燃機関の場合、制御弁４が前記第１の切換え位置
と前記第２の切換え位置の切換え期間すなわち、いわゆ
る切換え“しろ”（クランク角度に換算して１０度程度
）を見込むと、クランク角度で４５度程度のカムが必要
であり、カム幅の全周に対する割合は４５度／７２０度
＝１／１６程度となる。

カム６７が回転を続は上死点を過ぎると、スプール６３
はカム６７のプロフィールに沿ってばね６５０反力に抗
して下降を始め、制御弁４は遂には第２の切換え位置か
ら第１の切換え位置に切換わる。すなわちスプール６８
が下降して入口孔５６の固定縁８１とスプー１ｖ６３の
制御縁７７とがオーバラップすると入口孔５６は閉じ、
一方戻し孔８０の固定縁８２とスプール６３の制御縁７
８とがアングラツブとなり戻し孔８０が開く。これによ
って制御溝７９を介して連通していた出口孔５７と入口
孔５６とが遮断され、代りに出口孔５７と戻し孔８０と
が制御溝７９を介して連通ずるので、燃料弁３内のサー
ボ圧力室２１内の作動油は戻し導管７６を介してタンク
５８に流れ、サーボ圧力室２１は大気圧となる。

制御回路８から送出される電気信号によって電磁弁７が
励磁されると、第１圧力源１の燃料は、燃料導管５０か
ら電磁弁７を介して給油導管３８に流れ、燃料弁３に供
給される。再び第２図′ｆｒ、参照して、給油導管３８
から供給孔３５に流れる燃料は、絞り部材１９とチェッ
ク弁２０とを介してポンプ室３３に流れる。一部の燃料
は、チェック弁２０をバ′イパスして、横孔４１、環状
通路４０および通路３９を通ってポンプ室３３に、横孔
４１がポンプピストン１８の側面で塞がれるまで流入す
る。

ポンプ室３３に流れた燃料は、ポンプピストン１８を上
方に付勢し、ポンプピストン１８およびこれに連接して
いるサーボピストン１７は、摩擦力に抗して押し上げら
れる。サーボピストン１７の上昇によりサーボ圧力室２
１内で排除された作動油は、制御孔１５から制御導管４
９へ流出し、制御弁４が第１の切換え位置にあるので戻
し導管７６からタンク５８に流れる。なおポンプ室３３
に連通ずる自動噴射ノズル１２にも燃料が流れるけれど
も、第１の圧力源１の圧力（２０気圧前後）は自動噴射
ノズル１２の啓開圧力（たとえば２００気圧）よりも低
いので、噴射は起こらな一〇制御回路８からの電気信号
が遮断して電磁弁７が消磁すると、第１圧力源１から燃
料導管５０と給油導管３８とを介して燃料弁３に流れて
いた燃料は遮断され、ポンプピストン１８の上昇行程は
停止し、第１図示の状態に戻る。このようにして電磁弁
７が励磁しているときに、ポンプ室３３に充填された燃
料が、次回のサイクルで噴射される燃料量となる。そし
てその最大量は、中間片４７の長さや突出部４８の高さ
により決まるので、内燃機関の規模に応じた最大噴射量
が規制でき、電磁弁７が故障したときでも内燃機関が破
壊する程のトルクを発生することはない。

絞り部材１９はポンプ室３３への燃料の充填速度を規制
する働きをし、燃料の充填量の制御および調量の精度の
向上に役立つ。すなわち絞り部材１９を用いて調量をゆ
つくシ行なうことにより、電磁弁７の高い応答性（たと
えば１ｍ５）は必要なくなる。たとえば１０００　ｒｐ
ｍ　で噴射期間がクランク角度３５度の４サイクル内燃
機関の場合、噴射時間ｔＥは、ｊ　Ｅ　＝　８５　／　６　Ｘ　１０００　＝　５．８
　ｍ　Ｓとなり、前述の特願昭５６−１４８３４４に示
されているように、この期間ｔＥを直接電磁弁で制御し
ようとする場合には、電磁弁の応答性としては少なくと
も０．５ｍｓが必要であり、電気油圧式サーボ弁を採用
する方法しかなかった。しかし本発明に係る調量構造に
よれば、調量時間ｔＭは、１サイクル内で終了すればよ
いので、となり、１０ｍ５程度の応答性があればよく、電気油圧
式サーボ弁は必要なくなり、したがって汚損に強くしか
も安価な電磁弁によシ調量が可能となる。

