JPS59188068A - デイ−ゼル機関用燃料噴射方法ならびにその装置 - 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】 本発明はディーゼル機関の燃料噴射方法ならびその装置
に関する。

従来のディーゼル機関の燃料噴射装置においては、燃料
噴射条件（燃料噴射圧力、燃料噴射開始時期および期間
などの条件）を任意に変更することは困難であった。し
かし、近年、実用化されつつある電子回路を用いた燃料
噴射制御システムにおいては自由に燃料噴射条件を変更
することができるので、燃料油性状２機関負荷などに最
も適した機関運転を実現することができる。この噴射制
御システムの内で最も問題となるのは、燃料弁制御を目
標通りに高速作動できるか否かにかかつている。このだ
めの制御指令はコンピュータなどの電子回路を利用して
行なえるが、その指令を実行するアクチェータ、すなわ
ち燃料弁などの開発が急務となっている。

例えば、西独ＷΔ社が’ＤＩＥＳＥＬ＆ＧＡＳ　ＴＵＲ
ＢＩＮＷＯＲＬＤＷＩＤＥ、　ＪＵＬＹ−ＡＵＧＵＳＴ
　１９８０　’に発表した制御システムを、−電子制御
ブロックダイアダラムを示した第１図と燃料弁の詳細を
示した第２図を用いて説明する。図において、燃料ポン
プ（１）で燃料油を高圧にしてアキュームレータ（２）
に蓄わえ、電子制御ユニット（３）からの信号を燃料弁
（４）に付加された流量制御サーボ弁（５）に入力し、
該サーボ弁（５）を作動させてそこを流れる作動油を制
御し、この作動油が燃料弁（４）内の制御ピストンパイ
ロットバルブ（６）、パイロットバルブ（７）、圧力ビ
ストン（８）。

制御ピストン噴射弁（９）を作動させ、噴射を制御する
ものである。第２図は噴射している時の状態を示してい
る。

この制御システムでは、アキュームレータ（２）からの
高圧燃料油は弁入口σｑに常時かかっており、制御ピス
トンパイロットバルブ（６）が左に動くと、パイロット
バルブ（７）が開き、高圧の燃料油がニードル弁を押し
上げるように働くとともに、流量制御サーボ弁（５）の
ポート（ハ）からの作動油が制御ピストン噴射弁（９）
を押し上げ、燃料油が噴射される。

閉弁時は上記と反対の動きが起る。つまり、サーボ弁（
５）の働きによりポート（Ｂ）から作動油が入り、制御
ピストンパイロットバルブ（６）を右に移動させるとと
もに、パイロットバルブ（７）を閉塞し、燃料油がニー
ドル弁の方に行かないようにする。一方、燃料油の圧力
が、圧力ビストン（８）の上部に制御ピストン噴射弁（
９）を押し下げる方向に常にかかつており、この制御ピ
ストン噴射弁（９）の下面にかかつている作動油圧力を
サーボ弁（５）を切換えることで減じている。その結果
ニードル弁は下降し、燃料油の噴射を止める。

従って、この方式の燃料弁においては、（イ）制御ピス
トンパイロットバルブ、パイロットバルブ、制御ピスト
ン噴射弁などが複雑な形状を構成しており、（ロ）燃料
油と作動油が混ざりやすいため作動油の早期劣化をまね
き、（ハ）ニードル弁の動きが把握されていないため、
噴射期間、噴射開始時期を厳密に制御できないなどの問
題点がある。

本発明は上記問題点を解決し得るディーゼル機関の燃料
噴射方法ならびにその装置を提供することを目的とする
ものである。

本発明は、ノズル室に供給した燃料油によりニードル弁
を押し上げる方向に作用させ、作動油はピストン上面に
のみ作用させるとともに、作動油圧力の方向を切換える
ようにして、燃料弁制御を目標通りに高速作動させるも
ので、噴射弁の形状を簡略化できるものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第８
図は本発明の電子燃料噴射のブロックダイアグラム、第
４図はその燃料弁の構造を示す断面図である。

