JPS6019946A

JPS6019946A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JPS6019946A
Application number: JP12825283A
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】（産業上の利用分野）この発明は、ディーゼル機関に用いられる燃料噴射装置
に関する。

（従来技術）ディーゼル機関は、燃料噴射を行なうために、通常は燃
料を高圧化する噴射ポンプと、この噴射ポンプから圧送
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おる。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
なくなった分だけ小さくなるので、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５４−５０’７２６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にプランツヤ４ａが摺動自在に嵌挿し
、このプランツヤ４ａは７″ランノヤ４ｂに連結される
。プランツヤ４ｂは、その頭部と本体２との間に介装さ
れたスプリング６によシ、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
上から当接しておハカムの１回転毎にプランツヤ４ｂは
押し下げられるため、ブラシツヤ４ｂと連結されている
プランツヤ４ａは上下に往復動することになる。

シランツヤ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ハ機関に同期して回転する低
圧の燃料供給ｓｆタンプ図示せず）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、プランツヤ４ａの下降によシ加圧され
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・ｆルグ（針弁）１２、スプリング１３、噴孔１
４、スプリングガイド１５、スズリング室１６から構成
され、常時はスプリング１３がスプリングガイド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を介してニ
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、二一ドルパヶブ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か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に連通ずる燃料供給通路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に穿設したシリンダ２０を摺動する弁体
２１がスプリング２２によシ付勢されて開弁じておシ、
ソレノイド２４に駆動電流が通電されると、ソレノイド
２４の電磁力によシ、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に
なっている。

電磁弁１８の開弁時に、シランツヤ４ａの下降によシ高
圧と、なる圧力室７の燃料は、電磁弁１８を介して燃料
供給通路８ａに逃げるが、オリフィス１７がこのときの
燃料流量を規制することにより、圧力室７、通路８ｂ、
９内の燃圧を、ノズル１０の開弁圧よシ小さい所定値に
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（ｆＣとえは機関
回転数センサ、アクセルペ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ど）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に連通ずる燃料逃し通路２８ａ及びシ
リンダ上部に形成される環状溝２９に連通ずる燃料逃し
通路２８ｂは合流した後、電磁弁１８上流の燃料供給通
路８ａに連通しておシ、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シ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ツヤ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μ上には達し
ない。

プランツヤ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、この燃圧は燃料通路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）に打ち勝つ
と、ニードル・ぐルブ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への通電をやめ、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１０の開弁圧μ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
て変えることによシ、ノズル１０から噴射される燃料の
噴射時期及び噴射量が最適に制御されるのである。

ところで、このような燃料噴射装置では、燃料の噴射率
（単位クランク角当りの噴射量を言う）を変えることは
できず、はぼ一定となっている。

そこで従来では、前記電磁弁を・ぐイノ’？スする燃料
通路を形成すると共に、この燃料通路にさらに所定のオ
リフィスと噴射率制御用の電磁弁とを介装し、この電磁
弁の開閉によって噴射率を変えられ／るようにしたもの
が提案されている（特開昭５４−５０７２５号公報、同
５６−１６’５７６０号公即ち、この電磁弁は機関の運
転領域に応じて選択的に開閉され、高速回転域等では燃
料通路を閉じて高い噴射率を維持し、比較的低速回転域
では燃料通路を開いてノズルに送られる高圧燃料の一部
を逃がすことによう、噴射率を下げるのである。

これによれば、運転状態に合せて最適な噴射特性が得ら
れ、高速回転域で燃焼速度を早めて機関の出力の向上が
図れる一方、低速回転域で燃焼ピーク圧力を緩和して機
関の騒音や排気中のＮＯｘ等の発生を十分に低減するこ
とができる。

しかしながら、このような噴射率制御用の電磁弁を備え
た噴射装置にあっては、噴射率を下げるときに、高圧燃
料の一部を逃がすようになっているため、燃料の圧力の
立上９が緩くなり、噴射開始時期が遅れてしまうという
問題があった。また、同時に噴射圧力が下がるため、そ
の分噴射址が減少するという問題があった。

