JPS63212762A - ディーゼル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】 （産業上の利用分野） 本発明はディーゼル機関の燃料噴射装置に関する。

（従来技ｆ４：ｒ　） ディーゼル機関の燃料噴射は従来、カムによる燃料ポン
プの駆動により燃料通路内の燃料圧力を昇圧させ、バネ
による自動１噴射弁式の燃料弁により達成させる方法が
一般的であったが、燃料の噴射始めや噴射期間あるいは
噴射量の制御を可能ならしめることを目的とした燃料噴
射の制御方法に関する技術が近年考案されてきた。

これの実施方法として燃料ポンプから吐出された高圧燃
料を高圧アキュームレータにほぼ一定の圧力で蓄圧し、
燃料弁の開閉を電気的に制御する装置により、蓄圧され
た高圧燃料を放出させて燃料噴射を達成させる方法が例
えば公開特許公報昭５６−１４３３４２号によって公知
である。

ところが上記公知方法では、燃料噴射制御装置は燃料噴
射弁に内蔵され、電子制御燃料噴射弁として一体化され
て形成されているのでそのことに起因して以下に述べる
ようないくつかの問題点がある。すなわち燃料噴射弁は
エンジンのシリンダー内に燃料を噴射させるよう通常、
エンジンの燃料室を構成するシリンダーカバーに格納し
て配設されるためシリンダーカバーは電子制御燃料噴射
弁の寸法に対して設計されるので燃料噴射の方法が電子
制御による燃料噴射方法に限定され例えば電子制御装置
の電子部品に異常を生じて制御不能に陥った場合その対
策手段が困難か高価につくという問題点がある。

またエンジンの１つのシリンダーに複数の燃料噴射弁を
有するようなエンジンでは電子制御燃料弁の数量と制御
作動油の配管数量がそれだけ余分に必要であり、故障の
発生の蓋然性が高くなるという問題がある。

さらに電子制御燃料弁の作動機構を動かず制御作動油は
作動機構の１部である方向制御弁の機能を維持するため
通常非常にグレードの高い清浄性が不可欠であるが、エ
ンジンの整備作業に際してシリンダーカバーを外してピ
ストンを抜く作業が頻繁にあり、その都度制御作動油の
配管を外さざるを得ないので制御作動油の汚損の蓋然性
がきわめて高いという問題がある。

上記の諸問題点を解決するために、上記公知方法の拡大
解釈として第１図に示すごとく電子　　　”制御燃料噴
射弁（１）をシリンダーカバーから分離し、通常の燃料
噴射弁（１３）と導管（１２）で連通させ、電子制御燃
料噴射弁（１）からの燃料噴射を該導管（１２）内に行
ない導管内および圧力室（１６）の燃料圧力を昇圧させ
て、シリンダーカバーに配設された通常の燃料噴射弁（
１３）からエンジンのシリンダー内に燃料噴射させる方
法が考えられる。ここで、上記公知方法を第１図にした
がい説明すると、方向制御弁（２）が励磁されて制御作
動油の加圧通路がＢボートからＡボートへ切換り、圧力
室（３）がタンクに連通し圧力室（１１）が加圧される
と燃料通路（６）の燃料圧力の作用によりピストン（４
）とニードル（５）がニードル（５）の開方向に変位し
燃料通路（８）および圧力室（９）が燃料通路（６）と
連通し、圧力室（１１）の制御作動油と圧力室（９）の
高圧燃料の、ニードル（１０）への作用力が圧力室（１
）での高圧燃料によるニードル（１０）への作用力にう
ちかつてニードル（１０）を開方向へ変位させ燃料噴射
を達成する。しかしながらこの方法による電子制御燃料
噴射弁（１）は、制御作動油および高圧燃料の作用で第
１にニードル（５）が開となり、第２にニードル（１０
）が開となって燃料噴射を達成することを特徴としてい
るため第１図に示すような上記公知方法の拡大解釈の場
合以下に述べるようないくつかの問題点がある。

