JPS6221982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃料噴射装置、詳しくは
機関の運転状態に対応して噴射パルス発生器から
発生される噴射パルス信号に応動する電磁切換弁
により、高圧燃料油源から供給される高圧燃料油
を供給または遮断するように燃料制御弁を作動さ
せ、この燃料制御弁から燃料導管を経由して、機
関の燃焼室近傍に別に設けられ供給燃料油圧によ
つて自己開閉する噴射弁に対し、前記噴射パルス
信号に従つて高圧燃料油の供給または遮断を行
い、この噴射弁から燃料を燃焼室内に効率よく噴
射する燃料噴射装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近の内燃機関は、機関の効率向上および公害
防止などの理由で電子式燃料噴射装置を装備する
傾向にあり、それに関連して種々の提案がなされ
ている。たとえば特開昭55―161954号公報などに
示されるように、噴射機構、燃料制御機構と、こ
れらの駆動機構および異常時のバツクアツプ機構
などが一体化された装置がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記従来の装置では、構造が複雑でかつ
大型となる欠点がある。したがつてこのような従
来の燃料噴射装置を、噴射弁を取り付けるべきシ
リンダヘツドに大きな排気弁を有するユニフロー
型のデイーゼル機関や吸排気弁を有する４ストロ
ークデイーゼル機関のように、噴射装置の取付位
置および寸法が制限されるような機関に設置する
のは困難である。

本発明は上記の問題を解決するためになされた
もので、シリンダヘツドには小型でコンパクトな
供給燃料油圧により自己開閉する噴射弁のみを設
置し、別に設けられた燃料制御弁から一本の燃料
導管を経由して高圧燃料油の供給または遮断を行
い、機関に燃料を噴射するようにすることによ
り、効率よくかつ安全に運転することができる燃
料噴射装置の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の燃料噴射装置は、図面を参照して説明
すれば、噴射パルス発生器１からの噴射パルス信
号により作動する電磁切換弁２と、この電磁切換
弁に接続され高圧燃料油の供給または遮断を行う
ように電磁切換弁により作動する燃料制御弁３
と、この燃料制御弁に燃料導管４を介して接続さ
れ機関の燃焼室に燃料を噴射する噴射弁５とから
なる燃料噴射装置において、 燃料制御弁３はアクチユエータ部８と弁部１７
とからなり、アクチユエータ部８には電磁切換弁
２により強制駆動されるピストン１１と、このピ
ストン１１を常に噴射弁５側に押すバネ１２を内
蔵し、弁部１７の弁軸１８の一端は前記ピストン
１１に連結されてピストン１１と同様に駆動さ
れ、弁軸１８の他端は円錐台形の弁体２０に形成
され、かつこの弁体２０に沿うように円錐台形の
弁座２１が形成され、この弁座２１の上側の空間
に高圧燃料油供給路２２が接続され、弁軸１８に
は燃料油排出ポート２３と、このポート２３に連
通しかつ弁軸１８の中心を通り弁体２０の先端に
至る連通路２４が設けられており、弁体２０が弁
座２１に着座する燃料制御弁の閉状態では、この
燃料油排出ポート２３は燃料油排出路２５に導通
するとともに、高圧燃料油供給路２２と燃料導管
４とは遮断され、弁体２０が弁座２１から離れる
燃料制御弁の開状態では、燃料油排出ポート２３
と燃料油排出路２５とは遮断されるとともに、高
圧燃料油供給路２２と燃料導管４とは導通するよ
うに構成され、一方、燃料制御弁３に燃料導管４
を介して接続された噴射弁５は、弁箱２６、弁蓋
２７、弁箱内を摺動可能な摺動体２８およびバネ
３０からなり、弁蓋２７には燃料導管４と接続す
る燃料油路３１が設けられ、摺動体２８の先端に
は弁体３２が形成され、摺動体２８が下方向に押
された場合、弁箱２６の内部下底に設けられた弁
座３３に着座するようになつており、さらに摺動
体２８と弁箱２６の間には燃料圧力室３４が形成
され、摺動体２８に設けられた連通路３５を経由
して燃料油の供給または排出が行われるように構
成され、弁箱２６の下端に噴射孔３７を有する噴
射ノズル３６が連設されたことを特徴としてい
る。

