JPS60216065A - 内燃機関のユニツトインジエクタ - 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】 本発明は燃料噴射ノズルと燃料圧送用プランジャが一体
となってシリンダヘッドに装着される内燃機関のユニッ
トインジェクタに関する。

斯かるユニットインジェクタとして従来、特開昭５４−
５０７２６号が公知である。この従来のものは噴射始め
と噴射路りとを単一の電磁弁により制御し得るように構
成しているため、高速作動になった場合に電磁弁が追従
し得す、追従できるようにするためには、電磁弁自体番
；高性能が要求され。

大型になって高価となると共に消費電力が多くなリ、ま
た全体構造も複雑になる等の問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電磁弁自体
は廉価なもので済むと共に構造を簡単にして調量精度を
高めることを目的とし、この目的を達成するため燃料噴
射ノズルと燃料圧送用プランジャが一体となってシリン
ダヘッドに装着される内燃機関のユニットインジェクタ
において、ユニットインジェクタボディとプランジャバ
レルとを一体化し、吸入兼カットオフポートと前記燃料
噴射ノズルとの間を連通及び遮断し得る如く前記プラン
ジャバレル内に回動及び往復動自在に嵌装された前記プ
ランジャの燃料導通路の一部にその回動により噴射時期
を制御し得る如く傾斜面を設け、前記プランジャに固定
したピニオンを噴射時期制御用タイミングコントロール
ラックに係合し。

前記プランジャを往復動せしめる回転カムのカムプロフ
ィールの一部に、一定期間だけ前記吸入兼カットオフポ
ートを閉塞した位置に前記プランジャを静止させるべく
リフト−室部を設け、前記吸入兼カットオフポートと燃
料吸入通路との間を連通及び遮断し得ると共にその量弁
時間を制御することにより噴射量を制御し得る電磁弁を
設け、前記吸入兼カットオフポートからの燃料吸入量に
応じて変位するピストンの変位量を電気的に検出するこ
とにより当該噴射量を検出する噴射量検出器を設け、前
記燃料噴射ノズルからのリーク燃料を戻すための戻し通
路を前記燃料吸入通路に連通したことを特徴とする内燃
機関のユニットインジェクタを提供するものである。

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明のユニットインジェクタの縦断面を
示し、図中１はユニットインジェクタボディで、プラン
ジャバレル２が一体に設けである。該プランジャバレル
２の下端部には燃料噴射ノズル３がディスタンスピース
４，５を介してリテーニングナツト６により支持しであ
る。前記ノズル３はノズルボディ７内に、該ノズルボデ
ィ７の噴射孔（図示省略）を開閉するノズルニードル８
を上下動可能に嵌装してなり、該ノズルニードル８はノ
ズルばね９により噴射孔を閉塞する方向、即ち下方向に
付勢されている。前記プランジャバレル２の内部と前記
ノズルボディ７の噴射孔近傍の圧力流入室（図示省略）
との間は、ディスタンスピース４，５に設けた通路１０
，１１及びノズルボディ７に設けた通路（図示省略）を
介して連通している。

前記プランジャバレル２内には燃料圧送用プランジャ１
２が回動及び往復動自在に嵌装しである。

該プランジャ１２は外周面に燃料導通路１３を有し、該
燃料導通路１３はプランジャ１２の軸方向略中間部に周
方向（全周）に沿って設けた第１環状溝１４と、該環状
溝１４より上端側に所定軸長だけ離間した位置に周方向
（略半周）に沿って設けた第２環状溝１５と、前記プラ
ンジャ１２の軸方向に沿うと共に上端が第２環状溝１５
に下端が第１環状溝１４にそれぞれ連通する第１スリツ
ト１６と、該第１スリツト１６の延長軸線上に位置する
と共に上端が第１環状溝１４に連通し下端がプランジャ
１２の下端面において開口する第２スリツト１７とから
なる。前記第２環状溝１５の下側縁は傾斜面１８となっ
ている。

前記プランジャ１２が上限位置にある時、ユニットイン
ジェクタボディ１に設けた吸入兼カットオフポート１９
と第１環状溝１４とが合致連通し、略中間位置にある時
プランジャ１２の第１環状溝１４と第２環状溝１５との
間の周壁により吸入兼カットオフポート１９が閉塞され
、下限位置にある時第２環状溝１５と吸入兼カットオフ
ポート１９が合致連通する。