すなわち、電子制御燃料噴射弁（１）のニードル（１０
）が燃料噴射通路内に介在するため該ニードル（１０）
のところで必然的に圧力損失を生ずるので、高圧アキュ
ームレータでの設定燃料圧に対しぞエンジンのシリンダ
ー内に噴射する燃料噴射圧が小さくなる。逆に言えばエ
ンジンの必要とする燃料噴射圧を与えるなめに高圧アキ
ュームレータにはより高い燃料圧を蓄圧させる必要があ
り、超高圧容器としての高圧アキュームレータの危険度
が増し、それの対策のために高圧アキュームレータの重
量や製作コストが大きくなるという問題がある。また、
通常の燃料噴射弁（１３）は、圧力室（１６）内の燃料
圧がニードル（１５）を押し上げる力と内蔵するバネ（
１４）が該ニードル（１５）を押し下げる力のバランス
で弁の開開がなされ燃料噴射が達成されるので燃料噴射
を終了させるために電子制御燃料噴射弁（１）の方向制
御弁（２）を無励磁として制御作動油の加圧通路をＡボ
ートからＢボートに切換えてニードル（５）を閑弁し圧
力室（１）の高圧燃料の作用でニードル（１０）を強制
的に開弁させても導管（１２）および圧力室（１６）に
は高圧燃料が残留しており、通常の燃料噴射弁（１３）
からエンジンのシリンダー内に燃料を放出させる以外に
残留圧が下がらないので燃料噴射の切れが悪くなり、エ
ンジンのシリンダー内での燃焼効率に悪影響を与えると
いう問題がある。

そのために、ディーゼル機関の従来の燃料噴射方法にお
いて使用される燃料カム、燃料ポンプ、燃料噴射弁や燃
料噴射弁が格納されるシリンダーカバー等の部材の基本
的構造に主要な変更を加えることなく、電子制御の燃料
噴射に必要な新たな部材を追加することによって電子制
御による燃料噴射を可能とし、かつ、１つのシリンダー
に複数の燃料噴射弁を有する場合でも１つの燃料噴射制
御装置により複数の燃料噴射弁からの燃料噴射の制御を
可能とし、かつ、制御作動油の導管を外すことなく、ピ
ストン抜き等のエンジンの整備作業が可能で、かつ、燃
料噴射制御装置において燃料圧力に主要な圧力損失を与
えるニードルが１つであり、がっ、エンジンのシリンダ
ー内への切れの良い燃料噴射を達成することを可能とす
るような電子制御によるディーゼル機関の燃料噴射装置
を提供することを目的とするものが特願昭５７−２９５
３号に開示されている。

ところが上記電子制御による燃料噴射方法が部材や装置
の故障等により部分的に使用できない場合があり、その
場合エンジンを停止せざるをえなかった。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は、電子燃料制御方法による燃料噴射が困難とな
った場合においても、燃料通路の切換により従来の燃料
噴射方法による燃料噴射を可能とするバックアップ装置
を併設するディーゼル機関の燃料噴射装置を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明に係るディーゼル
機関の燃料噴射装置は、燃料ポンプから導管により送出
される高圧燃料を高圧アキュームレータに一定の圧力で
保持せしめ、該高圧アキュームレータと燃料噴射制御装
置を導管により接続し、該燃料噴射制御装置に設けられ
た燃料通路と前記導管を連通せしめ、さらに前記燃料通
路と連通ずる導管により前記燃料噴射制御装置と自動弁
式の燃料噴射弁を接続し、前記燃料通路を開開すること
により高圧アキュームレータに保持された高圧燃料を自
動弁式の燃料噴射弁から噴射させるように構成し、前記
燃料噴射制御装置によって燃料噴射を制御するものにお
いて、前記ポンプと高圧アキュームレータとの間および
前記燃料噴射制御装置と自動弁式の燃料噴射弁との間に
それぞれ切換弁を設け、両切換弁を互いに接続する導管
を設けたことを特徴とする。

