JPS62291461A

JPS62291461A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JPS62291461A
Application number: JP13505586A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 岳志高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-12
Filing date: 1986-06-12
Publication date: 1987-12-18
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JP2503975B2

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕この発明はピエゾ圧電素子によって制御油圧を発生させ
開弁させるタイプの燃料噴射装置に関する。

〔従来の技術〕

ディーゼル機関の燃料噴射装置として、燃料ポンプと、
ピエゾ圧電素子によって駆動される燃料噴射弁とを備え
たものが提案されている。燃料ポンプからの燃料経路に
蓄圧室があり、ポンプからの燃料の圧力版動の抑制を意
図している。燃料ポンプからの一定圧は燃料噴射弁のニ
ードルに加わり、ピエゾ圧電素子の伸縮によって発生さ
れる油圧がニードルに働くことによって開弁及び燃料噴
射が行われる。この定圧型の燃料噴射装置では、燃料噴
射量は、燃料噴射弁の開弁時間、即ちピエゾ圧電素子に
燃料噴射弁を開弁させるための電圧信号を与えている時
間に正確に比例する。そのため、燃料噴射量は燃料噴射
弁の開弁時間で決定することができる。定圧型の燃料噴
射装置としては、例えば先願であるが特願昭６０−１４
０４１７号を参照されたい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の定圧型の燃料噴射装置では、蓄圧室を設置するこ
とにより燃料圧力の豚動防止を図っているが、その容積
は限界がある。そのため、燃料噴射弁の開閉により、燃
料噴射ポンプから燃料噴射弁のニードルまでの燃料通路
に発生する圧力波を完全には抑制することができない。

圧力波があると実質的に定圧噴射ではなくなり、噴射率
の一定制御が困難となり、噴射時間と噴射量との間の線
型性が不良となり、更には意図しない不整噴射が起こる
等の問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、一定の燃料圧を発生させるための燃
料ポンプと、ピエゾ圧電素子からの制御油圧により開弁
されるタイプの燃料噴射弁とを有した燃料噴射装置にお
いて、燃料ポンプに近接した燃料供給配管に第１の蓄圧
室を設置し、燃料噴射弁に近接した燃料配管に第２の蓄
圧室を設置したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装
置が提供される。

〔実施例〕

第１図において、７はディーゼル機関のシリンダヘッド
であり、燃料噴射弁孔７Ａを有し、この燃料噴射弁孔７
Ａに燃料噴射弁９が挿入取付される。燃料噴射弁９は、
本体１０と、スペーサ１２と、ノズル１４とを有し、こ
れらは縦に接続され、ノズルホルダ１６によって相互に
締結固定される。

ニードル２８はノズルホルダ１６内を上下可動に設置さ
れ、ノズルホルダ１６の下端に形成される噴口３０が開
閉される。ノズルホルダ１４に燃料溜室３１が形成され
、この燃料溜室３１はニードル２８がリフトしたとき噴
口３０に連通され、燃料噴射が行われる。ノズルホルダ
１４、スペーサ１２、本体ｌＯに相互に連通ずる燃料通
路３２゜３４．３６が形成され、シリンダヘッド７にね
じ止めされるユニオン３８を介して燃料供給配管４０に
接続される。燃料供給配管４０は燃料ポンプ４２を介し
て燃料タンク４４に接続される。

燃料噴射弁の本体１０内においてニードル２８に直列に
加圧ビン４４及び制御ロンド４６が端同士で接触するよ
うに配置される。圧縮ばね４７は加圧ビン４４を図の下
方に、即ちニードル２８の閉弁方向に付勢している。制
御ロッド４６の上端面に燃料室４８が形成され、この燃
料室４８は燃料通路５０を介して燃料通路３６に連通さ
れる。