前記プランジャ１２はプランジャばね２０により上方に
付勢され、該ばね２０はプランジャ１２の上端に固定し
たばね受部材２１と、ユニットインジェクタボディ１の
上部に突設した筒状部２２の内底部のばね受段部２３と
の間に介装しである。

前記ばね受部材２１は逆有底筒状カバー２４内に嵌合し
てあり該カバー２４は前記筒状部２２の内周面に摺動自
在に径嵌合しである。

カバー２４の上端両番；は回転カム２５のカム面が摺接
している。該カム２５はカムプロフィールの一部（第１
図中角度θの範囲）にリフト一定部２５ａが設けである
。このリフト−室部２５ａがカバー２４の上端面に摺接
している時、プランジャ１２は略中間位置で静止保持さ
れてリフトしないようになっている。前記カム２５は内
燃機関（図示省略）の出力軸に連結され、該内燃機関と
連動して回転するもので、該カム２５の回転に伴いプラ
ンジャ１２が往復動する。

前記プランジャ１２はコントロールスリーブ２６に対し
て回転止めされていると共に軸方向には摺動可能に係合
しである。該コントロールスリーブ２６に固定したピニ
オン２７には、噴射時期制御用タイミングコントロール
ラック２８が噛合し、該ラック２８の第１図中矢印方向
へのリフトに伴いプランジャ１２が回動することにより
噴射時期が変化する。前記ラック２８は油圧シリンダ或
いはステッピングモータ等の駆動手段（図示省略）にて
駆動されるものである。

前記ユニットインジェクタボディ１の吸入兼カットオフ
ボート１９と燃料吸入通路２９との間には電磁弁３０が
介装しである。該電磁弁３０はユニットインジェクタボ
ディ１の取付口３１に取り付けた弁ハウジング３２と、
該ハウジング３２内に設けられ前記吸入兼カットオフボ
ート１９と燃料吸入通路２９との間を連通及び遮断する
弁体３３と該弁体３３を閉弁方向に付勢するばね３４と
、弁体３３をばね３４の付勢力に抗して開弁する電磁ソ
レノイド３５とからなる。

前記ユニットインジェクタボディ１には第２図に示す如
く噴射量検出器３６が設けである。該噴射量検出器３６
は、ユニットインジェクタボディ１の取付口３７に取り
付けたハウジング３８と。

該ハウジング３８内に摺動自在に嵌装したピストン３９
と、該ピストン３９を一方向（ユニットインジェクタボ
ディ１側）に付勢するばね４０と、前記ピストン３９の
摺動位置を電気的に検出する検出コイル４１とからなる
。

前記ハウジング３８内の圧力流入室４２内は。

ハウジング３８の透孔４３及びユニットインジェクタボ
ディ１の連通孔４４を介して、吸入兼カットオフボート
１９と連通している。そして、前記ピストン３９は吸入
兼カットオフボート１９からの燃料吸入量に応じて変位
し、その変位量を検出コイル４１にて電気的に検出する
ことにより当該噴射量を検出し得るようになっている。

前記噴射量検出Ｎ３６．電磁弁３０及びタイミングコン
トロールラック２８は、電子制御装置ｉ４５に電気的に
接続しである。該電子制御装置４５には燃料噴射制御上
必要とするエンジン回転数、負荷、冷却水温度及び排気
ガス温度等の各種のデータ信号が入力されると共に、前
記噴射量検出器３６の検出信号が入力され、これらの各
信号を基に当該エンジンの運転状態に最も適した噴射量
にすべく、前記電磁弁３０及びプランジャ１２をコン１
−ロールする信号を出力するようになっている。

前記ユニットインジェクタボディ１の燃料吸入通路２９
に連通ずる燃料流入口４６は管路４７を介して燃料タン
ク４８に接続してあり、該管路４７にはフィードポンプ
４９が介装しである。該フィードポンプ４９より下流側
において管路４７から分岐して燃料タンク４８に開口し
た分岐管路５０には調圧弁５１が介装しである。