電磁弁７を励磁する電気信号の送出時期は、第１図に示
されたカム軸６８に図示しない角度検出器を取付け、そ
の検出器の信号を制御回路８で解読することにより制御
可能である。制御回路８から送出され乙屯電信号のパル
ス幅は、主軸６に取付けられた図示しない回転数計と図
示しない指令信号とを比較し、その大小に応じてパルス
幅を増減する周知の制御装置（たとえばＰＩ制御装置な
ど）を用いればよい。

燃料弁３から燃料が噴射される時期、すなわち燃料噴射
時期の調整は、進角装置５を操作することにより可能で
ある。すなわち、スリップリング７２を矢符の方向に駆
動すれば、それに応じてスリーブ７３も動き、駆動軸６
９したがって主軸６とカム軸６８との回転数の定常的な
関保全保った状態で、その位相関係が変わる。これによ
ってカム６７がスプール６３を押し上げるタイミングが
変更でき、制御弁４の第１の切換え位置から第２の切換
え位置への切換わる時期が制御できるので、燃料の噴射
時期が内燃機関運転中でも調整可能である。内燃機関の
回転数および負荷またはそのどちらか一方に応じて、ス
リップリング７２を図示しなり駆動装置を介して駆動す
ることにより、回転数や負荷に応じた最適燃料消費率運
転が可能となる。

この実施例における燃料の噴射圧力に関しては、サーボ
圧力室２１内の作動油の圧力により規定されるので、第
２圧力源２の圧力を調節することによって、従来の噴射
装置のように内燃機関回転数に依存せず、噴射圧力を自
由に選ぶことが可能である。そのため内燃機関の運転の
経済性および操作性が向上される。また第２圧力源２の
作動油の圧力は、燃料弁８の内部でサーボピストン１７
とポンプピストン１８との断面積比だけ倍圧されて燃料
噴射されるので、燃料の高圧噴射（たとえば１２００気
圧）が容易にかつ安価に実現できる。

すなわち、第２圧力源２や制御弁４を始め、圧力導管５
５や制御導管４９の耐圧は小さくてもよく（例えば３５
０気圧）、各部のシール方法や管継手も特に開発を要せ
ず、従来の技術がそのまま使用できる。事実、従来より
広く採用されている定行程式燃料噴射ポンプと閉止弁付
自動噴射ノズルとを直接噴射管を介して接続して構成さ
れる噴射装置は、１０００気圧以上の耐圧全必要として
いる。

第５図は本発明の他の実施例金示す１４成図であり、商
運の実施例と対応する部分には同一の参照符を付す。こ
の実施例では、燃料導管５０の途中に流量計８７を配置
したところが前述の実施例と異なる。前述の実施例にお
いて充填速度は絞り部材１９により規制されるが、その
速度は燃料の温度や第１圧力源１の圧力により影響を受
け、制御回路８からの電気信号のパルス幅が同じであっ
ても充填される燃料の量に若干の差が生ずる。流量計８
７からの信号は制御回路８に与えられ、この流量計８７
からの信号に応じて制御回路８から送出される電気信号
のパルス幅の最大値を制限することにより、期待しない
または望ましくない程多量の燃料が気筒内に噴射供給さ
れるのを防ぐことが可能となる。すなわち、流量計８７
は制御回路８と協働して内燃機関のトルクリミットを実
現し、オーバロードを未然に防ぐ。流量計８７の他に温
度計を燃料導管５０の途中に設け、この信号を制御回路
８に接続することによって、さらに密度補正をすること
もできる。

