JPH02191865A - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は高圧燃料を蓄える蓄圧配管内の燃料圧力を制
御すると共に、方向制御弁による高圧燃料の供給方向の
切換により高圧燃料によって駆動される燃料噴射弁の開
弁時間を制御して、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力
で適量噴射する燃料噴射装置に関する。

［従来の技術］ 従来のこの種の燃料哨１を装置としては、例えば、特開
昭５９−１６５８５８号公報（ディーゼル・エンジンの
ための電磁制御インジェクション・システム）に記載さ
れたものがある。

この燃料噴射装置は、燃料噴射弁における開弁および閉
弁のノズルニードルの動作特性を改善して、その開弁時
間と燃料噴Ｉ＋ｌｌ量との対応関係を良好にすることに
よって、燃料噴射量の正確な制御を可能にしたものであ
る。

一方、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で噴射するた
めに燃料圧力の制御が行われている。

これは、蓄圧配管に供給する燃料の量を燃料ポンプを用
いて調整することにより行うものであって、例えば昇圧
時には、燃料噴射量より多くの量の燃料を燃料ポンプに
より蓄圧配管に供給して燃料圧の上昇を図り、これに対
し減圧時には、燃料ポンプによる燃料供給量を燃料消費
量より少なくして燃料圧の下降を図るといった構成をと
っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の燃料噴射装置においては
、燃料圧の制御が、急減速時等の特定の運転状態によフ
ては最適に行うことができず、燃料噴射圧力が適正でな
くなるという問題が生じている。−例としで、第９図（
Ｂ）に示すように、アクセル操作量１００［％］の全負
荷走行の後、時刻ｔ１よりアクセル操作量０［％］の惰
性走行を行い、次に時刻Ｌ２にてアクセルを若干踏み軽
負荷走行を行う場合を考える。この場合、時刻ｔ１にア
クセル操作量０［％］とした際には、燃料の制御目標圧
が、同図（Ａ）に示すように、大きく下降する。従来は
このようなとき、燃料ポンプの運転を停止して新たな燃
料の供給を休止しているが、蓄圧配管内の燃料は燃料噴
射が行われないために消費されず、燃料圧は、同図（Ａ
）に実線で示すように、わずかなリークによって若干下
降するのみである。このため、時刻ｔ２にアクセルを若
干踏み軽負荷走行をする際には、このアクセル操作量に
より決定される燃料の制御目標圧より高い圧力の燃料が
噴射されることとなり、この結果、燃費や排気浄イヒ性
が低下したり、加速ショックや余計なエンジン騒音が生
じたりする場合も考えられた。

本発明の燃料哨装置は、上述した問題を解消し、燃料を
内燃機関の負荷に応じた圧力で適量の燃料噴射を可能に
することを目的とする。

且皿四里滅 ［課題を解決するための手段］ 本発明の燃料噴射装置は、第１図に例示するように、 高圧燃料を蓄える蓄圧配管Ｍ１内の燃料圧力を制御する
と共に、方向制御弁Ｍ２による高圧燃料の供給方向の切
換により該高圧燃料によって駆動される燃料噴射弁Ｍ３
の開弁時間を制御して、燃料を内燃機間の負荷に応じた
圧力で適量噴射する燃料噴射装置において、 前記方向制御弁Ｍ２には、前記燃料の供給方向の切換過
程で、前記蓄圧配管Ｍ１を燃料系の低圧側に連通ずる流
路Ｍ４を設け、 前記蓄圧配管Ｍｌ内の燃料の圧力が制御目標圧より大き
い場合、前記流路Ｍ４を連通ずる位置まで前記方向制御
弁Ｍ２を駆動する方向制御弁駆動手段Ｍ５を備えたこと
、 を特徴とする。

方向制御弁駆動手段Ｍ５としては、蓄圧配管Ｍ１内の燃
料の圧力が制御目標圧より大きい場合、方向制御弁Ｍ２
の切換から燃料噴射弁Ｍ３における燃料噴射の開始に至
る遅延時間未満の時間幅で前記方向制御弁Ｍ２を切換駆
動して流路Ｍ４を断続的に連通ずる構成としてもよい。

