JPS6019938A

JPS6019938A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPS6019938A
Application number: JP12825083A
Authority: JP
Inventors: Toyoaki Nakagawa; 豊昭中川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-07-14
Filing date: 1983-07-14
Publication date: 1985-02-01

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、ディーゼル機関等に使われる燃料噴射装置
に関し、詳しくはその噴射制御を行なう電磁弁の改良に
関する。

ディーゼル機関は、燃料噴射を行−にうために、通常は
燃料を高圧化する噴射ポンプと、この噴゛射ボンデから
圧送される燃料をノズルに供給する燃料噴射管と、高圧
燃料を噴射するノズルとを備えているが、これらを一体
化したものとしてユニットインジェクタがある。このユ
ニットインジェクタでは、長い燃料噴射管が不要となる
ので、噴射遅れが小さく、圧縮すべき容積が、燃料噴射
管が々くなった分だけ小さく外るので、高い噴射圧力を
得て燃料の微粒化がよいなどの利点の他、噴射率を大き
くできる、噴射終了時の燃料の後だれが少ない等の利点
も有する。

このようなユニットインジェクタを各気筒に配設した燃
料噴射装置が例えば特開昭５４−５０７２６号公報（米
国特許４１２９２５３）に提案されておシ、これ゛を第
１図、第２図に示す。

第１．２図で、ユニットインジェクタ１の本体２に穿設
されたシリンダ３にプランジャ４ａが摺動自在に嵌挿し
、このプランジャ４ａはプランジャ４ｂに連結される。

デランヅヤ４ｂは、ソノ頭部と本体２との間に介装され
たスプリング６により、図中上方に付勢されるとともに
、機関に同期して回転するカム（図示せず）が頭部に上
から描接シテおシ、カムの１回転毎にプランジャ４ｂは
押し下げられるため、デシンジャ４ｂと連結されている
プランシャ４ａは上下に往復動することになる。

プランシャ４ａの一端に臨んで形成されるシリンダ３の
圧力室７は、図示しない燃料タンクに燃料供給通路８ａ
、８ｂを介して連通しており、機関に同期して回転する
低圧の燃料供給ポンプ（図示せず）が燃料タンク内の燃
料を圧力室７に供給するようになっている。

本体２下部には、プランシャ４ａの下降により加圧され
る圧力室７内の燃料を、図示しない燃焼室に噴射するノ
ズル１０が形成される。具体的にはノズル１０は、圧力
室７と燃料通路９を介して連通ずるニードル室１１、ニ
ードルパｋｆｃ針弁）１２、スプリング１３、噴孔１４
、スプリングがイド１５、スプリング室１６から構成さ
れ、常時ハステｌＪング１３がスプリングがイド１５を
介してニードルパルプ１２を下方に付勢して噴孔１４を
閉じているが、圧力室７の燃料が燃料通路９を介装てニ
ードル室１１に送られ、このニードル室１１の燃圧がス
プリング１３に打ち勝つと、ニードルパルプ１２を上方
に付勢して噴孔１４を開き、ニードル室１１の燃料が噴
孔１４がら噴射されるようになっている。従って、スプ
リング１３によりノズル１０の開弁圧が設定されること
になる。

圧力室７に連通する燃料供給通路８ａ、８ｂには弁装置
としての電磁弁１８が介装される。電磁弁１８には、バ
ルブホルダ１９に穿設しり’／　ｒ）　ｙダ２０を摺動
する弁体２１がスプリング２２により付勢されて開弁じ
ており、ソレノイド２４に駆動電流が通電されると、ソ
レノイド２４の電磁力により、アマチュア２６がスプリ
ング２２に抗して弁体２１を閉弁方向に付勢し着座させ
るよう返カっている。

電磁弁１８の開弁時に、プランシャ４ａの下降により高
圧となる圧力室７の燃料は、１！磁弁１８を介して燃料
供給通路８ａに逃げるさ、オリフィス１７がこのときの
燃料流量を規制すること罠より、圧力室７、通路８ｂ、
９内の燃圧を、ノズル１０の開弁圧より小さい所定値に
保つようにしている。

電磁弁１８への駆動電流を制御する制御回路（図示しな
い）は機関の運転状態を検出する手段（たとえば機関回
転数センサ、アクセル４ダルの踏角を検出するアクセル
センサ、機関の冷却水温を検出する水温センサ、クラン
ク角を検出するクランク角センサなと）からの検出信号
に基づき、機関運転状態に最適な駆動パルス幅を持つ信
号をソレノイド２４に出力し、電磁弁１８を開閉制御す
る。

