JPS5870028A - 噴射タイミングトランスジユ−サ - 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】 本発明はトランスジューサに関し特に圧縮点火エンジン
の燃料供給装置に用いるための噴射タイミングトランス
ジューサに関する。本発明に基くトランスジューサは燃
料供給装置内の燃料のパルス流を検出しその時間的変化
に対応する信号を発生するために適している。

内燃機関特に迂縮点火エンジン即ちディーゼルエンジン
のための電子１３１１装置の発達と普及とにより圧縮点
火エンジンに燃料が噴射されるパルス流を正確に検出す
ることが重要になってきた。少くとも一つの公知ＩＡ置
によれば、燃料インジェクタ内に設けられた昇降ニード
ルを電磁気的に検出することによりｍ料ＩＩ制のタイミ
ングに対応する電気信号を得ることができる。このよう
な装置は雑音による障害を受は易くしかも比較的複雑且
＾価である。

ディーゼルエンジンに於ける燃料噴射圧力を上口りする
ための様々な圧力応答装置が公知となっている。６−そ
のようなものの一つが米国特許第３゜９３７．０８７号
明細書に開示されており、ｖｈによれば抵抗線式歪検出
器がディーゼルエンジンの燃料噴射管の周囲に取付けら
れていることにより燃料パルス流圧力に対応する電気信
号が畳られるようになっている。この特許明細書は圧１
３応ｎ式のクリスタルトランスジュー＋ｊ庖用いる他の
装置についての示唆をも行っているが、イれに（ま燃料
と直接接触する必要があるトランスジューサを適切に取
付けるために燃料供給装置を大幅に変更する必要がある
。しかしながらディーぜルエンジンのための燃料供給装
置が極めて精密りものであって装置の慣性、燃料内の音
波伝達の体積並びに経路の長さによる影響が大きいため
に燃料にめ接接触するような検出器を用いることを好ま
しくないものとしている。しかも燃料パルス流のｆ１力
を正確に検出するような良好なダイナミッククリスタル
トランスジューサは比較的高価ぐある８イのような訳で
このような公知装置によっては特に燃料噴射のタイミン
グを制ａする土で１４足でさる結果を得ることができな
かった。

このような点に鑑み本発明の主な目的は圧縮゛点火エン
ジンの燃料の噴射タイミング、より詳しくいうと燃料の
噴射の開始のタイミングを正確に示すようなトランスジ
ューサを提供することにある。

更に燃料と直接接触する必要がないことにより比較的廉
価なピエゾ素子からなる検出器を用いるようなトランス
ジューサを提供することも本発明の目的の一つである。

本発明の第三の目的は、燃料供給の動力学的条件を極力
変化させることなく燃料供給装置内に機能的に取付ける
ことのできる噴射タイミングトランスジューサを提供す
ることにある。

本発明によれば、圧縮点火エンジンの燃料供給装置のた
めの、燃料流路に対して機能的に配置され且燃料供給り
ａ内の燃料パルス流圧力を示す信号を発生することので
きる噴射タイミングトランスジューサが提供される。こ
うして得られる電気信号は燃料圧力の時間的変化の導関
数即ち速度に対応しており、従って圧縮点火エンジンの
燃料噴射の間軸“を指示する上で特に好適である。本Ｒ
＋１３１に暴りトランスジューサは燃料が通過するため
の空室を郭定するべく燃料ポンプ及びインジェクタに隣
接する燃料流路内に接続可能であって、しかも前記空室
の外側であり、且前配燃料流路に対して圧力伝達可能な
位置に検出器取付面を提供するようなハウジングを備え
ている。ピエゾ素子からなる検出器はトランスジューサ
ハウジングの検出器取付面に固着される。このハウジン
グ１：Ｌ、両端間に中央燃料流路を有する長寸の概ね管
状の部材であってしかも前記中央流路に対して半１”ｌ
　ｈ向に間隔をおいて設けられた環状領域からなる空室
を郭定している。この空室を通過する燃料の連続的な流
れは中央流路と前記空室の上流及び下流喘との間の半径
方向流路に沿って発生する。この環状空室はハウジング
の中央孔の一端に対して下径１１向に間隔をおいて挿入
されたインサート部材にＪ。

