JPS618463A - 内燃機関用燃料噴射弁 - 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】 〔技術分野〕 本発明は電子制御可能な内燃機関用燃料噴射弁に関する
。

〔背景技術および発明の概要〕

内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃料噴射システム
に於ては、・噴射燃料圧力の超高圧化ならびに噴射タイ
ミング制御の高精度化が要望されている。超高圧化への
対処方法としては、サーボ増圧ポンプの使用が知られて
いる。高精度化への対処方法としては噴射ノズルニード
ル弁の開閉を電子制御することが望ましい。ニードル弁
の開閉を電子制御できれば噴射開始、停止時期の制御の
高精度化が可能となる。しかし、燃料圧力を超高圧化す
る場合には、超高圧が作用した噴射ノズルを、直接、ソ
レノイド等で開閉するには大きな駆動力を要し、駆動力
を増すためにソレノイドを大型化すれば応答性が悪くな
るという問題が生じる。

この問題を解決する為、本発明の発明者は、先に、超高
圧燃料の噴射および停止を小さな出力のソレノイドで制
御することができ、応答性に優れたコンパクトな内燃機
関用燃料噴射弁を提案した（特願昭５８−１４９１５１
号）。

この提案は、噴射弁本体内にΔワーシリンダを設け、こ
のパワーシリンダを駆動するための制御用油圧を電子制
御可能なソレノイド弁で制御し、このパワーシリンＩに
よ）噴射ノズルニードル弁の開閉を制御するというもの
である。そして、この燃料噴射弁においては、パワーシ
リンダのピストンの受圧面積は噴射ノズルニードル弁の
受圧面積より大きくしてあル、かつ、ニードル弁受圧面
積に対するピストン受圧面積の比は、制御用油圧に対す
る噴射用燃料圧力（噴射ノズルに供給される燃料の圧力
）の比より大きくしである。

このようなパワーシリンダを用いて噴射ノズルニードル
弁の開閉を制御すれば、パワーシリンダの制御用油圧を
それ程高くしなくても、超高圧燃料が供給された噴射ノ
ズルを制御することが可能となる。このため、小さな駆
動力のソレノイド弁でノ（ワーシリンダを制御すること
ができ、ソレノイド弁を小型化することが可能となる。

又、噴射ノズルのニードル弁の動きはソレノイド弁を電
子制御することにより制御されるから、噴射タイミング
の高精度化が可能となる。更に、燃料圧力の上昇に伴い
開弁する型式の噴射弁と異なシ、噴射ノズルには一定圧
力の超高圧燃料を供給することができるから、噴゛射期
間中は一定圧の超高圧噴射を行うことが可能となる。

本発明は、前掲の提案に係る噴射弁を更に改良し、その
噴射率特性を改善することを目的とするものである。即
ち、高圧噴射を行なう場合には、低速低負荷時、特にア
イドリング時においては騒音や振動が高くなるという問
題がある。これは、燃料噴射開始から燃料に着火するま
でに着火遅れが存在し、着火と同時にそれまでに噴射さ
れた燃料が一度に燃焼する現象、即ち、所謂ディーゼル
ノックによるものである。この問題に対処するには、着
火遅れ期間中にシリンダ内に噴射される燃料を少なくす
る、つまシ噴射率を下げることが効果的である。

又、燃費、排気エミッション（ＨＣ，スモーク）の面か
らすれば、噴射終了時には噴射が一瞬のうちに終ること
が望ましい。

以上の点から、望ましい噴射率波形は、噴射ノズルニー
ドル弁の開弁時には噴射率の立上シがゆるやかとな）、
その閉弁時には急峻な立ち下がシとなる様な形状でおる
。

本発明は、この様な噴射率波形を得る為に、噴射ノズル
ニードル弁の開弁速度を遅くし閉弁速度を早くすること
の可能な燃料噴射弁を提供することを目的とするもので
ある。

このため、本発明は、前掲の提案に係る燃料噴射弁にお
いて、ソレノイド弁の励起時にパワーシリンダ作動室か
らの燃料流出（即ち、パワーシリンダ作動室に作用して
いる作動用燃料圧力の釈放）を徐々に行わせ、ソレノイ
ド弁の励起解除時にパワーシリンダ作動室への燃料流入
（即ち、作動室への作動用燃料圧力の印加）を速やかに
行わせるための流量制御手段を設けたことを特徴とする
ものである。

この様にすれば、ソレノイド弁励起時にはパワーシリン
ダ出力は徐々に低下し、噴射ノズルニードル弁が徐々に
開弁するので、噴射初期の噴射率の立上シが緩やかとな
る。又、ソレノイド弁励起解除時には、パワーシリンダ
出力は速かに増大し、直ちに噴射ノズルニードル弁を閉
じるので、噴射終期の噴射率の立上）は急峻となる。

