JPS6179857A - 内燃機関の燃料噴射装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、内燃機関への燃料噴射装置に係り、特にディ
ーゼルエンジンに関し、噴射量・噴射時期・噴射率・噴
射時間を制御するに好適な燃料噴射システムに関する。

〔発明の背景〕

従来の乗用車用ディーゼルエンジンへの燃料噴射装置は
、ディーゼル燃料噴射ポンプで噴射量・噴射時期を制御
し、且、燃料を高圧管を経て燃料噴射弁へ圧送する機構
となっているために、噴射率を制御すること、燃料噴射
システムを電子制御化すること及び高圧管中のサージ現
象による噴射の不安定等の欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、内燃機関、特に乗用車用ディーゼルエ
ンジンへの燃料噴射量・噴射率・噴射時期・噴射時間を
最適に制御して燃料供給を行う燃料噴射装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、燃料加圧ポンプ・蓄圧器・燃料噴射弁制御装
置及び少なくとも２つの噴射制御用サージ弁を内蔵した
燃料噴射弁を使用し、最適燃料噴射制御を行うことに主
眼を置いて案出したものである。該燃料加圧用ポンプは
、常時エンジンにより駆動する。このため、極力エネル
ギ損失を小さくすべく、可変容量型とすることが望まし
い。該蓄圧器は、エンジン各気筒内に噴霧された燃料が
、気筒内に十分拡散するに必要なエネルギを蓄積し、該
燃料噴射弁制御装置の制御信号で駆動する燃料噴射弁で
燃料をエンジン各気筒内へ供給する０本発明によれば、
燃料噴射弁内に噴射制御機構を内蔵することにより燃料
供給系部品が小型になり、且、高圧管による燃料噴射時
に発生するサージ現象により悪影響を除去できる。また
、現在主流の副燃焼室型ディーゼルエンジン及び将来実
現されるであろう直接噴射型乗用車用ディーゼルエンジ
ンに適応する高圧噴射を可能にする。

（発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を示す図を用い、詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の系統図である。本発明になる燃料噴
射装置は、フィルター２．燃料加圧用ポンプ４、蓄圧器
５、燃料噴射弁制御装置９．燃料噴射弁７を主構成要素
とする。燃料は、燃料タンク１からフィルター２を通り
、エンジンにより駆動される燃料加圧用ポンプ４で蓄圧
器５に蓄圧される。該燃料加圧用ポンプ４は、エンジン
の出力損失を極力低減するために該蓄圧器５内圧力に対
応して吐出能が変化する可変容量式のものを使用するこ
とが望ましい、該蓄圧器５内圧力値は、リリーフ弁３に
より設定する。該蓄圧器５内に蓄えられた高圧燃料き、
配管を介して、エンジン名気筒に具備された燃料噴射弁
７へ供給される。この時、該蓄圧器５がサージ吸収タン
クの作用をして該蓄圧器５・該燃料噴射弁７間の燃料の
圧力脈動を防止する。該燃料噴射弁７は、クイクロコン
ピユータを中心に構成する燃料噴射弁制御装置９で制御
する。該噴射弁制御装置９から伝達される電気信号によ
り該燃料噴射弁７は、任意の噴射パターンに従って動作
し、該高圧燃料は、エンジン各気筒内へ噴射され、着火
し、ピストンを駆動する。

該燃料噴射弁制御装置９は、エンジン系各部に具備され
たセンサ類からの信号（燃料温度、蓄圧器内油圧、エン
ジン回転数、エンジン回転角度、アクセル１１の信号等
）を制御信号として入力し、且、その詳細を第２図で示
す該燃料噴射弁７内のスプールストッパ位置信号及びニ
ードル弁リフト信号をフィードバック信号として入力し
、マイクロコンピュータ−により演算処理して最適動作
信号を該燃料噴射弁７に伝達する。

第２図は、前記燃料噴射弁７の一実施例である。

本実施例の燃料噴射弁７は、高応答噴射率制御サーボ弁
えよ、噴射制御用サーボ弁士見、噴射制御用サーボ弁１
８のスプールストッパ２２、ニードル弁よｌを主構成要
素とする。

高応答噴射率制御サーボ弁２１は、弁ボディ３５、スプ
ール３２、コイル２３を主構成要素とし、スプール３２
は、弁ボデイ３５内を摺動自在に挿入されており、コイ
ル２３は１通電する電流に比例した力を生じ、この力で
スプール３２を駆動する。該高応答噴射率制御サーボ弁
２１は、スプール３２の変位量を制御してスプールスト
ッパ２２への流量を制御することにより、該スプールス
トッパ２２の位置制御を行う。