〔作 用〕

電磁切換弁２に噴射パルス信号Ｅが印加された
場合、高圧制御油圧源（図示せず）から制御油供
給路６を経油して供給される制御油を制御油路７
に導き、さらに次段の燃料制御弁３のアクチユエ
ータ部８のピストン下側の圧力室１０に送り、ピ
ストン１１をバネ１２のバネ力に抗して矢印の方
向（上方向）に動かし、同時にピストン上側の圧
力室１３内の制御油は、制御油路１４から制御油
戻り路１５を経由し制御油タンク（図示せず）に
戻す。逆に噴射パルス信号Ｅが解除された場合に
は、制御油供給路６から供給される制御油は制御
油路１４に導かれ、アクチユエータ部８のピスト
ン１１をバネ１２のバネ力と合せて矢印の逆方向
（下方向）に動かし、同時にピストン下側の圧力
室１０の制御油を、制御油路７から制御油排出路
１６を経油して制御油タンク（図示せず）に排出
する。

燃料制御弁３において、弁体２０がアクチユエ
ータ部８により駆動され、弁座２１に着座した場
合には、すなわち燃料制御弁の閉状態では、高圧
燃料油供給路２２から供給される燃料油を遮断
し、逆に弁体２０が弁座２１から離れると、すな
わち燃料制御弁の開状態では、燃料油を燃料導管
４を経油して次段の噴射弁５に導く。また弁体２
０が弁座２１に着座する燃料制御弁の閉状態で
は、この燃料油排出ポート２３は燃料油排出路２
５に導通し、弁体２０が弁座２１から離れる燃料
制御弁の開状態では、燃料油排出ポート２３と燃
料油排出路２５とは遮断される。したがつて、弁
部１７では、アクチユエータ部８に駆動されて弁
体２０が弁座２１に着座し、燃料油の供給が遮断
される燃料制御弁の閉状態では、燃料油排出ポー
ト２３は燃料油排出路２５に接続され、燃料導管
４および次段の噴射弁５内の燃料油圧は急激に低
下し、結果として、噴射終了時の「あとだれ」を
防止でき、さらに噴射弁５の弁体と弁座にたとえ
漏洩が生じても、燃料噴射が行われることはな
い。逆に弁体２０が弁座２１から離れ燃料油が燃
料導管４を経由して噴射弁５に供給される燃料制
御弁の開状態では、燃料油排出ポート２３と燃料
油排出路２５は遮断されるため、高圧の燃料油の
供給が可能となる。

噴射弁５において、前段の燃料制御弁３が開状
態になり高圧の燃料油が燃料導管４を経由して噴
射弁５に供給されると、燃料油はまず燃料油路３
１および連通路３５を通つて燃料圧力室３４に導
かれ、燃料油の圧力で摺動体２８をバネ３０のバ
ネ力に抗して矢印の方向（上方向）に移動させ、
弁体３２を弁座３３から離すことにより、すなわ
ち噴射弁を開状態にすることにより、燃料油はさ
らに弁体３２と弁座３３の隙間を経て、弁箱２６
の下端に連設された噴射ノズル３６の噴射孔３７
から機関の燃焼室に噴射される。ついで前段の燃
料制御弁３が閉状態となつて高圧の燃料油の供給
が遮断され、同時に燃料油排出ポート２３と燃料
油排出路２５とが連通状態になると、噴射弁５の
燃料圧力室３４の燃料油は、連通路３５、燃料油
路３１および燃料導管４を経て、さらに燃料制御
弁３の連通路２４を介し燃料油排出ポート２３か
ら燃料油排出路２５を経て排出され、燃料油圧を
解放する。その結果、噴射弁５の摺動体２８はバ
ネ３０のバネ力に押されて矢印と逆方向（下方
向）に移動し、摺動体２８の弁体３２が弁座３３
に押し付けられ、噴射ノズル３６への燃料供給を
遮断する。したがつて燃料の噴射は遮断される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明の燃料噴射装置の一実施態様
を示し、大別して噴射パルス発生器１、電磁切換
弁２、燃料制御弁３、燃料導管４および１気筒当
り１個または複数個の噴射弁５から構成される。
噴射パルス発生器１は、機関回転数、クランク軸
回転角など機関の運転状態を表わす信号を入力
し、適切な噴射パルス信号Ｅを発生させ、次段の
電磁切換弁２を駆動する。電磁切換弁２に噴射パ
ルス信号Ｅが印加された場合、高圧制御油圧源
（図示せず）から制御油供給路６を経由して供給
される制御油を制御油路７に導き、さらに次段の
燃料制御弁３のアクチユエータ部８のピストン下
側の圧力室１０に送り、ピストン１１をバネ１２
のバネ力に抗して矢印の方向（上方向）に動か
し、同時にピストン上側の圧力室１３内の制御油
は、制御油路１４から制御油戻り路１５を経由し
制御油タンク（図示せず）に戻す。逆に噴射パル
ス信号Ｅが解除された場合には、制御油供給路６
から供給される制御油は制御油路１４に導かれ、
アクチユエータ部８のピストン１１をバネ１２の
バネ力と合せて矢印の逆方向（下方向）に動か
し、同時にピストン下側の圧力室１０の制御油
を、制御油路７から制御油排出路１６を経由して
制御油タンク（図示せず）に排出する。なお電磁
切換弁２は、噴射パルス信号Ｅが解除されたと
き、弁自体が制御油路７を制御油排出路１６に通
じるように自己復帰するようになつている。