本発明の一実施態様では、前記流量制御は、パワ−７リ
ンダ作動室に作動用加圧燃料を供給する作動用燃料供給
通路の上流側区間の最小流路面積をソレノイド弁のドレ
ーン通路の最小流路面積より大きくすることにより達成
することができる。

このためには、ンレノイド弁ドレーン通路に絞シを設け
ることができる。或いは、ドレーン通路と作動用燃料供
給通路上流側区間との夫々に絞シを設け、上流側区間の
絞シの開口面積をドレーン通路の絞りの開口面積より大
きくしてもよい。

他の実ｅａｓでは、ソレノイド弁は（ドレーンポートと
入力ポートと出力ポートとを備えていると共に、ドレー
ンポートに隣接配置された弁座と協働してドレーンポー
トを開閉する弁体と、入力ポートに隣接配置された弁座
と協働して入力ポートを開閉する弁体とを備えて成り、
流量制御手段は入力ポートの弁座の直径をドレーンポー
トの弁座の直径より大きくすることによ）構成すること
ができる。

更に別の実施態様では、入力ポートの有効流路面積をド
レーンポートの有効流路面積より大きくすることにより
前記流量制御を行うことができる。

この場合、ソレノイド弁にはドレーンポートを開閉する
ニードル弁体と入力ポートを開閉するが−ル弁体を設け
、このニードル弁体にはドレーンポートおよび入力ポー
トを貫いて延長してボール弁体に係合する軸方向突起を
設け、この軸方向突起に段差を設けてその基部の断面積
をその先端部の断面積より大きくすることにより、入力
ポートの有効流路面積をドレーンポートの有効流路面積
よ）大きくすることができる。

〔実施例〕

以下、添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。異
なる図面を通じて、同−又は類似の構成部材は類似する
参照番号を用いて表すこととする。

第１図は本発明の燃料噴射弁を用いて成る燃料供給シス
テムの主要構成を示すものである。超高圧燃料ポンプ１
０は燃料タンク１２よ多燃料を吸い上げて例えば約６０
０　ｋｇ７ｃｍ２の超高圧に加圧し、６００　ｋｌ／ｃ
ｍ”以上の圧力になった燃料をリリーフさせるためのリ
リーフ弁１４と、６００　ｋｇ／ｃｍ”の圧力の燃料を
蓄圧するためのアキュムレータ１６を介して、燃料噴射
弁１００の噴射用燃料入口１０２に燃料を供給する。中
圧燃料ポンプ２０は燃料タンク１２よ多燃料を吸い上げ
て例えば約１５０　ｋｇ／ｃｒｎ２　　の圧力に加圧し
、１５０　ｋｌ／ｃｍ”以上の燃料をリリーフさせるた
めのリリーフ弁２２と、１５０　ｋｌ／ｃｍ”の圧力の
燃料を蓄圧するためのアキュムレータ２４を介して、噴
射弁１０００制御用燃料人口１０４に燃料を供給する。

超高圧デン７’ｌＯの駆動軸２６はエンジンクランク軸
の回転に同期してクランク軸の１／２回転毎に１回転す
るべく駆動される。駆動軸２６にはクランク軸の回転角
を検出するため５°間隔で設けられた歯２８を持った歯
車３０が取付けてあシ、さらに歯車３０の側面にはクラ
ンク回転角の基準位置を検出するための突起３２が設け
である。歯車３０の歯２８に対向して磁気抵抗素子（Ｍ
ＲＥ）から成るクランク角検出センサ３４が設けられ、
突起３２に対向して基準位置検出センサ３６が設けられ
ている。センサ３４．３６の信号は電子制御ユニット（
ＥＣＵ）　３８に送られる。

車両のアクセルペダル４０にはアクセル開度を検出する
ためのポテンショメータから成るアクセル開度センサ４
２が設けられ、センサ４２は機関負荷に応じたアクセル
開度信号をＥＣＵ３８．に送る。

ＥＣＵ３８はこれらの信号からエンジン回転数、負荷条
件に応じた最適な燃料噴射開始時期、噴射期間を決定し
、リード線４４を介して噴射弁１００のソレノイド弁１
０６のソレノイド１０８に通電して燃料の噴射を制御す
る。

第２図を参照して燃料噴射弁１００の詳細を説明する。

噴射弁１００は本体１００を有し、本体１・１０の下端
にはリテーナ１１２により噴射ノズル１１４が装着しで
ある。ノズル１１４はノズルボデー１１６を有し、ノズ
ルボデー１１６には燃料通路１１８と圧力室１２０と軸
方向ボア１２２と噴口１２４が設けてあシ、軸方向が７
１２２にはニードル弁１２６が嵌挿しである。本体１１
０には燃料入口１０２とノズルボデー１１６の燃料通路
１１８とを連通ずる燃料通路１２７が形成しである。

