JPS6196171A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特にディー
ゼルエンジンに関し、直接噴射方式の噴射弁を用いて噴
射量・噴射時期・噴射率制御をするに好適な燃料噴射シ
ステムに関する。

〔発明の背景〕

従来のディーゼルエンジン（特に乗用車）の燃料噴射装
置は、燃料噴射ポンプを主構成要素とするシステムであ
る。この燃料噴射装置は、副室式ディーゼルエンジンを
対象としたものであり、近年の省エネルギ時代において
は、直噴式ディーゼルエンジンが強く要望されている。

この直噴式ディーゼルエンジンに対応した燃料噴射装置
の中で噴射率制御に関したものは電磁駆動スプール弁の
流路面積制御、（特開昭５６７８３５６５）及び郷料系
に設けた絞り開度制御（特公昭り９−２７９３）の特許
がある。本発明は、燃料圧縮体積の可変機構を設けるこ
とにより噴射率制御を行うものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、−噴射量・噴射時期・噴射率制御を電
子制御方式で、あらかじめ定められたパターンに従って
行う直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、燃料加圧ポンプ、分配ポンプ、制御装置、燃
料噴射弁、噴射時制御装−で構成する直噴式ディーゼル
エンニンの燃料噴射装置である。

該分配ポンプは、噴射量制御に係る燃料・噴射時期制御
に係る燃料の計量を該分配ポンプに具備された電磁式計
量弁で行い、該各制御燃料をあらかじめ定められたパタ
ーンに従って最適時期に各エンジン気筒に設置された燃
料噴射弁へ供給する。

また、該燃料噴射弁は、噴射量制御燃料を噴射圧力まで
圧縮加圧する燃料加圧機構及び該噴射量制御燃料を最適
な噴射率でエンジン気筒内へ噴霧する噴−射率制御装置
を具備し、燃料をエンジン気筒内へエンジン回転に同期
させて噴射する。本発明によれば、高圧噴射及び段階的
な噴射率制御が実施でき、かつ、噴射量・噴射時期の電
子制御化を行っているため、きめ細かなエンジン制御が
でき、ドリイバビリテイの向上、省燃費及び騒音対策に
有効である。また、該噴射率制御装置は、圧縮燃料の低
圧部への排出機構も具備し、エンジン及び燃料供給系異
常時の危険を確実に回避する安全装置としての役割を有
している。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を示す図を用いて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明を具備する噴射弁１１を一構成要素と
する燃料噴射装置の系統図である。該燃料噴射装置は、
該噴射弁１１の他に燃料フィルタ２、燃料加圧ポンプ３
．電子制御計量分配ポンプ６、制御装置７を主構成要素
とする。該燃料加圧ポンプ３．該電子制御計量分配ポン
プ６は、エンジン駆動軸Ｂによって駆動される。

燃料は、燃料タンク１から燃料フィルタ２を介してエン
ジン５により駆・動される燃料加圧ポンプ３で５〜１１
　（ｌＣｇ／ｄ）に加圧され、電子制御計量分配ポンプ
６へ供給される。該電子制御計量分配ポンプ６は、制御
装置７から出力されるあらかじめ定められたパターンに
従った電気信号で動作する該電子制御計量分配ポンプ６
に具備された電磁式計量弁で噴射量制御燃料及び噴射時
期制御燃料を計量し、調時パイプ８．調量パイプ９を経
由して該噴射弁１１に圧送する。該制御装置７は。

少なくともエンジン回転数、エンジン負荷、アクセル開
度、及び噴射率制御装置内スプール弁位置信号を入力信
号とし、あらかじめ定められた制御パターンに従って出
力信号を該電子制御計量分配ポンプ６及び噴射率制御装
置３００へ伝達する。

該噴射弁１１は、供給された各制御燃料により噴射時期
・噴射量が決定され、該エンジン駆動軸１３で駆動され
るカム１ｏで動作する燃料加圧機構で噴射燃料を加圧し
、エンジン気筒１２内へ噴霧し、着火させてピストンを
駆動する。この際、あらかじめ定められたパターンに従
って制御装置７からの出力信号で噴射率制御装置が動作
し、最適な噴射を行う。