燃料制御弁３はアクチユエータ部８と弁部１７
とから構成されており、アクチユエータ部８には
前段の電磁切換弁２により強制駆動されるピスト
ン１１と、このピストン１１を常に矢印と逆方向
（下方向）に押すバネ１２を内蔵している。一
方、弁部１７の弁軸１８の一端は前記ピストン１
１に連結されてピストン１１と同様に駆動され
る。また弁軸１８の他端は円錐台形の弁体２０に
形成され、かつこの弁体２０に沿うように円錐台
形の弁座２１が形成されている。したがつて弁体
２０がアクチユエータ部８により駆動され、弁座
２１に着座した場合には、すなわち燃料制御弁の
閉状態では、高圧燃料油供給路２２から供給され
る燃料油を遮断し、逆に弁体２０が弁座２１から
離れると、すなわち燃料制御弁の開状態では、燃
料油を燃料導管４を経由して次段の噴射弁５に導
く。また弁軸１８には燃料油排出ポート２３と、
このポート２３に連通しかつ弁軸１８の中心を通
り弁体２０の先端に至る連通路２４が設けられて
おり、弁体２０が弁座２１に着座する燃料制御弁
の閉状態では、この燃料油排出ポート２３は燃料
油排出路２５に導通し、弁体２０が弁座２１から
離れる燃料制御弁の開状態では、燃料油排出ポー
ト２３と燃料油排出路２５とは遮断される。した
がつて、弁部１７では、アクチユエータ部８に駆
動されて弁体２０が弁座２１に着座し、燃料油の
供給が遮断される燃料制御弁の閉状態では、燃料
油排出ポート２３は燃料油排出路２５に接続さ
れ、燃料導管４および次段の噴射弁５内の燃料油
圧は急激に低下し、結果として、噴射終了時の
「あとだれ」を防止でき、さらに噴射弁５の弁体
と弁座にたとえば漏洩が生じても、燃料噴射が行
われることはない。逆に弁体２０が弁座２１から
離れ燃料油が燃料導管４を経由して噴射弁５に供
給される燃料制御弁の開状態では、燃料油排出ポ
ート２３と燃料油排出路２５は遮断されるため、
高圧の燃料油の供給が可能となる。

噴射弁５は、弁箱２６、弁蓋２７、弁箱内を摺
動可能な摺動体２８およびバネ３０などから構成
されており、弁蓋２７には燃料導管４と接続する
燃料油路３１が設けられている。また摺動体２８
の先端には弁体３２が形成され、摺動体２８が矢
印と逆方向（下方向）に押された場合、弁箱２６
の内部下底に設けられた弁座３３に着座するよう
になつている。さらに摺動体２８と弁箱２６の間
には燃料圧力室３４が形成されており、摺動体２
８に設けられた連通路３５を経由して燃料油の供
給または排出が行われる。このような構成におい
て、前段の燃料制御弁３が開状態になり高圧の燃
料油が燃料導管４を経由して噴射弁５に供給され
ると、燃料油はまず燃料油路３１および連通路３
５を通つて燃料圧力室３４に導かれ、燃料油の圧
力で摺動体２８をバネ３０のバネ力に抗して矢印
の方向（上方向）に移動させ、弁体３２を弁座３
３から離すことにより、すなわち噴射弁を開状態
にすることにより、燃料油はさらに弁体３２と弁
座３３の隙間を経て、弁箱２６の下端に連設され
た噴射ノズル３６の噴射孔３７から機関の燃焼室
に噴射される。ついで前段の燃料制御弁３が閉状
態となつて高圧の燃料油の供給が遮断され、同時
に燃料油排出ポート２３と燃料油排出路２５とが
連通状態になると、噴射弁５の燃料圧力室３４の
燃料油は、連通路３５、燃料油路３１および燃料
導管４を経て、さらに燃料制御弁３の連通路２４
を介し燃料油排出ポート２３から燃料油排出路２
５を経て排出され、燃料油圧を解放する。その結
果、噴射弁５の摺動体２８はバネ３０のバネ力に
押されて矢印と逆方向（下方向）に移動し、摺動
体２８の弁体３２が弁座３３に押し付けられ、噴
射ノズル３６への燃料供給を遮断する。したがつ
て燃料の噴射は遮断される。