本体１１０内にはＡツーシリンダ１２８が設けである。

このパワーシリンダ１２８は、本体１１０内に形成した
軸方向が７１３０と、このデア１３０に装着されたピス
トン１３２から成り、圧力室１３４は制御用燃料通路１
３６によ多制御用燃料入口１０４に接続されている。パ
ワーピストン１３２は連接棒１３８によ〕噴射ノズルの
ニードル弁１２６に機械的に連結されている。圧力室１
３４内の燃料圧力によりピストン１３２に作用する下向
きの力が圧力室１２０内の燃料圧力によりェードル弁１
２６に作用する上向きの力に打克つようにするため、ピ
ストン１３２の直径はニードル弁１２６の直径より大き
くしてあシ、（♂ストン１３２の受圧面積／ニードル弁
１２６の受圧面積）〉（噴射用燃料圧力／制御用燃料圧
力）となっている、この実施例ではピストン１３２の受
圧面積はニードル弁受圧面積の約５倍である。

制御用燃料通路１３６はＥＣＵ３８により電子制御され
るソレノイド弁１０６により開閉制御される。ソレノイ
ド弁１０６は、ソレノイド１０８と、噴射弁本体１１０
のボア１４０内に嵌合さればね１４２で下向きに付勢さ
れた！ランジャ１４４と、プランジャ１４４に連結され
た弁体１４６と、ばねで上向きに付勢された鋼球１４８
から成る。鋼球１４８は制御用燃料通路１３６に形成し
た拡径部１５０内に収容されておシ、こ、の拡径部１５
０には鋼球１４８と協働する弁座１５２が形成じである
。弁体１４６の下端には小径の突起１５４が設けてあり
、鋼球１４８に当接しうるようになりている。弁体１４
６はデア１４０の下室１５６と拡径部１５０を連通する
通路１５８内で移動しうるようになっておシ、この弁体
１４６は通路１５８に形成された弁座１６０と協働して
通路１５８を開閉する。ボア１４０の油圧室１５６はト
レー／通路１６２によりーストン１３２下方の室１６４
に連通されている。ポア１３０とピストン１３２との間
ならびにボア１２２とニードル弁１２６との間から室１
６４に洩れた燃料はドレーン通路１６２を介して室１５
６へ導かれ、更にそこかちドレーン通路１６６を介して
燃料タンクに戻される。

第３図は第１図および第２図の噴射弁１００の一部を模
式的に示す拡大図で、連接棒１３８は省略しである。第
３図（ａ）は噴射停止時、第３図（ｂ）は噴射時の各部
の位置を示す。第１図から第３図を参照して噴射弁１０
０の作動を説明する。

ソレノイド１０８に通電しない時は、ばね１４２の作用
によ）弁体１４６は弁座１６０に着座してソレノイド弁
１０６のドレーンポー）１０６Ａを閉じておシ、弁体１
４６の先端の突起１５４は鋼球１４８を押し下げて入力
ポート１０６Ｂを開いている。このため、制御用燃料入
口１０４は、制御用燃料通路１３６の上流側区間１３６
Ａ、入力ポート１０６Ｂ、出カポ−）１０６０．制御用
燃料通路１３６の下流側区間１３６Ｂを介して、ノヤワ
ーシリンダ１２８の圧力室１３４に連通し、ピストン１
３２には約１５０　ｋｇ／ｃｍ”の燃料圧力が作用し、
ピストンが受ける下向きの力は連接棒１３８を介してニ
ードル弁１２６に伝えられる。この時、ニードル弁１２
６には圧力室１２０内の約６００ｋｆ／ＣＩｇ”の噴射
用燃料圧力が作用し、ニードル弁１２６ｔ−上向きに押
し上げようとするが、ピストン受圧面積／ニードル弁受
圧面積の比は噴射用燃料圧力／制御用燃料圧力の比より
大きく設定しであるので、ピストン１３２による下向き
の力がニードル弁１２６による上向きの力に打克つ。こ
のため、−一ドル弁１２６は開弁せず、燃料噴射は行わ
れない（第３図（ａ））。

ソレノイド１０８に通電すると、プランジャ１４４は上
向きに吸引され、弁体１４６は上方にリフトせられ、弁
座１６０から離れ（第３図（ｂ））、ソレノイド弁１０
６の出カポ−）１０６Ｃはドレーンポー）１０６Ａに接
続せられ、パワーシリンダ１２８の圧力室１３４は通路
１５８を介して室１５６に連通せられる。また、弁体１
４６のストロークは鋼球１４８のストロークより大きく
しであるため、鋼球はばね１６８および室１５０内の油
圧の作用により上方へ移動し、弁座１５２に押し付けら
れて、制御用燃料入口１０４と圧力室１３４の連通を遮
断する。パワーシリンダ１２Ｂの圧力＊１３４は通路１
５８を介してドレーン室１５６に連通せられ、下室１６
４はドレーン通路１６２を介してドレーン室１５６に連
通せられるので、ピストン１３２の両端面に作用する力
は均衡する。一方、噴射ノズル１１４の圧力室１２０に
は超高圧力（６００ｋｇ／ｃｍりの燃料が作用している
ため、ニードル弁１２６は連接棒１３８を介してピスト
ン１３２を押し上げると共に開弁する。

