JPS62170769A - 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】 に産業上の利用分野】 本発明は燃料噴射装置に係り、特に加圧された燃料を燃
料噴射ノズルに供給し、このノズルの噴口から燃料を噴
射するようにした燃料噴射装置に関する。

Ｋ発明の概要】 本発明は、噴口の有効面積を変化さぜる調量弁と、この
調量弁を移動させるアクチュエータとを設け、噴射の初
期の燃料の供給■をアクチュエータおよび調量弁によっ
て絞るようにしたものであって、安定な燃焼を達成する
ようにしたものである。

Ｋ従来の技術】 ディーゼルエンジンにおいては、燃料噴射ポンプで加圧
された燃料をシリンダあるいはこのシリンダと連通ずる
燃焼室に噴射して供給するようになっており、圧縮され
た空気の熱によって自然着火を行なわせて燃焼を達成す
るようにしている。

従って従来の燃料噴射装置は燃料噴射ポンプを必要とす
るとともに、その噴射母を制御するために燃料噴射ポン
プにメカニカルガバナが設けられている。また最適なタ
イミングで燃料の噴射を行なうようにするために、この
ポンプのカムシャフトにはタイマが設けられるようにな
っている。

ｒ発明が解決しようとする問題点】 上記燃料噴射ポンプ、メカニカルガバナおよびタイマは
それぞれ複雑な構造を有する機械装置によって構成され
ているために、コストが高くなるという欠点を有してい
た。さらにこのような複雑な機械装置は、その調整が面
倒なばかりでなく、高度の熟練を要する欠点があった。

さらにこのような従来の燃料噴射装置は、マイクロコン
ピュータ等の電子制御装置による電子制御にそぐわない
ものであった。さらに従来の装置によれば、燃料の噴射
パターンの制御が困難で、特に噴射の初期の燃料の供給
量を絞ることができなかった。従ってエンジンが騒音を
発生し易く、排気ガス中に窒素酸化物を含む欠点があっ
た。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、より簡単な構造によって燃料の噴射を達成するよう
にするとともに、電子化を容易に行い得るようにし、さ
らに噴射の初期の燃料の供給量を絞ることににつでエン
ジンの騒音を低減するとともに、排気ガス中の窒素酸化
物の含有量を低減させるようにした燃料噴射装置を提供
することを目的とするものである。

Ｋ問題点を解決するだめの手段】 本発明は、加圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給し、
このノズルの噴口から燃わ１を噴射するようにした装置
において、前記噴口の有効面積を変化させる調量弁と、
この調量弁を移動させるアクチュエータとを設け、噴射
の初期の燃料の供給量を前記アクチュエータおよび前記
調量弁によって絞るようにしたものである。

Ｋ作用】 従って本発明によれば、噴口の有効面積を変化させる調
量弁とアクチュエータとによって調量動作が行なわれる
ようになり、これによって燃料噴射装置の構成をより簡
紫にすることが可能になるとともに、アクチュエータを
電子制御装置によって制御することにより、容易に電子
化が達成されることになる。さらに噴射の初期の供給量
をアクチュエータおよび調量弁によって絞ることにより
、エンジンの騒音を低減し、排気ガス中の窒素酸化物の
量を少なくすることが可能になる。

Ｋ実施例】 以下本発明を図示の実施例につき説明する。まず本発明
の第１の実施例の全体の構成を第２図によって説明する
と、この実施例に係る燃料噴射装置は、燃料タンク１内
の燃料を高圧フィードポンプ２によって吸引するＪ：う
にしている。ポンプ２は直流モータ３によって駆動され
るようになっており、しかもこの直流モータ３は駆動回
路４を介してマイクロコンピュータ５によって制御され
るようになっている。そして高圧フィードポンプ２によ
って加圧された燃料は、アキュムレータ６内に蓄えられ
るようになっている。

アキュムレータ６は燃料供給パイプ７を介して燃料噴射
ノズル８と接続されるようになっている。

この燃料噴射ノズル８はその先端部に設けられているノ
ズル本体９内に調量弁１０を備えており、この調量弁１
０が上記マイクロコンピュータ５からの制御信号によっ
て制御されるようになっている。また上記燃料噴射ノズ
ル８は、ピストン１１を摺動可能に支持するシリンダ１
２の上部に取付けられたシリンダヘッド１３に保持され
るようになっている。