って好適に郭定することができる。

以下本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく説
明する。

第１図に於てψ気筒又は多気筒の圧縮点火エンジン即ち
ディーゼルエンジンが単純化されて示されている。エン
ジン１０に燃料分配ポンプ１４、各シリンダに対応して
設けられたインジェクタ１６、及びポンプ１４と各イン
ジェクタ１６とを接続する燃料管路１８を備える燃料供
給装置１２が付設されている。各管路１８は普通小さな
内径を有しておりポンプから各インジェクタへの燃料パ
ルス流の伝達遅れを最小限にするために比較的短いもの
にされている。ポンプ１４と各インジェクタ１６との間
の管路１８の長さが各シリンダについて同一の長さを有
しているのが普通である。

本発明によればポンプ１４から１個、２個又は全てのイ
ンジェクタ１６に達する燃料流路内に機能的に噴射タイ
ミングトランスジューサ２０が取付けられている。詳し
くいうと、トランスジューサ２０は各インジェクタ１６
の最上流端に隣接する一本又は複数の特定の燃料管路１
８内に取付けられているのが好ましい。トランスジュー
サ２０をインジェクタ１６にこのように近接して取付け
ること、ドーよりその応答が各インジェクタにより（１
われる燃料噴射の実際の瞬間を正確に捕えることができ
る。トランスジューサ２０がない場合に１．１、燃料管
路１日はその端部のテーバ面をインジＩクタの上流端と
液密に結合するように前記テーバ面を軸線方向に押付け
るためのナツト２２によりｒンジェクタ１６に接続され
ることとなる。この部分の構成は第２図に詳しく示され
ている。各燃料管路１８のポンプとエンジンとの間の長
さを一定に保つため、トランスジューサを用いたために
延びた管路の長さに対応する分だけ管路１８の１ぐさを
短くすると良い。

第２図に示されているように噴射タイミングｉ・ランス
ジューサ２０は主にハウジング２Ｇとイれに取付けられ
たピエゾ素子検出器２８とからなっている。ハウジング
２６は焼入れされた鋼からなる長寸の概ね管状の部材か
らなるが好ましく、断面形状は円形又は六角形等の多角
形であって良い。

符＠３０により示されている孔はハウジングの一端から
他端まで軸線方向に貫通しており燃穿＋１供給用の管路
１８′とインジェクタ１６の中心流路３２とを連通して
いる。孔３ｏは概ねハウジング２６と同軸をなしており
前記したように概ね円形の断面形状を有している。

インサート３４は孔３ｏの一部に挿入されており、その
一部に同部分の孔３ｏの内径よりも幾分小さな外径を有
する部分３４′を有しハウジング２６との開に環状室３
６を郭定している。ハウジング２６は普通４０ｍ−〜４
２ｕ＋の長さを有しておりその全長にＮつで約２ＩＩＩ
Ｉｌ〜４−一よりも大きな厚さを有している。しかしな
がら検出器のための取付面４０はハウジング２６の外面
の前記環状室３６に軸線方向について近接しＩ半仔方向
にその外側に当る部分に穿設された半径方向孔の底に形
成されている。この孔の深さは検出器取付面４ｏが前記
環状室３６に対して１１１Ｉ１１以下、好ましくは０゜
８１以下の厚さを有するハウジングの薄肉部４２により
隔絶されることとなるように選ばれている。

