JPS59224428A - 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ｎＱ射装置に係り、とくに加１
ｊ）　Ｌ、た燃わ１を噴射ノズルに供給し、このノズル
によってシリンダ内に燃料を噴射するようにしＩこ燃わ
１噴用装置に関する。

圧縮点火機関を構成するディーゼルエンジンは、シリン
ダ内の空気をビス１〜ンににって圧縮して高６Ａにし、
この状態にＪ３いて燃石噴０（ノズルがら燃料を噴則し
、自然着火によって上記の燃料を燃焼爆発させて出力を
得るようになっている。そして上記燃料噴射ノズルへは
、燃料噴射ポンプによって加圧した燃料を供給するよう
になっていた。従って従来のディーゼルエンジンは燃料
噴射ポンプを必要としていた。そしてこの燃料噴射ポン
プによる噴射のタイミングを制御覆るために、このポン
プのカムシャフトにはタイマが取（＝ＪけられてＪ５す
、このタイマによってカムシレフ１〜の位相を制御する
ようになっていた。また燃料噴射ポンプが一回に供給す
る燃料の供給母を制御するために、燃料噴射ポンプには
コン１〜ロールラツクが設【プられており、このコント
ロールラックをエンジンの負荷の状態に応じて、メカニ
カルがバナを介して制御するようになっていた。

従って従来のディーゼルエンジンは、燃料噴射ポンプ、
メカニカルガバナ、タイマをそれぞれ（希えなければな
らず、しがもこれらの装置は総て複雑な構造を有してい
るために、燃料噴射装置が高価になるとともに、メイン
テナンスに熟練を升ずるという欠点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、複雑な構造の（幾械装置を用いることなく、燃料の
噴射を行ない得るようにした燃料噴射装置を提供するこ
とを目的とするものである。

以下本発明を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置を陥
えたディーピルエンジンを示すものであって、そのシリ
ンダブロック１の上に取イ」けられたシリンダヘッド２
には、このエンジンの各シリンダに対応してそれぞれ噴
射ノズル３が取（ｑＧ〕られている。ノズル３は第２図
に示すように、シリンダ４内に収納されたビス］〜ン５
に対向して配され”Ｃいる。そしてＩＩＡ　１４ノズル
３にはソレノイドコイル（５が取イー」りられており、
この］コイルによってノズルニードルあるいはブツシュ
ロッドを軸線方向に移動させるようになっている。ずな
わちこの噴射ノズル３は開閉弁を兼用づる構造になって
いる。

１ユ記哨川ノズル３は燃料供給パイプ７を介してアキュ
ムレータ８と接続されている。そしてこの燃料供給パイ
プ７にはセーフティバルブ９が取付けられている。アキ
ュムレータ８は円筒状をなす圧力容器から構成されてお
り、とくに第２図に示すようにその内部にはピストン１
０が配されている。そしてこのピストン１０は圧縮コイ
ルばね１１によって押されるようになっており、このば
ね１１によってアキュムレータ８内に充填された燃料を
加圧するようになっている。そしてアキュムレータ８へ
は、フィードポンプ１２によって燃料タンク１３から燃
料が供給されるようになっている。フィードポンプ１２
は高圧ポンプから構成されており、アキュムレータ８内
に設けられた圧力センサ１４の検出出力に応じて、コン
トローラ１５を介してポンプ１２の回転数あるいはスト
ロークが調整されるようになっている。

上記アキュムレータ８のビス１〜ン１０に固着されたピ
ストンロッド１６は第３図に示すように、このアキュム
レータ８の外部に延出されており、しかもその外周部に
は鋸歯状の係合部１７か形成されている。この係合部１
７と係合するようにロックレバ−１８がビス１ヘンロツ
ド１６の外周側に配置されている。そしてロックレバ−
１８はフレーム１９にピン２０を介して回転可能に支持
されるとどもに、’４６ばね２１によってこのロックレ
バ−１８の爪２２が上記係合部１７と係合ザるように付
勢されている。そしてこのロックレバ−１８のロックを
解除するだめの電磁石２３が同じくフレーム１つに取ｆ
」りられている。電磁石２３はその外周面にコイル２４
を巻装した鉄心から構成されており、鉄心はフレーｌ＼
１９に固着されるようになっている。

さらにこの燃料噴射装置は第１図ｄ３よび第２図に示す
ようにマイクロコンビコータ２５を備えている。このマ
イクロコンピュータ２５は、主としＵｌ記噴射ノズル３
の１７ｆｌ弁を制御するものであって、このエンジンの
回転を検出する回転検出センサ２６Ｊ３よびアクセルペ
ダル２７の踏込み■を検出するＵ−ドしン」ノ２８のそ
れぞれの検出出力が人力されるようになっている。１そ
してこのコンピュータ２５は、上記噴射ノズル３のソレ
ノイドコイル６、セーフティバルブ９、Ｊ３よびロック
レバ−１８のロックを解除する１〔めの電磁石２３へそ
れぞれ制御信号を供給するようになっている。

