JPH0362906B2 - - Google Patents

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JPH0362906B2
JPH0362906B2 JP57146193A JP14619382A JPH0362906B2 JP H0362906 B2 JPH0362906 B2 JP H0362906B2 JP 57146193 A JP57146193 A JP 57146193A JP 14619382 A JP14619382 A JP 14619382A JP H0362906 B2 JPH0362906 B2 JP H0362906B2
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JP
Japan
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pressure
fuel
pressure chamber
valve
passage
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Application number
JP57146193A
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Japanese (ja)
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JPS5937265A (en
Inventor
Masaaki Saito
Hiromichi Miwa
Akinobu Moryama
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Publication of JPS5937265A publication Critical patent/JPS5937265A/en
Publication of JPH0362906B2 publication Critical patent/JPH0362906B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02Injectors structurally combined with fuel-injection pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射式内燃機関の噴射時期を任意
に制御可能な燃料噴射装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel injection device that can arbitrarily control the injection timing of a fuel-injected internal combustion engine.

燃料噴射式内燃機関例えばデイーゼル機関にお
ける燃料噴射装置としては、特開昭54−50726号
公報或いはSAEペーパー750773に記載されたよ
うなユニツトインジエクタと称されるものがあ
る。
As a fuel injection device for a fuel injection type internal combustion engine, such as a diesel engine, there is a device called a unit injector as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-50726 or SAE Paper 750773.

このものは通常の噴射装置のようにポンプと噴
射弁とを長い高圧パルスを介して連結する必要が
ないので、噴射率を容易に高くすることができ、
このため噴射時期のコントロールを容易化して、
排気エミツシヨン、燃費その他への影響を小さく
できる利点がある。
Unlike normal injection devices, this device does not require the pump and injection valve to be connected via a long high-pressure pulse, so the injection rate can be easily increased.
For this reason, it is easier to control the injection timing,
This has the advantage of reducing the impact on exhaust emissions, fuel efficiency, etc.

即ち前掲SAEペーパーに開示されたものを第
1図及び第2図に示すと、機関の回転に同期して
回転するカム1とロツカーアーム2とをプツシユ
ロツド3を介して連動させ、従動スプリング4に
抗して従動ロツド5をロツカーアーム2で押し下
げることにより、プツシユ6内でプランジヤ7を
押し下げ、圧力室8内の燃料を加圧する機構と、
フイルタ9よりスピルデフレクタ10の周辺を通
して上部ポート11、燃料逃がし孔12乃至下部
ポート13を経てプレツシヤチヤンバに燃料を送
り込む機構と、圧力室8で加圧された燃料を燃料
通路14を経て圧力室15に送り込み、この圧力
室15の圧力上昇に伴つてスプリング16に抗
し、ニードルバルブ17をリフトさせてノズルチ
ツプ18に設けた噴口19から燃料を噴射する機
構と、コントロールラツク20の変動に伴いギヤ
21を回転させてプランジヤ7を回転させる機構
と、を備えてなる。そして、計量溝22の上縁2
3及び下縁24の位置、形状によつて噴射量と噴
射開始及び終了の時期を決めるよう、コントロー
ルラツク20でギヤ21を介しプランジヤ7を回
転させるようにしている。
That is, what was disclosed in the above-mentioned SAE paper is shown in FIGS. 1 and 2. A cam 1 that rotates in synchronization with the rotation of the engine and a rocker arm 2 are interlocked via a push rod 3, and a driven spring 4 is a mechanism that pressurizes the fuel in the pressure chamber 8 by pushing down the driven rod 5 with the rocker arm 2, thereby pushing down the plunger 7 in the pusher 6;
A mechanism for feeding fuel from the filter 9 to the pressure chamber through the vicinity of the spill deflector 10 via the upper port 11, the fuel relief hole 12 and the lower port 13, and the mechanism for feeding the fuel pressurized in the pressure chamber 8 through the fuel passage 14 to the pressure A mechanism for injecting fuel into the chamber 15, lifting the needle valve 17 against the spring 16 as the pressure in the pressure chamber 15 increases, and injecting the fuel from the nozzle 19 provided in the nozzle tip 18, A mechanism for rotating the gear 21 and rotating the plunger 7 is provided. Then, the upper edge 2 of the measuring groove 22
The plunger 7 is rotated by a control rack 20 via a gear 21 so that the injection amount and injection start and end timing are determined depending on the position and shape of the plunger 3 and the lower edge 24.

従つて、かかる燃料噴射装置では、噴射量に応
答してプランジヤ回動位置が特定され、これによ
つて噴射時期が固定されてしまうものである。し
かも、このものによると最適噴射時期をすべての
機関運転条件において選択し、もつて排気性能及
び燃費の向上を図ることができないという不都合
があり、かつ装置そのものに高精度の機械加工が
要求されるものであつた。
Therefore, in such a fuel injection device, the plunger rotation position is specified in response to the injection amount, thereby fixing the injection timing. Moreover, this method has the disadvantage that it is not possible to select the optimal injection timing under all engine operating conditions and thereby improve exhaust performance and fuel efficiency, and the device itself requires high-precision machining. It was hot.

本発明は上記不都合に鑑み、ユニツトインジエ
クタなる噴射装置の噴射量及び噴射時期を任意に
制御して、上記従来装置の不都合を解消すること
を目的とする。
In view of the above-mentioned disadvantages, it is an object of the present invention to arbitrarily control the injection amount and injection timing of an injection device, which is a unit injector, to eliminate the above-mentioned disadvantages of the conventional device.