第２図は、前記噴射弁１１の一実施例である。

まず、該噴射弁１１の動作について説明する１本実施例
の噴射弁１１は、噴射時期制御用ピストン２００、フリ
ーピストン２１７．噴射率制御装置３００、ニードルバ
ルブ２１５を主構成要素とする。ボディ２１４は、機関
各気筒に設置されており、該ボディ２１４は、調時室２
２４・圧力伝達室２０７・調量室２１１を形成する加圧
ボディ２０１、吐出ボディ２１３．ノズルボディ２１７
゜連通ボディ２２６．ピストンボディ２２５を包含する
。該ボディ２１３，２２５により形成される該調量室２
１１には、フリーピストン２０９が上下摺動自在に挿入
されている。また、ボディ２２６゜２０１で形成される
該謳時室２２４及び該ボディ２０１内には、噴射時期制
御用ピストン２００が上下摺動自在に挿入されている。

まず、該噴射弁１１への燃料供給時期について説明する
。前記電子制御計量分配ポンプ６で計量・圧送された噴
射量制御燃料は、該噴射弁１１に具備されたチェック弁
２１８に作用し、該チェック弁２１８を開き、該調量室
２１１へ流入し、フリーピストン２０９下端に作用し、
該フリーピストン２０９を上方へ移動させる。この時、
該フリーピストン２０９上方の油室は、該圧力伝達室２
０７を介し、戻り通路２０２と連通し、該フリ−ピスト
ン２０９移動量相当分が該戻り通路２０２を通り、チェ
ック弁２０８から排出される。同時に、方向制御弁２０
６は、構成要素であるスプリング２０５の力及び該圧力
伝達室２０７内油圧の合力によりフランジ２０４ととも
に図中右方へ移動し、該フリーピストン２１７上方の油
室と該調時室２１２を分離し、噴射時期制御に影響を及
ぼさない。この時、該フランジ２０４．方向制御弁２０
６、連通ボディ２２６間の油密は、保たれている。また
、噴射時期制御燃料供給は、噴射量制御燃料供給終了後
直後に開始される。該電子制御計量分配ポンプ６で計量
・圧送された燃料は、該噴射弁１１に具備されたチェッ
ク弁２１９に作用し、該チェック弁２１９を開き、該調
時室２２４へ流入する。該調時室２２４に流入した噴射
時期制御燃料は、該噴射時期制御ピストン２００の下端
に作用し、該ピストン２００を上方へ円滑に移動させる
。該方向制御弁２０６は、右端部に作用する該調時室２
１２内噴射時期制御燃料供給圧力では開らかないように
該スプリング２０５のバネ定数を決定している。該調時
室２２４への供給燃料量に比例して該噴射時期制御ピス
トン２００は上昇し、その上昇量に比例して、該調時室
２２４内燃料の圧縮開始時期が変化し、噴射時期制御を
行う、この時、噴射率制御装置３００の電磁コイル３０
３には、イグニッションキーＯＮと同時に電流が流れ、
該電磁コイル３０３の電磁力によりスプール弁３０１は
、ばね２０５の初期ばね力に　　　　　　）抗して図中
左方へ移動し、バランス位置で停止する。該スプール弁
３０１の位置は、スプール弁位置検出器４００により検
出され、前記制御装置７にフィードバック信号として出
力される。この状態で噴射停止通路３０４は、該スプー
ル弁３０１により閉じられた状態、且つ、圧縮室３０２
と圧縮予備室２２９，２３０とは分離した状態であり。

