JPH0428902B2

JPH0428902B2 -

Info

Publication number: JPH0428902B2
Application number: JP57117085A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Miwa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-07-05
Publication date: 1992-05-15
Also published as: JPS597768A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、内燃機関、特に、デイーゼル機関
の燃料噴射装置に関する。

従来の燃料噴射装置としては、例えば米国特許
3516395号明細書に記載されたものがある。この
装置は、第１図に示すように、燃料タンク１と燃
料ポンプ２と、噴射ユニツト３と、該ユニツト３
のピストンストローク制御手段４と、から構成さ
れている。噴射ユニツト３は、大径シリンダ５内
に摺動自在に支持されたサーボピストン６と、小
径シリンダ７内に摺動自在に支持されたポンプピ
ストン８と、これらの両ピストン６，８が接する
ように付勢するスプリング９と、を有しており、
大径シリンダ５のサーボ圧力室１０には三方切換
弁１１を介して、また、小径シリンダ７のポンプ
作業室１２には電磁弁１３およびチエツク弁１４
を介してそれぞれ燃料ポンプ２から所定圧力下の
燃料が供給されるようになされている。また、ポ
ンプ作業室１２は図示していない噴射ノズルに連
通している。また、１５は大径シリンダ５のリー
ク室を示し、このリーク室１５に漏出した燃料は
燃料タンク１へもどされる。前記電磁弁１３は制
御回路１６によつて開閉制御され、また、前記三
方切換弁１１はサーボ圧力室１０と燃料タンク１
または燃料ポンプ２とを選択的に連通する。な
お、１７は調圧弁である。前述した電磁弁１３、
制御回路１６、燃料ポンプ２、チエツク弁１４は
全体として噴射ユニツト３のピストン６，８のス
トロークを制御するピストンストローク制御手段
４を構成している。

したがつて、このような燃料噴射装置にあつて
は、燃料ポンプ２によつて加圧された燃料は、一
方では三方切換弁１１を介してサーボ圧力室１０
に、他方では電磁弁１３を介してポンプ作業室１
２にそれぞれ供給され、サーボピストン６とポン
プピストン８との受圧面積に比例してポンプ作業
室１２内の燃料は増圧された後、噴射ノズルより
噴射される。

しかしながら、このような従来の燃料噴射装置
にあつては、サーボ圧力室１０への燃料の供給を
三方切換弁１１により制御する構成となつていた
ため、高速運転時、特に、高周波数で燃料噴射を
繰返す場合、以下の不具合が生じていた。すなわ
ち、燃料噴射時において、サーボ圧力室１０内の
圧力と供給燃料圧力との差を大きくとれないため
（もし、これらの圧力差を大きくとるとすると、
供給燃料圧力が一定ならばサーボ圧力室１０内の
圧力を小さくとらねばならず、その結果、ポンプ
作業室１２内の圧力が大きくならない。）、切換弁
１１が大型化したり、あるいは、該切換弁１１に
よつて制御されるスリーブ弁を介してサーボ圧力
室１０内への燃料の供給を制御しなければなら
ず、燃料噴射装置そのものが大型化したり、複雑
な機構が必要となり、あるいは、高速運転を制限
しなければならないという問題点があつた。

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、噴射ユニツトのサーボ圧力室
に連通する第１送排油路が燃料ポンプに連通する
送油路と燃料タンクに連通するリターン通路とに
第１三方電磁弁を介して選択的に連通し、サーボ
作用室に連通する第２三方電磁弁を介して選択的
に連通し、また、ポンプ作業室がチエツク弁を介
して燃料ポンプに連通するとともに噴射ノズルに
連通した燃料噴射装置とし、燃料を噴射する場
合、第１、第２送排油路を共にリターン通路に連
通させた状態で、まず第２送排油路を送油路に連
通させ、所定時間後に第１送排油路を送油路に連
通させ、次いで、所定時期に第２送排油路をリタ
ーン通路に連通させるように、第１、第２三方電
磁弁を制御することにより、上記問題点を解決す
ることを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。