そのために本発明では、機関回転に同期して往
復動するプランジヤにより、容積変化する主圧力
室と副圧力室の2つを設け、該主圧力室を燃料吸
入を許容する方向に取りつけられたチエツクバル
ブを介して吸入通路に接続すると共に、燃料噴射
通路に接続し、更に該主圧力室を低圧燃料源にリ
リーフする逃し通路にスプール弁を介装して、該
スプール弁の軸方向所定位置で前記逃し通路を開
通するように構成し、該スプール弁を前記副圧力
室内の圧力によつて位置制御する。即ち、前記主
圧力室と副圧力室との燃料圧力を常に受圧し、該
副圧力室の圧力が主圧力室の圧力に対して所定差
圧以上になつたときに副圧力室を低圧燃料源に開
放する制御弁と、前記燃料逃し通路をバイパスし
て主圧力室と低圧燃料源とを結ぶバイパス通路の
連通を開閉する計量弁と、機関運転状態検出装置
からの検出信号を入力して前記計量弁の開閉作動
を制御する制御装置と、を設けて、スプール弁の
位置制御を行い、もつて計量弁1個を開閉制御す
るだけで主圧力室の低圧源へのリリーフ時期を制
御して、燃料噴射時期及び燃料噴射量を任意かつ
高精度に制御でき、かつ、該計量弁には弁に加わ
る燃料圧力が低圧である時期に開閉されるため、
該計量弁の駆動電磁力が小さくでき電磁アクチユ
エータを小型化できる。
To this end, the present invention provides two pressure chambers, a main pressure chamber and a sub-pressure chamber, whose volumes change by means of a plunger that reciprocates in synchronization with engine rotation, and a checker mounted in a direction that allows fuel suction to the main pressure chamber. A spool valve is interposed in a relief passage which is connected to the suction passage via a valve, is connected to the fuel injection passage, and further relieves the main pressure chamber to a low pressure fuel source, and is located at a predetermined position in the axial direction of the spool valve. The relief passage is configured to open, and the position of the spool valve is controlled by the pressure within the sub-pressure chamber. That is, the fuel pressure in the main pressure chamber and the sub-pressure chamber is always received, and when the pressure in the sub-pressure chamber exceeds a predetermined pressure difference with respect to the pressure in the main pressure chamber, the sub-pressure chamber is used as a low-pressure fuel source. a control valve which opens to A control device for controlling the opening/closing operation of the metering valve is provided to control the position of the spool valve, thereby controlling the timing of relief to the low pressure source of the main pressure chamber by simply controlling the opening/closing of one metering valve. The fuel injection timing and fuel injection amount can be controlled arbitrarily and with high precision, and the metering valve is opened and closed when the fuel pressure applied to the valve is low.
The driving electromagnetic force of the metering valve can be reduced, and the electromagnetic actuator can be downsized.

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第3図〜第7図に示すユニツトインジエクタ3
1の第1プランジヤ32は機関のクランク軸に同
期して回転するカム機構によつて、先の従来装置
の例と同様に或いは該カム機構によつて直接、シ
リンダ部33内を押し下げられ、又従動スプリン
グ34の弾性力によつて上動される。該第1プラ
ンジヤ32の下端はユニツトインジエクタのバレ
ル部37内に摺動自由に嵌挿された第2プランジ
ヤ35の上端が、爪36を介して連結され、第1
プランジヤ32と第2プランジヤ35とが一体に
往復動するように構成されている。そして第1プ
ランジヤ32の下端外径は第2プランジヤ35の
外径よりも大となつていて、第1プランジヤ32
の往復動に従つて副圧力室39の容積変化がなさ
れると共に、第2プランジヤ35の下方に形成さ
れた主圧力室40を第2プランジヤ35の往復動
によつて、その容積変化を行うようになつてい
る。そして主圧力室40には燃料タンク42から
予圧ポンプ43によつて予圧された燃料(低圧燃
料源)が吸入通路44を通り、燃料吸入を許容す
る方向に取りつけられた45を介して導入される
一方、副圧力室39には同じく予圧ポンプ43か
ら通路46を介して燃料が導入される。
Unit injector 3 shown in Figures 3 to 7
The first plunger 32 is pushed down inside the cylinder portion 33 by a cam mechanism that rotates in synchronization with the crankshaft of the engine, as in the previous example of the conventional device, or directly by the cam mechanism, and It is moved upward by the elastic force of the driven spring 34. The lower end of the first plunger 32 is connected via a pawl 36 to the upper end of a second plunger 35 which is slidably inserted into the barrel portion 37 of the unit injector.
The plunger 32 and the second plunger 35 are configured to reciprocate together. The outer diameter of the lower end of the first plunger 32 is larger than the outer diameter of the second plunger 35.
The volume of the auxiliary pressure chamber 39 is changed by the reciprocation of the second plunger 35, and the volume of the main pressure chamber 40 formed below the second plunger 35 is changed by the reciprocation of the second plunger 35. It's getting old. Then, fuel (low-pressure fuel source) pre-pressurized by a pre-pressure pump 43 from a fuel tank 42 is introduced into the main pressure chamber 40 through an intake passage 44 and via a 45 installed in a direction that allows fuel intake. On the other hand, fuel is also introduced into the subpressure chamber 39 from the prepressure pump 43 via the passage 46 .