つぎに以上の構成に成るこの燃料噴射装置の動作につい
て説明する。高圧ポンプから構成されるフィードポンプ
１２゛は、燃料タンク１３内の燃料を吸引し、アキュム
レータ８内に送込む。アキュムレ〜り８内の燃料は、コ
イルばね１１によって押されているビスｌ〜ン１０によ
って加圧されるために、アキュムレータ８内において燃
料をほぼ一定の圧力で保持することができるようになる
。しかもこのアキュムレータ８内の燃料の圧力は、圧カ
センザ１４によって検出されるとともに、この検出用）
ｊに応じてコン１ヘローラ１５がフィードポンプ１２の
回転数あるいはストロークを調整するようになっており
、これによってアキュムレータ８内には常にほぼ一定旬
の燃料が一定の加圧下で保持されることになる。

このようにしてアキュムレータ８内に蓄えられている燃
わ１は、ソレノイドコイル６が励磁されると哨Ｑ（ノズ
ル３から噴射されるようになって（ｉＸる。

ｌｌ１１川ノズル３の開弁の制御は、マイクロコンビコ
−−タ２５（こまって第５図に示すようなフローチャー
（−に塁づい（行なわれる。

マイク１」コンピュータ２５はセンサ２６．２８からそ
れぞれエンジンの回転数ｄ３よび負荷を読込むとともに
、メモリに記憶されている設定条件を読込む。そし゛（
これらに基づいてノズル３の開弁のタイミングおよび開
弁時間の１肺を行なう。そしてマイクロコンビコータ２
５は、エンジンのクランクシＡ７７１−の回転角度を回
φｌ検出しンサ２６から読込み、所定のタイミングでソ
レノイドコイル６に開弁他日を供給してこのコイル６を
励磁づ−る。りるとノズル３のブラシコロラドあるＧ）
（よノズルニードルが軸線方向上方へ移動し、ノズル３
の噴１］が（；１１かれてシリンダ４内に燃料の噴射が
行なわれる。そして一定時間開弁を行なった後に、マイ
クロ：１ンピユータ２５は閉弁信号を発生し、ソレノイ
ド−１イル６を消磁する。これによってノズル３の噴口
が閉じられ、燃料の噴射（よ停止される。

このようにしてマイクロコンビコータ２５４ま、エンジ
ンの各シリンダにそれぞれ：ａ　ｔ−ｉられたノズル３
によって所定のタイミングで所定量の燃料を順次噴射す
ることになる。第４図【まこの噴射ノズル３から噴射さ
れる燃料の噴射パターンを示１−ものである。このパタ
ーンは方形波状をしており、ノズル３から一回に囁用さ
れる燃料のイノ１合量【よ、第４図において実線で示さ
れ、かつ斜線力１さｉした部分の面積に比例する。そし
てこの方５１毛波１人のパターンにおいて、その幅（よ
開弁時（川（こ比（列し、またその高さはバイブ７を通
して供給される燃料の圧力に比例Ｊ゛ることになる。

ここではアキュムレータ８によって燃料ｈ＜　４よ４．
ｆ一定の圧力に保持されているために、噴射１よ開弁時
間のみによって決定され、にり多くの燃￥１を供給する
場合には、第４図において点線で示すように開弁時間を
長くすればよい。まノごノズル３の開弁のタイミングを
早めることによって、第４図においＣ鎖線で承りように
、１１ｈ射を早くすることにより、進角動作を行なうこ
とができる。同様に１１ｆｊ用のタイミングを遅ら口る
ことによってｄ角動作を１１なうこともできる。

燃ｆｉｔのａｒｉ川を＜−ｊｌ、ｒうノズル３とアキュ
ムレータ８との間のバイブ７にはセーフティバルブ９が
設（ノられＣｄ５つ、このバルブ９は通常は聞かれてい
るが、何らかの異常な状態が検出され１＝場合には、マ
イク［１ｍｌｌヒビ−夕２５によってこのｅ−フティバ
ルブ≦〕か閉じられるようになっており、これににつ（
総てのノズル３への燃オ′８１の供給が断たれることに
なる。従って異常の場合におｔづるエンジンの暴走を未
然に防ぐことができるようになるっまた上記）ｌ：１−
１ムレータ８のビス１ヘンロツド１６の外周側にはロッ
クレバ−１５３が配置されているが、この【−１ツクレ
バー１８はエンジンが連中λを停止した場合に二］１イ
ルばね１１のイ→勢力を）然ｒ３＋に加えないＪ、うに
し、これによってアキュムレータ８内にａハノる燃料の
リークを防止りるようにしている。１−ンジンを運転す
る場合には、マイクロコンピュータ２５によって電磁石
２３のコイル２４に電流を供給し、この電磁石２３によ
ってロックレバ−１８を吸引する。りるどロックレバ−
１８は第３図において実線で示すようにその爪２２がピ
ストンロッド１６の係合部１７から離れ、これによって
ピストンロッド１６の移動は自由になり、燃料にピスト
ン１０を介し−Ｃばね１１で圧力を加えることができる
ようになる。

