JPS62129540A - デイ−ゼル機関用燃料噴射装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンの例えばアイドル時の騒音
、振動低下、および高速高負荷時の出力量上等をはかる
ために燃料噴射率を電気的に制御する機構を有する燃料
噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼルエンジンにおいては、アイドル運転時の燃焼
騒音が大きいという問題があり、この対策として、主噴
射の前に少量の燃料をパイロット噴射すると有効である
ことが知られている。

従来のパイロット噴射の方式には燃料を圧送するプラン
ジャを２つとし、それぞれ別に駆動するもの、あるいは
燃料噴射ノズルを２つとして、パイロット噴射と主噴射
とをそれぞれのノズルで行うもの、さらには噴射ノズル
内に各機構を内蔵するもの（例えば特開昭５７−８３６
５８号公報）などがあるが、いずれも機構が複雑となっ
たり、大型化したりする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、簡単な構成で
、例えばアイドリング時には精度良くパイロット噴射を
行い騒音振動を下げ、また高速高負荷時にはパイロット
噴射を停止して十分な出力を確保できる応答性の高い燃
料噴射装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、ディーゼル股間用
燃料噴射ポンプにおいて、噴射ポンプの高圧室の容積を
可変するためのフリーピストンと、このフリーピストン
とは分離されフリーピストンの挙動を電気的に制限する
電磁装置を配設するとともに、機関の所定の運転条件を
電気的に判定し、この判定結果に応じて前記電磁装置を
燃料噴射ポンプの吐出行程に同期して通電制御し、例え
ばパイロット噴射を行うようにしている。

〔実施例〕

以下本発明になる装置を図面に示す実施例により説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、ボッシ
ュ式分配型燃料噴射ポンプにこの発明になる装置を適用
したものである。６は４ナイクルデイ一ゼル機関、５は
燃料噴射ポンプ、４１はポンプ駆動軸で４サイクル機関
ではクランク軸回転数の１／２の回転数で駆動されるヘ
ーン式ポンプを用い、燃料タンク６２より燃料フィルタ
６３を経た燃料を人口４３より吸入し、出口４４に吐出
する。出口４４を出た燃料はポンプハウジング内の燃料
溜４５に充満され燃料圧調節器４６にて圧力調節され、
余分な燃料は燃料タンク６２に戻される。フェイスカム
４７とポンププランジャ４８とは一体化されており、ポ
ンプ駆動軸４１とカップリング４９にて結合され回転力
が伝えられている。このフェイスカム４７はプランジャ
スプリング５０によってローラ５１に押しつけられてい
るので、ポンプ駆動軸４１の回転に伴ってプランジャ４
８は往復運動と回転運動とを行い、燃料を吸入口５２よ
り吸入した後分配圧送を行う。

８０はバイロフト噴射を行うためのフリーピストン機構
で高圧室５６に対向し、シリンダ８１内を軸方向に摺動
可能なフリーピストン８２、およびピストンストッパ８
３、フリーピストンのストロークを調節するためのリフ
ト調節シム８４からなる。シリンダ８１は高圧室５６に
通じる流路８１ａおよびシー）８１ｂを備えており、又
フリーピストン８２の先端部８２ａはテーパ状になって
おり前記フリーピストンのシート８１ｂに接することに
より前記高圧室５６に通じる流路８１ａを遮断するよう
に構成されている。そのため高圧室の圧力がピストン８
２にがかる受圧面積はシート部８１ｂに接しているとき
は、シート径り、に対応する面積（＝−ＤＳ”）となり
、又ピストンが矢印方向に動いてシート部８１ｂから離
れた場合にはピストンの受圧面積はフリーピストン径り
。

に対応した面積となる。このためフリービス１−ン８２
をシート部８１ｂに押しつけて高圧室の圧力にうち勝た
せるために必要な力はシート部面積（−ＤＳｚ）にかか
る圧力以上であればよく、フリ−ピストン径に独立に設
定できるので後述の電磁装置は小型にすることができる
。

７０は電磁装着で前記フリーピストン８２の挙動を１ｔ
ｉｌｌ　ｌ１ｍするものである。７１はハウジングでフ
リーピストンの背圧室８５の燃料を前記噴射ポンプ５の
油溜り４５に戻す流路７１ａを備えている。

７２はプランジャでハウジング７１の円筒内周部７１ｃ
に軸方向に移動可能となっており磁性材料よりなるムー
ビングコア７２ａと一体化されている。又、他端はフリ
ーピストンの背面に吸引時接して流路８１ａを閉じるよ
うに動いている。７３はコイルで電気的制御回路２より
通電制御される。

７４はリターンスプリングでコイル７３に通電しない′
場合前記プランジャ７２を右方向に動かしフリーピスト
ン８２が矢印方向へ移動可能となる。

７６はバルブエンドでハウジング７１にかしめ固定され
ている。又電磁装置７０はハウジング７１のネジ部７１
ｄでポンプハウジングにネジ締め固定されている。なお
、７７はシール用のオーリングである。

