JPS62271959A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は主としてディーぜルエンジン等の加圧燃焼方式
の内燃機関の燃料噴射装置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点）従来
からこの種の燃料噴射装置は機械式のちのが主体であり
、一部電子制御化されたちのがある。

機械式のものは、噴射特性を確保するため部品のバラツ
キを極く小さく抑えており、高師であった。また、電子
制御化されたものも含め、いずれも制御性が不十分であ
った。

例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴ｃＦｌ装置として
、特公昭４６−３９７２９＠公報に開示されたものがあ
る。この燃料噴射装置においては圧力室とポンプｆ’ｆ
”業室に燃料を供給する電磁弁がユニットインジェクタ
内に設けられ、そのｉ　ｌ弁を切り換えて、燃料噴射工
程の開始と終了とを制御する構造になっている。

また、別タイプの燃料噴射装置として、特開昭５９−１
５５５６８号公報に開示されたものがある。この燃料噴
射装置は、ユニットインジェクタに電磁開閉弁と燃圧制
御手段を設ける一方、ユニットインジェクタの外部に圧
力制御手段を設け、燃圧制御手段を圧力制御手段のりニ
アモータによって調圧するものである。前記電磁開閉弁
は噴出時期と噴射ωとを制御し、燃圧制御手段は噴射率
を制御するようになっている。

ところが、前記いずれの燃料噴射装置も構造的に複雑な
ため部品点数が多く、大型になり、ひいてはコスト高に
なり、実際のディーゼルエンジンに搭載するには問題が
あるだけでなく、噴射特性の制御も必ずしも充分とはい
えない。

本発明の目的は、構造が簡単で、しかも燃料の噴Ｑ＝Ｊ
特性が良好な噴射装置を安価に提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで、本発明は前記問題点を解決するために、ポンプ
シリンダとポンプピストンとによって形成された高圧室
と、該ポンプピストンと連動するプランジャを受圧面と
する圧力室と、前記高圧室からの燃料を内燃機関の燃焼
室に噴射するための噴ｑ４ノズルであって、そのニード
ル弁がスプリングの押圧力によって噴射口を閉塞するよ
うに一付、勢されている＋＋６　Ｑｌノズルとを備えた
ユニットインジェクタと、 前記高圧室に燃料をその供給源から供給する燃料供給用
通路と、 前記高圧室内の燃料の圧力を制御づる第一圧力制御手段
と、 前記圧力挙に対して燃１１を供給するプランジャ駆動用
通路と、 前記プランジャ駆動用通路に設けた第二圧力制御手段と
、 前記二つの圧力制御手段に圧力制御司令を出する制御装
置とからなる装置とする。

（作用） 内燃機関の回転角ヒンリ゛等から回転角検出信号が制御
装置に送られる。燃料の供給源から燃料供給用通路を通
して高圧室に所定圧力で燃料が供給される。

プランジャ駆動用通路から圧力室に燃わ１の一部が供給
され、その燃料が圧力室のプランジャを押圧し、そのプ
ランジ１ノに連動して高［室のポンプピストンが高圧室
内の燃料を加圧する。高圧室に連通する噴射ノズル内の
受圧室の燃１１によりニードル弁が押し上げられ噴射口
が聞かれ、燃料がその噴射口から燃焼室に噴射される。

前記制御装置からの司令により前記第二圧力制御手段が
切り換えられ、圧力挙り目ら燃料が排出し、プランジＶ
が上ｎ　’ｊ’る。ポンプピストンも上界して高圧室及
び同高圧室と連通している受圧室の圧力が低下する。ス
プリングがニードル弁を押し下げ、噴射ノズルの噴射口
が閉塞され、燃料の噴射が停止する。

（実施例） 以下、本発明をディーゼルエンジンの燃料噴射装置に具
体化した実施例を第１〜４図に従って説明する。

最初に、第１図、第２図に基づいてこの実施例の構成を
説明すると、燃料噴！ｌ）Ｊ装置は燃料１の供給源△と
、該供給源Ａから燃料供給用通路２により送られる燃料
１を前記燃焼室内に噴射するだめのユニットインジェク
タＢと、該ユニットインジェクタＢの噴射圧を制御する
ための第一圧力制御手段Ｃと、該ユニットインジェクタ
Ｂ内に設けられたプランジｔ３の駆動を制御する第二圧
力制御手段りと、該第−１二連力制御手段Ｃ，Ｄの作動
を制御する制御装置Ｅの各要素から主として構成されて
いる。