第６図は本発明に係る燃料弁３の他の実施例を示す断面
図である。第２図示の実施例とは絞９部材の形が異なっ
ており、この実施例においては薄刃オリフィスにより絞
り部材８８が形成される。

前述の実施例の絞り部材１９は寿命および強度において
優れるが、燃料油の温度が変１ヒすれば粘度が変わるの
で充填速度が変わるとｂう欠点を有している。この実施
例において採用した薄刃オリフィスによれば、強度的に
は劣るが、燃料油の温度により充填速度は変１ヒしない
。

第７図は本発明に係る燃料弁３のさらに他の実施例を示
す断面図である。この実施例で注目すべき点け、ケーシ
ング１６の内部に位置検出器８９が設けられているとこ
ろにある。前述のごとく、充填速度は燃料の温度や第１
Ｅ力源１の圧力により影響を受けるので、第２図示の実
施例では噴射量の制御精度にも限界がある。この実施例
によれば、位置検出器８９からの信号は制御回路８に与
えられる。この位置検出器８９の信号に応じて電気信号
のパルス幅を制御すれば、燃料の温度や第１圧力源１の
圧力に依存せず、精密に噴射量を希望する随に調節する
ことが可能となる。

本発明の他の実施例として、ポンプ１１と噴射ノズル１
２は一体構造としたが、ポンプ１１と噴射ノズル１２を
分離し、それらを噴射管により接続する構造金とっても
よい。

第８図〜第１１図は本発明に係る制御弁４の他の実施例
ケ示す図である。この実施例における制御弁４には、ス
プー１ｖ６Ｂに周方向に２つの前制御縁１００，１０１
’に有する前制御溝１０２が形成されており、第２圧力
源２に接続された入口孔５６に形成された固定縁８１と
協働して、スプール６３が第１の切換え位置から第２の
切換え位置に移動する間に入口孔５６と出口孔５７との
間の接続が一時的に遮断されるように構成されている。

次にこの実施例の作動状態について説明する。

第８図は制御弁４が第１の切換え位置にある状態であり
、出口孔５７と戻し孔８０とは制御溝７９を介して連通
しておシ、入口孔５６の固定縁８１とスプール６３の前
制御縁１００とがオーバラップしていて入口孔５６は閉
じている。２つの前制御縁１００，１０１に而した前制
御溝１０２は、部分通路１０８を介して、２つの制御縁
７７．７８に面した制御溝７９に連通している。第９図
は第８図の切断面線ｌＸ−１Ｘから見た断面図であり、
部分通路１０３と前制御溝１０２の模様を示す。

部分通路１０３は、王として強度上の理由から左右対称
であり、かつ全周のほぼ１／２　延在して形成されてい
る。

第１０図（１）において、スプール６３が上方に移動し
、戻し孔８０の固定縁８２と制御縁７８とがオーバラッ
プして戻し孔８０が閉じ、一方入口孔５６の固定縁８１
と前制御縁１００がアングラツブとなり、入口孔５６は
２つの前制御縁１００゜１０１に面した前制御溝１０２
を介して部分通路１０Ｂに連通ずる。このため圧力導管
５５を介して入口孔５６に達した第２圧力源２の作動油
は、制御溝７９から出口孔５７に流れ、制御導管４９全
弁して燃料弁３のサーボ圧力室２１に至り、サーボピス
トン１７を押し下げ、前述の実施例で説明したごとく噴
射が行なわれる。

スプール６３がさらに上昇すると、前制御溝１０２と制
御溝７９との間に形成されたカラー１０４によって入口
孔５６が閉じるので、入口孔５６から部分通路１０３に
流れていた作動油は一時的に遮断され、燃料弁３のサー
ボピストン１７の下降は一時的に中断し、この結果噴射
も停止する。