主圧力室40、噴射通路47を通じ、ノズルチ
ツプ部48の噴口49に連通しており、該噴射通
路47を開閉する弁体としてのニードルバルブ5
0は噴射通路47に設けた圧力室51内の燃料圧
を受圧し、該燃料圧が所定値以上に上昇したとき
にニードルスプリング52に抗してリフトするこ
とにより噴射通路47を開通し、燃料を図示しな
い機関の燃焼室に噴射供給するようになつてい
る。
The needle valve 5 is connected to the injection port 49 of the nozzle tip portion 48 through the main pressure chamber 40 and the injection passage 47, and serves as a valve body that opens and closes the injection passage 47.
0 receives the fuel pressure in the pressure chamber 51 provided in the injection passage 47, and when the fuel pressure rises above a predetermined value, lifts against the needle spring 52 to open the injection passage 47 and release the fuel. is injected into the combustion chamber of an engine (not shown).

圧力室51からニードルバルブ50の周囲を経
て洩れる燃料は、スプリング室53、スピル通路
54を通じ、リターン通路55を介し燃料タンク
42内に還流されると共に、前記副圧力室39、
主圧力室40から夫々第1プランジヤ32及び第
2プランジヤ35の周囲を通つて洩れ出た燃料
は、同じくスピル通路54の途中に設けた第1プ
ランジヤ32外周の環状通路56を介しリターン
通路55に還流されるようになつている。
Fuel leaking from the pressure chamber 51 through the vicinity of the needle valve 50 passes through the spring chamber 53, the spill passage 54, and is recirculated into the fuel tank 42 via the return passage 55.
The fuel leaking from the main pressure chamber 40 through the periphery of the first plunger 32 and the second plunger 35 flows into the return passage 55 via an annular passage 56 on the outer periphery of the first plunger 32, which is also provided in the middle of the spill passage 54. It is starting to be refluxed.

主圧力室40の燃料圧力は、スプール弁60を
介し、逃がし通路61を通つて予圧ポンプ43
(正圧燃料源)へリリーフされる。即ちスプール
弁60はその外周に環状溝62を有し、スプール
弁60の軸方向所定位置で逃し通路61を開通さ
せる弁で、該スプール弁60の位置制御はその軸
方向両端の面積の等しい受圧面に面する制御室6
3及び背圧室64の圧力差によつていずれか一方
向に移動され、若しくは停止されることになつて
なされる。かかる制御室63、背圧室64の圧力
制御は副圧力室39内の燃料圧力と制御弁70と
によつて行う。即ち、副圧力室39と制御室63
とを制御通路65によつて連通接続し、該制御通
路65を通路46を介して低圧燃料源に接続し、
該通路46を制御弁70によつて開閉制御する。
The fuel pressure in the main pressure chamber 40 is transferred to the pre-pressure pump 43 through the spool valve 60 and the relief passage 61.
(positive pressure fuel source). That is, the spool valve 60 has an annular groove 62 on its outer periphery, and is a valve that opens a relief passage 61 at a predetermined position in the axial direction of the spool valve 60, and the position control of the spool valve 60 is performed by receiving pressure having an equal area at both ends in the axial direction. Control room 6 facing the surface
3 and the back pressure chamber 64, it is moved in one direction or stopped. The pressure in the control chamber 63 and the back pressure chamber 64 is controlled by the fuel pressure in the auxiliary pressure chamber 39 and the control valve 70. That is, the sub-pressure chamber 39 and the control chamber 63
are connected in communication by a control passage 65, and the control passage 65 is connected to a low pressure fuel source via a passage 46;
The opening and closing of the passage 46 is controlled by a control valve 70.

制御弁70は通路46が閉塞状態でも副圧力室
39内の圧力を受けるが、その受圧面積は開弁状
態の受圧面積よりも小さく、その背面側に形成し
た制御圧力室71には制御弁70を閉弁方向に付
勢するスプリング72が介装されている。該制御
圧力室71には主圧力室40内の圧力が通路73
を介して常に導入されており、該通路73は計量
弁80を介して低圧燃料源に接続される。即ち、
通路73(燃料逃し通路61をバイパスして主圧
力室40と低圧燃料源とを結ぶバイパス通路)の
連通を開閉する位置に計量弁80が介装される。
また前記背圧室64は常に予圧ポンプ43から送
られる低圧燃料が供給されている。
The control valve 70 receives the pressure in the auxiliary pressure chamber 39 even when the passage 46 is closed, but its pressure receiving area is smaller than the pressure receiving area when the valve is open. A spring 72 is interposed to bias the valve in the valve closing direction. The pressure inside the main pressure chamber 40 is connected to the control pressure chamber 71 through a passage 73.
The passage 73 is connected via a metering valve 80 to a low pressure fuel source. That is,
A metering valve 80 is interposed at a position that opens and closes communication of the passage 73 (a bypass passage that bypasses the fuel relief passage 61 and connects the main pressure chamber 40 and the low-pressure fuel source).
Further, the back pressure chamber 64 is always supplied with low pressure fuel sent from the prepressure pump 43.

前記計量弁80は、例えば機関のクランク角度
を検出するクランク角センサ等の機関回転速度を
検出するための回転センサ91、例えばアクセル
ペダルの踏込角度を検出するアクセル開度センサ
等の負荷センサ92及び機関冷却水温度を検出す
る水温センサ93等の機関運転状態検出装置か
ら、機関運転状態検出信号を入力した制御装置と
しての制御回路94が該機関運転状態に応じて最
適な燃料噴射量並びに燃料噴射開始終了を演算
し、その出力信号を電磁アクチユエータ95に入
力してオン・オフ制御されるものである。尚図中
98は予圧ポンプ43から吐出される燃料圧力を
一定に制御するプレツシヤレギユレータである。
The metering valve 80 includes a rotation sensor 91 for detecting engine rotational speed, such as a crank angle sensor for detecting the crank angle of the engine, a load sensor 92, such as an accelerator opening sensor for detecting the depression angle of an accelerator pedal, and the like. A control circuit 94 serving as a control device receives an engine operating state detection signal from an engine operating state detection device such as a water temperature sensor 93 that detects the engine cooling water temperature, and determines the optimal fuel injection amount and fuel injection according to the engine operating state. It calculates the start and end, and inputs the output signal to the electromagnetic actuator 95 to perform on/off control. In the figure, reference numeral 98 denotes a pressure regulator that controls the pressure of the fuel discharged from the pre-pressure pump 43 to be constant.