これに対してエンジンの運転を停止した場合に１よ、マ
イクロコンピュータ２５の制御信号によってコイル２４
への電流の供給を所つようにしている。従ってこの場合
にはロックレバ−１８が巻きばね２１によって鎖線で示
すようにビン２０を中心として回動され、その爪２２が
ロッド１６の係合部１７と係合するようになる。従って
コイルばね１１の力はロックレバ−１８によって受りら
れ、ビス１ヘン１０を介して燃料を加圧することがなく
なる。従って長い期間エンジンの運転を中止しても、ア
キュムレータ８内の燃料がリークし、運転を再開した場
合における適正な噴射圧が得られないという事態を回避
することができるようになる。

以上に述べたＪ、うに本実施例に係る燃料噴射装置行に
Ｊ：れば、レン→ノ２６．２８の検出出力に応じて、マ
イクロコンピータータ２５を介してソレノイドコイル６
にＪ、っ゛Ｃ噴射ノズル３の開弁のタイミングＪ′３よ
び開弁時間を制御づることによって、エンジンの状態に
応じて最適な量の燃料を最適なタイミングでシリンダ４
内に噴！３’Ｊするようになっている。そして噴射ノズ
ル３へは、パイプ７を介してアキュムレータ８によって
加圧された燃料が・供給されるようになっている。従っ
てこのような構成に係る燃ねりｎ剣装置によれば、複利
な機械装置を一切用いることなく燃料の噴射を行なうこ
とが可能となる。従って安価でしかもメインテナンスが
容易な燃ｔｊｌ　＋＋、＋°ｊ射装買を（１装置りるこ
とがでさるようになる。

なａ３この第１の実施例の燃料噴射装置によれば、噴射
ノズル３にソレノイドコイル６を設（プることによって
、噴射ノズル３が開閉弁を兼用するようになっているが
、開閉弁をノズル３とは別に設けそれぞれのシリンダ４
に対応してパイプ７に開閉弁を接続するようにしてもよ
い。また単位時間当りの燃料の噴射量を制御するために
、開閉弁とともに流量調整弁あるいは圧力調整弁を燃料
供給パイプ７に取付けるようにしてもＪ：い。この場合
において、単位時間当りの燃１”Ｉの供給量を調整する
手段は、各シリンダ４ごとに設けられてもよく１、ある
いは各シリンダ４に共通に設けられてもよい。

つぎに本発明の第２の実施例を第６図につき説明する。

なおこの実施例において、上記第１の実施例と対応する
部分には同一の符号を付すとともに、同一の構成の部分
についてはその説明を省略する。

この実施例の燃料噴射装置の特徴は、まず第１に各シリ
ンダ４ごとにそれぞれ開閉弁３１が設けられており、こ
の開閉弁３１を介して噴射ノズル３に燃料が供給される
ようになっていることである。さらにこの実施例におい
ては、燃料供給パイプ７に圧力調整弁３２が設けられて
おり、この弁３２によって、弁３１が開かれたときの単
位時間当りの燃料の供給量を制御りるにうになっている
。

なＪ’＞圧力調整ｊｔ３２は各シリンダ４に共通になっ
ているが、このＬ「力調整弁３２を各開閉弁３１に対応
してそれぞれのシリンダごとに設けるようにしてしよい
。また圧力調整弁３２に代えて、流量調整弁を用いるよ
うにしてもよい。

またこの実施例にｄ３いては、フィードポンプ１２が高
圧のポンプから構成されるとともに、このポンプによっ
て加圧された燃お１がほぼ直接噴射ノズル３に供給され
るようになっており、アキュムレータ８はフィードポン
プ１２の吐出圧力の変動を吸収するために主として用い
られている。そしでポンプ１２にＪ、って加圧された燃
′Ａ’３１の内余剰の分はリリーフ弁３３を通してり１
アーバ３４に戻されるようになっている。

以上のような構成において、フィードポンプ１２の吐出
圧はａ１７図にＪ３いて点線で承りように脈動している
が、この圧力の変動（よポンプ１２の吐出側に接続され
たアキュムレータ８によって吸収され、第７図において
実線で示すような平滑なほぼ一定の圧力となる。このよ
うに本実施例によれば、フィードポンプ１２とアギ１ム
レータ８とによ２て燃料に一定の圧力を加えるようにし
ている。