従りて、超高圧燃料は噴孔１２４から噴射される。

従りて、ソレノイド１０８への通電時期１通電時間を制
御することにより、燃料噴射開始時期および噴射量を制
御することができる。

以上に示した燃料噴射弁において、本発明は、第４図に
示す改良を行なうものである。即ち、制御用燃料通路１
３６の上流側区間１３６Ａと、ドレーン通路１６２に絞
シ１９１，１９２を設け、絞ル１９１の開口面積を絞シ
１９２の開口面積よ）大きくな（、ピストン１３２上部
の圧力室１３４に流入、流出する燃料速度を変え、流入
時には流入速度が早く、流出時には遅くなる様にしたも
のである。これにより、ニードル弁１２６は開弁時には
ゆりくシ開弁し、閉弁時には急速に閉弁する。従って噴
射率を噴射初期と噴射終期とで変化させることができる
。

本実施例における絞ル１９１の面積Ｓ１は０．２ｗＩ２
．絞シ１９２の面積Ｓ２は０．１　ｍ”　にすることが
できる。

第５図はセンサ３４，３６からの信号とソレノイド通電
パルス信号および噴射流量の関係を示す。

図におい′て、センサ３４が歯車３０の歯２８により検
出するクランク角信号パルスをＡ１センサ３６が突起３
２により検出する基準信号パルスをＢ１ルメイドへの通
電Ａｌｌスス０１噴射流量をＤとする。ＥＣＵ　３８は
信号Ａ１信号Ｂ１およびアクセル開度センサ４２からの
信号に基いて、通電パルスの開始時期θ（基準位置から
のクランク回転角）とパルス幅ｔ（通電時間）を決定し
、リード線４４を介してソレノイド１０８に通電する。

噴射パルスＣと実際のニードル弁の開閉時期の間には応
答遅れがあるため、実際の噴射開始時期はθ′となシ、
噴射終了時期はθ′となる。噴射パルスはこの遅れを見
込んで早目に設定される。

径の異なる絞Ｊ）１９ｘ、１ｃ＋２を設けたので、圧力
室１３４に流入、流出する燃料速度が変化し、ニードル
弁１２６の開弁速度、閉弁速度が変化する。この為噴射
流量りは、立ち上シが遅く、立ち下）が早いという理想
的な噴射率特性が得られることになる。

第６図はパイロット噴射を行う場合の噴射パルスＣおよ
び噴射流量りを示す。基準位置からクランク回転角θ１
後にパルス幅ｔ１をもってパイロット噴射パルスが形成
され、時間ｔｚ後にパルス幅１．の主噴射パルスが形成
される。噴射率の立上シを遅くしたのでパイロット量を
少なくでき、噴射終了時も鋭い噴射カットを得ることが
できる。

第４図の実施例においては、絞り、１９１゜１９２を設
けたが、第７図に示すように、ニードル弁体１４６の弁
座１６０の直径を鋼球１４８の弁座１５２の直径より小
さくすることによっても同様の効果が得られる。前者の
直径φＣは例えば０．７ｗｍ、後者の直径φＤは１．０
瓢にすることができる。

或いは、第８図に示すように、弁体１４６の突起１５４
を２段構造にし、その基部１５４人の直径ψＥを大きく
（例えば０．８　ａｒｍ　）　、その先端部１５４Ｂの
直径ψＦを小さく（例えば０．６■）することにより、
同様の効果を得ることができる。

以下余白 第９図は本発明の第４実施例゛を示す。第１実施例と共
通する構成部材は同−又は類似の参照番号。

で示す。第１実施例との相違は第１実施例はパワーシリ
ンダの出力を連接棒を介して噴射ノズルのニードル弁に
伝えるように構成したのに対し、この実施例では噴射用
燃料通路を開閉する弁をパワーシリンダで制御するよう
にしたことである。噴射弁２００の本体２１０には、超
高圧ポン７’ＩＯからの超高圧燃料を受取る噴射用燃料
入口２０２と、中圧・ポンプ２０からの制御用中圧燃料
を受取る制御用燃料人口２０４が設けである。第１実施
例と同様に、パワーシリンダ２２８の圧力室２３４と制
御用燃料人口２０４を結ぶ通路２３６はソレノイド弁２
０６により開閉制御される。噴射用燃料入口２０２と噴
射ノズル２１４を結ぶ通路２２７には弁座２７０をもっ
た拡径部２７２が形成してあり、弁座２７０にはパワー
シリンダのピストン２３２に連結されたニードル弁２７
４が協働するようになっている。ソレノイド２０８に通
電しない時は制御用燃料がパワーシリンダ２２８の圧力
室に導入され、ピストン２３２はニードル弁２７４を弁
座２７０に圧接して噴射用燃料通路２２７を遮断する。