第３図において、（ロ）はクランク軸、（田はピストン
、α枠は燃料弁、ａ→は燃料弁（２）に付加された方向
切換弁、（ハ）は燃料弁＠に内蔵されたニードル弁開閉
センサ、ＣＬＱはクランク位置検出用エンコーダ、ａカ
は電子制御ユニット、σ枠はクランク軸αηに連動する
カム軸、αつはカム軸ａ椋上に取り付けられた燃料ポン
プ、（ホ）は燃料ポンプ制御器、Ｇ！υは燃料タンク、
（４）は燃料アキュームレータ、脅は緊急停止用燃料停
止弁、（ハ）は電磁弁、（ハ）はばね式安全弁、（ハ）
は燃料油用の圧力検出器、（イ）は作動油タンク、（財
）は作動油ポンプ、臼は電子制御式圧力調整弁、輪は作
動油用の検出検出器、０心は圧力調整弁、に）（至）は
凪力計である。ここで、実線は燃料油、破線は作動油、
一点鎖線は電気信号をそれぞれ示す。

クランク位置検出用エンコーダσ６の信号が電子制御ユ
ニットα力に入力されて、機関回転数とクランク位置が
求められる。この求められたクランク位置を基準に燃料
噴射開始クランク角度、燃料噴射期間が電子制御ユニッ
トａので設定され、開弁指令信号として方向切換弁σ→
に入力され、この信号で燃料弁０椴が制御される。

噴射用高圧燃料油は機関のカム軸σの上に取り付けられ
た燃料ポンプＯ１によって圧送され、アキュームレータ
（イ）内に蓄圧される。蓄圧される高圧燃料油の圧力は
希望噴射圧力または最適噴射圧力として電子制御ユニッ
トα力に設定されており、この設定圧力になるように電
子制御ユニットαηの指令にもとづいて圧力検出器（イ
）と燃料ポンプ制御器（イ）が作動する。アキュームレ
ータ（イ）内圧力が異常に上昇した場合、安全弁に）に
より自動的に低下するか、もしくは燃料部用の圧力検出
器（イ）の圧力信号を電子制御ユニットα力で判断して
電磁弁（ハ）の開弁により低下させる。

一方、作動油は燃料ポンプ（ｌ［有］の制御と燃料弁α
葎の制御に用いられ、作動油ポンプ（財）で圧送されて
それぞれの必要な圧力になるように圧力調整弁−０めで
制御される。

次に、燃料弁（至）を第４図により説明する。アキュー
ムレータ（２）からの高圧の燃料油（ａ）は常時ノズル
室（ロ）に満され、ニードル弁（ト）のテーパー面（ｉ
３５ａ）を介して該ニードル弁に）を押し上げ、シート
部竣を開き、燃料油を噴射する。噴射を止めるには、方
向切換弁ａ＜を介して高圧の作動油（ｂ）を前記ニード
ル弁（至）に連結されたピストン（ロ）の上面に加え、
ピストン（ロ）を押し下げてニードル弁ζ埒が上がらな
いようにする。なお、ノズル室＜４の燃料油の圧力ｆ□
・と作動油圧力ｆ２は ５１ｆ１＋ｆｇ＜５２ｆ２　　　　　　　　　・・・（
１）となる関係で噴射が止まり、 ｓｌ　ｆｌ　＋ｆ　ｇ　＞　Ｓ２　ｆｚ　　　　　　　
　　−・（２）で噴射する。ここで、 ｓｌ　＝ニードル弁の受圧面積（ノズル室）Ｓ２−ピス
トン（ロ）の面積（作動抽圧力が作用する所） ｆｇ−シリンダ内ガス圧力によるカ ー噴孔面槓×シリンダ内力゛ヌ圧力 である。