〔作用］ 本発明の燃料噴射装置は、蓄圧配管内Ｍ１内の燃料の圧
力が制御目標圧より大きい場合、方向制御弁駆動手段Ｍ
５によって方向制御弁Ｍ２をその流路Ｍ４が連通ずる位
置まで駆動し、蓄圧配管Ｍｌと燃料系の低圧側とを連通
ずる。即ち、蓄圧配管Ｍｌ内の燃料の一部を燃料系の低
圧側に導入して蓄圧配管Ｍｌ内の燃料の圧力を降下する
。この結果、フューエルカット等により燃料噴射弁の開
弁動作が行われていない場合でも、すみやかに燃料圧は
制御目標圧に追従することとなる。

尚、本発明において、蓄圧配管Ｍ１内の燃料の圧力が制
御目標圧より大きい場合、方向制御弁Ｍ２の切換から燃
料噴射弁Ｍ３における燃料噴射の開始に至る遅延時間未
満の時間幅で前記方向制御弁Ｍ２を切換駆動して流路Ｍ
４を断続的に連通ずる構成とすれは、方向制御弁Ｍ２の
切換の間隔を調節することによって燃料噴射弁Ｍ３の開
閉ならびに蓄圧配管Ｍ１と燃料系の低圧側との連通が共
に調節される。

［実施例コ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、次に本発明の好適な実施例としての多気筒ディー
ゼル機関の燃料噴射装置を説明する。第２図はその燃料
噴射装置を１気筒分の燃料噴射弁および配管系を中心に
示す概略構成図である。

図示するように、燃料噴射弁１の弁ケーシング２内には
、弁体摺動孔３および燃料溜り室５が形成され、先端に
は上記燃料溜り室５に連通ずるノズル孔７が形成されて
いる。上記弁体指動孔３には、ノズルニードル９の大径
部１１が摺動自在に嵌合されている。このノズルニード
ル９の大径部１１の上部には一連結部１３、下部に小径
部１５および弁体部１７が一体形成され、この弁体部１
７によりノズル孔７が開閉される。

上記ノズルニードル９の連結部１３の先端には、フラン
ジ１９、ピストンピン２１およびピストン２３が一体的
に連結されている。上記フランジ１９とハウジング２５
との間には、はね２７が架設され、ノズルニードル９に
対して閉弁方向にはね力を付勢している。

上記ピストン２３は、シリンダ２９内に摺動自在に嵌合
され、シリンダ２９とともに作動室３１を形成している
。作動室３１の上部に設けた高圧燃料の流出入口３３に
は、オリフィス３５を有するプレート弁３７が当接され
、ピストン２３の上端面で支持されたばね体３９の付勢
力により押圧されている。

この燃料噴射装置の燃料供給機構としては、燃料タック
４１から流路４３を介して燃料を汲み上げる燃料ポンプ
４５と、燃料ポンプ４５から流路４７を通じて供給した
燃料を蓄圧して各燃料噴射弁に供給する蓄圧配管（コモ
ンレール）４９と、この蓄圧装置４９からの燃料の供給
方向を切り替え、燃料噴射弁１を開閉制御する三方電磁
弁５Ｉとを備えており、また、燃料溜り室５に燃料を供
給する経路としての流路５３、蓄圧配管４９と三方電磁
弁５１との流路５５、三方電磁弁５１と燃料タンク４１
との流路５７が設けられている。

三方電磁弁５１には、第３図（Ａ）に示すように、弁本
体６１内の摺動孔６３に摺動可能に嵌合された第１弁体
６５が設けられている。この第１弁体６５は、スプリン
グ６７の付勢力により、第１弁凍６９に着座するように
なされている。また、ソレノイド７１を励磁することに
より第１弁体６５が摺動して第１弁庫６９から離間する
ようになされでいる。更に、摺動孔６３に連通した高圧
燃料が供給される供給孔７３が穿設されており、また摺
動孔６３と燃料タンク４１とを連通ずる排出孔７５、及
び第１弁座６９を介して燃料噴射弁の作動室の流出入口
３３とを連通ずる第１接続孔７７が形成されている。一
方、第１弁体６５内に形成された摺動孔７９には、第２
弁体８１が摺動可能に嵌合されており、第２弁体８１が
着座する第２弁庫８３が圧力室８５に形成されている。

