JPH078841Y2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は燃料噴射ノズルを用いて内燃機関の燃焼室に燃
料供給を行う燃料噴射装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関、特にディーゼルエンジンはその燃料供給系よ
りの燃料を噴射ポンプと噴射ノズルを用いて燃焼室内の
高圧気体中に噴射し、燃料を燃焼させ、これに伴い発生
した熱エネルギーに応じた出力を得ている。

ここで用いる燃料噴射ポンプ及び燃料噴射ノズルは両者
が別体であるよりも一体化されたものの方が高圧送油路
が短くて済み、しかも、燃料噴射ポンプより燃料噴射ノ
ズルに向かう圧力波の伝達遅れが少なくなり、噴射タイ
ミングの調整が容易となる。

即ち、第６図に示すディーゼルエンジンの燃焼室１に
は、その上部のシリンダヘッド２に所謂、ユニットイン
ジェクタ３を取付けている。このユニットインジェクタ
３はその下部に燃料噴射ノズル４を、上部に燃料噴射ポ
ンプ５を配し、上部のプランジャ９が摺動するプランジ
ャ室６と下部のノズル室７との間を高圧送油路８により
連通させている。高圧送油路８の途中からは分岐路11が
延出しており、この分岐路は電磁弁10を介して低圧路15
側に連結されている。

この電磁弁10は針弁12と、この針弁を開閉させる弁駆動
部13とからなり、この弁駆動部は弁制御装置14により駆
動されている。この装置では電磁弁10の閉時に燃焼室１
に燃料噴射を行い、開時に高圧送油路８の油をリターン
させる。

このような燃料噴射装置による噴射圧Pfは、高圧送油路
８と常時連通する高圧油路系内の全容積をＶとし、プラ
ンジャ９の摺動容積である高圧油路系内の圧縮容積をΔ
Ｖとし、体積弾性率をＫとすると、静的には下式で表さ
れる。

Pf＝Ｋ・ΔV/V…… （１） （考案が解決しようとする課題） ところが、このような燃料噴射装置の駆動時における噴
射圧Pfは、高圧送油路８を流れる燃料の流速が大きく影
響することとなり、結果として、第５図に破線Ａや一点
鎖線Ｂで示すように機関回転数の増加に応じて噴射圧Pf
は増加するという特性を持つ。

このため、最高機関回転数での噴射圧Pfをユニットイン
ジェクタ３の耐久性限界圧Plim以下に抑えると、低回転
数での噴射圧Pfは低くなりすぎる。逆に、低回転数での
噴射圧Pfを高く設定すると、高回転数域での噴射圧Pfが
高く成りすぎ、耐久性が失われてしまうという問題を持
っている 本考案の目的は機関回転数の全域に亘っての噴射圧の上
下偏差を比較的低減できる燃料噴射装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本考案は、内燃機関の機
関本体に支持され燃料供給系より燃料を供給されるポン
プ室と、上記内燃機関の出力軸よりの駆動力を受けて上
記ポンプ室の燃料を加圧作動するプランジャと、上記ポ
ンプ室からの高圧燃料を高圧送油路を通して供給される
と共に針弁の開時に燃料を上記内燃機関の燃焼室に噴射
する噴射ノズルと、上記高圧送油路と低圧油路との間を
開閉操作する燃料噴射用電磁弁とを有し、上記高圧送油
路には調圧電磁弁を介して調圧室が連通可能に連結さ
れ、上記調圧電磁弁は機関回転数が設定値を上回った際
に開作動するよう制御手段に制御されることを特徴とし
ている。

（作用） 機関回転数が設定値以下では、調圧電磁弁が閉じ、機関
回転数が設定値を上回ると、調圧電磁弁が開き、高圧送
油路側に調圧室が連通し、高圧油路系の全容積Ｖを増加
させ、これにより、噴射圧の過度の増加を抑えることが
出来る。