そのため、制御ロッド４６は、ポンプ４２からの燃料圧
によって下方に、即ち、ニードル２８の閉弁方向に付勢
される。制御ロッド４６の下端に加圧室５１が形成され
る。

本体１０の上端に油圧ピストン５４が上下摺動自在に嵌
合される。油圧ピストン５４の下側に油圧室５６が形成
され、この油圧室５６は油圧通路５８を介して加圧室５
１に連通される。加圧室５１へは油圧ピストン５４によ
って発生される油圧が作用し、この油圧によって制御ロ
ッド４６は上向きに付勢され、これはニードル２８の開
弁方向である。

６０は油圧ピストン５４を駆動するための駆動装置であ
り、ケーシング６２と、ケーシング６２内に配置される
ピエゾ圧電素子６４とより成る。

圧電素子６４の下端はプレート６６によってピストン５
４に連結され、上端はプレート６８が配置され、圧電素
子６４への通電用のリード線７０を有している。圧電素
子６４は薄板状の圧電素子の積層構造として構成される
。圧電素子６４は通電することにより伸張し、その結果
、加圧室５６の液体は加圧され、制御ロッド４６を上昇
せしめるような力が発生される。そして、通電を解除す
ることにより、圧電素子６４は基の状態まで収縮し、加
圧室５６の圧力は低下される。このような圧電素子６４
の伸張、収縮は極めて高速度で達成され、燃料噴射作動
の高い応答性を得ることができる。

加圧室５６に圧力がかかっていない状態では、ニードル
２８には、燃料室４８より制御ロンド４６に作用される
下向きの力、圧縮ばね４７より加圧ビン４４に作用する
下向きの力、及び燃料溜室３１よりニードル２８に作用
する上向きの力が加わる。そして、下向きの力の総和が
上向きの力より幾分大きくなるように、制御ロッド４６
の受圧面４６ａの面積、圧縮ばね４７の圧力、ニードル
２８の受圧面２８ａの面積が決められる。そのため、圧
電素子６４に通電しない通常時は閉弁される。圧電素子
６４に通電されるとピストン５４が下降することにより
ポンプ室５６に発生した圧力が加圧室５１より制御ロッ
ド４６に上向きに作用し、その結果、油圧室５６で発生
する油圧力としてはそれ程大きくないにも関わらず上向
きの力が優勢になりニードル２８はリフトされ、噴口３
０より燃料が噴射される。

この発明によれば、融料ポンプ４２から噴口３０に至る
燃料配管系の圧力を一定化するため燃料ポンプ４２に近
接した第１の蓄圧室８０と噴口３０に近接した第２の蓄
圧室８２とを備える。第１の蓄圧室８０は燃料供給通路
４０に設置される。

一方、第２の蓄圧室８２は燃料噴射弁９を装着するシリ
ンダへラド７の孔７Ａに形成される。即ち、シリンダヘ
ッド孔７Ａは環状の凹部８４を有し、燃料噴射弁の本体
１０との間に第２の蓄圧室８２が形成される。本体１０
の燃料通路３６は横孔８６を介して、この第２の蓄圧室
８２に連通され、蓄圧室８２がユニオン３８を介して燃
料通路４０に連通され、ポンプ４２からの燃料供給を受
けるようになっている。

この発明のように、第１の蓄圧室４２、第２の蓄圧室８
２を設置することにより、燃料ポンプ４２から噴口３０
に至る燃料配管の圧力を一定に保持することができ、燃
料ポンプ４２からの供給燃料圧力が一定であることによ
って、燃料噴射量は燃料噴射弁の開時間のみで決められ
、所期の噴射率特性を確保することができる。

ニードル開弁時に発生する圧力波は第２の蓄圧室で消失
され、そのため圧力脈動が生じない。従来は第１の蓄圧
室８０のみの設置であったが、この場合蓄圧室８０の大
きさには限界があり、かつそこまでの距離が長いため、
圧力波の完全な抑制は困難であった。即ち、閉弁時に発
生する圧力波は蓄圧室の容積が小さい場合そこで完全に
減衰させることはできず、ノズルに向かって反射される
。