また、第１弁体６５には圧力室８５と供給孔７３とを連
通ずる連通孔８７が穿設されており、第２弁座８３を介
して圧力室８５に連通した第２接続孔８９が形成されて
いる。

この三方電磁弁５１の作動は、同図（Ａ）に示すように
、ソレノイド７１が励磁されていないときにはスプリン
グ６７の付勢力により第１弁体６５は、第１弁座６９に
着座して、第１接続孔７７と排出孔７５とを遮断してい
る。また、供給孔７３、連通孔８７を介して圧力室８５
に供給される高圧燃料の圧力による作用力により、第２
弁体８１は、第２弁座８３から離間されて、規制部９１
に突き当たるまで移動される。これにより、供給孔７３
が、連通孔８７、圧力室８５、第２接続孔８９を介して
第１接続孔７７と連通されて、燃料噴射弁の作動室上こ
高圧燃料が供給され、燃料噴射が停止される。

また、同図（Ｂ）【こ示すようここ、ソレノイド７１が
励磁されると、このソレノイド７１はズブリング６７の
付勢力に抗して第１弁体６５を引き上げ、第１弁体６５
を第１弁座６９から離間する。

第１弁体６５が移動して、第２弁体８１が第２弁座８３
に着座する。これにより、供給孔７３は遮断され、接続
孔７７と排出孔７５とが連通されて、第２図に示す燃料
噴射弁１の作動室３１から燃料が排出される。この結果
、燃料噴射弁１に流路５３を介し供給される高圧燃料に
よりノズルニードル９が開弁方向に移動されて、燃料噴
射が実行される。即ち、ノズルニードル９は、燃料溜り
室５内の燃料の圧力により生じる開弁方向の力が、作動
室３１内の燃料の圧力により生じる閉弁方向の力とばね
２７等による付勢力との総和を上回った時、開弁方向に
移動するのである。

本実施例では、オリフィス３５により燃料の移動は制限
されているので、三方電磁弁５１を切り替えてから開弁
方向への力が閉弁方向への力を上回ってノズルニードル
９が上方に移動を開始するまでに、約０．４　［ｍ５ｅ
ｃ］を要する。また、その後のノズルニードル９の移動
速度も、第２図に示す燃料噴射弁１の作動室３１からの
燃料の移動の速さに依存している。

この結果、本実施例の燃料噴射弁１では、開弁初期の高
圧燃料の過剰な噴射を防ぎ、通電時間（ひいては開弁時
間）と燃料噴射量との対応関係等が良好となっている。

第４図は、その燃料噴射の特性を、燃料圧をパラメータ
として示すグラフである。横軸は三方電磁弁５１の切替
時間、縦軸は燃料噴射量を表す。いずれの燃料圧であっ
ても三方電磁弁５１に通電して０．　４　［ｍｓ　ｅｃ
］経過後に燃料の噴射が開始されている。

次に、この燃料噴射装置の蓄圧配管４９と燃料系の低圧
側を連通・遮断する流路を説明する。この三方電磁弁５
１は、上述したようにソレノイド７１の励磁に応じて、
第３図（Ａ）および（Ｂ）の２位置に切り替えられる。

この際、同図（Ｃ）に示すように、蓄圧配管側の供給孔
７３が、連通孔８７と第２接続孔８９および第１接続孔
７７を介して、有意の時間、燃料系の低圧側である燃料
タンク４１側の排出孔７５と連通ずる。

以上説明した燃料噴射弁ｌおよび燃料供給機構の制御機
構として、第２図に示すように、この燃料噴射装置は、
燃料ポンプ４５のためのポンプ制ｉ卸装置９５と、蓄圧
配管４９に設けられ、蓄圧した燃料の圧力を検出するた
めの圧力センサ９７と、電子制御装置（ＥＣＵ）９９と
を備える。

電子制御装置９９は、第５図に示すように、周知のＣＰ
Ｕｌ０Ｉ、ＲＯＭ１０３．ＲＡＭ１０５等により論理演
算回路として構成され、圧力センサ９７の出力や、アク
セル操作量検出センサ１゜７、クランク軸回転位置検出
センサ１０９、クランク軸回転速度検出センサ１１１等
の出力を人力する人力ボート１１３および三方電磁弁５
１、ポンプ制御装置９５等に制御信号を出力する出カポ
−４１１５を備える。これは、所定のプログラムに従っ
て、各センサの出力から燃料噴射弁１の開弁時間や燃料
の制御目標圧を演算し、これら演算結果に基づいて三方
電磁弁５１およびポンプ制御装置９５等の制御を行うこ
とによって、第４図に示したように、広いダイナミ・ン
クレンジにおいて好適な燃料噴射量制御を実現するもの
である。