首記供給源Ａは燃お１１を貯留するためのタンク４と、
前記燃料１を吸引して前記燃料供給用通路２を通じて気
筒数に相当する個数のユニットインジェクタＢに供給す
るためのポンプ５とから構成′される。前記ユニットイ
ンジェクタＢはディーゼルエンジンの燃焼室近くの適当
な場所において設置される。

前記燃料供給用通路２の途中には燃料圧コントロール用
通路６が分岐しており、その燃料圧コントロール用通路
６に圧力センサ（図示なし）と、前記燃料供給用通路２
内の圧力を制御する第一圧力制御手段Ｃとが設けられて
いる。

なお、前記第一圧力制御手段Ｃとして比例ソレノイド等
外部からの電気信号等で燃料１が通る通路の断面を変化
させる構造の制御手段が使用される。

前記ユニットインジェクタ已におけるインジェクタ本体
７の上部側には上面に開口するポンプシリンダ８が形成
され、そのポンプシリンダ８にポンプピストン９が摺動
可能に挿入されている。

そして、両者によって容積可変の空間である高圧室１０
ｂ（形成され、その高圧室１０内で前記燃料供給用通路
２から供給された燃料１の圧力が前記ポンプピストン９
０作用により一層高められるようになっている。

前記ポンプピストン９の上部にはプランジャ３が一体的
に設けられている。このプランジｔ−３の横開面積はポ
ンプピストン９のそれより大きく、両者の比は燃料の噴
射率等を考慮して決定されている。

前記プランジャ３の下面とインジェクタ本体７の上面と
の間にはスプリング１１が圧縮した状態で挿入され、ポ
ンプピストン９を常には上方に付勢している。

前記インジェクタ本体７の上面にはプランジャ３を囲動
可能に内蔵するプランジャ用シリンダ１２が装着され、
そのプランジャ用シリンダ１２内において前記プランジ
ャ３の下面とインジェクタ本体７の上面との間は低圧室
１３になっている。

この低圧室１３に溜まった燃料１はプランジャ用シリン
ダ１２の側部に設けられたタンクボート１４及びそのタ
ンクポート１４に接続されるリーク用通路１５を通って
タンク４に排出される。

また、プランジ１？３上においてプランジャ用シリンダ
１２内にはプランジｔ３の上面を受圧面とする圧力室１
Ｇが形成されている。この圧力室１６に対してはプラン
ジャ３を押圧するための燃料１が導入される。そのため
に、前記プランジャ用シリンダ１２において前記圧力室
１６の側部にはインレットポート１７が形成されており
、このインレットポート１７に前記燃料供給用通路２か
ら分岐して延びるプランジャ駆動用通路１８が接続され
ている。

前記プランジャ駆動用通路１８の途中には第二圧力制御
手段としての電磁弁りが設けられており、この電磁弁り
を切り換えて、同電磁弁りから延びる排出用通路１９か
ら燃料１をタンク４に排出することによって、前記高圧
室１０を低圧にすることが可能になっている。

１１１記゛電磁弁りは制御装置Ｅの司令により前記プラ
ンジャ駆動用通路１８を通じて燃料１を６ｎ記圧力室１
６に供給したり、同圧力室１６から燃料１を排出したり
する構造を有している。

前記ユニットインジェクタＢにおけるインジェクタ本体
７の側部には前記燃料供給用通路２が接続されるインレ
ットポート２０が設けられている。

このインレットポート２０は前記燃料供給用通路２から
送油された燃料１の逆流を防止して前記高圧室１０を加
圧できるようにするチェック弁２１と通路２２に続いて
前記高圧室１０と連通している。

前記通路２２の途中には１本の通路２３が分岐し、その
先端に圧力センサ２４を取り付けることが可能な圧力検
出孔２５が形成され、高圧室１０の圧力を検出できるよ
うになっている。検出された圧力は電気信号として前記
制御装置Ｅに入力され、そこで、該信号単独もしくはこ
の信号と前述のコントロール用通路６に設けられた圧力
ヒンサ（図示なし）からの信号との２種の信号から第−
圧ノノ制御手段Ｃ及び前記電磁弁りの作動信号として処
理される。