（発明の目的）この発明は、噴射率を下げたときに噴射時期と噴射量を
適正値に維持することを目的としている。

（発明の構成及び作用）この発明は、シランツヤ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ると共に、機関の運転領域に応じて
噴射率・２制御する手段とを介装した燃料噴射装置にお
いて、噴射率制御手段作動状態を検出する手段と、この
検出手段からの信号に基づいて他の電磁弁の駆動時期も
しくは駆動期間のうち、少なくとも１つを補正する制御
手段とが設けられる。

上記検出手段からの信号により、噴射率制御用の電磁弁
の開弁時には、制御手段が他の電磁弁の閉弁時期を早め
、閉弁期間を長くするように制御する。したがって、噴
射率を下げたときに、燃料圧力の立上りの遅れに対応し
て噴射開始時期が早められ、また噴射期間が長くなって
、噴射圧力の低下によらず噴射量が増量される。これに
より、噴射率の制御に対し、常に噴射時期と噴射量の最
適制御を行なうことができる。

（実施例）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は機関に同期して回転するカム、３
１はこのカム３０によりシリンダ３２内を往復動するプ
ランツヤ、３３はそのシ１ノンダ３２の圧力室３４に燃
料７１インゾ（図示しない）からの燃料を導く燃料供給
通路、３５はその圧力室３４で加圧された燃料をノズル
３６側に送る高圧通路、３７はその燃料の圧力がノズル
３６の開弁圧を越えると、スプリング３８に抗して噴孔
３９を開き燃料を噴射するニードルｔＺルブである。

また、４０は燃料供給通路３３に介装される電磁弁で、
第４図に示すように、・々ルフ゛ホルダ４１に形成され
るシリンダ４２に該通路３３を開閉する弁体（針弁）４
３が摺動自由に嵌装し、・９ルブホルダ４１の上のケー
ス４４内には弁体４３に固定されたアマチュア４５、ア
マチュア４５を吸弓１するコア４６、コア４６を励磁す
るコイル（ソレノイド）４７、弁体４３を開方向に付勢
するスプリング４８が収装される。ただし、４９は弁体
４３の上方への移動を規〜制するストッパ、５０は燃料
の逃し通路である。

この電磁弁４０は、第１図の電磁弁１８と同様、その開
閉によシ燃料の噴射時期および噴射量を制御するもので
、前記シランジャ３１の圧縮行程中に燃料供給通路３３
を閉じると共に、その開閉時期は後述する制御回路５６
（第６図）からの信号によりコントロールされる。

一方、この電磁弁４０をパイ・ぐスして燃料供給通路３
３に接続する燃料通路５１が形成され、この燃料通路５
１に所定のオリフィス５２と噴射率制御用の電磁弁５３
が介装される。

この電磁弁５３は、第５図に示すように構成され、その
具体的な構造は前記電磁弁４ｏとほぼ同様であるが、こ
の場合燃料通路５１を開閉する弁体５４のシート面５５
が前記高圧通路３５側を向くように形成され、コイル４
７への通電時に燃料通路５１を閉じるようになっている
。

また、オリフィス５２は、電磁弁５３が開状態のときに
前記圧力室３４がらノズル３６に送られノズル３６から
噴射される燃料圧力を下げるもので、その口径は所定の
噴射率が得られるように設定される。

この電磁弁５３は、制御回路５６からの信号によシ開閉
され、機関の運転領域に応じて高負荷、高回転域等で閉
じ、所定の低負荷、低回転域で開くように制御される。

これにより、高負荷、低回転域等で高い噴射率を保つ一
方、低負荷、低回転域で噴射率が下げられる。

そして、本実施例では、このｔａ磁ま５３の開閉状態を
検出する手段と、この検出手段からの信号に基づｂて噴
射時期および噴射量制御用の電磁弁４０の駆動期間（閉
期間）および駆動期間（閉期間）を補正する制御手段が
設けられる。