まず、構成を説明する。２１は噴射ユニツトの
ハウジングであり、ハウジング２１の先端には噴
射ノズル２２が組み付けられている。ハウジング
２１は大径の第１シリンダ孔２３の形成された第
１シリンダ２４と小径の第２シリンダ孔２５の形
成された第２シリンダ２６とから成り、第１シリ
ンダ２４には燃料ポンプ２７から所定圧力（例え
ば、200Kg／cm²）の燃料が供給されるインポート
２８と燃料タンク２９に燃料を戻すアウトポート
３０とが形成されている。前記第１シリンダ孔２
３にはサーボピストン３１が摺動自在に収納され
ており、第１シリンダ孔２３はこのサーボピスト
ン３１により一端側にサーボ作用室３２が、他端
側にサーボ圧力室３３が画成されている。第２シ
リンダ孔２５にはサーボピストン３１より小径の
ポンプピストン３４が摺動自在に収納されてお
り、第２シリンダ孔２５内にはこのポンプピスト
ン３４によりその一端側にポンプ作業室３５が画
成されている。ポンプピストン３４の他端部は前
記第１シリンダ２４のサーボ作用室３２内に突出
してサーボピストン３１に連結されており、ポン
プピストン３４はサーボピストン３１と一体にな
つて連動する。

一方、前記噴射ノズル２２はカバー３６により
第２シリンダ２６を介して第１シリンダ２４に固
締されており、先端に噴孔３７が形成されるとと
もに油溜３８の形成されたノズルボデイ３９と、
ノズルボデイ３９に摺動自在に保持されたニード
ルバルブ４０と、ニードルバルブ４０をリテーナ
４１を介して該ニードルバルブ４０が噴孔３７を
閉止するように付勢するバルブスプリング４２
と、を有している。前記ポンプ作業室３５は油溜
３８に連通されているとともにチエツクバルブ４
３を介して前記インポート２８に連通されてお
り、また、ポンプピストン３４に形成された逃し
通路４４を介して前記バルブスプリング４２の収
納されたスプリング室４５に連通されているとと
もにリターン通路４６により前記アウトポート３
０に連通されている。前記サーボ圧力室３３に連
通する第１送排油路４７は第１三方電磁弁４８を
介して前記インポート２８に連通する送油路４９
と前記リターン通路４６とに選択的に連通する。
すなわち、第１三方電磁弁４８は、通電を制御す
るコントロールユニツト５０に接続されたコイル
４８ａと、コイル４８ａに包持されたアーマチユ
ア４８ｂと、アーマチユア４８ｂと対向するよう
に配設されたバルブ４８ｃと、アーマチユア４８
ｂとバルブ４８ｃとの間に介装され、バルブ４８
ｃをアーマチユア４８ｂから離隔する方向に付勢
するスプリング４８ｄと、を有しており、コイル
４８ａに通電されると、アーマチユア４８ｂが磁
化してバルブ４８ｃを吸引することにより第１送
排油路４７と送油路４９とが連通し、コイル４８
ａへの通電が遮断されると、バルブ４８ｃがスプ
リング４８ｄに付勢されて移動することにより第
１送排油路４７とリターン通路４６とが連通す
る。また、前記サーボ作用室３２に連通する第２
送排油路５１は第２三方電磁弁５２を介して前記
送油路４９と前記リターン通路４６とに選択的に
連通する。すなわち、第２三方電磁弁５２は第１
三方電磁弁４８と同様に、コイル５２ａ、アーマ
チユア５２ｂ、バルブ５２ｃおよびスプリング５
２ｄを有しており、コントロールユニツト５０か
らコイル５２ａに通電されると、第２送排油路５
１と送油路４９とが連通し、コイル５２ａへの通
電が遮断されると、第２送排油路５１とリターン
通路４６とが連通する。

なお、５３はエンジンにベルトにより連結され
燃料ポンプ２７に駆動力を伝えるプーリーであ
り、燃料ポンプ２７はこの駆動力により燃料タン
ク２９からフイルタ５４を通して燃料を吸い上げ
インポート２８に供給する。そして、このインポ
ート２８に供給される燃料は、途中、プレツシヤ
レギユレータ５５により所定圧力（例えば、200
Kg／cm²）に調整されるとともに、アキユムレータ
５６により圧力変動を抑えられている。