該調時室２１２へ供給された燃料は、低圧室へ逃げるこ
とはない。

゛　次に、噴射期間について説明する。該噴射時制御燃
料量により決定された時期に機関５で駆動されるカム１
０が、該噴射時期制御ピストン２００と接触する。該噴
射時期ピストン２００は、該カム１ｏの回転に伴い、該
調時室２２４内の燃料を加圧する。高圧になった該調時
室２２４内燃料は該方向制御弁２０６のスプリング２０
５及び圧力伝達室２０７内油圧の合力に打ち勝ち、該方
向制御弁２０６とフランジ２０４を一体として図中左方
へ動かし、戻り通路２０６と該圧力伝達室２０７を分離
し、さらにフランジ２０４のみを図中左方へ移動させ該
調時室２２４と該フリーピストン２０９上方の油室を連
通させる。該調時室２２４内高圧燃料は、該圧力伝達室
２０７を介して該フリ−ピストン２０９上端面に作用し
、該フリーピストン２０９を図中下方へ移動させ、該調
量室２１１内噴射制御燃料を加圧する。この調量室２１
１内油圧が油溜室２１６に伝達し、ニードルバルブ２１
５円すい面に作用する。該油圧が該ニードルバルブ２１
５上方に具備されたスプリング２１２の初期ばね力以上
になった時、該噴射量制御燃料は、気筒内へ噴射される
。この時、該調時室２２４及び該調量室２１１に具備さ
れたチェック弁２１９，２１８は、燃料圧力及びスプリ
ング力の合力により閉じている。該噴射率制御装置３０
０は、噴射燃料加圧開始時に同期して出力される該制御
装置７からの噴射率制御信号で動作し。

噴射率制御を行う、該噴射率制御装置３００は、スプー
ル弁３０１．圧縮室３０２．電磁コイル３０３、噴射停
止通路３０４．スプール弁位置検出器４００を主構成要
素とする。該噴射率制御信号により該噴射率制御装置３
００に具備した該電磁コイル３０３にさらに電磁力が発
生し、該スプ−ル弁３０１は、図中左方へ移動する。該
スプール弁３０１の位置は、該スプール弁位置検出器４
００で検知され、あらかじめ定められた噴射率パターン
に従った位置で静止する。該スプール弁３０１の静止位
置は、該スプール弁位置検出器４００からフィードバッ
ク信号として該制御装置７に圧力される０本実施例では
、圧縮予備室２２２と２２３が該スプール弁３０１とボ
ディ２１４で形成され、該圧縮予備室２２２には弾性体
３０７が装着され、該圧縮予備室２２３は、スプール弁
内通路３０６で油室２２１と連通している。該弾性体３
０７は、高圧油で弾性変形することにより発生する復元
力を利用して蓄圧効果を生むものである。また、圧縮室
開口通路３０５の直径は、該圧縮予備室２２２，２２３
の幅よりも大きく、該圧縮予備室２２２，２２３を同時
に該圧縮室３０２に連通ずることが可能である。このた
め噴射率は加算的に変化する圧縮予備室油体積により段
階的に制御される。噴射時期制御ピストン２００の圧縮
燃料体積がどのような状態になるかは、該制御装置７か
ら出力される噴射率制御信号で動作するスプール弁３０
１位置で制御される。

さらに、該噴射時期制御用ピストン２００の下降が進み
、該フリーピストン２０９が該調量室２１１への燃料供
給量相当移動すると、該フリーピストン２０９内に具備
した排出通路２１０が戻り通路２２８と連通し、該調量
室２１１内燃料圧を急速に減少させる。この調量室２１
１の燃料圧力の減少に伴い、該ニードル弁２１５に作用
する油圧力が該スプリング２１２にバネ力以下となるた
め、該ニードル弁２１５が閉じ、噴射が終了する。該排
出通路２１０と戻り通路２２８の連通後も該噴射時期制
御ピストン２００は下降を続け、該噴射時期制御ピスト
ン２００に具備した排出通路２０３と戻り通路２２７が
連通し、該調時室２２４は、低圧となり、噴射行程は終
了し１次の―料供給行程にはいる。方向制御弁２０６の
右端、ノ ゛に作用する油圧が低下するため、該方向制御弁　　　
　　　　１２０６とフランジ２０４は、一体となって該
スプリング２０５のスプリング力により図中右方へ移動
し、該圧力伝達室２０７と室２２４を分離する。