この薄肉部４２は燃料内の圧力の脈動に応答して小さな
機械的変位を行いこのようにして環状室３６から・転一
連された力を検出器２８に伝達する。

７ｔ　３０はハウジング２６の上流端に例えば１．７−
−の内径を有する小径部を有している。しかしながら孔
３０の内径は下流の環状室３６に於ｒ　’ｔ’　ｆｆ方
向に拡大していることにより検出器取付面４゜及び検出
器２８が環状室の比較的大きな面積に１４して圧力応答
可能な比較的大きな面積を薄肉部４２を介して接してい
る。

ハウジング２６の薄肉部４２の内面はハウジング２６の
円形孔３０の大径部により形成されＣいるが同部分に多
量の燃料が滞留づるために燃料供給の運動に好ましくな
い伝達遅れや歪が生ずる虞れがある。そこで環状室３Ｇ
の内径を約７．３ｍｓとし、その外径を約７．５＋ｎｓ
＋とすることにより環状室３６の断面積を比較的小さく
しである。ｉＦ“１記したようにこの環状室３６は特別
なインリート３４を挿入づることにより極めて筒中に郭
定され（いるが所要の燃料流路を適５当に確保できるし
の（・あれば環状室３６は必ずしも環状である必酋しイ
、くハウジングにインサートを挿入してそのよう＜シ空
室を形成する必要もないことを了解されたい。

ハウジング２６がインサート３４を受容し得るようにす
るためには、先ずハウジング２６の下流側端にその約１
／３の長さに亙って同軸的な比較的大径の孔を穿設しハ
ウジング２６の約１／３の長さに亙る中間部に沿ってそ
れよりも小径の第二の同軸孔を穿設する。最も大径であ
る下流側部分の孔はインジェクタ１６の上流側端と螺合
し得るようにねじが切られている。インサート３４はそ
の下流側端にその軸部よりも大径である概ね半球状のヘ
ッド４６を有する概ねロンド状のビンからなっている。

ヘッド４６に近接するインサートの軸部の直径はハウジ
ング２６の中間部の孔に緊密に嵌合し得るようにその内
径と概ね等しくされている。インサート３４０軸部の他
の部分３４′は前記したように環状室３６を郭定するた
めに若干小さな直径を有するようにされている。インサ
ート３４の中心部に沿って設けられた前記孔３０の上流
部分に於ける内径とほぼ等しい内径を有する軸線方向孔
４８はハウジング２６の最上流端から最下流層・までの
燃料の流通を確保するためのものである。

インサート８４の拡径ヘッド４６はインサート３４をハ
ウジング２６内に挿入し得る限曵を定めるためにハウジ
ング２６の下流側の最も内径の大きい部分と中間の内径
を有する部分の間の下流側を向く段と当接するべく軸線
方向上流側を向く面を有する７ランジ５０を形成してい
る。インリート３４の長さはその上流側端がハウジング
２６の環状室３６と孔３０の上流側の小径部分との間の
下流側を向く面から例えば０　、１　ｇａｓ　−０、２
１の僅かな間隙を残すように定められている。この間隙
は環状室３６をハウジング２６の上流側の孔３０と連通
させるためのものである。好ま、シ＜４：Ｌ約１１１Ｉ
の内径を有する小孔５２が少くとも、インリート３４の
中心孔４８からその外面に達するまでｆの半径方向に延
び出しており更に好ましくはインサートの軸部の全直径
に亙っで延び出している。１この小孔５２のインサート
３４０軸部−１−に於１Ｊる軸線方向位置は同軸部の直
径が変化づる部分父（まその僅かに上流側に定められて
いる。その位置は小孔５２を環状室３６と連通し環状室
からインサート３４の中心孔４８に向けての燃料の戻り
通路を提供し燃料を更に下流側に向けて排出し得ること
を確保するためである。このようにして環状室３６内を
燃料が連続的に流れることができハウジング２６の同部
分の燃料により満される全容積がトランスジューサ２０
を設けたために発生することが考えられる燃料供給の運
動力学に対する影響を支障のない程痕のものとすること
ができる。