次に、作用を第３図に基づいて説明する。

第３図中t₁は噴射終了時を示しており、このと
き、第１三方電磁弁４８のコイル４８ａには電流
i₁が供給されており、第２三方電磁弁５２のコイ
ル５２ａには通電されていない。したがつて、第
１送排油路４７と送油路４９とが連通されてお
り、サーボ圧力室３３には燃料ポンプ２７から燃
料油が供給されている。また、第２送排油路５１
とリターン通路４６とが連通されており、サーボ
作用室３２の燃料油は燃料タンクに戻されてい
る。そして、サーボピストン３１およびポンプピ
ストン３４は第２図中下方に移動して最下点に位
置し逃し通路４４とリターン通路４６とが連通し
ており、ポンプ作業室３５の油圧がこれら逃し通
路４４とリターン通路４６を通して放出されるた
め、油溜３８の油圧は低下して噴射は終了してい
る。

そして、所定時間経過後、t₂の時点で第１三方
電磁弁４８への通電を遮断すると、バルブ４８ｃ
はスプリング４８ｄに付勢されて移動し、微少応
答遅れ時間τ₁経過後、t₃の時点で第１送排油路４
７とリターン通路４６とが連通してサーボ圧力室
３３の油圧p₁が急激に低下する。

次に、時間t₄の時点でコントロールユニツト５
０から第２三方電磁弁５２のコイル５２ａに電流
i₂を供給すると、アーマチユア５２ｂが磁化して
バルブ５２ｃを吸引し、微少応答遅れ時間τ₂経過
後、t₅の時点で第２送排油路５１と送油路４９と
が連通してサーボ作用室３２の油圧p₂が上昇しは
じめる。このとき、前述のように、第１三方電磁
弁４８への通電が遮断されているため、第１送排
油路４７とリターン通路４６が連通されている。
したがつて、サーボピストン３１およびポンプピ
ストン３４は一体となつて、微少遅れ時間τ₃経過
後、t₆の時点で第２図中上方に移動を始める。一
方、ポンプピストン３４の上昇に伴つて、逃し通
路４４とリターン通路４６との連通が遮断され、
チエツクバルブ４３を介して燃料ポンプ２７から
供給される燃料油はポンプ作業室３５に貯溜され
る。

そして、t₇の時点で第１三方電磁弁４８のコイ
ル４８ａにコントロールユニツト５０から電流i₁
が供給されると、バルブ４８ｃが磁化したアーマ
チユア４８ｂに吸引されて移動し第１送排油路４
７と送油路４９が連通する。そして、微少遅れ時
間τ₄経過後、t₈の時点でサーボ圧力室３３の油圧
p₁が上昇を開始し、t₉の時点でサーボ圧力室３３
の油圧p₁は燃料ポンプ２７から供給される燃料油
圧（200Kg／cm²）と略等しい値で一定となる。そ
の後、時間遅れτ₅経過後、t₁₀の時点でサーボピ
ストン３１およびポンプピストン３４は上昇を停
止し、一定位置に保持される。これはサーボ作用
室３２の油圧とサーボ圧力室３３の油圧が等しく
なるからである。そして、このポンプピストン３
４のリフト量Ｈに対応した燃料量がポンプ作業室
３５に貯溜される。