３は電磁式アクチュエータでコイル３１に流れる電流に
よって発生する矢印ａ方向の力はバネ３５によって発生
する矢印す方向の力との釣合いによって、ムービングコ
ア３３の位置を定める。このムービングコア３３は連接
棒３４とリンク機構３８を介してスピルリング４を移動
させ燃料噴射量を調節する。また１ｂは機関の回転数を
検出する回転数検出器であり、ポンプ駆動軸４１に直結
されたギヤＩｂｌの回転数を電磁ピックアップ１ｂ２よ
り検出し、この電気信号を機関の回転数信号として電気
的制御回路２に入力する。１ａは例えばポテンショメー
タを用いたアクセル操作量検出器であり、アクセル操作
量に対応した電気信号を電気的制御回路２に入力する。

１ｃはポンプカム角基準位置検出器でこれは分配型噴射
ポンプのプランジャ４８のまわりに各気筒の基準位置に
相当する所に磁性材の突起を設け、さらにローラーリン
グに固定された電磁ピンクアップ等の磁性材検出器を設
け、これによりポンプカム角の所定位置で信号を発生す
るようにしたものである。該基準位置センサの信号は電
気的制御回路２へ入力される。９１はバッテリ電圧およ
びスタータがＯＮかＯＦＦかを検出するキースイッチで
ある。

電気的制御回路２は機関の回転数検出器１ｂ、アクセル
操作量検出器１ａ、ポンプ力広角基準位置検出器１ｃ、
キースイッチ９１からそれぞれ検出信号を受けて、電磁
装置７０の通電条件（例えば、アイドリング時、あるい
は高速高負荷域）を判定すると共に、その結果を電磁装
置駆動回路２１を介して出力し電磁装置７０を０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御する。

一方、電気的制御回路２は燃料噴射ポンプの目標噴射量
に対応したスピルリング４の目標位置を演算し、この目
標位置を表す信号と実位置検出器７よりの実位置信号と
を比較し、これらの誤差に基づき電磁式アクチュエータ
３に信号を与え、その誤差を修正するよう電磁式アクチ
ュエータ３を駆動する。本実施例ではこの目標噴射量お
よび目標位置の演算を例えば特開昭５７−２０５２５号
公報に示されるようマイクロコンピュータによって行っ
ている。

次に本発明の作動を第２図、第３図の特性図とともに説
明する。第２図は例えばアイドリング時にパイロット噴
射を行った場合で、（Ａ）はポンプカム角基卓位置信号
波形である。（Ｂ）はプランジャ４８のリフト状態、（
Ｃ）は前記電磁装置７０のコイル７３に流す電流波形で
、ポンプカム角基準信号に対して、目標パイロット噴射
量に対応した噴射量を噴射弁より噴射すべ（Ｔｏ待時間
け経過後電磁装置の電流をオフ（遮断）するように電気
的制御回路２から出力される。さらに電磁装置７０のオ
ン（通電）時間はポンプカム角基準信号に対してＴｃ時
間経過後電磁装置に電流をオン（通電）するようにしで
ある。そのため燃料噴射量に対するノズルリフト波形は
（Ｄ）図の如き、１、時間に前記ポンププランジャ４日
の圧送により燃料噴射を開始する。次に時刻ｔｔにより
電気的制御回路２からの信号により電磁装置７０の通電
がオフされるため第１図におけるリターンバネ７４によ
りムービングコア？２ａが右方向に移動する。

その結果フリーピストン８２は初めシート径に対応した
受圧面積として高圧室５６の圧力を受け、その後シート
部より離れた後はピストン径り、に対応した受圧面積と
なりフリーピストンを矢印方向に動かす力が急激に大き
くなり、その結果フリーピストンは急速にピストンスト
ンパに当るまで移動し、高圧室内の容積をピストン径×
リフト分だけ増加させる。そのため高圧室５６内の圧力
が下がり噴射ノズルからの燃料噴射も一時的に遮断され
る。そして時刻ｔ３においてフリーピストン８２がスト
ッパ８３に当たるとフリーピストンの移動が停止し高圧
室の圧力は再び上昇するので再び噴射ノズルから燃料が
噴射される。そして必要量だけ噴射されるとスピルポー
ト５５が開放され時刻ｔ４で噴射が終わる。

ここで、パイロット噴射量は電磁装置７０をオフする時
刻ｔ２すなわち基準信号からの時間Ｔ。

を変えることにより自由に設定できる。また噴射停止期
間（ｔＺ　　　Ｌ３）は第１図のリフト調整シム８４の
厚さを変えることによって、フリーピストン８２のリフ
ト量を変えることにより調節可能である。また電磁弁の
オン位置を決定する経過時間Ｔｃは、プランジャ４８が
下降し終えた（ｔ５）あとフリーピストン背圧室８５に
燃料が充満された後、電流の立ち上がり特性を考慮して
次のサイクルまで電流値が安定する時間を保てるような
時期に通電されるように定めれば十分である。