しかしスプール６３がさらに上昇し、第１０図（２）に
示されている第２の切換え位置に至ると、カラー１０４
により遮断されていた作動油が再び出口孔５７へと流れ
るので噴射は再開される。そして噴射の中断される期間
は、前制御溝１０２と制御溝７９との間にあるカラー１
０４の長さ、すなわち前制御縁１０１と制御縁７７との
間の長さにより規制される。このとき燃料噴射は、第１
１図に示されるように２段に分かれた形となり、先行し
た短い前噴射とそれに続く長い主噴射が形成される。な
お燃料の調量はこの前噴射と主噴射の合計した値として
行なわれることはもちろんである。

第１２図は制御弁４のさらに他の実施例の断面図であり
、第１３図は第１２図の切断面線Ｘ１ｌｌ−Ｘ　ＩＩＩ
から見た断面図であり、第１４図は第１２図および第１
３図示の実施例の燃料噴射における時間と圧力との関係
を示すグラフである。この実施例では、制御弁４のスプ
ール６３の制御縁７７に矩形の切込み１０５が形成され
ていて入口孔５６の固定縁８１と協働してスプール６３
が第１の切換え位置から第２の切換え位置に移動する間
に、入口孔５６から出口孔５７への流路が前記切込み１
０５により絞り制御される。

第１５図は制御弁４のさらに他の実施例の断面図であり
、第１６図は第１５図の切断面線ＸＶＩ　−ＸＶＩから
見た断面図であり、第１７図は第１５図および第１６図
示の実施例の燃料噴射における時間と圧力との関係を示
すグラフである。この実施例は、第１２図〜第１４図示
の実施例と類似するけれども、切込み１０５が錐形を有
している点が異なる。燃料噴射は、第１４図および第１
７図にそれぞれ示されるように絞り制御された前噴射と
それに続く主噴射とより形成される。

なお絞りの程度はスプール６３に設ける切込み１０５の
深さと幅と数により規定せられ、絞り制御される期間は
切込み１０５の軸線方向の長さに規定される。切込みの
形を変えたり、切込みを２段にすることにより、それに
応じた燃料噴射が可能である。

第８図〜第１７図示の実施例における前噴射とそれに続
く主噴射は、中速または高速内燃機関において、燃料の
燃焼効率を高めるのに役立ち、特に高速内燃機関におい
てその効果は著しい。

以上のように本発明によれば内燃機関を一旦停止するこ
となく、容易に燃料噴射時期、噴射量および噴射圧力の
調節が可能となる。燃料弁３のポンプピストン１８がそ
れよりも直径の大きいサーボピストン１７によって駆動
されるので、噴射圧力を高圧力にすることができる。さ
らに燃料の噴射は、一時的に停止して中断し、あるいは
絞り制御するのが可能であり、燃焼状態を良好にすると
とができる。さらに、燃料弁３にポンプピストン１８の
変位全検出する位置検出器８９を設けられ、あるいは第
１圧力源１と燃料弁３との間に流量計が設けられるので
、燃料の噴射量をこれにより制御することが容易である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明に係る燃料弁３の一実施例を示す断面図、第８図は第
２図示の実施例のポンプピストン１８が下降した状態を
示す断面図、第４図は進角装置５付近の断面図、第５図
は本発明の他の実施例を示す構成図、第６図は本発明に
係る燃料弁３の他の実施例を示す断面図、第７図は燃料
弁３のさらに他の実施例を示す断面図、第８図は本発明
に係る制御弁４の他の実施例を示す断面図、第９図は第
８図の切断面線ＩＸ−ＩＸから見た断面図、第１Ｏ図は
第８図示の実施例における動作を説明するための断面図
、第１１図は第８図〜第１０図示の実施例の燃料噴射に
おける時間と圧力との関係を示すグラフ、第１２図は制
御弁４のさらに他の実施例の断面図、第１３図は第１２
図の切断面線Ｘｌｌ　−ｘ■１から見た断面図、第１４
図は第１２図および第１３図示の実施例の燃料噴射にお
ける時間と圧力との関係を示すグラフ、第１５図は制御
弁４のさらに他の実施例の断面図、第１６図は第１５図
の切断面線Ｘ■−ＸＶＩから見た断面図、第１７図は第
１５図ｊ？よび第１６図示の実施例の燃料噴射における
時間と圧力との関係金示すグラフである。 ■・・・第１圧力源、２・・・第２圧力源、３・・・燃
料弁、４・・・制御弁、５・・・進角装置、１２・・・
噴射ノズル、１７・・・サーボピストン、１８・・・ポ
ンプピストン、１９・・・絞り部材、２１・・・サーボ
圧力室、３３・・・ポンプ室、６２・・・バレル、６８
・・・スプール、６７・・・カム、７６・・・戻し導管
、８１・・・固定縁、８９・・・位置検出器、１００，
１０１・・・前制御縁、１０２・・・前制御溝、１０５
・・・切込み代理人　　　弁理士　西教圭一部第８図ム第９図第１１図り聞第１０図（１）Ｌ第１０図（２）６第１２図７８３３２第１３図９第１４図第１５図ム第１６図第１７図哨間