ソレノイドに通電した時には、ピストンに加わる油圧は
消滅し、ニードル弁２７４が開弁して燃料が噴射される
。

第９図に示す第４実施例においても、第４図。

第７図、第８図に示す絞シ、弁座の直径の変化、突起部
の段差等によりニードル弁の開弁、閉弁速度を制御でき
る。

第１９図は本発明の第５実施例の噴射弁３００を示す。

第４実施例では噴射用燃料通路をニードル弁２７４を用
いて制御しているが、この実施例ではスプール弁３７０
を用いた点で相違する。ソレノイド弁３０６のソレノイ
ド３０８に通電しなイ時はスプール弁３７０のスプール
３７２はパワーシリンダ３２８のピストン３３２により
下方に′　　押しつけられ、スプール弁の出力ｙｔ？−
）３７４はＩＪ　リーフポート３７６に連通しておシ、
燃料噴射は行われない。ソレノイド３０８に通電し、ノ
４ワーシリンダ圧力室３３４の油圧をリリーフすると、
スプール３７２は上昇し、出力ポート３７４とリリーフ
ポート３７６は遮断され、入力ポート３７８は出力ポー
ト３７４に連通し、燃料が噴射される。

この第５実施例にも、第４図、第７図、又は第８図に示
した流量制御手段を設ける。

第１１図は本発明の第６実施例の噴射弁４００を示す。

前述した実施例では噴射弁本体には二種の燃料入口を設
け、夫々異なる圧力の燃料ポンプに接続しうるようにし
たが、この実施例は燃料ポンプを共通化し、燃料入口を
１つにしたことろに特色がおる。ソレノイド弁４０６お
よびノ４　’７−　シリンダ４２８の構成は第１実施例
と同様である。

噴射弁本体４１０には１つの燃料入口４７０が設けてア
シ、この燃料入口４７Ｑは制御用燃料通路４３６により
パワーシリンダ４２８の圧力室４３４に接続されている
と共に、噴射用燃料通路４２７により噴射ノズル４１４
に接続されている。Δツーシリンダ４２８のピストン４
３２は第１図の実施例と同様に連接棒４３８により噴射
ノズルのニードル弁に連結されている。燃料ポン７’５
０は燃料タンク１２からの燃料を加圧してリリーフ弁５
２およびアキュムレータ５４を介して加圧燃料を燃料噴
射弁４００の燃料人口４７０に供給する。

この実施例では燃料ポンプが一種で足シ、燃料供給シス
テム全体を簡素化できる利点があるが、高圧の燃料を噴
射するためポンプ５０の吐出圧力を高くすればこれに対
応してパワーシリンダ制御用油圧も高くなシ、ソレノイ
ド弁４０６の休止時に弁体４４６がばね４４２の作用に
抗して開弁するおそれがある。本発明の発明者の実験に
よればポンプ吐出圧力が約３００　ｋｇ７ｃｍ”程度ま
で々らは燃料噴射を実用範囲内に制御できたが、例えば
約６００　ｋｇ／ｃｍ”の圧力では制御できなかった。

この第５実施例にも第４図、第７図、又は第８図の流量
制御手段を設ける。

第１２図は本発明の第７実施例の燃料噴射弁５００を示
す。この実施例の特徴は噴射弁外部の燃料ポンプにより
所定圧力に加圧された燃料を、噴射弁に内蔵されたサー
が増圧ポンプにより超高圧に増圧しうるようになってい
ることである。第１実施例と同様に、噴射弁本体５１０
にはソレノイド弁５０６およびノＪ？ワーシリンダ５２
８が設はテアシ、ノぐワーシリンダ５２８のピストン５
３２は連接棒５３８により噴射ノズル５１４のニードル
弁５２６に連結されている。