かかる構成の燃料噴射装置の作用を次に説明す
る。
The operation of the fuel injection device having such a configuration will be explained next.

機関回転に同期して第1プランジヤ32及びこ
れと一体の第2プランジヤ35が押し下げられる
と、主圧力室40内の燃料は吸入通路44及び噴
射通路47内に圧送されるが、チエツクバルブ4
5が閉じるため、燃料は噴射通路47を介し圧力
室51に導かれ、ニードルバルブ50をニードル
スプリング52の弾性力に抗してリフトさせ、噴
口49を開いて図示しない燃焼室に燃料が噴射供
給される。一方、第1及び第2プランジヤ32,
35が上動する吸入行程にあつては、圧力室51
内の圧力が低下してニードルスプリング52の弾
性力によりニードルバルブ50が噴口49を閉鎖
する。そしてチエツクバルブ45を開弁して燃料
タンク42内の燃料が予圧ポンプ43を介し、吸
入通路44を通じて主圧力室40内に吸入される
のである。
When the first plunger 32 and the second plunger 35 integrated therewith are pushed down in synchronization with engine rotation, the fuel in the main pressure chamber 40 is forced into the suction passage 44 and the injection passage 47, but the check valve 4
5 is closed, the fuel is guided to the pressure chamber 51 via the injection passage 47, the needle valve 50 is lifted against the elastic force of the needle spring 52, the nozzle 49 is opened, and fuel is injected and supplied to a combustion chamber (not shown). be done. On the other hand, the first and second plungers 32,
In the suction stroke in which the pressure chamber 51 moves upward, the pressure chamber 51
The internal pressure decreases and the needle valve 50 closes the nozzle 49 due to the elastic force of the needle spring 52. Then, the check valve 45 is opened, and the fuel in the fuel tank 42 is sucked into the main pressure chamber 40 through the prepressure pump 43 and the suction passage 44.

そして前記第1及び第2プランジヤ32,35
の圧縮行程において、スプール弁60はその制御
位置によつて環状溝62を介し、逃し通路61を
開通することによつて主圧力室40内の圧縮燃料
を低圧燃料源側にリリーフし、燃料噴射終了時期
が決定される。一方、燃料噴射開始時期は計量弁
80を閉弁することによつて行われる。また燃料
噴射量を決定する燃料噴射期間は、スプール弁6
0が逃し通路61を開通する燃料噴射終了時期に
至るまでのスプール弁60の軸方向移動ストロー
クであつて、スプール弁60の左端位置に依存す
る。該スプール弁60の左端位置は第1及び第2
プランジヤ32,35の吸入行程において、制御
弁70が閉弁して副圧力室39内に制御室63の
燃料が吸入され、スプール弁60を図で左方位置
に移動させることによつて制御され、その移動量
は制御弁70の閉弁時期によつて制御される。そ
して、該制御弁70の閉弁時期は、計量弁80の
開弁によつて制御されるものである。
and the first and second plungers 32, 35
In the compression stroke, the spool valve 60 opens the relief passage 61 through the annular groove 62 depending on its control position, thereby relieving the compressed fuel in the main pressure chamber 40 to the low-pressure fuel source side, and injecting the fuel. The end date will be determined. On the other hand, the fuel injection start timing is determined by closing the metering valve 80. Also, the fuel injection period that determines the fuel injection amount is determined by the spool valve 6.
0 is the axial movement stroke of the spool valve 60 until the end of fuel injection when the relief passage 61 is opened, and it depends on the left end position of the spool valve 60. The left end position of the spool valve 60 is the first and second
During the suction stroke of the plungers 32 and 35, the control valve 70 closes and the fuel in the control chamber 63 is sucked into the auxiliary pressure chamber 39, which is controlled by moving the spool valve 60 to the left position in the figure. , the amount of movement thereof is controlled by the valve closing timing of the control valve 70. The closing timing of the control valve 70 is controlled by the opening of the metering valve 80.

かかる燃料噴射装置の作用を作動行程の順に説
明する。
The operation of such a fuel injection device will be explained in order of the operating stroke.