前記噴射ノズル３からのリーク燃料を戻すための戻し通
路５２は、燃料吸入通路２９に連通しである。該戻し通
路５２は上側のディスタンスピース４の内周面から上端
面に亘って設けた第１通路５３と、該通路５３と連通さ
せてディスタンスピース４の上端面に設けた環状通路５
４と、ユニットインジェクタボディ１に設けられ下端が
前記環状通路５４に上端が前記燃料吸入通路２９にそれ
ぞれ連通した第２通路５５とからなる。

次に上記構成の本発明の内燃機関のユニットインジェク
タの作用を第３図乃至第７図を参照して説明する。まず
、タイミングコントロールラック２８を第７図中Ｒ，の
位置にセットした場合について説明する。カム２５がリ
フトゼロの位置にある時プランジャ１２は上限位置にあ
り、第３図に示す如く吸入兼カットオフボート１９は第
１環状溝１４と合致連通して第６図中Ｐ、の位置にある
。

この状態からカム２５が第１図中反時計方向に回転する
のに伴い、プランジャ１２がばね２０の付勢力に抗して
下降し、と九に伴い吸入兼カットオフボート１９の開口
面積が順次小さくなりプランジャ１２の周壁にて吸入兼
カットオフボート１９が完全に閉塞されて第６図中Ｐ２
の位置になった後、即ち初期位置より（イ）だけリフト
した後、更にカム２５が反時計方向に回転することによ
りプランジャ１２が下降して第４図の状態になるのに伴
ってプランジャ室の空洞容積■に（第７図参照）が減少
し、該空洞容積ＶＫがゼロとなると同時にプランジャ室
内と連通しているノズルボディ７内の圧力流入室内の圧
力が開弁圧に達し、ノズルニードル８がばね９の付勢力
に抗して上動して噴射孔を開口し、プランジャ室内の燃
料が噴射孔から内燃機関のシリンダ内に噴射される。（
第７図中１１１の位置）この後更にカム２５が回転する
ごとによりプランジャ１２が下降して（ロ）だけリフト
して吸入兼力ットオブボート１９が第６図中Ｐ３位置を
過ぎて傾斜面１８より第２環状溝１５内に一部開口する
ことによって、ノズルボディ７内の圧力流入室内の圧力
が開弁圧以下に下がり、これによりノズルニードル８が
ばね９の付勢力にて下動して噴射孔を閉塞するため燃料
噴射が終る。（第７図申開弁の位置）この場合の噴射ス
トロークは第７図申開弁であり噴射時期は同図中ＴＩで
ある。

この後、更にカム２５が回転してプランジャ１２が下降
して（ハ）だけリフトして第５図に示す如く最下位に達
すると、吸入兼カットオフポート１９は第７図申開弁の
位置になって全面が開口した状態となる。そして、前記
燃料噴射終了時点、即ち吸入兼カットオフボート１９が
第６図中Ｐ３位置からＰ４位置になる間、該吸入兼カッ
トオフボート１９が開口しており、そのカットオフ量は
Ａ。

となる。（第７図参照） そして、前記噴射終了時点から、プランジャ１２が最下
位に達する間、プランジャ室内の燃料がカットオフ量Ａ
、たけ、燃料導通路１３より吸入兼カットオフポート１
９内へ逆流して、該ボート１９→連通孔４４→透孔４３
を順次介して噴射量検出器３６の圧力流入室４２内へ流
入しピストン３９をばね４０の付勢力に抗して押圧する
。この後、更にカム２５の回転によりプランジャ１２が
最下位よりばね２０の付勢力にて上昇するのに伴い、噴
射量検出器３６の圧力流入室４２内の燃料が、透孔４３
→連通孔４４→吸入兼力ットオブボート１９→燃料導通
路１３を順次介してプランジャ室内へ流入する。この時
のプランジャ室内の燃料量はカットオフ量ＡＩとデッド
ボリュームＶＤの和、即ちＡ、＋ＶＤとなる。