以上説明した本発明の燃料噴射装置を構成する
噴射パルス発生器１、電磁切換弁２、燃料制御弁
３および噴射弁５の各部の作動状態をタイムチヤ
ートとして示すと第２図ａ〜ｈのようになる。

第１図に示す燃料噴射装置は上記のように構成
されているから、噴射弁５を燃料制御弁３および
電磁切換弁２などと別に設置することが可能であ
り、このため噴射弁５の取付空間は小さくてよ
く、したがつてユニフロー型のデイーゼル機関や
４ストローク機関のように、シリンダヘツドに大
きな吸排気弁およびその駆動機構などを有してい
るようなものにも簡単に取り付けることができ、
また熱や振動をきらう電磁切換弁をシリンダヘツ
ドの燃焼室近傍から離して設置することができ
る。この際、燃料導管４の長さに起因し、噴射パ
ルス信号Ｅに対し噴射弁５の開閉の遅れ時間は一
定であるという重要な事実を本発明者らは実験に
よつて得た。したがつて電磁切換弁２へ指令する
噴射パルス信号Ｅの演算過程において、上記遅れ
時間の補正を施しておくだけでよいことになる。
また燃料制御弁３が高圧の制御油圧により強制駆
動されるため、高圧燃料油の供給、遮断を確実に
行うことができる。さらに燃料制御弁３の開閉動
作に対し、燃料導管４および噴射弁５内の燃料油
圧の急激な上昇および解放を行うことができるた
め、燃料噴射を鋭敏に「あとだれ」を起こすこと
なく確実に行うことができる。また噴射弁５が開
状態のままで固着したり、弁体３２または弁座３
３に損傷が発生して燃料漏れが起こる状態となつ
ても、燃料制御弁３が燃料の供給および遮断を行
うため、機関への異常噴射は防止される。電磁切
換弁２は無励磁状態では、噴射パルス信号Ｅが解
除された場合と同様に、制御油供給路６から供給
される制御油は制御油路１４に導かれ、アクチユ
エータ部８のピストン１１を矢印と逆方向（下方
向）に動かすとともに、ピストン下側の圧力室１
０の制御油を制御油路７から制御油排出路１６を
経由して制御油タンクに排出し、その結果、噴射
弁５への燃料油の供給を遮断するように構成され
ており、電源喪失および断線などに対して安全性
が保証されている。また噴射パルス信号Ｅの電圧
が異常に高圧または低圧となつた場合、パルス幅
が異常に長くなつた場合には、公知の検出方法お
よび信号処理方法により、噴射パルス信号Ｅの伝
送路を切断し、電磁切換弁を無励磁状態とするよ
うにする。この結果、燃料制御弁３は閉状態とな
るように作動し、燃料油を遮断し機関の焼損を防
止することができる。さらに電磁切換弁２に供給
する高圧の制御油圧が一定値以下に低下した場合
には、圧力検出器などでそれを検出し、前述と同
様の公知の方法で電磁切換弁２を無励磁にするこ
とにより、バネ１２のバネ力によりピストン１１
を矢印と逆方向（下方向）に押し、燃料制御弁３
を閉状態にして噴射弁５への高圧の燃料油の供給
を遮断することが可能である。

第１図においては、電磁切換弁２は４方向弁を
使用し、燃料制御弁３のアクチユエータ部８のピ
ストン１１の両側の圧力室１３，１０に制御油圧
を作用させて燃料制御弁３を開閉する場合につい
て説明したが、第３図に示すように、３方向弁の
電磁切換弁２ａを用いることも可能である。すな
わち、噴射パルス信号Ｅが印加されると、高圧制
御油圧源から制御油供給路６を経由して供給され
る制御油を制御油路７に導き、次段の燃料制御弁
３のアクチユエータ部８のピストン下側の圧力室
１０に送り、ピストン１１をバネ１２のバネ力に
抗して矢印の方向（上方向）に動かす。ついで噴
射パルス信号Ｅが解除された場合には、アクチユ
エータ部８のピストン下側の圧力室１０は制御油
路７から制御油排出路１６に通じる油路が形成さ
れ、アクチユエータ部８のピストン１１を矢印と
逆方向（下方向）に押しているバネ力によつて、
圧力室１０内の制御油は排出されると同時に、燃
料制御弁３を閉状態にする。他の構成および動作
は第１図の場合と同様である。