第3図は燃料噴射前の圧縮行程にある状態を示
す。即ち、このとき計量弁80は開弁している。
従つて第1プランジヤ32及び第2プランジヤ3
5が押し下げられて主圧力室40内の燃料が押し
出されても、チエツクバルブ45は閉鎖されてい
るが、計量弁80が開弁して通路73が低圧燃料
源へ連通しているため、該押し出された燃料は、
通路73を通つて吸入通路44側へリリーフされ
る。一方、副圧力室39内の燃料は、制御弁70
を、リリーフされた主圧力室40内の圧力と、ス
プリング72の弾性力と、に抗して開弁し、通路
46を介して吸入通路44内にリリーフされる。
つまりこのことは主圧力室40内の燃料圧力が噴
射通路47を介して圧力室51に伝達されても、
その値が低圧であるためニードルバルブ50をニ
ードルスプリング52の弾性力に抗してリフトさ
せることはできない状態にあり、かつ副圧力室3
9内の燃料は、第1プランジヤ32が押し下げら
れてもその中の燃料圧力が上昇せず、従つて制御
室63に導入された副圧力室39内の圧力と背圧
室64に導入された主圧力室40内の燃料圧力と
は等しくなり、スプール弁60をいずれの位置に
も動かさない(但し、スプリング72の弾性力分
だけ、制御弁70を開弁する程度の副圧力室39
内の圧力は、主圧力室40内の圧力よりもわずか
に高く、このためスプール弁60を図で右行させ
る傾向にあるが、スプール弁60の摺動抵抗その
他燃料オイルの粘性抵抗のためスプール弁60の
右行はほとんどない)。
FIG. 3 shows the state in the compression stroke before fuel injection. That is, at this time, the metering valve 80 is open.
Therefore, the first plunger 32 and the second plunger 3
5 is pushed down and the fuel in the main pressure chamber 40 is pushed out, the check valve 45 is closed, but the metering valve 80 is open and the passage 73 is in communication with the low pressure fuel source, so the fuel in the main pressure chamber 40 is pushed out. The pushed out fuel is
It passes through the passage 73 and is relieved toward the suction passage 44 side. On the other hand, the fuel in the auxiliary pressure chamber 39 is
is opened against the relieved pressure in the main pressure chamber 40 and the elastic force of the spring 72, and is relieved into the suction passage 44 via the passage 46.
In other words, this means that even if the fuel pressure in the main pressure chamber 40 is transmitted to the pressure chamber 51 via the injection passage 47,
Since the pressure value is low, the needle valve 50 cannot be lifted against the elastic force of the needle spring 52, and the auxiliary pressure chamber 3
Even when the first plunger 32 is pushed down, the pressure of the fuel in the fuel in the auxiliary pressure chamber 39 does not increase, so that the pressure in the auxiliary pressure chamber 39 and the back pressure chamber 64 are introduced into the control chamber 63. The fuel pressure in the main pressure chamber 40 becomes equal to the fuel pressure in the main pressure chamber 40, and the spool valve 60 is not moved to any position.
The pressure inside is slightly higher than the pressure inside the main pressure chamber 40, which tends to move the spool valve 60 to the right in the figure, but due to the sliding resistance of the spool valve 60 and the viscous resistance of the fuel oil, There is almost no rightward movement of the valve 60).

つまり、第1及び第2プランジヤ32,35が
押し下げられても、燃料噴射のための有効ストロ
ークとはなり得ないのである。
In other words, even if the first and second plungers 32, 35 are pushed down, it cannot become an effective stroke for fuel injection.

次に燃料噴射の開始をするためには、前記回転
センサ91、負荷センサ92、水温センサ93等
の機関運転条件に応じた燃料噴射開始時期を制御
回路94が演算し、その出力信号を電磁アクチユ
エータ95に供給して計量弁80を閉弁する。こ
のため、主圧力室40内の燃料は通路73のリリ
ーフが計量弁80で閉鎖され、吸入通路44がチ
エツクバルブ45によつて閉鎖されるため、噴射
通路47を通じ圧力室51内の燃料圧力が上昇し
てニードルスプリング52の弾性力に抗し、ニー
ドルバルブ50を開弁して噴口49から図示しな
い燃焼室に燃料を噴射供給する。
Next, in order to start fuel injection, the control circuit 94 calculates the fuel injection start timing according to the engine operating conditions such as the rotation sensor 91, load sensor 92, water temperature sensor 93, etc., and sends the output signal to the electromagnetic actuator. 95 and closes the metering valve 80. Therefore, the relief of the passage 73 is closed by the metering valve 80 and the suction passage 44 is closed by the check valve 45, so that the fuel pressure in the pressure chamber 51 is reduced through the injection passage 47. It rises against the elastic force of the needle spring 52, opens the needle valve 50, and injects fuel from the nozzle 49 into a combustion chamber (not shown).

これと同時に計量弁80の閉弁作動により、制
御圧力室71内の燃料圧力が上昇して制御弁70
を図で左行させ、通路46を閉弁する。かかる制
御弁70の閉弁状態では、副圧力室39側の受圧
面積が小さいため一旦閉弁された状態が確実に維
持され得る。
At the same time, due to the closing operation of the metering valve 80, the fuel pressure in the control pressure chamber 71 increases and the control valve 70
is moved to the left in the figure, and the passage 46 is closed. When the control valve 70 is in the closed state, the pressure receiving area on the side of the auxiliary pressure chamber 39 is small, so that the once closed state can be reliably maintained.

制御弁70の上記閉弁によつて副圧力室39内
の燃料は、制御通路65を介して制御室63内に
導入され、背圧室64内の予圧ポンプ43の吐出
圧力との差圧によつてスプール弁60を図で右行
させる。
By closing the control valve 70, the fuel in the auxiliary pressure chamber 39 is introduced into the control chamber 63 via the control passage 65, and the fuel is introduced into the control chamber 63 through the control passage 65, and the fuel is introduced into the control chamber 63 through the pressure difference between the discharge pressure of the prepressure pump 43 and the back pressure chamber 64. Therefore, move the spool valve 60 to the right in the figure.

スプール弁60が右行を続けて環状溝62が逃
し通路61を開通させると、主圧力室40内の燃
料は該逃し通路61を介して低圧側にリリーフさ
れる。その結果、圧力室51内の燃料圧力が低下
しニードルスプリング52の弾性力によつてニー
ドルバルブ50を閉弁し、燃料噴射を終了する。
When the spool valve 60 continues to move to the right and the annular groove 62 opens the relief passage 61, the fuel in the main pressure chamber 40 is relieved to the low pressure side via the relief passage 61. As a result, the fuel pressure in the pressure chamber 51 decreases, and the needle valve 50 is closed by the elastic force of the needle spring 52, ending fuel injection.