前記インジェクタ本体７の下部には下方ＩｃＲ口するシ
リンダ状のニードル弁押圧室２６が形成され、その中に
スプリング２７によってニードル弁（後述）を付勢する
ためのリテーナ２８が挿入されている。

また、このニードル弁押圧室２６と前記低圧室１３とは
通路２９によって連通され、ニードル弁押圧室２６にリ
ークされてくる燃料１を低圧室１３に導いてタンク４に
排出できるようになっている。

前記ニードル弁押圧室２Ｇの下端には１扇ノズル本体３
２に内蔵されるニードル弁３３と、該ニードル弁３３の
上動位置を規制するスペーサ３４とから構成されている
。

前記ノズル本体３２の下部には前記ニードル弁３３の先
端部よりわずかに広いＫｉ射口３５が形成され、その上
部に該噴射口３５より拡径された受圧ｖ３６が、ざらに
、その受圧室３６に続いて上方に前記ニードル弁３３の
摺動品３７がそれぞれノズル本体３２の側部に１本の通
路３８が共通に形成されており、その通路３８を通じて
前記受圧室３６に対して、高圧室１０から高圧化された
燃料１が供給される。そして、高圧化された燃料］はニ
ードル弁３３を前記コイルスプリング２７の付勢力に抗
して押し上げ、噴射口３５からディーゼルエンジンの燃
焼室に噴射されるようになっている。

前記ニードル弁３３の基端部にはリテーナ２８の下部が
連接しており、両者は一体的に上−下、動する。

以上のように構成された実施例につき、次にその作用、
効果を第２〜４図に基づいて説明する。

ディーゼルエンジンを起動し、そしてポンプ５が駆動さ
せると、燃料１が燃料供給用通路２中を通りチェック弁
２１を開けて低圧、例えば、数ｋｇ／Ｃｍ２でユニット
インジェクタＢの高圧室１０に供給される。

この状態では、第２図に示すようにプランジャ駆動用通
路１８の電磁弁りは圧力室１６に燃料１が圧送されない
ように閉止されている。

次に、ディーゼルエンジンの回転が回転角センナ等の検
出手段により検出されて、制御装置Ｅに入力される。制
御装置Ｅはこの情報に基づいて電磁弁りに燃料１の噴射
時期を設定して信号を送り、電磁弁りを作動させる。

すると、第３図に示すようにプランジャ駆動用通路１８
からユニットインジェクタＢの圧力室１６に燃料１が供
給される。プランジャ３の横断面積がポンプピストン９
の横断面積より大きいので、プランジレ３はポンプビス
１〜ン９を押し下げ、高圧室１０、通路３８及び受圧室
３６内の燃料１を加圧する。ニードル弁３３は受圧室３
６で推力を受け、スプリング２７の付勢力に抗して上方
に押しトげられる。その結果、噴（ト）ノズル３０の噴
射口３５が開口して、燃料１が燃焼室に噴射される。

燃料１が哨ｑ１されるこの過程において高圧室１Ｏ内は
圧力センサ２４によりモニタリングされ、そのモニタリ
ング情報が制御装置Ｅに送られる。

該制御装ＵＥからの司令で第一圧力制御手段Ｃは圧力室
１６に圧送される燃料１の圧力をホ１１＠する。従って
、この圧力によりポンプピストン９の圧縮力、ひいては
圧縮速度が制御されることから燃焼室に対しては所望の
燃料圧、すなわら、所望の噴射率で燃料１の噴射が可能
になる。

燃料１の噴射を終えるときは、前記回転角センサからの
信号をちとに第４図に示すように制御装置Ｅから電磁弁
りに閉鎖信号が送られ、圧力室１６の燃料１が排出用通
路１９を経てタンク４に排出される。すると圧力室１６
の圧力が低下してポンプピストン９が上昇し、高圧室１
０の圧力も低下する。