次に、t₁₁の時点で第２三方電磁弁５２のコイ
ル５２ａへの通電を遮断すると、第２送排油路５
１とリターン通路４６が連通し、遅れ時間τ₆経過
後、t₁₂の時点でサーボ作用室３２の油圧p₂が急
激に低下する。したがつて、遅れ時間τ₇経過後、
サーボピストン３１およびポンプピストン３４は
サーボ圧力室３３の油圧p₁により、第２図中下方
に移動し、ポンプピストン３４の移動に伴つて、
ポンプ作業室３５および油溜３８の油圧が急激に
上昇する。この結果、ニードルバルブ４０のプレ
ツシヤステージに、油圧が作用し、ニードルバル
ブ４０はバルブスプリング４２に抗して上昇して
噴孔３７より高圧（例えば、1000Kg／cm²）の燃料
が燃焼室内に噴射される。このときの噴射圧力Pi
は静的に計算すると、Pi＝Pf・Ss／Spで表わさ
れる。ここで、Pfは燃料ポンプ２７より供給さ
れる燃料圧力、Ssはサーボピストン３１の受圧
面積、Spはポンプピストン３４の受圧面積を示
している。すなわち、燃料噴射圧力Piはサーボピ
ストン３１とポンプピストン３４の受圧面積比
（Ss／Sp）で増圧されている。また、このときの
ポンプ作業室３５の圧力上昇速度は、サーボ作用
室３２からリターン通路４６、三方電磁弁４８，
５２およびアウトポート３０を通して燃料タンク
２９に燃料が流出する際の圧力降下速度に依存し
ているが、この発明にあつては、リターン通路４
６およびアウトポート３０から以降の圧力はゼロ
に近いため、第１三方電磁弁４８や第２三方電磁
弁５２で生じる間〓が小さくても極めて速い速度
でサーボ作用室３２内の油圧が低下する。したが
つて、第１三方電磁弁４８や第２三方電磁弁５２
を大幅に小型化でき、応答性も向上させることが
できる。

そして、さらにポンプピストン３４が下降し、
逃し通路４４とリターン通路４６とが連通し、ポ
ンプ作業室３５の油圧がゼロになると、燃料噴射
が終了する。

また、噴射量は第１三方電磁弁４８および第２
三方電磁弁５２への相対的な通電時期を制御する
ことにより行うことができる。すなわち、第２三
方電磁弁５２のコイル５２ａに電流i₂を供給し始
める時期t₄と第１三方電磁弁４８のコイル４８ａ
に電流i₁を供給し始める時期t₇との差の時間Ｔを
増減することにより噴射量が増減する。例えば、
第１三方電磁弁４８への通電開始時期を第３図中
一点鎖線で示すように早めると、サーボ圧力室３
３の油圧の上昇時期が一点鎖線で示すように早ま
り、サーボ圧力室３３とサーボ作用室３２の油圧
のバランスの取れる時期が早まる。したがつて、
サーボピストン３１およびポンプピストン３４の
リフト量Ｈが小さくなりポンプ作業室３５に供給
される燃料量が減少する。また、第２三方電磁弁
５２への通電開始時期を第３図中破線で示すよう
に遅らせると、サーボ作用室３２の油圧の上昇時
期が遅れて、サーボピストン３１およびポンプピ
ストン３４のリフト開始時期が遅れる。したがつ
て、サーボピストン３１およびポンプピストン３
４のリフト量Ｈが小さくなり、ポンプ作業室３５
に供給される燃料量が減少する。さらに、第１三
方電磁弁４８への通電開始時期と第２三方電磁弁
５２への通電開始時期を両方共変えることによ
り、より一層精密にポンプ作業室３５に供給され
る燃料量、すなわち燃料噴射量を制御することが
できる。

一方、燃料噴射時期は第２三方電磁弁５２への
通電遮断時期により制御することができ、この第
２三方電磁弁５２への通電遮断時期、すなわち燃
料噴射時期を基本として、前述の第１三方電磁弁
４８および第２三方電磁弁５２への通電開始時期
を制御することにより、燃料噴射量を制御するこ
とができる。

このように、燃料噴射量を、燃料噴射時期を基
本として第１三方電磁弁４８と第２三方電磁弁５
２への通電開始時期を制御することにより行うこ
とができるため、第１三方電磁弁４８や第２三方
電磁弁５２への通電期間が短かくこれらの電磁弁
４８，５２の作動が不安定となる状態によつて燃
料噴射量の制御が制限されることがなく、燃料噴
射量を広範囲に制御することができる。