従つて燃料噴射期間はスプール弁60の左端位
置から右行によつて環状溝62が逃し通路61を
開通するまでの期間となる。
Therefore, the fuel injection period is a period from the left end position of the spool valve 60 until the annular groove 62 opens to the relief passage 61 by moving to the right.

次に第1及び第2プランジヤ32,35がカム
によるリフト作動を終了し、従動スプリング34
の弾性付勢力で上動を始めると、副圧力室39及
び主圧力室40に燃料が吸入される。このとき主
圧力室40にあつては、予圧ポンプ43の熱料吐
出圧力との差圧によつてチエツクバルブ45が開
いて燃料が吸入通路44を介し導入される。また
副圧力室39にあつては、吸入燃料を制御通路6
5を介して制御室63内の燃料に求めることがで
きる。従つて、制御通路65内の燃料圧に比べ、
チエツクバルブ45を開弁するに足る主圧力室4
0内の熱料圧力が低下し該圧力が制御圧力室71
に作用すると共に、制御弁70の閉弁時の受圧面
積差によつて、スプリング72の弾性力に抗し、
制御弁70が図で右行し開弁される。ことため、
副圧力室39内には開通した通路46を通じて予
圧ポンプ43からの低圧吐出燃料が導入される。
Next, the first and second plungers 32 and 35 complete the lift operation by the cam, and the driven spring 34
When the upward movement is started by the elastic urging force, fuel is sucked into the sub pressure chamber 39 and the main pressure chamber 40. At this time, in the main pressure chamber 40, the check valve 45 is opened due to the differential pressure between the prepressure pump 43 and the heating material discharge pressure, and fuel is introduced through the suction passage 44. In addition, in the case of the auxiliary pressure chamber 39, the intake fuel is transferred to the control passage 6.
5 to the fuel in the control chamber 63. Therefore, compared to the fuel pressure in the control passage 65,
Main pressure chamber 4 sufficient to open check valve 45
The pressure of the heating material in the control pressure chamber 71 decreases.
and resists the elastic force of the spring 72 due to the pressure receiving area difference when the control valve 70 is closed.
The control valve 70 moves to the right in the figure and is opened. For the time being,
Low-pressure discharge fuel from the pre-pressure pump 43 is introduced into the sub-pressure chamber 39 through the open passage 46 .

尚、吸入行程初期における制御弁70の前記閉
弁は実際には制御弁70が開弁する瞬間的なもの
であるから、副圧力室39に制御室63内の燃料
が導入されてスプール弁60を左行するには至ら
ないと考えてよい。かかる吸入行程前期の状態を
第6図に示す。
Note that the closing of the control valve 70 at the beginning of the suction stroke is actually instantaneous when the control valve 70 opens, so the fuel in the control chamber 63 is introduced into the subpressure chamber 39 and the spool valve 60 is closed. It can be considered that it is not enough to move leftward. FIG. 6 shows the state in the first half of the suction stroke.

このような吸入行程前期の状態は、第1及び第
2プランジヤ32,35が上動しても、スプール
弁60を左行させるための有効ストロークとはな
らないことを示す。
Such a state in the first half of the suction stroke indicates that even if the first and second plungers 32 and 35 move upward, it will not be an effective stroke for moving the spool valve 60 to the left.

次に吸入行程後期にあつては、計量弁80を開
弁する。このため予圧ポンプ43からの吐出燃料
は、通路73を通つて主圧力室40内に吸入され
ることができるから、チエツクバルブ45はその
前後の差圧がなくなり閉弁する。その結果、制御
弁70の制御圧力室71内の燃料圧力が上昇して
制御弁70を閉弁する。このためそれ以後、主圧
力室40内には通路73或いは多少開弁するチエ
ツクバルブ45を介して、燃料が吸入される一
方、副圧力室39内にあつては第1プランジヤ3
2が上昇すれば、その増大した副圧力室39内に
スプール弁60の制御室63内の燃料が流入する
ようになり、このためスプール弁60は左行す
る。そして、該スプール弁60の左行は、第1プ
ランジヤ32が上死点位置に来るまで継続する。
つまり、スプール弁60の左端位置は、計量弁8
0を開弁した状態の位置からの、第1プランジヤ
32のスプール弁60を左行させる有効ストロー
クによつて決定されるのであり、ひいてはスプー
ル弁60の左端位置はすでに計量弁80を開いた
段階で決定されるのである。
Next, in the latter half of the suction stroke, the metering valve 80 is opened. Therefore, the fuel discharged from the prepressure pump 43 can be sucked into the main pressure chamber 40 through the passage 73, so that the check valve 45 closes because there is no differential pressure before and after it. As a result, the fuel pressure within the control pressure chamber 71 of the control valve 70 increases, and the control valve 70 is closed. Therefore, from then on, fuel is sucked into the main pressure chamber 40 via the passage 73 or the check valve 45 which opens slightly, while fuel is sucked into the sub pressure chamber 39 through the first plunger 3.
2 rises, the fuel in the control chamber 63 of the spool valve 60 will flow into the increased auxiliary pressure chamber 39, and therefore the spool valve 60 will move to the left. The left movement of the spool valve 60 continues until the first plunger 32 reaches the top dead center position.
In other words, the left end position of the spool valve 60 is the metering valve 8
0 is determined by the effective stroke of the first plunger 32 that moves the spool valve 60 to the left from the open position, and the left end position of the spool valve 60 is determined by the position when the metering valve 80 is already open. It is determined by