つぎに上記燃料噴射ノズル８の構造について説明すると
、第１図に示すようにこの燃料噴射ノズル８はノズルホ
ルダ１６から構成されており、このノズルホルダ１６は
リテーナ１７によってノズル本体９を結合して保持して
いる。そしてノズルホルダ１６内にはソレノイドコイル
１８が設けられるとともに、そのプランジャ１９はロッ
ド２０を介して上記調量弁１０と結合されている。プラ
ンジャ１９の上端にはばね受け２１が設けられており、
このばね受け２１によって圧縮コイルばね２２を受ける
ようになっている。さらにこのばね受け２１は上方へ突
出するロッド２３を備えるとともに、ロット２３の上端
には当接板２４が固着されている。

さらに上記ノズルホルダ１６内にはステップモータ２５
が配されており、このステップモータ２５のロータ２６
はその中心部に雌ねじ孔２７を備えている。そしてこの
雌ねじ孔２７にはスリーブ２８の外周部に形成された雄
ねじが係合されている。そしてこのスリーブ２８を貫通
するようにストッパロッド２９が設けられており、ソレ
ノイドコイル３０の中心部に設置ノられたプランジャ３
１と結合されている。プランジャ３１は圧縮コイルばね
３２によって下方へ押されており、これによって下端が
段部３３と当接した状態で保持されるようになっている
。

つぎに上記ノズル本体９内のｌｆｆ１弁１０についてさ
らに詳細に説明すると、第３図および第４図に示すよう
に調印弁１０は円筒状に構成されており、高さ方向に延
びる長孔からなる制御孔３６を備えており、さらに制御
孔３６の両側にはスリップ３７が形成されている。そし
てこのような調量弁１０は、その制御孔３６がノズル本
体９の噴口３８と対応するようにこのノズル本体９内に
挿入されている。ノズル本体９の内周面には、上記噴口
３８の部分にバルブシート３９が形成されており、この
バルブシート３９上を調量弁１０が摺動するようになっ
ている。

以上のような構成において、マイクロコンピュータ５は
回転検出センサ４０によってエンジンの回転数および回
転位相を読込むとともに、ロードセンサ４１によってエ
ンジンの負荷を読込む。さらにマイクロコンピュータ５
は圧力センサ４２によってアキュムレータ６内の燃料の
圧力を読込むとともに、これに応じて駆動回路４を介し
てモータ３を制御し、燃料の圧力を適当な値に維持する
ようにしている。そしてマイクロコンピュータ５は、第
６図に示すフローチャーチに基づいて、ソレノイドコイ
ル１８．３０およびステップモータ２５を制御すること
によって、調和弁１０を段階的に移動させ、これによっ
て−回に噴射される燃料の量を制御するとともに、ノズ
ル本体９の噴口３８の開閉をも行なうようにしている。

すなわちマイクロコンピュータ５は回転検出センサ４０
およびロードセンサ４１によって）ノ８）ンの回転数お
よび負荷を読込むとともに、これらの情報に基づいて一
回に噴射される燃料の噴射量の計算を行なう。この噴！
）−１ｆａは第７図に示す噴射パターンにおいて主噴射
の高さｂに当るものである。そしてこのような噴射量が
得られるように、マイクロコンピュータ５はステップモ
ータ２５を駆動してそのロータ２６を適当な回転位置ま
で移動させる。するとこのロータ２６の雌ねじ孔２７と
係合するスリーブ２８が軸線方向に移動し、その下端と
当接板２４との間のギャップｂを所定の値に保持するよ
うにする。これによって調量用アクチュエータ２５の制
御が行なわれる。

この後にマイクロコンピュータ５は噴射のタイミングの
計算に基づいて、正しいタイミングで調量弁１０を移動
させ、その制御孔３６を噴口３８と整合させて燃料の噴
射を開始する。すなわちマイクロコンピュータ５は所定
のタイミングでソレノイドコイル１８を励磁することに
なり、これによってプランジャ１９を圧縮コイルばね２
２に抗して上方へ移動さぜ、ロッド２３の先端部に取付
けられている当接板２４をストッパロッド２９と当接す
る位置まで移動させる。すると調量弁１０はストッパロ
ッド２９と当接板２４との間のギャップａに等しいスト
ロークだけ上方へ移動することになり、これによって噴
口３８は少しだけ開くようになる。このようにして噴射
の初期の燃料の＝８− 供給量を絞ることが可能になり、パイ［１ツト噴射が達
成されるようになる。なおプランジャ３１に固着されて
いるストッパロッド２９を圧電枠から構成することによ
って、その長さを伸縮させることが可能となり、これに
よってギャップａを変化させて初期の噴射量の制御をも
行なうことが可能になる。