Ｓ工、ｓ２は燃料弁じを製作する時に決定する値であり
、燃料油」圧力ｆ１は機関運転時に設定するイ１はで、
機関の負荷条件、使用燃料油などで変わり、作動油圧力
ｆ２は噴射時と非噴射時では圧力と方向を異にしている
。つまり、ｆ２は噴射時においてはほとんど大気圧にな
り、非噴射時においては電子制御式圧力調整弁翰（第３
図）で調整された圧力となる。このように、作動油圧力
をυ、！、ｉ整する理由は、（１）式において右辺が左
辺より非常に大きくなると、シート部（３６）に非常に
太き々力がかかり、シート部（３６）の損傷など悪影響
を及ぼすので、これを避けて最適な油圧を得るためであ
る。実施例においては自動的に圧力調整を行なうため、
電子制御式圧力調整弁を設けたが手動式の調整弁であっ
てもよい。

また、第２図で示した従来の燃料弁の構造では、燃料油
と作動油が混さりやすいため、本発明では、第４図の關
と国に示すような燃料油もれ溜と作動油もれ溜が設けら
れており、燃料油もれ溜（３８）と作動油もれ溜（３９
）はそれぞれ燃料油もれもどり孔１４０）と作動油もれ
もどり孔０１）を通じて大気圧になっている。そのため
、燃料油と作動油のもれ油（ａｔと（ｂＪはそれぞれ区
別して回収できる。そのため、特に作動油の劣化を防止
できる。

また、燃料噴射制御を向上させるために、燃料弁内に設
けられたセンサ（変位計）　（１５を用いてニードル弁
の動作を計測し、そのリフト計測信号をフィードバック
信号として電子制御ユニットσ力へ戻すことによシ最適
噴射を実施できる。ここで（４ｚはリフト計測信号の信
号線である。

以上本発明によれば、燃料油をニードル弁を押し上げる
方向に作用させ作動油はピヌトン上面にのみ作用させる
ので、燃料弁の構造を簡単にできるとともに目標通りに
高速作動させることができるものである。また、燃料油
と作動油の分離を容易に実施できる利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の電子制御ブロックダイアダラム、第２
図はその燃料弁の詳細を示す断面図、第３図は本発明の
一実廊例を示すブロックダイアグラム、第４図はその燃
料弁の詳細を示す断面図である。 Ｏ”ｂ・・・燃料弁、０４）・・・方向切換弁、αη・
・・電子制御ユニット、θ呻・・・燃料ポンプ、（イ）
・・・アキュームレータ。 四・・・電子制御式圧力調整弁、←ｅ・・・ノズル室、
峙・・・ニードル弁、に）・・・シート部、箭・・・ピ
ストン、ｃＡ・・・燃料もれ溜、（ト）・・・作動油も
れ溜２輪・・・燃料油もれもど：り孔、　＋１１）・・
・作動油もれもどし孔代理人　　森　本　義　弘 第４図 −４６１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子回路を用いたディーゼル機関用燃料噴射制御シ
   ステムにおいて、燃料弁のニードル弁動作を該ニードル
   弁に連結して前記燃料弁内に組込マレタヒストンで制御
   するに際し、ノズル室に供給した燃料油によりニードル
   弁を押し上げる方向に作用させ、作動油をピストン上面
   に作用させるとともに、作動油圧力の方向を切換えるこ
   とを特徴とするディーゼル機関用燃料噴射方法。 ２、作動油圧力を噴射圧力（燃料油圧力）の関数とし、
   ニードル弁のシート部への押圧力を調整することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項　３゜記載のディーゼル機
   関用燃料噴射方法。 ３　ニードル弁の動きを計測し、この計測信号　）こを
   用いて噴射を制御することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のディーゼル機関用燃料噴射方法。 ４、　電子回路を用い、かつ燃料弁のニードル弁動作を
   該ニードル弁に連結して前記燃料弁内に組込まれたピス
   トンで制御するディーゼル機関用燃料噴射装置において
   、燃料油の供給されるノズル室内のニードル弁先端部分
   にテーパー面を形成し、前記ピストン上面に作用させる
   作動油の圧力の方向を切換える方向切換弁を設けたこと
   を特徴とするディーゼル機関用燃料噴射装置。 ５、燃料弁は、作動油と燃料油の混合を防ぐためのもれ
   油もどし孔をピストン側とニードル弁側のシリンダ室に
   それぞれ設けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載のディーゼル機関用燃料噴射装置。