JPS62189360A - 燃料噴射計量装置 - 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槻関等に用いられる燃料噴射計量装
置に関する。

（従来の技術） ディーゼルｌ！閏の燃料噴射を行うために、燃料ブや、
高圧燃料を噴射するノズル部に加圧部を備えているユニ
ットインジェクタ等がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、これらの燃料噴射装置において燃料噴射量を
制御するために、例えば分配型燃料噴射ポンプにあって
は、自動車工学全書５「ディーゼルエンジン」にもある
ように、愼関回転に同期して回転しながら往復動するプ
ランジャにスピルリングが嵌めてあり、このスピルリン
グの位置を調整することにより燃料の噴射量を増減制御
している。

スピルリングの位置は運転状態に応じて複雑な構造のリ
ンクやレバーにより調整されるのであるが、スピルリン
グの微小な変位によっても燃料の噴射量が大すく変化す
るため、出力、燃費、排気、騒音等の諸条件を満足する
ように正確に燃料噴射量を制御することはながなが困難
であった。

このことは上記した他の燃料噴射装置においてもほぼ同
様であって、燃料噴射量を要求に応じて機関の出力や燃
費等の改善にとってきわめて重大な課題となっている。

本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

（問題魚を解決するための手段） 本発明は燃料を吸い込み加圧する圧力室と、圧力室の加
圧燃料を噴射ノズルへと導く燃料通路と、圧力室と低圧
側とを連通する燃料逃がし通路と、燃料逃がし通路を開
閉する第１の弁と、第１の弁の弁体背面に形成される背
圧室と、背圧室と圧力室とを常時連通する圧力通路と、
背圧室と低圧側とを連通する第２の燃料逃がし通路と、
ｔＩＳ２の燃料逃がし通路を開閉する第２の弁とから構
成される。

（作用） 圧力室の燃料が加圧される吐出行程で第２の弁が閉じる
と、背圧室の圧力が上昇して第１の弁の弁体が閉弁方向
に押圧されて閉じる。これによって圧力室から燃料通路
へと高圧燃料が送り込まれ、噴射ノズルから燃料の噴射
が開始される。

このように噴射を開始してから所定の期間経過後にｔＪ
Ｓ２の弁を開くと、１２の燃料逃がし通路を経由して背
圧室の圧力が解放され、これによって第ユの弁が第１の
燃料逃がし通路を開く。

燃料通路の高圧燃料は低圧側と連通する第１の燃料逃が
し通路へと流れるので、噴射ノズルからの燃料の噴射が
停止する。

（実施例） 第１図は本発明をユニットインジェクタに適用した一実
施例の概略構成を示すものである。

ユニットインジェクタ２０の本体２１に！？！設された
シリング２２にプランジャ２３が摺動可能に嵌合してお
り、プランジャ２３はプランジャ２３の頭部と本体２１
との間に介装されたスプリング２４により図中上方に付
勢されるとともに、機関に同期して回転するカム２５に
頭部を当接しており、カム２５の１回転毎にプランジャ
２３は押し下げられ、圧力室２６の燃料を加圧する。

圧力室２６は燃料タンク３９がらの燃料供給通路２８に
連通しており、機関に同期して回転する燃料供給ポンプ
３７が燃料タンク３９内の燃料を燃料供給通路２８を介
して圧力室２６に供給するようになっている。

本体２１の下部には圧力室２６で加圧された高圧燃料を
図示しない燃焼室に噴射するノズル部２７が形成される
。

具体的にはノズル部２７は圧力室２６と燃料通路２９を
介して連通するニードル室２７Ｄ、ニードルバルブ２７
Ｃ１スプリング２７Ｂ、噴孔２７Ｅ並びにスプリング室
２７Ａから構成されており、常時はスプリング２７Ｂが
ニードルバルブ２７Ｃを下方に付勢して噴孔２７Ｅを閉
じているが、圧力室２６の高圧燃料が燃料逃ＷＩ２９を
介してニードル室２７Ｄに伝わり、この圧力がスプリン
グ２７Ｂの付勢力（ノズル部２７の開弁圧）に打ち勝つ
と、ニードルパルプ２７Ｃを上方に付勢して噴孔２７Ｅ
を開き、圧力室２６の燃料が噴孔２７Ｅから噴射される
ようになっている。

