JPS6221983B2 - - 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電磁切換弁と別体に
離れて設けられた燃料制御弁を作動させ、この燃
料制御弁に一体に連結されかつ機関の燃焼室近傍
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、燃料機構、燃料制御機構と、こ
られ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
大型となり、また電磁弁が噴射弁に一体に連設さ
れているので、シリンダヘツドの熱や振動により
電磁弁が故障し易いなどの問題があつた。

本発明は上記の問題を解決するためになされた
もので、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
別体に離れて制御油管路を介して接続され電磁切
換弁からの高圧制御油により強制駆動して高圧燃
料油の供給または遮断を行う燃料制御弁と、この
燃料制御弁に燃料油路が連通するように一体に連
結され機関の燃料室に燃料を噴射する噴射弁とで
燃料噴射装置を構成することにより、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
から離して設置できるようにした燃料噴射装置の
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、図面を参照して設明
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
弁に別体に離れて制御油管路７，８を介して接続
され電磁切換弁からの高圧制御油により強制駆動
して高圧燃料油の供給または遮断を行う燃料制御
弁３と、この燃料制御弁に燃料油路が連通するよ
うに一体に連結され機関の燃焼室に燃料を噴射す
る噴射弁４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１１と弁部１
８とからなり、アクチユエータ部１１には電磁切
換弁２により強制駆動されるピストン１３と、こ
のピストン１３を常に噴射弁４側に押すバネ１４
を内蔵し、弁部１８の弁軸２０の一端は前記ピス
トン１３に連結されてピストン１３と同様に駆動
され、弁軸２０の他端は円錐台形の弁体２１に形
成され、かつこの弁体２１に沿うように円錐台形
の弁座２２が形成され、弁体２１がアクチユエー
タ部１１により駆動され、弁座２２に着座した場
合には、高圧燃料油供給路２３から供給される燃
料油を遮断し、逆に弁体２１が弁座２２から離れ
ると、燃料油を燃料油路５を経由して次段の噴射
弁４に導くように構成され、また弁軸２０には燃
料油排出ポート２４と、このポート２４に連通し
かつ弁軸２０の中心を通り弁体２１の先端に至る
連通路２５が設けられており、弁体２１が弁座２
２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２４は燃料油排出路２６に導通し、
弁体２１が弁座２２から離れる燃料制御弁の開状
態では、燃料油排出ポート２４と燃料油排出路２
６とは遮断されるように構成され、一方、燃料制
御弁３に直接連結された噴射弁４は、弁箱２７、
弁蓋２８、弁箱内を摺動可能な摺動体３０および
バネ３１からなり、弁蓋２８には燃料制御弁の燃
料油路５に連通する燃料油路６が設けられ、摺動
体３０の先端には弁体３２が形成され、摺動体３
０が下方向に押された場合、弁箱２７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３０と弁箱２７の間には燃料圧
力室３４が形成され、摺動体３０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２７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１０を経由して供給される制御油を制御油管
路７を導き、さらに次段の燃料制御弁３のアクチ
ユエータ部１１のピストン下側の圧力室１２に送
り、ピストン１３をバネ１４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１５内の制御油は、制御油管路８から
制御油戻り路１６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１０から供給される制御
油は制御油管路８に導かれ、アクチユエータ部１
１のピストン１３をバネ１４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１２の燃料油を、制御油管路７から
制御油排出路１７を経由して制御油タンク（図示
せず）に排出する。

燃料制御弁３において、弁体２１がアクチユエ
ータ部１１により駆動され、弁座２２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２３から供給される燃料油を遮断
し、逆に弁体２１が弁座２２から離れると、すな
わち燃料制御弁の開状態では、燃料油を燃料油路
５を経由して次段の噴射弁４に導く。また弁体２
１が弁座２２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２４は燃料油排出路２
６に導通し、弁体２１が弁座２２から離れる燃料
制御弁の開状態では、燃料油排出ポート２４と燃
料油排出路２６とは遮断される。したがつて、弁
部１８では、アクチユエータ部１１に駆動されて
弁体２１が弁座２２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２４は燃料油排出路２６に接続され、燃料油
路５および次段の噴射弁４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４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２１が弁座２２から離れ燃料油が燃
料油路５を経由して噴射弁４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２４と燃料
油排出路２６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４において、前段の燃料制御３が開状態
になり高圧の燃料油が燃料油路５を経由して噴射
弁４に供給されると、燃料油はまず燃料油路６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３０をバネ３１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２７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２４と燃料油排
出路２６とが連通状態になると、噴射弁４の燃料
圧力室３４の燃料油は、連通路３５、燃料油路
６，５を経て、さらに燃料制御弁３の連通路２５
を介し燃料油排出ポート２４から燃料油排出路２
６を経て排出され、燃料油圧を解放する。その結
果、噴射弁４の摺動体３０はバネ３１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３０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および噴射弁４から構成され
る。燃料制御弁３と噴射弁４とは燃料油路５，６
が連通するように一体に連結され、シリンダ１気
筒当り１個または複数個設けられる。また電磁切
換弁２は燃料制御弁３に別体に離れて制御油管路
７，８を介して接続されている。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１０を経由して供給される制御油を制
御油管路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１１のピストン下側の圧力室１
２に送り、ピストン１３をバネ１４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１５内の制御油は、燃料油管路
８から制御油戻り路１６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１０から供給さ
れる制御油は制御油管路８に導かれ、アクチユエ
ータ部１１のピストン１３をバネ１４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１２の制御油を、制御油管
路７から制御油管路１７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
御油管路７を制御油排出路１７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１１と弁部１
８とから構成されており、アクチユエータ部１１
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１３と、このピストン１３を常に矢印と逆