（実施例） 第１図の燃料噴射装置はディーゼルエンジンの燃焼室20
に燃料を噴射するもので、ディーゼルエンジンのシリン
ダヘッド21にその基部22となる部分を組込み、固定して
いる。基部22の上部には燃料噴射ポンプ23が、下部には
燃料噴射ノズル24が配備され、両者は高圧送油路25によ
り連結されている。

燃料噴射ポンプ23は基部22内に形成されたプランジャ室
26と同室内で摺動可能なプランジャ27とこのプランジャ
27を復帰ばね28の弾性力に抗して押圧するプランジャ駆
動系29とで形成されている。

プランジャ室26はその内壁に流入口30が、その低壁に流
出口31がそれぞれ形成され、流入口30は低圧の燃料供給
路32を介して図示しないフィードポンプ側に、流出口31
は高圧送油路25にそれぞれ連結されている。プランジャ
27は流入口30を閉じた加圧開始位置B1よりストロークＳ
を移動して加圧終了位置B2に達する往復移動を行い、こ
の間に燃料を圧送し続ける。

プランジャ駆動系29は、ディーゼルエンジンの図示しな
い基部に枢支されると共に機関の出力回転力を受けてそ
の1/2の回転数で回転する駆動用カム33と、同カムによ
り往復動されるプッシュロッド34と、基体22にシャフト
35を介して枢支されたロッカアーム36とで構成されてい
る。ここで駆動用カム33のリフト作動が機関の圧縮上死
点の前後近傍域とタイミング的に重なるよう構成されて
いる。

燃料噴射ノズル24は燃焼室20に燃料噴射を行う噴口37
と、同噴口の内側のノズル室38と、噴口37に対して閉弁
付勢されると共にこの噴口を開閉操作する針弁としての
ニードル弁39とを備える。ニードル弁39はノズル室38の
圧力を環状の受圧部40に受け、リフト作動する。

高圧送油路25の途中からは分岐路41が延出形成され、そ
の先端は燃料噴射用電磁弁としての電磁スピル弁（以後
単に第１電磁弁と記す）42を介して低圧油路43側に連通
可能に形成されている。この低圧油路43は図示しない燃
料タンクのドレーンパイプ側に連通している。分岐路41
の途中からは更に枝路44が分岐し、この枝路44は調圧電
磁弁としての第２電磁弁45に開閉されると共に調圧室46
に連通している。

調圧室46は所定の容積Vaを備え、第２電磁弁45がオン時
において枝路44、分岐路41、高圧送油路25、プランジャ
室26からなる高圧油路系の全容積ＶをVaだけ増加させ
る。なお、この調圧室の容積は第５図の符号Ｃ特性を得
るべく実験的に設定される。

第１電磁弁42は弁駆動部47及び針弁48とにより形成さ
れ、オフ時に針弁48の先端部が弁座49より離れ、オン時
に針弁48の先端部が弁座49に当接して分岐路41を閉じ、
この時燃料噴射ノズル24が噴射作動する。

第２電磁弁45は弁駆動部50及び針弁51とにより形成さ
れ、オフ時に枝路44を閉じ、オン時に枝路を開く。

これら両電磁弁42,45は制御手段としてのコントローラ5
2に接続される。

コントローラ52は主要部がマイクロコンピュータにより
形成され、これには機関回転情報を出力する回転センサ
53と、機関負荷情報を出力する負荷センサ54、その他に
機関の暖機情報等を出力する図示しないセンサ等が少な
くとも接続される。コントローラ52はエンジンコントロ
ーラとしての処理において、機関回転数、負荷情報、暖
機情報等より燃料噴射タイミング（第２図に示すように
基準位置Ｋよりのずれ角αに相当する時間幅）と、噴射
量（第２図にＴとして示した時間幅に比例した値）を算
出し、各噴射処理毎に算出済の最新の燃料噴射タイミン
グ、噴射量値に基づきインジェクタ駆動回路521を介
し、第１電磁弁42を駆動させる。