この後、更にカム２５が回転してプランジャ１２が上方
に（ハ）だけリフトして再び吸入兼カットオフボート１
９が第６図中Ｐ３位置になると該吸入兼カットオフボー
ト１９がプランジャ１２の周壁により全閉さ九る。更に
カム２５の回転により吸入兼カットオフボート１９が第
６図中Ｐ５位置になるのに伴いカム２５のリフト−宇部
２５ａがカバー２４に摺接位置し該カム２５が角度０回
転する間プランジャ１２は第４図に示す如く、吸入兼カ
ットオフボート１９を全閉した位置に静止保持されてリ
フトしない。

この状態になった時、電子制御装置４５からの駆動信号
により電磁弁３０が一定時間ＴＤだけ開弁しく第７図申
開弁曲線Ｍ）、その開弁時間に比例し入量Ｑ（該量Ｑが
ノズル３からの実際噴射量　−となる。）の燃料が燃料
吸入通路２９から吸入兼カットオフボート１９を通り、
連通孔４４及び透孔４３を介して噴射量検出器３６の圧
力流入室４２内に流入し、ピストン３９をばね４０の付
勢力に抗して押圧する。この圧力流入室４２内への燃料
流入量Ｂは前記電磁弁３０の開弁時間に比例した量Ｑぬ
ノズル３からの逆流量Ｅとの和、即ちＱ十Ｅであり、エ
ンジン回転数と噴射量Ｑが一定であればＥは一定である
。従って、噴射量Ｑはピストン３９の変位量を基に電気
的に検出され、その検出信号が電子制御装置４５にフィ
ードバック信号として入力される。そして、予め電子制
御装置４５内に組み込まれている比較回路によりエンジ
ン運転状態にマツチした理想的な噴射量値と噴射量検出
器３６からの検出値とを比較して、誤差があればこれを
修正すべく電子制御装置４５から制御信号が出力されて
、電磁弁３０の開弁時間を制御し。

常にノズル３からの実際噴射量が理想的噴射量になるよ
うに自動的に補正される。

そして、カム２５が更に回転してリフト−足部２５ａの
摺接が終了すると、プランジャ１２は第６図中（ニ）だ
けリフトして最上位に達し、吸入兼カットオフポート１
９が再び第１環状溝１４と合致連通する。そして、噴射
量検出器３６の圧力流入室４２内の燃料が透孔４３→連
通路４４→吸入兼カットオフポート１９→燃料導通路１
３を順次介してプランジャ室内へ流入する。

以降上記作動を繰り返し、燃料噴射が行なわれる。なお
、第７図中には吸入兼カットオフボート１９の吸入作用
時の開口面積曲線を示し、Ｃ，は同カットオフ作用時の
開口面積曲線を示す。

一方、タイミングコントロールラック２８を第７図中Ｒ
２の位置にセットした場合は、第６図に示す如く吸入兼
カットオフボート１９がプランジャ１２の周壁にて全閉
されている間のリフトが、ＲＩの時（ロ）であったのに
対して（口′）と長くなり、カットオフ量Ａ２は噴射路
りが遅れた分だけ少なくなるものであるが、噴射ストロ
ークＳ２は噴射路りが遅れた分だけ噴射始めも遅れるの
で。

Ｒ，の時の噴射ストロークＳ１と同じである。

なお、第７図中Ｒ２はラック２８をＲ２の位置にセット
した時のプランジャ室内燃料量を示し、Ｃ２は同吸入兼
カットオフポート１９のカットオフ作用時の開口面積曲
線を示す。また、第６図及び第７図中ＦＩ−Ｆ５はラッ
ク２８をＲ２の位置にセットした時の各リフト位置にお
ける吸入兼カットオフボート１９の位置を示す。

上述のように、エンジン回転数及び噴射量Ｑが一定のま
まラック２８によりプランジャ１２を回動して、カット
オフのリフトを変えると、カットオフ量Ａ１．Ａ２のみ
が変化し、噴射量検出器３６の圧力流入室４２内への燃
料流入量Ｂ及びデッドボリュームＶＤは一定であるから
、ラック２８がＲ１位置の時の圧送直前のプランジャ室
内の燃料量ＤＩ　＝ＡＩ　＋Ｂ＋Ｖｏとなり、ラック２
８をＲ２位置にした時の圧送直前のプランジャ室内の燃
料量Ｄ　２　＝　Ａ　２　＋　Ｂ　＋　Ｖ　ｌ）となり
、従って圧送タイミング即ち噴射時期が変化するもので
ある。