スプリング室１６に連通する燃料逃し通路２８ａ及びシ
リンダ上部に形成される環状溝２９に連通゛する燃料逃
し通路２８ｂは合流した後、電磁弁１８上流の燃料供給
通路８ａに連通しており、余分な燃料を通路８ａに戻す
ものである。

従って、燃料供給ポンプにより予圧される燃料タンクの
燃料は、燃料供給通路８ａから電磁弁１８（開弁してい
る）を介して圧力室７に供給されると％機関に同期して
回転するカムによりプランジャ４ａが下降して圧力室７
の燃料を加圧し始めるが、この時点では電磁弁１８は開
いているため。

加圧される燃料の一部が電磁弁１８を介して逃げ、オリ
フィス１７により燃料流量を規制され、圧力室７、通路
８ａ、９の燃圧は所定値以上には達しない。

デシンジャ４ａの下降途中でソレノイド２４に通電され
電磁弁１８が閉じると、圧力室７の燃料は閉じ込められ
て燃圧を増し、仁の燃圧は燃料通路９を介してニードル
室１１に達する。ニードル室１１の燃圧がスプリング１
３の下方への付勢力（ノズル１０の開弁圧）に打ちｅっ
と、ニードルパルプ１２を上方に押し上げて噴孔１４を
開き、ニードル室１１の燃料が図示しない燃焼室に噴射
される。

所定のクランク角でソレノイド２４への通電ヲやめ、電
磁弁１８が開かれると、前述のように圧力室７の燃料の
一部が電磁弁１８を介して燃料供給通路８ａに逃げるた
め、ニードル室１１の燃圧はすみやかに下降し、ノズル
１ｏの開弁圧以下となって噴射を終了する。

すなわち、燃料の噴射は電磁弁１８を閉じている期間に
行なわれることになり、この電磁弁１８を開閉するソレ
ノイド２４への通電時期及び通電時間を運転状態に応じ
て変えることにより、ノズル１０から噴射さ些る燃料の
噴射時期及び噴射量が最適に制御されるのである。

ところが、このような燃料噴射装置にあっては。

電磁弁１Ｂの弁体２１に相当高圧の燃料圧力（噴射圧力
）がかかるため、電磁弁１８として強い閉弁力が要求さ
れ、電磁弁１８の容量や駆動電流がかカリ大きく力って
いた。

したがって、消費電力が増加する一方、ソレノイド（コ
イル）２４０発熱が大きくなり、このため電磁弁１８の
正常の作動が保てなくなったり、耐久性が悪化しかねな
いという問題があった。

この発明は、電磁弁が閉弁するのに伴いコイルの励磁力
が強まることに着目し、電磁弁の閉弁後は電磁弁への通
電量を減じるようにして、上記問題点の解決を図ること
を目的としている。

そのためにこの発明は、プランジャで加圧された高圧燃
料を噴射するノズルと、この高圧燃料を機関の運転状態
に応じて逃がす電磁弁とを備えた燃料噴射装置において
、電磁弁の励磁コイルの磁束を検出する手段と、この検
出値に応じて励磁コイルへの印加電圧を増減する制御手
段とを設け、電磁弁が閉弁した後に、コイルによる所定
の励磁力を維持しつつコイルへの印加電圧を弱める。こ
れにより、電磁弁の的確な閉弁力を保ちながら、その駆
動電流値を減じ、小電力で良好な電磁弁の作動性を得る
ようにしたものである。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図はこの発明の実施例を示すユニットインジェクタ
の断面図で、３０は第１図、第２図の２ツ（７）　７’
　ラｙ　シャ４ａ、４ｂを一体としたプランジャ、３１
は機関に同期して回転するカム、３２はプランジャ３０
の抜は止め防止用のビン、３３は支持体、３４はホルダ
、３５はノズルボルダ、３６はニードル、パルプ３７の
リフト量を規制するディスタンスピース、３８はノズル
ホルダ３５とディスタンスピース３６をホルダ３４に固
定するノズルナツト、３９はノズル４１の開弁圧を調整
するシムである。

４２は燃料供給通路４３．４４に介装される電磁弁で、
その拡大断面図が第４図に示される。

図中パルプホルダ４５に形成されるシリンダ４６に、針
状の弁体（針弁）４７が摺動自由に嵌装し、パルプホル
ダ４５の上のケース４８内には、弁体４７の上端周囲に
ビス４９にてシム５０ｉ介して固定されるアマチュア５
１、アマチュア５１を吸引するコア５２．コア５２を励
磁するコイル５３、ストツ／母５４を介して弁体４７を
図中上方に付勢するスプリング５５が収装される。