この開閉状態検出手段としては、電磁弁５３０ケ一ス４
４上部にアマチュア４５の変位に応じた信号を出力する
変位センサ５７が配設され、その信号が第６図に示すよ
うに処理回路５８で電圧信号ｙに変換され判別器５９に
送られる。この判別器５９は、電圧信号箔が基準電圧Ｖ
ｒよシ高くなる電磁弁５３の閉状態でハイレベルの信号
Ｓ、を出力し、電磁弁５３の開状態でローレベルの信号
Ｓｌを出力する。

他方、補正制御手段は、図示しない各運転状態検出手段
からの信号が入力され、前述したように電磁弁５３を開
閉すると共に、運転状態に応じた噴射制御信号を出力す
る制御回路５６と、この噴射制御信号を基に、高噴射率
時の最適な噴射時期および噴射量を演算する演算回路６
０と、同じく低噴射率時の最適な噴射時期および噴射量
を演算する演算回路６１と、前記判別器５９からの信号
ＳＩに応答して、演算回路６０．６１から出力される噴
射信号（パルス）　８２　、　Ｓａとを選択する切換器
６２と、増幅器６３とから構成される。

低噴射率用の演算回路６１では、高噴射率用の演算回路
６０と較べて早い時期に信号Ｓ３が出力され、長い期間
信号Ｓ、を出力する。また、切換器６２は判別器５９の
出力Ｓ、がハイレベルのとき信号Ｓ。

を選択し、ローレベルのとき信号Ｓ、を選択する。

そして、これらの信号は増幅器６３を介して電磁弁４０
に指令され、この信号入力時に電磁弁４゜が閉じられる
。

このように構成したので、噴射率制御用の電磁弁５３が
閉じる高噴射率時に、燃料の噴射時期および噴射量が機
関の運転状態に応じて的確に制御される一方、電磁弁５
３が開く低噴射率時には、高噴射率時と較べて電磁弁４
ｏの閉時期が早く、閉期間が長くなるように補正制御さ
れる。

したがって、噴射率を下げたときに噴射開始時期の遅れ
ならびに噴射量の減少が防止され、適正状態を保つこと
ができる。これにょシ、噴射率の制御に対し、常に噴射
時期および噴射量の最適な制御を行なうことができるの
である。

なお、本発明は第１図〜第３図に示されるユニットイン
ジェクタタイプの燃料噴射装置鈍適用されるだけでなく
、噴射率制御用の電磁弁を備えた判型ポンプ、分配型ポ
ンプ等にも適用可能なことは言うまでもない。

（発明の効果）噴射率を切換えたときに噴射時期や噴射量が遅れたシ減
少するようなことはなく、常に機関の運転状態に応じて
最適な噴射制御を行なうことができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例の断面図と部分断面図、第３図
は本発明の実施例を示す断面図、第４図、第５図はその
電磁弁の拡大断面図、第６図は本発明の制御ブロック図
である。３１・・・プランツヤ、３３・・・燃料供給通路、３４
・・・圧力室、３６・・・ノズル、４０・・・電磁弁、
５１・・・燃料通路、５７・・・オリフィス、５３・・
・噴射率制御用電磁弁、５６・・・制御回路、５７・・
・変位センサ、５９・・・判別器、６０．６１・・・演
算器、６２・・・切換器。特許出願人　日産自動車株式会社第１図第２図第４図第５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、このプランツ
ヤ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ると共に、機関の運転領域に応じ
て噴射率を制御する手段とを介装した燃料噴射装置にお
いて、前記噴射率制御子６動状態ヶ検ａｉｔ−、Ｂ−ｆ
＝Ｉｌ：、この検出手段からの信号に基づいて他の電磁
弁の駆動時期もしくは駆動期間のうち、少なくとも１つ
を補正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。