噴射の開始から所定の時間を経過したならば、今度はマ
イクロコンピュータ５はパイロット噴射から主噴射に切
換える。すなわちマイクロコンピュータ５はソレノイド
コイル３０を励磁し、プランジャ３１を圧縮コイルばね
３２に抗して上方にへ移動させる。するとこのプランジ
ャ３１に固着されているストッパロッド２９も上方へ移
動し、スリーブ２８内に引込まれるようになる。すると
ソレノイドコイル１８によって付勢されているプランジ
ャ１９は、当接板２４がスリーブ２８の下端と当接する
位置まで移動するようになり、これによって調量弁１０
が段階状に移動することになる。

このようにして調量弁１０はｂで示すストロークだけ上
昇し、これによって噴口３８がより大きく聞かれること
になる。このどぎの噴口３８の有効面積は、第４図およ
び第５図に示すようになっており、調量弁１０のストロ
ークが大きいほど噴口３８の有効面積が大ぎくなり、こ
れによって主噴射の噴射量が制御されることになる。そ
して所定の時間を経過したならば、ソレノイドコイル１
８．３０がともに消磁される。これによって調量弁１０
は圧縮コイルばね２２によって下方へ押され、その制御
孔３６が噴口３８と整合しない位置に移動し、噴口３８
を閉じることになる。これによって燃料の噴射が終了す
る。

このような燃わ１噴射装置によれば、従来のような燃料
噴射ポンプ、ヌカニカルガバナ、タイマ等を全く必要と
せずに燃わ１噴剣装置を構成することが可能になる。し
かもマイクロコンピュータ５による電子制御が可能にな
るために、最適なタイミングで最適な量の燃料を噴射す
ることが可能になる。さらにこの装置によれば、第７図
に示すような噴射パターンが得られ、噴射の初期の燃料
の供給量が絞られるようになっている。従ってエンジン
の騒音、特にディーゼルノック音を低減し、排気ガス中
における窒素酸化物の量を少なくすることが可能になる
。

つぎに本発明の第２の実施例を第８図につき説明する。

なお以降の実施例において、上記第１の実施例と対応す
る部分には同一の符号を付すとともに、同一の構成の部
分についてはその説明を省略する。この第２の実施例の
特徴は、第２のステップモータ４５を用いるようにした
ことであって、このステップモータ４５のロータ４６の
中心部に形成されている雌ねじ孔４７にス１〜ツバロッ
ド２９の雄ねじを係合させるようにしている。さらにソ
レノイドコイル１８の下側に別のソレノイドコイル４８
を付加するようにしている。

以上のような構成において、ステップモータ２５によっ
てあらかじめ主噴射の量あるいはギャップｂの値を調整
するとともに、新たに加えられたステップモータ４５に
よってパイロット噴射の量あるいはギャップａを調整し
ておく。そして所定のタイミングでまずソレノイドコイ
ル１８を励磁する。するとこの］コイル８の付勢力によ
って当接板２４がストッパロッド２９と当接する位置ま
で移動し、制御孔３６によって噴口３８が少しだけ開か
れてパイロット噴射が行なわれる。

そしてこの後に所定のタイミングで第２のソレノイドコ
イル４８を励磁する。すると上方へ加わる力が大きくな
るために、ストッパロッド２９を保持しているステップ
モータ４５のスリーブ４６がコイルばね３２に抗して上
方へ移動することになり、当接板２４の上端はスリーブ
２８の下端と当接するようになる。これによって調量弁
１０がさらに大きく移動し、噴口３８を大きく開いて主
噴射を行なわせるＪ：うになる。従って段階状に燃料の
供給量が増加するようになり、第７図に示す上記第１の
実施例と同様の噴射パターンが得られることになる。し
かもこの実施例によれば、第２のステップモータ４５に
よ″つてパイロット噴射の噴射量をも任意に調整するこ
とが可能になる。

１２一 つぎに本発明の第３の実施例を第９図および第１０図に
つき説明する。この第３の実施例の特徴は、調量弁１０
の軸線方向の移動にリニアステップモータ５１を用いて
いることであって、その可動子５２をロッド２０を介し
て調量弁１０と連結するようにしている。さらに可動子
５２の円滑な移動を可能にするために、上下に案内部材
５３．５４を設けている。そしてマイクロコンピュータ
５によってリニアステップモータ５１を制御することに
よって、第１０図に示すように調量弁１０を移動させる
ようにしている。