弁体４７の下端に臨んで形成される弁室５６は、通路５
７、室５８を介して燃料供給通路４４に連通ずると共に
、通路５９を介して燃料供給通路４３に連通ずる。

ケース４８上端には弁体４７の上方への移動を規制する
ストツノ４６０１ストツパ６ｏを固定するロックナツト
６１が設けられている。

したがって、常時はスプリング５５の上方への付勢力に
よりアマチュア５１をコア５２から離間し、弁体４７が
パルプホルダ４５に形成した弁座６２から離れ（開弁し
）、燃料供給通路４３と４４を連通しているが、コイル
５３に通電されるとコア５２が励磁されてアマチュア５
１を吸引し、弁体４７が弁座６２に着座する（閉弁する
）ことになる。

々お、６３は燃料逃し通路で、グループ゛６４、通路６
５、スプリング室６６、通路６７を介してアマチヱア室
６８と連通しておシ、余剰燃料を燃料タンクに戻す。

本実施例では、この電磁弁４２の閉弁作動時に。

電磁弁４２のコイル５３の磁束を検出する手段と、この
検出値に応じてコイル５３への印加電圧を増減する制御
手段とが設けられる。

この磁束検出手段は、第５図に示すようにコイル５３と
直列に接続された精密抵抗（極めて小さい）６９と、分
圧抵抗７０〜７３を介して精密抵抗６９の両端の電位差
Ｖ１−Ｖ、を増幅する差動アンプ７４と、差動アンデフ
４の出力が基準電圧Ｖｒより高いとき°にハイレベルの
信号（Ｓ２）を出力する比較器７５とから構成され、電
位差Ｖ、−Ｖ２に基づいてコイル５３の磁束を検出する
。

一方、印加電圧制御手段は、前記比較器７５からの信号
Ｓ２がＳ端子に入力されるＲＳフリップフロップ７６と
、このフリップフロップ７６からの信号′Ｓ３および後
述する制御回路７７からの信号Ｓ１が入力されふ排他Ｏ
Ｒ回路７８と、この排他ＯＲ回路７８の出力信号Ｓ４に
応じて開閉され、コイル５３の電源側に設けた所定のド
ロップ抵抗７９を切換接続するトランジスタ８０とから
かり、前記比較器７５の出力Ｓ２がノ・イレペルになる
と、ローレベルに切換る排他ＯＲ回路７８の信号Ｓ、に
よ）トランジスタ８０ｔｌ−開いて、ドロップ抵抗分、
電源カラコイル５３に印加される電圧を下げる。

そして、制御回路７７からは１機関の運転状態に応じた
所定の時期、期間において、電磁弁４２を閉じるよう信
号Ｓ１が出力さＪｌ、この閉信号（）１イレベル）によ
シミ源スイッチ（トランジスタ）８１を導通しコイル５
３への通電を行なうが、この通電初期にコイル５３への
印加電圧が下がることのｋいように、信号Ｓ１は排他Ｏ
Ｒ回路７８と、インバータ８２を介してＲＳフリップフ
ロップ７６とに入力される。

なお、８３．８４は増幅器で、また排他ＯＲ回路７８は
入力信号の一方がハイレベルのときにのみハイレベルの
信号を出力する。

このような構成による作用を第６図のタイミングチャー
トに基づき説明する。

制御回路７７からの信号Ｓ、がローレベル（０）のとき
には、電源スィッチ８１が遮断し、コイル５３への通電
は行々われない。したがって、精密抵抗６９の両端電位
差Ｖ、−Ｖ２はＯであシ、比較器７５およびＲＳフリッ
プフロップ７６の出力Ｓｔ　、　Ｓｓ　４０　トなる。

次に、この状態から信号Ｓ１がローレベルからハイレベ
ルに切換ると、電源スィッチ８１が入ってコイル５３へ
の通電が開始されると共に、排他ＯＲ回路７８の出力Ｓ
４がハイレベルとなりトランジスタ８０が導通する。コ
イル５３には電源電圧が直接印加され、その十分な励磁
力により電磁弁４２は確実に閉じる。

そして、このとき精密抵抗６９０両端に電位差が生じ、
この電位差に基づき差動アンデフ４から回路のインピー
ダンスに応じた時定数で立上る電圧信号■、が出力され
る。

この％１１信号Ｖ、が基準電圧Ｖｒよシ高くなると、比
較器７５の出力Ｓ２によりＲＳフリップフロップ７６（
７１）出力Ｓｓがハイレベルにセットされ、排他ＯＲ回
路７８の出力Ｓ４がローレベルに切換る。これにより、
トランジスタ８０が開いてドロップ抵抗７９が接続され
、その抵抗分コイル５３に印加される電圧（■、で表わ
せられる）が降下する。