しかも、現在の機関回転数Neと負荷情報とを取り込み、
これと第３図の第２電磁弁駆動マップに基づき、オン、
オフ出力の算出を行い、この出力により、第２電磁弁駆
動回路522を介して第２電磁弁45を駆動させる。

ここで、第３図の第２電磁弁駆動マップは機関のアイド
ル領域及び高回転高負荷域においてオン出力を、それ以
外の領域ではオフ出力をそれぞれ算出する特性を備え
る。これにより、アイドル時の騒音防止、高出力時のイ
ンジェクタの耐久性確保を達成可能としている。

このような燃料噴射装置では、機関の駆動に応じて駆動
用カム33が弁駆動系29を介してプランジャ27を噴射作動
させる。この噴射作動中において第１電磁弁42がオフの
間は、プランジャ駆動により高圧化する高圧油路側の燃
料は全て分岐路41より低圧路43側に流下し、この間プラ
ンジャ27は空作動する。そして、コントローラ52よりオ
ン出力がなされると、この間、針弁48が閉作動し、ノズ
ル室38の油圧は急激に高まり、ニードル弁39がリフト
し、第４図に示すような特性の基で燃料噴射がなされ
る。

更に、機関回転数情報と負荷情報とより機関の運転域が
第３図のオン域にあると判断されると、コントローラ52
は第２電磁弁45にオン出力を発し、調圧室46を高圧油路
側に接続する。これにより、噴射圧PfはPfaよりPfbに低
圧化する（その一例を第５図中に符号Ｃにより示し
た）。低圧化し、回転数が現状より更に上昇してもこの
噴射圧Pfが耐久性限界圧Plim（第５図参照）を上回るこ
とを防止でき、アイドル時であればアイドル騒音を低減
出来る。

上述の処において調圧室46は分岐路41に接続されていた
が、これに代え、他の高圧油路系内に接続可能に形成し
てもよい。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、機関回転数の全域に亘っ
て噴射圧の上下偏差を比較的低減でき、即ち、低回転数
時の噴射圧を比較的高く設定出来、高回転数時の噴射圧
を耐久性限界圧以下に抑えることができ、低回転時の噴
射量確保による回転の安定化、高回転時の耐久性確保を
共に図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての燃料噴射装置及び同
装置の装着される内燃機関の断面図、第２図は同上装置
の噴射弁駆動電流の特性線図、第３図は同上装置の内蔵
する電磁弁駆動マップの特性線図、第４図は同上装置の
噴射圧特性線図、第５図は燃料噴射装置の機関回転数一
噴射圧特性線図、第６図は従来装置の断面図である。 20……燃焼室、22……基部、24……噴射ノズル、25……
高圧送油路、26……プランジャ、27……プランジャ、29
……プランジャ駆動系、32……燃料供給路、39……ニー
ドル弁、42……第１電磁弁、43……低圧油路、45……第
２電磁弁、46……調圧室、52……コントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山田 陽春 神奈川県川崎市中原区大倉町10番地 日本 自動車エンジニアリング株式会社川崎事業 所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の機関本体に支持され燃料供給系
   より燃料を供給されるプランジャ室と、上記内燃機関の
   出力軸よりの駆動力を受けて上記ポンプ室の燃料を加圧
   作動するプランジャと、上記ポンプ室からの高圧燃料を
   高圧送油路を通して供給されると共に針弁の開時に燃料
   を上記内燃機関の燃焼室に噴射する噴射ノズルと、上記
   高圧送油路と低圧油路との間を開閉操作する燃料噴射用
   電磁弁とを有し、上記高圧送油路には調圧電磁弁を介し
   て調圧室が連通可能に連結され、上記調圧電磁弁は機関
   回転数が設定値を上回った際に開作動するよう制御手段
   に制御されることを特徴とする燃料噴射装置。