（作用） −Ｊｅ□１１１１１−７４’２−１二；＝：°、Ｊ７＋
１−１１１１ｒ８１／７）Ｊｎ％ｉｎ＝、ｎ、ト３メコ
：ン１トは以下のように作用する。

例えば特開昭５７−２９５３によって開示されている電
子制御による燃料噴射装置が故障等により使用できない
場合においても、燃料ポンプから高圧燃料を送給する導
管と燃料噴射弁へ高圧燃料を送給する導管とをバイパス
する導管および燃料通路の切換弁を併設しているので、
切換弁による燃料通路の切換により従来方式の燃料噴射
弁で燃焼を続行することができる。

（実施例） 次に本発明を第２図に示す実施例により説明する。第２
図は本発明に係る、燃料噴射制御装置（２１）と、切換
弁（４５）（４６）、導管（５４）からなる該燃料噴射
制御装置（２１）のバックアップ装置の一実施例を含む
ディーゼル機関の燃料噴射装置の構成図である。

図中（１８）は燃料ポンプであり燃料タンク（１１）か
ら燃料の供給をうけて燃料カム（図示せず）の駆動によ
り高圧でｍ斜を風管（４９）（５０）−逆１ト弁（２１
）を経て高圧アキュームレータ（２０）に送給する。高
圧アキュームレータ（２０）からは、燃料噴射に応じて
所要燃料が導管（５１）を経て送給されるが゛、高圧ア
キュームレータ（２０）内の燃料圧力を所定圧力に保持
するよう燃料の送給量と流入量のバランスをとるために
圧力変換器（２２）により検知された高圧アキュームレ
ータ（２０）内の燃料圧力の電気信号を（２３）の圧力
制御装置で処理して制御電気信号を燃料ポンプ（１８）
に付加する吐出量調整装置（１９）に送信し燃料ポンプ
（１ａ）から高圧アキュームレータ（２０）への燃料供
給量を制御する。　（５８）（５９）（６１）は電気信
号を伝えるケーブルである。

以上は、ディーゼル機関の燃料噴射圧を、高・圧アキュ
ームレータに一定の圧力で保持された燃料圧により与え
るための公知の構成であり、以下に本発明に係る燃料噴
射装置の構成と作用を説明する。

燃料噴射制御装置（２７）内には、燃料通路（３７）、
戻り通路（３６）、圧力室（３２）と圧力室（３２）に
連通ずる燃料通路、ピストン（３０）（３４）、ニード
ル（３１）（３５）およびそれらが滑動する空間、圧力
室（２９）（３３）を内蔵し、付属の方向制御弁（２８
）のＡ、Ｂボートに連通ずる制御作動油通路およびドレ
ン通路（図示せず）を内蔵している。戻り通路（３６）
は燃料タンク（１７）に連通している。

（２４）は電子ｉｔｒ制御装置であり、エンジンの回転
に同期した電気信号（信号発信器は図示せず）をうけて
これを処理し電気信号を発すべきタイミングと持続時間
を求めてその結果にしながいエンジンの回転に同期した
制御電気信号を方向制御弁（２８）に送信する。　（５
７）は電気信号を伝えるケーブルである。　（２５）は
油圧発生装置であり、Ｉ１１御作動油を加圧して導管（
５５）を経て方向制御弁（２８）のＰボートに高圧作動
油を送給する。

（２６）はアキュームレータであり、導管（５５）から
分岐する導管に連通しており、内部に封入されたガスの
膨張により導管（５５）からＰポートに送給する制御作
動油が一定圧を保持するよう作用している。方向制御弁
（２８）のＲボートからの制御作動油の戻りは導管（５
Ｇ）を経て油圧発生装置（２５）の油タンクに戻される
。　（３８）は通常の燃料噴射弁であり、シリンダーカ
バー（４３）に格納するよう配設されバネ（３９）の力
と圧力室（４１）の燃料油圧の作用力のバランスにより
ニードル（４０）を開開し、開のとき燃料は燃焼室（４
２）内に噴射され燃焼してピストン（４４）を動かして
仕事をする。