方向（下方向）に押すバネ１４を内蔵している。
一方、弁部１８の弁軸２０の一端は前記ピストン
１３に連通されてピストン１３と同様に駆動され
る。また弁軸２０の他端は円錐台形の弁体２１に
形成され、かつこの弁体２１に沿うように円錐台
形の弁座２２が形成されている。したがつて弁体
２１がアクチユエータ部１１により駆動され、弁
座２２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２３から供給さ
れる燃料油を遮断し、逆に弁体２１が弁座２２か
ら離れると、すなわち燃料制御弁の開状態では、
燃料油を燃料油路５を経由して次段の噴射弁４に
導く。また弁軸２０には燃料油排出ポート２４
と、このポート２４に連通しかつ弁軸２０の中心
を通り弁体２１の先端に至る連通路２５が設けら
れており、弁体２１が弁座２２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２４は
燃料油排出路２６に導通し、弁体２１が弁座２２
から離れる燃料制御弁の開状態では、燃料油排出
ポート２４と燃料油排出路２６とは遮断される。
したがつて、弁部１８では、アクチユエータ部１
１に駆動されて弁体２１が弁座２２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２４は燃料油排出路２６に
接続され、燃料油路５および次段の噴射弁４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４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２１が弁座２２か
ら離れ燃料油が燃料油路５を経由して噴射弁４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２４と燃料油排出路２６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４は、弁箱２７、弁蓋２８、弁箱内を摺
動可能な摺動体３０およびバネ３１などから構成
されており、弁蓋２８には燃料制御弁の燃料油路
５に連通する燃料油路６が設けられている。また
摺動体３０の先端には弁体３２が形成され、摺動
体３０が矢印と逆方向（下方向）に押された場
合、弁箱２７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３０と
弁箱２７の間には燃料圧力室３４が形成されてお
り、摺動体３０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油路５を経由して噴射弁
４に供給されると、燃料油はまず燃料油路６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３０をバネ３１のバネ力に
抗して矢印の方向（上方向）に移動させ、弁体３
２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２７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２４と燃料油排出
路２６とが連通状態になると、噴射弁４の燃料圧
力室３４の燃料油は、連通路３５、燃料油路６，
５を経て、さらに燃料制御弁３の連通路２５を介
し燃料油排出ポート２４から燃料油排出路２６を
経て排出され、燃料油圧を解放する。その結果、
噴射弁４の摺動体３０はバネ３１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３
０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４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、一体に形成された噴射弁および
燃料制御弁は直接シリンダヘツドに設置され、制
御油管路７，８を経由して電磁切換弁２を別置す
ることが可能である。このため熱や振動をきらう
電磁切換弁を機関の燃焼室近傍から離して設置す
ることができ、電磁切換弁の故障を少なくするこ
とができる。この際、制御油管路７，８の長さに
起因する噴射パルス信号Ｅに対し、噴射弁４の開
閉の遅れ時間は機関の運転状態にかかわらず一定
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、燃料油路５および噴射弁４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４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
除された場々と同様に、制御油供給路１０から供
給される制御油は制御油管路８に導かれ、アクチ
ユエータ部１１のピストン１３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１２の制御油を制御油管路７から制御油油排
出路１７を経由して制御油タンクに排出し、その
結果、噴射弁４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１４のバネ力により
ピストン１３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４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１１の
ピストン１３の両側の圧力室１５，１２に燃料油
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
制御油源から制御油管路１０を経由して供給され
る制御油を制御油管路７を導き、次段の燃料制御
弁３のアクチユエータ部１１のピストン下側の圧
力室１２に送り、ピストン１３をバネ１４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１１のピストン下側の圧力室１２は
制御油管路７から制御油排出路１７に通じる油路
が形成され、アクチユエータ部１１のピストン１
３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１２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、熱
や振動が悪影響を及ぼす電磁切換弁をシリンダヘ
ツドから離れた位置に設置でき、このため電磁切
換弁の損傷、故障などによるトラブルが防止でき
るとともに、電磁切換弁の寿命を延ばすことがで
きる。また燃料制御弁と噴射弁とが一体化されて
いるため、燃料油路の距離が短くなり、この間に
おける伝達遅れが小さく適応性が確保されるの
で、本発明はとくに速応性の必要な中高速エンジ
ン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、燃料油排出ポートは燃料油排出路に接
続され、燃料油路および次段の噴射弁内の燃料油
圧は急激に低下し、結果として、噴射終了時の
「あとだれ」を防止でき、さらに噴射弁の弁体と
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…噴射弁、５，６…燃料
油路、７，８…制御油管路、１０…制御油供給
路、１１…アクチユエータ部、１２…圧力室、１
３…ピストン、１４…バネ、１５…圧力室、１６
…制御油戻り路、１７…製御油排出路、１８…弁
部、２０…弁軸、２１…弁体、２２…弁座、２３
…高圧燃料油供給路、２４…燃料油排出ポート、
２５…連通路、２６…燃料油排出路、２７…弁
箱、２８…弁蓋、３０…摺動体、３１…バネ、３
２…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、この電磁切換弁に別体
   に離れて制御油管路を介して接続され電磁切換弁
   からの高圧制御油により強制駆動して高圧燃料油
   の供給または遮断を行う燃料制御弁と、この燃料
   制御弁に燃料油路が連通するように一体に連結さ
   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、弁体がアクチユエータ部により駆動され、弁
   座に着座した場合には、高圧燃料油供給路から供
   給される燃料油を遮断し、逆に弁体が弁座から離
   れると、燃料油を燃料油路を経由して次段の噴射
   弁に導くように構成され、また弁軸には燃料油排
   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
   し、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
   れるように構成され、一方、燃料制御弁に直接連
   結された噴射弁は、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、弁蓋には燃料制
   御弁の燃料油路に連通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。