噴射制御用サーボ弁１’８は、弁ボディ３６、スプール
３３、コイル２０、スプールストッパ２２及び変位計２
４で構成する。スプール３３は、弁ボデイ３６内を摺動
自在に挿入され、コイル２０に発生する電磁力で駆動す
る。スプール３３の可動範囲は、スプールストッパ２２
で制限される。

スプール３３の基準位置では、入口ポート１９がスプー
ルランド３３ａで閉鎖されており、コイル２０に通電す
ることにより、スプール３３は、スプールストッパ２２
の位置まで移動し該入口ポート１９を開口させ、該入口
ポート１９から出口ボート１５へ高圧燃料を流す。この
時のスプール３３の移動量は、スプールストッパ２２で
制限され該入口ポート１９の開口面積は該スプールスト
ッパ２２で制御される。該スプールストッパ２２の位置
は、変位計２４で検出し、高応答噴射率制御サーボ弁に
フィードバックされる。

ニードル弁−に２−は、弁、ボディ３８、ニードル３７
、変位計１３により構成される。弁ボデイ３８内油だめ
室３０に高圧燃料が蓄積されることにより、ニードル３
７が上昇し、燃料を気筒内へ噴霧する。該ニードル３７
の移動量は、変位計１３で検出し、前記燃料噴射弁制御
装置９へ伝達される。

前記燃料噴射弁７に具備された噴射制御用サーボ弁↓ｌ
内スプール３３は、コイル２０に前記燃料噴射弁制御装
置９から電気信号が印加されることにより発生する電磁
力がばね２７のばね力に抗する時、高圧燃料入口ボート
１９を開く方向に移動する。該燃料噴射弁７内油だめ室
３０に供給される。高圧燃料の量、すなわち噴射量は、
該スプール３３の移動により得られる高圧燃料入口ポー
ト１９の開口面積及び高圧燃料入口ボート１９内油圧と
出口ポート１５内油圧の差圧に比例した量となる。また
、噴射時期に関する制御は、該コイル２０に印加される
電気信号の立上り時期をエンジン回転数・エンジン回転
角度信号等により、前記燃料噴射弁制御装置９で演算処
理し決定することにより行う、該スプール３３を介して
低圧側へ漏れた燃料は、低圧通路１６．２６を通り１回
収される６次に、噴射率制御を行う場合には、該燃料噴
射弁７に具備された高応答噴射率制御サーボ弁２１内ス
プール３２を変位させることにより行う、該スプール３
２は、コイル２３に前記燃料噴射弁制御装置９から電気
信号が印加されることにより発生する電磁力がばね３４
のばね力に抗した時、高圧燃料入口ポート１９を開口す
る方向へ移動する。その移動量は、該コイル２３に印加
される電気信号を制御することにより変化する。該高応
答噴射率制御サーボ弁２１で制御された高圧燃料は、ス
プールストッパ室連絡通路２５を通り。

スプールストッパ２２端部に作用する。その時発生する
油圧力かばね２８のばね力に抗する時、スプールストッ
パ２２は、該ばね２８を圧縮する方向へ移動し、高圧燃
料による油圧力と該ばね２８りばね力が釣り合う位置で
静止する。以上の制御で決定した該スプールストッパ２
２の位置で前記スプール３３の移動量を規制し、該入口
ポート１９の開口面積を制御すること及び該入口ポート
１９の開口時間を制御することで噴射率制御を行う６前
記スプ一ル３３端面３３ｃに発生する力、すなわち該ス
プールストッパ２２を押す力は、該スプールストッパ２
２に発生する該スプール３３を押す力より十分に小さく
なるように、それぞれの断面積を決定している。前記ス
プール３２及び該スプールストッパ２２から低圧側へ漏
れた燃料は、低圧通路２６を経て回収される。また、該
スプールストッパ２２の位置は、変位計２４により検出
され、フィードバック制御信号として前記燃料噴射弁制
御装置９に伝達される。噴射時期及び噴射量のフィード
バック制御信号は、非接触変位計１３によりニードル３
７のリフト量を検出することにより得る。

第３図には、前記燃料噴射弁７における噴射過程説明図
を示す。まず、第３図（ａ）は、噴射開始の状態である
。該コイル２０を励磁して、該スプール３３が該スプー
ルストッパ２２に衝突するまで移動することにより高圧
燃料入口ポート１９が開き、前記蓄圧器５内に蓄えられ
た高圧燃料が該出口ポート１５を経て、該油だめ室３０
に入り。