本体５１０には更に、第２のソレノイド弁５０６ａと、
第２のパワーシリンダ５２８ａと、スプール弁５７０と
、サーゲ増圧ポンプ５７２が設けである。第２ソレノイ
ド弁５０６ａは、第１ソレノイド弁５０６と同様に、ソ
レノイド５０８ａｓ弁体５４６ｍ、鋼球５４８ｍ、プラ
ンジャ５４４ａを有する。第２パワーシリンダ５２８ａ
は、第１／４’　７−　シリンダ５２８と同様に、ピス
トン５３２ａおよび圧力室５３４ａを有する。サー？増
圧ポンゾ５７２は本体５１０内に形成された段付ボア内
に収蔵された大径ピストン５７４　ト小径シランシャ５
７６を備えて成り、ピストン５７４の上方には圧力室５
７８が画定され、シランジャ５７６の下方にはポンプ室
５８０が画成されている。ピストン５７４の受圧面積は
プランジャ５７６の受圧面積の約５倍になっている。

燃料ポンプ６０は燃料タンク１２から燃料を吸込んでこ
れを約２００　ｋｇ７ｃｍ２の圧力に加圧し、リリーフ
弁６２およびアキュムレータ６４を介して噴射弁５００
の燃料入口５８２に供給する。燃料入口５８２は第２ン
レノイド弁５０６ａにより開閉制御される燃料通路５８
４により第２・ぐワーシリンダ５２８ａの圧力室５３４
ａに連通せられていると共に、通路５８６によりスプー
ル弁５７０の入力ポートに連通せられている。スプール
弁５７０の出力ポートは通路５８８によりサーデ増圧ポ
ンプ５７２の圧力室５７８に連通せられている。スプー
ル弁５７０のリリーフポートは噴射弁のドレーンポート
に接続されている。サーブ増圧ポンプ５７２のポンプ室
５８０は超高圧燃料通路５２７により噴射ノズル５１４
に接続されている。

スプール弁５７０の入力ポートと超高圧燃料通路５２７
はチェック弁５９２を備えた通路５９４により互いに接
続されておシ、通路５９４からは制御用燃料通路５３６
が分岐して第２ンレノイド弁５０６を介して第１ノ々ワ
ーシリンダ５２８の圧力室５３４に通じている。

次にこの実施例の作動を説明する。ＥＣＵ３８はセンサ
３４．３６．４２からの情報に基いて噴射ｉ始時期と噴
射パルス幅を決定し、リード線４４および６６を介して
第１および第２ンレノイド弁のンレノイドに通電する。

第２ンレノイド５０８＆に通電しない間は、燃料入口５
８２からの燃料ｉ第２パワーシリンダの圧力室５３４ａ
に流入してピストン５３２ａを図中右方に変位させるの
で、スプール弁５７０の出力ポートはドレーンポートに
連通せられ、サーボ増圧ボンｆ５７２は作動しない。第
２ンレノイド５０８ａに通電すると、第２パワーシリン
ダ５２８ａの圧力室５３４ａの圧力が低下し、ピストン
５３２ａおよびスプールが図中左方に移動し、スプール
弁５７０の入力ポートは出力ポートに連通せられ、約２
００ｋｙ／ｃｍ”の圧力の燃料が通路５８８を経てサー
ボ増圧ボンプ５７２の圧力室に流入してピストン５７４
を下方に駆動する。このためポンプ室５８０内の燃料は
プランジャ５７６により約１０００即／副２の超高圧力
に加圧される。しかし、第１ソレノイド５０８に通電す
るまでは燃料噴射は起らない。

次に第１ソレノイド５０８に蓬電すると、第１パワーシ
リンダ５２８の圧力室５３４内の油圧が低下し、連接棒
５３８を介して噴射ノズル５１４のニードル弁５２６に
作用するピストン５３２の付勢力が消失し、ニードル弁
５２６が開弁して燃料が噴射される。第１ソレノイド５
０８への通電が停止すると燃料噴射は終了する。次に第
２ソレノイド５０８ａへの通電を停止すると、スプール
弁５７０は図中右方に移動するのでサーボ増圧ボン−ｊ
’５７２のピストン５７４は上方に復帰し、プランジャ
５７６はチェック弁５９２を介してボン。

プ室５８０内に燃料を吸込み、次のサイクルに備える。

第７実施例においても、噴射弁５００の第１ソレノイド
弁５０６、制御用燃料通路５３６、又はドレーン通路５
６２に、第４図、第７図、又は第８図の流量制御手段を
設け、圧力室１３４への流人、流出速度を絞り、弁座直
径の変化、弁体突起部の段差により変化させることによ
り、ニードル弁５２６の開弁、閉弁速度をかえることが
できる。