次に本発明の作動について説明すると、燃料噴射制御装
置（２７）において、方向制御Ｉ弁（２８）が無励磁の
場合はＰボートとＢボートが連通し、ＡボートとＲボー
トが連通しているので、圧力室（２９）には加圧された
制御作動油が充満し、圧力室（３３）は油タンクに開放
されている。圧力室（３２）には高圧アキュームレータ
（２０）から常時送給される燃料圧が作用してニードル
（３１）をニーの断面積とニードル（３１）の大きい方
の断面積は、つねに制御作動油圧の作用力が燃料圧の作
用力にうちかつように選ばれているのでピストン（３０
）およびニードル（３１）は制御作動油に押されて開弁
し燃料通路（３７）への燃料の送給は停止されている。

同時に圧力室（３３）は油タンクに開放しているのでニ
ードル（３５）は開状態で燃料通路（３７）は燃料タン
ク（１１）に開放されており、燃料噴射はしていない。

電子ｆ［、ＩＩ御装置（２４）から励磁信号が方向制御
弁（２８）に印加されると、ＰボートとＡボートが連通
し、ＢボートとＲボートが連通ずるので、圧力室（２９
）は油タンクに開放され、圧力室（３３）には加圧され
た制御作動油が充満する。したがってピストン（３０）
とニードル（３１）は圧力室（３２）の燃料圧に押され
てニードル（３１）が開となり、燃料が燃料通路（３７
）に送給されると同時に、ピストン（３４）とニードル
（３５）が圧力室（３３）の制御ピストン（３４）とニ
ードル（３５）の断面積比は燃料通路（３１）の燃料圧
の作用力に圧力室（３３）の制御作動油圧の作用力がつ
ねにうちかつよう選ばれている。このように燃料通路（
３１）は燃料タンク（１７）に連通ずる戻り通路（３６
）から遮断されるので、燃料通路（３７）および燃料噴
射制御装置（２１）を燃料噴射弁（３８）に連通ずる導
管（５２）（５３）および燃料噴射弁（３８）の圧力室
（４１）からなる燃料通路内の燃料は導管（５１）を経
て高圧アキュームレータ（２０）から送給される燃料圧
により昇圧される。圧力室（４１）の燃料圧による作用
力がバネ（３９）の力にうちかつとニードル（４０）が
開弁して燃焼室（４２）への燃料噴射が達成される。

次に燃料噴射を終了させるために電子制御装置（２４）
からの励磁信号がなくなると方向制御弁（２８）は再び
無励磁状態となり既述のごとく連通ずるボートの組合せ
が切換って圧力室（３３）が油タンクに連通し燃料通路
（３１）の燃料圧の作用でニードル（３５）が開弁して
燃料通路（３１）が戻り道路（３６）および燃料タンク
（１１）に連通ずると同時に、圧力室（２９）に加圧さ
れた制御作動油が充満してその作用力によりピストン（
３０）、ニードル（３１）が押されてニードル（３１）
が閑となり、燃料通路（３１）と圧力室（３２）を遮断
して高圧燃料の送給を停止する。したがって燃料通路（
３７）、導管（５２）（５３）、圧力室（４１）からな
る燃料通路内の燃料は戻り通路（３６）からの排出によ
り瞬時に降圧するため圧力室（４１）の燃料圧による作
用力にバネ（３９）の力がうちかってニードル（４０）
を開弁し切れの良い燃料噴射の終了が達成される。