該ニードル３７の円すい部分に上向きの力を発生させ、
その力がばね３１のばね力に抗した時、該ニードル３７
を上昇させる。その時、噴口３２が開き、該油だめ室３
０に供給された高圧燃料は、シリンダ内（図示しない）
に噴射される。その時の噴射量は、該噴射制御用サーボ
弁１８のスプール３３が移動する距離及び圧力によって
決まり。

結果として該ニードル３７のリフト量をパラメータとし
て関数で表わされる。このとき、噴射量を決定する該ス
プールストッパ２２は、前記高応答噴射率制御サーボ弁
２１によって制御する。即ち、該スプール３３の移動量
を大きくする時は、前記コイル２３を励磁して、該スプ
ール３２を下方に押し、該スプールストッパ２２上方の
室の圧力を排出すれば、該スプールストッパ２２は、該
はね２８によって上方に押し上げられ、該スプール３３
の移動量を大きくする。逆に該スプール３３の移動量を
小さくするときは、前記コイル２３を逆方向に励磁して
、該スプール３２を上方に引けば、該スプールストハラ
２２の上方の室に高圧燃料が供給され、該スプールスト
ッパ２２を下方に押す、この制御精度は、変位計２４の
信号をフィードバックして、前記コイル２３への励磁力
を制御することにより向上される。該ばね３１が具備さ
れた空間に存在する燃料及び該ニードル３７と弁ボディ
３８の間隙から漏れた燃料は１通路１７゜１６を通り、
低圧側へ逃げ、回収される。

次に第３図（ｂ）は、噴射終了時を示す。該コイル２０
への励磁を停止すると該ばね２７のばね力が該スプール
３３を下方（矢印方向）へ動かす。

この移動により、高圧燃料入口ポート１９が閉じ、変っ
て通路１７が該出口ポート１５と連通ずる。

この状態で、該出口ポート１５内高圧燃料は、該通路１
７を通り、該ニードル３７の上方に作用し該ニードル３
７に作用していた上向きの力は、弱まり１代って該ニー
ドル３７は、高圧燃料の油圧力と該ばね３１のばの力と
の合力により下降し。

該噴口３２を閉じる１以上で燃料噴射は、終了する。前
記の方法は、噴射の切れを良くする効果を生む。

最後に、第３図（ｃ）は、噴射終了後の状態を示す。噴
射終了後、前記噴射制御用サーボ弁１８内コイル２０に
逆電流が印加され、該スプール３３を下方に移動する電
磁力が発生する。このため、該スプール３３がさらに下
方に移動し、前記出口ボート１５を閉じ１通路１７と低
圧通路１６が連通し、該通路１７内高圧燃料及びばね３
１が具備されている空間内の高圧燃料が低圧側へ逃げ、
該通路１７及び該ばね３１が具備されている空間の油圧
が低下する１次に第３図（ａ）の状態に戻る。

以上で述べた動作が各気筒に具備された燃料噴射弁７で
繰り返し行われ、エンジン各気筒内へ燃料が噴射され、
着火し、ピストンを駆動する。

第４図に示すように１本実施例以外に、ニードル弁とサ
ーボ弁部分を分離して燃料噴射装置を構成することも可
能である。

本実施例によれば、エンジン運転状態に最も適した燃料
噴射形態が得られ、燃費・動力性能向上及び排気ガス対
策に効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジン運転状態に適した任意の燃料
噴射パターン制御が容易に実施でき、燃料効率の向上及
び排気ガス対策、燃料消費量低減等に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は第１図に
示す燃料噴射弁の一実施例の断面図、第３図は（ａ）（
ｂ）（ｃ）は第２図に示す燃料噴射弁の動作説明図、第
４図は第１図以外の実施例の系統図を示す。 １・・・燃料タンク、４・・・燃料加圧用ポンプ、５・
・・蓄圧器、７・・・燃料噴射弁、９・・−燃料噴射弁
制御装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．燃料加圧ポンプ、蓄圧器、燃料噴射弁制御装置及び
   燃料噴射弁で構成し、該燃料噴射弁内に噴射率制御に係
   る電磁弁、噴射時期・噴射量制御に係る電磁弁を少なく
   とも２つ及びニードル弁を一体構造としたことを特徴と
   する内燃機関の燃料噴射装置。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、噴射率制御に係る
   電磁弁で噴射量・噴射時期制御に係る電磁弁は、ストロ
   ーク制御することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置
   。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、噴射量・噴射時期
   制御に係る電磁弁にニードル弁閉弁機構を設けたことを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
4. ４．特許請求の範囲第１項において、各電磁弁は、エン
   ジン系各部に具備されたセンサ類からの信号に対して、
   あらかじめ定められた駆動パターンに従つて、出力され
   る燃料噴射弁制御装置からの電気信号で駆動することを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。