圧力波が帰って来るまでの時間ｔは、を−（２ｊ７／ａ）となり、ここにｌは蓄圧室までの距離、ａは音速である
。そして、閉弁開始から終了までに要する時間をｔ、（
第２図（イ））としたとき、１．＜ｔの条件では燃料圧
の脈動が発生し、次サイクルの噴射に影響し、かつ噴射
による圧力脈動が増幅され（ロ）、噴射率が第２図（ハ
）のように波打つ特性となる。この発明ではｌが小さく
なるので１、＞１とすることが可能であり、第２図（ハ
）の噴射率特性に見られる波打ち状態を解消することが
できる。

また圧力脈動が抑制されることから、この発明では噴射
時間と噴射量との線型性を良好とすることができる。圧
力脈動があると噴射時間に対する噴射量の特性の線型性
が悪化する。即ち、ニードルに正圧波が作用するとすれ
ば、ニードルの閉弁時間が遅れ、逆に膨張波が作用した
場合は閉止時間が早まり、第３図において理想的な直線
特性をｎとすれば、これからｍのように外れてくる。理
想特性からの外れを、電気的な補正回路で行うとすると
、回路的に複雑となり、技術的な困難を伴う。

また、圧力波が抑制されることにより不整噴射を防止す
ることができる。即ち、第２蓄圧室８２かないとすれば
、ニードル閉弁時に燃料の流れが急に停止することによ
りニードル先端で圧力波が第５図（イ）のように発生す
る。このとき、ニードルは閉止し、蓄圧室側は開放であ
るのでその圧力脈動の周期は、ｔ＝（４ｊり／ａとなり、前の場合の２倍である。ニードル閉止時に発生
した正弦波はｔ秒経過後に帰ってくるためニードルを開
放しようとする力が働き、高圧下でこの現象が発生した
場合は、第４図（ロ）のｑのように、ニードルが開き意
図しない噴射である不整噴射となる。不整噴射は周知の
ようにスモークや、出力制御性の不良や、騒音の原因と
なる。

実施例では第２の蓄圧室８２をシリンダヘッド７内にお
ける燃料噴射弁９の周囲に設置しており、これは燃料噴
射弁の取付形状を若干変更するだけでよいことから、費
用をかけることなく最大の脈動低減効果を得ることがで
きる。しかし、シリンダヘッドと一体に構成する必要は
なく、またシリンダヘッドに限らず、その他の個所例え
ば、シリンダヘッドカバーや、シリンダブロックに第２
の蓄圧室８２を設置することができる。

更に、第２の蓄圧室は各気筒毎に設置する必要はなく、
全気筒で共通させたり、または一部の気筒で共通させた
りすることもできる。

〔効　果〕

この発明によれば、ポンプの直ぐ下流の第１の蓄圧室に
加えて燃料噴射弁に近接して第２の蓄圧室を設置するこ
とにより、蓄圧室の容積をそれほど大きくすることなく
圧力波を効果的に減衰することが可能であり、定圧噴射
を理想的に行うことができ、噴射率の制御性が高まり、
不整噴射を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の燃料噴射装置の構成を示す図。第２図から第４図は従来の燃料噴射装置における作動を
説明する図。７・・・シリンダヘッド９・・・燃料噴射弁２８・・・ニードル４０・・・燃料供給配管４２・・・燃料ポンプ４４・・・加圧ビン４６・・・制御ロフト６０・・・駆動装置６４・・・ピエゾ圧電素子８０・・・第１蓄圧室８２・・・第２蓄圧室

Claims

【特許請求の範囲】

一定の燃料圧を発生させるための燃料ポンプと、ピエゾ
圧電素子からの制御油圧により開弁される燃料噴射弁と
を有した燃料噴射装置において、燃料ポンプに近接した
燃料供給配管に第１の蓄圧室を設置し、燃料噴射弁に近
接した燃料配管に第２の蓄圧室を設置したことを特徴と
する内燃機関の燃料噴射装置。