なお本発明は第１図〜第３図に示す装置に限定
されるものではなく、他の形式のものも同様の機
能を果す範囲において、本発明に包含されること
は勿論である。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されているから、シ
リンダヘツドには小型でかつコンパクトな噴射弁
のみを取り付ければよく、燃料制御弁および、熱
や振動をきらう電磁切換弁をシリンダヘツドから
離れた位置に取り付けることができるため、噴射
弁の取付空間を小さくすることができるととも
に、燃料制御弁および電磁切換弁の寿命を延ばす
ことができ、しかも効率よくかつ安全に運転され
るという効果を奏する。したがつて、本発明の装
置は、シリンダヘツドに大きな排気弁を有するユ
ニフロー型のデイーゼル機関や吸排気弁を有する
４ストロークデイーゼル機関のように、噴射装置
の取付位置および寸法が制限されるような機関に
用いるのに適している。

また本発明の装置においては、燃料制御弁の閉
状態では、燃料導管および噴射弁内の燃料油圧は
急激に低下し、結果として、噴射終了時の「あと
だれ」を防止することができ、かつ噴射弁の弁体
と弁座との間に漏洩が生じても、燃料噴射が行わ
れることはないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射装置の一実施態様を
示す断面説明図、第２図は各部の作動状態を示す
タイムチヤート、第３図は本発明の燃料噴射装置
の他の実施態様を示す断面説明図である。 １…噴射パルス発生器、２，２ａ…電磁切換
弁、３…燃料制御弁、４…燃料導管、５…噴射
弁、６…制御油供給路、７…制御油路、８…アク
チユエータ部、１０…圧力室、１１…ピストン、
１２…バネ、１３…圧力室、１４…制御油路、１
５…制御油戻り路、１６…制御油排出路、１７…
弁部、１８…弁軸、２０…弁体、２１…弁座、２
２…高圧燃料油供給路、２３…燃料油排出ポー
ト、２４…連通路、２５…燃料油排出路、２６…
弁箱、２７…弁蓋、２８…摺動体、３０…バネ、
３１…燃料油路、３２…弁体、３３…弁座、３４
…燃料圧力室、３５…連通路、３６…噴射ノズ
ル、３７…噴射孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噴射パルス発生器からの噴射パルス信号によ
   り作動する電磁切換弁と、この電磁切換弁に接続
   され高圧燃料油の供給または遮断を行うように電
   磁切換弁により作動する燃料制御弁と、この燃料
   制御弁に燃料導管を介して接続され機関の燃焼室
   に燃料を噴射する噴射弁とからなる燃料噴射装置
   において、 燃料制御弁はアクチユエータ部と弁部とからな
   り、アクチユエータ部には電磁切換弁により強制
   駆動されるピストンと、このピストンを常に噴射
   弁側に押すバネを内蔵し、弁部の弁軸の一端は前
   記ピストンに連結されてピストンと同様に駆動さ
   れ、弁軸の他端は円錐台形の弁体に形成され、か
   つこの弁体に沿うように円錐台形の弁座が形成さ
   れ、この弁座の上側の空間に高圧燃料油供給路が
   接続され、弁軸には燃料油排出ポートと、このポ
   ートに連通しかつ弁軸の中心を通り弁体の先端に
   至る連通路が設けられており、弁体が弁座に着座
   する燃料制御弁の閉状態では、この燃料油排出ポ
   ートは燃料油排出路に導通するとともに、高圧燃
   料油供給路と燃料導管とは遮断され、弁体が弁座
   から離れる燃料制御弁の開状態では、燃料油排出
   ポートと燃料油排出路とは遮断されるとともに、
   高圧燃料油供給路と燃料導管とは導通するように
   構成され、一方、燃料制御弁に燃料導管を介して
   接続された噴射弁は、弁箱、弁蓋、弁箱内を摺動
   可能な摺動体およびバネからなり、弁蓋には燃料
   導管と接続する燃料油路が設けられ、摺動体の先
   端には弁体が形成され、摺動体が下方向に押され
   た場合、弁箱の内部下底に設けられた弁座に着座
   するようになつており、さらに摺動体と弁箱の間
   には燃料圧力室が形成され、摺動体に設けられた
   連通路を経由して燃料油の供給または排出が行わ
   れるように構成され、弁箱の下端に噴射孔を有す
   る噴射ノズルが連設されたことを特徴とする燃料
   噴射装置。