第１３図を参照して第７実施例の制御方法を説明する。

図において、Ａはクランク角センサ３４からのパルス信
号、Ｂは基準位置センサ３６からのパルス信号である。

Ｃは第２ソレノイド５０６ａへの通電信号で、基準位置
から角度０重で通電を開始し、時間ｔｌ後に通電を停止
する。この通電期間ｔ１はエンジンの全ゆる運転条件に
おける噴射開始時期、噴射量をカバーできるように十分
長す時間がとっである。Ｄは超高圧燃料通路５２７内の
燃料圧力である。燃料ポンプ６０の吐出圧である低圧２
００　ｋｇ／６ｎ”とサーボ増圧ボング５７２の吐出圧
である超高圧１０００に９７ｃｍ”の間を第２ソレノイ
ド５０６ａへの通電によ多制御される。Ｅは第１ソレノ
イド５０６への通電信号を示し、基準位置からクランク
角度θ２で通電を開始し、時間ｔ２後に通電を停止する
。この通電信号Ｅは噴射開始時期と噴射量を制御するも
のである。Ｆは噴射流量を示す。通電信号Ｅと実際のニ
ードル弁の開閉時期の間には応答遅れがあるため、実際
の噴射開始時期は０２′となシ、噴射終了時期はθ、Ｉ
となる。通電信号Ｅはこの遅れを見込んで早目に設定す
る。

ニードル弁の開弁、閉弁速度が異なっている為、噴射流
量Ｆはニードル弁開弁時にはゆるやかに立ち上り、閉弁
時には急峻な立ち下がりとなる。これにより騒音、振動
を低減でき、排気エミッション（ＨＣ、スモークｅｔｃ
−）、燃費を改善できる。

又、この実施例においてもパイロット噴射を行うことが
可能であり、そのためには第５図に示す様に主噴射パル
スに先行して短時間のパイロット噴射パルスを形成すれ
ばよい。