高圧室１０の圧力が低下すると、受ＬＬ室３６の圧力も
低下するから、スプリング２７の補助力によりニードル
弁３３が押し下げられ、噴射口３５が閉塞される。

このＪ：うにして燃料１則行程の１サイクルが終了する
が、この燃料噴射行程は各気筒においてサイクル的に行
なわれる。

この実施例は、構造が血中なユニットインジェクタＢを
使用して、燃焼室に対する燃料１の噴射時期及び噴射量
を第二圧力制御手段である電磁弁りにより、そして噴射
率を第一圧力制御手段Ｃにより制御するようにしたので
、構造面及び燃料噴射の制御面で種々の作用、効果が発
揮される。

すなわち、構造面ではポンプピストン９を作動させるカ
ム機構をユニットインジェクタ已に組み込む必要がなく
、ポンプピストン９に対する動力伝達部品が不要になり
、それだけディーゼルエンジンをコンパクトに小型化で
き、かつ部品点数を少なくでき、ひいてはディーゼルエ
ンジンを低廉にすることができる。

また、燃料１が送油される通路系をシンプルにして、ユ
ニットインジェクタＢと第二圧力制御手段りとを別体に
したので、メンテナンスがし易く、それだ【ブユーザに
対するサービス性がよくなり、また、第二圧力制御手段
りに噴射圧力等の高圧が加わらないので、第二圧力制御
手段］〕の耐久性がよい。

制御面では燃料１の噴射時期、噴射量、噴射率をフレキ
シブルに設定して燃料の噴射を１ｉ１１１０でき、しか
もそれを確実に行なうことができ、ひいては、断続噴射
、間欠噴射、不整噴射等を防止できるとともに、高圧化
させたり、応答性を速くしたりすることも可能になり、
アイドル回転の安定化、低ＩＪ音化、低振動化が可能に
なる。

さらに、この実施例では圧力センサ２４を使用して燃料
１の圧力を第−圧ノコ制御手段ｃ等にフィードバックす
るようにしているので、この実施例は特に噴射率を制御
し易い。

本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば、第
−圧力制御手段Ｃとして電磁弁を使用することができ、
また、電磁弁以外の圧力制御手段を使用する場合は電圧
に応じて高速に変形して燃料１が通る通路の断面を制御
可能な圧電素子を組み込んだ制御手段を使用することも
できる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は燃料の噴射時期、噴射量
、噴射率の制御のフレキシビリティを大幅に向上させる
とともに、構造が簡単でかつ安価な燃料噴射装置を提供
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のユニットインジェクタの縦断面図、第
２図は実施例の回路図、第３図は燃料の噴射開始過程を
示す回路図、第４図は燃料噴ｔＡＮ了過程を示す回路図
である。 １・・・燃料、２・・・燃料供給用通路、３・・・プラ
ンジャ、８・・・ポンプシリンダ、９・・・ポンプピス
トン、１０・・・高圧室、１６・・・圧力室、１８・・
・プランジャ駆動用通路、１９・・・排出用通路、３ｏ
・・・噴射ノズル、Ａ・・・供給源、Ｂ・・・ユニット
インジェクタ、Ｃ・・・第一圧力制御手段、Ｄ・・・第
二圧力制御手段、Ｅ・・・制御装置 特許出願人　株式会社φ田自動織機製作所代理人　　　
弁理士　恩１）博宣 第１図 ８２　　ｉ！１ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ポンプシリンダとポンプピストンとによつて形成さ
   れた高圧室と、該ポンプピストンと連動するプランジャ
   を受圧面とする圧力室と、前記高圧室からの燃料を内燃
   機関の燃焼室に噴射するための噴射ノズルであって、そ
   のニードル弁がスプリングの押圧力によつて噴射口を閉
   塞するように付勢されている噴射ノズルとを備えている
   ユニットインジエクタと、 前記高圧室に燃料をその供給源から供給する燃料供給用
   通路と、 前記高圧室内の燃料の圧力を制御する第一圧力制御手段
   と、 前記圧力室に対して燃料を供給するプランジャ駆動用通
   路と、 前記プランジャ駆動用通路に設けた第二圧力制御手段と
   、 前記二つの圧力制御手段に圧力制御司令を出する制御装
   置とからなる内燃機関の燃料噴射装置２．前記第二圧力
   制御手段は電磁弁である特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関の燃料噴射装置３．前記燃料供給用通路はその途
   中に燃料の逆流を防止するチエック弁を備えている特許
   請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料噴射装置。