インサート３４の軸部の大径部分はハウジング２６内に
挿入された時にハウジングの内壁との間に液密なシール
を形成するように適当なシール剤が塗布されているのが
好ましい。インジェクタ１６の上流端はインサート３４
のヘッド４６と円形な線接触を行うべく形成されており
インジェクタがハウジング２６に螺入された時ヘッド４
６及び７ランジ５０に対して軸線方向を向く支持力を発
生するようになっている。インサート３４は例えば焼入
れされていない鋼等のようなインジェクタ１６よお・も
柔かい金属でできているのがｔ）Ｔ″Ｊ、シい。

それによりヘッド４６がインジェクタに対して液密なシ
ールを形成するようにインジェクタ１６の上側端と当接
した時に十分変形できるからである。

ハウジング２６の上流端の形状は管路の端部２４と液密
に連結し得るようにインジェクタの対応部分と同様にさ
れている。

ハウジング２６の薄肉部４２及びトランスジュ−サ２０
を切断して示す第３図に示されているＪ、うに薄肉部４
２は比較的一様な岸さを口ししかし比較的薄くされてい
る。但し検出器取付面４０が平坦であるのに対し環状室
３６の外周面が湾曲しているために薄肉部の中央部と両
側部との間に１Ｌ多少の厚さの差がある。しかしながら
このよう＜１厚さの不均一性は軽度のものであって薄肉
部４２の特に薄肉である中央部分が燃料の圧力の脈動を
環状室３６からピエゾ素子検出器２８に十分に伝達する
ことができる。

ピエゾ素子検出器２′Ｂは比較的Ｓ価であってしかも耐
久性のあるジルコンチタン酸鉛系のセラミツク材料から
なるセラミックディスクであるのが好ましい。検出器２
８は適当な接着剤により取付面４０に接着されている。

この接着剤は導電性のものであるのが好ましく、或いは
検出器と取付面の表面粗さにより導電可能とすることに
より接着剤を非導電性のものとしても良い。ワイヤ６０
として図示されている適当なリード線がとニジ検出器２
８の上面の周辺部に連結されている。ピエゾ検出器２８
の出力はワイヤ６０及び検出器２８の下面からハウジン
グ２６及びインジェクタ１６並びにエンジン１６を通る
導電経路を経て適当な回路へと伝達される。

第４図には燃料供給装置のトランスジューサ２０部分に
於ける時間の関数としての燃料圧力Ｐのグラフ及び時間
の関数である燃料圧力の導関数ΔＰ／Δｔに対応するピ
エゾ素子検出器２８により得られた電気信号のグラフを
示している。燃料供給装置内の燃料の圧力はパルス状に
増大しその結果インジェクタ１６が開き燃料がエンジン
内に噴射される。次いで燃料圧力は定常状態へと減少す
る。こ、の−圧力の増大の時期は第４図のグラフににで
ｔ。により示されており、これに対して燃！１が実際に
インジェクタからエンジンに噛躬開始される時期が１．
により示されている。燃料圧力１）の波形は速度の関数
として変化しイの振幅も利用された検出器の形式及び発
生ノイズの関数として変化する。このように燃料圧力の
波形及び振幅が変化するためにこのような信号を燃料噴
射開始の部用を正確に再現性のある検出を行−うために
ｆ１効に利用することができない。しかしながらビ■゛
ゾ＊子検出器２８の電気出力は燃料圧力Ｐばかりｐ　＜
ｔくその時間導関数即ちΔＰ／Δ１の関数で６ある。