従ってこのような構成によれば、単一のリニアステップ
モータ５１によって調量弁１０を段階的に移動させるこ
とが可能になり、これによってアクチュエータ５１の構
造をより簡潔にすることが可能になる。なお圧縮コイル
はね２２についても省略可能であって、調量弁１０の復
動をもリニアステップモータ５１によって行なうようし
てもよい。

つぎに本発明の第４の実施例を第１１図および第１２図
につき説明する。この実施例においては、調量弁１０を
移動さぜるためのアクチュエータとして、ボビン５５に
巻装されたムービングコイル５６を用いるようにしてい
る。ボビン５５に巻装されたムービングコイル５６はロ
ッド２０を介して調量弁１０に連結されるとともに、ム
ービングコイル５６はマグネッ１〜５７の先端に取付け
られたセンタポール５８と外周側のヨーク５９との間に
配されるようになっており、スピーカのボイスコイルの
原理によってムービングコイル５６が上下方向の力を受
け、この力によって調量弁１０を移動させるようにして
いる。そして所定の位置で調量弁１０が正しく停止する
ように、位置センサ６０を設けており、この位置センサ
６０をマイクロコンピュータ５にフィードバックしてム
ービングコイル５６の制御を行なうようにしている。従
ってこのような構成によれば、アクチュエータ５６の構
造がより簡潔になるとともに、第１２図に示すように、
噴射パターンを微妙に制御することが可能になり、最適
な燃焼を達成し得るようになる。

つぎに本発明の第５の実施例を第１３図につき説明する
。この実施例は、逃がし弁６２を設けることによってア
キュムレータを省略したものである。すなわち燃料パイ
プ７に逃がし弁６２を接続するとともに、この逃がし弁
６２の逃がし圧を制御するためのばね６３をアクチュエ
ータ６４を介してマイクロコンピュータ５によって制御
するようにしたのものである。マイクロコンピュータ５
は圧カセンザ４２の出力に応じてアクチュエータ６４を
介してばね６３の移動量を調整し、これによって逃がし
弁６２が作動する圧力を微妙に調整するようにしている
。従ってこのような構成によれば、ポンプ２の出力圧を
ほぼ一定の値に保持することが可能になり、アキュムレ
ータを用いることなく燃料のｒ＠剣を達成できるように
なる。

Ｋ発明の効果】 以上のように本発明は、噴口の有効面積を調量弁によっ
て変化させるようにするとともに、この調量弁をアクチ
ュエータによって移動させるようし、しかも噴射の初期
の燃料の供給量をアクチュエータおよび調子弁ににっで
絞るようにしたものである。従ってこのような構成によ
れば、燃料噴射装置を簡潔に構成することが可能になる
とともに、容易に電子化を達成できるようになる。さら
に１１１１の初期の燃料の供給量を絞ることによって、
エンジンの騒音を低減し、１１１気ガス中の窒素酸化物
の量を少なくすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置の燃
料噴射ノズルの縦断面図、第２図は同燃料噴射装置の全
体の構成を示すブロック図、第３図は調量弁およびその
移動のための構造を示す要部外観斜視図、第４図は調量
弁の縦断面図、第５図は同要部正面図、第６図はこの装
置の動作を示すフローチャート、第７図は噴射のパター
ンを示すグラフ、第８図は第２の実施例に係る燃料噴射
ノズルを示す縦断面図、第９図は第３の実施例に係る燃
料噴射ノズルを示す縦断面図、第１０図はこの燃料噴射
ノズルによる噴射パターンを示すグラフ、第１１図は第
４の実施例に係る燃料噴射ノズルを示す縦断面図、第１
２図は同ノズルによる噴射パターンを示すグラフ、第１
３図は第５の実施例に係る燃料噴射装置を示すブロック
図である。 なお図面に用いた符号において、 ８・・・燃料噴射ノズル ９・・・ノズル本体 １０・・・調量弁 １８・・・ソレノイドコイル ２５・・・ステップモータ ３０・・・ソレノイドコイル ３６・・・制御孔（長孔） ３８・・・噴口 ４５・・・ステップモータ ４８・・・ソレノイドコイル ５１・・・リニアステップモータ ５６・・・ムービングコイル ５７・・・マグネット ６０・・・位置センサ である。 回）←や９杖よｐ−Ｎ １１鴫トー町＝−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　加圧された燃料を燃料噴射ノズルに供給し、このノズ
   ルの噴口から燃料を噴射するようにした装置において、
   前記噴口の有効面積を変化させる調量弁と、この調量弁
   を移動させるアクチユエータとを設け、噴射の初期の燃
   料の供給量を前記アクチユエータおよび前記調量弁によ
   つて絞るようにしたことを特徴とする燃料噴射装置。