次に、こうして構成した実施例の燃料噴射装置による燃
料圧の下降制御部処理を、第６図のフローチャートに沿
って説明する。

第６図に示す燃料圧下降制御処理が開始されると、まず
、フューエルカットの状態であるか否かをアクセル操作
量検出センサの出力に基づいて判別しくステップ２００
）、ツユ−エルカ・ントの状態であると判別されれば燃
料圧Ｐａが制ｉ卸目標圧ｐｂより大きいか杏かを判別す
る（ステップ２１Ｏ）。フューエルカットの状態でない
と判別された場合、あるいはフューエルカットの状態で
あっても燃料圧Ｐａが制御目標圧ｐｂ以下であると判別
された場合は、この処理を終了する。これらの場合は燃
料ポンプ４５による燃料供給量の調節によって燃料圧Ｐ
ａを制御目標圧ｐｂに追従させることができるからであ
る。

フューエルカットの状態にあり、かつ燃料圧Ｐａが制御
目標圧ｐｂより大きいと判別された場合は、燃料ポンプ
４５の運転を停止する（ステップ２２０）。これにより
燃料圧Ｐａのそれ以上の上昇を防止する。続いて、三方
電磁弁５１の２位置往復切替を所定時間内で行う（ステ
ップ２３ｏ）。

この２位置往復切替の際、第３図（Ｃ）に示すように、
三方電磁弁５１の供給孔７３と排出孔７５とが連通し、
蓄圧配管の高圧燃料の一部が燃料タンクへ戻される。２
位置往復切替を行う所定時間とは、例えば０．　３　［
ｌＴｌ５　ｅ　ｃ］であって、第４図に示したように、
燃料噴射の実施に晶低限必要す０．　４　［１１１５ｅ
　ｃ］以下の時間である。従ってこの２位置往復切替に
よっては、燃料噴射が行われない。

こうした処理は、燃料圧Ｐａが制御目標圧ｐｂと略一致
するまで繰り返し行う。

以上のように構成された実施例の燃料噴射装置による燃
料噴射の結果を第７図に示す。同図（Ａ）および（Ｂ）
に示すように、時刻ｔ１にアクセル操作量が１００［％
コからＯ［％］になり燃料の制御部目標圧Ｐｂが大きく
下降すると、同図（Ｃ）のごとく三方電磁弁５１を０．
　３　［ｍｓ　ｅ　ｃ］でり４１に戻す。これにより、
蓄圧配’１４９内の燃料が、同図（Ｄ）のごとく若干消
費されたことになり、燃料圧Ｐａが、同図（Ａ）に示す
ように下降する。この実施結果では、数回にわたる三方
電磁弁５１の０．　３　［ｍｓ　ｅ　ｃ］の切り替えの
後、燃料圧Ｐａが制御目標圧ｐｂと路間−となっている
。したがって、次にアクセルを、同図（Ｂ）に示すよう
に、時刻ｔ２に若干踏み軽負荷走行を行う場合でも、燃
料圧Ｐａは、同図（Ａ）のごとくすでに制御目標圧ｐｂ
と路間−しているので、燃料のｌｌｉ刺量はアクセル操
作量に対応する適量となる。即ち、実施例の燃料噴射装
置によれは、アクセル操作量を０［％コとするような急
減速時であっても、燃料圧Ｐａを制御目標圧ｐｂに応答
性よく追従させることができるので、常に内ｊｍ機間の
負荷に応じた最適な圧力で適量の燃料噴射を行うことが
できる。

また、実施例の燃料噴射装置は、蓄圧配Ｗ４９を低圧側
である燃料タンク４１に連通、遮断する構成とし、燃料
噴射弁１の開閉制御を行う三方電磁弁５１によりその連
通を図るので、装置全体の小型化および軽量化を図るこ
とができる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明はこ
うした実施例に同等限定されるものではなく、種々の態
様により実施しえるものである。