この電気信号中の二つの成分即ち八ｆ　　（Ｐ）及びＢ
ｆ　　（ΔＰ／Δｔ）の相対振幅４ｉ１電気ｆ′４萄イ
ンピーダンスの関数であってΔＰ／Δｔは９伺、インピ
ーダンスの増大と共にＰ成分に対して増大する１゜この
時間導関数成分は圧力信号Ｐの増大の勾配に応じて急激
に増大する。従って時間導関数４＃＋　ｒ４４Ｊ１、と
　１．との間の短い時間に急激に振幅が増大するために
ｔｏと１．との間にある噴射開始ト〜！ｖ１を正確にし
かも再現性をもって検出するために利用することができ
る。普通このｔｏから　１．までの時間間隔は０．３ミ
リ秒以下であって、この信号は同時間間隔内にはっきり
とした反応を示す。

ピエゾ素子検出器２８の出力はワイヤ６ｏを経て信号の
右上りの増大曲線を燃料噴射の開始時期として認識する
ことのできる信号処理回路の入力として伝達される。

以上本発明を特定の実施例について説明したが当業者で
あれば本発明の概念から逸脱することなく種々の変形変
更を加えて本発明を実施し得る゛ことはいうまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃料供給＠胃内に機能的に取付けられた本発明
に暴く噴射タイミングトランスジューサを示すディーゼ
ルエンジンの図式的側面図である。 第２８は本発明に基く鳴射夕、イミングトランスジュー
サの縦断面図である。 第３図は第２図の■−■線について見た拡大縦１１ｉｉ
１図である。 第４図は燃料圧力及びその時間導関数に対応する電気信
号のグラフである。 １０・・・エンジン、１２・・・燃料供給装置、１４・
・・ポンプ、１６・・・インジェクタ、１８・・・管路
、２０・・・圧力、２２・・・ナツト、２４・・・テー
バ面、２０・・・ハウジング、２８・・・検出器、３０
・・・孔、３２・・・流路、３４・・・インサート、３
４′・・・部分、４０・・・取付面、４２・・・薄肉部
、１８′・・・管路時　許　出　願　人　　工セックス
・グループ・イン］−ボレーイｊツド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ装置から燃料流路を経て噴射装置へ加圧さ
   れた燃料パルス流を供給し燃料を圧縮点火エンジン内に
   噴射するような圧縮貞火エンジンのための燃料供給装置
   に用いるための噴射タイミングトランスジューサに於て
   、 前記燃料流路内にシールされた状態で挿入し得るように
   されたハウジングであって、前記燃料流路の連続性を保
   つべく前記燃料流路に対して整合した貫通孔を有してお
   り、前記貫通孔は前記燃料流路と連通する空室を備えて
   おり、前記ハウジングの一部が前記空室に隣接する部分
   に於て十分に薄肉にされていることにより同部分を流れ
   るパルス流のバカをそれに対して外側に設けられた検出
   器取付位置に伝達し得るよう構成されたハウジングと、 前記パルス流を検出しロイれに対応する電気信号を発注
   −すべく前記ハウジングの前記検出器数イ・１位置に取
   付けられた検出器と、 を具備することを特徴とするトランスジ］−り。
2. （２）燃料供給装置から圧縮点火エンジンへ燃料を噴射
   するタイミングを示す信号をＲ牛するＩこめの噴射タイ
   ミングトランスジューサであって、前記燃料供給＠置は
   前記噴射を行うべくてれに同期して燃料のパルス流を発
   生するようになっており、前記トランスジューサはピエ
   ゾ素子からなる１１　／Ｊ検出器と該検出器のための圧
   力応答型取付４１部とを有しており、前記取付は部は一
   １記燃料供給装繭内にシールされた状態で挿入可能であ
   り目前記燃利供給装置内の燃料と接触する内面と前記検
   出器が１ト看された外面と前記燃料の圧力パルスを前記
   検出器へ伝達するための加配内面と外面との間にある薄
   肉部とを有しており、前記検出器（Ｌ前記燃料供給装置
   内の燃料の圧力の時間／導関数（△１）′Δｔ）に少く
   とも部分的に比例し口［石噴射タイミングに直接的に対
   応する電圧４ａ月を発（１する。１、うになっているこ
   とを特徴とするトランスジＩ　−サ。