該噴射率制御装置３００は、該調時室２２４が低圧とな
った時点で一連の動作を終了し、噴射停止通路３０４を
閉じ、且つ、圧縮室３０２と圧縮予備室２２２，２２３
を分−した状態に戻る。以上の動作を繰り返すことによ
り該燃料噴射弁１１は、気筒内へ燃料噴射を行°う。

また、万一、エンジンまたは燃料供給系に異常が発生し
た場合に、イグニッションキーをＯＦＦすることにより
該電磁コイル３０３の電磁力が無くなり該噴射率制御装
置３００に具備したスプール弁３１０がばね２０５によ
り右端へ移動し、噴射停止通路３０４が開き、圧縮燃料
を該噴射停止通路３０４を介して低圧部に排出するため
に燃料噴射が停止し、危険を回避できる。

第３図に、第２図中の噴射率制御装置３００の他の実施
例を示す０本実施例は、該噴射率制御装置３００に具備
するスプール弁３０１をモータ３０３及び歯車３０５を
用いて駆動するものであり、該スプール弁３０１の動作
は、第２図中の噴射率制御装置と同様である。

第４図に１本発明を具備する燃料噴射装置の制御ブロッ
ク図を示す。エンジン回転数を検出するセンサ１４．エ
ンジン負荷を検出するセンサ１５゜及びアクセール開度
を検出するセンサ１６等の出力信号がマイコンを用いた
制御装置７に入力し、そこであらかじめ定められたパタ
ーンに従った噴射率及びエンジン回転にすべくフィード
バック制御された信号が分配ポンプ６及び噴射率制御装
置３００に出力され、噴射弁１１からエンジン５に燃料
噴射を行う。

本発明になる噴射率制御装置３００の噴射率制御範囲は
、該スプール弁３０１及びボディ２１４で形成する圧縮
予備室の油体積、該圧縮予備室の数、圧縮室開口通路３
０５の直径及び該スプール弁３０１に装着される弾性体
を適宜設定することにより、連続的且つ広範囲になる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、エンジンに対し最適な噴射率制御がで
きるのでドライバビリティの向上、省燃費、排気ガス対
策に適した制御を電子制御技術で実施でき、且つ、如何
なく異常が機関または燃料供給系で発生した場合でも確
実に危険を回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具備する噴射弁を一構成要素とする燃
料噴射装置の系統図、第２図は本発明を具備する噴射弁
の断面図、第３図は第２図中の噴射率制御装置の他の実
施例を示す図、第４図は本発明を具備する燃料噴射装置
の制御ブロック図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．　燃料加圧ポンプ，分配ポンプ，制御装置及び機関
   各気筒に設置された燃料噴射弁を主構成要素とする燃料
   噴射装置において、該燃料噴射装置に具備した噴射率制
   御装置内スプール弁位置制御により該燃料噴射弁内の圧
   縮燃料体積を段階的に変化させ噴射率制御を行うことを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. ２．　特許請求の範囲第１項において、該噴射率制御装
   置に具備するスプール弁の溝部に弾性体を装着し、該弾
   性体の弾性変形を利用して噴射率制御を行うことを特徴
   とする内燃機関の燃料噴射装置。
3. ３．　特許請求の範囲第１項において、前記噴射率制御
   装置は少なくともアクセル開度信号，機関負荷信号及び
   該噴射率制御装置内スプール弁位置とエンジン回転数の
   フィードバック信号を入力する前記制御装置があらかじ
   め定められたパターンに従って出力する制御信号で動作
   することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
4. ４．　特許請求の範囲第１項において、前記噴射率制御
   装置は、圧縮燃料を低圧部へ排出する機構を併合し、機
   関または該噴射弁への燃料供給系の異常時に機関気筒内
   への燃料噴射を停止することを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射装置。