第３図は高回転高出力域におけるパイロット噴射を行わ
ない場合を示すもので、（Ａ）はポンプカム角基準信号
、（Ｂ）はプランジャリフト状態、（Ｃ）は電磁装置の
コイル電流値を示す。ここでは一定電流をＴｉ、磁装置
７０に連続通電しておりそのためプランジャ７２はシー
ト部７１ａに常に接しておりフリーピストン背圧室８５
と流路７１ｂを連通ずることはない。そのためフリーピ
ストン８２は常に最左方位置に留まり噴射弁もパイロッ
ト噴射を行うことなしに高噴射率で必要燃料を噴射し、
高出力を保つことになる。

フリーピストン及び電磁装置の他の実施例としては第４
図に示すものでも良い。この例では電磁装置７０′のコ
イル７３′に通電することにより、フリーピストン８２
′を矢印方向に挙動可とする構成としている。ここでフ
リーピストン８２′とプランジャ７２′とは１体化され
ている。又フリーピストン背圧室８５′とポンプ油溜り
４５との′流路７１ａ′はシリンダ８１′の側面に孔が
ありフリーピストンのリフトにより流路面積を減少させ
オイルダンパ効果を持たせてフリーピストン８２′が急
激にストッパ８３′に当らないようにしている。電磁装
置７０′のハウジング７８の内径部にはムービングコア
７２ａ′が軸方向に摺動可能なガイドを兼ねた非磁性材
料からなる軸受７８ａが圧入されている。又ムービング
コア７２ａ′には油ぬき用の孔７２ｂ′が設けられてい
る。

第５図においてこの構成によりパイロット噴射する場合
の作動を説明する。時刻ｔ１においてポンプのプランジ
ャ４８がリフトしはじめると噴射が行われる。ここで時
刻ｔ２で電磁弁に通電してフリーピストン背圧室８５′
と流路７１ａ′を連通させることによりフリーピストン
８２′が右方向に移動し、一時的に噴射が停止し、フリ
ーピストン８２′がストッパ８３′に当たって止まると
再びｔ、で噴射を開始し、必要量噴射してｔ４で噴射を
停止する。

ここで電磁弁７０のコイル７３′に電流を流すタイミン
グとしては必要パイロット噴射量となるように電磁装置
を開けるＴＯ時間に対して、電流の立ち上がり遅れ時間
等を考慮して、基準信号よりＴＯ′時間時間型通電開始
信号生している。又電磁装置はプランジャ４８のリフト
が完全に終わって（ｔ５）、吸入行程を経過した後ｔ６
で電流がオフされる。又パイロット噴射を行わない場合
には、電磁装置７０′のコイル７３′に通電するのを常
時停止するようにする。ここでリターンスプリング７４
′は全ての運転条件においてフリーピストン８２′が高
圧室５６から受ける力よりも強く設定されている。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明はプランジャを往復運動させ
て燃料を圧送する燃料噴射ポンプの高圧燃料の圧力を受
圧するフリーピストンと電磁装置とを分離して設置し、
該電磁装置の通電時期を噴射ポンプの吐出行程に同期し
て制御することによりパイロット噴射量を増減させてい
るので、小型で応答性が高く、また例えば、アイドリン
グ時には精度良くパイロット噴射を行い、騒音、振動を
下げることができると共に、高速高負荷時にはパイロッ
ト噴射を行わないようにして高出力を得ることができる
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第２図お
よび第３図はこの実施例の作動特性を示すための各々パ
イロット噴射を行う場合および行わない場合の特性図、
第４図は本発明の他の実施例を示す断面構成図、第５図
はこの実施例においてパイロット噴射を行う場合の作動
特性を示す特性図である。 １ａ・・・アクセル操作量検出器、ｌｂ・・・回転数検
出器、ｌｃ・・・カム角基準位置検出器、２・・・電気
的制御回路１３・・・アクチュエータ、５・・・燃料噴
射ポンプ、６・・・ディーゼル機関、２１・・・電磁装
置駆動回路、４８・・・ポンププランジャ、７０．７０
’・・・電磁装置、７１ａ、７１ａ’−流路、７２．７
２’・・・プランジャ、８０．８０’・・・フリーピス
トン機＋ｉ、８２．８２’・・・フリーピストン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プランジャの往復作動により高圧燃料を圧送する
   ディーゼル機関用燃料噴射ポンプにおいて、該噴射ポン
   プの高圧室の容積を可変するためのフリーピストンと、 該フリーピストンと分離され、このフリーピストンの挙
   動を電気的に制限するための電磁装置と、機関の所定の
   運転条件を電気的に判定する判定手段と、 該判定手段の判定結果に応じて前記電磁装置を前記燃料
   噴射ポンプの吐出行程に同期して電気制御する駆動手段
   とを有することを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射
   装置。
2. （２）前記判定手段及び駆動手段は、機関のアイドリン
   グ時及び低速軽負荷域を判定し前記電磁装置を制御して
   パイロット噴射を行うと共に、高速高負荷域を判定し前
   記電磁装置を制御してパイロット噴射を停止することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディーゼル機関
   用燃料噴射装置。