前述したすべての実施例では、電気式開閉弁としてソレ
ノイド弁を使用したが、磁歪効果や電歪効果を使用する
ことも可能である。

〔発明の効果〕

以上に述べた様に、本発明の燃料噴射弁には、パワーシ
リンダ作動室からの作動用燃料圧力の釈放を緩慢に行わ
せ、該作動室への燃料圧力の印加を急速に行わせる流量
制御手段を設けたので、噴射ノズルニードル弁の開弁速
度を遅くかつ閉弁速度を速くすることができ、その結果
、噴射初期に噴射率の立上ルが緩くなシ噴射終期に噴射
率の立下シが急峻になるという理想的な噴射率特性を得
ることができる。従って、低速低負荷時、殊にアイドリ
ング時の騒音や振動を抑制する効果が著しく、しかも燃
費を節減し排気エミッションを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される電子制御式燃料噴射弁を用
いた燃料供給システムの全体図、第２図は第１図の燃料
噴射弁の拡大断面図、第３図は第２図の噴射弁のソレノ
イド弁およびパワーシリンダの模式的断面図で、第３図
（、）はソレノイド弁の休止位置を、第３図（ｂ）は作
動位置を示し、第４図は本発明による改良の第１実施例
を示すもので第４図（ａ）および第４図伽）は夫々第３
図０および第３図（ｂ）の位置に対応しておル、第５図
は第１実施例のセンサ信号とソレノイド通電信号と噴射
流量の関係を示すタイミングチャート、第６図は／４イ
ロット噴射を行う場合の第５図同様のタイミングチャー
ト、第７図は本発明の第２実施例の模式的部分断面図、
第８図は本発明の第３実施例の模式的部分断面図、第９
図は第４実施例の燃料噴射弁を用いた燃料供給システム
の全体図、第１０図は第５実施例の燃料噴射弁を用いた
燃料供給システムの全体図、第１１図は第６実施例の燃
料噴射弁を用いた燃料供給システムの全体図、第１２図
は第７実施例の燃料噴射弁を用いた燃料供給システムの
全体図、第１３図は第７実施例の作動のタイミングチャ
ートである。 ｌＯ・・・超高圧燃料ポンプ、２０，５０．６０・・・
中圧燃料ポンプ、１００，２００，３００．４００’。 ５００・・・燃料噴射弁、１０６，２０６，３０６，４
０６゜５０６・・・ソレノイド弁、１０６Ａ・・・ドレ
ーンポート、１０６Ｂ・・・入力列？−ト、１０６Ｃ・
・・出力ポート、１１４，２１４，３１４，４１４，５
１４・−噴射ノズル、　１２８，２２８，３２８，４２
８，５２８・・・ノぐワーシリンダ、１３６，２３６，
３３６，４３６．５３６・・・制御用燃料供給通路、１
３６Ａ・・・上流側区間、１３６Ｂ・・・下流側区間、
１４６・・・ニードル弁体、１５２・・・入力ポートの
弁座、１６ｏ・・・ドレーンポートの弁座、１５４・・
・ニードル弁体の軸方向突起、１５４Ａ・・・大径基部
、１５４Ｂ−・・小径先端部、１６２゜５６２・・・ド
レーン通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加圧された燃料を受入れる燃料入口を備えた本体と
   、該本体の一端に装着され圧力室とニードル弁とを備え
   た噴射ノズルと、加圧された燃料を噴射ノズルの圧力室
   に供給する燃料供給通路（１２７、２２７、３２７、４
   ２７、５２７）と、該本体に形成された軸方向ボア内に
   収蔵されたピストンと作動室とを有するパワーシリンダ
   （１２８、２２８、３２８、４２８、５２８）と、該パ
   ワーシリンダの作動時に噴射ノズルを非作動にしかつ該
   パワーシリンダの非作動時に噴射ノズルを作動させる制
   御手段（１３８、２７４、３７０、４３８、５３８）と
   、該燃料入口の加圧燃料をパワーシリンダ作動室に供給
   する作動用燃料供給通路（１３６、２３６、３３６、４
   ３６、５３６）と、該作動用燃料供給通路を遮断および
   導通制御する電子制御式ソレノイド弁（１０６、２０６
   、３０６、４０６、５０６）、とを備えて成り、該ソレ
   ノイド弁は、該作動用燃料供給通路のうち該燃料入口と
   ソレノイド弁との間の上流側通路区間（１３６Ａ）に接
   続された入力ポート（１０６Ｂ）と、該作動用燃料供給
   通路のうち該ソレノイド弁とパワーシリンダ作動室との
   間の下流側区間（１３６Ｂ）に接続された出力ポート（
   １０６Ｃ）と、ドレーン通路に接続されたドレーンポー
   ト（１０６Ａ）、とを備え、その励起時に該出力ポート
   をドレーンポートに接続してパワーシリンダ作動室から
   の燃料流出を許容して噴射ノズルを作動させ、かつ、そ
   の励起解除時に該入力ポートを出力ポートに接続してパ
   ワーシリンダ作動室に加圧燃料を流入させて噴射ノズル
   を非作動にするべく択一的に作動可能であり、該パワー
   シリンダのピストン（１３２、２３２、３３２、４３２
   、５３２）の受圧面積は噴射ノズルのニードル弁（１２
   ６）の受圧面積より大きくして成る、内燃機関用燃料噴
   射弁において、 前記ソレノイド弁の励起時に該パワーシリンダ作動室か
   らの燃料流出を緩慢に行わせ該ソレノイド弁の励起解除
   時にパワーシリンダ作動室への燃料流入を急速に行わせ
   るための流量制御手段を設け、もって、噴射ノズルのニ
   ードル弁の開弁速度を小さくかつその閉弁速度を大きく
   したことを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。 ２、前記流量制御手段は該作動用燃料供給通路の該上流
   側区間（１３６Ａ）の最小流路面積を該ドレーン通路（
   １６２、５６２）の最小流路面積より大きくすることに
   より構成して成る特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射
   弁。 ３、前記流量制御手段は該ドレーン通路（１６２、５６
   ２）に設けた絞り（１９２）から成る特許請求の範囲第
   １項記載の燃料噴射弁。 ４、前記流量制御手段は該ドレーン通路（１６２、５６
   ２）に設けた絞り（１９２）と該作動用燃料供給通路上
   流側区間（１３６Ａ）に設けた絞り（１９１）から成り
   、該上流側区間の絞り（１９２）の開口面積はドレーン
   通路の絞り（１９１）の開口面積より大きくして成る特
   許請求の範囲第１項記載の燃料噴射弁。 ５、前記ソレノイド弁は、該ドレーンポートに隣接して
   設けられた弁座と協働して該ドレーンポートを開閉する
   弁体（１４６）と、該入力ポートに隣接して設けられた
   弁座と協働して該入力ポートを開閉する弁体（１４８）
   、とを含んで成り、前記流量制御手段は、該入力ポート
   に隣接する弁座（１５２）の直径をドレーンポートに隣
   接する弁座（１６０）の直径より大きくすることにより
   構成して成る特許請求の範囲第１項記載の燃料噴射弁。 ６、前記流量制御手段は該入力ポート（１０６Ｂ）の有
   効流路面積をドレーンポート（１０６Ａ）の有効流路面
   積より大きくすることにより構成して成る特許請求の範
   囲第１項記載の燃料噴射弁。 ７、前記ソレノイド弁は、該ドレーンポートに隣接して
   設けられた弁座と協働して該ドレーンポートを開閉する
   ニードル弁体（１４６）と、該入力ポートに隣接して設
   けられた弁座と協働して入力ポートを開閉するボール弁
   体（１４８）、とを含んで成り、前記ニードル弁体（１
   ４６）は該ドレーンポートおよび該入力ポートを貫通し
   て延長して該ボール弁体に係合可能な軸方向突起（１５
   ４）を備えており、前記軸方向突起には段差を設け、そ
   の基部（１５４Ａ）の断面積をその先端部（１５４Ｂ）
   の断面積より大きくして成る特許請求の範囲第６項記載
   の燃料噴射弁。