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃料弁３のポンプピストン１８がそれよシも直径
の大きなサーボピストン１７により駆動されかつポンプ
ピストン１８の一端面によって規定されるポンプ室３３
が閉止弁付自動噴射ノズ／Ｉ／１２に接続され、第１圧
力源１は前記ポンプ室３８に電磁弁７と絞り部材１９と
を介して燃料を供給し、かつ内燃機関と同期して動く進
角装置５付カム６７によう駆動される制御弁４が設けら
れ、第２圧力源２は燃料弁３における前記サーボピスト
ン１７の一端面によって規定されるサーボ圧力室２１に
この制御弁４を介して接続され、この制御弁４の第１の
切換え位置ではサーボ圧力室２１が戻し導管７６に接続
され、また第２の切換え位置では第２圧力源２がサーボ
圧力室２１に接続され、その際ポンプピストン１８の充
填の期間が前記電磁弁７によって制御可能であり、充填
の速度が前記絞り部材１９で規制可能であることを特徴
とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
（２）ポンプ室３８へ燃料の充填速度を規制する絞り部
材１９はチョークであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
（３）ポンプ室８３へ燃料の充填速度を規制する絞り部
材１９は薄刃オリフィスであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
（４）燃料弁８のポンプピストン１８がそれよＬ４直径
の大きなサーボピストン１７により駆動されかつポンプ
ピストン１８の一端面によって規定されるポンプ室８８
が閉止弁付自動噴射ノズ／Ｌ／１２に接続され、第１圧
力源１は前記ポンプ室８８に電磁弁７と絞り部材１９と
を介して燃料を供給し、かつ内燃機関と同期して動く進
角装置５付カム゛６７により駆動される制御弁４が設け
られ、第２圧力源２は燃料弁８における前記サーボピス
トン１７の一端面によって規定されるサーボ圧力室２１
にこの制御弁４を介して接続され、この制御弁４の第１
の切換え位置ではサーボ圧力室２１が戻し導管７６に接
続され、また第２の切換え位置では第２圧力源２がサー
ボ圧力室２１に接続され、その際ポンプピア、）ン１８
の充填の期間が前記電磁弁７によって制御可能であり、
充填の速度が前記絞り部材１９で規制可能であり、制御
弁４のスプー／Ｌ’６Ｂに周方向に２つの前制御縁１０
０．１０１を有する前側（＋１１１溝１０２が形成され
ており、第２圧力源２に通じる制御弁４のバレル６２に
形成された固定縁８１と協働して、スプー）ｖ６３が第
１の切換え位置から第２の切換え位置に動く間に第２圧
力源２とサーボ圧力室２１への通路の間の接続が一時的
に遮断されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御
装置。
（５）燃料弁３のポンプピストン１８がそれよりも直径
の大きなサーボピストン１７によシ駆動されかつポンプ
ピストン１８の一端面によって規定されるポンプ室３３
が閉止弁付自動噴射ノズｙ１２に接続され、第１圧力源
１は前記ポンプ室３３に電磁弁７と絞り部材１９とを介