圧力室２６に連通する燃料供給通路２８からは＃１＾繕
−：１及講１１誦騎り１講１１．−献１　　簀＾嬶ψ＝
１ヱがし通路３１を開閉するために第１の弁としての計
量弁３５が設けられる。

また、燃料供給通路２８のさらに上流（図で右側）には
、この燃料供給通路２８を開閉する第２の弁としての電
磁弁３６が介装される。

この燃料供給通路２８は前記燃料逃がし通路３１の下流
において燃料通路２９とも連通しており、圧力室２６の
高圧燃料は電磁弁３６が閉じると、後述のように計量弁
３５も閉じて燃料逃がし通路３１へは逃げられないため
、高圧の燃料がノズル部２７に供給されることになる。

計量弁３５は弁体３５Ａの背部に背圧室としてのスプリ
ング室３５Ｂを形成しており、このスプリング室３５Ｂ
に備えたスプリング３５Ｃ１こより弁体３５Ａは図にお
いて左方（閉弁方向）に付勢される。

弁体３５Ａを貫通して圧力室２６からの高圧燃料をスプ
リング室３５Ｂに導く圧力通路３５１）を穿設すると共
に、この通路３５Ｄの圧力室２６側には圧力調整用のオ
リフィス３５Ｅを形成している。

従って、圧力室２６が高圧状態のときに電磁弁；（６が
開いたとすると、圧力室２６からの高圧燃料の一部は計
量弁３５の圧力通路３５Ｄ１スプリング室３５Ｂからの
電磁弁３６を経て１２の燃料逃がし通路を兼用する燃料
供給通路２８へ逃げる。

なお、燃料供給通路２８は圧力ｇｇ、弁３８を介して燃
料戻し通路３３とも述通し、燃料供給通路圧力が所定値
以上になると開弁して、余剰燃料を燃料タンク３９に逃
がすようになっている。

圧力通路３５Ｄに燃料が流れると、ｌ［用のオリフィス
３５Ｅの前後に差圧が生じ（オリフィス；（５Ｅの後の
スプリング室３５Ｂ側の圧力がオリフィス３５Ｅの手筋
の圧力室２６側の圧力よりも低くなる）、この前後差圧
による天外な駆動力で弁体３５Ａをスプリング３５Ｃに
抗して図で右方に迅速に移動して計量弁３５を開く。

ここで前後差圧による駆動力を損なわないようにスプリ
ング３５Ｃの付勢力を決めており、計量弁３５が開いて
いる間は高圧燃料は燃料逃がし通路３１へ逃げ、ノズル
部２７に達する燃料圧力を開弁圧以下に下げ、燃料噴射
を遮断するようｌ：なっている。

これに対して電磁弁３６が閉じると、圧力通路３５Ｄの
流れが遮断されるが、スプリング室３５Ｃには圧力室２
６の尚圧燃料が導かれており、この燃料圧力が弁体３５
Ａに背圧として閉弁方向に働１０な駆動力（実際には弁
体３５Ａの先端のシート径の差により生じる力）を生じ
、この燃料圧力による駆動力とスプリング３５Ｃの付勢
力とで弁体３５Ａを図で左方に移動して計量弁３５を閉
じるのである。

前述の電磁弁３６は弁室３６Ａ１弁体３ＧＢ、ツレ／イ
ド３６Ｃから構成され、ソレノイドコ）６Ｃが制御回路
４０からの信号により通電されると、弁体３６Ｂが弁室
３６Ａを閑じて閉弁し、通電がＭ除されると開弁してス
プリング室３５Ｂの圧力を燃料供給通路（第２の燃料逃
がし通路）２８に逃がすものである。

制御回路４０は機関の運転条件を検出する丁段（例えば
ｔｇｉ関回転回転数出する回転数センサ４１、アクセル
ペダルの踏角を検出するアクセルセンサ４２、機関の冷
却水温を検出する水温センサ４３、クランク角を検出す
るクランク角センサ等）からの検出信号に基づき、機関
運転条件に最適な駆動パルス幅を持つ信号をソレノイド
３６Ｃに出力し、電磁弁３６を開田制御する。