以上説明してきたように、この発明によれば、
燃料噴射装置を、大径の第１シリンダ孔と小径の
第２シリンダ孔とが直列に形成されるとともに燃
料ポンプから所定圧力の燃料が供給されるインポ
ートと燃料タンクに燃料を戻すアウトポートとが
形成されたハウジングと、第１シリンダ孔に摺動
自在に収納され一端側にサーボ作用室を他端側に
サーボ圧力室を画成するサーボピストンと、サー
ボピストンと連動するように第２シリンダ孔に摺
動自在に収納されポンプ作業室を画成するポンプ
ピストンと、ポンプ作業室内の燃圧に応動して開
弁し燃料を噴射する噴射ノズルと、前記サーボ圧
力室に連通する第１送排油路を前記インポートに
連通する送油路と前記アウトポートに連通するリ
ターン通路に選択的に連通させる第１三方電磁弁
と、前記サーボ作用室に連通する第２送排油路を
前記送油路とリターン通路に選択的に連通させる
第２三方電磁弁と、前記インポートからポンプ作
業室への燃料の流入のみを許容するチエツク弁
と、第１、第２三方電磁弁を制御する制御手段
と、を備え、燃料を噴射する場合、前記制御手段
が、第１、第２送排油路を共にリターン通路に連
通させた状態で、まず第２送排油路を送油路に連
通させ、所定時間後に第１送排油路を送油路に連
通させ、次いで、所定時期に第２送排油路をリタ
ーン通路に連通させるように、第１、第２三方電
磁弁を制御するようにしたものとしたため、第１
三方電磁弁や第２三方電磁弁を小型、軽量化する
ことができ、応答性を向上させることができる。
また、燃料噴射量を第１三方電磁弁と第２三方電
磁弁の双方を制御することにより制御することが
できる。したがつて、高速運転時における高速噴
射を行うことができるとともに、燃料噴射量を広
範囲にわたつて精度よく制御することができ、ま
た電磁弁の作動安全性を向上することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射装置を示す概略図、第
２，３図はこの発明の燃料噴射装置の一実施例を
示す図であり、第２図はその概略断面図、第３図
はその作用説明図である。２１……ハウジング、２２……噴射ノズル、２
３……第１シリンダ孔、２５……第２シリンダ
孔、２７……燃料ポンプ、２８……インポート、
２９……燃料タンク、３０……アウトポート、３
１……サーボピストン、３２……サーボ作用室、
３３……サーボ圧力室、３４……ポンプピスト
ン、３５……ポンプ作業室、４３……チエツクバ
ルブ、４６……リターン通路、４７……第１送排
油路、４８……第１三方電磁弁、４９……送油
路、５０……コントロールユニツト（制御手段）、
５１……第２送排油路、５２……第２三方電磁
弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１大径の第１シリンダ孔と小径の第２シリンダ
孔とが直列に形成されるとともに燃料ポンプから
所定圧力の燃料が供給されるインポートと燃料タ
ンクに燃料を戻すアウトポートとが形成されたハ
ウジングと、第１シリンダ孔に摺動自在に収納さ
れ一端側にサーボ作用室を他端側にサーボ圧力室
を画成するサーボピストンと、サーボピストンと
連動するように第２シリンダ孔に摺動自在に収納
されポンプ作業室を画成するポンプピストンと、
ポンプ作業室内の燃圧に応動して開弁し燃料を噴
射する噴射ノズルと、前記サーボ圧力室に連通す
る第１送排油路を前記インポートに連通する送油
路と前記アウトポートに連通するリターン通路に
選択的に連通させる第１三方電磁弁と、前記サー
ボ作用室に連通する第２送排油路を前記送油路と
リターン通路に選択的に連通させる第２三方電磁
弁と、前記インポートからポンプ作業室への燃料
の流入のみを許容するチエツク弁と、第１、第２
三方電磁弁を制御する制御手段と、を備え、燃料
を噴射する場合、前記制御手段が、第１、第２送
排油路を共にリターン通路に連通させた状態で、
まず第２送排油路を送油路に連通させ、所定時間
後に第１送排油路を送油路に連通させ、次いで、
所定時期に第２送排油路をリターン通路に連通さ
せるように、第１、第２三方電磁弁を制御するこ
とを特徴とする燃料噴射装置。