して燃料を供給し、かつ内燃機関と同期して動く進角装
置５付カム６７により駆動される制御弁４が設けられ、
第２圧力源２は燃料弁３における前記サーボピストン１
７の一端面によって規定されるサーボ圧力室２１にこの
制御弁４を介して接続され、この制御弁４の第１の切換
え位置ではサーボ圧力室２１が戻し導管７６に接続され
、また第２の切換え位置では第２圧力源２がサーボ圧力
室２１に接続され、その際ポンプピストン１８の充填の
期間が前記電磁弁７によって制御可能であり、充填の速
度が前記絞り部材１９で規制可能であり、制御弁４のス
ブー／Ｉ／６３の制御縁７７に切込み１０５が形成され
ており、第２圧力源２に通じる制御弁４のバレル６２に
形成された固定縁８１と協働してスプール６３が第１切
換え位置から第２切換え位置に動く間に第２圧力源２と
サーボ圧力室２１への通路の間が切込み１０５によって
絞り制御されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制
御装置。
（６）燃料弁３のポンプピストン１８がそれよシも直径
の大きなサーボピストン１７により駆動されかつポンプ
ピストン１８の一端面によって規定されるポンプ室３３
が閉止弁付自動噴射ノズＩｖ１２に接続され、第１圧力
源１は前記ポンプ室３３に電磁弁７と絞り部材１９とを
介して燃料を供給し、かつ内燃機関と同期して動く進角
装置５付カム６７により駆動される制御弁４が設けられ
、第２圧力源２は燃料弁３における前記サーボピストン
１７の一端面によって規定されるサーボ圧力室２１にこ
の制御弁４全介して接続され、この制御弁４の第１の切
換え位置ではサーボ圧力室２１が戻し導管７６に接続さ
れ、また第２の切換え位置では第２圧力源２がサーボ圧
力室２１に接続され、その際ポンプピストン１８の充填
の期間が前記電磁弁７によって制御可能であり、充填の
速度が前記絞り部材１９で規制可能であり、ポンプ室３
３に導入される燃料量に対応するポンプピストン１８の
変位を検出する位置検出器８９を燃料弁３内に設け、そ
の検出信号に応じて燃料を調量することを特徴とする内
燃機関の燃料噴射制御装置。
（７）燃料弁３のポンプピストン１８がそれよりも直径
の大きなサーボピストン１７により駆動されかつポンプ
ピストン１８の一端面によって規定されるポンプ室３３
が閉止弁付自動噴射ノズル１２に接続され、第１圧力源
１は前記ポンプ室３３に電磁弁７と絞り部材１９とを介
して燃料を供給し、かつ内燃機関と同期して動く進角装
置５付カム６７により駆動される制御弁４が設けられ、
第２圧力源２は燃料弁３における前記サーボピストン１
７の一端面によって規定されるサーボ圧力室２１にこの
制御弁４を介して接続され、この制御弁４の第１の切換
え位置ではサーボ圧力室２１が戻し導管７６に接続され
、また第２の切換え位置では第２圧力源２がサーボ圧力
室２１に接続され、その際ポンプピストン１８の充填の
期間が前記電磁弁７によって制御可能であり、充填の速
度が前記絞り部材１９で規制可能であり、第１圧力源１
と燃料弁３との間に流量計８７を設け、この流量計８７
からの信号によってポンプ室３３に充填される燃料量を
制限することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置
。