シリング２２の上部に形成される環状溝３２は燃料戻し
通路３３を介して燃料タンク３９に連通するとともに、
燃料逃がし通路３１を介して計量弁３５に、また燃料逃
がし通路３１から分岐する燃料逃がし通路３１Ａを介し
てスプリング室２７Ａにそれぞれ連通しており、余分な
燃料を燃料タンク３９に戻すようになっている。

以上の構成による作用を第１図（Ａ）〜（Ｅ）に基づい
て説明する。

燃料供給ポンプ３７により燃料タンク３９の燃料は予圧
され、燃料供給通路２８から開弁している電磁弁３６、
および計量弁３５の圧力通路３５ｒ％　　Ｊ　　ｍｙ　
　／　ｒｒ　　４’９　　Ｒ：ａ　　ｌ）　　ｒ　＋４
　　＃ｋ　　４〜　ｓｔ　　ｈ　　　　　−Ｍ　　ｈ　
　ｋ　　−？　４　１１ジヤ２３の吸入行程における圧
力室２６への吸入作用が促進される（ｔＪＳ１図（Ａ）
参照）。

なお、ｆｊＳ２図に示すように燃料供給通路２８と圧力
室２６とを、連通路４５で直接連通し、その間に、通路
２８から圧力室２６側へは流れるが逆方向には閉となる
逆止弁４６を介装すれば、より円滑なプランジャ２３の
吸入作用を達成することができる。

機関に同期して回転するカム２５によりプランジャ２３
が下降しくｆｆ１１図（Ｂ）が下降始めの時点を示す）
、圧力室２６の燃料を加圧するが、このＬ３．Ｉｌ′Ｉ
、では電磁弁３６は開いており、加圧される燃料の一部
はオリフィス３５Ｅ、圧力通路３５Ｄ、スプリング室３
５Ｂから電磁弁３６の弁室；）６Ａを経て燃料供給通路
２８へ逃げる。

このためオリフィス３５Ｅの前後差圧が発生し、この前
後差圧による駆動力がスプリング３５Ｃに抗して弁体３
５Ａを図で右に駆動し、計量弁３５を開く。計量弁３５
が開くと加圧された燃料は燃料逃がし通ｖＩ３１へ逃げ
るので、ノズル部２７は開弁圧以上にならず、燃料は噴
射されない。

プランジャ２３がさらに下降し、所定のクランク角でツ
レ／イド３６Ｃに通電して電磁弁３６を閉しると、スプ
リング室３５Ｂの燃料は逃げる場所がなくなるため、ス
プリング室３５Ｂの燃料圧力が上昇しする。

この状態では高圧燃料が弁体３５Ａに背圧として働き、
弁体３５Ａの先端のシート径の差により生ずる大きな駆
動力が、スプリング３５Ｃとともに弁体３５Ａを図で左
に付勢し、このようにして電磁弁３６が閉じた後に計量
弁３５を閉じる。

このため圧力室２６の燃料は閏じ込められ、プランジャ
２３の下降につれて圧力を増し、この高圧燃料が燃料通
路２９を介してノズル部２７のニードル室２７Ｄに伝わ
る。

ニードル室２７Ｄの圧力がニードルバルブ２７Ｃを下方
に付勢するスプリング２７Ｂの付勢力（ノズル部２７の
開弁圧）以上になると、ニードルバルブ２７Ｃを上方に
押し上げて噴孔２７Ｅを開き、圧力室２６の高圧燃料が
図示しない燃焼室に噴射されるのである（第１図（Ｃ）
参照）。

ブランツヤ２３がさらに下降していく過程で、所定のク
ランク角にてツレ／イド、’（６Ｃへの通電をやめて電
磁弁３６を開くと、前述のように圧力室２６の高圧燃料
の一部がオリフィス３５Ｅ、圧力通路３５Ｄを通して逃
げることによりオリフィス３５Ｅの前後に差圧が生じ、
この差圧による天外な駆動力でスプリング３５Ｃに抗し
て計ｉｉ　ｆｉ、　３５を迅速に開弁方向に駆動する。