従ってマイクロコンピュータ２５によって開閉弁３１が
開かれると、加圧された燃料がパイプ７を通して噴射ノ
ズル３に供給され、シリンダ４内に噴射されることにな
る。このときのマイクロコンピュータ２５の動作は第８
図に示ずようにして行なわれるが、この噴射装置の特徴
は、圧力調整弁３２によって単位時間当りの燃料の供給
（イ）を制御していることにある。従ってこの燃料噴射
装置によれば、噴射のタイミングは開閉弁３１のみによ
って決定されるが、燃料の供給量は開閉弁３１の開弁時
間と圧力調整弁３２による調整圧とによって決定される
ことになり、このためにより複雑に制御を行なうことが
可能となる。なお圧力調整弁３２に代えて、可変オリフ
ィスを有する流ω調整弁を用いれば、圧力を変えること
なく、単位時間当りの燃料の供給量を調整することがで
きるようになる。

なｄ５この実施例に８３いても、開閉弁３１を噴射ノズ
ル３と一体に結合して、＠ｑ４ノズル３が開閉弁を兼用
するようにしてもよい。またアキュムレータ８を第１の
実施例と同様の構造の圧力容器とりるとともに、■ツク
レバー１８を設けるＪ：うにしてもよい。またこの第２
の実施例において、圧力調整弁３２を省略し、開閉弁３
１の開弁時間のみによつ−（１回に噴射される燃料の供
給量を制御することも可能である。またこの実施例にお
いて、例えばアキコムレータ８の有効容積を可変として
圧力を変更Ｊるように構成すれば、圧力調整弁３２を省
略できる。

以上本発明を図示の２つの実施例につき述べたが、本発
明はこれらの実施例によって限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。例
えば上記実施例は直噴型のディーピル１ンジンに関Ｊる
ものであるが−、本発明は予Ｆ　！　ｉｓ＋７、渦流至
型、その他各種の形式のディーぎルエンジンに適用可能
である。また上記実施例においてはマイクロコンピコ、
−夕２５へ、回転検出センサ２６およびロードセンサ２
８のそれぞれの検出出力が入力されるようになっている
が、この他に吸入空気量やコニンジンの温度、トランス
ミッションのギヤ比、排気ガスの状態等の各種の情報を
入力することにより、より複雑に燃料の噴射を制御する
ことが可能となる。また上記２つの実施例においては、
電子制御装置としてマイクロコンピュータ２５が用いら
れているが、これに代えて通常のトランジスタ回路を用
いてもよい。

以上に述べたように本発明は、燃料をほぼ一定の圧力に
加圧する手段と、この加圧された燃料の供給を制御する
開閉弁と、この開閉弁を制御する電子制御装置とを具備
し、エンジンの状態に応じて上記電子制御装置を介して
開閉弁の間開を制御するようにした燃料噴射装置に関す
るものである。

従って本発明によれば、燃料噴射ポンプ、メカニカルガ
バナ、タイマ等の複雑な機械装置を用いることなく燃料
噴射装置を構成することができる。

従って本発明によれば、構造が簡潔でコスト的εこ非常
に有利な燃料噴射装置を提供することが可能どなり、ま
たそのメインテナンスに熟練を要することもなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置６を
備えた一゛「ンジンの側面図、ｕｌ　２図はこの燃ね噴
射装置のブロック図、第３図は同要部拡大断面図、第４
図はこの燃お１噴則装首にＪ、る１ｑ）剣パターンを示
すグラフ、第５図はこの燃料噴射装置の動作を示Ｊ−フ
］−１−ヂ１７−ト、第６図は本発明の第２の実施例に
係る燃料噴１１ＦＪ装置を示づブロック図、第７図はこ
の＋１７４用装置のアキュムレータの作用をｊ（すグラ
フ、第８図はこの噴射装置の動作を示す）Ｌｌ−チャー
トである。 なお図面に用いた符号において、 ３・・・噴射ノズル ６・・・ソレノイドコイル ８・・・）７キユムレータ １２・・・ノイードボンブ ２５・・・マイクロコンピュータ ２６・・・回転検出センサ ２８・・・ロードセンサ ３１・・・開閉弁 ３２・・・圧力調整弁 である。 代理人　　　松　村　　　修 第３図 第４図 時ｌ８Ｉ（厄軟角席７） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加圧した燃Ａ′３１を１１０用ノズルに供給し、このノ
   ズルににっでシリンダ内に燃料を噴射するＪζうにした
   装；ａにおいて、燃料をほぼ一定の圧力に加圧する手段
   と、この加圧された燃料の供給を制御する開閉弁ど、こ
   の開閉弁を制御する電子制御装置どを具惰し、エンジン
   の状態に応じて前記電子制御装置を介して前記開閉弁の
   開閉を制御Ｊ゛るにうにしたことを特徴どＪ−る燃料噴
   射装置。