電磁弁４２が閉じた状態では、第４図のよう忙弁体４７
に固定されたアマチュア５１と、コイル５３およびコイ
ル５３により励磁されるコア５２との磁極間ギャップが
極めて小さくなり、このためその励磁力（吸引力）は弁
４２の閉じ始めと較べてかなシ強まる。したがって、閉
弁後にコイル５３への電圧をある程度下げても、電磁弁
４２の十分々閉弁力を保つことができ、開弁することは
ない。

・そして、コイル５３“への電圧が下げられると、比較
器７５の出力Ｓ２がローレ”ベルになると共に、この状
態は制御回路７７からの信号ｓ１がローレベルに変わる
まで継続され、次に信号Ｓ、がローレベルに々ると、電
源スィッチ８１が遮断してコイル５３への通電が停止さ
れる。また、このとＩＲＳフリップ７ｏツデ７６がイン
バータ８２がらの信号Ｓ、によシリセットされる。

これにより、電磁弁４２は開かれると共に、これらの動
作が繰返される。

即ち、コイル５３への通電を開始した後、精密抵抗６９
の両端の電位差からコイル５３の磁束を検出し、この検
出値に基づいて電磁弁４２を閉じる十分な励磁力が得ら
れると、その閉弁力を確実に保持しつつ、コイル５３へ
の印加電圧を下げるのである。

このように構成したので、電磁弁４２の閉弁力を弱める
ことなく、その駆動電流を減少することができ、良好な
作動状態を保ちつつ消費電力の大幅な節減を図ることが
できる。

また、電流値を下げることができるので、コイル５３か
らの発熱が抑えられ、このため作動が不安定となった秒
、耐久性が悪化するようなことはなく、電磁弁４２の信
頼性が著しく高められる。

そして、特にこのような噴射装置に用いられる電磁弁４
２にあっては、エンジン回転に応じて開閉される回数が
相当大きいから過渡電流が頻繁に流れる。したがって、
電磁弁４２の駆動電流を減少したことによる上記効果は
極めて大きいのである。

第７図、第８図は本発明の他の実施例で、磁束検出手段
としてコイル５３の周囲にサーチコイル８５を配設し、
コイル５３の磁束を直接検出するようにしたものである
。

コイル５３に雷１圧が印加されると磁束が生じるが、こ
の磁束の立上りによってサーチコイル８５比例して高ま
る。そして、この起電力を積分器８６により積分すると
、コイル５３の磁束に比例した電圧Ｖ６が得られる、これによればアマチュア５１やコア５２等の材料のヒス
テリシスやエディカレントの影響を受けることなく磁束
を正確に検出することができる。

なお、本発明は第１図〜第３図に示される燃料噴射装置
の電磁弁に適用されるだけでカく、種々の電磁弁装置に
適用可能なことは言うまでもない。

また、本発明は特に高出力高応答性の電磁弁に対して有
効である。

以上説明した通り、本発明によれば電磁弁の開閉機能を
的確に維持しつつ、その駆動電流の低減が図れ、消費電
力を大幅に節減することができると共に、電磁弁の作動
信頼性を一段と向上すること塀できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来装置の断面図と部分断面図、第３
図、第４図は本発明の一実施例を示す断面図とその電磁
弁の拡大断面図、第５図は本発明の制御系を示す回路図
、第６図はそのタイミングチャート図、第７図、第８図
は本発明の他の実施例を示す電磁弁の断面図とその制御
系の部分回路図である。４２・・・電磁弁、４７・・・弁体、５１・・・アマチ
ュア、５２・・・コア、５３・・・コイル、６９・・・
精密抵抗、７４・・・差動アンプ、７５・・・比較器、
７６・・・ＲＳフリップフロップ、７７・・・制御回路
、７８・・・排他ＯＲ回路、７９・・・ドロップ抵抗、
８２・・・イン・ヤータ、８５・・・サーチコイル、８
６・・・積分器。特許出願人　日産自動車株式会社第１図第６図電層庇４ト閉　電層（シ２４＋聞Ｈ−ヒー第７図

Claims

【特許請求の範囲】

機関に同期して往復動するプランジャと、このプランジ
ャの一端に臨んで形成される圧力室と、圧力室と連通し
所定圧以上で開弁するノズルと、圧力室に連通ずる燃料
供給通路に介装され機関の運転状態に応じて高圧燃料を
逃がす電磁弁とを備えた燃料噴射装置において、前記電
磁弁の励磁コイルの磁束を検出する手段と、この検出値
に応じて前記励磁コイルへの印加電圧を増減する制御手
段とを設けたことを特徴とする燃料噴射装置。