このため高圧燃料は燃料逃がし通路３１に逃げ、燃料通
路２９の圧力は速やかに下降し、ノズル部２７の開弁圧
以下となって燃料の噴射が直ちに停止する（第１図（Ｄ
）参照）。

プランジャ２３が最下点に達した稜角び上１１を始める
と、圧力室２６の圧力が低下するため計量弁３５は閉じ
るが電磁弁３６は開いており、電磁弁３６からスプリン
グ室３５Ｂ、圧力通路３５１）、オリアイス３５Ｅを経
て圧力室２６に燃料が導入される（第１図（Ｅ）参照）
。

すなわち、燃料の噴射は電磁弁３６を閉じた所定時間後
から電磁弁３６を開くまでの間に行なわれることになる
。

従って、電磁弁３６を開閉するソレノイド３６Ｃへの通
電時期並びに通電時間を運転条件に応じて変えることに
より、ノズル部２７がら噴射される燃料の噴射時期並び
に噴射量が制御される。

そして高圧燃料の供給を直接制御する計量弁３５は、オ
リアイス前後差圧によって生じる駆動力により開く一方
、スプリング室３５Ｂに導いた高圧燃料による背圧を利
用した弁体３５Ａの先端のシート径の差による駆動力と
スプリング３５Ｃの付勢力とにより閉じるため、高圧燃
料に対しても応答良く確実に開閉することができ、また
電磁弁３６としてはスプリング室３５Ｂの圧力を逃がし
あるいは閉じ込めるだけでよく、シたがって大きな駆動
力は必要としない。

これらの結果、燃料噴射量は電磁弁３６に対する電気的
信号に応じて正確かつ応答良く制御することができる。

この実施例はユニットインジェクタへの適用例を示した
が、本発明はこの他、たとえば分配型の燃料噴射ポンプ
にも適用できることは明白で、この場合には１１１ｊ記
圧力室２６に相当する、プランジャによって加圧される
ポンプ室に燃料供給通路２８を接続すれば良く、これに
よって噴射終了時期を制御するスピルリング及びこれを
駆動するためのＩｕ雑なリンクやレバー機構を不要とす
ることができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、高圧燃料の一部を逃がす
ことにより第１の弁としての計量弁のＭｉ後に差圧を生
じさせ、この差圧による駆動力で計量弁の開作動を行う
と共に、高圧燃料による背圧を利用した弁体の先端のシ
ート径の差による駆動力で計量弁の閉作動を行うので、
高圧燃料に対しても応答良く確実に開閉することができ
、また第２の弁としての電磁弁は、第１の弁の背部のス
プリング室の圧力を逃がしあるいは閉じ込めるだけでよ
く、したがって大外な駆動力を必要としないため小型な
もので済み、これらの結果、燃料噴射量を電磁弁に対す
る電気的信号に応じて正値かつ応答良く制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＳ１図は本発明の一実施例の概略構成を示すもので
、同図（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ作動状態を説明する断
面図、第２図は本発明の他の実施例の概略構成断面図で
ある。 ２３・・・ブランツヤ、２５・・・カム、２６・・・圧
力室、２７・・・ノズル、２８・・・燃料供給通路（ｆ
ｆＳ２の燃料逃がし通路）、３１・・・ｍｌの燃料逃が
し通路、３５・・・計量弁、３５Ａ・・・弁体、３５Ｂ
・・・スプリング室、３５Ｄ・・・圧力通路、３５Ｅ・
・・オリフィス、３６・・・電磁弁、３７・・・燃料供
給ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料を吸い込み加圧する圧力室と、圧力室の加圧燃料を
   噴射ノズルへと導く燃料通路と、圧力室と低圧側とを連
   通する燃料逃がし通路と、燃料逃がし通路を開閉する第
   １の弁と、第１の弁の弁体背面に形成される背圧室と、
   背圧室と圧力室とを常時連通する圧力通路と、背圧室と
   低圧側とを連通する第２の燃料逃がし通路と、第２の燃
   料逃がし通路を開閉する第２の弁とから構成されること
   を特徴とする燃料噴射計量装置。