かかる状態で再び第3図に示す第1及び第2プ
ランジヤ32,35の下降行程に入り、第4図に
示すように計量弁80を閉鎖して通路73を遮断
すれば、その時から燃料噴射が始まり、スプール
弁60の右行に従つて燃料噴射がなされ、環状溝
62が逃し通路61を開通した段階で燃料噴射が
終ることになる。
In this state, when the first and second plungers 32 and 35 enter the downward stroke shown in FIG. 3 again, and the metering valve 80 is closed to block the passage 73 as shown in FIG. 4, fuel injection will start from that time. At the beginning, fuel injection is performed as the spool valve 60 moves to the right, and ends when the annular groove 62 opens the relief passage 61.

上記から明らかなように、燃料噴射開始点は計
量弁80の閉弁時であり、燃料噴射終了時点は環
状溝62が逃し通路61を連通する時点であり、
燃料噴射量即ち燃料噴射期間はスプール弁60の
右行ストローク(クランク角度)となる。そして
その右行ストロークは、吸入行程における計量弁
80開弁時期によつて決定される。
As is clear from the above, the fuel injection start point is when the metering valve 80 is closed, and the fuel injection end point is the point when the annular groove 62 communicates with the relief passage 61.
The fuel injection amount, that is, the fuel injection period corresponds to the rightward stroke (crank angle) of the spool valve 60. The rightward stroke is determined by the opening timing of the metering valve 80 during the suction stroke.

従つて機関運転条件に応じて制御回路94が電
磁アクチユエータ95を作動して計量弁80の開
閉弁時期を制御することにより、本装置の燃料噴
射開始及び終了時期並びに燃料噴射量を任意に制
御可能となるのである。
Therefore, by controlling the opening/closing timing of the metering valve 80 by the control circuit 94 operating the electromagnetic actuator 95 according to the engine operating conditions, it is possible to arbitrarily control the fuel injection start and end timing and the fuel injection amount of this device. It becomes.

上記装置におけるプランジヤリフト計量弁の開
閉作動、スプール弁作動、制御弁作動、圧力室内
圧力変動を第8図にタイムチヤートとして示す。
The opening/closing operation of the plunger lift metering valve, spool valve operation, control valve operation, and pressure chamber pressure fluctuation in the above device are shown as a time chart in FIG.

主圧力室40内の燃料圧力を制御弁70の制御
圧力室71に導く通路は、本実施例の場合、スプ
ール弁60の環状溝62を介して構成したが、必
ずしもスプール弁60を経由しなくてもよいこと
はいうまでもない。
Although the passage leading the fuel pressure in the main pressure chamber 40 to the control pressure chamber 71 of the control valve 70 is constructed via the annular groove 62 of the spool valve 60 in the case of this embodiment, it does not necessarily need to pass through the spool valve 60. Needless to say, it is okay.

以上述べたように、本発明によれば、機関運転
状態に応じて計量弁の開閉時期をコントロールす
るだけで、燃料噴射量及び燃料噴射時期を夫々独
立して任意に制御できるため、機関の運転状態が
いかに変化しようとも常に最適な燃料噴射率を得
ることができ、排気の洗浄化並びに燃費向上をよ
り一層図ることができるものである。
As described above, according to the present invention, the fuel injection amount and the fuel injection timing can be controlled independently and arbitrarily by simply controlling the opening/closing timing of the metering valve according to the engine operating state. No matter how the conditions change, the optimal fuel injection rate can always be obtained, and the exhaust gas can be cleaned and fuel efficiency can be further improved.