例えば、三方電磁弁５１の２位置往復切替時間は０．３
［ｎ１ｓｅｃコでなくてもよく、燃料噴射弁ｌが開弁を
開始するのに要する時間より短かけれは足りる。燃料圧
が制御目標圧よりかなり大きい場合には、三方電磁弁５
１の切替時間を短時間にして、−度の燃料圧下降制御処
理中に複数回、三方電磁弁の２位置往復切替を行うよう
にしてもよい。また、三方電磁弁５１に流す電流の大き
さを調節してソレノイド７１による第１弁体６５の引き
上げ速度を小さくし、蓄圧配管４９と燃料タンク４１と
の連通状態の時間を長く得るようにしてもよい。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の燃料噴射装置は、蓄圧配
管内に蓄圧した燃料の圧力が制御目標圧より大きい場合
に、燃料噴射弁の開閉に用いる方向制御弁の駆動制御に
よって、蓄圧配管と燃料系の低圧側を連通して、燃料の
一部を燃料系の低圧側に導入することにより、燃料噴射
がなくても燃料圧を減することができるので、燃料圧を
制御目標圧に応答性よく追従制御することが可能となり
、内燃機関の負荷に応じた圧力で静置の燃料噴射を行な
うことができるという優れた効果を奏する。

従って、本発明の燃料噴射装置によれば、例えば、アク
セルを踏まず燃料噴射を行わない急減速時のような特定
の運転状態であっても、燃料圧は下降し、次のアクセル
踏込時には適量の燃料噴射が行われるから、従来のよう
に適量を上回る燃料が噴射されて燃費や排気浄化性が低
下したり、加速シヨ・ンクや余計なエンジン騒音を生じ
たりすることは考えられず、常に良好なエンジンの運転
状態を得ることができる。

また、本発明の燃料噴射装置は、蓄圧配管と燃料系の低
圧側との連通を燃料噴射弁の開閉に用いる方向制御弁の
駆動制御により行なうので、装置全体を小型かつ軽量の
ものとすることができる。

尚、本発明においで、蓄圧配管内の燃料の圧力が制御目
標圧より大きい場合、方向制御弁の切換から燃料噴射弁
における燃料噴射の開始に至る遅延時間未満の時間幅で
前記方向制御弁を切換駆動して１ａ”Ｊｏを断続的に連
通ずる構成とすれば、−の方向制御弁の切換の間隔を調
節するだけで燃料噴射弁の開閉ならびに蓄圧配管と燃料
系の低圧側との連通を共に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するプロ・ンク図、
第２図は本発明の一実施例としての燃料噴ＩＪ４装置の
概略構成図、第３図（Ａ）ないしくＣ）はその三方電磁
弁の断面図、第４図はその燃料噴射の特性を示すグラフ
、第５図はその電子制御装置の概略構成図、第６図はそ
の燃料圧制御処理を示すフローチャート、第７図はその
燃料噴射の結果を示すタイミングチャート、第８図は従
来装置による燃料噴射の結果を示すタイミングチャート
である。 １・・・燃料噴射弁 ４１・・・燃料タンク ４９・・・蓄圧配管 ５１・・・三方電磁弁 ９９・・・電子制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １高圧燃料を蓄える蓄圧配管内の燃料圧力を制御すると
   共に、方向制御弁による高圧燃料の供給方向の切換によ
   り該高圧燃料によって駆動される燃料噴射弁の開弁時間
   を制御して、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で適量
   噴射する燃料噴射装置において、 前記方向制御弁には、前記燃料の供給方向の切換過程で
   、前記蓄圧配管を燃料系の低圧側に連通する流路を設け
   、 前記蓄圧配管内の燃料の圧力が制御目標圧より大きい場
   合、前記流路を連通する位置まで前記方向制御弁を駆動
   する方向制御弁駆動手段を備えたこと、 を特徴とする燃料噴射装置。 ２請求頂１記載の燃料噴射装置において、方向制御弁駆
   動手段が、蓄圧配管内の燃料の圧力が制御目標圧より大
   きい場合、方向制御弁の切換から燃料噴射弁における燃
   料噴射の開始に至る遅延時間未満の時間幅で前記方向制
   御弁を切換駆動して、蓄圧配管を燃料系の低圧側に連通
   する流路を断続的に連通する構成である燃料噴射装置。