以上詳述した如く本発明の内燃機関のユニットインジェ
クタは、燃料噴射ノズルと燃料圧送用プランジャが一体
となってシリンダヘッドに装着される内燃機関のユニッ
トインジェクタにおいて、ユニットインジェクタボディ
とプランジャバレルとを一体化し、吸入兼カットオフボ
ートと前記燃料噴射ノズルとの間を連通及び遮断し得る
如く前記プランジャバレル内に回動及び往復動自在に嵌
装された前記プランジャの燃料導通路の一部にその回動
により噴射時期を制御し得る如く傾斜面を設け、前記プ
ランジャに固定したビニオンを噴射時期制御用タイミン
グコントロールラックに係合し、前記プランジャを往復
動せしめる回転カムのカムプロフィールの一部に、一定
期間だけ前記吸入兼力ットオブポートを閉塞した位置に
前記プランジャを静止させるべくリフト−足部を設け、
前記吸入兼カットオフボートと燃料吸入通路との間を連
通及び遮断し得る竜共にその開弁時間を制御することに
より噴射量を制御し得る電磁弁を設け。

前記吸入兼カットオフボートからの燃料吸入量に応じて
変位するピストンの変位量を電気的に検出することによ
り当該噴射量を検出する噴射量検出器を設け、前記燃料
噴射ノズルからのリーク燃料を戻すための戻し通路を前
記燃料吸入通路に連通したことを特徴とするから、電磁
弁自体は廉価なものですむと共に調量精度が高くなり、
しかも噴射時期を容易確実に変えることができ、更に電
子制御することによりエンジン運転状態に最適な噴射量
を得ることができ、しかも各気筒毎の制御が可能で構造
も簡単である等種々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はユニットイン
ジェクタの縦断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う
横断面図、第３図乃至第５図はプランジャのリフト位置
をそれぞれ示す要部縦断面図。 第６図はプランジャの燃料導通路部分の要部展開図、第
７図はカムリフト、吸入兼力ットオブポートの開口面積
、ピストン内の燃料量及び、プランジャ室容積の相対的
関係を示す線図である。 １・・・ユニットインジェクタボディ、２・・・プラン
ジャバレル、３川燃料噴射ノズル、１２・・・プランジ
ャ、１３・・・燃料導通路、１８・・・傾斜面、１９・
・・吸入兼カットオフボート、２５・・・回転カム。 ２５ａ・・・リブトー走部、２７・・・ビニオン、２８
・・・タイミングコントロールラック、２９・・・燃料
吸入通路、３０・・・電磁弁、３６・・・噴射量検出器
。 ３９・・・ピストン、５２・・・戻し通路。 出願人　ヂーゼル機器株式会社 代理人　弁理士　渡部敏彦 同　長門侃二 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料噴射ノズルと燃料圧送用プランジャが一体とな
   ってシリンダヘッドに装着される内燃機関のユニットイ
   ンジェクタにおいて、ユニットインジェクタボディとプ
   ランジャバレルとを一体化し、吸入兼力ットオブポート
   と前記燃料噴射ノズルとの　３間を連通及び遮断し得る
   如く前記プランジャバレル内に回動及び往復動自在に嵌
   装された前記プランジャの燃料導通路の一部にその回動
   により噴射時期を制御し得る如く傾斜面を設け、前記プ
   ランジャに固定したピニオンを噴射時期制御用タイミン
   グコントロールラックに係合し、前記プランジャを往復
   動せしめる回転カムのカムプロフィールの一部に、一定
   期間だけ前記吸入兼カットオフボートを閉塞した位置に
   前記プランジャを静止させるべくリフト−走部を設け、
   前記吸入兼カットオフボートと燃料吸入通路との間を連
   通及び遮断し得ると共にその開弁時間を制御することに
   より噴射量を制御し得る電磁弁を設け、前記吸入兼カッ
   トオフボートからの燃料吸入量に応じて変位するピスト
   ンの変位量を電気的に検出することにより当該噴射量を
   検出する噴射量検出器を設け、前記燃料噴射ノズルから
   のリーク燃料を戻すための戻し通路を前記燃料吸入通路
   に連通したことを特徴とする内燃機関のユニットインジ
   ェクタ。