また本発明によれば、ニードルバルブ、第1及
び第2プランジヤ、主圧力室、副圧力室を同一線
上に配設し、その制御系統即ち制御弁、スプール
弁、計量弁、等をこれとは別に構成することがで
きるため、噴射弁の全高を低くでき、従つてエン
ジンの高さを低下させて車両のボンネツトを低く
し、視界を良好にすることが可能となる。更に、
計量弁はその開閉する通路が低圧のときに作動す
ればよく、従つて小型の比較的低出力の電磁アク
チユエータによつて作動が可能である。
Further, according to the present invention, the needle valve, the first and second plungers, the main pressure chamber, and the sub-pressure chamber are arranged on the same line, and the control system, that is, the control valve, spool valve, metering valve, etc. Since it can be constructed separately, it is possible to reduce the overall height of the injection valve, thereby reducing the height of the engine, lowering the bonnet of the vehicle, and improving visibility. Furthermore,
The metering valve only needs to operate when the pressure in the passage it opens and closes is low, and therefore it can be operated by a small electromagnetic actuator with relatively low output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の燃料噴射装置を示す断面図、第
2図は同上の一部拡大断面図、第3図は本発明の
燃料噴射装置の一実施例を示す縦断面図で、図は
燃料噴射前のプランジヤ下降行程を示す、第4図
〜第7図は同上実施例の作動状態を示す図で、第
4図は燃料噴射状態を示し、第5図は燃料噴射終
了状態、第6図は燃料吸入行程前期、第7図は燃
料吸入行程後期の状態を夫々示す、第8図は同上
実施例の各構成部分の作動タイミングを示すタイ
ムチヤートである。 31……ユニツトインジエクタ、32……第1
プランジヤ、35……第2プランジヤ、39……
副圧力室、40……主圧力室、42……燃料タン
ク、43……予圧ポンプ、44……吸入通路、4
5……チエツクバルブ、46……通路、47……
噴射通路、49……噴口、50……ニードルバル
ブ、51……圧力室、52……ニードルスプリン
グ、60……スプール弁、61……逃し通路、6
2……環状溝、63……制御室、64……背圧
室、70……制御弁、71……制御圧力室、73
……通路、80……計量弁、91……回転セン
サ、92……負圧センサ、93……水温センサ、
94……制御回路、95……電磁アクチユエー
タ。
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional fuel injection device, FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the same, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the fuel injection device of the present invention. 4 to 7, which show the downward stroke of the plunger before injection, are diagrams showing the operating state of the same embodiment as above. FIG. 4 shows the fuel injection state, FIG. 5 shows the fuel injection end state, and FIG. 7 shows the state in the first half of the fuel suction stroke, and FIG. 7 shows the state in the latter half of the fuel suction stroke. FIG. 8 is a time chart showing the operation timing of each component of the same embodiment. 31...unit injector, 32...first
Plunger, 35...Second plunger, 39...
Sub-pressure chamber, 40... Main pressure chamber, 42... Fuel tank, 43... Pre-pressure pump, 44... Suction passage, 4
5...Check valve, 46...Passage, 47...
Injection passage, 49... Spout, 50... Needle valve, 51... Pressure chamber, 52... Needle spring, 60... Spool valve, 61... Relief passage, 6
2... Annular groove, 63... Control chamber, 64... Back pressure chamber, 70... Control valve, 71... Control pressure chamber, 73
... Passage, 80 ... Metering valve, 91 ... Rotation sensor, 92 ... Negative pressure sensor, 93 ... Water temperature sensor,
94...control circuit, 95...electromagnetic actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 噴射通路47内の所定値以上の燃料圧力を受
けて該噴射通路47を開弁する弁体50と、 機関回転に同期して往復動するプランジヤ3
2,35と、 該プランジヤ32,35の往復動に従つて容積
変化し、かつ前記弁体50上流の噴射通路47に
接続する主圧力室40と、 一端が前記主圧力室40に接続すると共に他端
が低圧燃料源42に接続される吸入通路44に介
装され、燃料吸入を許容する方向に取りつけられ
たチエツクバルブ45と、 前記主圧力室40を低圧燃料源42にリリーフ
する逃し通路61を軸方向所定位置で開通し、か
つ一側受圧面が低圧燃料源42に接続されると共
に両側受圧面の面積が等しく形成されたスプール
弁60と、 前記プランジヤ32,35の往復動に従つて容
積変化し、かつ前記スプール弁60の前記低圧燃
料源接続側とは反対側の受圧面に接続する副圧力
室39と、 一端に前記主圧力室40の燃料圧力を他端に副
圧力室39の燃料圧力を常に受圧し、副圧力室3
9の圧力が主圧力室40の圧力より所定差以上に
なつた時に副圧力室39を低圧燃料源42に開放
する制御弁70と、 前記逃し通路61をバイパスして主圧力室40
と低圧燃料源42とを結ぶバイパス通路73の連
通を開閉する電磁駆動式の計量弁80と、 機関運転状態検出装置91,92,93からの
検出信号を入力して燃料噴射量を演算し、該燃料
噴射量に基づいて、前記計量弁80を、前記プラ
ンジヤ32,35が前記主圧力室40の容積を拡
大する方向に移動中の所定時期に開弁させ、前記
プランジヤ32,35が前記主圧力室40の容積
を縮小する方向に移動中の所定時期に閉弁させる
ように開閉作動を制御する制御装置94と、を設
けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
[Claims] 1. A valve body 50 that opens the injection passage 47 upon receiving fuel pressure in the injection passage 47 of a predetermined value or higher, and a plunger 3 that reciprocates in synchronization with engine rotation.
2, 35; a main pressure chamber 40 whose volume changes as the plungers 32, 35 reciprocate and which is connected to the injection passage 47 upstream of the valve body 50; one end of which is connected to the main pressure chamber 40; A check valve 45 is installed in the suction passage 44 whose other end is connected to the low-pressure fuel source 42 and is installed in a direction that allows fuel suction; and a relief passage 61 that relieves the main pressure chamber 40 to the low-pressure fuel source 42. a spool valve 60 which is opened at a predetermined position in the axial direction, one side pressure receiving surface is connected to the low pressure fuel source 42, and both pressure receiving surfaces are formed to have the same area; a sub-pressure chamber 39 whose volume changes and which is connected to a pressure receiving surface of the spool valve 60 opposite to the low-pressure fuel source connection side; The sub pressure chamber 3 always receives the fuel pressure of
a control valve 70 that opens the auxiliary pressure chamber 39 to the low-pressure fuel source 42 when the pressure of the auxiliary pressure chamber 39 becomes a predetermined difference or more than the pressure of the main pressure chamber 40;
and an electromagnetically driven metering valve 80 that opens and closes communication between the bypass passage 73 connecting the low-pressure fuel source 42 and the low-pressure fuel source 42, and inputs detection signals from the engine operating state detection devices 91, 92, and 93 to calculate the fuel injection amount, Based on the fuel injection amount, the metering valve 80 is opened at a predetermined time while the plungers 32 and 35 are moving in a direction to expand the volume of the main pressure chamber 40, and the plungers 32 and 35 A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising: a control device 94 that controls an opening/closing operation so as to close the valve at a predetermined time while the pressure chamber 40 is moving in a direction to reduce the volume thereof.
JP57146193A 1982-08-25 1982-08-25 Fuel injection device for internal-combustion engine Granted JPS5937265A (en)

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