また、切換弁（４５）は導管（４９）と導管（５Ｇ）の
接続部に、切換弁（４６）は導管（５２）と導管（５３
）の接続部に配設され、切換弁（４５）（４６）は導管
（５４）に接続されている１通常は、導管（４９）と導
管（５０）および導管（５２）と導管（５３）が連通ず
るよう切換弁（４５）（４６）の通路方向が設定されて
いるが、第２図において導管（５０）と導管（５２）の
間に介設されるいずれかの装置に機能の不具合を生じ燃
料噴射あるいは燃料噴射の制御が困難になった場合、切
換弁（４５）（４６）は導管（４９）　（５４）（５３
）が蓮通し、かつ、導管（４９）と導管（５０）および
導管（５２）と導管（５３）が遮断されるように通路方
向が切換えられるとともに通常はケーブル（５９）とケ
ーブル（６１）を接続している切換スイッチ（４８）が
、ケーブル（６０）とケーブル（６１）を接続しかつケ
ーブル（５９）とケーブル（６１）を遮断するよう切換
えられる。燃料ポンプ（１８）は通常の燃料カム（図示
せず）によって駆動される通常のプランジャ一式ポンプ
であり、燃料噴射弁（３８）はバネと燃料圧のバランス
によって弁の開閉を行なう通常の自動噴射弁であるので
切換弁（４５）（４Ｇ）と導管（５４）による燃料通路
の切換だけで燃料噴射が可能となる。燃料ポンプ（１８
）の吐出量調整装置（１９）は、エンジンの回転に同期
し、かつエンジンの回転を制御する電気信号をケーブル
（６０）（６１）を通じて発信するガバナー（４１）に
よって制御されるので機関負荷に応じたエンジンの運転
操作が可能となる。

（効果） 本発明は上述のように燃料ポンプから高圧燃料を送給す
る導管と燃料噴射弁へ高圧燃料を送給する導管とを連通
する専管をバイパスする導管および燃料通路の切換弁を
併設し、切換弁による燃料通路の切換と燃料ポンプの吐
出量調整装置の制御信号の切換により、燃料カム、燃料
ポンプ、噴射管および燃料噴射弁からなる従来の燃料噴
射システムが同時に使用できるので、上記電子燃料噴射
制御方法による燃料噴射が困難となった場合でも従来方
法により燃料噴射を行ないエンジンの運転を、長時間停
止することなく続行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の電子制御燃料噴射弁の燃料噴射部を導管
に接続し、通常の自動噴射弁式の燃料噴射弁に連通させ
て燃料噴射させるディーゼル機関の燃料噴射装置の一実
施例の構成図である、第２図は本発明に係る切換弁、導
管からなる燃料噴射制御装置のバックアップ装置の一実
施例を含むディーゼル機関の燃料噴射装置の構成図であ
る。 （１）・・電子制御燃料噴射弁、（２）・・方向制御弁
、（３）・・圧力室、（４）・・ピストン、（５）・−
ニードル、（６）・・燃料通路、（７）　　・・圧力室
、（８）・・燃料通路、（９）・・圧力室、（１０）・
・ニードル、（１１）・・圧力室、（１２）・−導管、
（１３）・・燃料噴射弁、（１４）・・バネ、（１５）
・・ニードル、（１６）・・圧力室、（１７）・・燃料
タンク、（１８）・・燃料ポンプ、（１９）・・吐出量
調整装置、（２０）・・高圧アキュームレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料ポンプから導管により送出される高圧燃料を高圧
   アキュームレータに一定の圧力で保持せしめ、該高圧ア
   キュームレータと燃料噴射制御装置を導管により接続し
   、該燃料噴射制御装置に設けられた燃料通路と前記導管
   を連通せしめ、さらに前記燃料通路と連通する導管によ
   り前記燃料噴射制御装置と自動弁式の燃料噴射弁を接続
   し、前記燃料通路を開閉することにより高圧アキューム
   レータに保持された高圧燃料を自動弁式の燃料噴射弁か
   ら噴射させるように構成し、前記燃料噴射制御装置によ
   って燃料噴射を制御するものにおいて、前記ポンプと高
   圧アキュームレータとの間および前記燃料噴射制御装置
   と自動弁式の燃料噴射弁との間にそれぞれ切換弁を設け
   、両切換弁を互いに接続する導管を設けたことを特徴と
   するディーゼル機関の燃料噴射装置。